CN104929836B - 具有集成的通量传感器的致动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有集成的通量传感器的致动器。电磁致动器包括电线圈和高磁导率磁通量路径。磁通量路径包括磁芯、衔铁和通量返回结构。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。

Description

具有集成的通量传感器的致动器

相关申请的交叉引用

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

本公开涉及螺线管启动的致动器。

背景技术

本章节中的叙述仅提供涉及本公开的背景信息。因此，这些叙述并非意在构成对现有技术的承认。

螺线管致动器可以被用于控制流体（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簧以打开位于喷射器尖端处的阀以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以打开和闭合喷射器。喷射器驱动器电路可以在峰值保持控制配置或饱和开关配置中操作。

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以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。喷射器操作可以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以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。

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。这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以作为反馈提供至外部喷射器驱动器。由于这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，因此这些反馈参数的精度会受到影响。

发明内容

电磁致动器包括电线圈和高磁导率磁通量路径。磁通量路径包括磁芯、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。

本发明还提供了以下技术方案。

1、一种电磁致动器，包括：

电线圈；

高磁导率磁通量路径，其包括：

磁芯；

衔铁；

通量返回结构；以及

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。

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芯的探测线圈。

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。

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。

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。

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。

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。

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芯的接口处的磁场传感器。

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芯和衔铁的接口处的磁场传感器。

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。

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。

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。

13、一种电磁燃料喷射器，包括：

电线圈；

高磁导率磁通量路径，其包括：

沿着轴线能够平移的衔铁；

被所述电线圈环绕的磁芯，所述磁芯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以及轴向相反的第二端；

通量返回结构，其包括：

圆柱形外壳，其环绕所述电线圈并具有内壁表面；

环形构件，其布置在所述外壳的所述内壁表面和所述磁芯的所述第二端之间，以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芯的第二端之间；以及

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。

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芯的探测线圈。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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芯的所述第一端处的磁场传感器。

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。

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。

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。

25、根据方案13所述的电磁致动器，其中所述磁芯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芯的第二端之间的所述第二接触接口的磁芯表面，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芯的第二端之间的第二接触接口处的磁场传感器。

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，以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

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：

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；

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；

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；

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1000以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；

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；

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；

图5示出根据本公开的与图4的区域422内的电线圈相互磁耦合的探测线圈的示意性详细截面图；

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；

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；

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

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芯内诱导磁场以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燃料喷射器以及用于定位和控制的非流体螺线管致动器。

现在参见附图，其中图示仅为了示出某些示例性实施例，并且不为了限制这些实施例，图1-1示意性示出电磁启动直接喷射燃料喷射器10的非限制示例性实施例。虽然在示出的实施例中描述了电磁启动直接喷射燃料喷射器，但是端口喷射燃料喷射器同样适用。燃料喷射器10被配置为将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室100。启动控制器80电操作地连接至燃料喷射器10以控制其启动。虽然示出的实施例描述了在燃料喷射器10外部的启动控制器80，但是这里的实施例也涉及启动控制器被集成在燃料喷射器10的本体12内或集成至燃料喷射器10的本体12。以下在图4中具体示出了集成在本体12内的启动控制器80。启动控制器80只对应于燃料喷射器10。在示出的实施例中，启动控制器80包括控制模块60和喷射器驱动器50。控制模块60电操作地连接至喷射器驱动器50，喷射器驱动器50电操作地连接至燃料喷射器10以控制其启动。燃料喷射器10、控制模块60和喷射器驱动器50可以为配置为如这里描述操作的任意适合的设备。在示出的实施例中，控制模块60包括处理设备。电功率源40和诸如发动机控制模块（ECM）的外部控制模块5可以经由联接至燃料喷射器10的连接组件36的端子的一个或多个电缆/电线电操作地联接至启动控制器80。这里，术语“电缆”和“电线”可互换地用于提供电功率的传输和/或电信号的传输。

控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似的术语意思是专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序或例程的中央处理单元（优选微处理器）和关联的内存和存储器（只读、可编程只读、随机访问、硬盘驱动器等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、适当的信号调节和缓冲电路以及提供所述功能的其他部件中的一个或多个中的任一个或各种组合。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似的术语意思是包括校准和查询表的任何指令组。控制模块具有执行为提供预期功能的一组控制例程。例程被执行，诸如被中央处理单元执行，并且例程可操作为监测从感测设备和其他网络化控制模块的输入，并执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。可以按规则间隔执行例程，例如在发动机运行和车辆操作期间每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。可替代地，例程可以响应于事件的发生而执行。

通常，衔铁可控制至致动位置和静态或静止位置中的一个。燃料喷射器10可以为可控制至打开（致动）位置和闭合（静态或静止）位置中一个的任意适合的离散燃料喷射设备。在一个实施例中，燃料喷射器10包括限定纵轴101的圆柱形中空本体12。燃料入口15位于本体12的第一端14处，并且燃料喷嘴28位于本体12的第二端16处。燃料入口15流体联接至高压燃料分配管30，该高压燃料分配管30流体联接至高压喷射泵。阀组件18被包含在本体12中，并且包括针阀20、弹簧启动的柱销22和衔铁部21。针阀20干涉地位于燃料喷嘴28中以控制经此的燃料流量。虽然示出的实施例描述了三角形针阀20，但是其他实施例可以利用球阀。在一个实施例中，衔铁部21被固定地联接至柱销22，并被配置为分别在第一和第二方向81、82上与柱销22和针阀20的作为一个单元线性平移。在另一个实施例中，衔铁部21可以被可滑动地联接至柱销22。例如，衔铁部21可以在第一方向81上滑动直到被固定附接至柱销22的柱销止挡件止挡。同样，衔铁部21可以在第二方向82上独立于柱销22而滑动，直到接触固定附接至柱销22的柱销止挡件。一旦与固定附接至柱销22的柱销止挡件接触，衔铁部21的力导致柱销22在第二方向82上与衔铁部21一起被推进。衔铁部21可以包括与燃料喷射器10内的各个止挡件接合的突起。

