DE10336598A1 - Vehicle combustion engine diagnosis procedure records measurements in compressed form using threshold to select linear or logarithmic function - Google Patents

Vehicle combustion engine diagnosis procedure records measurements in compressed form using threshold to select linear or logarithmic function Download PDF

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DE10336598A1
DE10336598A1 DE2003136598 DE10336598A DE10336598A1 DE 10336598 A1 DE10336598 A1 DE 10336598A1 DE 2003136598 DE2003136598 DE 2003136598 DE 10336598 A DE10336598 A DE 10336598A DE 10336598 A1 DE10336598 A1 DE 10336598A1
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Roland Dipl.-Ing. Brom
Bernd Dipl.-Ing. Rehfus
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2419Non-linear variation along at least one coordinate

Abstract

The vehicle combustion engine diagnosis procedure records measurement values and events and reduces the data by conversion to a format with fewer bits using linear or logarithmic conversion above and below a threshold with either function call or compression table (Gij) and storage in four time intervals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren zur Zustandserkennung von Verbrennungsmotoren mittels komprimierter Belastungskollektiven. Die Belastungskollektive werden in komprimierter Form On-Board erfaßt und abgespeichert. Die Auswertung der Belastungskollektive erfolgt Off-Board.The The invention relates to a diagnostic method for detecting the state of Internal combustion engines by means of compressed load collectives. The load collectives are recorded in compressed form on-board and stored. The evaluation of the load collective takes place off-board.

Belastungskollektive sind z.B. aus der DE 100 60 694 A1 bekannt. Danach stellen Belastungskollektive zum einen aufsummierte Zeiten (Abtastzeitintervalle) eines bestimmten Betriebszustandes dar, z.B die Zeitsumme der Betriebszustände, die über einer vorgegebenen Drehzahl lagen oder deren Betriebstemperatur über einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur lagen. Zum anderen werden Ereignisse kumuliert, z.B. die Anzahl der Kaltstarts oder die Anzahl der gefahrenen Kilometer.Stress collectives are eg from the DE 100 60 694 A1 known. Thereafter, load collectives on the one hand accumulated times (sampling time intervals) of a particular operating state, for example, the time total of the operating conditions that were above a predetermined speed or whose operating temperature was above a predetermined coolant temperature. On the other hand, events are cumulated, eg the number of cold starts or the number of kilometers driven.

Weiterhin sind aus der vorgenanten deutschen Patentanmeldung die Klassiergrößen und Verbundklassierungen bekannt. Hierbei werden zwei Meßgrößen in festen Zeitabständen abgetastet und die dem Wertepaar entsprechende Zelle einer Häufigkeitsmatrix hochgezählt. Dies entspricht der sogenannten zweiparametrischen Momentanwertzählung oder auch Verweildauer-Klassierung. Ein Beispiel hierfür ist die Klassierung Motorlast über Dreh zahl, welche als Standardklassierung für Motorlastkollektive angesehen wird.Farther are from the above German patent application, the classification sizes and Composite classifications known. Here are two measured variables in fixed intervals sampled and the value pair corresponding cell of a frequency matrix incremented. This corresponds to the so-called two-parametric instantaneous value counting or also residence time classification. An example of this is the Classification engine load over Turning number, which is regarded as standard classification for engine load collectives becomes.

Das Festhalten und Abspeichern von Betriebszuständen ist hierbei über die Betriebsdauer eines Kraftfahrzeuges von einem Service Stop bis nächsten Servicestop, an dem die abgespeicherten Belastungskollektive zur weiteren Auswertung ausgelesen werden können, sehr speicherintensiv. Im Falle knapper EEPROM-Speicherresourcen wird deshalb nach geeigneten Datenkompressionverfahren gesucht.The Detention and storage of operating states is here via the Operating time of a motor vehicle from a service stop to the next service stop, on which the stored load collective for further evaluation can be read out, very memory intensive. In the case of scarce EEPROM memory resources Therefore, we are looking for suitable data compression methods.

Bekannte Datenkompressionverfahren, wie z.B. aus der DE 100 16 153 A1 bekannt, kommen für On-Board Belastungskollektive nur sehr bedingt in Frage. Bekannte Datenkompressionverfahren nutzen Redundanzen in Form von wiederkehrenden Zeichen oder Zeichenfolgen (Z.B. von Text oder Bildinformationen), die sie mit relativ kurzen Codeworten als Platzhalter ersetzen. Diese Prinzip ist naturgemäß nur auf bereits vorliegenden digitale Informationspakete anwendbar, die mit dem Datenkompressionsalgorithmus analysiert und komprimiert werden müssen. Die Kompressionsalgorithmen sind hierbei sehr aufwendig und eignen sich nicht zur Echtzeitkomprimierung von Betriebsdaten. Alleine die aufwendigen Algorithmen erfordern Speicherplatz und Rechenleistung, die in einfachen Steuergeräten eines Kraftfahrzeuges nicht zur Verfügung stehen. Die geforderte extreme Einfachheit für Onboard-Anwendungen ist bei bekannten Datenkompressionsverfahren nicht gegeben.Known data compression methods, such as from the DE 100 16 153 A1 known, are only of limited use for on-board load collectives. Known data compression methods use redundancies in the form of recurring characters or strings (eg of text or image information), which replace them with relatively short codewords as placeholders. By its nature, this principle can only be applied to already existing digital information packets that have to be analyzed and compressed with the data compression algorithm. The compression algorithms are very expensive and are not suitable for real-time compression of operating data. The elaborate algorithms alone require storage space and computing power that are not available in simple control units of a motor vehicle. The required extreme simplicity for onboard applications is not given in known data compression methods.

Erfindungsgemäße Aufgabe ist es daher, eine Möglichkeit der Datenkompression anzugeben, die für On-Board Anwendungen der Motordiagnose eingesetztwerden kann.Task according to the invention It is, therefore, a possibility specify the data compression used for on-board applications of Motor diagnostics can be used.

Die Lösung gelingt mit den Merkmalen von Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.The solution succeeds with the features of claim 1. Further advantageous embodiments are in the dependent claims and included in the description.

Mit der Erfindung werden hauptsächlich die folgenden Vorteile erzielt:
Es wird ein sehr einfacher und sehr schneller Algorithmus zur Datenkompression vorgestellt. Dies ermöglicht ein breites Einsatzspektrum für die Onboard-Erfassung von Belastungskollektiven, insbesondere für die Zwecke der Motordiagnose von Verbrennungsmotoren.
With the invention mainly the following advantages are achieved:
A very simple and very fast data compression algorithm is presented. This allows a wide range of applications for the onboard detection of load collectives, in particular for the purposes of engine diagnostics of internal combustion engines.

Das erfindungsgemäße Verfahren nimmt im Bereich großer Binärzahlen einen möglichen Fehler durch Verkürzen der Speicherwortlängen in Kauf. Jedoch ist sichergestellt, dass der maximal auftretende relative Fehler kontrolliert und begrenzt bleibt. Im Bereich kleiner Binärzahlen arbeitet die erfindungsgemäße Datenkompression, bis auf den unvermeidlichen Quantisierungsfehler, ohne Datenverlust und damit ohne Fehler. Dadurch ist sichergestellt, dass in Belastungskollektiven relativ selten auftretende Ereignisse, die jedoch für die Verschleißbestimmung einen sehr großen Einfluss haben können, z.B. einmaliges Überdrehen des Motors in kaltem Zustand, durch die Datenkompression nicht verloren gehen.The inventive method takes in the field big binary numbers a possible Error due to shortening the memory word lengths in purchase. However, it is ensured that the maximum occurring relative error remains controlled and limited. In the area smaller binary numbers works the data compression according to the invention, except for the inevitable quantization error, without data loss and without mistakes. This ensures that in load collectives Relatively rare events, however, for the determination of wear a very big one Can influence e.g. one-time overspeeding the engine in cold condition, not lost by the data compression walk.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von graphischen Darstellung im Detail erläutert. Dabei zeigen:in the The following is the process of the invention explained in detail by means of graphical representation. Showing:

