CN103443426A - 用于诊断内燃机的增压系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于诊断增压系统的方法，其中借助测量数据采集来采集在增压系统旋转时所生成的频谱，并且借助测量数据分析处理利用频率分析来分析处理所采集的频谱。将针对增压系统的至少一个预先给定的运行点借助频率分析所求得的增压系统频率特性与对于至少一个预先给定的运行点所预先给定的特定于车辆的增压系统频率特性进行比较。

Description

用于诊断内燃机的增压系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于诊断内燃机的增压系统的方法。
背景技术
汽车的内燃机越来越多地装备有增压系统，例如装备有废气涡轮增压机，所述废气涡轮增压机使用在废气流中所包含的能量以与新鲜燃气一起实现相对于吸气式发动机运行提高了的汽缸充气率。内燃机处的这种增压系统的结构单元是很复杂的，因为只有小的结构空间可供使用并且必须将内燃机的燃气侧和吸气侧包括在内。除了废气涡轮增压机之外，还要安置用于调节增压的调整机构。该复杂性给车间增加了困难，并且小的结构空间的存在使得难于接近元件以及因此使得用于限制故障的故障识别和增压系统零件的更换变得困难。
从DE 198 18 124 C2中已知将用于废气涡轮增压机的车载诊断功能集成到发动机控制装置中。为此设置了，借助于安放在废气涡轮增压机处的爆震传感器来确定涡轮增压机的转速，并且从爆震传感器的频率信号的频率分析中求得涡轮增压机的转速。加重了困难的是，在车间中不能像在车辆开发中的滚轮试验台上那样在不同的运行状态下进行内燃机的运行。
从EP 680611 B1中已知另一种可在车间中采用的、用于诊断废气涡轮增压机的方法，在该方法中求得废气涡轮增压机的转速，其方式是由话筒来记录由于涡轮增压机的旋转所生成的噪声，借助于频率分析来分析处理该噪声并且根据该频率分析推断出废气涡轮增压机的转速。在此，内燃机被运行经过整个转速范围并且借助于频率分析推断出废气涡轮增压机的转速。该方法要求在滚轮试验台上的车辆被运行经过不同的运行状态。
发明内容
具有权利要求1的特征性措施的本发明方法具有以下的优点：通过将对于增压系统的至少一个预先给定的运行点借助频率分析所求得的增压系统频率特性与对于增压系统的至少一个预先给定的运行点所预先给定的特定于车辆的增压系统频率特性进行比较，可以快速和可靠地诊断汽车的增压系统。该方法因此可以以简单的方式在实践中采用，其方式是可以采用在车间中现有的诊断设备，这些诊断设备仅须补充用于废气涡轮增压机诊断的附加的算法作为软件版本。利用所采集的测量数据也可以确定增压系统的多个部件的转速。
通过从属权利要求的措施，本发明的有利的改进方案是可能的。
通过从在预先给定的运行点所求得的频率特性中求得增压系统的实际转速并且将所求得的实际转速与汽车增压系统的表征该运行点的预先给定的特定于车辆的额定转速进行比较，本方法变得切实可行。根据增压系统的实际转速与增压系统的额定转速的比较最后推断出增压系统的高效能性。
也可以通过以下方式以简单的方式实施增压系统的诊断，其方式是在汽车的预先给定的行驶分布图（Fahrprofil）期间对于增压系统的至少一个预先给定的运行点进行用于采集增压系统的频谱的测量数据采集。在此可以在预先给定的行驶分布图期间通过汽车的行驶来进行用于采集增压系统的频谱的测量数据采集。因此用于测量数据采集的汽车可以在普通的道路上行驶，由此可以与每个车间的滚轮试验台无关地执行本方法。
在此测量数据分析处理不仅仅局限于废气涡轮增压机的转速的采集，而是也可以用于未在比较信号中包含的、用于识别废气涡轮增压机的损伤的信号分量。因此在频谱的另外的分析处理中可以分析在频谱中是否存在着未存在于车辆制造商的参考测量之内的另外的频率，其方式是检查频谱来搜索另外的非典型频率，并且由非典型频率的存在推断出增压系统的损伤。
在附加的分析处理中可以将各个离散频率的幅度与极限值进行比较。为此使所求得的频谱经受幅度分析处理，使得可根据该幅度分析处理执行增压系统的噪声诊断。
