CN106687768B - 用于检测行进长度的螺线管***和方法 - Google Patents

Abstract

在一些实施例中，一种装置包括螺线管和螺线管控制器。螺线管构造成当给螺线管提供电压时使致动器移动一在第一位置与第二位置之间的距离。螺线管控制器在存储器或者处理器中的至少一个中执行，并且包括反馈模块和输出模块。反馈模块构造成接收在将电压从螺线管中除去之后与螺线管电流相关联的反馈信号。反馈模块还构造成确定所述距离是否小于在第一位置与第二位置之间的最大距离（即，“行程”）。输出模块构造成当反馈模块确定所述距离小于最大距离时产生输出信号。

Description

用于检测行进长度的螺线管***和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年4月21日提交的名称为“用于确定螺线管行程的***和方法（Systems and Methods for Determining Solenoid Stroke）”的美国临时申请序列号61/981,912、和于2015年4月17日提交的美国非临时申请序列号14/690,140的优先权，这些专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本文中所描述的实施例涉及用于确定螺线管行程的螺线管***和方法，并且更具体地，涉及一种构造成基于螺线管电流曲线来确定螺线管行程的螺线管组件和控制***。

背景技术

已知的螺线管组件应用于多种不同用途。例如，已知的螺线管泵应用于多种车辆用途，例如用于输送油、燃料和/或其它流体以促进车辆的运行。

螺线管泵可以构造成接收电流从而导致电枢移动，因此致动泵送机构从而使流体的输送成为可能。在大多数的已知***中，可以使电枢沿固定的行程长度移动，其中在两个端位止动装置之间的距离是固定的。类似地规定，在正常操作中，当螺线管被致动时，电枢移动固定的距离或“行程”。致动杆可以联接到电枢，使得电枢的移动导致致动杆的相应移动，由此致动泵送机构（例如，往复泵）。联接到螺线管泵的已知控制***包括驱动器，以期望的频率致动该驱动器一预定的持续时间或“脉冲宽度”，从而产生期望的泵流量、压力等。例如，一些已知的电磁油泵是以在约50毫秒与约500毫秒之间的脉冲宽度和在约0.1 Hz与10 Hz之间的频率来操作。

在某些情况下，当螺线管被致动时，电枢和致动杆可以不行进全行程。例如，泵送的各流体的特性（例如，粘度）的差异可以导致当给螺线管通电时小于电枢和致动杆的完全行进。类似地，环境（例如，环境温度）的变化可以导致小于电枢和/或致动杆的完全行进。例如，在寒冷温度下的起动工况期间正在泵送较高粘度油的油泵可能不经历电枢的完全行进或全行程。

未能行进经过全行程可以导致低于期望的流体流量和/或压力。在某些情况下，这会导致对车辆的损坏。例如，低油流量可以导致关键发动机部件的不充分润滑，因此增加了发动机故障的可能性。因此，对螺线管行程的检测对于确保正常的***操作会是重要的。因此，一些已知的***构造成使用位置传感器来检测在操作期间电枢的位置和/或所行进的实际行程。一些已知的***采用机械开关来确定在操作期间电枢所行进的距离。然而，这种已知***是昂贵的、笨重的并且需要额外的硬件。

因此，对于改进的且易于实施的、用于确定螺线管行程的***和方法存在着需求。

发明内容

本文中描述了用于确定在流体输送组件的操作期间螺线管行程的***和方法。在一些实施例中，装置包括螺线管和螺线管控制器。螺线管构造成当给螺线管提供电压时使致动器移动一在第一位置与第二位置之间的距离。螺线管控制器在存储器或者处理器的至少一个中执行，并且包括反馈模块和输出模块。反馈模块构造成在从螺线管中除去电压之后接收与螺线管电流相关联的反馈信号。该反馈模块还构造成确定所述距离是否小于在第一位置与第二位置之间的最大距离（即，“行程”）。输出模块构造成在反馈模块确定所述距离小于最大距离时产生输出信号。

附图说明

图1是根据一个实施例的流体输送***的示意图。

图2是根据一个实施例的螺线管致动泵的剖视图。

图3是处于第一构型中的螺线管致动泵的一部分（在图2中标记为区域A）的放大视图。

图4是处于第二构型中的螺线管致动泵的一部分的放大视图。

图5是示出根据一个实施例的、在流体输送***的致动期间螺线管电流和电压如何随时间推移而变化的曲线图。

图6是示出根据一个实施例的、在流体输送***的衰减阶段期间螺线管电流和电压如何随时间推移而变化的图5的曲线图的一部分的放大视图。

图7是根据各种实施例的用于确定螺线管泵行程的方法的流程图。

图8是根据一实施例的操作螺线管组件的方法的流程图。

具体实施方式

本文中描述了用于确定在流体输送组件的操作期间螺线管行程的***和方法。在一些实施例中，装置包括螺线管和螺线管控制器。螺线管构造成当给螺线管提供电压时使致动器移动一在第一位置与第二位置之间的距离。螺线管控制器在存储器或者处理器的至少一个中执行，并且包括反馈模块和输出模块。反馈模块构造成在从螺线管中除去电压之后接收与螺线管电流相关的反馈信号。反馈模块还构造成确定所述距离是否小于在第一位置与第二位置之间的最大距离（即，“行程”）。输出模块构造成当反馈模块确定所述距离小于最大距离时产生输出信号。