包括电线圈和磁芯的环形电磁组件24被配置为磁性接合阀组件的衔铁部21。为了示意的目的，电线圈和磁芯组件24被描述为处于燃料喷射器本体的外部；然而，这里的实施例指出电线圈和磁芯组件24被集成至燃料喷射器10或集成在燃料喷射器10内。电线圈被卷绕在磁芯上，并且包括用于从喷射器驱动器50接收电流的端子。此后，电线圈和磁芯组件会被简称为“电线圈24”。在电线圈24被停用并断电时，在第一方向81上，弹簧26将包括针阀20的阀组件18向燃料喷嘴28推进以关闭针阀20并阻止经此的燃料流。在电线圈24被启动并通电时，电磁力（此后“磁力”）作用在衔铁部21上以克服弹簧26施加的弹簧力，并且在第二方向82上推进阀组件18，将针阀20从燃料喷嘴28移走并允许阀组件18内的加压燃料流流过燃料喷嘴28。燃料喷射器10可以包括止挡件29，该止挡件29与阀组件18相互作用并在其推进为打开时止挡阀组件18的平移。在一个实施例中，压力传感器32被配置为获取接近于燃料喷射器10（优选燃料喷射器10的上游）的高压燃料分配管30中的燃料压力34。在另一个实施例中，压力传感器32’可以被集成在燃料喷射器的入口15内以代替燃料分配管30中的压力传感器32或与该压力传感器组合。图1-1示出的实施例中的燃料喷射器10不限于这里描述特征的空间和几何布置，并且可以包括本领域中用于在打开和闭合位置之间操作燃料喷射器10以控制燃料至发动机100的传送的公知的附加特征和/或其他空间和几何布置。

控制模块60产生控制喷射器驱动器50的喷射器命令信号52，喷射器驱动器50启动燃料喷射器10至打开位置以实现燃料喷射事件。在示出的实施例中，控制模块60与诸如ECM5的一个或多个外部控制模块通信。喷射器命令信号52与在燃料喷射事件期间被燃料喷射器10传送的燃料的预期质量相关联。类似地，喷射器命令信号52可以与在燃料喷射事件期间被燃料喷射器10传送的预期燃料流率相关联。如这里使用，术语“预期喷射燃料质量”指的是要被燃料喷射器10传送至发动机的燃料的预期质量。如这里使用，术语“预期燃料流率”指的是要被燃料喷射器10传送至发动机以实现燃料的预期质量的燃料的速率。预期喷射燃料质量可以基于输入至控制模块60或ECM5的一个或多个被监测输入参数51。一个或多个被监测输入参数51可以包括，但不限于，由已知方法获取的操作者扭矩要求、歧管绝对压力（MAP）、发动机速度、发动机温度、燃料温度和环境温度。喷射器驱动器50响应于喷射器命令信号52而产生喷射器启动信号75，以启动燃料喷射器10。喷射器启动信号75控制至电线圈24的电流流动，以响应于喷射器命令信号52而产生电磁力。电功率源40为喷射器驱动器50提供DC电源。在一些实施例中，DC电源提供低压，例如12V，并且升压变换器可以被用于输出高压，例如24V至200V，高压被供给至喷射器驱动器50。在使用喷射器启动信号75启动时，由电线圈24产生的电磁力在第二方向82上推进衔铁部21。在衔铁部21在第二方向82上被推进时，阀组件18从而被促使为在第二方向82上推进或平移至打开位置，从而允许加压燃料经此流动。喷射器驱动器50通过包括例如脉冲宽度调制（PWM）电力流的任意适合的方法控制至电线圈24的喷射器启动信号75。喷射器驱动器50被配置为通过产生适合的喷射器启动信号75来控制燃料喷射器10的启动。在针对给定发动机循环采用多个连续燃料喷射事件的实施例中，针对发动机循环内燃料喷射事件的每一个而固定的喷射器启动信号75可以被产生。

喷射器启动信号75的特征在于喷射持续时间和包括初始峰值吸动（pull-in）电流和二次保持电流的电流波形。初始峰值吸动电流的特征在于稳定斜升以实现峰值电流，峰值电流可以按照这里的描述选择。初始峰值吸动电流产生作用在阀组件18的衔铁部21上的电磁力，以克服弹簧力，并在第二方向82上将阀组件18推进至打开位置，从而使加压燃料开始流过燃料喷嘴28。在实现初始峰值吸动电流时，喷射器驱动器50将电线圈24中的电流减小至二次保持电流。二次保持电流的特征在于小于初始峰值吸动电流的某种程度的稳态电流。二次保持电流为由喷射器驱动器50控制的电流电平，以将阀组件18维持在打开位置，从而使加压燃料继续流过燃料喷嘴28。二次保持电流优选由最小电流电平指示。在一些实施例中，喷射器驱动器50被配置为能够提供流过电线圈24的负电流的双向电流驱动器。如这里使用，术语“负电流”指的是用于为电线圈反向通电的电流的方向。因此，这里的术语“负电流”和“反向电流”可以互换使用。在喷射器驱动器50被配置为双向电流驱动器时的实施例中，喷射器启动信号75另外的特征可以在于流过电线圈24的负电流。

