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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen eines bereinigten
Ausgangssignales aus dem eine periodische Druckabhängigkeit
aufweisenden Messsignal einer im Abgas einer Brennkraftmaschine
angeordneten Lambdasonde, bei dem das Messsignal in einem Zeitraster
abgetastet und durch Aufsummation über eine vorgegebene Summationszeit
gemittelt wird, wobei die Summationszeit der drehzahlabhängigen Periodendauer
von Druckpulsationen des Abgases entspricht.
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Zur
kontinuierlichen Bestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
mit hoher Ansprechgeschwindigkeit sowohl im "mageren" – Lambda
größer als
eins –,
als auch im "fetten" Gemischbereich – Lambda
kleiner als eins –,
werden im Abgasstrang montierte Sauerstoffsensoren verwendet. Diese
sogenannten stetigen oder linearen Lambdasonden arbeiten nach dem
Zwei-Zellen-Grenzstromsonden-Prinzip und können als Vorkat-Sonden zur Regelung
der Einspritzung (Lambdaregelung), besonders aber zur Steuerung
von Magermotoren, beispielsweise von Ottomotoren mit Kraftstoff-Direkteinspritzung,
eingesetzt werden.
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Das
Messsignal einer Lambdasonde hängt
von einer Mehrzahl von Größen ab,
insbesondere von der festzustellenden Sauerstoffkonzentration im
Abgas, aber auch von der Keramiktemperatur und dem Abgasgegendruck,
wobei das Maß der
Druckabhängigkeit
des Messsignals durch das Sondendesign definiert ist. Bei dieser
Druckabhängigkeit
muss zwischen einer statischen und einer dynamischen Druckabhängigkeit
unterschieden werden. Die typischen Schwankungen der dynamischen
Druckabhängigkeit
des Messsignals liegen bei stetigen Lambdasonden im signifikanten
Bereich und damit eine Größenordnung
höher als
bei sogenannten binären
Lambdasonden. Im Folgenden geht es um das Dämpfen bzw. Eliminieren der
periodischen Druckeinflüsse,
insbesondere im Zusammenhang mit stetigen Lambdasonden.
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Druckpulsationen
im Abgassystem haben eine Ursache im plötzlichen Anstieg des positiven
Druckverlaufs, ausgelöst
durch den beim Öffnen
der Auslassventile eines Zylinders erzeugten Druckstoßes. Durch
Reflexionen bzw. Überlagerungen
der Abgasschwingung in der Abgasanlage kommt es zu einem wellenförmigen Druckverlauf,
bis mit dem nächsten
Ausschiebetakt des Zylinders ein erneuter Druckstoß erfolgt.
Ein im Viertaktverfahren betriebene Brennkraftmaschine erzeugt also
einen dynamischen Abgas-Druckverlauf mit einer kurbelwellenbezogenen,
also drehzahlabhängigen,
Periodizität
von 720°KW.
Da die Frequenz der druckabhängigen
Störung
im Lambdasignal von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt und
die zentrale Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine auch weiterhin
zur Messung schneller Vorgänge
geeignet sein muss (z. B. zylinderselektive Lambdaregelung), ist
die Möglichkeit
einer Filterung via Hardware begrenzt. Aufgrund der beschriebenen
charakteristischen Periodizität
der Vorgänge
ist zur Signalfilterung eine Mittelwertbildung über einen bestimmten Kurbelwinkelbereich
der Brennkraftmaschine erforderlich, beispielsweise, bei einer Vierzylinder-Viertaktbrennkraftmaschine
mit einer einflutigen Abgasanlage, 720°KW/4 = 180°KW.
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Das
gattungsgemäße Verfahren
schlägt
demgemäß eine Integrations-
bzw. Summationszeit vor, die der drehzahlabhängigen Periodendauer des Druckverlaufs
entspricht, im genannten Beispiel also 180°KW. In der oben genannten
De 37 43 315 A1 wird
außerdem
die Möglichkeit
erwähnt,
eine gesonderte Einrichtung zur Summation vorzusehen, um den Mikrorechner
des Kraftfahrzeugs von der Spezialaufgabe der Signalfilterung zu
entlasten. Tatsächlich
besteht folgende Problematik: Das bekannte Verfahren zur Mittelwertbildung setzt
offenbar voraus, dass für
die einzelnen Messwerte des Lambdasondensignals, die z. B. im 1ms
Zeitraster abgetastet und in einem Ringspeicher zwischengespeichert
werden, ein relativ großer
Speicherbereich reserviert wird. Zur Weiterverarbeitung des Lambdasondensignals
würde dann
zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein gefiltertes Ausgangssignal benötigt wird,
(z. B. alle 10 ms) eine Mittelwertbildung angestoßen, indem
eine Anzahl N1 von zwischengespeicherten Einzelwerten summiert und
durch N1 dividiert würde.
