具有前饋控制的致動器的制造方法
【專利說明】具有前饋控制的致動器 相關(guān)申請的交叉引用
[0001] 本申請主張于2014年3月20日提交的美國臨時申請?zhí)?1/968, 026,于2014年3 月20日提交的美國臨時申請?zhí)?1/968, 039,W及于2014年3月20日提交的美國臨時申請 號61/955, 942的權(quán)益，它們的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開設(shè)及螺線管致動的致動器。
【背景技術(shù)】
[0003] 本節(jié)的陳述僅提供關(guān)于本公開的【背景技術(shù)】信息。據(jù)此，該陳述不意欲構(gòu)成現(xiàn)有技 術(shù)的承認(rèn)。
[0004] 螺線管致動器能夠用于控制流體（液體和氣體），或者用于定位或者用于控制功 能。螺線管致動器的典型示例是燃油噴射器。燃油噴射器用于將增壓的燃油噴射至歧管、 進(jìn)氣口內(nèi)，或直接噴射至內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)。已知的燃油噴射器包括電磁致動的螺線 管設(shè)備，其克服機(jī)械彈黃W打開位于噴射器尖端處的閥口，用W允許燃油流過其中。噴射器 驅(qū)動器電路控制至電磁致動的螺線管設(shè)備的電流量，用來打開和關(guān)閉噴射器。噴射器驅(qū)動 器電路可WW峰值保持的控制配置或飽和的開關(guān)配置的方式運(yùn)行。
[0005] 燃油噴射器被校準(zhǔn)，利用包括噴射器致動信號的校準(zhǔn)，該噴射器致動信號包括噴 射器打開時間，或噴射持續(xù)時間和W預(yù)定或已知的燃油壓力操作的對應(yīng)的測得的或輸送的 噴射燃油質(zhì)量。噴射器操作的特征可W在于關(guān)于噴射持續(xù)時間的每次燃油噴射事件噴射的 燃油質(zhì)量的方面。噴射器特征包括在與高速、高負(fù)荷發(fā)動機(jī)運(yùn)行相關(guān)的高流速與和發(fā)動機(jī) 空閑狀態(tài)相關(guān)的低流速之間范圍上的測得的燃油流量。
[0006] 眾所周知，可W從W快速連續(xù)的方式噴射多個少量的噴射燃油質(zhì)量使發(fā)動機(jī)控制 受益。通常，當(dāng)連續(xù)的噴射活動之間的停頓時間比停頓時間闊值短時，隨后的燃油噴射事件 的噴射燃油質(zhì)量經(jīng)常導(dǎo)致輸送的量大于期望的量，即使使用了相等的噴射持續(xù)時間。據(jù)此， 該隨后的燃油噴射事件可能變得不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致不可接受的反復(fù)性。該非期望的事件歸 因于燃油噴射器內(nèi)存在的剩余磁通量，其由先前的燃油噴射事件產(chǎn)生，該先前的燃油噴射 事件對立即發(fā)生的隨后的燃油噴射事件有所助益。剩余磁通量響應(yīng)于由于轉(zhuǎn)換需要不同的 初始磁通量值的噴射燃油質(zhì)量速率燃油導(dǎo)致的噴射器內(nèi)的持續(xù)的禍流和磁滯而產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 電磁致動系統(tǒng)包括致動器，該致動器具有電線圈、磁巧和電樞。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 可控雙向驅(qū)動電路，用于選擇性地驅(qū)動電流沿兩個方向當(dāng)中的任意一個通過電線圈。控制 模塊為驅(qū)動電路提供致動器命令，用來有效地驅(qū)動電流沿第一方向通過電線圈，用W致動 電樞，并且在電樞致動之后沿第二方向通過電線圈，用W抵抗致動器內(nèi)的剩余磁通?？刂颇?塊包括前饋控制模塊，其被配置用來修改致動器命令，W將致動器內(nèi)的剩余磁通收斂至優(yōu) 選的磁通水平。 本發(fā)明提供W下技術(shù)解決方案。 1. 