RO134710A0

RO134710A0 - Electronic system for diagnosing noises and vibrations of motor vehicles

Info

Publication number: RO134710A0
Application number: ROA202000413A
Authority: RO
Inventors: Carmen Bujoreanu; Constantin Caunii; Vasile Caunii; Nicolae Adrian Niţu; Corneliu - Mihail Paşcaniuc
Original assignee: Carmen Bujoreanu; Constantin Caunii; Vasile Caunii; Nicolae Adrian Niţu; Corneliu - Mihail Paşcaniuc
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2021-01-29

Abstract

The invention relates to an electronic system for diagnosing the noises and vibrations of motor vehicles, with the possibility of accurately identifying the noise source. According to the invention, the system comprises a set of digital or analogue sensors (1), which are mounted on the vehicle subjected to diagnosis and which cooperate with an ECU computer (2) which analyzes the values transmitted by the sensors, based on parameters stored in a memory of the ECU computer (2).

Description

Data deoozitDate deoozit

Sistem electronic de diagnosticare a zgomotelor și vibrațiilor autovehiculelorElectronic system for diagnosing vehicle noise and vibration

Invenția se referă la un sistem electronic de diagnosticare a zgomotelor și vibrațiilor autovehiculelor, dezvoltat, în special, pentru industria de automotive, dar care poate fi util și în alte domenii din industria transporturilor. Acest sistem electronic, diagnostichează zgomotele și vibrațiile autovehiculelor, identifică exact sursa de zgomot: articulație, element de suspensie, element de caroserie, ansamblu sau subansamblu al autovehiculului, etc. De asemenea, sistemul poate fi integrat în arhitectura sistemelor electronice ale autovehiculelor, poate prelua și transmite date și mesaje pe diverse magistrale de comunicație, transmite date către sistemele de diagnoză existente și poate afișa mesaje de avarie utilizatorului.The invention relates to an electronic system for diagnosing noise and vibration of motor vehicles, developed, in particular, for the automotive industry, but which may also be useful in other fields of the transport industry. This electronic system diagnoses the noises and vibrations of vehicles, identifies exactly the source of noise: articulation, suspension element, body element, assembly or subassembly of the vehicle, etc. The system can also be integrated into the architecture of automotive electronic systems, can retrieve and transmit data and messages on various communication buses, transmit data to existing diagnostic systems and can display emergency messages to the user.

Sistemul electronic de diagnosticare a zgomotelor și vibrațiilor autovehiculelor poate fi dezvoltat, atât ca parte integrantă, din stadiul de proiect, în arhitectura autovehiculelor nou produse, cât și ca subansamblu cu montare ulterioară pe autovehiculele deja existente (prin autovehicul se înțelege ansamblul complet al acestuia, de exemplu în cazul transportului de marfa: autovehicul trăgător + remorcă/ semiremorcă).The electronic system for diagnosing noise and vibration of vehicles can be developed, both as an integral part of the design stage, in the architecture of newly produced vehicles, and as a subassembly with subsequent mounting on existing vehicles (the vehicle means its complete assembly, for example in the case of freight transport: towing vehicle + trailer / semi-trailer).

Prezenta invenție se adresează atât autovehiculelor destinate traficului pe drumuri consolidate, vehiculelor semiautonome, cât și, în viitor,pe cele autonome, deoarece va crește foarte mult siguranța circulației, stadiul actual al tehnicii permițând doar diagnosticarea defectelor de natură electrică și, eventual, prin interpolare, poate indica, foarte rar, defecte de natură mecanică ,hidraulică sau pneumatică și, de asemenea, în cadrul deplasării sau al lucrului pe teren neconsolidat (domeniul agricol - utilaje ce se deplasează inclusiv autonom via gps).The present invention addresses both motor vehicles intended for traffic on consolidated roads, semi-autonomous vehicles and, in the future, autonomous vehicles, as it will greatly increase traffic safety, the current state of the art allowing only the diagnosis of electrical defects and possibly by interpolation. , may indicate, very rarely, defects of a mechanical, hydraulic or pneumatic nature and also when moving or working on unconsolidated land (agricultural field - machinery that moves autonomously via GPS).

