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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Antriebseinheit nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Es
sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die in einem Nachlauf
der Antriebseinheit eine Funktion einer Kühlmittelpumpe in einem Kühlkreislauf
der Antriebseinheit diagnostizieren.
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Vorteile der Erfindung
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben einer Antriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben
demgegenüber
den Vorteil, dass eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit
einer die Batteriespannung der Antriebseinheit charakterisierenden
Größe und/oder
in Abhängigkeit
einer einen zeitlichen Verlauf einer vom Betrieb der Kühlmittelpumpe
beeinflussten Größe charakterisierenden
Größe im Nachlauf
der Antriebseinheit erkannt wird. Auf diese Weise ist die Diagnose
der Funktion der Kühlmittelpumpe
unabhängig von
verschiedenen äußeren und
inneren Bedingungen des Betriebes der Antriebseinheit wie Fahrzyklus,
Umgebungstemperatur, Abstellplatz der Antriebseinheit und Konfiguration
eines Lüfters
für einen
Kühler
im Kühlkreislauf
der Antriebseinheit.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn als die vom Betrieb der Kühlmittelpumpe
beeinflusste Größe der Antriebseinheit
eine die Motortemperatur der Antriebseinheit charakterisierende
Größe, gewählt wird. Eine
solche Größe lässt sich
beispielsweise in Form der Motortemperatur selbst höchst einfach
und mit bereits verbauter Sensorik ermitteln, so dass kein Zusatzaufwand
für die
Diagnose erforderlich ist. Außerdem
steht diese Größe in einem
direkten Zusammenhang zur Kühlleistung
und damit zur Funktion der Kühlmittelpumpe
und ist daher besonders geeignet und aussagekräftig, eine Fehlfunktion der
Kühlmittelpumpe
zu diagnostizieren.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn als den zeitlichen Verlauf der
vom Betrieb der Kühlmittelpumpe
beeinflussten Größe der Antriebseinheit
charakterisierende Größe, die
zweite zeitliche Ableitung der vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten
Größe der Antriebseinheit
gewählt
wird. Auf diese Weise lässt
sich der zeitliche Verlauf besonders einfach und wenig aufwendig
sowie besonders aussagekräftig und
zuverlässig
für die
Diagnose einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe ermitteln.
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Die
Diagnose kann aber in besonders einfacher Weise auch dadurch erfolgen,
dass die zweite zeitliche Ableitung der Motortemperatur im Nachlauf der
Antriebseinheit mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird
und eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe
dann erkannt wird, wenn die zweite zeitliche Ableitung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Um
die Abhängigkeit
der Diagnose von der Umgebungstemperatur zu kompensieren, kann es
in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, den Schwellwert in Abhängigkeit
der Umgebungstemperatur der Antriebseinheit vorzugeben.
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Um
die Abhängigkeit
der Diagnose vom Betrieb eines Lüfters
zum Abführen
der Wärme
aus dem Kühlelement
des Kühlkreislaufs
zu kompensieren, kann es in vorteilhafter Weise vorgesehen sein,
den Schwellwert in Abhängigkeit
des Betriebs des Lüfters vorzugeben.
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Da
die Kühlleistung
bei aktiviertem Lüfter größer als
bei inaktivem Lüfter
ist, kann für
eine zuverlässige
Diagnose in vorteilhafter Weise der vorgegebene Schwellwert bei
aktiviertem Lüfter
kleiner gewählt
werden, als bei inaktivem Lüfter.
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Um
eine fehlerhafte Diagnose zu vermeiden, kann es außerdem in
vorteilhafter Weise vorgesehen sein, eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe
nur dann zu detektieren, wenn die vom Betrieb der Kühlmittelpumpe
beeinflusste Größe der Antriebseinheit als
plausibel erkannt wird.
