Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Glätten
eines gegebenen Signals, und betrifft insbesondere eine Vorrichtung
zum Glätten
eines Signals, das von einem an einem Fahrzeug angebrachten Sensor
erfasst wird.The invention relates to a device
for smoothing
of a given signal, and particularly relates to a device
for smoothing
a signal from a sensor attached to a vehicle
is recorded.
Um die Ansaugluftmenge zu messen,
die in einen Motor fließt,
ist herkömmlich
ein Luftströmungsmesser
(AFM) stromauf eines Drosselventils vorgesehen. Bekannterweise tritt
in der Ausgabe des Luftströmungsmessers
ein Pulsieren auf, das mit dem Ansaughub synchronisiert ist. Die
Zykluslänge
dieses Pulsierens ist äquivalent
zur Zykluslänge
des OT-Signals.To measure the amount of intake air,
that flows into an engine
is conventional
an air flow meter
(AFM) provided upstream of a throttle valve. As is well known
in the output of the air flow meter
a pulsation that is synchronized with the intake stroke. The
cycle length
this pulsation is equivalent
to the cycle length
of the OT signal.
Um dieses Pulsieren zu unterdrücken, ist
vorgeschlagen worden, dass ein gleitender Mittelwertfilter, der
eine Dämpfungscharakteristik
auf die Pulsierfrequenz ausübt,
verwendet wird, um die Ausgabe des Luftströmungsmessers zu glätten. Die
einzuspritzende Kraftstoffmenge wird auf der Basis der Ausgabe des
Luftströmungsmessers
bestimmt, die durch den gleitenden Mittelwertfilter gefiltert ist.To suppress this pulsation is
that a moving average filter that
a damping characteristic
exercises on the pulsation frequency,
is used to smooth the output of the air flow meter. The
amount of fuel to be injected is based on the output of the
Air flow meter
determined, which is filtered by the moving average filter.
Die Ausgabe des Luftströmungsmessers ändert sich über einen
weiten Bereich, der sich von einem Übergangszustand zu einem Dauerzustand
(steady state) erstreckt. Im Dauerzustand ist die Ansaugluftmenge normalerweise
konstant. Jedoch kann, auf Grund einer feinen Phasenverschiebung
und einer Amplitudenschwankung in dem Pulsieren, in der gleitend
gemittelten Ansaugluftmenge eine "Fluktuation" auftreten. Eine solche Fluktuation
kann Schwankungen in der eingespritzten Kraftstoffmenge hervorrufen,
wodurch ungewünschte
Schwankungen im Luft-Kraftstoff-Verhältnis verursacht
werden.The output of the air flow meter changes via one
wide range, ranging from a transition state to a permanent state
(steady state) extends. In the steady state, the amount of intake air is usually
constant. However, due to a fine phase shift
and an amplitude fluctuation in the pulsation in the sliding
averaged intake air quantity a "fluctuation" occur. Such a fluctuation
can cause fluctuations in the amount of fuel injected,
causing unwanted
Causes fluctuations in the air-fuel ratio
become.
Um diese Fluktuation zu unterdrücken, könnte ein
Filter, wie etwa ein Chevyshev-Filter, angewendet werden, um Frequenzkomponenten
abzublocken, die höher
sind als die Fluktuationsfrequenz. Jedoch könnte dieses Verfahren im Übergangszustand
eine Phasenverzögerung
des gefilterten Werts relativ zu der Luftströmungsmesserausgabe erhöhen.To suppress this fluctuation, a
Filters, such as a Chevyshev filter, are applied to frequency components
to block off the higher
are than the fluctuation frequency. However, this procedure could be in the transition state
a phase lag
increase the filtered value relative to the air flow meter output.
Aufgabe der Erfindung ist es daher,
einen Filter anzugeben, der Fluktuation im Dauerzustand reduzieren
kann, während
eine Phasenverzögerung
im Übergangszustand
der Ausgabe eines Luftströmungsmessers unterdrückt wird.The object of the invention is therefore
specify a filter to reduce fluctuation in the permanent state
can while
a phase lag
in the transition state
the output of an air flow meter is suppressed.
Andererseits ist ein Verfahren vorgeschlagen
worden, um aus einem Bild Rauschsignale mittels eines Epsilon (ε)-Filters
zu entfernen. Z.B. offenbart das japanische Patent Nr. 3011828 ein
Verfahren zum Beseitigen von Moskito-Rauschen aus einem Bild mittels
eines Epsilon-Filters. Wenn Bilddaten eines zu bearbeitenden Datenblocks
einen Rand enthalten, wird auf die Bilddaten ein Epsilon-Filter
angewendet. Wenn Bilddaten eines zu bearbeitenden Datenblocks keinen
Rand enthalten, werden die Bilddaten ohne Filterung ausgegeben.
Das japanische Patent Nr. 3193285 offenbart ein Verfahren zum Anwenden
eines Epsilon-Filters auf Bilddaten, um Rauschsignale zu reduzieren,
wenn die Bilddaten decodiert werden.On the other hand, a method is proposed
been used to extract noise signals from an image using an epsilon (ε) filter
to remove. For example, discloses Japanese Patent No. 3011828
Method for eliminating mosquito noise from an image using
of an epsilon filter. If image data of a data block to be processed
contain an edge, an epsilon filter is applied to the image data
applied. If there is no image data of a data block to be processed
Border included, the image data are output without filtering.
Japanese Patent No. 3193285 discloses a method of use
an epsilon filter on image data to reduce noise signals,
when the image data is decoded.
Eine andere Aufgabe der Erfindung
ist es daher, einen derartigen Epsilon-Filter zu verwenden, um einen noch besser
geeigneten Filter zu konfigurieren, der auf die Ausgabe eines Luftströmungsmessers
angewendet wird.Another object of the invention
it is therefore to use such an epsilon filter to make one even better
Configure appropriate filter based on the output of an air flow meter
is applied.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung
umfasst eine Signalglättungsvorrichtung
einen Epsilon-Filter und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist
konfiguriert, um auf ein Eingangssignal eine Wavelet-Transformation anzuwenden.
Eine Änderung
im Eingangssignal wird auf der Basis des Wavelet-transformierten
Eingangssignals bestimmt. Die Steuereinheit adaptiert den Epsilon-Filter gemäß der bestimmten Änderung.
Der Epsilon-Filter wird auf das Eingangssignal angwendet. In einer
Ausführung
ist der Epsilon-Filter dazu ausgelegt, einen Schwellenwert des Epsilon-Filters
entsprechend der bestimmten Änderung
einzustellen.According to one aspect of the invention
includes a signal smoothing device
an epsilon filter and a control unit. The control unit is
configured to apply a wavelet transform to an input signal.
A change
in the input signal is transformed on the basis of the wavelet
Input signal determined. The control unit adapts the epsilon filter according to the determined change.
The epsilon filter is applied to the input signal. In a
execution
the epsilon filter is designed to be a threshold of the epsilon filter
according to the particular change
adjust.
Erfindungsgemäß wird die Filtercharakteristik,
wie etwa ein Schwellenwert des Epsilon-Filters, entsprechend einer Änderung
im Eingangssignal modifiziert. Der Epsilon-Filter kann eine Fluktuation
in dem Eingangssignal beseitigen, wenn sich das Eingangssignal in
einem Dauerzustand befindet. Der Epsilon-Filter beseitigt eine Phasenverzögerung in
dem Eingangssignal, wenn sich das Eingangssignal in einem Übergangszustand
befindet. Da die Fluktuation beseitigt wird, wird jegliche Steuerung
unter Verwendung eines durch diesen Epsilon-Filter gefilterten Signals
im hohen Maße
stabilisiert. Da eine Phasenverzögerung
beseitigt wird, kann jegliche Regelung, die ein durch einen solchen
Epsilon-Filter gefiltertes Signal verwendet, eine schnelle Reaktion
erreichen.According to the filter characteristic,
such as a threshold of the epsilon filter, according to a change
modified in the input signal. The epsilon filter can fluctuate
in the input signal when the input signal is in
is in a permanent state. The epsilon filter eliminates a phase lag in
the input signal when the input signal is in a transition state
located. Since the fluctuation is eliminated, any control
using a signal filtered by this epsilon filter
to a high degree
stabilized. Because a phase lag
is eliminated, any regulation by such
Epsilon filter uses filtered signal, quick response
to reach.
Gemäß einer Ausführung wird
eine Signalglättungsvorrichtung
für eine
Verbrennungsmotor angegeben. Die Vorrichtung umfasst einen Epsilon-Filter
und eine Steuereinheit. Der Epsilon-Filter filtert adaptiv ein Sensorausgangssignal.
Die einzuspritzende Kraftstoffmenge wird auf der Basis des durch
den Epsilon-Filter gefilterten Sensorausgangssignals bestimmt. Unter
Verwendung des Epsilon-Filters kann das Sensorausgangssignal geglättet werden,
während
eine Phasenverzögerung
unterdrückt
wird. Insbesondere wird die Regelgenauigkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
verbessert, wenn das Sensorausgangssignal sich in einem Übergangszustand
befindet.According to one execution
a signal smoothing device
for one
Internal combustion engine specified. The device comprises an epsilon filter
and a control unit. The Epsilon filter adaptively filters a sensor output signal.
The amount of fuel to be injected is based on the
the Epsilon filter filtered sensor output signal. Under
Using the epsilon filter, the sensor output signal can be smoothed,
while
a phase lag
repressed
becomes. In particular, the control accuracy of the air / fuel ratio
improves when the sensor output signal is in a transition state
located.
Gemäß einer Ausführung wird
der Epsilon-Filter entsprechend einer Änderung im Sensorausgangssignal
angepasst. Bevorzugt wird eine Wavelet-Transformation benutzt, um
die Änderung
in der Sensorausgabe zu bestimmen. Gemäß einer Ausführung wird
eine Fluktuation im Sensorausgangssignal beseitigt, wenn sich das
Sensorausgangssignal in einem Dauerzustand befindet. Eine Phasenverzögerung in
dem Sensorausgangssignal wird beseitigt, wenn sich das Sensorausgangssignal
in einem Übergangszustand
befindet. Da die einzuspritzende Kraftstoffmenge auf der Basis des
Sensorausgangssignals bestimmt wird, das durch den Epsilon-Filter
passend gemacht worden ist, kann die Regelgenauigkeit des Luft/Kraftstoffverhältnisses
verbessert werden.According to one embodiment, the epsilon filter is adapted in accordance with a change in the sensor output signal. A wavelet transformation is preferably used to determine the change in the sensor output. According to one embodiment, fluctuation in the sensor output signal is eliminated if the sensor output signal is in a permanent state. A phase delay in the sensor output signal is eliminated when the sensor output signal is in a transition state. Since the amount of fuel to be injected is determined based on the sensor output signal made suitable by the epsilon filter, the control accuracy of the air / fuel ratio can be improved.