Die Anzahl N1 entspräche,
beim gegebenen Abtast-Zeitraster, genau der Periodendauer des Druckverlaufs.
Für eine
Vierzylinderbrennkraftmaschine müssten
bei dieser Vorgehensweise im Ringspeicher, bei z.B. 600 Umdrehungen,
immerhin 50 Einzelwerte simultan gespeichert werden, für ein 6-Zylinder-Zweibanksystem
würden
dementsprechend bereits insgesamt 67·2 = 134 Einzelwerte gespeichert
werden müssen.
Außerdem
müsste
die Mittelwertbildung immer, das heißt zu jedem Aktualisierungszeitpunkt, über die
gesamte Anzahl der N1 Messwerte der zu betrachtenden Periode ausgeführt werden,
so dass vor allem bei geringen Drehzahlen die Summenwertbildung über bestimmte
Abschnitte des Ringspeichers mehrfach ausgeführt würde.
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In
der als Stand der Technik geltenden älteren, nachveröffentlichten
Patentanmeldung
DE
103 39 414 A1 ist ein Verfahren zur Mittelwertbildung beschrieben,
bei dem auf zuvor berechnete Zwischensummen (Blockwerte) zurückgegriffen
wird, um den benötigten
Speicherplatz und den Rechenaufwand zu reduzieren. Zum Aktualisierungszeitpunkt
wird dabei auf eine, bereits vorher durch Aufsummation aller bisher
berechneten Zwischensummen erstellte, aktualisierte Zwischensumme
zurückgegriffen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein insbesondere hinsichtlich der Speicherplatzressourcen
und des Rechenzeitbedarfs verbessertes Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
ein Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung
wird zur Signalauswertung so vorgegangen, dass die fortlaufend abgetasteten Einzelwerte
des Messsignals in einem Speicherbereich eines Speichers einer Steuerungseinrichtung
für die Brennkraftmaschine
zwischengespeichert werden, und dass zu jedem Zeitpunkt, zu dem
ein aktualisiertes Sonden-Ausgangssignal benötigt wird, von der Steuerungsein richtung
eine Mittelwertbildung eingeleitet wird, in die eine der Summationszeit
entsprechende Anzahl N1 von im Zeitraster abgetasteten Einzelwerten
einbezogen wird. Erfindungsgemäß werden
diese Schritte jedoch in der Weise durchgeführt, dass die Summation über die
N1 Einzelwerte blockweise erfolgt und bereits vor dem Aktualisierungszeitpunkt
beginnt, so dass zur Berechnung eines Mittelwertes die zum Aktualisierungszeitpunkt
bereits fortlaufend blockweise gebildeten und anstelle der jeweiligen
Einzelwerte zwischengespeicherten Blockwerte herangezogen werden.
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Das
erfindungsgemäße Signalaufbereitungsverfahren
stellt also vor allem auf einen günstigen Blockalgorithmus gemäß der Formel
ab, der
die Möglichkeit
einer vorteilhaften Speicherkonfigurierung bzw. Speicherorganisation
eröffnet.
In der obigen Formel bedeutet VLS den aktuell zu berechnenden Mittelwert
des Lambdasondenspannungssignals, VLS_1ms jeweils einen einzelnen
Rohwert des beispielsweise im 1 ms Zeitraster abgetasteten Lambdasignals,
N1 die drehzahlabhängige
Anzahl der gemäß Periodendauer
zur Mittelwertbildung eingesetzten Einzelwerte, N eine ganze Zahl
und M1 die Blocklänge,
also die Anzahl der in einem Block zusammengefassten Einzelwerte.