附图说明
在附图中示出并且在以下的说明书中详细阐述本发明的实施例。
图1示出用于执行本发明方法的框图，
图2示出废气涡轮增压机的由传感器所接收的信号，
图3示出来自图2的利用频率分析所求得的频谱，和
图4示出测量数据分析处理的框图。
具体实施方式
图1描绘了汽车的增压系统、例如废气涡轮增压机的诊断系统的整体构造。为此可以使用通常在车间中用于诊断汽车的移动式诊断设备1。该诊断设备1具有至少一个显示器2以及一个数据采集和分析处理单元3。这样的诊断设备1是现有技术，从而可以用常见的诊断设备1执行废气涡轮增压机的诊断。诊断设备1仅仅要补充用于废气涡轮增压机诊断的附加的算法作为软件版本。
废气涡轮增压机的诊断系统包括至少一个传感器以用于接收由废气涡轮增压机在旋转时所输出的频谱。根据图1的诊断系统优选具有分配给汽车的废气涡轮增压机10的两个传感器4和5。用4例如表示用于接收废气涡轮增压机10的空气传播声的话筒，并且用5例如表示用于接收废气涡轮增压机10的振动或固体传播声的振动接收器。为了诊断，借助于通用的或特定于车辆的夹紧装置将传感器4和5固定在汽车中和/或汽车处的废气涡轮增压机10的附近，使得可以在道路上行驶汽车。可以特定于车辆地要么应用传感器4，要么应用传感器5，同时的应用同样是可能的。在使用振动接收器来分析处理废气涡轮增压机10的固体传播声时，可以例如借助于粘接薄膜将传感器固定在废气涡轮增压机的壳体处。可将压电接收器或者例如像在ABS/ESP系统中那样的将微机械的加速度传感器用作为振动接收器。在此有利的是，车辆制造商如已经为了车间诊断而通过专门的工具和诊断辅助装置所进行的那样在车间文件中预先给定传感器4和5的安装地点。
诊断系统还包括由本身已知的诊断电缆说形成的数据线路6。数据线路6将诊断设备1与在汽车中存在的发动机控制设备7相连接，该发动机控制设备7又经过控制线路8与调整机构9相连接。借助于调整机构9，由发动机控制设备7与行驶状态有关地控制汽车中的废气涡轮增压机10。
以两个步骤、也就是以测量数据采集和测量数据分析处理来进行废气涡轮增压机的诊断方法。在第一步骤、即测量数据采集中，例如针对在道路上的行驶为汽车的驾驶员预先给定具有废气涡轮增压机10的预定运行点A，B的行驶分布图，诸如要挂上的档位和要行驶的速度。要特定于车辆地规定运行点A，B，并且运行点A，B覆盖废气涡轮增压机10的确定的运行方式。传感器4，5的测量值和从发动机控制设备7中获悉的关于废气涡轮增压机10的运行点A，B的信息被存储在数据采集和分析处理单元3中。为此在测量数据采集期间在执行行驶分布图时将诊断设备1经过数据线路6与发动机控制设备7相连接。当达到了相应运行点的足够的测量时间时，诊断设备1此外例如借助显示器2通知驾驶员。如果充分地采集了所有的运行点，则测量数据采集结束。总共需要少数几分钟的测试时间，使得可以再次除去用于传感器4，5的所述的简单的固定装置，这些固定装置不必持久地适合于整个行驶运行。
因此同样明显的是，对于传感器4，5的耐温的要求比对于在废气涡轮增压机处的批量使用明显更低。
在测量数据采集期间，诊断设备1也促使经过发动机控制设备7来可变地操控调整机构9。从废气涡轮增压机10的、在以下的第二步骤、即测量数据分析处理中所确定的变化的转速中可以附加地推断出调整机构6的作用能力。
已知废气涡轮增压机10在运行中与转速成比例地生成具有不同频率的声音和振动。在此形成的频率是作为废气涡轮增压机10的频谱被采集到的谐波基频。用于测量数据分析处理的数据采集和分析处理单元3为此包含本身已知的装置用于所接收的频谱的频率分析。
