(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定量を検出するための１つまたは複数のセンサを備えた信号評価装置であって、
少なくとも２つの異なるテスト機能を実施してエラー識別を行う手段が設けられており、さらにアナログパート（１８）と該アナログパートに接続されているディジタルパート（１９）が含まれている形式の装置において、
入力側にマルチプレクサ（１４）が設けられており、該マルチプレクサ（１４）には複数のセンサが接続されており、
エラー識別手段により、第１のテストと第２のテストからなる２つの異なるテスト機能のもとで当該信号評価装置のアナログパート（１８）とディジタルパート（１９）が検査され、
前記エラー識別手段は、第１のテストのもとでは、前記アナログパート（１８）とディジタルパート（１９）が正常であればディジタルパート（１９）の出力信号に第１の閾値を上回るような結果を引き起こすテスト信号（ＴＰ）をマルチプレクサ（１４）に印加し、
前記エラー識別手段は、所定の時間の経過後に、ディジタルパート（１９）の出力側からの結果を第１の閾値と比較し、その結果が前記閾値を上回っていない場合には、エラーを確定し、さらに、
前記エラー識別手段は、第２のテスト（ゼロテスト）の実施のために、前記マルチプレクサ（１４）の入力側を遮断および/または短絡し、ディジタルパート（１９）の出力側からの結果を第２の閾値と比較し、それが第２の閾値を上回っている場合にはエラーを識別するように構成されていることを特徴とする信号評価装置。
【請求項２】
前記信号評価装置は、１つまたは複数のセンサが接続される、対称的な入力側を有している、請求項１記載の信号評価装置。
【請求項３】
前記１つまたは複数のセンサは、ノッキングセンサであり、ノッキング識別が実施され、その結果がノッキング制御に利用されている、請求項１または２記載の信号評価装置。
【請求項４】
前記テスト信号（ＴＰ）は、評価回路自体において生成される、請求項１記載の信号評価装置。
【請求項５】
前記テスト信号（ＴＰ）は、外部から評価回路内へ印加される、請求項１記載の信号評価装置。
【請求項６】
ゼロテストの結果が、オフセット補償のために考慮される、請求項１記載の信号評価装置。
【請求項７】
前記テスト機能を、予め設定可能な時間でのみ、および/または予め設定可能な作動条件のもとでのみ活動化させる手段が設けられている、請求項１から６いずれか１項記載の信号評価装置。
【請求項８】
前記手段は、経過中の作動モードにおいて、あるいは予め設定された作動点のもとで、あるいは初期化フェーズおよび/またはアフターランニング期間において監視を実施する、請求項７記載の信号評価装置。
【請求項９】
前記デジタルパート（１９）は積分器（２２）を含み、該積分器（２２）の値に基づいて結果を形成している、請求項１記載の信号評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、ディジタル方式の信号評価装置におけるエラー識別装置に関している。
【０００２】
従来技術
例えばアナログ方式の評価集積回路で構成されている信号評価装置のもとでは、誤機能の有無を識別できる監視手段の必要性のあることがわかっている。それに対しては、様々な手段が公知である。例えばドイツ連邦共和国特許出願 DE-P 197 560 81.4 明細書では、監視とエラー識別のための方法が提案されており、この方法は、アナログ方式の評価集積回路のもとで内燃機関のノッキング識別に結び付けて実施されている。このノッキング識別の場合には、ノッキングセンサから供給された構造体伝播信号がマルチプレクサを介して評価集積回路に供給されている。この集積回路（ＩＣ）は、少なくとも１つの増幅器と、フィルタと、整流器と積分器を含んでいる。最終的な積分結果は、ノッキング制御のためのノッキングインデックスを算出するために、ノッキング識別の結果として利用される。信号評価は、このＩＣの中でアナログ形式で行われる。集積回路（ＩＣ）の機能性の監視に対しては、２つのテスト手段が実行される。これらのテスト手段は、テストパルスとゼロテストとも称される。そのような診断を用いれば、マルチプレクサまでの信号経路全体の機能性が検査できる。
【０００３】
