JPH11513102A

JPH11513102A - 改善された不発火検出用平均フィルタ

Info

Publication number: JPH11513102A
Application number: JP10508774A
Authority: JP
Inventors: リンチ，マーヴィン・エル; クリッシュ，マイケル・エー; セルフェ，マーガレット・エー; ステインル，グレゴリー
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1997-05-05
Publication date: 1999-11-09
Also published as: EP0853794A4; EP0853794A1; US5862506A; WO1998004990A1

Abstract

(57)【要約】不発火検出のための修正切り捨て平均フィルタ方法および装置は、往復エンジンの加速挙動を表す時系列加速度データ・サンプル（６０１）の獲得を含む。更に、ある振幅範囲内に限定された加速度データ・サンプルの一部の平均加速振幅、および、好ましくは、獲得した固定長時系列加速度データ・サンプルの時間中心加速度データ・サンプル（６０６）に応じて、濾波加速度データ・サンプル（６０７）を与える。濾波加速度データ・サンプルの大きさに応じて、不発火状態を示す（４０９）ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】改善された不発火検出用平均フィルタ発明の分野本発明は、往復エンジン内における不発火検出の分野に関し、更に特定すれば、不発火検出システムにおいて信号の忠実度(fidelity)を改善することにより不発火を検出する方法、および対応する装置に関するものである。発明の背景今日のエンジン制御装置は、その多くが一体化不発火検出システムを有する。法的排出規制が増々厳格化しつつあるため、全てのエンジンおよび車両運転状態において、高精度で完全な不発火検出を保証することが必須となっている。一般的に、システム設計者は、特定のエンジン・シリンダの不発火を検出する際、燃焼プロセスの間に生成される（または生成されない）エンジン・トルクに大きく依存する、エンジン加速度の測定に頼っている。加速度情報が与えられると、種々のサイン分析(signature analysis)および／またはスペクトル分析、方法によって、不発火の予測が行われる。実用上の問題として、エンジンの加速挙動は、発火トルク以外のパワートレインに関係する挙動による影響も受ける。これら他の挙動は、分析対象の主発火トルクに関係する加速度信号の忠実度、即ち、信号対ノイズ比を著しく低下させる可能性がある。更に、エンジン動作状態によっては、ノイズが、分析対象の主エンジン・トルクに関係する加速度信号よりも大きくなる場合もある。更にまた、ノイズに関係する挙動はエンジン動作のみに限定される訳ではなく、ドライブライン全体に関係する挙動も含む。ノイズに関係する有害な挙動には、シリンダの不発火，トルク・コンバータのロックアップ(lockup)，手動変速機の低速引き出し挙動特性(low speed lugging behavior characteristic)，変速ギアの変更，および過酷な道路状態によって少なくとも部分的に励起される、比較的低周波数即ち発火レートの、ドライブライン共振効果即ち振動を含む。これらの各々、およびその他の刺激源は、ドライブラインを励起し、摂動、またはその共振周波数において過渡的な発振を発生する。上述のドライブライン挙動が現出し、ドライブラインが発振した場合、不発火によって誘発される挙動に対して、大量のノイズと同等のものが加速度の測定に混入される。このノイズは、特にエンジンおよびその変速機間の複雑な機械的結合によって、不発火事象のあらゆる信号挙動を検出不可能としてしまう。第１図は、一連のいくつかのシリンダにおいて発火する、適正に発火したシリンダによるエンジンのクランクシャフトから得られた加速度信号の無ノイズ波形の第１部分１０１、および後に一連の発火シリンダにおいて発生した不発火シリンダによるエンジンのクランクシャフトの加速を示す波形の第２部分１０３を示す。参照番号１０３において、適正な発火が行われなかったために、エンジンのクランクシャフトは大きく減速している。この加速挙動の観測から、振幅比較プロセスによって、所定のスレシホルド１０５におけるエンジンの加速挙動を監視し、加速度信号がスレシホルド１０５以下に遷移した場合に、不発火状態を示すことができる。