用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁致動(dòng)器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁致動(dòng)器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直接噴射系統(tǒng)包括:多個(gè)噴射器；共軌，其將加壓的燃料供給到噴射器；高壓泵，其通過高壓供給管線將燃料供給到共軌并設(shè)有流率調(diào)節(jié)裝置；以及控制單元，其控制所述流率調(diào)節(jié)裝置以便使得共軌內(nèi)的燃料壓力等于所期望的值，該值通常在時(shí)間上作為發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件的函數(shù)而發(fā)生變化。
[0003]在專利申請(qǐng)EP2236809A1中所述的高壓燃料泵包括:泵室，活塞在其內(nèi)來回滑動(dòng)；吸入管，其由吸入閥進(jìn)行調(diào)節(jié)以便將低壓燃料供給到所述泵室；以及輸送管，其由輸送閥進(jìn)行調(diào)節(jié)以便將高壓燃料從泵室沿著所述供給管線供給到共軌。
[0004]吸入閥通常是壓力控制的，并且在沒有外部干預(yù)的情況下，當(dāng)泵室內(nèi)的燃料壓力高于吸入通道內(nèi)的燃料壓力時(shí)所述吸入閥關(guān)閉，以及當(dāng)泵室內(nèi)的燃料壓力低于吸入通道內(nèi)的燃料壓力時(shí)所述吸入閥打開。流率調(diào)節(jié)裝置機(jī)械地耦聯(lián)到所述吸入閥，以使得在必要時(shí)，吸入閥可在活塞泵送階段保持打開，從而允許燃料通過吸入通道從泵室流出。特別是，流率調(diào)節(jié)裝置包括控制桿，其耦聯(lián)到所述吸入閥且可在消極位置(passive posit1n)和有效位置(active posit1n)之間移動(dòng)，其中在消極位置所述控制桿允許吸入閥關(guān)閉，其中在有效位置所述控制桿防止吸入閥關(guān)閉。流率調(diào)節(jié)裝置還包括電磁致動(dòng)器，其耦聯(lián)到所述控制桿以便使控制桿在有效位置和消極位置之間移動(dòng)。電磁致動(dòng)器包括:彈簧，其將控制桿保持在有效位置；以及電磁鐵，其設(shè)計(jì)成通過磁力吸引集成到控制桿的鐵磁性銜鐵(ferromagnetic anchor)抵靠固定的磁性電樞(magnetic armature)而使得控制桿移動(dòng)到消極位置。
[0005]在使用過程中，在專利申請(qǐng)EP2236809A1中所述的高壓泵產(chǎn)生類似于滴答噪音的聲音，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度慢時(shí)(即，當(dāng)由發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的總體噪音是中度時(shí))，該聲音可被清楚地覺察到。由高壓燃料泵所產(chǎn)生的噪音可以清楚的方式察覺到，還因?yàn)橛糜趶尿?qū)動(dòng)軸接收運(yùn)動(dòng)的高壓燃料泵直接安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上，所述發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋傳播和擴(kuò)散由所述高壓泵所產(chǎn)生的振動(dòng)。
[0006]在使用過程由高壓泵所產(chǎn)生的噪音主要是由于流率調(diào)節(jié)裝置的移動(dòng)設(shè)備(即控制桿和銜鐵)周期性地碰撞吸入閥(對(duì)應(yīng)于有效位置的撞擊)以及碰撞電磁鐵的磁性電樞(對(duì)應(yīng)于消極位置的撞擊)而導(dǎo)致的。
[0007]為了減小該噪音，人們可經(jīng)由軟件在電磁鐵控制電流的強(qiáng)度和波形上采取行動(dòng)，以便將移動(dòng)設(shè)備碰撞吸入閥和磁性電樞時(shí)的動(dòng)能最小化。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，通過經(jīng)由軟件在所述電磁鐵的控制電流上采取行動(dòng)，人們可以顯著降低移動(dòng)設(shè)備碰撞磁性電樞時(shí)的動(dòng)能；另一方面，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，通過經(jīng)由軟件在電磁鐵的控制電流上采取行動(dòng)，顯著降低移動(dòng)設(shè)備碰撞吸入閥時(shí)的動(dòng)能是尤其更為復(fù)雜和昂貴的。
[0008]為了顯著降低移動(dòng)設(shè)備在撞擊瞬間的動(dòng)能，控制系統(tǒng)必須用控制電流激勵(lì)電磁鐵，該控制電流盡可能接近“極限”控制電流(其在撞擊瞬間給予所述移動(dòng)設(shè)備“最小”的動(dòng)能)，但是，控制系統(tǒng)尤其是必須用絕不低于“極限”控制電流的控制電流來激勵(lì)電磁鐵，否則致動(dòng)損失(即，移動(dòng)設(shè)備由于不足的動(dòng)能而絕不會(huì)到達(dá)所希望的位置)。該“極限”控制電流的值由于構(gòu)建性損失以及由于由時(shí)間、溫度、電池電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及通常的不同操作點(diǎn)所導(dǎo)致的蠕變而因情況不同而有極大的不同。
