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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einer schaltbaren Wasserpumpe für eine Kraftmaschine auf der Grundlage einer Änderung der Kurbelwellendrehzahl.
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HINTERGRUND
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Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck einer allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung anerkannt.
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Wasserpumpen von Kraftmaschinen sind typischerweise riemengetriebene Zentrifugalpumpen, die ein Kühlmittel durch eine Kraftmaschine hindurch zirkulieren lassen, um die Kraftmaschine zu kühlen. Durch einen Einlass, der sich in der Nähe des Mittelpunkts einer Pumpe befindet, wird Kühlmittel aufgenommen und ein Flügelrad in der Pumpe drückt das Kühlmittel an die Außenseite der Pumpe. Das Kühlmittel wird von einem Radiator empfangen und Kühlmittel, das die Pumpe verlässt, strömt durch einen Kraftmaschinenblock und einen Zylinderkopf, bevor es zum Radiator zurückkehrt.
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Bei einer herkömmlichen Wasserpumpe steht das Flügelrad immer in Eingriff mit einer riemengetriebenen Riemenscheibe. Folglich lässt die Pumpe das Kühlmittel durch die Kraftmaschine immer dann zirkulieren, wenn die Kraftmaschine gerade läuft. Im Gegensatz dazu enthält eine schaltbare Wasserpumpe eine Kupplung, die das Flügelrad in Eingriff und außer Eingriff stellt, um die Pumpe ein- bzw. auszuschalten. Die Pumpe kann ausgeschaltet werden, um die Zeitspanne zu reduzieren, die benötigt wird, um die Kraftmaschine beim Starten zu erwärmen, und/oder um die Kraftstoffsparsamkeit zu verbessern, und die Pumpe kann eingeschaltet werden, um die Kraftmaschine zu kühlen. Aufgrund beispielsweise einer festsitzenden Kupplung kann es jedoch sein, dass die Pumpe nicht wie befohlen ein- oder ausgeschaltet wird.
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Die Druckschrift
DE 103 34 501 A1 offenbart ein Kühlsystem und ein Kühlverfahren für einen Verbrennungsmotor, bei welchen die Möglichkeit besteht, eine Motorwasserpumpe unabhängig von der Drehzahl des Motors anzutreiben. Die Wasserpumpe wird mittels der Kurbelwelle angetrieben, enthält jedoch eine elektronisch steuerbare Pumpenkupplung.
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Die Druckschrift
US 5,754,971 A betrifft eine Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Unterdrückungsvorrichtung im Zusammenhang mit dem Austritt von Kraftstoffdampf, bei welcher mittels einer elektronischen Steuereinheit ein Spül- oder Belüftungssteuerventil beim Vorliegen von Diagnosebedingungen betätigt wird.
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Die ältere Anmeldung
DE 10 2012 218 133 A1 betrifft ein Diagnosesystem und -verfahren für eine umschaltbare Wasserpumpe, bei welchen ein Fehler der Wasserpumpe auf der Grundlage einer Differenz einer Motormaterialtemperatur und einer Motorkühlmitteltemperatur ermittelt wird, wenn die Pumpe von einem ausgeschalteten zu einem eingeschalteten Zustand umgeschaltet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einer schaltbaren Wasserpumpe zu schaffen, bei welchem ein Fehler besonders zuverlässig ermittelt werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einer schaltbaren Wasserpumpe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein System gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung enthält ein Pumpensteuerungsmodul und einen Pumpendiagnosemodul. Das Pumpensteuerungsmodul befiehlt einer Wasserpumpe, zwischen eingeschaltet und ausgeschaltet umzuschalten, wobei die Wasserpumpe ein Kühlmittel durch eine Kraftmaschine hindurch zirkulieren lässt, wenn die Wasserpumpe wie befohlen eingeschaltet wird. Das Pumpendiagnosemodul diagnostiziert einen Fehler in der Wasserpumpe auf der Grundlage einer Veränderung der Kurbelwellendrehzahl der Kraftmaschine, wenn der Wasserpumpe befohlen wird, zwischen eingeschaltet und ausgeschaltet umzuschalten.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden sich aus der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung ergeben. Es versteht sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Offenbarung einzuschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden, wobei:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftmaschinensystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuerungssystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
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3 und 4 Flussdiagramme sind, die beispielhafte Steuerungsverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellen.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Ein Steuerungssystem und ein Verfahren können eine Wasserpumpe auf der Grundlage von Kühlungsbedürfnissen einer Kraftmaschine ein- oder ausschalten. Die Wasserpumpe kann ausgeschaltet werden, um die Zeitspanne zu reduzieren, die zum Erwärmen der Kraftmaschine beim Starten benötigt wird, und/oder um die Kraftstoffsparsamkeit zu verbessern. Die Wasserpumpe kann eingeschaltet werden, um die Kraftmaschine zu kühlen. Wenn sich die Wasserpumpe wie befohlen einschaltet oder ausschaltet, verändert sich die Drehzahl einer Kurbelwelle, die mit der Wasserpumpe gekoppelt ist. Wenn sich die Wasserpumpe wie befohlen einschaltet, kann die Kurbelwellendrehzahl abnehmen. Wenn sich Wasserpumpe wie befohlen ausschaltet, kann die Kurbelwellendrehzahl zunehmen.
