[发明专利]汽车系统中的爆震信号检测

权利要求书

1.一种检测内燃机中爆震信号的系统，包含：

传感器结构，可操作地耦接内燃机以响应于发动机振动生成传感器信号信息；以及

信号处理结构，可操作地耦接所述传感器结构以从所述传感器信号信息中提取数字信号信息来识别所述数字信号信息中的预定基音频率和任何短期能量增加，所述预定基音频率和任何短期能量增加的组合用来生成爆震检测信号。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器结构包含加速度传感器。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器结构包含用于附加至发动机气缸的非介入式声敏传感器。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述信号处理结构包含：

模数转换器，用于将所述传感器信号信息采样为数字传感器信号；

抗混叠滤波器，用于将所述数字传感器信号数字化滤波为滤波数字传感器信号；

抽取器，用于将所述滤波数字传感器信号向下采样为抽取的滤波数字传感器信号；

短时傅里叶变换模块，用于从所述抽取的滤波数字传感器信号中提取瞬间频率和振幅信息；以及

爆震检测模块，用于从所述瞬间频率和振幅信息中检测预定基音频率和短期能量增加，其中如果检测到所述预定基音频率并且如果检测到所述短期能量增加，则所述爆震检测模块生成爆震检测信号。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述短时傅里叶变换模块将布莱克曼哈里斯窗口应用至所述抽取的滤波数字传感器信号以减小频率模糊。

6.如权利要求4所述的系统，其中所述爆震检测模块包含基音检测模块，用于使用双向失配误差计算来从所述瞬间频率和振幅信息中计算基音频率。

7.如权利要求4所述的系统，其中所述爆震检测模块包含能量计算模块，用于从所述瞬间频率和振幅信息中计算帧能量值。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述爆震检测模块包含爆震判定模块，用于通过比较所述帧能量值和一或更多在前帧的帧能量值来计算短期能量增加。

9.一种从内燃机获取发动机爆震数据的方法，包含以下步骤：

使用爆震传感器从内燃机中的气缸获取模拟振动信号信息；

按帧来处理所述模拟振动信号信息以生成抗混叠的、向下采样的数字时域信号；

将所述数字时域信号短期傅里叶变换为数字频域信号，从而为每一帧生成瞬间频率和振幅信息；

从所述瞬间频率和振幅信息中检测帧中预定基音频率；

从所述瞬间频率和振幅信息中检测帧中预定能量增加；以及

如果检测到所述预定基音频率并且如果检测到所述预定能量增加，则生成发动机爆震检测信号。

10.如权利要求9所述的方法，其中获取模拟振动信号信息的步骤包含对所述模拟振动信号信息进行低通滤波以去除高频分量。

11.如权利要求9所述的方法，其中处理所述模拟振动信号信息的步骤包含：

将所述模拟振动信号信息数字化采样为数字传感器信号；

将所述数字传感器信号低通数字化滤波为滤波数字传感器信号；以及

将所述滤波数字传感器信号抽取为抽取的滤波数字传感器信号。

12.如权利要求9所述的方法，其中对所述数字时域信号进行短期傅里叶变换的步骤包含将所述数字时域信号和布莱克曼哈里斯窗口相乘。

13.如权利要求9所述的方法，其中检测预定能量增加的步骤包含比较当前帧的第一能量值和在前帧的第二能量值。

14.如权利要求9所述的方法，其中检测预定能量增加的步骤包含比较当前帧的第一能量值和两个或更多在前帧的平均能量值。

15.如权利要求9所述的方法，其中检测预定基音频率的步骤包含计算双向失配误差值以从一组候选基音频率中进行选择。

16.一种检测发动机爆震的方法，包含以下步骤：

由感测发动机振动的加速度计生成模拟传感器信号；以及

从所述模拟传感器信号中按帧提取数字信号以识别所述数字信号中的预定基音频率和任何短期能量增加；

如果在帧中检测到所述预定基音频率和短期能量增加，则生成爆震检测信号。