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Bei
Brennkraftmaschinen-Steuermodulen wird typischerweise eine Einschränkung in
Bezug auf die Erfassung mit hoher Geschwindigkeit und Verarbeitungs-Resourcen
hervorgerufen, wenn die mehreren einzelnen Analogeingänge zunehmen.
Normalerweise werden derartige Eingangssignale im Idealfall als eine "rauschfreie" Gleichspannung dargestellt,
welche einen externen Parameter repräsentiert, der erfasst wird.
Unter derartigen Idealbedingungen sind niedrige Datenerfassungs-Samplingraten,
beispielsweise 100 Hz, typischerweise ausreichend, wenn geeignete
Anti-Aliasingfilter eingesetzt werden.
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Allerdings
ist dies nicht immer der Fall bei externen Signalen, die überlagerte
Wechselspannungsbestandteile aufweisen, die einen in Bezug auf die
Nyquist-Frequenz kritischen Anteil enthalten. Weiterhin können Resourcen
zum digitalen Verarbeiten und Filtern großer Mengen externer Daten bei
geeigneten, mit dem Nyquist-Kriterium verträglichen Samplingraten eine
unüberwindbare
Anforderung in Bezug auf das Anti-Aliasing darstellen. Normale,
digitale Filterschleifen arbeiten ordnungsgemäß bei dem 2,5-fachen des höchsten erfassten
Frequenzanteils, der gesampelt wird.
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Bei
einer Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das eine ideale,
einperiodische, mit dem Nyquist-Kriterium verträgliche gefilterte Signalgrößengenauigkeit
aufrechterhält, über ein
Zweifach-Periodenverfahren, bei welchem die prozessorfreundliche,
langsamere Periodizität unterhalb
der Verträglichkeit
liegt. Das Ergebnis ist eine erhöhte
Datenerfassungsleistung mit verringerter Hochgeschwindigkeitsverarbeitung.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Sampling-Prozedur
mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise 2 kHz) mit niedrigeren
Anforderungen an Resourcen zur Verfügung, welche einen Blockmittlungs-
und Dezimierungsschritt umfasst, der dazu erforderlich ist, die
Anti-Aliasing-Unversehrtheit für
eine einzelne Schleife aufrechtzuerhalten, bevor einzelne Daten
für eine
weitere digitale Filterverarbeitung mit niedriger Geschwindigkeit
(beispielsweise 100 Hz) übertragen werden.
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Bei
einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Betreiben einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine, die
eine Elektroniksteuerung mit einem Speicher aufweist, um Sensordaten
unterhalb einer Nyquist-Frequenzschwelle
für Verarbeitungsschleifen
zu erhalten und einzusetzen, unter Verwendung hoher Geschwindigkeit
(beispielsweise 2 kHz), aber mit einer Sampling-Prozedur mit geringen
Anforderungen an die Resourcen, welche die Größen-Aliasing-Fehlereffekte ausschaltet.
Das Zweifach-Periodenverfahren umfasst das Sampeln von Sensordatensignalen
mit hoher Geschwindigkeit (also 2 kHz), innerhalb eines vorbestimmten
Zeitraums (also 10 ms), und Feststellung, ob es Zeit dafür ist, Sensorsignalwerte
an eine zweite Verarbeitungsschleife mit niedriger Geschwindigkeit
zu übergeben,
für eine
weitere Digitalverarbeitung von Sensorsignaldaten. Vorzugsweise
tritt die Digitalverarbeitung bei einer niedrigeren, besser handhabbaren
Periodenrate (also 100 Hz) in der elektronischen Steuerung auf.
Falls festgestellt wird, dass die abgelaufene Zeit unzureichend
ist, werden die digital gesampelten Sensorsignaldaten einem Register
im Speicher einer Brennkraft maschinensteuerung hinzugefügt. Falls
festgestellt wird, dass die verstrichene Zeit ausreichend ist, stellt
das Verfahren die Anzahl an Malen fest, bei welchen ein Sensorsignalwert
dem Register hinzugefügt
wurde. Das Verfahren lädt
das Register, welches die vereinigte Gesamtsumme sämtlicher
addierten Werte in dem Register enthält, und teilt dann diesen Gesamtwert
durch die Anzahl an Malen, an welchen Werte dem Register hinzugefügt wurden.
