DE102009056575B4

DE102009056575B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines modellierten Temperaturwertes bei einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Plausibilisierung eines Temperatursensors

Info

Publication number: DE102009056575B4
Application number: DE200910056575
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eser
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: DE102009056575A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines eine Brennkraftmaschine betreffenden modellierten Temperaturwertes bereitgestellt, wobei die Brennkraftmaschine mit von einer schaltbaren Umwälzpumpe umwälzbarem Kühlmittel in Wärmekontakt steht und wobei bei abgeschalteter Umwälzpumpe eine Veränderung des modellierten Temperaturwerts um einen positiven Wert größer bestimmt wird als bei laufender Umwälzpumpe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines eine Brennkraftmaschine betreffenden modellierten Temperaturwertes und eine Vorrichtung, welche ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines Kühlmitteltemperaturwertes, eines Zylinderkopftemperaturwertes und/oder eines Öltemperaturwertes und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Temperatursensors.
Aus der Druckschrift DE 102 26 928 A1 ist beispielsweise bekannt, in einem Zustand, in dem die Brennkraftmaschine unterhalb der optimalen Betriebstemperatur betrieben wird, das Kühlmittel lediglich innerhalb eines sogenannten ”kleinen Kühlkreislaufs” umzuwälzen, wobei das innerhalb des ”kleinen Kühlkreislaufs” umgewälzte Kühlmittel, um die Kühlung des Kühlmittels zu begrenzen nicht über einen Wärmetauscher geführt wird, welcher auch als Kühler bezeichnet wird. Ab einer bestimmten Kühlmitteltemperatur wird das Kühlmittel innerhalb eines sogenannten ”großen Kühlkreislaufes” umgewälzt, wobei es über einen Wärmetauscher geführt wird, welcher dem Fahrtwind des durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs und/oder einem Luftstrom eines Kühlerventilators ausgesetzt ist bzw. mit diesen Luftströmen in Wärmekontakt steht. Dadurch hat das Kühlmittel, falls es innerhalb des ”großen Kühlkreislaufs” umgewälzt wird, einen größeren Wärmeabführstrom von der Brennkraftmaschine als wenn es innerhalb des ”kleinen Kühlkreislaufs” umgewälzt wird.
Bei der Messung bzw. Bestimmung der Betriebstemperatur können jedoch Fehler auftreten, wodurch eine optimale Ansteuerung der Brennkraftmaschine beeinträchtigt werden kann. Falls beispielsweise aufgrund eines Messfehlers der Betriebstemperatur ein zu großes Verlustmoment der Brennkraftmaschine berechnet wird, so kann die elektronische Motorsteuerung (electronic control unit, ECU) ein ungewolltes Beschleunigen des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs bewirken, um das vermeintliche Verlustmoment zu kompensieren. Wegen dieser Bedeutung einer fehlerfreien Betriebstemperaturmessung bzw. -bestimmung für den fehlerfreien und ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine ist gesetzlich vorgeschrieben, dass die Plausibilität der gemessenen Betriebstemperatur überwacht wird, um eine fehlerhafte Betriebstemperaturmessung zu erkennen und dadurch eine fehlerhafte Motorsteuerung aufgrund der falschen Temperaturmessung zu verhindern.
Dazu wird gemäß herkömmlichen Verfahren der gemessene Temperaturwert mit einem empirisch ermittelten modellierten Temperaturwert verglichen, um aus dem Vergleich die Plausibilität des gemessenen Temperaturwertes abzuschätzen.
