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CN111089729A - 用于借助固体声音传感器对组件维护预告的方法和系统 - Google Patents

用于借助固体声音传感器对组件维护预告的方法和系统 Download PDF

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CN111089729A CN201911005597.8A CN201911005597A CN111089729A CN 111089729 A CN111089729 A CN 111089729A CN 201911005597 A CN201911005597 A CN 201911005597A CN 111089729 A CN111089729 A CN 111089729A
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Abstract

本发明涉及用于借助固体声音传感器对内燃机的组件进行维护预告的方法和系统，其提供了对所分析的构件、特别是对气门间隙维护预测的可能性，所述气门间隙作为对于换气阀的气门机构磨损的量度。为此，固体声音传感器的测量信号在所属的分析电子装置中首先被同步、解码并且经受信号变换。对于内燃机的所检查的工作循环特征性的频谱图用作特定于所应用的内燃机适配的回归模型的输入参量，所述频谱图是信号转换的结果，所述回归模型计算当前的气门间隙并且预测该磨损机构的进一步发展。如果将按照本发明的方法应用到用作车队的车辆的驱动装置的结构相同的内燃机上，则因此能够改善用于整个车队维护的资源协调并且进行特定的维护预告。

Description

用于借助固体声音传感器对组件维护预告的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1所述的用于借助固体声音传感器对内燃机的、特别是气门机构的组件进行维护预告的方法。本发明还涉及一种用于对内燃机的组件进行维护预告的系统。
背景技术
在考虑用于控制点火时刻的固体声音传感器的内燃机中，所述控制在最初步的实施方式中通过在点火过程期间采集在燃烧室的区域中的振动信号进行。将在此为爆震传感器的固体声音传感器的信号与参考值相比较。根据与该参考值的偏差，在时间上移动气缸的点火时刻。在当前的现有技术中在内燃机中存在对于固体声音或爆震传感器的其他的应用。因此，通过所采集的爆震信号推断出故障点火或构件损坏。在双燃料发动机、例如柴油-燃气-双燃料运行中，有利的是使用爆震传感器以用于调整在燃气运行中各个气缸的点火时刻。此外，爆震传感器特别是在大功率发动机中应用于磨损识别，优选用于气门机构磨损。
在专利文献DE3004605C2中介绍了一种用于测量内燃机的气门间隙的方法，其中，利用爆震传感器来采集来自内燃机的燃烧室的声学信号。在特定的测量窗口中分析所采集的信号并且将其与参考值相比较。如果所述测量值超过参考值，则该差别的电子分析的结果是对于过大的气门机构间隙的指征。为了减少计算功率和数据量，用于探测换气阀的打开和/或关闭噪声的测量窗口仅在关键的时间范围内开启。在此，要分析的信号是在所述时间范围之内的单个频率的或频谱的幅值。所述时间范围以如下方式最小化，即，隐去干扰信号、如内燃机的爆震噪声。在气门间隙的正常状态中采集并且存储所述参考信号。
在专利文献DE19917772B4中公开一种气门间隙监控设备，其优选应用于具有共轨喷射技术并且在没有液压的气门间隙调整的情况下的自点火的内燃机。在此，一个或多个爆震传感器安装在一个或多个喷油阀中。同样在定义的测量窗口中进行信号采集，以便减少计算时间和干扰信号的影响。所述测量窗口相应地包括换气阀的关闭过程，周期性地以确定的时间间隔激活所述测量窗口或可以在内燃机的关键的运行状态中接通所述测量窗口。在此，冷起动或满负荷运行称为内燃机的所述关键的运行状态。与现有技术相类似地，在频率幅值方面分析在所述测量窗口之内所采集的数据并且将其与事先存储的极限值相比较。在此，通过电子分析单元定性地评价存在的气门间隙。附加地，由此推断出可能的气门机构磨损并且检查喷油阀的功能性。存储测量数据并且创建维护历史。利用所述维护历史和气门间隙监控能实现基于状态的维护间隔，从而内燃机的气门机构的维护不再按照固定间隔、而是可以在输入维护信息之后才进行。