1 Eine beispielhafte Vorgehensweise der Off-Board-Bewertung von Belastungskollektiven, 1 An exemplary approach to off-board assessment of stress collectives,

2 Eine schematische Darstellung der Kompressionsfunktion, 2 A schematic representation of the compression function,

3 Eine schematische Darstellung des Einflusses der Normierung auf die Kompressionsfunktion, 3 A schematic representation of the influence of normalization on the compression function,

4 Den Einfluß der Quantisierung bei der Dekompression, 4 The influence of quantization in decompression,

5 Eine schematische Darstellung der gesamten Kompressionsfunktion, 5 A schematic representation of the entire compression function,

6 Den relativen Fehler bei der 16- nach 8 Bit Kompression, 6 The relative error in 16- to 8-bit compression,

7 Den relativen Fehler bei der 16- nach 6 Bit Kompression, 7 The relative error in 16- to 6-bit compression,

8 Eine schematische Darstellung zur Ermittlung von Tabellenpunkten, 8th A schematic representation for the determination of table points,

9 Verschiedene Belastungskollektive, die für die Motordiagnose geeignet sind. 9 Various load collectives suitable for engine diagnostics.

Allgemein dienen Belastungskollektive der Gewinnung von Basisinformationen über den Fahrzeuglebenslauf, d.h. sowohl der Fahr- und Umgebungsbedingungen als auch der spezifischen Fahrweise. Sie stellen quasi die Summenbelastung eines Motors dar und können als Hilfsmittel zur Beurteilung von Motorölverbrauch, Motorverschleiß oder Bauteileverschleiß (z.B. Kühlsystem, Riemen) herangezogen werden.Generally serve load collectives of obtaining basic information about the Vehicle life history, i. both the driving and environmental conditions as well as the specific driving style. They represent the sum of the burden, so to speak an engine and can as a tool to assess engine oil consumption, engine wear or component wear (e.g. Cooling system Belt) are used.

Generell sind Belastungskollektive sehr speicherintensiv, da viele Motorbetriebsgrößen, die in mehrere Kollektiv-Blöcke aufgeteilt werden, zu speichern sind. Um dem geplanten Serieneinsatz gerecht zu werden, wurde ein Kompressionsverfahren zur ökonomischen Nutzung und sinnvollen Begrenzung des für Belastungskollektive benötigten, permanenten Schreib-/ Lesespeichers, dauerversorgtes RAM oder insbesondere EEPROM, ausgearbeitet.As a general rule Load collectives are very memory intensive, as many engine operating variables, the into several collective blocks be split, save. To the planned series use To cope with it, a compression method became economical Use and reasonable limitation of the load collective needed, permanent read / write memory, RAM or in particular EEPROM, prepared.

Hierbei wurden speziell die Belange der Belastungskollektive berücksichtigt. Das Verfahren kann jedoch überall dort eingesetzt werden, wo viele Amplitudenwerte, für die ein definierter, geringer Fehler akzeptiert werden kann, platzsparend gespeichert werden müssen.in this connection In particular, the interests of the load collective were considered. However, the procedure can be everywhere be used where many amplitude values for which a defined, low error can be accepted, saving space must be stored.

Die vorliegende Erfindung widmet sich in erster Line einer genauen Betrachtung der vorgeschlagenen Kompressions- und Speichermethode. Die Inhalte der Belastungskollektive selbst werden dabei nur kurz gestreift.The The present invention is primarily concerned with close inspection the proposed compression and storage method. The content The load collective itself will be touched only briefly.

Realisierung von Belastungskollektivenrealization of stress collectives

Belastungskollektive stellen zum einen
aufsummierte Zeiten, z.B. Abtastzeitintervalle, eines bestimmten Betriebszustandes dar, z.B. die Zeitsumme der Betriebszustände "hohe Drehzahl" oder "hohe Kühlwassertemperatur",
zum anderen werden
Ereignisse kumuliert,
z.B. die Anzahl der Kaltstarts oder die Anzahl der gefahrenen km.
Stress collectives provide on the one hand
accumulated times, eg sampling time intervals, of a specific operating state, eg the time total of the operating states "high speed" or "high temperature of the cooling water",
to become another
Cumulative events,
eg the number of cold starts or the number of kilometers driven.

Weiterhin ist für die Erfassung einiger Betriebszustände die Korrelation zwischen zwei Motorbetriebsgrößen von Interesse, wofür vorteilhaft Verbundklassierungen verwendet werden können. Bei einer Verbundklassierung werden zwei Messgrößen in festen Zeitabständen abgetastet und die dem Wertepaar entsprechende Zelle einer Häufigkeitsmatrix hochgezählt. Dies entspricht der sog. zweiparametrischen Momentanwertzählung oder auch Verweildauer-Klassierung. Ein Beispiel hierfür ist die Klassierung Motorlast über Drehzahl, welche als Standardklassierung für Motor-Lastkollektive angesehen werden kann.Farther is for the detection of some operating conditions the correlation between two motor operating variables of Interest, for what Advantageously, composite classifications can be used. at In a composite classification, two measured variables are sampled at fixed time intervals and the cell of a frequency matrix corresponding to the value pair incremented. This corresponds to the so-called two-parametric instantaneous value counting or also residence time classification. An example of this is the Classification engine load over Speed, which is considered the standard classification for engine load spectra can be.

Darüberhinaus existieren zahlreiche weitere ein- oder zweiparametrische Zähl- und Klassierverfahren, z.B. die Rainflow-Zählung, die überwiegend zur Erfassung der Betriebsfestigkeit in der Werkstoffmechanik angewandt wird.Furthermore There are numerous other one or two parametric counting and Classifying method, e.g. the rainflow count, the predominantly used for recording the fatigue strength in materials mechanics becomes.

Belastungskollektive für die Motordiagnoseload collectives for the engine diagnostics

Die Belastungskollektive für die Motordiagnose sind in 9 dargestellt. Sie lassen sich aufgrund ihres allgemeinen Aufbaus – nach entsprechender Anpassung von Grenz- und Schwellwerten auf beliebige Motoren übertragen.The load groups for the engine diagnosis are in 9 shown. Due to their general structure, they can be transferred to any motor after appropriate adaptation of limit and threshold values.

Hierfür wurden folgende "Basisgrößen" und "Klassiergrößen" definiert.For this were following "base sizes" and "classification sizes" defined.

Figure 00060001
Figure 00060001

In den Klassiergrößen werden die Verbundhäufigkeiten von jeweils 2 Motorbetriebsgrößen in Form einer zweiparametrische Momentanwertzählung erfaßt:
Kühlwassertemperatur T_KW über Drehzahl Kurbelwelle N_KW,
Motorlast LAST über Drehzahl Kurbelwelle N_KW,
Motorlast LAST über Fahrgeschwindigkeit V.(siehe 9)
The classification frequencies of two engine operating variables in the form of a two-parametric instantaneous value count are recorded in the classification variables:
Cooling water temperature T_KW over crankshaft speed N_KW,
Engine load LAST over crankshaft speed N_KW,
Motor load LOAD above travel speed V. (see 9 )

Die Belastungskollektive werden onboard getrennt nach 4 Zeitbereichen, vorzugsweise in einem EEPROM-Speicher, gespeichert:
Gegenwart (ca. 15 000 km Fahrstrecke)
Vergangenheit 1 (ca. 15 000 km)
Vergangenheit 2 (ca. 15 000 km)
Gesamtvergangenheit (ganze Motorlebensdauer)- nur Basisgrößen
The load collectives are stored onboard separately after 4 time ranges, preferably in an EEPROM memory:
Present (about 15 000 km driving distance)
Past 1 (about 15 000 km)
Past 2 (about 15 000 km)
Total past (whole engine life) - basic sizes only

Die Daten aus Gegenwart, Vergangenheit 1 und Vergangenheit 2 werden nach dem Prinzip eines FIFO-Schiebregisters in größeren Zeitabständen, ca. 300 h Motorbetriebszeit, als zusammenhängende Blöcke abgespeichert. Durch geeignete Wahl des Rasters werden durch die beiden Vergangenheits-Blöcke zusammen ein Wartungsintervall (30 000 km) abgedeckt.The Data from the present, past 1 and past 2 become according to the principle of a FIFO shift register at longer intervals, approx. 300 h engine operating time, stored as contiguous blocks. By suitable Choice of the grid are combined by the two past blocks covered a maintenance interval (30 000 km).

