WO2008080866A1 - Method and apparatus for monitoring a belt drive on an internal combustion engine - Google Patents

Method and apparatus for monitoring a belt drive on an internal combustion engine Download PDF

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WO2008080866A1
WO2008080866A1 PCT/EP2007/064278 EP2007064278W WO2008080866A1 WO 2008080866 A1 WO2008080866 A1 WO 2008080866A1 EP 2007064278 W EP2007064278 W EP 2007064278W WO 2008080866 A1 WO2008080866 A1 WO 2008080866A1
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monitoring
belt drive
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PCT/EP2007/064278
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for monitoring a belt drive on an internal combustion engine.
  • toothed belts are predominantly used to drive a camshaft in gasoline and diesel internal combustion engines of passenger cars. Any failure of the belt would cause the vehicle to stall. In internal combustion engines in which, due to the combustion chamber geometry, an open valve may collide with a piston at top dead center, failure of the toothed belt results in engine damage with high repair costs. To avoid these problems, a change interval for timing belt is prescribed in the prior art. This ensures that a belt failure is prevented even in the case of extraordinary wear.
  • a method for monitoring a belt drive on an internal combustion engine is characterized in that a selective frequency analysis of the sound or structure-borne noise is carried out near a toothed belt.
  • a basis for a preferred application is the recognition that by monitoring the belt drive can be prevented that premature wear or defect leads to consequential damage. It must be changes in the tooth profile, such. As worn or torn teeth, changes in the tooth spacing and bearing damage of the tensioner can be detected. For this purpose, in a method according to the invention, a vibration spectrum of the tension roller holder is recorded and evaluated by the engine control unit.
  • a piezoelectric sensor which is arranged in particular directly on or on a tension roller holder.
  • the position of the sensor directly on the pulley holder ensures that the noise of the belt drive can be optimally detected and sufficiently high compared to the other engine noises
  • the locking of the tensioning roller is not carried out, as is usual, by means of a clamping screw in the roller hub, but on a carrier.
  • the carrier is preferably designed as a spring-loaded lever for rapid adjustment of the bias.
  • Digital signal processing which is already possible with the powerful ⁇ or micro controllers in engine control units, allows a speed-dependent filter characteristic of band filters in several frequency ranges. As a result, both the basic frequencies of the belt drive and dominant frequencies of the engine noise are discriminated. This enables reliable detection of all critical changes in the vibration spectrum.
  • a method according to the invention is also used to detect bearing damage on camshafts.
  • camshaft bearings are usually plain bearings
  • the detection has to be optimized for the typical "clicking noises", which can hardly be distinguished acoustically from a large valve clearance.
  • the correlation with the crankshaft angle enables reliable detection, but requires angle-synchronous signal acquisition and computational effort.
  • the arrangement of the sensor on the pulley holder is also optimal for this application, since bearing wear in plain bearings is first expressed in too much play, and this game acts on the toothed belt directly on the tensioner.
  • the signal evaluation in an engine control unit is inexpensive. It also makes it possible to optimally define the evaluation windows with regard to the crankshaft angle, the rotational speed, load, temperature and other parameters, and noises caused by the mechanics in the form of, for B. by valve movement, Kobenbumping, drive of high pressure pumps, etc., the gas exchange and the combustion process to discriminate optimally, since the necessary data in the control unit are present.
  • a device according to the invention thus utilizes modules already present in modern vehicles with little extra effort. In this case, a device according to the invention cost-effective at the same time a high degree of additional reliability and long-term reliability with reduced maintenance.
  • FIG. 5 is a block diagram of a device 1 for monitoring the state of a belt drive with a toothed belt 2, which couples a drive wheel 3 of the crankshaft to a wheel 4 of the camshaft at a reduction ratio of 2: 1 with a positive power transmission on an internal combustion engine, not shown.
  • This sketch thus shows a very typical application for rubber timing belts as an alternative to a comparatively more expensive timing chain for driving the camshaft from the crankshaft to four-stroke engines, which are used primarily in motor vehicles.
  • the illustration of the figure shows a conventional design, in which a belt tensioning roller 5 is provided for establishing a predetermined tension in the toothed belt 2. This is the
  • Belt tensioner 5 is arranged at a free end of a spring-loaded arm 6.
