DE112012003853T5

DE112012003853T5 - System und Verfahren für eine Motordiagnose

Info

Publication number: DE112012003853T5
Application number: DE112012003853.3T
Authority: DE
Inventors: Bret Dwayne Worden; Matthew Malone; Milan Karunaratne; Paul Lloyd Flynn
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Transportation IP Holdings LLC
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-07-17
Also published as: US20130073174A1; EA201490439A1; WO2013039733A1; US9447745B2; EA027146B1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für einen Motor geschaffen, der ein Kurbelgehäuse aufweist. Ein Zustand des Motors kann auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks diagnostiziert werden. Verschiedene Arten der Funktionsverschlechterung können auf Basis eines Frequenzinhalts von mehreren Frequenzen des Kurbelgehäusedrucks unterschieden werden. Somit kann eine nicht mehr voll funktionsfähige Motorkomponente auf eine Weise identifiziert werden, die eine durch Wartung verursachte Verzögerung verringert.

Description

Ausführungsformen des hierin offenbarten Gegenstands betreffen ein System und ein Verfahren für eine Motordiagnose.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Komponenten von Motoren können während des Betriebs auf verschiedene Arten an Funktionsfähigkeit einbüßen. Zum Beispiel kann die Dichtwirkung von Kolbenringen auf den Kolben in der Brennkammer abnehmen, was einen vermehrten Blowby von Verbrennungsgasen in das Motorkurbelgehäuse bewirkt.
Ein Verfahren zur Erkennung einer Funktionsverschlechterung eines Motors ist die Überwachung des Gleichgewichts-Kurbelgehäusedrucks. Diagnoseroutinen können beobachten, ob der Kurbelgehäusedruck über einen Schwellendruck steigt, und Diagnose-Codes oder andere Hinweise erzeugen, die eine Wartung, eine Herabsetzung der Motorleistung oder ein Abstellen des Motors verlangen.
Jedoch haben die Erfinder erkannt, dass eine Erhöhung des Gleichgewichts-Kurbelgehäusedrucks von einer Anzahl von verschiedenen in ihrer Funktion verschlechterten Komponenten bewirkt werden kann, und es kann für ein Wartungsteam mit großem Zeitaufwand verbunden sein, während der Wartung des Motors festzustellen, welches die Quelle für die nicht mehr voll funktionsfähige Komponente ist und ob der erhöhte Kolben-Blowby tatsächlich die Quelle der Funktionsverschlechterung ist.
KURZE BESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Motor geschaffen. Das Verfahren beinhaltet das Diagnostizieren eines Zustands des Motors auf Basis eines Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Motor geschaffen. Das Verfahren beinhaltet die Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von Funktionsverschlechterungen auf Basis eines Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks.
Eine nicht mehr voll funktionsfähige Motorkomponente kann während des Betriebs des Motors diagnostiziert werden. Zum Beispiel kann es möglich sein, zwischen verschiedenen Arten von Funktionsverschlechterung zu unterscheiden, wenn man den Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks betrachtet, so dass Wartungs-Teams zusätzliche Informationen über die Quelle der Funktionsverschlechterung bekommen. Ferner kann ein bestimmter Zylinder, der nicht mehr voll funktionsfähig ist, aus dem Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks während des Betriebs des Motors identifiziert werden, was wiederum zusätzliche diagnostische und prognostische Informationen für Wartungs-Teams liefert. Auf diese Weise kann eine durch Wartung verursachte Verzögerung verringert werden, da die Quelle der Funktionsverschlechterung und der spezielle Zylinder, der nicht mehr voll funktionsfähig ist, vor der Wartung identifiziert werden können.
Diese kurze Beschreibung dient als vereinfachte Einführung einer Auswahl von Entwürfen, die hierin näher beschrieben werden. Diese kurze Beschreibung ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten Merkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu benennen, und sie soll auch nicht dazu verwendet werden, den Bereich des beanspruchten Gegenstands einzugrenzen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, welche die Probleme, die in irgendeinem Teil der Offenbarung angegeben sind, zum Teil oder vollständig lösen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung erschließt sich aus der Lektüre der folgenden Beschreibung nicht-beschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, worin nachstehend:
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs, das einen Motor mit einem Kurbelgehäuse aufweist.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders des Motors während des Kompressionshubs.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders des Motors während des Leistungshubs.
4 zeigt Daten eines Zeitdomänen-Kurbelgehäusedrucksignals.
5 und 6 zeigten jeweils Daten eines Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignals.
7 und 8 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Diagnostizierung eines Zustands des Motors.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen des hierin offenbarten Gegenstands betreffen ein System und ein Verfahren für eine Motordiagnose. Es wird auch ein Test-Kit für die Durchführung des Verfahrens geschaffen. Der Motor kann in einem Fahrzeug enthalten sein, beispielsweise einem Lokomotivensystem. Andere geeignete Arten von Fahrzeugen können für die Straße ausgelegte Fahrzeuge, Geländefahrzeuge, Bergbauausrüstung und Wasserfahrzeuge sein. Andre Ausführungsformen der Erfindung können für stationäre Motoren verwendet werden. Bei dem Motor kann es sich um einen Dieselmotor handeln, oder er kann einen anderen Kraftstoff oder eine Kombination von Kraftstoffen verbrennen. Diese alternativen Kraftstoffe können z. B. Benzin, Kerosin, Biodiesel, Erdgas und Ethanol sowie Kombinationen davon beinhalten. Geeignete Motoren können über eine Kompressionszündung oder eine Fremdzündung verfügen. Diese Fahrzeuge können einen Motor mit Komponenten beinhalten, die gebrauchsbedingt verschleißen. Zylinderkomponenten des Motors, beispielsweise Kolbenringe, können einer Funktionsverschlechterung unterliegen. Die Funktionsverschlechterung kann zu einem verstärkten Blowby führen oder einen verstärkten Blowby bewirken. Wenn der Blowby zunimmt, kann eine entsprechende und messbare Vermehrung von unverbranntem Kraftstoff und/oder aus der Umgebung des Kolbens und in das Kurbelgehäuse entweichenden Abgasen stattfinden.
1 ist eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Fahrzeugsystem 100 (z. B. ein Lokomotivensystem), das hierin als Schienenfahrzeug 106 dargestellt ist, welches dafür ausgelegt ist, über eine Mehrzahl von Rädern 108 auf einer Schiene 102 zu fahren; Wie dargestellt, weist das Schienenfahrzeug 106 ein Motorsystem mit einem Motor 110 auf.
Der Motor empfängt angesaugte Luft zur Verbrennung von einer Ansaugleitung 114. Die Ansaugleitung 114 empfängt Außenluft von außerhalb des Schienenfahrzeugs 106. Abgas, das aus der Verbrennung im Motor entsteht, wird zu einer Abgasleitung 116 geliefert. Abgas strömt durch die Abgasleitung 116 und aus einem Abgaskamin des Schienenfahrzeugs 106.
Das Motorsystem weist einen Lader 120 (TURBO) auf, der zwischen der Ansaugleitung 114 und der Abgasleitung 116 angeordnet ist. Der Lader 120 erhöht die Luftbeladung mit Außenluft, die in die Ansaugleitung 114 gesaugt wird, um eine größere Ladungsdichte während der Verbrennung bereitzustellen, um die Leistungsausgabe und/oder den Wirkungsgrad des Motorbetriebs zu erhöhen. In einer Ausführungsform kann der Lader 120 einen (nicht dargestellten) Kompressor aufweisen, der zumindest zum Teil durch eine (nicht dargestellte) Turbine angetrieben wird. Der Lader 120 kann mehrere Turbinen- und/oder Kompressorstufen aufweisen.
Der Motor weist ein Kurbelgehäuse 160 auf. Das Kurbelgehäuse 160 schließt eine (in 1 nicht dargestellte) Kurbelwelle ein, die mit (in 1 nicht dargestellten) Zylindern des Motors verbunden ist. Die Kurbelwelle kann mit Motoröl geschmiert werden, das von einer (nicht dargestellten) Ölpumpe gepumpt und auf das Kurbelgehäuse gesprüht wird. Das Kurbelgehäuse 160 kann ein Entlüftungsystem aufweisen. Zum Beispiel können unverbrannter Kraftstoff, Luft und Abgase an den Zylinder vorbei in das Kurbelgehäuse entweichen. Der unverbrannte Kraftstoff, die Luft und die Abgase können ebenso wie Motoröl vom Entlüftungsystem des Kurbelgehäuses 160 abgelassen und zu einem Absetzer 180 geführt werden. Der Absetzer 180 kann so gestaltet sein, dass er Motoröl vom unverbrannten Kraftstoff, der Luft und den Abgasen trennt und das Motoröl in das Kurbelgehäuse 160 zurückleitet. Der unverbrannte Kraftstoff, die Luft und die Abgase können vom Absetzer 180 zu einem Schalldämpfer 122 geführt werden, der zwischen der Laderturbine und der Abgasleitung 116 angeordnet ist. Der Schalldämpfer 122 kann so gestaltet sein, dass er Abgasgeräusche dämpft. In einer Ausführungsform kann der Schalldämpfer 122 eine (nicht dargestellte) Saugstrahlpumpe (eductor) aufweisen. Die Saugstrahlpumpe kann eine Ansaugung vom Kurbelgehäuse 160 durch den Absetzer 180 und in den Schalldämpfer 122 erzeugen. Zum Beispiel kann die Saugstrahlpumpe den Venturi-Effekt nutzen, um eine Saugwirkung zu erzeugen, wenn Abgase durch den Schalldämpfer 122 strömen.
In manchen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem 100 ferner ein (nicht dargestelltes) Abgasbehandlungssystem aufweisen, das in der Abgasleitung stromaufwärts und stromabwärts vom Turbolader 120 angeschlossen ist. In einer Ausführungsform kann das Abgasbehandlungssystem einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein Dieselpartikelfilter (DPF) aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann das Abgasbehandlungssystem zusätzlich oder alternativ dazu eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen aufweisen. Solche Emissionssteuervorrichtungen können einen selektiven katalytischen Reduktions-(SCR-)Katalysator, einen Dreiwegekatalysator, eine NO_x-Falle oder verschiedene andere Vorrichtungen oder Systeme beinhalten.
