CN101821597A - 爆震识别系统及用于爆震信号的增益调节的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于提供爆震传感器的放大的传感器信号的装置，包括：一个模拟量放大器，用于根据可预给定的第一放大系数放大所述传感器信号；一个模/数转换器，用于使所述放大的传感器信号数字化成数字化的传感器信号；一个数字式放大器，用于根据可预给定的第二放大系数放大所述数字化的传感器信号；一个控制单元，用于根据所述传感器信号的基本声波电平提供所述第一及第二放大系数，其中，所述基本声波电平相应于在无爆震的正常工作时产生的固体声信号分量。
Description
技术领域
本发明涉及例如在机动车中与内燃机一起使用的爆震识别系统。此外，本发明还涉及用于放大爆震传感器的传感器信号的放大器装置的放大调节的方法。
背景技术
用于内燃机的爆震调节的固体声信号在内燃机的整个负载及转速范围上由于变化着的发动机基本噪音其振幅在变化。固体声信号由一个爆震传感器检测，该爆震传感器在怠速附近的转速范围中输出通常几毫伏的一个很小的传感器信号及在额定转速的满载范围中给出例如伏范围的传感器信号。传感器信号的信号分析在一个控制装置中实现，其中，控制装置为了传感器信号的分析必需保证：小信号范围中的传感器信号仍可用足够大的精确度来分辨，以便能对其滤波。此外在大信号范围中的传感器信号仅需要可提供的分析范围的一部分，以使得作为相对基本信号电平升高的传感器信号振幅被检测的爆震燃烧不会超过信号分析的检测范围，不然会丢失对于爆震识别重要的信号分量。
为了在固体声信号的所有振幅范围中保证足够的分辨率，将根据固体声信号的振幅或根据内燃机的转速来放大爆震传感器的传感器信号或不进行放大。这种增益的调节在固体声信号小时放大电压信号及在固体声信号大时中立地处理电压信号。
由出版文献DE 10 138 110 A1公知了一种用于爆震识别或爆震调节的方法及装置，其中，一个爆震传感器的传感器信号输送到一个放大器及在那里根据其它分析处理的要求被放大。被放大的信号再输送给一个可调节的带通滤波器，在其中选择出一个频带，表征爆震的频率位于该频带中。通过该带通滤波可有效抑制位于另一范围中的干扰信号。
迄今为了传感器信号的适配，设置了可调节的放大器，它们提供两个或多个不同的放大系数，以使传感器信号放大到用于在模/数转换器中信号分析的一个最佳的信号范围。但这种用于模拟量信号的可调节的放大器的实施是用分立元件的电路技术尤其是在有两个或多个待实现的放大系数的情况下成本高并易出错。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种爆震识别系统及用于为爆震识别系统的工作提供爆震传感器的放大的传感器信号的方法，其中，降低了用于实施放大爆震传感器的传感器信号的放大器的成本。此外本发明的任务还在于，提供用于提供放大的传感器信号的方法，借助该方法可使这种爆震识别系统工作。
这些任务将通过根据权利要求1的装置，根据并立独立权利要求的爆震识别系统及用于爆震识别系统的工作的方法来解决。
在从属权利要求中给出了本发明的其它有利的构型。
根据本发明的第一构思，给出了用于提供爆震传感器的放大的传感器信号的装置。该装置包括：一个模拟量放大器，用于根据可预给定的第一放大系数放大传感器信号；一个模/数转换器，用于使放大的传感器信号数字化成数字化的传感器信号；一个数字式放大器，用于根据可预给定的第二放大系数放大该数字化的传感器信号；以及一个控制单元，用于根据传感器信号的基本声波电平提供第一及第二放大系数，其中，该基本声波电平相应于在无爆震的正常工作时产生的固体声信号分量。
上述的装置能简单地实现第一放大器，该放大器通常仅构造成硬件放大器，因为通过硬件放大器待实现的放大系数的数目可被减小。
此外控制单元可构造来根据传感器信号的基本声波电平选择一个总增益。
控制单元尤其可构造来当基本声波电平高于一个上阈值时减小总增益及当基本声波电平低于一个下阈值时增大总增益。
根据另一实施形式，控制单元具有一个存储器，该存储器包含一个配置表，通过该配置表对传感器信号的基本声波电平配置总增益。
