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DE102006048730A1 - Measuring device e.g. engine test stand, measuring accuracy determining device for e.g. passenger car, has module implementing measurement during operation of measuring device for online determination of plausibility of measuring data - Google Patents

Measuring device e.g. engine test stand, measuring accuracy determining device for e.g. passenger car, has module implementing measurement during operation of measuring device for online determination of plausibility of measuring data Download PDF

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DE102006048730A1
DE102006048730A1 DE102006048730A DE102006048730A DE102006048730A1 DE 102006048730 A1 DE102006048730 A1 DE 102006048730A1 DE 102006048730 A DE102006048730 A DE 102006048730A DE 102006048730 A DE102006048730 A DE 102006048730A DE 102006048730 A1 DE102006048730 A1 DE 102006048730A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measurement
measuring device
measuring
error
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006048730A
Other languages
German (de)
Inventor
Hanno Dr. Ihme-Schramm
Andreas Flohr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Publication of DE102006048730A1 publication Critical patent/DE102006048730A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/02Details or accessories of testing apparatus

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The device has a module implementing a dead time testing before start of operation of a measuring device. Another module implements measurement during start of operation of the measuring device for determining the reproducibility of the measuring data. A third module is provided for implementing a basic measurement during current operation of the measuring device for online determination of the plausibility of the measuring data. An independent claim is also included for a method for determining measuring accuracy of a measuring device e.g. engine test stand.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Messgenauigkeit einer Messeinrichtung.The The invention relates to a method and a device for determination the measuring accuracy of a measuring device.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Messeinrichtung um eine Prüfstandseinrichtung, insbesondere um einen Motorprüfstand.Preferably If the measuring device is a test bench device, in particular an engine test bench.

Mittels dem Verfahren und der Vorrichtung soll die Messgenauigkeit an der Prüfstandseinrichtung, insbesondere bei dem Motorprüfstand, erfasst bzw. überwacht werden sowie Fehler oder Abweichungen zur Anzeige gebracht werden.through the method and the device, the measurement accuracy of the Test facility especially in the engine test bench, recorded or monitored will be displayed as well as errors or deviations.

Moderne Verbrennungsmotoren aus dem PKW- oder NFZ-Bereich erfordern für die Erfüllung der Abgasgesetzgebung und die stetig steigenden Anforderungen bezüglich Leistung, Fahrbarkeit und Verbrauch einen immer höheren Applikationsaufwand.modern Internal combustion engines from the passenger car or commercial vehicle sector require for the fulfillment of the Emissions legislation and the ever-increasing demands for performance, Driveability and consumption an ever higher application effort.

Die Anzahl der Aktoren, die Einfluss auf die Verbrennung, die Leistung und das Abgasverhalten nehmen, nimmt stetig zu. Inzwischen müssen fast für jeden Motor folgende Stell- oder Regelgrößen optimiert werden:

  • – Drosselklappe
  • – Zündzeitpunkt oder Förderbeginn
  • – Vor- und Nacheinspritzungen
  • – Variable Turbolader oder Abgasventile
  • – Klappen zur Beeinflussung der Zylinderinnenströmung
  • – Ventilhub, Dauer und Winkellage
  • – AGR-Rate
  • – Sekundärluft
  • – Einspritzdruck
The number of actuators that influence combustion, performance and emissions is steadily increasing. In the meantime, the following actuating or controlled variables must be optimized for almost every motor:
  • - Throttle
  • - Ignition point or start of delivery
  • - Pre and post injections
  • - Variable turbocharger or exhaust valves
  • - Flaps for influencing the cylinder internal flow
  • - Valve lift, duration and angular position
  • - EGR rate
  • - secondary air
  • - Injection pressure

Um die genauen Optima und Einstellungen am Motor bestimmen zu können, steigt neben der Anzahl der Aktoren und der Anzahl der Messpunkte auch die Anzahl der Messgrößen stetig an.Around to determine the exact Optima and settings on the engine increases in addition to the number of actuators and the number of measuring points, too the number of measured variables is steady at.

Obwohl die Qualität der Messgeräte in den letzten Jahren zugenommen hat, ist der Ausfall eines Sensors oder die falsche Kalibrierung desselben noch immer Hauptursache für Fehlmessungen und damit verbundene Zusatzaufwände.Even though the quality the measuring devices has increased in recent years, is the failure of a sensor or the wrong calibration of the same is still the main cause for incorrect measurements and associated additional expenses.

Ein vorzugsweise auf einem Zusatzrechner vorliegendes Programm soll es ermöglichen, die Messdatenqualität und die Rentabilität von Motorenprüfständen zu steigern. Dies betrifft sämtliche Prüfstandsanwendungen, wie Applikation, Dauerlaufversuche oder sonstige Forschungsprüfstände, bei denen Verbrennungsmotoren mit einer größeren Anzahl von Sensoren bestückt sind.One preferably on a supplementary computer present program make it possible the measurement data quality and the profitability from engine test stands too increase. This affects all Test bench applications such as application, endurance tests or other research test benches which internal combustion engines are equipped with a larger number of sensors.

Hintergründe sind eine bei allen Motorenprüfständen sehr hohe Ausfallrate eines der verwendeten Messgeräte sowie die immer umfangreichere Anzahl von Messgrößen.Backgrounds are one with all engine test stands very high failure rate of one of the measuring instruments used and the ever more extensive Number of measurands.

Auch die Abfolge von Messpunkten bei modernen Vermessungsstrategien, bei denen häufig mehrere Stellgrößen gleichzeitig verstellt werden, macht die Nachvollziehbarkeit der Messwertänderungen fast unmöglich. Die Einschätzung, wie sich beispielsweise die Stickoxydemission bei gleichzeitiger Erhöhung des Raildruckes, Erhöhung der AGR und Frühverstellung des Förderbeginns verhalten wird, ist auch für geübtes Personal kaum zu bewerkstelligen.Also the sequence of measurement points in modern surveying strategies, where frequent several manipulated variables at the same time be adjusted makes the traceability of the measured value changes almost impossible. The assessment how, for example, the nitrogen oxide emission at the same time increase of rail pressure, increase the EGR and early adjustment of the start of funding is behaving, is also for trained Staff hardly accomplish.

Häufig zeigt sich erst längere Zeit nach der Messung, ob die Daten den Anforderungen gerecht wurden, häufig mit dem Ergebnis, dass die Messung wiederholt werden muss. Da die Motoren häufig auf Palettensystemen nur für die Dauer von einem Tag am Prüfstand verweilen, ist die Wiederholung der Messung meist mit einem sehr großen Zeitverzug und organisatorischem Aufwand verbunden.Often shows longer Time after the measurement, whether the data met the requirements, often with the result that the measurement must be repeated. Because the Motors often on pallet systems only for the duration of one day at the test bench Lingering, the repetition of the measurement is usually a very huge Time delay and organizational effort.

Die Prüfung, ob die Daten richtig oder falsch sind, ist unter diesen Bedingungen nur mit einem aufwändigen Formelwerk, gepaart mit einem umfangreichen Erfahrungsschatz eines Prüfingenieurs möglich. Genau diese Funktionalität soll z.B. mittels einer Software, vorzugsweise auf einem separaten Prüfrechner, schon online während der Messung bereitgestellt werden.The Exam, whether the dates are right or wrong is under these conditions only with a complex Formula work, coupled with a wealth of experience of a test engineer possible. Exactly this functionality should e.g. by means of a software, preferably on a separate test computer, already online while be provided to the measurement.

Es sind daher Prüfroutinen nötig, die zum einen mit einem Minimum an Systemwissen funktionsbereit sind, und zum anderen so schnell rechnen, dass die Onlinefähigkeit garantiert ist. Zielsetzung ist es, lediglich mit den ohnehin im Prüfrechner vorhandenen Motorinformationen auszukommen. Dies sind z.B. Informationen über Bohrung, Hub, Zylinderzahl, Aufladeverfahren und Motortyp. Bevorzugt soll weder eine vorangegangene Messung des Motors vorausgesetzt werden, noch ein spürbarer zusätzlicher Messaufwand nötig sein. Ziel ist ein System, das in großer Zahl im Prüffeld eingesetzt werden kann.It are therefore test routines necessary, on the one hand, are functional with a minimum of system knowledge, and on the other, calculate so fast that the online capability is guaranteed. The objective is only with the anyway in the test computer existing engine information. These are e.g. Information about drilling, Stroke, number of cylinders, charging method and engine type. Preferably should neither assuming a previous measurement of the engine, still a noticeable additional Measuring effort required be. The goal is a system that is used in large numbers in the test field can be.

Die stark wachsende Anzahl von Mess- und Berechnungsgrößen an einem Motorprüfstand machen es dem Prüfstandsfahrer oder Prüfstandsingenieur immer schwerer, alle Messdaten am Motorprüfstand zu kontrollieren. Das kann zur Folge haben, dass unplausible Messpunkte über einen längeren Zeitraum hinweg gemessen werden, ohne dass es bemerkt wird. Die Wiederholungsmessungen verursachen höhere Prüfstandszeiten und Prüfstandskosten. Zusätzlich verlängern sich die Entwicklungszeiten. Werden die Messfehler nicht bemerkt, können diese zu Fehlentscheidungen im Entwicklungsprozess führen.The strongly growing number of measurement and calculation quantities at one engine test stand do it to the test stand driver or test bench engineer increasingly difficult to control all measurement data on the engine test bench. The can lead to implausible measuring points over a longer Period without being noticed. The Repeat measurements cause higher test bench times and test bench costs. additionally extend the development times. If the measurement errors are not noticed, can these lead to wrong decisions in the development process.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung der Messgenauigkeit einer Messeinrichtung, insbesondere eines Motorprüfstandes, zu schaffen.Of the The invention is therefore based on the technical problem, an improved Device and an improved method for determining the measurement accuracy a measuring device, in particular a motor test bench, to accomplish.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution the technical problem results according to the invention by things the claims 1 and 5. Further advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, eine Online-Diagnose an den Motorprüfständen zu integrieren, die zu jedem Zeitpunkt einen Messfehler anzeigt und somit dem Prüfstandsfahrer ermöglicht, den Fehler zu beheben.Of the The invention is based on knowledge, an online diagnosis to integrate at the engine test stands, which indicates a measurement error at any time and thus the test stand driver allows to fix the error.

Es wurde ein Verfahren entwickelt, welches schrittweise schon vor Beginn und während des Versuchs die Motormessdaten kontrolliert, den Messfehler anzeigt und somit dem Prüfstandsfahrer bzw. dem Prüfstandsingenieur ermöglicht, den Fehler zu beheben. Weiterhin besteht die Möglichkeit, nachträglich die Mess- und Berechnungsgrößen am Arbeitsplatz auf ihre Plausibilität zu untersuchen. Die eingesetzten Kontrollmethoden basieren auf mathematischen Formeln und motorischem Expertenwissen.It a procedure has been developed, which is already in progress before the beginning and while of the experiment controls the engine measurement data indicating the measurement error and thus the test bench driver or the test bench engineer allows to fix the error. Furthermore, it is possible to subsequently the Measurement and calculation variables at the workplace on their plausibility to investigate. The control methods used are based on mathematical Formulas and motor expert knowledge.

Es wird daher erfindungsgemäß ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Bestimmung der Messgenauigkeit einer Messeinrichtung, insbesondere eines Motorprüfstandes, vorgeschlagen, umfassend mindestens eine Recheneinheit, die zur Erfassung von Messdaten der Messeinrichtung geeignet ist, wobei eine Mehrzahl von Modulen zur Referenzmessung der Messdaten vorgesehen ist, mittels derer die Messdaten mit Referenzwerten verglichen werden, wobei zumindest ein erstes Modul eine Stillstandsuntersuchung vor Inbetriebnahme der Messeinrichtung, ein zweites Modul eine Vormessung während der Inbetriebnahme der Messeinrichtung zur Bestimmung der Reproduzierbarkeit der Messdaten und ein drittes Modul eine Hauptmessung während des laufenden Betriebs der Messeinrichtung zur Online-Bestimmung der Plausibilität der Messdaten durchführen. Der Vergleich der Messdaten mit Referenzwerten kann dabei neben einem einfachen Vergleich von beispielsweise festen Werten bzw. Expertenwissen (Datenbank) auch die Verwendung von Formeln umfassen, über die die Messwerte aufbereitet werden, wobei diese Ergebnisse dann mit Referenzwerten und/oder anderen Messdaten verglichen werden können. Die Formeln können dabei physikalisch, empirisch oder messdatenbasiert (Polynommodelle) aufgebaut sein.It is therefore a method according to the invention and an associated one Device for determining the measuring accuracy of a measuring device, in particular an engine test bench, proposed, comprising at least one arithmetic unit, the Acquisition of measurement data of the measuring device is suitable, with a Plurality of modules for reference measurement of the measured data provided is, by means of which the measured data are compared with reference values, wherein at least a first module before a standstill investigation Commissioning of the measuring system, a second module a pre-measurement while the commissioning of the measuring device to determine the reproducibility the measurement data and a third module a main measurement during the ongoing operation of the measuring device for the online determination of the plausibility perform the measurement data. The comparison of the measured data with reference values can be next to a simple comparison of, for example, fixed values or Expert knowledge (database) also include the use of formulas over which the readings are processed, these results then with Reference values and / or other measurement data can be compared. The Formulas can with physical, empirical or measurement data based (polynomial models) be constructed.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein viertes Modul zur Durchführung einer Nachmessung nach Beendigung des Betriebs der Messeinrichtung zur Bestimmung der Offline-Plausibilität der Messdaten vorgesehen.In an advantageous embodiment is a fourth module to carry out a re-measurement after completion of the operation of the measuring device intended for determining the offline plausibility of the measured data.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein weiteres Modul zur Durchführung einer Streubandmessung während der Inbetriebnahme der Messeinrichtung zur Auswertung der Messdaten über einen langen Zeitabschnitt vorgesehen.In Another advantageous embodiment is another Module for implementation a scatter band measurement during the commissioning of the measuring device for the evaluation of the measured data over a long time Time period provided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Referenzmessungen automatisch mittels elektronischer Datenübertragung an einen vorher auswählbaren Empfänger übermittelbar.In In another advantageous embodiment, the reference measurements are automatically by means of electronic data transmission to a before selectable Receiver can be transmitted.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained. In the associated Drawings show

1 schematisch den zeitlichen Ablauf des Verfahrens, 1 schematically the timing of the procedure,

2 schematisch einen Vergleich der Abgastemperatur mit der Ansaugtemperatur; 2 schematically a comparison of the exhaust gas temperature with the intake temperature;

3 schematisch den schrittweisen Ablauf im Modul zur Durchführung einer Nachmessung zur Offline-Bestimmung der Plausibilität der Messdaten, 3 schematically the stepwise sequence in the module for performing a final measurement for the offline determination of the plausibility of the measured data,

4 schematisch die drei Säulen der Diagnose bei der Fehlerdetektion, 4 schematically the three pillars of diagnosis in fault detection,

5 schematisch die Findung von Ausreißern durch Medianbildung, 5 schematically the finding of outliers by median formation,

6 ein Diagramm zur Beurteilung der Drift bei grober Messbereichsauflösung, 6 a diagram for the evaluation of the drift at coarse measuring range resolution,

7 ein Diagramm zum Vergleich verschiedener Temperaturen, 7 a diagram comparing different temperatures,

8 ein Diagramm zur Beurteilung driftender Kanäle, 8th a diagram for assessing drifting channels,

9 ein Diagramm zur Darstellung von Digitalisierungsrauschen, 9 a diagram for the representation of digitization noise,

10 das Schema einer konventionellen Motorvermessung, 10 the scheme of a conventional engine measurement,

11 eine schematische Darstellung von Methoden zur Steigungsermittlung, 11 a schematic representation of methods for slope determination,

12 ein schematisches Blockschaltbild eines Prüfungsaufbaus, 12 a schematic block diagram of a test setup,

13 ein schematisches Ersatzmodell für einen Messkanal, 13 a schematic replacement model for a measuring channel,

14 eine erste schematische Darstellung der Güte der Modellbildung, 14 a first schematic representation of the quality of the modeling,

15 eine zweite schematische Darstellung der Güte der Modellbildung, 15 a second schematic representation of the quality of the modeling,

16 eine schematische Darstellung der Fehlerfunktion eines PDT2-Gliedes, 16 a schematic representation of the error function of a PDT2 member,

17 eine schematische Darstellung von Fehlerdetektionsverfahren, 17 a schematic representation of error detection method,

18 eine schematische Darstellung von Kohlenstoffpfaden am Verbrennungsmotor, 18 a schematic representation of carbon paths on the internal combustion engine,

19 ein Prinzipbild der Abgasanalyse, 19 a schematic diagram of the exhaust gas analysis,

20 eine schematische Darstellung verschiedener Feuchtekorrekturansätze, 20 a schematic representation of various moisture correction approaches,

21 eine tabellarische Darstellung von Bereichen der Zusammensetzung anhand verschiedener Analysen, 21 a tabular representation of areas of composition based on various analyzes,

22 eine schematische Darstellung der Modellgüte einer Kohlenstoffbilanz, 22 a schematic representation of the model quality of a carbon balance,

23 eine Prinzipbild eines Abgastemperaturmodells, 23 a schematic diagram of an exhaust gas temperature model,

24 eine schematische Darstellung der Berechnung der Abgastemperatur von Dieselmotoren, 24 a schematic representation of the calculation of the exhaust gas temperature of diesel engines,

25 eine schematische Darstellung der Kennfelder eines Verdichters, 25 a schematic representation of the characteristics of a compressor,

26 eine schematische Darstellung der Kennfelder einer Turbine, 26 a schematic representation of the maps of a turbine,

27 eine schematische Darstellung der Rohdaten eines Verdichterkennfeldes, 27 a schematic representation of the raw data of a compressor map,

28 eine schematische Darstellung der Definition des isentropen Verdichterwirkungsgrades, 28 a schematic representation of the definition of the isentropic compressor efficiency,

29 die Drehzahllinie eines Radialverdichters, 29 the speed line of a centrifugal compressor,

30 eine schematische Darstellung des Verdichterdrehmoments über dem Durchflusskoeffizient, 30 a schematic representation of the compressor torque over the flow coefficient,

31 eine schematische Darstellung der Inter- und Extrapolation des Verdichterkennfeldes, 31 a schematic representation of the interpolation and extrapolation of the compressor map,

32 eine schematische Darstellung der Struktur der verwendeten neuronalen Netze, 32 a schematic representation of the structure of the neural networks used,

33 eine schematische Darstellung der Vorgänge an einem Neuron, 33 a schematic representation of the processes on a neuron,

34 eine schematische Darstellung der verwendeten Übertragungsfunktionen, 34 a schematic representation of the transfer functions used,

35 eine schematische Darstellung der Ergebnisse eines Kennfeldvergleichs (6-Zylinder NFZ Diesel), 35 a schematic representation of the results of a map comparison (6-cylinder commercial vehicle diesel),

36 eine schematische Darstellung der Besonderheiten der Abgasdruckmessung, 36 a schematic representation of the features of the exhaust pressure measurement,

37 eine schematische Darstellung einer Methode zur Abschätzung der Fehleranzahl, 37 a schematic representation of a method for estimating the number of errors,

38 eine schematische Darstellung von Schwellenwerten bei fehlerfreien Modellen, 38 a schematic representation of thresholds for error-free models,

39 eine schematische Darstellung von Schwellenwerten bei fehlerhaften Modellen, 39 a schematic representation of threshold values for faulty models,

40 eine weitere schematische Darstellung von Schwellenwerten bei fehlerhaften Modellen, 40 a further schematic representation of threshold values for faulty models,

41 eine weitere schematische Darstellung von Schwellenwerten bei fehlerhaften Modellen, 41 a further schematic representation of threshold values for faulty models,

42 eine weitere, jedoch nicht mehr sinnvolle schematische Darstellung von Schwellenwerten bei zwei gleichzeitigen Fehlern, 42 another, but no longer meaningful schematic of thresholds for two simultaneous errors,

43 eine Bildschirmausgabe einer Detailebene, 43 a screen output of a detail level,

44 eine schematische Darstellung von Detektions- und Isolationsraten eines Ottomotors, 44 a schematic representation of detection and isolation rates of a gasoline engine,

45 eine schematische Darstellung von Detektions- und Isolationsraten eines NFZ-Dieselmotors. 45 a schematic representation of detection and isolation rates of a commercial vehicle diesel engine.

Das entwickelte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung weist folgende Einzelmodule auf:

  • 1. Stillstanduntersuchung (oder auch "Nullpunktuntersuchung"),
  • 2a. Reproduzierbarkeit,
  • 2b. Streubandmessung (optional)
  • 3. Online-Plausibilität
  • 4. Offline-Plausibilität (optional)
The developed method and the associated device has the following individual modules:
  • 1. standstill investigation (or "zero-point investigation"),
  • 2a. Reproducibility,
  • 2 B. Scattering measurement (optional)
  • 3. Online plausibility
  • 4. Offline plausibility (optional)

Die jeweiligen Einzelmodule kontrollieren im zeitlichen Ablauf die Mess- und Berechnungsdaten des Motors. Der zeitliche Ablauf wird schematisch in 1 dargestellt.The respective individual modules check the measurement and calculation data of the motor over time. The timing is shown schematically in 1 shown.

Das Thema Messplausibilität kann sich aber wahlweise auch in folgende Einzelthemen aufteilen:
Stillstandsuntersuchung (Nullpunktuntersuchung) ⇒ Reproduzierbarkeit ⇒ Offline-Plausibilität ⇒ Online-Diagnose
However, the subject of measurement plausibility can also be divided into the following individual topics:
Standstill analysis (zero point analysis) ⇒ Reproducibility ⇒ Offline plausibility ⇒ Online diagnosis

Die jeweiligen Einzelmodule werden im Folgenden beschrieben:The respective individual modules are described below:

1. Erstes Modul zur Durchführung einer Stillstandsuntersuchung1. First Module for implementation a standstill investigation

Die Grundidee der Stillstandsuntersuchung ist es, den Motor auf den Prüfstand erst dann zu starten, wenn der Prüfstand fehlerfrei ist. Um dieses zu überprüfen, werden am kalten Motor Temperaturen und Drücke mit dem Umgebungszustand verglichen. Außerdem müssen z.B. das Drehmoment und der Kraftstoffverbrauch bei Null liegen. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich Sensorausfälle, Fehlkalibrierung und Drifterscheinungen feststellen. Die eingesetzten Methoden sind durch empirische und logische Zusammenhänge aufgebaut.The The basic idea of the standstill investigation is the engine on the test bench to start only when the test bench is faultless. To this to be checked at the cold engine temperatures and pressures with the ambient condition compared. Furthermore have to e.g. the torque and fuel consumption are zero. This procedure allows sensor failures, incorrect calibration and drift phenomena determine. The methods used are empirical and logical connections built up.

Die Stillstandsmessung und Auswertung läuft beispielsweise jeden morgen um 5:30 Uhr vollautomatisch ab. Vorzugswiese wird das Protokoll anschließend dem Sachbearbeiter per E-Mail zugeschickt. Der Sachbearbeiter entscheidet dann anhand des Protokolls, ob er den Motor starten kann.The Standstill measurement and evaluation, for example, runs every morning fully automatic at 5:30. The preferred field is the protocol subsequently the clerk by e-mail sent. The case officer then decides on the basis of the protocol if he can start the engine.

2a. Zweites Modul zur Durchführung einer Vormessung zur Bestimmung der Reproduzierbarkeit der Messdaten2. Second module for execution a pre-measurement to determine the reproducibility of the measured data

Die Reproduzierbarkeitsuntersuchung ist vorzugsweise die erste Untersuchung (siehe 1 Vormessung) bei laufendem Motor. Sie soll den Motor im warmen Betriebszustand überprüfen. Wenn keine Fehler auftreten, kann man mit den eigentlichen Messungen beginnen.The reproducibility study is preferably the first study (see 1 Pre-measurement) while the engine is running. It should check the engine in warm operating condition. If no errors occur, you can start with the actual measurements.

Die Untersuchung erfolgt z.B. vorzugsweise morgens nach der Stillstandsmessung. Dazu wird der Motor in den jeweiligen Referenzpunkten warm gefahren, bis sich ein stationärer Motorbetrieb einstellt. Folgende Referenzpunkte sollten beispielsweise gefahren werden:

  • • Drehzahl 2000 1/min, Nutzmitteldruck 2 bar
  • • Drehzahl 3000 1/min, Nutzmitteldruck 5 bar
  • • Schlepppunkt
  • • Nennleistungspunkt
The examination is carried out, for example, preferably in the morning after the standstill measurement. For this purpose, the engine is run warm in the respective reference points until a stationary engine operation is established. For example, the following reference points should be used:
  • • Speed 2000 1 / min, medium pressure 2 bar
  • • speed 3000 1 / min, working pressure 5 bar
  • • Tow point
  • • rated power point

Anschließend werden die Referenzmessungen weiter vorzugsweise automatisch in einem Tool ausgewertet und dem Sachbearbeiter per E-Mail zugeschickt. In der Auswertung werden die Mess- und Berechnungsgrößen der jeweiligen Referenzpunkte z.B. mit denen der vorherigen Tage verglichen. Überschreiten dabei die Mess- bzw. Berechnungsgrößen die zuvor festgelegten Toleranzen, werden sie als Fehler angezeigt und ermöglichen dem Sachbearbeiter, diesen vor den eigentlichen wichtigen Hauptmessungen zu beheben. Somit lassen sich Bauteilfehler, Undichtigkeiten und Messgerätefehler detektieren.Then be the reference measurements preferably further automatically in a tool evaluated and sent to the clerk by e-mail. In the Evaluation becomes the measurement and calculation quantities of the respective reference points e.g. compared with those of the previous days. If the measuring or calculation variables the previously defined tolerances, they are displayed as errors and enable the clerk, this before the actual important main measurements to fix. Thus, component faults, leaks and instrumentation errors detect.

Es ist auch vorstellbar, dass die Betriebspunkte jeden Morgen in unterschiedlichen Versuchen gemessen und anschließend manuell ausgewertet werden. Hierbei werden die Erstellung der Grafiken und die Skalierung aller Achsen von hand vorgenommen. Jedes Projekt hat vorzugsweise eigene Vorlagen, die aktuell gehalten werden müssen.It It is also conceivable that the operating points every morning in different Try measured and then be evaluated manually. Here are the creation of the graphics and the scaling of all axes made by hand. Every project preferably has its own templates, which must be kept up to date.

Das Ziel der standardisierten Referenzversuche ist es, eine einheitliche Vorlage anzubieten, die leicht für ein Projekt und den jeweiligen Betriebspunkt angepasst werden kann. Das Messen aller Referenzpunkte soll dann in einem Versuch erfolgen und automatisiert ablaufen.The The aim of the standardized reference experiments is to achieve a uniform To offer a template that is easy for a project and the respective operating point can be adjusted. The measurement of all reference points should then take place in an experiment and run automatically.

Die Auswertung erfolgt vorzugsweise sofort nach dem Beenden des Versuchs automatisch und wird dann z.B. als Excelauswertung bzw. als PDF-Datei an den entsprechenden E-Mail-Verteiler verschickt.The Evaluation is preferably carried out immediately after the end of the experiment automatically and then it will be e.g. as an Excel evaluation or as a PDF file to the corresponding e-mail distributor sent.

2b. Weiteres Modul zur Durchführung einer Streubandmessung2 B. Another module for execution a scatter band measurement

Die Streubandmessung kann von dem Anwender optional angewählt werden. Sie sollte immer am Anfang eines Motorprojektes durchgeführt werden. Mit der Streubandmessung besteht die Möglichkeit, die Mess- bzw. Berechnungsgröße über einen längeren Zeitabschnitt zu betrachten. Dazu wird ein konstanter stationärer Betriebspunkt (z.B. 2000 1/min und 2 bar) angefahren und die Mess- und Berechnungsgrößen werden beispielsweise alle 2 Minuten 15 mal hintereinander gemessen. Diese werden danach über der Zeit dargestellt und das Streumaß angegeben. Sowohl die Messung als auch die anschließende Auswertung erfolgt vorzugsweise automatisch und wird dem Sachbearbeiter per E-Mail zur Verfügung gestellt.The Stray-band measurement can be optionally selected by the user. It should always be done at the beginning of a motor project. With the scatter band measurement it is possible, the measurement or calculation size over a longer To look at time period. This is a constant stationary operating point (for example, 2000 rpm and 2 bar) and the measured and calculated quantities become for example, measured every 15 minutes 15 times in succession. These will be over afterwards represented the time and the scattering measure specified. Both the measurement as well as the subsequent one Evaluation preferably takes place automatically and becomes the clerk available by e-mail posed.