在公开文献KR20180020390A中公开一种用于借助爆震传感器监控气门机构的方法，其中，通过爆震传感器和所属的分析电子装置进行对在气门机构上的爆震、故障点火以及损害的监控。使爆震传感器的信号数字化并且将其传递到分析电子装置的两个分开的分析区域上。所述两个分析区域对爆震传感器的信号按照确定的频带来滤波。一个分析区域对爆震传感器的信号按照预先确定的对于爆震特征性的频带来滤波，而另一个分析区域对爆震传感器的信号按照预先确定的对于故障点火特征性的频带滤波。如果在气缸中识别出爆震，则将该信息传送到分析电子装置的控制器上，由此使喷射适配到相应的气缸中。如果在所述另一个分析区域中识别出阀的故障点火或损坏，则将该信息传送到分析电子装置的控制器上并且持续地监控相关的气缸。附加地，可以输出警告和/或停止内燃机。
用于借助固体声音传感器识别气门机构磨损的现有技术的特征基本上在于，通过一个或多个爆震传感器的信号在与内燃机的运行点有关的时间窗中收取并且分析测量数据。所述时间窗优化为，使得其对于分析测量数据需要尽可能小的计算功率，并且通过尽可能少的数据能够做出关于气门间隙的定性的结论。为此，以预先确定的时间间隔、例如在换气阀的关闭过程期间激活时间窗，或者在满载的情况下或者在内燃机的冷起动期间接通时间窗。通过将相关的频率的幅值与预先确定的参考值相比较进行关于故障情况的定性的分析。借助对独立的各频率范围分开地分析能够将各故障情况归因于不同的原因、如气门间隙、故障点火或构件损坏。特别是在大功率发动机的情况下，固定间隔能够通过以所述方式记录的维护历史扩展到基于状态的维护间隔。
从用于借助固体声音传感器识别气门机构磨损的现有技术中得出的缺点在于，将所选择的用于收取测量数据的测量窗口以特别的量度如下最小化，以便符合受限的计算功率。然而，频率幅值相对于参考值的比较仅允许关于气门间隙的定性的结论。而划分成预先确定的频率范围以用于确定磨损原因的缺点在于，在内燃机的气缸头之内不同的磨损机构的频率分散在宽的频谱范围上，由此再次按照应用地给出对存在的信息的限定。此外，基于状态的维护间隔仅在超过极限值时给出磨损警告。
发明内容
本发明的目的在于，提供用于借助固体声音传感器基于定量的磨损确定、特别是关于气门间隙对内燃机的组件进行维护预告的方法和系统。在此，应该将磨损计算为实际的物理值并且预告特定的维护情况。
所述目的通过一种按照权利要求1所述的用于借助固体声音传感器对内燃机的组件维护预告的方法和一种用于对内燃机的组件进行维护预告的系统实现，其能实现关于所计算的磨损的定量的结论。
按照本发明的方法应用到内燃机的组件上，所述内燃机具有至少一个气缸头，在所述气缸头中设置至少一个气缸，其中，活塞通过连杆可运动地设置在气缸内。气缸与活塞的端面一同形成内燃机的工作空间，通过换气阀将工作介质输送给所述工作空间并且将其抽出。通过所述方法对于分析其磨损状态的组件可以是机械构件、例如特别是气门机构，亦或活塞、轴承、喷油阀或涡轮增压器。按照本发明的方法基本上包括普遍的方法步骤：
-推导数学回归模型，
-采集测量信号，
-预处理测量数据，
-计算磨损状态，
-传输数据，
-进一步处理数据。
在此，数学回归模型是决定性的工具，以便由输入参量检查内燃机的所观察的组件的磨损状态，所述输入参量可以是固体声音传感器的测量信号。对于气门机构磨损的应用情况，内燃机的要分析的组件是换气阀并且将气门间隙监控为对于磨损状态的量度。数学回归模型的推导描述迭代的过程，其中，所述回归模型必须通过机器学习与所应用的内燃机相协调。为此需要处理来自内燃机的不同的运行点的多个测量数据。因此，回归模型的推导特别是处于目标冲突中，即，通过处理复杂的测量数据产生尽可能精确的分析而同时防止过适于示例测量数据。因此按照本发明，在推导回归模型的第一步骤中，调整在内燃机的换气阀中的预先确定的气门间隙。备选地，内燃机的模拟要分析的组件的基本功能的子系统也可以设置在组件试验台上。在一种有利的实施方式中，在所述组件试验台上检查气缸头和气门机构。在第二步骤中，将内燃机的运行状态调整到预先确定的运行点。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，调整静止的运行点，其中，内燃机在发动机试验台上运行。所述内燃机的静止的运行点由转速与负载的组合得出，其中所述转速保持恒定。备选地，内燃机可以在车辆或其他的装置中运行，从而可调整内燃机的定义的气门间隙和定义的运行状态。