DE102022207806A1

DE102022207806A1 - Method for automatically monitoring a piston engine, piston engine that can be monitored according to the method and computer program with an implementation of the method

Info

Publication number: DE102022207806A1
Application number: DE102022207806.3A
Authority: DE
Inventors: Jonas Schilling; Lukas Volkmer
Original assignee: Prognost Systems GmbH
Current assignee: Prognost Systems GmbH
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2024-02-08
Also published as: EP4311937A1; EP4311937C0; EP4311937B1

Abstract

Es werden ein Verfahren zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine (10) und eine nach dem Verfahren arbeitende Kolbenmaschine (10) angegeben, wobei beim Betrieb der Kolbenmaschine (10) für ein Öffnen eines von der Kolbenmaschine (10) umfassten Saug- und Druckventils (16, 18) jeweils ein Zeitwert (30, 32) ermittelt wird bzw. ermittelbar ist, wobei eine Differenz (40) aus den ermittelten Zeitwerten (30, 32) gebildet wird bzw. bildbar ist und die Differenz (40) mit einem vorgegebenen, vorgebbaren oder ermittelten Sollwert (46) verglichen wird bzw. vergleichbar ist und wobei bei einer Über- oder Unterschreitung des Sollwerts (46) ein Signal (48, 48') erzeugt wird bzw. erzeugbar ist.A method for automatically monitoring a piston machine (10) and a piston machine (10) operating according to the method are specified, wherein during operation of the piston machine (10) a suction and pressure valve (16) enclosed by the piston machine (10) is opened. 18) a time value (30, 32) is determined or can be determined, wherein a difference (40) is formed or can be formed from the determined time values (30, 32) and the difference (40) with a predetermined, predeterminable or determined setpoint (46) is compared or is comparable and a signal (48, 48 ') is or can be generated when the setpoint (46) is exceeded or undershot.

Description

Verfahren zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine, nach dem Verfahren überwachbare Kolbenmaschine und Computerprogramm mit einer Implementation des VerfahrensMethod for automatically monitoring a piston engine, piston engine that can be monitored according to the method and computer program with an implementation of the method

Die hier vorgeschlagene Neuerung betrifft das technische Gebiet der automatischen Überwachung einer im Folgenden zusammenfassend als Kolbenmaschine bezeichneten Kolben- oder Rotationsmaschine, insbesondere eines Kolbenkompressors, oder zumindest einer eine Kolbenmaschine, insbesondere einen Kolbenkompressor, umfassenden Maschine. Beispiele für Kolbenmaschinen sind Kolbenkompressoren, Kolbenmotoren, Verdichter, Pumpen, Hyperkompressoren, Kolbenpumpen, und dergleichen.The innovation proposed here relates to the technical field of automatic monitoring of a piston or rotary machine, collectively referred to below as a piston machine, in particular a piston compressor, or at least a machine comprising a piston machine, in particular a piston compressor. Examples of piston machines are piston compressors, piston engines, compressors, pumps, hypercompressors, piston pumps, and the like.

Wenn im Weiteren beispielhaft von einer Kolbenmaschine gesprochen wird, steht dies stellvertretend für eine der vorgenannten Maschinen und Gruppen solcher Maschinen, die zumindest eine Kolbenmaschine, insbesondere einen Kolbenkompressor, umfassen, und ist dementsprechend nicht einschränkend auszulegen.If a piston machine is spoken of as an example below, this represents one of the aforementioned machines and groups of such machines, which include at least one piston machine, in particular a piston compressor, and is therefore not to be interpreted in a restrictive manner.

Eine Aufgabe der hier vorgeschlagenen Neuerung besteht darin, ein Kriterium anzugeben, das zur Überwachung eines Zustands einer Kolbenmaschine einerseits geeignet ist und andererseits auch noch ein besonders einfaches Kriterium ist. Davon ausgehend besteht eine weitere Aufgabe der hier vorgeschlagenen Neuerung darin, ein Verfahren zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine auf Basis dieses Kriteriums anzugeben.One task of the innovation proposed here is to specify a criterion that is, on the one hand, suitable for monitoring the condition of a piston engine and, on the other hand, is also a particularly simple criterion. Proceeding from this, a further task of the innovation proposed here is to provide a method for automatically monitoring a piston engine based on this criterion.

Die Aufgabe der automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist für ein Verfahren zur automatischen Überwachung, insbesondere zur automatischen online-Überwachung oder zur kontinuierlichen automatischen Überwachung, einer Kolbenmaschine Folgendes vorgesehen:

Beim Betrieb der Kolbenmaschine wird für ein Öffnen eines von der Kolbenmaschine umfassten Saug- und Druckventils jeweils ein Zeitwert (Öffnungszeitwert) ermittelt. Ein Zeitwert für ein solches Ereignis ist zum Beispiel auf eine jeweilige Rotationslage einer ggf. von der Kolbenmaschine umfassten Kurbelwelle bezogen. Dann ist ein solcher Zeitwert in „Grad Kurbelwelle“ angegeben und bezeichnet die Rotationslage zum Zeitpunkt des jeweiligen Ereignisses, also zum Zeitpunkt des Öffnens des jeweiligen Ventils. Im Rahmen des Verfahrens ist sodann weiter vorgesehen, dass eine Differenz aus den ermittelten Zeitwerten gebildet wird und die Differenz mit einem vorgegebenen, vorgebbaren oder ermittelten Sollwert, insbesondere mit einem im Laufe des Verfahrens ermittelten und ggf. wiederholt aktualisierten Sollwert, verglichen wird. Schließlich wird im Rahmen des Verfahrens bei einer Über- oder Unterschreitung des Sollwerts ein Signal, insbesondere ein Fehlerbenachrichtigungssignal, erzeugt.

The task of automatically monitoring a piston engine is achieved according to the invention by means of a method with the features of claim 1. For this purpose, the following is provided for a method for automatic monitoring, in particular for automatic online monitoring or for continuous automatic monitoring, of a piston machine:

During operation of the piston engine, a time value (opening time value) is determined for each opening of a suction and pressure valve included in the piston engine. A time value for such an event is, for example, related to a respective rotational position of a crankshaft that may be included in the piston engine. Such a time value is then given in “degrees of crankshaft” and describes the rotational position at the time of the respective event, i.e. at the time of the opening of the respective valve. As part of the method, it is then further provided that a difference is formed from the determined time values and the difference is compared with a predetermined, predefinable or determined target value, in particular with a target value determined in the course of the method and possibly updated repeatedly. Finally, as part of the method, a signal, in particular an error notification signal, is generated if the setpoint value is exceeded or fallen short of.

Die hier vorgeschlagene Neuerung geht von der Erkenntnis aus, dass die Zeitpunkte des Öffnens der von der Kolbenmaschine umfassten Saug- und Druckventile (jeweils zumindest ein Saugventil und ein Druckventil) wichtige Kennwerte für den Betrieb der Kolbenmaschine sind. Neben solchen Kennwerten sind weitere Kennwerte bekannt, zum Beispiel Druck, insbesondere Druckwerte wie Saugdruck und/oder End-/Förderdruck, Temperatur, Kapazitätsstellwerte, Vibration, Leistung etc. Es ist üblich, solche Kennwerte im Rahmen eines Betriebs einer Kolbenmaschine zu überwachen und aufgrund von Veränderungen solcher Kennwerte auf eine gegebene oder sich anbahnende Ausnahme- oder Fehlersituation zu schließen.The innovation proposed here is based on the knowledge that the times of opening of the suction and pressure valves included in the piston engine (each at least one suction valve and one pressure valve) are important parameters for the operation of the piston engine. In addition to such characteristic values, other characteristic values are known, for example pressure, in particular pressure values such as suction pressure and/or final/delivery pressure, temperature, capacity control values, vibration, power, etc. It is customary to monitor such characteristic values as part of the operation of a piston engine and based on Changes in such characteristic values can be inferred from a given or impending exceptional or error situation.

Es hat sich allerdings auch herausgestellt, dass eine Überwachung und vor allem eine sachgerechte Bewertung einer Vielzahl von Kennwerten komplex ist und ein gewisses Fachwissen erfordert.However, it has also turned out that monitoring and, above all, properly evaluating a large number of parameters is complex and requires a certain level of specialist knowledge.

Ein Vorteil der hier vorgeschlagenen Neuerung besteht damit neben der Möglichkeit einer Ableitung einer qualitativ gut fundierten Aussage über den Zustand der jeweiligen Kolbenmaschine auch darin, mehrere einzeln nur begrenzt aussagekräftige Kennwerte zu einem neuen Kennwert zusammenzufassen, nämlich in Form der oben erwähnten Differenz. Diese kann bei einem Betrieb der Kolbenmaschine zum Beispiel einem Bediener kontinuierlich oder regelmäßig angezeigt werden und dieser kann damit schnell und unkompliziert den Zustand der Kolbenmaschine beurteilen, insbesondere einen Zustand der abdichtenden Komponenten - zum Beispiel Ventile, Kolbenringe, (Stopfbuchs-)Packung, Ventil- und Schadraumregelungen - einer jeden aktiven Kompressionskammer (Verdichtungsraum) beurteilen. Darüber hinaus können der Zustand der Kolbenmaschine sowie eine Veränderung des Zustands optional auch anhand einer Entwicklung der Differenz, nämlich einer Entwicklung der Differenz über einen längeren Zeitraum, zum Beispiel einer Stunde, mehrere Stunden, einen Tag, mehrere Tage, mehrere Wochen, mehrere Monate usw. bis hin zu mehreren Jahren, beurteilt werden.An advantage of the innovation proposed here is, in addition to the possibility of deriving a qualitatively well-founded statement about the condition of the respective piston engine, also the ability to combine several individually meaningful characteristic values into a new characteristic value, namely in the form of the difference mentioned above. When the piston engine is in operation, this can be displayed continuously or regularly to an operator, for example, who can then quickly and easily assess the condition of the piston engine, in particular the condition of the sealing components - for example valves, piston rings, (stuffing box) packing, valve and dead space controls - assess each active compression chamber (compression space). In addition, the state of the piston engine and a change in the state can optionally also be based on a development of the difference, namely a development of the difference over a longer period of time, for example one hour, several hours, one day, several days, several weeks, several months, etc .up to several years.

Die oben genannte Aufgabe wird auch mittels einer Kolbenmaschine gelöst, die nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren und ggf. einer vorteilhaften Ausführungsform überwachbar ist und dafür Mittel zur Ausführung des Verfahrens wie hier und im Folgenden beschrieben umfasst oder der solche Mittel zugeordnet sind. Solche Mittel werden im Folgenden unter Begriffen wie Sensorik, Auswerteeinheit und Überwachungseinheit zusammengefasst und bei der Überwachungseinheit handelt es sich bevorzugt um eine programmierbare Überwachungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessorsystems oder dergleichen. Das hier vorgeschlagene Verfahren, ggf. ergänzt um einzelne oder mehrere nachfolgend beschriebene vorteilhafte Ausführungsformen, ist zur automatischen Ausführung bevorzugt in Form eines Computerprogramms realisiert (das Computerprogramm ist eine Implementierung des gegenständlichen Verfahrens zur Überwachung einer Kolbenmaschine). Die hier vorgeschlagene Neuerung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch eine Überwachungseinheit ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, sowie schließlich auch eine Überwachungseinheit oder ein System, welches eine Kolbenmaschine sowie eine Überwachungseinheit umfasst, wobei in einen Speicher der Überwachungseinheit als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.The above-mentioned task is also achieved by means of a piston machine, which can be monitored according to the method proposed here and possibly an advantageous embodiment and which includes means for carrying out the method as described here and below or the sol che resources are assigned. Such means are summarized below under terms such as sensors, evaluation unit and monitoring unit and the monitoring unit is preferably a programmable monitoring unit in the form of or in the manner of a microprocessor system or the like. The method proposed here, possibly supplemented by individual or several advantageous embodiments described below, is preferably implemented in the form of a computer program for automatic execution (the computer program is an implementation of the method in question for monitoring a piston engine). The innovation proposed here is, on the one hand, also a computer program with program code instructions that can be executed by a monitoring unit and, on the other hand, a storage medium with such a computer program, i.e. a computer program product with program code means, and finally also a monitoring unit or a system which includes a piston engine and a monitoring unit, whereby in such a computer program is loaded or loadable in a memory of the monitoring unit as a means for carrying out the method and its configurations.

Wenn im Folgenden Verfahrensschritte oder Verfahrensschrittfolgen beschrieben werden, bezieht sich dies auf Aktionen, die aufgrund des Computerprogramms oder unter Kontrolle des Computerprogramms erfolgen.If procedural steps or sequences of procedural steps are described below, this refers to actions that take place due to the computer program or under the control of the computer program.