在一些实施例中，装置包括存储器和可操作地联接到该存储器的硬件处理器。硬件处理器构造成执行至少部分地存储于存储器中的反馈模块和至少部分地存储于存储器中的输出模块。反馈模块构造成在从螺线管中除去电压之后接收与螺线管电流相关的反馈信号。反馈模块构造成响应于反馈信号而确定螺线管电流的衰减或者螺线管的电感中的至少一个。输出模块构造成基于螺线管电流的衰减或者螺线管的电感中的至少一个而产生输出信号。

在一些实施例中，方法包括测量当从螺线管中除去致动电压时所形成的电流衰减。螺线管用最大行程（或全行程）来表征，该最大行程（或全行程）是电枢相对于螺线管磁极（或端位止动装置）的最大量的行进。电流衰减可以是例如电流从第一电流值减小到第二电流值所需的时间。该方法还包括基于电流衰减来确定当除去致动电压时螺线管是否在最大行程处。在一些实施例中，该确定可以包括基于当从螺线管中除去致动电压时与螺线管相关的电流衰减和钳位电压（clamping voltage ）而计算螺线管电感。

在一些实施例中，所述方法可以可选地包括：在确定当除去致动电压时螺线管是在小于最大行程处时，产生信号。在这种实施例中，信号可以包括增大致动电压的脉冲宽度、和/或使与螺线管相关联的车辆停止的信号。在一些实施例中，车辆包括操作车辆发动机的发动机控制单元（“ECU”）。为了安全地将车辆发动机预热，在某些情况下ECU以显著较低的功率和速度使发动机运行达预定的时间段（“预热”期）。在这种实施例中，在此时间段期间，螺线管可以不在最大行程处操作，甚至在预热期之后。因此，本文中所描述的***和方法还可以包括：在确定当除去致动电压时螺线管是在小于最大行程处时，产生信号以增加与螺线管相关联的车辆的预热持续时间。

在一些实施例中，所述方法可以可选地包括：在确定当除去致动电压时螺线管是在最大行程处时，产生信号。在这种实施例中，该信号可以包括减小致动电压的脉冲宽度、减少和/或结束与螺线管相关联的车辆预热持续时间、和/或产生车辆已准备好全负荷运行的指示的信号。在一些实施例中，该信号可以包括使致动电压的脉冲宽度在第一脉冲宽度值（在该第一脉冲宽度值处螺线管是在几乎全行程处）与第二脉冲宽度值（在第二脉冲宽度值处螺线管是在全行程处）之间连续地振荡的信号。该振荡的目的是使功率消耗最小化以及适应变化的泵工况。在一些实施例中，可以预先确定最大脉冲宽度和最小脉冲宽度，并且可以产生信号从而使致动电压的脉冲宽度在最大脉冲宽度与最小脉冲宽度之间振荡。如果脉冲宽度接近最大脉冲宽度，则可以触发“检查发动机”信号或类似的警报。如果脉冲宽度接近最小脉冲宽度，则可以触发“没有油”、“少油”或类似的警报。

在一些实施例中，所述方法可以可选地包括：在确定当除去致动电压时螺线管是在小于最大行程处时，产生信号。在此实施例中，信号可以包括增大致动电压的脉冲宽度、增加与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、和/或使与螺线管相关联的车辆停止的信号。

在一些实施例中，所述方法可以可选地包括：在确定当除去致动电压时螺线管是在最大行程处时，产生信号。在此实施例中，信号可以包括减小致动电压的脉冲宽度、减少和/或结束与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、和/或产生车辆已准备好全负荷运行的指示的信号。

在一些实施例中，非暂时性处理器可读介质包括导致装置的处理器确定在流体输送组件操作期间的螺线管行程的代码。在一些实施例中，非暂时性处理器可读介质包括导致装置的处理器对当从螺线管中除去致动电压时所形成的电流衰减进行测量的代码。该介质还包括导致装置处理器基于电流衰减来确定当除去致动电压时螺线管是否在最大行程处的代码。在一些实施例中，该确定可以包括基于当从螺线管中除去致动电压时与螺线管相关的电流衰减和钳位电压而计算螺线管电感。

在一些实施例中，装置包括构造成可操作地联接螺线管致动泵的控制器。该控制器包括存储器、处理器、驱动器模块、和输出模块。处理器构造成接收与电流衰减相关的信号并且确定是否到达全行程。存储器构造成存储由处理器所处理的信号。驱动器模块构造成产生传送至螺线管致动泵的信号。在一些实施例中，该信号可以包括改变致动电压的脉冲宽度的信号。在一些实施例中，该信号可以包括改变到螺线管的电压的信号。输出模块构造成将车辆控制信号输出至车辆。在一些实施例中，车辆控制信号可以包括：指示车辆已准备好全负荷运行、改变和/或结束与螺线管泵相关联的车辆的预热持续时间、使与螺线管泵相关联的车辆停止的信号；或者指示车辆需进行检查的警报信号。