  • the arm 6 is designed as a spring-loaded lever for rapid adjustment of the bias of the toothed belt 2, and is fixed in operation by a locking screw 7.
  • a spectrum of operating noise is examined by placing an acoustic transducer 8 as close as possible to the toothed belt.
  • This is in the figure in the form of a on a tension pulley holder, which is designed as a spring-loaded arm 6, near the belt tensioning roller 5 fixed piezoelectric wall lers 9 implemented.
  • the oscillation spectrum of the belt tensioning roller 5 excited by the toothed belt 2 is now recorded and evaluated in a microprocessor in an engine control unit 10 in order to be visually and / or acoustically displayed to a driver in the event of an imminent fault, possibly also via a display 11.
  • the displacement of the actual signal processing in the engine control unit 10 allows a speed-dependent adjustment of the filter characteristic of band filters in several

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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for monitoring a belt drive on an internal combustion engine. In order to provide an inexpensive and reliably operating method for monitoring a belt drive on an internal combustion engine and a corresponding apparatus, it is proposed that a selective frequency analysis of the operating noise or sound or solid-borne sound is carried out close to a toothed belt and is evaluated in comparison with a normal spectrum.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Riementriebes an einer VerbrennungskraftmaschineMethod and device for monitoring a belt drive on an internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Riementriebes an einer Verbrennungskraftmaschine .The present invention relates to a method and a device for monitoring a belt drive on an internal combustion engine.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass zum Antrieb einer Nockenwelle in Otto- und Diesel-Verbrennungskraftmaschinen von Personenkraftwagen überwiegend Zahnriemen eingesetzt werden. Jeder Ausfall des Zahnriemens würde ein Liegenbleiben des Fahrzeugs verursachen. Bei Verbrennungskraftmaschinen, in welchen aufgrund der Brennraumgeometrie ein offenes Ventil mit einem Kolben am oberen Totpunkt kollidieren kann, führt ein Ausfall des Zahnriemens zu einem Motorschaden mit hohen Reparaturkosten. Um diese Probleme zu vermeiden, wird nach dem Stand der Technik ein Wechselintervall für Zahnriemen vorgeschrieben. Hierdurch wird sichergestellt, dass selbst bei außergewöhnlichem Verschleiß einem Ausfall eines Riemens vorgebeugt wird.It is known from the prior art that toothed belts are predominantly used to drive a camshaft in gasoline and diesel internal combustion engines of passenger cars. Any failure of the belt would cause the vehicle to stall. In internal combustion engines in which, due to the combustion chamber geometry, an open valve may collide with a piston at top dead center, failure of the toothed belt results in engine damage with high repair costs. To avoid these problems, a change interval for timing belt is prescribed in the prior art. This ensures that a belt failure is prevented even in the case of extraordinary wear.
Es sind auch Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen die Position einer Riemenspannrolle angezeigt wird und als Indiz für Riemenlängung dient. Damit wird jedoch nicht das Hauptproblem erfasst, nämlich überspringender Zahnriemen wegen Zahnverschleiß oder -Ausbruch oder Fremdkörper. Zudem ist üblicherweise die Spannrolle im Betrieb arretiert, d. h. nur bei einer Neueinstellung im Stillstand kann eine unzulässig große Zahnriemenlängung erkannt werden.There are also known internal combustion engines in which the position of a belt tensioner is displayed and serves as an indication of belt elongation. However, this does not cover the main problem, namely skipping toothed belt due to tooth wear or tear or foreign matter. In addition, usually the tensioner is locked in operation, d. H. Only when readjusting at standstill can an impermissibly large toothed belt elongation be detected.
Zudem können auch defekte Spannrollen zu einem Ausfall des Zahnriemens führen. Das wird jedoch nach dem Stand der Technik nicht überwacht. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein preiswertes sowie zuverlässig arbeitendes Verfahren zur Überwachung eines Riementriebes an einer Verbrennungskraftmaschine und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen.In addition, defective tension rollers can lead to a failure of the toothed belt. However, this is not monitored in the prior art. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and reliable method for monitoring a belt drive on an internal combustion engine and a corresponding device.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments are the subject of the respective subclaims.
Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Verfahren zur Überwachung eines Riementriebes an einer Verbrennungskraftmaschine dadurch aus, dass eine selektive Frequenzanalyse des Schalls bzw. Körperschalls nahe eines Zahnriemens durchgeführt wird.According to the invention, a method for monitoring a belt drive on an internal combustion engine is characterized in that a selective frequency analysis of the sound or structure-borne noise is carried out near a toothed belt.
Eine Grundlage für eine bevorzugte Anwendung bildet die Erkenntnis, dass durch Überwachung des Riementriebs verhindert werden kann, dass ein vorzeitiger Verschleiß oder Defekt zu Folgeschäden führt. Es müssen Veränderungen des Zahnprofils, wie z. B. ab- oder eingerissene Zähne, Veränderungen der Zahnabstände und Lagerschäden der Spannrolle erkannt werden. Dazu wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Schwingungsspektrum der Spannrollenhalterung aufgenommen und vom Motorsteuergerät ausgewertet.A basis for a preferred application is the recognition that by monitoring the belt drive can be prevented that premature wear or defect leads to consequential damage. It must be changes in the tooth profile, such. As worn or torn teeth, changes in the tooth spacing and bearing damage of the tensioner can be detected. For this purpose, in a method according to the invention, a vibration spectrum of the tension roller holder is recorded and evaluated by the engine control unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient hierzu ein Piezosensor, der insbesondere direkt an oder auf einer Spannrollenhalterung angeordnet ist. Durch die Position des Sensors direkt an der Spannrollenhalterung wird erreicht, dass Geräusche des Riementriebs optimal erfasst werden können und gegenüber den übrigen Motorgeräuschen ausreichend hoheIn a preferred embodiment of the invention serves for this purpose a piezoelectric sensor, which is arranged in particular directly on or on a tension roller holder. The position of the sensor directly on the pulley holder ensures that the noise of the belt drive can be optimally detected and sufficiently high compared to the other engine noises
Amplituden bzw. einen für eine sichere Auswertung ausreichenden Störabstand aufweisen.Have amplitudes or sufficient for a safe evaluation signal to noise ratio.
Für ein günstiges Verhältnis der Signalpegel ist es vorteil- haft, wenn die Arretierung der Spannrolle nicht, wie weitgehend üblich, mittels einer Klemmschraube in der Rollennabe, sondern an einem Träger erfolgt. Der Träger ist vorzugsweise als ein federbelasteter Hebel für eine schnelle Einstellung der Vorspannung ausgebildet. Durch die Arretierung an dem Hebel bzw. Träger ist die Spannrolle nicht so starr an den Motor gekoppelt, so dass höhere Amplituden aufgrund der Schwin- gungen im Zahnriemen oder der Lagergeräusche der Spannrolle erreicht werden können. Hierdurch wird auch das Sensorsignal verbessert .For a favorable ratio of the signal level, it is advantageous if the locking of the tensioning roller is not carried out, as is usual, by means of a clamping screw in the roller hub, but on a carrier. The carrier is preferably designed as a spring-loaded lever for rapid adjustment of the bias. By locking on the lever or carrier, the tension roller is not so rigidly coupled to the engine, so that higher amplitudes due to the vibrations in the timing belt or the bearing noise of the tensioner can be achieved. This also improves the sensor signal.
Eine digitale Signalverarbeitung, welche mit den leistungsfä- higen μ- bzw. Mikro-Controllern in Motorsteuergeräten derzeit bereits möglich ist, erlaubt eine drehzahlabhängige Filtercharakteristik von Bandfiltern in mehreren Frequenzbereichen. Hierdurch werden sowohl die Grundfrequenzen des Riementriebs als auch dominante Frequenzen des Motorgeräusches diskrimi- niert. Damit wird eine sichere Detektion aller kritischen Veränderungen des Schwingungsspektrums ermöglicht.Digital signal processing, which is already possible with the powerful μ or micro controllers in engine control units, allows a speed-dependent filter characteristic of band filters in several frequency ranges. As a result, both the basic frequencies of the belt drive and dominant frequencies of the engine noise are discriminated. This enables reliable detection of all critical changes in the vibration spectrum.
