DE102019122727A1 - Method and device for monitoring a drive unit with a rotating drive component, in particular a motor of an internal combustion engine with a crankshaft, and the number of drive units with the device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zur Überwachung einer Antriebseinheit mit einer drehenden Antriebskomponente, insbesondere eines Motors (110) einer Brennkraftmaschine (100) mit einer Kurbelwelle, wobei die Überwachung als eine Schallüberwachung (10) der drehenden Antriebskomponente mittels einer akustischen Sensorik (120) an der Antriebseinheit erfolgt, und im Rahmen der Schallüberwachung (10):- ein Schallsignal (130) der drehenden Antriebskomponente mittels der akustischen Sensorik (120) erfasst und zur Auswertung für eine Auswerteeinrichtung (200) bereitgestellt wird,- mittels einer Signalanalyse des Schallsignals in einer Signalanalyseeinheit (140) aus dem Schallsignal (130) eine Anzahl Signalkennzeichnungen (141) festgestellt wird.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- eine Anzahl von Ereignissen (131) mittels einer Anzahl von Signalkennzeichnungen (141) identifiziert wird in der Signalanalyseeinheit (140), insbesondere eine Signalkennzeichnung einem Ereignis für die drehende Antriebskomponente zugeordnet wird, und- eine einem Ereignis (131) zuzuordnende Signalkennzeichnung (141) in der Signalanalyseeinheit (140) mittels wenigstens einer Metrik (142) charakterisiert wird, wobei die Metrik (142) durch wenigstens einen Kenngrößenparameter (143) definiert ist, der das Ereignis am Schallsignal (130) festmacht, und- der Metrik (142) in der Signalanalyseeinheit (140) zur Übergabe an eine Auswerteeinheit (240) einer Auswerteeinrichtung (200) aufbereitet und bereitgestellt wird, insbesondere die wenigstens eine Signalanalyseeinheit an der wenigstens einen Antriebseinheit und die Auswerteeinheit entfernt von der Antriebseinheit bereitsteht, insbesondere durch eine drahtlose Verbindung kommunikativ verbunden sind.The invention relates to a method (1) for monitoring a drive unit with a rotating drive component, in particular a motor (110) of an internal combustion engine (100) with a crankshaft, the monitoring being a sound monitoring (10) of the rotating drive component by means of an acoustic sensor system (120 ) takes place on the drive unit, and within the scope of the sound monitoring (10): - a sound signal (130) of the rotating drive component is detected by means of the acoustic sensor system (120) and made available for evaluation for an evaluation device (200), - by means of a signal analysis of the sound signal In a signal analysis unit (140) from the sound signal (130) a number of signal identifications (141) is determined. According to the invention it is provided that - a number of events (131) is identified by means of a number of signal identifications (141) in the signal analysis unit (140) , in particular a signal marking an event for the turn the drive component is assigned, and a signal identifier (141) to be assigned to an event (131) is characterized in the signal analysis unit (140) by means of at least one metric (142), the metric (142) being defined by at least one characteristic parameter (143), which fixes the event on the sound signal (130), and the metric (142) is processed and provided in the signal analysis unit (140) for transfer to an evaluation unit (240) of an evaluation device (200), in particular the at least one signal analysis unit on the at least one Drive unit and the evaluation unit is available remotely from the drive unit, in particular are communicatively connected by a wireless connection.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, nämlich ein Verfahren zur Überwachung einer Antriebseinheit mit einer drehenden Antriebskomponente, insbesondere eines Motors einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, wobei die Überwachung als eine Schallüberwachung der drehenden Antriebskomponente mittels einer akustischen Sensorik an der Antriebseinheit erfolgt, und im Rahmen der Schallüberwachung: ein Schallsignal der drehenden Antriebskomponente mittels der akustischen Sensorik erfasst und zur Auswertung für eine Auswerteeinrichtung bereitgestellt wird, und mittels einer Signalanalyse des Schallsignals in einer Signalanalyseeinheit aus dem Schallsignal eine Anzahl Signalkennzeichnungen festgestellt wird.The invention relates to a method according to the preamble of
Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Signalanalyseeinheit und Auswerteeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung führt auch auf eine Antriebseinheit und ein System, insbesondere Flotte oder Farm, einer Anzahl von Antriebseinheiten und einer Auswerteeinrichtung mit einer Anzahl von Signalanalyseeinheiten.The invention also relates to a corresponding signal analysis unit and evaluation device for carrying out the method. The invention also leads to a drive unit and a system, in particular a fleet or farm, a number of drive units and an evaluation device with a number of signal analysis units.
Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art weist insbesondere einen Motor sowie zumeist die Leistung des Motors unterstützende Einheiten auf, wie z.B. Turbolader und Abgas- und Zuluft-Führungen mit Einbauten. Auch die Leistung weitergebende Einheiten eines an die Brennkraftmaschine anschließenden Antriebsstrangs mit Kupplungen, Übersetzungseinheiten, Getrieben und sonstigen Antriebskomponenten weisen eingangs genannte drehende Antriebskomponenten auf. Eine Brennkraftmaschine kann auch Teil einer komplexen Antriebseinheit sein, nämlich beispielsweise eines Gen-Sets umfassend einen Generator und die Brennkraftmaschine. Eine drehende Antriebskomponente und von dieser angetriebene Komponenten wie etwa Kurbel- und Nockenwellen, Pleuel, Ventile, Lader und Getriebe oder ein Rotor eines Generators sind regelmäßig wesentlich für den Betrieb der Antriebseinheit und zugleich Verschleiß oder Fehler behaftet aufgrund deren intensiver Betriebsbelastungen.An internal combustion engine of the type mentioned at the outset has, in particular, an engine and, in most cases, units that support the performance of the engine, such as turbochargers and exhaust gas and supply air ducts with internals. The power-transmitting units of a drive train connected to the internal combustion engine with clutches, transmission units, gears and other drive components also have rotating drive components mentioned at the beginning. An internal combustion engine can also be part of a complex drive unit, namely, for example, a gene set comprising a generator and the internal combustion engine. A rotating drive component and components driven by it, such as crankshafts and camshafts, connecting rods, valves, superchargers and gears or a rotor of a generator, are regularly essential for the operation of the drive unit and at the same time are subject to wear and tear or defects due to their intensive operating loads.
So erfährt etwa ein Motor oder daran angeschlossene Komponenten des Antriebsstranges im Feld Verschleiß und daraus resultierend verschiedenste Fehler, die nur teilweise durch aufwendige Sensorik oder nur durch eine regelmäßige Überprüfung durch Servicepersonal erkannt und behoben werden können. Ein Beispiel für eine sich im Betrieb nach und nach entwickelnde Dejustage, eine unerwünschte Verstellung oder eine Verschleißentwicklung ist beispielsweise ein sich im Betrieb änderndes Ventilspiel oder ein zunehmend ausschlagendes Pleuel-Lager oder Pleuel-Auge - diese Art eines Verschleißes ist im Rahmen der normalen Auslegung der genannten Komponenten abhängig vom Betriebsprofil. Auch können sich als Folge -insofern sich ankündigend oder auch unangekündigt, da unerkannt-- gravierende Fehler oder Ausfälle ergeben; beispielsweise können Kolbenringe oder Ein- bzw. Auslassventile im Betrieb und unter Last brechen. Einige Verschleißentwicklungen oder Fehler können unmittelbar den Ausfall der Brennkraftmaschine, insbesondere des Motors, zur Folge haben.For example, a motor or the components of the drive train connected to it experience wear in the field and a wide variety of errors resulting from this, which can only be partially recognized and rectified by complex sensors or only by regular checks by service personnel. An example of a misalignment that gradually develops during operation, an undesired adjustment or a wear development is, for example, a valve clearance that changes during operation or an increasingly deflecting connecting rod bearing or connecting rod eye - this type of wear is within the scope of the normal design of the named components depending on the company profile. Serious errors or failures can also result as a result - to the extent that they are announced or even unannounced because they are undetected; For example, piston rings or inlet or outlet valves can break during operation and under load. Some wear developments or faults can directly result in the failure of the internal combustion engine, in particular the engine.
Einige Verschleißentwicklungen und Fehler sind erkennbar bzw. kündigen sich an, andere nicht; jedenfalls ist es wünschenswert, vorab eines offensichtlichen Auftretens oder jedenfalls unmittelbar danach eine Verschleißentwicklung oder Fehler zu erkennen - dies mit möglichst wenig Aufwand. Dieser Bedarf ergibt sich nicht nur aus Kostengründen, sondern er soll vor allem dazu dienen, die Lebensbetriebsdauer einer Brennkraftmaschine möglichst aufwandsfrei zu gestalten, jedenfalls aber einen Totalausfall zu vermeiden. Dies bedeutet bislang regelmäßig, dass bei Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Großmaschinen (z.B. Großdiesel- oder Gasmotoren), zusätzlich zu einer an sich üblichen Überwachungssensorik jedenfalls ein Mindesteinsatz von Zusatzsensorik für eine erweiterte Sensorsignalisierung und eine entsprechende Signalverarbeitung vorgesehen ist. Dennoch spielen auch bei solchen Großmaschinen einer Antriebseinheit mit einer drehenden Antriebskomponente Kosten eine Rolle, nicht nur für den Einsatz der Sensorik, sondern auch für die zugehörige Signalverarbeitung der durch die Sensorik gemessen Sensorsignalisierung und Signalverarbeitung.Some developments in wear and tear and defects are recognizable or announced, others are not; In any case, it is desirable to recognize a development of wear or a defect in advance of an obvious occurrence or at least immediately afterwards - this with as little effort as possible. This need arises not only for reasons of cost, but above all it should serve to make the service life of an internal combustion engine as effortless as possible, but in any case to avoid a total failure. Up to now, this has regularly meant that in internal combustion engines, such as large machines (e.g. large diesel or gas engines), in addition to a conventional monitoring sensor system, a minimum use of additional sensors is provided for extended sensor signaling and corresponding signal processing. Nevertheless, even with such large machines of a drive unit with a rotating drive component, costs play a role, not only for the use of the sensor system, but also for the associated signal processing of the sensor signaling and signal processing measured by the sensor system.
