CN103180564A - 用于诊断用于发动机的冷却剂泵的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于诊断可开关的冷却剂泵（2）的方法和设备，该冷却剂泵用于循环发动机（1）的冷却剂循环回路（3）中的冷却剂，其中获取所述发动机（1）的气缸盖温度的实际值（19），并且其中将该气缸盖温度的实际值（19）与气缸盖温度的模型值（26）进行比较，并且根据比较结果（29）或（30）评价所述冷却剂泵（2）的功能性。

Description

用于诊断用于发动机的冷却剂泵的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于诊断可以与发动机的运行状态独立地开关的、用于使冷却剂在发动机的冷却循环回路中循环的冷却剂泵的方法和设备。
背景技术
使用上述类型的方法和设备用于在联接/开关错误（Fehlschaltungen）方面检查可开关冷却剂泵的功能性并避免由此对冷却剂循环回路和/或发动机造成损伤。可开关的冷却剂泵用于实现发动机的冷却剂循环回路中的创新热管理（ITM），从而可以特别在冷启动之后改善发动机的加热性能。使用可电驱动的可以与一机械皮带传动分开或封装/罐式（getopfte）的冷却剂泵作为可开关的冷却剂泵。在封装的冷却剂泵中优选低压/真空或液压控制地在所述冷却剂泵的工作轮上套有一个罐（Topf），由此可以调整冷却剂流量。
相同类型的DE10 2008 032 130A1公开了一种用于诊断可以与发动机的运行状态独立地接通和断开的、用于使冷却剂在发动机的一个封闭的冷却循环回路中循环的冷却剂泵的方法，其中在发动机的一个冷起动被识别之后的一个预定的时刻，不仅确定一个代表发动机的冷却剂温度(TCO)的值，而且确定一个代表发动机的气缸盖温度(TZK)的值并且接着将所述值相互比较。依据该比较的结果，针对其运行可靠性评价冷却剂泵。该方案缺点在于，冷却剂温度和气缸盖温度的比较值可能取决于负荷位于一很宽的公差带内，由此提高了误判断的风险。这样在气缸盖上测量的温度在负荷突然升高的情况会不成比例地剧烈升高，而发动机流出口处的冷却剂温度则需要时间延迟地进行匹配。这种误判断可能会导致发动机的操作人员不知所措并且造成冷却剂循环回路不必要的维护工作。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种用于诊断用于发动机的冷却剂泵的方法和设备，其不易出现误判断。
该目的通过权利要求1或8的特征得以实现。
一种用于诊断可开关的冷却剂泵的方法，该冷却剂泵用于循环发动机的冷却剂循环回路中的冷却剂，其中获取所述发动机的气缸盖温度的实际值，并且其中将该气缸盖温度的实际值与气缸盖温度的模型值（Modellwert）进行比较，并且根据比较结果评价所述冷却剂泵的功能性。
通过将该气缸盖温度的实际值与存储和/或计算出的气缸盖温度的特定的模型值进行比较，尽管发动机的运行状态会快速变化，但还是可以对冷却剂泵的功能性进行可靠的评价，因为不必与另外的可能延迟响应的其它部件的温度的实际值进行直接比较。气缸盖温度的模型值以多个特征曲线的形式存储在数据库中，由该数据库根据发动机的运行状态进行相应选择。可选的是可以一直重新计算气缸盖温度的模型值。
在该方法的一种优选实施方式中，所述气缸盖温度的模型值由所述发动机的冷却剂温度的实际值和所述发动机的至少一个运行参数计算得出。如果由来自至少一个发动机运行参数的值对冷却剂温度的实际值进行校正，则可以创建气缸盖温度的模型值，该模型值相对精确地对应于当前各发动机运行参数下的气缸盖温度的实际值。由此可以快速地针对由发动机的运行参数表示的发动机变化的运行状态做出反应，这会明显降低误判断的可能性。
