用于即插即用的智能致动器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用 本申请要求提交于2014年3月20日的美国临时申请号61/968, 001的权益。
技术领域
[0002] 本公开设及螺线管激发的致动器。
【背景技术】
[0003] 此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，该样的陈述并非意图构 成对现有技术的承认。
[0004] 螺线管致动器可用来控制流体（液体和气体），或者用于定位或用于控制功能。螺 线管致动器的典型示例为燃料喷射器。燃料喷射器用来将加压燃料喷入歧管、进气端口，或 者直接喷入内燃发动机的燃烧室。已知的燃料喷射器包括电磁激发的螺线管装置，其克服 机械弹黃W打开位于喷射器的顶端处的阀，从而允许燃料流过其中。喷射器驱动电路控制 电流向电磁激发的螺线管装置的流动，W打开和关闭喷射器。喷射器驱动电路可峰值 和保持配置或饱和开关配置操作。
[0005] 燃料喷射器被校准，其中校准包括喷射器激发信号，包括喷射器打开时间或喷射 持续时间、W及在预定或已知的燃料压力下操作的对应的计量供给或输送的燃料质量。喷 射器操作可每次燃料喷射事件喷射的燃料质量与喷射持续时间的关系来表征。喷射器 特征包括在与高速、高负荷发动机操作相关联的高流率和与发动机怠速情况相关联的低流 率之间的范围内的计量供给的燃料流量。
[0006] 已经知道将外部喷射器驱动器经由线和/或线缆连接到燃料喷射器。该些线具有 妨碍电流从喷射器驱动器传送到燃料喷射器的电阻降与寄生电容和电感，从而影响燃料喷 射器的高速操作。另外，燃料喷射器内的诸如电压、电流和通量测量值的参数可作为反馈提 供至外部喷射器驱动器。该些反馈参数的准确性可能由于该些测量值必须通过连接燃料喷 射器的线传送到喷射器驱动器的距离而受影响。
【发明内容】
[0007] -种用于螺线管激发的致动器的闭环操作的设备包括外部控制模块和功率源，外 部控制模块和功率源电气地且操作性地禪合到致动器的激发控制器。外部控制模块和功率 源位于致动器外部。该设备还包括激发控制器，其被集成到致动器的主体内。激发控制器包 括控制模块和致动器驱动器并且配置成与外部控制模块通信且接收来自功率源的电功率。 该设备附加包括至少一个传感器装置，该装置被集成到致动器的主体内并且电气地且操作 性地禪合到激发控制器。所述至少一个传感器装置配置成在致动器的操作期间测量一个或 多个参数并且将测量的参数作为反馈提供至激发控制器。
[0008] 本发明还包括如下方案； 1. 一种用于螺线管激发的致动器的闭环操作的设备，包括： 外部控制模块和功率源，其操作性地电禪合到所述致动器的激发控制器，所述外部控 制模块和所述功率源位于所述致动器外部. 集成在所述致动器的主体内的包括控制模块和致动器驱动器的激发控制器，所述激发 控制器配置成与所述外部控制模块通信并且接收来自所述功率源的电功率；W及 至少一个传感器装置，其集成在所述致动器的所述主体内且操作性地电禪合到所述 激发控制器，所述至少一个传感器装置配置成在所述致动器的操作期间测量一个或多个参 数，所述一个或多个参数作为反馈提供至所述激发控制器。
[0009] 2.根据方案1所述的设备，其中，所述激发控制器进一步配置成基于所述致动器 的所述反馈参数来修改所述致动器的操作。
[0010] 3.根据方案1所述的设备，其中，所述致动器驱动器配置成在激发事件期间生成 致动器激发信号W激励所述致动器。
[0011] 4.根据方案3所述的设备，其中，所述致动器驱动器包括两个开关组，所述两个 开关组配置成基于由所述控制模块确定的开关状态来控制在所述致动器驱动器和所述致 动器之间的电流。
