專利名稱：數(shù)字式信號(hào)處理裝置上的錯(cuò)誤識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及符合主權(quán)利要求類型的一種數(shù)字式信號(hào)處理裝置上的一種錯(cuò)誤識(shí)別裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，在信號(hào)處理裝置上例如作為模擬分析-IC’s(集成電路)設(shè)計(jì)的信號(hào)處理裝置上，都需要一些監(jiān)控措施，借以識(shí)別出是否存在有缺陷的功能，對(duì)此已知有不同的方法。例如，在專利文件DE-P197 560 81.4中介紹了一種用于監(jiān)控和錯(cuò)誤識(shí)別的方法，該方法在一種模擬分析-IC上結(jié)合一種爆震識(shí)別法在內(nèi)燃機(jī)上得到實(shí)施。按這種爆震識(shí)別法，由爆震傳感器提供的固體聲信號(hào)經(jīng)過一個(gè)乘法器而被輸送給分析-IC。這種IC包括至少一個(gè)放大器、一個(gè)濾波器、一個(gè)檢波器和一個(gè)積分器。所得出的積分器結(jié)果便用作為爆震識(shí)別的結(jié)果，以便計(jì)算出一個(gè)用于爆震控制的爆震指數(shù)。信號(hào)處理是以模擬形式在上述IC上進(jìn)行的。為了監(jiān)控集成電路(IC’s)的功能能力，有兩種測試方法可用。這兩種測試方法被稱之為測試脈沖和零點(diǎn)測試。利用這樣一種診斷，便可對(duì)直到乘法器的整個(gè)信號(hào)線路的功能能力加以檢查。
按第一種測試方法即測試脈沖，在乘法器之后，將一個(gè)測試信號(hào)送到分析鏈中。通過這一信號(hào)，后繼的積分器便在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)完全受到調(diào)制，而與放大器級(jí)的調(diào)節(jié)無關(guān)。如果認(rèn)定積分器的所期待的完全調(diào)制在經(jīng)過相當(dāng)短的時(shí)間間隔之后尚未出現(xiàn)的話，則應(yīng)斷定有錯(cuò)誤。按第二種測試方式即O-測試，信號(hào)線路在乘法器之后被分開。于是，在積分器中將集成電路(IC)上在內(nèi)部出現(xiàn)的干擾雜音例如沙沙聲加以求積分。積分器中存在的信號(hào)便給出相關(guān)的信息是否已產(chǎn)生故障性的干擾，或者是否有其它錯(cuò)誤功能存在。集成電路的監(jiān)控對(duì)于處理內(nèi)燃機(jī)上的爆震信號(hào)是必需的，這是因?yàn)樵谔幚砭€路中斷的情況下可能會(huì)對(duì)爆震控制給出錯(cuò)誤的值，而且爆震控制本身恐怕不再能正確工作，于是有可能會(huì)損害內(nèi)燃機(jī)。
新型的信號(hào)處理裝置，例如與內(nèi)燃機(jī)上的爆震識(shí)別裝置相結(jié)合的，都具有數(shù)字式的分析-IC’s。在這種條件下，盡可能利用數(shù)字式計(jì)算器進(jìn)行全部信號(hào)處理。這樣一種分析-IC是為處理由爆震傳感器發(fā)出的輸出信號(hào)而設(shè)置的，在專利申請(qǐng)書DE-P 100 041 66.3中有所介紹。在這種數(shù)字式信號(hào)處理時(shí)，可從傳感器例如爆震傳感器的已準(zhǔn)備的和數(shù)字化的輸出信號(hào)中提取一種典型特性例如爆震類型的成分，并為了爆震識(shí)別而與可預(yù)定的閾值進(jìn)行比較。IC的功能能力的檢查或監(jiān)控不能在上述的在DE-P 100 041 66.3中所介紹的數(shù)字式信號(hào)處理裝置上執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于在一種數(shù)字式信號(hào)處理時(shí)，例如在利用一種數(shù)字式分析-IC進(jìn)行爆震識(shí)別時(shí)，執(zhí)行一種可靠地作用的錯(cuò)誤識(shí)別，依此應(yīng)可靠地識(shí)別出在數(shù)字式分析-IC的整個(gè)分析線路中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出的錯(cuò)誤識(shí)別裝置，用在具有權(quán)利要求1所述特征的一種數(shù)字式信號(hào)處理裝置上，其優(yōu)點(diǎn)在于可靠地識(shí)別出錯(cuò)誤或錯(cuò)誤功能；在信號(hào)處理裝置的數(shù)字式實(shí)現(xiàn)中可能有的靈活匹配都能保留下來。通過所提出的診斷，既能監(jiān)控整個(gè)處理裝置特別是分析-IC的數(shù)字部分，又能監(jiān)控其模擬部分。
