ES2208864T3 - Procedimiento y dispositivo para determinar el numero de revoluciones de un motor de combustion interna a partir del ruido emitido. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para determinar el numero de revoluciones de un motor de combustion interna a partir del ruido emitido.Info
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Abstract
PARA DETERMINAR EL NUMERO DE REVOLUCIONES (N) DE UNA MAQUINA DE COMBUSTION INTERNA SE DETECTA CONTINUAMENTE EL SONIDO GENERADO POR LA MAQUINA EN FORMA DE SEÑAL DE MEDICION (U)(T) EN FUNCION DEL TIEMPO (T), Y SE CONVIERTE, CON AYUDA DE UN FACTOR (K) CALCULADO A PARTIR DE UNA ESTIMACION APROXIMADA DEL NUMERO DE REVOLUCIONES CORRESPONDIENTE, EN UNA SEÑAL QUE DEPENDE DE UNA MAGNITUD (A) APROXIMADAMENTE PROPORCIONAL AL ANGULO DEL CIGUEÑAL DE LA MAQUINA DE COMBUSTION INTERNA. ESTA SEÑAL SE ANALIZA CON METODOS YA CONOCIDOS. SE DETERMINA LA DESVIACION DE UNA CRESTA SIGNIFICATIVA CON RESPECTO A UN VALOR IDEAL QUE SE ALCANZA CUANDO EL NUMERO DE REVOLUCIONES ESTIMADO COINCIDE CON EL NUMERO DE REVOLUCIONES EFECTIVO. EL PROMEDIO DE LOS FACTORES (K) EMPLEADOS EN EL ANALISIS SE CORRIGE POR LA DESVIACION CALCULADA, Y A PARTIR DE AHI SE DETERMINA UNA MAGNITUD DE MEDIDA DEL NUMERO DE REVOLUCIONES (N) QUE PROPORCIONA VALORES DE MEDICION SIGNIFICATIVOS INCLUSO EN MEDICIONES DINAMICAS, POR EJEMPLO DURANTE LA ACELERACION LIBRE. PARA LA ESTIMACION APROXIMADA CONTINUA DEL NUMERO DE REVOLUCIONES (N) PUEDE UTILIZARSE, POR EJEMPLO, UNA INTERRELACION CALIBRADA ENTRE UNA MEDIDA DE INTENSIDAD DEL SONIDO DETECTADO Y EL NUMERO DE REVOLUCIONES.
Description
Procedimiento y dispositivo para determinar el
número de revoluciones de un motor de combustión interna a partir
del ruido emitido.
La invención se refiere a un procedimiento para
determinar el número de revoluciones de un motor de combustión
interna, con lo que el ruido generado por el motor se detecta de
forma continua y se transforma en una señal eléctrica de medición, y
la señal de medición se analiza en relación con la información que
se ha obtenido sobre el número de revoluciones, y se utiliza el
resultado para determinar una magnitud de medida para el número de
revoluciones. Además, la invención también se refiere a un
dispositivo para determinar el número de revoluciones de un motor de
combustión interna que realiza un procedimiento de este tipo, con un
sensor acústico dispuesto, como mínimo, en las proximidades del
motor de combustión interna para detectar de forma continua el ruido
generado por el motor y transformarlo en una señal eléctrica, y con
un dispositivo de valoración combinado con ello y con una unidad de
salida.
Para la medición del número de revoluciones de
los motores de combustión interna se conocen diferentes
disposiciones o procedimientos que trabajan, como mínimo, por medio
de tomas mecánicas o eléctricas de magnitudes de movimiento, señales
de encendido o similares. Especialmente en relación con los actuales
exámenes periódicos, la mayoría de las veces prescritos por ley, de
turismos y camiones empleados en el tráfico público, se desea medir
o registrar y, en caso necesario, disponer para la valoración de,
por ejemplo, mediciones de los gases de escape, de forma rápida,
sencilla y fiable, el número de revoluciones de un motor Otto o de
un motor de gasoil, incorporado en el vehículo como motor propulsor,
y que, naturalmente, permanece en éste durante el examen, sin el
costoso montaje, y diferente desde el principio para los diversos
tipos de vehículos, de sensores adicionales, o sin la conexión
adicional independiente de sensores que eventualmente se encuentran
de todos modos en el motor de combustión interna.
Para solucionar esta última tarea citada se han
dado a conocer diferentes disposiciones y procedimientos del tipo
mencionado al principio. En los motores Otto, es habitual al
respecto registrar la señal de encendido por medio de un transmisor
simple capacitivo o inductivo y, a partir de ello, determinar el
número de revoluciones, como se conoce, por ejemplo, a partir del
documento DE 35 05 440 A1. La posibilidad o utilidad de este tipo de
procedimientos o disposiciones depende en gran medida del estado de
la instalación de encendido del motor de combustión interna
examinado y, de acuerdo con la naturaleza, está excluida desde un
principio en los motores de gasoil. A su vez, en los motores de
gasoil se ha dado a conocer, por ejemplo, por medio del documento
US-PS 4.173.896, la utilización de un transmisor de
fijación por clic que puede fijarse de forma relativamente sencilla
a un conducto de inyección para allí registrar, desde fuera y sin
abrir el conducto, una señal de inyección y permitir, a partir de su
retorno periódico, la determinación del número de revoluciones en
una unidad de valoración correspondiente. En este caso, es
especialmente desventajosa la limitación a los motores de gasoil con
sistemas de inyección convencionales (es decir, a motores con
conducto de inyección libremente accesible), así como la necesidad
de poder trabajar de la forma concreta más diversa, en el espacio de
motor de los más diversos vehículos.
Por ejemplo, a partir de los documentos DE 26 48
382 A1 o EP 0 315 357 A1 o EP 0 408 877 A1 se han dado a conocer
otras disposiciones o procedimientos del tipo anteriormente
mencionado, los cuales intentan evitar las desventajas anteriormente
descritas dado que para determinar el número de revoluciones se
utiliza la ondulación residual de la tensión del sistema de
alimentación eléctrica del vehículo que resulta del funcionamiento
del dínamo del motor de combustión interna. Todos estos intentos
luchan contra la dificultad de que los fabricantes de los motores o
vehículos intentan todo lo posible para mantener lo más reducida
posible la ondulación residual de la tensión de la alimentación
eléctrica del vehículo no deseada por diferentes aspectos (véase,
por ejemplo, el documento DE
43 14 056 A1). Además, en estas disposiciones y procedimientos se requiere, de cualquier forma, una medición de referencia o de calibración, para determinar la relación de transmisión, por lo general desconocida y también sujeta a diferentes perturbaciones (por ejemplo, resbalamiento de la correa), del número de revoluciones del motor de combustión interna respecto a la frecuencia regulable de sucesión de las señales de la ondulación residual. Además, la cautivadora posibilidad, que se presenta de forma sencilla, de colocar el verdadero sensor del número de revoluciones en forma de un contacto eléctrico de clavija no está aceptada de forma general, por ejemplo, para el encendedor de cigarrillos del vehículo, puesto que no rara vez se ha fundido el correspondiente dispositivo de seguridad eléctrico del vehículo, o se han filtrado las conexiones de la alimentación eléctrica del vehículo de forma especial para alcanzar la compatibilidad electromagnética (CEM).
43 14 056 A1). Además, en estas disposiciones y procedimientos se requiere, de cualquier forma, una medición de referencia o de calibración, para determinar la relación de transmisión, por lo general desconocida y también sujeta a diferentes perturbaciones (por ejemplo, resbalamiento de la correa), del número de revoluciones del motor de combustión interna respecto a la frecuencia regulable de sucesión de las señales de la ondulación residual. Además, la cautivadora posibilidad, que se presenta de forma sencilla, de colocar el verdadero sensor del número de revoluciones en forma de un contacto eléctrico de clavija no está aceptada de forma general, por ejemplo, para el encendedor de cigarrillos del vehículo, puesto que no rara vez se ha fundido el correspondiente dispositivo de seguridad eléctrico del vehículo, o se han filtrado las conexiones de la alimentación eléctrica del vehículo de forma especial para alcanzar la compatibilidad electromagnética (CEM).
A partir de, por ejemplo, los documentos DE 44 40
999 A1, US-PS 4.452.079, US-PS
3.289.077, EP 701 134 A1, EP 0 724 159 A1 y otros documentos
similares, se conocen procedimientos y dispositivos del tipo
mencionado al principio en los que, para determinar el número de
revoluciones, se aprovecha la condición de que un motor de
combustión interna que está en funcionamiento, de acuerdo con la
periodicidad del ciclo funcional de las piezas móviles, emite
correspondientes señales acústicas periódicas estrechamente
vinculadas con el número de revoluciones, a partir de las cuales
puede calcularse, por medio de análisis de señales apropiados, el
número de revoluciones o una magnitud de medida para ello. La
dificultad en la aplicación de estos procedimientos y dispositivos
conocidos siempre radica principalmente en que las señales acústicas
del motor de combustión interna que está en funcionamiento, captadas
por un micrófono como ruido aéreo o por medio de un captador de
vibraciones como ruido estructural, presentan muchas partes de la
señal no características superpuestas a la información periódica del
número de revoluciones, las cuales, en relación con las influencias
de la colocación del captador del ruido y similares en todos los
planteamientos conocidos hasta el momento, prácticamente sólo
permiten una determinación útil y significativa del número de
revoluciones durante el funcionamiento estacionario del motor de
combustión interna. Sin embargo, puesto que, por ejemplo, en
relación con los actuales exámenes relativos a los gases de escape,
la mayoría de las veces ya prescritos por ley, en los motores de
combustión interna incorporados en los vehículos como unidades de
accionamiento, también están prescritas o son necesarias mediciones
durante el funcionamiento dinámico, durante la marcha acelerada del
motor de combustión interna, hasta el momento no pueden emplearse de
forma general las disposiciones o procedimientos conocidos con
valoración de las señales de ruido del motor de combustión interna
para la determinación del número de revoluciones.
Considerando las dificultades anteriormente
mencionadas, ya se ha propuesto, por ejemplo, según los documentos
ya citados EP 701 134 A1 o DE 44 31 720 C1, realizar una medición
del número de revoluciones durante la marcha en vacío de un motor de
combustión interna que se va a examinar, por medio de la valoración
de señales de ruido registradas en el motor de combustión interna y,
después, utilizar el resultado de esta medición realizada durante el
funcionamiento estacionario para calibrar la medición real del
número de revoluciones, que tiene lugar en otro régimen de
revoluciones, valorando las fluctuaciones de la tensión de
alimentación eléctrica del vehículo. Para esta medición acústica de
calibración, se consultan varias líneas espectrales características
en el intervalo de frecuencias de la señal acústica registrada para
verificar el número de revoluciones buscado, con lo que el número de
revoluciones absoluto para éste permite determinar un punto de
funcionamiento estacionario, bajo cuya consideración luego puede
calibrarse el número relativo de revoluciones que puede determinarse
por medio de las fluctuaciones de la tensión de la alimentación
eléctrica del vehículo.
La desventaja esencial de los métodos mencionados
en último lugar para la valoración de señales de ruido del motor de
combustión interna consiste, hasta el momento, en que las mediciones
en el funcionamiento dinámico (para la libre aceleración a plena
marcha desde el número de revoluciones de marcha en vacío al máximo
número de revoluciones, los modernos motores de los vehículos
requieren normalmente intervalos de tiempo inferiores a un segundo)
no son significativamente posibles o conducen habitualmente a
resultados falsos e inestables.
Es tarea de la invención evitar las desventajas
mencionadas de las disposiciones y procedimientos conocidos y,
especialmente, poner a disposición un procedimiento sencillo y que
pueda emplearse de forma general, así como un dispositivo del tipo
mencionado al principio, con los cuales, también durante el
funcionamiento de medición en gran medida dinámico, sean posibles
determinaciones del número de revoluciones absoluto sin un costoso
trabajo preliminar en el motor de combustión interna que se va a
examinar.
En el caso de un procedimiento del tipo
mencionado al principio, esta tarea se soluciona, según la presente
invención, mediante una estimación grosera del correspondiente
número de revoluciones del motor de combustión interna y mediante la
determinación de un factor (k(t)) a partir del número de
revoluciones estimado y del número conocido de ciclos del motor de
combustión interna, mediante la determinación de una magnitud a
aproximadamente proporcional al ángulo de calaje de la manivela a
partir de la relación delta_a = k(t)*delta_t o da =
k(t)*dt, mediante la valoración por análisis de las señales
de la señal (u(t)) con ayuda o sobre la base de la magnitud a
y mediante la determinación de la magnitud de medida para el numero
(n) de revoluciones a partir del resultado de la valoración por
análisis de las señales de la señal (u(t)).
El dispositivo según la invención se caracteriza,
de forma correspondiente, por una unidad de estimación que está en
conexión con el dispositivo de valoración para la estimación grosera
del número de revoluciones correspondiente del motor de combustión
interna y para la determinación de un factor (k(t)) a partir
del número de revoluciones estimado y del número conocido de ciclos
del motor de combustión interna, y porque el dispositivo de
valoración presenta una unidad de transformación para la
determinación de una magnitud a aproximadamente proporcional al
ángulo de calaje de la manivela a partir de la relación delta_a =
k(t)*delta_t o da = k(t)*dt, y para la valoración, por
análisis de las señales, de la señal (u(t)) con ayuda o sobre
la base de la magnitud a para examinar la señal (u(t)) de
medida proporcionada por el sensor acústico en función del tiempo
sobre la base de la magnitud (a) aproximadamente proporcional al
ángulo de calaje de la manivela, y determina una magnitud de medida
para el número (n) de revoluciones a partir del resultado de la
valoración por análisis de las señales de la señal
(u(t)).
La presente invención también parte de la
reflexión de que los procedimientos y disposiciones conocidos hasta
el momento para la determinación del número de revoluciones en los
motores de combustión interna, al valorar las señales de ruido del
motor de combustión interna, fundamentalmente por ello no son
apropiados para mediciones dinámicas, porque emplean procedimientos
por análisis de las señales que sólo son apropiados para señales
estacionarias, y / o porque se utiliza este tipo de autosíncronos en
los que, en el funcionamiento de medición dinámico, de acuerdo con
la naturaleza, siempre se emplean algoritmos de búsqueda y
corrección que van retrasados para las determinaciones individuales
del número de revoluciones. De forma correspondiente, según la
presente invención, se sobreviene a un tipo de "estrategia hacia
delante" en la que se valoran conjuntamente dos características
de medición presentes al mismo tiempo para el número de revoluciones
desconocido, una de ellas para la estimación grosera de un número de
revoluciones auxiliar para la transformación respecto al eje de
tiempo, la otra para la determinación real por análisis de las
señales del número de revoluciones sobre la base del eje
transformado.
Todos los métodos conocidos de análisis de las
señales y que sobrevienen en las señales de ruido registradas del
motor de combustión interna (aquí, y en lo sucesivo, es en gran
medida igual si se trata de ruido aéreo registrado de forma acústica
o ruido estructural registrado directamente en el motor de
combustión interna por medio de elementos sensores de las
oscilaciones), por ejemplo, el análisis de Fourier, el Cepstrum,
funciones de autocorrelación, o similares, se basan en la necesaria
suposición de que las señales que se van a analizar son
estacionarias en la ventana de valoración o, como mínimo, poseen
allí una alta proporción de señal estacionaria. Sin embargo, el
espectro de excitación de un motor de combustión interna libremente
acelerado cambia de forma muy rápida, de manera que los métodos
tradicionales de análisis de las señales con una base temporal no
están en condiciones de analizar sin lugar a dudas, de forma
suficientemente rápida o precisa, un estado de excitación de este
tipo, porque éste cambia drásticamente dentro de una ventana de
valoración (normalmente, más o menos 0,05 a 1 segundo, según los
requisitos de precisión). Por tanto, según la presente invención,
primero se determina una magnitud auxiliar, la cual, en principio,
sólo debe mantener una relación aproximada con el número de
revoluciones correspondiente, debiendo ser, asimismo, dicha relación
no lineal y / o no debiendo estar sujeta a fallos y,
preferiblemente, debiendo ser, de forma lógica, aproximadamente
proporcional al número de revoluciones y fácilmente determinable,
además de, no obstante, poco crítica. Como magnitudes auxiliares de
este tipo se tienen en cuenta muchas magnitudes que pueden
determinarse en el motor o en el vehículo con características que
dependen del número de revoluciones, como puede reconocer sin
dificultades el experto y seleccionar de forma adaptada para una
determinada aplicación. Entre otras, pueden ser magnitudes
neumáticas (por ejemplo, la presión de la carcasa de la manivela),
hidráulicas (por ejemplo, de la alimentación del aceite lubricante)
o también eléctricas (por ejemplo, de la instalación eléctrica del
vehículo). Es ventajosa, por ejemplo, la presión dinámica en el tubo
de escape, puesto que ésta, por ejemplo, en los aparatos de medición
de gases de escape mencionados al principio, puede medirse
adicionalmente con facilidad. También se tiene en cuenta, por
ejemplo, el nivel de ruido registrado de un micrófono de ruido aéreo
dispuesto en, junto a o fuera del vehículo, en la proximidad del
motor de combustión interna o de su tubo de escape. En una
configuración preferida de la invención, se ha recurrido
directamente a una magnitud de nivel de la señal registrada del
ruido estructural como dicha magnitud auxiliar groseramente
proporcional al número de revoluciones. Para ello, en un
procedimiento de calibración puede requerírsele al personal de
servicio que ponga en marcha el motor de forma estacionaria en, como
mínimo, dos números altos diferentes de revoluciones,
preferiblemente, en la marcha en vacío (intervalo de espera 350 a
1200 r.p.m.) y en la marcha en vacío alta (intervalo de espera 1500
a 6000 r.p.m.). Se ha demostrado que por medio de, por ejemplo, los
conocidos análisis de Cepstrum, con una ventana de valoración de
aproximadamente 1,5 segundos, es posible, con ello, una valoración
segura del número estacionario de revoluciones del motor en todos
los números de revoluciones estacionarios. A este respecto es
especialmente ventajoso el que para ello no sea necesario conocer o
introducir también el número de cilindros de los motores de
combustión interna examinados- sólo debe conocerse o introducirse el
proceso de trabajo del motor de combustión interna (2 o 4 ciclos).
El análisis Cepstrum muestra su señal más alta normalmente en la
duración del periodo de un ciclo funcional. El resultado de este
proceso de calibración también proporciona, como mínimo, dos parejas
de valores para el número de revoluciones y para la potencia
acústica (o una medida de nivel especial apropiada). Con ello pueden
determinarse los parámetros de calibración necesarios y puede
realizarse de forma segura la posterior valoración, según la
invención, también para las secciones de números de revoluciones no
estacionarios. Naturalmente, también es posible que, para
determinados motores o vehículos, y para un montaje correspondiente
de los sensores, ya se conozcan los parámetros de calibración
necesarios a partir de mediciones previas y que se almacenen y, por
tanto, no tengan que determinarse nuevamente cada vez.
Entonces, para la posterior valoración, la señal
de medición determinada en función del tiempo, la cual no puede
determinarse en el funcionamiento dinámico de forma
correspondientemente segura con los métodos mencionados según el
estado de la técnica, se examina con ayuda del factor determinado
mediante la estimación del número de revoluciones basándose en la
magnitud determinada con ello aproximadamente proporcional al ángulo
de calaje de la manivela y, con ello, también estable, de acuerdo
con la naturaleza, en una fase de aceleración o casi sincrónica con
el motor, para la cual, en la configuración preferida de la
invención, la señal de medición determinada en función del tiempo,
se transforma durante el examen, por medio del factor (k), en una
trayectoria de señal dependiente del ángulo de calaje de la manivela
y, con ello, aproximadamente independiente del número de
revoluciones, y esta trayectoria se emplea entonces para determinar
la magnitud de medida para el número de revoluciones por medio de un
examen que se basa en la magnitud aproximadamente proporcional al
ángulo de calaje de la manivela. Los métodos de examen o análisis
corresponden esencialmente a los empleados o conocidos para tareas
similares, aunque, en este caso, como base para el examen se utiliza
la magnitud estimada proporcional al ángulo de calaje de la
manivela, en lugar del tiempo.
Según otra configuración de la invención, también
puede estar previsto que la señal de medición determinada en función
del tiempo se examine con ayuda de un procedimiento de análisis de
las señales que se basa en la magnitud aproximadamente proporcional
al ángulo de calaje de la manivela, con lo que el procedimiento de
análisis utiliza el factor (k) mencionado, determinado a partir del
número de revoluciones estimado, para la transformación del eje
temporal en la magnitud aproximadamente proporcional al ángulo de
calaje de la manivela y, a partir del resultado del examen obtenido
de esta manera, se determina la magnitud de medida para el número de
revoluciones.
En un caso, también se examina la señal
previamente transformada en función del ángulo de calaje de la
manivela con métodos correspondientes de análisis de las señales. En
otro caso, la transformación del eje temporal en función de la
magnitud aproximadamente proporcional al ángulo de calaje de la
manivela se incorpora, de hecho, en los métodos para el análisis de
las señales. Ambos proporcionan, en el efecto final, el examen
pretendido, también adecuado para usos altamente dinámicos, de la
señal de medición determinada básicamente en función del tiempo
basándose en la magnitud aproximadamente proporcional al ángulo de
calaje de la manivela.
Como ya se ha mencionado, para la estimación del
correspondiente número de revoluciones, en el procedimiento según la
invención puede utilizarse una relación calibrada entre la medida de
la intensidad del ruido detectado y el número de revoluciones
determinado por análisis de las señales, con lo que,
preferiblemente, esta calibración se realiza como mínimo con dos
números de revoluciones estacionarios antes de llevar a cabo la
medición. Existe una pluralidad de medidas de intensidad conocidas
para la señal de ruido. Junto al nivel de ruido definido en la
literatura, con diferentes valoraciones de frecuencia definidas,
también se conocen niveles de ruido con valoraciones de frecuencia
especiales, con lo que debe tenerse en cuenta que ya se proporciona
un filtrado por medio del paso de frecuencia del sensor acústico
empleado junto con amplificadores previos y por medio del filtro
antisolape. Sin embargo, también pueden expresarse como medidas de
intensidad, en un sentido generalizado, por ejemplo, los resultados
de los detectores de valores pico con constante de tiempo de
relajación predeterminadas o envolventes de la trayectoria de la
señal calculadas con ayuda de algoritmos conocidos.
Las magnitudes de medida calculadas para números
de revoluciones ya determinados pueden utilizarse, según otra
configuración especialmente preferida de la invención, para el
seguimiento o la mejora del parámetro de calibración para
determinaciones subsiguientes. En este caso no se trata, como se
mencionó anteriormente, de posteriores correcciones de los
resultados individuales de la medición o de la proyección de los
actuales valores de medición en el futuro, lo que, según la
experiencia, en el funcionamiento dinámico siempre conduce a
imprecisiones o inexactitudes sobre el eje temporal y, posiblemente,
a inestabilidades de las indicaciones de medición, sino que se trata
de mejoras adaptativas de los parámetros de calibración que no se
hacen perceptibles directamente en el punto de medición
correspondiente, sino sólo en conjunto por medio de una mejora de la
valoración, sobre todo, en relación con la precisión de la medición,
la seguridad de la medición y la cuota de éxito también en el caso
de números de revoluciones no estacionarios.
En otra configuración preferida de la invención
puede estar previsto que para la determinación del pico de señal,
significativo para la determinación del número de revoluciones, en
la trayectoria que resulta del análisis de señales, una función de
ponderación se extienda por un intervalo de búsqueda alrededor del
valor ideal de las abscisas, preferiblemente en el intervalo entre
0,5 veces y 2 veces el valor ideal. Procedimientos diferentes de los
mencionados anteriormente por análisis de las señales proporcionan
como resultado una trayectoria con varios valores máximos o picos
relativos. Debido a diferentes influencias, la situación del valor
máximo absoluto no siempre es significativa para determinar el
número de revoluciones. Por ejemplo, junto a las diferentes
fracciones de perturbación, a menudo se encuentra un valor máximo
absoluto en o cerca del valor nulo de las abscisas, que tiene mucho
que ver con el número de revoluciones del motor como frecuencia u
orden en el espectro, o como duración de periodo o ángulo de calaje
de la manivela en el análisis cepstral o en la autocorrelación.
Por tanto, según la invención, la búsqueda del
pico significativo en la trayectoria resultante debe estar
respaldada por el empleo de una función de ponderación: deben
reforzarse la trayectoria y sus valores máximos dentro de un
intervalo de búsqueda y de probabilidad de la abscisa alrededor del
valor ideal y, fuera de este intervalo, deben suavizarse. De este
modo se pone de relieve el pico verdaderamente significativo
respecto a otros picos. Como consecuencia de la transformación
respecto al el eje temporal según la invención, es ventajoso en este
caso que el intervalo de búsqueda y de probabilidad, pueda
extenderse, independientemente del número de revoluciones
correspondiente, siempre en el mismo intervalo de la abscisa, y que
no tenga que seguirse el número de revoluciones posiblemente
constante y que cambia rápidamente. Un periodo del ciclo funcional
dura siempre, en cada motor, exactamente un ciclo: esto es, en el
motor de 2 ciclos, un giro, y en el motor de 4 ciclos, dos giros
completos del cigüeñal, y esto se corresponde como valor inverso del
periodo de una disposición 1 de la manivela en el motor de 2 ciclos
y 0,5 en el motor de 4 ciclos.
En cada trayectoria resultante del análisis de
señales, basada en la magnitud aproximadamente proporcional al
ángulo de encaje del cigüeñal, también existe un valor ideal de las
abscisas en el que se va a encontrar el pico significativo para
determinar el número de revoluciones, si el número de revoluciones
auxiliar de referencia coincide con el verdadero número de
revoluciones, lo que representa el caso ideal. Por tanto, se ha
acreditado una función de ponderación que se extiende en el
intervalo de búsqueda, la cual refuerza especialmente el intervalo
alrededor del valor ideal y se extiende de forma ventajosa entre 0,5
veces y 2 veces este valor ideal.
Entonces, si el pico significativo en lugar de
situarse en el valor ideal de, por ejemplo, 1, se encuentra a, por
ejemplo, 0,8, entonces los números de revoluciones auxiliares
empleados en el medio están equivocadas un 20%. Para determinar el
verdadero número n de revoluciones, a partir de los valores del
número de revoluciones auxiliar llegados al análisis de las señales,
o el factor (k), por medio de la formación de los valores medios, se
forma un número de revoluciones auxiliar de referencia, o un factor
(k) de referencia, y se corrige justo la desviación registrada del
valor ideal.
Como criterio para la determinación del pico
significativo en la trayectoria resultante también puede tomarse, en
el caso más simple, el pico más alto en el entorno del valor ideal
de la abscisa. Una suavización mejorada de perturbaciones
eventualmente presentes se consigue empleando la función de
ponderación anteriormente mencionada, tomándose, por ejemplo, el
pico ponderado más alto como pico significativo.
No obstante, según otra configuración preferida
de la invención, también puede estar previsto que para determinar el
pico de señal, significativo para la determinación del número de
revoluciones, en la trayectoria resultante del análisis de señales
basándose en la magnitud aproximadamente proporcional del ángulo de
calaje de la manivela para el máximo pico de señal determinado en el
intervalo de búsqueda se forma una medida de seguridad y se toma el
pico con la máxima seguridad atribuida como pico significativo. Esta
forma de proceder consigue que los picos robustos, pero también
atribuidos como inseguros, de perturbaciones eventualmente presentes
no se consulten erróneamente para determinar el número de
revoluciones. A este respecto, puede partirse tanto de trayectorias
resultantes no ponderadas, como también, preferiblemente, de
trayectorias ponderadas.
En otra configuración de la invención, también
puede estar previsto que se forme y se compruebe, en cada caso, una
medida de seguridad para el número de revoluciones determinado y
que, en un valor de la medida de seguridad fuera de un intervalo de
tolerancia que puede determinarse previamente, se valore como no
significativa la determinación individual correspondiente del número
de revoluciones y / o que se indique de forma correspondiente al
personal que realiza la determinación del número de revoluciones,
por ejemplo, por medio de una señal luminosa en el cabezal sensor o
en el aparato. Con ello puede quedar excluido el que se valore o
indique como resultado de medida significativo, de acuerdo con las
experiencias proporcionadas, valores que han sido atribuidos como
inseguros y / o que anteriormente eran verdaderos del número de
revoluciones determinado. Además, con ello, el personal de servicio
puede darse cuenta de que, posiblemente, debería cambiarse el punto
de la detección del ruido.
Como medida de seguridad más simple puede tomarse
directamente la desviación del valor de la abscisa, indicado como
significativo, respecto del valor ideal. En el caso de una
desviación demasiado grande, puede, por consiguiente, valorarse como
no significativo el número de revoluciones que se obtiene y / o
indicarse de forma correspondiente al personal que lleva a cabo la
determinación del número de revoluciones.
Además de esta comprobación más bien grosera del
carácter significativo, también puede estar prevista otra que valora
como medida de seguridad preferida un tipo de relación
señal-a-ruido en la trayectoria
resultante del análisis de las señales. Para ello se dispone una
recta de regresión que pasa por todos los valores de la trayectoria
resultante del análisis de las señales que se encuentran en el
intervalo de búsqueda y de probabilidad y se toma como valor de
seguridad de un pico hallado y, con ello, de un valor
correspondiente del número de revoluciones, la altura del pico
respecto a la altura del pico máximo absoluto en el intervalo de
búsqueda y probabilidad, la cual supera el valor de las rectas de
regresión en este punto. Entonces un valor del número de
revoluciones se considera "seguro" si la medida de seguridad
del pico correspondiente se sitúa dentro de una franja de tolerancia
o presenta un valor mínimo.
En el caso de la determinación no significativa
del número de revoluciones, puede estar previsto finalmente que el
número de revoluciones groseramente estimado se emita como tal, con
lo que, de acuerdo con la naturaleza, debería darse ha conocer esta
circunstancia al personal de servicio de forma que salte a la vista,
para que éste pueda conseguir remedios eventuales para la causa de
esta imposibilidad de determinación de un número de revoluciones
significativo.
Según la invención también está previsto que se
determine de forma continua una característica (L) de una señal
registrada en el motor de combustión interna, preferiblemente de la
propia señal (u(t)) de medición, que a partir de esta
característica (L), con ayuda de parámetros (P), se determine de
forma aproximada un factor (k) caracterizador de la frecuencia
básica del motor de combustión interna, que con ayuda de este factor
(k) se transformen las diferencias (\Deltat) de la base (t) de
tiempo en las diferencias (\Deltaa) de una magnitud (a)
dependiente del ángulo de calaje de la manivela, que el análisis de
la señal (u(t)) de medición para la determinación de una
magnitud (E) resultante significativa para el número (n) de
revoluciones del motor de combustión interna se realice sobre la
base de esta magnitud (a), que se determine un factor (K) de
referencia a partir de los valores del factor (k) empleados para
determinar la magnitud (E) resultante, y que la magnitud de medida
para el número (n) de revoluciones del motor de combustión interna
se calcule a partir de la magnitud (E) de medida referida a la base
(a) con ayuda del factor (K) de referencia correspondiente. El
factor (k) para la transformación del eje temporal también es
proporcional a un valor de estimación grosero del número de
revoluciones correspondiente del motor de combustión interna. Con
ello tiene el significado de un número de revoluciones auxiliar que
debe ser absolutamente impreciso aunque reproduce de forma
cualitativamente correcta la trayectoria dinámica del número de
revoluciones.
En el caso de una representación analítica o para
una realización electrónica análoga, el factor (k) se consideraría y
se emplearía como proporcional a la aproximación del cociente
(da/dt) diferencial correspondiente de la trayectoria continua de la
magnitud (a) aproximadamente proporcional al ángulo de calaje de la
manivela sobre el tiempo (t). Para la realización digital -
electrónica preferida, por ejemplo, con un procesador de señales y
un software correspondiente, el factor (k) es proporcional a la
aproximación del cociente (\Deltaa/\Deltat) correspondiente de
las diferencias y, por tanto, se emplea para la conversión, de forma
aproximada, de los intervalos (\Deltat) de tiempo discretos en los
intervalos (\Deltaa) discretos de la magnitud (a) y para realizar
el verdadero análisis de las señales.
Puesto que la magnitud (E) resultante del
verdadero análisis de las señales se forma sobre la base de la
magnitud (a), necesita también una transformación inversa en el
dominio temporal. Entonces el tiempo representa la base de la
información del número de revoluciones. Con este objetivo, a partir
de los valores del factor (k) empleados para la determinación de la
magnitud (E) resultante se calcula un factor (K) de referencia, con
cuya ayuda se convierte el resultado referido al ángulo de calaje
de la manivela en un resultado referido al tiempo, concretamente, el
número de revoluciones. El factor (K) de referencia tiene la misma
dimensión que el factor (k) y, por ejemplo, en el caso del análisis
espectral o cepstral, es el valor medio de la trayectoria del factor
(k) empleada para el análisis en el intervalo de valoración. Por
ello, el factor (K) de referencia tiene el significado de un número
de revoluciones medio auxiliar.
Para determinar la magnitud de medida para el
número de revoluciones se realiza, en la configuración preferida de
la invención, un análisis cepstral de la trayectoria correspondiente
de la señal, con lo que el valor de la abscisa del pico de señal más
alto, el cual se dispone en el entorno de un periodo del ciclo
funcional del motor de combustión interna, se emplea en el análisis
cepstral como magnitud de corrección para la determinación del
número de revoluciones real a partir del número de revoluciones
estimado. A partir de libros de texto y a partir de la literatura
científico-técnica se conocen muchos procedimientos
por análisis de las señales con una base temporal, cuyos resultados
representan medidas que en parte se muestran muy diferentes para la
caracterización de la periodicidad de una señal. Estos resultados
pueden convertirse, no obstante, en una medida del número de
revoluciones, en tanto que la señal está asignada a una máquina
giratoria. Ejemplos de ello son los siguientes:
- \bullet
- Consulta de los valores umbral (activadores) para determinar los puntos temporales de la aparición de picos de señales que se presentan de forma periódica y medición de las correspondientes diferencias de tiempo (duración de periodo).
- \bullet
- Igual que el anterior, pero medición de la frecuencia (es decir, frecuencia de la aparición de los picos de señal por unidad de tiempo), por ejemplo, como valor inverso de la duración de periodo.
- \bullet
- Determinar el desplazamiento de tiempo (duración de periodo) en el que la función de autocorrelación de la señal se convierte en un valor máximo y, de esta manera, indica la similitud máxima entre partes de señal desplazadas en el tiempo y que se repiten periódicamente.
- \bullet
- Determinar la frecuencia (es decir, la separación temporal recíproca de partes de señales similares), en la que el espectro de frecuencia, que se obtiene, por ejemplo, con ayuda de una Transformada de Fourier a partir de la señal, tiene el pico más alto y, así, indica la periodicidad más clara en la trayectoria temporal de la señal.
- \bullet
- Determinar la frecuencia transversal (es decir, la separación de frecuencia recíproca de partes espectrales similares, y de periodos básicos de un espectro de frecuencia armónico), en la que el cepstrum, que se obtiene, por ejemplo, a partir de la señal con ayuda de una transformada de Fourier doble, tiene el pico más alto y, de esta manera, indica la periodicidad más clara en el espectro de frecuencia de la señal y, con ello, el periodo básico decisivo de la parte de señal con el espectro de frecuencia armónico más claramente determinado.
En general, estos procedimientos están definidos
en su configuración básica en el dominio temporal y de frecuencia
ampliado al infinito. Sin embargo, también pueden emplearse en
secciones temporales delimitadas, con lo que son importantes las
funciones especiales, por ejemplo, la función Hanning, para ponderar
la trayectoria de la señal en la sección de tiempo o frecuencia que
se va a valorar. Para la aplicación práctica se han dado a conocer
diferentes algoritmos rápidos, por ejemplo, la denominada
Transformada Rápida de Fourier (FFT). Además, también se han dado a
conocer formulaciones recursivas de estos procedimientos o de
procedimientos allegados, por ejemplo, sucesiones de autocorrelación
o la denominada Transformada de Fourier en el Tiempo (FTT) según E.
Terhardt, que permiten un análisis continuo de la señal, en
contraposición a un análisis de forma seccionada.
Además, la Transformada FTT, nombrada en último
lugar, es un procedimiento que también se indica de forma especial
para el análisis de frecuencia de alta resolución temporal. Con este
objetivo, se han dado a conocer, por ejemplo, también la
espectroscopia de corto tiempo de Fourier para el cálculo de los
denominados espectogramas, la distribución de
Wigner-Ville y las diferentes variantes del análisis
de Wavelet.
Ninguno de estos procedimientos conocidos,
representados según una base temporal, proporciona, en el
funcionamiento dinámico - transitorio de un motor de combustión
interna, resultados satisfactorios. Únicamente la transformación
según la invención en una base proporcional al ángulo aproximado de
calaje de la manivela hace que sea útil su aplicación en el
funcionamiento estacionario y en el transitorio. Y, a este respecto,
se ha puesto de relieve que el análisis cepstral proporciona
resultados especialmente buenos.
Por cepstrum se entiende, según la definición
(véase, por ejemplo, B.C. Günther, K.-H. Hansen, I. Veit: Technische
Akustik. Kontakt + Studium, tomo 18, Technische Akademie Esslingen,
Ed. W. J. Bartz, Léxica-Verlage 7031 Grafenhau
1/Württenberg, 1978) la Transformada Inversa de Fourier al cuadrado
del espectro de potencia en escala logarítmica.
IF^{-1}
(IglF(u)I^{2})I^{2}
A ello se llega sometiendo la señal u a una
primera transformada F de Fourier y formando el espectro al cuadrado
de la cantidad IF(u)I^{2}, a éste se le aplica un
logaritmo y en una segunda transformada de Fourier se forma la
transformada inversa de Fourier F^{-1}, obteniéndose el cepstrum
de su cuadrado. Si la variable de la función de la señal u es el
tiempo, entonces la variable de la función del espectro obtenido
tras la primera transformada de Fourier tiene la dimensión de una
frecuencia, y la variable de la función del cepstrum, nuevamente la
dimensión de un tiempo que lleva el nombre artístico Quefrenz. La
Quefrenz indica el número de periodos espectrales por unidad de
frecuencia (hertzios).
Si el análisis cepstral se realiza basándose en
el ángulo de calaje de la manivela, o sobre la base de una magnitud
proporcional a ello, por ejemplo, el número de ciclos, entonces la
variable de la función del espectro tiene el número de orden de la
dimensión (es decir, el número de periodos por giro, o ciclo) y la
variable de función del cepstrum tiene a su vez la dimensión de un
ángulo de calaje de la manivela, o de un número de ciclos.
También se han dado a conocer variantes del
cepstrum en las que, por ejemplo, el espectro de cantidad se eleva a
potencias diferentes de 2, y / o en las que se propone, en lugar de
la aplicación de logaritmos, otras valoraciones lineales o no
lineales de los componentes espectrales, y / o en las que en vez de
realizarse la transformada de Fourier inversa, se realiza la
transformada de Fourier directa, y / o se eleva la cantidad
resultante a una potencia diferente de 2. A este tipo de variantes
del análisis cepstral debe aludirse aquí bajo la denominación común
de análisis de cepstral.
Ya es conocida la aplicación del análisis
cepstral basado en el tiempo para la determinación de la frecuencia
básica o del número de revoluciones, aunque sólo para señales con
una alta proporción de señal estacionaria en la ventana de
valoración. Por ejemplo, en la bibliografía anteriormente
mencionada, en la página 166, imagen 8.3, también se muestra,
mediante un ejemplo basado en el tiempo, la particularidad del
análisis cepstral de que concretamente la oscilación fundamental de
la señal examinada en el análisis cepstral se manifiesta como pico
configurado de forma pronunciada en la duración de periodo de la
oscilación fundamental.
En otra configuración del dispositivo según la
invención ya mencionado anteriormente, puede estar previsto que la
unidad de estimación presente una unidad de medición de la
intensidad que determina una medida de la intensidad a partir de la
señal del sensor acústico para determinar el factor k, con lo que
tanto el dispositivo de valoración como también la unidad de
transformación, la unidad de estimación y la unidad de medición de
la intensidad pueden realizarse tanto de acuerdo con el hardware
como de acuerdo con el software.
Según otra configuración preferida de la
invención, un dispositivo para la realización del procedimiento
según la invención está formado de tal manera que la unidad de
salida conectada con la unidad de valoración presenta elementos para
indicar una determinación no significativa del número de
revoluciones, y / o para solicitar el cambio del punto de detección
del ruido, y / o para indicar que sólo se transmita el número de
revoluciones estimado, lo que facilita mucho el funcionamiento
normal con un dispositivo de este tipo.
En otra configuración de la invención está
prevista una unidad de control que controla todo el proceso de
valoración y calibración de un desarrollo de medición, que,
preferiblemente, también determina automáticamente las señales de
medición y las condiciones de funcionamiento del motor de combustión
interna apropiadas para la determinación y mejora de los parámetros
(P) de calibración. Con ello, el usuario no tiene que mantener
ningún diálogo especial con el dispositivo de medición o debe
respetar un determinado desarrollo en el funcionamiento del motor.
Debido a la secuencia de valores determinada en la unidad de
estimación y en la unidad de valoración para la medida de la
intensidad, el número de revoluciones auxiliar, el número de
revoluciones y la medida de seguridad, la unidad de control
proporciona señales correspondientes a la unidad de valoración y,
preferiblemente también, a la unidad de calibración, de manera que,
por una parte, el usuario siempre está informado por medio de la
correspondiente disposición de medición total o parcial del sistema
y, por otra parte, realiza automáticamente una determinación y
mejora de los parámetros de calibración siempre que sea posible y
útil debido a un número de revoluciones conocido como estacionario y
a una medida de seguridad suficiente.
En la configuración especialmente preferida de la
invención está previsto que el sensor acústico previsto para la
determinación según la invención del número de revoluciones presente
tanto un sensor del ruido aéreo como también un sensor del ruido
estructural. Con ello se le proporciona al usuario la mayor libertad
posible para la colocación del sensor acústico, de modo que entonces
una de las dos fuentes de señales suministra, con gran probabilidad,
una señal útil para determinar el número de revoluciones. Además,
está previsto que la unidad de control controle de forma automática
la intensificación, la combinación, la selección y la asignación de
las señales transmitidas por los dos sensores, dispuestos
preferiblemente en una carcasa común, a una señal auxiliar para la
determinación del número de revoluciones auxiliar y a una señal
principal para la determinación del número de revoluciones. Con ello
queda garantizado que la señal que permite determinar valores del
número de revoluciones con la máxima medida de seguridad, también se
emplea realmente. A este respecto puede ser ventajoso asignar la
señal principal y la señal auxiliar a las dos fuentes de señales
diferentes, o especialmente también generar una señal combinada a
partir de las dos señales llevadas a aproximadamente el mismo nivel
y utilizarlas para la determinación del número de revoluciones según
la invención.
La invención se explica detalladamente a
continuación mediante los diagramas y ejemplos de realización
representados de forma esquemática en el dibujo.
La figura 1 muestra el organigrama de un proceso
preferido de valoración y calibración.
La figura 2 muestra una señal medida del ruido
del motor en la marcha acelerada y explica el cálculo de la medida
(L) de la intensidad y del número (n_L) de revoluciones
auxiliar.
La figura 3 explica, mediante una señal
sintetizada, la determinación de un número de revoluciones
estacionario con ayuda del análisis espectral y cepstral basado en
el tiempo.
La figura 4 demuestra el fallo del procedimiento
indicado en la figura 3 en el caso de una modificación del número de
revoluciones similar al de la marcha acelerada.
La figura 5 explica la aplicación de la invención
en la señal de marcha acelerada mostrada en la figura 4.
La figura 6 muestra esquemáticamente un
dispositivo según la invención.
En una realización preferida, se coloca un sensor
del ruido estructural con una peana magnética en un componente
adecuado del motor o vehículo. Como punto de colocación se han
acreditado, entre otros, tornillos de culata, ojetes de montaje del
motor, bloques del motor, tornillos de drenaje del aceite, el chasis
del vehículo, etc. Aunque el ruido aéreo registrado con un micrófono
en la proximidad del motor o del vehículo también permite determinar
el número de revoluciones según el mismo procedimiento y con
resultados similarmente buenos a los del ruido estructural, como han
mostrado los ensayos. Por tanto, también se ha pensado en un
dispositivo de medición en el que hay tanto un sensor del ruido
estructural, como también un sensor del ruido aéreo, en el que o
bien se selecciona la señal de medición que sea mejor en cada caso o
en el que las dos señales se adaptan entre sí en nivel y, a partir
de ello, se forma una señal combinada y se recurre a ella para
determinar el número de revoluciones.
La señal de medición registrada también por como
mínimo un sensor acústico junto con el amplificador previo se
alimenta a un filtro antisolape (frecuencia de corte entre 5 y 20
kHz) y a un digitalizador (velocidad de muestreo mínima de dos veces
la frecuencia de corte del filtro antisolape). La señal mostrada de
forma digital se procesa posteriormente en un ordenador o procesador
de señales.
La figura 1 muestra el desarrollo de un proceso
preferido de valoración y calibración en una medición típica. En el
bucle 1 principal, el sistema de medición presenta que el personal
de servicio sigue la observación indicada y coloca el sensor en una
posición adecuada. Tan pronto como y en la medida en que está
disponible una señal de medición con amplitud suficiente, pueden
procesarse los núcleos de bucles (2 a 8); de lo contrario, se
finaliza la medición y puede comenzar una nueva.
Para comenzar la medición, en el bucle 2, el
sistema espera a que el motor trabaje de forma estacionaria en la
marcha en vacío inferior. Para el estado estacionario conocido con
la suficiente constancia de la medida de intensidad determinada de
forma continua, en el bloque 3 se realiza el procedimiento según la
invención para determinar el número de revoluciones, con ayuda de un
valor de estimación grosero predeterminado para el número de
revoluciones del motor (por ejemplo, 660 1/min). El número de
revoluciones determinado de esta manera se considera entonces fiable
si una medida de seguridad anteriormente descrita, por ejemplo, la
altura relativa del pico determinante en el cepstrum, es
suficientemente alta, por ejemplo, 80%. Este número de revoluciones
y el valor correspondiente de la medida de la intensidad forman un
primer par de valores para la calibración de la relación entre el
número de revoluciones y la medida de la intensidad.
En el bloque 4 se le indica al usuario la
finalización con éxito del bloque 3 y, con ello, la colocación
apropiada del sensor, junto con el número de revoluciones
determinado.
En el bucle 5 y en el bloque 6, el sistema espera
un segundo punto de funcionamiento estacionario del motor en la
marcha en vacío elevada. De esta manera, igual que en el bucle 2 y
en el bloque 3, para el estado estacionario y con ayuda de un
segundo valor de estimación grosero predeterminado para el número de
revoluciones del motor (por ejemplo, 3000 1/min), se determina un
segundo par de valores fiable para el número de revoluciones y la
medida de la intensidad.
Además del desarrollo preferido, y mostrado en la
figura 1, en el caso de otros números de revoluciones estacionarios
podrían determinarse otros pares de valores para la calibración de
la determinación del número de revoluciones auxiliar, con lo que ya
puede utilizarse el número de revoluciones auxiliar, que puede
determinarse por interpolación lineal con ayuda de los dos primeros
pares de valores. En cuanto se presenten otros pares de valores,
podría conseguirse con ello un aumento en la precisión de la
estimación, por ejemplo, mediante la formulación de un polinomio de
comparación de mayor orden. Naturalmente, también es posible, en el
caso de números de revoluciones estacionarios, realizar la
determinación del número de revoluciones sobre una base temporal, es
decir, sin la transformación a una base aproximadamente proporcional
al ángulo de calaje de la manivela. Por motivos de unificación en el
procedimiento se recomienda, no obstante, tanto en la etapa de
calibración, como también en la etapa de medición subsiguiente,
utilizar las mismas rutinas para determinar el número de
revoluciones.
En el bloque 7 se le indica al usuario la
realización con éxito de la etapa de calibración. Con ello, el
sistema de medición está preparado para realizar, en el bloque 8, el
procedimiento según la invención para determinar el número de
revoluciones, también en el caso de modificaciones altamente
dinámicas del número de revoluciones, y para indicar de forma
continua el número de revoluciones correspondiente, por ejemplo, con
un índice de regeneración de 2 a 10 Hz.
Puesto que también en el bloque 8 se determina de
forma continua la medida de seguridad, también puede indicársele al
usuario si los valores del número de revoluciones indicados
actualmente son fiables o no. En el caso de resultados no
significativos, aún se dispone del número de revoluciones auxiliar
estimado como información, de manera que queda en gran medida
excluido un fallo completo de la indicación del número de
revoluciones.
Mediante la figura 2 debe explicarse la
determinación del número de revoluciones auxiliar.
La figura 2a muestra el desarrollo temporal de
una señal (u_t) de medida típica (corresponde a (u(t)), que
en este caso se midió con un sensor del ruido estructural colocado
en el tornillo de drenaje del aceite de un motor de gasoil típico de
un camión de 6 cilindros, durante la etapa de marcha en vacío
inferior, durante una etapa de aceleración y durante una etapa en la
marcha en vacío elevada con el número de revoluciones regulado.
Además, la figura 2a muestra de forma punteada el desarrollo de la
medida (L) de intensidad determinada a partir de la señal de
medición, que en este caso se determinó como un valor absoluto
nivelado mediante una formación oscilante de valores absolutos, de
la señal (u_t) de medición filtrada con paso alto (frecuencia de
corte 1500 Hz).
La figura 2b muestra de forma simultánea a la
figura 2a, los desarrollos del número de revoluciones (n_L) auxiliar
determinado a partir de la medida (L) de la intensidad en
comparación con el número (n_Ref_t) de revoluciones de referencia
del motor. El número de revoluciones de referencia se midió
independientemente del sistema según la invención y sólo con
objetivos de comparación, con lo que se utilizó un detector de
sujeción por clic fijado en un conducto de inyección del gasoil para
registrar los picos de presión de inyección que se presentan en cada
ciclo y, con ello, para medir el periodo de inyección o el número de
revoluciones del motor.
Para calibrar la relación entre el número de
revoluciones y la medida de la intensidad se recurrió a las dos
etapas estacionarias, en la marcha (9) en vacío inferior y en la
marcha (10) en vacío elevada (número de revoluciones regulado)
delimitadas por las líneas punteadas. Como valores del número de
revoluciones para las dos secciones de tiempo se utilizaron los
valores calculados con ayuda del análisis cepstral a partir de la
señal (u_t) de ruido filtrada con paso bajo (frecuencia de corte:
1000 Hz) de la figura 2a e indicados en la tabla (véanse las
explicaciones correspondientes a la figura 3). El propio análisis
cepstral era igual que en el caso del procedimiento por análisis de
las señales explicado en la figura 3. Como medida de intensidad para
las dos secciones de tiempo se empleó en cada caso el valor medio
del desarrollo de la medida (L) de intensidad dispuesto en la
sección de tiempo correspondiente y mostrado en la figura 2a. Con
ayuda de los dos pares de valores obtenidos de esta manera para la
medida de la intensidad y para el número de revoluciones se formuló
linealmente la función de calibración. Para poder demostrar mejor la
acción y robustez del procedimiento, se aplicó un fallo aditivo de
+30 1/min en los parámetros calculados del punto cero de
calibración. Con estos parámetros falsificados a conciencia se
calculó entonces todo el desarrollo mostrado en la figura 2b del
número (n_L) de revoluciones auxiliar a partir del desarrollo
mostrado en la figura 2a de la medida (L) de la intensidad y también
se utilizó en el cálculo de la figura 5.
Para una comprensión más fácil, en las figuras 3
a 5, no debe explicarse la determinación según la invención del
número de revoluciones mediante la señal de ruido medida, sino
mediante un desarrollo de señal sintetizado. A este respecto, la
señal se selecciona de tal manera que pueden conocerse
características fundamentales de las señales de ruido que pueden
medirse en el motor, especialmente la periodicidad en la frecuencia
básica de los ciclos y en la frecuencia de encendido, así como un
contenido característico en armónicos correspondientes. Como puede
observarse, se ha mostrado una señal rectangular de forma simple y
suficientemente cercana a la realidad en la que la señal de ruido
asignada a cada combustión se muestra mediante un rectángulo, y la
desigualdad presente en cualquier motor entre los cilindros
individuales del motor y las señales de ruido asociadas a éste
mediante una elevación de sólo un rectángulo por ciclo. Igual que en
el caso de las señales de medición de la figura 2, se seleccionó un
motor de 6 cilindros.
El cálculo del desarrollo sintetizado de la señal
se realizó de forma simultánea a la figura 2 y se llevó a cabo
exactamente según el desarrollo (n_Ref_t) del número de revoluciones
de referencia medido, allí mostrado. La duración temporal de cada
periodo de rectángulo se seleccionó justamente de tal manera que
coincidía con el periodo de encendido del motor determinado a partir
del correspondiente número de revoluciones medio de referencia de
este punto temporal. La resolución temporal (índice de regeneración)
de la señal sintetizada es de 4096 puntos por segundo.
La figura 3a muestra el desarrollo temporal de la
señal (u_t_s_oll) sintetizada, en la sección 10 temporal indicada en
la figura 2, para un punto de funcionamiento estacionario durante la
marcha en vacío elevada, con el número de revoluciones regulado.
La figura 3b muestra el espectro de amplitud
obtenido a partir de la señal de la figura 3a tras una simple
transformada rápida de Fourier (FFT) basada en el tiempo. Para los
4096 puntos de la señal en la ventana (10) temporal de 6,0 a 7,0
seg, la Transformada Rápida de Fourier (FFT) da 2048 puntos de
frecuencia y una resolución de frecuencia de 1Hz. Se reconoce
claramente el espectro armónico en la frecuencia de ciclos y en la
frecuencia de encendido.
Ha de observarse aquí un cierto distanciamiento
de la realidad, permitido a conciencia, de la señal sintetizada
seleccionada puesto que en el espectro de la señal sintetizada
(figura 3b) también domina la frecuencia de encendido en la marcha
en vacío superior. No obstante, como el experto sabe, en la señal de
ruido del motor principalmente domina la frecuencia de encendido en
la marcha de vacío inferior, aunque en el caso de números de
revoluciones mayores habitualmente se marcan otras frecuencias de
forma más intensa que la frecuencia de encendido, de manera que una
búsqueda sólo según la amplitud de frecuencia de encendido como pico
más alto en el espectro tendría únicamente un reducido porcentaje de
éxito.
La figura 3c muestra un cepstrum de la señal
sintetizada (figura 3a) calculado sobre la base del tiempo a partir
del espectro de frecuencia (figura 3a), con lo que del espectro sólo
se empleó la sección hasta 1024 Hz. El cálculo se realizó por
aplicación de una escala logarítmica al espectro de amplitud y, a
continuación, por la transformada de Fourier con representación de
la cantidad. Junto con el valor máximo absoluto que no se va a
considerar en el valor nulo de la abscisa, cuyo significado se
parafrasea con la "similitud de la señal consigo misma", se
reconoce un pico claramente máximo en el valor de la abscisa
(cresta) de 55,64ms, que indica la duración de periodo de un ciclo
del motor.
El número n de revoluciones del motor, indicado
en [1/min] se calcula a partir de la cresta de la duración del ciclo
del motor, expresada en [s], con el conocimiento del número tv de
ciclos del procedimiento de trabajo del motor mediante la siguiente
fórmula:
n = 30 \cdot tv /
cresta
con lo que ha de ajustarse para el motor de
cuatro ciclos tv = 4 y para el motor de dos ciclos tv =
2.
El cepstrum de la señal sintetizada mostrado en
la figura 3c tiene gran similitud con las señales de ruido medidas.
En tanto que hay diferencias, como algunos de los picos que se
presentan de forma armónica respecto al periodo de ciclos, algunas
veces están configuradas de forma aún más clara e incluso los picos
pueden superar en altura en el periodo de ciclo. Por tanto, es
ventajoso aplicar un algoritmo de búsqueda y una medida de seguridad
para poder indicar el pico significativo y una medida para su
significado. De forma ventajosa, se predetermina para ello un
intervalo de búsqueda y de probabilidad en el que debe realizarse la
búsqueda y en el que se determina una recta de regresión a partir de
todos los valores. La medida Si de seguridad para todos los picos
incluidos en el intervalo de búsqueda se define entonces como altura
relativa de este pico por encima de la recta de regresión:
Si = (Ogf -
Rgf)/Oh
con lo
que
Ogf ordenada del pico hallado
RGf ordenada de las rectas de regresión en el
valor de la abscisa del pico hallado,
Oh ordenada del pico máximo absoluto en el
intervalo de búsqueda
Como pico significativo del cepstrum se
selecciona entonces, por ejemplo, a partir de los tres picos más
altos del intervalo de búsqueda, aquél con el valor más bajo de la
abscisa (duración de periodo) y una medida de seguridad
predeterminada situada por encima de un valor umbral mínimo
predeterminado.
Con esta metodología puede conocerse bien el
número de revoluciones correspondiente en el caso de número de
revoluciones estacionario, como muestra la siguiente tabla con
valores para las secciones 9, 10 y 11 de tiempo inscritas con
valores para la figura 2:
| Ventana de tiempo (figura 2ª) | 9 | 10 | 11 |
| Estado de funcionamiento | Marcha en vacío | Marcha en vacío | Marcha acelerada |
| inferior | aumentada | ||
| Número de revoluciones medio de | 550 | 2156 | 1465 |
| referencia [1/min] | |||
| Número de revoluciones [1/min] a | 549 | 2157 | - - |
| partir del cepstrum (Base temporal) | |||
| Medida de seguridad | 94% | 93% | - - |
| Número de revoluciones auxiliar | 579 | 2187 | 1511 |
| [1/min] (desplazamiento: +30 1/min) |
En la tabla se indican los valores del número de
revoluciones de referencia así como los valores del número de
revoluciones determinados a partir del cepstrum sobre una base
temporal y sus medidas de seguridad. La correspondencia para las
secciones 9 y 10 de tiempo es buena, por el contrario el análisis
cepstral basado en el tiempo fracasa en la sección 11 no
estacionaria, la marcha acelerada se explica como en lo sucesivo
mediante la figura 4.
La figura 4a muestra la trayectoria temporal de
la señal sintetizada en la sección 11 de tiempo. La señal
sintetizada permite reconocer claramente el cambio de la duración de
periodo, algo que en el caso de la señal de ruido medida no sería
tan aparente a simple vista.
La figura 4b muestra el espectro de frecuencia
calculado sobre la base del tiempo, como en la figura 3b, respecto a
la señal de la figura 4a, y la figura 4c muestra el cepstrum
correspondiente basado en el tiempo. Se reconoce que las
trayectorias son "imprecisas", de manera que no puede hallarse
ningún pico significativo.
Entonces, el punto central de la presente
invención es que la base temporal que basa el análisis de la señal
de medición puede transformarse con ayuda de un número de
revoluciones auxiliar estimado de modo grosero, de manera que la
"imprecisión" de los resultados del análisis mostrada en la
figura 4b pueda evitarse en gran medida. Esto es válido si el
análisis, en lugar de la base temporal, se basa en una base
proporcional al ángulo aproximado de calaje de la manivela del
motor. El intervalo \Deltat de tiempo en el que se basa un
procesamiento electrónico digital de los datos, por ejemplo, el
intervalo de exploración, también es proporcional a un intervalo
\Deltaa proporcional al ángulo de calaje de la manivela. Si como
medida para el intervalo \Deltaa se utiliza el número de ciclos
del motor, y se indica con k el factor caracterizador de la
proporcionalidad y, con ello, del número de revoluciones
correspondiente, por ejemplo, medido en ciclos por segundo, entonces
se obtiene la siguiente ecuación de transformación:
\Delta a = k \cdot \Delta
t
con lo que k se indica por medio del número (n_L)
de revoluciones auxiliar momentáneo, expresado en 1/min, y está
indicado el número tv de ciclos del motor (2 ó
4):
k = n\_L/(30 \cdot
tv)
La figura 5a muestra la aplicación de esta
transformación del eje de tiempo en la señal sintetizada en la
sección 11 de tiempo no estacionaria, a la marcha acelerada. Se
reconoce que la trayectoria de la señal encargada por el número a de
ciclos aproximado se presenta de forma estacionaria. El empleo del
análisis espectral (figura 5b) y el análisis cepstral (figura 5c)
basados en el número de ciclos genera un resultado similar en
apariencia al análisis basado en el tiempo mostrado en la figura 3b
y 3c de la señal estacionaria de la figura 3a. Aquí resulta claro
por qué se emplea para la representación de una señal sintetizada:
La principal relación y su utilidad es válida de la misma manera
también para la señales de ruido registradas en el motor; sólo la
coincidencia a simple vista de la figura 5 con la figura 3, a
diferencia de la figura 4, podría demostrarse no tan fácilmente
debido al gran ancho de banda y a la proporción de señal de alta
frecuencia de las señales de ruido reales.
El empleo mostrado en la figura 5 de la
transformación del eje de tiempo en la señal para la subsiguiente
valoración por análisis de señales puede optimizarse reduciendo el
gasto en cálculo mediante una exploración posterior interpoladora en
una cantidad constante de puntos por número de ciclos. Esto además
tiene como consecuencia que en un determinado número de puntos de,
por ejemplo, 2048 puntos por Transformada Rápida de Fourier, el
ancho de la ventana temporal, con alto número de revoluciones, es
reducido, y con bajo número de revoluciones es relativamente mayor,
lo que ocasiona ventajas en la precisión de medición y en la
resolución temporal de medición.
También es esencial que la transformación del eje
temporal según la invención, mostrada de forma diferente que en la
figura 5, también puede aplicarse en el procedimiento por análisis
de las señales, como también debe mostrarse mediante una simple
Transformada de Fourier mostrada de forma analítica, de la cual
puede desviarse de forma simple una representación de tiempo
discreto con los métodos habituales.
Para una trayectoria u(t) de la señal en
función del tiempo t, la Transformada de Fourier indica de forma
compleja
U(f) = \int
u(t) \cdot e^{-\int 2\pi ft}\cdot
dt
con lo que f significa la frecuencia y j la
unidad
imaginaria.
Con p se indica el número de orden perteneciente
a la base a (así como f a t), de manera que la transformación de
Fourier indica:
U(p) = \int
u(a) \cdot e^{-\int 2\pi pa}\cdot
da
La aplicación de la transformación del eje de
tiempo con ayuda de un factor k característico del número de
revoluciones auxiliar determina la nueva base a:
da = k(t) \cdot dt \
y \ a = \int k(t)\cdot
dt
Puesto que u(a) puede sustituirse por
u(t) debido a la asignación inequívoca de a(t) y t,
sigue
U(p) = \int
u(t) \cdot e^{-j2\pi p \int k(t) \cdot dt} \cdot
k(t) \cdot
dt
El análisis del orden también puede realizarse
con ayuda de una Transformada de Fourier modificada directamente a
partir de la trayectoria temporal de la señal y de la trayectoria
temporal del número de revoluciones auxiliar. Algo similar es válido
naturalmente también para el análisis cepstral y para otros
procedimientos por análisis de las señales.
En la figura 5c también está registrada la recta
de regresión (regresión) determinada en el intervalo de búsqueda y
probabilidad de 0,5 a 2 ciclos para la determinación de la medida de
seguridad. Además, se ve de forma punteada una función de
ponderación (peso), que acentúa la trayectoria (cep_s_a) cepstral en
la proximidad del número 1 de ciclo y, de esta manera, facilita la
búsqueda del pico significativo para el número de revoluciones. La
trayectoria (cep_g) cepstral ponderada se indica de forma
punteada.
En la figura 5c está registrado, además, como
resultado (E) del análisis cepstral, el número (A) de ciclos con
1,0339: Esto es aquí el valor de la abscisa en el pico más alto en
el cepstrum ponderado. Este valor, o su desviación del número 1 de
ciclos, significa que los valores en los que se basa la
transformación temporal del número de revoluciones auxiliar eran de
media demasiado grandes en 3,39%. En este ejemplo, el valor medio de
la trayectoria del número de revoluciones auxiliar se sitúa en 1511
1/min, como se registra en la tabla. Este número de revoluciones
(naux) auxiliar siempre se encuentra aquí en la siguiente relación
con el factor (k) de referencia:
naux = K \cdot 30 \
tv
si se toma como base la relación anteriormente
indicada entre el factor (k) y el número (n_L) de revoluciones
auxiliar. A partir del valor (naux) medio del número de revoluciones
auxiliar se calcula el valor (n) del número de revoluciones medio
determinado según la invención en la sección 11 de tiempo
considerada de la figura 2a, con ayuda de la
fórmula
n = naux
/A
a 1461 1/min. El fallo de medición en este
ejemplo es de sólo 4[1/min] o 0,3%, lo que, considerando el
cambio altamente dinámico del número de revoluciones representa un
buen
resultado.
La desviación del número de revoluciones (naux)
estimado respecto del número (n) de revoluciones determinado es, en
este ejemplo, de +50 [1/min] o +3,39%. Con ello esta desviación es,
en cualquier caso, menor que una desviación máxima permisible de,
por ejemplo, -50% y +100%, y el número de revoluciones podría
determinarse incluido en este intervalo de búsqueda.
La medida de seguridad determinada para el pico
en la figura 5c es de 89,4% y, con ello, es fundamentalmente mayor
que un valor mínimo permitido de, por ejemplo, 60%, de manera que el
número de revoluciones determinado se reconoce como
significativo.
En este ejemplo también puede indicarse el número
de revoluciones determinado como valor de confianza y no existe
ninguna necesidad de indicar el número de revoluciones auxiliar en
lugar de ello, y de informar al respecto al usuario.
Cada nuevo valor del número de revoluciones
determinado de esta manera puede emplearse entonces para mejorar los
parámetros de calibración empleados durante la determinación del
número de revoluciones auxiliar y, de esta manera, reducir el error
de estimación en las determinaciones sucesivas, lo que a su vez
conlleva un aumento de la seguridad de medición. Esto tiene lugar en
el sentido de la "estrategia hacia delante" ya mencionada sin
que la trayectoria del número de revoluciones, partiendo de un valor
de revoluciones actual, se extrapole en el futuro y se utilice
precisamente para abrir una ventana de búsqueda para un nuevo valor,
como es el caso en los denominados "sistemas de seguimiento":
más bien la determinación del número de revoluciones auxiliar que
conduce a la definición del intervalo de búsqueda y de probabilidad
siempre se realiza a partir de una característica (L) de la señal
medida actualmente y con ayuda de los parámetros (P) de calibración
dependientes del número de revoluciones. Estos parámetros son
parámetros del sistema referidos al motor y al montaje, que
prácticamente no se modifican o apenas se modifican, por ejemplo, en
la tracción del calentamiento del motor, durante una medición que
también dura más tiempo. Sin embargo, describen una relación
generalmente no lineal y también sometida a magnitudes de
perturbación, de manera que es útil una mejora continua de sus
valores con ayuda de los resultados de medición obtenidos
actualmente. Con ello, el intervalo de búsqueda y probabilidad
dependiente del número de revoluciones auxiliar sólo muestra
pequeñas oscilaciones resultantes de la optimización de los
parámetros y de las eventuales magnitudes de perturbación, no sin
embargo las oscilaciones comparativamente extremadamente grandes del
número de revoluciones en sí mismo, lo que contribuye esencialmente
a la estabilidad y a la capacidad de potencia del procedimiento.
En la figura 6 se muestra un dispositivo para la
realización del procedimiento según la invención.
Una unidad 12 de sensor, que en el ejemplo
mostrado incluye en una carcasa tanto un sensor acústico aéreo
(micrófono) para el ruido 13 aéreo, como también un sensor del ruido
estructural (por ejemplo, sensor de aceleración) para el ruido 14
estructural, se coloca con ayuda de un pie 15 magnético directamente
en el motor 16 de combustión interna, o posiblemente también, por
ejemplo, en el chasis del vehículo o en un bastidor colocado en la
proximidad del vehículo. Las señales 17 detectadas se alimentan a
una unidad 18 de acondicionamiento de señales y allí se amplifican,
se filtran y, en casos dados, se digitalizan, de tal manera que
pueden alimentarse tanto una señal 19 principal de la unidad 25 de
valoración, como también una señal 20 auxiliar de la unidad 21 de
estimación. Una unidad 36 de control controla la amplificación y, en
casos dados, la combinación de las señales 17 así como su asignación
respecto a la señal 19 principal y a la señal 20 auxiliar.
La unidad 21 de estimación contiene una unidad 22
para la medición de la intensidad en la que se determina de forma
continua, a partir de la señal 20 auxiliar, una medida de intensidad
y, a partir de ello, un número 24 de revoluciones auxiliar, o un
factor (k), para la transformación del eje de tiempo. Los parámetros
de calibración necesarios para la estimación se determinan primero
en una unidad 23 de calibración controlada por la unidad 36 de
control, al comienzo de un proceso de medición, y luego se mejoran
de forma continua.
La unidad 25 de valoración incluye una unidad 26
de transformación en la que, a partir del número 24 de revoluciones
auxiliar, o del factor (k), transmitido por la unidad 21 de
estimación, se forma la nueva base (a) para el análisis de la señal
19 principal realizado en el verdadero analizador (27) de señales.
En la unidad 28 de medición de la seguridad se comprueba si el
resultado del análisis permite una determinación inequívoca del
número de revoluciones con significado suficiente y si la medida de
seguridad del nuevo valor del número de revoluciones es
suficientemente alta. En la unidad 29 de determinación del número de
revoluciones se forma un número (aux) de revoluciones auxiliar de
referencia, o un factor (k) de referencia, a partir de los valores
empleados en el análisis del número 24 de revoluciones de referencia
o del factor (k) y, con ello, se determina el número 30 de
revoluciones a partir del resultado del análisis.
La unidad 31 de salida conectada con la unidad 25
de valoración y con la unidad 36 de control contiene elementos para
la indicación 32 del número de revoluciones y para la indicación 35
del estado. En la unidad 31 de salida pueden estar conectados otros
aparatos, por ejemplo, un aparato ya mencionado para la medición de
los gases de escape, para registrar la información 34 de estado y
del número de revoluciones emitida. La indicación 35 luminosa
conectada con la unidad 12 de sonsor, por ejemplo, un diodo luminoso
con dos colores de luz que pueden activarse de forma independiente,
también es un elemento de la unidad 31 de salida y se emplea para
indicar, por ejemplo, las siguientes circunstancias:
- -
- ninguna señal de medición adecuada presente, por favor, mejorar la colocación del sensor
- -
- señal de medición adecuada presente, por favor, realizar la etapa de calibración
- -
- la medición se desarrolla con buena seguridad
- -
- la medición se desarrolla con mala seguridad
La unidad 36 de control es competente, como ya se
ha mencionado, para el control de todo el proceso de valoración y
calibración (véase la figura 1) y para la coordinación útil de las
diferentes unidades y sus funciones. Ésta ayuda a todo el
dispositivo también para una interfaz de usuario agradable y de
fácil manejo, de manera que la medición del número de revoluciones
pueda realizarse de forma sencilla y segura en prácticamente todos
los vehículos también durante la marcha acelerada.
Claims (16)
1. Procedimiento para determinar el número (n) de
revoluciones de un motor de combustión interna, con lo que el ruido
generado por el motor se detecta de forma continua y se transforma
en una señal (u(t)) eléctrica de medición, y con lo que la
señal (u(t)) de medición se sustenta en la información
obtenida del número de revoluciones y el resultado se utiliza para
determinar una magnitud de medida para el número (n) de
revoluciones, caracterizado por
- a)
- estimación grosera del número de revoluciones correspondiente del motor de combustión interna y determinación de un factor (k(t)) a partir del número de revoluciones estimado y del número conocido de ciclos del motor de combustión interna
- b)
- determinar una magnitud a aproximadamente proporcional al ángulo de calaje de la manivela a partir de la relación delta_a = k(t)* delta_t o da = k(t)*dt
- c)
- valoración por análisis de las señales de la señal (u(t)) con ayuda o basándose en la magnitud a
- d)
- determinar la magnitud de medida para el número (n) de revoluciones a partir del resultado de la valoración por análisis de las señales de la señal u(t)).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la señal u(t)) de medición se
transforma durante el análisis por medio del factor (k) en una
trayectoria (u(a)) de señal dependiente del ángulo de calaje
de la manivela y ésta se utiliza para calcular la magnitud de medida
para el número de revoluciones realizando un análisis basado en la
magnitud (a) proporcional al ángulo aproximado de calaje de la
manivela.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la señal (u(t)) de medición se
analiza con ayuda de un procedimiento por análisis de las señales
basado en el ángulo (a) de calaje de la manivela, con lo que el
procedimiento de análisis utiliza el factor (k) para la
transformación del eje (t) de tiempo en la magnitud (a)
aproximadamente proporcional al ángulo de calaje de la manivela, y a
partir del resultado del análisis obtenido de esta manera se calcula
la magnitud de medida para el número (n) de revoluciones.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para la
estimación del número (n) de revoluciones correspondiente se utiliza
una relación calibrada entre la medida de la intensidad del ruido
detectado y el número (n) de revoluciones.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la calibración se realiza en como mínimo
dos números (n) de revoluciones estacionarios antes de realizar la
medición.
6. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las magnitudes
de medición calculadas para números (n) de revoluciones ya
determinados se utilizan para el seguimiento posterior o la mejora
de parámetros de calibración para cálculos subsiguientes.
7. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque para la
determinación del pico de señal significativo para la determinación
del número de revoluciones en la trayectoria resultante del análisis
de las señales, una función de ponderación se extiende por un
intervalo de búsqueda y probabilidad alrededor del valor ideal de la
abscisa, preferiblemente, en el intervalo entre 0,5 veces y 2 veces
este valor ideal.
8. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque para la
determinación del pico de señal significativo para la determinación
del número de revoluciones en la trayectoria resultante del análisis
de las señales para el pico de señal máximo determinado en el
intervalo de búsqueda se forma una medida de seguridad y el pico se
toma con la seguridad más alta como pico significativo.
9. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en cada caso se
forma una medida de seguridad para el número de revoluciones
determinado y se comprueba, y porque en el caso de un valor de la
medida de seguridad fuera de un intervalo de tolerancia que puede
determinarse previamente, la correspondiente determinación
individual del número de revoluciones se valora como no
significativa y / o se indica de forma correspondiente al personal
que lleva a cabo la determinación del número de revoluciones.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque, en el caso de la determinación no
significativa del número de revoluciones, el propio número de
revoluciones estimado de forma grosera se emite como tal.
11. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el análisis de
la señal realizado para determinar la magnitud de medida para el
número (n) de revoluciones se realiza basándose en la magnitud (a)
aproximadamente proporcional al ángulo de calaje de la manivela, con
ayuda de una análisis cepstral, con lo que el valor (A)
significativo de la abscisa que se dispone en el entorno de un
periodo del ciclo funcional del motor de combustión interna se
utiliza como magnitud de corrección para la determinación del número
(n) de revoluciones real a partir del número de revoluciones
estimado.
12. Dispositivo para la determinación del número
(n) de revoluciones de un motor de combustión interna al realizar un
procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, con
un sensor (12) de ruido dispuesto como mínimo en las proximidades
del motor de combustión interna para detectar de forma continua el
ruido (13, 14) generado por el motor y transformarlo en una señal
(u(t)) eléctrica, y una unidad (25) de valoración conectada
con una unidad (31) de salida, caracterizado por una unidad
(21) de estimación que está conectada con la unidad (25) de
valoración para la estimación grosera del número de revoluciones
correspondiente del motor de combustión interna y para la
determinación de un factor (k(t)) a partir del número de
revoluciones estimado y del número conocido de ciclos del motor de
combustión interna, y porque la unidad (25) de valoración presenta
una unidad (26) de transformación para la determinación de una
magnitud a aproximadamente proporcional al ángulo de la calaje de la
manivela a partir de la relación delta_a = k(t)*delta_t o da
= k(t)*dt y para la valoración por análisis de las señales de
la señal (u(t)) con ayuda de o basándose en la magnitud a
para el análisis de la señal (u(t)) de medición proporcionada
por el sensor (12) de ruido en función del tiempo, sobre la base de
la magnitud (a) aproximadamente proporcional al ángulo de calaje de
la manivela y determina una magnitud de medida para el número (n) de
revoluciones a partir del resultado de la valoración por análisis de
señales de la señal (u(t)).
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque la unidad (21) de estimación presenta
una unidad (22) para la medición de la intensidad que determina una
medida de intensidad a partir de la señal del sensor (12) de ruido
para determinar el factor (k).
14. Dispositivo según la reivindicación 12 ó 13
para la realización del procedimiento según la reivindicación 9 ó
10, caracterizado porque la unidad (31) de salida conectada
con el dispositivo (25) de valoración presenta elementos (35) para
indicar una determinación no significativa del número de
revoluciones y / o para solicitar que se cambie la posición de la
detección del ruido, y / o para indicar que sólo se transmita el
número de revoluciones estimado.
15. Dispositivo según una o varias de las
reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque está prevista
una unidad (36) de control que controla todo el proceso de
valoración y calibración de un proceso de medición, la cual también
determina automáticamente las señales de medida y las circunstancias
de funcionamiento del motor de combustión interna adecuadas para la
determinación y mejora de los parámetros (P) de calibración.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque el sensor (12) del ruido presenta un
sensor del ruido aéreo y un sensor del ruido estructural y porque la
unidad (36) de control controla automáticamente la amplificación, la
combinación, la selección y la asignación de las señales a una señal
auxiliar para la determinación del número de revoluciones auxiliar y
a una señal principal para la determinación del número de
revoluciones.
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Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT2172U3 (de) * | 1997-10-10 | 1998-09-25 | Avl List Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur kalibrierung einer drehzahlmessung |
| DE19825023C2 (de) * | 1998-06-04 | 2001-02-08 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zum Bestimmen der Motordrehzahl eines Kraftfahrzeugs |
| ES2155000B1 (es) * | 1998-12-23 | 2001-11-16 | Univ Madrid Carlos Iii | Teletacometro acustico robusto, automatico, en tiempo real, de maxima resolucion y universal para motores de explosion. |
| DE10241005A1 (de) * | 2002-09-05 | 2004-03-25 | Zf Friedrichshafen Ag | Rotordrehzahl-Messanordnung |
| DE102004010263A1 (de) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Drehzahlerfassung von Turboladern |
| DE102009045410B4 (de) * | 2009-10-07 | 2021-05-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Drehzahlbestimmung |
| IT1400363B1 (it) * | 2010-06-03 | 2013-05-31 | Magneti Marelli Spa | Metodo di determinazione della velocita' di rotazione di un compressore in un motore a combustione interna |
| DE102010030522A1 (de) | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Drehzahlbestimmung |
| US10371081B2 (en) * | 2017-05-02 | 2019-08-06 | Garrett Transportation I Inc. | System and methods for adaptively determining turbocharger speed |
| GB2563913B (en) * | 2017-06-29 | 2020-03-25 | Perkins Engines Co Ltd | Engine monitoring apparatus |
| EP3462137A1 (de) * | 2017-09-29 | 2019-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung bzw. verfahren zur erfassung einer rotation eines körpers |
| CN108470148B (zh) * | 2018-02-14 | 2022-03-15 | 上海为秀互联网科技有限公司 | 发动机转速检测方法、检测系统、互联网平台及其应用 |
| EP3901635A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-27 | ABB Schweiz AG | Rotating machine speed estimation |
| CN114322931B (zh) * | 2021-11-23 | 2024-05-17 | 潍柴动力股份有限公司 | 坡度传感器信号的处理方法、装置、设备、系统及介质 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4189940A (en) * | 1978-05-30 | 1980-02-26 | Rca Corporation | Engine fault diagnosis |
| US4452079A (en) * | 1982-09-27 | 1984-06-05 | Cooper Industries, Inc. | Acoustic tachometer |
| SE500813C2 (sv) * | 1993-01-22 | 1994-09-12 | Ase Autotest Ab | Förfarande för mätning av varvtalet på turboaggregat för motorer |
| FR2712699B1 (fr) * | 1993-11-17 | 1995-12-22 | Sagem | Procédé de mesure de la vitesse de rotation d'une machine tournante génératrice d'un signal acoustique périodique. |
| GB9501380D0 (en) * | 1995-01-24 | 1995-03-15 | Sun Electric Uk Ltd | Engine and rotary machine analysis |
| DE19538776A1 (de) * | 1995-10-18 | 1997-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Anordnung zur optischen Drehzahlmessung von Verbrennungsmotoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen |
-
1997
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| AT1519U3 (de) | 1997-12-29 |
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