第２図は、約１５０シリンダ燃焼サイクルにわたる、動作中のエンジンから得られた実際の加速度信号２０１の挙動を示す。この加速度信号２０１は、周期的に１つのシリンダからスパーク信号を除去することによって繰り返し誘発される不発火を含む。第２図から、実世界における用途では、動作中のエンジンから得られる信号は、先に明らかにしたような燃焼に関係するトルク以外の原因による影響を受けることがわかる。参照の目的のために、水平軸２０３に付随する参照マーカは、連続して誘発された不発火の発生を識別する。波形２０１は、エンジンのクランクシャフトに結合された加速度検出素子を用いて得られたものである。クランクシャフトのねじれ振動，往復質量による慣性トルク，ドライブライン共振効果，およびエンジンのクランクシャフト上に誘発されるその他の機械的な振動のために、第２図に示す波形の忠実度は比較的低くなっている。このために、単純なスレシホルド検出方式による不発火の検出は、ほぼ不可能である。ドライブライン・リンギング効果(driveline ringing effect)に対処するために、不発火判定方式の中には、連続平均フィルタ(running average filter)および／またはメジアン・フィルタを用いて、加速度信号におけるドライブライン振動挙動のような、低周波数挙動を排除するものがある。メジアン・フィルタに基づく方式には、いずれの所与のウインドウ・サイズに対しても、信号対ノイズ比および分離ファクタが固定されるという問題がある。信号対ノイズ比は、信号のピーク振幅のノイズのピーク振幅に対する比率として定義される。分離ファクタは、正常発火および不発火加速度の標準偏差の和に対する、平均正常および不発火加速度の差の比率として表現することができる。連続平均フィルタは、入来信号における不規則な非衝撃性摂動を平滑化するには適当ではあるが、ドライブライン入力によって発生する鋭い単調エッジ遷移を不鮮明にする傾向があり、一方メジアン・フィルタは、衝撃性入力（例えば、不発火加速挙動）を除去しつつ鋭いドライブライン・エッジ遷移を保存する傾向があるが、非衝撃性の変動によって受ける影響はこちらの方が大きい。必要とされているのは、不発火検出のための改良された手法であり、特に、有害なパワートレイン動作の効果に感応しないものである。即ち、改良されたシステムは、エンジンのクランクシャフト上に誘発される機械的振動や、広い範囲のエンジン動作状態にわたるドライブライン摂動を考慮する必要がある。理想的には、改良された技法は、衝動性および非衝動性加速挙動の双方を排除し、その下に潜むドライブライン振動信号を、入来加速度信号から忠実度高く抽出可能とすることである。この改良された技法は、加速度信号の信号対ノイズ比および分離ファクタを改善し、精度高く不発火を検出することによって、加速度信号の忠実度向上を図る必要もある。図面の簡単な説明第１図は、エンジン・トルクを表す理論的な加速波形を示すチャートであり、適正な発火および不発火の挙動を示す。第２図は、軽い負荷の下で５，０００ｒｐｍで動作する実際のエンジンからのエンジン加速波形を示すチャートであり、クランクシャフトの歪み振動による高周波数ノイズ，往復質量による慣性トルク，エンジンのクランクシャフト上に誘発されるその他の機械的振動，およびドライブライン摂動の効果を示す。第３図は、６サイクル４ストローク往復エンジンについて、正常燃焼トルク，往復質量によるトルク，不発火，歪み振動，高次サブ・パーシャル，およびドライブトレイン振動によるエンジン加速の種々のスペクトル挙動特性を、エンジン・サイクル／回転に関して示すチャートである。第４図は、本発明の好適実施例によるシステムのブロック図である。第５図は、本発明による好適な方法を示すフロー・チャートである。第６図は、６シリンダ４ストローク往復エンジンから取った、実際の加速ウインドウ（ウインドウ幅＝２９）に対する修正切り捨て平均値の計算例を示すグラフである。第７図は、本発明の好適実施例にしたがって、修正切り捨て平均（ＭＴＭ：mo dified trimmed mean）フィルタの「Ｑ」ファクタを決定する詳細を示すフロー・チャートである。第８図は、本発明による構造による処理が行われない加速度データの信号対ノイズ比および分離ファクタの双方を示すグラフである。第９図は、本発明の構造によって処理された、同じ加速度データの改善された信号対ノイズ比および改善された分離ファクタの双方を示すグラフである。