JP2009121482A - グリッチ検出器とグリッチ事象を検出する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンシステム燃料噴射器内の弁の運動を検出するグリッチ検出器の有効グリッチ事象と無効事象の識別を可能とする。
【解決手段】弁を第１と第２の弁位置間で動かす電磁アクチュエータとアクチュエータを通る電流を感知する感知手段を備える。グリッチ検出器は、感知手段を制御する制御手段、アクチュエータを通る電流データを感知手段から受け取る入力部、電流不連続性に関しデータを分析するプロセッサ及びプロセッサが判定した電流不連続性に基づき弁運動信号を出力する出力部を備える。制御手段は有限サンプリングウインドウ(80)の間に感知手段を使用でき、ウインドウを第１噴射事象用の第１ウインドウ位置から漸進的に１又は複数回の後続の噴射事象用の後ウインドウ位置へ動かし、少なくとも２つの前ウインドウ位置の弁運動信号出力から新ウインドウ位置を計算し、後続の噴射事象用の新ウインドウ位置をフィードバックする。
【選択図】図５

Description

本発明は、グリッチ検出器と、グリッチ事象を検出する方法に関する。より具体的には、本発明は、弁の制御アクチュエータを通過する電流の不連続性（「グリッチ」）を検出し分析することによって、エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出することに関する。

電子制御燃料噴射システムでは、噴射器内の燃料の流れ、即ち、エンジンシリンダ内に噴射される燃料のタイミング、圧力及び量を制御するのに、アクチュエータ制御弁（例えば、ソレノイド弁）が用いられる。

電子ユニット噴射器（ＥＵＩ）及び電子ユニットポンプ（ＥＵＰ）の様な単弁式噴射システムでは、「逃し弁」として知られている単一のソレノイド弁が、噴射器容積内の燃料の圧力を上げ始める点を制御するのに用いられる。弁が開いている場合は、燃料を低圧側（燃料タンク）に「逃がす」ことができる。そうではなく、弁が閉じている場合は、前進するカム駆動プランジャが噴射器の容積を減らすため、噴射器内の燃料の塊に圧力が加えられることになる。噴射器内の燃料の圧力が、噴射器針をその座部に押し付けて閉じた状態に保持しているばね圧力より大きくなり、「噴射器針がリフトする」と、エンジンシリンダ内への燃料の噴射が起こる。逃し弁が再び開いて、燃料を低圧側に逃がし、ばねが噴射器の針を押してその閉じ位置に戻すまで、燃料噴射は続くことになる。この状況では、噴射開始時に針をリフトさせるのに必要な燃料の圧力（ノズル開放圧力又はＮＯＰとして知られている）は、針ばねの力（即ち、ばねのＮＯＰ）に関係する。

２弁式噴射システムの場合、第２ソレノイド弁が、噴射器針の背面に加えられる制御圧力を調整し、従って、ＮＯＰが針のばねの圧力を越えることができるようにするのに用いられる（即ち、可変ＮＯＰ）。このソレノイド弁は、「針制御弁」として知られている。この弁は「三方向」弁であり、その圧力を制御しようとするポートを、高制御圧力（電気遮断時）又はドレーン圧力（電気供給時）の何れかに曝す。

同様のアクチュエータ制御弁は、コモンレール燃料噴射システムにも用いられている。
本発明は、単弁式噴射システム及び２弁式噴射システムの両方の制御に言及する。
弁運動は、電磁固定子（固定子の核の回りに巻き付けられた一連のコイル巻き線）を備えたアクチュエータを使用して、その電磁固定子に電流を流して電機子を活性化させることによって、円滑に行われる。弁ピンは、電機子に直接取り付けられており、その結果生じる電機子／弁アッセンブリの運動は、噴射器内の燃料の流れを制御するのに用いられる。弁ピンは、戻しばねによって開位置に保持されているので、ソレノイドコイルが誘起する電磁力は、ばねを押して弁を閉じるように働く。

ソレノイド弁の制御は、２つの一般的な範疇、所謂「引き込み」相と「保持」相、に分けられる。
引き込み相の間は、ソレノイド制御弁の電機子は、ソレノイドコイルに第１電流レベルを印加することによって閉じられる。保持相の間は、第２のもっと低い電流レベルがソレノイドコイルに供給され、弁は閉じた状態に保たれる。

引き込み相の間に提供される駆動電流は、コンデンサによって供給される。コンデンサ及びそれに付帯する回路は、（バッテリに加えて）別の電圧供給手段を提供し、以後、纏めて「ブースト回路」と呼ぶ。

保持相の間に提供される駆動電流は、第２電流レベルを提供するために、標準バッテリ電圧をソレノイドコイルに印加することによって供給される。いわゆる「チョッピング回路」は、噴射の間を通してアクチュエータに供給される必要な駆動電流が、規定された高い側と低い側の保持閾値の間になるように、バッテリ電圧の印加を制御する。

バッテリ電圧が下がると、チョッピング回路は、ソレノイドへの駆動電流を所望の閾値レベルの間に維持するため、噴射の保持相の最初から最後まで、バッテリ電圧をソレノイドコイルに印加し続ける。

正確な燃料供給を使用する燃料噴射エンジンを維持するためには、個々の噴射器の能力が既知であるか、又は噴射器のグループの許容帯域が厳しい制限内にあると周知されている、の何れかである必要がある。つまり、これは、製造の際の工場の制限が厳しく、エンジン試験は、噴射器の能力をピックアップできるほど敏感でなければならないことを意味している。

しかしながら、最初に如何に良好に設定しても、構成要素は嵌まり込み又は消耗するので、噴射器の寿命の間には、性能に偏位が生じることになる。構成要素の性能の偏位の問題に取り組むために、ＦＩＥは、補償を行うための内部制御システムを有していなければならず、その様な制御システムは、噴射器の性能の変化を検出できる必要がある。

先に述べた電磁制御弁では、制御システムは、弁運動を駆動するのに用いられるコイルの電流形状の変化の検出を通して、弁性能の変化を検出する。
コイルに見られる電流は、減衰する磁界の誘導効果による特徴的な形状を有しており、その磁界を通って動く弁は、電流形状に影響を及ぼす（この効果は、一般的に逆起電力と呼ばれる）。具体的には、弁は、弁行程の端部に達すると、動きを止めるか、又はその座／ストッパから跳ね返り、この変化が、電流形状の不連続性又は「グリッチ」として検出される。

電流形状の変化は、弁が、そのストッパに当たり、この点で作動状態にあることに対応しているので、検出されているものは、作動中の弁によって誘発された物理的事象と相関していることになる。従って、特徴的な電流の形状の変化は、外部センサーを参照すること無く、噴射又は圧力上昇の開始を測定する効果的な方法を提供する。

電流形状の変化を確実且つ効率的に検出できるグリッチ検出システムは、電流形状の変化を、圧力の開始／終了及び噴射（送出）の開始／終了の様な物理的事象と関係付けることができる。これは、初期性能の利点を与えるだけなく、弁応答に変化があれば、システムが自己補正できるようにしている。従って、グリッチの無いシステムの重大な欠点の１つは、噴射器のタイミングを制御してシステムの寿命の間に起こる変化を補償する手段が無い、ということである。噴射器の構成要素は、装着後に２つの大きな変化、即ち、沈み込み期間と、通常の作動中に起こる摩耗を受けることが知られている。これらの２つの状態は、噴射器の性能が、サービス寿命の間に工場設定値からずれることを意味している。

現在、弁運動特性の変化を現場で追跡する方法は無い。目下のところ、弁の性能を比較する方法は、使用状態から取り出して、制御された環境内で、最初の工場のデータを参照しながら試験するしかない（「使用前と使用後」型式の試験）。

既存のグリッチ検出は、サンプリングウインドウの間にコイルを通る電圧又は電流の何れかをサンプリングし、測定値を調べて、何時弁が運動を止めたかを確定することに頼っている。このグリッチ検出方法は、多数の欠点と性能的限界を有している。これらの限界の１つは、（電圧が人為的に印加され、それにより追加の電流がシステムに流れるので）グリッチ／サンプリングウインドウは、実際にはシステムにエネルギーを加え、従って、システムの性能に影響を及ぼすことである。より具体的には、余分なエネルギーは、弁を効果的に再作動させることができるだけのエネルギーを加えることによって弁が作動する時間を延長させることになる場合もあるし、或いは、力／エネルギーのバランスが微妙な限界に近づく、不規則な弁タイミングに繋がることもある。

