CN101059100A - 用于检测噪声的信号图像的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测装置(1)中噪声的信号图像的装置，尤其是检测内燃机的运行噪声，包括声学耦合到该装置的传感器(8)用于检测噪声。提供一种滤波装置，通过该滤波装置，能够滤出预定范围频谱的噪声，以便产生信号图像。

Description

用于检测噪声的信号图像的装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测装置中的噪声尤其是运行噪声的信号图像或频谱的装置和方法。例如微裂缝的微事件产生噪声，该噪声能够被声学耦合到该装置的传感器检测到。该装置尤其是包括具有带活塞的结构以及气缸结构的内燃机，该气缸结构尤其是气缸插件，而活塞则在其中来回运动。该活塞可以装备有至少一个活塞环。

背景技术

JP61135939中公开了由声学传感器检测到在气缸套中滑动的活塞环的噪声。该信号和存储在所谓的裂缝探测单元中的频率数据进行比较。这里，通过产生振动以便进行故障检测，然后测量该振动从而检测出断裂的活塞环。此外，断裂活塞环的频率范围和微事件的特征频率范围相去甚远。

在EP-A-0706039中公开了一种用于监测滑动副的系统，它可以分别监测气缸插件的滑动对和活塞或活塞环的每点上的润滑膜和实际摩擦关系。

EP1505270中公开了一种用于通过传感器来确定润滑膜的局部状态的参数的装置和方法，该参数表示润滑膜的特征值，并且能够馈送到包括调节装置控制单元中，该控制单元控制润滑剂喷嘴，以便在气缸壁的运动表面上局部最优化该参数。EP1505270中还公开了采用传感器检测声振荡，即所谓的结构载振动声振荡。这里采用的测量原理是基于检测声振荡，即所谓的结构载振动声振荡，该声振荡由运行状态下的往复式活塞内燃机的多个部件产生。在该结构中，无源结构载振动声音传感器本身仅仅是一个检测器，例如压电检测器，通常是麦克风，其检测载往复式活塞内燃机中产生的结构载振动声波，然后将这些声波供给到控制单元，例如采用电信号的形式以便进一步评估。通过检测到的结构载振动声波图像中，可以获得关于例如载润滑膜的特征值的结论，尤其是关于载气缸壁的运动表面上的特定点的润滑膜的厚度。该结构载振动声波还能够指定为声波发射。它们是弹性应力的弹性波，例如因为往复式活塞内燃机的部件例如气缸、活塞、活塞环等等吸收应力能量然后再次发射该应力能量从而大幅度产生该弹性波。声波因此会例如因材料中应力突然变化而产生，尤其是出现例如微断裂、微裂缝的微事件或者出现自发显微材料形变时会产生声波。在气缸中，在通常至少部分包含金属或涂层金属的气缸壁、活塞、活塞环等等的运动表面中，如上以示例性方式命名的微事件的典型线性膨胀处于大约1微米至大约100微米的范围内，尤其是对于软钢或中硬度钢是10微米至大约100微米范围内，对于精细铝合金而言是1微米至大约10微米范围内。在该结构中，在裂纹扩展速度和声音速度之间存在差别，其中该声音速度就是在裂纹扩展时产生的声波的速度。前者处于50至600米/秒的范围内，而后者在金属中高达1000至3700米/秒的范围内。在本文中，还注意到，声音速度在空气中的传播速度量级要低于在金属中的传播速度量级，在空气中声波速度仅为300米/秒。尤其是对于铝或镍，声音速度值测得为3100至3200米/秒的范围内；对于铁或钒，声音速度值测得为3000至3100米/秒的范围内；对于铬或钼，声音速度值测得为3400至3600米/秒的范围内。对于铜，测得的声音平均速度较低，也就是大约2450米/秒。因此，假设构成上述部件的最大部分集合的合金声音速度优选处于金属专有范围内。考虑到可能会在材料中出现的阻尼，在该过程中产生的声波的振幅和/或频谱是微事件的强度、程度和类型的一个度量因素。因此声波非常直接地关联于例如微断裂、微裂缝的事件或者关联于自发显微材料形变，因此非常适合于在实际中对被检测目标的整个内部空间进行实时非损坏性检测，仅是该目标具有非常复杂的几何结构。