Sistemul electronic de diagnosticare a zgomotelor și vibrațiilor autovehiculelor sesizează zgomotele și vibrațiile apărute încă de la un nivel imperceptibil pentru urechea umană, putând diagnostica funcționarea necorespunzătoare a unui element, subansamblu sau ansamblu din stadiul incipient al defecțiunii, avertizând din timp utilizatorul pentru a preveni imobilizarea pe durate lungi a autovehiculului pentru reparații sau defecțiuni în lanț. Nivelul poate fi programat de către producător, în funcție de necesitățile sale.The electronic system for diagnosing noise and vibration of vehicles detects noise and vibration from a level imperceptible to the human ear, and can diagnose the malfunction of an element, subassembly or assembly from the early stage of failure, warning the user in advance to warn the user to warn long durations of the vehicle for repairs or chain failures. The level can be programmed by the manufacturer, depending on his needs.

ECU, având posibilitatea de comunicare bidirecțională cu celelalte calculatoare(ECU-uri) de pe autovehicul, poate trimite către acestea mesaje prin care să determine o funcționare de avarie în scopul de a proteja sistemele afectate. De asemenea, ea poate genera afișarea unui mesaj de avarie pe instrumentul de bord, display sau martor dedicat.The ECU, having the possibility of two-way communication with the other computers (ECUs) on the vehicle, may send messages to them to cause a malfunction in order to protect the affected systems. It can also generate the display of a fault message on the instrument panel, display or dedicated indicator light.

La ora actuală autovehiculele nu sunt dotate cu sisteme electronice de calcul (computere) care să recunoască sursa de zgomot sau vibrație, să dea o informație cât mai corectă a elementului, subansamblului sau a ansamblului sursă. Singura unitate electronică ce are implementată o funcție asemănătoare este calculatorul de motor, denumit PCM (Powertrain Control Module) sau ECM (Engine Control Module) și se rezumă la detectarea rateurilor în funcționare (missfire).At present, motor vehicles are not equipped with electronic calculation systems (computers) that recognize the source of noise or vibration, to give the most accurate information of the element, subassembly or source assembly. The only electronic unit that has implemented a similar function is the engine computer, called PCM (Powertrain Control Module) or ECM (Engine Control Module) and is limited to detecting malfunctions (missfire).

RO 134710 AORO 134710 AO

Scopul invenției sistem electronic de diagnosticare a zgomotelor și vibrațiilor autovehiculelor este de a elimina înlocuirea eronată și tară motiv a elementelor sistemului de suspensie, ale sistemului de evacuare, ale sistemului de direcție, ale cutiei de viteze, ale sistemului de rulare și a altor sisteme ale autovehiculului în procesul de remediere și, în același timp, prin predicția defectării unui subansamblu ce ține de siguranța deplasării în trafic, se urmărește, cu precădere, augmentarea gradului de siguranță la volan.The object of the invention is an electronic system for diagnosing noise and vibration of motor vehicles, it is to eliminate the erroneous and incorrect replacement of the elements of the suspension system, the exhaust system, the steering system, the gearbox, the driving system and other of the vehicle in the process of remediation and, at the same time, by predicting the failure of a subassembly related to the safety of traffic, it is aimed, above all, to increase the degree of safety at the wheel.

O primă problemă rezolvată de invenție este cea a predicției defectării și chiar a imobilizării unui autovehicul, cu o marjă generoasă de timp, în vederea informării utilizatorului și aplicării soluțiilor corespunzătoare. Acest fapt este posibil prin prisma analizei parametrilor sunetelor, zgomotelor și vibrațiilor, la autovehiculele existente sau le cele aflate în faza de prototip, prin crearea unei biblioteci de date, iar unitatea electronică responsabilă de acest aspect, ECU (Electronic Control Unit), va fi integrată în rețeaua electronică a autovehiculului și va furniza informații utilizatorului (șofer, coordonator de transport și producătorul autovehiculului)A first problem solved by the invention is the prediction of failure and even immobilization of a vehicle, with a generous margin of time, in order to inform the user and apply the appropriate solutions. This is possible through the analysis of sound, noise and vibration parameters, in existing vehicles or those in the prototype phase, by creating a data library, and the electronic unit responsible for this, ECU (Electronic Control Unit), will be integrated in the electronic network of the vehicle and will provide information to the user (driver, transport coordinator and vehicle manufacturer)