在测量数据采集的范围内，由传感器4，5接收信号变化曲线。图2示出与时间有关的、用话筒作为传感器4所测量的这种示范性的信号变化曲线。在测量数据采集之后在第二步骤中所执行的测量数据分析处理时，借助所述的频率分析，例如借助傅里叶分析来分析处理来自图2的频谱，其方式是针对一个或多个预先给定的运行点A，B求得如在图3中所示的频率特性。来自图2的用频率分析所分析处理的频谱在图3中示出表征两个预先给定的运行点A和B的、例如在20和60 kHz处的两个典型的频率峰值A’，B’。在诊断设备1中或在发动机控制设备7中，还存储了为预先给定的运行点A和B所预先给定的特定于车辆的频率特性。例如由车辆制造商提供在预先给定的运行点A，B中的预先给定的特定于车辆的频率特性。随后在另外的步骤中，将根据图3为预先给定的运行点A，B所求得的频率特性与在所述预先给定的运行点A，B中的预先给定的特定于车辆的频率特性进行比较。根据该比较确定废气涡轮增压机10在预先个定的运行点A，B中的转速。如果存在偏差，废气涡轮增压机10则不正确地工作。该比较可以由诊断设备1的数据采集和分析处理单元3或由发动机控制设备7来实施。
图4中示出了测量数据分析处理的详细的流程。在步骤21中，如已经提及的那样，对于废气涡轮增压机10的至少一个预先给定的运行点A，B执行事先在测量数据采集范围内所接收的频谱的频率分析。在步骤22中进行频率分析处理，其方式是将对于预先给定的运行点A，B存在的频率特性与在预先给定的运行点中的预先给定的特定于车辆的频率特性进行比较。在此在步骤23中，将废气涡轮增压机10的在运行点A，B中所呈现的实际转速与废气涡轮增压机10的由车辆制造商为这些运行点A，B预先给定的特定于车辆的额定转速进行比较。经过比较推断出废气涡轮增压机10的状态。如果在实际转速和额定转速之间存在偏差，则废气涡轮增压机10不正确地工作。
在根据步骤25的另外的分析处理中，分析在所接收的频谱中是否存在与借助车辆制造商的参考测量事先所求得的频率特性相偏离的另外的频率特性。在所求得的和预先给定的频率特性之间有偏差时，在步骤26中识别出损伤，所述损伤例如还不明显影响废气涡轮增压机的作用能力（例如单个压缩机叶片或涡轮叶片的损伤）。
在根据步骤27的附加的分析处理中，将各个离散的频率的幅度与极限值进行比较。根据幅度的比较在步骤28中诊断噪声。通过噪声的诊断，可以将针对废气涡轮增压机10的噪声的客户抱怨具体化，这些客户抱怨在车间中迄今不能被客观地评价。

Claims (8)

1.用于诊断内燃机的增压系统的方法，其中借助测量数据采集来采集由增压系统所生成的频谱，并且借助测量数据分析处理利用频率分析来分析处理所采集的频谱，其特征在于，将针对增压系统的至少一个预先给定的运行点借助频率分析所求得的增压系统频率特性与对于增压系统的至少一个运行点所预先给定的特定于车辆的增压系统频率特性进行比较。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从在预先给定的运行点中所求得的频率特性中求得增压系统的实际转速，并且将所求得的实际转速与增压系统的表征该运行点的预先给定的特定于车辆的额定转速进行比较。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据增压系统的实际转速与增压系统的额定转速的比较推断出增压系统的高效能性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在用于接收频谱的测量数据采集时，采集由增压系统所生成的噪声和/或振动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在汽车的预先给定的行驶分布图期间进行用于采集增压系统的频谱的测量数据采集。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在预先给定的行驶分布图期间在汽车行驶时进行用于采集增压系统的频谱的测量数据采集。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检查频率特性来搜索另外的非典型频率，并且由非典型频率的存在推断出增压系统的损伤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所求得的频率特性经受幅度分析处理，并且根据该幅度分析处理得出增压系统的噪声诊断。
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