这里的实施例致力于针对发动机循环期间密置（closely-spaced）的多个燃料喷射事件控制燃料喷射器。如这里使用，术语“密置”指的是小于预定驻留时间阈值的每个连续燃料喷射事件之间的驻留时间。如这里使用，术语“驻留时间”指的是燃料喷射事件的每个连续对的第一燃料喷射事件（致动器事件）的喷射终止和对应的第二燃料喷射事件（致动器事件）的喷射开始之间的时间段。驻留时间阈值可以被选择为限定时间段以使小于驻留时间阈值的驻留时间指示产生了针对燃料喷射事件中的每一个传送的喷射燃料质量的量值的不稳定性和/或偏差。喷射燃料质量的量值的不稳定性和/或偏差可能响应于二次磁效应的存在。二次磁效应包括燃料喷射器和基于此的残余通量内的持续涡流和磁滞。持续涡流和磁滞由于密置燃料喷射事件之间的初始通量值的过渡而存在。因此，驻留时间阈值不被任意固定值限定，并且其选择可以基于，但不限于燃料温度、燃料喷射器温度、燃料喷射器类型、燃料压力以及诸如燃料类型和燃料混合的燃料特性。如这里使用，术语“通量”指的是指示由电线圈24产生并穿过衔铁部的总磁场的磁通量。因为电线圈24由通过其电感的电流通电，所以磁通量可以由等于线圈电感和流过其的电流的乘积的磁链得到。因为电线圈24的匝数与磁芯中的磁通量关联，该通量因此可以等同于磁链。该磁链还基于穿过衔铁部的通量密度、衔铁部邻近于气隙的表面积和线圈24的匝数。因此，除非另外陈述，这里的术语“通量”、“磁通量”和“磁链”可互换使用。

对于不密置的燃料喷射事件，独立于驻留时间的固定电流波形可以被用于每个燃料喷射事件，因为连续对中的第一燃料喷射事件会对该连续对中的第二燃料喷射时间的传送的喷射燃料质量产生很小的影响。然而，在第一和第二燃料喷射事件密置并且利用固定电流波形时，第一燃料喷射事件可能容易影响第二燃料喷射事件和/或进一步随后的燃料喷射事件的传送的喷射燃料质量。只要燃料喷射事件受到发动机循环的一个或多个之前的燃料喷射事件的影响，对应的燃料喷射事件的相应传送的喷射燃料质量就会在多个发动机循环过程中产生不可接受的可重复性，并且连续的燃料喷射事件被认为是密置的。更一般来说，其中来自之前致动器事件的残余通量影响随后的致动器事件相对于标准（例如相对于不存在残余通量的性能）的性能的任意连续致动器事件被认为是密置的。

图2示出针对两个连续燃料喷射事件的测量电流和燃料流率的非限制示例性第一图1000和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为密置的驻留时间隔开的相同电流脉冲。延伸穿过图1000和1010中每一个的竖直虚线1001表示在针对第一燃料喷射事件的喷射终止发生处的第一时间，并且竖直虚线1002表示在针对第二燃料喷射事件的喷射开始发生处的第二时间。驻留时间1003表示隔开第一和第二燃料喷射事件的竖直虚线1001和1002之间的时间段。在示出的实施例中，驻留时间超过驻留时间阈值。因此，第一和第二燃料喷射事件不指示为密置的。

参见第一图1000，分别示出针对两个燃料喷射事件测量的电流和流率曲线图1011、1012。沿着图1000左边的竖直y轴表示以安培数（A）计的电流并且沿着图1000右边的竖直y轴表示以毫克（mg）每毫秒（ms）计的燃料流率。针对燃料喷射事件中的每一个测量的电流曲线1011图基本上相同。同样，由于燃料喷射事件不指示为密置的，所以针对燃料喷射事件中的每一个测量的燃料流率曲线1012图基本上相同。

参见第二图1010，分别示出针对两个燃料喷射事件测量的主激励线圈和探测线圈电压曲线图1013、1014。测量的主线圈电压可以表示图1-1的电磁线圈24的测量电压，并且测量的探测线圈电压可以表示与图1-1的电线圈24相互磁耦合的探测线圈25的测量电压。图1010的竖直y轴表示电压（V）。因此，在主激励线圈被通电时，由于相互磁耦合，主激励线圈产生的磁通量可以被关联至探测线圈。测量的探测线圈电压曲线1014图指示在探测线圈中感应的电压，该感应的电压与互磁链的改变率成比例。图1010中针对未指示为密置的第一和第二燃料喷射事件中的每一个分别测量的主线圈和探测线圈电压曲线图1013、1014基本上相同。

图3示出针对两个连续燃料喷射事件的测量电流和燃料流率的非限制示例性第一图1020和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为密置的驻留时间隔开的相同电流脉冲。图1020和1030的每一个中的水平x轴表示以秒（s）计的时间。延伸穿过图1020和1030中每一个的竖直虚线1004表示在针对第一燃料喷射事件的喷射终止发生处的第一时间，并且竖直虚线1005表示在针对第二燃料喷射事件的喷射开始发生处的第二时间。驻留时间1006表示隔开第一和第二燃料喷射事件的竖直虚线1004和1005之间的时间段。在示出的实施例中，驻留时间小于驻留时间阈值。因此，第一和第二燃料喷射事件指示为密置的。

参见第一图1020，示出分别针对两个燃料喷射事件测量的电流和流率曲线图1021、1022。沿着图1020左边的竖直y轴表示以安培数（A）计的电流，并且沿着图1020右边的竖直y轴表示以毫克（mg）每毫秒（ms）计的燃料流率。针对燃料喷射事件中的每一个测量的电流曲线1021图基本上相同。然而，测量的流率曲线图1022示出第一和第二燃料喷射事件中的每一个之间的测量燃料流率的变化，即使测量的电流曲线图基本上相同。在密置的燃料喷射事件中，测量燃料流率的变化是固有的，并且会不期望地产生在与在第一燃料喷射事件处传送的喷射燃料质量不同于在第二燃料喷射事件处传送的喷射燃料质量。

