用于降低电磁启动致动器的性能变化的方法_2

文档序号:9259069阅读:来源:国知局
进行操作的任何合适的设备。在所示实施例中,控制模块60包括处理设 备。在一个实施例中,启动控制器80的一个或多个部件整合在燃料喷射器10的连接组件 36内。在另一个实施例中,启动控制器80的一个或多个部件整合在燃料喷射器10的主体 12内。在又另一个实施例中,启动控制器80的一个或多个部件在燃料喷射器10外部并紧 密靠近燃料喷射器,并且通过一根或多根电缆和/或电线电力操作地连接至连接组件36。 术语"电缆"和"电线"在本文中将可互换地使用以提供电力的传输和/或电信号的传输。
[0026] 控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似术语意味着以下各项中的 任何一个或以下各项中的一个或多个的各种组合:专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行 一个或多个软件或固件程序或例程的中央处理单元(优选微处理器)及相关联的存储器和 存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和设 备、适当的信号调节和缓冲电路,以及提供所述功能性的其他部件。软件、固件、程序、指令、 例程、代码、算法和类似术语意味着包括校准和查找表的任何指令集。控制模块具有被执 行以提供所需功能的控制例程组。例程由诸如中央处理单元执行,并且可操作来监测来自 传感设备和其他联网控制模块的输入,并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。在 正在进行的发动机和车辆操作期间,例程可以规则时间间隔来执行,例如每3. 125、6. 25、 12. 5、25和100毫秒。替代地,例程可响应于事件的出现来执行。
[0027] -般来说,电枢可控制到致动位置和静态或静止位置中的一个。燃料喷射器10可 以是可控制到打开(致动)位置和关闭(静态或静止)位置中的一个的任何合适的分立燃料 喷射设备。在一个实施例中,燃料喷射器10包括限定纵向轴线101的圆柱形中空主体12。 燃料进口 15位于主体12的第一端部14处,并且燃料喷嘴28 (燃料喷嘴可以是单个开口或 在球形阀的情况下可以是多个孔口)位于主体12的第二端部16处。燃料进口 15流体联接 至高压燃料管线30,高压燃料管线流体联接至高压喷射泵。阀组件18容纳在主体12中,并 且包括针阀20、弹簧启动枢栓22和电枢部分21。针阀20干涉地安置在燃料喷嘴28中以 控制穿过燃料喷嘴的燃料流动。虽然所示实施例描绘三角形针阀20,但是其他实施例可使 用球。在一个实施例中,电枢部分21固定联接至枢栓22,并且配置用于与枢栓22和针阀 20作为单元分别在第一方向81和第二方向82上线性平移。在另一个实施例中,电枢部分 21可以是可滑动地联接至枢栓22。例如,电枢部分21可在第一方向81上滑动,直到由固 定附接至枢栓22的枢栓止挡件挡住。同样地,电枢部分21可独立于枢栓22在第二方向82 上滑动,直到接触固定附接至枢栓22的枢栓止挡件。在与固定附接至枢栓22的枢栓止挡 件接触时,电枢部分21的力使得枢栓22随电枢部分21 -起在第二方向82上被推动。电 枢部分21可包括用于与燃料喷射器10内的各个止挡件接合的突起。
[0028] 包括电线圈和磁芯的环形电磁铁组件24配置用于磁性地接合阀组件的电枢部分 21。出于说明目的,将电线圈和磁芯组件24描绘成是在燃料喷射器的主体外部;然而,本文 的实施例涉及与燃料喷射器10成整体或整合在其内的电线圈和磁芯组件24。电线圈缠绕 至磁芯上,并且包括用于接收来自喷射器驱动器50的电流的端子。在下文中,"电线圈和磁 芯组件"将简称为"电线圈24"。当电线圈24被停用并去激励时,弹簧26在第一方向81朝 向燃料喷嘴28推动阀组件18、包括针阀20,以关闭针阀20并且防止燃料流动穿过针阀。当 启动并激励电线圈24时,电磁力(在下文中"磁力")作用于电枢部分21,以克服由弹簧26 施加的弹簧力并且在第二方向82上推动阀组件18,从而使针阀20移动远离燃料喷嘴28并 且允许阀组件18内的增压燃料流流动穿过燃料喷嘴28。燃料喷射器10可包括止动件29, 在阀组件18被推动打开时,止动件与阀组件18相互作用以阻止阀组件18平移。在一个实 施例中,压力传感器32配置用于获得高压燃料管线30中邻近燃料喷射器10、优选燃料喷射 器10上游的燃料压力34。在另一个实施例中,替代燃料轨30中的压力传感器32或与所述 压力传感器组合,一个压力传感器可整合在燃料喷射器的进口 15内。图1-1所示实施例中 的燃料喷射器10不限于具有本文所述特征的空间和几何布置,并且可包括本领域中已知 的另外的特征和/或其他空间和几何布置以用于在打开位置与关闭位置之间操作燃料喷 射器10以控制燃料到发动机100的传递。
