用于預(yù)處理燃燒室壓力傳感器的信號的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于預(yù)處理內(nèi)燃機的燃燒室壓力傳感器的信號的方法和用于執(zhí)行這種方法的燃燒室壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機中可以借助于燃燒室壓力傳感器來檢測當(dāng)前在燃燒室中占優(yōu)勢的壓力、即燃燒室壓力。為此，借助于合適的例如壓電元件的傳感器元件來檢測壓力并且作為電壓信號來提供。該信號于是如也在許多其它的傳感器中那樣以模擬方式傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備。在該控制設(shè)備中于是可以從電壓在考慮大多線性的關(guān)系的情況下確定燃燒室壓力。
[0003]燃燒室壓力傳感器通常以大約4.5V的受限制的電壓偏移工作，但是必須覆蓋大約200 bar的壓力范圍。這得出僅僅22.5 mV/bar的分辨率。燃燒室壓力的小的變化因此必須以非常小的電壓變化來表示。
[0004]在以模擬方式傳輸?shù)那闆r下這種小的電壓變化可能被強烈地干擾。這例如關(guān)于內(nèi)燃機中的爆燃是特別相關(guān)的。爆燃引起燃燒室壓力的振蕩，其中具有從0.5 bar至I bar的幅度的振蕩必須被識別。在此適用:轉(zhuǎn)速越高，以下幅度就越高，從所述幅度起必須識別爆燃。在1000 U/min (轉(zhuǎn)/分鐘)的情況下例如應(yīng)從大約I bar起識別爆燃，在6000 U/min的情況下應(yīng)從大約6 bar起識別爆燃。爆燃的識別因此在由燃燒室壓力傳感器傳輸?shù)男盘栔?、特別是在干擾出現(xiàn)在傳輸線路上時是不可能的或者僅僅是幾乎不可能的。
[0005]因此，值得期望的是，說明用于借助于燃燒室壓力傳感器來簡單地提供和/或傳輸關(guān)于內(nèi)燃機爆燃的信息的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明，提出具有獨立權(quán)利要求的特征的方法和燃燒室壓力傳感器。有利的構(gòu)型是從屬權(quán)利要求和隨后的描述的主題。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點
根據(jù)本發(fā)明的方法用于預(yù)處理內(nèi)燃機的燃燒室壓力傳感器的信號。在此，該信號被劃分成分別包括不同頻率的第一和第二部分。該信號的第一部分被放大并且緊接著第一和第二部分被合并為被預(yù)處理的信號。
[0008]以這種方式，例如信號的各部分可以在確定的頻率范圍中與剩余的信號無關(guān)地被放大并且緊接著與剩余的信號共同地例如被提供用于傳輸。在此，尤其識別出，對于內(nèi)燃機的爆燃來說相關(guān)的壓力振蕩位于高頻范圍中，而尤其通過壓縮、正常燃燒和換氣引起的其它的相關(guān)的壓力變化位于低頻范圍中。如果現(xiàn)在傳輸這種被預(yù)處理的信號，則對傳輸途徑的可能的干擾影響是更少地相關(guān)的，因為原始小的幅度被放大了。
[0009]優(yōu)選地，該信號的第一部分僅包括大于等于5 kHz、尤其5至30 kHz、進(jìn)一步特別是5至20 kHz以及進(jìn)一步特別是5至10 kHz的頻率。這種頻率是由爆燃引起的壓力振蕩所位于的頻率。該信號的第一部分尤其也可以僅包括對于燃燒室中的爆燃來說相關(guān)的頻率范圍中的頻率、例如非常窄的頻帶。對信號中的其它振蕩的可能的不希望的影響于是不出現(xiàn)或者至少幾乎不出現(xiàn)。
[0010]有利地，該信號的第二部分僅包括不由該信號的第一部分包括的頻率，尤其是僅包括小于等于4 kHz、進(jìn)一步特別是小于等于3 kHz的頻率。這也導(dǎo)致:對其余的頻率的不希望的影響不出現(xiàn)。
[0011]有利的是，該信號的第二部分借助于低通濾波器來獲得。這使得能夠特別簡單地劃分該信號。
[0012]此外有利的是，該信號的第一部分借助于高通濾波器或者借助于帶通濾波器來獲得。在第二部分借助于低通濾波器來獲得時，例如可以借助于高通濾波器來獲得第一部分，使得整體上損失盡可能少的頻率。但是，也可以將帶通濾波器用于第一部分，以便更精確地限制相關(guān)的頻率范圍。
[0013]優(yōu)選地，該信號的第一部分也可以借助于將該信號的第二部分從該信號中減去來獲得。只要在減去之前考慮由濾波器針對第二部分引起的時間延遲，于是就僅對于第二部分來說需要濾波器、尤其是低通濾波器。
[0014]有利地，所述放大以2、4或10的放大因數(shù)和/或與轉(zhuǎn)速相關(guān)地和/或與壓力相關(guān)地執(zhí)行。利用所提到的放大因數(shù)的放大可以簡單地被執(zhí)行并且也可以緊接著簡單地又被計算出來。轉(zhuǎn)速可以通過低壓和高壓階段的識別或者通過兩個高壓階段的間隔來估計。在與壓力相關(guān)的放大的情況下可以根據(jù)高壓階段的峰值壓力來選擇放大因數(shù)。
[0015]有利的是，與轉(zhuǎn)速相關(guān)地來改變由該信號的第一部分和/或第二部分分別包括的頻率。以這種方式，可以還要更好地選擇該分別相關(guān)的頻率范圍或者可以還要更好地選擇這些分別相關(guān)的頻率范圍。這尤其可以對于抑制與轉(zhuǎn)速相關(guān)的干擾信號來說是有意義的。
[0016]優(yōu)選地，關(guān)于放大的信息利用被預(yù)處理的信號和/或除了被預(yù)處理的信號之外被提供用于傳輸。這使得能夠例如在進(jìn)行處理的控制設(shè)備中特別簡單地恢復(fù)原始信號，因為在那里于是立即已知分別所利用的放大。這尤其在所述放大與一定的邊界條件、諸如上面所提及的轉(zhuǎn)速相關(guān)時是有利的。放大因數(shù)例如可以被編碼到附加地外加的高頻的振蕩的幅度中，該振蕩然后被疊加到該信號上。
