AT523697B1

AT523697B1 - METHOD AND DEVICE FOR THE ANALYSIS OF VIBRATE SYSTEMS

Info

Publication number: AT523697B1
Application number: ATA50257/2020A
Authority: AT
Inventors: Winklhofer Dr Ernst; Hirsch Dr Alois; Grüneberger Dipl Ing Dr Techn Patrick; Vide DI Marko-Dejan
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2022-01-15
Also published as: AT523697A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung (1) zur Analyse von schwingungsfähigen Systemen mit Ketten und/oder Riemen insbesondere von Brennkraftmaschinen, wobei zumindest ein Sensor, ein Drehwinkelgeber und ein Bildaufnahmegerät Signale zumindest einer signifikanten Größe des Systems oder zumindest einer Komponente des Systems zur Beurteilung des Schwingungsverhaltens aufnehmen und wobei in einem nachfolgenden Schritt eine Analyse der aufgenommenen Signale durch eine Auswertungseinheit (7) durchgeführt wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Möglichkeit zur Überwachung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein derartiges Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung (1) derart gelöst, dass die Signale synchronisiert aufgenommen werden und/oder die aufgenommenen Signale einander zugeordnet werden und von einem Ausgabegerät (10) synchronisiert ausgegeben werden.The invention relates to a method and an associated device (1) for analyzing vibratory systems with chains and/or belts, in particular of internal combustion engines, with at least one sensor, a rotary encoder and an image recording device sending signals of at least one significant variable of the system or at least one component of the system record to assess the vibration behavior and in a subsequent step an analysis of the recorded signals is carried out by an evaluation unit (7). The object of the present invention is to specify an improved possibility for monitoring. This object is achieved by such a method and an associated device (1) in such a way that the signals are recorded in a synchronized manner and/or the recorded signals are assigned to one another and are output in a synchronized manner by an output device (10).

Description

description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von schwingungsfähigen Systemen mit Ketten und/oder Riemen insbesondere von Brennkraftmaschinen, wobei zumindest ein Sensor und ein Bildaufnahmegerät Signale zumindest einer signifikanten Größe des Systems oder zumindest einer Komponente des Systems zur Beurteilung des Schwingungsverhaltens aufnehmen und wobei in einem nachfolgenden Schritt eine Analyse der aufgenommenen Signale durch eine Auswertungseinheit durchgeführt wird. The invention relates to a method for analyzing vibratory systems with chains and/or belts, in particular of internal combustion engines, with at least one sensor and an image recording device recording signals of at least one significant variable of the system or at least one component of the system for assessing the vibration behavior and with in a subsequent step, the recorded signals are analyzed by an evaluation unit.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung eine dazugehörige Vorrichtung. The invention also relates to an associated device.

[0003] Dabei versteht sich unter einer signifikanten Größe des Systems eine Größe, die die Schwingung oder den Zustand des Systems beschreibt, wie die Eigenfrequenz, die Temperatur, die Beschleunigung, die Schwingungsamplitude und vieles mehr. Im Rahmen dieser Beschreibung wird unterschieden zwischen gemessenen Größen, die als Signal weitergegeben werden und berechneten signifikanten Größen aus diesen gemessenen Größen. A significant variable of the system is a variable that describes the vibration or the state of the system, such as the natural frequency, the temperature, the acceleration, the vibration amplitude and much more. Within the scope of this description, a distinction is made between measured variables that are passed on as a signal and significant variables calculated from these measured variables.

[0004] Ein ähnliches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2016 011 711 A1 bekannt. Dabei dient das Verfahren zur Überwachung eines Antriebsriemens einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine. Durch eine Aufzeichnungseinrichtung werden mehrere Größen aufgenommen und an eine Auswertungseinheit übermittelt. Es werden zur Überwachung Bildaufnahmen angefertigt. Weiters zeichnen Beschleunigungssensoren die Beschleunigung einer schwingenden Komponente der Antriebsmaschine auf. Die Bildaufnahmen sind zum Erkennen von Rissen und Brüchen am Riemen geeignet. Nachteilig daran ist, dass Effekte, die auftreten und Auswirkungen auf das gesamte System haben, nicht erkannt werden können und zu fehlerhaften Schlussfolgerungen führen. So wird beispielsweise bei Fahrt der Arbeitsmaschine über holprigen Weg und Stößen auf das Fahrwerk auch die Schwingung des Antriebsriemens beeinflusst. Dies wird jedoch nicht erkannt und falsche Schlussfolgerungen werden durch das Uberwachungssystem daraus geschlossen. A similar method is known, for example, from DE 10 2016 011 711 A1. The method serves to monitor a drive belt of an agricultural working machine. Several variables are recorded by a recording device and transmitted to an evaluation unit. Photographs are taken for monitoring purposes. Furthermore, acceleration sensors record the acceleration of a vibrating component of the drive machine. The images are suitable for detecting cracks and breaks in the belt. The disadvantage of this is that effects that occur and have an impact on the entire system cannot be recognized and lead to incorrect conclusions. For example, the vibration of the drive belt is also influenced when driving the work machine over bumpy paths and impacts on the chassis. However, this is not recognized and incorrect conclusions are drawn from it by the monitoring system.

[0005] Zur Überwachung einiger Riemengrößen liefert auch die DE 11 2016 005 947 T5 Hinweise. So zeigt sie eine Eigenfrequenzmessvorrichtung, ein Riemenspannungsberechnungsprogramm und ein Riemeneigenfrequenzberechnungsprogramm. [0005] DE 11 2016 005 947 T5 also provides information on monitoring some belt sizes. So it shows a natural frequency measuring device, a belt tension calculation program and a belt natural frequency calculation program.