在金属中，声波发射的主要来源因此是非常频繁的塑料形变过程和损坏增长，例如材料中裂缝或断面的增长，其具有特征能量分布。其中，经过这些和其他过程能够产生称为脉冲的爆炸式声学事件，其中根据声源的类型和大小如何以及考虑的材料的声音速度，其通常包括从可听声频率到高超声波频率范围。在该过程中，声压缩波即纵波和横向平面波得以产生，该纵波和横波的频谱、平面度、传播速度、相对阻尼和相对强度能够提供关于微事件的信息。

发明内容

本发明的目的之一是，从信号图像确定关于噪声本身的特征信息。

然而，这种分析需要在其总精度内处理大量数据材料，而通常仅仅只有一部分是所需的数据材料。

因此，本发明的进一步目的是，减小由传感器提供的数据材料，以使得，一方面，处理过程得以简化和加速，另一方面，执行滤波以使得无关的数据材料不会进入处理过程中。

本发明的目的通过权利要求1来实现，权利要求1的主题涉及一种用于检测装置中噪声的信号图像的装置。尤其是，它是一种检测内燃机的运行噪声的装置。该装置包括声学耦合到该装置的传感器用于检测噪声。提供滤波装置，通过该滤波装置，能够滤出预定范围频谱的噪声，以便产生信号图像。

该装置例如能够用于内燃机，尤其是用于大型柴油机。这种内燃机包括至少一个活塞，其滑动式支承在气缸插件中。气缸插件的内表面形成为具有对应机械特性的滑动表面。活塞在气缸插件中前后运动，其中活塞表面沿气缸插件的表面滑动。为了避免活塞本身沿气缸插件的表面滑动，活塞通常包括至少一个活塞环，该活塞环形成和气缸插件相反的表面。在内燃机中使用的这种活塞环具有滑动表面，该滑动表面结合润滑剂能够形成气缸插件和活塞之间的密封。在一个实施例中，滑动表面尤其是位于活塞环的缘区。对于该滑动表面，至少能够部分预期磨损到最大磨损深度。通过滑动表面相对于气缸插件运动而产生噪音，其依赖于滑动性能，或者其甚至可以得出对滑动性能的结论。在活塞和/或活塞环的每次运动期间，这些噪音在传感器前面设置隔膜或者能够振荡的另一种装置例如尤其是压电装置进行振荡，从而能够检测到关于摩擦对偶的摩擦性质的、由传感器寄存的信息片，其中该摩擦对偶例如尤其是内燃机的气缸插件的活塞或活塞环。传感器尤其是固定传感器的一种有利布置是设置在气缸盖或气缸插件中，利用这种布置可以在任意所需位置连接压电结构类型的传感器，这是因为它尤其是可以通过粘接连接而连接到盖壁、气缸壁等等。从原理上讲，因此还可以将传感器连接到可移动部件，例如内燃机的活塞和/或活塞环。除了粘接连接之外，还可以将传感器设置在薄油层上以及利用可固定支架在上面按压它。尤其是，可以利用磁性装置来固定该支架。

噪音能够由传感器检测到，以使得能够由传感器检测到的声波能够变换成电输出信号。设置在传感器中的接收器因碰撞声波而设置为振荡。优选采用压电传感器，其中由结构载振动声波接收的振荡导致压电晶体偏振，由于在电路中存在电荷载体，所以该偏振会导致可测量的电压波动。在这种情况下，电压波动对应于碰撞声波的振幅的暂态连续。周期性电压波动因此在带宽内对应于碰撞声波形式的传感器输入信号。

根据第一实施例，为了处理传感器输入信号，该情况因此导致这样的情形，即，传感器输入信号的带宽基本上落入完全能够由传感器检测和处理的振荡的带宽内。因此，传感器输入信号的频谱基本上保持在输出信号中。

在第二种情况中，传感器输入信号的带宽大幅度超过在谐振频率区域内由传感器利用成分振幅检测和处理的振荡的带宽。这导致传感器输入信号的频谱变型，以使得位于该带宽内的信号接收更强的权重，而传感器输入信号随距本征频率范围的距离增加而愈加更弱的被接收。这导致传感器被赋予滤波功能，其对应于带通滤波器。

