專利名稱：爆震傳感器診斷系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及動(dòng)力系控制系統(tǒng)，而且更具體地涉及爆震傳感器。
背景技術(shù)：
本文所提供的背景描述目的是概括性地介紹本公開(kāi)的背景。就其在
背景部分所描述的而言，目前指定的(presently named)發(fā)明人的工作 以及在申請(qǐng)日時(shí)可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的描述方面既不纟皮明確地碎見(jiàn)為相
內(nèi)燃機(jī)在汽缸內(nèi)燃燒空氣燃料(A/F)混合物以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。更具 體地，燃燒事件相互驅(qū)動(dòng)活塞，活塞進(jìn)而驅(qū)動(dòng)曲軸以提供輸出轉(zhuǎn)矩。A/F 混合物在所需的曲柄角被點(diǎn)火。然而，在一些情況下，A/F混合物在汽 釭內(nèi)點(diǎn)火火焰鋒面(ignition flame-front)之前自動(dòng)點(diǎn)火。這就導(dǎo)致異常 燃燒或發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。
在發(fā)動(dòng)機(jī)爆震狀況期間，未燃空氣/燃料混合物的溫度和壓力超過(guò)某 一水平，這就造成發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣體自動(dòng)點(diǎn)火。這種燃燒產(chǎn)生沖擊波，使 得汽缸壓力快速上升。如果發(fā)生持續(xù)的嚴(yán)重發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，則可能造成活 塞、環(huán)和排氣閥的損壞。車(chē)輛乘客可以聽(tīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。
現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為最小化廢氣排放同時(shí)最大化動(dòng)力和燃 料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于給定的空氣/燃料比，對(duì)點(diǎn)火正時(shí)(spark timing )加以提 前從而提高動(dòng)力并改善燃料經(jīng)濟(jì)性。 一般而言，相對(duì)上止點(diǎn)提前點(diǎn)火可 增加轉(zhuǎn)矩直至達(dá)到產(chǎn)生峰值轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)。當(dāng)提前點(diǎn)火太早時(shí)會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī) 爆震。因此，典型地提前點(diǎn)火以最大化輸出轉(zhuǎn)矩而不產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。
因而，研發(fā)出發(fā)動(dòng)機(jī)爆震控制系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震并使其減輕。 傳統(tǒng)的爆震檢測(cè)系統(tǒng)包括爆震傳感器和專用爆震檢測(cè)芯片(爆震IC)以 處理爆震傳感器信號(hào)并計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)爆震強(qiáng)度。各個(gè)爆震傳感器和爆震IC 可以用來(lái)檢測(cè)來(lái)自每個(gè)汽缸的爆震。點(diǎn)火正時(shí)是基于所檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)爆 震而調(diào)節(jié)的。
發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傳感器電路隨著時(shí)間及使用可能經(jīng)受短路或開(kāi)路。結(jié)果， 從發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傳感器接收的信號(hào)可能不準(zhǔn)確或者不能有效地防止發(fā)動(dòng) 機(jī)爆震。由于固有的高電阻以及與其相關(guān)的中等電容，診斷爆震傳感器電路非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其包括爆震傳感器。偏置電路將 偏置電壓施加到爆震傳感器。輸入電路接收基于偏置電壓的輸入信號(hào)。 控制模塊基于輸入信號(hào)指示與爆震傳感器相關(guān)的短路。該偏置電壓可以