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Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung diagnostizieren einen Fehler in einer Wasserpumpe auf der Grundlage einer Veränderung der Kurbelwellendrehzahl, wenn die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird. Zum Beispiel kann ein Pumpenfehler diagnostiziert werden, wenn eine Kurbelwellenbeschleunigung geringer als eine vorbestimmte Beschleunigung ist, nachdem die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird. Zusätzlich oder alternativ kann ein Pumpenfehler diagnostiziert werden, wenn ein Ruckeln der Kurbelwelle geringer als ein vorbestimmtes Ruckeln ist, nachdem die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird.
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Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung können außerdem einen Pumpenfehler auf der Grundlage der Differenz zwischen einer Kraftmaschinenmaterialtemperatur (EMT) und einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) diagnostizieren, wenn die Wasserpumpe eingeschaltet ist. Die EMT ist die Temperatur des Materials, aus dem eine Kraftmaschine besteht. Die EMT kann beispielsweise in einem Zylinderkopf und/oder in einem Kraftmaschinenblock gemessen werden. Wenn die Wasserpumpe von ausgeschaltet in eingeschaltet umschaltet, nimmt die Differenz zwischen der EMT und der ECT ab.
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Wenn die Wasserpumpe jedoch im eingeschalteten oder im ausgeschalteten Zustand festsitzt, verringert das Einschalten der Wasserpumpe die Differenz zwischen der EMT und der ECT nicht. Folglich kann ein Pumpenfehler auf der Grundlage der Differenz zwischen der EMT und der ECT diagnostiziert werden, wenn die Wasserpumpe eingeschaltet ist. Ein Pumpenfehler kann auf der Grundlage einer maximalen Verringerung der Differenz zwischen der EMT und der ECT während einer Diagnoseperiode nach dem Einschalten der Wasserpumpe diagnostiziert werden. Beispielsweise kann ein Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand oder ein Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand diagnostiziert werden, wenn die maximale Verringerung geringer als ein erster Schwellenwert ist. Jedoch darf ein Pumpenfehler nicht diagnostiziert werden, wenn die maximale Verringerung geringer als der erste Schwellenwert ist, falls die Änderung der Kurbelwellendrehzahl bestimmte Kriterien nicht erfüllt. Das Diagnostizieren eines Pumpenfehlers auf der Grundlage der Änderung der Kurbelwellendrehzahl zusätzlich zu der ECT und der EMT kann die Zuverlässigkeit von Pumpenfehlerdiagnosen verbessern.
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Der Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand kann diagnostiziert werden, wenn die Differenz zwischen der EMT und der ECT am Ende der Diagnoseperiode größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Der Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand kann diagnostiziert werden, wenn die Differenz zwischen der EMT und der ECT am Ende der Diagnoseperiode kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist. Ein Diagnoseproblemcode (DTC) kann gesetzt werden und/oder eine Wartungsanzeige, etwa eine Leuchte, kann aktiviert werden, wenn der Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand oder der Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand diagnostiziert wird. Zudem kann eine Drehmomentausgabe der Kraftmaschine begrenzt werden, wenn der Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand diagnostiziert wird.