Im Falle knapper EEPROM-Speicherresourcen können dabei die Blöcke für Vergangenheit 1 und Vergangenheit 2 auf die hier beschriebene Art komprimiert werden, da deren Speicherinhalte eingefroren bleiben.in the Traps of scarce EEPROM memory resources can block the past 1 and past 2 compressed in the manner described here because their memory contents remain frozen.

Die Kollektive der Gesamtvergangenheit (nur Basisgrößen)werden laufend in kürzeren Perioden aktualisiert, z.B. bei jedem Motor-Stopp. Sie bleiben – wie der Gegenwarts-Block – zweckmäßigerweise unkomprimiert, damit ein ständiges, lineares Inkrementieren möglich ist. Allerdings werden für den Zeitbereich der Gesamtvergangenheit nur Basisgrößen abgespeichert, so dass hier von vorneherein nicht all zu große Datenmengen anfallen.The Collectives of the total past (base sizes only) are running in shorter periods updated, e.g. at every engine stop. They stay - like that Present-block - expediently uncompressed, so that a constant, linear incrementing possible is. However, for the time range of the total past only basic quantities stored, so that from the outset does not accumulate too much data.

Es wurde als Grund-Abtastzeit für die Zeitgrößen 1 sec gewählt. Die in diesem Rythmus erfaßten Meßwerte werden nun klassiert und anschließend in einem etwas gröberen Raster (1 ... 20 sec, je nach Messgröße) in den eigentlichen Kollektiv-Zählern abgespeichert.It was used as the basic sampling time for the time variables 1 sec selected. The included in this rhythm readings are now classified and then in a slightly coarser grid (1 ... 20 sec, depending on the measured variable) in the stored actual collective counters.

Die aus den so definierten Belastungskollektiven prinzipiell ableitbaren Aussagen sind im folgenden kurz zusammengefaßt.The derived from the so-defined load collectives in principle Statements are briefly summarized below.

Figure 00080001
Figure 00080001

Figure 00090001
Figure 00090001

In den Belastungskollektiven sind also die realen Fahr- und Umgebungsbedingungen quasi als Fahrzeug- und Motorlebenslauf in verdichteter Form abgelegt.In The load collectives are therefore the real driving and environmental conditions quasi stored as a vehicle and engine CV in condensed form.

Die oben genannten Belastungskollektive lassen sich in folgenden Diagnose Anwendungen nutzen:The The above load collectives can be identified in the following diagnosis Use applications:

a) Belastungskollektive als Vergleichs- und Bewertungsgrundlage für festgestellten Verschleiß oder Verbrauch bzw. aufgetretene Mängel.a) load collectives as a basis for comparison and evaluation for determined wear or consumption or defects occurred.

Beispiele:Examples:

Beanstandeter und gemessener erhöhter Motoröl-Verbrauch in Verbindung mit einer Häufung von Last/Drehzahlpunkten mit geringem Soll-Ölverbrauch lässt auf eine Schädigung des Motors schließen.of faulty and measured increased Engine oil consumption in connection with an accumulation of load / speed points with low target oil consumption can be a damage close the engine.

Beanstandeter und gemessener erhöhter Kraftstoff-Verbrauch in Verbindung mit häufigen Kurzstrecken (viele Kaltstarts) und selten warmgefahrenem Motor (Klassierung N_KW/T_KW) lässt den Schluss zu, daß der Motor in Ordnung ist, jedoch ein fahrbedingter Mangel wahrscheinlich ist.of faulty and measured increased Fuel consumption combined with frequent short distances (many Cold starts) and rarely warm-running engine (classification N_KW / T_KW) lets the Conclude that the Engine is ok, but a driving defect is likely is.

Tendenziell erhöhte Kühlwassertemperatur (Klassierung N_KW/T_KW oder Häufigkeit T_KW > Max) in Verbindung mit überwie gend geringen Fahrwiderständen (Klassierung LAST/V_TACHO) und wenig Stop/Go-Betrieb (Gang-Kollektiv) lässt den Schluss zu, dass eine Schädigung des Kühlsystems in Betracht kommt.The trend increased Cooling water temperature (Classification N_KW / T_KW or frequency T_KW> Max) with predominantly low driving resistance (Classification LAST / V_TACHO) and little stop / go operation (gang collective) lets the Conclude that a damage of the cooling system comes into consideration.

b) Erhöhung der Aussagefähigkeit von Schadensstatistiken.b) Increasing the informative value of damage statistics.

Voraussetzung:Requirement:

Die Belastungskollektive sind in den Schadensstatistiken mitberücksichtigt und diese lassen sich bestimmten, beobachteten Schäden am Motor/Komponenten zuordnen.The Collective collectives are included in the damage statistics and these can be specific, observed damage to the engine / components assign.

Hieraus ergeben sich unter Umständen wichtige Hinweise für konstruktive Verbesserungen für die Bereiche Entwicklung/Konstruktion.From this may arise important notes for constructive improvements for the areas development / construction.

Die Belastungskollektiven können zudem als Basis für geeignete Prüfstandsprogramme dienen, die auf die besonders "schadensanfälligen" Belastungsfälle hin abzielen.The Stress collectives can also as a basis for suitable test bench programs serve the "damaging" load cases are targeting.

Beispiel: Häufiges Zusammentreffen des Ausfalles eines bestimmten Aggregates oder Bauteiles verbunden mit einem typischen "Stop/ Go-Kollektiv" (Gang-Kollektiv oder Klassierung N_KW/ T_KW) gibt einen Hinweis auf schädigende Einflüsse vor allem bei niederen Drehzahlen/ im Leerlauf, es können gezielte Untersuchungen gemacht werden, die z.B. schädliche Schwingungen oder Resonanzen aufdecken.Example: frequent Coincidence of the failure of a certain aggregate or component associated with a typical "stop / Go collective "(Gang collective or classification N_KW / T_KW) gives an indication of damaging influences especially at low speeds / idle, it can be targeted Studies are made, e.g. harmful vibrations or resonances discover.

Beschreibung des Kompressionsverfahrensdescription the compression method

Schema der Off-Board-BewertunaScheme of Off-board Bewertuna

Im folgenden ist am Beispiel der Verbundklassierungen eine allgemeine Vorgehensweise der Off-board-Bewertung von Belastungskollektiven beschrieben.in the The following is a general example of the composite classifications Procedure of off-board assessment of stress collectives described.

Hierbei werden die Belastungskollektive mit Kennfeldern bewertet, indem jedes einzelne Klassierfeld mit einem Gewicht versehen wird.in this connection the load collectives are evaluated with maps by: each individual classifying field is weighted.

Eine Gesamtbewertung erhält man also aus einer gewichteten Summation der Einzelhäufigkeiten zij und Relativierung auf die Gesamthäufigkeit zg = Σ zij ( = Summe aller Einträge):

Figure 00120001
An overall evaluation is thus obtained from a weighted summation of the individual frequencies zij and relativization to the total frequency zg = Σ zij (= sum of all entries):
Figure 00120001

Darin ist B die Gesamtbewertung, Gij sind die Bewertungsgewichte, zij die Zählerstände der Zellen i, j.In this B is the overall rating, Gij are the rating weights, zij the meter readings of Cells i, j.