参见第二图1030，示出分别针对两个燃料喷射事件测量的主激励线圈和探测线圈电压曲线图1023、1024。测量的主线圈电压可以表示图1-1的电线圈24的测量电压，并且测量的探测线圈电压可以表示与图1-1的电线圈24相互磁耦合的探测线圈25的测量电压。图1030的竖直y轴表示电压（V）。因此，在主激励线圈被通电时，由于相互磁耦合，主激励线圈产生的磁通量可以被关联至探测线圈。测量的探测线圈电压曲线图1024指示在探测线圈中感应的电压，该感应的电压与互磁链的改变率成比例。与第一燃料喷射事件相比，在第二喷射事件期间，图1030中分别测量的主激励线圈和探测线圈电压曲线图1023、1024偏离。该偏离指示在喷射事件为密置时存在残余通量或磁通量。参见图2的图1010，在第一和第二燃料喷射事件不是密置的时，与第一燃料喷射事件相比，在第二喷射事件期间，测量的主激励线圈和探测线圈电压曲线图1013、1014各自不偏离。

再参见图1-1，示例性实施例进一步致力于将反馈信号42从燃料喷射器10提供回至控制模块60和/或喷射器驱动器50。以下更详细的讨论，传感器设备可以被集成在燃料喷射器10内以测量各种燃料喷射器参数，各种燃料喷射器参数包括但不限于燃料压力、线圈电阻、线圈温度、燃料喷射器10内的磁通量、电线圈24的磁链、电线圈24的电压和通过电线圈24的电流。将启动控制器集成在燃料喷射器10的本体12内有利地允许反馈信号42被快速传输至控制模块60。此外，由于控制模块60紧密接近，所以反馈信号42遇到的干扰较少，从而允许包含于其中的参数读数更精确。电流传感器可以被提供在启动控制器80和燃料喷射器之间的电流路径上，以测量提供至电线圈的电流，或者电流传感器可以被集成在电流路径上的燃料喷射器10内。压力传感器32’被集成在燃料喷射器10的入口15内。经由反馈信号42提供的燃料喷射器参数可以包括由集成在燃料喷射器10内的对应的传感器设备直接测量的磁通量、磁链、电压和电流。另外或替代地，燃料喷射器参数可以包括经由反馈信号42提供至控制模块60并被其使用的代理，以估算燃料喷射器10内的磁链、磁通量、电压和电流。控制模块60可以利用查询表来将间接传感器读数转换为估算的燃料喷射器参数。具有电线圈24的磁链的反馈、电线圈24的电压和提供至电线圈24的电流，控制模块60可以有利地针对多个连续喷射事件修改至燃料喷射器10的启动信号75。此外，反馈信号42可以中转关于燃料喷射器的实际打开和闭合时间的信息。因为启动控制器80被集成在燃料喷射器10的本体12内，控制模块可以监测燃料喷射器被命令的打开和闭合时间以及接收实际打开和闭合时间的反馈。此后，控制模块60可以修改至喷射器驱动器50的喷射器命令信号52，以减少被命令的和实际的打开和闭合时间之间的延迟。要理解的是，在不涉及实现衔铁部21移动的磁链（例如磁通量）的力产生部件的任何信息的情况下，传统的燃料喷射器由仅基于从查询表或分析函数获取的预期电流波形的开环操作控制。最终，仅考虑控制燃料喷射器的电流的传统前馈燃料喷射器在密置的连续燃料喷射事件中容易不稳定。

这里的实施例与获取主动磁通量或等效磁链的任一技术无关。在一些实施例中，探测线圈25可以被用在电线圈周围，其中由于相互磁耦合，电线圈生成的磁通量与探测线圈关联。基于以下关系，探测线圈中感应的电压与线圈磁链的改变率成比例。

或　　　　　　[1]

其中V_SC为探测线圈25感应的电压，

λ为探测线圈25的磁链，并且

t为时间。

探测线圈25中的磁链可以被用于基于以下关系确定燃料喷射器内的磁通量。

　　　　　　[2]

其中为燃料喷射器内的磁通量，并且

N为探测线圈25中的匝数。

因此，探测线圈25的电压可以经由反馈信号42而提供至控制模块60以估算磁链。因此，用于测量探测线圈电压的电压传感器和探测线圈本身表示集成在燃料喷射器10内以获取磁链的感测设备。在其他实施例中，诸如霍尔传感器的磁场传感器可以被放置在燃料喷射器内的磁通量路径内，以测量主动磁通量。类似地，其他磁场传感器可以被用于测量主动磁通量，诸如但是不限于模拟霍尔传感器和磁阻（MR）式传感器。由这些磁场传感器测量的主动磁通量可以经由反馈信号42而提供至控制模块60。可以理解的是，这些磁场传感器表示集成在燃料喷射器内以获取主动磁通量的感测设备。将探测线圈和磁场传感器集成在燃料喷射器内会被更具体地描述在以下的图5和6中。

众所周知，当喷射器驱动器50仅在正向的第一方向上提供单向电流以使电磁线圈和芯组件24通电时，释放电流以稳定保持在零会导致燃料喷射器内磁通量逐渐衰减至零，例如逐渐减小。然而，用于磁通量衰减的响应时间很慢，并且燃料喷射器内存在的磁滞经常导致在随后的连续燃料喷射事件开始时存在残余通量。如上所述，存在的残余通量影响燃料流率的精度和在随后的燃料喷射事件中传送的喷射燃料质量，其中针对密置的燃料喷射事件，增强了残余通量的存在。

