专利名称：用于校正来自压力传感器的信号的漂移的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于校正来自压力传感器的信号的漂移的方法。本发明对于测量内燃机的气缸中的压力的压力传感器是特别有用的。
背景技术：
在柴油机气缸的燃烧室中占优势的压力由位于例如预热塞(bougie de prechauffage)中的压力传感器测量。给出作为在发动机循环(进气、压缩、燃烧、排气)期间的时间的函数的压力的曲线呈现出理想地是直线的并且以零为中心的基本信号，压力尖峰周期性地覆盖在该基本信号上。这种类型的传感器通常配备有压电敏感元件。顾及该传感器的操作环境，使该传感器遭受温度和压力变化。特别地，温度变化创建了传感器的压电敏感元件中的热电性(pyr0-6lectricit6)，该热电性修改了该传感器递送的压力信号的值。因此，给出作为传感器输出时的时间的函数的压力的曲线与在气缸中占优势的真实压力的曲线表现不同。更具体地
眷基本信号不再以零为中心，也就是说，所测量的平均压力值偏移了常量B， 眷基本信号不再平行于横坐标轴，也就是说，不再是水平的，而是呈现斜率A并且具有类型少=』χ χ,
斜率A和常量B在时间上不是固定的并且因此可以因发动机循环而异。因此，可以将基本信号看作直线，其等式具有类型7 =Axx + B ,压力尖峰周期性地覆盖在该基本信号上。因此，必须对该基本信号进行处理，以便向发动机计算机(calculateur moteur) 提供真实且可靠的压力测量结果，从而正确地回到为零(或者为预先定义的常量值)的中心位置并且没有时间漂移。该信号的处理算法必须校正由传感器供给的信号，也就是说必须因此使得能 确定B，
确定A，
通过确定压力尖峰的位置和持续时间来相对于基本信号的漂移区别峰值。实际上， 如果不独立于信号漂移对由于尖峰而引起的压力的突然增大进行处理，则使斜率A和常量 B的确定失真，
从传感器供给的信号减去所确定的基本信号(』xx + 5)，以使其回到为零(或者为预先定义的常量值)的中心位置。信号可以在捕获信号期间并且由传感器直接处理，或者在捕获信号之后由外部微处理器处理。后一种解决方案呈现出一旦捕获信号就执行处理的优点，其中在发动机控制计算机中有计算装置以及需要的时间可用。然而，这也呈现了持久地使计算机的存储容量过载的缺点。由压力传感器直接处理呈现了诸多限制该压力传感器必须是快速的、准确的并且受限于所使用的存储容量，因为该压力传感器被并入并不具有功能强大的配备有大存储器的内置计算机的传感器。从现有技术已知，信号的直接处理可以(根据最小二乘法)通过在包含N个点的点的滑动窗口上对线性模型进行估计来完成。这样的处理的主要缺陷在于对于计算需要大存储容量。可以进行简化和近似以减小这种缺陷，这接着引起了计算精度和稳定性的问题。可以设想用于处理信号的其它方法，诸如例如使用卡尔曼(Kalman)滤波器。该滤波器依赖于用于在信号及其按增益衰减的预测之间纠错的递归方法。信号的预测是基于在前一测量时刻被滤波和经校正的信号来计算的。然而，将这样的方法应用于包括具有规律间隔的尖峰的压力信号呈现了如下缺陷
如果校正过大，则斜率A和常量B的确定失真，因为其由于压力尖峰的存在而被过度估计，
如果校正是低的，则经校正的信号并未考虑由于压力尖峰的存在造成的误差并且因而接近直线。因此，斜率A和常量B的值是正确的，但是压力尖峰被忽视了。
发明内容
本发明提出了在不要求相当大的计算存储容量的情况下以可靠的方式确定斜率A 和常量B的值以及压力尖峰。本发明的这些目的是借助于用于校正来自测量内燃机的气缸中的压力的压力传感器的信号(Sb)的漂移的方法而实现的，其中该信号相当于形成了由斜率A和常量B的等式j =』xz + S的直线表示的基本信号(Sa)的一连串点，压力尖峰覆盖在该基本信号上， 所述校正方法包括如下步骤
I 使用快速卡尔曼滤波器，也就是说，使用包括斜率(Kali)和常量(KbK)的值接近于 1的增益的快速卡尔曼滤波器，用于检测属于压力尖峰的点，
II 使用慢速卡尔曼滤波器，也就是说，使用包括斜率(Ka)和常量(KbJ的值接近于 0的增益的慢速卡尔曼滤波器，用于确定表示基本信号的直线的斜率(A)和常量(B)，
III 对于每个点，根据这些点是否属于在步骤I期间确定的检测到的压力尖峰并且根据在步骤II期间确定的斜率(A)和常量(B)的值来校正信号漂移，以便确定在气缸中占优势的压力的真实信号(Sr)。所述方法在如下方面是值得注意的在步骤I期间，
“使用所用的快速卡尔曼滤波器来估计信号的点上的预测误差(印sK)， -该预测误差的标准偏差(epS_Sigma)被滤波并且被最大化，以估计该点相对于先前的点的稳定性，
