DE102018104665B4 - Method for operating an internal combustion engine, control device and internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer weiteren Komponente, wobei die Brennkraftmaschine aufweist:- ein Maschinenbauteil, das Laufzeit begrenzend für den Betrieb der Brennkraftmaschine sein kann,- eine Anzahl von Betriebsmedien, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden, nämlich zum Betrieb des Motors und. der weiteren Komponente zugeführt, abgeführt oder in diesen gehalten werden,- eine Einrichtung, die ausgebildet ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens zu überwachen, wobei in dem Verfahren:- Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden, sowie- für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein, die Laufzeit begrenzendes, Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird, nämlich ein Zeitintervall bis zu einer nächsten Wartung der Brennkraftmaschine,- Betriebsdaten des Maschinenbauteils bestimmt werden, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einem tatsächlichen, Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und- die wenigstens eine Medientemperatur als transiente Betriebsdaten gemessen wird,- der Wirkzusammenhang mittels einer Rechen- oder Datenvorschrift dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass- mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert wird, nämlich eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und- mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird,- auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.Method for operating an internal combustion engine with a motor and a further component, the internal combustion engine having: - a machine component that can limit the running time for the operation of the internal combustion engine, - a number of operating media that are used to operate the internal combustion engine, namely for operation of the engine and. are supplied to, removed from or kept in the further component, - a device which is designed to at least monitor the operation of the internal combustion engine, wherein in the method: - operating data of the internal combustion engine and the operating media are determined, and - for the operation of the internal combustion engine a time interval of the machine component that limits the running time is specified, namely a time interval until the next maintenance of the internal combustion engine, - operating data of the machine component are determined by determining those operating data that are in an effective connection with an actual load profile of the machine component, wherein these operating data include at least one media temperature of one of the operating media, and - the at least one media temperature is measured as transient operating data, - the causal relationship is represented by means of a calculation or data specification such that a machine component temperature tr ansient is determined from the transient medium temperature, the transient machine component temperature being determined at at least a first and/or a second component location and a temporal and/or local temperature change for the component being specified therefrom, characterized in that- by means of the transient machine component -Temperature at least one temperature change amplitude of the machine component temperature is specified and classified as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component, namely a number of load classes for the operation of the machine component is determined, and- by means of a number of load classes and/or load class changes Operating pattern of the machine component is specified - based on the operating pattern, the time interval limiting the running time of the machine component for the operation of the internal combustion engine is specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer weiteren Komponente wie etwa einem Turbolader, Wärmetauscher oder dergleichen. Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinrichtung und eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for operating an internal combustion engine with a motor and another component such as a turbocharger, heat exchanger or the like. The invention also relates to a control device and an internal combustion engine.

Die Brennkraftmaschine weist auf:

  • - ein Maschinenbauteil, das Laufzeit begrenzend für den Betrieb der Brennkraftmaschine sein kann, wie etwa eine Motorkomponente oder eine Abgasturbolader-Komponente oder dergleichen oder ein insbesondere bewegliches Bauteil derselben,
  • - eine Anzahl von Betriebsmedien, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden, nämlich zum Betrieb des Motors und der weiteren Komponente wie etwa dem Turbolader zugeführt, abgeführt oder in diesen gehalten werden, insbesondere ein Abgas, eine Ladeluft, ein Kraftstoff, einen Schmierstoff, ein Kühlmittel oder dergleichen,
  • - eine Einrichtung, die ausgebildet ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens zu überwachen, insbesondere zu steuern und/oder zu regeln.
The internal combustion engine has:
  • - a machine component that can limit the running time for the operation of the internal combustion engine, such as an engine component or an exhaust gas turbocharger component or the like or a particularly moving component thereof,
  • - a number of operating media that are used to operate the internal combustion engine, namely to operate the engine and other components such as the turbocharger, are supplied, discharged or kept in them, in particular an exhaust gas, charge air, a fuel, a lubricant coolant or the like,
  • - A device that is designed to at least monitor the operation of the internal combustion engine, in particular to control and/or regulate it.

In dem Verfahren ist unter anderem vorgesehen, dass:

  • - Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden, sowie
  • - für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird, nämlich ein Zeitintervall bis zu einer nächsten Wartung der Brennkraftmaschine wie etwa ein präventives Tausch- oder Überholungsintervall für das Maschinenbauteil.
The procedure provides, inter alia, that:
  • - Operating data of the internal combustion engine and the operating media are determined, as well as
  • - For the operation of the internal combustion engine, a time interval limiting the running time of the machine component is specified, namely a time interval until the next maintenance of the internal combustion engine, such as a preventive replacement or overhaul interval for the machine component.

Es ist seit längerem bekannt, das Betreiben von Brennkraftmaschinen und weiteren Antriebskomponenten eines Fahrzeugs möglichst betriebsfest auszulegen - das heißt Maschinenbauteile der Brennkraftmaschine bzw. der Komponenten der Brennkraftmaschine derart auszulegen, dass diese mit vorgegebener Wahrscheinlichkeit eine bestimmte endliche Lebensdauer ohne unnötigen Aufwand an Werkstoff erreichen können. Wenigstens aber sollte für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall eines oder mehrerer Maschinenbauteile angegeben werden, welche laufzeitbegrenzend für den Betrieb der Brennkraftmaschine sein können.It has been known for a long time to design the operation of internal combustion engines and other drive components of a vehicle as operationally as possible - that is, to design machine parts of the internal combustion engine or the components of the internal combustion engine in such a way that they can achieve a certain finite service life with a given probability without unnecessary expenditure on material. At least, however, a time interval that limits the running time of one or more machine components should be specified for the operation of the internal combustion engine, which can limit the running time for the operation of the internal combustion engine.

So ist hinsichtlich einer betriebsfesten Auslegung von Antriebstechnik ein Artikel von Vahlensieck aus dem April 1999 bekannt (54. Jahrgang Landtechnik 4/99). Im Rahmen dieses Artikels wie auch in anderen Erörterungen ist die „Rainflow“-Zählung erläutert, welche es mit verfügbarer Rechenleistung ermöglicht, Lastverläufe an einem Maschinenbauteil zur Erstellung eines Lastkollektivs zu klassieren und daraus eine Maschinenbauteile-Schädigung zu errechnen, welche pro Lastklasse --letztendlich aus dem Quotienten „zu ertragende Lastspielzahl“ (aus dem Lastkollektiv) geteilt durch „ertragbare Lastspielzahl“ (aus einer Grenz-Kennlinie; sogenannte Wöhlerlinie) - eine Schädigungszahl angibt bzw. im Kehrwert ein Maß für einen Reserve-Abstand zur Grenz-Kennlinie. Durch aufsummieren der Teileschädigung kann ein Schädigungs-Maß für eine betriebsfeste Auslegung bzw. aus einem Abstand zur Grenz-Kennlinie ein laufzeitbegrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben werden.An article by Vahlensieck from April 1999 (54th volume Landtechnik 4/99) is known with regard to an operationally reliable design of drive technology. As part of this article, as well as in other discussions, the "rainflow" count is explained, which, with available computing power, makes it possible to classify load profiles on a machine component to create a load collective and to calculate machine component damage from this, which per load class - ultimately from the quotient "number of load cycles to be endured" (from the load spectrum) divided by "number of load cycles to be endured" (from a limit characteristic; so-called Wöhler curve) - indicates a damage number or, in the reciprocal value, a measure for a reserve distance to the limit characteristic. By summing up the damage to parts, a degree of damage can be specified for an operationally stable design or, from a distance to the limit characteristic curve, a time interval that limits the running time of the machine component can be specified.

Aus dem Artikel von Köhler et al „Zählverfahren und Lastannahme in der Betriebsfestigkeit“ erschienen in Heidelberg bei Springer, 2012. - ISBN 978-3-642-13163-9 sind die wichtigsten Zählverfahren beschrieben und bewertet, die im Fachgebiet der Betriebsfestigkeit verwendet werden; solche Zählverfahren zur Klassierung von Beanspruchungszeitfunktionen sind in Normen und technischen Regelwerken festgeschrieben. Auf Seite 112 ff im Kapitel 9.1 ist die Palmgren-Miner-Regel beschrieben für ein entsprechendes Zählverfahren zur Lebensdauerabschätzung, wobei die Gesamtschädigung erreicht ist, wenn durch Addition oder Akkumulation der Schädigungen der Grenzwert erreicht wird, für den Versagen angenommen wird. Hierfür ist ein Schadenskriterium festzulegen, zum Beispiel makroskopischer Anriss oder Bruch.From the article by Köhler et al "Counting methods and load assumption in the operational stability" published in Heidelberg by Springer, 2012. - ISBN 978-3-642-13163-9 the most important counting methods used in the field of operational stability are described and evaluated; Such counting methods for classifying stress-time functions are specified in standards and technical regulations. On page 112 ff in Chapter 9.1, the Palmgren-Miner rule is described for a corresponding counting method for estimating the service life, with the total damage being reached when the limit value for which failure is assumed is reached through addition or accumulation of the damage. A damage criterion must be defined for this, for example macroscopic cracking or fracture.

Es ist aus DE 10 2005 048 532 A1 bekannt, für die Überwachung einer mechanischen Komponente eines Fahrzeugs bzw. Motors oder einer sonstigen Komponente, Betriebsdaten zu erfassen und anhand der Betriebsdaten eine Kenngröße für den Zustand der Komponente zu ermitteln, so dass eine drohende Störung der Komponente identifiziert werden kann und das Fahrzeug so gesteuert werden kann, dass eine momentane Belastung der Komponente verringert wird.it's over DE 10 2005 048 532 A1 Known for monitoring a mechanical component of a vehicle or engine or other component, operating data to capture and based on the operating data to determine a parameter for the condition of the component, so that an impending failure of the component can be identified and the vehicle controlled can be that an instantaneous load on the component is reduced.

Aus DE 19959526A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei Betriebskenngrößen erfasst werden, um ein prädiktives Erkennen von Fehlern des Fahrzeugs zu ermöglichen. Dazu wird ein Betriebskenngrößenmuster erstellt, das in geeigneter Form beschrieben wird, so dass aktuell erfasste Betriebskenngrößen mit dem Betriebskenngrößenmuster verglichen werden können.Out of DE19959526A1 a method for detecting faults in a motor vehicle is known, with operating parameters being recorded in order to enable faults in the vehicle to be detected predictively. For this purpose, a pattern of operating parameters is created, which is described in a suitable form so that currently recorded operating parameters can be compared with the pattern of operating parameters.

Solche Ansätze sind vergleichsweise allgemein gehalten. Es zeigt sich jedoch, dass letztlich die Datenerfassung und die ursächlichen Grundlagen für die verlässliche Angabe eines die Laufzeit begrenzenden Zeitintervalls des Maschinenbauteils problematisch sind.Such approaches are kept comparatively general. It turns out, however, that ultimately the data acquisition and the causal basis for the reliable specification of a time interval limiting the runtime of the machine component are problematic.

Zur Auflösung dieser Problematik ist es grundsätzlich bekannt, dass der transiente Betrieb eines Verbrennungsmotors bei einer Brennkraftmaschine zu wiederholten Erhitzungen und Abkühlungen des Motors oder anderer Komponenten führt und jedenfalls diese Belastungsart als wesentlich für die Materialermüdung der Komponenten einer Brennkraftmaschine angesehen werden kann.To solve this problem, it is generally known that the transient operation of an internal combustion engine in an internal combustion engine leads to repeated heating and cooling of the engine or other components and in any case this type of load can be regarded as essential for the material fatigue of the components of an internal combustion engine.

In WO 2015/052 274 A1 ist ein Verfahren zur Abschätzung der Schädigung zumindest eines technischen Bauteils einer Brennkraftmaschine angegeben; um den sensorischen Aufwand für die Schädigungsüberwachung und Restlebensdauervorhersage auf ein Mindestmaß zu verringern wird ein virtueller Spannungssensor vorgeschlagen. Der virtuelle Spannungssensor erlaubt die Vorhersage des visko-plastischen Spannungs-/Dehnungsverhaltens auf der Basis eines Temperaturergebnisses des virtuellen Temperatursensors, als Vorarbeit für eine Schadensvorhersage. Das Verfahren wird mit folgenden Schritten angegeben: Bereitstellen zumindest eines virtuellen Temperatursensors für das Bauteil; Bereitstellen zumindest eines virtuellen Spannungssensors für das Bauteil; Ermitteln einer transienten Temperatur des Bauteiles der Brennkraftmaschine mittels des virtuellen Temperatursensors auf der Basis zumindest eines Motor- oder Betriebs- oder Streckenparameters aus der Gruppe Motordrehmoment, Motordrehzahl, Motorleistung, Kühlmittelmassestrom, Kühlmitteltemperatur, Umgebungstemperatur und Streckenprofil, wobei vorzugsweise zumindest ein Parameter in einer elektronischen Steuereinheit abgelegt ist; Ermitteln der Spannungen des Bauteils der Brennkraftmaschine mittels des virtuellen Spannungssensors auf der Basis eines vorgegebenen Gesamtdehnungstensor und der mittels des virtuellen Temperatursensors ermittelten Temperatur des Bauteils; Ermitteln der plastischen Dehnungen des Bauteiles auf der Basis des Werkstoffmodells; Aufsummieren der visko-plastischen Dehnung des Bauteils. Ermitteln der Schädigung des Bauteils auf Grund der kumulierten plastischen Dehnungen. Der virtuelle Temperatursensor kann auf der Basis eines mathematischen Modells für ein Bauteil erzeugt für den stationären und transienten Fall kalibriert werden. Ein Algorithmus zur Schädigungsermittlung zumindest eines technischen Bauteils kann in die elektronische Steuereinheit (ECU) der Brennkraftmaschine implementiert werden.In WO 2015/052 274 A1 a method for estimating the damage to at least one technical component of an internal combustion engine is specified; A virtual stress sensor is proposed to reduce the sensory effort for damage monitoring and remaining service life prediction to a minimum. The virtual stress sensor allows the prediction of the visco-plastic stress/strain behavior on the basis of a temperature result from the virtual temperature sensor, as preliminary work for a damage prediction. The method is specified with the following steps: providing at least one virtual temperature sensor for the component; providing at least one virtual stress sensor for the component; Determining a transient temperature of the component of the internal combustion engine using the virtual temperature sensor on the basis of at least one engine or operating or route parameter from the group of engine torque, engine speed, engine power, coolant mass flow, coolant temperature, ambient temperature and route profile, with at least one parameter preferably being in an electronic control unit is filed; determining the stresses of the component of the internal combustion engine by means of the virtual stress sensor on the basis of a predefined total strain tensor and the temperature of the component determined by means of the virtual temperature sensor; Determination of the plastic strains of the component on the basis of the material model; Summation of the visco-plastic strain of the component. Determination of the damage to the component based on the accumulated plastic strains. The virtual temperature sensor can be generated on the basis of a mathematical model for a component and calibrated for the stationary and transient case. An algorithm for determining damage to at least one technical component can be implemented in the electronic control unit (ECU) of the internal combustion engine.