Für die weitere Beschreibung gilt zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen, dass Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem genannten Verfahren zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Überwachungseinheit oder ein zur Ausführung des Verfahrens eingerichtetes System, umfassend eine Kolbenmaschine oder zumindest eine Kolbenmaschine sowie eine Überwachungseinheit oder zumindest eine Überwachungseinheit, - einzeln und zusammen auch als Vorrichtung bezeichnet - und umgekehrt gelten. Dementsprechend kann das Verfahren auch mittels einzelner oder mehrerer Verfahrensmerkmale fortgebildet sein, die sich auf von der Vorrichtung ausgeführte Verfahrensschritte beziehen, und die Vorrichtung kann entsprechend auch durch Mittel zur Ausführung von im Rahmen des Verfahrens ausgeführten Verfahrensschritten fortgebildet sein. Folglich gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem gegenständlichen Verfahren und eventueller Ausgestaltungen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf die zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.For the further description, in order to avoid unnecessary repetitions, features and details that are described in connection with the mentioned method for automatic monitoring of a piston engine, of course also in connection with and with regard to a monitoring unit set up to carry out the method or for carrying out System set up according to the method, comprising a piston engine or at least one piston engine and a monitoring unit or at least one monitoring unit - individually and collectively also referred to as a device - and vice versa. Accordingly, the method can also be developed by means of individual or multiple method features that relate to method steps carried out by the device, and the device can accordingly also be developed by means for carrying out method steps carried out as part of the method. Consequently, features and details that are described in connection with the method in question and possible configurations naturally also apply in connection with and with regard to the device intended to carry out the method and vice versa, so that the disclosure relates to the individual aspects of the invention is or can always be referred to mutually.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen innerhalb der Ansprüche weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des in Bezug genommenen Anspruchs durch die Merkmale des jeweiligen abhängigen Anspruchs hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale oder Merkmalskombinationen eines abhängigen Anspruchs zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem abhängigen Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform des gegenständlichen Verfahrens / der gegenständlichen Vorrichtung zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte abhängiger Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen. Schließlich sind die mit der hier vorgelegten Anmeldung eingereichten Patentansprüche lediglich Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Da speziell die Merkmale der abhängigen Ansprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, diese oder noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarte Merkmalskombinationen zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der jeweils in Bezug genommenen Ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims. The relationships used within the claims indicate the further development of the subject matter of the referenced claim through the characteristics of the respective dependent claim. They are not to be understood as a waiver of the achievement of independent, objective protection for the features or combinations of features of a dependent claim. Furthermore, with regard to an interpretation of the claims and the description, when a feature in a dependent claim is specified in more detail, it is to be assumed that such a limitation is contained in the preceding claims as well as a more general embodiment of the subject method/device for automatic monitoring Piston engine is not available. Any reference in the description to aspects of dependent claims is therefore to be read expressly as a description of optional features, even without any special reference. Ultimately, the patent claims filed with the application presented here are merely suggestions for wording without prejudice to achieving further patent protection. Since the features of the dependent claims in particular can form separate and independent inventions with regard to the prior art on the priority date, the applicant reserves the right to make these or further combinations of features previously only disclosed in the description and/or drawings the subject of independent claims or to make declarations of division. They can also contain independent inventions that have a design that is independent of the subject matter of the claims referred to in each case.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass bei einem Verfahren wie hier und im Folgenden beschrieben sowie bei einer nach dem Verfahren arbeitenden Kolbenmaschine im Falle einer Überschreitung des Sollwerts einerseits sowie im Falle einer Unterschreitung des Sollwerts andererseits jeweils spezifische Signale, also zum Beispiel ein erstes Signal im Falle einer Überschreitung und ein zweites Signal im Falle einer Unterschreitung, erzeugt werden. Damit ist auch eine qualitative Überwachung der Kolbenmaschine und sogar einer jeweiligen Kompressionskammer möglich und im Ergebnis kann jeweils ein für die erkannte Zustands-, Ausnahme- oder Fehlersituation spezifisches Signal ausgegeben werden. So deutet zum Beispiel eine Überschreitung des Sollwerts auf eine vorliegende oder sich anbahnende sogenannte Niederdruckleckage hin und im Falle einer Überschreitung des Sollwerts kann ein entsprechendes Signal ausgegeben werden und wird bei der bevorzugten Ausführungsform ausgegeben (der Begriff Signal reicht in seiner Bedeutung von einem spezifischen Pegel auf einer Signalleitung oder einem Signal auf jeweils genau einer Signalleitung bis hin zu zum Beispiel einem auf elektronischem Wege übermittelten und/oder in geeigneter, grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zur Anzeige gebrachten Text, einem mit Bildelementen kombinierten Text oder einer Graphik). Eine Unterschreitung des Sollwerts deutet demgegenüber auf eine vorliegende oder sich anbahnende sogenannte Hochdruckleckage hin und im Falle einer Unterschreitung des Sollwerts kann ein entsprechendes Signal ausgegeben werden und wird bei der bevorzugten Ausführungsform ausgegeben (ein Signal mit dem oben skizzierten Bedeutungsumfang). Für einen Bediener oder Betreiber der Kolbenmaschine erleichtert eine solche konkrete Zustands- oder Fehlermeldung die Wartung und ggf. die Fehlersuche/Fehlerbehebung enorm.It is preferably provided that in a method as described here and below and in a piston machine operating according to the method, in the event of the setpoint being exceeded on the one hand and in the event of the setpoint being undershot on the other hand, specific signals are provided, for example a first signal in the case of a If the limit is exceeded and a second signal is generated if the limit is exceeded. This also makes qualitative monitoring of the piston engine and even a respective compression chamber possible, and as a result a signal specific to the detected status, exception or error situation can be output. For example, exceeding the setpoint indicates an existing or impending so-called low-pressure leak and in the event If the setpoint is exceeded, a corresponding signal can be output and is output in the preferred embodiment (the term signal ranges in meaning from a specific level on a signal line or a signal on exactly one signal line to, for example, one transmitted electronically and/or text displayed in a suitable, fundamentally known manner, a text combined with image elements or a graphic). On the other hand, falling below the setpoint indicates an existing or impending so-called high-pressure leak and if the setpoint falls below the setpoint, a corresponding signal can be output and is output in the preferred embodiment (a signal with the scope of meaning outlined above). For an operator of the piston machine, such a specific status or error message makes maintenance and, if necessary, troubleshooting/troubleshooting much easier.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass bei einem Verfahren wie hier und im Folgenden beschrieben sowie bei einer nach dem Verfahren arbeitenden Kolbenmaschine die Differenz für jeden Arbeitszyklus eines von der Kolbenmaschine umfassten Kolbens oder zumindest für äquidistant beabstandete Arbeitszyklen gebildet wird und der Vergleich mit dem Sollwert für jeden Arbeitszyklus bzw. für jeden Arbeitszyklus, für den eine Differenz ermittelt wurde, erfolgt. Eine Überwachung der Differenz in jedem Arbeitszyklus oder in äquidistant beabstandeten Arbeitszyklen gewährleistet eine dauerhafte bzw. ausreichend dauerhafte und vor allem aussagekräftige Überwachung der Kolbenmaschine und die Regelmäßigkeit sorgt für auch in ihrer Tendenz bewertbare Daten, zum Beispiel zur Bewertung einer Änderung der ermittelten Differenz über der Zeit.It is advantageously provided that in a method as described here and below and in a piston machine operating according to the method, the difference is formed for each working cycle of a piston included in the piston machine or at least for equidistantly spaced working cycles and the comparison with the target value for each working cycle or for each work cycle for which a difference was determined. Monitoring the difference in each work cycle or in equidistantly spaced work cycles ensures permanent or sufficiently long-lasting and, above all, meaningful monitoring of the piston engine and the regularity also ensures data that can be evaluated in terms of its tendency, for example to evaluate a change in the determined difference over time .

Im Falle eines Antriebs des Kolbens der Kolbenmaschine mittels einer Kurbelwelle entspricht der Arbeitszyklus des Kolbens einem Kurbelwellenzyklus und dann ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Differenz für jeden Kurbelwellenzyklus oder zumindest für äquidistant beabstandete Kurbelwellenzyklen gebildet wird und der Vergleich mit dem Sollwert für jeden Kurbelwellenzyklus bzw. für jeden Kurbelwellenzyklus, für den eine Differenz ermittelt wurde, erfolgt.In the case of driving the piston of the piston engine by means of a crankshaft, the working cycle of the piston corresponds to a crankshaft cycle and then it is advantageously provided that the difference is formed for each crankshaft cycle or at least for equidistantly spaced crankshaft cycles and the comparison with the target value for each crankshaft cycle or for every crankshaft cycle for which a difference was determined.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass bei einem Verfahren wie hier und im Folgenden beschrieben oder einer nach dem Verfahren arbeitenden Kolbenmaschine bei einer Kolbenmaschine, bei der im Betrieb eine (zusätzliche) Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils erfolgt, als Sollwert ein öffnungszeitstellwertabhängiger Sollwert verwendet wird. Eine Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils wirkt zusätzlich zu den Druckverhältnissen in der jeweiligen Kompressionskammer auf die Ventile ein und verändert den Öffnungszeitpunkt und damit die Öffnungsdauer des jeweiligen Ventils gegenüber Verhältnissen (Öffnungszeitpunkt, Öffnungsdauer), wie sie sich ohne eine solche Beeinflussung, also ohne eine solche zusätzliche Beeinflussung, ergeben würden.It is particularly preferably provided that in a method as described here and below or in a piston machine operating according to the method in a piston machine in which an (additional) opening duration of at least one valve is influenced during operation, an opening time control value-dependent setpoint is used as the setpoint. Influencing an opening duration of at least one valve acts on the valves in addition to the pressure conditions in the respective compression chamber and changes the opening time and thus the opening duration of the respective valve compared to conditions (opening time, opening duration) that would occur without such an influence, i.e. without one such additional influence would result.

Eine solche (zusätzliche) Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils erfolgt zum Beispiel in Form einer aktiven Beeinflussung der Öffnungsdauer zumindest eines Ventils oder in Form einer passiven Beeinflussung der Öffnungsdauer zumindest eines Ventils. Eine aktive Beeinflussung der Öffnungsdauer zumindest eines Ventils wirkt direkt auf das jeweilige Ventil, zum Beispiel indem das Ventil aktiv offen gehalten wird, zum Beispiel mechanisch oder elektromechanisch mittels eines entsprechenden Aktors. Eine passive Beeinflussung der Öffnungsdauer zumindest eines Ventils wirkt indirekt auf das jeweilige Ventil, zum Beispiel indem im Rahmen einer sogenannten Schadraumregelung das Volumen der Kompressionskammer geändert wird.Such (additional) influencing of an opening duration of at least one valve takes place, for example, in the form of an active influencing of the opening duration of at least one valve or in the form of a passive influencing of the opening duration of at least one valve. Actively influencing the opening duration of at least one valve has a direct effect on the respective valve, for example by actively keeping the valve open, for example mechanically or electromechanically by means of a corresponding actuator. A passive influence on the opening duration of at least one valve has an indirect effect on the respective valve, for example by changing the volume of the compression chamber as part of a so-called dead space control.

Eine Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils erfolgt zum Beispiel mittels einer Regelung, insbesondere im Rahmen einer Regelung mittels eines Kontrollsystems oder mittels eines sogenannten aktiven Leistungsregelungssystems oder im Rahmen einer Schadraumregelung oder im Rahmen einer Drehzahlregelung oder im Rahmen einer Kombination zumindest zweier derartiger Regelungen.An opening duration of at least one valve is influenced, for example, by means of a control, in particular as part of a control by means of a control system or by means of a so-called active power control system or as part of a dead space control or as part of a speed control or as part of a combination of at least two such controls.

Das Ergebnis der Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils ist ein Stellwert, dessen Anwendung beim Betrieb der Kolbenmaschine die Öffnungsdauer zumindest eines Ventils beeinflusst. Der im Rahmen der Überwachung der Kolbenmaschine angesetzte Sollwert ist von diesem, die Öffnungsdauer/Öffnungszeit des jeweiligen Ventils beeinflussenden Stellwert abhängig. Allgemein ist der angesetzte Sollwert eine Funktion dieses Stellwerts. Daher wird der im Falle eines Betriebs einer Kolbenmaschine mit einer Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils angesetzte Sollwert als öffnungszeitstellwertabhängiger Sollwert bezeichnet. Soweit der Beeinflussung der Öffnungsdauer zumindest eines Ventils eine Regelung zugrunde liegt, ist der Stellwert abhängig von einem dort wirksamen Sollwert. Der öffnungszeitstellwertabhängige Sollwert ist also nicht nur von dem jeweiligen Stellwert, sondern auch von dem diesem wiederum zugrunde liegenden Sollwert abhängig. Die Bezeichnung des im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens angesetzten Sollwerts als öffnungszeitstellwertabhängig soll folglich nicht einschränkend ausgelegt werden und umfasst zum Beispiel auch eine Abhängigkeit von einem weiteren Sollwert, sofern dieser die Öffnungszeit zumindest eines Ventils der Kolbenmaschine beeinflusst.The result of influencing an opening duration of at least one valve is a control value, the application of which influences the opening duration of at least one valve during operation of the piston engine. The setpoint used to monitor the piston engine depends on this control value, which influences the opening duration/opening time of the respective valve. In general, the setpoint used is a function of this control value. Therefore, the setpoint set in the case of operation of a piston engine with an influence on the opening duration of at least one valve is referred to as the opening time control value-dependent setpoint. To the extent that the influencing of the opening duration of at least one valve is based on a regulation, the control value is dependent on a setpoint that is effective there. The opening time control value-dependent setpoint is therefore dependent not only on the respective control value, but also on the setpoint on which it is based. The designation of the setpoint used in the method proposed here as dependent on the opening time control value should therefore not be restrictive can be designed kend and also includes, for example, a dependence on a further setpoint, provided that this influences the opening time of at least one valve of the piston engine.

Im Falle einer beim Betrieb einer Kolbenmaschine erfolgenden Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils ist mittels eines solchen Sollwerts, nämlich eines öffnungszeitstellwertabhängigen Sollwerts, auch im Falle sich ändernder Zeitwerte (Öffnungszeitwerte) aufgrund der Beeinflussung der Öffnungsdauer zumindest eines Ventils weiterhin eine Überwachung nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz möglich. Auch hier kommt - in grundsätzlich optionaler Weise - eine Unterscheidung einer Unter- oder Überschreitung des Sollwerts, nämlich des öffnungszeitstellwertabhängigen Sollwerts, in Betracht und insoweit gilt das oben bereits Gesagte entsprechend und zur Vermeidung von Wiederholungen wird hier kurzerhand darauf verwiesen.In the event that an opening duration of at least one valve is influenced during the operation of a piston engine, monitoring according to the approach proposed here can continue to be carried out by means of such a setpoint, namely an opening time control value-dependent setpoint, even in the case of changing time values (opening time values) due to the influence on the opening duration of at least one valve possible. Here too - in a fundamentally optional manner - a distinction between falling below or exceeding the setpoint, namely the opening time setting value-dependent setpoint, comes into consideration and in this respect what has already been said above applies accordingly and to avoid repetition, reference is made to it here without further ado.