-根据如下两个标准中的至少一个来确定该点处的压力尖峰的开始和/或结束 〇该点上的预测误差(印sK)在尖峰开始阈值(deltal_Up)以上， 〇该点上的预测误差的经滤波的和被最大化的标准偏差(印s_sigma)在尖峰开始标准偏差阈值(印s_sigma_Sl)以上。优选地，尖峰开始标准偏差阈值等同于经滤波的和被最大化的标准偏差的最后的最小值乘以尖峰开始系数。以互补的方式，根据如下两个标准中的至少一个在点处确定尖峰的结束 该点上的预测误差在尖峰结束阈值以下，
该点上的误差的经滤波的和被最大化的标准偏差在尖峰结束标准偏差阈值以下。有利地，尖峰结束标准偏差阈值等同于经滤波的和被最大化的标准偏差的最后的最大值乘以尖峰结束系数。在另一实施例中，在步骤II期间
根据慢速卡尔曼滤波器估计直线的斜率和常量，
在步骤I期间由快速卡尔曼滤波器确定的属于压力尖峰的点被替换为慢速卡尔曼滤波器通过使用先前估计的斜率和常量所预测的点。在补充实施例中，在步骤III期间，在从传感器获得的信号中减去(在步骤II期间确定的)直线。根据本发明，快速卡尔曼滤波器的斜率增益大于慢速卡尔曼滤波器的斜率增益， 并且快速卡尔曼滤波器的恒定增益大于慢速卡尔曼滤波器的恒定增益。明智地，快速卡尔曼滤波器的斜率增益小于快速卡尔曼滤波器的恒定增益，并且慢速卡尔曼滤波器的斜率增益小于慢速卡尔曼滤波器的恒定增益。本发明还涉及实施呈现出前述特性中的任何一个的本方法的用于校正信号的任何设备，其中该信号可能是压力信号。因此，本发明应用于包括根据本发明的用于校正压力信号的设备的任何压力信号传感器。并且本发明还涉及包括根据本发明的用于校正压力信号的设备的任何电子计算机。
通过阅读下列作为非限制实例给出的描述并且通过研究附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中
图Ia是内燃机的气缸中的真实压力随着时间推移、即在压缩期间的曲线的示意性表不，
图Ib是内燃机的气缸中的如由压力传感器递送的压力随着时间推移、即在压缩期间的曲线的示意性表示，
图2a是在没有校正的情况下将卡尔曼滤波器应用于信号的示意性表示， 图2b是在有校正的情况下将卡尔曼滤波器应用于信号的示意性表示， 图3a是根据本发明将快速卡尔曼滤波器应用于压力信号的示意性表示， 图3b是根据本发明将慢速卡尔曼滤波器应用于压力信号的示意性表示， 图4是根据本发明将卡尔曼滤波器应用于压力尖峰的检测的示意性表示， 图5是根据本发明的对压力信号进行处理的示意性图解。
具体实施例方式在图Ia中表示了给出作为时间的函数的在气缸的燃烧室中占优势的真实压力Sr 的变化的曲线。该曲线相当于以零为中心的直线，压力尖峰覆盖在该直线上。为了简化，在图Ia中表示了单个压力尖峰。
图Ib表示了如由压力传感器测量并供给的噪声信号Sb。更具体地
眷基本信号Sa不再以零为中心，也就是说，测量的平均压力值偏移了常量B， 眷基本信号Sa不再平行于横坐标轴，也就是说不再是水平的，而是呈现出如下类型的增加的斜率A J = Jxx,
斜率A和常量B在时间上不是固定的并且因此可以因循环而异。因此，可以将基本信号Sa看作如下直线对于该直线，等式具有类型 χ+ 5 ,压力尖峰周期性地覆盖在该基本信号上。因此，为了获得表示在气缸中占优势的真实压力Sr的信号，对所测量的信号Sb的校正是必需的。为此，信号的处理从由传感器Sb测量并供给的信号的每个点中减去表示所述信号(就是说Sa)的漂移的直线J=』x ζ+ 5 ,以便重新得到不受噪声影响且没有漂移的信号Sr。图2a和2b图示了将卡尔曼滤波器应用于类型为7 = + 5的信号，其中χ表示测量时刻t，以便确定斜率A和常量B。通过将该等式应用于每个测量时刻η并且通过假设斜率A保持恒定而且该斜率A在点η-1和η之间是相同的，获得了如下参考模型(图2a):
权利要求
1.一种用于校正来自测量内燃机的气缸中的压力的压力传感器的信号(Sb)的漂移的方法，其中所述信号相当于形成由斜率A和常量B的等式 ^ = jxx + S的直线表示的基本信号(Sa)的一连串点，压力尖峰覆盖在所述信号上，所述校正方法包括如下步骤 I 使用快速卡尔曼滤波器，也就是说，使用包括斜率(Kali)和常量(KbK)的值接近于 1的增益的快速卡尔曼滤波器，用于检测属于压力尖峰的点， II 使用慢速卡尔曼滤波器，也就是说，使用包括斜率(Ka)和常量(KbJ的值接近于 0的增益的慢速卡尔曼滤波器，用于确定表示基本信号的直线的斜率(A)和常量(B)， III 对于每个点，根据所述点是否属于在步骤I期间确定的检测到的压力尖峰并且根据在步骤II期间确定的斜率(A)和常量(B)的值来校正信号漂移，以便确定在气缸中占优势的压力的真实信号(Sr)，其特征在于，在步骤I期间眷使用所用的快速卡尔曼滤波器来估计信号的点上的预测误差(印sK)， 所述预测误差的标准偏差(印s_sigma)被滤波并且被最大化，以估计该点相对于先前的点的稳定性，眷根据如下两个标准中的至少一个确定该点处的压力尖峰的开始和/或结束-该点上的预测误差(印sK)在尖峰开始阈值(deltal_Up)以上，-该点上的预测误差的经滤波的和被最大化的标准偏差(印s_sigma)在尖峰开始标准偏差阈值(印s_sigma_Sl)以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，尖峰开始标准偏差阈值(epS_Sigma_Sl) 等同于经滤波的和被最大化的标准偏差的最后的最小值(印s_sigma_min)乘以尖峰开始系