3. Drittes Modul zur Durchführung einer Hauptmessung zur Bestimmung der Online-Plausibilität der Messdaten (nachfolgend: "Online-Plausibilität")3. Third module to carry out a Main measurement for determining the online plausibility of the measured data (hereinafter: "online plausibility")

Das Modul "Online-Plausibilität" kommt vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn die Stillstands- und Reproduzierbarkeitsuntersuchung am Motor erfolgreich durchgeführt worden und keine Fehler aufgetreten sind. Das dritte Modul "Online-Plausibilität" kann als Diagnose-Tool auf den Motorprüfständen integriert werden, um zu jedem Zeitpunkt die Mess- und Berechnungsgrößen während der Hauptmessung kontrollieren zu können. Tritt während der Versuchszeit ein Fehler auf, erscheint vorzugsweise auf dem Bildschirm eine Warnmeldung. Gleichzeitig erfolgt weiter vorzugsweise ein Hinweis auf die wahrscheinliche Fehlerstelle.The Module "Online plausibility" comes preferably then used when the standstill and reproducibility study performed successfully on the engine and no errors have occurred. The third module "online plausibility" can be used as a diagnostic tool integrated on the engine test stands at any time the measurement and calculation quantities during the To be able to control the main measurement. kick while If there is an error in the trial period, it will preferably appear on the Screen a warning message. At the same time, more preferably an indication of the probable fault location.

Die eingesetzten Methoden zur Fehlererkennung basieren auf mathematischen Gleichungen und motorischem Expertenwissen. Folgende Methoden werden bevorzugt eingesetzt:

  • • Grenzwertbetrachtungen: Vergleich der Mess- und Berechnungsgrößen mit den vorgegebenen Grenzwerten
  • • Vergleiche/Ungleichungen: z.B. Vergleich der höheren Abgastemperatur mit der niedrigen Ansaugtemperatur (2)
  • • Bilanzen: Physikalisch basierte Massen- und Energiebilanzen
  • • Motormodelle: Physikalisch basierte Motormodelle, empirische Motormodelle, messdaten-basierte Polynommodelle
The methods used for error detection are based on mathematical equations and motor expert knowledge. The following methods are preferred:
  • • Limit value considerations: Comparison of the measured and calculated quantities with the specified limit values
  • • comparisons / inequalities: eg comparison of the higher exhaust gas temperature with the lower intake temperature ( 2 )
  • • Balance sheets: Physically based mass and energy balances
  • • Motor models: Physically based motor models, empirical motor models, measurement data-based polynomial models

Der analysierte Fehler gibt meistens noch nicht die exakte Fehlerursache wieder. Ein logischwahrscheinlichkeitsbasiertes Verfahren ist für die Fehlerisolation entwickelt worden, um die Fehlerursachen einengen zu können.Of the Analyzed errors usually do not yet give the exact cause of the error again. A logical probability-based method is for error isolation been developed to narrow the cause of the error.

4. Modul zur Durchführung einer Nachmessung zur Bestimmung der Offline-Plausibilität der Messdaten (nachfolgend: "Offline-Plausibilität")4th module to carry out a Final measurement to determine the offline plausibility of the measured data (hereafter: "Offline plausibility")

Mit dem Modul "Offline-Plausibilität" besteht die Möglichkeit, dass auch die Messdaten im Anschluss an eine Messung überprüft werden können. Dazu werden die Messdaten vorzugsweise in ein Tool eingelesen und Betriebspunkt für Betriebspunkt überprüft (3). Auftretende Fehlerwerden beispielsweise auf der Grafikoberfläche angezeigt. Standardbilder können erstellt werden, die einen Überblick über die Qualität der Messdaten geben.With the module "Offline Plausibility" it is possible that the measurement data can also be checked after a measurement. For this purpose, the measured data are preferably read into a tool and the operating point for the operating point is checked ( 3 ). For example, errors that occur are displayed on the graphic interface. Standard images can be created to give an overview of the quality of the measurement data.

Darüber hinaus existiert vorzugsweise ein Informationsmenü, indem alle Plausibilitätsmethoden kurz erklärt werden. Die eingesetzten Methoden zur Fehlererkennung und Fehlerisolation sind analog der Methoden bei dem Modul "Online-Plausibilität".Furthermore Preferably there is an information menu by using all plausibility methods in a nutshell become. The methods used for fault detection and fault isolation are analogous to the methods in the module "online plausibility".

Die Fehlerdetektion selbst baut also grundlegend auf drei Säulen auf, wie in 4 dargestellt.The error detection itself thus builds fundamentally on three pillars, as in 4 shown.

Die notwendigen Entwicklungsschritte für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die zugehörige Vorrichtung unterteilen sich folglich in die 6 Hauptarbeitsgebiete

  • 1. Gerätecheck
  • 2. Statische Funktionsprüfung im Stillstand
  • 3. Reproduzierbarkeitstest (Streubandmessung)
  • 4. Beharrungserkennung zur Fallunterscheidung des transienten oder stationären Motorbetriebs
  • 5. Bildung von Motorteilmodellen zur Prüfung der Plausibilität von Messgrößen bei laufendem Motor
  • 6. Entwicklung eines Fehlerisolationsmechanismus für die Fehlerausgabe am Bildschirm
The necessary development steps for the method according to the invention and the associated device are therefore subdivided into the six main areas of work
  • 1. Device check
  • 2. Static function test at standstill
  • 3. Reproducibility test (scatter band measurement)
  • 4. steady state detection for case distinction of transient or stationary engine operation
  • 5. Formation of engine submodels to check the plausibility of measured variables with the engine running
  • 6. Development of a fault isolation mechanism for the error output on the screen

Sämtliche Teilaspekte sind vor dem Hintergrund zu entwickeln, dass sich sowohl der Motortyp als auch die Messkanalbestückung, d.h. die Anzahl und die Art der Messgrößen, täglich ändern können. Feste Entscheidungsstrukturen, Fehlerbäume oder Mustererkennung stoßen hierdurch schnell an ihre Grenzen.All Partial aspects are to develop against the background that both the type of engine as well as the metering channel equipment, i. the number and the type of metrics, can change daily. firm Decision structures, fault trees or encounter pattern recognition This quickly reaches its limits.

Eine Diagnose von Motormessdaten kann auf physikalischer oder logischer Basis nur dann erfolgen, wenn die einzelnen Kanäle bestimmten physikalischen Größen am Motor zugeordnet werden können. Dies erfordert eine Normierung der Namen oder die Einführung bestimmter Messklassen. Eine solche Normnamensliste ist Basis für die Identifikation aller Größen, die einer jeden Prüfaufgabe vorweg gehen muss.A Diagnosing motor measurement data may be more physical or logical Basis only if the individual channels have specific physical Sizes on the engine can be assigned. This requires a standardization of the name or the introduction of certain Measuring classes. Such a standard name list is the basis for the identification of all sizes that every inspection task must go ahead.

Außerdem ergibt sich mit der Einführung einer solchen Liste die Möglichkeit, Wissen in Form von Erfahrungswerten, Grenzwerten und Bewertungsgrößen einer jeden Messgröße zuzuordnen. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Liste wesentlicher Bestandteil der Prüfungsdiagnose ist.It also gives with the introduction such a list the possibility Knowledge in the form of empirical values, limit values and evaluation variables of a to assign each measurand. It has been shown that such a list is an essential part the examination diagnosis is.

Eine weitere Randbedingung für das Funktionieren physikalisch basierter Diagnosemethoden ist die Umrechnung sämtlicher Größen auf internationale SI-Einheiten: Beispielsweise mittels eines separaten Unterprogramms können eine Vielzahl von Einheiten automatisch identifiziert und umgerechnet werden. Dies beinhaltet neben einfacheren Dingen wie die Umrechnung von °Celsius in Kelvin die Umrechnung von mg/Hub in Massenströme, die als solche schon eine Zuordnung von Zylinderzahl und Drehzahl des Motors erfordert. Gerade die ECU-Größen, die häufig einen nahezu redundanten Messdatensatz beinhalten, erfordern hierbei größere Aufmerksamkeit.A further boundary condition for the functioning of physically based diagnostic methods is the conversion all Sizes up International SI units: For example, by means of a separate Subprogram can a large number of units are automatically identified and converted become. This includes in addition to simpler things like the conversion of ° Celsius in Kelvin, the conversion of mg / stroke into mass flows, which as such already one Assignment of cylinder number and speed of the engine requires. Just the ECU sizes that often include a nearly redundant measurement data set, require this greater attention.

Gerätecheckequipment check

Viele komplexere Analysatoren wie Kraftstoffverbrauchsmessgeräte und Abgasanalysatoren erlauben eine Statusabfrage und Kommunikation über Netzwerkverbindungen oder das so genannte AK-Protokoll. Dies ist ein Textprotokoll, mit dem auf kurze Befehlszeichen hin Fehlercodes oder Gerätewerte abgefragt werden können. Gleichzeitig ist die Eigendiagnose der Messgeräte in den letzten Jahren immer besser geworden, so dass die Messgeräte in einigen Fällen schon einen geräteinternen Fehler aufzeigen können.Lots more complex analyzers such as fuel consumption meters and exhaust gas analyzers allow a status query and communication over network connections or the so-called AK-protocol. This is a textual protocol with which for short command codes, error codes or device values can be queried. At the same time, the self-diagnosis of measuring instruments has always been in recent years got better, so the gauges in some cases already a device internal Can show errors.

Die anfallenden Informationen können für zweierlei Aspekte genutzt werden. Zum einen können die autark gebildeten Statusmeldungen der Einzelgeräte gesammelt und zentral auf der Diagnoseoberfläche ausgegeben werden. Damit werden zwar keine neuen Informationen geschaffen, allerdings treten die Fehlermeldungen in aller Deutlichkeit zutage, so dass keinerlei Messzeit durch nicht beachtete Fehlermeldungen verloren geht. Bislang ist es durchaus möglich, dass zwar Fehlermeldungen an einem Abgasturm angezeigt werden, dieser Zustand aber erst mit deutlicher Verzögerung wahrgenommen wird.The accumulating information for two reasons Aspects are used. For one thing, the self-sufficient Status messages of the individual devices collected and output centrally on the diagnostic interface. In order to Although no new information is created, however, it does occur the error messages in all clear, so that no Measuring time is lost due to ignored error messages. So far it is quite possible that error messages are displayed on an exhaust tower, this Condition is perceived only with considerable delay.

Zum anderen kann mittels der inzwischen vorhandenen Kommunikationsmöglichkeiten eine noch viel tiefergehende Diagnose erfolgen. Hierfür müssen bereits existierende Daten vorzugsweise lediglich neu verwaltet und ausgewertet werden.To the others can by means of the meanwhile existing communication possibilities a much deeper diagnosis is made. You already have to existing data preferably only newly managed and evaluated become.

Mittels einer kleinen Datenbank kann eine Historie von Drücken, Temperaturen und Kalibrierwerten der Analysegeräte aufgebaut werden, so dass schon kleinere Fehler vor dem eigentlichen Geräteversagen entdeckt werden können.through a small database can have a history of pressures, temperatures and calibration values of the analyzers are constructed so that even minor bugs are discovered before the actual device failure can.

Vorteilhaft ist an dieser Stelle, dass es sich bei den entsprechenden Messgeräten um prüfstandseigene Messgeräte wie Abgastürme oder Kraftstoffverbrauchsmesseinrichtungen handelt. Sie unterliegen daher auch nicht den Änderungen der sonstigen Sensorik, die mit jedem neuen Motor mitgeliefert wird. Die Bedingungen für eine dauerhafte Datenbeobachtung sind also sehr gut und rechtfertigen den einmaligen Aufbau und die Einrichtung der entsprechenden Dateien. Da der Zusatzaufwand nur einmalig erfolgt, steht er auch nicht der Einführung dieses Systems im Wege.Advantageous It is at this point that the corresponding measuring devices are test stand-specific Measuring device like exhaust towers or fuel metering devices. They are subject therefore not the changes the other sensors that come with each new engine. The conditions for Permanent data monitoring is therefore very good and justifiable the unique structure and the installation of the corresponding files. Since the additional cost is only once, he is not the introduction this system in the way.

Statische Funktionsprüfung (Stillstandsuntersuchung)Static function test (standstill test)

Die statische Funktionsprüfung erhält ihre Rechtfertigung durch die Problematik, dass eine genauere Signalanalyse und Kontrolle der Kalibrierung verschiedener Größen bei laufendem Motor nicht mehr möglich ist.The static functional test receives their justification by the problem that a more accurate signal analysis and checking calibration of various sizes while the engine is running more is possible.

So kann z.B. bei einer Öltemperatur, die bei betriebswarmem Motor 80°C anzeigt, nicht ausgeschlossen werden, dass 120°C der richtigere Wert wäre. Es ist also stets ein großer Bereich der Unsicherheit vorhanden.So can e.g. at an oil temperature, when the engine is warm, 80 ° C indicating that 120 ° C would be the more correct value. It is So always a big one Range of uncertainty present.

Allerdings ist es natürlich wünschenswert, eine genauere Fehlerangabe als 40°C darstellen zu können.Indeed it is natural desirable, a more precise error indication than 40 ° C to be able to represent.

Da die meisten Motoren entweder neu montiert am Prüfstand vorliegen oder über Nacht die Möglichkeit des Abkühlens gegeben war, bietet sich die Messung dieses Zustandes morgens vor der ersten gefeuerten Messung an.There Most engines are either remounted on the test bench or overnight the possibility of cooling was given, the measurement of this condition offers itself in the morning the first fired measurement.

In diesem Moment können sehr viel präzisere Angaben über die Sollwerte verschiedenster Sensoren gemacht werden, und zwar unabhängig von den Beeinflussungen des Motors. Dies betrifft sämtliche Temperaturen, die meisten Drücke, Abgaswerte, leistungsbestimmende Größen sowie die so wichtigen Durchflusswerte der Verbrauchs- und Luftmassenmessung. Diese Größen werden vorzugsweise verschiedenen Tests unterzogen, um sowohl die Signalgüte als auch die Richtigkeit der Werte ermitteln zu können. Die vier durchgeführten Prüfungen sollen im Folgenden kurz dargelegt werden.In that moment can much more precise Information about the setpoints of various sensors are made, namely independently from the influences of the engine. This affects all Temperatures, most pressures, Exhaust emissions, performance-determining parameters and the important ones Flow values of consumption and air mass measurement. These sizes will be preferably subjected to various tests to both the signal quality and to be able to determine the correctness of the values. The four tests carried out are intended will be briefly explained below.

1) Grenzwertüberwachung1) limit value monitoring

Die meisten Messdaten nehmen im Prüfstandsstillstand charakteristische Werte an, die man als Umgebungsbedingungen bezeichnen kann. Dies betrifft z.B. die Temperaturen, die sich alle um die Umgebungstemperatur herum bewegen müssen. Aus dieser Idee resultiert die Abfrage von Grenztemperaturverletzungen, die z.B. außerhalb von 18 und 30°C liegen. Bei luftkonditionierten Prüfständen kann ein solches Fenster natürlich enger gesteckt werden, wodurch die Fehlererkennung empfindlicher wird.The Most measuring data take place in the test stand standstill characteristic values, which are called environmental conditions can. This concerns e.g. the temperatures, all around the Ambient temperature have to move around. Out of this idea results the query of limit temperature violations, e.g. outside from 18 and 30 ° C lie. For air-conditioned test benches, such a window can be used Naturally tighter, making fault detection more sensitive becomes.

Ähnliches kann bei der Überwachung von Drücken angewandt werden, die auch alle Umgebungsdrücke anzeigen müssen. Ein Unterschied zu den Temperaturen besteht allerdings: Die Messung der Drücke kann absolut oder relativ zur Umgebung erfolgen, was eine automatische Erkennung notwendig macht. Hierzu werden die Drücke in Gruppen um 0 und in eine andere Gruppe um 1000 mbar sortiert und getrennt ausgewertet. Für die physikalische Plausibilität bei laufendem Motor kann an dieser Stelle die wichtige Information gewonnen werden, wie die einzelnen Druckkanäle auf Absolutdruck umzurechnen sind. Eine Benutzereingabe kann somit für diesen Fall umgangen werden.The same can be applied when monitoring pressures that must also indicate all ambient pressures. A difference to the temperatures, however, is that the measurement of the pressures can be absolute or relative to the environment, which makes automatic detection necessary. For this, the pressures in groups around 0 and in another group around 1000 mbar are sorted and evaluated separately. For physical plausibility with the engine running, important information can be obtained at this point as to how the individual pressure channels are to be converted to absolute pressure. A user input can thus be bypassed for this case.

Die Abgasanalysatoren müssen bei stillstehendem Motor Werte liefern, die denen der Frischluft gleichen, d.h: die Spurengase müssen 0, der Kohlendioxydanalysator 0.05 und der Sauerstoffanalysator 20.8 % anzeigen.The Exhaust gas analyzers need When the engine is at standstill, deliver values similar to those of fresh air same, that is: the trace gases must 0, the carbon dioxide analyzer 0.05 and the oxygen analyzer Show 20.8%.

Des Weiteren sollten alle Durchflussmessgeräte wie Verbrauch oder Luftmasse, die Drehzahl und auch das Drehmoment Null anzeigen.Of Furthermore, all flowmeters such as fuel consumption or air mass, show the speed and also the torque zero.

Allerdings sind die Messgeräte nicht so genau, dass all diese Werte exakt eingehalten werden können. Aus diesem Grunde ist vorzugsweise jeweils sowohl ein Minimalwert als auch ein Maximalwert angegeben, der als Expertenwissen im Hintergrund abgelegt ist.Indeed are the measuring devices not so precise that all these values can be kept exactly. Out For this reason, preferably both a minimum value and Also, a maximum value specified as expert knowledge in the background is stored.

2) Vergleich der Werte untereinander2) Comparison of the values among themselves

Die Grenzwertabfrage, die nur zur Analyse grober Fehler oder Sensorausfälle herangezogen werden kann, wird vorzugsweise in einem nächsten Schritt um den Vergleich verschiedener Werte ergänzt.The Limit value query used only to analyze gross errors or sensor failures is preferably in a next step to the comparison various values added.

Vergleichen lassen sich am Prüfstand in der Regel nur Drücke und Temperaturen, da diese Sensoren in einer größeren Anzahl zum Einsatz kommen. Nachdem Kanäle mit Grenzwertverletzungen erkannt und aussortiert sind, werden also nur noch richtige oder fast richtige Kanäle betrachtet.to compare let yourself be on the test bench usually only pressures and temperatures, since these sensors are used in larger numbers. After channels are detected and sorted out with limit violations, so only considered correct or almost correct channels.

Durch Medianwertbildung dieser Werte kann eine repräsentative Umgebung berechnet werden, die eventuell auftretende Ausreißer bei der Medianwertbildung keinen Einfluss ausüben, wie in 5 dargestellt.By median value formation of these values, a representative environment can be calculated which any outliers that may occur during median value formation have no influence, as in 5 shown.

Damit steht nun eine Referenzgröße zur Verfügung, die eine sehr viel präzisere Fehleranalyse ermöglicht als die vorherige Grenzwertüberwachung. Durch Differenzbildung der Einzelkanäle mit dem "wahren" Wert werden Fehlkalibrierungen oder Übergangswiderstände entdeckt.In order to There is now a reference size available, the a much more precise one Error analysis allows than the previous limit monitoring. By differentiating the individual channels with the "true" value, incorrect calibrations or contact resistances are detected.

Berücksichtigt werden muss weiter vorzugsweise die digitale Auflösung der AD-Karte in Verbindung mit dem Messbereich, da daraus eine minimale Differenz zwischen zwei Temperaturpunkten oder Druckpunkten resultiert. Liegt diese Differenz über der geforderten Abweichung zwischen den verschiedenen Drücken oder Temperaturen, so wird der Grenzwert für den betreffenden Kanal vorzugsweise automatisch angepasst, so dass eine übereilte Fehlermeldung vermieden wird.Considered must be further preferably the digital resolution of AD card in conjunction with the measuring range, as it produces a minimal Difference between two temperature points or pressure points results. Is this difference over? the required deviation between the different pressures or Temperatures, the limit for the channel in question is preferred automatically adjusted so that a hasty error message is avoided becomes.

Beispiel:Example:

Bei einer Messkonfiguration für den Öldruck ist der Sensor z.B. für einen Messbereich von 0–10 bar ausgelegt. Die dazugehörige AD-Wandlerkarte verfügt beispielsweise über eine Auflösung von 10 Bit. Dies entspricht einer Schrittweite von 9.7 mbar. In diesem Fall würde eine Vorgabe von 5 mbar als maximal zulässige Abweichung vom Referenzwert eine unangebrachte Fehlermeldung auslösen. Die Analyse der digitalen Auflösung zeigt das Problem auf, d.h. es wird automatisch eine Abweichung um ein Inkrement (9.7 mbar) vom Referenzwert zugelassen. Die Fehlermeldung wird unterdrückt.at a measurement configuration for the oil pressure if the sensor is e.g. For a measuring range of 0-10 bar designed. The Associated AD converter card features for example about a resolution of 10 bits. This corresponds to a step size of 9.7 mbar. In this case would a default of 5 mbar as the maximum permissible deviation from the reference value cause an inappropriate error message. The analysis of the digital resolution shows the problem, i. it automatically becomes a deviation around Increment (9.7 mbar) from the reference value. The error message is suppressed.

Die digitale Auflösung muss dem Programm nicht mitgeteilt werden, sondern es findet vorzugsweise innerhalb der Stillstandsmessung eine Analyse des kleinsten gefundenen Inkrements statt. Da die Kanäle meist ein Rauschen um ein bis zwei digitale Ziffernschritte aufweisen, kann diese Analyse sehr einfach erfolgen und bedarf keinerlei Eingabe seitens des Prüfstandspersonals.The digital resolution does not have to be communicated to the program, but preferably finds it within the standstill measurement an analysis of the smallest found increment instead of. Because the channels mostly have noise around one to two digital digits, This analysis can be very simple and requires no input on the part of the test stand staff.

3) Messwertstabilität3) measured value stability

Der Betriff "Messwertstabilität" beschreibt die Änderung, die der Messwert in einem bestimmten Zeitfenster durchläuft. Ist der Prüfstand längere Zeit ausgeschaltet, z.B. über Nacht, so darf ein Analysator idealerweise keine Veränderungen in seinem zeitlichen Verhalten zeigen. Diese Eigenart kann mit einer Kurvenapproximation und anschließender Kurvendiskussion bewertet werden.Of the The term "measured value stability" describes the change, which the measured value passes through in a specific time window. is the test bench longer Time off, e.g. above Night, so an analyzer may ideally no changes show in his temporal behavior. This peculiarity can with a Curve approximation and subsequent curve discussion evaluated become.

Die Änderung des Messwertes wird beispielsweise auf 10 Minuten extrapoliert und mit entsprechenden Grenzwerten verglichen. Die Extrapolation erfolgt dabei vorzugsweise mit einer Systemidentifikation, wobei ein PT1-Verhalten vorausgesetzt wird. Dies ist gerade bei Temperatursensoren häufiger anzutreffen, die sich in der Nähe von sich aufwärmenden Messgeräten befinden. Sie weichen dann wenige Grad Celsius von der Umgebung ab. Das PT1-Verhalten berücksichtigt den abklingenden Gradienten, so dass eine eher konservative Abschätzung und Fehlerausgabe stattfindet.The change of the measured value is extrapolated, for example, to 10 minutes and compared with corresponding limit values. The extrapolation is preferably carried out with a system identification, whereby a PT1 behavior is assumed. This is especially common with temperature sensors located near warming gauges. They then dodge a few degrees Celsius the environment. The PT1 behavior takes into account the decaying gradient, so that a more conservative estimation and error output takes place.

Hierbei ist noch Folgendes zu beachten:Here is the following to note:

Eine Drift kann vorzugsweise erst dann quantifiziert werden, wenn der Messwert mehr als drei digitale Inkremente durchschritten hat. Bei nur zwei Inkrementen besteht die Möglichkeit, dass eine unwesentliche Drift des Analogsignals in der Mitte zwischen zwei Stufen eine viel größere Drift im aufgezeichneten Signal hervorruft. Das Signal wird in diesem Fall auf viel weiter auseinander liegende digitale Werte umgeschrieben. Dieser als Digitalisierungsrauschen bekannte Zusammenhang kann bei ungünstiger Lage des Analogsignals zu rechnerisch überhöhten Gradienten führen. Die digitale Auflösung ist daher vorzugsweise zu berücksichtigen, um entsprechend unnötige Fehlermeldungen zu vermeiden.A Drift can preferably be quantified only when the Measured value exceeds three digital increments. at only two increments, there is the possibility that an insignificant Drift of the analog signal in the middle between two stages a lot bigger drift in the recorded signal. The signal is in this Case rewritten to much more distant digital values. This connection, known as digitizing noise, can be found in unfavorable Position of the analog signal lead to mathematically excessive gradients. The digital resolution should therefore be taken into account, accordingly unnecessary To avoid error messages.

In 6 ist der Unterschied des Gradienten bei Betrachtung des analogen und des daraus resultierenden digitalen Signals abgebildet. Es ist deutlich zu sehen, dass der Gradient des digitalen Signals nahezu doppelt so groß ist. Die tatsächlichen Verhältnisse werden also nicht richtig wiedergegeben.In 6 the difference of the gradient is shown when considering the analog and the resulting digital signal. It can clearly be seen that the gradient of the digital signal is almost twice as large. The actual conditions are therefore not reflected correctly.

4) Untersuchung der Standardabweichung4) Examination of the standard deviation

Neben der Drift ist das Rauschen der Messwerte eine Eigenart, die nicht restlos verhindert werden kann. Allerdings ist die Stärke des Rauschens ein Maß, das für eine Diagnose herangezogen werden kann. Bei Untersuchungen hat sich gezeigt, dass sich je nach Prüfstand und Sensortyp eine charakteristische Rauschstärke einstellt. 7 illustriert diese Ähnlichkeit am Beispiel von fünf NiCrNi-Thermoelementen.In addition to the drift, the noise of the measured values is a peculiarity that can not be completely prevented. However, the strength of the noise is a measure that can be used for a diagnosis. Investigations have shown that depending on the test bench and sensor type, a characteristic noise level is established. 7 illustrates this similarity with the example of five NiCrNi thermocouples.

Wird die Messkette zum Beispiel aufgrund von magnetischen Störfeldern aus Hochstromanwendungen (Belastungseinheiten) gestört, kann die Ausprägung dieser Kanalcharakteristik deutlich abweichen. Bei NiCrNi-Thermoelementen beträgt sie an VKM-Prüfständen z.B. 0.012 % vom Messbereichsende. Als Maß für die Rauschstärke wird zum Beispiel die Standardabweichung verwendet. Bei der Berechnung und Diagnose der Standardabweichung sind vorzugsweise zwei wichtige Aspekte zu unterscheiden und zu berücksichtigen: Becomes the measuring chain, for example due to magnetic interference fields from high current applications (load units) disturbed, can the expression this channel characteristic differ significantly. For NiCrNi thermocouples is on VKM test rigs e.g. 0.012% of the measuring range end. As a measure of the noise level is For example, the standard deviation is used. At the calculation and standard deviation diagnosis are preferably two important ones To distinguish and consider aspects:

Drift:Drift:

Das eigentliche Messrauschen kann nur dann sinnvoll berechnet werden, wenn das Signal driftfrei ist. Ansonsten wird der Wert der Standardabweichung dominiert durch den Einfluss der zeitlichen Änderung des Messwertes.The actual measurement noise can only be meaningfully calculated if the signal is drift-free. Otherwise, the value of the standard deviation dominated by the influence of the temporal change of the measured value.

Um aber eine eindeutigere Fehleranalyse durchführen zu können, sollen in diesem Programm vorzugsweise die reinen Rauschwerte ohne Drift untersucht werden, da dies je weiter vorzugsweise schon in einem separaten Programmteil erfolgt ist.Around but to be able to perform a clearer error analysis in this program preferably the pure noise values are investigated without drift, since this is more preferable already in a separate program part is done.

Wie man in 7 erkennen kann, haben zum Beispiel alle NiCrNi-Elemente eine gleichartige Rauschcharakteristik. Würde man die Standardabweichung ohne vorherige Driftkorrektur berechnen, so ergäbe sich für den Messdatenverlauf ganz oben im Bild eine Standardabweichung, die um den Faktor 7 größer ist als die der anderen Sensoren. Dies würde ein falsches Bild des Sensors liefern. Deswegen wird der Messverlauf vorzugsweise zunächst mit einer Kurvenapproximation belegt und der Unterschied zwischen Kurve und Messdaten neu berechnet. Das Resultat ist ein driftfreier Messdatenverlauf mit seiner ursprünglichen Rauschcharakteristik. 8 zeigt das Ergebnis dieser Vorgehensweise.How to get in 7 For example, all NiCrNi elements have a similar noise characteristic. If one were to calculate the standard deviation without prior drift correction, the result would be a standard deviation, which is greater by a factor of 7 than that of the other sensors, at the top of the image for the course of the measurement data. This would provide a wrong image of the sensor. For that reason, the course of the measurement is preferably first occupied with a curve approximation and the difference between curve and measured data is recalculated. The result is a drift-free measurement data course with its original noise characteristic. 8th shows the result of this procedure.

Anhand des jetzt vorliegenden Signals kann zum Beispiel eine detailliertere Aussage über mögliche Ursachen getroffen werden. Die Messkette als solche scheint in diesem Falle in Ordnung zu sein. Es liegt allerdings eine deutliche Temperaturdrift am Sensor vor, die z.B. auf eine in unmittelbarer Nähe montierte beheizte Lambdasonde zurückgeführt werden kann. Hierdurch wird die eigentlich interessante Abgastemperatur nicht ganz richtig wiedergegeben.Based For example, the present signal may be more detailed Statement about possible causes to be hit. The measuring chain as such seems in this case to be okay. However, there is a significant temperature drift at the sensor, e.g. mounted on one in the immediate vicinity heated lambda probe are returned can. As a result, the actually interesting exhaust gas temperature is not played correctly.

