DE102013100964A1 - Method for actively damping torsional vibrations of a shaft of an engine, in particular a crankshaft of a reciprocating engine, and a corresponding arrangement for carrying out the method - Google Patents

Method for actively damping torsional vibrations of a shaft of an engine, in particular a crankshaft of a reciprocating engine, and a corresponding arrangement for carrying out the method Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum aktiven Dämpfen von Drehschwingungen einer Kurbelwelle (2) einer Hubkolbenmaschine (1), umfasst folgende Verfahrensschritte: (S1) Erfassen von Eingangsdaten durch Messen von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1); (S2) Bestimmen von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S3) Aktives Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle (2) durch Ansteuern eines mit der Kurbelwelle (2) in Wirkverbindung stehenden Aktors (8) mit den bestimmten Ansteuerungsdaten. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist auf: a) eine Hubkolbenmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2) und einem Motorsteuergerät (3); und b) eine Dämpfungsvorrichtung (4) mit einem Dämpfungssteuergerät (9) zur Steuerung der Dämpfungsvorrichtung (4), einer Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung einer Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2) und einem Aktor (8) zur Dämpfung von Drehschwingungen der Kurbelwelle (2). Die Sensoreinrichtung (5) und der Aktor (8) sind in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle (2) an dieser angebracht.A method for actively damping torsional vibrations of a crankshaft (2) of a reciprocating piston engine (1) comprises the following method steps: (S1) acquiring input data by measuring operating states of the reciprocating piston engine (1); (S2) determining activation data on the basis of the input data recorded; and (S3) active damping of the torsional vibrations of the crankshaft (2) by controlling an actuator (8) that is operatively connected to the crankshaft (2) with the determined control data. An arrangement for carrying out the method has: a) a reciprocating piston engine (1) with a crankshaft (2) and an engine control unit (3); and b) a damping device (4) with a damping control device (9) for controlling the damping device (4), a sensor device (5) for detecting a speed (n) of the crankshaft (2) and an actuator (8) for damping torsional vibrations of the Crankshaft (2). The sensor device (5) and the actuator (8) are attached to the crankshaft (2) in operative connection with the latter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aktiven Dämpfen von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine entsprechende Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for actively damping torsional vibrations of a shaft of a machine, in particular a crankshaft of a reciprocating engine. The invention also relates to a corresponding arrangement for carrying out the method.

Drehschwingungen, die auch als Torsionsschwingungen bezeichnet werden, einer Welle einer Maschine sind Drehungleichförmigkeiten, die durch Schwankungen der Drehzahl der Welle erzeugt werden können. Dies kommt bei vielen dynamischen Betrieben von Maschinen vor, wobei z.B. periodisch oder auch aperiodisch auftretende Drehmomente, beispielsweise durch den Antrieb der Welle oder/und durch unterschiedliche Belastungen der Funktionseinheiten, die von der Welle angetrieben werden, entstehen. Drehschwingungen können die Welle, z.B. durch Torsionsspannungen, in ihrer Festigkeit so beanspruchen, dass zum Erreichen einer bestimmten Dauerfestigkeit entsprechende Dimensionierungsmaßnahmen wie auch eine Auswahl höherwertiger Werkstoffe erforderlich ist.Torsional vibrations, also referred to as torsional vibrations, of a shaft of a machine are rotational nonuniformities that can be generated by fluctuations in the rotational speed of the shaft. This occurs in many dynamic operations of machines, e.g. Periodically or aperiodically occurring torques, for example by the drive of the shaft and / or by different loads of the functional units that are driven by the shaft arise. Torsional vibrations may cause the shaft, e.g. By torsional stresses, so stress in their strength that to achieve a certain fatigue strength appropriate dimensioning measures as well as a selection of higher quality materials is required.

Die Wellen sind insbesondere Kurbelwellen von Hubkolbenmaschinen, welche z.B. Diesel-, Benzin-, oder Gasmotoren sind. Auch Hydraulik-, Pneumatik- und Dampfmotoren können Hubkolbenmaschinen sein. Eine Hubkolbenmaschine kann z.B. als Antrieb für ein Fahrzeug, eine Baumaschine o.dgl. oder als ortsfester oder ortsveränderlicher Antrieb für mannigfaltige Antriebswecke eingesetzt werden.The shafts are in particular crankshafts of reciprocating engines, which are e.g. Diesel, gasoline, or gas engines are. Hydraulic, pneumatic and steam engines can also be reciprocating engines. A reciprocating engine may e.g. as a drive for a vehicle, a construction machine or the like. or used as a stationary or portable drive for a variety of drive purposes.

Zurzeit werden zur Reduktion von Spannungen in Kurbelwellen passive Drehschwingungsdämpfer verwendet. Dies sind z.B. Schwungräder und spezielle passive Dämpfer, wie sie als Beispiele zur Illustration beispielsweise in den Dokumenten EP 1266152 B1 , US 6,026,709 A , US 5,637,041 A beschrieben sind.At present, passive torsional vibration dampers are used to reduce stresses in crankshafts. These are, for example, flywheels and special passive dampers, as examples for illustration, for example, in the documents EP 1266152 B1 . US 6,026,709 A . US 5,637,041 A are described.

DE 10 2010 046 849 B4 beschreibt eine sensorbasierte Regelung von Schwingungen in schlanken Kontinua, speziell Torsionsschwingungen in Tiefbohrsträngen. Es wird eine Theorie zur Berechnung von laufenden Wellen anhand von zwei Messpunkten angegeben. DE 10 2010 046 849 B4 describes a sensor-based control of vibrations in slender continuums, especially torsional vibrations in deep drill strings. A theory for the calculation of running waves based on two measuring points is given.

Im Zuge von immer höheren Anforderungen an kleine Bauweise bei gleicher Effizienz, geringem Gewicht und niedrigen Kosten, insbesondere im Fahrzeugbereich, besteht ein ansteigender Bedarf an effektiven Dämpfungsvorrichtungen.In the wake of ever-increasing requirements for small construction with the same efficiency, low weight and low cost, especially in the vehicle sector, there is an increasing demand for effective damping devices.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Dämpfen von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine zu schaffen.It is therefore the object of the present invention to provide an improved method for damping torsional vibrations of a shaft of a machine.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen.Another object is to provide an improved arrangement for carrying out such a method.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit Anordnungen mit den Merkmalen des Anspruchs 21 und 25 gelöst.The object is achieved by a method having the features of claim 1 and by arrangements having the features of claims 21 and 25.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass ein aktives Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle durch Ansteuern eines mit der Kurbelwelle in Wirkverbindung stehenden Aktors mit bestimmten Ansteuerungsdaten vorgenommen wird.A basic idea of the invention is that active damping of the torsional vibrations of the crankshaft is carried out by activating an actuator which is operatively connected to the crankshaft with specific activation data.

Demgemäß weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum aktiven Dämpfen von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine folgende Verfahrensschritte auf: (S1) Erfassen von Eingangsdaten durch Messen von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine; (S2) Bestimmen von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S3) Aktives Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle durch Ansteuern eines mit der Kurbelwelle in Wirkverbindung stehenden Aktors mit den bestimmten Ansteuerungsdaten.Accordingly, a method according to the invention for actively damping torsional vibrations of a shaft of an engine, in particular a crankshaft of a reciprocating engine, comprises the following method steps: (S1) detecting input data by measuring operating states of the reciprocating engine; (S2) determining driving data based on the detected input data; and (S3) actively dampening the torsional vibrations of the crankshaft by driving an actuator operatively connected to the crankshaft with the determined drive data.

Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Dämpfung der Drehschwingungen der Welle, insbesondere Kurbelwelle, nicht durch ein passives System, sondern durch einen Aktor vorgenommen wird. Der Aktor wird mit Ansteuerungsdaten versorgt, die aus Eingangsdaten bestimmt werden, durch Messungen des Betriebszustands der Kurbelwelle bzw. der der Kurbelwelle zugeordneten Maschine erhalten werden.This advantageously ensures that the damping of the torsional vibrations of the shaft, in particular crankshaft, is not performed by a passive system, but by an actuator. The actuator is supplied with drive data determined from input data obtained by measurements of the operating state of the crankshaft and the engine associated with the crankshaft, respectively.

Der Betriebszustand der Kurbelwelle mit der dazugehörigen Maschine bzw. Hubkolbenmaschine kann anhand von Daten der Drehzahl und Winkellage der Kurbelwelle sowie der aktuellen Belastung der Maschine erfasst werden.The operating state of the crankshaft with the associated machine or reciprocating piston engine can be detected on the basis of data of the rotational speed and angular position of the crankshaft and the current load of the machine.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit beliebigen Aktoren umgesetzt werden, solange diese das Aufbringen eines wechselnden Drehmoments mit einer anwendungsabhängigen Amplitude und Bandbreite ermöglichen.The inventive method can be implemented with any actuators, as long as they allow the application of an alternating torque with an application-dependent amplitude and bandwidth.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist Folgendes auf: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle, und einem Motorsteuergerät; und b) eine Dämpfungsvorrichtung mit einem Dämpfungssteuergerät zur Steuerung der Dämpfungsvorrichtung, einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehzahl der Kurbelwelle und einem Aktor zur Dämpfung von Drehschwingungen der Kurbelwelle. Die Sensoreinrichtung und der Aktor sind in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle an dieser angebracht.An arrangement according to the invention for carrying out the method comprises: a) a machine having a shaft, in particular a reciprocating piston engine with a crankshaft, and an engine control unit; and b) a damping device with a damping control device for controlling the damping device, a sensor device for detecting a rotational speed of the crankshaft and an actuator for damping torsional vibrations of the crankshaft. The sensor device and the actuator are in Operative connection with the crankshaft attached to this.

Die aktive Dämpfung der Drehschwingungen bietet den Vorteil einer maximalen Reduktion der Amplituden der Drehschwingung und damit der Spannungen in der zugehörigen Welle.The active damping of the torsional vibrations offers the advantage of a maximum reduction in the amplitudes of the torsional vibration and thus the voltages in the associated shaft.

Außerdem ist eine Reduktion der Amplituden der Drehschwingungen über den gesamten Frequenzbereich im Gegensatz zu einem passiven Drehschwingungsdämpfer möglich. Der passive Drehschwingungsdämpfer bedämpft ausschließlich Resonanzfrequenzen der Kurbelwelle. Das erfindungsgemäße aktive System kann Schwingungen bei beliebigen Frequenzen, d.h. auch außerhalb der Resonanz, bedämpfen. Diese Eigenschaft ist vor allem dann besonders vorteilhaft, wenn z.B. durch den Verlauf des Gasdrucks über der Drehzahl bei einer Hubkolbenmaschine nicht nur die erste, sondern weitere Eigenfrequenzen angeregt werden. Dann ist eine Bedämpfung mit einem konventionellen Dämpfer nicht mehr möglich, es müssten dann mindestens zwei unterschiedliche konventionelle Dämpfer eingesetzt werden.In addition, a reduction in the amplitudes of the torsional vibrations over the entire frequency range in contrast to a passive torsional vibration damper is possible. The passive torsional vibration damper only dampens resonance frequencies of the crankshaft. The active system according to the invention can detect vibrations at any frequencies, i. also outside the resonance, dampen. This property is especially advantageous when e.g. not only the first, but other natural frequencies are excited by the course of the gas pressure above the speed in a reciprocating engine. Then a damping with a conventional damper is no longer possible, it would then be used at least two different conventional damper.