実施例の詳細な説明不発火検出のための修正切り捨て平均フィルタ方法および装置は、往復エンジンの加速挙動を表す固定長時系列加速度データ・サンプルを獲得することを含む。更に、ある振幅範囲内に限定された加速度データ・サンプルの一部の平均加速度振幅、および獲得した固定長時系列加速度データ・サンプルの時間中心加速度データ・サンプルに応じて、濾波加速度データ・サンプルを与える。濾波加速度データ・サンプルの大きさに応じて、不発火状態を示すことができる。この新規な方法／装置は、予め学習したパラメータまたは適応パラメータを印加することによって、あらゆる所与の加速度データ・サンプル・ウインドウ・サイズに対しても、信号対ノイズ比および分離ファクタの向上を可能にするので、現在のメジアン・フィルタに基づく不発火検出手法よりも優れた性能を有する。第１図および第２図については、発明の背景の章で説明した。第３図は、６シリンダ４ストローク往復エンジンについて、正常燃焼トルク，往復質量によるトルク，不発火，歪み振動，高次サブ・パーシャル(high-order sub-partials)，およびドライブライン振動による、エンジン加速の種々のスペクトル挙動特性を、エンジン・サイクル／回転に関して示すチャートである。正常燃焼発火トルク（ここではエネルギとして測定する），および往復質量によるトルク３０１は、３，６，９サイクル／回転において現出している。不発火によって誘発されるエネルギ３０３は、１サイクル／回転３０５（６シリンダの内３つは正常に発火し回転するので）におけるコイル・パック不良(coil-pack failure)，および１／２サイクル／回転３０７（各シリンダは通常２回転毎に発火するので）における１つのシリンダのハード不良(hard failure)を示すエネルギを含む。ドライブライン振動３０９は、少なくとも部分的には、シリンダの不発火，トルク・コンバータのロックアップ(lockup)，手動変速機低速引き出し挙動特性，変速ギアの変更，および過酷な道路状態によって誘発されるものであり、比較的振幅が大きく、常態が移動し、不発火に関連するエネルギに隣接して不安定に位置する。即ち、往復エンジンにおいて不発火状態の判定を最も困難にしているのは、一次（１サイクル／回転）および半次（１／２サイクル／回転）挙動である。更に、実験から、これら接近した挙動源の挙動は、ドライブライン振動による常態(o rder)に大きな変動を発生し、更にドライブライン振動やエンジン速度，エンジン負荷，およびエンジン変速機結合追従性(engine-transmission couplingcompl iancy)を含む種々のエンジン動作状態による振幅(magnitude)に大きな変動を発生することがわかっている。第２図に示した加速波形の忠実度を改善するためのシステムおよび対応する方法について以下に詳細な説明を行う。第４図は、不発火検出システム４００を示すシステム・ブロック図である。このシステム４００は、エンジン加速度を、燃焼動作状態(combustion performanc e)のメトリック(metric)として用いる不発火状態の検出に用いられる。更に、外部エンジン振動およびドライブライン振動の悪影響を排除する、プログラム可能なフィルタ４１５を含む構造によって、測定した加速度信号の忠実度を大幅に改善する機能を有する。好ましくは、このフィルタ４１５は、予めエンジン特性によって、および／またはエンジンの動作に応じて適応的にプログラムされる、プログラム可能なデジタル・フィルタである。ホイール４０１は、ホイール４０１の縁上に放射状に配された歯即ち位置マーカ４０３を有する。ホイール４０１は、エンジンのクランクシャフトに結合され、クランクシャフトの回転と共に回転する。エンコーダ、即ち、位置センサ４０５が、ホイール４０１に面して配置されており、エンジンの燃焼プロセスによって駆動されてホイール４０１が回転する際、歯４０３の位置を検出するために用いられる。不発火判定システム４０７は、エンコーダ４０５の出力を解釈し、不発火挙動が検出された場合に、これを示す信号４０９を供給する。システム４００はサンプル・データ・システムであるが、必要であれば、時間連続領域においても実施可能であることを注記しておく。第１信号処理ブロック４１１は、ホイール４０１の加速度を連続的に判定し、加速度信号４０２を供給する。更に、第１信号処理ブロックは、好ましくは、ローパス・フィルタを含み、不発火データの常態を超えたスペクトル挙動に関連する正常燃焼エネルギを濾波する。好適なローパス・フィルタの応答のグラフ表現を、図３における参照番号３１１で示す。