用于运行内燃机的方法、控制机构和内燃机
技术领域
本发明涉及用于运行具有马达的内燃机的方法，所述内燃机具有能够运动的机器部件和至少一个保持所述能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件，
如例如起支承作用的、起密封作用的、起引导作用的或类似起保持作用的相对于能够运动的机器部件在运行中磨损的机器元件，
所述机器元件由于磨损而对于内燃机的运行是限制运转时间的，其中，
-对于内燃机的运行，直至内燃机的下次维护的限制运转时间的时间间隔得到说明，并且
-内燃机具有一定数量的限制运转时间的机器元件，其中，对于至少一个限制运转时间的机器元件预测剩余运转时间并且由此确定限制运转时间的时间间隔。此外，本发明涉及控制机构和内燃机。
背景技术
内燃机具有大量能够运动的机器部件、尤其例如转动的棒状的机器部件、如轴或其它的机器部件，所述机器部件如活塞或类似物那样来回运动。所述能够运动的机器部件规律地相对于其它的机器部件被保持；如例如在支承件中的轴或在马达的缸中的活塞。由此，能够运动的机器部件规律地相对于至少一个保持所述能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件被保持、如例如起支承作用的、起密封作用的、起引导作用的或类似起保持作用的相对于能够运动的机器部件磨损的机器元件，所述机器元件对于内燃机的运行是限制运转时间的。
原则上，能够由此对于内燃机的运行导出直至内燃机的下次维护的限制运转时间的时间间隔。内燃机能够具有一定数量的限制运转时间的机器元件，其中，对于至少一个限制运转时间的机器元件预测限制运转时间的机器元件的剩余运转时间并且由此确定限制运转时间的时间间隔。
对于内燃机的限制运转时间的机器元件的剩余运转时间的计算，已知所谓的帕姆格伦-迈因纳计算方法(Palmgren-Miner-Rechnungsverfahren)。在所述方法的范围内，对例如在内燃机的、即在此尤其所述内燃机的马达的对于运转时间相关的支承或密封或移动元件处的损害的线性的损害积累进行假设。
例如，支承件、如例如内燃机的连杆支承件、凸轮轴的支承件或曲柄轴的支承件或其支承元件作为上面提及的对于剩余运转时间相关的机器元件适用。由此能够例如对于内燃机将一定数量的轴旋转(例如内燃机的曲柄轴的曲柄轴旋转)与基于经验值的、就此而言“作为切合实际已知的”最大数量的轴旋转进行比较，以便由此估计轴的相应的支承元件的损害。所述方式从如下假定出发，即基本上每次点火对于内燃机的相关的支承元件、如例如对于连杆支承件、凸轮轴的支承件或曲柄轴的基础支承件的元件是有害的。根据这种已知的相关的支承元件的剩余运转时间的计算能够推断出在用于内燃机的机器彻底检修之间的经测量的时间间隔(TBO＝在彻底检修之间的时间(Time Between Overhaul))。
这样的机器彻底检修与消耗相联系。所述机器彻底检修典型地要求内燃机的完全的拆卸，原则上要从如下出发，即相应的车辆或相应的以内燃机待运行的设备在这种彻底检修期间停止。
因此值得力争的是，对于TBO开放(TBO-Freigabe)，既不说明太小的值(所述太小的值会导致对于内燃机的用户的不必要的停止时间)，也不说明太高的值(通过所述太高的值会增加内燃机的不期望的失灵)。就此而言，上面提及的方式关于其可靠性证实为还值得改善的。
至今尝试将TBO开放在其可靠性方面进行改善，方式为，将由此计算出的值设有乘数，所述乘数已经从区中(也就是说借助于经验值(只要由内燃机在区/使用中已知))被评估。由此至今实现在上面的意义上更可靠的限制运转时间的在机器彻底检修之间的时间间隔。但是，这样的经验的优化也还证实为值得改善的。
US 6,285,947 B1描述一种方法，在所述方法中，以规律的间隔确定用于在航海的驱动系统中的经测量的指标参数的功率密度谱的幅度并且将所述幅度与之前储存的指标参数的参考功率密度谱进行比较，以便确定必要时取决于频率的偏差。基于此，应该预测航海的驱动系统的将来的状态或应该预测结构部件的等待处理的(anstehender)失灵或损伤或误操作；例如讨论喷射器的状态。作为指标参数，例如用于加速度、燃料压力或点火系统的输出值得到使用。
表明的是，在所有至今已知的用于确定内燃机的限制运转时间的机器元件的剩余运转时间的方法中，对剩余运转时间的潜在的影响参数的选出(并且由此还有在机器彻底检修之间的经测量的时间间隔的确定)还是值得改善的。
整体上，用于尤其更可靠地确定在机器彻底检修之间的经测量的时间间隔的改善的方法的说明、尤其用于确定内燃机的限制运转时间的机器元件的剩余运转时间的改善的方法的说明是值得期望的。但是，这尤其不仅仅适用于内燃机的相关的支承件结构部件、如例如连杆支承件、凸轮轴的支承件或曲柄轴的基础支承件。
发明内容
就此而言，本发明开始进行(setzt…an)，其任务是，说明一种方法，所述方法改善用于确定在机器彻底检修之间的经测量的时间间隔的现存的方法，就此而言尤其改善用于运行内燃机的现存的方法，尤其更好地、尤其更精确地或更可靠地估计保持能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件、如例如内燃机的起支承作用的、起密封作用的、起引导作用的或类似起保持作用的相对于能够运动的机器部件磨损的机器元件的磨损。
所述任务通过根据权利要求1的方法解决。此外，本发明涉及控制机构和内燃机。
根据本发明的用于运行和维护内燃机的方法从用于运行具有马达的内燃机的方法出发，所述内燃机具有能够运动的机器部件和至少一个保持所述能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件，
如例如起支承作用的、起密封作用的、起引导作用的或类似起保持作用的相对于能够运动的机器部件在运行中磨损的机器元件，