Ein noch weiterer Vorteil ergibt sich durch eine Reduktion des Bauraums und/oder durch eine Verwendung bereits vorhandener Aktorik. In Abhängigkeit des verwendeten Aktors kann eine Reduktion des benötigten Bauraums erreicht werden. Sind bereits aktive Elemente im Antriebsstrang vorhanden (z.B. bei Hybrid-Antrieben), kann es möglich sein, diese Elemente zur Schwingungsdämpfung mit zu verwenden und somit die Notwendigkeit für den Einsatz eines konventionellen Dämpfers zu umgehen.Yet another advantage results from a reduction in the installation space and / or by using already existing actuators. Depending on the actuator used, a reduction of the required installation space can be achieved. If there are already active elements in the powertrain (e.g., in hybrid drives), it may be possible to use these elements to dampen vibration, thereby circumventing the need for a conventional damper.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, die Drehschwingungen in der Kurbelwelle in zwei laufende Wellen auseinanderzurechnen und dem System (Kurbelwelle und Hubkolbenmaschine) Energie zu entziehen, indem die in Richtung des Aktors laufende Welle im Aktor kompensiert wird. Durch die Kompensation der zum Aktor hinlaufenden Welle im Aktor wird eine Reflektion der Welle in das System verhindert und hierdurch dem System Energie entzogen, das System folglich bedämpft. Die Theorie zur Berechnung von laufenden Wellen anhand von zwei Messpunkten wird z.B. in dem Dokument DE 10 2010 046 849 B4 beschrieben. Im Gegensatz dazu werden jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die auf Basis der Wellendekomposition generierten Daten zur Ansteuerung des Aktors bei Betrieb der Dämpfungsvorrichtung zur Bedämpfung der Kurbelwelle jedoch nicht in Echtzeit berechnet. Es wird auf vorher gespeicherte Ansteuerungsdaten zurückgegriffen.The method according to the invention is based on calculating the torsional vibrations in the crankshaft into two running shafts and extracting energy from the system (crankshaft and reciprocating piston engine) by compensating for the shaft in the actuator running in the direction of the actuator. By compensating for the shaft running in the actuator in the actuator, a reflection of the wave is prevented in the system, thereby depriving the system of energy, the system thus damped. The theory for calculating running waves based on two measurement points is eg in the document DE 10 2010 046 849 B4 described. In contrast, however, the generated based on the Wellenendekomposition data for driving the actuator during operation of the damping device for damping the crankshaft are not calculated in real time in the inventive method. It is used on previously stored control data.

Dazu weist in einer Ausführung das Bestimmen von Ansteuerungsdaten des Verfahrens die folgenden Teilschritte auf: (S2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle; (S2.2) Bestimmen einer aktuellen Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine; und (S2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Auslesen zugehöriger, vorher gespeicherter Ansteuerungsdaten anhand der bestimmten Drehzahl der Kurbelwelle, Winkellage der Kurbelwelle und Motorlast.For this purpose, in one embodiment, determining drive data of the method comprises the following substeps: (S2.1) determining the current speed and the current angular position of the crankshaft; (S2.2) determining a current engine load of the current operating state of the reciprocating engine; and (S2.3) determining the drive data by reading associated previously stored drive data based on the determined rotational speed of the crankshaft, angular position of the crankshaft, and engine load.

Die Ansteuerungsdaten für den Aktor müssen wie oben schon beschrieben vorteilhaft nicht in Echtzeit berechnet werden. Sie sind vorher in einer Speichereinrichtung gespeichert worden und brauchen nur noch anhand der bestimmten aktuellen Eingangsdaten Drehzahl, Winkellage und Motorlast aus der Speichereinrichtung ausgelesen werden. Die Ansteuerungsdaten werden vorher, z.B. auf einem Prüfstand oder/und durch ein Simulationsprogramm, generiert und abgespeichert. Dies ist möglich, da das System Maschine/Welle aufgrund bekannter Anregung und erhöhter Dämpfung in jedem Betriebszustand, d.h. bei jeder möglichen Kombination aus Drehzahl und Motorlast, als quasi-stationär angenommen werden kann. Es ist daher möglich, die benötigten Ansteuerungsdaten einmalig aufzuzeichnen.Advantageously, the activation data for the actuator need not be calculated in real time as described above. They have previously been stored in a memory device and only need to be read from the memory device on the basis of the specific current input data speed, angular position and engine load. The drive data is pre-set, e.g. on a test bench and / or by a simulation program, generated and stored. This is possible because the machine / shaft system, due to known excitation and increased damping in any operating condition, i. at any possible combination of engine speed and engine load, can be considered as quasi-stationary. It is therefore possible to record the required control data once.

In dem Teilschritt (S2.1) erfolgt das Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle anhand von Messdaten einer Sensoreinrichtung. Weiterhin wird in dem Teilschritt (S2.2) das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes der Hubkolbenmaschine durchgeführt. Diese Erfassung von Messdaten ist einfach.In the sub-step (S2.1), the determination of the current rotational speed and the current angular position of the crankshaft takes place on the basis of measured data of a sensor device. Furthermore, in sub-step (S2.2), the determination of a current engine load is carried out on the basis of data from an engine control unit of the reciprocating piston engine. This acquisition of measurement data is easy.

In einer weiteren Ausführung erfolgt in dem Teilschritt (S2.3) das Auslesen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten aus einem dreidimensionalen Look-Up-Table. Ein Vorteil dabei ist, dass anstatt zwei hochgenauer Sensoren nur noch ein Sensor mit deutlich geringerer Genauigkeit benötigt wird. Anhand dieses Sensors bzw. dieser Sensoreinrichtung können die Drehzahl sowie die momentane Winkellage der Kurbelwelle bestimmt werden. Die Winkellage (etwa gegenüber OT) wird benötigt, um die Ansteuerung zur Bedämpfung der Drehschwingungen phasenrichtig aufzubringen. Die ebenfalls benötigte Motorlast kann in einfacher Weise aus den Daten des Motor- bzw. Maschinenmanagements entnommen werden.In a further embodiment, in the sub-step (S2.3), the previously stored control data are read from a three-dimensional look-up table. An advantage is that instead of two high-precision sensors, only one sensor with significantly lower accuracy is required. Based on this sensor or this sensor device, the rotational speed and the instantaneous angular position of the crankshaft can be determined. The angular position (approximately opposite TDC) is required in order to apply the control in the correct phase for damping the torsional vibrations. The engine load also required can be easily taken from the data of the engine or engine management.

In einer noch weiteren Ausführung wird im Verfahrensschritt (S3) beim aktiven Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle eine Energierückgewinnung mittels des Aktors durchgeführt. Somit kann die dem System durch Dämpfung entzogene Energie z.B. als elektrische Energie in einer wiederaufladbaren Batterie, z.B. in einer Fahrzeugbatterie, gespeichert und wieder verwendet werden.In a still further embodiment, energy recovery by means of the actuator is carried out in method step (S3) during active damping of the torsional vibrations of the crankshaft. Thus, the energy extracted from the system by damping, for example, as electrical energy in a rechargeable battery, eg in a vehicle battery, stored and reused.

Damit wird eine Reduktion einer Wärmeabgabe und eine Unabhängigkeit von der Umgebungstemperatur erzielt. Ein konventioneller Dämpfer wandelt die Energie der Drehschwingung in Wärme um und gibt diese an die Umgebung ab, d.h. die Energie wird über die Systemgrenzen dissipiert. In Abhängigkeit des verwendeten Aktors ist bei der erfindungsgemäßen aktiven Dämpfungsvorrichtung die Rückgewinnung der Schwingungsenergie z.B. in Form von elektrischer Energie möglich. Entsprechend wird in einem solchen Fall keine Wärme dissipiert. Weiterhin kann es sein, dass aufgrund der Einbausituation Temperaturen auftreten, die zu einer sehr schnellen Beeinträchtigung des Silikonöls in Viskositäts-Drehschwingungsdämpfern führen können und deren Funktion mindern. Ein Aktor, der weniger temperaturempfindlich ist, kann hingegen verwendet werden.This achieves a reduction of heat emission and independence from the ambient temperature. A conventional damper converts the energy of the torsional vibration into heat and releases it to the environment, i. the energy is dissipated across the system boundaries. Depending on the actuator used, in the active damping device according to the invention, the recovery of the vibration energy is e.g. possible in the form of electrical energy. Accordingly, no heat is dissipated in such a case. Furthermore, it may be that temperatures occur due to the installation situation, which can lead to a very rapid deterioration of the silicone oil in viscosity torsional vibration dampers and reduce their function. An actuator that is less sensitive to temperature, however, can be used.

In einer weiteren Ausführung umfasst das Verfahren für das Erzeugen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten folgende Verfahrensschritte: (S’1) Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine; (S’2) Generieren von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S’3) Speichern der so generierten Ansteuerungsdaten in einem Speichermedium. Das Speichern bzw. Aufzeichnen kann einmalig erfolgen. Es können Kopien für die jeweiligen Speichereinrichtungen der Dämpfungsvorrichtungen für den praktischen Einsatz erfolgen.In a further embodiment, the method for generating the previously stored drive data comprises the following method steps: (S'1) detecting input data of operating states of the reciprocating engine; (S'2) generating drive data based on the detected input data; and (S'3) storing the thus generated drive data in a storage medium. The saving or recording can be done once. Copies may be made for the respective storage devices of the damping devices for practical use.

Das Generieren von Ansteuerungsdaten umfasst folgende Teilschritte: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle, sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.Generating control data comprises the following sub-steps: (S'2.1) determining the current speed and the current angular position of the crankshaft, and determining an engine load of the current operating state of the reciprocating engine; (S'2.2) calculating a wave decomposition with the thus determined measurement data as input data; and (S'2.3) determining the drive data based on the calculated results of the wave decomposition.

Die benötigten Ansteuerungsdaten können aus einem Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine auf einem Prüfstand einmalig erfolgen. Dabei erfolgt in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes der Hubkolbenmaschine durchgeführt wird. The required control data can be done once from a detection of input data of operating states of the reciprocating engine on a test bench. In this case, in the partial step (S'2.1), the determination of the current rotational speed and the current angular position of the crankshaft is carried out on the basis of measured data from two sensor devices, whereby the determination of a current engine load is carried out on the basis of data of an engine control device of the reciprocating piston engine.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine ein Erfassen von Daten aus einem Simulationsverfahren von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine aufweist.Alternatively or additionally, it is also possible for the detection of input data of operating states of the reciprocating piston engine to comprise acquisition of data from a simulation method of operating states of the reciprocating piston engine.

In einer Ausführung umfasst das Generieren von Ansteuerungsdaten folgende Teilschritte: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle, sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine aus den Daten des Simulationsverfahrens; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Daten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.In one embodiment, the generation of drive data comprises the following substeps: (S'2.1) determining the current speed and the current angular position of the crankshaft, and determining an engine load of the current operating state of the reciprocating engine from the data of the simulation method; (S'2.2) calculating a wave decomposition with the thus determined data as input data; and (S'2.3) determining the drive data based on the calculated results of the wave decomposition.

Dabei erfolgt in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit.In this case, in the sub-step (S'2.2), the calculation of the wave decomposition into two running waves takes place in real time.

Weiterhin wird in dem Teilschritt (S’2.3) das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung der Kurbelwelle auf den Aktor zulaufende Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt.Further, in the substep (S'2.3), the determination of the drive data is performed by using the shaft of the two traveling waves of the shaft decomposition calculation, which is incident on the actuator in a longitudinal direction of the crankshaft.