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，其中，内燃机的模拟要分析的组件的基本功能的子系统在组件试验台上运行，与实际的内燃机的运行状态相类似地调整所述子系统的运行状态。在下一步骤中，由一个或多个固体声音传感器采集测量信号。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，固体声音传感器是爆震传感器。以合适的方式和方法符合应用地设计所述爆震传感器的数量和位置。按照本发明有利地，使用单个爆震传感器，其以如下方式定位，使得所述爆震传感器设置在与要分析的组件的紧邻附近并且在所述爆震传感器的轴向的定向中按照振动传播的优选方向同轴地定向。对于气门机构磨损的应用情况，所述爆震传感器集成在气缸头中、具有与气缸头的所有气缸间隔开的最小的距离并且在所述爆震传感器的功能上的轴向的定向中与所述气缸同轴地定向。备选地，固体声音传感器可以是任何其他的振动采集器，通过所述振动采集器可以检测内燃机的要分析的组件的振动状态。振动采集器在内燃机或子系统上的定位特别是在结构上受限的，由此所述振动采集器的布置结构是声学上优化的位置与存在的几何结构的折衷。所述一个或多个振动采集器可以以简单的方式和方法加装到已经存在的孔或螺纹套管接头上。备选地，可以将已经集成到内燃机中的爆震传感器用作振动采集器。在此，为了合适地信号采集而可变地设计所述振动采集器的数量和位置。在下一步骤中，将固体声音传感器的测量信号传送到分析电子装置上。所述分析电子装置可以是其中运行内燃机的车辆或设备的已经存在的控制器的部分或者是是附加的计算单元，所述附加的计算单元设置在所述车辆或装置中或外部的中央服务器上。在下一步骤中，将所采集的测量信号根据内燃机的特征状态在时间上同步。在气门机构磨损的应用情况中，所述特征状态与在内燃机的工作循环之内的时间范围有关并且可以通过曲柄角定义。按照本发明有利地，进行所述测量数据与第一气缸的高压阶段的上死点的同步。备选地，可以在工作循环开始的时刻触发所述测量信号采集，从而取消事后的测量信号同步。为此可能需要附加的装置和测量技术。在用于处理来自多个工作循环的测量信号的下一步骤中，以如下的方式解码所述测量信号，使得各个测量数据分别与工作循环的相同的事件相关联。这些事件可以通过内燃机的曲柄角来描述。为此可以使用齿轮编码器。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，其中，所述回归模型的推导借助设置在发动机或构件试验台上的内燃机或内燃机的子系统来实施，附加地使用激光测量技术，以便检测气门升程曲线并且因此支持测量数据同步或解码。备选地，可以附加地应用其他的装置和方法，以便检测气门升程曲线或另外的特征参量，所述气门升程曲线或参量辅助测量数据同步和/或解码。在下一步骤中，按照这样准备的测量数据经受信号变换。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，所述信号变换是傅立叶分析。备选地，可以应用用于信号变换的其他方法。分别对于测量内燃机的工作循环进行所述信号变换，所述工作循环相应于0至720°KW的曲柄角范围。在此，模拟不同的频率。对于气门机构磨损的应用情况，按照本发明有利地分析0至30kHz的频率范围，由此覆盖与该振动激励相关的固体声音区域。与工作循环有关的用于测量数据组的测量数据的信号变换的结果是特征性的频谱图，所述测量数据组由内燃机的定义的运行状态的定义的气门间隙以及固体声音传感器的定义的位置组成。因此，在频谱图中在0至720°KW之间的曲柄角和0至30kHz之间的频率上示出声学的幅值。备选地，可以分析各种其他的频率范围，如果所述频率范围对于组件的磨损状态是重要的话。频谱图的包括曲柄角、频率和频率幅值的控制点以下被称为“特征”。每个频谱图根据分辨率产生确定数量的特征。按照本发明有利地，对于曲柄角的分辨率选择5°KW的增量，从而产生对于频谱图的相应数量的特征。备选地，可以选择各种合适的且在所必需的计算功率方面经济的分辨率。在下一步骤中，汇总用于不同的测量数据组的频谱图并且将其用作用于数学回归模型的基本数据，所述数学回归模型在下一步骤中首先被预选。按照本发明有利地，使用以用于机器学习的支持向量机为基础的回归模型。备选地，可以使用各种其他的用于形成数学回归模型的方法。将全部的测量数据组的频谱图提供到所述回归模型中。在下一步骤中，可以以所述回归模型的结果为基础适配所述一个或多个固体声音传感器的位置，目的是使由回归模型计算的与所述预调整的磨损状态的偏差最小化。