DE102011115650B4

DE102011115650B4 - Method for diagnosing the condition of a hydrostatic displacement machine and hydraulic arrangement with hydrostatic displacement machine

Info

Publication number: DE102011115650B4
Application number: DE102011115650.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Hast
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: WO2013045184A1; DE102011115650A1

Abstract

Verfahren zur Diagnose des Zustandes einer hydrostatischen Verdrängermaschine (4), die ein Gehäuse (22) und einen darin angeordneten hydrostatischen Arbeitsraum hat, der eine Leckage in das Gehäuse (22) aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte, welche in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:
- Verstellung einer Last der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) gemäß einer Sprungfunktion (48; 148);
- Ermittlung einer Abweichung einer Sprungantwort des eines Gehäusedrucks (40) von einer Soll-Sprungantwort (38) und
- Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) in Abhängigkeit der Sprungantwort des Gehäusedrucks (40).

Method for diagnosing the condition of a hydrostatic displacement machine (4) which has a housing (22) and a hydrostatic working chamber arranged therein which has a leak into the housing (22), characterized by the following steps, which are carried out in the order given :
- Adjustment of a load of the hydrostatic displacement machine (4) according to a step function (48; 148);
- Determination of a deviation of a step response of a housing pressure (40) from a target step response (38) and
- Diagnosis of the hydrostatic displacement machine (4) depending on the step response of the housing pressure (40).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose des Zustandes einer hydraulischen Verdrängermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im Bezug auf Fehler und Verschleißvorgänge und eine hydraulische Anordnung mit einer hydraulischen Verdrängermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.The invention relates to a method for diagnosing the condition of a hydraulic displacement machine according to the preamble of patent claim 1 with regard to errors and wear processes and a hydraulic arrangement with a hydraulic displacement machine according to the preamble of patent claim 10.

Mit dem Ausfall einer hydrostatischen Verdrängermaschine, beispielsweise einer Verdrängerpumpe oder eines Verdrängermotors, über die in einem bestimmungsgemäßen Betrieb ein Verbraucher mit hydraulischer oder mechanischer Leistung versorgt wird, geht häufig eine Störung oder sogar ein Ausfall des Verbrauchers oder eines gesamten Systems einher. Die Folge kann eine Produktionsunterbrechung oder die Unterbrechung von Arbeitsprozessen sein. Kosten die mit dieser Unterbrechung verbunden sind, sind meist um ein vielfaches höher als Kosten, die zur Behebung des eigentlichen Schadens an der Verdrängermaschine anfallen. Es ist daher von Bedeutung, den Zustand, insbesondere den Verschleiß- beziehungsweise Fehlerzustand von Verdrängermaschinen diagnostizieren zu können, so dass eine Wartung oder ein Austausch der Verdrängermaschine rechtzeitig vor deren Ausfall möglich ist.The failure of a hydrostatic positive-displacement machine, for example a positive-displacement pump or a positive-displacement motor, via which a consumer is supplied with hydraulic or mechanical power during normal operation, is often accompanied by a malfunction or even failure of the consumer or of an entire system. The result can be a production stop or the interruption of work processes. The costs associated with this interruption are usually many times higher than the costs incurred to repair the actual damage to the displacement machine. It is therefore important to be able to diagnose the condition, in particular the wear or error condition of displacement machines, so that maintenance or replacement of the displacement machine is possible in good time before it fails.

Neben der Verhinderung des Ausfalls ist eine frühzeitige Erkennung eines verschleißbedingten Wirkungsgradverlustes von Vorteil. Ohne die Diagnose der Verdrängermaschine bleibt dieser Wirkungsgradverlust in der Regel unerkannt. So wird der fortschreitend abnehmende Wirkungsgrad, beispielsweise einer Verdrängerpumpe, von der Pumpenregelung einfach über eine Erhöhung der Drehzahl kompensiert. Ein derart schleichend zunehmender Verschleiß bleibt ohne Diagnose unentdeckt und führt zu einem kontinuierlich steigenden Energiebedarf. Gelingt es dagegen, die Verdrängermaschine beziehungsweise deren Verschleißzustand geeignet und mit wenig Aufwand zu diagnostizieren, können beträchtliche Energiekosten eingespart werden.In addition to preventing failure, early detection of a loss of efficiency due to wear is advantageous. Without diagnosing the displacement machine, this loss of efficiency usually goes undetected. The progressively decreasing efficiency, for example of a displacement pump, is compensated by the pump control simply by increasing the speed. Such a gradual increase in wear remains undetected without diagnosis and leads to a continuously increasing energy requirement. On the other hand, if it is possible to diagnose the displacement machine or its state of wear appropriately and with little effort, considerable energy costs can be saved.

Aus dem Stand der Technik sind hierfür mobile Diagnosegeräte mit implementierten Diagnoseverfahren - sogenannte Werkstatt-Tester - bekannt. Ein derartiges Gerät ist beispielsweise der Hydraulik-Tester SCLV-PTQ des Herstellers Parker Hannifin gemäß dessen Katalog 4054-2 des Jahres 2010. Dessen Diagnoseverfahren führt eine modellgestützte Bestimmung des Wirkungsgrades der Verdrängermaschine auf Basis einer Vermessung einer Vielzahl von Prozessgrößen der Verdrängermaschine aus.For this purpose, mobile diagnostic devices with implemented diagnostic methods—so-called workshop testers—are known from the prior art. Such a device is, for example, the hydraulic tester SCLV-PTQ from the manufacturer Parker Hannifin according to its catalog 4054-2 from 2010. Its diagnostic method carries out a model-supported determination of the efficiency of the displacement machine based on a measurement of a large number of process variables of the displacement machine.

Nachteilig an diesem wirkungsgradbasierten Verfahren ist, dass vor einer möglichen Diagnose zur Absicherung des mathematischen Modells für eine Vielzahl von Arbeitspunkten der Verdrängermaschine Feldmessungen durchgeführt werden müssen. Dabei sind die Prozessgrößen Druckmittelvolumeneingangsstrom, Druckmittelvolumenausgangsstrom, Eingangsdruck, Ausgangsdruck, Drehzahl und Drehmoment der Antriebswelle (bei einer Pumpe) beziehungsweise Drehmoment der Abtriebswelle (bei einem Motor) der Verdrängermaschine zu ermitteln. Bereits dies stellt einen erheblichen Aufwand dar. Zum diesem Aufwand für die Modellbildung beziehungsweise Absicherung kommt hinzu, dass für jede Diagnose beziehungsweise Vermessung der Verdrängermaschine das Diagnosegerät aufwändig an der Verdrängermaschine montiert werden muss, um die genannten Volumenströme und Drücke zu bestimmen und eine Aussage über die Leistung beziehungsweise den Wirkungsgrad machen zu können. Dabei kann es zu Produktions- beziehungsweise Betriebsunterbrechungen mit dem damit verbundenen Aufwand für Personal und Material kommen oder es müssen zu dessen Vermeidung redundante Verdrängermaschinen bereitgehalten werden.A disadvantage of this efficiency-based method is that field measurements have to be carried out for a large number of operating points of the displacement machine before a possible diagnosis can be made to validate the mathematical model. The process variables pressure medium volume input flow, pressure medium volume output flow, input pressure, output pressure, speed and torque of the drive shaft (for a pump) or torque of the output shaft (for a motor) of the displacement machine are to be determined. This alone represents a considerable effort. In addition to this effort for modeling or validation, there is also the fact that for each diagnosis or measurement of the displacement machine, the diagnostic device has to be mounted on the displacement machine in a complex manner in order to determine the volume flows and pressures mentioned and to make a statement about the To be able to make performance or efficiency. This can lead to production or operational interruptions with the associated expense for personnel and material, or redundant displacement machines must be kept ready to avoid this.

Jerome J. Palazzolo et al. beschreiben in Ihrer Veröffentlichung „Leakage Fault Detection Method for Axial-Piston Variable Displacement Pumps“ ein Diagnoseverfahren, dass eine Signalform von Messsignalen bezogen auf periodische Abweichungen ermittelt. Dadurch können zwar Schäden oder Montagefehler einzelner Kolben detektiert werden, nicht aber ein auf die gesamte Verdrängermaschine bezogener Verschleiß diagnostiziert werden.Jerome J.Palazzolo et al. describe in their publication "Leakage Fault Detection Method for Axial-Piston Variable Displacement Pumps" a diagnostic method that determines a signal form of measurement signals based on periodic deviations. Although damage or assembly errors of individual pistons can be detected in this way, wear related to the entire displacement machine cannot be diagnosed.

Ein vergleichbares Konzept zeigt die Druckschrift DE 10 2008 035 954 A1 , bei welchem der Verlauf eines Systemdrucks einer Verdrängermaschine in Abhängigkeit einer periodischen Positionsänderung ihres Triebwerks oder Rotors aufgezeichnet und analysiert wird. Ein Defekt wird an einer Abweichung positionsabhängig erfasster Druckpulse von positionsabhängig erwarteten Druckpulsen erkannt.The publication shows a comparable concept DE 10 2008 035 954 A1 , in which the course of a system pressure of a positive-displacement machine is recorded and analyzed as a function of a periodic change in position of its engine or rotor. A defect is recognized by a deviation of position-dependently detected pressure pulses from position-dependently expected pressure pulses.

Die Druckschrift DE 10 2008 030 544 A1 zeigt ein allgemein formuliertes Verfahren zur Überwachung einer mikromechanischen Pumpe mit einem Abgleich und einer Anpassung eines physikalisch-mathematischen Modells der Pumpe mit deren realem Verhalten.The pamphlet DE 10 2008 030 544 A1 shows a generally formulated method for monitoring a micromechanical pump with a comparison and an adaptation of a physical-mathematical model of the pump with its real behavior.