Wünschenswert ist es, jedenfalls diese thermische Ermüdung der Komponenten einer Brennkraftmaschine in verbesserter Weise zu nutzen, um ein die Laufzeit begrenzenden Zeitintervall für ein Maschinenbauteil einer der Komponenten anzugeben.In any case, it is desirable to use this thermal fatigue of the components of an internal combustion engine in an improved manner in order to specify a time interval that limits the running time for a machine part of one of the components.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist ein Verfahren, eine Steuereinrichtung und eine Brennkraftmaschine anzugeben, welche es ermöglicht für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall eines Maschinenbauteils derselben in verlässlicher und dennoch effizienter Weise anzugeben.This is where the invention comes in, the object of which is to specify a method, a control device and an internal combustion engine which makes it possible to specify a time interval for the operation of the internal combustion engine that limits the running time of a machine component in a reliable yet efficient manner.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.This object is achieved by a method according to claim 1.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren der eingangs genannten Art; wobei vorgesehen ist, dass

  • - Betriebsdaten des Maschinenbauteils bestimmt werden, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einem, insbesondere tatsächlichen, Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und
  • - die wenigstens eine Medientemperatur als transiente, insbesondere zyklische, Betriebsdaten gemessen wird,
  • - der Wirkzusammenhang mittels einer Vorschrift, nämlich einer Rechen- oder Datenvorschrift, dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert wird, insbesondere eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und
  • - mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird,
  • - auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.
The invention is based on a method of the type mentioned; it being provided that
  • - Operating data of the machine component are determined by determining those operating data that are in an effective connection with an, in particular actual, load profile of the machine component, these operating data comprising at least one media temperature of one of the operating media, and
  • - the at least one medium temperature is measured as transient, in particular cyclic, operating data,
  • - the functional relationship is represented by means of a rule, namely a calculation or data rule, such that a machine component temperature is transiently determined from the transient media temperature, with the transient machine component temperature being determined at at least a first and/or a second component location and from this a temporal and/or local temperature change for the component is indicated. According to the invention, at least one temperature change amplitude of the machine component temperature is specified by means of the transient machine component temperature and classified as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component, in particular a number of load classes for the operation of the machine component are determined, and
  • - an operating model of the machine component is specified by means of a number of load classes and/or load class changes,
  • - Based on the operating pattern, the time interval limiting the running time of the machine component for the operation of the internal combustion engine is specified.

Die Erfindung geht zunächst von der Überlegung aus, dass zur Ermittlung einer Belastbarkeit einer Komponente der Brennkraftmaschine bzw. eines Maschinenbauteils der Brennkraftmaschine oder einer der Komponenten ein Abnutzungsgrad derselben ermittelt werden kann, der auf die thermische Ermüdung derselben zurückgeht.The invention is initially based on the consideration that, in order to determine a load capacity of a component of the internal combustion engine or a machine part of the internal combustion engine or one of the components, a degree of wear of the same can be determined, which goes back to the thermal fatigue of the same.

Ursächlich dafür wurde im Rahmen dieser Überlegung erkannt, dass insbesondere transient, insbesondere zyklisch, auftretende schädigende Temperaturänderungen des Maschinenbauteils erfasst werden sollten. Auch wurde ausgehend von dieser Überlegung erkannt, dass schädigende Temperaturänderungen nicht nur zeitliche Temperaturänderungen an einem Ort des Maschinenbauteils betreffen, sondern auch vor allem variierende überörtliche Erwärmungen des Bauteils über eine gewisse örtliche Erstreckung des Bauteils hinweg; also insofern örtliche Temperaturgradienten am Maschinenbauteil.The reason for this was recognized within the framework of this consideration that in particular transient, in particular cyclically occurring, damaging temperature changes of the machine component should be recorded. Based on this consideration, it was also recognized that damaging temperature changes not only relate to temperature changes over time at one location on the machine component, but also, above all, to varying local heating of the component over a certain local extent of the component; so in this respect local temperature gradients on the machine component.

Es ist somit vorgesehen, dass Betriebsdaten des Maschinenbauteils bestimmt werden, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit
einem, insbesondere tatsächlichen, Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und die wenigstens eine Medientemperatur als transiente, insbesondere zyklische, Betriebsdaten gemessen wird.
It is therefore provided that the operating data of the machine component are determined by determining those operating data that are in an effective connection with
a, in particular actual, load profile of the machine component, these operating data comprising at least one media temperature of one of the operating media, and the at least one media temperature being measured as transient, in particular cyclic, operating data.

Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass eine solche Information natürlich grundsätzlich durch applizieren geeigneter Sensoren an dem Maschinenbauteil bzw. Komponenten der Brennkraftmaschine zu erlangen wäre. Die Erfindung hat jedoch erkannt, dass dies zur Verteuerung der Brennkraftmaschine führen würde und zudem wohl auch zur Senkung einer Zuverlässigkeit, da diese letztendlich durch einen Sensorausfall oder dergleichen leiden würde. Von einem solchen Ansatz wird vorliegend allenfalls hilfsweise ausgegangen, um die Wettbewerbsfähigkeit, d. h. insbesondere Entstehungs- und Unterhaltskosten der Brennkraftmaschine nicht zu gefährden.The invention is also based on the consideration that such information could of course basically be obtained by applying suitable sensors to the machine component or components of the internal combustion engine. However, the invention has recognized that this would make the internal combustion engine more expensive and also reduce reliability, since it would ultimately suffer as a result of a sensor failure or the like. Such an approach is at best used as an auxiliary measure in order to improve competitiveness, i. H. in particular, not to endanger the production and maintenance costs of the internal combustion engine.

Es ist somit vorgesehen, dass der Wirkzusammenhang mittels einer Vorschrift, nämlich einer Rechen- oder Datenvorschrift, dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird.Provision is therefore made for the functional relationship to be represented by means of a rule, namely a calculation or data rule, in such a way that a transient machine component temperature is determined from the transient media temperature, with the transient machine component temperature being at least a first and/or a second component location is determined and a temporal and / or local temperature change for the component is specified.

Die Erfindung hat also erkannt, dass die Bestimmung von Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien der Selben vorteilhaft ist, um für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils anzugeben. Insbesondere hat die Erfindung erkannt, dass die Ermittlung der Betriebszeiten der Brennkraftmaschine und auch der Betriebsmedien grundsätzlich vorgenommen wird. Ausgehend von dieser Erkenntnis schlägt die Erfindung also vor diejenigen Betriebsdaten zu ermitteln, die in einem Wirkzusammenhang mit einem tatsächlichen Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen. Gemäß dem Konzept der Erfindung stellt dieser Ansatz einen sogenannten „virtuellen Sensor“ dar, mittels dem der eigentlich interessierende temperaturbedingte tatsächliche Lastverlauf des Maschinenbauteils zu ermitteln ist.The invention has therefore recognized that the determination of operating data of the internal combustion engine and the operating media of the same is advantageous in order to specify a time interval of the machine component that limits the running time for the operation of the internal combustion engine. In particular, the invention has recognized that the operating times of the internal combustion engine and also the operating media are determined in principle. Proceeding from this finding, the invention therefore proposes determining those operating data that are in an effective connection with an actual load profile of the machine component, with these operating data comprising at least one media temperature of one of the operating media. According to the concept of the invention, this approach represents a so-called “virtual sensor” by means of which the temperature-related actual load profile of the machine component that is actually of interest can be determined.

Die Erfindung geht erfindungsgemäß davon aus, dass die Betriebsdaten somit wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen sollten und die wenigstens eine Medientemperatur als transiente, insbesondere zyklische, Betriebsdaten gemessen werden. Weiter schlägt die Erfindung vor, dass der Wirkzusammenhang mittels eines Algorithmus dargestellt wird, derart, dass eine Maschinenbauteiltemperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur. Konkret wird der oben genannte „virtuelle Sensor“ durch ein Rechenmodul realisiert, mit dessen Hilfe von der transienten Temperaturänderung der Medientemperatur auf eine transiente Maschinenbauteiltemperatur --und zwar zeitlich und/oder örtlich aufgelöst-- geschlossen wird.According to the invention, the invention assumes that the operating data should therefore include at least one media temperature of one of the operating media and the at least one media temperature is measured as transient, in particular cyclic, operating data. The invention further proposes that the functional relationship be represented by means of an algorithm in such a way that a machine component temperature is transiently determined from the transient media temperature. In concrete terms, the “virtual sensor” mentioned above is implemented by a computing module, with the help of which a transient temperature change in the media temperature is deduced from the transient temperature change in the medium temperature --resolved in terms of time and/or location.

Mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur kann so wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben werden und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert werden, wobei insbesondere eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel kann ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben werden, und auf Grundlage des Betriebsmusters kann das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben werden.By means of the transient machine component temperature, at least one temperature change amplitude of the machine component temperature can be specified and classified as the basis of an operating pattern that characterizes the operation of the machine component, with a number of load classes for the operation of the machine component being determined in particular, and by means of a number of load classes and/or load class changes, an operating pattern of the machine component can be specified, and based on the operating pattern the time interval of the machine component that limits the running time for the operation of the internal combustion engine can be specified.

Die Erfindung führt auch auf eine Steuereinrichtung nach Anspruch 14 und eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 16 mit der Steuereinrichtung, wobei das erfindungsgemäße Verfahren von der Einrichtung umgesetzt werden kann.The invention also leads to a control device according to claim 14 and an internal combustion engine according to claim 16 with the control device, it being possible for the method according to the invention to be implemented by the device.

Die Erfindung betrifft somit eine Steuereinrichtung nach Anspruch 14; nämlich insbesondere eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens nach dem Konzept der Erfindung, umfassend

  • - eine Überwachungseinrichtung, die ausgebildet ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens zu überwachen,
  • - eine Erfassungseinrichtung mittels der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden, wobei
  • - eine Bestimmungseinrichtung mittels der für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird, nämlich ein Zeitintervall bis zu einer nächsten Wartung der Brennkraftmaschine, wie etwa ein präventives Tausch- oder Überholungsintervall für das Maschinenbauteil, wobei
die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass:
  • - Betriebsdaten des Maschinenbauteils zu bestimmen, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einemtatsächlichen Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und
  • - die wenigstens eine Medientemperatur als transiente, insbesondere zyklische, Betriebsdaten gemessen wird,
  • - der Wirkzusammenhang mittels einer Rechen- oder Datenvorschrift dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert wird, nämlich eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und
  • - mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird,
  • - auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.
The invention thus relates to a control device according to claim 14; namely, in particular, comprising a control device for an internal combustion engine, in particular for carrying out a method according to the concept of the invention
  • - a monitoring device which is designed to at least monitor the operation of the internal combustion engine,
  • - A detection device by means of the operating data of the internal combustion engine and the operating media are determined, wherein
  • - a determination device by means of which a time interval of the machine component that limits the running time for the operation of the internal combustion engine is specified, namely a time interval until the next maintenance of the internal combustion engine, such as a preventive replacement or overhaul interval for the machine component, wherein
the control device is designed in such a way that:
  • - to determine operating data of the machine component by determining those operating data which are in an effective connection with an actual load profile of the machine component, these operating data comprising at least one media temperature of one of the operating media, and
  • - the at least one medium temperature is measured as transient, in particular cyclic, operating data,
  • - the causal relationship is represented by means of a calculation or data specification such that a machine component temperature is transiently determined from the transient medium temperature, the transient machine component temperature being determined at at least a first and/or a second component location and a temporal and/or or local temperature change for the component is specified. According to the invention, at least one temperature change amplitude of the machine component temperature is specified by means of the transient machine component temperature and classified as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component, namely a number of load classes for the operation of the machine component are determined, and
  • - an operating model of the machine component is specified by means of a number of load classes and/or load class changes,
  • - Based on the operating pattern, the time interval limiting the running time of the machine component for the operation of the internal combustion engine is specified.

Weiterhin betrifft die Erfindung somit eine Brennkraftmaschine des Anspruchs 16; nämlich insbesondere eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung nach dem Konzept der Erfindung und mit einem Motor und einer weiteren Komponente wie etwa einem Turbolader, Wärmetauscher oder dergleichen, wobei

  • - die Brennkraftmaschine ausgebildet ist für den Betrieb mit einer Anzahl von Betriebsmedien, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden, wie etwa dem Motor und ggfs. weiteren Komponenten wie etwa dem Turbolader zugeführt, abgeführt oder in diesen gehalten werden, insbesondere ein Abgas, eine Ladeluft, ein Kraftstoff,, eine Schmierstoff, ein Kühlmittel oder dergleichen, und aufweist:
  • - ein Maschinenbauteil, das Laufzeit begrenzend für den Betrieb der Brennkraftmaschine sein kann, wie etwa eine Motorkomponente oder eine Abgasturbolader-Komponente oder dergleichen oder ein insbesondere bewegliches Bauteil derselben,
  • - eine Überwachungseinrichtung, die ausgebildet ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens zu überwachen,
  • - eine Erfassungseinrichtung mittels der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden, wobei
  • - eine Bestimmungseinrichtung mittels der für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird, nämlich ein Zeitintervall bis zu einer nächsten Wartung der Brennkraftmaschine wie etwa ein präventives Tausch- oder Überholungsintervall für das Maschinenbauteil, wobei
die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass:
  • - Betriebsdaten des Maschinenbauteils zu bestimmen, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einem tatsächlichen Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und
  • - die wenigstens eine Medientemperatur als transiente, insbesondere zyklische, Betriebsdaten gemessen wird,
  • - der Wirkzusammenhang mittels einer Vorschrift, insbesondere Algorithmus oder dergleichen Rechen- oder Datenvorschrift, dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird.
Furthermore, the invention thus relates to an internal combustion engine of claim 16; namely in particular an internal combustion engine with a control device according to the concept of the invention and with a motor and a further component such as a turbocharger, heat exchanger or the like, wherein
  • - The internal combustion engine is designed for operation with a number of operating media that are used to operate the internal combustion engine, such as the engine and possibly other components such as the turbocharger, are discharged or held in them, in particular an exhaust gas, a charge air , a fuel, a lubricant, a coolant or the like, and comprises:
  • - a machine component that can limit the running time for the operation of the internal combustion engine, such as an engine component or an exhaust gas turbocharger component or the like or a particularly moving component thereof,
  • - a monitoring device which is designed to at least monitor the operation of the internal combustion engine,
  • - A detection device by means of the operating data of the internal combustion engine and the operating media are determined, wherein
  • - A determination device by means of which a time interval of the machine component that limits the running time for the operation of the internal combustion engine is specified, namely a time interval until the next maintenance of the internal combustion engine, such as a preventive exchange or overhaul interval for the machine component, wherein
the control device is designed in such a way that:
  • - To determine operating data of the machine component by determining those operating data that are in an effective connection with an actual load profile of the machine component, these operating data comprising at least one media temperature of one of the operating media, and
  • - the at least one medium temperature is measured as transient, in particular cyclic, operating data,
  • - The functional relationship is represented by a rule, in particular an algorithm or similar calculation or data rule, such that a machine component temperature is transiently determined from the transient Media temperature, the transient machine component temperature being determined at at least a first and/or a second component location and a temporal and/or local temperature change for the component being specified therefrom.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert wird, nämlich eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und

  • - mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird,
  • - auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.
According to the invention, at least one temperature change amplitude of the machine component temperature is specified by means of the transient machine component temperature and classified as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component, namely a number of load classes for the operation of the machine component are determined, and
  • - an operating model of the machine component is specified by means of a number of load classes and/or load class changes,
  • - Based on the operating pattern, the time interval limiting the running time of the machine component for the operation of the internal combustion engine is specified.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims and specify advantageous possibilities in detail for realizing the concept explained above within the scope of the task and with regard to further advantages.

Vorteilhaft wird die transiente Medientemperatur auf eine Beharrungszeit bei einem Temperaturniveau untersucht. Vorzugsweise kann aus derjenigen Zeit, in welcher die Medientemperatur vergleichsweise konstant ist bzw. einen flachen Verlauf mit geringer Steigung bzw. Änderungsrate aufweist eine Beharrungszeit festgelegt werden. Insbesondere wird bereits aus einem Vorhandensein eines Temperaturniveaus, vorzugsweise mit einer bestimmten Beharrungszeit, auf einen Lastwechsel für das Maschinenbauteil und einer dem folgenden Temperaturänderung der Maschinenbauteil-Temperatur geschlossen. Relevante Beharrungszeiten können durchaus unterschiedlich und individuell für das Betriebsmedium festgestellt werden. Zur Untersuchung und Feststellung können idealisierte Modelle verwendet werden. Mit dieser Maßgabe lassen sich relevante Lastwechsel einleitende Änderungen der Medientemperatur qualitativ und quantitativ erfassen.The transient media temperature is advantageously examined for a persistence time at a temperature level. A dwell time can preferably be determined from the time in which the medium temperature is comparatively constant or has a flat profile with a low gradient or rate of change. In particular, a load change for the machine component and a subsequent temperature change in the temperature of the machine component are already inferred from the presence of a temperature level, preferably with a specific dwell time. Relevant dwell times can be determined differently and individually for the operating medium. Idealized models can be used for investigation and determination. With this stipulation, relevant load change initiating changes in the medium temperature can be recorded qualitatively and quantitatively.

Vorteilhaft wird die Maschinenbauteil-Temperatur als zeitabhängiger Verlauf für das Maschinenbauteil mittels Prinzipien der Wärme- und Stoffübertragungslehre bestimmt. Dies kann insbesondere an einem einzigen Ort und/oder an einer Anzahl von Orten des Maschinenbauteils vorgenommen werden. Insbesondere kann der zeitabhängige Verlauf für das Maschinenbauteil als eine zeitabhängige Exponentialfunktion bestimmt werden. Vorzugsweise kann die zeitabhängige Exponentialfunktion Parameter für eine Anfangstemperatur, einen maximalen Temperaturanstieg und eine Steigung des Temperaturverlaufs am Maschinenbauteil aufweisen. Vorteilhaft wird mit dieser Funktionalität und Maßnahmen zur Bestimmung der Maschinenbauteil-Temperatur als zeitabhängiger Verlauf für das Maschinenbauteil der sogenannte „virtuelle Sensor“ umgesetzt, mittels dem der eigentlich interessierende temperaturbedingte tatsächliche Lastverlauf des Maschinenbauteils zu ermitteln ist.Advantageously, the machine component temperature is determined as a time-dependent curve for the machine component using principles of heat and mass transfer theory. This can be done in particular at a single location and/or at a number of locations on the machine component. In particular, the time-dependent curve for the machine component can be determined as a time-dependent exponential function. The time-dependent exponential function can preferably have parameters for an initial temperature, a maximum temperature increase and an increase in the temperature profile on the machine component. With this functionality and measures for determining the machine component temperature as a time-dependent curve for the machine component, the so-called “virtual sensor” is advantageously implemented, by means of which the temperature-related actual load curve of the machine component that is actually of interest can be determined.

Vorteilhaft werden Parameter des zeitabhängigen Verlaufs der Maschinenbauteil-Temperatur empirisch und/oder modellbasiert festgelegt. Beide Varianten haben ihre Vorteile; die empirische Festlegung ist in den meisten Fällen genauer. Die empirische Festlegung kann die Parameter insbesondere als Betriebspunkt abhängige Kennfelder quantifizieren.Parameters of the time-dependent profile of the machine component temperature are advantageously determined empirically and/or based on a model. Both variants have their advantages; empirical determination is more accurate in most cases. The empirical determination can quantify the parameters, in particular as operating point-dependent characteristic fields.

Vorteilhaft wird eine transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und einem zweiten Zeitpunkt bestimmt; vorzugsweise an einem oberen Temperaturniveau und einem unteren Temperaturniveau bei den Beharrungszeiten, die auf einen Lastwechsel für das Maschinenbauteil hinweisen. Daraus kann vorzugsweise eine zeitliche Temperaturänderung an wenigstens einem Bauteilort angegeben werden. Insbesondere kann mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben werden; vorzugsweise als Differenz zwischen einem oberen Temperaturniveau und einem unteren Temperaturniveau. Die Temperaturänderungs-Amplituden können sodann klassiert werden derart, dass aus der zeitlichen Temperaturänderung eine darauf basierende „zeitliche“ Lastklasse als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters ermittelt wird.A transient machine component temperature is advantageously determined at at least a first and a second point in time; preferably at an upper temperature level and a lower temperature level for the dwell times, which indicate a load change for the machine component. A temperature change over time at at least one component location can preferably be specified from this. In particular, at least one temperature change amplitude of the machine component temperature can be specified by means of the transient machine component temperature; preferably as the difference between an upper temperature level and a lower temperature level. The temperature change amplitudes can then be classified in such a way that a “temporal” load class based thereon is determined from the temperature change over time as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component.

Insbesondere kann dies für weitere Bauteilorte eines Bauteils, insbesondere für weitere Bauteile, durchgeführt werden. Ganz analog kann vorteilhaft die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und einem zweiten Bauteilort, vorzugsweise zu wenigstens einem festgelegten Zeitpunkt, bestimmt werden und daraus eine örtliche Temperaturänderungs-Amplitude für das Bauteil angegeben und klassiert werden. Dies kann vorteilhaft derart umgesetzt werden, dass aus der örtlichen Temperaturänderung eine darauf basierende „örtliche“ Lastklasse als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters ermittelt wird.In particular, this can be carried out for further component locations of a component, in particular for further components. Analogously, the transient machine component temperature can advantageously be determined at at least a first and a second component location, preferably at least at a specified point in time, and from this a local temperature change amplitude for the component can be specified and classified. This can advantageously be implemented in such a way that a “local” load class based thereon is determined from the local temperature change as the basis of an operating pattern that characterizes the operation of the machine component.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann aus der zeitlichen und/oder örtlichen Temperaturänderung und/oder einer genannten bevorzugten Temperaturänderungs-Amplitude eine Anzahl von Lastklassen als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters ermittelt werden.As part of a particularly preferred development can from the time and / or location If there is a temperature change and/or a preferred temperature change amplitude mentioned, a number of load classes can be determined as the basis of an operating pattern that characterizes the operation of the machine component.

Vorteilhaft kann eine Häufigkeit der Lastklassen-Wechsel mittels des Betriebsmusters des Maschinenbauteils angegeben werden. Dies berücksichtigt vorteilhaft für das Bauteil an dem entsprechenden Ort des Bauteils, die Häufigkeit mit der in oder aus einer Lastklasse heraus gewechselt wird. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass vor allem der Wechsel einer Last -insbesondere ein zyklischer Wechsel einer Last im Sinne zunächst einer Lastsenkung und dann wieder einer Lastanhebung-- in Bezug auf eine bestimmte Lastklasse besondere Bedeutung zukommt bei der Ermittlung einer Bauteilschädigung. Vorteilhaft kann mittels der Anzahl der Lastklassen-Wechsel das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall der Brennkraftmaschine angegeben werden.A frequency of the load class change can advantageously be specified using the operating pattern of the machine component. This advantageously takes into account for the component at the corresponding location of the component the frequency with which it is changed into or out of a load class. This is based on the finding that the change in load, in particular a cyclic change in load in the sense of first reducing the load and then increasing the load again, is of particular importance in relation to a specific load class when determining component damage. The time interval of the internal combustion engine that limits the running time can advantageously be specified by means of the number of load class changes.

Vorteilhaft kann auch bereits eine Gesamt-Anzahl von vorbestimmten Lastklassen, insbesondere für Lasten außerhalb des Nennbetriebs und/oder Extremlasten, für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt werden, derart, dass mittels der Gesamt-Anzahl der vorbestimmten Lastklassen ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass vor allem der Wechsel einer Last in eine der vorbestimmten Lastklassen, insbesondere für Lasten außerhalb des Nennbetriebs und/oder Extremlasten, besondere Bedeutung zukommt bei der Ermittlung einer Bauteilschädigung. Vorteilhaft kann dann bereits mittels der Anzahl festgestellter Lastklassen, insbesondere der Anzahl festgestellter vorbestimmter Lastklassen, das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall der Brennkraftmaschine angegeben werden.Advantageously, a total number of predetermined load classes, in particular for loads outside of nominal operation and/or extreme loads, can already be determined for the operation of the machine component, such that an operating pattern of the machine component is specified using the total number of predetermined load classes. This is based on the finding that changing a load to one of the predetermined load classes, in particular for loads outside of nominal operation and/or extreme loads, is of particular importance when determining component damage. Advantageously, the number of determined load classes, in particular the number of determined predetermined load classes, can then already be used to indicate the time interval of the internal combustion engine that limits the running time.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall der Brennkraftmaschine ermittelt werden aus einer Schädigungszahl. Eine Schädigungszahl folgt im Grunde einem eingangs genannten Prinzip wie es im Artikel von Vahlensieck aus dem April 1999 (54. Jahrgang Landtechnik 4/99) beschrieben ist. Im Rahmen dieses Artikels wie auch in anderen Erörterungen ist die „Rainflow“-Zählung erläutert, welche es mit verfügbarer Rechenleistung ermöglicht, Lastverläufe an einem Maschinenbauteil zur Erstellung eines Lastkollektivs zu klassieren und daraus eine Maschinenbauteile-Schädigung zu errechnen, welche pro Lastklasse --letztendlich aus dem Quotienten „zu ertragende Lastspielzahl“ (aus dem Lastkollektiv) geteilt durch „ertragbare Lastspielzahl“ (aus einer Grenz-Kennlinie; sogenannte Wöhlerlinie) - eine Schädigungszahl angibt bzw. im Kehrwert ein Maß für einen Reserve-Abstand zur Grenz-Kennlinie. Durch aufsummieren der Teileschädigung kann ein Schädigungs-Maß für eine betriebsfeste Auslegung bzw. aus einem Abstand zur Grenz-Kennlinie ein laufzeitbegrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben werden. As part of a particularly preferred development, the time interval of the internal combustion engine that limits the running time can be determined from a damage number. A damage number basically follows the principle mentioned at the beginning, as described in the article by Vahlensieck from April 1999 (54th year Landtechnik 4/99). As part of this article, as well as in other discussions, the "rainflow" count is explained, which, with available computing power, makes it possible to classify load profiles on a machine component to create a load collective and to calculate machine component damage from this, which per load class - ultimately from the quotient "number of load cycles to be endured" (from the load spectrum) divided by "number of load cycles to be endured" (from a limit characteristic; so-called Wöhler curve) - indicates a damage number or, in the reciprocal value, a measure for a reserve distance to the limit characteristic. By summing up the damage to parts, a degree of damage can be specified for an operationally stable design or, from a distance to the limit characteristic curve, a time interval that limits the running time of the machine component can be specified.

Vorliegend hat es sich darüberhinaus als vorteilhaft erwiesen, dass die Schädigungszahl ermittelt wird aus der Häufigkeit der Lastklassen-Wechsel und/oder Anzahl der Lastklassen, insbesondere der Gesamt-Anzahl von vorbestimmten Lastklassen, insbesondere für Lasten außerhalb des Nennbetriebs und/oder Extremlasten, am Maschinenbauteil. Die Schädigungszahl kann insbesondere angegeben werden mit wenigstens einem Verhältnis, insbesondere einem Quotienten, einerseits einer Häufigkeit von Lastklassen-Wechsel und/oder Anzahl der Lastklassen in Bezug und zum anderen einem theoretischen Grenzwert auf einer Grenzkennlinie (Tausch-Kennlinien-Wert), welcher eine Grenz-Häufigkeit und/oder Grenz-Anzahl für das Maschinenbauteil angibt, bei welcher es aller Voraussicht und Erfahrung nach zu tauschen wäre. Eine bevorzugte Ausführungsform zur Ermittlung einer Schädigungszahl ist in 7 beschrieben.In the present case, it has also proven to be advantageous for the damage number to be determined from the frequency of load class changes and/or the number of load classes, in particular the total number of predetermined load classes, in particular for loads outside of nominal operation and/or extreme loads, on the machine component . The damage number can be specified in particular with at least one ratio, in particular a quotient, on the one hand a frequency of load class changes and/or number of load classes in relation and on the other hand a theoretical limit value on a limit characteristic (exchange characteristic value) which defines a limit -Specifies the frequency and/or limit number for the machine component at which it would probably have to be exchanged based on experience. A preferred embodiment for determining a damage number is in 7 described.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

  • 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung der Funktionalitäten eines „virtuellen Sensors“ gemäß dem Konzept der Erfindung;
  • 2A, 2B zwei Beispiele idealisierter Verläufe einer Abgastemperatur aufgetragen als Temperatur über eine normierte Zeitachse als Beispiel einer Medientemperatur für das Betriebsmedium Abgas, wobei die Medientemperatur als transiente, insbesondere zyklische -im Sinne eines Zyklus zwischen einem oberen und unteren Temperaturniveau--, Betriebsdaten gemessen wird;
  • 3A, 3B einen ersten beispielhaften realen Verlauf einer Abgastemperatur und schattiert eine Anzahl von tatsächlich physikalisch gemessenen Bauteiltemperaturen an einem Abgasturboladergehäuse; dies an nicht weniger als acht Orten des Abgasturboladergehäuses (3A) sowie einen zweiten beispielhaften realen Verlauf einer Abgastemperatur und mittels dem „virtuellen Sensor“ einen mit einer zeitabhängigen Exponentialfunktion ermittelten bzw. berechneten Temperaturverlauf des Abgasturboladers als Folge der gemessenen Temperatur des Abgases (3B);
  • 4A, 4B eine tatsächlich physikalisch gemessene Bauteiltemperatur als Temperaturanstieg an einem Abgasturboladergehäuse und mittels dem „virtuellen Sensor“ einen mit einer zeitabhängigen Exponentialfunktion ermittelten bzw. berechneten Temperaturverlauf des Abgasturboladers als Folge der gemessenen Temperatur des Abgases, wobei die angegebenen Parameter a, b, c der Exponentialfunktion (4A) sowie die empirisch ermittelten Kennfelder zu den Parametern a, b, c der Exponentialfunktion (4B) beispielhaft dargestellt sind;
  • 5A, 5B einen örtlichen Temperaturunterschied an einem Abgasturbolader mit hier dargestellten und so bezeichneten Kennlinien TGH8 an einem ersten Ort und TGH3 an einem zweiten Ort, wobei der erste und zweite Ort über eine gewisse Distanz A getrennt sind, sodass dafür eine Temperaturänderungs-Amplitude bestimmbar ist (5A) sowie eine verallgemeinert dargestellte Klassierung einer solchen Temperaturänderungs-Amplitude in einem zweidimensionalen Diagramm als Grundlage eines Betriebsmusters (5B);
  • 6A, 6B zwei beispielhafte Betriebsmuster in Matrixform mit klassierten Temperaturänderungs-Amplituden;
  • 7 eine bevorzugte Vorgehensweise zur Ermittlung einer Schädigungszahl als Grundlage zur Ermittlung eines laufzeitbegrenzenden Zeitintervalls des Maschinenbauteils;
  • 8 einen grundsätzlichen Ablaufplan eines Verfahrens zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Maschinenbauteil das laufzeitbegrenzend für den Betrieb derselben ist.
Embodiments of the invention are now described below with reference to the drawing in comparison to the prior art, some of which is also shown. This is not necessarily intended to represent the embodiments to scale, rather the drawing is in schematic and/or slightly distorted form where it is useful for explanation. With regard to additions to the teachings that can be seen directly from the drawing, reference is made to the relevant state of the art. In this context, it must be taken into account that a wide variety of modifications and changes relating to the form and detail of an embodiment can be made without deviating from the general idea of the invention. The features of the invention disclosed in the description, in the drawing and in the claims can be essential both individually and in any combination for the further development of the invention. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawing and/or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiment shown and described below, or limited to any subject matter which would be limited compared to the subject matter claimed in the claims. In the case of specified design ranges, values lying within the specified limits should also be disclosed as limit values and be usable and stressable as desired. Further advantages, features and details of the invention result from the following description of the preferred embodiments and based on the drawing; this shows in:
  • 1 a preferred embodiment of an internal combustion engine in a schematic representation of the functionalities of a "virtual sensor" according to the concept of the invention;
  • 2A , 2 B two examples of idealized curves of an exhaust gas temperature plotted as a temperature over a normalized time axis as an example of a medium temperature for the operating medium exhaust gas, the medium temperature being measured as transient, in particular cyclical - in the sense of a cycle between an upper and lower temperature level - operating data;
  • 3A , 3B a first exemplary real course of an exhaust gas temperature and shaded a number of actually physically measured component temperatures on an exhaust gas turbocharger housing; this at no fewer than eight locations of the exhaust gas turbocharger housing ( 3A) as well as a second exemplary real course of an exhaust gas temperature and by means of the “virtual sensor” a temperature course of the exhaust gas turbocharger determined or calculated with a time-dependent exponential function as a result of the measured temperature of the exhaust gas ( 3B) ;
  • 4A , 4B an actually physically measured component temperature as a temperature increase on an exhaust gas turbocharger housing and by means of the "virtual sensor" a temperature profile of the exhaust gas turbocharger determined or calculated with a time-dependent exponential function as a result of the measured temperature of the exhaust gas, with the specified parameters a, b, c of the exponential function ( 4A) as well as the empirically determined maps for the parameters a, b, c of the exponential function ( 4B) are exemplified;
  • 5A , 5B a local temperature difference on an exhaust gas turbocharger with characteristic curves TGH8 shown here and designated as such at a first location and TGH3 at a second location, the first and second locations being separated by a certain distance A, so that a temperature change amplitude can be determined for this ( 5A) as well as a generalized classification of such a temperature change amplitude in a two-dimensional diagram as the basis of an operating pattern ( 5B) ;
  • 6A , 6B two exemplary operating patterns in matrix form with classified temperature change amplitudes;
  • 7 a preferred procedure for determining a damage number as a basis for determining a runtime-limiting time interval of the machine component;
  • 8th a basic flowchart of a method for operating an internal combustion engine with a machine component that limits the running time for the operation of the same.

Der transiente Betrieb einer Brennkraftmaschine 1 bewirkt ein transientes, insbesondere zumeist zyklisches Aufheizen und wieder Abkühlen des Motors und weiterer Komponenten derselben; beispielsweise im Sinne eines Zyklus zwischen einem oberen und unteren Temperaturniveau. Diese Prozesse einer Brennkraftmaschine 1 sind für einige symbolisch dargestellte Komponenten wie beispielsweise einem Motor M, einem Abgasturbolader AGT, einem Wärmetauscher WT sowie einer Abgasleitung mit Abgasnachbehandlungsaggregat AG in 1 dargestellt. Die zugehörigen im Rahmen des Konzepts der Erfindung mittels einem „virtuellen Sensor“ bestimmbaren transienten bzw. zyklischen Temperaturverläufe T_M, T_AGT, T_WT, T_AG für diese genannten Komponenten bzw. deren Maschinenbauteile sind in 1 im Block 1' ebenfalls dargestellt.The transient operation of an internal combustion engine 1 causes a transient, in particular mostly cyclic heating and cooling of the engine and other components thereof; for example in terms of a cycle between an upper and lower temperature level. These processes of an internal combustion engine 1 are symbolically represented for some components such as a motor M, an exhaust gas turbocharger AGT, a heat exchanger WT and an exhaust pipe with exhaust gas aftertreatment unit AG in 1 shown. The associated transient or cyclical temperature curves T_M, T_AGT, T_WT, T_AG, which can be determined within the scope of the concept of the invention by means of a “virtual sensor”, for these components or their machine parts are in 1 also shown in block 1'.

Die Anzahl und das Ausmaß, insbesondere Größe bzw. Amplitude der durch Temperaturdifferenzen bzw. Temperaturgradienten dieser transienten Temperaturverläufe bzw. - zyklen bestimmen letztendlich die Lebensdauer der hier beispielhaft genannten Komponenten, da sie letztendlich einen Lastwechsel für die Komponenten bzw. deren Maschinenbauteile und eine damit verbundene thermische Ermüdung der Komponenten bzw. deren Maschinenbauteile hervorrufen.The number and extent, in particular size or amplitude, of the temperature differences or temperature gradients of these transient temperature profiles or cycles ultimately determine the service life of the components mentioned here as examples, since they ultimately result in a load change for the components or their machine parts and an associated cause thermal fatigue of the components or their machine parts.

Bislang werden die in Block 1' symbolisch gezeigten Temperaturverläufe T_i (i=M, AGT, WT, AG) weder von Teilen der Brennkraftmaschine noch der hier insbesondere gezeigten Komponenten bzw. deren Maschinenbauteile durchgehend erfasst. Allenfalls werden Medientemperaturen erfasst, d. h. Temperaturen T_j der Kühlmittel KM, Schmierstoffe wie Öle SS, der Kraftstoffe KS sowie der Ladeluft LL bzw. Abgastemperaturen AG (j=KM, SS, KS, LL, AG). Diese Medientemperaturen der den vorgenannten Komponenten zugeordneten Betriebsmedien sind in der Brennkraftmaschine 1 ebenfalls symbolisch dargestellt im Block 1"; nämlich beim Motor oder dessen Zylinderkopf real gemessen, beispielsweise für die Ladeluft, oder beim Abgasturbolader für die Ladeluft und Abgasmenge, oder beim Wärmetauscher für das Kühlmedium KM oder bei der Abgasnachbehandlung oder einer Abgasleitung für die Abgase AG. Entsprechende Temperaturverläufe T_j (j=KM, SS, KS, LL, AG) für die Betriebsmedien sind im Block 1" der 1 ebenfalls symbolisch dargestellt.So far, the temperature curves T_i (i=M, AGT, WT, AG) symbolically shown in block 1' have not been recorded continuously either by parts of the internal combustion engine or by the components shown here in particular or their machine parts. At best, media temperatures are recorded, ie temperatures T_j of the coolant KM, lubricants such as oils SS, the fuels KS and the charge air LL or exhaust gas temperatures AG (j=KM, SS, KS, LL, AG). These media temperatures of the operating media assigned to the aforementioned components are also shown symbolically in block 1" in the internal combustion engine 1; namely measured in real terms in the engine or its cylinder head, for example for the charge air, or in the exhaust gas turbocharger for the charge air and exhaust gas quantity, or in the heat exchanger for the coolant KM or at the exhaust aftertreatment or an exhaust pipe for the exhaust gas AG. Corresponding temperature curves T_j (j=KM, SS, KS, LL, AG) for the operating media are in block 1" of 1 also represented symbolically.

Die solcher Art zwar grundsätzlich verfügbaren Betriebsmedientemperaturen T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) und zumeist auch jedenfalls teilweise deren transienten Verläufe geben jedoch keine Auskunft über die Belastung des Motors M oder anderer Komponenten der Brennkraftmaschine 1 als solche. Sie stellen allenfalls Aussagen zur Verfügung betreffend grundsätzliche Abweichungen vom Normalbetrieb der Brennkraftmachine; beispielsweise eine Aussage derart, dass die Kühlwassertemperatur für den Motor erhöht ist und der Motor M entweder außerhalb des Normalbetriebs läuft oder die Kühlung problematisch ist. Somit ist auch ein etwaiger Schädigungsgrad aufgrund der thermischen Ermüdung jedenfalls der Komponenten einer Brennkraftmaschine und damit der dadurch hervorrufende Abnutzungsgrad durch die thermische Ermüdung grundsätzlich bislang nicht bekannt - weder im Ergebnis noch in deren transienten Verlauf.The operating medium temperatures T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) that are generally available in this way and mostly at least partially their transient curves do not provide any information about the load on the motor M or other components of the internal combustion engine 1 as such. At most, they provide statements relating to fundamental deviations from normal operation of the internal combustion engine; for example, a statement such that the cooling water temperature for the engine is increased and the engine M is either running outside of normal operation or the cooling is problematic. Thus, a possible degree of damage due to thermal fatigue, at least of the components of an internal combustion engine, and thus the degree of wear caused by thermal fatigue is fundamentally unknown to date - neither in terms of the result nor in its transient course.

Als Folge können Schädigungen und tatsächlich eintretende Schäden bei einer Brennkraftmaschine 1 im Feld im Detail weder antizipiert noch nachvollzogen werden - d. h. im Ergebnis besteht bislang immer noch ein vergleichsweises hohes Gefahrenpotential, dass eine Brennkraftmaschine unerwartet ausfällt. Dies ist in den allermeisten Fällen mit einem hohen Risiko für das Fahrzeug verbunden, in dem die Brennkraftmaschine installiert ist - so beispielsweise bei einem Schiff mit einem Schiffsmotor oder dergleichen.As a result, damage and damage that actually occurs in an internal combustion engine 1 in the field can neither be anticipated nor reproduced in detail—i.e. H. As a result, there is still a comparatively high risk potential that an internal combustion engine will fail unexpectedly. In the vast majority of cases, this is associated with a high risk for the vehicle in which the internal combustion engine is installed—for example, in the case of a ship with a ship engine or the like.

Deswegen sieht das Konzept der Erfindung im Rahmen des in 1 gezeigten „virtuellen Sensors“ ein Berechnungsmodell und ein Verfahren vor, dass im Unterschied zu den bisherigen Ansätzen zur Angabe von laufzeitbegrenzenden Zeitintervallen eines Maschinenbauteils untermauert und auch angepasst werden kann bzw. von vornherein verlässlicher ist als bisherige Ansätze.Therefore, the concept of the invention within the scope of in 1 The "virtual sensor" shown is a calculation model and a method that, in contrast to previous approaches for specifying runtime-limiting time intervals of a machine component, can be substantiated and also adapted or is more reliable from the outset than previous approaches.

Bisherige Berechnungen wie Festigkeitsrechnungen der eingangs genannten Art sind zum Teil sehr ungenau und müssen deswegen äußerst konservativ durchgeführt werden, um demnach präventive Wartungs- und Austauschintervalle von Motorkomponenten meistens zu kurz zu definieren. Dieser Sachstand verursacht vergleichsweise hohe Lebenszykluskosten und führt zur Senkung der Wettbewerbsfähigkeit.Previous calculations, such as strength calculations of the type mentioned at the outset, are in part very imprecise and must therefore be carried out extremely conservatively in order to define preventive maintenance and replacement intervals for engine components that are usually too short. This state of affairs causes comparatively high life cycle costs and leads to a reduction in competitiveness.

Das Konzept der Erfindung hat erkannt, dass eine thermische Belastung von Maschinenbauteilen der Brennkraftmaschine erst dann verlässlich beurteilt werden kann, wenn die Medientemperaturen, beispielsweise die vorgenannten Medientemperaturen der Ladeluft LL, des Abgases AG, des Kühlmittels KM und dergleichen nicht nur überwacht, sondern auch deren transiente Verläufe T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) gezielt aufgenommen und abgespeichert werden können.The concept of the invention has recognized that a thermal load on machine components of the internal combustion engine can only be reliably assessed if the medium temperatures, for example the aforementioned medium temperatures of the charge air LL, the exhaust gas AG, the coolant KM and the like are not only monitored, but also their transient curves T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) can be specifically recorded and saved.

Dazu sieht ein Antriebssystem 100 wie es in 1 gezeigt ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einer an sich bekannten Steuer- und Regeleinrichtung ECU vor, sowie einer ebenfalls an sich bekannten Sensorik S welche in der Lage ist mittels einer Erfassungseinrichtung EE über die Sensorik S den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wenigstens zu überwachen.For this purpose, a drive system 100 looks like it is in 1 an internal combustion engine 1 is shown with a control and regulating device ECU known per se and a sensor system S also known per se which is able to at least monitor the operation of the internal combustion engine 1 via the sensor system S by means of a detection device EE.

Betriebsdaten der Brennkraftmaschine 1 und der Betriebsmedien, d.h. hier der Kühlmittel KM, Schmierstoffe wie Öle SS, der Kraftstoffe KS sowie der Ladeluft LL bzw. Abgastemperaturen AG wie sie unter 1' in 1 gezeigt sind werden, d. h. insbesondere auch die transienten Temperaturverläufe T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) im Block 1" der Betriebsmedien werden nunmehr gemäß dem Konzept der Erfindung in der Erfassungseinrichtung EE jedoch gezielt aufgenommen und abgespeichert. Im Realbetrieb werden bislang keine Bauteiltemperaturen und erst recht keine Temperaturänderungen oder Gradienten im transienten Betrieb für eine Brennkraftmaschine erfasst. Auf die Bauteiltemperatur und deren schädigenden Temperaturunterschiede bzw. Temperaturgradienten aufgrund von Aufwärmvorgängen kann allenfalls aufgrund anderer Sensorwerte wie beispielsweise Abgastemperatur geschlossen werden. Auch solche Ansätze können natürlich nicht den transienten Betrieb und die damit verbundenen tatsächlichen Lastverläufe des Maschinenbauteils simulieren.Operating data of the internal combustion engine 1 and the operating media, ie here the coolant KM, lubricants such as oils SS, the fuels KS and the charge air LL or exhaust gas temperatures AG as under 1 'in 1 are shown, ie in particular the transient temperature profiles T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) in block 1" of the operating media are now specifically recorded and stored according to the concept of the invention in the detection device EE. In real operation So far, no component temperatures and certainly no temperature changes or gradients in transient operation for an internal combustion engine have been recorded. The component temperature and its damaging temperature differences or temperature gradients due to warming-up processes can at best be inferred from other sensor values such as the exhaust gas temperature. Of course, such approaches cannot take into account the transient Simulate operation and the associated actual load curves of the machine component.

Die vorgenannte Medientemperatur unter Block 1" ist gemäß dem Konzept der Erfindung nicht mit der Bauteiltemperatur unter Block 1' gleichzusetzen - das Konzept der Erfindung sieht außerdem eine Auswerteeinheit AE und/oder eine Remote-Einheit RE vor, die mit der ECU zusammenarbeiten. Jedenfalls die Auswerteeinheit AE mit der Erfassungseinrichtung EE, ggfs. in datentechnischer Verbindung mit der Remote-Einheit RE und/oder der ECU stellen die Funktionalität des „virtuellen Sensors“ VS zur Verfügung mittels die transienten bzw. zyklischen Temperaturverläufe T_M, T_AGT, T_WT, T_AG für die oben genannten Komponenten bzw. deren Maschinenbauteile der Brennkraftmaschine 1 gemäß Block 1' ermittelt werden --ohne diese aufwendig mittels einer realen Sensorik mit den eingangs genannten Nachteilen messen zu müssen--.According to the concept of the invention, the aforementioned media temperature below block 1" is not to be equated with the component temperature below block 1' - the concept of the invention also provides for an evaluation unit AE and/or a remote unit RE that work together with the ECU Evaluation unit AE with the detection device EE, possibly in a data-technical connection with the remote unit RE and/or the ECU, provide the functionality of the "virtual sensor" VS by means of the transient or cyclic temperature profiles T_M, T_AGT, T_WT, T_AG for the above-mentioned components or their machine parts of the internal combustion engine 1 according to block 1' are determined without having to measure them in a complex manner using a real sensor system with the disadvantages mentioned at the outset.

Während bislang auf Sensorwerte von physikalisch vorhandenen Sensoren der Anlage zurückgegriffen werden muss hat das Konzept der Erfindung erkannt, dass die hier vorliegend beschriebene Sensorik S mit dem „virtuellen Sensor“ VS erhebliche Vorteile gegenüber bekannten physikalisch vorhandenen Sensormodellen hat. Sind nämlich bei physikalisch vorhandenen Sensorsystemen andere oder weitere Werte interessant, müssen in der Regel weitere Sensoren nachgerüstet werden. Dies verteuert die Anlage und senkt gleichzeitig seine Zuverlässigkeit. Das Verfahren gemäß dem Konzept der Erfindung kommt ohne diese physikalischen Sensoren aus und erzeugt somit keine, oder nur marginale, zusätzlichen Kosten.While previously based on sensor values from physically present sensors of the plant The concept of the invention has recognized that the sensor system S described here with the “virtual sensor” VS has considerable advantages over known, physically existing sensor models. If other or additional values are of interest in physically existing sensor systems, additional sensors usually have to be retrofitted. This makes the system more expensive and at the same time reduces its reliability. The method according to the concept of the invention manages without these physical sensors and thus generates no, or only marginal, additional costs.

Der „virtuelle Sensor“ VS ist ausgebildet,

  • - Betriebsdaten T_M, T_AGT, T_WT, T AG eines Maschinenbauteil -wie etwa Motor M, einem Abgasturbolader AGT, einem Wärmetauscher WT sowie einer Abgasleitung mit Abgasnachbehandlungsaggregat AG-- zu bestimmen, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einem, insbesondere tatsächlichen, Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) eines der Betriebsmedien KM, SS, KS, LL; AG umfassen, und
  • - die wenigstens eine Medientemperatur T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) als transiente, insbesondere zyklische, Betriebsdaten gemessen wird.
The "virtual sensor" VS is designed
  • - To determine operating data T_M, T_AGT, T_WT, T AG of a machine component - such as engine M, an exhaust gas turbocharger AGT, a heat exchanger WT and an exhaust pipe with exhaust gas aftertreatment unit AG - by determining those operating data that are in an effective connection with a, in particular actual load profile of the machine component, these operating data being at least one media temperature T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) of one of the operating media KM, SS, KS, LL; AG include, and
  • - The at least one medium temperature T_j (j=KM, SS, KS, LL; AG) is measured as transient, in particular cyclic, operating data.

Des Weiteren ist gemäß dem Konzept der Erfindung im Rahmen der Auswerteeinheit AE bzw. Remote-Einheit RE vorgesehen, dass der genannte Wirkzusammenhang mittels einem Algorithmus dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteiltemperatur T_M, T_AGT, T_WT, T_AG wie im Block 1' transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur wie im Block 1". Das Konzept der Erfindung umfasst also die Erstellung und Anwendung von Algorithmen, mit deren Hilfe die Maschinenbauteiltemperatur T_M, T_AGT, T_WT, T_AG aufgrund der Medientemperatur ermittelt wird - dies wird im Folgenden auch als Funktionalität des „virtuellen Sensors“ VS bezeichnet.Furthermore, according to the concept of the invention, it is provided within the framework of the evaluation unit AE or remote unit RE that the mentioned causal relationship is represented by means of an algorithm such that a machine component temperature T_M, T_AGT, T_WT, T_AG is transiently determined as in block 1' from the transient medium temperature as in block 1". The concept of the invention thus includes the creation and application of algorithms with the help of which the machine component temperature T_M, T_AGT, T_WT, T_AG is determined on the basis of the medium temperature - this is also referred to below as the functionality of the " virtual sensor” VS.

Weiter ist die Auswerteeinheit AE bzw. die Remote-Einheit RE ausgebildet, mittels der transienten Maschinenbauteiltemperatur T_M, T_AGT, T_WT, T_AG wie im Block 1' dargestellt wenigstens eine Temperaturänderung der Maschinenbauteiltemperatur --insbesondere eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur-- anzugeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnenden Betriebsmusters zu klassieren.Furthermore, the evaluation unit AE or the remote unit RE is designed to indicate at least one temperature change in the machine component temperature--in particular a temperature change amplitude of the machine component temperature-- using the transient machine component temperature T_M, T_AGT, T_WT, T_AG as shown in block 1' and to be classified as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component.

Es hat sich gezeigt, dass die erfassten Temperaturänderungen oder Temperaturgradienten innerhalb des vorgenannten Motorkomponenten beispielsweise mit Hilfe eines modernen Vertreters einer stochastischen Auswertung, nämlich der Rainflow-Zählungsmethode Aufschluss über den transienten Betrieb und über die Belastung bzw. Festigkeitsgrenze der Komponenten geben kann. Als Resultat werden die thermischen Lastwechsel unterschiedlicher Größenordnungen in einem Betriebsmuster gespeichert - die Größenordnungen können je nach Bedarf im Rahmen der Klassierung festgelegt werden. Das Betriebsmuster kann dann die Grundlage für die genaue Berechnung der transienten Belastung bzw. Festigkeitsgrenzen bilden. Auf Grundlage des Betriebsmusters kann das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall der Brennkraftmaschine also für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben werden. So kann das präventive Tausch- oder Überholungsintervall von diesem Baumaschinenbauteil abhängig vom Lastprofil bzw. Betriebsmuster definiert werden.It has been shown that the detected temperature changes or temperature gradients within the aforementioned engine components can provide information about the transient operation and the load or strength limit of the components, for example with the help of a modern representative of a stochastic evaluation, namely the rainflow counting method. As a result, the thermal load changes of different magnitudes are stored in an operating pattern - the magnitudes can be defined as required within the framework of the classification. The operating pattern can then form the basis for the exact calculation of the transient load or strength limits. On the basis of the operating pattern, the time interval that limits the running time of the internal combustion engine can therefore be specified for the operation of the internal combustion engine. In this way, the preventive exchange or overhaul interval for this construction machine component can be defined depending on the load profile or operating pattern.

Ein solches Konzept führt zu einem vergleichsweise intelligenten Wartungskonzept unter Optimierung der Auslegungsmethoden in Analytik und Bildung von Prognosemodellen. Durch den Fortschritt der IT-Technologien können die Betriebsdaten einer Anlage während des realen Betriebs präzise erfasst und ausgewertet werden. Dies leistet die Sensorik, die Erfassungseinheit EE und die Auswerteeinheit AE/RU, d. h. die Daten können entweder lokal auf einer „On-Board Unit“ AE ausgewertet und gespeichert EE oder an einen Server für ausführlichere Analysen wie die RE versandt werden. Somit werden die Betriebsdaten vermehrt für die Beurteilung der Funktionalität und der Belastbarkeit der technischen Systeme einbezogen.Such a concept leads to a comparatively intelligent maintenance concept with optimization of the design methods in analysis and the formation of forecast models. Due to advances in IT technologies, the operating data of a system can be precisely recorded and evaluated during real operation. This is achieved by the sensors, the registration unit EE and the evaluation unit AE/RU, i. H. the data can either be evaluated and stored locally on an "on-board unit" AE or sent to a server for more detailed analyzes such as the RE. Thus, the operating data are increasingly included for the assessment of the functionality and the resilience of the technical systems.

Das vorliegende Konzept der Erfindung wird im Folgenden schrittweise erläutert anhand von Grafiken die letztendlich eine sehr realistische und nachgewiesener Weise verlässliche virtuelle sensorische Erfassung einer transienten Maschinenbauteiltemperatur wie sie in 1' gezeigt ist zum Ergebnis hat.The present concept of the invention is explained step by step in the following using graphics, which ultimately results in a very realistic and proven reliable virtual sensory detection of a transient machine component temperature as shown in FIG. 1′.

2A zeigt dazu zunächst einen Verlauf einer Abgastemperatur 1''_AG aufgetragen als Temperatur über eine normierte Zeitachse. Diese weist an einigen Stellen extremale Umkehrbereiche U1 und U2 auf, die auf Grund ihres unterschiedlichen Temperaturniveaus --mit von bei U1 etwa 200°C bzw. 600°C und bei U2 etwa 300°C und 400°C-- einem zyklischen Lastwechsel zuzuordnen sind. Das heißt der „Lastwechsel 1“ in 2A wird mit einer Beharrungszeit in den Temperaturextrema von min/max 200°C/600°C vollzogen, der „Lastwechsel 2“ in 2A bei Temperaturextrema von min/max 300°C/400°C. 2A shows a course of an exhaust gas temperature 1''_AG plotted as temperature over a normalized time axis. In some places, this shows extreme reversal areas U1 and U2, which due to their different temperature levels - with U1 around 200°C or 600°C and U2 around 300°C and 400°C -- can be assigned to a cyclic load change are. That means the "load change 1" in 2A is completed with an inertia time in the temperature extremes of min/max 200°C/600°C, the "load change 2" in 2A at temperature extremes of min/max 300°C/400°C.

Ein anderer Temperaturverlauf des Abgases 1''_AG ist in 2B gezeigt wobei dies aufgetragen ist als normierte Temperatur über eine Zeitachse - während 2A also im Wesentlichen idealisierte Schwankungen der Abgastemperatur 1''_AG mit Beharrungszeiten während des Transientbetriebs zeigt, so zeigt 2B, das abhängig von dem Temperaturverlauf die Beharrungszeiten nicht gleich sein müssen, sondern durchaus stark schwanken können.A different temperature profile of the exhaust gas 1''_AG is in 2 B shown with this plotted is as a normalized temperature over a time axis - during 2A i.e. essentially idealized fluctuations in the exhaust gas temperature 1''_AG with persistence times during transient operation 2 B , which does not have to be the same depending on the temperature profile, but can vary greatly.

3A zeigt im Ergebnis wiederum eine Abgastemperatur 1''_AG - diesmal also nicht idealisiert, sondern realistisch; erkennbar ist der im Wesentlichen rechteckförmige Verlauf, welcher pro Zyklus einen Lastwechsel mit unteren und oberen Extremalpunkt für die mit Abgas beaufschlagten Maschinenbauteile -z. B. ein Abgasturbolader AGT oder eine Abgasnachbehandlung oder eine Abgasleitung für die Abgase AG-- zur Folge hat. Der rechteckförmige Verlauf der Abgastemperatur 1''_AG hat jeweils in den Umkehrbereichen ein Temperaturniveau, nämlich im unteren Bereich bei etwa 50°C und im oberen Bereich bei etwa 800°C. Zum Nachweis der realistischen Folge solcher Lastwechsel ist in 3A schattiert eine Anzahl von tatsächlich physikalisch gemessenen Bauteiltemperaturen an einem Abgasturboladergehäuse TGH an nicht weniger als 8 Orten gezeigt, die mit T_TGH_i (i=1..8) durchnummeriert sind - alle diese Temperaturvorläufe T_TGH_i (i=1..8) am Maschinenbauteil eines Abgasturboladers sind transienter Art und vorliegend durch eine Exponentialfunktion darstellbar. Letztlich bestätigt dies die Prinzipien der Wärme- und Stoffübertragungslehre. 3A again shows an exhaust gas temperature 1''_AG as a result - this time not idealized, but realistic; the essentially rectangular course can be seen, which per cycle shows a load change with lower and upper extreme points for the machine components subjected to exhaust gas - e.g. B. an exhaust gas turbocharger AGT or an exhaust gas aftertreatment or an exhaust pipe for the exhaust gases AG-- results. The rectangular profile of the exhaust gas temperature 1''_AG has a temperature level in each of the reversal areas, namely at around 50° C. in the lower area and at around 800° C. in the upper area. To demonstrate the realistic sequence of such load changes, 3A shaded shows a number of actually physically measured component temperatures on an exhaust gas turbocharger housing TGH at no fewer than 8 locations, which are numbered consecutively with T_TGH_i (i=1..8) - all these temperature advances T_TGH_i (i=1..8) on the machine component of an exhaust gas turbocharger are of a transient nature and can be represented by an exponential function. Ultimately, this confirms the principles of heat and mass transfer theory.

3B zeigt nun nochmals eine gemessene Kurve einer Abgastemperatur 1''_ AG mit einer nunmehr simulierten Maschinenbauteiltemperatur T_AGT -in diesem Fall T_TGH_8 (i=8)-- d. h. mit einem zeitabhängigen Exponentialfunktion dargestellten gemäß dem Konzept der Erfindung berechneten Temperaturverlauf des Abgasturboladers als Folge der gemessenen Temperatur des Abgases 1''_AG. 3B shows again a measured curve of an exhaust gas temperature 1 ''_ AG with a now simulated machine component temperature T_AGT - in this case T_TGH_8 (i = 8) - ie with a time-dependent exponential function calculated according to the concept of the invention calculated temperature curve of the exhaust gas turbocharger as a result of the measured Temperature of the exhaust gas 1''_AG.

Die Maschinenbauteiltemperatur T_AGT verhält sich --wie 3A und zeigt-- praktisch realistisch zu dem gemessenen Verlauf. Ein Ausschnitt für eine steigende Bauteiltemperatur ist in 4A dunkel dargestellt und mit T_AGT_M -in diesem Fall T_TGH_8 (i=8)--gekennzeichnet. Die Darstellung der Temperatur des Abgasturboladers folgt der über der Grafik angegebenen Exponentialfunktion T_AGT mit drei Parametern:

  • a - der maximale Temperaturanstieg des Bauteils bei einem Temperaturursprung des Abgases
  • b - definiert die Steigung des Temperaturverlaufs
  • c - Anfangstemperatur des Bauteils entsprechend der Vorgeschichte.
The machine component temperature T_AGT behaves --like 3A and shows-- practically realistic to the measured course. A section for an increasing component temperature is in 4A darkened and marked with T_AGT_M - in this case T_TGH_8 (i=8)--. The representation of the temperature of the exhaust gas turbocharger follows the exponential function T_AGT with three parameters given above the graphic:
  • a - the maximum temperature rise of the component at a temperature origin of the exhaust gas
  • b - defines the slope of the temperature profile
  • c - initial temperature of the component according to the history.

Die in der Wärme- und Stoffübertragungslehre bewährte Beschreibung von Temperaturverläufen eines Bauteils mit einer zeitabhängigen Exponentialunktion erweist sich also als realistisch im Rahmen des Konzepts der Erfindung. Die Therme dieser Funktion können grundsätzlich physikalische Größen sein, welche die Strömungseigenschaften des Mediums beschreiben wie beispielsweise Temperatur des Mediums und Massenstrom des Mediums - es können auch Umgebungsbedingungen und Bauteileigenschaften wie beispielsweise der Geometrie und des Werkstoffs wiedergegeben werden.The description of temperature profiles of a component with a time-dependent exponential function, which has proven its worth in heat and mass transfer theory, thus proves to be realistic within the scope of the concept of the invention. The terms of this function can basically be physical quantities that describe the flow properties of the medium such as the temperature of the medium and the mass flow of the medium - environmental conditions and component properties such as the geometry and the material can also be reproduced.

Im vorliegenden Fall wurde die in 4A und 3B dargestellte Temperatur des Abgasturboladers T_AGT_M -in diesem Fall T_TGH_8 (i=8) bzw. weiter für i=1..8-- errechnet, wobei die in 4A angegebenen Parameter a, b, c Kennfeldern oder Kennlinienfeldern entnommen wurden, die empirisch ermittelt sind - beispielhaft sind diese in 4B dargestellt. Mit anderen Worten kann für das Bauteil des Abgasturboladers aus einem empirisch ermittelten Kennlinienfeld beispielsweise durch Betreiben eines Abgasturboladers in einer Testbrennkraftmaschine die Koeffizienten abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine hinterlegt werden; beispielsweise in der ECU oder der Erfassungseinheit EE oder der Remote-Einheit. Die solchermaßen vergleichsweise einfach und auch praktisch in Echtzeit zu berechnende Exponentialfunktion mehrerer Komponenten wie sie in 1 dargestellt sind, lässt sich damit als Kern des Auswertealgorithmus zur Darstellung des Wirkzusammenhangs zwischen Medientemperatur und Maschinenbauteiltemperatur in der Auswerteeinheit AE des „virtuellen Sensors“ VS nutzen.In the present case, the in 4A and 3B shown temperature of the exhaust gas turbocharger T_AGT_M - in this case T_TGH_8 (i=8) or further for i=1..8-- calculated, whereby the in 4A specified parameters a, b, c have been taken from characteristic diagrams or characteristic curve diagrams that have been determined empirically - these are exemplary in 4B shown. In other words, the coefficients for the component of the exhaust gas turbocharger can be stored as a function of the operating point of the internal combustion engine from an empirically determined family of characteristics, for example by operating an exhaust gas turbocharger in a test internal combustion engine; for example in the ECU or the registration unit EE or the remote unit. The exponential function of several components, which can be calculated in a comparatively simple manner and practically in real time, as shown in 1 are shown, can thus be used as the core of the evaluation algorithm for displaying the causal relationship between media temperature and machine component temperature in the evaluation unit AE of the "virtual sensor" VS.

Sind die Maschinenbauteiltemperaturen wie zuvor beispielhaft für den Abgasturbolader gezeigt nunmehr transient bekannt, d. h. zu verschiedenen Zeitpunkten und/oder an verschiedenen Orten--, d. h. über ein bestimmtes Bauteil örtlich verteilt-- lassen sich daraus naturgemäß Temperaturunterschiede bzw. Temperaturgradienten bestimmen. D.h. zeitlich an einem ersten und einen zweiten Zeitpunkt und/oder örtlich an einem ersten und einem zweiten Bauteilort. Solche zeitlichen und/oder örtlichen Temperaturänderungen lassen sich festhalten und - bevorzugte über daraus bestimmte Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil- Temperatur (etwa anhand der Temperaturniveaus wie sie in 2A, 2B aufgezeigt sind)-klassieren. Das Klassieren umfasst jedenfalls ein Ordnen. nach Größe, wobei jeweils verschiedene Größen sich einer Lastklasse eingliedern lassen. Eine solche Lastklasse kann als Grundlage eines im Betrieb des Maschinenbauteils gekennzeichneten Betriebsmusters ermittelt werden.If the machine component temperatures are now transiently known, as shown above for the exhaust gas turbocharger, ie at different times and/or at different locations—ie locally distributed over a specific component—temperature differences or temperature gradients can naturally be determined from them. That is to say at a first and a second point in time and/or locally at a first and a second component location. Such temporal and/or local temperature changes can be recorded and - preferably via the temperature change amplitude determined from the machine component temperature (e.g. based on the temperature levels as shown in 2A , 2 B are shown)-classify. In any case, the classification includes ordering. according to size, whereby different sizes can be assigned to a load class. Such a load class can be used as the basis for a Machine component identified operating pattern are determined.

5A zeigt beispielsweise in einer ersten Abwandlung des Konzepts der Erfindung einen örtlichen Temperaturunterschied an einem Abgasturbolader mit hier dargestellten Orten für die Bestimmung der Temperatur des Abgasturboladers T_AGT_M --in diesem Fall T_TGH_8 (i=3,8), d.h. TGH 8 und TGH 3-- der hier dargestellte erste und zweite Ort ist über eine gewisse örtliche Distanz A voneinander entfernt. Dies entspräche also einer örtlichen Temperaturänderungs-Amplitude bzw. einem Gradienten am Abgasturbolader. Diese Temperaturänderungs-Amplitude bzw. der Gradient verursacht Spannungen im Abgasturbolader; führt also zu einer gewissen Ermüdung - dafür lässt sich demnach abhängig von der Temperaturänderungs-Amplitude bzw. dem Gradienten eine „örtliche“ Lastklasse angeben. 5A shows, for example, in a first modification of the concept of the invention, a local temperature difference on an exhaust gas turbocharger with locations shown here for determining the temperature of the exhaust gas turbocharger T_AGT_M -- in this case T_TGH_8 (i=3.8), ie TGH 8 and TGH 3-- the first and second locations shown here are a certain spatial distance A apart. This would therefore correspond to a local temperature change amplitude or a gradient on the exhaust gas turbocharger. This temperature change amplitude or the gradient causes stresses in the exhaust gas turbocharger; leads to a certain fatigue - a "local" load class can be specified for this depending on the temperature change amplitude or the gradient.

5B zeigt die Darstellung dieses Ergebnisses in einem zweidimensionalen Diagramm in dem die Werte für eine Temperatur des Abgasturboladers T_AGT_M an zwei Orten gemäß der Koordinaten-Achsen als TGH 8 und TGH 3 eintragbar sind- für ein solches Diagramm lässt sich eine Grenzkennlinie GK bilden, jenseits der ein Temperaturunterschied bzw. Temperaturgradient als Klassengrenze angenommen wird. Im Falle der 5B kennzeichnet der markierte Punkt GP ein Temperaturlastwechsel mit der Pfeildarstellung einen Lastwechsel aufgrund der Temperaturänderung bei TGH 8 wobei TGH 3 eine Temperatur von 200°C hält - dies wäre ein Lastwechsel, der an die Grenzkennlinie GK geht; also zwischen einer Klasse geringerer Temperaturwechsel einer Klasse höherer Temperaturwechsel gemäß dem ein Bauteiltausch angeraten sein kann. 5B shows the representation of this result in a two-dimensional diagram in which the values for a temperature of the exhaust gas turbocharger T_AGT_M can be entered at two locations according to the coordinate axes as TGH 8 and TGH 3 - for such a diagram a limit characteristic GK can be formed, beyond which a Temperature difference or temperature gradient is assumed as the class boundary. In case of 5B the marked point GP indicates a temperature load change with the arrow depicting a load change due to the temperature change at TGH 8, with TGH 3 maintaining a temperature of 200°C - this would be a load change that goes to the limit characteristic GK; i.e. between a class with lower temperature changes and a class with higher temperature changes, according to which a component replacement can be advisable.

6A und 6B zeigen nun ein Betriebsmuster des Abgasturboladers bei dem eine Vielzahl von Klassen eingezeichnet sind. 6A and 6B now show an operating pattern of the exhaust gas turbocharger in which a large number of classes are drawn.

Die Matrix LCF der 6A klassiert im Prinzip die Lastfaktoren des Motors einer Brennkraftmaschine über Motor-Drehzahl nMOT und Motor-Moment MM relativ zueinander - für jede Klasse ist die Anzahl der Lastwechsel eingetragen; d.h. ein Betrieb des Motors, der in eine bestimmte Klasse führt und wieder aus dieser heraus.The matrix LCF of 6A basically classifies the load factors of the engine of an internal combustion engine via engine speed nMOT and engine torque MM relative to one another - the number of load changes is entered for each class; ie operation of the engine leading into and out of a certain class.

Die Matrix TMF der 6B klassiert Temperaturänderungs-Amplituden einer Maschinenbauteil-Temperatur. Dies kann örtliche Gradienten betreffen also beispielsweise, wie gezeigt, relativ zueinander eine Temperaturänderungs-Amplitude der Temperatur des Abgasturboladers T_AGT_M an zwei Orten gemäß der Koordinaten-Achsen als TGH j (j=2..8) in Bezug auf TGH 1 - für jede Klasse ist die Anzahl der Lastwechsel eingetragen; d.h. ein Betrieb des Motors, der in eine bestimmte Klasse führt und wieder aus dieser heraus.The matrix TMF of 6B classifies temperature change amplitudes of a machine component temperature. This can affect local gradients, for example, as shown, relative to one another, a temperature change amplitude of the temperature of the exhaust gas turbocharger T_AGT_M at two locations according to the coordinate axes as TGH j (j=2..8) in relation to TGH 1 - for each class the number of load changes is entered; ie operation of the engine leading into and out of a certain class.

Aus der Zusammenschau bzw. Korrelation der in den Matrizen LCF und TMF eingetragenen Lasthäufigkeiten pro Klasse lässt sich ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils in Bezug auf ein Betriebsmuster des Motors angeben und auf Grundlage des Betriebsmusters lässt sich ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angeben. So kann eine Gesamt-Anzahl von vorbestimmten Lastklassen, insbesondere für Lasten außerhalb des Nennbetriebs und/oder Extremlasten, für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt werden, derart, dass mittels der Gesamt-Anzahl der vorbestimmten Lastklassen ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird.From the synopsis or correlation of the load frequencies per class entered in the matrices LCF and TMF, an operating pattern of the machine component in relation to an operating pattern of the engine can be specified and, based on the operating pattern, a time interval of the machine component that limits the running time for the operation of the internal combustion engine can be determined specify. A total number of predetermined load classes, in particular for loads outside of nominal operation and/or extreme loads, can be determined for the operation of the machine component, such that an operating pattern of the machine component is specified using the total number of predetermined load classes.

In 6B ist z. B. aus der dargestellten Funktion der Häufigkeit f (nMOT, MM) in Abhängigkeit von Motor-Drehzahl nMOT und Motor-Moment MM erkennbar, dass der Betrieb des Motors häufig im unteren Drehzahl- und Drehmoment-Bereich erfolgt aber -in Korrelation dazu gemäß 6B-- der Abgasturbolader AGT häufig bei vergleichsweise hohen örtlichen Temperaturgradienten belastet ist.In 6B is z. B. from the function of frequency f (nMOT, MM) as a function of engine speed nMOT and engine torque MM, it can be seen that the engine is often operated in the lower speed and torque range, but in correlation thereto 6B -- the exhaust gas turbocharger AGT is often loaded with comparatively high local temperature gradients.

Die in 6B rechts oben gezeigten Klassen stellen dabei Extremalbelastungen dar (also Lasten im Prinzip außerhalb des Nennbetriebs und/oder Extremlasten des Motors) und offensichtlich wurde der hier dargestellt Abgasturbolader in solchen korrelierenden Extremalpunkten betrieben. Mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel kann, wie exemplarisch an diesem Beispiel erläutert, ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils unter Berücksichtigung des Betriebsmusters des Motors angegeben werden und auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben werden.In the 6B The classes shown on the top right represent extreme loads (i.e. loads in principle outside of the rated operation and/or extreme loads of the engine) and the exhaust gas turbocharger shown here was obviously operated in such correlating extreme points. By means of a number of load classes and/or load class changes, as explained in this example, an operating pattern of the machine component can be specified, taking into account the operating pattern of the engine, and the operating time-limiting time interval of the machine component for the operation of the internal combustion engine can be specified on the basis of the operating pattern.

Grundsätzlich kann eine Matrix auch die Häufigkeit angeben, mit der im Betrieb an einem Ort eine zeitliche Temperaturänderungs-Amplitude durchlaufen wurde.In principle, a matrix can also specify the frequency with which a temporal temperature change amplitude was run through at a location during operation.

7 zeigt in einer zweiten Abwandlung des Konzepts der Erfindung nun eine Möglichkeit zur Ermittlung eines laufzeitbegrenzenden Zeitintervalls des Maschinenbauteils; nämlich dort ist die Amplitude einer Temperaturänderung wie sie für ein Maschinenbauteil ermittelt wurde -zeitlich etwa gemäß 2 oder örtlich etwa gemäß 5-- aufgetragen über die Anzahl der Temperaturlastwechsel. 7 in a second modification of the concept of the invention, now shows a possibility for determining a runtime-limiting time interval of the machine component; namely there is the amplitude of a temperature change as it was determined for a machine component - in terms of time 2 or locally according to 5 -- plotted against the number of temperature load changes.

Dabei stellt die abfallende Kurve der Grenzkennlinie GK eine theoretische Darstellung von Grenzpunkten GP von Lastwechseln dar, die eine massive Schädigung und damit den Austausch des Maschinenbauteils zur Folge haben sollten. Mit anderen Worten ist das Verhältnis ni zu Ni entscheidend für die Schädigungszahl D_i- ist diese Schädigungszahl D_i oder eine GesamtSchädigung D > 1 könnte die Schädigung des Bauteils vergleichsweise weit fortgeschritten sein, und das Bauteil sollte ausgetauscht werden bzw. es ist sehr wahrscheinlich, dass es ausfällt. Die abfallende Kurve der Grenzkennlinie GK ergibt sich aus einer im Grenzfall noch erträglichen Höhe einer Temperaturänderungsamplitude und der im Grenzfall noch erträglichen Häufigkeit dafür für die Belastung des Maschinen-Bauteils. Anders ausgedrückt, je größer die Amplitude der Temperaturänderung ist, desto geringer ist die Häufigkeit mit der diese erreicht werden darf bevor das Bauteil ausgetauscht wird (dies stellt das Verhältnis n1 zu N1 bei ΔT1=400°C dar). Ist die Amplitude dagegen klein kann diese häufiger auftreten ohne dass das Bauteil ermüdet und erst bei sehr hohen Häufigkeitsraten müsste das Bauteil ausgetauscht werden (dies stellt das Verhältnis n2 zu N2 dar bei ΔT2=200°C). Die solchermaßen ermittelte Schädigungszahl ist mit theoretischem Hintergrund auch in dem eingangs genannten Artikel erläutert.The falling curve of the limit characteristic GK represents a theoretical representation of limit points GP of load changes should result in massive damage and thus the replacement of the machine component. In other words, the ratio ni to Ni is decisive for the damage number D_i. If this damage number D_i or total damage D > 1, the damage to the component could be comparatively far advanced and the component should be replaced or it is very likely that it fails. The falling curve of the limit characteristic GK results from a level of temperature change amplitude that is still tolerable in the limit case and the frequency that is still tolerable in the limit case for the loading of the machine component. In other words, the greater the amplitude of the temperature change, the lower the number of times it can be reached before the component is replaced (this represents the ratio n1 to N1 at ΔT1=400°C). On the other hand, if the amplitude is small, it can occur more frequently without the component tiring and the component would only have to be replaced at very high frequency rates (this represents the ratio n2 to N2 at ΔT2=200°C). The number of damage determined in this way is also explained with a theoretical background in the article mentioned at the beginning.

Vorliegend kann sich eine Gesamt-Schädigungszahl ermitteln lassen für das Bauteil, indem über den Quotienten D_i=n_i/N_i summiert wird. Die fetten Balken in dem Diagramm kennzeichnen die Temperatur-Lastwechsel-Reserven Ri=(Ni-ni)/Ni., wobei gilt Ri+Di=1.In the present case, a total damage number can be determined for the component by adding up the quotient D_i=n_i/N_i. The bold bars in the diagram characterize the temperature load change reserves Ri=(Ni-ni)/Ni., where Ri+Di=1 applies.

8 zeigt einen grundsätzlichen Verlauf eines Verfahrens zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Maschinenbauteil das laufzeitbegrenzend für den Betrieb der selben ist und eine Anzahl von Betriebsmedien die zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden, wobei Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden und im Ergebnis ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird bzw. Empfehlung zum Tausch des Maschinenbauteils. 8th shows a basic course of a method for operating an internal combustion engine with a machine component that limits the running time for the operation of the same and a number of operating media that are used to operate the internal combustion engine, with operating data of the internal combustion engine and the operating media being determined and, as a result, a running time limiting time interval of the machine component is specified or recommendation to replace the machine component.

Gemäß dem Konzept der Erfindung werden zunächst im Schritt S1 Betriebsdaten des Maschinenbauteils bestimmt, indem diejenigen Betriebsdaten - hier eine T7 Abgastemperatur-ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit dem tatsächlichen Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien -hier ein Abgas-- umfassen; dies kann beispielsweise auch das Messen einer Kühlmittel oder Ladeflufttemperatur betreffen.According to the concept of the invention, operating data of the machine component are first determined in step S1, in that those operating data - here a T7 exhaust gas temperature - are determined which are functionally related to the actual load profile of the machine component, with these operating data at least one media temperature of one of the operating media - here an exhaust gas-- comprise; this can also relate to measuring a coolant or charge air temperature, for example.

Die wenigstens eine Medientemperatur wird als transiente insbesondere zyklische Betriebsdaten gemessen im Schritt S1.The at least one medium temperature is measured as transient, in particular cyclical, operating data in step S1.

Der Wirkzusammenhang wird mittels eines Algorithmus dargestellt derart, dass eine Maschinenbauteiltemperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur - dies wird im Schritt S2 mit dem zuvor erläuterten Algorithmus umgesetzt; d.h. es wird als Ergebnis eines virtuellen Sensors VS eine virtuelle Temperatur T des Maschinenbauteils gemessen, also insbesondere beispielsweise über eine empirische Gleichung angegeben, wie dies anhand 2 bis 4 erläutert ist.The functional relationship is represented by means of an algorithm such that a machine component temperature is transiently determined from the transient media temperature—this is implemented in step S2 with the algorithm explained above; ie a virtual temperature T of the machine component is measured as the result of a virtual sensor VS, that is to say in particular it is specified, for example, using an empirical equation, as is shown with reference to FIG 2 until 4 is explained.

Im Schritt S3 kann mittels der transienten Maschinenbauteiltemperatur wenigstens eine Temperaturänderung der Maschinenbauteiltemperatur, insbesondere Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur, angegeben werden und als Grundlage eines im Betrieb des Maschinenbauteils gekennzeichneten Betriebsmusters klassiert werden; wie dies anhand 5 bis 6 erläutert ist. Je nachdem wie viele Klassen beim Betrieb der Brennkraftmaschine durchlaufen werden, können diese als Lastwechsel bestimmt werden und die Anzahl derselben im Schritt S4 kann in der in 6B oder 6A gezeigten Matrix gespeichert werden - d. h. als Zählrate pro Klasse. Dabei können zur Klassierung nach Temperatur (Matrix TMF in 6B) auch eine Klassierung der Lasten der Brennkraftmaschine (Matrix LCF in 6A) hinzutreten, insbesondere berücksichtigt und/oder korreliert werden.In step S3, at least one temperature change in the machine component temperature, in particular the amplitude of the temperature change in the machine component temperature, can be specified using the transient machine component temperature and classified as the basis of an operating pattern identified during operation of the machine component; like this based 5 until 6 is explained. Depending on how many classes are run through during operation of the internal combustion engine, these can be determined as load changes and the number of these in step S4 can be determined in 6B or 6A matrix shown can be stored - ie as count rate per class. For classification according to temperature (matrix TMF in 6B) also a classification of the loads of the internal combustion engine (Matrix LCF in 6A) to be added, in particular to be taken into account and/or correlated.

Im Schritt S5 wird eine Auswertung vorgenommen und pro Klasse die Häufigkeit oder Anzahl ausgelesen, mit der diese Klasse betrieben wurde bzw. der in x-Richtung (waagerecht) gemessene Abstand Ri zur Temperaturreserve, d. h. der Grenzkurve GK, die in 7 dargestellt ist; es erfolgt also eine Auslese auf Grundlage der aus Klassierung KL (pro Klasse die Häufigkeit oder Anzahl, mit der diese Klasse betrieben wurde) berechneten Temperatur-Reserve.In step S5, an evaluation is carried out and the frequency or number of times per class is read out with which this class was operated or the distance Ri measured in the x-direction (horizontally) to the temperature reserve, ie the limit curve GK, which is shown in 7 is shown; a selection is therefore made on the basis of the temperature reserve calculated from classification KL (per class, the frequency or number with which this class was operated).

Aus dem Verhältnis, welches die Schädigungszahl Di oder D ausdrückt, lässt sich damit im Schritt S6 eine Schädigungszahl berechnen die, solange sie kleiner als 1 ist zur häufigeren Wiederholung der vorgenannten Schritte führt. Sollte die Schädigungszahl Di oder D jedoch größer 1 sein kann im Schritt S7 eine Empfehlung zum Tausch des Bauteils ausgesprochen werden.A damage number can thus be calculated in step S6 from the ratio, which expresses the damage number Di or D, which, as long as it is less than 1, leads to the aforementioned steps being repeated more frequently. However, if the damage number Di or D is greater than 1, a recommendation to replace the component can be made in step S7.

Ist das Bauteil getauscht kann im Schritt S8 die Matrix auf 0 gesetzt werden und der Vorgang wieder beginnen.If the component has been exchanged, the matrix can be set to 0 in step S8 and the process can begin again.

Im Schritt S9 lassen sich diese Maßnahmen für sämtliche relevanten Maschinenbauteile, d. h. insbesondere Komponenten einer Brennkraftmaschine umsetzen - die Summe derselben gibt eine Gesamtschädigungsrate der Brennkraftmaschine und führt insofern auch zu einer Angabe eines laufzeitbegrenzenden Intervalls für den Betrieb der Brennkraftmaschine insgesamt.In step S9, these measures can be implemented for all relevant machine components, ie in particular components of an internal combustion engine - the sum of these gives an overall damage rate of the internal combustion engine and in this respect also leads to an indication of a runtime-limiting interval for the operation of the internal combustion engine as a whole.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Antriebssystemdrive system
11
Brennkraftmaschineinternal combustion engine
MM
Motorengine
AGTAGT
Abgasturboladerexhaust gas turbocharger
WTWT
Wärmetauscherheat exchanger
AGInc
Abgasleitung mit AbgasnachbehandlungsaggregatExhaust line with exhaust aftertreatment unit
TT
Temperaturverläufetemperature curves
KMKM
Kühlmediumcooling medium
AGInc
Abgaseexhaust gases
LLLL
Ladeluftcharge air
SS
Sensoriksensors
EEEE
Erfassungseinrichtungdetection device
AEAE
Auswerteeinheitevaluation unit
RURU
Remote-Einheitremote unit
U1, U2U1, U2
Umkehrbereichereversal areas
AA
Distanzdistance
D, DiD, Tue
Schädigungszahldamage number
SSss
Schmierstoffelubricants
KSKS
Kraftstoffefuels
VSvs
virtueller Sensorvirtual sensor
nMOTnMOT
Motordrehzahlengine speed
MMmm
Motormomentengine torque
S1 ... S9S1...S9
Schrittesteps
LWLw
Lastwechselload change
KLcl
Klassierungclassification
TMFTMF
Temperatur-Klassierungtemperature classification
TCFTCF
Last-Klassierungload classification

Claims (16)

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer weiteren Komponente, wobei die Brennkraftmaschine aufweist: - ein Maschinenbauteil, das Laufzeit begrenzend für den Betrieb der Brennkraftmaschine sein kann, - eine Anzahl von Betriebsmedien, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden, nämlich zum Betrieb des Motors und. der weiteren Komponente zugeführt, abgeführt oder in diesen gehalten werden, - eine Einrichtung, die ausgebildet ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens zu überwachen, wobei in dem Verfahren: - Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden, sowie - für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein, die Laufzeit begrenzendes, Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird, nämlich ein Zeitintervall bis zu einer nächsten Wartung der Brennkraftmaschine, - Betriebsdaten des Maschinenbauteils bestimmt werden, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einem tatsächlichen, Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und - die wenigstens eine Medientemperatur als transiente Betriebsdaten gemessen wird, - der Wirkzusammenhang mittels einer Rechen- oder Datenvorschrift dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert wird, nämlich eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und - mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird, - auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.Method for operating an internal combustion engine with a motor and a further component, the internal combustion engine having: - a machine component that can limit the running time for the operation of the internal combustion engine, - a number of operating media that are used to operate the internal combustion engine, namely for operation of the engine and. are supplied to, removed from or kept in the further component, - a device which is designed to at least monitor the operation of the internal combustion engine, wherein in the method: - operating data of the internal combustion engine and the operating media are determined, and - for the operation of the internal combustion engine a time interval of the machine component that limits the running time is specified, namely a time interval until the next maintenance of the internal combustion engine, - operating data of the machine component are determined by determining those operating data that are in an effective connection with an actual load profile of the machine component, whereby these operating data include at least one media temperature of one of the operating media, and - the at least one media temperature is measured as transient operating data, - the functional relationship is represented by means of a calculation or data specification such that a machine component tempera tur transient is determined from the transient medium temperature, the transient machine component temperature being determined at at least a first and/or a second component location and a temporal and/or local temperature change for the component being specified therefrom, characterized in that - by means of the transient machine component temperature at least one temperature change amplitude of the machine component temperature is specified and classified as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component, namely a number of load classes for the operation of the machine component is determined, and - by means of a number of load classes and/or load class changes an operating pattern of the machine component is specified, - on the basis of the operating pattern, the time interval limiting the running time of the machine component for the operation of the internal combustion engine is specified. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsmedien ein Abgas, eine Ladeluft, ein Kraftstoff, ein Schmierstoff oder ein Kühlmittel dergleichen sind.procedure after claim 1 , characterized in that the operating media are an exhaust gas, a charge air, a fuel, a lubricant or a coolant. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die transiente Medientemperatur auf eine Beharrungszeit bei einem Temperaturniveau untersucht wird und wenigstens aus einem Vorhandensein der Beharrungszeit bei einem Temperaturniveau auf einen Lastwechsel für das Maschinenbauteil und einer der folgenden Temperaturänderung der Maschinenbauteil-Temperatur geschlossen wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the transient medium temperature is examined for a persistence time at a temperature level and at least a presence of the persistence time at a temperature level on a load change for the machine component and one of the following temperature changes in the machine component temperature is inferred. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenbauteil-Temperatur als zeitabhängiger Verlauf für das Maschinenbauteil.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the machine component temperature as a time-dependent curve for the machine component. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitabhängige Verlauf für das Maschinenbauteil an einem einzigen Ort und/oder an einer Anzahl von Orten des Maschinenbauteils, mittels Prinzipien der Wärme- und Stoffübertragungslehre bestimmt wird als eine zeitabhängige Exponentialfunktion, wobei die zeitabhängige Exponentialfunktion Parameter für eine Anfangstemperatur, einen maximalen Temperaturanstieg und eine Steigung des Temperaturverlaufs am Maschinenbauteil aufweist.procedure after claim 4 , characterized in that the time-dependent course for the machine component at a single location and/or at a number of locations of the machine component, is determined using principles of heat and mass transfer theory as a time-dependent exponential function, the time-dependent exponential function being parameters for an initial temperature, a maximum temperature rise and an increase in the temperature profile on the machine component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter des zeitabhängigen Verlaufs der Maschinenbauteil-Temperatur empirisch und/oder modellbasiert festgelegt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that parameters of the time-dependent profile of the temperature of the machine component are established empirically and/or based on a model. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und einem zweiten Zeitpunkt bestimmt wird und daraus eine zeitliche Temperaturänderung an wenigstens einem Bauteilort angegeben und eine Temperaturänderungs-Amplitude klassiert wird derart, dass aus der zeitlichen Temperaturänderung eine zeitliche Lastklasse als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a transient machine component temperature is determined at at least a first and a second point in time and from this a temporal temperature change is specified at at least one component location and a temperature change amplitude is classified such that the temporal temperature change a temporal load class is determined as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und einem zweiten Bauteilort zu wenigstens einem Zeitpunkt bestimmt und daraus eine örtliche eine Temperaturänderungs-Amplitude für das Bauteil angegeben und klassiert wird, derart dass aus der örtlichen Temperaturänderung eine örtliche Lastklasse als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the transient machine component temperature is determined at at least a first and a second component location at least at one point in time and from this a local temperature change amplitude for the component is specified and classified such that from the local Temperature change, a local load class is determined as the basis of an operating pattern that characterizes the operation of the machine component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der zeitlichen und/oder örtlichen Temperaturänderung und/oder eine Temperaturänderungs-Amplitude eine Lastklasse als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a load class is determined from the temporal and/or local temperature change and/or a temperature change amplitude as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Häufigkeit der Lastklassen-Wechsel mittels dem Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird und mittels der Anzahl der Lastklassen-Wechsel das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall der Brennkraftmaschine angegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency of load class changes is specified using the operating pattern of the machine component and the number of load class changes specifies the time interval of the internal combustion engine that limits the running time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamt-Anzahl von vorbestimmten Lastklassen, nämlich für Lasten außerhalb des Nennbetriebs und/oder Extremlasten, für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, derart, dass mittels der Gesamt-Anzahl der vorbestimmten Lastklassen ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a total number of predetermined load classes, namely for loads outside of the rated operation and / or extreme loads, for the operation of the machine component is determined such that by means of the total number of predetermined load classes Operating model of the machine component is specified. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall der Brennkraftmaschine ermittelt wird aus einer Schädigungszahl, wobei die Schädigungszahl ermittelt wird aus der Häufigkeit der Lastklassen-Wechsel und/oder Anzahl der Lastklassen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the time interval of the internal combustion engine that limits the running time is determined from a damage number, the damage number being determined from the frequency of load class changes and/or the number of load classes. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schädigungszahl aus der Gesamt-Anzahl von vorbestimmten Lastklassen, am Maschinenbauteil, wobei die Schädigungszahl angibt wenigstens ein Verhältnis der Häufigkeit der Lastklassen-Wechsel und/oder Anzahl der Lastklassen in Bezug auf einen Tausch-Kennlinien-Wert der Häufigkeit und/oder Anzahl für das Maschinenbauteil.procedure after claim 12 , characterized in that the damage number from the total number of predetermined load classes on the machine component, the damage number indicating at least one ratio of the frequency of the load class change and/or number of load classes in relation to an exchange characteristic value of the frequency and /or Number for the machine part. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend - eine Überwachungseinrichtung, die ausgebildet ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens zu überwachen, - eine Erfassungseinrichtung mittels der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden, wobei - eine Bestimmungseinrichtung mittels der für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird, nämlich ein Zeitintervall bis zu einer nächsten Wartung der Brennkraftmaschine, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, - Betriebsdaten des Maschinenbauteils zu bestimmen, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einem tatsächlichen Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und - die wenigstens eine Medientemperatur als transiente Betriebsdaten gemessen wird, - der Wirkzusammenhang mittels einer Rechen- oder Datenvorschrift dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert wird, nämlich eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und - mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird, - auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.Control device for an internal combustion engine for carrying out a method according to one of Claims 1 until 13 , comprising - a monitoring device that is designed to at least monitor the operation of the internal combustion engine, - a detection device using the operating data of the internal combustion engine and the operating media are determined, wherein - a determining device using the time interval of the machine component that limits the running time for the operation of the internal combustion engine is specified, namely a time interval until the next maintenance of the internal combustion engine, with the control device being designed in such a way - to determine operating data of the machine component by determining those operating data which are functionally related to an actual load profile of the machine component, with this operating data at least include a media temperature of one of the operating media, and - the at least one media temperature is measured as transient operating data, - the causal relationship is represented by means of a calculation or data specification is such that a machine component temperature transient is determined from the transient medium temperature ture, wherein the transient machine component temperature is determined at at least a first and/or a second component location and a temporal and/or local temperature change for the component is specified therefrom, characterized in that - by means of the transient machine component temperature at least one temperature change amplitude of the machine component temperature is specified and classified as the basis of an operating pattern characterizing the operation of the machine component, namely a number of load classes for the operation of the machine component is determined, and - an operating pattern of the machine component is specified by means of a number of load classes and/or load class changes, - Based on the operating pattern, the time interval limiting the running time of the machine component for the operation of the internal combustion engine is specified. Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinrichtung mit der Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug beweglich oder separat davon an einem festen Ort angeordnet ist, mittels der klassiert wird, ein Betriebsmuster angegeben wird und ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.control device Claim 14 , characterized in that an evaluation device is movable with the internal combustion engine in a vehicle or arranged separately from it at a fixed location, by means of which classification is carried out, an operating pattern is specified and a time interval of the machine component limiting the running time is specified for the operation of the internal combustion engine. Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15 mit einem Motor und einer weiteren Komponente, wobei - die Brennkraftmaschine ausgebildet ist für den Betrieb mit einer Anzahl von Betriebsmedien, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden, nämlich dem Motor und. der weiteren Komponenten zugeführt, abgeführt oder in diesen gehalten werden, und aufweist: - ein Maschinenbauteil, das Laufzeit begrenzend für den Betrieb der Brennkraftmaschine sein kann, - eine Überwachungseinrichtung, die ausgebildet ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens zu überwachen, - eine Erfassungseinrichtung mittels der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine und der Betriebsmedien bestimmt werden, wobei - eine Bestimmungseinrichtung mittels der für den Betrieb der Brennkraftmaschine ein die Laufzeit begrenzendes Zeitintervall des Maschinenbauteils angegeben wird, nämlich ein Zeitintervall bis zu einer nächsten Wartung der Brennkraftmaschine, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, - Betriebsdaten des Maschinenbauteils zu bestimmen, indem diejenigen Betriebsdaten ermittelt werden, die in einem Wirkzusammenhang mit einem tatsächlichen Lastverlauf des Maschinenbauteils stehen, wobei diese Betriebsdaten wenigstens eine Medientemperatur eines der Betriebsmedien umfassen, und - die wenigstens eine Medientemperatur als transiente Betriebsdaten gemessen wird, - der Wirkzusammenhang mittels einer Rechen- oder Datenvorschrift dargestellt wird derart, dass eine Maschinenbauteil-Temperatur transient bestimmt wird aus der transienten Medientemperatur, wobei die transiente Maschinenbauteil-Temperatur an wenigstens einem ersten und/oder einem zweiten Bauteilort bestimmt wird und daraus eine zeitliche und/oder örtliche Temperaturänderung für das Bauteil angegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels der transienten Maschinenbauteil-Temperatur wenigstens eine Temperaturänderungs-Amplitude der Maschinenbauteil-Temperatur angegeben und als Grundlage eines den Betrieb des Maschinenbauteils kennzeichnendes Betriebsmusters klassiert wird, nämlich eine Anzahl von Lastklassen für den Betrieb des Maschinenbauteils ermittelt wird, und - mittels einer Anzahl von Lastklassen und/oder Lastklassenwechsel ein Betriebsmuster des Maschinenbauteils angegeben wird, - auf Grundlage des Betriebsmusters das die Laufzeit begrenzende Zeitintervall des Maschinenbauteils für den Betrieb der Brennkraftmaschine angegeben wird.Internal combustion engine with a control device Claim 14 or 15 with a motor and a further component, wherein - the internal combustion engine is designed for operation with a number of operating media that are used to operate the internal combustion engine, namely the engine and. to which other components are supplied, removed or kept in them, and has: - a machine component that can limit the running time for the operation of the internal combustion engine, - a monitoring device that is designed to at least monitor the operation of the internal combustion engine, - a detection device by means of the operating data of the internal combustion engine and the operating media are determined, with - a determination device by means of which a time interval limiting the running time of the machine component is specified for the operation of the internal combustion engine, namely a time interval until the next maintenance of the internal combustion engine, the control device being designed in such a way - To determine the operating data of the machine component by determining those operating data that are in an effective connection with an actual load profile of the machine component, these operating data at least one medium temperature of one of the operating med ien, and - the at least one medium temperature is measured as transient operating data, - the functional relationship is represented by means of a calculation or data specification such that a transient machine component temperature is determined from the transient medium temperature, with the transient machine component temperature being at least one first and/or a second component location is determined and from this a temporal and/or local temperature change for the component is specified, characterized in that - at least one temperature change amplitude of the machine component temperature is specified by means of the transient machine component temperature and as the basis of a den Operation of the machine component characteristic operating pattern is classified, namely a number of load classes for the operation of the machine component is determined, and - specified by a number of load classes and / or load class change an operating pattern of the machine component - on the basis of the operating pattern, the time interval limiting the running time of the machine component for the operation of the internal combustion engine is specified.
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