在下一步骤中，以如下方式和方法对用于要创建的回归模型的模型训练的测量数据滤波，使得结果数据的分散最小化。利用经滤波的测量数据可以重复迭代步骤，其中可以进一步适配所述回归模型与所述一个或多个固体声音传感器的位置。在下一步骤中，减少频谱图的存在的特征。频谱图的不相关的或冗余的特征的减少导致模型品质的提高，然而过小数量的特征导致信息损失。在此，可以优化各种数量的特征，如果由此能够导致回归模型的模型品质改善的话。在最后的步骤中，现在分析回归模型的结果。利用所获得的信息可以进行对于回归模型的模型训练的另一个迭代。按照本发明有利地，对于气门机构磨损的应用情况，如此长时间地训练回归模型直至达到足够准确的模型品质。对于足够准确的模型品质能够接近0.01的测量精度，这符合现有技术的通常的测量方法中的测量精度。在该状态中，结束数学回归模型的推导和因此将按照本发明的方法适配到所应用的内燃机和要分析的磨损状态上。
现在将以这样的方式创建的回归模型应用在按照本发明的方法中。在按照本发明的方法的第一方法步骤中，进行测量信号的检测。如果进行用于分析磨损状态的解控，则将由固体声音传感器检测的测量信号导入到按照本发明的方法中。将该解控与解控条件相结合，其中对于给予解控，必须满足全部的解控条件。所述解控条件持续地被分析电子装置检查并且包括由其他的单元采集的内部的计算参量或状态参量。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，所述解控条件包括内燃机的转速和/或转矩和/或通过内燃机驱动的车辆的速度和/或流体温度和/或所述方法的直接至今相继地执行的数量。转速、转矩和流体温度、例如油温或冷却水温度代表对于内燃机的运行状态的量度。备选地，可以将另外的状态参量和/或计算参量考虑为解控条件。按照本发明有利地，在内燃机的静止的运行点和/或在通过内燃机驱动的车辆的静止的行驶运行期间满足解控条件。内燃机的静止的运行点可以通过恒定的转速和/或恒定的转矩以及在油温和冷却水温度处于定义的值的情况下描述。车辆的静止的行驶运行可以通过恒定的速度描述。在此，内燃机的静止的运行点以及静止的行驶运行称为正常运行。备选地，可以通过按照本发明的方法在内燃机的各种其他的运行状态中进行用于处理所述一个或多个固体声音传感器的测量信号的解控，只要所属的回归模型在这些运行状态中可以模拟所要求的模型品质。提供用于解控条件的信息的另外的单元可以是提供内部的计算参量的控制器和/或检测附加的测量信号的传感器。可自由地适配用于解控条件的参数并且在将按照本发明的方法用于相应的内燃机之前使用所述参数。此外，所述参数能同样地应用为用于结构相同的内燃机的标准参数。按照本发明有利地，分析内燃机的正常运行并且将相应组件的磨损直接确定为实际的值。
在按照本发明的方法的另一个方法步骤中，与推导回归模型相类似地在同步测量信号、解码测量数据和创建频谱图方面通过分析电子装置预处理由所述一个或多个固体声音传感器采集的测量信号。按照本发明有利地，所述分析电子装置处于车辆或系统中，在所述车辆或系统中应用内燃机，从而“车载”地进行测量信号处理。在按照本发明的方法的另一种有利的实施方式中，将所述一个或多个固体声音传感器的测量信号通过数据传输单元和局部的和/或移动的数据连接加载到中央服务器上，其中，所述分析电子装置设置在应用内燃机的车辆或系统之外并且处理所述服务器的数据。
在按照本发明的方法的另一个方法步骤中，计算用于磨损状态的值。为此，将对于内燃机的所分析的工作循环创建的频谱图应用到对于所使用的内燃机适配的回归模型上。所述回归模型表征固体声音中的基本模式，从而由频谱图的所选择的特征确定对于磨损状态的量度。在气门机构磨损的应用情况中，相应地计算气门间隙。同时重新检验解控条件，从而在给予解控的情况下，通过所述一个或多个固体声音传感器在测量技术上检测内燃机的另外的工作循环。在未给予解控的情况下，由现在出现的多个用于磨损状态的所计算的值形成平均值，所述平均值代表磨损状态的计算的结果。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，解控条件是磨损状态的直接连续地进行计算的数量，从而可以限制测量数据组的最大数量，所述测量数据组用于形成用于磨损状态的值的平均值。按照本发明有利地，在正常运行中用于形成用于磨损状态的值的平均值的所述值的最大数量限制为五个。备选地，可以应用各种其他的数量。此外有利地，根据内燃机的运行状态动态地适配用于形成平均值的值的数量。
