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WO2023021106A1 - Verfahren zum überwachen des betriebs einer brennkraftmaschine, steuergerät, eingerichtet zur durchführung eines solchen verfahrens, und brennkraftmaschine mit einem solchen steuergerät - Google Patents

Verfahren zum überwachen des betriebs einer brennkraftmaschine, steuergerät, eingerichtet zur durchführung eines solchen verfahrens, und brennkraftmaschine mit einem solchen steuergerät Download PDF

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Publication number
WO2023021106A1
WO2023021106A1 PCT/EP2022/072997 EP2022072997W WO2023021106A1 WO 2023021106 A1 WO2023021106 A1 WO 2023021106A1 EP 2022072997 W EP2022072997 W EP 2022072997W WO 2023021106 A1 WO2023021106 A1 WO 2023021106A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
sound signal
detected
functional state
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/072997
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Aron Toth
Original Assignee
Rolls-Royce Solutions GmbH
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls-Royce Solutions GmbH filed Critical Rolls-Royce Solutions GmbH
Priority to EP22765551.1A priority Critical patent/EP4388185A1/de
Priority to CN202280056226.6A priority patent/CN117897555A/zh
Publication of WO2023021106A1 publication Critical patent/WO2023021106A1/de
Priority to US18/443,759 priority patent/US20240191670A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2041/1432—Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/14—Timing of measurement, e.g. synchronisation of measurements to the engine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F02P5/1526—Digital data processing dependent on pinking with means for taking into account incorrect functioning of the pinking sensor or of the electrical means

Definitions

  • control unit set up for carrying out such a method, and internal combustion engine with such a control unit
  • the invention relates to a method for monitoring the operation of an internal combustion engine, a control unit that is set up to carry out such a method, and an internal combustion engine with such a control unit.
  • Structure-borne sound sensors in particular are used as knock sensors to protect internal combustion engines, in particular to detect knocking combustion and then to take measures to prevent it. If such a knock sensor fails, for example due to a defect, a cable break, or a defective or even missing connection between the knock sensor and a control unit of the internal combustion engine, the corresponding protective function is no longer provided and the internal combustion engine can be damaged by knocking work cycles.
  • the problem is that a failure of a knock sensor is not easy to detect, since these sensors typically do not output a defined error voltage due to their function and design.
  • a further difficulty is that working cycles without knocking combustion, that is to say in particular with regular combustion, produce a signal in a knock sensor which can hardly be distinguished from the signal of a defective knock sensor in the event of knocking combustion. There is therefore a need for a different way of monitoring the functionality of knock sensors.
  • the object of the invention is to create a method for monitoring the operation of an internal combustion engine, a control unit that is set up to carry out such a method, and an internal combustion engine with such a control unit, the disadvantages mentioned being at least reduced, preferably avoided.
  • the object is achieved in particular by creating a method for monitoring the operation of an internal combustion engine, with a sound signal being detected at least partially during a closing process of a gas exchange valve of the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine.
  • the sound signal is recorded during the closing process of the gas exchange valve.
  • At least one functional state of the internal combustion engine which is selected from a group consisting of a state of the gas exchange valve and a state of a structure-borne noise sensor used to acquire the sound signal, is evaluated on the basis of the recorded sound signal.
  • a succinct acoustic signal is produced which can be used advantageously to monitor the operation of the internal combustion engine with regard to the functionality of a structure-borne noise sensor, in particular a knock sensor. and/or to monitor with a view to a valve clearance of the gas exchange valve. If there is sufficient valve play, the corresponding sound signal occurs in every working cycle of the internal combustion engine and in every combustion chamber, independently of other functional parameters, in particular independently of the combustion in the combustion chamber.
  • the structure-borne noise sensor If the sound signal cannot be detected by the structure-borne noise sensor, there are only two possible reasons: either the structure-borne noise sensor is defective or there is a poor connection to a control unit of the internal combustion engine, or this Valve clearance for the gas exchange valve is used up so that it no longer closes completely. In both cases, a suitable reaction is required since continued operation of the internal combustion engine is associated with risks.
  • the functionality of the structure-borne noise sensor and/or the valve clearance can thus be reliably monitored in a simple and cost-effective manner--in particular using the same procedure.
  • a structure-borne sound signal is detected as the sound signal.
  • This structure-borne noise signal propagates in particular through the valve body, so that the structure-borne noise sensor can detect this signal through the valve body and it is not necessary to introduce the structure-borne noise sensor into the interior of the gas exchange valve.
  • the sound signal, in particular the structure-borne sound signal is preferably recorded in the form of an electrical voltage, in particular alternating voltage.
  • the output voltage of the structure-borne noise sensor in particular as
  • Alternating voltage detected.
  • the property of a structure-borne noise sensor to output an alternating voltage is in particular one reason why the structure-borne noise sensor cannot easily output a predetermined error voltage when a defect occurs.
  • a gas exchange valve is understood to mean, in particular, a valve which is assigned to a combustion chamber of the internal combustion engine and is set up to admit a gas or gas mixture into the combustion chamber or to discharge it from the combustion chamber.
  • the gas exchange valve is an inlet valve or an outlet valve.
  • the gas exchange valve is an inlet valve.
  • the sound signal is at least partially detected during the closing process of an intake valve of the internal combustion engine.
  • the sound signal is recorded during the closing process of the intake valve.
  • the gas exchange valve is therefore in particular an inlet valve.
  • the closing process of the intake valve is particularly suitable for the monitoring of the operation of the internal combustion engine as described here.
  • the sound signal is detected in a—first—detection range of 240 degrees crankshaft angle (° CA) to 135° CA before a top dead center of a piston of the internal combustion engine associated with an ignition point.