Ein Digitalfilter kann dann effizient mit einer Schleifenrate mit
niedrigerer Geschwindigkeit arbeiten (beispielsweise 100 Hz). Hierdurch
wird verhindert, dass bei jedem Wert für das Filter eine Aliasing-Fehlergröße auftritt.
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Bei
dem geschilderten Verfahren kann sich die Frequenz des gefilterten
Signals ändern,
liegt jedoch die Amplitude des gefilterten Signals in einem idealen
Bereich. Die Amplitude ist kalibrierbar in Bezug auf die ideale
Amplitude, abhängig
von Sensorsignalen und dem Betrieb der Brennkraftmaschine.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine, einer Steuerung,
und verschiedener entfernter Systeme, von welchen Sensordaten an
die Steuerung übertragen
werden;
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2 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschinensteuerung, die
bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung nützlich ist;
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3 ein
Diagramm, das Signale darstellt, die von verschiedenen Sensoren
empfangen werden, und die Steuereingangs- Aliasing-Bewertung gemäß einem
Verfahren der vorliegenden Erfindung demonstrieren;
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4 ein
Diagramm, das eine einzelne bzw. doppelte Filter-Aliasing-Bewertung gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 ein
Software-Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
repräsentiert.
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Es
wird nunmehr Bezug auf die Zeichnungen genommen, in welchen gleiche
Bezugszeichen gleiche Anordnungen bezeichnen, wobei 1 eine schematische
Darstellung einer Brennkraftmaschine, einer elektronischen Steuerung,
und verschiedener entfernter Systeme ist, mit Sensoren zur Übertragung
von Sensordatensignalen an die Steuerung. Schematisch ist hier eine
Perspektivansicht dargestellt, welche ein Verdichtungsentflammungs-Brennkraftmaschinensystem 10 zeigt,
das verschiedene Merkmale gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist. Die Brennkraftmaschine 12 kann bei
vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise
bei Fernverkehrs-LKWs,
Baumaschinen, Schiffen, ortsfesten Generatoren, Pumpstationen, und
dergleichen. Die Brennkraftmaschine 12 weist normalerweise
mehrere Zylinder auf, die unterhalb einer entsprechenden Abdeckung
angeordnet sind, und insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet
sind.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Brennkraftmaschine 10 eine Mehrzylinder-Verdichtungsentflammungs-Brennkraftmaschine,
beispielsweise eine Diesel-Brennkraftmaschine mit 3, 4, 6, 8, 12,
16 oder 24 Zylindern. Allerdings kann die Brennkraftmaschine 12 mit
jeder geeigneten Anzahl an Zylindern 14 verwirklicht werden,
wobei die Zylinder jeder einen geeigneten Hubraum und jedes geeignete
Verdichtungsverhältnis
aufweisen, um die konstruktiven Vorgaben für einen bestimmten Einsatz
zu erfüllen.
Darüber
hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Art
einer Brennkraftmaschine oder eines Kraftstoffs beschränkt. Die vorliegende
Erfindung kann im Zusammenhang mit jeder geeigneten Brennkraftmaschine
verwirklicht werden (beispielsweise arbeitend nach dem Otto-Verfahren, dem Rankin-Verfahren,
dem Miller-Verfahren, usw.), unter Verwendung eines geeigneten Kraftstoffs,
um die konstruktiven Vorgaben für
einen speziellen Einsatz zu erfüllen.
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Eine
Steuerung 16 weist vorzugsweise einen programmierbaren
Mikroprozessor 18 in Verbindung (also angeschlossen an)
mit verschiedenen Computer-lesbaren Speichermedien 20 auf, über zumindest einen
Daten- und Steuerbus 22. Die Computer-lesbaren Speichermedien 20 können jede
unter mehreren Vorrichtungen umfassen, beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher
(ROM) 24, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 26,
und einen nicht-flüchtigen
(dauerhaften) Speicher mit wahlfreiem Zugriff (NVRAM) 28.
Spezieller kann die Steuerung oder die elektronische Steuereinheit
(ECU) aus einer gemeinsamen Triebsstrangssteuerung (CPC2) und einem Motorsteuermodul
bestehen, wie dies genauer in Bezug auf 2 beschrieben
wird.
