KR20030007601A - 디지털 신호 평가 장치에서 오류를 인식하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

센서로부터 공급된 신호가 디지털식으로 평가되고, 두 개의 상이한 검사 기능을 실행하는 오류 인식이 실행되고, 제1 검사 기능은 사전 설정 가능한 위치에 검사 펄스를 공급하고, 제2 검사 기능은 센서 신호를 차단하고, 아날로그 부분 및 디지털 부분의 반응이 각각 모니터링되는 신호 평가 장치, 특히 엔진의 노킹 인식을 위한 장치가 제안된다.

Description

디지털 신호 평가 장치에서 오류를 인식하기 위한 장치{DEVICE FOR ERROR RECOGNITION IN A DIGITAL SIGNAL EVALUATION UNIT}

예를 들어, 아날로그 평가-IC로써 구성된 신호 평가 장치에서 오류 기능이 있는지의 여부를 인식하는 모니터링 수단이 요구되는 것은 공지되어 있으며, 이에 대해 다양한 가능성들이 공지되어 있다. 예를 들어, 독일 특허 제197 560 81.4호에는 엔진의 노킹 검출과 관련한 아날로그 평가-IC에서 수행되는 모니터링 및 오류 인식 방법이 개시되어 있다. 이 노킹 검출에서는 노킹 센서로부터 공급된 구조체 전파음 신호가 멀티플렉서(multiplexer)를 통해 평가-IC에 전송된다. 상기 IC는 적어도 하나의 증폭기, 필터, 복조기 및 적분기를 포함한다. 노킹 제어에 대한 노킹 인덱스를 산출하기 위해, 발생한 적분 결과는 노킹 인식의 결과로써 사용된다. 신호 평가는 IC에서 아날로그 형태로 수행된다. 적분된 집적 회로(IC)의 기능성을 모니터링하기 위해, 두 개의 검사 가능성이 보충된다. 상기 검사 가능성은 검사 펄스와 영(0) 검사로 표시된다. 이와 같은 진단을 통해 멀티플렉서까지의 전체 신호 경로에 대한 기능성이 검사된다.

제1 검사 가능성 즉, 검사 펄스에서는 멀티플렉서에 따라서 검사 신호가 평가 체인에 공급된다. 상기 신호를 통하여 이하의 적분기는 증폭기 단계의 설정에 따르지 않고 비교적 짧은 시간에 완전히 제어된다. 적분기의 기대되는 완전한 제어가 비교적 짧은 시간 간격 후에 개시되지 않는 것이 인식되면, 오류로 인식된다. 제2 검사 모드, 즉, 영(0) 검사에서 신호 경로는 멀티플렉서에 따라서 발생된다. 그리고 나면, 적분기에서는 적분된 집적 회로(IC)의 내부에서 발생하는 방해음, 예를 들어 잡음만이 적분된다. 적분기 내에서 발생하는 신호는 오류 간섭이 발생하는지 또는 다른 오류 기능이 존재하는지의 여부에 대한 정보를 제공한다. 엔진에서 노킹 신호의 평가를 위해, 적분된 집적 회로의 모니터링이 요구되는데, 이는 평가 회로의 손상 시에 노킹 조절에 대한 오류값이 사전 설정되고, 노킹 조절이 더 이상 올바르게 작동되지 않고, 이로써 엔진이 손상될 수도 있기 때문이다.

예를 들어, 엔진에서 노킹 인식과 관련된 신호 평가를 위한 새로운 장치는 디지털 평가-IC를 포함한다. 이 때, 전체 신호 평가는 가능한 한 디지털 산술 논리 장치를 사용하여 수행된다. 노킹 센서의 출력 신호의 평가에 대해 구성되는 상기 유형의 평가-IC는 독일 특허 제100 041 66.3호에 설명된다. 상기 디지털 신호 평가에서는 예를 들어, 노킹 센서와 같은 센서에서 처리되고 디지털화된 평가 신호로부터 통상의 특성, 예를 들어 노킹 유형의 구성 요소가 추출되어, 노킹 인식을 위해 사전 설정 가능한 임계값과 비교된다. IC의 기능성 검사 또는 모니터링은 독일 특허 제100 041 66.3호에 설명된 디지털 신호 평가에서는 수행되지 않는다.

본 발명은 청구항 제1항의 범주에 따른 디지털 신호 평가 장치에서 오류를 인식하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시예는 도1에 도시되고, 이하에서 상세히 설명된다.

본 발명의 목적은 예를 들어, 디지털 평가-IC를 갖는 노킹 인식과 같은 디지털 신호 평가에서 신뢰성있게 기능하는 오류 인식이 수행되고, 발생하는 오류가 디지털 평가-IC의 전체 평가 경로에서 신뢰성있게 인식되는 것이다.