Vorteilhaft ist darüber hinaus- zusätzlich oder alternativ - auch noch eine Überwachung einer jeweiligen Regelung, also zum Beispiel einer Regelung in Form einer Leistungs- oder Schadraumregelung, vorgesehen. Dafür wird eine zeitliche Änderung der ermittelten Differenz (der Differenz aus den ermittelten Zeitwerten) betrachtet. Grundsätzlich wird erwartet, dass sich die ermittelte Differenz nicht oder nur geringfügt ändert, mit anderen Worten: Es wird überprüft, ob eine Änderung der ermittelten Differenz während einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitspanne in einem durch einen vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert bestimmten Rahmen bleibt. Eine Grenzwertüberschreitung ist ein Indiz für eine fehlerhafte Regelung oder eine fehlerhafte Komponente des Regelkreises. Zusätzlich oder alternativ wird auch noch der zeitliche Verlauf des Stellwerts in Relation zum zeitlichen Verlauf der ermittelten Differenz (beides während derselben Zeitspanne) betrachtet. Wenn während der betrachteten Zeitspanne die ermittelte Differenz im oben skizzierten Sinne gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich bleibt und der Stellwert hochläuft, ist auch dies ein Indiz für eine fehlerhafte Regelung oder eine fehlerhafte Komponente des Regelkreises. Zu den in diesem Sinne als ggf. fehlerhaft erkennbaren Komponenten des Regelkreises gehören insbesondere die Sensorik, der Regler und das Stellglied. Eine solche Überprüfung einer jeweiligen Regelung ist eine bevorzugte, aber gleichwohl optionale Ergänzung des hier vorgeschlagenen Verfahrens und eine Implementation einer solchen Überprüfung einer jeweiligen Regelung kommt entsprechend als Ergänzung einer Implementation des hier vorgeschlagenen Verfahrens zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine, insbesondere einer Implementation in Form eines Computerprogramms, in Betracht.It is also advantageous - additionally or alternatively - to monitor a respective regulation, for example a regulation in the form of a power or damage area regulation. For this purpose, a temporal change in the determined difference (the difference from the determined time values) is considered. In principle, it is expected that the determined difference does not change or changes only slightly, in other words: It is checked whether a change in the determined difference during a predetermined or predeterminable period of time remains within a framework determined by a predetermined or predeterminable limit value. Exceeding the limit is an indication of faulty control or a faulty component of the control loop. Additionally or alternatively, the time course of the control value is also considered in relation to the time course of the determined difference (both during the same period of time). If during the period under consideration the difference determined remains the same or at least essentially the same in the sense outlined above and the control value increases, this is also an indication of a faulty control or a faulty component of the control loop. The components of the control circuit that may be identified as faulty in this sense include, in particular, the sensors, the controller and the actuator. Such a review of a respective regulation is a preferred, but nevertheless optional addition to the method proposed here and an implementation of such a review of a respective regulation comes accordingly as a supplement to an implementation of the method proposed here for automatic monitoring of a piston engine, in particular an implementation in the form of a computer program , into consideration.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der hier vorgeschlagenen Neuerung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.An exemplary embodiment of the innovation proposed here is explained in more detail below using the drawing. Corresponding objects or elements are provided with the same reference numbers in all figures.

Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht einschränkend aufzufassen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Ergänzungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.The or each exemplary embodiment is not to be construed as limiting. Rather, within the scope of the present disclosure, additions and modifications are also possible, in particular those which, for example, through combination or modification of individual features or method steps described in the general or specific part of the description and contained in the claims and/or the drawing can be found by a person skilled in the art with a view to solving the problem and, through combinable features, lead to a new object or to new process steps or sequences of process steps.

Es zeigen

1 eine Kolbenmaschine mit einer Überwachungseinheit,
2 einen an einer Kolbenmaschine über einen Kurbelwellenzyklus aufgenommenen Druckverlauf,
3 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Computerprogramms als Beispiel für eine Implementation des hier vorgeschlagenen Verfahrens,
4 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Prozessablaufs im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens und
5 eine graphische Darstellung eines stellwertabhängigen Sollwerts.

Show it

1 a piston machine with a monitoring unit,
2 a pressure curve recorded on a piston engine over a crankshaft cycle,
3 a schematically simplified representation of a computer program as an example of an implementation of the method proposed here,
4 a schematically simplified representation of a process flow within the framework of the method proposed here and
5 a graphical representation of a control value-dependent setpoint.

Die Darstellung 1 zeigt in schematisch vereinfachter Art und Weise und mit nur wenigen Einzelheiten eine Kolbenmaschine 10.The representation 1 shows a piston engine 10 in a schematically simplified manner and with only a few details.

Eine Kolbenmaschine 10, zum Beispiel eine Kolbenmaschine 10 in Form eines Kolbenkompressors oder dergleichen, und deren Funktionsweise ist grundsätzlich an sich bekannt. Die nachfolgende Beschreibung erhebt daher keinen Anspruch auf Vollständigkeit und soll lediglich grundlegende Begriffe einführen:

Eine Kolbenmaschine 10 ist eine zur Förderung eines im Folgenden allgemein als Medium bezeichneten Gases oder Fluids bestimmte Vorrichtung. Eine Kolbenmaschine 10 umfasst zumindest einen Zylinder 12. Im Zylinder 12 befindet sich zumindest eine Kompressionskammer 13. Innerhalb des Zylinders 12 wird zumindest ein Kolben 14 geführt (jeweils ein Kolben 14 für jeden Zylinder 12). Der oder jeder Kolben 14 ist mittels eines (nicht gezeigten) externen Antriebs in an sich bekannter Art und Weise im Zylinder 12 beweglich. Als externer Antrieb fungiert zum Beispiel eine Kurbelwelle. Auch andere externe Antriebe, zum Beispiel ein Hydraulikantrieb, sind möglich. Der oder jeder Kolben 14 bewegt sich oszillierend im Zylinder 12.

A piston engine 10, for example a piston engine 10 in the form of a piston compressor or the like, and its functionality is basically known per se. The following description therefore does not claim to be complete and is only intended to introduce basic terms:

A piston engine 10 is a device intended for conveying a gas or fluid, generally referred to below as a medium. A piston engine 10 comprises at least one cylinder 12. There is at least one compression chamber 13 in the cylinder 12. At least one piston 14 is guided within the cylinder 12 (one piston 14 for each cylinder 12). The river Oder Each piston 14 is movable in the cylinder 12 in a manner known per se by means of an external drive (not shown). A crankshaft, for example, acts as an external drive. Other external drives, for example a hydraulic drive, are also possible. The or each piston 14 moves oscillating in the cylinder 12.

Die weitere Beschreibung wird im Sinne einfacher Verhältnisse auf Basis einer Kolbenmaschine 10 mit genau einem Zylinder 12, genau einer Kompressionskammer 13 im Zylinder 12 und entsprechend genau einem Kolben 14 fortgesetzt. The further description is continued in the sense of simple conditions based on a piston engine 10 with exactly one cylinder 12, exactly one compression chamber 13 in the cylinder 12 and, accordingly, exactly one piston 14.

Auf die Anzahl dieser Komponenten kommt es für die hier vorgeschlagene Neuerung nicht an und entsprechend ist eine Mehrzahl der jeweiligen Komponenten stets mitzulesen und soll mit diesem Hinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten.The number of these components is not important for the innovation proposed here and accordingly, a majority of the respective components must always be read and are, with this note, considered to be included in the description presented here.

Im Rahmen der oszillierenden Bewegung des Kolbens 14 ergeben sich zyklisch und alternierend eine im Folgenden als Vorhub bezeichnete Vorwärtsbewegung und eine anschließende, im Folgenden als Rückhub bezeichnete Rückwärtsbewegung des Kolbens 14 sowie allgemein eine im Folgenden als Kolbenlage bezeichnete Position des Kolbens 14 im Zylinder 12. Das jeweilige Medium wird in der Kompressionskammer 13 komprimiert (die Kompressionskammer 13 ist der Bereich im Zylinder 12, in dem das Medium seinen Druckzustand ändert) und das Volumen der Kompressionskammer 13 ändert sich beim Vor- und Rückhub des Kolbens 14 (das Volumen der Kompressionskammer 13 ändert/verringert/vergrößert sich aufgrund der Bewegung des Kolbens 14 und der Kolben 14 komprimiert in der Kompressionskammer 13 das Medium bis zum gewünschten Förderdruck; Volumenverringerung beim Vorhub; Volumenvergrößerung beim Rückhub). Im Rahmen der oszillierenden Bewegung übt der Kolben 14 beim Vorhub Druck auf das jeweilige Medium aus.As part of the oscillating movement of the piston 14, there is a cyclical and alternating forward movement, hereinafter referred to as the pre-stroke, and a subsequent backward movement of the piston 14, hereinafter referred to as the return stroke, and generally a position of the piston 14 in the cylinder 12, hereinafter referred to as the piston position. This respective medium is compressed in the compression chamber 13 (the compression chamber 13 is the area in the cylinder 12 in which the medium changes its pressure state) and the volume of the compression chamber 13 changes during the forward and return strokes of the piston 14 (the volume of the compression chamber 13 changes /decreases/increases due to the movement of the piston 14 and the piston 14 compresses the medium in the compression chamber 13 up to the desired delivery pressure; volume reduction during the forward stroke; volume increase during the return stroke). As part of the oscillating movement, the piston 14 exerts pressure on the respective medium during the pre-stroke.

Jeweils eine gewisse Menge des jeweiligen Mediums wird aufgrund der zyklischen Bewegung des Kolbens 14 sowie der Öffnung zumindest eines jeweiligen Ventils 16, 18 in die Kompressionskammer 13 gesaugt und aus dieser ausgestoßen. Dafür ist in an sich bekannter Art und Weise jeweils zumindest ein fluidisch an die Kompressionskammer angekoppeltes Ventil 16, 18 (zumindest ein sogenanntes Saugventil 16; zumindest ein sogenanntes Druckventil 18) vorgesehen.A certain amount of the respective medium is sucked into the compression chamber 13 and expelled from it due to the cyclic movement of the piston 14 and the opening of at least one respective valve 16, 18. For this purpose, at least one valve 16, 18 (at least one so-called suction valve 16; at least one so-called pressure valve 18) fluidly coupled to the compression chamber is provided in a manner known per se.

Auch hier wird die weitere Beschreibung im Sinne einfacher Verhältnisse auf Basis einer Kolbenmaschine 10 mit genau einem Saugventil 16 und genau einem Druckventil 18 fortgesetzt. Auf die Anzahl dieser Ventile 16, 18 kommt es für die hier vorgeschlagene Neuerung nicht an und entsprechend ist eine Mehrzahl solcher Ventile 16, 18 (zwei oder mehr Saugventile 16 und/oder zwei oder mehr Druckventile 18) stets mitzulesen und soll mit diesem Hinweis als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten.Here too, the further description is continued in the sense of simple conditions based on a piston engine 10 with exactly one suction valve 16 and exactly one pressure valve 18. The number of these valves 16, 18 is not important for the innovation proposed here and accordingly a plurality of such valves 16, 18 (two or more suction valves 16 and/or two or more pressure valves 18) are always to be read and should be referred to with this reference as covered by the description presented here.

Die Arbeit des Kolbens 14 ist zyklisch - es erfolgen alternierend und jeweils unmittelbar aneinander anschließend ein Vorhub und ein Rückhub des Kolbens 14 (jeweils translatorisch) - und der Kolben 14 wird dafür mittels eines Antriebs, zum Beispiel mittels einer sich kontinuierlich drehenden Kurbelwelle, angetrieben. Ein Vorhub des Kolbens 14 und ein anschließender Rückhub des Kolbens 14 werden zusammen als Kompressionszyklus oder kurz als Arbeitszyklus bezeichnet (beide Begriffe bezeichnen dasselbe und sind austauschbar). Wenn sich der Kolben 14 im Zylinder 12 zurückzieht (Rückhub), vergrößert sich das Volumen oberhalb des Kolbens 14 im Zylinder 12 (das Volumen der Kompressionskammer 13) und über das Saugventil 16 (Einlassventil) wird das jeweilige Medium in die Kompressionskammer 13 gesogen. Im Anschluss an den Rückhub des Kolbens 14 und nach Durchschreiten eines unteren Totpunktes des Kolbenhubs erfolgt ein Vorschieben des Kolbens 14 im Zylinder 12 (Vorhub). Dies führt zu einer Verringerung des Volumens der Kompressionskammer 13 und das zuvor in die Kompressionskammer 13 gesogene Medium wird schließlich über das Druckventil 18 (Auslassventil) aus der Kompressionskammer 13 ausgestoßen. Mit dem Durchschreiten eines oberen Totpunkts des Kolbenhubs endet der Vorhub des Kolbens 14 und es schließt sich ein erneuter Rückhub an und so weiter.The work of the piston 14 is cyclical - a forward stroke and a return stroke of the piston 14 (each translationally) take place alternately and immediately after one another - and the piston 14 is driven by means of a drive, for example by means of a continuously rotating crankshaft. A forward stroke of the piston 14 and a subsequent return stroke of the piston 14 are collectively referred to as a compression cycle or a duty cycle for short (both terms refer to the same thing and are interchangeable). When the piston 14 in the cylinder 12 retracts (return stroke), the volume above the piston 14 in the cylinder 12 increases (the volume of the compression chamber 13) and the respective medium is sucked into the compression chamber 13 via the suction valve 16 (inlet valve). Following the return stroke of the piston 14 and after passing through a bottom dead center of the piston stroke, the piston 14 advances in the cylinder 12 (forward stroke). This leads to a reduction in the volume of the compression chamber 13 and the medium previously sucked into the compression chamber 13 is finally expelled from the compression chamber 13 via the pressure valve 18 (exhaust valve). When the piston stroke passes through a top dead center, the forward stroke of the piston 14 ends and is followed by another return stroke and so on.

Vorhub und Rückhub des Kolbens 14 schließen alternierend und zyklisch unmittelbar aneinander an, so dass aufgrund des Ansaugens des jeweiligen Mediums beim Rückhub sowie des Ausstoßes des angesaugten Mediums beim Vorhub eine Förderung des jeweiligen Mediums und ggf. auch eine Änderung der Druckverhältnisse zwischen einer Saugseite (stromabwärts des Saugventils 16) einerseits und einer Druckseite (stromaufwärts des Druckventils 18) andererseits resultiert.The forward stroke and return stroke of the piston 14 alternately and cyclically follow each other directly, so that due to the suction of the respective medium during the return stroke and the expulsion of the sucked-in medium during the forward stroke, a delivery of the respective medium and possibly also a change in the pressure conditions between a suction side (downstream of the suction valve 16) on the one hand and a pressure side (upstream of the pressure valve 18) on the other hand.