Dabei bedeutet der allgemeine Begriff "Bewertung", daß im konkreten Fall aus dem Kollektiv:

  • – ein Fahrprofil, z.B. Kurz/Langstreckenfahrt, Steigung/Ebene, etc.
  • – der spezifische Verschleiß eines Bauteiles oder des Motors
  • – der spezifische Verbrauch, z.B. des Motoröles oder des Kraftstoffes
abgeleitet wird.The general term "evaluation" means that in the specific case of the collective:
  • - a driving profile, eg short / long distance, gradient / level, etc.
  • - the specific wear of a component or the engine
  • - specific consumption, eg engine oil or fuel
is derived.

1 zeigt eine beispielhafte Vorgehensweise der im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Off-Board-Bewertung eines Belastungskollektivs. 1 shows an exemplary procedure of the off-board assessment of a load collective described in the previous section.

VorüberlegungPreliminary

Es sei nun zunächst angenommen, daß die Datenkompression mit dem naheliegenden, einfachen "Verkürzen der Wortlänge mit Runden" durchgeführt werde.It be first assumed that the Data compression with the obvious, simple "shortening of the word length with laps ".

Beispiel 16 Bit → 8 Bit: Abschneiden des LSBytes und RundenExample 16 bits → 8 bits: Cut off LSBytes and rounds

  • Aus 384 (dez.) = 1 80 (hex.) wird 2, Fehler 33.3 %,384 (dec) = 1 80 (hex) becomes 2, error 33.3%,
  • aus 2688 (dez.) = A 80 (hex.) wird 11, Fehler 4.8 %.from 2688 (dec.) = A 80 (hex.) becomes 11, error 4.8%.

Hieraus ist zu ersehen, daß der so entstehende Fehler sehr groß werden kann, wobei dieser um so größer wird, je kleiner die Zahlen sind.From this It can be seen that the so resulting errors are very large can, this being the larger, the smaller the numbers are.

Die Belastungskollektive zij werden nun gemäß (1) mit unterschiedlichen Gewichten Gij bewertet. Dabei wird der resultierende Gesamtfehler dann besonders hoch, wenn gerade die kleinen (besonders fehlerbehafteten) Besetzungszahlen zij mit relativ großen Gewichten bewertet werden.The Stress collectives zij will now be different according to (1) Weights Gij rated. This is the resulting total error then especially high, especially if the small (especially faulty) Occupation numbers zij be assessed with relatively large weights.

Zudem werden sehr kleine Besetzungszahlen vollständig unterdrückt (im Beispiel: Zahlen < 128).moreover very small occupation numbers are completely suppressed (im Example: Numbers <128).

Kleine Besetzungszahlen (Häufigkeiten) sind jedoch für die Motordiagnose insofern von Bedeutung, als bestimmte, seltene Ereignisse einen hohen Verschleiß/Verbrauch bewirken können, wie folgende Beispiele zeigen:

  • • selten auftretende "Überdreher" (Drehzahl Kurbelwelle), ev. kombiniert mit kaltem Motor
  • • selten auftretende Überhitzungen des Motors (Kühlwassertemperatur)
  • • nur vereinzelt auftretende, extreme Belastungszustände mit hoher Drehzahl und
  • • gleichzeitig hoher Last.
However, small population numbers (frequencies) are important for engine diagnostics in that certain, rare events can cause high wear / consumption, as the following examples show:
  • • seldom occurring "overspeed" (crankshaft speed), possibly combined with cold engine
  • • seldom overheating of the engine (cooling water temperature)
  • • only occasional, extreme load conditions with high speed and
  • • at the same time high load.

Daraus ergeben sich hohe Bewertungsgewichte gerade für die seltenen Ereignisse.from that High valuation weights result especially for the rare events.

Daher scheidet das geschilderte, einfache Kompressionsverfahren "Verkürzung der Wortlänge mit Runden" für Belastungskollektive aus!!Therefore separates the described, simple compression method "shortening of the word length with rounds "for load collectives out!!

Anforderungen an eine geeignete Methodeconditions to a suitable method

Aufgrund der geschilderten Verhältnisse werden an eine geeignete Kompressionsmethode folgende Anforderungen gestellt:
Allgemein soll ein k Bit breites (großes) Speicherwort in ein m Bit breites (kleineres) Speicherwort umgewandelt werden, so daß:

  • – unabhängig vom absoluten Wert der Größe ein relativer Fehler entsteht, der stets kleiner oder gleich einer definierten Schranke C ist. Der durch Kompression entstehende, relative Fehler soll also gleichmäßig auf der Werteskala verteilt sein
  • – sehr kleine Werte der Belastungskollektive 100 % fehlerfrei erhalten bleiben.
Due to the described conditions, the following requirements are imposed on a suitable compression method:
In general, a k-bit wide (large) memory word is to be converted into an m-bit wide (smaller) memory word, so that:
  • - Irrespective of the absolute value of the variable, a relative error arises that is always less than or equal to a defined barrier C. The relative error resulting from compression should thus be distributed evenly on the value scale
  • - very small values of the load collective remain 100% error free.

Ansatz für eine KompressionsfunktionApproach to a compression function

Gesucht ist eine zunächst kontinuierliche Funktion f(x), die eine "k-Bit-Zahl" x in eine "m-Bit-Zahl" f(x) derart abbildet, daß der relative Fehler, der durch Auf- oder Abrunden der f(x)-Werte auf ganze Zahlen entsteht, für alle abzubildenden Werte x gleich ist.Searched is an initial one continuous function f (x) which maps a "k-bit number" x into an "m-bit number" f (x) such that the relative Error by rounding up or down the f (x) values to integers arises, for all the values to be mapped x are equal.

In 2 wird dies näher verdeutlicht: In 2 this becomes clearer:

Ansatzapproach

Es sei C ein kleiner, konstanter Faktor, dann soll eine Änderung der Eingangsgröße x = x1 um den Betrag Δx mit Δx = C·x1 (2)am "Ausgang" immer eine Änderung um 0.5 bewirken, unabhängig von der Größe von x1.: 0.5 steht für den Rundungsfehler auf ganze Zahlen, der bei der Quantisierung von f(x) auftritt. f(x1 + Δx) – f (x1) = 0.5 (3) Let C be a small, constant factor, then let a change of the input quantity x = x 1 by the amount Δx Δx = C x 1 (2) always cause a change of 0.5 at the "output", regardless of the size of x 1 .: 0.5 stands for the rounding error on integers that occurs when quantizing f (x). f (x 1 + Δx) - f (x 1 ) = 0.5 (3)

Nun wird folgende Näherung an der Stelle x = x1 benutzt:

Figure 00150001
Now, the following approximation is used at the point x = x 1 :
Figure 00150001

Aus (2), (3), (4) folgt:

Figure 00150002
und daraus nach beidseitiger Integration:
Figure 00150003
From (2), (3), (4) follows:
Figure 00150002
and from this after bilateral integration:
Figure 00150003

Die Randbedingung lautet: f(xmax) = ymax also f(2k – 1) = 2m – 1 so daß sich schließlich die gewünschte Kompressionsfunktion ergibt.