Zur Erhöhung der Detektionssicherheit wird in einer Ausführungsform der Erfindung neben der Selektivität im Frequenzbe- reich auch eine Einbeziehung weiterer Zustandsgrößen derIn an embodiment of the invention, in addition to the selectivity in the frequency domain, the inclusion of further state variables of the invention is to increase detection reliability
Verbrennungskraftmaschine und insbesondere die Auswahl des günstigsten Kurbelwellenwinkelbereichs genutzt werden. Kriterien hierfür sind:Internal combustion engine and in particular the selection of the most favorable crankshaft angle range can be used. Criteria for this are:
• hoher Drehmomentbedarf der Nockenwelle (n) und Hochdruckpumpe (beim Diesel) ;• high torque requirement of the camshaft (s) and high pressure pump (diesel);
• Winkelbereiche, an denen keine Zylinderdruckspitzen auftreten;• angle ranges where no cylinder pressure peaks occur;
• kein Kolbenkipp- und Ventilschließ-Geräusch in einem Messfenster.• No piston tip and valve closing noise in a measurement window.
Bei ordnungsgemäßem Riemenprofil ergibt sich ein drehzahlabhängiges Frequenzspektrum mit einem ausgeprägten Maximum bei der Zahnfrequenz. Defekte Zähne werden erkannt, da diese Un- regelmäßigkeiten periodisch mit der Umlaufzeit tum des Zahnriemens auftreten. Für einen Zahnriemen mit der Zähnezahl n7 und einem Antriebsrad an der Kurbelwelle mit nKw Zähnen gilt für eine Motordrehzahl RPM: tum = (nz/nκ„) /RPMWith a proper belt profile results in a speed-dependent frequency spectrum with a pronounced maximum at the tooth frequency. Defective teeth are recognized because these irregularities occur periodically with the orbit t around the toothed belt. For a toothed belt with the number of teeth n 7 and a drive wheel on the crankshaft with n Kw teeth applies for an engine speed RPM: t u m = (n z / n κ ") / RPM
Bei intaktem Zahnriemen trägt die Frequenz f = l/tum nicht wesentlich zu einem Gesamtgeräusch bei bzw. sie ist in einem Geräuschspektrum nicht dominant vertreten.In intact toothed belt transmits the frequency f = l / t is not significantly not dominant represented by a noise spectrum to a total noise at or she is.
Ein Lagerschaden der Spannrolle verursacht ein breites zu- sätzliches Frequenzspektrum mit relativ hoher Amplitude, das sich deutlich von einem Frequenzspektrum eines normalen Betriebes unterscheidet.Bearing damage to the tensioner causes a wide additional frequency spectrum with a relatively high amplitude that differs significantly from a frequency spectrum of normal operation.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein erfindungsgemäßes Verfahren auch dazu genutzt, um Lagerschäden an Nockenwellen zu delektieren. Da es sich bei Nockenwellenlagern aber üblicherweise um Gleitlager handelt, muss die Detektion für die typischen "Klick-Geräusche" optimiert werden, welche sich akustisch kaum von großem Ventilspiel unterscheiden lassen. Die Korrelation mit dem Kurbelwellenwinkel ermöglicht die sichere Detektion, erfordert allerdings winkelsynchrone Signalerfassung und Rechenaufwand. Die Anordnung des Sensors an der Spannrollenhalterung ist auch für diese Anwendung optimal, da Lagerverschleiß bei Gleitlagern sich zuerst in zu großem Spiel äußert, und dieses Spiel über den Zahnriemen direkt auf die Spannrolle wirkt.In a further embodiment, a method according to the invention is also used to detect bearing damage on camshafts. However, as camshaft bearings are usually plain bearings, the detection has to be optimized for the typical "clicking noises", which can hardly be distinguished acoustically from a large valve clearance. The correlation with the crankshaft angle enables reliable detection, but requires angle-synchronous signal acquisition and computational effort. The arrangement of the sensor on the pulley holder is also optimal for this application, since bearing wear in plain bearings is first expressed in too much play, and this game acts on the toothed belt directly on the tensioner.