在一些实施例中，当对螺线管行程的检测和/或对警报、螺线管操作或其中安装有该螺线管的车辆运行的控制有用时，可以将本文中所描述的用于确定螺线管行程的***和方法应用于任何螺线管组件***中。

在本说明书中所使用的，单数形式“一（a）”、“一（an）”和“该（the）”包括复数所指对象，除非上下文明确地指出。因此，例如术语“构件”意图表示单个构件或者构件的组合，“材料”意图表示一种或多种材料，“处理器”意图表示单个处理器或多个处理器，“存储器”意图表示一个或多个存储器、或者其组合。

本文中所使用的，术语“约”和“大约”一般表示所规定的值的+/-10%。例如，约0.5将会包括0.45和0.55，约10将包括9至11，约1000将会包括900至1100。

图1是根据一实施例的流体输送***100的示意图。该流体输送***100可以是用于输送和/或泵送流体的任何合适的***，并且可以与任何合适的设备连同使用。在一些实施例中，流体输送***100可以是与车辆等（例如，休闲旅游车、全地形车（ATV）、雪地车、轻型摩托车、船舶、公路用车辆、非公路用工程车辆等）连同输送和/或泵送流体的任何合适的***。在一些实施例中，流体输送***100可以用作将油输送至包括在车辆中的发动机的油泵。

如图1中所示，流体输送***100包括控制器105和螺线管致动泵107。螺线管致动泵107可以是任何合适的组件，例如螺线管致动往复泵。例如，图2-图4示出了可以与***100连同使用的螺线管致动往复泵的一个实例。如图2-图4中所示，螺线管致动泵207包括螺线管组件208、和泵组件210。在一些实施例中，螺线管致动泵207构造成联接到流体储器201以便将流体从流体储器201输送至车辆发动机。螺线管组件208构造成接收电信号（例如，来自任何合适的控制器，例如控制器105）以致动并进一步导致泵组件210以往复的方式移动。

螺线管组件208包括线圈286、电枢291、弹簧293、和下板288。泵组件210包括致动器板241、一组泵送构件261、弹簧252、和出口273。螺线管组件208的下板288（或磁极）包括突起部289。该突起部289构造成设置在线圈286内部并接纳致动杆292的一部分。致动杆292和下板288构造成使得当给螺线管组件208通电时致动杆292可以在下板288内部自由地移动和/或移动穿过下板288。电枢291设置在线圈286的内部。螺线管组件208可以构造成接收电流（例如，来自控制器，如控制器105）从而导致电枢291从第一位置移动到第二位置（例如，相对于下板288）。致动杆292联接到电枢291并且构造成与致动器板241的一部分接触，使得电枢291的移动导致致动器板241的移动。类似地规定，致动杆292布置成使得当使电枢291在第一位置与第二位置之间移动时，使致动杆292在第一位置与第二位置之间移动。在一些实施例中，弹簧293构造成维持致动杆292与电枢291和/或致动器板241的接触。

螺线管致动泵207可以构造成在第一构型（当不给螺线管组件208通电时的“吸入构型”，参见例如图2和图3）与第二构型（当给螺线管组件208通电时的“泵送构型”，参见例如图4）之间移动。在正常操作期间，在第一构型（例如，图2和图3）处在电枢291与突起部289之间的间隙ST（也称为“行程”或“最大距离”）是完全打开的，而在第二构型（例如，图4）处在电枢291与突起部289之间的间隙ST是完全闭合的。当电枢291从一个端位止动装置（当不给螺线管组件208通电时发生）移动到另一个端位止动装置（当给螺线管组件208完全通电时发生）时，可以认为电枢291行进了全行程（即，间隙ST的距离，也称为最大行进距离）。电枢291从一个端位止动装置（当不给螺线管组件208通电时发生）移动但当给螺线管组件208通电时不到达另一个端位止动装置时，可以认为电枢291行进了部分行程。类似地规定，当在给螺线管组件208通电时电枢291和致动杆292行进了间隙ST的全距离时，认为电枢291已行进了全行程。当在给螺线管组件208通电时电枢291和致动杆292行进了小于间隙ST的全距离时，认为电枢291已行进了部分（或没有行进）行程。

如图2中所示，在储器201内部的流体可以流动穿过过滤器239并进入腔231。在螺线管致动泵207处于第一构型的情况下，泵元件261（或泵送构件）处于第一活塞元件构型，如图3中所示。密封构件269可移动地设置在泵送构件261的通道内部。因此，在第一构型中，流体可以流动通过密封构件269并经过流体通道，从而充满活塞孔233。

响应于电信号（例如，由控制器、如控制器105所产生的电流），在正常操作期间螺线管致动泵207从第一构型移动到第二构型从而实现全行程，如图4中所示。更特别地，电信号（例如，电流）可以从控制器（例如，控制器105的驱动器103）经过导线组件（未示出）行进至螺线管组件208的线圈286。利用施加到线圈286的电流，线圈286在电枢291上施加的磁力从而推动电枢291从第一位置移动到第二位置，如图4中的箭头BB所表示。电枢291布置成使得电枢291将力的至少一部分传递至致动杆292并且使致动杆292在方向BB上移动。此外，致动杆292与致动器板241的表面接触。因此，致动杆292将泵元件261置于第二构型（即，泵送构型）中。

