一种喷油时刻确定系统及车辆

摘要

本发明实施例公开了一种喷油时刻确定系统及车辆。该系统包括：电流传感器、信号处理器、图像采集器和上位机；电流传感器与信号处理器连接，信号处理器与图像采集器连接；信号处理器、图像采集器分别与上位机连接；电流传感器，用于在接收到喷油器电控驱动单元的驱动信号后，采集喷油器驱动电流信号；信号处理器，用于根据喷油器驱动电流信号，生成图像采集驱动信号；图像采集器，用于根据图像采集驱动信号，控制进行喷油区的图像采集，得到图像采集序列；上位机，用于根据图像采集驱动信号，确定本次喷油过程的驱动开始时刻和驱动关闭时刻，以及根据图像采集序列，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。

权利要求

1.一种喷油时刻确定系统，其特征在于，包括：

电流传感器、信号处理器、图像采集器和上位机；所述电流传感器与所述信号处理器连接，所述信号处理器与所述图像采集器连接；所述信号处理器、所述图像采集器分别与所述上位机连接；其中，所述电流传感器，用于在接收到喷油器电控驱动单元的驱动信号后，采集喷油器驱动电流信号；

所述信号处理器，用于根据所述喷油器驱动电流信号，生成图像采集驱动信号；

所述图像采集器，用于根据所述图像采集驱动信号，控制进行喷油区的图像采集，得到图像采集序列；

所述上位机，用于根据所述图像采集驱动信号，确定本次喷油过程的驱动开始时刻和驱动关闭时刻，以及根据所述图像采集序列，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻；

所述信号处理器，包括电平转换器，用于根据所述喷油器驱动电流信号，生成所述图像采集驱动信号；

所述信号处理器还设置有比较器；所述上位机设置有数模转换器；

所述比较器的第一输入端与所述电流传感器的输出端连接；所述比较器的第二输入端与所述数模转换器的输出端连接；所述比较器的输出端与所述电平转换器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数模转换器的输出端与所述比较器的第二输入端之间设置有分压电阻。

3.根据权利要求1‑2任一项所述的系统，其特征在于，所述上位机，用于根据所述图像采集驱动信号，确定本次喷油过程的驱动开始时刻，包括：所述上位机，用于若识别所述图像采集驱动信号为高电平，则确定本次喷油过程的驱动开始时刻；若识别所述图像采集驱动信号为低电平，则确定本次喷油过程的驱动关闭时刻。

4.根据权利要求1‑2任一项所述的系统，其特征在于，所述上位机，用于根据所述图像采集序列，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻，包括：所述上位机，用于依次根据所述图像采集序列中到达的各目标图像的灰度直方图，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述上位机，用于依次根据所述图像采集序列中到达的各目标图像的灰度直方图，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻，包括：所述上位机，用于根据每次上传的所述目标图像，确定该目标图像的灰度直方图是否满足预设灰度条件，并将首次满足所述预设灰度条件时对应时刻作为本次喷油过程的喷油开始时刻；并将末次满足所述预设灰度条件时对应时刻作为本次喷油过程的喷油关闭时刻。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述上位机还设置有关闭指令输出端，用于在确定所述喷油关闭时刻后，向所述图像采集器发送关闭指令，以控制所述图像采集器停止进行图像采集。

7.根据权利要求1‑2任一项所述的系统，其特征在于：

所述上位机，还用于根据所述驱动开始时刻和所述喷油开始时刻，确定开启延迟时间；

根据所述驱动关闭时刻和所述喷油关闭时刻，确定关闭延迟时间；以及，根据所述喷油关闭时刻和所述喷油开始时刻，确定实际喷油时间。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有如权利要求1‑7任一项所述的喷油时刻确定系统。