グリッチウインドウは、ウインドウの位置が、電流の不連続性が記録される位置に影響を及ぼすという問題も抱えている。グリッチ事象（「不連続性」）がグリッチウインドウの端部に近いほど、コイル巻き線に入るエネルギーが多くなるので、弁の自然な前進（部分的な電力再供給）を遅らせる傾向がある。これは、グリッチ事象前のウインドウの長さが長いほど、課せられたエラーの規模が大きくなることを意味している。

ウインドウ位置の効果の結果として、何れの検出ルーチンも、入手できるデータを迅速且つ効率的に評価し、できるだけ短い時間でグリッチを決定できるようになっていなければならない。これは、検出基準が、数学的にできるだけ簡単でなければならず、グリッチウインドウが間違った位置にある時の負の影響を減らすことができるだけの強力なＣＰＵと対になっていなければならないことを示している。理想的には、グリッチ状態の決定は、最高の性能を享受するため、ショット毎に行わなければならない。

噴射器が働いている作動環境のせいで、エンジンシステムには、常に或る程度の電気的ノイズ（通常は高周波数ＲＦ）が存在している。適切なサンプリング方法とハードウェアを獲得できれば、このノイズを最小限に減らすことができるが、グリッチ戦略を首尾よく行うには、或る形態のノイズ濾過又は除去を組み込まなければならない。デジタル信号処理を含んでいるグリッチ検出のための既存の方法は、遅すぎて（数学的に集約的である）ウインドウ位置によるエラーを回避できないか、又は、ノイズ誘発エラーを無くすのに効果が不十分であるか、の何れかである。

グリッチウインドウは、強制的な電圧印加による自然の電流減衰からの偏差なので、それに関係付けられる電流が常に測定される（即ち、ゼロではない）。先行技術のグリッチ検出システムで最も難しいのは、有効グリッチ事象と無効事象の識別である。つまり、検出ルーチンは、自然な電流減衰の形状と、電機子による動きの変化の影響を受けている形状との違いを識別しなくてはならない。

これら２つの形状の差は、微妙なこともあり、弁の動きとして考えられる差の範囲は広いので、従来は数学的に判断するのは難しかった。これを更に複雑にしているのは、全てが僅かに異なる電流減衰形状を与える、起こり得るコイル応答の形状である。

従って、本発明の目的は、上記問題を実質的に克服又は軽減する、グリッチ検出器と、これに関係付けられた、弁の運動を検出する方法と、を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出するためのグリッチ検出器が提供されており、弁は、弁サイクルの間に弁を第１と第２の弁位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータを備えており、エンジンシステムは、アクチュエータを通る電流を感知するための感知手段を備えている。検出器は、感知手段を制御するために配置されている制御手段と、アクチュエータを通る電流に関するデータを感知手段から受け取るための入力部と、受け取ったデータを、電流の不連続性に関して分析するために配置されているプロセッサと、プロセッサが判定した電流の不連続性に基づいて弁運動信号（例えば、グリッチ検出信号）を出力するための出力部と、を備えている。制御手段は、有限サンプリングウインドウの間に感知手段を使用できるようにするために配置されており、更に、（i）サンプリングウインドウを、第１噴射事象用の第１ウインドウ位置から、漸進的に１回又は複数回の後続の噴射事象用の後のウインドウ位置へ動かし、（ii）少なくとも２つの以前のウインドウ位置の弁運動信号出力に基づいて、新しいサンプリングウインドウ位置を計算し、（iii）後続の噴射事象用の新しいサンプリングウインドウ位置をフィードバックするために配置されている。

本発明は、エンジン内の弁のアクチュエータを通る電流を感知手段から受信し、グリッチ事象の存在を示す電流形状の不連続性に関して分析する、グリッチ検出器を提供している。グリッチ／サンプリングウインドウがシステムにエネルギーを追加する影響を減らすために、制御手段が、有限のサンプリングウインドウの間にだけ感知手段を使用できるようにするために配置されている。電流の不連続性を識別すると、検出器は、グリッチ検出信号を出力するが、その信号は弁運動の終了を示すタイミング信号でもよい。検出器は、個々別々のタイミング信号を既知の／予測された弁作動と比較することができれば、予測されない弁作動を確定することもできる。その様な場合、検出器は、車両のエンジン制御ユニット（ＥＵＣ）が記録しているエラー信号か、又は車両のダッシュボード上に表示するためのエラー信号を出力する。検出器が弁制御システムに連結されているか、又はその一部であれば、出力信号は、噴射器の点火特性を適合させるための制御信号であってもよい。

後続の噴射事象は、（i）連続噴射事象か、又は（ii）連続する噴射サイクル内のパイロット、主、又は後の噴射事象の内の１つ、の何れかであるのが望ましい。
或る好適な実施形態では、新しいサンプリングウインドウ位置は、グリッチ検出信号が出力されることになった少なくとも２つの以前のウインドウ位置の中間位置として計算される。新しいサンプリングウインドウ位置は、３つの以前のウインドウ位置の中間位置として計算するのが望ましい。

プロセッサは、サンプリングウインドウの間にアクチュエータを通る電流を分析し、電流の流れの中の不連続性を探して識別するために配置されている。その様な不連続性は、例えば、弁が弁のストッパに達したことに連接している可能性があるので、プロセッサは、測定された電流の不連続性に基づいて、弁運動を効果的に判定することができる。

なお、感知手段は、アクチュエータを通る電流を直接感知するのではなく、アクチュエータを通る電流に関係するパラメーターを感知してもよい。例えば、駆動回路がアクチュエータと直列の抵抗器を備えていて、感知手段は抵抗器に掛かる電圧を測定してもよい。

処理の要件を減らすために、感知手段は、サンプリングウインドウの間の複数のサンプルポイントで、電流パラメーターをサンプル採取するよう配置されているのが望ましい。
感知手段は、感知抵抗器を通る電流を測定するのが好都合である。代わりに、感知手段を、アクチュエータを通る電流を感知するように配置してもよい。

感知手段は、感知抵抗器を備えており、入力部で受信されたデータが、感知抵抗器を通る電流、又は感知抵抗器に掛かる電圧に関係していれば好都合である。
弁サイクルは、弁が第１状態から第２状態へ動かされるように第１電圧電位がアクチュエータに印加される引き込み領域と、第２電圧ポテンシャル又は第２電圧ポテンシャルの一連のパルスがアクチュエータに印加される保持領域とを備えている。

その様な「引き込み」／「保持」配置では、制御手段は、感知手段を弁サイクルの引き込み領域と保持領域の間で使用できるようにするために配置されていると好都合である。制御手段は、弁サイクルの保持領域の後で、感知手段を使用できるようにするために配置してもよい。なお、これら２つの使用可能にする位置は、弁サイクル内の、エンジン内の弁がこれら２つの作動位置の一方に達すると予測されるときの点に対応していることに注目して頂きたい。

グリッチ事象を検出できるようにするためには、制御手段は、アクチュエータを電源から隔離し、アクチュエータと電流感知手段を備えている電流経路を開くために、制御信号を１つ又は複数の制御スイッチに出力するように配置されていると好都合である。なお、弁サイクルのバックエンド、即ち、保持相の後で、アクチュエータを通る電流は急減し、ゼロになることに注目して頂きたい。弁の運動を検出するために、制御手段は、引き込み相と保持相の間は作動しない電流経路を開いて、電流（システム内の逆起電力からの影響を含んでいる）が感知手段／駆動回路を通って流れるようにしてもよい。

制御手段は、サンプリングウインドウを、連続する噴射事象の保持領域の終わりから漸進的に動かすために配置されていると好都合である。
効果的なグリッチ検出は、できるだけ小さな、ノイズ制御用の処理オーバーヘッドを含んでいなければならない。電流形状内の極大値検出のみに依存する方法を使用するのは、全てのサンプルが、有効なグリッチ事象に対応することも対応しないこともある極大値を有しているので、効果的ではない。極大値の閾値を使用するのも、可能な弁／コイルの応答パターンの範囲を考慮しないので、同じく効果的ではない。