這些優(yōu)點(diǎn)是通過具有權(quán)利要求1所述特征的一種數(shù)字式信號(hào)處理裝置上的錯(cuò)誤識(shí)別裝置而取得的，在該信號(hào)處理裝置上要處理兩個(gè)用于錯(cuò)誤識(shí)別的測試功能，并檢查處理裝置對(duì)這兩個(gè)測試功能的反應(yīng)。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)是通過在各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中所述的措施取得的。依此，它們結(jié)合一種爆震識(shí)別裝置應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)上是特別有利的，因?yàn)橛糜诒景l(fā)明提出的方法的控制邏輯學(xué)可有利地在內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的計(jì)算機(jī)上得以實(shí)施。
附圖
在唯一的附圖中示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，并在下面的說明中對(duì)其做更詳細(xì)的描述。
說明附圖中所示的本發(fā)明的實(shí)施例是對(duì)兩個(gè)爆震傳感器10和11的輸出信號(hào)的處理以舉例說明，這兩個(gè)傳感器例如分別配置給一個(gè)在圖中未詳示出的內(nèi)燃機(jī)9的一個(gè)汽缸。爆震傳感器10和11的輸出信號(hào)S1和S2分別送給一條信號(hào)匹配線路12、13，并由這些線路如此加以處理，使得這些信號(hào)可按可預(yù)定的方式從乘法器14繼續(xù)被傳輸。
乘法器14及一個(gè)濾波器15例如一個(gè)去假頻濾波器、一個(gè)后繼的放大器16及一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器17，它們共同形成信號(hào)處理的模擬部分18。真正的信號(hào)處理在數(shù)字部分19中進(jìn)行，數(shù)字部分是與模擬部分相連的。此外，由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器17提供的信號(hào)即附圖中缺少的一個(gè)數(shù)字信號(hào)SD被輸送給數(shù)字部分19。
數(shù)字信號(hào)處理或者更確切地說數(shù)字部分19以舉例方式就三種不同的實(shí)施形式加以說明。一方面數(shù)字部分19可以包括一個(gè)濾波器20、一個(gè)檢波器21和一個(gè)積分器22，或者它可以包括用于執(zhí)行一種離散的傅里葉變換23的裝置或用于執(zhí)行一種快速傅里葉變換(FFT)24的裝置。至于應(yīng)執(zhí)行何種信號(hào)處理，這取決于可預(yù)定的情況，而且可配合所擁有的信號(hào)SD或者根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)加以選擇。在數(shù)字式信號(hào)處理19的輸出端，產(chǎn)生包含爆震指數(shù)的分析信號(hào)SA。從這些爆震指數(shù)出發(fā)，于是可在單元25中例如一個(gè)比較器中識(shí)別出爆震。單元25也可以是內(nèi)燃機(jī)控制裝置的一個(gè)控制器，該控制裝置需要有這種爆震識(shí)別以達(dá)到影響內(nèi)燃機(jī)某些參量例如點(diǎn)火的目的?？偟恼f來，用于爆震識(shí)別的整個(gè)裝置也可以是內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的組成部分。