说明书

一种喷油时刻确定系统及车辆

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及控制技术领域，尤其涉及一种喷油时刻确定系统及车辆。

背景技术

[0002] 在车辆喷油器工作过程中，车辆喷油器的喷油驱动时间与实际喷油时间存在滞后性。通常喷油器实际喷油时刻滞后于喷油驱动时刻，实际喷油量也与标定喷油量不符。

[0003] 目前，通常采用驱动信号与单次喷射油量检测仪输出的模拟油量信号作对比的方式检测喷油器喷油驱动时刻与实际喷油时刻。这种方式通常需要人工检测对应的驱动脉宽和喷油起始时间关系，人力成本较高且无法实现自动化检测。另一种方式是基于电流的间接检测，通过利用电磁阀电感特性的电流变化率得到喷油器开启响应时刻，通过关闭驱动后的电流波动作为关闭时刻。通过轨压的变化确定针阀的驱动时间，从而映射到喷油时刻。这种基于电流的间接检测方式存在着较大不确定因素，且测量的结果存在着较大的误差。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种喷油时刻确定系统及车辆，以减小喷油器驱动和喷油时刻检测的误差，提高检测的效率和准确度。

[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种喷油时刻确定系统，包括：

[0006] 电流传感器、信号处理器、图像采集器和上位机；所述电流传感器与所述信号处理器连接，所述信号处理器与所述图像采集器连接；所述信号处理器、所述图像采集器分别与所述上位机连接；其中，

[0007] 所述电流传感器，用于在接收到喷油器电控驱动单元的驱动信号后，采集喷油器驱动电流信号；

[0008] 所述信号处理器，用于根据所述喷油器驱动电流信号，生成图像采集驱动信号；

[0009] 所述图像采集器，用于根据所述图像采集驱动信号，控制进行喷油区的图像采集，得到图像采集序列；

[0010] 所述上位机，用于根据所述图像采集驱动信号，确定本次喷油过程的驱动开始时刻和驱动关闭时刻，以及根据所述图像采集序列，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。

[0011] 第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆，所述车辆被执行时实现如本发明实施例中的任一所述的喷油时刻确定系统。

[0012] 本发明实施例通过采用软硬件结合的方式，实现了喷油器驱动开闭时刻与喷油开闭时刻的确定过程的自动检测。通过外部硬件电路，无需制备较高配置的单次喷射油量检测仪，节约了硬件成本。通过软件对图像采集器获取的图像序列进行处理的方式确定喷油器驱动与喷油开闭时刻，无需进行复杂分析，提高了检测效率。另外，由于上述方案无需基于电流进行喷油时刻的间接确定，减少了误差的引入，因此还提高了计算结果的准确度。

附图说明

[0013] 图1A是本发明实施例一中的一种喷油时刻确定系统的结构示意图；

[0014] 图1B是本发明实施例一中的一种喷油时刻确定系统的结构示意图；

[0015] 图2是本发明实施例二中的一种喷油时刻确定系统的结构示意图；

[0016] 图3是本发明实施例三中的一种喷油时刻确定系统的结构示意图；

[0017] 图4是本发明实施例四中的一种喷油时刻确定系统的结构示意图；

[0018] 图5是本发明实施例五中的一种喷油时刻确定系统的特征时刻图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

[0020] 图1A为本申请实施例一提供的一种喷油时刻确定系统的结构示意图，如图1A所示，所述喷油时刻确定系统包括：电流传感器110、信号处理器120、图像采集器130和上位机140。

[0021] 所述电流传感器110与所述信号处理器120连接，所述信号处理器120与所述图像采集器130连接；所述信号处理器120、所述图像采集器130分别与所述上位机140连接。

[0022] 所述电流传感器110，用于在接收到喷油器电控驱动单元的驱动信号后，采集喷油器驱动电流信号。

[0023] 所述信号处理器120，用于根据所述喷油器驱动电流信号，生成图像采集驱动信号。

[0024] 所述图像采集器130，用于根据所述图像采集驱动信号，控制进行喷油器的图像采集，得到图像采集序列。

[0025] 所述上位机140，用于根据所述图像采集驱动信号，确定本次喷油过程的驱动开始时刻和驱动关闭时刻，以及根据所述图像采集序列，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。

[0026] 其中，所述图像采集器130可以是任意能够采集图像的装置或设备，例如摄像头、照相机等。优选的，图像采集器130可以是高速工业相机，高速工业相机具有高图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等特点，且曝光时间短，图像采集的帧数范围可以根据实际需求进行确定，例如控制在500‑25000帧。

