CN1429335A - 数字式信号处理装置上的错误识别装置 - Google Patents
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Abstract
一种信号处理装置,特别是用于内燃机上爆震识别的信号处理装置,在其上由传感器提供的信号被数字式处理,并执行一种错误识别,该错误识别执行两种不同的测试功能,其中,第一种测试功能在可预定的点上供给一个测试脉冲,第二种测试功能将传感器信号断开,并使模拟线路部分和数字线路部分的反应分别受到监控。
Description
本发明涉及符合主权利要求类型的一种数字式信号处理装置上的一种错误识别装置。
背景技术
众所周知,在信号处理装置上例如作为模拟分析-IC’s(集成电路)设计的信号处理装置上,都需要一些监控措施,借以识别出是否存在有缺陷的功能,对此已知有不同的方法。例如,在专利文件DE-P197 560 81.4中介绍了一种用于监控和错误识别的方法,该方法在一种模拟分析-IC上结合一种爆震识别法在内燃机上得到实施。按这种爆震识别法,由爆震传感器提供的固体声信号经过一个乘法器而被输送给分析-IC。这种IC包括至少一个放大器、一个滤波器、一个检波器和一个积分器。所得出的积分器结果便用作为爆震识别的结果,以便计算出一个用于爆震控制的爆震指数。信号处理是以模拟形式在上述IC上进行的。为了监控集成电路(IC’s)的功能能力,有两种测试方法可用。这两种测试方法被称之为测试脉冲和零点测试。利用这样一种诊断,便可对直到乘法器的整个信号线路的功能能力加以检查。
按第一种测试方法即测试脉冲,在乘法器之后,将一个测试信号送到分析链中。通过这一信号,后继的积分器便在相当短的时间内完全受到调制,而与放大器级的调节无关。如果认定积分器的所期待的完全调制在经过相当短的时间间隔之后尚未出现的话,则应断定有错误。按第二种测试方式即O-测试,信号线路在乘法器之后被分开。于是,在积分器中将集成电路(IC)上在内部出现的干扰杂音例如沙沙声加以求积分。积分器中存在的信号便给出相关的信息:是否已产生故障性的干扰,或者是否有其它错误功能存在。集成电路的监控对于处理内燃机上的爆震信号是必需的,这是因为在处理线路中断的情况下可能会对爆震控制给出错误的值,而且爆震控制本身恐怕不再能正确工作,于是有可能会损害内燃机。
新型的信号处理装置,例如与内燃机上的爆震识别装置相结合的,都具有数字式的分析-IC’s。在这种条件下,尽可能利用数字式计算器进行全部信号处理。这样一种分析-IC是为处理由爆震传感器发出的输出信号而设置的,在专利申请书DE-P 100 041 66.3中有所介绍。在这种数字式信号处理时,可从传感器例如爆震传感器的已准备的和数字化的输出信号中提取一种典型特性例如爆震类型的成分,并为了爆震识别而与可预定的阈值进行比较。IC的功能能力的检查或监控不能在上述的在DE-P 100 041 66.3中所介绍的数字式信号处理装置上执行。
发明内容
本发明的任务在于:在一种数字式信号处理时,例如在利用一种数字式分析-IC进行爆震识别时,执行一种可靠地作用的错误识别,依此应可靠地识别出在数字式分析-IC的整个分析线路中可能出现的错误。
本发明的优点
本发明提出的错误识别装置,用在具有权利要求1所述特征的一种数字式信号处理装置上,其优点在于:可靠地识别出错误或错误功能;在信号处理装置的数字式实现中可能有的灵活匹配都能保留下来。通过所提出的诊断,既能监控整个处理装置特别是分析-IC的数字部分,又能监控其模拟部分。
这些优点是通过具有权利要求1所述特征的一种数字式信号处理装置上的错误识别装置而取得的,在该信号处理装置上要处理两个用于错误识别的测试功能,并检查处理装置对这两个测试功能的反应。
本发明的其它优点是通过在各项从属权利要求中所述的措施取得的。依此,它们结合一种爆震识别装置应用在内燃机上是特别有利的,因为用于本发明提出的方法的控制逻辑学可有利地在内燃机的控制装置的计算机上得以实施。
附图
在唯一的附图中示出了本发明的一个实施例,并在下面的说明中对其做更详细的描述。
说明
附图中所示的本发明的实施例是对两个爆震传感器10和11的输出信号的处理以举例说明,这两个传感器例如分别配置给一个在图中未详示出的内燃机9的一个汽缸。爆震传感器10和11的输出信号S1和S2分别送给一条信号匹配线路12、13,并由这些线路如此加以处理,使得这些信号可按可预定的方式从乘法器14继续被传输。