[0009]為了減小移動(dòng)設(shè)備在撞擊吸入閥的瞬間所產(chǎn)生的噪音，因?yàn)闆]有辦法檢查是否已經(jīng)達(dá)到極限位置(即，致動(dòng)是否已完成)，人們可有利地使用電磁致動(dòng)器，其設(shè)有單向的液壓制動(dòng)器，所述液壓制動(dòng)器集成到控制桿并減慢所述桿的運(yùn)動(dòng)；特別是，液壓制動(dòng)器使得控制桿在消極位置和有效位置之間移動(dòng)，其中在消極位置控制桿允許吸入閥關(guān)閉，而在有效位置控制桿不允許吸入閥關(guān)閉；并且當(dāng)控制桿朝向有效位置移動(dòng)時(shí)，液壓制動(dòng)器適于產(chǎn)生高的制動(dòng)力，以及當(dāng)控制桿朝向消極位置移動(dòng)時(shí)，液壓制動(dòng)器適于產(chǎn)生可忽略不計(jì)的制動(dòng)力。
[0010]當(dāng)移動(dòng)設(shè)備碰撞磁性電樞時(shí)，通過觀察共軌中的燃料壓力(當(dāng)控制桿碰撞磁性電樞時(shí)，吸入閥關(guān)閉，因此高壓燃料泵開始泵送加壓的燃料，這增加共軌中的燃料壓力)控制系統(tǒng)能夠檢查是否已經(jīng)達(dá)到極限位置(即，致動(dòng)是否已完成)。然后控制系統(tǒng)可逐步減小控制電流，直到不再到達(dá)極限位置(即，致動(dòng)完成)；此時(shí)其可稍微增加控制電流，以便在撞擊瞬間用“最小的”動(dòng)能來執(zhí)行致動(dòng)。
[0011]但是隨著時(shí)間的推移，該控制系統(tǒng)被證明在限制撞擊動(dòng)能方面效率不足，以及因此在由于磁性致動(dòng)器的行為損失所產(chǎn)生的噪音限制方面效率不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁致動(dòng)器的方法，所述方法沒有上述缺陷，同時(shí)可以用簡單和低成本的方式實(shí)施。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁致動(dòng)器的電子單元，所述電子控制單元沒有現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，同時(shí)可以用簡單和低成本的方式制造。
[0014]本發(fā)明提供根據(jù)所附權(quán)利要求的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁致動(dòng)器以及電子控制單元的方法。
【附圖說明】
[0015]現(xiàn)在將參照示出其非限制性實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中:
[0016]-圖1是共軌類型的燃料直接噴射系統(tǒng)的示意圖，其中為清楚起見省略了一些細(xì)
-K-
T ；
[0017]-圖2示出圖1所示直接噴射系統(tǒng)的高壓泵的操作循環(huán)；
[0018]-圖3示意性地示出圖2所示的高壓燃料泵的電磁致動(dòng)器在高負(fù)載或中負(fù)載以及高每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)條件下的致動(dòng)策略；以及
[0019]-圖4示意性地示出圖2所示的高壓燃料泵的電磁致動(dòng)器在低負(fù)載和低每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)條件下的致動(dòng)策略。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在圖1中，附圖標(biāo)記I表示作為一個(gè)整體的適于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)ICE (internalcombust1n engine)的共軌燃料直接噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)特別是使用汽油作為燃料。
[0021]直接噴射系統(tǒng)I包括:多個(gè)噴射器2 ;共軌3，其將加壓的燃料供給到噴射器2 ;高壓泵4，其通過供給管線5將燃料供給到共軌3并設(shè)有流率調(diào)節(jié)裝置6 ;控制單元7，其使得共軌3內(nèi)的燃料壓力等于所期望的值，其通常在時(shí)間上作為發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件的函數(shù)而發(fā)生變化；以及低壓泵8，其通過進(jìn)給管線10將燃料從箱9供給到高壓泵4。
[0022]控制單元7耦聯(lián)到流率調(diào)節(jié)裝置6，以便控制高壓泵4的流率，這樣向共軌3逐時(shí)刻地(instant by instant)供給在共軌3中具有所期望壓力值所需的燃料量；特別是，控制單元7通過反饋控制來調(diào)節(jié)高壓泵4的流率，其采用作為反饋?zhàn)兞康墓曹?內(nèi)的燃料壓力值、由壓力傳感器11實(shí)時(shí)檢測(cè)的壓力值。