Figure 00160001
x = Eingangsgröße (zu komprimierende Werte)
k = Wortbreite der Eingangsgröße x
m = Wortbreite der (komprimierten) Ausgangsgröße, m < k
C = Fehlerfaktor, angepaßt an m und k (vgl. hierzu Kap. 3.5)The boundary condition is: f (x Max ) = y Max So f (2 k - 1) = 2 m - 1 so that finally results in the desired compression function.
Figure 00160001
x = input value (values to be compressed)
k = word width of the input variable x
m = word width of the (compressed) output variable, m <k
C = error factor, adapted to m and k (see chapter 3.5)

Aus (5) folgt die entsprechende Umkehrfunktion zur Dekompression:

Figure 00160002
y = komprimierte Werte = Eingangswerte für die Dekompression (Wortbreite m)From (5) follows the corresponding inverse function for decompression:
Figure 00160002
y = compressed values = input values for the decompression (word width m)

Kriterien für C, LinearisierungCriteria for C, linearization

Im nächsten Schritt sind die Kriterien zu finden, wie die Funktion f(x) gemäß (5) sinnvollerweise über die noch offene Konstante C parametriert wird.in the next Step are the criteria to find, as the function f (x) according to (5) usefully over the still open constant C is parameterized.

Im Sinne eines möglichst kleinen Kompressionsfehlers, soll C so klein als möglich sein.in the Sense of a possible small compression error, C should be as small as possible.

Dem sind jedoch dadurch Grenzen gesetzt, daß bei zu kleinen Werten von C kleine Zahlen x nicht mehr komprimiert werden können, wie dies in 3 (Fall 1) graphisch aufgezeigt ist.However, this is limited by the fact that, if the values of C are too small, small numbers x can no longer be compressed, as in 3 (Case 1) is shown graphically.

Fall 1, zu kleines C (C = 0.01):Case 1, too small C (C = 0.01):

Der "Durchtrittspunkt" durch die Abszisse liegt bei großen Zahlenwerten, so daß darunter-liegende, kleine Werte, die – wie erwähnt – von Bedeutung sind, nicht komprimierbar sind. Im Beispiel liegt der Durchtrittspunkt bei x = 399.6, d.h. Zahlen zwischen 0 und 399 werden vollständig unterdrückt.The "passage point" through the abscissa is big Numerical values, so that underlying, small Values that - like mentioned - of importance are not compressible. The example shows the passage point at x = 399.6, i. Numbers between 0 and 399 are completely suppressed.

Fall 2, zu großes C (C = 0.03):Case 2, too big C (C = 0.03):

Ein Großteil der y-Werte wird unnötigerweise verschenkt. So werden im obigen Beispiel (5, Fall 2) die Zahlen x = 0 ... 22 in den Zahlenbereich y = 0 ... 122 abgebildet, d.h. es findet hier für kleine x-Werte keine Kompression, sondern eine Expansion statt. Erst ab x0 = 154 an aufwärts wird komprimiert, da ab jetzt erst f(x) < x ist.Much of the y-value is given away unnecessarily. So in the example above ( 5 Case 2), the numbers x = 0 ... 22 are mapped into the numerical range y = 0 ... 122, ie here there is no compression but an expansion for small x-values. Only from x0 = 154 onwards is compressed, since from now on only f (x) <x.

Wie das zweite Beispiel zeigt, gibt es dann einen "Kompressionspunkt" x0 mit: f(x0) = x0 (7)und f(x) < x für alle x > x0,
wenn der Fehlerfaktor C genügend groß ist.
As the second example shows, there is then a "compression point" x 0 with: f (x 0 ) = x 0 (7) and f (x) <x for all x> x 0 ,
if the error factor C is sufficiently large.

Unter der Voraussetzung, daß dieser Punkt existiert, wird nun die in Kap 3.3. geforderte Eigenschaft, daß kleine x-Werte nicht unterdrückt werden dürfen, dadurch realisiert, daß für alle Zahlen x unterhalb x0 die Identitäts-Funktion benützt wird: fidet(X) = X (8) On the assumption that this point exists, the one in chapter 3.3. Requested property that small x values must not be suppressed, realized by using the identity function for all numbers x below x 0 : fidet (X) = X (8)

Mit (5) und (7) lautet somit das "Punkt-Kriterium" für x0 und C:

Figure 00170001
With (5) and (7), therefore, the "point criterion" for x 0 and C is:
Figure 00170001

Anschaulich stellt Gl. (9) den Schnitt der 1. Winkelhalbierenden mit der Logarithmus-Funktion (5) dar. Dementsprechend gibt es bei hinreichend großem C i. a. 2 reelle Lösungen für x0 (Schnitt), die im Grenzfall zu einer Lösung verschmelzen (Berührung).Illustratively, Eq. (9) represents the intersection of the first bisecting line with the logarithmic function (5). Accordingly, if C ia is sufficiently large, there are 2 real solutions for x 0 (intersection) which, in the limiting case, fuse into one solution (touch).

Dabei entspricht der gesuchte Kompressionspunkt dem größeren Wert von beiden, da erst ab diesem Punkt eine Verkleinerung der x-Werte, also Kompression, eintreten kann.there the desired compression point corresponds to the greater value of both, since only from this point a reduction of the x values, ie compression, can occur.

Zur Festlegung von C und x0 ist eine weitere Bedingung erforderlich. Sie ergibt sich aus der geeigneten Festlegung der Steigung an der Nahtstelle x0. Hierzu dient der folgende Abschnitt.Specifying C and x 0 requires another condition. It results from the suitable definition of the slope at the interface x 0 . The following section is used for this purpose.

Einfluß der Quantisierung bei der DekompressionInfluence of quantization in decompression

Bisher wurde durch die Konstruktion der Funktion f(x) nur der Quantisierungseffekt bei der Kompression berücksichtigt.So far By the construction of the function f (x), only the quantization effect became considered during compression.

Für die geeignete Parametrierung (C) sowie für die Gesamtbeurteilung muß jedoch ebenso die Quantisierung bei der Dekompression betrachtet werden.For the suitable Parameterization (C) as well as for however, the overall assessment must be Similarly, the quantization of decompression be considered.

Gemäß der Herleitung in Kap. 3.4 ist f(x) so aufgebaut, daß eine Zunahme von 0.5 mit einer Zunahme der x-Werte von Δx = C·x1 ((2))einhergeht, was dem "zulässsigen", absoluten Fehler entspricht.According to the derivation in Chap. 3.4, f (x) is constructed so that there is an increase of 0.5 with an increase in the x values of Δx = C x 1 ((2)) which corresponds to the "permissible", absolute error.

4 zeigt den Einfluß der Quantisierung bei der Dekompression (Bsp.: Aufrunden von Δx = 1.5 auf 2). 4 shows the influence of quantization during decompression (eg: rounding up from Δx = 1.5 to 2).

Aus 4 folgt nun, daß durch die Quantisierung der x-Werte an den Stellen der Funktion, an denen Δx = 0.5, 1.5, 2.5, ... etc. ist, ein zusätzlicher Rundungsfehler von 0.5 entsteht, insgesamt dort also der abs.Fehler = C·x1 + 0.5auftreten kann. Dies stellt den worst-case dar, da das Zusammentreffen von maximalem Runden von f(x) und von x (um je 0.5) rein zufällig ist.Out 4 follows that by quantizing the x-values at the points of the function where Δx = 0.5, 1.5, 2.5, ..., etc., an additional rounding error of 0.5 is formed, so that is the total abs.error = C · x 1 + 0.5 can occur. This represents the worst case, since the coincidence of maximum rounding of f (x) and of x (by 0.5 each) is purely coincidental.

Der relative Fehler beträgt an diesen Stellen mit Gl. (2):

Figure 00190001
The relative error at these points is Eq. (2):
Figure 00190001

Aus (10) folgt, daß der "zulässige" Fehler C um den Faktor 2, 1.33, 1.2, 1.143, etc... lokal an (oder in der Nähe von) den Stellen mit Δx = 0.5, 1.5, 2.5, ... zunehmen kann.Out (10) it follows that the "allowable" error C is around the Factor 2, 1.33, 1.2, 1.143, etc ... locally (or near) the places with Δx = 0.5, 1.5, 2.5, ... can increase.

An den Stellen dagegen, an denen Δx ganzzahlig ist, ist der relative Fehler gemäß (2) immer maximal C.At on the other hand, where Δx is integer, the relative error according to (2) is always maximum C.