従って、電流形状内の電流の不連続性を識別するためには、検出器（検出器内のプロセッサ）を、アクチュエータを通る電流の時間に関する二次導関数を求めることによって、受信したデータを分析するように配置するとよい。配置プロセッサは、アクチュエータを通る電流の二次導関数の中に極大値又は極小値が検出された場合は、電流の不連続性の存在を判定するように配置されていれば好都合である。

二次導関数は、連続していない入力データポイントに対する微分プロセスに基づいて計算してもよい。これは、微分演算に基づく数学的な演算は、ＣＰＵが実行できる数学的に最も速い演算の１つなので、処理上の利点を提供する。

受信したデータは、単位を持たない整数値の形態でプロセッサの分析ルーチンに入力されるので、データの取り扱い及び操作の要件が最小になる。
代わりに、プロセッサは、アクチュエータを通る電流の二次導関数が閾値を越えると電流の不連続性の存在を判定できるように配置してもよい。これにより、検出器は、電流形状内の過渡的な影響を「濾過して除く」ことができるようになる。アクチュエータを通る電流の二次導関数は、検出器が電流の不連続性の存在を判定するために、或る設定期間に閾値を超えることが望ましい。これも、電流形状内の過渡的なスパイクを濾過して除くのに役立つ。

プロセッサは、電流Ｉの時間に関する三次導関数を求めることによって電流が不連続な場所を判定できるように配置すると好都合であり、不連続の場所は、ｄ^３Ｉ／ｄｔ^３＝０である時間に等しい。

本発明の第２の態様によれば、エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出する方法が提供されており、弁は、弁サイクルの間に弁を第１と第２の位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータを備えており、本方法は、有限のサンプリングウインドウの間にアクチュエータを通る電流をサンプル採取する段階と、サンプル採取された電流を、電流の不連続性に関して分析する段階と、電流の不連続性に基づいて弁運動を判定する段階と、を含んでいる。本方法は、更に、サンプリングウインドウを、第１噴射事象用の第１ウインドウ位置から、漸進的に１つ又は複数の後続の噴射事象用の後のウインドウ位置へ動かす段階と、少なくとも２つの以前のウインドウ位置の弁運動信号（例えば、グリッチ検出信号）出力に基づいて、新しいサンプリングウインドウ位置を計算する段階と、後続の噴射事象用の新しいサンプリングウインドウ位置をフィードバックする段階と、を含んでいる。

本発明の第３の態様によれば、エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出するためのグリッチ検出器が提供されており、弁は、弁サイクルの間に弁を第１と第２の位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータを備えている。検出器は、アクチュエータを通る電流に関するデータを受け取るための入力部と、受け取ったデータを、アクチュエータを通る電流の時間に関する二次導関数を求めることによって、電流の不連続性に関して分析するために配置されているプロセッサと、プロセッサによって判定された電流の不連続性に基づいて弁運動信号（例えば、グリッチ検出信号）を出力するための出力部と、を備えている。プロセッサは、更に、連続していない入力データポイントに対する微分プロセスに基づいて二次導関数を計算するために配置してもよい。

本発明の第４の態様によれば、エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出する方法が提供されており、弁は、弁サイクルの間に弁を第１と第２の位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータを備えており、本方法は、電流データを求めるためにアクチュエータを通る電流をサンプル採取する段階と、サンプル採取された電流データを、電流の不連続性に関して分析する段階と、電流の不連続性に基づいて弁運動信号を出力する段階と、を含んでいる。電流データは、アクチュエータを通る電流の時間に関する二次導関数を求めることによって、分析される。連続していない入力データポイントに対する微分プロセスに基づいて、二次導関数を計算してもよい。

この微分のプロセスは、処理及びメモリリソースの点で、先行技術よりも実質的に効率的な方法を提供する。
本方法は、微分プロセスに無単位の区切られた入力データを使用することによって、更に改良することもできる。

本発明は、コントローラー又はエンジン制御ユニットを制御して本発明の第２又は第４の態様の方法を実行するためのコンピューター読み取り可能なコードを担持する担持媒体と、本発明の第１又は第３の態様による検出器を備えている車両用のエンジン制御ユニットにも及んでいる。

なお、本発明の第１の態様の好適な特徴は、本発明の第２、第３、及び第４の態様にも適用できることに注目して頂きたい。
本発明の別の態様は、エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出するためのグリッチ検出器を提供しており、弁は、エンジン作動サイクルの間に弁を第１と第２の位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータを備えており、エンジンシステムは、アクチュエータを通る電流を感知するための感知手段を備えており、検出器は、感知手段を制御するために配置されている制御手段と、アクチュエータを通る電流に関するデータを感知手段から受け取るための入力部と、受け取ったデータを、電流の不連続性に関して分析するために配置されているプロセッサと、プロセッサによって判定された電流の不連続性に基づいて弁運動信号を出力するための出力部と、を備えており、制御手段は、有限なサンプリングウインドウの間に、感知手段を使用できるようにするために配置されており、サンプリングウインドウを、エンジン作動サイクルの第１位置から、エンジン作動サイクルの第２位置へ動かすために配置されている。

本発明を容易に理解できるようにするため、例として、添付図面を参照してゆく。
図１は、アクチュエータに印加される電圧波形Ｖと、２つの電流形状Ｉ_１及びＩ_２を示す代表的な簡易図である。第１電流形状Ｉ_１は、弁の動きに急激な変化が無い場合に、逆起電力の結果として、アクチュエータコイルを通って流れる電流を示している。電流の形状が滑らかであることが分かる。

それに比べて、第２電流形状Ｉ_２には、不連続性がある。これは、例えば、弁がそのストッパに達するときの弁の動きの急激な変化に対応している。本発明は、アクチュエータを通る電流のこれらの型式のグリッチの識別と、既知のグリッチ検出方法に付帯する問題を最小にすることと、に関係する。

図２は、コイルベースのアクチュエータ４、即ち、電磁制御コイル用の簡単な駆動回路２と、本発明の或る実施形態によるグリッチ検出器６を表わしている。
回路は、電源８（この場合は５０Ｖ）と、ソレノイドアクチュエータ４と、感知抵抗器１２を備えている感知手段１０と、を備えている。２つの制御可能なスイッチ（スイッチ１４と１６）は、電源８を感知抵抗器１２及びアクチュエータ４に接続している。十字回路結線１８、２０が設けられており、そのそれぞれが、許容できる電流の流れの方向を制約するダイオード２２、２４を備えている。

グリッチ検出器６は、アクチュエータ４を通る電流に関するデータを受け取るための入力部２６と、処理手段２８と、スイッチ１４、１６を制御するための制御手段３０と、弁運動信号を出力するための出力手段３２を備えている。

感知抵抗器に掛かる電圧は測定できるので、ソレノイドを通る電流を求めることができる。電源と制御可能なスイッチ１４、１６は、例えば、エンジン制御ユニット（ＥＵＣ）（図２に図示せず）によって制御される。

１回の燃焼サイクルの間にアクチュエータ４を通る電流を表す代表的な電流形状４０を図３ａに示している。図３ｂは、電流が変化する際の対応する弁運動４２を示している。
弁及び駆動回路の作動について、図２と図３を参照しながら以下に述べる。

噴射を開始するために、両方のスイッチ１４と１６が閉じられる。アクチュエータ４を通る電流は、ゼロから最大ピーク値４４に上昇する。噴射サイクルのこの相は、「引き込み」相（又は代わりに「フロントエンド」）と呼ばれる。

電流が最高値に達すると、スイッチ１４は開き、電流は自然に減衰し始める。この電流減衰の間に、弁は、噴射が始まるように動く。電流が或るレベルに降下すると、スイッチ１４は、作動している弁を通して噴射を維持するために、開閉（又は「チョップ」）を繰り返す。チョッピングは、電流形状の多数の小さいピーク値４６、４８、５０によって示されている。噴射サイクルのこの相は、「保持」相として知られている。

噴射が終結する際は、両方のスイッチ１４と１６が開いて、電流はゼロになる。弁は、電流が降下した後少し遅れて、その非作動状態に移行する。
弁がそのストッパに達するときを検出するために、スイッチ１６を再度開き、電流経路が形成されるようにする。弁が、アクチュエータコイルによって形成された磁界を通って動く効果によって、（弁の動きの方向次第で）電流を補強するか、又は電流を部分的に相殺する、何れかの逆起電力が生じる。この起電力に関係する電流と通常の電流の重ね合わせの期間が、図３ａに示されている（５２と５４の間）。図３ｂは、この電流事象の間の対応する弁のリフトを示している。弁がそのストッパに達すると、電流形状には、図３ａ／３ｂの特徴５８に対応する不連続性又はグリッチ５６が現れることになる。（なお、図３ｂに示されている弁は「跳ね返り」事象５９を受けていることに注目されたい。この事象の型式は、弁が効果的に跳びはねる急激な弁のタイミング変化の場合に起こり得る）。

