DE102018208285A1 - Acoustic evaluation method, ultrasonic operation assistance system control unit, ultrasound operation assistance system and work apparatus - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur akustischen Bewertung oder Überwachung des Betriebs einer Arbeitsvorrichtung (1) mit einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem (10) und insbesondere eines Fahrzeugs (1'), bei welchem zumindest beim Betrieb der Arbeitsvorrichtung (1) zur Erfassung akustischer Signale von Betriebskomponenten (4, 40, 41, 42, 43, 44) der Arbeitsvorrichtung (1) und zumindest teilweise zur Bewertung der erfassten akustischen Signale das Ultraschallbetriebsassistenzsystem (10) der Arbeitsvorrichtung (1) verwendet wird.The present invention relates to a method for acoustically assessing or monitoring the operation of a working device (1) having an ultrasound operation assistance system (10) and in particular a vehicle (1 '), wherein at least during operation of the operating device (1) for detecting acoustic signals of operating components (1). 4, 40, 41, 42, 43, 44) of the working device (1) and at least partially for evaluating the detected acoustic signals, the ultrasonic operation assistance system (10) of the working device (1) is used.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur akustischen Bewertung des Betriebs einer Arbeitsvorrichtung, eine Steuereinheit für ein Ultraschallbetriebsassistenzsystem, ein Ultraschallbetriebsassistenzsystem als solches und eine Arbeitsvorrichtung, insbesondere ein Fahrzeug.The present invention relates to a method for acoustic evaluation of the operation of a working device, a control unit for an ultrasound operation assistance system, an ultrasound operation assistance system as such and a working device, in particular a vehicle.
Im Bereich von Arbeitsvorrichtungen insbesondere bei Fahrzeugen, vorzugsweise bei Kraftfahrzeugen, werden vermehrt Ultraschallbetriebsassistenzsysteme zu Überwachung des Umfelds einer zu Grunde liegenden Arbeitsvorrichtung und insbesondere eines Fahrzeugs eingesetzt. Andererseits ist bekannt, mit akustischen Mitteln den Betrieb von Arbeitsvorrichtungen und insbesondere von Fahrzeugen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen zu bewerten, um aus Geräuschmustern auf einen Betriebszustand und möglicherweise auf Defekte oder Fehlerquellen schließen zu können.In the field of working devices, in particular in vehicles, preferably in motor vehicles, ultrasonic operating assistance systems are increasingly used for monitoring the surroundings of an underlying working device and in particular of a vehicle. On the other hand, it is known to evaluate by acoustic means the operation of working devices and in particular of vehicles, preferably of motor vehicles, in order to be able to conclude from noise patterns on an operating condition and possibly on defects or sources of error.
Bisher müssen für eine akustische Bewertung oder Überwachung des Betriebs eine Arbeitsvorrichtung zusätzliche apparative Maßnahmen ergriffen werden.So far, a working device additional equipment measures must be taken for an acoustic assessment or monitoring of the operation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur akustischen Bewertung oder Überwachung des Betriebs einer Arbeitsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ohne zusätzliche apparative Mittel eine zuverlässige Bewertung des Betriebs einer Arbeitsvorrichtung möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass ein Verfahren zur akustischen Bewertung oder Überwachung des Betriebs einer Arbeitsvorrichtung mit einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem und insbesondere eines Fahrzeugs, geschaffen wird, bei welchem zumindest beim Betrieb der Arbeitsvorrichtung zur Erfassung akustischer Signale von Betriebskomponenten der Arbeitsvorrichtung und zumindest teilweise zur Bewertung der erfassten akustischen Signale das Ultraschallbetriebsassistenzsystem der Arbeitsvorrichtung verwendet wird. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen ist es möglich, eine akustische Bewertung oder Überwachung des Betriebs einer Arbeitsvorrichtung auszuführen, ohne dass es zusätzlicher Einrichtungen bedarf, weil ein bei der Arbeitsvorrichtung schon vorhandenes Ultraschallbetriebsassistenzsystem dazu eingesetzt wird, akustische Signale als solche zu erfassen und zumindest teilweise auch zu bewerten.The inventive method for acoustic evaluation or monitoring of the operation of a working device with the features of claim 1 has the advantage over that a reliable evaluation of the operation of a working device is possible without additional means of equipment. This is inventively achieved with the features of claim 