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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Brennkraftmaschinen
und insbesondere ein Verfahren zum Kalibrieren eines Zündaussetzererfassungssystems
eines Kraftfahrzeugmotors.
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Zündaussetzer
von Kraftfahrzeugmotoren steigern die Menge unverbrannter Verbrennungsnebenprodukte,
die den Katalysator passieren. Verbrennungsaussetzer von Motoren
sind eine Folge des Fehlens eines Zündfunkens in einem Zylinder,
einer schlechten Kraftstoffzumessung, einer schlechten Kompression
oder anderer ähnlicher
Bedingungen. Regelmäßige Verbrennungsaussetzer
in einer bestimmten Zeit können
zu Schädigungen
des Katalysators und folglich zu einer gesteigerten Menge unverbrannter
Nebenprodukte führen,
die an die Atmosphäre
abgegeben werden.
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Viele
Kraftfahrzeuge mit einem Kraftstoffregelungssystem sind mit einer
Anzeige für
eine Emissionsfehlfunktion ausgestattet, die einen aussetzenden
Motor und die spezielle, schlecht arbeitende bzw. versagende Komponente
oder die Komponenten identifiziert. Daher kann sich ein Nutzer eines
Kraftfahrzeugs aufgrund des aktivierten Fehlfunktionsindikators
zu einer qualifizierten Kraftfahrzeugwerkstatt begeben, damit die
schlecht arbeitende Komponente repariert oder ersetzt wird, bevor
eine übermäßige Menge
von Abgasnebenprodukten durch das Fahrzeug an die Luft abgegeben
wird.
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Während konventionelle
Ansätze
zum Erfassen von Verbrennungsaussetzern effektiv sind, ist im Stand
der Technik immer noch Raum für
Verbesserungen vorhanden. Im Speziellen erfordert die Kalibrierung
von Zündaussetzererfas sungssystemen wichtige
Zeit und kann zudem teuer sein. Zusätzlich ist es schwierig, eine
optimale Kalibrierung zu erzielen, wenn man die Kalibrierung manuell
durchführt. Infolgedessen
ist die Notwendigkeit für
ein systematisches Kalibrieren der Zündaussetzererfassungssysteme
erforderlich, um das Erfassen von Aussetzern zu optimieren und das
Lesen oder Erkennen von falschen bzw. unechten Aussetzern zu minimieren.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Kalibrieren eines
Zündaussetzererfassungssystems
einer Brennkraftmaschine bereit. Insbesondere stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Sammeln einer Mehrzahl von Gruppen von
Abtastdatenpunkten bereit. Jede der Gruppen der Abtastdatenpunkte
repräsentiert
ein Zylinderzündereignis.
Optional können
Aussetzerereignisse während des
Sammelns der Gruppen der Abtastdatenpunkte erzeugt werden. Unter
Verwendung der gesammelten Datenpunkte wird dann eine Mehrzahl von
Ausgleichsparametern erzeugt und iterativ auf die Abtastdatenpunkte
angewandt, um allgemein das Erfassen von Aussetzerereignissen zu
optimieren. Ausgleichsparameter, die eine hohe Genauigkeit bei der Aussetzererfassung
erzeugen, werden ausgewählt und
können
aus dem Kalibriersystem derart exportiert werden, um an eine Motorsteuerung
in einer Brennkraftmaschine weitergegeben zu werden.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung gehen aus der hiernach
bereitgestellten detaillierten Beschreibung hervor. Man sollte verstehen,
dass die detaillierte Beschreibung die spezifischen Beispiele, die
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung darstellen, ausschließlich zu Zwecken der Illustration
und nicht zur Einschränkung
des Rahmens der Erfindung gedacht sind.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gehen sowohl aus der detaillierten Beschreibung
als auch aus den Zeichnungen und Ansprüchen hervor. Man wird die vorliegende
Erfindung auf Grundlage der detaillierten Beschreibung und den begleitenden
Zeichnungen besser verstehen, die Folgendes zeigen:
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1 stellt
eine seitliche Ansicht eines funkengezündeten Verbrennungsmotors eines
Kraftfahrzeugs im Querschnitt, eine dem Motor zugeordnete Kurbelwelle
und ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuereinheit des Motors
dar, in der das Aussetzererfassungssystem der vorliegenden Erfindung
implementiert ist.
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2 ist
eine vergrößerte Vorderansicht
des Kurbelwellensensorrads und des Kurbelwellensensors, die in 1 gezeigt
sind.
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3 stellt
das Kalibriersystem und das Aussetzererfassungssystem des Kraftfahrzeugs
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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4 ist
ein Blockdiagramm des bei der Kalibrierung des Aussetzererfassungssystems
genutzten Verfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die bei einer Kalibrierung
des Motorgeschwindigkeitsausgleichs durchgeführt werden.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die bei einer On-line-Kalibrierung
des Motorgeschwindigkeitsausgleichs durchgeführt werden.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die bei einer Rauschen-Kompensationskalibrierung
ausgeführt
werden.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die in einer Kalibrierung
für die
Aussetzerstärkenabgleichung
bzw. für
den Abgleich der Zündaussetzergrößenordnung
ausgeführt
werden.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die in einer Kalibrierung
für eine
Zonengrenze eines Bandpassfilters ausgeführt werden.
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10 ist
ein Flussdiagramm, das die möglichen
Schritte von Kalibrierungsiterationen darstellt.
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11 ist
ein Flussdiagramm, das eine für mehrere
Fahrzeuge gültige
Kalibrierung darstellt.
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12A–12D sind graphische Darstellungen, die die Wirkung
des in 3 gezeigten Vorverarbeitungsblocks auf das erfasste
Kurbelwellensignal und das MAP-Signal für einen ersten Satz von Motorbetriebszustand
und Aussetzermuster darstellen.
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13 ist
ein Graph, der die Wirkung des in 3 dargestellten
Blocks zur Abgleichung der Aussetzerstärke auf das erfasste Kurbelwellensignal
darstellt.
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14 ist
ein Graph, der die Wirkung des in 3 gezeigten
Bandpassfilterblocks auf das erfasste Kurbelwellensignal darstellt.
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15 ist
ein Graph, der die Wirkung des in 3 gezeigten
Dezimationsblocks auf das erfasste Kurbelwellensignal darstellt.
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16 ist
ein Graph, der die Wirkung des in 3 gezeigten
Resonanzbeseitigungsblocks auf das erfasste Kurbelwellensignal darstellt.
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17 ist
ein Graph, der die Wirkung des in 3 gezeigten
Abgleichungsblocks für
normale Zündung
auf das erfasste Kurbelwellensignal darstellt.
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18 ist
ein Graph, der die Wirkung des in 3 gezeigten
Dritte Potenzgesetz-Verarbeitungsblocks auf das erfasste Kurbelwellensignal
darstellt.
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19 ist
ein Graph, der die verarbeiteten normalen Zünddatenpunkte und die Aussetzerdatenpunkte
zusammen mit dem dynamischen Schwellenwert zeigt, der mit dem in 3 gezeigten
dynamischen Schwellenwert- und Entscheidungsblock zum Bestimmen
des Auftretens von Motor- bzw. Verbrennungsaussetzern erzeugt worden
ist.
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20A–20D und 21–27 sind Graphen
jeweils entsprechend den 12 bis 19 für einen
zweiten Satz von Motorbetriebszustand und Zündaussetzermuster.
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28 ist
ein Graph eines gemessenen Drehzahlsignals und des gleichen Drehzahlsignals, das
durch die Koeffizienten des Motorgeschwindigkeitsausgleichs kompensiert
worden ist.
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29 ist
eine graphische Darstellung von Koeffizienten des Motorgeschwindigkeitsausgleichs entsprechend
den in 28 enthaltenen Daten.
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30 ist
eine graphische Darstellung von Datensätzen, die für eine Kalibrierung eines Zündaussetzergrößenordnungsabgleichs
gesammelt worden sind.
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Die
folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich
beispielhafter Natur und sie ist in keiner Weise dazu gedacht, die
vorliegende Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Nutzen zu beschränken.
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Nehmen
wir nun Bezug auf 1, ist ein Blockdiagramm des
Motorsystems allgemein am Bezugszeichen 10 gezeigt, in
dem das durch das System der vorliegenden Erfindung kalibrierte
Zündaussetzer-
bzw. Aussetzererfassungssystem implementiert ist. Das System 10 umfasst
eine teilweise im Querschnitt gezeigte und durch Funken gezündete Brennkraftmaschine 12,
die dem Typ der in gewöhnlichen
Kraftfahrzeugen (nicht gezeigt) eingesetzten Brennkraftmaschine
entspricht. Die Brennkraftmaschine bzw. der Motor enthält eine
Mehrzahl von Zylindern, die durch den Zylinder 14 repräsentiert
wird, während
jeder Zylinder einen durch den Kolben 16 repräsentierten
Kolben aufweist, der betriebsbereit im Zylinder angeordnet ist.
Jeder Zylinder ist durch eine Pleuelstange 18 mit einer
Kurbelwelle 20 verbunden. Eine gewöhnliche Motornockenwelle 22 ist ebenfalls
wirksam zum Öffnen
und Schließen
der Einlass- und Auslassventile innerhalb des Motors angeordnet,
wie beispiels weise das dem Zylinder 14 zugeordnete Einlassventil 24,
um dem Zylindern in bekannter Weise während des Ansaugens durch den Kolben
eine Kraftstoff/Luft-Mischung zuzuführen. Ein Saugrohr 25 ist
ebenfalls wirksam mit dem Einlassventil 24 zum Zuführen von
Luft aus der Umgebung des Motors in den Zylinder 14 verbunden,
um Luft für das
dem Zylinder über
das Ventil zugeführte
Kraftstoff/Luft-Gemisch bereitzustellen.
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Der
Motor 12 ist beispielsweise ein konventioneller Viertaktmotor
mit einem Ansaugtakt, in dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch über das
Einlassventil 24 in den Zylinder 14 eingebracht
wird, mit einem Verdichtungstakt, in dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch
den Kolben 16 komprimiert wird, mit einem Arbeits- bzw.
Expansionstakt, in dem ein durch eine Zündkerze 26 gelieferter
Funke das Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet, und mit einem Ausstoßtakt, währenddessen
Gase des verbrannten Kraftstoffs aus dem Zylinder durch ein Abgassystem 28 ausgestoßen werden,
das einen katalytischen Umwandler bzw. Katalysator 29 mit
einem zugeordneten chemischen Katalysator 30 aufweist.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auf die Kalibrierung eines eingebauten
Vier-, Sechs- oder Achtzylinder-Vier-Takt-Motors gerichtet ist, wie beispielsweise
der Motor am Bezugszeichen 12, sollte man erkennen, dass
die vorliegende Erfindung auf jedes bekannte Motorsystem, wie beispielsweise
ein Zwei-Takt-Motorsystem, oder jedes funkengezündete oder Dieselmotorsystem
angewandt werden kann.
