DE102008005084A1

DE102008005084A1 - Strassenunebenheits-Detektionssystem

Info

Publication number: DE102008005084A1
Application number: DE102008005084A
Authority: DE
Inventors: Jian Beverly Hills Lin; Yong Ann Arbor Xu; Wenbo Novi Wang; Michael R. Saline Grimes
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2028-01-19
Also published as: DE102008005084B4; US7591170B2; CN101236130A; US20080173081A1

Abstract

Ein Straßenunebenheits-Detektionssystem umfasst ein Motordrehzahlmodul, ein Merkmalsraummodul, ein Normalisierungsmodul und ein Straßenunebenheitsmodul. Das Motordrehzahlmodul erzeugt auf der Grundlage eines Kurbelwellensignals ein Motordrehzahlsignal. Das Merkmalsraummodul erzeugt auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ein Merkmalsraumsignal. Das Normalisierungsmodul erzeugt ein normalisiertes Signal. Das normalisierte Signal basiert auf dem Merkmalsraumsignal und einem Normalisierungswert, der entsprechend dem Motordrehzahlsignal variiert. Das Straßenunebenheitsmodul ermittelt auf der Grundlage des normalisierten Signals, ob ein Zustand einer unebenen Straße existiert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuge und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren, wann ein Fahrzeug über eine unebene Straße fährt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fahrzeuge umfassen einen Verbrennungsmotor, der ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Genauer gesagt saugt der Motor Luft an und mischt die Luft mit Kraftstoff, um ein Verbrennungsgemisch zu bilden. Das Verbrennungsgemisch wird in Zylindern komprimiert und wird verbrannt, um Kolben anzutreiben, die verschiebbar in den Zylindern angeordnet sind. Die Kolben treiben rotierend eine Kurbelwelle an, die das Antriebsdrehmoment zu einem Getriebe und Rädern überträgt. Wenn der Motor eine Fehlzündung ausführt, verbrennt das Verbrennungsgemisch eines Zylinders überhaupt nicht oder nur teilweise und kann das Verbrennungsgemisch ein Motorvibrieren und eine Triebstrangschwingung verursachen.
Motorsteuersysteme umfassen oftmals Fehlzündungs-Detektionssysteme, die ermitteln, wann der Motor eine Fehlzündung ausführt. Das Motorsteuersystem kann einen Motorbetrieb einstellen, um eine Motorfehlzündung zu reduzieren, wodurch die Motorleistung und das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert werden. Einige Straßenzustände können verursachen, dass das Motorsteuersystem inkorrekt ein Fehlzündungsereignis registriert, wenn überhaupt keines aufgetreten ist. Zum Beispiel können unebene Straßen ein rückwirkendes Drehmoment an den Rädern hervorrufen, das die Drehung der Kurbelwelle beeinflussen kann. Eine unnormale Kurbelwellendrehung ist eine Eigenschaft eines Motorfehlzündungsereignisses.
Einige Fehlzündungs-Detektionssysteme identifizieren Fehlzündungsereignisse auf der Grundlage von Änderungen der Motordrehzahl in Bezug auf eine Referenz. Die Referenz stellt erwartete Änderungen der Drehzahl eines normalen Motors dar, der unter ähnlichen Bedingungen arbeitet, und kann experimentell durch Fahren eines Fahrzeugs bei verschiedenen Betriebsbedingungen ohne Fehlzündung erhalten werden. Wenn eine Fehlzündung auftritt, erzeugt der Abfall des Motordrehmoments einen entsprechenden Abfall der Motordrehzahl. Diese Drehzahländerung ist manchmal größer als Änderungen bei einer Referenz.