청구항 제1항의 특징을 갖는 디지털 신호 평가에서 오류 인식을 위한 본 발명에 따른 장치는, 오류 또는 오류 기능이 신뢰성있게 인식되고 신호 평가 장치의 디지털식 구현에서 가능한 유동적인 적응이 유지될 수 있는 장점을 갖는다. 제안된 진단을 통해 전체 평가 장치, 특히 평가-IC 장치의 디지털 부분뿐만 아니라 아날로그 부분을 모니터링하는 것이 가능하다.

상기 장점은, 두 개의 검사 기능이 오류 인식을 위해 평가되고 상기 검사 기능에 대한 평가 장치의 반응이 검사되는, 청구항 제1항의 특징을 갖는 디지털 신호 평가 장치에서 오류를 인식하기 위한 장치를 통해 달성된다.

본 발명의 다른 장점은 종속항에 설명된 수단에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 방법에 대한 제어 논리가 엔진의 제어 장치의 컴퓨터 내에서 바람직하게 보충되는, 엔진의 노킹 인식과 관련된 장치의 사용은 특히 바람직하다.

도면에 도시된 본 발명의 실시예는 예를 들어, 상세히 도시되지 않은 엔진(9)의 각각의 실린더에 배치된 두 개의 노킹 센서(10, 11)의 출력 신호 평가에 대해 예시적으로 설명된다. 노킹 센서(10, 11)의 출력 신호(S1, S2)는 각각의 신호 적응 회로(12, 13)에 공급되고, 멀티플렉서(14)에 의해 사전 설정 가능한 방법으로 계속 전송될 수 있도록 상기 회로에 의해 처리된다.

멀티플렉서(14) 및 예를 들어 안티-앨리어싱(anti-aliasing) 필터와 같은 필터(15), 이어지는 증폭기(16) 및 아날로그/디지털 컨버터(17)는 신호 처리의 아날로그 부분(18)을 형성한다. 고유의 신호 처리는 아날로그 부분과 연결되는 디지털 부분(19)에서 수행된다. 또한, 아날로그/디지털 컨버터(17)로부터 공급되고 도면의 SD에 해당되는 디지털 신호인 신호는 디지털 부분(19)에 공급된다.

디지털 신호 평가 또는 디지털 부분(19)은 세 개의 다양한 실시예를 위해 예시적으로 설명된다. 한편으로, 디지털 부분(19)은 필터(20), 동조기(21), 적분기(22)를 포함하거나 또는 이산 푸리에 변환을 위한 수단(23) 또는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation FFT)을 위한 수단(24)을 포함할 수 있다. 어느 신호 평가가 수행되어야 하는지는 사전 설정 가능한 상태에 따르고, 사용 가능한 신호(SD)에 적응되거나 또는 프로젝트 특성적으로 선택될 수 있다. 디지털 신호 평가(19)의 출력부에는 노킹 사인을 포함하는 평가 신호(SA)가 발생한다. 이 노킹 사인을 근거로 하여, 블록(25), 예를 들어 비교기에서는 노킹이 인식된다. 블록(25)은 엔진의 특정 변수, 예를 들어 점화에 영향을 미치기 위해 노킹 인식이 필요한 엔진 제어 장치의 컨트롤러일 수 있다. 일반적으로 노킹 인식을 위한 전체 장치는 엔진 제어 장치의 구성 요소일 수 있다.

도면에 도시된 신호 평가에 대한 실시예에 따르면, 다수의 노킹 센서(10, 11)는 대칭적인 입력 회로를 통해 멀티플렉서(14)에 연결될 수 있다. 멀티플렉서는 방금 실행된 연소를 가장 잘 인식하는 노킹 센서를 연결시킨다. 또한, 멀티플렉서(14)의 출력 신호는 필터(15), 예를 들어 안티-앨리어싱 필터를 통해 그리고 경우에 따라서는 증폭기(16)를 통해 아날로그/디지털 변환기(17)에 전송된다.

신호(SD)가 아날로그/디지털 필터(17)의 출력부에서 디지털로 제시된 후에, 고유의 디지털 신호 평가가 수행될 수 있다. 디지털 블록(19)에서 실행되는 디지털 신호 평가는 통상적으로 에너지 평가를 포함한다. 에너지 평가 대신에 그 다음의 노킹 인식을 위한 최고값 결정이 수행될 수 있다.