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Eine
besonders einfache und zuverlässige Diagnosemöglichkeit
bei geringst möglichem
Rechenaufwand ergibt sich in vorteilhafter Weise, wenn die Batteriespannung
nach Aktivierung der Kühlmittelpumpe
mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und eine Fehlfunktion
der Kühlmittelpumpe
dann erkannt wird, wenn die Batteriespannung den vorgegebenen Schwellwert
unterschreitet.
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Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Antriebseinheit mit Kühlkreislauf,
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2 ein
Funktionsdiagramm zur Erläuterung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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3 einen
Ablaufplan für
einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Antriebseinheit, die einen Motor 70, beispielsweise einen
Ottomotor oder einen Dieselmotor oder einen Elektromotor oder einen
alternativen Antrieb umfasst. Im Folgenden soll beispielhaft davon
ausgegangen werden, dass die Antriebseinheit als Brennkraftmaschine mit
einem Otto- oder Dieselmotor ausgebildet ist. Auf den Antrieb, also
die Art des Motors, kommt es dabei für die vorliegende Erfindung
nicht an. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner in dem
Fachmann bekannter Weise einen geschlossenen Kühlkreislauf 10, in
dem ein Kühlmittel,
beispielsweise Wasser mit einer Kühlmittelpumpe 5 durch
den Motor 70 und einen Kühler 75 gepumpt wird.
Der Kühler 75 kann
dabei als Luft-Kühlmittel-Kühler ausgebildet
sein. Die Kühlluft
wird dann durch den Fahrtwind im Falle eines von der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen
Fahrzeugs oder optional durch einen Lüfter oder Zusatzlüfter 15 durch
den Kühler 75 befördert. Dem
Kühlmittel
können
außerdem
Schutzmittel gegen Korrosion und Gefrieren zugesetzt sein. Der Kühler 75 kann auch
als Kühlelement
bezeichnet werden. Die Kühlmittelpumpe 5 wird über eine
Batterie 80, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie mit Spannung
versorgt, genauso wie der optional vorhandene Lüfter 15 wie in 1 gestrichelt
dargestellt. Die Batteriespannung Ubat wird
dabei außerdem
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 zugeführt, die
als Motorsteuerung ausgebildet oder in einer Motorsteuerung der
Brennkraftmaschine 1 integriert sein kann. Die Vorrichtung 20 dient
dabei zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 und zwar mindestens
in dem Umfang der Durchführung
einer Diagnose der Funktion der Kühlmittelpumpe 5. Zusätzlich und
für die
Erfindung nicht wesentlich, kann die Vorrichtung 20 optional
weitere Motorsteuerungsfunktionen zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 wahrnehmen,
beispielsweise die Ansteuerung einer Drosselklappe, von Einspritzventilen und/oder
einer Zündung
je nach Auslegung des Motors 70 als Ottomotor oder als
Dieselmotor. Diese Funktionen sind jedoch für die Beschreibung der vorliegenden
Erfindung nicht von Bedeutung und werden daher im Folgenden auch
nicht weiter ausgeführt.
Die Vorrichtung 20 wird nur im Hinblick auf die Diagnose
der Funktion der Kühlmittelpumpe 5 beschrieben.
