DE112012003861T5 - Systeme und Verfahren zur Diagnose eines Motors - Google Patents

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Somakumar Ramachandrapanicker
Paul Flynn
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für einen Motor (110) bereitgestellt. Ein Zustand des Motors (110) kann auf der Basis von Information diagnostiziert werden, die durch Signale aus dem Motor (110) zugeordneten Drehzahlsensoren (160) und/oder anderen Signalen bereitgestellt wird, die einem funktionell mit dem Motor (110) verbundenen Generator (120) zugeordnet sind. Verschiedene Verschlechterungstypen können auf der Basis von Unterscheidungseigenschaften in der Information unterschieden werden. Somit kann eine verschlechterte Komponente des Motors (110) auf eine Weise erkannt werden, die eine durch Servicearbeiten verursachte Verzögerung reduziert.

Description

  • GEBIET
  • Ausführungsformen des hierin beschriebenen Erfindungsgegenstandes betreffen Systeme und Verfahren zur Diagnose eines Motors.
  • Motorkomponenten können sich während des Betriebs auf verschiedene Arten verschlechtern. Beispielsweise kann ein Motorzylinder in einem Motor mit Fehlzündungen aufgrund einer verschlissenen Zündkerze beginnen. Eine Möglichkeit zur Detektion einer Motorverschlechterung besteht in der Überwachung der Motordrehzahl. Diagnoseroutinen können überwachen, ob Komponenten der Motorgeschwindigkeit über einen Schwellenwert ansteigen, und Diagnosecodes oder andere Anzeigen erzeugen, die Service, Verringerung der Motorleistung oder Abschaltung des Motors erfordern. Jedoch haben die Erfinder hierin erkannt, dass eine herkömmliche Analyse der Motordrehzahl oft unzureichend ist, um ein Motorproblem sorgfältig zu diagnostizieren.
  • KURZBESCHREIBUNG
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Hubkolbenmotor beschrieben. Das Verfahren beinhaltet die Diagnose eines Motorzustands auf der Basis eines Oberwellengehaltes einer gemessenen Drehzahl des Hubkolbenmotors.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Hubkolbenmotor beschrieben. Das Verfahren beinhaltet die Diagnose eines Motorzustands auf der Basis eines Unterschiedes in einer gemessenen Drehzahl des Hubkolbenmotors von Zyklus zu Zyklus.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Hubkolbenmotor beschrieben. Das Verfahren beinhaltet die Diagnose eines Motorzustands auf der Basis von Zeitunterschieden für den Hubkolbenmotor, um sich über einen vorbestimmten Winkel zu drehen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Hubkolbenmotor beschrieben, der funktionell mit einem Generator verbunden ist. Das Verfahren beinhaltet die Messung einer Drehzahl des Hubkolbenmotors über der Zeit, die Messung dem Generator zugeordneter elektrischer Parameter über der Zeit, eine Korrelation der Eigenschaften der gemessenen Drehzahl mit Eigenschaften der gemessenen elektrischen Parameter und die Diagnose eines Motorzustands auf der Basis der korrelierten Eigenschaften.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Hubkolbenmotor beschrieben. Das Verfahren beinhaltet die Messung einer Drehzahl des Hubkolbenmotors über der Zeit, die Ermittlung eines Drehmomentprofils durch Kombinieren von Beschleunigungskomponenten, die aus der gemessenen Drehzahl bei ermittelten charakteristischen Frequenzen abgeleitet werden, und die Diagnose eines Motorzustands auf der Basis von Eigenschaften des Drehmomentprofils.
  • In einer Ausführungsform wird ein Fahrzeugsystem offengelegt. Das Fahrzeugsystem enthält einen Hubkolbenmotor, einen Sensor zum Messen einer Drehzahl des Hubkolbenmotors über der Zeit, und eine Steuerungsvorrichtung mit Instruktionen, die dafür eingerichtet sind, die gemessene Drehzahl abzutasten und einen Motorzustand auf der Basis von wenigstens einem von einem Oberwellengehalt der gemessenen Drehzahl, Unterschieden in der gemessenen Drehzahl von Zyklus zu Zyklus und von Unterschieden von Zeiten für den Motor, um sich über einen vorbestimmten Winkel zu drehen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Fahrzeugsystem beschrieben. Das Fahrzeugsystem beinhaltet einen Motor, einen funktionell mit dem Motor verbundenen Generator, einen Sensor zum Messen der Drehzahl des Motors über der Zeit, Sensoren zum Messen dem Generator während des Betriebs zugeordneter elektrischer Parameter und eine Steuerungsvorrichtung mit Instruktionen, die zum Abtasten der gemessenen Drehzahl und der gemessenen elektrischen Parameter und zur Diagnose eines Motorzustandes auf der Basis von Korrelationen zwischen Eigenschaften der gemessenen Drehzahl und Eigenschaften der elektrischen Parameter des Generators eingerichtet sind.
  • In einer Ausführungsform wird ein Prüfsatz beschrieben. Der Prüfsatz enthält eine Steuerungsvorrichtung, die zum Ermitteln eines Zustands eines Hubkolbenmotors auf der Basis wenigstens einer Eigenschaft der gemessenen Drehzahl des Hubkolbenmotors über der Zeit betrieben werden kann.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für einen Hubkolbenmotor beschrieben. Das Verfahren beinhaltet die Messung mehrerer Zeitintervalle, wobei jedes Zeitintervall einem Zeitbetrag entspricht, den der Motor braucht, um sich über einen spezifizierten Winkel zu drehen. Das Verfahren beinhaltet ferner die Ermittlung eines Frequenzgehalts der mehreren Zeitintervalle, die Berechnung eines kombinierten Wertes der Amplituden des Frequenzgehaltes, und eine spezifizierte Oberwellenfrequenz und die Diagnose eines Motorzustands auf der Basis des kombinierten Wertes.
  • Diese Kurzbeschreibung der Erfindung wird zur Einführung einer Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form bereitgestellt, die hierin weiter beschrieben werden. Diese Kurzbeschreibung soll weder Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstandes identifizieren, noch soll sie zur Einschränkung des Schutzumfangs des beanspruchten Erfindungsgegenstandes verwendet werden. Ferner ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementationen beschränkt, die irgendwelche oder alle in irgendeinem Teil dieser Beschreibung angegebenen Nachteile lösen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird mit dem Lesen der nachstehenden Beschreibung nicht einschränkender Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich, wobei nachstehend:
  • 1 eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform eines Fahrzeugsystems (z. B. eines Lokomotivensystems) mit einem Motor und einem Generator (Drehstromgenerator) ist, das hierin als ein zum Fahren auf Schienen mittels mehrerer Räder gestaltetes Schienenfahrzeug dargestellt ist;
  • 2 eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform des Motors und des funktionell mit verschiedenen Hilfsaggregaten und Traktionsmotoren verbundenen Generators von 1 ist;
  • 3 ist eine Veranschaulichung von Beispielausführungsformen, wie der Frequenzgehalt aus der Drehzahl des Motors des Zeitbereichs zu erzeugen ist;
  • 4 ist eine Veranschaulichung, welche Ausführungsformen eines ”gesunden” und ”ungesunden” Frequenzgehaltes darstellen;
  • 5 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform, wie eine Diagnoselogik in der Steuerungsvorrichtung einen ungesunden Zustand in dem Frequenzgehalt eines Motordrehzahlsignals detektieren kann;
  • 6 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform, wie ein Zeitunterschied (ein Zeitintervall) ermittelt werden kann, während sich ein Motor dreht;
  • 7 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform, wie die unter Verwendung der Ausgestaltung von 6 ermittelten Zeitintervalle zur Diagnose eines Motorzustandes zu verarbeiten sind;
  • 8 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform, wie ein Motorzustand durch Korrelieren von Motordrehzahleigenschaften und Generatoreigenschaften miteinander zu diagnostizieren ist; und
  • 9 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform, wie ein Drehmomentprofil aus der gemessenen Drehzahl eines Hubkolbenmotors zu erzeugen ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen des hierin beschriebenen Erfindungsgegenstandes betreffen Systeme und Verfahren zur Diagnose eines Motors. Prüfsätze zur Durchführung der Verfahren werden ebenfalls bereitgestellt. Der Motor kann in einem Fahrzeug, wie z. B. in einem Lokomotivensystem, enthalten sein. Weitere geeignete Typen von Fahrzeugen können Straßenfahrzeuge, Geländefahrzeuge, Bergbauausrüstung, Flugzeuge und Schiffe sein. Weitere Ausführungsformen der Erfindung können für stationäre Motoren, wie z. B. Windkraftanlagen oder Stromgeneratoren verwendet werden. Der Motor kann ein Dieselmotor sein oder kann anderen Kraftstoff oder eine Kombination von Kraftstoffen verbrennen. Derartige alternative Kraftstoffe können Benzin, Kerosin, Biodiesel, Erdgas und Ethanol sowie Kombination der Vorgenannten umfassen. Geeignete Motoren können eine Kompressions- und/oder Funkenzündung verwenden. Diese Fahrzeuge können einen Motor mit Komponenten enthalten, die sich im Gebrauch verschlechtern.