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Immer
noch Bezug nehmend auf 1 ist ein Kurbelwellensensorrad
bzw. – geberrad 32 wirksam
an einem Befestigungsansatz 33 für ein Sensorrad durch Schrauben
oder ähnliche
Befestigungsmittel befestigt. Der Befestigungsansatz für das Sensorrad
ist hingegen punktgeschweißt
oder auf eine andere Weise wirksam mit der Kurbelwelle verbunden. Bezug
nehmend auf 2 umfasst das Kurbelwellensensorrad 32 eine
Mehrzahl von Zähnen 34,
die zwischen sich die Schlitze 36 definieren. Die Schlitze 36 arbeiten
als Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeitserfassungspunkte zum Messen
der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle und somit der Motorgeschwindigkeit.
Man sollte verstehen, dass die Begriffe Motorgeschwindigkeit und
Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit innerhalb der Beschreibung austauschbar
verwendet werden können.
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Wieder
Bezug nehmend auf 2 ist ein Schlitz 36a im
Kurbelwellenrad 32 an einer Position ausgebildet, die bevorzugt
einer Kolbenposition von ungefähr
0°-Oberer
Totpunkt (TDC = Oberer Totpunkt) am Ende des Kolbenverdichtungstakts
entspricht. Zumindest ein Schlitz 36b ist in dem Rad 32 angrenzend
an den Schlitz 38a ausgebildet und bevorzugt an einer Position
entsprechend einer Kolbenanordnung von 40° nach dem oberen Totpunkt, d.h. nach
TDC, angeordnet. Man sollte jedoch erkennen, dass andere Schlitze
in dem Kurbelwellensensor zwischen den Schlitzen 36a, 36b ausgebildet
sein können,
um die Zündzeitsteuerung
zu starten oder für andere
Zeitsteuerungszwecke. Die erste und die zweite Kante 37a, 37b sind
mit dem ersten und dem zweiten Schlitz 36a, 36b verbunden.
Die erste Kante entspricht der Einleitung der Winkelgeschwindigkeitsmessungen
der Kurbelwelle für
die Zylinder Nr. 1 und 4 in der Vier-Zylinder-Motoranordnung, während die
zweite Kante der Beendigung dieser Messungen entspricht. Zwei Schlitze 36c, 36d sind
ebenfalls in dem Kurbelwellensensorrad 32 ausgebildet, um
dritte und vierte Kanten 37c, 37d zu bilden, während die
dritte Kante 20° von
der zweiten Kante 37b entfernt auf dem Kurbelwellensensorrad
angeordnet ist und während
die dritte und die vierte Kante ungefähr 60° voneinander beabstandet sind.
In Ergänzung
dazu ist ein Schlitz 36e im Kurbelwellensensorrad 32 ausgebildet,
um eine fünfte
Kante 37e zu bilden, während
die vierte und die fünfte
Kante ungefähr
60° voneinander
beabstandet sind.
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Man
sollte erkennen, dass die Motorzylinder 1 bis 4 für einen
Vierzylindermotor in einer bekannten Reihenkonfiguration orientiert
sind. Als ein Ergebnis weist jeder Zylinder einen 180° Verdichtungstakt
mit einer Zylinderzündfolge
von 1-3-4-2 auf. Winkelgeschwindigkeitsmessungen für die Kurbelwelle 20 werden
durchgeführt,
in dem die Zeitspanne für
eine Kurbelwellenwinkelver stellung θ wie folgt bestimmt wird. Die
anfängliche
Geschwindigkeitsmessung wird für
einen 40° Intervall
für jeden
der vier Zylinder durchgeführt,
nachdem der Kolben den oberen Totpunkt (TDC) am Ende des Verdichtungstakts
erreicht hat. Dieser 40° Intervall
beginnt bevorzugt am Ende des Kolbenverdichtungstakts. Nachfolgend
wird eine zweite Winkelgeschwindigkeitsmessung für einen 60°-Verdichtungstaktintervall für jeden
der vier Zylinder nach ungefähr
einer 20°-Winkelverstellung
ab dem Ende des anfänglichen
40°-Intervalls
aufgenommen. Eine dritte Winkelgeschwindigkeitsmessung wird für einen
60°-Arbeitstaktintervall
für jeden
der vier Zylinder unmittelbar nachfolgend der zweiten Messung durchgeführt. Durch
Messen der Zeitspanne für
jeden der obigen drei ungleichen Winkelversatzintervalle wird eine
Abtastung mit mittlerer Datenrate (medium data rate = MDR = mittlere
Datenrate) der Kurbelwelle erzielt.
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Man
sollte erkennen, dass das Kalibriersystem der vorliegenden Erfindung
auf ein Zündaussetzererfassungssystem
gerichtet ist, das über
eine Kurbelwellenabtastung mit mittlerer Datenrate realisiert wird,
während
zwei oder drei Intervalle der Kurbelweilensensorraddrehungen pro
Zylinder-Zündereignis
gemessen werden. Die Datenabtastrate kann jedoch alternativ jede
Zahl von Abtastintervallen zwischen z.B. 2 und 18 Abtastintervallen
umfassen, die durch die Leistungsfähigkeit der Datenerfassung
und -verarbeitung pro Zylinder-Zündereignis
begrenzt ist. Der Winkelversatz des Kurbelwellensensorrads in Verbindung
mit jedem Abtastintervall kann ebenfalls gemäß den spezifischen Systemimplementierungen variieren.
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Wieder
Bezug nehmend auf 1 umfasst das System 10 ebenfalls
einen Kurbelwellensensor 38 in Verbindung mit dem Sensorrad 32 und
einen Nockenpositionssensor 40 in Verbindung mit der Nockenwelle 22.
Sowohl der Kurbelwellensensor 38 als auch der Nockenwellensensor 40 erzeugen
Signale, die durch das Kalibriersystem der vorliegenden Erfindung
zur Zündaussetzererfassung
in einer unten detaillierter diskutierten Weise verwendet werden.
Der Kurbelwellensensor 38 misst die Zeit, die zwischen der
Drehung der Schlitzkanten bzw. Schlitzränder 37a, 37b und
der nachfolgenden Ränder 37c, 37d und 37d, 37e an
dem Kurbelwellensensor 38 vorbei vergeht. Der Kurbelwellensensor
erzeugt nachfolgend ein analoges Signal entsprechend der Drehungszeitspanne,
das zum Bestimmen der Kurbelwellengeschwindigkeit und daher der
Motordrehzahl genutzt wird, wie unten detaillierter beschrieben
wird.
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Der
Nockenwellensensor 40 wird zur Identifizierung von spezifischen
Zylinderzündereignissen genutzt
und er ist basierend auf der Tatsache implementiert, dass sich die
Nockenwelle 22 um 360° bei jeder
720°-Drehung
der Kurbelwelle 20 dreht. Die Identifikation von Zylinderzündereignissen
ermöglicht
dem Zündaussetzererfassungssystem
ein Angeben, welcher Zylinder oder welche Zylinder Zündaussetzer
bzw. einen Zündausfall
zeigen. Das Motorsystem 10 nutzt bevorzugt einen Stock-Nockensensor und
eine damit in Verbindung stehende Zylinderidentifikationstechnik,
um den TDC des Zylinders Nr. 1 zu bestimmen. Es können jedoch
andere Zylinderidentifikationstechniken gemäß dem spezifischen Motorsystem
verwendet werden.
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Das
System 10 umfasst zusätzlich
einen Sensor 42 für
den Absolutladedruck bzw. Saugrohrdruck (manifold absolute pressure
=MAP) zum Messen der Luftdruckschwankungen im Saugrohr 25. Weitere
Motorsystemkomponenten und Sensoren sind nicht gezeigt, wie beispielsweise
konventionelle Komponenten und Sensoren und jene, die dem Fachmann
bekannt sind. Man sollte an diesem Punkt verstehen, dass der Kurbelwellensensor 38 und
der Nockenwellensensor 40 Hall-Effekt Sensoren, optische
Sensoren, veränderliche
Reluktanzsensoren oder jeder andere Typ eines Positionssensors sein können. Der
MAP-Sensor 42 ist ein typischer piezoelektrischer Drucksensor.
Jeder der Sensoren 38, 40 und 42 erzeugt
ein für
den erfassten Zustand repräsentatives
elektrisches Signal und sendet dieses Signal an eine elektronische
Steuereinheit (electronic control unit = ECU) 50, die zusätzliche
Steuerschaltungen (nicht gezeigt) innerhalb des Kraftfahrzeugs aufweist.
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Die
ECU 50 umfasst einen Mikro-Controller 52 mit einem
zugeordneten Speicher 54 und einem Analog-Digital-Wandler 56 zum
Umwandeln analoger Signale des Sensors 42 in digitale Signale.
Der Speicher 54 ist ein Speicher eines in der Fachwelt
bekannten Typs und umfasst einen Direktzugriffsspeicher (RAM = randdom
access memory), einen Festspeicher (ROM = read-only memory) und/oder
jeden anderen ähnlichen
Typ eines konventionellen Computerspeichers. Eine Zeitprozessoreinheit
(time processor unit = TPU) 58, die ebenfalls in der ECU 50 implementiert
ist, verarbeitet Ausgaben der Sensoren 38 und 40 zur
Verwendung in dem Aussetzererfassungssystem der vorliegenden Erfindung
und stellt Zeitsignale und andere Datenverarbeitung bereit. Die
ECU 50 umfasst ebenfalls einen Leuchtentreiber 60,
der über
das geeignete Ausgabesignal, das durch den Mikrocontroller 52 erzeugt
wird, ein Ausgabedisplay, wie beispielsweise eine Warnlampe 62 für den Fahrer,
antreibt. Die elektronische Steuereinheit umfasst weiterhin zusätzliche
Zeitschalter, Zähler
und ähnliche
Komponenten, die typischerweise mit einem konventionellen Mikrocontroller
in Verbindung stehen.
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Bezug
nehmend auf 3 sind das Fahrzeug-Zündaussetzererfassungssystem
und das Kalibriersystem gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Fahrzeug 69e ist
mit einem Motorcontroller 50 zur Datenerfassung ausgestattet,
der in dem MDR-Zündaussetzer-Erfassungs- und -Kalibriersystem
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Daten werden gesammelt,
während
das Fahrzeug in einer Vielzahl von Motorbetriebszuständen betrieben
wird, die eine Vielzahl von Motorgeschwindigkeiten (rounds per minute
= RPM) und Absolutladedruck-Bedingungen (MAP) aufweist. Zusätzlich können Zündaussetzerereignisdaten
von induzierten Zündaussetzern während des
Fahrzeugbetriebs gesammelt werden.
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Der
Motorcontroller 50 des Fahrzeugs 69e umfasst ein
Zündaussetzererfassungssystem
und kann optional ein Zündaussetzererfassungs-Kalibriersystem der
vorliegenden Erfindung aufweisen. Das in dem Fahrzeug implementierte
System ist bevorzugt über
konventionelle Controller, wie beispielsweise die kommerziell erhältlichen
Chrysler SBEC III-Controller mit einem konventionellen 68HC 16 Mikrocontroller
realisierbar.