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Das Diagnostizieren einer Wasserpumpe, die im ausgeschalteten Zustand festsitzt, und das Begrenzen der Kraftmaschinendrehmomentausgabe, wenn die Wasserpumpe im ausgeschalteten Zustand festsitzt, verhindert eine Beschädigung der Kraftmaschine aufgrund von Überhitzung. Das Aktivieren einer Wartungsanzeige, wenn die Wasserpumpe im ausgeschalteten Zustand festsitzt, kann auch eine Beschädigung der Kraftmaschine verhindern, falls die Wasserpumpe ausgewechselt wird, wenn die Wartungsanzeige aktiviert ist. Das Verhindern eines Kraftmaschinenschadens verringert Garantiekosten und erhöht die Kundenzufriedenheit. Das Aktivieren einer Wartungsanzeige, wenn die Wasserpumpe im eingeschalteten Zustand festsitzt, kann die Kraftstoffsparsamkeit verbessern, falls die Wasserpumpe ausgetauscht wird, wenn die Wartungsanzeige aktiviert ist. Das Setzen eines DTCs, wenn ein Pumpenfehler diagnostiziert wird, verbessert Wartungsdiagnosefähigkeiten.
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Mit Bezug auf 1 enthält ein Kraftmaschinensystem 100 eine Kraftmaschine 102, die Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug erzeugt. Obwohl die Kraftmaschine 102 als Funkenzündungskraftmaschine gezeigt ist und erörtert wird, kann die Kraftmaschine 102 ein anderer geeigneter Typ von Kraftmaschine sein, etwa eine Kompressionszündungs-Kraftmaschine. Durch einen Ansaugkrümmer 104 wird Luft in die Kraftmaschine 102 eingesaugt. Eine Luftströmung in die Kraftmaschine 102 hinein kann unter Verwendung eines Drosselklappenventils 106 verändert werden. Ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzventile wie etwa ein Kraftstoffeinspritzventil 108 vermischen Kraftstoff mit der Luft, um ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff auszubilden. Das Gemisch aus Luft und Kraftstoff wird in Zylindern der Kraftmaschine 102, wie etwa in einem Zylinder 110 verbrannt. Obwohl die Kraftmaschine 102 so dargestellt ist, dass sie einen Zylinder enthält, kann die Kraftmaschine 102 mehr als einen Zylinder enthalten.
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Der Zylinder 110 enthält einen (nicht gezeigten) Kolben, der mit einer Kurbelwelle 112 mechanisch gekoppelt ist. Ein Verbrennungszyklus im Zylinder 110 kann vier Phasen umfassen: eine Ansaugphase, eine Verdichtungsphase, eine Verbrennungsphase und eine Auslassphase. Während der Ansaugphase bewegt sich der Kolben zu einer untersten Position und saugt Luft in den Zylinder 110 ein. Während der Verdichtungsphase bewegt sich der Kolben zu einer obersten Position und verdichtet die Luft oder das Gemisch aus Luft und Kraftstoff im Zylinder 110.
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Während der Verbrennungsphase zündet ein Zündfunke von einer Zündkerze 114 das Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Die Verbrennung des Gemisches aus Luft und Kraftstoff treibt den Kolben zurück zu der untersten Position und der Kolben treibt eine Drehung der Kurbelwelle 112 an. Resultierendes Abgas wird durch einen Abgaskrümmer 116 aus dem Zylinder 110 ausgestoßen, um die Auslassphase und den Verbrennungszyklus abzuschließen. Die Kraftmaschine 102 gibt Drehmoment über die Kurbelwelle 102 an ein (nicht gezeigtes) Getriebe aus.
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Ein Kühlsystem 118 für die Kraftmaschine 102 enthält einen Radiator 120 und eine Wasserpumpe 122. Der Radiator 120 kühlt Kühlmittel ab, das durch den Radiator 120 hindurchströmt, und die Wasserpumpe 122 lässt Kühlmittel durch die Kraftmaschine 102 und den Radiator 120 hindurch zirkulieren. Kühlmittel strömt vom Radiator 120 zu der Wasserpumpe 122, von der Wasserpumpe 122 durch einen Einlassschlauch 124 zu der Kraftmaschine 102 und von der Kraftmaschine 102 durch einen Auslassschlauch 126 zurück zum Radiator 120.
