用于操作电磁致动器的方法技术

本发明专利技术的一个实施例涉及一种用于构建用于控制电磁制动器的电路（１１Ａ）的方法。本发明专利技术另一实施例涉及一种用于设计用于控制电磁制动器的电路（１１Ａ）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作电磁致动器的系统和方法
本专利技术一个实施方式涉及用于构建控制电磁致动器的电路的方法。本专利技术另一实施方式涉及用于设计控制电磁致动器的电路的方法。为了本申请的目的，术语“物理远程”(例如，在距离电磁致动器物理远程的线圈的上下文中)意指这样的事实：电磁致动器和线圈可以电连接，但是两者之间的任何直接磁交互是可以忽略的。此外，为了本申请的目的，术语“理论”(例如，在理论线圈的上下文中)意指这样的事实：理论线圈不存在于物理意义中。
技术介绍
一般的，电磁线圈将电能转换为磁通量，该磁通量的释放被转换为安装在C框电磁线圈、D框电磁线圈、或者管状电磁线圈(分别如图1A，1B，1C所示)中央的铁心(plunger)的线性机械运动。通过具有电感L的电磁线圈绕组的电流I生成磁能E＝1/2LI2，其产生移动铁心和固定挡之间的吸引力Fmag。电磁线圈典型在铁心和挡之间具有工作的或可变的空隙，而在铁心外直径和其框或安装衬套(mounting bushing)之间具有固定的空隙。为了完成磁路，磁通线通过空气或金属框，通过挡、铁心、管状电磁线圈的框或安装衬套流动并返回它们的源点。电磁线圈的性能取决于大量参数，包括但不局限于其物理尺寸、所施加的瓦特数、工作循环、环境温度、由于热上升引起的其线圈温度、线圈安匝数(NI，其中I和N分别是电流和线圈匝数)、电磁线圈方向、铁心的横截面积、线圈绕组和铁心和挡的几何形状。图2举-->例说明了D.C.电磁线圈的铁心和配对挡的不同几何形状的典型力-行程关系。典型地，给定铁心和挡几何形状的矫顽力越大，在延伸的行程位置的拉/推力越小。关于这点，典型地产生的最小拉/推力处于延伸的行程末端，在此处铁心组件开始其朝向挡的举起(lifting)。当铁心接近挡位置时，所形成的拉/推力典型地显著增加，并且力-行程曲线的斜率急剧上升。根据电流和位置来定义力的用于电路的微分方程和用于动力学的马克斯韦尔方程描述了电机致动器的全动态或切换响应。事实上，存在产生磁通量并且将其能量转换为机械动量所需的一定瞬变时间。在许多应用中，此固有瞬变现象可能最终依赖于铁心位置及其速度而影响其它机械部件的动力学。这些应用之一涉及在直接喷射汽油和柴油发动机中使用的高压燃料喷射器。在内燃机(尤其柴油机)中，包括喷射、点火(或者自动点火)和燃烧的瞬变阶段具有从几十到几百纳秒的极短时间片断(fractions)。在这点上，图3示出关于正庚烷反应的数据，所述反应开始于900K和83巴，与二阶段CI(柴油机)燃烧过程有关。更确切地，图3涉及：(a)包括预混火焰的第一阶段(0.03ms)，具有诸如C7自由基、醛(PAH)和过氧化氢的各种短期组分；和(b)包括快速氧化的第二阶段(0.06ms)，具有氢、水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、煤烟前体、C3-化合物和C4化合物。此外，图4描述某些理想目标或者目的或者意图的喷射事件(例如，受不稳定控制的喷射持续时间和停顿间隔的妨碍)，而图5描述与每气缸喷射(具有有限的空气进入导致不完全燃烧)的常规单长射有关的柴油扩散火焰。更进一步，一个常规的电控柴油喷射器被称作″贮能器(accumulator)″类型。在这些喷射器中，喷嘴包括在高压下被充以燃料贮能室，其与喷嘴口连通。致动装置与喷射阀相连并且可在控制室内移动，所述控制室也用燃料加压。该阀与控制室相连，并被打开以便减压并且在贮能室中引起压力，以移开喷射阀并启动燃料喷射。典-->型地，包含在燃料喷嘴的外壳内的主要电磁组件操作该阀。图6A-6D描述单位喷油泵(″UI″)和单体泵(″UP″)操作阶段的四行程。这些单缸喷射泵系统的功能可以被细分成四个操作阶段(分别地对应于到图6A-6D各幅图)：a)吸气行程。从动弹簧(3)向上推动泵柱塞(2)。燃料供给的低压阶段中的燃料永久处于压力下，并从低压阶段经由发动机组中的孔和入口(或者馈送)通道(7)流入电磁阀室(6)。b)初始行程。致动凸轮(1)继续旋转并且向下推动泵柱塞(2)。电磁阀被打开，使得泵柱塞(2)可以推动燃料穿过燃料-回路(8)进入燃料供给的低压阶段。c)输送和喷射行程(或者预行程)。来自发动机电控单元(″ECU″)的电子计时激励电磁阀线圈(9)，以便将电磁阀的针(5)拉向电磁阀座/挡(10)。高压室(4)和低压阶段之间的连通被关闭。泵柱塞(2)的进一步运动在高压室(4)中引起增加燃料压力；燃料也在喷嘴-针(或者喷嘴组件)(11)中被加压。在到达喷嘴针开启压力时(典型地在300巴以上)，喷嘴针(11)被从它的座上提起并且燃料被喷射到发动机燃烧室中。由于该泵柱塞的高输送率，压力在整个喷射过程中继续增加(典型地直到1800-2000巴的最大峰值)。d)剩余行程。电磁阀线圈(9)一被关断，电磁阀(或者电磁阀针)(5)在一个短延迟之后就打开，并且打开高压室和低压阶段之间的连通。图7A-7D涉及图6A-6D的上述操作阶段，并且分别示出线圈电流(Is)、电磁阀针行程(hM)、喷射压力(pe)和喷嘴-针行程(hN)。图8描述在使用安装在喷射器内的两个致动电磁线圈情况下，与燃料喷射器喷嘴(″贮能器″类型喷射器)的操作有关的波形图。最终，许多传统技术和装置，例如，通过在各喷射阶段期间使用压电致动器或者经由电控单元的喷射事件策略的快速接通/断开，来完成多次喷射。特别地参考迅速操作电磁致动器的应用，已经对用于配气机构零部件而非用于高压燃料喷射器的可变阀致动器进行了研-->究。有关文件包括：1)Robert Bosch GmbH(1999)。