为了从气缸空间滤出引擎噪音，因此在优选实施例中，传感器能够寄存和处理信号的范围具有的带宽比传感器输入信号包括的带宽要小得多。有利的选择传感器的带宽，该带宽尤其是包括微事件特征信号频率。因为带通效应，因此基本上没有检测到大多数其他信号，或者分别接收到低权重以使得它们不进入信号评估，其中所述其他信号源自和测量相关的引擎房间中的其他噪音，并且所述其他信号的频率和能够振荡的传感器中的晶体的本征频率范围相去甚远。作为示例，可以提及流动噪音，该流动噪音因注入燃料需要开闭阀门而产生。这些声学信号大多数位于高频范围内。这些信号和源自微事件的信号大有不同，并且因此有助于声学引擎运行信号，其由带通滤波器滤出。相反，这些信号应当位于类似频率范围内，如果这些信号具有不和反常事件的周期信号重合的周期，则它们能够以简单方式来识别。在这种情况下，信号图像的长期比较能够提供清晰度，根据该清晰度，周期特性属于正常运行噪音，并且源自反常事件。如果它们的频谱对应地远离传感器的谐振频率，则它们不能由传感器转换成振荡。该传感器具有用于本征频率区域内的声学信号的灵敏度，该本征频率就是它的谐振频率。在优选实施例中，采用600kHz本征频率的传感器，其中测量范围基本上包括400至800kHz的范围。然而，还可以采用具有不同带宽的相当不同的范围。所选的本征频率能够位于低于600kHz的范围内，而且包括MHz范围，这根据引擎类型、尺寸大小、结构类型、采用的材料而定，而不光光是根据感兴趣的反常事件的类型而定。

通过传感器和/或评估单元的滤波功能能够产生信号图像，其表示和时间相关的接收频率的振幅的图像。在每一个时间点上，传感器寄存表示在测量空间中的该时间点上产生的噪音的多个频率的振幅。

根据权利要求2，滤波器装置制成用于对以可预定中心频率为中心的可预定频率范围进行滤波的带通滤波器。该带通滤波器包括电子带通滤波器和/或软件带通滤波器。除此之外或者结合这种带通滤波器，传感器形成为机械带通滤波器。如果传感器仅接收给定频率范围内的频率振幅，或者能够分别仅由这些振幅激励，该传感器本身被赋予滤波功能。在这种情况下，优选选择传感器，通过该传感器能够处理频率范围，并且该传感器属于上述振幅，并且认为是和被测量扰动测量相关的。如果频率范围内的声学信号的振幅是令人感兴趣的，传感器不能处理该声学信号，但是其仍然位于相关范围内，因此存在额外采用在另一频率范围内运行和/或具有另一带宽的传感器的可能性。如果因传感器的受限带宽而不可能测量所有相关声学信号，则能够采用具有不同振幅和/或带宽的本征频率的多个传感器。从原理上讲，带通的区域内的激励能够通过背景噪音而产生，不管所选择的传感器的本征频率如何，因此，例如通过尤其是来自湍流范围内的流动的流动噪音以及通过脉冲噪音，其例如通过撞击阀门而产生。利用增加的频率，声波的阻尼能够增加；因此，通过选择更高的中心频率，也就是具有更高本征频率的传感器或者具有带通功能的滤波器或者位于高频噪音范围内的带通功能，有利地采用多个传感器。

根据另一个实施例，传感器形成为高带通滤波器和/或传感器检测到的暂态信号图像在电子高带通滤波器中进行频率滤波。除此之外，暂态信号图像还能够通过数据处理程序对应于高带通滤波器而经受滤波。

根据另一个实施例，传感器形成为低带通滤波器和/或传感器检测到的暂态信号图像在电子低带通滤波器中进行频率滤波。除此之外，暂态信号图像还能够通过数据处理程序对应于低带通滤波器而经受滤波。