  • the top dead center of the piston associated with the ignition point is also referred to as ignition TDC (ZOT), in particular in contrast to a top dead center of the piston associated with a gas exhaust stroke.
  • the sound signal is detected in a detection range from 225° CA to 135° CA, preferably from 210° CA to 150° CA, before ignition TDC.
  • the closing of the intake valve can be reliably detected in this detection range in particular when the structure-borne noise sensor is functional and there is sufficient valve clearance, with the detection range being advantageously limited at the same time in order to reduce the amount of data.
  • the sound signal of the structure-borne noise sensor is additionally recorded in a—second—detection range in which knocking combustion is expected, in particular in a range from 0° CA to 50° CA after ignition TDC.
  • the structure-borne noise sensor is advantageously used to detect knocking combustion.
  • the structure-borne noise sensor is therefore used in particular as a knock sensor.
  • the recorded sound signal is filtered using a low-pass filter, from which a filtered sound signal is obtained.
  • a low-noise or reduced-noise signal is advantageously obtained which, with a reduced amount of data, includes the essential information about the closing process of the gas exchange valve.
  • an absolute value of the recorded sound signal is formed, from which an absolute value signal is obtained.
  • this procedure advantageously further reduces the amount of data to be processed while at the same time retaining the essential information of the sound signal about the closing process, on the other hand
  • the formation of the absolute value advantageously enables the sound signal to be subsequently integrated without loss of information.
  • an absolute value of the recorded sound signal is understood to mean, in particular, a value which correlates with the absolute value of the sound signal with the omission of a sign of the sound signal.
  • An even power in particular a square, a root function of the even power, in particular the square root of the squared sound signal, or a value function of the sound signal, in particular a value of the sound signal, can be used as the absolute value.
  • the absolute value is formed from the filtered sound signal, from which the absolute value signal is obtained.
  • the detected sound signal is integrated over an integration range within the detection range, from which an integral value is obtained. This advantageously enables a further reduction in the amount of data, with a value being obtained at the same time as the integral value, which reliably reproduces the essential information about the closing process, namely whether the closing process can be detected.
  • the fact that the integration area lies within the detection area means in particular that the integration area is at least a partial area of the detection area.
  • the recorded sound signal is integrated over the entire detection area, ie the integration area matches or is identical to the detection area.
  • the filtered sound signal is integrated over the integration range, from which the integral value is obtained.
  • the magnitude signal is integrated over the integration range, from which the integral value is obtained.
  • the magnitude signal obtained from the filtered sound signal is preferably integrated over the integration range, from which the integral value is obtained.
  • the integral value is compared with a predetermined threshold value. The at least one functional state of the internal combustion engine is found to be incorrect if the integral value falls below the predetermined threshold value. The at least one functional state of the internal combustion engine is found to be in order if the integral value reaches or exceeds the predetermined threshold value. By comparing the integral value with the predetermined threshold value, it can be decided in particular whether the sound signal could be detected or not.
  • the predetermined threshold value is thus advantageously selected in particular such that the sound signal was reliably detected when the integral value reaches or exceeds the predetermined threshold value, while it can be assumed that the sound signal was not detected when the integral value falls below the predetermined threshold value. If the sound signal was not detected, either the knock sensor is defective or defective or not connected to the control unit at all, or alternatively the valve clearance of the gas exchange valve has been used up so that it no longer closes completely.
  • the predetermined threshold value is advantageously determined once for a specific type of internal combustion engine or alternatively also for the individual internal combustion engine and is preferably stored in the control unit of the internal combustion engine.
  • an alarm signal is output and/or the internal combustion engine is switched off—particularly automatically.
  • an alarm signal is understood to mean, in particular, a visual, acoustic and/or other warning that can be perceived by the operator of the internal combustion engine.
  • a time profile of the sound signal is obtained from the sound signals recorded one after the other.
  • the at least one functional state of the internal combustion engine is evaluated based on the time profile of the sound signal.
  • a time profile of the plurality of sound signals or - in short - of the sound signal is understood as the time development of the recorded sound signal over the plurality of successive recordings, in particular in contrast to a time profile within the detection area.
  • the course over time thus allows in particular an assessment of how the sound signal develops from one detection event to the next detection event or over a plurality of detection events.
  • the at least one functional state of the internal combustion engine is evaluated based on the time profile of the integral value.
  • the associated integral value is formed for each recorded sound signal, and its time profile is used to evaluate the at least one functional state.
  • an assessment is made as to whether the integral value falls below the predetermined threshold value at any point in time.
  • the at least one functional state is found to be out of order if the integral value falls below the predetermined threshold value for a predetermined limit period of time.
  • a suitable definition of the predetermined limit time period can advantageously prevent a random, short-term outlier from leading to an incorrect evaluation of the functional state.
  • the at least one functional state is found to be in order, in particular, if the integral value falls below the predetermined threshold value for a shorter time than the predetermined limit time period.
  • each combustion chamber is preferably assigned a separate structure-borne noise sensor, which detects the corresponding sound signal for the associated combustion chamber.
  • This is also beneficial for monitoring knocking combustion, which can also occur individually in the combustion chamber.
  • the functionality of each knock sensor can now be carried out individually for each combustion chamber.
  • at least one gas exchange valve can be monitored for valve play that has been used up.
  • control unit for an internal combustion engine that is set up to carry out a method according to the invention or a method according to one or more of the embodiments described above.
  • control device In connection with the control device, the advantages that have already been explained in connection with the method are realized in particular.
  • the control device preferably has at least one interface for connection to at least one structure-borne sound sensor, in particular a knock sensor.