如图4中所见，泵元件261向第二构型的移动增加活塞孔233内部的压力并且推动流体流动经过出口273（如图2中所示）。因此，在储器201内部空间内的流体的一部分输送至在储器201外部的体积。

当使泵元件261从第一构型移动到第二构型时，包括在偏置元件248中的弹簧252被压缩。因此，在弹簧252被压缩的情况下并且当从螺线管组件208中除去电信号（即，电流）时，偏置元件248的弹簧252可以伸展从而使联接构件253移动到第一位置（参见例如图3）并且使泵元件261往回朝向第一构型（即，和吸入行程）移动。致动器板241在与箭头BB相反的方向上朝向第一构型移动。泵元件261朝向第一构型的移动使致动杆292和电枢291在与箭头BB相反的方向上移动。因此，使流体输送***200返回到第一构型。术语“返回”移动受到致动器板241和/或配件254与下板288之间的接触的限制，如图2中所示。在流体输送***200处于第一构型的情况下，电源可以再次提供电流给螺线管组件208以便重复任何次数的泵送过程。

再次参照图1，控制器105可以是任何合适的控制器，例如车辆控制模块、发动机控制模块等。控制器105可以包括存储器101、处理器102、反馈模块106、驱动器模块103、和输出模块104。任何的模块（反馈模块106、驱动器模块103、和输出模块104）可以由处理器102执行并且/或者存储于存储器101内部。

处理器102可以是构造成例如将数据写入存储器101和从存储器101中读出数据并且执行存储于存储器101内部的指令和/或方法的任何处理器。此外，处理器102可以构造成控制驱动器模块103、输出模块104、反馈模块106和/或控制器105的部件的操作。具体地，处理器可以接收包括电流衰减信息的信号，并且确定在除去致动电压时螺线管是否在最大行程处。在其它实施例中，处理器102可以是例如专用集成电路（ASIC）或者ASIC的组合，这些专用集成电路设计用于执行一个或多个特定的功能。在其它实施例中，微处理器可以是模拟电路或数字电路、或者多个电路的组合。

存储器件101可以是任何合适的器件，例如只读存储器（ROM）部件、随机存取存储器（RAM）部件、电子可编程只读存储器（EPROM）、可擦除电子可编程只读存储器（EEPROM）、寄存器、高速缓冲存储器、和/或闪速存储器。

驱动器模块103包括电路、部件和/或代码，该电路、部件和/或代码产生能够在线圈286中产生电流从而致动螺线管泵107（或任何其它合适的螺线管泵，例如参照图2-图4所描述的螺线管致动泵207）的电压电势。例如，驱动器模块103可以具有与螺线管286并联放置的二极管（例如，续流二极管（flyback diode）），用以钳位由于磁场的快速减小所产生的反电动势（emf）。该二极管的电压钳位螺线管的最大电压，因为该二极管允许电流流动经过直到磁场已减小到不能维持二极管的电压的点。

反馈模块106包括用以接收来自螺线管泵的反馈信号（参见例如，图1中的信号F1）的电路、部件和/或代码。在螺线管泵107的致动周期期间，反馈信号与螺线管电流是相关的。更特别地，在一些实施例中，反馈信号与在将电压从螺线管中除去之后（即，在周期的通电部分的最后）的螺线管电流是相关的。如下面参照图5和图6所描述，螺线管电流将从在螺线管致动期间所获得的值衰减或减小。反馈模块106还构造成基于反馈信号而确定电流衰减、螺线管电感、和/或螺线管的行程距离中的至少一个。例如，在一些实施例中，反馈模块106构造成确定行进距离是否小于最大行程。

在一些实施例中，当确定螺线管在小于最大行程处时，驱动器模块103可以产生到具有增大的脉冲宽度的致动电压（或致动持续时间）的螺线管泵107的信号（参见例如图1中的信号S2）。以这种方式，在一些实施例中，驱动器模块103可以调整脉冲宽度以增加螺线管将到达全（或最大）行程的可能性。例如，在一些实施例中，在正常操作期间，由驱动器模块103所产生信号的脉冲宽度（或致动持续时间）可以具有约500毫秒的值。当根据本文中所描述的方法确定螺线管的打开小于全行程（例如，由于寒冷条件）时，驱动器模块103可以产生具有较大脉冲宽度（例如，约12毫秒、14毫秒等）的信号S2，从而增加电枢（和/或通过螺线管移动的致动器）将到达全行程的可能性。在其它实施例中，当确定螺线管是在最大行程处操作时，驱动器模块103可以产生到具有减小的脉冲宽度的致动电压（例如，信号S2）的螺线管泵的信号S2。以这种方式，本文中所描述的方法可以通过限制由控制器105和/或驱动器模块103所消耗的功率而提高流体输送***100的功率效率。

输出模块104包括用以产生输出信号（参见例如，图1中的信号S1）的电路、部件和/或代码。例如，在一些实施例中，当确定螺线管在小于最大行程处时，输出模块104可以产生用以增加与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、使与螺线管相关联的车辆停止、和/或提供警报信号以便进行车辆检查的到车辆的信号（例如，图1中的信号S1）。当确定螺线管是在最大行程处时，输出模块104可以产生用以减小和/或结束与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、和/或产生车辆已准备好全负荷运行的指示的到车辆的信号。

