專利名稱：爆震識(shí)別系統(tǒng)及用于爆震信號(hào)的增益調(diào)節(jié)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在機(jī)動(dòng)車中與內(nèi)燃機(jī)一起使用的爆震識(shí)別系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及用于放大爆震傳感器的傳感器信號(hào)的放大器裝置的放大調(diào)節(jié)的方法。
背景技術(shù)：
用于內(nèi)燃機(jī)的爆震調(diào)節(jié)的固體聲信號(hào)在內(nèi)燃機(jī)的整個(gè)負(fù)載及轉(zhuǎn)速范圍上由于變 化著的發(fā)動(dòng)機(jī)基本噪音其振幅在變化。固體聲信號(hào)由一個(gè)爆震傳感器檢測(cè)，該爆震傳感器 在怠速附近的轉(zhuǎn)速范圍中輸出通常幾毫伏的一個(gè)很小的傳感器信號(hào)及在額定轉(zhuǎn)速的滿載 范圍中給出例如伏范圍的傳感器信號(hào)。傳感器信號(hào)的信號(hào)分析在一個(gè)控制裝置中實(shí)現(xiàn)，其 中，控制裝置為了傳感器信號(hào)的分析必需保證小信號(hào)范圍中的傳感器信號(hào)仍可用足夠大 的精確度來(lái)分辨，以便能對(duì)其濾波。此外在大信號(hào)范圍中的傳感器信號(hào)僅需要可提供的分 析范圍的一部分，以使得作為相對(duì)基本信號(hào)電平升高的傳感器信號(hào)振幅被檢測(cè)的爆震燃燒 不會(huì)超過(guò)信號(hào)分析的檢測(cè)范圍，不然會(huì)丟失對(duì)于爆震識(shí)別重要的信號(hào)分量。為了在固體聲信號(hào)的所有振幅范圍中保證足夠的分辨率，將根據(jù)固體聲信號(hào)的振 幅或根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)放大爆震傳感器的傳感器信號(hào)或不進(jìn)行放大。這種增益的調(diào)節(jié)在 固體聲信號(hào)小時(shí)放大電壓信號(hào)及在固體聲信號(hào)大時(shí)中立地處理電壓信號(hào)。由出版文獻(xiàn)DE 10 138 110 Al公知了一種用于爆震識(shí)別或爆震調(diào)節(jié)的方法及裝 置，其中，一個(gè)爆震傳感器的傳感器信號(hào)輸送到一個(gè)放大器及在那里根據(jù)其它分析處理的 要求被放大。被放大的信號(hào)再輸送給一個(gè)可調(diào)節(jié)的帶通濾波器，在其中選擇出一個(gè)頻帶，表 征爆震的頻率位于該頻帶中。通過(guò)該帶通濾波可有效抑制位于另一范圍中的干擾信號(hào)。迄今為了傳感器信號(hào)的適配，設(shè)置了可調(diào)節(jié)的放大器，它們提供兩個(gè)或多個(gè)不同 的放大系數(shù)，以使傳感器信號(hào)放大到用于在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中信號(hào)分析的一個(gè)最佳的信號(hào)范 圍。但這種用于模擬量信號(hào)的可調(diào)節(jié)的放大器的實(shí)施是用分立元件的電路技術(shù)尤其是在有 兩個(gè)或多個(gè)待實(shí)現(xiàn)的放大系數(shù)的情況下成本高并易出錯(cuò)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種爆震識(shí)別系統(tǒng)及用于為爆震識(shí)別系統(tǒng)的工作提 供爆震傳感器的放大的傳感器信號(hào)的方法，其中，降低了用于實(shí)施放大爆震傳感器的傳感 器信號(hào)的放大器的成本。此外本發(fā)明的任務(wù)還在于，提供用于提供放大的傳感器信號(hào)的方 法，借助該方法可使這種爆震識(shí)別系統(tǒng)工作。這些任務(wù)將通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，根據(jù)并立獨(dú)立權(quán)利要求的爆震識(shí)別系統(tǒng) 及用于爆震識(shí)別系統(tǒng)的工作的方法來(lái)解決。在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的其它有利的構(gòu)型。