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Die
Erfindung betrifft ein Diagnosesystem und ein Diagnoseverfahren
für das
Kühlsystem
eines Fahrzeugs.
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In
Fahrzeugen herrschen in der Verbrennungskammer des Motors hohe Temperaturen,
die bis zu 2500°C
betragen können.
Daher ist die Kühlung
des Bereiches um die Zylinder notwendig. Auch der Bereich um die
Abgasventile ist kritisch. Diese beiden Bereiche werden daher durch
Kühlmittel,
das eine in dem Motorblock gebildete Struktur füllt, gekühlt. Dadurch kann ein Überhitzen
des Motors verhindert werden.
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Die
wesentliche Aufgabe des Kühlsystems eines
Fahrzeugs besteht darin, die in dem Motor erzeugte thermische Energie
abzuführen,
um ein Überhitzen
zu vermeiden. Das Kühlsystem
erfüllt
aber darüber
hinaus auch noch andere Aufgaben in dem Fahrzeug. Der Motor läuft am besten
bei relativ hohen Temperaturen. Wenn der Motor kalt ist, werden die
Bestandteile des Motors schnell abgenutzt, der Motor ist weniger
effizient und stößt darüber hinaus mehr
Schadstoffe aus. Eine weitere wichtige Aufgabe des Kühlsystems
ist es daher, für
eine schnelle Aufwärmung
des Motors zu sorgen und diesen dann auf einer gewissen Temperatur
zu halten.
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Als
optimale Temperatur hat sich eine Kühlmitteltemperatur von etwa
93°C herausgestellt.
Bei dieser Temperatur herrscht in der Verbrennungskammer eine Temperatur,
die ein vollständiges
Verdampfen des Brennstoffes erlaubt und so eine verbesserte Verbrennung
und einen geringeren Schadstoffausstoß schafft. Darüber hinaus
ist bei dieser Kühlmitteltemperatur
das als Schmiermittel verwendete Öl dünnflüssiger, d.h. besitzt eine geringere
Viskosität, so
dass die Motorteile sich leichter bewegen können und der Motor weniger
Leistung zum Bewegen seiner eigenen Bestandteile aufbringen muss.
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Es
sind bereits Einrichtungen bekannt, mittels derer die Temperatur
des Kühlmittels
bestimmt werden soll. So ist in der
DE 44 26 494 A1 eine Einrichtung zur Überwachung
des Kühlsystems
bei einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der der Verlauf eines
Temperatursignals, das für
das Kühlsystem charakteristisch
ist, ausgewertet wird und die Temperaturänderungen pro Zeiteinheit mit
plausiblen Werten verglichen wird. Bei diesem Verfahren müssen ständig Temperaturvergleiche
durchgeführt
werden, aus denen sich ein Anstieg oder eine Abfall der Temperatur
entnehmen lässt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Diagnosesystem und ein Diagnoseverfahren
zu schaffen, die es in einfacher Weise erlauben, die ordnungsgemäße Erwärmung des
Kühlsystems
nach einem Motorstart zu überwachen.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Messung der Temperatur
zu einem bestimmten Zeitpunkt und die Berücksichtigung von Randbedingungen
des Fahrzeugs, die auf die Temperatur Einfluss nehmen können, ausreicht,
um die Funktionsfähigkeit
des Kühlsystems
zu überwachen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
ein Diagnosesystem für
ein Kühlsystem
einer Brennkraftmaschine, das zumindest eine Messvorrichtung für die durchgesetzte
Luftmasse, eine Messvorrichtung für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und
eine Messvorrichtung für
die Motortemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens
eine Verarbeitungseinheit aufweist, die für die Verarbeitung der von
den Messvorrichtungen für
die durchgesetzte Luftmasse und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einen
gewissen Zeitraum erhaltenen Messergebnisse sowie eines Momentanwertes der
Motortemperatur ausgelegt ist.