Die Druckschrift DE 10 2007 040 538 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zustandsdiagnose einer hydraulischen Maschine in Abhängigkeit einer gemessenen Eingangs- und/oder Ausgangsgröße der Maschine, beispielsweise eines Ansaugdrucks und eines Hochdrucks.The pamphlet DE 10 2007 040 538 A1 shows a method and a device for diagnosing the condition of a hydraulic machine as a function of a measured input and/or output variable of the machine, for example an intake pressure and a high pressure.

Die Druckschrift AT 386 483 B zeigt ein Verfahren zur Verschleißermittlung einer Hydromaschine in Abhängigkeit einer Durchflussmenge, die jeweils bei einem Leerlaufdruck und bei einem Vollastdruck ermittelt wird. Im Nachgang erfolgt die Beurteilung anhand eines Quotienten aus der Vollastdruck-Druckflussmenge und der Leerlaufdruck-Druckflussmenge.The pamphlet AT 386 483 B shows a method for determining the wear of a hydraulic machine as a function of a flow rate, which is determined at an idle pressure and at a full-load pressure. The assessment is then carried out using a quotient of the full-load pressure pressure flow rate and the no-load pressure pressure flow rate.

Die Aufgabe des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose und der vorliegenden erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung ist es daher, ein Verfahren beziehungsweise eine hydraulische Anordnung bereitzustellen, bei dem beziehungsweise bei der ein Aufwand zur Diagnose einer hydraulischen Verdrängermaschine verringert ist.The object of the present inventive method for diagnosis and the present inventive hydraulic arrangement is therefore to provide a method or a hydraulic arrangement in which the effort involved in diagnosing a hydraulic displacement machine is reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine hydraulische Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a hydraulic arrangement having the features of patent claim 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent patent claims.

Ein Verfahren zur Diagnose, insbesondere zur Zustands- und / oder zur Fehlerdiagnose, einer hydrostatischen Verdrängermaschine, über die ein Verbraucher je nach Betriebsart der Maschine mit hydraulischer oder mechanischer Energie versorgbar ist, und die ein Gehäuse und zumindest einen darin angeordneten hydrostatischen Arbeitsraum hat, der insbesondere in einem bestimmungsgemäßen Betrieb der hydrostatischen Verdrängermaschine eine Leckage in das Gehäuse aufweist, weist erfindungsgemäß folgende Schritte auf: „Verstellung, insbesondere Erhöhung, einer Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß einer Sprungfunktion“; und „Diagnose beziehungsweise „Condition Monitoring“ der hydrostatischen Verdrängermaschine in Abhängigkeit einer Sprungantwort eines Gehäusedrucks der hydrostatischen Verdrängermaschine‟.A method for diagnosis, in particular for status and/or error diagnosis, of a hydrostatic displacement machine, via which a consumer can be supplied with hydraulic or mechanical energy depending on the operating mode of the machine, and which has a housing and at least one hydrostatic working chamber arranged therein, which has a leakage into the housing, in particular when the hydrostatic displacement machine is operated as intended, has the following steps according to the invention: “Adjustment, in particular increase, of a load of the hydrostatic displacement machine according to a step function”; and "Diagnosis or "Condition Monitoring" of the hydrostatic displacement machine as a function of a step response of a housing pressure of the hydrostatic displacement machine".

Gegenüber dem herkömmlichen wirkungsgradbasierten Verfahren aus dem Stand der Technik, bei dem zur Vermessung von Kenngrößen des Wirkungsgrades für eine Vielzahl von Arbeits- oder Betriebspunkten der Verdrängermaschine eine Vermessung der Prozessgrößen Druckmittelvolumenausgangsstrom, Druckmittelvolumeneingangsstrom, Eingangsdruck, Ausgangsdruck, Drehzahl und Drehmoment der Antriebswelle (bei einer als Pumpe ausgebildeten Verdrängermaschine) beziehungsweise Drehmoment der Abtriebswelle (bei einer als Motor ausgebildeten Verdrängermaschine) erfolgen muss, hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass sowohl zur Anpassung des Modells als auch für die Diagnose lediglich die Sprungantwort des Gehäusedrucks zu messen ist. Die Anzahl der Messgrößen, und damit ein verfahrenstechnischer und ein vorrichtungstechnischer Aufwand des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist somit vor und während der Diagnose deutlich verringert. Die Messgröße Gehäusedruck bietet zudem den großen Vorteil, dass sie verglichen mit dem beim herkömmlichen Verfahren zu bestimmenden Hochdruck der Verdrängermaschine niedrig ist und dadurch günstige Druckbestimmungseinheiten beziehungsweise Drucksensoren Verwendung finden können. Dies stellt eine bedeutende Möglichkeit zur Verringerung eines vorrichtungstechnischen Aufwandes dar. Gegenüber dem leckagebasierten Verfahren des Standes der Technik (Palazzolo et al.) weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass ein Verschleißzustand der gesamten Verdrängermaschine und nicht nur einzelner Bauteile der Maschine diagnostizierbar ist. So kann eine stetige Abnutzung beziehungsweise Veränderung hydrostatisch entlasteter oder volumenstromführender Kontaktstellen der Maschine auf einfache Weise erkannt beziehungsweise diagnostiziert werden.Compared to the conventional efficiency-based method from the prior art, in which the process variables pressure medium volume output flow, pressure medium volume input flow, input pressure, output pressure, speed and torque of the drive shaft (with a Pump-trained positive-displacement machine) or torque of the output shaft (in the case of a positive-displacement machine constructed as a motor), the method according to the invention has the advantage that only the step response of the housing pressure needs to be measured both to adapt the model and for the diagnosis. The number of measured variables, and thus a procedural and device-related outlay of the method according to the invention, is thus significantly reduced before and during the diagnosis. The measured variable housing pressure also offers the great advantage that it is low compared to the high pressure of the displacement machine to be determined in the conventional method, and as a result inexpensive pressure determination units or pressure sensors can be used. This represents a significant possibility for reducing the expense in terms of device technology. Compared to the leakage-based method of the prior art (Palazzolo et al.), the method according to the invention has the advantage that a state of wear of the entire displacement machine and not just individual components of the machine can be diagnosed. In this way, constant wear or changes in hydrostatically relieved or volume flow-carrying contact points of the machine can be easily recognized or diagnosed.

Der Gehäusedruck ist dabei insbesondere ein Gehäuseinnendruck beziehungsweise ein Leckagedruck. Unter der Sprungfunktion ist eine zeitlich zumindest abschnittsweise schnelle Verstellung der Last zu verstehen. Die Verstellung der Last kann dabei über eine Verstellung eines Betriebsparameters eines Verbrauchers der Verdrängermaschine oder über eine Verstellung eines Betriebsparameters der hydrostatischen Verdrängermaschine selbst erfolgen.The housing pressure is in particular an internal housing pressure or a leakage pressure. The step function is to be understood as meaning a rapid adjustment of the load at least in sections. The load can be adjusted by adjusting an operating parameter of a consumer of the displacement machine or by adjusting an operating parameter of the hydrostatic displacement machine itself.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens, die eine verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine voraussetzt, erfolgt der Schritt „Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion“ durch einen Schritt „Verstellung eines geometrischen Volumens des zumindest einen oder zumindest eines hydrostatischen Arbeitsraums“ gemäß der Sprungfunktion.In a particularly advantageous development of the method, which requires an adjustable hydrostatic displacement machine, the step “adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the step function” is carried out by a step “adjustment of a geometric volume of the at least one or at least one hydrostatic working chamber” according to the step function.

Für den Fall, dass die verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine als Pumpe arbeitet beziehungsweise als Pumpe ausgebildet ist, wird das geometrische Volumen des Arbeitsraums bei dessen Verstellung bevorzugt vergrößert. Insbesondere bei konstanter Drehzahl der Pumpe und konstantem Verbraucher führt dies gemäß der Sprungfunktion zu einer entsprechenden Vergrößerung eines Druckmittelvolumenstroms der Pumpe, worauf hin sich ein höherer Druck im Arbeitsraum der Pumpe ergibt. Dieser höhere Druck führt in Folge zu einer verstärkten Leckage aus dem Arbeitsraum in das Gehäuse der Pumpe. Wird die Leckage nicht in gleicher Weise direkt abgeführt, kommt es zu einer Erhöhung des Gehäusedrucks in Form der Sprungantwort. Diese wird zur Diagnose als Maß für die Leckage beziehungsweise für den Verschleiß der Pumpe ausgewertet. Wird die verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine als Motor betrieben beziehungsweise ist sie als Motor ausgebildet, wird das geometrische Volumen des Arbeitsraums bei dessen Verstellung bevorzugt verkleinert. Insbesondere bei einem konstanten Eingangs-Druckmittelvolumenstrom des Motors und konstantem Verbraucher resultieren daraus ebenso eine Erhöhung des Druckes im Arbeitsraum und die verstärkte Leckage des Druckmittels aus dem Arbeitsraum in das Gehäuse des Motors. Auch in diesem Fall ergibt sich die Sprungantwort des Gehäusedruckes, die zur Diagnose ausgewertet wird.If the adjustable hydrostatic displacement machine works as a pump or is designed as a pump, the geometric volume of the working space is preferably increased when it is adjusted. In particular, given a constant speed of the pump and a constant consumer, this leads to a corresponding increase in a pressure medium volume flow of the pump according to the step function, which results in a higher pressure in the working chamber of the pump. This higher pressure leads to increased leakage from the working chamber into the pump housing. If the leakage is not discharged directly in the same way, the case pressure will increase in the form of a jump reply. This is evaluated for diagnosis as a measure of the leakage or wear and tear of the pump. If the adjustable hydrostatic displacement machine is operated as a motor or is designed as a motor, the geometric volume of the working space is preferably reduced when it is adjusted. In particular, with a constant input pressure medium volume flow of the motor and a constant consumer, this also results in an increase in the pressure in the working chamber and increased leakage of the pressure medium from the working chamber into the motor housing. In this case, too, the step response of the housing pressure results, which is evaluated for diagnosis.