在按照本发明的方法的下一方法步骤中，进行结果数据的传输。将分析电子装置的结果数据传输到内燃机的控制器上和/或中央服务器和/或各种其他的可以进一步处理数据的单元上。在按照本发明的方法的一种有利的实施方式中，将分析电子装置的信息接口与车辆的数据网络相连接，从而网络内部地进行将结果数据传输到内燃机的控制器上，其中内燃机设置为车辆中的驱动单元。同时，将结果数据经由存在于所述分析电子装置之中的数据传输单元通过移动的数据连接传输到中央服务器上。
在按照本发明的方法的最后的步骤中，进行结果数据的进一步处理。在一种有利的实施方式中，在内燃机的控制器上和中央服务器上将组件的通过回归模型确定的磨损状态进一步处理为结果。在控制器中，所述磨损状态用作诊断值并且在此可以关于是否超过极限值来监控所述磨损状态以及将其作为内部的计算参量继续使用。在车辆中的内燃机的气门机构磨损的应用情况中，监控气门间隙并且在超过极限值的情况下可以在车辆中指示警告和/或维护提示。附加地，气门间隙是换气阀的打开和关闭时间改变的提示，由此可以适配内燃机的控制器的热力学的计算。因此，关于对内燃机的燃烧位置的改善的认识能够对燃烧产物具有正面影响。可以在按照本发明的方法的不同阶段中开始进一步处理在中央服务器上的数据。按照本发明有利地，将通过分析电子装置所查明的磨损状态传输到中央服务器上并且以统计学的分析的形式进一步处理。在按照本发明的方法的另一种有利的实施方式中，已经将预处理的频谱图传输到中央服务器上，其中，在该服务器上扩展所述分析电子装置的部分。在此，在该服务器上应用回归模型，由此在外部计算内燃机的磨损状态。所述磨损状态的结果可以通过移动的数据连接再次传输到内燃机的控制器上。备选地，将所述一个或多个爆震传感器的测量信号传输到中央服务器上，其中，在该服务器上扩展整个分析电子装置。在此，同样在中央服务器上外部地进行整个测量数据预处理、如同步测量信号、解码测量数据和变换信号。磨损状态的结果可以通过移动的数据连接再次传输到内燃机的控制器上。备选地，来自按照本发明的方法的各种其他的方法步骤的信息和数据要么可以在中央服务器上外部地被处理、要么在其中应用相应的内燃机的车辆或装置中本地内部地被处理。在车辆中的内燃机的气门机构磨损的应用情况中，通过所传输的气门间隙在中央服务器上构建、存储并且利用每个新的诊断更新对于车辆的磨损历史。通过对车辆的或具有结构相同的内燃机的车队的数据组的统计学的预处理可以针对其他的组件的不同的分析方法训练按照本发明的方法。通过关于相应的特定的磨损机构的认识，可以与相应经训练的回归模型相结合地创建关于不同的磨损机构的磨损历史。如果对磨损历史外插，则可以在添加关于内燃机的其他的数据和其应用的情况下不仅预告组件的失效时间，而且预告特定的维护情况。因此，能够减少各个维护措施，高效地设计备用件管理以及优化计划和机器使用。
此外，本发明还涉及一种用于对内燃机的组件进行维护预告的系统，所述系统包括：
·设置在内燃机上的一个或多个固体声音传感器，所述固体声音传感器设置为用于采集测量信号并且将所述测量信号传送到分析电子装置上；
·设置在内燃机的控制器或者中央服务器上的分析电子装置，所述分析电子装置包括
-同步装置，其设置为用于将所述测量信号按照内燃机的特征状态在时间上同步或者在时间上触发，
-解码装置，其设置为用于将在时间上同步的或者触发的测量信号解码成测量数据，
-变换装置，其设置为用于由所述经解码的测量数据产生频谱图，
-回归装置，其设置为用于由所述频谱图产生磨损分析结果，
-磨损确定装置，其设置为用于由所述磨损分析结果形成平均值；
·数据传输装置，其设置为用于将所述平均值传送到控制器或者中央服务器上；
·至少一个控制器，其设置为用于检查用于诊断组件的磨损状态的解控条件和进一步处理所述平均值；
·至少一个中央服务器，其设置为用于从数据传输装置采集平均值或者由所述平均值计算维护预告。
按照本发明的一种实施方式，所述一个或多个固体声音传感器是爆震传感器，其中，至少一个爆震传感器与所述一个或多个要分析的组件间隔开最小距离地设置，以及所述爆震传感器的轴向的定向接近所提到的组件的振动传播的优选方向。
附图说明
本发明另外的特征、应用可能性和优点由对本发明的各实施例的后续的说明参考示意性示出的各附图得出。
图中：
图1示出按照本发明的方法的示意的流程图，其中，内燃机和分析电子装置设置在车辆中并且将磨损状态的结果传输到中央服务器上以用于进一步处理。