Eine demgegenüber mit akustischen Rohdaten eines Schallsensors arbeitendes Verfahren zur Detektion von Anomalitäten bei einem Betrieb einer drehenden Maschine ist beispielsweise bekannt aus
Darüber hinaus aber ist die Erkennung von Fehlern am Motor z. B. mit einem am Motor verbauten Diagnose- oder Steuergerät grundsätzlich aufwendig. Zum einen ist die Hardware teilweise anspruchsvollen Einsatzbedingungen wie Vibrationen, Temperaturen und Schmutz etc. ausgesetzt und muss diesen über extreme Betriebszustände und Betriebsdauern standhalten. Zum anderen ist die am Motor verbaute Diagnose- und Steuerhardware hinsichtlich Rechenleistung für Steuer- und Diagnosegeräte beschränkt und kann nur begrenzt erhöht werden. Auch eine Aktualisierung von Fehler- oder Verschleiß-Erkennungsalgorithmen und eine Aktualisierung an den Diagnose- und Steuergeräten an jedem Motor ist logistisch aufwendig, jedenfalls aber nur beschränkt zyklisch oder langwierig. Es kann zudem nur beschränkt auf akute Änderungen in Betriebszuständen oder Einsatzbedingungen reagiert werden.In addition, however, the detection of errors in the engine z. B. with a built-in on the engine diagnostic or control unit is generally expensive. On the one hand, the hardware is sometimes exposed to demanding operating conditions such as vibrations, temperatures and dirt, etc. and has to withstand these over extreme operating conditions and operating times. On the other hand, the diagnostic and control hardware installed on the engine is limited in terms of computing power for control and diagnostic devices and can only be increased to a limited extent. Updating fault or wear detection algorithms and updating the diagnostic and control devices on each engine is logistically complex, but in any case only cyclically or lengthy to a limited extent. In addition, it is only possible to react to acute changes in operating states or operating conditions to a limited extent.
Deswegen wird generell zukünftig eine Verlagerung des Signalverarbeitungsaufwandes extern der Antriebseinheit angestrebt, also z.B. derart beabstandet vom Motor, dass Rechenaufwand verfügbar wird und Einsatzbedingungen angemessen sind. Eine Verarbeitung von Sensordaten kann beispielsweise zentralisiert oder regional erfolgen, wie beispielsweise an einem regional vorteilhaften Ort für betroffene Fahrzeuge in einer Mine, in einem regionalen Hauptrechner eines Schiffes für alle Motoren des Schiffes oder eben zentral in einer Zentraldatenverarbeitung eines Anbieters oder Herstellers für alle Antriebseinheiten oder Motoren einer Flotte oder Farm - grundsätzlich können dann leistungsfähige große Standard-Rechner oder Datenverarbeitungsanlagen mit allen Vorteilen von Anwendungen zur erweiterten Datenanalyse, wie z.B. sogenannten BackUp-Anwendungen, BigData-Anwendungen oder dergleichen verwendet werden. Diese sind in dieser Anwendung auch relativ zu ihrer Leistungsfähigkeit billiger als kleine Einzelrechner und logistisch einfacher zu aktualisieren bzw. anzupassen. Zudem können Daten verschiedener oder ähnlicher Motoren verglichen werden - eine Option, die am einzelnen Motor in der Regel nicht zur Verfügung steht. So gestalten sich vor allem Trendanalysen und prädiktive Analyseverfahren für die im Feld befindlichen Brennkraftmaschinen als vorteilhaft.Therefore, in the future, the aim is generally to relocate the signal processing effort externally to the drive unit, e.g. at a distance from the motor in such a way that computing effort becomes available and the operating conditions are appropriate. Processing of sensor data can take place, for example, in a centralized or regional manner, for example at a regionally advantageous location for affected vehicles in a mine, in a regional main computer of a ship for all engines of the ship or even centrally in a central data processing system of a provider or manufacturer for all drive units or Motors of a fleet or farm - in principle, powerful large standard computers or data processing systems with all the advantages of applications for extended data analysis, such as so-called back-up applications, big data applications or the like, can then be used. In this application, these are cheaper than small individual computers in relation to their performance and are logistically easier to update or adapt. In addition, data from different or similar engines can be compared - an option that is usually not available on individual engines. Trend analyzes and predictive analysis methods for the internal combustion engines in the field are particularly advantageous.
Ein in diesem Sinne vorteilhaftes Verfahren mit entsprechender Rechenlastaufteilung ist in
Soll aber eine Signalverarbeitung extern der Antriebseinheit, also zentral oder regional, verlagert werden, müssen erhebliche Mengen an Sensordaten übertragen werden. Wie eingangs beschrieben erfolgt dies regelmäßig mittels einer Übertragung der anfallenden Rohdaten der Sensorik. Üblich sind bislang sogenannte Datenblogger, mit denen es möglich ist, Rohdaten der Sensoren als Sensordaten an eine Zentral- oder Regionalstelle zu übertragen. Es kann auch so erfolgen, dass die zur Verfügung gestellten Daten in ihrer Menge oder zeitlichen Auflösung beschränkt werden - so arbeiten Datenblogger oft mit geringen zeitlichen Auflösungen im Bereich von beispielsweise 1 Hz. Dadurch lässt sich schon eine maßgebliche Reduzierung der Datenmengen erreichen und eine sonst notwendige breitbandige Datenübertragung lässt sich aus Kosten- und Aufwandsgründen beschränken. Bei zunehmender Komplexität der Systeme ist jedoch abzusehen, dass die Übertragung vor allem großer Rohdatenmengen entweder zu teuer oder mangels Kapazitäten beschränkt ist. Es zeigt sich, dass solche Ansätze trotz an sich beispielsweise aus
Wünschenswert ist es, möglichst allgemein Anomalitäten beim Betrieb einer Antriebseinheit, wie etwa unterschiedliche Fehler oder Verschleißerscheinungen mit an der Antriebseinheit vergleichsweise geringem Aufwand zu erkennen. D.h. es soll ein nur beschränkter Einsatz weiterer Hardware und Auswertekapazität, vorteilhaft ohne zusätzliche Sensorik, an der Antriebseinheit erforderlich sein und dennoch sollte eine Signalverarbeitung an der Antriebseinheit, insbesondere einem Motor zur Erkennung und Analyse von Anomalitäten überschaubar und gleichwohl hinreichend genau sein. Eine detaillierte Erkennung und Analyse von Anomalitäten wie Fehler oder Verschleiß an der Antriebseinheit soll extern der Antriebseinheit --also „remote“, insofern regional oder zentral-- erfolgen. Wünschenswert ist es --sei es an der Antreibseinheit oder „remote“ von dieser-- eine Datenmenge und damit Übertragungs- und/oder Analyseaufwand für Daten möglichst beschränkt zu halten.It is desirable to identify abnormalities in the operation of a drive unit as generally as possible, such as different faults or signs of wear, with comparatively little effort on the drive unit. This means that only limited use of additional hardware and evaluation capacity, advantageously without additional sensors, should be required on the drive unit, and signal processing on the drive unit, in particular a motor for the detection and analysis of anomalies, should nevertheless be manageable and nevertheless sufficiently precise. A detailed detection and analysis of anomalies such as errors or wear and tear on the drive unit should be carried out externally to the drive unit - i.e. "remotely", if regional or central. It is desirable - be it on the drive unit or "remotely" from it - to keep a data volume and thus the transfer and / or analysis effort for data as limited as possible.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die hinsichtlich der einleitend genannten Nachteile Verbesserungspotentiale bietet bei einer Schallüberwachung einer Antriebseinheit mit einer drehenden Antriebskomponente, wobei eine zu übertragende Datenmenge zur Überwachung der Antriebseinheit, insbesondere eine zu übertragende Datenmenge nach extern, insofern vor allem „remote“, zur Antriebseinheit für eine weitergehende Analyse, beschränkt oder reduziert gehalten ist. Jedenfalls aber sollen einige der vorgenannten Aspekte adressiert werden. Insbesondere soll eine Einrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art angegeben werden, dessen Aufgabe es ist, auch einen möglichst generellen Ansatz zur Erkennung von Anomalitäten im Rahmen einer Schallüberwachung bei reduziertem Übertragungsaufwand für Sensorikdaten zu bieten.This is where the invention comes in, the object of which is to specify a method and a device of the type mentioned, which offers potential for improvement with regard to the disadvantages mentioned in the introduction in the sound monitoring of a drive unit with a rotating drive component, with a data volume to be transmitted for monitoring the Drive unit, in particular an amount of data to be transmitted externally, insofar as it is primarily “remote” to the drive unit for further analysis, is kept limited or reduced. In any case, some of the aforementioned aspects should be addressed. In particular, a device and a method of the type mentioned at the outset are to be specified, the task of which is also to offer the most general possible approach to the detection of anomalies in the context of sound monitoring with reduced transmission effort for sensor data.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine entsprechende Signalanalyseeinheit gemäß Anspruch 15, insbesondere als Teil einer Auswerteeinrichtung gemäß Anspruch 17.This object is achieved by a method according to
Die Erfindung geht betreffend das Verfahren aus von einem eingangs genannten Verfahren zur Überwachung einer Antriebseinheit mit einer drehenden Antriebskomponente, insbesondere eines Motors einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, wobei die Überwachung als eine Schallüberwachung der drehenden Antriebskomponente mittels einer akustischen Sensorik an der Antriebseinheit erfolgt, und im Rahmen der Schallüberwachung:
- - ein Schallsignal der drehenden Antriebskomponente mittels der akustischen Sensorik erfasst und zur Auswertung für eine Auswerteeinrichtung bereitgestellt wird,
- - mittels einer Signalanalyse des Schallsignals in einer Signalanalyseeinheit aus dem Schallsignal eine Anzahl Signalkennzeichnungen festgestellt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- - eine Anzahl von Ereignissen mittels einer Anzahl von Signalkennzeichnungen in der Signalanalyseeinheit identifiziert wird. So kann im Rahmen einer Weiterbildung mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass eine Signalkennzeichnung einem Ereignis für die drehende Antriebskomponente zugeordnet wird. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass
- - eine einem Ereignis zuzuordnende Signalkennzeichnung in der Signalanalyseeinheit mittels wenigstens einer Metrik charakterisiert wird, wobei die Metrik durch wenigstens einen Kenngrößenparameter definiert ist, der das Ereignis am Schallsignal festmacht.