  • Ferner verwenden Ausführungsformen des hierin beschriebenen Erfindungsgegenstandes Generatordaten, wie z. B. gemessene elektrische Parameter des Generators oder aus den gemessenen elektrischen Parametern abgeleitete Generatordaten (z. B. ein abgeleitetes Drehmomentprofil) und/oder Motorparameter (z. B. Drehzahl) zur Diagnose von Zuständen eines Motors und zur Unterscheidung zwischen Zuständen und zugeordneten Motorkomponenten.
  • Ein Motor kann in einen speziellen Betriebszustand oder Modus versetzt werden, wenn nach speziellen Typen von Motorverschlechterung gesucht wird. Beispielsweise kann der Motor während eines Selbstbelastungszustandes als Teil einer Prüfprozedur, eines Zustandes im dynamischen Brems-(db) -prüfstand oder eines Überwachungszustandes in stabilen Betriebszustand diagnostiziert werden. Die hierin diskutierten diagnostischen und prognostischen Verfahren können zur Trendverfolgung, zum Vergleich von Zylinder/Zylinder-Abweichung, Durchführung von Prüfprozeduren, Reparaturbestätigung und Unterstützung bei der Reparatur verwendet werden. Alternativ können Generator- und/oder Motordaten abgetastet und analysiert werden, wenn der Motor einen speziellen Betriebszustand oder Status während des Normalbtriebs erreicht.
  • 1 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform eines Fahrzeugsystems 100 (z. B. eines Lokomotivensystems), das hierin als ein zum Fahren auf einer Schiene 102 mittels mehrerer Räder 108 gestaltetes Schienenfahrzeug 106 dargestellt ist. Gemäß Darstellung enthält das Schienenfahrzeug 106 einen funktionell mit einem Generator (Drehstromgenerator) 120 verbundenen Motor 110. Das Fahrzeug 106 enthält auch funktionell mit dem Generator 120 zum Antrieb der Räder 108 verbundene Traktionsmotoren 130. Das Fahrzeug 106 enthält ferner verschiedene funktionell mit dem Generator 120 oder dem Motor 110 (z. B. mit der drehbaren Motorwelle 111, siehe 2) zum Durchführen verschiedener Funktionen verbundene Hilfssysteme oder Aggregate 140.
  • Das Fahrzeug 106 enthält ferner eine Steuerungsvorrichtung 150 zum Steuern verschiedener dem Fahrzeugsystem 100 zugehöriger Komponenten. In einem Beispiel beinhaltet die Steuerungsvorrichtung 150 ein Computersteuerungssystem. In einer Ausführungsform ist das Computersteuerungssystem größtenteils softwarebasierend und enthält einen Prozessor, wie z. B. einen Prozessor 512, der zum Ausführen computerausführbarer Instruktionen eingerichtet ist. Die Steuerungsvorrichtung 150 kann mehrere Motorsteuereinheiten (ECU) enthalten und das Steuerungsvorrichtungssystem kann auf jede von den ECUs verteilt sein. Die Steuerungsvorrichtung 150 enthält ferner computerlesbare Speichermedien, wie z. B. einen Speicher 154, mit Instruktionen (z. B. computerausführbare Instruktionen), um eine Bordüberwachung und Steuerung des Schienenfahrzeugbetriebs zu ermöglichen. Der Speicher 154 kann einen flüchtigen und einen nicht-flüchtigen Speicherbereich enthalten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerungsvorrichtung hardwarebasierend sein, indem beispielsweise digitale Signalprozessoren (DSPs) oder eine andere Hardwarelogikschaltung verwendet werden, um die hierin beschriebenen verschiedenen Funktionen auszuführen.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann die Steuerung und Verwaltung des Fahrzeugsystems 100 überwachen. Die Steuerungsvorrichtung kann ein Signal aus einem Drehzahlsensor 160 des Motors oder von verschiedenen Generatorsensoren 170 empfangen, um Betriebsparameter und Betriebsbedingungen zu ermitteln und dementsprechend verschiedene Motoraktuatoren 162 einzustellen, um den Betrieb des Schienenfahrzeugs 106 zu steuern. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Drehzahlsensor ein mit der Motorwelle 111 verbundenes mehrzahniges Aufnehmerrad und einen Reluktanzsensor zum Messen, wenn ein Zahn des Aufnehmerrades den Reluktanzsensor passiert. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung verschiedene Generatorparameter repräsentierende Signale aus verschiedenen Generatorsensoren empfangen. Die Generatorparameter können eine DC-Zwischenkreisspannung, einen DC-Zwischenkreisstrom, eine Generatorfeldspannung, einen Generatorfeldstrom, eine Generatorausgangsspannung und einen Generatorausgangsstrom umfassen. Weitere Generatorparameter können ebenfalls gemäß verschiedenen Ausführungsformen möglich sein. Dementsprechend kann die Steuerungsvorrichtung das Fahrzeugsystem steuern, indem sie Befehle an verschiedene Komponenten, wie z. B. Traktionsmotoren, den Drehstromgenerator, an Zylinderventile, Drosselklappe usw. sendet. Signale aus den Generatorsensoren 170 können zu einem oder mehreren Kabelbäume gebündelt werden, um den für die Verdrahtung vorgesehenen Raum im Fahrzeugsystem 100 zu reduzieren und um die Signaldrähte vor Abrieb und Schwingung zu schützen.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann eine an Bord vorhandene Elektronikdiagnostik zur Aufzeichnung von Betriebseigenschaften des Motors enthalten. Betriebseigenschaften können beispielsweise Messwerte aus den Sensoren 160 und 170 beinhalten. In einer Ausführungsform können die Betriebseigenschaften in einer Datenbank im Speicher 154 gespeichert sein. In einer Ausführungsform können aktuelle Betriebseigenschaften mit vorausgegangenen Betriebseigenschaften verglichen werden, um Trends des Betriebsverhaltens von Motor und/oder Hilfsaggregate zu ermitteln.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann eine an Bord befindliche Elektronikdiagnostik zum Identifizieren und Aufzeichnen einer möglichen Verschlechterung und von Fehlern von Komponenten des Fahrzeugsystems 100 enthalten. Beispielsweise kann, wenn eine möglicherweise verschlechterte Komponente identifiziert wird, ein Diagnosecode im Speicher 154 gespeichert werden. In einer Ausführungsform kann ein eindeutiger Diagnosecode jedem Verschlechterungstyp entsprechen, der durch die Steuerungsvorrichtung identifiziert werden kann. Beispielsweise kann ein erster Diagnosecode ein Problem mit Zylinder 1 des Motors anzeigen und ein zweiter Diagnosecode kann ein Problem mit Zylinder 2 des Motors anzeigen.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann ferner mit einer Anzeigeeinrichtung 180, wie z. B. einer Diagnoseschnittstellenanzeigeeinrichtung, verknüpft sein, die eine Benutzerschnittstelle für die Lokomotivenbetriebsmannschaft und Wartungsmannschaft bereitstellt. Die Steuerungsvorrichtung kann den Motor in Reaktion auf eine Benutzereingabe über Benutzereingabesteuerelemente 182 steuern, indem ein Befehl zum entsprechenden Einstellen verschiedener Motoraktuatoren 162 gesendet wird. Nicht-einschränkende Beispiele von Benutzereingabesteuerelementen 182 können eine Drosselklappensteuerungsvorrichtung, eine Bremssteuerungsvorrichtung, eine Tastatur und einen Leistungsschalter beinhalten. Ferner können Betriebseigenschaften des Motors, wie z. B. Diagnosecodes, die den verschlechterten Komponenten entsprechen, mittels der Anzeigeeinrichtung 180 der Betreiber- und/oder der Wartungsmannschaft gemeldet werden.
  • Das Fahrzeugsystem kann ein mit der Steuerungsvorrichtung verbundenes Kommunikationssystem 190 enthalten. In einer Ausführungsform kann das Kommunikationssystem 190 eine Funkvorrichtung und eine Antenne zum Senden und Empfangen von Sprach- und Datenmeldungen enthalten. Beispielsweise kann eine Datenkommunikation zwischen dem Fahrzeugsystem und einer Steuerungszentrale einer Eisenbahngesellschaft, einer weiteren Lokomotive, einem Satelliten und/oder einer Streckenvorrichtung, wie z. B. einer Schienenweiche vorliegen. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung geographische Koordinaten des Fahrzeugsystems unter Verwendung von Signalen aus einem GPS-Empfänger abschätzen. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerungsvorrichtung Betriebseigenschaften des Motors über eine von dem Kommunikationssystem 190 gesendete Meldung an die Steuerungszentrale übertragen. In einer Ausführungsform kann eine Meldung durch das Kommunikationssystem 190 an die Befehlszentrale übertragen werden, wenn eine verschlechterte Komponente des Motors detektiert wird und das Fahrzeugsystem zur Wartung vorgeplant werden kann.
