用于诊断内燃机的方法
专利汇可以提供用于诊断内燃机的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于诊断 内燃机 (1)的方法，该内燃机具有至少一个附属于该内燃机(1)的麦克 风 (7)，其中接收内燃机(2)的声音并且转换成电 信号 。使用代表声音的 电信号 用于诊断内燃机(1)的运行状态。，下面是用于诊断内燃机的方法专利的具体信息内容。
1.一种用于诊断内燃机(1)的方法，该内燃机具有至少一个附属 于该内燃机(1)的麦克风(7)，其中接收内燃机(2)的声音并转换 成电信号，其特征在于，将代表声音的电信号用于诊断内燃机(1)的 运行状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述麦克风附属于排气 设备。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述麦克风(7) 是用于排气设备的主动声音影响的装置的一部分。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述麦克风(7) 的原始数据实现运行状态的诊断，该原始数据通过用于排气设备的主动 声音影响的装置的控制器(4)处理过。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过将代 表着排气设备(2)的声音的电信号与所期望的电信号相比较实现运行 状态的诊断，其中在代表着排气设备(2)的声音的电信号与所期望的 电信号的偏差大于极限值时，识别为内燃机(1)的运行状态偏离于理 论状态。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述内燃 机(1)的运行状态的诊断包括识别燃烧断火。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当排气脉冲的振幅(A) 在确定的时间间隔(Δt)内小于所期望的最小振幅(A_min)时，识别 为燃烧断火。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述内燃 机运行状态的诊断包括监控气体交换阀的打开和关闭。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述内燃机运行状态的 诊断包括对至少一个气缸在该气缸的气缸关闭期间气体交换阀处于关 闭进行监控。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当排气脉冲的振幅(A) 在确定时间间隔(Δt)内大于所期望的最大振幅(A_max)时，识别为 气体交换阀在气缸的气缸关闭期间错误地打开。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，由所 述电信号产生代表着该信号的噪声模型，将该噪声模型与表征特定故障 特性的噪声模型进行比较，其中求出表示代表着信号的噪声模型与表征 特性的噪声模型之间一致度的尺度，并且其中当该尺度位于容差范围以 外时，识别为表征特性的噪声模型所属的故障。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述噪声模型是在 积分变换、尤其是傅立叶变换的频率范围中电信号的频谱。
13.装置，尤其是用于内燃机的控制器，它用于执行如前述权利要 求1至8中任一项所述的方法。
14.具有在计算机中运行时用于执行如权利要求1至12中任一项 所述所有步骤的程序编码的计算机程序。
15.用于内燃机排气设备的主动声音影响的装置的用途，以执行如 权利要求1至12中任一项所述方法。
技术领域
本发明涉及一种用于诊断内燃机的方法、装置以及计算机程序，该 内燃机具有至少一个附属于该内燃机的麦克风。
背景技术
