JP7175909B2 - 流体噴射装置のフィンガプリント - Google Patents

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Description

本願は、２０１７年３月３日付で出願された米国特許出願第１５／４４９，５１４号の優先権を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書は、流体噴射器のメカトロニクス的応答の特定に関する。
ソレノイド作動型の流体（気体又は液体）弁では、電磁駆動方式が用いられている。この機構には、一般に、コイルと、自由に移動でき且つコイルに電流が流れるとコイルによって生成される磁気吸引力によって駆動されるアーマチャとが含まれる。アーマチャは、常時ばね荷重がかかり、通電位置から離れているが、コイルに電力パルスが印加されると、アーマチャは通電位置まで吸引されて移動して弁を開閉する。一般に、ソレノイドのアーマチャがその作動ストロークの最後まで移動すると、アーマチャはそれ以上の作業を行わない。
ソレノイドは２ポジション弁と組み合わせられることが多く、弁は（通電時には）ソレノイドによって引っ張られ、（非通電時には）ばねによって戻される。ソレノイドに取り付けられた弁は、第１の位置で閉じ、第２の位置で開くことができる。また、２つの弁座を有する切替弁とすることもできる。用途によっては、燃料噴射器（インジェクタ）のように、制御及び診断の目的でソレノイド作動弁の開位置及び閉位置のタイミングを測定することが望ましい。
ディーゼル及びガソリン燃料噴射器の作動時間は正確でなければならない。弁は燃料噴射のタイミングを決定する。弁コントローラは、ディーゼル、ガソリン、又はデュアル燃料のエンジンのシリンダに噴射される燃料の量に影響を及ぼす燃料噴射時間をも特定する。したがって、エンジンのパフォーマンス（シリンダ間のバランス、出力、燃料消費、排気、及び効率）に影響を与える。
総じて、本開示は流体噴射器のメカトロニクス的応答を特定するためのシステム及び技術について述べる。
流体噴射器を特徴付けるためのコンピュータにより実施される方法には、電気波形の集合（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ）を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応する、ステップと、データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップと、データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと、検出しきい値レベル及びデータ集合に基づいて電気波形の集合から選択された第１の電気波形を表すデータ集合の第１の部分集合を識別するステップと、データ集合に基づいて代表的な開き値（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｏｐｅｎｉｎｇ ｖａｌｕｅ、開放時の代表値）を識別するステップと、代表的な開き値及びデータ集合に基づいて代表的な閉じ値（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｃｌｏｓｉｎｇ ｖａｌｕｅ、閉塞時の代表値）を識別するステップと、データ集合及び第１の部分集合に基づいてアンカ値（ａｎｃｈｏｒ ｖａｌｕｅ）を識別するステップと、データ集合、吸引軌跡、第１の部分集合及び代表的な開き値に基づいて、電気波形の集合から選択された第２の電気波形を表すデータ集合の第２の部分集合を識別するステップと、第２の部分集合に基づいて電気的最大値（ｍａｘｉｍｕｍ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｖａｌｕｅ）を識別するステップと、データ集合、アンカ値及び電気的最大値に基づいて開き軌跡を識別するステップと、データ集合に基づいて保持値を識別するステップと、吸引軌跡、開き軌跡、保持値、アンカ値及び代表的な閉じ値を含む流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップと、を含む。
さまざまな実施は、以下の特徴の一部又はすべてを含むこともでき、まったく含まないこともできる。電気波形の集合は流体噴射器の電流波形とすることができ、データ集合は電流波形を表す流体噴射器の電流測定値の第１の集合とすることができ、吸引軌跡は流体噴射器の電流測定値の第２の集合とすることができ、代表的な開き値は流体噴射器の第１の電流測定値とすることができ、アンカ値は流体噴射器の第２の電流測定値とすることができ、電気的最大値は流体噴射器の第３の電流測定値とすることができ、開き軌跡は流体噴射器の電流測定値の第３の集合とすることができる。吸引軌跡を識別するステップは、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形集合の連続するペア（対）を表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｗａｖｅｆｏｒｍ）を特定するステップと、その差分波形はゼロクロス点を含むことを特定するステップと、選択されたペアの第２の波形の時間的な面で局所的な最大値（極大値）を識別し、これをデータの第４の部分集合に追加するステップと、その第４の部分集合を流体噴射器に関連付けられた吸引軌跡として提供するステップとを含むことができる。最初の前記時間的な面で局所的な最大値は、流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響であり得る。データ集合の第２の部分集合を識別するステップは、吸引軌跡の最後の値を識別するステップと、最後の値に対応するデータ集合の部分集合を識別するステップと、識別された部分集合を第２の部分集合として提供するステップとを含むことができる。アンカ値を識別するステップは、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形集合の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、差分波形がゼロクロス点を含む第１の差分波形であることを特定するステップと、ゼロクロス点を流体噴射器に関連付けられたアンカ値として提供するステップとを含むことができる。開き軌跡を識別するステップは、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形集合の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの流体噴射器の電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、特定された差分波形を差分波形のデータ集合に追加するステップと、差分波形のデータ集合内のアンカ点を識別するステップと、差分波形のデータ集合内の電気的最大値を識別するステップと、差分波形のデータ集合内のアンカ値と電気的最大値との間の線の数式表現（ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）を特定するステップと、数式表現と交差する差分値の集合内の値の集合を識別するステップと、識別された値の集合を流体噴射器に関連付けられた開き軌跡として提供するステップとを含むことができる。検出しきい値レベルを特定するステップは、電気波形の集合の１つ以上から公称（ｎｏｍｉｎａｌ、名目）ノイズレベルを推定するステップを含むことができる。この方法は、流体噴射器に関連付けられた代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて流体噴射器のソレノイドを駆動するステップを含むことができる。保持値を識別するステップは、吸引軌跡によって記載された値を含み１つ以上の安定化基準を満たす流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと、第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと、電気的最小値を流体噴射器に関連付けられた保持値として提供するステップとを含むことができる。
流体噴射器用噴射器を特徴付けるためのシステムであって、データ処理装置と、コンピュータ装置によって実行可能な命令を格納するコンピュータメモリ記憶装置とを含み、その命令の実行時に、コンピュータ装置に以下の操作、すなわち、電気波形の集合を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応する、ステップと、データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップと、データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと、検出しきい値レベル及びデータ集合に基づいて電気波形の集合から選択された第１の電気波形を表すデータ集合の第１の部分集合を識別するステップと、データ集合に基づいて代表的な開き値を識別するステップと、代表的な開き値及びデータ集合に基づいて代表的な閉じ値を識別するステップと、データ集合及び第１の部分集合に基づいてアンカ値を識別するステップと、データ集合、吸引軌跡、第１の部分集合及び代表的な開き値に基づいて電気波形の集合から選択された第２の電気波形を表すデータ集合の第２の部分集合を識別するステップと、第２の部分集合に基づいて電気的最大値を識別するステップと、データ集合、アンカ値及び電気的最大値に基づいて開き軌跡を特定するステップと、データ集合に基づいて保持値を識別するステップと、吸引軌跡、開き軌跡、保持値、アンカ値及び代表的な閉じ値を含む、流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップとを含む操作を実行させる、流体噴射器に用いられる噴射器を特徴付けるためのシステムが開示される。
さまざまな実施は、以下の特徴の一部又はすべてを含むこともでき、まったく含まないこともできる。電気波形の集合は、流体噴射器の電流波形とすることができ、データ集合は電流波形を代表する流体噴射器の電流測定値の第１の集合とすることができ、吸引軌跡は流体噴射器の電流測定値の第２の集合とすることができ、代表的な開き値は流体噴射器の第１の電流測定値とすることができ、アンカ値は流体噴射器の第２の電流測定値とすることができ、電気的最大値は流体噴射器の第３の電流測定値とすることができ、開き軌跡は流体噴射器の電流測定値の第３の集合とすることができる。吸引軌跡の識別は、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形集合の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、差分波形はゼロクロス点を含むことを特定するステップと、選択されたペアの第２の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別し、これを、データの第４の部分集合へ追加するステップと、第４の部分集合を流体噴射器に関連付けられた吸引軌跡として提供するステップとを含むことができる。最初の時間的な面で局所的な最大値は、流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響とすることができる。データ集合の第２の部分集合の識別は、吸引軌跡の最後の値を識別するステップと；最後の値に対応するデータ集合の部分集合を識別するステップと；識別された部分集合を第２の部分集合として提供するステップとを含むことができる。アンカ値を特定するステップは、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形集合の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、差分波形がゼロクロス点を含む第１の差分波形であると特定するステップと、ゼロクロス点を流体噴射器に関連付けられたアンカ値として提供するステップとを含むことができる。開き軌跡の識別は、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形集合の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは２つの大きさにおいて連続する流体噴射器の電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、特定された差分波形を差分波形のデータ集合に追加するステップと；差分波形のデータ集合内のアンカ点を識別するステップと、差分波形のデータ集合内の電気的最大値を識別するステップと、差分波形のデータ集合内のアンカ値及び電気的最大値の間の線の数式表現を特定するステップと、数式表現と交差する差分値の集合内の値の集合を識別するステップと、特定された値の集合を流体噴射器に関連付けられた開き軌跡として提供するステップとを含むことができる。検出しきい値レベルの特定は、電気波形の集合の１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを含むことができる。このシステムは、流体噴射器に関連付けられた代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて流体噴射器のソレノイドを駆動するステップを含むことができる。保持値の識別は、吸引軌跡によって記載された値を含み１つ以上の安定化基準を満たす流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと、第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと、電気的最小値を流体噴射器に関連する保持値として提供するステップとを含むことができる。