Unebene Straßen erzeugen auch Änderungen der Motordrehzahl, deren Umfang dem Umfang jener ähnlich ist, die durch Motorfehlzündungsereignisse erzeugt werden. Dies stellt ein Problem für Motorfehlzündungs-Detektionssysteme dar, die auf Änderungen der Motordrehzahl beruhen, um Motorfehlzündungsereignisse zu detektieren. Um zu verhindern, dass die Systeme aufgrund von unebenen Straßen falsche Fehlzündungsereignisse erzeugen, kann das Fehlzündungs-Detektionssystem deaktiviert werden, wenn unebene Straßen detektiert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Straßenunebenheits-Detektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Motordrehzahlmodul, ein Merkmalsraummodul, ein Normalisierungsmodul und ein Straßenunebenheitsmodul. Das Motordrehzahlmodul erzeugt auf der Grundlage eines Kurbelwellensignals ein Motordrehzahlsignal. Das Merkmalsraummodul erzeugt auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ein Merkmalsraumsignal. Das Normalisierungsmodul erzeugt ein normalisiertes Signal. Das normalisierte Signal basiert auf dem Merkmalsraumsignal und einem Normalisierungswert, der entsprechend dem Motordrehzahlsignal variiert. Das Straßenunebenheitsmodul ermittelt auf der Grundlage des normalisierten Signals, ob ein Zustand einer unebenen Straße existiert.
Gemäß anderen Merkmalen ermittelt das Straßenunebenheitsmodul, dass der Zustand einer unebenen Straße existiert, wenn das normalisierte Signal einen Straßenunebenheits-Schwellenwert übersteigt.
Gemäß noch anderen Merkmalen erzeugt das Motordrehzahlmodul auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ein Abtastungssignal. Ein Filtermodul erzeugt auf der Grundlage von Komponenten des Abtastungssignals, die eine Straßenunebenheitsfrequenz nicht übersteigen, ein gefiltertes Signal. Das Filtermodul erzeugt auf der Grundlage des gefilterten Signals ein Vektorsignal. Das Filtermodul erzeugt auf der Grundlage des Vektorsignals ein reduziertes Datensignal. Das Normalisierungsmodul erzeugt auf der Grundlage des Merkmalsraumsignals ein Energiesignal. Das normalisierte Signal basiert auf dem Energiesignal. Das Merkmalsraumsignal ist ein Frequenzbereichsignal.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der hierin nachfolgend bereitgestellten detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es sei angemerkt, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutern, nur Erklärungszwecken dienen sollen und nicht beabsichtigen, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen deutlicher verständlich, in denen:
1 ein funktionales Blockdiagramm eines Fahrzeugs ist, das ein Straßenunebenheits-Detektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert;
2 ein funktionales Blockdiagramm des Straßenunebenheits-Detektionssystems der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das Schritte zeigt, die durch das Straßenunebenheits-Detektionssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden;
4 Graphen eines Zylinderintervalls und einer Straßenfrequenz über der Zeit zeigt, wenn das Fahrzeug über eine ebene Straße fährt;
5 Graphen eines Zylinderintervalls und einer Straßenfrequenz über der Zeit zeigt, wenn das Fahrzeug eine Fehlzündung erfährt; und
6 Graphen eines Zylinderintervalls und einer Straßenfrequenz über der Zeit zeigt, wenn das Fahrzeug über eine unebene Straße fährt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt auf keine Weise, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken. Zu Klarheitszwecken werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zugeordnet oder gruppiert) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Bezug nehmend auf 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das einen Motor 12 umfasst. Der Motor 12 umfasst einen Zylinder 16 mit einer zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 18 und einer zugehörigen Zündkerze 20. Obwohl ein einzelner Zylinder 16 gezeigt ist, sei angemerkt, dass der Motor 12 mehrere Zylinder 16 mit zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 18, Zündkerzen 20 und Einlass- und Auslassventilen (nicht gezeigt) umfassen kann. Zum Beispiel kann der Motor 12 4, 5, 6, 8, 10 oder 12 Zylinder 16 umfassen. Luft wird über einen Einlass 23 in einen Einlasskrümmer 22 des Motors 12 angesaugt. Eine Drosselklappe 24 regelt den Luftstrom in den Einlasskrümmer 22. Kraftstoff und Luft werden in dem Zylinder 16 kombiniert und durch die Zündkerze 20 gezündet. Einlass- und Auslassventile (nicht gezeigt) steuern den Eintritt bzw. Austritt des Gemischs aus Luft/Kraftstoff bzw. des Abgases. Stößelstangen und/oder eine oder mehrere obenliegende Nocken mit Nockenerhebungen können verwendet werden, um die Einlass- und Auslassventile zu öffnen und zu schließen.