1, characterized in that a method for acoustic evaluation or monitoring of the operation of a working device with an ultrasonic operation assistance system and in particular a vehicle, is provided, wherein at least during operation of the working device for detecting acoustic signals from operating components of the working device and at least partially for evaluating the detected acoustic signals, the ultrasonic operation assistance system of the working device is used. By means of the measures provided for in accordance with the invention, it is possible to carry out an acoustic evaluation or monitoring of the operation of a working device, without the need for additional devices, because an ultrasonic operation assistance system already present in the working device is used to detect acoustic signals as such and at least partially to them rate.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich bei einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem im Zusammenhang mit einem Fahrzeug insbesondere um ein System oder Teilsystem zum autonomen Fahren, zum Einparken und/oder zum Lenken handeln.For the purposes of the present invention, an ultrasonic operation assistance system in connection with a vehicle can in particular be a system or subsystem for autonomous driving, parking and / or steering.
Es ergibt sich eine besonders einfache Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu akustischen Bewertung oder Überwachung des Betriebs einer Arbeitsvorrichtung dann, wenn zur Erfassung akustischer Signale von Betriebskomponenten der Arbeitsvorrichtung ausschließlich Ultraschallsensoren des Ultraschallbetriebsassistenzsystems der Arbeitsvorrichtung verwendet werden. Damit wird nämlich insbesondere erreicht, dass keine zusätzlichen Messeinrichtungen vorzusehen sind.This results in a particularly simple embodiment of the method according to the invention for acoustic evaluation or monitoring of the operation of a working device when exclusively ultrasonic sensors of the ultrasonic operation assistance system of the working device are used to detect acoustic signals from operating components of the working device. This is namely achieved in particular that no additional measuring devices are provided.
Jedoch lässt sich bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein besonders hohes Maß an Genauigkeit erreichen, wenn zur Erfassung akustischer Signale von Betriebskomponenten der Arbeitsvorrichtung ergänzend zu vorhandenen Ultraschallsensoren des zu Grunde liegenden Ultraschallbetriebsassistenzsystems zusätzliche Ultraschallsensoren der Arbeitsvorrichtung verwendet werden.However, in an advantageous development of the method according to the invention, a particularly high degree of accuracy can be achieved if additional ultrasonic sensors of the working device are used to detect acoustic signals from operating components of the working device in addition to existing ultrasound sensors of the underlying ultrasound operating assistance system.
Dabei können zusätzlich verwendete Ultraschallsensoren von ihrer Funktion, ihrer Anordnung und Ausrichtung und/oder im Hinblick auf ihre Empfindlichkeit an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein oder werden.In this case, additionally used ultrasonic sensors can be adapted to their function, their arrangement and orientation and / or with regard to their sensitivity to the particular application.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass ein oder mehrere zusätzliche Ultraschallsensoren der Arbeitsvorrichtung als dezidierte Ultraschallsensoren verwendet werden, welche mindestens einer bestimmten Betriebskomponente zugeordnet, zu dieser akustisch ausgerichtet oder orientiert und/oder zu dieser räumlich benachbart angeordnet sind oder werden. Somit ist es möglich, bestimmte Betriebskomponenten einer Vorrichtung mit einem zugeordneten Sensor auszubilden, um die zugeordnete Betriebskomponente einer konkreten Überwachung zuzuführen. So ist es denkbar, dass zum Beispiel ein Motor oder eine Motorkomponente mit einem entsprechenden Sensor in Zusammenhang gebracht wird.In a preferred embodiment of the method according to the invention, it can be provided that one or more additional ultrasonic sensors of the working device are used as dedicated ultrasonic sensors which are assigned to at least one specific operating component, acoustically aligned or oriented thereto and / or spatially adjacent thereto , Thus, it is possible to design certain operating components of a device with an associated sensor in order to supply the assigned operating component to a specific monitoring. Thus, it is conceivable that, for example, a motor or an engine component is associated with a corresponding sensor.