[0006] Ähnliche Verfahren sind aus den Druckschriften EP 0226396 A2, US 2009/0319203 A1, US 2014/0096608 A1 zur Überwachung der Riemen- oder Kettenspannung bekannt. Similar methods are known from publications EP 0226396 A2, US 2009/0319203 A1, US 2014/0096608 A1 for monitoring the belt or chain tension.

[0007] Eine Schwingungsüberwachung ist beispielsweise aus der US 2012/0041695 A1 bekannt. [0007] Vibration monitoring is known, for example, from US 2012/0041695 A1.

[0008] US 2018/0059135 A1 zeigt ein Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit aus Schwingungswerten. US 2018/0059135 A1 shows a method for determining the speed from vibration values.

[0009] Keine dieser Druckschriften kann jedoch die Effekte von Stößen auf das Fahrwerk ausgleichen. However, none of these publications can compensate for the effects of impacts on the chassis.

[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Möglichkeit zur Überwachung angibt. [0010] The object of the present invention is to specify a method and a device that provide an improved possibility for monitoring.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das oben angegebene Verfahren dadurch gelöst, dass die Signale synchronisiert aufgenommen werden und/oder die aufgenommenen Signale einander zugeordnet werden und von einem Ausgabegerät synchronisiert ausgegeben werden. Dadurch wird es möglich, globale Effekte im Vergleich der einzelnen Signale zu erkennen und bei der Schwingungsüberwachung zu berücksichtigen. This object is achieved according to the invention by the method specified above in that the signals are recorded in a synchronized manner and/or the recorded signals are assigned to one another and are output in a synchronized manner by an output device. This makes it possible to identify global effects when comparing the individual signals and to take them into account when monitoring vibrations.

[0012] Zur besseren Zuordenbarkeit ist es günstig, wenn zusätzlich ein Drehwinkelgeber vorgesehen ist, der Signale zumindest einer signifikanten Größe des Systems oder zumindest einer Komponente des Systems zur Beurteilung des Schwingungsverhaltens aufnimmt und an die Auswertungseinheit weitergibt, wobei die signifikante Größe eine Verdrehung ist. Dabei kann der Drehwinkelgeber beispielsweise einen Kurbelwinkel einer Kurbelwelle aufnehmen. Dies ermöglicht zusätzlich die Zuordnung der Signale des Bildaufnahmegeräts und des zumindest einen For better assignment, it is advantageous if a rotary encoder is also provided, which receives signals of at least one significant variable of the system or at least one component of the system for assessing the vibration behavior and forwards them to the evaluation unit, the significant variable being a twist. The rotary encoder can record a crank angle of a crankshaft, for example. This also enables the signals of the image recording device and the at least one to be assigned

Sensors zur Verdrehung und vorzugsweise zum Kurbelwinkel. Torsion sensor and preferably crank angle sensor.

[0013] Bei Anwendung des Verfahrens auf eine Brennkraftmaschine ist dabei besonders vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass zumindest ein Sensor ein Zylinderdrucksensor ist, der einen Zylinderdruck misst und die aufgenommenen Signale an eine Auswertungseinheit weitergibt, da der Zylinderdruck Einfluss auf das gesamte System hat. Bei direktem Vergleich der einzelnen signifikanten Größen kann somit ein Rückschluss auf den Einfluss des Verlaufs des Zylinderdrucks getroffen werden. When applying the method to an internal combustion engine is particularly advantageous if it is provided that at least one sensor is a cylinder pressure sensor that measures a cylinder pressure and forwards the recorded signals to an evaluation unit, since the cylinder pressure affects the entire system. With a direct comparison of the individual significant variables, a conclusion can be drawn about the influence of the cylinder pressure curve.

[0014] Alternativ oder zusätzlich ist es günstig, wenn zumindest ein Sensor ein Saugrohrdrucksensor, ein Körperschallsensor und/oder ein Luftschallsensor ist, wobei der Sensor Signale zumindest einer signifikanten Größe des Systems oder zumindest einer Komponente des Systems misst und die aufgenommenen Signale an die Auswertungseinheit weitergibt. Dadurch ist eine besonders umfassende und genaue Beurteilung des Systems möglich. Alternatively or additionally, it is favorable if at least one sensor is an intake manifold pressure sensor, a structure-borne noise sensor and/or an airborne noise sensor, with the sensor measuring signals of at least one significant variable of the system or at least one component of the system and sending the recorded signals to the evaluation unit passes on. This enables a particularly comprehensive and precise assessment of the system.

[0015] Um flexibel hinsichtlich der Überwachung und auf die aktuellen Anforderungen eines Benutzers reagieren zu können, ist es günstig, wenn durch zumindest ein Eingabegerät zumindest ein Bereich einer Komponente und/oder eine Komponente zur Analyse ausgewählt wird. Der Benutzer wählt einfach beispielsweise in der Aufnahme des Bildaufnahmegeräts den Bereich oder die Komponente, die überwacht werden soll aus. In order to be able to react flexibly with regard to the monitoring and to the current requirements of a user, it is advantageous if at least one area of a component and/or a component for analysis is selected by at least one input device. The user simply selects, for example, the area or component to be monitored in the picture taken by the image recording device.

