改进电控机械阀的操作的方法技术

描述一种改进电控机械阀执行器的性能的方法。该系统能够向执行器中的目标区域提供热量，从而至少在某些工况期间改进阀性能。该方法包括向电控机械阀中的线圈施加电流，所述电流的频率高于所述机械阀的固有频率，且所述电流的水平足以在所述线圈中产生可充分升高所述电控机械阀中的电枢的温度的功率密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进电控机械阀性能的方法。该方法可以在一定范围的工况下改 进阀搡作。
技术介绍
美国专利5, 954, 030号中描述了搡作和控制电控机械阀的一种示例的系统。该专 利提供一种用于操作内燃发动机中能够将燃料直接喷射到内燃发动机汽缸中的双线 圈加压燃料喷射器的系统。该系统通过调节燃料喷射器内的滑阔的位置来控制燃料流 量。通过接通加燃料线圈或释放燃料线圈的电流来改变滑阀位置。当接通加燃料线圈 电流时，滑阀被吸引至加燃料线圈，燃料进入加压室。当接通释放燃料线圏电流时， 滑阀被吸引至释放燃料线圈，燃料在加压室中受压，并以较高的压力释放到汽缸中。 加燃料线圈和释放燃料线圈定位滑阀，以使工作流体(如，加压的机油)作用于加压 活塞来压缩加压室中的燃料，或使加压活塞返回，以使较低压力的燃料进入加压室。 加压的机油作用于加压活塞并将力传输给对进入的燃料加压的第二活塞。通过将力从 面积较大的加压活塞传输到面积较小的第二活塞，燃料压力得以倍增。另外，该专利 还提供一种方法，该方法使用第一线圈处残留的磁力使滑阀保持固定，直到第二线圈 中的电流达到可以在第二线圈产生的磁力超过第一线圏处的"锁定"磁力时快速移动 滑阀的水平。该申请的专利技术人称该方法可以产生提高喷射器搡作速度的瞬时动作。上述系统仍具有若干缺点。具体来说，在较低的环境温度下或在工作流体的粘性 增加时，即使线圈的磁场处于高水平，占据滑阀和阈体之间的空间的机油的弯液面力 及其他力也会增加到难以克服的水平。此外，燃料喷射器性能会劣化，从而使发动机 空燃比偏离期望的发动机空燃比。因此，发动机性能和排放也会劣化。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例包括一种用于改进电控执行器的操作的方法，该方法包括 向电控机械阀中的线围施加电流，所述电流的频率高于所述电控机械阀的固有频率， 且所述电流的水平足以在所述线圈中产生可充分升高所述电控机械阀中的电枢的温 度的功率密度。该系统和方法至少可以克服先前所述方法的部分局限。可以通过涡电流加热和/或磁滞加热来改进电控机械阀的性能。具体来说，涡电 流加热和/或磁滞加热允许将热量指向所激励的线圈附近的金属物体。例如，可以使 用时变电流来加热滑阀与用于移动滑阀的控制线圈之间的区域。该电流产生时变磁 场，该磁场在金属滑阀及周围的金属组件中感应产生电流。因此，涡电流在金属中粍散并转化为热能。热量还会加热周围的任何材料，如滑阀与磁极靴或"端部(endcap)" 之间的机油膜。通过加热机油，机油的粘性降低且滑阀与阀体之间的摩擦系数减小。 因此，可以使用较小的磁力将滑阀移动到期望的位置。本专利技术可以提供若干优点。例如，定向的阀加热可以减少用于在较低温度下搡作 电控机械阀的能量。换句话说，电能可用于加热阀并降低阻碍阀运动的弯液面力和粘 性力，而不是使用电感产生的磁力来克服阀的静摩擦力。以此方式，电能可以高效地 用于准备阀的操作，而不是尝试克服比特定电流水平产生的特定磁力更高的力。此外， 加热可以有利地指向阀中需要热量的特定区域。例如，可以向闽供给具有促进机械阀 与阀导承之间的界面处的加热的频率和功率密度的电流。因此，只需要较少的时间和 能量就可以改变阀的啮合面之间的机油的粘性。此外，在专用的电控机械阀，如燃料 喷射器中，阀性能的提高可以带来改进的发动机起动，因为可以在发动机于较冷的温 度下起动时供给更加稳定的燃料进气。即，可以将燃料喷射器加热到可改进喷射器响 应的温度。因此，可以改进发动机排放，因为发动机空燃比偏离期望值的情况减少。通过单独或结合附图参考下文中对优选实施例的详细说明，本专利技术的上述优点和 其他优点及特征将变得显而易见。通过单独或参考附图阅读实施例的示例，本文中称为具体实施方式，可以更完整 地理解本文中所述的优点。