“Diesel-enginemanagement”。SAE，第二版本，306页；2)B.Riccardo，C.R.F.Societa′consottile per Azioni(2000)。“Method of controlling combμstion ofa direct-injection diesel engine by performing mμltiple injections”。欧洲专利EP 1035314 A2；3)N.Rodrigμes-Amaya等人，(2002)“Method for injection fμel with mμltiple triggering of a controlvalve”。Robert Bosch GmbH，美国专利2002/0083919 A1；4)M.Brian，Caterpillar Inc(2002)。“Method and apparatμs fordelivering mμltiple fμel injection to the cylinder of an engine whereinthe pilot fμel injection occμrs dμring the intake stroke”。国际专利申请WO 02/06652A2；5)K.Yoshizawa，等人，Nissan Motor Co.，Ltd(2001)。”Enhanced mμltiple injection for aμto-ignition in internalcombμstion engines”，美国专利US2001/0056本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于构建用于控制电磁致动器的电路的方法，所述电磁致动器包括具有相关电阻Ｒ↓［１］和电感Ｌ↓［１］的线圈，所述方法包括下列步骤：利用方程构建电磁致动器的模型；计算至少一个电阻Ｒ↓［２ｊ］和至少一个电感Ｌ↓［２ｊ］，每个都与 至少一个理论线圈有关，所述理论线圈电连接到所述电磁致动器并且物理上远离所述电磁致动器，其中，通过满足至少使用下列函数的方程来计算所述电阻Ｒ↓［２ｊ］和电感Ｌ↓［２ｊ］：Ｉ↓［Ｆ］（ｔ）＝ｅｘｐ↑［ω↓［２１］ｌ／＊［ｅｘｐ（ω↓［２ ２ｊ］ｌ－φ↓［ｊ］↑［ｏｐｅｎ］）］＋＊［ｅｘｐ（ω↓［２２ｊ］ｌ－φ↓［ｊ］↑［ｃｌｏｓｅ］）］其中，ω↓［２１］等于２πＲ↓［１］／Ｌ↓［１］，ω↓［２２ｊ］等于２πＲ↓［２ｊ］／Ｌ↓［２ｊ］；φ↓［ｊ］↑［ｏｐｅｎ］是打开相 位，φ↓［ｊ］↑［ｃｌｏｓｅ］是关闭相位，以及ｊ表示特定理论线圈；以及将电源部件电连接到所述电磁制动器的线圈，该电源部件被配置为基本上模拟具有计算的电阻Ｒ↓［２ｊ］和计算的电感Ｌ↓［２ｊ］的每个理论线圈的电效应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-5 10/634,4361.一种用于构建用于控制电磁致动器的电路的方法，所述电磁致动器包括具有相关电阻R1和电感L1的线圈，所述方法包括下列步骤：利用方程构建电磁致动器的模型；计算至少一个电阻R2j和至少一个电感L2j，每个都与至少一个理论线圈有关，所述理论线圈电连接到所述电磁致动器并且物理上远离所述电磁致动器，其中，通过满足至少使用下列函数的方程来计算所述电阻R2j和电感L2j：其中，ω21等于2πR1/L1，ω22j等于2πR2j/L2j；jopen是打开相位，jclose是关闭相位，以及j表示特定理论线圈；以及将电源部件电连接到所述电磁制动器的线圈，该电源部件被配置为基本上模拟具有计算的电阻R2j和计算的电感L2j的每个理论线圈的电效应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，j＝1，以及通过满足至少使用下列函数的方程来计算所述电阻R2j和电感L2j：IF(t)=eω21texp(ω22t)]]>3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方程是微分方程。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方程是二次非齐次常微分方程。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电源部件包括j个线圈，每个线圈具有基本上等于计算的电阻R2j的电阻，并且每个线圈具有基本上等于计算的电感L2j的电感。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电源部件包括一个具有基本上每个计算的电阻R2j之和以及基本上每个计算的电感L2j之和的线圈。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电源部件包括计算机代码。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述计算机代码包括至少以下之一：(a)软件；和(b)固件。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定所述电阻R1和电感L1。10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述电阻R1和电感L1的步骤包含测量所述电阻R1和电感L1。11.根据权利要求1所述的方法，其中，通过为其中之一选择一个期望值并...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆拉德M伊斯梅洛夫，
申请(专利权)人：燃烧动力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]