Das Fahrzeug 106 weist ferner eine Steuereinrichtung 130 auf, um verschiedene Komponenten in Bezug auf das Fahrzeugsystem 100 zu steuern. In einem Beispiel weist die Steuereinrichtung 130 ein Computer-Steuersystem auf. In einer Ausführungsform weist das Computer-Steuersystem einen Prozessor, beispielsweise den Prozessor 132, auf. Die Steuereinrichtung 130 kann mehrere Steuereinheiten (ECU) für den Motor beinhalten, und das Steuersystem kann auf die einzelnen ECUs verteilt sein. Die Steuereinrichtung 130 weist ferner computerlesbare Speichermedien auf, beispielsweise einen Speicher 134, die Befehle enthalten, um eine On-Board-Überwachung und -Steuerung des Betriebs des Schienenfahrzeugs zu ermöglichen. Der Speicher 134 kann flüchtigen und nicht-flüchtigen Arbeitsspeicher beinhalten.
Die Steuereinrichtung kann die Steuerung und Kontrolle des Fahrzeugsystems 100 leiten. Die Steuereinrichtung kann Signale von verschiedenen Motorsensoren 150 empfangen, um Betriebsparameter und Betriebsbedingungen zu erkennen und dementsprechend verschiedene Stellglieder 152 des Motors zu justieren, um den Betrieb des Schienenfahrzeugs 106 zu steuern. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung Signale von verschiedenen Motorsensoren empfangen, unter anderem eine Motordrehzahl, eine Motorlast, einen Ladedruck, einen Abgasdruck, einen Umgebungsdruck, eine Abgastemperatur usw. Als weiteres Beispiel kann die Steuereinrichtung ein Signal von einem Kurbelgehäusedrucksensor 170 empfangen, der einen Druck des Kurbelgehäuses 160 anzeigt. Als weiteres Beispiel kann die Steuereinrichtung ein Signal von einem Kurbelwellenpositionssensor 172 empfangen, der eine Position der Kurbelwelle anzeigt. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung das Fahrzeugsystem dadurch steuern, dass sie Befehle an verschiedene Komponenten, wie Antriebsmotoren, Wechselstromgenerator, Zylinderventile, Drosselklappe usw. sendet. Signale von Motorsensoren 150, 170 und 172 können in einen oder mehrere Kabelbäume gebündelt werden, um Platz, der im Fahrzeugsystem 100 von der Verdrahtung belegt wird, zu verkleinern, und um die Signaldrähte vor Abrieb und Vibration zu schützen.
Die Steuereinrichtung kann elektronische On-Board-Diagnoseeinrichtungen beinhalten, um Betriebskennwerte des Motors aufzuzeichnen. Betriebskennwerte können beispielsweise Messwerte von Sensoren 150, 170 und 172 beinhalten. In einer Ausführungsform können die Betriebskennwerte in einer Datenbank im Speicher 134 gespeichert werden. In einer Ausführungsform können aktuelle Betriebskennwerte mit früheren Betriebskennwerten verglichen werden, um erkennen zu können, welchem Trend die Motorleistung folgt.
Die Steuereinrichtung kann elektronische On-Board-Diagnoseeinrichtungen aufweisen, um potentielle Funktionsverschlechterungen und Ausfälle von Komponenten im Fahrzeugsystem 100 zu identifizieren und aufzuzeichnen. Wenn beispielsweise eine potentiell nicht mehr voll funktionsfähige Komponente identifiziert wird, kann ein Diagnose-Code im Speicher 134 gespeichert werden. In einer Ausführungsform kann jeder Art von Funktionsverschlechterung, die von der Steuereinrichtung identifiziert werden kann, ein eindeutiger Diagnose-Code entsprechen. Zum Beispiel kann ein erster Diagnose-Code einen Verschleiß eines Kolbenrings eines Zylinders 1 anzeigen, ein zweiter Diagnose-Code kann den Verschleiß des Kolbenrings des Zylinders 2 anzeigen, ein dritter Diagnose-Code kann eine potentielle Funktionsverschlechterung des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems anzeigen, usw.
Die Steuereinrichtung kann ferner mit einer Anzeige 140 verbunden sein, beispielsweise einer Anzeige einer Diagnoseschnittstelle, die eine Benutzeroberfläche für das Team, das die Lokomotive bedient, und für ein Wartungs-Team bereitstellt. Die Steuereinrichtung kann den Motor ansprechend auf eine Bedienereingabe über Anwendereingabesteuerungen 142 durch Senden eines Befehls zum entsprechenden Justieren verschiedener Stellglieder 152 des Motors steuern. Nicht-beschränkende Beispiele für Anwendereingabesteuerungen 142 können eine Drosselsteuerung bzw. einen Gashebel, eine Bremssteuerung bzw. einen Bremshebel, eine Tastatur und einen Netzschalter beinhalten. Ferner können Betriebskennwerte des Motors, beispielsweise Diagnose-Codes, die nicht mehr voll funktionsfähigen Komponenten entsprechen, über eine Anzeige 140 an eine Bedienperson und/oder ein Wartungs-Team gemeldet werden.
Das Fahrzeugsystem kann ein Kommunikationssystem 144 aufweisen, das mit der Steuereinrichtung verbunden ist. In einer Ausführungsform kann das Kommunikationssystem 144 ein Funkgerät und eine Antenne beinhalten, um Sprach- und Datennachrichten zu senden und zu empfangen. Zum Beispiel können Daten zwischen einem Fahrzeugsystem und einer Eisenbahnleitstelle, einer anderen Lokomotive, einem Satelliten und/oder einer an der Strecke befindlichen Vorrichtung, beispielsweise einer Weiche, stattfinden. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung geografische Koordinaten des Fahrzeugsystems unter Verwendung von Signalen von einem GPS-Empfänger bestimmen. Als weiteres Beispiel kann die Steuereinrichtung Betriebskennwerte des Motors über eine Meldung, die vom Kommunikationssystem 144 gesendet wird, an das Stellwerk senden. In einer Ausführungsform kann eine Meldung vom Kommunikationssystem 144 an das Stellwerk gesendet werden, wenn eine nicht mehr voll funktionsfähige Komponente des Motors erkannt worden ist, und für das Fahrzeugsystem kann eine Wartung angesetzt werden.
Ein Beispiel für eine nicht mehr voll funktionsfähige Komponente kann ein Zylinder des Motors sein. Während des Motorbetriebs kann der Zylinder an Funktionsfähigkeit einbüßen und zulassen, dass unverbrannter Kraftstoff und Abgase aus der Umgebung des Kolbens bzw. um diesen herum als Blowby in das Kurbelgehäuse entweichen. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders 210 des Motors mit Blowby um einen Kolben 230 während eines Kompressionshubs. Der Zylinder 210 weist eine Zylinderwand 220 und ein Volumen auf zum Einspritzen einer Mischung aus Kraftstoff und Luft, die verbrannt werden soll. Der Kolben 230 geht im Zylinder 210 von einer oberen Totpunktposition zu einer unteren Totpunktposition hin und her. Die obere Totpunktposition entspricht der Position des Kolbens 230, die am nächsten an einem Ansaugventil 212 und an einem Abgasventil 216 liegt. Die untere Totpunktposition entspricht der Position des Kolbens 230, die am weitesten weg von einem Ansaugventil 212 und einem Abgasventil 216 liegt. In einer Ausführungsform kann das Ansaugventil 212 geöffnet werden, um eine Mischung aus Kraftstoff und Luft aus der Ansaugleitung 214 in den Zylinder 210 zu lassen. Das Abgasventil 216 kann geöffnet werden, um Verbrennungsnebenprodukte durch die Abgasleitung 218 aus dem Zylinder 210 austreten zu lassen. Der Kolben 230 kann über eine Pleuelstange 240 mit einer Kurbelwelle 250 verbunden sein, so dass die Hin-und-Herbewegung des Kolbens 230 in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle 250 übersetzt werden kann. Die Kurbelwelle 250 und die Pleuelstange 240 sind im Kurbelgehäuse 160 eingeschlossen. Der Kolben 230 kann eine Mehrzahl von Nuten aufweisen, wobei jede Nut so gestaltet sein kann, dass sie einen Kolbenring hält, beispielsweise Kolbenringe 231, 232 und 233. Jeder Kolbenring 231, 232 und 233 kann so gestaltet sein, dass er zwischen den Kolben 230 und die Zylinderwand 220 passt, um die Lücke zwischen der Zylinderwand 220 und dem Kolben 230 abzudichten.