根据权利要求3，能够在存储装置中存储尤其是循环标准信号图像的标准信号图像。该信号图像能够和标准信号图像进行比较以检测扰动。

信号图像的振幅记录为时间函数，通过这种方式它能够存储在存储装置中。如果噪音源自循环运行装置，例如内燃机，则该时间然后能够尤其是再划分为各周期。循环和/或周期然后能够对应于活塞冲程或机轴旋转。如果装置在正常运行中运行，则能够例如通过记录频谱的上述振幅的暂态图像也就是暂态信号图像，能够确定该标准信号图像。标准信号图像然后表示在正常运行条件下装置中产生的噪音的时间层序。在循环运行机器中，这种噪音的时间序列还能够通过具有相同或类似噪音序列的循环系列的序列来确定，因为不同的循环得以叠加和/或因为在给定时间点上产生的标准噪音的特征值从循环计算确定。在噪音的周期序列的情况中，在给定时间点上在这种情况下确定的频谱的平均值，也就是尤其是频谱的上述振幅的平均振幅值能够进入标准信号图像。如果频谱的振幅位于窄范围内，则因理想情况下的带通效应已经产生振幅单值。

在周期T内的时间点t1的振幅值和下一周期的时间点t1+T的振幅t1的值进行比较。重复该比较，直至周期(n+1)*T，其中

t(n+1)＝t(n)+T＝t1+n*T

从而获得给定点上用于标准噪音的、令人满意的重要平均值。

这些平均值的暂态图像然后产生能够存储在存储装置中的信号图像。

利用该信号图像，能够直接确定该装置的噪音特性的偏差，因为实际测量的噪音特性和存储的信号图像进行比较。如果测量的信号图像偏离于存储的或者计算的信号图像结果，则能够从其中得出存在扰动的结论，并且能够参照噪音到来的时间点来确定它的源头。如果检测噪音的时间点上获知噪音从何处产生，则可以确定该源头，也就是确定信号源的位置。在内燃机中，在该时间点和曲轴角之间存在独特的关系。尤其是摩擦对偶中的噪音，例如尤其是两个支承表面的噪音或者可在气缸插件中运动的活塞的噪音，能够通过这种方式来检测，这是因为，在来回旋转运动或移动的情况中，相互摩擦接触的滑动副的区域的位置在任意时间点获知。噪音源头的位置能够通过曲轴角来确定。在滑动副的区域的摩擦状态上由传感器检测的信息能够因此尤其是用于最优化润滑剂量。

根据权利要求4的用于检测装置中噪音尤其是内燃机的运行噪音的信号图像的方法包括以下步骤：通过声学耦合到该装置的传感器来检测噪音，以使得利用滤波装置来滤出预定范围频谱的噪音以便产生信号图像。在至少一种上述组合中，该方法能够尤其是利用根据本发明的该装置来实施。

根据权利要求5所述的优选实施例，通过滤波装置在以预定中心频率为中心的预定频率范围中对噪音滤波，其中利用该滤波装置尤其是用作带通滤波器。该带通滤波器尤其是通过电子带通滤波器和/或通过软件带通滤波器形成，和/或传感器形成为机械带通滤波器。

根据权利要求6所述的优选示例性实施例，产生标准信号图像，尤其是循环标准信号图像，并将其存储到存储装置中，随后将该信号图像和标准信号图像进行比较以检测扰动，尤其是利用在通过比较标准信号图像和该信号图像检测到出现扰动时的时间点。

根据权利要求7所述的优选实施例，在第一循环中通过滤波装置检测到第一信号图像作为标准信号图像，在第二循环中检测第二信号图像，然后将第一循环和第二循环进行比较。通常可以根据需要重复该比较过程。