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Zur
Berechnung eines Mittelwertes VLS werden demnach die bereits fortlaufend
blockweise gebildeten Summationswerte über M1 Messsignale sowie der
verbleibende Rest der N1 – (N·M1) Messwerte
herangezogen. Durch diese Maßnahme
kann der Speicherbedarf derart reduziert werden, dass nur noch (N
+ M1) Block- bzw. Einzelwerte zwischengespeichert werden müssen. Ebenso
sinkt der Rechenbedarf. Bei der Bestimmung der Anzahl M1 ist die
maximal mögliche
Drehzahl des Motors sowie die Aktualisierungsrate des gemittelten
Messwertes zu berücksichti gen.
Die erfindungsgemäß verbesserten
Verhältnisse
können
am Beispiel einer Messwerterfassung über einen längeren Zeitraum, hier 1s, mit
einer Aktualisierung im 10 ms Zeitraster und einer Mittelwertbildung über N1 =
30 Messwerte verdeutlicht werden (M1 = 10):
bisher: 100·30 Summationen
+ 100 Divisionen
Erfindung: 100·10 Summat. + 100·3 Summat.
+ 100 Divisionen
Speicherplatzbedarf bisher: 50 Werte (da bei
niedrigen Drehzahlen N1 > 30
werden kann)
Speicherplatzbedarf Erfindung: 10 (Einzel)Werte
+ 4 Werte
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Die
Erfindung zielt auf eine segmentsynchrone Mittelwertbildung ab,
das heißt,
grundsätzlich
sollte zu jedem Aktualisierungszeitpunkt zwecks Summierung sofort
und genau über
die N1 zuletzt abgetasteten Einzelwerte "zurückgeblickt" werden können, die
das aktuell zu mittelnde Segment der fortlaufend abgetasteten Einzelwerte
bilden.
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Um
dies im Kontext der erfindungsgemäßen blockweisen Summation realisieren
zu können,
ist es vorteilhaft, in einem ersten Schritt folgende Teilsynchronisation
vorzunehmen:
Die blockweise Summation erfolgt über jeweils
M1 nacheinander abgetastete und zwischengespeicherte Einzelwerte
(M1-Block) und sie erfolgt in einem Block-Zeitraster, das dem M1-fachen
des Abtast-Zeitrasters (Abtastrate) entspricht, wodurch die Aktualisierungsrate
mit dem M1-Block-Zeitraster synchronisierbar ist. Für den Fall,
dass die Segmentlänge
ein ganzzahliges Vielfaches der Blocklänge ist, also für N1 = N·M1, kann
damit bereits eine segmentsynchrone Mittelwertbildung einfach dadurch
realisiert werden, dass die N zwischengespeicherten Blockwerte zur
Berechnung herangezogen werden. Es können jedoch auch die N – 1 Blockwerte und
alle M1 Einzelwerte des am Aktualisierungszeitpunkt endenden "letzten" M1-Blocks aufsummiert
werden.
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Bei
einer vom Vielfachen der Blocklänge
abweichenden Segmentlänge
N1 müssen
zu einer möglichst segmentsynchronen
Mittelwertbildung in einem zweiten Schritt weitere Teilschritte
unternommen werden, die darauf hinauslaufen, entweder am Ende oder
am Anfang der Summationszeit nicht, jedenfalls nicht bei der aktuellen
Mittelwertbildung, alle Einzelwerte, sondern nur den benötigten Teil
des betreffenden M1-Blocks zu berücksichtigen, um trotz der in
diesen Fällen
gegebenen Inkommensurabilität
von Blocklänge
M1 und Segmentlänge
N1 exakt N1 Einzelwerte in die Mittelung einzubeziehen.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist es in diesen Fällen,
in denen die Anzahl N1 nicht einem Vielfachen N von M1 entspricht,
vorteilhaft, die über
ein höchstes
Vielfaches N·M1
hinausgehenden ersten N1 – N·M1 Einzelwerte
des zuletzt abgetasteten M1-Blocks bei einer aktuellen Mittelwertbildung
einzeln einzubeziehen, während
die restlichen Einzelwerte dieses M1-Blocks dabei unberücksichtigt
bleiben und erst in Form eines für
diesen gesamten M1-Block zu bildenden und zwischenzuspeichernden
Blockwertes in die auf die aktuelle folgende Mittelwertbildung einbezogen
werden. Bei dieser Ausführung
bleiben demnach eine definierte Anzahl (z.B. 1 bis 9 im Fall eines
M1 = 10 Blocks) von unmittelbar vor dem Aktualisierungszeitpunkt
liegenden, nicht mehr in der aktuellen Summationszeit zu verarbeitenden,
Einzelwerten zunächst
unberücksichtigt.