Gemäß einer Ausführung umfasst
die Signalglättungsvorrichtung
ferner einen gleitenden Mittelwertfilter zum gleitenden Aufmitteln
des Sensorausgangssignals. Der Epsilon-Filter wird auf das gleitend
gemittelte Signal angewendet. Da Rauschsignale bei der Pulsierfrequenz
in dem Sensorausgangssignal durch den gleitenden Mittelwertfilter
reduziert wird, hat der Epsilon-Filter die Wirkung, Rauschen bei
anderen Frequenzen als der Pulsierfrequenz zu beseitigen. Da der
Epsilon-Filter Rauschen nicht bei der Pulsierfrequenz zu reduzieren braucht,
kann der Schwellenwert des Epsilon-Filters minimiert werden. Somit
wird eine Phasenverzögerung der
Ausgabe des Epsilon-Filters an das Sensorausgangssignal unterdrückt.According to one embodiment, comprises
the signal smoothing device
also a moving average filter for moving averaging
of the sensor output signal. The epsilon filter is sliding on that
averaged signal applied. Because noise signals at the pulsation frequency
in the sensor output signal through the moving average filter
is reduced, the epsilon filter has the effect of adding noise
eliminate frequencies other than the pulsation frequency. Since the
Epsilon filter does not need to reduce noise at the pulsation frequency
the threshold of the epsilon filter can be minimized. Consequently
becomes a phase delay of the
Output of the epsilon filter to the sensor output signal suppressed.
Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung wird eine Signalglättungsvorrichtung
für eine
Vorausfahrendes-Fahrzeug-Folgersteuerung
angegeben. Die Vorrichtung umfasst einen Epsilon-Filter und eine
Steuereinheit. Der Epsilon-Filter filtert adaptiv ein durch ein
Radar gemessenes Abstandssignal. Der Abstand zu dem vorausfahrenden
Fahrzeug wird auf der Basis des durch den Epsilon-Filter gefilterten
Abstandssignals bestimmt. Der Epsilon-Filter wird entsprechend einer Änderung
des gemessenen Abstandsignals adaptiert. Bevorzugt wird eine Wavelet-Transformation
benutzt, um die Änderung
in dem gemessenen Abstandsignal zu bestimmen.According to another aspect of
Invention becomes a signal smoothing device
for one
Pre-propelled vehicle follower control
specified. The device comprises an epsilon filter and one
Control unit. The Epsilon filter adaptively filters in through
Radar measured distance signal. The distance to the vehicle in front
Vehicle is filtered based on the epsilon filter
Distance signal determined. The epsilon filter will change accordingly
of the measured distance signal adapted. A wavelet transformation is preferred
used the change
to be determined in the measured distance signal.
Erfindungsgemäß wird eine Fluktuation in
dem Abstandsignal beseitigt, wenn sich das Abstandsignal in einem
Dauerzustand befindet. Eine Phasenverzögerung in dem Abstandsignal
wird beseitigt, wenn sich das Abstandsignal in einem Übergangszustand
befindet. Da ein Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug auf der
Basis des Abstandsignals bestimmt wird, das durch den Epsilon-Filter
passend gemacht worden ist, kann die Genauigkeit der Abstandsbestimmung
zu dem vorausfahrenden Fahrzeug verbessert werden. Ähnlich der Signalglättungsvorrichtung
für eine
Verbrennungsmotor kann die Vorrichtung für eine Vorausfahrendes-Fahrzeug-Folgersteuerung
einen gleitenden Mittelwertfilter aufweisen, um das Abstandsignal
gleitend aufzumitteln.According to the invention, a fluctuation in
the distance signal when the distance signal is in a
Permanent state. A phase delay in the distance signal
is eliminated when the distance signal is in a transition state
located. Because a distance to the vehicle in front on the
Basis of the distance signal is determined by the epsilon filter
has been made appropriate, the accuracy of the distance determination
be improved to the vehicle in front. Similar to the signal smoothing device
for one
Internal combustion engine can be the device for a preceding vehicle follower control
have a moving average filter around the distance signal
averaging smoothly.
Die Erfindung wird nun anhand von
Ausführungsbeispielen
unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.The invention is now based on
embodiments
referring to the attached
Described drawings.
1 zeigt
eine gesamte Systemstruktur eines Verbrennungsmotors und deren elektronische
Steuereinheit gemäß einer
Ausführung. 1 shows an entire system structure of an internal combustion engine and its electronic control unit according to an embodiment.
2 zeigt
schematisch ein Verfahren zum Berechnen eines gleitenden Mittelwerts
gemäß einer
Ausführung; 2 schematically shows a method for calculating a moving average according to an embodiment;
3 zeigt
das Verhalten eines gleitend gemittelten Werts für eine Luftströmungsmesserausgabe
in einem Dauerzustand, in dem Fluktuation enthalten ist, gemäß einem
herkömmlichen
Verfahren; 3 FIG. 14 shows the behavior of a moving average for an air flow meter output in a steady state that includes fluctuation according to a conventional method;
4 zeigt
ein Funktionsblockdiagramm einer Vorrichtung zum Glätten einer
Luftströmungsmesserausgabe
mittels eines Epsilon-Filters gemäß einer Ausführung; 4 FIG. 4 shows a functional block diagram of an apparatus for smoothing an air flow meter output using an epsilon filter according to an embodiment; FIG.
5 zeigt
einen Effekt einer Verwendung eines Epsilon-Filters gemäß einer
Ausführung; 5 shows an effect of using an epsilon filter according to an embodiment;
6 zeigt
ein Funktionsblockdiagramm einer Vorrichtung zum Glätten einer
Luftströmungsmesserausgabe
durch Verwendung eines Epsilon-Filters gemäß einer anderen Ausführung; 6 FIG. 12 shows a functional block diagram of an apparatus for smoothing an air flow meter output using an epsilon filter according to another embodiment; FIG.
7 zeigt
eine Struktur eines Wavelet-Transformationsfilters gemäß einer
Ausführung; 7 shows a structure of a wavelet transform filter according to an embodiment;
8 zeigt
ein Beispiel von Charakteristiken eines Halbbandtiefpassfilters
und eines Halbbandhochpassfilters gemäß einer Ausführung; 8th 10 shows an example of characteristics of a half-band low-pass filter and a half-band high-pass filter according to an embodiment;
9 zeigt
schematisch den Betrieb eines Halbbandtiefpassfilters und eines
Halbbandhochpassfilters gemäß einer
Ausführung; 9 schematically shows the operation of a half-band low-pass filter and a half-band high-pass filter according to one embodiment;
10 zeigt
einen Effekt der Anwendung eines Wavelet-Transformationsfilters gemäß einer
Ausführung; 10 Figure 3 shows an effect of using a wavelet transform filter according to one embodiment;
11 zeigt
ein Beispiel einer variablen Schwellenwerttabelle gemäß einer
Ausführung; 11 12 shows an example of a variable threshold table according to an embodiment;
12 zeigt
einen Schwellenwert ε,
der gemäß dem zweiten
gleitend gemittelten Wert für
den Absolutwert eines Wavelet-transformierten Werts extrahiert ist,
gemäß einer
Ausführung; 12 shows a threshold value ε extracted according to the second moving average value for the absolute value of a wavelet transformed value, according to an embodiment;
13 zeigt
einen Effekt der Anwendung eines Epsilon-Filters gemäß einer
Ausführung; 13 shows an effect of using an epsilon filter according to one embodiment;
14 zeigt
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung eines Epsilon-gefilterten
Werts gemäß einer
Ausführung; 14 11 shows a flowchart of a process for determining an epsilon filtered value according to an embodiment;
15 zeigt
die Anwendung eines Glättungsprozesses
auf einen gemessenen Abstand gemäß einer anderen
Ausführung;
und 15 shows the application of a smoothing process to a measured distance according to another embodiment; and
16 zeigt
ein Funktionsblockdiagramm einer Vorrichtung zum Glätten eines
gemessenen Abstands gemäß einer
anderen Ausführung. 16 shows a functional block diagram of a device for smoothing a measured distance according to another embodiment.
Struktur eines
Verbrennungsmotors und SteuervorrichtungStructure of a
Internal combustion engine and control device
1 ist
ein Blockdiagramm, das einen Verbrennungsmotor (nachfolgend als
Motor bezeichnet) und eine Steuervorrichtung für den Motor gemäß einer
Ausführung
zeigt. 1 FIG. 12 is a block diagram showing an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) and shows a control device for the engine according to an embodiment.
Eine elektronische Steuereinheit
(nachfolgend als ECU bezeichnet) 1 umfasst eine Eingangsschnittstelle 1a zum
Empfangen von Daten, die von jedem Teil des Fahrzeugs geschickt
werden, eine CPU 1b zur Ausführung von Operationen zum Steuern/Regeln
jeden Teils des Fahrzeugs, eine Speichervorrichtung 1c,
die einen Festwertspeicher (ROM) und einen Direktzugriffspeicher
(RAM) enthält,
sowie eine Ausgangsschnittstelle 1d zum Senden von Steuersignalen
zu jedem Teil des Fahrzeugs. Programme und verschiedene Daten zum Steuern/Regeln
jedes Fahrzeugteils sind in dem ROM gespeichert. Das ROM kann ein überschreibbares
ROM sein, wie etwa ein EEPROM. Das RAM bietet Arbeitsflächen für die Operationen
durch die CPU 1b, worin Daten, die von jedem Teil des Fahrzeugs
geschickt werden, sowie Steuersignale, die zu jedem Teil des Fahrzeugs zu
senden sind, vorübergehend
gespeichert werden.An electronic control unit (hereinafter referred to as an ECU) 1 includes an input interface 1a a CPU for receiving data sent from each part of the vehicle 1b to perform operations to control each part of the vehicle, a storage device 1c , which contains a read-only memory (ROM) and a random access memory (RAM), and an output interface 1d for sending control signals to any part of the vehicle. Programs and various data for controlling each vehicle part are stored in the ROM. The ROM can be a rewritable ROM, such as an EEPROM. The RAM provides work surfaces for the operations by the CPU 1b wherein data sent from each part of the vehicle and control signals to be sent to each part of the vehicle are temporarily stored.