In einer Ausführungsform kann der Motor ein Viertaktmotor sein, der Ansaug-, Kompressions-, Leistungs- und Abgashübe aufweist. Während des Ansaughubs kann eine Mischung aus Kraftstoff und Luft durch Öffnen des Ansaugventils 212 aus der Ansaugleitung 214 in den Zylinder 210 geführt werden. In einer Ausführungsform kann Kraftstoff durch einen Kraftstoffinjektor, der im Zylinder 210 eingebaut ist, direkt in den Zylinder 210 gespritzt werden. Der Kolben 230 bewegt sich während des Ansaughubs generell weg vom oberen Totpunkt. Während des Kompressionshubs kann das Ansaugventil 212 geschlossen werden und die Mischung aus Kraftstoff und Luft im Zylinder 210 wird durch die Bewegung des Kolbens 230 in Richtung auf den oberen Totpunkt komprimiert. Während des Leistungshubs verbrennt die Mischung aus Kraftstoff und Luft und der Kolben 230 wird durch den Druck im Zylinder 210 vom oberen Totpunkt weg getrieben. In einer Ausführungsform kann sich die Mischung aus Kraftstoff und Luft wegen der Kompression von selbst entzünden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Mischung aus Kraftstoff und Luft durch einen Funken von einer Zündkerze entzündet werden. Während des Abgashubs wird das Abgasventil 216 geöffnet, und Abgase können durch die Abgasleitung 218 aus dem Zylinder 210 geführt werden. Der Kolben 230 bewegt sich während des Abgashubs generell hin zum oberen Totpunkt. Auf diese Weise kann sich der Motor, z. B. die Kurbelwelle 250, während eines Viertaktzyklus zweimal umdrehen.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Motor ein Zweitaktmotor sein. Bei einem Zweitaktmotor überschneiden sich die Ansaug- und Abgasfunktionen teilweise, wenn sich der Kolben am Ende des Leistungshubs dem unteren Totpunkt nähert und wenn sich der Kolben zu Beginn des Kompressionshubs weg vom unteren Totpunkt bewegt. Der Kompressionshub komprimiert die Mischung aus Kraftstoff und Luft im Zylinder, wenn sich der Kolben zum oberen Totpunkt hin bewegt. Während des Leistungshubs wird der Kraftstoff entzündet und der Kolben bewegt sich weg vom oberen Totpunkt. So kann sich der Motor, z. B. die Kurbelwelle 250, während eines Viertaktzyklus einmal umdrehen.
Ferner kann der Motor eine Mehrzahl von Zylindern aufweisen, die in einer vorgegebenen Reihenfolge zünden, wobei jeder Zylinder genau einmal während eines Viertakt- oder Zweitaktzyklus zündet. Zum Beispiel kann ein Vierzylinder-/Viertaktmotor eine Zündfolge 1-3-4-2 haben, wo jeder Zylinder genau einmal pro zwei Umdrehungen des Motors zündet. Somit ist die Zündfrequenz eines bestimmten Zylinders die halbe Frequenz der Motorumdrehung, und die Zündfrequenz aller Zylinder ist die doppelte Frequenz der Motorumdrehung. Die Umdrehungsfrequenz des Motors, z. B. die Frequenz der Umdrehungen der Kurbelwelle 250, kann als die erste Motorordnung beschrieben werden. Die Zündfrequenz eines bestimmten Zylinders eines Viertaktmotors kann als die halbe Motorordnung beschrieben werden, wobei die halbe Motorordnung die halbe Frequenz der Umdrehung der Kurbelwelle 250 ist.
Als weiteres Beispiel für einen Viertaktmotor kann ein Zwölfzylindermotor eine Zündfolge 1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10 haben, wo jeder Zylinder genau einmal pro zwei Umdrehungen des Motors zündet. Somit ist die Zündfrequenz eines bestimmten Zylinders die halbe Frequenz der Motorumdrehung, und die Zündfrequenz aller Zylinder ist die sechsfache Frequenz der Motorumdrehung.
Als weiteres Beispiel für einen Zweitaktmotor kann ein Zwölfzylindermotor eine Zündfolge 1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10 haben, wo jeder Zylinder genau einmal pro Umdrehung des Motors zündet. Somit ist die Zündfrequenz eines bestimmten Zylinders die Frequenz der Motorumdrehung, und die Zündfrequenz aller Zylinder ist die zwölffache Frequenz der Motorumdrehung.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders 210 eines Viertaktmotors während eines Kompressionshubs. Der Blowby wird von Pfeilen 260 und 262 dargestellt. Blowby kann dadurch erzeugt werden, dass die Mischung aus Kraftstoff und Luft aus dem Inneren des Zylinders 210 um den Kolben herum 230 und in das Kurbelgehäuse 160 entweicht. Die Menge des Blowby kann durch einen Zustand des Motors und das Druckdifferential zwischen dem Zylinder 210 und dem Kurbelgehäuse 160 bestimmt werden. Der Zustand des Motors kann einen Zustand der Zylinderwand 220 und/oder des Kolbens 230 und/oder der Kolbenringe 231, 232 und 233 beinhalten.
Zum Beispiel kann die Zylinderwand 220 an Funktionsfähigkeit einbüßen, wenn der Motor verwendet wird. Die Zylinderwand 220 kann Kratzer, Furchen, Scharten und/oder Schrammen bekommen, wodurch die Lücke zwischen dem Kolben 230 und der Zylinderwand 220 größer wird und das Hindernis für Gas, das beispielsweise vom Zylinder 210 zum Kurbelgehäuse 160 strömt, kleiner wird. Somit kann der Blowby in einem nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder verstärkt sein. In einem anderen Beispiel können der Kolben 230 und/oder einer oder mehreren Kolbenringe 231, 232 und 233 an Funktionsfähigkeit einbüßen, wenn der Motor verwendet wird. Die Nuten im Kolben 230, in denen einer oder mehrere Kolbenringe 231, 232 und 233 sitzen können, können beispielsweise größer werden, wodurch möglicherweise einer oder mehrere von den Kolbenringen 231, 232 und 233 flattern bzw. locker werden kann, was den Blowby verstärken kann. Als weiteres Beispiel kann bzw. können sich beispielsweise einer oder mehrere von den Kolbenringen 231, 232 und 233 verdrehen, reißen oder auf eine Weise beschädigt werden, die den Blowby verstärkt. Somit kann der Blowby stärker werden, wenn einer oder mehrere Zylinder 210 und mit dem Motorzylinder in Beziehung stehende Komponenten an Funktionsfähigkeit einbüßen, wobei die mit dem Motorzylinder in Beziehung stehenden Komponenten zumindest einen Kolben 230, Kolbennuten und Kolbenringe 231, 232 und 233 beinhalten können.
Ferner kann der Blowby verstärkt werden, wenn das Druckdifferential zwischen dem Zylinder 210 und dem Kurbelgehäuse 160 größer wird. In einem Beispiel kann das Spitzendruckdifferential während des Kompressionshubs kleiner sein als das Spitzendruckdifferential während des Leistungshubs. Während des Kompressionshubs kann der Druck im Zylinder 210 durch den Druck der Mischung aus Kraftstoff und Luft, die in den Zylinder 210 gelangt, und die Verringerung des Volumens des Zylinders 210 während der Kompression bestimmt werden. Während des Leistungshubs wird die komprimierte Mischung aus Kraftstoff und Luft entzündet, wodurch der Druck im Zylinder 210 weiter erhöht wird. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Zylinders 210 des Motors mit Blowby während des Leistungshubs. Der Blowby während des Leistungshubs kann größer sein als der Blowby während des Kompressionshubs. Der verstärkte Blowby während des Leistungshubs ist von Pfeilen 310 und 312 dargestellt.
Der Blowby kann ein Motorzustand sein, der sich auf den Druck des Kurbelgehäuses 160 auswirkt. Andere Beispiele für Motorzustände, die sich auf den Druck des Kurbelgehäuses 160 auswirken können, sind eine oder mehrere der folgenden Größen: Motordrehzahl, Motorlast, Kurbelgehäusetemperatur, Kurbelgehäuse-Entlüftungsstrom und ein Zustand des Laders 120. Wie von den Daten von 4 dargestellt ist, kann sich der Kurbelgehäusedruck (CCP) 420 im Lauf der Zeit ändern. In einer Ausführungsform kann der Kurbelgehäusedruck 420 ein Teilvakuum sein. Zum Bespiel zeigen die Daten von 4, dass der Kurbelgehäusedruck 420 in einem Bereich von etwa minus 6,5 bis etwa minus 3,5 Inch Wasser (In-H₂O) bei einer fast konstanten Motordrehzahl von etwa 1050 Umdrehungen pro Minute (UpM), z. B. 17,5 Hz variieren kann. Gase, die am Kolben 230 vorbeiströmen, können einen Druck aufweisen, der anders ist als der Kurbelgehäusedruck 420 und können so zu transienten Schwankungen des Kurbelgehäusedrucks 420 beitragen. Zum Beispiel können Abgase, die während des Leistungshubs am Kolben 230 vorbei strömen, einen Druck aufweisen, der höher ist als der Kurbelgehäusedruck 420, und somit können die Abgase eine transiente Erhöhung des Kurbelgehäusedruck 420 bewirken. Ferner können die Abgase, die während des Leistungshubs am Kolben 230 vorbeiströmen, einen höheren Druck aufweisen als unverbrannter Kraftstoff und Luft, die während des Kompressionshubs am Kolben 230 vorbeiströmen. Somit kann der Blowby während des Leistungshubs eine größere Steigerung des Kurbelgehäusedrucks bewirken als der Blowby während des Kompressionshubs. Anders ausgedrückt kann der Kurbelgehäusedruck 420 eine Frequenzkomponente bei der Leistungshubfrequenz aufweisen. Bei einem Viertaktmotor ist die Leistungshub-Frequenzkomponente die Hälfte der Frequenz der Umdrehungen des Motors. Bei einem Zweitaktmotor ist die Leistungshub-Frequenzkomponente die Frequenz der Umdrehungen des Motors.
Der Kurbelgehäusedruck 420 kann durch Ablassen von unverbranntem Kraftstoff, Luft und Abgasen aus dem Entlüftungssystem des Kurbelgehäuses 160 zu einem Absetzer 180 verringert werden. In einer Ausführungsform kann das Ablassen durch die Saugwirkung von einer Saugstrahlpumpe oder einem Schalldämpfer 122 verstärkt werden. Die Saugstrahlpumpe kann den Venturi-Effekt nutzen, um eine Saugwirkung zu erzeugen, wenn Abgase durch den Schalldämpfer 122 strömen, und daher kann sich die Saugwirkung mit dem Abgasstrom durch den Schalldämpfer 122 ändern. Der Kurbelgehäusedruck 420 kann bei einer gegebenen Motordrehzahl um einen durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck herum schwanken, wie in den Daten von 4 dargestellt ist. Zum Beispiel ist der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck von 4 etwa minus 5,0 In-H₂O. 4 zeigt ein Beispiel für einen Graphen von Zeitdomänen-Kurbelgehäusedruckdaten. Die Zeitdomänen-Kurbelgehäusedruckdaten können abgerufen und in ein Frequenzdomänen-Drucksignal transformiert werden.