是直流(DC)偏置電壓。
在另 一特征中， 一種操作爆震傳感器診斷系統(tǒng)的方法包括將偏置電 壓施加到爆震傳感器。接收基于所述偏置電壓的第一輸入信號(hào)。具有預(yù) 定頻率的測(cè)試信號(hào)被產(chǎn)生并施加到所述爆震傳感器。接收基于所述測(cè)試 信號(hào)的第二輸入信號(hào)。基于所述第一輸入信號(hào)，指示與所述爆震傳感器 相關(guān)的短路?；谒鲶识斎胄盘?hào)，指示與所述爆震傳感器相關(guān)的開(kāi) 路。
在又一特征中，提供了一種爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其包括爆震傳感 器。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的診斷信號(hào)并將該診斷信號(hào)施加到所 述爆震傳感器。輸入電路接收基于診斷信號(hào)的輸入信號(hào)?？刂颇K基于 輸入信號(hào)指示與所述爆震傳感器相關(guān)的開(kāi)路。
通過(guò)下文提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的適用性的更大范圍將變得顯而 易見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)說(shuō)明和具體示例雖然表明了本發(fā)明的示范性實(shí)施 例但是僅打算用于說(shuō)明的目的而不打算限制本發(fā)明的范圍。


通過(guò)詳細(xì)描述和附圖，將更全面地理解本發(fā)明，其中 圖1是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的車(chē)輛控制系統(tǒng)的功能框圖； 圖2是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的爆震傳感器診斷系統(tǒng)的功能框圖及示 意圖；以及
圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的操作爆震傳感器診斷系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下描述本質(zhì)上僅僅是示范性的而決不是要限制本公開(kāi)、其應(yīng)用或 者使用。為了清楚起見(jiàn)，相同的參考數(shù)字在各附圖中將用來(lái)表示類(lèi)似的 元件。如本文所用的，短語(yǔ)"A、 B和C中的至少一個(gè)"應(yīng)當(dāng)用非排他的 邏輯或解釋為意指邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，在不改變本公開(kāi)的 原理情況下可以以不同順序執(zhí)行方法中的步驟。
如本文所用的，術(shù)語(yǔ)模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、 執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享的、專用或者成組)及 存儲(chǔ)器、組合邏輯電路和/或提供所描述的功能性的其他適當(dāng)部件。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1,示出了車(chē)輛11的車(chē)輛控制系統(tǒng)10的功能框圖。車(chē) 輛控制系統(tǒng)10包括爆震傳感器診斷系統(tǒng)12。爆震傳感器診斷系統(tǒng)12確 定安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)14上的一個(gè)或多個(gè)爆震傳感器13和/或?qū)?yīng)電路的狀 態(tài)。所述狀態(tài)可包括爆震傳感器的輸出、爆震傳感器的故障、對(duì)應(yīng)的爆 震傳感器電路的故障、爆震傳感器信號(hào)的質(zhì)量以及其他爆震傳感器系統(tǒng) 狀態(tài)指示符。爆震傳感器和/或?qū)?yīng)電路的故障可包括短路、開(kāi)路或者 不正常運(yùn)行的電路。質(zhì)量狀態(tài)可包括信號(hào)電平、噪聲電平、信噪比、干 擾電平以及其他信號(hào)質(zhì)量指示符。參照?qǐng)D2，示出并描述了可用于替代 爆震傳感器診斷系統(tǒng)12的爆震傳感器診斷系統(tǒng)的詳細(xì)示例。
車(chē)輛11包括具有汽缸15的發(fā)動(dòng)機(jī)14。每個(gè)汽缸15可具有一個(gè)或 多個(gè)進(jìn)氣閥和/或排氣閥。發(fā)動(dòng)機(jī)14配備有燃料噴射系統(tǒng)16和點(diǎn)火系 統(tǒng)18。發(fā)動(dòng)機(jī)14的輸出通過(guò)轉(zhuǎn)矩變換器22、變速器24、傳動(dòng)軸26和 差速器28而耦合到從動(dòng)前輪30。變速器24例如可以是無(wú)級(jí)變速器(CVT ) 或者是有級(jí)(step-gear)自動(dòng)變速器。變速器24受車(chē)輛控制模塊20 控制。在其他實(shí)施例中另 一控制模塊(例如變速器控制模塊)可以單獨(dú)使 用或者結(jié)合控制模塊20使用以控制變速器24。