Die Darstellung in 1 zeigt - der Kolbenmaschine 10 zugeordnet - eine zumindest temporär der Kolbenmaschine 10 messtechnisch zugeordnete Sensorik 20. Die Darstellung in 1 zeigt des Weiteren - der Kolbenmaschine 10 ebenfalls zumindest temporär zugeordnet - eine Überwachungseinheit 22 und eine als von der Überwachungseinheit 22 umfasst gezeigte Auswerteeinheit 24. Die Begriffe Sensorik 20, Überwachungseinheit 22 und Auswerteeinheit 24 sind funktionale Bezeichner und implizieren keine notwendige räumliche oder gerätetechnische Trennung. So können zum Beispiel Sensorik 20 und Auswerteeinheit 24 zu einer Einheit zusammengefasst sein. Genauso können Überwachungseinheit 22 und Auswerteeinheit 24 oder Sensorik 20, Überwachungseinheit 22 und Auswerteeinheit 24 zu einer Einheit zusammengefasst oder Sensorik 20, Auswerteeinheit 24 und Überwachungseinheit 22 räumlich und gerätetechnisch getrennt sein.The representation in 1 shows - assigned to the piston engine 10 - a sensor system 20 which is at least temporarily assigned to the piston engine 10 by measurement technology. The illustration in 1 further shows - also assigned at least temporarily to the piston engine 10 - a monitoring unit 22 and an evaluation unit 24 shown as being included in the monitoring unit 22. The terms sensor system 20, monitoring unit 22 and evaluation unit 24 are functional identifiers and do not imply any necessary spatial or device technology niche separation. For example, sensors 20 and evaluation unit 24 can be combined into one unit. Likewise, monitoring unit 22 and evaluation unit 24 or sensors 20, monitoring unit 22 and evaluation unit 24 can be combined into one unit or sensors 20, evaluation unit 24 and monitoring unit 22 can be spatially and device-technically separated.

Die Sensorik 20 umfasst zumindest ein Messinstrument und dieses nimmt in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise Messwerte oder aufgrund einer Simulation resultierende Daten - im Folgenden einzeln oder zusammenfassend als Rohdaten 26 bezeichnet - an der Kolbenmaschine 10 oder in Bezug auf die Kolbenmaschine 10 auf. Das jeweilige Messinstrument dient der Erfassung von Rohdaten 26 und das zumindest eine Messinstrument erfasst durch Erfassung solcher Rohdaten 26 die Ventilaktivität (Aktivität des Saug- oder Druckventils 16, 18; ggf. jeweils ein Messinstrument zur Erfassung der Ventilaktivität des Saug- und Druckventils 16, 18) oder eine für die Ventilaktivität repräsentative Größe.The sensor system 20 includes at least one measuring instrument and this records, in a fundamentally known manner, measured values or data resulting from a simulation - hereinafter referred to individually or collectively as raw data 26 - on the piston engine 10 or in relation to the piston engine 10. The respective measuring instrument is used to record raw data 26 and the at least one measuring instrument records the valve activity (activity of the suction or pressure valve 16, 18; possibly a measuring instrument for recording the valve activity of the suction and pressure valve 16, 18) by recording such raw data 26 ) or a variable representative of valve activity.

Ein Beispiel für ein insoweit von der Sensorik 20 umfasstes Messinstrument ist ein Drucksensor, welcher den dynamischen Druck in der Kompressionskammer 13 misst, nämlich den dynamischen Druck, welcher sich in der Kompressionskammer 13 aufgrund der oszillierenden Bewegung des Kolbens 14 innerhalb der Kompressionskammer 13 ergibt. Andere Messinstrumente, welche Rohdaten liefern können, anhand derer ein Öffnen jeweils eines Ventils 16, 18 (Saug- oder Druckventil 16, 18) erkennbar ist, sind ebenso möglich. Ein Beispiel für ein solches anderes Messinstrument ist ein Vibrationssensor, welcher die Vibration im Zusammenhang mit einem sogenannten Öffnungsschlag des jeweiligen Ventils 16, 18 erkennt, oder ein Näherungssensor, mittels dessen durch direktes Messen die Öffnung des jeweiligen Ventils 16, 18 erkennbar ist.An example of a measuring instrument included in the sensor system 20 is a pressure sensor which measures the dynamic pressure in the compression chamber 13, namely the dynamic pressure which arises in the compression chamber 13 due to the oscillating movement of the piston 14 within the compression chamber 13. Other measuring instruments that can provide raw data, which can be used to detect the opening of a valve 16, 18 (suction or pressure valve 16, 18), are also possible. An example of such a different measuring instrument is a vibration sensor, which detects the vibration in connection with a so-called opening stroke of the respective valve 16, 18, or a proximity sensor, by means of which the opening of the respective valve 16, 18 can be recognized by direct measurement.

Die Auswerteeinheit 24 empfängt von der Sensorik 20 die mittels der Sensorik 20 aufgenommenen Rohdaten 26 und wertet diese aus. Im Rahmen dieser Auswertung bestimmt die Auswerteeinheit 24 für jeweils einen Arbeitszyklus (Kompressionszyklus; die Begriffe Arbeitszyklus und Kompressionszyklus sind austauschbar) des Kolbens 14 einen Zeitpunkt oder ein Maß für einen Zeitpunkt, zu dem das Saugventil 16 öffnet, und einen Zeitpunkt oder ein Maß für einen Zeitpunkt, zu dem das Druckventil 18 öffnet, im Folgenden zusammenfassend als Öffnungszeitwert 30, 32 oder kurz als Zeitwert 30, 32 (Zeitwert 30, 32 für das Öffnen des von der Kolbenmaschine 10 umfassten Saug- und Druckventils 16, 18) bezeichnet.The evaluation unit 24 receives the raw data 26 recorded by the sensor system 20 from the sensor system 20 and evaluates it. As part of this evaluation, the evaluation unit 24 determines a time or a measure for a time at which the suction valve 16 opens, and a time or a measure for a work cycle (compression cycle; the terms work cycle and compression cycle are interchangeable) of the piston 14 Time at which the pressure valve 18 opens, hereinafter referred to collectively as the opening time value 30, 32 or briefly as the time value 30, 32 (time value 30, 32 for the opening of the suction and pressure valve 16, 18 encompassed by the piston engine 10).

Das Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinheit 24 ist jeweils ein Wertepaar pro Arbeitszyklus und dieses umfasst einen ersten Zeitwert 30 für das Öffnen des von der Kolbenmaschine 10 umfassten Saugventils 16 sowie einen zweiten Zeitwert 32 für das Öffnen des von der Kolbenmaschine 10 umfassten Druckventils 18. Die Auswerteeinheit 24 ermittelt solche Wertepaare zum Beispiel für jeden Arbeitszyklus oder für regelmäßig beabstandete Arbeitszyklen, zum Beispiel für jeden zweiten Arbeitszyklus, jeden dritten Arbeitszyklus oder jeden n-ten Arbeitszyklus mit zum Beispiel n = [1 .. 1.000].The result of the evaluation by the evaluation unit 24 is a pair of values per working cycle and this includes a first time value 30 for opening the suction valve 16 included in the piston engine 10 and a second time value 32 for opening the pressure valve 18 included in the piston engine 10. The Evaluation unit 24 determines such pairs of values, for example, for each work cycle or for regularly spaced work cycles, for example for every second work cycle, every third work cycle or every nth work cycle with, for example, n = [1 .. 1,000].

Die Ventile 16, 18 (Saugventil 16, Druckventil 18) öffnen aufgrund eines Erreichens eines gewissen Drucklevels im Zylinder 12. Sie werden durch den Gegendruck in einer jeweiligen Zuleitung (saugseitige Zuleitung, druckseitige Zuleitung) und einige Federn so lange geschlossen gehalten, bis der Druck in der Kompressionskammer 13 ein Niveau erreicht hat, um diese aufzustoßen. Das Saugventil 16 öffnet, wenn ein Saugdruckniveau unterschritten wird. Das Druckventil 18 öffnen, wenn das Enddruck-/Förderdruckniveau überschritten wird. Damit sind die Zeitwerte 30 ,32 vom dynamischen Druckniveau in der Kompressionskammer 13 abhängig. Wenn sich diese ändern, lässt dies auf eventuelle Leckagen oder mechanische Schäden an einem Ventil 16, 18; am Zylinder 12, in der Kompressionskammer 13 oder dergleichen schließen.The valves 16, 18 (suction valve 16, pressure valve 18) open when a certain pressure level in the cylinder 12 is reached. They are kept closed by the counterpressure in a respective supply line (suction-side supply line, pressure-side supply line) and some springs until the pressure in the compression chamber 13 has reached a level in order to burp it. The suction valve 16 opens when the suction pressure level falls below. Open the pressure valve 18 when the final pressure/delivery pressure level is exceeded. The time values 30, 32 are therefore dependent on the dynamic pressure level in the compression chamber 13. If these change, this indicates possible leaks or mechanical damage to a valve 16, 18; on the cylinder 12, in the compression chamber 13 or the like.

Ein Zeitwert 30, 32 ist zum Beispiel die Rotationslage der Kurbelwelle, also die jeweilige Rotationslage zum Zeitpunkt des Öffnens des jeweiligen Ventils 16, 18. Die Verwendung der Rotationslage der Kurbelwelle als Zeitwert 30, 32 ist in der Praxis durchaus üblich. Die Betrachtung der Rotationslage der Kurbelwelle als Zeitwert 30, 32 ist auch deshalb verständlich, weil die Dauer einer Vollumdrehung der Kurbelwelle (die Dauer eines Arbeitszyklus des Kolbens 14) als Zeiteinheit angesehen werden kann und die jeweils momentane Rotationslage der Kurbelwelle ist dann ein Bruchteil dieser Zeiteinheit. Alternativ kann als Zeitwert 30, 32 auch eine zum Beispiel in Millisekunden gemessene Zeit, zu der das jeweilige Ventil 16, 18 öffnet, erfasst werden. Die Zeit startet dann zum Beispiel bei jedem Arbeitszyklus oder jedem n-ten Arbeitszyklus, mit zum Beispiel n=[1 .. 1.000], des Kolbens 14 bei Null.A time value 30, 32 is, for example, the rotational position of the crankshaft, i.e. the respective rotational position at the time the respective valve 16, 18 is opened. The use of the rotational position of the crankshaft as a time value 30, 32 is quite common in practice. The consideration of the rotational position of the crankshaft as a time value 30, 32 is also understandable because the duration of a full revolution of the crankshaft (the duration of a working cycle of the piston 14) can be viewed as a unit of time and the current rotational position of the crankshaft is then a fraction of this time unit . Alternatively, a time measured in milliseconds, for example, at which the respective valve 16, 18 opens can also be recorded as the time value 30, 32. The time then starts, for example, at every work cycle or every nth work cycle, with, for example, n = [1 .. 1,000], of the piston 14 at zero.

Im Sinne einfacher Verhältnisse wird für die weitere Beschreibung davon ausgegangen, dass der Antrieb des Kolbens 14 der Kolbenmaschine 10 mittels einer Kurbelwelle erfolgt und die Rotationslage der Kurbelwelle zum Zeitpunkt des Öffnens des Saugventils 16 und die Rotationslage der Kurbelwelle zum Zeitpunkt des Öffnens des Druckventils 18 als Zeitwerte 30, 32 für das Öffnen des Saug- bzw. Druckventils 16, 18 betrachtet werden. Die jeweilige Rotationslage der Kurbelwelle wird mittels eines zu der Sensorik 20 gehörigen geeigneten Messinstruments erfasst, zum Beispiel mittels eines der Kurbelwelle zugeordneten Inkrementalgebers, und die erfassten Daten zur Rotationslage gehören zu den an die Auswerteeinheit 24 übermittelten Rohdaten 26. Die Rohdaten 26 können in Form jeweils eines Wertepaars (Druckwert, Rotationslage) instantan an die Auswerteeinheit 24 übermittelt werden. Alternativ können die Rohdaten 26 auch in Form eines Datensatzes mit zum Beispiel allen während eines Arbeitszyklus des Kolbens 14 aufgenommenen Druckwerten und der jeweils zugehörigen Rotationslage an die Auswerteeinheit 24 übermittelt werden.In the interests of simple conditions, it is assumed for the further description that the piston 14 of the piston engine 10 is driven by means of a crankshaft and the rotational position of the crankshaft at the time of opening of the suction valve 16 and the rotational position of the crankshaft at the time of opening of the pressure valve 18 as Time values 30, 32 for opening the suction or pressure valve 16, 18 are considered. The The respective rotational position of the crankshaft is detected by means of a suitable measuring instrument belonging to the sensor system 20, for example by means of an incremental encoder assigned to the crankshaft, and the recorded data on the rotational position belongs to the raw data 26 transmitted to the evaluation unit 24. The raw data 26 can each be in the form of one Pair of values (pressure value, rotational position) are immediately transmitted to the evaluation unit 24. Alternatively, the raw data 26 can also be transmitted to the evaluation unit 24 in the form of a data set with, for example, all pressure values recorded during a working cycle of the piston 14 and the associated rotational position.

Die Darstellung in 2 zeigt einen Druckverlauf 34 in der Kompressionskammer 13 der Kolbenmaschine 10. Der Druckverlauf 34 ist eine graphische Darstellung von im Falle eines Drucksensors als Messinstrument mittels der Sensorik 20 erfassten, an die Auswerteeinheit 24 übermittelten und im Weiteren ausgewerteten Rohdaten 26.The representation in 2 shows a pressure curve 34 in the compression chamber 13 of the piston engine 10. The pressure curve 34 is a graphical representation of raw data 26 recorded by means of the sensor system 20 in the case of a pressure sensor as a measuring instrument, transmitted to the evaluation unit 24 and subsequently evaluated.