Eine Lösung für die Diagnostizierung eines Motorzustands ist die Überwachung des durchschnittlichen oder Gleichgewichts-Kurbelgehäusedrucks. Zum Beispiel kann ein potentieller fehlerhafter Motorzustand erkannt werden, wenn der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck einen absoluten Druckschwellenwert überschreitet. Jedoch kann eine Erhöhung des durchschnittlichen Kurbelgehäusedrucks von einer Reihe von verschiedenen in ihrer Funktion verschlechterten Komponenten bewirkt werden, und es kann für ein Wartungsteam mit großem Zeitaufwand verbunden sein, während der Wartung des Motors die Quelle für die nicht mehr voll funktionsfähige Komponente zu bestimmen.
Ein Zustand des Motors kann auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks diagnostiziert werden. Ein geeignetes Beispiel für einen Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks kann wie folgt erhalten werden: der Kurbelgehäusedruck kann gemessen werden, um ein Zeitdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal zu erzeugen; und das Zeitdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal kann abgerufen und transformiert werden, um ein Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal zu erzeugen. Das Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal kann einen Satz von Frequenzkomponenten mit unterschiedlichen Frequenzen und Größen beinhalten. Der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks ist die relative Größe der Frequenzkomponenten des Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignals und/oder ist der gemessene Frequenzinhalt, der mit einem Bandpassfilter erzeugt wird. Druckmessungen können mit einem geeigneten Drucksensor, beispielsweise einem Kurbelgehäusedrucksensor 170 durchgeführt werden. Eine diskrete Fourier-Transformation, beispielsweise eine Fast-Fourier-Transformation, kann verwendet werden, um das Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal zu erzeugen. Ferner kann der Zustand des Motors auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks diagnostiziert werden.
5 zeigt Daten eines Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignals eines Motors, der mit einem gesunden Kurbelgehäusedruck arbeiten kann. Zum Beispiel kann der Motor ein Viertaktmotor sein, der mit 1050 UpM arbeitet. Somit ist die erste Motorordnung 17,5 Hz, und die halbe Motorordnung ist 8,75 Hz. Der Kurbelgehäusedruck kann mit einer periodischen Frequenz variieren, wenn sich die Kurbelwelle 250 im Kurbelgehäuse 160 dreht. Zum Beispiel kann der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks einen Spitzendruck 510 bei der Frequenz der ersten Motorordnung beinhalten. Anders ausgedrückt kann der größte Wert des Frequenzinhalts bei der Frequenzkomponente erster Ordnung auftreten. Die Frequenzkomponente erster Ordnung kann auf eine lokale Kolbenbewegung im Zyinder zurückgehen. Zum Beispiel bewegt sich der Kolben während einer Kurbelwellenumdrehung vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt und wieder zurück zum oberen Totpunkt. Somit kann die Bewegung des Kolbens eine Druckwelle im Kurbelgehäuse bei der Frequenz der Kurbelwellenumdrehung erzeugen. Die Frequenzkomponente erster Ordnung kann wegen der lokalen Kolbendynamik am Sensor im Kurbelgehäusedrucksignal dominieren.
Der Kurbelgehäusedruck kann auch Frequenzinhalt bei anderen Harmonischen der Frequenz erster Ordnung enthalten, beispielsweise bei einer Frequenz zweiter Ordnung (dem Doppelten der Motorfrequenz), bei einer Frequenz dritter Ordnung (dem Dreifachen der Motorfrequenz) usw. Ebenso kann der Kurbelgehäusedruck Frequenzinhalt bei Frequenzen enthalten, die kleiner sind als die Frequenz erster Ordnung, beispielsweise bei einer Frequenz halber Ordnung (der halben Motorfrequenz). 5 zeigt ein Beispiel einer Komponente halber Ordnung, 520, und zeigt einen Datengraphen eines Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignals eines Motors, der mit einem gesunden Kurbelgehäusedruck arbeiten kann. Der Graph stellt Druckgrößen bei diskreten Frequenzen dar.
Ein gesunder Motor kann einen durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck unterhalb eines Schwellendrucks aufweisen. Ferner kann ein gesunder Motor einen Frequenzinhalt aufweisen, der im Wesentlichen um die Frequenz halber Ordnung herum angesiedelt ist, beispielsweise den Frequenzbereich 550. In einer Ausführungsform kann der Frequenzbereich 550 plus oder minus zehn Prozent der Frequenz halber Ordnung sein, abhängig von der Motordrehzahl. Ein Frequenzinhalt in der Nähe der Frequenz halber Ordnung kann durch eine zumindest gesunde Menge an Blowby vom Kolben 230 bewirkt werden. In einem gesunden Motor kann der Frequenzinhalt Frequenzkomponenten aufweisen, die im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung angesiedelt sind, mit Größen, die unter einem Schwellenwert liegen, beispielsweise dem Schwellenwert 560. Ein Motor kann an Funktionsfähigkeit einbüßen, wenn eine oder mehrere Komponenten des Motors nicht mehr voll funktionsfähig sind. Die nicht mehr voll funktionsfähigen Komponenten können beispielsweise bewirken, dass der Motor weniger effizient arbeitet, weniger Leistung erzeugt und/oder mehr Schadstoffe ausstößt. Ferner kann der Zustand der nicht mehr voll funktionsfähigen Komponenten die Funktionsverschlechterung der Komponenten beschleunigen, was die Wahrscheinlichkeit für ein katastrophales Motorversagen und einen Streckenausfall erhöhen kann.
Ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder ist ein Beispiel für eine nicht mehr voll funktionsfähige Motorkomponente. Der Blowby kann bei einem nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder gegenüber einem gesunden Zylinder erhöht sein. Ein erhöhter Blowby kann einen transienten Druckausschlag nach oben erzeugen, wenn die unter hohem Druck stehenden Gase aus dem Zylinder 210 in das Kurbelgehäuse 160 entweichen. Der transiente Druckausschlag kann bei der Frequenz auftreten, bei der der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder zündet. So kann bei einem Viertaktmotor der transiente Druckausschlag bei der Frequenz halber Ordnung auftreten. Bei einem Zweitaktmotor kann der transiente Druckausschlag bei der Frequenz erster Ordnung auftreten. Somit kann es erstrebenswert sein, den Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung, 520, zu erfassen, beispielsweise im Frequenzbereich 550.
Der Frequenzinhalt in der Nähe der Frequenz halber Ordnung kann beispielsweise durch unterschiedliche Mengen an Blowby bewirkt werden, der aus jedem der Zylinder eines Mehrzylindermotors entweicht. Die Unterschiede können beispielsweise durch verschiedene Abnutzungsmuster oder Herstellungsunterschiede jedes Zylinders bewirkt werden. So kann der Frequenzinhalt in einem gesunden Motor Frequenzkomponenten aufweisen, die im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung angesiedelt sind, mit Größen, die unter einem Schwellenwert liegen, beispielsweise dem Schwellenwert 560. Jedoch kann ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder einen erhöhten Blowby aufweisen, und der Frequenzinhalt eines Viertaktmotors mit dem nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder kann Frequenzkomponenten im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung aufweisen, deren Größe über dem Schwellenwert 560 liegt. Zum Beispiel zeigt 6 Daten, die auf einen nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder hinweisen können, wo die Komponente halber Ordnung, 620, den Schwellenwert 560 überschreitet, und die Daten zeigen ein Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal des Motors, der mit einem Kurbelgehäusedruck arbeiten kann, der eine bestimmte Art von Funktionsverschlechterung des Zylinders anzeigen kann. Zum Beispiel kann der Motor von 6 eine nicht mehr voll funktionsfähige Komponente aufweisen, die einen Blowby bewirkt, beispielsweise verschlissene Kolbenringe. Die Diagnose kann dann sowohl einen Warnhinweis auf die Funktionsverschlechterung als auch einen Hinweis auf die Art und/oder den Ort der nicht mehr voll funktionsfähigen Motorkomponente enthalten.
So kann in einer Ausführungsform ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder eines Viertaktmotors aufgrund einer Frequenzinhaltssignatur, beispielsweise der Größe der Frequenzkomponente halber Ordnung, die größer ist als ein Schwellenwert halber Ordnung, erkannt werden. In einer alternativen Ausführungsform können die Größen der Frequenzinhalte über dem Frequenzbereich 550 integriert werden, und ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder eines Viertaktmotors kann aufgrund dessen erkannt werden, dass die Integration größer ist als ein integraler Schwellenwert.
Die Erkennung eines einzelnen nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinders, wenn die anderen Zylinder des Motors gesünder (oder weniger stark in ihrer Funktionsfähigkeit eingeschränkt) sind, kann eine deutlichere Frequenzinhaltssignatur aufweisen als wenn mehrere Zylinder des Motors nicht mehr voll funktionsfähig sind. Zum Beispiel kann die Frequenzinhaltssignatur eines einzelnen nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinders durch Vergleichen der Größe der Frequenzkomponente halber Ordnung mit einem Schwellenwerts der Größe halber Ordnung identifiziert werden. Jedoch können mehrere Zylinder, die nicht mehr voll funktionsfähig sind, eine andere Frequenzinhaltssignatur aufweisen als ein einzelner nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder. Ferner kann die Position in der Zündreihenfolge mehrerer nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder die Frequenzinhaltssignatur ändern. Zum Beispiel können zwei nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder, die um 180° phasenversetzt sind, eine andere Frequenzinhaltssignatur aufweisen als zwei nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder, die in der Zündreihenfolge aufeinander folgen, und somit können die hierin offenbarten Verfahren einen oder mehrere nicht mehr voll funktionsfähige(n) Zylinder auf Basis verschiedener Änderungen der Frequenzinhaltssignatur identifizieren. Ferner kann es von Vorteil sein, eine Frequenzinhaltssignatur eines gesunden Motors durch Aufzeichnen eines Frequenzinhalts bei verschiedenen Frequenzen und unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann der Frequenzinhalt des Motors mit der Frequenzinhaltssignatur eines gesunden Motors verglichen werden. Beispielsweise können Anomalien, die nicht mit der Frequenzinhaltssignatur des gesunden Motors oder einer anderen nicht mehr voll funktionsfähigen Motorkomponente übereinstimmen, von der Steuereinrichtung identifiziert und gemeldet werden.