電子節(jié)氣門(mén)控制器(ETC) 36或拉索驅(qū)動(dòng)的節(jié)氣門(mén)調(diào)節(jié)位于進(jìn)氣歧 管40的入口附近的節(jié)氣門(mén)葉板38。該調(diào)節(jié)是基于加速器踏板42的位置 以及由控制模塊20執(zhí)行的節(jié)氣門(mén)控制算法。節(jié)氣門(mén)38調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪30 的輸出轉(zhuǎn)矩?；诩铀倨魈ぐ?2的位置，加速器踏板傳感器44產(chǎn)生踏 板位置信號(hào)，該踏板位置信號(hào)輸出到控制模塊20。剎車(chē)踏板46的位置 由剎車(chē)踏板傳感器或開(kāi)關(guān)48感測(cè)，所述傳感器或開(kāi)關(guān)48產(chǎn)生輸出到控 制模塊20的剎車(chē)踏板位置信號(hào)。
由參考數(shù)字50集體表示的且由控制模塊20所使用的其他傳感器輸 入包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)52、車(chē)輛速度信號(hào)54、進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)56、 節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)58、變速器節(jié)氣門(mén)信號(hào)60、變速器皮帶輪轉(zhuǎn)速信號(hào)62、 64以及歧管空氣溫度信號(hào)66。傳感器輸入信號(hào)52-66分別由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速傳感器53、車(chē)輛速度傳感器55、進(jìn)氣歧管壓力傳感器57、節(jié)氣門(mén)位 置傳感器59、變速器節(jié)氣門(mén)傳感器61、皮帶輪傳感器63、 65以及溫度
傳感器67產(chǎn)生。變速器節(jié)氣門(mén)信號(hào)60指示變速器24中的節(jié)氣門(mén)壓力。 皮帶輪轉(zhuǎn)速信號(hào)62、 64指示變速器輸入和輸出皮帶輪轉(zhuǎn)速。溫度信號(hào) 66指示進(jìn)氣歧管40中的空氣溫度。還可以包括其他傳感器。
例如加速度計(jì)的爆震傳感器13被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)14上并感測(cè)一個(gè)或 多個(gè)汽缸15內(nèi)的爆震燃燒(combustion detonation)和發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。 爆震傳感器13向控制模塊20提供爆震傳感器信號(hào)70,以指示所感測(cè)的 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的程度。然而，還可以利用除了使用爆震傳感器13之外的 若干技術(shù)、裝置和/或方法來(lái)執(zhí)行車(chē)輛11中的爆震檢測(cè)。例如，經(jīng)由除
i否存:爆震。、二、、'' 一多P "曰'、
現(xiàn)在還參照?qǐng)D2,示出了爆震傳感器診斷系統(tǒng)12，的功能框圖及示意 圖。爆震傳感器診斷系統(tǒng)12'包括一個(gè)或多個(gè)爆震傳感器13，和發(fā)動(dòng)機(jī)控 制模塊(ECM) 100。每個(gè)爆震傳感器13'是爆震傳感器電路102的一部 分。ECM 100可以是車(chē)輛控制模塊20的一部分或者可以是分離獨(dú)立的控 制才莫塊。ECM 100包括ECM樣i處理器104、偏置電^各106、 j氐速輸入電3各 108、輸出測(cè)試電3各110以及高速輸入電i 各111。
ECM微處理器104可以是集成電路(IC)芯片的形式或者作為集成 電路(IC)芯片的一部分被包含。盡管所示的ECM微處理器104具有特 定數(shù)量的輸入和輸出，但是可以并入附加的輸入和輸出，比如專用于爆 震傳感器控制、監(jiān)控和診斷的輸入和輸出。該ECM可以包括濾波器112、 快速傅立葉變換(FFT)裝置113以及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) ll4。濾 波器112可以是多階無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器或者是某種其它濾波 器。濾波器112和FFT 113對(duì)高速輸入信號(hào)117濾波并將其從時(shí)域表示 變換到頻域表示。DSP 114可以用來(lái)實(shí)施數(shù)字形式的濾波器及FFT功能。
