具有集成的通量传感器的致动器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年3月20日递交的美国临时申请No. 61/968,001的权益，其内 容通过引用被合并于此。
技术领域
[0003] 本公开设及螺线管启动的致动器。
【背景技术】
[0004] 本章节中的叙述仅提供设及本公开的背景信息。因此，该些叙述并非意在构成对 现有技术的承认。
[0005] 螺线管致动器可W被用于控制流体（液体和气体），或者用于定位或用于控制功 能。螺线管致动器的典型示例为燃料喷射器。燃料喷射器用于将加压燃料喷射到歧管、进 气口、或直接喷射到内燃机的燃烧室。已知的燃料喷射器包括克服机械弹黃W打开位于喷 射器尖端处的阀W允许燃料流动通过的电磁启动的螺线管设备。喷射器驱动器电路控制至 电磁启动的螺线管设备的电流流动W打开和闭合喷射器。喷射器驱动器电路可W在峰值保 持控制配置或饱和开关配置中操作。
[0006] 燃料喷射器使用包括喷射器启动信号的校准来校准，该喷射器启动信号包括喷射 器打开时间或喷射持续时间W及在预定或已知燃料压力下操作的对应计量或传送的所喷 射燃料质量。喷射器操作可W被表征为关于喷射持续时间的每个燃料喷射事件的所喷射燃 料质量。喷射器特征包括在与高速、高负载发动机操作关联的高流率W及与发动机空载状 态关联的低流率之间的范围上的计量的燃料流。
[0007] 众所周知，经由电线和/或电缆将外部喷射器驱动器连接至燃料喷射器。该些电 线具有干扰从喷射器驱动器流向燃料喷射器的电流的电阻降和寄生电容和电感，由此影响 燃料喷射器的高速操作。此外，诸如燃料喷射器内的电压、电流和通量测量量的参数可W作 为反馈提供至外部喷射器驱动器。由于该些测量量必须经过将燃料喷射器连接至喷射器驱 动器的电线的距离，因此该些反馈参数的精度会受到影响。
【发明内容】
[000引 电磁致动器包括电线圈和高磁导率磁通量路径。磁通量路径包括磁巧、衔铁 (armature)和通量返回结构。电磁致动器进一步包括集成在所述致动器内并配置为检测所 述高磁导率磁通量路径内的磁通量的通量传感器。
[0009] 本发明还提供了W下技术方案。
[0010] 1、一种电磁致动器，包括：
[0011] 电线圈；
[0012] 高磁导率磁通量路径，其包括：
[001引磁巧；
[0014]衔铁；
[001引通量返回结构；化及
[0016] 通量传感器，其集成在所述致动器内并配置为检测所述高磁导率磁通量路径内的 磁通量。
[0017] 2、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括紧紧邻近所述电线圈 并环绕所述磁巧的探测线圈。
[001引 3、根据方案2所述的电磁致动器，其中所述探测线圈与所述电线圈径向邻近。
[0019] 4、根据方案2所述的电磁致动器，其中所述探测线圈与所述电线圈轴向邻近。
[0020] 5、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述高磁导率 磁通量路径内的霍尔效应传感器。
[0021] 6、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述高磁导率 磁通量路径内的磁阻传感器。
[0022] 7、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述通量返回 结构内的磁场传感器。
[0023] 8、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述通量返回 结构和所述磁巧的接口处的磁场传感器。
[0024] 9、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述磁巧和衔 铁的接口处的磁场传感器。
[0025] 10、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述通量返回结构包括至少两个紧紧邻 近的高磁导率部件，并且所述通量传感器在所述至少两个紧紧邻近的高磁导率部件的接口 处包括集成在所述通量返回结构内的磁场传感器。
[0026] 11、根据方案1所述的电磁致动器，其中所述高磁导率磁通量路径包括在所述电 线圈的高频激励期间的通量集中区域，并且所述通量传感器包括集成在所述电线圈的高频 激励期间的所述通量集中区域内的磁场传感器。
[0027] 12、根据方案11所述的电磁致动器，其中所述通量返回结构包括至少两个紧紧邻 近的高磁导率部件，并且所述通量传感器在所述至少两个紧紧邻近的高磁导率部件的接口 处包括集成在所述通量返回结构内的磁场传感器，其特征在于在所述电线圈的高频激励期 间的所述通量集中区域。
[002引 13、一种电磁燃料喷射器，包括：
[0029] 电线圈；
[0030] 高磁导率磁通量路径，其包括：
[0031] 沿着轴线能够平移的衔铁；
[0032] 被所述电线圈环绕的磁巧，所述磁巧具有用于施加吸引磁力至所述衔铁的邻近所 述衔铁的第一端W及轴向相反的第二端；
[0033] 通量返回结构，其包括：
[0034] 圆柱形外壳，其环绕所述电线圈并具有内壁表面；
[0035] 环形构件，其布置在所述外壳的所述内壁表面和所述磁巧的所述第二端之间，W 使第一接触接口处于所述环形构件和所述外壳的所述内壁表面之间，并且第二接触接口处 于所述环形构件和所述磁巧的第二端之间；W及