[0012] 5.根据方案3所述的设备，其中，所述致动器驱动器包括板载功率供给驱动器。
[0013] 6.根据方案1所述的设备，其中，所述控制模块包括处理装置，所述处理装置配 置成基于提供至所述激发控制器的所述反馈来检测所述致动器的打开时间并且递归地修 改所述致动器的操作W匹配所需的致动器打开时间。
[0014] 7.根据方案1所述的设备，其中，所述至少一个传感器装置配置成测量所述致动 器的实际的打开和关闭时间。
[0015] 8.根据方案7所述的设备，其中，所述激发控制器进一步配置成基于所述致动器 的所述实际的打开和关闭时间来修改所述致动器的操作。
[0016] 9.根据方案1所述的设备，其中，所述至少一个传感器装置为通量传感器，所述 通量传感器集成在所述致动器内且配置成检测在高磁导率磁通路径内的磁通。
[0017] 10.根据方案9所述的设备，其中，所述通量传感器包括探测线圈，所述探测线圈 紧邻所述致动器的电线圈且围绕所述致动器的磁巧。
[0018] 11.根据方案1所述的设备，其中，所述至少一个传感器装置为电压传感器，所述 电压传感器集成在所述致动器内且配置成检测所述致动器的电线圈的电压。
[0019] 12.根据方案1所述的设备，其中，所述至少一个传感器装置为电流传感器，所述 电流传感器集成在所述致动器内且配置成检测在所述致动器驱动器和所述致动器之间的 电流。
[0020] 13.根据方案1所述的设备，其中，所述外部控制模块和所述功率源通过多引脚 连接器操作性地电禪合到所述致动器的所述激发控制器。
[0021] 14.根据方案1所述的设备，还包括集成在所述致动器的所述主体内的至少一个 线缆，所述至少一个线缆将所述致动器驱动器电连结到所述螺线管激发的致动器。
[0022] 15. -种用于螺线管激发的燃料喷射器的闭环操作的设备，包括： 外部控制模块和功率源，其经由连接器组件操作性地电禪合到所述燃料喷射器的激发 控制器，所述外部控制模块和所述功率源位于所述燃料喷射器外部； 集成在所述燃料喷射器的主体内的激发控制器，其包括控制模块和喷射器驱动器，所 述激发控制器配置成通过线与所述外部控制模块通信并且接收来自所述功率源的电功率， 所述线电禪合到所述连接器组件并且集成在所述燃料喷射器的所述主体内； 所述螺线管激发的燃料喷射器，其操作性地电禪合到所述激发控制器；W及 至少一个传感器装置，其集成在所述燃料喷射器的所述主体内且操作性地电禪合到所 述激发控制器，所述至少一个传感器装置配置成在所述燃料喷射器的操作期间测量一个或 多个参数，所述一个或多个参数作为反馈提供至所述激发控制器。
[0023] 16.根据方案15所述的设备，其中，所述激发控制器进一步配置成基于所述燃料 喷射器的所述反馈参数来修改所述燃料喷射器的操作。
[0024] 17.根据方案15所述的设备，其中，所述喷射器驱动器配置成在激发事件期间生 成喷射器激发信号W激励所述燃料喷射器。
[00巧]18.根据方案17所述的设备，其中，所述喷射器驱动器包括板载功率供给驱动 器。
[0026] 19.根据方案15所述的设备，其中，所述至少一个传感器装置配置成测量所述燃 料喷射器的实际的打开和关闭时间，并且所述激发控制器进一步配置成基于所述燃料喷射 器的所述实际的打开和关闭时间来修改所述燃料喷射器的操作。