偏置電路106和低速輸入電路108旨在4全測(cè)爆震傳感器13'和/或相 關(guān)電路內(nèi)的短路。輸出測(cè)試電路110和高速輸入電路111旨在檢測(cè)爆震 傳感器13，和/或相關(guān)電路內(nèi)的開(kāi)路。高速輸入電路111還旨在檢測(cè)發(fā)動(dòng)
ECM 100具有輸入/輸出(1/0)終端115,這些終端耦合到爆震傳感 器電路102。對(duì)于所示例子，爆震傳感器電路102包括爆震傳感器13', 該爆震傳感器13'具有爆震傳感器高側(cè)終端116和低側(cè)終端118。爆震傳 感器終端116、 118可以作為輸入和/或輸出終端。爆震傳感器！3，可以
包括例如安裝在金屬罐上的壓電晶體，其拾取(pick up)可聽(tīng)噪聲。
爆震傳感器1 3'可以包括供檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震所用的其它元件或裝置。
偏置電路 106將偏置電壓施加到爆震傳感器終端116、 118的兩端。 偏置電路106可以包括串聯(lián)耦合的第一電阻器Rl、第二電阻器R2和第 三電阻器R3。第一電阻器Rl耦合在電源電壓Vs和傳感器高側(cè)終端116 之間。第二電阻器R2耦合在第一電阻器Rl和第三電阻器R3之間。第 二電阻器R2還耦合到爆震傳感器終端116、 118的兩端。第三電阻器R3 耦合在第二電阻器R2和地參考120之間。
低速輸入電路108可以作為低通濾波器且可以包括第四電阻器R4 和第一電容器Cl。第四電阻器R4耦合在低側(cè)終端118和ECM微處理器 104的低速輸入端107之間。第一電容器Cl的第一端耦合到第四電阻器 R4和低速輸入端107兩者。第一電容器Cl的另一端耦合到地參考120。 低速輸入電路108將低速輸入信號(hào)109提供給ECM微處理器104。
輸出測(cè)試電路IIO將診斷測(cè)試信號(hào)130提供給爆震傳感器13'。測(cè)試 信號(hào)130還可以被提供給爆震傳感器13，的高側(cè)。輸出測(cè)試電路110可 以包括第五電阻器R5,第五電阻器R5耦合在高側(cè)終端116和ECM孩i處 理器104的診斷測(cè)試輸出端132之間。
高速輸入電路111包括交流(AC)耦合電路134、偏置/增益網(wǎng)絡(luò)136 以及放大器138。 AC耦合電路去除直流(DC)偏置且可以包括第二電容 器C2和第三電容器C3。第二電容器C2耦合在高側(cè)終端116和偏置/增 益網(wǎng)絡(luò)136之間。第三電容器C3耦合在低側(cè)終端118和偏置/增益網(wǎng)絡(luò) 136之間。電容器C2、 C3將ECM終端115上的爆震傳感器信號(hào)交流耦合 到偏置/增益網(wǎng)絡(luò)136。這就去除了由偏置電路106所施加的靜態(tài)偏置 (static bias )。
偏置/增益網(wǎng)絡(luò)136可以包括偏置及增益調(diào)節(jié)元件，這些調(diào)節(jié)元件用 來(lái)調(diào)節(jié)從爆震傳感器13，所接收的信號(hào)的偏置和增益。偏置/增益網(wǎng)絡(luò) 136提供差分輸出138,該差分輸出138被提供給放大器138的反相輸 入140和非反相輸入142。放大器138的輸出144耦合到ECM孩i處理器 104的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)輸入146。反饋信號(hào)通道148被提供在偏 置/增益網(wǎng)絡(luò)136和輸出144之間。
注意，關(guān)于輸入107、 146的低速和高速名稱對(duì)應(yīng)于低頻信號(hào)或高頻 信號(hào)的接收。低速和高速名稱指示由微處理器104對(duì)輸入107、 146的
低速和高速采樣率及處理速率。
爆震傳感器診斷系統(tǒng)12，的上述元件僅僅是出于示范性目的而提供
的。其它元件可以被包括和/或替代上述元件。例如，包括ECM微處理 器104的爆震IC可以包括放大器、濾波器、整流器、積分器、A/D轉(zhuǎn)換 器、采樣保持裝置以及其它模擬和/或數(shù)字電路元件。
現(xiàn)在亦參照?qǐng)D3，示出了說(shuō)明爆震傳感診斷系統(tǒng)的操作方法的流程 圖。盡管以下步驟主要是就圖2的爆震傳感診斷系統(tǒng)的操作進(jìn)行描述的， 但這些步驟可以纟皮容易地修改以應(yīng)用于本發(fā)明的其它實(shí)施例。
在步驟20Q中，偏置電路106將偏置電壓施加到爆震傳感器13，。例 如，電源電壓Vs可以為5v。在步驟202中，爆震傳感器13，產(chǎn)生爆震傳 感器輸出信號(hào)，該爆震傳感器輸出信號(hào)具有高側(cè)分量和低側(cè)分量。高側(cè) 分量和低側(cè)分量被提供到高側(cè)輸出終端116和低側(cè)輸出終端118上。