[0016] Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Auswertungseinheit zumindest eine weitere signifikante Größe eines Bereichs einer Komponente und/oder einer gesamten Komponente berechnet. Durch dieses Vorgehen ist es möglich mit einer minimalen Anzahl an Sensoren am System auch mit diesen gemessenen Signalen in Zusammenhang stehende signifikante Größen zu ermitteln. Dadurch wird das Verfahren besonders leicht, flexibel und günstig anwendbar. Die Montage an einem System wird dadurch vereinfacht und die benötigte Zeit verkürzt. Außerdem wird dadurch die benötigte Speicherkapazität durch Reduktion der aufgenommenen Datenmenge reduziert. [0016] It is particularly advantageous if the evaluation unit calculates at least one further significant variable of an area of a component and/or of an entire component. This procedure makes it possible to determine significant quantities associated with these measured signals with a minimum number of sensors in the system. This makes the process particularly easy, flexible and inexpensive to use. This simplifies assembly on a system and reduces the time required. In addition, this reduces the required storage capacity by reducing the amount of data recorded.

[0017] Es ist besonders günstig, wenn die Auswertungseinheit eine Fast Fourier Transformation Analyse der Signale eines Bereichs einer Komponente und/oder einer Komponente durchführt. [0017] It is particularly favorable if the evaluation unit carries out a Fast Fourier Transformation analysis of the signals of a region of a component and/or a component.

[0018] Um Effekte mit globalen Auswirkungen auf das gesamte System oder einzelne Komponenten des System lokalisieren zu können, ist es von Vorteil, wenn die Auswertungseinheit zumindest einen Vergleich der zeitlichen Abfolge der synchron aufgenommenen und/oder aufgezeichneten Signale durchführt. In order to be able to localize effects with global effects on the entire system or individual components of the system, it is advantageous if the evaluation unit carries out at least one comparison of the time sequence of the synchronously received and/or recorded signals.

[0019] Zum direkten Vergleich mit den anderen signifikanten Größen, ist es günstig, dass das Ausgabegerät die zumindest eine berechnete signifikante Größe ausgibt. [0019] For a direct comparison with the other significant variables, it is favorable that the output device outputs the at least one calculated significant variable.

[0020] Von besonders großer Aussagekraft ist dabei die Überwachung, wenn die signifikante Größe die Riemenspannung, die Schwingungsamplitude, die Riemendehnung, die Kettenspannung und/oder die Kettendehnung ist. [0020] The monitoring is particularly meaningful when the significant variable is the belt tension, the vibration amplitude, the belt elongation, the chain tension and/or the chain elongation.

[0021] Um den Einfluss der einzelnen signifikanten Größen aufeinander beziffern zu können, ist es günstig, wenn eine Korrelation der Signale durch die Auswertungseinheit bestimmt wird und vorzugsweise durch das Ausgabegerät ausgegeben wird. In order to be able to quantify the influence of the individual significant variables on one another, it is favorable if a correlation of the signals is determined by the evaluation unit and is preferably output by the output device.

[0022] Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn Zylinderdruck, Kurbelwellendrehschwingung und Riemen- oder Kettenschwingungen als Signale aufgenommen werden und an die Auswertungseinheit zur Analyse weitergegeben werden und vorzugsweise durch das Ausgabegerät ausgegeben werden. Dadurch kann auf einfache und besonders aussagekräftige Weise der Zustand des Systems überwacht werden. The method is particularly advantageous if cylinder pressure, crankshaft torsional vibration and belt or chain vibrations are recorded as signals and passed on to the evaluation unit for analysis and are preferably output by the output device. This allows the status of the system to be monitored in a simple and particularly meaningful way.

[0023] Das kann weiter verbessert werden und der Zusammenhang dieser Größen aufeinander bestimmt werden, wenn Zylinderdruck, Kurbelwellendrehschwingung und Riemen- oder Kettenschwingung durch die Auswertungseinheit verglichen werden und/oder die Korrelation von der Auswertungseinheit bestimmt wird und vorzugsweise von dem Ausgabegerät ausgegeben wird. Durch die Ausgabe am Ausgabegerät wird für den Benutzer leicht eine Übersicht über den Zustand des Systems ermöglicht. This can be further improved and the relationship between these variables can be determined if cylinder pressure, crankshaft torsional vibration and belt or chain vibration are compared by the evaluation unit and/or the correlation is determined by the evaluation unit and is preferably output by the output device. The output on the output device makes it easy for the user to get an overview of the status of the system.

[0024] Besonders umfassende Überwachungen des Systems sind möglich, wenn das Bildaufnahmegerät eine Hochgeschwindigkeitskamera ist und Videoaufzeichnungen von den Bewegungen des System macht. Particularly comprehensive monitoring of the system is possible when the image recording device is a high-speed camera and makes video recordings of the movements of the system.

[0025] Eine vorteilhafte Variante des Verfahren sieht vor, dass zumindest ein Sensor ein Beschleunigungssensor ist und die Beschleunigung von zumindest einem Bereich einer Komponente und/oder einer ganzen Komponente aufnimmt und als Signal weitergibt. Dadurch ist das Verfahren besonders günstig, da Beschleunigungssensoren einfach zu beschaffen sind, leichte Montage zulassen und relativ kostengünstig sind. An advantageous variant of the method provides that at least one sensor is an acceleration sensor and records the acceleration of at least one area of a component and/or an entire component and forwards it as a signal. As a result, the method is particularly favorable since acceleration sensors are easy to obtain, allow easy installation and are relatively inexpensive.

[0026] Es ist vorteilhaft, wenn zumindest ein Sensor ein Temperatursensor ist und die Temperatur von zumindest einem Bereich einer Komponente und/oder einer Komponente aufnimmt und als Signal weitergibt. It is advantageous if at least one sensor is a temperature sensor and records the temperature of at least one area of a component and/or a component and forwards it as a signal.