乘法器14及一个滤波器15例如一个去假频滤波器、一个后继的放大器16及一个模拟/数字转换器17,它们共同形成信号处理的模拟部分18。真正的信号处理在数字部分19中进行,数字部分是与模拟部分相连的。此外,由模拟/数字转换器17提供的信号即附图中缺少的一个数字信号SD被输送给数字部分19。
数字信号处理或者更确切地说数字部分19以举例方式就三种不同的实施形式加以说明。一方面数字部分19可以包括一个滤波器20、一个检波器21和一个积分器22,或者它可以包括用于执行一种离散的傅里叶变换23的装置或用于执行一种快速傅里叶变换(FFT)24的装置。至于应执行何种信号处理,这取决于可预定的情况,而且可配合所拥有的信号SD或者根据任务特点加以选择。在数字式信号处理19的输出端,产生包含爆震指数的分析信号SA。从这些爆震指数出发,于是可在单元25中例如一个比较器中识别出爆震。单元25也可以是内燃机控制装置的一个控制器,该控制装置需要有这种爆震识别以达到影响内燃机某些参量例如点火的目的。总的说来,用于爆震识别的整个装置也可以是内燃机的控制装置的组成部分。
应用图中所示关于一种信号处理的实施例,可将多个爆震传感器10、11经过对称的输入端线路布置连接到一个乘法器14上。该乘法器总是只接通那个最佳地掌握着直线进行的燃烧过程的爆震传感器。随后,乘法器14的输出信号可经过滤波器15例如一个去假频滤波器以及必要时还可经过一个放大器16被送至模拟/数字转换器17。
当信号SD在模拟/数字-滤波器17的输出端以数字存在之后,便可进行本来的数字式信号处理。这种数字式信号处理是在数字单元19中进行的,它一般包含一种能量计算在内。不用一种能量计算,也可以执行一种峰值求算,以之用于继后的爆震识别。
用于能量计算的一种可行的方法,联系到DE-P 197 560 81.4中所介绍的模拟线路已是众所周知的,它的内容在于:对爆震传感器的信号进行滤波,将滤波后的信号进行检波或者进行乘方,然后对该信号进行积分。另一种方法是,也可以执行一种离散的傅里叶变换(DFT)或一种快速的傅里叶变换(FFT)。所述及的三种分析方法允许分别算出多个频率范围,以及允许抑制所存在的干扰频率。作为这一处理的结果,于是在内燃机的一个汽缸中的每次燃烧都有一个或几个爆震指数。当这个爆震指数或这些爆震指数超过某些可预定的和必要时可匹配的阈值时,便可识别出爆震。例如在进行这种比较时,也可以为无爆震的工作提供一个参考值。只要确保存在无爆震的工作,那么这样一个参考值就总是可以利用同一个处理装置取得。于此在内燃机工作的已知条件下,存在着无爆震的运转。由于本发明提出的爆震识别方法可结合一种控制装置应用于内燃机,该控制装置可识别上述运转条件,所以可以从信号SA求得爆震值ikr及参考值rkr。
以常用的标记表示:
爆震值 ikr
参考值 rkr
爆震识别阈值 ke
如下式成立,则可识别爆震:
ikr/rkr>ke
上面述及的对于爆震识别的条件例如可在线路部分25中加以检查的条件,也可用在传统的爆震识别系统上,而与传统系统的区别在于:按所说明的解决方式,信号处理和基本的信号准备都可作为数字式信号处理加以执行。爆震值、参考值及爆震识别阈值各自都是数字值,从而省去了信号SA的数字化。
信号处理是在不同频率范围中实施的,其中,可如下进行频率范围的选择:具有高爆震信号成分的频率范围优先选取,而具有高干扰成分(干扰频率)的频率范围则予以抑制。为各个频率所求得的爆震值ikr表示爆震指数,这些爆震指数最后以便加以求值爆震识别。
依本发明,为一种如此设计和工作的数字式处理装置或者更确切地说一种数字式分析-IC,使用一种能执行两种不同测试的监控功能。于此,这种监控可以在可预定的监控阶段实现。于是例如可如此确定这些监控阶段:它们在接通内燃机之后立即被激活。还有这样的可能性,就是如此确定监控阶段,使得它们处在预料不会有爆震发生的工作条件下。
为了执行监控,IC可以按两种测试模式接通。依第一种测试模式,亦称之为测试脉冲,在乘法器14中存入一个测试信号。依此可将测试信号发送给乘法器14的一个现成的输入端,或者发送给一个为测试专用的辅助输入端。作为来自乘法器14的信号所用的滤波器,可以使用一个由RAM(随机存取存储器)构成的滤波器或者由一种测试-ROM(只读存储器)构成的滤波器。测试信号是如此加以设计的,使得积分器可在最大放大条件下尽可能宽地加以调制。积分器22的调制也与所用的滤波器和测量窗长度有关。测量窗长度例如是测试信号的持续时间的长度。