別のシステム・ブロック４１３は、範囲変数(range variable)即ち「Ｑ」ファクタがエンジン特性データから、および／またはエンジンが動作するに連れて適応的に（速度／負荷として）導出可能であることを判定する。システム・ブロック４１９，４２１，４２３は、それぞれエンジン速度，エンジン負荷，および正常発火変動性(normal firing variability)を測定する。これらは全て、以下に述べるＭＴＭフィルタに最適な範囲ファクタを決定するために使用可能である。好ましくは、先験的に決定したエンジン特性データおよび適応的に測定されたエンジン・データの双方を用いて、「Ｑ」を判定する。範囲変数即ち「Ｑ」は、参照番号４０６で与えられている。ローパス・フィルタを通過した加速度信号４０２は、次に、範囲変数即ち「Ｑ」ファクタ４０６に応じて、システム・ブロック４１５内において修正切り捨て平均（ＭＴＭ）フィルタによる処理を受け、第３図に参照番号３０９で既に示したドライブライン振動に関連するエネルギが殆ど全く含まない、濾波加速度信号４０４を生成する。本質的に、ＭＴＭフィルタは非線形ハイパス・フィルタとして作用する。ＭＴＭフィルタのスペクトル応答のグラフによる推定を、第３図における参照番号３１３で示す。ドライブライン摂動は、異なるエンジン動作状態（エンジン速度，エンジン負荷，正常発火変動性等）の下で常態に関して絶えず変化するので、範囲変数４０６を用いてＭＴＭフィルタ４１５の修正を行う。濾波加速度信号４０４は、次に不発火検出ブロック４１７に供給され、既に述べた信号４０９が供給され、不発火状態が発生した場合に、これを示す。以上でシステム・ブロック図について説明したので、次に好適な方法について詳細に説明する。第５図は、好適な方法即ちルーチン５００を示すフロー・チャートである。好ましくは、この方法は、不発火判定システム４０７内に実施されるマイクロコントローラ上で実行する。ルーチン５００は、３つの別個のプロセス即ちソフトウエア・モジュールを含む。第１モジュール５０１では、マイクロコントローラは、第４図において説明したシステム・ハードウエアを用いて、連続的に「ｎ」個の固定長時系列加速度データ・サンプルを獲得する。連続的に獲得されるサンプル数は、上述のＭＴＭフィルタのランク即ち次数を規定する。ここに記載する例では、２９サンプルを獲得するので、「ｎ」は２９に等しい（したがって、ＭＴＭフィルタのランクも２９となる）。種々のエンジン動作状態に応じて、異なるフィルタ・ランクを用いることも可能である。また、ステップ５０１は、システム・ブロック図４００のブロック４１１において最初に注記したように、獲得した加速度値を濾波するためのローパス・フィルタも含む。ステップ５０３において、範囲ファクタ「Ｑ」を決定する。ステップ５０３は、第４図のシステム・ブロック４１３をエミュレートする。このプロセス５０３は、連続プロセスでもある。範囲ファクタ「Ｑ」の決定方法の詳細については、後に第７図において説明する。残りのステップ５０５ないし５１５は、第４図の参照番号４１５に示したＭＴＭフィルタをエミュレートする方法ステップを表す。ルーチン５００のＭＴＭフィルタ部分は、開始ステップ５０５において開始する。次のステップ５０７において、ステップ５０１で連続的に獲得した「ｎ」個の加速度データ・サンプルの中から、「ｎ」個の加速度データ・サンプルの中央の大きさを有する加速度データ・サンプルを決定する。次のステップ５０９において、現範囲ファクタ「Ｑ」を、ルーチン５０３から取り込む。次に、ステップ５１１において、次の基準に基づいて、サンプル・ウインドウ（２９）内にある１つ以上の加速度データ・サンプル「ｘ」を選択する。（中央値−「Ｑ」）＜「ｘ」＜（中央値＋「Ｑ」）次にステップ５１３において、ステップ５１１において選択した加速度データ・サンプルの平均を取る。ステップ５１５において、ステップ５１１で規定した範囲に該当する加速度データ・サンプルの平均、およびステップ５０１で連続的に獲得した「ｎ」個の加速度データ・サンプルの１つを用いて、濾波加速度データ・サンプルを決定する。好ましくは、ステップ５１３で決定した平均加速度データ・サンプルから、時間中心加速度データ・サンプル(time-centered acceleration data sample)を減算する。実際のデータの一例をチャート形態で以下に示す。加速度データ・サンプルは、６シリンダ４ストローク往復エンジンから獲得したものである。チャート１サンプル番号加速度１ −１．０６７１２ −０．６５７９３ −０．