专利名称：监测汽车的功能部件的方法
技术领域：
本发明涉及一种监测汽车的功能部件的方法，包括内燃机、具有弯 头、催化器、柴油碳黑颗粒过滤器、前消音器、中间消音器、末端消音 器、排气管和/或末端管的排气装置，以及具有进气消音器和/或进气管 的进气装置。
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WO 98/01 728公开了一种用于采集用于声学诊断试样的模拟测量 信号的装置。其中可借助于用于试样的振动传感器来采集模拟测量信 号。在计算机上装置标准的接口卡。该接口卡用于测量信号的数字化。 接通信号用于产生载波信号。该载波信号优选可通过串口输入。计算机 中的控制程序通过载波信号来接通和断开测量信号的输入。
DE 42 07 728 Al描述了 一种用于检测试件质量的方法。在该方法 中，待检测的试件通过外部的脉冲形的激励而发出声波。在该方法中， 发出的声波被记录在声音检测器中，并且在此方法中，在记录的声音的 基础上将试件划分成至少两个质量级。其中通过神经网络对试件的声谱 进行分级。
DE40 17 448 Al描述了 一种机器的机械特性的诊断方法，在该机器 中具有引起振动的转动部件。为了提供一种快速且可靠的可处理例行获 得的振动波形的方法，以诊断典型的机械场，于是将检测信号通过频率 变换方法从时域变换到频域，并且在频域内研究信号。
WO 96/13 011公开了 一种机器的振动监测系统。该系统包含微控制 器和待监测的机器。该机器包括至少一个转动的部件和至少一个用于将 机器的机械振动转换成对应的电信号的传感器，该电信号通过该微控制 器进行分析。
US 5 109 700描述了一种用于分析转动机器的方法以及一种装置。 其中，与转动的机器相连接的振动传感器检测机械的振动，并且生成相 应的电输出信号。该装置用于分析电信号、输出或者显示信号电平、转 动速度以及机械轴承的状态。
DE 198 31 457 Al描述了 一种用于采集汽车中的废气成分的辅助装 置，这些汽车没有系列地装备OBD技术。只要待监测的结构部件出故 障或者功能有故障，则激活仪表板上的信号灯，并且作为故障率存储起 来。已确定的故障功能例如可在以后的时刻通过标准化的接口在车间读 出，以便识别和排除故障。
在根据DE 199 16 927A1的发动机运行系统中，将排气管中的传感 器的信号在反馈回路内用作控制燃烧室中的空气燃料比。为此，由发动 机的控制器根据统计对排气部件传感器的信号进行分析，并且进行处理 用于对燃油喷射系统的控制。由此实现在实际状态和废气再处理装置及 其技术原因之间的适时反馈。
不管借助于OBD所获得的诊断参数是在以后的时刻或者是立即得 到利用，总是要求对这些参数进行评估。评估的核心是这些参数是否是 表述正常的或者有故障的状态。OBD系统通常具有预编程的特性曲线。 这个特性曲线用作以后的车载测量(On-Bord-Messung )和离车测量 (Off-Bord-Messung)的比较基础。在这种情况中，特别是对于具有相 应低的OBD阈值的低排放方案，在"正常"和"不正常"状态之间能 进行准确的区分是必要的。为此统计方法是一种合适的解决方案。
原则上已公开了用于分析诊断结果的统计方法，其中，与OBD有 关地已采用分级的方法。因此例如在已公开的OBD控制器中设置有分 级存储器。这些分级存储器通过标准化功能使得诊断结果的首先标准化 成为可能，以便以后按分级计数。另一功能是根据有表述特征的诊断参 数分级地存储最小的或者最大的诊断结果。
通过在DE44 34 197 C2中描述的OBD方法，也可诊断结构部件的 状态。在待监测的结构部件上设置传感器。这些传感器和电子发动机控 制系统处于功能连接。这些传感器的信号参数首先借助于标准化功能进 行标准化。为此建议了一些分级器，这些分级器为了使用简单可以设计 成固定分级器。优选这种诊断技术基于学习型分级器，其在使用具有已 公开的工作特性的基准传感器的情况下或者根据统计得到的参数得以 训练或者特性化。在这种情况中，在产生有功能能力的学习型分级器之 前，可能有必要运行多次决策回路。根据标准化功能所进行的标准化， 将诊断结果分配给分级存储器的分级。下面借助于分级，决定在使用分 析功能的情况下，可对被监测的结构部件的状况得出结论，其中，特别