  • the object is also achieved by creating an internal combustion engine that has at least one combustion chamber that is assigned a gas exchange valve.
  • the internal combustion engine also has at least one structure-borne noise sensor assigned to the combustion chamber.
  • the internal combustion engine has a control unit according to the invention or a control unit according to one or more of the embodiments described above.
  • the control unit is operatively connected to the at least one structure-borne noise sensor.
  • the internal combustion engine has a plurality of combustion chambers, with each combustion chamber being assigned at least one gas exchange valve and one structure-borne noise sensor.
  • the control unit is operatively connected to the structure-borne noise sensors and set up to monitor the at least one functional state of the internal combustion engine for each individual combustion chamber.
  • the internal combustion engine is designed as a reciprocating piston engine. In another preferred embodiment, the internal combustion engine is designed as a rotary piston engine. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is designed as a gas engine, in particular as a stationary gas engine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine with an exemplary embodiment of a control device
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a method for monitoring the operation of an internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second embodiment of a method for monitoring the operation of an internal combustion engine.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an internal combustion engine 1 with an exemplary embodiment of a control unit 3.
  • the internal combustion engine 1 has at least one combustion chamber 5 in which, in a preferred embodiment, a piston 7 is arranged such that it can be lifted.
  • a piston 7 is arranged such that it can be lifted.
  • the internal combustion engine 1 can also be designed as a rotary piston engine or in some other suitable manner.
  • At least one gas exchange valve 9 is assigned to the combustion chamber 5 , with an intake valve 11 and an outlet valve 13 being shown here as gas exchange valves 9 in particular.
  • combustion chamber 5 is assigned a structure-borne sound sensor 15 that is operatively connected to control unit 3 .
  • the internal combustion engine 1 has a plurality of combustion chambers 5--in particular identically designed--wherein in particular each combustion chamber 5 is assigned at least one gas exchange valve 9 and one structure-borne noise sensor 15. Structure-borne noise sensors 15 are each functionally connected to control unit 3 .
  • Control unit 3 is set up, in particular, to carry out a method for monitoring the operation of internal combustion engine 1, which is described in more detail below in connection with Figures 2 and 3.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a method for monitoring the operation of an internal combustion engine 1, in particular the internal combustion engine 1 according to FIG.
  • a sound signal is at least partially detected during operation of the internal combustion engine 1 by means of the structure-borne noise sensor 15 during a closing process of the gas exchange valve 9, in particular the intake valve 11.
  • At least one functional state of internal combustion engine 1 is then evaluated on the basis of the recorded sound signal, with the at least one functional state of internal combustion engine 1 being selected from a group consisting of a state of gas exchange valve 9 and a state of structure-borne noise sensor 15.
  • the sound signal is preferably detected in a detection range from 240° CA to 135° CA, preferably from 225° CA to 135° CA, preferably from 210° CA to 150° CA, before a top dead center of the piston associated with an ignition point 7 of the internal combustion engine 1 is detected.
  • the sound signal is preferably filtered using a low-pass filter, from which a filtered sound signal is obtained.
  • an absolute value of the recorded sound signal, in particular of the filtered sound signal, is preferably formed, from which an absolute value signal is obtained.
  • the detected sound signal in particular the filtered sound signal, preferably the magnitude signal obtained in the third step S3, is integrated over an integration range within the detection range, from which an integral value IW is obtained.
  • the integral value IW is preferably compared with a predetermined threshold value SW in a fifth step S5, with a check being made in particular to determine whether the integral value IW falls below the predetermined threshold value SW.
  • the at least one functional state of the internal combustion engine 1 is found to be in order, and the method is preferably continued in the first step S1.
  • the method is preferably carried out continuously while the internal combustion engine 1 is in operation.
  • a plurality of sound signals for the same combustion chamber 5 of internal combustion engine 1 are recorded in this way one after the other, it being possible for the at least one functional state of internal combustion engine 1 to be evaluated based on the progression over time, in particular of integral value IW.
  • an alarm signal is preferably output in a sixth step S6, or the internal combustion engine 1 is switched off.
  • the structure-borne noise sensor 15 is defective or not correctly connected to the control unit 3, or that a valve clearance of the gas exchange valve 9, in particular of the inlet valve 11, has been used up so that it no longer closes completely.
  • the sixth step S6 is not already initiated when it is determined for the first time that the integral value IW falls below the predetermined threshold value SW; Rather, the method is preferably initially continued with the first step S1, and it is additionally checked in the fifth step S5 whether the integral value IW has already fallen below the predetermined threshold value SW for at least a predetermined limit time period GZ, and only if this is also the case Condition is met, the sixth step S6 is performed.
  • a plurality of sound signals for the same combustion chamber 5 of internal combustion engine 1 are recorded one after the other, with the at least one functional state of internal combustion engine 1 being evaluated using the time profile of the recorded sound signals, in particular the integral values IW.
  • the method can be carried out in parallel or sequentially for a plurality of combustion chambers 5 of the internal combustion engine 1, with a sound signal preferably being recorded separately for each combustion chamber 5, and with the at least one functional state of the internal combustion engine 1 being evaluated individually for each combustion chamber.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second embodiment of a method for monitoring the operation of an internal combustion engine 1.
  • a plurality of combustion chambers 5, namely a predetermined number N of combustion chambers 5, of the internal combustion engine 1 are monitored sequentially.
  • a control variable i is initialized, preferably with the initial value zero.
  • step S7 the method described above, in particular with the steps S1 to S6 described in connection with FIG.
  • the running variable i is then incremented in an eighth step S8.