１０３７４０．４５９９５０．９１９６１．１６９７１．２０９１８１．０６４９０．８１１１１００．５０８４１１０．１９５１２ −０．２２３６１３ −０．８１２７１４ −１．６２８１５ −２．５８４６１６ −３．５７３３１７ −４．３４９７１８ −４．７２３２１９ −４．５２５７２０ −３．７２９４２１ −２．４１９１２２ −０．８３９７２３０．７４６７２４２．００７４２５２．７８０２２６２．９４９４２７２．６２９４２８１．９４４２２９１．１６５７第６図は、先に導入したデータをグラフ形態で示す。連続的に獲得した加速度データ・サンプル６０１は、それらの相対的な大きさおよび時間関係によってプロットされている。ステップ５０７に戻り、「ｎ」個の加速度データ・サンプルの内、中央の大きさを有する加速度データ・サンプルを判定する。先に提示したデータでは、サンプル１１（０．１９５０）が、中央加速度データ・サンプルとなる。この中央加速度データ・サンプルを第６図において参照番号６０３で示す。中央加速度データ・サンプルは、計算値、または計算した中央値に最も近い実際のデータ・サンプルの１つのいずれとしてもよいことを注記しておく。次に、ステップ５０７において、ルーチン５０３から範囲ファクタ「Ｑ」を取り込む。ここでは、取り込んだ範囲ファクタは３である。取り込んだ「Ｑ」および判定した中央値から、範囲の境界は、（０．１９５０＋３）６０９，および（０．１９５０−３）６１１に決定することができる。次いで、ステップ５１１において、判定した中央加速度データ・サンプル（サンプル１１）周囲に限定される、境界６０９，６１１内に入る加速度データ・サンプルの全てを収集する。該当する加速度データ・サンプルは、加速度データ・サンプル１ないし１５，および２１ないし２９を含む。次に、ステップ５１３において、選択した加速度データ・サンプル１ないし１５および２１ないし２９の平均を取り、平均加速度振幅（ＭＴＭ値）を得る。ここでは、決定された平均加速度振幅は（０．４２５９）となる。この決定された平均加速度振幅を第６図の参照番号６０５で示す。次に、ステップ５１５において、時間中心加速度データサンプルからＭＴＭ値を減算し、これに基づいて、濾波加速度データ・サンプルを決定する。時間中心加速度データ・サンプルは、第６図の参照番号６０６で示す。結果的に得られた濾波加速度データ・サンプルは、−２．５８４７−０．４２５９即ち−３．０１０５の大きさを有する。この濾波加速度データ・サンプルは、第６図の参照番号６０７で示す。次に、範囲ファクタ「Ｑ」の決定について詳細に説明する。第７図は、修正切り捨て平均（ＭＴＭ）フィルタの「Ｑ」ファクタを決定する詳細を示すフロー・チャートである。本質的に、第７図は、第５図において説明したルーチン５０３を拡張したものである。ルーチン５０３は、本質的に、「Ｑ」の動的（即ち、適応的）決定、および静的な（即ち、先験的に決定した）「Ｑ」の読み出しという２つの主要ルーチンから成る。まず、「Ｑ」の動的（即ち、適応的）決定について、その詳細を述べる。ドライブライン共振信号は、文献によってはルート信号(root signal)とも呼ばれている。これは、単調な運転に関連付けられた一連の一定レベルとして考えることができる。ＭＴＭフィルタの目標は、他の非衝動性入力および衝動性入力を除去しつつ、その下に潜む「ルート信号」の忠実度を検出し維持することである。ルート・ドライブライン共振効果が得られた後、これらを入力加速度信号から除去することができる。いずれの所与の時点に組み入れるためにも、「Ｑ」のレベルを適正に規定するには、１）ルート信号上に乗っているノイズのレベル、および２）ルート信号のエッジの高さの全体的な大きさ（即ち、あるレベルから次への単調なジャンプの大きさ）の適応的または先験的知識が必要となる（即ち、「Ｑ」は、ノイズ・レベルおよびルート信号の振幅の関数である）。ステップ７０１において、「ｏ」個の加速度データサンプル集合を連続的に獲得する。集合「ｏ」内の加速度データ・サンプル数は、第５図に示したルーチン５００のステップ５０１において獲得した「ｎ」個の加速度データ・サンプルと同一でも、相違してもよい。ステップ７０３において、「ｏ」個の加速度データ・サンプル集合の標準偏差「ｘ」のロバスト推定値を計算する。推定値の計算には多くの異なる技法の使用が可能であり、ここでは、標準偏差を計算する前に、境界から遠く離れたデータ、即ち、異常データを排除する。このステップを用いて、ルート信号上のノイズ・レベルを推定する。