图1-2示出图1-1的启动控制器80。信号流路径362在控制模块60和喷射器驱动器50之间提供通信。例如，信号流路径362提供控制喷射器驱动器50的喷射器命令信号（例如，图1-1的命令信号52）。控制模块60进一步经由与功率传输电缆电通信的启动控制器380内的信号流路径364与外部ECM5通信。例如，信号流路径364可以将监测的输入参数（例如，图1-1中监测的输入参数51）从ECM5提供至控制模块60，以产生喷射器命令信号52。在一些实施例中，信号流路径364可以将反馈燃料喷射器参数（例如，图1-1的反馈信号42）提供至ECM5。

喷射器驱动器50经由功率供给流路径366从图1-1的电功率源40接收DC电功率。使用接收的DC电功率，喷射器驱动器50可以基于来自控制模块60的喷射器命令信号产生喷射器启动信号（例如，图1-1的喷射器启动信号75）。

喷射器驱动器50配置为通过产生适合的喷射器启动信号75来控制燃料喷射器10的启动。在示出的实施例中，喷射器驱动器50为响应于各自的喷射器启动信号75经由第一电流路径352提供正电流和经由第二电流路径354提供负电流至电磁线圈和芯组件24的双向电流驱动器。经由第一电流路径352的正电流被提供以使电磁线圈和芯组件24通电，并且经由第二电流路径354的负电流使流经电磁线圈和芯组件24的电流反向。电流路径352和354形成闭环，也就是说，进入352的正电流在流路径354中产生相等且相反（负）的电流，并且反之亦然。第一和第二电流路径352、354的电流方向分别可以交替，以重置燃料喷射器内的残余通量和衔铁部21的控制反弹。信号流路径371可以将第一电流路径352的电压提供至控制模块60，并且信号流路径373可以将第二电流路径354的电压提供至控制模块60。施加至电磁线圈和芯组件24的电压和电流基于信号流路径371和373处的电压之差。在一个实施例中，喷射器驱动器50利用开环操作来控制燃料喷射器10的启动，其中喷射器启动信号的特征在于精确预定的电流波形。在另一个实施例中，喷射器驱动器50利用闭环操作来控制燃料喷射器10的启动，其中喷射器启动信号基于经由信号流路径371和373作为反馈提供至控制模块的燃料喷射器参数。至线圈24的测量电流可以经由信号流路径356而提供至控制模块60。在示出的实施例中，电流由第二电流路径354上的电流传感器测量。燃料喷射器参数可以包括燃料喷射器10内的磁链、电压和电流值，或者燃料喷射器参数可以包括被控制模块60使用的代理以估算燃料喷射器10内的磁链、电压和电流。

在一些实施例中，针对完整的四象限操作而配置喷射器驱动器50。图1-3示出利用两个开关组370和372控制提供在喷射器驱动器50和电磁线圈及芯组件24之间的电流的图1-1和1-2的喷射器驱动器50的示例性实施例。在示出的实施例中，第一开关组370包括开关设备370-1和370-2并且第二开关组372包括开关设备372-1和372-2。开关设备370-1、370-2、372-1、372-2可以为固态开关，并且可以包括在高温下能够进行高速切换的硅（Si）或宽带隙（WBG）半导体开关。喷射器驱动器50的四象限操作基于由控制模块60确定的对应开关状态控制进入和离开电磁线圈和芯组件24的电流方向。控制模块60可以确定正开关状态、负开关状态和零开关状态并且基于确定的开关状态在打开和闭合位置之间命令第一和第二开关组370和372。在正开关状态中，第一开关组370的开关设备370-1和370-2被命令为闭合位置，并且第二开关组372的开关设备372-1和372-2被命令为打开位置，以控制进入第一电流路径352和离开第二电流路径354的正电流。这些开关设备可以使用脉宽调制来进一步调制以控制电流的振幅。在负开关状态中，第一开关组370的开关设备370-1和370-2被命令为打开位置，并且第二开关组372的开关设备372-1和372-2被命令为闭合位置，以控制进入第二电流路径354和离开第一电流路径352的负电流。这些开关设备可以使用脉宽调制来进一步调制以控制电流的振幅。在零开关状态，所有的开关设备370-1、370-2、372-1、372-2被命令为打开位置，以控制没有电流进入或离开电磁线圈和芯组件，或者通过横跨开关的适当的续流二极管允许线圈电流随线圈的自然时间常数减小。因此，通过线圈24的电流的双向控制可以被实现。

在一些实施例中，通过电磁线圈和芯组件24的负电流被施加足够的持续时间，以在释放二次保持电流之后减少燃料喷射器10内的残余通量。在其他实施例中，在二次保持电流的释放之后，但是另外地仅仅在燃料喷射器闭合或致动器已经恢复为其静态或静止位置之后，才施加负电流。此外，另外的实施例可以包括要在打开和闭合位置交替切换的开关组370和372，以交替流过线圈24的电流的方向，从而包括脉宽调制控制以实现电流曲线图。利用两个开关组370和372通过减少存在于电磁线圈和芯组件24内的涡流和磁滞来允许精确控制针对发动机事件期间的多个连续燃料喷射事件施加至电磁线圈和芯组件24的电流路径352和354的电流方向和振幅。