为了进一步说明本文中所描述的方法，图5-图6是显示在螺线管泵（例如，螺线管泵107或螺线管致动泵207）操作期间由驱动器（例如，驱动器模块103）所提供的电流和电压如何随时间推移而变化的曲线图。所示出和描述的电压和/或电流可以由反馈模块106进行测量和/或接收。尽管图5和图6中的图关于螺线管泵107或螺线管致动泵207进行描述，但应当理解的是这些图只是举例，并且本文中所描述的方法可以适用于包含螺线管的任何合适***，在该螺线管处螺线管行程检测的方法将是有用的。

如图5和图6中所示，水平轴线代表时间（单位为秒）501。在附图右侧的垂直轴线代表施加给螺线管线圈的一个端子的电压（该轴线标示为502）。在附图左侧的垂直轴线代表经过螺线管的电流（该轴线标示为503）。在附图的曲线图的顶部的轨迹（通常标示为轨迹505）代表螺线管的一个端子处的电压（该电压表示穿过螺线管线圈的电压）如何随时间推移而变化。在附图底部的轨迹（通常标示为轨迹506）代表经过螺线管线圈的电流如何随时间推移而变化。在附图底部的图例标示了在图5和图6的图中的三条不同轨迹。第一组轨迹（标示为轨迹513并且具有虚线）示出当螺线管泵行进全行程时的电流和电压特性。例如，当从第一构型（如图2-图3中所示）移动到第二构型（如图4中所示）时在螺线管致动泵207中的电枢291行进气隙ST的全行程时，“全行程”发生。当螺线管泵行进经过部分行程时，第二组的轨迹（标示为轨迹514并且具有虚线）示出电流和电压特性。例如，当从第一构型（如图2-图3中所示）移动到第二构型（如图4中所示）时在螺线管致动泵207中的电枢291行进某个距离但未能行进气隙ST的全行程时，“部分行程”发生。第三组的轨迹（标示为轨迹515并且具有实线）示出当螺线管泵处于“无行程”状态时的电流和电压特性。例如，在当给螺线管通电时螺线管致动泵207中的电枢291未能行进时，“无行程”状态发生。例如，如果要待泵送的流体的粘度足够高以至阻止泵送元件（例如，泵送元件261）运动的力超过由螺线管所产生的磁力，则可以发生部分行程和无行程状态。

基于螺线管是否在全行程、部分行程或无行程状态，电压和电流将展示不同的行为。在操作期间在全行程与部分行程之间穿过螺线管的电流的差异，部分地受到当电枢移动时电感的变化的影响。特别地，如图5中所示，在时间零之前（即，在螺线管的致动之前），螺线管上的两个端子的电压处于12 V，并且因此螺线管具有零电压差（这标示为轨迹的区域507）。在此时间点，不给螺线管泵通电，因此电枢291是在如图2-图3中所示的第一构型和/或位置（其中气隙ST完全打开）。在时间零处，螺线管线圈的一个端子形成为接地（应注意电压轨迹从12 V下降至0 V），因此产生12 V的电压差（标示为轨迹的区域508）。然后给螺线管泵通电，并且在正常操作期间，电枢291移动经过其全行程（例如，在第二构型中在更靠近突起部289的BB方向上，如图4中所示）。在大约0.04秒处（标示为点509），各端子上的电压变回到12 V。当返回到12 V时，线圈中所储存的磁能产生反电动势（emf），这产生了高电压峰值（标示为区域511）。该电压峰值由保护二极管所钳位和/或限制，因此在区域511处的电压峰值称为“钳位电压”。在衰减期512期间，电压将逐渐地返回到初始状态507。当除去电压差时，电枢291返回到具有完全打开的气隙ST的第一构型。这完成了螺线管泵的一个周期。

在附图底部上的轨迹（轨迹506）代表在一个操作周期中经过螺线管线圈的电流如何随时间推移而变化。在时间零之前（即，在螺线管的致动之前），没有经过螺线管的电流（因为存在穿过端子的零电压差）。这标示为图5中的区域516。在此时间点，未给螺线管通电，因此电枢291处于如图2-图3中所示的第一构型。在时间零处，螺线管线圈的一侧接地，如上所述，从而导致线圈中的电流逐渐地升高，如图5中的区域517所表示。电流根据以下公式而升高：

其中I（t）是作为时间的函数的螺线管电流，V是螺线管电压，r是线圈电阻，t是时间，L是电感。

当电流升高时，线圈（例如，线圈286）在电枢（例如，电枢291）上施加的磁力，从而推动电枢从第一位置移动到第二位置（如图4中的箭头BB所表示）。在正常运行状态期间，线圈产生充分的磁力以使电枢移动经过其全行程。然而，在某些状态下，磁力可能不足以使电枢移动经过其全行程。因此，在这种状态下，可认为螺线管是在“部分行程”或“无行程”状态下运行。在大约0.04秒（参见区域518）处，电压的突然变化（参见电压轨迹中的区域511）导致电流逐渐地衰减到零。电流衰减区域标示为区域519。当电流减小时，由线圈所产生的磁力减小并且电枢291返回到具有完全打开的气隙ST的第一构型。