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Ein
Berechnungssystem 69a umfasst ein Zündaussetzer-Kalibriersystem
und ein unabhängiges
Zündaussetzer-Erfassungssystem.
Die im Kraftfahrzeug gesammelten Motorbetriebsdaten können unter
Verwendung einer Schnittstelle 69d für Motorsteuerhardware und -software übersetzt
bzw. umgewandelt, über
ein Speichermedium oder eine Netzwerkschnittstelle 69b übertragen
und in das Rechnersystem 69a zur Kalibrierungsverarbeitung
gemäß dem System
der vorliegenden Erfindung importiert werden. Die erzeugten Kalibrierkoeffizienten
können dann
aus dem Kalibriersystem exportiert, zum Fahrzeug über ein
Speichermedium oder eine Netzwerkschnittstelle 69c transportiert
und in den Motorcontroller 50 über die Schnittstelle 69d der
Motorcontrollerhardware und – software
eingelesen bzw. geladen werden.
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Bezugnehmend
auf 4 ist ein Blockdiagramm des Zündaussetzer-Erfassungs- und -Kalibriersystems mit
mittlerer Datenrate (MDR) am Bezugszeichen 70 gezeigt.
Die Kästen
mit den durchgezogenen Linien (72, 73b, 73d, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90)
repräsentieren
MDR-Zündaussetzer-Erfassungsverarbeitungsblöcke, die
bevorzugt im Controller 50 über bekannte Softwareprogrammiertechniken
implementiert sind, wie beispielsweise Assemblersprachen von Motorola
HC16 Mikrocontrollern oder DSP-Prozessoren. Alternativ können die
Verarbeitungsblöcke über Hardware-Implementierungen, wie
beispielsweise programmierbare logische Vorrichtungen, oder über eine
Kombination von Hardware und Software realisiert sein.
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Die
Kästen
mit gestrichelten Linien (73a, 73c, 75, 77)
repräsentieren
MDR-Kalibrierverarbeitungsblöcke, die
bevorzugt zusammen mit off-line Kopien der MDR-Zündaussetzer-Erfassungsverarbeitungsblöcke in ein
externes Rechner system 69a über konventionelle Softwareprogrammiertechniken implementiert
sind. Die Verarbeitungsblöcke
könnten ebenfalls
in Hardware oder Kombinationen von Hardware und Software implementiert
sein. Wie oben diskutiert worden ist, können optional die MDR-Kalibrierverarbeitungsblöcke als
ein Teil der gesamten MDR-Zündaussetzer-Erfassungsarchitektur
in dem Motorcontroller 50 im Kraftfahrzeug 69e implementiert
sein. Die Kalibrierblöcke
würden
optional nur während
der Kalibrierverarbeitung laufen und während der Standard-Zündaussetzer-Erfassungsverarbeitung
umgangen werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann der Motorgeschwindigkeitskalibrierblock 73a für eine on-line
bzw. rechnerabhängige
Kalibrierung in dem Motorcontroller 50 und für eine off-line
bzw. unabhängige
Kalibrierung in dem externen Rechnersystem 69a implementiert
sein. Die rechnerabhängige
Verarbeitung von Block 73a würde während der on-line-Lernkalibrierzyklen
ausgeführt
werden, die unten ausführlicher
erläutert
sind.
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Das
System 70 umfasst einen Sensor- und Datenerfassungsblock 72,
der das Sammeln von Daten von dem Kurbelwellensensorrad 32 und
dem Kurbelwellensensor 38 repräsentiert, der, wie oben beschrieben,
Daten in Verbindung mit der Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit erzeugt
und überträgt. In Ergänzung dazu
steht der Block 72 in Verbindung mit dem Nockenpositionssensor 40 und
dem MAP-Sensor 42. Die Sensoren und der Datenerfassungsblock 72 können ebenfalls
mit jeder anderen Datenerzeugungsvorrichtung verbunden sein, die
in den Organen zur Kraftübertragung
des Kraftfahrzeugs zum Erzeugen von Daten in Verbindung mit der
vorliegenden Erfindung enthalten sind. Wenn in der vorliegenden
Erfindung die Kalibrierblöcke
in einem externen Rechnersystem 69a bezogen auf das Kraftfahrzeug 69e implementiert
sind, kann man den Block 72 als eine Instrumentierung des
Kraftfahrzeugs anerkennen, die ein Sammeln von Daten in Bezug auf
die Motorgeschwindigkeit, den Absolutladedruck und die induzierten
Zündaussetzerereignisse
zusammen mit anderen Mo torbetriebszuständen gewährleistet, die zur Kalibrierung
der Zündaussetzererfassung
erforderlich sind.
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Die
Signale, die bei dem Erfassungsverfahren und -system der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, umfassen die Motorgeschwindigkeit RPM,
wie sie durch das Sensorrad 32 gemessen wird, und den Absolutladedruck
(MAP), wie er durch den MAP-Sensor 42 gemessen wird. Ergänzend dazu
wird das Nockensignal, wie es mit dem Nockenpositionssensor 40 gemessen
wird, für
die Systemsynchronisation und für
die Identifikation der Motorzylinder verwendet, wie oben beschrieben
ist. Wenn sich das Sensorrad mit der Kurbelwelle dreht, werden die
oben identifizierten Zahnränder
erfasst und durch den Kurbelwellensensor 38 in ein elektrisches
Signal umgewandelt. Die Zeitspanne zwischen den Flanken des elektrischen
Signals wird durch den Controller gemessen und die Motorgeschwindigkeit
bzw. Motordrehzahl bzw. Motor-RPM wird dann über diesen gemessenen Zeitintervall
berechnet.
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Sobald
die Daten empfangen werden, gibt der Block 72 die Daten
in einen Motorgeschwindigkeitskalibrierblock 73a ein, wenn
eine Kalibrierung durchgeführt
werden soll. Andernfalls gibt der Block 72 die Daten direkt
in den Motorgeschwindigkeitskompensationsblock 73b ein.
Der Motorgeschwindigkeitskalibrierblock 73a bestimmt im
Allgemeinen die optimalen Kompensationskoeffizienten bzw. Ausgleichskoeffizienten,
um die Drehzahlmessfehler zu minimieren, die durch den Zahn-zu-Zahn-Randfehler des
Kurbelwellensensorrads bewirkt werden. Der Randfehler kann unter
anderem durch eine Schwankung in der Massenherstellung des Rades,
durch eine Hochgeschwindigkeitsverzerrung oder einen abgebrochenen
fehlenden Zahn erzeugt werden. Die kalibrierten Koeffizienten aus
Block 73a werden in einem Speicher zur Verwendung in dem Motorgeschwindigkeitskompensationsblock 73b gespeichert.
Block 73b wendet die Kalibrierkoeffizienten auf das RPM-Signal
an, um die Signalqualität
zu verbessern, bevor das Signal in die Rauschen-Kalibrierung 73c und
den Rauschen-Kompensationsblock 73d eingegeben wird.
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Wenn
eine Rauschen-Kalibrierung in einem gegebenen Vorgang durchgeführt werden
soll, werden die Daten in den Block 73c eingegeben. Der Block 73b erzeugt
Kompensationskoeffizienten, um auf andere, das RPM-Signal verfälschende
Faktoren einzustellen umfassend Rauschen durch Motorverbrennung,
wodurch das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis des RPM-Signals erhöht wird.
Die Rauschen-Kompensationskoeffizienten werden in einem Speicher
zur Verwendung in dem Rauschen-Kompensationsblock 73d gespeichert,
der die Koeffizienten zum weiteren Erhöhen des RPM-Signals anwendet
und der es in den Signalvor-verarbeitungsblock 74 eingibt.
Beim Ausführen
seiner Funktion gibt der Signalvorverarbeitungsblock 74 die
vorverarbeiteten Kurbelwellengeschwindigkeits- und Absolutladedruckdaten
in einen Zündaussetzer-Größenordnung-Kalibrierblock 75 ein,
wenn eine weitere Kalibrierung durchgeführt werden soll, oder die Signale werden
direkt in den Zündaussetzer-Größenordnung-Ausgleichsblock 76 eingegeben.
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Die
verarbeiteten Signale, die von dem Signalvorverarbeitungsblock 74 zugeführt worden
sind, besitzen ein hohes Trennungsverhalten zwischen normaler Zündung und
Zündaussetzern,
während
die Signale jedoch deutlich andere Signalwerte in unterschiedlichen
Motorbetriebszuständen
zeigen. Der Zündaussetzer-Größenordnungs-Kalibrierblock 75 erzeugt
Kompensationskoeffizienten, die im Zündaussetzer-Größenordnungs-Ausgleichsblock 76 zum Minimieren
der Veränderung
der Zündaussetzer-Kennzeichnungs-Größenordnungen
und zum Skalieren der Zündaussetzer-Größenordnungen
auf ein gewünschtes
Niveau dienen. Der Zündaussetzer-Größenordnungs-Ausgleichsblock 76 korrigiert die
Signale unter Verwendung der Zündaussetzer-Größenordnungs-koeffizienten,
bevor die Signale in die Bandpassfilterblöcke 77 und 78 eingegeben werden.
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Block 76 gibt
die kompensierten Signale in den Bandpassfilterung-Zonengrenze-Kalibrierblock 77 ein,
wenn eine Kalibrierung durchgeführt
wer den soll. Andernfalls gibt der Block 76 die Signale
direkt in den Äquivalent-Bandpassfilterblock 78 ein.
Der Äquivalent-Bandpassfilterblock 78 besteht
aus einer Kombination von Filtern, die zum Entfernen unerwünschten
Rauschens aus der Eingabe genutzt werden. Aufgrund der unterschiedlichen
Signalcharakteristika für
verschiedene Motorbetriebszonen müssen die Filtergestaltungsparameter
für jede
Zone spezifisch ausgebildet sein. Der Bandpassfilterung-Zonengrenzen-Kalibrierblock 77 bestimmt
die für
jede Zonengrenze verwendeten RPM-Werte, um das beste Gesamttrennungsverhalten
von normalen Zündungen
und Zündaussetzern
zu erzielen. Sobald die Bandpassfilterung-Zonengrenzen im Block 77 bestimmt
worden sind, werden die Signale in den Äquivalentbandpassfilterblock 78 eingegeben,
wo die in Block 77 eingeführten Grenzkoeffizienten beim
Anwenden der Filter genutzt werden, bevor das Signal durch einen
Dezimationsblock 80 läuft.
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Der
Dezimationsblock 80 downsampled Datenpunkte innerhalb des
Signals und gibt das dezimierte Signal in einen Resonanzbeseitigungsblock 82 ein,
der Resonanz-Rauschen aus dem Eingabesignal entfernt, wie zum Beispiel
jenes, das durch die Kraftübertragungsdynamiken
bewirkt wird. Alternativ kann der Dezimationsblock 80 während der
Kalibrierung das Signal zurück
an den Rauschen-Kalibrierblock 73c, den Zündaussetzer-Größenordnungs-Kalibrierblock 75 und
den Bandpassfilterungs-Zonengrenzen-Kalibrierblock 77 für weitere
Kalibrierparameter geben, um die Zündaussetzererfassung besser
zu optimieren.