根據(jù)本發(fā)明的第一構(gòu)思，給出了用于提供爆震傳感器的放大的傳感器信號(hào)的裝 置。該裝置包括一個(gè)模擬量放大器，用于根據(jù)可預(yù)給定的第一放大系數(shù)放大傳感器信號(hào)； 一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于使放大的傳感器信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化的傳感器信號(hào)；一個(gè)數(shù)字式放大器，用于根據(jù)可預(yù)給定的第二放大系數(shù)放大該數(shù)字化的傳感器信號(hào)；以及一個(gè)控制單 元，用于根據(jù)傳感器信號(hào)的基本聲波電平提供第一及第二放大系數(shù)，其中，該基本聲波電平 相應(yīng)于在無(wú)爆震的正常工作時(shí)產(chǎn)生的固體聲信號(hào)分量。上述的裝置能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)第一放大器，該放大器通常僅構(gòu)造成硬件放大器，因?yàn)?通過(guò)硬件放大器待實(shí)現(xiàn)的放大系數(shù)的數(shù)目可被減小。此外控制單元可構(gòu)造來(lái)根據(jù)傳感器信號(hào)的基本聲波電平選擇一個(gè)總增益。控制單元尤其可構(gòu)造來(lái)當(dāng)基本聲波電平高于一個(gè)上閾值時(shí)減小總增益及當(dāng)基本聲波電平低于一個(gè)下閾值時(shí)增大總增益。根據(jù)另一實(shí)施形式，控制單元具有一個(gè)存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器包含一個(gè)配置表，通過(guò)該 配置表對(duì)傳感器信號(hào)的基本聲波電平配置總增益。此外可選擇第一組多個(gè)確定的放大系數(shù)作為第一放大系數(shù)，其中，選擇第二組多 個(gè)確定的放大系數(shù)作為第二放大系數(shù)，其中，在兩個(gè)確定的第一放大系數(shù)之間存在的最小 倍數(shù)大于在兩個(gè)確定的第二放大系數(shù)之間存在的最小倍數(shù)。這就是說(shuō)，在這些第一放大系 數(shù)之間的跳變大于在這些第二放大系數(shù)之間的跳變。根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)思，給出了一個(gè)爆震識(shí)別系統(tǒng)，它具有用于檢測(cè)爆震及用于 提供傳感器信號(hào)的基本聲波電平的爆震識(shí)別單元及具有上述的裝置。根據(jù)本發(fā)明的又一構(gòu)思，給出了為了爆震識(shí)別系統(tǒng)的工作而提供爆震傳感器的放 大的傳感器信號(hào)的方法。該方法包括步驟提供一個(gè)傳感器信號(hào)；根據(jù)可預(yù)給定的第一放 大系數(shù)放大傳感器信號(hào)；使該放大的傳感器信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化的傳感器信號(hào)；根據(jù)可預(yù) 給定的第二放大系數(shù)放大該數(shù)字化的傳感器信號(hào)；根據(jù)傳感器信號(hào)的基本聲波電平提供所 述第一及第二放大系數(shù)，其中，該基本聲波電平相應(yīng)于在無(wú)爆震的正常工作時(shí)產(chǎn)生的固體 聲信號(hào)分量。此外，可根據(jù)傳感器信號(hào)的基本聲波電平選擇一個(gè)總增益，其中當(dāng)其高于一個(gè)上 閾值時(shí)減小該總增益及當(dāng)其低于一個(gè)下閾值時(shí)增大該總增益。根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)思，給出了一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，它包含一個(gè)程序碼，當(dāng)該程序碼 在一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元上執(zhí)行時(shí)，該程序碼實(shí)施上述的方法。


