用于降低电磁启动致动器的性能变化的方法_3

文档序号:9259069阅读:来源:国知局
且连续燃料喷射事 件被认为是紧密隔开的。更普遍地,其中来自先前致动器事件的残余通量相对于标准、例如 相对于不存在残余通量时的性能影响随后致动器事件的性能的任何连续致动器事件被认 为是紧密隔开的。
[0033] 示例性实施例进一步涉及从燃料喷射器10向启动控制器80提供反馈信号42。在 下文中更详细描述,传感器设备可整合在燃料喷射器10内以用于测量各种燃料喷射器参 数以获得电线圈24的磁通链、电线圈24的电压以及通过电线圈24的电流。可将电流传 感器设置在启动控制器80与燃料喷射器之间的电流流动路径上以测量向电线圈24提供的 电流,或可将电流传感器整合在电流流动路径上的燃料喷射器10内。通过反馈信号42提 供的燃料喷射器参数可包括由整合在燃料喷射器10内的对应传感器设备直接测量的磁通 链、电压和电流。另外或替代地,燃料喷射器参数可包括通过反馈信号42向控制模块60提 供并由控制模块用来估计燃料喷射器10内的磁通链、磁通量、电压和电流的代替参数。反 馈电线圈24的磁通链、电线圈24的电压以及向电线圈24提供的电流之后,控制模块60可 针对多个连续喷射事件有利地修改去往燃料喷射器10的启动信号75。应了解,由开环操作 控制的常规燃料喷射器仅仅基于从查找表获得的所需电流波形,而没有与影响电枢部分21 移动的磁通链(例如,磁通量)的力产生分量有关的任何信息。因此,仅考虑电流流动来控制 燃料喷射器的常规前馈燃料喷射器可能易于受紧密隔开的连续燃料喷射事件的不稳定性 影响。
[0034] 已知当喷射器驱动器50仅在正向第一方向上单向地提供电流来激励电线圈24 时,释放电流以保持稳定在零处将导致燃料喷射器内的磁通量逐渐衰减,例如朝向零逐渐 减小。然而,磁通量衰减的响应时间缓慢,并且燃料喷射器中存在磁滞通常导致在发起紧密 隔开的随后燃料喷射事件时存在残余通量。如以上所提及,残余通量的存在影响在紧密隔 开的随后燃料喷射事件中要传递的燃料流速和燃料喷射质量的准确性。
[0035] 图1-2示出图1-1的启动控制器80。信号流动路径362提供控制模块60与喷射 器驱动器50之间的通信。例如,信号流动路径362提供控制喷射器驱动器50的喷射器命 令信号(例如,图1-1中的命令信号52)。控制模块60进一步通过启动控制器380内的信号 流动路径364与外部ECM 5通信,外部ECM与电力传输电缆电气通信。例如,信号流动路径 364可从ECM5向控制模块60提供所监测输入参数(例如,图1-1中的所监测输入参数51) 以用于生成喷射器命令信号52。在一些实施例中,信号流动路径364可向ECM 5提供反馈 燃料喷射器参数(例如,图1-1中的反馈信号42)。
[0036] 喷射器驱动器50通过电力供应流动路径366从图1-1中的电源40接收DC电力。 信号流动路径364可通过使用添加至电力供应流动路径366的小调制信号来消除。使用所 接收DC电力,喷射器驱动器50可基于来自控制模块60的喷射器命令信号生成喷射器启动 信号(例如,图1-1中的喷射器启动信号75)。
[0037] 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。喷射器驱动器50是响应于相应喷射器启动信号75通过第一电流流动路径352 向电线圈24提供正电流流动以及通过第二电流流动路径354向电线圈24提供负电流流动 的双向电流驱动器。通过第一电流流动路径352的正电流被提供以激励电线圈24,并且通 过第二电流流动路径354的负电流使电流反向流动以从电线圈24汲取电流。电流流动路 径352和354形成闭环;也就是说,到352中的正电流造成流动路径354中的相等且相反 (负)电流,并且反之亦然。信号流动路径371可向控制模块60提供第一电流流动路径352 的电压,并且信号流动路径373可向控制模块60提供第二电流流动路径354的电压。向电 线圈24施加的电压和电流是基于信号流动路径371与373处的电压之间的差。在一个实 施例中,喷射器驱动器50利用开环操作来控制燃料喷射器10的启动,其中喷射器启动信号 的特征为精确预定电流波形。在另一个实施例中,喷射器驱动器50利用闭环操作来控制燃 料喷射器10的启动,其中喷射器启动信号是基于通过信号流动路径371和373作为反馈向 控制模块提供的燃料喷射器参数。可通过信号流动路径356向控制模块60提供去往电线 圈24的所测量电流流动。在所示实施例中,电流流动是由第二电流流动路径354上的电流 传感器测量。燃料喷射器参数可包括燃料喷射器10内的磁通链值、电压值和电流值,或燃 料喷射器参数可包括由控制模块60用来估计燃料喷射器10内的磁通链、电压和电流的代 替参数。