Digitale Auflösung:Digital resolution:

Bei der Kontrolle der Standardabweichung ist vorzugsweise wiederum die Analyse der digitalen Auflösung notwendig. Dies kann auf das so genannte Digitalisierungsrauschen zurückgeführt werden, das bei ungünstiger Lage des Analogsignals zu den digitalen Werten eine deutlich höhere Standardabweichung hervorruft als es das analoge Signal tatsächlich zeigt. Dies ist in 9 illustriert. Die maximal mögliche Erhöhung der Standardabweichung liegt vorzugsweise bei einer halben digitalen Schrittweite.In the control of the standard deviation, the analysis of the digital resolution is preferably again necessary. This can be attributed to the so-called digitization noise, which causes a significantly higher standard deviation in unfavorable position of the analog signal to the digital values than the analog signal actually shows. This is in 9 illustrated. The maximum possible increase in Standard deviation is preferably at a half digital step size.

Dieses Phänomen ist häufig bei Drucksensoren anzutreffen. Bei Druckaufnehmern von zum Beispiel 0–10 bar und AD-Karten mit zum Beispiel weniger als 12 Bit kann die Standardabweichung schon deutlich über den gewünschten Grenzwerten für das Rauschverhalten liegen.This phenomenon is common to be found in pressure sensors. For pressure transducers of, for example, 0-10 bar and AD cards with, for example, less than 12 bits may be the standard deviation already clearly above the desired Limits for the noise behavior are.

Sämtliche Grenzwerte, also die Minimal- und Maximalwerte, die erlaubte Standardabweichung sowie die maximal erlaubte Drift liegen vorzugsweise in einer Datenbank vor und basieren weiter vorzugsweise auf der Vermessung verschiedenster Prüfstände. Da die Messgeräte auch bei unterschiedlichen Firmen stets sehr ähnlich sind, ist eine nachträgliche Modifikation dieser Daten in der Regel kaum nötig.All Limit values, ie the minimum and maximum values, the allowed standard deviation as well as the maximum allowable drift are preferably in a database before and are based more preferably on the measurement of various Test benches. There the measuring devices Even with different companies are always very similar, is a subsequent modification This data is usually hardly necessary.

Abgastemperaturen werden z.B. typischerweise mit NiCrNi-Thermoelementen vermessen, wohingegen Öl, Wasser und Ansauglufttemperaturen vorzugsweise mit PT100 Thermoelementen vermessen werden. Auch bei den übrigen Messgeräten liegt üblicherweise eine sehr ähnliche Messausstattung bei den verschiedenen Firmen vor.exhaust gas temperatures are used e.g. typically measured with NiCrNi thermocouples, whereas oil, Water and intake air temperatures preferably with PT100 thermocouples be measured. Even with the rest measuring instruments is usually a very similar one Measuring equipment at the various companies.

BeharrungserkennungSteady-state recognition

Das Programm wurde entwickelt unter der Randbedingung, dass der Zusatzaufwand für das Prüfstandspersonal sehr gering ausfallen soll. Physikalische Modelle haben aber die Eigenart, viele Randbedingungen zu beinhalten wie Wärmekapazitäten, Geometrien, Volumina etc. Dies steht aber im direkten Widerspruch zu dem geforderten geringen Parametrieraufwand.The Program was developed under the constraint that the extra effort for the test personnel should be very low. But physical models have the Peculiarity of including many boundary conditions such as heat capacities, geometries, Volumes, etc. However, this is in direct contradiction to the required low parameterization effort.

Eine Lösung ergibt sich, wenn lediglich die stationären Anteile der Gleichungen betrachtet werden, was diese meist erheblich vereinfacht.A solution results if only the stationary parts of the equations be considered, which usually simplifies this considerably.

Als Beispiel sei hier die Kohlenstoffbilanz genannt, die in einem späteren Abschnitt noch ausführlicher behandelt wird. Es wird zum Beispiel eine Systemgrenze um den gesamten Motor gezogen. Kohlenstoff wird beispielsweise über den Kraftstoff und in kleinen Mengen über die Frischluft zugeführt. Über das Abgasrohr verlässt der Kohlenstoff den Motor üblicherweise in verschiedenen gasförmigen Verbindungen.When Example is the carbon balance mentioned here, which in a later section treated in more detail becomes. For example, it becomes a system boundary around the entire engine drawn. Carbon becomes, for example, over the fuel and in small Quantities over fed the fresh air. About the Exhaust pipe leaves the carbon is usually the engine in different gaseous Links.

Um Kohlenstoffmassenströme an einer Systemgrenze berechnen zu können, sind üblicherweise die Gesamtmassenströme im entsprechenden Querschnitt notwendig.Around Carbon mass flows At a system boundary to be able to calculate, are usually the total mass flows in the corresponding Cross-section necessary.

Der Kohlenstoffmassenstrom aufgrund der CO2-Emission im Abgasrohr berechnet sich zum Beispiel aus

Figure 00180001
The carbon mass flow due to the CO2 emission in the exhaust pipe is calculated, for example
Figure 00180001

Im stationären Motorlauf entspricht die Abgasmasse der Summe aus Frischluft- und Kraftstoffmassenstrom, liegt also vorzugsweise als Messwert vor.in the stationary Engine running corresponds to the exhaust mass of the sum of fresh air and Fuel mass flow, so it is preferably present as a measured value.

Im transienten Betrieb hingegen müsste die Abgasmasse z.B. auch aus diesen Größen berechnet werden. Allerdings müssten zusätzliche Ansätze wie z.B. Befüll- und Entleermethode oder Charakteristikenverfahren angesetzt werden, um zum zeitlich aktuellen Abgasmassenstrom zu gelangen. Dies erfordert aber bereits im einfachsten Fall sämtliche Gasrohrlängen und Volumina im Ansaug- und Abgasbereich. Weiterhin erhöht sich die Anzahl der Eingangsgrößen um Hubvolumen und Motordrehzahl.in the Transient operation, on the other hand, would have to the exhaust gas mass e.g. also be calculated from these sizes. Indeed would additional approaches such as. filling and emptying method or characteristic method, to get to the current exhaust gas mass flow. This requires but already in the simplest case, all gas tube lengths and Volumes in the intake and exhaust area. Further increases the number of input variables by stroke volume and engine speed.

Gleichzeitig ist eine Identifikation des Übertragungsverhaltens der Abgas-, Luft- und Kraftstoffmessung erforderlich, um eine Zeitsynchronisation der Werte zu erreichen. Eine Berechnung kann also auch stets erst im Nachhinein erfolgen, wenn der Motor unter Umständen schon stationären Betrieb erreicht hat.simultaneously is an identification of the transmission behavior the exhaust, air and fuel measurement required a time synchronization to reach the values. A calculation can therefore only always done in retrospect, if the engine may already stationary Operation has reached.

Die zusätzliche Komplexität der Modelle, der ungleich höhere Rechenaufwand sowie die deutlich aufwendigere Parametrierung des Versuchs rechtfertigen diese Vorgehensweise in Anbetracht des nur gering höheren Nutzens nicht. Aber auch die Erhöhung der Anzahl von Eingangsgrößen macht eine spätere Fehlerisolation schwieriger, was als weiterer entscheidender Nachteil zu werten ist. Jede in ein Modell eingehende Größe ist gleichzeitig potentielle Ursache von Unstimmigkeiten innerhalb dieses Modells. Aus diesem Grunde werden Modelle mit wenigen Eingangsgrößen bevorzugt.The additional complexity the models, the much higher Computational effort and the much more complex parameterization of Trying to justify this approach in view of only slightly higher Not useful. But also the increase the number of input variables a later one Error isolation more difficult, which is another major disadvantage is to be valued. Any size entering a model is also potential Cause of discrepancies within this model. For this Basically, models with few input sizes are preferred.

Für die meisten Plausibilitätsbetrachtungen wurde aus den genannten Gründen auf die dynamische Modellbildung verzichtet. Die entsprechenden stationär gültigen Modelle müssen daher vorzugsweise im transienten Betrieb abgeschaltet werden.For the most plausibility considerations was for the reasons mentioned dispensed with the dynamic modeling. The corresponding stationary valid Models need Therefore, preferably be switched off in transient operation.

Mittels einer Beharrungserkennung muss folglich vorzugsweise zwischen dynamischem und stationärem Motorlauf unterschieden werden. Es handelt sich dabei um ein Werkzeug, das vorzugsweise mittels eines mathematischen Verfahrens (Gradientenbildung, Systemidentifikation, Endwertberechnung) diese notwendige Unterscheidung trifft.through Therefore, a persistence detection must preferably be between dynamic and stationary Engine run are distinguished. It is a tool preferably by means of a mathematical method (gradient formation, System identification, final value calculation) this necessary distinction meets.

Das Verfahren wird zum Beispiel bei den Betriebszuständen nach Lastpunktwechsel (Md, n, Alpha) und Parametervariation (AGR, ZZP ...) eingesetzt. Neben dem transienten Betrieb mit Sollwertänderungen muss vorzugsweise auch die Dauer des Kaltstarts detektiert werden, da die Gültigkeit verschiedener empirischer Modelle einen betriebswarmen Motor voraussetzt. Dies sind zum Beispiel Öldruck- oder Abgasmodelle.The Procedure is, for example, in the operating conditions after load point change (Md, n, alpha) and parameter variation (AGR, ZZP ...) used. In addition to the transient operation with setpoint changes must preferably Also, the duration of the cold start can be detected as the validity different empirical models requires a warm engine. These are, for example, oil pressure or exhaust models.

Grundsätzliches zum MessablaufBasics to the measurement process

Bei normalen Motorvermessungen zum Zwecke der Basisapplikation und zur Analyse des Abgasverhaltens wird der Motor vorzugsweise in einer Vielzahl von Stationärpunkten vermessen. 10 illustriert die Reaktion einer beliebigen Messgröße gegenüber einer Parameter- oder Laständerung (Sprung von Drehzahl, Einspritzmenge, ZZP o.ä.).In normal engine surveys for the purpose of base application and analysis of exhaust behavior, the engine is preferably measured at a plurality of stationary points. 10 illustrates the reaction of any measured variable with respect to a parameter or load change (jump of speed, injection quantity, ZZP or similar).

Der Grad der Beharrung wird am Prüfstand entweder durch den Prüfstandsfahrer oder durch ein zeitgesteuertes Verfahren überwacht. Da der Stationärwert zum Zeitpunkt der Messung noch nicht bekannt ist, wird vorzugsweise die Änderung des Messwertes betrachtet, d.h. der Gradient, den der Messdatenverlauf beschreibt.Of the Degree of persistence is on the test bench either by the test stand driver or monitored by a timed procedure. Since the stationary value for Time of measurement is not known, is preferred the change of the measured value, i. the gradient that the measurement data course describes.

Möglichkeiten der Beharrungsbeurteilungoptions the steady state assessment

Grundsätzlich kommen eine Reihe von Verfahren in Frage, mittels derer der Stationaritätsgrad ermittelt werden kann.Basically come a set of methods by which determines the stationarity degree can be.

Die Einfachste besteht im Vergleich von Mittelwerten, die aus zwei Gruppen von Messdaten gebildet werden. Die Änderung zwischen diesen Punkten kann sehr leicht in eine Geradensteigung a umgesetzt werden, was als direktes Maß von Stationarität angesehen werden kann.The Simplest consists of comparing averages, which consist of two groups be formed by measurement data. The change between these points can be easily converted into a straight line slope a what as a direct measure of stationarity can be viewed.

Figure 00190001
Figure 00190001

Gleiches gilt für eine lineare Interpolation der letzten n Messwerte. Auch hier kann der Gradient unmittelbar aus der Geradengleichung abgelesen und mit einem Grenzwert abgeglichen werden. Die Berechnung kann sehr einfach nach Minimierung der quadratischen Abweichung von Modell zu Messdaten erfolgen.The same applies to a linear interpolation of the last n measured values. Again, you can the gradient is read directly from the straight line equation and be matched with a limit. The calculation can be very just after minimizing the square deviation from model to measured data.

Figure 00200001
Figure 00200001

Die Steigung wird hier zu

Figure 00200002
The slope is here too
Figure 00200002

Beide Verfahren sind zwar leicht applizierbar und in Bezug auf die Rechnerbelastung sehr geeignet, weswegen sie auch teilweise verwendet werden, allerdings ist eine Aussage über den Gradienten nur für Werte möglich, die schon eine Weile in der Vergangenheit liegen. Über den aktuellen Wert kann keine Aussage getroffen werden.Both Although methods are easy to apply and in terms of computer load very suitable, which is why they are partly used, however is a statement about the gradient only for Values possible, that have been in the past for a while On the current value no statement can be made.

Nun bietet sich natürlich die Möglichkeit, nur sehr kurze Zeitfenster von wenigen Sekunden zu betrachten, um dem aktuellen Gradienten sehr nahe zu kommen. Dies führt aber zu sehr unsicheren Aussagen, da das stets vorhandene Rauschen, kleine Oszillationen und schon die digitale Auflösung einen zu großen Stellenwert in der Gradientenberechnung einnehmen. Für eine praktisch verwertbare Aussage ist als Minimum eine Zeitdauer von vorzugsweise 30 Sekunden anzusetzen. Es kann folglich frühestens zum Beispiel 30 Sekunden nach Erreichen der Stationarität eine Detektion derselben erfolgen. Bei Stufendauern im Bereich von 1,5–2 Minuten ist dieser Zeitverzug schon relativ groß und wenn möglich zu vermeiden.Of course, it is now possible to view only very short time windows of a few seconds in order to come very close to the current gradient. However, this leads to very uncertain statements, since the ever-present noise, small oscillations and even the digital resolution take too much place in the gradient calculation. For a practically useful statement is as a minimum to set a period of preferably 30 seconds. Consequently, at the earliest, for example, 30 seconds after stationarity has been reached, it can be detected. For stage durations in the range of 1.5-2 minutes, this time delay is already relatively large and should be avoided if possible.

Des Weiteren bietet sich ein Verfahren mit Systemidentifikation an, bei dem vorzugsweise das gesamte zur Verfügung stehende Datenmaterial verwendet wird. Hierdurch können zwei Vorteile erreicht werden:

  • – Durch die Verwendung aller Daten wird die Sicherheit der Aussage gesteigert, da Rauschen und kleine Oszillationen einen kleineren Stellenwert erhalten.
  • – Durch die Systemidentifikation und die Kenntnis des aktuellen Gradienten kann eine Zeitersparnis erreicht werden.
Furthermore, a method with system identification is recommended in which preferably all the available data material is used. Thereby two advantages can be achieved:
  • - The use of all data increases the certainty of the statement, since noise and small oscillations get a smaller value.
  • - By the system identification and the knowledge of the current gradient, a time saving can be achieved.

Eine weitere Möglichkeit bei der Systemidentifikation ist dadurch gegeben, dass mit der Kenntnis der Modellparameter auch der Endwert bei sehr langer Stufendauer feststeht und somit ein direkter Vergleich zwischen Istwert und Endwert erfolgen kann.A another possibility in the system identification is given by that with the knowledge the model parameter is also the final value for a very long step duration is fixed and thus a direct comparison between actual value and Final value can be done.

Der letzte Ansatz, der eine Berechnung und den Vergleich mit dem Modell-Endwert beinhaltet, soll an dieser Stelle nicht weitergeführt werden. Die Kenntnis des Gradienten ist für diesen Anwendungsfall ausreichend.Of the last approach, a calculation and comparison with the model end value includes, should not be continued at this point. The knowledge of the gradient is sufficient for this application.

Theoretische Betrachtung des Übertragungsverhaltenstheoretical Consideration of the transmission behavior

Grundsätzlich kann das Übertragungsverhalten des Systems Motor-Messgerät wie folgt dargestellt werden:
Eine Eingangsgröße U kann ein Zündzeitpunkt, eine Drehzahl, eine Einspritzmenge oder eine beliebige andere Eingangsgröße am Motor sein. Eine Veränderung einer solchen Größe bewirkt in den meisten Ausgangsgrößen wie Abgastemperatur, Abgasemission, Drehmoment etc. eine entsprechende Änderung gemäß des motorischen Übertragungsverhaltens Gs. Darauf schließt sich ein weiteres Übertragungsverhalten Gm des Messgerätes an.
Basically, the transmission behavior of the system engine measuring device can be represented as follows:
An input quantity U may be an ignition point, a rotational speed, an injection quantity or any other input variable on the engine. A change of such a size causes in most output variables such as exhaust gas temperature, exhaust gas emission, torque, etc., a corresponding change according to the motor transfer behavior Gs. This is followed by another transmission behavior Gm of the measuring device.

Meist kommt es noch zusätzlich zu Wechselwirkungen zwischen den Ausgangsgrößen, wie in 12 dargestellt.Mostly in addition to interactions between the output variables, as in 12 shown.

Zum Beispiel mag als Eingangsgröße die Einspritzmenge eines Dieselmotors dienen, deren Vergrößerung einen Anstieg der Abgastemperatur zur Folge hat. Die Bedingungen im Brennraum stellen sich sehr schnell ein, d.h. die Temperatur nimmt sehr schnell und deutlich zu.To the Example like the input quantity as the injection quantity Serve a diesel engine whose increase in an increase in exhaust gas temperature entails. The conditions in the combustion chamber are very fast on, i. the temperature increases very fast and significantly.

Gleichzeitig erwärmen sich aber auch die Bauteile wie Brennraumwände, Krümmer und Turbinengehäuse, so dass der Wärmeübergang abnimmt und die Temperatur im Abgasstrang weiter ansteigt. Dieser Prozess ist deutlich langsamerer Natur und kann sich über Minuten erstrecken. Es überlagern sich also verschiedene Prozesse mit unterschiedlichem Zeitverhalten.simultaneously heat but also the components such as combustion chamber walls, manifold and turbine housing, so that the heat transfer decreases and the temperature in the exhaust system continues to rise. This Process is much slower in nature and can last for minutes extend. Overlay it So different processes with different time behavior.

Um eine möglichst einfache Systemidentifikation zu erhalten, können. die in Reihe geschalteten Übertragungsfunktionen zusammengefasst werden, so dass eine Parallelschaltung von im einfachsten Fall zwei Übertragungsfunktionen übrig bleibt, wie in 13 dargestellt.In order to obtain a simple system identification, can. the series-connected transfer functions are combined, so that a parallel connection of in the simplest case two transfer functions remains, as in 13 shown.

Die Approximierbarkeit einer solchen Funktion soll am Beispiel der Ladelufttemperatur dargestellt werden. Es kommt wiederum der einfachste Fall, nämlich die Parallelschaltung zweier PT1-Glieder, zum Einsatz.The Approximability of such a function is exemplified by the charge air temperature being represented. Again, the simplest case comes, namely the Parallel connection of two PT1 links, used.

Figure 00220001
Figure 00220001

Die Güte des Modellansatzes kann anhand beliebiger Temperaturkurven gezeigt werden, wie in 14 dargestellt. Gerde diese sind sehr gute Indikatoren für Stabilität und Beharrung des Motors.The quality of the model approach can be shown by any temperature curves, as in 14 shown. Gerde these are very good indicators of stability and steadiness of the engine.

Aber auch schnellere Messtechnik mit dominantem Rauschen kann mit diesem PDT2-Glied beschrieben werden. Der Unterschied zur deutlich einfacher rechenbaren PT1 Approximation tritt dabei aber nicht mehr so deutlich zu Tage. Als Beispiel hierfür ist in 15 die Reaktion der Turboladedrehzahl auf einen Lastsprung dargestellt.But even faster measurement techniques with dominant noise can be described with this PDT 2 -Glied. However, the difference to the much easier to calculate PT1 approximation is not so clear. As an example, in 15 the response of the turbocharger speed to a load jump shown.

Gut zu erkennen ist die große Streuung des Signals, die unter anderem auch auf große Drehzahlschwankungen innerhalb eines Arbeitsspieles zurückgeht. Die Modellbildung ermöglicht aber auch hier die Entscheidung, ob der Kanal einen nennenswerten Gradienten beschreibt oder nicht.Well to recognize is the big one Scattering of the signal, among other things, on large speed fluctuations going back within a working game. The modeling allows but Again, the decision whether the channel is a significant gradient describes or not.

Wichtig ist aber auch hier, dass mit einer Methodik alle Kanäle vorzugsweise gleichwertig gut beschrieben werden müssen, um Eingabefehler und Parametrieraufwände zu vermeiden.Important But it is also here that with one methodology all channels are preferred Equally well described must be input errors and Parametrieraufwände to avoid.

Wenn die Modellparameter vorliegen, kann die Stabilität des aktuellen Punktes beurteilt werden. Der Gradient ergibt sich mittels

Figure 00220002
If the model parameters are present, the stability of the current point can be assessed. The gradient results by means of
Figure 00220002

Die Bestimmung der Modellparameter ist in diesem Falle nicht mehr analytisch mittels einer geschlossenen Gleichung lösbar, da es sich um eine nichtlineare Gleichung mit zwei Unbekannten T1 und T2 im Exponenten handelt.The Determination of the model parameters is no longer analytical in this case solvable by means of a closed equation, since it is a nonlinear Equation with two unknowns T1 and T2 in the exponent.

Mittels eines Gradientenverfahrens ist es aber möglich, online die Funktion der quadratischen Abweichung zwischen Messdaten und Zielfunktion zu minimieren, so dass die Modellparameter vorzugsweise in nahezu Echtzeit vorliegen.through a gradient method, it is possible to online the function the square deviation between measured data and target function so that the model parameters are preferably close to zero Real time.

Es kann ein sehr einfaches Verfahren zum Einsatz kommen, da die Fehlerfunktion vorzugsweise keinerlei lokale Minima aufweist. Die Fehlerfunktion der 16 entspricht der bereits dargestellten Ladelufttemperatur. Es ist zu erkennen, dass das Minimum zum Beispiel in der Kombination aus einer schnellen und einer langsamen Zeitkonstante zu finden ist. Natürlich können die Variablen spiegelbildlich verwendet werden, weswegen es zum Beispiel hier zu Ausprägung zweier Minima kommt.A very simple method can be used since the error function preferably has no local minimums. The error function of 16 corresponds to the charge air temperature already shown. It can be seen that the minimum can be found, for example, in the combination of a fast and a slow time constant. Of course, the variables can be used as a mirror image, which is why, for example, two minima occur here.

Für die Schlüsselgrößen Abgastemperatur, Temperatur nach Ladeluftkühler, Öl- und Wassertemperatur als auch Ladedruck wird der Gradient vorzugsweise stetig berechnet. Bei Unterschreitung eines definierten Wertes werden diese Kanäle dann vorzugsweise als stabil bezeichnet. Wenn alte Schlüsselgrößen stabil sind, erfolgt weiter vorzugsweise die Freischaltung der nur stationär gültigen Methoden.For the key variables exhaust gas temperature, Temperature after intercooler, oil and water temperature as well as boost pressure, the gradient is preferably calculated continuously. If the value falls below a defined value, these channels then become preferably referred to as stable. When old key sizes stable are further preferably carried out the activation of only stationary valid methods.

Fehlerdetektion (FD Fault detection)Error detection (FD Fault detection)

Die Fehlerdetektion beinhaltet vorzugsweise alles, was zum Aufspüren von Unstimmigkeiten innerhalb der Messdaten beiträgt. Dies beinhaltet noch nicht die Überlegung, welche Ursache diese Unstimmigkeiten hervorgerufen haben.The Error detection preferably includes everything needed to detect Inconsistencies within the measurement data contributes. This does not include yet the consideration, what cause these inconsistencies have caused.

Das Aufspüren selbst gelingt zum Beispiel durch die Beobachtung aller oder eines Teils der Prozessgrößen. Je nach Kombination der Ein- und Ausgangsgrößen und der Strategie der Prüfung lassen sich die in 17 dargestellten Untergruppen definieren.The detection itself succeeds, for example, by observing all or part of the process variables. Depending on the combination of inputs and outputs and the strategy of the test, the in 17 define defined subgroups.

Im Folgenden sollen einige Beispiele zu den genannten Punkten dargelegt werden, bevor dann exemplarisch einige Modelle aus der erarbeiteten Software vorgestellt werden.in the Here are some examples of the above points before then, by way of example, some models from the worked out Software will be presented.

Kontrolle direkt messbarer Signale:Control directly measurable signals:

Diese Untergruppe bildet vorzugsweise einen wesentlichen Baustein zur Detektion von Sensorausfällen. Je nach Motortyp sind für die gängigen Kanäle vorzugsweise Grenzwerte definiert, die auch im transienten Betrieb nicht über- oder unterschritten werden dürfen. Aufgrund der breiten Variabilität der Verbrennungsmotoren sind diese Grenzwerte vorzugsweise sehr großzügig angelegt, weswegen tatsächlich nur Ausfälle detektiert werden können. Eine schlechte Kalibrierung einer Messgröße kann damit nur selten erkannt werden.These Subgroup preferably forms an essential building block to Detection of sensor failures. Depending on the engine type are for the common ones channels preferably limits defined, which also in transient operation no over- or may fall below. Due to the wide variability In internal combustion engines, these limits are preferably very high generously laid out, that's why only failures can be detected. A poor calibration of a measured variable can thus rarely be detected become.

Auf eine Gradientenüberwachung oder eine Signalvorhersage mittels polynominaler Ansätze wird an dieser Stelle verzichtet, da über das System Motor-Bremse und auch die Zielsetzung der Vermessung zu wenige Informationen vorliegen.On a gradient monitoring or a signal prediction using polynomial approaches omitted at this point, over there the system engine brake and also the objective of the survey too little information is available.

Analyse von Signalmodellen:Analysis of signal models:

Die Analyse der Einzelsignale kann je nach Messort eine sehr interessante Informationsquelle zum Zustand entweder des Motors oder des Sensors sein. So können mittels Fouriertransformation die Frequenzen des Motors und zum Beispiel störender Netzfrequenz selektiert und bewertet werden. Selbst eine Störung eines Einzelzylinders kann durch die Signalanalyse der Abgasdruckpulsationen oder des Lambdasignals detektiert werden. Die entsprechenden Fehlerfälle lassen sich dann anhand der Ausprägung der Amplituden in den verschiedenen höheren Ordnungen der Motorgrundfrequenz analysieren.Depending on the location of the measurement, the analysis of the individual signals can be a very interesting source of information Condition of either the engine or the sensor. Thus, by means of Fourier transformation, the frequencies of the motor and, for example, disturbing network frequency can be selected and evaluated. Even a disturbance of a single cylinder can be detected by the signal analysis of the exhaust gas pressure pulsations or the lambda signal. The corresponding error cases can then be analyzed on the basis of the amplitudes in the various higher orders of the motor base frequency.

Analyse von ProzessmodellenAnalysis of process models

Gegenüber den bislang beschriebenen Modellen liefern Prozessmodelle zum ersten Mal eine analytische Redundanz verschiedener Werte. Es können also direkt Mess- und Rechengrößen miteinander verglichen werden, was die Fehlerempfindlichkeit gegenüber der Grenzwertbetrachtung deutlich anhebt.Compared to the models described so far provide process models to the first Time an analytical redundancy of different values. So it can Direct measurement and calculation variables with each other be compared, what the error sensitivity to the Significantly raises the limit value assessment.

Prozessmodelle sind in diesem Fall Berechnungsvorschriften, die eine Ausgangsgröße aus verschiedenen Eingangsgrößen bestimmen.process models are in this case calculation rules, which are an output variable from different Determine input variables.

Der Funktionstyp ganz allgemein lautet: Y = f(X, P, F)) [7] The function type in general is: Y = f (X, P, F)) [7]

Wobei X die Gruppe der Eingangsgrößen, P ein oder mehrere Modellparameter und F eine beliebige Störgröße oder Sensorfehler darstellt.In which X is the group of input quantities, P on or several model parameters and F an arbitrary disturbance or Sensor error represents.

Parameterschätzverfahren zielen darauf ab, ein bestimmtes Modell in seinem zeitlichen Verhalten zu analysieren und daraus auf die Modellparameter wie Steifigkeiten, Volumina, Widerstände etc. schließen zu können. Eine Veränderung dieser Parameter stellt unter Umständen dann schon einen Fehler dar. Problematisch sind diese Verfahren, da die meisten Fehler schon mit dem ersten Messpunkt eintreffen. Das heißt, das Modell lernt diesen Fehler als richtig kennen und legt zum Beispiel ein 3fach zu hohes Saugrohrvolumen als Basisparameter ab. Dieser Fehler wird dann eventuell nur gefunden, wenn eine Eingangsgröße zufällig repariert wird und nun die Parameter nicht mehr übereinstimmen.Parameter Estimation aim a particular model in its temporal behavior analyze and from there on the model parameters such as stiffness, Volumes, resistances etc. close to be able to. A change this parameter may already be an error Problematic are these methods, since most errors already arrive with the first measurement point. That is, the model is learning it Mistake as correct and sets, for example, a 3-fold too high Intake manifold volume as basic parameter. This error will eventually only found if an input is randomly repaired and now the parameters no longer match.

