直接噴射電磁閥噴射器打開時間檢測的制作方法
【專利說明】直接噴射電磁閥噴射器打開時間檢測
[0001]優(yōu)先權要求本申請要求2013年10月29日提交的美國臨時申請N0.61/896,710的權益。
技術領域
[0002]本公開總體上涉及噴射器電磁閥控制，并且更具體地涉及用于檢測應用于直接噴射系統(tǒng)的噴射器電磁閥的精確打開時間的方法和設備。
【背景技術】
[0003]現(xiàn)代交通工具控制裝置，比如在直接噴射或其它類似系統(tǒng)發(fā)動機控制系統(tǒng)中使用的那些，經(jīng)常要求控制器確定或估算噴射器電磁閥打開的時間。交通工具系統(tǒng)依賴于噴射器打開時間響應以便預測發(fā)動機系統(tǒng)的多個方面，比如燃料軌壓力。這些預測采用線性傳遞函數(shù)實時進行。
[0004]為了恰當?shù)夭捎妙A測系統(tǒng)，發(fā)動機系統(tǒng)在每個沖程對于每次噴射要求可靠地檢測噴射器打開時間。電流控制系統(tǒng)也要求打開時間檢測具有高精度以便確保恰當?shù)牟僮鳌?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]公開了一種用于檢測燃料噴射器電磁閥打開時間的方法，其包括:使用斜率拐點檢測和鑒頻濾波器在數(shù)據(jù)收集周期期間檢測電流消耗的微商的斜率拐點。
[0006]還公開了一種采用直接噴射電磁閥燃料噴射器的交通工具。所述交通工具包括能夠檢測噴射器電流消耗的至少一個電流傳感功能和連接至電流傳感功能的控制器。所述控制器能夠使用斜率拐點檢測和鑒頻濾波器檢測噴射器電磁閥電流消耗的微商的斜率拐點，由此檢測噴射器電磁閥的打開時間。
【附圖說明】
[0007]圖1示意性地示出了本發(fā)明一個實施例的交通工具。
[0008]圖2示出了電磁閥直接噴射噴射器的電流消耗輪廓。
[0009]圖3示出了噴射器打開時間檢測程序的高層流程圖。
[0010]圖4以更詳細的細節(jié)示出了圖3的延遲開始和數(shù)據(jù)收集步驟。
[0011]圖5以更詳細的細節(jié)示出了圖3的‘確定打開時間檢測’窗口步驟。
[0012]圖6以更詳細的細節(jié)示出了圖3的‘檢測斜率拐點’步驟。
[0013]圖7示出了斜率鑒頻濾波器的操作。
【具體實施方式】
[0014]圖1示意性地示出了包括內(nèi)燃發(fā)動機20的交通工具10。發(fā)動機20的操作依賴于在被稱為直接噴射的過程中從燃料噴射器電磁閥30周期性噴射燃料?？刂破?0比如發(fā)動機控制器控制噴射正時、定相和分配，并依賴于準確的噴射器打開時間響應數(shù)據(jù)，以便實時預測物理燃料軌壓力。根據(jù)線性傳遞函數(shù)計算所述預測，所述線性傳遞函數(shù)與溫度依存性具有良好的相關性。
[0015]現(xiàn)有噴射器采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)組和預測模型的組合來估算直接噴射器電磁閥30的響應時間。雖然該方法能提供適當?shù)慕Y果，但是預測并不一定是精確的并且包括多個假設。再者，預測模型需要控制器處理能力的大筆投資。處理能力需要專用的噴射控制器并且/或者限制發(fā)動機控制器40的供選擇的功能。
[0016]所示發(fā)動機控制器40包括基于斜率拐點(slope inflect1n)的噴射器打開時間檢測器。在一個示例中，噴射器打開時間檢測器是軟件模塊。發(fā)動機控制器40使用現(xiàn)有的傳感功能檢測去往直接噴射器電磁閥30的電流輸入，并且構造直接噴射器電磁閥30的電流輪廓。電流輪廓是直接噴射器電磁閥30的輸入電流相對于時間的表達。
[0017]繼續(xù)參考圖1，并且以相似附圖標記指示相似元件，圖2示出了直接噴射器電磁閥30的一示例電流輪廓100?？刂破?0最初在噴射起點110處開始打開直接噴射器電磁閥30。緊接在噴射起點110之后，電流輪廓100快速上升，直到它達到峰值120。峰值120之后，電流輪廓100開始指數(shù)下降122，直到達到電流維持階段124。
[0018]本領域中公知的是:直接噴射器電磁閥30在噴射起點之后完全打開至少最小的時間周期。最小的時間周期被示為延遲窗口 130。一旦延遲窗口 130經(jīng)過后，控制器40開始從電流輪廓100收集數(shù)據(jù)，以便精確地確定噴射器打開時間。電流數(shù)據(jù)的收集是從延遲窗口 130的結束直到電流維持階段124的開始。該時間窗口被稱為數(shù)據(jù)收集窗口 140。