第１の態様としての流体噴射器を特徴付けるためのコンピュータにより実施される方法は、複数の電気波形を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応する、ステップと、前記データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップと；前記データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと、前記検出しきい値レベル及び前記データ集合に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第１の電気波形を表す前記データ集合の第１の部分集合を識別するステップと、前記データ集合に基づいて代表的な開き値を識別するステップと、前記代表的な開き値及び前記データ集合に基づいて代表的な閉じ値を識別するステップと、前記データ集合及び前記第１の部分集合に基づいてアンカ値を識別するステップと、前記データ集合、前記吸引軌跡、前記第１の部分集合、及び前記代表的な開き値に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第２の電気波形を表す前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップと、前記第２の部分集合に基づいて電気的最大値を識別するステップと、前記データ集合、前記アンカ値、及び前記電気的最大値に基づいて開き軌跡を識別するステップと、前記データ集合に基づいて保持値を識別するステップと、前記吸引軌跡、前記開き軌跡、前記保持値、前記アンカ値、及び前記代表的な閉じ値を含む前記流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップと、を含む。
第２の態様は、第１の態様において、前記複数の電気波形は、前記流体噴射器の電流波形であり、前記データ集合は前記電流波形を表す流体噴射器の電流測定値の第１の集合であり、前記吸引軌跡は流体噴射器の電流測定値の第２の集合であり、前記代表的な開き値は流体噴射器の第１の電流測定値であり、前記アンカ値は流体噴射器の第２の電流測定値であり、前記電気的最大値は流体噴射器の第３の電流測定値であり、前記開き軌跡は流体噴射器の電流測定値の第３の集合である。
第３の態様は、第１又は第２の態様において、吸引軌跡を識別するステップは、前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれが前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアが大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと、前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
前記差分波形がゼロクロス点を含むことを特定するステップと、前記選択されたペアの前記第２の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別し、データの第４の部分集合へ追加するステップと、前記第４の部分集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記吸引軌跡として提供するステップと、を更に含む。
第４の態様は、第３の態様において、最初の前記時間的な面で局所的な最大値は、前記流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める前記流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響によるものである。
第５の態様は、第３又は第４の態様において、前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップは、前記吸引軌跡の前記最後の値を識別するステップと、前記最後の値に対応する前記データ集合の部分集合を識別するステップと、前記識別された部分集合を前記第２の部分集合として提供するステップと；を更に含む。
第６の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様において、前記アンカ値を識別するステップは、前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは２つの大きさにおいて連続する電気波形を表す、ステップと、前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、前記差分波形がゼロクロス点を含む前記第１の差分波形であることを特定するステップと、前記ゼロクロス点を、前記流体噴射器に関連付けられた前記アンカ値として提供するステップと、を更に含む。
第７の態様は、第１乃至第６のいずれかの態様において、前記開き軌跡を識別するステップは、前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの、前記流体噴射器の電気波形を表す、ステップと、前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、前記特定された差分波形を、差分波形のデータの集合に追加するステップと、前記差分波形のデータの集合内の前記アンカ点を識別するステップと、前記差分波形のデータの集合内の前記電気的最大値を識別するステップと、前記差分波形のデータの集合内の前記アンカ値と前記電気的最大値との間の線の数式表現を特定するステップと、前記数式表現と交差する前記差分値の集合内の値の集合を識別するステップと、前記識別された値の集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記開き軌跡として提供するステップと、を含む。
第８の態様は、第１乃至第７のいずれかの態様において、検出しきい値レベルを特定するステップは、前記複数の電気波形のうちの１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを更に含む。
第９の態様は、第１乃至第８のいずれかの態様において、前記流体噴射器に関連付けられた前記代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて前記流体噴射器のソレノイドを駆動するステップを更に含む。
第１０の態様は、第１乃至第９のいずれかの態様において、前記保持値を識別するステップは、前記吸引軌跡によって記述された値を含み、１つ以上の安定化基準を満たす前記流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと、前記第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと、前記電気的最小値を前記流体噴射器に関連付けられた前記保持値として提供するステップと、を更に含む。
第１１の態様としての流体噴射器の噴射器を特徴付けるためのシステムは、データ処理装置と、コンピュータ装置によって実行可能な命令を格納するコンピュータメモリ記憶デバイスと、を備え、その実行時に、前記コンピュータ装置に、複数の電気波形を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応する、ステップと、前記データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップと、前記データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと、前記検出しきい値レベル及び前記データ集合に基づいて前記複数の電気波形から選択された第１の電気波形を表す前記データ集合の第１の部分集合を識別するステップと、前記データ集合に基づいて代表的な開き値を識別するステップと、前記代表的な開き値及び前記データ集合に基づいて代表的な閉じ値を識別するステップと、前記データ集合及び前記第１の部分集合に基づいてアンカ値を識別するステップと、前記データ集合、前記吸引軌跡、前記第１の部分集合、及び前記代表的な開き値に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第２の電気波形を表す前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップと、前記第２の部分集合に基づいて電気的最大値を識別するステップと、前記データ集合、前記アンカ値、及び前記電気的最大値に基づいて開き軌跡を識別するステップと、前記データ集合に基づいて保持値を識別するステップと、前記吸引軌跡、前記開き軌跡、前記保持値、前記アンカ値、及び前記代表的な閉じ値を含む前記流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップと、を含む操作を実行させる。
第１２の態様は、第１１の態様において、前記複数の電気波形は前記流体噴射器の電流波形であり、前記データ集合は前記電流波形を表す流体噴射器の電流測定値の第１の集合であり、前記吸引軌跡は流体噴射器の電流測定値の第２の集合であり、前記代表的な開き値は流体噴射器の第１の電流測定値であり、前記アンカ値は流体噴射器の第２の電流測定値であり、前記電気的最大値は流体噴射器の第３の電流測定値であり、前記開き軌跡は流体噴射器の電流測定値の第３の集合である。
第１３の態様は、第１１又は第１２の態様において、吸引軌跡を識別するステップは、前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択されたそれぞれの部分集合は前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさの面で連続する２つの電気波形を表す、ステップと、前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、前記差分波形がゼロクロス点を含むことを特定するステップと、前記選択されたペアの前記第２の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別し、データの第４の部分集合へ追加するステップと、前記第４の部分集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記吸引軌跡として提供するステップと、を更に含む。
第１４の態様は、第１３の態様において、最初の前記時間的な面で局所的な最大値は、前記流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める前記流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響によるものである。
第１５の態様は、第１３又は第１４の態様において、前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップは、前記吸引軌跡の前記最後の値を識別するステップと、前記最後の値に対応する前記データ集合の部分集合を識別するステップと、前記識別された部分集合を前記第２の部分集合として提供するステップと、を更に含む。
第１６の態様は、第１１乃至第１５の態様において、前記アンカ値を識別するステップは、前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと、前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、前記差分波形がゼロクロス点を含む前記第１の差分波形であると特定するステップと、前記ゼロクロス点を前記流体噴射器に関連付けられた前記アンカ値として提供するステップと、を更に含む。
第１７の態様は、第１１乃至第１６の態様において、前記開き軌跡を識別するステップは、前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの前記流体噴射器の電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、前記特定された差分波形を、差分波形のデータ集合へ追加するステップと、前記差分波形のデータ集合内の前記アンカ点を識別するステップと、前記差分波形のデータ集合内の前記電気的最大値を識別するステップと、前記差分波形のデータ集合内の前記アンカ値と前記電気的最大値との間の線の数式表現を特定するステップと、前記数式表現と交差する前記差分値の集合内の値の集合を識別するステップと、前記識別された値の集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記開き軌跡として提供するステップと、を含む。
第１８の態様は、第１１乃至第１７の態様において、検出しきい値レベルを特定するステップは、前記複数の電気波形のうちの１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを更に含む。
第１９の態様は、第１１乃至第１８の態様において、前記流体噴射器に関連付けられた前記代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて前記流体噴射器のソレノイドを駆動するステップを更に含む。