Es ist auch in einer Variante möglich, dass die erfassten Eingangsdaten zunächst zwischengespeichert werden und aus diesen zwischengespeicherten Eingangsdaten die einmalig zu speichernden Ansteuerungsdaten nachträglich berechnet werden.It is also possible in a variant that the detected input data are initially stored temporarily and the drive data to be stored once are subsequently calculated from these temporarily stored input data.

In einer weiteren Ausführung erfolgt das Speichern der generierten Ansteuerungsdaten in dem Speichermedium als ein dreidimensionaler Look-Up-Table. Natürlich kann auch eine andere Art, z.B. eine drei- oder n-dimensionale Matrix generiert werden.In a further embodiment, the storage of the generated drive data in the storage medium takes place as a three-dimensional look-up table. Of course, another type, e.g. a three- or n-dimensional matrix are generated.

Somit können die Ansteuerungsdaten, die zur Ansteuerung des Aktors erforderlich sind, für jede mögliche Kombination aus Drehzahl und Motorlast vorher generiert und für eine jederzeitige, spätere Verwendung aufgezeichnet werden. Damit ist es möglich, dass für jeden Typ von Maschine bzw. Hubkolbenmaschine die Ansteuerungsdaten vorher aufgezeichnet werden können.Thus, the drive data required to drive the actuator may be pre-generated for each possible combination of speed and engine load and recorded for future use at any time. Thus, it is possible that for each type of engine or reciprocating engine, the driving data can be previously recorded.

Dieses Verfahren mit dem Auslesen vorher gespeicherter Ansteuerungsdaten wurde anhand eines Simulationsmodells untersucht. Die Ergebnisse bei Verwendung der in dem Look-Up-Table gespeicherten Ansteuerungsdaten sind vergleichbar mit den Ergebnissen einer Echtzeit-Regelung.This method of reading previously stored drive data was examined using a simulation model. The results using the drive data stored in the look-up table are comparable to the results of real-time control.

In einer Ausführung der Anordnung für dieses Verfahren ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung als Inkrementalgeber ausgebildet ist. Dieser Inkrementalgeber kann z.B. einen Hall-Sensor aufweisen. Natürlich ist auch eine andere Ausführung, wie z.B. ein optischer Sensor möglich. Ein besonderer Vorteil hierbei ist, dass die Genauigkeit der Sensoreinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik nur eine geringe Genauigkeit aufweist, nämlich eine Auflösung von 360 Inkrementen pro Umdrehung der Kurbelwelle.In one embodiment of the arrangement for this method, it is provided that the sensor device is designed as an incremental encoder. This incremental encoder may have, for example, a Hall sensor. Of course, another design, such as an optical sensor is possible. One The particular advantage here is that the accuracy of the sensor device compared to the prior art has only a low accuracy, namely a resolution of 360 increments per revolution of the crankshaft.

Außerdem weist das Dämpfungssteuergerät der Dämpfungsvorrichtung in dieser Ausführung der Anordnung mindestens eine Speichereinrichtung mit den vorher gespeicherten Ansteuerdaten für den Aktor auf. Die vorher gespeicherten Ansteuerdaten sind wie oben beschrieben vorher erfasst, berechnet und einmalig abgespeichert worden. Die Steuereinrichtung kann so eine Kopie der einmalig generierten Ansteuerdaten beinhalten. In addition, in this embodiment of the arrangement, the damping control device of the damping device has at least one memory device with the previously stored control data for the actuator. The previously stored control data are previously recorded, calculated and stored once as described above. The control device can thus contain a copy of the once generated drive data.

In einer Ausführung ist der Aktor als Elektromotor, Torque-Motor oder Piezoaktuator ausgebildet. Es können zwar beliebige Ausführungen von Aktoren verwendet werden, jedoch muss der Aktor das Aufbringen eines wechselnden Drehmomentes mit einer anwendungsabhängigen Amplitude und Bandbreite ermöglichen.In one embodiment, the actuator is designed as an electric motor, torque motor or piezoelectric actuator. While any actuator designs may be used, the actuator must enable the application of alternating torque with application-dependent amplitude and bandwidth.

In einer alternativen Ausführung des Verfahrens weist das Bestimmen von Ansteuerungsdaten die folgenden Teilschritte auf: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle, sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.In an alternative embodiment of the method, the determination of drive data comprises the following sub-steps: (S'2.1) determining the current speed and the current angular position of the crankshaft, and determining an engine load of the current operating state of the reciprocating engine; (S'2.2) calculating a wave decomposition with the thus determined measurement data as input data; and (S'2.3) determining the drive data based on the calculated results of the wave decomposition.

So kann auch eine aktive Dämpfung der Drehschwingungen mit zwei Sensoreinrichtungen und Echtzeitberechnung der Ansteuerungsdaten aus den Eingangsdaten erfolgen. Jedoch wird dazu im Vergleich zum Stand der Technik bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Drehschwingungen nicht der Antrieb der Welle, also die Maschine bzw. Hubkolbenmaschine, mit den Ansteuerungsdaten beaufschlagt, sondern es wird dazu ein gesonderter Aktor verwendet, der Bestandteil einer Dämpfungsvorrichtung ist.Thus, an active damping of the torsional vibrations with two sensor devices and real-time calculation of the control data from the input data can be done. However, in comparison with the prior art in the method according to the invention for controlling the torsional vibrations, the drive of the shaft, ie the machine or reciprocating piston engine, is not supplied with the drive data, but instead a separate actuator is used which is part of a damping device.

So ist vorgesehen, dass in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Winkellage der Kurbelwelle anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen erfolgt, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes der Hubkolbenmaschine durchgeführt wird. Weiterhin erfolgt in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit. In dem Teilschritt (S’2.3) wird das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung der Kurbelwelle auf den Aktor zulaufenden Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt.Thus, it is provided that in the partial step (S'2.1) the determination of the current rotational speed and the current angular position of the crankshaft takes place on the basis of measured data from two sensor devices, wherein the determination of a current engine load is carried out on the basis of data of an engine control device of the reciprocating piston engine. Furthermore, in the partial step (S'.2.2), the calculation of the wave decomposition into two running waves takes place in real time. In the sub-step (S'2.3), the determination of the driving data is performed by using the wave of the two traveling waves of the shaft decomposition calculation converging on the actuator in a longitudinal direction of the crankshaft.

Auch in dieser Variante ist es vorgesehen, dass im Verfahrensschritt (S3) beim aktiven Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle eine Energierückgewinnung mittels des Aktors durchgeführt wird, deren Vorteile bereits oben beschrieben wurden.Also in this variant, it is provided that in the process step (S3) in the active damping of torsional vibrations of the crankshaft energy recovery by means of the actuator is performed, the advantages of which have already been described above.

Demgemäß weist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der oben beschriebenen alternativen Ausführung Folgendes auf: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle, und einem Motorsteuergerät; und b) eine Dämpfungsvorrichtung mit einem Dämpfungssteuergerät zur Steuerung der Dämpfungsvorrichtung, zwei Sensoreinrichtungen zur Erfassung einer Drehzahl der Kurbelwelle und einem Aktor zur Dämpfung von Drehschwingungen der Kurbelwelle. Die zwei Sensoreinrichtungen und der Aktor sind in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle an dieser angebracht, und die zwei Sensoreinrichtungen sind untereinander in einem axialen Abstand zueinander angeordnet. Der Aktor ist Bestandteil der Dämpfungsvorrichtung und dient zur Bedämpfung der Drehschwingungen der Welle bzw. Kurbelwelle.Accordingly, an arrangement for carrying out the method according to the alternative embodiment described above comprises: a) a machine having a shaft, in particular a reciprocating piston engine with a crankshaft, and an engine control unit; and b) a damping device with a damping control device for controlling the damping device, two sensor devices for detecting a rotational speed of the crankshaft and an actuator for damping torsional vibrations of the crankshaft. The two sensor devices and the actuator are mounted in operative connection with the crankshaft, and the two sensor devices are arranged at an axial distance from each other. The actuator is part of the damping device and serves to dampen the torsional vibrations of the shaft or crankshaft.

In einer Ausführung sind die Sensoreinrichtungen als Inkrementalgeber ausgebildet. Hierbei weisen die Sensoreinrichtungen jeweils eine hohe Auflösung auf.In one embodiment, the sensor devices are designed as incremental encoders. In this case, the sensor devices each have a high resolution.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das Dämpfungssteuergerät der Dämpfungsvorrichtung mindestens eine Steuereinrichtung zur Echtzeitberechnung von Wellendekompositionen aufweist.It is further provided that the damping control device of the damping device has at least one control device for real-time calculation of Wellenendekompositionen.

Auch hierbei ist in einer Ausführung der Aktor als Elektromotor, Torque-Motor oder Piezoaktuator, wobei er das Aufbringen eines wechselnden Drehmomentes mit einer anwendungsabhängigen Amplitude und Bandbreite ermöglicht.Again, in one embodiment, the actuator as an electric motor, torque motor or piezoelectric actuator, where it allows the application of an alternating torque with an application-dependent amplitude and bandwidth.

Bei beiden Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnungen weist das Dämpfungssteuergerät der Dämpfungsvorrichtung mindestens eine Ansteuereinrichtung für den Aktor auf.In both embodiments of the arrangements according to the invention, the damping control device of the damping device has at least one drive device for the actuator.

Außerdem ist bei beiden Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnungen vorgesehen, dass die Dämpfungsvorrichtung eine Einrichtung zur Energierückgewinnung aufweist, die mit dem Aktuator zusammenwirkt.In addition, it is provided in both embodiments of the arrangements according to the invention that the damping device has a device for energy recovery, which cooperates with the actuator.

Das Verfahren zur aktiven Dämpfung von Drehschwingungen einer Welle sowie die Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens und seiner Varianten bieten gegenüber dem Stand der Technik einen reduzierten Bauraum, eine stärkere Reduktion der Schwingungsamplituden der Drehschwingungen der Welle nicht nur bei bestimmten Drehzahlen, sondern über den gesamten Frequenzbereich. Außerdem ist eine Energierückgewinnung ermöglicht.The method for the active damping of torsional vibrations of a shaft and the arrangements for carrying out this method and its variants offer over the prior art a reduced space, a greater reduction of the vibration amplitudes of the torsional vibrations of the shaft not only at certain speeds, but over the entire frequency range. In addition, energy recovery is possible.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:The invention will now be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. Hereby shows:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Hubkolbenmaschine mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a schematic representation of an arrangement of a reciprocating engine with a damping device according to the invention according to a first embodiment;

2 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Hubkolbenmaschine mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; 2 a schematic representation of the arrangement of a reciprocating engine with the damping device according to the invention according to a second embodiment;

3 bis 5 schematische Flussdiagramme von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Verfahren zum aktiven Dämpfen von Drehschwingungen; 3 to 5 schematic flow diagrams of embodiments of inventive method for actively damping torsional vibrations;

6 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen von Ansteuerungsdaten; 6 a schematic flow diagram of a method according to the invention for generating drive data;

7 eine schematische grafische Darstellung von Drehschwingungen; und 7 a schematic graphical representation of torsional vibrations; and

89 schematische grafische Darstellungen von ungedämpften und gedämpften Drehschwingungen. 8th - 9 schematic diagrams of undamped and damped torsional vibrations.

Gleiche Bauelemente bzw. Funktionseinheiten mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen in den Figuren angegeben.Identical components or functional units with the same function are indicated by the same reference numerals in the figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Hubkolbenmaschine 1 mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung 4 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 shows a schematic representation of an arrangement of a reciprocating engine 1 with a damping device according to the invention 4 according to a first embodiment.