[0023]如在圖2中示意性地示出的那樣，高壓泵4包括主體12，其具有縱向軸線13，并在內(nèi)部限定圓柱形的泵室14?；钊?5安裝到泵室14的內(nèi)部并在其上滑動(dòng)，當(dāng)所述活塞15由于凸輪軸16*的凸角16的作用而沿著縱向軸線13來回滑動(dòng)時(shí)，其確定泵室14容積的周期性變化?；钊?5的下部耦聯(lián)到彈簧(未示出)，該彈簧在一側(cè)上將活塞15朝向產(chǎn)生泵室14最大容積的位置推動(dòng)，以及在另一側(cè)上連接到凸輪軸16*，所述凸輪軸16*由發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸(未示出)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，以便周期性地使得活塞15以向上壓縮彈簧16的方式移動(dòng)。
[0024]吸入通道17源自于泵室14的側(cè)壁，所述吸入通道17通過供給管線10連接到低壓泵8并由吸入閥18進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述吸入閥18對(duì)應(yīng)于泵室14布置。吸入閥18通常是壓力控制的，并且在沒有外部干預(yù)的情況下，當(dāng)泵室14中的燃料壓力高于吸入通道17中的燃料壓力時(shí)，所述吸入閥18關(guān)閉，以及當(dāng)泵室14中的燃料壓力低于吸入通道17中的燃料壓力時(shí)所述吸入閥18打開。
[0025]輸送通道19在相對(duì)于吸入通道17的相對(duì)側(cè)上源自于泵室14的側(cè)壁，所述輸送通道19通過供給管線5連接到共軌3且由單向輸送閥20進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述單向輸送閥20對(duì)應(yīng)于泵室14布置并僅允許燃料從泵室14流出。輸送閥20通常是壓力控制的，并且當(dāng)泵室14中的燃料壓力高于輸送通道19中的燃料壓力時(shí)所述輸送閥20打開，以及當(dāng)泵室14中的燃料壓力低于輸送通道19中的燃料壓力時(shí)所述輸送閥20關(guān)閉。
[0026]流率調(diào)節(jié)裝置6機(jī)械地耦聯(lián)到所述吸入閥18以允許當(dāng)必要時(shí)在活塞15的回流階段RP (reflux phase)期間允許控制單元7保持吸入閥18打開，從而允許燃料通過吸入通道17從泵室14流出(如將在下面更好地解釋的那樣)。流率調(diào)節(jié)裝置6包括控制桿21，其耦聯(lián)到吸入閥18并可在消極位置和有效位置之間移動(dòng)，其中在消極位置，所述控制桿21允許吸入閥18關(guān)閉，以及泵室14和吸入通道17之間的液壓連通被切斷，其中在有效位置，所述控制桿21不允許吸入閥關(guān)閉，以及啟用泵室14和吸入通道17之間的液壓連通。流率調(diào)節(jié)裝置6還包括電磁致動(dòng)器22，該電磁致動(dòng)器耦聯(lián)到控制桿21，以便使其在有效位置和消極位置之間移動(dòng)。
[0027]電磁致動(dòng)器22包括:彈簧23，其將控制桿21保持在有效位置；以及電磁鐵24，其由控制單元7進(jìn)行控制，并設(shè)計(jì)成通過磁力吸引集成到控制桿21的鐵磁性銜鐵25而使得控制桿21移動(dòng)到消極位置。當(dāng)電磁鐵24通電時(shí)，控制桿21移回到消極位置，以及吸入通道17與泵室14之間的連通可通過關(guān)閉吸入閥18而被切斷。電磁鐵24包括固定的磁性電樞26 (或磁性底部)，其由線圈圍繞；當(dāng)電流流動(dòng)通過它時(shí)，線圈產(chǎn)生將銜鐵25朝向磁性電樞26磁力吸引的磁場?？刂茥U21和銜鐵25 —起形成流率調(diào)節(jié)裝置6的移動(dòng)設(shè)備，其在有效位置和消極位置之間軸向移動(dòng)，始終由電磁致動(dòng)器22進(jìn)行控制。磁性電樞26優(yōu)選具有帶有中心孔的環(huán)形形狀，以便具有可容納彈簧23的中央中空空間。
[0028]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，電磁致動(dòng)器22包括單向液壓制動(dòng)器，其集成到控制桿21，并且設(shè)計(jì)成只有當(dāng)所述移動(dòng)設(shè)備朝向有效位置移動(dòng)時(shí)才會(huì)減慢移動(dòng)設(shè)備(即控制桿21和銜鐵25)的移動(dòng)(即當(dāng)移動(dòng)設(shè)備朝向消極位置移動(dòng)時(shí)液壓制動(dòng)器不會(huì)減慢所述移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng))。
[0029]電磁致動(dòng)器22由控制單元7控制，并供以圖2中用b)表示的電流曲線，且基本上與高壓泵4的上止點(diǎn)PTDC同步。特別是，控制單元7發(fā)送電流脈沖I，其持續(xù)時(shí)間可作為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)即其轉(zhuǎn)速的函數(shù)來變化，而所述