  • 2 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform des Motors 110 und des funktionell mit verschiedenen Hilfsaggregaten 140 (141, 142, 143, 144) und mit den Traktionsmotoren 130 verbundenen Generators 120 von 1. Die verschiedenen mechanischen Hilfsaggregate 144 können funktionell mit der rotierenden Motorwelle 111 verbunden und von dieser angetrieben sein. Weitere Hilfsaggregate 140 werden durch den Generator 120 über einen Gleichrichter 210 angetrieben, der eine DC-Zwischenkreisspannung für Stromregler 230 erzeugt. Beispiele von derartigen Hilfsaggregaten umfassen ein Gebläse 141, einen Verdichter 142 und ein Radiatorgebläse 143. Die Traktionsmotoren 130 werden durch den Generator 120 über den Gleichrichter 210 angetrieben, der eine DC-Zwischenkreisspannung an einem Umrichter 220 erzeugt. Derartige Hilfsaggregate 140, Traktionsmotoren 130 und deren Implementationen sind im Fachgebiet allgemein bekannt. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der Generator 120 tatsächlich nur einer oder mehrere Generatoren sein, wie z. B. ein Hauptgenerator zum Antreiben der Traktionsmotoren 130 und ein Hilfsgenerator zum Betreiben eines Teils der Hilfsaggregate 140. Ferner umfassen Beispiele von Hilfsaggregaten Turbolader, Pumpen und Motorkühlsysteme.
  • Der Drehzahlsensor 160 misst die Drehzahl der rotierenden Welle 111 des Motors während des Betriebs. Der DC-Zwischenkreissensor 171 ist ein Generatorsensor und kann eine DC-Zwischenkreisspannung, einen DC-Zwischenkreisstrom oder beides gemäß verschiedenen Ausführungsformen messen. Der Feldsensor 172 ist ein Generatorsensor und kann Feldstrom des Generators, Feldspannung des Generators oder beides gemäß verschiedenen Ausführungsformen messen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind Generatorsensoren 173 und 174 zum Messen der Ankerausgangsspannung bzw. des Generatorstroms vorgesehen. Geeignete kommerziell verfügbare Sensoren können auf der Basis anwendungsspezifischer Parameter ausgewählt sein.
  • Ein Motor kann mehrere Zylinder enthalten, die in einer vorbestimmten Sequenz zünden, wobei jeder Zylinder einmal während eines Viertakt- oder Zweitaktzyklus zündet. Beispielsweise kann ein Vierzylinder-Viertakt-Motor eine Zündsequenz von 1-3-4-2 haben, wobei jeder Zylinder einmal bei jeweils zwei Umdrehungen des Motors zündet. Somit ist die Zündfrequenz eines gegebenen Zylinders eine Hälfte der Umdrehungsfrequenz des Motors und die Zündfrequenz aller Zylinder ist die doppelte Umdrehungsfrequenz des Motors. Die Umdrehungsfrequenz des Motors kann als die erste Motorordnung beschrieben werden. Eine derartige Frequenzkomponente erster Ordnung kann in dem Frequenzgehalt des gemessenen Generatorparameters erscheinen. Die Zündfrequenz eines gegebenen Zylinders eines Viertaktmotors kann als die hälftige Motorordnung beschrieben werden, wobei die hälftige Motorordnung eine Hälfte der Umdrehungsfrequenz des Motors ist. Eine derartige Frequenzkomponente halber Ordnung kann in dem Frequenzgehalt des gemessenen Generatorparameters erscheinen.
  • Als ein weiteres Beispiel eines Viertaktmotors, kann ein Zwölfzylindermotor eine Zündsequenz von 1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10 haben, wobei jeder Zylinder einmal bei jeweils zwei Umdrehungen des Motors zündet. Somit ist die Zündfrequenz eines gegebenen Zylinders eine Hälfte der Umdrehungsfrequenz des Motors und die Zündfrequenz aller Zylinder ist das Sechsfache der Umdrehungsfrequenz des Motors. Als ein Beispiel eines Zweitaktmotors kann ein Zwölfzylindermotor eine Zündsequenz von 1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10 haben, wobei jeder Zylinder einmal pro Umdrehung des Motors zündet. Somit ist die Zündfrequenz eines gegebenen Zylinders die Umdrehungsfrequenz des Motors und die Zündfrequenz jedes beliebigen Zylinders ist das Zwölffache der Umdrehungsfrequenz des Motors. Wiederum können diese Frequenzkomponenten in dem Frequenzgehalt des gemessenen Generatorparameters erscheinen.
  • Beispielsweise kann der Motor ein bei 1050 UpM arbeitender Viertaktmotor sein. Somit liegt die erste Motorordnung bei 17,5 Hz und die hälftige Motorordnung liegt bei 8,75 Hz. Die DC-Zwischenkreisspannung kann sich mit einer periodischen Frequenz verändern wie sich die Motorwelle 111 während des Betriebs dreht. Beispielsweise kann der Frequenzgehalt der DC-Zwischenkreisspannung eine Frequenzkomponente bei der Frequenz der ersten Motorordnung enthalten. Mit anderen Worten, die Spitzengröße des Frequenzgehaltes kann bei der Frequenzkomponente erster Ordnung erscheinen. Die DC-Zwischenkreisspannung kann auch einen Frequenzgehalt bei anderen Oberwellen der Frequenz erster Ordnung enthalten, wie z. B. bei einer Frequenz zweiter Ordnung (doppelte Motorfrequenz), einer Frequenz dritter Ordnung (dreifache Motorfrequenz) usw. Ebenso kann die DC-Zwischenkreisspannung einen Frequenzgehalt bei Frequenzen kleiner als der Frequenz erster Ordnung enthalten, wie z. B. bei der Frequenz halber Ordnung (halbe Motorfrequenz).
  • Für einen Motor, der ”gesund” ist und einwandfrei arbeitet, kann der Frequenzgehalt der gemessenen Parameter eine spezielle gesunde Signatur haben. Abweichungen von einer derartigen gesunden Signatur können ein Problem mit dem Motor anzeigen. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform ein Motorzustand durch Analysieren einer Größe und/oder Phase des Frequenzgehaltes halber Ordnung diagnostiziert werden.
  • Im Allgemeinen kann gemäß verschiedener Ausführungsformen ein Motorzustand auf der Basis einer Kombination gemessener Parameter aus dem Motor (z. B. Drehzahl oder Druck) und dem Generator (z. B. DC-Zwischenkreisspannung usw.) diagnostiziert werden. Der Frequenzgehalt der verschiedenen Parameter kann zur Diagnose eines speziellen Motorzustandes ermittelt und verglichen werden. Ferner können weitere Parameterprofile (z. B. Drehmoment) aus den gemessenen Parameterprofilen abgeschätzt und anschließend der Frequenzgehalt dieser Profile zur Diagnose eines speziellen Motorzustandes analysiert werden.
  • In einer Ausführungsform wird der Frequenzgehalt der Drehzahl des Motors (z. B. bei dem die Drehzahl mittels des Drehzahlsensors 160 gemessen wird) zum Diagnostizieren eines Zustandes eines Motors verwendet. 3 ist eine Darstellung von Beispielausführungsformen, wie der Frequenzgehalt aus der Drehzahl des Motors im Zeitbereich zu erzeugen ist. Ein Fourier-Transformationsprozess 310 (z. B. ein schneller Fourier-Transformations-, FFT, Prozess oder ein Bandpassfilterungsprozess 320 können zum Extrahieren des Oberwellengehaltes verwendet werden. Der Frequenzanalyseprozess transformiert die abgetasteten Zeitbereichsparameter in einen Frequenzgehalt in dem Frequenzbereich. Die verschiedenen Frequenzkomponenten des Frequenzgehaltes können DC-(nullter Ordnung), Grund-(erster Ordnung)- und Oberwellen-(zweiter Ordnung, halber Ordnung, dritter Ordnung usw.)-Frequenzkomponenten enthalten. Gemäß einer Ausführungsform enthalten der Fourier-Transformationsprozess und der Bandpassfilterungsprozess computerausführbare Instruktionen, die durch den Prozessor 152 ausgeführt werden.
  • 4 ist eine Darstellung, die Beispielausführungsformen eines ”gesunden” und ”ungesunden” Frequenzgehaltes zeigt. Der Frequenzgehalt 410 des gesunden Motors (d. h., eines Motors, der einwandfrei arbeitet) hat gemäß einer Ausführungsform drei Frequenzkomponenten absoluter und relativer Größen wie in 4 dargestellt. Der Frequenzgehalt 420 des ungesunden Motors (d. h., eines Motors, der nicht einwandfrei aufgrund einer bestimmten Verschlechterung oder eines Fehlers arbeitet) hat drei Frequenzkomponenten an denselben Stellen wie in dem Frequenzgehalt 410 des gesunden Motors. Jedoch ist die Amplitude einer Frequenzkomponente 421 (d. h., einer Komponente halber Ordnung) verzerrt (z. B. in der Amplitude erhöht) und die Amplitude einer anderen Frequenzkomponente 423 (z. B. der Komponente zweiter Ordnung) ist ebenfalls verzerrt (d. h., in der Amplitude verkleinert). Die verzerrten Frequenzkomponenten 421 und 423 in dem Frequenzgehalt 420 zeigen einen ungesunden Motor an. Ferner können die speziellen Eigenschaften der verzerrten Frequenzkomponenten (z. B. die Amplitude) in Bezug auf die anderen Frequenzkomponenten in dem Frequenzgehalt 420 des ungesunden Motors einen speziellen Typ einer Motorverschlechterung oder eines Fehlers (z. B. der Zylinder Nummer 3 des Motors arbeitet nicht) anzeigen. Auch die Phase der Komponente halber Ordnung in Bezug auf einen Bezugszylinder (z. B. den Zylinder Nummer 1) kann verwendet werden, um das Problem auf einen speziellen Zylinder hin zu isolieren.