[0036] 通量传感器，其集成在所述燃料喷射器内并配置为检测所述高磁导率磁通量路径 内的磁通量。
[0037] 14、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括紧紧邻近所述电线 圈并环绕所述磁巧的探测线圈。
[003引 15、根据方案14所述的电磁致动器，其中所述探测线圈与所述电线圈径向邻近。
[0039] 16、根据方案14所述的电磁致动器，其中所述探测线圈与所述电线圈轴向邻近。
[0040] 17、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述高磁导 率磁通量路径内的霍尔效应传感器。
[0041] 18、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述高磁导 率磁通量路径内的磁阻传感器。
[0042] 19、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述通量返 回结构内的磁场传感器。
[0043] 20、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述通量返 回结构的所述第一接触接口和第二接触接口中的一个处的磁场传感器。
[0044] 21、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量传感器包括集成在所述磁巧的 所述第一端处的磁场传感器。
[0045] 22、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量返回结构在两个紧紧邻近的高 磁导率部件的接口处包括集成在所述通量返回结构内的磁场传感器。
[0046] 23、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述高磁导率磁通量路径包括在所述电 线圈的高频激励期间的通量集中区域，并且所述通量传感器包括集成在所述电线圈的高频 激励期间的所述通量集中区域内的磁场传感器。
[0047] 24、根据方案23所述的电磁致动器，其中所述磁场传感器集成在所述通量返回结 构的所述第一接触接口和第二接触接口中的一个处。
[0048] 25、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述磁巧的所述第二端包括肩部，所述 肩部具有垂直于所述轴线的表面并提供所述环形构件和所述磁巧的第二端之间的所述第 二接触接口的磁巧表面，并且其中所述通量传感器包括集成在所述环形构件和所述磁巧的 第二端之间的第二接触接口处的磁场传感器。
[0049] 26、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述通量返回结构进一步包括布置在所 述外壳的所述内壁表面和所述衔铁之间的高磁导率结构，W使第一接触接口处于所述高磁 导率结构和所述外壳的所述内壁表面之间，并且第二接触接口处于所述高磁导率结构和所 述衔铁之间，并且其中所述通量传感器包括集成在所述高磁导率结构和所述外壳的所述内 壁表面之间的所述第一接触接口处的磁场传感器。
【附图说明】
[0050] 现在将通过示例的方式结合附图描述一个或多个实施例，在附图中：
[0051] 图1-1示出根据本公开的燃料喷射器和启动控制器的示意性截面图；
[0052] 图1-2示出根据本公开的集成在图1-1的燃料喷射器内的启动控制器的示意性截 面图；
[0化3] 图1-3示出根据本公开的图1-1和1-2的喷射器驱动器的示意性截面图；
[0054] 图2示出根据本公开的针对两个连续燃料喷射事件的所测量电流和燃料流率的 非限制示例性第一图1000W及所测量主激励线圈和探测线圈电压的非限制示例性第二图 1010,该两个连续燃料喷射事件具有被不指示密置的驻留时间隔开的相同电流脉冲；
[0055] 图3示出根据本公开的针对两个连续燃料喷射事件的所测量电流和燃料流率的 非限制示例性第一图1020和所测量主激励线圈和探测线圈电压的非限制示例性第二图 1030,该两个连续燃料喷射事件具有指示密置的驻留时间隔开的相同电流脉冲；
[0056] 图4示出根据本公开的包括集成在燃料喷射器内的启动控制器的图1-1的燃料喷 射器的示意性详细截面图；
[0057] 图5示出根据本公开的与图4的区域422内的电线圈相互磁禪合的探测线圈的示 意性详细截面图；
[005引图6-1示出根据本公开的沿着图4的区域422的示意性详细截面图中的磁通量流 路径的瞬时通量集中；
[0059] 图6-2示出根据本公开的沿着图4的区域422的示意性详细截面图中的稳态期间 的磁通量流路径的磁通量；
[0060] 图6-3示出根据本公开的图4的区域422内的示例性磁场传感器位置的示意性详 细截面图。
【具体实施方式】
[0061] 本公开结合应用于线性运动燃料喷射器的示例性应用描述本发明所要求主题的 构思。然而，所要求的主题更广泛地适用于采用在磁巧内诱导磁场W产生作用在可移动衔 铁上的吸引力的电线圈的任何线性或非线性电磁致动器。典型的示例包括流体控制螺线 管、在内燃机上采用的汽油或柴油或CNG燃料喷射器W及用于定位和控制的非流体螺线管 致动器。
[0062] 现在参见附图，其中图示仅为了示出某些示例性实施例，并且不为了限制该些实 施例，图1-1示意性示出电磁启动直接喷射燃料喷射器10的