Bei dieser ersten Ausführungsform
ist allerdings hinsichtlich der tatsächlichen Aktualität des Mittelwertes
am Aktualisierungszeitpunkt eine "Totzeit" vom, im Beispiel, (1 bis 9)-fachen
des Einzelwert-Abtastintervalls (Abtastrate) in Kauf zu nehmen.
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Bei
einer besonders vorteilhaften alternativen zweiten Ausführungsform
bleiben gewisse restliche, aktuell nicht benötigte Einzelwerte, die zeitlich
vor dem Beginn der aktuellen Summationszeit in einem frühesten, für die aktuelle
Mittelwertbildung heranzuziehenden M1-Block positioniert sind, unberücksichtigt.
Im einzelnen wird in den hier in Rede stehen den Fällen, in
denen die Anzahl N1 nicht einem Vielfachen N von M1 entspricht, jeder
M1-Block in zwei Teilblöcke
B1 und B2 aufgespalten, wobei der Teilblock B2 die über ein
höchstes
Vielfaches N·M1
hinausgehenden letzten N1 – N·M1 Einzelwerte
des jeweiligen M1-Blocks und der Teilblock B1 die restlichen ersten
M1 – (N1 – N·M1) Einzelwerte
des M1-Blocks umfasst. Ferner erfolgt im Block-Zeitraster eine blockweise
Summation der jeweiligen beiden Teilblöcke B1 und B2 zu Teilblockwerten
MW_B1 und MW_B2, die anstelle der jeweiligen Einzelwerte zwischengespeichert
werden. Für
eine aktuelle Mittelwertbildung werden dann schließlich jeweils
die beiden Teilblockwerte der N zuletzt verarbeiteten M1-Blöcke und
der Teilblockwert MW_B2 des unmittelbar vor den N letzten M1-Blöcken verarbeiteten
M1-Blocks herangezogen. Auf diese Weise wird eine Totzeit vermieden
und tatsächlich über die
unmittelbar vor dem Aktualisierungszeitpunkt liegenden N1 Einzelwerte
gemittelt.
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Die
Vorteile der erfindungsgemäß möglichen
Speicherplatzreduzierung lassen sich insbesondere dadurch realisieren,
dass der Speicherbereich im Ringspeichermodus betrieben wird.
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Besonders
geeignet ist das Verfahren im Zusammenhang mit der Auswertung des
Messsignals einer stromaufwärts
eines Katalysators der Brennkraftmaschine angeordneten, eine stetige
Charakteristik des Messsignals aufweisenden, Lambdasonde.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren
der Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Lambdasonde,
deren Signal aufbereitet werden soll,
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2 ein
Diagramm der Zeitabhängigkeit
des aufzubereitenden Signals bei verschiedenen Drehzahlen der Brennkraftmaschine,
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3 ein
Organisationsschema von symbolisch in drei Ebenen dargestellten
Speicher- bzw. Rechenschritten zur Verarbeitung von Lambdasignal-Einzelwerten
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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1 zeigt
in Form eines Blockschaltbildes eine Anordnung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet
wird. Dabei sind nur diejenigen Komponenten dargestellt, die für das Verständnis der
Erfindung notwendig sind. Der Brennkraftmaschine 1 wird über einen
Ansaugkanal 2 ein Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt. Im
Ansaugkanal 2 kann beispielsweise auch ein hier nicht dargestellter
Luftmassenmesser angeordnet sein. Ausgangsseitig ist die Brennkraftmaschine 1 mit
einem Abgaskanal 3 verbunden. In Strömungsrichtung des Abgases gesehen
ist im Abgaskanal 3 eine erste Lambdasonde 4,
ein zur Konvertierung schädlicher
Abgasbestandteile dienender Dreiwegekatalysator 5 und eine
zweite Lambdasonde 6 vorgesehen. Mit Hilfe der eine stetige
Charakteristik aufweisenden ersten Lambdasonde 4 (Regelsonde)
wird das Kraftstoff-Luftverhältnis
im Abgas vor dem Katalysator 5 bestimmt. Die zweite Lambdasonde 6 (Monitorsonde)
dient u. a. zur Überprüfung des
Katalysators 5 und weist typischerweise eine binäre Charakteristik
auf. An der Brennkraftmaschine 1 ist an einer geeigneten
Stelle ein Drehzahlsensor 7 zur Erfassung der Drehzahl
der Brennkraftmaschine 1 angeordnet, dessen Signal über eine
entsprechende Verbindungsleitung einer zentralen Steuerungseinrichtung 8 zugeführt wird.