在步驟204中，低速輸入電路108對(duì)爆震傳感器輸出信號(hào)或其分量 進(jìn)行濾波以產(chǎn)生低速輸入信號(hào)109。在圖2的示范性實(shí)施例中，低速輸 入電路108對(duì)低側(cè)分量進(jìn)行濾波并去除諸如噪聲的高頻。低通濾波器的 使用可防止因高頻信號(hào)引起的錯(cuò)誤診斷。例如，低通濾波器可以具有大 約1 00-200Hz的截止頻率。低速電3各108還可以去除與發(fā)動(dòng)片幾爆震相關(guān) 的頻率分量。
在步驟206中，ECM微處理器104接收基于所施加的偏置電壓的低 速輸入信號(hào)109。在步驟208, ECM微處理器104基于低速輸入信號(hào)109 產(chǎn)生第一診斷信號(hào)和/或指示與爆震傳感器13，相關(guān)的短路。當(dāng)不存在短 路時(shí)，由ECM微處理器104測(cè)量額定電壓。當(dāng)確實(shí)存在短;洛時(shí)，比如在 爆震傳感器13，的任一側(cè)上短接到地或高壓電位，額定電壓會(huì)發(fā)生明顯 的變化。這一變化由ECM微處理器104檢測(cè)，其然后可以做出魯棒的診 斷決定。高壓電位例如可以大于電源電壓Vs。
在步驟210中，輸出測(cè)試電路110以預(yù)定頻率產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)130并 將其施加到爆震傳感器13，。測(cè)試信號(hào)130可以是方波的形式且一皮施加 到爆震傳感器13，的高側(cè)，如圖2所示。在一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)定頻率 被設(shè)定為在與爆震檢測(cè)相關(guān)的頻率范圍之外。在另一實(shí)施例中，該預(yù)定 頻率被設(shè)定為在與發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲相關(guān)的頻率范圍之外。在又一實(shí)施例 中，該預(yù)定頻率被設(shè)定為大約20-21 kHz或大約20.5 kHz,其大于約 5-18 kHz的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震頻率窗和正常發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲頻率范圍。在預(yù)定頻率
和發(fā)動(dòng)機(jī)爆震頻率窗之間存在顯著的隔離。注意，該預(yù)定頻率可以大于 或小于與發(fā)動(dòng)機(jī)爆震及發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲相關(guān)的頻率范圍。由于預(yù)定頻率大于 與發(fā)動(dòng)機(jī)爆震檢測(cè)相關(guān)的頻率范圍或在與發(fā)動(dòng)機(jī)爆震檢測(cè)相關(guān)的頻率
范圍之外，所以測(cè)試信號(hào)130不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)爆震檢測(cè)。步驟210可以
#皮連續(xù)地#1行。
在步驟212中，爆震傳感器13'產(chǎn)生爆震傳感器輸出信號(hào)，與步驟 202類(lèi)似。步驟202和212可以同時(shí)執(zhí)行，可以作為單個(gè)步驟執(zhí)行，和/ 或可以連續(xù)執(zhí)行。
在步驟214中，偏置/增益網(wǎng)絡(luò)136調(diào)節(jié)經(jīng)AC耦合電路134交流耦 合后的爆震傳感器信號(hào)的偏置和增益。在步驟216中，放大器138放大 來(lái)自偏置/增益網(wǎng)絡(luò)136的差分輸出信號(hào)。在步驟218中，放大器138 的輸出或者高速輸入信號(hào)117由ECM微處理器104接收。高速輸入信號(hào) 117基于測(cè)試信號(hào)130。
在步驟220中，濾波器112對(duì)高速輸入信號(hào)117進(jìn)行濾波。該濾波 器112去除那些頻率高于預(yù)定頻率的信號(hào)。在步驟222中，F(xiàn)FT裝置113 產(chǎn)生基于濾波后的高速輸入信號(hào)117的頻域信號(hào)。
在步驟224中，ECM微處理器104產(chǎn)生基于該頻域信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)爆 震信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)爆震強(qiáng)度是基于爆震傳感器信號(hào)計(jì)算的。各個(gè)爆震傳感 器和爆震IC可以用來(lái)檢測(cè)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)汽缸的爆震。步驟220-224 可以在ECM微處理器104內(nèi)經(jīng)由專用軟件來(lái)執(zhí)行。步驟220-224也可以 經(jīng)由硬件來(lái)^l行。