O a doua problemă rezolvată de invenție se referă la diagnosticarea diverselor deficiențe, încă din faza de prototip, ajutând la optimizarea componentelor și subansamblelor, producătorul dispunând de un instrument care face autovehiculul mai fiabil, mai ușor de întreținut și de remediat, deoarece, datorită funcțiilor de învățare, analiză, clasificare si diagnoză, invenția creează o bază de date rezultată din analiza sunetelor, zgomotelor și vibrațiilor în stare normală de funcționare. Cu aceste date, sistemul poate localiza și identifica orice sunet, zgomot sau vibrație, care nu face obiectul funcționării normale, clasificându-1 și generându-i un cod de eroare aferent.A second problem solved by the invention relates to the diagnosis of various deficiencies, from the prototype phase, helping to optimize components and subassemblies, the manufacturer having a tool that makes the vehicle more reliable, easier to maintain and repair, because, due to the functions learning, analysis, classification and diagnosis, the invention creates a database resulting from the analysis of sounds, noises and vibrations in normal operation. With this data, the system can locate and identify any sound, noise or vibration that is not subject to normal operation, classifying it and generating an associated error code.

Altă problemă rezolvată de invenție este aceea de a detecta defecțiuni în stadiu incipient, astfel, venind în întâmpinarea unor defecte în lanț, adaptându-se perfect viitoarelor autovehicule autonome și, mai ales, a celor folosite în regim de taxi sau ride-sharing. în plus, datorită concepției inovatoare, va putea fi adaptat și în alte domenii: construcția de mașini, transporturi feroviare, navale și terminând cu aplicații în domeniul militar.Another problem solved by the invention is to detect defects in the early stages, thus meeting the defects of the chain, adapting perfectly to future autonomous vehicles and, especially, those used in taxi or ride-sharing. in addition, thanks to the innovative design, it will be able to be adapted in other fields: car construction, rail, naval transport and ending with applications in the military field.

Sistemul electronic de diagnosticare a zgomotelor și vibrațiilor autovehiculelor prezintă următoarele avantaje:The electronic system for diagnosing vehicle noise and vibration has the following advantages:

- Crește viteza cu care se diagnostichează și remediază defecțiunile cauzatoare de zgomote și vibrații, prin detectarea cu precizie a elementului sau subansamblului defect.- Increases the speed with which noises and vibrations are diagnosed and remedied by accurately detecting the defective element or subassembly.

- Crește siguranța, eficiența și economicitatea transportului și exploatării vehiculului.- Increase the safety, efficiency and economy of transport and operation of the vehicle.

- Scad timpii de imobilizarea a vehiculului pentru reparație,deoarece elementul sau subansamblul defect este indicat cu precizie.- Reduce the downtime of the vehicle for repair, as the defective element or subassembly is precisely indicated.

- Detectează nivelul scăzut de zgomot produs de defectarea unui element, ansamblu sau subansamblu deoarece sesizează zgomotul sau vibrația încă din stadiul incipient, la o intensitate scăzuta, imperceptibila pentru urechea umană.- Detects the low level of noise produced by the failure of an element, assembly or subassembly because it detects noise or vibration from the earliest stage, at a low intensity, imperceptible to the human ear.

- Detectează zgomotele și vibrațiile din domeniul infrasunetelor și ultrasunetelor, nedetectabile de urechea umana.- Detects noise and vibration in the field of infrasound and ultrasound, undetectable by the human ear.

RO 134710 A0 ₍ RO 134710 A0 ₍

- Avertizează utilizatorul autovehiculului prin prezența unui indicator sau afișarea unui mesaj de avertizare pe un ecran, asupra unei defecțiuni.- Warns the user of the vehicle by the presence of an indicator or the display of a warning message on a screen, on a malfunction.

- Transmite și recepționează mesaje către și de la alte calculatoare, putând fi integrat în orice autovehicul.- Transmits and receives messages to and from other computers, and can be integrated into any vehicle.

- Poate fi accesat, interogat de către un aparat de diagnoză, fiind compatibil cu standardele actuale, permite accesarea codurilor de eroare generate cu ocazia producerii unei vibrații sau a unui zgomot, memorarează datele de mediu în momentul apariției codurilor de eroare,vizualizează oscilograma și o difuzează (ascultare activă, în vederea diagnosticării).- It can be accessed, queried by a diagnostic device, being compatible with current standards, allows access to error codes generated during vibration or noise, stores environmental data when error codes appear, view the oscillogram and a broadcasts (active listening, for diagnosis).

