(57)【要約】【課題】振動センサ２によって内燃機関の構成要素のメンテナンスを予測するための本発明の方法は、解析された部品、特にバルブクリアランス１７に対するメンテナンスの予測の可能性をガス交換バルブのバルブ機構の摩耗に対する目安として提供する。【解決手段】このため、振動センサ２からの測定信号が、付随する評価電子装置３内で最初に同期され１０、復号化され１１、信号変換される１２。当該内燃機関の検査された作動サイクルに特有の、当該信号変換１２の結果であるスペクトログラム１３が、当該使用された内燃機関に適合された特定の回帰モデル１４に対する入力変数として使用される。この回帰モデル１４は、実際のバルブクリアランス１７を計算し、この摩耗メカニズムのさらなる推移を予測する。したがって、本発明の方法が、あらゆる車両の自動車１用の駆動部として使用される同一に構成された複数の内燃機関に使用される場合、リソースの調整が、当該あらゆる車両のメンテナンスのために改善され、特定のメンテナンスが予測され得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動センサ（２）によって内燃機関の構成要素のメンテナンスを予測するための方法であって、前記内燃機関の前記構成要素の振動が、１つ又は複数の振動センサ（２）によって取得される当該方法において、
前記内燃機関の前記構成要素の摩耗状態を診断するためのクリアランスが、前記内燃機関の稼働中に連続して検査され（７）、
前記内燃機関の１つ又は複数の位置に配置されている前記１つ又は複数の振動センサ（２）が、測定信号を取得し（９）、当該測定信号を評価電子装置（３）に転送し、
当該測定信号が、前記内燃機関の特定の状態に時間同期され（１０）、又は当該測定信号の取得に時間起動され、
当該時間同期された測定信号又は当該起動された測定信号が、測定データに復号化され（１１）、
当該復号化された測定データが、信号変換され（１２）、
１つ又は複数のスペクトログラム（１３）が、当該信号変換から作成され、前記１つ又は複数のスペクトログラム（１３）が、１つ又は複数の数学的回帰モデル（１４）によって評価電子装置（３）内で評価され、同時に、前記内燃機関の前記構成要素の摩耗状態を診断するための前記クリアランスが、新たに検査され（７）、
クリアランスが付与された場合（８）、このクリアランスが消失するまで、前記１つ又は複数の振動センサ（２）による信号取得時に開始する工程が新たに実行され、
平均値が、こうして実行された評価から生成される結果（１６）、この平均値は、当該解析された構成要素の摩耗に対する目安を示し、
この平均値が、この平均値を再処理する別の装置に転送される（１８）ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記内燃機関の前記構成要素は、特にバルブ機構及び／又はピストン及び／又は軸受及び／又は噴射バルブ及び／又はターボチャージャーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内燃機関の前記構成要素の摩耗状態を診断するための前記クリアランスは、回転数及び／又は回転トルク及び／又は速度及び／又は流体温度及び／又は直前まで連続して実行された前記方法の回数を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記振動センサ（２）の位置が、解析すべき１つ又は複数の前記構成要素に対する最小間隔に適合かされ、
前記振動センサ（２）の軸方向が、振動伝播の優先方向に近づけられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記振動センサ（２）は、ノックセンサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定信号を同期させる（１０）ための前記内燃機関の特定の状態は、ピストン角度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記信号変換（１２）は、フーリエ解析であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
測定データが、前記回帰モデル（１４）と比較され、この回帰モデル（１４）の評価が、摩耗状態に対する目安として評価され、この回帰モデル（１４）のパラメータ化が、自動学習によって最適化されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記摩耗状態は、隙間及び／又は寸法精度及び／又は形状安定性及び／又は表面特性及び／又は機能性であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
別の装置が、前記内燃機関の制御装置（２１）と中央サーバ（１９）とを含み、前記平均値（１６）が、前記別の装置に転送され、この平均値（１６）は、入力変数として前記制御装置（２１）上で別の関数に処理され、前記中央サーバ（１９）上では、摩耗の履歴及びメンテナンスの履歴が作成され、及び／又は同一に構成された複数の内燃機関のあらゆる統計学的評価が使用され、及び／又は特定のメンテナンスサービスの計画が実行され、及び／又はリソースの調整が計画されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の振動センサによって内燃機関の構成要素、特にバルブ機構のメンテナンスを予測するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動センサ（固体伝播音センサ）が点火時点を制御するために使用される内燃機関では、当該制御が、基本的な構成では、点火工程中に燃焼室の領域内の振動信号を取得することによって実行される。ここではノックセンサである当該振動センサの信号が、基準値と比較される。この基準値に対する偏差に応じて、シリンダの点火時点が時間シフトされる。内燃機関内の振動センサ又はノックセンサに対する別の用途が、従来の技術において存在する。すなわち、誤点火又は部品の破損が、取得されたノック信号から推測される。例えばディーゼル・ガス・デュアルフューエルエンジンのようなデュアルフューエルエンジンの場合、個々のシリンダの点火時点を調整するためのノックセンサを使用することが有益である。さらに、ノックセンサが、特に大型エンジンの場合に好ましくはバルブ機構の摩耗を検出するために使用される。独国特許第３００４６０５号明細書では、内燃機関のバルブクリアランスを測定するための方法が記載されている。この場合、音響信号が、ノックセンサによって内燃機関の燃焼室から取得される。当該取得された信号が、特別な測定窓内で評価され、基準値と比較される。その測定値が、基準値を超える場合、この差の電子評価の結果は、バルブ機構の非常に大きいクリアランスに対する徴候である。ガス交換バルブの開閉ノイズを検出するための当該測定窓は、臨界時間領域内だけで開かれる。この場合、評価すべき信号は、当該時間領域内の単一周波数又は周波数スペクトルの振幅である。内燃機関のノックノイズのようなノイズ信号が除去されるように、当該時間領域が最小にされる。基準信号が、当該バルブクリアランスの通常状態中に取得され記憶される。
【０００３】
独国特許第１９９１７７７２号明細書には、コモンレール噴射技術を有し且つ油圧式のバルブクリアランス調整部を有しない自己点火する内燃機関に使用されるバルブクリアランス監視装置が開示されている。この場合、１つ又は複数のノックセンサが、１つ又は複数の噴射バルブ内に取り付けられている。計算時間及びノイズ信号の影響を減少させるため、信号が、同様に所定の時間窓内に取得される。したがって、当該時間窓は、ガス交換バルブの閉鎖工程を含むか、所定の時間間隔で周期的に起動されるか、又は内燃機関の臨界運転状態に切り替えられ得る。この場合、冷間始動又は全負荷運転が、内燃機関の臨界運転状態と呼ばれる。従来の技術と同様に、当該時間窓内で取得されたデータが、その周波数の振幅に関して評価され、事前に記憶された限界値と比較される。この場合、存在するバルブクリアランスが、電子評価装置によって定性評価される。さらに、起こり得るバルブ機構の摩耗が推測され、噴射バルブの機能が検査される。その測定データが記憶され、メンテナンスの履歴が作成される。状態に基づいたメンテナンス間隔が、当該メンテナンスの履歴と当該バルブクリアランスの監視とによって可能になる。その結果、内燃機関のバルブ機構のメンテナンスが、もはや一定の間隔後に実行されるのではなくて、メンテナンスの情報の入力後に初めて実行され得る。
【０００４】
韓国特許出願公開第２０１８００２０３９０号明細書には、ノックセンサによってバルブ機構を監視するための方法が開示されている。この場合、ノッキング、誤点火及びバルブ機構の破損が、ノックセンサと付随する評価電子装置とによって監視される。ノックセンサの信号が、デジタル化され、当該評価電子装置の分離された２つの評価領域に転送される。当該両評価領域は、当該ノックセンサの信号を所定の周波数帯にしたがってフィルタリングする。一方の評価領域が、ノッキングに対して特有である既定の周波数帯にしたがって当該ノックセンサの信号をフィルタリングし、他方の評価領域が、誤点火に対して特有である既定の周波数帯にしたがって当該ノックセンサの信号をフィルタリングする。ノッキングが、１つのシリンダ内で認識されると、この情報が、当該評価電子装置の制御装置に転送される。これにより、噴射が、それぞれのシリンダ内で適合される。誤点火又はバルブの破損が、当該他方の評価領域内で認識されると、この情報が、当該評価電子装置の制御装置に転送され、該当するシリンダが連続して監視される。さらに、警告が出力されてもよく、及び／又は、内燃機関が停止されてもよい。振動センサによってバルブ機構の摩耗を認識するための従来の技術は、主に、測定データが、内燃機関の動作点に依存する時間窓内で１つ又は複数のノックセンサの信号によって収集され評価される点で優れている。当該時間窓が、当該測定データを評価するための可能な限り少ない計算能力しか必要とせず、バルブ機構に関する定性情報を、可能な限り少ないデータ数によって収集し得るように、当該時間窓は最適化されている。それ故に、当該時間窓は、例えばガス交換バルブの閉鎖工程中のような既定の時間間隔ごとに起動されるか、又は、全負荷時若しくは内燃機関の冷間始動中に切り替えられる。関連する周波数の振幅を規定の基準値と比較することによって、エラー状況に関する定性評価が実行される。独立した周波数領域に対する分離された評価によって、当該エラー状況は、バルブクリアランス、誤点火又は部品の破損のような異なる原因に起因され得る。特に大型エンジンの場合、このように記録されたメンテナンスの履歴によって、一定の間隔が、状況に基づいたメンテナンス間隔に拡張され得る。
【０００５】
振動センサによってバルブ機構の摩耗を認識するための当該従来の技術の欠点は、測定データを収集するために選択された測定窓が、限定された処理能力に適合させるために非常に減少されていることである。しかしながら、基準値に対する周波数の振幅の比較は、バルブクリアランスに関する定性情報だけを可能にする。異なる摩耗メカニズムの周波数は、内燃機関のシリンダヘッド内の周波数スペクトルの広い範囲に及んでいるので、摩耗の原因を特定するために既定の複数の周波数範囲に分割することは欠点である。このため、存在する情報が、用途に応じて制限されている。さらに、状況に基づいたメンテナンス間隔は、限界値を超えたときに摩耗の警告を示すだけである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許第３００４６０５号明細書
【特許文献２】独国特許第１９９１７７７２号明細書
【特許文献３】韓国特許出願公開第２０１８００２０３９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、特にバルブクリアランスに関する摩耗の定量測定に基づいて、振動センサによって内燃機関の構成要素のメンテナンスを予測するための方法を提供することにある。この場合、摩耗が、実際の物理量として計算され、特定のメンテナンス状況が予測されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、計算された摩耗に関する定量情報を可能にする、請求項１に記載の振動センサによって内燃機関の構成要素のメンテナンスを予測するための方法によって解決される。
【０００９】
本発明の方法は、少なくとも１つのシリンダが配置されている少なくとも１つのシリンダヘッドを有する内燃機関の構成要素に使用される。ピストンが、当該シリンダ内にコンロッドによって可動に配置されている。このシリンダは、このピストンの前面と一緒に当該内燃機関の動作室を構成する。動作媒体が、ガス交換バルブを通じてこの動作室に供給され排気される。当該方法によって摩耗状態を解析される当該構成要素は、特にバルブ機構のような機械部品でもよく、ピストン、軸受、噴射バルブ又はターボチャージャーでもよい。本発明の方法は、主に、基本的な方法ステップ
−数学的回帰モデルの生成、
−測定信号の取得、
−測定データの処理、
−摩耗状態の計算
−データの伝送
−データの再処理
を含む。
【００１０】
この場合、当該数学的回帰モデルは、振動センサの測定信号であり得る入力変数から、内燃機関の考慮される構成要素の摩耗状態を検査するための重要なツールである。バルブ機構の摩耗の使用状態に対して解析すべき内燃機関の構成要素は、ガス交換バルブであり、バルブクリアランスが、摩耗状態に対する目安として監視される。数学的回帰モデルの生成は、繰り返し工程を示す。この場合、当該回帰モデルは、自動学習によって使用される内燃機関に適合される必要がある。このため、多数の測定データを内燃機関の異なる複数の動作点から処理することが必要である。したがって、当該回帰モデルの生成では、特に、複雑な測定データの処理による可能な限り精確な評価を生成することと、同時にサンプル測定データに対する過度な適合を回避することとで妥協する必要がある。
【００１１】
それ故に、当該回帰モデルの生成の第１ステップでは、内燃機関のガス交換バルブ内の既定のバルブ機構が、本発明にしたがって調整される。代わりに、解析すべき構成要素の基本的な機能をモデル化する内燃機関の部分機構が、構成要素のテストベンチ上に配置されてもよい。好適な構成では、シリンダヘッド及びバルブ機構が、構成要素のテストベンチ上で検査される。
【００１２】
第２ステップでは、内燃機関の稼働状態が、既定の動作点で調整される。内燃機関が、エンジンのテストベンチ上で稼働される本発明の実施の形態では、固定された動作点が調整される。当該内燃機関の固定された動作点は、回転数と負荷との組み合わせから得られる。この場合、当該回転数は一定に保持される。代わりに、内燃機関が、自動車又はその他の装置で稼働されてもよい。その結果、内燃機関の所定のバルブ機構及び所定の動作点が調整可能である。解析すべき構成要素の基本的な機能をモデル化する内燃機関の部分機構が、構成要素のテストベンチ上で稼働される本発明の好適な構成では、当該部分機構の稼働状態が、実際の内燃機関の稼働状態と同様に調整される。
【００１３】
別のステップでは、測定信号が、１つ又は複数の振動センサによって取得される。本発明の方法の好適な実施の形態では、振動センサは、ノックセンサである。当該ノックセンサの数及び位置は、用途に合わせて適切に構成され得る。本発明によれば、個々のノックセンサが有益に使用される。当該個々のノックセンサが、解析すべき構成要素のすぐ近くに配置されていて、当該個々のノックセンサの軸方向が、振動伝播の優先方向と同軸に指向されているように、当該個々のノックセンサは位置決めされている。バルブ機構の摩耗状態を把握するため、当該ノックセンサは、シリンダヘッド内に組み込まれていて、当該シリンダヘッドの全てのシリンダに対する最小間隔を有し、当該ノックセンサの作用軸方向が、これらのシリンダに対して同軸に指向されている。代わりに、当該振動センサは、あらゆるその他の振動センサでもよい。内燃機関の解析すべき構成要素の振動状態が、当該振動センサによって把握され得る。内燃機関又は部分機構に対する当該振動センサの位置決めは、構造的に制限される。このため、当該振動センサの配置は、音響的に最適な位置と存在する幾何構造との妥協点から見つけ出される。当該１つ又は複数の振動センサは、既に存在する孔又はねじ接続部分に簡単に増設され得る。代わりに、内燃機関内に既に組み込まれたノックセンサが、振動センサとして使用されてもよい。この場合、当該振動センサの数及び位置は、信号を適切に取得するために様々に構成され得る。当該振動センサの測定信号が、別のステップで評価電子装置に転送される。当該評価電子装置は、自動車の既に存在する制御装置の一部でもよく、又は内燃機関が稼働される装置でもよく、又は当該自動車若しくは当該装置内若しくは外部の中央サーバ上に配置されている追加の演算装置でもよい。当該取得された測定信号が、別のステップで内燃機関の特定の状態に時間同期される。バルブ機構の摩耗の使用状態では、当該特定の状態は、内燃機関の１つの作動サイクル内の時間領域と相関し、クランク角度によって決定され得る。好ましくは、測定データが、第１シリンダの圧縮行程の上死点に同期される。代わりに、振動センサが、作動サイクルの開始の時点に起動されてもよい。その結果、その後の測定信号の同期が省略される。
【００１４】
このため、追加の装置及び測定技術が必要になり得る。複数の作動サイクルからの測定信号を処理するための別のステップでは、個々の測定データがそれぞれ、作動サイクルの同じ行程に割り当てられるように、当該測定データが復号化される。これらの行程は、内燃機関のクランク角度によって示され得る。このため、歯付き（歯車）エンコーダが使用され得る。回帰モデルの生成が、エンジンのテストベンチ又は構成要素のテストベンチ上に配置されている内燃機関又は内燃機関の部分機構によって実行される本発明の好適な実施の形態では、追加のレーザ測定技術が、バルブ行程の推移を取得し、測定データの同期又は測定データの復号化をアシストするために使用される。代わりに、追加の別の装置及び方法が、バルブ行程の推移又は測定データの同期及び／又は測定データの復号化をアシストする別の特定の変数を取得するために使用されてもよい。こうして準備された測定データは、別のステップで信号変換される。
【００１５】
本発明の方法の好適な実施の形態では、当該信号変換は、フーリエ解析である。代わりに、別の方法が、当該信号変換のために使用されてもよい。当該信号変換は、内燃機関の１つの作動サイクルごとに実行される。これは、０〜７２０°ＫＷのクランク角度範囲に相当する。この場合、異なる周波数が生成される。バルブ機構の摩耗の使用状態に対しては、好ましくは、０〜３０ｋＨｚの周波数範囲が、本発明にしたがって分析される。関連する振動範囲が、これらの振動励起に対してカバーされている。１つの作動サイクル基づく、内燃機関の所定の稼働状態の所定のバルブクリアランスと振動センサの所定の位置とから成るデータセットの測定データに対する信号変換の結果が、特定のスペクトログラムである。したがって、当該スペクトログラムでは、０〜７２０°ＫＷのクランク角度と０〜３０ｋＨｚの周波数とに対する音響振幅が記録される。代わりに、それぞれ別の周波数範囲が、構成要素の摩耗状態に対して重要である場合、当該それぞれ別の周波数範囲が解析されてもよい。クランク角度と周波数と周波数振幅とから成るスペクトログラムの測定点は、以下では「特徴量」と呼ばれる。分解能に応じて、特定の数の特徴量が、スペクトログラムごとに得られる。好ましくは、５°ＫＷのインクリメントが、クランク角度の分解能に対して本発明にしたがって選択される。その結果、対応する数の特徴量が、スペクトログラムに対して得られる。代わりに、それぞれ適切で且つ必要な処理能力に関して経済的な分解能が選択されてもよい。
【００１６】
別のステップでは、複数のスペクトログラムが、異なる測定データセットに対して収集され、別のステップで最初に事前に選択される数学的回帰モデルに対する基礎データとして使用される。好ましくは、サポートベクターマシンに基づく回帰モデルが、自動学習に対して本発明にしたがって使用される。代わりに、それぞれ別の方法が、数学的回帰モデルを生成するために使用されてもよい。当該回帰モデルでは、全ての測定データセットのスペクトログラムが収集される。
【００１７】
別のステップでは、予め設定された摩耗状態に対する当該回帰モデルによって計算された偏差を最小限にするため、１つ又は複数の振動センサの位置が、当該回帰モデルの結果に基づいて適合され得る。
【００１８】
別のステップでは、結果データのばらつきが最小になるように、作成すべき回帰モデルのモデル学習用の測定データがフィルタリングされる。繰り返しステップが、当該フィルタリングされた測定データによって繰り返され得る。この場合、当該回帰モデルと当該１つ又は複数の振動センサの位置とがさらに適合され得る。
【００１９】
別のステップでは、スペクトログラムの存在する特徴量が減少される。スペクトログラムの重要でないか又は冗長な特徴量の減少は、モデル品質を向上させるが、特徴量の数が少なすぎると、情報損失を引き起こす。この場合、当該回帰モデルのモデル品質が改善される場合、それぞれの特徴量の数が最適化され得る。
【００２０】
最後のステップでは、当該回帰モデルの結果が評価される。当該回帰モデルのモデル学習のための別の繰り返しが、当該得られた情報によって実行される。好ましくは、十分に精確なモデル品質が得られるまで、当該回帰モデルが、バルブ機構の摩耗の使用状態に対して本発明にしたがって学習される。十分に精確なモデル品質に対しては、０．０１の測定精度に近づけられ得る。これは、従来の技術による従来の測定方法の測定精度に相当する。この状態では、数学的回帰モデルの生成と、使用される内燃機関と解析すべき摩耗状態に対する本発明の方法の適合とが完了されている。
【００２１】
こうして作成された回帰モデルは、本発明の方法で使用される。本発明の方法の最初の方法ステップでは、測定信号が取得される。クリアランスが、摩耗状態を解析するために確認されるときに、振動センサによって取得された測定信号が、本発明の方法で導入される。このクリアランスは、クリアランス条件に対して検査される。この場合、当該クリアランスを付与するためには、全てのクリアランス条件が満たされる必要がある。当該クリアランス条件は、評価電子装置によって連続して検査され、別の装置によって受信される内部の計算変数又は状態変数から成る。
【００２２】
本発明の方法の好適な構成では、当該クリアランス条件は、回転数及び／又は内燃機関の回転トルク及び／又は内燃機関によって駆動される自動車の速度及び／又は流体温度及び／又は直前まで連続して実行された当該方法の回数から成る。回転数、回転トルク及び例えばオイル温度又は冷却水温度のような流体温度は、内燃機関の稼働状態に対する目安である。代わりに、別の状態変数及び／又は計算変数が、クリアランス条件として使用されてもよい。好ましくは、当該クリアランス条件は、内燃機関の固定されている動作点中に及び／又は内燃機関によって駆動される自動車の一定の走行動作中に本発明にしたがって満たされる。当該内燃機関の固定された動作点は、一定の回転数及び／又は一定の回転トルク並びにオイル温度と冷却水温度との所定の値で表され得る。当該自動車の一定の走行動作は、一定の速度によって表され得る。この場合、内燃機関の固定された動作点及び一定の走行動作は、通常動作と呼ばれる。代わりに、付随する回帰モデルが、要求されるモデル品質をこれらの稼働状態中に生成し得る限り、クリアランスが、１つ又は複数の振動センサの測定信号を処理するために本発明の方法によって内燃機関の別の稼働状態ごとに確認されてもよい。情報をクリアランス条件に対して提供する別の装置は、内部計算変数を提供する制御装置及び／又は追加の測定信号を取得するセンサであり得る。当該クリアランス条件に対するパラメータが、任意に適合可能であり、本発明の方法を使用する前にそれぞれの内燃機関に対して使用される。さらに、当該パラメータは、標準パラメータとして同一に構成された内燃機関に対して同様に使用可能である。好ましくは、内燃機関の通常動作が、本発明にしたがって解析され、対応する構成要素の摩耗が、実際の値として直接に測定される。
【００２３】
本発明の方法の別の方法ステップでは、１つ又は複数の振動センサによって取得された測定信号が、回帰モデルの生成と同様に、評価電子装置によって測定信号の同期と測定信号の復号化とスペクトログラムの作成とに関して評価される。好ましくは、当該評価電子装置は、内燃機関が使用される自動車又はシステム内に本発明にしたがって存在する。その結果、測定信号処理が、「オンボード」で実行される。
【００２４】
本発明の方法の別の好適な構成では、測定信号が、１つ又は複数の振動センサからデータ転送装置とローカルデータリンク及び／又はモバイルデータリンクとを経由して中央サーバにロードされる。この場合、評価電子装置が、内燃機関を使用する自動車又はシステムの外側に配置されていて、当該データが、当該サーバによって処理される。
【００２５】
本発明の方法の別の方法ステップでは、摩耗状態に対する値が計算される。このため、内燃機関の解析された作動サイクルに対して作成されたスペクトログラムが、当該使用された内燃機関に対して適合された回帰モデルに使用される。当該回帰モデルは、振動における基本的なパターンを示す。その結果、摩耗状態に対する目安が、当該選択されたスペクトログラムの特徴量から測定される。したがって、バルブ機構の摩耗の使用状態では、バルブクリアランスが計算される。同時に、クリアランス条件が新たに検査される。その結果、クリアランスが付与された場合、内燃機関の別の作動サイクルが１つ又は複数の振動センサによって測定技術的に取得される。クリアランスが付与されなかった場合、摩耗状態の計算結果を示す平均値が、当該摩耗状態に対して生成された多数の計算値から生成される。本発明の方法の好適な構成では、直接に連続して実行された摩耗状態の計算の回数が、クリアランス条件である。その結果、摩耗状態に対する値の平均値を生成するための測定データセットの最大数が制限され得る。好ましくは、摩耗状態に対する値の平均値を生成するための値の最大数が、本発明にしたがって５つに制限される。代わりに、それぞれ別の数が使用されてもよい。さらに、内燃機関の稼働状態に依存して平均値を生成するための値の数を動的に適合することが有益である。
【００２６】
本発明の方法の別の方法ステップでは、結果データが転送される。評価電子装置の結果データが、内燃機関の制御装置及び／又は中央サーバ及び／又は当該データを再処理し得るそれぞれ別の装置に転送される。
【００２７】
内燃機関が駆動装置として自動車内に配置されている本発明の方法の好適な構成では、評価電子装置の情報インターフェースが、自動車のデータネットワークに接続されている。その結果、結果データが、ネットワーク内で内燃機関の制御装置に転送される。同時に、当該結果データは、評価電子装置に後続するデータ転送装置を経由してモバイルデータリンクを通じて中央サーバに転送される。
【００２８】
本発明の方法の最後のステップでは、当該結果データが再処理される。
【００２９】
好適な実施の形態では、回帰モデルによって測定される構成要素の摩耗状態が、結果として内燃機関の制御装置上と中央サーバ上とで再処理される。当該制御装置内では、当該摩耗状態が、診断値として使用され、このときに限界値を超えることに関して監視され、内部計算変数として再処理され得る。自動車内の内燃機関のバルブ機構の摩耗の使用状態では、バルブクリアランスが監視され、限界値を超えたときに、警告及び／又はメンテナンスの指示が、当該自動車内で表示される。さらに、バルブクリアランスは、ガス交換バルブの変化する開閉に対する警告である。これにより、内燃機関の制御装置の熱力学的な計算が適合され得る。したがって、内燃機関の燃焼位置に関する改善された認識が、燃焼生成物に対して有利に影響し得る。当該中央サーバ上での再処理は、本発明の方法の異なる段階で開始され得る。好ましくは、評価電子装置によって測定された摩耗状態が、本発明にしたがって中央サーバに転送され、統計学的評価として再処理される。
【００３０】
本発明の方法の別の好適な構成では、処理されたスペクトログラムが、中央サーバに既に転送される。この場合、評価電子装置の一部が、このサーバ上に設置されている。この場合、回帰モデルが、このサーバ上で使用される。これにより、内燃機関の摩耗状態が、外部で計算される。摩耗状態の結果が、モバイルデータリンクを通じて内燃機関の制御装置にさらに転送される。代わりに、測定信号が、１つ又は複数の振動センサから中央サーバに転送されてもよい。この場合、評価電子装置の全体が、このサーバ上に設置されている。この場合、測定信号の同期のような全ての測定データの処理、測定データの復号化及び信号変換が、同様に外部の中央サーバ上で実行される。当該摩耗状態の結果が、当該モバイルデータリンクを通じて当該内燃機関の制御装置にさらに転送される。代わりに、本発明の方法のそれぞれ別の方法ステップによる情報及びデータが、外部の中央サーバ上で又は対応する内燃機関を使用する自動車若しくは装置内の局所で再処理されてもよい。
【００３１】
自動車内の内燃機関のバルブ機構の摩耗の使用状態では、当該自動車に対する摩耗の履歴が、当該転送されたバルブクリアランスによって当該中央サーバ上で作成され記憶され、それぞれ新しい診断によって更新される。同一に構成された内燃機関を有する自動車又はあらゆる自動車のデータセットを統計学的に評価することによって、本発明の方法が、別の構成要素の異なる解析方法に対して学習され得る。それぞれ特有の摩耗メカニズムに関して認識することによって、適切に学習された回帰モデルと結合して、摩耗の履歴が、異なる摩耗メカニズムに関して作成され得る。当該摩耗の履歴が捕外される場合、内燃機関とその用途とに関するさらなるデータを追加することで、構成要素の故障の時期だけではなくて、特定のメンテナンス状況も予測され得る。したがって、個別のメンテナンス対策が削減され、予備部品の管理が効率的に実施され、計画及び機械の使用が最適化され得る。
【００３２】
本発明のさらなる特徴、使用可能性及び利点を、概略的に示された図面を参照して以下の本発明の実施の形態から説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の方法の大まかなフローチャートを示す。この場合、内燃機関及び評価電子装置が、自動車内に配置されていて、摩耗状態の結果が、その再処理のために中央サーバに転送される。
【図２】内燃機関の構成要素の摩耗状態を測定するための数学的回帰モデルを作成するための大まかなフローチャートを示す。
【図３】本発明の方法の大まかなフローチャートを示す。この場合、内燃機関及び評価電子装置が、自動車内に配置されていて、スペクトログラムが、その評価及び再処理のために中央サーバに転送される。
【図４】本発明の方法の大まかなフローチャートを示す。この場合、内燃機関が、自動車内に配置されていて、評価電子装置が、中央サーバ上に配置されている。この場合、測定信号が、その測定信号処理、評価及び再処理のために中央サーバに転送される。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の方法の測定データの収集及び適合が、図示されなかった内燃機関に対して実行される。この場合、内燃機関のシリンダヘッドが、部分機構として図示されなかった構成要素のテストベンチ上で稼働される。内燃機関は、実用車で使用するための１２リットルの排気量を有する６気筒ディーゼルエンジンである。
【００３５】
図１には、本発明の方法の大まかなフローチャートが示されている。図示されなかった内燃機関が、駆動装置として自動車（１）内に配置されている。振動センサが、ノックセンサとして当該内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられている。さらに、ノックセンサ（２）と当該内燃機関の制御装置とデータ転送装置（４）とに対する評価電子装置（３）が、当該自動車内に配置されている。データ転送装置（４）は、評価電子装置（３）のデータをモバイルデータリンク及び／又はローカルデータリンク経由で中央サーバ（５）にロードする。内燃機関の場合、バルブクリアランスが、バルブ機構の摩耗に対する目安として測定されなければならない。本発明の方法を使用するための初期状態は、内燃機関（６）の稼働である。内燃機関（６）の稼働中に、クリアランス条件が、当該バルブクリアランスを診断するために監視される（７）。当該クリアランス条件は、内燃機関の回転数、自動車速度、オイル温度、冷却媒体温度、及びバルブクリアランスの既に実行された診断の回数を含む。クリアランス条件が満たされている場合、当該クリアランスが、測定信号取得に対して付与され（８）、ノックセンサ（２）によって生成された測定信号が、当該能動的な測定信号取得（９）に送られる。この場合、能動的な測定信号取得（９）は、受信される測定信号が評価電子装置（３）に転送されることを意味する。当該クリアランス条件が満たされない場合、測定信号が、評価電子装置（３）に転送されない。しかしながら、ノックセンサ（２）の当該測定信号は、内燃機関の制御装置に転送され、この制御装置内の別の機能に対して使用される。評価電子装置（３）内で受信された当該測定信号は、測定データを評価する第１ステップで時間同期される（１０）。この場合、当該内燃機関の１つの作動サイクル中の測定信号が、クランク角によって１番シリンダの圧縮工程の上死点に同期される。別のステップでは、当該測定データが、復号化され、この作動サイクルの当該同じ行程（Ｅｒｅｉｇｎｉｓｓｅｎ）に割り当てられる（１１）。当該測定データを評価する最後のステップでは、当該測定データが信号変換される。この場合、この信号変換は、フーリエ解析（１２）から成る。このフーリエ解析（１２）の結果は、当該受信された作動サイクルに対するスペクトログラム（１３）である。このスペクトログラム（１３）は、数学的回帰モデル（１４）の入力変数として使用され、この数学的回帰モデル（１４）と一緒にバルブクリアランス評価（１５）を実行する。この場合、回帰モデル（１４）における代表的な周波数が、当該バルブクリアランスに対して評価され、当該バルブクリアランス（１７）に対する目安が測定される。同時に、当該クリアランス条件が新たに検査される（７）。その結果、クリアランスが付与された場合（８）、測定信号が、内燃機関の同じ動作点に対して新たに評価される。バルブクリアランスが、連続して５回測定された後に、当該クリアランスは、当該方法の新たな実行に対して遮断される。平均値が、こうして収集された最大で５つのバルブクリアランスから生成される（１６）。このとき、この平均値は、実際のバルブクリアランス（１７）に対する目安である。別のステップでは、当該測定されたバルブクリアランス（１７）が、データ転送装置（４）によって中央サーバ（５，１９）と内燃機関（２１）の制御装置とに転送される（１８）。当該内燃機関の制御装置上では、当該バルブクリアランス（１７）は、エラーマネージャー及び／又は別の関数における入力変数として使用される。自動車用のバルブクリアランスの履歴及びメンテナンスの履歴が作成され、当該バルブクリアランスが、自動車のあらゆる統計学的評価に使用され、特別なメンテナンスサービスが実行され、必要なリソース使用量が調整されるように、当該バルブクリアランスが、中央サーバ（５）上で再処理される（２０）。
【００３６】
図２には、数学的回帰モデル（１４）を作成し、本発明の方法を使用される内燃機関に適合させるための大まかなフローチャートが示されている。この場合、測定データが、所定のバルブクリアランス、センサの位置、及び回転数と負荷とから成る組み合わせから算出される。第１のステップでは、試験のために選択されたバルブクリアランスが調整される。当該バルブクリアランスは、内燃機関のバルブ機構に適合された領域に対して解析される。当該回転数と負荷との組み合わせは、当該内燃機関に対して特徴づけられた特性図の測定点から生成される。ノックセンサが、増備され、既存のボルトによって内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる。当該内燃機関は、部分機構としてこの内燃機関のシリンダヘッドの形態で構成要素のテストベンチ上で稼働される。第１のステップでは、所定のバルブクリアランスが、全てのガス交換バルブで調整され（２３）、第２のステップでは、当該内燃機関の部分機構の所定の動作点が調整される（２４）。以下の複数のステップが、ノックセンサ（２）による測定信号取得及び測定信号転送（９）と、評価電子装置（３）による測定信号同期（１０）と測定データ復号化（１１）と信号変換（１２）とスペクトログラム作成とに関する本発明の方法と同様に実行される。別のステップでは、こうして収集されたスペクトログラム（１３）の測定データセットが、結果マトリックス内で取集され、第１回帰モデル（２６）内に入力される。モデル品質を最適化するための別のステップが、当該第１回帰モデル（２６）に基づいて実行される。別のステップでは、選択されたセンサの位置（２７）が適合される。その結果、当該回帰モデル（２６）が、新たに評価され得る。別のステップでは、当該スペクトログラムの測定データがフィルタリングされる（２８）。その結果、当該モデルの識別性能が向上される。このステップ後に、センサの位置（２７）及び回帰モデル（２６）が新たに適合される。別のステップでは、スペクトログラム（１３）の特徴量が減らされる。この場合、重要でなく且つ冗長な特徴量が除去される。このステップ後に、測定データのフィルタリング（２８）及びセンサの位置（２７）が新たに適合される。最後のステップでは、実際の繰り返しの結果が評価され（３０）、さらなる繰り返しが、当該モデル品質を改善するために実行されるか、又は、当該回帰モデルの開発が完了され、回帰モデル（１４）が作成される。
【００３７】
図３には、本発明の方法の大まかなフローチャートが示されている。この場合、内燃機関及び評価電子装置（３）が、自動車内に配置されていて、スペクトログラムが、その評価及び再処理のために中央サーバ（５）に転送される。内燃機関の稼働と、クリアランス条件の検査（７）と、ノックセンサ（２）による評価電子装置（３）に対するクリアランス（８）と測定信号取得及び測定信号転送（９）との付与と、測定信号同期（１０）と、測定データ復号化（１１）と、信号変換（１２）と、スペクトログラム作成（１３）とに関する複数の方法ステップは、図１による本発明の方法の実行と類似評価される。当該作成されたスペクトログラム（１３）は、データ転送装置（４）によって中央サーバに転送される（５，１８）。同時に、当該クリアランス条件が新たに検査される（７）。その結果、クリアランスが付与された場合（８）、測定信号が、内燃機関の同じ動作点に対して新たに評価される。バルブクリアランスが、連続して５回測定された後に、当該クリアランスは、当該方法の新たな実行に対して遮断される。当該転送されたスペクトログラム（１３）のデータ（１９）が、バルブクリアランス評価（１５）を実行する数学的回帰モデル（１４）の入力変数として使用される。この場合、バルブクリアランス（１７）を実際の値として決定する回帰モデル（１４）における典型的な周波数が、当該バルブクリアランスに対して評価される。平均値が、こうして収集された最大で５つのバルブクリアランスから生成される（１６）。このとき、この平均値は、実際のバルブクリアランス（１７）に対する目安である。別のステップでは、当該測定されたバルブクリアランス（１７）が、データ転送装置（４）によって内燃機関の制御装置に転送され（１８）、そして自動車（１）用のバルブクリアランスの履歴及びメンテナンスの履歴が作成され、当該バルブクリアランス（１７）が、自動車のあらゆる統計学的評価に使用され、特別なメンテナンスサービスが計画され、必要なリソース使用量が調整されるように、当該バルブクリアランス（１７）が、サーバ（２０）上で再処理される。当該内燃機関の制御装置上では、当該バルブクリアランス（１７）は、入力変数としてエラーマネージャー及び／又は別の関数において使用される。当該中央サーバ上では、バルブクリアランス（１７）の再処理（２０）が実行される。図４には、本発明の方法の大まかなフローチャートが示されている。この場合、内燃機関が、自動車内に配置されていて、評価電子装置が、中央サーバ（５）上に配置されている。この場合、測定信号が、その測定信号処理、評価及び再処理のために中央サーバに転送される。内燃機関（６）の稼働と、クリアランス条件の検査（７）と、ノックセンサ（２）によるクリアランス（８）と測定信号取得（９）とに関する複数の方法ステップは、図１による本発明の方法の実行と類似している。当該受信された測定信号（９）が、データ転送装置（４）によって中央サーバ（５，１９）に転送される。評価電子装置（３）が、中央サーバ（５）に結合されている。この中央サーバ（５）に転送されたデータ（１９）は、複数の方法ステップの測定信号同期（１０）、測定データ復号化（１１）、信号変換（１２）、スペクトログラム作成（１３）、回帰モデル（１４）によるバルブクリアランス評価（１５）及び平均値生成（１６）に関して図１による本発明の方法の実行と類似している。この場合、クリアランスの付与後に、連続する５つまでの作動サイクルの測定データが、当該ノックセンサによって取得され、中央サーバ（５）に転送される（１８）。別のステップでは、自動車用のバルブクリアランスの履歴及びメンテナンスの履歴が作成され、当該バルブクリアランス（１７）が、自動車のあらゆる統計学的評価に使用され、特別なメンテナンスサービスが計画され、必要なリソース使用量が調整されるように、当該算出されたバルブクリアランス（１７）が、データ転送装置（４）によって当該内燃機関の制御装置に転送され（１８）、当該バルブクリアランス（１７）は、サーバ（２０）上で再処理される。当該内燃機関の制御装置上では、当該バルブクリアランス（１７）は、エラーマネージャー及び／又は別の関数における入力変数として使用される。バルブクリアランス（１７）の再処理（２０）が、中央サーバ（５）上で実行される。
【符号の説明】
【００３８】
１    自動車
２    振動センサ
３    評価電子装置
４    データ転送装置
５    中央サーバ
６    稼働中の内燃機関
７    クリアランス条件を検査する
８    クリアランスの付与
９    測定信号取得
１０  測定信号同期
１１  測定データ復号化
１２  信号変換
１３  スペクトログラム
１４  回帰モデル
１５  バルブクリアランス評価
１６  平均値生成
１７  バルブクリアランス
１８  データ転送
１９  データをサーバへ
２０  データを再処理する
２１  データを制御装置へ
２２  テストベンチ
２３  バルブクリアランスを調整する
２４  動作点を調整する
２５  測定データを収集する
２６  回帰モデルを事前選択する
２７  センサの位置を適合させる
２８  測定データをフィルタリングする
２９  特徴量を減らす
３０  結果を評価する
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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