Diese Ergebnisse sind in der folgenden worst-case-Tabelle zusammengestellt.These Results are summarized in the following worst-case table.

Figure 00190002
Figure 00190002

Figure 00200001
Tabelle 1: Worst-case-Werte des relativen Fehlers nach Kompression und Dekompression
Figure 00200001
Table 1: Worst-case values of relative error after compression and decompression

An dieser Stelle wird an die Ausführungen des letzten Abschnittes wieder angeknüpft, in welchem ein geeignetes, zweites "Anschluß-Kriterium" für die Nahtstelle x0 gesucht wurde.At this point will be attached to the comments the last section, in which a suitable second "connection criterion" for the interface x0 was searched.

Es wird hierzu unter Berücksichtigung der obigen Tabelle:

Figure 00200002
definiert.For this purpose, taking into account the above table:
Figure 00200002
Are defined.

Damit wird derjenige Teil der Funktion f(x), in dem der hohe Fehler von 2 C auftreten kann, ausgeblendet und durch die Identitäts-Funktion quasi überdeckt. Die mögliche Erhöhung des relativen Fehlers um den Faktor 1.33 im weiteren Verlauf der Funktion wird mit der Festlegung (11) bewußt in Kauf genommen.In order to becomes the part of the function f (x) in which the high error of 2 C can occur, hidden and by the identity function almost covered. The possible increase the relative error by a factor of 1.33 in the further course of the Function is consciously accepted with the definition (11).

(9) und (11) zusammen ergeben:

Figure 00200003
(9) and (11) together:
Figure 00200003

(12) stellt die gesuchte (nichtlineare) Bedingungsgleichung für x0 dar, die iterativ gelöst werden muß, wobei k und m vorgegeben sind.(12) represents the searched (nonlinear) constraint equation for x 0 , which must be solved iteratively, where k and m are given.

Der dazugehörige Fehlerfaktor C folgt anschließend aus (11), womit die Parametrierung von f(x) festliegt.Of the associated Error factor C follows afterwards from (11), whereby the parameterization of f (x) is fixed.

Die Ergebnisse dieser Rechnung sind an Hand einiger Beispiele im folgenden Abschnitt zusammen-gestellt, wobei dort Wortbreiten von 16 Bit bzw. 32 Bit für die unkomprimierten Rohwerte angenommen wurden.The Results of this calculation are based on a few examples below Section together, where word lengths of 16 bits or 32 bits for the uncompressed raw values were accepted.

ErgebnisseResults

Die Auswertung der Glg. (12) und (11) ergeben:

Figure 00210001
The evaluation of the Glg. (12) and (11) show:
Figure 00210001

5 zeigt eine schematische Darstellung der gesamten Kompressionsfunktion (k = 16, m = 8). 5 shows a schematic representation of the total compression function (k = 16, m = 8).

Zusammengefaßt lauten die Kompressionsfunktion (zur Onboard-Bearbeitung):

Figure 00220001
und die Dekompressionsfunktion (zur Offboard-Auswertung):
Figure 00220002
In summary, the compression function (for onboard editing) is:
Figure 00220001
and the decompression function (for offboard evaluation):
Figure 00220002

Die nächsten beiden 6 und 7 zeigen den realen, relativen Fehler für die ersten 256 Werte der 16 Bit → 8 Bit und der 16 Bit → 6 Bit – Kompression.The next two 6 and 7 show the real relative error for the first 256 values of 16 bit → 8 bit and 16 bit → 6 bit compression.

Hierzu wurden die Rohwerte (x-Werte) zunächst gemäß Gl. (5) komprimiert und anschließend über die Dekompressions-Gleichung (6) rekonstruiert, wobei die Zahlen beidesmal auf ganze Werte gerundet wurden.For this the raw values (x-values) were first calculated according to Eq. (5) compressed and then reconstructed via the decompression equation (6), where the numbers were rounded to whole values both times.

Überwiegend wird das Band des zulässigen Fehlers von ± C gut eingehalten. Ausnahmen bilden die Stellen, an denen sich – wie erläutert – die Quantisierung bei der Dekompression bemerkbar macht und an denen eine geringfügige Überschreitung festzustellen ist. Die dabei auftretenden Maximalwerte liegen deutlich unter der Worst-case-Vorhersage entsprechend der Tabelle, 7 (1.33 C, 1.2 C, etc.).Mostly, the band of the allowable error of ± C is well maintained. Exceptions are the places where - as explained - the quantization in the decompression noticeable and where a slight overshoot is noted. The resulting maximum values are well below the worst-case prediction according to the table, 7 (1.33 C, 1.2 C, etc.).

Bei der 16 Bit → 6 Bit – Kompression (C = 0.0833) ist zusätzlich im weiteren Verlauf sporadisch eine leichte Überschreitung des zulässigen Fehlers aufgrund der Tatsache feststellbar, daß Gl. (4) (Ersatz der Funktionsänderung durch den Differentialquotienten) nur eine Näherung darstellt. Die maximale Überschreitung aufgrund dieses Effektes beträgt 4.8 %, so daß der relative Fehler an diesen Stellen max. 1.048 0.0833 = 0.0873 beträgt.at the 16 bit → 6 Bit compression (C = 0.0833) is additional in the further course sporadically a slight exceeding of the permissible error recognizable by the fact that Eq. (4) (replacement of functional change represented by the differential quotient) is only an approximation. The maximum overrun due this effect is 4.8%, so that the relative error at these points max. 1,048 0.0833 = 0.0873.

Konvertierung mithilfe FunktionsaufrufUsing conversion function call

Für die analytische Berechnung im Mikroprozessor wird Gl. (5) aus Abschnitt 3.7 zweckmäßigerweise so umgeformt, daß möglichst wenig Rechenoperationen zur Laufzeit erforderlich sind. Man erhält so:

Figure 00230001
For the analytical calculation in the microprocessor, Eq. (5) from Section 3.7 appropriately reshaped so that as little as possible arithmetic operations at runtime are required. You get like this:
Figure 00230001

Das entsprechende Programmstück in der Sprache C lautet somit.The corresponding program piece in the language C is thus.

Figure 00230002
Figure 00230002

Figure 00240001
Figure 00240001

Hierbei zu berücksichtigen ist, daß die erforderlichen Mathematik- und Floating-Point-Bibliotheken vorhanden sind. Ferner muß eine gewisse Rechenzeit, bedingt durch den 1n-Funktionsaufruf, in Kauf genommen werden.in this connection to take into account is that the required math and floating point libraries are. Furthermore, a must certain computing time, due to the 1n function call, to be accepted.

Für das Beispiel 80C166/20 MHz wurde 1994 bei der Fa. Tasking Software GmbH, Leonberg, eine überschlägige Speicher- und Rechenzeitabschätzung mit folgenden Ergebnissen durchgeführt:

  • • Rechenzeit ca 965 μs, entsprechend 2411 Rechenzyklen = 4822 NOP-Zyklen Speicherplatz (ROM-Programmspeicher) 0.74 kByte, bei Bedarf eventuell zusätzlich für die Floating-Point-Bibliothek 2.23 kByte
For the example 80C166 / 20 MHz in 1994 at the company Tasking Software GmbH, Leonberg, a rough memory and computation time estimate was carried out with the following results:
  • • Calculation time approx. 965 μs, corresponding to 2411 calculation cycles = 4822 NOP cycles Memory (ROM-Pro gram memory) 0.74 kByte, if necessary additionally for the floating-point library 2.23 kByte

Konvertierung mit einer Tabelleconversion with a table

Eine Alternative zur analytischen Umwandung ist die Konvertierung mit einer Tabelle, die folgende Vorteile bietet:

  • – keine Floating-Point-Bibliothek, keine 1n-Funktion erforderlich
  • – Rechenzeit geringer
An alternative to analytic transformation is conversion to a table, which offers the following advantages:
  • - no floating-point library, no 1n function required
  • - Calculation time lower

Diese Vorteile stehen jedoch einem höheren programmtechnischen Aufwand gegenüber.These However, benefits are higher program overhead compared.