독일 특허 제197 560 81.4호에 설명된 아날로그 회로와 관련하여 공지된 에너지 평가를 위한 가능한 방법은 노킹 센서의 신호를 필터링하고, 필터링된 신호를 동조하거나 또는 제곱하며, 그 후 신호를 적분하는 것이다. 선택적으로는 이산 푸리에 변환(DFT) 또는 고속 푸리에 변환(FFT)이 실행될 수 있다. 세 개의 언급된 평가 방법은 각각 다수의 주파수 범위의 평가 및 존재하는 간섭 주파수의 차단을 허용한다. 상기 평가의 결과로써, 엔진의 실린더 내의 연소마다 하나 이상의 노킹 사인이 존재한다. 노킹 인덱스 또는 노킹 사인이 사전 설정 가능하며 경우에 따라서는 적응 가능한 특정 임계값을 초과하면 노킹으로 인식된다. 예를 들어, 상기 비교 시에 노킹 없는 작동에 대한 기준값이 고려될 수 있다. 노킹 없는 작동이 보장되면, 상기 유형의 기준값이 평가 장치 자체에 의해 얻어질 수 있다. 노킹없는 작동은 보고된 엔진의 작동 조건에 존재한다. 본 발명에 따른 노킹 인식이 작동 조건을 인식하는 엔진을 위한 제어 장치와 결합하여 사용되기 때문에, 신호(SA)로부터 노킹값(irk) 뿐만 아니라 기준값(rkr)이 결정될 수 있다.

다음의 부호를 사용하여, 즉

노킹값ikr

기준값rkr

노킹 인식 임계값ke

다음과 같은 경우에 노킹으로 인식된다.

ikr/rkr ＞ ke

예를 들어, 회로부(25) 내에서 검사된 상술된 노킹 인식에 대한 조건은 통상적인 노킹 인식 시스템에서도 사용되지만, 설명된 방법에서는 통상적인 시스템과 다르게 신호 평가 및 중요한 신호 처리가 디지털 신호 평가로써 실행된다. 노킹값, 기준값 및 노킹 인식 임계값은 각각 디지털 값이기 때문에, 신호(SA)의 디지털화가 생략된다.

신호 평가는 다양한 주파수 범위에서 수행되고, 주파수 범위의 선택은 높은 노킹 신호 부분을 갖는 주파수 범위가 선호되고, 높은 간섭 부분(간섭 주파수)의 주파수 범위가 억제되도록 수행된다. 개별 주파수에 대해 결정된 노킹값(ikr)은 마지막으로 노킹 인식을 위해 평가된 노킹 사인을 나타낸다.

두 개의 상이한 검사를 실행하는 모니터링 기능은 본 발명에 따라서, 상기 유형으로 구성되고 작동하는 디지털 평가 장치 및 디지털 평가-IC를 위해 사용된다. 모니터링은 사전 설정 가능한 모니터링 단계 중에 수행된다. 모니터링 단계는 예를 들어 엔진의 시동 후에 즉시 활성화되도록 구성된다. 모니터링 단계가 노킹의 발생이 기대되지 않는 작동 조건에 존재하도록 구성되는 것도 가능하다.

모니터링의 실행을 위해 IC는 두 개의 검사 모드로 전환된다. 검사 펄스로도 표시되는 제1 검사 모드에서는 멀티플렉서(14)에 검사 신호가 공급된다. 검사 신호는 멀티플렉서(14)에 존재하는 입력부에, 또는 검사를 위해서만 사용되는 추가적인 입력부에 제공될 수 있다. 멀티플렉서(14)로부터 전송되는 신호에 대한 필터로써 RAM 필터 또는 검사 ROM 필터가 사용될 수 있다. 검사 신호는 가장 큰 증폭 시에 적분기가 가능한 한 넓게 제어되도록 구성된다. 적분기(22)의 제어는 사용된 필터 또는 측정창의 길이에 따른다. 측정창 길이는 예를 들어, 검사 신호의 지속 시간이다.

검사 신호 또는 검사 펄스(TP)는 평가 회로에서 가능한 한 직접 발생되지만, 가능한 일 실시예에서는 외부로부터 공급될 수도 있다. 적분기가 사전 결정된 값을 초과하면, IC는 정상이다. IC가 정상인지 인식하기 위해, 적분기의 값은 예를 들어 사전 설정된 시간 후에 임계값과 비교되고, 이 비교는 콤퍼레이터(comparator)를 통해 또는 컴퓨터의 비교 기능을 통해 수행될 수 있다. 적분기값이 임계값을 초과하면, IC는 정상으로 인식되고, 반대로 적분기값이 임계값을 초과하지 않으면, 디스플레이가 개시되고, 그리고/또는 노킹 조절에 영향을 미치고, 경우에 따라서는 노킹 조절의 비상 작동으로 전환될 수 있다.