[0027] Bei einem besonders günstigen Verfahren ist eine Belichtungseinheit vorgesehen, die eine Dauerlichtbelichtung des Systems oder der Komponente des Systems zur Bildaufnahme mit dem Bildaufnahmegerät durchführt. Dadurch wird die Qualität der Aufnahmen erhöht und die Auswertung der Bildaufnahmen wird erleichtert und verbessert. In a particularly favorable method, an exposure unit is provided, which carries out a continuous light exposure of the system or the component of the system for image recording with the image recording device. As a result, the quality of the recordings is increased and the evaluation of the image recordings is facilitated and improved.

[0028] Alternativ kann das auch dadurch erreicht werden, wenn eine Belichtungseinheit vorgesehen ist, die eine gepulste Belichtung durchführt, die mit dem Bildaufnahmegerät synchronisiert ist. Alternatively, this can also be achieved if an exposure unit is provided which carries out a pulsed exposure which is synchronized with the image recording device.

[0029] Bei einer dazugehörigen Vorrichtung zur Überwachung von Ketten und/oder Riemen ist zumindest ein Sensor, eine Hochgeschwindigkeitskamera, sowie zumindest eine Auswertungseinheit vorgesehen, wobei die Auswertungseinheit dazu eingerichtet ist die Signale einander zuzuordnen. In an associated device for monitoring chains and/or belts, at least one sensor, a high-speed camera and at least one evaluation unit are provided, with the evaluation unit being set up to assign the signals to one another.

[0030] Optional ist eine Belichtungseinheit vorgesehen, die für ausreichende Belichtung des Systems oder einer Komponente des Systems für die Kameraaufnahmen vorgesehen ist. Dadurch kann die Qualität und Verwertbarkeit der Aufnahmen erhöht werden. Dabei versteht sich hier unter ausreichender Belichtung, eine Belichtung, bei der signifikante Größen aus den Filmaufnahmen von der Auswertungseinheit berechnet werden können. An exposure unit is optionally provided, which is provided for sufficient exposure of the system or a component of the system for the camera recordings. This can increase the quality and usability of the recordings. Sufficient exposure is understood here to mean an exposure in which significant quantities can be calculated from the film recordings by the evaluation unit.

[0031] Besonders günstig ist es, wenn ein Drehwinkelgeber vorgesehen ist, der mit der Auswertungseinheit signalleitend verbunden ist. Dadurch ist eine Zuordnung der Signale zu einem Drehwinkel, das heißt einer Verdrehung einer Komponente des Systems möglich. Bei einer Brennkraftmaschine ist die Zuordnung zu einem Kurbelwinkel vorteilhaft. It when a rotary encoder is provided which is connected to the signal-conducting evaluation unit is particularly favorable. This makes it possible to assign the signals to a rotation angle, ie a rotation of a component of the system. In an internal combustion engine, assignment to a crank angle is advantageous.

[0032] Zur Erleichterung der Überwachung des Systems ist es günstig, wenn ein Ausgabegerät mit der Auswertungseinheit signalleitend verbunden ist, das dazu ausgebildet ist die Signale synChronisiert vorzugsweise nebeneinander gleichzeitig auszugeben. To facilitate the monitoring of the system, it is advantageous if an output device is connected to the evaluation unit in a signal-conducting manner and is designed to output the signals synchronously, preferably side by side, at the same time.

[0033] Unter signalleitend versteht sich hier eine signalleitende Kabelverbindung ebenso, wie eine Funkverbindung oder eine andere kabelfreie Verbindung, die zur Signalleitung geeignet ist. Vorteilhafterweise ist eine kabelbasierte Verbindung über ein Kabel eingesetzt wird, da so die UÜbertragungsgeschwindigkeit ja nach Mittel der Wahl relativ hoch ist im Vergleich zu anderen kabellosen Möglichkeiten. [0033] Signal-conducting here means a signal-conducting cable connection as well as a radio connection or another cable-free connection that is suitable for signal transmission. Advantageously, a cable-based connection via a cable is used, since the transmission speed is relatively high compared to other wireless options, depending on the means of choice.

[0034] Um auch mit großen Datenmengen gut umgehen zu können, ist es in einer besonderen Ausführung vorgesehen, dass zumindest ein Signalrekorder zur Speicherung der Signale des zumindest einen Sensors, des Drehwinkelgebers und der Hochgeschwindigkeitskamera vorgesehen ist und signalleitend mit dem zumindest einen Sensor, dem Drehwinkelgeber, der Hochgeschwindigkeitskamera und der Auswertungseinheit sowie vorzugsweise mit dem Ausgabegerät verbunden ist. In order to also be able to handle large amounts of data, a special embodiment provides that at least one signal recorder is provided for storing the signals of the at least one sensor, the rotary encoder and the high-speed camera and is connected to the at least one sensor, the Rotary encoder, the high-speed camera and the evaluation unit and preferably connected to the output device.

[0035] Es ist vor allem für die Überwachung einer Brennkraftmaschine vorteilhaft, wenn der zumindest eine Sensor ein Zylinderdrucksensor, ein Temperatursensor und/oder ein Beschleunigungssensor ist. Dadurch kann der Einfluss des Zylinderdrucks auf die anderen signifikanten Größen beobachtet werden. It is particularly advantageous for monitoring an internal combustion engine if the at least one sensor is a cylinder pressure sensor, a temperature sensor and/or an acceleration sensor. In this way, the influence of the cylinder pressure on the other significant variables can be observed.