是通过和阈值的比较来确定是"正常"或者"不正常，，。这种方法原则 上讲适用于汽车与排放相关的结构部件的车载诊断。在这种情况中，通 过将待标准化的信号参数和已存储的经统计得到的信号参数进行比较 而产生学习-分级器的做法，有利地减少了为对传感器进行分级所必需进 行调节的开发和试验费用。然而其缺点是，在分级存储器中仅能实现少 数的分级。因此在"正常"或"不正常"的评估之间作出准确的决策就 成问题了。由于诊断结果的偶然分散性，引起相关评估的其它不可靠 性。根据该文献中的说明，在分级存储器中优选地有三个级别可供使 用。这三个级别按"富油/正常/贫油，，状态描述燃料空气混合气的特征。
这对于废气传感器方面的使用虽然是足够了 ，但是对于继续进行的区分 或者对于其它结构部件则必须有更多的级别可供使用。
DE 101 55 647 Al公开了 一种OBD方法，该方法可改进对诊断结果 的分析。这特别是通过下述措施达到的，即在分类存储器中存储有足够 多的级别，并且因此实现对待监测的结构部件的尽可能准确的状态评 估。为此给分类存储器的每个级别分配加权系数。
最后，DE39 32 436A1公开了 一种用于在汽车的电子控制装置中诊 断故障的诊断装置，其中，电子控制装置具有用于采集汽车中不同的运 行状态的传感元件和测量传感器，以及用于存储由传感元件和测量传感 器所提供的数据的第一存储装置。具有控制部件的诊断仪也属于诊断装 置，在该控制部件中，设置有用于存储在电子控制器中进行故障诊断的 诊断程序的第二存储装置。此外还设置有用于显示诊断数据的显示部 件、用于将诊断运行方式输入到控制部件中的键盘，以及用于将诊断仪 和电子控制器连接的装置。存储诊断电子控制器的诊断程序的第二存储 装置被设置在诊断仪中，存储用于诊断电子控制器的诊断程序的第三存 储装置被设置在电子控制器中。在诊断仪中设置有确定设备，用于分别 有选择地指派电子控制器和诊断仪的主功能和副功能，以形成具有主导 设备和从属设备(主-从)的系统。在电子控制器中设置有根据诊断程 序诊断故障的装置，这些诊断程序是在引导运行时存储在存储装置中 的。
众所周知，汽车，特别是装备有内燃机的汽车包括有大量的部件， 在运行期间，这些部件要经受或多或少的高载荷和或多或少的磨损。因 此例如可能因为点火有误、阀门有误、燃油质量不合规格、发动机在错
误的载荷范围内运行、轴承有故障、进气设备和/或排气装置堵塞或者受 损等，而使发动机不均匀运行。排气装置有磨损，这些磨损是由废气的
高温、废气的脉动、由行驶引起的振动和腐蚀造成的。这可能导致管道 或者壳体的损坏，安装在消音器中的阻尼毛绒可能被吹出，柴油碳黑颗 粒过滤器可能过载或者被堵塞，废气催化器可能被破坏等。
汽车的进气装置也受到磨损。那些设置在汽车中的辅助设备，从发
电机到空调也会受磨损。
发明内容
本发明的任务是提供一种方法，借助于本方法可以监测汽车的功能部件。
这个任务通过具有下述步骤的方法得到完成
-在待监测的功能部件之一旁设置至少一个麦克风，
-在待监测的功能部件之一上设置至少一个脉冲传感器，
-在待监测的功能部件之一上设置至少一个应变片，
-在发动机上设置转速传感器，
-在麦克风、脉冲传感器、应变片和发动机上的转速传感器的输出 端采集电信号，
-借助于傅里叶分析来分析这些信号，并且将这些信号与声讯号进 行比较。
本发明根据这些部件发出的声信号来分析声特性。这些声音可能是 轴承发出的摩擦声或者发出的吱吱声，排气装置越来越响的脉冲声，进 气和/或排气装置中的哨声等。其中优点是，为将声信号变换为电信号， 可以使用简单的、价廉物美的、特别是工作可靠的麦克风、脉冲传感器、 和/或应变片形式的传感器。
为了对信号的好与坏作出更为精细的分析，同时可以设置转速传感
器。这种转速传感器将发动机转速传输到电子分析装置，因此信号的基 本频率始终是已知的。
可根据需要将这些传感器设置在进气装置、内燃机和排气装置的内 部或者外部。 "'
主要分析下述物理参数，但并不限于这些参数气体压力、气体速 度、机械振动、脉冲振幅和脉沖频率。
根据本发明的方法的改进方案，将至少一个热敏元件(Thermoelement) 设置在所属的功能部件之一上。 由此可以采集气体温度、壳体 温度、管道温度、轴承温度等。
根据本发明的改进方案，可将麦克风设置在发电机上。这样就可监 测发电4几轴岸义。
根据本发明的方案，可在空调设备上设置麦克风。这样就可以监测 空调设备功能的完好性。
根据本发明的方案，可在阀门控制链(Ventilsteuerkette )上设置麦 克风。这样就可监测阀门控制链的运行情况。
根据本发明的方案,可在楔形带上设置麦克风。这样就可监测楔形带 的运行情况。
为了接收待监测的功能部件的声信号，可以使用压电的测量传感器 (Messaufnehmer)。