  • Die verschlechterten Komponenten können bewirken, dass der Motor beispielsweise weniger effizient, mit weniger Leistung und/oder mit mehr Verschmutzung arbeitet. Ferner kann der Zustand der verschlechterten Komponenten die Verschlechterung der Komponenten beschleunigen, was die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Motorausfalls und Streckenausfalls erhöhen kann. Ein verschlechterter Motorzylinder ist ein Beispiel einer verschlechterten Motorkomponente. Somit kann beispielsweise für einen Viertaktmotor die verzerrte Frequenzkomponente bei der Frequenz halber Ordnung auftreten. Für einen Zweitaktmotor kann die verzerrte Frequenzkomponente bei einer Frequenz erster Ordnung auftreten. Die Diagnose kann dann beispielsweise sowohl eine Warnung über die Verschlechterung sowie eine Anzeige des Typs und/oder der Lage der verschlechterten Motorkomponente beinhalten.
  • 5 ist eine Darstellung einer Ausführungsform, wie eine Diagnoselogik 510 in der Steuerungsvorrichtung 150 einen ungesunden Zustand in dem Frequenzgehalt eines Motordrehzahlsignals detektieren kann. Beispielsweise kann die Komponente 421 halber Ordnung mit einem Schwellenwert T durch die Diagnoselogik 510 verglichen werden. Wenn die Größe der Komponente 421 den Schwellenwert T überschreitet, bestimmt dann die Diagnoselogik 510, dass eine Verschlechterung in dem Motor aufgetreten ist. Ferner isoliert dann, wenn die Diagnoselogik 510 ermittelt, dass das Verhältnis der Komponente halber Ordnung zu der Komponente 422 erster Ordnung einen zweiten Schwellenwert überschreitet und das Verhältnis der Komponente erster Ordnung zu der Komponente 423 zweiter Ordnung einen dritten Schwellenwert überschreitet, dann die Diagnoselogik 510 die Verschlechterung auf eine spezielle Motorkomponente (z. B. den Zylinder Nummer 3) hin. Gemäß einer Ausführungsform enthält die Diagnoselogik computerausführbare Instruktionen, die durch den Prozessor 152 ausgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann das Verhältnis der Komponente halber Ordnung zu einer Komponente nullter Ordnung (DC) ein Motorproblem anzeigen. Ferner kann der Schwellenwertpegel T von einem Betriebszustand des Motors, wie z. B. Leistung, Drehzahl, Umgebungsbedingungen, Reparaturhistorie usw. abhängig sein.
  • Typen von Motorverschlechterung oder Fehlern, die diagnostiziert, unterschieden und isoliert werden können, können beispielsweise eine verschlissene Zündkerze, eine ungleichmäßige Kraftstoffverteilung, einen fehlerhaften Zylinder, Klopfen in dem Motor, geringe Kraftstoffeingabe, niedrige Kompression und einen Ventiltriebfehler beinhalten. Sobald eine Verschlechterung oder Fehler diagnostiziert wird, kann eine Aktion unternommen werden. Derartige Aktionen können beispielsweise die Erzeugung eines Warnsignals für die Bedienungsperson (z. B. über die Anzeigeeinrichtung 180), die Anpassung eines Motorbetriebsparameters (z. B. Verringerung der Motorleistung, Abschaltung wenigstens eines Zylinders des Motors, vollständige Abschaltung des Motors, Zylinderauswuchtung des Motors) Eintragen einer Wartungsaktion und Übertragen des diagnostizierten Zustands an eine zentrale Stelle (z. B. über das Kommunikationssystem) beinhalten.
  • Daher kann der Oberwellengehalt (Größen und/oder Phasen) der Drehzahl des Motors (z. B. unter Verwendung der Diagnoselogik 510 der Steuerungsvorrichtung) analysiert werden, um die Verschlechterung des Motors zu ermitteln. Gemäß einer Ausführungsform wird der Hubkolbenmotor zuerst in einen spezifizierten Betriebszustand, Status oder Modus gebracht, bevor die Motordrehzahlinformation abgetastet und verarbeitet wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Motordrehzahlinformation nicht abgetastet und verarbeitet, bis der Motor einen vorbestimmten Betriebszustand, Status oder Modus während des normalen Betriebs erreicht, wo dann die Steuerungsvorrichtung veranlasst wird, den Oberwellengehalt der Drehzahl des Motors zu extrahieren und zu analysieren, wenn der bestimmte Zustand, Status oder Modus erreicht ist.
  • In einer Ausführungsform wird ein Unterschied in der gemessenen Drehzahl des Hubkolbenmotors von Zyklus zu Zyklus (bei dem die Drehzahl durch den Drehzahlsensor 160 gemessen wird) zur Diagnose eines Zustandes eines Motors verwendet. Ein Zyklus kann einer vollständigen Rotation oder Umdrehung des Motors entsprechen. Jedoch kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Zyklus auch anderweitig definiert sein. Beispielsweise kann ein Zyklus zwei volle Umdrehungen des Motors sein (welche einem Zyklus eines zündenden Zylinders entsprechen können), oder ein Zyklus kann eine halbe Umdrehung des Motors sein (welche der Zündfrequenz aller Zylinder des Motors entsprechen kann).
  • Da die Drehzahl von Zyklus zu Zyklus variiert, können Eigenschaften (z. B. Oberwellengehalt) der Unterschiede von Zyklus zu Zyklus analysieren und mit einem verschlechterten Motorzustand korreliert werden. Wiederum kann gemäß einer Ausführungsform der Hubkolbenmotor zuerst in einem spezifizierten Betriebszustand, Status oder Modus vor der Abtastung und Verarbeitung der Motordrehzahlinformation gebracht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Motordrehzahlinformation nicht abgetastet und verarbeitet, bis der Motor einen vorbestimmten Betriebszustand, Status oder Modus während des normalen Betriebs erreicht, wo dann die Steuerungsvorrichtung veranlasst wird, den Drehzahlunterschied des Motors zu extrahieren und zu analysieren, wenn der bestimmte Zustand, Status oder Modus erreicht ist.
  • In einer Ausführungsform wird ein Zeitunterschied für einen Hubkolbenmotor, um sich über einen vorbestimmten Winkel zu drehen, zur Diagnose eines Zustandes eines Motors verwendet. Der vorbestimmte Winkel kann beispielsweise eine volle 360 Graddrehung des Motors (Zyklus zu Zyklus) oder ein bestimmter kleinerer Winkel sein. 6 ist eine Darstellung einer Beispielausführungsform, wie ein derartiger Zeitunterschied (ein Zeitintervall) ermittelt werden kann. Ein mit Zähnen versehenes Rad 610 ist mit der rotierenden Welle 111 des Motors verbunden und dreht sich mit der Welle 111. Ein Sensor 620 (z. B. ein Reluktanzsensor) ist neben dem mit Zähnen versehenen Rad 1010 positioniert und in der Lage, zu messen, wann ein Zahn des Rades 610 den Sensor 610 passiert, während sich das Rad 610 dreht. Ein Zeitbereichssignal aus dem Sensor 620 wird der Steuerungsvorrichtung 150 zugeführt. Die Steuerungsvorrichtung kann so betrieben werden, dass sie das Signal abtastet und den Zeitunterschied zwischen jedem gemessenen Zahn ermittelt. Der Winkelunterschied zwischen benachbarten Zähnen auf den Rädern entspricht einem vorbestimmten Winkel. Daher entspricht der Winkelunterschied zwischen beliebigen zwei Zähnen auf dem Rad einem gewissen vorbestimmten Winkel. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung dafür eingerichtet, die zum Passieren des Sensors benötigte Zeit für jeweils zwei benachbarte Zähne zu ermitteln.
  • Beispielsweise werden, wenn sich das Rad 610 dreht, der Zeitunterschied (Zeitintervall) ΔT1 zwischen Zahn 1 und Zahn 2 ermittelt, der Zeitunterschied ΔT2 zwischen dem Zahn 3 und dem Zahn 4 ermittelt, der Zeitunterschied ΔT3 zwischen Zahn 5 und Zahn 6 ermittelt usw., während sich das Rad dreht und der Sensor 620 die passierenden einzelnen Zähne erfasst. 7 ist eine Veranschaulichung einer Beispielausführungsform, wie die Zeitintervalle zu verarbeiten sind, die unter Verwendung der Ausgestaltung von 6 ermittelt wurden, um einen Motorzustand zu diagnostizieren.
  • Gemäß 7 werden die Zeitbereichsabtastwerte der Zeitintervalle (ΔT1, ΔT2, ΔT3, ...) verarbeitet (beispielsweise durch einen FFT-Prozess 310 der Steuerungsvorrichtung), um den Frequenzgehalt zu ermitteln. Ein kombinierter Wert (ein quadratischer Mittelwert RMS oder ein Durchschnittswert) der Amplituden des Frequenzgehaltes um eine spezifizierte Oberwellenfrequenz (z. B. um die Frequenz halber Ordnung) wird durch einen RMS-Prozess 710 der Steuerungsvorrichtung 150 berechnet. Der Frequenzgehalt kann bei und in der Nähe der speziellen Oberwellenfrequenz (z. B. der Frequenz halber Ordnung) aufgrund von Belastungs- und Drehzahlschwankungen vorliegen. Ein Motorzustand wird durch einen Vergleichsprozess 710 der Steuerungsvorrichtung auf der Basis des kombinierten Wertes (z. B. durch Vergleichen des kombinierten Wertes mit einem Schwellenwert) diagnostiziert. Mehrere Schwellenwerte können bereitgestellt werden, wobei jeder einem unterschiedlichen Schweregrad des verschlechterten Motorzustandes entspricht. Abhängig von dem Schweregrad können unterschiedliche Aktionen unternommen werden (z. B. die Eintragung einer geplanten Wartungsaktion, die Verringerung der Motorleistung, Abschaltung des Motors).