以下將借助附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施形式。附圖表示圖1 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的一個(gè)爆震識(shí)別系統(tǒng)；圖2 用于說(shuō)明硬件放大器及軟件放大器的放大系數(shù)的確定方法的一個(gè)流程圖；圖3 借助一個(gè)由放大的傳感器信號(hào)求得的參考電平曲線的放大器控制裝置的功 能。
具體實(shí)施例方式圖1中表示一個(gè)爆震識(shí)別系統(tǒng)1，它具有一個(gè)用于檢測(cè)一個(gè)內(nèi)燃機(jī)中的固體聲信 號(hào)的爆震傳感器2。固體聲信號(hào)是內(nèi)燃機(jī)體中的聲音振動(dòng)，該聲音振動(dòng)可由一個(gè)相應(yīng)的振動(dòng) 傳感器檢測(cè)。爆震傳感器2構(gòu)造成一個(gè)模擬量傳感器及提供電量形式的傳感器信號(hào)，例如 電壓或電流。爆震傳感器2例如構(gòu)造成壓電式傳感器，它提供作為振蕩的電壓信號(hào)的傳感器信號(hào)。爆震傳感器2的模擬量傳感器信號(hào)被輸入第一放大器3，該放大器被作成硬件放 大器。第一放大器3或以集成的方式構(gòu)成在一個(gè)IC組件中或以分立的方式在電路板上構(gòu) 造為模擬電路。第一放大器3的增益是可調(diào)節(jié)的，以致它的放大系數(shù)可根據(jù)第一增益值變 化，該第一增益值由第一放大系數(shù)存儲(chǔ)元件4預(yù)給定。在第一放大器3中被放大的傳感器信號(hào)被輸送給一個(gè)模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器5，在 那里被相應(yīng)地采樣及轉(zhuǎn)換成數(shù)字的傳感器值。被數(shù)字化的放大的傳感器信號(hào)被輸送給一個(gè) 分析處理裝置6，在該分析處理裝置中進(jìn)行該數(shù)字化的傳感器信號(hào)的分析處理。此外在該分 析處理裝置6中可進(jìn)行帶通濾波。數(shù)字化傳感器信號(hào)由分析處理裝置6輸送給第二放大器7，該第二放大器被設(shè)置 為數(shù)字式放大器或軟件放大器。軟件放大器相當(dāng)于一種放大器，該放大器通過(guò)數(shù)字化信號(hào) 值的乘法來(lái)進(jìn)行傳感器信號(hào)的放大。第二放大器7的放大系數(shù)通過(guò)第二放大系數(shù)存儲(chǔ)元件 8預(yù)給定。在第二放大器7中被放大的數(shù)字化傳感器信號(hào)接著被輸送給一個(gè)在其中進(jìn)行爆 震識(shí)別的爆震識(shí)別單元9。
為了確定第一及第二放大系數(shù)存儲(chǔ)元件4，8中的放大系數(shù)，設(shè)有一個(gè)控制單元 10，該控制單元以相應(yīng)的方式來(lái)適配第一及第二放大系數(shù)。為此控制單元10由爆震識(shí)別單 元9得到一個(gè)用于基本聲波傳感器信號(hào)的電平值，該基本聲波傳感器信號(hào)相應(yīng)于固體聲信 號(hào)的一個(gè)分量，該分量是在內(nèi)燃機(jī)無(wú)爆震的正常工作中產(chǎn)生的。根據(jù)該電平信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)兩 個(gè)放大器3，7的增益。圖2中表示控制單元10的工作原理的一個(gè)流程圖。在步驟Sl中控制單元10由 爆震識(shí)別單元9接收電平值Rkr及在步驟S2中檢驗(yàn)相應(yīng)的電平值Rkr是否小于一個(gè)下閾 值Kru或是否大于一個(gè)上閾值Kro或它是否位于下閾值Kru與上閾值Kro之間。如果確定 出電平值Rkr位于上閾值與下閾值之間，則被存儲(chǔ)在放大系數(shù)存儲(chǔ)元件4，8中的放大系數(shù) 保持不變。如果確定出電平值Rkr低于下閾值Kru，則必需提高總增益及相應(yīng)地適配第一與 第二放大系數(shù)。放大系數(shù)的適配將根據(jù)一個(gè)表格來(lái)實(shí)現(xiàn)，該表格可被存儲(chǔ)在控制單元10的 一個(gè)存儲(chǔ)器11中。
第一放大系數(shù) I 4~~Γ1 ~~Iili Γ1 ^