  • a ninth step S9 it is checked in a ninth step S9 whether the value of the running variable i corresponds to the number N of combustion chambers 5 . If this is not yet the case, the method continues in the seventh step S7. If, on the other hand, the value of the running variable i corresponds to the number N of combustion chambers 5, the method is either terminated or—as shown here—in a preferred embodiment continued with the initial step SO, so that the method is carried out continuously while the internal combustion engine 1 is in operation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine (1), wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine (1) ein Schallsignal zumindest teilweise während eines Schließvorgangs eines Gaswechselventils (9) der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, wobei anhand des erfassten Schallsignals wenigstens ein Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) bewertet wird, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Zustand des Gaswechselventils (9) und einem Zustand eines zu Erfassung des Schallsignals verwendeten Körperschallsensors (15).

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine, Steuergerät, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens, und Brennkraftmaschine mit einem solchen Steuergerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine, ein Steuergerät, das eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens, und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Steuergerät.
Zum Schutz von Brennkraftmaschinen werden insbesondere Körperschall Sensoren als Klopfsensoren eingesetzt, insbesondere um klopfende Verbrennungen zu erkennen und daraufhin Maßnahmen zu deren Verhinderung zu ergreifen. Fällt ein solcher Klopfsensor beispielsweise durch einen Defekt, einen Kabelbruch oder eine mangelhafte oder sogar fehlende Verbindung des Klopfsensors mit einem Steuergerät der Brennkraftmaschine aus, ist die entsprechende Schutzfunktion nicht mehr gegeben, und die Brennkraftmaschine kann durch klopfende Arbeitsspiele beschädigt werden. Problematisch ist, dass ein Ausfall eines Klopfsensors nicht einfach zu detektieren ist, da diese Sensoren funktions- und bauartbedingt typischerweise keine definierte Fehlerspannung ausgeben. Als weitere Schwierigkeit tritt hinzu, dass Arbeitsspiele ohne klopfende Verbrennung, das heißt insbesondere mit regulärer Verbrennung, in einem Klopfsensor ein Signal hervorrufen, welches kaum von dem Signal eines defekten Klopfsensors bei klopfender Verbrennung unterschieden werden kann. Es bedarf daher einer Möglichkeit, die Funktionsfähigkeit von Klopfsensoren auf andere Weise zu überwachen.
Zugleich bringt es erhebliche Gefahren für eine Brennkraftmaschine mit sich, wenn ein Ventilspiel eines einem Brennraum zugeordneten Gaswechselventils aufgebraucht ist, was zur Folge hat, dass der Brennraum zu keinem Zeitpunkt innerhalb eines Arbeitsspiels dicht geschlossen ist. Es besteht daher Bedarf an einer insbesondere einfachen und kostengünstigen Möglichkeit, ein nicht mehr vorhandenes oder kaum noch bestehendes Ventilspiel im Betrieb der Brennkraftmaschine detektieren zu können, sodass ein Betreiber derselben rechtzeitig gewarnt werden kann. Unter wirtschaftlichen und funktionalen Gesichtspunkten wäre es darüber hinaus von großem Vorteil, wenn die gleiche Vorgehensweise einerseits zur Überwachung der Klopfsensoren der Brennkraftmaschine und andererseits zur Überwachung der Ventilspiele eingesetzt werden könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine, ein Steuergerät, das eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens, und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Steuergerät zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert, vorzugsweise vermieden sind.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Schallsignal zumindest teilweise während eines Schließvorgangs eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine erfasst wird. Insbesondere wird das Schallsignal während des Schließvorgangs des Gaswechselventils erfasst. Anhand des erfassten Schallsignals wird wenigstens ein Funktionszustand der Brennkraftmaschine bewertet, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Zustand des Gaswechselventils und einem Zustand eines zu Erfassung des Schallsignals verwendeten Körperschallsensors. Die Erfinder haben erkannt, dass während des Schließens eines Gaswechselventils, insbesondere bei dessen Anschlag an einem Ventilsitz, ein prägnantes Schallsignal hervorgerufen wird, das vorteilhaft genutzt werden kann, um den Betrieb der Brennkraftmaschine mit Blick auf die Funktionsfähigkeit eines Körperschall sensors, insbesondere eines Klopfsensors, und/oder mit Blick auf ein Ventilspiel des Gaswechselventils zu überwachen. Das entsprechende Schallsignal tritt bei ausreichendem Ventilspiel in jedem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine und bei jedem Brennraum unabhängig von anderen Funktionsparametern, insbesondere unabhängig von der Verbrennung in dem Brennraum, auf. Kann das Schall signal durch den Körperschall sensor nicht detektiert werden, kommen dafür nur zwei Gründe infrage: Entweder weist der Körperschall sensor einen Defekt oder eine mangelhafte Verbindung mit einem Steuergerät der Brennkraftmaschine auf, oder das Ventilspiel für das Gaswechselventil ist aufgebraucht, sodass es nicht mehr vollständig schließt. In beiden Fällen bedarf es einer geeigneten Reaktion, da der weitere Betrieb der Brennkraftmaschine mit Risiken verbunden ist. Somit können zuverlässig die Funktionsfähigkeit des Körperschallsensors und/oder das Ventilspiel einfach und kostengünstig - insbesondere mit einer gleichen Vorgehens weise - überwacht werden.