電磁致動系統(tǒng)，包括： 致動器，其包含電線圈、磁巧和電樞； 可控雙向驅(qū)動電路，其用于選擇性地驅(qū)動電流沿兩個方向中的任意一個通過電線圈； 和 控制模塊，其為驅(qū)動電路提供致動器命令，W有效驅(qū)動電流沿第一方向通過電線圈，用W致動電樞，并且在電樞致動之后沿第二方向通過電線圈，用W抵抗致動器內(nèi)的剩余磁通， 所述控制模塊包括前饋控制模塊，其被配置用來修改所述致動器命令，用W將致動器內(nèi)的 剩余磁通收斂至優(yōu)選的磁通水平。 2. 根據(jù)技術(shù)解決方案1所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述優(yōu)選的磁通水平包含零磁通水 平。 3. 根據(jù)技術(shù)解決方案1所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述優(yōu)選磁通水平包含其量值小于 零電流下電線圈內(nèi)被動達(dá)到的剩余磁通水平的量值的非零磁通水平。 4. 根據(jù)技術(shù)解決方案1所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述剩余磁通反饋控制模塊包括電 線圈電流反饋回路，其被配置用來修改所述致動器命令，用W將電線圈電流收斂至期望的 電線圈電流。 5. 根據(jù)技術(shù)解決方案4所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述前饋控制模塊包括響應(yīng)于系統(tǒng) 的至少一個操作參數(shù)的前饋確定器模塊，所述系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)響應(yīng)于致動器的致 動。 6. 根據(jù)技術(shù)解決方案1所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述前饋控制模塊包括響應(yīng)于系統(tǒng) 的至少一個操作參數(shù)的前饋確定器模塊，所述系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)響應(yīng)于致動器的致 動。 7. 根據(jù)技術(shù)解決方案1所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述前饋控制模塊被配置用來建立 所述致動器命令的過沖分量和負(fù)沖分量。 8. 根據(jù)技術(shù)解決方案7所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述前饋控制模塊被配置用來建立 所述致動器命令的過沖分量和負(fù)沖分量。 9. 根據(jù)技術(shù)解決方案5所述的電磁致動系統(tǒng)，其中所述前饋確定器模塊包括依照下面 關(guān)系的傳遞函數(shù)：
其中S是拉普拉斯算子，并且 和a2是多項(xiàng)式系數(shù)。 10. 用于控制電磁致動器的方法，包括： 當(dāng)期望致動時，驅(qū)動電流沿第一方向通過致動器的電線圈；和 當(dāng)不期望致動時，驅(qū)動電流沿第二方向通過電線圈W足將致動器內(nèi)的剩余磁通減小至 低于在零線圈電流下致動器內(nèi)被動達(dá)到的水平，其中驅(qū)動電流沿第二方向通過電線圈包括 基于響應(yīng)于致動器的致動的系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)修改流過電線圈的電流。 11. 根據(jù)技術(shù)解決方案10所述的用于控制電磁致動器的方法，進(jìn)一步包括：基于電線 圈電流反饋修改通過電線圈的電流w將電線圈電流收斂至期望的電線圈電流。 12. 用于控制燃油噴射器致動的系統(tǒng)，包括： 燃油噴射器，其包括電線圈、磁巧和電樞； 可控雙向驅(qū)動電路，其響應(yīng)于電流命令用于驅(qū)動電流沿第一方向通過電線圈W致動電 樞，在電樞致動之后沿第二方向通過電線圈，并且之后達(dá)到零；和 前饋控制模塊，其被配置用來確定所述電流命令的優(yōu)選的過沖分量和優(yōu)選的負(fù)沖分量 并基于優(yōu)選的過沖和負(fù)沖分量修改電流命令。 13. 根據(jù)技術(shù)解決方案12所述的用于控制燃油噴射器致動的系統(tǒng)，其中所述前饋控制 模塊被進(jìn)一步配置用來確定通過電線圈的電流并基于通過電線圈的電流修改電流命令。 