Ein weiteres Beispiel für eine nicht mehr voll funktionsfähige Motorkomponente ist ein nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem. Zum Beispiel kann es sein, dass das nicht mehr voll funktionsfähige Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem Gase nicht mit einer ausreichend hohen Rate aus dem Kurbelgehäuse 160 ablässt, was bewirken kann, dass der durchschnittliche oder Spitzen-Kurbelgehäusedruck einen Schwellenwert für einen durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck überschreitet. Das nicht mehr voll funktionsfähige Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem kann sich auf sämtliche Zylinder eines Mehrzylindermotors auf ähnliche weise auswirken, daher müssen die Frequenzkomponenten halber Ordnung durch das nicht mehr voll funktionsfähige Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem nicht besonders stark beeinflusst werden. In einer Ausführungsform kann ein möglicherweise nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem dadurch diagnostiziert werden, dass man erkennt, dass der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck den Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck überschreitet und der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks eine Frequenzkomponente halber Ordnung aufweist, die kleiner ist als ein Schwellenwert halber Ordnung. Sowohl der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck als auch die Schwellenwerte halber Ordnung können beispielsweise auf einer oder mehreren der folgenden Größen basieren: Motordrehzahl, Motorlast, Kurbelgehäusetemperatur und Motor-Verlaufsdaten.
Ein weiteres Beispiel für eine nicht mehr voll funktionsfähige Motorkomponente ist ein nicht mehr voll funktionsfähiger Lader, beispielsweise der Lader 120. In einer Ausführungsform kann der Lader 120 eine Abdichtung aufweisen, die durch Motoröl geschmiert wird, das in das Kurbelgehäuse 160 abläuft. Eine nicht mehr voll funktionsfähige Dichtung des Laders kann beispielsweise einen Weg bieten, auf dem unter hohem Druck stehende Ladeluft und/oder Abgas vom Lader 120 in das Kurbelgehäuse 160 gelangt bzw. gelangen. Der nicht mehr voll funktionsfähige Lader kann sich auf sämtliche Zylinder eines Mehrzylindermotors auf ähnliche Weise auswirken, daher müssen die Frequenzkomponenten halber Ordnung durch den nicht mehr voll funktionsfähigen Lader nicht besonders stark beeinflusst werden. In einer Ausführungsform kann ein möglicherweise nicht mehr voll funktionsfähiger Lader dadurch diagnostiziert werden, dass man erkennt, dass ein durchschnittlicher Kurbelgehäusedruck einen Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck überschreitet und der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks eine Frequenzkomponente halber Ordnung aufweist, die kleiner ist als ein Schwellenwert halber Ordnung.
Ein weiteres Beispiel für eine nicht mehr voll funktionsfähige Motorkomponente ist ein nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse. Zum Beispiel kann ein gesunder Motor ein Kurbelgehäuse aufweisen, das ein im Wesentlichen geschlossenes System bildet. Wenn das Kurbelgehäuse im Wesentlichen geschlossen ist, kann die Bewegung des Kolbens im Kurbelgehäuse eine Druckwelle mit der Frequenz der Motorumdrehung, z. B. mit einer Frequenz erster Ordnung bewirken. Jedoch kann ein nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse einen Kurbelgehäusedeckel aufweisen, der während des Betriebs aufgedrückt wurde, oder einen Kurbelgehäusedeckel, der während einer routinemäßigen Wartung nicht ordnungsgemäß ausgetauscht oder abgedichtet wurde, usw. Wenn das Kurbelgehäuse nicht mehr voll funktionsfähig ist, kann das Kurbelgehäuse für die Umgebungsluft offen sein, wodurch der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck steigt und die Dynamik der Druckwelle innerhalb des Kurbelgehäuses bei der Frequenz der Kurbelwellenumdrehung beeinflusst wird. Als ein Beispiel kann der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck innerhalb von 0,5 IN-H₂O Atmosphärendruck steigen, und die Frequenzantwort erster Ordnung des Kurbelgehäusedrucksignals kann erheblich verringert sein, wenn das Kurbelgehäuse nicht mehr voll funktionsfähig ist. Das nicht mehr voll funktionsfähige Kurbelgehäuse kann sich auf sämtliche Zylinder eines Mehrzylindermotors auf ähnliche Weise auswirken, daher müssen die Frequenzkomponenten halber Ordnung durch das nicht mehr voll funktionsfähige Kurbelgehäuse nicht besonders stark beeinflusst werden. In einer Ausführungsform kann ein möglicherweise nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse dadurch diagnostiziert werden, dass man erkennt, dass ein durchschnittlicher Kurbelgehäusedruck einen Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck überschreitet und der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks eine Frequenzkomponente halber Ordnung aufweist, die kleiner ist als ein Schwellenwert halber Ordnung. In einer Ausführungsform kann ein möglicherweise nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse dadurch diagnostiziert werden, dass man erkennt, dass ein durchschnittlicher Kurbelgehäusedruck einen Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck überschreitet und der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks eine Frequenzkomponente halber Ordnung aufweist, die kleiner ist als ein Schwellenwert halber Ordnung.
Die obigen Beispiele zeigen verschiedene Methoden zur Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von Motorfunktionsverschlechterungen auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks während des Motorbetriebs.
Der Kurbelgehäusedruck kann während des Betriebs des Motors überwacht werden, wie mit einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens in 7 dargestellt ist. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 700 zur Diagnostizierung eines Zustands des Motors. In einem Beispiel kann das Verfahren 700 das Diagnostizieren eines Zustands des Motors auf Basis eines Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks beinhalten. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren 700 die Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von Funktionsverschlechterungen auf Basis eines Frequenzinhalts mehrerer Frequenzen des Kurbelgehäusedrucks beinhalten.
Zum Beispiel kann die Betrachtung sowohl des Frequenzinhalts als auch des Gleichgewichts-Kurbelgehäusedrucks Informationen liefern, die zwischen der Funktionsverschlechterung eines bestimmten Zylinders und einer normalen Abnutzung, die alle Motorzylinder im selben Umfang betrifft, unterscheiden. In diesem Beispiel kann ein erhöhter Gleichgewichts-Druckwert oberhalb eines Gleichgewichts-Schwellenwerts, wobei jedoch die Größe des im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung, 520, liegenden Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks unterhalb des Schwellenwerts 560 liegt, eine Abnutzung sämtlicher Zylinder anzeigen, während ein erhöhter Gleichgewichts-Druckwert oberhalb des Gleichgewichts-Schwellenwerts, wobei jedoch die Größe des im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung, 520, liegenden Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks oberhalb des Schwellenwerts 560 liegt, anzeigen kann, dass einer der Zylinder eine im Vergleich zu den anderen Zylindern des Motors erhöhte Funktionsverschlechterung aufweist.
Als weiteres Beispiel können der Frequenzinhalt und der Gleichgewichts-Kurbelgehäusedruck Informationen liefern, die zwischen einem erhöhten Blowby eines bestimmen Zylinders und einer herabgesetzten Entlüftungsrate des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems unterscheiden. In diesem Beispiel kann ein erhöhter Gleichgewichts-Druckwert oberhalb eines Gleichgewichts-Entlüftungsschwellenwerts, wobei jedoch due Größe des im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung, 520, liegenden Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks unterhalb des Schwellenwerts 560 liegt, eine Funktionsverschlechterung des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems anzeigen, während ein erhöhter Gleichgewichts-Druckwert oberhalb des Gleichgewichts-Entlüftungsschwellenwerts, wobei jedoch die Größe des im Wesentlichen in der Nähe der Frequenz halber Ordnung, 520, liegenden Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks oberhalb des Schwellenwerts 560 liegt, anzeigen, dass einer der Zylinder eine im Vergleich zu den anderen Zylindern des Motors erhöhte Funktionsverschlechterung aufweist.
Bei 710 wird der Kurbelgehäusedruck gemessen. Zum Beispiel kann der Druck des Kurbelgehäuses 160 mit einem Sensor, beispielsweise einem Kurbelgehäusedrucksensor 170, gemessen werden, um ein Zeitdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal zu erzeugen.
Bei 720 kann der Kurbelgehäusedruck gefiltert werden. In einer Ausführungsform kann das Zeitdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal durch einen Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz, die etwas größer ist als die Frequenz erster Ordnung, gefiltert werden. Zum Beispiel kann die Grenzfrequenz zehn bis zwanzig Prozent größer sein als die Frequenz erster Ordnung. Somit kann in einer Ausführungsform die Grenzfrequenz durch die Motordrehzahl ermittelt werden.
Bei 730 kann der Kurbelgehäusedruck abgetastet werden. Zum Beispiel kann der Kurbelgehäusedruck mit einer Frequenz abgetastet werden, die mindestens so hoch ist wie die Nyquist-Rate. In einer Ausführungsform kann das Zeitdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal mit einer Frequenz abgetastet werden, die höher ist als das Zweifache die erste Motorordnungsfrequenz. In einer Ausführungsform kann das ZeitdomänennKurbelgehäusedrucksignal mit einer Frequenz abgetastet werden, die doppelt so hoch ist wie die Motorfrequenz, die eine rote Linie überschreitet. Somit ist es möglich, dass durch Tiefpassfiltern und Abtasten bei einer Frequenz, die mindestens so hoch ist wie die Nyquist-Rate, der Frequenzinhalt der Generatordaten nicht verfälscht wird.
Bei 740 kann der Kurbelgehäusedruck transformiert werden. Zum Beispiel kann der abgetastete Kurbelgehäusedruck transformiert werden, um ein Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann eine Fast-Fourier-Transformation verwendet werden, um das Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal zu erzeugen.
