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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines
Motorkühlmitteltemperaturfühlers in
einem Fahrzeug gemäß Anspruch
1, bzw. ein Verfahren zum Bestimmen der Irrationalität bei einem Motorkühlmitteltemperaturfühler in
einem Fahrzeug gemäß Anspruch
6.
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Aus
der
DE 100 01 713
A1 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, mit dem festgestellt
werden kann, ob der Temperatursensor oder das Thermostatventil eines
Kühlsystems
eines Kraftfahrzeug-Motors defekt ist. Die differenzierte Fehlerermittlung
wird dadurch erreicht, dass ein zweites Temperatur-Modellband für den Fall
berechnet wird, wenn das Thermostatventil im geöffneten Zustand verbleibt.
Ein erstes Temperatur-Modellband wird für den Fall berechnet, dass
das Kühlsystem
in Ordnung ist. Durch Vergleich des Kurvenverlaufs für die gemessene
Ist-Temperatur mit den beiden Temperatur-Modellbändern lässt sich eine selektive Diagnose durchführen und
bestimmen, ob der Temperatursensor oder das Thermostatventil defekt
sind.
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Aus
der
DE 199 58 384
A1 ist ferner ein Verfahren zur Erkennung eines fehlerhaften
Kühlmitteltemperatursensors
bei einer Brennkraftmaschine bekannt, der eine Messgröße ermittelt
und ein von der Messgröße abhängiges Ausgangssignal
abgibt, das in einer Auswerteeinrichtung auf Plausibilität überwacht
wird. Ein Fehler wird erkannt, wenn sich innerhalb einer vorgebbaren
Zeit nach Aufschalten einer die Messgröße beeinflussenden Störgröße keine Änderung
des Ausgangssignals des Sensors einstellt.
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Die überwiegende
Anzahl der Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und anderen Kraftfahrzeuge
wird durch sich ändernde
Temperaturen beeinflusst. Beispielsweise lassen sich viele Brennkraftmaschinen
in einer kalten Umgebung schlechter als in einer warmen Umgebung
starten, so dass zahlreiche moderne Fahrzeug-Kraftstoffregelungssysteme bei
kalter Witterung die Kraftstoffzufuhr beim Anlassen oder beim Übergang
vom Anlassen zum Anfahren so einstellen, dass der Motor mit höherer Wahrscheinlichkeit
anläuft.
Dementsprechend weisen heutzutage die meisten Fahrzeuge einen Motorkühlmitteltemperaturfühler (MKT-Fühler) auf,
der die Temperatur des Motorkühlmittels
während
des Anfahrens und des Betriebs des Fahrzeugs überwacht. Die Temperaturinformationen
von dem MKT-Fühler können an
ein Kraftübertragungssteuermodul
(KSM), eine Motorsteuereinheit (MSE) oder an eine andere Steuereinheit
geliefert werden, um verschiedene Motorparameter so einzustellen,
dass die Leistung über einen
weiten Betriebstemperaturbereich optimiert wird. Genauso können MKT-Daten
für eine Überwachung
zu Diagnosezwecken genutzt werden, wobei verschiedene Funktionen
des Motors (z. B. ein Abgasrückführungsventil
(AGR-Ventil) oder eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung)
bei gewünschten
Temperaturen aktiviert werden, Getriebeschaltpunkte eingestellt
werden, der Zündzeitpunkt oder
Leerlaufdrehzahlen und/oder viele weitere Funktionen verändert werden.
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Da
Fahrzeugauspuffanlagen einen hohen prozentualen Anteil der Luftschadstoffe
erzeugen, insbesondere in großen
Städten,
regulieren verschiedene Behörden
auf der Ebene des Staates, der Kommune und der Bundesregierung die
von bestimmten Fahrzeugen erzeugten Emissionen. Die United States
Environmental Protection Agency (abgekürzt: EPA, Umweltbundesbehörde der
USA) und der California Air Reduction Board (CARB) sind Beispiele
für Regierungsbehörden, die
zurzeit Fahrzeugemis sionen regulieren. Die von der EPA öffentlich
bekannt gegebenen Vorschriften auf der Grundlage eine On-Board-Diagnose
(OBD2) beschränken
beispielsweise nicht nur die Emissionsmenge, die in Übereinstimmung
mit den gültigen
Gesetzen von einem Fahrzeug erzeugt wird, sondern verlangen außerdem,
dass jedes Fahrzeug die erzeugten Emissionen überwacht und eine Meldung an
den Fahrzeugführer ausgibt,
falls die Emissionen einen festgelegten Schwellenwert überschreiten.
Da der MKT-Fühler
benutzt wird, um verschiedene Betriebsparameter des Motors einzustellen
(z. B. das Kraftstoffgemisch), können
Störungen
oder Fehlfunktionen des MKT-Fühlers
mit einer Erzeugung übermäßig vieler Schadstoffe
in den Fahrzeugabgasen in Verbindung gebracht werden. OBD2 und weitere
Vorschriften fordern deshalb, dass Fahrzeuge Störungen oder Fehlfunktionen
von Messfühlern,
einschließlich
Störungen
oder Fehlfunktionen des MKT-Fühlers,
erfassen.