應(yīng)用圖中所示關(guān)于一種信號(hào)處理的實(shí)施例，可將多個(gè)爆震傳感器10、11經(jīng)過對(duì)稱的輸入端線路布置連接到一個(gè)乘法器14上。該乘法器總是只接通那個(gè)最佳地掌握著直線進(jìn)行的燃燒過程的爆震傳感器。隨后，乘法器14的輸出信號(hào)可經(jīng)過濾波器15例如一個(gè)去假頻濾波器以及必要時(shí)還可經(jīng)過一個(gè)放大器16被送至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器17。
當(dāng)信號(hào)SD在模擬/數(shù)字-濾波器17的輸出端以數(shù)字存在之后，便可進(jìn)行本來的數(shù)字式信號(hào)處理。這種數(shù)字式信號(hào)處理是在數(shù)字單元19中進(jìn)行的，它一般包含一種能量計(jì)算在內(nèi)。不用一種能量計(jì)算，也可以執(zhí)行一種峰值求算，以之用于繼后的爆震識(shí)別。
用于能量計(jì)算的一種可行的方法，聯(lián)系到DE-P 197 560 81.4中所介紹的模擬線路已是眾所周知的，它的內(nèi)容在于對(duì)爆震傳感器的信號(hào)進(jìn)行濾波，將濾波后的信號(hào)進(jìn)行檢波或者進(jìn)行乘方，然后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行積分。另一種方法是，也可以執(zhí)行一種離散的傅里葉變換(DFT)或一種快速的傅里葉變換(FFT)。所述及的三種分析方法允許分別算出多個(gè)頻率范圍，以及允許抑制所存在的干擾頻率。作為這一處理的結(jié)果，于是在內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)汽缸中的每次燃燒都有一個(gè)或幾個(gè)爆震指數(shù)。當(dāng)這個(gè)爆震指數(shù)或這些爆震指數(shù)超過某些可預(yù)定的和必要時(shí)可匹配的閾值時(shí)，便可識(shí)別出爆震。例如在進(jìn)行這種比較時(shí)，也可以為無爆震的工作提供一個(gè)參考值。只要確保存在無爆震的工作，那么這樣一個(gè)參考值就總是可以利用同一個(gè)處理裝置取得。于此在內(nèi)燃機(jī)工作的已知條件下，存在著無爆震的運(yùn)轉(zhuǎn)。由于本發(fā)明提出的爆震識(shí)別方法可結(jié)合一種控制裝置應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)，該控制裝置可識(shí)別上述運(yùn)轉(zhuǎn)條件，所以可以從信號(hào)SA求得爆震值ikr及參考值rkr。
以常用的標(biāo)記表示爆震值 ikr參考值 rkr爆震識(shí)別閾值 ke如下式成立，則可識(shí)別爆震ikr/rkr＞ke上面述及的對(duì)于爆震識(shí)別的條件例如可在線路部分25中加以檢查的條件，也可用在傳統(tǒng)的爆震識(shí)別系統(tǒng)上，而與傳統(tǒng)系統(tǒng)的區(qū)別在于按所說明的解決方式，信號(hào)處理和基本的信號(hào)準(zhǔn)備都可作為數(shù)字式信號(hào)處理加以執(zhí)行。爆震值、參考值及爆震識(shí)別閾值各自都是數(shù)字值，從而省去了信號(hào)SA的數(shù)字化。
信號(hào)處理是在不同頻率范圍中實(shí)施的，其中，可如下進(jìn)行頻率范圍的選擇具有高爆震信號(hào)成分的頻率范圍優(yōu)先選取，而具有高干擾成分(干擾頻率)的頻率范圍則予以抑制。為各個(gè)頻率所求得的爆震值ikr表示爆震指數(shù)，這些爆震指數(shù)最后以便加以求值爆震識(shí)別。
依本發(fā)明，為一種如此設(shè)計(jì)和工作的數(shù)字式處理裝置或者更確切地說一種數(shù)字式分析-IC，使用一種能執(zhí)行兩種不同測試的監(jiān)控功能。于此，這種監(jiān)控可以在可預(yù)定的監(jiān)控階段實(shí)現(xiàn)。于是例如可如此確定這些監(jiān)控階段它們?cè)诮油▋?nèi)燃機(jī)之后立即被激活。還有這樣的可能性，就是如此確定監(jiān)控階段，使得它們處在預(yù)料不會(huì)有爆震發(fā)生的工作條件下。