附图说明图l是发动机的示意图2A是处于关闭位置的示例电控机械阀的截面图2B是处于开启位置的示例电控机械阀的截面图3A是通过热传导对电控机械阀进行加热的示例燃料喷射器线圈的截面图3B是通过涡电流和/或磁滞进行定向加热的示例电控机械阀的截面图4是示例发动机起动序列的正时序列；图5是另一个示例发动机起动序列的正时序列；图6是另一个示例发动机起动序列的正时序列；图7是另一个示例发动机起动序列的正时序列；图8是改进内燃发动机的起动和运行期间的燃料喷射器控制的方法的示例流程 图；及图9是对燃料喷射器进行电阻加热和涡电流加热所产生的温度分布曲线的示例。具体实施例方式本专利技术预期用于可以在其中有利地使用本专利技术的各种应用。例如> 本专利技术可用于 改进各种阀的搡作，包括双位滑阀、三位滑阀、轴针阀、由单个或多个线圈操作的阀、提升阀、球阀、闸阀、压电装置，及蝶阀等。此外，本专利技术可以应用于各个领域，包 括汽车、飞机、加工工业、矿业，及制造业等。因此，本说明书并不限制权利要求或 本专利技术的范围或广度。可以在设计和结构上改变电控机械阀。电控机械阀也可以在大范围的环境工况下 工作。此外，希望对不同的阀设计和/或在不同的工况期间提供不同类型的加热。其 他预期使用的电控机械阀的非限制性不完全列表包括电磁阀、变速器滑阀、制动控制 阀，及发动机提升阀。此外，本专利技术将内燃发动机燃料喷射器作为电控机械阀的一个 示例提供，在其中对本专利技术的优点进行说明。参考图l,包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中的 一个汽缸在图l中示出。发动机IO包括燃烧室30及汽缸壁32,活塞36位于其中并 连接到曲轴40。燃烧室30如图所示通过相应的进气门52和排气门54与进气歧管44 和排气歧管48连通。进气歧管44如图所示与可选的电子节气门62连通。燃料经燃料喷射器66直接喷射到燃烧室30中。燃料喷射器是电控机械阀的一个 示例。燃料喷射器66接收来自控制器12的开启和关闭信号。凸轮轴130构建有至少 一个进气凸轮凸角廓线和至少一个排气凸轮凸角廓线。或者，进气凸轮可以具有一个 以上的凸角廓线，这些廓线可以具有不同升程量、不同持续期，且可以在相位上不同 (即，凸轮凸角可以相对于彼此在尺寸和方向上改变)。在作为另一种选择，该系统 可以使用独立的进气凸轮和排气凸轮。凸轮位置传感器150向控制器12提供凸轮位 置信息。进气门摇臂56和排气门摇臂57将气门开启力从凸轮轴130传输到相应的气 门杆。如果需要，进气门摇臂56可以包括用于选择性地在低升程凸轮凸角廓线和高 升程凸轮凸角廓线之间进行变换的空动构件。或者，可以使用不同的气门机构执行器 和设计来代替所示的设计(如，使用推杆而不是顶置凸轮、使用机电气门而不是液压 机械气门)。燃料由包括燃料箱、燃料泵及燃料导管(未示出)的燃料系统(未示出)向燃料 喷射器66供给。发动机10可以设计为使用一种或多种燃料类型工作，如柴油、汽油、 酒精，或氢气。无分电器点火系统(未示出)可以响应于控制器12经火花塞(未示出)向燃烧 室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器76如图所示连接到催化转化器70 上游的排气歧管48。双态排气氧传感器98如图所示连接到催化转化器70下游的排 气管49。催化转化器70包括多个催化剂砖、微粒过滤器，和/或排气捕集装置。控制器12如图l所示为常规的微计算机，其中包括微处理器单元102 (CPU)、 输入/输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改进电控执行器的操作的方法，其特征在于，所述方法包括：　　　　向电控机械阀中的线圈施加电流，所述电流的频率高于所述机械阀的固有频率，且所述电流的水平足以在所述线圈中产生可充分升高所述电控机械阀中的电枢的温度的功率密度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德瓦因兰德，克雷格施特凡，吉姆麦卡锡，克莱马兰维尔，拉里埃利，艾伦盖尔，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]