所述机器元件由于磨损而对于内燃机的运行是限制运转时间的，其中，
-对于内燃机的运行，直至内燃机的下次维护的限制运转时间的时间间隔得到说明，并且
-内燃机具有一定数量的限制运转时间的机器元件，其中，对于至少一个限制运转时间的机器元件预测剩余运转时间并且由此确定限制运转时间的时间间隔。
根据本发明，所述方法进一步具有如下步骤：
-辨别至少一个摩擦学地确定限制运转时间的机器元件(262)的剩余运转时间的用于机器元件的磨损的磨损参数(Y)，
-将一定数量(k)的涉及内燃机的使用条件(225)的参数值(X_k)进行配属，所述参数值与限制运转时间的机器元件的磨损(Y)处于作用关系中，
-回归地确定在一方面一定数量(k)的使用条件(X)与另一方面磨损参数(Y)之间的函数的相关性，其中，函数的相关性的回归的确定基于如下进行：
(i)一定数量(n)的测试内燃机的预先确定的运行，所述测试内燃机相应地具有测试机器元件，其中，测试内燃机的测试机器元件相应地相应于内燃机的限制运转时间的机器元件，并且在预先确定的运行的情况下探测测试内燃机的使用条件(X)，
(ii)在所述测试内燃机的预先确定的运行之后相应地在一定数量(n)的测试内燃机中的每个的测试机器元件处的用于测试机器元件的磨损的磨损参数的测试值的如下的测量，使得
(iii)在一方面经测量的磨损参数(Y)与另一方面测试内燃机的经探测的使用条件(X)之间的函数的相关性能够得到说明，
-借助于回归地确定的函数的相关性来计算用于待运行的内燃机的限制运转时间的机器元件的磨损参数的值并且预测限制运转时间的机器元件的剩余运转时间，
-从限制运转时间的机器元件的剩余运转时间中确定待运行的内燃机的限制运转时间的时间间隔。
本发明基于如下认识，即能够从限制运转时间的至少一个保持能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件的状态中可靠地关闭在内燃机的机器彻底检修之间的经测量的时间间隔的确定。在根据本发明的方法中，从多个测试内燃机的运行中推断出还待维护的和运行的内燃机的剩余运转时间。在此，通过一定数量(k)的使用条件、尤其至少两个使用条件的应用特别可靠地计算与限制运转时间的机器元件的磨损参数的函数的相关性；即根据本发明回归地计算所述函数的相关性。
对此，首先确定至少一个摩擦学地确定限制运转时间的机器元件的剩余运转时间的用于机器元件的磨损的磨损参数。然后一定数量(k)的涉及内燃机的使用条件的参数值(X_k)被配属于所述磨损，所述参数值与限制运转时间的机器元件的磨损(Y)处于作用关系中。然后由此回归地确定在一方面一定数量(k)的使用条件(X)与另一方面磨损参数(Y)之间的函数的相关性。
由此，根据本发明的方法包括如下方法步骤，所述方法步骤涉及一定数量(n)的测试内燃机，即：
-回归地确定在一方面一定数量(k)的内燃机的使用条件(X)与另一方面磨损参数(Y)之间的函数的相关性，其中，函数的相关性的回归的确定基于如下进行：
(i)一定数量(n)的测试内燃机(210)的预先确定的运行，所述测试内燃机相应地具有测试机器元件，其中，测试内燃机的测试机器元件(220)相应地相应于内燃机的限制运转时间的机器元件(262)，并且在预先确定的运行的情况下，探测测试内燃机的使用条件(X)，
(ii)在所述测试内燃机的预先确定的运行之后相应地在一定数量(n)的测试内燃机中的每个的测试机器元件处的用于测试机器元件的磨损的磨损参数的测试值的如下的测量，使得
(iii)在一方面经测量的磨损参数(Y)与另一方面测试内燃机(210)的经探测的使用条件(X)之间的函数的相关性能够得到说明。
根据本发明的方法还包括如下方法步骤，借助于所述方法步骤使得借助于测试内燃机获得的函数的相关性被用于待运行的内燃机，即：
-借助于回归地确定的函数的相关性来计算用于待运行的和维护的内燃机的限制运转时间的机器元件的磨损参数的值并且预测限制运转时间的机器元件的寿命，
-从限制运转时间的机器元件的剩余运转时间中确定待运行的和维护的内燃机的限制运转时间的时间间隔。
根据本发明的方法的优点在于，内燃机的剩余运转时间能够直接地得到说明，而不必测量可能在实践中难以能够得到的磨损参数；在回归的范围内确定并且必要时进一步优化和/或匹配和/或预报的函数的相关性用于可靠地计算磨损参数。用于待维护的和待运行的内燃机的磨损参数的测量能够就此而言得到取消。代替此地，所述行为方式是其它的行为方式，如上面阐释的那样：
-辨别至少一个摩擦学地确定限制运转时间的机器元件的剩余运转时间的用于机器元件的磨损的磨损参数(Y)，
-将一定数量(k)的涉及内燃机的使用条件的参数值(X_k)进行配属，所述参数值与磨损参数(Y)处于作用关系中。
由此，使用条件能够有利地如下地进行选择，使得其能够自动化地或特别简单地手动地进行确定。由此，内燃机的停止时间和相应的失灵成本能够被避免，而不考虑内燃机的失灵的提高的风险。
用于函数的相关性的回归系数的回归的计算能够有利地通过原则上已知的数学的回归算法进行实施。这允许用于函数的相关性的回归系数的特别精确的回归的计算。尤其能够通过这种数学的回归算法来计算回归地计算的回归系数的误差间隔。这帮助进行由内燃机的用户进行的经估计的剩余运转时间的客观的评价。
内燃机的单个的、限制运转时间的机器元件的使用是有利的，因为由此，内燃机的多个机器元件的消耗的分析被避免。例如，内燃机的尤其连杆支承件的支承件外壳作为限制运转时间的机器元件的使用是特别有利的，因为由此，针对内燃机的剩余运转时间的特别精确的推论是可行的。
根据本发明的方法的步骤的次序能够与所说明的次序相区别。用于多个使用条件的测试值尤其还能够在用于磨损参数的测试值之前被确定。
磨损信息的说明通过在内燃机的剩余运转时间与计算出的磨损参数之间的假定为已知的关系来实现。回归的计算的方法步骤是如下地回归的，使得由能够观察的效果、也就是说使用条件的参数的值来推断出原因、即函数的相关性。