Bei der beispielhaft zugrunde liegenden Situation fungiert eine Kurbelwelle als Antrieb des Kolbens 14 und entsprechend ist der Druckverlauf 34 in 2 über einer Vollumdrehung der Kurbelwelle aufgetragen [0°.. 360°]. Neben dem Druckverlauf 34 (dynamischer Druck in der Kompressionskammer 13) zeigt die Darstellung in 2 auch zwei sogenannte statische - statisch für jeweils zumindest einen Arbeitszyklus - Druckwerte, nämlich einen statischen Saugdruck 36 und einen statischen Förderdruck 38. Diese beiden statischen Druckwerte 36, 38 sind charakteristische Werte der jeweiligen Kolbenmaschine 10 und ergeben sich aufgrund der Dimension der jeweiligen Kompressionskammer 13 sowie aufgrund des Prozesses, in welchem die Kolbenmaschine 10 eingesetzt wird. Sie werden durch Messung (jeweils an den Ein- und Ausgangsrohren der Kompressionskammer 13) jeweils zu Beginn und zum Ende eines Arbeitszyklus oder für eine Mehrzahl von Arbeitszyklen, zum Beispiel in jedem n-ten Arbeitszyklus mit zum Beispiel n = [1 .. 1.000]) ermittelt oder rechnerisch zum Beispiel im Wege einer Ermittlung eines gleitenden Mittelwerts aus einer vorgegebenen oder vorgebbaren Anzahl solcher Messwerte ermittelt.In the exemplary underlying situation, a crankshaft acts as a drive for the piston 14 and the pressure curve 34 is accordingly 2 plotted over a full revolution of the crankshaft [0°.. 360°]. In addition to the pressure curve 34 (dynamic pressure in the compression chamber 13), the illustration in 2 also two so-called static - static for at least one working cycle - pressure values, namely a static suction pressure 36 and a static delivery pressure 38. These two static pressure values 36, 38 are characteristic values of the respective piston engine 10 and result from the dimensions of the respective compression chamber 13 as well due to the process in which the piston engine 10 is used. They are determined by measurement (each on the inlet and outlet pipes of the compression chamber 13) at the beginning and at the end of a work cycle or for a plurality of work cycles, for example in every nth work cycle with, for example, n = [1 .. 1,000] ) is determined or determined mathematically, for example by determining a moving average from a predetermined or predeterminable number of such measured values.

Zur Ermittlung jeweils eines Wertepaares wie oben beschrieben empfängt und verarbeitet die Auswerteeinheit 24 die von der Sensorik 20 aufgenommenen Rohdaten 26, also zum Beispiel Rohdaten 26 zum dynamischen Druck in der Kompressionskammer, sowie Daten zum statischen Saugdruck 36 und zum statischen Förderdruck 38.To determine a pair of values as described above, the evaluation unit 24 receives and processes the raw data 26 recorded by the sensor system 20, for example raw data 26 on the dynamic pressure in the compression chamber, as well as data on the static suction pressure 36 and the static delivery pressure 38.

Mittels der Auswerteeinheit 24 werden die Rohdaten 26 während jeweils eines Arbeitszyklus (aber nicht notwendig während jedes Arbeitszyklus; zum Beispiel in jedem n-ten Arbeitszyklus mit zum Beispiel n = [1 .. 1.000]) mit dem statischen Saugdruck 36 und dem statischen Förderdruck 38 verglichen. Wenn das Niveau der Rohdaten 26 im Arbeitszyklus erstmals den Wert des statischen Saugdrucks 36 erreicht oder unterschreitet, also wenn das jeweils betrachtete Datum (der jeweils betrachtete Wert) der Rohdaten 26 im Arbeitszyklus erstmals den Wert des statischen Saugdrucks 36 erreicht oder unterschreitet, repräsentiert dies das Öffnen des Saugventils 16. Wenn das Niveau der Rohdaten 26 im Arbeitszyklus erstmals den Wert des statischen Förderdrucks 38 erreicht oder überschreitet, also wenn das jeweils betrachtete Datum (der jeweils betrachtete Wert) der Rohdaten 26 im Arbeitszyklus erstmals den Wert des statischen Förderdrucks 38 erreicht oder überschreitet, repräsentiert dies das Öffnen des Druckventils 18.By means of the evaluation unit 24, the raw data 26 are measured during one work cycle (but not necessarily during each work cycle; for example in every nth work cycle with, for example, n = [1 .. 1,000]) with the static suction pressure 36 and the static delivery pressure 38 compared. When the level of the raw data 26 reaches or falls below the value of the static suction pressure 36 for the first time in the working cycle, i.e. when the data under consideration (the value under consideration) of the raw data 26 reaches or falls below the value of the static suction pressure 36 for the first time in the working cycle, this represents that Opening the suction valve 16. When the level of the raw data 26 reaches or exceeds the value of the static delivery pressure 38 for the first time in the working cycle, i.e. when the data under consideration (the value under consideration) of the raw data 26 reaches the value of the static delivery pressure 38 for the first time in the working cycle or exceeds, this represents the opening of the pressure valve 18.

Die Ventile 16, 18 (Saugventil 16, Druckventil 18) öffnen aufgrund eines Erreichens eines gewissen Drucklevels im Zylinder 12 automatisch. Sie werden durch den Gegendruck in einer jeweiligen Zuleitung (saugseitige Zuleitung, druckseitige Zuleitung) und einige Federn so lange geschlossen gehalten, bis der Druck in der Kompressionskammer 13 ein Niveau erreicht hat, um diese aufzustoßen. Das Saugventil 16 öffnet, wenn das Niveau des statischen Saugdrucks 36 unterschritten wird. Das Druckventil 18 öffnet, wenn das Niveau des statischen Förderdrucks 38 überschritten wird. Damit sind die Öffnungszeiten vom dynamischen Druckniveau in der Kompressionskammer 13 abhängig. Wenn sich diese ändern, lässt dies auf eventuelle Leckagen oder mechanische Schäden an einem Ventil 16, 18 oder dergleichen schließen.The valves 16, 18 (suction valve 16, pressure valve 18) open automatically when a certain pressure level in the cylinder 12 is reached. They are kept closed by the counterpressure in a respective supply line (suction-side supply line, pressure-side supply line) and some springs until the pressure in the compression chamber 13 has reached a level that allows it to open. The suction valve 16 opens when the level of the static suction pressure 36 is undershot. The pressure valve 18 opens when the level of the static delivery pressure 38 is exceeded. The opening times are therefore dependent on the dynamic pressure level in the compression chamber 13. If these change, this suggests possible leaks or mechanical damage to a valve 16, 18 or the like.

Kurz gefasst wird im Rahmen des Vergleichs und mittels der Auswerteeinheit 24 ermittelt, wann die Kurve des Druckverlaufs 34 (die Kurve des dynamischen Drucks) den statischen Saugdruck 36 erreicht oder unterschreitet und wann die Kurve des Druckverlaufs 34 den statischen Förderdruck 38 erreicht oder überschreitet. Die zu diesen Punkten gehörigen Öffnungszeitwerte 30, 32 werden als Durchstiegspunkte 30, 32 (Englisch: Break Through Points) bezeichnet. Es handelt sich um Durchstiegspunkte 30, 32 des dynamischen Drucks durch die Werte der statischen Drücke (statischer Saugdruck 36, statischer Förderdruck 38).In short, as part of the comparison and by means of the evaluation unit 24, it is determined when the curve of the pressure curve 34 (the curve of the dynamic pressure) reaches or falls below the static suction pressure 36 and when the curve of the pressure curve 34 reaches or exceeds the static delivery pressure 38. The opening time values 30, 32 associated with these points are referred to as break through points. These are transition points 30, 32 of the dynamic pressure through the values of the static pressures (static suction pressure 36, static delivery pressure 38).

In der Darstellung in 2 sind die Durchstiegspunkte 30, 32 auf der Kurve des Druckverlaufs 34 bezeichnet und deren Zeitwerte sind jeweils in „Grad Kurbelwelle“ ablesbar. Der zum Ereignis des Öffnens des Saugventils 16 gehörige Durchstiegspunkt 30 wird als „Break Through Suction Pressure“ - kurz BTSP - und der zum Ereignis des Öffnens des Druckventils 18 gehörige Durchstiegspunkt 32 wird als „Break Through Discharge Pressure“ - kurz BTDP - bezeichnet. Die Auswerteeinheit 24 ermittelt im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens diese Durchstiegspunkte 30, 32, also die Öffnungszeitwerte (Zeitwerte im oben beschriebenen Sinne) 30, 32 des jeweiligen Ereignisses (Ereignis des Öffnens des jeweiligen Ventils 16, 18).In the representation in 2 The entry points 30, 32 are designated on the curve of the pressure curve 34 and their time values can each be read in “degrees of crankshaft”. The break-through point 30 associated with the event of opening the suction valve 16 is called “Break Through Suction Pressure” - BTSP for short - and the break-through point 32 associated with the event of the opening of the pressure valve 18 is called “Break Through Discharge Pressure” - BTDP for short. As part of the method proposed here, the evaluation unit 24 determines these entry points 30, 32, i.e. the opening time values (time values in the sense described above) 30, 32 of the respective event (event of opening of the respective valve 16, 18).

Der dazu mittels der Auswerteeinheit 24 durchgeführte Vergleich kann instantan in Bezug auf jeweils genau ein von der Auswerteeinheit 24 dann empfangenes Datum der Rohdaten 26 und synchron mit dem Betrieb der Kolbenmaschine 10 erfolgen. Der Vergleich kann alternativ auch asynchron zum Betrieb der Kolbenmaschine 10 in Bezug auf eine Gesamtheit von während eines Zeitraums, zum Beispiel während eines Arbeitszyklus, von der Auswerteeinheit 24 empfangenen Rohdaten 26 und jedes davon umfassten Datums erfolgen.The comparison carried out for this purpose by means of the evaluation unit 24 can take place instantaneously with respect to exactly one date of the raw data 26 then received by the evaluation unit 24 and synchronously with the operation of the piston engine 10. Alternatively, the comparison can also take place asynchronously to the operation of the piston engine 10 with respect to a total of raw data 26 received from the evaluation unit 24 during a period of time, for example during a work cycle, and each date included therein.

Der hier vorgeschlagenen Neuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Differenz Δ = BTDP - BTSP bei einer ordnungsgemäß funktionierenden Kolbenmaschine 10 auch über einen langen Betriebszeitraum weitgehend konstant ist. Daraus resultiert die weitergehende Erkenntnis, dass eine Abweichung im Wert der Differenz Δ ein Indiz für eine mögliche oder sich anbahnende Ausnahmesituation sein kann, zum Beispiel ein Indiz für den Verschleiß einer von der Kolbenmaschine 10 umfassten Komponente sein kann.The innovation proposed here is based on the knowledge that a difference Δ = BTDP - BTSP is largely constant in a properly functioning piston engine 10, even over a long period of operation. This results in the further insight that a deviation in the value of the difference Δ can be an indication of a possible or impending exceptional situation, for example an indication of wear on a component included in the piston engine 10.

Die Differenz Δ wird zum Beispiel mittels der Überwachungseinheit 22 gebildet, insbesondere kontinuierlich, also für jeden Arbeitszyklus oder jeden n-ten Arbeitszyklus des Kolbens 14 mit zum Beispiel n = [1 ... 1.000]. In der Darstellung in 1 (sowie in 4) ist die Differenz Δ mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet. Die Bezugsziffer 40 bezeichnet dabei insbesondere das Ergebnis der Differenzbildung, also zum Beispiel ein aufgrund der Differenzbildung resultierendes Datum oder eine Speicherstelle mit dem Ergebnis der Differenzbildung. - In den Patentansprüchen wird nicht das hier in der Beschreibung verwendete Formelzeichen, sondern die Bezugsziffer verwendet; die Ausdrücke „Differenz Δ“ und „Differenz (40)“ meinen dasselbe und sind austauschbar.The difference Δ is formed, for example, by means of the monitoring unit 22, in particular continuously, i.e. for every working cycle or every nth working cycle of the piston 14 with, for example, n = [1 ... 1,000]. In the representation in 1 (as in 4 ), the difference Δ is designated by the reference number 40. The reference number 40 in particular denotes the result of the difference formation, for example a date resulting from the difference formation or a memory location with the result of the difference formation. - The patent claims do not use the formula symbol used here in the description, but rather the reference number; the terms “difference Δ” and “difference (40)” mean the same thing and are interchangeable.

Die Überwachungseinheit 22 umfasst für die Differenzbildung einen Differenzbildner 42 (oder eine Implementation eines Differenzbildners 42 in Form einer Differenzbildungsfunktionalität) und zur weiteren Auswertung der Differenz Δ einen Differenzbewerter 44 (oder eine Implementation eines Differenzbewerters 44 in Form einer Differenzbewertungsfunktionalität).The monitoring unit 22 includes a difference calculator 42 (or an implementation of a difference calculator 42 in the form of a difference calculation functionality) for the difference formation and a difference evaluator 44 (or an implementation of a difference evaluator 44 in the form of a difference assessment functionality) for further evaluation of the difference Δ.

Der Differenzbildner 42 bildet aus den ermittelten Öffnungszeitwerten 30, 32 die Differenz Δ. Der Differenzbildner 42 bestimmt also den jeweils aktuellen Wert der Differenz Δ als Δ = BTDP - BTSP.The difference generator 42 forms the difference Δ from the determined opening time values 30, 32. The difference generator 42 therefore determines the current value of the difference Δ as Δ = BTDP - BTSP.

Der Differenzbewerter 44 führt einen Vergleich der Differenz Δ mit einem Sollwert 46, insbesondere einen Vergleich der Differenz Δ mit einem Erwartungswert für die Differenz als Sollwert 46, und/oder einen Vergleich einer zeitlichen Änderung der Differenz Δ (insbesondere während einer vorgegebenen oder vorgegebenen Anzahl von Arbeitszyklen) mit einem entsprechenden vorgegebenen oder vorgebbaren (weiteren) Sollwert 46 durch.The difference evaluator 44 carries out a comparison of the difference Δ with a target value 46, in particular a comparison of the difference Δ with an expected value for the difference as a target value 46, and / or a comparison of a change in the difference Δ over time (in particular during a predetermined or predetermined number of Working cycles) with a corresponding predetermined or predefinable (further) setpoint 46.

Als Ergebnis der mittels des Differenzbewerters 44 erfolgenden Bewertung der ermittelten Differenz Δ in Relation zu dem Sollwert 46 wird ggf. ein Signal 48 erzeugt, das zum Beispiel ein Indiz für eine bestehende oder sich anbahnende Fehler- oder Ausnahmesituation ist, so dass es sich dann bei dem Signal 48 entsprechend um eine Fehlerbenachrichtigung handelt.As a result of the evaluation of the determined difference Δ in relation to the target value 46 by means of the difference evaluator 44, a signal 48 may be generated, which is, for example, an indication of an existing or impending error or exceptional situation, so that it is then the signal 48 is an error notification.