Im Bereich des Motors 70 ist ein Temperatursensor 85 angeordnet,
der die Motortemperatur tmot erfasst und an die Vorrichtung 20 weiterleitet. Ferner
ist ein Umgebungstemperatursensor 90 vorgesehen, der eine
Umgebungstemperatur tumg der Brennkraftmaschine 1 erfasst
und an die Vorrichtung 20 weiterleitet. Der Vorrichtung 20 ist
außerdem
vom Lüfter 15 ein
Akti vierungssignal AS zugeführt,
das angibt, ob der Lüfter 15 aktiv,
also eingeschaltet oder inaktiv, also ausgeschaltet ist. Die Vorrichtung 20 gibt schließlich ein
Signal F ab, das anzeigt, ob die Kühlmittelpumpe 5 fehlerhaft
ist, oder nicht.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 werden
nun mit Hilfe von 2 in ihrer Funktionsweise näher erläutert. 2 stellt
dabei ein Funktionsdiagramm der Vorrichtung 20 dar. Dabei
umfasst die Vorrichtung 20 ein Tiefpassfilter 25,
dem vom Motortemperatursensor 85 ein zeitkontinuierliches
Motortemperatursignal tmot zugeführt
wird. Dieses unterliegt in der Regel Stör- und Rauscheinflüssen und
umfasst die spätere Auswertung
unter Umständen
negativ beeinträchtigende
Signalschwankungen. Die genannten Einflüsse werden mit Hilfe des Tiefpassfilters 25 zumindest teilweise
eliminiert, wozu für
das Tiefpassfilter 25 eine geeignete Zeitkonstante gewählt werden
muss. Diese kann beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert
werden. Vor der Tiefpassfilterung kommt es außerdem zu einer Quantisierung
des Motortemperatursignals tmot mit der Folge, dass am Eingang des
Tiefpassfilters 25 nur Temperaturänderungen erkennbar sind, die
größer als
ein Mindestschwellwert sind. Gewünscht
ist eine möglichst schnelle
Reaktion bei Änderungen
des Motortemperatursignals im Ausgang des Tiefpassfilters 25,
wozu die Zeitkonstante möglichst
klein gewählt
werden sollte. Zur Eliminierung der zuvor genannten Stör- und/oder
Rauscheinflüsse
und unerwünschten
Signalschwankungen hingegen ist eine möglichst große Zeitkonstante des Tiefpassfilters 25 erforderlich. Deshalb
sollte die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 25 im Sinne
eines Kompromisses zwischen einerseits einer möglichst schnelle Reaktion am
Ausgang des Tiefpassfilters 25 und andererseits einer möglichst
hohen Unterdrückung
von Stör-
und/oder Rauschsignalen, sowie unerwünschten Signalschwankungen
appliziert werden. Das derart tiefpassgefilterte Motortemperatursignal
wird einer Berechnungseinheit 30 zugeführt, die zum Einen das zugeführte tiefpassgefilterte
Motortemperatursignal in dem Fachmann bekannter Weise einer Plausibilitätsprüfung unterwirft
und Andererseits ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise
unter Verwendung mindestens dreier aufeinander folgender Abtastwerte
des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals, die zweite zeitliche
Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals bildet.
Für die
Plausibilisierung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals
kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Berechnungseinheit 30 in
nicht dargestell ter Weise das zugeführte tiefpassgefilterte Motortemperatursignal
mit einem aus Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1 modellierten Motortemperatursignal
vergleicht und das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal als
plausibel erkennt, wenn es vom modulierten Motortemperatursignal
um nicht mehr als einen vorgegebenen Tolleranzwert betragsmäßig abweicht,
andernfalls das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal als nicht
plausibel erkennt. Das Ergebnis der Plausibilitätsprüfung wird von der Berechnungseinheit 30 in
Form eines Plausibilitätssignals
P einem Verknüpfungsglied 65 zugeführt, wobei
das Plausibilitätssignal
P im Falle eines als plausibel erkannten tiefpassgefilterten Motortemperatursignals
gesetzt und andernfalls zurückgesetzt
ist. Die berechnete zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten
Motortemperatursignals ist in 2 mit ddtmot
bezeichnet und wird einer ersten Vergleichseinheit 35 zugeführt. Das
zeitlich kontinuierliche Signal tumg des Umgebungstemperatursensors 90 wird
einer ersten Kennlinie 40 und einer zweiten Kennlinie 45 der
Vorrichtung 20 zugeführt.