Als Schallsignal wird insbesondere ein Körperschall signal erfasst. Dieses Körperschallsignal breitet sich insbesondere durch den Ventilkörper hindurch aus, sodass der Körperschall sensor dieses Signal durch den Ventilkörper hindurch erfassen kann und ein Einbringen des Körperschall sensors in ein Inneres des Gaswechselventils nicht erforderlich ist. Es ist insbesondere möglich, das Schallsignal, insbesondere das Körperschallsignal, an einem anderen Teil der Brennkraftmaschine zu erfassen, insbesondere an einem Kurbelgehäuse und/oder einem Zylinderkopf. Vorzugsweise wird das Schallsignal, insbesondere das Körperschallsignal, in Form einer elektrischen Spannung, insbesondere Wechsel Spannung, erfasst. Ganz besonders wird hierbei die Ausgangsspannung des Körperschallsensors, insbesondere als
Wechsel Spannung, erfasst. Die Eigenschaft eines Körperschallsensors, eine Wechsel Spannung auszugeben, ist insbesondere ein Grund dafür, dass der Körperschall sensor nicht in einfacher Weise bei Auftreten eines Defekts eine vorbestimmte Fehlerspannung ausgeben kann.
Unter einem Gaswechselventil wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnetes Ventil verstanden, welches eingerichtet ist, um ein Gas oder Gasgemisch in den Brennraum einzulassen oder aus dem Brennraum abzuleiten. Insbesondere ist das Gaswechselventil ein Einlassventil oder ein Auslassventil. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gaswechselventil ein Einlassventil.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schallsignal zumindest teilweise während des Schließvorgangs eines Einlassventils der Brennkraftmaschine erfasst wird. Insbesondere wird das Schallsignal während des Schließvorgangs des Einlassventils erfasst. Das Gaswechselventil ist also insbesondere ein Einlassventil. Der Schließvorgang des Einlassventils eignet sich dabei in besonderer Weise für die hier beschriebene Überwachung des Betriebs der Brennkraftmaschine. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schallsignal in einem - ersten - Erfassungsbereich von 240 Grad Kurbelwellenwinkel (° KW) bis 135° KW vor einem einem Zündzeitpunkt zugeordneten oberen Totpunkt eines Kolbens der Brennkraftmaschine erfasst. Insbesondere in diesem Erfassungsbereich kann das Schließen des Einlassventils bei bestehender Funktionsfähigkeit des Körperschallsensors und ausreichendem Ventilspiel sicher detektiert werden. Der dem Zündzeitpunkt zugeordnete obere Totpunkt des Kolbens wird auch als Zünd-OT (ZOT) bezeichnet, insbesondere in Abgrenzung zu einem einem Gas-Auslasstakt zugeordneten oberen Totpunkt des Kolbens.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Schallsignal in einem Erfassungsbereich von 225° KW bis 135° KW, vorzugsweise von 210° KW bis 150° KW vor dem Zünd-OT erfasst. Insbesondere in diesem Erfassungsbereich kann das Schließen des Einlassventils bei bestehender Funktionsfähigkeit des Körperschallsensors und ausreichendem Ventilspiel sicher detektiert werden, wobei zugleich der Erfassungsbereich vorteilhaft eingeschränkt ist, um das Datenaufkommen zu reduzieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Schallsignal des Körperschall sensors zusätzlich in einem - zweiten - Erfassungsbereich erfasst, in dem eine klopfende Verbrennung erwartet wird, insbesondere in einem Bereich von 0° KW bis 50° KW nach dem Zünd-OT. Auf diese Weise wird der Körperschallsensor vorteilhaft eingesetzt, um klopfende Verbrennungen zu detektieren. Der Körperschall sensor wird also insbesondere als Klopfsensor verwendet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erfasste Schallsignal mittels eines Tiefpassfilters gefiltert wird, woraus ein gefiltertes Schallsignal erhalten wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein rauscharmes oder rauschreduziertes Signal erhalten, welches bei reduzierter Datenmenge die wesentliche Information über den Schließvorgang des Gaswechselventils umfasst.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Betragsgröße des erfassten Schallsignals, gebildet wird, woraus ein Betragssignal erhalten wird. Diese Vorgehensweise reduziert zum einen vorteilhaft weiter die zu verarbeitende Datenmenge bei gleichzeitiger Beibehaltung der wesentlichen Information des Schallsignals über den Schließvorgang, zum anderen ermöglicht die Bildung der Betragsgröße vorteilhaft im Anschluss eine Integration des Schallsignals ohne Informationsverlust.
Unter einer Betragsgröße des erfassten Schallsignals wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine Größe verstanden, die unter Wegfall eines Vorzeichens des Schallsignals mit der absoluten Größe des Schallsignals korreliert. Als Betragsgröße kann insbesondere eine gerade Potenz, insbesondere ein Quadrat, eine Wurzelfunktion der geraden Potenz, insbesondere die Quadratwurzel des quadrierten Schallsignals, oder eine Betragsfunktion des Schallsignals, insbesondere ein Betrag des Schallsignals, verwendet werden.
In einer Ausführungsform wird die Betragsgröße von dem gefilterten Schallsignal gebildet, woraus das Betragssignal erhalten wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erfasste Schallsignal über einen Integrationsbereich innerhalb des Erfassungsbereichs integriert wird, woraus ein Integralwert erhalten wird. Dies ermöglicht vorteilhaft eine weitere Reduzierung der Datenmenge, wobei mit dem Integralwert gleichzeitig ein Wert erhalten wird, der die wesentliche Information über den Schließvorgang, nämlich ob der Schließvorgang detektiert werden kann, zuverlässig wiedergibt.