[0027] 具体的，如图1B所示，电流传感器110的输入端与至少一块喷油器电控驱动单元连接。所述喷油器电控驱动单元用于检测喷油器驱动指令，当接收到喷油器驱动指令时产生驱动信号。电流传感器110用于接收喷油器电控驱动单元的驱动信号，并在接收到驱动信号后采集喷油器驱动电流信号。电流传感器110将接收到的喷油器驱动电流信号发送至信号处理器120，由信号处理器120对喷油器驱动电流信号进行处理。信号处理器120将处理后的喷油器驱动电流信号，生成图像采集驱动信号，并同时发送至图像采集器130与上位机140，由图像采集器130与上位机140对图像采集驱动信号做相应的处理。当信号处理器120发送图像采集驱动信号后，图像采集器130接收到图像采集驱动信号为高电平时，开始采集图像。

[0028] 其中，所述上位机140可以是计算机、电脑等设备。上位机140接收到图像采集驱动信号后，确定本次喷油过程的驱动开始时刻和驱动关闭时刻。上位机140接收图像采集器130发送的图像采集序列后，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。本实施例通过采用软硬件结合的方式，实现喷油器驱动开闭时刻与喷油开闭时刻的确定过程的自动检测。

[0029] 本发明实施例通过采用软硬件结合的方式，实现了喷油器驱动开闭时刻与喷油开闭时刻的确定过程的自动检测。通过外部硬件电路，无需制备较高配置的单次喷射油量检测仪，节约了硬件成本。通过软件对图像采集器获取的图像序列进行处理的方式确定喷油器驱动与喷油开闭时刻，无需进行复杂分析，提高了检测效率。另外，由于上述方案无需基于电流进行喷油时刻的间接确定，减少了误差的引入，因此还提高了计算结果的准确度。

[0030] 参见图2所示的一种喷油时刻确定系统的结构示意图，在上述各技术方案的基础上，在一个可选实施例中，信号处理器120，包括电平转换器，用于根据所述喷油器驱动电流信号，生成所述图像采集驱动信号。

[0031] 具体的，所述电平转换器是能够将喷油器驱动电流信号转换为图像采集驱动信号的装置。所述图像采集驱动信号可以是晶体管‑晶体管逻辑(Transistor Transistor Logic，TTL)电平信号。所述电平转换器可以是由通用运算放大器构成，也可以是由能够实现信号之间电平转换的其他电路构成。通过在信号处理器内加入电平转换器的方式实现了不同信号之间的转换，便于对图像采集器130进行使能控制。

[0032] 由于数据传输时延以及系统误差等原因，导致电流传感器110采集到的喷油器驱动电流信号具备滞后特性，从而影响上位机最终确定结果的准确度。为了避免上述情况的发生，进一步参见图3所示的一种喷油时刻确定系统的结构示意图。在一个可选实施例中，信号处理器120还设置有比较器；上位机140设置有数模转换器；所述比较器的第一输入端与所述电流传感器110的输出端连接；所述比较器的第二输入端与所述数模转换器的输出端连接；所述比较器的输出端与所述电平转换器的输入端连接。

[0033] 具体的，信号处理器120中的比较器可以用来将喷油器驱动电流信号对应电压数据与数模转换器输出的预设电压阈值进行比较。其中，预设电压阈值与喷油器型号和喷油器类型等因素中的至少一种有关，具体可以是由相关技术领域人员针对不同型号或类型的喷油器按经验值进行设定，或通过大量试验确定得到。

[0034] 上位机140中的数模转换器可以将预设电压阈值的数字信号转换为模拟信号，并将喷油器驱动电流信号对应电压数据与预设电压阈值进行比较。若喷油驱动电流信号对应电压数据大于预设电压阈值，则比较器输出高电平；若喷油驱动电流信号对应电压数据不大于预设电压阈值，则比较器输出低电平。比较器的输出端可以与电平转换器的输入端连接，由电平转换器对比较器的输出信号进行相应的转换。