Der Motor 2 ist zum Beispiel
ein Vierzylindermotor. Jeder Zylinder des Motors 2 besitzt
ein Einlassventil 5 zum Verbinden einer Brennkammer 7 mit
einem Ansaugkrümmer 3 sowie
ein Auslassventil 6 zum Verbinden der Brennkammer 7 mit
einem Auspuffkrümmer 4.The motor 2 is, for example, a four-cylinder engine. Every cylinder of the engine 2 has an inlet valve 5 for connecting a combustion chamber 7 with an intake manifold 3 as well as an exhaust valve 6 to connect the combustion chamber 7 with an exhaust manifold 4 ,
Ein Drosselventil 8 ist
stromauf des Ansaugkrümmers 3 vorgesehen.
Ein Drosselventilöffnungs-(θTH)-Sensor 9,
der mit dem Drosselventil 8 verbunden ist, gibt ein elektrisches
Signal entsprechend einem Öffnungswinkel
des Drosselventils 8 aus und schickt es zu der ECU 1.A throttle valve 8th is upstream of the intake manifold 3 intended. A throttle valve opening (θTH) sensor 9 that with the throttle valve 8th is connected, gives an electrical signal corresponding to an opening angle of the throttle valve 8th and sends it to the ECU 1 ,
Ein Luftströmungsmesser (AFM) 10 ist
stromauf des Drosselventils 8 vorgesehen. Der Luftströmungsmesser 10 umfasst
die Luftmenge Gth, die durch das Drosselventil 8 hindurchtritt,
und schickt es zu der ECU 1. Der Luftströmungsmesser 10 kann
ein Luftströmungsmesser
vom Flügeltyp
sein, ein Luftströmungsmesser vom
Karman-Wirbeltyp oder ein Luftströmungsmesser vom Heißdrahttyp
oder dergleichen.An air flow meter (AFM) 10 is upstream of the throttle valve 8th intended. The air flow meter 10 includes the amount of air Gth passing through the throttle valve 8th passes through and sends it to the ECU 1 , The air flow meter 10 may be a wing type air flow meter, a Karman vortex type air flow meter, or a hot wire type air flow meter, or the like.
Ein Ansaugkrümmerdruck (Pb)-Sensor 11 ist
stromab des Drosselventils 8 vorgesehen. Der erfasste Ansaugkrümmerdruck
Pb wird zu der ECU 1 geschickt.An intake manifold pressure (Pb) sensor 11 is downstream of the throttle valve 8th intended. The detected intake manifold pressure Pb becomes the ECU 1 cleverly.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 12 ist
für jeden
Zylinder zwischen dem Motor 2 und der Kammer 14 vorgesehen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 erhält Kraftstoff, der von einem
Kraftstofftank (nicht gezeigt) zugeführt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 12 spritzt
Kraftstoff entsprechend einem Steuersignal von der ECU 1 ein.A fuel injector 12 is for each cylinder between the engine 2 and the chamber 14 intended. The fuel injector 12 receives fuel that is supplied from a fuel tank (not shown). The fuel injector 12 injects fuel according to a control signal from the ECU 1 on.
Ein Drehzahl(Ne)-Sensor 13 ist
am Umfang der Nockenwelle oder am Umfang der Kurbelwelle (nicht gezeigt)
des Motors 2 angebracht und gibt ein CRK-Signal bei einem
vorbestimmten Kurbelwinkel (zum Beispiel einem Zyklus von 30°) aus. Die
Zykluslänge
des CRK-Signals ist kürzer
als die Zykluslänge
eines OT-Signals, das bei einem Kurbelwinkelzyklus, der einer OT-Stellung
des Kolbens zugeordnet ist, gewonnen wird. Die Impulse des CRK-Signals
werden von der ECU 1 gezählt, um die Drehzahl Ne des
Motors 2 zu bestimmen.A speed (Ne) sensor 13 is on the circumference of the camshaft or on the circumference of the crankshaft (not shown) of the engine 2 attached and outputs a CRK signal at a predetermined crank angle (for example, a cycle of 30 °). The cycle length of the CRK signal is shorter than the cycle length of an TDC signal which is obtained in a crank angle cycle which is associated with an TDC position of the piston. The pulses of the CRK signal are from the ECU 1 counted to the engine speed Ne 2 to determine.
Die zu der ECU 1 gesendeten
Signale werden zur Eingangsschnittstelle 1a geleitet. Die
Eingangsschnittstelle 1a wandelt analoge Signalwerte in
digitale Signalwerte um. Die CPU 1b verarbeitet die resultierenden
digitalen Signale, führt
Operationen entsprechend Programmen aus, die in dem Speicher 1c gespeichert
sind, und erzeugt Steuersignale. Die Ausgangsschnittstelle 1d schickt
diese Steuersignale zu Aktuatoren für das Kraftstoffeinspritzventil 12 und
andere mechanische Komponenten.The to the ECU 1 sent signals become the input interface 1a directed. The input interface 1a converts analog signal values into digital signal values. The CPU 1b processes the resulting digital signals, performs operations according to programs that are in memory 1c are stored and generates control signals. The output interface 1d sends these control signals to actuators for the fuel injector 12 and other mechanical components.
Die Kammer 14 ist mit Luft
gefüllt,
die in den Ansaugkrümmer 3 durch
das Drosselventil 8 eingeführt wird. Wenn das Einlassventil 5 geöffnet ist,
wird die Luft in der Kammer 14 der Brennkammer 7 des
Motors 2 zugeführt.
Der Kraftstoff wird vom Kraftstoffeinspritzventil 12 der
Brennkammer 7 entsprechend einem Steuersignal von der ECU 1 zugeführt. Das
Luftkraftstoffgemisch wird durch eine Zündkerze (nicht gezeigt) in
der Brennkammer 7 gezündet.The chamber 14 is filled with air in the intake manifold 3 through the throttle valve 8th is introduced. If the intake valve 5 is open, the air in the chamber 14 the combustion chamber 7 of the motor 2 fed. The fuel comes from the fuel injector 12 the combustion chamber 7 corresponding to a control signal from the ECU 1 fed. The air-fuel mixture is through a spark plug (not shown) in the combustion chamber 7 ignited.
Probleme eines
herkömmlichen
VerfahrensProblems one
usual
process
Zum leichteren Verständnis der
Erfindung wird ein herkömmliches
Schema beschrieben, um die in den Motor eingeführte Luftmenge auf der Basis
eines Signals zu bestimmen, das von dem Luftströmungsmesser erfasst wird.For easier understanding of the
Invention becomes a conventional one
Scheme described based on the amount of air introduced into the engine
determine a signal detected by the air flow meter.
2 zeigt
ein Beispiel der in den Motor eingeführten Luftmenge Gth, die von
dem Luftströmungsmesser 10 erfasst
wird. Die in den Motor eingeführte
Luftmenge wird nachfolgend als Ansaugluftmenge bezeichnet. Aus der
Figur ist ersichtlich, dass die erfasste Ansaugluftmenge Gth durch
Pulsieren beeinflusst wird, das durch den intermittierenden Ansaugbetrieb
des Motors hervorgerufen wird. Der Pulsierzyklus "T" entspricht der Zykluslänge des
OT-Signals. 2 shows an example of the amount of air Gth introduced into the engine by the air flow meter 10 is recorded. The amount of air introduced into the engine is hereinafter referred to as the intake air amount. It can be seen from the figure that the detected intake air quantity Gth is influenced by pulsation, which is caused by the intermittent intake operation of the engine. The pulsation cycle "T" corresponds to the cycle length of the OT signal.
Bei einem herkömmlichen Verfahren wird ein
gleitender Mittelwertfilter verwendet, um die Ansaugluftmenge derart
zu berechnen, dass der Einfluss des Pulsierens reduziert ist. Insbesondere
wird die Ausgabe Gth des Luftströmungsmessers 10 entsprechend
dem Kurbelwinkel (CRK)-Signal abgetastet. Man nehme zum Beispiel
an, dass der Winkel, mit dem sich die Kurbelwelle während eines
Ansaughubs dreht (einem Zyklus des OT-Signals), 180° beträgt und ein Kurbelwinkel (CRK)-Signal
jedesmal dann ausgegeben wird, wenn sich die Kurbelwelle um 30° dreht. Da
die Luftströmungsmesserausgabe
Gth entsprechend dem CRK-Signal abgetastet wird, werden während eines
Zyklus des OT-Signals sechs Abtastungen Gth (n-5) bis Gth(n) erhalten.
Ein gleitender Mittelwertfilter wird auf die erhaltenen Abtastungen
angewendet, um einen gleitenden Mittelwert Gth_ave gemäß Zeichnung
1 zu bestimmen. Die einzuspritzende Kraftstoffmenge wird auf der
Basis des gleitend gemittelten Werts Gth_ave bestimmt.In a conventional method, a moving average filter is used to calculate the amount of intake air so that the influence of the pulsation is reduced. In particular, the output Gth of the air flow meter 10 sampled according to the crank angle (CRK) signal. For example, assume that the angle at which the crankshaft rotates during an intake stroke (one cycle of the TDC signal) is 180 ° and a crank angle (CRK) signal is output every time the crankshaft rotates by 30 ° turns. Since the air flow meter output Gth is sampled according to the CRK signal, six samples Gth (n-5) to Gth (n) are obtained during one cycle of the OT signal. A moving average filter is applied to the samples obtained to determine a moving average Gth_ave as shown in Drawing 1. The amount of fuel to be injected is based on the same tend averaged value Gth_ave.
3 zeigt
das Verhalten der Luft-Strömungsmesserausgabe
Gth und des gleitend gemittelten Werts Gth_ave gemäß dem herkömmlichen
Verfahren. Im Dauerzustand ist die Ansaugluftmenge gewöhnlich konstant.
Jedoch tritt im Dauerzustand des gleitend gemittelten Werts, wie
mit der Bezugszahl 21 gezeigt, eine "Fluktuation" auf. Diese Fluktuation wird durch eine
feine Phasenverschiebung in den Pulsierzyklus und/oder einer Schwankung
in der Pulsieramplitude hervorgerufen. Diese Fluktuation kann Schwankungen
in der eingespritzen Kraftstoffmenge hervorrufen, was ungewünschte Schwankungen
im Luft-Kraftstoff-Verhältnis
bewirkt. 3 shows the behavior of the air flow meter output Gth and the moving average value Gth_ave according to the conventional method. In the steady state, the amount of intake air is usually constant. However, in the steady state of the moving average, as with the reference number 21 shown a "fluctuation". This fluctuation is caused by a fine phase shift in the pulsation cycle and / or a fluctuation in the pulsation amplitude. This fluctuation can cause fluctuations in the amount of fuel injected, which causes undesirable fluctuations in the air-fuel ratio.