根据权利要求8所述的该方法包括，将信号图像再划分为预定段以便简化数据，以使得信号图像由预定段中的特征值来替代。与时间相关的噪音的信号图像因此覆盖了在测量周期中传感器检测到的运行噪音。该曲线上的每个点对应于上述在时间点t接收到的噪音的特征振幅。在下一步骤中，在简化数据的叙述中实施特征点的选择，以使得考查范围缩小到这些特征点。根据优选实施例，选择门限值，该门限值用于利用低于该门限值的振幅来消除噪音，这些振幅作为背景噪音对于评估是无关紧要的。超过门限值的所有振幅值表示用于潜在相关信号的值。有利地采用下列方法之一，以使得减小被评估数据量。在第一实施例中，高于门限值的峰值得以测量、寄存和数字化。对于这些峰值，能够通过回归找到逼近函数，或者能够计算确定包络面。从原理上讲，还可以将它本身限制到最高峰值。而且，可以再划分该周期，也就是尤其是机轴完整旋转所需的持续时间，为多个时间段，其中尤其是仅需要考察最大时间段，其能够导致进一步简化数据。确定时间段中的进一步最大值是有利的，尤其是通过选择更大的时间段宽度。除了采用最大时间段，还能够通过高斯分布或者另一种统计分布来描述时间段中的函数值。能够采用至少一种这些方法来确定内燃机的正常操作的曲线特征。例如发生微裂缝的单独微事件能够通过确定最大振幅来检测。在这种情况下，在时间点上也就是尤其是在某些曲轴角上可以检测到峰值，其大大偏离于对应于正常操作的函数图像。时间段中的所有事件的最大振幅在曲轴角上进行绘图，该曲轴角也就是完整活塞冲程的周期持续时间。根据传感器在活塞空间中的位置，获得振幅水平的特征点。对于一个周期和/或循环，尤其是机轴旋转的持续时间，再划分为多个时间段已经被证明是有利的。如果仅绝对最大时间段进行评估，则时间段宽度有利地高达0.2至1度的曲轴角。

根据权利要求9所述的优选实施例，通过评估从扰动接收到的信号，能够进一步对扰动进行定位。在该过程中，提供尤其是循环操作装置，例如内燃机，其中信号图像中的反常事件和循环中的时间点相关和/或和循环操作装置的周期相关，尤其是和曲轴角相关，以及确定反常事件的源头的位置。用于上述特征振幅的特征值唯一地和时间点相关，该特征值根据上述方法之一能够用于简化数据。在循环操作装置中，该时间点因此精确对应于该循环中的位置，在内燃机的情况下尤其是对应于曲轴角。因此能够通过传感器上的信号碰撞的时间点和该曲轴角来精确确定信号源的位置，其中假设该信号源自相对于气缸插件、构成活塞或活塞环的滑动副。如果该信号表征微事件，尤其是微裂缝，则通过活塞壁和/或气缸插件执行前者到传感器。在金属材料中以大约5000米每秒的声速，该金属材料例如是钢，在机器运行速度的比较中，没有和测量结果相关的延迟源自信号经历时间，从而假设信号立即到达传感器是有效的。如果再划分曲轴角到0.2至1度之间，则该范围在100至200r.p.m之间的内燃机旋转速度下对应于10^-3至10^-4秒的时间Δt。如果假设活塞冲程在该1至5米的范围内，则信号类似的会在10^-3至10^-4秒中穿过最大路径距离，这意味着气缸空间内产生的信号在对应于选定时间段宽度的时窗内到达传感器。

根据权利要求10所述的优选实施例，提供至少两个传感器，通过运动时间差来确定反常时间的源头的位置。

根据权利要求11所述的该方法的优选变型，信号图像中的异态表征微事件，尤其是微裂缝。作为示例，能够提及热占用，其中形成擦痕，以及因滑动副的材料和润滑剂产生的限制温度而在高滑动速度范围内产生占用标记，尤其是在循环运行的内燃机中。出现擦痕和占用标记逐渐发生，以使得它在能够通过对位置的逐渐变化的和/或源自其中的信号图像中的峰值高度的长期分析的框架内检测到。

本发明还涉及一种内燃机，尤其是根据权利要求1-3之一所述的大型柴油机引擎，包括具有活塞的气缸，该活塞能够来回运动，该活塞结合活塞环一起形成滑动副，该内燃机根据权利要求4-11之一所述的方法来进行操作。

从属权利要求13涉及根据本发明的用于监测润滑剂量的装置的优选实施例，以及涉及一种测定声音发射源以测定润滑剂的最佳用量和/或活塞环的状态和/或滑动副的表面的方法。

本发明的另一个目的是，提供一种装置，用于确定构成活塞或活塞环/气缸插件的滑动副的摩擦瞬时状态以及用于基于分析该瞬时状态来设定润滑剂的最佳用量。

该目的通过声学测量气缸表面上产生的摩擦噪音以及在评估单元中评估信号来设定润滑剂的最佳用量而满足。该目的能够通过权利要求13所述的内燃机来满足。这尤其是这样一种内燃机，其中能够通过活塞在气缸内的滑动运动来检测反常事件，所述反常事件尤其是滑动副的摩擦形态的特征，其中提供一种用于根据检测到的摩擦形态来调节或控制润滑剂供给的装置。除了检测反常事件之外，还可以通过根据本发明的方法来测定润滑剂用量以及润滑剂膜的局部厚度，其中例如传感器的检测装置用于检测声学信号的信号图像。通过评估装置来分析信号的上述振幅，然后在时间轴上进行描点绘图。