Ein Controller 26 kommuniziert mit einem Kurbelwellenpositionssensor 30, der auf der Grundlage der Drehung der Kurbelwelle ein Kurbelwellenpositionssignal erzeugt. Der Controller 26 kommuniziert auch mit einem Luftmassenmessersensor (MAF-Sensor) 32 bzw. einem Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 34, die MAF- bzw. MAP-Signale erzeugen. Der Controller 26 kommuniziert auch mit einem Drosselklappen-Positionssensor (TPS) 36, der ein TPS-Signal erzeugt.
Der Kurbelwellenpositionssensor 30 kann auf ein Zahnrad (nicht gezeigt) ansprechen, das sich mit der Kurbelwelle dreht. Das Zahnrad umfasst mehrere gleichmäßig beabstandete Zähne, die sich radial von diesem erstrecken. Mindestens ein Zahn kann fehlen, um einen Zwischenraum zu definieren. Zum Beispiel kann das Zahnrad Zähne mit einer ausreichenden Größe und Beabstandung umfassen, um 60 Zähne unterzubringen. Für eine tatsächliche Gesamtanzahl von 58 Zähnen, die um das Zahnrad angeordnet sind, fehlen jedoch zwei Zähne. Die fehlenden Zähne definieren den Zwischenraum. Bei diesem Beispiel entspricht jeder Zahn 6° der Drehung der Kurbelwelle (d. h. 360°/60 Zähne). Der Zwischenraum entspricht einer Drehlage der Kurbelwelle in Bezug auf eine Kolbenposition in einem Zylinder. Zum Beispiel kann das Ende des Zwischenraums angeben, dass sich ein bestimmter Kolben an dem oberen Totpunkt (OT) in seinem Zylinder befindet.
Eine Impulsfolge wird erzeugt, wenn sich die einzelnen Zähne an dem Kurbelwellenpositionssensor 30 vorbeidrehen. Jeder Impuls in der Impulsfolge entspricht einem Zahn des Zahnrads. Bei dem beispielhaften oben beschriebenen Zahnrad entspricht jeder Impuls 6° der Kurbelwellen drehung. Die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute wird auf der Grundlage der Impulsfolge ermittelt. Während ein bestimmtes Verfahren beschrieben ist, werden Fachleute erkennen, dass andere Systeme und Verfahren zum Erfassen der Motordrehzahl verwendet werden können.
Der Controller 26 realisiert ein Straßenunebenheits-Detektionssystem der vorliegenden Erfindung, um auf der Grundlage des Kurbelwellenpositionssignals zu ermitteln, ob das Fahrzeug 10 einen Zustand einer unebenen Straße erfährt (d. h. auf einer unebenen Straße fährt). Genauer gesagt ermittelt das System die momentane Motordrehzahl im Ereignisbereich, die als die Zeitdauer definiert ist, die erforderlich ist, damit sich die Kurbelwelle um einen bestimmten Winkel (z. B. 30°, 60°, 90°, 120°) dreht. Wenn zum Beispiel ein Winkel von 30° verwendet wird, ermittelt der Controller 26 die Dauer der 5 Impulsen in der Impulsfolge zugehörigen Zeit (d. h. 5 Impulse × 6°/Impuls = 30°).