Um diese Fluktuation zu beseitigen,
kann ein Filter, wie etwa ein Chevyshev-Filter, verwendet werden, der die Eigenschaften
hat, höhere
Frequenzkomponenten als die Pulsierfrequenz abzublocken (genauer
gesagt, solche Frequenzkomponenten abzublocken, die höher sind
als eine Frequenz, die ein wenig niedriger als die Pulsierfrequenz
ist). Wenn. ein abzublockender Frequenzbereich groß gemacht
wird, kann die Fluktuation gedrückt
werden. Jedoch könnte
dieses Verfahren eine Phasenverzögerung des
gefilterten Werts relativ zu Ansaugluftmenge Gth vergrößern, was
die Genauigkeit einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung reduzieren könnte, wenn
sich die Ansaugluftmenge in einem Übergangszustand befindet.To eliminate this fluctuation,
For example, a filter, such as a Chevyshev filter, can be used that matches the properties
has, higher
To block frequency components than the pulsation frequency (more precisely
said to block those frequency components that are higher
than a frequency that is a little lower than the pulsation frequency
is). If. a frequency range to be blocked made large
fluctuation can be suppressed
become. However, could
this method a phase delay of the
filtered value increase relative to intake air amount Gth what
could reduce the accuracy of an air-fuel ratio control if
the intake air quantity is in a transitional state.
Es gibt ein anderes Verfahren zur
Verwendung eines Kalman-Filters, um die Ansaugluftmenge Gth zu filtern.
Weil sich jedoch die Ansaugluftmenge Gth über einen weiten Bereich hinweg ändert, der
sich von einem Übergangszustand
zu einem Dauerzustand erstreckt, ist es schwierig, dieses Verhalten
der Ansaugluftmenge mittels eines einzigen Modells zu beschreiben.
Wenn mehrere Modelle verwendet werden, ist es schwierig, eine stufenlose
Ausgabe des Kalman-Filters einzuhalten, wenn ein Modell zum anderen
Modell umgeschaltet wird.There is another procedure for
Use a Kalman filter to filter the intake air amount Gth.
However, because the intake air amount Gth changes over a wide range, the
yourself from a transitional state
extends to a permanent state, it is difficult to conduct this
describe the amount of intake air using a single model.
If multiple models are used, it is difficult to find a stepless one
Adhere to the Kalman filter output when changing one model to another
Model is switched.
Vorrichtung zum Glätten der
Ansaugluftmenge gemäß einer
AusführungDevice for smoothing the
Intake air quantity according to a
execution
Es wird nun eine Ausführung der
Erfindung beschrieben, worin ein Filter implementiert ist, der eine Phasenverschiebung
in einem Übergangszustand
unterdrückt,
während
die Fluktuation im Dauerzustand effizient reduziert wird.There will now be an execution of the
Described invention, wherein a filter is implemented, the phase shift
in a transition state
suppressed
while
the fluctuation in the steady state is efficiently reduced.
4 zeigt
ein Funktionsblockdiagramm einer Vorrichtung zum Glätten der
Ansaugluftmenge gemäß einer
Ausführung.
Die Luftströmungsmesserausgabe
Gth wird in einem Zyklus von "Tn" erfasst. Ein gleitender Mittelwertfilter 31 berechnet
einen Mittelwert von sechs Luftströmungsmesserausgaben Gth, die
während
eines OT-Zyklus abgetastet worden sind, um einen gleitend gemittelten
Wert Gth_ave zu erhalten. 4 shows a functional block diagram of a device for smoothing the intake air amount according to an embodiment. The air flow meter output Gth is detected in a cycle of "Tn". A moving average filter 31 computes an average of six air flow meter outputs Gth sampled during an OT cycle to obtain a moving average Gth_ave.
Ein Abwärtsabtaster 32 führt einen
Abwärts-Abtastprozess
an dem gleitend gemittelten Wert Gth_ave in einem Zyklus von "Tk" aus. Die Zykluslänge Tk ist
das Sechsfache der Zykluslänge
Tn, und daher entspricht die Zykluslänge Tk der Zykluslänge des
OT-Signals. Durch den Abwärts-Abtastprozess
wird der gleitend gemittelte Wert Gth_ave in einem Zyklus von "Tk" erhalten. Der gleitend
gemittelte Wert Gth_ave wird an einen Epsilon (ε)-Filter 33 ausgegeben.A down scanner 32 performs a down-sampling process on the moving average Gth_ave in a cycle of "Tk". The cycle length Tk is six times the cycle length Tn, and therefore the cycle length Tk corresponds to the cycle length of the OT signal. Through the down-sampling process, the moving average Gth_ave is obtained in a cycle of "Tk". The moving average value Gth_ave is applied to an epsilon (ε) filter 33 output.
Der Epsilon-Filter 33 bestimmt
einen Epsilon-gefilterten Wert Gth_ε gemäß Gleichung (2). In Gleichung
(2) bezeichnet "n+1" die Anzahl der Abgriffe.
Der Epsilon-Filter 33 ist ein gleitender Mittelwertfilter
mit "n+1"-Abgriff, was den
Effekt einer nicht-linearen Funktion Fε hat.The Epsilon filter 33 determines an epsilon-filtered value Gth_ε according to equation (2). In equation (2), "n + 1" denotes the number of taps. The Epsilon filter 33 is a moving average filter with "n + 1" tap, which has the effect of a non-linear function Fε.
Die nicht-lineare Funktion Fε ist gemäß Gleichung
(3) definiert.The non-linear function Fε is according to the equation
(3) defined.
In Gleichung (3) bezeichnet "u" Eingabedaten in die Funktion Fε, uund "v" bezeichnet Referenzdaten der Funktion
Fε. Wenn
die Gleichung (3) auf die Gleichung (2) angewendet wird, bezeichnet "u" der Gleichung (3) den ersten gleitend
gemittelten Wert Gth_ave für
den (k-i)-ten Zyklus, und "v" der Gleichung (3)
bezeichnet den ersten gleitend gemittelten Wert Gth_ave für den k-ten
Zyklus. Die nicht-lineare Funktion Fε hat die folgenden Eigenschaften.In equation (3), "u" denotes input data into the function Fε, u and "v" denotes reference data of the function Fε. When equation (3) is applied to equation (2), "u" of equation (3) denotes the first moving average value Gth_ave for the (ki) th cycle, and "v" of equation (3) the first moving average value Gth_ave for the kth cycle. The non-linear function Fε has the following properties.
Wenn sich der erste gleitend gemittelte
Wert Gth_ave innerhalb eines Bereichs ändert, der sich von "Gth_ave(k)-ε" bis "Gth_ave(k)+ε" erstreckt, d.h.
wenn sich der erste gleitend gemittelte Wert Gth_ave in einem Dauerzustand
(steady state) befindet, ist der Wert der Funktion Fε gleich Gth_ave(k-i).
Der Epsilon-gefilterte Wert Gth_ε ist
ein Wert, der durch gleitendes Aufmitteln von Gth_ave(k-i) bis Gth_ave(k-n)
erhalten wird.When the first averaged over time
Value Gth_ave changes within a range that extends from "Gth_ave (k) -ε" to "Gth_ave (k) + ε", i.e.
when the first moving average value Gth_ave is in a steady state
(steady state), the value of the function Fε is Gth_ave (k-i).
The epsilon-filtered value is Gth_ε
a value obtained by sliding averaging from Gth_ave (k-i) to Gth_ave (k-n)
is obtained.
Wenn sich andererseits der erste
gleitend gemittelte Wert Gth_ave über einen Bereich hinaus ändert, der
sich von "Gth_ave(k)-ε" bis "Gth_ave(k)+ε" erstreckt, d.h.
wenn sich der erste gleitend gemittelte Wert Gth_ave in einem Übergangszustand
befindet, ist der Wert der Funktion Fε gleich dem ersten gleitend
gemittelten Wert Gth_ave(k) für
den gegenwärtigen
Zyklus. Der Epsilon-gefilterte Wert Gth_ε ist gleich dem ersten gleitend
gemittelten Wert Gth_ave(k) in dem gegenwärtigen Zyklus.If, on the other hand, the first
moving average value Gth_ave changes beyond a range that
extends from "Gth_ave (k) -ε" to "Gth_ave (k) + ε", i.e.
when the first moving average value Gth_ave is in a transition state
is located, the value of the function Fε is equal to the first sliding
averaged value Gth_ave (k) for
the current one
Cycle. The epsilon-filtered value Gth_ε is equal to the first sliding
averaged Gth_ave (k) in the current cycle.
Zusammengefasst, wenn sich die Ausgabe
des Luftströmungsmessers
in einem Übergangszustand befindet,
erhält
der Epsilon-Filter 33 Gth_ave(k) von dem Abwärtsabtaster 32 und
gibt es dann ohne jede Modifikation aus. Wenn sich die Ausgabe des
Luftströmungsmessers
in einem Dauerzustand befindet, mittelt der Epsilon-Filter 33 Gth_ave(k-i)
bis Gth(k-n), das von dem Abwärtsabtaster 32 erhalten
wird, gleitend auf. Somit hat die Ausgabe des Epsilon-Filters 33 keine
Phasenverzögerung
relativ zu seiner Eingabe.In summary, when the output of the air flow meter is in a transition state, the epsilon filter gets 33 Gth_ave (k) from the down scanner 32 and then output it without any modification. If the output of the air flow meter is in a steady state, the epsilon filter averages 33 Gth_ave (ki) to Gth (kn) from the down scanner 32 is obtained sliding on. So the output of the epsilon filter 33 no phase lag relative to its input.
5 zeigt
einen Effekt der Verwendung des Epsilon-Filters. 5(a) zeigt das Verhalten der Luftströmungsmesserausgabe
Gth, des ersten gleitend gemittelten Werts Gth_ave und der Epsilon-gefilterten Ausgabe
Gth_ε(0,5).
Der Schwellenwert "ε" ist auf einen Wert
von 0,5 festgelegt. Zugunsten der Klarheit sind der gleitend gemittelte
Wert Gth_ave und der Epsilon-gefilterte Wert Gth_ε(0,5) aus 5(a) herausgenommen und
in 5(b) gezeigt. 5 shows an effect of using the epsilon filter. 5 (a) shows the behavior of the air flow meter output Gth, the first moving average value Gth_ave and the epsilon-filtered output Gth_ε (0.5). The threshold value "ε" is set to a value of 0.5. For the sake of clarity, the moving average value Gth_ave and the epsilon-filtered value Gth_ε (0.5) are off 5 (a) taken out and in 5 (b) shown.