- - a sound signal of the rotating drive component is detected by means of the acoustic sensor system and made available for evaluation for an evaluation device,
- a number of signal identifications are determined from the sound signal by means of a signal analysis of the sound signal in a signal analysis unit. According to the invention it is provided that
- - a number of events is identified by means of a number of signal identifications in the signal analysis unit. Thus, within the scope of a further development, it can be provided with particular advantage that a signal identifier is assigned to an event for the rotating drive component. According to the invention it is further provided that
- a signal identifier to be assigned to an event is characterized in the signal analysis unit by means of at least one metric, the metric being defined by at least one characteristic variable parameter which attaches the event to the sound signal.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Metrik in der Signalanalyseeinheit zur Übergabe an eine Auswerteeinheit einer Auswerteeinrichtung aufbereitet und bereitgestellt wird.According to the invention, it is further provided that the metric is processed and provided in the signal analysis unit for transfer to an evaluation unit of an evaluation device.
Die Erfindung geht betreffend die Vorrichtung entsprechend aus von einer eingangs genannten Signalanalyseeinheit einer Auswerteeinrichtung zur Überwachung einer Antriebseinheit mit einer drehenden Antriebskomponente, insbesondere eines Motors einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, wobei die Überwachung als eine Schallüberwachung der drehenden Antriebskomponente mittels einer akustischen Sensorik an der Antriebseinheit erfolgt, und im Rahmen der Schallüberwachung:
- - ein Schallsignal der drehenden Antriebskomponente mittels der akustischen Sensorik erfasst und zur Auswertung für eine Auswerteeinrichtung bereitgestellt wird,
- - mittels einer Signalanalyse des Schallsignals in einer Signalanalyseeinheit aus dem Schallsignal eine Anzahl Signalkennzeichnungen festgestellt wird. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass
- - eine Anzahl von Ereignissen mittels einer Anzahl von Signalkennzeichnungen identifiziert in der Signalanalyseeinheit wird,
- - eine einem Ereignis zuzuordnende Signalkennzeichnung in der Signalanalyseeinheit mittels wenigstens einer Metrik charakterisiert wird, wobei die Metrik durch wenigstens einen Kenngrößenparameter definiert ist, der das Ereignis am Schallsignal festmacht, und
- - die Metrik in der Signalanalyseeinheit zur Übergabe an eine Auswerteeinheit einer Auswerteeinrichtung aufbereitet und bereitgestellt wird.
- - a sound signal of the rotating drive component is detected by means of the acoustic sensor system and made available for evaluation for an evaluation device,
- a number of signal identifications are determined from the sound signal by means of a signal analysis of the sound signal in a signal analysis unit. According to the invention it is further provided that
- a number of events is identified in the signal analysis unit by means of a number of signal identifications,
- a signal identifier to be assigned to an event is characterized in the signal analysis unit by means of at least one metric, the metric by at least one Characteristic parameter is defined, which attaches the event to the sound signal, and
- - The metric is processed and provided in the signal analysis unit for transfer to an evaluation unit of an evaluation device.
So kann im Rahmen einer Weiterbildung mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Signalanalyseeinheit an der wenigstens einen Antriebseinheit und die Auswerteeinheit entfernt von der Antriebseinheit bereitsteht, insbesondere durch eine drahtlose Verbindung kommunikativ verbunden sind.Thus, within the scope of a further development, it can be provided with particular advantage that the at least one signal analysis unit is available on the at least one drive unit and the evaluation unit is available away from the drive unit, in particular communicatively connected by a wireless connection.
Vereinfacht ausgedrückt sieht das Konzept der Erfindung damit vor, dass das Schallsignal mittels einer Signalanalyse in der Signalanalyseeinheit einer Vorauswertung unterworfen wird, insbesondere auf Grundlage der Rohdaten des Schallsignals. Im Ergebnis kann dabei eine Anzahl von Ereignissen mittels einer Anzahl von Signalkennzeichnungen identifiziert in der Signalanalyseeinheit werden und es wird eine einem Ereignis zuzuordnende Signalkennzeichnung in der Signalanalyseeinheit mittels wenigstens einer Metrik charakterisiert. Die Metrik ist durch wenigstens einen Kenngrößenparameter definiert.Put simply, the concept of the invention provides that the sound signal is subjected to a preliminary evaluation by means of a signal analysis in the signal analysis unit, in particular on the basis of the raw data of the sound signal. As a result, a number of events can be identified in the signal analysis unit by means of a number of signal identifications and a signal identification to be assigned to an event is characterized in the signal analysis unit by means of at least one metric. The metric is defined by at least one characteristic parameter.
Nach dieser Vorauswertung wird in der Signalanalyseeinheit die Metrik zur Übergabe an eine Auswerteeinheit einer Auswerteeinrichtung aufbereitet und bereitgestellt. Vorzugsweise erhält die Metrik und/oder der wenigstens eine Kenngrößenparameter dazu eine Zuordnungsinformation zum Ereignis. Bevorzugt wird ein Ereignis mittels einer Anzahl von Metriken charakterisiert, die in einem Ereignisfeld wie z.B. einem Ereignisvektor angeordnet werden können. Mehrere Ereignisse können so in einer Ereignismatrix aufgrund der zugeordneten Signalkennzeichnung in der Signalanalyseeinheit zusammengefasst und zur Auswerteeinheit übertragen werden. Das Schallsignal selbst und/oder die Signalkennzeichnung, insbesondere die Rohdaten des Schallsignals und/oder der Signalkennzeichnung, können vorteilhaft in der Signalanalyseeinheit verbleiben, insbesondere in der Signalanalyseeinheit überschrieben werden. Tatsächlich übertragen zur Auswerteeinheit wird dann bevorzugt nur die aufbereitete Metrik bzw. der Ereignisvektor. Das Konzept sieht im Ergebnis --verkürzt ausgedrückt-- ausgehend von einer allgemein verfügbaren und mit breitem Anwendungsgebiet versehenen Schallüberwachung eine externe Detailauswertung vor, wobei bevorzugt anstatt des Schallsignals selbst, nämlich der Rohdaten der Schallüberwachung, lediglich aus der lokalen Vorauswertung erlangte Metriken von zugeordneten Ereignissen an eine Auswerteeinheit zur bevorzugt externen Detailauswertung übertragen werden müssen. Eine entsprechende Signalanalyseeinheit zur Übergabe an eine Auswerteeinheit einer Auswerteeinrichtung zum Aufbereiten und Bereitstellen steht lokal an der Antriebseinheit als Einrichtung zur Vorauswertung und Übertragung zur Verfügung. Eine bevorzugt externe Auswerteeinheit zur Detailauswertung ist Teil einer Auswerteeinrichtung sowie System aus Brennkraftmaschine und Recheneinheit zur Analyse von Ereignisvektoren.After this preliminary evaluation, the metric is prepared and provided in the signal analysis unit for transfer to an evaluation unit of an evaluation device. For this purpose, the metric and / or the at least one characteristic variable parameter preferably receives assignment information about the event. An event is preferably characterized by means of a number of metrics that can be arranged in an event field such as an event vector. Several events can thus be combined in an event matrix based on the assigned signal identification in the signal analysis unit and transmitted to the evaluation unit. The sound signal itself and / or the signal identification, in particular the raw data of the sound signal and / or the signal identification, can advantageously remain in the signal analysis unit, in particular be overwritten in the signal analysis unit. Only the processed metric or the event vector is then actually transmitted to the evaluation unit. As a result, the concept provides - in abbreviated form - based on a generally available sound monitoring system with a broad field of application, an external detailed evaluation, whereby instead of the sound signal itself, namely the raw data of the sound monitoring system, metrics of assigned events obtained only from the local pre-evaluation are preferred must be transmitted to an evaluation unit for preferably external detailed evaluation. A corresponding signal analysis unit for transfer to an evaluation unit of an evaluation device for processing and provision is available locally on the drive unit as a device for pre-evaluation and transmission. A preferably external evaluation unit for detailed evaluation is part of an evaluation device and a system comprising an internal combustion engine and a computer unit for analyzing event vectors.