  • Wiederum kann gemäß einer Ausführungsform der Hubkolbenmotor zuerst in einen spezifizierten Betriebszustand, Status oder Modus gebracht werden, bevor die Zeitintervalle abgetastet und verarbeitet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Zeitintervallinformation nicht abgetastet und verarbeitet, bis der Motor einen vorbestimmten Betriebszustand, Status oder Modus während des normalen Betriebs erreicht, wo die Steuerungsvorrichtung veranlasst wird, die Zeitintervallinformation zu ermitteln und zu analysieren, wenn der vorbestimmte Zustand, Status oder Modus erreicht ist.
  • 8 ist eine Darstellung einer Beispielausführungsform, wie ein Motorzustand durch gegenseitiges Korrelieren von Motordrehzahleigenschaften und Generatoreigenschaften zu diagnostizieren ist. Die Drehzahl des Motors 110 wird über der Zeit (z. B. unter Verwendung des Drehzahlsensors 160) gemessen, und die dem Generator 120 zugeordneten elektrischen Parameter werden über der Zeit gemessen. Die Steuerungsvorrichtung 150 hat einen Korrelationsprozess 810, welcher Eigenschaften der gemessenen Drehzahl mit Eigenschaften der gemessenen elektrischen Parameter korreliert. Auf der Basis der sich ergebenden Korrelationen wird ein Motorzustand diagnostiziert. So wie der Oberwellengehalt eines Zeitbereich-Drehzahlsignals aus dem Motor beispielsweise durch Verwendung eines FFT-Prozesses oder eines Bandpassfilterungsprozesses ermittelt werden kann, kann in ähnlicher Weise der Oberwellengehalt eines Zeitbereich-Generatorparameters ermittelt werden.
  • Die Eigenschaften der Drehzahl können wenigstens eine von einem Oberwellengehalt der Drehzahl, einem Unterschied in der gemessenen Drehzahl von Zyklus zu Zyklus, einem von der Drehzahl abgeleiteten Drehmomentprofil und einem Zeitunterschied für den Hubkolbenmotor zum Drehen über einem vorbestimmten Winkel beinhalten. Die gemessenen elektrischen Parameter können eine DC-Zwischenkreisspannung, einen DC-Zwischenkreisstrom, eine Generatorfeldspannung, einen Generatorfeldstrom, eine Generatorausgangsspannung und einen Generatorausgangsstrom beinhalten. Eigenschaften der elektrischen Parameter können beispielsweise einen Oberwellengehalt von einem oder mehreren von den Parametern oder dem von dem einen oder mehreren Parametern abgeleiteten Drehmomentprofil enthalten. Gemäß einer Ausführungsform kann der Beitrag von Drehmomentstörungen, der durch eine angeschlossene Last verursacht wird; (z. B. ein sechstes Oberwellendrehmoment, das von einem Gleichrichter erzeugt wird) entfernt oder als Teil des Prozesses ignoriert werden.
  • Als ein Beispiel kann eine Komponente halber Ordnung der DC-Zwischenkreisspannung mit einer Komponente halber Ordnung des Drehzahlsignals für Diagnosezwecke korreliert werden. Wenn die Amplitude der Komponente halber Ordnung der DC-Zwischenkreisspannung über einen ersten Schwellenwert liegt und die Phase der Komponente halber Ordnung des Drehzahlsignals zwischen einem zweiten Schwellenwert oder einem dritten Schwellenwert (in Bezug auf einen bestimmten Bezugswert) liegt, kann dann die Diagnose des Motors ein Kraftstoffversorgungsproblem bei einem speziellen Zylinder sein.
  • Als ein weiteres Beispiel kann eine Komponente erster Ordnung des Generatorfeldstroms mit einer Komponente zweiter Ordnung des Drehzahlsignals korreliert werden. Wenn die Amplitude der Komponente erster Ordnung des Feldstroms kleiner als ein erster Schwellenwert ist, und wenn die Amplitude der Komponente zweiter Ordnung des Drehzahlsignals größer als ein zweiter Schwellenwert ist, kann dann die Diagnose sein, dass der Motor ein Problem mit niedriger Kompression hat. Wenn jedoch die Amplitude der Komponente erster Ordnung des Feldstroms größer als der erste Schwellenwert ist und die Amplitude der Komponente zweiter Ordnung des Drehzahlsignals immer noch größer als der zweite Schwellenwert ist, kann dann die Diagnose des Motors eine fehlerhafte Zündkerze sein. Viele weitere Korrelationen oder entsprechende Diagnosen sind ebenfalls möglich.
  • Wiederum kann gemäß einer Ausführungsform der Hubkolbenmotor zuerst in einen spezifizierten Betriebszustand, Status oder Modus gebracht werden, bevor der Korrelationsprozess 810 ausgeführt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Korrelationsprozess nicht durchgeführt, bis der Motor einen vorbestimmten Betriebszustand, Status oder Modus während des normalen Betriebs erreicht, wo die Steuerungsvorrichtung veranlasst wird, den Korrelationsprozess bezüglich der Drehzahl- und Generatoreigenschaften durchzuführen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Prüfsatz mit einer Steuerungsvorrichtung bereitgestellt, die zur Ermittlung eines Zustandes eines Hubkolbenmotors auf der Basis von wenigstens einer Eigenschaft einer gemessenen Drehzahl des Hubkolbenmotors über der Zeit basiert. Der Prüfsatz kann ferner einen oder mehrere Sensoren zum Messen einem Generator zugeordneter elektrischer Parameter enthalten, die mit dem Motor während des Betriebs funktionell verbunden sind. Die Steuerungsvorrichtung kann zur Kommunikation mit dem einen oder den mehreren Sensoren zum Abtasten der elektrischen Parameter über der Zeit betrieben werden. Die Steuerungsvorrichtung kann ferner zum Korrelieren von Eigenschaften der gemessenen Drehzahl und Eigenschaften der elektrischen Parameter zur Diagnose eines Motorzustands betrieben werden.
  • 9 ist eine Darstellung einer Beispielausführungsform, wie ein Drehmomentprofil aus der gemessenen Drehzahl eines Hubkolbenmotors zu diagnostizieren ist. Die Steuerungsvorrichtung 150 implementiert einen Drehmomentabschätzungsprozess 910, welcher die Drehzahl des Motors (aus dem Drehzahlsensor 160) über der Zeit abtastet, Beschleunigungskomponenten (unter Berücksichtigung der Ableitung der Drehzahl in Bezug auf die Zeit) aus gemessenen Drehzahl bei vorbestimmten charakteristischen Frequenzen ableitet und die Beschleunigungskomponenten zum Ermitteln eines Drehmomentprofils kombiniert. Der Motor wird dann durch Analysieren von Eigenschaften des Drehmomentprofils analysiert. Beispielsweise können Oberwellenkomponenten des Drehmomentprofils erzeugt und mit Schwellenwerten verglichen werden. Wiederum wird gemäß einer Ausführungsform der Hubkolbenmotor zuerst in einen spezifizierten Betriebszustand, Status oder Modus gebracht, bevor der Drehmomentabschätzungsprozess 910 durchgeführt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Drehmomentabschätzungsprozess nicht durchgeführt, bis der Motor einen vorbestimmten Betriebszustand, Status oder Modus während des normalen Betriebs erreicht, wo dann die Steuerungsvorrichtung veranlasst wird, den Drehmomentabschätzungsprozess und die anschließende Analyse des abgeschätzten Drehmomentprofils durchzuführen,
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerungsvorrichtung 150 so betrieben werden, dass sie einen Zustand eines verschlechterten Motors beispielsweise über das Kommunikationssystem 190 meldet. Ferner enthält die Steuerungsvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen Instruktionen, die dafür eingerichtet ist, einen Motorbetriebsparameter auf der Basis des diagnostizierten Zustandes anzupassen.
  • Weitere Beispiele von Anwendungen hierin beschriebener Systeme und Verfahren werden nun bereitgestellt. Die Beispiele veranschaulichen verschiedene Lösungsansätze zur Diagnose und Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Typen einer Motorverschlechterung auf der Basis des Frequenzgehaltes von Generatordaten (z. B. eines relativ groben Generatorparameters wie z. B. einer DC-Zwischenkreisspannung oder anderer abgeleiteter Generatorparameter, wie z. B. eines elektromagnetischen Drehmomentes), die dem Generator oder der Drehzahl des Motors während des Motorbetriebs zugeordnet sind.
  • In einer Ausführungsform kann ein verschlechterter Zylinder eines Viertaktmotors auf der Basis einer Frequenzgehaltsignatur detektiert werden, wie z. B. dann, wenn die Größe der Komponente halber Ordnung größer als ein Schwellenwert halber Ordnung ist. In einer alternativen Ausführungsform können die Größen des Frequenzgehaltes über den Frequenzbereich integriert werden, und ein verschlechterter Zylinder eines Viertaktmotors kann auf der Basis detektiert werden, dass der Integrationswert größer als ein Integralschwellenwert ist.