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Zur
Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1 kann die
Steuerungseinrichtung 8 über eine nur schematisch dargestellte
Daten- und Steuerleitung 9 noch mit weiteren Sensoren und
Aktoren verbunden sein. Die Steuerungseinrichtung 8, die
u. a. die Einspritzung steuert, weist in bekannter Weise einen Mikrocomputer 10,
entsprechende Schnittstellen für
Signalaufbereitungsschaltungen, sowie eine Ein- und Ausgabeeinheit
auf. Der Mikrocomputer 10 umfasst eine Zentraleinheit (CPU), welche
die arithmetischen und logischen Operationen mit den eingespeisten
Daten durchführt.
Die dazu notwendigen Programme und Solldaten liefert ein Festwertspeicher
(ROM). Ein Betriebsdatenspeicher (RAM) 11 dient u. a. dazu,
die von den Sensoren gelieferten Daten zu speichern, bis sie vom
Mikrocomputer 10 abgerufen oder durch aktuellere Daten
ersetzt, d. h. überschrieben
werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
dient wesentlich dazu, die Ressourcen dieses Speichers 11 zu
schonen, die durch die erforderliche, in einem Bereich dieses Speichers 11 erfolgende
Zwischenspeicherung von Werten belastet werden, die mit der Korrektur
der Druckabhängigkeit
des Messsignals der Lambdasonde 4 im Zusammenhang stehen.
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2 zeigt
im oberen Teil ein periodisch zeitabhängiges Spannungssignal UM,
das das ungefilterte Messsignal der Lambdasonde 4 repräsentiert.
Die dünnen
senkrechten Striche deuten das Raster der Aktualisierungsrate T
des Ausgangssignales an, wobei im dargestellten Beispiel (Vierzylindermotor
mit einflutiger Abgasanlage) alle 10 ms die Mittelung über eine
drehzahlabhängige
Periodendauer TP von Druckpulsationen des Abgases erfolgt. Diese
Aktualisierungsrate T = 10 ms ist mit dem M1-Block-Zeitraster synchronisiert,
dem wiederum das hier gewählte
Einzelwert-Abtast-Zeitraster von 1 ms zu Grunde liegt. Jeder M1-Block
umfasst im gegebenen Beispiel also jeweils 10 Einzelwerte. Das gefilterte
Ausgangssignal, das jeweils zu den Aktualisierungszeitpunkten tn bzw. tn' berechnet
wird, ist durch die in 1 punktförmig dargestellten Spannungswerte
UA repräsentiert.
Das gemittelte Lambda-Ausgangssignal
weist also, wie bei ordnungsgemäß geregeltem
Betriebszustand zu erwarten, eine sich über die unterschiedlichen,
durch die dicken senkrechten Striche markierten, Drehzahl-Bereiche
D1 bzw. D2 der Brennkraftmaschine 1 erstreckende Konstanz
auf.
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Da
die Mittelung genau über
eine Periodendauer TP der Druckpulsationen erfolgen muss, wird von
der Steuerungseinrichtung 8 zunächst eine drehzahlabhängige Summationsdauer,
also TP1 für
D1 und TP2 für D2,
bestimmt. Dieser Summationszeit entspricht, abhängig von der gewählten Abtastrate
des Messsignals, hier 1 ms, eine definierte Anzahl von einzelnen
Rohwerten des Messsignals. Im in 2 dargestellten
Beispiel ist im linken Teil der Figur ein Bereich D1 mit höherer Drehzahl
(z. B. 1666 Umdrehungen/min) dargestellt, bei dem eine Summationszeit
von 18 ms berechnet wird, so dass zur Mittelwertbildung jeweils über ein
Segment von insgesamt N1 = 18 Einzelwerten VLS_1ms summiert werden
muss. Zu jedem Aktualisierungszeitpunkt tn, hier
beispielsweise am durch die linke dicke Linie markierten Ende des
Drehzahlbereiches D1, muss jeweils über genau 18 der zurückliegenden
Einzelwerte summiert werden, wie in 2 durch
die 18 kurzen Striche und den darüber angeordneten Pfeil, der
die zeitlich zurückschauende
Betrachtung bei der Mittelung symbolisiert, angedeutet. Andererseits
ergibt sich für
den Bereich zwischen den beiden dicken senkrechten Linien der 2 auf
Grund des dort repräsentierten
Bereichs D2 mit geringerer Drehzahl eine relativ größere Summationszeit
und, damit korrespondierend, eine dementsprechend höhere Anzahl
N1 von zu summierenden Einzelwerten, im hier gezeigten Beispiel
(D2 = 714 Umdrehungen) N1 = 41. Die zum Aktualisierungszeitpunkt
tn' und unmittelbar
davor, tn'-1,
zu betrachtenden Segmente n' bzw.