Besser geeignet sind Modelle, in denen die Modellparameter schon von Beginn an vorliegen. Diese werden als Paritätsmodelle bezeichnet. Bei diesen kann aus den Residuen, d.h. den Differenzwerten zwischen Modell und Messung, auf fehlerhafte Eingangsgrößen geschlossen werden.Better suitable models are those in which the model parameters from the beginning to be present. These are called parity models. In these can be calculated from the residuals, i. the difference values between model and measurement, be concluded on erroneous input variables.

Vorzugsweise beschränkt auf Modelle in Stationärpunkten erfolgen verfahrensmäßig eine ganze Reihe von physikalisch basierten Rechnungen, die insbesondere im Bereich der Abgaszusammensetzung, der Luftmasse und des Kraftstoffverbrauchs sehr genaue Resultate liefern, wobei allerdings auf eine Modellierung der Instationäranteile vorzugsweise verzichtet wird.Preferably limited on models in stationary points procedurally a whole set of physically based bills, in particular in the field of exhaust gas composition, air mass and fuel consumption provide very accurate results, although based on a modeling of Instationäranteile is preferably omitted.

Neben der Einzelkanalanalyse mittels Signalmodell oder Grenzwertkontrolle und der Bildung von Prozessmodellen ist als vierte Möglichkeit die Berechnung von Kenngrößen auch ohne genaue Kenntnis von Motor und Belastungseinheit möglich. Diese Kenngrößen liefern sowohl wertvolle Informationen über die Güte des Verbrennungsprozesses als auch über den Zustand verschiedener Motor-Teilsysteme wie zum Beispiel Verdichter, Ladeluftkühler oder Turbine.Next the single channel analysis by means of signal model or limit value control and the formation of process models is the fourth option the calculation of parameters too without exact knowledge of motor and load unit possible. These Provide parameters both valuable information about the goodness of Combustion process as well over the state of various engine subsystems such as compressors, Intercooler or turbine.

Die verwendeten Motorteilmodelle lassen sich vorzugsweise weiter unterteilen, zum Beispiel

  • – direkte Vergleiche zwischen Messgrößen
  • – empirische, messdatenbasierte Polynommodelle oder neuronale Netze
  • – physikalisch basierte Bilanzgleichungen (Masse und Energie)
  • – physikalisch basierte ideale Vergleichsprozesse
The motor part models used can preferably be subdivided further, for example
  • - direct comparisons between measured variables
  • Empirical, measurement-data-based polynomial models or neural networks
  • - Physically based balance equations (mass and energy)
  • - physically based ideal comparison processes

Beispielhaft sollen im Folgenden drei verschiedene Modelle mit ganz unterschiedlichen Modellstrukturen vorgestellt werden.exemplary The following are three different models with very different Model structures are presented.

1) Kohlenstoffbilanz1) carbon balance

Die Kohlenstoffbilanz gibt an, wie viel Kohlenstoff über die Systemgrenze dem Motor zugeführt wird und wie viel der Motor davon wieder abgibt. In 18 sind die entsprechenden Kohlenstoffpfade vereinfacht aufgezeigt. Über die Luft wird üblicherweise ein kleiner Anteil Kohlenstoff aufgrund des natürlich vorliegenden CO2-Gehalts zugeführt. Der gerade im Hochlastbereich wesentliche Anteil kommt allerdings vorzugsweise aus dem Kraftstoff. Abgeführt wird Kohlenstoff weiter vorzugsweise über verschiedene gasförmige Komponenten im Abgas.The carbon balance indicates how much carbon is being supplied to the engine via the system boundary and how much the engine is giving off. In 18 the corresponding carbon paths are shown simplified. About the air is usually a small amount of carbon supplied due to the naturally present CO2 content. However, the share that is significant in the high-load range is preferable the fuel. Carbon is also preferably removed via various gaseous components in the exhaust gas.

Die Anteile aus Luft und Kraftstoff können direkt aus entsprechenden Messgrößen abgeleitet werden. Die Messwerte der Abgasmessanlage stellen allerdings vorzugsweise nicht die wahren Konzentrationen im Abgasrohr des Motors dar, sondern das Abgas hat auf dem Weg zum Analysator zum Beispiel einen Gaskühler passiert, in dem das bei der Verbrennung entstandene Wasser auskondensiert wurde, wie in 19 dargestellt. Dies geschieht allerdings nicht bei allen Abgaskomponenten, da manche auch direkt aus dem Rohabgas heraus analysiert werden können (HC, NOx).The proportions of air and fuel can be derived directly from corresponding measured quantities. However, the measured values of the exhaust gas measuring system are preferably not the true concentrations in the exhaust pipe of the engine, but the exhaust gas has passed on the way to the analyzer, for example, a gas cooler in which the water formed during combustion was condensed out, as in 19 shown. However, this does not happen with all exhaust gas components, as some of them can also be analyzed directly from the raw exhaust gas (HC, NOx).

Es ist folglich vorzugsweise zunächst eine Umrechnung der trocken gemessenen Abgasgrößen in die tatsächlich vorhandenen Rohabgaswerte notwendig.It is therefore preferably first a conversion of the dry measured exhaust gas quantities into the actually existing ones Raw gas values necessary.

Für diese Umrechnung existieren zwar fertige Formeln aus der Abgasgesetzgebung, jedoch sind diese Formeln stets Zahlenwertgleichungen mit einigen physikalisch basierten Zusatztermen, die aber üblicherweise nicht auf alternative Kraftstoffsorten oder besondere Verbrennungsbedingungen ausgelegt sind (Biodiesel, GTL, Optimax oder unvollständige Verbrennungen bei Lambda < 1).For this Although there are finished formulas from the emissions legislation, however, these formulas are always numerical equations with some physically based additional terms, but usually not on alternative Fuel types or special combustion conditions designed are (biodiesel, GTL, Optimax or incomplete burns at lambda <1).

Da es hierum das Aufspüren kleiner Fehlkalibrierungen geht, können diese Vernachlässigungen nicht akzeptiert werden. Es wurde daher eine den Anforderungen entsprechende Feuchtekorrektur mit den Eingangsgrößen Lambda, Kraftstoffzusammensetzung und Abgaswerte zusammengestellt.There it's about tracking down this small misalignments goes, these neglects can not be accepted. It therefore became a requirement Humidity correction with the input variables lambda, fuel composition and exhaust values compiled.

Allgemein gültige FeuchtekorrekturGenerally valid moisture correction

Grundsätzlich müssen die Gasmassen, abgesehen vom Wasserdampf, vorzugsweise vor als auch nach dem Kühler erhalten bleiben.Basically, the Gas masses, apart from water vapor, preferably before and after the radiator remain.

Die Messwerte der Gasanalysatoren stellen zum Beispiel Raumanteile dar, die über folgenden Zusammenhang und der Kenntnis der Molmassen in Gewichtsanteile umgeformt werden können.The Measured values of the gas analyzers represent, for example, room volumes the above following relationship and knowledge of the molecular weights in parts by weight can be transformed.

Figure 00260001
Figure 00260001

Der Gewichtsanteil multipliziert mit dem Gesamtmassenstrom stellt den Massenstrom einer Gaskomponente dar, welcher nach der Massenerhaltung über den Gaskühler konstant bleiben muss (Annahme: Es geht vorzugsweise kein Gas in das Kondensat über).Of the Weight fraction multiplied by the total mass flow represents the Mass flow of a gas component, which after the mass conservation on the gas cooler must remain constant (assumption: It is preferably no gas in the condensate over).

Figure 00270001
Figure 00270001

Grundsätzlich gilt im Folgenden für die Umrechnung von trocken erzeugten Messwerten auf feuchtes Rohabgas vorzugsweise die folgende Umformung: yi_feucht = pi_trocken·korr_tr_fe [10]mit

Figure 00270002
Basically, the following transformation is preferably used for the conversion of dry measured values to moist raw exhaust gas: y i_feucht = p i_trocken · Corr_tr_fe [10] With
Figure 00270002

Um die vier unbekannten Größen der Molmassen und Gasmassen vor und nach Kühler bestimmen zu können, wird vorzugsweise folgender Ansatz gewählt.Around the four unknown sizes of the It is possible to determine molar masses and gas masses before and after radiators preferably the following approach is chosen.

Unter der Voraussetzung, dass die gesamte Abgasmasse in einem Kühler getrocknet wird, lässt sich zumindest die feuchte Abgasmasse direkt angeben. Später wird klar werden, dass auch jeder Teilstrom dieselben Gleichungen erfüllt.Under the requirement that the entire exhaust gas mass dried in a cooler will, lets at least indicate the moist exhaust gas mass directly. Later will make it clear that each partial flow also fulfills the same equations.

Die feuchte Abgasmasse ist vorzugsweise die Summe aller zugeführten Massenströme. mAbgas_feucht = mLuft + mBrennstoff [12] The moist exhaust gas mass is preferably the sum of all supplied mass flows. m Abgas_feucht = m air + m fuel [12]

Für die trockene Abgasmasse müssen jetzt vorzugsweise zunächst Annahmen gemacht werden, wie viel Wasser bei der Verbrennung entstanden ist. Eine Wasserstoffbilanz gibt zum Beispiel Aufschluss darüber.For the dry Exhaust mass must now preferably first Assumptions are made as to how much water was produced during combustion is. A hydrogen balance, for example, provides information about this.

Wasserstoff wird zugeführt über den im Kraftstoff vorliegenden Anteil, abgeführt wird Wasserstoff im Wasser selbst, in molekularer Form als auch in Kohlenwasserstoffen. Im Falle der Kohlenwasserstoffe wird sehr häufig die Ersatzgröße C3H8 (Propan) verwand, da damit auch meist die Kohlenwasserstoffanalysatoren kalibriert werden. Der Wasserstoffanteil aus der Luftfeuchte wird an dieser Stelle vernachlässigt.hydrogen is supplied via the in the fuel present proportion, hydrogen is removed in the water itself, in molecular form as well as in hydrocarbons. in the Case of hydrocarbons is very often the replacement size C3H8 (Propane), because usually also calibrates the hydrocarbon analyzers become. The hydrogen content from the humidity is at this Place neglected.

Figure 00270003
Figure 00270003

Um von der Massenmessung unabhängig zu werden, lässt sich die Gleichung unter Zuhilfenahme des stöchiometrischen Luftbedarfs umschreiben und nach der Molmasse auflösen.Around independent of the mass measurement to be let The equation is based on the stoichiometric air requirement rewrite and dissolve after the molecular weight.

Figure 00280001
Figure 00280001

Der Anteil des freien Wasserstoffs läst sich vorzugsweise mittels des chemischen Gleichgewichts der Wassergasreaktion bestimmen. Kohlendioxyd (CO2) und Wasserstoff (H2) reagieren hierbei wechselseitig zu Kohlenmonoxyd (CO) und Wasser (H2O). Gerade bei hohen Temperaturen und unterstöchiometrischem Motorbetrieb ist dieser Zusammenhang nicht mehr zu vernachlässigen. CO2 + H2 ↔ CO + H2O [16] The proportion of free hydrogen can preferably be determined by means of the chemical equilibrium of the water gas reaction. Carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ) react mutually to carbon monoxide (CO) and water (H 2 O). Especially at high temperatures and sub-stoichiometric engine operation, this relationship is no longer negligible. CO 2 + H 2 ↔ CO + H 2 O [16]

Zu dieser Reaktion lässt sich vorzugsweise eine Gleichgewichtskonstante definieren, die zum Beispiel für Ottomotoren bei Lambda < 1 beispielsweise Werte um 3,5 annimmt. Darüber hinaus spielt diese Reaktion kaum noch eine Rolle. Auch zum Beispiel für Dieselmotoren mit Lambdawerten < 1 kann dieselbe Rechnung verwandt werden. Die Einflussnahme nimmt dabei aufgrund der sehr geringen CO-Werte vorzugsweise stark ab, es entsteht also dadurch kein nennenswerter Rechenfehler.To this reaction leaves preferably define an equilibrium constant, the example for Gasoline engines at Lambda <1 for example, takes values around 3.5. In addition, this reaction hardly plays another role. For example, for diesel engines with lambda values <1, the same Invoice to be used. The influence decreases due to The very low CO values preferably strong, so it arises no appreciable calculation error.

Figure 00280002
Figure 00280002

Die Molmasse des feuchten Abgases lässt sich bislang wie folgt darstellen:

Figure 00280003
The molar mass of the moist exhaust gas can be represented as follows:
Figure 00280003

Gleichzeitig gilt:

Figure 00280004
womit sich zum Beispiel eine zweite Gleichung mit den Unbekannten H2O und der Molmasse bestimmen lässt.At the same time:
Figure 00280004
which allows, for example, to determine a second equation with the unknown H 2 O and the molecular weight.

Figure 00290001
Figure 00290001

Wird auch hier zum Beispiel der Wasserstoffgehalt durch die Zusammenhänge der Wassergasreaktion ersetzt und die Molmassen dann gleichgesetzt, so kann der Wasserdampfgehalt im Rohabgas angegeben werden. Zwecks Übersichtlichkeit werden vorzugsweise einige der Molmassendifferenzen schon als Zahlenwerte dargestellt

Figure 00290002
If, for example, the hydrogen content is replaced by the relationships of the water gas reaction and the molar masses are then equated, then the water vapor content in the raw exhaust gas can be stated. For the sake of clarity, some of the molar mass differences are already shown as numerical values
Figure 00290002

Aus Formel 17 und 21 folgt zum Beispiel:

Figure 00290003
From Formula 17 and 21 follows, for example:
Figure 00290003

Analog zu Gleichung 20 folgt mit Gleichung 22:

Figure 00290004
Analogously to equation 20, equation 22 follows:
Figure 00290004

Auch die Eingangsgrößen zur Berechnung des getrockneten Abgasmassenstromes sind jetzt vorzugsweise bestimmt.Also the input variables for Calculation of the dried exhaust mass flow is now preferred certainly.

Figure 00290005
Figure 00290005

Durch diese Darstellung wird auch die Unabhängigkeit der Feuchtekorrektur von der Abgasmasse deutlich. Werden zum Beispiel die vier Unbekannten in die Formel des Korrekturwertes eingesetzt, so kürzen sich die Abgasmassenströme heraus. Als einzige weitere Unbekannte verbleibt Lambda, das aber ohne Probleme vorzugsweise aus den Abgasgrößen bestimmt werden kann.By This illustration will also show the independence of humidity correction clearly from the exhaust mass. For example, become the four unknowns used in the formula of the correction value, so shorten the exhaust gas mass flows out. The only other unknown remains Lambda, but that can be determined without problems preferably from the exhaust gas sizes.

Figure 00300001
Figure 00300001

Die gezeigte Herleitung verwendet vorzugsweise die gemessenen Abgaskonzentrationen für die Berechnung der trockenen als auch der feuchten Molmassen. Die Molmasse des trockenen Abgases bedarf allerdings zu ihrer Berechnung vorzugsweise trockene Abgaswerte, die Molmasse des feuchten Abgases natürlich auch Werte des feuchten Abgases.The The derivation shown preferably uses the measured exhaust gas concentrations for the Calculation of dry and wet molecular weights. The molecular weight of the dry exhaust gas, however, preferably requires for their calculation dry exhaust gas values, the molar mass of the moist exhaust gas, of course, too Values of the moist exhaust gas.

Hierzu ist vorzugsweise ein iterativer Rechenschritt notwendig. Mit dem berechneten Korrekturwert wird zum Beispiel eine vorläufige Feuchtekorrektur durchgeführt, so dass alle Konzentrationen sowohl feucht als auch trocken vorliegen. In einem zweiten Schritt kann dann weiter vorzugsweise ein neuer, genauerer Korrekturwert angegeben werden. Eine weitere Iteration ist dann in der Ergebnisqualität schon nicht mehr sichtbar. Die hergeleitete Version soll abschließend mit zwei weiteren Verfahren verglichen werden, wie in 20 dargestellt, um einen Eindruck über die daraus resultierenden Abweichungen möglich zu machen, dem letztlichen Grund für eine eigene Berechnungsweise.For this purpose, an iterative calculation step is preferably necessary. For example, the calculated correction value performs a preliminary humidity correction so that all concentrations are both humid and dry. In a second step, it is then possible to specify a new, more accurate correction value. Another iteration is then no longer visible in the quality of the result. The derived version will be compared with two other methods, as in 20 presented in order to give an impression of the resulting deviations, the ultimate reason for their own calculation method.

Sowohl der empirische Ansatz als auch die Korrekturformel nach der EU-Abgasgesetzgebung sind Zahlenwertgleichungen, in die weder die unvollständige Verbrennung noch die Kraftstoffzusammensetzung eingeht. Die Einflüsse, der unvollständigen Verbrennung machen sich am deutlichsten in der Genauigkeit der Kohlenstoffbilanz bemerkbar.Either the empirical approach as well as the correction formula according to the EU exhaust emission legislation are numerical equations, in which neither the incomplete combustion still the fuel composition is received. The influences, the incomplete Combustion is most evident in the accuracy of the carbon balance noticeable.

Modellbildungmodeling

Nachdem jetzt vorzugsweise die unmittelbar an den Systemgrenzen vorliegenden Größen berechnet wurden (Luft- und Kraftstoffmassenmessung bedürfen keinerlei Korrekturen), kann die Bilanz über den Gesamtmotor aufgestellt werden.After this now preferably those which are directly at the system boundaries Sizes were calculated (Air and fuel mass measurement do not require any corrections), can balance over the entire engine are set up.

Die in den Motor eingebrachten Kohlenstoffmassen unterteilen sich zum Beispiel in die Anteile aus der Luft, dem Öl und dem Kraftstoff.The Carbon masses introduced into the engine are subdivided into Example in the proportions from the air, the oil and the fuel.

Luft:Air:

Kohlenstoff wird in der Luft zum Beispiel durch das vorhandene CO2 transportiert.Carbon is transported in the air, for example, by the existing CO 2 .

Figure 00300002
Figure 00300002

Im Teillastbereich von Dieselmotoren kann dieser Anteil einige Prozent vom Kraftstoff-Kohlenstoffanteil ausmachen, weswegen eine Vernachlässigung für die geforderte Genauigkeit unzulässig ist.in the Part load range of diesel engines, this proportion can be a few percent from the fuel carbon content That is why neglecting the required accuracy inadmissible is.

Kraftstoff:Fuel:

Bis zu 89% des Kraftstoffgewichts sind auf den Kohlenstoff zurückzuführen. Die Kraftstoffdaten spielen daher neben einer genauen Messung des Verbrauchs eine entscheidende Rolle. C_Brennstoff = CBrennstoff·mBrennstoff [27] Up to 89% of the fuel weight is due to the carbon. The fuel data therefore plays a decisive role in addition to a precise measurement of consumption. C_Fuel = C fuel · m fuel [27]

Die Werte für verschiedene Brennstoffe liegen vorzugsweise als Defaultwerte im Programm vor, bei Verwendung alternativer Kraftstoffe ist aber weiter vorzugsweise eine Kraftstoffanalyse und die Eingabe der aktuellen Werte nötig.The Values for different fuels are preferably used as default values in Program before, when using alternative fuels is but on preferably a fuel analysis and the entry of the current Values needed.

In der Tabelle der 21 sind die Bereiche der Zusammensetzung anhand verschiedener Analysen innerhalb des Projektzeitraumes dargestellt. Ist keine aktuelle Kraftstoffanalyse vorhanden, so muss der Vertrauensbereich der Kohlenstoffbilanz vorzugsweise um zum Beispiel ca. 1,5 % aufgeweitet werden.In the table of 21 the areas of the composition are presented by means of various analyzes within the project period. If no current fuel analysis is available, the confidence level of the carbon balance must preferably be widened by, for example, approximately 1.5%.

CO2:CO 2 :

Die gasförmigen Bestandteile können sehr einfach unter Kenntnis der Molmassen von Raumanteile in Gewichtsanteil umgerechnet werden. Multipliziert mit dem Abgasmassenstrom ergibt sich dann der Kohlenstoffmassenstrom einer bestimmten Gaskomponente.The gaseous Ingredients can very simple with knowledge of the molar masses of proportions by weight be converted. Multiplied by the exhaust gas mass flow results then the carbon mass flow of a particular gas component.

Figure 00310001
Figure 00310001

CO und HC:CO and HC:

Der Kohlenstoffstrom, resultierend aus der CO- und HC-Emission, berechnet sich analog zur CO2-Berechnung.The carbon flow, resulting from the CO and HC emission, is calculated analogously to the CO 2 calculation.

Figure 00310002
Figure 00310002

Figure 00320001
Figure 00320001

Damit kann die Kohlenstoffbilanz zum Beispiel wie folgt geschrieben werden:

Figure 00320002
For example, the carbon balance can be written as follows:
Figure 00320002

Der prozentuale Unterschied zwischen zu- und abgeführtem Kohlenstoff stellt vorzugsweise die Fehlerschwelle dar, die zur Auslösung einer Fehlermeldung führt. Verantwortlich für die Verletzung des Grenzwertes können bis dahin alle beteiligten Größen sein.Of the percent difference between added and removed carbon is preferably the error threshold, which leads to the triggering of an error message. Responsible for the Violation of the limit can until then all sizes involved.

Figure 00320003
Figure 00320003

Nachfolgend stellt sich natürlich für jede Prüfmethode die Frage, wie groß die Residuen sein dürfen, bevor eine Fehlermeldung erfolgen soll. Hierzu ist vorzugsweise eine Analyse des systematischen Fehlers notwendig. Die systematischen Vereinfachungen, die teilweise auch bewusst in Kauf genommen werden, sollen für die Kohlenstoffbilanz kurz erörtert werden. Als Erstes ist eine potentiell vorhandene Rußemission im Motor zu nennen. Kohlenstoff wird hierbei in fester Form im Abgas emittiert. Bei Vorhandensein von Rußpartikeln lagern sich auch stets einige Kohlenwasserstoffe an den Rußteilchen an. Die Partikel werden allerdings vorzugsweise vor den Abgasmessleitungen zum Beispiel in Filtern mechanisch abgeschieden, um eine Verschmutzung der gesamten Abgasmessstrecke zu vermeiden. Sie tauchen daher in den Abgaswerten nicht auf, ihr Kohlenstoffanteil wird also üblicherweise nicht in den Gleichungen berücksichtigt. Eine Möglichkeit ist die Berücksichtigung einer Schwärzungszahl- oder Opazitätsmessung. Vorzugsweise anhand einer Korrelation zwischen Schwärzungszahl- oder Rußemission soll der Einfluss auf das Residuum der Kohlenstoffbilanz abgeschätzt werden. Es wird angenommen, dass eine Schwärzungszahl von zum Beispiel 3 gemessen wird, ein Wert, der sicherlich schon als Extremwert anzusehen ist. Im normalen Betrieb moderner Dieselmotoren werden Werte von 2 kaum übertroffen. Lediglich für DoE-Prüfläufe wird der Betriebsbereich derart ausgedehnt, dass auch Werte über 3 auftreten können.following naturally turns for every Test method the question how big the Residues may be before an error message should occur. This is preferably an analysis of systematic error necessary. The systematic simplifications, some of which are also consciously accepted, are intended for the carbon balance briefly discussed become. First, there is a potential soot emission to call in the engine. Carbon is here in solid form in the exhaust gas emitted. In the presence of soot particles are also stored always some hydrocarbons on the soot particles. The particles However, preferably before the Abgasmessleitungen for example mechanically deposited in filters to prevent contamination of the whole Exhaust gas measuring section to avoid. They therefore dive into the exhaust gas values not on their carbon content is therefore usually not in the equations considered. A possibility is the consideration a blackening index or opacity measurement. Preferably based on a correlation between blackening index or soot emission the influence on the residual carbon balance should be estimated. It is believed that a blackening number of, for example 3 is measured, a value that certainly already regarded as an extreme is. In normal operation of modern diesel engines, values of 2 hardly exceeded. Only for DoE test runs is the operating range is extended so that values above 3 occur can.

Im Zusammenhang mit dem Rußmessgerät AVL 425s besteht zum Beispiel ein Zusammenhang zwischen Rußkonzentration RK und Schwärzungszahl SZ folgender Form: RK = 12,22·SZ·e0,38·SZ [35] In connection with the soot meter AVL 425s, for example, there is a relationship between the soot concentration RK and the blackening number SZ of the following form: RK = 12.22 · SZ · e 0.38 · SZ [35]

Die Rußkonzentration bezieht sich allerdings vorzugsweise auf die Masse in mg/m3, so dass zunächst sinnvolle Annahmen über das Abgasvolumen getroffen werden müssen. Die Abgastemperatur in Messortnähe (nach Turbinengehäuse) liegt bei diesen für Dieselmotoren fetten Betriebsbereichen vorzugsweise bei ca. 700°C. Der Druck kann nach Turbine mit Umgebungsdruck angenähert werden, mittels der idealen Gasgleichung kann damit auch der Volumenstrom ermittelt werden:

Figure 00330001
The soot concentration, however, preferably refers to the mass in mg / m 3 , so that initially reasonable assumptions about the exhaust gas volume must be made. The exhaust gas temperature in the vicinity of the measuring location (downstream of the turbine housing) is preferably approximately 700 ° C. in the case of these operating ranges rich in diesel engines. The pressure can be approximated by turbine with ambient pressure, by means of the ideal gas equation can thus be determined and the flow rate:
Figure 00330001

Die Abgasmasse kann vorzugsweise mittels des stöchiometrischen Luftbedarfs abgeschätzt werden, unter der Annahme, dass das Lambda 1 betragen soll. Andere Lambdawerte führen ohnehin nicht zu solch hohen Schwärzungszahlen. m .Abgas = m .Luft + m .Brennstoff = m .Brennstoff·(λ·LStö + 1) [37] The exhaust gas mass may preferably be estimated by means of the stoichiometric air requirement, assuming that the lambda should be 1. Any other lambda values do not lead to such high blackening numbers anyway. m. exhaust = m. air + m. fuel = m. fuel · (Λ · L Stö + 1) [37]

Setzt man die Werte ein und bezieht die Rußmasse auf die im Kraftstoff zugeführte Kohlenstoffmasse,

Figure 00330002
Substituting the values and refers the soot mass to the fuel mass in the carbon mass,
Figure 00330002

So resultiert daraus beispielsweise eine Modellabweichung von 0,6 %.So For example, this results in a model deviation of 0.6%.

Als zweite Ungenauigkeit ist der Ölverbrauch zu nennen. Die Ölwanne stellt in Bezug auf die Kohlensfoffbilanz einen Kohlenstoffspeicher dar, in den Kohlenstoff eingetragen und auch ausgetragen werden kann. Der wichtigere Fall ist sicherlich in der Verbrennung von Öl zu sehen, gerade im Bereich der Mechanik-Dauerlaufprüfstände. Die Motoren werden dort lange Zeiten unter hohen Lasten betrieben, womit sie durchaus starkem Verschleiß unterliegen. Ölverbräuche von rechnerisch zum Beispiel 1 1/1000 km sind dabei durchaus anzutreffen. Wird ein mittlerer Kraftstoffverbrauch von zum Beispiel 10 1/100 km für einen mittleren PKW-Dieselmotor angenommen, was bei den vorliegenden hohen Lasten durchaus gerechtfertigt ist, so beträgt der Kohlenstoffanteil aus dem Öl zum Beispiel 1 % des Kraftstoffanteils. Hierbei ist vorzugsweise ein gleicher Kohlenstoffanteil in Öl und Dieselkraftstoff vorausgesetzt.When second inaccuracy is the oil consumption to call. The oil pan provides carbon storage in terms of carbon footprint be entered in the carbon and discharged can. The more important case is certainly to be seen in the burning of oil, especially in the field of mechanical endurance test stands. The engines will be there long times under high loads, which makes them quite strong Wear subject. Oil consumption of in mathematical terms, for example, 1 1/1000 km are quite common. Will a mean fuel economy of for example 10 1/100 km for a medium car diesel engine assumed, which is quite justified at the present high loads is, so is the carbon content of the oil for example, 1% of the fuel fraction. This is preferred assuming the same carbon content in oil and diesel fuel.

Durch Brennraum-Wandbenetzung ist es möglich, dass Kraftstoff im Motoröl zwischen- oder eingelagert wird. Dieser Effekt kann vorzugsweise gerade bei sehr langen oder späten Förderwinkeln auftreten, wenn die Einspritzstrahlen auf die verhältnismäßig kühlen Zylinderwände treffen. Der Kraftstoff passiert dann vorzugsweise die Kolbenringe und gelangt unverbrannt in die Ölwanne. In diesem Fall sinkt die CO2-Emission unter den Erwartungswert ab und es kommt zum Fehlerfall. Dies ist aber auch erwünscht, da unabhängig von der Interpretation dieser Ergebnisse ein für den Motor sehr bedenklicher Betriebszustand aufgetreten ist, der die Aufmerksamkeit des Prüfpersonals erfordert.By combustion chamber wall wetting it is possible that fuel in the engine oil intercalated or stored. This effect may preferably occur at very long or late conveyor angles when the injection jets strike the relatively cool cylinder walls. The fuel then preferably passes through the piston rings and passes unburned into the oil pan. In this case, the CO 2 emission drops below the expected value and an error occurs. However, this is also desirable because regardless of the interpretation of these results, a very critical engine operating condition has occurred requiring the attention of test personnel.