可以意识到的是，启动控制器80仅对应于一个燃料喷射器。因此，采用多于一个燃料喷射器的发动机每个都会包括集成于其中的各自的启动控制器80。ECM5和电功率源40被电操作地联接至启动控制器中的每一个。因此，每个燃料喷射器可以使用对应于每个燃料喷射器的反馈参数来单独操作，并且燃料喷射器的操作可以响应于反馈参数而单独修改。因此，集成在燃料喷射器的本体12内的相应的启动控制器80能够实现“即插即用”操作，以单独控制相应的燃料喷射器10。

图4示出包括集成在燃料喷射器内的启动控制器80的图1-1的燃料喷射器10的示意性详细截面图的非限制示例性实施例。图4将结合图1-1描述，其中相同的附图标记指示相同的特征。在图4示出的实施例中，燃料喷射器的上本体部分420包括包含电线圈24-1和磁芯24-2的电磁组件24、封闭衔铁部21的导环412、提供以防止电磁组件24之间接触的间隔件414、包括分别电操作联接至电线圈24-1和探测线圈25的端子的通量连接器410、致动器外壳432、将上本体部分420联接至下本体部分424的颈圈434、在区域422内的磁场传感器以及集成在燃料喷射器10的本体12内的启动控制器80。上外壳座和套壳组件416将上本体部分420与包括喷嘴20和燃料室的下本体部分424隔开。致动器外壳432为封闭电磁芯的圆柱形外壳。

在燃料喷射器10的入口15内，压力传感器32’被提供以从燃料分配管30获取进入入口15的燃料压力34。燃料压力34可以被直接提供至启动控制器80的控制模块60，或者燃料压力34可以被提供至通量连接器410并在反馈信号42内提供至启动控制器80。为了密封，O型环426和背压环428被邻近入口15提供。

在示出的实施例中，启动控制器80被集成在燃料喷射器的本体12内。启动控制器80经由连接至连接器组件36的端子的电缆430和431而电操作地联接至外部ECM5和外部的电功率源40。在一些实施例中，端子可以包括多引脚连接器。ECM5可以传输命令信号至启动控制器80的控制模块60，诸如要被传送至燃烧室的预期喷射燃料质量。电功率源40可以将电功率提供至启动控制器80的喷射器驱动器50以使电线圈24-1通电。此外，控制模块60可以将燃料喷射器10的操作参数传送至外部ECM5，诸如状态和输出反馈信号。

一个或多个电缆或电线可以被集成在燃料喷射器10的本体内，以使喷射器驱动器50可以将包括喷射器持续时间和例如双向或单向电流的电流波形的喷射器启动信号75提供至通量连接器410，以在燃料喷射器的启动事件期间使电线圈24-1通电。在一些实施例中，喷射器驱动器50可以包括机载功率供给驱动器，其能够产生至致动器的适合持续时间、量值和极性的可变电压和电流。

此外，包括燃料喷射器10的一个或多个参数的反馈信号42可以从通量连接器410提供至启动控制器80的控制模块60。与仅由外部部件控制的传统燃料喷射器相比，集成的启动控制器80允许基于燃料喷射器的反馈参数和来自外部ECM5的命令的闭环操作。闭环操作允许集成在燃料喷射器内的启动控制器80快速适用于燃料喷射器的操作并且基于该操作修改喷射器启动信号75，以使燃料喷射器事件的实际持续时间紧密匹配命令的持续时间，并且实际传送的喷射燃料质量紧密匹配命令要传送的喷射燃料质量。因此，反馈信号42可以包括燃料喷射器10的实际打开和闭合时间，或者反馈信号42可以包括被控制模块60使用的上面提及的参数中的一个或多个，以获取实际打开和闭合时间。

如上面提及，控制模块60包括处理设备。处理设备可以接收阀打开命令并将喷射器身份、状态和输出反馈提供至喷射器驱动器50和/或外部ECM5。处理设备可以处理来自集成在燃料喷射器内的传感器设备的反馈信号42并产生至喷射器驱动器50的必要输出，例如喷射器命令信号52。控制模块60可以进一步包括一个或多个存储器设备来存储可以被处理设备检索的程序和数据信息以执行算法和例程，以检测阀/喷嘴打开时间，并递归地调节喷射器启动信号75以匹配命令的阀/喷嘴打开时间。因此，集成在燃料喷射器内的启动控制器80可以包括一个或多个专用集成电路（ASIC）以执行感测、处理、通信和喷射器驱动器元件。

如上所述，反馈信号42可以直接包括多个参数，诸如来自压力传感器32’的燃料分配管压力34、提供至电线圈24-1的电流以及分别由探测线圈25和/或电线圈24-1感应的电压。反馈信号42可以进一步包括被控制模块60使用以估算阀组件18的磁通量、磁链、电磁力和位移的参数。反馈信号可以包括其他燃料喷射器参数，其包括但不限于从微电机系统（MEMS）传感器、霍尔效应传感器、巨磁电阻（GMR）传感器、压电传感器和基于导电率的传感器获取的参数。例如，经由反馈信号42提供的参数可以被控制模块60利用以分别获取上本体部分420和下本体部分424之间的电阻差来检测阀实际的打开和闭合。

针对燃料喷射器10的老化，启动控制器80可以进一步被调整。例如，控制模块60的处理设备可以被编程为接收特定参数的初始组或标准组，这些参数将使喷射器快速适用于调节由ECM5命令的预期喷射燃料质量以实现必要的性能精度。启动控制器80可以进一步基于关键参数的变化来诊断喷射器内的故障并基于诊断采取补救措施，关键参数诸如为打开和闭合延迟以及致动器部件（例如，弹簧26、电线圈24-1、磁性）退化。此外，集成的启动控制器80和燃料喷射器10初始可以通过将初始预定测试信号提供至控制器80和喷射器10预定时间段来训练，从而使控制器80习得需要的参数，以使打开和闭合延迟以及电流和电压波形匹配命令的那些。可以理解的是，传统的燃料喷射器并不单独监测打开和闭合延迟或在发生不期望的延迟时修改操作。