同時にステップ７０５において、「ｐ」個のＭＴＭ平均値の別の集合を獲得する。次に、ステップ７０７において、好ましくはエッジ単調傾向検出器(edge-monotonic trend detector)を用いて、エッジの高さ「ｈ」を判定する。エッジの高さ「ｈ」は、本質的に、後に入力加速度信号から排除するために、既存のドライブライン共振状態に対して保持すべきレベル・ジャンプの最少の大きさを識別する。したがって、「ｈ」は、加速度データの中に潜むドライブライン・リンギング内容(driveling ringing content)の大きさの尺度となる。ステップ７０９において、「ａ」（定数）および「ｘ」、即ち、「ｏ」個の加速度データ・サンプル集合の標準偏差の判定予測推定値の積よりも、「ｈ」が大きいか否かについて検査を行う。大きい場合、ステップ７１１において、「ｈ」と、「ｂ」（定数）および「ｘ」、即ち、ステップ７０３において判定した「ｏ」個の加速度データ・サンプル集合の標準偏差のロバスト推定値の積との差に、範囲ファクタ「Ｑ」を等しく設定する。「ａ」および「ｘ」の積が「ｈ」よりも大きくない場合、ステップ７１３を実行する。ステップ７１３において、「ｂ」（定数）および「ｘ」、即ち、「ｏ」個の加速度データ・サンプル集合の標準偏差のロバスト推定値の積に依存する値に、範囲ファクタ「Ｑ」を設定する。次いでステップ７１５において、適応的「Ｑ」を濾波し、あらゆる異常を除去する。次に、静的な（即ち、先験的に決定した）「Ｑ」の導出について詳細に説明する。ステップ７１７において、第４図で説明した装置を用いてエンジン速度を測定する。ステップ７１８において、エンジン正常発火変動性を測定する。正常発火変動性は、加速度データ・サンプルを解釈することによって、加速度に関して測定することができ、本質的に、エンジン発火挙動の比較的長期の分散を表す。また、ステップ７１９において、好ましくはエンジンの質量空気流を測定することにより、あるいはマニフォルドの絶対圧力およびステップ７１７から得られるエンジン速度を組み合わせることにより、エンジン負荷を測定する。測定エンジン速度，正常発火変動性，および測定エンジン負荷のいずれか１つまたは全てを用い、ステップ７２１において先験的決定「Ｑ」を読み出す。ステップ７２３において、先験的決定「Ｑ」および濾波適応的決定「Ｑ」のいずれかまたは双方に応じて、最終的な「Ｑ」即ち範囲変数を決定する。先に述べたステップ５０９において適用するのは、この最終的に決定される「Ｑ」である。上述の手法を適用した結果を提示する前に、分離ファクタおよび信号対ノイズ比の定義について、次に詳細に説明する。発明の背景において述べたように、不発火検出機構には２つの重要なメトリック、即ち、分離ファクタと信号対ノイズ比がある。分離ファクタは、２つの母集団間の差を定義するために用いられるメトリックである。ここに記載する用途では、２つの母集団は、１）正常な発火事象に基づく大きさの変動および２）不発火事象に基づく大きさの変動を表す。分離ファクタは、母集団の中心傾向(central tendencie s)の尺度および母集団の変動を含む。分離ファクタは、以下のように計算される。式１分離ファクタ＝｜平均（発火値）−平均（不発火値）｜÷（σ（発火値）＋σ （不発火値））信号対ノイズ比は、発火事象および不発火事象の最大および最少振幅値に基づくメトリックである。（最悪の場合の）信号対ノイズ比は次のように計算される。式２最悪の場合の信号対ノイズ比＝（最大（不発火値））÷（最少（不発火値））以上で、本システム，方法ステップ，ならびに分離ファクタおよび信号対ノイズ比の定義の説明を終了する。次に、処理前および処理後のデータ例を用いて、上述の手法を適用した結果得られる利点を例証する。第８図は、本発明の構造による処理をしていない加速度データの信号対ノイズ比および分離ファクタの双方を示すグラフであり、第９図は、本発明の構造による処理を行った、同一加速度データの改善された信号対ノイズ比および改善された分離ファクタの双方を示すグラフである。参照番号８２１，９２１は、各±１標準偏差線によって限定された正常発火母集団の演算手段(arithmetic means)を示す。参照番号８２２，９２２は、各±１標準偏差線によって限定された負発火母集団の演算手段を示す。破線は、特定の動作状態（即ち、発火または不発火）の間の変動の尺度を表す。特徴(feature)８２３，９２３は、発火母集団および不発火母集団間の平均距離を表す。特徴８０３，８０５，８０７は、本発明の構造を適用する前のエンジン不発火による加速度信号を表す。