致动器运动控制的制作方法_3

文档序号:9214081阅读:来源:国知局
磁通量关联,该通量因此可W由磁链来换算。该磁链基于穿越电枢部分的磁通 密度、电枢部分邻近于气隙的表面积和线圈24的应数而定。因此,除非另外陈述,术语"通 量"、"磁通量"和"磁链"将在本文可互换地使用。
[0085] 对于不紧密间隔的燃料喷射事件,独立于驻留时间的固定电流波形可W被用于每 个燃料喷射事件,因为连续对中的第一燃料喷射事件对该连续对中的第二燃料喷射事件的 传送的喷射燃料质量产生很小影响。然而,在第一和第二燃料喷射事件是紧密间隔的并且 利用固定电流波形时,第一燃料喷射事件可容易影响第二燃料喷射事件和/或进一步随后 的燃料喷射事件的传送的喷射燃料质量。在第一喷射事件被发动机循环的一个或多个在先 燃料喷射事件影响的任何时刻,对应燃料喷射事件的相应传送的喷射燃料质量可W在多个 发动机循环过程中导致不可接受的可重复性,并且连续的燃料喷射事件被认为是紧密间隔 的。更通常地,其中来自在先致动器事件的剩余通量影响随后致动器事件相对于标准(例 如相对于缺少剩余通量的性能)的性能的任意连续致动器事件被认为是紧密间隔的。
[0086] 在一些实施例中,图1的燃料喷射器10可W包括相互磁性禪联至电线圈部分并卷 绕到电线圈和磁巧组件24的磁巧部分上的探查线圈25。本公开可互换地将电线圈24称 为"主线圈"。为了示意的目的,探查线圈25被描绘为处于燃料喷射器主体的外部,然而,本 文的实施例所设及的探查线圈25被集成至燃料喷射器10或集成在燃料喷射器10内。探 查线圈25被定位在由主线圈24产生的磁场路径内。因此,探查线圈25不限于任意特定结 构或空间取向。在一个实施例中,探查线圈25邻近于主线圈24卷绕。在另一个实施例中, 探查线圈25围绕主线圈24卷绕。探查线圈25可W包括电连接至电压传感器的终端引线。 探查线圈25可W被用于获取燃料喷射器10内的磁通量。例如,根据W下关系,探查线圈25 的磁链可W在探查线圈25中产生电压:
[0087]
山 [008引其中Vsc为探查线圈电压,
[0089] A为磁链,并且
[0090]t为时间。
[0091] 因此,根据W下关系,燃料喷射器的气隙内的磁通量可W通过积分来获得:
[0092]
[0093] 其中口为气隙中的磁通量,
[0094] 妍为初始(剩余)通量,并且
[0095]N为探查线圈中的指定应数。
[0096] 因此,探查线圈25可W作为经由反馈信号42将信息提供至控制模块60的燃料喷 射器内的传感器器件中的一个。初始通量可W使用消磁或通量复位程序而设定为零。
[0097] 另外,基于其间的相互磁禪联,由方程[1]确定的探查线圈25磁链与主线圈24 的磁链基本相同。有利地,燃料喷射器内磁链和磁通量的值甚至可W在没有直接监控电压 (诸如如上文描述的探查线圈)的情况下通过其他参数确定。主线圈电压、电流和电阻可W 被用在W下关系中W获得磁链:
[009引
[0099] 其中Vmc为主线圈电压,
[0100] ^为磁链,
[0101] R为主线圈的电阻,
[0102] i为通过主线圈的测量电流,并且
[0103]t为时间。
[0104] 因此,根据W下关系,燃料喷射器的气隙内的磁通量可化围过积分来获得:
[0105]
[0106] 其中P为气隙中的磁通量,
[0107]N为主线圈中的指定应数。
[0108] 妍为初始(剩余)通量,
[0109] R为主线圈的电阻,
[0110] i为通过主线圈的电流,并且
[0111] t为时间。
[0112] 因此,磁通量可W在没有单独的探查线圈的情况下来确定。无论哪种方式,磁通量 可W经由反馈信号42而提供至启动控制器80的控制模块60。
[0113] 在其他实施例中,诸如霍尔传感器的磁场传感器可W被定位在燃料喷射器内的磁 通量路径内W测量磁通量。类似地,其他磁场传感器可W被用于测量磁通量,例如但是不限 于模拟霍尔传感器和磁阻(MR)式传感器。由该些磁场传感器测量的磁通量可W经由反馈 信号42而提供至控制模块60。可W理解的是,该些磁场传感器表示集成在燃料喷射器内W 获取主动磁通量的感测器件。可W理解的是,本文的实施例并不致力于限制用于确定燃料 喷射器10内的磁通量或等效磁链的任何一种技术。