根据本发明的构思，磨损原则上不是仅仅能够理解为在机器元件或诸如此类处的机械的磨蚀，而是每种类型的热机械的负载导致的在机器元件处或在机器元件的材料中的能够测量的疲劳或改变；这尤其还包括机器元件的内部的结构的改变。
根据另外的方面，本发明涉及内燃机的控制机构。在此，控制机构具有限制运转时间的机器元件、尤其支承件外壳(尤其具有连杆支承件)，其中，控制机构与内燃机连接并且构造成相应于通过根据本发明的方法的改进方案估计的磨损信息来输出警告信号。
根据本发明的控制机构有利地实现接收警告信号，并且如果内燃机的剩余运转时间处于预先确定的极限值之下，由此向内燃机的用户指出所述警告信号。警告信号能够是在具有内燃机的物体、尤其车辆或设备的中央的监控单元处的电警告信号。警告信号同样能够是光学的或声学的警告信号，所述警告信号通过用户界面直接地输出到内燃机的用户处。
在改进方案中附加地提供控制机构，所述控制机构与内燃机连接，其中，控制机构相应于经估计的磨损信息来输出警告信号。由此，在磨损信息方面来告知所述方法的用户。在优选的改进方案中，警告信号仅仅当经估计的剩余运转时间处于内燃机的剩余运转时间的预先确定的极限值之下时被输出。警告信号在所述改进方案的变型方案中是电信号，所述电信号被传递到以内燃机运行的物体、尤其设备或车辆的中央的监控单元处。在其它的变型方案中，警告信号是光学的或声学的警告信号，所述警告信号通过用户界面对于内燃机的用户是能够察觉的。
在控制机构的改进方案中，控制机构此外具有检测模块，所述检测模块构造成自动化地重新确定至少一个在待运行的内燃机的运行中能够改变的使用条件并且借助于通过重新确定的能够改变的使用条件重新借助于确定的函数的相关性计算的磨损参数来实施磨损信息的估计。由此，磨损信息与内燃机的当前的使用相匹配，从而例如在内燃机的节省的运行中，剩余运转时间能够相应地面向更大的时间得到修正。使用条件的自动化的确定不仅对于所述改进方案，而且对于之前提及的改进方案具有优点，即内燃机的用户或内燃机的装配工不必手动地确定使用条件。
优选地，控制机构构造成接收内燃机的当前的运转时间并且从剩余运转时间的处在过去的估计中减去所述当前的运转时间。由此，通过控制机构来估计用于剩余运转时间的当前的值。
根据另外的方面，本发明涉及具有限制运转时间的机器元件、尤其支承件外壳、尤其连杆支承件的内燃机，所述内燃机具有根据本发明的控制机构。
根据另外的方面，本发明涉及如下软件，所述软件具有程序介质，所述程序介质构造成按照根据本发明的方法的至少一个改进方案来控制用于运行内燃机的方法，即通过存储函数的相关性和由配属于限制运转时间的机器元件的使用条件的磨损参数估计磨损信息来进行控制。根据本发明的另外的方面的软件优选地在处理器之内自动地进行实施。此外，所述软件优选地在如下处理器中进行实施，所述处理器布置在根据本发明的控制机构之内和/或在根据本发明的内燃机系统之内。
本发明的有利的改进方案能够从从属权利要求得知并且详细地说明如下有利的可行方案，即在任务提出的范围内以及在另外的优点方面实现上面阐释的构思。
有利地设置成，
-在一定数量(n)的测试内燃机的预先确定的运行的范围内，在测试内燃机中的每个的预设的运行时间之后进行磨损参数的测量，其中，磨损参数包含磨损信息，所述磨损信息对于限制运转时间的时间间隔是如下地表征的，使得内燃机的剩余运转时间能够得到说明。
优选地设置成，对于能够运动的机器部件和/或至少一个保持所述能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件
-预言污染或沉淀，和/或
-预言运行材料的老化。
有利地，有回归能力的测试值从测试内燃机的长时间运行中过滤出，并且确定有回归能力的选出的测试内燃机。这提高回归的可靠性并且避免由于没有回归能力的测试值所引起的系统的误差，所述测试值例如能够起源于测试内燃机的启动阶段或所述测试内燃机的服务需要(Bedürftigkeit，有时称为缺乏)。原则上，大的抽样调查范围、也就是说大的数量n的测试内燃机引起对于回归地计算的回归系数的更精确的结果。由此，大的抽样调查范围相比于不太大的抽样调查范围还提高经估计的剩余运转时间的精确性。
在优选的改进方案中，用于相应的测试机器元件的磨损参数的一定数量的测试值在相应的测试内燃机的多个不同的第一和第二运行点处进行确定。不同的运行点中的每个实现将用于多个使用条件的确定的测试值重新用于重新配属于另外的数量的用于磨损参数的值。使用条件的影响尤其对于在一个运行点上的磨损参数引起与对于在另一个运行点上的磨损参数不同的相关性并且因此引起不同的回归系数。
在优选的改进方案中，除了测量一定数量的磨损参数的测试值，还在多个不同的运行时间点处进行测量另外的多个用于使用条件的测试值。所述改进方案当机器元件参数在测试内燃机的运行期间关于所述测试内燃机的寿命是能够改变的时是特别有利的。由此能够例如考虑，用于磨损参数的测试值在长的时间段上经受仅仅小的改变但并且在起动阶段中或随着增加的年龄而更快地改变。
在特别优选的改进方案中，磨损参数的测量在测试内燃机的超过一年、优选地超过3年的最小的运行时间之后才进行。由此，在所述改进方案中有利地确保，测试内燃机的起动磨损的份额对于测定的函数的相关性是小的或保持不被考虑并且由此没有系统的有误差的影响。
在特别优选的改进方案中，对于函数的相关性的回归的计算，磨损参数的尤其线性的相关性由多个线性地独立的使用条件来假设。在所述改进方案中的回归的计算能够特别简单并且快地进行，因为用于执行这样的所谓的线性的回归的数字地执行的数学的方法是特别快的。如果用于多个使用条件的测试值仅仅在相对小的数值间隔之内相区别，那么磨损参数的线性的相关性的假设是特别精确的。根据泰勒近似的已知的构思，对于这种小的改变，关于经配属的值的线性的相关性的假设总是正当的。