Ersichtlich ist, dass im Übergangszustand
der Epsilon-gefilterte Wert Gth_ε (0,5)
keine Phasenverzögerung
hat. Es ist ferner ersichtlich, dass im Dauerzustand eine Fluktuation
des Epsilon-gefilterten Werts Gth_ε(0,5), im Vergleich zu dem ersten
gleitend gemittelten Wert Gth_ave, signifikant reduziert ist. Somit
beseitigt der Epsilon-Filter eine Phasenverzögerung in einem Übergangszustand,
während
eine Fluktuation im Dauerzustand reduziert wird.It is evident that in the transition state
the epsilon-filtered value Gth_ε (0.5)
no phase lag
Has. It can also be seen that there is a fluctuation in the permanent state
of the epsilon-filtered value Gth_ε (0.5) compared to the first
moving average value Gth_ave, is significantly reduced. Consequently
the epsilon filter eliminates a phase lag in a transition state,
while
a fluctuation in the steady state is reduced.
Wie jedoch im Bereich 23 gezeigt,
tritt in dem Epsilon-gefilterten Wert Gth_ε (0,5) eine starke Schwankung
auf, wenn sich die Luftströmungsmesserausgabe
vom Übergangszustand
zum Dauerzustand verschiebt. Der Grund hierfür ist, dass nicht genug Daten
vorliegen, um den gleitend gemittelten Wert der obigen Gleichung
(2) zu berechnen, wenn sich die Luftströmungsmesserausgabe von dem Übergangszustand
zum Dauerzustand verschiebt.However, as in the area 23 shown, a large fluctuation occurs in the epsilon-filtered value Gth_ε (0.5) when the air flow meter output shifts from the transition state to the steady state. This is because there is not enough data to compute the moving average of equation (2) above when the air flow meter output shifts from the transition state to the steady state.
Ferner tritt, wie im Bereich 25 gezeigt,
eine vorübergehende
Verzögerung
relativ zu dem ersten gleitend gemittelten Wert Gth_ave auf, wenn
sich die Luftströmungsmesserausgabe
von dem Dauerzustand zu dem Übergangszustand
verschiebt.Further occurs as in the area 25 shown a temporary delay relative to the first moving average value Gth_ave when the air flow meter output shifts from the steady state to the transient state.
Vorrichtung
zum Glätten
der Ansaugluftmenge gemäß einer
anderen Ausführungcontraption
for smoothing
the intake air quantity according to a
other execution
Wie oben beschrieben, ist es bevorzugt,
ungewünschte
Schwankungen zu beseitigen, wenn der Dauerzustand beginnt. Auch
bevorzugt ist es, eine Phasenverzögerung zu beseitigen, wenn
der Übergangszustand
beginnt. Das Entfernen solcher Schwankungen und Phasenverzögerungen
wird durch eine in 6 gezeigte
Glättungsvorrichtung
erreicht. Da der erste gleitende Mittelwertfilter 31 und
der Abwärtsabtaster 32 die gleichen
sind wie jene in 4,
wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen. Ein adaptiver
Epsilon (ε)-Filter 34 unterscheidet
sich von dem Epsilon-Filter 33 darin, dass ein Schwellenwert "ε" angewendet wird.As described above, it is preferred to eliminate unwanted fluctuations when the steady state begins. It is also preferred to eliminate a phase delay when the transition state begins. The removal of such fluctuations and phase delays is carried out by an in 6 shown smoothing device reached. Because the first moving average filter 31 and the down scanner 32 are the same as those in 4 , a detailed description thereof is omitted. An adaptive epsilon (ε) filter 34 differs from the epsilon filter 33 in that a threshold "ε" is applied.
Die Glättungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführung
umfasst ferner einen Wavelet-Transformationsfilter 35,
einen Absolutwertfunktionsteil 36, einen zweiten gleitenden
Mittelwertfilter 37, einen Schwellenwertextrahierer 38 und
eine variable Schwellenwerttabelle 39, sodass der Schwellenwert "ε" des adaptiven Epsilon-Filters 34 gemäß einer Änderung
in der Luftströmungsmesserausgabe
Gth gesetzt wird.The smoothing device according to this embodiment further comprises a wavelet transform filter 35 , an absolute value function part 36 , a second moving average filter 37 , a threshold extractor 38 and a variable threshold table 39 , so that the threshold "ε" of the adaptive epsilon filter 34 is set according to a change in the air flow meter output Gth.
Der Wavelet-Transformationsfilter 35 führt eine
Wavelet-Transformation an dem ersten gleitend gemittelten Wert Gth_ave
aus, um einen Wavelettransformierten Wert Gth_wv zu bestimmen. Die
Wavelet-Transformation gestattet eine zuverlässige Fluktuationserfassung
in dem gleitend gemittelten Wert Gth_ave. Der Betrieb des Wavelet-Transformationsfilters 35 wird
im Detail später
beschrieben.The wavelet transform filter 35 performs a wavelet transform on the first moving average value Gth_ave to determine a wavelet transformed value Gth_wv. The wavelet transformation enables reliable fluctuation detection in the moving average value Gth_ave. Operation of the wavelet transform filter 35 will be described in detail later.
Der Absolutwertfunktionsteil 36 erhält einen
Absolutwert Gth_wv_abs des Wavelet-transformierten Werts Gth_wv,
der von dem Wavelet-Transformationsfilter 35 erhalten
wird (in anderen Worten, Gth_wv_abs = ∣Gth_wv∣).
Der zweite gleitende Mittelwertfilter 37 berechnet einen
gleitend gemittelten Wert Gth_wv_ave für den Absolutwert Gth_wv_abs
des Wavelettransformierten Werts gemäß der folgenden Gleichung (4).
Diese Mitelwertberechnung der Absolutwerte kann den Schwellenwert ε des adaptiven
Epsilon-Filters 34 stabilisieren.The absolute value function part 36 receives an absolute value Gth_wv_abs of the wavelet-transformed value Gth_wv, that of the wavelet transform filter 35 is obtained (in other words, Gth_wv_abs = ∣Gth_wv∣). The second moving average filter 37 calculates a moving average value Gth_wv_ave for the absolute value Gth_wv_abs of the wavelet transformed value according to the following equation (4). This mean value calculation of the absolute values can be the threshold value ε of the adaptive epsilon filter 34 stabilize.
Die Beziehung zwischen dem zweiten
gleitend gemittelten Wert Gth_wv_ave und dem Schwellenwert ε des adaptiven
Epsilon-Filters 34 ist in der variablen Schwellenwerttabelle 39 vorgespeichert.
Der Schwellenwert ε ist
so eingestellt, dass er größer ist
als die Fluktuationsamplitude, die möglicherweise in einem Dauerzustand
des ersten gleitend gemittelten Werts Gth_ave auftritt.The relationship between the second moving average Gth_wv_ave and the threshold ε of the adaptive epsilon filter 34 is in the variable threshold table 39 pre-stored. The threshold value ε is set in such a way that it is greater than the fluctuation amplitude which may occur in a permanent state of the first slidingly averaged value Gth_ave.
Der Schwellenwertextrahierer 38 bezieht
sich auf die variable Schwellenwerttabelle 39 auf der Basis des
zweiten gleitend gemittelten Werts Gth_wv_ave, um den Schwellenwert ε entsprechend
dem zweiten gleitend gemittelten Wert Gth_wv_ave zu bestimmen. Der
adaptive Epsilon-Filter 34 verwendet
den bestimmten Schwellenwert ε zur
Berechnung des Epsilon-gefilterten Werts Gth_ε gemäß der obigen Gleichung (2).The threshold extractor 38 refers to the variable threshold table 39 based on the second moving average value Gth_wv_ave to determine the threshold value ε corresponding to the second moving average value Gth_wv_ave. The adaptive epsilon filter 34 uses the determined threshold ε to calculate the epsilon-filtered value Gth_ε according to equation (2) above.
Somit ist, durch Bestimmung des Schwellenwerts ε auf der
Basis des Wavelet-transformierten Werts, der adaptive Epsilon-Filter 34 so
konfiguriert, dass er einen Schwellenwert aufweist, der einer Änderung
in der Luftströmungsmesserausgabe
Gth entspricht.Thus, by determining the threshold ε based on the wavelet transformed value, the adaptive epsilon filter is 34 configured to have a threshold value that corresponds to a change in air flow meter output Gth.
7 zeigt
Details des Wavelet-Transformationsfilters 35. Der Wavelet-Transformationsfilter 35 umfasst
drei Halbbandtiefpassfilter 41 – 43, einen Halbbandhochpassfilter 44 sowie
vier Abwärtsabtaster 45 – 48. Der
Halbbandtiefpassfilter 43 und der Abwärtsabtaster 47 können weggelassen
werden. 7 shows details of the wavelet transform filter 35 , The wavelet transform filter 35 includes three half-band low pass filters 41 - 43 , a half-band high-pass filter 44 and four down scanners 45 - 48 , The half band low pass filter 43 and the down scanner 47 can be omitted.
Wie in Gleichung (5) gezeigt, führt jeder
der Halbbandtiefpassfilter einen Filterprozess an sowohl den Eingangsdaten
u(η) in
dem gegenwärtigen
Zyklus als auch den Eingangsdaten u(η-1) in dem vorherigen Zyklus
aus.As shown in equation (5), everyone leads
the half band low pass filter does a filtering process on both the input data
u (η) in
the current
Cycle as well as the input data u (η-1) in the previous cycle
out.
Gl(η)
= 0,7071 × u(η) + 0,7071 × u(η – 1) (5)Eq (η)
= 0.7071 × u (η) + 0.7071 × u (η - 1) (5)
Wie in Gleichung (6) gezeigt, führt der
Halbbandhochpassfilter 44 einen Filterprozess an sowohl
den Eingangsdaten u(η)
im gegenwärtigen
Zyklus als auch den Eingangsdaten u(η – 1) im vorherigen Zyklus aus.As shown in equation (6), the half band high pass filter performs 44 a filter process on both the input data u (η) in the current cycle and the input data u (η - 1) in the previous cycle.
Gl(η)
= 0,7071 × u(η) – 0,7071 × u(η – 1) (6) Jeder der
Abwärtsabtaster 45 – 48 führt einen
Abwärtsabtastprozess
an den Eingangsdaten mit einer Abtastrate von "½ × (Rate
der Eingangsdaten)" aus. Gl (η) = 0.7071 × u (η) - 0.7071 × u (η - 1) (6) Each of the down scanners 45 - 48 performs a down-sampling process on the input data at a sampling rate of "½ × (rate of input data)".
Insbesondere wendet der Halbbandtiefpassfilter 41 die
Gleichung (5) auf den gegenwärtigen
Wert Gth_ave(n) und den vorherigen Wert Gth_ave(n-1) des ersten
gleitend gemittelten Werts aus, um Gl(n) auszugeben.In particular, the half-band low-pass filter applies 41 the equation (5) to the current value Gth_ave (n) and the previous value Gth_ave (n-1) of the first moving average to output Gl (n).
Gl(n) wird in einem Zyklus von "Tm1" durch den Abwärtsabtaster 45 abgetastet.