[0027] 20. -种用于螺线管激发的燃料喷射器的闭环操作的设备，包括： 电磁燃料喷射器，其包括： 电线圈； 高磁导率的磁通路径，其包括； 电枢，其能够沿着轴线平移； 磁巧，其由所述电线圈围绕，所述磁巧具有邻近所述电枢W用于向所述电枢施加吸引 磁力的第一端部和轴向地相对的第二端部；和 磁通返回结构，其包括： 圆柱形外壳，其围绕所述电线圈并且具有内壁表面；和 环形构件，其布置在所述外壳的所述内壁表面和所述磁巧的所述第二端部之间，使得 第一接触接口在所述环形构件和所述外壳的所述内壁表面之间，并且第二接触接口在所述 环形构件和所述磁巧的第二端部之间；和 通量传感器，其集成在所述燃料喷射器内且配置成检测所述高磁导率磁通路径内的磁 通； 外部控制模块和功率源，其经由连接器组件操作性地电禪合到所述燃料喷射器的激发 控制器，所述外部控制模块和所述功率源位于所述燃料喷射器外部； 集成在所述燃料喷射器的主体内的激发控制器，其包括控制模块和喷射器驱动器，所 述激发控制器配置成通过线与所述外部控制模块通信并且接收来自所述功率源的电功率， 所述线电禪合到所述连接器组件并且集成在所述燃料喷射器的所述主体内；W及 所述螺线管激发的燃料喷射器，其操作性地电禪合到所述激发控制器； 所述通量传感器，其操作性地电禪合到所述激发控制器W将所述检测到的磁通作为反 馈提供至所述激发控制器。
【附图说明】
[002引现在将W举例方式参照附图描述一个或多个实施例，在附图中： 图1-1示出了根据本公开的燃料喷射器和激发控制器的示意性剖视图； 图1-2示出了根据本公开的集成在图1-1的燃料喷射器内的激发控制器的示意性剖视 图； 图1-3示出了根据本公开的图1-1和图1-2的喷射器驱动器的示意性剖视图； 图2示出了根据本公开的对于具有相同的电流脉冲的两个连续的燃料喷射事件来说 的测量的电流和燃料流率的非限制性的示例性的第一图线1000和测量的主激励线圈电压 和探测线圈电压的非限制性的示例性的第二图线1010,该两个连续的燃料喷射事件由不指 示被紧密地隔开的停留时间分开； 图3示出了根据本公开的对于具有相同的电流脉冲的两个连续的燃料喷射事件来说 的测量的电流和燃料流率的非限制性的示例性的第一图线1020和测量的主激励线圈电压 和探测线圈电压的非限制性的示例性的第二图线1030,该两个连续的燃料喷射事件由指示 被紧密地隔开的停留时间分开； 图4示出了根据本公开的包括集成在燃料喷射器内的激发控制器的图1-1的燃料喷射 器的示意性的剖视详图； 图5示出了根据本公开的相互地磁禪合到图4的区域422内的电线圈的探测线圈的示 意性的剖视详图； 图6-1在图4的区域422的示意性的剖视详图中示出了根据本公开的沿着磁通流动路 径的瞬时通量集中； 图6-2在图4的区域422的示意性的剖视详图中示出了根据本公开的在稳态期间沿着 磁通流动路径的磁通；W及 图6-3示出了根据本公开的图4的区域422内的示例性磁场传感器位置的示意性的剖 视详图。
【具体实施方式】
[0029] 本公开结合对线性运动燃料喷射器的示例性应用描述了本发明要求保护的主题 的概念。然而，要求保护的主题可更广泛地应用到任何线性或非线性的电磁致动器，该致动 器采用电线圈在磁巧内感应磁场，导致作用于可移动的电枢上的吸引力。典型的示例包括 流体控制螺线管、在内燃发动机上采用的汽油或柴油或CNG燃料喷射器和非流体螺线管致 动器，W用于定位和控制。
[0030] 现在参看附图，其中所示内容仅用于示出某些示例性实施例的目的，而不用于限 审喊的目的，图1-1示意性地示出了电磁激发的直喷燃料喷射器10的非限制性的示例性实 施例。虽然在图示实施例中描绘了电磁激发的直喷燃料喷射器，但端口喷射的燃料喷射器 同样地适于。燃料喷射器10配置成将燃料直接喷入内燃发动机的燃烧室100。激发控制器 80操作性地电连接到燃料喷射器10W控制其激发。虽然图示实施例描绘了在燃料喷射器 10的外部上的激发控制器80,但本文的实施例设及被集成在燃料喷射器10的主体12内或 一体化