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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine.
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Die
DE 10 2006 049 148 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Zuheizers in einem Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine wiederaufladbare elektrochemische Zelle als Stromquelle und einen mit dieser verbundenen, von einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetriebenen elektrischen Generator hat, von welchem der elektrische Zuheizer bei laufendem Antriebsmotor mit Strom versorgt werden kann. Der elektrische Zuheizer wird bei Bedarf auch dann mit Strom versorgt, wenn der Generator keinen Strom liefert, indem der Zuheizer auf wenigstens eine elektrochemische Zelle als Stromquelle geschaltet wird, wobei der Ladezustand wenigstens einer elektrochemischen Zelle überwacht und eine durch die überwachte wenigstens eine elektrochemische Zelle erfolgende Stromversorgung des elektrischen Zuheizers wieder unterbrochen wird, wenn der Ladezustand der überwachten wenigstens einen elektrochemischen Zelle einen unteren Grenzwert unterschreitet.
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Aus der
DE 10 2006 018 784 A1 ist eine Heizvorrichtung mit wenigstens einer Heizeinrichtung bekannt, in welcher ein oder mehrere Heizelemente angeordnet sind. Die Heizvorrichtung umfasst einen Wärmeübertrager, welcher mit der wenigstens einen Heizeinrichtung verbunden ist und Wärmeaustauschflächen hat. Der Wärmeübertrager ist dabei aus einem Strangpressprofil gebildet, in welches die wenigstens eine Heizeinrichtung eingefügt ist.
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Vor dem Hintergrund immer komplexer werdender Diagnosevorgänge bei Verbrennungskraftmaschinen, welche beispielsweise mittels eines Steuergeräts zur Erkennung von Fehlfunktionen nach Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden, weisen die bekannten Heizvorrichtungen Nachteile bzgl. ihres Verhaltens während solcher Diagnosevorgänge auf.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen mit einer Heizeinrichtung bereitzustellen, welche ein verbessertes Verhalten bei Diagnosevorgängen aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, umfasst eine zumindest teilweise von einem Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, durchströmbaren Kühleinrichtung, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine kühlbar ist und welche zumindest eine Heizeinrichtung umfasst, mittels welcher das Kühlmedium erwärmbar ist. Die Heizeinrichtung ist dabei zumindest bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine mit Energie, insbesondere Strom, zum Betreiben der Heizeinrichtung versorgbar, und die Heizeinrichtung umfasst eine Erfassungseinrichtung, mittels welcher das Betreiben der Heizeinrichtung bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine erfassbar ist.
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Mittels der Erfassungseinrichtung ist somit beispielsweise erfassbar, ob die Heizeinrichtung von einer bzgl. der Verbrennungskraftmaschine externen Energiequelle, insbesondere von einem Stromnetz mit einer Spannung in einem Bereich von einschließlich zumindest im Wesentlichen 130 V bis einschließlich zumindest im Wesentlichen nur 240 V betrieben wird, um das Kühlmedium zu erwärmen. Wird ein solcher Betrieb der Heizeinrichtung bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine erfasst, so ist bevorzugt an eine Regelungseinrichtung der Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein das Betreiben der Heizeinrichtung bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine charakterisierendes Signal übertragbar. Damit kann der Regelungseinrichtung ein Signal übermittelt werden, mittels welchem der Regelungseinrichtung mitzuteilen ist, dass die Verbrennungskraftmaschine zwar deaktiviert ist, also keine Verbrennungsvorgänge in Arbeitsräumen stattfinden, die Heizeinrichtung allerdings dennoch das Kühlmedium erwärmt. Dies lässt den Rückschluss zu, dass das Kühlmedium trotz deaktivierter Verbrennungskraftmaschine, von welcher das Kühlmedium Wärme abtransportiert zur Kühlung dieser, nicht kälter in dessen Temperatur wird, sondern auf einem bestimmten Temperaturniveau konstant gehalten oder sogar erwärmt wird.
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Dadurch ist der falsche Rückschluss vermeidbar, wonach bei sich erwärmendem Kühlmedium allerdings deaktivierter Verbrennungskraftmaschine eine Fehlfunktion eines Temperatursensors zum Erfassen der Temperatur des Kühlmediums oder dergleichen Fehlfunktion vorliegt. Mit anderen Worten ist die Erwärmung bzw. die konstant warme Temperatur des Kühlmediums plausibel und liegt nicht etwa an einer Fehlfunktion eines Sensors oder dergleichen. Dieser Zustand ist somit erfassbar und nachfolgende Diagnosevorgänge oder gar die Notwendigkeit eines Werkstattaufenthaltes zum Überprüfen einer fälschlicher Weise erfassten Fehlfunktion sind vermieden.
