[发明专利]用于检测电磁装置电枢运动的系统和方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及电枢位置检测器，更具体地涉及用于检测电磁装置电枢运动的系统和方法。

背景技术

电磁装置通常被归类为将电能转换成线性动量的任何电磁装置。电磁装置可包括围绕用作电枢的金属柱塞缠绕的线圈导体。当向线圈终端施加电压时，电流经过线圈导体，从而产生电磁场，将金属柱塞朝着电磁场吸引。电子控制器可联接到电磁装置，用以调节流经线圈导体的电流从而控制电磁场。

柱塞的位置可以通过控制电磁场的强度来操纵。例如，为了最初致动电磁装置电枢，可在线圈导体上施加电压，从而激励线圈并加强与线圈相关的电磁场。当电磁力变得足够强而能够克服与电枢相关的静态动能力时，电枢被朝着电磁场“拉入”。一旦电枢已经运动到“拉入”位置，线圈中的电流可降低到将电枢保持就位所需的最小水平(即，“保持”电流)。为了释放电枢，由此允许其返回初始(即，“静置”)状态，可以切断经过线圈导体的电流，从而使电磁场消散。一旦线圈中的电流水平下降到“保持”电流以下，作用在电枢上的电磁场不再足以将电枢保持就位，因此电枢返回其静置状态。

在某些情况下，知道何时致动电枢是有利的。例如，在用于燃烧式发动机的电子燃料喷射系统中，发动机的燃料高效操作可能取决于一个或多个电磁阀的精确操作。电磁阀的操作的有效确定不仅取决于控制信号发送到电磁阀的时间，而且取决于打开和关闭阀的电磁装置电枢的致动时间。因此，可能需要用于精确确定电枢运动时间的系统和方法。

已经开发了检测与磁性操作装置相关的“减弱”状况的至少一种系统。例如，2001年2月13授予Lutz等人的美国专利No.6188562(′562专利)描述了一种用于识别电磁阀的意外关闭的方法和设备。′562专利的系统能够监测脉冲的保持电流的频率并根据频率的增加确定与电磁阀相关的电枢已经意外减弱，从而造成阀错误关闭。

尽管′562专利的系统可以确定电磁装置电枢的错误或意外减弱，但它可能是有问题的。例如，因为该系统只可监测供应保持电流的脉冲信号的频率以检测意外减弱，它不确定在保持电流切断后致动器何时返回其初始位置。结果，需要准确检测电枢在正常操作状态下的运动的系统变得无效率和不准确。

此外，拉入时刻的测量已经被证明是有问题的。复杂的喷射器设计由于例如涡电流、线圈电阻和弹簧力的许多其他变量引起的噪音使得拉入时刻的研究变得困难。这些变量和其他变量形成与电磁力相反的力，因此倾向于在电流中断时将电枢保持就位。此外，这些变量产生可导致感应系数改变的电磁力，以前的测量拉入时刻的尝试受到噪音的妨碍，例如错误就座检测或者根本没有就座检测。例如，强的涡电流可使得感应系数的改变几乎在正被监测的电流信号上检测不到。同样，阀的电特性也会使得续断时间如此快，从而感应系数的改变难以检测。因此，例如′562专利中描述的那些检测方法在应用于测量拉入时刻(与下降时刻相反)时变得不可靠。

本发明的用于检测电磁装置电枢运动的系统和方法旨在克服上述的一个或多个问题。

发明内容

一方面，一种用于检测与电磁装置相关的电枢的致动的方法包括向与电磁装置相关的电磁线圈提供电压势并基本同时开始起动电流计时器的步骤。该方法还包括测量流经所述电磁线圈的电流的步骤。该方法进一步包括在测量的电流达到预定最大值时切断电压势并在测量的电流达到预定最小值时接通电压势的步骤。还包括测量与电压势的切断和接通相关的脉冲之间的续断周期的步骤。还包括分析连续的续断周期以检测电枢运动和电枢就座的步骤。所述方法进一步包括根据所述分析确定电枢运动和电枢就座时间的步骤。

另一方面，一种电枢致动检测系统包括经由一个或多个开关元件选择性地联接到电磁线圈并能够提供电压输出的功率供应装置。还包括操作地联接到所述一个或多个开关元件并能够操作所述一个或多个开关元件以向电磁线圈选择性地提供电压势并基本同时开始起动电流计时器的控制器。所述控制器还测量流经电磁线圈的电流。控制器还能够在测量的电流达到预定最大值时切断电压势并在测量的电流达到预定最小值时接通电压势。控制器测量电压势的脉冲之间的续断周期并分析连续的续断周期以检测电枢运动和电枢就座。控制器还根据所述分析确定电枢运动和电枢就座时间。