Dass der Integrationsbereich innerhalb des Erfassungsbereichs liegt, bedeutet im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere, dass der Integrationsbereich zumindest ein Teilbereich des Erfassungsbereichs ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erfasste Schall signal über den gesamten Erfassungsbereich integriert wird, das heißt dass der Integrationsbereich mit dem Erfassungsbereich übereinstimmt beziehungsweise identisch ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das gefilterte Schallsignal über den Integrationsbereich integriert, woraus der Integralwert erhalten wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das Betragssignal über den Integrationsbereich integriert, woraus der Integralwert erhalten wird. Insbesondere wird bevorzugt das aus dem gefilterten Schallsignal erhaltene Betragssignal über den Integrationsbereich integriert, woraus der Integralwert erhalten wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Integralwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird. Der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine wird für nicht in Ordnung befunden, wenn der Integralwert den vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine wird für in Ordnung befunden, wenn der Integralwert den vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Durch den Vergleich des Integralwerts mit dem vorbestimmten Schwellenwert kann insbesondere entschieden werden, ob das Schallsignal detektiert werden konnte oder nicht. Der vorbestimmte Schwellenwert ist somit vorteilhaft insbesondere so gewählt, dass das Schallsignal sicher detektiert wurde, wenn der Integralwert den vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, während davon ausgegangen werden kann, dass das Schallsignal nicht detektiert wurde, wenn der Integralwert den vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Wurde das Schallsignal nicht detektiert, ist entweder der Klopfsensor defekt, oder mangelhaft oder auch gar nicht mit dem Steuergerät verbunden, oder es ist alternativ das Ventilspiel des Gaswechselventils aufgebraucht, sodass dieses nicht mehr vollständig schließt.
Der vorbestimmte Schwellenwert wird vorteilhaft einmalig für einen bestimmten Typ Brennkraftmaschine oder alternativ auch für die individuelle Brennkraftmaschine ermittelt und bevorzugt in dem Steuergerät der Brennkraftmaschine hinterlegt.
Wird der Funktionszustand der Brennkraftmaschine für nicht in Ordnung befunden, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Alarmsignal ausgegeben, und/oder die Brennkraftmaschine wird - insbesondere automatisch - abgestellt. Unter einem Alarmsignal wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine optische, akustische und/oder anderweitig von dem Betreiber der Brennkraftmaschine wahrnehmbare Warnung verstanden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Schallsignalen für einen selben Brennraum der Brennkraftmaschine - insbesondere in einer Mehrzahl von Arbeitsspielen - zeitlich nacheinander erfasst werden. Aus den zeitlich nacheinander erfassten Schallsignalen wird insbesondere ein zeitlicher Verlauf des Schallsignals erhalten. Der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine wird anhand des zeitlichen Verlaufs des Schallsignals bewertet. Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschine zum einen dauerhaft überwacht werden, zum anderen kann eine zeitliche Entwicklung der Funktion der Brennkraftmaschine beobachtet werden.
Unter einem zeitlichen Verlauf der Mehrzahl von Schallsignalen oder auch - kurz gefasst - des Schallsignals wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre die zeitliche Entwicklung des erfassten Schallsignals über die Mehrzahl zeitlich nacheinander erfolgter Erfassungen hinweg verstanden, insbesondere in Abgrenzung zu einem zeitlichen Verlauf innerhalb des Erfassungsbereichs. Der zeitliche Verlauf erlaubt somit insbesondere eine Beurteilung, wie sich das Schallsignal von einem Erfassungsereignis zum nächsten Erfassungsereignis beziehungsweise über eine Mehrzahl von Erfassungsereignissen entwickelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine anhand des zeitlichen Verlaufs des Integralwerts bewertet. Es wird also insbesondere zu jedem erfassten Schallsignal der zugehörige Integralwert gebildet, und dessen zeitlicher Verlauf wird zur Bewertung des wenigstens einen Funktionszustands herangezogen. Dabei wird insbesondere beurteilt, ob der Integralwert zu irgendeinem Zeitpunkt den vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.
In einer Ausführungsform wird der wenigstens eine Funktionszustand als nicht in Ordnung befunden, wenn der Integralwert den vorbestimmten Schwellenwert für eine vorbestimmte Grenz-Zeitdauer unterschreitet. Durch geeignete Definition der vorbestimmten Grenz-Zeitdauer kann vorteilhaft ausgeschlossen werden, dass ein zufälliger, kurzfristiger Ausreißer zu einer fehlerhaften Bewertung des Funktionszustands führt. Demgegenüber wird der wenigstens eine Funktionszustand insbesondere als in Ordnung befunden, wenn der Integralwert den vorbestimmten Schwellenwert für eine kürzere Zeit als die vorbestimmte Grenz-Zeitdauer unterschreitet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen überwacht wird. Für jeden Brennraum wird separat ein Schallsignal erfasst. Der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine wird brennraumindividuell bewertet. Insbesondere ist bevorzugt jedem Brennraum ein separater Körper schall sensor zugeordnet, der das entsprechende Schall signal für den zugeordneten Brennraum erfasst. Dies ist zugleich vorteilhaft für die Überwachung auf klopfende Verbrennungen, die ebenfalls brennraumindividuell erfolgen kann. Mithilfe des hier vorgeschlagenen Verfahrens kann nunmehr die Funktionsfähigkeit jedes Klopfsensors brennraumindividuell durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann für jeden Brennraum mindestens ein Gaswechselventil auf ein aufgebrauchtes Ventilspiel überwacht werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, das eingerichtet ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit dem Steuergerät verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Das Steuergerät weist bevorzugt mindestens eine Schnittstelle zur Verbindung mit mindestens einem Körperschallsensor, insbesondere Klopfsensor, auf.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum aufweist, dem ein Gaswechselventil zugeordnet ist. Die Brennkraftmaschine weist außerdem wenigstens einen dem Brennraum zugeordneten Körperschall sensor auf. Außerdem weist die Brennkraftmaschine ein erfindungsgemäßes Steuergerät oder ein Steuergerät nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf. Das Steuergerät ist mit dem wenigstens einen Körperschallsensor wirkverbunden. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren und dem Steuergerät erläutert wurden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Brennräumen auf, wobei jedem Brennraum jeweils mindestens ein Gaswechselventil und ein Körperschall sensor zugeordnet ist. Das Steuergerät ist mit den Körper schall Sensoren wirkverbunden und eingerichtet, um den wenigstens einen Funktionszustand der Brennkraftmaschine brennraumindividuell zu überwachen.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Brennkraftmaschine als Hubkolbenmotor ausgebildet. In anderer bevorzugter Ausgestaltung ist die Brennkraftmaschine als Kreiskolbenmotor ausgebildet. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Brennkraftmaschine als Gasmotor, insbesondere als stationärer Gasmotor ausgebildet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Ausführungsbeispiel eines Steuergeräts;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine, und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Ausführungsbeispiel eines Steuergeräts 3.