特徴９０３，９０５，９０７は、本発明の構造を適用した後の不発火による加速度信号を表す。特徴８０９，８１１，８１３は、本発明の構造を適用する前の加速度信号に対するドライブライン共振効果を表す。特徴９０９，９１１，９１３は、本発明の構造を適用した後のドライブライン共振効果の減少を表す。特徴８１４，８１５，９１４，９１５は、最悪の場合の信号対ノイズ比をグラフ状で表す。８１５の８１４に対する比率、および９１５の９１４に対する比率は、本発明の構造を適用する前および後の、最悪の場合の信号対ノイズ比を表す。本発明の構造の全体としての目標は、分離ファクタおよび信号対ノイズ比を最大に高めることである。このためには、理想的には、母集団間の平均距離を無限大に近づけつつ、母集団の変動をゼロに近づけることが必要である。第８図における加速度データの分離ファクタおよび信号対ノイズ比は、それぞれ、２．５および１．２である。第９図における加速度データの分離ファクタおよび信号対ノイズ比は、それぞれ、３．１および２．４である。この結果は、分離ファクタおよび信号対ノイズ比双方において、大きな改善を示している。この改善により、現行の法律によって義務付けられている、より広い範囲のエンジン動作状態に対して、精度を高めた不発火検出を可能となる。要約すれば、上述の手法を適用することにより、エンジン加速度を表す信号の（分離ファクタおよび信号対ノイズ比に関して測定した）忠実度に大きな改善をもたらすことが可能となる。これは、エンジンおよびドライブラインが関係する変数の大きさ，期間，および周波数変動に応じて、広いダイナミックレンジにおいて信号の忠実度を改善することが含まれる。この改善のために、従来技術のシステムよりも大幅に広い範囲の車両動作状態にわたってエンジン不発火の検出が可能となり、不発火によって刺激されて、ドライブラインがリンギングしている間の不発火の検出を含む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者セルフェ，マーガレット・エーアメリカ合衆国ミシガン州ファーミントン・ヒルズ、ポトマック・サークル23034 (72)発明者ステインル，グレゴリーアメリカ合衆国ミシガン州ロイヤル・オーク、クロウサン・アベニュー2437

Claims

【特許請求の範囲】１．往復エンジン用不発火検出システムのための平均フィルタ方法であって：前記往復エンジンの加速挙動を表す固定長時系列の加速度データ・サンプルを得る段階；ある振幅範囲内に限定された前記加速度データ・サンプルの一部の平均加速度の大きさ、および前記固定長時系列加速度データ・サンプルの特異加速度データ・サンプルに応じて、濾波された加速度データ・サンプルを与える段階；および前記濾波された加速度データ・サンプルの大きさに応じて不発火状態であることを示す段階；から成ることを特徴とする方法。２．前記振幅範囲が、所定の振幅範囲であることを特徴とする請求項１記載の方法。３．エンジン速度を測定する段階を更に含み、前記振幅範囲が、前記エンジン速度に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。４．エンジン負荷を測定する段階を更に含み、前記振幅範囲が、前記エンジン負荷に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。５．正常発火加速度の変動性を測定するステップを更に含み、前記振幅範囲が、前記正常発火加速度の変動性に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。６．前記濾波された加速度データ・サンプルを決定する段階は、前記特異加速度データ・サンプルから前記平均加速度振幅を減算することによって、前記濾波された加速度データ・サンプルを決定する段階から構成され、それに応じて前記濾波加速度データ・サンプルを与えることを特徴とする請求項１記載の方法。７．前記特異加速度データ・サンプルは、前記固定長時系列の加速度データ・サンプルの時間中心加速度データ・サンプルであることを特徴とする請求項１記載の方法。８．前記特異加速度データ・サンプルは、前記固定長時系列加速度データ・サンプルの時間中心加速度データ・サンプルの振幅に近い振幅であることを特徴とする請求項１記載の方法。９．