In diesem Zusammenhang können unter Betriebskomponenten aktive oder passive Komponenten verstanden werden. Eine aktive Komponente kann zum Beispiel ein Antrieb oder ein Motor sein oder ein Teil davon. Eine passive Komponente kann ruhend oder mitbewegt sein.In this context, operating components can be understood as active or passive components. An active component may be, for example, a drive or a motor or a part thereof. A passive component may be dormant or co-moving.
So ist es bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, dass über Ultraschallsensoren des Ultraschallbetriebsassistenzsystems und/oder über zusätzliche Ultraschallsensoren ein Rad, ein Antrieb, eine Lenkung, eine Bremse und/oder ein oder mehrere Teile oder Komponenten davon als Betriebskomponente akustisch überwacht und/oder bewertet werden.Thus, it is conceivable in an advantageous embodiment of the method according to the invention that ultrasonic sensors of the Ultrasound operation assistance system and / or additional ultrasound sensors, a wheel, a drive, a steering, a brake and / or one or more parts or components thereof may be acoustically monitored and / or evaluated as an operating component.
Eine weitere Vereinfachung stellt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ein, wenn ein Bewerten erfasster akustischer Signale zumindest teilweise in einer Steuereinheit des zu Grunde liegenden Ultraschallbetriebsassistenzsystems erfolgt. In diesem Fall entfällt die Notwendigkeit des Vorsehens einer eigenen Steuereinheit zum Bewerten und Auswerten der erfassten akustischen Signale.A further simplification arises in the method according to the invention according to another advantageous development when an evaluation of detected acoustic signals takes place at least partially in a control unit of the underlying ultrasonic operation assistance system. In this case eliminates the need for the provision of a separate control unit for evaluating and evaluating the detected acoustic signals.
Andererseits kann es bei komplexeren Bewertungsaufgaben, bei welchen zum Beispiel auf umfangreiche Vergleichsdaten zurückgegriffen werden muss, vorteilhaft sein, wenn gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Bewerten erfasster akustischer Signale zumindest teilweise in einer zum zu Grunde liegenden Ultraschallbetriebsassistenzsystem und/oder zur Arbeitsvorrichtung externen Auswerteeinheit erfolgt.On the other hand, in the case of complex evaluation tasks in which, for example, extensive comparison data must be used, it may be advantageous if, according to another exemplary embodiment of the method according to the invention, the evaluation of detected acoustic signals is at least partially carried out in an evaluation unit that is part of the underlying ultrasound operation assistance system and / or the evaluation unit he follows.
Dabei kann es sich insbesondere bei der externen Auswerteeinheit um eine Auswerteeinheit in einer Cloud handeln, wobei zusätzlich oder alternativ eine Übertragung erfasster akustischer Signale oder dafür repräsentativer Daten an die externe Auswerteeinheit erfolgt, zum Beispiel über einen Kommunikationskanal und/oder in drahtloser Form.In particular, the external evaluation unit may be an evaluation unit in a cloud, wherein additionally or alternatively a transmission of detected acoustic signals or data representative thereof to the external evaluation unit takes place, for example via a communication channel and / or in wireless form.
Ein besonders hohes Maß an Genauigkeit und Zuverlässigkeit einer entsprechenden Bewertung stellt sich dann ein, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum oder beim Bewerten erfasster akustischer Signale erfasste akustische Signale mit vorgegebenen akustischen Mustern verglichen werden, insbesondere mit Geräuschmustern, auf der Grundlage einer Zuordnung zwischen Geräuschmustern und Betriebszuständen und/oder Systemzuständen, mittels neuronaler Netze und/oder mittels Verfahren des maschinellen Lernens.A particularly high degree of accuracy and reliability of a corresponding evaluation occurs when, according to another advantageous embodiment of the method according to the invention or when evaluating detected acoustic signals detected acoustic signals are compared with predetermined acoustic patterns, especially with noise patterns, based on a Assignment between noise patterns and operating states and / or system states, by means of neural networks and / or by means of machine learning.