[0019]繼續(xù)參考圖1-2，圖3示出了控制器40通過它確定直接電磁閥噴射器30的打開時間的程序的高層流程圖200。在噴射起點110處開始打開直接電磁閥噴射器30時，控制器40在延遲開始步驟210中延遲數(shù)據(jù)收集直到延遲窗口 130已經(jīng)經(jīng)過之后。
[0020]一旦延遲窗口 130已經(jīng)經(jīng)過后，控制器40開始在數(shù)據(jù)收集步驟220中數(shù)據(jù)收集?？刂破?0在整個數(shù)據(jù)收集窗口 140期間收集數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)緩存中。一旦所有噴射器打開數(shù)據(jù)已經(jīng)被存儲在數(shù)據(jù)緩存中后，控制器40在確定打開時間檢測窗口步驟230中確定打開時間檢測窗口(圖5中示出)。打開時間檢測窗口是數(shù)據(jù)收集窗口的子集，在其間噴射器有可能已經(jīng)達到完全打開狀態(tài)。
[0021]一旦已經(jīng)確定了打開時間檢測窗口后，控制器4O從緩存拋棄處于打開時間檢測窗口外的數(shù)據(jù)，并在‘檢測斜率拐點’步驟240中以斜率拐點和鑒頻濾波器(slopeinflect1n and discriminat1n filters)處理剩余數(shù)據(jù)?？刂破?0基于由斜率鑒頻濾波器放大的斜率拐點的峰值的正時，識別電磁閥30變成完全打開時的時間。斜率拐點濾波器和斜率鑒頻濾波器被實施為控制器40內(nèi)的軟件模塊。在替代示例中，斜率拐點和鑒頻濾波器可被實施在其它交通工具部件中，包括能夠執(zhí)行相應計算的處理器。在計算打開時間步驟250中確定完全打開時間?？刂破?0然后可輸出完全打開時間至任何其它系統(tǒng)，比如另一控制器或車載診斷(0BD1/0BD2)系統(tǒng)。
[0022]繼續(xù)參考圖1-3，圖4以更詳細的細節(jié)示出了延遲開始步驟210和數(shù)據(jù)收集步驟220。如以上所描述的，相對于圖3，延遲開始步驟210延遲通過控制器40收集數(shù)據(jù)，直到預定的時長已經(jīng)從噴射起點經(jīng)過。通過縮短數(shù)據(jù)收集步驟220的長度，延遲減少在數(shù)據(jù)收集步驟220期間存儲在數(shù)據(jù)緩存中的數(shù)據(jù)量。在數(shù)據(jù)緩存中減少數(shù)據(jù)量使控制器40的操作更有效。具體的預定時長是可由本領域的技術人員確定的校準值，并且不應該長于電磁閥的最小的可能打開時間。
[0023]一旦時間延遲已經(jīng)經(jīng)過后，采用數(shù)據(jù)輸入310來確定前述數(shù)據(jù)收集窗口 140內(nèi)的電流輪廓。數(shù)據(jù)輸入310是由直接噴射器電磁閥30消耗的電流，并且以高數(shù)據(jù)采樣速率被采樣。低通濾波器被施加至數(shù)據(jù)，以移除高頻噪聲。然后從高數(shù)據(jù)速率向低數(shù)據(jù)速率降采樣數(shù)據(jù)。降采樣(down sampling)的速率是可配置的，并且可被調(diào)節(jié)，以反映控制器40的特定處理能力和速度。一旦數(shù)據(jù)已經(jīng)被完全降采樣后，數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)緩存中，并作為數(shù)據(jù)輸出320從數(shù)據(jù)收集步驟220輸出。
[0024]所示數(shù)據(jù)輸出320是來自數(shù)據(jù)收集步驟220的一示例數(shù)據(jù)輸出。如可看出的，在數(shù)據(jù)收集窗口 140之前和數(shù)據(jù)收集窗口 140之后刪減數(shù)據(jù)。