Bei 750 kann ein Korrelationsalgorithmus angewendet werden. In einer Ausführungsform kann ein Korrelationsalgorithmus angewendet werden, um das Frequenzdomänen-Kurbelgehäusedrucksignal, z. B. den Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks, mit einer Signatur für einen Zustand des Motors zu vergleichen. Zum Beispiel kann die Signatur für einen gesunden Motor bei der Frequenz erster Ordnung einen Frequenzinhalt mit einer Größe unterhalb eines Schwellenwerts erster Ordnung und bei der Frequenz halber Ordnung einen Frequenzinhalt mit einer Größe unterhalb eines Schwellenwerts halber Ordnung aufweisen. Der Schwellenwert erster Ordnung kann der Motordrehzahl, der Motorlast, der Kurbelgehäusetemperatur und Motor-Verlaufsdaten entsprechen.
Zum Beispiel können Motor-Verlaufsdaten in einer Datenbank gespeichert werden, die Abtastwerte eines Frequenzinhalts aus einem in der Vergangenheit liegenden Betrieb des Motors enthält. Somit kann ein Trend des Frequenzinhalts erkennt werden, und der Trend kann verwendet werden, um die Gesundheit des Motors festzustellen. Zum Beispiel können eine Größenzunahme bei der Motorkomponente halber Ordnung für eine bestimmte Motordrehzahl und -last anzeigen, dass ein Zylinder nicht mehr voll funktionsfähig ist. Als weiteres Beispiel kann ein steigender durchschnittlicher Kurbelgehäusedruck, der ohne Größenzunahme bei der Motorkomponente halber Ordnung für eine bestimmte Motordrehzahl und -last gekoppelt ist, anzeigen, dass der Lader oder das Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem an Funktionsfähigkeit verliert.
Bei 760 wird festgestellt, ob ein potentieller Fehler gefunden wurde. Potentielle Fehler können beispielsweise einen nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder, einen nicht mehr voll funktionsfähigen Lader oder ein nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem beinhalten. In einer Ausführungsform kann der potentielle Fehler durch Anlegen des Korrelationsalgorithmus von 750 gefunden werden. Wenn ein potentieller Fehler gefunden ist, geht das Verfahren 700 zu 780 weiter, und die Diagnose des Motors kann fortgesetzt werden. Wenn kein potentieller Fehler gefunden wird, wird das Verfahren 700 bei 770 fortgesetzt.
Bei 770 können Kurbelgehäusedruckdaten aufgezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann der Frequenzinhalt der Kurbelgehäusedruckdaten in einer Datenbank gespeichert werden, die Motor-Verlaufsdaten enthält. Zum Beispiel kann die Datenbank im Speicher 134 der Steuereinrichtung 130 gespeichert sein. Als anderes Beispiel kann die Datenbank an einem anderen Ort als am Schienenfahrzeug 106 gespeichert sein. Zum Beispiel können Motorverlaufsdaten in einer Nachricht verkapselt und mit einem Kommunikationssystem 144 gesendet werden. Auf diese Weise kann ein Stellwerk die Gesundheit des Motors in Echtzeit überwachen. Zum Beispiel kann das Stellwerk Schritte ausführen, beispielsweise Schritte 740, 750, 760, 770 und 780, um den Zustand des Motors unter Verwendung der mit dem Kommunikationssystem 144 gesendeten Motordaten zu diagnostizieren. Zum Beispiel kann das Stellwerk Motordaten einschließlich von Daten über den Kurbelgehäusedruck vom Schienenfahrzeug 106 empfangen, die Daten über den Kurbelgehäusedruck in Frequenz transformieren, einen Korrelationsalgorithmus an die transformierten Daten anlegen und eine potentielle Funktionsverschlechterung des Motors diagnostizieren. Ferner kann das Stellwerk eine Wartung ansetzen und funktionsfähige Lokomotiven sowie Wartungs-Teams auf eine Weise einsetzen, die den Kapitaleinsatz optimiert. Motor-Verlaufsdaten können ferner verwendet werden, um die Gesundheit des Motors vor und nach dem Motor-Service, nach Motormodifikationen und dem Austausch von Motorkomponenten zu bewerten. Das Verfahren 700 kann nach 770 enden.
Bei 780 kann ein potentieller Fehler berichtet werden. In einer Ausführungsform kann ein potentieller Fehler über die Anzeige 140 an das Lokomotivenbedienungs-Team gemeldet werden. Auf eine Benachrichtigung hin kann die Bedienperson den Betrieb des Schienenfahrzeugs 106 anpassen, um die Wahrscheinlichkeit für eine weitere Funktionsverschlechterung des Motors zu verringern. In einer Ausführungsform kann eine Meldung, die einen potentiellen Fehler anzeigt, mit dem Kommunikationssystem 144 an ein Stellwerk gesendet werden. Ferner kann die Schwere des potentiellen Fehlers gemeldet werden. Zum Beispiel kann die Diagnostizierung eines Fehlers auf Basis eines Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks eine frühere Fehlererkennung ermöglichen als wenn der Fehler nur mit dem durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck diagnostiziert wird. Somit kann der Motor seine Arbeit fortsetzen, wenn ein potentieller Fehler in den frühen Stadien der Funktionsverschlechterung diagnostiziert wird. Im Gegensatz dazu kann es wünschenswert sein, den Motor anzuhalten oder eine umgehende Wartung anzusetzen, wenn ein potentieller Fehler als schwer diagnostiziert wird. In einer Ausführungsform kann die Schwere eines potentiellen Fehlers gemäß einem Unterschied zwischen einem Schwellenwert und der Größe einer oder mehrerer Komponenten des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks ermittelt werden.
Wenn der Kurbelgehäusedruck eine potentiell fehlerhafte Komponente des Motors anzeigt, können weitere Diagnosen durchgeführt werden, wie mit einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens in 8 dargestellt ist. Durch Analysieren des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks kann es möglich sein, den Motor während des Betriebs zu überwachen und einer Diagnose zu unterziehen. Ferner kann der Betrieb eines Motors mit einer Komponente, die nicht mehr voll funktionsfähig ist, angepasst werden, um eine zusätzliche Funktionsverschlechterung der Motorkomponente möglicherweise zu verringern und um die Wahrscheinlichkeit eines zusätzlichen Motorausfalls und Ausfalls im Betrieb zu verringern. Bei 800 und wie in 8 näher dargestellt ist, kann der potentielle Fehler ferner diagnostiziert werden. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 800 zur Diagnostizierung eines Zustands des Motors.
Bei 805 kann die Komponente halber Ordnung mit einem Schwellenwert halber Ordnung verglichen werden. Wenn die Größe der Komponente halber Ordnung größer ist als der Schwellenwert halber Ordnung, kann der potentielle Fehler in einer Ausführungsform ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder sein, und das Verfahren 800 wird bei 820 fortgesetzt, wo der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder identifiziert werden kann. Wenn jedoch die Größe der Komponente halber Ordnung nicht größer ist als der Schwellenwert halber Ordnung, kann der potentielle Fehler ein nicht mehr voll funktionsfähiger Lader 120 oder ein nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem sein, und das Verfahren 800 wird bei 810 fortgesetzt.
Bei 810 kann der potentielle Fehler als nicht mehr voll funktionsfähiger Lader 120 oder als nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem gemeldet werden. In einer Ausführungsform kann der potentielle Fehler über die Anzeige 140 an das Lokomotivenbedienungs-Team gemeldet werden, und die Bedienperson kann den Betrieb des Schienenfahrzeugs 106 anpassen, um die Gefahr einer weiteren Funktionsverschlechterung zu verringern. In einer Ausführungsform kann eine Meldung, die den potentiellen Fehler als nicht mehr voll funktionsfähigen Lader 120 oder als nicht mehr voll funktionsfähiges Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem diagnostiziert, mit dem Kommunikationssystem 144 an ein Stellwerk gesendet werden. Das Verfahren 800 kann nach 810 enden.
Bei 820 kann eine Diagnose pro Zylinder durchgeführt werden, um den nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder zu identifizieren. In einer Ausführungsform können Zeitdomänenmessungen verwendet werden, um den nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder zu identifizieren. Zum Beispiel kann der Kurbelgehäusedruck periodische Spitzen aufweisen, und die Spitzen können mit einer oder mehreren der folgenden korreliert sein: Kurbelwellenposition, Nockenwellenposition, Kraftstoffeinspritzungsfolge. So kann in einer Ausführungsform der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder durch Korrelieren von Zeitdomänen-Kurbelgehäusedruckinformationen mit einer der folgenden identifiziert werden: Kurbelwellenposition, Nockenwellenposition, Kraftstoffeinspritzungsfolge. In einem anderen Beispiel kann der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder durch Korrelieren von Zeitdomänen-Kurbelgehäusedruckinformationen mit der Zündreihenfolge des Motors identifiziert werden. Ferner kann ein Korrelationsalgorithmus eine Druckwellentransportverzögerung zwischen dem nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder und dem Drucksensor ausgleichen.
Der Blowby von einem nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder kann sich auf andere Motorbetriebsbedingungen auswirken. Zum Beispiel kann die Kurbelgehäusetemperatur während des Leistungshubs des nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinders einen Spitzenwert erreichen. Ebenso können die Temperatur und der Druck von Entlüftungsgasen aus dem Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem auf eine Weise Spitzenwerte zeigen oder pulsieren, die mit dem nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder korreliert werden kann.
In einer Ausführungsform kann ein Motorbetriebsparameter angepasst werden, um einen nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder zu identifizieren. Zum Beispiel kann der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder auf Basis einer selektiven Außerkraftsetzung der Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Zylinder des Motors identifiziert werden. In einer Ausführungsform kann die Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder von der Mehrzahl von Zylindern der Reihe nach außer Kraft gesetzt werden, während der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck und/oder der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks überwacht wird bzw. werden. Zum Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder außer Kraft gesetzt werden, während die anderen Zylinder normal arbeiten. Dadurch, dass jeder Zylinder der Reihe nach außer Kraft gesetzt wird, kann der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder identifiziert werden. Als anderes Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzung in eine Gruppe von Zylindern außer Kraft gesetzt werden, während die anderen Zylinder normal arbeiten. Durch zyklisches Abarbeiten verschiedener Gruppen der Reihe nach kann der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder durch ein Eliminierungsverfahren erkannt werden.