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Der
Resonanzbeseitungsblock 82 gibt nachfolgend das Signal
in einen Normalzündungsmittelwert-Ausgleichsblock 84 ein,
der das Signal weiter aufbereitet, bevor das Signal in einen Dritte-Potenzgesetz-Verarbeitungsblock 86 eingegeben
wird, der die Trennung zwischen der Charakterisierung von Zündaussetzern
und der Charakterisierung von normaler Zündung steigert. Nachdem das
Signal in dem Dritte-Potenzgesetz-Verarbeitungsblock verarbeitet worden
ist, wird es in einen dynamischen-Schwellenwert- und Entscheidungs block 88 eingegeben,
der aus dem verarbeiteten Signal bestimmt, ob ein Motor-Zündaussetzer
bei einem bestimmten Zylinderzündereignis
aufgetreten ist. Der dynamische-Schwellenwert- und Entscheidungsblock 88 gibt
nachfolgend ein Signal aus, das am Zündaussetzeranzeigeblock 90 anzeigt,
ob ein Motorzündaussetzer
oder eine normale Motorzündung
für das
bestimmte Zündereignis
stattgefunden hat. Um ein umfassenderes Verständnis der Struktur und Funktion der
vorliegenden Erfindung bereitzustellen, wird jeder der Kalibrierverarbeitungsblöcke im Folgenden ausführlicher
erläutert.
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Die
MAP-Signalabtastrate wird auf eine Rate reduziert, die geringer
ist als die RPM-Abtastrate, um die rechnerischen Systemanforderungen
zu vermindern. Beispielsweise kann das MAP-Signal eher bei einer
Datenrate von einem Datenpunkt zwischen einzelnen Zylinderzündereignissen
abgetastet werden als bei den oben beschriebenen drei Datenpunkten pro
Zündereignis.
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Die
Funktionalität
des Motorgeschwindigkeitskalibrierblocks 73a ist in größerem Detail
in 5 gezeigt. Schritt 200 repräsentiert
einen Datensammelschritt für
eine optimale Kalibrierung des Motorgeschwindigkeitsfehlers, der
durch den Rand-zu-Rand- bzw. Flanke-zu-Flanke-Fehler bewirkt wird.
Das Datensammeln umfasst das Zusammentragen von Fahrzeugbetriebsbedingungen,
die RPM- und MAP-Signale umfassen können. In einer Ausführungsform
werden RPM Signale für
zumindest einen Fahrzeugtestlauf bei abgeschalteter Kraftstoffzufuhr
gesammelt. Die RPM-Signale können
basierend auf der Kurbelwellendrehgeschwindigkeit gesammelt und
in ein RPM-Motorgeschwindigkeitssignalumgewandelt
werden. Während
eines Fahrzeugtestlaufs wird eine Mehrzahl von RPM-Signalen (x) für jeden
von zumindest z Motorzyklen gesammelt, während z eine ganze Zahl größer als
1 ist. Die Anzahl der Zyklen kann konfigurierbar sein und sie kann verändert werden,
um eine optimale Kalibrierung zu erzeugen. Für jedes System können drei
Datenpunkte für
jedes Zündereignis
gesammelt werden. In einem Vierzylindermotor ist x = 12 und repräsentiert drei
Datenpunkte, die für
jedes der vier Zündereig nisse
mit einem Zündereignis
pro Zylinder gesammelt worden sind (x = 18 für einen V6 Motor).
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Sobald
Schritt 200 die Daten aufgenommen hat, geht die Steuerung
zu Schritt 202 über,
wo n mit 1 initialisiert wird, während
n die Motorzyklenanzahl repräsentiert.
Im Schritt 204 wird ein Datenpunktindex (p) mit 1 initialisiert,
während
p einen Datenpunktindex innerhalb eines Motorzyklus repräsentiert.
Die Steuerung geht dann zu Schritt 206 über, wo ein optimaler linearer
Fit-Koeffizient
für den
p-ten Datenpunkt innerhalb des n-ten Zyklus bestimmt wird. Der optimale
Koeffizient für
jeden Datenpunkt kann durch Verwendung einer Anzahl von statistischen Verfahren
bestimmt werden. In einer Ausführungsform
kann eine eindimensionale Suche nach Koeffizienten zwischen definierten
Grenzen durchgeführt werden.
Der optimale Koeffizient ist dann jener, der, wenn er mit dem Eingangs-RPM-Signalpunkt
multipliziert wird, am meisten das abgeschätzte lineare RPM-Signal annähert. Eine
Iteration an jedem Datenpunkt kann erforderlich sein, um den optimalen Koeffizienten
zu bestimmen.
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28 demonstriert
eine lineare Best-Fit-Näherung
für einen
einzelnen Zyklus, der 12 Datenpunkte umfasst. Die Kompensationskoeffizienten
sind in 29 abgeschätzt. Wie man in 28 erkennen
kann, variieren die gemessenen RPM-Datenpunkte leicht um eine ideale
RPM-Linie mit einer konstanten Steigung in Abhängigkeit von der Zeit, die für eine RPM-Datenerfassung
bei einer abgeschalteten Kraftstoffzufuhr erwartet werden würde. Für jeden Datenindex
wird ein entsprechender Kompensationskoeffizient bestimmt, wie es
in 29 gezeigt ist. Wenn das gemessene RPM-Signal
durch den Kompensationskoeffizient als ein Multiplizierer eingestellt ist,
ist beispielsweise das resultierende kompensierte RPM-Signal im
Allgemeinen auf der gewünschten RPM-Linie
mit konstanter Steigung abgebildet, wie es durch die kompensierten
RPM-Datenpunkte in 28 gezeigt ist.
-
Wir
nehmen nun wieder auf 5 Bezug. Sobald für einen
einzelnen Datenpunkt ein Koeffizient bestimmt worden ist, geht die
Steuerung zu Schritt 208 über, wo p inkrementiert wird.
Im Schritt 210 wird p mit der Gesamtanzahl von Datenpunkten (x)
innerhalb eines Zyklus verglichen. Wenn für alle Datenpunkte Koeffizienten
erzeugt worden sind, geht die Steuerung zu Schritt 212 über. Andernfalls
kehrt die Steuerung zu Schritt 206 zurück, um einen Koeffizienten
für den
nächsten
Datenpunkt zu erzeugen. Schritt 212 ist ein Entscheidungspunkt,
um zu bestimmen, ob die für
den gesamten Datensatz erzeugten Koeffizienten optimal sind. In
diesem Schritt kann eine weitere statistische Auswertung mit dem
vollständigen
Datensatz und allen entsprechenden Koeffizienten durchgeführt werden.
Wenn die Koeffizienten nicht optimal sind, kehrt die Steuerung für eine weitere
Optimierung der Koeffizienten für
den vorliegenden Zyklus zum Schritt 204 zurück. Andernfalls geht
die Steuerung zum Schritt 214 über. Im Schritt 214 wird
n erhöht.
Schritt 216 vergleicht n mit der Gesamtanzahl von Zyklen
(z) der gesammelten Daten. Wenn zu verarbeitende Zyklen übrig bleiben
(n = größer als
z), kehrt die Steuerung zum Schritt 204 zurück, um die
Koeffizienten für
den neuen Zyklus n zu bestimmen. Wenn alle Zyklen verarbeitet worden sind,
geht die Steuerung zum Schritt 218 über.
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Der
Schritt 218 setzt p auf 1 zurück und lässt die Steuerung zum Schritt 220 übergehen.
Der Schritt 220 bestimmt einen kombinierten Motorgeschwindigkeitskompensationskoeffizient
für den
Datenpunkt p durch Ausführen
einer statistischen Funktion zum Vereinen aller Kompensationskoeffizienten
am Index p. In einer Ausführungsform kann
für alle
Koeffizienten am Index p über
alle Zyklen eine mittelnde Funktion ausgeführt werden. Man sollte erkennen,
dass andere statistische Vereinigungsfunktionen ausgeführt werden
könnten,
um einen Kompensationskoeffizienten zu erzeugen, der allgemein für alle Zyklen
optimiert ist. Während
eine bevorzugte Ausführungsform
einen Kompensationskoeffizienten für jeden der x Datenpunkte erzeugen würde, die
für jeden
Zyklus gesammelt worden sind, sollte der Fachmann weiterhin erkennen,
dass andere Verhältnisse
von Koeffizienten zu Messungen möglich
sind. Als ein Beispiel könnte
eine andere Ausführungsform
auf mehrere Zylinder anwendbare Kompensationsfaktoren erzeugen,
für die
die RPM-Winkelablesungen an der gleichen Kurbelwellensensorradposition
auftreten (d.h. ein Satz von Koeffizienten für den ersten und vierten Zylinder
und einen zweiten Satz von Koeffizienten für den zweiten und dritten Zylinder).
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Schritt 220 erzeugt
einen kombinierten Kompensationskoeffizienten für einen einzelnen RPM-Datenpunkt,
Schritt 222 erhöht
p und 224 prüft p,
um zu bestimmen, ob alle kombinierten Koeffizienten erzeugt worden
sind. Wenn mehr Koeffizienten gemittelt werden sollen, kehrt die
Steuerung zum Schritt 220 zurück, während andernfalls die Steuerung
mit dem Schritt 226 fortfährt. Im Schritt 226 können die
Koeffizienten in ein Speichermedium exportiert werden. Das Speichermedium
könnte
eine Computer-Festplatte, ein entfernbares Speichergerät, wie beispielsweise
eine CD, DVD oder eine Diskette umfassen. Die Koeffizienten sollten
ebenfalls über
ein Netzwerk in ein Außensystem übertragen
werden. Zusätzlich
könnten
die Koeffizienten entsprechend der geforderten Verwendung im Motorcontroller 50 umgewandelt
bzw. übersetzt
und durch die Nutzung einer Motorcontrollerhardware- und -softwareschnittstelle 69d exportiert
werden. Wenn das System innerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist,
können
die Koeffizienten in einem ständigen
Speicher 54 des Motorcontrollers 50 gehalten werden.
Zusätzlich
können
die Koeffizienten zum Verarbeiten zusätzlicher Signale für die Zündaussetzererfassung
oder für
eine zusätzliche
Kalibrierung im Systemspeicher verbleiben. Während eine Ausführungsform
das Exportieren der Motorgeschwindigkeitskalibrierkoeffizienten unmittelbar
nach der Kalibrierung ermöglicht,
sollte man abschließend
erkennen, dass die Koeffizienten jederzeit exportiert werden können, beispielsweise nach
der Kalibrierung anderer Parameter oder nach der Verarbeitung der
Zündaussetzererfassung.