Die Anordnung umfasst die Hubkolbenmaschine 1 mit einem Motorsteuergerät 3 und mit der Dämpfungsvorrichtung 4.The arrangement includes the reciprocating engine 1 with an engine control unit 3 and with the damping device 4 ,

Die Hubkolbenmaschine 1 ist z.B. ein Diesel-, Benzin-, oder Gasmotor. Beispielsweise können auch Hydraulik-, Pneumatik- und Dampfmotoren als Hubkolbenmaschine 1 ausgebildet sein. Die Hubkolbenmaschine 1 kann z.B. als Antrieb für ein Fahrzeug, eine Baumaschine o.dgl. oder als ortsfester oder ortsveränderlicher Antrieb für mannigfaltige Antriebswecke eingesetzt werden. The reciprocating engine 1 is for example a diesel, petrol or gas engine. For example, hydraulic, pneumatic and steam engines as reciprocating engine 1 be educated. The reciprocating engine 1 can eg as a drive for a vehicle, a construction machine or the like. or used as a stationary or portable drive for a variety of drive purposes.

Ein Motorgehäuse 1a der Hubkolbenmaschine 1 ist mit einer Kurbelwelle 2 schematisch gezeigt. Die Kurbelwelle 2 wird von der Hubkolbenmaschine 1 angetrieben und ist mit einem Vorderende 2a aus dem Motorgehäuse 1a herausgeführt und weist eine Kurbelwellenachse 2b auf, um welche sich die Kurbelwelle 2 in einer Drehrichtung 2c bei Betrieb der Hubkolbenmaschine 1 dreht. Die Kurbelwelle 2 erstreckt sich in einer Längsrichtung 2d zu ihrem Vorderende 2a und in einer dazu entgegengesetzten Längsrichtung 2e zu ihrem nicht gezeigten Hinterende.A motor housing 1a the reciprocating engine 1 is with a crankshaft 2 shown schematically. The crankshaft 2 is from the reciprocating engine 1 powered and is with a front end 2a from the motor housing 1a led out and has a crankshaft axis 2 B on which the crankshaft 2 in one direction of rotation 2c during operation of the reciprocating engine 1 rotates. The crankshaft 2 extends in a longitudinal direction 2d to her front end 2a and in a longitudinal direction opposite thereto 2e to her rear end, not shown.

Das Motorsteuergerät 3 steht über eine Motorsteuergeräteverbindung 3a, die stellvertretend für unterschiedliche Verbindungen angegeben ist, mit der Hubkolbenmaschine 1 in Verbindung.The engine control unit 3 is via an engine control unit connection 3a , which is given as representative of different connections, with the reciprocating engine 1 in connection.

Die Dämpfungsvorrichtung 4 ist zur aktiven Dämpfung von Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 vorgesehen. Die Dämpfungsvorrichtung 4 umfasst ein Dämpfungssteuergerät 9, eine Sensoreinrichtung 5 und einen Aktor 8. Das Dämpfungssteuergerät 9 steht mit dem Motorsteuergerät 3, der Sensoreinrichtung 5 und dem Aktor 8 in Wirkverbindung. Die Dämpfungsvorrichtung 4 und ihre Funktionsweise werden unten noch im Detail beschrieben.The damping device 4 is for active damping of torsional vibrations of the crankshaft 2 the reciprocating engine 1 intended. The damping device 4 includes a damping control device 9 , a sensor device 5 and an actor 8th , The damping control unit 9 stands with the engine control unit 3 , the sensor device 5 and the actor 8th in active connection. The damping device 4 and their operation will be described in detail below.

Die Sensoreinrichtung 5 bildet einen Inkrementalgeber und umfasst ein Sensorrad 6 und einen Aufnehmer 7. Das Sensorrad 6 ist im Bereich des Vorderendes 2a der Kurbelwelle 2 auf dieser drehfest aufgebracht. Das Sensorrad 6 ist eine Art Zahnrad, dessen Zähne mit dem Aufnehmer 7 derart berührungslos zusammenwirken, dass die Drehung der Kurbelwelle 2 um ihre Kurbelwellenachse 2b hier digital durch Zählen der durch die Zähne im Aufnehmer erzeugten Impulse pro Zeiteineinheit als Drehzahl erfasst wird. Außerdem ist eine Winkelstellung der Kurbelwelle 2 damit erfassbar, wobei die Auflösung von der Zähnezahl des Sensorrads 6 abhängt. Dabei kann eine relativ geringe Genauigkeit von z.B. 360 Inkremente/Umdrehung der Kurbelwelle 2 ausreichen. Damit ist eine Auflösung auf 1° erzielbar. Der Aufnehmer 7 kann z.B. ein Hall-Sensor sein. Selbstverständlich kann die Sensoreinrichtung 5 auch anders aufgebaut sein, z.B. mit einem optischen Aufnehmer 7.The sensor device 5 forms an incremental encoder and includes a sensor wheel 6 and a pickup 7 , The sensor wheel 6 is in the area of the front end 2a the crankshaft 2 applied rotatably on this. The sensor wheel 6 is a kind of gear, its teeth with the transducer 7 so interact without contact, that the rotation of the crankshaft 2 around its crankshaft axis 2 B Here digitally counted by counting the pulses generated by the teeth in the transducer per unit time as a speed. In addition, an angular position of the crankshaft 2 thus detectable, with the resolution of the number of teeth of the sensor wheel 6 depends. In this case, a relatively low accuracy of eg 360 increments / revolution of the crankshaft 2 suffice. This achieves a resolution of 1 °. The pickup 7 may be a Hall sensor, for example. Of course, the sensor device 5 be constructed differently, for example with an optical pickup 7 ,

Der Aktor 8 ist an dem Vorderende 2a der Kurbelwelle 2 angebracht und drehfest mit dieser verbunden. In einer anderen, nicht gezeigten Ausführung kann der Aktor 8 mit der Kurbelwelle 2 und einem, ebenfalls nicht gezeigten Fahrzeugchassis verbunden sein. Der Aktor 8 kann ein elektrischer Motor, z.B. ein so genannter Torque-Motor, mit hohem Drehmoment (im Bereich eines Zylinderdrehmoments der Hubkolbenmaschine 1) mit hoher Bandbreite sein. Alternativ kann auch ein Piezoaktuator mit entsprechendem Drehmoment verwendet werden.The actor 8th is at the front end 2a the crankshaft 2 attached and rotatably connected to this. In another embodiment, not shown, the actuator 8th with the crankshaft 2 and be connected to a vehicle chassis, also not shown. The actor 8th can an electric motor, eg a so-called torque motor, with high torque (in the range of a cylinder torque of the reciprocating engine 1 ) with high bandwidth. Alternatively, a piezo actuator with a corresponding torque can also be used.

Das Dämpfungssteuergerät 9 weist hier eine Steuereinrichtung 10, eine Speichereinrichtung 11 und eine Ansteuereinrichtung 12 auf. Die Steuereinrichtung 10 ist mit dem Motorsteuergerät 3 über eine Motorsteuergeräteverbindung 3b verbunden. The damping control unit 9 here has a control device 10 , a storage device 11 and a drive device 12 on. The control device 10 is with the engine control unit 3 via an engine control unit connection 3b connected.

Außerdem ist die Steuereinrichtung 10 an die Speichereinrichtung 11 angeschlossen und steht mit der Sensoreinrichtung 5 über eine Aufnehmerleitung 7a mit dem Aufnehmer 7 der Sensoreinrichtung 5 in Verbindung. Zudem ist die Steuereinrichtung 10 mit der Ansteuereinrichtung 12 verbunden, an welcher der Aktor 8 mit einer Ansteuerleitung 12a angeschlossen ist.In addition, the control device 10 to the storage device 11 connected and communicates with the sensor device 5 via a pickup line 7a with the picker 7 the sensor device 5 in connection. In addition, the control device 10 with the drive device 12 connected to which the actuator 8th with a control line 12a connected.

Die Dämpfungsvorrichtung 4 erhält Eingangsdaten über den Betriebszustand der Hubkolbenmaschine 1 und der Kurbelwelle 2 sowohl von dem Motorsteuergerät 3 als auch von der Sensoreinrichtung 5. Diese Eingangsdaten werden an die Steuereinrichtung 10 des Dämpfungssteuergerätes 9 geliefert. Anhand dieser Eingangsdaten bestimmt die Steuereinrichtung 10 Ansteuerungsdaten für die Ansteuereinrichtung 12. Die Steuereinrichtung 10 bestimmt in diesem Ausführungsbeispiel die Ansteuerungsdaten, indem sie mittels der Eingangsdaten jeweils diesen Eingangsdaten entsprechende, vorher in der Speichereinrichtung 11 gespeicherte Ansteuerungsdaten aus der Speichereinrichtung 11 ausliest und an die Ansteuereinrichtung 12 weiterleitet. Die Ansteuereinrichtung 12 versorgt anhand dieser Ansteuerungsdaten den Aktor 8 mit Ansteuersignalen. Der Aktor 8 wirkt daraufhin so auf die Kurbelwelle 2 ein, dass deren Drehschwingungen durch Kompensation der auf den Aktor zulaufenden Welleaktiv gedämpft werden. The damping device 4 receives input data about the operating state of the reciprocating engine 1 and the crankshaft 2 both from the engine control unit 3 as well as from the sensor device 5 , These input data are sent to the controller 10 of the damping control unit 9 delivered. Based on these input data, the controller determines 10 Control data for the drive device 12 , The control device 10 in this embodiment, determines the driving data by corresponding to these input data by means of the input data, respectively, in advance in the memory device 11 stored drive data from the storage device 11 reads out and to the control device 12 forwards. The drive device 12 supplies the actuator based on this control data 8th with control signals. The actor 8th then acts on the crankshaft 2 on, that their torsional vibrations are damped by compensation of the wave reacting to the actuator.

Dazu wird unten weiter noch das zugehörige Verfahren näher erläutert, welches darauf basiert, die Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 in zwei laufende Wellen auseinanderzurechnen und dem System Energie zu entziehen, indem die in Längsrichtung 2d in Richtung auf den Aktor 8 laufende Welle in dem Aktor 8 kompensiert wird. Durch die Kompensation dieser Welle im Aktor 8 wird eine Reflektion der Welle in das System, d.h. in die Kurbelwelle 2 in Längsrichtung 2e in die Hubkolbenmaschine 1, hinein verhindert. Dem System wird dadurch Energie entzogen, wodurch das System folglich bedämpft wird. Die Theorie zur Berechnung von laufenden Wellen anhand von zwei Messpunkten wird z.B. in dem Dokument DE 10 2010 046 849 B4 ausführlich beschrieben.For this purpose, the associated method is further explained below, which is based on the torsional vibrations of the crankshaft 2 divide into two running waves and deprive the system of energy by moving longitudinally 2d towards the actor 8th current wave in the actuator 8th is compensated. By compensating this wave in the actuator 8th is a reflection of the wave in the system, ie in the crankshaft 2 longitudinal 2e in the reciprocating engine 1 , prevented in. The system is thereby deprived of energy, thus the system is attenuated. The theory for calculating running waves based on two measurement points is eg in the document DE 10 2010 046 849 B4 described in detail.