第１のテスト手段であるテストパルスにおいては、マルチプレクサの後にテスト信号が評価連鎖回路に印加される。この信号によって、後続の積分器は、増幅段の設定に依存することなく比較的短い時間の間フルに制御される。比較的短い期間の経過後に積分器の所期のフル制御が現れないことが識別された場合には、エラーが識別される。第２のテストモードである、ゼロテストにおいては、マルチプレクサの後方の信号経路が分離される。積分器では、集積回路（ＩＣ）の中で内部的に発生した障害雑音ないしノイズのみが順方向積分される。その後で積分器内で生じた信号は、障害的なノイズが現れたのか、それともそれ以外の誤機能が生じているのかを示唆する情報となる。内燃機関におけるノッキング信号の評価のための集積回路の監視は、必要なものである。なぜなら評価回路の故障のもとではノッキング制御に対して誤った値が設定される恐れがあり、ノッキング制御自体がもはや正しく働かず、これは内燃機関の破損につながる。
【０００４】
信号評価のための新しい装置、例えば内燃機関におけるノッキング識別とつながった装置は、ディジタル方式の評価集積回路を有している。その際にはできるだけ全ての信号評価がディジタル方式の計算機構を用いて行われる。そのような評価集積回路（これはノッキングセンサの出力信号の評価に対して構成されている）は、ドイツ連邦共和国特許出願明細書 DE-P 100 041 66.3 明細書に記載されている。このようなディジタル方式の信号評価では、センサ、例えばノッキングセンサの、処理されディジタル化された出力信号が、典型的な特性、例えばノッキング特有の成分が抽出され、ノッキング識別のために所定の閾値と比較される。集積回路（ＩＣ）の機能性に関する検査または監視は、前記ドイツ連邦共和国特許出願明細書 DE-P 100 041 66.3 明細書に記載されているディジタル信号評価では、実施されていない。
【０００５】
発明の課題
本発明の課題は、ディジタル信号評価、例えばディジタル方式の評価集積回路を用いたノッキング識別などにおいて、信頼性の高いエラー識別機能を実現できるように改善を行うことである。この場合はディジタル式評価集積回路の全ての評価パスにおいて生じ得るエラーが、高い信頼性のもとで識別されることを目的とする。
【０００６】
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された本発明によるディジタル式信号評価部におけるエラー識別のための装置は、次のような利点を有している。すなわち、高い信頼性のもとでエラーないし誤機能が識別され、ディジタル方式の信号評価装置の実現の際には可及的に融通性に富んだ適応化特性が維持されることである。本発明で提案された診断手法によれば、評価装置全体、特に評価集積回路中のディジタルパートもアナログパートも監視を行うことが可能となる。
【０００７】
このような利点は、請求項１の特徴部分に記載された特徴、すなわち、２つのテスト機能がエラー識別のために評価され、これらのテスト機能に対する評価装置の応答が検査される特徴を備えた、ディジタル式信号評価のもとでのエラー識別のための装置によって得られる。
【０００８】
本発明のさらなる利点は、従属請求項に記載されている特徴によって得られる。その際それらの適用は、特に有利には内燃機関のノッキング識別と関連して行われ、本発明による方法のための制御論理は有利には、内燃機関の制御機器の計算機において実行される。
【０００９】
図面
図面には本発明の実施例が示されており、これは以下の明細書で詳細に説明される。
【００１０】
実施例
図中に示されている本発明の実施例は、２つのノッキングセンサ１０および１１の出力信号の評価に対する例であり、それらのセンサは、詳細には示されていない内燃機関９のそれぞれ１つのシリンダに配属されているものである。これらのノッキングセンサ１０及び１１の出力信号Ｓ１，Ｓ２は、それぞれ１つの信号適応化回路１２、１３に供給され、それらによって予め定められた方式でマルチプレクサ１４から転送されるように処理されている。
【００１１】
このマルチプレクサ１４と、フィルタ１５、例えばアンチエイリアシングフィルタと、後続の増幅器１６並びにアナログ/ディジタル変換器１７は、信号評価部のアナログパート１８を形成している。本来の信号処理は、このアナログパートに接続したディジタルパート１９で行われる。それに対してこのディジタルパート１９には、アナログ/ディジタル変換器１７から供給された信号が、ディジタル信号である符号ＳＤを付されて供給される。
【００１２】