Als Zielsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Aufdeckung von Betriebszuständen, insbesondere von Betriebsfehlern, also von apparativen Defekten aufgefasst werden.As an object of the method according to the invention, the detection of operating conditions, in particular of operational errors, ie of equipment defects can be understood.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Bewertens erfasster akustischer Signale ein Betriebszustand der Arbeitsvorrichtung angepasst wird, dass eine Anzeigeeinheit der Arbeitsvorrichtung gesteuert oder geregelt wird, insbesondere zur Anzeige einer Warnmeldung, und/oder mit einem Ergebnis des Bewertens erfasster akustischer Signale im Zusammenhang stehende Daten an eine in Bezug auf die Arbeitsvorrichtung externe Einheit übertragen werden, insbesondere an eine Werkstatt oder Wartungsstelle.In an advantageous development of the method according to the invention, it is therefore provided that, depending on a result of the evaluation of detected acoustic signals, an operating state of the working device is adjusted such that a display unit of the working device is controlled or regulated, in particular for displaying a warning message, and / or a data related to a result of the evaluation of detected acoustic signals are transmitted to an external unit with respect to the working device, in particular to a workshop or maintenance center.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinheit für ein Ultraschallbetriebsassistenzsystem einer Arbeitsvorrichtung und insbesondere eines Fahrzeugs geschaffen, welche eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur akustischen Bewertung oder Überwachung des Betriebs der Arbeitsvorrichtung und insbesondere des Fahrzeugs auszuführen, zu veranlassen und/oder zu steuern.According to another aspect of the present invention, there is provided a control unit for an ultrasonic operation assistance system of a work apparatus and in particular a vehicle configured to execute, cause and / or perform an embodiment of the inventive method for acoustically assessing or monitoring the operation of the work apparatus and in particular the vehicle to control.
Ferner wird durch die vorliegende Erfindung auch einen Ultraschallbetriebsassistenzsystem für eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere für ein Fahrzeug bereitgestellt, welches zur Erfassung eines Umfelds der Arbeitsvorrichtung eingerichtet und mit einem oder mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren zur Aufnahme akustischer Signale zumindest aus dem Umfeld und mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Steuereinheit ausgebildet ist, welche zur Steuerung des Betriebs der Ultraschallsensoren, zur Erfassung von Ultraschallsensoren aufgenommener akustischer Signale und zur Bewertung erfasster akustischer Signale eingerichtet ist.Furthermore, the present invention also provides an ultrasound operation assistance system for a working device and in particular for a vehicle, which is set up to detect an environment of the working device and with one or a plurality of ultrasound sensors for recording acoustic signals at least from the surroundings and with a control unit configured according to the invention is formed, which is set up to control the operation of the ultrasonic sensors, for the detection of ultrasonic sensors recorded acoustic signals and for the evaluation of detected acoustic signals.
Schließlich wird durch die vorliegende Erfindung auch eine Arbeitsvorrichtung als solche geschaffen, welche mit einem Aggregat, mit einer Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs des Aggregats und mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallbetriebsassistenzsystem ausgebildet ist, wobei das Ultraschallbetriebsassistenzsystem als Teil der Steuereinheit und/oder mit Steuereinheit wirkverbunden ist.Finally, the present invention also provides a working device as such, which is formed with an aggregate, with a control unit for controlling the operation of the unit and with an inventively designed ultrasonic operation assistance system, wherein the ultrasonic operation assistance system is operatively connected as part of the control unit and / or with the control unit ,
Dabei ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, bei der Steuerung des Betriebs des Aggregats das Ultraschallbetriebsassistenzsystem und deren Auswerteergebnisse einzubeziehen.In this case, the control unit is set up to include the ultrasound operation assistance system and its evaluation results in the control of the operation of the unit.
