基于磁力的致动器控制的制作方法
【专利说明】基于磁力的致动器控制
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求于2014年3月20日提交的美国临时专利申请序列号61/968，007和2014年3月20日提交的美国临时专利申请序列号61/955，942的权益，这二者均并入本文以供参考。
技术领域
[0002]本公开涉及螺线管激活的致动器。
【背景技术】
[0003]该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这样的陈述不试图构成对现有技术的承认。
[0004]螺线管致动器能够被用于控制流体(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是燃料喷射器。燃料喷射器被用于将加压燃料喷射到内燃发动机的歧管内、进气端口内或者直接到燃烧室内。公知的燃料喷射器包括电磁激活的螺线管装置，其克服机械弹簧以打开位于喷射器的尖端处的阀以便允许燃料流从中流过。喷射器驱动器电路控制至电磁激活的螺线管装置的电流流动，以打开和关闭喷射器。喷射器驱动器电路可以以峰值-保持控制构造或者饱和开关构造操作。
[0005]燃料喷射器利用校准值来校准，该校准值包括喷射器激活信号(包括喷射器打开时间或者喷射持续时间)和以预定或已知燃料压力操作的对应的计量或传递的喷射燃料质量。喷射器操作可以特征在于与喷射持续时间有关的每次燃料喷射事件的喷射燃料质量。喷射器特征包括在与高速高负荷发动机操作相关的大流率和与发动机怠速状况相关联的小流率之间的范围内的计量燃料流。
[0006]公知的是，发动机控制获益于快速相继地喷射多次小的喷射燃料质量。大体而言，当在连续喷射事件之间的停延时间小于停延时间阈值时，随后的燃料喷射事件的喷射燃料质量通常导致比所需更大的传送量级，即使利用相同的喷射持续时间。因此，这样的随后的燃料喷射事件会变得不稳定，从而导致不可接受的重复性。这种不良情况是因为在燃料喷射器内存在残留磁通量，所述残留磁通量是由于前一燃料喷射对立即随后的燃料喷射事件提供一些辅助所导致的。响应于燃料喷射器内的持续的涡电流和磁滞(这是由于改变了需要不同的初始磁通量值的喷射燃料质量速率)而产生残余磁通量。进一步公知的是通过施加连续的单向正极电流脉冲控制在关闭燃料喷射器之后的电枢反跳。虽然通常会有效地控制电枢反跳，但是已知单向正极电流脉冲会导致在稳态时存在残余通量。大体而言，每次紧密间隔的多个喷射事件中每个的燃料流率基于独立于燃料喷射器内会存在的残余磁通量来控制至燃料喷射器的电流。
【发明内容】
[0007]电磁致动系统包括具有电线圈、磁芯和电枢的致动器。系统进一步包括用于选择性驱动电流通过电线圈的可控驱动电路。控制模块提供致动器命令至驱动电路从而实现驱动电流通过电线圈以致动电枢。控制模块包括磁力控制模块，其被构造成修改(adapt)致动器命令以便将致动器内的磁力集中至优选力水平。
[0008]本发明还可包括下列方案。
[0009]1.一种电磁致动系统，包括:
包括电线圈、磁芯和电枢的致动器；
用于选择性驱动电流通过所述电线圈的可控驱动电路；以及
提供致动器命令至所述驱动电路从而实现驱动电流通过所述电线圈以致动所述电枢的控制模块，所述控制模块包括磁力控制模块，所述磁力控制模块被构造成修改所述致动器命令以便将所述致动器内的磁力集中成优选力水平。
[0010]2.根据方案I所述的电磁致动系统，其中所述电磁致动系统包括燃料喷射器，并且所述优选力水平对应于所需燃料流率。
[0011]3.根据方案I所述的电磁致动系统，其中所述可控驱动电路包括双向驱动电路。
[0012]4.根据方案I所述的电磁致动系统，其中所述磁力控制模块包括电线圈电流反馈回路，其被构造成修改所述致动器命令以便将电线圈电流集中成所需电线圈电流。
[0013]5.根据方案4所述的电磁致动系统，所述磁力控制模块包括相互磁性耦合到所述电线圈的探察线圈以及力映射模块，该探察线圈被构造成感测所述致动器内的所述磁通量的时间变化率，该力映射模块基于所述磁通量的所述时间变化率来提供磁力输出。