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Die
verschiedenen Arten Computer-lesbarer Speichermedien 20 stellen
allgemein eine Kurzzeit- und Langzeit-Speicherung von Daten zur
Verfügung (beispielsweise
zumindest eine Nachschlagtabelle, LUT, zumindest eine Betriebssteuerroutine,
zumindest ein mathematisches Modell für die EGR-Steuerung, usw.),
die von der Steuerung 16 dazu eingesetzt werden, die Brennkraftmaschine 10 zu
steuern. Die Computer-lesbaren Speichermedien 20 können durch
irgendeine unter einer Anzahl bekannter physikalischer Vorrichtungen
verwirklicht werden, welche Daten speichern können, die Befehle repräsentieren, die
von dem Mikroprozessor 18 ausgeführt werden können. Derartige
Vorrichtungen können
PROM, EPROM, EEPROM, Flash-Speicher,
und dergleichen umfassen, zusätzlich
zu verschiedenen magnetischen, optischen und kombinierten Medien,
die dazu fähig
sind, eine temporäre
und andauernde Datenspeicherung zur Verfügung zu stellen.
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Die
Computer-lesbaren Speichermedien 20 können Daten enthalten, welche
Programmbefehle (beispielsweise Software) repräsentieren, Kalibrierungen,
Routinen, Schritte, Verfahren, Blöcke, Operationen, Betriebsvariablen,
und dergleichen, die im Zusammenhang mit zugeordneter Hardware dazu verwendet
werden, die verschiedenen Systeme und Untersysteme der Brennkraftmaschine 10 und
das Fahrzeug zu steuern. In den Computer-lesbaren Speichermedien 20 können allgemein
Befehle gespeichert sein, die von der Steuerung 16 ausführbar sind,
um die Brennkraftmaschine 10 zu steuern. Die Programmbefehle
können
die Steuerung 16 anweisen, die verschiedenen Systeme und
Untersysteme des Fahrzeugs zu steuern, bei welchem die Brennkraftmaschine 12 vorgesehen
ist, durch die Befehle, die von dem Mikroprozessor 20 ausgeführt werden, und
wahlweise können
auch Befehle durch jede Anzahl an Logikeinheiten 28 ausgeführt werden.
Die Eingangs-Ports 30 können
Signale von den verschiedenen Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugsystemen
empfangen, einschließlich
von Sensoren und Schaltern, die insgesamt mit 32 bezeichnet
sind, und die Steuerung 16 kann Signale (beispielsweise
die Signale ACT und ADJ) an Ausgangs-Ports 34 erzeugen. Die Ausgangssignale
werden normalerweise den verschiedenen Fahrzeugbestandteilen präsentiert
(oder an diese übertragen).
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Eine
Daten-, Diagnose- und Programmierschnittstelle 36 kann
darüber
hinaus selektiv an die Steuerung 16 über einen Bus und einen Verbinder 38 angeschlossen
sein, um dazwischen verschiedene Informationen auszutauschen. Die
Schnittstelle 36 kann dazu verwendet werden, Werte in den
Computer-lesbaren Speichermedien 20 zu ändern, beispielsweise Konfigurationseinstellungen,
Kalibriervariable, und dergleichen.
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Wie
in der gesamten Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet,
kann zumindest eine auswählbare
(also programmierbare, vorbestimmte, abänderbare, usw.) Konstante,
Grenze, Gruppe von Kalibrierbefehlen, Kalibrierwerten (also Schwelle, Pegel,
Intervall, Wert, Größe, Dauer,
usw.) oder ein Bereichswert von jeder unter mehreren Personen (also
Benutzern, Bedienungspersonen, Inhabern, Fahrern, usw.) über eine
Programmiervorrichtung ausgewählt
werden, beispielsweise die Vorrichtung 36, die selektiv über einen
geeigneten Stecker oder Verbinder 38 an die Steuerung 16 angeschlossen
ist.