Das System tastet die Ereignisbereich-Motordrehzahl ab, und ein Tiefpassfilter entfernt Frequenzkomponenten außerhalb eines Frequenzbereichs einer unebenen Straße. Die verbleibenden Abtastwerte werden für eine vorbestimmte Dauer abgetastet, um einen Vektor zu erzeugen. Der Vektor wird mit einer Abtastrate abgetastet, die größer oder gleich einer Nyquist-Frequenz der Abtastwerte ist, um die Anzahl von Abtastwerten zu reduzieren. Die reduzierte Anzahl von Abtastwerten wird in Frequenzbereich-Abtastwerte umgewandelt und über einem Frequenzbereich summiert. Die summierten Abtastwerte werden durch Teilen durch einen Normalisierungswert normalisiert, der entsprechend der Motordrehzahl variiert. Die normalisierten Abtastwerte werden mit einem Schwellenwert verglichen, um zu ermitteln, ob ein Zustand einer unebenen Straße existiert. Wenn das Fahrzeug 10 einen Zustand einer unebenen Straße erfährt, deaktiviert der Controller 26 ein Motorfehlzündungs-Detektions system. Auf diese Weise werden falsche Fehlzündungsangaben als ein Ergebnis des Zustands einer unebenen Straße reduziert. Während die Motordrehzahl verwendet wird, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben, wird ein Fachmann erkennen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden kann.
In Bezug auf 2 umfasst ein Straßenunebenheits-Detektionssystem 100 ein Motordrehzahlmodul 102, ein Filtermodul 104, ein Merkmalsraummodul 106, ein Normalisierungsmodul 108 und ein Straßenunebenheits-Detektionsmodul 110.
Das Motordrehzahlmodul 102 berechnet die Motordrehzahl auf der Grundlage eines Zeitablaufs zwischen Zähnen eines Zielrads und erzeugt ein Motordrehzahlsignal. Das Motordrehzahlsignal kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
wobei N die Anzahl von Zähnen des Zielrads ist und dt der Zeitablauf zwischen den Zähnen ist.
Das Motordrehzahlmodul 102 tastet die berechnete Motordrehzahl unter Verwendung einer festen Abtastrate ab und erzeugt ein Abtastungssignal. Das Abtastungssignal ist ein diskretes Motordrehzahlsignal im Zeitbereich mit gleichmäßig beabstandeten Abtastwerten. Wenn die Abtastfrequenz beispielsweise 1000 Abtastwerte/s beträgt, ist der Abstand zwischen den Abtastwerten die Abtastperiode Ts = 1/fs = 1 Millisekunde. Das Abtastungssignal kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
wobei y_s das Abtastungssignal ist, ES das Motordrehzahlsignal ist, T_s eine Abtastperiode ist und N_s die Gesamtanzahl von Abtastwerten ist.
Das Filtermodul 104 wird verwendet, um Komponenten außerhalb eines Straßenunebenheits-Frequenzbereichs zu entfernen, und erzeugt ein gefiltertes Signal. Der Straßenunebenheits-Frequenzbereich liegt typischerweise unter 10 Hz. Daher kann ein digitales Tiefpassfilter verwendet werden, um unerwünschte Komponenten einer hohen Frequenz zu entfernen. Das Tiefpassfilter kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
wobei y das gefilterte Signal ist, y_s das Abtastungssignal ist, m die Anzahl von Filterstufen oder -schritten ist, k die Abtastwertanzahl (1, 2, 3 ...) ist und a_n und b_n Filterkoeffizienten sind.
Das Filtermodul 104 sammelt Abtastwerte des gefilterten Signals für eine Pufferperiode an, um einen Vektor mit N Dimensionen zu bilden, und erzeugt ein Vektorsignal. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Pufferperiode eine Sekunde. Das Vektorsignal kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden: yb = [y0y1 ... yN] wobei y_b das Vektorsignal ist, y₀y₁ ... y_N Datenkomponenten des gefilterten Signals sind und N die Anzahl von anzusammelnden Abtastwerten ist. Somit ist das Vektorsignal ein N-dimensionaler Vektor, der mit Abtastwerten des gefilterten Signals gebildet wird.