[0036] Zur Überwachung des Systems mit Riemen oder Kette wird zumindest ein Sensor, wie beispielsweise ein Beschleunigungssensor, ein Temperatursensor, ein Zylinderdrucksensor am System montiert. Günstig ist es, wenn mehrere Sensoren vorgesehen sind. Weiters wird eine Hochgeschwindigkeitskamera am System montiert, die vorzugsweise den gesamten Riementrieb oder das gesamte Kettengetriebe aufnimmt. Darüber hinaus wird ein Drehwinkelgeber an einem drehenden wesentlichen Bauteil angeordnet. In einer Brennkraftmaschine wird die Kurbelwelle herangezogen und der Drehwinkelgeber nimmt die Drehung der Kurbelwelle auf. At least one sensor, such as an acceleration sensor, a temperature sensor, a cylinder pressure sensor, is mounted on the system to monitor the system with a belt or chain. It is favorable if several sensors are provided. Furthermore, a high-speed camera is mounted on the system, which preferably records the entire belt drive or the entire chain drive. In addition, a rotary encoder is arranged on a rotating essential component. In an internal combustion engine, the crankshaft is used and the rotary encoder records the rotation of the crankshaft.

[0037] Die einzelnen Sensoren werden mit dem Signalrekorder und der Auswertungseinheit verbunden. Dabei können Signalrekorder und Auswertungseinheit in einem Gerät vereint sein und die einzelnen Aufgaben dieser Einheiten können auch von einer Einheit, wie beispielsweise einem Computer übernommen werden. In einer besonderen Variante ist ein Computer vorgesehen, der eine Analysesoftware aufweist, die die Berechnungen durchführt und die Weitergabe an das Ausgabegerät vorbereitet und durchführt. The individual sensors are connected to the signal recorder and the evaluation unit. The signal recorder and evaluation unit can be combined in one device and the individual tasks of these units can also be performed by a unit such as a computer. In a special variant, a computer is provided that has analysis software that carries out the calculations and prepares and carries out the transmission to the output device.

[0038] Bei Start der Überwachung mit dem Verfahren werden die Signale der signifikanten GröBen synchronisiert aufgenommen und auch mit der Videoaufzeichnung und den Signalen des Drehwinkelgebers synchronisiert aufgenommen. [0038] At the start of the monitoring using the method, the signals of the significant variables are recorded in a synchronized manner and are also recorded in a synchronized manner with the video recording and the signals from the rotary encoder.

[0039] Durch die Auswertungseinheit wird die Videoaufzeichnung von der Hochgeschwindigkeitskamera analysiert und diverse Schwingungsgrößen berechnet. Beispielsweise wird die Schwingungsamplitude oder eine Frequenz als weitere signifikante Größe aus den Videoaufzeichnungen durch die Auswertungseinheit bestimmt. The video recording from the high-speed camera is analyzed by the evaluation unit and various vibration variables are calculated. For example, the vibration amplitude or a frequency is determined as a further significant variable from the video recordings by the evaluation unit.

[0040] Mit dem Eingabegerät kann der Benutzer nun den interessierenden Bereich einer Komponente und/oder die interessierende Komponente zur Analyse auswählen. Das kann beispielsweise ein Bereich der Kette oder des Riemens, ein Riemen- oder Kettenspanner oder Ähnliches sein. Die Auswertungseinheit bestimmt dann von diesem ausgewählten Bereich oder von dieser ausgewählten Komponente die weitere signifikante Größe oder die weiteren signifikanten Größen. The user can now use the input device to select the region of interest of a component and/or the component of interest for analysis. This can be, for example, an area of the chain or belt, a belt or chain tensioner or something similar. The evaluation unit then determines the further significant variable or the further significant variables from this selected area or from this selected component.

[0041] Die Auswertungseinheit führt einen Vergleich der einzelnen Größen durch und berechnet in weiterer Folge die Korrelation zwischen beispielsweise Zylinderdruck, Kurbelwellendrehschwingung und Riementriebschwingungen oder Kettengetriebeschwingungen. The evaluation unit carries out a comparison of the individual variables and then calculates the correlation between, for example, cylinder pressure, crankshaft torsional vibration and belt drive vibrations or chain drive vibrations.

[0042] Die gemessenen Signale, die Videoaufzeichnung und die berechneten signifikanten Größen werden auf dem Ausgabegerät synchronisiert nebeneinander gleichzeitig ausgegeben. [0042] The measured signals, the video recording and the calculated significant quantities are output synchronously next to one another on the output device.

[0043] In einer beispielhaften Anordnung wird in einem ersten Bereich eines Systems mit einem Riementrieb durch die Hochgeschwindigkeitskamera eine Bewegung des Riemenspanners und die Riemenschwingung aufgenommen. In einem zweiten Bereich nimmt die Hochgeschwindigkeitskamera die Bewegung einer Riemenscheibe auf und die Verschiebung des Riemens. In einem dritten Bereich nimmt die Hochgeschwindigkeitskamera den Riemen und die zweite Riemenscheibe, sowie deren Bewegungen und Verschiebungen auf. Der Benutzer kann nun durch das Eingabegerät einen dieser Bereiche auswählen oder mehrere Bereiche auswählen. In an exemplary arrangement, a movement of the belt tensioner and the belt vibration is recorded in a first region of a system with a belt drive by the high-speed camera. In a second area, the high-speed camera records the movement of a pulley and the displacement of the belt. In a third area, the high-speed camera records the belt and the second pulley, as well as their movements and displacements. The user can now use the input device to select one of these areas or to select several areas.