図３ａと図３ｂのこの「グリッチ検出」相は、エンジンの燃焼サイクル／エンジン作動サイクルの「バックエンド」としても知られている。
なお、弁が最初にその状態に達する（即ち、引き込み相と保持相の間）と、別の「グリッチ事象」６０が生じることにも注目して頂きたい。

どの様な燃焼サイクルにも、２つのグリッチ事象５８、６０が生じる。プロセッサの負荷を減らすために、電流形状は、普通は、ここでは「サンプリングウインドウ」と呼ぶ決められた期間内にサンプル採取される。図３ａには、２つのサンプリングウインドウ６２、６４の場所を示すマークが、２つのグリッチ事象が予測される位置の辺りに付けられている。

プロセッサの負荷を更に減らすために、アクチュエータを通る電流は、普通は、サンプリングウインドウを通して継続してサンプル採取するのではなく、複数の定められたサンプルポイントでサンプル採取される。これを、図３ｃに示しており、引き込み相と保持相の間のサンプリングウインドウ６２を更に詳しく図示し、個々のサンプリング点６６を強調している。

図４は、グリッチウインドウが潜在的に弁の運動に及ぼしている影響を示している。なお、図４は、弁の運動に比べて早すぎるサンプリングウインドウ８０を示していることに注目して頂きたい。

保持相の終わりの電流形状を、図４に更に詳しく示している。電流（システム内の逆起電力からの効果を含む）が駆動回路を通って流れている間のサンプリングウインドウも示されている。サンプリングウインドウ間の電流形状７０は、特徴的な形状を有している。

電流の変化に伴う弁の運動も図に示されている。第１弁リフト線７２は、サンプリングウインドウが終了する直後に、弁がそのストッパに達することを示している。実際の弁運動を描いている第２弁運動痕跡７４も示されている。この第２痕跡７４は、弁の駆動回路に電気を再供給する際の電流の影響を示している。サンプリングウインドウは、弁を遅らせる効果を有していることが分かる。

その様な環境でグリッチ事象を確実に検出することは難しい。先行技術の解決策は、サンプリングウインドウの持続時間を拡張することである（即ち、図４のこの「バックエンド」の例では、スイッチ２を、閉じた状態に長く保つことによってこれが起動される）。しかしながら、この解決法は、スイッチ２を開いた状態に長く保つことは、電流の入力、従って弁に影響を及ぼす磁界の強度が大きくなり、自然な動きを遅らせることを意味するので、弁運動を遅らせることになる。

本発明の第１の実施形態によるサンプリングウインドウとグリッチ検出方法を、図５に示している。本発明のこの実施形態では、サンプリングウインドウは、エンジンの燃焼サイクル内の或る点に固定されてはおらず、異なるサイクルの間で丁度良い時に動かすこともできる。

図５では、後続の噴射サイクル内の特定の噴射事象に関係する５つの異なるサンプリングウインドウの場所を示している（例えば、事前噴射、主噴射、又は事後噴射）。なお、５つのサンプリングウインドウの場所は、連続する噴射サイクルの保持領域の終わりから離れる方向に漸進的に動かされるように配置されていることにも注目して頂きたい。これは、第１グリッチ事象が確実に検出され、（先に述べた様に弁の跳びはねが引き起こす）二次的なグリッチ事象が誤って一次的なグリッチ事象として分類される可能性を小さくするために行われる。

最初の位置（位置１）で始まるウインドウ８０は、保持期間が終った後の固定された期間である。この位置では、電流形状８２は、電流が緩やかに立ち上がり、サンプリングウインドウの終わりに最大になり、その後ゼロに降下する図４の形状と似ている。図５に示す弁運動痕跡８４から、サンプリングウインドウの初期位置が早過ぎて、「グリッチポイント」８６（即ち、弁停止）を見つけ損なっていることが分かる。

次の噴射サイクルでは、サンプリングウインドウ８０は、もっと遅い時間まで進められている（位置２）。形状８８は、変化しており、電流形状の最大値９０は、サンプリングウインドウ８０を通して（第１位置の様にサンプリングウインドウの終わりとは違って）或る程度突き止められていることが分かる。サンプリングウインドウが、グリッチ８６を「見つけている」ことは明白である。

位置３の次の噴射サイクルでは、サンプリングウインドウ８０は、更に先の時間まで進められている。電流形状９２は、位置２の形状と同様であるが、電流の不連続性９４は、電流形状の僅かに早い部分に現れている。

位置４と位置５の後続の噴射サイクルでは、サンプリングウインドウ８０は、第１グリッチ事象８６を越して動かされている。位置４での電流形状９６は、電流の不連続性の証拠を示してはいないが、位置５での電流形状９８は、二次弁停止事象１０２を表す別の不連続性１００を示している（急激な弁タイミング変化の場合、弁は効果的に跳ね返るので、二次グリッチ事象が起こることに注目して頂きたい）。

本発明の第１の実施形態の上記議論に関する幾つかの考察について述べる。先ず、位置２と位置３では、グリッチ事象８６の位置は、実際、保持期間が終わった後一定の時間にあることに注目して頂きたい。位置２と位置３の間のそれより遅い時間に移っているのはサンプリングウインドウ８０（従って、電流形状８８、９２）だけである。次に、グリッチ事象の最新の既知の場所へ跳躍することに依存している先行技術のグリッチ検出の方法は、主跳ね返り事象ではなく二次跳ね返り事象が検出されるという危険性に陥る。本発明の第１の実施形態による方法は、その様な問題を回避し、実際、両方のグリッチ事象が検出されるという利点を有している。

検出されるグリッチ事象は、個々別々のタイミングポイント（即ち、弁運動の鋭い／不連続な終了）に対応している。従って、グリッチ事象が検出されると、検出器は、個々別々のタイミングポイントを含んでいる弁運動信号を、例えば、車両のＥＣＵに出力する。

図５は、噴射サイクルのバックエンドでの適応型サンプリングウインドウ８０の使用を説明している。しかしながら、同じ原理を、噴射サイクルのフロントエンドのサンプリングウインドウに適用してもよいことに注目して頂きたい。その様なサンプリングウインドウの例を、図３ｃに示しており、以下に更に詳しく論じる。この場合、サンプリングウインドウ８０／サンプルポイント６６は、時間的に、フロントエンドのグリッチ事象が検出されるまで動かせることに注目して頂きたい。

本発明の実施形態による適応型サンプリングウインドウの更なる利点は、以下の通りである
・適応型ウインドウの掃引を行えば、個別の弁特徴が不明なときでも、グリッチ事象を検出することができる。これは、波形を正確且つ精密に調整するのに必要な個別の弁タイミングを、工場の試験に頼るのではなく、噴射器が作動している間に見つけだせることを意味している。更に、急激な弁タイミングの変化（例えば、弁座部が塵屑で損傷した場合）をピックアップして補償できることを意味している。
・サンプリング／グリッチウインドウを感知区域からできるだけ遠くへ動かすことによって、システムへのエネルギー入力の影響を最小にすることができる。例えば、サンプリングウインドウが保持領域の終わりに近すぎる場合、弁は開かず、弁作動期間が延長される。同様に、サンプリングウインドウが保持領域の終わりから遠すぎる場合、二次跳びはね又は他の人工事象の望ましくない検出という危険性がある。
・ウインドウがグリッチ事象を過ぎると、磁束に返されるエネルギーは少なくなるので、ウインドウ位置のために課されるエラーは小さくなる。
・移動式サンプリングウインドウは、サンプリングウインドウの初期位置（位置１）からサンプリングウインドウの最終位置（位置５）までの一連の段階によって、グリッチ事象を検索できることを意味している。通常、開始位置は、保持領域の終わりからずれている。
・移動式サンプリングウインドウを使えば、過渡的状態の下で、主要な検索パラメーターを変更すること無く、グリッチを検出することができる。
・サンプリングウインドウの位置は、エンジン作動条件の変化（例えば、速度／負荷の変化）により、検出が必要とされる異なる位置に適合させることができる。図５は、典型的な作動状況からサンプル採取されたバックエンドのサンプリングウインドウの一例を示している。最小及び最大ウインドウ位置も、目下の作動条件に従って適合されている。これは、効果的な検索区域は、各条件に合わせて最大にし、更に、問題の在る区域を回避することができるという意味である。
・グリッチ位置を所与の条件での以前の検出から見積もる（又は知る）ことができる場合、適応型ウインドウは、以下の様に、この場所に直接跳躍し、位置の微調整を開始することができる。
・グリッチを見つけた後、適応型ウインドウは、自身をそのグリッチ位置の中心に配置し、既知のグリッチ点の回りで小さく動いて、検出を微調整することができる。これによって、グリッチ値が幾つかのリアルタイム値の合成物になるので、非常に正確になる。

