用于预处理燃烧室压力传感器的信号的方法

文档序号:9823865
用于预处理燃烧室压力传感器的信号的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于预处理内燃机的燃烧室压力传感器的信号的方法和用于执行这种方法的燃烧室压力传感器。
【背景技术】
[0002]在内燃机中可以借助于燃烧室压力传感器来检测当前在燃烧室中占优势的压力、即燃烧室压力。为此,借助于合适的例如压电元件的传感器元件来检测压力并且作为电压信号来提供。该信号于是如也在许多其它的传感器中那样以模拟方式传输到控制设备。在该控制设备中于是可以从电压在考虑大多线性的关系的情况下确定燃烧室压力。
[0003]燃烧室压力传感器通常以大约4.5V的受限制的电压偏移工作,但是必须覆盖大约200 bar的压力范围。这得出仅仅22.5 mV/bar的分辨率。燃烧室压力的小的变化因此必须以非常小的电压变化来表示。
[0004]在以模拟方式传输的情况下这种小的电压变化可能被强烈地干扰。这例如关于内燃机中的爆燃是特别相关的。爆燃引起燃烧室压力的振荡,其中具有从0.5 bar至I bar的幅度的振荡必须被识别。在此适用:转速越高,以下幅度就越高,从所述幅度起必须识别爆燃。在1000 U/min (转/分钟)的情况下例如应从大约I bar起识别爆燃,在6000 U/min的情况下应从大约6 bar起识别爆燃。爆燃的识别因此在由燃烧室压力传感器传输的信号中、特别是在干扰出现在传输线路上时是不可能的或者仅仅是几乎不可能的。
[0005]因此,值得期望的是,说明用于借助于燃烧室压力传感器来简单地提供和/或传输关于内燃机爆燃的信息的可能性。