因此可以通过采用一个以上结构载振动声音传感器来检测往复式活塞内燃机的结构载振动声音，通过适当地评估，同时还考查运动时间效应，该效应例如可以在不同传感器之间进行测量，以便根据上述实施例之一精确定位气缸运动表面上的对应声源，以及得出润滑剂膜的特征值的结论，尤其是关于润滑剂膜的厚度的结论，以使得因此能够局部优化状态参数，例如润滑剂膜的厚度。

如果仅采用一个传感器，则能够采用其他操作参数例如曲轴角或周期重复信号来识别将被测量且源自扰动的扰动信号源。这种公知噪音的示例是开闭进气阀，其还得以暂态精确测定并且会周期重复。

在优选实施例中，采用位于活塞上止点附近的传感器。在这种情况下，将传感器安装到内燃机中容易实现。表示燃烧室中的微裂缝的每个事件具有比机轴的区域中的微事件大得多的振幅，这是因为声学信号经不同材料的通道而阻尼，该阻尼的原因在于在气缸插件壁上进行反射以及在于传输路径本身。因此，单独的传感器的位置对于测量结果的影响是不可忽略的；因此它应当根据预期相关事件而适当选择。选择传感器的位置通常几乎不会造成结构限制，这是因为传感器能够安装到任何所需位置。其他的优点包括，这种传感器还能够在已经运行的活塞引擎中进行简单的改型。

附图说明

下面，参照附图来说明本发明。其中示出：

图1是在评估装置中检测和评估信号的优选实施例，

图1a是被评估的信号图像的可选信号处理，

图2是被评估的信号图像的另一种可选信号处理，

图3是示意性示出监测装置的气缸/活塞单元，

图4是通过活塞的纵向图，其中该活塞支承活塞环并且设置在气缸插件内。

具体实施方式

在图1中，示意性示出从信号源到评估装置9的输出信号的信号路径。信号在此通过微事件而产生，该微事件例如是工件16的结构中的微裂缝，该工件是装置1的一部分。该工件16尤其是内燃机的一部分，例如活塞、气缸插件、活塞环或通过温度和/或机械和/或化学类型的应力而应力形变的另一个部件的一部分。这里示出的信号17为波线；它是特征频率的声波。在该时间点t0，装置1不仅发射信号17还发射大量其他信号，其中以示例性方式示出其中两个信号为短波长的波线。该说明不应当理解为限制这些信号的波长范围；装置1还可以发射更长波长的信号。装置1的所有声学信号的频率的暂态寄存在曲线图18中示意性示出。因此频谱位于中心频率vo附近。最大频率v2和最小频率v1同样进入，下面将描述其重要性。然而，在所示情况中，传感器8不处理整个频谱，而是仅“聆听”位于最大频率v₂和最小频率v₁之间的频谱范围。

曲线图19示意性示出传感器寄存的噪音的电信号的传感器发射的频谱。中心频率v_o位于相关微事件发射的信号17的期望范围内。传感器8的输出信号馈入评估装置9中。在该评估装置9中，后者的频谱或特征值的振幅，例如通过统计方法确定的最大振幅或平均值或另一个特征值相对于时间t进行描点。曲线图25示意性示出评估装置9测定的函数。横坐标是时间轴；为信号图像示意性示出周期持续时间T，该信号图像能够具有周期性。在内燃机中，周期持续时间能够尤其对应于完整的燃烧循环。在这种情况下，曲轴角还能够描绘在横坐标上。信号图像描绘在纵坐标上。