Das Filtermodul 104 tastet das Vektorsignal unter Verwendung einer Abtastrate, die größer oder gleich einer Nyquist-Frequenz der abgetasteten Daten ist, erneut ab und erzeugt ein reduziertes Datensignal. Die Nyquist-Frequenz ist eine Frequenz, die zweimal die Frequenz der abgetasteten Daten beträgt. Da Frequenzen einer unebenen Straße typischerweise 10 Hz oder weniger betragen, beträgt die Nyquist-Frequenz ungefähr 20 Hz. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Abtastrate 32 Hz, was über der Nyquist-Frequenz liegt. Somit bleiben alle Oberwellen des Vektorsignals, die eine unebene Straße angeben, in dem reduzierten Datensignal. Das durch das Filtermodul 104 erzeugte reduzierte Datensignal kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
wobei y_dr das reduzierte Datensignal ist, Tr die Abtastperiode ist und N_s eine Gesamtanzahl von Abtastwerten ist.
Das Merkmalsraummodul 106 wandelt das reduzierte Datensignal in ein Merkmalsraumsignal um. Genauer gesagt wandelt das Merkmalsraummodul das reduzierte Datensignal unter Verwendung einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) in ein Frequenzbereichsignal um. Die FFT-Funktion kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden: Yf = FFT(yb)wobei Y_f das Frequenzbereichsignal ist und y_b das reduzierte Datensignal ist. Sowohl Y_f als auch y_b sind Vektoren, wobei Y_f jedoch ein komplexer Vektor ist, der aus den folgenden Gleichungen erhalten wird:
wobei w_N = e^(–2Πj)/N, die Anzahl von Abtastwerten in dem reduzierten Datensignal ist (d. h. 32), k die Anzahl von Frequenzkomponenten ist und j = √–1. Jede Komponente des Vektors Y_f ist ein Paar von reellen und imaginären Zahlen. Diese komplexen Paare können durch die folgenden Gleichungen beschrieben werden:
wobei Re Y_f[k] und Im Y_f[k] die reellen und imaginären Teile des Vektors Y_f sind.
Das Normalisierungsmodul 108 ermittelt die Energie des Frequenzbereichsignals durch Summieren einzelner Komponenten des Frequenzbereichsignals und erzeugt auf der Grundlage hiervon ein Energiesignal. Die Energie wird über einem schmalen Fenster von Frequenzen ermittelt, das vorzugsweise von 1 bis 9 Hz reicht.
Das Normalisierungsmodul 108 normalisiert das Energiesignal auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals und erzeugt ein normalisiertes Signal. Genauer gesagt wird das Energiesignal durch einen Normalisierungswert geteilt, der mit der Motordrehzahl variiert. Der Normalisierungswert kann eine Funktion, die mit der Motordrehzahl variiert, und/oder eine diskrete Funktion sein, die durch mehrere Motordrehzahlbereiche definiert ist. Das normalisierte Signal weist einen Maximalwert von Eins und einen Minimalwert von Null auf.
Das Straßenunebenheits-Detektionsmodul 110 wird verwendet, um den Zustand einer unebenen Straße zu detektieren. Genauer gesagt ermittelt das Straßenunebenheits-Detektionsmodul 110, wenn das normalisierte Signal größer als ein Straßenunebenheits-Schwellenwert ist, dass das Fahrzeug 10 über eine unebene Straße fährt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Straßenunebenheits-Schwellenwert 0,5. Bei einigen Anwendungen kann es erwünscht sein, dass das Straßenunebenheits-Detektionsmodul 110 ein Motorfehlzündungs-Detektionssystem deaktiviert, um das Detektieren einer falschen Fehlzündung zu verhindern.