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Wird die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert, so werden mittels der Regelungseinrichtung Überprüfungsvorgänge durchgeführt, die die Funktionsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine und ihrer Komponenten überprüfen. In einem Normalzustand kühlt sich das Kühlmedium bei deaktivierter Verbrennungsmaschine nach einer gewissen Zeit auf Umgebungstemperatur ab. Wird beispielsweise von einem Temperatursensor erfasst, dass das Kühlmedium auf einer höheren Temperatur als die Umgebungstemperatur verbleibt oder gar warmer wird, so könnte eine Fehlfunktion des Temperatursensors oder anderweitiger Komponenten der Verbrennungskraftmaschine vorliegen.
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In Gebieten mit sehr kalter Außentemperatur kann es jedoch erforderlich sein, dass das Kühlmedium nach Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten wird oder gar vor Aktivierung der Verbrennungskraftmaschine erwärmt, beispielsweise aus einem gefrorenen Zustand aufgeschmolzen, wird. Das heißt, dass in diesem Falle die Verbrennungskraftmaschine zwar deaktiviert ist, das Kühlmedium jedoch nicht abkühlt bzw. erwärmt wird und warmer als beispielsweise die Umgebungstemperatur ist. In diesem Falle ist allerdings die beispielsweise von dem Temperatursensor erfasste Temperatur des Kühlmediums korrekt, da das Kühlmedium trotz deaktivierter Verbrennungskraftmaschine erwärmt wird oder auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten wird.
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Weitere Diagnosevorgänge nach der Aktivierung der Verbrennungskraftmaschine zum Überprüfen des Temperatursensors oder anderweitiger Komponenten der Verbrennungskraftmaschine sowie weitere Vorkehrungen beispielsweise zum Austausch der vermeintlich defekten Komponente sind nicht vonnöten. Die Erfassungseinrichtung ermöglicht somit ein sehr gutes Verhalten der Verbrennungskraftmaschine und insbesondere der Heizeinrichtung bei Diagnosevorgängen zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine und ihrer Komponenten. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Heizeinrichtung sich intelligent während der Diagnosevorgänge verhalten und beispielsweise mit der Regelungseinrichtung kommunizieren kann.
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Die Heizeinrichtung umfasst dabei beispielsweise eine relativ einfache und kostengünstige Schalt-Logik, welche ein logisches Signal ausgibt, falls die Heizeinrichtung über eine bestimmte Zeitdauer aktivieret ist und das Kühlmedium aufheizt. Über eine Leitungsverbindung zu der Regelungseinrichtung, beispielsweise zu einem Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine, wird dieses Signal übertragen und der Regelungseinrichtung mitgeteilt, dass die Heizeinrichtung betrieben wird trotz deaktivierter Verbrennungskraftmaschine. Die Regelungseinrichtung wertet dieses logische Signal aus und führt vorteilhafter Weise eine Desensibilisierung einer Erfassungseinrichtung, insbesondere eines Sensors, zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums durch, um den Rückschluss auf eine Fehlfunktion zu vermeiden, da das Kühlmedium trotz relativ langer Zeit, die die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, eine hohe Temperatur aufweist.
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Durch die Erfassungseinrichtung der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine lassen sich die Diagnosevorgänge besonders gut durchführen und insbesondere hinsichtlich Vorgaben durch den Gesetzgeber eine Konformität mit diesen Gesetzen erreichen. Des Weiteren erlaubt die Erfassungseinrichtung eine verbesserte Diagnose-Möglichkeit der Temperaturerfassungseinrichtung und vermeidet den unerwünschten und unnötigen Austausch funktionsfähiger Teile.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer zumindest teilweise von dem Kühlmedium, insbesondere von Kühlwasser, durchströmbaren Kühleinrichtung, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine kühlbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei dem Verfahren mittels zumindest einer Heizeinrichtung des Kühlmedium erwärmt wird, wobei die Heizeinrichtung zumindest bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine mit Energie, insbesondere mit Strom, zum Betreiben der Heizeinrichtung versorgt wird und wobei mittels einer Erfassungseinrichtung das Betreiben der Heizeinrichtung bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine erfasst wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen.
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Somit ermöglicht auch das erfindungsgemäße Verfahren ein äußerst vorteilhaftes Verhalten der Heizeinrichtung bei mittels der Regelungseinrichtung durchgeführten Diagnosevorgängen zur Überprüfung der Verbrennungskraftmaschine sowie der Heizeinrichtung, der Kühleinrichtung und gegebenenfalls weiterer Komponenten. Einerseits ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren auch, die Funktionsfähigkeit beispielsweise einer Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Kühlmediums durchzuführen und eine Fehlfunktion plausibel zu erkennen. Andererseits sind unnötige Diagnosevorgänge sowie ein unerwünschter Austausch funktionstüchtiger Komponenten vermieden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Beschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigte Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der Figur eine Prinzipdarstellung einer Heizeinrichtung für eine Kühleinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei mittels der Heizeinrichtung ein Kühlmedium der Kühleinrichtung erwärmbar ist und die Heizeinrichtung eine Erfassungseinrichtung umfasst, mittels welcher eine Versorgung der Heizeinrichtung mit Strom bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine erfassbar ist.
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Die Figur zeigt ein Block-Heiz-Gerät 10 für eine Verbrennungskraftmaschine eines Personenkraftwagens, welches mittels einer Kühlwasser-Teilleitung 12 von einem Kühlwasser 14 der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Das Kühlwasser 14 sowie die Kühlwasser-Teilleitung 12 sind dabei einer Kühleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet, welche ebenfalls zumindest teilweise von dem Kühlwasser 14 zu durchströmen ist. Mittels der Kühleinrichtung 1st die Verbrennungskraftmaschine derart kühlbar, dass ein Wärmeübergang von heißen Bauteilen und Komponenten der Verbrennungskraftmaschine auf das Kühlwasser 14 stattfindet. Im Anschluss an den Wärmeübergang durchströmt das Kühlwasser beispielsweise einen Wärmetauscher, mittels welchem ein weiterer Wärmeübergang, dieses mal von dem Kühlwasser 14 über Kühllamellen des Wärmetauschers an die Umgebungsluft, stattfindet. Dadurch wird das zuvor erwärmte Kühlwasser 14 nun gekühlt. Dies vollzieht sich bei aktivierter Verbrennungskraftmaschine, wobei also in Zylindern der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge stattfinden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das Kühlwasser bei aktivierter Verbrennungskraftmaschine erwärmt wird.
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Die Kühleinrichtung umfasst einen Temperatursensor, mittels welchem die Temperatur des Kühlwassers 14 erfassbar ist. Wird die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert, so wird das Kühlwasser 14 nicht mehr von dieser erwärmt, und das Kühlwasser 14 kühlt ab und gleicht sich an die Umgebungstemperatur an. Bei funktionstüchtigem Temperatursensor wird dieses Abkühlen erfasst. Wird mittels des Temperatursensors erfasst, dass das Kühlwasser 14 in seiner Temperatur gleich bleibt oder gar weiter erwärmt wird, so lässt das den möglichen Rückschluss zu, dass der Temperatursensor defekt ist. Ein solches Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Temperatursensors sowie weitere Komponenten der Verbrennungskraftmaschine erfolgt dabei bei bzw. unmittelbar nach Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine, wobei diese Diagnosevorgänge in einem Steuergerät 16 der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden. Das Steuergerät 16 dient auch dazu, Verbrennungsvorgänge der Verbrennungskraftmaschine zu regeln und zu steuern, um damit einen sehr effizienten Verbrauch sowie eine bestimmte Drehmoment- und Leistungsabgabe zu gewährleisten.
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Ist nun im Rahmen der Diagnosevorgänge mittels des Steuergeräts 16 festgestellt worden, dass der Temperatursensor ein konstant warmes oder ein sich erwärmendes Kühlwasser 14 erfasst, obwohl die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, so werden weitere Diagnosevorgänge gestartet und gegebenenfalls der Fahrer des Personenkraftwagens zum Austausch des Temperatursensors aufgefordert.
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In besonders kalten Regionen der Welt kann nun allerdings vonnöten sein, dass das Kühlwasser 14 nach der Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine weiter erwärmt oder dessen Temperatur konstant gehalten oder vor einem Start der Verbrennungskraftmaschine erwärmt, beispielsweise aus einem gefrorenen Zustand aufgeschmolzen wird. Ein solches Erwärmen des Kühlwassers 14 ist durch das Block-Heiz-Gerät möglich. Dazu muss das Block-Heiz-Gerät 10 mit Strom versorgt werden, wobei diese Stromversorgung im Normalfall mittels der aktivierten Verbrennungskraftmaschine geschieht. Da diese beispielsweise aufgrund des gefrorenen Kühlwassers 14 allerdings nicht aktiviert werden kann, weil es sonst zu Beschädigungen der Verbrennungskraftmaschine kommen könnte, ist es auch nicht möglich, das Block-Heiz-Gerät 10 über die Verbrennungskraftmaschine mit Strom zu versorgen. Deswegen umfasst das Block-Heiz-Gerät 10 einen Netzanschluss 18, über welchen das Block-Heiz-Gerät 10 an ein Stromnetz angeschlossen werden kann, welches Haushalte mit Strom versorgt. Dieses Stromnetz weist beispielsweise eine Spannung von 130 V oder 220 V auf. Dabei wird ein Stecker 20 des Netzanschlusses 18 in eine Steckdose gesteckt wird, wodurch das Block-Heiz-Gerät 10 mit Strom versorgt werden und das Kühlwasser 14 aufgeheizt werden kann.
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Vor dem Hintergrund der eingangs beschriebenen Diagnosevorgänge würde dies ohne entsprechende Vorkehrungen allerdings zu dem Rückschluss führen, dass der Temperatursensor der Kühleinrichtung defekt ist, da dieser ein hohes Temperaturniveau des Kühlwassers 14 erfasst, obwohl die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Das zu hohe Temperaturniveau des Kühlwassers 14 liegt allerdings nicht an einer Fehlfunktion des Temperatursensors, sondern an der Erwärmung des Kühlwassers 14 durch das Block-Heiz-Gerät 10, welches von einer bzgl. der Verbrennungskraftmaschine externen Stromquelle, nämlich von dem Stromnetz, mit Strom versorgt wird.
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Um die eingangs ausgeführten weiteren Diagnosevorgänge sowie eine Aufforderung an den Fahrer, den Temperatursensor fälschlicherweise austauschen zu lassen, zu vermeiden, umfasst das Block-Heiz-Gerät 10 eine Schaltlogik 22 als Erfassungseinrichtung, die beispielsweise eine erste Spule 24 sowie eine zweite Spule 26 und einen Kondensator 28 als Speichermedium und entkoppelte Schaltkreise umfasst. Mittels der Schaltlogik 22 ist nun die Versorgung des Block-Heiz-Geräts 10 mit Strom über das Stromnetz erfassbar. Die Schaltlogik 22 ist über eine Signalleitung 30 mit dem Steuergerät 16 verbunden, wodurch ein die Versorgung des Block-Heiz-Geräts 10 mit Strom über das Stromnetz charakterisierendes Signal an das Steuergerät 16 übertragbar ist. Das Steuergerät 16 umfasst dabei einen ersten Steckeranschluss 32, an welchen ein Fahrzeugstecker anzustecken ist. Außerdem umfasst es einen weiteren Steckeranschluss 34, an welchen ein Motorstecker anzustecken ist und in welchen die Leitung 30 mit dem Steuergerät 16 eingesteckt ist. Die Übertragung des Signals, dass das Block-Heiz-Gerät 10 mit Strom von dem Stromnetz versorgt wird, erlaubt es, dem Steuergerät 16 mitzuteilen, dass die erfasste, hohe Temperatur des Kühlwassers 14 nicht an einer Fehlfunktion des Temperatursensors sondern an dem Erwärmen des Kühlwassers 14 durch das Block-Heiz-Gerät 10 liegt.
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Das Steuergerät 16 kann somit in Abhängigkeit von dem übertragenen Signal das Signal des Temperatursensors, welches ebenfalls an das Steuergerät 16 übertragen wird, anpassen, gegebenenfalls ignorieren, und somit den Temperatursensor desensibilisieren und gegebenenfalls erst dann auf eine etwaige Fehlfunktion des Temperatursensors rückschließen, wenn das Block-Heiz-Gerät 10 bei deaktivierter Verbrennungskraftmaschine nicht betrieben wird, der Temperatursensor in diesem Falle aber immer noch ein zu hohes Temperaturniveau des Kühlwassers 14 erfasst.
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Die Schaltlogik 22 vermeidet somit einen falschen Rückschluss, einen unnötigen Austausch des funktionstüchtigen Temperatursensors sowie weitere, unnötige Diagnosevorgänge und verbessert vielmehr das Zusammenwirken der unterschiedlichen Komponenten der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Block-Heiz-Geräts 10 bei Diagnosevorgängen der Verbrennungskraftmaschine durch das Steuergerät 16, was als On-Board-Diagnostic (OBD) bezeichnet wird. Gleichzeitig ermöglicht die Schaltlogik 22 die Erfüllung von Gesetzesvorgaben bzgl. der Diagnosevorgänge (On-Board-Diagnostic – OBD), da nach wie vor auf Fehlfunktionen des Temperatursensors rückgeschlossen werden kann. Des Weiteren ist es möglich, Personenkraftwagen serienmäßig mit elektrisch betriebenen Block-Heiz-Geräten wie dem Block-Heiz-Gerät 10 zur Erwärmung des Kühlwassers 14 für kalte Regionen bereitzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Block-Heiz-Gerät
- 12
- Kühlwasser-Teilleitung
- 14
- Kühlwasser
- 16
- Steuergerät
- 18
- Netzanschluss
- 20
- Stecker
- 22
- Schaltlogik
- 24
- Spule
- 26
- Spule
- 28
- Kondensator
- 30
- Leitung
- 32
- Steckeranschluss
- 34
- Steckeranschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006049148 A1 [0002]
- DE 102006018784 A1 [0003]