Die erfindungsgemäße Arbeitsvorrichtung kann als Fahrzeug ausgebildet sein, vorzugsweise als Kraftfahrzeug, als Personenkraftwagen, als Lastkraftwagen oder dergleichen. Denkbar sind auch Ausgestaltungsformen von unbemannten Transporteinrichtung, Robotern oder dergleichen.The working device according to the invention can be designed as a vehicle, preferably as a motor vehicle, as a passenger car, as a truck or the like. Conceivable are also embodiments of unmanned transport device, robots or the like.
Figurenlistelist of figures
Unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Draufsicht nach Art eines Blockdiagramms eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsvorrichtung unter Verwendung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallbetriebsassistenzsystems.
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1 shows a schematic plan view in the manner of a block diagram, an embodiment of the working device according to the invention using an inventively designed ultrasonic operating assistance system.
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.The illustrated features and other properties can be isolated in any form from each other and combined with each other, without departing from the gist of the invention.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug
Zur Unterstützung des Betriebs des Fahrzeugs
Das Ultraschallbetriebsassistenzsystem
Zwar können erfindungsgemäß die bereits vorhandenen Ultraschallsensoren
Es können zusätzliche Sensoren an anderen Fahrzeugkomponenten ausgebildet sein.Additional sensors may be formed on other vehicle components.
In der Anwendung werden durch die Ultraschallsensoren
Zusätzlich oder alternativ können über die Kommunikationseinheit
Der Betrieb der Antriebseinheit
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:These and other features and characteristics of the present invention will be further elucidated with reference to the following statements:
Die vorliegende Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass mit einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem und insbesondere mit einem Ultraschallfahrassistenzsystem, welche auch kurz als Ultraschallsysteme bezeichnet werden können, auch Schall im vom Menschen hörbaren Bereich empfangen werden kann. Dabei können detektierte Rohsignale direkt vom Steuergerät ausgewertet und miteinander fusioniert werden können. Es ist denkbar, mithilfe zusätzlicher Mikrofone im Abgasstrang zum Beispiel die Beladung eines Partikelfilters zu diagnostizieren.The present invention makes use of the knowledge that with an ultrasound operation assistance system and in particular with an ultrasound driving assistance system, which can also be referred to as ultrasound systems for short, sound in the can be received by the human audible range. In this case, detected raw signals can be evaluated directly by the control unit and fused together. It is conceivable, for example, to diagnose the loading of a particulate filter by means of additional microphones in the exhaust gas system.
Insbesondere kann daran gedacht werden, zum Beispiel mit einer Anzahl von MEMS-Mikrofonen und einer Auswerteeinheit Akustiksignale im Fahrbetrieb auszuwerten und zu klassifizieren. Dabei können neben den akustischen Signalen auch Daten des Fahrzeugbetriebszustandes, zum Beispiel aus verfügbaren CAN-Bussen verarbeitet werden.In particular, it can be thought of evaluating and classifying acoustic signals while driving with, for example, a number of MEMS microphones and an evaluation unit. In addition to the acoustic signals, it is also possible to process data of the vehicle operating state, for example from available CAN buses.
Eine derartige Verarbeitung kann mit Methoden des maschinellen Lernens und der maschinellen Musterkennung erfolgen, zum Beispiel im Hinblick auf eine Regressionsmodellierung und/oder unter Verwendung neuronaler Netzwerke.Such processing can be done with machine learning and machine pattern recognition techniques, for example, with regression modeling and / or using neural networks.