第二放大系數(shù)1 1 2 I 05-總增益8 4 2 I0. 5以下描述借助第一及第二放大器3，7實(shí)現(xiàn)總增益的例子。上述的表格表示作為 硬件放大器實(shí)施的第一放大器3具有兩個(gè)增益，即根據(jù)在第一放大系數(shù)存儲(chǔ)元件4中存儲(chǔ) 的第一放大系數(shù)，可進(jìn)行一倍的放大及四倍的放大。第二放大器7可實(shí)現(xiàn)三種不同的放大 系數(shù)0. 5，1及2。在步驟S3中通過(guò)查閱存儲(chǔ)在控制單元10中的表格11可進(jìn)行在電平值小于下閾 值Kru時(shí)的適配。類似地當(dāng)電平值超過(guò)上閾值Kro時(shí)在步驟S4中通過(guò)查閱表格11可進(jìn)行 第一及第二放大系數(shù)的適配。下閾值Kru及上閾值Kro可這樣來(lái)確定，即當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)中出現(xiàn)爆震時(shí)可這樣地檢測(cè)相對(duì)基本聲波傳感器信號(hào)的爆震信號(hào)，以致爆震信號(hào)的振幅既不使 第一放大器3趨于飽和，也不超過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5的分析處理范圍。因?yàn)閷?duì)于爆震識(shí)別重要的是對(duì)爆震信號(hào)的能量的分析，故應(yīng)保證在爆震識(shí)別單 元9中能以足夠的精確度來(lái)求得爆震信號(hào)的能量。在圖3中表示出對(duì)于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速增高的工作情況提供給控制單元10的電平值的一個(gè)可能的變化曲線。我們可看出，電平值多次地增長(zhǎng)到一個(gè)上閾值Kro。在達(dá)到上閾值 Kro時(shí)然后減小總增益，如在存儲(chǔ)于控制單元10中的表格內(nèi)所給出的。這可在圖3中通過(guò) 電平值的階梯式下降看出。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)電平值由在兩個(gè)閾值KnKro之間的電平值再上 升到上轉(zhuǎn)換閾值。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，可觀察到相對(duì)下閾值的類似情況。既設(shè)置一個(gè)硬件放大器(第一放大器3)也設(shè)置一個(gè)軟件放大器(第二放大器7) 是在成本上明顯有利的，因?yàn)橛布糯笃骺珊?jiǎn)單地實(shí)施，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)控制單元10調(diào)節(jié)的放 大級(jí)的數(shù)量能減小。例如在本例中硬件放大器僅設(shè)置了兩個(gè)放大級(jí)。軟件放大器7能對(duì)爆 震識(shí)別單元9提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)，該信號(hào)處于對(duì)于爆震識(shí)別單元9中的快速數(shù)據(jù)處理 有利的數(shù)值范圍中。軟件放大器7可與爆震識(shí)別單元9及控制單元10 —起通過(guò)一個(gè)共同 的微處理器或類似器件來(lái)實(shí)施。但也可考慮，第二放大器7的軟件放大在與爆震識(shí)別單元 9分開的單元中實(shí)施。
權(quán)利要求
用于提供爆震傳感器的放大的傳感器信號(hào)的裝置，包括一個(gè)模擬量放大器，用于根據(jù)可預(yù)給定的第一放大系數(shù)放大所述傳感器信號(hào)；一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于使所述放大的傳感器信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化的傳感器信號(hào)；一個(gè)數(shù)字式放大器，用于根據(jù)可預(yù)給定的第二放大系數(shù)放大所述數(shù)字化的傳感器信號(hào)；一個(gè)控制單元，用于根據(jù)所述傳感器信號(hào)的基本聲波電平提供所述第一及第二放大系數(shù)，其中，所述基本聲波電平相應(yīng)于在無(wú)爆震的正常工作時(shí)產(chǎn)生的固體聲信號(hào)分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述控制單元構(gòu)造來(lái)根據(jù)所述傳感器信號(hào)的 