Die Brennkraftmaschine 1 weist wenigstens einen Brennraum 5 auf, in dem in bevorzugter Ausgestaltung ein Kolben 7 hubbeweglich angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 1 kann aber auch als Kreiskolbenmotor oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.
Dem Brennraum 5 ist mindestens ein Gaswechselventil 9 zugeordnet, wobei hier insbesondere ein Einlassventil 11 und ein Auslassventil 13 als Gaswechselventile 9 dargestellt sind. Außerdem ist dem Brennraum 5 ein Körperschallsensor 15 zugeordnet, der mit dem Steuergerät 3 wirkverbunden ist.
Die Brennkraftmaschine 1 weist in bevorzugter Ausgestaltung eine Mehrzahl von - insbesondere identisch ausgebildeten - Brennräumen 5 auf, wobei insbesondere jedem Brennraum 5 jeweils wenigstens ein Gaswechselventil 9 und jeweils ein Körperschall sensor 15 zugeordnet ist. Die Körperschall Sensoren 15 sind jeweils mit dem Steuergerät 3 wirkverbunden. Das Steuergerät 3 ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines im Folgenden in Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 näher beschriebenen Verfahrens zum Überwachen des Betriebs der Brennkraftmaschine 1.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine 1, insbesondere der Brennkraftmaschine 1 gemäß Figur 1.
In einem ersten Schritt S1 wird im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ein Schallsignal mittels des Körperschall sensors 15 zumindest teilweise während eines Schließvorgangs des Gaswechselventils 9, insbesondere des Einlassventils 11, erfasst. Sodann wird anhand des erfassten Schallsignals wenigstens ein Funktionszustand der Brennkraftmaschine 1 bewertet, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine 1 ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Zustand des Gaswechselventils 9 und einem Zustand des Körperschall sensors 15.
Das Schallsignal wird in dem ersten Schritt S1 bevorzugt in einem Erfassungsbereich von 240° KW bis 135° KW, vorzugsweise von 225° KW bis 135° KW, vorzugsweise von 210° KW bis 150° KW, vor einem einem Zündzeitpunkt zugeordneten oberen Totpunkt des Kolbens 7 der Brennkraftmaschine 1 erfasst.
In einem zweiten Schritt S2 wird vorzugsweise das Schallsignal mittels eines Tiefpassfilters gefiltert, woraus ein gefiltertes Schallsignal erhalten wird.
Vorzugsweise wird in einem dritten Schritt S3 eine Betragsgröße des erfassten Schall signals, insbesondere des gefilterten Schallsignals gebildet, woraus ein Betragssignal erhalten wird.
Vorzugsweise wird in einem vierten Schritt S4 das erfasste Schallsignal, insbesondere das gefilterte Schallsignal, in bevorzugter Weise das in dem dritten Schritt S3 erhaltene Betragssignal, über einen Integrationsbereich innerhalb des Erfassungsbereichs integriert, woraus ein Integralwert IW erhalten wird. Vorzugsweise wird der Integralwert IW in einem fünften Schritt S5 mit einem vorbestimmten Schwellenwert SW verglichen, wobei insbesondere geprüft wird, ob der Integralwert IW den vorbestimmten Schwellenwert SW unterschreitet.
Wird in dem fünften Schritt S5 festgestellt, dass der Integralwert IW den vorbestimmten Schwellenwert SW nicht unterschreitet, wird der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine 1 für in Ordnung befunden, und das Verfahren wird vorzugsweise in dem ersten Schritt S1 fortgesetzt. Insbesondere wird das Verfahren bevorzugt fortlaufend während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt. Insbesondere wird auf diese Weise eine Mehrzahl von Schallsignalen für denselben Brennraum 5 der Brennkraftmaschine 1 zeitlich nacheinander erfasst, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine 1 anhand des zeitlichen Verlaufs insbesondere des Integralwerts IW bewertet werden kann.
Wird dagegen in dem fünften Schritt S5 festgestellt, dass der Integralwert IW den vorbestimmten Schwellenwert SW unterschreitet, wird bevorzugt in einem sechsten Schritt S6 ein Alarmsignal ausgegeben, oder die Brennkraftmaschine 1 wird abgestellt. In diesem Fall wird insbesondere darauf erkannt, dass entweder der Körperschall sensor 15 defekt oder nicht korrekt mit dem Steuergerät 3 verbunden ist, oder dass ein Ventilspiel des Gaswechselventils 9, insbesondere des Einlassventils 11, aufgebraucht ist, sodass dieses nicht mehr vollständig schließt.