由EP 0 840 285已知用于内燃机主动排气消声的系统。这种系统例 如通过扬声器产生声音信号，它与排气设备产生的声音叠加并且补偿或 者在“声音设计(Sounddesign)”的意义上改变这个声音。系统的一部 分是用于接收由排气设备发出的声音(排气噪声)的麦克风。
发明内容
这个目标通过独立权利要求所述的方法、装置、计算机程序以及装 置用途得以实现。
这个目标尤其通过一种用于诊断内燃机的方法得以实现，该内燃机 具有至少一个附属于内燃机的麦克风，其中接收声音并且转换成电信 号，其中将代表着声音的电信号用于诊断内燃机的运行状态。运行状态 的诊断包括识别内燃机单个结构部件或组件的损伤，以及监控内燃机的 实际状态是否对应于理论状态，例如是否正确地接受气缸关闭，参数如 喷射时刻和喷射时间、点火时刻和类似参数是否对应于理论参数。内燃 机优选设置在汽车里面。麦克风优选附属于排气设备。该麦克风优选是 用于排气设备的主动声音影响(aktive Schallbeeinflussung)的装置的一 部分。优选通过麦克风的原始数据实现运行状态的诊断，该原始数据通 过用于排气设备的主动声音影响的装置的控制器处理过。但是该麦克风 也可以设置在摩托车或汽车的其它位置上，优选在要被监控的内燃机附 近。所述处理可以包括数字化和/或滤波和/或转换频率范围。
优选规定，通过将代表着排气设备声音的电信号与所期望的电信号 相比较实现运行状态的诊断，其中在代表着排气设备的声音的电信号偏 离于所期望的电信号大于极限值时，识别为内燃机运行状态偏离于理论 状态。内燃机运行状态的诊断优选包括识别燃烧断火(Ver- brennungsaussetzer)。当排气脉冲的振幅在确定时间间隔内小于所期望 的最小振幅时，优选识别为燃烧断火。所述内燃机运行状态的诊断在另 一优选的实施例中包括监控气体交换阀的打开和关闭。所述内燃机运行 状态的诊断包括优选监控至少一个气缸在这个气缸的气缸关闭期间气 体交换阀关闭。当排气脉冲的振幅在确定时间间隔内大于所期望的最大 振幅时，优选识别为气体交换阀在气缸的气缸关闭期间错误地打开。
优选规定，由电信号产生代表该信号的噪声模型，将它与表征特定 故障特性的噪声模型进行比较，其中求出表示在代表着信号的噪声模型 与表征特性的噪声模型之间的一致度的尺度，并且当该尺度位于容差范 围以外时，识别为表征特性的噪声模型所属的故障。表示在代表着信号 的噪声模型与表征特性的噪声模型之间的一致度程度的尺度例如可以 是两个噪声模型的相关性或者可比较的静态参数。
所述噪声模型优选是电信号的频谱，在积分变换、尤其是傅立叶变 换的频率范围中。
上述目标也通过装置、尤其是用于内燃机的控制器得以实现，它构 造适用于执行按照本发明所述的方法。
上述目标也通过计算机程序得以实现，它具有在计算机中运行该程 序时用于执行按照本发明的方法所述的所有步骤的程序编码。
上述目标也通过用于内燃机排气设备的主动声音影响的以执行本 发明所述方法的装置用途得以实现。
附图说明
下面借助于附图详细描述本发明的实施例。附图中：
图1示出用于内燃机排气设备的主动声音影响的系统草图，
图2示出按照本发明的用于诊断内燃机的系统的细节图。
具体实施方式
按照本发明，为了诊断内燃机的运行状态，引入用于主动声音影响 的系统。尤其是这种用于主动声音影响的系统被用作监控内燃机单个气 缸的不燃烧。在此，在发动机控制器的诊断功能范围中监控燃烧断火。 这尤其是一个或多个气缸的燃烧停止，例如由于在内燃机点火系统范围 中的故障。另一方面能够有针对性地使单个气缸失效，即所谓的气缸关 闭。
图2示出按照本发明的系统的详细框图。内燃机1通过一个包括中 间消声器8的排气管15与终端消声器9连接。与图1所示一样，对终 端消声器9附设一个扬声器。如同图1的实施例一样，在终端消声器9 下游设置有麦克风，用于接收排气管10的排气口噪声。信号发生器11 根据发动机转速n产生排气脉冲的基频，为此可以利用曲轴传感器作为 同步化源。信号发射器11附加地产生一个所期望数目标多倍基频，所 谓的谐波。它们单独地通过数字滤波器在强度和相位上进行影响，在这 里示出的滤波器用于三个频率即基频和两个谐波，以标记符号12a、12b 和12c标出。滤波参数一方面根据运行点存储在控制器4里面，另一方 面他们通过一个执行适配算法的适配装置13进行更新，使得麦克风7 的信号与振幅的给定理论值14之间的偏差对于每个频率都最小。滤波 器12a至12c的输出信号输送到一个功率放大器5，该功率放大器控制 一个声转换器6，该声转换器例如可以是一个扬声器或者类似器件。适 配装置10的适配算法例如可以是一种平方评价标准的最小化，它通过 最小平方方法求解。