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Bei
diesem System werden die Randbedingungen, die auf eine im Motor
zu erwartende Temperatur Einfluss haben, über eine gewisse Zeit aufgenommen.
Da die Fahrzeuggeschwindigkeit und die durchgesetzte Luftmasse in
den meisten Fahrzeugen ohnehin überwacht
werden, erfordert das erfindungsgemäße System keine zusätzlichen
Messeinrichtungen. Auch die Menge an Daten, die für die Funktion des
erfindungsgemäßen Systems notwendig
ist, beschränkt
sich auf ein Minimum, da lediglich ein Temperaturwert für die Beurteilung
der Funktionsfähigkeit des
Kühlsystems
gemessen werden muss.
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Die
Verarbeitungseinheit umfasst vorzugsweise einen Speicher, in dem
vorgegebene Werte für zumindest
die Luftmasse und die Fahrzeuggeschwindigkeit gespeichert sind.
Diese Werte bilden bestimmte Fenster, in denen die durch die Messvorrichtungen
erfassten und durch die Verarbeitungseinheit bearbeiteten Werte
für die
Luftmasse und die Fahrzeuggeschwindigkeit liegen müssen, um
eine zuverlässige
Aussage über
die Funktionsfähigkeit des
Kühlsystems
treffen zu können.
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Die
Verarbeitungseinheit kann eine Bestimmungsvorrichtung für den Diagnosezeitpunkt
umfassen. Unter dem Begriff Diagnosezeitpunkt ist im Sinne der Erfindung
Zeitpunkt zu verstehen, der bestimmt sein kann, durch Ablauf einer
vorgebbaren Zeitdauer nach dem Motorstart oder durch den Zeitpunkt,
zu dem eine andere Größe einen
vorgebbaren Schwellwert überschreitet,
beispielsweise durch Auswertung des Integrals über die Luftmasse. In dieser Einheit
kann der Diagnosezeitpunkt anhand vorliegender äußerer Einflüsse, wie der Starttemperatur, bestimmt
werden. Diese Bestimmungsvorrichtung ist vorzugsweise mit weiteren
Einrichtungen des Fahrzeugs verbunden. So kann die Bestimmungseinheit beispielsweise
mit einem Heizungssystem des Fahrzeugs oder einem Temperatursensor
für die
Umgebungstemperatur verbunden sein. Durch die Verbindung kann die
Bestimmungseinheit weitere Einflüsse bei
der Festlegung des Diagnosezeitpunkts berücksichtigen und somit die Zuverlässigkeit
des Diagnoseergebnisses erhöhen.
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Wird
durch die Verarbeitungseinheit eine Fehlfunktion des Systems erkannt,
kann diese auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt und/oder Ersatzfunktionen
aktiviert werden. Die Anzeigevorrichtung kann in dem Armaturenbrett
aufgenommen sein.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch ein
Diagnoseverfahren für
ein Kühlsystem
eines Fahrzeugs gelöst,
wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: Messung
der durchgesetzten Luftmasse in dem Motor; Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit;
Messung der Motortemperatur; Berechnung der durchschnittlich durchgesetzten
Luftmasse; Berechnung der durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeit; Vergleich
der Motortemperatur und der Berechnungsergebnisse mit Referenzwerten.
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Die
Messung der Luftmasse kann über
die Stellung der Drosselklappe ermittelt werden, es können jedoch
auch andersgeartete, dem Fachmann geläufige Luftmassenmesser hierzu
verwendet werden. Die Ermittlung der durchschnittlich durchgesetzten Luftmasse
kann durch Integration erfolgen. Die für diese Integration zu berücksichtigende
Zeitspanne wird vorzugsweise in dem erfindungsgemäßen Verfahren
bestimmt. Hierbei kann beispielsweise die Starttemperatur des Motors
Berücksichtigung
finden. Es ist aber auch möglich,
weitere Einflüsse,
wie die Umgebungstemperatur, bei der Bestimmung des Diagnosezeitpunkts
einzubeziehen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen,
die Ausführungsbeispiele darstellen,
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1: eine schematische Darstellung
des erfindungsgemäßen Diagnosesystems;
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2: ein Flussdiagramm eines
Ablaufs eines erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens.