ディジタル信号評価ないしディジタルパート１９は、例示的に３つの異なる実施形態で示されている。その１つは、ディジタルパート１９がフィルタ２０と整流器２１と積分器２２を含んでいる。あるいは離散フーリエ変換の実施のための手段（ＤＦＴ）２３か、あるいは高速フーリエ変換のための手段（ＦＥＴ）２４を含んでいる。どの信号評価が実施されるべきかは、予め定められる所与性に依存し、使用される信号ＳＤに合わせるか構想毎に選択される。ディジタルパート１９の出力側からは評価信号ＳＡが出力され、この信号はノッキング指数を含んでいる。のノッキング指数に基づいてブロック２５、例えば比較器においてノッキングが識別される。このブロック２５は、内燃機関の制御機器のコントローラであってもよい。これは内燃機関の所定のパラメータ、例えば点火の制御のためにノッキング識別を必要とする。基本的にはノッキング識別のための装置自体が内燃機関の制御機器の構成要素でもあり得る。
【００１３】
図示の実施例によれば、１つの信号評価に対して複数のノッキングセンサ１０，１１が、対称性の入力側回路接続を介してマルチプレクサ１４に接続されている。このマルチプレクサ１４は、目下実行されている燃焼が最良に検出される場合にしかノッキングセンサに接続されない。マルチプレクサ１４の出力信号は、フィルタ１５，例えばアンチエイリアシングフィルタ１５並びに場合によってはさらに増幅器１６を介してアナログ/ディジタル変換器１７に供給される。
【００１４】
アナログ/ディジタル変換器１７の出力側から信号ＳＤがディジタル方式で出力された後では、本来のディジタル信号評価が行われる。このディジタルブロック１９において実行されるディジタル信号評価には、通常のエネルギー評価も含まれるが、このエネルギー評価の代わりに、後続するノッキング識別のためのピーク値検出が実施されてもよい。
【００１５】
ドイツ連邦共和国特許出願 DE-P 197 560 81.4 明細書に記載のアナログ回路と関連して既に公知である、エネルギー評価に対して可能な方法は、ノッキングセンサの信号をフィルタリングし、このフィルタリングした信号を整流もしくは量子化して積分することからなっている。また代替的に離散フーリエ変換（ＤＦＴ）または高速フーリエ変換（ＦＥＴ）を実施してもよい。前記３つの評価方法は、それぞれ複数の周波数領域の１つの評価並びに既存のノイズ周波数の抑圧を可能にする。従ってこれらの評価の結果として内燃機関のシリンダでの燃焼毎に１つまたは複数のノッキング指数が存在する。このノッキング指数ないしノッキングインデックスが、予め設定可能で場合によっては適応化も可能な所定の閾値を上回った場合には、ノッキングが識別される。例えばこの比較において、ノッキングなしの作動に対する基準値を考慮することも可能である。そのような基準値は、同じ評価装置によって、ノッキングなしの作動状態の存在が確証される場合には常に得られる。その場合ノッキングなしの作動状態は、内燃機関の作動状態の既知の条件のもとに存在する。本発明によるノッキング識別は、この作動条件を識別する内燃機関の制御機器と関連して用いられるので、信号ＳＡからは、ノッキング値ｉｋｒも基準値ｒｋｒも求めることが可能である。
【００１６】
通常の符号を用いて以下の各値に対しそれぞれ、
ノッキング値→ｉｋｒ
基準値→ｒｋｒ
ノッキング識別閾値→ｋｅ
と定義するならば、以下の関係、
ｉｋｒ／ｒｋｒ＞ｋｅ
が成り立つ場合に、ノッキングが識別される。
【００１７】
上述したノッキング識別に対する条件は（これは例えば回路ブロック２５において検査される）、従来のノッキング識別システムのもとでも適用できる。ただ従来のシステムとの違いは、既述した解決手段の場合には信号評価と主要な信号処理がディジタル方式の信号評価として実施される点だけである。ノッキング値、基準値、ノッキング識別閾値は、それぞれディジタル値であるので、信号ＳＡのディジタル化は省略できる。
【００１８】
この信号評価は、様々な周波数領域で行われる。その場合の周波数領域の選択は、その周波数領域が高いノッキング成分によって有利となり、高いノイズ成分（ノイズ周波数）によって抑圧されるように選択される。個々の周波数毎に求められるノッキング値ｉｋｒは、最終的にノッキング識別のために評価されるノッキング指数を表わしている。
【００１９】
そのように構成され作動されるディジタル評価装置ないしディジタル評価集積回路に対して、本発明によれば、２つの異なるテストを実施する監視機能が用いられる。この監視は、この場合予め定められた監視フェーズ期間中に行うことができる。従ってこの監視フェーズは、例えばそれが内燃機関のイグニッション・オンの直後に作動されるように制定することができる。またこの監視フェーズを、ノッキングの発生が予測されない作動条件下におくことも可能である。
