用于控制内燃发动机的电磁致动器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制内燃发动机的电磁致动器的方法。
【背景技术】
[0002]直接喷射系统包括:多个喷射器；共轨，其将加压的燃料供给到喷射器；高压泵，其通过高压供给管线将燃料供给到共轨并设有流率调节装置；以及控制单元，其控制所述流率调节装置以便使得共轨内的燃料压力等于所期望的值，该值通常在时间上作为发动机操作条件的函数而发生变化。
[0003]在专利申请EP2236809A1中所述的高压燃料泵包括:泵室，活塞在其内来回滑动；吸入管，其由吸入阀进行调节以便将低压燃料供给到所述泵室；以及输送管，其由输送阀进行调节以便将高压燃料从泵室沿着所述供给管线供给到共轨。
[0004]吸入阀通常是压力控制的，并且在没有外部干预的情况下，当泵室内的燃料压力高于吸入通道内的燃料压力时所述吸入阀关闭，以及当泵室内的燃料压力低于吸入通道内的燃料压力时所述吸入阀打开。流率调节装置机械地耦联到所述吸入阀，以使得在必要时，吸入阀可在活塞泵送阶段保持打开，从而允许燃料通过吸入通道从泵室流出。特别是，流率调节装置包括控制杆，其耦联到所述吸入阀且可在消极位置(passive posit1n)和有效位置(active posit1n)之间移动，其中在消极位置所述控制杆允许吸入阀关闭，其中在有效位置所述控制杆防止吸入阀关闭。流率调节装置还包括电磁致动器，其耦联到所述控制杆以便使控制杆在有效位置和消极位置之间移动。电磁致动器包括:弹簧，其将控制杆保持在有效位置；以及电磁铁，其设计成通过磁力吸引集成到控制杆的铁磁性衔铁(ferromagnetic anchor)抵靠固定的磁性电枢(magnetic armature)而使得控制杆移动到消极位置。
[0005]在使用过程中，在专利申请EP2236809A1中所述的高压泵产生类似于滴答噪音的声音，当发动机运行速度慢时(即，当由发动机所产生的总体噪音是中度时)，该声音可被清楚地觉察到。由高压燃料泵所产生的噪音可以清楚的方式察觉到，还因为用于从驱动轴接收运动的高压燃料泵直接安装到发动机缸盖上，所述发动机缸盖传播和扩散由所述高压泵所产生的振动。
[0006]在使用过程由高压泵所产生的噪音主要是由于流率调节装置的移动设备(即控制杆和衔铁)周期性地碰撞吸入阀(对应于有效位置的撞击)以及碰撞电磁铁的磁性电枢(对应于消极位置的撞击)而导致的。
[0007]为了减小该噪音，人们可经由软件在电磁铁控制电流的强度和波形上采取行动，以便将移动设备碰撞吸入阀和磁性电枢时的动能最小化。实验已经表明，通过经由软件在所述电磁铁的控制电流上采取行动，人们可以显著降低移动设备碰撞磁性电枢时的动能；另一方面，实验已经表明，通过经由软件在电磁铁的控制电流上采取行动，显著降低移动设备碰撞吸入阀时的动能是尤其更为复杂和昂贵的。
[0008]为了显著降低移动设备在撞击瞬间的动能，控制系统必须用控制电流激励电磁铁，该控制电流尽可能接近“极限”控制电流(其在撞击瞬间给予所述移动设备“最小”的动能)，但是，控制系统尤其是必须用绝不低于“极限”控制电流的控制电流来激励电磁铁，否则致动损失(即，移动设备由于不足的动能而绝不会到达所希望的位置)。该“极限”控制电流的值由于构建性损失以及由于由时间、温度、电池电压、发动机转速以及通常的不同操作点所导致的蠕变而因情况不同而有极大的不同。
[0009]为了减小移动设备在撞击吸入阀的瞬间所产生的噪音，因为没有办法检查是否已经达到极限位置(即，致动是否已完成)，人们可有利地使用电磁致动器，其设有单向的液压制动器，所述液压制动器集成到控制杆并减慢所述杆的运动；特别是，液压制动器使得控制杆在消极位置和有效位置之间移动，其中在消极位置控制杆允许吸入阀关闭，而在有效位置控制杆不允许吸入阀关闭；并且当控制杆朝向有效位置移动时，液压制动器适于产生高的制动力，以及当控制杆朝向消极位置移动时，液压制动器适于产生可忽略不计的制动力。
[0010]当移动设备碰撞磁性电枢时，通过观察共轨中的燃料压力(当控制杆碰撞磁性电枢时，吸入阀关闭，因此高压燃料泵开始泵送加压的燃料，这增加共轨中的燃料压力)控制系统能够检查是否已经达到极限位置(即，致动是否已完成)。然后控制系统可逐步减小控制电流，直到不再到达极限位置(即，致动完成)；此时其可稍微增加控制电流，以便在撞击瞬间用“最小的”动能来执行致动。
[0011]但是随着时间的推移，该控制系统被证明在限制撞击动能方面效率不足，以及因此在由于磁性致动器的行为损失所产生的噪音限制方面效率不足。
【发明内容】
[0012]本发明的一个目的在于提供一种用于控制内燃发动机的电磁致动器的方法，所述方法没有上述缺陷，同时可以用简单和低成本的方式实施。
[0013]本发明的另一目的在于提供一种用于控制内燃发动机的电磁致动器的电子单元，所述电子控制单元没有现有技术的缺陷，同时可以用简单和低成本的方式制造。
[0014]本发明提供根据所附权利要求的用于控制内燃发动机的电磁致动器以及电子控制单元的方法。
【附图说明】
[0015]现在将参照示出其非限制性实施例的附图对本发明进行描述，其中:
[0016]-图1是共轨类型的燃料直接喷射系统的示意图，其中为清楚起见省略了一些细
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T ；
[0017]-图2示出图1所示直接喷射系统的高压泵的操作循环；
[0018]-图3示意性地示出图2所示的高压燃料泵的电磁致动器在高负载或中负载以及高每分钟转速(rpm)条件下的致动策略；以及
[0019]-图4示意性地示出图2所示的高压燃料泵的电磁致动器在低负载和低每分钟转速(rpm)条件下的致动策略。
【具体实施方式】
[0020]在图1中，附图标记I表示作为一个整体的适于内燃发动机ICE (internalcombust1n engine)的共轨燃料直接喷射系统，该系统特别是使用汽油作为燃料。
[0021]直接喷射系统I包括:多个喷射器2 ;共轨3，其将加压的燃料供给到喷射器2 ;高压泵4，其通过供给管线5将燃料供给到共轨3并设有流率调节装置6 ;控制单元7，其使得共轨3内的燃料压力等于所期望的值，其通常在时间上作为发动机操作条件的函数而发生变化；以及低压泵8，其通过进给管线10将燃料从箱9供给到高压泵4。
[0022]控制单元7耦联到流率调节装置6，以便控制高压泵4的流率，这样向共轨3逐时刻地(instant by instant)供给在共轨3中具有所期望压力值所需的燃料量；特别是，控制单元7通过反馈控制来调节高压泵4的流率，其采用作为反馈变量的共轨3内的燃料压力值、由压力传感器11实时检测的压力值。
[0023]如在图2中示意性地示出的那样，高压泵4包括主体12，其具有纵向轴线13，并在内部限定圆柱形的泵室14。活塞15安装到泵室14的内部并在其上滑动，当所述活塞15由于凸轮轴16*的凸角16的作用而沿着纵向轴线13来回滑动时，其确定泵室14容积的周期性变化。活塞15的下部耦联到弹簧(未示出)，该弹簧在一侧上将活塞15朝向产生泵室14最大容积的位置推动，以及在另一侧上连接到凸轮轴16*，所述凸轮轴16*由发动机的驱动轴(未示出)驱动而旋转，以便周期性地使得活塞15以向上压缩弹簧16的方式移动。
[0024]吸入通道17源自于泵室14的侧壁，所述吸入通道17通过供给管线10连接到低压泵8并由吸入阀18进行调节，所述吸入阀18对应于泵室14布置。吸入阀18通常是压力控制的，并且在没有外部干预的情况下，当泵室14中的燃料压力高于吸入通道17中的燃料压力时，所述吸入阀18关闭，以及当泵室14中的燃料压力低于吸入通道17中的燃料压力时所述吸入阀18打开。
[0025]输送通道19在相对于吸入通道17的相对侧上源自于泵室14的侧壁，所述输送通道19通过供给管线5连接到共轨3且由单向输送阀20进行调节，所述单向输送阀20对应于泵室14布置并仅允许燃料从泵室14流出。输送阀20通常是压力控制的，并且当泵室14中的燃料压力高于输送通道19中的燃料压力时所述输送阀20打开，以及当泵室14中的燃料压力低于输送通道19中的燃料压力时所述输送阀20关闭。
[0026]流率调节装置6机械地耦联到所述吸入阀18以允许当必要时在活塞15的回流阶段RP (reflux phase)期间允许控制单元7保持吸入阀18打开，从而允许燃料通过吸入通道17从泵室14流出(如将在下面更好地解释的那样)。流率调节装置6包括控制杆21，其耦联到吸入阀18并可在消极位置和有效位置之间移动，其中在消极位置，所述控制杆21允许吸入阀18关闭，以及泵室14和吸入通道17之间的液压连通被切断，其中在有效位置，所述控制杆21不允许吸入阀关闭，以及启用泵室14和吸入通道17之间的液压连通。流率调节装置6还包括电磁致动器22，该电磁致动器耦联到控制杆21，以便使其在有效位置和消极位置之间移动。
[0027]电磁致动器22包括:弹簧23，其将控制杆21保持在有效位置；以及电磁铁24，其由控制单元7进行控制，并设计成通过磁力吸引集成到控制杆21的铁磁性衔铁25而使得控制杆21移动到消极位置。当电磁铁24通电时，控制杆21移回到消极位置，以及吸入通道17与泵室14之间的连通可通过关闭吸入阀18而被切断。电磁铁24包括固定的磁性电枢26 (或磁性底部)，其由线圈围绕；当电流流动通过它时，线圈产生将衔铁25朝向磁性电枢26磁力吸引的磁场。控制杆21和衔铁25 —起形成流率调节装置6的移动设备，其在有效位置和消极位置之间轴向移动，始终由电磁致动器22进行控制。磁性电枢26优选具有带有中心孔的环形形状，以便具有可容纳弹簧23的中央中空空间。
[0028]根据一个优选的实施例，电磁致动器22包括单向液压制动器，其集成到控制杆21，并且设计成只有当所述移动设备朝向有效位置移动时才会减慢移动设备(即控制杆21和衔铁25)的移动(即当移动设备朝向消极位置移动时液压制动器不会减慢所述移动设备的移动)。
[0029]电磁致动器22由控制单元7控制，并供以图2中用b)表示的电流曲线，且基本上与高压泵4的上止点PTDC同步。特别是，控制单元7发送电流脉冲I，其持续时间可作为内燃发动机操作点即其转速的函数来变化，而所述