영(0) 검사로 표시되는 제2 검사 모드에서는 멀티플렉서(14)의 입력 신호가 차단되고, 즉, 평가 회로 내에 신호가 공급되지 않는다. 추가적으로, 신호의 차단을 위해 멀티플렉서(14)의 E1 및 E2 두 입력부가 단락될 수 있다. 따라서 센서의 두 입력부가 단락될 수 있다. 멀티플렉서(14)로부터 전송되는 신호에 대한 필터로써 RAM 필터 또는 검사 ROM 필터가 다시 사용될 수 있다. IC가 정상이면, 적분기의 결과가 사전 설정된 임계값 이하에 있으면, 센서(E1, E2)의 두 출력부는 단락된다. 적분기 내용과 제2 임계값과의 비교는 비교기(콤퍼레이터 또는 컴퓨터 기능)를 통해 실행된다. 오류가 인식되면, 노킹 제어에 대한 디스플레이 및/또는 간섭이 다시 수행될 수 있다. 임계값의 선택은 기대되는 적분기값을 이용하여 수행되고, 경우에 따라서는 변경될 수 있다.

특히 아날로그 신호 경로에서 간섭이 너무 크면, 오프셋 보정을 수행하기 위해, 영(0) 검사가 사용될 수 있다. 영(0) 검사에서 검출된 적분기값 또는 적분기 내용이 디지털 평가 회로의 영(0) 점의 결정 시에 고려된다.

두 진단 가능성을 통하여 평가 장치의 디지털 부분뿐만 아니라 아날로그 부분도 검사될 수 있다. 이 때, 평가 장치의 적분된 집적 회로(IC)가 제대로 기능하는지의 여부가 결정된다. 신뢰성있는 노킹 인식과 신뢰성있는 노킹 제어를 보장하기 위해, IC가 완전히 기능할 수 있는지의 여부에 대한 정보가 충분하기 때문에, 오류가 발생한 지점(멀티플렉서(14), 증폭기(16) 등)은 결정될 수 없지만, 필요로 하지도 않는다.

개별 검사 기능의 실행은 사전 설정된 시간 동안 및/또는 사전 설정 가능한 조건이 존재할 때 시험 기능을 활성화하는 수단, 예를 들어 제어 장치의 컴퓨터에 의해 제어된다. 모니터링은 예를 들어 작동 중에, 사전 설정 가능한 작동 조건 또는 초기화 단계 및/또는 트랙킹 시에 실행될 수 있다. 인식된 오류는 디스플레이되고 그리고/또는 오류 메모리에 저장된다.

본 발명은 디지털 평가-IC에서 노킹 인식에 대한 오류 모니터링을 참조로 설명되었지만, 다른 디지털 IC에도 사용될 수 있다. 마찬가지로 본 발명은 분리된 IC에서 뿐만 아니라, 예를 들어, 엔진 제어 장치의 컴퓨터에 직접 장착된(보충된) 디지털 신호 평가에서도 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 적어도 두 개의 상이한 검사 기능을 수행하는 오류 인식 수단이 제공되는, 측정 변수 검출을 위한 하나 이상의 센서를 갖는 신호 평가 장치에 있어서,

   신호 처리는 디지털로 변환된 하나 이상의 센서의 출력 신호를 평가하는 디지털 신호 처리로 구성되고, 오류 인식은 신호 처리 장치의 아날로그 부분 및 디지털 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 신호 평가 장치가 하나 이상의 센서와 연결된 대칭적인 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 센서는 노킹 센서이고, 그 결과가 노킹 제어에 고려되는 노킹 인식이 실행되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 입력부에 센서와 연결된 멀티플렉서(14)를 포함하고, 제1 검사에서 디지털 신호 평가의 출력부, 특히 적분기(22)의 큰 제어를 발생하도록 선택된 검사 신호(TP)가 멀티플렉서(14)에 공급되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 검사 신호(TP)가 평가 회로에서 자체적으로 발생되는 것을특징으로 하는 장치.
6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 검사 신호(TP)가 외부로부터 평가 회로에 공급되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 영(0) 검사의 실행을 위해 멀티플렉서(14)의 출력부가 차단되고, 그리고/또는 단락되고, 적분기(22)에서 설정되는 적분기값이 사전 설정된 값과 비교되고, 사전 설정된 값이 초과되면 오류로 인식되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 영(0) 검사의 결과가 오프셋 보상을 위해 고려되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 사전 설정된 시간 동안 및/또는 사전 설정된 작동 조건의 존재 시 검사 기능을 활성화시키는 수단이 존재하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 수단이 작동 중에 또는 사전 설정 가능한 작동 시점에서 또는 초기화 단계에서 및/또는 트랙킹에서 모니터링을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 장치.