【００２０】
監視の実施に対しては、集積回路ＩＣを２つのテストモードに切換えることができる。第１のテストモード（これはテストパルスとも称される）では、マルチプレクサ１４に１つのテスト信号が印加される。その際このテスト信号は、マルチプレクサ１４の既存の入力側に供給されてもよいし、テスト用にのみ使用される付加的な入力側に供給されてもよい。マルチプレクサ１４から到来する信号のフィルタとして、ＲＡＭまたはテストＲＯＭからなるフィルタが適用可能である。このテスト信号は次のように制定される。すなわち積分器が最大利得のもとで可及的にワイドに制御できるように制定される。積分器２２の制御は、使用されるフィルタや、測定ウインドウの長さにも依存する。この測定ウインドウの長さとは、例えばテスト信号の持続時間などである。
【００２１】
このテスト信号ないしテストパルスＴＰは、できるだけ評価回路自体の中で生成されるが、しかしながら外部から供給されるような構成も可能である。当該集積回路ＩＣは、積分器が予め定められた値を上回っている場合には正常である。集積器回路ＩＣが正常であることを識別するために、積分器の値は例えば所定の時間の経過後に閾値と比較される。その際この比較はコンパレータかまたは計算機内の比較機能を用いて行うようにしてもよい。積分器の値が閾値を上回っている場合には、当該集積回路ＩＣが正常であることが識別される。それに対して積分器の値が閾値を上回っていない場合には、表示がトリガされるか、および/またはノッキング制御に対する介入制御がトリガされ、場合によってはノッキング制御の緊急作動モードへ切換えられる。
【００２２】
第２のテストモード（これはゼロテストとも称される）では、マルチプレクサ１４への入力信号が遮断される。つまり評価回路には何も信号が印加されない。信号の遮断に対してさらに付加的に、２つの入力側Ｅ１，Ｅ２がマルチプレクサ１４に短絡される。この場合１つのセンサの２つの入力側が短絡される。マルチプレクサから到来する信号に対するフィルタとしてここでもＲＡＭまたはテストＲＯＭが使用できる。集積回路ＩＣが正常ならば、積分器結果が所定の閾値以下である場合、センサＥ１，Ｅ２の２つの入力側は短絡される。この積分内容と第２の閾値との比較は、比較器（コンパレータまたは計算機機能）を用いて実施される。エラーが識別された場合には、ここでも表示および/またはノッキング制御への介入が行われる。閾値の選択は、予測される積分値に基づいて行ってもよいし、場合によっては変化させてもよい。
【００２３】
このゼロテストは、特にアナログ信号経路においてばらつきが大きい場合のオフセット補正を実施するのに用いてもよい。それにより、ゼロトスとの際に求められた積分値ないし積分内容がディジタル評価回路のゼロ点の確定の際に考慮される。
【００２４】
２つの診断手段によって、評価装置のディジタルパートもアナログパートも検査される。そのもとで評価装置の集積回路ＩＣは、正常に機能することが確定される。エラーの発生している箇所（マルチプレクサ１４，増幅器１６など）が確定されるわけではないが、しかしながらそのことは必要ではない。なぜなら、当該集積回路ＩＣが完全に機能可能か否かに関する情報は、信頼性の高いノッキン識別のためには十分であり、それによって信頼性の高いノッキング制御を保証することができるからである。
【００２５】
個々のテスト機能の実施は、当該テスト機能を予め設定した時間でおよび/または所定の条件のもとで活動させることができる例えば制御機器の計算機によって制御される。その際の監視は、目下の経過している作動モードにおいて、例えば予め設定された作動条件のもとで、あるいは初期化フェーズ、および/またはアフターランニングのもとで実施されるようにしてもよい。識別されたエラーは表示されるかおよび/またはエラーメモリの中にファイルされる。
【００２６】
本発明はこれまでの説明では、ノッキング識別のためのディジタル評価集積回路のもとでのエラー監視に基づいてきたが、もちろんその他のディジタルＩＣについても適用可能である。同じようにこの発明は、ディジタル信号評価部にも用いることができる。これは別個の集積回路においてではなく、制御機器、例えば内燃機関の制御機器の計算器内で直接実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示した図である。
【図１】
0004819283.tif 000002