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In 1 sind schematisch die wichtigsten Bestandteile
des erfindungsgemäßen Diagnosesystems
dargestellt. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Diagnosesystems
sind auch Motor 1 und weitere Einrichtungen des Fahrzeugs 4, 5 dargestellt. Der
Motor 1 ist mit einem Kühler 2,
der einen Teil des Kühlsystems
des Fahrzeugs darstellt, verbunden. Der Kühler 2 wird über Zuleitungen
(nicht dargestellt) mit Kühlmittel
versorgt. In der Verbindung zwischen dem Kühler 2 und dem Motor 1 ist
ein Thermostat 6 vorgesehen, über den die Temperatur des
Motors bestimmt werden kann. In dem Ansaugrohr des Motors 1 ist
eine Meßvorrichtung 7,
beispielsweise eine Drosselklappe, angeordnet, mit deren Hilfe die
vom Motor 1 angesaugte Luftmenge bestimmt werden kann.
Das Messergebnis der Meßvorrichtung 7 und des
Thermostats 6 wird an die Verarbeitungseinheit 3 geleitet.
Ein Temperatursensor zur Bestimmung der Motortemperatur kann aber
auch an dem Motor 1 selbst oder an dem Kühler 2 vorgesehen
sein, über den
dann die Motortemperatur berechnet werden kann.
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Die
Verarbeitungseinheit 3 empfängt ferner von weiteren Einrichtungen
des Fahrzeugs, wie beispielsweise dem Tachometer 4 oder
einem Temperatursensor 5 für die Bestimmung der Umgebungstemperatur
Messergebnisse. Diese Messergebnisse, sowie die Messergebnisse des
Thermostats 6 und der Drosselklappe 7 können entweder
unmittelbar an die Verarbeitungseinheit 3 geleitet werden
oder über
ein oder mehrere Steuergeräte
(nicht dargestellt). Schließlich
ist mit der Verarbeitungseinheit 3 eine Anzeigevorrichtung 8 verbunden,
auf der insbesondere eine Fehlfunktion des Kühlsystems dem Fahrer angezeigt
werden kann.
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Unter
Bezugnahme auf 2, die
ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens
darstellt, soll nun das Diagnoseverfahren beschrieben werden.
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Wird
der Motor 1 gestartet und liegt – in diesem Ausführungsbeispiel – die Motortemperatur oberhalb
eines vorgebbaren Schwellwerts, beginnt unverzüglich die Messung der Luftmasse,
die vom Motor angesaugt wird. Gleichzeitig wird der vom Fahrzeug
zurückgelegte
Weg gemessen. Diese Messergebnisse werden vorzugsweise in einen
Speicher in der Verarbeitungseinheit geschrieben, um für spätere Verarbeitungsschritte
zur Verfügung
zu stehen. Zusätzlich
werden die äußeren Bedingungen
in dem und um das Fahrzeug durch Messungen oder Überwachung bestimmt. Diese
Faktoren sollen dazu dienen, das Diagnoseergebnis repräsentativ
zu machen, indem der Diagnosezeitpunkt an diese Faktoren angepasst
wird. In einem nächsten
Verfahrensschritt wird der Diagnosezeitpunkt berechnet. Hat sich
bei der Messung der Umgebungstemperatur eine erhöhte Temperatur ergeben, so
wird der Diagnosezeitpunkt angepaßt, da davon auszugehen ist, dass
der Motor sich schneller erwärmen
wird. Ist hingegen bei der Überwachung
der äußeren Bedingungen
beispielsweise festgestellt worden, dass die Heizung des Fahrzeugs
angeschaltet ist, wird der Diagnosezeit punkt angepaßt, da ein
Teil der Wärmeenergie
statt zur Erwärmung
des Motors zur Erwärmung des
Innenraums des Fahrzeugs verwendet werden wird. Es können außer den
genannten auch noch andere Faktoren bei der Auslegung des Diagnosezeitpunkts
verwendet werden.
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Der
Diagnosezeitpunkt kann nach einem vorgegebenen Algorithmus, der
auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt ist und der in der Verarbeitungseinheit
festgeschrieben ist, berechnet werden. Obwohl hier von einer Berechnung
des Diagnosezeitpunkts gesprochen wird, liegt es auch im Rahmen der
Erfindung den Diagnosezeitpunkt aufgrund von Erfahrungswerten oder
durchgeführten
Tests in der Verarbeitungseinheit zu speichern und diese lediglich aufgrund
der äußeren Bedingungen
anzupassen
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Nach
Erreichen des berechneten oder angepassten Diagnosezeitpunkts wird
aufgrund der über die
Luftmasse und den zurückgelegten
Weg erhaltenen Messergebnisse die während der Diagnosezeit durchgesetzte
Luftmasse und die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet.
Diese Berechnung, die in der Verarbeitungseinheit ausgeführt wird,
kann durch Integration realisiert sein. Die durchschnittlich durchgesetzte
Luftmasse kann ermittelt werden durch Division des Integrals über die
Luftmasse durch die Diagnosezeit. Die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit
kann durch Division des zurückgelegten
Wegs durch die Diagnosezeit ermittelt werden.
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Diese
Berechnungsergebnisse werden mit in der Verarbeitungseinheit gespeicherten
Werten verglichen. Liegen die Berechnungsergebnisse nicht innerhalb
der für
diese Werte vorgegebenen Fenster, d.h. Wertebereiche, so kann keine
Aussage über
das Kühlsystem
gemacht werden. Bewegen sich die Berechnungsergebnisse aber in einem
zulässigen
Bereich, so wird dies von der Verarbeitungseinheit erkannt, woraufhin
sie überprüft, ob die
Temperatur des Motors einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Auch dieser
Wert kann gemäß einem
Algorithmus berechnet werden, oder aber ein vorgegebener Wert sein, der
gegebenenfalls aufgrund von äußeren Einflüssen angepasst
wird. Hat der Motor die vorgegebene Temperatur erreicht, so ist
das Kühlsystem
funktionsfähig und
eine weitere Bearbeitung nicht notwendig. Wurde die Temperatur allerdings
nicht erreicht oder überschritten,
so ist das Kühlsystem
defekt. Solche Defekte können
beispielsweise durch einen funktionsunfähigen Thermostaten, eine defekte
Pumpe oder einen defekten Sensor auftreten.
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Wird
ein solcher Defekt erkannt, so liefert die Verarbeitungseinheit
ein Signal an die Anzeigevorrichtung, die den Fahrer über das
defekte Kühlsystem
informiert.
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Der
in 2 gezeigte und hier
beschriebene Verfahrensablauf ist nur eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es liegt aber beispielsweise auch im Rahmen der Erfindung, den Vergleich
des Momentanwerts der Motortemperatur mit einer vorgegebenen Temperatur
vor der Überprüfung durchzuführen, ob
die Randbedingungen, wie die durchschnittlich durchgesetzte Luftmasse
und die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit, innerhalb vorgegebener
Bereiche liegen.
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Das
erfindungsgemäße Diagnoseverfahren und
Diagnosesystem sind daher gegenüber
bekannten Verfahren und Systemen deutlich einfacher, da keine unterschiedlichen
Temperaturmodelle ausgeführt
werden müssen.
Vielmehr gibt der Vergleich eines Momentanwertes der Motortemperatur
Auskunft über
die Funktionsfähigkeit
des Kühlsystems.