[發(fā)明專(zhuān)利]用于檢測(cè)電磁裝置電樞運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080062281.3
• 申請(qǐng)日: 2010-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102725574A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·J·洛弗;J·W·舒馬赫;P·J·托馬斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16K37/00
• 分類(lèi)號(hào): F16K37/00;H01H47/04;E02F9/20;G01B7/004
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟;朱利曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明整體涉及電樞位置檢測(cè)器，更具體地涉及用于檢測(cè)電磁裝置電樞運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

電磁裝置通常被歸類(lèi)為將電能轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性動(dòng)量的任何電磁裝置。電磁裝置可包括圍繞用作電樞的金屬柱塞纏繞的線(xiàn)圈導(dǎo)體。當(dāng)向線(xiàn)圈終端施加電壓時(shí)，電流經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈導(dǎo)體，從而產(chǎn)生電磁場(chǎng)，將金屬柱塞朝著電磁場(chǎng)吸引。電子控制器可聯(lián)接到電磁裝置，用以調(diào)節(jié)流經(jīng)線(xiàn)圈導(dǎo)體的電流從而控制電磁場(chǎng)。

柱塞的位置可以通過(guò)控制電磁場(chǎng)的強(qiáng)度來(lái)操縱。例如，為了最初致動(dòng)電磁裝置電樞，可在線(xiàn)圈導(dǎo)體上施加電壓，從而激勵(lì)線(xiàn)圈并加強(qiáng)與線(xiàn)圈相關(guān)的電磁場(chǎng)。當(dāng)電磁力變得足夠強(qiáng)而能夠克服與電樞相關(guān)的靜態(tài)動(dòng)能力時(shí)，電樞被朝著電磁場(chǎng)“拉入”。一旦電樞已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到“拉入”位置，線(xiàn)圈中的電流可降低到將電樞保持就位所需的最小水平(即，“保持”電流)。為了釋放電樞，由此允許其返回初始(即，“靜置”)狀態(tài)，可以切斷經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈導(dǎo)體的電流，從而使電磁場(chǎng)消散。一旦線(xiàn)圈中的電流水平下降到“保持”電流以下，作用在電樞上的電磁場(chǎng)不再足以將電樞保持就位，因此電樞返回其靜置狀態(tài)。

在某些情況下，知道何時(shí)致動(dòng)電樞是有利的。例如，在用于燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的電子燃料噴射系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料高效操作可能取決于一個(gè)或多個(gè)電磁閥的精確操作。電磁閥的操作的有效確定不僅取決于控制信號(hào)發(fā)送到電磁閥的時(shí)間，而且取決于打開(kāi)和關(guān)閉閥的電磁裝置電樞的致動(dòng)時(shí)間。因此，可能需要用于精確確定電樞運(yùn)動(dòng)時(shí)間的系統(tǒng)和方法。

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了檢測(cè)與磁性操作裝置相關(guān)的“減弱”狀況的至少一種系統(tǒng)。例如，2001年2月13授予Lutz等人的美國(guó)專(zhuān)利No.6188562(′562專(zhuān)利)描述了一種用于識(shí)別電磁閥的意外關(guān)閉的方法和設(shè)備。′562專(zhuān)利的系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)脈沖的保持電流的頻率并根據(jù)頻率的增加確定與電磁閥相關(guān)的電樞已經(jīng)意外減弱，從而造成閥錯(cuò)誤關(guān)閉。

盡管′562專(zhuān)利的系統(tǒng)可以確定電磁裝置電樞的錯(cuò)誤或意外減弱，但它可能是有問(wèn)題的。例如，因?yàn)樵撓到y(tǒng)只可監(jiān)測(cè)供應(yīng)保持電流的脈沖信號(hào)的頻率以檢測(cè)意外減弱，它不確定在保持電流切斷后致動(dòng)器何時(shí)返回其初始位置。結(jié)果，需要準(zhǔn)確檢測(cè)電樞在正常操作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)變得無(wú)效率和不準(zhǔn)確。

此外，拉入時(shí)刻的測(cè)量已經(jīng)被證明是有問(wèn)題的。復(fù)雜的噴射器設(shè)計(jì)由于例如渦電流、線(xiàn)圈電阻和彈簧力的許多其他變量引起的噪音使得拉入時(shí)刻的研究變得困難。這些變量和其他變量形成與電磁力相反的力，因此傾向于在電流中斷時(shí)將電樞保持就位。此外，這些變量產(chǎn)生可導(dǎo)致感應(yīng)系數(shù)改變的電磁力，以前的測(cè)量拉入時(shí)刻的嘗試受到噪音的妨礙，例如錯(cuò)誤就座檢測(cè)或者根本沒(méi)有就座檢測(cè)。例如，強(qiáng)的渦電流可使得感應(yīng)系數(shù)的改變幾乎在正被監(jiān)測(cè)的電流信號(hào)上檢測(cè)不到。同樣，閥的電特性也會(huì)使得續(xù)斷時(shí)間如此快，從而感應(yīng)系數(shù)的改變難以檢測(cè)。因此，例如′562專(zhuān)利中描述的那些檢測(cè)方法在應(yīng)用于測(cè)量拉入時(shí)刻(與下降時(shí)刻相反)時(shí)變得不可靠。

本發(fā)明的用于檢測(cè)電磁裝置電樞運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)和方法旨在克服上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，一種用于檢測(cè)與電磁裝置相關(guān)的電樞的致動(dòng)的方法包括向與電磁裝置相關(guān)的電磁線(xiàn)圈提供電壓勢(shì)并基本同時(shí)開(kāi)始起動(dòng)電流計(jì)時(shí)器的步驟。該方法還包括測(cè)量流經(jīng)所述電磁線(xiàn)圈的電流的步驟。該方法進(jìn)一步包括在測(cè)量的電流達(dá)到預(yù)定最大值時(shí)切斷電壓勢(shì)并在測(cè)量的電流達(dá)到預(yù)定最小值時(shí)接通電壓勢(shì)的步驟。還包括測(cè)量與電壓勢(shì)的切斷和接通相關(guān)的脈沖之間的續(xù)斷周期的步驟。還包括分析連續(xù)的續(xù)斷周期以檢測(cè)電樞運(yùn)動(dòng)和電樞就座的步驟。所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述分析確定電樞運(yùn)動(dòng)和電樞就座時(shí)間的步驟。

另一方面，一種電樞致動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包括經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)元件選擇性地聯(lián)接到電磁線(xiàn)圈并能夠提供電壓輸出的功率供應(yīng)裝置。還包括操作地聯(lián)接到所述一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)元件并能夠操作所述一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)元件以向電磁線(xiàn)圈選擇性地提供電壓勢(shì)并基本同時(shí)開(kāi)始起動(dòng)電流計(jì)時(shí)器的控制器。所述控制器還測(cè)量流經(jīng)電磁線(xiàn)圈的電流。控制器還能夠在測(cè)量的電流達(dá)到預(yù)定最大值時(shí)切斷電壓勢(shì)并在測(cè)量的電流達(dá)到預(yù)定最小值時(shí)接通電壓勢(shì)。控制器測(cè)量電壓勢(shì)的脈沖之間的續(xù)斷周期并分析連續(xù)的續(xù)斷周期以檢測(cè)電樞運(yùn)動(dòng)和電樞就座。控制器還根據(jù)所述分析確定電樞運(yùn)動(dòng)和電樞就座時(shí)間。