此外可选择第一组多个确定的放大系数作为第一放大系数，其中，选择第二组多个确定的放大系数作为第二放大系数，其中，在两个确定的第一放大系数之间存在的最小倍数大于在两个确定的第二放大系数之间存在的最小倍数。这就是说，在这些第一放大系数之间的跳变大于在这些第二放大系数之间的跳变。
根据本发明的另一构思，给出了一个爆震识别系统，它具有用于检测爆震及用于提供传感器信号的基本声波电平的爆震识别单元及具有上述的装置。
根据本发明的又一构思，给出了为了爆震识别系统的工作而提供爆震传感器的放大的传感器信号的方法。该方法包括步骤：提供一个传感器信号；根据可预给定的第一放大系数放大传感器信号；使该放大的传感器信号数字化成数字化的传感器信号；根据可预给定的第二放大系数放大该数字化的传感器信号；根据传感器信号的基本声波电平提供所述第一及第二放大系数，其中，该基本声波电平相应于在无爆震的正常工作时产生的固体声信号分量。
此外，可根据传感器信号的基本声波电平选择一个总增益，其中当其高于一个上阈值时减小该总增益及当其低于一个下阈值时增大该总增益。
根据本发明的另一构思，给出了一个计算机程序，它包含一个程序码，当该程序码在一个数据处理单元上执行时，该程序码实施上述的方法。
附图说明
以下将借助附图来详细描述本发明的实施形式。附图表示：
图1：根据本发明的实施形式的一个爆震识别系统；
图2：用于说明硬件放大器及软件放大器的放大系数的确定方法的一个流程图；
图3：借助一个由放大的传感器信号求得的参考电平曲线的放大器控制装置的功能。
具体实施方式
图1中表示一个爆震识别系统1，它具有一个用于检测一个内燃机中的固体声信号的爆震传感器2。固体声信号是内燃机体中的声音振动，该声音振动可由一个相应的振动传感器检测。爆震传感器2构造成一个模拟量传感器及提供电量形式的传感器信号，例如电压或电流。爆震传感器2例如构造成压电式传感器，它提供作为振荡的电压信号的传感器信号。
爆震传感器2的模拟量传感器信号被输入第一放大器3，该放大器被作成硬件放大器。第一放大器3或以集成的方式构成在一个IC组件中或以分立的方式在电路板上构造为模拟电路。第一放大器3的增益是可调节的，以致它的放大系数可根据第一增益值变化，该第一增益值由第一放大系数存储元件4预给定。
在第一放大器3中被放大的传感器信号被输送给一个模拟量/数字量转换器5，在那里被相应地采样及转换成数字的传感器值。被数字化的放大的传感器信号被输送给一个分析处理装置6，在该分析处理装置中进行该数字化的传感器信号的分析处理。此外在该分析处理装置6中可进行带通滤波。
数字化传感器信号由分析处理装置6输送给第二放大器7，该第二放大器被设置为数字式放大器或软件放大器。软件放大器相当于一种放大器，该放大器通过数字化信号值的乘法来进行传感器信号的放大。第二放大器7的放大系数通过第二放大系数存储元件8预给定。在第二放大器7中被放大的数字化传感器信号接着被输送给一个在其中进行爆震识别的爆震识别单元9。
为了确定第一及第二放大系数存储元件4，8中的放大系数，设有一个控制单元10，该控制单元以相应的方式来适配第一及第二放大系数。为此控制单元10由爆震识别单元9得到一个用于基本声波传感器信号的电平值，该基本声波传感器信号相应于固体声信号的一个分量，该分量是在内燃机无爆震的正常工作中产生的。根据该电平信号来调节两个放大器3，7的增益。
图2中表示控制单元10的工作原理的一个流程图。在步骤S1中控制单元10由爆震识别单元9接收电平值Rkr及在步骤S2中检验：相应的电平值Rkr是否小于一个下阈值Kru或是否大于一个上阈值Kro或它是否位于下阈值Kru与上阈值Kro之间。如果确定出电平值Rkr位于上阈值与下阈值之间，则被存储在放大系数存储元件4，8中的放大系数保持不变。如果确定出电平值Rkr低于下阈值Kru，则必需提高总增益及相应地适配第一与第二放大系数。放大系数的适配将根据一个表格来实现，该表格可被存储在控制单元10的一个存储器11中。
| 第一放大系数 | 4 | 4 | 1 | 1 | 1 |
| 第二放大系数 | 2 | 1 | 2 | 1 | 0.5 |
| 总增益 | 8 | 4 | 2 | 1 | 0.5 |
以下描述借助第一及第二放大器3，7实现总增益的例子。上述的表格表示：作为硬件放大器实施的第一放大器3具有两个增益，即根据在第一放大系数存储元件4中存储的第一放大系数，可进行一倍的放大及四倍的放大。第二放大器7可实现三种不同的放大系数：0.5，1及2。