Die Ausgabe des Abwärtsabtasters 45 wird
als Gth_wv1L(m1)
bezeichnet. Wie oben beschrieben, wird die Luftströmungsmesserausgabe
in einem Zyklus von "Tn" erhalten. Die Zykluslänge "Tm1" ist das Doppelte
der Zykluslänge
von "Tn". In anderen Worten,
die Abtastrate für
Gth_wv1L(m1) beträgt die Hälfte der
Abtastrate für
den ersten gleitend gemittelten Wert Gth_ave(n). Der Halbbandtiefpassfilter 42 wendet
die Gleichung (5) auf den gegenwärtigen Wert
Gth_wv1L(m1) und
den vorherigen Wert Gth_wv1L(m1-1)
an, die von dem Abwärtsabtaster 45 ausgegeben werden,
um Gl(m1) auszugeben.Gl (n) becomes in a cycle of "Tm 1 " by the down sampler 45 sampled. The output of the down scanner 45 is called Gth_wv 1L (m 1 ). As described above, the air flow meter output is obtained in a cycle of "Tn". The cycle length "Tm 1 " is twice the cycle length of "Tn". In other words, the sampling rate for Gth_wv 1L (m 1 ) is half the sampling rate for the first moving average Gth_ave (n). The half band low pass filter 42 applies equation (5) to the current value Gth_wv 1L (m 1 ) and the previous value Gth_wv 1L (m 1 -1) by the down sampler 45 are output to output Gl (m 1 ).
Gl(m1) wird
mit einem Zyklus von "Tm2" durch
den Abwärtsabtaster 46 abgetastet.
Die Ausgabe des Abwärtsabtasters 46 wird
als Gth_wv2L(m2)
bezeichnet. Die Zykluslänge "Tm2" beträgt das Doppelte
der Zykluslänge
von "Tm1". In anderen Worten,
die Abtastrate für
Gth_wv2L(m2) beträgt diie
Hälfte
der Abtastrate für Gth_wv1L(m1). Der Halbbandtiefpassfilter 44 wendet
die Gleichung (6) auf den gegenwärtigen
Wert Gth_wv2L(m2)
und den vorherigen Wert Gth_wv2L(m2-1) an, die von dem Abwärtsabtaster 46 ausgegeben
werden, um Gl(m2) auszugeben.Gl (m 1 ) is scanned with a cycle of "Tm 2 " by the down scanner 46 sampled. The output of the down scanner 46 is called Gth_wv 2L (m 2 ). The cycle length "Tm 2 " is twice the cycle length of "Tm 1 ". In other words, the sampling rate for Gth_wv 2L (m 2 ) is half the sampling rate for Gth_wv 1L (m 1 ). The half band low pass filter 44 applies equation (6) to the current value Gth_wv 2L (m 2 ) and the previous value Gth_wv 2L (m 2 -1) by the down sampler 46 are output to output Gl (m2).
Gl(m2) wird mit einem Zyklus von "Tm3" durch den Abwärtsabtaster 48 abgetastet.
Die Zykluslänge "Tm3" beträgt das Doppelte
der Zykluslänge "Tm2". Die Ausgabe des
Abwärtsabtasters 48 wird
als Gth_wv3H(m3)
bezeichnet, was die Ausgabe Gth_wv(m) des Wavelet-Transformationsfilters 35 ist.
Die Zykluslänge "Tm3" beträgt das Sechsfache
der Zykluslänge
von "Tn". In anderen Worten,
die Abtastrate für Gth_wv3H(m3) beträgt ein Sechstel
der Abtastrate für
Gth_ave(n).Gl (m2) is scanned with a cycle of "Tm 3 " by the down scanner 48 sampled. The cycle length "Tm 3 " is twice the cycle length "Tm 2 ". The output of the down scanner 48 is called Gth_wv 3H (m 3 ), which is the output Gth_wv (m) of the wavelet transform filter 35 is. The cycle length "Tm 3 " is six times the cycle length of "Tn". In other words, the sampling rate for Gth_wv 3H (m 3 ) is one sixth of the sampling rate for Gth_ave (n).
8(a) zeigt
ein Beispiel der Eigenschaften des Halbbandtiefpassfilters. Der
Halbbandtiefpassfilter hat die Wirkung, Frequenzkomponenten abzublocken,
die höher
sind als "(die Abtastfrequenz
in dem Abwärtsabtastprozess)/2". Z.B. hat der Halbbandtiefpassfilter 43 die
Wirkung, Frequenzkomponenten abzublocken, die höher sind als die Hälfte der
Abtastfrequenz in dem Abwärtsabtastprozess
des Abwärtsabtasters 46. 8 (a) shows an example of the properties of the half band low pass filter. The half band low pass filter has the effect of blocking frequency components higher than "(the sampling frequency in the down-sampling process) / 2". For example, the half band low pass filter 43 the effect of blocking frequency components higher than half the sampling frequency in the down-scan process of the down-scanner 46 ,
Da, wie in der Figur gezeigt, der
Verstärkungsfaktor
für die
niederfrequenten Komponenten größer als eins
ist, werden die niederfrequenten Komponenten eines Signals, auf
das der Halbbandtiefpassfilter angewendet wird, verstärkt.Since, as shown in the figure, the gain factor for the low frequency components is greater than one, the low frequency components of a signal to which the half band low pass filter is applied are amplified.
8(b) zeigt
ein Beispiel von Eigenschaften des Halbbandhochpassfilters. Der
Halbbandhochpassfilter hat die Wirkung, Frequenzkomponenten abzublocken,
die tiefer sind als "(die
Abtastfrequenz in dem Abwärtsabtastprozess)/2". Da der Verstärkungsfaktor
für die
hochfrequenten Komponenten größer als
eins ist, werden hochfrequente Komponenten eines Signals, auf das
der Halbbandhochpassfilter angewendet wird, verstärkt. 8 (b) shows an example of properties of the half-band high-pass filter. The half-band high-pass filter has the effect of blocking frequency components lower than "(the sampling frequency in the down-sampling process) / 2". Since the gain factor for the high frequency components is greater than one, high frequency components of a signal to which the half band high pass filter is applied are amplified.
In Bezug auf 9 wird der Betrieb des Wavelet-Transformationsfilters 35 beschrieben.
Aus Spektralanalyse ist bestimmt worden, dass Frequenzkomponenten
der "Fluktuation" im Dauerzustand
in einem schraffierten Bereich 51 enthalten sind.In relation to 9 becomes the operation of the wavelet transform filter 35 described. From spectral analysis it has been determined that frequency components of the "fluctuation" in the steady state in a shaded area 51 are included.
Man nehme an, dass "Tn" den Abtastzyklus
für den
gleitend gemittelten Wert Gth_ave von dem ersten gleitenden Mittelwertfilter 31 bezeichnet,
und "f" die Abtastfrequenz
bezeichnet (d.h. f = 1/Tn). Ein rechteckiger Bereich 52 zeigt
das Leistungsspektrum des ersten gleitend gemittelten Werts Gth_ave.Assume that "Tn" is the sampling cycle for the moving average Gth_ave from the first moving average filter 31 denotes, and "f" denotes the sampling frequency (ie f = 1 / Tn). A rectangular area 52 shows the performance spectrum of the first moving average Gth_ave.
Das Signal Gth_wv1L,
das durch Anwenden des Halbbandtiefpassfilters 41 und des
Abwärtsabtasters 45 auf
den ersten gleitend gemittelten Wert Gth_ave erhalten wird, hat
das mit der Bezugszahl 53 bezeichnete Leistungsspektrum.
Das Leistungsspektrum 53 hat eine erhöhte Verstärkung, weil der Niederfrequenzverstärkungsfaktor
des Halbbandtiefpassfilters 41 größer als eins ist.The Gth_wv 1L signal obtained by applying the half band low pass filter 41 and the down scanner 45 to the first moving average value Gth_ave is obtained with the reference number 53 designated range of services. The range of services 53 has an increased gain because of the low frequency gain factor of the half band low pass filter 41 is greater than one.
Das Signal Gth_wv2L,
das durch Anwenden des Halbbandtiefpassfilters 42 und des
Abwärtsabtasters 46 auf
das Signal Gth_wv1L erhalten wird, hat das
mit der Bezugszahl 54 gezeigte Leistungsspektrum. Das Leistungsspektrum 54 hat
eine erhöhte
Verstärkung,
weil der Niederfrequenzverstärkungsfaktor
des Halbbandtiefpassfilters 42 größer als eins ist. Das Signal
Gth_wv3H, das durch Anwenden des Halbbandhochpassfilters 44 und
des Abwärtsabtasters 48 auf
das Signal Gth_wv2L erhalten wird, hat das
mit der Bezugszahl 55 gezeigte Leistungsspektrum. Das Leistungsspektrum 55 hat
eine erhöhte
Verstärkung,
weil der Hochfrequenzverstärkungsfaktor
des Halbbandhochpassfilters 44 größer als eins ist. Die Bezugszahl 56 bezeichnet
das Leistungsspektrum des Signals Gth_wv3L,
das durch Anwenden des Halbbandtiefpassfilters 43 und das
Abwärtsabtasters 47 auf
das Signal Gth_wv2L erhalten wird.The Gth_wv 2L signal obtained by applying the half band low pass filter 42 and the down scanner 46 on the signal Gth_wv 1L is obtained with the reference number 54 shown range of services. The range of services 54 has an increased gain because of the low frequency gain factor of the half band low pass filter 42 is greater than one. The signal Gth_wv 3H , which is obtained by applying the half-band high-pass filter 44 and the down scanner 48 on the signal Gth_wv 2L is obtained with the reference number 55 shown range of services. The range of services 55 has an increased gain because of the high frequency gain factor of the half band high pass filter 44 is greater than one. The reference number 56 denotes the power spectrum of the Gth_wv 3L signal by applying the half-band low-pass filter 43 and the down scanner 47 on the signal Gth_wv 2L is obtained.
Somit wird das Signal Gth_wv3H, das das Leistungsspektrum 55 aufweist,
als Wavelet-transformierter Wert Gth_wv von dem Wavelet-Transformationsfilter 35 ausgegeben.Thus, the signal Gth_wv 3H , which is the power spectrum 55 has, as a wavelet-transformed value Gth_wv from the wavelet transformation filter 35 output.