第２０の態様は、第１１乃至第１９の態様において、前記保持値を識別するステップは、前記吸引軌跡によって記載された値を含み１つ以上の安定化基準を満たす前記流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと、前記第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと、前記電気的最小値を前記流体噴射器に関連付けられた前記保持値として提供するステップと、を更に含む。
本開示で説明されるシステム及び技術は、以下の利点のうちの１つ以上を提供できる。第１に、システムは、噴射器のアーマチャコンポーネント（例えば、弁）の機械的運動を特徴付けて、そのような噴射器の監視、診断、及び予後診断を可能にする。第２に、システムは、噴射器又はその他の電磁アクチュエータの経年変化に対応して、煩雑でないアダプティブ（適用性を有する）な（例えば、動的な）燃料制御を提供できる。第３に、システムは、エンジンの噴射器又は弁の自動較正を可能にする。第４に、システムはシリンダバランシングを可能にし、どの噴射器のアンバランスも検出できる。第５に、システムは、ばねの故障、固着（ｓｔｉｃｋｙ）した弁、弁の摩耗、電気コネクタの緩み、不適切な制御設定等、不正確な燃料供給の診断に用いられる情報を特定できる。第６に、システムは、噴射器関連の障害からエンジンを保護し、制御不能（ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｕｎ－ｏｆｆｓ）、ふらつき（ｗａｎｄｅｒｉｎｇ）、及びその他の不安定性に抗する工程で使える情報を特定できる。第７に、システムは、噴射器アーマチャがバウンドした時間の長さ、最初のバウンドの時期、アーマチャの整定時間のようなバウンド測定基準を特定できる。
一つ以上の実施の詳細は、添付の図面と以下の説明とで明らかになる。他の特徴及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになろう。
図１は、レシプロ（往復動）エンジン用の流体流入システムの一例を示す概略図である。
図２は、流体噴射器の電流波形の一例を示すチャートである。
図３は、流体噴射器の電流波形の集合の一例を示すチャートである。
図４は、吸引軌跡の一例を示すチャートである。 図５は、吸引軌跡の一例を示すチャートである。
図６は、右マージンの一例及び右マージン軌跡の一例を示すチャートである。
図７は、差分波形の集合の一例を示すチャートである。 図８は、差分波形の集合の一例を示すチャートである。
図９は、波形の集合の一例及び開き軌跡の一例を示すチャートである。
図１０は、波形の集合、吸引軌跡、右マージン、右マージン軌跡、電流の保持値、及び開き軌跡の一例を示すチャートである。
図１１は、アクチュエータのフィンガプリントの一例を示すチャートである。
図１２は、流体噴射器の応答を特定するための工程の一例を示すフローチャートである。
本開示は、個々の流体（例えば、燃料）噴射器のメカトロニクス的応答マップ（以後、噴射器の「フィンガプリント」という）を特定するためのシステム及び技術について述べる。流体噴射器は、通常、電磁アクチュエータと機械式流体流入弁とで構成され、その弁の位置により、（エンジンの吸気口に、又は直接エンジンの燃焼室に）噴射される流体（例えば、燃料）の量を制御する。近年の実施の形態では、噴射器は、圧力調整と、燃焼室への直接的な供給とを含むことができる。流体噴射器の流体供給レスポンスが特定されている用途（アプリケーション）では、「フィンガプリント」は、流体噴射器全体のメカトロニクス的応答を表す。このようなフィンガプリントは、弁、弁を駆動するために用いられるアクチュエータ、システムの内部容積、ポート形状、通路形状、その他の幾何学的特徴、又は噴射器の供給から噴射器の配送までの流体供給の動態（ｄｙｎａｍｉｃｓ）を特定できる他の適切な変数の組み合わせなどを組み合わせた固有の電磁的且つ機械的な特性を代表するものである。本開示の目的上、用語「噴射器」には、燃料噴射器又は流体噴射器のようなメカトロニクス的流体コントローラが含まれる。
一般に、厳しい排気及び効率要件を満たすために、エンジンコントローラは、燃焼サイクル内の精確な時間にレシプロエンジンの１つ以上のシリンダのそれぞれに正確な量の燃料を配給するように設計されている。これは一般に、ソレノイド作動型の燃料噴射弁を駆動させる電流波形の開始と持続時間とを調整することにより行われる。弁は、単段式であっても、多段式の電気油圧式又は電気空圧式噴射システムの一部であってもよい。例えば、コモンレールのディーゼル用途では、弁が、油圧の第２段の噴射器（例えば、ノズル）又はポンプを駆動できる。
人の指紋の特徴を分析して個々の人を一意に識別する数式表現を生成する方法と同様に、ソレノイド作動型の流体噴射器のようなメカトロニクス的流体システムのコンポーネント（構成要素）は、作動及び動的挙動を一意に特徴付けることができ、特性マップ又は「フィンガプリント」を識別するために分析できる、固有のパフォーマンス特性を表すことができる。噴射器のフィンガプリントは、例えば、経年変化や汚れなどにより使用中に経時的に変化する場合がある。フィンガプリントは時間の経過とともに再度特定され、比較され、アクチュエータの挙動の変化を識別し、特徴付け、及び／又は診断することができる。例えば、燃料噴射器は新品のときにフィンガプリントを採取し、使用期間（例えば、サービス間隔）後に再度フィンガプリントを採取することができ、迅速且つ容易に噴射器の作動挙動が変わったどうか特定するために、後者のフィンガプリントを前者と比較できる。フィンガプリント情報を、そのような挙動変化の原因の指標として、噴射器へのサービス（例えば、修理又は交換）が必要かどうかを特定するツールとして、サービスが必要になるまでの推定時間を予測するツールとして、噴射器の調整又は較正工程又は燃料噴射器の作動特性に基づいて実行できるその他の適切な工程への入力として、使用できる。
一般に、流体噴射器は、エネルギーレベルが異なる駆動波形の集合（例えば、電流が異なる集合又は電圧が異なる集合）で通電される。本開示では、選択されたエネルギーレベルに基づく個々の駆動を「ショット（ｓｈｏｔ）」又は「ラン（ｒｕｎ）」という。アクチュエータの消費電力は各ショットの間に測定され、対応するフィードバック波形の集合を識別する。フィードバック波形の集合を分析して、対応するいくつかの作動特性を表すデータ及び／又は特徴のいくつかの所定の部分集合を識別する。そのような特徴の例及びそれらを識別する手段を、以下においてより詳細に検討する。まとめると、これらの特徴は、更なる分析又は作動に利用するため、アクチュエータの選択された作動特性を要約したものである。本開示で検討する目的上、「データ」と「データの集合」の概念は同義である。
図１は、レシプロエンジン用の例示的な流体（例えば燃料）流入システム１００を示す概略図である。実施によっては、このシステム１０を用いて、ソレノイド作動型の流体噴射器２０のような噴射器の応答挙動を特定できる。例えばエンジン制御モジュール（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ、ＥＣＭ）のようなアクチュエータコントローラ１００は、噴射器２０の駆動を制御し、噴射器のフィンガプリントを特定するために、駆動に応じて噴射器の挙動の測定に用いられるヒステリシス電流又は電圧のコントローラである。噴射器のフィンガプリントを特定することによって、コントローラ１００は、流体噴射器２０のアーマチャコンポーネント（例えば、弁）の機械的作動を監視、診断、及び／又は予測できる。
例示の流体流入システム１００の流体噴射器２０は、弁２２が機械的な「閉」位置にある第１の構成と、弁２２が機械的な「開」位置にある第２の構成との間を移動可能な弁２２（例えば、ニードル弁）を含むソレノイド弁である。弁２２は、ステータ、ソレノイドコイル、リターンばね、アーマチャを有するアクチュエータ２４（例えばソレノイド）により駆動される。静止時には、ばねは弁２２を「閉」位置に向けて付勢し、それにより、流体通路３５（例えば、燃料ギャラリ）から流体ノズルへの加圧流体（例えば、燃料）の流れを遮断する。流体噴射器２０は、コントローラ１００からアクチュエータ２４へ電流が印加されると作動し、ばねの付勢に打ち勝つために十分な力でアーマチャを吸引し、弁２２を「開」位置に向けて移動させ、加圧流体を、流体通路３５から吸気通路３６へ、そして燃焼室４２の吸気弁４０へ流すことを可能にする。
コントローラ１００は、ソレノイドコイルに通電する制御信号（例えば、電流）を提供し、これにより、噴射器２０が開く。コントローラ１００はまた、制御信号（例えば、電流消費、逆起電力）を監視して、駆動中に噴射器２０の弁がいつ、どのように動くかを特定する。一般的に言うと、さまざまな駆動刺激下での噴射器２０の作動挙動を特定することにより、コントローラ１００は、（例えば、電力を節約するために）噴射器２０のソレノイドコイルへの電流をどのように低減するか、及び／又は、弁２２が「閉」位置から「開」位置まで移動するためにかかった時間を（例えば、弁タイミングの較正（キャリブレーション）、誤作動の診断、誤作動の予測のために）特定できる。
実施によれば、コントローラ１００は、本開示で説明する作動に用いることができる。コントローラ１００は、プロセッサ１０２、メモリ１０４、記憶装置１０６、及びスイッチングコントローラ１０８を含む。プロセッサ１０２は、システム１００内で実行するための命令を処理できる。実施では、プロセッサ１０２は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）プロセッサとすることができる。例えば、非常に高速のＦＰＧＡの出現により、スイッチングコントローラ１０８のロジックを注意深く見て、非常に高速のクロックレートで電流及び電圧波形の非常に小さな変動を検出することが可能となる。
別の実施では、プロセッサ１０２はシングルスレッドプロセッサとすることができる。別の実施では、プロセッサ１０２はマルチスレッドプロセッサとすることができる。実施によっては、プロセッサ１０２は、メモリ１０４又は記憶装置１０６に格納された命令を処理して、流体噴射器２０から情報を収集し、また流体噴射器２０へ制御信号を提供できる。
メモリ１０４は、コントローラ１００内の情報を格納する。実施によっては、メモリ１０４はコンピュータ読取り可能媒体とすることができる。実施によっては、メモリ１０４は揮発性メモリユニットとすることができる。実施によっては、メモリ１０４は不揮発性メモリユニットとすることができる。
記憶装置１０６は、システム１００に大容量のストレージを提供できる。この実施では、記憶装置１０６はコンピュータ読取り可能媒体である。さまざまな異なる実施において、記憶装置１０６は、不揮発性情報記憶ユニット（例えば、フラッシュメモリ）でもよい。
スイッチングコントローラ１０８は、コントローラ１００のために制御信号出力操作を提供する。スイッチングコントローラ１０８は、アクチュエータ２４を駆動するドライバ３０に駆動制御信号（例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバ信号）を提供する。例えば、スイッチングコントローラ１０８は、プロセッサ１０２からの論理レベル信号をアクチュエータ２４のソレノイドコイルを駆動するのに十分な電力で電流及び／又は電圧波形に変換できる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）又は他の切替デバイスを含むことができる。別の実施では、スイッチングコントローラ１０８は、インピーダンス値（Ｌ、Ｒ）、立ち上がり時定数（Ｌ／Ｒ）、及び逆伝播電磁力信号（例えば、逆起電力）のような流体噴射器２０からのフィードバック信号を受信する。
本開示で述べる特徴は、デジタル電子回路で、又は、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアで、又は、それらの組み合わせで実施できる。装置を、情報キャリアに明確に具体化されたコンピュータプログラム製品、例えば、プログラマブルプロセッサによる実行のための機械読取り可能記憶デバイスに実装できる。方法のステップは、命令のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実行され、入力データを操作して出力を生成することによって、説明する実施の機能を実行できる。説明する特徴は、データ記憶システムからデータ及び命令を受信し、データ記憶システムへデータ及び命令を送信するように結合された少なくとも１つのプログラマブルプロセッサ、少なくとも１つの入力デバイス、及び少なくとも１つの出力デバイスを含むプログラマブルシステム上で実行可能な１つ以上のコンピュータプログラムで有利に実施され得る。コンピュータプログラムは、特定のアクティビティを実行するか又は特定の結果をもたらすために、コンピュータで直接的又は間接的に使用できる一連の命令である。コンピュータプログラムは、コンパイラ又はインタプリタの言語を含む、あらゆる形式のプログラミング言語で記述でき、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン、又はコンピュータ環境での使用に適したその他のユニットとして、あらゆる方式に展開できる。