Ist die verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine beispielsweise als Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben- oder Schrägachsenbauweise oder in Tilting-Cup-Bauweise ausgeführt, kann der Schritt „Verstellung des geometrischen Volumens des Arbeitsraums“ vorrichtungstechnisch besonders einfach durch einen Schritt „Verstellung eines Schwenkwinkels“ gemäß der Sprungfunktion erfolgen.If the adjustable hydrostatic displacement machine is designed, for example, as an axial piston machine with a swash plate or inclined axis design or with a tilting cup design, the step “adjustment of the geometric volume of the working space” can be carried out particularly easily in terms of device technology by a step “adjustment of a swivel angle” according to the jump function.

Für den Fall, dass die hydrostatische Verdrängermaschine als Konstantpumpe ausgebildet ist, so dass ihr Arbeitsraum beziehungsweise dessen geometrisches Volumen nicht verstellbar ist, erfolgt der Schritt „Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion“ bevorzugt durch einen Schritt „Drosselung eines Hochdruckmittelvolumenstroms der Konstantpumpe gemäß der Sprungfunktion“. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit auch unabhängig von einer Verstellbarkeit der hydrostatischen Verdrängermaschine durchführbar.In the event that the hydrostatic displacement machine is designed as a constant pump, so that its working space or its geometric volume cannot be adjusted, the step "adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the step function" is preferably carried out by a step "throttling of a high-pressure medium volume flow according to the constant pump the step function". The method according to the invention can therefore also be carried out independently of the adjustability of the hydrostatic displacement machine.

Für den Fall, dass die hydrostatische Verdrängermaschine als Konstantmotor ausgebildet ist erfolgt der Schritt „Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion“ bevorzugt durch einen Schritt „Abbremsung des Konstantmotors“. Dabei erfolgt die Abbremsung insbesondere durch eine Erhöhung eines Abtriebswiderstands des Motors und dessen Diagnose ist somit ebenso unabhängig von der Verstellbarkeit der hydrostatischen Verdrängermaschine durchführbar. In the event that the hydrostatic displacement machine is designed as a constant motor, the step “adjusting the load of the hydrostatic displacement machine according to the step function” is preferably carried out by a step “braking the constant motor”. In this case, the deceleration takes place in particular by an increase in the output resistance of the motor, and its diagnosis can therefore also be carried out independently of the adjustability of the hydrostatic displacement machine.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt vor dem Schritt „Diagnose in Abhängigkeit der Sprungantwort des Gehäusedrucks“ ein Schritt „Ermittlung einer Abweichung der Sprungantwort von einer Sollsprungantwort“.In the method according to the invention, a step “determining a deviation of the step response from a target step response” takes place before the step “diagnosis as a function of the step response of the housing pressure”.

Zur Bereitstellung der Sollsprungantwort weist das erfindungsgemäße Verfahren vor dem Schritt „Ermittlung einer Abweichung der Sprungantwort von einer Sollsprungantwort“ vorteilhafterweise einen Schritt „Modellbasierte Berechnung der Sollsprungantwort in Abhängigkeit der Sprungfunktion“ auf.To provide the target step response, the method according to the invention advantageously has a step “model-based calculation of the target step response as a function of the step function” before the step “determining a deviation of the step response from a target step response”.

Eine Bestimmung beziehungsweise Messung des Gehäusedrucks liefert ein analoges Signal. Um die Verarbeitung dieses Signals durch das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren zu ermöglichen, weist dieses in einer bevorzugten Weiterbildung vor dem Schritt „Modellbasierte Berechnung der Sollsprungantwort in Abhängigkeit der Sprungfunktion“ einen Schritt „Digitalisierung der Sprungantwort“ auf.A determination or measurement of the housing pressure provides an analog signal. In order to enable this signal to be processed by the diagnostic method according to the invention, in a preferred development it has a step “digitization of the step response” before the step “model-based calculation of the setpoint step response as a function of the step function”.

Um eine Qualität des Signals der erfassten Sprungantwort und damit die Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine zu verbessern, weist das erfindungsgemäße Verfahren in einer vorteilhaften Weiterbildung nach dem Schritt „Digitalisierung der Sprungantwort“ einen Schritt „Filterung der Sprungantwort“ auf.In order to improve the quality of the signal of the recorded step response and thus the diagnosis of the hydrostatic displacement machine, in an advantageous development the method according to the invention has a step “filtering the step response” after the step “digitizing the step response”.

Um eine Robustheit des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens gegen Einflüsse des von der hydrostatischen Verdrängermaschine versorgten Verbrauchers zu erhöhen, weist das Verfahren in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung vor dem Schritt „Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion“ einen Schritt „Entkopplung der hydrostatischen Verdrängermaschine vom Verbraucher“ und „Kopplung der hydrostatischen Verdrängermaschine mit einem Diagnoseverbraucher“ auf. Der Diagnoseverbraucher ist dabei im Falle der als Pumpe ausgebildeten hydrostatischen Verdrängermaschine bevorzugt ein hydraulischer Verbraucher und im Falle der als Motor ausgebildeten hydrostatischen Verdrängermaschine bevorzugt ein Verbraucher mechanischer Energie mit einem gemäß der Sprungfunktion steuerbaren Verbrauchs- beziehungsweise Lastverhalten.In order to increase the robustness of the diagnostic method according to the invention against influences from the consumer supplied by the hydrostatic displacement machine, in a particularly advantageous development the method has a step “decoupling the hydrostatic displacement machine from the consumer” before the step “adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the step function”. and "Coupling the hydrostatic displacement machine with a diagnostic consumer". In the case of the hydrostatic displacement machine configured as a pump, the diagnostic consumer is preferably a hydraulic consumer and in the case of the hydrostatic displacement machine configured as a motor preferably a consumer of mechanical energy with a consumption or load behavior that can be controlled according to the step function.

Auf diese Weise ist es möglich, einen Verbrauchs- beziehungsweise Nutzungszyklus, in dem die Verdrängermaschine den Verbraucher bestimmungsgemäß versorgt, zu unterbrechen. Diese Unterbrechung ist dann für die Durchführung eines vom Verbraucher unbeeinflussten Diagnosezyklus des Verfahrens nutzbar, wodurch eine Robustheit des Diagnoseverfahrens beziehungsweise des Diagnoseergebnisses gegenüber Einflüssen des Verbrauchers gegeben ist. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Verfahren gemäß dem Stand der Technik, wie sie in kombinierten Sensoreinheiten mit Mediendurchfluss durch das gesamte System genutzt werden. In diesen Verfahren ist keine Entkopplung des Verbrauchers von der Verdrängermaschine vorgesehen, so dass die Diagnosefähigkeit und das Diagnoseergebnis immer auch vom Einfluss des Verbrauchers abhängen oder mit erheblichem Aufwand rechnerisch zu kompensieren sind. Durch zumindest je eine Diagnose mit entkoppeltem und gekoppeltem Verbraucher ist zudem eine Isolierung von Fehlern der hydrostatischen Verdrängermaschine von Fehlern einer die hydrostatische Verdrängermaschine und den Verbraucher umfassenden hydraulischen Anordnung ermöglicht. Auf diese Weise kann das Diagnoseverfahren auch zur Diagnose der hydraulischen Anordnung eingesetzt werden. Die Unterbrechung des Verbrauchs- beziehungsweise Nutzungszyklus kann zudem bei einer Initialisierung oder einer Anpassung des für den Verfahrensschritt „Modellbasierte Berechnung der Sollsprungantwort in Abhängigkeit der Sprungfunktion“ benötigten mathematischen Modells genutzt werden. Besonders bevorzugt weist das Verfahren diesen Entkopplungsschritt auf, wenn der Betrieb des Verbrauchers eine kurze Unterbrechung, insbesondere eine wiederholt oder sogar periodisch eintretende Unterbrechung, zur Durchführung der Diagnose erlaubt.In this way it is possible to interrupt a consumption or usage cycle in which the displacement machine supplies the consumer as intended. This interruption can then be used to carry out a diagnostic cycle of the method that is not influenced by the consumer, as a result of which the diagnostic method or the diagnostic result is robust to influences by the consumer. This is a great advantage over conventional prior art methods such as those used in combined sensor units with media flow through the entire system. These methods do not provide for any decoupling of the consumer from the displacement machine, so that the ability to diagnose and the result of the diagnosis always depend on the influence of the consumer or can be compensated for by calculation with considerable effort are. At least one diagnosis each with a decoupled and a coupled consumer also enables faults in the hydrostatic displacement machine to be isolated from faults in a hydraulic arrangement comprising the hydrostatic displacement machine and the consumer. In this way, the diagnostic method can also be used to diagnose the hydraulic arrangement. The interruption of the consumption or usage cycle can also be used for an initialization or an adjustment of the mathematical model required for the method step “model-based calculation of the target step response as a function of the step function”. The method particularly preferably has this decoupling step if the operation of the consumer allows a brief interruption, in particular an interruption that occurs repeatedly or even periodically, to carry out the diagnosis.

Eine hydraulische Anordnung umfasst eine hydrostatische Verdrängermaschine, die zur Versorgung eines Verbrauchers mit diesem insbesondere mechanisch oder hydraulisch koppelbar ist. Die hydraulische Anordnung hat weiterhin eine Steuereinheit, über die eine Last der hydrostatischen Verdrängermaschine, insbesondere über ein von der Steuereinheit ansteuerbares Stellelement, verstellbar ist. Des Weiteren hat sie eine Druckbestimmungseinheit, insbesondere einen Drucksensor, über die beziehungsweise den ein Gehäusedruck der hydrostatischen Verdrängermaschine bestimmbar ist. Dieser Gehäusedruck ist insbesondere über eine Signalverbindung der hydraulischen Anordnung an die Steuereinheit meldbar. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dabei derart ausgestaltet, dass die Last gemäß einer Sprungfunktion verstellbar, insbesondere vergrößerbar ist, und eine Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine, insbesondere eine Zustands- oder Fehlerdiagnose, in Abhängigkeit einer Sprungantwort des Gehäusedrucks durchführbar ist.A hydraulic arrangement includes a hydrostatic displacement machine that can be coupled mechanically or hydraulically to supply a consumer. The hydraulic arrangement also has a control unit, via which a load of the hydrostatic displacement machine can be adjusted, in particular via an actuating element that can be actuated by the control unit. Furthermore, it has a pressure determination unit, in particular a pressure sensor, via which a housing pressure of the hydrostatic displacement machine can be determined. This housing pressure can be reported to the control unit in particular via a signal connection of the hydraulic arrangement. According to the invention, the control unit is designed such that the load can be adjusted, in particular increased, according to a step function, and a diagnosis of the hydrostatic displacement machine, in particular a status or error diagnosis, can be carried out as a function of a step response of the housing pressure.