Wenn die Wasserpumpe des Kühlkreislaufs vom Steuerriemen mit angetrieben wird, kann ein Blockieren der Wasserpumpe eben- falls zum Ausfall des Riementriebs führen. Wenn sich das Blockieren durch rauen Lauf oder Lagergeräusche ankündigt, kann dieser Fehler rechzeitig erkannt werden und so ein teuerer Motorschaden verhindert werden.If the water pump of the cooling circuit is also driven by the timing belt, blocking the water pump can also lead to failure of the belt drive. If the jamming is due to rough running or bearing noise, this error can be detected in good time and thus prevent expensive engine damage.
Moderne Verbrennungskraftmaschinen werden trotz komplexer Mechanik in Personenkraftfahrzeugen raumminimiert verbaut, so dass ein Zahnriemenwechsel relativ zeitaufwendig und somit teuer ist. Zudem besteht ein erhebliches Risiko von Folgeproblemen wegen Fehlern bei Einbau und Einstellung. Da der Zahnriemen und die Spannrolle in den meisten Fällen keinen wesentlichen Verschleiß zeigen, ist es von großem Vorteil, wenn ein Wechsel nur bei zu erwartendem Funktionsausfall erfolgt. Damit wird erreicht, dass der Zahnriemen nur noch selten, und nicht mehr vorbeugend gewechselt werden muss. Trotzdem wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens die Betriebssicher- heit insgesamt erhöht, da mit der beschriebenen Lösung auch frühzeitige Ausfälle noch vor einer Inspektion erkannt und/oder innerhalb eines Wechselintervalls frühzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen zur Vermeidung von Folgeschäden ergriffen werden können. Weiter können durch die Überwachung des Schwingungsspektrums an der Spannrolle während des Motorbetriebs unterschiedliche Fehlerquellen rechtzeitig in einem bereits vorhandenen Motorsteuergerät erkannt und Motorschäden verhindert werden.Modern internal combustion engines are installed in spite of complex mechanics in passenger vehicles minimized space, so that a timing belt replacement relatively time consuming and thus is expensive. In addition, there is a significant risk of consequential problems due to errors in installation and adjustment. Since the toothed belt and the tension pulley in most cases show no significant wear, it is of great advantage if a change takes place only in case of anticipated functional failure. This ensures that the timing belt only rarely, and no longer needs to be replaced preventively. Nevertheless, by a device according to the invention for implementing a method according to the invention, the operational reliability increased overall, as with the described solution even early failures detected before an inspection and / or early countermeasures to avoid consequential damage can be taken within a change interval. Further, by monitoring the vibration spectrum on the idler during engine operation, different sources of error can be detected in a timely manner in an existing engine control unit and engine damage prevented.
Die Signalauswertung in einem Motorsteuergerät ist preiswert. Sie ermöglicht zudem, die Auswertefenster bezüglich des Kurbelwellenwinkels, der Drehzahl, Last, Temperatur und weiteren Parametern optimal zu definieren und Geräusche, verursacht durch die Mechanik in Form z. B. durch Ventilbewegung, KoI- benkippen, Antrieb von Hochdruckpumpen etc., dem Gaswechsel und dem Verbrennungsvorgang optimal zu diskriminieren, da die dazu nötigen Daten im Steuergerät vorliegen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt damit in modernen Fahrzeugen bereits vorhandene Baugruppen bei geringem Mehraufwand. Dabei bewirkt eine erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig zugleich ein hohes Maß an zusätzlicher Betriebssicherheit und Langzeitzuverlässigkeit bei gesenktem Wartungsaufwand.The signal evaluation in an engine control unit is inexpensive. It also makes it possible to optimally define the evaluation windows with regard to the crankshaft angle, the rotational speed, load, temperature and other parameters, and noises caused by the mechanics in the form of, for B. by valve movement, Kobenbumping, drive of high pressure pumps, etc., the gas exchange and the combustion process to discriminate optimally, since the necessary data in the control unit are present. A device according to the invention thus utilizes modules already present in modern vehicles with little extra effort. In this case, a device according to the invention cost-effective at the same time a high degree of additional reliability and long-term reliability with reduced maintenance.