命令のプログラムの実行に適したプロセッサには、例として、汎用及び専用マイクロプロセッサの両方、並びにあらゆる種類のコンピュータの単独のプロセッサ又は複数のプロセッサのうちの１つが含まれる。一般に、プロセッサは、読取り専用メモリ又はランダムアクセスメモリ、或いはその両方から命令とデータを受け取る。コンピュータの重要な要素は、命令を実行するプロセッサと、命令及びデータを保存する１つ以上のメモリである。一般に、コンピュータはまた、データファイルを保存するための１つ以上の大容量記憶デバイスを含む、又はそのデバイスに通信するよう動作可能に結合される。このようなデバイスには、例えば、内蔵ハードディスクやリムーバブルディスクのような磁気ディスク、光磁気ディスク、及び光ディスクが含まれる。コンピュータプログラムの命令及びデータを明確に具体化するのに適した記憶デバイスには、例としてＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリデバイスのような半導体メモリデバイスや、内蔵ハードディスクやリムーバブルディスクのような磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ及びＤＶＤ－ＲＯＭディスクなど、すべての形態の不揮発性メモリが含まれる。プロセッサとメモリは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）で補完でき、又は、ＡＳＩＣに組み込むことができる。
実施によっては、この検出を使って、閉弁時期データとともに、流体噴射器２０の駆動タイミングを較正及び補正して、流体配給（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）の精度及び／又は再現性を改善することができる。実施によっては、噴射器の動的作動特性の特定により、流体噴射器２０が経年変化するにつれて、煩雑でないアダプティブな（例えば、動的な）流体調整（ｔｒｉｍｍｉｎｇ）が可能になる。実施によっては、作動特性検出を使って、流体噴射器２０を駆動させるために使用される駆動波形の後半の段階で電流を減らすことができ、それは用途によっては電力消費を減らし、寿命を延ばし、及び／又は流体噴射器２０及び／又はコントローラ１０のコストを減らすために行うことができる。
図２は、噴射器の電流波形２００の一例を示すチャートである。実施によっては、電流波形２００は、図１例示するコントローラ１００が例示の流体噴射器２０の弁２２を開く際に、観察される電流として表すことができる。
一般に、コントローラ１００は、実質的に全体の電流プロファイルを複数のセグメントに細分化することにより、駆動のための電流プロファイルを定義する。実施によっては、それぞれのセグメントは、ＦＥＴブリッジ回路の制御方式を定義する一連のパラメータで構成できる。実施によっては、それぞれのセグメントは、ハイサイド及び／又はローサイドコンパレータ（ＨＳＣ／ＬＳＣ）の切替えを分析するように構成できる。実施によっては、ＦＰＧＡを用いて信号のフィルタリングを実行して、セグメンテーションを実行する前にＦＥＴ関連のノイズを減らすことができる。
電流波形２００は、例えば、流体噴射器２０の弁２０を開くときのような、噴射器が駆動するときに観察される電流を表す。電流波形２００は、さまざまな駆動段階を表すいくつかのセグメントを含む。
吸引段階（ｐｕｌｌ－ｉｎ ｐｈａｓｅ）２１０の間、電流を増加して、アーマチャ（例えば、弁２２）に作用する磁場の強度を増加させる。磁場の強度が増加すると、ある時点でアーマチャはその座（例えば、「閉」位置）から動き始め、停止位置（例えば、「開」位置）まで加速する。
ヒステリシス制御段階２２０の間、電流波形２００は、アーマチャがハードストップに当たる（例えば、弁２２が「開」位置に達する）ことに応じて振動する。ヒステリシス制御段階２２０の間、電流波形２００は上下する。コイル電流の上下する時間は、以下の式で記述できる。
Figure 0007175909000001
ここで、
Ｌはコイルインダクタンス（ヘンリ）であり、コイル電流Ｉ（アンペア）とアーマチャ位置ｘ（メートル）との関数である。
Ｖは、その段階中に供給される電圧（ボルト）である。
ＥＭＦｂは逆起電力（ボルト）である。
Ｒは、コイル抵抗（オーム）である。
電圧は、ブースト電圧又はバッテリ電圧とすることができるが、通常は、２４Ｖのバッテリ電圧がコモンレール用途に用いられる。ＥＭＦｂはアーマチャの移動中に発生する逆起電力を指し、吸引段階における駆動電圧と向きが反対である。アーマチャが例えば「開」位置のようなハードストップに達すると、ＥＭＦｂが急激に実質的にゼロに低下する。これは、電流及びＦＥＴコンパレータの波形を監視することによって検出できる。本開示で述べるヒステリシス電流制御の下で、弁２２が「開」位置にいつ到達したかを特定するために、ＦＥＴコンパレータのデューティサイクルが監視される。弁２２が「開」位置に達する時期は、弁開時間（ｖａｌｖｅ ｏｐｅｎ ｔｉｍｅ、ＶＯＴ）と見なされる。
ヒステリシス制御段階２２０は、弁２２が「開」位置で停止する前と後との２つの間隔に分割できる。ＥＭＦｂは、弁２２が停止位置に当たる前は非常に大きく、弁２２が停止位置に当たると急激に実質的にゼロまで低下する。上式から、電流スルーレート（ｓｌｅｗ ｒａｔｅ）は主にＥＭＦｂによって制御される。インダクタンス（Ｌ）、抵抗（ＩＲ）、及び電圧（Ｖ）は定数として近似できる。そのような状況下では、弁２２が停止位置に当たった後、スイッチングコントローラ１０８（例えば、ＦＥＴコンパレータ）のパルス幅変調（ＰＷＭ）デューティサイクルが横ばいになる可能性がある。使用中、ヒステリシス制御は、実際には、Ｔ２内でさらに多くの分割と興味深い／有用な電流制御形状とが可能な高速（例えば、１０マイクロ秒）のループレートを有する。例えば、ヒステリシス制御は、第１の衝撃（衝突）で検出可能な鋭い最小値又は検出可能な高い信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）特性が生成されるように駆動できる。
ＥＭＦは、電磁誘導のファラデーの法則の原理によって説明される。これは、磁場との動的インタラクション（相互作用）により、電気伝導体に起電力又は電圧が発生することである。レンツの法則は、誘導電界の方向を説明している。これは、レンツの法則と、電磁誘導のファラデーの法則の原理とによって説明され、下式で与えられる。
Figure 0007175909000002
これは、誘導電圧（ε）が磁束（Φ）の変化の向きと反対であることを示す。レンツの法則は、アーマチャが磁場内を移動するときに生成される逆起電力（ＢＥＭＦ）を説明している。ＢＥＭＦはアーマチャの速度に比例して増加し、アーマチャの移動が停止するとゼロになる。
図３は、流体噴射器２０の電流波形３００の集合の一例を示すチャートである。電流波形３００のそれぞれは、図１に例示のコントローラ１００において例示の流体噴射器２０の弁２２が、異なる駆動電流レベルに応じて開く際の、別個のショット（例えば、ラン、駆動）について観察された電流を表す。本開示で検討する例では、一般に、（例えば、ソレノイド型アクチュエータを駆動するため）さまざまな印加駆動電流から生じる電流波形について説明するが、態様によっては、さまざまな駆動電圧の印加から生じる電圧波形の集合に基づいて同様の手法を用いて他の形態のアクチュエータ（例えば、ピエゾアクチュエータ）を特徴付けることができる。
図４及び図５は、吸引軌跡４００の一例を示すチャートである。図４は、電流波形３００の集合の上に重ねられた吸引軌跡４００を示し、図５は、吸引軌跡のみを（例えば、アクチュエータのフィンガプリントの補助コンポーネントとして）示す。
制御及び信号処理用途では、干渉、電磁誘導放射及び歪みのようなノイズは、信号パターンの検出及び診断における潜在的な障壁である。したがって、本開示で述べる工程のような自動化されたフィンガプリントの工程に必要な信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を改善するために、ノイズの推定と対策を実施できる。
この工程のステップでは、電流波形の公称ノイズレベルが推定される。実施によっては、このような検出の実行に最適な場所は、工程の開始時と終了時の最初の数ショットの間である。実施によっては、所定数のサンプルを評価して、良好な統計的測定値を取得できる。ノイズのスパイクとリンギング（ｒｉｎｇｉｎｇ）は、アーマチャのバウンドのような実際の信号のアーチファクトがフィルタリングの影響を受けないように注意しながら、信号対ノイズを改善するために除外できる。実施によっては、過剰なノイズが検出された場合、自動化工程を繰り返すことができるが、ノイズが続く場合、診断警告をユーザへ送信し、フィンガプリントの処理を中止してもよい。実施によっては、シールド、接地などの追加のノイズ軽減手順を実行することもできる。
信号対ノイズは、許容可能と判断されると、今後のステップのしきい値及びスケーリングを作成するために用いられる。工程が真の信号として検出できる最も弱い信号である感覚しきい値が最初に計算される。検出しきい値レベルは、認識のためのしきい値であって、この感覚しきい値の係数倍、通常は２乃至６倍である。この工程では、推定されるノイズに応じて係数を特定できる。この検出しきい値を用いて、情報を歪める可能性のあるランダムノイズから、信号に含まれる情報が持つパターンを識別する能力を定量化できる。
吸引軌跡４００は、噴射開始（Ｓｔａｒｔ－Ｏｆ－Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ、ＳＯＩ）点４１０の集合を含む。波形３００のそれぞれについて、ＳＯＩ点４１０（例えば、閉じ（閉塞）点、弁開時期（ＶＯＴ））は、対応する波形３００のＢＥＭＦと一致し、突然ゼロに低下する。実施によっては、ヒステリシス制御フェーズ２２０（例えば、Ｔ２、吸引－保持期間）の間に電流波形の最小値を調べることにより、又はスイッチングコントローラ１０８のデューティサイクルから、この挙動を監視できる。
図７及び図８を簡単に参照すると、それぞれの噴射ショットが、その段階的な隣接するショットと比較されている。これは、波形３００のうちの１つのそれぞれの点について、別の波形（例えば、一般に、より小さな隣接する波形）の時間的な面での対応する点の電流値を識別して、差分波形７００を形成することによって行われる。図７及び図８は、電流波形３００の集合から特定されたそのような差分波形の集合及び部分集合を示す。
図７及び図８をさらに参照すると、吸引軌跡の識別段階中に、段階的な隣接するショットから電流波形に大きな変化がある第１の噴射ショットが検出される。実施によっては、２つの隣接する波形間の最小間隔は、信号対ノイズ比に基づくことができる。この第１の大きな変化は、差分波形７１０によって示されている。
図４に戻って参照すると、差分波形７１０が特定される、より大きな方の電流波形３００は、最小吸引電流波形４０２として識別される。このショットの吸引電流は、弁２２が移動し、弁座に戻る前に停止位置（例えば、閉位置）に達した瞬間の状態に対応する。波形４０２に対応するＳＯＩ点は、点４１２として識別される。点４１２は、アーマチャの動きを作り出し、それにより流体流れを作り出すために、磁場の有意な構築を見るのに必要なおおよその最小吸引電流を表す。点４１２は、吸引軌跡４００の第１の（例えば、開始）値も表す。
後続のショットで電流が増加すると、より強い磁場がより迅速に生成されるため、ＳＯＩがより早く発生し、弁２２をより速く停止点へ加速させる。波形３００によって表されるように、電流のそれぞれのステップの増加に対して、それぞれの波形３００のＳＯＩに対応する点４１０が識別され、保存される。ＳＯＩの軌跡が作成され、これは、吸引軌跡４００（例えば、吸引電流軌跡）である。
吸引電流を特定の点を超えて増加させても、開弁時期を早めることはなく、ジュール又は抵抗熱に寄与する可能性がある。放出される熱の量は、電流の２乗Ｉ２とコイル抵抗Ｒとに比例する。さらに、例によっては、吸引電流が実現する前でも開弁が発生する可能性がある。それを超えると開弁時期に影響を及ぼさなくなるような吸引電流が最大吸引電流として識別される。図７及び図８において、この挙動を示す差分波形７００は差分波形７２０として識別される。図４に戻って参照すると、差分波形７２０が特定されるより大きな方の電流波形３００は、最大吸引電流波形４０４として識別される。図４及び図５において、最大吸引電流波形４０４のＳＯＩは、点４１４として識別される。点４１４はまた、吸引軌跡４００の最後の（例えば、終了の）値を表す。
図６は、右マージン（ｒｉｇｈｔ ｍａｒｇｉｎ、右側限界、あるいは適切なマージン）６００及び右マージン軌跡６１０の一例をそれぞれ示すチャートである。一般的に、吸引電流を特定の点を超えて増加させても、開弁時期を早めることはなく、ジュール又は抵抗熱に寄与する可能性がある。同様に、停止時にアーマチャを安定させるために必要以上に吸引電流を保持することは不要であり、コイル及びドライバ（例えば、ＥＣＵ）の寿命と電力効率に悪影響を与える可能性がある。
右マージン軌跡６１０に寄与する点（例えば、吸引保持電流）は、すべての右マージン点６１２について特定され、右マージン軌跡６１０は、開弁安定性基準の表現として特定される。吸引軌跡４００及び右マージン軌跡６１０は、噴射器の開き（開放）の最適制御の限界を表す。
右マージン軌跡６１０がどのように識別されるかについてのより概念的な例を提供するために、右マージン軌跡８５０を含む図８を再度参照する。先に述べたように、差分波形７１０は最小吸引電流波形４０２に関連付けられて識別され、差分波形７２０は最大吸引電流波形４０４に関連付けられて識別された。右マージン軌跡７５０の特定のために、差分波形の第２のペアが識別される。
上限点８５２は、差分波形８２０の位置を確認することによって識別される。差分波形８２０は、差分波形７２０に続く次の連続的に隣接する差分波形として識別される。差分波形８２０のピーク値は、上限点８５２とみなされる。
下限点８５４は、差分波形８１０の位置を確認することによって識別される。差分波形８１０は、差分波形７１０に続く次の連続的に隣接する差分波形として識別される。差分波形８１０の最小値は、下限点８５４とみなされる。