本発明の別の実施形態に関連して以下に述べる様に、適した処理アルゴリズムを用いてグリッチの存在を識別することもできる。アルゴリズムは、最終的には限られた数のサンプルを見るだけなので、噴射サイクルのフロントエンドでサンプリングウインドウ８０を動かすことによって、同じアルゴリズムを両方の検出型式に用いることができ、好都合である。これは、メモリ使用及びデータ取り扱い要件の両方を改良する。フロントエンドのサンプリングウインドウに関しては、以下の別の利点にも注目して頂きたい。
・移動式サンプリングウインドウを使用するということは、必要なサンプル数を減らせるということであり、即ち、フロントエンドとバックエンドの両方でサンプリングアルゴリズムのためのＣＰＵ及びメモリの負荷を減らせるということである。
・適応型フロントエンドサンプリングを使用するということは、過渡的又は迅速に変わるエンジン状態に対する応答が良好であることを意味している。
・適応型フロントエンドサンプリングは、更に、何時でも電流形状全体の一部だけが調べられているので、誤った検出の一因となるノイズ又はスパイクの可能性を低減する。
・適応型フロントエンドサンプリングウインドウは、電流データ内のサンプル採取点の領域を、グリッチウインドウがその最小位置から動かされたのと同じやり方で、ピーク電流の点から動かす。引き込み相のピーク電流とサンプル採取領域の開始の間の遅延は、バックエンドのウインドウ位置を動かすのと似たような方式で大きくなる。大きな違いは、チョップ領域の開始が、サンプリングウインドウの終わりに、設定された遅延によって連接されていることである。これは、サンプリングウインドウに対するチョップ領域の開始は、固定されているが、サンプリングウインドウが最大サンプリング位置に達するまで動かされると同時に、ピーク位置から動いて離れる、という意味である。従って、グリッチが検出されると、磁界が自由減衰状態にある時間を短縮することによってコイルのエネルギー損失を最小にするため、チョップ領域の開始は、グリッチ後の或る設定された時間に起こる。

図６から図８は、本発明の第１の実施形態による適応型サンプリングウインドウ８０の更に詳細な別の例を示しており、先に述べた図４と関連付けて考えてゆく。
図４は、適応型サンプリングウインドウの初期位置を示している。図４に示すように、ウインドウは、保持相の終わりから約０．２５ミリ秒から、保持相の終わりの後０．７５ミリ秒まで伸びている。

図６では、サンプリングウインドウ８０の開始は、保持相の終わりの後の約０．３ミリ秒まで動かされている。サンプリングウインドウの終わりは、ここでは、約０．８ミリ秒に配置されている。比較のため、図４の最大電流の場所１０８を図６に標示しており、最大位置が図４に対して動いているのが明白である。

弁運動（正常な動き７２とウインドウの影響を受けた弁の動き７４の両方）も図６に標示されており、まさに弁がその停止位置に近づいたとき（サンプリングウインドウが弁の動きに影響を及ぼしていない場合）にウインドウ８０が終了していることが分かる。しかしながら、ウインドウ駆動回路に電力が再び供給される影響で、弁運動は再び遅延する。

図７では、サンプリングウインドウ８０は、更に動かされた位置にあり、保持相の終わりの後、約０．４ミリ秒から０．９ミリ秒まで伸びている。
この図では、両方の弁運動痕跡が、サンプリングウインドウの範囲内でゼロに達しており、サンプリングウインドウが、弁の停止位置と重なっていることが分かる。図４と図６の電流最大位置１０８、１１０も、図７に標示されている。

電流形状は、保持相の終わりの後、約０．８ミリ秒で不連続性（グリッチ）１１２を示している。
図８では、電流の最大値１１４がウインドウ内に明確に位置している。比較のため、図４の最大値も電流形状上に標示している。

本発明の第１の実施形態の上記説明は、エンジン作動サイクル（例えば、速度／負荷条件）内の連続噴射に対してグリッチウインドウを「掃引すること」に関する。実際、図９に示す様に、噴射サイクルは２つ以上の噴射事象を含んでおり、その場合、グリッチウインドウ「の掃引」は、連続する噴射サイクルに亘る同様の噴射事象それぞれで起こる。

図９に示すように、一例的な噴射サイクルは、パイロット噴射（又は事前噴射）、主噴射、及び事後噴射を含んでいる。３つの噴射サイクルの電流形状を、各事象の移動式グリッチウインドウの位置と共に示している。噴射サイクル１では、事前噴射はグリッチウインドウ位置Ａ１を、主噴射はグリッチウインドウ位置Ａ２を、事後噴射はグリッチウインドウ位置Ａ３を有している。同様に、噴射サイクル２では、事前噴射はグリッチウインドウ位置Ｂ１を、主噴射はグリッチウインドウ位置Ｂ２を、事後噴射はグリッチウインドウ位置Ｂ３を有しており、噴射サイクル３では、事前噴射はグリッチウインドウ位置Ｃ１を、主噴射はグリッチウインドウ位置Ｃ２を、事後噴射はグリッチウインドウ位置Ｃ３を有している。噴射サイクル１の事前噴射事象に対応する一回の弁サイクル（即ち、弁が、初期位置から作動位置まで動き、次いで初期位置に戻る）を、ボックスＸで標示している。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、噴射サイクルの各噴射事象形式毎に実行されるグリッチウインドウ掃引アルゴリズムの流れ図を示している。ルーチンは、以下の段階を含んでいる。
初期ウインドウ位置Ａ１は、事前噴射に合わせて設定されており、グリッチが検出されれば、グリッチ位置がデータバッファに入力される。

次の事前噴射事象では、ウインドウ位置は、ウインドウ段階を通して（図９に示すように）位置Ｂ１に動かされ、グリッチが検出されれば、その位置は、データバッファに記憶される。３つの連続するグリッチ検出事象が検出された場合、それは、真の弁停止事象が検出された印とみなされ、これら３つのグリッチ検出時間が、中央データアレイの最初の３つの要素に伝えられる。

この一連の事象は、その後の噴射サイクル（第３、第４、第５・・・噴射サイクル）の事前噴射でも引き続き起こり、各サイクル毎にウインドウ段階によってウインドウ位置を逐増する。一連の事象は、グリッチウインドウが最大ウインドウ位置に動かされるまで、又は、中央アレイが一杯になるまで続く。最大ウインドウ位置に達すると、これは、掃引は完了したが、必要な数の連続するグリッチ事象は検出されなかった（「成果」と呼ばれる）ことを意味する。中央アレイが一杯になれば、有効なグリッチタイミングポイントが中央アレイの値の中央として決められる。

ウインドウ位置の掃引が成果無しに完了したが場合は、最大ウインドウ位置の値を、ソフトウェア内で何れの便利な値に設定してもよいが、作動の速度（掃引プロセスの繰り返し）については、この値を、必要とされる最小値に保つのが最もよい。

有効なグリッチウインドウ位置を中央アレイの値の中央から決める場合は、このウインドウ位置を使って、主波形パラメーターを調整する。即ち、所与の弁は何れの作動速度で作動させてもよく、その弁の主制御波形は、対応する物理的事象が必要な時間に起こるようにを調整される。主制御波形を変えることは、作動条件を変えることになるので、掃引プロセスを繰り返す必要がある。実際には、主波形への調整の回数及び規模を計画的に減らして、掃引プロセスの不必要な繰り返しを避けるのが有用である。