[0029] 控制模块60生成喷射器命令(致动器命令)信号52,所述信号控制喷射器驱动器 50,喷射器驱动器50将燃料喷射器10启动到打开位置以用于影响燃料喷射事件。在所示 实施例中,控制模块60与一个或多个外部控制模块诸如发动机控制模块(ECM)5进行通信; 然而,在其他实施例中,控制模块60可与ECM整体形成。喷射器命令信号52与在燃料喷射 事件期间由燃料喷射器10传递的所需燃料质量相关。类似地,喷射器命令信号52可与在燃 料喷射事件期间由燃料喷射器10传递的所需燃料流速相关。如本文所使用,术语"所需燃 料喷射质量"是指由燃料喷射器10向发动机传递的所需燃燃料质量。如本文所使用,术语 "所需燃料流速"是指由燃料喷射器10向发动机传递燃料以达到所需燃燃料质量的速率。所 需燃料喷射质量可基于向控制模块60或ECM 5输入的一个或多个所监测输入参数51。一 个或多个所监测输入参数51可包括但不限于:通过已知方法获得的操作者扭矩请求、歧管 绝对压力(MAP)、发动机速度、发动机温度、燃料温度以及环境温度。喷射器驱动器50响应 于喷射器命令信号52生成喷射器启动(致动器启动)信号75以启动燃料喷射器10。喷射 器启动信号75响应于喷射器命令信号52控制流向电线圈24的电流以产生电磁力。电力 源40为喷射器驱动器50提供DC电力源。在一些实施例中,DC电力源提供低电压、例如12 V,并且升压转换器可用于输出供应至喷射器驱动器50的高电压、例如24 V至200 V。当使 用喷射器启动信号75来启动时,由电线圈24产生的电磁力在第二方向82上推动电枢部分 21。当电枢部分21在第二方向82上被推动时,因此引起阀组件18在第二方向82上推进 或平移至打开位置,从而允许增压燃料流动穿过阀组件。喷射器驱动器50通过任何合适方 法、包括例如脉宽调制(PWM)电力流来控制去往电线圈24的喷射器启动信号75。喷射器驱 动器50配置用于通过生成合适的喷射器启动信号75来控制燃料喷射器10的启动。在针 对给定发动机循环采用多个相连燃料喷射事件的实施例中,可生成对于发动机循环内的每 个燃料喷射事件来说固定的喷射器启动信号75。
[0030] 喷射器启动信号75的特征在于喷射持续时间以及包括初始峰值牵入电流和次级 保持电流的电流波形。初始峰值牵入电流的特征为高达实现峰值电流(可如本文所述来选 择)的稳态斜升。初始峰值牵入电流产生电磁力,该电磁力作用于阀组件18的电枢部分21 上以克服弹簧力并且在第二方向82上将阀组件18推动至打开位置,从而发起增压燃料穿 过燃料喷嘴28的流动。当达到初始峰值牵入电流时,喷射器驱动器50使电线圈24中的电 流减小至次级保持电流。次级保持电流的特征为小于初始峰值牵入电流的稍微稳态的电 流。次级保持电流是由喷射器驱动器50控制以维持阀组件18处于打开位置来使增压燃料 穿过燃料喷嘴28的流动继续的电流电平。次级保持电流优选地由最小电流电平指示。当 需要非常少的燃料数量时,启动电流波形将不会达到其峰值,并且在此情况下将省略电流 保持阶段。喷射器驱动器50配置为能够提供负电流流动以从电线圈24汲取电流的双向电 流驱动器。如本文所使用,术语"负电流流动"是指使用于激励电线圈的电流流动的方向反 向。因此,术语"负电流流动"和"反向电流流动"在本文中可互换使用。
[0031] 本文中的实施例涉及控制燃料喷射器在一个发动机循环中紧密隔开地进行多个 燃料喷射事件。如本文所使用,术语"紧密隔开"是指每个连续燃料喷射事件之间的停顿时 间少于预定停顿时间阈值。如本文所使用,术语"停顿时间"是指第一燃料喷射事件(致动器 事件)喷射结束与每对连续燃料喷射事件中的对应第二燃料喷射事件(致动器事件)喷射开 始之间的一段时间。可选择停顿时间阈值以限定一段时间,使得少于停顿时间阈值的停顿 时间指示造成每个燃料喷射事件所传递的燃料喷射质量的数量上的不稳定性和/或偏差。 燃料喷射质量的数量上的不稳定性和/或偏差可响应于次级磁效应的存在。次级磁效应包 括燃料喷射器内的持续涡流和磁滞以及基于持续涡流和磁滞的残余通量。持续涡流和磁滞 由于紧密隔开的燃料喷射事件之间的初始通量值的转变而存在。因此,停顿时间阈值不由 任何固定值限定,并且对其的选择可基于但不限于:燃料温度、燃料喷射器温度、燃料喷射 器类型、燃料压力以及燃料性质诸如燃料类型和燃料调合物。如本文所使用,术语"通量"是 指指示由电线圈24产生并且穿过电枢部分的总磁场的磁通量。因为电线圈24的匝数关系 着磁芯中的磁通量,因此所述通量可根据磁通链换算得出。磁通链是基于穿过电枢部分的 通量密度、电枢部分邻近空气间隙的表面积以及线圈24的匝数。因此,术语"通量"、"磁通 量"和"磁通链"在本文中将可互换地使用,除非另外说明。
[0032] 对于不是紧密隔开的燃料喷射事件,可针对每个燃料喷射事件利用无关停顿时间 的固定电流波形,因为连续一对中的第一燃料喷射事件对连续一对中的第二燃料喷射事件 所传递的燃料喷射质量几乎没有影响。然而,当第一燃料喷射事件和第二燃料喷射事件紧 密隔开并且利用固定电流波形时,第一燃料喷射事件可能倾向于影响第二燃料喷射事件所 传递的燃料喷射质量,和/或进一步随后的燃料喷射事件。任何时候燃料喷射事件都受到 一个发动机循环中的一个或多个先前燃料喷射事件影响,对应燃料喷射事件的相应所传递 的燃料喷射质量可在多个发动机循环进程内产生不可接受的再现性,并
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