[0017]有利地，該信號在劃分之前從模擬的轉(zhuǎn)換為數(shù)字的和/或在合并之后從數(shù)字的轉(zhuǎn)換為模擬的。這尤其可以借助于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行。這使得能夠特別有效地放大首先以模擬方式被檢測的信號。根據(jù)優(yōu)選的傳輸方式，以數(shù)字的形式被預(yù)處理的信號又可以向模擬的轉(zhuǎn)換或者不轉(zhuǎn)換。但是應(yīng)指出的是，信號預(yù)處理也可以全部地或部分地借助于模擬技術(shù)來進(jìn)行，然后對此必要時不需要轉(zhuǎn)換。
[0018]有利的是，被預(yù)處理的信號以模擬或數(shù)字的形式被傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備。如已經(jīng)在開始時提及的那樣，燃燒室壓力信號的傳輸通常以模擬的方式進(jìn)行，其中僅僅非常小的電壓偏移可用于對于爆燃來說相關(guān)的壓力幅度。恰好在此放大是有利的。但是，所闡述的放大也對于數(shù)字傳輸或數(shù)字接口來說是相關(guān)的，因為在數(shù)字傳輸?shù)那闆r下由于整體上在O和200至250 bar之間的大壓力范圍對具有部分地小于I bar的幅度的小爆燃振蕩的量化是非常差的。相關(guān)信號部分的放大因此即使在數(shù)字傳輸?shù)那闆r下也導(dǎo)致較好的質(zhì)量。此外，因此使得能夠在數(shù)字傳輸?shù)那闆r下將分辨率、即每個樣本的比特數(shù)目保持為低的，以便數(shù)字接口的現(xiàn)有帶寬足夠。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的燃燒室壓力傳感器包括傳感器元件和電路裝置并且被設(shè)立用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。該電路裝置在此尤其可以包括ASIC，該ASIC例如具有一個或多個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及高或帶通濾波器和/或低通濾波器。關(guān)于這種燃燒室壓力傳感器的優(yōu)點為了避免重復(fù)可參閱上面的解釋。
[0020]本發(fā)明的另外的優(yōu)點和構(gòu)型從描述和附圖中得出。
[0021]可以理解，前面提到的和隨后還要闡述的特征不僅能夠以分別說明的組合而且能夠以其他的組合或者單獨地被使用，而不離開本發(fā)明的范圍。
[0022]本發(fā)明根據(jù)實施例在附圖中被示意性示出并且在下面參照附圖詳細(xì)地被描述。
【附圖說明】
[0023]圖1示意性示出在優(yōu)選構(gòu)型中的根據(jù)本發(fā)明的燃燒室壓力傳感器，所述燃燒室壓力傳感器適合于執(zhí)行一種優(yōu)選實施方式的根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0024]圖2a和2b示意性示出根據(jù)本發(fā)明的燃燒室壓力傳感器的電路裝置的兩種優(yōu)選構(gòu)型，所述優(yōu)選構(gòu)型適合于執(zhí)行一種優(yōu)選實施方式中的根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0025]圖3示出燃燒室壓力傳感器的在借助于一種優(yōu)選實施方式中的根據(jù)本發(fā)明的方法劃分之前和之后的信號。
[0026]圖4示出借助于一種優(yōu)選實施方式中的根據(jù)本發(fā)明的方法預(yù)處理的信號以及從該信號中獲得的低頻成分。
【具體實施方式】
[0027]在圖1中示意性示出了一種優(yōu)選構(gòu)型中的燃燒室壓力傳感器100。在燃燒室壓力傳感器100之內(nèi)通過傳感器元件101接收壓力170。由傳感器元件101輸出的模擬信號110于是被輸送給構(gòu)造為ASIC的電路裝置102。在隨后尤其參考圖2a和2b進(jìn)一步描述的預(yù)處理之后，被預(yù)處理的信號120從燃燒室壓力傳感器100以模擬的形式被輸出并且傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備200。
[0028]在傳輸線路上干擾171作用于所傳輸?shù)谋活A(yù)處理的信號120。在控制設(shè)備200中，該被預(yù)處理的信號120于是借助于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器152被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號緊接著借助于多濾波器單元153被劃分成高頻成分181和低頻成分182。
[0029]一種優(yōu)選構(gòu)型中的在圖1中已經(jīng)示出的ASIC形式的電路裝置102在圖2a中以該電路裝置的基本組成部分來更詳細(xì)地示出。所述模擬信號110首先借助于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器150被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。借助于附加的預(yù)處理裝置160首先預(yù)處理信號110。在附加的預(yù)處理裝置160中例如可以補償漂移效應(yīng)，使得所述信號保持在所期望的電壓范圍中(也即例如不小于O V并且不大于5 V)。此外