Weitere Ungenauigkeiten sind in der Bestimmung der Feuchtekorrektur zu sehen, die aber bei sorgfältiger Berechnung keinen nennenswerten Einfluss besitzt.Further Inaccuracies can be seen in the determination of the moisture correction, but at more careful Calculation has no significant influence.

Ansonsten addieren sich vorzugsweise die Einflüsse aus der Messungenauigkeit und der Digitalisierung aller beteiligten Messgeräte zu diesem systematischen Fehler hinzu. Da die Analyse der gesamten Messkette in der Praxis nicht möglich ist, wird weiter vorzugsweise anhand von Erfahrungswerten die Fehlerschwelle endgültig definiert.Otherwise Preferably, the influences from the measurement inaccuracy add up and the digitization of all measuring devices involved in this systematic error added. Because the analysis of the entire measuring chain not possible in practice is, is preferably further based on empirical values, the error threshold finally Are defined.

Für die Kohlenstoffbilanz heißt das, dass sich zusätzlich zum größtmöglichen systematischen Fehler von zum Beispiel 1,6 % noch zum Beispiel ca. 3,5 % Messfehler hinzu addieren, womit eine Fehlerschwelle von zum Beispiel 5 % erreicht wird. Wird diese Fehlerschwelle überschritten, so ist von mindestens einer fehlerhaften Eingangsgröße auszugehen.For the carbon balance is called that, in addition to the largest possible systematic error of for example 1.6% still for example approx. Add 3.5% measurement error, resulting in an error threshold of Example 5% is achieved. If this error threshold is exceeded, so at least one erroneous input is assumed.

Abschließend sei in 22 noch ein Beispiel aus dem Auswerteteil der Diagnosesoftware gezeigt, in der die jeweilige Modellgüte dargestellt wird. Beispielhaft ist hier die zu- und abgeführte Kohlenstoffmasse für einen Lastschnitt eines 1,8 l turboaufgeladenen Ottomotors dargestellt. Trotz der Anfettung auf Lambdawerte von zum Beispiel 0,75 im rechten Bereich der Grafik kann die Modellabweichung vorzugsweise deutlich unter 5 % gehalten werden.Finally, be in 22 an example from the evaluation part of the diagnostic software shown, in which the respective model quality is displayed. By way of example, the added and removed carbon mass for a load cut of a 1.8 l turbo-charged gasoline engine is shown here. Despite being enriched to lambda values of, for example, 0.75 in the right hand area of the graph, the model deviation may preferably be kept well below 5%.

2) Abgastemperaturmodell2) exhaust gas temperature model

Im Gegensatz zu den physikalischen Modellen, wie sie mit der Kohlenstoffbilanz repräsentativ dargestellt sind, ist es mit datenbasierten Modellen möglich, sehr viel komplexere Zusammenhänge darzustellen. Dies kann besonders dann von Vorteil sein, wenn nicht alle Modellparameter oder spezielle Messsensoren vorliegen.in the Unlike the physical models, as with the carbon balance representative it is possible with data-based models, very much more complex relationships display. This can be particularly beneficial if not all model parameters or special measuring sensors are available.

Das folgende Abgastemperaturmodell, dargestellt in 23, basiert auf dieser Idee.The following exhaust temperature model, shown in 23 , based on this idea.

Neben einer physikalisch basierten Gesamtenergiebilanz zur Bestimmung der Abgastemperatur wurde vorzugsweise zusätzlich ein empirischer Ansatz implementiert, der auch bei geringerer Messkanalanzahl eine Überprüfung der Abgastemperatur erlaubt. Die fehlenden Eingangsgrößen wurden weiter vorzugsweise in Form empirischen Wissens abgelegt.Next a physically based total energy balance for determination the exhaust gas temperature was preferably additionally an empirical approach implemented, which even with a smaller number of measuring channels, a review of the Exhaust gas temperature allowed. The missing input variables were further preferably stored in the form of empirical knowledge.

Die Systemgrenze wird dabei vorzugsweise direkt um die Zylindereinheit gelegt, d.h. es geht die Luft im Ansaugzustand und die Abgastemperatur in die Berechnung ein. Die im Abgas erreichbare Temperatur resultiert vorzugsweise aus der zugeführten Energie (Brennstoff), der abgeführten Leistung, der abgeführten Wärmemenge und der Menge und dem Zustand der angesaugten Luft.The System limit is preferably directly around the cylinder unit placed, i. it is the air in the intake and the exhaust gas temperature in the calculation. The achievable temperature in the exhaust gas results preferably from the supplied Energy (fuel), the discharged Performance, the amount of heat removed and the amount and condition of the intake air.

In einem ersten Schritt wird weiter vorzugsweise berechnet, welche Restenthalpie nach Abzug der mechanischen Arbeit im Gas verbleibt.In a first step is further preferably calculated which Residual enthalpy remains after deduction of the mechanical work in the gas.

Figure 00350001
Figure 00350001

Mittels eines empirischen Terms wird nun weiter vorzugsweise berechnet, wie viel von dieser Energie durch Wärmeübergang im Motor verbleibt und wie viel Energie dem Abgas zur Verfügung steht. Dieser empirische Term beinhaltet folglich die Energieumsetzung durch den Wärmeübergang. Diese Größe ist messtechnisch nur sehr schwer zu fassen, eine empirische Darstellung verhilft hierbei zu einer deutlich einfacheren Betrachtung.through an empirical term is now further preferably calculated how much of this energy remains through heat transfer in the engine and how much energy is available to the exhaust gas. This empirical Term thus includes the energy conversion through the heat transfer. This size is metrological very difficult to grasp, an empirical representation helps here to a much simpler view.

Die verwendeten Polynomparameter entstammen vorzugsweise einer Regressionsrechnung über mehrere verschiedene Dieselmotoren. Auch hier zeigt sich eine Problematik dieser Diagnoseaufgabe. Die Modelle müssen bevorzugt ein möglichst breites Spektrum von kleinen PKW- bis hin zu schweren LKW-Modellen abdecken.The used polynomial parameters preferably originate from a regression calculation over several different diesel engines. Again, there is a problem this diagnostic task. The models must preferably one as possible cover a wide range from small cars to heavy truck models.

Ein Polynommodell für nur einen Motor kann sehr leicht auf Prognosegenauigkeiten von zum Beispiel weniger °C gebracht werden. Ein Modell nur für Einzelmotoren bedarf allerdings vorzugsweise eines Datenmanagements, das zurzeit an Prüfständen nicht bereitgestellt wird.One Polynomial model for Only one engine can be easily predicted on forecasts of accuracy Example less ° C to be brought. A model only for single engines, however, needed preferably a data management that currently not on test benches provided.

Die Eingangsgrößen für die Bestimmung des Wärmeübergangs sind zum Beispiel:

  • – Mittlere Kolbengeschwindigkeit (kg)
  • – Verhältniszahl aus Zylindermasse/Zylindervolumen (m Vol)
  • – Lambda (lam)
  • – Effektiver Mitteldruck (pme)
  • – Förderbeginn (FB)
The input variables for determining the heat transfer are, for example:
  • - Average piston speed (kg)
  • - Ratio of cylinder mass / cylinder volume (m Vol)
  • Lambda (lam)
  • - Effective medium pressure (pme)
  • - Start of funding (FB)

Anteil = α1 + α2·kg + α3·kg2 + α4·kg3 + α5·pme + α6·pme2 + α7·pme3 + α8·kg·pme... + α9·λ + α10·λ2 + α11·kg·λ+ α12·λ·pme + α13·λ2·pme + α14·ME_FB + α15·ME_FB2... + α16·m_V [40]

Figure 00360001
und den beispielhaften Parametern Proportion = α1 + α2 · kg + α3 · kg 2 + α4 · kg 3 + α5 · pme + α6 · pme 2 + α7 · pme 3 + α8 · kg · pme ... + α9 · λ + α10 · λ 2 + α11 · kg · λ + α12 · λ · pme + α13 · λ 2 · Pme + α14 · ME_FB + α15 · ME_FB 2 ... + α16 · m_V [40]
Figure 00360001
and the exemplary parameters

Figure 00360002
Figure 00360002

Mit dem im Abgas verbleibenden Anteil der Restenthalpie kann weiter vorzugsweisen die Abgastemperatur berechnet werden. Hierzu ist allerdings die vorzugsweise spezifische Wärmekapazität des Abgases notwendig, die aber gerade die Abgastemperatur als Eingangsgröße hat. Daher ist eine Iteration nötig, die ausgehend von einer geschätzten Wärmekapazität cp von zum Beispiel 1030 J/kgK eine vorläufige Abgastemperatur, und im nächsten Schritt eine korrigierte Abgastemperatur mit richtigem cp berechnet. Dieses cp entspricht der spezifischen Wärmekapazität von Luft, d.h. die chemische Zusammensetzung des Abgases bleibt vorzugsweise unberücksichtigt. Lediglich der Temperatureinfluss ist im Polynom abgelegt. Solche Ungenauigkeiten in der Modellbildung können allerdings vorzugsweise im empirischen Teil mit abgebildet werden, so dass daraus keine größeren Fehler resultieren.With the proportion of residual enthalpy remaining in the exhaust gas, it is further preferable to calculate the exhaust gas temperature. For this purpose, however, the preferably specific heat capacity of the exhaust gas is necessary, but just has the exhaust gas temperature as an input variable. Therefore, an iteration is necessary that calculates a preliminary exhaust gas temperature based on an estimated heat capacity cp of, for example, 1030 J / kgK, and a corrected exhaust gas temperature with correct cp in the next step. This cp corresponds to the specific heat capacity of air, ie the chemical composition of the exhaust gas is preferably disregarded. Only the temperature influence is stored in the polynomial. However, such inaccuracies in modeling can preferably be mapped in the empirical part, so that no major errors result.

Figure 00370001
Figure 00370001

Für die beispielhaft zur Verfügung stehenden Dieselmotoren ist in 24 der Vergleich zwischen Modell und Messung aufgetragen.For example, the available diesel engines is in 24 the comparison between model and measurement is plotted.

Das Spektrum der vermessenen Motoren reicht zum Beispiel von Dieselmotoren der untersten PKW-Leistungsklasse bis hin zu NFZ-Motor für schwere Zugmaschinen.The Spectrum of measured engines is enough for diesel engines, for example the lowest car performance class up to commercial vehicle engine for heavy Tractors.

Ein solch allgemeingültiges Modell setzt voraus, dass die Eingangsgrößen vorzugsweise ausschließlich spezifische Größen oder Verhältniszahlen beinhalten, die für jeden Motortyp unabhängig von seiner Größe definiert werden können. Durch die Struktur der Rechnung liegt auch der Polynomwert als Verhältniszahl vorzugsweise stets zwischen 0 und 1, d.h. auch hier geht die Motorgröße nicht ein. Erst in der Kombination des Polynomwertes mit physikalischen Ansätzen ist die Berechnung einer motorspezifischen Temperatur möglich.One such universal Model assumes that the input variables are preferably exclusively specific Sizes or ratios include that for independent of each engine type defined by its size can be. Due to the structure of the calculation, the polynomial value is also a ratio preferably always between 0 and 1, i. Again, the engine size is not one. Only in the combination of the polynomial value with physical approaches it is possible to calculate a motor-specific temperature.

Die mittlere Modellabweichung, auch als Prognosegenauigkeit bezeichnet, liegt zum Beispiel bei 29°, das Bestimmtheitsmaß R2 liegt zum Beispiel bei 0,91.The mean model deviation, also referred to as prediction accuracy, is for example 29 °, the coefficient of determination R 2 is for example 0.91.

Wie bei der Kohlenstoffbilanz muss auch für dieses Modell vorzugsweise eine Fehlerschwelle definiert werden, bei deren Überschreitung eine Fehlermeldung erfolgt. Natürlich beinhaltet die Vorgehensweise eine Reihe von systematischen Fehlern.As in the carbon balance must also be preferred for this model an error threshold is defined, if exceeded an error message he follows. Naturally The procedure involves a number of systematic errors.

Zunächst einmal entspricht die Modellbildung nicht den tatsächlichen physikalischen Gegebenheiten, die zu der Ausprägung einer bestimmten Temperatur führen. Auch wenn die zu- und abgeführten Enthalpien und Leistungen noch richtig bewertet werden, besteht doch im Wärmeübergang eine deutliche Unsicherheit.First of all The model does not correspond to the actual physical conditions that to the expression lead to a certain temperature. Even if the added and removed Enthalpia and achievements still to be properly evaluated, exists but in the heat transfer a clear uncertainty.

Dieser ist abhängig von der Brennraumgeometrie, d.h. zum Beispiel von der wärmeaufnehmenden Oberfläche, vom Turbulenzgrad der Zylinderinnenströmung sowie von der zeitlichen und räumlichen Wand- und Gastemperatur. All diese Größen liegen üblicherweise am Prüfstand nicht vor bzw. können überhaupt nicht gemessen werden. Die Allgemeingültigkeit kann dennoch erreicht werden; da Dieselmotoren alle geometrisch sehr ähnlich aufgebaut sind, die Verhältnisse also durchaus vergleichbar sind.This depends on from the combustion chamber geometry, i. for example, from the heat-absorbing surface, from Turbulence degree of the cylinder internal flow as well as of the temporal and spatial Wall and gas temperature. All these sizes are usually not on the test bench before or can at all not be measured. The universality can still be achieved become; Since diesel engines are all very similar in geometry, the conditions so are quite comparable.

Die rein statistischen Werte zur Modellbewertung könnten bei entsprechender Parameterwahl deutlich besser sein. Allerdings wurde hier nicht auf eine Minimierung des mittleren Fehlers hingearbeitet, sondern die maximale Abweichung zwischen Modell und Messwert wurde vorzugsweise durch einen entsprechenden Algorithmus minimiert. Damit verschlechterten sich zwar die oben genannten Werte, aber für die Fehlerdetektion ergeben sich so vorzugsweise engere Grenzen, in denen die Abgastemperatur liegen muss.The purely statistical values for the model evaluation could with appropriate parameter selection be much better. However, here was not on a minimization the mean error, but the maximum deviation between model and reading was preferably by a corresponding Algorithm minimized. This worsened the top mentioned values, but for error detection thus preferably results in narrower limits, in which the exhaust gas temperature must be.

Die maximale Abweichung über alle Motoren liegt zum Beispiel bei 98°. Dies betrifft allerdings vorzugsweise nur einige wenige Messpunkte, deren Richtigkeit nicht abschließend geklärt werden konnte.The maximum deviation over all engines are at 98 °, for example. However, this is preferably true only a few measuring points whose correctness is not finally clarified could.

Daher wurde die Vertrauensgrenze auf beispielsweise 100° eingestellt. Werte darüber sind zumindest auffällig und bedürfen vorzugsweise der Kontrolle durch den Prüfstandsfahrer. Für die dargestellten Lerndaten bedeutet dies, dass zum Beispiel ca. 1 % aller Messpunkte auffällig deklariert würden. Die konservative Auslegung begründet sich durch die Forderung nach minimalen Überdetektionsraten. D.h., es soll lieber ein Fehler übersehen werden, als dass der Prüfstandsfahrer von Fehlermeldungen überhäuft wird, die nach Durchsicht der Daten eher strittig sind. Hier entscheiden also letztlich die Anforderungen der Anwender.Therefore For example, the confidence limit has been set to, for example, 100 °. Values above are at least conspicuous and require preferably by the tester driver. For the illustrated Learning data means that, for example, about 1% of all measuring points showy would be declared. The conservative interpretation justified through the demand for minimal over-detection rates. That is, it should rather miss a mistake be as the test stand driver is overloaded with error messages, which are rather contentious after reviewing the data. Decide here ultimately the requirements of the users.

3) Kontrolle des Turboladers3) Check the turbocharger

Nachdem inzwischen fast alle Dieselmotoren im PKW- und NFZ-Bereich vorzugsweise mit einem Turbolader ausgestattet sind und auch Ottomotoren im Zuge des Bestrebens nach Downsizing immer häufiger eine Turboaufladung erhalten, gewinnt eine speziell auf Turbolader abgestimmte Diagnose an Bedeutung.After now almost all diesel engines in the passenger car and commercial vehicle sector preferably with a door bolsters are equipped and gasoline engines in the wake of downsizing more and more often receive a turbocharger, a specially adapted to turbocharger diagnosis becomes more important.

Da der Ladertyp am Prüfstand vorzugsweise als bekannt vorausgesetzt werden kann und in den Automobilfirmen die Laderkennnfelder weiterhin vorzugsweise in digitaler Form vorliegen, wurde in diesem Zusammenhang eine spezielle Diagnose des Turboladers und der ihn betreffenden Sensoren geschaffen. Das Hauptproblem ist dabei die automatisierte Umsetzung der doch meist sehr wenigen digitalen Werte in eine hochwertigere und für die Diagnose brauchbare Art und Weise.There the charger type on the test bench preferably as known and can be assumed in the automotive companies the loader pads are still preferably in digital form, was in this context a special diagnosis of the turbocharger and created the sensors concerned him. The main problem is as well as the automated implementation of the very few digital ones Values in a higher quality and diagnostic way and way.

Prinzipiell könnten vier Zusammenhänge definiert werden:In principle, four could relationships To be defined:

Für den Verdichter liegen vorzugsweise zwei Kennfelder vor. Das erste setzt vorzugsweise das Totaldruckverhältnis über Verdichter, den reduzierten Luftmassenstrom sowie die reduzierte Laderdrehzahl zueinander in Beziehung. Daneben lässt sich weiter vorzugsweise für dieselben Eingangsgrößen Druckverhältnis und Luftmassenstrom ein Wirkungsgradkennfeld darstellen. Die Größen sind alle nicht direkt mit Messdaten vergleichbar, sondern liegen bevorzugt in normierter Form vor. Die Zusammenhänge sind in 25 verdeutlicht. Dies ermöglicht den Vergleich auch unter geänderten Umgebungsbedingungen. Die Totalgrößen, gekennzeichnet durch ein kleines t im Index, beziehen sich auf die Zustandsgrößen, bei denen das Gas ideal zur Ruhe gebracht wurde.For the compressor are preferably two maps. The first preferably relates the total pressure ratio via compressor, the reduced air mass flow and the reduced supercharger speed to each other. In addition, it is also possible to represent an efficiency map for the same input variables pressure ratio and air mass flow. The quantities are all not directly comparable to measured data, but are preferably in standardized form. The connections are in 25 clarified. This allows the comparison even under changed environmental conditions. The total sizes, characterized by a small t in the index, refer to the state variables in which the gas was ideally brought to rest.

Ähnliche Zusammenhänge lassen sich für die Turbine definieren. Der Massendurchfluss wird hierbei vorzugsweise durch den Durchsatzparameter ersetzt. Dieser ist eine dimensionsbehaftete Größe, die neben "kg/s" zum Beispiel auch noch die Einheiten "K^0,5/bar" enthält. Die Anschaulichkeit leidet darunter natürlich etwas. Auch das Druckverhältnis und die Drehzahl werden auf Turbinenseite vorzugsweise in abweichender Form definiert. Die Zusammenhänge sind aber in 26 dargestellt. Im Falle einer VTG-Turbine kommt die variable Turbinengeometrie vorzugsweise noch als weiterer Scharparameter hinzu. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird aber auf diese Darstellung verzichtet.Similar relationships can be defined for the turbine. The mass flow rate is hereby preferably replaced by the throughput parameter. This is a dimensioned size, which in addition to "kg / s", for example, also the units "K ^ 0.5 / bar" contains. The vividness suffers of course something. Also, the pressure ratio and the speed are preferably defined on the turbine side in a different form. The connections are, however, in 26 shown. In the case of a VTG turbine, the variable turbine geometry is preferably added as a further family parameter. For reasons of clarity, however, this presentation is omitted.

Das Datenmaterial, das am Prüfstand zunächst vorliegt, beschreibt vorzugsweise die gezeigten Kennlinien und Felder nur in wenigen Stützpunkten.The Data material on the test bench first is present, preferably describes the characteristics and fields shown only in a few bases.

Zur Aufbereitung wurde ein eigenes, vorgeschaltetes Programm entwickelt, das die Daten vorzugsweise aus einem standardisierten Excelfile einliest, aufbereitet und in einem neuronalen Netz ablegt. An dieser Stelle soll nicht die komplette Theorie der neuronalen Netze dargestellt werden, hierzu sei auf die einschlägige Literatur verwiesen.to Preparation, a separate, upstream program was developed the data preferably from a standardized Excelfile read in, processed and stored in a neural network. At this point is not intended to represent the complete theory of neural networks Please refer to the relevant literature.

Dieses neuronale Netz wird in der Onlineanwendung vorzugsweise automatisch eingelesen und ausgewertet. Besonderer Wert musste hierbei wiederum auf die Minimierung des zusätzlichen Aufwandes gelegt werden. Die einmal digitalisierten Kennfelder können mit einfachsten Mitteln jedem Prüfstand mitgegeben werden.This neural network is preferably automatic in online application read in and evaluated. Special value had to turn this on minimizing the extra Effort to be laid. The once digitized maps can with simplest means every test stand be given.

Parallel dazu soll das erzeugte Netz vorzugsweise auch zur Simulation von Turboladern in Motormodellen befähigt sein, weswegen besonderer Wert auf eine flächendeckende Interpolation des Kennfeldes gelegt wurde. Dies ist nötig, da es um das Aufspüren von Messfehlern geht. D.h., dass gerade auch im fehlerhaften Fall vorzugsweise eine korrekte Berechnung der Kennfelddaten erfolgen muss. Der normale Betriebsbereich kann dabei durchaus verlassen werden, was eine gute Extrapolation erfordert. Außerdem ist zu erwarten, dass zum Beispiel auch Dieselmotoren zukünftig mit Drosselklappen und stark variierenden Gegendrücken arbeiten werden (Partikelfilterproblematik), und auch deswegen mit einer Ausweitung des Betriebsbereichs zu rechnen ist.Parallel For this purpose, the generated network should preferably also for the simulation of Turbochargers in engine models enabled which is why special emphasis is placed on comprehensive interpolation of the map was laid. This is necessary as it is about tracking down Measurement errors goes. That is, even in the case of the error, it is preferable a correct calculation of the map data must be made. The normal one Operating range can be quite abandoned, which is a good Extrapolation required. Furthermore is expected that, for example, diesel engines in the future with Throttles and widely varying back pressures are working (particle filter problem), and therefore also to expect an expansion of the operating area is.

Für die Berechnung von neuronalen Netzen sind vorzugsweise einige Schritte notwendig, die im Folgenden erörtert werden:
Berücksichtigt man nur die vom Hersteller zur Verfügung gestellten Messpunkte, so wird nicht der gesamte Betriebsbereich des Laders richtig wiedergegeben.
For the calculation of neural networks, it is preferable to take some steps, which are discussed below:
Taking into account only the measuring points made available by the manufacturer, the entire operating range of the loader is not reproduced correctly.

Außerdem macht die Verwendung standardisierter Interpolationsmechanismen Probleme, die zu falschen Ergebnissen zwischen den Stützstellen führen. In 27 ist eine solche Vermessung grafisch dargestellt. Die Interpolation erfolgt vorzugsweise seitens Matlab mittels linearer oder polynominaler Ansätze, die aber alle kein zufrieden stellendes Ergebnis liefern. Der Grund ist darin zu sehen, dass die Interpolation mit den umliegenden Stützstellen aufgrund zu weniger Datenpunkte zu Deformationen im Kennfeld führt, die physikalisch nicht sinnvoll sind.In addition, the use of standardized interpolation mechanisms causes problems that lead to false results between the interpolation points. In 27 is such a survey shown graphically. The interpolation is preferably done by Matlab by means of linear or polynomial approaches, but all do not provide a satisfactory result. The reason is that the interpolation with the surrounding interpolation points leads to deformations in the map due to too few data points, the phy sikalisch are not meaningful.

Als Lösung bietet sich zum Beispiel eine auf physikalischen Gegebenheiten basierende Erhöhung der Stützstellenanzahl an, deren Ergebnis vorzugsweise ein Datensatz zum Trainieren von neuronalen Netzen ist.When solution offers, for example, based on physical conditions increase number of support points whose result is preferably a data set for training neural networks.

Als erster Ansatz zur Lösung dieses Problems werden vorzugsweise zunächst die Werte innerhalb einer Drehzahllinie mittels polynominaler Ansätze interpoliert, da hierfür definierte und ausreichend viele Stützstellen vorliegen.When first approach to the solution This problem is preferably first the values within a Speed line interpolated by means of polynomial approaches, as defined for this purpose and enough interpolation points available.

In weiteren Stufen werden weiter vorzugsweise diese Drehzahllinien nach rechts und links extrapoliert, wobei verschiedene Annahmen getroffen werden.In Further stages are more preferably these speed lines extrapolated to the right and left, using different assumptions to be hit.

Im rechten Teil des Kennfeldes ist zum Beispiel ein starker Abfall der Drehzahllinie gefordert, da sich im engsten Querschnitt des Laders vorzugsweise Schallgeschwindigkeit einstellt. Hierdurch kann auch bei weiterer Entdrosselung des Verdichters keine weitere Steigerung des Massendurchsatzes erreicht werden (Stopfgrenze). Dieser Zusammenhang ist meist in den Basisvermessungen angedeutet. Nimmt man vorzugsweise den letzten Bereich der Drehzahllinie und extrapoliert mittels eines Polynoms zweiten Grades, so wird diesem Ansatz ausreichend gut Rechnung getragen. Das gilt ebenso für den Wirkungsgrad unter der Randbedingung, dass dieser zum Beispiel bei Πv = 1 zu Null wird. In the right part of the map, for example, a sharp drop in the speed line is required because preferably sets the speed of sound in the narrowest cross section of the supercharger. As a result, no further increase in the mass flow rate can be achieved even with further de-throttling of the compressor (stuffing limit). This relationship is usually indicated in the basic surveys. Taking preferably the last range of the speed line and extrapolated by means of a polynomial second degree, this approach is sufficiently well taken into account. This also applies to the efficiency under the boundary condition that, for example, it becomes zero at Π v = 1.

Dieser Ansatz kann sicherlich kritisch hinterfragt werden. Der Wirkungsgrad des Verdichters, dargestellt in 28, wird in manchen Arbeiten bei einem Totaldruckverhältnis von 1, d.h. bei fehlendem Druckaufbau, mit positiven Werten belegt. Andere Arbeiten sprechen davon, dass der Wirkungsgrad bei Πv = 1 nicht definiert ist, da weder eine isentrope noch eine reale Zustandsänderung von p1 nach p2 definiert werden kann.This approach can certainly be critically questioned. The efficiency of the compressor, shown in 28 , is in some works at a total pressure ratio of 1, that is occupied in the absence of pressure build-up, with positive values. Other studies indicate that the efficiency at Π v = 1 is not defined, as neither an isentropic nor a real state change from p1 to p2 can be defined.

Sieht man sich aber die Formel des isentropen Wirkungsgrades genauer an, so wird klar, dass der Wert zumindest gegen Null gehen muss. Der Zähler geht vorzugsweise automatisch gegen Null, da ja Πv = 1 wird, durch Wärmeleitung ist aber der Nenner gleichzeitig vorzugsweise etwas größer 0, d.h. der Wirkungsgrad lässt sich unabhängig von der Interpretation dieses Wertes berechnen.If one looks more closely at the formula of isentropic efficiency, it becomes clear that the value must at least go to zero. The counter preferably automatically approaches zero, since Π v = 1, but by heat conduction the denominator is at the same time preferably slightly larger than 0, ie the efficiency can be calculated independently of the interpretation of this value.

Figure 00410001
Figure 00410001

Die Wärmeleitung ist auch dafür verantwortlich, dass die Überprüfung des Wirkungsgrades vorzugsweise auf Totaldruckverhältnisse größer 1,3 beschränkt bleibt.The heat conduction is synonymous for that responsible for the review of the Efficiency preferably remains limited to total pressure ratios greater than 1.3.

Der Wert von zum Beispiel 1,3 ist hierbei ein empirischer Wert, über dem die Einflüsse der Wärmeleitung vorzugsweise ausreichend hinter den Einflüssen der Temperaturänderung durch Druckaufbau zurücktreten.Of the Value of, for example, 1.3 is here an empirical value above which the influences the heat conduction preferably sufficiently behind the influences of the temperature change withdraw by pressure build-up.

In den darunter liegenden Kennfeldbereichen kann der Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Turbinentemperatur vorzugsweise um bis zu 12 % variieren. Eine Wirkungsgraddiagnose ist folglich in diesen Bereichen ohne vorherige Vermessung des Gesamtsystems nicht möglich.In the underlying map areas, the efficiency in dependence the turbine temperature preferably vary by up to 12%. A Efficiency diagnosis is therefore in these areas without prior Measurement of the entire system is not possible.

Die Annahme, dass der Wirkungsgrad zum Beispiel bei Πv = 1 zu 0 wird, ist dennoch wichtig, um die Qualität der Extrapolation in diesen Bereichen in physikalisch sinnvolle Werte zu zwingen.The assumption that the efficiency becomes 0, for example, at Π v = 1, is nevertheless important in forcing the quality of the extrapolation in these ranges to physically meaningful values.