[0114] 图2示意性示出根据本公开的用于估计图1的燃料喷射器10的电枢部分21的瞬 时位置、速度和加速度的瞬态电枢位置模型。瞬态电枢模型200可W被实施在图1的控制 模块60和/或外部ECM5内,并且由图1的控制模块60和/或外部ECM5的处理器件执 行。瞬态电枢模型200包括电气子系统210和磁性、流体和机械(MFM)子系统220。瞬态电 枢模型200将参考图1的燃料喷射器10和启动控制器80来描述。电巧和电磁组件24的 喷射器驱动器50、电枢部分21和固定磁巧240进一步被示出为线圈驱动电压201、线圈驱 动电流202、总串联电阻204、用于磁链计算的电压206、磁力212和电枢部分21的位置的 参数之间的描绘关系。在示出的实施例中,假定电枢部分的磁力212和位置214是未知的。 水平虚线244指示电枢部分21的位置214等于零。在位置214为零时,可W理解的是,电 枢部分21不移动并且由机械弹黃26在图1的第一方向81上偏置;也就是说,喷射器被关 闭,防止通向发动机100的燃料流动。
[0115] 电气子系统210可W表示电线圈的磁链和基于W下关系由喷射器驱动器50提供 的电压:
[0116]
[0117]其中V为由喷射器驱动器提供的电压201,
[011引A为磁链206,
[0119]R为主线圈、电缆和反射祸流电阻的总串联电阻204,
[0120] i为通过主线圈的测量电流202,
[0121] t为时间,
[0122] T为主线圈的温度,W及
[0123]S为电枢的位置214。
[0124] 将意识到的是,一些实施例可W包括探查线圈25W利用上文所描述的方程[1]间 接获取磁链206。
[01巧]瞬态电枢位置模型200的MFM子系统220可W基于W下运动关系表示作用在运动 的电枢部分21上的磁力212和电枢21的位置214,从W下运动关系,本领域技术人员会认 识到位置、速度和加速度项:
[0126]
[0127]其中fmag为作用在电枢上的磁力212,
[012引 mi为电枢的第一部分的运动质量,
[0129]m2为电枢的第二部分的运动质量,
[0130] 在电枢21的第一部分运动时,ki(s)等于1,
[0131] 在电枢21的第一和第二位置被解禪时,k2(s)等于0,并且在第一和第二部分禪联 时,kg(S)等于1,
[0132]C为可W是位置S和温度T的函数的粘性阻巧系数,
[0133]P为燃料压力,
[0134] k为可W是位置S和温度T的函数的弹黃的弹性常数,
[0135]fpip为在关闭位置作用在电枢上的取决于位置和燃料压力的力,W及
[0136]fpi为可W为温度T的函数的弹黃的预加载荷,
[0137]T为温度。
[013引将理解的是,电枢的第一部分的第一运动质量mi可W包括在与电枢的第二部分禪 联之前在第二方向82上运动的电枢部分21,电枢的第二部分可W包括枢轴22或联接至枢 轴的停止件。类似地,电枢21的第二部分的第二运动质量m2可W包括在第二方向82上运 动且同时联接至停止件或枢轴22的电枢部分21。方程[6]可W被应用于与超过两个质量 一起运动的电枢部分21。作用在电枢上的磁力可W基于W下图3-1和3-2中描述的关系来 确定。诸如质量、弹黃常数、粘性阻巧系数和弹黃的预加载荷可W被存储在控制模块60的 存储器器件内。另外,虽然关于燃料喷射器来陈述方程[6]的特定项,但是在理解特定致动 器应用的唯一结构和力的情况下,适用于其他类型的电磁致动器应用的方程的更一般的或 具体形式对于本领域技术人员来说是显而易见的。例如,单个质量电枢将使用具有结合质 量项的类似方程。并且,虽然方程[6]包括取决于燃料压力的力,但是适用于未受到类似力 的其他致动器的方程的更一般形式将不包括该种力项,或者包括适用于特定硬件配置的力 项。另外,根据特定硬件配置,弹黃预加载荷和弹黃常数项将类似地适用或者完全消除,例 如消除弹黃常数项,但是在磁性闭锁螺线管的情况下保留力预加载荷。其他变型对于本领 域技术人员来说是显而易见的,并且方程[6]的特定形式和项仅仅为示例性的,并且不限 制根据本公开的电枢运动关系的应用。因此,更一般的关系可W由至少电枢质量和加速度 项W及单个力项表示,W包括作用在电枢上的附加力的合力。
[0139] 图3-1示出根据本公开的、在存在磁通量的图1和2的燃料喷射器10的电枢部分 21和电磁组件24的示意截面图。电磁组件24包括环形电线圈241和固定磁巧240。电线 圈241包括指定应数N。磁通量沿着磁通量路径324,并且在电线圈241被由喷射器驱动器 50提供的电流通电时产生。在电枢部分21处沿着横截面A-A的气隙附近的磁通量密度350 被进一步示出。将理解的是,作用在电枢部分21上的磁力212确定在电枢部分21的气隙 处而非磁通量路径324的磁通量密度350。例如,磁通量路径324在径向方向上进入电枢 部分21的部分抵消并在电枢运动的方向上产生零净力。进一步,由于磁通量路径的部分碰 撞,所W整个磁通量路径324不进入电枢部分,并且因此在垂直
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