上限点８５２と下限点８５４との間で補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）が実行され、右マージン軌跡８５０の図において直線で表され、この線はいくつかの差分波形と交差し、これらの交差する点のそれぞれが中間点８５６として取得される。中間点８５６、上限点８５２、及び下限点８５４の集合は、差分領域内の右マージン軌跡８５０とみなされる。
図６を参照すると、右マージン軌跡８５０は、右マージン軌跡６１０として電流－時間の領域にマッピングされる。中間点８５６のそれぞれの電流－時間の座標は、対応する右マージン点６１２として識別するために、電流波形３００の集合の上にマッピングされる。上限点８５２の電流－時間の座標は、対応する右マージン点６１４として識別するために電流波形３００の集合の上にマッピングされ、下限点８５４の電流－時間の座標は、対応する右マージン点６１６（例えば、右マージンアンカ）として識別するために電流波形３００の集合の上にマッピングされる。右マージン点６１２、６１４及び６１６は、合わせて、右マージン軌跡６１０を定義する。右マージン点６１４に関連付けられた電流レベルは、最大吸引電流も表し、これを超えると、アクチュエータによるさらなる駆動パフォーマンスの恩恵が表れないことがあるが、電流は一時的にこのレベルを超えて一時的に増加することは可能である。
右マージン６００は、右マージン点６１６に基づいて識別される。しかしながら、実施によっては、右マージン６００を他の要因に基づいて特定できる。例えば、右マージン６００は、他の同様の（例えば、同じメーカ及びモデルの）流体噴射器の母集団について過去に経験的に特定された設計パラメータ又は右マージン値のような、既知の値に基づく所定の値とすることもできる。
再び図８を参照して、例示の開き軌跡８７０を識別するための工程について検討する。第１の開放の実行（ｏｐｅｎｉｎｇ ｒｕｎ）は、電流のわずかな変化をもたらす第１の弁アーマチャの動きを検出するが、アーマチャが完全に停止点に到達し、弁座へ戻ることなく安定するまで、アーマチャの閉塞又は弁の開放が発生したとは見なされない。多くの場合、安定する前に多くのバウンド（ｂｏｕｎｃｅ、バウンス）が発生することが多い。
流体噴射器の実質的に安定した開放により得られる噴射ショットは、開放ラン又はショット（ｏｐｅｎｉｎｇ ｒｕｎ ｏｒ ｓｈｏｔ）と呼ばれる。このショットの際、アーマチャは加速し、停止位置で突然停止する。上記で述べたレンツの法則により、停止により検出可能な大きなＢＥＭＦの変化が生じる。
図８に示す例では、差分波形７２０のピーク値は、上限開き点８７２として識別される。下限開き点８７４を特定するために、差分波形７１０が分析されゼロクロス点（例えば、差分値がゼロに等しい位置）を特定する。開き軌跡８７０の線によって表されるように、上限開き点８７２と下限開き点８７４との間で補間が実行される。補間は、集合７００内の複数の中間差分波形を交差（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）し、これらの交差点のそれぞれは、中間開き点８７６として識別される。
図９は、波形３００の集合及び開き軌跡９１０の一例を示すチャートである。開き軌跡８７０は、開き軌跡９１０として電流－時間の領域にマッピングされる。中間開き点８７６のそれぞれの電流－時間の座標は、対応する開き点９１２として識別するために電流波形３００の集合の上にマッピングされる。上限開き点８７２の電流－時間の座標は、対応する開き点９１４として識別するために電流波形３００の集合の上にマッピングされ、下限開き点８７４の電流－時間座標は、対応する開き点９１６として識別するために電流波形３００の集合の上にマッピングされる。開き点９１２、９１４及び９１６は、合わせて開き軌跡９１０を定義する。
吸引電流が増加すると、後続の波形のいくつかがアンカ点と呼ばれる点で交差することが分かる。このアンカ点は、弁が開くまでの理想的な時間を表す。現在の例では、下限開き点９１６を用いてアンカ点を識別する。実施によっては、アンカ点を識別するために他の手法を使用できる。例えば、波形３００の集合を直接分析して、波形３００が交差する可能性がある座標を特定できる。これらの交差点の位置を数学的に組み合わせて重心（例えば、平均又は中間交差点）を特定し、重心の座標をアンカ点又はアンカ値として識別できる。
図１０は、波形３００の集合、吸引軌跡４００、右マージン６００、右マージン軌跡６１０、開き軌跡９１０、及び電流保持値１０１０の各例を示すチャートである。
所定の電磁アクチュエータ又は流体噴射器について、吸引軌跡４００で表されるように、アーマチャ（例えば、弁ニードル）が動き始めるためには特定の量の電力が必要である。所定のアクチュエータ又は流体噴射器について、アーマチャを完全に開くためには、特定の量の電力も必要である。これは、開き軌跡９１０で表される。同様に、特定のアクチュエータ又は流体噴射器について、アーマチャが完全に開いたら、アーマチャを完全に開いた状態に保つために、特定の（例えば、一般に少ない）最小量の電力を使う。この電力量は、最小保持電流１０１０と呼ばれる。
実施によっては、アンペアで測定されたコイル電流は磁力を表すことができる（例：Ιｃｏｉｌ（Α）×Ｋｔ（Ｎ／Ａ）＝力（Ｎ））。例えば、力に関する情報は、アーマチャの動き、及び／又は停止時にアーマチャを保持しているものについての見識を提供できる。コイル電圧と合わせて、コイル電流も電力を表すことができる（例えば、定常状態では、Ｖｃｏｉｌ（Ｖ）×Ιｃｏｉｌ（Α）＝電力（Ｗ））。例えば、電力に関する情報を用いて、電源、ドライバ回路、コイル設計（例えば、温度制限）、及びその他の適切な電力関連パラメータを特定できる。別の例では、ドライバは電力を供給するが、アーマチャを動かすのは力である。弁がスタック（固着）した場合、ドライバは更に同じ電力を供給し得るが、アーマチャ及び弁は動かない可能性があるので、力と電力の両方を特定することによって、固着状態を検出できる。
図８に再び戻って参照すると、最小保持電流１０１０は、差分波形７００の集合から特定される。上で検討したように、差分波形８１０の最小値は、下限点８５４としてみなされた。下限点８５４は、最小保持電流１０１０が達成される時間も表すと解釈される。図示の例では、下限点８５４は約１．３８ｍｓ（ミリ秒）で発生する。
図１０を参照すると、下限点８５４の時点で流体噴射器の電磁アクチュエータを通過する電流の量を識別するために、最小吸引電流波形４０２が分析される。下限点８５４の時点で最小吸引電流波形４０２によって示される電流の量は、最小保持電流１０１０として識別される。図示の例では、下限点８５４は約１．３８ｍｓで発生し、最小吸引電流波形４０２は交差点１０１２で１．３８ｍｓに達する。本例では、交差点１０１２は、約３．５Ａの電流レベルで発生する。そのため、現在の例では、最小保持電流１０１０は、交差点１０１２で識別され特定された３．５Ａの電流レベルとして識別される。
図１１は、流体噴射器のフィンガプリント１１００の例を示すチャートである。噴射器のフィンガプリント１１００は、吸引軌跡４００、右マージン６００、右マージン軌跡６１０、開き軌跡９１０、及び電流保持値１０１０の各例を含む。本例では、図３に例示する波形３００の集合として収集された大量のデータを、流体噴射器のフィンガプリント１１００として減らして、まとめることができる。そのため、流体噴射器のフィンガプリント１１００は、波形３００の集合を保存及び／又は送信するのに比べて、より少ない量の保存及び／又はデータ帯域幅を用いて保存及び／又は送信できる。
実施によっては、流体噴射器のフィンガプリント１１００が特定される方法と同様の方法で、１つ以上の追加の流体噴射器のフィンガプリントを後から特定できる。次いで、流体噴射器のフィンガプリント１１００は、後のフィンガプリントと比較するためのベースライン（基準値）として使える。同じ流体噴射器のさまざまなフィンガプリント間の変化は、時間の経過とともに流体噴射器に発生した物理的変化（例えば、機械的摩耗、汚染物の蓄積、電気絶縁の破壊、漏れ）を示すことがある。実施によっては、このような変化を分析して、流体噴射器のコンポーネントがサービス又は交換を必要とする時期を特定又は予測できる。
図１２は、流体噴射器（例えば、燃料噴射器）のメカトロニクス的応答を特定するための工程１２００の一例を示すフローチャートである。実施によっては、工程１２００を、図１のコントローラの例１００によって実行できる。
１２０５では、電気波形の集合を表すデータ集合が受信され、それぞれの波形は、流体噴射器のアクチュエータに提供される選択された電気励起の大きさに対応する。例えば、図３に例示する波形３００の集合を表すデータを、コントローラ１００によって受信できる。
１２１０では、データ集合に基づいて吸引軌跡が識別される。例えば、図４に例示する吸引軌跡４００を識別できる。実施によっては、吸引軌跡を識別するステップは、データ集合の１つ以上の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは、波形集合の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは２つの大きさにおいて連続する電気波形を表す、ステップと、選択された部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、差分波形はゼロクロス点を含むことを特定するステップと、選択されたペアの第２の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別しデータの別の部分集合に追加するステップと、他の部分集合を流体噴射器に関連付けられた吸引軌跡として提供するステップとを含むことができる。例えば、波形７００の集合を分析して、噴射開始（ＳＯＩ）点４１０の集合に基づいて吸引軌跡４００に含まれる波形の集合を識別できる。
実施によっては、最初の時間的な面で局所的な最大値は、流体噴射器の非通電状態から移動し始める流体噴射器ソレノイドアーマチャの影響とすることができる。例えば、ＳＯＩ点４１０は、対応する波形３００のＢＥＭＦと一致して、急激にゼロまで低下する可能性がある。
１２１５では、検出しきい値レベルがデータ集合に基づいて特定される。実施によっては、この検出しきい値レベルを特定するステップは、電気波形の集合の１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを含むことができる。例えば、波形３００の集合の例及び／又は差分波形７００の集合の例を分析して、使用可能な信号をセンサノイズから区別するためのしきい値として使用できる信号対ノイズ比を特定できる。
１２２０では、電気波形の集合から選択された第１の電気波形を表すデータ集合の第１の部分集合は、検出しきい値レベル及びデータ集合に基づいて識別される。例えば、図８に例示する差分波形７００の集合を識別できる。
１２２５では、データ集合に基づいて代表的な開き値が識別される。例えば、図８に例示する差分波形７１０を、図４に例示する最小吸引電流波形４０２に関連づけることで識別できる。
１２３０では、代表的な開き値及びデータ集合に基づいて代表的な閉じ値が識別される。例えば、図８に例示する差分波形７２０を、図４に例示する最大吸引電流波形４０４に関連づけることで識別できる。
１２３５では、データ集合及び第１の部分集合に基づいてアンカ値が識別される。例えば、下限開き点９１６を、アンカ値（例えば、アンカ点）を識別するために使用できる。実施によっては、アンカ値を識別するステップは、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形の集合の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、差分波形がゼロクロス点を含む第１の差分波形であることを特定するステップと、ゼロクロス点を流体噴射器に関連付けられたアンカ値として提供するステップとを含むことができる。例えば、差分波形の集合７００の中から、差分波形７１０のゼロクロス点に位置する下限開き点８７４を識別するために分析できる。
１２４０では、データ集合の第２の部分集合が識別される。第２の部分集合は、データ集合、吸引軌跡、第１の部分集合、及び代表的な開き値に基づいて、電気波形の集合の選択された第２の電気波形を表す。例えば、図６に例示する右マージン軌跡６１０を、吸引電流を増やしても開弁時期を早めることができない、ジュール又は抵抗熱に寄与する境界として識別できる。
実施によっては、データ集合の第２の部分集合を識別するステップは、吸引軌跡の最後の値を識別するステップと、この最後の値に対応するデータ集合の部分集合を識別するステップと、識別された部分集合を第２の部分集合として提供するステップとを含むことができる。例えば、右マージン軌跡６１０は、右マージン点６１４（例えば、右マージン軌跡６１０の第１の値）、右マージン点６１２（例えば、右マージン軌跡６１０の中間値）、及び右マージン軌跡６１６（例えば、右マージン軌跡６１０の最後の値）を識別することにより識別できる。
１２４５では、第２の部分集合に基づいて電気的最大値が識別される。例えば、右マージン点６１４に関連付けられた電流レベルは、最大吸引電流を表すことができ、それを超えると、流体噴射器によって更なる駆動パフォーマンスの恩恵が表されない可能性がある。
１２５０では、データ集合、アンカ値、及び電気的最大値に基づいて開き軌跡が識別される。例えば、図８に例示する開き軌跡８７０は、波形３００の集合に基づく図９の開き点９１２及び開き点９１４に基づいて、識別できる。