在步驟226中，基于高速輸入信號(hào)117和/或可包括背景噪聲的正常 發(fā)動(dòng)機(jī)可聽(tīng)電平，產(chǎn)生第二診斷信號(hào)和/或指示與爆震傳感器13，相關(guān)的 開(kāi)路。
在爆震傳感器診斷系統(tǒng)12'的操作中，如上所述，低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下 的開(kāi)路診斷可以通過(guò)施加測(cè)試信號(hào)來(lái)執(zhí)行。低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以指的是約 小于預(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(比如3000轉(zhuǎn)每分鐘(RPM))的速度。測(cè)試信號(hào) 通過(guò)爆震傳感器13，的電容。測(cè)試信號(hào)在兩個(gè)終端116、 118上都被檢測(cè) 且在兩個(gè)終端116、 118上基本相同。因此，在終端116、 118處，測(cè)試 信號(hào)被稱為共模信號(hào)。該共模信號(hào)被放大器138濾除(reject),這就 導(dǎo)致在所施加的頻率上僅有小的差分信號(hào)。爆震傳感器13，或相關(guān)電路 中的開(kāi)路將測(cè)試信號(hào)轉(zhuǎn)換成差模信號(hào)，該差模信號(hào)被放大器138檢測(cè)。
結(jié)果，高速輸入信號(hào)117的幅度增大，其經(jīng)信號(hào)處理之后被ECM微處理 器104魯棒地檢測(cè)。因此，類(lèi)似的處理用于正常發(fā)動(dòng)機(jī)爆震檢測(cè)操作以 及開(kāi)路檢測(cè)。注意，可以在任何發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度下或者在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速范圍內(nèi)施加測(cè)試信號(hào)并檢測(cè)其幅度。
在高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，比如在等于或約等于預(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的速度下， 發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲可能開(kāi)始"淹沒(méi)，，所施加的測(cè)試信號(hào)。當(dāng)預(yù)定頻率不處 在發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的頻率范圍之外時(shí)就是這樣。在大于預(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的速 度下，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲的信號(hào)電平允許對(duì)開(kāi)路的魯棒檢測(cè)。當(dāng)存在 開(kāi)路時(shí)，ECM微處理器104不能檢測(cè)經(jīng)由爆震傳感器13，的發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪 聲。因此，在高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，由于缺乏發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲檢測(cè)，ECM微 處理器104可以確定開(kāi)路的存在。近似的發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲電平可以被存 儲(chǔ)并與當(dāng)前檢測(cè)的背景噪聲電平進(jìn)行對(duì)比以確定開(kāi)路的存在。
因此，高速信號(hào)通道可以用于高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上的開(kāi) 路診斷。高速開(kāi)路檢測(cè)可以基于測(cè)試信號(hào)和/或基于發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲的 缺乏，這取決于預(yù)定頻率是否處于發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲的頻率范圍之內(nèi)。測(cè) 試信號(hào)可以被連續(xù)地施加而不會(huì)干擾正常的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震檢測(cè)操作。