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Die
Funktionalität
des Rauschen-Kalibrierungsblocks 73c ist in größerem Detail
in 7 gezeigt. Im Schritt 216 werden Daten
für die
Kalibrierung der Rauschen-Kompensationskoeffizienten gesammelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
können
eine Mehrzahl von Datensätzen
gesammelt werden, während
jeder Datensatz im Allgemeinen konstante RPM-Signale aufweist. Jeder
Datensatz kann RPM-Signale für
mehrere Motorzyklen umfassen, während
die Anzahl der Zyklen bestimmt wird, wenn die Daten gesammelt werden.
Für eine
optimale Kalibrierung können
mehr Zyklen als für
die oben diskutierte Kalibrierung der Motorgeschwindigkeitskompensation
erforderlich sein. Während
innerhalb eines Datensatzes die RPM-Signale im Allgemeinen konstant
bleiben sollten, können
sich die RPM zwischen gesammelten Datensätzen ändern. Ein Ziel der Rauschen-Kompensationskalibrierung
besteht im Erhöhen
des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses
eines RPM-Signals. Um dies zu erreichen, kann ein Rauschen-Kalibriermodul
versuchen, die Abweichung bzw. die Veränderlichkeit zwischen Ablesungen
für ein
im Allgemeinen konstantes RPM-Signal zu minimieren.
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Für eine optimale
Rauschen-Kompensation kann eine Mehrzahl von Kompensationszonen
definiert werden, während
Kompensationskoeffizienten für
jede Kompensationszone erzeugt werden. Die Anzahl der Kompensationszonen
kann konfigurierbar sein und sie kann automatisch durch den Rauschen-Kalibrierblock 73c basierend
auf den im Schritt 260 gesammelten Daten bestimmt werden. Sobald
Daten im Schritt 260 gesammelt werden, geht die Steuerung
zum Schritt 262 über,
wo die Eingangsdaten in mehrere Motorbetriebsbedingungszonen unterteilt
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform repräsentiert
jede Zone einen Bereich von RPM-Werten, während die Zonen durch RPM-Zonengrenzen
getrennt sind. Schritt 262 kann die RPM-Signale der empfangenen
Datensätze
und die entsprechend eingeführten
Zonengrenzen abfragen. Wenn beispielsweise zwei Datensätze mit
den Motorgeschwindigkeiten von ungefähr 2500 RPM und 3500 RPM gesammelt
worden sind, könnte
Schritt 262 eine Zonengrenze bei 3000 RPM einführen. Konsequenterweise
würden
zwei Zonen erzeugt werden: Eine niedrige Zone für RPM-Werte unter 3000 RPM und
eine hohe Zone für
RPM-Werte oberhalb 3000 RPM. Man soll te erkennen, dass jede Anzahl
von Zonen (m) eingeführt
werden kann, wobei die Anzahl der Zonengrenzen gleich m – 1 ist.
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Die
Steuerung geht zum Schritt 264 über, um einen Zonenzähler (zone)
auf 1 zu initialisieren, wodurch eine inkrementelle Verarbeitung
jeder Zone gestattet wird. Sobald die Zonengrenzen definiert sind, geht
die Steuerung zum Schritt 266 über, wo die Rauschen-Kompensationskoeffizienten
für zone
initialisiert werden. Die anfänglichen
Werte können über mehrere
Wege bestimmt werden, beispielsweise unter Verwendung früherer Erfahrungen,
unter Verwendung definierter Grenzbedingungen der Koeffizienten oder
durch Eingaben eines Betreibers des Systems. Die Steuerung geht
dann zum Schritt 268 über,
wo die vorliegenden Rauschen-Kompensationskoeffizienten auf das
RPM-Signal angewandt werden, bevor die Steuerung zum Schritt 270 übergeht.
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Im
Schritt 270 wird die Standardabweichung der Dezimationsausgangssignale
berechnet. Bezug nehmend auf 4 repräsentieren
die Blöcke 74, 76, 78 und 80 weitere
Verarbeitungsschritte, die mit dem Signal ausgeführt werden können, bevor
die Berechnung der Dezimationsstandardabweichung ausgeführt wird.
Die Standardabweichung der Dezimationsfunktion repräsentiert
ein Verfahren einer Ausführungsform,
um die Veränderung
innerhalb eines im Allgemeinen konstanten Signals zu bestimmen.
Im Schritt 272 wird die berechnete Standardabweichung mit
einer laufenden minimalen Standardabweichung (minimum standard deviation
= minSD) verglichen. Wenn die erhaltene Standardabweichung kleiner
ist als minSD, geht die Steuerung zum Schritt 276 über, während andernfalls
die Steuerung mit dem Schritt 274 fortfährt.
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Im
Schritt 276 wird minSD auf die aktuelle Standardabweichung
gesetzt und die entsprechenden Koeffizienten werden für die gegebene
Zone als die „optimalen" Koeffizienten gespeichert.
Die Steuerung geht dann zum Schritt 278 über, wo
zumindest ein Koeffizient eingestellt wird und die Steuerung zum
Schritt 268 zurückkehrt.
Im Schritt 268 werden die eingestellten Koeffizienten angewandt
und das Verarbeiten fortgesetzt, um ein weiteres Optimieren der
Koeffizienten für
die Zone zu versuchen.
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Schritt 274 repräsentiert
eine Prüfung
auf höchstem
Niveau, um zu bestimmen, ob die Koeffizienten tatsächlich für die Zone
optimiert sind. Eine Standardabweichung würde im Allgemeinen beispielsweise
mit der im Schritt 278 durchgeführten Koeffizientenanpassung
einen Abwärtstrend
zeigen, während
eine Anpassung in einer weiteren Iteration die Standardabweichung
steigern kann. Unter diesen Umständen
könnte
eine geringere Neueinstellung eines oder mehrerer Koeffizienten
eine optimalere Kalibrierung erzeugen. Schritt 274 kann
ebenfalls als eine Situation verstanden werden, in der mehrere Koeffizienten
durch inkrementelle Durchläufe
der Verarbeitungsschleife beginnend bei Schritt 268 optimiert werden
sollen. Wenn im Schritt 274 festgestellt wird, dass noch
nicht alle Koeffizienten für
die Zone optimiert sind, kehrt die Steuerung zur weiteren Einstellung
der Koeffizienten zum Schritt 278 zurück. Man sollte erkennen, dass,
während
eine Optimierung gewünscht
ist, mehrere Konfigurationen von Koeffizienten im Allgemeinen optimale
Ergebnisse produzieren können.
Zusätzlich
ist unter einigen Bedingungen eine ideale Lösung nicht erforderlich. Stattdessen kann
eine allgemein optimierte Lösung
ausreichend sein, um zur Zündaussetzererfassung
zu kalibrieren, während
beispielsweise Berechnungs- oder Verarbeitungszeit reduziert wird.
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Wenn
im Allgemeinen alle Koeffizienten optimiert sind, gibt Schritt 274 die
Steuerung an den Schritt 280 weiter, um „zone" zu inkrementieren. Schritt 282 vergleicht „zone" mit der Gesamtanzahl von
Zonen (m). Wenn alle Zonen verarbeitet worden sind, geht die Steuerung
zum Schritt 284 über.
Andernfalls kehrt die Steuerung zum Schritt 266 zurück, um die
Rauschen-Kompensationskoeffizienten
für die
neue Zone zu berechnen. Im Schritt 284 können die
Rauschen-Kompensationskoeffizienten in ein Speichermedium exportiert
werden. Wie oben für den
Schritt 226 beschrieben worden ist, können die Koeffizienten im Speicher
gehalten, zur Motorsteuerung exportiert oder zu einem anderen Speichermedium
zu jeder Zeit exportiert werden, nachdem die Koeffizienten erzeugt
worden sind.
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Die
Funktionalität
des Zündaussetzer-Größenordnungs-Kalibrierblocks 75 ist
in größerem Detail
in 8 dargestellt. Im Schritt 290 werden
Daten für
die Kalibrierung der Zündaussetzer-Größenordnungs-Kompensationskoeffizienten
gesammelt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Mehrzahl
von Datensätzen
gesammelt werden, während im
Allgemeinen jeder Datensatz konstante RPM-Signale und konstante
MAP-Signale aufweist. Jeder Datensatz kann RPM und MAP Signale für mehrere
Motorzyklen enthalten, während
die Anzahl der Zyklen beim Sammeln der Daten bestimmt wird. Während die
RPM und MAP-Signale innerhalb eines Datensatzes im Allgemeinen konstant
bleiben sollten, können die
Signale zwischen den gesammelten Datensätzen variiert werden. 30 stellt
ein Beispiel für
die im Schritt 290 gesammelten Daten dar, die eine Mehrzahl
von Datensätzen
mit jeweils einem im Allgemeinen konstanten RPM- und MAP-Signal
innerhalb eines Datensatzes aufweisen. Wieder Bezug nehmend auf 8 besteht
ein Ziel der Zündaussetzer-Größenordnungs-Kompensationskalibrierung
im Ausgleichen von Zündaussetzersignalen über die
Motorzustände.
Um dies zu erreichen, können
Zündaussetzer
in einer Mehrzahl von Motorzuständen
induziert werden, während
die Motorzustände
durch im Allgemeinen konstante RPM und MAP-Kombinationen repräsentiert werden. Die Kompensationskoeffizienten
können
dann bestimmt werden, was im Allgemeinen die Zündaussetzersignalgrößenordnung
auf ein gewünschtes
Niveau über
alle Motorbetriebsbedingungen standardisiert.
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Für eine optimale
Zündaussetzer-Größenordnungs-Kompensation
kann eine Mehrzahl von Kompensationszonen (NumZones) definiert werden, während Kompensationskoeffizienten
für jede
Kompensationszone erzeugt werden. Beispielsweise könnten drei
Zonen definiert werden als: Zone 1-Niedrige RPM (RMP unter 2000),
Zone 2 – Normale
RPM (RPM zwischen 2000 und 4000), Zone 3 – Hohe RPM (RPM über 4000).
Sobald die Daten im Schritt 290 gesammelt werden, geht
die Steuerung zum Schritt 292 über, wo das gewünschte Zündaussetzersignalniveau
eingeführt
wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Zündaussetzersignalniveau
durch einen Kalibrieringenieur oder einen Systemoperator der vorliegenden
Erfindung eingegeben werden. In anderen Ausführungsformen könnte das
Zündaussetzersignalniveau
automatisch als eine Funktion der in den Eingangsdatensätzen gesammelten
Zündaussetzersignalniveaus
erzeugt werden oder es könnte
basierend auf anderen statistischen Verfahren bestimmt werden. Schritt 294 initialisiert „zone" auf 1, wodurch ein
Iterationsparameter zum Erzeugen von im Allgemeinen optimalen Koeffizienten
für jede
Zone eingeführt
wird.
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Die
Steuerung geht dann zum Schritt 296 über, wo die Koeffizienten für „zone" bestimmt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann für alle
Eingangsdaten eine nicht lineare Funktion gelöst werden, um die Zündaussetzersignalniveaus
auf das gewünschte
Signalniveau zu normieren. Als ein Beispiel kann eine Regression
nach der Methode der kleinsten Quadrate verwendet werden, um eine
nicht lineare Funktion zu optimieren. Eine Variation dieser Ausführungsform
würde alle
Daten für
eine einzelne Zone verarbeiten und Zündaussetzer-Größenordnungs-Kompensationskoeffizienten
unabhängig
für jede
Zone einführen.