Dem Fachmann ist klar, dass eine Implementation einer Erzeugung eines solchen Signals 48 in vielfältiger Form erfolgen kann und fallweise auch die Erzeugung unterschiedlicher Signale umfassen kann. Ein Ergebnis kann durch einen bestimmten Pegel des Signals 48 codiert sein. Ohne das jeweilige Ergebnis hat das Signal 48 dann einen anderen Pegel. Genauso kann das Ergebnis durch die Erzeugung eines Signals 48 codiert sein und ohne das Ergebnis wird dann dieses Signal 48 nicht erzeugt und/oder es wird ein anderes Signal erzeugt. Schließlich kann ein Signal 48 auch zumindest ein Datum umfassen. Das jeweilige Ergebnis wird dann durch das mittels des Signals 48 übermittelte Datum codiert. Zumindest all dies soll als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst gelten, wenn hier und im Folgenden von einem mittels des Differenzbewerters 44 und aufgrund der jeweils ermittelten Differenz Δ erzeugten Signal 48 gesprochen wird.It is clear to the person skilled in the art that an implementation of the generation of such a signal 48 can take place in a variety of forms and, in some cases, can also include the generation of different signals. A result may be encoded by a specific level of signal 48. Without the respective result, the signal 48 then has a different level. Likewise, the result can be coded by generating a signal 48 and without the result, this signal 48 is not generated and/or another signal is generated. Finally, a signal 48 can also include at least one date. The respective result is then encoded by the date transmitted using signal 48. At least all of this should be considered to be included in the description presented here if we speak here and below of a signal 48 generated by means of the difference evaluator 44 and based on the difference Δ determined in each case.

Die Funktionalität der Überwachungseinheit 22 ist bevorzugt in Software implementiert (Computerprogramm 50 mit Programmcodeanweisungen; siehe 3) und entsprechend in an sich bekannter Art und Weise in einen zum Beispiel von der Überwachungseinheit 22 umfassten oder der Überwachungseinheit 22 zugeordneten (nicht separat dargestellten) Speicher geladen. Zur Ausführung der davon jeweils umfassten Programmcodeanweisungen ist in an sich bekannter Art und Weise eine von der Überwachungseinheit 22 umfasste oder der Überwachungseinheit 22 zugeordnete (nicht separat dargestellte) Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors oder dergleichen vorgesehen. Beim Betrieb der Kolbenmaschine 10 erfolgt zu deren automatischer Überwachung eine Ausführung dieser Programmcodeanweisungen.The functionality of the monitoring unit 22 is preferably implemented in software (computer program 50 with program code instructions; see 3 ) and accordingly loaded in a manner known per se into a memory (not shown separately) which is, for example, comprised by the monitoring unit 22 or assigned to the monitoring unit 22. To execute the program code instructions included in each case, a processing unit (not shown separately) included in the monitoring unit 22 or assigned to the monitoring unit 22 is provided in a manner known per se in the form of or in the manner of a microprocessor or the like. When operating the piston engine 10, these program code instructions are executed for automatic monitoring.

Die Darstellung in 3 zeigt in schematisch stark vereinfachter Form die Auswerteeinheit 24 und die Überwachungseinheit 22 als Bestandteil eines im Rahmen eines Verfahrens zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine 10 ausgeführten Computerprogramms 50 sowie davon umfasste Funktionsblöcke 52, 54, 56, 58, welche eine Implementation des Verfahrens zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine 10 darstellen.The representation in 3 shows, in a highly simplified schematic form, the evaluation unit 24 and the monitoring unit 22 as part of a computer program 50 executed as part of a method for automatic monitoring of a piston engine 10, as well as function blocks 52, 54, 56, 58 included therein, which represent an implementation of the method for automatic monitoring Represent piston engine 10.

Im Rahmen des Verfahrens wird (erster Funktionsblock 52) beim Betrieb der Kolbenmaschine 10 jeweils ein Zeitwert 30, 32 für das Öffnen eines von der Kolbenmaschine 10 umfassten Saug- und Druckventils 16, 18 erfasst. Danach wird eine Differenz aus den ermittelten Öffnungszeitwerten 30, 32 gebildet (zweiter Funktionsblock 54). Es wird also die Differenz Δ = BTDP - BTSP gebildet (BTDP = „Break Through Discharge Pressure“ = Durchstieg durch den Förderdruck = Zeitpunkt der Druckventilöffnung; BTSP = „Break Through Suction Pressure“ = Durchstieg durch den Saugdruck = Zeitpunkt der Saugventilöffnung). Danach wird diese Differenz Δ zum Beispiel mit einem Erwartungswert für die Differenz als Sollwert 46 für die Differenz verglichen (dritter Funktionsblock 56). Schließlich wird in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs ein entsprechendes Signal 48 erzeugt (vierter Funktionsblock 58). Das Verfahren wird zyklisch durch wiederholte Ausführung der genannten Funktionsblöcke 52-58 wiederholt. Das Verfahren wird nicht notwendig während der gesamten Dauer des Betriebs der Kolbenmaschine 10 ausgeführt. Eine zeitlich begrenzte Ausführung (zum Beispiel zu Diagnosezwecken), zum Beispiel eine zeitlich begrenzte Ausführung mittels einer temporär installierten Überwachungseinheit 22 (oder einer temporär installierten Sensorik 20 und Überwachungseinheit 22), ist ebenso möglich.As part of the method (first functional block 52), a time value 30, 32 for the opening of a suction and pressure valve 16, 18 included in the piston engine 10 is recorded during operation of the piston engine 10. A difference is then formed from the determined opening time values 30, 32 (second function block 54). The difference Δ = BTDP - BTSP is formed (BTDP = “Break Through Discharge Pressure” = passage through the delivery pressure = time of the pressure valve opening; BTSP = “Break Through Suction Pressure” = passage through the suction pressure = time of the suction valve opening). This difference Δ is then compared, for example, with an expected value for the difference as a setpoint 46 for the difference (third function block 56). Finally, depending on the result of the comparison, a corresponding signal 48 is generated (fourth function block 58). The process is repeated cyclically by repeatedly executing the function blocks 52-58 mentioned. The method is not necessarily carried out for the entire duration of operation of the piston engine 10. A time-limited execution (for example for diagnostic purposes), for example a time-limited execution using a temporarily installed monitoring unit 22 (or a temporarily installed sensor system 20 and monitoring unit 22), is also possible.

Anstelle eines Computerprogramms 50 mit einzelnen Programmcodeanweisungen kann die Implementierung des hier beschriebenen Verfahrens auch oder zumindest zum Teil auch in Form von Firmware erfolgen. Dem Fachmann ist klar, dass anstelle einer Implementation eines Verfahrens in Software stets auch eine Implementation in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware möglich ist. Dies gilt auch im Falle einer Implementation des hier vorgeschlagenen Verfahrens zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine 10. Daher soll für die hier vorgelegte Beschreibung gelten, dass von dem Begriff Software oder dem Begriff Computerprogramm auch andere Implementationsmöglichkeiten, nämlich insbesondere eine Implementation in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware, umfasst sind.Instead of a computer program 50 with individual program code instructions, the method described here can also be implemented, or at least partially, in the form of firmware. It is clear to the person skilled in the art that instead of implementing a method in software, an implementation in firmware or in firmware and software or in firmware and hardware is always possible. This also applies in the case of an implementation of the method proposed here for automatic monitoring of a piston engine 10. It should therefore apply to the description presented here that the term software or the term computer program also includes other implementation options, namely in particular an implementation in firmware or in firmware. and software or in firmware and hardware.

Die Darstellung in 4 zeigt in schematisch vereinfachter Form und im Vergleich zu der Darstellung in 3 auf nochmals andere Art und Weise den Prozessablauf im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens:

In einem ersten Schritt 60 (entspricht der Funktionalität des ersten Funktionsblocks 52) erfolgt mittels der Auswerteeinheit 24 eine Ermittlung der Öffnungszeitwerte 30, 32 (Ventilöffnungszeiten) einer jeweils betrachteten Kompressionskammer 13 (bei einer Kolbenmaschine 10 mit mehr als einer Kompressionskammer 13 kann und vorteilhaft wird das gesamte Verfahren für jede Kompressionskammer 13 einzeln durchgeführt). Dafür werden mittels zumindest eines entsprechenden Messinstruments der Sensorik 20 geeignete Rohdaten 26 aufgenommen und diese mittels der Auswerteeinheit 24 wie oben beschrieben ausgewertet. In die Ermittlung der Ventilöffnungszeiten fließen die Rohdaten 26 oder jeweils ein Rohdatum und die statischen Druckwerte (statischer Saugdruck 36, statischer Förderdruck 38) ein. Das Ergebnis der Auswertung mittels der Auswerteeinheit 24 ist ein Wertepaar mit jeweils einem Zeitwert 30, 32 für das Ereignis des Öffnens des Saug- und Druckventils 16, 18 (zwei Öffnungszeitwerte 30, 32; die beiden Durchstiegspunkte 30, 32; BTDP, BTSP).

The representation in 4 shows in a schematically simplified form and in comparison to the representation in 3 in yet another way the process flow within the framework of the procedure proposed here:

In a first step 60 (corresponds to the functionality of the first function block 52), the evaluation unit 24 is used to determine the opening time values 30, 32 (valve opening times) of a respective compression chamber 13 under consideration (in the case of a piston engine 10 with more than one compression chamber 13, this can and is advantageous entire process is carried out individually for each compression chamber 13). For this purpose, suitable raw data 26 are recorded using at least one corresponding measuring instrument of the sensor system 20 and these are evaluated using the evaluation unit 24 as described above. The raw data 26 or a raw data and the static pressure values (static suction pressure 36, static delivery pressure 38) are included in the determination of the valve opening times. The result of the evaluation by means of the evaluation unit 24 is a pair of values, each with a time value 30, 32 for the event of opening of the suction and pressure valve 16, 18 (two opening time values 30, 32; the two entry points 30, 32; BTDP, BTSP).

In einem zweiten Schritt 62 (entspricht der Funktionalität des zweiten Funktionsblocks 54) wird anhand der zuvor (erster Schritt 60) ermittelten zwei Öffnungszeitwerte 30, 32 mittels des Differenzbildners 42 eine Differenz Δ zwischen dem Öffnungszeitwert 30 des Druckventils 16 (BTDP) und dem Öffnungszeitwert 32 des Saugventils 18 (BTSP) bestimmt: Δ = BTDP - BTSP. Je nachdem, in welcher Form die Öffnungszeitwerte 30, 32 ermittelt wurden (zum Beispiel in °Kurbelwellenwinkel oder zum Beispiel in Millisekunden), ergibt sich die ermittelte Differenz Δ mit einer entsprechenden Einheit. Die Differenz Δ ist aber zumindest mittelbar ein Zeitwert.In a second step 62 (corresponds to the functionality of the second function block 54), a difference Δ between the opening time value 30 of the pressure valve 16 (BTDP) and the opening time value 32 is determined using the difference former 42 based on the two opening time values 30, 32 determined previously (first step 60). of the suction valve 18 (BTSP): Δ = BTDP - BTSP. Depending on the form in which the opening time values 30, 32 were determined (for example in ° crankshaft angle or for example in milliseconds), the determined difference Δ results in a corresponding unit. However, the difference Δ is at least indirectly a time value.

In einem dritten Schritt 64 (entspricht der Funktionalität des dritten und vierten Funktionsblocks 56, 58) wird mittels des Differenzbewerters 44 die im zweiten Schritt 62 ermittelte Differenz Δ mit einem zum Beispiel vorgegebenen oder vorgebbaren oder alternativ einem berechneten oder empirisch ermittelten Sollwert 46, insbesondere einem Erwartungswert für die Differenz als Sollwert 46, verglichen.In a third step 64 (corresponds to the functionality of the third and fourth function blocks 56, 58), the difference Δ determined in the second step 62 is compared with a predetermined or predefinable or alternatively a calculated or empirically determined setpoint 46, in particular a setpoint 46, using the difference evaluator 44 Expected value for the difference as target value 46, compared.

Wenn die ermittelte Differenz Δ den Erwartungswert für die Differenz überschreitet oder unterschreitet, ist eine Ausnahmesituation erkannt. Im Rahmen des Verfahrens wird dann bevorzugt ein entsprechendes Signal 48 generiert. Für ein solches Signal 48 gibt es unterschiedliche Möglichkeiten und unabhängig davon gelten weiterhin die weiter oben bereits erwähnten Möglichkeiten: Im Falle einer Über- oder Unterschreitung des Erwartungswerts für die Differenz kann genau ein Signal 48 erzeugt werden. Dieses zeigt dann lediglich das Vorliegen der Ausnahmesituation an. Genauso kann ein erstes Signal 48 im Falle einer Überschreitung des Erwartungswerts für die Differenz erzeugt werden und ein anderes, zweites Signal 48' im Falle einer Unterschreitung des Erwartungswerts für die Differenz. Das jeweilige Signal (erstes bzw. zweites Signal 48, 48') charakterisiert dann die vorliegende Ausnahmesituation. Ein im Falle einer Überschreitung des Erwartungswerts für die Differenz erzeugtes Signal (erstes Signal 48) zeigt eine vorliegende oder sich anbahnende sogenannte Niederdruckleckage (zum Beispiel eine Leckage des Saugventils 16, eine Leckage der Stopfbuchspackung, eine Leckage im Bereich mindestens eines Kolbenrings oder anderer die Kompressionskammer 13 abdichtender Komponenten) an. Ein im Falle einer Unterschreitung des Erwartungswerts für die Differenz erzeugtes Signal (zweites Signal 48') zeigt eine vorliegende oder sich anbahnende sogenannte Hochdruckleckage (zum Beispiel eine Leckage des Druckventils 18 eine Leckage der Stopfbuchspackung, eine Leckage im Bereich mindestens eines Kolbenrings oder anderer die Kompressionskammer 13 abdichtender Komponenten) an.If the determined difference Δ exceeds or falls below the expected value for the difference, an exceptional situation is recognized. As part of the method, a corresponding signal 48 is then preferably generated. There are different options for such a signal 48 Regardless of this, the options already mentioned above still apply: If the expected value for the difference is exceeded or fallen short of, exactly one signal 48 can be generated. This then simply indicates the existence of the exceptional situation. Likewise, a first signal 48 can be generated in the event that the expected value for the difference is exceeded and another, second signal 48 'can be generated in the event that the expected value for the difference is undershot. The respective signal (first or second signal 48, 48') then characterizes the present exceptional situation. A signal generated in the event that the expected value for the difference is exceeded (first signal 48) shows an existing or impending so-called low-pressure leak (for example a leak in the suction valve 16, a leak in the stuffing box packing, a leak in the area of at least one piston ring or another in the compression chamber 13 sealing components). A signal (second signal 48 ') generated in the event of a fall below the expected value for the difference shows an existing or impending so-called high-pressure leak (for example a leak in the pressure valve 18, a leak in the stuffing box packing, a leak in the area of at least one piston ring or another in the compression chamber 13 sealing components).