Die Erfindung geht in ihrem Konzept zunächst davon aus, dass viele Fehler bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Motor, akustische Signaturen zeigen, die im Normalbetrieb nicht auftreten - dies kann beispielsweise in Form eines Geräuschs oder eines wiederauftretenden besonderen akustischen Signals gegeben sein. Insbesondere Großmotoren wie Diesel- oder Gasmotoren verwenden bereits serienmäßig akustische Sensoren wie etwa Klopf- oder Beschleunigungssensoren, um schädliche klopfende Verbrennung zu erkennen oder durch die Motorsteuerung auszuregeln, wie dies etwa beispielhaft anhand des eingangs genannten Stands der Technik erläutert ist. An Gasmotoren sind solche Sensoren also vorhanden bzw. könnten bei anderen Großmotoren wie Dieselmotoren ebenfalls problemlos verbaut werden. Es zeigt sich auch, dass solche akustischen Sensoren vergleichsweise kostengünstig installiert und nachinstalliert werden können, da sie regelmäßig zur Detektion von Körperschall ausgelegt sind und am Außenbereich einer Brennkraftmaschine nachgerüstet werden können. Körperschalldetektoren, insbesondere Akustik- oder Schalldetektoren, können außerdem in Bereichen einer Brennkraftmaschine installiert werden, die weniger extremen Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck und Erschütterung ausgesetzt sind, und dennoch sind diese Körperschalldetektoren oder sonstige zur Detektion von akustischen Rohdaten geeigneten Akustiksensoren geeignet, Rohdaten zu liefern in Form von akustischen Signalen, die geeignet sind zur Auswertung und Erkennung von Fehlern oder Verschleiß einer Brennkraftmaschine bzw. deren Komponenten. Gleichermaßen gelten diese Überlegungen auch für Komponenten eines Antriebsstrangs an einer Brennkraftmaschine wie etwa eine Kupplung, ein Getriebe und für die Peripherie des Motors wie Turbolader, Abgas- oder Zuluftperipherie sowie darin vorhandene drehende Teile wie Klappen oder dergleichen. Insbesondere dient aber das Konzept der Erfindung dem Einsatz von akustischen Sensoren, um Fehler oder Verschleiß am Motor zu erkennen, und zwar Fehler und Verschleiß zu erkennen über eine übliche Klopferkennung hinaus.The concept of the invention is initially based on the assumption that many faults in an internal combustion engine, in particular an engine, show acoustic signatures that do not occur during normal operation - this can be given, for example, in the form of a noise or a recurring special acoustic signal. In particular, large engines such as diesel or gas engines already use acoustic sensors such as knock or acceleration sensors as standard in order to detect harmful knocking combustion or to regulate it through the engine control system, as explained by way of example using the prior art mentioned at the beginning. Such sensors are therefore available on gas engines or can also be installed in other large engines such as diesel engines without any problems. It is also shown that such acoustic sensors can be installed and retrofitted comparatively inexpensively, since they are regularly designed for the detection of structure-borne noise and can be retrofitted on the outside of an internal combustion engine. Structure-borne sound detectors, in particular acoustic or sound detectors, can also be installed in areas of an internal combustion engine that are exposed to less extreme conditions in terms of temperature, pressure and vibration, and yet these structure-borne sound detectors or other acoustic sensors suitable for detecting raw acoustic data are suitable for delivering raw data in Form of acoustic signals that are suitable for evaluating and recognizing errors or wear and tear in an internal combustion engine or its components. These considerations also apply to components of a drive train on an internal combustion engine, such as a clutch, a transmission, and to the periphery of the engine such as a turbocharger, exhaust gas or supply air peripherals and rotating parts such as flaps or the like. In particular, however, the concept of the invention is used to use acoustic sensors in order to identify faults or wear on the engine, specifically to identify faults and wear beyond the usual knock detection.
Ausgehend von diesen Überlegungen hat die Erfindung erkannt, dass akustische Daten eines Schallsignals zeitlich oder spektral durchaus hochaufgelöst sind und die anfallenden Rohdatenmengen dennoch reduziert werden können - die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass mehrere auftretende hundert oder tausend Abtastwerte pro Arbeitsspiel zu einer Rohdatenmenge von Sensorrohdaten führt, die deutlich reduziert werden kann.Based on these considerations, the invention has recognized that acoustic data of a sound signal are temporally or spectrally highly resolved and the raw data quantities that arise can nevertheless be reduced - the invention is based on the consideration that several hundred or thousand samples per Working cycle leads to a raw data volume of raw sensor data that can be significantly reduced.
Das Konzept der Erfindung schlägt mit der beanspruchten Lösung ein Verfahren und eine Einrichtung mit einer vergleichsweise reduzierten Signalverarbeitung am Motor oder dergleichen Antriebseinheit für gemessene akustische Signale vor, wobei einem tatsächlichen Ereignis am Motor ein Schallereignis im akustische Signal entspricht, d.h. eine das Schallereignis ausmachende Signalkennzeichnung für das Ereignis - die reduzierte Signalverarbeitung beruht auf der Verarbeitung der das Schallereignis ausmachenden Signalkennzeichnung für das Ereignis, insbesondere lediglich der das Schallereignis ausmachenden Signalkennzeichnung für das Ereignis.. Unter einem Schallereignis ist grundsätzlich jeder auffällige Geräuschanteil im akustischen Signal zu verstehen. Im Ergebnis führt das Konzept der Erfindung dazu, dass jedem tatsächlichen Ereignis am Motor, d.h. dem entsprechenden Schallereignis, eine oder mehrere geeignete Kenngrößen zugeordnet werden kann - vorliegend sind diese als eine oder mehrere Metriken beschrieben, die es erlauben, das Geräusch in Form des Schallereignisses bestmöglich zu charakterisieren und von anderen zu unterscheiden; die Metrik ist dazu durch wenigstens einen Kenngrößenparameter definiert ist, der das Schallereignis am Schallsignal in Form einer charakteristischen Signalkennzeichnung oder eines charakteristischen Signalteils festmacht.The concept of the invention proposes a method and a device with a comparatively reduced signal processing on the engine or the like drive unit for measured acoustic signals with the claimed solution, with an actual event on the engine corresponding to a sound event in the acoustic signal, ie a signal identification for the sound event the event - the reduced signal processing is based on the processing of the signal identification for the event that makes up the sound event, in particular only the signal identification for the event that makes up the sound event. A sound event is basically any noticeable noise component in the acoustic signal. As a result, the concept of the invention means that one or more suitable parameters can be assigned to each actual event on the engine, ie the corresponding sound event - in the present case these are described as one or more metrics that allow the noise to be expressed in the form of the sound event to characterize and distinguish from others as best as possible; To this end, the metric is defined by at least one characteristic variable parameter which fixes the sound event on the sound signal in the form of a characteristic signal identifier or a characteristic signal part.
Das Konzept hat darüber hinaus erkannt, dass eine Anzahl von Metriken insofern zu einem Ereignis zusammengefasst und beispielsweise als ein Ereignisvektor --insbesondere statt der Rohdaten-- für ein Ereignis bzw. mehrere Metriken in einem Ereignisvektor für ein Ereignis oder mehrere Ereignisse an eine externe, bevorzugt zentrale oder regionale, Auswerteeinheit als Analysestelle übertragen werden können. Insbesondere werden eigentlich also nur die Kenngrößen für ein Ereignis --hier also wenigstens eine Metrik mit wenigstens einem Kenngrößenparameter-übertragen. Im Folgenden wird betreffend das Schallereignis vor allem auf die Signalkennzeichnung oder den Signalteil Bezug genommen, wobei das Schallereignis einem tatsächlichen Ereignis am Motor entspricht.The concept has also recognized that a number of metrics are combined to form an event and, for example, as an event vector - especially instead of the raw data - for an event or several metrics in an event vector for an event or several events to an external, preferably central or regional evaluation unit can be transmitted as an analysis point. In particular, only the parameters for one event - here at least one metric with at least one parameter parameter - are actually transmitted. In the following, with regard to the sound event, reference is primarily made to the signal identification or the signal part, the sound event corresponding to an actual event on the engine.
Dahingehend schlägt das Konzept der Erfindung also eine Vorauswertung bzw. Auswertung der Rohdaten bis zu wenigstens einer Metrik mit einer oder mehreren Kenngrößen für ein Ereignis vor. Dies führt zu einer drastischen Reduzierung der zu übertragenden und insofern vorausgewerteten Rohdatenmengen in Form der Metrik mit einer oder mehreren Kenngrößen für ein Ereignis.To this end, the concept of the invention proposes a preliminary evaluation or evaluation of the raw data up to at least one metric with one or more parameters for an event. This leads to a drastic reduction in the amount of raw data to be transmitted and therefore pre-evaluated in the form of metrics with one or more parameters for an event.
Dagegen hat das Konzept der Erfindung erkannt, dass beispielsweise im Rahmen des beanspruchten Systems eine weitere Analyse in der regionalen oder zentralen Auswertestelle erfolgen kann, die es erlaubt, eine für den jeweiligen Fehler spezifische und evtl. über die Laufzeit des Motors zu optimierende und weiterzuentwickelnde auf neue Fehler auszudehnende Erkennung von Fehlern anzuwenden. Gleichwohl zeigt sich, dass die Vorauswertung bis auf eine Metrik für ein Ereignis bzw. einen Ereignisvektor für ein Ereignis grundsätzlich auch anwendbar und umsetzbar ist bei der lokalen Steuer- und Recheneinheit an einer Brennkraftmaschine oder einem Antriebsstrang, insbesondere eines Motors.In contrast, the concept of the invention has recognized that, for example, within the framework of the claimed system, a further analysis can be carried out in the regional or central evaluation point, which allows a specific error to be optimized and developed over the running time of the engine new bug to apply bug detection. Nonetheless, it has been shown that the preliminary evaluation, apart from a metric for an event or an event vector for an event, can in principle also be used and implemented in the local control and computing unit on an internal combustion engine or a drive train, in particular an engine.