也可替代地使用驻极体麦克风(Electret-Mikrofon )。 根据附图，借助于纯粹示意示出的汽车的实施例对本发明所述的方 法进行说明。
图1 本发明所述方法的一个实施例。
具体实施例方式
从图中可以看到内燃机l,在其后设置有排气装置10,并且在其前 面设置有进气装置20。进气装置20包括至少一个进气消音器22和进气 管21。排气装置10包括弯管11、废气催化器和/或柴油碳黑颗粒过滤器 12、前管13、中间消音器14、连接管15、末端消音器16和末端管17。
为了能对这些功能部件的声特性，包括机械振动进行采集，在进气 消音器22的旁边设置有麦克风31、 32,优选地设置压电的或者驻极体
麦克风。
将脉冲传感器41安置到进气管21中。
由定位在发动机1旁边的麦克风33和安装到发动机内的脉冲疾感 器51来接收内燃机1的声信号。
将脉冲传感器42安置到排气装置10的弯管11中。
废气催化器或者柴油碳黑颗粒过滤器12的声信号由设置在其旁边
的麦克风34采集。
将脉沖传感器43安置到前管13中。
中间消音器14的声信号由设置在该消音器14旁的麦克风35和安 置到消音器14中的脉冲传感器44接收。
排气管15的声信号由装入的脉冲传感器45采集。 脉冲传感器46采集末端消音器16的声音。 末端管17的排气口噪音由设置在它旁边的麦克风36采集。 所有这些传感器的信号以及应变片、温度传感器等形式的其它传感 器的信号，在计算装置2中经过傅里叶变换，然后与存储在计算装置中 的声讯号进行比较。识别出有偏差，通过加权系数进行加权，并且结合 成总图。这个总图包括有发动机的运行特性、进气装置的声学特性、排 气装置的声学特性和金属部件和轴承的机械完好性。
权利要求
1.用于监测汽车功能部件的方法，包括-内燃机(1)；-排气装置(10)，具有--弯头(11)，--催化器(12)，--柴油碳黑颗粒过滤器，--前消音器，--中间消音器(14)，--末端消音器(16)，--排气管(13、5)，--和/或末端管(17)，-进气装置(20)，具有--进气消音器(22)，--和/或进气管(21)，其特征在于下述步骤-在待监测的功能部件(1、10、20)之一旁设置至少一个麦克风(31、3 1...36)，-在待监测的功能部件(1、10、20)之一上设置至少一个脉冲传感器(41、42...46)，-在待监测的功能部件(1、10、20)之一上设置至少一个应变片，-在发动机(1)上设置转速传感器(51)，-在所述麦克风(31...36)、脉冲传感器(41...46)、应变片以及发动机(1)上的转速传感器(51)的输出端采集电信号，-借助于傅里叶分析来分析所述信号，并且将这些信号和声讯号进行比较。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于下述步骤-在待监测的功能部件(1、 10、 20)之一上设置至少一个热敏元件。
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于具有下述步骤 -在发电机上设置麦克风。
4. 按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于下述步 -在空调设备上设置麦克风。
5. 按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于下述步骤-在阀门控制链上设置麦克风。
6. 按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于下述步骤-在楔形带上设置麦克风。
7. 按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于下述步骤-使用压电的测量传感器。
8. 按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于下述步骤-使用驻极体麦克风。
全文摘要
本发明提出一种用于监测汽车功能部件的方法。为此在待监测的功能部件(1、10、20)之一上或者旁边设置麦克风(31、32、33、34、35、36)、脉冲传感器(41、42、43、44、45、46)、应变片和转速传感器(51)。采集麦克风、脉冲传感器、应变片和转速传感器的电信号，借助于傅里叶分析进行分析，并且与声讯号进行比较。
文档编号G01M15/00GK101206159SQ20071019938
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者P·加西阿 申请人:海因里希·吉勒特有限责任公司