In einem Beispiel kann die Frequenzkomponente halber Ordnung des Kurbelgehäusedrucks für jeden außer Kraft gesetzten Zylinder eines Viertaktmotors überwacht werden. Der außer Kraft gesetzte Zylinder kann ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder sein, wenn die Frequenzkomponente halber Ordnung unter einen Schwellenwert halber Ordnung fällt, während der Zylinder außer Kraft gesetzt ist. Der außer Kraft gesetzte Zylinder kann ein voll funktionsfähiger Zylinder sein, wenn die Frequenzkomponente halber Ordnung über einem Schwellenwert halber Ordnung bleibt, während der Zylinder außer Kraft gesetzt ist. Anders ausgedrückt kann der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder der Zylinder sein, der in einem höheren Maß zum Frequenzinhalt bei der Frequenzkomponente halber Ordnung beiträgt als andere Zylinder. In einer Ausführungsform kann die durch selektives Außerkraftsetzen gestellte Diagnose durchgeführt werden, wenn der Motor leer läuft oder nur leicht belastet ist.
Ebenso kann der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck überwacht werden, während die Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Zylinder des Motors selektiv außer Kraft gesetzt ist. Zum Beispiel kann der durchschnittliche Kurbelgehäusedruck disproportional abfallen, wenn der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder außer Kraft gesetzt ist.
In einer Ausführungsform kann die Diagnose durch selektives Außerkraftsetzen ferner auf dem Frequenzinhalt anderer Motorbetriebsparameter basieren, beispielsweise einem Kurbelgehäuse-Entlüftungsstrom, einer Kurbelgehäuse-Entlüftungstemperatur oder einer Kurbelgehäusetemperatur. Zum Beispiel kann der Kurbelgehäuse-Entlüftungsstrom Frequenzinhalt bei der Frequenzkomponente halber Ordnung beinhalten, wenn ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder arbeitet. Somit kann durch Beobachten des Frequenzinhalts verschiedener Motorbetriebsparameter, während jeder Zylinder selektiv außer Kraft gesetzt wird, der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder erkannt werden.
In einer Ausführungsform kann der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder auf Basis einer selektiven Veränderung der Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Zylinder des Motors erkannt werden. Zum Beispiel kann Kraftstoff für die einzelnen Zylinder selektiv vermehrt oder verringert werden, während die Frequenzkomponente halber Ordnung des Kurbelgehäusedrucks überwacht wird. Ferner kann die Signatur, d. h. der Frequenzinhalt, jedes Zylinders mit Verlaufsdaten für den Motor oder mit einem gesunden Motor verglichen werden. Zum Beispiel kann der diagnostische Test an einem gesunden Motor durchgeführt werden, um eine Grundliniensignatur zu erzeugen. Die Grundliniensignatur kann dann mit dem Frequenzinhalt verglichen werden, während der Motor einer Diagnose unterzogen wird.
In einer Ausführungsform kann der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder durch Ändern des Kraftstoffeinspritzungs-Zeitpunkts identifiziert werden. Zum Beispiel können Anpassungen des Voreilwinkels verwendet werden, um den nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder zu diagnostizieren. Zum Beispiel kann der Kraftstoffeinspritzungs-Zeitpunkt verzögert werden, um den Blowby und den Frequenzinhalt der Frequenzkomponente halber Ordnung potentiell zu vergrößern. Durch eine Verzögerung des Zeitpunkts können die Verbrennungs- und Abgastemperaturen steigen, wodurch die Drehzahl des Laders 120 und der Druck der Luft in einem Krümmer erhöht werden. Somit kann der Spitzen-Zünddrück in den Zylindern erhöht werden und der Blowby kann vermehrt werden.
Bei 825 wird festgestellt, ob der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder identifiziert wurde. Wenn der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder identifiziert wurde, kann das Verfahren 800 bei 840 fortgesetzt werden. Wenn der nicht mehr voll funktionsfähige Zylinder nicht identifiziert wurde, kann das Verfahren 800 bei 830 fortgesetzt werden. Bei 830 kann berichtet werden, dass der potentielle Fehler einen nicht bekannten Zylinder betrifft. Der Bericht kann beispielsweise über eine Anzeige 140 oder eine Meldung, die mit dem Kommunikationssystem 144 gesendet wird, erfolgen.
Bei 840 kann die Identität des potentiell nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinders gemeldet werden. Der Bericht kann beispielsweise über eine Anzeige 140 oder eine Meldung, die mit dem Kommunikationssystem 144 gesendet wird, erfolgen.
Bei 845 kann die Schwere des potentiellen Fehlers mit einem Schwellenwert verglichen werden. Es kann beispielsweise stärker bevorzugt sein, den Motor auszuschalten, als dass ein nicht mehr voll funktionsfähiger Zylinder auf eine Art und Weise versagt, die weitere Schäden am Motor verursachen könnte. In einer Ausführungsform kann ein Schwellenwert ermittelt werden, der anzeigt, dass ein fortgesetzter Betrieb des Motors nachteilig sein kann, da der potentielle Fehler schwerwiegend ist. Zum Beispiel kann der potentielle Fehler als schwerwiegend eingestuft werden, wenn eine Größe der Frequenzkomponente halber Ordnung einen Schwellenwert überschreitet. Der Motor kann bei 850 angehalten werden, wenn die Schwere des potentiellen Fehlers den Schwellenwert überschreitet. Ansonsten kann das Verfahren 800 bei 860 fortgesetzt werden.
Bei 860 kann eine Forderung nach Ansetzung einer Werkstattüberprüfung gesendet werden, beispielsweise durch eine Meldung, die über das Kommunikationssystem 144 gesendet wird. Ferner kann durch Senden der potentiellen Fehlerbedingung und der Schwere des potentiellen Fehlers die Zeit, über die das Schienenfahrzeug 106 außer Betrieb ist, verkürzt werden. Zum Beispiel können Wartungsarbeiten am Schienenfahrzeug 106 auf einen späteren Zeitpunkt verschoben werden, wenn der potentielle Fehler nicht sehr schwerwiegend ist. Die Zeit des Stillstands kann ferner dadurch verkürzt werden, dass die Leistung des Motors herabgesetzt wird, beispielsweise durch Anpassen eines Motorbetriebsparameters auf Basis des diagnostizierten Zustands.
Bei 865 kann festgestellt werden, ob eine Herabsetzung des Motors zulässig ist. Zum Beispiel kann die Herabsetzung der Motorleistung den Blowby verringern, wodurch der Gleichgewichts-Kurbelgehäusedruck und die Größe einer oder mehrerer Komponenten des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks verringert werden können. Falls eine Herabsetzung nicht zugelassen wird, kann das Verfahren 800 enden. Wenn jedoch die Herabsetzung des Motors zugelassen wird, dann kann das Verfahren 800 bei 870 fortgesetzt werden.
Bei 870 kann ein Motorbetriebsparameter angepasst werden, beispielsweise um eine zusätzliche Funktionsverschlechterung der nicht mehr voll funktionsfähigen Komponente zu verringern. In einer Ausführungsform kann die Motordrehzahl oder -leistung geregelt werden, um den Blowby aller Zylinder zu verringern. In einer Ausführungsform kann die Kraftstoffeinspritzung in den potentiell nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinder verringert oder außer Kraft gesetzt werden, während der Betrieb der anderen Zylinder fortgesetzt wird. Somit kann der Motor seinen Betrieb fortsetzen, und ein Blowby des nicht mehr voll funktionsfähigen Zylinders kann verringert werden. Auf diese Weise kann der Motor angepasst werden, um möglicherweise eine zusätzliche Funktionsverschlechterung der Motorkomponente zu verringern und um die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Motorausfalls und Streckenausfalls zu verringern.
In einer Ausführungsform kann ein Test-Kit verwendet werden, um einen Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks zu verringern und einen Zustand des Motors auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks zu diagnostizieren. Zum Beispiel kann ein Test-Kit eine Steuereinrichtung aufweisen, die dazu dient, mit einem oder mehreren Kurbelgehäusedrucksensoren zu kommunizieren, die mit einem Kurbelgehäuse verbunden sind und dazu dienen, einen Kurbelgehäusedruck zu erfassen. Die Steuereinrichtung kann ferner dazu dienen, Signale von dem einen oder mehreren Kurbelgehäusedrucksensoren in einen Frequenzinhalt zu transformieren, der Druckfrequenzinformationen des Kurbelgehäuses darstellt. Der Controller kann ferner dazu dienen, einen Zustand des Motors auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks zu diagnostizieren.
In der Beschreibung und den Ansprüchen wird auf eine Reihe von Begriffen Bezug genommen, die die folgenden Bedeutungen haben. Die Singularformen „einer, eine, eines” und „der, die, das” beinhalten auch Pluralbezüge, wenn der Kontext nichts anderes angibt. Näherungsausdrücke, wie sie in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, können angewendet werden, um eine quantitative Aussage zu modifizieren, die auf zulässige Weise variieren könnte, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion zu führen, auf die sie bezogen ist. So soll ein Wert, der durch einen Begriff wie „etwa” modifiziert ist, nicht auf den exakten angegebenen Wert beschränkt werden. In manchen Fällen können die Näherungsausdrücke der Genauigkeit eines Instruments entsprechen, mit dem der Wert gemessen wird. Entsprechend kann „frei” in Kombination mit einem Begriff verwendet werden und kann eine zu vernachlässigende Zahl oder Spurenmengen einschließen und dabei trotzdem als frei von dem modifizierten Begriff betrachtet werden. Darüber hinaus wird durch die Verwendung der Begriffe „erster, erste, erstes”, „zweiter, zweite, zweites” usw. keine Reihenfolge oder Bedeutung angegeben, solange nichts anderes spezifisch angegeben ist, sondern die Begriffe „erster, erste, erstes”, „zweiter, zweite, zweites” usw. werden verwendet, um ein Element vom anderen zu unterscheiden.