実施によっては、開き軌跡を識別するステップは、データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、選択された部分集合のそれぞれは波形集合の連続ペアを表し、それぞれの選択されたペアは、大きさ点で連続する流体噴射器の２つの電気波形を表す、ステップと、選択された第３の部分集合のそれぞれについて、波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと、特定された差分波形を差分波形のデータ集合に追加するステップと、差分波形のデータ集合内のアンカ点を識別するステップと、差分波形のデータ集合内の電気的最大値を識別するステップと、差分波形のデータ集合内のアンカ値及び電気的最大値の間の線の数式表現を特定するステップと、数式表現と交差する差分値の集合内の値の集合を識別するステップと、識別された値の集合を流体噴射器に関連付けられた開き軌跡として提供するステップとを含むことができる。例えば、差分波形７００の集合を分析して、差分波形７２０のピーク値を上限開き点８７２として識別し、差分波形７１０のゼロクロス点を識別して下限開き点８７４を特定し、開き軌跡８７０の線によって表される補間は、上限開き点８７２と下限開き点８７４との間で実行することができ、補間の交点（切片）は中間開き点８７６を識別できる。開き点８７２、８７４及び８７６は、波形３００の集合にマッピングし直すことができ、対応する開き点として９１２、９１４及び９１６が識別され、開き軌跡９１０が定義される。
１２５５では、データ集合に基づいて保持値が識別される。実施によっては、保持値を識別するステップは、吸引軌跡によって記述された値を含み、１つ以上の安定化基準を満たす流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと、第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと、電気的最小値を流体噴射器に関連付けられた保持値として提供するステップとを含むことができる。例えば、図１０に例示する最小保持電流１０１０は、例示の下限点８５４に基づいて識別できる。
１２６０では、吸引軌跡、開き軌跡、保持値、アンカ値、及び代表的な閉じ値が、流体噴射器に関連付けられた特性（例えば、流体噴射器のフィンガプリント）として提供される。例えば、吸引軌跡４００、開き軌跡９１０、最小保持電流１０１０、及び下限開き点９１６によって表されるアンカ値は、図１１に例示する流体噴射器フィンガプリント１１００として提供される。
実施によっては、流体噴射器の電気波形の集合は、流体噴射器の電流波形とすることができ、データ集合は電流波形を表す流体噴射器の電流測定値の第１の集合とすることができ、吸引軌跡は流体噴射器の電流測定値の第２の集合とすることができ、代表的な開き値は流体噴射器の第１の電流測定値とすることができ、アンカ値は流体噴射器の第２の電流測定値とすることができ、電気的最大値は流体噴射器の第３の電流測定値とすることができ、開き軌跡は流体噴射器の電流測定値の第３の集合とすることができる。例えば、波形３００の集合の例は電流波形の集合であり、吸引軌跡４００、開き軌跡９１０、最小保持電流１０１０、及び下限開き点９１６によって代表されるアンカ値は、すべて電流測定に基づいている。ただし、実施によっては、（例えば、ピエゾ流体アクチュエータのフィンガプリント用に）電圧測定値を使用することができる。
実施によっては、工程は、流体噴射器に関連付けられた代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて流体噴射器のソレノイドを駆動するステップを含むことができる。例えば、ソレノイドベースの流体噴射器を分析して、流体噴射器のフィンガプリント１１００のような流体噴射器のフィンガプリントを特定できる。流体噴射器のフィンガプリント１１００によって表されるデータの一部又は全て（例えば、開き軌跡９１０）を用いて、特定の流体噴射器のパフォーマンス特性に固有の方法で（例えば、駆動させるために必要最小量の電力のみを提供することによって、噴射器を開状態に保つために少なくとも必要最小量電力を提供することによって）、流体噴射器のソレノイドの駆動に用いることができる電気波形（例えば、電流波形）を定義できる。
例示のシステム１０及び／又は工程１２００を用いて、例示の流体噴射器のフィンガプリント１１００のような流体噴射器のフィンガプリントを識別できる。例示の流体噴射器のフィンガプリント１１００は、流体噴射器の特性の集合を特定するのに十分な情報を含む。例えば、流体噴射器のフィンガプリント１１００に基づいて、ユーザは以下の特性、すなわち、コイルの自己インダクタンス、コイル抵抗、逆起電力、電気的遅延又は信号からのデッドタイムが含まれるアーマチャの動きの開始、アーマチャの慣性、アーマチャのばね質量アセンブリの有効ばね定数、ばねのセット荷重、推定静摩擦、推定減衰係数、アーマチャの推定衝撃速度、推定残留磁気又は保磁力、電磁力対コイル電流及びアーマチャ位置の推定マップ、公称弁開閉時間、開閉時の公称バウンド、燃料トリム制限、を含む特定の流体噴射器の電気的－機械的－油圧特性を計算できる。実施によっては、ユーザ入力と上記で測定された特性を使用して、以下の診断データ、すなわち、コイルの過熱、低ＥＣＵ電圧、コイル又はバッテリ又はグランドへの短絡、開回路、不適切な配線、弁の固着（例えば、汚れた噴射器、失火、エンジン性能の低下、排気）、ばねの故障、大きなエアギャップ、磁気飽和、バウンドの増加、ショット間の再現性の低下、弁の開閉の遅延、エンジンの失火、詰まった弁又はデブリ（例えば、エンジンのノッキングの原因）、詰まった弁、デブリ又は燃料圧力の不足（例えば、エンジンの失火の原因）、大きな電気的遅延又はデッドタイム（例えば、点火遅延及び／又は燃焼不良の原因）、及び大きな衝撃速度（例えば、アーマチャの摩耗の原因）を示すために用いられる制限又はしきい値を特定できる。
本開示の例は、概して、ソレノイド作動型の流体噴射器について説明されているが、他の態様及び実施が存在する。例えば、本開示で説明されるシステム及び技術は、ソレノイド、サーボモータ、ステッピングモータ、リニアモータ、又はこれらの組み合わせ、及び他の適切な方式のアクチュエータ（例えば、燃料噴射器）のような電磁アクチュエータを採用する他の方式の流体制御にも適用できる。別の例では、本開示で説明されるシステム及び技術は、可燃性流体（例えば、ガソリン、ディーゼル）、不燃性流体（例えば、水）、可燃性ガス（例えば、天然ガス、水素）、不燃性ガス（例えば、酸素、窒素、二酸化炭素）、又は蒸気（例えば、水蒸気）の流入を制御する装置のどのような適切な方式にも適用できる。
実施によっては、流体噴射器のフィンガプリントは、単にアクチュエータの記述とすることができる。例えば、コイル又はソレノイド（例えば、コイルとアーマチャが一体）は、それが使用されていた、又は使用されるシステムの外部（例えば、弁なし、流体なしのベンチテスト）においてフィンガプリントを得てもよい。実施によっては、流体噴射器のフィンガプリントは、アクチュエータが使用される環境の１つ以上の要素と組み合わせてアクチュエータを記述できる。例えば、フィンガプリントは、与えられたアクチュエータ、弁、流体パラメータ（例えば、密度、粘度、潤滑性）、流体入口パラメータ（例えば、流量、圧力、体積）、流体出口パラメータ（例えば、流量、圧力、体積）、温度、またはこれらの組み合わせ、又は流体噴射システムのこれらの別の適切なパラメータの組み合わせで、固有のものとすることができる。
上記ではいくつかの実施について詳細に説明したが、他の変更も可能である。例えば、図に示されるロジックフローは、望ましい結果を得るために、示される特定の順序や順次の順序を必要としない。さらに、説明されたフローから他のステップが追加されたり、ステップが削除されたりすることもあり、説明されたシステムに他の構成要素が追加又は削除されることもありうる。故に、他の実施も以下の特許請求の範囲内に含まれる。
以下、本発明の実施の態様の例を列挙する。
［第１の局面］
流体噴射器を特徴付けるためのコンピュータにより実施される方法であって：
複数の電気波形を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応する、ステップと；
前記データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップと；
前記データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと；
前記検出しきい値レベル及び前記データ集合に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第１の電気波形を表す前記データ集合の第１の部分集合を識別するステップと；
前記データ集合に基づいて代表的な開き値を識別するステップと；
前記代表的な開き値及び前記データ集合に基づいて代表的な閉じ値を識別するステップと；
前記データ集合及び前記第１の部分集合に基づいてアンカ値を識別するステップと；
前記データ集合、前記吸引軌跡、前記第１の部分集合、及び前記代表的な開き値に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第２の電気波形を表す前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップと；
前記第２の部分集合に基づいて電気的最大値を識別するステップと；
前記データ集合、前記アンカ値、及び前記電気的最大値に基づいて開き軌跡を識別するステップと；
前記データ集合に基づいて保持値を識別するステップと；
前記吸引軌跡、前記開き軌跡、前記保持値、前記アンカ値、及び前記代表的な閉じ値を備える前記流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップと；を備える、
コンピュータにより実施される方法。
［第２の局面］
前記複数の電気波形は前記流体噴射器の電流波形であり、前記データ集合は前記電流波形を表す流体噴射器の電流測定値の第１の集合であり、前記吸引軌跡は流体噴射器の電流測定値の第２の集合であり、前記代表的な開き値は流体噴射器の第１の電流測定値であり、前記アンカ値は流体噴射器の第２の電流測定値であり、前記電気的最大値は流体噴射器の第３の電流測定値であり、前記開き軌跡は流体噴射器の電流測定値の第３の集合である、
第１の局面に記載の方法。
［第３の局面］
吸引軌跡を識別するステップは：
前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれが前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアが大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する：
前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
前記差分波形がゼロクロス点を含むことを特定するステップと；
前記選択されたペアの前記第２の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別し、データの第４の部分集合へ追加するステップと；
前記第４の部分集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記吸引軌跡として提供するステップと；を更に備える、
第１又は２の局面に記載の方法。
［第４の局面］
最初の前記時間的な面で局所的な最大値は、前記流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める前記流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響によるものである、
第３の局面に記載の方法。
［第５の局面］
前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップは：
前記吸引軌跡の前記最後の値を識別するステップと；
前記最後の値に対応する前記データ集合の部分集合を識別するステップと；
前記識別された部分集合を前記第２の部分集合として提供するステップと；を更に備える、
第３又は４の局面に記載の方法。
［第６の局面］
前記アンカ値を識別するステップは：
前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは２つの大きさにおいて連続する電気波形を表す、ステップと；
前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する：
前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
前記差分波形がゼロクロス点を含む前記第１の差分波形であることを特定するステップと；
前記ゼロクロス点を、前記流体噴射器に関連付けられた前記アンカ値として提供するステップと；を更に備える、
第１乃至５の局面のいずれかに記載の方法。
［第７の局面］
前記開き軌跡を識別するステップは：
前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは２つの大きさにおいて連続する前記流体噴射器の電気波形を表す、ステップと；
前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する：
前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
前記特定された差分波形を、差分波形のデータの集合に追加するステップと；
前記差分波形のデータの集合内の前記アンカ点を識別するステップと；