[0044] Auch kann durch Steuerung der Hochgeschwindigkeitskamera der Aufnahmebereich verändert werden. Dies kann direkt durch die Auswahl mit dem Eingabegerät geschehen: Beispielsweise wählt der Benutzer im obigen Beispiel den dritten Bereich aus. Dazu wird von der Hochgeschwindigkeitskamera ein Schwenk zu der zweiten Riemenscheibe durchgeführt und dieser Bereich wird aufgenommen. Durch Anbringung der Hochgeschwindigkeitskamera beispielsweise einem Schienensystem ist auch eine Translationsbewegung möglich nach dementsprechender Auswahl des interessierenden Bereichs durch den Benutzer. Also, by controlling the high-speed camera, the shooting range can be changed. This can be done directly by selecting with the input device: For example, in the example above, the user selects the third area. For this purpose, the high-speed camera pans to the second belt pulley and this area is recorded. By attaching the high-speed camera to a rail system, for example, translational movement is also possible after the user has appropriately selected the region of interest.

[0045] In weiterer Folge werden beispielhafte Ausgaben an Ausgabegeräten nach einem erfindungsgemäßen Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung in den nicht einschränkenden Figuren beschrieben. Es zeigen: [0045] In the following, exemplary outputs on output devices according to a method according to the invention and a device according to the invention are described in the non-limiting figures. Show it:

[0046] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Schema; [0047] Fig. 2 eine erste beispielhafte Ausgabe; [0046] FIG. 1 shows a device according to the invention in a schematic; Figure 2 shows a first exemplary output;

[0048] Fig. 3 eine zweite beispielhafte Ausgabe; [0049] Fig. 4 eine dritte beispielhafte Ausgabe bei Start einer Brennkraftmaschine; und [0050] Fig. 5 ein Detail der Ausgabe in Fig. 4. Figure 3 shows a second exemplary output; 4 shows a third exemplary output when an internal combustion engine is started; and Figure 5 shows a detail of the output in Figure 4.

[0051] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer bestehenden Messanordnung 2 an einem Prüfstand für eine Brennkraftmaschine. Die Messanordnung 2 weist mehrere Sensoren auf, wie beispielsweise einen Zylinderdrucksensor, einen Drehwinkelgeber an einer Kurbelwelle, einen Saugrohrdrucksensor, einen Körperschallsensor, einen Luftschallsensor, mehrere Temperatursensoren und viele andere. 1 shows a device 1 according to the invention with an existing measuring arrangement 2 on a test bench for an internal combustion engine. The measuring arrangement 2 has a number of sensors, such as a cylinder pressure sensor, a rotary encoder on a crankshaft, an intake manifold pressure sensor, a structure-borne sound sensor, an airborne sound sensor, a number of temperature sensors and many others.

[0052] Die Messanordnung 2 ist über eine Signalleitung 3 signalleitend mit einem Signalrekorder 4 verbunden. The measuring arrangement 2 is connected to a signal recorder 4 via a signal line 3 conducting signals.

[0053] Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird ein Bildaufnahmegerät, nämliche eine Hochgeschwindigkeitskamera 5 zur bestehenden Messanordnung 1 ergänzt. Die Hochgeschwindigkeitskamera 5 ist mit einem weiteren Signalrekorder 6 signalleitend verbunden. Auch der Signalrekorder 4 des ursprünglichen Prüfstands ist in der gezeigten beispielhaften Ausführung signalleitend mit dem weiteren Signalrekorder 6 verbunden. For the device 1 according to the invention, an image recording device, namely a high-speed camera 5 , is added to the existing measuring arrangement 1 . The high-speed camera 5 is connected to a further signal recorder 6 in a signal-conducting manner. In the exemplary embodiment shown, the signal recorder 4 of the original test stand is also connected to the further signal recorder 6 in a signal-conducting manner.

[0054] Im Bild nicht dargestellt ist eine Belichtungseinheit, die eine ausreichende Bildhelligkeit der Aufnahmen mit der Hochgeschwindigkeitskamera 5 sicherstellt. Die Belichtungseinheit beleuchtet das System oder zumindest eine Komponente des Systems mit Dauerbelichtung oder gepulst, wobei die Pulsung synchronisiert mit der Hochgeschwindigkeitskamera 5 erfolgt. [0054] The image does not show an exposure unit that ensures sufficient image brightness of the recordings with the high-speed camera 5 . The exposure unit illuminates the system or at least one component of the system with continuous exposure or pulsed, with the pulsing being synchronized with the high-speed camera 5 .

[0055] Der weitere Signalrekorder 6 und der Signalrekorder 4 der ursprünglichen Anordnung können auch durch einen einzigen gemeinsamen Signalrekorder ersetzt werden. The further signal recorder 6 and the signal recorder 4 of the original arrangement can also be replaced by a single common signal recorder.

[0056] Der Signalrekorder 6 ist wiederum über eine Signalleitung 3 mit einer Auswertungseinheit 7 verbunden, die beispielsweise ein Computer ist. The signal recorder 6 is in turn connected via a signal line 3 to an evaluation unit 7, which is a computer, for example.

[0057] Zum leichteren Transport sind weiterer Signalrekorder 6, Hochgeschwindigkeitskamera 5 und Auswertungseinheit 7 auf einem Gerätewagen 8 angeordnet. Dies gemeinsam bildet eine Ergänzungseinheit 9, die an einem bereits bestehenden Prüfstand mit bereits bestehender Messanordnung 2 und Signalrekorder 4 angeordnet werden kann. Dabei wird einfach der Signalrekorder 4 mit dem weiteren Signalrekorder 6 der Ergänzungseinheit 9 verbunden. Additional signal recorders 6, high-speed camera 5 and evaluation unit 7 are arranged on an equipment trolley 8 for easier transport. Together, this forms a supplementary unit 9 which can be arranged on an already existing test stand with an already existing measuring arrangement 2 and signal recorder 4 . In this case, the signal recorder 4 is simply connected to the additional signal recorder 6 of the supplementary unit 9 .