n' – 1 sind,
wiederum durch Pfeile, im Drehzahlbereich D2 in 2 angedeutet.
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Die
beispielsweise 18 im dargestellten höheren Drehzahlbereich D1 zu
summierenden Einzelwerte VLS_1ms werden erfindungsgemäß nicht
alle bis zur Summation im Zwischenspeicher niedergelegt. Vielmehr werden
die ersten 10 zeitlich zuerst abgetasteten Einzelwerte eines Segmentes
sukzessive, gegebenenfalls unter Überschreibung der Einzelwerte
eines bei der unmittelbar vorhergehenden Mittelwertbildung angelegten (M1
= 10)-Blocks, in den Zwischenspeicher eingeschrieben und danach
blockweise verarbeitet, d. h. am Ende des betreffenden (M1 = 10)-Block-Zeitintervalls
zu einem Blockwert summiert. Dieser einzelne Blockwert, der die
gefilterte, aus 10 Einzelwerten zusammengezogene Information über den
Mittelwert des Messsignals im Zeitintervall des gegebenen Blocks
repräsentiert,
wird bis zur nächsten
Aktualisierung im Zwischenspeicher aufbewahrt, während die zwischengespeicherten
10 "alten" Einzelwerte im Ringspeichermodus
sukzessive durch die 10 Einzelwerte des nächstfolgenden (M1 = 10)-Blocks überschrieben
werden. Im in 2 gewählten Beispiel kann (im Bereich
D1) gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung so vorgegangen werden, dass der erste (hier: einzige,
da N1 = 18 = 1·10
+ 8, also: N = 1) Blockwert zwischengespeichert wird, dass im nächstfolgenden
Block-Zeitabschnitt zunächst
die, im Segment der N1 = 18 insgesamt zur Mittelung heranzuziehenden
Einzelwerte noch fehlenden, 8 Einzelwerte nacheinander in die bisher
durch die alten Einzelwerte besetzten Positionen eingeschrieben
werden, dass zeitrastergemäß zwei weitere
Einzelwerte abgetastet und eingeschrieben werden, und dass mit Beendigung
dieses "letzten" Block-Zeitabschnittes
die fällige
Aktualisierung des Mittelwertes in der Weise durchgeführt wird,
dass der einzelne Blockwert und die einzelnen ersten 8 Einzelwerte
des zuletzt angelegten (M1 = 10)-Blocks summiert werden. Parallel
dazu werden alle 10 Einzelwerte des zuletzt angelegten (M1 = 10)-Blocks
zu einem Blockwert summiert und zwischengespeichert, der bei der
nächstfolgenden
Aktualisierung herangezogen wird. Der zu einem bestimmten Aktualisierungszeitpunkt
tn festgestellte "aktuelle" Mittelwert ist also, im gegebenen Beispiel,
genaugenommen bereits 2 Abtast-Intervalle "alt",
die gemäß der vorgegebenen
Synchronisation abgewartet werden müssen.
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3 bezieht
sich auf eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, die in den Fällen
N1‡N·M1 alternativ
zu der bei 2 diskutierten Methode einsetzbar
ist. Beispielhalber wird bei der folgenden Erläuterung eine einflutige Abgasanlage
eines mit 1304 Umdrehungen laufenden Vierzylindermotors, eine Aktualisierung im
10 ms Raster, ein Abtast-Zeitraster von 1 ms, eine Blocklänge M1 von
10 Einzelwerten und eine Summationszeit von 23 ms, also eine Segmentlänge N1 =
23, vorausgesetzt.