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Anstatt
hauptsächlich
durch Software gesteuert zu werden, können die auswählbaren
oder programmierbaren Werte für
Konstanten und Grenzen (oder Bereiche) auch durch eine geeignete
Hardware-Schaltung zur Verfügung
gestellt werden, die verschiedene Schalter, Einstellvorrichtungen,
und dergleichen aufweist. Alternativ können auswählbare oder programmierbare
Grenzen und Bereiche auch dadurch geändert werden, dass eine Kombination aus
Software und Hardware eingesetzt wird, ohne vom Wesen der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Allerdings kann zumindest ein auswählbarer Wert
oder Bereich durch eine geeignete Einrichtung und ein geeignetes
Verfahren vorher festgelegt und/oder abgeändert werden, um die konstruktiven Vorgaben
für einen
speziellen Einsatz zu erfüllen. Jede
geeignete Anzahl und jede Art von Sensoren, Anzeigen, Stell gliedern,
usw., kann dazu eingesetzt werden, die konstruktiven Vorgaben für einen
speziellen Einsatz zu erfüllen.
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Bei
zumindest einer Betriebsweise kann die Steuerung 16 Signale
von den verschiedenen Fahrzeugsensoren und Fahrzeugschaltern empfangen, und
eine Steuerlogik ausführen,
die in Hardware und Software integriert ist, um die Brennkraftmaschine 12,
verschiedene Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugsysteme 32,
und dergleichen zu steuern. Bei einem Beispiel wird die Steuerung 16 als
zumindest eine Ausbildung einer DDEC-Steuerung verwirklicht, die
von der Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan, erhältlich ist.
Verschiedene andere Merkmale der DDEC-Steuerung sind im Einzelnen
in einer Anzahl unterschiedlicher US-Patente beschrieben, welche
an die Detroit Diesel Corporation übertragen wurden. Allerdings
kann die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit jeder geeigneten
Steuerung verwirklicht werden, um die konstruktiven Vorgaben für einen
speziellen Einsatzzweck zu erfüllen.
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Die
Steuerlogik kann als Hardware, Firmware, Software, oder Kombinationen
aus diesen verwirklicht sein. Weiterhin kann die Steuerlogik durch die
Steuerung 16 ausgeführt
werden, zusätzlich
zu jedem der verschiedenen Systeme und Untersysteme des Fahrzeugs
oder anderer Einrichtungen, oder durch diese selbst, bei welchen
die Steuerung 16 vorgesehen ist. Darüber hinaus weist zwar bei einer
bevorzugten Ausführungsform
die Steuerung 16 den Mikroprozessor 20 auf, jedoch
kann jede unter einer Anzahl bekannter Vorgehensweisen, nämlich Programmier-
und Verarbeitungsverfahren, Algorithmen, Schritte, Blöcke, Prozesse,
Routinen, Strategien, und dergleichen dazu eingesetzt werden, die
Brennkraftmaschine 12 und die verschiedenen Brennkraftmaschinen-
und Fahrzeugbauteile 32 zu steuern. Weiterhin kann die
Brennkraftmaschinensteuerung 16 Information auf verschiedene
Arten und Weisen empfangen. Beispielsweise kann System-Information
in Bezug auf die Brennkraftmaschine 12 über eine Datenverbindung, als
Digitaleingabe, oder an einem Sensoreingang der Brennkraftmaschinensteuerung 16 empfangen
werden.
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2 ist
eine detaillierte, schematische Ansicht der ECU, welche die gemeinsame
Triebsstrangssteuerung, das Motorsteuermodul und einige von deren
jeweiligen elektronischen Anschlüssen zeigt.
Wenn eine Steuereinheit von zwei Modulen betrieben wird, ist es
selbstverständlich,
dass ein einziges Steuermodul mit der geschilderten Funktionalität eingesetzt
werden kann.
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Speziell
kann die ECU 16 eine gemeinsame Triebsstrangssteuerung
(CPC2) 42 und ein Motorsteuermodul (MCM) 40 in
Elektronikverbindung über ein
Brennkraftmaschinen-Computerbereichs-Netzwerk (ECAN) 44 aufweisen.
MCM und CPC2 setzen vorzugsweise ein Protokoll eines vereinigten
Diagnostik-Servers (UDS) über
der ECAN-Datenverbindung ein. Das MCM steht in Elektronikverbindung
mit verschiedenen Hilfssystemem, von denen jedes dem Betrieb der
Brennkraftmaschine und des Fahrzeugs über ein Computerbereichs-Netzwerk
zugeordnet ist. Die Kommunikation zwischen CPC2 und MCM erfolgt in
beiden Richtungen, und ist konstant. In der CPC2 befindet sich eine
Datensynchronisierungstabelle 62, die als Gateway zwischen
einem Diagnose-Tool 36 und
dem MCM arbeitet. Die Gateway-Tabelle wird über das UDS mit einer Diagnosetabelle 61 synchronisiert,
die in dem MCM liegt, bei jedem Zündzyklus. Die CDC ist elektronisch
an die Lampen und Anzeigen 46, ein Instrumentenfeld 48,
Werkzeuge und Instrumente 50 und ein Diagnose-Tool 36 angeschlossen.