上述步驟意^:用作說(shuō)明性的示例；這些步驟可以順序地、同步地、 同時(shí)地、連續(xù)地或者以不同的次序進(jìn)行，這取決于應(yīng)用。
本文所公開(kāi)的實(shí)施例提供了 一種爆震傳感器診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供 開(kāi)路檢測(cè)且對(duì)于短路檢測(cè)就傳感器差異而言具有魯棒性。這些實(shí)施例慮 及了將可變?cè)鲆娣糯笃魃霞傻教幚砥髦小?br> 通過(guò)前面描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在可以明白本發(fā)明的寬泛教導(dǎo)可 以以各種形式來(lái)實(shí)施。因此，雖然已經(jīng)結(jié)合其特定示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了 描述，但是本發(fā)明的真正范圍不應(yīng)當(dāng)受此限制，因?yàn)樵谘芯扛綀D、說(shuō)明 書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)之后其它修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn) 的。
權(quán)利要求
1、一種爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其包括:爆震傳感器；偏置電路，其將偏置電壓施加到所述爆震傳感器；和第一輸入電路，其接收基于所述偏置電壓的第一輸入信號(hào)；以及控制模塊，其基于所述第一輸入信號(hào)指示與所述爆震傳感器相關(guān)的短路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述第一輸入 電路包括低通濾波器，該低通濾波器對(duì)所述爆震傳感器的輸出進(jìn)行濾波 以產(chǎn)生所述第 一輸入信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述低通濾波 器包括耦合在所述爆震傳感器和所述控制模塊之間的電阻；和 耦合在所述電阻和參考地之間的電容。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述第一輸入 電路被耦合到所述爆震傳感器的低側(cè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，進(jìn)一步包括-.信號(hào)發(fā)生器，其以預(yù)定頻率產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并將該煩'J試信號(hào)施加到所述爆震傳感器；和第二輸入電路，其接收基于所述測(cè)試信號(hào)的第二輸入信號(hào)， 其中所述控制模塊基于所述第二輸入信號(hào)指示與所述爆震傳感器相關(guān)的開(kāi)路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述信號(hào)發(fā)生 器被耦合到所述爆震傳感器的高側(cè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述偏置電壓 是直流(DC)偏置電壓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述第二輸入 電路包括從來(lái)自所述爆震傳感器的爆震傳感器輸出信號(hào)中去除所述偏 置電壓的交流耦合電路。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述交流耦合 電路包括第一電容，其耦合到所述爆震傳感器的高側(cè)；和 第二電容，其耦合到所述爆震傳感器的低側(cè)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 濾波器，其產(chǎn)生基于所述第二輸入信號(hào)的經(jīng)濾波的信號(hào)； 快速傅立葉變換裝置，其產(chǎn)生基于所述第二輸入信號(hào)的頻域信號(hào)；和信號(hào)處理器，其產(chǎn)生基于所述頻域信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震信號(hào)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述偏置電 路包括第 一 電阻，其被耦合在電源電壓和所述爆震傳感器的第 一終端之間；第二電阻，其被耦合到所述爆震傳感器的兩端；和第三電阻，其被耦合在所述爆震傳感器的第二終端和地參考終端之間。