前記差分波形のデータの集合内の前記電気的最大値を識別するステップと；
前記差分波形のデータの集合内の前記アンカ値と前記電気的最大値との間の線の数式表現を特定するステップと；
前記数式表現と交差する前記差分値の集合内の値の集合を識別するステップと；
前記識別された値の集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記開き軌跡として提供するステップと；を備える、
第１乃至６の局面のいずれかに記載の方法。
［第８の局面］
検出しきい値レベルを特定するステップは、前記複数の電気波形のうちの１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを更に備える、
第１乃至７の局面のいずれかに記載の方法。
［第９の局面］
前記流体噴射器に関連付けられた前記代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて前記流体噴射器のソレノイドを駆動するステップを更に備える、
第１乃至８の局面のいずれかに記載の方法。
［第１０の局面］
前記保持値を識別するステップは：
前記吸引軌跡によって記述された値を含み、１つ以上の安定化基準を満たす前記流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと；
前記第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと；
前記電気的最小値を前記流体噴射器に関連付けられた前記保持値として提供するステップと；を更に備える、
第１乃至９の局面のいずれかに記載の方法。
［第１１の局面］
流体噴射器の噴射器を特徴付けるためのシステムであって：
データ処理装置と；
コンピュータ装置によって実行可能な命令を格納するコンピュータメモリ記憶デバイスと；を備え、
その実行時に、前記コンピュータ装置に：
複数の電気波形を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応する、ステップと；
前記データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップと；
前記データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと；
前記検出しきい値レベル及び前記データ集合に基づいて前記複数の電気波形から選択された第１の電気波形を表す前記データ集合の第１の部分集合を識別するステップと；
前記データ集合に基づいて代表的な開き値を識別するステップと；
前記代表的な開き値及び前記データ集合に基づいて代表的な閉じ値を識別するステップと；
前記データ集合及び前記第１の部分集合に基づいてアンカ値を識別するステップと；
前記データ集合、前記吸引軌跡、前記第１の部分集合、及び前記代表的な開き値に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第２の電気波形を表す前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップと；
前記第２の部分集合に基づいて電気的最大値を識別するステップと；
前記データ集合、前記アンカ値、及び前記電気的最大値に基づいて開き軌跡を識別するステップと；
前記データ集合に基づいて保持値を識別するステップと；
前記吸引軌跡、前記開き軌跡、前記保持値、前記アンカ値、及び前記代表的な閉じ値を備える前記流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップと；を備える操作を実行させる、
システム。
［第１２の局面］
前記複数の電気波形は前記流体噴射器の電流波形であり、前記データ集合は前記電流波形を表す流体噴射器の電流測定値の第１の集合であり、前記吸引軌跡は流体噴射器の電流測定値の第２の集合であり、前記代表的な開き値は流体噴射器の第１の電流測定値であり、前記アンカ値は流体噴射器の第２の電流測定値であり、前記電気的最大値は流体噴射器の第３の電流測定値であり、前記開き軌跡は流体噴射器の電流測定値の第３の集合である、
第１１の局面に記載のシステム。
［第１３の局面］
吸引軌跡を識別するステップは：
前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択されたそれぞれの部分集合は前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する：
前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
前記差分波形がゼロクロス点を含むことを特定するステップと；
前記選択されたペアの前記第２の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別し、データの第４の部分集合へ追加するステップと；
前記第４の部分集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記吸引軌跡として提供するステップと；を更に備える、
第１１又は１２の局面に記載のシステム。
［第１４の局面］
最初の前記時間的な面で局所的な最大値は、前記流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める前記流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響によるものである、
第１３の局面に記載のシステム。
［第１５の局面］
前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップは：
前記吸引軌跡の前記最後の値を識別するステップと；
前記最後の値に対応する前記データ集合の部分集合を識別するステップと；
前記識別された部分集合を前記第２の部分集合として提供するステップと；を更に備える、
第１３又は１４の局面に記載のシステム。
［第１６の局面］
前記アンカ値を識別するステップは：
前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択されたそれぞれの部分集合は前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する：
前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
前記差分波形がゼロクロス点を含む前記第１の差分波形であると特定するステップと；
前記ゼロクロス点を前記流体噴射器に関連付けられた前記アンカ値として提供するステップと；を更に備える、
第１１乃至１５の局面のいずれかに記載のシステム。
［第１７の局面］
前記開き軌跡を識別するステップは：
前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択されたそれぞれの部分集合は前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは前記流体噴射器の大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
選択された第３の部分集合のそれぞれに対する：
前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
前記特定された差分波形を、差分波形のデータ集合へ追加するステップと；
前記差分波形のデータ集合内の前記アンカ点を識別するステップと；
前記差分波形のデータ集合内の前記電気的最大値を識別するステップと；
前記差分波形のデータ集合内の前記アンカ値と前記電気的最大値との間の線の数式表現を特定するステップと；
前記数式表現と交差する前記差分値の集合内の値の集合を識別するステップと；
前記識別された値の集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記開き軌跡として提供するステップと；を備える、
第１１乃至１６の局面のいずれかに記載のシステム。
［第１８の局面］
検出しきい値レベルを特定するステップは、前記複数の電気波形のうちの１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを更に備える、
第１１乃至１７の局面のいずれかに記載のシステム。
［第１９の局面］
前記流体噴射器に関連付けられた前記代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて前記流体噴射器のソレノイドを駆動するステップを更に備える、
第１１乃至１８の局面のいずれかに記載のシステム。
［第２０の局面］
前記保持値を識別するステップは：
前記吸引軌跡によって記載された値を含み１つ以上の安定化基準を満たす前記流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと；
前記第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと；
前記電気的最小値を前記流体噴射器に関連付けられた前記保持値として提供するステップと；を更に備える、
第１１乃至１９の局面のいずれかに記載のシステム。
１０ システム
２０ 燃料噴射器
２２ 流体流入弁
２４ アクチュエータ
３０ ドライバ
１００ コントローラ
１０２ プロセッサ
１０４ メモリ
１０６ 記憶装置
１０８ スイッチングコントローラ
３００ 電流波形
４００ 吸引軌跡
４０２ 最小吸引電圧波形
４０４ 最大吸引電圧波形
４１０ ＳＯＩ点
６００ 右マージン
６１０、８５０ 右マージン軌跡
６１２、６１４、６１６ 右マージン点
７００、７１０、７２０、８１０ 差分波形
８５２ 上限点
８５４ 下限点
８７０、９１０ 開き軌跡
９１２、９１４、９１６ 開き点
１０１０ 最小保持電流（電流保持値）
１０１２ 交差点
１１００ フィンガプリント

Claims (16)

  1. 流体噴射器を特徴付けるためのコンピュータにより実施される方法であって、
    複数の電気波形を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は前記流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応し、前記複数の電気波形は前記流体噴射器の電流波形であり、前記データ集合は前記電流波形を表す前記流体噴射器の電流測定値の第１の集合である、ステップと；
    前記データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップであって、前記吸引軌跡は、前記データ集合に含まれる前記流体噴射器の噴射開始点に対応する前記流体噴射器の前記電流測定値の第２の集合である、ステップと；
    前記データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと；
    前記検出しきい値レベル及び前記データ集合に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第１の電気波形を表す第１の部分集合を識別するステップと；
    前記データ集合に基づいて代表的な開き値を識別するステップであって、前記代表的な開き値は、前記第２の集合のうちの最小の電流測定値を含む電気波形に対応する前記流体噴射器の第１の電流測定値である、ステップと；
    前記代表的な開き値及び前記データ集合に基づいて代表的な閉じ値を識別するステップであって、前記代表的な閉じ値は、前記第２の集合のうちの最大の電流測定値を含む電気波形に対応する、ステップと；
    前記データ集合及び前記第１の部分集合に基づいてアンカ値を識別するステップであって、前記アンカ値は、前記流体噴射器の弁が開くまでの理想的な時間を表す前記流体噴射器の第２の電流測定値である、ステップと；
    前記データ集合、前記吸引軌跡、前記第１の部分集合、及び前記代表的な開き値に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第２の電気波形を表す前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップであって、前記第２の部分集合は、吸引電流を増やしても開弁時期を早めることができない境界を表す、ステップと；
    前記第２の部分集合に基づいて電気的最大値を識別するステップであって、前記電気的最大値は前記流体噴射器の第３の電流測定値である、ステップと；
    前記データ集合、前記アンカ値、及び前記電気的最大値に基づいて開き軌跡を識別するステップであって、前記開き軌跡は、前記流体噴射器のアーマチャを完全に開くための電力に対応する前記流体噴射器の前記電流測定値の第３の集合である、ステップと；
    前記データ集合に基づいて保持値を識別するステップであって、前記保持値は、前記アーマチャを完全に開いた状態に保つための電力に対応する、ステップと；
    前記吸引軌跡、前記開き軌跡、前記保持値、前記アンカ値、及び前記代表的な閉じ値を備える前記流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップと；
    前記流体噴射器に関連付けられた前記代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて前記流体噴射器のソレノイドを駆動するステップと；を備える、
    コンピュータにより実施される方法。
  2. 前記吸引軌跡を識別するステップは、
