具有非周期控制的致动器的制造方法
【专利说明】具有非周期控制的致动器
相关申请的交叉引用
[0001]本申请主张于2014年3月20日提交的美国临时申请号61/968，026，于2014年3月20日提交的美国临时申请号61/968，039，以及于2014年3月20日提交的美国临时申请号61/955，942的权益，它们的全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
[0002]本公开涉及螺线管致动的致动器。
【背景技术】
[0003]本节的陈述仅提供关于本公开的【背景技术】信息。据此，该陈述不意欲构成现有技术的承认。
[0004]螺线管致动器能够用于控制流体(液体和气体)，或者用于定位或者用于控制功能。螺线管致动器的典型示例是燃油喷射器。燃油喷射器用于将增压的燃油喷射至歧管、进气口内，或直接喷射至内燃发动机的燃烧室内。已知的燃油喷射器包括电磁致动的螺线管设备，其克服机械弹簧以打开位于喷射器尖端处的阀门，用以允许燃油流过其中。喷射器驱动器电路控制至电磁致动的螺线管设备的电流量，用来打开和关闭喷射器。喷射器驱动器电路可以以峰值保持的控制配置或饱和的开关配置的方式运行。
[0005]燃油喷射器被校准，利用包括喷射器致动信号的校准，该喷射器致动信号包括喷射器打开时间，或喷射持续时间和以预定或已知的燃油压力操作的对应的测得的或输送的喷射燃油质量。喷射器操作的特征可以在于关于喷射持续时间的每次燃油喷射事件喷射的燃油质量的方面。喷射器特征包括在与高速、高负荷发动机运行相关的高流速与和发动机空闲状态相关的低流速之间范围上的测得的燃油流量。
[0006]众所周知，可以从以快速连续的方式喷射多个少量的喷射燃油质量使发动机控制受益。通常，当连续的喷射活动之间的停顿时间比停顿时间阈值短时，随后的燃油喷射事件的喷射燃油质量经常导致输送的量大于期望的量，即使使用了相等的喷射持续时间。据此，该随后的燃油喷射事件可能变得不稳定，从而导致不可接受的反复性。该非期望的事件归因于燃油喷射器内存在的剩余磁通量，其由先前的燃油喷射事件产生，该先前的燃油喷射事件对立即发生的随后的燃油喷射事件有所助益。剩余磁通量响应于由于转换需要不同的初始磁通量值的喷射燃油质量速率燃油导致的喷射器内的持续的涡流和磁滞而产生。
【发明内容】
[0007]电磁致动系统包括致动器，该致动器具有电线圈、磁芯和电枢。该系统进一步包括可控双向驱动电路，用于选择性地驱动电流沿两个方向当中的任意一个通过电线圈。控制模块为驱动电路提供致动器命令，用来有效地驱动电流沿第一方向通过电线圈，用以致动电枢，并且在电枢致动之后沿第二方向通过电线圈，用以抵抗致动器内的剩余磁通。控制模块包括剩余磁通反馈控制模块，其被配置用来修改致动器命令，以将致动器内的剩余磁通收敛至优选的磁通水平。
本发明提供以下技术解决方案。
1.电磁致动系统，包括:
致动器，其包含电线圈、磁芯和电枢；
可控双向驱动电路，其用于选择性地驱动电流沿两个方向中的任意一个通过电线圈；
和
控制模块，其为驱动电路提供致动器命令，以有效驱动电流沿第一方向通过电线圈，用以致动电枢，并且在电枢致动之后沿第二方向通过电线圈，用以抵抗致动器内的剩余磁通，所述控制模块包括剩余磁通反馈控制模块，其被配置用来修改所述致动器命令，用以将致动器内的剩余磁通收敛至优选的磁通水平。
2.根据技术解决方案I所述的电磁致动系统，其中所述优选的磁通水平包含零磁通水平。
3.根据技术解决方案I所述的电磁致动系统，其中所述优选磁通水平包含其量值小于零电流下电线圈内被动达到的剩余磁通水平的量值的非零磁通水平。
4.根据技术解决方案I所述的电磁致动系统，其中所述剩余磁通反馈控制模块包括电线圈电流反馈回路，其被配置用来修改所述致动器命令，用以将电线圈电流收敛至期望的电线圈电流。
5.根据技术解决方案4所述的电磁致动系统，其中所述剩余磁通反馈控制模块包含被互相地磁联接至电线圈的探测线圈，探测线圈被配置用来感测致动器内剩余磁通的时间变化率。
6.根据技术解决方案I所述的电磁致动系统，其中所述剩余磁通反馈控制模块包含被互相地磁联接至电线圈的探测线圈，探测线圈被配置用来感测致动器内剩余磁通的时间变化率。
7.根据技术解决方案I所述的电磁致动系统，其中所述剩余磁通反馈控制模块包含磁阻传感器，磁阻传感器被配置用来感测致动器内的剩余磁通。
8.根据技术解决方案I所述的电磁致动系统，其中所述剩余磁通反馈控制模块包含霍尔效应传感器，霍尔效应传感器被配置用来感测致动器内的剩余磁通。
9.根据技术解决方案I所述的电磁致动系统，其中所述剩余磁通反馈控制模块包含非周期控制模块。
10.用于控制电磁致动器的方法，包括:
当期望致动时，驱动电流沿第一方向通过致动器的电线圈；和当不期望致动时，驱动电流沿第二方向通过电线圈以足将致动器内的剩余磁通减小至低于在零线圈电流下致动器内被动达到的水平，其中驱动电流沿第二方向通过电线圈包括基于剩余磁通反馈修改沿第二方向通过电线圈的电流以将致动器内的剩余磁通收敛至优选的磁通水平。
11.根据技术解决方案10所述的用于控制电磁致动器的方法，进一步包括:基于电线圈电流反馈修改沿第二方向通过电线圈的电流以将电线圈电流收敛至期望的电线圈电流。
12.根据技术解决方案10所述的用于控制电磁致动器的方法，其中所述剩余磁通反馈包括在被互相地磁联接至电线圈的探测线圈内感生的电压。 13.根据技术解决方案10所述的用于控制电磁致动器的方法，其中基于剩余磁通反馈修改沿第二方向通过电线圈的电流包括将所述剩余磁通反馈输入至非周期控制模块内。
14.用于控制燃油喷射器致动的系统，包括:
燃油喷射器，其包括电线圈、磁芯和电枢；
可控双向驱动电路，其响应于电流命令用于驱动电流沿第一方向通过电线圈以致动电枢，在电枢致动之后驱动电流沿第二方向通过电线圈持续预定的持续时间，并且之后达到零；和
控制模块，其被配置用来在通过电线圈的电流被驱动至零之后确定燃油喷射器内的剩余磁通，并且基于剩余磁通修改电流命令，以控制预定的持续时间。
15.根据技术解决方案14所述的用于控制燃油喷射器致动的系统，其中所述控制模块进一步被配置用来确定通过电线圈的电流，并且基于通过电线圈的电流修改电流命令。
16.根据技术解决方案14所述的用于控制燃油喷射器致动的系统，进一步包含互相磁连接至电线圈的探测线圈，所述控制模块进一步被配置用来基于探测线圈确定燃油喷射器内的剩余磁通的时间变化率，其中基于燃油喷射器内的剩余磁通的时间变化率，确定在通过电线圈电流被驱动至零之后燃油喷射器内的剩余磁通。
17.根据技术解决方案14所述的用于控制燃油喷射器致动的系统，进一步包含设置在燃油喷射器内的磁通路径内的磁阻传感器，所述控制模块进一步被配置用来基于磁阻传感器确定燃油喷射器内的剩余磁通。
18.根据技术解决方案14所述的用于控制燃油喷射器致动的系统，进一步包含设置在燃油喷射器内的磁通路径内的霍尔效应传感器，所述控制模块进一步被配置用来基于霍尔效应传感器确定燃油喷射器内的剩余磁通。
19.根据技术解决方案14所述的用于控制燃油喷射器致动的系统，其中所述控制模块包含非周期控制模块。
20.根据技术解决方案16所述的用于控制燃油喷射器致动的系统，其中所述控制模块包含非周期控制模块。
【附图说明】
[0008]通过示例的方式，参考附图，现在将描述一个或多个实施例，其中:
[0009]图1-1示出了依照本公开的燃油喷射器和致动控制器的示意剖面图；
[0010]图1-2示出了依照本公开的图1-1的致动控制器的示意剖面图；
[0011]图1-3示出了依照本公开的图1-1和1-2的喷射器驱动器的示意剖面图；
[0012]图2示出了依照本公开的针对被未表示为密集间隔的停顿时间分开的具有相同的电流脉冲的两次连续的燃油喷射事件测得的电流和燃油流速的非限制性的示例性第一曲线1000和测得的主激励线圈和探测线圈电压的非限制性的示例性第二曲线1010 ;
[0013]图3示出了依照本公开的针对由表示为密集间隔的停顿时间分开的具有相同的电流脉冲的两次连续的燃油喷射事件的测得的电流和燃油流速的非限制性的示例性第一曲线1020和测得的主激励线圈和探测线圈电压的非限制性的示例性第二曲线1030 ;
[0014]图4示出了依照本公开的一系列非限制性的示例性曲线1300、1310和1320，代表燃油喷射器内的测得的线圈电流、磁力和磁通量，其中以单向方式控制提供至线圈的电流；
[0015]图5示出了依照本公开的针对由表示为密集间隔的停顿时间分开的具有相同的双向施加的电流脉冲的两次连续的燃油喷射事件的测得的电流和流速的非限制性的示例性曲线；
[0016]图6示出了依照本公开的针对由停顿时间隔开的具有相同的电流脉冲的两次连续的燃油喷射事件测得的电流和测得的磁通量的非限制性的示例性曲线1500和测得的探测线圈电压的非限制性的示例性曲线1502 ;
[0017]图7示出了依照本公开的使用探测线圈电压反馈控制负电流被施加至燃油喷射器的电磁线圈用以降低其中的剩余磁通的最佳持续时间的非周期磁通控制模块的示例性实施例；
[0018]图8示出了依照本公开的一系列非限制性的示例性曲线1330、1340和1350，代表燃油喷射器内的测得的线圈电流、磁力和磁通量，其中使用以双方向的方式施加至燃油喷射器的电流控制磁通。
具体实施例
[0019]本公开相对于线性运动燃油喷射器的示例性应用描述了当前请求保护的主题的原理。然而，请求保护的主题更加广泛地可适用于使用电线圈用来在磁芯内感生磁场从而产生作用在可移动电枢上的吸引力的任何线性或非线性电磁致动器。典型的示例包括流体控制螺线管，使用在内燃发动