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfol- gend unter Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Abbildung der Zeichnung angegeben. In der Zeichnung zeigt die Figur in schematisierter Form ein verein- fachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur Überwachung des Zustandes eines Riementriebes mit einem Zahnriemen 2, der an einer nicht weiter dargestellten Verbrennungskraftmaschine ein Antriebsrad 3 der Kurbelwelle mit einem Rad 4 der Nocken- welle bei einer Untersetzung von 2 : 1 bei formschlüssiger Kraftübertragung koppelt. Diese Skizze zeigt damit eine sehr typische Anwendung für Gummizahnriemen als Alternative zu einer vergleichsweise teureren Steuerkette für den Antrieb der Nockenwelle von der Kurbelwelle in Viertaktmotoren, wie sie vor allem in Kraftfahrzeugen Verwendung finden. Da die Nockenwelle die Ventile steuert, ist es notwendig, dass sie genau die halbe Drehzahl der Kurbelwelle aufweist, wobei sich die Phase nicht durch Schlupf verschieben darf. Ein gerissener oder versetzt montierter Zahnriemen 2 führt bei den meis- ten Motoren zu starken Beschädigungen bis hin zum Totalschaden, da in diesem Fall Ventile und Kolben miteinander kollidieren. Wesentliche Nachteile gegenüber Ketten bestehen bei Zahnriemen in einer schlechteren Temperaturbeständigkeit und oft geringeren Lebensdauer. Dennoch ist der Zahnriemen seit den 1970er Jahren das in Verbrennungskraftmaschinen meist verbaute Antriebselement.Further features and advantages of the invention are given below with description of an embodiment with reference to the figure of the drawing. In the drawing, the figure shows in schematic form a simplified 5 is a block diagram of a device 1 for monitoring the state of a belt drive with a toothed belt 2, which couples a drive wheel 3 of the crankshaft to a wheel 4 of the camshaft at a reduction ratio of 2: 1 with a positive power transmission on an internal combustion engine, not shown. This sketch thus shows a very typical application for rubber timing belts as an alternative to a comparatively more expensive timing chain for driving the camshaft from the crankshaft to four-stroke engines, which are used primarily in motor vehicles. Since the camshaft controls the valves, it is necessary that they have exactly half the speed of the crankshaft, the phase must not shift by slipping. A creased or staggered toothed belt 2 leads to severe damage to most engines, even to total damage, since in this case valves and pistons collide with each other. Significant disadvantages compared to chains exist in timing belt in a poorer temperature resistance and often lower life. Nevertheless, the timing belt since the 1970s, the most commonly installed in internal combustion engines drive element.
Die Darstellung der Figur zeigt eine übliche Bauform, in der eine Riemenspannrolle 5 zum Einrichten einer vorbestimmten Spannung in dem Zahnriemen 2 vorgesehen ist. Dazu ist dieThe illustration of the figure shows a conventional design, in which a belt tensioning roller 5 is provided for establishing a predetermined tension in the toothed belt 2. This is the
Riemenspannrolle 5 an einem freien Ende eines federbelasteten Arms 6 angeordnet. Der Arm 6 ist als federbelasteter Hebel zur schnellen Einstellung der Vorspannung des Zahnriemens 2 ausgebildet, und ist im Betrieb durch eine Arretierungs- schraube 7 festgelegt.Belt tensioner 5 is arranged at a free end of a spring-loaded arm 6. The arm 6 is designed as a spring-loaded lever for rapid adjustment of the bias of the toothed belt 2, and is fixed in operation by a locking screw 7.
Zur jederzeitigen Überwachung eines Zustandes des Zahnriemen 2 wird nun ein Spektrum eines Betriebsgeräusches untersucht, indem möglichst nahe des Zahnriemens ein Akustikwandler 8 an- geordnet wird. Das ist in der Figur in Form eines auf einer Spannrollenhalterung, die als federbelasteter Arm 6 ausgeführt ist, nahe der Riemenspannrolle 5 fixierten Piezowand- lers 9 umgesetzt. Das Schwingungsspektrum der durch den Zahnriemen 2 angeregten Riemenspannrolle 5 wird nun aufgenommen und in einem Mikroprozessor in einem Motorsteuergerät 10 ausgewertet, um in einem drohenden Fehlerfall ggf. auch über ei- ne Anzeige 11 einem Fahrer optisch und/oder akustisch angezeigt zu werden.To monitor a condition of the toothed belt 2 at any time, a spectrum of operating noise is examined by placing an acoustic transducer 8 as close as possible to the toothed belt. This is in the figure in the form of a on a tension pulley holder, which is designed as a spring-loaded arm 6, near the belt tensioning roller 5 fixed piezoelectric wall lers 9 implemented. The oscillation spectrum of the belt tensioning roller 5 excited by the toothed belt 2 is now recorded and evaluated in a microprocessor in an engine control unit 10 in order to be visually and / or acoustically displayed to a driver in the event of an imminent fault, possibly also via a display 11.