图2示出用于推导用于确定内燃机的组件的磨损状态的数学回归模型的示意的流程图。
图3示出按照本发明的方法的示意的流程图，其中，内燃机和分析电子装置设置在车辆中并且将频谱图传输到中央服务器上以用于分析和进一步处理。
图4示出按照本发明的方法的示意的流程图，其中，内燃机设置在车辆中并且分析电子装置设置在中央服务器上，其中，将测量信号传输到中央服务器上，以用于测量数据预处理、分析和进一步处理。
具体实施方式
在未示出的内燃机上进行按照本发明的方法的测量数据的收取和适配，其中，内燃机的气缸头作为子系统在未示出的组件试验台上运行。内燃机是用于在商用车中使用的具有12升工作容积的六缸柴油机。
在图1中示出按照本发明的方法的示意的流程图。未示出的内燃机作为驱动单元设置在机动车1中。在内燃机的气缸头上安装以爆震传感器形式的固体声音传感器2。此外，在车辆内设置分析电子装置3，所述分析电子装置具有对于爆震传感器2、内燃机的控制器以及数据传输单元4的接口。数据传输单元4可以将分析电子装置3的数据通过移动和/或本地的数据连接加载到中央服务器5上。在内燃机中，气门间隙应该确定为对于气门机构磨损的量度。对于应用按照本发明的方法的初始状态是运行内燃机6。在内燃机运行6的情况下，持续地监控7用于诊断气门间隙的解控条件。所述解控条件包含内燃机的转速、车辆速度、油温和冷却剂温度以及已经连续地诊断气门间隙的数量。如果给予解控条件，则给予8用于测量信号采集的解控并且由爆震传感器2产生的测量信号被导入到激活的测量信号采集9中。激活的测量信号采集9在此意味着将所采集的测量信号传送到分析电子装置3上。如果不满足解控条件，则不将测量信号传送到分析电子装置3上。而将爆震传感器2的测量信号传送到内燃机的控制器上并且用于控制器内部的其他功能。在测量数据预处理的第一步骤中，在时间上同步10在分析电子装置3中所采集的测量信号。在此，将所述测量信号在内燃机的工作循环之内通过曲柄角同步到第一气缸的高压阶段的上死点上。在下一步骤中，解码所述测量数据并且使其与工作循环的相同的事件相关联11。在测量数据预处理的最后的步骤中，所述测量数据经受信号变换。在此，所述信号变换由傅立叶分析12组成。傅立叶分析12的结果是对于所记录的工作循环的频谱图13。所述频谱图13用作数学回归模型14的输入参量并且与所述数学回归模型一同实施气门间隙分析15。在此，分析在回归模型14中对于气门间隙典型的频率并且确定对于气门间隙17的量度。同时重新检查7解控条件，从而在给予解控8的情况下，重新分析在内燃机的相同的运行点的测量信号。在查明了五个连续的气门间隙之后，停止用于重新遍历所述方法的解控。由现在最多五个所收集的气门间隙形成16平均值，于是所述平均值代表对于实际的气门间隙17的量度。在下一步骤中，将所查明的气门间隙17借助数据传输单元4传输18到中央服务器5、19上和内燃机的控制器21上。在内燃机的控制器上，气门间隙17用作在故障管理中和/或在另外的函数中的输入参量。在中央服务器5上以如下方式和方法进行气门间隙的进一步处理20，使得创建对于车辆的气门间隙和维护历史，所述方式和方法为：使气门间隙进入到统计学的车队分析中，以及计划特定的维护投入并且协调必需的资源使用。
在图2中示出示意的用于推导数学回归模型14以及将按照本发明的方法适配于所使用的内燃机的流程图。在此，由定义的气门间隙、传感器位置以及转速与负载的组合查明测量数据。在第一步骤中，调整23用于试验而选择的气门间隙。对于适配于内燃机的气门机构的区域分析所述气门间隙。所述转速-负载-组合由发动机特性曲线簇的对于内燃机特征性的控制点形成。加装爆震传感器并且将其安装在内燃机的气缸头上已经存在的螺纹套管接头中的不同的位置上。内燃机以其气缸头的形式作为子系统由组件试验台22运行。在第一步骤中，在全部的换气阀中调整23所定义的气门间隙，并且在第二步骤中调整24内燃机的子系统的所定义的运行点。接着的步骤在通过爆震传感器2采集测量信号和传送测量信号9并且借助分析电子装置3同步测量信号10、解码测量数据11、变换信号12和创建频谱图13方面与按照本发明的方法的步骤相类似地进行。在下一步骤中，将频谱图13的这样收集的测量数据组汇总25在结果矩阵中并且提供26到第一回归模型中。基于第一回归模型26的结果，实施用于优化模型品质的下面的步骤。在下一步骤中，适配27所选择的传感器位置，从而可以重新评价回归模型26。在下一步骤中，对频谱图的测量数据滤波28，从而提高模型的选择性。在该步骤之后，可以重新适配传感器位置27以及回归模型26。在下一步骤中，减少29频谱图13的特征，其中去除不相关且冗余的特征。在该步骤之后，可以重新适配测量数据滤波28以及传感器位置27。在最后的步骤中，评价30当前的迭代的结果并且要么进行另一个迭代，以便进一步改善模型品质，要么结束推导回归模型并且回归模型14已创建好。