Kurz gesagt sieht die Erfindung also das Reduzieren der Rohdaten bis auf eine Metrik für ein oder mehrere Ereignisse in den Rohdaten der akustischen Sensoren vor; mehrere Metriken für ein Ereignis können in einem Ereignisvektor zusammengefasst werden - insofern können für mehrere Ereignisse mehrere Ereignisvektoren bzw. mehrere Metriken vorgesehen sein, die im Rahmen einer Vorauswertung einer Auswerteeinheit an der lokalen Steuer- und Recheneinheit dann vorliegen. Erst die Metrik bzw. der Ereignisvektor mit einer Anzahl von Metriken wird dann an eine externe Analyseeinheit übertragen, die zentral regional verortet und für eine umfassendere Analyse zur Verfügung steht.In short, the invention therefore provides for the raw data to be reduced to a metric for one or more events in the raw data of the acoustic sensors; Several metrics for an event can be combined in one event vector - in this respect several event vectors or several metrics can be provided for several events, which are then available in the context of a preliminary evaluation of an evaluation unit at the local control and processing unit. Only the metric or the event vector with a number of metrics is then transmitted to an external analysis unit, which is located centrally and regionally and is available for a more comprehensive analysis.
Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe auch auf eine Antriebseinheit gemäß Anspruch 16 und eine entsprechende Auswerteeinrichtung gemäß Anspruch 17 mit der Signalanalyseeinheit und der Auswerteeinheit.In order to achieve the object, the invention also leads to a drive unit according to claim 16 and a corresponding evaluation device according to claim 17 with the signal analysis unit and the evaluation unit.
Die erfindungsgemäße Antriebseinheit mit einer drehenden Antriebskomponente weist eine Signalanalyseeinheit gemäß dem Konzept der Erfindung auf, insbesondere weist die Antriebseinheit einen Motor einer Brennkraftmaschine auf mit einer drehenden Antriebskomponente in Form einer Kurbelwelle, wobei zur Überwachung eine Schallüberwachung der drehenden Antriebskomponente mittels einer akustischen Sensorik an der Antriebseinheit vorgesehen ist.The drive unit according to the invention with a rotating drive component has a signal analysis unit according to the concept of the invention, in particular the drive unit has a motor of an internal combustion engine with a rotating drive component in the form of a crankshaft, with the monitoring of a sound monitoring of the rotating drive component by means of acoustic sensors on the drive unit is provided.
Die Antriebseinheit weist also eine Sensorik zur Schallüberwachung auf und eine geeignete Hardware der Signalanalyseeinheit zur Vorverarbeitung der Schallsignal-Daten im Rahmen der erfindungsgemäßen Signalanalyse sowie eine geeignete Hardware einer Übertragungseinrichtung zum Aufbereiten, Bereitstellen und Übergeben der Metrik aus der Signalanalyseeinheit an eine Auswerteeinheit einer Auswerteeinrichtung.The drive unit thus has a sensor system for sound monitoring and suitable hardware of the signal analysis unit for preprocessing the sound signal data within the scope of the signal analysis according to the invention and suitable hardware of a transmission device for processing, providing and transferring the metrics from the signal analysis unit to an evaluation unit of an evaluation device.
Die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung weist die Signalanalyseeinheit und die Auswerteeinheit ausgebildet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung wenigstens eine Signalanalyseeinheit an der wenigstens einen Antriebseinheit auf, wobei die Auswerteeinheit entfernt von der Antriebseinheit bereitsteht, insbesondere sind diese durch eine drahtlose Verbindung kommunikativ verbunden. Die Auswerteeinrichtung weist somit gemäß dem Konzept der Erfindung vorteilhaft eine Anzahl von Signalanalyseeinheiten an und für eine Anzahl von Antriebseinheiten auf.The evaluation device according to the invention has the signal analysis unit and the evaluation unit designed to carry out the method according to the invention. In particular, the evaluation device according to the invention has at least a signal analysis unit on the at least one drive unit, the evaluation unit being available remotely from the drive unit, in particular these are communicatively connected by a wireless connection. According to the concept of the invention, the evaluation device thus advantageously has a number of signal analysis units on and for a number of drive units.
Die Auswerteinrichtung weist entsprechende Hardware einer Empfangseinheit zum Empfang der Metrik aus der Signalanalyseeinheit auf sowie ein Speichermedium und eine vorzugsweise externe, insbesondere regionale oder zentrale, Auswerteeinheit zum Speichern und Auswerten der Metrik auf, insbesondere einer Anzahl von Ereignisvektoren. Gleichwohl kann das Konzept der Erfindung auch umsetzbar sein mit einer lokalen Auswerteeinheit am Ort der Signalanalyseeinheit.The evaluation device has corresponding hardware of a receiving unit for receiving the metric from the signal analysis unit as well as a storage medium and a preferably external, in particular regional or central, evaluation unit for storing and evaluating the metric, in particular a number of event vectors. Nevertheless, the concept of the invention can also be implemented with a local evaluation unit at the location of the signal analysis unit.
Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe auch auf ein System gemäß Anspruch 18, d.h. ein System, insbesondere Flotte oder Farm, einer Anzahl von Antriebseinheiten nach Anspruch 16 und einer Anzahl von Signalanalyseeinheiten nach Anspruch 15 und der Auswerteeinrichtung nach Anspruch 17.To achieve the object, the invention also leads to a system according to claim 18, i.e. a system, in particular a fleet or farm, a number of drive units according to claim 16 and a number of signal analysis units according to claim 15 and the evaluation device according to claim 17.
Ein Vorteil des Konzepts der Erfindung ergibt sich zunächst daraus, dass eine Sensorik für die Schallüberwachung vergleichsweise kostengünstig ist. Insbesondere für Gasmotoren ist die Sensorik ohnehin für die Klopfregelung des Motors notwendig und insofern standardmäßig vorhanden, d.h. es ist keine Zusatzsensorik erforderlich. Ein und dieselbe Sensorik kann verwendet werden, um mehrere verschiedene Fehler zu erkennen. Beispiele sind ein geändertes Ventilspiel an Ein- und Auslassventil, Bruch von Kolbenringen --hier kann bereits ein sich ankündigender Fehler erkannt werden--, gebrochene Ventile, ausgeschlagene Pleuellager oderZündaussetzer. Durch die Bestimmung weniger Metriken für jedes erkannte Ereignis können die Daten mit wenig Aufwand also an eine externe, vorzugsweise regionale oder zentrale, Auswerteeinheit als Auswertestelle übertragen werden, wo eine aufwändigere, detaillierte Auswertung, z. B. in Form einer Trendanalyse oder Vorhersage der weiteren Entwicklung durchgeführt werden kann. Dadurch wird der Aufwand zur Signalverarbeitung am Motor geringgehalten.One advantage of the concept of the invention results first of all from the fact that a sensor system for sound monitoring is comparatively inexpensive. For gas engines in particular, the sensor system is necessary for engine knock control anyway and is therefore available as standard, i.e. no additional sensor system is required. One and the same sensor system can be used to detect several different errors. Examples are a changed valve clearance on the inlet and outlet valve, breakage of piston rings - an impending fault can already be recognized here - broken valves, worn connecting rod bearings or misfiring. By determining fewer metrics for each detected event, the data can be transmitted with little effort to an external, preferably regional or central, evaluation unit as an evaluation point, where a more complex, detailed evaluation, e.g. B. can be carried out in the form of a trend analysis or forecast of further development. This keeps the signal processing effort on the motor low.
Das Verfahren und die Einrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung hat auch den Vorteil, dass es für alle Fehlerarten gleichermaßen greift: Es werden bevorzugt standardisierte Metriken für jedes erkannte Geräusch ermittelt und diese Metriken werden übertragen. Damit entsteht für neue zu erkennende Fehler kein Aufwand für die Anpassung des Verfahrens am Motor. Es müssen lediglich die Erkennungsalgorithmen in der externen, vorzugsweise regionalen oder zentralen, Auswerteeinheit als Auswertestelle angepasst werden, was logistisch deutlich vereinfacht ist gegenüber bisherigen Vorgehensweisen.The method and the device according to the concept of the invention also has the advantage that it applies equally to all types of errors: standardized metrics are preferably determined for each detected noise and these metrics are transmitted. This means that there is no effort to adapt the method on the engine for new errors to be detected. It is only necessary to adapt the recognition algorithms in the external, preferably regional or central, evaluation unit as the evaluation point, which is logistically significantly simplified compared to previous procedures.
Das Verfahren und die Einrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung bildet die Basis sowohl für eine Reihe von interessanten Diagnosefunktionen für aktuelle Fehler (die ggf. sofort repariert werden sollten oder müssen) als auch für prädiktive Verfahren (auch bekannt unter den Themenschlagworten „Predictive Maintenance“, „Condition Based Maintenance“), die eine Vorhersage über die zukünftige Entwicklung eines sich anbahnenden Fehlers möglich machen, indem sie die Metriken eines Ereignisses beobachten. Es werden damit Service-Kosten gespart und es werden durch Früherkennung teure Folgeschäden vermieden.The method and the device according to the concept of the invention form the basis for a number of interesting diagnostic functions for current errors (which should or must be repaired immediately if necessary) and for predictive methods (also known under the subject keywords "Predictive Maintenance", "Condition Based Maintenance"), which make it possible to predict the future development of an impending fault by observing the metrics of an event. This saves service costs and prevents expensive consequential damage through early detection.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims and indicate in detail advantageous options for realizing the concept explained above within the scope of the task and with regard to further advantages.