如果数字滤波器12a至12c的滤波参数理想地适配，并且使理论值 14置于零，这对应于在排气设备出口上实现最小噪音的调节目标，于是 声转换器的声信号几乎完全补偿单个气缸的排气脉冲。因此麦克风7的 输出信号几乎为零。作为燃烧断火的燃烧停止意味着对于这个气缸的明 显更低的排气脉冲振幅。但是对于完全燃烧的排气脉冲，声转换器6的 修正信号通过数字滤波器12a至12c的滤波参数确定，因此它们也通过 内燃机的运行点得到影响。因此在麦克风7上显示信号振幅。这个信号 现在可以通过已知的方法分析。已知的方法是超过一个可调节的阈值， 对于该阈值推断出燃烧断火。通过测量从内燃机的排气阀到麦克风7的 排气脉冲的运行时间来确定燃烧断火归属于某个特定气缸。这个运行时 间基本上通过废气温度和其对声速的影响来确定，即这个运行时间根据 运行点存储在控制器4中的特征曲线族里面，在已知发动机转速n时， 可以推断出燃烧断火的气缸。当排气脉冲的振幅A在一个确定的时间间 隔Δt内小于所期望的最小振幅A_min的时候，则识别为燃烧断火。
在另一改进方案中，使用用于监控气缸之一有针对性的失效的系 统。在此通过发动机控制器根据运行点使单个气缸不供给燃料。此外， 使内燃机的进气阀和排气阀(气体交换阀)保持关闭，用于减少由于压 缩做功引起的能耗。在理想情况下，断开的气缸不产生排气脉冲。滤波 器12a至12c的滤波参数现在可以由发动机控制器转换到取决于调节目 标的参数。如果调节目标是调节到最小的排气噪声，则对于断开的气缸 在声转换器6上无需输出信号。而如果排气噪声不通过气缸失效受到影 响，则使声转换器6将不燃烧的噪声添加到总噪声。
在上述两种情况下，如果排气阀不象由发动机控制器所要求的那样 保持关闭，则麦克风7上的信号偏离所期望的曲线。由此可以无需附加 传感器地监控排气阀控制器的特性。当排气脉冲的振幅A在确定的时间 间隔Δt期间大于所期望的最大振幅A_max时，则识别为气体交换阀在 气缸的气缸关闭期间错误地打开。
在本发明的另一实施例中，通过控制器例如通过快速傅立叶变换 (FFT)求得噪声频谱的信号分析。这种求得的噪声模型与存储的噪声 模型进行比较。在此可以使用神经网络或者简单的阈值询问。不同的噪 声模型和其时间归属对应于不同的故障原因：例如发动机爆燃、发动机 或车轮上的轴承损伤、喷射阀缺陷、高压泵上的缺陷；发电机缺陷，例 如三角带滑移、起动器缺陷、进气系统和排气系统上的泄漏；其它促动 器如节流阀促动器、次级空气泵促动器、次级空气系统促动器、油箱通 气阀促动器、排气阀促动器、排气止回阀促动器、吸管换接促动器上的 缺陷；主变速器和附属变速器上的磨损，例如对于自动变速箱、在分动 器或者差速器上的磨损；在发动机阀门驱动机构上的缺陷、涡轮机废气 门上的缺陷、涡轮机循环空气阀上的缺陷或者发动机风扇上或起动器上 或类似部件上的缺陷。
在所求得或测得的噪声模型与存储的噪声模型一致时，推断出附属 于所存储噪声模型的故障原因。
也可以选择在发动机滑移运行中执行诊断，因为不存在燃烧的干扰 噪声。同样在汽车静止状态执行诊断。在此有意识地控制内燃机的部件 或者在内燃机静止时汽车的其它部件，并且分析由部件模拟的噪声。同 样可以根据部件的噪声水平控制喷射阀。例如可以通过改变控制并由此 改变喷射量实现减少“噪声(Nagel)”，尤其是对于柴油发动机。即，这 样改变喷射控制，使得产生噪声降低。通过这种调节回路，例如也可以 补偿在使用寿命上的部件偏差。优选在滑移运行中也可以通过检测火花 塞的噪声监控点火。
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