图5示出图4的区域422内的燃料喷射器10的示意性具体截面图的非限制示例性实施例，包括与卷绕在磁芯24-2周围的电线圈24-1相互磁耦合的探测线圈25。纵轴101指示燃料喷射器10的对称轴。图5中示出的实施例描述了衔铁部21、导环412、间隔件414、电磁组件24、致动器外壳432和颈圈434处于燃料喷射器10的区域422内。

探测线圈25（例如图1-1）使燃料喷射器内的主动磁通量被间接获取。在示出的实施例中，探测线圈25卷绕在主线圈24-1周围。例如，探测线圈25可以卷绕到邻近于电线圈24-1或在其周围的磁芯24-2上，以使探测线圈25处于电线圈24-1在由电流通电时产生的磁通量路径内。在示例性实施例中，探测线圈可以被配置为使其径向邻近于电线圈24-1或被交替配置以使其轴向邻近于电线圈24-1。探测线圈25可以包括小于或等于电线圈的电线尺寸的电线尺寸。探测线圈25的端子引线可以沿着电线圈24-1的端子引线引出，并且被连接在通量连接器410处，以提供至启动控制器80的接口（例如，反馈信号42）。电压传感器可以设置为沿着探测线圈25的引线或在通量连接器410内。

如上所述，如上面利用方程[1]所述，探测线圈25和电线圈24-1相互磁耦合，其中探测线圈25感应的电压可以被用来获取探测线圈25的磁链。电线圈和探测线圈之间的相互磁耦合包括紧密的相互耦合指示，例如相互耦合等于0.99。在这种情况下，探测线圈25使用方程[1]的磁链与主线圈的磁链基本上相同。磁通量可以利用基于探测线圈25的磁链和探测线圈25的匝数的方程[2]获取。因此，与测量横跨电线圈24-1的电压以获取磁链关联的电阻降不一定要考虑。控制模块60可以接收探测线圈25中感应的电压并执行方程[1]和[2]以获取燃料喷射器内的磁通量。控制模块60可以存储诸如电线圈24-1和探测线圈25各自的规定匝数的数据。

此外，探测线圈25可以包括选择的规定匝数，以使感应的探测线圈电压处于容易测量的预定范围内。例如，探测线圈中的匝数可以被选择，所以主线圈和探测线圈的匝数比大约为10。基于探测线圈25感应的电压，电线圈24-1中感应的电压可以表达如下。

　　　　　　[3]

其中V_MI为电线圈24-1中感应的电压。

k为电线圈24-1的匝数与探测线圈25的匝数的匝数比，并且

t为时间。

控制模块60可以接收探测线圈25中感应的电压并执行方程[1]和[2]以获取燃料喷射器内的磁通量。使用从方程[3]获取的电线圈中感应的电压，电线圈24-1的电阻可以基于测量的主线圈电压V_MC表达如下。

　　　　　　[4]

其中V_MC为电线圈24-1的测量电压，

R为电线圈24-1的电阻，

i为通过电线圈24-1的测量电流。

由电线圈24-1在由电流通电时产生的磁通量路径优选高磁导率和低磁阻通量路径。在图5的示例性实施例中，磁通量路径由包括磁芯24-2、衔铁21和另外的通量返回结构的磁路构成，另外的通量返回结构包括通量返回路径部件，其包括通量连接器410、致动器外壳432、颈圈434和导环412。任意通量返回结构部件优选以紧紧邻近的方式接合，以使增大整个磁回路磁阻的气隙最小化。通量返回结构优选由具有高磁导率的部件构成。在本实施例中，磁芯24-2和通量连接器410以紧紧邻近的方式接合。通量连接器410紧紧邻近致动器外壳432，致动器外壳432紧紧邻近颈圈434。颈圈434紧紧邻近导环412，导环412紧紧邻近衔铁21。衔铁21紧紧邻近磁芯24-1，因此实现提供具有低磁阻的磁通量路径的磁回路。颈圈434可以由可磁化钢制成以将磁通量沿着磁通量路径引导至衔铁。

图6-1示出沿着图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。通过电线圈24-1的瞬时电流为相对于电线圈24-1测量的高频电流，其导致磁通量被限制以穿入磁芯24-2和通量返回路径部件，通量返回路径部件包括通量连接器410、致动器外壳432、颈圈434、导环412和衔铁21。在示例性实施例中，高频（瞬时）电流可以被限定为在10,000安培/秒至500,000安培/秒的范围中上升的电流和在从10,000安培/秒至2,000,000安培/秒的范围内下降的电流。电线圈24-1的这个高频激励在磁通量路径的区域中产生瞬时通量集中。这个瞬时通量集中效应由沿着磁通量路径的磁通量线633示出。磁通量线633被集中，并且被限制以穿入磁通量路径的部件。产生于高频电流的涡流阻止磁场深度穿入磁通量路径的含铁部件，并且在瞬时电流的周期期间，磁通量向接近于电线圈24-1的含铁部件的表面集中。这个瞬时通量集中发生在基本上为零的稳态致动器线圈电流之后，并且在某一改变率时，指示在通过电线圈的电流中实现了高频（瞬时）电流。