基本聲波電平選擇一個(gè)總增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，所述控制單元構(gòu)造來(lái)當(dāng)所述基本聲波電平高 于一個(gè)上閾值時(shí)減小總增益及當(dāng)所述基本聲波電平低于一個(gè)下閾值時(shí)增大總增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的裝置，其特征在于，所述控制單元具有一個(gè)存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器 包含一個(gè)配置表，通過(guò)該配置表能對(duì)所述傳感器信號(hào)的基本聲波電平配置總增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的裝置，其特征在于，能選擇第一組多個(gè)確定的放大系數(shù)作 為第一放大系數(shù)，其中，能選擇第二組多個(gè)確定的放大系數(shù)作為第二放大系數(shù)，其中，在兩 個(gè)確定的第一放大系數(shù)之間存在的最小倍數(shù)大于在兩個(gè)確定的第二放大系數(shù)之間存在的 最小倍數(shù)。
6.爆震識(shí)別系統(tǒng)，具有用于檢測(cè)爆震及用于提供傳感器信號(hào)的基本聲波電平的爆震識(shí) 別單元及具有根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的裝置。
7.用于為了爆震識(shí)別系統(tǒng)的工作而提供爆震傳感器的放大的傳感器信號(hào)的方法，包括提供一個(gè)傳感器信號(hào)；根據(jù)可預(yù)給定的第一放大系數(shù)放大所述傳感器信號(hào)； 將所述放大的傳感器信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化的傳感器信號(hào)； 根據(jù)可預(yù)給定的第二放大系數(shù)放大所述數(shù)字化的傳感器信號(hào)； 根據(jù)所述傳感器信號(hào)的基本聲波電平提供所述第一及第二放大系數(shù)，其中，所述基本 聲波電平相應(yīng)于在無(wú)爆震的正常工作時(shí)產(chǎn)生的固體聲信號(hào)分量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，根據(jù)所述傳感器信號(hào)的基本聲波電平選擇一 個(gè)總增益，其中，當(dāng)其高于一個(gè)上閾值時(shí)減小該總增益及當(dāng)?shù)陀谝粋€(gè)下閾值時(shí)增大該總增益。
9.計(jì)算機(jī)程序，它包含程序碼，當(dāng)該程序碼在一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元上執(zhí)行時(shí)，該程序碼實(shí) 施根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于提供爆震傳感器的放大的傳感器信號(hào)的裝置，包括一個(gè)模擬量放大器，用于根據(jù)可預(yù)給定的第一放大系數(shù)放大所述傳感器信號(hào)；一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于使所述放大的傳感器信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化的傳感器信號(hào)；一個(gè)數(shù)字式放大器，用于根據(jù)可預(yù)給定的第二放大系數(shù)放大所述數(shù)字化的傳感器信號(hào)；一個(gè)控制單元，用于根據(jù)所述傳感器信號(hào)的基本聲波電平提供所述第一及第二放大系數(shù)，其中，所述基本聲波電平相應(yīng)于在無(wú)爆震的正常工作時(shí)產(chǎn)生的固體聲信號(hào)分量。
文檔編號(hào)G01L23/22GK101821597SQ200880111170
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者A·坎恰爾, A·邁因肯, C·克盧特, F·加貝爾, F·布甘扎, J·伯特格, J·格貝爾斯, K·迪爾森, O·托爾諾, R·斯洛博達(dá), R·艾?；舳? S·肯普夫, W·黑明 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司