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Die Wasserpumpe 122 kann eine schaltbare Wasserpumpe sein. Bei einem Beispiel ist die Wasserpumpe 122 eine Zentrifugalpumpe, die ein Flügelrad und eine Kupplung enthält, welche das Flügelrad selektiv mit einer Riemenscheibe in Eingriff stellt, die von einem Riemen abgetrieben wird, der mit der Kurbelwelle 112 verbunden ist. Die Kupplung stellt das Flügelrad mit der Riemenscheibe in Eingriff und trennt das Flügelrad von der Riemenscheibe, wenn die Wasserpumpe 122 ein- bzw. ausgeschaltet wird. Durch einen Einlass, der in der Nähe des Mittelpunkts der Wasserpumpe 122 angeordnet ist, kann Kühlmittel in die Wasserpumpe 122 eintreten, und das Flügelrad kann das Kühlmittel radial nach außen zu einem Auslass hin drücken, der an der Außenseite der Wasserpumpe 122 angeordnet ist. Alternativ kann die Wasserpumpe 122 eine elektrische Pumpe sein.
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Ein Kurbelwellenpositionssensor (CKP-Sensor) 128 misst die Position der Kurbelwelle 112. Ein Kraftmaschinenkühlmitteltemperatursensor (ECT-Sensor) 130 misst die Temperatur von Kühlmittel, das durch die Kraftmaschine 102 hindurch zirkulieren gelassen wird. Der ECT-Sensor 130 kann im Kühlmittel in der Nähe des Auslasses der Kraftmaschine 102 positioniert sein. Ein Kraftmaschinenmaterialtemperatursensor (EMT-Sensor) 132 misst die Temperatur des Materials (z. B. Stahl, Aluminium), aus dem die Kraftmaschine 102 besteht. Der EMT-Sensor 132 kann in dem Material eines Kraftmaschinenblocks der Kraftmaschine 102 oder in einem Zylinderkopf der Kraftmaschine 102 positioniert sein.
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Ein Kraftmaschinensteuerungsmodul (ECM) 134 steuert das Drosselklappenventil 106, das Kraftstoffeinspritzventil 108 und die Zündkerze 114 und die Wasserpumpe 122 auf der Grundlage von Eingaben, die es von den Sensoren empfängt. Das ECM 134 gibt ein Drosselklappensteuerungssignal 136 aus, um das Drosselklappenventil 106 zu steuern. Das ECM 134 gibt ein Kraftstoffsteuerungssignal 138 aus, um das Kraftstoffeinspritzventil 108 zu steuern. Das ECM 134 gibt ein Zündfunkensteuerungssignal 140 aus, um die Zündkerze 114 zu steuern. Das ECM 134 gibt ein Pumpensteuerungssignal 142 aus, um die Wasserpumpe 122 zu steuern.
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Das ECM 134 bestimmt die Kurbelwellendrehzahl auf der Grundlage der Kurbelwellenposition und diagnostiziert einen Fehler in der Wasserpumpe 122 auf der Grundlage einer Änderung der Kurbelwellendrehzahl, wenn die Wasserpumpe 122 ein- oder ausgeschaltet wird. Das ECM 134 kann einen Diagnoseproblemcode (DTC) setzen und/oder eine Wartungsanzeige 144 aktivieren, wenn ein Fehler diagnostiziert wird. Die Wartungsanzeige 144 zeigt unter Verwendung einer visuellen Botschaft (z. B. ein Text), einer akustischen Botschaft (z. B. ein Klingelton) und/oder einer taktilen Botschaft (z. B. eine Vibration) an, dass eine Wartung benötigt wird.
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Mit Bezug auf 2 enthält eine beispielhafte Implementierung des ECM 134 ein Temperaturdifferenzmodul 202, ein Differenzverringerungsmodul 204, ein Kurbelwellendrehzahlmodul 206, ein Drehzahländerungsmodul 208 und ein Pumpendiagnosemodul 212. Das Temperaturdifferenzmodul 202 bestimmt eine erste Differenz zwischen der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur und der Kraftmaschinenmaterialtemperatur auf der Grundlage von Eingaben, die es vom ECT-Sensor 130 und vom EMT-Sensor 132 empfängt. Das Temperaturdifferenzmodul 202 gibt die erste Differenz aus.