Die derart ausgestaltete Steuereinheit der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung ermöglicht eine bedeutende vorrichtungstechnische Vereinfachung zur Diagnose der Verdrängermaschine: Anstatt gemäß dem vorbeschriebenen Stand der Technik eine Diagnose der Verdrängermaschine über eine Bestimmung ihres Wirkungsgrades und einer dafür nötigen Vermessung einer Vielzahl von Prozessgrößen vorzunehmen, müssen erfindungsgemäß nun nur noch zwei Messgrößen - der zeitliche Verlauf der Last und des Gehäusedruck - erfasst werden. Dieser Vorteil kommt sowohl bei der Bildung eines in der Steuereinheit zu implementierenden mathematischen Modells der Sprungantwort als Funktion der Sprungfunktion, als auch bei der eigentlichen Diagnose zum Tragen. Von großem Vorteil ist dabei, dass ein Heranziehen der Sprungantwort des Gehäusedrucks vorrichtungstechnisch besonders einfach umsetzbar ist. Im Gegensatz zur gemäß dem Stand der Technik notwendigen Messung des Hochdrucks der Verdrängermaschine kann zur Bestimmung des Gehäusedrucks eine Bestimmungseinheit beziehungsweise ein Drucksensor des Niederdrucksegments gewählt werden. Somit sind günstige Drucksensoren mit einem Messbereich von beispielsweise 5 bis 30 bar einsetzbar. Ein großer Vorteil ist, dass diese bereits häufig in der Verdrängermaschine vorinstalliert sind, so dass ein Teil der notwendigen Vorrichtungen zur Diagnose der Verdrängermaschine bereits „on board“ vorhanden sind. In diesem Fall ist der vorrichtungstechnische Aufwand zur Diagnose der Verdrängermaschine weiter verringert.The control unit of the hydraulic arrangement according to the invention designed in this way enables a significant simplification in terms of device technology for diagnosing the displacement machine: instead of carrying out a diagnosis of the displacement machine according to the prior art described above by determining its efficiency and measuring a large number of process variables, which is necessary for this, according to the invention only two measured variables - the time course of the load and the housing pressure - can be recorded. This advantage comes into play both in the formation of a mathematical model of the step response to be implemented in the control unit as a function of the step function and in the actual diagnosis. It is of great advantage that using the step response of the housing pressure can be implemented particularly easily in terms of device technology. In contrast to the measurement of the high pressure of the displacement machine, which is necessary according to the prior art, a determination unit or a pressure sensor of the low-pressure segment can be selected to determine the housing pressure. Inexpensive pressure sensors with a measuring range of, for example, 5 to 30 bar can therefore be used. A great advantage is that these are often already pre-installed in the displacement machine, so that part of the necessary devices for diagnosing the displacement machine are already available "on board". In this case, the outlay in terms of device technology for diagnosing the displacement machine is further reduced.

In einer bevorzugten Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine verstellbar. In diesem Fall ist die Verstellung der Last gemäß der Sprungfunktion vorrichtungstechnisch besonders einfach über eine Verstellung beziehungsweise Änderung eines geometrischen Volumens eines hydrostatischen Arbeitsraums der hydrostatischen Verdrängermaschine möglich. Die erfolgt bevorzugt über eine beispielsweise als Stellzylinder oder als Linearantrieb ausgebildete Stellvorrichtung der hydrostatischen Verdrängermaschine. Die Verdrängermaschine ist bevorzugt eine verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben oder Schrägachsen oder in Tilting Cup Bauweise oder eine verstellbare Radialkolbenmaschine. Da in den genannten Maschinen häufig bereits eine Vorrichtung zur Aufnahme des Verstellwinkels oder zur Messung der Verstellung des geometrischen Volumens des Arbeitsraum vorgesehen ist, ergibt sich auch hier der Vorteil, dass ein Teil der zur Diagnose notwendigen Vorrichtungen häufig bereits „on board“ vorhanden sind. In diesem Fall ist der vorrichtungstechnische Aufwand zur Diagnose der Verdrängermaschine weiter verringert. Sollte dies nicht der Fall sein, ist die Verdrängermaschine mit wenig Aufwand entsprechend nachrüstbar.In a preferred development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine is adjustable. In this case, the adjustment of the load according to the step function is possible in a particularly simple manner in terms of device technology by adjusting or changing a geometric volume of a hydrostatic working chamber of the hydrostatic displacement machine. This preferably takes place via an adjusting device of the hydrostatic displacement machine, which is designed, for example, as an adjusting cylinder or as a linear drive. The displacement machine is preferably an adjustable axial piston machine with swash plates or inclined axes or in a tilting cup design or an adjustable radial piston machine. Since a device for recording the adjustment angle or for measuring the adjustment of the geometric volume of the working space is often already provided in the machines mentioned, there is also the advantage here that some of the devices required for diagnosis are often already present “on board”. In this case, the outlay in terms of device technology for diagnosing the displacement machine is further reduced. If this is not the case, the displacement machine can be retrofitted accordingly with little effort.

In einer dazu alternativen Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine vorrichtungstechnisch einfacher als Konstantmaschine ausgebildet, so dass die Verstellung der Last nicht über eine Verstellung des geometrischen Volumens der Verdrängermaschine, sondern bevorzugt über eine Verstellung der Verbrauchslast erfolgt.In an alternative development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine is simpler in terms of device design as a constant machine, so that the load is not adjusted by adjusting the geometric volume of the displacement machine, but preferably by adjusting the consumable load.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine eine Pumpe. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die hydraulische Anordnung ein Wegeventil, insbesondere ein 3/2-Wegeventil, mit einer Verbraucherschaltstellung und einer Diagnoseschaltstellung aufweist. Über die Verbraucherschaltstellung des Wegeventils ist dann ein Hochdruckanschluss der Pumpe mit einem Druckmittelanschluss des Verbrauchers verbindbar. Über die Diagnoseschaltstellung des Wegeventils hingegen ist der Hochdruckanschluss der Pumpe - bei gleichzeitiger Entkopplung vom Verbraucher - mit einem Druckmittelanschluss eines Diagnoseverbrauchers verbindbar. Dies ermöglicht auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine Robustheit der Diagnose der Verdrängermaschine gegen Einflüsse des Verbrauchers. Zusätzlich kann eine Isolierung von Fehlern der gesamten hydraulischen Anordnung von den Fehlern der hydrostatischen Verdrängermaschine beziehungsweise der Pumpe erfolgen. Somit kann die Diagnose auch zur Diagnose der hydraulischen Anordnung eingesetzt werden. Der Diagnoseverbraucher ist dabei zur Beaufschlagung der Pumpe mit einer definierten Last gemäß der Sprungfunktion bevorzugt als Drossel, Blende oder Düse ausgebildet oder weist eine solche auf. Ist die Verdrängermaschine eine Verstellpumpe, so ist die Drossel, Blende oder Düse bevorzugt vorrichtungstechnisch einfach fest ausgebildet. Ist die hydrostatische Verdrängermaschine hingegen eine Konstantpumpe, so ist die Drossel, Blende oder Düse des Diagnoseverbrauchers bevorzugt verstellbar, so dass die Last gemäß der Sprungfunktion über die Verstellung der Drossel, Blende oder Düse verstellbar ist.In a particularly preferred development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine is a pump. In this case it is particularly advantageous if the hydraulic arrangement is a directional valve, in particular a 3/2-way valve, with a consumer switching position and has a diagnostic switch position. A high-pressure connection of the pump can then be connected to a pressure medium connection of the consumer via the consumer switching position of the directional control valve. On the other hand, the high-pressure connection of the pump can be connected to a pressure medium connection of a diagnostic consumer via the diagnostic switching position of the directional control valve, while at the same time being decoupled from the consumer. This allows the diagnosis of the positive-displacement machine to be robust against consumer influences in a simple manner in terms of device technology. In addition, faults in the entire hydraulic arrangement can be isolated from faults in the hydrostatic displacement machine or the pump. The diagnosis can thus also be used to diagnose the hydraulic arrangement. The diagnostic load is preferably designed as a throttle, orifice plate or nozzle for subjecting the pump to a defined load according to the step function or has one. If the positive-displacement machine is a variable-displacement pump, the throttle, orifice or nozzle is preferably of simple, fixed design in terms of device technology. On the other hand, if the hydrostatic displacement machine is a constant pump, the throttle, orifice or nozzle of the diagnostic consumer is preferably adjustable, so that the load can be adjusted according to the step function by adjusting the throttle, orifice or nozzle.