Vorteilhaft ist wie bereits erläutert vorgesehen, dass eine Anzahl Metriken in einem Ereignisvektor oder dergleichen Ereignisfeld zusammengefasst werden und dem Ereignis zugeordnet werden. Es können also mit Vorteil versehen mehrere Ereignisse in einem Ereignisfeld mit entsprechenden Ereignisvektoren zur kennzeichnenden Beschreibung einer Anzahl von Signalkennzeichnungen kompakt zusammengefasst werden.As already explained, it is advantageously provided that a number of metrics are combined in an event vector or similar event field and assigned to the event. A plurality of events can therefore advantageously be combined in an event field with corresponding event vectors for the characteristic description of a number of signal identifications.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Schallsignal der drehenden Antriebskomponente als Körperschall an der Antriebseinheit mit einem akustischen Sensor erfasst wird. Körperschall lässt sich ohne großen Aufwand und an vergleichsweise ungefährlichen Stellen der Antriebseinheit mit unkritischen Umgebungsbedingungen erfassen.It is advantageously provided that the sound signal of the rotating drive component is recorded as structure-borne noise on the drive unit with an acoustic sensor. Structure-borne noise can be recorded without great effort and at comparatively harmless points on the drive unit with uncritical environmental conditions.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit eine Brennkraftmaschine und/oder einen Generator aufweist, wobei ein Motor der Brennkraftmaschine die wenigstens eine drehende Antriebskomponente als eine Kurbelwelle und/oder Nockenwelle aufweist und/oder der Generator die wenigstens eine drehende Antriebskomponente als einen Rotor aufweist. So kann vorteilhaft vorgesehen, dass der akustische Sensor an einem Zylinder des Motors angeordnet ist. Das Konzept ist also nicht beschränkt auf eine Antriebseinheit in Form einer Brennkraftmaschine - der akustische Sensor kann beispielsweise an einem Pol des Generators angeordnet sein.It is advantageously provided that the drive unit has an internal combustion engine and / or a generator, a motor of the internal combustion engine having the at least one rotating drive component as a crankshaft and / or camshaft and / or the generator having the at least one rotating drive component as a rotor. It can advantageously be provided that the acoustic sensor is arranged on a cylinder of the engine. The concept is therefore not limited to a drive unit in the form of an internal combustion engine - the acoustic sensor can be arranged, for example, on a pole of the generator.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Schallsignal als transiente oder frequenzaufgelöste Rohdaten zur Verfügung gestellt wird; sowohl im Zeitbereich als auch im Frequenzbereich oder in beiden Bereichen lassen sich Rohdaten als Schallsignal zur Schallüberwachung generieren. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Rohdaten einen transienten Schallsignalverlauf und/oder ein frequenzaufgelöstes Schallfrequenzspektrum für wenigstens einen Teil eines Arbeitsspiels der drehenden Antriebskomponente aufweisen. Es kann beispielsweise auch nur für einen bestimmten zeitlichen Bereich des Arbeitsspiels ein Frequenzspektrum als Rohdaten für eine Vorauswertung im Sinne des Konzepts der Erfindung zur Verfügung stellen. So ist mit Vorteil versehen beispielsweis vorgesehen, dass der transiente Schallsignalverlauf des Arbeitsspiels eine Schallsignalamplitude der akustischen Sensorik über einen Drehwinkel des Arbeitsspiels der drehenden Antriebskomponente aufweist.It is advantageously provided that the sound signal is made available as transient or frequency-resolved raw data; both in the time domain and in the frequency domain or in Both areas can be used to generate raw data as a sound signal for sound monitoring. It is advantageously provided that the raw data have a transient sound signal curve and / or a frequency-resolved sound frequency spectrum for at least part of a working cycle of the rotating drive component. For example, it can also only provide a frequency spectrum as raw data for a pre-evaluation within the meaning of the concept of the invention for a specific time range of the work cycle. For example, it is advantageously provided that the transient sound signal curve of the working cycle has a sound signal amplitude of the acoustic sensor system over a rotation angle of the working cycle of the rotating drive component.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die die Signalkennzeichnung charakterisierende Metrik als Repräsentant des Schallsignals, insbesondere der Signalkennzeichnung, zur Übergabe an die Auswerteeinrichtung aufbereitet wird. Dies kann, muss aber nicht, die einzige zur Übertragung vorgesehen Information aus dem Schallsignal nach dessen Vorauswertung in der Signalanalyseeinheit sein, wobei die Vorteile des Konzepts der Erfindung besonders gut zum Tragen kommen. Vorteilhaft ist beispielsweise vorgesehen, dass das Schallsignal selbst und/oder die Signalkennzeichnung, insbesondere die Rohdaten des Schallsignals und/oder der Signalkennzeichnung in der Signalanalyseeinheit verbleiben, insbesondere in der Signalanalyseeinheit überschrieben werden.As part of a particularly advantageous development, it is provided that the metric characterizing the signal identification is processed as a representative of the sound signal, in particular the signal identification, for transfer to the evaluation device. This can, but does not have to be, the only information provided for transmission from the sound signal after its preliminary evaluation in the signal analysis unit, the advantages of the concept of the invention being particularly effective. It is advantageously provided, for example, that the sound signal itself and / or the signal identification, in particular the raw data of the sound signal and / or the signal identification, remain in the signal analysis unit, in particular are overwritten in the signal analysis unit.
Eine einem Ereignis zuzuordnenden Signalkennzeichnung, also ein Schallereignis, mit wenigstens einer Metrik ist mit Vorteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lage, Ausdehnung und Energie des Ereignisses, und kann anhand des Schallsignals charakterisiert werden. Dies ist im Sinne dieser Weiterbildung eine besonders vorteilhafte Charakterisierung einer jeden Signalkennzeichnung, die auf Ereignis zurückgeht. Vorteilhaft ist dazu vorgesehen, dass die Signalkennzeichnung und/oder die zugehörige Metrik dem Ereignis zugeordnet wird. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Metrik mittels einer oder mehrerer Kenngrößenparameter des Schallsignals bestimmt wird.A signal identifier to be assigned to an event, that is to say a sound event, with at least one metric is advantageously selected from the group consisting of the position, extent and energy of the event and can be characterized on the basis of the sound signal. In the sense of this development, this is a particularly advantageous characterization of each signal identification that is based on an event. To this end, it is advantageously provided that the signal identification and / or the associated metric is assigned to the event. It is advantageously provided that the metric is determined by means of one or more characteristic variable parameters of the sound signal.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist zur Umsetzung des Konzepts vorgesehen, dass die Signalanalyse eine Amplituden-Analyse von transienten oder frequenzaufgelösten Rohdaten des Schallsignals umfasst.In the context of a particularly advantageous development, it is provided to implement the concept that the signal analysis includes an amplitude analysis of transient or frequency-resolved raw data of the sound signal.
Vorteilhaft ist im Rahmen einer ersten besonders bevorzugten Variante vorgesehen, dass die transienten Rohdaten des Schallsignals als absolute oder relative Schallamplitude bereitgestellt werden. So kann -wie anhand der Ausführungsbespiele zu dieser ersten Variante erläutert-insbesondere die Amplituden-Analyse eine Schwellwert-Analyse in Bezug auf eine Anzahl von Schwellwerten umfassen.In a first particularly preferred variant, it is advantageously provided that the transient raw data of the sound signal are provided as absolute or relative sound amplitude. As explained on the basis of the exemplary embodiments of this first variant, the amplitude analysis in particular can include a threshold value analysis in relation to a number of threshold values.
Vorteilhaft ist im Rahmen einer zweiten besonders bevorzugten Variante vorgesehen, dass die transienten Rohdaten des Schallsignals als kumulative Schallamplitude bereitgestellt werden. So kann -wie anhand der Ausführungsbespiele zu dieser zweiten Variante erläutert-- insbesondere die Amplituden-Analyse eine Differenzwert-Analyse in Bezug auf eine Anzahl von Referenzen umfassen, insbesondere in Bezug auf eine kumulative Schallamplitude.In a second particularly preferred variant, it is advantageously provided that the transient raw data of the sound signal are provided as a cumulative sound amplitude. As explained with reference to the exemplary embodiments of this second variant, the amplitude analysis in particular can include a difference value analysis with respect to a number of references, in particular with respect to a cumulative sound amplitude.
Vorteilhaft ist generell, insbesondere auch im Rahmen der ersten und zweiten Variante vorgesehen, dass für die Metrik ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lage, Ausdehnung und Energie mittels einer Amplituden-Analyse der Schallamplitude eine oder mehrere Kenngrößenparameter bestimmt werden; d.h. in Bezug auf eine absolute oder relative oder kumulative Schallamplitude.It is generally advantageous, in particular also within the scope of the first and second variant, that one or more characteristic parameters are determined for the metric selected from the group consisting of position, extent and energy by means of an amplitude analysis of the sound amplitude; i.e. in terms of an absolute or relative or cumulative sound amplitude.
So kann für ein transientes Signal einer absoluten oder relativen Schallamplitude eine erste und/oder zweite oder auch weitere Schwellen definiert werden. Es kann mittels eines mittleren Lage-Kurbelwinkels eine auf ein Ereignis zurückgehende Signalkennzeichnung im Schallsignal, also ein Schallereignis, definiert werden. Es kann die Ausdehnung als Start- und Endpunkt eines Kurbelwinkels definiert werden. Es kann die Energie des Ereignisses als Amplitude der Signalkennzeichnung definiert werden. Dies hat sich insbesondere in Bezug auf eine absolute oder relative Schallamplitude als vorteilhaft erwiesen.For a transient signal of an absolute or relative sound amplitude, a first and / or second or even further thresholds can be defined. By means of a mean position crank angle, a signal identification based on an event can be defined in the sound signal, i.e. a sound event. The extension can be defined as the start and end point of a crank angle. The energy of the event can be defined as the amplitude of the signal characterization. This has proven to be particularly advantageous with regard to an absolute or relative sound amplitude.