In der DE 603 18 926 T2 ist ein Steuersystem zum Steuern eines Kühlsystems eines Fahrzeugmotors beschrieben, wobei ein interner Verbrennungsmotor einen Strom aus Kühlfluid empfängt und einen Strom aus Fluid über Regulierungseinrichtungen, die durch ein Ansteuersignal gesteuert werden können, dem Einlass wenigstens eines Kühlers zuführt. Das Steuersystem umfasst dabei ein geschlossenes Regelsystem, das ein Referenzsignal, das sich auf eine erwünschte Betriebstemperatur des Motors bezieht, und ein Signal, das eine gemessene Betriebstemperatur des Motors darstellt, empfängt, wobei das geschlossene Regelsystem eine erste Komponente des Ansteuersignals erzeugt und ein offenes Regelsystem, das wenigstens das Referenzsignal empfängt und eine zweite Komponente des Ansteuersignals mit Hilfe eines Modells erzeugt, das das inverse Motor-Kühler-Wärmesystem darstellt.
Die DE 195 08 102 C1 offenbart ein Verfahren zur Regelung des Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung der im Kühlkreislauf vorhandenen Wärmeströme. Die Wärmebilanz ist von dem von der Umwälzpumpe erzeugten Kühlmittelstrom, von dem von dem Gebläse des Kühlers erzeugten Luftstrom und von dem Wärmeübergangskoeffizienten der Materialien des Kühlers abhängig.
In der DE 10 2008 004 706 A1 ist ein Verfahren zur Plausibilitätsprüfung eines Temperaturwerts in einer Brennkraftmaschine beschrieben. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Ermitteln eines Messwerts des Temperaturwerts, Ermitteln eines Modellwerts des Temperaturwerts, Vergleich des Messwerts und/oder des Modellwerts mit mindestens einem Grenzwert, Bestimmen der Plausibilität des Temperaturwerts in Abhängigkeit von dem Vergleich, sowie Festlegen des Grenzwerts in Abhängigkeit von dem Temperaturwert der Brennkraftmaschine.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass herkömmliche Verfahren zum Ermitteln des modellierten Temperaturwertes nur ungenügende Genauigkeit aufweisen oder zu aufwändig sind. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Ermitteln eines modellierten Temperaturwertes zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 spezifizierte Verfahren gelöst.
Der die Brennkraftmaschine betreffende modellierte Temperaturwert kann dabei z. B. ein Kühlmitteltemperaturwert, ein Zylinderkopftemperaturwert und/oder ein Öltemperaturwert sein oder ein Temperaturwert an einer anderen Stelle der Brennkraftmaschine, wobei die Stelle mit der Brennkraftmaschine in Wärmekontakt steht, etwa über ein flüssiges oder festes Material.
Ein der Brennkraftmaschine zugeführter Wärmestrom und ein von der Brennkraftmaschine abgeführter Wärmestrom kann durch ein physikalisch-thermodynamisches Modell abgeschätzt werden, wobei beispielsweise die durch die Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches an die Brennkraftmaschine abgegebene Wärme und die durch Wärmeleitung bzw. Konvektion abgegebene Wärme, etwa durch das Kühlmittel, berücksichtigt werden.
Die Brennkraftmaschine steht mit Kühlmittel in Wärmekontakt, welches von einer schaltbaren Umwälzpumpe wahlweise entweder bei angeschalteter Umwälzpumpe umgewälzt wird oder bei abgeschalteter Umwälzpumpe nicht umgewälzt wird, wobei es innerhalb des Kühlmittelkreislaufes im Wesentlichen steht, d. h. eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Wesentlichen den Wert Null aufweist. Das Verfahren zum Ermitteln des modellierten Temperaturwertes berücksichtigt insbesondere, ob die Umwälzpumpe abgeschaltet ist oder ob sie angeschaltet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren zur Plausibilisierung eines Temperatursensors bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 4 gelöst.
Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine ist eine schnelle Erwärmung der Brennkraftmaschine bis zur optimalen Betriebstemperatur gewünscht, um einen optimalen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erzielen. Ein Mittel zur schnellen Erhöhung der Betriebstemperatur ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der Einsatz von schaltbaren Umwälzpumpen, wie etwa elektrischen Kühlmittelpumpen, da eine dadurch ermöglichte Minimierung des Kühlmittelstroms durch den Kühlkreislauf eine schnellere Aufheizung der Brennkraftmaschine bewirkt. Durch die Minimierung der Aufwärmzeit auf die optimale Betriebstemperatur wird der Abgasausstoß der Brennkraftmaschine enorm reduziert. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Ermitteln eines modellierten Temperaturwertes insbesondere zum Ermitteln eines modellierten Zylinderkopftemperaturwertes angewendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Temperaturwert in vereinfachter Weise, insbesondere in Abänderung des konventionellen physikalisch-thermodynamischen Modells, während eines Zeitintervalls bestimmt werden, in welchem die Umwälzpumpe des Kühlmittels abgeschaltet ist bzw. ihre Umwälzleistung auf unter 10% der maximalen Umwälzleistung eingestellt ist. In diesem Zeitintervall erfolgt ein höherer Anstieg des modellierten Temperaturwertes als bei eingeschalteter Umwälzpumpe, welche das Kühlmittel umwälzt.
Eine weitere Vereinfachung des modellierten Temperaturwertes gegenüber der Modellierung durch ein kompliziertes physikalisch-thermodynamisches Modell erfolgt in einem Zeitintervall nach Einschalten der Umwälzpumpe, wobei die Temperatur abnimmt. Die Veränderungen des modellierten Temperaturwertes während einer Abschaltung der Umwälzpumpe bzw. nach Anschalten der Umwälzpumpe können dabei von verschiedenen Charakteristika des Kühlmittels, wie etwa einem Volumen, einem Volumenstrom, einer Dichte oder/und einer mittleren spezifischen Wärmekapazität des Kühlmittels abhängen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zum Ermitteln eines modellierten Temperaturwertes verwendet, um eine Plausibilitätsprüfung eines die Brennkraftmaschine betreffenden gemessenen Temperaturwertes durchzuführen.
Insbesondere führt das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dazu, dass ein modellierter Temperaturwert mit höherer Genauigkeit, insbesondere in Situationen, in denen die Umwälzpumpe der Kühlflüssigkeit abgeschaltet ist bzw. in Situationen, nachdem sie angeschaltet worden ist, bestimmt werden kann. Damit kann insbesondere in den oben erwähnten Situationen eine Plausibilitätsprüfung eines gemessenen Temperaturwertes zuverlässiger durchgeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 in schematischer Darstellung einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einer Steuerung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 Temperaturverläufe von eine Brennkraftmaschine betreffenden modellierten Temperaturwerten gemäß dem Stand der Technik; und
3 Temperaturverläufe von eine Brennkraftmaschine betreffenden Temperaturwerten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Kühlkreislauf 1 mit einer Steuerungseinrichtung 26 zum Kühlen einer Brennkraftmaschine 10. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst in der illustrierten Ausführungsform vier Zylinder 13, in denen eine Verbrennung eines Kraftstoffluftgemisches zum Erzeugen von mechanischer Energie erfolgt. Neben der mechanischen Energie wird durch die Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches auch Wärmeenergie erzeugt, welche die Brennkraftmaschine 10 aufheizt.
Zur Kühlung der Brennkraftmaschine 10, insbesondere eines Zylinderkopfes, ist ein Kühlmittelkreislauf 1 vorgesehen, welcher durch Leitungsabschnitte 15, 16, 21, 22 und 23 sowie durch eine elektrisch betriebene Kühlmittelpumpe 11, einen als Wärmetauscher fungierenden Kühler 18, einen Lüfter 19 und ein elektrisch ansteuerbares Stellglied 12 gebildet ist. Innerhalb der Leitungsabschnitte 15, 16, 21, 22 und 23 befindet sich Kühlmittel, welches nach Anschalten der Kühlmittelpumpe 11 innerhalb eines kleinen Kühlmittelkreislaufes oder innerhalb eines großen Kühlmittelkreises umgewälzt werden kann.