Die CPC2 kommuniziert mit den Lampen und Anzeigen, dem Instrumentenfeld,
und dem gemeinsamen Bereichsnetzwerk (CAN) 44 über SAE-Datenverbindungen
J1587 und eine SAE-Datenverbindung J1939, die mit 52 bzw. 54 bezeichnet
sind. Das Diagnose-Tool
steht in Elektronikverbindung mit der CPC2 über die UDS-Datenverbindung 58. Weiterhin steht
das Diagnose-Werkzeug in elektronischer Verbindung über eine
UDS-Datenverbindung mit dem MCM über
das Diagnose-Gateway 62. Das Gateway steht in Verbindung
mit der MCM-DTC-Tabelle 61 und synchronisiert die Tabellen
in Bezug auf Diagnose-Störungscodes
(DTC) in der CPC2 mit dem MCM in jedem Zündzyklus. Die CPC2 und das
MCM sind programmiert mit zumindest Minimalversionen von Software,
die für
einen automatischen Betrieb von DTC sorgen. In dem MCM oder der
CPC2 befindet sich zumindest eine Tabelle 63 bzw. 65,
die mit Werten ausgestattet werden kann, die repräsentativ
sind für
das Verfahren des Brennkraftmaschinenbetriebs gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
ein Diagramm der Steuerungseingangs-Aliasing-Bewertung. Im Einzelnen weist das Diagramm 68 eine
x-Achse 70 auf, die in Zeiteinheiten unterteilt ist, genauer
gesagt in Sekunden, und eine y-Achse 72, welche Ergebnisse
in Volt anzeigt. Die Signalkurve 74 ist repräsentativ
für die Roh-Sensordaten beim
normalen Brennkraftmaschinenbetrieb. Die Amplitude der Datensignalkurve überschreitet
die Nyquist-Schwelle
für verwendbare Daten,
und ist normalerweise ohne irgendeine Art von Filterung nicht einsetzbar.
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Die
Sinuskurve 76, welche die Brennkraftmaschinen-Signaldaten
anzeigt, nachdem eine typische Anti-Aliasing-Filterung eingesetzt
wurde, von der Steuerung, ist im Stand der Technik bekannt. Die Amplitude
der Datensignalkurve ist in gewissem Ausmaß gegenüber dem Roh-Datensignal 74 verringert, enthält jedoch
immer noch einen kritischen Nyquist-Anteil, und ist normalerweise
nicht einsetzbar, ohne dass zusätzliche
Reak tionsverringerungs-Globalbandweitenfilter-Vorgehensweisen eingesetzt werden.
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Die
Sinuskurve 78 zeigt Brennkraftmaschinensignaldaten an,
nach dem Vorsehen einer Tiefpass-Vorfilterung bei den Daten, durch
ein Einzeldaten-Temic-Vorfilter mit niedrigen Resourcen, das von der
Continental AG erhalten werden kann. Das Temic-Vorfilter weist eine
Abtastrate von 2 kHz auf, und weist einen Exponentenkoeffizienten
von 3 auf, wodurch eine Abschneidefrequenz von annähernd 45 Hz
erreicht wird. Die Amplitude wird wesentlich gegenüber den
von der Steuerung eingeleiteten Filter- und Roh-Signaldaten verringert,
aber es kann die vorgefilterte Signalamplitude immer noch die Nyquist-Schwelle
der digitalen Verarbeitungsschleife mit niedriger Geschwindigkeit
(also 100 Hz) überschreiten.
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Die
Sinuskurve 80 repräsentiert
eine ideale Signaldatenkurve, die schwierig oder praktisch unmöglich erzielbar
ist, unter Verwendung momentaner Brennkraftmaschinensteuerungen
ohne ausreichende Resourcen, die dazu ausgelegt sind, die Brennkraftmaschinen-Datensignale
zu filtern. Es wird erkannt, dass derartige Resourcen nicht von
den Fähigkeiten
momentaner Brennkraftmaschinensteuerungen erreicht werden, und dass
zur Erzielung derartiger Ergebnisse teurere und leistungsfähigere Brennkraftmaschinensteuerungen
eingesetzt werden müssten,
und daher zu erhöhten
Kosten für
die Hersteller führen
würden.