Ferner ist ein gesteuerter Schalter 50 vorgesehen, der
je nach Schalterstellung entweder den Ausgang der ersten Kennlinie 40 oder
den Ausgang der zweiten Kennlinie 45 mit einem zweiten
Eingang der ersten Vergleichseinheit 35 verbindet. Der
Ausgang der ersten Kennlinie 40 ist ein erster vorgegebener
Schwellwert SW1 und der Ausgang der zweiten Kennlinie 45 ein
zweiter vorgegebener Schwellwert SW2. Der gesteuerte Schalter 50 wird
im Hinblick auf seine Schalterstellung vom Signal AS des optional
vorhandenen Lüfters 15 angesteuert.
Ist dabei der Lüfter 15 inaktiv,
d. h. das Aktivierungssignal AS des Lüfters 15 zurückgesetzt,
so wird der Schalter 50 derart angesteuert, dass der Ausgang
der ersten Kennlinie 40 mit der ersten Vergleichseinheit 35 verbunden
wird und damit der erste vorgegebene Schwellwert SW1 der ersten
Vergleichseinheit 35 zugeführt wird. Andernfalls, also
bei aktiviertem Lüfter 15 wird
der gesteuerte Schalter 50 vom dann gesetzten Aktivierungssignal AS
zur Verbindung des Ausgangs der zweiten Kennlinie 45 mit
der ersten Vergleichseinheit 35 angesteuert, so dass der
zweite vorgegebene Schwellwert SW2 der ersten Vergleichseinheit 35 zugeführt wird. Ist
der Lüfter 15 nicht
vorhanden, so kommt dies einem nicht aktiviertem Lüfter gleich
und damit einem zurückgesetzten
Aktivierungssignal AS, so dass in diesem Fall nur die erste Kennlinie 40 erforderlich
ist, deren Ausgang mit dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 dann
fest mit der ersten Vergleichseinheit 35 verbunden ist.
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Die
erste Kennlinie 40 und die zweite Kennlinie 45 können beispielsweise
auf einem Prüfstand geeignet
appliziert werden, wobei mit steigender Umgebungstemperatur tumg
bei gleichbleibender Pumpleistung der Kühlmittelpumpe 5 eine
geringere Abkühlung
des Motors 70 im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 einhergeht
und somit die Schwellwerte SW1, SW2 kleiner vorgegeben werden, als
bei kleinerer Umgebungstemperatur tumg und damit größerer Abkühlungswirkung
auf die Motortemperatur im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1.
Bei eingeschaltetem Lüfter 15 und
damit gesetztem Aktivierungssignal AS ist die Kühlungswirkung auf den Motor 70 größer, als
bei ausgeschaltetem Lüfter 15 und damit
inaktivem Lüfter 15 und
zurückgesetztem
Aktivierungssignal AS. Deshalb wird bei gleicher Umgebungstemperatur
tumg die erste Kennlinie 40 unterschiedlich zur zweiten
Kennlinie 45 appliziert, wobei bei gleicher Umgebungstemperatur
tumg der erste vorgegebene Schwellwert SW1 für den inaktiven Lüfter 15 größer appliziert
wird, als der zweite vorgegebene Schwellwert SW2 für den aktiven
Lüfter 15.