Wie hierin verwendet, zeigen die Begriffe „können” und „sein können” eine Möglichkeit für ein Vorkommen innerhalb eines Satzes von Umständen; den Besitz einer bestimmten Eigenschaft, eines bestimmten Merkmals oder einer bestimmten Funktion an; und/oder es wird damit ein anderes Verb näher bestimmt, indem sie ein Können, eine Fähigkeit oder Möglichkeit ausgedrückt wird, die mit dem Verb assoziiert ist. Entsprechend zeigt die Verwendung von „können” und „sein können” an, dass ein modifizierter Begriff offensichtlich angemessen, passend oder geeignet ist für eine angegebene Fähigkeit, Funktion oder Nutzung, während berücksichtigt wird, dass unter manchen Umständen der modifizierte Begriff nicht angemessen, fähig oder geeignet sein kann. Zum Beispiel kann unter manchen Umständen ein Ereignis oder eine Fähigkeit erwartet sein, während das Ereignis oder die Fähigkeit unter anderen Umständen nicht eintreffen kann – die Unterscheidung wird durch die Begriffe „können” und „sein können” geleistet.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele für Artikel, Systeme und Verfahren, die Elemente aufweisen, die den Elementen der Erfindung entsprechen, die in den Klauseln genannt sind. Die Beschreibung kann den Durchschnittsfachmann in die Lage versetzen, Ausführungsformen mit alternativen Elementen, die den Elementen der Erfindung, die in den Klauseln genannt sind, ebenso entsprechen, herzustellen und zu verwenden. Der Bereich der Erfindung beinhaltet somit Artikel, Systeme und Verfahren, die sich vom Wortlaut der Klauseln nicht unterscheiden, und beinhaltet ferner andere Artikel, Systeme und Verfahren, die sich vom Wortlaut der Klauseln nur unwesentlich unterscheiden. Obwohl hierin nur bestimmte Merkmale und Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, können viele Modifizierungen und Änderungen für einen Fachmann auf dem betreffenden Gebiet naheliegend sein. Die beigefügten Klauseln decken alle diese Modifikationen und Änderungen ab.

Claims

Verfahren für einen Motor, der ein Kurbelgehäuse aufweist, umfassend: Diagnostizieren eines Zustands des Motors auf Basis eines Frequenzinhalts eines gemessenen Kurbelgehäusedrucks.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Diagnostizierung des Motorzustands die Feststellung beinhaltet, ob eine Funktionsverschlechterung des Motorzylinders und/oder einer mit dem Motorzylinder in Beziehung stehenden Komponente vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Diagnostizierung des Motorzustands die Bestimmung eines Zustands beinhaltet, dass ein Blowby aus einem nicht mehr voll funktionsfähigen Motorzylinder und/oder einer mit einem nicht mehr voll funktionsfähigen Motorzylinder in Beziehung sehenden Komponente vorliegt, und der Zustand zumindest zum Teil auf einer Leistungshub-Frequenzkomponente des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks basiert, der einen Schwellenwert für die Leistungshub-Frequenzkomponente überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Motor ein Viertaktmotor ist und die Leistungshubfrequenz etwa die halbe Kurbelwellenumdrehungsfrequenz ist, und die Diagnostizierung des Motorzustands die Feststellung beinhaltet, dass die Größe der Leistungshub-Frequenzkomponente größer ist als ein Schwellenwert für die Leistungshub-Frequenzkomponente.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner die Herabsetzung der Motorleistung als Antwort auf die Feststellung einer Funktionsverschlechterung des Motorzylinders oder der mit dem Motorzylinder in Beziehung stehenden Komponente umfassend.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner die Reduzierung einer Kraftstoffmenge, die in den nicht mehr voll funktionsfähigen Motorzylinder eingespritzt wird, als Antwort auf eine positive Feststellung einer Funktionsverschlechterung des Motorzylinders umfassend.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner das Korrelieren von Kurbelgehäusedruckinformationen mit einer der folgenden umfassend: Kurbelwellenposition, Nockenwellenposition, Kraftstoffeinspritzungsfolge.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: die Bestimmung einer Leistungshub-Frequenzkomponente des Frequenzinhalts; und selektives Außerkraftsetzen der Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Zylinder des Motors zumindest zum Teil auf Basis der Leistungshub-Frequenzkomponente.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Ändern der Motorkraftstoffeinspritzung in einem Motorzylinder; und Beobachten, ob eine Änderung des Frequenzinhalts eintritt, die durch die Änderung der Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Motor ein Zweitaktmotor ist und die Leistungshubfrequenz etwa die Kurbelwellenumdrehungsfrequenz ist, und die Diagnostizierung des Motorzustands die Feststellung beinhaltet, dass die Größe der Leistungshub-Frequenzkomponente größer ist als ein Schwellenwert für die Leistungshub-Frequenzkomponente.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Messen eines durchschnittlichen Kurbelgehäusedrucks; Vergleichen des gemessenen durchschnittlichen Kurbelgehäusedrucks mit einem ersten Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck; Bestimmen einer Frequenzkomponente erster Ordnung des Frequenzinhalts, wobei die Frequenz erster Ordnung etwa einer Kurbelwelleumdrehungsfrequenz entspricht; Vergleichen der Größe der Frequenzkomponente erster Ordnung mit einem Schwellenwert für die Frequenz erster Ordnung; und Bestimmen der Funktionsverschlechterung des Kurbelgehäuses zumindest zum Teil auf Basis dessen, ob der gemessene durchschnittliche Kurbelgehäusedruck den ersten Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck überschreitet und ob die Größe der Frequenzkomponente erster Ordnung geringer ist als der Schwellenwert für die Frequenz erster Ordnung.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Messen eines durchschnittlichen Kurbelgehäusedrucks, wobei der Motor ein Viertaktmotor ist; Vergleichen des gemessenen durchschnittlichen Kurbelgehäusedrucks mit einem Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck; Bestimmen einer Funktionsverschlechterung eines Laders und/oder eines Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems zumindest zum Teil auf Basis dessen, ob der gemessene durchschnittliche Kurbelgehäusedruck den Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck überschreitet; und Bestimmen, ob der Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks eine Frequenzkomponente halber Ordnung aufweist, die kleiner ist als ein Schwellenwert für eine Frequenzkomponente halber Ordnung, wobei die Frequenz halber Ordnung etwa die Hälfte einer Kurbelwellenumdrehungsfrequenz ist.
Verfahren für einen Motor, der ein Kurbelgehäuse aufweist, welches eine Kurbelwelle einschließt, umfassend: Unterscheiden zwischen verschiedenen Arten von Funktionsverschlechterungen auf Basis eines Frequenzinhalts eines gemessenen Kurbelgehäusedrucks.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Motor ein Viertaktmotor ist und der Frequenzinhalt eine Komponente halber Ordnung enthält, die im Wesentlichen die Hälfte der Kurbelwellenumdrehung ist, wobei das Verfahren ferner das Unterscheiden der Art der Funktionsverschlechterung aus einem bestimmten Satz von Funktionsverschlechterungsarten zumindest zum Teil auf Basis eines durchschnittlichen Kurbelgehäusedrucks umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Vergleichen des durchschnittlichen Kurbelgehäusedrucks mit einem ersten Schwellenwert für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck; und Erfassen einer Größe der Komponente halber Ordnung des Frequenzinhalts, die kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert für eine Größe; und Bestimmen einer Funktionsverschlechterung eines Laders und/oder eines Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner das Diagnostizieren eines Blowby-Zustands des Motors umfassend als Antwort auf die Feststellung, dass eine Größe der Komponete halber Ordnung des Frequenzinhalts einen bestimmten Größenschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner das Gründen des ersten Schwellenwerts für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck und/oder des zweiten Schwellenwerts für den durchschnittlichen Kurbelgehäusedruck auf mindestens eine der folgenden umfassend: Motordrehzahl, Motorlast, Kurbelgehäusetemperatur, Motor-Verlaufsdaten.
Fahrzeugsystem, aufweisend: einen Motor, der ein Kurbelgehäuse, einen Kurbelgehäusedrucksensor und eine Kurbelwelle, die von dem Kurbelgehäuse eingeschlossen wird, aufweist; und eine Steuereinrichtung, die Befehle enthält, die dafür ausgelegt sind, ein Signal vom Kurbelgehäusedrucksensor abzurufen, um einen Frequenzinhalt des Kurbelgehäusedrucks zu identifizieren; einen Zustand des Motors auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks zu diagnostizieren; einen Motorbetriebsparameter auf Basis der diagnostizierten Bedingung anzupassen.
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei die Steuereinrichtung dazu dient, einen Blowby-Zustand zu melden, wenn eine Größe einer Komponente halber Ordnung des Frequenzinhalts einen Schwellenwert überschreitet, wobei der Motor ein Viertaktmotor ist und die Komponente halber Ordnung im Wesentlichen bei einer Frequenz liegt, die die Hälfte der Kurbelwellenumdrehungsfrequenz ist.
Test-Kit, aufweisend: eine Steuereinrichtung, die dazu dient, mit einem oder mehreren Kurbelgehäusedrucksensoren zu kommunizieren, die mit einem Kurbelgehäuse verbunden sind und dazu dienen, einen Kurbelgehäusedruck zu erfassen; wobei die Steuereinrichtung ferner dazu dient, Signale von dem einen oder den mehreren Kurbelgehäusedrucksensoren in einen Frequenzinhalt zu transformieren, der Druckfrequenzinformationen des Kurbelgehäuses darstellt; wobei die Steuereinrichtung ferner dazu dient, einen Zustand des Motors auf Basis des Frequenzinhalts des Kurbelgehäusedrucks zu diagnostizieren.