Es kann auch generell ein Wert auf einer horizontalen Achse, der zu einer größten Steigung oder Abstandsvergrößerung (Punkt maximaler Steigung oder Intensitätsmaximum) gehört, als Kenngrößenparameter für eine Metrik d.h. Lage eines Ereignisses genutzt werden; dies hat ebenfalls einen gewissen Bezug zur Dauer des Ereignisses. In Bezug auf eine Dauer des Ereignisses kann als Lage ein Wert auf der horizontalen Achse, der zu der Mitte zwischen den Werten zu Beginn und Ende des Ereignisses auf der vertikalen Achse gehört, genutzt werdenIn general, a value on a horizontal axis that belongs to a greatest gradient or distance increase (point of maximum gradient or intensity maximum) can be used as a characteristic parameter for a metric, i.e. location of an event; this also has a certain relation to the duration of the event. With regard to a duration of the event, a value on the horizontal axis that belongs to the middle between the values at the beginning and end of the event on the vertical axis can be used as the position
In Bezug auf eine Dauer des Ereignisses kann als Lage auch eine Mitte zwischen Beginn und Ende des Ereignisses auf der horizontalen Achse genutzt werden. Diese Abwandlungen haben sich insbesondere in Bezug auf eine kumulative Schallamplitude als vorteilhaft erwiesen.With regard to the duration of the event, a middle point between the beginning and the end of the event on the horizontal axis can also be used as the location. These modifications have proven to be particularly advantageous with regard to a cumulative sound amplitude.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung, vor allem der Auswerteinheit -also extern der Signalanalyseeinheit--, ist vorgesehen, dass der Kenngrößenparameter der Metrik ausgebildet ist zur Erkennung einer Ereignisentwicklung anhand einer Musterentwicklung des dem Ereignis zugeordneten Kenngrößenparameters der Metrik in einem Parameterraum. Beispielsweise kann ein Trend einer Veränderung zeitlich am Geräuschanteil festgemacht werden.In the context of a particularly advantageous development, above all the evaluation unit - i.e. external to the signal analysis unit - it is provided that the characteristic parameter of the metric is formed for recognizing an event development based on a pattern development of the characteristic variable parameter of the metric assigned to the event in a parameter space. For example, a trend of a change can be determined over time in the noise component.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung, vor allem der Auswerteinheit -also extern der Signalanalyseeinheit--, ist vorgesehen, dass eine Musterentwicklung des dem Ereignis zugeordneten Kenngrößenparameters der Metrik eine Liste für Ursachen oder Maßnahmen für das Ereignis zugeordnet und hinterlegt wird. Dies ist vorteilhaft für und zur Anzeige einer von der Musterentwicklung ausgehenden Ursachenerkennung im Rahmen der Auswerteinrichtung, welche insofern ausgebildet ist eine Rückmeldung an den Anwender oder die Steuerung der Antriebseinheit zu geben.In the context of a particularly advantageous development, especially the evaluation unit - i.e. external to the signal analysis unit - it is provided that a pattern development of the characteristic parameter of the metric assigned to the event is assigned a list of causes or measures for the event and is stored. This is advantageous for and for displaying a cause recognition proceeding from the pattern development in the context of the evaluation device, which is designed to give feedback to the user or the control of the drive unit.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
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1 ein Schema einer bevorzugten grundsätzlichen Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit einer Signalanalyseeinheit zur Vorauswertung von Daten aus einer Schallüberwachung als Teil eines Systems und zur Übertragung von Ereignisvektoren im Rahmen einer Auswerteeinrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung; -
2A ein Beispiel gemessener akustischer Rohdaten in Form eines Schallsignals mit typischen Schallsignalamplituden aufgetragen über den Kurbelwellenwinkel als Grundlage für die Vorauswertung von Daten aus Schallüberwachung und Übertragung von Ereignisvektoren; -
2B ein illustrierendes Beispiel für eine erste Ausführungsform einer Methodik zur Erkennung von Ereignissen, d.h. Schallereignissen im Schallsignal, im Schallsignal der2A im Rahmen der Vorauswertung von Daten aus der Schallüberwachung mit einer Signalanalyseeinheit; -
3A ein illustrierendes Beispiel für eine zweite Ausführungsform einer Methodik zur Erkennung von Ereignissen, d.h. Schallereignissen im Schallsignal, im Schallsignal der2B im Rahmen der Vorauswertung von Daten aus der Schallüberwachung; -
3B ein Detail zur zweiten Ausführungsform einer Methodik der3A ; -
4 ein Schema eines Ereignisfeldes mit Metriken in Beziehung zu einem Ereignis und mit einer Liste von Ursachen oder Maßnahmen in Bezug auf das Ereignis; -
5 ein Ablaufdiagramm eines bevorzugten grundsätzlichen Ablaufs eines Verfahrens zur Überwachung einer Brennkraftmaschine zur Vorauswertung von Daten aus einer Schallüberwachung und Übertragung von Ereignisvektoren gemäß dem Konzept der Erfindung.
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1 a diagram of a preferred basic embodiment of an internal combustion engine with a signal analysis unit for pre-evaluating data from sound monitoring as part of a system and for transmitting event vectors within the scope of an evaluation device according to the concept of the invention; -
2A an example of measured acoustic raw data in the form of a sound signal with typical sound signal amplitudes plotted over the crankshaft angle as a basis for the preliminary evaluation of data from sound monitoring and the transmission of event vectors; -
2 B an illustrative example of a first embodiment of a method for recognizing events, ie sound events in the sound signal, in the sound signal of FIG2A as part of the preliminary evaluation of data from sound monitoring with a signal analysis unit; -
3A an illustrative example of a second embodiment of a method for recognizing events, ie sound events in the sound signal in the sound signal of FIG2 B as part of the preliminary evaluation of data from noise monitoring; -
3B a detail of the second embodiment of a methodology of3A ; -
4th a schema of an event field with metrics related to an event and with a list of causes or actions related to the event; -
5 a flowchart of a preferred basic sequence of a method for monitoring an internal combustion engine for preliminary evaluation of data from sound monitoring and transmission of event vectors according to the concept of the invention.
In einem anderen Ausführungsbeispiel muss die Antriebseinheit nicht notwendigerweise eine Brennkraftmaschine umfassen, sondern kann anders gebildet sein. Insofern steht hier die Brennkraftmaschine
Vorliegend ist in
In Weiterbildung des Konzepts der Erfindung ist gemäß der Ausführungsform der
Die akustische Sensorik
Das mittels der akustischen Sensorik
Gemäß dem Konzept der Erfindung umfasst die Auswerteeinrichtung
Zunächst werden die Rohdaten des Schallsignals
Eine solche Signalkennzeichnung
Unter einem Ereignis ist im Grunde jeder zeitliche oder in seiner Frequenz ausgedehnte Vorgang gemeint, der --ursächlich aus einer normalen oder anormalen Betriebssituation der Antriebseinrichtung heraus-- akustische Phänomene im Schallsignal
Die zentrale Auswerteeinrichtung
Die Auswerteeinheit
Im Ergebnis kann mit der Kombination
In Bezug auf
Ein typisches Schallsignal
Das vorgeschlagene Verfahren erkennt nun Bereiche des Signals mit davon abweichender nennenswerter Signalintensität mit entsprechenden charakteristischen Signalteilen und identifiziert diese als weitere „Ereignisse“
Die Erkennung kann z. B. durch die Erkennung lokaler Maxima im Schallsignal
Für jedes identifizierte Ereignis
- - eine erste Metrik
142.M1 in Form einer Lageder dem Ereignis 131 zugordneten Signalkennzeichnung 141 innerhalb des Arbeitsspiels, z.B. definiert durch einen Kenngrößenparameter in Form einer Position des lokalen Maximums auf der horizontalen Achse, z. B. fürdas erste Ereignis 131 beim Kurbelwellenwinkel α =43 °; der genannte Kurbelwellenwinkel α bildet somit vorliegend einen geeigneten Kenngrößenparameter143 für eineMetrik 142 ; hier die erste Metrik142.M1 . - - eine zweite Metrik
142.M2 in Form einer Ausdehnung derdem Ereignis 131 zugordneten Signalkennzeichnung 141 , z. B. beschrieben durch einen Kenngrößenparameter in Form eines Winkelbereichs,den das Ereignis 131 abdeckt. Dieser kann z. B. aufgefasst werden als der Bereich, in dem die Signalwerte bzw. ihr Betrag eine zweite Schwelle Su mehrheitlich nicht unterschreiten, wobei diese zweite Schwelle Su hier als untere gestrichelte Linie dargestellt ist. Der Winkelbereich kann beschrieben werden durch Kenngrößenparameter in Form eines Startpunkts und eines Endpunkts desEreignisses 131 oder durch seine Breite, z. B. fürdas vierte Ereignis 131 , das durch den charakteristischen SignalteilE4 erkennbar ist, durch den Startpunkt beim Kurbelwellenwinkel αS =355° und den Endpunkt beim Kurbelwellenwinkel αE =485° bzw. durch die Breite, die gegeben ist durch einen Bereich von Kurbelwellenwinkeln 485° - 355° = 130°; die genannten Kurbelwellenwinkel αS und αE bilden somit vorliegend geeigneteKenngrößenparameter 143 für eineMetrik 142 ; hier die zweite Metrik142.M2 . - - eine dritte Metrik
142.M3 in Form einer die Energie desEreignisses 131 charakterisierende Größe ist z. B. beschrieben durch Kenngrößenparameter in Form einer Summe aller quadrierten Abtastwerte des Signals zwischen αS und αE. Aus Gründen der Ersparnis von Signalverarbeitungsaufwand kann die Quadratur der Abtastwerte durch eine Absolutwertbildung (weglassen des Vorzeichens) ersetzt werden; die genannte Summe aller quadrierten Abtastwerte des Signals zwischen Kurbelwellenwinkel αS und αE Kurbelwellenwinkel bilden somit vorliegend geeigneteKenngrößenparameter 143 für eineMetrik 142 ; hier die dritte Metrik142.M3 .Weitere Metriken142.M1 ,142.M2 ,142.M3 , ...142.Mn können vorgesehen sein; die Aufzählung ist nicht abschließend.