In einer alternativen bevorzugten Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine ein Motor. Zudem verfügt die hydraulische Anordnung eine über die Steuereinheit steuerbare Bremse, über die der Motor, insbesondere eine Abtriebswelle des Motors oder eine mit dieser gekoppelte Welle, mit einem Bremsmoment gemäß der Sprungfunktion beaufschlagbar ist. Besonders bevorzugt umfasst die hydraulische Anordnung diese Bremse, wenn der Motor als Konstantmotor ausgebildet ist. Um den Motor, ähnlich wie bereits vorbeschrieben die Pumpe, von seinem Verbraucher entkoppeln zu können, weist die hydraulische Anordnung in einer vorteilhaften Weiterbildung zudem eine Kupplungseinheit mit einer Betriebsschaltstellung und einer Diagnoseschaltstellung auf. Über die Betriebsschaltstellung ist dabei die Abtriebswelle des Motors mit einer Welle des Verbrauchers koppelbar. Über die Diagnoseschaltstellung hingegen ist die Abtriebswelle des Motors von dieser Welle entkoppelbar. Auf diese Weise kann eine Bremsung der Abtriebswelle unabhängig von der Last des Verbrauchers erfolgen. Die Bremse fungiert somit als Diagnoseverbraucher.In an alternative preferred development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine is a motor. In addition, the hydraulic arrangement has a brake that can be controlled via the control unit, via which the motor, in particular an output shaft of the motor or a shaft coupled to it, can be subjected to a braking torque according to the step function. The hydraulic arrangement particularly preferably includes this brake if the motor is designed as a constant motor. In order to be able to decouple the motor, similar to the pump already described above, from its consumer, in an advantageous development the hydraulic arrangement also has a clutch unit with an operating switching position and a diagnostic switching position. The output shaft of the motor can be coupled to a shaft of the consumer via the operating switching position. On the other hand, the output shaft of the motor can be decoupled from this shaft via the diagnostic switching position. In this way, the output shaft can be braked independently of the load of the consumer. The brake thus acts as a diagnostic consumer.

Die Varianten der hydraulischen Anordnung der Pumpe mit Wegeventil und des Motors mit Kupplungseinheit sind besonders bevorzugt, wenn der Betrieb der hydraulischen Anordnung eine kurze Betriebsunterbrechung, insbesondere eine wiederholt oder sogar periodisch eintretende Unterbrechungen, zur Durchführung der Diagnose erlaubt.The variants of the hydraulic arrangement of the pump with directional control valve and the motor with clutch unit are particularly preferred if the operation of the hydraulic arrangement allows a brief interruption to operation, in particular repeated or even periodic interruptions, to carry out the diagnosis.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung und zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von zwei schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung zusammen mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung; und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung zusammen mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung.

Two exemplary embodiments of a hydraulic arrangement according to the invention and two exemplary embodiments of a method according to the invention are explained in more detail below with the aid of two schematic drawings. Show it:

1 a first embodiment of the hydraulic arrangement according to the invention together with a first embodiment of a method according to the invention in a schematic representation; and
2 a second embodiment of the hydraulic arrangement according to the invention together with a second embodiment of a method according to the invention in a schematic representation.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Anordnung 1 zusammen mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 2 zur Diagnose einer als verstellbare hydrostatische Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgeführten hydrostatischen Verdrängermaschine 4. 1 shows a first exemplary embodiment of a hydraulic arrangement 1 together with a first exemplary embodiment of a method 2 according to the invention for diagnosing a hydrostatic displacement machine 4 designed as an adjustable hydrostatic axial piston pump in a swash plate design.

Die hydraulische Anordnung 1 hat die Axialkolbenpumpe 4, einen Verbraucher 6 und eine Steuereinheit 8. In der Steuereinheit 8 ist das erfindungsgemäße Verfahren 2 implementiert. Der Verbraucher 6 beziehungsweise ein Druckmitteleingang 10 des Verbrauchers 6 ist über eine Hochdruckleitung 12 mit einem Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 verbunden. Ein Niederdruckanschluss 16 der Axialkolbenpumpe 4 ist über eine Niederdruckleitung 18 mit einem Tank 20 verbunden. Ein Gehäuse 22 der Axialkolbenpumpe 4 weist zur Abfuhr eines Leckagestroms einen Leckageanschluss 24 auf. Dieser ist über eine Leckageleitung 26 mit dem Tank 20 verbunden. Über eine Sensorleitung 28 ist eine als Drucksensor ausgebildete Bestimmungseinheit 30 an die Leckageleitung 26 angeschlossen. Das in der Steuereinheit 8 implementierte Verfahren 2 hat die Schritte Konditionierung beziehungsweise Digitalisierung einer Sprungantwort 32, Filterung der Sprungantwort 34, modellbasierte Berechnung einer Sollsprungantwort in Abhängigkeit der Sprungfunktion 36, Ermittlung einer Abweichung der Sprungantwort von der Sollsprungantwort 38, einen Schritt Diagnose in Abhängigkeit der Sprungantwort beziehungsweise der Abweichung 40 und einen Schritt Ausgabe der Diagnose 42. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte iterative Modelloptimierung 44 und Initialisierung von Fehlergrenzen 46. Als einen zentralen Schritt zur Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 weist das Verfahren 2 einen Schritt Verstellung einer Last der hydrostatischen Axialkolbenpumpe 4 (beziehungsweise der Verdrängermaschine) gemäß einer Sprungfunktion 48 auf.The hydraulic arrangement 1 has the axial piston pump 4, a consumer 6 and a control unit 8. The method 2 according to the invention is implemented in the control unit 8. The consumer 6 or a pressure medium inlet 10 of the consumer 6 is connected to a high-pressure connection 14 of the axial piston pump 4 via a high-pressure line 12 . A low-pressure connection 16 of the axial piston pump 4 is connected to a tank 20 via a low-pressure line 18 . A housing 22 of the axial piston pump 4 has a leakage connection 24 for discharging a leakage flow. This is connected to the tank 20 via a leakage line 26 . A determination unit 30 designed as a pressure sensor is connected to the leakage line 26 via a sensor line 28 . The method 2 implemented in the control unit 8 has the steps of conditioning or digitizing a step response 32, filtering of the step response 34, model-based calculation of a target step response as a function of the step function 36, determination of a deviation of the step response from the target step response 38, a diagnosis step as a function of the step response or the deviation 40 and a step of outputting the diagnosis 42. The method also includes the steps of iterative model optimization 44 and initialization of error limits 46. As a central step for diagnosing the axial piston pump 4 the method 2 has a step of adjusting a load of the hydrostatic axial piston pump 4 (or the displacement machine) according to a step function 48 .

