DE102022134209B3

DE102022134209B3 - Verfahren, Diagnoseeinrichtung und System zum Überwachen eines Betriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102022134209B3
Application number: DE102022134209.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Frank
Original assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2042-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (600) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (300) und Überwachen des Betriebs (601) der Brennkraftmaschine (300), wobei die Brennkraftmaschine (300) mit Motorbetriebsdaten (460) in einer Betriebsumgebung (360) betrieben wird und das Motorverhalten (450) umfassend die Motorbetriebsdaten (460) und ein Betriebsmuster (456), welche in einem Datenloggermodul (160, 160') festgehalten werden, und umfassend Betriebsumgebungsdaten (458), die mittels eines Umweltsensors (350) überwacht werden, wobei das Verfahren zum Überwachen die Schritte aufweist:- Vorbestimmen (610) von Modellbetriebsdaten (470) auf Grundlage eines Motormodells (480),- Erfassen (620) einer Änderung (466) in den Motorbetriebsdaten (460) oder dem Betriebsmuster (456) und/oder Erfassen einer Änderung (466) der Betriebsumgebungsdaten (458), und erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- für den Fall, dass die Änderung (466) als signifikant festgestellt wird, Erzeugen (630) eines Triggers für einen Triggerzeitpunkt (ST), welcher den Zeitpunkt der Abweichung angibt;- Festlegen (640) eines Zeitfensters (Δt) um den Triggerzeitpunkt (ST) und Durchführen einer Simulation (500) des zeitlichen Verlaufs des Motorverhaltens (450) für das Zeitfenster (Δt) unter Angabe eines transienten Simulationsdatenverlaufs (SIM), wobei- die Simulation (500) auf Grundlage des Motormodells (480) und unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung (360) und des Betriebsmusters (456), welche den Motorbetriebsdaten (460) in dem Zeitfenster (Δt) zugeordnet sind, erfolgt,- Entnehmen (650) eines festgehaltenen transienten Verlaufs von Motorbetriebsdaten (460) aus dem Datenloggermodul (100),- Vergleichen (660) des Messverlaufs (MES) von Motorbetriebsdaten (460) und dem Simulationsdatenverlauf (SIM) und Angeben einer Abweichung (δ) zwischen dem Messverlauf (MES) von Motorbetriebsdaten (460) und dem Simulationsdatenverlauf (SIM),- Bestimmen (670) eines Abweichungstrends aus der Abweichung (δ).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Überwachen eines Betriebs einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Diagnoseeinrichtung und ein System mit der Diagnoseeinrichtung zum Überwachen einer Brennkraftmaschine.
Brennkraftmaschinen, insbesondere Verbrennungsmotoren von Brennkraftmaschinen, unterliegen unterschiedlichen Alterungsphänomenen, insbesondere Abnutzungen und/oder Ablagerungen und bedürfen daher regelmäßiger Wartungen. Die regelmäßigen Wartungen unterliegen dabei üblicherweise einem Wartungsplan, der auf Erfahrungswerten einer Vielzahl von Motoren, insbesondere baugleichen Motoren, basiert.
Ein diesbezüglich bereits verbessertes an sich bekanntes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Überwachen des Betriebs der Brennkraftmaschine, sieht vor, dass die Brennkraftmaschine mit Motorbetriebsdaten in einer Betriebsumgebung betrieben wird und das Motorverhalten erfasst wird. Das Motorverhalten umfasst wenigstens die Motorbetriebsdaten und ein Betriebsmuster. Solche Motorbetriebsdaten und das Betriebsmuster können dazu in einem an sich bekannten Datenloggermodul festgehalten werden. Das erfasste Motorverhalten umfasst vorliegend auch Betriebsumgebungsdaten, die mittels eines Umweltsensors überwacht werden.
Es hat sich im Rahmen von fortschrittlichen Diagnoseverfahren solcher Art, insbesondere auch mit einer Diagnoseeinrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mittlerweile als möglich erwiesen, dass zudem Modellbetriebsdaten auf Grundlage eines Motormodells vorbestimmt werden und eine Änderung in den Motorbetriebsdaten oder dem Betriebsmuster und/oder eine Änderung der Betriebsumgebungsdaten erfasst werden.
Eine ebenfalls an sich bekannte Diagnoseeinrichtung zur Verwendung in dem eingangs genannten Verfahren weist zum Überwachen eines Betriebs einer Brennkraftmaschine mit Motor und Umweltsensoren auf:

- eine Empfangsschnittstelle ausgebildet zum Empfangen der Modellbetriebsdaten auf Grundlage des Motormodells, und zum Empfangen der Motorbetriebsdaten in der Betriebsumgebung, wobei
- die Empfangsschnittstelle der Diagnoseeinrichtung weiter ausgebildet ist, die Motorbetriebsdaten und die Modellbetriebsdaten an ein Überprüfungsmodul weiterzuleiten, das an die Empfangsschnittstelle gekoppelt ist, wobei
- das Überprüfungsmodul ausgebildet ist, die vorgenannte Änderung in den Motorbetriebsdaten oder dem Betriebsmuster und/oder eine Änderung der Betriebsumgebungsdaten zu erfassen.

Eine individuelle Betrachtung des Gesundheitszustandes eines einzelnen Motors bleibt dabei in der Regel jedoch außer Betracht.
Allenfalls basieren übliche Systeme zur Steuerung motorisierter Systeme zudem auf einer Sollwert-Steuerung wie in EP 1 298 511 B2 ausgeführt, die aber einen Komponentenausfall eines motorisierten Systems ggfs. beschleunigen kann. Dies kann durch eine vorrausschauende Diagnose der Komponenten abgemildert werden. So können virtuelle Diagnosesysteme helfen, eine Off-Line-Diagnose umzusetzen, jedoch wird es dabei extrem schwer, eine Echtzeit-Diagnose mit einer On-Line-Steuerung umzusetzen. Aus EP 1 298 511 B2 ist deswegen ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines motorisierten Systems angegeben worden, das den Gesundheitszustand des motorisierten Systems auf Basis einer gemessenen Motorgröße diagnostiziert, daraus den zukünftigen Zustand des motorisierten Systems ableitet und den Betrieb dementsprechend anpasst.
Dazu wird in EP 1 298 511 B2 eine integrierte Steuerung und Diagnose für ein motorbetriebenes System angegeben, das eine Schwingungs-, Druck-, Temperatur-, Geschwindigkeits-, und/oder Stromanalyse verwendet. Die Steuerung des motorisierten Systems ist über eine Kommunikationsverbindung an ein Steuersystem angebunden und setzt eine Regelkreissteuerung des motorisierten Systems gemäß einem Diagnosesignal auf Basis des wenigstens einen gemessenen Attributs um. Für das Diagnosesignal können die gemessenen Attribute einem neuronalen Netzwerk, einem Expertensystem oder einem Fuzzy-Logik-System und/oder einer Daten-Fusions-Komponente oder Kombinationen daraus übergeben werden, welches das Diagnosesignal zur Anzeige des Gesundheitszustands des motorisierten Systems generiert. Auf diese Weise soll automatisch der Betrieb des motorisierten Systems angepasst werden, um die Betriebszeit zu erhöhen. In der Sache geht es hier jedoch weniger um die Lösung der Echtzeit-Fähigkeits-Problematik als vielmehr um die Vermeidung derselben, indem ein Problem betreffend einen Gesundheitszustand des motorisierten Systems proaktiv adressiert und Folgen desselben abgemildert werden.
Auch dies führt jedoch nicht zu einer individuellen Betrachtung des Gesundheitszustandes eines einzelnen Motors, der auch bei der in EP 1 298 511 B2 genannten integrierten Steuerung und Diagnose für ein motorbetriebenes System außer Betracht bleibt.
Bisher bekannte Lösungen -soweit sie nicht das eigentliche Problem wie in EP 1 298 511 B2 ignorieren- setzen somit auf teure Hochleistungsrechner, um die Modelle schneller laufen zu lassen; das verursacht regelmäßig vergleichsweise hohe Kosten. Zwar gibt es also detaillierte Modelle, die das Motorverhalten abbilden; diese sind aber sehr rechen- und zeitintensiv, wie oben erläutert. Mit solchen Modellen ist daher eine Echtzeitsimulation nicht zu verwirklichen. Damit besteht nach wie vor das Problem, dass jedenfalls solche vorgenannten Echtzeitsimulationen im Wesen viel zu komplex sind, um in Echtzeit tatsächlich am Motor betriebsfähig zu sein.
Andererseits stehen zeitlich nachgeordnet durchgeführte Simulationen, die aber zudem mit Felddaten verglichen werden, erst mit einer zum Teil unzumutbar langen Verzögerung zur Verfügung, da die Analysen aus dem Feld erst recht lange nach Auftreten im Feld vermittelbar sind.
Es ist somit darüber hinaus grundsätzlich weiterhin wünschenswert, parallel zum laufenden Betrieb eine Diagnose des Gesundheitszustandes des Motors vorzunehmen; insofern eine individuelle Betrachtung des Gesundheitszustandes eines einzelnen Motors möglich zu machen.
So ist in US 2015/0168264 A1 ein Überwachungsgerät und ein Verfahren zur Erkennung einer Anomalie in einem System beschrieben, mit einem Sensor zur Messung eines Parameterwertes des Systems. Ein Prozessor ist ausgebildet zum Empfangen von Parameterwerten; zum Auswählen einer in einem Puffer zu speichernden Teilmenge; und ausgebildet, einen Schwellenwert zu berechnen, der normalen Werten des Parameters entspricht. Ein Schätzer dient dann zum Schätzen des nächsten Parameterwerts. Ein Komparator ist ausgebildet zum Vergleich eines gemessenen Parameterwerts mit dem berechneten Schwellenwert und zum Speichern des gemessenen Parameterwerts im Puffer, wenn der gemessene Parameterwert den berechneten Schwellenwert nicht überschreitet und des geschätzten Parameterwerts im Puffer, wenn der gemessene Parameterwert den berechneten Schwellenwert überschreitet. Ein Speicher zeichnet Parameteranomalien auf, wenn der gemessene Parameterwert den berechneten Schwellenwert überschreitet. Vorteilhafterweise identifiziert der Monitor also Anomalien des zu überwachenden Systems. Er verfolgt das Verhalten des gemessenen Parameters, so dass Anomalien die Schwellenwerte nicht beeinflussen, wohl aber die zugrundeliegenden Trends Schwellenwerte beeinflussen. Der Monitor kann vorteilhafterweise ein Systemgesundheitszustands-Monitor sein.
Es besteht aber bislang die Erforderlichkeit, dass für eine verlässliche Diagnose und/oder Wartungsprädiktion solche Simulationen ständig und in Echtzeit oder nur mit kaum oder jedenfalls geringer zeitlicher Verzögerung zum Motorbetrieb zu laufen haben, um verwendbare Ergebnisse zu erhalten.
Wartungsprognosen und Diagnosen für Verbrennungsmotoren werden grundsätzlich auch weiterhin kompliziert sein, da ein Verbrennungsmotor eine komplexe Maschine ist. Insofern werden Simulationen eines Verhaltens eines Verbrennungsmotors nach wie vor ein wichtiges und besonders geeignetes Mittel sein, das Verhalten der Maschine, das bei einem bestimmten Betriebsmuster und bestimmten Umweltbedingungen zu erwarten ist, im Detail relativ genau abzubilden. Auch Simulationen, die prinzipiell einen Vergleich mit Felddaten verwenden, sind für diese Entwicklung vorhanden und nützlich.
Es gibt aber in einem abweichenden Ansatz auch Verfahren, die zwar parallel, aber ggfs. nicht in Echtzeit, sondern eben nur parallel, z. B. mit geringer zeitlicher Verzögerung, zum Motorbetrieb laufen und auch im obigen Sinne sehr verwendbare Ergebnisse liefern. Solche Verfahren liefern einen sogenannten „digitalen Zwilling“. Auch diese Ansätze sind bislang vergleichsweise rechen- und zeitintensiv, da sie einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen, der die Maschine in ihrer Gesamtheit bis ins Detail nachbildet.
Wünschenswert ist es damit nach wie vor eine zwar parallel --aber ggfs. nicht in „Echtzeit“, sondern eben nur parallel, z. B. mit geringer zeitlicher Verzögerung-- zum Motorbetrieb laufende Diagnose zu ermöglichen, die auch im obigen Sinne sehr verwendbare Ergebnisse liefern kann.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, den Gesundheitszustand eines einzelnen Motors individuell und gleichzeitig mit vertretbarem Rechenaufwand und damit zeiteffektiv zu betrachten. Insbesondere soll mit einer Vorrichtung eine zwar parallel, aber ggfs. nicht in Echtzeit, sondern eben nur parallel, z. B. mit geringer zeitlicher Verzögerung, zum Motorbetrieb laufende Diagnose möglich sein, die auch im obigen Sinne sehr verwendbare Ergebnisse liefert. Aufgabe der Erfindung ist es eine diesbezügliche geeignete Vorrichtung und ein geeignetes Verfahren anzugeben.
Die Aufgabe betreffend das Verfahren wird gelöst durch Verfahren des Anspruchs 1 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Überwachen des Betriebs der Brennkraftmaschine vor, wobei die Brennkraftmaschine mit Motorbetriebsdaten in einer Betriebsumgebung betrieben wird und das Motorverhalten umfassend die Motorbetriebsdaten und ein Betriebsmuster, welche in einem Datenloggermodul festgehalten werden und umfassend Betriebsumgebungsdaten, die mittels eines Umweltsensors überwacht werden. Das Verfahren weist zum Überwachen die Schritte auf:

- Vorbestimmen von Modellbetriebsdaten auf Grundlage eines Motormodells,
- Erfassen einer Änderung in den Motorbetriebsdaten oder dem Betriebsmuster und/oder Erfassen einer Änderung der Betriebsumgebungsdaten.

Die Modellbetriebsdaten werden durch Rechenmodelle gewonnen. Die Modellbetriebsdaten werden unter anderem auf Grundlage eines Motormodells durch Rechenmodelle abgebildet, die das Motorverhalten eines gesunden, d. h. nicht fehlerbehafteten oder nicht verschlissenen, Motors modellieren.
Die Motorbetriebsdaten werden während des Betriebs des Motors von dem Datenloggermodul erfasst. Die Motorbetriebsdaten umfassen aktuelle Betriebsstellungen von Aktoren des Motors. Des Weiteren umfassen die Betriebsmuster vor allem aber nicht nur Betriebskennlinien von Drehzahl- und/oder Drehmoment-Anforderungen oder von ähnlichen Signalen des Motors. Darüber hinaus umfassen Betriebsumgebungsdaten vor allem aber nicht nur Daten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder dergleichen.
Die Erfindung geht zunächst von der Überlegung aus, dass Simulationen des Motorverhaltens auf einem Rechner das in etwa zehn- bis zwanzigfache der in Echtzeit aufgenommenen Daten dauern. Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass es darüber hinaus wünschenswert ist, parallel zum laufenden Betrieb --insbesondere und wenn auch nicht in Echtzeit-- eine Diagnose des Gesundheitszustandes des Motors vorzunehmen; insofern eine individuelle Betrachtung des Gesundheitszustandes eines einzelnen Motors möglich zu machen.
Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass eine Simulation des Motorverhaltens m.E. nur dann zwingend gestartet werden muss, wenn der Motor eine merkliche Änderung erfährt, d.h. wenn sich die Motorbetriebsdaten oder Betriebsumgebungsdaten signifikant ändern. Anders formuliert, nutzt die Erfindung aus, dass Motoren im Feld oft über längere Zeitstrecken im immer gleichen Betriebszustand verharren und eine Simulation in diesem Fall konstante Ergebnisse liefert, die nicht notwendigerweise immer wieder neu berechnet werden müssen.
Erfindungsgemäß sieht die Erfindung deshalb vor, dass erst für den Fall, dass die Änderung als signifikant festgestellt wird, der Trigger erzeugt wird für einen Triggerzeitpunkt, welcher den Zeitpunkt der Abweichung angibt. Gemäß der Erkenntnis der Erfindung kann dann ein Zeitfenster um den Triggerzeitpunkt festgelegt werden und eine Simulation des zeitlichen Verlaufs des Motorverhaltens für das Zeitfenster unter Angabe eines transienten Simulationsdatenverlaufs durchgeführt werden.
Anders und verkürzt ausgedrückt, hat die Erfindung erkannt, dass es möglich ist, mit einem Trigger zu arbeiten, der Rechenzeit sparend wirkt, da nur dann --insbesondere nur für das um den Triggerzeitpunkt festgelegte Zeitfenster-- eine Simulation des Motorverhaltens durchgeführt werden muss.
Weiter hat die Erfindung erkannt, dass dann in dem Zeitfenster eine individualisierte Diagnose erfolgen kann. Erfindungsgemäß folgen dann die Schritte, dass

- die Simulation auf Grundlage des Motormodells und unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung und des Betriebsmusters erfolgt, welche den Motorbetriebsdaten in dem Zeitfenster zugeordnet sind,
- Entnehmen eines festgehaltenen transienten Verlaufs von Motorbetriebsdaten aus dem Datenloggermodul,
- Vergleichen des Messverlaufs von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf und Angeben einer Abweichung zwischen dem Messverlauf von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf, und
- Bestimmen eines Abweichungstrends aus der Abweichung.

Die Aufgabe betreffend die Vorrichtung wird gelöst durch eine Diagnoseeinrichtung des Anspruchs 8 zum Überwachen eines Betriebs einer Brennkraftmaschine mit Motor, Datenloggermodul und Umweltsensoren. Die Diagnoseeinrichtung weist eine Empfangsschnittstelle, ein Überprüfungsmodul, ein Simulationsmodul und ein Auswertemodul auf. Erfindungsgemäß ist die Empfangsschnittstelle der Diagnoseeinrichtung ausgebildet zum Empfangen von Modellbetriebsdaten auf Grundlage eines Motormodells und Motorbetriebsdaten in einer Betriebsumgebung. Zudem ist die Empfangsschnittstelle weiter ausgebildet, die Motorbetriebsdaten und die Modellbetriebsdaten an das Überprüfungsmodul weiterzuleiten, das an die Empfangsschnittstelle gekoppelt ist.
Das Überprüfungsmodul ist ausgebildet, eine Änderung in den Motorbetriebsdaten oder dem Betriebsmuster und/oder eine Änderung der Betriebsumgebungsdaten zu erfassen und einen Trigger für einen Triggerzeitpunkt zu erzeugen für den Fall, dass die Änderung als signifikant festgestellt wird, wobei das Überprüfungsmodul ein Zeitfenster um den Triggerzeitpunkt festlegt.
Hierzu werden die vom Datenloggermodul übertragenen Motorbetriebsdaten oder Betriebsmuster daraufhin überprüft, ob sie sich um ein vorgegebenes Maß in Form eines Grenzwertes ändern. Eine signifikante Änderung liegt also dann vor, wenn die mit dem Datenloggermodul aufgenommenen Motorbetriebsdaten oder mit dem Umweltsensor, aufgenommenen Betriebsumgebungsdaten ein Grenzwert für das Motorverhalten überschreiten, beispielsweise eine Betriebskennlinie des Motors verlassen. Zum Zeitpunkt der signifikanten Änderung, welcher als Triggerzeitpunkt bezeichnet wird, wird der Trigger erzeugt, als Startsignal für eine Simulation.
Das Simulationsmodul ist ausgebildet, das Zeitfenster für den Triggerzeitpunkt zu empfangen und eine Simulation des zeitlichen Verlaufs des Motorverhaltens nur für dieses Zeitfenster durchzuführen. Dabei wird ein transienter Simulationsdatenverlauf auf Grundlage des Motormodells und unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung und des Betriebsmusters angegeben. Die Betriebsumgebungsdaten und das Betriebsmuster sind den Motorbetriebsdaten in dem Zeitfenster zugeordnet.
Mit anderen Worten wird ausgelöst durch den Trigger eine Simulation gestartet, der - parallel zum Betrieb des Motors - sowohl das gleiche Betriebsmuster als auch die gleichen Betriebsumgebungsdaten wie dem betriebenen Motor vorgegeben wird.
Das Auswertemodul ist ausgebildet, einen festgehaltenen transienten Messverlauf von Motorbetriebsdaten zu empfangen und den Messverlauf der Motorbetriebsdaten mit dem Simulationsdatenverlauf zu vergleichen. Das Auswertemodul ist weiter ausgebildet eine Abweichung zwischen dem Messverlauf von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf anzugeben und einen Abweichungstrend aus der Abweichung, insbesondere Angabe eines zeitlichen Verlaufs des Abweichungstrends über das Zeitfenster hinaus, zu bestimmen.
Die Aufgabe betreffend die Vorrichtung wird auch gelöst durch ein System des Anspruchs 15 zum Überwachen einer Brennkraftmaschine. Das System weist einen Motor, eine Diagnoseeinrichtung und eine Kommunikationsverbindung zwischen Motor und Diagnoseeinrichtung auf. Der Motor in dem System weist ein Datenloggermodul zum Aufnehmen von Motorbetriebsdaten und Umweltsensoren zum Aufnehmen von Betriebsumgebungsdaten auf.
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.
Vorteilhafterweise wird die Simulation abhängig vom Vorliegen des Triggers für einen Triggerzeitpunkt, insbesondere nur beim Vorliegen des Triggers für einen Triggerzeitpunkt, durchgeführt. Eine solche Simulation wird durch das Motorverhalten in Echtzeit gesteuert.
Hier nutzt die Erfindung aus, dass für die Bewertung des Gesundheitszustandes des Motors nur Zeitfenster genutzt werden, in denen signifikante Änderungen des Motorverhaltens festgestellt werden. Damit ermöglicht die Erfindung eine Überwachung und Überprüfung des Motors, die parallel zum laufenden Betrieb stattfindet. Auch die Bewertung des Gesundheitszustandes kann so zeitnah zum Auftreten der signifikanten Änderung zur Verfügung stehen.
Das Zeitfenster des Verlaufs des Motorverhaltens, für das die Simulation durchgeführt wird, beginnt in einer Weiterbildung mit einem Zeitpunkt der Erzeugung des Triggers zu dem Triggerzeitpunkt.
In einer anderen Weiterbildung beginnt das Zeitfenster des Verlaufs des Motorverhaltens, für das die Simulation durchgeführt wird, zu einem Zeitpunkt vor dem Triggerzeitpunkt. Vorteilhafter weise umfasst dieses Zeitfenster die Änderung in den Motorbetriebsdaten, welche mit dem Datenloggermodul festgehalten wird. Die Festlegung eines solchen Zeitfensters ermöglicht es eventuelle Ausgleichsvorgänge im Betriebsverhalten des Motors in der Simulation abzubilden. Der erforderliche Zeitraum wird als Parameter vorgegeben.
Vorteilhafterweise wird beim Beginn des Zeitfensters der Simulation ein Deaktivierungssignal an das Datenloggermodul gesendet, um die Überwachung des Motors zu deaktivieren. Beim Beenden des Zeitfensters der Simulation wird ein Aktivierungssignal an das Datenloggermodul gesendet, um die Überwachung des Motors zu aktivieren. Mit anderen Worten wird während der Simulation die Überwachung der Motorbetriebsdaten kurzzeitig unterbrochen und erst anschließend wiederaufgenommen. Hiermit wird ermöglicht, dass die Diagnoseeinrichtung nicht gleichzeitig eine Simulation durchführt und Daten vom Datenloggermodul empfängt. Dies ermöglicht weiter, das Datenloggermodul nicht zu überlasten.
In einer Weiterbildung umfasst das Bestimmen des Abweichungstrends zusätzlich Prognostizieren eines Verlaufs des Abweichungstrends über das Zeitfenster der Simulation hinaus. Vorteilhafterweise wird aus dem Prognostizieren des Verlaufs des Abweichungstrends ein Zeitpunkt für eine Wartung eines Motors der Brennkraftmaschine ermittelt. Eine solche Weiterbildung ermöglicht es, Alterungsphänomene des Motors frühzeitig zu erkennen. Eine gewisse vorbekannte Abweichung zwischen Simulationsverlauf und dem Messverlauf von Motorbetriebsdaten ist aufgrund von Simulationsfehlern zu akzeptieren. Wird diese vorbekannte Abweichung jedoch überschritten, kann daraus auf Alterungsphänomene des Motors geschlossen werden. Durch das Prognostizieren eines Verlaufs des Abweichungstrends über das Zeitfenster der Simulation hinaus kann dann abgeschätzt werden, wann die Abweichungen ein Toleranzmaß überschreiten, beispielsweise ein Toleranzmaß für Betriebsparameterwerte an einem Betriebspunkt. So sind eine Wartungsprädiktion und eine Vorhersage der zeitlichen Entwicklung der tatsächlichen Alterung des Motors möglich.
In einer Weiterbildung wird für den Fall, dass der Abweichungstrend einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ein Alarmsignal ausgegeben. Beispielsweise kann als vorgegebener Grenzwert der Signalabstand zwischen dem Messverlauf von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf für bestimmte Betriebsparameterwerte, der Gradient des Abstandes zwischen dem Messverlauf von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf, der prognostizierte Abstand zwischen dem Messverlauf von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf für einen definierten Zeitabstand oder der Zeitraum in dem der extrapolierte Abstand einen Betriebsparameterwert überschritten sein.
Vorteilhafterweise wird das Alarmsignal für den Fall ausgegeben, dass in aufeinanderfolgenden prognostizierten Verläufen der zukünftigen Motorbetriebsdaten derselbe vorgegebene Grenzwert überschritten wird. Eine solche Weiterbildung ist robuster gegenüber Simulationsfehlern, da ein Alarmsignal nur ausgegeben wird, wenn häufiger oder in der überwiegenden Zahl der Fälle von --beispielsweise in mindestens drei von fünf-- aufeinanderfolgenden simulierten Zeitfenstern der gleiche Grenzwert überschritten wird.
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 erste bevorzugte Ausführungsform eines Systems gemäß dem Konzept der Erfindung zum Überwachen einer Brennkraftmaschine mit einer Diagnoseeinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Variante;
2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Systems gemäß dem Konzept der Erfindung zum Überwachen einer Brennkraftmaschine mit einer Diagnoseeinrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Variante;
3A eine Darstellung eines dem Konzept der Erfindung zugrundeliegenden bevorzugten Überwachungskonzepts für eine Brennkraftmaschine der ersten oder zweiten Ausführungsform;
3B eine Darstellung eines dem Konzept der Erfindung zugrundeliegenden bevorzugten Vorgehens zur Erstellung eines Zeitfensters für eine Simulation mit der bevorzugten Diagnoseeinrichtung der ersten oder zweiten Variante;
4 eine Darstellung eines dem Konzept der Erfindung zugrundeliegenden Zeitablaufs einer Überwachung der Brennkraftmaschine gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform; und
5 ein Ablaufdiagramm für eine bevorzugte Ausführungsform eines Überwachungsverfahrens eines Betriebs einer Brennkraftmaschine gemäß dem Konzept der Erfindung.

1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Systems 1000 zum Überwachen einer Brennkraftmaschine 300 mit Motor 310.
Der Motor 310 der Brennkraftmaschine 300 weist hier neben einer an sich bekannten zentralen Steuer- und Regeleinrichtung ECU zur eigentlichen Steuerung der Brennkraftmaschine einen Datenlogger auf, der hier im Rahmen eines Datenloggermoduls 160 realisiert ist. Das Datenloggermodul 160 ist separat von der ECU an dem Motor 310 angeordnet. Das Datenloggermodul 160 ist ausgebildet, Motorbetriebsdaten 460 - hier Drehzahl n - zu erfassen. Somit nimmt das Datenloggermodul 160 den Zustand des Motors 310 auf.
Außerdem weist das System 1000 zum Überwachen der Brennkraftmaschine 300 einen oder mehrere Umweltsensoren 350 auf. Die Umweltsensoren 350 sind vorliegend ausgebildet, Betriebsumgebungsdaten 458 hier - Temperatur T - zu erfassen. Sowohl die Betriebsumgebungsdaten 458 als auch die Motorbetriebsdaten 460 werden als Funktion der Zeit t aufgenommen.
Das Datenloggermodul 160 und der Umweltsensor 350 sind ausgebildet, die von ihnen aufgenommenen Daten an ein Überträgermodul 162 zu übertragen.
Das System 1000 umfasst außerdem eine Diagnoseeinrichtung 100. In dieser Ausführungsform ist die Diagnoseeinrichtung 100 von der Brennkraftmaschine 300 separiert und empfängt die Betriebsumgebungsdaten 458 und die Motorbetriebsdaten 460 über eine Kommunikationsverbindung 200 von dem Überträgermodul 162. Hierzu weist die Diagnoseeinrichtung 100 eine Empfangsschnittstelle 114 auf. Die Empfangsschnittstelle 114 ist weiter ausgebildet, einem idealen Motorverhalten zugeordnete Modellbetriebsdaten 470 auf Grundlage eines Motormodells 480 zu empfangen.
Für das ideale Motorverhalten wird ein nicht fehlerbehafteter oder verschlissener Motor angenommen, hier der zu überwachende Motor nach der Fertigung auf dem Prüfstand. Anhand dieses idealen Motorverhaltens werden Modellbetriebsdaten ermittelt.
Zusätzlich zu der Empfangsschnittstelle 114 weist die Diagnoseeinrichtung 100 vorliegend ein Überprüfungsmodul 116, ein Simulationsmodul 120 und ein Auswertungsmodul 122 auf.
Das Überprüfungsmodul 116 ist ausgebildet, die über die Empfangsschnittstelle 114 empfangenden Betriebsumgebungsdaten 458 und Motorbetriebsdaten 460 sowie Modellbetriebsdaten 470 zu erhalten. Das Überprüfungsmodul 116 prüft, ob eine Änderung in den Motorbetriebsdaten 460 oder dem Betriebsmuster 456 oder eine Änderung der Betriebsumgebungsdaten 458 vorliegt. Wenn das Überprüfungsmodul 116 eine signifikante Änderung feststellt, wird ein Trigger für einen Triggerzeitpunkt erzeugt. Das Überprüfungsmodul 116 ist weiter ausgebildet, ein Zeitfenster um den Triggerzeitpunkt festzulegen.
Das Simulationsmodul 120 ist ausgebildet, das Zeitfenster für den Triggerzeitpunkt zu empfangen. Das Empfangen des Triggerzeitpunkts von dem Simulationsmodul löst das Durchführen einer Simulation aus. Die Simulation wir durchgeführt als zeitlicher Verlauf des Motorverhaltens 450 für das Zeitfenster unter Angabe eines transienten Simulationsdatenverlaufs unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung 360 und des Betriebsmusters 456, welche den Motorbetriebsdaten 460 um den Triggerzeitpunkt zugeordnet sind. Im Detail wird die Durchführung einer solchen Simulation im Zusammenhang mit 3A und 3B beschrieben.
Das Auswertungsmodul 122 ist ausgebildet, einen festgehaltenen transienten Verlauf der Motorbetriebsdaten 460 von der Empfangsschnittstelle 114 und den Simulationsdatenverlauf von dem Simulationsmodul 120 zu empfangen. Das Auswertungsmodul 122 ist weiter ausgebildet, den Verlauf der Motorbetriebsdaten 360 und den Simulationsdatenverlauf 461 zu vergleichen und eine Abweichung zwischen dem Verlauf von Motorbetriebsdaten 360 und dem Simulationsdatenverlauf anzugeben. Aus der Abweichung wird ein Abweichungstrend, insbesondere über den zeitlichen Verlauf des Abweichungstrends hinaus, bestimmt. Überschreitet dieser Abweichungstrend von einem vorgegebenen Grenzwert, wird ein Alarmsignal A ausgegeben. Dieses Alarmsignal A informiert den Nutzer über den Zeitpunkt für die Wartung des Motors. Auch dies wird im Detail im Zusammenhang mit 3A beschrieben.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Systems 1000' zum Überwachen einer Brennkraftmaschine 300 mit Motor 310. Die Darstellung der 2 verwendet für Strukturelemente, welche aus dem Ausführungsbeispiel bekannt und identisch sind, dieselben Bezugszeichen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf die Erläuterung der Unterschiede gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1.
Hier weist der Motor 310 der Brennkraftmaschine 300 neben einer an sich bekannten zentralen Steuer- und Regeleinrichtung ECU zur eigentlichen Steuerung der Brennkraftmaschine eine Diagnoseeinrichtung 100' auf, die als Teil derselben realisiert ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Datenloggermodul 160' Teil der Diagnoseeinrichtung 100'. Es misst die Motorbetriebsdaten 460, hier die Drehzahl n, und gibt diese direkt an das Überprüfungsmodul 116 weiter.
Die Empfangsschnittstelle 114 ist in diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, die Betriebsumgebungsdaten 458 von den Umweltsensoren 350 zu empfangen und an das Überprüfungsmodul 116 weiterzugeben.
Das Simulationsmodul 122 und das Auswertungsmodul 122 der 2 sind ansonsten identisch zu denen der 1 ausgebildet.
3A zeigt eine dem Konzept der Erfindung zugrundeliegendes bevorzugtes Überwachungskonzept 400 für eine Brennkraftmaschine 300.
Das Überwachungskonzept 400 basiert darauf, dass zunächst anhand der Betriebsmuster 456 und Betriebsumgebungsdaten 458 eine Simulation 500 für ein vorgegebenes Zeitfenster durchgeführt wird. Das Betriebsmuster 456 umfasst hierbei Drehzahl n und Drehmomentanforderungen M, die - gemessen an der Dynamik des Motors - mit hoher zeitlicher Auflösung aufgenommen worden sind. Die Betriebsumgebungsdaten 458 umfassen hierbei Temperatur T, Höhe h und Luftfeuchtigkeit φ in der Umgebung des Motors. Die Simulation 500 wird für das Betriebsmuster 456 und die Betriebsumgebungsdaten 458 im Falle eines idealen Motorverhaltens durchgeführt. Für einen solchen Fall gibt die Simulation 500 einen Simulationsverlauf SIM für die simulierten Motorbetriebsdaten 462 aus.
Das in der 1 und der 2 beschriebene Datenloggermodul 160, 160' nimmt für das Zeitfenster, für das die Simulation durchgeführt worden ist, weiter einen Messverlauf MES der Motorbetriebsdaten 460 auf.
Das Überwachungskonzept 400 sieht abschließend einen Vergleich 464 des Simulationsverlaufs SIM und des Messverlaufs MES der Motorbetriebsdaten 460 vor. Anhand des Vergleichs 464 wird dann eine Abweichung, insbesondere ein Abweichungstrend zwischen dem Simulationsverlauf SIM und dem Messverlauf MES der Motorbetriebsdaten 460 bestimmt. Dies kann Aufschluss über den Gesundheitszustand des Motors und dessen zeitlicher Entwicklung geben. Eine gewisse Abweichung ist hierbei als normal zu akzeptieren, da Simulationen Fehler haben. Die normale Größenordnung der Fehler ist in der Regel bekannt. Ändert sich die Abweichung δ, kann jedoch von Alterungsphänomenen ausgegangen werden. Es kann dann auch abgeschätzt werden, wann die Abweichungen δ einen Grenzwert überschreiten werden und der Motor gewartet werden sollte.
In der 3B ist das zugrundeliegende bevorzugte Vorgehen zur Erstellung eines Zeitfensters Δt für eine Simulation 500 anhand eines Verlaufs des Betriebsmusters 456 dargestellt.
Das Betriebsmuster 456 über die Zeit t wird wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert mit Hilfe des Datenloggermoduls 160 aufgenommen. Der Messverlauf MES des Betriebsmusters 456 erfährt eine signifikante Änderung 466. Eine solche signifikante Änderung 466 löst einen Trigger aus, der für den Zeitpunkt der signifikanten Änderung 466 als Triggerzeitpunkt S_T erzeugt wird. Eine Änderung des Messverlaufs MES des Betriebsmusters 456 ist signifikant, wenn ein Messwert außerhalb einer Betriebskennlinie liegt.
Für eine Simulation 500 wird um den Triggerzeitpunkt S_T herum ein kurzes Zeitfenster Δt festgelegt. Das Zeitfenster Δt wird so festgelegt, dass es zu einem Zeitpunkt t1 vor dem Triggerzeitpunkt S_T beginnt. Der Zeitpunkt t1 wird so gewählt, dass in dem Zeitfenster Δt Änderungsvorgänge 468 enthalten sind. Das Zeitfenster Δt wird für einige Sekunden bis zu wenigen Minuten festgelegt und endet zu einem Zeitpunkt t2, so dass sowohl die Änderungsvorgänge 468 als auch der Triggerzeitpunkt S_T in dem Zeitfenster Δt für die Simulation 500 enthalten ist.
4 zeigt eine Darstellung eines dem Konzept der Erfindung zugrundeliegenden Zeitablaufs 400 einer Überwachung der Brennkraftmaschine 300 der 1 oder der 2.
In dieser Ausführungsform werden zwei Zeitfenster Δt1 und Δt2 für eine Simulation 500. 1 und 500.2, welche den Motorbetriebsdaten 460.1 und 460.2 in dem Zeitfenster Δt1 und Δt2 zugeordnet sind, festgelegt.
Für das erste Zeitfenster Δt1 wird für die Motorbetriebsdaten 460.1 eine erste Simulation 500.1 durchgeführt. Für das zweite Zeitfenster Δt2 wird für die Motorbetriebsdaten 460.2 eine zweite Simulation 500.2 durchgeführt. 4 zeigt, dass die Rechenzeit für die Simulation 500.1 und 500.2 ein Vielfaches der Zeit t der Dauer der Echtzeit Motorbetriebsdaten 460.1 und 460.2 beträgt. Während der Dauer der Simulation 500.1 und 500.2 ist die Überwachung des Motors aus 1 oder 2 mittels des Datenloggermoduls inaktiv. Nach der Simulation 500.1 und 500.2 ist ein Ergebnis einer Auswertung A1 und A2 für das simulierte Zeitfenster Δt1 und Δt2 verfügbar. Es wird wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben, ein Abweichungstrend ermittelt und gegebenenfalls ein Alarmsignal A ausgelöst.
Ein solcher Zeitablauf 400 führt dazu, dass der Motor zwar kurzzeitig nicht überwacht wird. Durch die Wahl der Zeitfenster Δt1 und Δt2, die wie in 3 beschrieben, durchgeführt wird, beschränkt sich die Überwachung auf Vorgänge des Motorverhaltens, die für die Bewertung des Gesundheitszustands des Motors tatsächlich relevant sind. Dadurch werden die Ressourcen zur Durchführung der Simulation sehr effizient genutzt. Nach jedem simulierten Zeitfenster Δt1 und Δt2 ist das Ausgeben eines Alarmsignals A möglich.
5 stellt ein Ablaufdiagramm für eine bevorzugte Ausführungsform eines Überwachungsverfahrens 600 eines Betriebs 601 einer Brennkraftmaschine dar. Bei dem Betrieb 601 der Brennkraftmaschine, wird die Brennkraftmaschine mit Motorbetriebsdaten in einer Betriebsumgebung betrieben. Das Motorverhalten der Brennkraftmaschine umfasst die Motorbetriebsdaten und ein Betriebsmuster, die in einem Datenloggermodul festgehalten werden und Betriebsumgebungsdaten, die mittels einem Umweltsensor überwacht werden.
In dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 zum Überwachen in einem ersten Schritt 610, das Vorbestimmen von Modellbetriebsdaten auf Grundlage eines Motormodells.
In einem zweiten Schritt 620 werden Änderungen in den Motorbetriebsdaten oder dem Betriebsmuster erfasst, welche mit dem Datenloggermodul festgehalten werden. Zusätzlich werden auch Änderungen der Betriebsumgebungsdaten erfasst, die mit dem Umweltsensor aufgenommen werden. Das Verfahren 600 umfasst weiter, das Erzeugen 630 eines Triggers für einen Triggerzeitpunkt, welcher den Zeitpunkt der Änderung angibt, für den Fall, dass die Änderung als signifikant festgestellt wird.
In einem nächsten Schritt 640 wird ein Zeitfenster um den Triggerzeitpunkt festgelegt und eine Simulation des zeitlichen Verlaufs des Motorverhaltens für das Zeitfenster unter Angabe eines transienten Simulationsdatenverlaufs durchgeführt. Die Simulation erfolgt hierbei auf Grundlage des Motormodells und unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung und des Betriebsmusters, welche den Motorbetriebsdaten in dem Zeitfenster zugeordnet sind.
In dem Schritt 650 wird ein festgehaltener transienter Messverlauf von Motorbetriebsdaten aus dem Datenloggermodul entnommen und anschließend in dem Schritt 660 mit dem Simulationsverlauf verglichen. Der Schritt 660 beinhaltet weiter, das Angeben einer Abweichung zwischen dem Messverlauf von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf.
In einem weiteren Schritt 670 wird aus der Abweichung ein Abweichungstrend bestimmt. Das Bestimmen 670 eines Abweichungstrends umfasst hier auch das Prognostizieren eines Verlaufs des Abweichungstrends über das Zeitfenster der Simulation hinaus. Hierbei wird aus dem Prognostizieren des Verlaufs des Abweichungstrends ein Zeitpunkt für eine Wartung eines Motors der Brennkraftmaschine ermittelt.
BEZUGSZEICHENLISTE

100, 100': Diagnoseeinrichtung
114: Empfangsschnittstelle
116: Überprüfungsmodul
120: Simulationsmodul
122: Auswertungsmodul
160, 160': Datenloggermodul
162: Überträgermodul
200: Kommunikationsverbindung
300: Brennkraftmaschine
310: Motor
350: Umweltsensoren
360: Betriebsumgebung
400: Überwachungskonzept
450: Motorverhalten
456: Betriebsmuster
458: Betriebsumgebungsdaten
460: geloggte Motorbetriebsdaten
462: simulierte Motorbetriebsdaten
464: Vergleich
466: signifikante Änderung
468: Änderungsvorgänge
470: Modellbetriebsdaten
480: Motormodell
500: Simulation
600: Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Brennkraftmaschine
601: Betreib einer Brennkraftmaschine
610: Vorbestimmen von Modellbetriebsdaten auf Grundlage eines Motormodells
620: Erfassen einer Änderung
630: Erzeugen eines Triggers für einen Triggerzeitpunkt
640: Festlegen eines Zeitfensters um den Triggerzeitpunkt und Durchführen einer Simulation
650: Entnehmen eines festgehaltenen transienten Messverlaufs von Motorbetriebsdaten aus dem Datenloggermodul
660: Vergleichen des Messverlaufs von Motorbetriebsdaten und dem Simulationsdatenverlauf
670: Bestimmen eines Abweichungstrends aus der Abweichung
1000, 1000': System zum Überwachen einer Brennkraftmaschine
A: Alarmsignal
h: Höhe
M: Drehmoment
MES: Messverlauf
n: Drehzahl
ST: Triggerzeitpunkt
T: Temperatur
t1: Beginn der Simulation
t2: Ende der Simulation
Δt: Zeitfenster
SIM: Simulationsverlauf
δ: Abweichung zwischen dem Messverlauf und dem Simulationsdatenverlauf
φ: Luftfeuchtigkeit

Claims

Verfahren (600) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (300) und Überwachen des Betriebs (601) der Brennkraftmaschine (300), wobei die Brennkraftmaschine (300) mit Motorbetriebsdaten (460) in einer Betriebsumgebung (360) betrieben wird und das Motorverhalten (450) umfassend die Motorbetriebsdaten (460) und ein Betriebsmuster (456), welche in einem Datenloggermodul (160, 160') festgehalten werden, und umfassend Betriebsumgebungsdaten (458), die mittels eines Umweltsensors (350) überwacht werden, wobei das Verfahren zum Überwachen die Schritte aufweist: - Vorbestimmen (610) von Modellbetriebsdaten (470) auf Grundlage eines Motormodells (480), - Erfassen (620) einer Änderung (466) in den Motorbetriebsdaten (460) oder dem Betriebsmuster (456) und/oder Erfassen einer Änderung (466) der Betriebsumgebungsdaten (458), dadurch gekennzeichnet, dass - für den Fall, dass die Änderung (466) als signifikant festgestellt wird, Erzeugen (630) eines Triggers für einen Triggerzeitpunkt (ST), welcher den Zeitpunkt der Änderung angibt; - Festlegen (640) eines Zeitfensters (Δt) um den Triggerzeitpunkt (ST) und Durchführen einer Simulation (500) des zeitlichen Verlaufs des Motorverhaltens (450) für das Zeitfenster (Δt) unter Angabe eines transienten Simulationsdatenverlaufs (SIM), wobei - die Simulation (500) auf Grundlage des Motormodells (480) und unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung (360) und des Betriebsmusters (456), welche den Motorbetriebsdaten (460) in dem Zeitfenster (Δt) zugeordnet sind, erfolgt, - Entnehmen (650) eines festgehaltenen transienten Messverlaufs von Motorbetriebsdaten (460) aus dem Datenloggermodul (160, 160'), - Vergleichen (660) des Messverlaufs (MES) von Motorbetriebsdaten (460) und dem Simulationsdatenverlauf (SIM) und Angeben einer Abweichung (δ) zwischen dem Messverlauf (MES) von Motorbetriebsdaten (460) und dem Simulationsdatenverlauf (SIM), und - Bestimmen (670) eines Abweichungstrends aus der Abweichung (δ).
Verfahren (600) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Vorliegen des Triggers für einen Triggerzeitpunkt (ST), insbesondere nur beim Vorliegen des Triggers für einen Triggerzeitpunkt (ST), die Simulation (500) durchgeführt wird (630).
Verfahren (600) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (670) eines Abweichungstrends wenigstens umfasst: Prognostizieren eines Verlaufs des Abweichungstrends über das Zeitfenster (Δt) der Simulation (500) hinaus.
Verfahren (600) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Prognostizieren (670) des Verlaufs des Abweichungstrends ein Zeitpunkt für eine Wartung eines Motors (310) der Brennkraftmaschine (300) ermittelt wird.
Verfahren (600) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Abweichungstrend einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ein Alarmsignal (A) ausgegeben wird.
Verfahren (600) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Alarmsignal (A) für den Fall ausgegeben wird, dass in aufeinanderfolgenden prognostizieren Verläufen der zukünftigen Motorbetriebsdaten derselben vorgegebene Grenzwert überschritten wird.
Verfahren (600) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beginn des Zeitfensters (Δt) der Simulation (500) ein Deaktivierungssignal an das Datenloggermodul (100) gesendet wird, um die Überwachung des Motors (310) zu deaktivieren, und beim Beenden des Zeitfensters (Δt) der Simulation (500) ein Aktivierungssignal an das Datenloggermodul (160, 160') gesendet wird, um die Überwachung des Motors (310) zu aktivieren.
Diagnoseeinrichtung (100, 100') zum Überwachen eines Betriebs einer Brennkraftmaschine (300) mit Motor (310), Datenloggermodul (160, 160') und Umweltsensoren (350), aufweisend: - eine Empfangsschnittstelle (114) ausgebildet zum Empfangen von Modellbetriebsdaten (470) auf Grundlage eines Motormodells (480), und von Motorbetriebsdaten (460) des Motors (310) in einer Betriebsumgebung (360), wobei - die Empfangsschnittstelle (114) weiter ausgebildet ist, die Motorbetriebsdaten (460) und die Modellbetriebsdaten (470) an ein Überprüfungsmodul (116) weiterzuleiten, das an die Empfangsschnittstelle (114) gekoppelt ist, wobei - das Überprüfungsmodul (116) ausgebildet ist, eine Änderung (466) in den Motorbetriebsdaten (460) oder dem Betriebsmuster (456) und/oder eine Änderung (466) der Betriebsumgebungsdaten (458) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass - das Überprüfungsmodul (116) ausgebildet ist, einen Trigger für einen Triggerzeitpunkt (ST) zu erzeugen für den Fall, dass die Änderung (466) als signifikant festgestellt wird und ein Zeitfenster (Δt) um den Triggerzeitpunkt (ST) festlegt, und - ein Simulationsmodul (120), das ausgebildet ist, das Zeitfenster (Δt) für den Triggerzeitpunkt (ST) zu empfangen und eine Simulation (500) des zeitlichen Verlaufs des Motorverhaltens (450) für das Zeitfenster (Δt) unter Angabe eines transienten Simulationsdatenverlaufs (SIM) auf Grundlage des Motormodells (480) und unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung (360) und des Betriebsmusters (456), welche den Motorbetriebsdaten (460) in dem Zeitfenster (Δt) zugeordnet sind, durchzuführen, und - ein Auswertemodul (122), das ausgebildet ist, einen festgehaltenen transienten Messverlauf (MES) von Motorbetriebsdaten (460) zu empfangen und den Messverlauf (MES) der Motorbetriebsdaten (460) mit dem Simulationsdatenverlauf (SIM) zu vergleichen, eine Abweichung (δ) zwischen dem Messverlauf (MES) von Motorbetriebsdaten (460) und dem Simulationsdatenverlauf (SIM) anzugeben und einen Abweichungstrend aus der Abweichung (δ), zu bestimmen.
Diagnoseeinrichtung (100, 100') gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitfenster (Δt) für die Simulation (500) mit einem Zeitpunkt der Erzeugung des Triggers zu dem Triggerzeitpunkt (ST) beginnt.
Diagnoseeinrichtung (100, 100') gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster (Δt) für die Simulation (500) zu einem Zeitpunkt (t1) vor dem Triggerzeitpunkt (ST) beginnt.
Diagnoseeinrichtung (100, 100`) gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemodul (122) weiter ausgebildet ist, den Abweichungstrend über das Zeitfenster (Δt) der Simulation (500) hinaus zu prognostizieren.
Diagnoseeinrichtung (100, 100`) gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemodul (122) weiter ausgebildet ist, aus der Prognose des Abweichungstrends einen Zeitpunkt für eine Wartung des Motors (310) zu ermitteln.
Diagnoseeinrichtung (100, 100`) gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemodul (122) weiter ausgebildet ist, für den Fall, dass der Abweichungstrend einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ein Alarmsignal (A) auszugeben.
Diagnoseeinrichtung (100, 100`) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert definiert ist als - Abstand zwischen Messverlauf (MES) der Motorbetriebsdaten (460) und Simulationsdatenverlauf (SIM); - Gradient des Abstandes zwischen Messverlauf (MES) der Motorbetriebsdaten (460) und Simulationsdatenverlauf (SIM); - extrapolierter Abstand für einen definierten Zeithorizont; oder - Zeitraum, in dem der extrapolierte Abstand eine vordefinierte Grenze überschreitet.
System (1000) zum Überwachen einer Brennkraftmaschine (300), aufweisend - einen Motor (310), wobei der Motor (310) ein Datenloggermodul (160, 160`) zum Aufnehmen von Motorbetriebsdaten (460) und Umweltsensoren (350) zum Aufnehmen von Betriebsumgebungsdaten (458) aufweist, - eine Diagnoseeinrichtung (100, 100') gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, und - eine Kommunikationsverbindung (200) zwischen Motor (310) und Diagnoseeinrichtung (100, 100').
System (1000) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (310) weiter ein Überträgermodul (162) zum Übertragen der aufgenommenen Motorbetriebsdaten (460) und Betriebsumgebungsdaten (458) aufweist.
System (1000) gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass - das Datenloggermodul (160, 160') dazu ausgebildet ist, während einem Zeitfenster (Δt) für die Simulation (500) ein Deaktivierungssignal zum Deaktivieren des Aufnehmens von Motorbetriebsdaten (460) über die Kommunikationsverbindung (200) zu empfangen, und nach dem Zeitfenster (Δt) für die Simulation (500) ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Aufnehmens von Motorbetriebsdaten (460) über die Kommunikationsverbindung (200) zu empfangen.