Damit die Tabelle, die im Programmspeicher liegt, nicht zu groß wird, ist die Tabellenumwandlung in der Regel nur bis maximal m = 8 (also 16 Bit → 8 Bit) sinnvoll.In order to the table that is in the program memory does not become too large, Table conversion is usually only up to a maximum of m = 8 (ie 16 bits → 8 Bit) makes sense.

Nachfolgend ist als Beispiel die für die 16 Bit → 8 Bit – Kompression erforderliche Tabelle aufgeführt:

Figure 00260001
Tabelle 2: Kompressionstabelle 16 Bit → 8 Bit The following is an example of the table required for 16 bit → 8 bit compression:
Figure 00260001
Table 2: Compression table 16 bits → 8 bits

Allgemein ist zu einem beliebigen Wert × 16 = [0, 65535] der Tabellenwert x zu suchen, der kleiner oder gleich × 16 ist. Der entsprechende Tabellenwert n ist der gesuchte 8-Bit-Wert.Generally is to any value × 16 = [0, 65535] the table value x that is less than or equal to × 16. The corresponding table value n is the searched 8-bit value.

Beispiel zu Tabelle 2:Example for Table 2:

Der Zahlenwert x = 4200 soll in 8 Bit umgewandelt werden. Gemäß Tabelle gilt: 4200 > 4153, woraus n = 178 folgt.Of the Numeric value x = 4200 is to be converted into 8 bits. According to table applies: 4200> 4153, from which follows n = 178.

Algorithmus:Algorithm:

"Fortgesetzte Halbierung des Suchbereiches", d.h. bei der 16 Bit → 8 Bit – Tabelle sind 8 Vergleiche notwendig. Die Zahlen n = 0, ..., 255 brauchen nicht explizit abgelegt zu werden, sie können als relative Adresse betrachtet werden und somit "implizit" ermittelt werden. Die Tabelle, 10, belegt also in diesem Fall einen Programmspeicher von 512 Byte."Continued halving of the search range", ie 8 comparisons are necessary for the 16 bit → 8 bit table. The numbers n = 0, ..., 255 need not be stored explicitly, they can be regarded as a relative address and thus determined "implicitly". The table, 10 , thus occupies a program memory of 512 bytes in this case.

Allgemein müssen die Tabellenpunkte so gewählt sein, daß der relative Fehler unmittelbar vor und unmittelbar nach diesem gleich groß ist, d.h. der Tabellenpunkt muß die gleiche Distanz Δx (Fehlerdistanz) zu den beiden nächstgelegenen – ganzzahligen f(x)-Werten entsprechenden – x-Werten Xn-1 und Xn haben:Generally have to the table points are chosen be that the relative errors immediately before and immediately after this equals is great i.e. the table point must be the same distance Δx (Error distance) to the two nearest - integer ones f (x) values corresponding to x values Xn-1 and Xn have:

8 zeigt eine graphische Darstellung zur Ermittlung der Lage der Tabellenpunkte Tn. Die Tabellenpunkte Tn müssen also in der Mitte zwischen Xn-1 und Xn liegen, die ihrerseits aus der Umkehrfunktion (6) berechnet werden: Tn = INT{0.5·(Xn + Xn-1)} (14) mit Xn = INT{65535·exp·(2·C·[n – 255])} (15) 8th shows a graphical representation for determining the position of the table points Tn. The table points Tn must therefore lie in the middle between Xn-1 and Xn, which in turn are calculated from the inverse function (6): T n = INT {0.5 · (Xn + X n-1 )} (14) with X n = INT {65535 * exp * (2 * C * [n-255])} (15)

Anschließend Linearisierung im Anfangsbereich: Tn = n für n = 0, 1, 2, .... 56 (16)
Tn = n. Tabellenwert der 16-Bit-Eingangswerte
Xn = nächstgelegener Kompressionspunkt (x-Wert) oberhalb Tn
Xn-1 = nächstgelegener Kompressionspunkt (x-Wert) unterhalb Tn
n = 1, 2, ...., 255 = 8-Bit-Ausgangswerte
C = Fehlerfaktor = 0.0178
INT = Integerfunktion mit Runden
Then linearization in the starting area: T n = n for n = 0, 1, 2, .... 56 (16)
T n = n. Table value of the 16-bit input values
Xn = nearest compression point (x-value) above Tn
Xn-1 = nearest compression point (x-value) below Tn
n = 1, 2, ...., 255 = 8-bit output values
C = error factor = 0.0178
INT = integer function with rounds

Fehlerbetrachtung von komprimierten KlassiergrößenError consideration of compressed class sizes

Im folgenden ist kurz dargestellt, wie sich eine Kompression gemäß Kap. 3.3 auf die Bewertung einer Verbundklassierung auswirkt.in the The following is a brief description of how a compression according to Chap. 3.3 affects the rating of a composite classification.

Die Besetzungszahlen zij einer Verbundklassierung seien komprimiert, d.h. sie weisen einen relativen, vom Absolutwert unabhängigen Rundungsfehler auf.The Occupation numbers of a composite classification are compressed, i.e. they have a relative rounding error independent of the absolute value on.

Die Bewertung B lautet gemäß Gl. (1) = (A1):

Figure 00280001
The rating B is according to Eq. (1) = (A1):
Figure 00280001

Darin ist B die Gesamtbewertung, Gij sind die Bewertungsgewichte, zij die Zählerstände der Zellen i, j.In this B is the overall rating, Gij are the rating weights, zij the meter readings of Cells i, j.

Im folgenden seien die Klassierfelder nun von 1 bis n derart durchnummeriert, daß ihre Gewichte Gi mit steigendem Index i tendenziell abnehmen, so daß also gilt Gi ≥ Gk, wenn i < k, G1 ist also das größte Gewicht.in the following are the Klassierfelder now numbered from 1 to n such that theirs Weights Gi tend to decrease with increasing index i, so that is true Gi ≥ Gk, if i <k, G1 So it's the biggest weight.

Die Bewertungsabweichung ΔB aufgrund kleiner Änderungen Δzi der Häufigkeiten zi beträgt (totale Abweichung):

Figure 00290001
The evaluation deviation ΔB due to small changes Δzi of the frequencies zi is (total deviation):
Figure 00290001

Da, wie ausgeführt, der maximale Fehler C relativ auftritt, sind dabei (worst-case): Δzi = ± C·zi mit 1 ≤ i ≤ n (A3) Since, as stated, the maximum error C relatively occurs, are (worst-case): Δ zi = ± C · z i with 1 ≤ i ≤ n (A3)

Nach Ermittlung der einzelnen Differentiale aus (A1) und anschließender Relativierung des Ausdruckes (A2) auf die fehlerfreie Bewertung (A1) erhält man mit (A3) nach einer längeren Zwischenrechnung schließlich als Ergebnis die Abschätzung:

Figure 00290002
After determination of the individual differentials from (A1) and subsequent relativization of the expression ckes (A2) on the error-free evaluation (A1) is finally obtained with (A3) after a longer intermediate calculation as the result of the estimation:
Figure 00290002

Daraus ist zu ersehen, daß der relative Bewertungsfehler für alle denkbaren Gewichte Gi und Besetzungszahlen zi stets kleiner oder gleich dem Wert 2 C ist, da in (A4) der Nenner stets größer als der Zähler ist.from that It can be seen that the relative valuation error for all imaginable weights Gi and occupation numbers are always smaller or equal to the value 2 C, since in (A4) the denominator is always greater than the counter is.