Es folgt eine Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens 2 zur Diagnose der Axialkolbenpumpe 4: In einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand der hydraulischen Anordnung 1 saugt die Axialkolbenpumpe 4 gemäß ihrer Drehzahl und ihres Schwenkwinkels α über die Niederdruckleitung 18 aus dem Tank 20 Druckmittel an und fördert es über den Hochdruckanschluss 14 und die Hochdruckleitung 12 zu einem Druckmitteleingang 10 des Verbrauchers 6. Die Förderung des Druckmittels erfolgt dabei in einem offenen Kreislauf, so dass der Druckmittelvolumenstrom den Verbraucher 6 wieder zum Tank 20 hin verlässt. Die Axialkolbenpumpe 4 läuft dabei mit der konstanten Drehzahl n und mit dem über die Steuereinheit 8 konstant eingestellten Schwenkwinkel α, der in 1 durch einen diagonalen Pfeil des Symbols der Axialkolbenpumpe 4 symbolisiert ist. Es soll nun eine Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 auf Verschleiß erfolgen. Zu diesem Zweck wird der Schritt 48 des Verfahrens (Verstellung der Last der Axialkolbenpumpe 4 gemäß der Sprungfunktion) ausgeführt. Die Steuereinheit 8 übermittelt über eine Signalverbindung 49 die Sprungfunktion des Schwenkwinkels α an einen in 1 nicht dargestellten Stellzylinder der Axialkolbenpumpe 4. Dieser führt die Verstellung des Schwenkwinkels α der Schrägscheibe Axialkolbenpumpe 4 gemäß der Sprungfunktion durch. Die Verstellung des Schwenkwinkels α erfolgt dabei in Richtung einer Vergrößerung eines geometrischen Hubvolumens der Arbeitsräume der Axialkolbenpumpe 4. Bei gleichbleibender Drehzahl der Axialkolbenpumpe 4 und Last des Verbrauchers 6 ergibt sich kurzfristig eine Erhöhung des Drucks in den Arbeitsräumen mit einem zeitlichen Verlauf. In Folge kommt es zu einer verstärkten Leckage aus den Arbeitsräumen in einen Innenraum des Gehäuses 22 der Axialkolbenpumpe 4. Versuche ergeben, dass mit der verstärkten Leckage eine Druckerhöhung im Gehäuse 22 und damit in der Leckageleitung 26 einhergeht. Der Druck in der Leckageleitung 26 beziehungsweise im Gehäuse 22 wird durch den Drucksensor 30 aufgenommen. Da eine „Störung“ des Betriebszustandes der Axialkolbenpumpe 4 gemäß der Sprungfunktion erfolgte, zeigt der Druck im Gehäuse 22 beziehungsweise in der Leckageleitung 26 ein Verhalten in Form einer Sprungantwort. Auf die Sprungfunktion beziehungsweise die spezifische zeitliche Änderung des Schwenkwinkels der Axialkolbenpumpe 4 reagiert somit der Leckagedruck mit einem spezifischen zeitlichen Verlauf. Dieser vom Drucksensor 30 aufgenommene Verlauf der Sprungantwort einerseits und die aufgeprägte Sprungfunktion des Schrittes 48 andererseits gehen über Signalverbindungen 31 und 47 zur Diagnose in das Verfahren 2 ein. Zunächst wird die Sprungantwort des Leckagedrucks vom Drucksensor 30 an die Steuereinheit 8 über die Signalverbindung 31 übergeben. Im Verfahrensschritt 32 (Konditionierung beziehungsweise Digitalisierung der Sprungantwort) wird das analoge Messsignal digitalisiert. Es erfolgt eine Weitergabe des digitalen Messsignals beziehungsweise der digitalisierten Sprungantwort an den Schritt 34 des Verfahrens 2, in dem die Sprungantwort gefiltert beziehungsweise von Rauschen befreit wird. Nach der Weitergabe der so aufbereiteten Sprungantwort erfolgt in Schritt 36 die modellbasierte Berechnung einer Sollsprungantwort, die den zeitlichen Verlauf des Leckagedruckes in einem Zustand der Axialkolbenpumpe 4 darstellt, in dem diese keinerlei Verschleiß aufweist, also fehlerfrei ist. Als Input zur Berechnung der Sollsprungantwort erhält der Verfahrensschritt 36 vom Verfahrensschritt 48 über die Signalverbindung 47 die Sprungfunktion. Beide Sprungantworten, also die gemessene, digitalisierte und gefilterte Sprungantwort des Leckagedrucks, und die modellbasiert errechnete Sollsprungantwort werden an den Verfahrensschritt 38 (Ermittlung der Abweichung der Sprungantwort von der Sollsprungantwort) übergeben. Vom Verfahrensschritt 46 (Initialisierung von Fehlergrenzen) gehen dabei die für die Diagnose eines garantierten Fehlers beziehungsweise Verschleißes notwendigen und in einem vorausgehenden Initialisierungsverfahren ermittelten Fehlergrenzen ein (Beschreibung weiter unten). Die Fehlergrenzen und die ermittelte Abweichung der Sprungantwort werden in Schritt 40 (Diagnose) verarbeitet und es erfolgt mit dem Schritt 42 eine Ausgabe des Diagnoseergebnisses.The method 2 according to the invention for diagnosing the axial piston pump 4 is explained below: When the hydraulic system 1 is in a specified operating state, the axial piston pump 4 draws in pressure medium from the tank 20 via the low-pressure line 18 according to its speed and its swivel angle and pumps it via the high-pressure connection 14 and the high-pressure line 12 to a pressure medium inlet 10 of the consumer 6. The pressure medium is conveyed in an open circuit, so that the pressure medium volume flow leaves the consumer 6 to the tank 20 again. The axial piston pump 4 runs at a constant speed n and at the swivel angle α set to be constant via the control unit 8, which is 1 is symbolized by a diagonal arrow of the symbol of the axial piston pump 4. The axial piston pump 4 should now be diagnosed for wear. For this purpose, step 48 of the method (adjustment of the load of the axial piston pump 4 according to the step function) is carried out. The control unit 8 transmits the step function of the swivel angle α via a signal connection 49 to an in 1 not shown actuating cylinder of the axial piston pump 4. This adjusts the swivel angle α of the swash plate axial piston pump 4 according to the step function. The adjustment of the swivel angle α takes place in the direction of an increase in a geometric displacement of the working chambers of the axial piston pump 4. With a constant speed of the axial piston pump 4 and load of the consumer 6, there is a short-term increase in the pressure in the working chambers over time. As a result, there is increased leakage from the working chambers into an interior of the housing 22 of the axial piston pump 4. Experiments show that the increased leakage is accompanied by an increase in pressure in the housing 22 and thus in the leakage line 26. The pressure in the leakage line 26 or in the housing 22 is recorded by the pressure sensor 30 . Since there was a “disturbance” in the operating state of the axial piston pump 4 according to the step function, the pressure in the housing 22 or in the leakage line 26 behaves in the form of a step response. The leakage pressure thus reacts to the step function or the specific change over time in the pivoting angle of the axial piston pump 4 with a specific progression over time. This curve of the step response recorded by pressure sensor 30 on the one hand and the imposed step function of step 48 on the other hand are included in method 2 via signal connections 31 and 47 for diagnosis. First of all, the step response of the leakage pressure is transferred from the pressure sensor 30 to the control unit 8 via the signal connection 31 . In method step 32 (conditioning or digitization of the step response), the analog measurement signal is digitized. The digital measurement signal or the digitized step response is passed on to step 34 of method 2, in which the step response is filtered or noise is removed. After the step response prepared in this way has been passed on, in step 36 the model-based calculation of a target step response is carried out, which represents the time course of the leakage pressure in a state of the axial piston pump 4 in which it shows no wear whatsoever, ie is error-free. Method step 36 receives the step function from method step 48 via signal connection 47 as input for calculating the target step response. Both step responses, ie the measured, digitized and filtered step response of the leakage pressure, and the target step response calculated on the basis of the model are transferred to method step 38 (determining the deviation of the step response from the target step response). From method step 46 (initialization of error limits), the error limits necessary for diagnosing a guaranteed error or wear and tear and determined in a preceding initialization method (description below) are received. The error limits and the determined deviation of the step response are processed in step 40 (diagnosis) and step 42 results in the diagnosis result being output.

Zur Durchführung der Diagnose benötigt das Verfahren 2 beziehungsweise die Steuereinheit 8 somit als Input die Sprungantwort des Leckagedrucks und die Sprungfunktion des Schwenkwinkels α der Axialkolbenpumpe 4. Diese beiden Größen beziehungsweise deren zeitlichen Verläufe sind vorrichtungstechnisch besonders einfach zu ermitteln. Besonders vorteilhaft ist dabei dass nicht der am Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 anliegende Hochdruck sondern der bedeutend niedrigere Leckagedruck, der etwa im Bereich des Gehäusedrucks liegt, erfasst werden muss. Der Drucksensor 30 muss dabei lediglich für ein Messintervall von etwa 5 bis 30 bar ausgelegt sein und ist daher vergleichsweise kostengünstig. Die Sprungfunktion kann entweder wie in 1 dargestellt direkt vom Verfahrensschritt 48 als Sollsprungfunktion in den Verfahrensschritt 36 eingehen oder über einen Winkelaufnehmer oder Wegaufnehmer (nicht dargestellt) der Axialkolbenpumpe 4 an den Verfahrensschritt 36 (Berechnung Sollsprungantwort) übermittelt werden. Derartige Winkel- oder Wegaufnehmer sind häufig bereits in verstellbaren Verdrängermaschinen vorgesehen. Ebenso ist in derartigen Maschinen häufig bereits der Drucksensor 30 vorgesehen. An dieser Stelle wird ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens 2 beziehungsweise der Steuereinheit 8 offenkundig: Die Diagnose erfolgt mit vorrichtungstechnisch besonders einfachen Mitteln, die häufig bereits in der Verdrängermaschine beziehungsweise in der Axialkolbenpumpe 4 vormontiert beziehungsweise „on-board“ verfügbar sind. Sollten sie dies nicht sein, ist es mit vergleichsweise wenig Aufwand möglich, den Drucksensor 30 und den Winkel- beziehungsweise Wegaufnehmer zu installieren. Gegenüber den mobilen Diagnosegeräten des Standes der Technik hat dies den Vorteil, dass die zur Diagnose notwendige Sensorik an der zu diagnostizierenden Verdrängermaschine vorliegt, sobald sie einmal installiert ist. Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verfahren 2 beziehungsweise die erfindungsgemäße hydraulische Anordnung 1 wie weiter oben beschrieben den Vorteil, dass die Diagnose unabhängig von einer Ermittlung des Wirkungsgrades der Verdrängermaschine beziehungsweise Axialkolbenpumpe 4 erfolgen kann. Den in wirkungsgradbasierten Verfahren aufwändig in Feldmessungen zu bestimmenden vier bis sechs Prozessgrößen stehen die nur zwei Prozessgrößen des Leckagedrucks und des Schwenkwinkels des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung gegenüber.To carry out the diagnosis, the method 2 or the control unit 8 therefore requires the step response of the leakage pressure and the step function of the swivel angle α of the axial piston pump 4 as input. It is particularly advantageous that it is not the high pressure present at the high-pressure connection 14 of the axial piston pump 4 that has to be detected, but rather the significantly lower leakage pressure, which is approximately in the range of the housing pressure. The pressure sensor 30 only has to be designed for a measurement interval of about 5 to 30 bar and is therefore comparatively inexpensive. The jump function can either be used as in 1 shown directly from method step 48 as a target step function in method step 36 or via an angle sensor or displacement sensor (not shown) of the axial piston pump 4 to method step 36 (calculation of target step response). Such angle or displacement sensors are often already provided in adjustable displacement machines. Likewise, the pressure sensor 30 is often already provided in such machines. At this This is where a major advantage of the method 2 according to the invention or the control unit 8 becomes apparent: The diagnosis is carried out using means that are particularly simple in terms of device technology, which are often already preinstalled in the displacement machine or in the axial piston pump 4 or are available “on board”. If they are not, it is possible to install the pressure sensor 30 and the angle or displacement sensor with comparatively little effort. Compared to the mobile diagnostic devices of the prior art, this has the advantage that the sensors required for the diagnosis are present on the displacement machine to be diagnosed as soon as it has been installed. Furthermore, the method 2 according to the invention or the hydraulic arrangement 1 according to the invention, as described above, has the advantage that the diagnosis can be carried out independently of a determination of the efficiency of the displacement machine or axial piston pump 4 . The four to six process variables that are laborious to be determined in field measurements in efficiency-based methods are opposed to the only two process variables of the leakage pressure and the swivel angle of the method according to the invention or the hydraulic arrangement according to the invention.