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Die
beiden Schwellwerte SW1, SW2 werden dabei abhängig von der Umgebungstemperatur
tumg so vorgegeben, dass sie jeweils für aktiven oder inaktiven Lüfter 15 einen
Grenzwert darstellen, bis zu dessen Erreichen die zweite zeitliche
Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals für eine fehlerfreie
Funktion der Kühlmittelpumpe 5 charakteristisch
ist und wobei ein Überschreiten
des jeweiligen vorgegebenen Schwellwertes SW1, SW2 durch die zweite
zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals
ddtmot für
eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 charakteristisch
ist. Der jeweils vorgegebene Schwellwert SW1, SW2 stellt somit einen
Grenzwert für
die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals
ddtmot dar, bei dessen Überschreiten
eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 erkannt
wird. In der ersten Vergleichseinheit 35 wird die zweite
zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ddtmot
mit dem je nach Schalterstellung des Schalters 50 zugeführten jeweiligen
vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2 verglichen, wobei bei Überschreiten
des entsprechenden Schwellwertes ein gesetztes Fehlersignal F1 und
andernfalls ein rückgesetztes
Fehlersignal F1 an das Verknüpfungsglied 65 übertragen
wird. Das Verknüpfungsglied 65 kann
dabei nur dann ein gesetztes Fehlersignal F an seinem Ausgang abgeben,
wenn das zugeführte
Plausibilitätssignal
P gesetzt, also das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal als
plausibel erkannt wurde. Andernfalls wird das Verknüpfungsglied 65 durch
das zurückgesetzte
Plausibilitätssignal
P permanent an seinem Ausgang F zurückgesetzt. Bei gesetztem Plausibilitätssignal
P wird der Ausgang F zur Anzeige einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 nur
dann gesetzt, wenn auch das Fehlersignal F1 an seinem Eingang gesetzt
ist, andernfalls ist das Fehlersignal F zurückgesetzt und es wird keine
Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 erkannt.
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Zusätzlich oder
alternativ zu den bisher beschriebenen Elementen 25, 30, 35, 40, 45, 50 der Vorrichtung 20 kann
die Vorrichtung 20 eine Diagnosevorrichtung umfassen, die
eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 anhand
der Auswertung der Batteriespannung Ubat ermöglicht.
Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung 20 gemäß 2 eine
zweite Vergleichseinheit 60, der von der Batterie 80 die
Batteriespannung Ubat und von einem Schwellwertspeicher 55 ein
Schwellwert SW zugeführt
sind. Der Schwellwert SW kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet
appliziert werden. Die Vergleichseinheit 60 gibt ein zweites
Fehlersignal F2 ab, das zurückgesetzt
ist, wenn die Kühlmittelpumpe 5 nicht
aktiviert ist oder wenn die Batteriespannung Ubat kleiner
oder gleich dem vorgegebenen Schwellwert SW ist. Ist die Kühlmittelpumpe 5 aktiviert
und überschreitet
die Batteriespannung Ubat den vorgegebenen
Schwellwert SW, so gibt die zweite Vergleichseinheit 60 ein
Setzsignal als zweites Fehlersignal F2 ab. Der Schwellwert SW wird
dabei auf dem Prüfstand
derart geeignet appliziert, dass ein bei funktionsfähiger Kühlmittelpumpe 5 erwarteter
Spannungseinbruch der Batteriespannung Ubat kleiner oder
gleich dem vorgegebenen Schwellwert SW ist, wohingegen ein aufgrund
einer fehlerhaften Funktion der Kühlmittelpumpe 5 zu
geringer Spannungsabfall zu einer Batteriespannung Ubat oberhalb
des vorgegebenen Schwellwertes SW führt. Das zweite Fehlersignal
F2 wird für
den Fall als Fehlersignal F von der Vorrichtung 20 abgegeben,
in dem die Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 nur
anhand der beschriebenen Diagnose der Batteriespannung Ubat erfolgt. Für den Fall, dass die Diagnose
einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 sowohl
auf der beschriebenen Auswertung der Batteriespannung Ubat als
auch auf der Auswertung der zweiten zeitlichen Ableitung der tiefpassgefilterten
Motortemperatur ddtmot basiert, wird das zweite Fehlersignal F2,
wie in 2 dargestellt, zusammen mit dem ersten Fehlersignal
F1 und dem Plausibilitätssignal
P dem Verknüpfungsglied 65 zugeführt. Dieses
kann dann entweder als UND-Glied oder als ODER-Glied ausgebildet
sein. Im Falle der Ausbildung als UND-Glied wird dabei eine Fehlfunktion
der Kühlmittelpumpe 5 nur
dann erkannt und das Fehlersignal F nur dann gesetzt, wenn sowohl
das erste Fehlersignal F1 als auch das zweite Fehlersignal F2 bei
gleichzeitig gesetztem Plausibilitätssignal P gesetzt sind, also
sowohl die Auswertung der Batteriespannung, als auch die Auswertung
der zweiten zeitlichen Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals
ddtmot auf eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 schließen lassen.