ウインドウが後続の噴射事象に対してこの最適な位置にあれば、ウインドウ位置がグリッチ時間に及ぼす影響は最小になり、何れの別のグリッチ時間の精度も最大になる。（例えば、エンジン作動条件が変わって）この中心位置でグリッチ停止が検出されれば、掃引プロセスが再び開始される。中心に合わせたウインドウ位置の値は、メモリに記憶され、検出プロセスの速度を上げるために、全ての後続の掃引反復の開始点として使用される。この様に、グリッチウインドウ位置は、以前のグリッチ検出事象に基づいて適合されるので、重要なのは、次のウインドウ位置を決めるのに、グリッチ検出プロセスからのフィードバックが必要であるということである。

噴射サイクルの主及び事後の噴射事象にも、同じ方法段階が行われ、それぞれのグリッチ位置が、その具体的な噴射事象型式に関して、指定されたデータバッファ内に記憶される。グリッチ位置の中央値は、中央アレイが一杯になると計算され、この値が、後続のその型式の噴射事象に用いられる。

実際には、中央値を計算するには、４つ以上のグリッチ検出事象を使用するのが望ましい。例えば、３つの連続するグリッチ検出事象は、真の弁停止事象が検出された印として検出されるが、その後のグリッチ検出事象が中央データバッファに追加された後、中央値計算が実行される。

図１１と図１２を見ると分かる様に、検出されたグリッチ時間に対するウインドウ位置の影響が最大になるのは最初の幾つかの検出なので、できるだけ多くの検出事象を中央アレイに追加するのが有用である。このようにすると、計算された中央値は、初期のウインドウ位置による偏りが最も少なくなる。中央アレイの規模が大きいことの欠点は、中央アレイを満たすまでに、グリッチ位置を越えて掃引する可能性のあることである。この様に、中央アレイの規模の選択は、所与の用途に対する精度と頑強さの妥協の結果となる。例えば、３つの連続するグリッチ事象と、掃引内（即ち、最大ウインドウ位置に達する前）の別の３つのグリッチ事象（必ずしも連続していなくともよい）から中央値を計算するのが望ましい。例を挙げると、図１１と図１２は、それぞれ、過渡状態及び定常状態のエンジン作動条件に対する一連の６つのグリッチ事象に関する中央グリッチ位置計算の結果を示している。幾つかの以前のグリッチ検出事象に基づいて（例えば、中央値を計算することによって）グリッチウインドウ位置を連続的に適合させことによって、より正確で、グリッチ検出測定の影響が最も少ないグリッチウインドウ位置が選択される。この特徴は、事前に分かっている必要のない広範囲な作動条件（静的条件と過渡条件の両方）に対処する場合、並びに、高速で作動する圧力駆動弁（即ち、基本的なタイミングパラメーターが作動条件の影響を受ける弁）を含む様々な弁構成を取り扱う場合に、特に有用である。

本発明の第１の実施形態は、電磁制御弁の作動におけるグリッチ事象を検出するのに用いられる適応型ウインドウに関する。
本発明の第２の実施形態では、サンプル採取された電流形状内の不連続性の存在を判定するための分析技法が開示されている。

図４及び図６から図８を見ると分かるように、電流形状内の最大値の位置は、サンプリングウインドウ８０と共に、グリッチ事象１１２がカバーされなくなる、電流の最大値が固定されたままとなる点まで移動する。

グリッチ事象の場所を判定するための１つの分析の方法は、電流が最大になる位置（時間）を記録し、プロットすることである。グリッチ事象の場所は、電流が最大になる位置が「団子状態になっているところ」を探すことによって判定されるわけで、例えば、ウインドウを（異なるエンジン作動サイクルの）連続する位置の間で動かすにつれ、電流が最大になる一時的な場所は、既知の量だけ変化すると期待される。グリッチ事象に近づくと、最大値は、（サンプリングウインドウがグリッチ点に達する前にの読み値と比べ）相対的に動きが小さくなるので、測定された電流が最大になる位置は、互いに近くなる。而して、グリッチ事象の存在を推定することができる。

上記分析技法は、測定された電流形状のノイズ及び他の異常によって、潜在的にグリッチ事象を誤って検出し易い。上記技法を実施するのに必要な信号処理は、サンプル採取されたデータを手際よく処理するのに用いられるプロセッサに、大きな処理負荷を課すことにもなる。

従って、本発明の第２の実施形態は、計算のオーバーヘッドを減らし、信号処理の必要性を減らす分析の実施策を提供している。
本発明の第２の実施形態は、サンプル採取された生の電流データを取り、電流値の時間に対する一次及び二次導関数を計算する。二次微分を行う背景となる理由は、全てのサンプルが最大値を有しており、閾値を使ってそれ以上で最大値を定義するようにすると、グリッチ点に近いサンプルが誤って引き金を引く恐れがあるため、生データを調べることによって最大値を探すと、誤って検出することになるからである。二次微分法は、サンプルが真の最大値を通過していることを保証する。

本発明のこの実施形態の１つの態様では、電流値の三次微分が、三次微分がゼロを横切る場所を求めるために、求められ、分析される。このように更に微分するのは、閾値限界を越える短いスパイク又はノイズが引き起こす誤った検出を避けるためである。

検出ルーチンで微分を使用する方法は、考えられる弁の電流痕跡の範囲に亘って良好な検出応答を与える。以下に概説する形態の微分を使用すると、生データに何らかの濾過処理を加える利点が生まれ、而して、適用環境内で予測される外部電気ノイズのソースに対するアルゴリズムの許容差が大きくなる。この微分実施法は、ＣＰＵが実行できる数学的に最速の演算の１つである数値間の数学的微分に基づいているので、計算が速くなるという利点も有している。これにより、計算オーバーヘッドが減り、更なる信号処理の必要性が無くなる。

本発明の第２の実施形態を、図１４から図２０を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、図１３には、本発明の第２の実施形態による分析技法の比較を図で示しており、（i）から（iii）は、理想的な電流形状（グリッチ事象が無い）を、（iv）から（vii)は、グリッチ事象を呈している理想的な電流形状を示している。

図１３の左側は、（上から下に）グラフ（i）グリッチ事象の無い電流形状に関するサンプル採取された電流データ、グラフ（ii）電流形状の一次導関数、及びグラフ（iii）電流形状の二次導関数、を示している。

図１３の右側は、（上から下に）グラフ（iv）グリッチ事象の有る電流形状に関するサンプル採取された電流データ、グラフ（v）電流形状の一次導関数、グラフ（vi）電流形状の二次導関数、及びグラフ（vii）電流形状の三次導関数、を示している。

グラフ（i）では、電流形状が滑らかな曲線であることが分かる。この電流形状の導関数をグラフ（ii）に示しており、負の勾配の直線であることが分かる。従って、電流形状の二次導関数は直線である。

比較すると、グラフ（iv）の電流形状は、印が付けられた場所に不連続性を有していることが分かる。電流形状の一次導関数をグラフ（v）に示しており、不連続性を有しているために、一次導関数は、グラフ（ii）の様な直線ではない。

グラフ（iv）では、電流形状の二次導関数は、グリッチ事象の電流形状とみなされており、痕跡内に最小値がある（その最小値はグリッチの位置の中央にある）ことが分かる。従って、グリッチの存在は、二次導関数を計算し、閾値を超える領域の二次導関数を分析することによって好都合に判定される。最小値（又は、グリッチ分析が噴射サイクルのフロントエンドで実行される場合は最大値）の位置は、グリッチ場所と一致することに注目して頂きたい。

電流形状の三次導関数を計算すると、グリッチの場所（グラフ（vii）参照）を確認することができ、グリッチは、三次導関数がゼロと交差する点にある。
本発明の第２の実施形態による、成功した検出のルールと基準は、微分アレイの値に基づいて単純且つ頑強に設計されている。二次微分は所与の閾値（ｄ２閾値）より大きく、三次微分（ｄ３）は、ｄ２閾値より上方の同じ点の範囲内でゼロと交わらなければならない。更に、スパイク／ノイズにより誤った引き金が引かれるのを回避するには、ｄ３がゼロと交わっていることを検出するのに、有効範囲内に最低数の点がなければならないという特徴を有している。