Bevorzugt wird für die Erkennung einer Über- oder Unterschreitung des Erwartungswerts für die Differenz zumindest ein Schwellwert (nicht graphisch dargestellt; der oder jeder Schwellwert wird dem Differenzbewerter 44 ebenso wie ein Sollwert 46 zugeführt/zur Verfügung gestellt) berücksichtigt. Dies bedeutet, dass ein jeweiliges Signal (einzelnes Signal 48 oder erstes oder zweites Signal 48, 48') nur dann erzeugt wird, wenn die Über- oder Unterschreitung über dem Schwellwert liegt. Durch eine geeignete Wahl des Schwellwerts (vorgegebener oder vorgebbarer Schwellwert) lässt sich die Detektionsempfindlichkeit des Verfahrens einstellen. Optional kann für die Erkennung einer Überschreitung des Erwartungswerts für die Differenz ein (vorgegebener oder vorgebbarer) erster Schwellwert und für die Erkennung einer Unterschreitung des Erwartungswerts für die Differenz ein (vorgegebener oder vorgebbarer) zweiter Schwellwert berücksichtigt werden. Dann lässt sich für jede der beiden erkennbaren Ausnahmesituationen (Niederdruckleckage, Hochdruckleckage) die Detektionsempfindlichkeit einzeln einstellen.Preferably, at least one threshold value (not shown graphically; the or each threshold value is supplied/made available to the difference evaluator 44 as well as a target value 46) is taken into account for the detection of an excess or fall below the expected value for the difference. This means that a respective signal (individual signal 48 or first or second signal 48, 48') is only generated if the excess or undershoot is above the threshold value. The detection sensitivity of the method can be adjusted by appropriately selecting the threshold value (predetermined or predeterminable threshold value). Optionally, a (predetermined or predeterminable) first threshold value can be taken into account for the detection of an exceedance of the expected value for the difference and a (predetermined or predeterminable) second threshold value can be taken into account for the detection of a fall below the expected value for the difference. The detection sensitivity can then be adjusted individually for each of the two recognizable exceptional situations (low-pressure leak, high-pressure leak).

Zusätzlich oder alternativ kann eine Mehrzahl von Schwellwerten oder eine Mehrzahl von ersten und zweiten Schwellwerten vorgesehen sein. Dann ist je nach Überschreitung des jeweiligen Schwellwerts eine Klassifizierung der Relevanz der erkannten Ausnahmesituation möglich, wobei eine Ratifizierung einer solchen Relevanz zum Beispiel von einer bloßen Information bis hin zu einer Anzeige eines sofortigen oder unmittelbar bevorstehenden Handlungsbedarfs reichen kann.Additionally or alternatively, a plurality of threshold values or a plurality of first and second threshold values can be provided. Then, depending on whether the respective threshold value is exceeded, a classification of the relevance of the recognized exceptional situation is possible, whereby a ratification of such relevance can range, for example, from mere information to an indication of an immediate or imminent need for action.

Der Erwartungswert für die Differenz kann als Sollwert 46 anhand für die jeweilige Kolbenmaschine 10 spezifischer Daten, insbesondere anhand von Dimensionsdaten der Kolbenmaschine 10 oder in Abhängigkeit von Stellgrößen, zum Beispiel Stellgrößen für die Ventilsteuerung und/oder Stellgrößen für eine sogenannte Schadraumregelung, rechnerisch ermittelt werden. Der Erwartungswert für die Differenz wird dann zum Beispiel bereits vor Inbetriebnahme der Kolbenmaschine 10 ermittelt, zum Beispiel auf Basis der mechanischen Dimensionen der Kolbenmaschine 10 errechnet oder aus einer Leistungsberechnung der Kolbenmaschine 10 entnommen, und steht im Rahmen des Verfahrens als konstanter Wert und damit als vorgegebener Sollwert 46 zur Verfügung. Ein rechnerisch ermittelter Erwartungswert für die Differenz kann auch während des Betriebs der jeweiligen Kolbenmaschine 10 eingegeben und gegebenenfalls regelmäßig (zum Beispiel nach einer Wartung) aktualisiert werden. Im Rahmen des Verfahrens wird ein solcher Erwartungswert für die Differenz dann als vorgebbarer Sollwert 46 berücksichtigt, denn im Rahmen des Verfahrens ist der jeweilige Sollwert 46 dann eine Variable und deren Wert kann bedarfsweise angepasst werden. Schließlich ist auch eine empirische Ermittlung eines Erwartungswerts für die Differenz möglich. Zum Beispiel kann eine nach der Inbetriebnahme (oder jeweils nach einer Wartung) der Kolbenmaschine 10 ermittelte Differenz Δ (eine wie oben beschrieben ermittelte Differenz Δ) als Erwartungswert für die Differenz verwendet werden. Ebenso ist die Verwendung eines Mittelwerts aus mehreren nach der Inbetriebnahme (oder jeweils nach einer Wartung) der Kolbenmaschine 10 ermittelten Differenzen Δ als Erwartungswert für die Differenz und damit als Sollwert 46 möglich.The expected value for the difference can be determined mathematically as a setpoint 46 based on data specific to the respective piston engine 10, in particular based on dimensional data of the piston engine 10 or depending on manipulated variables, for example manipulated variables for the valve control and/or manipulated variables for a so-called dead space control. The expected value for the difference is then determined, for example, before the piston engine 10 is put into operation, for example calculated on the basis of the mechanical dimensions of the piston engine 10 or taken from a performance calculation of the piston engine 10, and is within the scope of the method as a constant value and thus as a predetermined one Setpoint 46 available. A calculated expected value for the difference can also be entered during operation of the respective piston engine 10 and, if necessary, updated regularly (for example after maintenance). As part of the method, such an expected value for the difference is then taken into account as a predeterminable target value 46, because within the framework of the method the respective target value 46 is then a variable and its value can be adjusted as necessary. Finally, an empirical determination of an expected value for the difference is also possible. For example, a difference Δ determined after commissioning (or after maintenance) of the piston engine 10 (a difference Δ determined as described above) can be used as an expected value for the difference. It is also possible to use an average value of several differences Δ determined after commissioning (or after maintenance) of the piston engine 10 as an expected value for the difference and thus as a setpoint 46.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass auch eine eventuelle Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils 16, 18 und eine daraus resultierende Verschiebung zumindest des Öffnungszeitwerts 32 des Druckventils 18 berücksichtigt wird. Eine solche Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils 16, 18 verändert die Öffnungsdauer des oder jedes jeweiligen Ventils 16, 18 gegenüber Verhältnissen, wie sie sich ohne eine solche Beeinflussung ergeben würden (siehe oben: „Die Ventile 16, 18 (Saugventil 16, Druckventil 18) öffnen aufgrund eines Erreichens eines gewissen Drucklevels im Zylinder 12.“).Particularly preferably, it is provided that a possible influence on an opening duration of at least one valve 16, 18 and a resulting shift of at least the opening time value 32 of the pressure valve 18 is also taken into account. Such an influence on an opening duration of at least one valve 16, 18 changes the opening duration of the or each respective valve 16, 18 compared to conditions that would arise without such an influence (see above: “The valves 16, 18 (suction valve 16, pressure valve 18 ) open due to reaching a certain pressure level in cylinder 12.").

Eine solche Beeinflussung einer Öffnungsdauer erfolgt zum Beispiel im Rahmen einer Regelung, zum Beispiel im Rahmen einer Regelung mittels eines Kontrollsystems oder mittels eines sogenannten Leistungsregelungssystems oder im Rahmen einer sogenannten Schadraumregelung oder im Rahmen einer Drehzahlregelung oder im Rahmen einer Kombination zumindest zweier derartiger Regelungen.Such an influence on an opening period takes place, for example, as part of a regulation, for example as part of a regulation by means of a control system or by means of a so-called power control system or as part of a so-called dead space control or as part of a speed control or as part of a combination of at least two such regulations.

Eine solche Beeinflussung einer Öffnungsdauer bewirkt zum Beispiel, dass das Saugventil 16 länger geöffnet ist. Dadurch beginnt die Kompression entsprechend später. Bei der Situation in 2 (dort findet keine solche Beeinflussung statt) beginnt die Kompression bei 180° Kurbelwelle, weil zu diesem Zeitpunkt das Saugventil 16 wieder geschlossen ist. Bei einer Beeinflussung einer Öffnungsdauer des Saugventils 16 verschiebt sich der Beginn der Kompression hin zu größeren Werten als 180° Kurbelwelle. Dies führt dazu, dass auch das Druckventil 18 entsprechend später öffnet, so dass sich ein entsprechend verschobener/späterer Öffnungszeitwerts 32 des Druckventils 18 ergibt. Bei einer Beeinflussung einer Öffnungsdauer im Rahmen einer Schadraumregelung verschieben sich die Öffnungsdauer des Saugventils 16 und/oder die Öffnungsdauer des Druckventils 18, so dass sich entsprechend geänderte Öffnungszeitwerte 30, 32 ergeben.Such an influence on an opening duration causes, for example, that the suction valve 16 is open longer. This means that compression starts later. Given the situation in 2 (no such influence takes place there) compression begins at 180° crankshaft because at this point the suction valve 16 is closed again. When the opening duration of the suction valve 16 is influenced, the start of compression shifts to greater values than 180° crankshaft. This results in the pressure valve 18 also opening correspondingly later, so that a correspondingly shifted/later opening time value 32 of the pressure valve 18 results. When an opening duration is influenced as part of a dead space control, the opening duration of the suction valve 16 and/or the opening duration of the pressure valve 18 shift, so that correspondingly changed opening time values 30, 32 result.

Eine Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils 16, 18, insbesondere des Saugventils 16, ist grundsätzlich an sich bekannt. Eine Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils 16, 18 erfolgt zum Beispiel in Form einer aktiven Beeinflussung der Öffnungsdauer oder in Form einer passiven Beeinflussung der Öffnungsdauer wie weiter oben im allgemeinen Beschreibungsteil erläutert oder in Form einer kombinierten aktiven und passiven Beeinflussung. Aufgrund oder im Rahmen der Beeinflussung der Öffnungsdauer zumindest eines Ventils 16, 18 ergibt sich zuvorderst ein Stellwert, nämlich ein Stellwert für die veränderte, insbesondere verlängerte Öffnungsdauer des jeweiligen Ventils 16, 18 oder ein die veränderte, insbesondere verlängerte Öffnungsdauer des jeweiligen Ventils 16, 18 bewirkender Stellwert, und sodann ein aufgrund der veränderten, insbesondere verlängerten Öffnungsdauer resultierender veränderter, insbesondere späterer Öffnungszeitwert 30, 32 des jeweiligen Ventils 16, 18. Dieser Stellwert wird im Folgenden zur erleichterten Bezugnahme als Öffnungszeitstellwert bezeichnet.Influencing the opening duration of at least one valve 16, 18, in particular the suction valve 16, is basically known per se. An influence on an opening duration of at least one valve 16, 18 takes place, for example, in the form of an active influence on the opening duration or in the form of a passive influence on the opening duration as explained above in the general description part or in the form of a combined active and passive influence. Due to or within the scope of influencing the opening duration of at least one valve 16, 18, a control value results first and foremost, namely a control value for the changed, in particular extended, opening duration of the respective valve 16, 18 or a changed, in particular extended, opening duration of the respective valve 16, 18 effective control value, and then a changed, in particular later, opening time value 30, 32 of the respective valve 16, 18 resulting from the changed, in particular extended opening duration. This control value is referred to below as the opening time control value for easier reference.

Ein späterer Öffnungszeitwert 32 des Druckventils 18 führt zu einer Veränderung einer wie oben beschrieben ermittelten Differenz Δ. Zur Berücksichtigung einer etwaigen derartigen Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils 16, 18 wird eine wie oben beschrieben ermittelte Differenz Δ mit einem von einem jeweiligen Öffnungszeitstellwert abhängigen Sollwert 46 verglichen. Ein Öffnungszeitstellwert x führt zum Beispiel zu einem Öffnungszeitwert 32: k + x, wobei k der Öffnungszeitwert 32 ohne Beeinflussung ist; allgemein zu einem vom Öffnungszeitstellwert abhängigen Öffnungszeitwert 32: k(x). Mit Beeinflussung der Öffnungsdauer ist die zu erwartende Differenz Δ = BTDP - BTSP also zum Beispiel größer als ohne Beeinflussung. Dies wird mittels eines öffnungszeitstellwertabhängigen Sollwerts 46 - kurz: mittels eines stellwertabhängigen Sollwerts 46 - (der Sollwert 46 ist eine Funktion des Öffnungszeitstellwerts) berücksichtigt.A later opening time value 32 of the pressure valve 18 leads to a change in a difference Δ determined as described above. To take into account any such influence on an opening duration of at least one valve 16, 18, a difference Δ determined as described above is compared with a setpoint 46 that is dependent on a respective opening time control value. An opening time control value x, for example, leads to an opening time value 32: k + x, where k is the opening time value 32 without influence; generally to an opening time value 32: k(x) that depends on the opening time control value. If the opening duration is influenced, the expected difference Δ = BTDP - BTSP is, for example, larger than without influence. This is taken into account by means of an opening time control value-dependent setpoint 46 - in short: by means of a control value-dependent setpoint 46 - (the setpoint 46 is a function of the opening time control value).