Insbesondere sollen erfindungsgemäß bei Arbeitsvorrichtungen und/oder bei Fahrzeugen auch ohne die Hilfe von Fahrer und Werkstattmitarbeitern ungewöhnliche Geräusche erkannt werden, die auf einen Defekt hindeuten. Dazu sollen nicht zwingend zusätzlichen Komponente im Fahrzeug verbaut und verwendet werden müssen.In particular, according to the invention, unusual noises are to be detected in working devices and / or in vehicles even without the help of the driver and workshop staff, which indicate a defect. For this purpose, it is not absolutely necessary to install and use additional components in the vehicle.
Das Ultraschallsteuergerät eines bereits in der Vorrichtung
Die Signalerfassung erfolgt mittels derselben Sensoren
Die Erfassung und Bewertung der akustischen Signale im Hinblick auf den Zustand der Arbeitsvorrichtung
Fahrzeuge verursachen in den jeweiligen Betriebspunkten charakteristische Geräuschmuster. Weichen die im Betrieb gemessenen Geräusche von derartigen Geräuschmustern ab, kann das auf einen bestimmten Zustand einzelner Komponenten und/oder einen Fehler hinweisen. Die im Fahrzeug befindliche Recheneinheit - zum Beispiel im Zusammenhang mit der Steuereinheit
Dort kann zum Beispiel geprüft werden, ob das Geräuschmuster bereits bekannten Geräuschmustern anderer Fahrzeuge
Ein hoher Beladungszustand des Partikelfilters kann das Ultraschallsteuergerät
Die Beladung mit Ruß hat besonders großen Einfluss auf hohe Frequenzen, wobei durch modernes Motormanagement diese hohen Frequenzen generell vermieden werden. Daher ist es von Vorteil, dass immer wenn eine Beladungsmessung notwendig wird, der Motor gezielt so eingestellt wird, dass er möglichst intensive hohe Frequenzen erzeugt. Hohe Frequenzen entstehen bei einer schnellen Verbrennung und bei hohen Abgasvolumenströmen.The soot loading has a particularly large impact on high frequencies, with modern engine management generally avoids these high frequencies. Therefore, it is advantageous that whenever a load measurement is necessary, the engine is specifically adjusted so that it generates the highest possible intense frequencies. High frequencies result from rapid combustion and high exhaust gas flow rates.
Folgende Aspekte können erfindungsgemäß bei der Analyse erfasster akustischer Signale berücksichtigt werden:
- - Beim Ottomotor kann der Zündwinkel so „spät“ verstellt werden, dass die Verbrennung noch nicht abgeklungen ist, obwohl der Zylinderauslass bereits geöffnet wird. Alternativ kann der Zündwinkel in Richtung „früh“ verstellt werden, wodurch der Motor anfängt leicht zu klopfen.
- - Beim Dieselmotor können die Nacheinspritzungen so spät vorgenommen werden, dass die Verbrennung noch nicht abgeklungen ist, obwohl der Zylinderauslass bereits geöffnet wird. Alternativ können die Voreinspritzungen weggelassen und die Haupteinspritzung in Richtung „früh“ verstellt werden, wodurch der Motor anfängt zu nageln.
- - Bei aufgeladenen Motoren kann durch Verstellen des Wastegateventils oder des VTG-Stellers der Ladedruck und damit die Verlustleistung erhöht werden. Gegebenenfalls können durch späte Zündung bzw. Einspritzung zusätzliche Verluste erzeugt werden.
- - Bei Motoren mit Abgasrückführung kann diese abgestellt werden, damit kein rückgeführtes Abgas die Verbrennung verlangsamen kann.
- - Bei Hybridfahrzeugen kann gezielt die Last des Verbrennungsmotors erhöht werden.
- - In the gasoline engine, the ignition angle can be adjusted so "late" that the combustion has not subsided, although the cylinder outlet is already open. Alternatively, the firing angle may be adjusted "early", causing the engine to start knocking easily.
- - In the diesel engine, the post-injections can be made so late that the combustion has not subsided, although the cylinder outlet is already opened. Alternatively, the pilot injections may be omitted and the main injection may be advanced toward "early" causing the engine to start to nail.