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Im
Falle der Ausbildung des Verknüpfungsgliedes 65 als
ODER-Glied ist das Fehlersignal F am Ausgang der Vorrichtung 20 gesetzt,
wenn entweder das erste Fehlersignal F1 bei gleichzeitig gesetztem Plausibilitätssignal
P gesetzt ist, unabhängig
vom Zustand des zweiten Fehlersignals F2 oder wenn das zweite Fehlersignal
F2 unabhängig
vom Zustand des Plausibilitätssignals
P und des ersten Fehlersignals F1 gesetzt ist. In diesem Fall wird
die Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 dann
erkannt, wenn mindestens eine der beiden beschriebenen Auswertungen der
Batteriespannung und der zweiten zeitlichen Ableitung des tiefpassgefilterten
Motortemperatursignals ddtmot auf eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 schließen lassen.
Im Falle der Ausbildung des Verknüpfungsgliedes 65 als
ODER-Glied ist aufgrund des zuvor Beschriebenen die Darstellung
nach 2 dahingehend abzuändern, dass das erste Fehlersignal
F1 und das Plausibilitätssignal
P zunächst
einem UND-Glied zugeführt
werden, dessen Ausgang dann zusammen mit dem zweiten Fehlersignal
F2 als einzige Eingangsgrößen dem
Verknüpfungsglied 65 in Form
des ODER-Gliedes zugeführt
werden, an dessen Ausgang dann das Fehlersignal F anliegt.
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Das
Fehlersignal F kann zur Inkrementierung eines Fehlerzählers oder
direkt zur Anzeige einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 herangezogen
werden. Zusätzlich
oder alternativ kann in Abhängigkeit
eines gesetzten Fehlersignals F auch eine Notlauffunktion der Brennkraftmaschine 1 als
Fehlerreaktionsmaßnahme,
in letzter Konsequenz ein Abschalten der Brennkraftmaschine 1 veranlasst
werden, um eine Beschädigung
der Brennkraftmaschine 1 durch eine zu hohe Motortemperatur
zu verhindern.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung und
das erfindungsgemäße Verfahren
wird im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 das Verhalten
der Motortemperatur überwacht
und mit Hilfe des jeweiligen vorgegebenen Schwellwertes SW1, SW2 auf
einen Bruch im Temperaturverlauf nach dem Einschalten einer fehlerfrei
funktionierenden Kühlmittelpumpe 5 untersucht.
Dieser Bruch wird in der beschriebenen Weise durch Vergleich der
zweiten zeitlichen Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals mit
dem jeweiligen Schwellwert SW1, SW2 detektiert. Dieser Bruch ist
dabei in vielen verschiedenen Umgebungssituationen der Brennkraftmaschine 1 und bei
verschiedenen äußeren und
inneren Bedingungen der Brennkraftmaschine 1 wie Fahrzyklus,
Umgebungstemperatur, Abstellplatz der Brennkraftmaschine und Konfiguration
des Lüfters 15 erkennbar und
unabhängig
von diesen Bedingungen. Entsprechendes gilt für die beschriebene Diagnose
auf der Grundlage der Batteriespannung Ubat.
Die beschriebene Diagnose durch Auswertung der zweiten zeitlichen
Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals oder der
Batteriespannung lässt
sich Onboard oder in einer Werkstatt beispielsweise durch einen
Werkstatttester realisieren. Die beschriebene Tiefpassfilterung
des Motortemperatursignals tmot ist für die Funktionsweise der Erfindung
prinzipiell nicht erforderlich, erhöht jedoch die Zuverlässigkeit
des Diagnoseergebnisses.