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Insbesondere
fordern die OBD2-Vorschriften, dass das Fahrzeug eine zunehmende
systematische Messabweichung des MKT-Fühlers erkennt. Das Überwachen
der Leistungsfähigkeit
des MKT-Fühlers
kann jedoch durch das Vorhandensein einer Motorblockheizung oder
einer ähnlichen
Vorrichtung erschwert sein. Da die Motorblockheizung das Motorkühlmittel
erwärmt,
während
der Motor außer
Betrieb ist, kann es für
die Motorsteuereinheit schwierig sein, zwischen tatsächlichen
Temperaturerhöhungen,
die durch die Motorblockheizung verursacht sind, und unechten Erhöhungen,
die durch eine Störung
oder Fehlfunktion des Fühlers
verursacht sind, zu unterscheiden. Eine derartige Unterscheidung
kann auch nicht mit den Verfahren vorgenommen werden, welche in
den Druckschriften
DE 100
01 713 A1 oder
DE
199 58 384 A1 beschrieben werden.
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Folglich
ist es erstrebenswert, ein Verfahren zu entwickeln, das irrationale
MKT-Fühlerdaten
auch dann erkennt, wenn in dem Fahrzeug eine Motorblockheizung vorhanden
ist. Außerdem
werden weitere erstrebenswerte Merkmale und Eigenschaften aus der
folgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Ansprüchen
im Zusammenhang mit den beigefügten
Zeichnungen und der vorangehenden Darstellung des technischen Gebietes
und des Hintergrundes deutlich.
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Verschiedene
Ausführungsformen
stehen mit Verfahren zum Bestimmen von Irrationalität bei einem
Motorkühlmitteltemperaturfühler (MKT-Fühler) in einem Fahrzeug in
Zusammenhang. Unter einem Aspekt umfasst das Fahrzeug dementsprechend
einen Prozessor, der mit dem MKT-Fühler und einem Ansauglufttemperaturfühler (ALT-Fühler) kommuniziert.
Ein MKT-Messdatenwert von dem MKT-Fühler und ein ALT-Messdatenwert
von dem ALT-Fühler werden
von dem Prozessor empfangen und bewertet, um festzustellen, ob die
MKT-Daten irrational sind. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Temperaturdifferenz
zwischen dem MKT-Messdatenwert und dem ALT-Messdatenwert berechnet.
Falls die Temperaturdifferenz einen im Voraus festgelegten Schwellenwert überschreitet,
wird die ALT während des
Betriebs des Fahrzeugs überwacht,
um das Vorhandensein einer Motorblockheizung zu erkennen. Eine Motorblockheizung
kann beispielsweise anhand einer Abnahme der ALT während der
Inbetriebnahme des Fahrzeugs erkannt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird ferner die Differenz zwischen der Lufttemperatur und der Kühlmitteltemperatur
bewertet, um zu folgern, dass keine Irrationalität vorliegt, wenn die Differenz
kleiner als ein erster Schwellenwert ist, und/oder unmittelbar zu
dem Schluss zu kommen, dass eine Störung oder Fehlfunktion vorliegt,
wenn die Temperaturdifferenz anfangs die Differenz übersteigt,
die mittels einer Motorblockheizung erzeugt werden würde. In
noch einer weiteren Ausfüh rungsform
können
im Fall einer Störung
oder Fehlfunktion des Fühlers
voreingestellte Temperaturwerte geliefert werden, um das Anlassen des
Fahrzeugs zu unterstützen
oder die Leistungsfähigkeit
des Fahrzeugs anderweitig zu verbessern.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben,
worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. In diesen
Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockbild eines beispielhaften Fahrzeugs;
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2 eine
graphische Darstellung eines beispielhaften Temperaturszenarios,
wenn in dem Fahrzeug keine Motorblockheizung betrieben wird;
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3 eine
graphische Darstellung eines beispielhaften Temperaturszenarios,
wenn in dem Fahrzeug eine Motorblockheizung betrieben wird;
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4 eine
graphische Darstellung eines beispielhaften Temperaturszenarios
nach dem Anlassen und Wegfahren eines Fahrzeugs mit einer betriebenen
Motorblockheizung;
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5 einen
Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens zum Feststellen von Störungen oder Fehlfunktionen
eines Motorkühlmitteltemperaturfühlers; und
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6 einen
Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens, um zu ermitteln, ob
eine Temperaturdifferenz durch eine Motorblockheizung verursacht
ist.
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Entsprechend
verschiedenen Ausführungsbeispielen
werden irrationale Ergebnisse von einem Motorkühlmitteltemperaturfühler (MKT-Fühler) durch Beobachten
der Unterschiede zwischen gemessenen Werten der Kühlmitteltemperatur
und der Ansauglufttemperatur (ALT) festgestellt, nachdem das Fahrzeug
einen entsprechenden Zeitraum außer Betrieb gewesen ist (z.
B. die Zündung
abgeschaltet worden ist). Wenn das Fahrzeug lange genug außer Betrieb
gewesen ist (die Temperatur der umgebenden Luft angenommen hat),
wird typisch die Kühlmitteltemperatur
der Lufttemperatur ungefähr
gleich sein. Wenn die Steuereinheit große Unterschiede zwischen der
Kühlmitteltemperatur
und der Lufttemperatur feststellt, obwohl das Fahrzeug längere Zeit einer
bestimmten Temperatur ausgesetzt worden ist, kann der Unterschied
entweder einer Motorblockheizung oder einem fehlerhaften Temperaturfühler zugeschrieben
werden. Das Vorhandensein einer betriebenen Motorblockheizung wird
folglich festgestellt, indem die Lufttemperatur beobachtet wird, wenn
sich das Fahrzeug fortbewegt. Wenn die Lufttemperatur sinkt, wenn
sich das Fahrzeug fortzubewegen beginnt, ist die Temperaturänderung
wahrscheinlich auf eine Motorblockheizung zurückzuführen. Wenn die Lufttemperatur
ansteigt oder konstant bleibt, während
sich das Fahrzeug fortbewegt, ist der Temperaturunterschied jedoch
mit höherer
Wahrscheinlichkeit einer Störung
oder Fehlfunktion des Fühlers
zuzuschreiben. In weiteren Ausführungsformen
können
voreingestellte Werte für
die Motorkühlmitteltemperatur
verwendet werden, wenn Störungen oder
Fehlfunktionen des Fühlers
festgestellt worden sind, um das Anlassen und/oder die Leistungsfähigkeit
des Motors zu verbessern, bis der Fühler ersetzt oder repariert
worden ist.