1 zeigt eine Stellung des Stellglieds 12, bei welchem das Kühlmittel innerhalb des kleinen Kühlmittelkreislaufs, welcher durch die Leitungsabschnitte 23, 15, 16 und 22 gebildet ist, umgewälzt wird. Dabei fließt das Kühlmittel nicht über den Kühler 18, welcher in dem Leitungsabschnitt 21 angeordnet ist. Ein Kühlereinlass ist dabei mit dem Bezugszeichen 17, ein Kühlerauslass mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet. Das Stellglied 12 verbindet dabei das Ende II des Leitungsabschnittes 22 mit dem Ende III des Leitungsabschnittes 23, so dass Kühlmittel über einen Kühlmitteleinlass 24 in Wärmekontakt mit der Brennkraftmaschine 10, insbesondere mit den Zylindern 13, treten kann, um von der Brennkraftmaschine 10 Wärme aufzunehmen, bei einem Kühlmittelauslass 14 aus der Brennkraftmaschine 10 auszutreten, um über den Leitungsabschnitt 15 zu der Kühlmittelpumpe 11 zu gelangen, von wo aus das Kühlmittel entlang des Leitungsabschnittes 16 und 22 wiederum dem Stellglied 12 zugeführt wird, um den kleinen Kühlmittelkreis zu schließen. Die Stellung des Stellglieds 12, in welcher das Ende II des Leitungsabschnitts 22 mit dem Ende III des Leitungsabschnittes 23 verbunden ist, um den kleinen Kühlkreislauf zu bilden, wird insbesondere dann eingestellt, wenn eine Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 10 unterhalb einer optimalen Betriebstemperatur liegt.
Zum Verstellen des Stellglieds 12 ist das Stellglied 12 über eine Steuerleitung 25 mit der Steuerungseinrichtung 26 verbunden. Um eine momentane Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 10 zu ermitteln, ist ein Temperatursensor 27 vorgesehen, welcher in der illustrierten Ausführungsform eine Temperatur des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine 10 misst. Der Temperatursensor 27 ist nahe an einem Zylinderkopf eines Zylinders 13 angeordnet, um eine Zylinderkopftemperatur des betreffenden Zylinderkopfes zu messen. Der gemessene Temperaturwert ist durch TKW bezeichnet und kann von der Steuerungseinrichtung 26 eingelesen werden.
Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 10 durch Messen einer Temperatur an anderen Stellen der Brennkraftmaschine bestimmt, welche mit der Brennkraftmaschine 10 in Wärmekontakt stehen.
Weiterhin könnte der Temperatursensor 27 innerhalb eines Ölkreislaufes zum Schmieren der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sein, um eine Öltemperatur der Brennkraftmaschine 10 zu messen oder im Kühlkreislauf beispielsweise nahe des Kühlmittelauslasses 14.
Aus dem durch den Temperatursensor 27 gemessenen Temperaturwert TKW kann von der Steuerungseinrichtung 26 die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 10 ermittelt bzw. abgeschätzt werden. Entweder der Temperaturwert TKW oder der abgeschätzte Betriebstemperaturwert wird sodann von der Steuerungseinrichtung 26 mit einem in einem Speicher 28 abgelegten Schwellenwert SW1 verglichen, um basierend auf dem Vergleich das Stellglied 12 über die Steuerleitung 25 anzusteuern. Liegt der von dem Temperatursensor 27 gemessene Temperaturwert TKW bzw. die daraus ermittelte Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 10 unterhalb des gespeicherten Schwellenwertes SW1, so steuert die Steuerungseinrichtung 26 das Stellglied derart an, dass das Ende II des Leitungsabschnittes 22 mit dem Ende III des Leitungsabschnittes 23 des Kühlkreislaufs verbunden ist, um somit den kleinen Kühlkreislauf zu bilden.
Die Steuerungseinrichtung 26 ist über eine Steuerleitung 30 mit der schaltbaren elektrischen Kühlmittelpumpe 11 verbunden, um diese anzusteuern. Insbesondere kann die Kühlmittelpumpe 11 durch die Steuerungseinrichtung 26 an- bzw. ausgeschaltet werden. Die Steuerungseinrichtung 26 kann dazu ausgebildet sein, die Kühlmittelpumpe 11 unterhalb des Schwellenwertes SW1 einzuschalten bzw. auszuschalten und weiterhin oberhalb des Schwellenwertes SW1 die Kühlmittelpumpe 11 auszuschalten bzw. einzuschalten.
Wenn der von dem Temperaturfühler 27 gemessene Temperaturwert TKW oder der daraus abgeleitete Betriebstemperaturwert der Brennkraftmaschine 10 einen in Speicher 28 gespeicherten Schwellenwert SW2 übersteigt, kann die Steuerungseinrichtung 26 über die Steuerleitung 25 das Stellglied 12 derart ansteuern, dass das Ende I des Leitungsabschnittes 21 mit dem Ende III des Leitungsabschnittes 23 verbunden ist, um somit einen großen Kühlkreislauf zu bilden. Oberhalb bzw. unterhalb des Schwellenwertes SW2 kann dabei die Kühlmittelpumpe 11 ein- oder ausgeschaltet werden, so dass das in dem Kühlmittelkreislauf befindliche Kühlmittel entweder umgewälzt wird oder im Wesentlichen steht.
In dem Speicher 28 ist ein dritter Schwellenwert SW3 gespeichert, welcher eine Schwellentemperatur zum Ansteuern der Kühlmittelpumpe 11 darstellen kann, wie näher unten erläutert.
Die Steuerungseinrichtung 26 umfasst weiterhin eine Verarbeitungseinheit oder Vorrichtung 29, welche ausgebildet ist, ein Verfahren zum Ermitteln eines die Brennkraftmaschine 10 betreffenden modellierten Temperaturwertes durchzuführen, welches Verfahren näher mit Bezug auf 2 und 3 erläutert wird.
2 zeigt ein Diagramm von Zeitverläufen eines modellierten Kühlmitteltemperaturwertes 31 und eines modellierten Zylinderkopftemperaturwertes 33, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist die Zeit t entlang der x-Achse und der modellierte Temperaturwert T entlang der y-Achse aufgetragen. Die Modellierung gemäß dem Stand der Technik geht dabei davon aus, dass die Kühlmittelpumpe nicht schaltbar ist, sondern durchgehend angeschaltet ist, um das Kühlmittel innerhalb des jeweiligen Kühlmittelkreislaufes umzuwälzen.
Sowohl der modellierte Zylinderkopftemperaturwert 33 als auch der modellierte Kühlmitteltemperaturwert 31 steigen zunächst stark an und werden dann abgesehen von geringfügigen zeitlichen Oszillationen konstant gehalten. Dabei liegt der modellierte Zylinderkopftemperaturwert 33 oberhalb des modellierten Kühlmitteltemperaturwertes 31. Dieses Verhalten lässt sich aufgrund der Tatsache erklären, dass der Zylinderkopf aufgrund der in dem Zylinder ablaufenden Verbrennung eine Wärmequelle darstellt. Diese Wärme wird primär an den Zylinderkopf und von dort aus erst an das Kühlmittel abgeführt. Die Wärmemenge kann dabei näherungsweise als proportional zur Last der Brennkraftmaschine angesehen werden. Die folgenden Gleichungen verdeutlichen den Zusammenhang: Q = W₁(ϑ ' / 1 – ϑ '' / 1) = W₂(ϑ ' / 2 – ϑ '' / 2) Gleichung (1) mit

Q: Wärmestrom
W_i: Wärmekapazitätsstrom
ϑ ' / 1: Eintrittstemperatur
ϑ '' / 1: Austrittstemperatur

W₁ = V₁p·c_p1 Gleichung (2)

V_i: Volumenstrom
p_i: Dichte
c_pi: mittlere spezifische Wärmekapazität

Für die Berechnung der Temperatur des Zylinderkopfes werden die gleichen Zusammenhänge angesetzt, wobei die Temperatur des Zylinderkopfes höher liegt als die des Kühlmittels.
Dabei wird aus der Last, z. B. beschrieben durch die Luftmasse und die Drehzahl, ein additiver Term auf die modellierte Kühlmitteltemperatur des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens gebildet. Es kann aber auch notwendig sein, dass die Lastinformation gefiltert wird, weil der Wärmeeintrag in dem Zylinderkopf nicht sprunghaft erfolgt.
Bei einer Brennkraftmaschine mit geschalteter Kühlmittelpumpe 11 kann der Erwärmungsvorgang, wie oben erwähnt, schneller durchgeführt werden. Unter einer geschalteten Pumpe wird auch eine geregelte Pumpe verstanden. Dabei kann eine Reduzierung der Leistung der Pumpe auch als Schalten verstanden werden. Beispielsweise können Zwischenstufen zwischen „volle Leistung” und „keine Leistung” vorgesehen sein, die mit entsprechend angepassten Parametern auch mit dem beschriebenen Verfahren abgedeckt werden können. Das aus dem Stand der Technik bekannte Temperaturersatzmodell kann dieses Verhalten nicht ausreichend nachbilden. Somit ist es notwendig, dass der verstärkte Temperaturanstieg durch z. B. eine größere Schrittweite des Inkrements des Modells bei ausgeschalteter Kühlmittelpumpe 11 berücksichtigt wird. Bei eingeschalteter Kühlmittelpumpe sinkt die Temperatur rasch wieder, da kühles Kühlmittel der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird und diese abkühlt. Dieses Verhalten muss insbesondere für eine Plausibilitätsprüfung der Temperaturmessung durch den Temperatursensor 27 im Modell nachgestellt werden. 3 zeigt ein Diagramm eines zeitlichen Verlaufes eines modellierten Zylinderkopftemperaturwertes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wiederum ist die Zeit t entlang der x-Achse und der modellierte Temperaturwert T entlang der y-Achse aufgetragen. Die durchgezogene Linie 33 stellt wiederum den modellierten Zylinderkopftemperaturwert gemäß dem herkömmlichen Verfahren dar.
Bei Erreichen bzw. Überschreiten des Temperaturschwellenwerts SW2 steuert die Steuerungseinrichtung 26 das Stellglied 12 derart an, dass von dem kleinen Kühlmittelkreislauf auf den großen Kühlmittelkreislauf umgeschaltet wird, in welchem das Ende I des Leitungsabschnitts 21 mit dem Ende III des Leitungsabschnitts 23 verbunden ist, so dass das Kühlmittel den Kühler 18 durchläuft, in welchem es entweder durch eine Luftströmung, welche durch den Lüfter 19 bereitgestellt wird, oder durch einen Fahrtwind gekühlt wird.
Der modellierte Zylinderkopftemperaturwert 35 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gestrichelt dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t₁ wird die Kühlmittelpumpe 11 ausgeschaltet. In der in 3 dargestellten Modellierung der Zylinderkopftemperatur wird daher die Phase bei ausgeschalteter Kühlmittelpumpe 11 durch ein zusätzliches Inkrement für den Temperaturanstieg dargestellt. Dazu wird beispielsweise ein festgelegter Wert pro Zeiteinheit inkrementell auf die nach dem Temperaturmodell berechnete Temperatur zusätzlich addiert.
Nachdem die Kühlmittelpumpe 11 ab t₁ für ein Zeitintervall Δt₁ ausgeschaltet war, wird sie zu dem Zeitpunkt t₂ eingeschaltet. In dem herkömmlichen Modell steigt der modellierte Temperaturwert in dem Zeitintervall Δt₁ um einen Wert Δ_{konventionell} an, wohingegen der Temperaturanstieg gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung um einen Wert Δ₁ höher ist. Somit ist die Veränderung des modellierten Zylinderkopftemperaturwertes um einen positiven Wert Δ₁ bei abgeschalteter Umwälzpumpe größer als bei laufender Umwälzpumpe, bei ansonsten gleichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 10.
Zu dem Zeitpunkt t₂ wird die Kühlmittelpumpe 11, welche auch Umwälzpumpe genannt wird, eingeschaltet. Dabei nimmt der modellierte Zylinderkopftemperaturwert 35 um einen Wert Δ₂ ab, die Veränderung des modellierten Temperaturwertes während des Zeitintervalls Δt₂ ist somit ein negativer Wert.
Nach Ablauf des Zeitintervalls Δt₂ nähert sich der modellierte Temperaturwert 35 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dem modellierten Temperaturwert 33 gemäß dem herkömmlichen Verfahren an. Dieses Verhalten kann durch ein ”PT1-Verhalten” angenähert werden. Falls sich das Kühlmittel aufgrund besonderer Fahrzeugbedingungen (Schubphase, Stoppphase) bei abgeschalteter Kühlmittelpumpe abkühlt, kann der Übergang zum Betrieb mit eingeschalteter Kühlmittelpumpe auf ähnliche Weise modelliert werden. Es wird dann ein noch schnelleres Abkühlen der Zylinderkopftemperatur angenommen.
Mit der relativ einfachen Modellierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf eine aufwändige physikalische Modellierung des Kühlkreislaufs verzichtet werden. Trotzdem kann ein System mit schaltbarer Kühlmittelpumpe modelliert werden.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines eine Brennkraftmaschine betreffenden modellierten Zylinderkopftemperaturwertes, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln eines der Brennkraftmaschine während mindestens eines Zeitintervalls zugeführten Wärmestroms und eines von der Brennkraftmaschine während des mindestens einen Zeitintervalls abgeführten Wärmestroms; Bestimmen einer Veränderung des modellierten Zylinderkopftemperaturwertes basierend auf den ermittelten Wärmeströmen in dem mindestens einen Zeitintervall; Bestimmen des modellierten Zylinderkopftemperaturwertes aus einem Starttemperaturwert und der bestimmten Veränderung des modellierten Zylinderkopftemperaturwertes, wobei eine schaltbare Umwälzpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels vorgesehen ist, wobei bei während eines ersten Zeitintervalls bei abgeschalteter Umwälzpumpe die Veränderung des modellierten Zylinderkopftemperaturwertes um einen positiven Wert größer bestimmt wird als bei laufender Umwälzpumpe, bei ansonsten gleichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar an das erste Zeitintervall folgt, und währenddessen die Umwälzpumpe läuft, die Veränderung des modellierten Zylinderkopftemperaturwertes während des zweiten Zeitintervalls als ein negativer Wert bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Größe des positiven Wertes und/oder die Größe des negativen Wertes von einem Volumen, einem Volumenstrom, einer Dichte oder/und einer mittleren spezifischen Wärmekapazität des Kühlmittels abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das erste Zeitintervall innerhalb von bis zu 10 min, insbesondere bis zu 5 min, nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine liegt.
Verfahren zum Prüfen einer Plausibilität eines eine Brennkraftmaschine betreffenden gemessenen Temperaturwertes eines Temperatursensors, wobei das Verfahren umfasst: Messen einer die Brennkraftmaschine betreffenden Temperatur, um einen gemessenen Temperaturwert zu erhalten; Ermitteln eines die Brennkraftmaschine betreffenden modellierten Temperaturwertes nach einem der Ansprüche 1 bis 3; Vergleichen des gemessenen Temperaturwertes mit dem modellierten Temperaturwert; und Prüfen der Plausibilität aus dem Vergleich des gemessenen Temperaturwertes mit dem modellierten Temperaturwert.
Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.