    前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれが前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアが大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
    前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、
    前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
    前記差分波形がゼロクロス点を含むことを特定するステップと；
    前記選択されたペアのより大きな方の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別し、前記データ集合の第４の部分集合へ追加するステップと；
    前記第４の部分集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記吸引軌跡として提供するステップと；を更に備える、
    請求項１に記載の方法。
  3. 最初の前記時間的な面で局所的な最大値は、前記流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める前記流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響によるものである、
    請求項２に記載の方法。
  4. 前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップは、
    前記吸引軌跡の最後の値を識別するステップと；
    前記最後の値に対応する前記データ集合の部分集合を識別するステップと；
    前記識別された部分集合を前記第２の部分集合として提供するステップと；を更に備える、
    請求項２又は請求項３に記載の方法。
  5. 前記アンカ値を識別するステップは、
    前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは２つの大きさにおいて連続する電気波形を表す、ステップと；
    前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、
    前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
    前記差分波形がゼロクロス点を含む第１の差分波形であることを特定するステップと；
    前記ゼロクロス点を、前記流体噴射器に関連付けられた前記アンカ値として提供するステップと；を更に備える、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記開き軌跡を識別するステップは、
    前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択された部分集合のそれぞれは前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは２つの大きさにおいて連続する前記流体噴射器の電気波形を表す、ステップと；
    前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、
    前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
    前記特定された差分波形を、差分波形のデータの集合に追加するステップと；
    前記差分波形のデータの集合内の前記アンカ値を識別するステップと；
    前記差分波形のデータの集合内の前記電気的最大値を識別するステップと；
    前記差分波形のデータの集合内の前記アンカ値と前記電気的最大値との間の線の数式表現を特定するステップと；
    前記数式表現と交差する前記差分波形のデータの集合内の値の集合を識別するステップと；
    前記識別された値の集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記開き軌跡として提供するステップと；を備える、
    請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 検出しきい値レベルを特定するステップは、前記複数の電気波形のうちの１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを更に備える、
    請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記保持値を識別するステップは、
    １つ以上の安定化基準を満たす前記流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと；
    前記第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと；
    前記電気的最小値を前記流体噴射器に関連付けられた前記保持値として提供するステップと；を更に備える、
    請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 流体噴射器の噴射器を特徴付けるためのシステムであって、
    データ処理装置と；
    コンピュータ装置によって実行可能な命令を格納するコンピュータメモリ記憶デバイスであって、前記命令の実行時に、前記コンピュータ装置に、
    複数の電気波形を表すデータ集合を受信するステップであって、それぞれの波形は前記流体噴射器のアクチュエータに提供される電気励起の選択された大きさに対応し、前記複数の電気波形は前記流体噴射器の電流波形であり、前記データ集合は前記電流波形を表す前記流体噴射器の電流測定値の第１の集合である、ステップと；
    前記データ集合に基づいて吸引軌跡を識別するステップであって、前記吸引軌跡は、前記データ集合に含まれる前記流体噴射器の噴射開始点に対応する前記流体噴射器の前記電流測定値の第２の集合である、ステップと；
    前記データ集合に基づいて検出しきい値レベルを特定するステップと；
    前記検出しきい値レベル及び前記データ集合に基づいて前記複数の電気波形から選択された第１の電気波形を表す第１の部分集合を識別するステップと；
    前記データ集合に基づいて代表的な開き値を識別するステップであって、前記代表的な開き値は、前記第２の集合のうちの最小の電流測定値を含む電気波形に対応する前記流体噴射器の第１の電流測定値である、ステップと；
    前記代表的な開き値及び前記データ集合に基づいて代表的な閉じ値を識別するステップであって、前記代表的な閉じ値は、前記第２の集合のうちの最大の電流測定値を含む電気波形に対応する、ステップと；
    前記データ集合及び前記第１の部分集合に基づいてアンカ値を識別するステップであって、前記アンカ値は、前記流体噴射器の弁が開くまでの理想的な時間を表す前記流体噴射器の第２の電流測定値である、ステップと；
    前記データ集合、前記吸引軌跡、前記第１の部分集合、及び前記代表的な開き値に基づいて、前記複数の電気波形から選択された第２の電気波形を表す前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップであって、前記第２の部分集合は、吸引電流を増やしても開弁時期を早めることができない境界を表す、ステップと；
    前記第２の部分集合に基づいて電気的最大値を識別するステップであって、前記電気的最大値は前記流体噴射器の第３の電流測定値である、ステップと；
    前記データ集合、前記アンカ値、及び前記電気的最大値に基づいて開き軌跡を識別するステップであって、前記開き軌跡は、前記流体噴射器のアーマチャを完全に開くための電力に対応する前記流体噴射器の前記電流測定値の第３の集合である、ステップと；
    前記データ集合に基づいて保持値を識別するステップであって、前記保持値は、前記アーマチャを完全に開いた状態に保つための電力に対応する、ステップと；
    前記吸引軌跡、前記開き軌跡、前記保持値、前記アンカ値、及び前記代表的な閉じ値を備える前記流体噴射器に関連付けられた特性を提供するステップと；
    前記流体噴射器に関連付けられた前記代表的な開き値に基づくソレノイド駆動波形を用いて前記流体噴射器のソレノイドを駆動するステップと；を含む操作を実行させる、前記コンピュータメモリ記憶デバイスと；を備える、
    システム。
  10. 前記吸引軌跡を識別するステップは、
    前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択されたそれぞれの部分集合は前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
    前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、
    前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
    前記差分波形がゼロクロス点を含むことを特定するステップと；
    前記選択されたペアのより大きな方の波形の時間的な面で局所的な最大値を識別し、前記データ集合の第４の部分集合へ追加するステップと；
    前記第４の部分集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記吸引軌跡として提供するステップと；を更に備える、
    請求項９に記載のシステム。
  11. 最初の前記時間的な面で局所的な最大値は、前記流体噴射器の非通電状態に対して移動し始める前記流体噴射器のソレノイドアーマチャの影響によるものである、
    請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記データ集合の第２の部分集合を識別するステップは、
    前記吸引軌跡の最後の値を識別するステップと；
    前記最後の値に対応する前記データ集合の部分集合を識別するステップと；
    前記識別された部分集合を前記第２の部分集合として提供するステップと；を更に備える、
    請求項１０又は請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記アンカ値を識別するステップは、
    前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択されたそれぞれの部分集合は前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
    前記選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、
    前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
    前記差分波形がゼロクロス点を含む第１の差分波形であると特定するステップと；
    前記ゼロクロス点を前記流体噴射器に関連付けられた前記アンカ値として提供するステップと；を更に備える、
    請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載のシステム。
  14. 前記開き軌跡を識別するステップは、
    前記データ集合の１つ以上の第３の部分集合を選択するステップであって、前記選択されたそれぞれの部分集合は前記複数の波形の連続するペアを表し、それぞれの選択されたペアは前記流体噴射器の大きさにおいて連続する２つの電気波形を表す、ステップと；
    選択された第３の部分集合のそれぞれに対する、
    前記波形のペア間の差に基づいて差分波形を特定するステップと；
    前記特定された差分波形を、差分波形のデータ集合へ追加するステップと；
    前記差分波形のデータ集合内の前記アンカ値を識別するステップと；
    前記差分波形のデータ集合内の前記電気的最大値を識別するステップと；
    前記差分波形のデータ集合内の前記アンカ値と前記電気的最大値との間の線の数式表現を特定するステップと；
    前記数式表現と交差する前記差分波形のデータの集合内の値の集合を識別するステップと；
    前記識別された値の集合を前記流体噴射器に関連付けられた前記開き軌跡として提供するステップと；を備える、
    請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載のシステム。
  15. 検出しきい値レベルを特定するステップは、前記複数の電気波形のうちの１つ以上から公称ノイズレベルを推定するステップを更に備える、
    請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載のシステム。
  16. 前記保持値を識別するステップは、
    １つ以上の安定化基準を満たす前記流体噴射器の第１の安定した波形を識別するステップと；
    前記第１の安定した波形に基づいて電気的最小値を特定するステップと；
    前記電気的最小値を前記流体噴射器に関連付けられた前記保持値として提供するステップと；を更に備える、
    請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載のシステム。
JP2019548052A 2017-03-03 2018-02-27 流体噴射装置のフィンガプリント Active JP7175909B2 (ja)

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