Die Verlagerung der eigentlichen Signalverarbeitung in das Motorsteuergerät 10 erlaubt eine drehzahlabhängige Einstel- lung der Filtercharakteristik von Bandfiltern in mehrerenThe displacement of the actual signal processing in the engine control unit 10 allows a speed-dependent adjustment of the filter characteristic of band filters in several
Frequenzbereichen. Hierdurch werden sowohl die Grundfrequenzen des Riementriebs, als auch dominante Frequenzen des drehzahlabhängigen Motorgeräusches ausreichend bedämpft oder gar ausgeblendet. Ein aktuell geforderter Drehmomentbedarf liegt dem Motorsteuergerät 10 mit der Drehzahl und mit weiteren, durch die Pfeile angedeuteten Eingangsgrößen vor, so dass ohne weiteren Aufwand durch Auswertung eines drehzahlabhängigen Frequenzspektrums eine Abweichung von einem ordnungsgemäßen Riemenprofil erkannt werden kann, aber auch ein Lagerschaden der Spannrolle 5. Frequency ranges. As a result, both the basic frequencies of the belt drive, as well as dominant frequencies of the engine speed-dependent engine noise are sufficiently attenuated or even hidden. A currently required torque requirement is the engine control unit 10 with the speed and with other, indicated by the arrows input variables, so that a deviation from a proper belt profile can be detected without further effort by evaluating a speed-dependent frequency spectrum, but also a bearing damage of the tension pulley. 5

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Überwachung eines Riementriebes an einer1. A method for monitoring a belt drive on a
Verbrennungskraftmaschine, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass eine selektive Frequenzanalyse des Betriebsgeräusches oder Schalls bzw. Körperschalls nahe eines Zahnriemens (2) durchgeführt und im Ver¬ gleich zu einem normalen Spektrum ausgewertet wird.Internal combustion engine, characterized - characterized in that a selective frequency analysis of the operating noise or sound or structure-borne noise is performed near a toothed belt (2) and evaluated in comparison to a normal ¬ spectrum.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Frequenzanalyse drehzahlab¬ hängig und/oder unter Einbeziehung weiterer Zustands- größen der Verbrennungskraftmaschine in einem Mo¬ torsteuergerät (10) durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency analysis drehzahlab ¬ pendent and / or including other state variables of the internal combustion engine in a Mo ¬ torsteuergerät (10) is performed.
3. Vorrichtung zur Überwachung eines Riementriebes an einer Verbrennungskraftmaschine, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass ein Akustikwandler (8) an oder auf einem federbelasteten Arm (6) nahe einer Rie- menspannrolle (5) fixiert und mit einer Auswerteeinheit (10) verbunden ist, wobei eine selektive Frequenzanaly¬ se des Betriebsgeräusches oder Schalls bzw. Körper¬ schalls nahe eines Zahnriemens (2) durchgeführt und im Vergleich zu einem normalen Spektrum ausgewertet wird.3. A device for monitoring a belt drive on an internal combustion engine, dadurchge ¬ indicates that an acoustic transducer (8) on or on a spring-loaded arm (6) near a Riemenspannrolle (5) fixed and connected to an evaluation unit (10), wherein performed a selective Frequenzanaly ¬ se in the operating noise or sound and body sound near ¬ a toothed belt (2) and in comparison with a normal spectrum is evaluated.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Akustikwandler (8) als Piezowandler (9) ausgebildet ist, der auf einen zu untersuchenden Frequenzbereich abgestimmt ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the acoustic transducer (8) is designed as a piezoelectric transducer (9) which is tuned to a frequency range to be examined.
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