图6-2示出在图4的区域422的示意性详细截面图中的稳态期间沿着磁通量流路径的磁通量。在稳态致动器线圈电流期间，磁通量以具有比上述高频（瞬时）电流产生的通量集中小的通量集中实现更大穿入。这个稳态致动器线圈电流由沿着磁通量路径的磁通量线635示出。相对于电线圈24-1测量，磁通量线635进一步穿入包括磁芯24-2和通量返回路径部件的磁通量路径的部件内，通量返回路径部件包括通量连接器410、致动器外壳432、颈圈434、导环412和衔铁21。

图6-3示出包括图4的燃料喷射器10的区域422内的磁场传感器位置的示意性详细截面图的非限制示例性实施例。纵轴101指示燃料喷射器10的对称轴。图6中示出的实施例描述了燃料喷射器10的区域422内的衔铁部21、导环412、间隔件414、通量连接器410、颈圈434和电磁组件24，该电磁组件24包括磁芯24-2和电线圈24-1。

预定位置637、639、641和643中的每一个指示燃料喷射器10内磁场传感器可以被设置以测量燃料喷射器内的磁通量的位置。在优选的实施例中，如图6-1中描述，这些预定位置落在瞬时通量集中的区域内。将磁场传感器布置在瞬时通量集中的区域内确保沿着磁通量路径的磁通量被精确测量。将磁场传感器布置在这些瞬时通量集中区域的外部可以使得在通过电线圈24-2的高频（瞬时）电流周期期间磁场传感器不记录具有低穿入的磁通量。因此，预定位置637、639、641和643中的任一个可以被选择以设置磁场传感器以测量磁通量。预定位置637、639、641和643一般包括在电线圈24-1通电时产生的磁通量路径内的位置。如结合图6-1和6-1所讨论，示例性的预定传感器位置637、639、641和643包括位于瞬时通量集中的区域中的磁通量路径内的位置。

第一预定位置637邻近于燃料喷射器10的本体12的通量连接器410和致动器外壳432。第二预定位置639邻近于燃料喷射器10的通量连接器410和磁芯24-2。将磁场传感器分别设置在第一和第二预定位置637、639中的任一个处减轻了封装的限制，因为磁场传感器设置于其上的端子引线可以被馈送给通量连接器410，而不需要途经燃料喷射器的部件。第三预定位置641位于燃料喷射器邻近于磁芯24-2和衔铁21或接近于衔铁部21的气隙的腔内。有利地，设置在第三预定位置641处的磁场传感器可以测量正常逸出到衔铁部的磁通量。第四预定位置643位于燃料喷射器的颈圈434和致动器外壳432之间。有利地，设置在第四预定位置643的磁场传感器可以测量从电线圈24-1流通经过衔铁部21的磁通量。这里的实施例不限于预定位置637、639、641和643中的任一个，其中预定位置637、639、641和643中的任一个可以基于磁通量测量量的精度和封装考虑来利用。在一些实施例中，相应的磁场传感器可以被设置在预定位置637、639、641和643中的多于一个处，以提供磁通量的更强有力的测量。

选择磁场传感器的类型，以使传感器的厚度不会显著影响磁通量路径的磁阻。应当意识到的是，磁场传感器的端子引线沿着电线圈24-1的端子引线延伸以在通量连接器410处电联接。因此，磁场传感器获取的测量量可以经由反馈信号42与控制模块60相互作用。在一个实施例中，磁场传感器为响应于预定位置1-4中的相应的一个的磁通量密度以测量磁通量的霍尔传感器。其他可能的磁场传感器包括但不限于模拟霍尔传感器和磁阻（MR）式传感器。磁场传感器优选被放置为使得磁场传感器的感测轴线垂直于磁通量流。该公开不限于测量磁通量的磁场传感器的任一种类型。

本公开描述了某些优选实施例及其修改例。一旦阅读并理解本说明书，可以进一步出现其他的修改例和替代例。因此，本公开并不意在限制为作为执行本公开所设想的最佳模式而公开的特定实施例，而且本公开将包括落入所附权利要求范围内的全部实施例。

Claims (26)

1.一种电磁致动器，包括：

电线圈；

高磁导率磁通量路径，其包括：

磁芯；

衔铁；

通量返回结构；以及

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。

2.根据权利要求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芯的探测线圈。

3.根据权利要求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。

4.根据权利要求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。

5.根据权利要求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。

6.根据权利要求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。

7.根据权利要求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。

8.根据权利要求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芯的接口处的磁场传感器。

9.根据权利要求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芯和衔铁的接口处的磁场传感器。

10.根据权利要求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。

11.根据权利要求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。

12.根据权利要求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。

13.一种电磁燃料喷射器，包括：

电线圈；

高磁导率磁通量路径，其包括：

沿着轴线能够平移的衔铁；

被所述电线圈环绕的磁芯，所述磁芯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以及轴向相反的第二端；

通量返回结构，其包括：

圆柱形外壳，其环绕所述电线圈并具有内壁表面；

环形构件，其布置在所述外壳的所述内壁表面和所述磁芯的所述第二端之间，以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芯的第二端之间；以及

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。

14.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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芯的探测线圈。

15.根据权利要求14所述的电磁燃料喷射器，其中所述探测线圈与所述电线圈径向邻近。

16.根据权利要求14所述的电磁燃料喷射器，其中所述探测线圈与所述电线圈轴向邻近。

17.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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。

18.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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。

19.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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。

20.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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。

21.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，其中所述通量传感器包括集成在所述磁芯的所述第一端处的磁场传感器。

22.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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。

23.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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。

24.根据权利要求23所述的电磁燃料喷射器，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。

25.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，其中所述磁芯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芯的第二端之间的所述第二接触接口的磁芯表面，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芯的第二端之间的第二接触接口处的磁场传感器。

26.根据权利要求13所述的电磁燃料喷射器，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，以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。