图6是在图5中示出为区域511和519的衰减阶段期间电压和电流轨迹的放大视图。当储存的磁能形成“反电动势”从而形成高电压峰值511时，电压由二极管电压钳位，并且电流开始衰减518。在全行程533、部分行程534和无行程535状态期间，螺线管的电流衰减的特性展示差异。因此，通过评估在此操作时间段期间的电流衰减，可以对螺线管的行程状态进行检测。具体地，就图6中所提供的示例而言，在全行程状态期间（标示为轨迹533）螺线管电流从大约5.8 A衰减到零，而在部分行程状态期间（标示为轨迹534）电流从大约5 A衰减到零。在全行程（轨迹531）、部分行程（轨迹532）、和无行程（轨迹536）状态之间，钳位电压的持续时间也展示差异。全行程状态531（即，从点a到点b）的钳位电压的持续时间相对地短于部分行程状态532的钳位电压的持续时间。该时间的增加是由于在发起电流衰减时螺线管中的电感差。

在衰减期期间，螺线管电流根据以下的公式而减小：

V _c = -L * Δi /Δt （2）

其中Vc是钳位电压，L是电感，Δi是螺线管电流的变化，Δt是时间的变化。因此，通过监测作为时间的函数的钳位电压和电流，可以确定螺线管的电感（L）。在操作期间电感（L）的变化是由于当电枢接近磁极时与工作气隙（例如，图2中的气隙ST）相关联的磁阻的变化所引起。工作气隙的磁阻与该间隙距离（或行程）成正比，螺线管电感与总螺线管磁阻成反比。因此，根据此关系，当电枢更靠近磁极（或端位止动装置）时螺线管电感更高。因此，因为电感（L）是在电枢（例如，电枢291）与端位止动装置（或磁极）（例如，突起部289）之间的距离的函数，所以所检测的感应（L）的差异可以用于确定螺线管是否已行进经过全（或部分）行程。

如图6中所示，在部分行程532下螺线管泵运行的钳位电压的持续时间Δt相比在全行程531状态下螺线管泵运行的钳位电压的持续时间更长。另外，具有部分行程534的螺线管泵的衰减电流的变化Δi相比具有全行程533的螺线管泵的衰减电流的变化更小。因此，可以得出结论：具有部分行程的螺线管泵的电感L相比具有全行程的螺线管泵的电感更小。换句话说，当电枢291移动而更加靠近突起部289时，螺线管泵的电感L更高。

因此，在螺线管泵（例如，螺线管致动泵207）的操作期间，通过测量在衰减阶段期间的钳位电压、螺线管电流的变化、和时间变化（例如，经由反馈模块106），可以确定电感L。较低的电感表明该螺线管泵具有部分行程、以及当电枢291移动而更加靠近突起部289时气隙ST没有完全闭合。通过检测电枢位置，驱动器模块103和/或输出模块104可以产生一个或多个信号，以调整泵和/或车辆的运行以引起行程的变化。例如，在一些实施例中，当确定螺线管在小于最大行程处时，驱动器模块103可以产生到具有增加的脉冲宽度的致动电压的螺线管泵107的信号（参见例如图1中的信号S2）。以这种方式，驱动器模块103可以调整脉冲宽度以提高螺线管将到达全（或最大）行程的可能性。在一些实施例中，当确定螺线管在小于最大行程处时，模块104可以产生用以增加与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、使与螺线管相关联的车辆停止、和/或提供警报信号从而进行车辆检查的到车辆的信号。

较高的电感表明螺线管泵具有大体上全行程以及当电枢291移动而更加靠近突起部289时气隙ST完全地闭合。在一些实施例中，当确定泵是在全行程状态下运行时，驱动器模块103和/或输出模块104可以产生用以调整泵和/或车辆的运行的一个或多个信号。例如，在一些实施例中，当确定螺线管在最大行程处运行时，驱动器模块103可以产生到具有减小的脉冲宽度的致动电压的螺线管泵的信号（例如，图1中的信号S2）。以这种方式，本文中所描述的方法可以提高流体输送***100的功率效率。在一些实施例中，当确定螺线管在最大行程处时，输出模块104可以产生用以减小和/结束与螺线管相关联的车辆预热持续时间、和/或产生车辆已准备好全负荷运行的指示的到车辆的信号。

图7是描述用于确定螺线管泵行程的方法700的流程图。方法700可以由上面所示出和描述的任何合适的控制器、硬件和/或软件模块、例如控制器105（或其部分）所执行。在一些实施例中，方法700包括：在步骤701，测量当从螺线管泵中除去致动电压时所形成的电流衰减，如本文中所描述。例如，可以由反馈模块（例如反馈模块106）来测量电流。在一些实施例中，可以以任何合适的采样速率、例如小于1.5毫秒的速率，来测量电流。螺线管的性能用最大行程（或全行程）来表征，该最大行程（或全行程）是电枢相对于螺线管的磁极（或端位止动装置）的最大量的行进。电流衰减可以是例如电流从第一电流值减小到第二电流值所需的时间、及电流从第一电流值到第二电流值的变化。