在当前改进方案的特别优选的变型方案中，回归系数的回归的计算通过在下面以矩阵形式示出的用于数学的回归的线性的模型来进行：
一定数量n的y值代表用于磨损参数的经确定的测试值，而x值呈现为相应的n个确定的测试值，也即以用于k个使用条件中的每个。也就是说存在n个测试内燃机，所述测试内燃机被用于确定使用条件的测试值。所述线性的模型的未知的值是用于k个使用条件中的每个(并且用于常数的绝对项，参见方程式(2))的被探求的回归系数β1至βk+1，以及用于在线性的模型之内的相应地不能够避免的误差的值ε1至εn。
在所述线性的模型之内，能够仅仅当确定的测试值的数量n、也就是说测试内燃机的数量大于使用条件的数量时，也就是说当线性的方程组是超定的时，才应用数学的方法。在所述方法的所介绍的特别优选的变型方案中，这是这种情况。
优选地，对于根据本发明的构思的方法考虑至少五个使用条件。对于上面所说明的用于数学的回归的线性的模型，测试内燃机的数量n为优选地50+8*k，其中，k是使用条件的数量。
这种方程组方程式(1)能够通过大量已知的数字的方法在用于误差的值(ε1至εn)的最小化的情况下被解开。这样的解开引起回归地计算出的回归系数，所述回归系数一般例如如下界定在磨损参数与一定数量的使用条件之间的函数的相关性：
根据本发明，能够在回归地计算回归系数β1至βk+1和用于待运行的内燃机的由此界定的函数的相关性f之后从使用条件中推断出磨损参数，而不必确定所述磨损参数。
在方程式(2)中示出的多项式是线性的，因为在当前的改进方案中，线性的相关性已经被假设。在其它的改进方案中，代表函数的相关性的多项式是大于一阶的。在特别优选的改进方案中，函数的相关性的计算具有最小二乘法的应用。对于在方程式(1)中示出的线性的模型，这意味着，误差ε1至εn的和
在改进方案中，磨损信息对于内燃机的剩余运转时间的时间范围是表征的，其中，时间范围相应于回归地计算的函数的相关性的不精确性。在所述改进方案的变型方案中，对于函数的相关性的回归的计算假设线性的相关性。在此，回归的计算的相应的不精确性从在方程式(1)中示出的用于相应的误差的值ε1至εn通过回归系数的不精确性得出。在所述改进方案的另外的变型方案中，计算出的函数的相关性的不精确性从根据已知的高斯的误差传播定律考虑的在确定用于磨损参数和使用条件的测试值的情况下的不精确性中得出。在所述改进方案的范围内能够有利地通过用户来估算通过根据本发明的方法估计的剩余运转时间的客观的有效性(Aussagekraft，有时称为说服力)。回归地计算的函数的相关性的大的不精确性导致剩余运转时间的大的时间范围，由此，用户能够自己决定，应该怎么将磨损信息考虑用于内燃机的将来的维修计划。尤其，不精确性的回归的计算允许剩余运转时间的第一时间的范围得到说明，在所述第一时间的范围中，损害以高可能性还不发生，而在剩余运转时间的第二时间的范围中得到说明，在所述第二时间的范围中，紧迫地推荐内燃机的彻底检修，因为损害的发生是可能的。
有利地设置成，在相应地待运行的内燃机和尤其有回归能力的选出的测试内燃机的运行中能够改变的使用条件从相应地待运行的内燃机中被读出为使用条件中的一个或多个的值、尤其内燃机的使用参数、运行参数、操纵参数和/或边界参数。
有利地，涉及使用条件的参数值包括内燃机的一个或多个参数，所述参数尤其从内燃机中被读出为值，并且从如下组中被选出，所述组由如下构成：使用参数、运行参数、操纵参数、边界参数。
所述改进方案遵照本发明的构思地有利地规避摩擦学的关系的明确的确定并且由此还避免在所述行为方式中固有的复杂性以及自然的不精确性。此外，因为这样的已知的分析的方式经常使内燃机的维护和周围环境因素与在润滑剂方面的老化的因素一样不被考虑。代替此地，本发明的构思基于内燃机的使用条件的全面的考虑，所述使用条件此外能够定期地从内燃机的监测中相对简单地得到。
由此，有利地，将使用参数选出用于如下参量的组，所述参量关于在待运行的内燃机的运行特征区中的运行点读出，所述组具有：
内燃机的平均的负荷、载荷变化的频繁性、在额定运行之外或额定运行的特征区范围中的使用。
有利地，将运行参数选出用于如下参量的组，所述参量关于内燃机的在待运行的内燃机的运行点中的经测量的值被读出，所述组具有：
最大的点火压力、在缸中的平均压力、平均的活塞速度、每缸的功率。
有利地，将操纵参数选出用于如下参量的组，所述参量关于内燃机的用于待运行的内燃机的维护方面或周围环境方面的固定的值被读出，所述组具有：
油品质、油粘度、在过去的油更换和/或维护之间的平均的间隔。
有利地，将边界参数选出用于如下参量的组，所述参量关于待运行的内燃机的周围环境方面，所述组具有：
内燃机的在一定的地理学的高度的情况下、在一定的气压的值的情况下、在一定的温度值的情况下的使用。
有利地设置成，保持所述能够运动的机器部件的遭受磨损的限制运转时间的机器元件是：
-支承件外壳，并且经测量的磨损参数是支承件外壳的磨损层的剩余厚度，和/或
-活塞环，并且经测量的磨损参数是活塞环的剩余厚度，和/或
-缸衬套和/或进入或排出阀，并且经测量的磨损参数是珩磨和/或由于表面粗糙度引起的油保留体积
如上面阐述的那样，这不是最终的有利的列举，磨损根据本发明的构思原则上不仅能够理解为在机器元件或诸如此类处的机械的磨蚀。经测量的磨损参数还能够探测每种类型的热机械的负载导致的在机器元件处或在机器元件的材料中的能够测量的疲劳或改变；这尤其还包括机器元件的内部的结构的改变。
在优选的改进方案中，限制运转时间的机器元件是支承件外壳，并且多个使用条件包括至少一个参数，所述至少一个参数从如下组中选出，所述组由如下构成：支承件宽度、支承件外壳直径、栓直径、偏心率、平均的润滑薄膜厚度、最小的润滑薄膜厚度、相对的支承件余隙、被支承的重量。
来自所述改进方案的从所述组中选出的使用条件的测试值能够有利地在运行多个测试内燃机之前被确定。因此，不仅在运行测试内燃机时而且在运行内燃机时，使用条件不必消耗地在运行期间或在运行间歇期间通过相应的内燃机的拆卸来确定。在所述改进方案的变型方案中(在所述变型方案中，全部的使用条件从所提及的组中被选出)，磨损信息已经在内燃机的运行之前被估计，因为全部的对于所述估计必要的使用条件已经在内燃机的运行之前被确定。
在其它的改进方案中，限制运转时间的机器元件是活塞环，并且多个使用条件包括至少一个参数，所述至少一个参数从如下组中选出，所述组由如下构成：活塞环厚度、活塞环宽度、在面向活塞环的缸面上的平均的润滑薄膜层厚度、在活塞环与缸面之间的平均的间隔。
在另外的改进方案中，限制运转时间的机器元件是缸衬套，并且多个使用条件包括至少一个参数，所述至少一个参数从如下组中选出，所述组由如下构成：在缸衬套与活塞之间的间隔、缸衬套的表面的表面粗糙度。
在改进方案中，多个使用条件包括至少一个在相应地待运行的内燃机和测试内燃机的运行中能够改变的使用条件。在所述改进方案中，内燃机的剩余运转时间能够特别精确地进行估计，因为在运行中能够改变的使用条件允许对内燃机的运行的类型和方式的推论，通过所述推论，剩余运转时间相比于在内燃机的运行之前的估计能够被扩大或减小。内燃机的用于剩余运转时间的估计的载荷分布线(Lastprofil)尤其能够被考虑。
在特别优选的改进方案中，在相应地待运行的内燃机和测试内燃机的运行中能够改变的使用条件从如下组中被选出，所述组由如下构成：平均的负荷、平均压力、油品质、平均的活塞速度、最大的点火压力、在过去的维护之间的平均的间隔。在另外的变型方案中，多个使用条件不仅具有如下使用条件，所述使用条件能够在内燃机的运行之前被确定，而且具有如下使用条件，所述使用条件在内燃机的运行中是能够改变的并且在内燃机的运行期间被确定。
在特别优选的改进方案中，限制运转时间的机器元件是支承件外壳。优选地，经测量的磨损参数是支承件外壳的磨损层的厚度。在此，有利的是，在支承件外壳的磨损层的厚度与内燃机的剩余运转时间之间的相关性是已知的。因此，通过回归地计算的函数的相关性的对磨损参数的推论直接地引起磨损信息的估计。
在备选的改进方案中，磨损参数直接地是剩余运转时间，从而测试内燃机直至损害的发生为止地来运行。
附图说明
本发明的实施例现在随后根据附图相比于现有技术进行描述，所述现有技术部分地同样被示出。所述附图应该不必要按比例地呈现实施例，反而在其中有助于阐释的附图以示意性的和/或轻微变形的形式进行阐述。关于从附图中能够直接识别的教导的补充，参考相关的现有技术。在此，能够考虑的是，涉及实施方式的形式和细节的多样的改型方案和改变能够得以实行，而没有与本发明的一般的想法偏离。在说明书中、在附图中以及在权利要求中公开的本发明的特征能够不仅单个地而且以任意的组合对于本发明的改进是重要的。此外，由在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征中的至少两个构成的所有组合落到本发明的范围内。本发明的一般的想法不局限于在下面示出的和描述的优选的实施方式的准确的形式或细节或不局限于如下主题，所述主题相比于在权利要求中要求的主题会受限。在所说明的测量范围中，处于提及的极限之内的值应该还作为极限值被公开并且应该能够任意地使用和能够进行要求。本发明的另外的优点、特征和细节从优选的实施例的随后的描述中以及根据附图得出；所述附图在：
图1A中示出能够运动的机器部件的示例和至少一个保持所述能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件，所述机器元件作为在内燃机中的限制运转时间的机器元件；
图1B中示出在说明移动层厚度(Laufschichtdicke)或润滑间隙的情况下的在连杆支承件处的磨损测量的代表性的测量结果，以用于说明用于磨损参数的经测量的值；
图2中示出根据本发明的构思的用于运行和维护内燃机的方法的优选的实施方式的示意性的图示；
图3中在优选的实施方式的范围内示出在一方面内燃机的使用条件X与另一方面磨损参数Y之间的函数的相关性的回归的确定的示意性的图示；
图4A中示出借助于线性的回归(视图(i))和一般的回归(视图(ii))的使用条件的测试值与磨损参数的相应的测试值的配属的示例性的图示；
图4B中示出借助于回归的涉及使用条件的参数的值与磨损参数的相应的值的配属的具体的图示；
图4C中示出在由最小和最大值构成的舒适区的通道(Korridors)之内的由回归和预报构成的值的对比；
图5中示出具有具有控制机构的内燃机的优选的实施方式的图示。
具体实施方式
图1A示出能够运动的机器部件的示例和至少一个保持所述能够运动的机器部件的遭受磨损的机器元件，所述机器元件作为在内燃机中的限制运转时间的机器元件、即在此在曲柄轴的支承件的滑动支承件原理的流体动力学的作用原理的背景面前的在曲柄轴处的连杆和基础支承件的支承件外壳。
对此，图1A在视图(i)中示意性地示出具有马达机体10的内燃机1，所述马达机体具有一定数量(例如4、6、8、12、16或24的数量或类似的数量)的在此代表性地示出的缸11、12。相应地在缸11、12中移动的活塞13、14将所述活塞的运动相应地通过连杆15、16转递到曲柄轴20处。连杆15、16相应地以连杆支承件21支承在曲柄轴20处，其中，曲柄臂17相应地将连杆支承件21与曲柄轴20的轴栓18连接。曲柄轴20本身在此在其通出的(auslaufenden)端部的两个另外的轴栓19处通过两个基础支承件22支承在马达机体10处。在马达机体10处原则上还支承有在此未示出的凸轮轴，所述凸轮轴应用为阀传动机构的部件，以便按照根据结构的控制时间来打开和关闭缸的进入和排出阀。
在图1A的视图(ii)中示出的在曲柄轴处的连杆和基础支承件的或凸轮轴的支承件的支承件外壳23、24在支承件的滑动支承件原理的流体动力学的作用原理的背景面前是内燃机的相关的支承元件。对于所述支承元件能够作为限制运转时间的机器元件来预测剩余运转时间，以便由此确定限制运转时间的时间间隔。
在曲柄轴的支承件的滑动支承件原理的流体动力学的作用原理的背景面前，会从如下假设出发，即基本上每次点火施加力冲击K，所述力冲击对于在曲柄轴处的连杆和基础支承件是有害的；受载的支承件半体在图1的视图(i)中深色地示出。总受损由此原则上会从经过具有所述连杆和基础支承件的马达的运转时间的曲柄轴旋转的数量中得出。
在图1A的视图(iii)中草拟的模型从在轴18、19与支承件外壳23、24之间的润滑间隙25出发，所述润滑间隙的润滑薄膜厚度26原则上能够取决于大量因素进行计算，以便分析地确定支承件外壳的由磨损决定的受损。然而如开头阐释的那样，这样的方式证实为太复杂并且此外不充分的，因为不是仅仅模型本身太不精确，而是此外对在所述模型中的受损的重要的和相关的另外的影响没有被考虑。
图1B示例性地示出在连杆和基础支承件的支承件外壳23、24处的磨损测量的结果；即在此面型地示出的在(正确地说是测试内燃机的)马达1(如所述马达在长时间运行之后象征性地在图1A中示出的那样)的缸Al至A8和B1至B8(也就是说16个缸)中的留下的移动层厚度。能够识别的是在缸Al、A2和B8中的移动层厚度处的作为亮的斑点的强烈的扰动EA1、EA2和EB8，也就是说，尤其是在马达1在配属于缸B8的支承件外壳23、24处的力反作用侧(Kraftgegenseite)上的移动层厚度处的强烈的扰动EB8；这能够例如是明显处于20μm之下的AlSn层的涂层厚度。这样的移动层厚度能够例如被辨别为摩擦学地确定限制运转时间的机器元件(在此为支承件外壳23、24)的剩余运转时间的用于机器元件的磨损的磨损参数Y。
直观地，能够根据所述示例将在基于支承件涂层的连杆和基础支承件21、22的支承件外壳23、24的可能的剩余运转时间Y之间的关系取决于涉及内燃机的使用条件的不同的参数来构建为示例性的磨损参数。对此，使用数学的回归，也就是说如下统计学的分析方法，在所述分析方法中，在相关的变量Y(在此为支承件外壳涂层的剩余层厚度或可能的剩余运转时间)与多个线性地独立的变量X(例如在此为平均的负荷、最大的点火压力、平均的活塞速度等)之间的数学的联系被测定。也就是说，一定数量k的涉及内燃机的使用条件的参数值X_k被配属于磨损参数Y，所述参数值X_k与内燃机的磨损参数Y处于作用关系中。
在测试中，所述多个线性地独立的变量X从运行中已知，并且相关的变量Y被测量；例如如上面连杆和基础支承件21、22的支承件外壳23、24的支承件外壳涂层Y的剩余层厚度或可能的剩余运转时间。在一定数量n的测试内燃机的预先确定的运行的范围内(所述测试内燃机相应地具有测试机器元件，即例如连杆和基础支承件21、22的支承件外壳23、24)，测试内燃机的测试机器元件相应地相应于内燃机的限制运转时间的机器元件，并且在预先确定的运行的情况下，测试内燃机的使用条件X被探测。用于测试机器元件的磨损的磨损参数Y的测试值相应地在一定数量n的测试内燃机中的每个的测试机器元件处在所述测试内燃机的预先确定的运行之后被测量。这如下地进行，使得在一方面经测量的磨损参数Y与另一方面测试内燃机的经探测的使用条件X之间的函数的相关性能够得到说明。
也就是说，待测定的系数bj能够在超定的线性的方程组中被测定。这相应于在一方面一定数量k的内燃机的使用条件X与另一方面磨损参数Y之间的函数的相关性的回归的确定。作为结果产生回归函数，所述回归函数尽可能精确地复述在源自运行的多个线性地独立的变量X与相关的变量Y之间的数学的关系，下面方程式(3)。
如果现在应该在内燃机的真正的运行中说明用于所述内燃机的TBO间隔，那么已知用于所述内燃机的回归函数。其然后借助于回归地确定的函数的相关性计算用于待运行的和维护的内燃机的限制运转时间的机器元件的磨损参数Y的值并且预测限制运转时间的机器元件的剩余运转时间。待运行的和维护的内燃机的限制运转时间的时间间隔从限制运转时间的机器元件的剩余运转时间中确定。
图2示意性地抽象地示出根据本发明的构思的用于运行具有限制运转时间的机器元件、例如连杆和基础支承件21、22的支承件外壳23、24(如所述支承件外壳在图1中示出的那样)的内燃机的方法100的优选的实施方式。相应地待运行的内燃机和测试内燃机的限制运转时间的机器元件能够尤其备选地或附加地从如下组中选出，所述组由如下构成：支承件外壳(尤其具有连杆支承件)、缸衬套、活塞环、进入或排出阀。
方法100具有在下面进行阐释的步骤。
第一步骤110包括运行多个测试内燃机，所述测试内燃机相应地具有测试机器元件。也就是说，测试内燃机相应地具有测试机器元件，其中，测试内燃机的测试机器元件相应地相应于内燃机的限制运转时间的机器元件。在预先确定的运行的情况下，测试内燃机的使用条件X被探测。
所述多个使用条件在步骤120中被配属于磨损参数以用于回归地确定在磨损参数与多个使用条件之间的函数的相关性。涉及使用条件的参数值能够包括内燃机的一个或多个参数，尤其从内燃机中被读出为值，并且从如下组中选出，所述组由如下构成：使用参数、运行参数、操纵参数、边界参数。
在步骤130中，用于磨损参数的测试值相应地在运行多个测试内燃机时对于多个测试内燃机得到确定、尤其测量。在运行多个测试内燃机时对于多个测试内燃机，在步骤140中探测用于多个使用条件的测试值，所述使用条件配属于磨损参数。
在步骤150中，用于函数的相关性的回归系数借助于用于磨损参数和使用条件的测试值在通过回归系数确定函数的相关性的情况下回归地进行计算。由此，已知用于内燃机的回归函数。也就是说，步骤110、120、130、140、150以如下目的涉及多个测试内燃机的运行，即回归地计算函数的相关性。方法步骤的顺序能够与在图2中图解的实施例的顺序不同。尤其，在未示出的变型方案中，用于磨损参数Y的测试值的确定(步骤130)和用于使用条件X的测试值的确定(步骤140)能够被互换。
如下步骤160、170、180在内容上涉及待运行的内燃机。也就是说，在步骤160中能够确定用于待运行的内燃机的限制运转时间的机器元件的多个使用条件的值，并且在接着的步骤170中，待运行的内燃机的配属于限制运转时间的机器元件的使用条件的磨损参数借助于回归函数的经确定的函数的相关性进行计算。在步骤180中，对于内燃机的剩余运转时间是表征的磨损信息从经计算的磨损参数中计算出。
图3示出在方法100的优选的实施方式的范围内的函数的相关性的回归的计算200的结构。所述结构示出具有限制运转时间的测试机器元件220的测试内燃机210。测试机器元件220具有使用条件225。能够改变的使用条件在相应地待运行的内燃机和尤其有回归能力的选出的测试内燃机的运行中从相应的内燃机中读出；优选地作为使用条件中的一个或多个的值、尤其内燃机的使用参数、运行参数、操纵参数和/或边界参数。测试机器元件220当前具有五个使用条件225。
能够例如将使用参数选出用于如下参量的组，所述参量关于在待运行的内燃机的运行特征区中的运行点被读出，所述组由如下构成：内燃机的平均的负荷、载荷变化的频繁性、在额定运行之外或额定运行的特征区范围中的使用。
能够例如将运行参数选出用于如下参量的组，所述参量关于内燃机的在待运行的内燃机的运行点中的经测量的值被读出，所述组由如下构成：
最大的点火压力、在缸中的平均压力、平均的活塞速度、每缸的功率。
能够例如将操纵参数选出用于如下参量的组，所述参量关于内燃机的用于待运行的内燃机的维护方面或周围环境方面的固定的值被读出，所述组由如下构成：油品质、油粘度、在过去的油更换和/或维护之间的平均的间隔。
能够例如将边界参数选出用于如下参量的组，所述参量关于待运行的内燃机的周围环境方面被读出，所述组由如下构成：
内燃机在一定的地理学的高度的情况下、在一定的气压的值的情况下、在一定的温度值的情况下的使用。
对于当前五个使用条件(也就是说在此k＝5)确定测试值x 229，其中，这仅仅对于测试内燃机210被示出。值得注意的是，但是所述结构部件参数尤其不仅仅包括单纯的(bloβe)能够测量的配属于机器元件的参数，而是还包括其它的潜在的影响参数、如内燃机的使用条件和类似影响参数。相应地，对于源自多个测试内燃机的所有另外的测试内燃机进行处理(verfahren)。经确定的测试值229配属于相同的机器元件220的磨损参数230。此外，磨损参数230的测试值y 235被确定、尤其被测量；即例如如上面所描述的那样在测试内燃机处被测量。
通过使用条件225的优选地读出的测试值229与磨损参数230的优选地经测量的测试值235的这种配属，在回归模型的基础上实施回归系数β 240的回归的计算。所述计算的精确的描述在上面在方程式(1)和(2)的范围内进行说明(方程式(3)示出示例)。然后通过回归系数240描述的函数的相关性250因此基于多个测试内燃机210的运行。
回归的这种结果的示例，即通过回归系数240描述的函数的相关性250关于图1在上面进行阐释并且在图4A中在视图(i)中作为关于测试值335的回归直线330示出。在所述方法的其它的改进方案中，在此未示出的非线性的回归模型能够被应用，因此在所述回归模型中，在使用条件的值与磨损参数的值之间没有假设线性的相关性；示例在图4A中在视图(ii)中作为关于测试值335'的回归曲线330'来示出。在所述两种情况中，最小的平方误差的方法能够被应用，以便在回归的范围内确定函数系数。
对于待运行的内燃机260，现在确定用于内燃机260的机器元件262的使用条件的多个值X 265。插入到回归地计算的函数的相关性250中地，从经确定的值中得出用于待运行的内燃机260的磨损参数的值Y 267。从磨损参数中通过从经验值中已知的配属规定F270得出内燃机260的剩余运转时间TBO 280，从而通过函数的相关性250估计相应的磨损信息。
进一步参考图4A(视图(i))并且详细地参考图4B，所述图4A和图4B示出使用条件的测试值229与从属的磨损参数(图4A)的相应的测试值235的配属300、300'，以及使用条件的值265与磨损参数(图4B)的相应的值267在线性的回归的范围内的配属。
在图4A中和在图4B中，相应地沿着x轴310、310'描绘用于呈现被选出的使用条件的参数并且沿着y轴320、320'描绘表征相关的机器元件的磨损的磨损参数。
在选出的使用条件与磨损参数之间的回归地确定的函数的相关性250作为回归直线330被示出到配属300中。出于清楚易懂的原因，示出仅仅一个二维的图示，从而回归直线330示出仅仅一个关于唯一的使用条件的函数的相关性，一般情况下，回归直线自然被理解为如下线性的联系，所述线性的联系将多个使用条件与一个磨损参数结合。此外，能够理解的是，回归还能够考虑多个磨损参数。
因为测试值229、235当前在测试内燃机之内被确定，并且用于回归系数的回归的计算的假设的线性的回归模型通过在系统之内的非线性的效果、如例如摩擦效果而失真，所以测试值335的对没有准确地处于通过回归系数240描述的回归度330上。回归地计算的回归系数240的不精确性能够在上面如在方程式(1)的范围内阐释的那样通过数字的方法进行确定。
在图4A中的线图之内的示出的点中的每个示出测试值的对335并且由此示出使用条件的测试值与磨损参数的测试值的配属。在此，每个如此形成的值对相应于在来自多个测试内燃机的单个测试内燃机之内的相应的测量。图4B示出从测试值229、235中确定的回归直线330。
通过回归地计算出的回归系数240确定的回归直线330现在被应用于待运行的内燃机，以便从用于使用条件的多个值265中算出磨损参数。用于使用条件的多个值265(从所述值中在此由于出于清楚易懂的原因来选择的二维的图示而示出仅仅一个)的确定通过已知的回归直线330来得到磨损参数的值267。
从磨损参数的值267中能够由回归直线的从现在起已知的配属规定来计算磨损信息，其对于内燃机的剩余运转时间是表征的。
磨损参数当前如阐释的那样是被选择为机器元件的支承件外壳的磨损层的厚度。在其它的未示出的实施例中，磨损参数直接是内燃机的剩余运转时间，从而不必将另外的配属用于估计磨损信息。
图4C示出来自在真实的(echten)测量值的舒适区KO的通道之内的预报P和回归R的值的对比，所述对比由真实的测量值的最小值MIN和最大值MAX形成。所述对比在TBO数据(Y)的示例方面在X轴上根据压力最大值p_max被描绘为运行参数(X)。能够识别的是，能够借助于来自回归R的值将数据做成
在未示出的实施例中，能够除了回归系数之外还回归地计算回归系数的不精确性。从不精确性中能够(差不多类似于图4C)在于图4A和图4B中示出的线图中附加地估计在这样的线图之内的范围，在所述范围中，内燃机的磨损参数的真正的值以特别高的可能性存在。由此，不仅已经在上面阐释的剩余运转时间的第一时间的范围能够得到说明，在所述第一时间的范围中，内燃机的彻底检修仅仅是值得推荐的；此外，第二时间的范围能够被配属给高的可能性，在所述第二时间的范围中，内燃机的彻底检修是强制地必要的，因为内燃机的损害是特别可能的。所述实施方式也就是说想要(mag)涉及(不是如在图4C中扩宽了的，而是)受限的预言范围，所述预言范围仍然能够会以高的优先性被考虑。
也就是说，整体上能够将例如如下TBO数据能够进行导出，
-所述TBO数据具有高的优先性的等级；也就是说涉及(不是如在图4C中扩宽了的，而是)受限的预言范围，所述预言范围基于关于回归系数的不精确性的数据仍然能够会以高的优先性被考虑；
-所述TBO数据具有较小的优先性的等级；但是借助于来自预报P的外插的值仍然涉及如在图4C中阐释的扩宽了的预言范围，
-所述TBO数据具有通常的优先性的等级；也就是说借助于来自回归R的值涉及可靠的预言范围。
图5示意性地示出具有控制机构410和内燃机420的内燃机系统400的优选的实施例，其中，控制机构根据本发明的构思进行构造。作为内燃机420的限制运转时间的机器元件(在图1中的附图标记1)，在示出的实施例中选择尤其连杆支承件21或基础支承件22的支承件外壳425(在图1中的附图标记23、24)。内燃机420与控制机构410电连接。
控制机构410构造成，必要时以警告信号447来输出相应于在图2中示出的方法100估计的磨损信息445。警告信号447的输出必要时通过视觉的信号进行，所述视觉的信号能够由内燃机的用户通过用户界面440来察觉。通过磨损信息445和/或警告信号447的输出，内燃机的用户当前能够被告知关于如下内容，即估计的剩余运转时间处于用于剩余运转时间的预先界定的极限值之下，从而内燃机的彻底检修应该等待处理(anstehen)。在当前的实施例中，例如输出磨损信息445和通过警告信号447的颜色输出彻底检修的紧迫性。在其它的未示出的实施例中，警告信号是声学的信号或电信号，所述信号被转递到运行内燃机的设备的监控单元处。
此外，控制机构410具有检测模块430，所述检测模块构造成，自动化地重新确定至少一个在待运行的内燃机420的运行中能够改变的使用条件。此外，剩余运转时间或磨损信息445能够借助于通过重新确定的能够改变的使用条件来重新进行计算；即借助于磨损参数与使用条件的回归地确定的函数的相关性来计算。
当前，由内燃机420一方面在内燃机420的运行之前确定使用条件的值，所述值在内燃机420的运行期间不能够被重新确定。属于所述值的例如是支承件宽度、支承件外壳直径、栓直径、偏心率、平均的润滑薄膜厚度。另一方面，还在内燃机的运行中以预先确定的间隔自动化地确定用于在内燃机420的运行中能够改变的使用条件的值。属于所述值的例如是平均的负荷、平均压力、油品质、平均的活塞速度、最大的点火压力、在过去的维护之间的平均的间隔。
通过内燃机420和控制机构410的传递数据的连接能够接收内燃机420的从最后的彻底检修起的至今的运转时间。控制机构410能够从剩余运转时间的处在过去的估计中减去所述至今的运转时间，以便估计用于剩余运转时间的当前的值。在内燃机系统的其它的未示出的实施例中，仅仅在内燃机的运行之前确定用于使用条件的值，从而控制机构(相应于已经在内燃机的运行之前估计的磨损信息)输出警告信号。
附图标记列表
1 内燃机
10 马达机体
11、12 缸
13、14 活塞
15、16 连杆
17 曲柄臂，
18、19 轴栓，
20 曲柄轴
21、22 连杆支承件、基础支承件
23、24 支承件外壳、例如杆形外壳的支承件半体
25 润滑间隙
26 润滑薄膜厚度
100 方法
110、120、130 方法步骤
140、150、160
170、180
200 图解
210 测试内燃机
220 测试机器元件
225 使用条件
229 用于使用条件的测试值
230 磨损参数
235 用于磨损参数的测试值
240 回归系数
250 函数的相关性
260、420 待运行的内燃机
262 机器元件
265 用于使用条件的值
267 用于磨损参数的值
270 配属规定
280 剩余运转时间
300、300' 配属
310、310' x轴
320、320' y轴
330 回归直线
335 测试值的对
400 内燃机系统
410 控制机构
425 支承件外壳
430 检测模块
440 用户界面
445 磨损信息
447 警告信号
A1…A8 A侧的缸1..8
B1…B8 B侧的缸1..8
EA1、EA2、EA8 在缸Al、A2和B8中的移动层厚度处的强烈的扰动
K 到受载的支承件半体上的力冲击
KO 舒适区
R 回归
P 预报
Z 时间窗
MIN 最小、包络线
MAX 最大、包络线。