【发明内容】

[0006]根据本发明,提出具有独立权利要求的特征的方法和燃烧室压力传感器。有利的构型是从属权利要求和随后的描述的主题。
[0007]本发明的优点
根据本发明的方法用于预处理内燃机的燃烧室压力传感器的信号。在此,该信号被划分成分别包括不同频率的第一和第二部分。该信号的第一部分被放大并且紧接着第一和第二部分被合并为被预处理的信号。
[0008]以这种方式,例如信号的各部分可以在确定的频率范围中与剩余的信号无关地被放大并且紧接着与剩余的信号共同地例如被提供用于传输。在此,尤其识别出,对于内燃机的爆燃来说相关的压力振荡位于高频范围中,而尤其通过压缩、正常燃烧和换气引起的其它的相关的压力变化位于低频范围中。如果现在传输这种被预处理的信号,则对传输途径的可能的干扰影响是更少地相关的,因为原始小的幅度被放大了。
[0009]优选地,该信号的第一部分仅包括大于等于5 kHz、尤其5至30 kHz、进一步特别是5至20 kHz以及进一步特别是5至10 kHz的频率。这种频率是由爆燃引起的压力振荡所位于的频率。该信号的第一部分尤其也可以仅包括对于燃烧室中的爆燃来说相关的频率范围中的频率、例如非常窄的频带。对信号中的其它振荡的可能的不希望的影响于是不出现或者至少几乎不出现。
[0010]有利地,该信号的第二部分仅包括不由该信号的第一部分包括的频率,尤其是仅包括小于等于4 kHz、进一步特别是小于等于3 kHz的频率。这也导致:对其余的频率的不希望的影响不出现。
[0011]有利的是,该信号的第二部分借助于低通滤波器来获得。这使得能够特别简单地划分该信号。
[0012]此外有利的是,该信号的第一部分借助于高通滤波器或者借助于带通滤波器来获得。在第二部分借助于低通滤波器来获得时,例如可以借助于高通滤波器来获得第一部分,使得整体上损失尽可能少的频率。但是,也可以将带通滤波器用于第一部分,以便更精确地限制相关的频率范围。
[0013]优选地,该信号的第一部分也可以借助于将该信号的第二部分从该信号中减去来获得。只要在减去之前考虑由滤波器针对第二部分引起的时间延迟,于是就仅对于第二部分来说需要滤波器、尤其是低通滤波器。
[0014]有利地,所述放大以2、4或10的放大因数和/或与转速相关地和/或与压力相关地执行。利用所提到的放大因数的放大可以简单地被执行并且也可以紧接着简单地又被计算出来。转速可以通过低压和高压阶段的识别或者通过两个高压阶段的间隔来估计。在与压力相关的放大的情况下可以根据高压阶段的峰值压力来选择放大因数。
[0015]有利的是,与转速相关地来改变由该信号的第一部分和/或第二部分分别包括的频率。以这种方式,可以还要更好地选择该分别相关的频率范围或者可以还要更好地选择这些分别相关的频率范围。这尤其可以对于抑制与转速相关的干扰信号来说是有意义的。
[0016]优选地,关于放大的信息利用被预处理的信号和/或除了被预处理的信号之外被提供用于传输。这使得能够例如在进行处理的控制设备中特别简单地恢复原始信号,因为在那里于是立即已知分别所利用的放大。这尤其在所述放大与一定的边界条件、诸如上面所提及的转速相关时是有利的。放大因数例如可以被编码到附加地外加的高频的振荡的幅度中,该振荡然后被叠加到该信号上。
[0017]有利地,该信号在划分之前从模拟的转换为数字的和/或在合并之后从数字的转换为模拟的。这尤其可以借助于模拟数字转换器或数字模拟转换器来进行。这使得能够特别有效地放大首先以模拟方式被检测的信号。根据优选的传输方式,以数字的形式被预处理的信号又可以向模拟的转换或者不转换。但是应指出的是,信号预处理也可以全部地或部分地借助于模拟技术来进行,然后对此必要时不需要转换。
[0018]有利的是,被预处理的信号以模拟或数字的形式被传输到控制设备。如已经在开始时提及的那样,燃烧室压力信号的传输通常以模拟的方式进行,其中仅仅非常小的电压偏移可用于对于爆燃来说相关的压力幅度。恰好在此放大是有利的。但是,所阐述的放大也对于数字传输或数字接口来说是相关的,因为在数字传输的情况下由于整体上在O和200至250 bar之间的大压力范围对具有部分地小于I bar的幅度的小爆燃振荡的量化是非常差的。相关信号部分的放大因此即使在数字传输的情况下也导致较好的质量。此外,因此使得能够在数字传输的情况下将分辨率、即每个样本的比特数目保持为低的,以便数字接口的现有带宽足够。
[0019]根据本发明的燃烧室压力传感器包括传感器元件和电路装置并且被设立用于执行根据本发明的方法。该电路装置在此尤其可以包括ASIC,该ASIC例如具有一个或多个模拟数字转换器或数字模拟转换器以及高或带通滤波器和/或低通滤波器。关于这种燃烧室压力传感器的优点为了避免重复可参阅上面的解释。
[0020]本发明的另外的优点和构型从描述和附图中得出。
[0021]可以理解,前面提到的和随后还要阐述的特征不仅能够以分别说明的组合而且能够以其他的组合或者单独地被使用,而不离开本发明的范围。
[0022]本发明根据实施例在附图中被示意性示出并且在下面参照附图详细地被描述。
【附图说明】
[0023]图1示意性示出在优选构型中的根据本发明的燃烧室压力传感器,所述燃烧室压力传感器适合于执行一种优选实施方式的根据本发明的方法。
[0024]图2a和2b示意性示出根据本发明的燃烧室压力传感器的电路装置的两种优选构型,所述优选构型适合于执行一种优选实施方式中的根据本发明的方法。
[0025]图3示出燃烧室压力传感器的在借助于一种优选实施方式中的根据本发明的方法划分之前和之后的信号。
[0026]图4示出借助于一种优选实施方式中的根据本发明的方法预处理的信号以及从该信号中获得的低频成分。
【具体实施方式】
[0027]在图1中示意性示出了一种优选构型中的燃烧室压力传感器100。在燃烧室压力传感器100之内通过传感器元件101接收压力170。由传感器元件101输出的模拟信号110于是被输送给构造为ASIC的电路装置102。在随后尤其参考图2a和2b进一步描述的预处理之后,被预处理的信号120从燃烧室压力传感器100以模拟的形式被输出并且传输到控制设备200。
[0028]在传输线路上干扰171作用于所传输的被预处理的信号120。在控制设备200中,该被预处理的信号120于是借助于模拟数字转换器152被转换成数字信号,该数字信号紧接着借助于多滤波器单元153被划分成高频成分181和低频成分182。
[0029]一种优选构型中的在图1中已经示出的ASIC形式的电路装置102在图2a中以该电路装置的基本组成部分来更详细地示出。所述模拟信号110首先借助于模拟数字转换器150被转换成数字信号。借助于附加的预处理装置160首先预处理信号110。在附加的预处理装置160中例如可以补偿漂移效应,使得所述信号保持在所期望的电压范围中(也即例如不小于O V并且不大于5 V)。此外
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