- - a first metric
142.M1 in the form of a location of theevent 131 assignedsignal identification 141 within the work cycle, for example defined by a characteristic parameter in the form of a position of the local maximum on the horizontal axis, e.g. B. for thefirst event 131 at the crankshaft angle α = 43 °; the crankshaft angle α mentioned thus forms a suitable characteristic parameter in thepresent case 143 for a metric142 ; here the first metric142.M1 . - - a second metric
142.M2 in the form of an extension of theevent 131 assignedsignal identification 141 , e.g. B. described by a characteristic parameter in the form of an angular range that theevent 131 covers. This can e.g. B. can be understood as the range in which the signal values or their magnitude do not mostly fall below a second threshold Su, this second threshold Su being shown here as a lower dashed line. The angular range can be described by characteristic parameters in the form of a starting point and an end point of theevent 131 or by its width, e.g. B. for thefourth event 131 , that by the characteristic signal partE4 can be recognized by the starting point at crankshaft angle α S = 355 ° and the end point at crankshaft angle α E = 485 ° or by the width, which is given by a range of crankshaft angles 485 ° - 355 ° = 130 °; the crankshaft angles α S and α E mentioned thus form suitable parameters in thepresent case 143 for a metric142 ; here is the second metric142.M2 . - - a third metric
142.M3 in the form of the energy of theevent 131 characterizing variable is z. B. described by parameter parameters in the form of a sum of all squared samples of the signal between α S and α E. In order to save signal processing effort, the quadrature of the sampled values can be replaced by an absolute value formation (omitting the sign); the stated sum of all squared sampled values of the signal between crankshaft angle α S and α E crankshaft angle thus form suitable parameter parameters in thepresent case 143 for a metric142 ; here is the third metric142.M3 .Other metrics142.M1 ,142.M2 ,142.M3 , ...142 Mn can be provided; the list is not exhaustive.
Anhand von
Wie in
- - eine Lage
L1 : Punkt oder Wertepaar, hier also Wert auf der horizontalen Achse, der zu der größten Abstandsvergrößerung (Punkt maximaler Steigung oder Intensitätsmaximum) gehört, die in der Dauer des Ereignisses, also dem im Schallsignal erkennbaren Schallereignis zu dem tatsächlichen Ereignis am Motor, auftritt, - - eine Lage
L2 : Punkt oder Wertepaar, hier also Wert auf der horizontalen Achse, der zu der Mitte zwischen den Werten zu Beginn und Ende des Ereignisses, also dem im Schallsignal erkennbaren Schallereignis zu dem tatsächlichen Ereignis am Motor, auf der vertikalen Achse gehört, - - eine Lage
L3 : Punkt oder Wertepaar, hier also Mitte zwischen Beginn und Ende des Ereignisses, also dem im Schallsignal erkennbaren Schallereignis zu dem tatsächlichen Ereignis am Motor, auf der horizontalen Achse.
- - a location
L1 : Point or pair of values, in this case the value on the horizontal axis that belongs to the greatest increase in distance (point of maximum slope or maximum intensity) that occurs in the duration of the event, i.e. the sound event recognizable in the sound signal to the actual event on the engine, - - a location
L2 : Point or pair of values, in this case the value on the horizontal axis that belongs to the middle between the values at the beginning and end of the event, i.e. the sound event recognizable in the sound signal for the actual event on the engine, on the vertical axis, - - a location
L3 : Point or pair of values, in this case the middle between the beginning and the end of the event, i.e. the sound event recognizable in the sound signal to the actual event on the engine, on the horizontal axis.
Die zweite Metrik
Die dritte Metrik
Weitere Metriken
Im Rahmen beider Ausführungsbeispiele der ersten und zweiten Variante können weitere Metriken
Insbesondere aus der ersten Metrik
Die Metriken
Der Vorteil der Identifikation von Ereignissen
Beispielsweise kann in Bezug auf eine Datenreduktion als Anhaltspunkt die Überlegung dienen, dass in der vollen Ausbaustufe des Verfahrens pro Arbeitsspiel für jeden Zylinder je nach Auflösung z. B. 720 bis 7200 Abtastwerte anfallen. Bei 1800 U/min dauert ein Arbeitsspiel wie es in
Eine Datenstruktur aus Ereignisvektoren
Für die Energie des Ereignisses als dritte Metrik
Über eine Betriebsdauer des Motors
Die an die Auswerteeinheit
Beispielsweise kann aus dem Muster eines Ereignisvektors
Eine weitere Auswertung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 10011001
- Systemsystem
- 10001000
- Kombinationcombination
- 142.M1, 142.M2, ... 142.Mn142.M1, 142.M2, ... 142.Mn
- Anzahl von MetrikenNumber of metrics
- 140.1, 140.2 ... 140.n140.1, 140.2 ... 140.n
- Anzahl von SignalanalyseeinheitenNumber of signal analysis units
- 100.1, 100.2 ... 100.n100.1, 100.2 ... 100.n
- Anzahl von BrennkraftmaschinenNumber of internal combustion engines
- 300300
- DrahtlosverbindungWireless connection
- 270270
- Listelist
- 260260
- Anzahl von AuswertemodulenNumber of evaluation modules
- 250250
- EmpfangseinrichtungReceiving device
- 240240
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 230230
- EreignisvektorEvent vector
- 220220
- SpeicherStorage
- 200200
- AuswerteeinrichtungEvaluation device
- 160160
- Filterfilter
- 150150
- ÜbergabeeinrichtungTransfer device
- 144144
- KennzeichnungLabelling
- 143143
- KenngrößeParameter
- 142142
- MetrikMetric
- 141141
- SignalkennzeichnungSignal identification
- 140140
- SignalanalyseeinheitSignal analysis unit
- 131131
- Ereignisevent
- 130130
- SchallsignalSound signal
- 130A130A
- SchallamplitudeSound amplitude
- 130W130W
- Kurbelwinkel αCrank angle α
- 121121
- akustischer Sensoracoustic sensor
- 120120
- akustische Sensorikacoustic sensors
- 114114
- Kurbelwellecrankshaft
- 113113
- Nockenwellecamshaft
- 112112
- VentilValve
- 111111
- Zylindercylinder
- 110110
- Motorengine
- 101101
- Farmfarm
- 100100
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 8282
- Übermittlung von SteuerinformationenTransmission of tax information
- 8181
- Steuerung der BrennkraftmaschineControl of the internal combustion engine
- 8080
- RückkopplungFeedback
- 7070
- Gegenüberstellung der MetrikComparison of the metrics
- 6060
- Auswertungevaluation
- 5252
- Bereitstellung der MetrikProvision of the metric
- 5151
- Aufbereitung der MetrikPreparation of the metric
- 5050
- Übergabe der MetrikTransfer of the metric
- 4242
- Definition der MetrikDefinition of the metric
- 3030th
- Auswertungevaluation
- 2020th
- erster Schrittfirst step
- 1010
- SchallüberwachungSound monitoring
- A130A130
- SummensignalSum signal
- E1, E2, ... EnE1, E2, ... En
- charakteristische Signalteile bzw Signalkennzeichnungcharacteristic signal parts or signal identification
- L1, L2, ... LnL1, L2, ... Ln
- Lagelocation
- P1, P2, ... PnP1, P2, ... Pn
- stufenartiges Plateaustep-like plateau
- R1, R2, ... RnR1, R2, ... Rn
- ReferenzgeradeReference line
- S130S130
- kumulativen Summecumulative total
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 5230316 [0006]US 5230316 [0006]
- US 4669315 A [0007]US 4669315 A [0007]
- US 5157610 A [0010]US 5157610 A [0010]
- JP 2130429 A [0011]JP 2130429 A [0011]
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019122727.5A DE102019122727A1 (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Method and device for monitoring a drive unit with a rotating drive component, in particular a motor of an internal combustion engine with a crankshaft, and the number of drive units with the device |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102019122727.5A DE102019122727A1 (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Method and device for monitoring a drive unit with a rotating drive component, in particular a motor of an internal combustion engine with a crankshaft, and the number of drive units with the device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102019122727A1 true DE102019122727A1 (en) | 2021-02-25 |
Family
ID=74495890
Family Applications (1)
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DE102019122727.5A Pending DE102019122727A1 (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Method and device for monitoring a drive unit with a rotating drive component, in particular a motor of an internal combustion engine with a crankshaft, and the number of drive units with the device |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102019122727A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117705453A (en) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 潍柴动力股份有限公司 | Engine sound quality evaluation method and device |
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EP3327419A1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-05-30 | STS Defence Limited | Engine health diagnostic apparatus and method |
DE10015162B4 (en) * | 1998-11-24 | 2019-08-01 | Scania Cv Ab | Arrangement and method for calibrating and / or monitoring the combustion process in an internal combustion engine |
-
2019
- 2019-08-23 DE DE102019122727.5A patent/DE102019122727A1/en active Pending
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ROLLS-ROYCE SOLUTIONS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: MTU FRIEDRICHSHAFEN GMBH, 88045 FRIEDRICHSHAFEN, DE |