于电枢部分21的方向上没 有进入和离开电枢部分。换句话说，磁通量密度350只引起垂直于气隙附近的电枢部分21 的磁通量。
[0140] 路径324中流动的磁通量可W基于由方程[5](或上文描述的其他方法）和电线 圈241的指定应数N来如下确定。
[0141]
[0142] 其中W为磁通量，
[0143]A为电线圈241的磁链，W及
[0144]N为电线圈241的指定应数。
[0145] 图3-2示出根据本公开的沿着图3-1中的横截面A-A的气隙附近的电枢部分21。 电枢部分具有表面积S。。将理解的是，电枢部分的表面积、指定应数N和其他参数可W存储 在控制模块60的存储器内。沿着横截面A-A的磁通量密度350可W如下使用由方程[7] 确定的磁通量获得。
[0146]
[0147] 其中B。为电枢部分21沿着横截面A-A的磁通量密度350,W及
[0148] S。为电枢部分21在气隙附近的表面积。
[0149] 返回参考图3-1，作用在电枢部分21上的磁力212可W如下由从方程閒确定的 磁通量密度350确定。
[0巧0]
[0151] 其中y。为自由空间的磁导率，化及
[0152] b为校正因子，其为电枢位置S和通量口的函数。
[0153] 因此，作用在运动电枢21上的磁力212可利用方程[9]获得并插入方程[6]W确 定运动电枢部分21的位置、速度和/或加速度参数（即位置、速度、加速度项）。经由图1 的反馈信号42提供的信息允许控制模块60 (或ECM5)执行图2的瞬态电枢模型200W利 用方程[6]获得燃料喷射器10内的磁链和磁通量。然而，如上文参考图1所述，一些实施 例可W包括探查线圈25、通量传感器或磁场传感器W获得磁通量或磁链。进而，瞬态电枢模 型200的闭环操作可W执行方程[6]W基于燃料喷射器10内的磁通量确定运动电枢部分 21的瞬时位置、速度和/或加速度参数（即，电枢运动参数）。知晓电枢位置和运动能够实 现传送至燃烧室的精确燃料速率，并且进一步允许采用紧密间隔的多个、小量燃料喷射事 件W减少燃料消耗和排放。由于存在剩余通量并且没有解决持续祸流，仅解决提供至电磁 组件W确定电枢位置的电流的开环操作经常容易产生误差。
[0154] 图4示出使用电枢位置反馈来控制施加至燃料喷射器的电线圈的电流W控制燃 料喷射器启动的位置控制模块的示例性实施例。位置控制模块400可W被实施在图1的启 动控制器80的控制模块60内并由控制模块60的处理器件执行。
[01巧]因此，位置控制模块400将结合图1来描述。位置控制模块400包括位置命令产 生（PCG)模块410、差分单元412、比例积分（PI)位置控制模块414、喷射器驱动器420和电 枢运动观测器460。图1的启动控制器80的控制模块60可W包含PCG模块410、差分单元 412、PI位置控制模块414和电枢运动观测器460。图1的力启动控制器80的喷射器驱动 器50可W包含喷射器驱动器420。然而，控制模块60和喷射器驱动器50可W包含上文列 举的那些特征的不同组合。
[0156] 在示出的实施例中，预期燃料流质量409被输入至PCG模块410。使用预期燃料流 质量409可W由例如ECM5的外部模炔基于上文提及的输入参数51提供，W实现如上文结 合图1所描述的预期喷射燃料质量。PCG模块410基于预期燃料流质量409和其他输入402 输出电枢位置命令411，其他输入402例如为燃料压力，其对于通过喷射器的燃料传送具有 重要作用。PCG模块可W在包括查找表或方程的任意熟知的原理下操作W产生输出。电枢 位置命令411指示出建立所需电枢位置的命令，用W在打开位置启动燃料喷射器10,从而 将预期燃料流质量409传送至燃烧室100。然而，将意识到的是电枢位置命令411不考虑剩 余通量的存在，剩余通量例如为由于滞后和祸流效应而存在于燃料喷射器内的磁通量。剩 余通量的存在可W导致燃料喷射器内的不稳定性，该可能影响被传送至燃烧室的燃料流质 量和喷射的燃料质量。因此，仅仅基于电枢位置命令来移动电枢部分21可导致的是实际传 送至燃烧室的燃料流质量偏离预期燃料流质量409,由此导致传送至燃料喷射器10的不精 确喷射燃料质量。