Ursächlich wird die Reduzierung der zu ermittelnden Prozessgrößen der Verdrängermaschine beziehungsweise der Axialkolbenpumpe 4 durch das im Schritt 36 implementierte mathematische Modell ermöglicht. Anstatt einer Modellierung des Wirkungsgrades in Abhängigkeit der sechs oben genannten Prozessgrößen und der Anpassung des Modells mit Hilfe der Vermessung mehrerer Arbeitspunkte erfolgt im erfindungsgemäßen Modell eine Modellierung des Leckageverhaltens von Volumenstrom führenden Kontaktstellen der Verdrängermaschine beziehungsweise der Axialkolbenpumpe 4. Zur Modellierung wird dabei ein geeignet strukturiertes mathematisches Modell ausgewählt, dessen Parameter durch den Verfahrensschritt 44 (Iterative Modelloptimierung) im Zuge einer geeigneten Anzahl von Versuchsmessungen optimiert werden. Hierzu wird eine Anzahl von zehn Messungen bevorzugt. Die Optimierung der Modellparameter erfolgt dabei in einem Zustand der Verdrängermaschine beziehungsweise Axialkolbenpumpe 4, in dem diese noch keinen Verschleiß aufweist. In diesem Zustand kann von einer 100%igen Modellgüte gesprochen werden, wenn im Verfahrensschritt 36 die durch das mathematische Modell errechnete Sollsprungantwort keine Abweichung von der an diesen Verfahrensschritt übermittelten digitalisierten und gefilterten realen Sprungantwort festgestellt werden kann. Die Optimierung der Modellparameter des Verfahrensschrittes 36 (Berechnung der Sollsprungantwort) wird durch die in 1 gestrichelte Signalverbindung zwischen dem Verfahrensschritt 44 (Iterative Modelloptimierung) und dem diagonalen Pfeil des Verfahrensschritts 36 (Berechnung der Sollsprungantwort) symbolisiert. Für eine tatsächliche Beurteilung, ob die im Verfahrensschritt 38 ermittelte Abweichung der realen Sprungantwort von der Sollsprungantwort einem Fehler der diagnostizierten hydraulischen Verdrängermaschine beziehungsweise Axialkolbenpumpe 4 entspricht, gehen über den Verfahrensschritt 46 (Initialisierung der Fehlergrenzen) aus Sprungantworten fehlerhafter Verdrängermaschinen ermittelte Fehlergrenzen ins Verfahren ein.The reduction of the process variables of the displacement machine or the axial piston pump 4 to be determined is made possible by the mathematical model implemented in step 36 . Instead of modeling the efficiency as a function of the six process variables mentioned above and adapting the model by measuring several operating points, the model according to the invention models the leakage behavior of contact points of the displacement machine or the axial piston pump 4 that conduct volume flow. A suitably structured mathematical Model selected, the parameters of which are optimized by step 44 (iterative model optimization) in the course of a suitable number of test measurements. A number of ten measurements is preferred for this purpose. The optimization of the model parameters takes place in a state of the displacement machine or axial piston pump 4 in which it does not yet show any wear. In this state, one can speak of 100% model quality if, in method step 36, the target step response calculated by the mathematical model cannot deviate from the digitized and filtered real step response transmitted to this method step. The optimization of the model parameters of method step 36 (calculation of the target step response) is carried out by the in 1 dashed signal connection between method step 44 (iterative model optimization) and the diagonal arrow of method step 36 (calculation of the setpoint step response). For an actual assessment of whether the deviation of the real step response from the target step response determined in method step 38 corresponds to a fault in the diagnosed hydraulic displacement machine or axial piston pump 4, error limits determined from step responses of faulty displacement machines are included in the method via method step 46 (initialization of the error limits).

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung 101 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 102 zur Diagnose des Zustandes der hydrostatischen Verdrängermaschine beziehungsweise der Axialkolbenpumpe 4 im Bezug auf Fehler und auf Verschleißvorgänge. 2 shows a second exemplary embodiment of a hydraulic arrangement 101 according to the invention with a second exemplary embodiment of a method 102 according to the invention for diagnosing the state of the hydrostatic displacement machine or the axial piston pump 4 with regard to faults and wear processes.

Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Anordnung gemäß 1 weist die hydraulische Anordnung 101 gemäß 2 zusätzlich einen Diagnoseverbraucher 150 und ein 3/2-Wegeventil 152 auf. Das 3/2-Wegeventil 152 ist durch eine Signalverbindung 154 mit einer Steuereinheit 108 verbunden. Aufgrund der genannten zusätzlichen Komponenten der hydraulischen Anordnung 101 und einer Steuerung des 3/2-Wegeventils 152 durch die Steuereinheit 108 weicht auch das in 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens 102 vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ab. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird bei der Beschreibung der 2 überwiegend auf die vorrichtungs- und verfahrenstechnischen Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen gemäß 1 eingegangen.Notwithstanding the first embodiment of the hydraulic arrangement according to 1 has the hydraulic arrangement 101 according to 2 in addition, a diagnostic consumer 150 and a 3/2-way valve 152. The 3/2-way valve 152 is connected to a control unit 108 by a signal connection 154 . Due to the additional components of the hydraulic system 101 mentioned and a control of the 3/2-way valve 152 by the control unit 108, the in 2 shown second embodiment of the method 102 from the first embodiment according to 1 away. For reasons of clarity, the description of the 2 mainly on the device and procedural differences to the embodiments according 1 received.

Ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Anordnung 1 gemäß 1 ist der Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 über die Hochdruckleitung 12 mit dem Druckmitteleingang 10 des Verbrauchers 6 verbunden. In dieser Hochdruckleitung 12 ist das 3/2-Wegeventil 152 angeordnet. Dieses hat zwei Schaltstellungen: eine Verbraucherschaltstellung 151, über die der Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 mit dem Verbraucher 6 verbindbar ist, und eine Diagnoseschaltstellung 153, über die der Verbraucher 6 vom Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 trennbar ist. Über die letztgenannte Schaltstellung ist der Hochdruckanschluss 14 zudem mit dem Diagnoseverbraucher 150 verbindbar. Eine Ansteuerung des 3/2-Wegeventils 152 erfolgt dabei über die Steuereinheit 108 und die Signalverbindung 154, über die die Steuereinheit 108 auf einen Elektromagneten des 3/2-Wegeventils 152 einwirkt. Es folgt eine Beschreibung der Besonderheiten des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 102 und der hydraulischen Anordnung 101.Similar to the first embodiment of the hydraulic system 1 according to 1 the high-pressure connection 14 of the axial piston pump 4 is connected to the pressure medium inlet 10 of the consumer 6 via the high-pressure line 12 . The 3/2-way valve 152 is arranged in this high-pressure line 12 . This has two switch positions: a consumer switch position 151, via which the high-pressure connection 14 of the axial piston pump 4 can be connected to the consumer 6, and a diagnostic switch position 153, via which the consumer 6 can be separated from the high-pressure connection 14 of the axial piston pump 4. The high-pressure connection 14 can also be connected to the diagnostic consumer 150 via the last-mentioned switching position. The 3/2-way valve 152 is actuated via the control unit 108 and the signal connection 154 via which the control unit 108 acts on an electromagnet of the 3/2-way valve 152 . A description of the special features of the second exemplary embodiment of the method 102 according to the invention and of the hydraulic arrangement 101 follows.

Es sei angenommen, dass die hydraulische Anordnung 101 den Verbraucher 6 nach dessen Anforderungen mit einem schwankenden Druckmittelvolumenstrom versorgt. Der Betrieb der Axialkolbenpumpe ist somit instationär. Ein Bediener der Steuereinheit 108 gibt nun über eine nicht dargestellte Benutzerschnittstelle die Anweisung, eine Diagnose durchzuführen. Auf eine Verlässlichkeit beziehungsweise Robustheit der Diagnose beziehungsweise des Diagnoseergebnisses würde sich die zeitlich veränderliche Anforderung von Druckmittel durch den Verbraucher 6 nachteilig auswirken. Bevor die Diagnose durch den Verfahrensschritts „Verstellung gemäß der Sprungfunktion“ 148 angestoßen wird, erfolgt daher ein Verfahrensschritt „Entkopplung beziehungsweise Trennung der Axialkolbenpumpe 4 vom Verbraucher 6“ durch die Ansteuerung des 3/2-Wegeventils 152, so dass dieses in seine Diagnoseschaltstellung 153 verstellt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 völlig frei von Einflüssen des Verbrauchers 6 erfolgen kann. Eine für die Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 notwendige Last der Axialkolbenpumpe wird dabei über den Diagnoseverbraucher 150 aufgeprägt. Dieser 150 ist als eine feste Drossel konstanten Querschnitts ausgebildet. Direkt im Anschluss an die Entkopplung der Axialkolbenpumpe 4 vom Verbraucher 6 und der Verbindung der Axialkolbenpumpe 4 mit dem Diagnoseverbraucher 150 erfolgt der Verfahrensschritt 148 (Verstellung der Last gemäß der Sprungfunktion). Dazu wird der Schwenkwinkel α der verstellbaren Axialkolbenpumpe 4 in Form einer zeitlichen Sprungfunktion verstellt. Die Verstellung erfolgt dabei schnell und in Richtung eines größeren Hubvolumens. Wie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 erhöht sich dadurch der Druck in den Arbeitsräumen was zu einer erhöhten Leckage aus den Arbeitsräumen in den Innenraum des Gehäuses 22 der Axialkolbenpumpe 4 führt. Mit dieser erhöhten Leckage steigt der Gehäuseinnendruck beziehungsweise der Leckagedruck, der in der Leckageleitung 26 von der Druckbestimmungseinheit beziehungsweise dem Drucksensor 30 erfasst wird. Es erfolgt nun analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit dem Verfahrensschritt 32 (Digitalisierung der Sprungantwort), dem Verfahrensschritt 34 (Filterung der digitalisierten Sprungantwort) die Berechnung der Sollsprungantwort im Verfahrensschritt 36. Es wird dabei angenommen, dass die Modellparameter des im Verfahrensschritt 36 implementierten mathematischen Modells der Sprungantwort bereits wie zuvor im Ausführungsbeispiel 1 gemäß 1 beschrieben im Verfahrensschritt 44 (Iterative Modelloptimierung) durchgeführt wurde. Analog dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt im Verfahrensschritt 38 die Ermittlung der Abweichung der Sprungantwort von der berechneten Sollsprungantwort und daraufhin die Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 im Verfahrensschritt 40. Die Ausgabe des Diagnoseergebnisses erfolgt dann im Verfahrensschritt 42. Nach der Durchführung des Diagnoseverfahrens erfolgt automatisch ein Verstellen des 3/2-Wegeventils in dessen Verbraucherschaltstellung 151, so dass einerseits der Diagnoseverbraucher 150 von der Axialkolbenpumpe 4 getrennt beziehungsweise entkoppelt wird und andererseits der bestimmungsgemäße Verbraucher 6 wieder über die Axialkolbenpumpe 4 und die Hochdruckleitung 12 mit Druckmittel versorgt wird.It is assumed that the hydraulic arrangement 101 supplies the consumer 6 with a fluctuating pressure medium volume flow according to its requirements. The operation of the axial piston pump is therefore transient. An operator of the control unit 108 now gives the instruction via a user interface (not shown) to carry out a diagnosis. The time-varying demand for pressure medium by the consumer 6 would have a disadvantageous effect on the reliability or robustness of the diagnosis or the diagnosis result. Before the diagnosis is triggered by the method step "adjustment according to the step function" 148, a method step "decoupling or separating the axial piston pump 4 from the consumer 6" takes place by controlling the 3/2-way valve 152, so that this is adjusted to its diagnosis switching position 153 will. In this way it is ensured that the diagnosis of the axial piston pump 4 can be carried out completely free of influences from the consumer 6. A load of the axial piston pump that is necessary for the diagnosis of the axial piston pump 4 is impressed via the diagnosis load 150 . This 150 is designed as a fixed throttle constant cross-section. Immediately following the decoupling of the axial piston pump 4 from the consumer 6 and the connection of the axial piston pump 4 to the diagnostic consumer 150, the method step 148 takes place (adjustment of the load according to the step function). For this purpose, the swivel angle α of the adjustable axial piston pump 4 is adjusted in the form of a step function over time. The adjustment takes place quickly and in the direction of a larger displacement. As already in accordance with the first exemplary embodiment 1 As a result, the pressure in the working spaces increases, which leads to increased leakage from the working spaces into the interior of the housing 22 of the axial piston pump 4 . With this increased leakage, the internal housing pressure or the leakage pressure, which is detected in the leakage line 26 by the pressure determination unit or the pressure sensor 30, increases. It now takes place analogously to the first exemplary embodiment according to FIG 1 with method step 32 (digitization of the step response), method step 34 (filtering of the digitized step response), the calculation of the target step response in method step 36. It is assumed here that the model parameters of the mathematical model of the step response implemented in method step 36 already exist as previously in exemplary embodiment 1 according to 1 described in method step 44 (Iterative model optimization). Analogously to the first exemplary embodiment, in method step 38 the deviation of the step response from the calculated setpoint step response is determined and the axial piston pump 4 is then diagnosed in method step 40. The diagnostic result is then output in method step 42. After the diagnostic method has been carried out, the third /2-way valve in its consumer switching position 151, so that on the one hand the diagnostic consumer 150 is separated or decoupled from the axial piston pump 4 and on the other hand the intended consumer 6 is again supplied with pressure medium via the axial piston pump 4 and the high-pressure line 12.

Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Schritt Verstellung der Last gemäß einer Sprungfunktion ein bestimmungsgemäßes Stellsignal zur Versorgung des Verbrauchers 6 durch die Axialkolbenpumpe 4 sein, so dass keinerlei Unterbrechung der Druckmittelversorgung des Verbrauchers 6 erfolgen muss. Besonders geeignet sind dafür Verbraucher, die beispielsweise periodische Betriebszyklen aufweisen, wie beispielsweise periodisch arbeitende Maschinen, insbesondere Spritzgussmaschinen. Hier kann ein für den Produktionsbetrieb benötigtes periodisches schnelles Verstellen des Druckmittelvolumenstroms unmittelbar als Sprungfunktion zur Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 genutzt werden. Auf diese Weise ist ein Diagnosezyklus elegant in den Verbrauchs- beziehungsweise Nutzungs- beziehungsweise Betriebszyklus integrierbar.Deviating from the exemplary embodiments shown, the step of adjusting the load according to a step function can be an intended control signal for supplying the consumer 6 with the axial piston pump 4, so that the supply of pressure medium to the consumer 6 does not have to be interrupted. Consumers that have periodic operating cycles, for example, such as machines that work periodically, in particular injection molding machines, are particularly suitable for this. Here, a periodic, rapid adjustment of the pressure medium volume flow required for production operation can be used directly as a step function for diagnosing the axial piston pump 4 . In this way, a diagnostic cycle can be elegantly integrated into the consumption or usage or operating cycle.

Generell kann die Entkopplung des Verbrauchers von der hydrostatischen Verdrängermaschine zur Onlineadaption fehlertoleranter Regelungskonzepte hydraulischer Maschinen und Systeme genutzt werden.In general, the decoupling of the consumer from the hydrostatic displacement machine can be used for the online adaptation of fault-tolerant control concepts for hydraulic machines and systems.

Alternativ oder ergänzend zu den gezeigten Ausführungsbeispielen kann das Diagnoseverfahren auf Feldhardware implementiert sein. Beispielsweise ist eine Einbindung der Diagnose und insbesondere der Diagnoseausgabe in ein Feldbussystem denkbar, was eine zentralisierte Überwachung auch mehrerer Verdrängermaschinen und eine optimale Wartungsplanung ermöglicht.As an alternative or in addition to the exemplary embodiments shown, the diagnostic method can be implemented on field hardware. For example, it is conceivable to integrate the diagnosis and in particular the diagnosis output into a field bus system, which also enables centralized monitoring of several displacement machines and optimal maintenance planning.

Offenbart ist ein Verfahren zur Diagnose, insbesondere zur Zustands- und / oder Fehlerdiagnose, einer hydrostatischen Verdrängermaschine. Die Diagnose erfolgt dabei erfindungsgemäß in Abhängigkeit einer Sprungantwort eines Gehäusedruckes, die aus einer Verstellung einer Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß einer Sprungfunktion resultiert.A method for diagnosis, in particular for status and/or fault diagnosis, of a hydrostatic displacement machine is disclosed. According to the invention, the diagnosis is made as a function of a step response of a housing pressure, which results from an adjustment of a load of the hydrostatic displacement machine according to a step function.

Offenbart ist weiterhin eine hydraulische Anordnung mit einer hydrostatischen Verdrängermaschine zur Versorgung eines Verbrauchers und mit einer Steuereinheit, wobei erfindungsgemäß über die Steuereinheit eine Last der Verdrängermaschine gemäß einer Sprungfunktion verstellbar und eine Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine in Abhängigkeit einer Sprungantwort eines Gehäusedrucks durchführbar ist.Also disclosed is a hydraulic arrangement with a hydrostatic displacement machine for supplying a consumer and with a control unit, with a load of the displacement machine being adjustable according to a step function and a Diagnosis of the hydrostatic displacement machine can be carried out as a function of a step response of a housing pressure.

Claims

Method for diagnosing the condition of a hydrostatic displacement machine (4) which has a housing (22) and a hydrostatic working chamber arranged therein which has a leak into the housing (22), characterized by the following steps, which are carried out in the order given - Adjustment of a load of the hydrostatic displacement machine (4) according to a step function (48; 148); - determining a deviation of a step response of a housing pressure (40) from a target step response (38) and - diagnosing the hydrostatic displacement machine (4) as a function of the step response of the housing pressure (40).

procedure after Claim 1 , wherein the hydrostatic displacement machine (4) is adjustable, and wherein the step - adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine (4) according to the step function (48; 148) is carried out by a step - adjustment of a geometric volume of the hydrostatic working space (48; 148). .

procedure after patent claim 2 , wherein the adjustable hydrostatic displacement machine (4) is a pump (4) and the geometric volume of the working space is increased by adjusting it (48; 148), or wherein the adjustable hydrostatic displacement machine is a motor and the geometric volume of the working space is increased by adjusting it is reduced.

Procedure according to one of patent claims 2 or 3 , wherein the hydrostatic displacement machine (4) is an axial piston machine in swash plate (4) or bent axis construction, and wherein the step - adjustment of the geometric volume of the working chamber (48; 148) is carried out by a step - adjustment of a swivel angle (48; 148).

procedure after Claim 1 , wherein the hydrostatic displacement machine is a fixed displacement pump and the step - "adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the step function" is carried out by a step - "throttling of a high-pressure pressure medium volume flow of the constant pump".

procedure after Claim 1 , wherein the hydrostatic displacement machine is a constant motor and the step - adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the step function by a step - braking of the constant motor takes place.

Method according to one of the preceding claims, wherein before step - Determination of the deviation of the step response from the target step response (38) a step - Model-based calculation of the target step response as a function of the step function (36) takes place.

Method according to one of the preceding claims, wherein before the step - Adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function (48; 148) steps - Decoupling the hydrostatic displacement machine from a consumer and - Coupling the hydrostatic displacement machine with a diagnostic consumer.

Hydraulic arrangement with a hydrostatic displacement machine (4) which can be coupled to a consumer (6) to supply it, and with a control unit (8; 108) via which a load of the hydrostatic displacement machine (4) can be adjusted, and with a pressure determination unit (30) via which a housing pressure or a pressure dependent thereon of the hydrostatic displacement machine (4) can be determined and reported to the control unit (8; 108), characterized in that the control unit (8; 108) is designed in such a way that, via the load can be adjusted according to a step function, with a deviation of a step response of the housing pressure from a setpoint step response (38) being able to be determined and with a diagnosis of the hydrostatic displacement machine (4) being able to be carried out as a function of the step response of the housing pressure or of the pressure dependent on this .

Hydraulic arrangement according to Claim 9 , wherein the hydrostatic displacement machine (4) is constant or adjustable (4).

Hydraulic arrangement according to one of patent claims 9 or 10 , wherein the hydrostatic displacement machine is a pump (4), and wherein the hydraulic arrangement (101) has a directional control valve (152) with a consumer switching position (151) and a diagnostic switching position (153), and wherein a high-pressure connection (14) of the pump (4 ) via the consumer switching position (151) with a pressure medium connection (10) of the consumer (6) and via the diagnostic switching position (153) can be connected to a pressure medium connection of a diagnostic consumer (150).

Hydraulic arrangement according to one of patent claims 9 or 10 , wherein the hydrostatic displacement machine is a motor, and wherein the hydraulic arrangement has a brake that can be controlled via the control unit and via which a braking torque can be applied to the motor.