Bezug nehmend auf 3 realisiert das Straßenunebenheits-Detektionssystem Schritte, die bei 200 allgemein dargestellt sind. Der Prozess beginnt in Schritt 202, wenn das Fahrzeug 10 gestartet wird. In Schritt 204 ermittelt das Motordrehzahlmodul 102 das Motordrehzahlsignal. In Schritt 206 tastet das Motordrehzahlmodul 102 das Motordrehzahlsignal unter Verwendung der festen Abtastrate ab und erzeugt das Abtastungssignal.
Das Filtermodul 104 entfernt in Schritt 208 hohe Frequenzen von dem Abtastungssignal und erzeugt das gefilterte Signal. In Schritt 210 sammelt das Filtermodul 104 Abtastwerte des gefilterten Signals für die Pufferperi ode an und erzeugt das Vektorsignal. Das Filtermodul 104 tastet das Vektorsignal in Schritt 212 erneut mit der Abtastrate ab und erzeugt das reduzierte Datensignal. Da bei der bevorzugten Ausführungsform die Pufferperiode 1 Sekunde beträgt und die Abtastrate 32 Hz beträgt, enthält das reduzierte Datensignal 32 Datenpunkte.
Das Merkmalsraummodul 106 wandelt das reduzierte Datensignal in Schritt 214 in das Merkmalsraumsignal um. Wie zuvor erläutert, wird das reduzierte Datensignal bei der bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung der FFT-Funktion in das Frequenzbereichsignal umgewandelt.
Das Normalisierungsmodul 108 berechnet in Schritt 216 die Energie des Merkmalsraumsignals und erzeugt das Energiesignal. Wie zuvor erläutert, wird das Energiesignal durch Summieren des Merkmalsraumsignals innerhalb des schmalen Fensters von Frequenzen ermittelt. Um den Rauschabstand zu verbessern, können Signale mit einer Größe, die kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, entfernt werden. In Schritt 218 erzeugt das Normalisierungsmodul 108 das normalisierte Signal. Wie zuvor erläutert, wird das normalisierte Signal durch Teilen des Energiesignals durch einen Normalisierungswert ermittelt, der mit der Motordrehzahl variiert.
Das Straßenunebenheits-Detektionsmodul 110 ermittelt, ob ein Zustand einer unebenen Straße existiert. Genauer gesamt ermittelt das Straßenunebenheits-Detektionsmodul 110 in Schritt 220, ob das normalisierte Signal größer als der Straßenunebenheits-Schwellenwert ist. Wenn das normalisierte Signal nicht größer als der Straßenunebenheits-Schwellenwert ist, endet der Prozess in Schritt 222. Wenn das normalisierte Signal größer als der Straßenunebenheits-Schwellenwert ist, ermittelt das Stra ßenunebenheits-Detektionsmodul 110 in Schritt 224, dass ein Zustand einer unebenen Straße existiert, und der Prozess endet in Schritt 222.
Bezug nehmend auf 4 sind Graphen gezeigt, die ein Zylinderintervall und eine Straßenfrequenz über der Zeit darstellen, wenn das Fahrzeug 10 über eine ebene Straße fährt. Das Zylinderintervall ist eine Zeitdifferenz in Millisekunden des Zylinders 16 beim Vorbeigelangen an einem Referenzpunkt. Genauer gesagt stellt die Zeitdifferenz einen Unterschied zwischen einem erwarteten Zeitpunkt, zu dem der Zylinder 16 an dem Referenzpunkt vorbeigelangt, und einem tatsächlichen Zeitpunkt, zu dem der Zylinder 16 an dem Referenzpunkt vorbeigelangt, dar. Wie es in Graph A gezeigt ist, liegt das Zylinderintervall im Allgemeinen innerhalb von ±100 ms, wenn das Fahrzeug 10 über eine ebene Straße fährt.