為了執(zhí)行監(jiān)控，IC可以按兩種測試模式接通。依第一種測試模式，亦稱之為測試脈沖，在乘法器14中存入一個(gè)測試信號(hào)。依此可將測試信號(hào)發(fā)送給乘法器14的一個(gè)現(xiàn)成的輸入端，或者發(fā)送給一個(gè)為測試專用的輔助輸入端。作為來自乘法器14的信號(hào)所用的濾波器，可以使用一個(gè)由RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)構(gòu)成的濾波器或者由一種測試-ROM(只讀存儲(chǔ)器)構(gòu)成的濾波器。測試信號(hào)是如此加以設(shè)計(jì)的，使得積分器可在最大放大條件下盡可能寬地加以調(diào)制。積分器22的調(diào)制也與所用的濾波器和測量窗長度有關(guān)。測量窗長度例如是測試信號(hào)的持續(xù)時(shí)間的長度。
測試信號(hào)，更確切地說一個(gè)測試脈沖TP，盡可能在處理線路本身中產(chǎn)生，但也可以按一種可能的方案從外面輸送而來。當(dāng)積分器超過一個(gè)可預(yù)定的值時(shí)，IC便處于正常工作狀態(tài)。為了斷定IC是否處于正常工作狀態(tài)，積分器的值例如在一個(gè)可預(yù)定的時(shí)間之后可同一閾值進(jìn)行比較，其中，這種比較可利用一種比較器或利用計(jì)算器上的一種比較功能來完成。若積分器值超過閾值，則可斷定IC已處于正常工作狀態(tài)；反之，若積分器值沒有超過閾值，則可以觸發(fā)一種顯示和/或?qū)Ρ鹂刂七M(jìn)行干預(yù)，和必要時(shí)轉(zhuǎn)換到爆震控制裝置的一種緊急工作狀態(tài)。
按第二種測試模式亦稱之為零點(diǎn)測試，斷開乘法器14上的輸入信號(hào)，也就是說，不向處理線路輸入信號(hào)。除信號(hào)的斷開之外，乘法器14上的兩個(gè)輸入端E1和E2可加以短路。與此同時(shí)，一個(gè)傳感器的兩個(gè)輸入端也加以短路。作為然后從乘法器出來的信號(hào)所用的濾波器，又可使用一種由RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)構(gòu)成的或者由測試ROM(只讀存儲(chǔ)器)構(gòu)成的濾波器。若積分器結(jié)果在一個(gè)可預(yù)定的閾值之下，IC處于正常工作狀態(tài)，將一個(gè)傳感器的兩個(gè)輸入端E1、E2加以短路。積分器內(nèi)容同這個(gè)第二閾值的比較可利用一個(gè)比較儀(比較器或計(jì)算器功能)執(zhí)行。如果識(shí)別出一個(gè)錯(cuò)誤、則又可以進(jìn)行一次顯示和/或?qū)Ρ鹂刂七M(jìn)行一次干預(yù)。閾值的選擇可以參照所期待的積分器值來實(shí)現(xiàn)，必要時(shí)可加以變改。
如果特別在模擬信號(hào)線路上的雜散太大的話，也可使用零點(diǎn)測試，以便實(shí)行一種錯(cuò)位校正。然后在零點(diǎn)測試時(shí)所求得的積分器值或者說積分器內(nèi)容在確定數(shù)字式處理線路的零點(diǎn)時(shí)是須加以考慮的。
通過上述兩種可行的診斷方法，既可檢查處理裝置的數(shù)字部分，又可檢查它的模擬部分。這樣便可斷定處理裝置的集成電路IC是否正確地發(fā)揮功能作用。出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方(乘法器14、放大器16等)固然不可能斷定，但這也是不必要的，因?yàn)镮C是否完全有能力這一信息就足以保證可靠的爆震識(shí)別，從而保證可靠的爆震控制。
各項(xiàng)測試功能的執(zhí)行是通過一些裝置例如通過控制裝置的計(jì)算器來加以控制的，這些裝置只允許按可預(yù)定的時(shí)間和/或在有可預(yù)定的條件下去激活那些測試功能。依此，例如可以在持續(xù)時(shí)間的工作中，在可預(yù)定的工作條件下或者在起始階段和/或在空轉(zhuǎn)中進(jìn)行監(jiān)控。已識(shí)別出的錯(cuò)誤被顯示出來和/或存放在錯(cuò)誤存儲(chǔ)器中。
本發(fā)明是參照用于爆震識(shí)別的一種數(shù)字式分析-IC上的錯(cuò)誤監(jiān)控加以說明的，但本發(fā)明也可用于其它數(shù)字式IC’s。同樣，本發(fā)明還可用于這樣一種數(shù)字式信號(hào)處理，這種信號(hào)處理不是在一個(gè)分開的IC上，而是直接在一種控制裝置例如內(nèi)燃機(jī)用的一種控制裝置的計(jì)算器中加以執(zhí)行的。