12、 一種操作爆震傳感器診斷系統(tǒng)的方法，該方法包括 將偏置電壓施加到爆震傳感器； 接收基于所述偏置電壓的第一輸入信號(hào)； 以預(yù)定頻率產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并將其施加到所述爆震傳感器； 接收基于所述測(cè)試信號(hào)的第二輸入信號(hào)；和基于所述第一輸入信號(hào)，指示與所述爆震傳感器相關(guān)的短路以及基 于所述第二輸入信號(hào)，指示與所述爆震傳感器相關(guān)的開(kāi)路。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括 對(duì)所述第二輸入信號(hào)進(jìn)行濾波； 產(chǎn)生基于所述濾波后的第二輸入信號(hào)的頻域信號(hào)；和 產(chǎn)生基于所述頻域信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震信號(hào)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述爆震傳感器的 輸出進(jìn)行濾波以產(chǎn)生所述第 一輸入信號(hào)。
15、 一種爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其包括 爆震傳感器；信號(hào)發(fā)生器，其以預(yù)定頻率產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并將該測(cè)試信號(hào)施加到所 述爆震傳感器；輸入電路，其接收基于所述測(cè)試信號(hào)的輸入信號(hào)；和 控制模塊，其基于所述輸入信號(hào)指示與所述爆震傳感器相關(guān)的開(kāi)路。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述測(cè)試信號(hào)在所述爆震傳感器的操作期間被連續(xù)地施加到所述爆震傳感器。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述測(cè)試信 號(hào)其中所述控制模塊檢測(cè)所述測(cè)試信號(hào)的幅度，與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行速度。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述測(cè)試信 號(hào)的頻率級(jí)處于與爆震檢測(cè)和發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲的至少之一相關(guān)的頻率 范圍之外。
19、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速小于或等于預(yù)定速度時(shí)，所述控制模塊檢測(cè)所述測(cè)試信號(hào)的幅度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速大于預(yù)定速度時(shí)，所述控制模塊檢測(cè)背景噪聲，且其中所述控制模塊 基于所述背景噪聲指示與所述爆震傳感器相關(guān)的開(kāi)路。
21、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的爆震傳感器診斷系統(tǒng)，其中所述控制模 塊在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)檢測(cè)所述測(cè)試信號(hào)的幅度。
全文摘要
本發(fā)明涉及爆震傳感器診斷系統(tǒng)及方法。爆震傳感器診斷系統(tǒng)可以包括爆震傳感器。偏置電路將偏置電壓施加到爆震傳感器。輸入電路基于偏置電壓接收輸入信號(hào)。控制模塊基于輸入信號(hào)指示與爆震傳感器相關(guān)的短路。爆震傳感器診斷系統(tǒng)還可以包括或可選地包括信號(hào)發(fā)生器，其以預(yù)定頻率產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并將該測(cè)試信號(hào)施加到所述爆震傳感器。另一輸入電路接收基于測(cè)試信號(hào)的另一輸入信號(hào)?？刂颇K基于該另一輸入信號(hào)指示與所述爆震傳感器相關(guān)的開(kāi)路。
文檔編號(hào)G01L23/22GK101387257SQ20081021384
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者A·L·馬克斯, B·C·奈爾遜, C·M·邵頓, K·T·基貝爾, M·L·金德曼, R·J·霍爾納, T·A·什帕科夫斯基 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司