[0038] 在一些实施例中,喷射器驱动器50配置用于完整四象限操作。图1-3示出图1-2 中喷射器驱动器50的示例性实施例,其利用两个开关组370和372来控制喷射器驱动器50 与电线圈24之间所提供的电流流动。在所示实施例中,第一开关组370包括开关设备370-1 和370-2,并且第二开关组372包括开关设备372-1和372-2。开关设备370-1、370-2、372-1 和372-2可以是固态开关,并且可包括在高温下实现高速开关的硅(Si)或宽带隙(WBG)半 导体开关。喷射器驱动器50的四象限操作基于由控制模块60确定的对应开关状态来控制 流进和流出电线圈24的电流流动的方向。控制模块60可确定正开关状态、负开关状态和 零开关状态,并且基于所确定开关状态在断开位置与闭合位置之间命令第一开关组370和 第二开关组372。在正开关状态下,第一开关组370的开关设备370-1和370-2被命令到闭 合位置,并且第二开关组372的开关设备372-1和372-2被命令到断开位置,以便控制正电 流流进第一电流流动路径352并且流出第二电流流动路径354。这些开关设备可使用脉宽 调制进一步调制以控制电流的幅值。在负开关状态下,第一开关组370的开关设备370-1 和370-2被命令到断开位置,并且第二开关组372的开关设备372-1和372-2被命令到闭 合位置,以便控制负电流流进第二电流流动路径352并且流出第一电流流动路径354。这些 开关设备可使用脉宽调制进一步调制以控制电流的幅值。在零开关状态下,所有开关设备 370-1、370-2、372-1、372-2被命令到断开位置以控制无电流流进或流出电磁组件。因此,可 实现通过线圈24的电流的双向控制。
[0039] 在一些实施例中,在电流释放之后,施加用于从电线圈24汲取电流的负电流持续 足以降低燃料喷射器10内的残余通量的持续时间。在其他实施例中,继电流释放之后但是 另外仅在燃料喷射器已关闭或致动器已返回至其静态或静止位置之后施加负电流。此外, 另外的实施例可包括使开关组370和372在断开位置与闭合位置之间交替切换以使去往线 圈24的电流流动的方向交变(包括脉宽调制控制)以实现电流流动分布。两个开关组370 和372的利用允许通过减少电线圈24内涡流和磁滞的存在,针对发动机事件期间的多个连 续燃料喷射事件精确地控制施加至电线圈24的电流流动路径352和354的电流流动方向 和幅值。
[0040] 图2示出多个非限制性示例性绘图,各自表示间隔不同停顿时间的两个相连燃料 喷射事件的所测量燃料流速。在所示非限制性绘图中,每个燃料喷射事件的特征为用于传 递相同所需燃料喷射质量的相同所命令喷射持续时间;然而,每个燃料喷射事件的特征可 以为与其他燃料喷射事件不同的用于传递相应所需燃料喷射质量的相应所命令喷射持续 时间。在所示实施例中,所命令喷射持续时间是265微秒。绘图210-240中每一幅中的水 平X轴表示以毫秒为单位的时间,并且竖直y轴表示以毫克(mg)/毫秒(ms)为单位的燃料 流速。每幅绘图包括多条所测量燃料流速分布线212、222、232和242中对应一个,其中每 条所测量燃料流速分布线表示相应发动机循环期间的两个相连燃料喷射事件的所测量燃 料流速。应意识到,可对燃料流速分布线212、222、232和242求积分以确定对应的所传递 的燃料喷射质量。对于绘图210-240中每一幅,第一燃料喷射事件包括在约0. 25 ms处的 喷射开始以及约〇. 6 ms的喷射结束。
[0041] 参考绘图210,针对两个燃料喷射事件示出各自对应于相应发动机循环的多条所 测量燃料流速分布线212。第二燃料喷射事件的喷射开始和喷射结束分别出现在约3. 5 ms 和3. 8 ms处。表示将第一燃料喷射事件和第二燃料喷射事件间隔开的一段时间的停顿时 间是约3. 0 ms。
[0042] 参考绘图220,针对两个燃料喷射事件示出各自对应于相应发动机循环的多条所 测量燃料流速分布线222。第二燃料喷射事件的喷射开始和喷射结束分别出现在约2. 5 ms 和2. 8 ms处。表示将第一燃料喷射事件和第二燃料喷射事件间隔开的一段时间的停顿时 间是约2. 0 ms。
[0043] 在非限制性示例性绘图210和220中每一幅中,将第一燃料喷射事件和第二燃料 喷射事件间隔开的3. 0 ms和2. 0 ms的对应停顿时间超过停顿时间阈值。因此,绘图210 和220中每一幅中的第一燃料喷射事件和第二燃料喷射事件并不指示是紧密隔开的,并且 允许存在于燃料喷射器内的次级磁效应在随后的燃料喷射事件开始之前朝向零或以其他 方式朝向一些无影响的值衰减。因此,针对每个燃料喷射事件,多条所测量燃料流速分布线 212和220基本相同。所希望的是,在第二燃料喷射事件下所传递的燃料喷射质量将与在第 一燃料喷射事件下所传递的燃料喷射质量相同。
[0044] 参考绘图230,针对两个燃料喷射事件示出各自对应于相应发动机循环的多条燃 料流速分布线232。第二燃料喷射事件的喷射开始出现在1.4 - 1.6 ms范围左右,并且 第二燃料喷射事件的喷射结束出现在1.7 - 1.9 ms范围左右。表示将第一燃料喷射事件 和第二燃料喷射事件间隔开的一段时间的停顿时间是约1.0 ms。在所示非限制
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