Eine zweite Variation dieser Ausführungsform würde alle
Daten für
alle Zonen zusammen verarbeiten, während nur für eine einzelne Zone während jeder
Kalibrierung die Koeffizienten verändert werden. Man sollte erkennen,
dass weitere Variationen möglich
sind, die das Verarbeiten aller Zonen umfassen würden, während bei einer einzelnen Kalibrierung
Koeffizienten von jeder Zone variiert werden.
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Obwohl
eine nicht lineare Funktion verwendet werden kann, um die Kalibrierkoeffizienten
in einer bevorzugten Ausführungsform
zu bestimmen, sollte man erkennen, dass ebenfalls andere Kalibrierverfahren
implementiert werden können.
Zum Beispiel kann eine Tabelle implementiert sein, in der RPM- und MAP-Werte
dazu verwendet werden, Kalibrierkoeffizienten für die Zündaussetzer-Signalgrößenordnungskompensation
zu bestimmen. Die nicht lineare Funktion ist im Allgemeinen genauer,
da sie genauere Lösungen
für RPM
und MAP Werte zwischen den Einträgen
in der Tabelle bereitstellen kann und weil sie nicht eine Interpolation
der Tabellenwerte erfordert.
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Die
Koeffizienten können
dann für
jede Zone optimiert werden, wie es durch den Schritt 298 demonstriert
wird, wo „zone" inkrementiert wird,
während
im Schritt 300 „zone" mit „NumZones" verglichen wird.
Wenn alle Zonen verarbeitet worden sind, geht die Steuerung zum
Schritt 302 über,
wo die Koeffizienten exportiert werden, wie es oben in den Schritten 226 und 284 diskutiert
worden ist. Andernfalls kehrt die Steuerung zum Schritt 296 zurück, um die
Koeffizienten für
die nächste
Motorbetriebsbedingungszone einzuführen.
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Die
Funktionalität
des Bandpassfilterung-zur-Zonengrenzenkalibrierung-Blocks 77 ist
in größerem Detail
in 9 gezeigt. Im Schritt 310 werden Daten
zur Kalibrierung von äquivalenten
Bandpasszonengrenzen gesammelt. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann ein einzelner Datensatz gesammelt werden, der im Allgemeinen
konstante MAP-Signale und ein graduell zunehmendes RPM-Signal aufweist.
Alternativ dazu kann eine Mehrzahl von Datensätzen gesammelt und kombiniert
werden, um die für
die Kalibrierung erforderlichen Daten zu erhalten. Ein Ziel der
Bandpassfilterung zur Zonengrenzenkalibrierung besteht im Definieren
der Grenzbedingungen, so dass das Ausgangssignal die beste Abgrenzungsleistung
zwischen normalen Zündereignissen
und Zündaussetzern
für alle
Eingangssignale zeigt.
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Die
gleichwertigen Bandpassfilterzonen und Zonenkoeffizienten können für jede Betriebszone vorgestaltet
sein. Die Zonengrenzen müssen
jedoch kalibriert sein, um eine Optimierung für das vollständige Signal
zu erhalten. Wenn Y Zonen definiert sind, müssen Y-1 Zonengrenzenkoeffizienten
kalibriert werden. Im Schritt 312 werden alle Koeffizienten
initialisiert. Die Initialisierung kann alle Grenzkoeffizienten
auf den gleichen Wert setzen, der durch MaxRPM repräsentiert
wird. Alternativ können
die Grenzkoeffizienten initialisiert werden, um die RPM-Werte beispielsweise
basierend auf vorhergehenden Erfahrungen oder auf Eingabewerten
des Benutzers zu definieren.
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In
einer Ausführungsform
wird jede Zonengrenze unabhängig
optimiert. In einer derartigen Ausführungsform wird im Schritt 314 ein
Grenzkoeffizientindex (y) initialisiert. Man sollte erkennen, dass eine
andere Ausführungsform
jeweils eine Mehrzahl von Grenzkoeffizienten optimieren kann. Für die Kalibrierung
einer gegebenen Zonengrenze werden alle RPM Signale durch geeignete
Bandpassfilter gefiltert. Im Schritt 316 wird ein RPM-Signalindex
(p) auf Eins initialisiert und die Steuerung geht über zum Schritt 318.
Der Schritt 318 bestimmt, in welche Filterzone bzw. in
welches Filtergebiet das RPM-Signal fällt und wendet die Bandpassfilter
der entsprechenden Zone auf das Signal an. Schritt 320 erhöht p und Schritt 322 vergleicht
p mit der Gesamtanzahl der gesammelten RPM-Signale x. Wenn zusätzliche
Datenpunkte gefiltert werden müssen,
kehrt die Steuerung zum Schritt 318 zurück. Andernfalls geht die Steuerung
zum Schritt 324 über.
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Schritt
324 führt eine
statistische Operation aus, um die vollständige Trennung der normalen Zündsignale
von den Zündaussetzersignalen
zu bestimmen. In einer bevorzugten Ausführungsform basiert die statistische
Operation auf der mittleren bzw. durchschnittlichen Differenz bzw.
dem Unterschied zwischen den normalen Signalen und den Zündaussetzersignalen.
Eine weitere statistische Operation basiert auf den Standardabweichungen
der normalen Signale und der Zündaussetzersignale.
Ein Ziel der Zündaussetzerkalibrierung
besteht im Gruppieren normaler Signale bei einer gemeinsamen Signalgrößenordnung
und im Gruppieren von Zündaussetzersignalen
auf einem getrennten gemeinsamen Signalniveau. Je besser folglich
die Kalibrierung diese Ziele erreicht, umso mehr nähern sich
die Standardabweichungen Null an. In einer statistischen Gleichung,
wo die Standardabweichungen im Nenner stehen, wird sich der Wert
der Gleichung Unendlich annähern, wenn
die Standardabweichung gegen Null geht. In einer Ausführungsform
wird der Maximalwert aus dem Absolutbetrag der Differenz des mittleren
Normalzündungskennzeichens
(μ
0) und des mittleren Zündaussetzerkennzeichens (μ
1)
durch die Summe der Standardabweichung der Normalzündungskennzeichen (σ
0)
und der Standardabweichung der Zündaussetzerkennzeichen
(σ
1) dividiert. Die Differenz der Mittelwerte
dividiert durch die Summe der Abweichungsquadrate kann beschrieben
werden durch:
-
Man
sollte anerkennen, dass DMSS gerade ein statistisches Verfahren
ist, das zum Optimieren der Bandpassfilterkoeffizienten genutzt
werden kann. Andere statistische Funktionen könnten eingesetzt werden, um
die relative Leistung der Zonengrenzenkoeffizienten abzuschätzen.
-
Wenn
man eine DMSS-Funktion ausführt,
ist der höchste
DMSS-Wert für
einen Datensatz gewünscht.
Folglich vergleicht Schritt 326 den berechneten Wert mit
dem vorhergehenden maximalen DMSS-Wert (MaxDMSS). Wenn der tatsächliche Wert
größer ist,
geht die Steuerung auf Schritt 328 über, während andernfalls die Steuerung
mit dem Schritt 332 fortfährt. Der Schritt 328 speichert
den neuen MaxDMSS und hält
bzw. speichert den Zonengrenzenkoeffizienten, der MaxDMSS erzeugt
hat. Schritt 330 stellt dann den Grenzkoeffizienten ein
und führt
die Steuerung zum Schritt 316 zurück, um den vollständigen Datensatz
mit den neuen Zonengrenzen erneut zu verarbeiten. In einer Ausführungsform würde Schritt 330 den
Grenzkoeffizienten unter Verwendung einer linearen Suche innerhalb
definierter Grenzen für
jeden Koeffizienten einstellen. Wie oben diskutiert worden ist,
repräsentiert
dies eine Ausführungsform
der Optimierung der Zonengrenzen. Man sollte erkennen, dass wei tere
Iterationen zum besseren Optimieren der Koeffizienten erforderlich
sein können.
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Wenn
eine Grenze allgemein optimiert wird, wird der Grenzkoeffizientindex
(y) im Schritt 332 erhöht
bzw. inkrementiert und mit der Gesamtzahl an Zonengrenzen (Y – 1) im
Schritt 334 verglichen. Wenn alle Grenzen optimiert worden
sind, geht die Steuerung zum Schritt 336 über. Andernfalls
kehrt die Steuerung zum Schritt 316 zum Verarbeiten und
Optimieren der neuen Zonengrenze zurück. Im Schritt 336 können die
Zonengrenzenkoeffizienten in ein Speichermedium exportiert werden.
Wie für
den Schritt 226 oben beschrieben worden ist, können die Koeffizienten
im Speicher gehalten werden, zum Motorcontroller exportiert werden
oder zu jeder Zeit in ein anderes Speichermedium exportiert werden, nachdem
die Koeffizienten erzeugt worden sind.
-
Nun
Bezug nehmend auf 10 zeigt ein Flussdiagramm eine
mögliche
Ausführungsform
der iterativen Schritte des Kalibriersystems der vorliegenden Erfindung.
Im Schritt 350 wird eine Prüfung durchgeführt, um
zu bestimmen, ob die Motorgeschwindigkeitskalibrierung in der aktuellen
Verarbeitung durchgeführt
werden soll. Wenn die Motorgeschwindigkeit kalibriert werden soll,
geht die Steuerung zum Schritt 352 über, während die Steuerung andernfalls
direkt zum Schritt 354 geht. Im Schritt 352 wird
die Verarbeitung zur Motorgeschwindigkeitskalibrierung ausgeführt, wie
sie oben diskutiert worden ist. Schritt 354 bestimmt, ob
eine Rauschen-Kalibrierung in der aktuellen Kalibrierverarbeitung
durchgeführt
werden soll. Wenn eine Rauschen-Kalibrierung erforderlich ist, geht
die Steuerung zum Schritt 365 über, wo eine Verarbeitung zur
Rauschen-Kalibrierung durchgeführt
wird, wie es oben diskutiert worden ist. Andernfalls bestimmt der
Schritt 358, ob eine Zündaussetzer-Größenordnungs-Kalibrierung
erforderlich ist, und die Steuerung geht zur Kalibrierung zum Schritt 360 über, falls
dieser erforderlich ist. Schritt 358 gibt die Steuerung
an den Schritt 362 weiter, wenn keine Zündaussetzer-Größenordnungs-Kalibrierung
in der aktuellen Kalibrierverarbeitung durchge führt werden soll. Schritt 362 prüft weiterhin, ob
eine Bandpassfilter-Grenzkalibrierung
durchgeführt
werden soll, und die Steuerung wird an den Schritt 364 zur
Kalibrierung weitergegeben, wenn diese erforderlich sein sollte.