Der linke Teil des Kennfeldes ist begrenzt durch die Pumpgrenze, die den stabilen vom instabilen Betriebsbereich trennt. Gerade bei Beschleunigung des Motors fällt ein großer Teil der Betriebspunkte sehr nahe an diese Grenze, weswegen auch hier vorzugsweise eine Extrapolation stattfinden soll. Es besteht damit die Möglichkeit, zumindest die harmlosere Form des Pumpens, das so genannte "Surge", mit abzubilden.Of the left part of the map is limited by the surge line, the separates the stable from the unstable operating range. Especially with acceleration the engine drops a large Part of the operating points very close to this limit, so why Here preferably an extrapolation should take place. It exists thus the possibility at least the more harmless form of pumping, the so-called "surge", with.

Hierzu werden vorzugsweise Ansätze von More und Greizer in Verbindung mit der Theorie des radialen Gleichgewichts verwandt.For this are preferably approaches More and Greizer in conjunction with the theory of radial Equilibrium related.

In 29 ist eine typische Drehzahllinie abgebildet. Sie beginnt vorzugsweise rechts mit den positiven Massenströmen. Der nachfolgende Abfall ist der instabile Bereich, der vorzugsweise im Falle der Surge oder des Deep Surge, also des klassischen Verdichterpumpens, mit Umkehr der Strömungsrichtung periodisch durchlaufen wird.In 29 is a typical speed line shown. It starts preferably with the positive on the right Mass flows. The subsequent drop is the unstable region, which is preferably traversed periodically in the case of the surge or the deep surge, ie the classic compressor pumping with reversal of the flow direction.

Für die Diagnose ist hierbei vorzugsweise eine Extrapolation bis zu Massendurchsätzen von 0 ausreichend. Negative Massenströme fallen ohnehin durch die isolierte Betrachtung des Luftmassensignals auf.For the diagnosis is hereby preferably an extrapolation up to mass flow rates of 0 sufficient. Negative mass flows fall anyway through the isolated viewing of the air mass signal.

Eine Extrapolation links der Pumpgrenze kann weiter vorzugsweise mittels eines Polynoms dritten Grades erfolgen nach folgendem Zusammenhang:

Figure 00420001
wobei pr0 zum Beispiel mittels des radialen Gleichgewichts ermittelt werden kann. Das radiale Gleichgewicht führt gerade zu dem statischen Druck, der sich aufgrund der Zentripetalkräfte bei Durchflüssen von 0 bei einer bestimmten Drehzahl des Verdichters einstellt. Damit liegt neben den Messwerten aus dem Kennfeld vorzugsweise auch der y-Achsenabschnitt physikalisch begründet fest.An extrapolation to the left of the surge limit can preferably be carried out by means of a third degree polynomial according to the following relationship:
Figure 00420001
where p r0 can be determined, for example, by means of the radial equilibrium. The radial equilibrium leads just to the static pressure, which occurs due to the centripetal forces at flows of 0 at a certain speed of the compressor. Thus, in addition to the measured values from the characteristic diagram, the y-axis section is also preferably determined physically.

Figure 00420002
Figure 00420002

Integriert man obige Gleichung und eliminiert die Dichte mittels der idealen Gasgleichung, so erhält man vorzugsweise den Druck bei einem Luftmassenstrom von 0.Integrated the above equation and eliminates the density by means of the ideal one Gas equation, we obtain preferably the pressure at an air mass flow of 0.

Figure 00420003
Figure 00420003

Die Radien des Verdichterrades können in den meisten Fällen vorzugsweise direkt der Verdichterbezeichnung entnommen werden. Ansonsten muss weiter vorzugsweise eine Vermessung erfolgen.The Radii of the compressor wheel can in most cases preferably be taken directly from the compressor designation. Otherwise, preferably a further measurement must be made.

Der Wirkungsgrad hingegen wird vorzugsweise mittels des dimensionslosen Drehmomentkoeffizienten ermittelt, der aufgetragen über dem Durchflusskoeffizient linear extrapoliert werden kann.Of the Efficiency, however, is preferably by means of the dimensionless Torque coefficient determined, plotted over the Flow coefficient can be extrapolated linearly.

Der Drehmomentkoeffizient ist dabei vorzugsweiseOf the Torque coefficient is preferably

Figure 00430001
Figure 00430001

Gleichzeitig gilt:

Figure 00430002
umgeformt werden kann. Wird dieses Drehmoment mittels Formel 45 dimensionslos über dem Durchflusskoeffizienten aufgetragen, so kann vorzugsweise eine lineare Interpolation erfolgen. Der Durchflusskoeffizient selbst wird weiter vorzugsweise mittels
Figure 00430003
berechnet. Das Ergebnis dieser Vorgehensweise ist in 30 für eine Drehzahllinie ersichtlich. Anhand des extrapolierten dimensionslosen Drehmoments kann auf den Wirkungsgrad zurückgeschlossen werden. Zwischen Nulldurchgang des Massenstroms und Stopfgrenze sind jetzt vorzugsweise folglich Drehzahl- als auch Wirkungsgrade bestimmt, so dass ausreichend Lerndaten zum Trainieren eines neuronalen Netzes zur Verfügung stehen. Das Ergebnis ist eine flächendeckend gute interpolierte Information über das Verdichterverhalten auch in den Regionen, die in den Basisdaten noch nicht bestimmt waren, wie in 31 dargestellt. Mittels dieser teils physikalischen, teils empirischen Extrapolation kann der große Nachteil der Neuronetze, nämlich die mangelhafte Extrapolation über die Lerndaten hinaus, behoben werden. Für eine Diagnosesoftware ist dies besonders wichtig, da es durch nicht bestimmte Bereiche oder durch falsch extrapolierte Werte zu Programmschwierigkeiten kommen kann.At the same time:
Figure 00430002
can be transformed. If this torque is dimensionlessly plotted above the flow coefficient by means of formula 45, preferably a linear interpolation can take place. The flow coefficient itself is further preferably by means of
Figure 00430003
calculated. The result of this procedure is in 30 for a speed line visible. Based on the extrapolated dimensionless torque can be deduced on the efficiency. Between zero crossing of the mass flow and the stuffing limit, speed and efficiencies are now preferably determined, so that sufficient learning data is available for training a neural network. The result is a comprehensive good interpolated information about the compressor behavior even in the regions that were not yet determined in the basic data, as in 31 shown. By means of this partly physical, partly empirical extrapolation, the great disadvantage of the neural networks, namely the lack of extrapolation beyond the learning data, can be eliminated. This is especially important for a diagnostic software, as non-specific areas or incorrectly extrapolated values can lead to program difficulties.

Der verwendete Netztyp ist vorzugsweise ein vorwärts gerichtetes Netz mit zwei Ebenen, das aufgrund des Lösungsalgorithmus als Feed-Forward Backpropagation Netz bezeichnet wird.Of the The network type used is preferably a two-way forward network Levels, due to the solution algorithm is referred to as a feed-forward backpropagation network.

Diese Netze haben bevorzugt jeweils zwei Eingangsgrößen, nämlich das Totaldruckverhältnis sowie die reduzierte Luftmasse. Die Ausgangsgröße ist zum Beispiel wahlweise die reduzierte Laderdrehzahl oder der isentrope Wirkungsgrad, wie in 32 dargestellt.These networks preferably each have two input variables, namely the total pressure ratio and the reduced air mass. For example, the output variable is either the reduced supercharger speed or the isentropic efficiency, as in 32 shown.

In den beiden Netzen ist vorzugsweise keinerlei physikalisches Wissen oder eine bestimmte Logik abgelegt, es handelt sich vielmehr um eine reine Datenablage. Der Vorteil bei richtig gewählter Anzahl von Neuronen ist der sehr glatte Interpolationsbereich. Polynommodelle neigen gerade bei der Ablage des Wirkungsgrades zum Überschwingen zwischen den Drehzahllinien, was mit dieser Vorgehensweise vermieden werden konnte.In The two networks preferably have no physical knowledge or a certain logic filed, it is more about a pure data storage. The advantage with correctly selected number of neurons is the very smooth interpolation area. Polynommodelle tend to overshoot even when storing the efficiency between the speed lines, something avoided with this approach could be.

Jedes Neuron beinhaltet nach 33 eine Übertragungsfunktion, die das Verhalten des Neurons maßgeblich beeinflusst. Die Übertragungsfunktion der ersten zwei verdeckten Schichten ist vorzugsweise vom Typ "tan-sigmoid", die des Ausgangsneuron ist weiter vorzugsweise "purelin" (siehe auch 34). Hierzu ist eine kurze Erläuterung der Vorgänge an einem einzelnen Neuron notwendig:
Innerhalb der Neuronen der ersten beiden verdeckten Schichten werden die Informationen vorzugsweise gewichtet, aufsummiert, mit einem Offsetwert verrechnet und anschließend in Abhängigkeit des Funktionswertes der Übertragungsfunktion zwischen –1 und 1 weitergegeben. Werte darüber oder darunter werden vorzugsweise nicht zugelassen. Im Ausgangsneuron werden vorzugsweise alle Eingangsinformationen zusammenaddiert, d.h. der Ausgangswert kann beliebige Werte annehmen.
Each neuron includes 33 a transfer function that significantly influences the behavior of the neuron. The transfer function of the first two hidden layers is preferably of the "tan-sigmoid" type, that of the output neuron is more preferably "purelin" (see also US Pat 34 ). Here is a brief explanation of the processes on a single neuron necessary:
Within the neurons of the first two hidden layers, the information is preferably weighted, added up, offset with an offset value and then passed on between -1 and 1 depending on the function value of the transfer function. Values above or below are preferably not permitted. In the output neuron, preferably all input information is added together, ie the output value can assume any values.

Die Güte des Kennfeldvergleichs kann vorzugsweise anhand von 35, Ergebnis einer NFZ-Dieselmotorenvermessung, beurteilt werden.The quality of the map comparison can preferably be based on 35 , Result of a commercial vehicle diesel engine measurement, can be assessed.

Der Wirkungsgrad stellt den sensibleren Teil dar, jedoch kann er mit einer Genauigkeit von zum Beispiel +/– 6% dargestellt werden. Die Ladedrehzahl kann vorzugsweise bis auf zum Beispiel 3,6% genau angegeben werden.Of the Efficiency is the more sensitive part, but he can with accuracy of, for example, +/- 6%. The Loading speed may preferably be specified to within 3.6%, for example become.

Für die Diagnose werden als Fehlerschwellen vorzugsweise Abweichungen vom Wirkungsgrad von zum Beispiel 10% und Abweichungen von der Ladedrehzahl von zum Beispiel 5% zugelassen.For the diagnosis are preferably error thresholds deviations from the efficiency of for example 10% and deviations from the loading speed of the Example 5% approved.

Wird bei höherwertiger Messausstattung ein größerer Wert auf Genauigkeit gelegt, sind diese Genauigkeitsangaben vorzugsweise mittels einer Exceltabelle leicht editierbar.Becomes at higher value Measuring equipment a larger value For accuracy, these accuracy specifications are preferred easily editable by means of an Excel spreadsheet.

Für die Turbine lässt sich vorzugsweise mit ähnlichen Mitteln ein weiteres neuronales Netz erzeugen für den Zusammenhang zwischen Drehzahl, Durchsatzparameter und Druckverhältnis.For the turbine let yourself preferably with similar ones Means generate another neural network for the relationship between Speed, throughput parameters and pressure ratio.

Die Betrachtung des Wirkungsgrades kann auf der Turbinenseite mittels der normalen Messtechnik und Ausstattung allerdings nicht erfolgreich durchgeführt werden. Die Gründe liegen zum Beispiel in der hohen Dynamik der Gasgrößen im Abgaskrümmer mit den damit einhergehenden Problemen in der Messtechnik.The Consideration of the efficiency can on the turbine side means the normal measurement technology and equipment but not successful carried out become. The reasons are, for example, in the high dynamics of gas sizes in the exhaust manifold with the associated problems in metrology.

Wenn sich das Auslassventil öffnet, stellt sich stets ein sehr hoher Druckgradient ein, dem ein deutlich langsamer Druckabbau folgt, wie in 36 dargestellt.When the exhaust valve opens, a very high pressure gradient always sets in, followed by a significantly slower pressure reduction, as in 36 shown.

Da die Drucksensoren der piezoresistiven Bauart meist temperaturempfindlich sind, werden sie vorzugsweise über längere Druckleitungen mit der Messstelle verbunden. Der Strömungswiderstand dieser Messleitungen ist aber vorzugsweise ungefähr proportional dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit. Daher wird der zum Sensor gerichteten Druckwelle ein höherer Widerstand entgegengesetzt als der abströmenden Druckwelle. Es stellt sich zwar vorzugsweise unmittelbar am Sensor eine pulsierende Gasbewegung ein, jedoch ist aufgrund der dargelegten Strömungswiderstände der Mittelwert stets kleiner als im Krümmerrohr selbst.There The pressure sensors of the piezoresistive design usually temperature sensitive they are preferably over longer Pressure pipes connected to the measuring point. The flow resistance but these measuring lines is preferably approximately proportional to the square the flow velocity. Therefore, the pressure wave directed to the sensor becomes higher resistance opposite than the outflowing pressure wave. Although it turns out preferably directly on the sensor a pulsating Gas movement, however, is due to the flow resistances of the Mean value always smaller than in the manifold pipe itself.

Ähnliche Ungenauigkeiten treten bei der Temperaturmessung im Krümmerbereich auf. Die während des Ausströmens nach dem Öffnen der Auslassventile vorliegenden heißen Abgase haben am Sensor nur eine geringe Verweilzeit. Eine größere Verweilzeit ist den Gasmengen vorbehalten, die kurz vor "Auslass schließt" den Zylinder verlassen. Hierbei handelt es sich aber zu Teilen um Spülluft (Ventilüberschneidung), die sich durch deutlich niedrigere Temperaturen auszeichnet. Beide Effekte führen zu einem scheinbar höheren Wirkungsgrad der Turbine, der gerade in der Teillast leicht Werte von zum Beispiel 300% erreichen kann. Diese rein rechnerischen Werte beschreiben natürlich nicht den korrekten, physikalischen Sachverhalt.Similar Inaccuracies occur in the temperature measurement in the manifold area on. The during the outflow After opening the exhaust valves present hot exhaust gases have on the sensor only a short residence time. A larger residence time is the gas quantities reserved, which is nearing "outlet closes "leave the cylinder. However, some parts are purge air (valve overlap), which is characterized by significantly lower temperatures. Both Effects lead to a seemingly higher Efficiency of the turbine, especially in the partial load easily values of for example 300%. These purely mathematical values of course, describe not the correct, physical facts.

Eine korrekte Messung von Druck und Temperatur erfordert vorzugsweise einen deutlich aufwändigeren Messaufbau, die aber sicherlich nicht durchgängig am Prüfstand umzusetzen ist. Aus diesem Grunde ist mit den dargelegten Mängeln umzugehen und vorzugsweise ein überhöhter Wirkungsgrad zuzulassen. Eine Grenzwertbetrachtung des Wirkungsgrades bei höheren Turbinendruckverhältnissen ist in diesem Falle aber ausreichend, um entsprechende Fehler zu detektieren.A correct measurement of pressure and temperature preferably requires a much more elaborate Measurement setup, which certainly can not be implemented consistently on the test bench. Out For this reason it is necessary to deal with the deficiencies set out and preferably an excessive efficiency permit. A limit analysis of the efficiency at higher turbine pressure ratios is sufficient in this case, however, to make appropriate mistakes detect.

Fehlerisolation (FI Fault isolation)Error isolation (FI Fault isolation)

Die vorliegenden Fehlerdetektionsmethoden basieren auf vier Säulen. Die Erste ist auch die Einfachste und schon oft verwendete Grenzwertüberwachung oder Monitoring. Hierbei werden vorzugsweise für verschiedene Motortypen Grenzwerte der gängigen Messgrößen festgelegt. Werden diese im laufenden Betrieb überschritten, so erfolgt eine Fehlermeldung.The present fault detection methods are based on four pillars. The First is also the simplest and often used limit monitoring or monitoring. Here are preferably limit values for different engine types the common ones Measured variables determined. If these are exceeded during operation, then a Error message.

Die zweite Säule bilden Ungleichungen, die einfache Zusammenhänge zwischen verschiedenen Drücken oder Temperaturen ermöglichen. Es handelt sich dabei vorzugsweise um direkte Vergleiche zwischen verschiedenen Messgrößen, für die eine definierte größer/kleiner-Beziehung definiert werden kann.The second pillar form inequalities, the simple relationships between different ones To press or allow temperatures. These are preferably direct comparisons between different ones Measurands for which one defined larger / smaller relationship can be defined.

Als Drittes werden Gleichungssysteme verwendet, die vorzugsweise bestimmte Teilprozesse oder grundsätzliche Eigenschaften des Systems Motor-Bremse wiedergeben. Da die Gleichungssysteme aufgrund von Vereinfachungen in der Modellbildung nicht ganz fehlerfrei sind, ist vorzugsweise ein individuelles Toleranzband notwendig, das zur Ausgabe von Fehlermeldungen überschritten werden muss.When Third, systems of equations are used which preferably determine Sub-processes or fundamental Characteristics of the engine brake system. Because the equation systems due to simplifications in the modeling not quite error-free are preferably an individual tolerance band is necessary, that must be exceeded to output error messages.

Die vierte Säule besteht aus Motor-Teilmodellen, die vorzugsweise anhand von Vorwissen in Datenablagen gespeichert und online mit dem Systemverhalten verglichen werden können (zum Beispiel Kennfelder von Turboladern oder empirische Modelle für Abgaskonzentrationen).The fourth pillar consists of engine submodels, preferably based on previous knowledge stored in data stores and compared online with the system behavior can be (For example, maps of turbochargers or empirical models for exhaust gas concentrations).

Allen Methoden gemeinsam ist die Generierung von Fehlersymptomen. Dies sind zum Beispiel binäre Ergebnisse, ob die eine oder andere Gleichung (Ungleichung) falsch ist oder nicht. Bei den physikalischen Modellen (zum Beispiel Bilanzgleichungen) liegt als Symptom häufig auch noch ein durch Vorzeichen und Größe definiertes Residuum vor. Bei den Wirkungsgradbetrachtungen oder den Berechnungen von Systemparametern (Reibung) sind Veränderungen dieser Größen vorzugsweise selbst als Symptom aufzufassen.all Methods in common is the generation of error symptoms. This are for example binary results, whether one or the other equation (inequality) is wrong or Not. In the physical models (for example balance equations) is a common symptom also a residuum defined by sign and size. In the efficiency considerations or the calculations of system parameters (Friction) are changes these sizes preferably itself as a symptom.

Die Fehlerisolation hat nun zur Aufgabe, die verschiedenen in den Methoden anfallenden Fehlersymptome zu analysieren und die eigentlichen Ursachen dieser Symptome zu finden.The Error isolation now has the task of different in the methods analyze the error symptoms and the actual causes to find these symptoms.

Die Voraussetzungen hierfür sind zum Beispiel eine möglichst einfache und schnelle Rechnung, eine hohe Flexibilität bei unterschiedlichsten Kombinationen von Analysemethoden und eine möglichst gute Isolation der fehlerhaften Kanäle.The Requirements for this For example, one is possible simple and fast calculation, a high degree of flexibility with the most diverse Combinations of analysis methods and the best possible isolation of the faulty channels.

Anhand der praktischen Erfahrungen mit der Prüfstandsdiagnose können folgende Punkte als Randbedingungen festgehalten werden:

  • – Eine Isolierung der Fehler in einer Weise, dass der Prüfstandsfahrer zu konkreten Reparaturen an einem bestimmten Messgerät aufgerufen wird, erscheint nicht realistisch.
  • – Vielmehr sollte der Prüfstandsfahrer vorzugsweise darauf hingewiesen werden, welche der Kanäle nicht stimmig zueinander sind oder welche Schlüsselgrößen gerade besonders auffällig sind.
On the basis of practical experience with the test bench diagnosis, the following points can be recorded as boundary conditions:
  • - Isolating the faults in such a way that the tester driver is called to make specific repairs on a specific measuring device does not seem realistic.
  • Rather, the test stand driver should preferably be advised which of the channels is not are consistent with each other or which key sizes are particularly noticeable.

Logisch-wahrscheinlichkeitsbasiertes FehlerisolationsverfahrenLogical probability based Fault isolation procedures

Die bislang analysierten Verfahren, die alle auf Mustererkennung oder Fehlerbäumen basieren, haben den Vorteil, in starren Strukturen und bekannten Systemen gut zu funktionieren. Bei ungenügender Systeminformation oder geringer Anzahl von Eingangsinformationen aber erbringen sie weniger brauchbare Ergebnisse. Auch der Erweiterbarkeit dieser Methoden sind enge Grenzen gesetzt, da das nachträgliche Modifizieren von Fehlerbäumen oder Mustern nur schwer zu realisieren ist.The previously analyzed methods, all based on pattern recognition or fault trees are based, have the advantage in rigid structures and known Systems to work well. In case of insufficient system information or but they provide less input information useful results. Also the extensibility of these methods are narrow limits, since the subsequent modification of fault trees or Patterns are difficult to realize.

Nun sollen in einem hochgradig flexiblen Verfahren all die Fragestellungen genutzt werden, die auch ein Ingenieur bei analytischer Vorgehensweise nutzen würde. Dies sind unter anderem:

  • – Welche Eingangsgrößen liegen den fehlerhaften Methoden zu Grunde?
  • – Welchen Einfluss haben diese Größen innerhalb dieser Methoden?
  • – Wie müssten die Eingangsgrößen beschaffen sein, damit kein Fehler auftritt?
  • – Wie oft ist eine bestimmte Größe innerhalb der fehlerhaften Methoden verwendet worden?
  • – Wie oft ist eine bestimmte Größe in den fehlerfreien, aber benutzten Methoden aufgetreten?
Now, in a highly flexible process, all the questions that an engineer would use in analytical procedures should be used. These include:
  • - Which input quantities underlie the faulty methods?
  • - What influence do these variables have within these methods?
  • - How should the input quantities be designed so that no errors occur?
  • - How many times has a certain size been used within the faulty methods?
  • - How many times has a certain size occurred in the error-free but used methods?

Diese Fragestellungen können unabhängig davon gestellt werden, welche Messkanäle bzw. welche Methoden gerade im aktuellen Datensatz vorliegen. Es liegt folglich uneingeschränkte Flexibilität vor.These Questions can independently of which measuring channels or which methods are currently being set present in the current data record. There is therefore unlimited flexibility.

Außerdem wird angenommen, dass vorzugsweise nur Messgerätefehler oder Sensorfehler auftreten. Sieht man sich die Liste der 17 häufigsten Fehler an, so ist dieser Schluss naheliegend. Die Thematik vereinfacht sich erheblich, da keine Rücksicht mehr auf die vielen Elektro-, Bedienungs- und Bauteilfehler mehr genommen werden muss.In addition, will assumed that preferably only encoder errors or sensor errors occur. If you look at the list of the 17 most common mistakes, that is this conclusion obvious. The topic is simplified considerably, there no consideration more on the many electrical, operating and component faults more must be taken.

Im Zweifelsfall obliegt es dann vorzugsweise dem Prüfstandsfahrer, zum Beispiel aus dem Isolationsergebnis "pmi, Md oder Verbrauch fehlerhaft" auf eine defekte Indizierung oder wahlweise eine defekte Kraftmessdose zu schließen. Dies ist aber recht schnell realisierbar, wenn die entsprechenden Hinweise dazu vorliegen.in the If in doubt, it is then preferably the test stand driver, for example from the isolation result "pmi, Md or consumption error "on a defective indexing or alternatively a defective load cell close. But this is quite quickly realizable, if the appropriate Notes are available.

Abschätzung der FehleranzahlEstimation of error number

Vorgreifend soll hier zunächst vorgestellt werden, wie die minimale Anzahl der Ursachen abgeschätzt werden kann. Daraus resultiert dann eine etwas unterschiedliche Isolationsstrategie.anticipating should be here first will be presented how to estimate the minimum number of causes can. This then results in a somewhat different isolation strategy.

Voraussetzung sind vorzugsweise ausschließlich sowohl Fehler in den Messgeräten als auch eine minimale Anzahl von Ursachen.requirement are preferably exclusive both errors in the measuring devices as well as a minimal number of causes.

Im Programm wird vorzugsweise für jeden Messkanal und jede Methode notiert, ob ein Kanal verwandt wurde und ob er in fehlerhaften Methoden beteiligt war. Aus diesem Wissen kann weiter vorzugsweise eine Aufstellung gebildet werden, die jeder fehlerhaften Methode die jeweils verwendeten Eingangsgrößen gegenüberstellt.in the Program is preferably for Each channel and method notes whether a channel has been used and if he was involved in faulty methods. From this knowledge Further preferably, a line-up can be formed, each one faulty method is compared with the input variables used.

Nun wird vorzugsweise die Messgröße herausgesucht, die am häufigsten in den fehlerhaften Methoden vorkommt. Diese wird weiter vorzugsweise zunächst als erste und wahrscheinlichste Fehlerursache deklariert. Die betroffenen Methoden werden vorzugsweise aus der Liste der fehlerhaften Methoden gestrichen. Es verbleiben also die Modelle, bei denen die Größe nicht eingegangen ist.Now Preferably, the measured variable is picked out, the most common occurs in the faulty methods. This is more preferable first declared as the first and most likely cause of error. The affected Methods are preferably chosen from the list of incorrect methods painted. So there remain the models where the size is not has been received.

Da eine minimale Anzahl von Ursachen unterstellt wird, wird auch aus diesen verbliebenen Methoden vorzugsweise die am häufigsten verwendete Messgröße herausgesucht. Dies ist die vermeintlich zweite Fehlerursache. Das Verfahren wird weiter vorzugsweise so lange fortgesetzt, bis keine fehlerhafte Methode mehr vorliegt.There A minimal number of causes is assumed, too Preferably these are the most common of these remaining methods selected variable used. This is the supposed second cause of the error. The procedure will further preferably continued until no faulty Method is more present.

Im vorliegenden Fall, dargestellt in 37, müssen also mindestens zwei unterschiedliche Fehlerursachen vorliegen. Je nachdem, ob nur eine oder auch mehrere Größen für den Fehler verantwortlich sind, kommen vorzugsweise teilweise unterschiedliche Isolationsstrategien zum Einsatz.In the present case, shown in 37 , so at least two different causes of error must be present. Depending on whether only one or more variables are responsible for the error, preferably some different isolation strategies are used.

Isolierung über Grenzwertbetrachtung und WahrscheinlichkeitenIsolation above limit value and probabilities

Im Motorbetrieb mit all seinen Ungenauigkeiten und zyklischen Schwankungen werden die meisten Modelle ein Residuum ausgeben, d.h. der Erwartungswert wird niemals exakt getroffen. Aus diesem Grund ist für solche Modelle vorzugsweise eine Toleranzschwelle definiert. Sie gibt an, wie groß die Abweichung zwischen den Schlüsselgrößen (z.B. Vergleich Mess- und Rechenwert) sein darf. (Rechenwert – Messwert)/Rechenwert = ± Toleranzschwelle[%] [53] In motor operation, with all its inaccuracies and cyclical fluctuations, most models will output a residual, ie the expected value is never hit exactly. For this reason, a tolerance threshold is preferably defined for such models. It indicates how large the deviation between the key variables (eg comparison of measured and calculated value) may be. (Calculated value - measured value) / calculated value = ± tolerance threshold [%] [53]

Umgekehrt kann rückwärtig berechnet werden, wie die Messdaten aussehen dürften, um gerade die Fehlergrenze zu erreichen. Min/Maxwert = Rechenwert·(1 ± Toleranzschwelle) [54] Conversely, it is possible to calculate backwards what the measured data should look like in order to reach the error limit. Min / Max value = calculated value · (1 ± tolerance threshold) [54]

Da jeweils eine Abweichung nach oben und nach unten möglich ist, lassen sich für jede Eingangsgröße (Messwert) zwei Werte berechnen, die diese Bedingung erfüllen. Im Falle nicht verletzter Modelle liegt der betrachtete Messwert natürlich zwischen den Minimal- und Maximalwerten. In 38 sind die Minimal- und Maximalwerte von 10 verschiedenen Methoden für einen Lastpunkt bei fehlerfreien Messdaten dargestellt. Die Grenzwerte beziehen sich in diesem Beispiel vorzugsweise nur auf die Luftmasse, allerdings ließe sich für jede Messgröße ein solches Bild erzeugen.Since a deviation upwards and downwards is possible in each case, two values can be calculated for each input variable (measured value) that fulfill this condition. In the case of non-injured models, the measured value considered is of course between the minimum and maximum values. In 38 The minimum and maximum values of 10 different methods for a load point for error-free measured data are shown. The limit values in this example preferably relate only to the air mass, but it would be possible to generate such an image for each measured variable.