方法700还包括：在705，基于电流衰减而确定在电流衰减期间螺线管泵的电感。例如，可以由上面所示出和描述的反馈模块106、或者控制器105的任何合适部分来确定电感。可以使用上述的方法和计算而确定电感。

方法700还包括：在710，基于所确定的螺线管泵的电感，确定当除去致动电压时螺线管是否在最大行程处。

在一些实施例中，方法700可以可选地包括：在确定当除去致动电压时螺线管在小于最大行程处时，产生信号715。在这种实施例中，该信号可以包括用以增大致动电压的脉冲宽度、增加与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、使与螺线管相关联的车辆停止、和/或提供警报信号从而进行车辆检查的信号。

在一些实施例中，方法700可以可选地包括：在确定当除去致动电压时螺线管在最大行程处时，产生信号715。在这种实施例中，信号可以包括用以减小致动电压的脉冲宽度、减小和/或结束与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、和/或产生车辆已准备好全负荷运行的指示的信号。

图8是描述根据一实施例的、用于监测和/或控制螺线管的操作的方法800的流程图。方法800可以由上面所示出和描述的任何合适的控制器、硬件和/或软件模块、例如控制器105（或者其部分）而执行。方法800（和本文中所描述的任何方法）适用于任何合适的基于螺线管的部件，例如上述的螺线管致动泵207。方法800包括：在801，在从螺线管中除去电压之后接收与螺线管电流相关的反馈信号。该信号可以是例如由反馈模块（例如反馈模块106）所接收的电流测量值。在一些实施例中，可以以任何合适的采样速率、例如以小于1.5毫秒的速率，而接收信号。

方法800包括：在805，响应于反馈信号来确定螺线管电流的衰减或者螺线管的电感中的至少一个。电流衰减可以是例如电流从第一电流值减小到第二电流值所需的时间、和电流从第一电流值到第二电流值的变化。例如，可以由上面所示出和描述的反馈模块106、或者控制器105的任何合适部分来确定电感。可以使用上述的方法和计算而确定电感。

方法800还包括：在810，基于螺线管电流的衰减或者螺线管的电感中的至少一个而产生输出信号。该输出信号可以由任何合适的硬件和/或软件模块（例如输出模块104）产生。该输出信号可以包括用以增大致动电压的脉冲宽度、增加与螺线管相关联的车辆的预热持续时间、使与螺线管相关联的车辆停止、和/或提供警报信号从而进行车辆检查的信号。

在一些实施例中，方法800可以可选地包括：在815，响应于输出信号来改变提供给螺线管的电压的致动持续时间。在这种实施例中，信号可以包括用以减小致动电压的脉冲宽度（例如，当检测到螺线管在全行程处操作时）或者增加致动电压的脉冲宽度（例如，当检测到螺线管在小于全行程处操作时）的信号。

在一些实施例中，电流衰减可以迅速地发生（例如，在约1.5毫秒内，如图6中所示）。类似地规定，螺线管的电流从第一电流值变化到零所花费的时间是较短的。因此，不太理想的是精确地测量电流值的变化或者钳位电压的持续时间以确定螺线管泵行程。类似地规定，在这种情况下，相对较高的采样速率对于精确地表征电流衰减而言将会是有利的。为了降低***要求（例如，以促进较低采样速率的采用）和/或为了提高精度，在一些实施例中，方法可以包括改变钳位电压从而增加总体电流衰减的时间，因此允许电流更缓慢地衰减从而使更精确的测量成为可能。油泵通常是在相对较低的频率（例如，1-2 Hz）下操作，因此延长衰减不会对螺线管泵的操作造成负面影响。因此，理想的是增加电磁管油泵的总体电流衰减的时间，从而允许更加精确且更容易的测量以确定螺线管泵行程。

本文中所描述的一些实施例涉及一种具有非暂时性计算机可读介质（也可以称为非暂时性处理器可读介质）的计算机存储产品，该非暂时性计算机可读介质具有用于执行各种计算机执行操作的在其上的指令或计算机代码。该计算机可读介质（或处理器可读介质）是非暂时性的，就这一点来说它本身不包括暂时性的传播信号（例如，在传播介质（例如空间或电缆）上的承载信息的传播电磁波）。该介质和计算机代码（也可以称为代码）可以是设计和制造用于特定的一个或多个目的。非暂时性计算机可读介质的示例包括但不限于：磁存储介质，例如硬磁盘、软磁盘、和磁带；光存储介质，例如光盘/数字视频光盘（CD/DVD）、光盘只读存储器（CD-ROM）、和全息器件；磁光存储介质，例如光盘；载波信号处理模块；和特别地构造成存储并执行程序代码的硬件部件，例如专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）器件。

计算机代码的示例包括但不限于：微码或微指令、机器指令（例如由编译器产生）、用于产生网络服务的代码、和包含由使用解释器的计算机所执行的更高级指令的文件。例如，实施例可使用命令式编程语言（imperative programming language）（例如，C、Fortran等）、函数式编程语言（Haskell、Erlang等）、逻辑编程语言（例如，Prolog）、面向对象的编程语言（例如，Java、C++等）、或者其它合适的编程语言和/或开发工具而实施。计算机代码的其它示例包括但不限于：控制信号、加密代码、和压缩代码。