ｄ３がゼロと交わる方法を使用するのは、ｄ２値が高い（即ち、ｄ２閾値を上回る）区域であっても、実際の最大値だけが検出されるということを意味している。ｄ３システムのこの利点は、可能なグリッチ特性に対して、最大可能範囲の数値を試験できることを意味している。更に、同じ設定で最大範囲の異なる弁応答を確実に分析できるようにする、比較的低いｄ２閾値の値を使用することができる（即ち、ユニット間で扱うことができる変化を最大にする）ことを意味している。

上記検出方法を使うと、異なる弁運動事象を区別することができという利点がある。ウインドウは線形に動き、ｄ２閾値は容易に変えることができるので、これらのパラメーターを制御すると、第１跳ね返り（弁がそのストッパに当たった最初の衝撃）、第２跳ね返り（第１跳ね返り後に、弁の動きがその元の経路に戻り、再びストッパに衝突するが、力と速度は落ちている）、及び他の跳ね返り事象を検出することができる。様々な跳ね返り事象を検出する能力は、弁の動きの開発と分析に有用であり、更に詳細に研究するに値する。跳ね返りデータを集めることができるという第２の重要な利点は、この跳ね返りデータを、タイミングを制御するために、第１跳ね返りグリッチの代わりに使用できることである。例えば、弁がそのストッパに当たるのが迅速であれば、（弁座回りの流れが制約されることによる加圧の様な）対応する流体事象が発生するだけの時間はない。

この場合、弁はそのストッパに近づくにつれて動きが遅くなるので、第２跳ね返りは、物理的事象のより良い予測子となる。
微分計算の方法について、図１４から図２０と結び付けて以下に述べる。

図１４は、電流形状１２０を示している。サンプリングウインドウの間に、電流は、サンプルポイント１２２で示している様に、等時間間隔ｘで、ｍ回サンプル採取されている（この例ではｍ＝２５）。

図１５は、サンプル採取されたデータポイント１２２を示しており、電流サンプルの大きさが各データポイント毎に標示されている。各データポイントには、１から２５まで番号が付けられている。

微分間隔（ｄｓ）のパラメーターが、データに課される濾過処理又は「平滑化」の量を制御するのに用いられる。ｄｓは、サンプル採取されたポイントの間の間隔の数と定義され、微分処理に用いられる。図１６は、図１５のデータサンプルを、微分間隔５で示している。

電流サンプル上の任意の２つの点の間の勾配は、その２つの点の中間にある点の微分と等価なので、ｄｓだけ間隔を空けて配置されている点の間の勾配は、２つの点の中間点の傾斜を与える。従って、ｄｓは、ｄｓ＝１（連続しているポイント、濾過処理無し）と、

（サンプルの大きさの半分）との間に限定される。連続するポイント間の勾配は、

であり、

である（ｎは、１からｍまでの個々のポイント番号とする）。導関数間隔ｄｓを使うと、上式は、

となる。サンプルを採取する時間間隔が一定で、ｓｓ（サンプル間隔）と等しければ、更に勾配の測定が減り、

となる（分かり易くするために、勾配位置を

としているが、実際の検出プロセスでは用いない）。ｄｓとｓｓは、制御されるパラメーターであり、検出ループが繰り返されている間は一定であるので、それらは無視してよい。それらを無視できるのは、検出プロセスが、必ずしも時間的な絶対位置を知らなくてよいからであり、ｄｓとｓｓが一定であるときは、それらは、

という形態の冗長マルチプライヤとして効果的に作用する（検出ルールに適用されるる閾値は、これを考慮しなければならないことに注目されたい）。従って、勾配の測定は、

に減る。これは、演算に関して、導関数計算が、ｙのアレイから抽出された２つの番号の差となり、ｘ成分が一定になることを意味している。この方法では、微分計算のための計算の複雑さとメモリ要件の両方が軽減される。

本方法は、特に、浮動小数点能力へのアクセスを有していないか、それを必要としない埋め込み型ハードウェアアプリケーションに適している。連続するデータポイントの間の差を見るのではなく、時間的に互いに間隔が空いている（即ち連続していない）幾つかのユニットであるデータポイントの間の差を調べるものであり、これが演算上の利点を導くこの特徴である。

図１６の最初の２つのデータポイントの導関数計算を図面に示している。導関数計算は、図１６に示す全てのデータポイントに対して実行され、その結果は別のグラフにプロットされている（図１７参照）。

先に述べた様に、図１７は、図１６のサンプル採取された電流値から計算された一次導関数の値のグラフである。サンプル採取された電流の二次導関数を得るため、図１７のデータポイントに対し、先に述べた導関数計算が繰り返される。図１７の最初の２つのデータポイントに対する二次導関数計算を、これも図面にも示しているが、この計算は、図１３の一次導関数のデータポイント全てに対して実行して、別のグラフ（図１８）を作成しており、これは、時間に対する二次導関数を示していることに注目して頂きたい。

電流形状の三次微分を導くため、図１９のデータポイントに対し、再び導関数計算を繰り返している。この計算を、図１８の最初の２つのデータポイントに対して再び行い、この計算の結果である三次微分のグラフを図１９に示している。

図２０は、グリッチウインドウの間にサンプル採取された電流と、一次、二次、及び三次導関数を示す組み合わせグラフである（即ち、図１４から図１９の組み合わせ）。先に述べた導関数計算の形態は、計算が２つのデータポイントの間の差を取ることに依存しているので、データポイントの数が減り、従って、最後の５つのデータポイントは、ｄｓ＝５である先の例では、微分値を計算するための対応するデータポイントを有しないことになる。

グリッチ事象の存在は、図１４から、二次微分に最小値が存在することによって判定できることに注目して頂きたい。この最小値の位置は、噴射サイクル内のグリッチ事象の位置を提供しており、この位置は、図１９の三次微分グラフを、ゼロと交差するポイントに関して分析することによって確認される。

図１４から図２０は、本発明の第２の実施形態による、図１４に与えられた代表的な波形から抽出されたデータを使った、分析プロセスを視覚的に示している。時間と電流の実際の単位は、分かり易くする目的で示されている。実際、このデータは、較正されず、単位も無く、メモリに記憶されている整数値で表されている。つまり、データの表示は、無単位である。整数値は、データの取り扱い及び操作要件を最小にするサンプリングルーチンから直接送られる。

先に述べた通り、検出されたグリッチ事象は、個々別々のタイミングポイント（即ち、弁運動への、或いは弁運動の、鋭い／不連続な変化）に対応している。従って、グリッチ事象が検出されると、検出器は、弁運動信号を、例えば、この個々別々のタイミングポイントを備えている車両のＥＣＵへ出力する。

上に述べた実施形態は、例として提供しているに過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲に定められているものと理解されたい。更に、説明した実施形態は、個別に、又は組み合わせて用いてもよいものと理解されたい。

グリッチと非グリッチの電流波形を比較した略図である。 電磁制御弁アクチュエータ用の駆動回路の簡単な回路概略図である。 図３ａは、１回の燃焼サイクル中にアクチュエータを通る電流の典型的な形状を示している。

図３ｂは、図３ａの電流形状に対応するアクチュエータの弁運動を示している。
図３ｃは、電流形状の引き込み相と保持相の間のサンプリングウインドウを示している。
時間に対する電流／弁運動、並びにサンプリングウインドウを示すグラフである。 保持相の終わりに対し様々な位置にあるサンプリングウインドウを示している。 図４と同様のグラフで、漸進的に後の位置のサンプリングウインドウを示している。 図４と同様のグラフで、漸進的に後の位置のサンプリングウインドウを示している。 図４と同様のグラフで、漸進的に後の位置のサンプリングウインドウを示している。 ３つの噴射サイクルを示しており、それぞれ、パイロット（事前）、主、及び事後の噴射事象を備えており、本発明の方法を、２つ以上の事象を有する噴射サイクルにどの様に適用するかを示している。 本発明の或る実施形態の方法の段階を示す流れ図である。 本発明の或る実施形態の方法の段階を示す流れ図である。 定常状態にあるエンジンの条件で、グリッチ検出時間に対するグリッチウインドウ位置の負の影響を示すグラフである。 過渡的なエンジン条件で、グリッチ検出時間に対するグリッチウインドウ位置の負の影響を示すグラフである。 グリッチ事象がある場合と、グリッチ事象が無い場合の、様々な電流と電流導関数のグラフを示している。 様々な電流と電流導関数の時間に対する痕跡を示している。 様々な電流と電流導関数の時間に対する痕跡を示している。 様々な電流と電流導関数の時間に対する痕跡を示している。 様々な電流と電流導関数の時間に対する痕跡を示している。 様々な電流と電流導関数の時間に対する痕跡を示している。 様々な電流と電流導関数の時間に対する痕跡を示している。 様々な電流と電流導関数の時間に対する痕跡を示している。