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，尖峰开始系数(delta2_Up)的值介于0和 10之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤I期间，根据如下两个标准中的至少一个在点处确定尖峰的结束 该点上的预测误差(印sK)在尖峰结束阈值(deltal_d0Wn)以下， 该点上的误差的经滤波的和被最大化的标准偏差(印s_sigma)在尖峰结束标准偏差阈值(印s_sigma_S2)以下。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，尖峰结束标准偏差阈值(epS_Sigma_S2) 等同于经滤波的和被最大化的标准偏差的最后的最大值(印s_sigma_maX)乘以尖峰结束系 ^delta2_down)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤II期间 根据慢速卡尔曼滤波器估计直线的斜率(A)和常量(B)， 属于在步骤I期间由快速卡尔曼滤波器确定的压力尖峰的点被替换为慢速卡尔曼滤波器通过使用先前估计的斜率和常量(BJ预测的点。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤III期间，在从传感器获得的信号中减去在步骤II期间确定的所预测的直线7 = Λ￡ X￡ + Bz。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，快速卡尔曼滤波器的斜率增益(Kali)大于慢速卡尔曼滤波器的斜率增益(Κα)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，快速卡尔曼滤波器的恒定增益(KbK)大于慢速卡尔曼滤波器的恒定增益(KbJ。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，快速卡尔曼滤波器的斜率增益(Kali)小于快速卡尔曼滤波器的恒定增益(KbK)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，慢速卡尔曼滤波器的斜率增益(KaJ小于慢速卡尔曼滤波器的恒定增益(KbJ。
12.一种用于校正信号的设备，其实施如前述权利要求中的任一项所述的方法。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述信号是来自内燃机的气缸的压力信号。
14.一种压力信号传感器，其包括根据权利要求12所述的用于校正压力信号的设备。
15.一种电子计算机，其包括根据权利要求12所述的用于校正压力信号的设备。
全文摘要
一种用于校正来自测量内燃机的气缸中的压力的传感器的信号(Sb)的漂移的方法，其中该信号相当于等式的直线，压力尖峰覆盖在该信号上，所述校正方法包括如下步骤I使用快速卡尔曼滤波器用于检测属于压力尖峰的点，II使用慢速卡尔曼滤波器用于确定斜率(A)和常量(B)，III对于每个点，根据这些点是否属于在步骤I期间确定的检测到的压力尖峰并且根据在步骤II期间确定的斜率(A)和常量(B)的值来校正信号漂移，其特征在于，在步骤I期间使用所用的快速卡尔曼滤波器来估计信号的点上的预测误差(epsR)，该预测误差的标准偏差(eps_sigma)被滤波并且被最大化，根据如下两个标准中的至少一个确定该点处的压力尖峰的开始和/或结束该点上的预测误差(epsR)在尖峰开始阈值(delta1_up)以上，该点上的预测误差的经滤波的和被最大化的标准偏差(eps_sigma)在尖峰开始标准偏差阈值(eps_sigma_S1)以上。
文档编号G01L23/08GK102216749SQ200980145841
公开日2011年10月12日 申请日期2009年11月2日 优先权日2008年11月19日
发明者拉蒙德 A., 桑斯 M., 文扎尔 S-D. 申请人:法国欧陆汽车公司
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