测试信号,更确切地说一个测试脉冲TP,尽可能在处理线路本身中产生,但也可以按一种可能的方案从外面输送而来。当积分器超过一个可预定的值时,IC便处于正常工作状态。为了断定IC是否处于正常工作状态,积分器的值例如在一个可预定的时间之后可同一阈值进行比较,其中,这种比较可利用一种比较器或利用计算器上的一种比较功能来完成。若积分器值超过阈值,则可断定IC已处于正常工作状态;反之,若积分器值没有超过阈值,则可以触发一种显示和/或对爆震控制进行干预,和必要时转换到爆震控制装置的一种紧急工作状态。
按第二种测试模式亦称之为零点测试,断开乘法器14上的输入信号,也就是说,不向处理线路输入信号。除信号的断开之外,乘法器14上的两个输入端E1和E2可加以短路。与此同时,一个传感器的两个输入端也加以短路。作为然后从乘法器出来的信号所用的滤波器,又可使用一种由RAM(随机存取存储器)构成的或者由测试ROM(只读存储器)构成的滤波器。若积分器结果在一个可预定的阈值之下,IC处于正常工作状态,将一个传感器的两个输入端E1、E2加以短路。积分器内容同这个第二阈值的比较可利用一个比较仪(比较器或计算器功能)执行。如果识别出一个错误、则又可以进行一次显示和/或对爆震控制进行一次干预。阈值的选择可以参照所期待的积分器值来实现,必要时可加以变改。
如果特别在模拟信号线路上的杂散太大的话,也可使用零点测试,以便实行一种错位校正。然后在零点测试时所求得的积分器值或者说积分器内容在确定数字式处理线路的零点时是须加以考虑的。
通过上述两种可行的诊断方法,既可检查处理装置的数字部分,又可检查它的模拟部分。这样便可断定处理装置的集成电路IC是否正确地发挥功能作用。出现错误的地方(乘法器14、放大器16等)固然不可能断定,但这也是不必要的,因为IC是否完全有能力这一信息就足以保证可靠的爆震识别,从而保证可靠的爆震控制。
各项测试功能的执行是通过一些装置例如通过控制装置的计算器来加以控制的,这些装置只允许按可预定的时间和/或在有可预定的条件下去激活那些测试功能。依此,例如可以在持续时间的工作中,在可预定的工作条件下或者在起始阶段和/或在空转中进行监控。已识别出的错误被显示出来和/或存放在错误存储器中。
本发明是参照用于爆震识别的一种数字式分析-IC上的错误监控加以说明的,但本发明也可用于其它数字式IC’s。同样,本发明还可用于这样一种数字式信号处理,这种信号处理不是在一个分开的IC上,而是直接在一种控制装置例如内燃机用的一种控制装置的计算器中加以执行的。
Claims (10)
1.信号处理装置,有一个或多个传感器用于获取一个测量值,其中备有错误识别装置,它们至少执行两种不同的测试功能,其特征在于:信号处理是作为数字式信号处理设计的,它对一个传感器或多个传感器的已转换成数字的输出信号进行求值,而错误识别则包括信号处理装置的模拟部分和数字部分。
2.按权利要求1所述的信号处理装置,其特征在于:该信号处理装置具有对称的输入端,传感器均与这些输入端相连。
3.按权利要求1或2所述的信号处理装置,其特征在于:传感器都是爆震传感器,而且执行一种爆震识别,识别的结果则用于爆震控制。
4.按权利要求1、2或3所述的信号处理装置,其特征在于:该装置在其输入端有一个乘法器(14),各传感器与之相连;按第一种测试方法,将一个测试信号(TP)送给乘法器(14),该测试信号是这样选择的,使得它能导致在数字式信号处理输出端上特别是在积分器(22)上实现一种大的调制。
5.按权利要求4所述的信号处理装置,其特征在于:测试信号(TP)是在处理线路本身中产生的。
6.按以上权利要求中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于:测试信号(TP)是从外面输送到处理线路中的。
7.按以上权利要求中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于:为了执行零点测试,将乘法器(14)上的输入端加以断开和/或加以短路,然后将在积分器(22)上调定的积分器值同一个可预定的值进行比较,当超过一个可预定的值时便识别出错误。
8.按权利要求7所述的信号处理装置,其特征在于:零点测试的结果可考虑用于一种错位补偿。
9.按以上权利要求中的任一项所述的信号处理装置,其特征在于:有这样一些装置,它们仅按可预定的时间和/或存在可预定的工作条件下才使测试功能激活。
10.按权利要求9所述的信号处理装置,其特征在于:这些装置在持续进行的工作中或在可预定的工作点上或在初始阶段和/或在空转中,激活一种监控。
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