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Das Differenzverringerungsmodul 204 bestimmt eine maximale Verringerung der ersten Differenz während einer Diagnoseperiode. Die Diagnoseperiode startet, wenn die Wasserpumpe 122 eingeschaltet wird, und die Diagnoseperiode kann nach einer vorbestimmten Zeitdauer (z. B. 12 Sekunden) enden. Das Differenzverringerungsmodul 204 kann auf der Grundlage einer Eingabe, die es vom Pumpensteuerungsmodul 210 empfängt, feststellen, wann die Wasserpumpe 122 eingeschaltet wird. Das Differenzverringerungsmodul 204 gibt die maximale Verringerung aus.
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Das Differenzverringerungsmodul 204 kann die maximale Verringerung auf der Grundlage einer zweiten Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der ersten Differenz während der Diagnoseperiode bestimmen. Das Differenzverringerungsmodul 204 kann den Maximalwert der ersten Differenz während eines ersten Abschnitts der Diagnoseperiode bestimmen. Das Differenzverringerungsmodul 204 kann den Minimalwert der ersten Differenz während eines zweiten Abschnitts der Diagnoseperiode, welcher dem ersten Abschnitt folgt, bestimmen. Der erste Abschnitt kann eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 3 Sekunden) aufweisen, und der zweite Abschnitt kann eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 9 Sekunden) aufweisen. Die Summe aus der vorbestimmten Zeitdauer des ersten Abschnitts und der vorbestimmten Zeitdauer des zweiten Abschnitts kann gleich der vorbestimmten Zeitdauer der Diagnoseperiode sein.
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Das Kurbelwellendrehzahlmodul 206 bestimmt die Drehzahl der Kurbelwelle 112 auf der Grundlage einer Eingabe vom CKP-Sensor 128. Beispielsweise kann das Kurbelwellendrehzahlmodul 206 die Kurbelwellendrehzahl auf der Grundlage einer Periode berechnen, die vergeht, während die Kurbelwelle 112 eine oder mehrere Umdrehungen ausführt. Das Kurbelwellendrehzahlmodul 206 gibt die Kurbelwellendrehzahl aus.
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Das Drehzahländerungsmodul 208 bestimmt eine Änderung der Kurbelwellendrehzahl. Die Änderung der Kurbelwellendrehzahl kann eine Kurbelwellenbeschleunigung und/oder ein Ruckeln der Kurbelwelle enthalten. Die Kurbelwellenbeschleunigung ist die Ableitung der Kurbelwellendrehzahl bezüglich der Zeit. Das Kurbelwellenruckeln ist die Ableitung der Kurbelwellenbeschleunigung bezüglich der Zeit. Das Drehzahländerungsmodul 208 gibt die Kurbelwellendrehzahländerung aus.
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Das Pumpensteuerungsmodul 210 steuert die Wasserpumpe 122. Auf der Grundlage von Kühlbedürfnissen der Kraftmaschine 102 schaltet das Pumpensteuerungsmodul 210 die Wasserpumpe 122 ein und aus. Die Pumpensteuerungsmodul 210 kann die Wasserpumpe 122 ausschalten, um die Zeitspanne zu reduzieren, die zum Erwärmen der Kraftmaschine 102 beim Starten benötigt wird, und/oder um die Kraftstoffsparsamkeit zu verbessern. Das Pumpensteuerungsmodul 210 kann die Wasserpumpe 122 einschalten, um die Kraftmaschine 102 zu kühlen. Das Pumpensteuerungsmodul 210 kann die Kühlbedürfnisse der Kraftmaschine 102 auf der Grundlage der Kraftmaschinenmaterialtemperatur, der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur und/oder der Kraftmaschinenlaufzeit bestimmen. Das Pumpensteuerungsmodul 210 kann die Wasserpumpe 122 auf der Grundlage von Eingaben steuern, die es von einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem empfängt.
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Das Pumpendiagnosemodul 212 diagnostiziert einen Pumpenfehler (d. h. einen Fehler in der Wasserpumpe 122) auf der Grundlage der Kurbelwellendrehzahländerung, wenn die Wasserpumpe 122 ein- oder ausgeschaltet wird. Das Pumpendiagnosemodul 212 kann auf der Grundlage von Eingaben, die es von Pumpensteuerungsmodul 210 empfängt, feststellen, wann die Wasserpumpe 122 ein- oder ausgeschaltet wird. Das Pumpendiagnosemodul 212 kann einen Pumpenfehler auf der Grundlage der Kurbelwellendrehzahländerung oder eines Maximalwerts derselben innerhalb einer vorbestimmten Periode (z. B. 5 Sekunden), nachdem die Wasserpumpe 122 ein- oder ausgeschaltet wird, diagnostizieren.