  • Die Detektion nur eines verschlechterten Zylinders, wobei die anderen Zylinder des Motors gesünder (oder weniger verschlechtert) sind, kann eine deutlichere Frequenzgehaltsignatur haben als dann, wenn mehrere Zylinder des Motors verschlechtert sind. Beispielsweise kann die Frequenzgehaltsignatur des einen verschlechterten Zylinders identifiziert werden, indem die Größe der Frequenzkomponente halber Ordnung mit einem Größenschwellenwert halber Ordnung verglichen wird. Jedoch können mehrere verschlechterte Zylinder eine andere Frequenzkomponentensignatur als nur ein verschlechterter Zylinder haben. Ferner kann die Position in der Zündreihenfolge mehrerer verschlechterter Zylinder die Frequenzgehaltsignatur verändern. Beispielsweise können zwei um 180 Grad phasenverschobene Zylinder eine andere Frequenzkomponentensignatur als zwei verschlechterte Zylinder in aufeinanderfolgender Zündfolge haben, und somit können die hierin offengelegten Verfahren einen oder mehrere verschlechterte Zylinder auf der Basis verschiedener Änderungen in der Frequenzgehaltsignatur identifizieren. Ferner kann es nützlich sein, eine Frequenzgehaltsignatur einer gesunden Maschine durch Aufzeichnen des Frequenzgehaltes bei verschiedenen Frequenzen und Betriebsbedingungen zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann der Frequenzgehalt des Motors mit der Frequenzgehaltsignatur einer gesunden Maschine verglichen werden. Anomalien, die nicht mit der Frequenzgehaltsignatur der gesunden Maschine oder einer anderen verschlechterten Motorkomponente übereinstimmen, können beispielsweise identifiziert und durch die Steuerungsvorrichtung gemeldet werden. Weitere Beispiele verschlechterter Motorkomponenten beinhalten ein verschlechtertes Kurbelwellengehäuseentlüftungssystem, einen verschlechterten Turbolader und ein verschlechtertes Kurbelwellengehäuse.
  • In einer Ausführungsform können die Zeitbereich-Generatordaten durch ein Tiefpassfilter mit einer Begrenzungsfrequenz etwas höher als die Frequenz erster Ordnung des Motors gefiltert werden. Beispielsweise kann die Grenzfrequenz 10 bis 20 Prozent höher als die der Frequenz erster Ordnung sein. Somit kann in einer Ausführungsform die Grenzfrequenz durch die Motordrehzahl bestimmt sein. Die Generatordaten können zeitlich mit einer Frequenz höher oder gleich der Nyquist-Rate abgetastet werden. In einer Ausführungsform kann das Zeitbereichssignal mit einer Frequenz höher als das Zweifache der Frequenz der ersten Motorordnung abgetastet werden. In einer Ausführungsform kann das Zeitbereichssignal mit einer Frequenz höher als das Zweifache der Grenzfrequenz des Motors abgetastet werden. Somit kann durch die Tiefpassfilterung und Abtastung bei einer Frequenz höher oder gleich der Nyquist-Rate der Frequenzgehalt der Generatordaten nicht verfälscht werden. Dasselbe kann für die Drehzahldaten des Motors zutreffen.
  • Wie hierin diskutiert, können die abgetasteten Generatordaten (z. B. DC-Zwischenkreisspannung, Drehmoment, usw.) und/oder die abgetasteten Motordrehzahldaten transformiert werden, um einen Frequenzbereichsfrequenzgehalt zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann eine schnelle Fourier-Transformation verwendet werden, um den Frequenzbereichsfrequenzgehalt zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann ein Korrelationsalgorithmus zum Vergleichen des Frequenzgehaltes der Daten mit einer Signatur für einen Motorzustand angewendet werden. Beispielsweise kann die Signatur für einen gesunden Motor einen Frequenzgehalt bei der Frequenz erster Ordnung mit einer Größe unter einem Schwellenwert erster Ordnung und einem Frequenzgehalt bei der Frequenz halber Ordnung mit einer Größe unter einem Schwellenwert halber Ordnung enthalten. Der Schwellenwert erster Ordnung kann der Motordrehzahl, Motorbelastung, Kurbelwellentemperatur und historischen Motordaten entsprechen.
  • Beispielsweise können die historischen Motor- und Generatordaten in einer Datenbank gespeichert sein, die Proben des Frequenzgehaltes von einem früheren Betrieb des Motors enthält. Somit kann ein Trend im Frequenzgehalt detektiert werden und der Trend kann zur Ermittlung des Gesundheitszustandes der Maschine verwendet werden. Beispielsweise kann eine zunehmende Größe bei der Komponente halber Ordnung des Motors für eine gegebene Motordrehzahl und Last anzeigen, dass sich ein Zylinder verschlechtert. Als ein weiteres Beispiel kann ein zunehmender durchschnittlicher Kurbelwellengehäusedruck in Verbindung mit einer zunehmenden Größe bei der Komponente halber Ordnung des Motors für eine gegebene Motordrehzahl und Belastung anzeigen, dass sich der Turbolader, oder das Kurbelwellengehäuse-Entlüftungssystem verschlechtern. Ein möglicher Fehler kann einen verschlechterten Zylinder, einen verschlechterten Turbolader oder ein verschlechtertes Kurbelwellengehäuse-Entlüftungssystem beinhalten.
  • In einer Ausführungsform kann der Frequenzgehalt der Generatordaten und/oder der Motordrehzahldaten in einer Datenbank gespeichert sein, die historische Motor und Generatordaten enthält. Beispielsweise kann die Datenbank im Speicher 154 der Steuerungsvorrichtung 150 gespeichert sein. Als ein weiteres Beispiel kann die Datenbank an einer Stelle außerhalb des Schienenfahrzeugs 106 gespeichert sein. Beispielsweise können historische Daten in einer Meldung eingeschlossen sein und mittels eines Kommunikationssystems 190 übertragen werden. Auf diese Weise kann eine Befehlszentrale die Gesundheit des Motors in Echtzeit überwachen. Beispielsweise kann die Befehlszentrale Schritte zur Diagnose des Zustandes des Motors unter Verwendung der mit dem Kommunikationssystem 190 übertragenen Generator/Drehzahl-Daten durchführen. Beispielsweise kann die Befehlszentrale Daten aus dem Schienenfahrzeug 106 empfangen, eine Frequenztransformation der Daten durchführen, einen Korrelationsalgorithmus auf die transformierten Daten anwenden und eine mögliche Verschlechterung des Motors diagnostizieren. Ferner kann die Befehlszentrale eine Wartung planen und fehlerfreie Lokomotiven und Wartungspersonal in einer die Kapitalinvestition optimierenden Weise einsetzen. Historische Daten können ferner zur Bewertung der Gesundheit des Motors vor und nach Motorservice, Motormodifikation und Motorkomponentenaustausch verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform kann ein möglicher Fehler an die Lokomotivenbetriebsmannschaft über eine Anzeigeeinrichtung 180 gemeldet werden. Mit der Meldung kann die bedienende Person den Betrieb des Schienenfahrzeugs 106 anpassen, um die Möglichkeit einer weiteren Verschlechterung des Motors zu reduzieren. In einer Ausführungsform kann eine einen möglichen Fehler anzeigende Meldung mit dem Kommunikationssystem 190 an eine Befehlszentrale gesendet werden. Ferner kann die Schwere des möglichen Fehlers gemeldet werden. Beispielsweise kann die Diagnose eines Fehlers auf der Basis eines Vergleichs eines Frequenzgehalts von Generatordaten und/oder Motordrehzahldaten die Detektion eines Fehlers früher ermöglichen, als wenn der Fehler nur mit einer durchschnittlichen Motorinformation (z. B. nur der Drehzahlinformation) diagnostiziert wird. Somit kann der Motor weiterarbeiten, wenn ein potentieller Fehler in den frühen Stadien einer Verschlechterung diagnostiziert wird. Im Gegensatz dazu kann es wünschenswert sein, den Motor zu stoppen oder eine sofortige Wartung zu planen, wenn ein möglicher Fehler als schwer diagnostiziert wird. In einer Ausführungsform kann die Schwere eines potentiellen Fehlers abhängig von der Differenz zwischen einem Schwellenwert und der Größe einer oder mehreren Komponenten des Frequenzgehaltes der Generator- und/oder Drehzahldaten ermittelt werden.
  • Durch Analysieren des Frequenzgehaltes der Generator- und/oder Drehzahldaten kann es möglich sein, den Motor während des Betriebs zu überwachen und zu diagnostizieren. Ferner kann der Betrieb eines Motors mit einer verschlechterten Komponente angepasst werden, um möglicherweise eine zusätzliche Verschlechterung der Motorkomponente zu reduzieren und möglicherweise die Wahrscheinlichkeit eines zusätzlichen Motorfehlers und eines Fehlers im Betrieb zu reduzieren. Beispielsweise kann die Komponente halber Ordnung mit einem Schwellenwert halber Ordnung verglichen werden. In einer Ausführungsform kann, wenn die Größe der Komponente halber Ordnung größer als der Schwellenwert halber Ordnung ist, der mögliche Fehler ein verschlechterter Zylinder sein. Wenn jedoch die Größe der Komponente halber Ordnung nicht größer als der Schwellenwert halber Ordnung ist, kann der mögliche Fehler ein verschlechterter Turbolader oder ein verschlechtertes Kurbelwellengehäuseentlüftungssystem sein.
