Zur Beschreibung des thermischen Verhaltens von Hochleistungsverbrennungsmotoren steht ein detailliertes 1D-Thermodynamikmodell zur Verfügung, das wesentliche Prozesse wie Verbrennung, Wärmeübertragung und Energieverteilung im Motor abbildet. Wie bei komplexen physikbasierten Modellen üblich, basiert dieses Modell auf Annahmen, Parametrisierungen und Modellkomplexitäten, die die Rechenzeit und damit die Einsetzbarkeit in Echtzeitsystemen (z. B. HiL-/XiL-Umgebungen) begrenzen.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines echtzeitfähigen Ersatzmodells, das die charakteristischen thermischen Kenngrößen des Motors – insbesondere relevante Abwärmeströme und Verlustgrößen – mit ausreichender Genauigkeit und deutlich reduzierter Rechenzeit abbildet. Im Fokus steht dabei nicht der vollständige Ersatz des physikbasierten Modells, sondern dessen gezielte Reduktion, Vereinfachung bzw. Ergänzung durch geeignete Modellierungsansätze.
Im ersten Schritt erfolgt eine systematische Analyse des bestehenden Simulationsmodells sowie der zugrunde liegenden Randbedingungen und Daten. Darauf aufbauend werden geeignete Zielgrößen, Einflussparameter und Vereinfachungspotenziale identifiziert. Anschließend werden Ansätze zur Modellreduktion sowie geeignete physikbasierte und/oder datengetriebene Methoden entwickelt, implementiert und hinsichtlich Rechenzeit, Robustheit und Prognosegüte bewertet. Abschließend erfolgt eine kritische Einordnung der Ergebnisse sowie der Übertragbarkeit auf HiL-/XiL-Anwendungen.