Der Messwert steht mit keinem Grenzwert im Konflikt, die Fehlerschwellen werden für alle Modelle eingehalten, somit wird auch kein Fehler angezeigt. Es ist weiterhin zu erkennen, dass alle Modelle verschieden gut eine Aussage über die zu erwartende Luftmasse treffen können. Bei Modellen, in denen die Luftmasse nur sehr gering eingeht, sind die rückwärtig berechneten Größen sehr weit vom richtigen Wert entfernt (Modell 8). Umgekehrt können andere Modelle sehr genau die richtige Luftmasse vorhersagen (Modell 5).Of the Measured value does not conflict with any limit value, the error thresholds be for all models complied, so no error is displayed. It can be seen that all models are different a statement about can meet the expected air mass. For models in which The air mass is received only very low, are the back calculated Sizes very much far from the right value (Model 8). Conversely, others can Models very accurately predict the correct air mass (Model 5).

Wenn ein Modell nicht erfüllt wird, so liegt mindestens eine Eingangsgröße über dem berechneten Maximalwert oder unterhalb des berechneten Minimalwertes.If a model not met is, so at least one input quantity is above the calculated maximum value or below the calculated minimum value.

Anhand der Auswirkungen eines falschen Luftmassensignals soll der Zusammenhang verdeutlicht werden. (In diesem Fall eine Reduzierung der Luftmasse zum Beispiel um 15%.) Die Grenzwerte für die Luftmasse haben sich natürlich nicht geändert, da in deren Berechnung die Luftmasse selbst ja nicht eingeht. Es ergibt sich das in 39 dargestellte Bild.Based on the effects of a false air mass signal, the relationship should be clarified. (In this case, a reduction in air mass, for example, by 15%.) Of course, the limits for the air mass have not changed, since in their calculation, the air mass itself is not received. This results in the 39 illustrated picture.

Die Modelle 1 bis 5 und 9 liefern Fehlermeldungen, da der Toleranzbereich nicht mit den vorhandenen Messgrößen haltbar ist. Allerdings ist für die Luftmasse ein Wert möglich, der alle Modelle wieder in die erlaubten Schwellenwerte zurückbringt. Für andere Messgrößen, die in dieselben Modelle eingehen können, soll ebenfalls dieses Diagramm betrachtet werden.The Models 1 through 5 and 9 provide error messages because of the tolerance range not stable with the available measured quantities is. However, it is for the air mass a value possible which returns all models back to the allowed thresholds. For others Measurands that can go into the same models, should also be considered this diagram.

Es ist schließlich denkbar, dass auch durch eine Korrektur von zum Beispiel Kraftstoffverbrauch, Abgasemissionen oder Drehzahl die Modelle fehlerfrei werden können. Es zeigt sich aber, dass dies in den meisten Fällen nicht so ist. Für diese Größen, die nicht Ursache des Fehlers sind, kann durch keine Veränderung des Wertes ein fehlerfreies Modellsystem erzeugt werden. Es gibt stets Widersprüche zwischen den Schwellenwerten, so dass als wahre Fehlerquelle nur die Luftmasse übrig bleibt.It is finally conceivable that also by a correction of for example fuel consumption, Exhaust emissions or speed the models can be faultless. It but it turns out that this is not the case in most cases. For this Sizes that can not cause the error, can not change the Value a error-free model system can be generated. There is always contradictions between the thresholds, so as a true source of error only the air mass left over remains.

In 40 sind die Grenzwerte aller Methoden für den Kraftstoffverbrauch bei gleicher falscher Luftmasse dargestellt. Einige Methoden sind verletzt, d.h. der Messwert liegt nicht innerhalb der Grenzwerte. Mit einer Korrektur des Messwertes lassen sich die Verhältnisse für einige Methoden verbessern, es ist aber mit keinem Verbrauchssignal möglich, alle Methoden fehlerfrei zu machen.In 40 the limits of all fuel consumption methods are shown for the same wrong air mass. Some methods are violated, ie the measured value is not within the limits. With a correction of the measured value, the conditions for some methods can be improved, but it is not possible with any consumption signal to make all methods error-free.

Der Schluss daraus muss sein, dass der Verbrauch alleine nicht die Ursache dieser Unstimmigkeiten sein kann.Of the The conclusion must be that the consumption alone is not the cause of these disagreements can be.

Bleibt man bei der Annahme, dass vorzugsweise eine minimale Anzahl von Größen für die Unstimmigkeiten verantwortlich ist, so kann der Verbrauch nicht Ursache des Fehlers sein.Remains assuming that preferably a minimum number of Sizes for the discrepancies is responsible, so consumption can not cause the error be.

Ein ähnliches Bild zeigt sich vorzugsweise für alle anderen Messgrößen, wie in 41 zum Beispiel noch für CO2 dargestellt.A similar picture is shown preferentially for all other measurands, as in 41 for example still shown for CO 2 .

In Summe kann aus den 39 bis 41 geschlossen werden, dass der Luftmassenstrom Ursache der fehlerhaften Modelle sein muss. Es kann weiterhin vorzugsweise angegeben werden, mit welchem Luftmassenwert die Modelle fehlerfrei werden, d.h. der Wert kann korrigiert werden.In sum, from the 39 to 41 be concluded that the air mass flow must be the cause of the faulty models. It can furthermore preferably be specified with which air mass value the models become error-free, ie the value can be corrected.

Nun stellt sich noch die Frage, wie die bislang vorzugsweise aufgrund einer visuellen Betrachtung ermittelte Schlussfolgerung weiter vorzugsweise analytisch mit Hilfe des Rechners umgesetzt werden kann.Now Still the question arises, as so far preferably due to further preferably determined by visual observation analytically with the help of the computer can be implemented.

Ziel ist ein Bewertungsschlüssel, der bei großer Fehlerwahrscheinlichkeit "p" zum Beispiel den Wert 1 erreicht, bei sehr kleiner Wahrscheinlichkeit zum Beispiel den Wert 0,1 annimmt. Dieser Wert, der einer echten Wahrscheinlichkeit sehr ähnlich ist, soll vorzugsweise jedem potentiell fehlerhaften Kanal zugewiesen werden. Der Wert von 0 wird vorzugsweise vermieden, da die Information, dass der Kanal potentiell beteiligt ist, nicht verloren gehen soll. Des Weiteren existiert auch noch die Annahme über eine minimale Fehleranzahl, weswegen keine 100%-ig sichere Aussage generiert werden kann.aim is an evaluation key, the one at big Error probability "p" for example the Value 1 reached, with very little probability, for example takes the value 0.1. This value, of a real probability very similar is preferably assigned to each potentially faulty channel become. The value of 0 is preferably avoided because the information that the channel is potentially involved, should not be lost. Furthermore, there is also the assumption about a minimum number of errors, which is why no 100% reliable statement can be generated.

Es werden vorzugsweise folgende Fallunterscheidungen getroffen:

  • – Wenn der Messwert zwischen Minimal- und Maximalwert liegt, dann ist die Fehlerwahrscheinlichkeit sehr klein, zum Beispiel (p1 = 0,1).
  • – Wenn der Messwert kleiner als der Maximalwert ist, aber kein Minimalwert vorhanden ist, dann spricht das für unsichere Modelle und damit für eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit. Ein Fehler kann allerdings noch nicht damit nachgewiesen werden, zum Beispiel (p1 = 0,5).
  • – Das gleiche gilt für den Fall, dass der Messwert größer als der Minimalwert ist, jedoch kein Maximalwert berechnet werden kann.
  • – Wenn der Minimalwert größer ist als der Maximalwert, dann kann der Kanal alleine nicht Ursache der Unstimmigkeiten sein, zum Beispiel (p = 0,1).
  • – Der Minimalwert ist kleiner als der Maximalwert, der Messwert liegt aber nicht dazwischen. Dies deutet auf einen direkten Fehler im betreffenden Kanal hin, zum Beispiel (p1 = 1).
The following case distinctions are preferably made:
  • - If the measured value lies between minimum and maximum value, then the error probability is very small, for example (p1 = 0.1).
  • - If the measured value is smaller than the maximum value but there is no minimum value, this indicates unsafe models and thus a greater probability of error. However, an error can not yet be proven, for example (p1 = 0.5).
  • - The same applies in the case that the measured value is greater than the minimum value, but no maximum value can be calculated.
  • If the minimum value is greater than the maximum value, then the channel alone can not be the cause of the discrepancies, for example (p = 0.1).
  • - The minimum value is smaller than the maximum value, but the measured value is not in between. This indicates a direct error in the channel concerned, for example (p1 = 1).

Allerdings stellt diese Betrachtung einen sehr günstigen Fall dar. Häufig stehen für eine Messgröße nicht viele oder nur eine Methode zur Verfügung. Die Isolationsstrategie funktioniert dann zwar prinzipiell genauso, doch sind die Schwellenwerte und Isolationsmöglichkeiten dann aufgrund der fehlenden Eindeutigkeit sehr beschränkt. Es gibt dann meist mehrere Möglichkeiten, wie die Modelle in den fehlerfreien Zustand überführt werden können.Indeed This consideration represents a very favorable case. Frequently stand for one Measured variable not many or only one method available. The isolation strategy works in principle the same way, but the thresholds and isolation options then very limited because of the lack of uniqueness. It then usually gives you several options how the models can be converted to the faultless state.

Im Falle mehrerer Ungenauigkeiten, d.h. mindestens zwei fehlerhaften Messgrößen, kann die oben beschriebene Fehlerisolation auch nicht mehr richtig arbeiten. Als Grund sind die Wechselwirkungen der Messgrößen bei der Berechnung der Grenzwerte zu sehen. Als Beispiel sei hier derselbe Lastpunkt wie im vorherigen Beispiel genannt, dargestellt in 42. Zusätzlich zur Luftmasse wird jetzt auch noch ein kleiner Fehler in der CO2-Konzentration eingebaut. Die Folge davon ist, dass jetzt das bisher eindeutige Muster in der Luftmasse verzerrt wird, und zwar genau bei den Methoden, die auch CO2 als Eingangsgröße haben. Ein Korrekturwert kann jetzt für die Luftmasse nicht mehr angezeigt werden; die Fehlerisolation versagt.In the case of multiple inaccuracies, ie at least two faulty measured variables, the fault isolation described above can not work properly. The reason for this is the interaction of the measured variables in the calculation of the limit values. As an example, here is the same load point as mentioned in the previous example, shown in 42 , In addition to the air mass now also a small error in the CO 2 concentration is installed. The consequence of this is that now the previously unique pattern in the air mass is distorted, and precisely in the methods that also have CO 2 as an input variable. A correction value can no longer be displayed for the air mass; the fault isolation fails.

Es soll jedoch festgehalten werden, dass die meisten Fehlerisolationsverfahren in diesem Zusammenhang versagen. Ansonsten müssten die Fehler vorzugsweise mit allen Wechselwirkungen als Expertenwissen (Muster, Fehlerbäume) abgelegt werden, was bei einem solch komplexen und variablen System Prüfstand nicht in einem sinnvollen Zeitrahmen umzusetzen ist.It However, it should be noted that most fault isolation methods fail in this regard. Otherwise, the errors should preferably filed with all interactions as expert knowledge (patterns, fault trees) what, in such a complex and variable system test bench is not to be implemented in a reasonable time frame.

Aus diesem Grunde wird die vorgestellte Methode vorzugsweise nur dann verwandt, wenn die Unstimmigkeiten sehr wahrscheinlich auf nur eine fehlerhafte Größe zurückzuführen ist. Gleichzeitig und auch bei mehreren potentiell falschen Größen wird weiter vorzugsweise auf eine wahrscheinlichkeits- und logikbasierte Methodik zurückgegriffen.Out For this reason, the presented method is preferably only then related, if the discrepancies very likely to only one faulty size is due. At the same time and also at several potentially wrong sizes more preferably on a probabilistic and logic-based methodology resorted.

Annahme ist vorzugsweise zunächst, dass eine minimale Anzahl von Ursachen zu den fehlerhaften Modellen führt. Die Wahrscheinlichkeit für einen Kanal, Ursache der Unstimmigkeiten innerhalb der fehlerhaften Modelle zu sein, hängt sicherlich von der Häufigkeit der Größe innerhalb dieser Methoden ab. Es kann eine Kennzahl p2 definiert werden, die einer Wahrscheinlichkeit zumindest sehr ähnlich ist.adoption is preferably first, that a minimal number of causes to the faulty models leads. The probability of a channel, cause of discrepancies within the faulty one Being models hangs certainly from the frequency the size inside of these methods. It can be defined a key figure p2, the a probability is at least very similar.

Figure 00520001
Figure 00520001

Mittels des Wissens um die Einflüsse der Einzelgrößen innerhalb der Methoden kann vorzugsweise die Aussagekraft dieses Faktors noch deutlich verbessert werden. Grundlage bildet zum Beispiel eine Gewichtung der Eingangsgrößen zwischen 1 und 3. Eine 1 bedeutet beispielsweise nur geringen Einfluss, eine 2 einen mittleren, eine 3 einen großen Einfluss. Dieser Gewichtung wird vorzugsweise ein Vorzeichen zugewiesen, je nachdem, ob die Eingangsgrößen zu groß oder zu klein sein müssen, um das berechnete Residuum zu erhalten. Diese Gewichtungen bilden das Expertenwissen eines Prüfstandsingenieurs ab, wie groß die Einflussnahme verschiedener Messgrößen auf die einzelnen Modelle ist. Diese Hilfestellung kann dann vorzugsweise online auch dem unerfahrenen Prüfstandsfahrer mitgeteilt werden, um ihn bei der Fehlersuche zu unterstützen.By means of the knowledge about the influences of the individual sizes within the methods can preferably the significance of this factor can be significantly improved. The basis is, for example, a weighting of the input variables between 1 and 3. A 1 means, for example, only a small influence, a 2 means a medium, a 3 a large influence. This weighting is preferably assigned a sign, depending on whether the input quantities must be too large or too small to obtain the calculated residual. These weights reflect the expert knowledge of a test bench engineer on how large the influence of different parameters on the individual models. This assistance can then preferably be communicated online to the inexperienced test stand driver in order to assist him in troubleshooting.

Ein Beispiel:An example:

Der Vergleich von Lambda Luft/Kraftstoff zu Lambda Sondensignal ergibt zum Beispiel ein Residuum, das über der methodenspezifischen Tolleranzschwelle liegt.Of the Comparison of lambda air / fuel to lambda probe signal results for example, a residuum that over the method-specific Tolleranzschwelle lies.

Figure 00530001
Figure 00530001

Der Grenzwert kann nur erreicht werden, wenn

Figure 00530002
The limit can only be reached if
Figure 00530002

Die Gewichtung ist bei allen Größen vorzugsweise einheitlich groß, da alle Größen direkt in das Ergebnis eingehen.The Weighting is preferred for all sizes uniformly big, since all sizes directly to enter into the result.

Eine andere Gewichtung ergibt sich für die Luftmasse zum Beispiel in der Sauerstoffbilanz, die folgende Struktur aufweist (a, b, c, d, e sind dabei beliebige Zusatzterme): Residuum = OEintritt – OAustritt = m .Luftmasse·(a + b) – (m .Luftmasse + m .Brennstoff)·(c + d + e) [57] Another weighting results for the air mass, for example in the oxygen balance, which has the following structure (a, b, c, d, e are arbitrary additional terms): Residual = O entry - O exit = m. air mass · (A + b) - (m. air mass + m. fuel ) · (C + d + e) [57]

Man erkennt sehr schnell, dass sich das Residuum nicht in demselben Maße ändert wie die Luftmasse, da sich der Fehler in der Luftmasse zu großen Teilen kompensiert. Die Luftmasse erhält zum Beispiel die Gewichtung +1, wobei das Vorzeichen aufgrund der fehlenden Eindeutigkeit vorzugsweise analytisch oder weiter vorzugsweise numerisch berechnet werden muss. Werden sämtliche Größen mit den definierten Gewichtungen belegt, so kann die Bewertung in folgender Form vorgenommen werden:

Figure 00530003
wobei k die Häufigkeit des Messkanals i innerhalb der fehlerhaften Modelle ist.It can be seen very quickly that the residual does not change to the same extent as the air mass, since the error in the air mass compensates to a large extent. For example, the air mass receives the weighting +1, wherein the sign due to the lack of uniqueness preferably has to be calculated analytically or more preferably numerically. If all sizes are assigned the defined weightings, the evaluation can be carried out in the following form:
Figure 00530003
where k is the frequency of the measurement channel i within the faulty models.

Jetzt wird vorzugsweise zusätzlich die Information genutzt, ob die Symptome innerhalb der fehlerhaften Methoden stimmig sind oder ob Widersprüche auftreten. Wird zum Beispiel ein Kanal von Methode 1 mit einem Gewichtungswert von –3 belegt und von Methode 2 mit +3, so kann der entsprechende Kanal kaum Ursache des Fehlers sein.Now is preferably in addition The information utilized if the symptoms were within the faulty one Methods are consistent or contradictions occur. Will for example a channel of method 1 is assigned a weighting value of -3 and of method 2 with +3, the corresponding channel can hardly cause be the mistake.

Es soll aber nochmals darauf verwiesen werden: der Wert von 1 ist üblicherweise nach der Definition der Wahrscheinlichkeit ein "sicheres" Ereignis. In diesem Fall ist das nicht so. Auch wenn in dieser Formel der Wert von 1 nicht überschritten werden kann, so sind doch Konstellationen denkbar, bei denen ein Messwert zwar den Wert p = 1 erreicht, aber dennoch nicht Ursache des Fehlers ist. Auf der anderen Seite ist zum Beispiel der Wert von p = 0 tatsächlich das "unmögliche" Ereignis, d.h. Variablen, die nicht in den fehlerhaften Methoden vorkommen, können auch nicht Ursache der Fehlersymptome sein. Auch Kanäle, deren Gewichtungen sich gegenseitig neutralisieren (zum Beispiel +3 und –3), können nicht Ursache der Fehler sein.It but it should be referred again: the value of 1 is usually after the definition of probability a "safe" event. In this case it is not so. Even if in this formula the value of 1 is not exceeded can be, then constellations are conceivable in which a Measured value reaches the value p = 1, but still not cause the error is. On the other hand, for example, is the value from p = 0 actually the "impossible" event, i. Variables, which do not occur in the faulty methods, too Do not be cause of the error symptoms. Also channels whose weights are neutralize each other (for example, +3 and -3), can not cause the error be.

Für die Einschätzung, ob ein Messkanal Ursache eines Fehlers ist, kann vorzugsweise noch die folgende Überlegung angestellt werden:
Wenn ein Messkanal zwar relativ häufig in den fehlerhaften Methoden vorkommt, aber auch in den nicht fehlerhaften Methoden noch sehr häufig vorkommt, dann sinkt die Wahrscheinlichkeit wieder, die Ursache zu sein. Es wird daher vorzugsweise noch eine Kennzahl definiert, die die Verwendung in den fehlerhaften Methoden zur Gesamtzahl der Verwendungen in Bezug setzt.
For the estimation of whether a measuring channel is the cause of an error, the following consideration may preferably be made:
Although a measurement channel is relatively common in the faulty methods, but also in the wrong lerischen methods still occurs very often, then the probability sinks again, to be the cause. Therefore, it is preferable to define a measure that relates the use in the erroneous methods to the total number of uses.

Figure 00540001
Figure 00540001

Das Programm sieht vor, bei nur einer erwarteten Ursache vorzugsweise alle drei Faktoren zu berechnen und zu kombinieren. Die Gesamtbewertung beträgt demzufolge vorzugsweise pges = p1·p2·p3. Bei mehreren Ursachen, wo die analytischen Korrekturwerte versagen, wird p1 weitervorzugsweise zu eins gesetzt, geht folglich nicht in die Rechnung ein.The program proposes, with only one expected cause, to calculate and combine preferably all three factors. The overall score is therefore preferably p ges = p1 * p2 * p3. For several causes where the analytical correction values fail, p1 is more preferably set to one, thus not included in the calculation.

Umsetzungimplementation

Die Umsetzung aller genannten Teilaspekte zu einem Gesamtprogramm erfordert noch einiges an Detailarbeit, die in einigen Stichworten hier zusammengefasst werden soll.The Implementation of all mentioned aspects to an overall program requires still a lot of detail, summarized in some key words here shall be.

Anbindung an den Prüfstandconnection to the test bench

Wenn sich der Motortyp nach dem letzten Versuch nicht geändert hat, bedarf das Programm vorzugsweise keinerlei Informationen als die Namen und Einheiten der Messkanäle sowie die Messwerte selbst mit einer Datenrate von zum Beispiel 1 Hz. Das Programm ist vorzugsweise folglich ein reiner Beobachter.If the engine type has not changed after the last attempt, the program preferably does not require any information other than the Names and units of the measurement channels as well as the readings themselves with a data rate of for example 1 Hz. The program is therefore preferably a pure observer.

Wenn zum Beispiel Fehler im Abgassystem detektiert werden, so kann vorzugsweise eine automatisierte Kalibrierung oder Spülung der Anlage ausgelöst werden. Auch die Kraftstoffverbrauchsmessung kann bei entsprechenden Fehlermeldungen vorzugsweise automatisiert kalibriert oder neu gestartet werden. Diese Gedanken werden immer wichtiger, da der Anteil an personalfreien Prüfständen im Automatikbetrieb stetig steigt.If For example, errors in the exhaust system are detected, so may preferably an automated calibration or flushing of the system are triggered. Also the fuel consumption measurement can with appropriate error messages preferably automatically calibrated or restarted. These thoughts are becoming increasingly important as the proportion of staff-free Test stands in Automatic operation is steadily increasing.

Die Software wird hierbei vorzugsweise direkt in das Messdatenerfassungssystem integriert, da ein ungleich höherer Kommunikationsaufwand zwischen Diagnosesoftware und Prüfstand nötig ist.The Software is preferably directly into the measurement data acquisition system integrated, because a much higher Communication effort between diagnostic software and test bench is needed.

Notwendige Größennecessary sizes

Neben den grundlegenden Motordaten wie Hub, Bohrung, Verdichtung und Zylinderzahl ist vorzugsweise noch die Eingabe erforderlich, um welchen Motortyp es sich handelt. Unterschieden wird zum Beispiel nach Otto- und Dieselmotoren sowie zum Beispiel nach aufgeladenen oder unaufgeladenen Motoren. Die Maximaldrehzahl ist vorzugsweise die einzige Größe, die auf den Charakter des Motors hinweist. Sie dient zur Abschätzung verschiedener Geometrien. Da diese Informationen ohnehin in der Prüfstandssoftware vorliegen, ist also keinerlei zusätzlicher Eingabeaufwand notwendig.Next the basic engine data such as stroke, bore, compression and number of cylinders is preferably still the input required by which type of motor it is about. For example, differences are made between Otto and Diesel engines and, for example, after charged or uncharged Engines. The maximum speed is preferably the only variable that indicating the character of the engine. It serves to estimate various Geometries. Because this information anyway in the test bench software So there is no additional input required.

Für die Abgasmessgeräte ist vorzugsweise eine Angabe nötig, die eine Unterscheidung zwischen trockenen und feucht gemessenen Konzentrationen ermöglicht. Diese Information kann nicht generiert werden und bedarf einer manuellen Eingabe. Ebenso verhält es sich vorzugsweise mit den Kraftstoffdaten. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass diese Eingabe vorzugsweise einmalig erfolgt. Weder die Abgastürme noch die Kraftstoffsorte ändert sich in nennenswerten Zeiträumen, sondern bleiben meist über Wochen oder Monate konstant.For the exhaust gas measuring devices is preferably an indication necessary, which makes a distinction between dry and wet Concentrations possible. This information can not be generated and requires a manual Input. Likewise behaves It preferably with the fuel data. However, it is too consider, that this input preferably takes place once. Neither the emissions towers yet the fuel grade changes at significant times, but mostly stay over Weeks or months constant.

Aufgrund logischer Zusammenhänge kann die Korrektur der Drücke vorgenommen werden. Für physikalische Methoden ist stets nur ein Absolutdruck interessant. Viele Drücke werden allerdings vorzugsweise nur relativ zur Umgebung gemessen.by virtue of logical connections can correct the pressures be made. For Physical methods is always interesting only one absolute pressure. Many pressures however, are preferably measured only relative to the environment.

Hier hilft die Beobachtung der Drücke in der stationären Funktionsprüfung. Wie schon dargelegt, ist das Ergebnis des Wertevergleichs bei Motorstillstand zum einen ein sehr genauer Umgebungsluftdruck, zum anderen erhält man vorzugsweise gleichzeitig die Information, welche Drücke noch einer Korrektur bedürfen.Here helps to observe the pressures in the stationary Functional test. As already stated, the result of the value comparison is at engine standstill on the one hand a very accurate ambient air pressure, on the other hand, it is preferably obtained at the same time, the information as to which pressures still require correction.

Als Handeingabe bleiben folglich nur die Parameter zur Feuchtekorrektur, ein Hinweis auf den Motortyp und die Kraftstoffdaten übrig. Der Zeitaufwand beträgt bei entsprechender Routine vorzugsweise weniger als eine Minute.When Manual input therefore only the parameters for humidity correction, an indication of the engine type and fuel data is left. Of the Time required preferably less than one minute if the routine is appropriate.

Parametrierung der Prüfaufgabeparameterization the test task

Bleibt die Aufgabe nach der Parametrierung der Prüfaufgabe selbst. Für jeden Versuch muss definiert werden, welche Methoden sich mit den gegebenen Messkanälen überhaupt verwirklichen lassen und welche Methoden sich für den angegebenen Motortyp eignen.Remains the task after the parameterization of the test task itself. For everyone Attempt must be defined, which methods are with the given ones Measuring channels at all realize and which methods are suitable for the specified engine type suitable.

Diese Frage wurde dem Prüfpersonal abgenommen. Bei einer Liste von 83 Methoden und Vergleichen, die jederzeit erweiterbar ist, kann diese Aufgabe dem Prüfpersonal nicht zugemutet werden. Eine sachliche Auseinandersetzung mit den Formeln setzt außerdem eine fundierte Sachkenntnis der Thematik voraus, die sicherlich teilweise vorliegt, aber nicht zu den bisherigen Betätigungsfeldern des entsprechenden Personals gehörte.These Question was the test personnel decreased. For a list of 83 methods and comparisons, the can be extended at any time, this task can be performed by the test personnel not to be expected. A factual confrontation with the Formulas sets as well a sound knowledge of the topic ahead, which certainly partially present, but not to the previous fields of activity belonging to the appropriate staff.

Daher ist dem Programm vorzugsweise eine Logik in Form eines eigenen Konfigurationsprogramms mitgegebne, das vorzugsweise selbständig nach den korrekten Kanalbelegungen für jede einzelne Methode sucht. Wenn eine Methode zum Motortyp und zu den Messdaten passt, dann wird sie weiter vorzugsweise automatisch aktiviert.Therefore is the program preferably a logic in the form of its own configuration program included, preferably independently searches for the correct channel assignments for each individual method. If a method matches the engine type and the measurement data, then it is also preferably automatically activated.

Methoden, die mit den Messgrößen nicht realisiert werden können, bleiben weiter vorzugsweise inaktiv und stören den weiteren Prüfbetrieb nicht.methods not with the measured variables can be realized remain preferably still inactive and interfere with the further testing operation Not.

Gleichzeitig ist klar, dass eine anspruchsvolle Fehlerdetektion nur mit einer möglichst hohen Anzahl aktiver Methoden funktionieren kann. Daher geht die Logik so weit, bei Nichtvorhandensein verschiedener Größen vorzugsweise automatisch nach Ersatzgrößen zu suchen.simultaneously It is clear that a sophisticated error detection with only one preferably high number of active methods can work. Therefore, the goes Logic so far, preferably in the absence of different sizes automatically search for replacement sizes.

Ein Beispiel:An example:

Für die Berechnung des Druckverlustes über Ladeluftkühler (LKK) ist ein Luftmassenstrom nötig

Figure 00560001
wobei v aus der Kontinuitätsgleichung gewonnen werden kann. In diese geht dann wiederum eine Luftmasse ein.Calculating the pressure loss via the intercooler (LKK) requires an air mass flow
Figure 00560001
where v can be obtained from the equation of continuity. Into this in turn enters an air mass.

Figure 00560002
Figure 00560002

Für die Analyse des Ladeluftkühlers ist es nun völlig gleichgültig, woraus die verwendete Luftmasse generiert wird. Für das genannte Beispiel sind beispielsweise drei Alternativbelegungen möglich.

  • – Die Luftmasse als Messgröße,
  • – die Luftmasse wird berechnet aus einem Lambdasondenwert und dem Kraftstoffverbrauch,
  • – die Luftmasse wird aus den Abgasgrößen und dem Kraftstoffverbrauch berechnet.
For the analysis of the intercooler it is now completely unimportant, from which the used air mass is generated. For the example mentioned, for example, three alternative assignments are possible.
  • - The air mass as a measured variable,
  • - the air mass is calculated from a lambda probe value and the fuel consumption,
  • - The air mass is calculated from the exhaust gas quantities and the fuel consumption.

Der Kraftstoffverbrauch kann wiederum zum Beispiel entweder aus einem externen Messgerät oder der motoreigenen ECU stammen.Of the Fuel consumption can turn, for example, either from a external measuring device or the engine's own ECU.