Das zu lösende
Problem besteht darin, wie Steuerungen Filterergebnisse erzielen
könnten,
welche sich an die Idealwerte annähern, die durch die Kurve 80 dargestellt
sind, was nur dadurch erzielbar ist, dass ein Einperioden-Einzelfilter
mit einer hohen Rate von etwa 2 kHz eingesetzt wird.
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In
der Vergangenheit wurde ein nicht verträgliches Roh-Datensignal (beispielsweise
90 Hz), das durch die Kurve 74 repräsentiert wird, einem typischen
RC-Anti-Aliasing-Filter ausgesetzt, und dann einperiodisch mit 100
Hz gesampelt, wie durch die Kurve 82 dargestellt ist. Die
Brennkraftmaschinensteuerung erfasst unglücklicherweise Phantom-Niederfrequenz-Übertragungs-Aliasing-Signale
(beispielsweise 10 Hz) aus jeweiligen Datenpunkten 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85 und 86.
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Die
Sinuskurve 88 repräsentiert
die Aliasing-Phantom-Signaldaten in Bezug auf 10 Hz, nachdem die
Roh-Datenpunkte 69 bis 86 jeweils gefiltert wurden.
Die Sinuskurve 89 repräsentiert
die gemäß Temic-2
kHz-vorgefilterten Signaldaten, nachdem eine jeweilige Digitalfilterung
durchgeführt
wurde. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass infolge der Tatsache,
dass Phantom-Fehlerfrequenzen sich an jene von 0 Hz (Gleichspannung)
annähern,
eine weitere Tiefpassfilter-Verarbeitung vollständig zusammenbricht. Der Fehler
mit variabler Größe von Phantom-Signalen
in der Nähe
von Gleichspannung, erzeugt aus Eingangssignalen an der Periodenrate (also
100 Hz) oder in deren Nähe,
ist nur an die ursprünglichen
Prozessschleifen-Eingangssignal-Amplitudenpegel gekoppelt. Daher
werden die zulässigen
Fehler-Amplitudengrenzen von Spitzenwert zu Spitzenwert am besten
durch die Anti-Aliasing-RC-Filterkurve 76 bzw. die Kurve 78 für die Temic-Vorfilterlösung mit
2 kHz repräsentiert.
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Die
Sinuskurve 90 repräsentiert
die endgültige
Amplitude und Frequenz, nachdem der Doppelfilterprozess gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wurde. Zwar wird deutlich, dass die endgültige Kurve nicht identisch
zur Idealkurve ist, die durch die Kurve 80 repräsentiert
wird, jedoch ihr maximaler Signalgrößen-Fehlerpegel immer auf innerhalb
der Idealkurve 80 begrenzt ist. Die Brennkraftmaschinensteuerung
kann daher die dort enthaltenen Daten zum Betreiben der Brennkraftmaschine
verwenden, da die zurückgewonnenen
Daten nicht länger
die Nyquist-Größenfehler-Charakterstik
aufweisen.
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In 4 ist
das Signal dargestellt, das bei einer einzelnen Filterung bei 2
kHz erzielbar ist. Das Diagramm 94 weist eine x-Achse 96 auf,
die in Einheiten der Zeit, wie beispielsweise Sekunden, unterteilt
ist, und eine y-Achse 98, die in Spannungseinheiten unterteilt
ist, wie beispielsweise den endgültigen Mittelwert
in Volt der Daten, die in dem Diagramm von 3 dargestellt
sind. Die Linie 100 repräsentiert Daten eines einzelnen
Filters mit einer hohen Rate, beispielsweise bei etwa 2 kHz. Nachdem
mit sämtlichen
Datensignalen zumindest ein Verfahren der Doppelfilter-Aliasing-Bewertung
gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wurde, wird die Linie 102 mit einer Amplitude erzeugt,
die gut innerhalb des Bereichs der Linie 100 liegt, und
mit einer Frequenz innerhalb von Zehntelsekunden. Auf diese Weise
sind Daten, die normalerweise nicht einsetzbar sind, da sie eine
Bearbeitungsschleifen-Nyquist-Grenze überschreiten, nunmehr einsetzbar,
da sie so gefiltert sind, dass sie innerhalb des idealen Bereichs
liegen, wie er durch die Linie 100 festgelegt wird.