Graph B zeigt eine normalisierte Straßenfrequenz über der Zeit. Profil C stellt das normalisierte Signal dar, das die Straßenfrequenz angibt, die das Fahrzeug 10 erfährt. Profil D stellt den Straßenunebenheits-Schwellenwert dar. Wie in Graph B gezeigt ist, übersteigt das normalisierte Signal den Straßenunebenheits-Schwellenwert nicht. Somit fährt das Fahrzeug 10 über eine ebene Straße.
Bezug nehmend auf 5 sind Graphen gezeigt, die das Zylinderintervall und die Straßenfrequenz über der Zeit darstellen, wenn das Fahrzeug 10 eine Motorfehlzündung erfährt. Graph E zeigt das Zylinderintervall über der Zeit, wenn das Fahrzeug 10 eine Motorfehlzündung auf einer ebenen Straße erfährt. Wie es in Graph E gezeigt ist, ist die Änderung des Zylinderintervalls größer als die Änderung des in Graph A gezeigten Zylinderintervalls, was mit dem Zustand einer unebenen Straße verwechselt werden kann.
Graph F zeigt die normalisierte Straßenfrequenz über der Zeit. Profil G stellt das normalisierte Signal dar, das die Straßenfrequenz angibt, die das Fahrzeug 10 erfährt. Bei ungefähr 5 Sekunden erfährt das Fahrzeug 10 eine Motorfehlzündung, was eine Spitze bei Profil G bewirkt. Da die Spitze bei Profil G den Straßenunebenheits-Schwellenwert (Profil D) nicht übersteigt, fährt das Fahrzeug 10 nicht über eine unebene Straße.
In Bezug auf 6 sind Graphen gezeigt, die das Zylinderintervall und die Straßenfrequenz über der Zeit darstellen, wenn das Fahrzeug 10 über eine unebene Straße fährt. Wie es in Graph H gezeigt ist, ist die Änderung des Zylinderintervalls größer als die in Graph E gezeigte Änderung, was den Zustand einer unebenen Straße angibt.
Graph I zeigt die normalisierte Straßenfrequenz über der Zeit. Profil J stellt das normalisierte Signal dar, das die Straßenfrequenz angibt, die das Fahrzeug 10 erfährt. Profil J übersteigt den Straßenunebenheits-Schwellenwert (Profil D) bis ungefähr 2,5 Sekunden, was angibt, dass das Fahrzeug 10 über eine unebene Straße fährt. Von ungefähr 2,5 Sekunden bis 6,3 Sekunden übersteigt Profil J den Straßenunebenheits-Schwellenwert nicht, was eine ebene Straße angibt. Bei ungefähr 6,3 Sekunden übersteigt Profil J den Straßenunebenheits-Schwellenwert, was angibt, dass das Fahrzeug 10 über eine unebene Straße fährt.
Fachleute können nun aus der vorangehenden Beschreibung erkennen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Erfindung auf eine Vielzahl von Formen realisiert werden können. Daher sollte, während diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen dieser beschrieben wurde, der wahre Schutzumfang der Erfindung nicht so eingeschränkt sein, da andere Abwandlungen für den Fachmann auf ein Studieren der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche hin deutlich werden.