Ein stellwertabhängiger Sollwert 46, eine Gruppe stellwertabhängiger Sollwerte 46 oder die Gesamtheit der stellwertabhängigen Sollwerte 46 kann bzw. können zum Beispiel empirisch oder durch maschinelles Lernen ermittelt werden. Beim maschinellen Lernen werden zum Beispiel im laufenden Betrieb der Kolbenmaschine 10 unterschiedliche Öffnungszeitstellwerte angewendet und es wird die jeweils resultierende Differenz Δ ermittelt. Die so für einen bestimmten Öffnungszeitstellwert ermittelte Differenz Δ ist der für diesen Öffnungszeitstellwert geltende stellwertabhängige Sollwert 46. Beim maschinellen Lernen kommt grundsätzlich in Betracht, dass nacheinander oder in zeitlichem Abstand mehrere Differenzen Δ für ein und denselben Öffnungszeitstellwert ermittelt werden. Der stellwertabhängige Sollwert 46 kann dann zum Beispiel durch Mittelwertbildung (Mittelwertbildung für eine Gruppe der ermittelten Differenzen Δ) ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ können zu der Gruppe der ermittelten Differenzen Δ gehörende statistische Werte, wie zum Beispiel eine Standardabweichung, in eine eventuelle Anwendung von zumindest einem Schwellwert (siehe unten) einfließen.A control value-dependent setpoint 46, a group of control value-dependent setpoints 46 or the entirety of the control value-dependent setpoints 46 can be determined, for example, empirically or by machine learning. In machine learning, for example, 10 different opening time control values are applied while the piston engine is in operation and the resulting difference Δ is determined. The difference Δ determined in this way for a specific opening time control value is the control value-dependent setpoint 46 applicable to this opening time control value. In machine learning, it is generally possible to determine several differences Δ for one and the same opening time control value one after the other or at a time interval. The control value-dependent setpoint 46 can then be determined, for example, by averaging (averaging for a group of the determined differences Δ). Additionally or alternatively, statistical values belonging to the group of determined differences Δ, such as a standard deviation, can be included in a possible application of at least one threshold value (see below).

Eine graphische Darstellung des stellwertabhängigen Sollwerts 46 führt zu einer Kurve 70 wie in 5 gezeigt. Auf der Abszisse ist der Öffnungszeitstellwert und auf der Ordinate ist der resultierende (stellwertabhängige) Sollwert 46 abgetragen. Bei der beispielhaft gezeigten Situation kann der Öffnungszeitstellwert grundsätzlich Werte zwischen 0 und 100 annehmen. Ein Wertebereich von 0 bis 100 kann einen zum Beispiel einer Leistungsregelung zugrunde liegenden Wertebereich von 0% bis 100% bedeuten. Ein Wertebereich von 0 bis 100 kann aber auch das Ergebnis einer Normierung eines jeden sonstigen Wertebereichs sein. Zu einem jeweiligen Öffnungszeitstellwert gehört genau ein stellwertabhängiger Sollwert 46. Zu einem Öffnungszeitstellwert von zum Beispiel 80 gehört bei der in 5 gezeigten Situation als stellwertabhängiger Sollwert 46 der Wert 228.A graphical representation of the control value-dependent setpoint 46 leads to a curve 70 as in 5 shown. The opening time control value is shown on the abscissa and the resulting (control value-dependent) setpoint 46 is shown on the ordinate. In the situation shown as an example, the opening time control value can generally assume values between 0 and 100. A value range from 0 to 100 can mean, for example, a value range from 0% to 100%, which is the basis for a power control. However, a value range from 0 to 100 can also be the result of normalization of any other value range. A respective opening time control value has exactly one control value-dependent setpoint 46. For example, an opening time control value of 80 belongs to the in 5 In the situation shown, the value 228 is as a control value-dependent setpoint 46.

Anstelle eines zuvor festen Sollwerts 46 wird im Falle einer Beeinflussung einer Öffnungsdauer zumindest eines Ventils 16, 18 der Kolbenmaschine 10 ein stellwertabhängiger Sollwert 46 verwendet. Die der graphischen Darstellung in Form einer Kurve 70 zugrunde liegenden Daten sind dafür zum Beispiel in einer LookUp-Tabelle gespeichert und ausgehend von dem oben gewählten Beispiel ist in einer solchen LookUp-Tabelle in einer Zeile oder Spalte mit der Ordnungszahl 80 der zugehörige stellwertabhängige Sollwert 46 ablesbar, hier also der Wert 228. Dieser Wert ist für diesen Fall der stellwertabhängige Sollwert 46 und entsprechend ist dieser in der Darstellung in 5 mit der Bezugsziffer für den stellwertabhängigen Sollwert 46 bezeichnet.Instead of a previously fixed setpoint 46, a setpoint-dependent setpoint 46 is used in the event of an influence on the opening duration of at least one valve 16, 18 of the piston engine 10. The graphical representation in the form of a The data on which curve 70 is based is stored, for example, in a look-up table and, based on the example chosen above, the associated control value-dependent setpoint 46 can be read in such a look-up table in a row or column with the ordinal number 80, i.e. the value 228 here In this case, this value is the control value-dependent setpoint 46 and is shown accordingly in the illustration 5 denoted by the reference number for the control value-dependent setpoint 46.

Die Auswertung einer jeweils ermittelten Differenz Δ in Relation zu einem jeweiligen stellwertabhängigen Sollwert 46 erfolgt wie oben beschrieben, nämlich wie oben für den Fall eines „einfachen“ Sollwerts 46 beschrieben.The evaluation of a respectively determined difference Δ in relation to a respective control value-dependent setpoint 46 is carried out as described above, namely as described above for the case of a “simple” setpoint 46.

In der Darstellung in 5 sind die Markierungen ober- und unterhalb der Kurve 70 Beispiele für im Betrieb bei einem jeweiligen Öffnungszeitstellwert ermittelte Differenzen Δ. Eine ermittelte Differenz Δ „in der Nähe“ des zu dem jeweiligen Öffnungszeitstellwert gehörigen stellwertabhängigen Sollwerts 46 ist „in Ordnung“. Bei einem zu großen Abstand wird - wie oben beschrieben - ein Signal 48 (oder entweder ein erstes Signal 48 oder ein zweites Signal 48'; zum Beispiel ein erstes Signal 48 im Falle einer oberhalb der Kurve 70 liegenden Differenz Δ zur Signalisierung einer saugseitigen Fehlersituation oder einer sich anbahnenden saugseitigen Fehlersituation und ein zweites Signal 48' im Falle einer unterhalb der Kurve 70 liegenden Differenz Δ zur Signalisierung einer druckseitigen Fehlersituation oder einer sich anbahnenden druckseitigen Fehlersituation) generiert. Zur Berücksichtigung, ob eine ermittelte Differenz Δ ausreichend in der Nähe des zu dem jeweiligen Öffnungszeitstellwert gehörigen stellwertabhängigen Sollwerts 46 liegt, kommt - wie oben beschrieben - die Verwendung zumindest eines Schwellwerts in Betracht und insoweit gilt das oben Gesagte entsprechend. In der Darstellung in 5 sind durch eine Umrandung 72 beispielhaft zwei ermittelte Differenzen Δ hervorgehoben, die nicht ausreichend in der Nähe des zu dem jeweiligen Öffnungszeitstellwert gehörigen stellwertabhängigen Sollwerts 46 liegen.In the representation in 5 The markings above and below the curve 70 are examples of differences Δ determined during operation for a respective opening time control value. A determined difference Δ "near" the control value-dependent setpoint 46 associated with the respective opening time control value is "okay". If the distance is too large - as described above - a signal 48 (or either a first signal 48 or a second signal 48 '; for example a first signal 48 in the case of a difference Δ above the curve 70 to signal a fault situation on the suction side or an impending suction-side error situation and a second signal 48 'in the case of a difference Δ lying below the curve 70 for signaling a pressure-side error situation or an impending pressure-side error situation). To take into account whether a determined difference Δ is sufficiently close to the control value-dependent setpoint 46 associated with the respective opening time control value, the use of at least one threshold value comes into consideration - as described above - and to this extent what has been said above applies accordingly. In the representation in 5 For example, two determined differences Δ are highlighted by a border 72, which are not sufficiently close to the control value-dependent setpoint 46 belonging to the respective opening time control value.

Obwohl die hier vorgeschlagene Neuerung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist diese nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the innovation proposed here has been illustrated and described in more detail by the exemplary embodiment, it is not limited by the example(s) disclosed and other variations can be derived from this by the person skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier vorgelegten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Es werden ein Verfahren zur automatischen Überwachung einer Kolbenmaschine 10 und eine nach dem Verfahren arbeitende Kolbenmaschine 10 angegeben. Beim Betrieb der Kolbenmaschine 10 wird für ein Öffnen eines von der Kolbenmaschine 10 umfassten Saug- und Druckventils 16, 18 jeweils ein Zeitwert 30, 32 ermittelt bzw. ist für ein Öffnen eines von der Kolbenmaschine 10 umfassten Saug- und Druckventils 16, 18 jeweils ein Zeitwert 30, 32 ermittelbar. Aus den ermittelten Zeitwerten 30, 32 wird eine Differenz Δ gebildet bzw. aus den ermittelten Zeitwerten 30, 32 ist eine Differenz Δ ermittelbar (bildbar). Die Differenz Δ wird mit einem vorgegebenen, vorgebbaren oder ermittelten Sollwert 46 verglichen bzw. die Differenz Δ wird einem Vergleich mit einem vorgegebenen, vorgebbaren oder ermittelten Sollwert 46 unterworfen (ist mit einem vorgegebenen, vorgebbaren oder ermittelten Sollwert 46 vergleichbar). Bei einer Über- oder Unterschreitung des Sollwerts 46 wird ein Signal 48, 48' erzeugt wird bzw. ist ein Signal 48, 48' generierbar/erzeugbar.Individual aspects of the description presented here that are in the foreground can be briefly summarized as follows: A method for automatically monitoring a piston engine 10 and a piston engine 10 operating according to the method are specified. When operating the piston engine 10, a time value 30, 32 is determined for opening a suction and pressure valve 16, 18 included in the piston engine 10, or a time value 30, 32 is determined for opening a suction and pressure valve 16, 18 included in the piston engine 10 Time value 30, 32 can be determined. A difference Δ is formed from the determined time values 30, 32 or a difference Δ can be determined (formed) from the determined time values 30, 32. The difference Δ is compared with a predetermined, predeterminable or determined target value 46 or the difference Δ is subjected to a comparison with a predetermined, predeterminable or determined target value 46 (is comparable to a predetermined, predeterminable or determined target value 46). If the setpoint 46 is exceeded or not reached, a signal 48, 48' is generated or a signal 48, 48' can be generated.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: KolbenmaschinePiston engine
1212: Zylindercylinder
1313: KompressionskammerCompression chamber
1414: KolbenPistons
1616: Ventil, Saugventilvalve, suction valve
1818: Ventil, Druckventilvalve, pressure valve
2020: SensorikSensors
2222: ÜberwachungseinheitMonitoring unit
2424: AuswerteeinheitEvaluation unit
2626: RohdatenRaw data
2828: (frei)(free)
3030: (Öffnungs-)Zeitwert, Durchstiegspunkt, Break Through Point(Opening) time value, entry point, break through point
3232: (Öffnungs-)Zeitwert, Durchstiegspunkt, Break Through Point(Opening) time value, entry point, break through point
3434: Druckverlauf (Druckverlauf des dynamischen Drucks)Pressure history (pressure history of dynamic pressure)
3636: statischer Saugdruckstatic suction pressure
3838: statischer Förderdruckstatic delivery pressure
4040: Differenz ΔDifference Δ
4242: DifferenzbildnerDifference makers
4444: DifferenzbewerterDifference evaluator
4646: SollwertSetpoint
48, 48'48, 48': Signalsignal
5050: ComputerprogrammComputer program
52-5852-58: FunktionsblockFunction block
60, 62, 6460, 62, 64: Schritt (im Prozessablauf)Step (in the process flow)
7070: Kurve (Darstellung des stellwertabhängigen Sollwerts)Curve (representation of the control value-dependent setpoint)
7272: UmrandungBorder

Claims

Method for automatically monitoring a piston engine (10), wherein during operation of the piston engine (10) a time value (30, 32) is determined for opening a suction and pressure valve (16, 18) included in the piston engine (10), wherein a difference (40) is formed from the determined time values (30, 32) and the difference (40) is compared with a predetermined, predeterminable or determined target value (46) and whereby a signal (48, 48') is generated when the setpoint (46) is exceeded or fallen short of.

Procedure according to Claim 1 , whereby in the case of influencing an opening duration of at least one valve (16, 18), an opening time control value-dependent setpoint (46) is used as the setpoint (46).

Procedure according to Claim 2 , wherein the active influencing of an opening duration of at least one valve (16, 18) takes place as part of a control system that is effective during operation of the piston engine (10) and the result of the control is a control value and a time course of the determined difference (40) and / or a time course of the control value resulting from the control is evaluated to assess the control.

Procedure according to Claim 1 , 2 or 3 , whereby if the setpoint (46) is exceeded, a first signal (48) is generated and if the setpoint (46) is undershot, a second signal (48') is generated.

Procedure according to Claim 1 , 2 , 3 or 4 , wherein the difference (40) is formed for equidistantly spaced working cycles of a piston (14) encompassed by the piston engine (10) and the comparison is made with the target value (46) for each working cycle for which a difference (40) was determined.

Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the piston is driven by means of a crankshaft and the working cycle of the piston (14) corresponds to a crankshaft cycle, the difference (40) being formed for equidistantly spaced crankshaft cycles and the comparison with the target value (46) for each crankshaft cycle, for which one Difference (40) was determined.

Piston machine (10) with means (20, 22, 24, 50) for carrying out a method according to one of Claims 1 until 6 .

Piston machine (10). Claim 7 , wherein during operation of the piston engine (10) a time value (30, 32) can be determined for opening a suction and pressure valve (16, 18) included in the piston engine (10), a difference (40) from the determined time values (30, 32) can be determined and the difference (40) is comparable to a predetermined, predeterminable or determined setpoint (46) and a signal (48, 48 ') can be generated if the setpoint (46) is exceeded or undershot.

Digital storage medium with electronically readable control signals, which can interact with a programmable monitoring unit (22) for a piston engine (10) in such a way that a method according to one of the Claims 1 until 6 is performed.

System with a piston engine (10), in particular a piston engine (10) according to one of Claims 7 or 8th , and a monitoring unit (22) assigned to the piston engine (10) and a computer program (50) executable by means of the monitoring unit (22) with an implementation of the method according to one of Claims 1 until 6 .

Computer program (50), comprising commands which, when executed by a computer, in particular as a programmable monitoring unit (22) of a piston engine (10), in particular a piston engine (10) according to one of Claims 7 or 8th , acting computer, cause it to carry out the procedure according to one of the Claims 1 until 6 to carry out.

Computer-readable storage medium, comprising commands which, when executed by a computer, in particular as a programmable monitoring unit (22) of a piston engine (10), in particular a piston engine (10) according to one of Claims 7 or 8th , acting computer, cause it to carry out the procedure according to one of the Claims 1 until 6 to carry out.