Wie oben beschrieben, ist der Bereich 51 ein
Frequenzbereich, der eine Fluktuation enthält. Der Wavelet-Transformationsfilter 35 erlaubt,
dass in dem Bereich 51 enthaltene Frequenzkomponenten der
Fluktuation aus dem ersten gleitend gemittelten Wert der Luftströmungsmesserausgabe
extrahiert werden. Darüber
hinaus ist das Signalrauschverhältnis
verbessert, weil der Verstärkungsfaktor
eines Eingangssignals jedesmal verstärkt wird, wenn die Filter 41 – 44 angewendet
werden.As described above, the range is 51 a frequency range that contains a fluctuation. The wavelet transform filter 35 allowed that in the area 51 included frequency components of the fluctuation are extracted from the first moving average value of the air flow meter output. In addition, the signal to noise ratio is improved because the gain factor of an input signal is amplified every time the filters 41 - 44 be applied.
10 zeigt
den Effekt unter Verwendung des Wavelet-Transformationsfilters 35. 10(a) zeigt das Verhalten
des Signals Gth_wv3H, das von dem Abwärtsabtaster 48 hinter
dem Halbbandhochpassfilter 44 ausgegeben wird (d.h. Gth_wv).
Zu Vergleichszwecken zeigt 10(b) das
Verhalten des Signals Gth_wv3L, das von
dem Abwärtsabtaster 47 hinter
dem Halbbandtiefpassfilter 43 ausgegeben wird. Zum Vergleich
ist im Bereich 61 ersichtlich, dass eine "Fluktuation" in dem Wavelet-transformierten
Wert Gth_wv3H auftritt. 10 shows the effect using the wavelet transform filter 35 , 10 (a) shows the behavior of the Gth_wv 3H signal from the down sampler 48 behind the half band high pass filter 44 is output (ie Gth_wv). For comparison purposes shows 10 (b) the behavior of the Gth_wv 3L signal from the down sampler 47 behind the half band low pass filter 43 is issued. For comparison is in the range 61 it can be seen that a "fluctuation" occurs in the wavelet-transformed value Gth_wv 3H .
Somit zeigt der Wavelet-transformierte
Wert Gth_wv3H eine "Fluktuation". Wie oben beschrieben, bestimmt der
Absolutwertfunktionsteil 36 den Absolutwert Gth_wv_abs
des Wavelet-transformierten Werts Gth_wv3H als
einen Parameter, der die Höhe
dieser Fluktuation wiedergibt. Der zweite gleitende Mittelwertfilter 37 bestimmt
einen zweiten gleitend gemittelten Wert Gth_wv_ave für den Absolutwert.
Der Schwellenwert "ε" wird auf der Basis
des zweiten gleitend gemittelten Werts Gth_wv_ave bestimmt.Thus the wavelet-transformed value Gth_wv 3H shows a "fluctuation". As described above, the absolute value function part determines 36 the absolute value Gth_wv_abs of the wavelet transformed value Gth_wv 3H as a parameter reflecting the level of this fluctuation. The second moving average filter 37 determines a second moving average value Gth_wv_ave for the absolute value. The threshold value "ε" is determined on the basis of the second moving average value Gth_wv_ave.
11 zeigt
ein Beispiel der variablen Schwellenwerttabelle 39. Wie
oben beschrieben, wird der Schwellenwert ε so eingestellt, dass er größer ist
als die Fluktuationsamplitude. Da der zweite gleitend gemittelte
Wert Gth_wv_ave die Fluktuationshöhe repräsentiert, ist die Schwellenwerttabelle 39 derart
aufgestellt, dass der Schwellenwert ε größer wird, wenn der zweite gleitend
gemittelte Wert Gth_wv_ave größer wird. 11 shows an example of the variable threshold table 39 , As described above, the threshold value ε is set so that it is larger than the fluctuation amplitude. Since the second moving average value Gth_wv_ave represents the fluctuation amount, the threshold value table is 39 set up such that the threshold value ε becomes larger when the second moving average value Gth_wv_ave becomes larger.
12(a) zeigt
das Verhalten des Absolutwerts Gth_wv_abs des Wavelettransformierten
Werts. 12(b) zeigt das
Verhalten des zweiten gleitend gemittelten Werts Gth_wv_ave. 12(c) zeigt das Verhalten
des Schwellenwerts ε.
Wie in den Bereichen 63 und 64 gezeigt, tritt
in dem Absolutwert Gth_wv_abs des Wavelet-transformierten Werts
und des zweiten gleitend gemittelten Werts Gth_wv_ave eine starke
Fluktuation auf. 12 (a) shows the behavior of the absolute value Gth_wv_abs of the wavelet-transformed value. 12 (b) shows the behavior of the second moving average value Gth_wv_ave. 12 (c) shows the behavior of the threshold ε. As in the areas 63 and 64 shown, a strong fluctuation occurs in the absolute value Gth_wv_abs of the wavelet-transformed value and the second moving average value Gth_wv_ave.
In diesem Zustand wird, wie im Bereich 65 gezeigt,
ein großer
Schwellenwert ε aus
der Schwellenwerttabelle 39 extrahiert.In this state, as in the area 65 shown, a large threshold ε from the threshold table 39 extracted.
Im Gegensatz hierzu tritt, wie in
den Bereichen 66 und 67 gezeigt, eine kleine Fluktuation
in dem Absolutwert Gth_wv_abs des Wavelettransformierten Werts und
des zweiten gleitend gemittelten Werts Gth_wv_ave auf. In diesem
Zustand wird, wie im Bereich 68 gezeigt, ein kleiner Schwellenwert ε aus der Schwellenwerttabelle 39 extrahiert.In contrast to this occurs as in the areas 66 and 67 showed a small fluctuation in the absolute value Gth_wv_abs of the wavelet-transformed value and the second moving average value Gth_wv_ave. In this state, as in the area 68 shown, a small threshold value ε from the threshold value table 39 extracted.
13 zeigt
einen Effekt der Verwendung eines Epsilon-Filters, worin ein Schwellenwert "ε" adaptiert wird. 13(a) zeigt das Verhalten der Luftströmungsmesserausgabe
Gth, des ersten gleitend gemittelten Werts Gth_ave, des festen Epsilon-gefilterten
Werts Gth_ε(0,5)
gemäß der in 4 gezeigten Ausführung, und
des adaptiven Epsilon-gefilterten Werts Gth_ε (adp) gemäß der in 6 gezeigten Ausführung. Der feste Epsilon-gefilterte
Wert Gth_ε(0,5)
bezeichnet die Ausgabe des Epsilon-Filters 33, worin der
Schwellenwert ε auf
0,5 festgelegt ist. Der adaptive Epsilon-gefilterte Wert Gth_ε(adp) bezeichnet
die Ausgabe des adaptiven Epsilon-Filters 34, worin der
Schwellenwert ε gemäß der Fluktuationshöhe adaptiert
wird. 13 shows an effect of using an epsilon filter in which a threshold "ε" is adapted. 13 (a) shows the behavior of the air flow meter output Gth, the first moving average Value Gth_ave, of the fixed epsilon-filtered value Gth_ε (0.5) according to the in 4 shown embodiment, and the adaptive epsilon-filtered value Gth_ε (adp) according to the in 6 shown execution. The fixed epsilon-filtered value Gth_ε (0.5) denotes the output of the epsilon filter 33 , where the threshold ε is set to 0.5. The adaptive epsilon-filtered value Gth_ε (adp) denotes the output of the adaptive epsilon filter 34 , in which the threshold value ε is adapted according to the fluctuation level.
Der Klarheit wegen sind der erste
gleitend gemittelte Wert Gth_ave, der feste Epsilon-gefilterte Wert Gth_ε(0,5) und
der adaptive Epsilon-gefilterte Wert Gth_ε(adp) aus 13(a) herausgenommen und in 13(b) gezeigt. Der erste
gleitend gemittelte Wert Gth_ave und der adaptive Epsilon-gefilterte
Wert Gth_ε(adp)
werden ferner aus 13(b) herausgenommen
und in 13(c) gezeigt.For the sake of clarity, the first moving average value Gth_ave, the fixed epsilon-filtered value Gth_ε (0.5) and the adaptive epsilon-filtered value Gth_ε (adp) are off 13 (a) taken out and in 13 (b) shown. The first moving average value Gth_ave and the adaptive epsilon-filtered value Gth_ε (adp) are furthermore out 13 (b) taken out and in 13 (c) shown.
Wie aus dem Vergleich zwischen den
Bereichen 71 und 72 ersichtlich, tritt, wenn sich
die Luftströmungsmesserausgabe
von dem Übergangszustand
zum Dauerzustand verschiebt, eine starke Schwankung in dem festen Epsilon-gefilterten
Wert Gth_ε(0,5)
auf. Es tritt keine derart große
Schwankung in dem adaptiven Epsilon-gefilterten Wert Gth_ε(adp) auf.As from the comparison between the areas 71 and 72 As can be seen, when the air flow meter output shifts from the transition state to the steady state, a large fluctuation occurs in the fixed epsilon-filtered value Gth_ε (0.5). There is no such large fluctuation in the adaptive epsilon-filtered value Gth_ε (adp).
Wie aus dem Vergleich zwischen den
Bereichen 73 und 74 ersichtlich, tritt, wenn sich
die Luftströmungsmesserausgabe
von einem Dauerzustand zum Übergangszustand
verschiebt, eine Phasenverzögerung
relativ zu dem ersten gleitend gemittelten Wert Gth_ave in dem festen
Epsilon-gefilterten Wert Gth_ε(0,5) auf.
Es tritt keine derartige Verzögerung
in dem adaptiven Epsilon-gefilterten Wert Gth_ε(adp) auf.As from the comparison between the areas 73 and 74 As can be seen, when the air flow meter output shifts from a steady state to a transient state, a phase lag relative to the first moving average value Gth_ave occurs in the fixed epsilon-filtered value Gth_ε (0.5). There is no such delay in the adaptive epsilon-filtered value Gth_ε (adp).
Somit werden durch die Verwendung
des Epsilon-Filters, in dem der Schwellenwert ε adaptiert wird, eine Fluktuation
und Phasenverzögerung
unterdrückt.Thus, through use
of the epsilon filter, in which the threshold value ε is adapted, a fluctuation
and phase lag
suppressed.
14 zeigt
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung des Epsilon-gefilterten
Werts Gth_ε gemäß der in 6 gezeigten Ausführung. Diese
Routine wird mit einem Zyklus des OT-Signals ausgeführt. 14 shows a flow diagram of a process for determining the epsilon-filtered value Gth_ε according to the in 6 shown execution. This routine is carried out with one cycle of the OT signal.
In Schritt S101 wird besitmmt, ob
der Luftströmungsmesser
(AFM) aktiv ist. Wenn der Luftströmungsmesser nicht aktiv ist,
wird ein Anfangswert in dem Epsilon-gefilterten Wert Gth_ε gesetzt
(S102).In step S101, it is determined whether
the air flow meter
(AFM) is active. If the air flow meter is not active,
an initial value is set in the epsilon-filtered value Gth_ε
(S102).