-
Wenn
die gesamte Kalibrierung vollständig ist, übernimmt
Schritt 366 die Steuerung und prüft die DMSS gegenüber einem
minimalen akzeptablen DMSS-Wert (MinDMSS). Wenn die Signale optimiert werden
und die Standardabweichung der normalen Signale und die Standardabweichung
der Zündaussetzersignale
minimiert werden, steigt der DMSS. Ein hoher Wert für einen
DMSS zeigt im Allgemeinen eine bessere Optimierung für die Zündaussetzererfassungskalibrierung
an. In einer Ausführungsform ist
MinDMSS = 3. Wenn der DMSS des kalibrierten Systems kleiner ist
als MinDMSS, kehrt die Steuerung zum Schritt 354 zur weiteren
Optimierung der Kalibrierung zurück.
Wenn der DMSS akzeptabel ist, geht die Steuerung zum Schritt 368 über, um
sicherzustellen, dass die Zündaussetzererfassungskalibrierung
genau Zündaussetzer
erfassen kann, wie es für
die Emissionsstandards erforderlich ist. Beispielsweise können die
Emissionsstandards erfordern, dass Zündaussetzer mit einer zweiprozentigen
Zündaussetzerfrequenz
ohne falsche Zündaussetzerauslesungen
genau erfasst werden. Minimale Genauigkeit (MinAccuracy) repräsentiert
ein konfigurierbares Genauigkeitsniveau, das bei der minimalen Zündaussetzerfrequenz
erzielt werden muss. Wenn die Genauigkeit der Zündaussetzererfassung mit den
kalibrierten Koeffizienten nicht MinAccuracy übertrifft, kehrt die Steuerung
für weitere
Iterationen zur Kalibrierung zum Schritt 354 zurück, um Koeffizienten
mit einer höheren
Zündaussetzererfassungsgenauigkeit zu
erzeugen.
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Man
sollte erkennen, dass jeder Kalibrierschritt zusammen oder getrennt
von der Kalibrierverarbeitung für
jeden Kalibrierkoeffizient ausgeführt werden könnte, wenn
dies erforderlich ist. Da unterschiedliche Datensätze für jede Kalibrierung
erforderlich sein könnten,
kann ein Kalibrierschnittstellensystem entwickelt werden, um die
Datensätze
und die Schnittstelle zwischen den gesammelten Daten und jeder Kalibrierroutine
zu verwalten. Weiterhin sollte man erkennen, dass die Ordnung der
Kalibrierverarbeitung nur exemplarisch ist. Kalibrierung kann in
jeder Ordnung durchgeführt
werden und in einigen Fällen
kann die Ordnung verändert
werden, um die Wirkung auf eine Gesamtoptimierung des Zündaussetzererfassungssystems
zu bestimmen. Häufig
wird der Motorgeschwindigkeitskalibrierschritt zuerst ausgeführt, um
den Rand-zu-Rand-Fehler
des RPM-Signals mit den Motorgeschwindigkeitskalibrierkoeffizienten
zu korrigieren. Ein verbessertes RPM-Signal verbessert im Allgemeinen
die Kalibrierergebnisse anderer Kalibrierverarbeitungsschritte.
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Bezug
nehmend auf 11 ist ein Flussdiagramm zum
Anwenden eines Kalibriersystems der vorliegenden Erfindung auf eine
Mehrfachfahrzeugkalibrierung dargestellt, in dem Kalibrierkoeffizienten erzeugt
werden, die auf mehrere Fahrzeuge angewandt werden können, umfassend
beispielsweise Familienfahrzeuge. Die gemeinsame Nutzung von Kalibrierparametern
unter mehreren Fahrzeugen kann eine erforderliche Kalibrierung reduzieren
und sie kann die Leistungsvariation innerhalb einer Motorfamilie
vermindern. Um eine Kalibrierung für mehrere Fahrzeuge durchzuführen, wird
zunächst
die Motorgeschwindigkeitskompensation unabhängig für jedes Fahrzeug ausgeführt, um
den kritischen Rand-zu-Rand-Fehler jedes Fahrzeugs passend einzustellen.
Die nachfolgend für
ein gegebenes Fahrzeug gesammelten Daten werden dann durch Anwenden
der Kompensationskoeffizienten korrigiert, bevor eine weitere Kalibrierung
ausgeführt
wird.
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Schritt 380 repräsentiert
eine Kalibrierung der Motorgeschwindigkeitskompensation, die für jedes
Fahrzeug unabhängig
gemäß der obigen
Beschreibung ausgeführt
wird. Die Motorgeschwindigkeitskalibrierkoeffizienten für jedes
Fahrzeug werden zur weiteren Verarbeitung zusätzlicher Datensätze gespeichert.
Im Schritt 382 werden Daten für jede andere durch das System
der vorliegenden Erfindung auszuführende Kalibrierung gesammelt.
Für jedes Fahr zeug
können
Daten für
jegliche Kalibrierungen gesammelt werden, die für eine Fahrzeuggruppe auszuführen sind;
es ist jedoch nicht erforderlich, Daten für jedes gegebene Fahrzeug zu
sammeln. Im Schritt 384 werden die im Schritt 380 erzeugten Motorgeschwindigkeitskompensationskoeffizienten auf
alle im Schritt 382 gesammelten Daten angewandt. Die auf
die Daten angewandten Koeffizienten sollten die Koeffizienten entsprechend
der Fahrzeuge sein, von denen die Daten gesammelt worden sind. Schritt 384 erzeugt
motorgeschwindigkeitskompensierte Datensätze, die im Schritt 386 gespeichert werden.
Man sollte erkennen, dass die Daten in jedes Speichermedium geschrieben
werden können,
wie es oben diskutiert worden ist, dass sie über ein Netzwerk übertragen
werden können
oder dass sie im Speicher für
eine weitere Verarbeitung gehalten werden können. Abschließend werden
im Schritt 388 die für
eine spezielle Kalibrierung gesammelten Daten (Rauschen-Kompensationskali
brierung, Zündaussetzer-Größenordnungs-Kalibrierung
oder Bandpassfilterung-Grenzkalibrierung) von jedem der mehreren
Fahrzeuge in einen geeigneten Kalibrierverarbeitungsblock eingegeben,
wo eine der oben diskutierten normalen Kalibrierverarbeitungen ausgeführt wird.
Die im Schritt 388 erzeugten Kalibrierparameter werden
daher auf alle Fahrzeuge in der Fahrzeuggruppe vom Fahrzeug 1 bis
zum Fahrzeug v anwendbar sein.
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Bis
zu diesem Punkt wurde allgemein eine off-line bzw. unabhängige Kalibrierung
angenommen. Off-line Kalibrierung ist das Messverfahren eines Fahrzeugs,
um Betriebszustandsdaten mit einer nachfolgenden Kalibrierung zu
erfassen. Während
all diese Verarbeitungsschritte „on-line" bzw. Rechner gestützt ausgeführt werden können, wenn
das Fahrzeug betrieben wird, ist es im Allgemeinen nicht erforderlich,
ein Zündaussetzererfassungssystem
neu zu kalibrieren, nachdem ein Fahrzeug kalibriert worden ist.
Um die Rechneranforderungen im Fahrzeug zu reduzieren und um die
Leistungsschwankungen zwischen Fahrzeugen und innerhalb einer Fahrzeugfamilie
zu vermindern, ist eine off-line Kalibrierung im Allgemeinen ausreichend.
Da sich jedoch der Rand-zu-Rand
Fehler eines Kurbelwellenrads beim Fahren des Kraftfahrzeugs än dern kann
(beispielsweise könnte
ein Zahn abbrechen oder absplittern), ist es manchmal wünschenswert,
erneut zu kalibrieren und neue Korrekturparameter für den veränderten
Rand-zu-Rand-Fehler zu bestimmen. Bezug nehmend auf 6 ist
ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
einer on-line Kalibrierung für
die Motorgeschwindigkeitskompensation gezeigt.
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Schritt 240 ist
eine Überprüfung, um
zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in Zuständen mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr
befindet. In einer Ausführungsform
wird eine on-line Kalibrierung während jeder
Kraftstoffzufuhr-Abschaltphase
ausgeführt. Wenn
die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird, geht die Steuerung zum Schritt 246 über, während andernfalls die
Steuerung mit dem Schritt 242 fortfährt. Schritt 242 bestimmt
die Anzahl von gefahrenen Meilen seit der vorhergegangenen on-line
Kalibrierung der Motorgeschwindigkeitskompensation. Wenn mehr als eine
konfigurierbare Anzahl von Meilen (X) gefahren worden ist, wird
im Schritt 244 eine Kalibrierung ausgeführt. Man sollte erkennen, dass
diese Bedingungen Beispielbedingungen repräsentieren, die eine on-line
Kalibrierung der Motorgeschwindigkeit einleiten könnten. Andere
Bedingungen können
genutzt werden, wie beispielsweise eine erfasste Zündaussetzerfrequenz
oder eine Zündaussetzerzeit.
Wenn die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr eine on-line Kalibrierung
eingeleitet hat, repräsentiert
Schritt 246 ein Überspringen
einer Anzahl von Zyklen (Dt), nachdem die
Abschaltung der Kraftstoffzufuhr beginnt. Das RPM Signal ist nicht
stabil während
der Übergangsphase
zu Beginn einer Kraftstoffzufuhr-Abschaltung. Das Überspringen
von Zyklen gestattet es, das Signal zu stabilisieren. Nachdem Dt Zyklen übersprungen
worden sind, geht die Steuerung zum Schritt 248 über. In ähnlicher
Weise geht die Steuerung zum Schritt 248, wenn eine online
Kalibrierung durch eine Anzahl von gefahrenen Meilen im Schritt 244 eingeleitet
wird.
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Schritt 248 sammelt
eine Anzahl von Zyklen (z) der RPM-Signaldaten, wenn das Fahrzeug
läuft. Die
Steuerung geht dann zum Schritt 250 über, wo die o ben beschriebene
Motorgeschwindigkeitskalibrierung ausgeführt wird. Abschließend werden
die neu kalibrierten Kompensationskoeffizienten im Schnitt 252 in
den permanenten Speicher des Motorcontrollers bzw. der Motorsteuerung
exportiert.
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Bezug
nehmend auf die 12 bis 19 ist
die Wirkung für
einen 16 %-Zufallszündaussetzermodus
mit 5500 RPM und 300 Torr des MAP graphisch dargestellt, die jeder
in 4 gezeigte Block auf die Verarbeitung des Kurbelwellensignals
hat. Zunächst
Bezug nehmend auf die 12A bis 12D ist ein skaliertes Rohsignal der Motorumdrehungen
(RPM) in 12A am Bezugszeichen 110 gezeigt,
das nachfolgend durch den Signalvorverarbeitungsblock 74 verarbeitet
werden soll. Im Zündaussetzer-Größenordnungs-Ausgleichsblock 76 wird
das RPM-Signal in seine Schwankungskomponente N ~ (k) vgl. 12b am Bezugszeichen 112, und in seine
mittlere RPM-Komponente N(k), vgl. Bezugszeichen 114 in 12, getrennt. Auch die mittlere MAP-Komponente
wird durch den Block extrahiert, wie es am Bezugszeichen 116 in 12D gezeigt ist. Diese getrennten Komponenten
der Signale werden im Zündaussetzer-Größenordnungs-Ausgleichsblock
verarbeitet und das Ausgangssignal Ne(k) ist am Bezugszeichen 118 in 13 gezeigt.