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Nun
zu den Zeichnungsfiguren. Wie aus 1 ersichtlich
ist, weist ein beispielhaftes Fahrzeug 100 in entsprechender
Weise eine Steuereinheit 102, einen Speicher 104 und
einen oder mehrere Messfühler 112, 116,
eine gesteuerte Motorkomponente 110 und eine optionale
Anzeige 124 auf. Die Steuereinheit 102 empfängt von
den Messfühlern 112, 116 (jeweils)
Fühlerdaten 114, 118,
die sie verarbeitet, um ein Steuersignal 108 und/oder eine
Ausgabe 126 an die Anzeige 124 zu erzeugen. In
einem Ausführungsbeispiel
sind die Messfühler 112, 116 Temperaturfühler, die
Temperaturangaben 114, 118 an die Steuereinheit 102 liefern.
Die Steuereinheit 102 liefert ihrerseits auf der Grundlage
der Temperaturangaben 114, 118 ein Steuersignal 108 an
eine steuerbare Komponente 110 des Motors 106.
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Die
Steuereinheit 102 ist eine Vorrichtung, die in der Lage
ist, Eingangsinformationen 114, 118 zu verarbeiten,
um Ausgangssignale 108 und/oder 126 zu erzeugen,
wie etwa jede Art von Mikrocontroller, Mikroprozessor, anwendungsspezifischer
integrierter Schaltung (ASIC) oder dergleichen. Beispiele verschiedener
Steuereinheiten 102 schließen elektronische Steuereinheiten
(ESEs) oder Kraftübertragungssteuermodule
(KSMs), die gewöhnlich
bei vielen Serienfahrzeugen anzutreffen sind, ein.
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Der
Speicher 104 ist ein statischer Speicher, ein dynamischer
Speicher, ein Flash-Speicher oder irgendein anderer Typ eines Direktzugriffs-
oder Festwertspeichers, der in der Lage ist, Anweisungen und/oder
Daten für
die Steuereinheit 102 zu speichern. In einem Ausführungsbeispiel
ist die Steuereinheit 102 ein digitaler Mikrocontroller
mit zugeordnetem Speicher 104 und einer Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung
auf einer einzigen Leiterplatte, obwohl auch andere Hardware-Ausführungen in
vielfältigen
alternativen Ausführungsformen
Anwendung finden könnten.
Außerdem
kann die Leiterplatte des digitalen Mikrocontrollers auch eine Analog-Digital-Umsetzerschaltung
umfassen, die die Fühlereingaben 114, 118 entsprechend
umsetzt.
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Die
Eingangsdaten für
die Steuereinheit 102 werden von einer beliebigen Anzahl
von Messfühlern geliefert.
Die Messfühler 112, 116 sind
Vorrichtungen oder Systeme, die im Stande sind, Luft- oder Fluidtemperaturen
zu erfassen und als Ausgangssignal eine Zustandsanzeige 114, 118 zu
liefern. In verschiedenen Ausführungsformen
ist der Messfühler 112 ein
Motorkühlmitteltemperaturfühler (MKT-Fühler), der
im Stande ist, die Temperatur des Kühlmittels, das durch einen
dem Motor 106 zugeordneten Kühler fließt, zu überwachen, und der Messfühler 116 ist
ein Lufttemperaturfühler
(ALT-Fühler),
der im Stande ist, die Temperatur in der Luftansaugleitung zu überwachen.
Ein Typ von Temperaturfühler,
der benutzt werden kann, um die MKT und/oder die ALT zu erfassen,
ist ein Fühler
vom Thermistortyp, dessen elektrischer Widerstand durch Temperaturänderungen
beeinflusst wird. Derartige Fühler
zeigen typisch einen niedrigeren elektrischen Widerstand, wenn die
Temperatur ansteigt und einen höheren elektrischen
Widerstand, wenn die Temperatur abnimmt. Jedoch können alternative
Ausführungsformen
andere Typen von Temperaturfühlern
aufweisen, etwa Thermoelemente, Thermometer, Bimetallsensoren und/oder
dergleichen. Die Fühlerausgangssignale 114, 118 können in
einem beliebigen digitalen oder analogen codierten Format wie etwa
in einem digitalen pulscodemodulierten (PCM-)Format oder in einem ähnlichen
Format an die Steuereinheit 102 geliefert werden.
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Die
Komponente 110 ist eine mit dem Motor 106 verbundene
Vorrichtung oder ein mit dieser verbundenes System, die bzw. das
im Stande ist, ein Steuersignal 108 von der Steuereinheit 102 zu
empfangen. In verschiedenen Ausführungsformen
kann die Komponente 110 irgendein Typ einer Kraftstoffeinspritzung
oder eines Kraftstoffregelungssystems, eines Abgassystems oder dergleichen
sein. Alternativ kann die Komponente 110 ein Ventil, ein
Stellglied, einen Schalter oder eine andere mit dem Motor 106 im
Zusammenhang stehende Vorrichtung darstellen. Das Steuersignal 108 wird
in einem digitalen oder analogen Codierungsformat einschließlich PCM
oder dergleichen geliefert.
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Die
Anzeige 124 ist irgendein Typ von Vorrichtung, der im Stande
ist, in Reaktion auf das Steuersignal 126 hörbar, sichtbar
oder auf eine andere Weise Informationen an einen Fahrzeugführer, einen Techniker
oder einen anderen Benutzer des Fahrzeugs 100 zurückzumelden.
In einem Ausführungsbeispiel
ist die Anzeige 124 als eine Leuchtanzeige am Armaturenbrett
oder als eine andere, Rückmeldungen
gebende Vorrichtung im Fahrgastraum des Fahrzeugs 100 ausgeführt. Das
Steuersignal 126 kann jedes analoge oder digitale elektrische
Signal sein oder kann mehrere Signale umfassen, die in einem beliebigen
Format organisiert sind (z. B. ASCII- oder andere Mehrbit-Nachrichten,
die an einen Diagnosecomputer, eine Speichervorrichtung oder dergleichen
gesendet werden).
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Im
Betrieb empfängt
die Steuereinheit 102 in entsprechender Weise Eingangsdaten 114, 118 von einem
oder mehreren der Fühler 112, 116 und
verarbeitet die Daten, um ein oder mehrere Ausgangssignale 108, 126 für die Motorkomponente 110 und/oder die
Rückmeldevorrichtung 124 zu
erzeugen und bereitzustellen. Die in dem Speicher 104 gespeicherten Softwarebefehle
werden von dem Prozessor 102 abgearbeitet, um gewünschte Steuerungs-, Überwachungs-
oder Diagnosefunktionen auszuführen.
Wie weiter oben erwähnt
wurde, können
die Temperatur-Daten 114, 118 in entsprechender
Weise von dem Prozessor 102 verarbeitet werden, um eine Überwachung
zu Diagnosezwecken durchzuführen,
wobei verschiedene Funktionen des Motors (z. B. das Betätigen eines
Abgasrückführungsventils
(AGR-Ventils) oder einer Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung)
bei gewünschten
Temperaturen aktiviert werden, Getriebeschaltpunkte eingestellt
werden, der Zündzeitpunkt
oder Leerlaufdrehzahlen und/oder eine Anzahl weiterer Funktionen
verändert
werden. Folglich können
die verschiedenen, hier dargelegten Konzepte und Vorrichtungen genutzt
werden, um irgendeinen Abschnitt oder irgendwelche Abschnitte des
Motors 106 zu steuern, oder können genutzt werden, um einfach
einem Fahrzeugführer
oder einem anderen Benutzer des Fahrzeugs 100 eine Rückmeldung
zu geben.
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Wie
weiter oben kurz erörtert
wurde, verlangen behördliche
Vorschriften in den Vereinigten Staaten und anderswo, dass jedes
Fahrzeug 100 Betriebsstörungen
verschiedener Messfühler,
die sich auf die Emission des Fahrzeugs auswirken könnten, einschließlich des
MKT-Fühlers 112,
erkennt. Außerdem
könnten
sich Störungen
oder Fehlfunktionen des MKT-Fühlers 112 nachteilig
auf die Leistungsfähigkeit
des Motors auswirken. Deshalb ist es für das Fahrzeug 100 vorteilhaft
zu verifizieren, dass der MKT-Fühler 112 während seines
Betriebs ein rationales Ausgangssignal erzeugt. Ein Verfahren, um
die Rationalität
einer erfassten Motorkühlmitteltemperatur
zu prüfen,
umfasst das Vergleichen der von dem MKT-Fühler 112 ermittelten
und ausgegebenen Temperatur mit der Ausgabe eines weiteren Temperaturfühlers (z.
B. des Fühlers 116),
wobei berechtigterweise erwartet werden kann, dass die von den beiden
Fühlern
ermittelten Temperaturen ungefähr gleich
sind. 2 zeigt eine beispielhafte graphische Darstellung
der Kühlmitteltemperatur 202 und
der Lufttemperatur 204, wenn das Fahrzeug längere Zeit der
Temperatur der Umgebungsluft ausgesetzt worden ist, über der
Zeit. Dieses "Aussetzen" der Temperatur der
Umgebungsluft oder anderen Umgebungseinflüssen bezieht sich auf einen
Zeitraum, in dem der Motor 106 nicht in Betrieb ist (z.
B. wenn die Zündung
abgeschaltet ist). Heutzutage verfolgen die meisten herkömmlichen
Kraftübertragungssteuermodule
und Motorsteuereinheiten die Zeit, die nach dem Abschalten des Motors
verstrichen ist, so dass die Zeit, während der das Fahrzeug einer
bestimmten Temperatur ausgesetzt ist, in der Steuereinheit 102 leicht überwacht
werden kann.
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Wie
in 2 gezeigt ist, nähern sich sowohl die Kühlmitteltemperatur 202 als
auch die Lufttemperatur 204 desto besser der Temperatur
der Umgebungsluft, je länger
die für
einen Temperaturangleich zur Verfügung stehende Zeit andauert.
Anders ausgedrückt:
Wenn der Motor lange genug außer
Betrieb bleibt (typisch in der Größenordnung von einigen Stunden
oder mehr), werden die Kühlmitteltemperatur 202 und
die Lufttemperatur 204 typisch bis auf wenige Grad ungefähr gleich
sein. Falls die Motorkühlmitteltemperatur 202 die
Lufttemperatur 204 nach einer längeren Temperaturangleichzeit
um mehr als einige Grad übersteigt,
ist es folglich wahrscheinlich, dass eine Störung oder eine Fehlfunktion des
MKT-Fühlers 112 den
Temperaturunterschied verursacht.
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Eine
in dem Fahrzeug 100 betriebene Motorblockheizung kann jedoch
die in 2 gezeigten Ergebnisse verzerren. Da Motorblockheizungen
typisch so ausgelegt sind, dass das Motorkühlmittel wesentlich mehr Wärme von
der Motorblockheizung als die umgebende Luft absorbiert, werden
die Kühlmitteltemperatur 202 und
die Lufttemperatur 204 nicht zusammenkommen, wenn eine
Motorblockheizung in Betrieb ist, wie in 3 gezeigt
ist. Wie die graphische Darstellung 300 in 3 zeigt,
erzeugt die Motorblockheizung einen Temperaturunterschied (ΔT), zwischen
der Kühlmitteltemperatur 202 und
der Lufttemperatur 204. Dieser Temperaturunterschied kann in
der Größenordnung
von 10 bis 15 Grad Celsius o. ä.
sein, wobei er in anderen Ausführungsformen
je nach Fahrzeugtyp, Motortyp, Heizungstyp und -anordnung, Witterungsbedingungen
und/oder anderen Faktoren wesentlich anders sein kann. Deshalb ergeben
sich Schwierigkeiten bei der Erkennung von Messfühlerstörungen oder -fehlfunktionen,
da die Steuereinrichtung 102 Probleme haben könnte zu bestimmen,
ob Temperaturunterschiede nach einer längeren Temperaturangleichzeit
auf eine Messfühlerstörung oder
-fehlfunktion oder auf eine betriebene Motorblockheizung zurückzuführen sind.
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In 4 zeigt
die graphische Darstellung 400 beispielhafte Werte für die Kühlmitteltemperatur 202 und
die Lufttemperatur 204 nach dem Anlassen des Motors und
Wegfahren des Fahrzeugs 100 (durch die Linie 402 angegeben)
mit einer betriebenen Motorblockheizung. Wie in 4 gezeigt
ist, steigt nach dem Anlassen die Kühlmitteltemperatur 202 schnell
auf die Betriebstemperatur an. Hingegen nimmt die Lufttemperatur 204 nach
dem Anlassen kurz ab. Da die Ansaugluft während der Temperaturangleichzeit
eine kleine Wärmemenge
von der Motorblockheizung aufnimmt, ist die Lufttemperatur 204 typisch
etwas höher
als die Temperatur der Umgebungsluft, wenn das Fahrzeug gestartet
wird. Wenn das Fahrzeug wegfährt,
ist die Luft, die in die Ansaugleitung eintritt, tatsächlich kälter als
die erwärmte
Luft, was zu der Abnahme der Ansauglufttemperatur unmittelbar nach
dem Anlassen führt.
Obwohl sich die Abnahme hinsichtlich der Größe von einer Ausführungsform
zur anderen erheblich unterscheidet (z. B. im Bereich von ungefähr 2 Grad
bis zu ungefähr
10 Grad Celsius), zeigen die Versuchsdaten in 4 den
Unterschied zwischen der Anlasstemperatur und der gemessenen Tiefsttemperatur
als ungefähr
8 Grad Celsius. Dieser Temperaturabfall würde bei einem Fahrzeug, das
keine betriebene Motorblockheizung aufweist, nicht gemessen werden,
da die Lufttemperatur beim Anlassen typisch der Umgebungslufttemperatur
ungefähr
gleich wäre.
Durch Überwachen
der Ansauglufttemperatur, um Temperaturabfälle nach einem Anlassen des
Fahrzeugs zu bestimmen, kann dann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
einer betriebenen Motorblockheizung erkannt werden. Diese Informationen
können
in Verbindung mit der Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittel
und der Ansaugluft benutzt werden, um des Weiteren die Rationalität des Ausgangssignals 118 des
MKT-Fühler 116 zu
bewerten, die wiederum benutzt werden kann, um Störungen oder
Fehlfunktionen des MKT-Fühlers 114 (1)
festzustellen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist.
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5 und 6 sind
Ablaufpläne
beispielhafter Verfahren, die in einem Fahrzeug 100 ausgeführt werden
können,
um die Rationalität
von Daten des MKT-Fühlers 116 angesichts
der oben dargelegten Beobachtungen zu bewerten. Die verschiedenen Bewertungsroutinen
können
mittels computerausführbaren
Softwarebefehlen, die in dem Speicher 104 gespeichert sind,
implementiert und beispielsweise von der Steuereinheit 102 ausgeführt werden. In
verschiedenen Ausführungsformen
sind die verschiedenen Routinen als kompilierter Objektcode im Speicher 104 gespeichert,
obgleich alternative Ausführungsformen
die hier beschriebenen Konzepte mit irgendeinem anderen Typ interpretierten
oder kompilierten Codes, der in irgendeinem digitalen Speichermedium,
einschließlich
irgendeines Speichers, eines Plattenlaufwerks, eines optischen Laufwerks,
einer Compactdisc (CD), einer Magnetdiskette oder einer anderen
Speichervorrichtung, gespeichert ist, ausführen könnten. Die in 5 und 6 gezeigten Ablaufpläne sollen
logische Modelle für
Ausführungsbeispiele
sein. Weitere Ausführungsformen
können verschiedenste Änderungen
an der Logik, der Anordnung und der Kombination von in den Figuren
gezeigten Funktionen verkörpern,
ohne von den hier dargelegten allgemeinen Konzepten abzukommen.
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Wie
nun aus 5 ersichtlich ist, umfasst ein beispielhaftes
Verfahren 500 zur Bewertung der Rationalität eines
Temperaturfühler-Ausgangssignals
im Wesentlichen die Schritte zur Bestimmung, ob die Unterschiede
zwischen der Kühlmitteltemperatur
und der Ansauglufttemperatur übermäßig groß sind (Schritt 504)
oder hinreichend klein sind (Schritt 508), um das Fühlerausgangssignal
sofort auszusetzen bzw. weiterzugeben. Wenn der Temperaturunterschied
weder "groß" noch "klein" ist, wird, während das
Fahrzeug in Betrieb ist, die ALT überwacht (Schritt 514),
um zu ermitteln, ob die Temperaturunterschiede auf eine Motorblockheizung
oder auf eine Störung
bzw. Fehlfunktion des Fühlers
zurückzuführen sind.
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Das
Verfahren 500 zum Prüfen
der Rationalität
beginnt in geeigneter Weise mit einem Initialisieren der Analyseroutine
(Schritt 502). Das Initialisieren 502 kann den
Erhalt von Daten von den Messfühlern,
das Laden von Daten oder Anweisungen in einen Speicher und dergleichen
umfassen. Außerdem umfasst
das Initialisieren 502 das Initialisieren von Programmroutinen,
etwa durch Erzielen eines Zugriffs auf den Prozessor 102 und/oder
Identifizieren von Speicherfehlern oder anderen blockierenden Funktionsstörungen,
die eine korrekte Ausführung des
Verfahrens 500 verhindern könnten. In verschiedenen Ausführungsformen
kann das Verfahren 500 ein Unterbrechungsbit oder einen
anderen Merker setzen, während
die Routine abgearbeitet wird, um zu verhindern, dass während der
Abarbeitung andere Verfahren Zugriff auf die Steuereinrichtung 102 erlangen.
Dieser Schritt ist jedoch optional und nicht in vielen Ausführungsformen
anzutreffen.
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Nach
der Initialisierung der Hardware- und Softwareumgebung in geeigneter
Weise bestimmt das Verfahren 500, ob der Motor (außer Betrieb)
einen hinreichend langen Zeitraum einer bestimmten Temperatur ausgesetzt
gewesen ist, um sinnvolle Ergebnisse hervorzubringen (Schritt 504).
Die minimale Temperaturangleichzeit variiert von Fahrzeug zu Fahrzeug,
kann jedoch in der Größenordnung
von fünf
bis acht Stunden o. ä.
sein, so dass das Motorkühlmittel
und die Ansaugluft Zeit haben, sich auf einen stabilen Temperaturwert
für die
Umgebungsluft, welche den Motor umgibt, abzukühlen, wie in 2 und 3 gezeigt
ist.
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Wenn
der Motor nicht einen hinreichend langen Zeitraum einer bestimmten
Temperatur ausgesetzt gewesen ist, kann das Verfahren 500 noch
die gemessene ALT aufzeichnen, falls die ALT den niedrigsten gemessenen
Wert seit dem Abschalten des Motors liefert (Schritt 507).
Die minimale gemessene ALT kann für die Erkennung des Vorhandenseins
einer Motorblockheizung nützlich
sein, wie im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird. In einer weiteren Ausführungsform kann die ALT über die
Zeit beobachtet werden, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug einen hinreichend
langen Zeitraum einer bestimmten Temperatur ausgesetzt gewesen ist.
Das heißt
wenn sich die ALT über
einen Zeitraum nicht wesentlich ändert,
kann ohne weiteres angenommen werden, dass sie ihren "Beharrungswert" erreicht hat. Sie
kann deshalb sinnvoll analysiert werden. Die minimalen gemessenen
ALT-Werte können
in einem dem Prozessor 102 zugeordneten Register, in einem
Speicher 104 oder an einem anderen geeigneten Ort für eine spätere Verarbeitung
gespeichert werden.
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Wenn
der Motor einen hinreichend langen Zeitraum einer bestimmten Temperatur
ausgesetzt gewesen ist, so dass sinnvolle Ergebnisse hervorgebracht
werden, ermittelt das Verfahren 500, ob eine Störung oder
Fehlfunktion des Fühlers
vorliegt, indem die Differenz zwischen der MKT und der ALT berechnet
wird (in 3 als ΔT gezeigt). Wenn die Differenz
groß genug
ist, um nicht durch eine Motorblockheizung verursacht zu sein (Schritt 506),
kann eine Störung
oder Fehlfunktion des Fühlers
festgestellt werden. Der Schritt 506 kann ausgeführt werden,
indem die Temperaturdifferenz (ΔT)
mit einem oberen Schwellenwert verglichen wird, der größer als der
von einer Motorblockheizung erzeugte Temperaturunterschied ist.
Wenn die Differenz den oberen Schwellenwert überschreitet, ist die Ursache
dafür wahrscheinlich
eine Störung
oder Fehlfunktion. Der obere Schwellenwert kann für ein bestimmtes
Fabrikat, ein bestimmtes Modell und eine bestimmte Bauart des Fahrzeugs 100 experimentell
ermittelt werden. In einem Ausführungsbeispiel
kann er jedoch in der Größenordnung
von ungefähr
zwanzig Grad Celsius sein.
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Im
umgekehrten Fall, wenn die Differenz zwischen der MKT und der ALT
hinreichend klein ist, kann das Verfahren 500 ohne weiteres
folgern, dass keine Störungen
oder Fehlfunktionen des Fühlers 112 vorliegen
(Schritt 508). Der Schritt 508 könnte die Temperaturdifferenz
mit einem Minimumschwellenwert vergleichen, der sich für das bestimmte
Fahrzeug eignet und eine ausreichende Gewähr dafür bietet, dass keine falschen
Ergebnisse auftreten. Dazu wird der Minimumschwellenwert so gewählt, dass
er niedrig genug ist, um sicherzustellen, dass die Temperaturdifferenz
nicht beträchtlich
ist, aber schon hoch genug ist, um eine übermäßige Anzahl von "falsch positiven" Ergebnissen zu vermeiden.
In einem Ausführungsbeispiel
ist der Minimumschwellenwert niedriger als ungefähr 5 Grad, etwa in der Größenordnung
von 2 bis 3 Grad oder so, obwohl andere Ausführungsformen andere geeignete
Werte verwenden könnten.
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In
verschiedenen Ausführungsformen
kann das Verfahren 500 so konfiguriert sein, dass es hinsichtlich
extremer oder außergewöhnlicher
Bedingungen, wie etwa eine sehr kalte Witterung, prüft (Schritt 510).
Im Fall außergewöhnlicher
Bedingungen (z. B. Temperaturen unter ungefähr –15 Grad Celsius o. ä.), kann
das Verfahren 500 sich über
die übliche
Steuerungsverarbeitung hinwegsetzen und einen voreingestellten Wert
an irgendeine der gesteuerten Komponenten 110 liefern,
um das Starten oder Inbetriebsetzen des Motors unter den angetroffenen
besonderen Bedingungen zu unterstützen. Die Steuereinheit 102 kann
ein Steuersignal 108 an eine Komponente 110 liefern,
die beispielsweise das Kraftstoff-Luftgemisch steuert, um ein außergewöhnlich fettes
Kraftstoffgemisch bereitzustellen, welches das Starten des Motors
bei sehr kalter Witterung unterstützt. Die Schritte 510 und 512 sind
optional und brauchen nicht in allen Ausführungsformen vorhanden sein.
Genauso können
die Schritte 510 und 512 erheblich abgeändert und
an einer beliebigen Stelle des Verfahrens 500, auch vor
und nach irgendeiner anderen Rationalitätsprüfung, ausgeführt werden, etwa
im Initialisierungsschritt 502.
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Wenn
die Differenz zwischen MKT und ALT weder groß genug noch klein genug ist,
um ohne weiteres zu folgern, dass der Fühler die Rationalitätsprüfung besteht
oder nicht besteht, bewertet das Verfahren 500 die Änderungen
der ALT, die nach dem Anlassen des Fahrzeugs überwacht wurde (Schritt 514).
Ein beispielhaftes Verfahren zur Bewertung der ALT, wenn sich das
Fahrzeug fortbewegt, wird nachfolgend in Verbindung mit 6 beschrieben.
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Durch
Bewerten der Temperaturdifferenz zwischen der MKT und der ALT und
durch Überwachen
der ALT nach dem Anlassen folgert das Verfahren entsprechend, dass
der MKT-Fühler
die Rationalitätsprüfung entweder
besteht oder nicht besteht (Schritt 516). Falls der Fühler 112 die
Rationalitätsprüfung nicht
besteht, kann ohne weiteres der Schluss gezogen werden, dass eine
Störung,
eine fehlerhafte Funktion oder ein anderes Problem an dem Fühler vorliegt,
der irrationale Ergebnisse liefert. Die Ausgangsgrößen des
Verfahrens 500 können sich
von einer Ausführungsform
zur anderen stark unterscheiden. In einem Ausführungsbeispiel stellt das Verfahren 500 je
nach Bestehen oder Nichtbestehen der Ergebnisse ein Steuersignal 108 (1) an
ein Kraftstoffeinspritzsystem oder eine andere Komponente 110 in
dem Motor 106 ein. Wie weiter oben kurz erwähnt worden
ist, kann das Verfahren 500 voreingestellte Steuerungswerte
liefern, falls ein Ergebnis die Rationalitätsprüfung nicht besteht, um das
Starten des Motors zu unterstützen
oder um die Leistungsfähigkeit
des Fahrzeugs zu verbessern. Wenn beispielsweise festgestellt wird,
dass der MKT-Fühler 112 einen
systematischen Messfehler aufweist (Schritt 520), können die
Temperaturen, die zur Berechnung der Steuersignale 108 verwendet werden,
so eingestellt oder vorgegeben werden, dass die beobachtete Abweichung
kompensiert wird. Genauso kann, wenn durch das Verfahren 500 Irrationalität festgestellt
wird, ein Warnlicht oder ein anderer Anzeiger an der Anzeigevorrichtung 124 eingeschaltet
oder anderweitig geliefert werden. Ergebnisse, welche die Rationalitätsprüfung bestanden
haben (Schritt 518), können
an andere Verarbeitungen geliefert werden, die in der Steuereinheit 102 ausgeführt werden,
oder können
anderweitig genutzt werden, um einen oder mehrere Aspekte des Motors 106 zu
steuern, wie weiter oben beschrieben worden ist.
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Wie
nun aus 6 ersichtlich ist, umfasst ein beispielhaftes
Verfahren 514 zur Bewertung der ALT nach dem Anlassen des
Fahrzeugs im Wesentlichen die Schritte des Ermittelns, ob sich das
Fahrzeug fortbewegt (Schritt 602), und des Überwachens
der ALT, während
sich das Fahrzeug bewegt (Schritt 606), um Temperaturabnahmen
zu erkennen. Wie weiter oben im Zusammenhang mit 4 beschrieben
worden ist, werden Fahrzeuge mit betriebenen Motorblockheizungen
eine Abnahme der ALT nach dem Anlassen und Wegfahren zeigen, da
die kältere
Umgebungsluft die Ansaugluft, die durch die Heizung etwas erwärmt worden
ist, ersetzt.
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Wenn
sich das Fahrzeug nach dem Anlassen des Motors fortbewegt (Schritt 602), überwacht das
Verfahren die ALT, um die minimale gemessene ALT über einem
geeigneten Zeitraum (z. B. in der Größenordnung von 4 bis 6 Minuten)
nach dem Anlassen zu bestimmen. Eine Technik, um die Tiefsttemperatur
zu erhalten, umfasst das Prüfen
der ALT in regelmäßigen oder
unregelmäßigen Abständen und
das Halten der niedrigsten gemessenen Temperatur im Speicher (Schritt 604).
Wenn die beim Anlassen des Motors gemessene ALT der in dem relevanten
Zeitraum gemessenen minimalen ALT ungefähr gleich ist (Schritt 606),
dann wird kein Temperaturabfall festgestellt, und das Verfahren
kann folgern, dass keine Motorblockheizung betrieben wird. Im umgekehrten
Fall, wenn die minimale gemessene ALT von der ALT beim Anlassen
abweicht, kann die Temperaturänderung
einer betriebenen Motorblockheizung zugeschrieben werden (Schritt 608).
Falls es eine Motorblockheizung gibt, ist die von dem Fühler 112 gemessene
MKT rational, und der Fühler
besteht die Prüfung
(Schritt 518). Andererseits, wenn eine verhältnismäßig kleine
oder keine Temperaturänderung festgestellt
wird, kann gefolgert werden, dass keine Motorblockheizung betrieben
wird und dass die von dem MKT-Fühler 112 gelieferten
Messdatenwerte wahrscheinlich irrational sind, was zu einem Nichtbestehen
führt (Schritt 520).
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Folglich
enthält
ein neuartiges Steuersystem für
ein Fahrzeug eine entsprechende Rationalitätsprüfung für die Kühlmitteltemperaturfühler, die zwischen
echten Störungen
oder Fehlfunktionen der Fühler
und dem Vorhandensein einer Motorblockheizung unterscheiden kann.
Weitere Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen umfassen Rationalitätsprüfverfahren
wie hier beschrieben, Programmcode, der die verschiedenen Verfahren
umsetzt, und verschiedene andere Methoden, Vorrichtungen und Systeme,
die durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre rechtmäßigen Entsprechungen
definiert sind.
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Obgleich
in der vorangehenden ausführlichen
Beschreibung wenigstens ein Ausführungsbeispiel
dargestellt worden ist, gibt es eine sehr große Anzahl von Variationen.
Die verschiedenen Verfahrensschritte, die hier beschrieben worden
sind, können
beispielsweise in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden
oder können
in einer beliebigen Anzahl von äquivalenten
Ausführungsformen
mathematisch oder logisch abgeändert
werden, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzukommen. Die
hier beschriebenen Ausführungsbeispiele
sind nur als Beispiele gedacht, wobei nicht beabsichtigt ist, dass
sie den Geltungsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration
der Erfindung auf irgendeine Art einschränken. Stattdessen wird die
vorangehende ausführliche
Beschreibung dem Fachmann auf dem Gebiet einen Plan zur Verfügung stellen,
der geeignet ist, eines oder mehrere der Ausführungsbeispiele in die Praxis
umzusetzen. Folglich können
verschiedene Änderungen
an der Funktion und der Anordnung der hier dargestellten Elemente
ausgeführt werden,
ohne vom Geltungsbereich der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen und
ihren rechtmäßigen Entsprechungen
dargelegt ist, abzukommen.
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Zusammengefasst
betrifft die Erfindung Verfahren, Systeme und Vorrichtungen für die Bestimmung
irrationaler Ergebnisse von einem Motorkühlmitteltemperaturfühler (MKT-Fühler) in
einem Fahrzeug.
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Dementsprechend
enthält
das Fahrzeug einen Prozessor, der mit dem MKT-Fühler und einem Ansauglufttemperaturfühler (ALT-Fühler) kommuniziert.
Das Verfahren umfasst die Schritte: Empfangen eines MKT-Messdatenwertes von
dem MKT-Fühler und
eines ALT-Messdatenwertes durch den Prozessor, Bewerten einer Temperaturdifferenz
zwischen dem MKT-Messdatenwert und dem ALT-Messdatenwert, um festzustellen,
ob Irrationalität
vorliegt, und Liefern eines Fehlerhinweises im Ergebnis des Bewertungsschritts.
Der Bewertungsschritt umfasst das Überwachen der ALT während des
Betriebs des Fahrzeugs, um das Vorhandensein einer Motorblockheizung
zu erkennen, falls die Temperaturdifferenz einen im Voraus festgelegten
Schwellenwert überschreitet.