- Sistemul prezintă si un port dedicat care permite auscultarea zgomotului ( ascultarea în vederea stabilirii unui diagnostic), vibrației, etc, inclusiv afișarea și vizualizarea formei de undă de către un computer dotat cu interfață și programul aferent.- The system also has a dedicated port that allows listening to noise (listening to establish a diagnosis), vibration, etc., including the display and visualization of the waveform by a computer with interface and related program.

- Se programează în funcție de numărul de punți, tipul de motor, tipul de cutie de viteze, tipul de direcție, tipul de sistem de frânare, tipul de tracțiune și sistem de propulsie (motor cu ardere internă, electric, hibrid sau hidrogen) și în funcție de tipul senzorului (analog sau digital) și de dispunerea lor.- It is programmed according to the number of axles, the type of engine, the type of gearbox, the type of steering, the type of braking system, the type of traction and propulsion system (internal combustion engine, electric, hybrid or hydrogen), and depending on the type of sensor (analog or digital) and their arrangement.

- Se adaptează, practic, oricărui mecanism, deoarece are capacitatea de învățare a zgomotelor și vibrațiilor în timpul funcționării normale, diferențiindu-le de cele care apar în situația unui defect.- It adapts to virtually any mechanism, as it has the ability to learn noises and vibrations during normal operation, differentiating them from those that occur in the event of a defect.

- Indentifică elementul care funcționează incorect, deoarece sistemul, având baza de date internă, poate clasifica zgomotele în funcție de sursa generatoare, iar, în cazul unui zgomot nou, stabilește cu precizie zona în care se manifestă având capacitate de detecție tridimensională.- Identifies the element that is malfunctioning, because the system, having the internal database, can classify the noises according to the generating source, and, in case of a new noise, accurately determines the area where it manifests itself with three-dimensional detection capability.

- Funcționează în diferite configurații: modul de sine stătător, configurație multiplă, configurație master-slave, cu sau fără comunicare cu alte module.- Works in different configurations: stand-alone mode, multiple configuration, master-slave configuration, with or without communication with other modules.

- Pe baza datelor obținute, optimizează stadiul de proiectare, prin analiza cu element finit, studiind transmisibilitatea vibrațiilor prin piesa respectivă în vederea determinării punctelor slabe în exploatare, crescând fiabilitatea și scăzând emisiile de zgomot, încă din stadiul de proiect.- Based on the data obtained, optimizes the design stage, by finite element analysis, studying the transmissibility of vibrations through the part to determine weaknesses in operation, increasing reliability and reducing noise emissions from the design stage.

- Datorită faptului că sistemul permite transmiterea și recepția mesajelor de pe magistrala de comunicație a autovehiculului, se pot implementa funcții de limitare a vitezei, a turației, de afișare a unui semnal de avertizare pe un martor dedicat din instrumentul de bord sau a unui mesaj pe un ecran, în funcție de nivelul de echipare.- Due to the fact that the system allows the transmission and reception of messages from the vehicle's communication bus, functions can be implemented to limit speed, speed, display a warning signal on a dedicated on-board warning light or a message on a screen, depending on the level of equipment.

RO 134710 AORO 134710 AO

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu figurile 1 și 2 care prezintă un set de senzori[l] care recepționează zgomotul (microfoane, senzori de vibrație, etc), amplasați judicios, prin intermediul cărora,calculatorul ECU (Electronic Control Unit) [2] detectează și măsoară zgomotul și stabilește cu precizie zona în care se manifestă datorită funcțiilor de detecție tridimensională și de telemetrie acustică. în figura 1 și figura 2 este exemplificată dispunerea senzorilor de detecție a sunetului, vibrațiilor și a zgomotelor[l] și a calculatorului [2] pe un automobil cu 2 axe.The following is an embodiment of the invention, in connection with Figures 1 and 2 showing a set of sensors [l] which receive noise (microphones, vibration sensors, etc.), judiciously placed, by means of which the computer The ECU (Electronic Control Unit) [2] detects and measures noise and accurately determines the area in which it manifests itself due to its three-dimensional detection and acoustic telemetry functions. Figure 1 and Figure 2 exemplify the arrangement of sound, vibration and noise sensors [1] and computer [2] on a 2-axle car.