[0058] Weiters ist die Auswertungseinheit 7 mit einem Ausgabegerät 10 verbunden. Das Ausgabegerät ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Das Ausgabegerät 10 kann dabei entweder an der Ergänzungseinheit 9 vorgesehen sein oder bereits Bestandteil des Prüfstands mit der ursprünglichen Messanordnung 2 sein und mit dem Signalrekorder 4 verbunden sein. The evaluation unit 7 is also connected to an output device 10 . The output device is not shown in FIG. The output device 10 can either be provided on the supplementary unit 9 or already be part of the test bench with the original measurement arrangement 2 and be connected to the signal recorder 4 .

[0059] Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Ausgabe an dem Ausgabegerät 10, wobei das System eine Geschwindigkeitsrampe von 800 Umdrehungen pro Minute auf 5000 Umdrehungen pro Minute durchläuft. Die aufgenommenen Signale werden einander von der Auswertungseinheit 7 zugeordnet und synchronisiert von dem Ausgabegerät angezeigt. Figure 2 shows an exemplary output at the output device 10, with the system undergoing a speed ramp from 800 rpm to 5000 rpm. The recorded signals are assigned to one another by the evaluation unit 7 and displayed in a synchronized manner by the output device.

[0060] In einem ersten Diagramm 11 ist eine Drehzahl n einer Komponente über einer Zeit t aufgezeichnet. In a first diagram 11, a speed n of a component is plotted against a time t.

[0061] In einem zweiten Diagramm 12 sind ein erster Winkel a, ein zweiter Winkel ß und eine Riemenposition 13 über der Zeit t dargestellt. Mit dem ersten Winkel a und mit dem zweiten Winkel ß wird die Verschiebung von Riemenspannern beschrieben und mit Bezugszeichen 13, der Riemenposition wird die Verschiebung eines Riemens in der Nähe der Kurbelwelle beschrieben. A first angle α, a second angle β and a belt position 13 over time t are shown in a second diagram 12 . The displacement of belt tensioners is described with the first angle α and the second angle β, and the displacement of a belt in the vicinity of the crankshaft is described with reference numeral 13, the belt position.

[0062] Ein drittes Diagramm 14 stellt die Größen erster Winkel a, zweiter Winkel ß und Riemenposition 13 gemeinsam über eine längere Spanne der Zeit t dar. A third diagram 14 shows the magnitudes of the first angle α, second angle β and belt position 13 together over a longer period of time t.

[0063] In einem Feld 15 ist die Videoaufzeichnung der Hochgeschwindigkeitskamera 5 gezeigt. Dabei sind mehrere Komponenten des Systems gezeigt. The video recording of the high-speed camera 5 is shown in a field 15 . Several components of the system are shown.

[0064] Eine Linie 16 markiert einen Zeitpunkt in allen gezeigten Diagrammen 12, 13, und 14. A line 16 marks a point in time in all the diagrams 12, 13 and 14 shown.

[0065] Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgabe des Ausgabegeräts 10. Ein viertes Diagramm 17 zeigt wiederum die Riemenposition 13 über der Zeit t. Linie 18 markiert wiederum einen bestimmten Zeitpunkt. In einem Feld 19 ist ein Bild der Videoaufzeichnung der Hochgeschwindigkeitskamera 5 dargestellt. Die Ellipse markiert eine Auswahl 20 durch ein nicht näher gezeigtes Eingabegerät durch den Benutzer. Aufgrund der Auswahl 20 dieser Position des Riemens wird dementsprechend das vierte Diagramm 17 mit der Riemenposition 13 ausgegeben. 3 shows a second output of the output device 10. A fourth diagram 17 again shows the belt position 13 over time t. Line 18 again marks a specific point in time. An image of the video recording of the high-speed camera 5 is shown in a field 19 . The ellipse marks a selection 20 made by the user using an input device that is not shown in detail. Based on the selection 20 of this position of the belt, the fourth diagram 17 with the belt position 13 is output accordingly.

[0066] In Fig. 4 ist eine dritte Ausgabe des Ausgabegeräts 10 dargestellt. In einem fünften Diagramm 21 sind die Drehzahl n, der erste Winkel a und ein Zylinderdruck p über der Zeit t dargestellt. Eine erste Auswahl 22a ist durch einen Kreis gekennzeichnet. Pfeil 22 kennzeichnet die dazugehörige erste Filmsequenz 23. Analog dazu kennzeichnen eine zweite Auswahl 24a und Pfeil 24 die zweite Filmsequenz 25 und eine dritte Auswahl 26a und Pfeil 26 eine dritte Filmsequenz 27. In Feld 28 ist wiederum die aktuelle Filmaufnahme gezeigt. A third output of the output device 10 is shown in FIG. A fifth diagram 21 shows the rotational speed n, the first angle a and a cylinder pressure p over time t. A first selection 22a is marked by a circle. Arrow 22 indicates the associated first film sequence 23. Similarly, a second selection 24a and arrow 24 indicate the second film sequence 25 and a third selection 26a and arrow 26 indicate a third film sequence 27. Field 28 again shows the current film recording.