14. 根據(jù)技術(shù)解決方案12所述的用于控制燃油噴射器致動的系統(tǒng)，其中所述前饋控制 模塊包括響應(yīng)于系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)的前饋確定器模塊，所述系統(tǒng)的至少一個操作參 數(shù)響應(yīng)于燃油噴射器的致動。 15. 根據(jù)技術(shù)解決方案14所述的用于控制燃油噴射器致動的系統(tǒng)，其中所述前饋確定 器模塊包含依照W下關(guān)系的傳遞函數(shù)：
其中S是拉普拉斯算子，并且 和a2是多項(xiàng)式系數(shù)。
【附圖說明】
[000引通過示例的方式，參考附圖，現(xiàn)在將描述一個或多個實(shí)施例，其中：
[0009] 圖1-1示出了依照本公開的燃油噴射器和致動控制器的示意剖面圖；
[0010] 圖1-2示出了依照本公開的圖1-1的致動控制器的示意剖面圖；
[0011] 圖1-3示出了依照本公開的圖1-1和1-2的噴射器驅(qū)動器的示意剖面圖；
[0012] 圖2示出了依照本公開的針對被未表示為密集間隔的停頓時間分開的具有相同 的電流脈沖的兩次連續(xù)的燃油噴射事件測得的電流和燃油流速的非限制性的示例性第一 曲線1000和測得的主激勵線圈和探測線圈電壓的非限制性的示例性第二曲線1010 ;
[0013] 圖3示出了依照本公開的針對由表示為密集間隔的停頓時間分開的具有相同的 電流脈沖的兩次連續(xù)的燃油噴射事件的測得的電流和燃油流速的非限制性的示例性第一 曲線1020和測得的主激勵線圈和探測線圈電壓的非限制性的示例性第二曲線1030 ;
[0014] 圖4示出了依照本公開的一系列非限制性的示例性曲線1300、1310和1320,代 表燃油噴射器內(nèi)的測得的線圈電流、磁力和磁通量，其中W單向方式控制提供至線圈的電 流；
[0015] 圖5示出了依照本公開的針對由表示為密集間隔的停頓時間分開的具有相同的 雙向施加的電流脈沖的兩次連續(xù)的燃油噴射事件的測得的電流和流速的非限制性的示例 性曲線；
[0016] 圖6示出了依照本公開的使用前饋項(xiàng)用來施加最佳的過沖和負(fù)沖值至雙向電流 命令用W實(shí)現(xiàn)一致和穩(wěn)定的噴射燃油質(zhì)量輸送的連續(xù)的燃油噴射事件的前饋控制模塊900 的示例性實(shí)施例；
[0017] 圖7示出了依照本公開的分別代表兩次連續(xù)的燃油噴射事件的燃油噴射器內(nèi)測 得的電流和測得的磁通量的非限制性的示例性曲線1400和1410 及
[0018] 圖8示出了依照本公開的一系列非限制性的示例性曲線1330、1340和1350,代表 燃油噴射器內(nèi)的測得的線圈電流、磁力和磁通量，其中使用W雙方向的方式施加至燃油噴 射器的電流控制磁通。 具體實(shí)施例
[0019] 本公開相對于線性運(yùn)動燃油噴射器的示例性應(yīng)用描述了當(dāng)前請求保護(hù)的主題的 原理。然而，請求保護(hù)的主題更加廣泛地可適用于使用電線圈用來在磁巧內(nèi)感生磁場從而 產(chǎn)生作用在可移動電樞上的吸引力的任何線性或非線性電磁致動器。典型的示例包括流體 控制螺線管，使用在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)上的汽油或柴油機(jī)或CNG燃油噴射器和用于定位和控制的 非流體螺線管致動器。
[0020] 現(xiàn)在參考附圖，其中示出僅是用于展示某些示例性實(shí)施例的目的，而非用于對其 進(jìn)行限定的目的，圖1-1示意性示出了電磁致動的直接噴射燃油噴射器10的非限制性的示 例性實(shí)施例。盡管在示出的實(shí)施例中描繪了電磁致動的直接噴射燃油噴射器，但端口噴射 燃油噴射器同樣是可適用的。燃油噴射器10被配置用來將燃油直接噴射至內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的 燃燒室100內(nèi)。致動控制器80電動操作地連接至燃油噴射器10,用來控制其致動。致動控 制器80僅對應(yīng)燃油噴射器10。在示出的實(shí)施例中，致動控制器80包括控制模塊