往復エンジン用不発火検出システムのための平均フィルタ方法であって：前記往復エンジンの加速挙動を表す、固定長時系の列加速度データ・サンプルを得る段階；前記固定長時系列の加速度データ・サンプルの内中央値を有する中央加速度データ・サンプルを判定する段階；変数の範囲を決定する段階；中央加速度データ・サンプルから前記範囲の変数を減じたもの、および前記中央加速度データ・サンプルに前記範囲の変数を加算したものの範囲内に限定された大きさを有する複数の加速度データ・サンプルを、前記固定長時系列の加速度データ・サンプルから選択する段階；前記選択した複数の加速度データ・サンプルの平均的な大きさに応じて、平均加速度振幅を与える段階；前記固定長時系列の加速度データ・サンプルの前記平均加速度振幅および時間中心加速度データ・サンプルに応じて、濾波された加速度データ・サンプルを決定する段階；および前記濾波された加速度データ・サンプルの大きさに応じて不発火状態であることを示す段階；から成ることを特徴とする方法。１０．前記変数の範囲は、所定の範囲であることを特徴とする請求項９記載の方法。１１．エンジン速度を測定する段階を更に含み、前記変数の範囲は前記エンジン速度に応じて決定されることを特徴とする請求項９記載の方法。１２．エンジン負荷を測定する段階を更に含み、前記変数の範囲は、前記エンジン負荷に応じて決定されることを特徴とする請求項９記載の方法。１３．正常発火加速度の変動性を測定するステップを更に含み、前記変数の範囲は、前記正常発火加速度の変動性に応じて決定されることを特徴とする請求項９記載の方法。１４．前記濾波された加速度データ・サンプルを決定する段階は、時間中心加速度データ・サンプルから前記平均加速度振幅を減算することによって、前記濾波された加速度データ・サンプルを決定する段階から構成され、それに応じて前記濾波された加速度データ・サンプルを与えることを特徴とする請求項９記載の方法。１５．往復エンジン用不発火検出システムのための平均フィルタ装置であって：前記往復エンジンの加速挙動を表す固定長時系列の加速度データ・サンプルを獲得する加速度測定素子；ある振幅範囲内に限定された前記加速度データ・サンプルの一部の平均加速度振幅、および前記固定長時系列の加速度データ・サンプルの時間中心加速度データ・サンプルに応じて、濾波された加速度データ・サンプルを与えるフィルタ；および前記濾波された加速度データ・サンプルの大きさに応じて不発火状態を示す素子；から成ることを特徴とする装置。１６．往復エンジン用不発火検出システムのための平均フィルタ装置であって：前記往復エンジンの加速挙動を表す、固定長時系列の加速度データ・サンプルを得る加速度測定手段；前記往復エンジンの動作状態を測定する手段；前記固定長時系列の加速度データ・サンプルの内中央値を有する中央加速度データ・サンプルを判定する手段；前記往復エンジンの動作状態に応じて変数の範囲を決定する手段；中央加速度データ・サンプルから前記範囲の変数を減じたもの、および前記中央加速度データ・サンプルに前記範囲の変数を加算したものの範囲内に限定された大きさを有する複数の加速度データ・サンプルを、前記固定長時系列の加速度データ・サンプルから選択する手段；前記選択した複数の加速度データ・サンプルの平均的な大きさに応じて、平均加速度振幅を与える手段；前記固定長時系列の加速度データ・サンプルの前記平均加速度振幅および時間中心加速度データ・サンプルに応じて、濾波された加速度データ・サンプルを決定する手段；および前記濾波された加速度データ・サンプルの大きさに応じて不発火状態を示す素子；から成ることを特徴とする装置。１７．前記往復エンジンの動作状態を測定する前記手段は、エンジン速度を測定する素子から成り、前記変数の範囲は、前記エンジン速度に応じて決定されることを特徴とする請求項１６記載の装置。１８．前記往復エンジンの動作状態を測定する前記手段は、エンジン負荷を測定する素子から成り、前記変数の範囲は、前記エンジン負荷に応じて決定されることを特徴とする請求項１６記載の装置。１９．前記往復エンジンの動作状態を測定する前記手段は、正常発火加速度の変動性を測定する素子から成り、前記変数の範囲は、前記正常発火加速度の変動性に応じて決定されることを特徴とする請求項１６記載の装置。２０．前記往復エンジンの動作状態を測定する前記手段は、前記時間中心加速度データ・サンプルから前記平均加速度振幅を減算することによって、前記濾波された加速度データ・サンプルを決定する手段を含み、それに応じて前記濾波された加速度データ・サンプルを与えることを特徴とする請求項１６記載の装置。２１．前記濾波加速度データ・サンプルの大きさに応じて、不発火状態であることを示す手段を更に備えていることを特徴とする請求項１６記載の装置。