Die Eingangsdaten beinhalten die Drehzahl der Kurbelwelle 2, die Winkellage der Kurbelwelle 2, etwa in Bezug auf den OT (oberer Totpunkt), sowie die momentane Motorlast der Hubkolbenmaschine 1. Die Sensoreinrichtung 5 liefert die Drehzahl der Kurbelwelle 2. Die momentane Winkellage der Kurbelwelle 2 wird von der Steuereinrichtung 10 aus den Eingangsdaten der Drehzahl bestimmt. Die Daten der momentanen Motorlast erhält die Steuereinrichtung 10 von dem Motorsteuergerät 3 (Motormanagement). Diese drei Daten werden von der Steuereinrichtung 10 nun benutzt, um in einem dreidimensionalen Look-Up-Table in der Speichereinrichtung 11 die zugehörigen Ansteuerungsdaten auszuwählen und auszulesen.The input data includes the speed of the crankshaft 2 , the angular position of the crankshaft 2 , about in terms of the TDC (top dead center), as well as the current engine load of the reciprocating engine 1 , The sensor device 5 provides the speed of the crankshaft 2 , The instantaneous angular position of the crankshaft 2 is from the controller 10 determined from the input data of the speed. The data of the current engine load receives the control device 10 from the engine control unit 3 (Engine Management). These three data are from the controller 10 now used in a three-dimensional look-up table in the storage device 11 select and read the associated control data.

Der in der Speichereinrichtung 11 gespeicherte dreidimensionale Look-Up-Table weist für jede mögliche Kombination aus Drehzahl und Motorlast sowie Winkellage die jeweiligen Ansteuerungsdaten für den Aktor 8 zur Dämpfung der Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 auf. Diese Ansteuerungsdaten werden vorher erfasst und gespeichert. Dies ist z.B. auf einem Prüfstand oder mit einer Simulation möglich, da das System der Hubkolbenmaschine 1 mit der Kurbelwelle 2 aufgrund bekannter Anregung und erhöhter Dämpfung in jedem Betriebszustand, d.h. bei jeder möglichen Kombination aus Drehzahl der Kurbelwelle 2 und Motorlast als quasi-stationär angenommen werden kann. Es ist daher möglich, die benötigten Ansteuerungsdaten für jeden Betriebszustand einmalig aufzuzeichnen und dann in Form des dreidimensionalen Look-Up-Tables in einer jederzeit auslesbaren Speichereinrichtung 11 zu speichern. The in the storage device 11 stored three-dimensional look-up table has the respective control data for the actuator for each possible combination of speed and motor load and angular position 8th for damping the torsional vibrations of the crankshaft 2 on. This driving data is previously acquired and stored. This is possible eg on a test bench or with a simulation, since the system of the reciprocating piston engine 1 with the crankshaft 2 due to known excitation and increased damping in each operating state, ie at every possible combination of crankshaft speed 2 and engine load can be assumed as quasi-stationary. It is therefore possible to record the required control data for each operating state once and then in the form of the three-dimensional look-up table in a memory device which can be read out at any time 11 save.

Der Vorteil des Look-Up-Tables in diesem ersten Ausführungsbeispiel der Dämpfungsvorrichtung 4 liegt darin, dass nur die eine Sensoreinrichtung 5 mit deutlich geringerer Genauigkeit benötigt wird. Außerdem müssen die auf Basis der Wellendekomposition generierten Daten zur Ansteuerung des Aktors 8 zur Bedämpfung der Kurbelwelle 2 nicht in Echtzeit berechnet werden. Die Winkellage der Kurbelwelle 2, etwa gegenüber OT, wird benötigt, um die Ansteuerung des Aktors 8 zur Bedämpfung der Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 phasenrichtig aufzubringen. The advantage of the look-up table in this first embodiment of the damping device 4 lies in the fact that only the one sensor device 5 is needed with significantly lower accuracy. In addition, the data generated on the basis of the shaft decomposition must be used to control the actuator 8th for damping the crankshaft 2 can not be calculated in real time. The angular position of the crankshaft 2 , approximately opposite OT, is needed to control the actuator 8th for damping the torsional vibrations of the crankshaft 2 Apply in the correct phase.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung der Hubkolbenmaschine 1 mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung 4 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. 2 shows a schematic representation of an arrangement of the reciprocating engine 1 with the damping device according to the invention 4 according to a second embodiment.

Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 sind hier zwei Sensoreinrichtungen 5 und 5’ vorgesehen. Die erste Sensoreinrichtung 5 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut, jedoch mit einer höheren Genauigkeit versehen. Auch die zweite Sensoreinrichtung 5’ weist eine sehr hohe Genauigkeit auf. Das Sensorrad 6’ der zweiten Sensoreinrichtung 5’ ist in einem axialen Abstand 6a in Längsrichtung 2e von dem Sensorrad 6 der ersten Sensoreinrichtung 5 angeordnet. Der Aufnehmer 7’ der zweiten Sensoreinrichtung 5’ ist über eine zweite Aufnehmerleitung 7’a mit der Steuereinrichtung 10 des Dämpfungssteuergerätes 9 verbunden. In contrast to the first embodiment according to 1 Here are two sensor devices 5 and 5 ' intended. The first sensor device 5 is constructed as in the first embodiment, but provided with a higher accuracy. Also the second sensor device 5 ' has a very high accuracy. The sensor wheel 6 ' the second sensor device 5 ' is at an axial distance 6a longitudinal 2e from the sensor wheel 6 the first sensor device 5 arranged. The pickup 7 ' the second sensor device 5 ' is via a second sensor line 7a ' with the control device 10 of the damping control unit 9 connected.

In diesem zweiten Ausführungsbeispiel enthält die Speichereinrichtung 11 keine vorher berechneten Ansteuerungsdaten, sondern dient für allgemeine Speicherzwecke, z.B. Zwischenspeicherung von Berechnungsergebnissen.In this second embodiment, the memory device includes 11 no previously calculated activation data, but serves for general storage purposes, eg temporary storage of calculation results.

Die Steuereinrichtung 10 führt im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel eine Echtzeitberechnung der Ansteuerungsdaten für den Aktor 8 aus den Eingangsdaten durch. Dabei wird eine echtzeitfähige Berechnung der Wellendekomposition vorgenommen, die als Eingangsdaten die Messdaten der Sensoreinrichtungen 5, 5’ und des Motorsteuergerätes 3 (oder/und anderer vorhandener Sensoren) verwendet (kontinuierliche Regelung).The control device 10 leads in contrast to the first embodiment, a real-time calculation of the drive data for the actuator 8th from the input data. In this case, a real-time-capable calculation of the wave decomposition is carried out, the input data being the measurement data of the sensor devices 5 . 5 ' and the engine control unit 3 (and / or other existing sensors) used (continuous control).

Außerdem dient 2 zur Erläuterung der Erfassung der Eingangsdaten und Erzeugung der zu speichernden Ansteuerungsdaten für den Aktor 8.It also serves 2 to explain the detection of the input data and generation of the drive data to be stored for the actuator 8th ,

In diesem Fall ist die Hubkolbenmaschine 1 auf einem Prüfstand. Die beiden hochgenauen Sensoreinrichtungen 5 und 5’ sind wie in 2 gezeigt an der Kurbelwelle 2 drehfest in dem Abstand 6a angebracht. Der Aktor 8 ist nicht an das Dämpfungssteuergerät 9 angeschlossen. Das Dämpfungssteuergerät 9 wird mit der Steuereinrichtung 10 nun als Aufzeichnungsgerät verwendet.In this case, the reciprocating engine 1 on a test bench. The two high-precision sensor devices 5 and 5 ' are like in 2 shown on the crankshaft 2 rotatably in the distance 6a appropriate. The actor 8th is not on the damping control unit 9 connected. The damping control unit 9 is with the control device 10 now used as a recording device.

Die Ansteuerungsdaten werden in diesem Aufbau durch einmalige Messung an der Hubkolbenmaschine 1 am Motorprüfstand unter Verwendung der hochgenauen Sensoreinrichtungen 5 und 5’ und einer in Echtzeit oder im Anschluss daran durchgeführten Berechnung der Wellendekomposition, die als Eingangsdaten die Messdaten verwendet generiert. Für die im Anschluss ausgeführte Berechnungen können Zwischenspeicherungen der Eingangsdaten vorgenommen werden. Nach der Berechnung werden die so generierten Ansteuerungsdaten in der Speichereinrichtung 11 oder in einem geeigneten Wechselspeichermedium (nicht gezeigt) gespeichert.The drive data are in this structure by a single measurement on the reciprocating engine 1 on the engine test bench using the high-precision sensor devices 5 and 5 ' and a real-time or subsequent computation of the wave decomposition that generates input data using the measurement data. For the subsequent calculations, intermediate storage of the input data can be made. After the calculation, the thus generated driving data is stored in the memory device 11 or stored in a suitable removable storage medium (not shown).

Die Ansteuerungsdaten können abweichend von 2 ohne die Hubkolbenmaschine 1 und die Sensoreinrichtungen 5, 5’ auch durch eine Simulation der Drehschwingungen der Hubkolbenmaschine 1 und einer durchgeführten Berechnung der Wellendekomposition generiert werden. Dabei verwendet die Berechnung der Wellendekomposition Simulationsdaten, z.B. aus einem Rechnerprogramm, als Eingangsdaten.The control data may deviate from 2 without the reciprocating engine 1 and the sensor devices 5 . 5 ' also by a simulation of the torsional vibrations of the reciprocating engine 1 and a calculated calculation of the Wellenendekomposition be generated. The calculation of the wave decomposition uses simulation data, eg from a computer program, as input data.

Die auf die oben beschriebenen zwei Weisen generierten Ansteuerungsdaten werden dann in Abhängigkeit von Motorlast, Drehzahl der Kurbelwelle 2 und Winkellage der Kurbelwelle 2 in einem dreidimensionalen Look-Up-Table gespeichert. The drive data generated in the above-described two ways then becomes a function of engine load, rotational speed of the crankshaft 2 and angular position of the crankshaft 2 stored in a three-dimensional look-up table.

3 zeigt ein allgemeines, schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum aktiven Dämpfen von Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1. 3 shows a general, schematic flowchart of a method according to the invention for actively damping torsional vibrations of the crankshaft 2 the reciprocating engine 1 ,

In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Erfassen von Eingangsdaten der Hubkolbenmaschine 1. In a first method step S1, input data of the reciprocating piston engine are acquired 1 ,

Ein Bestimmen von Ansteuerungsdaten wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 anhand der erfassten Eingangsdaten vorgenommen. Dies kann z.B. die Steuereinrichtung 10 des Dämpfungssteuergerätes 9 durchführen.A determination of activation data is undertaken in a second method step S2 on the basis of the acquired input data. This can eg the control device 10 of the damping control unit 9 carry out.

Schließlich wird der Aktor 8 in einem dritten Verfahrensschritt S3 anhand der so bestimmten Ansteuerungsdaten zum Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 angesteuert.Finally, the actor 8th in a third method step S3 on the basis of the thus determined control data for damping the torsional vibrations of the crankshaft 2 the reciprocating engine 1 driven.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt 4 in einem schematischen Flussdiagramm dar.A first embodiment of the method according to the invention 4 in a schematic flow diagram.

In dem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt das Erfassen von Eingangsdaten der Hubkolbenmaschine 1. So wird eine aktuelle Drehzahl n der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 von der Sensoreinrichtung 5 erfasst. Eine Motorlast der Hubkolbenmaschine 1 wird durch das Motorsteuergerät 3 geliefert.In the first method step S1, the acquisition of input data of the reciprocating engine takes place 1 , Thus, a current speed n of the crankshaft 2 the reciprocating engine 1 from the sensor device 5 detected. An engine load of the reciprocating engine 1 is through the engine control unit 3 delivered.