[0035] 本可选实施例根据不同型号或类型的喷油器设置不同的预设阈值，在信号处理器内部引入比较器，在上位机内部引入数模转换器，数模转换器能够将设定阈值的数字信号转换为模拟信号；比较器能够将喷油器驱动电流信号对应电压数据与设定阈值转换后的模拟信号进行比较，从而使得喷油器电流驱动信号的输出滞后性得到补偿，有效解决了喷油器驱动电流信号输出滞后性的问题，有助于提高驱动开始时刻、驱动结束时刻、喷油开始时刻和喷油关闭时刻等数据的准确度。

[0036] 在上述实施例的一个可选实施方式中，所述数模转换器的输出端与所述比较器的第二输入端之间设置有分压电阻。如图4所示，数模转换器的输出端可以直接与比较器进行连接。也可以在数模转换器的输出端与比较器之间设置电阻进行分压。这样做好处在于能够使电路更加安全，避免器件烧坏。

[0037] 在一个可选实施例中，上位机140，用于根据所述图像采集驱动信号，确定本次喷油过程的驱动开始时刻，包括：上位机140，用于若识别所述图像采集驱动信号为高电平，则确定本次喷油过程的驱动开始时刻；若识别所述图像采集驱动信号为低电平，则确定本次喷油过程的驱动关闭时刻。

[0038] 具体的，上位机140通过电平转换器获取图像采集驱动信号，记录本次喷油过程的喷油驱动开始时刻。当上位机140通过电平转换器获取到的图像采集驱动信号为低电平时，记录本次喷油过程的驱动关闭时刻。本可选实施例通过判断接收到的采集驱动信号电平的方式，确定喷油过程的驱动开闭时刻，有效解决了喷油驱动开闭时刻的确定问题。

[0039] 在一个可选实施例中，上位机140，用于根据所述图像采集序列，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻，包括：上位机140，用于依次根据所述图像采集序列中到达的各目标图像的灰度直方图，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。

[0040] 具体的，所述图像采集序列可以是喷油区的图像，图像采集序列可以通过图像采集器130对喷油区不间断的、连续拍摄获取，不同帧率的相机图像采集序列的数量不同。

[0041] 上位机140中包括图像处理算法，能够对图像采集序列的各目标图像进行处理。其中，目标图像可以是图像采集序列中上位机140当前正在处理的图像。喷油器的喷油呈线性的非离散特征，图像处理算法无需对图像采集序列的目标图像中的出油形状进行处理。因此，可以降低对图像处理算法的复杂度需求，减小上位机的计算周期。

[0042] 由于喷油区出油时的像素点的灰度值与不出油时的像素点的灰度值不同，图像处理算法可以仅对目标图像的灰度直方图进行处理，而无需做图像增强与边缘提取等处理。其中，灰度直方图是关于灰度级分布的函数，是对图像中灰度级分布的统计。灰度直方图是将数字图像中的所有像素，按照灰度值的大小，统计其出现的频率。

[0043] 上位机可以依据图像采集序列中各目标图像的灰度直方图确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。示例性的，图像处理算法对图像采集序列中各目标图像的灰度直方图进行处理，获取各目标图像灰度直方图的灰度信息；根据目标图像灰度直方图的灰度信息确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻。

[0044] 本可选实施例通过采用图像处理算法处理图像采集序列中的各目标图像的方式，确定喷油开始时刻和喷油关闭时刻。且所采用的图像处理方法复杂度低，仅通过对目标图像的灰度直方图进行处理就可以确定喷油开启与关闭时刻，减小了计算机的计算周期，使得上位机计算时间的滞后性可以忽略不计。

[0045] 在一个可选实施例中，上位机140，用于依次根据所述图像采集序列中到达的各目标图像的灰度直方图，确定本次喷油过程的喷油开始时刻和喷油关闭时刻，包括：上位机140，用于根据每次上传的所述目标图像，确定该目标图像的灰度直方图是否满足预设灰度条件，并将首次满足所述预设灰度条件时对应时刻作为本次喷油过程的喷油开始时刻；并将末次满足所述预设灰度条件时对应时刻作为本次喷油过程的喷油关闭时刻。