[0067] Eine vierte Ausgabe des Ausgabegeräts 10 zeigt Fig. 5, dabei ist ein sechstes Diagramm 29 dargestellt, das wiederum Drehzahl n, den ersten Winkel a und den Zylinderdruck über der Zeit t zeigt. Zur Ausgabe werden die einzelnen Signale der Messanordnung 2 an die Signalrekorder 4, 6 und von dort an die Auswertungseinheit 7 weitergegeben. Die Auswertungseinheit 7 ordnet die einzelnen aufgenommenen Signale und die Filmaufnahmen der Hochgeschwindigkeitskamera 5 einander zeitmäßig oder winkelmäßig zu und gibt diese an das Ausgabegerät 10 weiter. Das Ausgabegerät 10 zeigt dann die Signale gemeinsam mit den Filmaufnahmen der Hochgeschwindigkeitskamera 5. Außerdem werden weitere Größen aus den Signalen berechnet und auch durch das Ausgabegerät 10 ausgegeben. A fourth output of the output device 10 is shown in FIG. 5, in which a sixth diagram 29 is shown, which in turn shows the rotational speed n, the first angle a and the cylinder pressure over time t. The individual signals of the measuring arrangement 2 are forwarded to the signal recorders 4, 6 and from there to the evaluation unit 7 for output. The evaluation unit 7 assigns the individual recorded signals and the film recordings of the high-speed camera 5 to one another in terms of time or angle and forwards them to the output device 10 . The output device 10 then shows the signals together with the film recordings of the high-speed camera 5. In addition, further variables are calculated from the signals and also output by the output device 10.

[0068] In den gezeigten Ausgaben sind die Diagramme 12, 14, 17, 21 und 29, sowie die Linie 13 berechnete Größen, die aus den Filmaufnahmen der Hochgeschwindigkeitskamera 5 ermittelt werden. In the output shown, the diagrams 12, 14, 17, 21 and 29, as well as the line 13, are calculated variables that are determined from the film recordings of the high-speed camera 5.

Claims

patent claims

1. Method for analyzing vibratory systems with chains and/or belts, in particular of internal combustion engines, in which at least one sensor and one image recording device record signals of at least one significant variable of the system or at least one component of the system for assessing the vibration behavior and in a subsequent step a Analysis of the recorded signals is carried out by an evaluation unit (7), characterized in that the signals are recorded in a synchronized manner and/or the recorded signals are assigned to one another and are output in a synchronized manner by an output device (10).

2. The method according to claim 1, characterized in that a sensor is additionally provided as a rotary encoder, the significant variable being a twist.

3. The method according to claim 1 or 2 for an internal combustion engine, characterized in that at least one sensor is a cylinder pressure sensor that measures a cylinder pressure and/or that at least one sensor is an intake manifold pressure sensor, a structure-borne noise sensor and/or an airborne noise sensor.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least one area of a component and/or a component for analysis is selected via at least one input device.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the evaluation unit (7) calculates at least one further significant size of a region of a component and/or a component.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the evaluation unit (7) carries out a Fast Fourier Transformation analysis of the signals of a region of a component and/or a component.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation unit (7) carries out at least one comparison of the time sequence of the synchronously received and / or recorded signals.

8. The method according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the output device (10) outputs the at least one calculated significant variable.

9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the significant variable is the belt tension, the vibration amplitude, the belt elongation, the chain tension and / or the chain elongation.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that a correlation of the signals is determined by the evaluation unit (7) and is preferably output by the output device (10).

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that cylinder pressure, crankshaft torsional vibration and belt or chain vibrations are recorded as signals and passed on to the evaluation unit (7) for analysis and are preferably output by the output device (10).

12. The method according to claim 11, characterized in that the cylinder pressure, crankshaft torsional vibration and belt or chain vibration are compared by the evaluation unit (7) and/or the correlation is determined by the evaluation unit (7) and is preferably output by the output device (10). .

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the image recording device is a high-speed camera (5) and makes video recordings of the movements of the system.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that at least one sensor is an acceleration sensor and records the acceleration of at least one area of a component and/or a component and forwards it as a signal.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that at least one sensor is a temperature sensor and records the temperature of at least one area of a component and/or a component and forwards it as a signal.

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that an exposure unit is provided and the exposure unit carries out a continuous light exposure of the system or the component of the system for image recording with the image recording device.

17. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that an exposure unit is provided and the exposure unit performs a pulsed exposure that is synchronized with the image recording device.

18. Device (1) for carrying out the method according to one of claims 1 to 17 for monitoring chains and/or belts, characterized in that at least one sensor and one high-speed camera (5) and at least one evaluation unit (7) are provided, wherein the evaluation unit (7) is set up to assign the signals to one another.

19. Device (1) according to claim 18, characterized in that an exposure unit is provided, which is provided for sufficient exposure of the system or a component of the system for the camera recordings.

20. Device (1) according to claim 18 or 19, characterized in that a rotary encoder is provided which is connected to the evaluation unit (7) in a signal-conducting manner.

21. Device (1) according to one of claims 18 to 20, characterized in that an output device (10) is connected to the evaluation unit (7) in a signal-conducting manner, which is designed to output the signals synchronously, preferably side by side, at the same time.

22. Device (1) according to one of Claims 18 to 21, characterized in that at least one signal recorder (4, 6) is provided for storing the signals from the at least one sensor and the high-speed camera (5) and preferably the rotary encoder and is connected to the at least one sensor, the high-speed camera (5) and the evaluation unit (7) and preferably with the output device (10) and the rotary encoder.

23. Device according to one of claims 18 to 22, characterized in that the at least one sensor is a cylinder pressure sensor, a temperature sensor and/or an acceleration sensor.

5 sheets of drawings