Claims

Straßenunebenheits-Detektionssystem, umfassend: ein Motordrehzahlmodul, das auf der Grundlage eines Kurbelwellensignals ein Motordrehzahlsignal erzeugt; ein Merkmalsraummodul, das auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ein Merkmalsraumsignal erzeugt; ein Normalisierungsmodul, das auf der Grundlage des Merkmalsraumsignals und eines Normalisierungswerts, der entsprechend dem Motordrehzahlsignal variiert, ein normalisiertes Signal erzeugt; und ein Straßenunebenheitsmodul, das auf der Grundlage des normalisierten Signals ermittelt, ob ein Zustand einer unebenen Straße existiert.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei der Zustand einer unebenen Straße existiert, wenn das normalisierte Signal einen Straßenunebenheits-Schwellenwert übersteigt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 2, wobei das Motordrehzahlmodul auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ein Abtastungssignal erzeugt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Filtermodul, das auf der Grundlage von Komponenten des Abtastungssignals, die eine Straßenunebenheitsfrequenz nicht übersteigen, ein gefiltertes Signal erzeugt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 4, wobei das Filtermodul auf der Grundlage des gefilterten Signals ein Vektorsignal erzeugt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 5, wobei das Filtermodul auf der Grundlage des Vektorsignals ein reduziertes Datensignal erzeugt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 6, wobei das Merkmalsraumsignal auf dem reduzierten Datensignal basiert.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 7, wobei das Normalisierungsmodul auf der Grundlage des Merkmalsraumsignals ein Energiesignal erzeugt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 8, wobei das normalisierte Signal auf dem Energiesignal basiert.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 9, wobei das Merkmalsraumsignal ein Frequenzbereichsignal ist.
Verfahren zum Detektieren einer unebenen Straße, das umfasst, dass auf der Grundlage eines Kurbelwellensignals ein Motordrehzahlsignal erzeugt wird; auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ein Merkmalsraumsignal erzeugt wird; auf der Grundlage des Merkmalsraumsignals und eines Normalisierungswerts, der entsprechend dem Motordrehzahlsignal variiert, ein normalisiertes Signal erzeugt wird; und auf der Grundlage des normalisierten Signals ermittelt wird, ob ein Zustand einer unebenen Straße existiert.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, dass ermittelt wird, dass der Zustand einer unebenen Straße existiert, wenn das normalisierte Signal einen Straßenunebenheits-Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, dass auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals ein Abtastungssignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst, dass auf der Grundlage von Komponenten des Abtastungssignals, die eine Straßenunebenheitsfrequenz nicht übersteigen, ein gefiltertes Signal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst, dass auf der Grundlage des gefilterten Signals ein Vektorsignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass auf der Grundlage des Vektorsignals ein reduziertes Datensignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Merkmalsraumsignal auf dem reduzierten Datensignal basiert.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst, dass auf der Grundlage des Merkmalsraumsignals ein Energiesignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das normalisierte Signal auf dem Energiesignal basiert.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Merkmalsraumsignal ein Frequenzbereichsignal ist.
Straßenunebenheits-Detektionssystem, umfassend: ein Merkmalsraummodul, das auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ein Merkmalsraumsignal erzeugt; ein Normalisierungsmodul, das auf der Grundlage des Merkmalsraumsignals und eines Normalisierungswerts, der entsprechend dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal variiert, ein normalisiertes Signal erzeugt; und ein Straßenunebenheitsmodul, das auf der Grundlage des normalisierten Signals ermittelt, ob ein Zustand einer unebenen Straße existiert.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 1, wobei der Zustand einer unebenen Straße existiert, wenn das normalisierte Signal einen Straßenunebenheits-Schwellenwert übersteigt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 2, ferner umfassend: ein Abtastmodul, das auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ein Abtastungssignal erzeugt; und ein Filtermodul, das auf der Grundlage von eine Straßenunebenheitsfrequenz nicht übersteigenden Komponenten des Abtastungssignals ein gefiltertes Signal, auf der Grundlage des gefilterten Signals ein Vektorsignal und auf der Grundlage des Vektorsignals ein reduziertes Datensignal erzeugt.
Straßenunebenheits-Detektionssystem nach Anspruch 6, wobei das Merkmalsraumsignal auf dem reduzierten Datensignal basiert; das Normalisierungsmodul auf der Grundlage des Merkmalsraumsignals ein Energiesignal erzeugt; das normalisierte Signal auf dem Energiesignal basiert; und das Merkmalsraumsignal ein Frequenzbereichsignal ist.