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Das
Signal Ne(k) wird dann in den Äquivalent-Bandpassfilterblock 78 eingegeben
und nach dem Filtern wird das an dem Bezugszeichen 120 in 14 gezeigte
Signal bereitgestellt. Dieses gefilterte Signal wird dann in den
Dezimationsblock 80 eingegeben, wo die Datenpunkte im Signal
downgesampelt werden, wie es am Bezugszeichen 122 in 15 gezeigt
ist. Das dezimierte Signal wird dann in den Resonanzbeseitigungsblock 82 eingegeben, wo
Resonanzrauschen aus dem Signal entfernt wird, so dass das am Bezugszeichen 124 in 16 gezeigte
Signal resultiert. Das Signal wird dann durch den Mittelwert-der-Normalzündung-Ausgleichsblock 84 ausgeglichen,
wie es am Bezugszeichen 126 in 17 gezeigt
ist, bevor es durch den Kubikgesetz- Verarbeitungsblock 86 mit drei
potenziert und gefiltert wird, was in das mit drei potenzierte Signal am
Bezugszeichen 128 in 18 resultiert.
Das mit drei potenzierte und gefilterte Signal wird vom Block 86 ausgegeben
und in den Dynamischen-Schwellenwert-und Entscheidungs-Block 88 eingegeben.
Das in den Block 88 eingegebene Signal wird graphisch durch
die Datenpunkte „X" oder „O" am Bezugszeichen 130 repräsentiert,
während „X" einen Zündaussetzer
in 19 und „O" eine Normalzündung anzeigen.
Der dynamische Schwellenwert am Bezugszeichen 132 wird
im Entscheidungsblock 88 zum Bestimmen verwendet, ob oder
ob ein Motorzündaussetzer
nicht stattgefunden hat, und das Entscheidungsergebnis wird an den
Zündaussetzer-Anzeigeblock 90 übertragen.
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Nehmen
wir nun auf die 20 bis 27 Bezug,
ist die Wirkung jedes in 4 gezeigten Blocks auf die Verarbeitung
eines Kurbelwellensignals graphisch für einen Mehrzylinder-100 %-
kontinuierlichen-Zündaussetzermodus
bei 6000 RPM und 720 Torr des MAP für eine Zündaussetzererfassung eines
Vierzylindermotors dargestellt (Modus für die Zylinder Nr. 1 und 4).
Die graphisch dargestellten Ergebnisse, die an den Bezugszeichen 110' bis 132' in den 20 bis 27 gezeigt
sind, entsprechen den graphisch dargestellten Ergebnissen, die an
dem Bezugszeichen 110 bis 132 in den 12 bis 19 gezeigt
sind, sowie der obigen Beschreibung der Methodologie, die in Verbindung
mit den 8 bis 15 beschrieben
worden ist.
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Man
sollte aus der vorangegangenen Beschreibung erkennen, dass das Zündaussetzererfassungssystem
mit mittlerer Datenrate der vorliegenden Erfindung eine hochgenaue
Technik zum systematischen Kalibrieren eines Motorzündaussetzererfassungssystems
repräsentiert.
Während
es hochgenau ist, minimiert das System der vorliegenden Erfindung
die Komplexität
und die Zeitanforderungen in Verbindung mit der Kalibrierung zum
Erfassen von Motorzündaussetzern
und daher minimiert es ebenfalls die Kosten zum Umsetzen des Systems.
Das System ist daher geeignet, durch die Verwendung von existierender on-board
Mikrocontroller-Technologie auf Massenbasis in Kraftfahrzeugen installiert
zu werden.
-
Legende zu 4
- 72
- Sensoren
und Datenerfassung
- 73a
- Motorgeschwindigkeits-Kalibrierung
- 73b
- Motorgeschwindigkeitsausgleich
- 73c
- Rauschen-Kalibrierung
- 73d
- Rauschen-Kompensation
- 74
- Signalvorverarbeitung
- 75
- Zündaussetzer-Größenordnungs-Kalibrierung
- 76
- Zündaussetzer-Größenordnungs-Ausgleich
- 77
- Bandpassfilterung
zur Zonengrenzenkalibrierung
- 78
- Äquivalent-Bandpassfilterung
- 80
- Dezimation
- 82
- Resonanz-Beseitigung
- 84
- Ausgleich
des Normalzündungsmittelwerts
- 86
- Kubikgesetzverarbeitung
- 88
- Dynamischer
Schwellenwert & Entscheidung
- 90
- Zündaussetzeranzeige
-
Legende zu 5
- 200
- z
Zyklen von x RPM-Signalen bei abgeschalteter Kraftstoffzufuhr
-
- sammeln
- 202
- Initialisieren
n=1
- 204
- für den n-ten
Zyklus p=1 initialisieren
- 206
- Bestimmen
des linearen Regressions-Koeffizienten für das p-te RPM-
-
- Signal
innerhalb des n-ten Zyklus
- 212
- Koeffizienten
optimal?
- 220
- Mittlerer
p-te Koeffizient über
z-Koeffizienten-Zyklen
- 226
- Exportieren
der x RPM-Kompensationskoeffizienten
-
Legende zu 6
- 240
- Kraftstoffzufuhr
abgeschaltet?
- 242
- Bestimmen
der Meilenanzahl seit der On-line-Kalibrierung
- 244
- X
Meilen zurückgelegt?
- 246
- Dt Zyklen überspringen
- 248
- z
Zyklen von RPM-Signaldaten sammeln
- 250
- RPM-Kompensationskalibrierung
durchführen
- 252
- RPM-Kompensationskoeffizienten
zur Motorsteuerung exportieren
-
Legende zu 7
- 260
- Für jede von
m Zonen mehrere Zyklen von RPM-Signalen mit einem
-
- konstanten
RPM-Signal pro Datensatz sammeln
- 262
- Bestimmen
von m-1 RPM-Zonengrenzen basierend auf gesammelten
-
- RPM-Signalen
- 264
- Initialisieren
zone=1
- 266
- Initialisieren
der Rauschen-Kompensationskoeffizienten für „zone"
- 268
- Anwenden
der Rauschen-Kompensationskoeffizienten
- 270
- Berechnen
der Standardabweichung der Dezimationsausgangssignale
- 272
- Standardabweichung < minSD
- 274
- Sind
alle Koeffizienten für „zone" optimiert?
- 276
- minSD
= Standardabweichung
- 278
- Einstellen
des/der Koeffizienten
- 280
- zone
= zone+1
- 282
- zone > m?
- 284
- Exportieren
der Rauschen-Kompensationskoeffizienten für jede der m
-
- Zonen
-
Legende zu 8
- 290
- Sammeln
von Datensätzen
mit jeweils konstanten MAP und konstanten
-
- RPM
- 292
- Einführen des
gewünschten
Zündaussetzersignalniveaus
- 294
- Initialisieren
von zone=1
- 296
- Lösen der
nichtlinearen Funktion für
Koeffizienten zum Normieren von
-
- Zündaussetzern
auf einem gewünschten
Signalniveau für
alle Daten
-
- sätze innerhalb „zone"
- 298
- zone
= zone + 1
- 300
- Zone > NumZones?
- 302
- Exportieren
der Kompensationskoeffizienten
-
Legende zu 9
- 310
- Sammeln
von Datensätzen
von x Signalen mit konstanten MAP und
-
- schrittweise
zunehmender RPM
- 312
- Initialisieren
von Y-1 Grenzkoeffizienten auf MaxRPM
- 314
- Initialisieren
von y = 1
- 316
- Initialisieren
von p = 1
- 318
- Auswählen und
Anwenden von Bandpassfilterzonen, die auf das RPM-
-
- Signal
p anwendbar sind
- 324
- Berechnen
von DMSS für
den Datensatz
- 326
- DMSS > maxDMSS
- 328
- maxDMSS
= DMSS
- 330
- Einstellen
des y Grenzkoeffizienten
- 336
- Exportieren
von Y-RPM-Zonengrenzkoeffizienten
-
Legende zu 10
- 350
- Ausführen einer
Motorgeschwindigkeitskalibrierung?
- 352
- Motorgeschwindigkeitskalibrierung
- 354
- Ausführen einer
Rauschen-Kalibrierung?
- 256
- Rauschen-Kalibrierung
- 258
- Ausführen einer
Zündaussetzer-Größenordnungskalibrierung?
- 260
- Zündaussetzer-Größenordnungskalibrierung
- 262
- Ausführen einer
Bandpass-Grenzkalibrierung?
- 264
- Bandpassfilter-Grenzkalibrierung
- 266
- DMSS > MinDMSS
- 268
- Genauigkeit
beim Minimum der Zündaussetzer > MinAccuracy?
-
Legende zu 11
- 380-1
- Motorgeschwindigkeits-Kalibrierung
(Fahrzeug 1)
- 380-2
- Ausführen der
Motorgeschwindigkeitskalibrierung (Fahrzeug V)
- 382-1
- Daten
sammeln zur Rauschen-Kalibrierung (Fahrzeug 1)
- 382-2
- Daten
sammeln zur Zündaussetzer-Größenordnungskalibrierung
(Fahrzeug 1)
- 382-3
- Daten
sammeln zur Bandpassfilterung (Fahrzeug 1)
- 382-4
- Daten
sammeln zur Rauschen-Kalibrierung (Fahrzeug V)
- 382-5
- Daten
sammeln zur Zündaussetzer-Größenordnungskalibrierung
(Fahrzeug V)
- 382-6
- Daten
sammeln zur Bandpassfilterung (Fahrzeug V)
- 384-1
- Anwenden
der Motorgeschwindigkeitskompensationskoeffizienten (Fahrzeug 1)
- 384-2
- Anwenden
der Motorgeschwindigkeitskompensationskoeffizienten (Fahrzeug V)
- 386-1
- Kompensierte
Rauschen-Kalibrierdaten (Fahrzeug 1)
- 386-2
- Kompensierte
Zündaussetzer-Größenordnungskalibrierdaten
(Fahrzeug 1)
- 386-3
- Kompensierte
Bandpassfilterungskalibrierdaten (Fahrzeug 1)
- 386-4
- Kompensierte
Rauschen-Kalibrierdaten (Fahrzeug V)
- 386-5
- Kompensierte
Zündaussetzer-Größenordnungskalibrierdaten
(Fahrzeug V)
- 386-6
- Kompensierte
Bandpassfilterungskalibrierdaten (Fahrzeug V)
- 388-1
- Rauschen-Kalibrierung
mehrerer Fahrzeuge
- 388-2
- Zündaussetzer-Größenordnungskalibrierdaten
mehrerer Fahrzeuge
- 388-4
- Bandpassfilterkalibrierung
mehrerer Fahrzeuge