Aus der genaueren Analyse der Gl. (A4) kann der folgende, absolut schlechteste Fall konstruiert werden. Unter der Annahme:

  • • es gibt nur zwei Klassierzellen 1 und 2, die mit stark unterschiedlichen Gewichten G1 und G2 bewertet werden (Bsp.: G1 = 100 G2)
  • • die Klassenbesetzung z1 ist viel kleiner als z2 (Bsp.: z1 = 0.091 z2)
  • • z1 wird aufgerundet, z2 wird abgerundet.
wird der Wert 2C nahezu erreicht. (hier im Beispiel wird 2C zu 81.8 % erreicht)From the more detailed analysis of Eq. (A4) the following, absolutely worst case can be constructed. Under the assumption:
  • • there are only two classifying cells 1 and 2, which are evaluated with very different weights G1 and G2 (example: G1 = 100 G2)
  • • the class occupation z1 is much smaller than z2 (eg: z1 = 0.091 z2)
  • • z1 is rounded up, z2 is rounded off.
the value 2C is almost reached. (here in the example 2C is reached to 81.8%)

Unter geringfügig günstigeren Annahmen (Gewichtsverteilung etwas ausgewogener, z.B. G1 = 10 G2) wird der Fehler bereits halbiert und erreicht nur für die ungünstigsten Besetzungszahlen den Wert von etwa C.Under slight cheaper Assumptions (weight distribution somewhat more balanced, e.g., G1 = 10 G2) the error already halved and reached only for the least favorable occupation numbers the value of about C.

Bei den in der Regel im Realfall zutreffenden Bedingungen:

  • • mehrere Klassierzellen, Besetzungszahlen auf mehrere Felder (mehr als 2) verteilt
  • • nicht absolut extreme Bewertungsunterschiede
  • • statistisch unregelmäßig verteilte Rundungsfehler
liegt der Fehler weit unter C.For the conditions that are generally applicable in real life:
  • • several classification cells, occupation numbers distributed over several fields (more than 2)
  • • not absolutely extreme valuation differences
  • • statistically irregular rounding errors
the error is far below C.

Zusammenfassend folgt daraus der in Kap.3.3 erwähnte Sachverhalt, daß der durch Kompression entstandene Fehler nach der Off-Board-Bewertung

  • • für alle denkbaren Bewertungs-Kennfelder
  • • für alle möglichen Besetzungszahlen (Fahrweise und Fahrumgebung !)
immer unter dem Wert 2C bzw. unter Zugrundelegung von realen Annahmen unter dem Wert C bleibt.In summary, it follows from the fact mentioned in chapter 3.3 that the error resulting from compression is determined by the off-board evaluation
  • • for all conceivable rating maps
  • • for all possible numbers of occupants (driving style and driving environment!)
always remains below the value 2C or below the value C on the basis of real assumptions.

Unter Zugrundelegung von verschiedenen realen Annahmen liegt der Fehler (meist weit) unter dem Wert C. Zahlenbeispiele (Herleitung in Kap. 3.5):

  • • C = 0.365 → bei der 16 Bit – 10 Bit-Kompression
  • • C = 1.78 → bei der 16 Bit – 8 Bit-Kompression
  • • C = 8.33 → bei der 16 Bit – 6 Bit-Kompression
Assuming different real assumptions, the error is (generally far) below the value C. Numerical examples (derivation in Section 3.5):
  • • C = 0.365 → for 16-bit - 10-bit compression
  • • C = 1.78 → for 16-bit 8-bit compression
  • • C = 8.33 → for 16-bit - 6-bit compression

Claims (14)

Diagnoseverfahren zur Zustandserkennung von Verbrennungsmotoren mittels komprimierter Belastungskollektiven, insbesondere von Kraftfahrzeugen, bei dem Messgrößen und Ereignisse des Betriebs mittels Belastungskollektiven erfasst und abgespeichert werden, wobei, – das Belastungskollektiv einer Datenreduktion unterzogen wird, bei der ein erstes k Bit breites Datenformat mit einer Abbildungsfunktion in ein zweites m Bit breites Datenformat umgewandelt wird, – und wobei das zweite Datenformat weniger Bits aufweist als das erste Datenformat.Diagnostic method for condition detection of internal combustion engines by means of compressed load collectives, in particular of motor vehicles, in the measured quantities and Recorded events of the operation by means of load collectives and be stored, - the load collective of a Data reduction is performed, in which a first k bit wide Data format with a mapping function into a second m bit wide Data format is converted, - and where the second data format has fewer bits than the first data format. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Abbildungsfunktion zur Datenreduktion einen linearen Funktionszweig und einen logarithmischen Funktionszweig hat.The method of claim 1, wherein the mapping function for data reduction a linear function branch and a logarithmic Function branch has. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der relative Fehler (Δx/x) durch die Datenreduktion über den gesamten Wertebereich der zu komprimierenden Daten kleiner oder gleich einer vorgegebenen oberen Schranke ist.Method according to claim 1 or 2, wherein the relative Error (Δx / x) through the data reduction over the whole value range of the data to be compressed smaller or smaller is equal to a predetermined upper bound. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der lineare Funktionszweig die Daten unverändert belässt.Method according to Claim 2, in which the linear functional branch the data unchanged leaves. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, bei dem der lineare Funktionszweig zur Behandlung von Daten, deren Absolutwert kleiner oder gleich einer vorgegebenen obere Schranke ist, eingesetzt wird, und bei dem der logarithmische Funktionszweig zur Behandlung von Daten deren Absolutwert oberhalb der vorgegebenen Schranke liegt, eingesetzt wird.Method according to Claim 2 or 4, in which the linear function branch for the treatment of data, de absolute value is less than or equal to a predetermined upper limit, is used, and in which the logarithmic function branch for the treatment of data whose absolute value is above the predetermined limit, is used. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Nahtstelle der beiden Funktionszweige durch den Kompressionspunkt, bei dem eine Datenreduktion einsetzt, gebildet wird.The method of claim 5, wherein the interface the two functional branches by the compression point, in which a data reduction is used is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Datenkompression durch Funktionsaufruf berechnet wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the data compression is calculated by function call. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Datenkompression mit einer Kompressionstabelle bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the data compression determined with a compression table. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Belastungskollektive On-Board abgespeichert werden und Off-Board ausgewertet werden.Method according to claim 1, wherein the load collective Be stored on-board and evaluated off-board. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Belastungskollektive On-Board getrennt nach mindestens 2 Zeitbereichen abgespeichert werden.Method according to one of claims 1 to 9, wherein the load collective On-board stored separately after at least 2 time ranges become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Belastungskollektive getrennt nach 4 Zeitbereichen abgespeichert werden.Method according to one of claims 1 to 10, wherein the load collective stored separately after 4 time ranges. Verfahren nach Anspruch 11, bei die vier Zeitbereiche durch die Laufleistung des Motors abgegrenzt werden und bei dem: – der erste Zeitbereich die zuletzt absolvierte Laufleistung bis zu 15000 km umfasst, – der zweite Zeitbereich die zuletzt absolvierte Laufleistung zwischen 15000 km und 30000 km umfasst, – der dritte Zeitbereich die zuletzt absolvierte Laufleistung zwischen 30000 km und 45000 km umfasst, – der vierte Zeitbereich die absolvierte Gesamtlaufleistung umfasst.The method of claim 11, wherein the four time ranges be demarcated by the mileage of the engine and in which: - the first Time range The last completed mileage up to 15000 km includes, - of the second time range the last completed mileage between 15000 km and 30,000 km, - the third time range the most completed mileage between 30000 km and 45000 km includes, - of the fourth time range covers the completed total mileage. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die zweiten und dritten Zeitbereiche komprimiert abgespeichert werden und der erste Zeitbereich unkomprimiert abgespeichert wird.The method of claim 12, wherein the second and third time ranges are stored compressed and the first time range is stored uncompressed. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem für den vierten Zeitbereich nur Basisgrößen abgespeichert werden.Method according to one of claims 12 or 13, wherein for the fourth Time range only basic quantities stored become.
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