[0025]繼續(xù)參考圖1-4，圖5示出了確定打開時間檢測窗口步驟230的操作。確定打開時間檢測窗口步驟230采用來自數(shù)據(jù)緩存的數(shù)據(jù)?；趪娚淦黝愋停承╊愋偷膰娚淦鞔蜷_發(fā)生在噴射器峰值電流之前，而另一些發(fā)生在噴射器峰值電流之后。作為一個示例，所論述的噴射器打開發(fā)生在噴射器峰值電流之后。確定打開時間檢測窗口步驟230的操作可覆蓋兩種噴射器類型?？刂破?0然后計算數(shù)據(jù)緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)的微商(derivative)，并確定緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)的最大值。由于電流維持階段124開始于數(shù)據(jù)收集窗口 140的結束時，控制器40確定:電磁閥必須在數(shù)據(jù)的最大值與電流維持階段124的起點之間的某點處變成完全打開。
[0026]控制器40將打開時間檢測窗口 410設定為從數(shù)據(jù)緩存的峰值的時間延伸直到數(shù)據(jù)緩存結束。再次可通過刪除打開時間檢測窗口 410外的所有數(shù)據(jù)來刪減數(shù)據(jù)緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)。該刪減進一步減少待由控制器40分析所需的數(shù)據(jù)量。一旦已經(jīng)確定了打開時間檢測窗口 410后，控制器40應用檢測斜率拐點步驟240。
[0027]繼續(xù)參考圖1-5，圖6以更詳細的細節(jié)示出了檢測斜率拐點步驟240。在該步驟中使用了兩個特定的非線性的數(shù)字濾波器。這些濾波器是斜率拐點檢測濾波器和斜率鑒頻濾波器。斜率拐點檢測濾波器定位斜率拐點，而斜率鑒頻濾波器放大斜率拐點來用于閾值檢測。在檢測斜率拐點步驟240中，控制器計算容納在打開時間檢測窗口內(nèi)的電流輪廓數(shù)據(jù)的微商，并首先將斜率拐點檢測濾波器然后將斜率鑒頻濾波器(以下相對于圖7描述)應用至所得導出數(shù)據(jù)。斜率鑒頻濾波器的輸出510進一步在圖6中示出。
[0028]—旦以斜率拐點檢測濾波器識別出斜率拐點位置后，控制器40應用斜率鑒頻濾波器以放大斜率拐點，而不放大數(shù)據(jù)中的其它變分(variat1ns)。通過應用斜率鑒頻濾波器，控制器40生成斜率拐點輸出510。預定閾值520被存儲在控制器40的內(nèi)存中。預定閾值520上方的唯一峰值530指示斜率拐點的存在，且峰值點是斜率拐點的發(fā)生處。
[0029]一旦已經(jīng)確定了斜率拐點530后，由控制器40根據(jù)以下關系計算噴射器打開時間:
打開時間=(窗口起點+峰值位置+處理偏差+濾波器延遲)*降采樣的數(shù)據(jù)采樣速率。
[0030]窗口起點為控制器40開始打開時間檢測窗口時的時間，峰值位置530為斜率拐點檢測器輸出510達峰值時的時間，處理偏差和濾波器延遲為常數(shù)，并且數(shù)據(jù)采樣速率為電流輪廓數(shù)據(jù)已經(jīng)被降采樣時的速率。處理偏差常數(shù)和濾波器延遲常數(shù)是基于給定系統(tǒng)的具體情況被校準的校準常數(shù)。對于任何給定系統(tǒng)的特定處理偏差常數(shù)和濾波器延遲常數(shù)可由獲得本公開的益處的本領域的技術人員計算出。
[0031]一旦已經(jīng)由控制器40在計算打開時間步驟250中確定了打開時間后，控制器40可將噴射器電磁閥30的打開時間輸出至控制器40內(nèi)的其它子例程、至另一發(fā)動機控制器、至發(fā)動機診斷系統(tǒng)(OBD1/OBD2)、或至任何其它交通工具系統(tǒng)。
[0032]繼續(xù)參考圖1-6，并且以相似附圖標記指示相似元件，圖7示出了上述斜率拐點檢測濾波器和斜率鑒頻濾波器的操作的原理。
[0033]斜率拐點檢測濾波器和斜率鑒頻濾波器采用兩個同步的滑動窗口，即均值窗口(mean window)610和中值窗口(median window)620，來檢測和放大斜率拐點。中值窗口620是較大的窗口，并且完全包含均值窗口 610。兩個窗口 610、620同時逐項滑動穿過打開時間檢測窗口(也被稱為檢測信號630)內(nèi)的數(shù)據(jù)的微商，進行斜率計算和非線性濾波，在整個檢測信號630上，中值窗口 620中的數(shù)據(jù)在計算均值項之前被分類。在中值窗口 620中逐項計算中值項。在均值窗口 610中逐項計算均值項。