在图1a中示出振幅调制的传感器输出信号的信号图像的确定。为了示意性说明该方法，例如由中波无线电接收为输入信号的、利用低频(NF)调制振幅的高频信号(HF)示出在图1a的上部。低频信号信息NF然后通过对振幅调制的HF信号进行整流和低通滤波来获得，然后能够经无线电的扬声器再次输出作为原始声音信号。完全类似于该方法，其是无线电技术所公知的，在根据本发明的该方法的实施例中，通过整流和低通滤波，从来自带通滤波信号的引擎的振幅调制噪音图像能够获得该信号图像，其具有以传感器的中心频率为中心的频率分布。在图1a所示的示例中，采用形成为带通滤波器的传感器，其具有600kHz的中心频率和200kHz的带宽。传感器提供的电信号是在上述频率范围内的噪音的振幅调制信号，其基本上由传感器的中心频率和带宽来限定。如上所述，以类似于中波传输器的方式，在载波频率的振幅调制中编码该信息。因此，和振幅调制中波信号的情况完全相同，可以到达相关信息，也就是包络面的暂态图像，因为高频成分通过合适的低通滤波器滤出以及/或者仅有信号的对应部分进一步由整流来处理。

在图2中再次示出电压振幅的时间序列。曲线图上的每个点对应于转换成电压信号的信号图像。振幅的门限值Ath标注信号图像的门限，在该门限值以下仅能够寄存无关背景噪音。在该时间点t₁，将超过门限值Ath；高于它的所有值表示在对应于触发微事件的频率范围内潜在相关的信号。如果有人希望评估t₁至t₃的整段信号图像，则必须考虑每个单独的特征振幅，其暗示大量数据。因此，信号调节得以发生，其用于简化数据。如果能够假设相关信号仅在门限值A_th和最大值A_pk之间出现，则采用多个近似方法是合适的。另一方面，最大值A_pk本身提供信号17在装置1中发生时的精确状态。信号17的源头的位置因此通过它到达传感器的时间点而获知。

在图3中示出其他可能性。在这种情况下，函数图像再划分为单独的段。对于每个这些段，能够确定根据用于数据简化或分布的上述方法之一的特征点。

在图4中示意性示出根据本发明的装置1。该装置包括气缸插件4，该气缸插件具有气缸壁3，其每秒钟以公知方式沿周向和往复式活塞内燃机的燃烧室进行交界。活塞5位于气缸插件4内部，并且设置成可以沿气缸壁3的运动表面2轴向地相对于气缸插件4的纵轴来回运动。在气缸壁3中设置至少一个润滑剂喷嘴6，通过在运行状态下该喷嘴润滑剂膜7施加到气缸壁3的运动表面2。通过传感器8来记录引擎室内的声学信号。为此，传感器8连接到评估装置9，该评估装置9从传感器8接收信号然后处理这些信号。在评估装置中进行信号评估和信号调节，这可以理解为将物理参数例如光、压力、阻力，或者在这种情况下为传感器的压力信号转换成类似于测量值且能够通过测量装置测量和显示的电压。

调节装置10连接到评估装置9，润滑剂喷嘴6以信号传输方式连接到调节装置10，从而利用传感器8的信号来控制润滑剂喷嘴6，以使得润滑剂膜7的状态参数ZP得以优化，在该示例中该状态参数为润滑剂膜7在气缸壁3的运动表面2上的厚度d。在这种情况下，在图4中，在每一种情况下以示例方式示出仅一个润滑剂喷嘴6和仅一个传感器。应当理解的是，在每种情况下，往复式活塞内燃机的每个气缸插件4能够具有多个类似的或不同的传感器8和多个润滑剂喷嘴6，其能够连接到气缸壁3内和/或上的不同位置。该传感器还能够容纳在(未示出的)气缸盖和/或活塞上和/或活塞环和/或可活动式连接到活塞。重要的是，其中一个以上特征值对于声音发射和因相互摩擦效果而产生的声波具有相应的效应，其中该至少一个特征值自然还包括内燃机的气缸中相对运动部件之间的润滑剂膜的厚度，也就是例如在运动表面和/或活塞5和/或活塞环20之间的润滑剂膜的厚度。

评估装置9优选包括数据处理系统，其在此未清楚示出，通过该数据处理系统能够评估传感器8的信号，以使得润滑剂喷嘴6通过调节装置10来控制，以便优化状态参数ZP，该状态参数在此为气缸壁3上润滑剂膜7的厚度d。