在该方法的一种优选实施方式中，所述发动机的运行参数对应于所述发动机的功率的实际值。所述发动机的功率的实际值由发动机的角速度和负荷的乘积得出。该角速度是发动机转速的函数并且该负荷由发动机输出的转矩表示。
在该方法的一种优选实施方式中，根据所述气缸盖温度的实际值过滤所述气缸盖温度的模型值。此外过滤还精确了气缸盖温度的模型值。因此优选在气缸盖温度的较低实际值下无需进行过滤，而在气缸盖温度的较高实际值下可使用一过滤常量。
在该方法的一种优选实施方式中，当所述比较结果位于一公差带以外时所述冷却剂泵被评价为具有故障。通过该公差带补偿气缸盖温度的实际值和模型值之间的少量偏差，从而可以进一步降低误判断的可能性。
在该方法的一种优选实施方式中，频率计数器对位于所述公差带以外的比较结果的数量进行计数并且仅当所述数量超过预定的频数时所述冷却剂泵才被评价为具有故障。出现一次所述公差带以外的比较结果可以归因于测量误差或短时的技术问题。为了使上述事件不导致错误的诊断结果，所述公差带以外的比较结果由频率计数器计数并且仅当已经识别出（特定时间段内）超过特定数量时所述冷却剂泵才被评价为具有故障。
在该方法的一种优选实施方式中，所述方法仅在接通所述冷却剂泵时才启动。当之前断开的冷却剂泵由于发动机足够热而需要再次接通时，通常才有必要监控冷却剂循环回路。因此在切断的冷却剂泵中，该方法处于备用状态，并且只是在接通冷却剂泵时该方法才在特定时段内处于活动状态。为了避免冷却剂循环回路的部件上的温度骤升骤降，冷却剂泵在持续处于接通状态之前间歇接通和断开。优选为了开始执行该方法而等待这种间歇运行结束。
根据本发明用于诊断用于循环发动机的冷却剂循环回路中的冷却剂的可开关的冷却剂泵的设备包括用于获取所述发动机的气缸盖温度的实际值的第一温度传感器，其中在分析装置中将该气缸盖温度的实际值与气缸盖温度的模型值进行比较，并且根据比较结果评价所述冷却剂泵的功能性。
可开关的冷却剂泵可以根据需要接通和断开，从而支持发动机的热管理。通常构成为离心泵（Kreiselpumpe）的冷却剂泵具有可开关的电驱动装置或分离器（Trennkupplung）或者设计为封装/罐式的冷却剂泵。在一优选实施方式中，该封装的冷却剂泵可以借助一低压或者负压控制地由泵轮推移的缸进行调节。通过比较由第一温度传感器确定的气缸盖温度的实际值和气缸盖温度的模型值，功能性的评价不会受到快速变化的发动机运行状态的不利影响。此外还可以在数据库中以特征曲线存储所述分析装置可以根据情况为进行比较而形成的多个特定的气缸盖温度模型值。可选的是气缸盖温度的模型值可以根据情况由所述分析装置计算得出。
在该设备的一种优选实施方式中，所述气缸盖温度的模型值由一第二温度传感器获取的所述发动机的冷却剂温度的实际值和至少一个由发动机管理装置获取的所述发动机的运行参数计算得出。发动机运行状态的快速变化由气缸盖上的第一温度传感器特别迅速地进行记录，因为在气缸盖中会发生燃料的燃烧。通过第二温度传感器获取冷却剂温度的实际值并且通过由发动机管理装置提供的发动机的运行参数将其推算为气缸盖温度的模型值，这可以补偿与第一温度传感器相比有所延迟的、设置在发动机外部的第二温度传感器的响应。由此得出气缸盖温度的特别可信的模型值。特别是瞬间功率输出适于作为发动机的运行参数，所述发动机管理装置可以由发动机的角速度和负荷的乘积计算出所述瞬间功率输出。
在该设备的一种优选实施方式中，所述第一温度传感器设置在所述气缸盖的一壁部中并且所述第二温度传感器设置在冷却剂前行回路中。第一温度传感器因此不与位于气缸盖中的冷却剂直接接触，而是间接通过气缸盖材料的温度测量冷却剂温度。第二温度传感器设置在靠近发动机的冷却剂前行回路中并且直接测量由发动机导出的冷却剂的温度。
在该设备的一种优选实施方式中，当频率计数器对位于公差带以外的比较结果的超过预定的频数的数量计数时，所述冷却剂泵被所述分析装置评价为具有故障。通过频率计数器对位于公差带以外的比较结果进行计数并且仅当超过预定数量频数时冷却剂泵被评价为具有故障，可以明显更可靠地进行诊断。
在该设备的一种优选实施方式中，当所述冷却剂泵被所述分析装置评价为具有故障时，警报装置发出警报消息。由警报装置发出的警报消息将冷却剂泵的故障通知发动机的操作者，由此可以采取对应措施。
在该设备的一种优选实施方式中，所述分析装置、所述发动机管理装置和冷却剂泵控制装置是所述发动机的控制设备的组成部分。所述控制设备首先用于发动机的控制和/或调节，特别是空气和/或燃料供给。
附图说明
本发明的其它细节、优点和特征由下列参考附图对优选实施例的描述得出。
其中：
图1示出具有根据本发明的设备的冷却剂循环回路的示意图；
图2示出根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
根据图1，用于发动机1的冷却剂循环回路3具有换热器4和使冷却剂在发动机1和换热器4之间循环的可接通和断开的冷却剂泵2。发动机1目前简化为具有四个在其中燃烧供给的燃料的气缸5的气缸盖6。气缸盖6具有未示出的空腔，所述空腔充满冷却剂以输送燃烧过程产生的余热。来自发动机1的冷却剂通过冷却剂前行回路11向换热器4传输，以在该处借助外界空气再冷却。冷却剂回流12由换热器4出发回到发动机1。设计为封装循环泵的冷却剂泵2在接通状态下产生为冷却剂循环所需的流动。当相应操作调节阀10时，换热器4可以通过旁路13被绕行。在气缸盖6的一壁部中设置第一温度传感器（THd）8，该温度传感器与气缸盖6中的冷却剂不直接接触，而是获取气缸盖6的材料温度。在冷却剂前行回路11中靠近气缸盖6设置第二温度传感器（TCO）9，该温度传感器直接接触冷却剂前行回路11中的冷却剂并且获取由气缸盖6排出的冷却剂的温度。用于发动机1的控制设备7包括分析装置14、发动机管理装置15、冷却剂泵控制装置16和频率计数器18。第一温度传感器8和第二温度传感器9的信号流入分析装置14。发动机管理装置15与发动机1的部件交换信号，例如关于转速和负荷的信号。通过冷却剂泵控制装置16可以接通和切断冷却剂泵2。频率计数器18对分析装置14的特定结果计数。当确定冷却剂泵2发生功能故障时，控制设备7可以引起警报装置17发出警报信息。
在图2中示出的是用于诊断发动机1的根据图1所示的冷却剂泵2的方法的可能的流程示意图。根据由冷却剂泵控制装置16确定的冷却剂泵2的运行状态启动该方法。如果冷却剂泵2断开，则不启动该方法。如果冷却剂泵2由切断状态（22）再被接通（23），则启动该方法，其方法在于由发动机管理装置15询问第二温度传感器9的冷却剂温度21的实际值和发动机的运行参数24――目前是发动机1的功率实际值。冷却剂温度21的实际值和功率的实际值24导致在分析装置14中存储的气缸盖温度26的模型值，但是该模型值在一中间步骤根据气缸盖温度的实际值19被过滤。在气缸盖温度19较低的情况下不进行该过滤，而在气缸盖温度19较高的情况下以一过滤常量校正气缸盖温度的模型值26。气缸盖温度的过滤的模型值26和气缸盖温度的实际值19在减法器27中相减并取绝对值。来自减法器27的比较结果与阈值28的公差带进行比较。如果来自减法器27的比较结果处于阈值28的公差带之内，则冷却剂泵2被视为功能正常（30）并且结束该方法。如果来自减法器27的比较结果处于阈值28的公差带之外，则以获取冷却剂温度的实际值21和发动机的功率24为起点重新启动该方法并且频率计数器18增加1次。如果频率计数器18在特定时间间隔内已经计数比较结果超过的一特定次数，则冷却剂泵2被视为具有故障（29）并且通过警报装置17向发动机2的操作者发出警报。
附图标记列表：
1  发动机
2  冷却剂泵
3  冷却剂循环回路
4  换热器
5  气缸
6  气缸盖
7  控制设备
8  第一温度传感器（THd）
9  第二温度传感器（TCO）
10 调节阀
11 冷却剂前行回路
12 冷却剂返回回路
13 旁路
14 分析装置
15 发动机管理装置
16 冷却剂泵控制装置
17 警报装置
18 频率计数器
19 气缸盖温度的实际值
21 冷却剂温度的实际值
22 冷却剂泵断开
23 冷却剂泵接通
24 发动机的运行参数
25 过滤器
26 气缸盖温度的模型值
27 减法器
28 阈值的公差带
29 冷却剂泵具有故障
30 冷却剂泵正常

Claims (11)

1.一种用于诊断可开关的冷却剂泵（2）的方法，该冷却剂泵用于使冷却剂在发动机（1）的冷却剂循环回路（3）中循环，其中，获取所述发动机（1）的气缸盖温度的实际值（19），其特征在于，将该气缸盖温度的实际值（19）与气缸盖温度的模型值（26）进行比较，所述模型值由所述发动机（1）的冷却剂温度的实际值（21）和所述发动机（1）的至少一个运行参数（24）计算得出，并且根据比较结果（29，30）评价所述冷却剂泵（2）的功能性。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述发动机（1）的运行参数（24）对应于所述发动机（1）的功率的实际值。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，根据所述气缸盖温度的实际值（19）过滤所述气缸盖温度的模型值（26）。
4.根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，当所述比较结果（27）位于一公差带（28）以外时所述冷却剂泵（2）被评价为具有故障。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，一频率计数器（18）对位于所述公差带（28）以外的比较结果（27）的数量进行计数并且仅当所述数量超过预定的频数时所述冷却剂泵（2）才被评价为具有故障。
6.根据权利要求1-5之一的方法，其特征在于，所述方法仅在接通（23）所述冷却剂泵（2）时才启动。
7.一种用于诊断可开关的冷却剂泵（2）的设备，该冷却剂泵用于使冷却剂在发动机（1）的冷却剂循环回路（3）中循环，其中，第一温度传感器（8）获取所述发动机（1）的气缸盖温度的实际值（19），其特征在于，在分析装置（14）中将该气缸盖温度的实际值（19）与气缸盖温度的模型值（26）进行比较，所述模型值由通过第二温度传感器（9）获取的所述发动机（1）的冷却剂温度的实际值（21）和所述发动机（1）的至少一个由发动机管理装置（15）获取的运行参数（24）计算得出，并且根据比较结果（29，30）评价所述冷却剂泵（2）的功能性。
8.根据权利要求7的设备，其特征在于，所述第一温度传感器（8）设置在所述气缸盖（6）的一壁部中并且所述第二温度传感器（9）设置在冷却剂前行回路（11）中。
9.根据权利要求7或8的设备，其特征在于，当频率计数器（18）对位于公差带（28）以外的比较结果（29）的超过预定频数的数量进行计数时，所述冷却剂泵（2）被所述分析装置（14）评价为具有故障。
10.根据权利要求7-9之一的设备，其特征在于，当所述冷却剂泵（2）被所述分析装置（14）评价为具有故障时，警报装置（17）发出警报消息。
11.根据权利要求7-10之一的设备，其特征在于，所述分析装置（14）、所述发动机管理装置（15）和冷却剂泵控制装置（16）是所述发动机（1）的控制设备（7）的组成部分。
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