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Anhand
des Ablaufplans von 3 wird im Folgenden ein beispielhafter
Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschrieben. Nach dem Start des Programms prüft die Motorsteuerung bei einem Programmpunkt 100,
ob die Zündung
bzw. der Motor 70 ausgeschaltet wurde. Ist dies der Fall,
wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt, andernfalls
wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 105 aktiviert die Motorsteuerung im Nachlauf
der Brennkraftmaschine 1 nach dem Ausschalten des Motors 70 die
Kühlmittelpumpe 5.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt. Bei Programmpunkt 110 wird das
Motortemperatursignal tmot im Tiefpassfilter 25 gefiltert.
Das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal wird in der Berechnungseinheit 30 zu
einem applizierbaren ersten Zeitpunkt t1 abgetastet und der Abtastwert
gespeichert. Eine applizierbare Zeit später wird das tiefpassgefilterte
Motortemperatursignal erneut in der Berechnungseinheit 30 abgetastet
und der abgetastete Wert gespeichert. Aus den beiden abgetasteten
Werten für
das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal wird die erste zeitliche
Ableitung gebildet. Eine applizierbare Zeit später wird in entsprechender
Weise noch einmal diese erste zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten
Motortemperatursignals berechnet. Von diesen beiden ersten zeitlichen Ableitungen
wird dann die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten
Motortemperatursignals gebildet. Zusätzlich wird bei Programmpunkt 110 die
Batteriespannung Ubat von der zweiten Vergleichseinheit 60 erfasst.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 115 wird die Umgebungstemperatur tumg mittels
des Umgebungstemperatursensors 90 erfasst. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 120 wird anhand des Aktivierungssignals AS
geprüft,
ob der Lüfter 15 aktiviert
ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 125 wird der gesteuerte Schalter 50 zur
Verbindung des Ausgangs der zweiten Kennlinie 45 mit der
ersten Vergleichseinheit 35 angesteuert. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 130 wird der gesteuerte Schalter 50 zur
Verbindung des Ausgangs der ersten Kennlinie 40 mit der
ersten Vergleichseinheit 35 angesteuert. Anschließend wird
zu Programmpunkt 135 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 135 vergleicht die erste Vergleichseinheit 35 die
zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals
ddtmot mit dem je nach Schalterstellung des Schalters 50 zugeführten vorgegebenen
Schwellwert und bildet je nach Vergleichsergebnis das erste Fehlersignal F1.
Außerdem
vergleicht bei Programmpunkt 135 die zweite Vergleichseinheit 60 die
Batteriespannung Ubat mit dem vorgegebenen
Schwellwert SW und bildet in Abhängigkeit
des Vergleichsergebnisses das zweite Fehlersignal F2 in der beschriebenen
Weise. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 140 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 140 ermittelt die Berechnungseinheit 30 das
Plausibilitätssignal
P in Abhängigkeit
der beschriebenen Plausibilitätsprüfung des
tiefpassgefilterten Motortemperatursignals. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 145 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 145 wird das Plausibilitätssignal P mit dem ersten Fehlersignal
F1 UND-verknüpft.
Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 150 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 150 wird das Ergebnis der UND-Verknüpfung mit
dem zweiten Fehlersignal F2 ODER verknüpft und das Verknüpfungsergebnis als
Fehlersignal F abgegeben. Anschließend wird bei einem Programmpunkt 155 geprüft, ob das
Fehlersignal F gesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 160 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 165 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 160 wird ein Fehler der Kühlmittelpumpe 5 erkannt
und angezeigt bzw. eine Fehlerreaktionsmaßnahme in der beschriebenen Weise
eingeleitet. Bei Programmpunkt 165 wird ein fehlerfreier
Betrieb der Kühlmittelpumpe 5 erkannt. Sowohl
nach Programmpunkt 160 als auch nach Programmpunkt 165 wird
das Programm verlassen.
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Für die Auswertung
der Batteriespannung Ubat kann es vorgesehen
sein, die Bildung des vorgegebenen Schwellwertes SW davon abhängig zu
machen, ob der Lüfter 15 aktiviert,
also eingeschaltet, oder nicht aktiviert, also ausgeschaltet ist.
Bei eingeschaltetem Lüfter 15 wird
der vorgegebene Schwellwert SW kleiner appliziert als bei ausgeschaltetem Lüfter 15,
da bei eingeschaltetem Lüfter 15 und
eingeschalteter Kühlmittelpumpe
im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 mit einem größerem Spannungseinbruch
der Batteriespannung Ubat zu rechnen ist
als bei eingeschalteter Kühlmittelpumpe 5 und ausgeschaltetem
Lüfter 15.
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Üblicher
Weise steigt die Motortemperatur tmot kurz nach dem Abstellen der
Zündung
bzw. des Motors 70 abhängig
vom vorherigen Fahrzyklus mehr oder weniger stark an. Je nach Wirkung
der Kühlung
nach Aktivierung der Kühlmittelpumpe 5 im Nachlauf
der Brennkraftmaschine 1 und ggf. des Lüfters 15 wird dieser
Temperaturanstieg gedämpft,
bei Aktivierung des Lüfters
zusätzlich
zur Aktivierung der Kühlmittelpumpe 5 mehr
als bei deaktiviertem Lüfter 15 und
alleinigem Betrieb der Kühlmittelpumpe 5.
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Anstelle
der für
die Auswertung der zweiten zeitlichen Ableitung verwendeten Motortemperatur zur
Diagnose einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe kann auch jede
andere vom Betrieb der Kühlmittelpumpe
beeinflusste Größe der Brennkraftmaschine 1 in
der beschriebenen Weise zur Diagnose einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe
verwendet werden. Insbesondere eignen sich dafür die Motoröltemperatur, die Kühlmitteltemperatur
an beliebiger Stelle im Kühlkreislauf 10 oder
die Temperatur des Motorblockes selbst, die jeweils mit einem geeigneten
Temperatursensor erfasst oder in dem Fachmann bekannter Weise aus
anderen Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1 modelliert werden können. Dabei
kann die zweite zeitliche Ableitung auch aus der modellierten statt
der erfassten vom Betrieb der Kühlmittelpumpe
beeinflussten Größe der Brennkraftmaschine gebildet
werden. Auch ist die Plausibilisierung dieser Größe lediglich optional und für die prinzipielle
Funktionsweise der Erfindung nicht erforderlich. Durch die Plausibilisierung
wird das Diagnoseergebnis jedoch zuverlässiger.
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Der
zeitliche Verlauf der vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten
Größe der Brennkraftmaschine
kann statt durch die zweite zeitliche Ableitung dieser Größe auch
durch die erste zeitliche Ableitung dieser Größe diagnostiziert werden, indem beispielsweise
die erste zeitliche Ableitung und damit die Steigung der vom Betrieb
der Kühlmittelpumpe beeinflussten
Größe der Brennkraftmaschine
mit einem geeignet applizierten Schwellwert verglichen wird. Bei
defekter Kühlmittelpumpe
ist die Steigung, beispielsweise der Motortemperatur im Nachlauf
der Brennkraftmaschine, größer als
bei fehlerfrei funktionierender Kühlmittelpumpe. Durch einen
geeignet gewählten
Schwellwert für
die Steigung lässt
sich somit ebenfalls ein fehlerfreier von einem fehlerbehafteten
Betrieb der Kühlmittelpumpe
unterscheiden.
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Sämtliche
in 2 beschriebene Elemente 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 der
Vorrichtung 20 stellen Diagnosemittel dar, wobei die Erkennung
der Fehlfunktion letztlich durch das Verknüpfungsglied 65 mittels
des abgegebenen Fehlersignals F realisiert wird.