利用第二未示出传感器，该传感器径向设置成相对于第一传感器8、位于第一传感器8上方和/或下方，能够确定在声音空间传播当中是否出现了偏离正常状态的情况。两个传感器的信号经所谓的交叉相关来相互比较。如果证实通过叠加两个信号而产生清晰的峰值，则这些作为规则对应于噪音分布，该噪音分布能够表征润滑剂供给中出现反常，从流体动力润滑当中的滑动摩擦转换成混合摩擦，或者反之亦然，或者还表征单独的微事件，例如形成微裂缝。

在另一个实施例中，选择活塞路径的另一个参数特征而非第二传感器。在该结构中，优选选择曲轴角或周期性信号，例如开闭进气阀或者出气阀的噪音。根据曲轴角，传感器8接收源自引擎噪音的信号。在这种情况下，在活塞正常操作期间，传感器8记录的信号图像存储到存储单元13中。该信号图像读入评估装置9中，以使得能够相对于测量室中的传感器的位置和曲轴角来评估该信号图像，以便能够确定扰动的曲面坐标，从而能够确定扰动的位置。评估装置9经至少一种数据连接而连接到存储单元13，以使得输入信号能够在比较器单元14中相对于参考数据和参考信号进行比较，其中该参考数据存储在存储单元13中。基于该比较，能够检测到声音图像的反常，以及能够定位扰动位置。该参考数据还能够经校准单元15读入存储单元中，或者能够源自计算机23中模拟的噪音扰动。

Claims (13)

1.一种用于检测装置中噪声的信号图像的装置，尤其是检测内燃机的运行噪声，包括声学耦合到该装置的传感器用于检测噪声，其特征在于提供滤波装置，通过该滤波装置，能够滤出预定范围频谱的噪声，以便产生信号图像。

2.根据权利要求1所述的装置，该滤波装置制成用于对以可预定中心频率为中心的可预定频率范围进行滤波的带通滤波器，该带通滤波器包括电子带通滤波器和/或软件带通滤波器，和/或该传感器形成为机械带通滤波器。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，能够在存储装置中存储尤其是循环标准信号图像的可测量标准信号图像，以及该信号图像能够和标准信号图像进行比较以检测扰动。

4.一种用于检测装置中噪音尤其是内燃机的运行噪音的信号图像的方法，其中通过声学耦合到该装置的传感器来检测噪音，其特征在于利用滤波装置来滤出预定范围频谱的噪音以便产生信号图像。

5.根据权利要求4所述的方法，通过滤波装置在以预定中心频率为中心的预定频率范围中对噪音滤波，其中该滤波装置尤其是用作带通滤波器，该带通滤波器尤其是通过电子带通滤波器和/或通过软件带通滤波器形成，和/或传感器形成为机械带通滤波器。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，产生标准信号图像，尤其是循环标准信号图像，并将其存储到存储装置中，随后将该信号图像和标准信号图像进行比较以检测扰动，尤其是利用在通过比较标准信号图像和该信号图像检测到出现扰动时的时间点。

7.根据权利要求4至6之一所述的方法，在第一循环中通过滤波装置检测到第一信号图像作为标准信号图像，在第二循环中通过滤波装置检测第二信号图像，并且将第一循环和第二循环进行比较。

8.根据权利要求4至7之一所述的方法，将信号图像再划分为预定段以便简化数据，以使得信号图像由预定段中的特征值来替代。

9.根据权利要求4至8之一所述的方法，提供尤其是内燃机的循环操作装置，其中信号图像中的反常事件和循环操作装置的循环中的时间点相关，尤其是和曲轴角相关，以及确定反常事件的源头的位置。

10.根据权利要求4至9之一所述的方法，提供至少两个传感器，通过运动时间差来确定反常事件的源头的位置。

11.根据权利要求4至10之一所述的方法，信号图像中的异态表征微事件，尤其是微裂缝。

12.一种内燃机，尤其是根据权利要求1-3之一所述的大型柴油机，包括具有活塞的气缸，该活塞能够来回运动，该活塞特别结合活塞环一起形成滑动副，该内燃机根据权利要求4-11之一所述的方法来进行操作。

13.根据权利要求12所述的内燃机，其中能够通过活塞在气缸内的滑动运动来检测反常事件，所述反常事件尤其是滑动副的摩擦形态的特征，其中提供一种用于根据检测到的摩擦形态来调节和/或控制润滑剂供给的装置。

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