在图3中示出按照本发明的方法的示意的流程图，其中，内燃机和分析电子装置3设置在车辆中并且将频谱图传输到中央服务器5上，以用于分析并且进一步处理。所述方法步骤在运行内燃机6、检查解控条件7、给予解控8、通过爆震传感器2采集测量信号并且将其传送9到分析电子装置3上、同步测量信号10、解码测量数据11、变换信号12和创建频谱图13方面与按照图1的按照本发明的方法的实施方式相类似。所创建的频谱图13通过数据传输单元4传输18到中央服务器5上。同时重新检查7解控条件，从而在给予解控8的情况下，重新分析在内燃机的相同的运行点的测量信号。在查明了五个相继的气门间隙之后，停止用于重新执行所述方法的解控。频谱图13的所传输的数据19用作实施气门间隙分析15的数学回归模型14的输入参量。在此，在回归模型14中分析对于气门间隙典型的频率，所述回归模型将气门间隙17确定为实际的值。由现在最多五个所收集的气门间隙形成16平均值，于是所述平均值代表对于实际的气门间隙17的量度。在下一步骤中，将所查明的气门间隙17借助数据传输单元4传输18到内燃机的控制器上并且在服务器20上以如下方式和方法进一步处理所述气门间隙17，使得创建对于车辆1的气门间隙和维护历史，所述方式和方法为：使所述气门间隙17进入到统计学的车队分析中，以及计划特定的维护投入并且协调必需的资源使用。在内燃机的控制器上，气门间隙17用作在故障管理中和/或在另外的函数中的输入参量。在中央服务器上进行气门间隙17的进一步处理20。
在图4中示出按照本发明的方法的示意的流程图，其中，内燃机设置在车辆中并且分析电子装置3设置在中央服务器5上，其中，将测量信号传输到中央服务器上，以用于预处理、分析和进一步处理所述测量数据。所述方法步骤在运行内燃机6、检查解控条件7、给予解控8和通过爆震传感器2采集9测量信号方面与按照图1的按照本发明的方法的实施方式相类似。所采集的测量信号9通过数据传输单元4传输18到中央服务器5上。所述分析电子装置3耦合到中央服务器5上。在同步测量信号10、解码测量数据11、变换信号12和创建频谱图13、借助回归模型14分析气门间隙15和形成平均值16的方法步骤方面与按照图1的按照本发明的方法的实施方式相类似地分析传输到中央服务器5上的数据19。在此，在给予解控8之后，由爆震传感器采集9直至五个相继的工作循环的测量数据并且将其传输18到中央服务器5上。在下一步骤中，将所查明的气门间隙17借助数据传输单元4传输18到内燃机的控制器上并且在服务器20上以如下的方式和方法进一步处理所述气门间隙17，使得创建对于车辆的气门间隙和维护历史，所述方式和方法为：使气门间隙17进入到统计学的车队分析中，以及计划特定的维护投入和协调必需的资源使用。在内燃机的控制器上，所述气门间隙17用作在故障管理中和/或在另外的函数中的输入参量。在中央服务器5上进行气门间隙17的进一步处理20。
附图标记列表
1 机动车
2 固体声音传感器
3 分析电子装置
4 数据传输单元
5 中央服务器
6 运行中的内燃机
7 检验解控条件
8 给予解控
9 采集测量信号
10 同步测量信号
11 解码测量数据
12 变换信号
13 频谱图
14 回归模型
15 分析气门间隙
16 形成平均值
17 气门间隙
18 传输数据
19 在服务器上的数据
20 进一步处理数据
21 在控制器上的数据
22 试验台
23 调整气门间隙
24 调整运行点
25 汇总测量数据
26 预选回归模型
27 适配传感器位置
28 对测量数据滤波
29 减少特征
30 评价结果

Claims (12)