４ 電磁アクチュエータ
６ グリッチ検出器
１０ 感知手段
２８ プロセッサ
３０ 制御手段
８０ サンプリングウインドウ

Claims (24)

1. エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出するためのグリッチ検出器（６）であって、前記弁は、弁サイクルの間に前記弁を第１と第２の弁位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータ（４）を備えており、前記エンジンシステムは、前記アクチュエータを通る電流を感知するための感知手段（１０）を備えており、前記検出器は、
   前記感知手段を制御するために配置されている制御手段（３０）と、
   前記アクチュエータ（４）を通る電流に関するデータを前記感知手段から受け取るための入力部と、
   前記受け取ったデータを、電流の不連続性に関して分析するために配置されているプロセッサ（２８）と、
   前記プロセッサが判定した電流の不連続性に基づいて弁運動信号を出力するための出力部と、を備えており、
   前記制御手段は、有限のサンプリングウインドウ（８０）の間に前記感知手段を使用できるようにするために配置されている、検出器において、
   前記制御手段は、更に、
   （i）前記サンプリングウインドウを、第１噴射事象用の第１ウインドウ位置から、漸進的に１回又は複数回の後続の噴射事象用の後のウインドウ位置へ動かし、
   （ii）少なくとも２つの以前のウインドウ位置の弁運動信号出力に基づいて、新しいサンプリングウインドウ位置を計算し、
   （iii）後続の噴射事象用の前記新しいサンプリングウインドウ位置をフィードバックするために配置されていることを特徴とする検出器。
2. 後続の噴射事象は、連続する噴射事象である、請求項１に記載の検出器。
3. 後続の噴射事象は、連続する噴射サイクル内のパイロット、主、又は事後の噴射事象の内の１つである、請求項１に記載の検出器。
4. 前記新しいサンプリングウインドウ位置は、前記少なくとも２つの以前のウインドウ位置の中央位置として計算され、それに対して弁運動信号が出力される、請求項１から３の何れかに記載の検出器。
5. 前記感知手段（１０）は、前記サンプリングウインドウの間に、電流を、複数のサンプルポイントでサンプル採取するために配置されている、請求項１から４の何れかに記載の検出器。
6. 前記電流パラメーターは、前記感知抵抗器を通る電流である、請求項１から５の何れかに記載の検出器。
7. 前記感知手段（１０）は、前記アクチュエータを通る電流を感知するために配置されている、請求項１から６の何れかに記載の検出器。
8. 前記感知手段（１０）は、感知抵抗器を備えており、前記入力部で受信された前記データは、前記感知抵抗器を通る電流か、又は前記感知抵抗器に掛かる電圧に関係している、請求項１から７の何れかに記載の検出器。
9. 前記弁サイクルは、第１電圧電位が前記アクチュエータに印加され、前記弁が第１状態から第２状態へ動かされる引き込み領域と、第２電圧電位又は第２電圧電位の一連のパルスが前記アクチュエータに印加される保持領域と、を備えている、請求項１から８の何れかに記載の検出器。
10. 前記制御手段（３０）は、前記感知手段（１０）を、前記弁サイクルの前記引き込み領域と前記保持領域の間で使用できるようにするために配置されている、請求項９に記載の検出器。
11. 前記制御手段（３０）は、前記弁サイクルの前記保持領域の後で、前記感知手段（１０）を使用できるようにするために配置されている、請求項９に記載の検出器。
12. 前記制御手段（３０）は、前記アクチュエータを電源から隔離し、前記アクチュエータ（４）と前記電流感知手段を備えた電流経路を開くため、制御信号を、１つ又は複数の制御スイッチに出力するために配置されている、請求項１１に記載の検出器。
13. 前記制御手段（３０）は、前記サンプリングウインドウを漸進的に、連続する噴射サイクル内の前記保持領域の終わりから離れる方向に動かすために配置されている、請求項９から１２の何れかに記載の検出器。
14. 前記プロセッサ（２８）は、前記アクチュエータ（４）を通る電流の時間に対する二次導関数を求めることにより、前記受信したデータを分析するために配置されている、請求項１から１３の何れかに記載の検出器。
15. 前記プロセッサ（２８）は、前記アクチュエータ（４）を通る電流の前記二次導関数内に極大値又は極小値が検出された場合、電流の不連続性の存在を判定するために配置されている、請求項１４に記載の検出器。
16. 前記プロセッサ（２８）は、前記アクチュエータ（４）を通る電流の前記二次導関数が閾値を超えた場合、電流の不連続性の存在を判定するために配置されている、請求項１４又は１５の何れかに記載の検出器。
17. 前記プロセッサ（２８）は、前記アクチュエータ（４）を通る電流の前記二次導関数が、或る設定期間、閾値を超えた場合、電流の不連続性の存在を判定するために配置されている、請求項１６に記載の検出器。
18. 前記プロセッサ（２８）は、前記電流Ｉの時間に関する三次導関数を求めることによって前記電流の不連続性の場所を判定するために配置されており、前記不連続性の場所は、ｄ^３Ｉ／ｄｔ^３＝０である時間と一致する、請求項１４から１７の何れかに記載の検出器。
19. 前記検出器（６）による前記弁運動信号の出力は、前記電流の不連続性の時間に対する場所である、請求項１から１８の何れかに記載の検出器。
20. エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出する方法であって、前記弁は、弁サイクルの間に前記弁を第１と第２の位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータ（４）を備えている、弁の弁運動を検出する方法において、
    前記方法は、
    有限のサンプリングウインドウ（８０）の間に前記アクチュエータ（４）を通る電流をサンプル採取する段階と、
    前記サンプル採取された電流を、電流の不連続性に関して分析する段階と、
    前記電流の不連続性に基づいて弁運動を判定する段階と、を有し、
    前記サンプリングウインドウは、第１噴射事象用の第１ウインドウ位置から、漸進的に１つ又は複数の後続の噴射事象用の後のウインドウ位置へ動かされることと、前記方法は、更に、少なくとも２つの以前のウインドウ位置のグリッチ検出信号出力に基づいて新しいサンプリングウインドウ位置を計算する段階と、後続の噴射事象用の前記新しいサンプリングウインドウ位置をフィードバックする段階とを更に含んでいることを特徴とする方法。
21. エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出するためのグリッチ検出器であって、前記弁は、弁サイクルの間に前記弁を第１と第２の位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータ（４）を備えている、検出器において、
    前記アクチュエータ（４）を通る電流に関するデータを受け取るための入力部と
    前記受け取ったデータを、電流の不連続性に関して分析するために配置されているプロセッサ（２８）と、
    前記プロセッサによって判定された電流の不連続性に基づいて弁運動信号を出力するための出力部と、を備えており、
    前記プロセッサは、前記アクチュエータを通る電流の時間に関する二次導関数を求めることによって、前記受け取ったデータを分析するために配置されており、更に、連続していない入力データポイントに対する微分プロセスに基づいて、前記二次導関数を計算するために配置されている、グリッチ検出器。
22. エンジンシステムの燃料噴射器内の弁の弁運動を検出する方法であって、前記弁は、弁サイクルの間に前記弁を第１と第２の位置の間で動かすために配置されている電磁アクチュエータ（４）を備えている、弁の弁運動を検出する方法において、
    前記方法は、
    電流のデータを求めるために、前記アクチュエータを通る電流をサンプル採取する段階と、
    前記サンプル採取された電流データを、電流の不連続性に関して分析する段階と、
    前記電流の不連続性に基づいて弁運動信号を出力する段階と、を有し、
    前記電流データは、前記アクチュエータを通る電流の時間に関する二次導関数を求めることによって分析され、前記二次導関数は、連続していない入力データポイントに対する微分プロセスに基づいている、方法。
23. 上記請求項２０又は２２に記載の方法を実行するためにコントローラー又はエンジン制御ユニットを制御するためのコンピューター読み取り可能コードを担持するための担持媒体。
24. 上記請求項１から１９又は請求項２１の何れかによる検出器を備えている車両のエンジン制御ユニット。

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