Da Luftströmungsmesserausgaben, die in
vorherigen Zyklen erhalten wurden, für die Berechnung des ersten
gleitend gemittelten Werts Gth_ave und des Wavelet-transformierten
Werts Gth_wv verwendet werden, wird in Schritt S103 bestimmt, ob
diese vorherigen Luftströmungsmesserausgaben
Gth in einem Ringpuffer gespeichert worden sind. Wenn die vorherigen
Luftströmungsmesserausgaben
Gth noch nicht gespeichert worden sind, wird die gegenwärtige Luftströmungsmesserausgabe
Gth in den Epsilongefilterten Wert Gth_ε gesetzt (S104).Because air flow meter issues that in
previous cycles were obtained for calculating the first
moving averaged value Gth_ave and the wavelet transformed
Value Gth_wv are used, it is determined in step S103 whether
these previous air flow meter issues
Gth have been stored in a ring buffer. If the previous
Air flow meter outputs
Gth have not yet been saved, the current air flow meter output
Gth is set to the epsilon-filtered value Gth_ε (S104).
In Schritt S105 wird der erste gleitend
gemittelte Wert Gth_ave gemäß der obigen
Gleichung (1) berechnet. Da diese Routine im Zyklus des OT-Signals
ausgeführt
wird, wird in diesem Schritt der gleitend gemittelte Wert Gth_ave
(k) berechnet (siehe 6).In step S105, the first moving average value Gth_ave is calculated according to the above equation (1). Since this routine is executed in the cycle of the OT signal, the moving average value Gth_ave (k) is calculated in this step (see 6 ).
In Schritt S106 wird der Wavelet-transformierte
Wert Gth_wv so berechnet, wie in Bezug auf 7 beschrieben wurde. In Schritt S107
werden der Absolutwert Gth_wv_abs des Wavelet-transformierten Werts
und der zweite gleitend gemittelte Wert Gth_wv_ave berechnet.In step S106, the wavelet transformed value Gth_wv is calculated as in relation to FIG 7 has been described. In step S107, the absolute value Gth_wv_abs of the wavelet-transformed value and the second moving average value Gth_wv_ave are calculated.
In Schritt S108 wird auf die variable
Schwellenwerttabelle 39 zugegriffen, um den Schwellenwert "ε" entsprechend dem zweiten gemittelten
Wert Gth_wv_ave zu extrahieren. In Schritt S109 wird der in Schritt S108
extrahierte Schwellenwert ε angewendet,
um den Epsilon-gefilterten Wert Gth_ε gemäß der obigen Gleichung (2)
zu berechnen.In step S108, the variable threshold table 39 accessed to extract the threshold "ε" corresponding to the second averaged Gth_wv_ave. In step S109, the threshold value ε extracted in step S108 is used to calculate the epsilon-filtered value Gth_ε according to equation (2) above.
Vorrichtung
zum Glätten
eines gemessenen Abstands gemäß einer
anderen Ausführungcontraption
for smoothing
a measured distance according to a
other execution
15 zeigt
eine andere Ausführung
unter Verwendung eines adaptiven Epsilon-Filters. Eine Vorrichtung,
wie etwa ein Millimeterwellenradar, ist an einem Fahrzeug angebracht,
um einen Abstand relativ zum vorausfahrenden Fahrzeug zu messen.
Ein adaptiver Epsilon-Filter, wie er oben beschrieben ist, kann
auf einen Abstand Lv angewendet werden, der durch das Radar gemessen
wird. 15 shows another embodiment using an adaptive epsilon filter. A device, such as a millimeter wave radar, is attached to a vehicle to measure a distance relative to the preceding vehicle. An adaptive epsilon filter as described above can be applied to a distance Lv measured by the radar.
16 zeigt
ein Funktionsblockdiagramm einer Vorrichtung zum Glätten des
gemessenen Abstands Lv in der in 15 gezeigten
Ausführung.
Der Abstand Lv, der durch den Radar oder dgl. gemessen wird, wird mit
einem Zyklus von "Tn" abgetastet. Der
Abstand Lv wird durch einen ersten gleitenden Mittelwertfilter 131 gefiltert,
um einen ersten gleitend gemittelten Wert Lv ave zu bestimmen. Der
erste gleitend gemittelte Wert Lv_ave wird durch einen Abwärtsabtaster 132 in
einem Zyklus von "Tk" abgetastet. Die
Zykluslänge "Tk" beträgt das Sechsfache
der Zykluslänge "Tn". Der erste gleitend
gemittelte Wert Lv_ave(k) wird an einen adaptiven Epsilon-Filter 134 ausgegeben. 16 FIG. 11 shows a functional block diagram of a device for smoothing the measured distance Lv in FIG 15 shown execution. The distance Lv measured by the radar or the like is scanned with a cycle of "Tn". The distance Lv is determined by a first moving average filter 131 filtered to determine a first moving average Lv ave. The first moving average Lv_ave is by a down sampler 132 sampled in a cycle of "Tk". The cycle length "Tk" is six times the cycle length "Tn". The first moving average Lv_ave (k) is applied to an adaptive epsilon filter 134 output.
Andererseits berechnet ein Wavelet-Transformationsfilter 135 einen
Wavelettransformierten Wert Lv_wv aus dem ersten gleitend gemittelten
Wert Lv_ave unter Verwendung der Halbbandtiefpassfilter, des Halbbandhochpassfilters
und der Abwärtsabtaster,
wie in Bezug auf 7 beschrieben.
Ein Absolutwert Lv_wv_abs des Wavelet-transformierten Werts Lv_wv
wird durch einen Absolutwertfunktionsteil 136 bestimmt. Ein
zweiter gleitender Mittelwertfilter 137 bestimmt einen
zweiten gleitend gemittelten Wert Lv_wv_ave für den Wavelet-transformierten
Absolutwert Lv_wv_abs.On the other hand, a wavelet transform filter calculates 135 a wavelet transformed value Lv_wv from the first moving average value Lv_ave using the half band low pass filter, the half band high pass filter and the down samplers as in FIG 7 described. An absolute value Lv_wv_abs of the wavelet-transformed value Lv_wv becomes part of an absolute value function 136 certainly. A second moving average filter 137 determines a second moving average Lv_wv_ave for the wavelet-transformed absolute value Lv_wv_abs.
Ein Schwellenwertextrahierer 138 bezieht
sich auf eine variable Schwellenwerttabelle 139, um einen Schwellenwert ε entsprechend
dem zweiten gleitend gemittelten Wert Lv_wv ave zu extrahieren.
Der adaptive Epsilon-Filter 134 verwendet den so bestimmten
Schwellenwert ε,
um den ersten gleitend gemittelten Wert Lv_ave(k) zu filtern. Somit
wird ein Epsilongefilterter Wert Lv_ε(k) bestimmt.A threshold extractor 138 refers to a variable threshold table 139 to one Extract threshold ε corresponding to the second moving average Lv_wv ave. The adaptive epsilon filter 134 uses the threshold ε determined in this way to filter the first moving average Lv_ave (k). An epsilon-filtered value Lv_ε (k) is thus determined.
Der adaptive Epsilon-Filter gemäß dieser
Ausführung
kann auf ein gegebenes Signal angewendet werden. Jeder Block, der
in den 4 und 6 gezeigt ist, kann mit Software,
Firmware, Hardware oder irgend einer Kombination davon kombiniert
werden.The adaptive epsilon filter according to this embodiment can be applied to a given signal. Every block in the 4 and 6 may be combined with software, firmware, hardware, or any combination thereof.
Die Erfindung kann auch bei einem
Motor angewendet werden, der in einer Schiffsantriebsmaschine benutzt
wird, wie etwa einem Außenbordmotor,
dessen Kurbelwelle in der senkrechten Richtung angeordnet ist.The invention can also with one
Engine used in a marine propulsion machine
like an outboard motor,
whose crankshaft is arranged in the vertical direction.
Wavelet heißt wörtlich "kleine Welle".Wavelet literally means "little wave".
Eine erfindungsgemäße Signalglättungsvorrichtung
enthält
einen Epsilon-Filter 34 und
eine Steuereinheit 1. Der Epsilon-Filter 34 wird
gemäß einer Änderung
in einem Eingangssignal Gth(n) adaptiert. Die Steuereinheit 1 wendet
den Epsilon-Filter 34 auf das Eingangssignal Gth(n) an.
Somit kann ein Epsilon, das gemäß der Änderung
des Eingangssignals adaptiert ist, eine Fluktuation beseitigen,
die auftreten könnte,
wenn sich das Eingangssignal in einem Dauerzustand befindet. Der
Epsilon-Filter 34 kann auch eine Phasenverzögerung beseitigen,
die auftreten könnte,
wenn sich das Eingangssignal in einem Übergangszustand befindet. Die Steuereinheit 1 kann
konfiguriert sein, um eine Wavelet-Transformation auf das Eingangssignal
anzuwenden. Die Änderung
im Eingangssignal kann auf der Basis des Wavelet-transformierten
Signals Gth_wv(m) bestimmt werden. Der Epsilon-Filter 34 wird
gemäß der so
bestimmten Änderung
adaptiert. Der Epsilon-Filter 34 kann auf ein Sensorausgangssignal
Gth angewendet werden, das einem Verbrennungsmotor zugeordnet ist.
Die durch das Epsilon-gefilterte Sensorausgabe Gth kann genutzt
werden, um die einzuspritzende Kraftstoffmenge zu bestimmen. Der
Epsilon-Filter kann auch auf ein durch ein Radar gemessenes Abstandsignal
Lv angewendet werden. Der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug
wird auf der Basis des durch den Epsilon-Filter gefilterten Abstandsignals
Lv bestimmt.A signal smoothing device according to the invention contains an epsilon filter 34 and a control unit 1 , The Epsilon filter 34 is adapted according to a change in an input signal Gth (n). The control unit 1 applies the epsilon filter 34 to the input signal Gth (n). Thus, an epsilon that is adapted according to the change in the input signal can eliminate a fluctuation that could occur when the input signal is in a steady state. The Epsilon filter 34 can also eliminate a phase delay that could occur when the input signal is in a transition state. The control unit 1 can be configured to apply a wavelet transform to the input signal. The change in the input signal can be determined on the basis of the wavelet-transformed signal Gth_wv (m). The Epsilon filter 34 is adapted according to the change so determined. The Epsilon filter 34 can be applied to a sensor output signal Gth associated with an internal combustion engine. The sensor output Gth filtered by the epsilon can be used to determine the amount of fuel to be injected. The epsilon filter can also be applied to a distance signal Lv measured by a radar. The distance to the vehicle in front is determined on the basis of the distance signal Lv filtered by the epsilon filter.