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5 ist
ein Software-Flussdiagramm, das ein Verfahren 104 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Im Einzelnen ist Schritt 106 ein Sampeln
von Sensordatensignalen mit einem Datenerfassungsprozess mit niedriger
Resource bei einer hohen Rate (also 2 kHz). Üblicherweise sind Datensignale
von Sensoren Gleichspannungs-Analogsignale. Die Gleichspannungs-Sensorsignale werden
in einem Datenerfassungsprozess mit geringer Resource und hoher
Geschwindigkeit gesampelt.
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Der
Schritt 108 stellt die Feststellung dar, ob ein ausreichender
Zeitraum abgelaufen ist, um Sensordatenwerte an eine Datenschleife
mit hohen Resourcen und niedriger Geschwindigkeit zu übergeben.
Falls nicht, wird der Datenwert einer Tabelle oder einem Register
im Speicher der Steuerung hinzugefügt, wie im Schritt 110 dargestellt.
In diesem Fall speichert das MCM die Werte in einem Register. Falls
festgestellt wird, dass eine ausreichende Zeit vergangen ist, werden
die Werte an eine Niedriggeschwindigkeitsschleife zum weiteren Filtern übergeben.
Schritt 112 zeigt, was in einer derartigen Niedriggeschwindigkeitsschleife
passiert. Speziell bereitet die Schleifenanforderungs-Eingangssumme
die Daten zur Übergabe
an eine Digitalfilterschleife vor. Die Eingangsgesamtsumme wird
durch den Eingangsverarbeitungszählwert
geteilt, um den numerischen Mittelwert zu bestimmen. Der numerische
Mittelwert wird durch ein Niedriggeschwindigkeits-Schleifendigitalfilter
zur Verarbeitung hindurchgeleitet. Das Register in dem Speicher
der Steuerung wird dann zurückgesetzt,
und die Sample-Summenprozesssteuerung wird auf Null zurückgesetzt.
Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn einzelne Schleifenverarbeitungsmerkwerte
bereits bekannt sind (beispielsweise 2 kHz und 100 Hz) ein Summenprozesszähler nicht
zwingend erforderlich ist. Durch einfaches Teilen der Gesamtsumme
durch die bekannte Anzahl mittlerer Abtastwerte (beispielsweise
1/(2000 Hz/100 Hz) = 20) kann ein äquivalenter Summenprozesszähler zur
ordnungsgemäßen Mittelwertbildung
festgelegt werden. Der Schritt 114 stellt eine Digitalfilterung des
Quotienten aus dem Schritt 112 durch eine Schleifenrate
mit niedriger Geschwindigkeit (also 100 Hz) dar, um zu verhindern,
dass der Quotientenwert eine Aliasing-Fehlergröße aufweist.
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Das
Verfahren gemäß der geschilderten
Erfindung ist ein Erfassungsverfahren der Blockmittlung von mit
hoher Rate (also 2 kHz) gesampelten Daten zur weiteren Digitalverarbeitung
und zum Filtern mit verringerten Betriebsschleifenraten (also 100 Hz).
Das Verfahren erfordert minimale Resourcen der Steuerung. Das Verfahren
umfasst Summieren, und dann Mitteln jeweiliger Analogkanal-Hochgeschwindigkeits-Datenabtastwerte
(mit einer Geschwindigkeit von 2 kHz) (etwa jeweils 20 Werte), die zwischen
der Digitalfilter-Aktualisierungsrate mit niedriger Frequenz (also
100 Hz) auftreten. Durch Teilen sämtlicher Hochgeschwindigkeits-Gesamtsummen
jedes einzelnen Analogkanals durch die Anzahl summierter Abtastwerte
(beispielsweise 20) wird eine optimale Filterung erzielt.
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Zumindest
eine Ausführungsform
der Erfindung wurde hier beschrieben. Die verwendeten Begriffe sollen
als beschreibend und nicht als einschränkend verstanden werden. Zahlreiche Änderungen
und Modifikationen sind möglich,
ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus
der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben.