CN102191994A - 用于诊断恒温器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于诊断恒温器的方法和装置。尤其一种用于诊断在尤其用于具有鼓风机的内燃机的冷却剂回路中的恒温器的方法，在该方法中根据测得的温度和额定温度识别故障的恒温器，其中鼓风机在诊断期间至少暂时被接通。

Description

用于诊断恒温器的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于诊断恒温器的方法。此外，本发明的主题是一种计算机程序、一种电存储介质以及一种控制和调节单元。

背景技术

为满足美国的OBD（车载诊断系统）II法规，汽车所有排气相关的部件必须通过发动机控制器进行诊断。验证通常是在汽车试验台上施行的排气测试循环内进行的。此外，必须通过控制器内部的计数器为日常运行证明各诊断方法的最少运行频率。

也特别要求既识别故障的发动机温度检测器，又识别汽车冷却剂回路中与故障明确关联的冷却剂恒温器。

由现有技术已知一种在冷却剂温度的模拟预期的温度变化曲线基础上诊断恒温器的方法。这些功能以有较高公差的模型为基础。因此仅当温度变化曲线与模拟的值的偏差同样较高时，才能识别出故障地打开的恒温器。

但尤其在大功率、大体积的发动机中，困难在于，发动机在排气测试循环中仅较慢地加热，以及由此使无故障运行和在恒温器故障地打开时的运行之间的温差不会足够大。因此无法对开放式夹紧的恒温器进行安全的诊断。

行驶导致发动机较轻微的变热，因此诊断是有问题，在行驶期间，应能按规定的最小要求进行诊断流程。

发明内容

因此，按本发明的方法具有的优点是，尤其在导致发动机轻微加热的行驶中，确保测得的温度和模拟得出的温度之间有足够的差距。

提出一种用于诊断在具有鼓风机的冷却剂回路中的故障的恒温器的方法，在该方法中鼓风机在诊断期间至少暂时被接通，这种方法是特别有利的，因为通过接通鼓风机，恒温器故障时和无故障时的冷却效果的差别会特别大。

当恒温器无故障地被关闭（geschlossen）时，则特别易于实施按本发明的方法。

此外，当根据测得的温度以及额定温度来识别故障的恒温器时，那么故障的恒温器的识别就特别简单。

若按照冷却剂的有待确定的、相对环境温度的温度提高来触发鼓风机，则故障的恒温器的识别同样特别简单。

若根据感知的第二温度和/或内燃机的运行工况来求出额定温度，则按本发明的方法特别可靠。

此外，若根据测得的第一温度的变化曲线以及额定温度的变化曲线来识别故障的恒温器，则按本发明的方法特别可靠。此外，特别相宜的是，在按本发明的方法中，若测得的第一温度的上升要慢于额定温度的上升，就能识别故障的恒温器。

当鼓风机在到达能预定的温度之前被第一次接通时，尤其当选择该能预定的温度并从而无故障的恒温器仍然关闭时，按本发明的方法特别经济实惠。

按本发明的方法作为能够销售的手段成本低廉，因为不产生附加的成本。尤其是不必设定附加的构件，如传感器。

附图说明

接下来参考附图详细阐述本发明的实施形式。附图中：

图1是带鼓风机的气冷式冷却剂回路的示意图；

图2示意性表示在恒温器无故障或故障打开时温度的时间变化曲线以及发动机鼓风机的触发的时间变化曲线；

图3示意性表示诊断方法的流程。

具体实施方式

图1示出内燃机1、第一冷却剂管路3、第二冷却剂管路5和恒温器7。第一冷却剂管路3和第一连接位置2以及第二连接位置6共同构成内燃机1的第一冷却剂回路。第二冷却剂管路5和第一连接位置2和第二连接位置6、散热器18和恒温器7共同构成第二冷却剂回路。第一冷却剂回路或第二冷却剂回路用冷却剂，例如水，填注。恒温器7连接在第一冷却剂回路和第二冷却剂回路之间。在低温时，恒温器7被关闭且冷却剂流经第一冷却剂回路和流经内燃机1。在高温时，恒温器7被打开，以及冷却剂流经第二冷却剂回路5和流经内燃机1。

第一冷却剂回路同样和内燃机1一样位于处在第一温度12下的第一区域10中。第二冷却剂回路5既通过第一区域10，又通过处在第二温度16下的第二区域14。尤其是在内燃机1长时间运行后，第一温度12明显高于第二温度16。

当第一温度12的值处在恒温器的极限温度之下时，恒温器7被关闭。在恒温器7关闭时，冷却剂在第一冷却剂回路中循环。通过第一冷却剂回路不发生任何冷却。当第一温度12的值超过极限温度时，恒温器7被打开。在恒温器7打开时，冷却剂在第二冷却剂回路中循环。由此通过与位于第二区域14中的空气的热交换而在散热器18中发生冷却剂的冷却。冷却剂的温度现在低于第一区域10中的第一温度12并且因此通过热交换从第一区域10中吸取热量。

同样在图1中示出的还有诊断单元20，它识别恒温器7是否无故障地工作。在实施例中假设无故障工作的恒温器是关闭的，且冷却剂应流经第一冷却剂回路。但在实施例中，恒温器7在发生故障时被打开，也就是说，冷却剂流经第二冷却剂回路。诊断单元20识别出恒温器7在故障时被打开。

诊断单元20包括计算单元22、比较单元24和触发单元26。同样在图1中示出的还有温度检测器30和发动机鼓风机32。温度检测器30感知第一温度12并且将该第一温度转递给计算单元22和比较单元24。这一感知到的、被转递的第一温度12被称为测得的温度31。同样在图1中还示出了温度检测器39，它感知第二温度16并且将该第二温度传递给计算单元22。这一感知到的、被转递的温度16被称为求得的环境温度41。

触发单元26用触发信号34触发发动机鼓风机32。例如触发信号34可以采用值“开”和“关”。若触发信号34为“开”，则发动机鼓风机32进行转动运动36。由此使尚处于第二温度16的冷空气被输送到散热器18附近，以及因而流经第二冷却剂回路的冷却剂的冷却效果得到提升。

除测得的温度31外，计算单元22还从一配属于内燃机1的数据单元38中接收到发动机的参数40，它表征内燃机1的当前运行工况。这种发动机的参数可以特别是在内燃机中燃烧的求积分的空气量。该空气量是衡量自参考时间点（例如内燃机启动的时间点）起由内燃机总共产生的热量的尺度，因此也是衡量内燃机加热的尺度。数据单元38可以例如涉及传感器、发动机控制器或发动机控制器的存储单元。

计算单元22从发动机的参数40和测得的温度31中求出额定温度42，它被转递给比较单元24。

当恒温器7无故障地工作时，额定温度42对应预期的测得的温度。比较单元24检测测得的温度31与额定温度42的偏差，并且当测得的温度31和额定温度42的偏差过大时，判定恒温器7是故障的。额定温度42在计算单元22中的计算例如借助内燃机1的一个模型得出，该模型连续地从发动机的参数40和测得的温度31中计算预期的温度，亦即额定温度42。

该模型例如通过热动态方程式首先计算内燃机1中产生的热量。在接下来的步骤中，模型计算经由辐射、对流以及必要时热传导放出的热功率，并且从热平衡中计算预期的额定温度42。同样，例如可能的是，在考虑到测得的发动机的参数40和测得的环境条件（例如求得的环境温度41）的情况下，模型借助特性曲线和特性曲线族求出预期的额定温度42。

图2示出了测得的温度31和额定温度42在恒温器7本应无故障地关闭但实际却有故障地打开的情况下的变化曲线。横坐标表示时间t，纵坐标表示温度T。在图2中示出的额定温度42的时间变化曲线由计算单元22在考虑到无故障地关闭的恒温器7的情况下计算得出。已测得的温度31的变化曲线在恒温器7无故障地打开以及发动机鼓风机31静止的情况下，用附图标记31a表示。在比较时间点70，瞬间额定温度T_soll与已测得的温度T_def相比较。温度变化曲线31a的已测得的温度T_def用附图标记82标注。

T_soll与T_def的偏差可以有不同的起因。但可能的起因例如不仅仅是应用在计算单元22内的模型的误差、在求出测得的温度31时温度检测器30的测量误差或不精确性、或故障地打开的恒温器7。因此仅当测得的温度T_def比额定温度T_soll低最小温差84时，才可以判定恒温器7是故障地打开的。在第一温度足够低时，与第二温度16的温差小，因此散热器的冷却效果微不足道，并且故障地打开的恒温器7与正确地关闭的恒温器7的区别不一定在于额定温度T_soll与测得的温度T_def的差。这种情况在图2a中示出。

在图2b中示出了触发信号34的时间变化曲线。诊断开始时，触发信号34对应值“关”。发动机鼓风机32也没有运动。因为恒温器7（故障地）被打开，所以冷却剂流经第二冷却剂回路。在第一时间点90，触发单元26将触发信号34转为“开”。发动机鼓风机32现在处于运动中，并且加强了散热器18的冷却功率。测得的温度31的相关变化曲线在图2a中用附图标记31b标注。与发动机鼓风机32静止时的温度变化曲线31a相比，温度变化曲线31b的温度明显较低。在此，温度变化曲线31b的温度越低，环境温度41就越低，以及由鼓风机产生的体积流量就越大。

在可以位于比较时间点70之前或之后的第二时间点92，触发单元26又将触发信号34从“开”转为“关”。在比较时间点70，用附图标记86标注的测得的温度31的值现在与额定温度T_soll的温差大于最小温差84。以此识别出故障地打开的恒温器。

可以例如在考虑到其它参数，尤其是时间上求积分的、在内燃机中燃烧的空气量的情况下，求出比较时间点70、第一时间点90和第二时间点92。也可以相对于第一时间点90这样来选择第二时间点92，使第二时间点92和第一时间点90之间的时间差超过一个能够根据鼓风机32的特性以及第二冷却剂回路特征性的冷却功率来预定的时间差。

图3示例性表示诊断单元20中诊断方法的流程。在步骤200中，内燃机处于正常运行模式。在时间点202，检测诊断是否必要（例如因为最后的诊断落后了大于预定的时间间隔），以及按本发明的诊断方法是否可行，例如因为测得的温度31小于能预定的温度。这种能预定的温度应尤其小于恒温器7的极限温度，因此恒温器被无故障地关闭。这种能预定的温度也可以相对极限温度降低，例如为了补偿在诊断方法期间通过内燃机1的测得的温度的最大预期提高，或为了补偿特别是恒温器，但也可以是其它部件的样本分布。

若满足这些条件，那么在步骤204分岔，若不满足这些条件，则又回到步骤200分岔。在步骤204中启动诊断方法，且在计算单元22中的模型被初始化。步骤206紧随其后。

在步骤206中检测时间是否比第一时间点90进一步久远。作为备选，在步骤206中也可以检测测得的温度31和求得的环境温度41的差是否大于能预定的温差。在此必须根据鼓风机32的特性这样来选择能预定的温差，使得在鼓风机故障的情况下，额定温度T_soll和求得的温度86之间的差足够大。

若是这种情况，那么在步骤208分岔，若不是这种情况，那么跳回至步骤206。

在步骤208中，触发单元26将触发信号34调控为“开”。紧接着是步骤210。在步骤210中检测时间是否已经超过第二时间点92。作为备选，在步骤210中也可以检测，求积分的、在发动机中燃烧的空气量是否已经超过空气量阈值。该空气量阈值在此必须选择为能确保发动机被充分加热，因此额定温度T_soll和在恒温器故障打开的情况下测得的温度T_def之间的差足够大。作为另一种备选方案，也可以在步骤210中检测温差T_soll-T_def是否已经大于最小温差84。若是，则进一步在步骤212分岔。若不是，则跳回至步骤210。

在步骤212中，触发单元26将触发信号34转为“关”，并且进一步在步骤214分岔。在步骤214中检测当前时间点是否晚于比较时间点70。若是，则进行步骤216。若不是，则跳回至步骤214。在步骤216中，计算单元22例如连续地计算额定温度42并且将该额定温度进一步转递给比较单元24。同样，温度检测器30将测得的温度31进一步转递给比较单元24。比较单元24现在计算额定温度T_soll和测得的温度T_def之间的差。现在，在流程中进行步骤218。在步骤218中检测T_soll减T_def的差是否大于能预定的最小温差。若是，则接着进入步骤220。若不是，则重新连接到步骤200。伴随着步骤218的结束，结束按本发明的诊断方法。现在在步骤220中有诊断出故障地打开的恒温器。现在例如可以为故障的发动机控制器打上标注，将发动机置于紧急运行中或向驾驶员发送声学或视觉的警告。

因为按照本发明，比较时间点70可以在第二时间点92之前或之后，那么同样可以交换步骤210/212和214/216的顺序。在步骤208之后也可以在步骤214分岔，从步骤216到步骤210以及从步骤212到步骤218。

当然，可以使用任意其它发热的机器来取代内燃机1，例如燃料电池或蓄电池。

在比较单元24中执行的测得温度31与额定温度42的比较显然也可以考虑在大于比较时间点70上的温度。例如可以求出在比较时间间隔期间在测得的温度31和额定温度42之间的积分差以识别故障地打开的恒温器。

例如同样可以诊断故障地关闭的恒温器7。在这种情况下，在计算单元22中的温度推导模型必须考虑到转动的发动机鼓风机32的影响。与通过未预料到的高冷却效率识别故障地打开的恒温器的实施例不同的是，现在可以通过未预料到的低冷却效率识别故障地关闭的恒温器。

Claims (11)

1.用于诊断在冷却剂回路中的恒温器（7）的方法，所述恒温器尤其用于内燃机（1），具有鼓风机（32），在该方法中根据测得的温度（31）和额定温度（42）识别故障的恒温器（7），其特征在于，鼓风机（32）在诊断期间至少暂时被接通。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，恒温器（7）无故障地被关闭。

3.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据测得的温度和/或尤其内燃机（1）特征性的参数来求出额定温度（42）。

4.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据测得的温度（31）的变化曲线和额定温度（42）的变化曲线识别出恒温器（7）是故障的。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，当测得的温度（31）的上升慢于额定温度（42）的上升时，识别出恒温器（7）是故障的。

6.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在测得的温度（31）达到能预定的温度之前，鼓风机（32）被第一次接通。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，能预定的温度是极限温度，对于该极限温度而言恒温器（7）在无故障的状态下开始被打开。

8.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，当测得的温度（31）和求得的环境温度（41）的差大于能预定的温差时，接通鼓风机（32）。

9.一种计算机程序，其特征在于，该计算机程序为了应用在按前述权利要求之一所述的方法中而编制。

10.一种电存储单元，用于冷却剂回路的恒温器的诊断装置（20），其特征在于，在该存储单元上编制计算机程序以应用按权利要求1至8之一所述的方法。

11.冷却剂回路的恒温器的诊断装置（20），其特征在于，该诊断装置为应用按权利要求1至8之一所述的方法而被编程。

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