  • In einer Ausführungsform kann der mögliche Fehler an die Lokomotivenbetriebsmannschaft mittels einer Anzeigeeinrichtung 180 gemeldet werden und die Bedienungsperson kann den Betrieb des Schienenfahrzeugs 106 zum Reduzieren der Möglichkeit einer weiteren Verschlechterung anpassen. In einer Ausführungsform kann eine den möglichen Fehler diagnostizierende Meldung über das Kommunikationssystem 190 an eine Befehlszentrale übertragen werden.
  • In einer Ausführungsform kann ein Motorbetriebsparameter zum Identifizieren eines verschlechterten Zylinders angepasst werden. Beispielsweise kann der verschlechterte Zylinder auf der Basis einer selektiven Deaktivierung einer Kraftstoffeinspritzung zu einem oder mehreren Zylindern des Motors identifiziert werden. In einer Ausführungsform kann die Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder von den mehreren Zylindern in einer Sequenz deaktiviert werden, während ein oder mehrere von den Generator- und/oder Drehzahldatenelementen und der zugeordnete Frequenzgehalt überwacht werden. Beispielsweise kann eine Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder deaktiviert werden, während die anderen Zylinder normal arbeiten. Durch Deaktivieren jedes Zylinders in einer Sequenz kann der verschlechterte Zylinder identifiziert werden. Als ein weiteres Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzung in eine Gruppe von Zylindern deaktiviert werden, während die anderen Zylinder normal arbeiten. Mittels eines Zyklus durch verschiedene Gruppen in einer Sequenz kann der verschlechterte Zylinder durch einen Eliminationsprozess identifiziert werden.
  • In einem Beispiel kann die Frequenzkomponente halber Ordnung des Generators und/oder der Drehzahldaten für jeden deaktivierten Zylinder eines Viertaktmotors beobachtet werden. Der deaktivierte Zylinder kann ein verschlechterter Zylinder sein, wenn die Frequenzkomponente halber Ordnung unter einen Schwellenwert halber Ordnung fällt, während der Zylinder deaktiviert ist. Der deaktivierte Zylinder kann ein gesunder Zylinder sein, wenn die Frequenzkomponente halber Ordnung über dem Schwellenwert halber Ordnung bleibt, während der Zylinder deaktiviert ist. Mit anderen Worten, der verschlechterte Zylinder kann der Zylinder sein, der einen höheren Betrag an Frequenzgehalt bei der Frequenzkomponente halber Ordnung als andere Zylinder beiträgt. In einer Ausführungsform kann die Diagnose mit selektiver Deaktivierung durchgeführt werden, wenn der Motor bei Leerlauf oder leichter Belastung arbeitet.
  • In einer Ausführungsform kann die Diagnose selektiver Deaktivierung ferner auf der Basis des Frequenzgehaltes von Motorbetriebsparametern, wie z. B. der Motordrehzahl durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Motordrehzahl einen Frequenzgehalt bei der Frequenzkomponente halber Ordnung enthalten, wenn ein verschlechterter Zylinder arbeitet. Somit kann die Beobachtung des Frequenzgehaltes verschiedener Motorbetriebsparameter, während gleichzeitig selektiv jeder Zylinder deaktiviert wird, den verschlechterten Zylinder identifizieren.
  • In einer Ausführungsform kann der verschlechterte Zylinder auf der Basis einer selektiven Veränderung der Kraftstoffeinspritzung in einen oder mehrere Zylinder des Motors identifiziert werden. Beispielsweise kann der Kraftstoff selektiv für jeden Zylinder erhöht oder verringert werden, während gleichzeitig die Frequenzkomponente halber Ordnung des Generators und/oder die Drehzahldaten überwacht werden. Ferner kann die Signatur, beispielsweise des Frequenzgehaltes, jedes Zylinders mit historischen Daten für den Motor oder mit einem gesunden Motor verglichen werden. Beispielsweise kann der Diagnosetest an einem gesunden Motor durchgeführt werden, um eine Messbasissignatur zu erzeugen. Die Messbasissignatur kann dann mit dem Frequenzgehalt verglichen werden, während der Motor diagnostiziert wird. In einer Ausführungsform kann der verschlechterte Zylinder durch Verändern des Motorkraftstoffeinspritzzeitpunktes identifiziert werden. Beispielsweise können Voreilungswinkelanpassungen verwendet werden, um den verschlechterten Zylinder zu diagnostizieren. Beispielsweise kann der Motorkraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert werden, um möglicherweise den Frequenzgehalt der Frequenzkomponente halber Ordnung zu erhöhen.
  • Es kann erwünschter sein, den Motor abzuschalten, als einen Ausfall des verschlechterten Zylinders in einer Art zu haben, der einen zusätzlichen Schaden an dem Motor verursachen kann. In einer Ausführungsform kann ein Schwellenwert ermittelt werden, der anzeigt, dass ein fortgesetzter Betrieb des Motors unerwünscht sein kann, da der mögliche Fehler schwerwiegend ist. Beispielsweise kann der mögliche Fehler als schwerwiegend beurteilt werden, wenn die Größe der Frequenzkomponente halber Ordnung einen Schwellenwert überschreitet. Der Motor kann angehalten werden, wenn die Schwere des potentiellen Fehlers den Schwellenwert überschreitet.
  • Eine Anforderung zur Serviceplanung kann beispielsweise durch eine über das Kommunikationssystem 190 übertragene Meldung gesendet werden. Ferner kann durch Senden des möglichen Fehlerzustandes und der Schwere des möglichen Fehlers die Ausfallzeit des Schienenfahrzeugs 106 reduziert werden. Beispielsweise kann der Service an dem Schienenfahrzeug 106 verschoben werden, wenn der mögliche Fehler von geringer Schwere ist. Die Ausfallzeit kann ferner durch Verringerung der Leistung des Motors, wie z. B. durch Einstellung eines Motorbetriebsparameters auf der Basis des diagnostizierten Zustandes reduziert werden. Es kann ermittelt werden, ob eine Leistungsverringerung des Motors aktiviert ist. Beispielsweise kann die Leistungsverringerung des Motors die Größe von einer oder mehreren Komponenten des Frequenzgehaltes des Generators und/oder der Drehzahldaten reduzieren.
  • Ein Motorbetriebsparameter kann so eingestellt werden, dass er beispielsweise eine zusätzliche Verschlechterung der verschlechterten Komponente verringert. In einer Ausführungsform kann die Motordrehzahl oder Leistung begrenzt werden. In einer Ausführungsform kann die Kraftstoffeinspritzung in den möglicherweise verschlechterten Zylinder reduziert oder deaktiviert werden, während der Betrieb der anderen Zylinder fortgesetzt wird. Somit kann der Motor weiterarbeiten und eine weitere Verschlechterung des verschlechterten Zylinders kann reduziert werden. Auf diese Weise kann der Motor angepasst werden, um möglicherweise eine zusätzliche Verschlechterung der Motorkomponente zu verhindern und möglicherweise die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Motorausfalls und Streckenausfalls zu reduzieren.
  • In einer Ausführungsform kann ein Prüfsatz zum Identifizieren des Generators und/oder Drehzahldaten und zur Diagnose eines Zustandes des Motors auf der Basis des Frequenzgehaltes der Daten verwendet werden. Beispielsweise kann ein Prüfsatz eine Steuerungsvorrichtung enthalten, die so betrieben werden kann, dass sie mit einem oder mehreren Generator- oder Motorsensoren kommuniziert und so betrieben werden kann, dass sie die zugeordneten Daten abtastet. Die Steuerungsvorrichtung kann ferner so betrieben werden, dass sie Signale von einem oder den mehreren Sensoren in einen Frequenzgehalt transformiert, der Frequenzinformation des Motors repräsentiert. Die Steuerungsvorrichtung kann ferner so betrieben werden, dass sie einen Zustand des Motors auf der Basis des Frequenzgehalts der abgetasteten Daten aus dem(n) Sensor(en) diagnostiziert. Der Prüfsatz kann ferner einen oder mehrere Sensoren zum Messen von Generatorparametern (z. B. Generatorausgangsspannung) und/oder Motorparametern (z. B. Motordrehzahl) enthalten.
  • In der Beschreibung und den Ansprüchen wird auf eine Anzahl von Begriffen Bezug genommen, die die nachstehenden Bedeutungen haben. Die Singularformen ”einer, eine, eines” und ”der, die, das” beinhalten Plural-Bezugnahmen, soweit es der Kontext nicht deutlich anders vorgibt. Eine approximierende Sprache, so wie sie hierin durchgängig durch die Beschreibung und Ansprüche verwendet wird, kann angewendet werden, um jede quantitative Darstellung zu modifizieren, die erlaubterweise variieren kann, ohne zu einer Veränderung in der Grundfunktion zu führen, auf welche sie sich bezieht. Demzufolge ist ein durch einen Begriff, wie z. B. ”etwa” modifizierter Wert nicht auf den angegebenen genauen Wert beschränkt. In einigen Fällen kann die approximierende Sprache der Genauigkeit eines Instrumentes zum Messen des Wertes entsprechen. In ähnlicher Weise kann ”frei von” in Kombination mit einem Begriff verwendet werden, und kann eine unbedeutende Anzahl oder Spurenmengen beinhalten, während es gleichzeitig als frei von dem modifizierten Begriff betrachtet wird. Ferner bezeichnet, sofern nicht speziell anderweitig festgestellt, jede Verwendung der Begriffe ”erster”, ”zweiter usw.” keine Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern statt dessen sollen die Begriffe ”erster”, ”zweiter usw.” zur Unterscheidung eines Elements von einem anderen verwendet werden.