1.用于借助固体声音传感器(2)对内燃机的组件进行维护预告的方法，其中，通过一个或多个固体声音传感器(2)采集内燃机的组件的振动，其特征在于，在内燃机运行期间持续地检验(7)用于诊断内燃机的组件的磨损状态的解控，其中，设置在内燃机上的一个或多个位置上的所述一个或多个固体声音传感器(2)采集(9)测量信号并且将所述测量信号传送到分析电子装置(3)上，将所述测量信号按照内燃机的特征状态在时间上同步(10)或者在时间上触发测量信号采集，将在时间上同步的或触发的测量信号解码(11)成测量数据，经解码的测量数据经受信号变换(12)，由所述信号变换创建一个或多个频谱图(13)，所述一个或多个频谱图(13)在分析电子装置(3)中由一个或多个数学回归模型(14)来分析以及同时重新检验(7)用于诊断内燃机的组件的磨损状态的解控，在给予解控(8)的情况下，重新进行在通过所述一个或多个固体声音传感器(2)采集信号(9)时所开始的过程，直至解控消失，由以所述方式产生的分析结果形成(16)平均值，从而所述平均值代表对于所分析的组件的磨损的量度，将该平均值传输(18)到进一步处理所述平均值的另外的单元。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内燃机的组件特别是包括气门机构和/或活塞和/或轴承和/或喷油阀和/或涡轮增压器。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于诊断内燃机组件的磨损状态的解控包括转速和/或转矩和/或速度和/或流体温度和/或所述方法的直接至今相继地执行的数量。
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述固体声音传感器(2)的位置优化为与所述一个或多个要分析的组件间隔开最小的距离，以及所述固体声音传感器(2)的轴向的定向接近振动传播的优选方向。
5.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述固体声音传感器(2)是爆震传感器。
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述内燃机的用于同步(10)测量信号的特征状态是曲柄角。
7.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述信号变换(12)是傅立叶分析。
8.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过机器学习优化所述回归模型(14)的参数化，将测量数据与所述回归模型相比较并且将所述回归模型的分析结果评价为对于磨损状态的量度。
9.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述磨损状态是间隙和/或尺寸稳定性和/或形状稳定性和/或表面特性和/或功能优越性。
10.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对其传输所述平均值(16)的另外的单元包括内燃机的控制器(21)和中央服务器(19)，在所述控制器上，将所述平均值处理为在另外的函数中的输入参量，在所述中央服务器上，创建磨损和维护历史和/或推导对结构相同的内燃机的统计学的车队分析和/或实施特定的维护投入的计划和/或计划资源的协调。
11.用于对内燃机的组件进行维护预告的系统，所述系统包括：
·设置在内燃机上的一个或多个固体声音传感器(2)，所述固体声音传感器设置为用于采集测量信号并且将所述测量信号传送到分析电子装置(3)上；
·设置在内燃机的控制器(21)或者中央服务器(5)上的分析电子装置(3)，所述分析电子装置包括
-同步装置(10)，其设置为用于将所述测量信号按照内燃机的特征状态在时间上同步或者在时间上触发，
-解码装置(11)，其设置为用于将在时间上同步的或者触发的测量信号解码成测量数据，
-变换装置(12)，其设置为用于由所述经解码的测量数据产生频谱图(13)，
-回归装置(14)，其设置为用于由所述频谱图(13)产生磨损分析结果(15)，
-磨损确定装置(16)，其设置为用于由所述磨损分析结果(15)形成平均值；
·数据传输装置(4)，其设置为用于将所述平均值传送到控制器(21)或者中央服务器(5)上；
·至少一个控制器(21)，其设置为用于检查用于诊断组件的磨损状态的解控条件(7)和进一步处理所述平均值；
·至少一个中央服务器(5)，其设置为用于从数据传输装置(4)采集平均值并且由所述平均值计算维护预告。
12.按照权利要求11所述的系统，其特征在于，所述一个或多个固体声音传感器(2)是爆震传感器，其中，至少一个爆震传感器与所述一个或多个要分析的组件间隔开最小距离地设置，以及所述爆震传感器的轴向的定向接近所提到的组件的振动传播的优选方向。
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