Diese Arbeit, die Selektion von Messgrößen und wahlweise Ersatzgrößen, kann vorzugsweise nur der Rechner selbst zuverlässig durchführen. Es ist weiterhin sicherzustellen, dass vorzugsweise auch die Fehlerisolation mit den entsprechenden Informationen versorgt wird. Ansonsten ist die Berechnung der Wahrscheinlichkeitswerte unmöglich.These Work, the selection of measured quantities and alternatively replacement sizes, can preferably only the computer itself reliably perform. It must continue to ensure that preferably also the fault isolation with the corresponding Information is supplied. Otherwise, the calculation is the probability values impossible.

So kommt es vor, dass nicht mehr die gemessene Luftmasse potentielle Fehlerquelle ist, sondern die Zusammensetzung des Abgases, und das bei einem Druckverlustmodell über LKK. Es entsteht also vorzugsweise ein Geflecht von Hintergrundinformationen, ohne die das Programm nicht zuverlässig arbeiten kann.So it happens that the measured air mass is no longer potential Error source is, but the composition of the exhaust gas, and that in a pressure loss model over LKK. Thus, it is preferable to create a network of background information, without which the program can not work reliably.

Natürlich bleibt es dem Prüfstandsfahrer überlassen, einzelne Methoden von hand zu deaktivieren, d.h. er bleibt wichtigste Instanz am Prüfstand. Dies ist wiederum ganz wichtig für die Einführung eines solchen Systems.Of course it stays leave it to the tester driver, to deactivate individual methods by hand, i. he remains most important Instance on the test bench. This in turn is very important for the introduction of such a system.

Bezüglich des Parametrieaufwandes ist somit das Ziel erreicht worden.Regarding the Parametrieaufwandes thus the goal has been achieved.

Ausgabeoutput

Die Prüfstandsdiagnose, die unter dem Aspekt minimalen Zusatzaufwands für den Prüfstandsfahrer entwickelt wurde, erlaubt vorzugsweise nur sehr begrenzte Bedienmöglichkeiten.The Test diagnostics, which was developed under the aspect of minimal extra effort for the tester driver, preferably allows only very limited operating options.

Nach dem Hochfahren aller Rechner und dem Einsachalten und Kalibrieren der Messgeräte erfolgt vorzugsweise zunächst die statische Funktionsprüfung bei kaltem Motor, dem so genannten Kalttest. Die Ergebnisse dieses Tests können vorzugsweise direkt in das Meldungsfenster auf derselben Oberfläche eingetragen werden. Im Fehlerfall hat der Prüfstandsfahrer dies weiter vorzugsweise zu quittieren oder die entsprechenden Fehler zu beheben.To the booting of all computers and the Einachalten and calibration the measuring devices preferably takes place first the static functional test with a cold engine, the so-called cold test. The results of this Tests can preferably entered directly in the message window on the same surface become. In case of error the test stand driver has this preferably further to acknowledge or the corresponding error to fix.

Die Taste "Warmtest" startet vorzugsweise die Online-Diagnoseverfahren, weiter vorzugsweise wahlweise die Beharrungserkennung und die Fehlerisolation.The The "Warm test" key preferably starts the online diagnostic method, more preferably either the Steady state detection and fault isolation.

Im laufenden Prüfbetrieb ist zunächst einmal eine Datenflut zu vermeiden, die den Prüfstandsfahrer unnötig belastet. Von den vielen generierten Größen ist zunächst einmal ausschließlich von Interesse, ob ein Fehler vorliegt oder nicht.in the ongoing test operation is first once to avoid a flood of data, which unnecessarily burden the test bench driver. Of the many generated sizes is first once exclusively of interest, whether or not there is an error.

Im Fehlerfall muss vorzugsweise auch nachvollziehbar sein, welche Methoden den Fehler detektiert haben, wie groß dieser ist und welche Ursachen dafür verantwortlich sein könnten. Diese Informationen können allerdings teilweise nur von sachkundigem Personal gewertet werden, weswegen sie vorzugsweise in eine zweite, tiefer liegende Ebene abgelegt sind.in the Error case must preferably also be comprehensible, which methods have detected the error, how big this is and what causes responsible for could be. This information can However, sometimes only be evaluated by knowledgeable staff, why they are preferably in a second, deeper level are stored.

Am Ende des Tests oder zur genaueren Analyse während der Messung ist es weiterhin von großer Hilfe, sich die methodenspezifischen Ergebnisgrößen ansehen zu können. Hierzu ist vorzugsweise eine eigene Grafikauswertung notwendig, die eine schnelle und übersichtliche Ausgabe der Einzelmethoden ermöglicht. Die Rechengrößen der Methoden, die Residuen oder andere wichtige Schlüsselgrößen sind dabei weiter vorzugsweise über alle Messpunkte aufgetragen. Damit können sehr schnell driftende Messgeräte oder Sprünge innerhalb des Tests analysiert werden, selbst wenn sie innerhalb der Toleranz liegen und keine Fehlermeldung verursacht haben.At the It is still at the end of the test or for a more detailed analysis during the measurement of great help, to be able to look at the method-specific results. For this is preferably a separate graphics evaluation necessary, the one fast and clear Output of single methods allows. The Calculated variables of Methods, residuals or other important key variables are more preferable than all Applied measuring points. With that you can very fast drifting gauges or jumps within of the test, even if they are within tolerance lie and did not cause an error message.

Des Weiteren können am Ende der Messung vorzugsweise automatisch statistische Grafiken zu Ausfallhäufigkeiten, Detektionsraten der Methoden oder Fehlerübersichten erstellt werden.Of Further can preferably at the end of the measurement, automatically statistical graphics to failure frequencies, Detection rates of the methods or error overviews are created.

Tritt ein Fehler auf, d.h. die entsprechende Signallampe schaltet auf rot, besteht die Möglichkeit einer genaueren Analyse.kick an error, i. the corresponding signal lamp switches on red, there is the possibility a closer analysis.

Hierzu kann zum Beispiel die Schaltfläche "Details" aktiviert werden, die den Zugang zu den Einzelmethoden freigibt, wie in 43 dargestellt.For example, the "Details" button can be activated to enable access to the individual methods, as in 43 shown.

In dieser Detailebene werden vorzugsweise zunächst einige Randinformationen zum Test ausgegeben. Dies beinhaltet neben der Anzahl der identifizierten Kanäle die Anzahl der aktiven Methoden, den zugrunde gelegten Motortyp als auch die aktuellen Kraftstoffdaten. Damit wird sehr schnell klar, ob es sich bei den Fehlermeldungen um Parametrierfehler oder um echte Mess- oder Bauteilfehler handelt.In This level of detail is preferably initially some edge information issued for the test. This includes in addition to the number of identified channels the number of active methods, the underlying engine type as well as the current fuel data. This will be very fast It is clear whether the error messages are parameterization errors or is true measurement or component faults.

Darunter befindet sich vorzugsweise ein Meldungsfenster, in dem alle fehlerhaften Einzelmethoden mit kurzer Fehlerbeschreibung aufgeführt sind. Der versierte Prüfstandsfahrer kann daran sehr schnell erkennen, wo sich das Problem befindet.among them There is preferably a message window in which all errors Single methods with a short description of errors are listed. The accomplished test stand driver I can quickly tell where the problem is.

Direkt daneben wird vorzugsweise das analytisch generierte Fehlerisolationsergebnis dargestellt. Anhand des Farbcodes wird sofort klar, welche Größe für den Fehler verantwortlich ist. Zum Beispiel rot hinterlegte Kanäle besitzen eine hohe Fehlerwahrscheinlichkeit, grün hinterlegte Kanäle sind zwar in den fehlerhaften Methoden beteiligt, jedoch sehr wahrscheinlich nicht Ursache der Unstimmigkeiten.Directly besides this, preferably the analytically generated error isolation result shown. On the basis of the color code it is immediately clear which size for the error responsible for. For example, have red deposited channels a high probability of error, green deposited channels are Although involved in the faulty methods, it is very likely not cause of discrepancies.

Als weitere Informationsquellen steht dem Benutzer vorzugsweise eine Methoden-Kurzinformation mit grafischen- und textbasierten Hilfestellungen zur Verfügung. Damit werden unter Umständen schwer verständliche Fehlermeldungen transparent dargelegt. Weiterhin steht vorzugsweise eine grafische Auswertemöglichkeit zur Verfügung, die allerdings eine eigene Oberfläche erfordert.When Further sources of information are preferably one to the user Method Brief information with graphical and text-based assistance. In order to may be under circumstances hard to understand Error messages set out transparently. Furthermore, it is preferable a graphical evaluation option to disposal, which, however, requires its own surface.

Die Grafikauswertung zeigt vorzugsweise in Abhängigkeit der ausgewählten Methode die dort generierten Ergebnisgrößen. Dies ist meist zum Beispiel der Vergleich zwischen zu- und abgeführter Energie und dergleichen. Begleitet wird diese Darstellung vorzugsweise durch die Größe der Residuen und die gewählten Fehlerschwellen.The graphics analysis preferably shows the gene there depending on the selected method result values. This is usually for example the comparison between incoming and outgoing energy and the like. This representation is preferably accompanied by the size of the residuals and the selected error thresholds.

Zur Dokumentation oder zur Anforderung von Hilfe, zum Beispiel beim verantwortlichen Prüfingenieur, können die Bilder weiter vorzugsweise automatisch gedruckt werden. Die Idee dahinter ist die folgende, dass die Informationen dem verantwortlichen Ingenieur dicht gepackt zugesandt werden können und dieser dann im Zweifelsfalle über den weiteren Testfortgang entscheidet.to Documentation or requesting help, for example responsible test engineer, can the Images are preferably printed automatically. The idea behind it is the following, that the information is the responsible one Engineer packed tight can be sent and this then in case of doubt about the further test progress decides.

Neben der zunächst sehr plakativen Ausgabe in der Ebene 1 sind dem Prüfstandsfahrer und dem Prüfingenieur somit auch noch eine Reihe tiefergehende Informationen gegeben, die in den meisten Fällen zu einer schnellen Überprüfung der Messdatengüte führen.Next the first very striking issue in level 1 are the test bench driver and the test engineer thus also given a series of more in-depth information, in most cases for a quick check of the Data quality to lead.

Leistungsfähigkeit des Verfahrenscapacity of the procedure

Um die Qualität der Diagnose zu testen, wurden beispielhaft zwei Messpunkte, die nachweislich fehlerfrei waren, synthetisch mit Fehlern verschiedener Größe und Vorzeichen belegt. Es entstanden zwei Testdatensätze, einer eines Ottomotors, dargestellt in 44, ein anderer von einem Dieselmotor, dargestellt in 45 Als Detektionsraten wird das Verhältnis von aufgespürten Fehlern zu vorhandenen Fehlern definiert

Figure 00600001
To test the quality of the diagnosis, for example, two measurement points that were demonstrably error-free were synthetically documented with errors of different size and sign. Two test datasets were created, one of a gasoline engine, shown in 44 another from a diesel engine, pictured in 45 Detection rates define the ratio of detected errors to existing errors
Figure 00600001

Die Isolationsrate sagt aus, ob bei einem gefundenen Fehler auch die richtige Ursache isoliert wird

Figure 00600002
The isolation rate tells you whether the right cause is isolated when a fault is found
Figure 00600002

Der Sensortotalausfall ist in dieser Betrachtung ein Sonderfall, da dessen Nachweis trivial ist. Detektion als auch Isolation machen hierbei keinerlei Probleme. Daher sind auch alle Ergebnisse ohne Fehlstellen (o.F.) dargestellt.Of the Sensortotalausfall is in this regard a special case, since whose proof is trivial. Make detection as well as isolation no problems here. Therefore, all results are without Defects (o.F.) shown.

Entstanden sind die Daten in einem mittleren Lastpunkt an einem NFZ-Dieselmotor, ebenso an einem PKW-Ottomotor neuester Bauart.The result are the data in a medium load point on a commercial vehicle diesel engine, also on a passenger car gasoline engine of the latest design.

Beide Motoren sind mit allen gängigen Kanälen ausgestattet, die vorzugsweise auch in der Datenbank vorkommen. Nicht vermessene Kanäle wurden nachträglich berechnet und angefügt, um ein möglichst umfassendes Bild der Leistungsfähigkeit zu erhalten.Both Motors are common with all channels equipped, which preferably also occur in the database. Unmeasured channels were retrospective calculated and added, to one as possible comprehensive picture of performance to obtain.

Die Variation bestand in dieser Betrachtung für jeden Messkanal in einer prozentualen Veränderung nach oben als auch nach unten. Bei Fehlergrößen von zum Beispiel 5% werden bei den meisten Modellen die Fehlerschwellen vorzugsweise noch nicht überschritten, weswegen hier die Detektionsrate noch sehr gering ist. Bei beispielsweise 15% Fehler sprechen die meisten Bilanzmodelle als auch die empirischen Modelle vorzugsweise an, wodurch ein starker Anstieg in der Detektionsrate zu verzeichnen ist. Der weitere Anstieg ist weiter vorzugsweise relativ flach. Der Grund ist darin zu sehen, dass in diesem Bereich die sehr einfach strukturierten Ungleichungen zur Kontrolle von Drücken und Temperaturen hinzukommen, die aber auch nur in einer Richtung einen Fehler nachweisen können. Ein steiler Anstieg ist vorzugsweise erst wieder für sehr große Fehler zu erwarten, wenn zum Beispiel die Grenzwerte aus der Datenbank überschritten werden. Dann steigen Detektion als auch Isolation auf zum Beispiel 100% an.The Variation consisted in this consideration for each measuring channel in one percent change after up as well as down. At error sizes of, for example, 5% in most models, the error thresholds preferably not yet exceeded, which is why the detection rate is still very low here. For example 15% mistakes speak most balance sheet models as well as the empirical ones Models preferentially, causing a sharp increase in the detection rate to be recorded. The further increase is more preferable relatively flat. The reason is that in this area the very simple structured inequalities for the control of To press and temperatures are added, but only in one direction can prove a mistake. A steep rise is preferably only again for very large errors to expect, for example, if the limits exceeded from the database become. Then detection and isolation increase, for example 100% on.

Die Isolationsrate ist bei Fehlern beispielsweise > 15% vorzugsweise stets über 80% und somit als gut zu bezeichnen. Es ist weiterhin zu berücksichtigen, dass die Ergebnisse für die Grenzwertbetrachtung als auch für die Wahrscheinlichkeitsbetrachtung vorzugsweise annähernd gleich sind, obwohl sich der Rechenaufwand beider Methoden deutlich unterscheidet.The Isolation rate is preferably always over 80% for errors> 15% and thus to be considered good. It still has to be considered that the results for the limit analysis as well as the probability analysis preferably approximately are the same, although the computational effort of both methods clearly different.

Der Vorteil bei der komplizierteren Berechnung ist darin zu sehen, dass die tiefergehende Fehleranalyse mit den berechneten Grenzwerten deutlich hilfreicher ist. Die Interpretation dieser Werte erfordert allerdings bislang einen Experten, der sich mit der Physik der Modelle auskennt und die Werte damit zu deuten weiß.The advantage of the more complicated calculation is that the deeper error analysis with the calculated limits is much more helpful. However, the interpretation of these values so far requires an expert who is familiar with the physics of models and thus interpret the values White.

Der Prüfstandsbediener erhält als Ergebnis vorzugsweise eine Liste von Messgrößen, die alle potentiell Ursache des Fehlers sein könnten. Jede Messgröße ist vorzugsweise entweder rot oder grün hinterlegt, je nachdem wie groß die Fehlerwahrscheinlichkeit der entsprechenden Größe ist.Of the test operator receives as a result, preferably a list of measured variables, all of which potentially cause could be the fault. Each measurand is preferred either red or green deposited, depending on how big the Error probability of the corresponding size.

Der Vorteil der vorgestellten Methode ist die Flexibilität, mit der beliebige Kombinationen von Analysemethoden und Messkanalkombinationen ausgewertet werden können. Bei ausreichend großen Fehlern und ausreichender Modellanzahl ist die Isolationsrate gut. Um die Detektionsrate spürbar zu steigern, bringt eine höhere Auflösung entgegen erster Vermutungen nicht viel, da die meisten Fehler nicht Bauteilfehler, sondern tatsächlich Messgerätefehler sind. Diese lassen sich aber auch durch Einzelarbeitsspielanalysen o.ä. nicht besser erkennen als durch Mittelwertbetrachtungen.Of the Advantage of the presented method is the flexibility with which any combination of analysis methods and measuring channel combinations can be evaluated. With sufficiently large Errors and sufficient model number, the isolation rate is good. To the detection rate noticeable to increase, brings a higher resolution Contrary to first guesses not much, since most mistakes are not Component failure, but actually instrumentation errors are. These can also be determined by single work game analyzes etc. not better recognize as by mean value considerations.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine ganze Reihe von Fehlern an Motorenprüfständen zu detektieren und damit die Qualität der Messdaten reproduzierbar zu steigern. Die Fehlermeldungen sensibilisieren den Prüfstandsfahrer, sich der Güte und Genauigkeit der Daten etwas intensiver zu widmen.With the method according to the invention Is it possible, to detect a whole series of engine test bench faults and thus the quality to reproducibly increase the measurement data. Sensitize the error messages the test stand driver, the goodness and data accuracy more intense.

Neben empirischen- und logischen Überprüfungen im Motorstillstand, die vorzugsweise bereits erste Ungenauigkeiten in vielen wichtigen Messkanälen aufdecken können, sorgt weiter vorzugsweise vor allem eine Vielzahl von Einzelüberprüfungen bei laufendem Motor dafür, dass die störendsten Fehler im alltäglichen Prüfbetrieb schneller entdeckt werden können als bisher.Next empirical and logical checks in the Motor standstill, preferably already first inaccuracies in many important measuring channels can uncover more preferably, above all, assures a plurality of individual checks running engine for it, that the most disturbing Error in everyday testing can be discovered faster as before.

Durch die geringe Anzahl von Systeminformationen eignen sich für die Diagnose der Daten nur grundlegende Zusammenhänge, basierend auf chemischen und physikalischen Zusammenhängen. Zum Beispiel empirische Modelle und neuronale Netze können zwar in wenigen Fällen durchaus eingesetzt werden, allerdings bleibt deren Einsatzgebiet vorzugsweise eher der bereits voll vermessene Motor. Im Falle der angestrebten Allgemeingültigkeit fällt die Genauigkeit sehr schnell in wenig Erfolg versprechende Regionen ab, womit die physikalisch basierten Modelle an Bedeutung gewinnen.By the small amount of system information is suitable for diagnosis the data only basic relationships, based on chemical and physical relationships. For example, empirical models and neural networks can indeed in a few cases be used, but their field of application remains preferably rather the already fully measured engine. In case of desired universality it falls Accuracy very fast in less promising regions with which the physically based models gain in importance.

Auch wenn der Isolationsmechanismus beispielsweise nur von fehlerhaften Messsignalen und gerade nicht von Bauteilfehlern ausgeht, so bietet sich doch durch die generierten Hilfsmittel und Rechengrößen eine wirksame Hilfestellung, mittels derer die tatsächlichen Fehler entdeckt werden können.Also For example, if the isolation mechanism is only faulty Measurement signals and just does not start from component defects, so offers but by the generated resources and computational an effective Assistance by which the actual mistakes are discovered can.

Es ist des Weiteren auch vorstellbar, dass die Module nicht auf einem separaten Prüfrechner vorgesehen sind, sondern dass zum Beispiel die Diagnose im Messdatenerfassungsrechner integriert ist. Damit können mehrere Vorteile erreicht werden:

  • – Die Kommunikation mit der Messdatenerfassung fällt deutlich leichter.
  • – Die Beschaffung von Informationen, sei es über AK-Protokoll oder andere Schnittstellen, ist damit deutlich einfacher umzusetzen.
  • – Durch den Wegfall einer limitierenden Schnittstelle kann eine höhere Datenerfassungsrate analysiert werden, womit die Diagnose der Rohsignale aufgrund statistisch basierter Diagnoseverfahren einen höheren Aussagewert erhält.
  • – Im Hinblick auf den vollautomatischen Prüfstand wird immer häufiger die Forderung nach automatisierten Reaktionen der Diagnosesoftware auf entsprechende Fehlermeldungen laut. Die Ideen reichen von versendeten Benachrichtigungen über Kalibrierungen, Korrekturen und Neustart des Tests, basierend auf logische Schlüsse des Diagnosesystems.
It is also conceivable that the modules are not provided on a separate test computer, but that, for example, the diagnosis is integrated in the measurement data acquisition computer. Thereby several advantages can be achieved:
  • - Communication with the measurement data acquisition is much easier.
  • - The procurement of information, be it via AK protocol or other interfaces, is thus much easier to implement.
  • - By eliminating a limiting interface, a higher data acquisition rate can be analyzed, whereby the diagnosis of raw signals due to statistically based diagnostic procedures receives a higher value statement.
  • With regard to the fully automatic test stand, the demand for automated reactions of the diagnostic software to corresponding error messages is becoming more and more frequent. Ideas range from sending notifications about calibrations, corrections, and restarting the test based on logical conclusions from the diagnostic system.

Claims (8)

Vorrichtung zur Bestimmung der Messgenauigkeit einer Messeinrichtung, insbesondere eines Motorprüfstandes, umfassend mindestens eine Recheneinheit, die zur Erfassung von Messdaten der Messeinrichtung geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Modulen zur Referenzmessung der Messdaten vorgesehen ist, mittels derer die Messdaten mit Referenzwerten vergleichbar sind, wobei zumindest ein erstes Modul zur Durchführung einer Stillstandsuntersuchung vor Inbetriebnahme der Messeinrichtung, ein zweites Modul zur Durchführung einer Vormessung während der Inbetriebnahme der Messeinrichtung zur Bestimmung der Reproduzierbarkeit der Messdaten und ein drittes Modul zur Durchführung einer Hauptmessung während des laufenden Betriebs der Messeinrichtung zur Online-Bestimmung der Plausibilität der Messdaten ausgebildet ist.Device for determining the measuring accuracy of a measuring device, in particular of a motor test stand, comprising at least one arithmetic unit, which is suitable for detecting measurement data of the measuring device, characterized in that a plurality of modules for reference measurement of the measured data is provided, by means of which the measured data are comparable to reference values , wherein at least a first module for carrying out a standstill examination before the measuring device is put into operation, a second module for carrying out a preliminary measurement during commissioning of the measuring device for determining the reproducibility of the measured data and a third module for carrying out a main measurement during the ongoing operation of the measuring device for online Determination of the plausibility of the measured data is formed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Modul zur Durchführung einer Nachmessung nach Beendigung des Betriebs der Messeinrichtung zur Offline-Bestimmung der Plausibilität der Messdaten vorgesehen ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that a fourth module for performing a Re-measurement after completion of the operation of the measuring device for offline determination of the plausibility of the measured data is provided. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Modul zur Durchführung einer Streubandmessung während der Inbetriebnahme der Messeinrichtung zur Auswertung der Messdaten über einen langen Zeitabschnitt vorgesehen ist.Device according to one of the claims, characterized characterized in that another module for performing a Scatter band measurement during the commissioning of the measuring device for the evaluation of the measured data via a long period of time is provided. Vorrichtung nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmessungen automatisch mittels elektronischer Datenübertragung an einen vorher auswählbaren Empfänger übermittelbar sind.Device according to one of the claims, characterized characterized in that the reference measurements are automatically by means of electronic data transfer to a pre-selectable one Receiver can be transmitted are. Verfahren zur Bestimmung der Messgenauigkeit einer Messeinrichtung, insbesondere eines Motorprüfstandes, umfassend mindestens eine Recheneinheit, die zur Erfassung von Messdaten der Messeinrichtung geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Modulen zur Referenzmessung der Messdaten vorgesehen ist, mittels derer die Messdaten mit Referenzwerten verglichen werden, wobei zumindest ein erstes Modul eine Stillstandsuntersuchung vor Inbetriebnahme der Messeinrichtung, ein zweites Modul eine Vormessung während der Inbetriebnahme der Messeinrichtung zur Bestimmung der Reproduzierbarkeit der Messdaten und ein drittes Modul eine Hauptmessung während des laufenden Betriebs der Messeinrichtung zur Online-Bestimmung der Plausibilität der Messdaten durchführen.Method for determining the measuring accuracy of a Measuring device, in particular a motor test bench, comprising at least a computing unit that is suitable for the acquisition of measurement data of the measuring device is characterized in that a plurality of modules for Reference measurement of the measured data is provided by means of which the Measured data are compared with reference values, at least a first module a standstill inspection before commissioning the measuring device, a second module a Vormessung during the Commissioning of the measuring device to determine the reproducibility the measurement data and a third module a main measurement during the ongoing operation of the measuring device for the online determination of the plausibility perform the measurement data. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Modul zur Durchführung einer Nachmessung nach Beendigung des Betriebs der Messeinrichtung zur Offline-Bestimmung der Plausibilität der Messdaten vorgesehen ist.Method according to claim 5, characterized in that that a fourth module for performing a final measurement after Termination of the operation of the measuring device for offline determination the plausibility of Measurement data is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Modul zur Durchführung einer Streubandmessung während der Inbetriebnahme der Messeinrichtung zur Auswertung der Messdaten über einen langen Zeitabschnitt vorgesehen ist.Method according to one of claims 5 or 6, characterized that another module for performing a scatter band measurement while the commissioning of the measuring device for the evaluation of the measured data via a long period of time is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmessungen automatisch mittels elektronischer Datenübertragung an einen vorher ausgewählten Empfänger übermittelt werden.Method according to one of claims 5 to 7, characterized that the reference measurements automatically by means of electronic data transmission to a previously selected one Receivers are transmitted.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007008514A1 (en) * 2007-02-21 2008-09-04 Siemens Ag Method and device for neuronal control and / or regulation
EP2053475A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-29 Siemens Aktiengesellschaft Method for analysing the operation of a gas turbine
EP2078945A2 (en) 2008-01-14 2009-07-15 AVL List GmbH Method and device for analysing and evaluating measurement data of a measurement system
DE102011051835A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for determining efficiency of transmission, involves repeating measuring and comparing processes for each subsequent point in time of measuring time if measured parameter within tolerance range
DE102012019609A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Att Automotivethermotech Gmbh Method for determining fuel consumption and carbon dioxide exhaust emissions of motor car involves converting actual measurement result to standardized measurement result with preset value of air pressure and/or humidity in environment
WO2018215403A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-29 Von Rango Job Measuring data-based method for detecting a measuring point stability of an internal combustion engine
DE102017216992A1 (en) * 2017-09-26 2019-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for determining a pollutant concentration in exhaust gases and for determining emission masses in exhaust gas and measuring system for exhaust gas measurement
DE102017220309A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-16 Continental Automotive Gmbh Defect detection of a particle sensor by means of signal noise
DE102019106234B3 (en) * 2019-03-12 2020-08-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Automated calibration of an ECU function
CN118010361A (en) * 2024-04-08 2024-05-10 西安航天动力试验技术研究所 Engine ground test command decision method, system, equipment and medium
US12130314B2 (en) 2022-01-27 2024-10-29 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method and apparatus for monitoring operational integrity of a sensor and processing chain

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007008514A1 (en) * 2007-02-21 2008-09-04 Siemens Ag Method and device for neuronal control and / or regulation
EP2053475A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-29 Siemens Aktiengesellschaft Method for analysing the operation of a gas turbine
WO2009053183A3 (en) * 2007-10-26 2009-06-11 Siemens Ag Method for analyzing the operation of a gas turbine
US8396689B2 (en) 2007-10-26 2013-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Method for analysis of the operation of a gas turbine
EP2078945A2 (en) 2008-01-14 2009-07-15 AVL List GmbH Method and device for analysing and evaluating measurement data of a measurement system
EP2078945A3 (en) * 2008-01-14 2016-08-17 AVL List GmbH Method and device for analysing and evaluating measurement data of a measurement system
DE102011051835A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for determining efficiency of transmission, involves repeating measuring and comparing processes for each subsequent point in time of measuring time if measured parameter within tolerance range
DE102012019609B4 (en) 2012-10-08 2024-03-21 Att Automotivethermotech Gmbh Improving the repeatability of CO2 and fuel consumption measurements
DE102012019609A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Att Automotivethermotech Gmbh Method for determining fuel consumption and carbon dioxide exhaust emissions of motor car involves converting actual measurement result to standardized measurement result with preset value of air pressure and/or humidity in environment
WO2018215403A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-29 Von Rango Job Measuring data-based method for detecting a measuring point stability of an internal combustion engine
DE102017216992B4 (en) 2017-09-26 2024-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for determining a pollutant concentration in exhaust gases and for determining emission masses in exhaust gases and measuring system for exhaust gas measurement
DE102017216992A1 (en) * 2017-09-26 2019-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for determining a pollutant concentration in exhaust gases and for determining emission masses in exhaust gas and measuring system for exhaust gas measurement
DE102017220309A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-16 Continental Automotive Gmbh Defect detection of a particle sensor by means of signal noise
DE102017220309B4 (en) 2017-11-15 2023-03-30 Emisense Technologies Llc Defect detection of a particle sensor using signal noise
DE102019106234B3 (en) * 2019-03-12 2020-08-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Automated calibration of an ECU function
US12130314B2 (en) 2022-01-27 2024-10-29 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method and apparatus for monitoring operational integrity of a sensor and processing chain
CN118010361A (en) * 2024-04-08 2024-05-10 西安航天动力试验技术研究所 Engine ground test command decision method, system, equipment and medium

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