虽然上面已描述了各种实施例，但应当理解的是它们只是通过示例而给出而并非是限制性的。在上文描述的方法和/或图表示出按某个顺序而发生的某些事件和/或流型的情况下，可改变某些事件和/或流型的顺序。此外，如果可能的话，某些事件可在并行的过程中同时地进行，以及按顺序地进行。虽然已特别地示出并描述了实施例，但应当理解的是可在形式和细节中作出各种改变。

在上述图表和/或实施例显示布置在某些方位或位置中的某些部件的情况下，可修改各部件的布置。类似地，在上文描述的方法和/或事件示出某些事件和/或过程是以某个顺序而发生的情况下，可修改某些事件和/或过程的顺序。

虽然各种实施例描述为具有特定的特征和/或部件的组合，但具有来自上述任何实施例的任何特征和/或部件的组合的其它实施例也是可行的。

Claims (20)

1.一种用于确定螺线管行程的装置，包括：

螺线管，该螺线管构造成当给所述螺线管提供电压时使致动器移动在第一位置与第二位置之间的距离；以及

螺线管控制器，该螺线管控制器在存储器或者处理器中的至少一个中执行，所述螺线管控制器包括反馈模块和输出模块，所述反馈模块构造成接收在从所述螺线管中除去电压之后与螺线管电流相关联的反馈信号，所述反馈模块构造成确定所述距离是否小于在所述第一位置与所述第二位置之间的最大距离，所述输出模块构造成在所述反馈模块确定所述距离小于所述最大距离时产生输出信号。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述反馈信号与在从所述螺线管中除去电压之后的电流衰减相关联。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述反馈模块构造成基于所述反馈信号来确定在第一电流值与第二电流值之间的时间段。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述反馈模块构造成基于所述反馈信号来确定所述螺线管的电感。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述螺线管构造成致动流体输送泵。

6.如权利要求1所述的装置，其中：

所述螺线管构造成可往复地致动流体输送泵从而产生流体流动；并且

所述反馈模块构造成基于所述反馈信号并且在致动期内确定在第一电流值与第二电流值之间的时间段或者所述螺线管的电感中的至少一个。

7.如权利要求1所述的装置，其中，所述输出信号是警报信号、关闭信号、或者指示预热期结束的信号中的至少一个。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述螺线管控制器包括构造成给所述螺线管提供电压的驱动器模块，所述驱动器模块构造成响应于所述输出信号而改变致动持续时间。

9.一种用于确定螺线管行程的装置，包括：

存储器；

硬件处理器，所述硬件处理器可操作地联接到所述存储器并且构造成执行至少部分地存储于所述存储器中的反馈模块和至少部分地存储于所述存储器中的输出模块，

所述反馈模块构造成接收在从螺线管中除去电压之后与螺线管电流相关联的反馈信号，所述反馈模块构造成响应于所述反馈信号而确定所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个，

所述输出模块构造成基于所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个而产生输出信号。

10.如权利要求9所述的装置，其中：

当给所述螺线管提供电压时，所述螺线管使致动器移动在第一位置与第二位置之间的距离；并且

所述反馈模块构造成基于所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个而确定所述距离是否小于在所述第一位置与所述第二位置之间的最大距离。

11.如权利要求9所述的装置，其中，所述反馈模块构造成以小于1.5毫秒的采样间隔接收所述反馈信号。

12.如权利要求9所述的装置，其中，所述反馈模块构造成以1.5毫秒的速率来确定所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个。

13.如权利要求9所述的装置，其中，所述输出信号是警报信号、关闭信号、或者指示预热期结束的信号中的至少一个。

14.如权利要求9所述的装置，其中，所述硬件处理器构造成执行驱动器模块，所述驱动器模块构造成将电压提供给所述螺线管，所述驱动器模块构造成响应于所述输出信号而改变致动持续时间。

15.如权利要求9所述的装置，其中，所述硬件处理器构造成执行驱动器模块，所述驱动器模块构造成将电压提供给所述螺线管，所述驱动器模块构造成响应于所述输出信号来改变致动持续时间。

16.一种用于确定螺线管行程的方法，包括：

在从螺线管中除去电压之后，接收与螺线管电流相关联的反馈信号；

响应于所述反馈信号来确定所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个；以及

基于所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个来产生输出信号。

17.如权利要求16所述的方法，其中：

当给所述螺线管提供电压时，所述螺线管使致动器移动在第一位置与第二位置之间的距离；并且

所述确定包括确定所述距离是否小于在所述第一位置与所述第二位置之间的最大距离。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述接收以小于1.5毫秒的采样间隔来执行。

19.如权利要求16所述的方法，还包括：

响应于所述输出信号来改变提供给所述螺线管的电压的致动持续时间。

20.一种存储表示待由处理器执行指令的代码的非暂时性处理器可读介质，所述代码包括导致所述处理器进行以下各项的代码：

在从螺线管中除去电压之后，接收与螺线管电流相关联的反馈信号；

响应于所述反馈信号来确定所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个；以及

基于所述螺线管电流的衰减或者所述螺线管的电感中的至少一个来产生输出信号。

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