- - For turbocharged engines, the boost pressure and thus the power loss can be increased by adjusting the wastegate valve or the VTG actuator. Optionally, additional losses may be generated by late ignition or injection.
- - For engines with exhaust gas recirculation, this can be switched off, so that no recirculated exhaust gas can slow down the combustion.
- - In hybrid vehicles targeted the load of the engine can be increased.
Ein Turbolader erzeugt bei hoher Drehzahl ein sehr intensives Geräusch, das in manchen Fahrzeugen deutlich im Innenraum zu hören ist. Wegen der hohen Drehzahl ist eine direkte Drehzahlmessung sehr aufwendig und teuer, weshalb sich zusätzliche Sensoren nicht durchgesetzt haben. Das Geräusch des Turboladers ist sehr charakteristisch und wegen der hohen Drehzahl auch sehr hoch und darum hervorragend dazu geeignet, per Ultraschallsensorik diagnostiziert zu werden. So kann die Drehzahl des Turboladers vom Ultraschallsteuergerät erfasst und dem Motorsteuergerät übermittelt werden. Dabei kann die Turboladerdrehzahl verwendet werden, um den Turbolader vor einer zu hohen Drehzahl zu schützen. Durch diesen Schutz kann der Turbolader näher an der Maximaldrehzahl betrieben bei gleicher Leistung kleiner dimensioniert werden. Außerdem kann bei bekannter Turboladerdrehzahl besser vorausberechnet werden, wie sich der Ladedruck verändern wird.A turbocharger generates at high speed a very intense noise, which is clearly heard in some vehicles in the interior. Because of the high speed of a direct speed measurement is very complicated and expensive, which is why additional sensors have not prevailed. The noise of the turbocharger is very characteristic and because of the high speed also very high and therefore perfectly suited to be diagnosed by ultrasonic sensors. Thus, the speed of the turbocharger can be detected by the ultrasonic control unit and transmitted to the engine control unit. In this case, the turbocharger speed can be used to protect the turbocharger from too high a speed. With this protection, the turbocharger can be operated closer to the maximum speed and smaller in size for the same performance. In addition, with a known turbocharger speed, it is easier to predict how the boost pressure will change.
Eine Undichtigkeit oder ein Loch im Abgasstrang führen zu einem lauteren Verbrennungsgeräusch, wobei vor allem auch die hohen Frequenzanteile lauter werden. Für die Erkennung sind die Sensoren in der Nähe der Abgasstränge besonders gut geeignet. Um eine kleine Undichtigkeit im Abgasstrang von einem leeren Partikelfilter unterscheiden zu können, wird die Diagnose immer dann durchgeführt, wenn der Partikelfilter zuvor geleert ist. Das ist nach einer längeren Fahrt mit hoher Last zum Beispiel auf der Autobahn der Fall. Bei einer Undichtigkeit ist das Geräusch nahe des Auspuffs lauter als es bei komplett leerem Partikelfilter aber intakter Auspuffanlage ist.A leak or a hole in the exhaust system leads to a loud combustion noise, in particular, the high frequency components are louder. For detection, the sensors near the exhaust lines are particularly well suited. In order to be able to distinguish a small leak in the exhaust line from an empty particle filter, the diagnosis is always carried out when the particle filter has previously been emptied. This is the case after a long ride with high load, for example on the highway. In case of a leak, the noise near the exhaust is louder than it is with a completely empty particulate filter but intact exhaust system.
Viele weitere Komponenten können ebenso auf diese Art diagnostiziert werden. Für die Diagnose sind insbesondere bewegliche Komponenten gut geeignet. Darunter befinden sich z.B. auch eine trocken gelaufene Ölpumpe, ein defektes Radlager oder verschlissene Bremsen. Je höher die Frequenz des charakteristischen Geräuschs einer defekten Komponente, umso leichter lässt sich der Defekt mit Hilfe der Ultraschallsensorik erkennen.Many other components can also be diagnosed in this way. In particular, moving components are well suited for the diagnosis. Underneath are e.g. Also a dry oil pump, a defective wheel bearing or worn brakes. The higher the frequency of the characteristic noise of a defective component, the easier it is to detect the defect with the aid of the ultrasonic sensor system.