Der Verfahrensschritt S2 Bestimmen von Ansteuerungsdaten ist in drei Teilschritte aufgeteilt. In einem ersten Teilschritt S2.1 wird anhand der Eingangsdaten der Sensoreinrichtung 5 die Drehzahl n festgelegt und die aktuelle Winkellage α der Kurbelwelle 2 bestimmt. Die Motorlast des aktuellen Betriebszustands wird in einem zweiten Teilschritt S2.2 aus dem Motorsteuergerät 3 abgerufen. Mittels dieser drei Komponenten werden in einem dritten Teilschritt S2.3 die zugehörigen Ansteuerungsdaten aus dem in der Speichereinrichtung 11 vorher gespeicherten Look-Up-Table ausgelesen.The method step S2 determining drive data is divided into three sub-steps. In a first sub-step S2.1 is based on the input data of the sensor device 5 set the speed n and the current angular position α of the crankshaft 2 certainly. The engine load of the current operating state is in a second sub-step S2.2 from the engine control unit 3 accessed. By means of these three components, in a third sub-step S2.3, the associated control data is transferred from the memory device to the memory device 11 previously stored look-up table.

In dem dritten Verfahrensschritt S3 wird der Aktor 8 mit den aus dem in der Speichereinrichtung 11 vorher gespeicherten Look-Up-Table ausgelesenen Ansteuerungsdaten zum Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 angesteuert.In the third method step S3, the actuator 8th with the from the in the storage device 11 previously stored look-up table read control data for damping the torsional vibrations of the crankshaft 2 the reciprocating engine 1 driven.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in einem schematischen Flussdiagramm der 5 gezeigt.A second embodiment of the method according to the invention is shown in a schematic flow diagram of 5 shown.

In einem ersten Verfahrensschritt S’1 erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 das Erfassen der Eingangsdaten der Hubkolbenmaschine 1 als aktuelle Drehzahl n der Kurbelwelle 2 und der Motorlast von dem Motorsteuergerät 3. In a first method step S'1 takes place as in the first embodiment 3 and 4 the detection of the input data of the reciprocating engine 1 as the current speed n of the crankshaft 2 and the engine load from the engine control unit 3 ,

Der Verfahrensschritt S’2 Bestimmen von Ansteuerungsdaten ist auch hier in drei Teilschritte aufgeteilt, jedoch unterscheiden diese sich von denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.The method step S'2 determining drive data is here also divided into three sub-steps, but these differ from those of the first embodiment.

In einem ersten Teilschritt S'2.1 wird anhand der Eingangsdaten der Sensoreinrichtungen 5 und 5’ die Drehzahl n und die aktuelle Winkellage α der Kurbelwelle 2 bestimmt. Außerdem wird die Motorlast des aktuellen Betriebszustands aus dem Motorsteuergerät 3 abgerufen. Diese Eingangsdaten werden als Messdaten für eine Wellendekompositionsberechnung in einem zweiten Teilschritt S’2.2 verwendet, wobei die Drehschwingungen in zwei laufende Wellen in Echtzeit auseinandergerechnet werden. Dabei wird in einem dritten Teilschritt S’2.3 die in Längsrichtung 2d auf den Aktor 8 zulaufende Welle zum Bestimmen der Ansteuerungsdaten für den Aktor 8 benutzt.In a first sub-step S'2.1 is based on the input data of the sensor devices 5 and 5 ' the speed n and the current angular position α of the crankshaft 2 certainly. In addition, the engine load of the current operating state from the engine control unit 3 accessed. These input data are used as measurement data for a wave decomposition computation in a second sub-step S'2.2, the rotational oscillations being split up into two running waves in real time. In this case, in a third sub-step S'2.3 the longitudinal direction 2d on the actor 8th incoming wave for determining the drive data for the actuator 8th used.

In dem dritten Verfahrensschritt S’3 wird der Aktor 8 mit den in Echtzeit berechneten Ansteuerungsdaten zum Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle 2 der Hubkolbenmaschine 1 angesteuert.In the third method step S'3, the actuator 8th with the control data calculated in real time for damping the torsional vibrations of the crankshaft 2 the reciprocating engine 1 driven.

6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Generieren und Speichern der Ansteuerungsdaten. 6 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention for generating and storing the drive data.

In einem ersten Verfahrensschritt S’1 erfolgt ein Erfassen von Eingangsdaten. Dabei werden in einer Ausführung die Eingangsdaten einer Hubkolbenmaschine 1 auf einem Prüfstand als aktuelle Drehzahl n der Kurbelwelle 2 und der Motorlast von dem Motorsteuergerät 3 in Echtzeit gemessen. In einer Variante sind die Eingangsdaten Ausgangsdaten einer Simulation, z.B. eines Rechnersimulationsprogramms der Drehschwingungen einer Kurbelwelle 2 einer Hubkolbenmaschine 1. In a first method step S'1, input data is acquired. In one embodiment, the input data of a reciprocating engine 1 on a test bench as the current speed n of the crankshaft 2 and the engine load from the engine control unit 3 measured in real time. In one variant, the input data are output data of a simulation, for example of a computer simulation program of the torsional vibrations of a crankshaft 2 a reciprocating engine 1 ,

In einem Verfahrensschritt S’2 werden Ansteuerungsdaten generiert. Hierzu sind drei Teilschritte vorgesehen.In a method step S'2 activation data are generated. For this purpose, three sub-steps are provided.

In einem ersten Teilschritt S'2.1 wird anhand der Eingangsdaten, z.B. der Sensoreinrichtungen 5 und 5,’ die Drehzahl n und die aktuelle Winkellage α der Kurbelwelle 2 bestimmt. Außerdem wird die Motorlast des aktuellen Betriebszustands aus dem Motorsteuergerät 3 abgerufen bzw. als Simulationsdaten eingelesen. Diese Eingangsdaten werden als Messdaten für eine Wellendekompositionsberechnung in einem zweiten Teilschritt S’2.2 verwendet, wobei die Drehschwingungen in zwei laufende Wellen in Echtzeit auseinandergerechnet werden. Dabei wird in einem dritten Teilschritt S’2.3 die in Längsrichtung 2d auf den Aktor 8 zulaufende Welle zum Bestimmen der Ansteuerungsdaten benutzt.In a first sub-step S'2.1 is based on the input data, eg the sensor devices 5 and 5 , 'the speed n and the current angular position α of the crankshaft 2 certainly. In addition, the engine load of the current operating state from the engine control unit 3 retrieved or read in as simulation data. These input data are used as measurement data for a wave decomposition computation in a second sub-step S'2.2, the rotational oscillations being split up into two running waves in real time. In this case, in a third sub-step S'2.3 the longitudinal direction 2d on the actor 8th incoming wave used to determine the drive data.

In dem dritten Verfahrensschritt S’4 werden die so generierten Ansteuerungsdaten in einem Speichermedium gespeichert. Dabei kann das Speichern z.B. als ein dreidimensionaler Look-Up-Table erfolgen. Dieser Look-Up-Table kann dann für Anwendungen in Dämpfungsvorrichtungen 4 als Kopie in der jeweiligen Speichereinrichtung 11 des Dämpfungssteuergerätes 9 gespeichert werden.In the third method step S'4, the activation data thus generated are stored in a storage medium. In this case, the storage can take place, for example, as a three-dimensional look-up table. This look-up table can then be used for applications in damping devices 4 as a copy in the respective storage device 11 of the damping control unit 9 get saved.

7 zeigt eine schematische grafische Darstellung von Drehschwingungen einer Kurbelwelle 2 einer Hubkolbenmaschine 1, die in diesem gezeigten Beispiel ein Dieselmotor mit acht Zylindern in V-Form mit Turboaufladung ist. 7 shows a schematic diagram of torsional vibrations of a crankshaft 2 a reciprocating engine 1 , which in this example is an eight-cylinder V-shaped diesel engine with turbocharging.

Es sind Messwerte relativer Winkelamplituden als Auslenkung A über der Drehzahl n (U/min) des Motors aufgetragen. Eine Vielzahl von Messkurven ist zu einer Summenkurve 13 zusammengefasst, die über den einzelnen Messkurven liegt. Es treten viele Amplitudenspitzen auf, von denen mehrere lokale Maxima 13a, 13b, 13c, 13d deutlich zu erkennen sind. Das lokale Maximum 13a liegt ungefähr bei der Drehzahl 2500 U/min. Die lokalen Maxima 13b und 13c treten etwa bei den Drehzahlen 3900 U/min und 4300 U/min auf. Das größte lokale Maximum 13d ist ungefähr bei der Drehzahl 4850 U/min zu verzeichnen.Measured values of relative angular amplitudes are plotted as deflection A over the speed n (rpm) of the motor. A variety of waveforms is a cumulative curve 13 summarized, which lies above the individual measured curves. There are many amplitude peaks, of which several local maxima 13a . 13b . 13c . 13d are clearly visible. The local maximum 13a is approximately at the speed 2500 rpm. The local maxima 13b and 13c occur at about the speeds 3900 U / min and 4300 U / min. The largest local maximum 13d is approximately at the speed 4850 rev / min recorded.

Mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung 4 ist es möglich, diese Drehschwingungen mit ihren Auslenkungen A erheblich zu dämpfen. Dazu wurden Untersuchungen mittels eines Simulationsmodells durchgeführt.With the damping device according to the invention 4 It is possible to significantly dampen these torsional vibrations with their deflections A. For this purpose investigations were carried out by means of a simulation model.

Dazu zeigt 8 eine schematische grafische Darstellung von ungedämpften Drehschwingungen. Und 9 zeigt dazu das Ergebnis bei Anwendung der Dämpfungsvorrichtung 4 als schematische Darstellung der gedämpften Drehschwingungen.In addition shows 8th a schematic diagram of undamped torsional vibrations. And 9 shows the result when using the damping device 4 as a schematic representation of the damped torsional vibrations.

In beiden 8 und 9 ist jeweils die Auslenkung A über der Drehzahl n aufgetragen. 8 stellt eine Vielzahl von Drehschwingungskurven in Form von Hüllkurven 14 mit den jeweiligen lokalen Maxima ähnlich wie in 7 dar. Bei eingeschalteter Dämpfungsvorrichtung 4 ergibt sich die Hüllkurve 15 in 9. Bei dieser gedämpften Hüllkurve 15 ist deutlich zu erkennen, dass alle lokalen Maxima oberhalb der Drehzahl 2100 U/min nicht mehr vorhanden sind. Lediglich im niedrigen Drehzahlbereich bei etwa 1200 U/min ist ein Maximum zu erkennen, welches aber relativ abgeflacht erscheint.In both 8th and 9 in each case the deflection A is plotted against the rotational speed n. 8th provides a variety of torsional curves in the form of envelopes 14 with the respective local maxima similar to in 7 dar. With switched damping device 4 results in the envelope 15 in 9 , At this muted envelope 15 It can be clearly seen that all local maxima above the speed of 2100 rpm no longer exist. Only in the low speed range at about 1200 rpm, a maximum can be seen, but which appears relatively flattened.

Außerdem ist zu erkennen, dass alle lokalen Maxima, die ohne die Anwendung der Dämpfungsvorrichtung 4 (bzw. bei ausgeschalteter Dämpfungsvorrichtung 4) auftreten, gedämpft werden, unabhängig davon, bei welcher Drehzahl n bzw. Frequenz sie auftreten. Es erfolgt mit der Dämpfungsvorrichtung 4 eine starke Reduktion der Schwingungsauslenkungen bzw. -amplituden über den gesamten Frequenzbereich bzw. Drehzahlbereich. Außerdem wird eine Reduktion von Spannungen in der Kurbelwelle 2 möglich. In addition, it can be seen that all local maxima, without the application of the damping device 4 (or with the damping device switched off 4 ), are attenuated, regardless of what speed n or frequency they occur. It is done with the damping device 4 a strong reduction of the vibration deflections or amplitudes over the entire frequency range or speed range. In addition, there is a reduction of stresses in the crankshaft 2 possible.

Es hat sich bei diesem Simulationsmodell gezeigt, dass die Ergebnisse mit der eingeschalteten Dämpfungsvorrichtung 4 bei Verwendung des ersten Ausführungsbeispiels mit den in dem Look-Up-Table in der Speichereinrichtung 11 gespeicherten Ansteuerungsdaten vergleichbar mit den Ergebnissen bei der Echtzeit-Regelung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Dämpfungsvorrichtung 4 sind.It has been shown in this simulation model that the results with the activated damping device 4 when using the first embodiment with those in the look-up table in the storage device 11 stored driving data comparable to the results in the real-time control according to the second embodiment of the damping device 4 are.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.The invention is not limited to the embodiments described above. It is modifiable within the scope of the appended claims.

So ist es denkbar, dass der Aktor 8 für eine Energierückgewinnung verwendet werden kann. In Abhängigkeit von der Bauart des Aktors 8, z.B. als Piezoaktuator, kann die dem System entzogene Schwingungsenergie z.B. in Form von elektrischer Energie rückgewonnen werden. Dazu ist der Aktor 8 mit einer (nicht gezeigten) entsprechenden Schaltung verbunden, welche die von dem Aktor 8 erzeugte elektrische Energie z.B. in einem Akkumulator speichert.So it is conceivable that the actor 8th can be used for energy recovery. Depending on the type of actuator 8th , For example, as a piezoelectric actuator, the vibrational energy extracted from the system can be recovered, for example in the form of electrical energy. This is the actor 8th connected to a corresponding circuit (not shown) corresponding to that of the actuator 8th generated electrical energy stores eg in an accumulator.

Zur Erfassung der Winkellage α der Kurbelwelle 2 kann auch ein separater Sensor vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass diese Daten schon in dem Motorsteuergerät 3 vorhanden sind, so dass darauf zurückgegriffen werden kann.For detecting the angular position α of the crankshaft 2 can also be provided a separate sensor. It is also possible that these data already in the engine control unit 3 are available so that it can be used.

Bei einer Ausführung können bereits aktive Elemente in einem Antriebstrang, welcher mit der Kurbelwelle 2 in Verbindung steht, vorhanden sein (z.B. bei einem Hybrid-Antrieb). Dabei kann es evtl. möglich sein, diese Elemente zur Schwingungsdämpfung mit zu verwenden.In one embodiment can already active elements in a drive train, which with the crankshaft 2 is present (eg in a hybrid drive). It may possibly be possible to use these elements for vibration damping with.

Der Aktor 8 kann auch an einer anderen Stelle der Kurbelwelle 2 angebracht sein. Es ist außerdem denkbar, dass die Dämpfungsvorrichtung 4 auch zum Dämpfen von Drehschwingungen bei Wellen anderer Maschinen als Hubkolbenmaschinen einsetzbar ist. Z.B. bei Maschinen, deren Betriebszustände als quasi-stationär angenommen werden können, kann die Dämpfungsvorrichtung 4 nach dem ersten Ausführungsbeispiel benutzt werden. Auch das zweite Ausführungsbeispiel mit zwei Sensoreinrichtungen 5, 5’ kann bei Wellen anderer Maschinen verwendet werden. Dabei entstehen die Drehschwingungen der Welle in der Maschine, und der Aktor dient nicht zum Antrieb der Welle, sondern zur aktiven Dämpfung.The actor 8th can also be at a different location of the crankshaft 2 to be appropriate. It is also conceivable that the damping device 4 can also be used for damping torsional vibrations in shafts other than reciprocating engines. For example, in machines whose operating conditions can be assumed as quasi-stationary, the damping device 4 be used according to the first embodiment. Also the second embodiment with two sensor devices 5 . 5 ' Can be used on shafts of other machines. This creates the torsional vibrations of the shaft in the machine, and the actuator is not used to drive the shaft, but for active damping.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hubkolbenmaschine reciprocating engine
1a1a
Motor engine
22
Kurbelwelle crankshaft
2a2a
Vorderende front end
2b2 B
Kurbelwellenachse crankshaft axis
2c2c
Drehrichtung direction of rotation
2d, 2e2d, 2e
Längsrichtung longitudinal direction
33
Motorsteuergerät Engine control unit
3a, 3b3a, 3b
Motorsteuergeräteverbindung Engine control units connection
44
Dämpfungsvorrichtung damping device
5, 5‘5, 5 '
Sensoreinrichtung sensor device
6, 6‘6, 6 '
Sensorrad sensor wheel
6a6a
Abstand distance
7, 7‘7, 7 '
Aufnehmer pickup
7a, 7‘a7a, 7'a
Aufnehmerleitung Transducer line
88th
Aktor actuator
99
Dämpfungssteuergerät Damping control unit
1010
Steuereinrichtung control device
1111
Speichereinrichtung memory device
1212
Ansteuereinrichtung driving
12a12a
Ansteuerleitung drive line
1313
Summenkurve cumulative curve
13a–d13a-d
Lokales Maximum Local maximum
14, 1514, 15
Hüllkurve envelope
AA
Auslenkung deflection
nn
Motordrehzahl Engine speed
S...S ...
Verfahrensschritt step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1266152 B1 [0004] EP 1266152 B1 [0004]
  • US 6026709 A [0004] US 6026709 A [0004]
  • US 5637041 A [0004] US 5637041 A [0004]
  • DE 102010046849 B4 [0005, 0019, 0070] DE 102010046849 B4 [0005, 0019, 0070]

Claims (30)

Verfahren zum aktiven Dämpfen von Drehschwingungen einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Kurbelwelle (2) einer Hubkolbenmaschine (1), mit folgenden Verfahrensschritten: (S1) Erfassen von Eingangsdaten durch Messen von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1); (S2) Bestimmen von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S3) Aktives Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle (2) durch Ansteuern eines mit der Kurbelwelle (2) in Wirkverbindung stehenden Aktors (8) mit den bestimmten Ansteuerungsdaten.Method for actively damping torsional vibrations of a shaft of a machine, in particular a crankshaft ( 2 ) a reciprocating engine ( 1 ), comprising the following method steps: (S1) acquiring input data by measuring operating states of the reciprocating piston engine ( 1 ); (S2) determining driving data based on the detected input data; and (S3) actively damping the torsional vibrations of the crankshaft ( 2 ) by driving one with the crankshaft ( 2 ) Actuator ( 8th ) with the particular drive data. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen von Ansteuerungsdaten die folgenden Teilschritte aufweist. (S2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2); (S2.2) Bestimmen einer aktuellen Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1); und (S2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Auslesen zugehöriger, vorher gespeicherter Ansteuerungsdaten anhand der bestimmten Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2), Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) und Motorlast.A method according to claim 1, characterized in that the determination of drive data comprises the following substeps. (S2.1) Determining the Current Speed (n) and the Current Angular Position (α) of the Crankshaft ( 2 ); (S2.2) determining a current engine load of the current operating state of the reciprocating engine ( 1 ); and (S2.3) determining the drive data by reading associated, previously stored drive data based on the determined speed (n) of the crankshaft ( 2 ), Angular position (α) of the crankshaft ( 2 ) and engine load. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) anhand von Messdaten einer Sensoreinrichtung (5) erfolgt.A method according to claim 2, characterized in that in the sub-step (S2.1) determining the current speed (n) and the current angular position (α) of the crankshaft ( 2 ) based on measurement data of a sensor device ( 5 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S2.2) das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes (3) der Hubkolbenmaschine (1) durchgeführt wird.A method according to claim 2 or 3, characterized in that in the sub-step (S2.2) determining a current engine load based on data from an engine control unit ( 3 ) of the reciprocating engine ( 1 ) is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S2.3) das Auslesen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten aus einem dreidimensionalen Look-Up-Table erfolgt. Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that in the sub-step (S2.3), the read-out of the previously stored control data from a three-dimensional look-up table. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (S3) beim aktiven Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle (2) eine Energierückgewinnung mittels des Aktors (8) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the method step (S3) during active damping of the torsional vibrations of the crankshaft ( 2 ) an energy recovery by means of the actuator ( 8th ) is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erzeugen der vorher gespeicherten Ansteuerungsdaten folgende Verfahrensschritte umfasst: (S’1) Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1); (S’2) Generieren von Ansteuerungsdaten anhand der erfassten Eingangsdaten; und (S’3) Speichern der so generierten Ansteuerungsdaten in einem Speichermedium.Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that generating the previously stored control data comprises the following method steps: (S'1) detecting input data of operating states of the reciprocating piston engine ( 1 ); (S'2) generating drive data based on the detected input data; and (S'3) storing the thus generated drive data in a storage medium. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Generieren von Ansteuerungsdaten folgende Teilschritte umfasst: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2), sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1); (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.A method according to claim 7, characterized in that the generation of control data comprises the following sub-steps: (S'2.1) determining the current rotational speed (n) and the current angular position (α) of the crankshaft ( 2 ), and determining an engine load of the current operating state of the reciprocating engine ( 1 ); (S'2.2) calculating a wave decomposition with the thus determined measurement data as input data; and (S'2.3) determining the drive data based on the calculated results of the wave decomposition. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1) auf einem Prüfstand erfolgt.Method according to claim 7 or 8, characterized in that the acquisition of input data of operating states of the reciprocating engine ( 1 ) on a test bench. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) erfolgt, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes (3) der Hubkolbenmaschine (1) durchgeführt wird. A method according to claim 9, characterized in that in the sub-step (S'2.1) determining the current rotational speed (n) and the current angular position (α) of the crankshaft ( 2 ) based on measurement data from two sensor devices ( 5 . 5 ' ), wherein the determination of a current engine load based on data of an engine control unit ( 3 ) of the reciprocating engine ( 1 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen von Eingangsdaten von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1) ein Erfassen von Daten aus einem Simulationsverfahren von Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine (1) aufweist.Method according to claim 7, characterized in that the acquisition of input data of operating states of the reciprocating engine ( 1 ) acquisition of data from a simulation method of operating states of the reciprocating engine ( 1 ) having. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Generieren von Ansteuerungsdaten folgende Teilschritte umfasst: (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2), sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1) aus den Daten des Simulationsverfahrens; (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Daten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.A method according to claim 11, characterized in that the generation of control data comprises the following sub-steps: (S'2.1) determining the current rotational speed (n) and the current angular position (α) of the crankshaft ( 2 ), and determining an engine load of the current operating state of the reciprocating engine ( 1 ) from the data of the simulation process; (S'2.2) calculating a wave decomposition with the thus determined data as input data; and (S'2.3) determining the drive data based on the calculated results of the wave decomposition. Verfahren nach Anspruch 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit erfolgt.Method according to claim 8 or 12, characterized in that in the sub-step (S'.2.2) the calculation of the wave decomposition into two running waves takes place in real time. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.3) das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung (2d) der Kurbelwelle (2) auf den Aktor (8) zulaufende Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt wird. A method according to claim 13, characterized in that in the substep (S'2.3) determining the drive data by using the in a longitudinal direction ( 2d ) of the crankshaft ( 2 ) on the actuator ( 8th ) incoming wave of the two running waves of the Wellenendekompositionsberechnung is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichern der generierten Ansteuerungsdaten in dem Speichermedium als ein dreidimensionaler Look-Up-Table erfolgt.Method according to one of claims 7 to 14, characterized in that the storage of the generated drive data in the storage medium is carried out as a three-dimensional look-up table. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen von Ansteuerungsdaten die folgenden Teilschritte aufweist. (S’2.1) Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2), sowie Bestimmen einer Motorlast des aktuellen Betriebszustands der Hubkolbenmaschine (1); (S’2.2) Berechnen einer Wellendekomposition mit den so bestimmten Messdaten als Eingangsdaten; und (S’2.3) Bestimmen der Ansteuerungsdaten anhand der berechneten Ergebnisse der Wellendekomposition.A method according to claim 1, characterized in that the determination of drive data comprises the following substeps. (S'2.1) Determining the Current Speed (n) and the Current Angular Position (α) of the Crankshaft ( 2 ), and determining an engine load of the current operating state of the reciprocating engine ( 1 ); (S'2.2) calculating a wave decomposition with the thus determined measurement data as input data; and (S'2.3) determining the drive data based on the calculated results of the wave decomposition. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.1) das Bestimmen der aktuellen Drehzahl (n) und der aktuellen Winkellage (α) der Kurbelwelle (2) anhand von Messdaten von zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) erfolgt, wobei das Bestimmen einer aktuellen Motorlast anhand von Daten eines Motorsteuergerätes (3) der Hubkolbenmaschine (1) durchgeführt wird.A method according to claim 16, characterized in that in the sub-step (S'2.1) determining the current speed (n) and the current angular position (α) of the crankshaft ( 2 ) based on measurement data from two sensor devices ( 5 . 5 ' ), wherein the determination of a current engine load based on data of an engine control unit ( 3 ) of the reciprocating engine ( 1 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.2) das Berechnen der Wellendekomposition in zwei laufende Wellen in Echtzeit erfolgt.Method according to claim 16 or 17, characterized in that in the sub-step (S'.2.2) the calculation of the wave decomposition into two running waves takes place in real time. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilschritt (S’2.3) das Bestimmen der Ansteuerungsdaten durch Verwenden der in einer Längsrichtung (2d) der Kurbelwelle (2) auf den Aktor (8) zulaufende Welle der zwei laufenden Wellen der Wellendekompositionsberechnung durchgeführt wird.A method according to claim 18, characterized in that in the substep (S'2.3) determining the drive data by using the in a longitudinal direction ( 2d ) of the crankshaft ( 2 ) on the actuator ( 8th ) incoming wave of the two running waves of the Wellenendekompositionsberechnung is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (S3) beim aktiven Dämpfen der Drehschwingungen der Kurbelwelle (2) eine Energierückgewinnung mittels des Aktors (8) durchgeführt wird.Method according to one of claims 16 to 19, characterized in that in the method step (S3) during active damping of the torsional vibrations of the crankshaft ( 2 ) an energy recovery by means of the actuator ( 8th ) is carried out. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere eine Hubkolbenmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2), und einem Motorsteuergerät (3); und b) eine Dämpfungsvorrichtung (4) mit einem Dämpfungssteuergerät (9) zur Steuerung der Dämpfungsvorrichtung (4), einer Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung einer Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2) und einem Aktor (8) zur Dämpfung von Drehschwingungen der Kurbelwelle (2); wobei die Sensoreinrichtung (5) und der Aktor (8) in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle (2) angeordnet sind.Arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 to 15, comprising: a) a machine having a shaft, in particular a reciprocating piston machine ( 1 ) with a crankshaft ( 2 ), and an engine control unit ( 3 ); and b) a damping device ( 4 ) with a damping control device ( 9 ) for controlling the damping device ( 4 ), a sensor device ( 5 ) for detecting a rotational speed (n) of the crankshaft ( 2 ) and an actuator ( 8th ) for damping torsional vibrations of the crankshaft ( 2 ); wherein the sensor device ( 5 ) and the actuator ( 8th ) in operative connection with the crankshaft ( 2 ) are arranged. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) als Inkrementalgeber ausgebildet ist. Arrangement according to claim 21, characterized in that the sensor device ( 5 ) is designed as an incremental encoder. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Auflösung von 360 Inkremente pro Umdrehung der Kurbelwelle (2) aufweist.Arrangement according to claim 22, characterized in that the sensor device ( 5 ) a resolution of 360 increments per revolution of the crankshaft ( 2 ) having. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungssteuergerät (9) der Dämpfungsvorrichtung (4) mindestens eine Speichereinrichtung (11) mit vorher gespeicherten Ansteuerdaten für den Aktor (8) aufweist.Arrangement according to one of claims 21 to 23, characterized in that the damping control device ( 9 ) of the damping device ( 4 ) at least one storage device ( 11 ) with previously stored control data for the actuator ( 8th ) having. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 20, aufweisend: a) eine Maschine mit einer Welle, insbesondere Hubkolbenmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (2), und einem Motorsteuergerät (3); und b) eine Dämpfungsvorrichtung (4) mit einem Dämpfungssteuergerät (9) zur Steuerung der Dämpfungsvorrichtung (4), zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) zur Erfassung einer Drehzahl (n) der Kurbelwelle (2) und einem Aktor (8) zur Dämpfung von Drehschwingungen der Kurbelwelle (2); wobei die zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) und der Aktor (8) in Wirkverbindung mit der Kurbelwelle (2) an dieser angebracht sind, und wobei die zwei Sensoreinrichtungen (5, 5’) untereinander in einem axialen Abstand (6a) zueinander angeordnet sind.Arrangement for carrying out the method according to one of Claims 16 to 20, comprising: a) a machine having a shaft, in particular a reciprocating piston engine ( 1 ) with a crankshaft ( 2 ), and an engine control unit ( 3 ); and b) a damping device ( 4 ) with a damping control device ( 9 ) for controlling the damping device ( 4 ), two sensor devices ( 5 . 5 ' ) for detecting a rotational speed (n) of the crankshaft ( 2 ) and an actuator ( 8th ) for damping torsional vibrations of the crankshaft ( 2 ); wherein the two sensor devices ( 5 . 5 ' ) and the actuator ( 8th ) in operative connection with the crankshaft ( 2 ) are attached thereto, and wherein the two sensor devices ( 5 . 5 ' ) with each other at an axial distance ( 6a ) are arranged to each other. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtungen (5, 5’) als Inkrementalgeber ausgebildet sind.Arrangement according to claim 25, characterized in that the sensor devices ( 5 . 5 ' ) are designed as incremental encoders. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungssteuergerät (9) der Dämpfungsvorrichtung (4) mindestens eine Steuereinrichtung (10) zur Echtzeitberechnung von Wellendekompositionen aufweist.Arrangement according to claim 25 or 26, characterized in that the damping control device ( 9 ) of the damping device ( 4 ) at least one control device ( 10 ) for real-time calculation of Wellenendekompositionen. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (8) als Elektromotor, Torque-Motor oder Piezoaktuator ausgebildet ist. Arrangement according to one of claims 21 to 27, characterized in that the actuator ( 8th ) Is designed as an electric motor, torque motor or piezoelectric actuator. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungssteuergerät (9) der Dämpfungsvorrichtung (4) mindestens eine Ansteuereinrichtung (12) für den Aktor (8) aufweist.Arrangement according to one of claims 21 to 28, characterized in that the damping control device ( 9 ) of the damping device ( 4 ) at least one drive device ( 12 ) for the actuator ( 8th ) having. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (4) eine Einrichtung zur Energierückgewinnung aufweist, die mit dem Aktuator (8) zusammenwirkt.Arrangement according to one of claims 21 to 29, characterized in that the damping device ( 4 ) has a device for energy recovery, which with the actuator ( 8th ) cooperates.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3233601B1 (en) * 2014-12-18 2019-08-28 Hasse & Wrede GmbH Actuator arrangement for applying a torque to a shaft, in particular a crankshaft of a reciprocating piston engine, and a corresponding method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9482307B2 (en) 2014-11-26 2016-11-01 Caterpillar Inc. Multi-cylinder engine crankshaft torsional vibration absorber and balancer and process thereof
CN105889409B (en) * 2016-05-10 2018-12-11 武汉理工大学 The double feedback silicone oil vibration insulating systems of boat diesel engine
CN113849987B (en) * 2021-11-03 2022-06-14 中国民用航空飞行学院 Performance test method and device of piston engine, electronic equipment and medium

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0604979A2 (en) * 1992-12-28 1994-07-06 Nippondenso Co., Ltd. Vibration damping control apparatus for vehicle
DE4423577A1 (en) * 1994-02-28 1995-08-31 Clouth Gummiwerke Ag Active vibration damping for road vehicle e.g. crankshaft
DE19532129A1 (en) * 1995-08-31 1997-03-06 Clouth Gummiwerke Ag System for actively reducing rotational irregularities of a shaft, in particular the drive shaft of an internal combustion engine, and method therefor
US5637041A (en) 1994-03-12 1997-06-10 Firma Carl Freudenberg Coupling with connected resilient element and bearing
DE19721298A1 (en) * 1997-05-21 1998-11-26 Mannesmann Sachs Ag Hybrid drive system for car
US6026709A (en) 1997-02-28 2000-02-22 Palsis Schwingungstechnik Gmbh & Co. Device for damping oscillations of a crankshaft
DE19911096A1 (en) * 1999-03-12 2000-09-21 Gruendl & Hoffmann Device for damping irregularities in the drive train of an internal combustion engine driven motor vehicle
EP1266152B1 (en) 2000-03-21 2004-11-03 Carl Freudenberg KG Vibration-decoupled pulley having an integrated visco damper
DE102010046849B4 (en) 2010-09-29 2012-05-03 Tutech Innovation Gmbh Sensor-based control of vibrations in slender continuums, especially torsional vibrations in deep-wells

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5553514A (en) * 1994-06-06 1996-09-10 Stahl International, Inc. Active torsional vibration damper
JP2002515962A (en) * 1995-08-31 2002-05-28 イーエスアーデー・エレクトロニク・ジステームス・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニ・カーゲー Mechanism for positively reducing radial vibrations of a rotating shaft and a method suitable therefor

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0604979A2 (en) * 1992-12-28 1994-07-06 Nippondenso Co., Ltd. Vibration damping control apparatus for vehicle
DE4423577A1 (en) * 1994-02-28 1995-08-31 Clouth Gummiwerke Ag Active vibration damping for road vehicle e.g. crankshaft
US5637041A (en) 1994-03-12 1997-06-10 Firma Carl Freudenberg Coupling with connected resilient element and bearing
DE19532129A1 (en) * 1995-08-31 1997-03-06 Clouth Gummiwerke Ag System for actively reducing rotational irregularities of a shaft, in particular the drive shaft of an internal combustion engine, and method therefor
US6026709A (en) 1997-02-28 2000-02-22 Palsis Schwingungstechnik Gmbh & Co. Device for damping oscillations of a crankshaft
DE19721298A1 (en) * 1997-05-21 1998-11-26 Mannesmann Sachs Ag Hybrid drive system for car
DE19911096A1 (en) * 1999-03-12 2000-09-21 Gruendl & Hoffmann Device for damping irregularities in the drive train of an internal combustion engine driven motor vehicle
EP1266152B1 (en) 2000-03-21 2004-11-03 Carl Freudenberg KG Vibration-decoupled pulley having an integrated visco damper
DE102010046849B4 (en) 2010-09-29 2012-05-03 Tutech Innovation Gmbh Sensor-based control of vibrations in slender continuums, especially torsional vibrations in deep-wells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3233601B1 (en) * 2014-12-18 2019-08-28 Hasse & Wrede GmbH Actuator arrangement for applying a torque to a shaft, in particular a crankshaft of a reciprocating piston engine, and a corresponding method

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