In bevorzugter Ausgestaltung wird allerdings der sechste Schritt S6 nicht schon eingeleitet, wenn zum ersten Mal festgestellt wird, dass der Integralwert IW den vorbestimmten Schwellenwert SW unterschreitet; vielmehr wird das Verfahren bevorzugt zunächst mit dem ersten Schritt S1 fortgesetzt, und es wird zusätzlichen in dem fünften Schritt S5 geprüft, ob der Integralwert IW den vorbestimmten Schwellenwert SW bereits mindestens für eine vorbestimmte Grenz- Zeitdauer GZ unterschreitet, wobei erst dann, wenn auch diese Bedingung erfüllt ist, der sechste Schritt S6 durchgeführt wird. Auf diese Weise wird insbesondere eine Mehrzahl von Schallsignalen für denselben Brennraum 5 der Brennkraftmaschine 1 zeitlich nacheinander erfasst, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine 1 anhand des zeitlichen Verlaufs der erfassten Schallsignale, insbesondere der Integralwerte IW, bewertet wird. Das Verfahren kann parallel oder sequenziell für eine Mehrzahl von Brennräumen 5 der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt werden, wobei bevorzugt für jeden Brennraum 5 separat ein Schallsignal erfasst wird, und wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine 1 brennraumindividuell bewertet wird.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine 1. Dabei wird insbesondere eine sequenzielle Überwachung einer Mehrzahl von Brennräumen 5, nämlich einer vorbestimmten Anzahl N an Brennräumen 5, der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt.
In einem initialen Schritt SO wird eine Laufvariable i initialisiert, vorzugsweise mit dem Initialwert null.
In einem siebten Schritt S7 wird zunächst das zuvor beschriebene Verfahren, insbesondere mit den in Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Schritten S1 bis S6, für einen dem aktuellen Wert der Laufvariable i zugeordneten Brennraum 5 der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt. Im Anschluss wird die Laufvariable i in einem achten Schritt S8 inkrementiert.
Unter der impliziten Voraussetzung, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 noch nicht abgestellt ist, wird in einem neunten Schritt S9 geprüft, ob der Wert der Laufvariable i der Anzahl N der Brennräume 5 entspricht. Ist dies noch nicht der Fall, wird das Verfahren in dem siebten Schritt S7 fortgesetzt. Entspricht dagegen der Werte Laufvariable i der Anzahl N der Brennräume 5, wird das Verfahren entweder beendet, oder - wie hier dargestellt - in bevorzugter Ausgestaltung mit dem initialen Schritt SO fortgesetzt, sodass das Verfahren insbesondere fortlaufend während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt wird.
Auf diese Weise werden sequenziell bevorzugt alle Brennräume 5 der Brennkraftmaschine 1 überprüft.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine (1), wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine (1) ein Schall signal zumindest teilweise während eines Schließvorgangs eines Gaswechselventils (9) der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird, wobei anhand des erfassten Schallsignals wenigstens ein Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) bewertet wird, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Zustand des Gaswechselventils (9) und einem Zustand eines zur Erfassung des Schallsignals verwendeten Körperschallsensors (15).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schallsignal zumindest teilweise während des Schließvorgangs eines Einlassventils (11) der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schallsignal in einem Erfassungsbereich von 240° KW bis 135° KW, vorzugsweise von 225° KW bis 135° KW, vorzugsweise von 210° KW bis 150° KW, vor einem einem Zündzeitpunkt zugeordneten oberen Totpunkt eines Kolbens (7) der Brennkraftmaschine (1) erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erfasste Schallsignal mittels eines Tiefpassfilters gefiltert wird, woraus ein gefiltertes Schallsignal erhalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Betragsgröße des erfassten Schallsignals, vorzugsweise des gefilterten Schall signals, gebildet wird, woraus ein Betragssignal erhalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erfasste Schallsignal, vorzugsweise das gefilterte Schallsignal, vorzugsweise das Betragssignal, über einen Integrationsbereich innerhalb des Erfassungsbereichs integriert wird, woraus ein Integralwert (IW) erhalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Integralwert (IW) mit einem vorbestimmten Schwellenwert (SW) verglichen wird, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) für nicht in Ordnung befunden wird, wenn der Integralwert (IW) den vorbestimmten Schwellenwert (SW) unterschreitet, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) für in Ordnung befunden wird, wenn der Integralwert (IW) den vorbestimmten Schwellenwert (SW) erreicht oder überschreitet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Schallsignalen für einen selben Brennraum (5) der Brennkraftmaschine (1) zeitlich nacheinander erfasst werden, wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) anhand eines zeitlichen Verlaufs der erfassten Schallsignale, insbesondere des Integralwerts (IW), bewertet wird, wobei vorzugsweise der wenigstens eine Funktionszustand als nicht in Ordnung befunden wird, wenn der Integralwert (IW) den vorbestimmten Schwellenwert (SW) für eine vorbestimmte Grenz -Zeitdauer unterschreitet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betrieb einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Brennräumen (5) überwacht wird, wobei für jeden Brennraum (5) separat ein Schallsignal erfasst wird, und wobei der wenigstens eine Funktionszustand der Brennkraftmaschine (1) brennraumindividuell bewertet wird.
10. Steuergerät (3) für eine Brennkraftmaschine (1), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem Brennraum (5), dem ein Gaswechselventil (9) zugeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine (1) außerdem wenigstens einen dem Brennraum (5) zugeordneten Körperschall sensor (15) aufweist, und mit einem Steuergerät (3) nach Anspruch 10, wobei das Steuergerät (3) mit dem wenigstens einen Körperschallsensor (15) wirkverbunden ist.
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