[0014]6.根据方案I所述的电磁致动系统，所述磁力控制模块包括相互磁性耦合到所述电线圈的探察线圈以及力映射模块，该探察线圈被构造成感测所述致动器内的所述磁通量的时间变化率，该力映射模块基于所述磁通量的所述时间变化率来提供磁力输出。
[0015]7.根据方案I所述的电磁致动系统，其中所述磁力控制模块包括被构造成感测所述致动器内的通量的磁阻传感器和基于所述致动器内的所述通量来提供磁力输出的力映射模块。
[0016]8.根据方案I所述的电磁致动系统，其中所述磁力控制模块包括被构造成感测所述致动器内的通量的霍尔效应传感器和基于所述致动器内的所述通量来提供磁力输出的力映射模块。
[0017]9.一种用于控制电磁致动器的方法，包括:
当需要致动时驱动电流通过所述致动器的电线圈；以及
基于磁力反馈来修改通过所述电线圈的所述电流以便将所述致动器内的磁力集中到优选力水平。
[0018]10.根据方案9所述的用于控制所述电磁致动器的方法，进一步包括:
基于电线圈电流反馈来修改通过所述电线圈的所述电流以便将电线圈电流集中成所需电线圈电流。
[0019]11.根据方案9所述的用于控制所述电磁致动器的方法，其中所述磁力反馈包括在被相互磁性耦合到所述电线圈的探察线圈内感生的电压。
[0020]12.一种用于控制燃料喷射器的致动的系统，包括:
包括电线圈、磁芯和电枢的燃料喷射器；
可控驱动电路，其响应于电流命令来驱动电流通过所述电线圈以便致动所述电枢；以及
控制模块，其被构造成确定所述燃料喷射器内的磁通量并且基于所述磁通量修改所述电流命令。
[0021]13.根据方案12所述的用于控制所述燃料喷射器的致动的系统，其中所述控制模块包括力映射模块，以基于所述磁通量来提供磁力输出。
[0022]14.根据方案12所述的用于控制所述燃料喷射器的致动的系统，其中所述控制模块进一步被构造成确定通过所述电线圈的电流并基于通过所述电线圈的所述电流来修改所述电流命令。
[0023]15.根据方案13所述的用于控制所述燃料喷射器的致动的系统，进一步包括相互磁性耦合到所述电线圈的探察线圈，所述控制模块进一步被构造成基于所述探察线圈确定所述燃料喷射器内的所述磁通量。
[0024]16.根据方案13所述的用于控制所述燃料喷射器的致动的系统，进一步包括被置于所述燃料喷射器的通量路径内的磁阻传感器，所述控制模块进一步被构造成基于所述磁阻传感器确定所述燃料喷射器内的所述磁通量。
[0025]17.根据方案13所述的用于控制所述燃料喷射器的致动的系统，进一步包括被置于所述燃料喷射器的通量路径内的霍尔效应传感器，所述控制模块进一步被构造成基于所述霍尔效应传感器确定所述燃料喷射器内的所述磁通量。
[0026]18.根据方案12所述的电磁致动系统，其中所述可控驱动电路包括双向驱动电路。
[0027]19.根据方案14所述的电磁致动系统，其中所述可控驱动电路包括双向驱动电路。
【附图说明】
[0028]参考附图，现在将通过示例方式来描述一种或更多种实施例，附图中:
图1-1示出根据本公开的燃料喷射器和激活控制器的示意性截面图；
图1-2示出根据本公开的图1-1的激活控制器的示意性截面图；
图1-3示出根据本公开的图1-1和图1-2的喷射器驱动器的示意性截面图；
图2示出根据本公开的针对具有相同电流脉冲的两个连续燃料喷射事件的测量电流和燃料流率的非限制性示例性第一绘图1000和测量主激励线圈和探察线圈电压的非限制性示例性第二绘图1010，其中所述事件由不表明紧密间隔的停延时间分隔开；
图3示出根据本公开的针对具有相同电流脉冲的两个连续燃料喷射事件的测量电流和燃料流率的非限制性示例性第一绘图1020和测量主激励线圈和探察线圈电压的非限制性示例性第二绘图1030，其中所述事件由表明紧密间隔的停延时间分隔开；
图4示出根据本公开的通过使用磁通量反馈和电流反馈来控制施加到燃料喷射器的电线圈的电流从而控制其激活的磁力控制模块的示例性实施例；以及
图5示出根据本公开的通过使用磁通量反馈来控制施加到燃料喷射器的电线圈的电流从而控制其激活的磁力控制模块的示例性实施例。