權(quán)利要求
1.信號(hào)處理裝置，有一個(gè)或多個(gè)傳感器用于獲取一個(gè)測量值，其中備有錯(cuò)誤識(shí)別裝置，它們至少執(zhí)行兩種不同的測試功能，其特征在于信號(hào)處理是作為數(shù)字式信號(hào)處理設(shè)計(jì)的，它對(duì)一個(gè)傳感器或多個(gè)傳感器的已轉(zhuǎn)換成數(shù)字的輸出信號(hào)進(jìn)行求值，而錯(cuò)誤識(shí)別則包括信號(hào)處理裝置的模擬部分和數(shù)字部分。
2.按權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于該信號(hào)處理裝置具有對(duì)稱的輸入端，傳感器均與這些輸入端相連。
3.按權(quán)利要求1或2所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于傳感器都是爆震傳感器，而且執(zhí)行一種爆震識(shí)別，識(shí)別的結(jié)果則用于爆震控制。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于該裝置在其輸入端有一個(gè)乘法器(14)，各傳感器與之相連；按第一種測試方法，將一個(gè)測試信號(hào)(TP)送給乘法器(14)，該測試信號(hào)是這樣選擇的，使得它能導(dǎo)致在數(shù)字式信號(hào)處理輸出端上特別是在積分器(22)上實(shí)現(xiàn)一種大的調(diào)制。
5.按權(quán)利要求4所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于測試信號(hào)(TP)是在處理線路本身中產(chǎn)生的。
6.按以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于測試信號(hào)(TP)是從外面輸送到處理線路中的。
7.按以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于為了執(zhí)行零點(diǎn)測試，將乘法器(14)上的輸入端加以斷開和/或加以短路，然后將在積分器(22)上調(diào)定的積分器值同一個(gè)可預(yù)定的值進(jìn)行比較，當(dāng)超過一個(gè)可預(yù)定的值時(shí)便識(shí)別出錯(cuò)誤。
8.按權(quán)利要求7所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于零點(diǎn)測試的結(jié)果可考慮用于一種錯(cuò)位補(bǔ)償。
9.按以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于有這樣一些裝置，它們僅按可預(yù)定的時(shí)間和/或存在可預(yù)定的工作條件下才使測試功能激活。
10.按權(quán)利要求9所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于這些裝置在持續(xù)進(jìn)行的工作中或在可預(yù)定的工作點(diǎn)上或在初始階段和/或在空轉(zhuǎn)中，激活一種監(jiān)控。
全文摘要
一種信號(hào)處理裝置，特別是用于內(nèi)燃機(jī)上爆震識(shí)別的信號(hào)處理裝置，在其上由傳感器提供的信號(hào)被數(shù)字式處理，并執(zhí)行一種錯(cuò)誤識(shí)別，該錯(cuò)誤識(shí)別執(zhí)行兩種不同的測試功能，其中，第一種測試功能在可預(yù)定的點(diǎn)上供給一個(gè)測試脈沖，第二種測試功能將傳感器信號(hào)斷開，并使模擬線路部分和數(shù)字線路部分的反應(yīng)分別受到監(jiān)控。
文檔編號(hào)F02D41/22GK1429335SQ01809300
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月10日
發(fā)明者J·邵勒爾, O·托爾諾, A·海恩斯坦, C·克盧斯, W·海明 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司