在步骤S3中通过查阅存储在控制单元10中的表格11可进行在电平值小于下阈值Kru时的适配。类似地当电平值超过上阈值Kro时在步骤S4中通过查阅表格11可进行第一及第二放大系数的适配。下阈值Kru及上阈值Kro可这样来确定，即当在内燃机中出现爆震时可这样地检测相对基本声波传感器信号的爆震信号，以致爆震信号的振幅既不使第一放大器3趋于饱和，也不超过模/数转换器5的分析处理范围。
因为对于爆震识别重要的是对爆震信号的能量的分析，故应保证：在爆震识别单元9中能以足够的精确度来求得爆震信号的能量。
在图3中表示出对于内燃机转速增高的工作情况提供给控制单元10的电平值的一个可能的变化曲线。我们可看出，电平值多次地增长到一个上阈值Kro。在达到上阈值Kro时然后减小总增益，如在存储于控制单元10中的表格内所给出的。这可在图3中通过电平值的阶梯式下降看出。当转速增大时电平值由在两个阈值Kru，Kro之间的电平值再上升到上转换阈值。当转速下降时，可观察到相对下阈值的类似情况。
既设置一个硬件放大器(第一放大器3)也设置一个软件放大器(第二放大器7)是在成本上明显有利的，因为硬件放大器可简单地实施，因为可通过控制单元10调节的放大级的数量能减小。例如在本例中硬件放大器仅设置了两个放大级。软件放大器7能对爆震识别单元9提供一个标准化的信号，该信号处于对于爆震识别单元9中的快速数据处理有利的数值范围中。软件放大器7可与爆震识别单元9及控制单元10一起通过一个共同的微处理器或类似器件来实施。但也可考虑，第二放大器7的软件放大在与爆震识别单元9分开的单元中实施。
Claims (9)
1.用于提供爆震传感器的放大的传感器信号的装置，包括：
一个模拟量放大器，用于根据可预给定的第一放大系数放大所述传感器信号；
一个模/数转换器，用于使所述放大的传感器信号数字化成数字化的传感器信号；
一个数字式放大器，用于根据可预给定的第二放大系数放大所述数字化的传感器信号；
一个控制单元，用于根据所述传感器信号的基本声波电平提供所述第一及第二放大系数，其中，所述基本声波电平相应于在无爆震的正常工作时产生的固体声信号分量。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述控制单元构造来根据所述传感器信号的基本声波电平选择一个总增益。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述控制单元构造来当所述基本声波电平高于一个上阈值时减小总增益及当所述基本声波电平低于一个下阈值时增大总增益。
4.根据权利要求2或3的装置，其特征在于，所述控制单元具有一个存储器，该存储器包含一个配置表，通过该配置表能对所述传感器信号的基本声波电平配置总增益。
5.根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于，能选择第一组多个确定的放大系数作为第一放大系数，其中，能选择第二组多个确定的放大系数作为第二放大系数，其中，在两个确定的第一放大系数之间存在的最小倍数大于在两个确定的第二放大系数之间存在的最小倍数。
6.爆震识别系统，具有用于检测爆震及用于提供传感器信号的基本声波电平的爆震识别单元及具有根据权利要求1至5之一的装置。
7.用于为了爆震识别系统的工作而提供爆震传感器的放大的传感器信号的方法，包括：
提供一个传感器信号；
根据可预给定的第一放大系数放大所述传感器信号；
将所述放大的传感器信号数字化成数字化的传感器信号；
根据可预给定的第二放大系数放大所述数字化的传感器信号；
根据所述传感器信号的基本声波电平提供所述第一及第二放大系数，其中，所述基本声波电平相应于在无爆震的正常工作时产生的固体声信号分量。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，根据所述传感器信号的基本声波电平选择一个总增益，其中，当其高于一个上阈值时减小该总增益及当低于一个下阈值时增大该总增益。
9.计算机程序，它包含程序码，当该程序码在一个数据处理单元上执行时，该程序码实施根据权利要求7或8的方法。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |