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Florian Hartl

• Das Monitoring des Gesundheitszustandes des Antriebs und die zielgerichtete Diagnose degradierender Bauteile ist Grundvoraussetzung für effiziente und kostengünstige Reparaturen in der Werkstatt. Zudem ist eine hohe Fahrzeugverfügbarkeit und das Wissen über die Funktionsfähigkeit aller Antriebskomponenten eine wichtige Voraussetzung, insbesondere für Carsharing und autonomes Fahren. Deshalb wird die komplexe Problemstellung eines unrunden Motorlaufs (Laufunruhe) am Beispiel eines Vierzylinder Ottomotors untersucht. Aufgrund der Wechselwirkung der unterschiedlichen Komponenten und der Komplexität des verzweigten Antriebs wird zunächst das System analysiert, um die Quelle der Anregung zu identifizieren und deren Fortpflanzung bis zur Karosserie nachzuvollziehen, welche wiederum die Schwingung bzw. die vom Fahrer in der Fahrgastzelle wahrgenommene Laufunruhe verursacht. Zur Diagnose des die Laufunruhe verursachenden Bauteils wird ein Konzept vorgestellt, welches nach demDas Monitoring des Gesundheitszustandes des Antriebs und die zielgerichtete Diagnose degradierender Bauteile ist Grundvoraussetzung für effiziente und kostengünstige Reparaturen in der Werkstatt. Zudem ist eine hohe Fahrzeugverfügbarkeit und das Wissen über die Funktionsfähigkeit aller Antriebskomponenten eine wichtige Voraussetzung, insbesondere für Carsharing und autonomes Fahren. Deshalb wird die komplexe Problemstellung eines unrunden Motorlaufs (Laufunruhe) am Beispiel eines Vierzylinder Ottomotors untersucht. Aufgrund der Wechselwirkung der unterschiedlichen Komponenten und der Komplexität des verzweigten Antriebs wird zunächst das System analysiert, um die Quelle der Anregung zu identifizieren und deren Fortpflanzung bis zur Karosserie nachzuvollziehen, welche wiederum die Schwingung bzw. die vom Fahrer in der Fahrgastzelle wahrgenommene Laufunruhe verursacht. Zur Diagnose des die Laufunruhe verursachenden Bauteils wird ein Konzept vorgestellt, welches nach dem Top-Down-Prinzip die Problemstellung in verschiedene Detaillierungsebenen gliedert: In der ersten Ebene wird eine Laufunruhe detektiert und deren Schwere festgestellt. In der zweiten Ebene wird derjenige Teilprozess identifiziert, welcher nicht die im Nominalfall geforderte Menge an Luft oder Kraftstoff liefert, die für eine reguläre Verbrennung notwendig ist. In der letzten Ebene wird schließlich im betroffenen Teilprozess die kleinste tauschbare Einheit diagnostiziert, die für die Abweichung der bereitgestellten Energie verantwortlich ist. Um die Auswirkung der Anregung durch die Verbrennung in den Zylindern auf den Insassen zu quantifizieren, wird eine Probandenstudie durchgeführt. Anhand der Probandenstudie kann wiederum eine Reizschwelle identifiziert werden, ab der ein Kunde die vom Motor verursachte Schwingung spüren kann. Zudem wird ein signalbasierter Ansatz entwickelt mit dem die Schwere der Laufunruhe berechnet werden kann. Weiterhin wird ein Prozessmodell hergeleitet, mithilfe dessen die in die Karosserie eingeleitete Schwingung bestimmt werden kann. Als Eingang für das Modell dient der Zylinderdruckverlauf. Zur Identifikation des fehlerbehafteten Teilprozesses wird ein Diagnosemodell basierend auf einem Parameterschätzer präsentiert, welches anhand des Musters von charakteristischen Parametern identifiziert, ob eine Abweichung der Eingangsgrößen für die Verbrennung vorliegt. Das Diagnosemodell basiert auf je einem Teilmodell zur Berechnung der Drehzahl und zur Schätzung des Zylinderdruckverlaufs. Zur Diagnose des schadhaften Bauteils werden exemplarisch unterschiedliche Fehler im Kraftstoffsystem aufgeprägt. Diese werden im Weiteren anhand drei unterschiedlicher Methoden basierend auf einem Parameterschätzverfahren, einem Regelungsalgorithmus und einem Zustandsschätzer untersucht. Die entsprechenden Diagnosemodelle werden schließlich für ihren Anwendungszweck bewertet. Alle Modelle wurden anhand von Messungen an einem Versuchsträger hergeleitet und validiert. Aufgrund der physikalischen Herleitung kann die Methodik auch auf andere Derivate übertragen werden.…