Abhängig von den Umgebungsbedingungen und der Fahrzeug- bzw. Komponentenbetriebsart können die Beladungsmessung, die Dichtheitsprüfung sowie weitere Diagnosen unterschiedlich gut durchgeführt werden.Depending on the environmental conditions and the vehicle or component operating mode, the load measurement, the leak test and other diagnostics can be performed differently well.
Zum Beispiel eignen sich der Leerlauf und der Motorstart, sowie der Übergang von Volllast in den Schub für eine Verstellung der Betriebsparameter für eine Beladungsmessung. Für die Erkennung einer Undichtigkeit im Abgasstrang eignet sich vor allem eine hohe Motorleistung bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein defektes Radlager kann besonders gut bei hohen Querbeschleunigungen erkannt werden und verschlissene Bremsen besonders gut bei starken Bremsungen bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit.For example, idling and engine starting, as well as the transition from full load to thrust are suitable for adjusting the operating parameters for a load measurement. Above all, a high engine performance at low vehicle speed is suitable for detecting a leak in the exhaust system. A defective wheel bearing can be detected particularly well at high lateral accelerations and worn brakes are particularly good for heavy braking at low vehicle speed.
Die Richtung der Geräuschquelle kann das Ultraschallsteuergerät
Der Einfluss der Geräusche, die von außerhalb des Fahrzeugs
Die räumliche Ortung der Geräusche funktioniert für hohe Frequenzanteile besonders gut, da hier die Wellenlänge besonders klein ist. Gegebenenfalls kann mit Hilfe dieser hohen Frequenzanteile sogar der genaue Ort innerhalb des Fahrzeugs
Generell stößt die Ortung der Geräusche sehr niedriger Frequenzen aber auch an physikalische Grenzen, die in etwa dort liegen dürften, wo auch der Mensch die Richtung einer Schallquelle nicht mehr zuverlässig orten kann.In general, the locating of the sounds of very low frequencies but also to physical limits, which are likely to lie in about there, where the human being the direction of a sound source can no longer locate reliable.
Es können bevorzugt zusätzliche Ultraschallsensoren
Dabei ist es besonders vorteilhaft und kostengünstig diese Sensoren
Erfindungsgemäß stellen sich fern folgende Vorteile ein:
- - Die erheblichen Kosten für
ein zusätzliches Steuergerät 15 und ggf. auch für zusätzliche Sensoren12 und13 entfallen. - - Durch die hohe Anzahl der Ultraschallsensoren
11 ,12 ,13 - gewöhnlich bis zu 12 Stück pro Fahrzeug - können Umgebungsgeräusche von internen Geräuschen besonders gut unterschieden und aus dem zu analysierenden Frequenzspektrum herausgerechnet werden
- - The significant cost of an
additional controller 15 and possibly also foradditional sensors 12 and13 omitted. - - Due to the high number of
ultrasonic sensors 11 .12 .13 - usually up to 12 pieces per vehicle - ambient noise can be distinguished very well from internal noise and excluded from the frequency spectrum to be analyzed
Das erfindungsgemäße Vorgehen und das System können prinzipiell in allen Arbeitsvorrichtungen
Aktuell sind zum Beispiel etwa 50% der Fahrzeuge
Darüber hinaus ist auch denkbar, eine akustische Umfeldanalyse mit Ultraschallsensoren
In diesen Fällen ist insbesondere eine Kombination mit anderen Sensoren
Claims (12)
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DE102018208285.5A DE102018208285A1 (en) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | Acoustic evaluation method, ultrasonic operation assistance system control unit, ultrasound operation assistance system and work apparatus |
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- 2018-05-25 DE DE102018208285.5A patent/DE102018208285A1/en active Pending
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