[0157] 电枢位置命令411被输入差分单元412。差分单元412将燃料喷射器10内的电枢 位置反馈425与电枢位置命令411比较。电枢位置反馈425基于由燃料喷射器10提供的 喷射器参数输入450从电枢运动观测器460输出。如本文上文所述，喷射器参数输入450 指示存在于燃料喷射器10内的主动磁通量，并且可W包括主线圈电压、主线圈电流、感测 线圈电压或磁场传感器。存在于燃料喷射器10内的主动磁通量或等效磁链可W使用集成 到燃料喷射器10内的一个或多个传感器件和对应的喷射器参数输入通过如上文结合图1 示出的实施例所描述的任意方法来获得。基于上文结合运动方程[6]描述的已知关系，电 枢运动观测器460可W提供对应于电枢的位置信息（即，位置（S)、速度（ds/dt)和加速度 (cfsAlt))。而且，因为磁链A可W由喷射器参数输入450在电枢运动观测器460内确定， 其也可W作为输出被提供。具体结合本实施例，电枢位置被提供为电枢位置反馈425。因 此，电枢位置反馈425考虑了作用在电枢上的所有力，包括由于存在于燃料喷射器10内的 主动磁通量时的剩余通量所产生的力。
[0158] 基于电枢位置反馈425和电枢位置命令411之间的比较，差分单元412输出考虑 到燃料喷射器10内存在的磁通量的调节的电枢位置命令413。调节的电枢位置命令413 被输入至PI位置控制模块414,由此PWM电功率流信号429被产生并输入至喷射器驱动器 420。因此，所命令的PWM电功率流信号429考虑了燃料喷射器内的电枢位置反馈425。因 此，位置控制模块400使得能够基于燃料喷射器10内的电枢位置反馈425使用闭环操作针 对快速连续的多个燃料喷射事件中的每一个实现预期燃料流质量409。
[0159] 本公开已经描述了某些优选实施例及其修改例。他人在阅读并理解本说明书时， 可W想到进一步修改例和替代例。因此，本公开致力于不限制于作为用于实施本公开所构 想的最佳模式而公开的特定实施例，而且本公开将包括落入所附权利要求范围内的全部实 施例。
【主权项】
1. 一种用于控制电磁致动器的方法，所述电磁致动器包括电线圈、磁巧和邻近于磁巧 的电枢，所述方法包括： 在电线圈被电流通电时确定致动器内的磁通量； 基于电枢在磁巧和电枢之间的气隙附近的磁通量和表面积确定作用在电枢上的磁 力； 将磁力作为外力函数施加在对应于致动器的机械运动方程上W确定至少一个电枢运 动参数；W及 基于所述至少一个电枢运动参数控制致动器。2. 根据权利要求1所述的用于控制电磁致动器的方法，其中确定致动器内的磁通量包 括基于探查线圈电压确定磁通量。3. 根据权利要求1所述的用于控制电磁致动器的方法，其中确定致动器内的磁通量包 括基于电线圈电压确定磁通量。4. 根据权利要求1所述的用于控制电磁致动器的方法，其中确定致动器内的磁通量包 括基于磁场传感器信号确定磁通量。5. 根据权利要求1所述的用于控制电磁致动器的方法，其中确定作用在电枢上的磁力 包括根据W下关系确定磁力：其中fmag为磁力，5. 为电枢在气隙附近的表面积， / \ B。为电枢在气隙附近的通量密度， y。为自由空间的磁导率，并且b为校正因子，其为电枢位置S和通量cp的函数。6. 根据权利要求1所述的用于控制电磁致动器的方法，其中机械运动方程由W下关系 表不：其中fmag为作用在电枢上的磁力，m为电枢的运动质量， S为电枢位置，并且f为作用在电枢上的合力。7. 根据权利要求1所述的用于控制电磁致动器的方法，其中所述至少一个电枢运动参 数包括位置。8. 根据权利要求1所述的用于控制电磁致动器的方法，其中基于所述至少一个电枢运 动参数控制致动器包括在电枢位置控制模块中的反馈中提供所述至少一个电枢运动参数。9. 一种用于控制燃料喷射器的致动的系统，包括： 包括电线圈、磁巧和电枢的燃料喷射器； 响应于功率流信号w驱动通过电线圈的电流来致动电枢的可控驱动电路；w及 设置为确定燃料喷射器中的电枢运动参数并基于电枢运动参数修改功率流信号的控 制板块。10. -种用于控制电磁致动器的致动的系统，包括： 包括电线圈、磁巧和电枢的致动器； 响应于电功率流信号W驱动通过电线圈的电流来致动电枢的可控驱动电路；W及 控制模块，所述控制模块包括电枢运动观测器，所述电枢运动观测器设置为基于致动 器内的磁通量和对应于致动器的预定机械运动方程确定致动器中的电枢运动参数并且基 于电枢运动参数修改电功率流信号。
【专利摘要】本发明涉及致动器运动控制。用于控制电磁致动器的致动的系统包括具有电线圈、磁芯和电枢的致动器。可控驱动电路响应于电功率流信号以驱动通过电线圈的电流来致动电枢。控制模块包括电枢运动观测器，其设置为基于致动器内的磁通量和对应于致动器的预定机械运动方程确定致动器中的电枢运动参数并且基于电枢运动参数修改电功率流信号。
【IPC分类】F02M51/06, F02D41/20, F02D41/30
【公开号】CN104929791
【申请号】CN201510255470
【发明人】T·W·内尔, S·戈帕拉克里什南, A·M·奥梅肯达, C·S·纳穆杜里
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月20日
【公告号】DE102015104117A1