  • So wie hierin verwendet, zeigen die Begriffe ”kann” und ”kann sein” eine Möglichkeit eines Auftretens innerhalb einer Gruppe von Umständen an; eines Besitzes einer spezifizierten Eigenschaft, Charakteristik oder Funktion; und/oder qualifizieren ein weiteres Verb durch Ausdrücken von einem oder mehreren von einer dem qualifizierten Verb zugeordneten Fähigkeit, Tauglichkeit oder Möglichkeit. Demzufolge zeigt die Verwendung von ”kann” und ”kann sein” an, dass ein modifizierter Begriff offensichtlich angemessen, tauglich, oder für eine angegebene Fähigkeit, Funktion oder Nutzung geeignet ist, während in Betracht gezogen wird, dass unter bestimmten Umständen der modifizierte Begriff manchmal nicht angemessen, tauglich oder geeignet sein kann. Beispielsweise können unter bestimmten Umständen ein Ereignis oder eine Tauglichkeit erwartet werden, während unter anderen Umständen das Ereignis oder die Tauglichkeit nicht vorliegen kann – wobei diese Unterscheidung durch die Begriffe ”kann” und ”kann sein” erfasst wird. Die Begriffe ”Generator” und ”Drehstromgenerator” werden hierin austauschbar verwendet (wobei jedoch erkennbar ist, dass der eine Begriff oder der andere abhängig von der Anwendung geeigneter sein kann). Die Begriffe ”Frequenzgehalt” und ”Oberwellengehalt” werden hierin austauschbar verwendet und können Grundfrequenz-(und/oder Phasen-)Komponenten und zugeordnete Oberwellenfrequenz (und/oder Phasen) Komponenten über und unter den Grundkomponenten bezeichnen. Der Begriff ”Instruktionen”, wie er hierin in Bezug auf eine Steuerungsvorrichtung oder einen Prozessor verwendet wird, kann sich auf computerausführbare Instruktionen beziehen. So wie hierin verwendet, können sich die Begriffe ”Drehzahl”, ”Drehzahldaten” und ”Drehzahlsignal” auf jede Drehzahl eines Motors, Oberwellengehalt einer gemessenen Motordrehzahl, einen Unterschied in einer gemessenen Motordrehzahl von Zyklus zu Zyklus, einen Unterschied in Zeitem für einen Motor, sich um einen vorbestimmten Winkel zu drehen, und mehrere Zeitintervalle beziehen, wobei jedes Zeitintervall einem Zeitbedarf für einen Motor entspricht, sich über einen vorbestimmten Winkel zu drehen.
  • Die hierein beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele von Gegenständen, System und Verfahren, die den Elementen der in den Ansprüchen vorgetragenen Erfindung entsprechen. Diese Beschreibung kann dem Fachmann ermöglichen, Ausführungsformen mit alternativen Elementen, die ebenfalls den Elementen der in Ansprüchen vorgetragenen Erfindung entsprechen, auszuführen und zu nutzen. Der Schutzumfang der Erfindung beinhaltet somit Gegenstände, Systeme und Verfahren, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, und beinhaltet ferner weitere Gegenstände, Systeme und Verfahren mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche. Obwohl nur bestimmte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung hierin dargestellt und beschrieben wurden, werden viele Modifikationen und Änderungen für den Fachmann ersichtlich sein. Die beigefügten Ansprüche decken alle derartigen Modifikationen und Änderungen ab.

Claims (13)

  1. Verfahren für einen Hubkolbenmotor (110), mit den Schritten: Diagnostizieren eines Zustands des Motors (110) auf der Basis von wenigstens einem von: einem Oberwellengehalt (420) einer gemessenen Drehzahl des Hubkolbenmotors (110); einem Unterschied in der gemessenen Drehzahl des Hubkolbenmotors (110) von Zyklus zu Zyklus; oder einem Zeitunterschied für den Hubkolbenmotor (110), um sich über einen vorbestimmten Winkel von Zyklus zu Zyklus zu drehen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine von einer Größe und einer Phase einer Frequenzkomponente (421) halber Ordnung des Oberwellengehaltes (420) zur Diagnose des Zustands analysiert wird.
  3. Verfahren für einen Hubkolbenmotor (110), der funktionell mit einem Generator (120) verbunden ist, mit den Schritten: Messen einer Drehzahl des Hubkolbenmotors (110) über der Zeit; Messen dem Generator (120) zugeordneter elektrischer Parameter über der Zeit; Korrelieren von Eigenschaften der gemessenen Drehzahl mit Eigenschaften der gemessenen elektrischen Parameter; und Diagnostizieren eines Zustands des Motors (110) auf der Basis der korrelierten Eigenschaften.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei Eigenschaften der gemessenen Drehzahl wenigstens eines von einem Oberwellengehalt (420) der Drehzahl, einem Unterschied in der gemessenen Drehzahl von Zyklus zu Zyklus und von Unterschieden in den gemessenen Zeiten für den Hubkolbenmotor (110) zur Drehung über einen vorbestimmten Winkel beinhalten.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die gemessenen elektrischen Parameter wenigstens einen von einem Ausgangsstrom des Generators (120), einer Ausgangsspannung des Generators (120), einem Feldstrom des Generators (120), einer Feldspannung des Generators (120), einem Strom eines DC-Zwischenkreises (171) und einer Spannung des DC-Zwischenkreises (171) beinhalten.
  6. Verfahren für einen Hubkolbenmotor (110), mit den Schritten: Ermitteln einer Drehzahl des Hubkolbenmotors (110) über der Zeit; Ermitteln eines Drehmomentprofils durch Kombination von Beschleunigungskomponenten, die aus der gemessenen Drehzahl bei bestimmten charakteristischen Frequenzen abgeleitet werden; und Diagnostizieren eines Zustands des Motors (110) auf der Basis von Eigenschaften des Drehmomentprofils.
  7. Fahrzeugsystem (100), aufweisend: einen Motor (110); einen Sensor (160) zum Messen der Drehzahl des Hubkolbenmotors (110); und eine Steuerungsvorrichtung (150) mit Instruktionen, die dafür eingerichtet sind, die gemessene Drehzahl abzutasten und einen Zustand des Motors (110) auf der Basis: des Oberwellengehalts (420) der gemessenen Drehzahl und/oder dem Unterschied der gemessenen Drehzahl von Zyklus zu Zyklus, und/oder Unterschieden in Zeiten zu diagnostizieren, die der Motor (110) benötigt, um sich über einen vorbestimmten Winkel zu drehen.
  8. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 7, wobei die Steuerungsvorrichtung (150) dazu betrieben werden kann, einen verschlechterten Zustand des Motors (110) zu melden.
  9. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 7, wobei die Steuerungsvorrichtung (150) ferner Instruktionen enthält, die dafür eingerichtet sind, einen Betriebsparameter des Motors (110) auf der Basis des diagnostizierten Zustandes anzupassen.
  10. Fahrzeugsystem (100), aufweisend: einen Motor (110); einen funktionell mit dem Motor (110) verbundenen Generator (120); einen Sensor (160) zum Messen einer Drehzahl des Hubkolbenmotors (110) über der Zeit; Sensoren (170) zum Messen dem Generator (120) zugeordneter elektrischer Parameter während des Betriebs; und eine Steuerungsvorrichtung (150) mit Instruktionen, die dafür eingerichtet sind, die gemessene Drehzahl und die gemessenen elektrischen Parameter abzutasten und einen Zustand des Motors (110) auf der Basis von Korrelationen zwischen Eigenschaften der gemessenen Drehzahl und Eigenschaften der elektrischen Parameter des Generators (120) zu diagnostizieren.
  11. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 10, wobei die Steuerungsvorrichtung (150) dazu betrieben werden kann, einen verschlechterten Zustand des Motors (110) zu melden.
  12. Fahrzeugsystem (100) nach Anspruch 10, wobei die Steuerungsvorrichtung (150) ferner Instruktionen enthält, die dafür eingerichtet sind, einen Betriebsparameter des Motors (110) auf der Basis des diagnostizierten Zustandes anzupassen.
  13. Verfahren für einen Hubkolbenmotor (110), mit den Schritten: Messen mehrerer Zeitintervalle, wobei jedes Zeitintervall einem Zeitbedarf für einen Motor (110) entspricht, sich über einen spezifizierten Winkel zu drehen; Ermitteln eines Frequenzgehaltes (420) der mehreren Zeitintervalle; Berechnen eines kombinierten Wertes der Amplituden des Frequenzgehaltes (420) um eine spezifizierte Oberwellenfrequenz (421); und Diagnostizieren eines Zustands des Motors (110) auf der Basis des kombinierten Wertes.
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