[0046] 具体的，图像采集器130将采集到的图像采集序列上传至上位机，上位机140通过图像处理算法，对每次上传的目标图像的灰度直方图进行处理。为使喷油开启与关闭时刻的确定更准确，可以通过预设灰度条件的方式，将目标图像的灰度直方图与预设灰度条件进行比对。其中，预设灰度条件可以是灰度直方图的预设灰度值，可以将目标图像的灰度直方图的最高峰值与预设灰度值进行比较，也可以是其他预设灰度条件。其中，预设灰度条件可以根据以往采集到的大量图像采集序列的灰度直方图的相关数据，依据相关算法进行自动化设定，也可以是根据人为经验进行设定。

[0047] 具体的，通过确定目标图像的灰度直方图是否满足预设灰度值的方式，确定本次喷油开启与关闭时刻。将首次满足预设灰度条件时对应的喷油时刻作为本次喷油过程的喷油开始时刻，将末次满足预设灰度条件时对应的喷油时刻作为本次喷油过程的喷油关闭时刻。通过设定预设灰度条件的方式，判断图像采集序列中目标图像的灰度直方图是否满足预设灰度条件，并根据满足预设灰度条件的时机，分别进行喷油开始时刻和喷油关闭时刻的确定，提高了确定喷油开启与关闭时刻的准确度。

[0048] 为了便于避免过度使用图像采集器带来机器磨损，同时减少数据资源的浪费，在一个可选实施例中，在一个可选实施例中，上位机140还设置有关闭指令输出端，用于在确定所述喷油关闭时刻后，向图像采集器130发送关闭指令，以控制所述图像采集器停止进行图像采集。

[0049] 具体的，上位机140还设置有关闭指令输出端，当上位机140在确认喷油关闭时刻后，向图像采集器130发送关闭指令，控制图像采集器停止进行图像采集。其中，图像采集器130在未接收到上位机输出的关闭指令前，始终保持高速采集状态。本可选实施例确定喷油关闭时刻后及时关闭图像采集器，使得图像采集器在本次喷油结束后不再工作，直到下次喷油器工作时再次开启，这种方式避免了图像数据资源的浪费，降低了图像采集器的折旧率。

[0050] 在一个可选实施例中，上位机140，还用于根据所述驱动开始时刻和所述喷油开始时刻，确定开启延迟时间；根据所述驱动关闭时刻和所述喷油关闭时刻，确定关闭延迟时间；以及，根据所述喷油关闭时刻和所述喷油开始时刻，确定实际喷油时间。

[0051] 具体的，如图5所示，本次喷油过程的驱动开启时刻标记为T1，驱动关闭时刻标记为T3，喷油开始时刻标记为T2，喷油关闭时刻标记为T3。根据驱动开启时刻T1与喷油开始时刻T2确定开启延迟时间T2‑T1；根据驱动关闭时刻T3与喷油关闭时刻T4确定关闭延迟时间T4‑T3。其中，喷油器在接收到驱动信号时开始喷油的过程中的延迟时间与喷油器内的执行器有关，执行器能够表征喷油器执行动作的快慢，而延迟时间与执行器的性能有关。可以依据喷油器的开启延迟时间与关闭延迟时间对执行器进行优化。其中，上位机根据T3‑T1可以确定理论喷油脉宽11，根据T4‑T2可以确定实际喷油脉宽12，可以根据理论喷油脉宽11与实际喷油脉宽12之间的对应关系，对喷油器的喷油量进行控制。

[0052] 本可选实施例通过确定喷油开启延迟时间与关闭延迟时间的方式，对执行性进行优化。执行器与喷油器执行动作的快慢有关，因此可以通过对优化执行器的方式减小喷油的开启与关闭延迟时间。同时，通过确定理论喷油脉宽与实际喷油脉宽的方式实现了对喷油器喷油量的控制，能够有效防止喷油量的浪费，节省资源。

[0053] 本发明还包括一种车辆的可选实施例，在该车辆中设置有上述各技术方案所提供的喷油时刻确定系统。

[0054] 注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。