ECU[2] analizează cu ajutorul semnalului recepționat de la senzori[l] parametrii zgomotului și îi compară cu parametrii nominali de funcționare a autovehiculului. Astfel, în funcție de turația motorului, turația de ieșire a cutiei de viteze, turația roților, viteza autovehiculului, valoarea cuplului motor, informații despre funcționarea autovehiculului: accelerare, decelerare, mers constant, valoarea accelerației transversale, longitudinale, verticale, regimul suspensiei (pentru autovehicule ce posedă suspensie reglabilă), unghiul de viraj, numărul de axe, etc., ECU[2] analizează parametrii zgomotului, frecvența, intensitatea, momentul în care apare, îi clasifică, apoi îi identifică și daca nu se încadrează în limite, setează un cod de eroare cu freeze frame-ul aferent (condițiile în care apare defectul).The ECU [2] analyzes the noise parameters using the signal received from the sensors [l] and compares them with the nominal operating parameters of the vehicle. Thus, depending on the engine speed, gearbox output speed, wheel speed, vehicle speed, engine torque value, vehicle operating information: acceleration, deceleration, steady travel, transverse, longitudinal, vertical acceleration value, suspension speed (for vehicles with adjustable suspension), steering angle, number of axles, etc., the ECU [2] analyzes the parameters of noise, frequency, intensity, moment of occurrence, classifies them, then identifies them and if not within the limits, sets an error code with the corresponding freeze frame (conditions in which the defect occurs).

Datele sunt disponibile și vizualizate de utilizator în sistem Online și offline (calculator, tableta, tester dedicat) cu ajutorul unei interfețe de diagnoză. Dacă un zgomot este nou, acesta este memorat și înregistrat în memoria ECU [2] cu parametrii aferenți, inclusiv zona în care s-a manifestat pentru a fi analizat de către tehnician. Tehnicianul, în funcție de nivelul de acces, îl poate adăuga în baza de date a ECU [2], îl poate încărca într-un server dedicat pentru update, iar ECU-urile similare de pe autovehicule similare pot fi încărcate cu noua bază de date la un update ulterior.The data is available and viewed by the user in Online and offline system (computer, tablet, dedicated tester) using a diagnostic interface. If a noise is new, it is stored and recorded in the ECU memory [2] with the related parameters, including the area in which it occurred to be analyzed by the technician. The technician, depending on the access level, can add it to the ECU database [2], upload it to a dedicated server for the update, and similar ECUs on similar vehicles can be loaded with the new database. to a later update.

Memoria în care stochează datele, funcționează după principiul first-in-first out (primele date intrate sunt primele date ieșite) reținând numai datele semnificative pentru economisirea resurselor.The memory in which the data is stored, works according to the first-in-first out principle (the first data entered is the first data out) retaining only the significant data for saving resources.

Parametrii ECU [2] sunt programabili, putând fi configurați în funcție de dorința utilizatorului, putând fi adaptat oricărui autovehicul, având o procedură de învățare a funcționării normale. Această procedură este utilă și în faza de dezvoltare a autovehiculului de către producător, el stabilind și codurile de eroare în funcție de defectele apărute.The ECU parameters [2] are programmable, can be configured according to the user's wishes, can be adapted to any vehicle, having a procedure for learning normal operation. This procedure is also useful in the development phase of the vehicle by the manufacturer, who also establishes the error codes according to the defects.

Claims

Claims:

1. . Electronic system for diagnosing noise and vibration of vehicles, characterized in that, through sensors (digital or analog) and the corresponding computer (ECU), performs telemetry of noise and vibration, analyzes and classifies, identifies and creates a database.

2. Electronic system for diagnosing noise and vibration of vehicles, characterized in that it has analog or digital signal input and output and a dedicated port for listening and analyzing data by a computer with related interface.

3. Electronic system for diagnosing noise and vibration of vehicles, characterized in that the control unit, ECU (Electronic Control Unit) is configurable, operating independently or in Master-Slave configuration.

4. Electronic system for diagnosing noise and vibration of vehicles, characterized in that the control unit, ECU (Electronic Control Unit), has programmable parameters, with internal database, learning procedure and database update procedure.

5. Electronic vehicle noise and vibration diagnostic system characterized in that the ECU (Electronic Control Unit) has implemented the diagnostic program according to existing international standards (SAE, EOBD, etc.) and operates, including, with generic interfaces