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Die
obere Ebene ("Einzelwertspeicher") in 3 bezieht
sich auf die Abtastung bzw. Zwischenspeicherung der jeweils 10 Einzelwerte
eines aktuell zu verarbeitenden Blocks. Dargestellt ist lediglich
der letzte der beispielhalber vier in 3 betrachteten
Blöcke,
der, wie symbolisch angedeutet, ebenso wie die drei vor ihm verarbeiteten
Blöcke,
in einen ersten Teilblock B1, der 7 Einzelwerte umfasst, und einen
zweiten Teilblock, der 3 Einzelwerte umfasst, aufgeteilt wurde.
Diese spezielle Aufteilung kommt im betrachteten Beispiel im Hinblick
darauf zustande, dass, entsprechend N1 = 23 = 2·10 + 3, bei der weiteren
Berechnung ein Teilblock B2 mit 3 Einzelwerten benötigt wird.
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Die
mittlere Ebene in 3 zeigt vier Paare von Teilblockwerten
MW_B1 und MW_B2 (die in der Figur zusätzlich angefügte Endziffer
bezieht sich auf die Entstehung aus einem der vier Einzelwert-Blöcke; die
die Blockwerte symbolisierenden Striche sind nicht unmittelbar auf
die Zeitachse der unteren Ebene zu beziehen), die nacheinander jeweils
aus dem entsprechenden der vier M1 = 10-Einzelwert-Blöcke generiert
und zwischengespeichert wurden. Beispielsweise wurden die ersten
7 Einzelwerte des ersten Blocks, nach Abtastung und Zwischenspeicherung
aller 10 Einzelwerte dieses Blocks, zum Teilblockwert MW_B1_1 summiert
und zwischengespeichert, während
die letzten 3 Einzelwerte dieses Blocks zum Teilblockwert MW_ B2_1
summiert und zwischengespeichert wurden. Die zugehörigen, nicht
mehr benötigten
Einzelwerte können
dann durch die neuen Einzelwerte des nächsten, zweiten Blocks überschrieben
werden. Die neuen Einzelwerte werden anschließend, in analoger Weise wie
beim ersten Block, zu Teilblockwerten MW_B1_2 und MW_B2_2 verarbeitet.
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Zur
Mittelwertberechnung, deren Ergebnis symbolisch von der unteren
Ebene ("Messwertausgabe") in 3 repräsentiert
ist, werden lediglich die gemäß der mittleren
Ebene zwischengespeicherten Teilblockwerte benötigt. Wie schematisch für zwei Aktualisierungszeitpunkte
durch Linien zwischen der mittleren und der unteren Ebene angedeutet,
wird beispielsweise der nach 30 ms fällige, aktuelle Mittelwert
dadurch berechnet, dass die beiden aus dem unmittelbar vor dem Aktualisierungszeitpunkt
liegenden dritten Block entstandenen Teilblockwerte, die beiden
aus dem zweiten Teilblock entstandenen Teilblockwerte sowie der
aus dem ersten Block entstandene Teilblockwert MW_B2_1 summiert
(und durch N1 dividiert) werden. Auf diese Weise kann am jeweiligen
Aktualisierungszeitpunkt sofort auf die benötigte exakte Anzahl N1, hier
N1 = 23, der unmittelbar vor dem Aktualisierungszeitpunkt liegenden
Einzelwerte zurückgeblickt
werden.
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Es
ist vorteilhaft, wenn mindestens bei einem der verarbeiteten M1-Blöcke auch
eine der beiden Teilblocklängen
bis zur aktuellen Mittelwertbildung zwischengespeichert wird.
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Wie
beschrieben, kann durch die blockweise Vorverarbeitung der Einzelwerte
des Messsignals der Lambdasonde der Ressourcen- und Rechenzeitbedarf
der zur Signalaufbereitung nötigen
Rechnung deutlich gesenkt werden, wobei der Haupteffekt in der Einsparung
von Speicherplatzressourcen liegt. Dabei ist zu berücksichtigen,
dass eine Rechnung im 1 ms Zeitraster und die Bereitstellung von
beispielsweise (rund) 140 Speicherplätzen für ein Zweibanksystem große Anforderungen
an die Gesamtressourcen einer Motorsteuerung stellt. Der erfindungsgemäße Vorteil
kommt deshalb bei Mehrbanksystemen stärker zum Tragen.