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Das Pumpendiagnosemodul 212 kann einen Pumpenfehler diagnostizieren, wenn die Kurbelwellendrehzahländerung oder ein Absolutwert derselben nach dem Einschalten oder Ausschalten der Wasserpumpe 122 kleiner als ein erster Schwellenwert ist. Das Pumpendiagnosemodul 212 kann einen Pumpenfehler diagnostizieren, wenn ein Absolutwert der Kurbelwellenbeschleunigung nach dem Einschalten oder Ausschalten der Wasserpumpe 122 geringer als eine vorbestimmte Beschleunigung ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Pumpendiagnosemodul 212 einen Pumpenfehler diagnostizieren, wenn ein Absolutwert des Kurbelwellenruckelns nach dem Einschalten oder Ausschalten der Wasserpumpe 122 kleiner als ein vorbestimmtes Ruckeln ist.
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Das Pumpendiagnosemodul 212 kann einen Pumpenfehler auch auf der Grundlage der ersten Differenz zwischen der Kraftmaschinenmaterialtemperatur und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur diagnostizieren, wenn die Wasserpumpe 122 eingeschaltet ist. Das Pumpendiagnosemodul 212 darf einen Pumpenfehler auf der Grundlage der ersten Differenz nicht diagnostizieren, wenn die Wasserpumpe 122 weniger als eine minimale Periode (z. B. 20 Sekunden) lang ausgeschaltet war, bevor die Wasserpumpe 122 eingeschaltet wird. Die minimale Periode ermöglicht, dass die Kraftmaschinenmaterialtemperatur relativ zur Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur ansteigt. Die Kurbelwellendrehzahländerung kann immer noch verwendet werden, um einen Pumpenfehler zu diagnostizieren, wenn die minimale Periode nicht erfüllt ist.
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Das Pumpendiagnosemodul 212 kann einen Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand oder einen Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand in der Wasserpumpe 122 diagnostizieren, wenn die maximale Verringerung der ersten Differenz während der Diagnoseperiode geringer als ein zweiter Schwellenwert ist. Das Pumpendiagnosemodul 212 kann den ersten Schwellenwert auf der Grundlage einer Umgebungstemperatur bestimmen, die gemessen oder geschätzt werden kann. Der zweite Schwellenwert kann ein vorbestimmter Wert sein (z. B. 4 Grad Celsius (°C)) oder in einem vorbestimmten Bereich liegen (z. B. 2°C bis 5°C).
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Das Pumpendiagnosemodul 212 kann den Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand diagnostizieren, wenn die maximale Verringerung geringer als der zweite Schwellenwert ist und die erste Differenz am Ende der Diagnoseperiode kleiner oder gleich einem dritten Schwellenwert ist. Der dritte Schwellenwert kann ein vorbestimmter Wert sein (z. B. 6°C) oder in einem vorbestimmten Bereich liegen (z. B. 5°C bis 12°C). Das Pumpendiagnosemodul 212 kann den Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand diagnostizieren, wenn die maximale Verringerung geringer als der zweite Schwellenwert ist und die erste Differenz am Ende der Diagnoseperiode größer als der dritte Schwellenwert ist.
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Das Pumpendiagnosemodul 212 darf einen Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand oder einen Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand nicht diagnostizieren, wenn die maximale Verringerung der ersten Differenz während der Diagnoseperiode größer als der zweite Schwellenwert ist. Zudem darf das Pumpendiagnosemodul 212 einen Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand oder einen Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand nicht diagnostizieren, wenn die Kurbelwellendrehzahländerung größer als der erste Schwellenwert ist. In Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehzahländerung darf das Pumpendiagnosemodul 212 daher einen Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand oder einen Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand nicht diagnostizieren, wenn die maximale Verringerung der ersten Differenz während der Diagnoseperiode geringer als der zweite Schwellenwert ist.
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Ein Drehmomentbegrenzungsmodul 214 steuert die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine 102, indem es das Drosselklappensteuerungssignal 136, das Kraftstoffsteuerungssignal 138 und/oder das Zündfunkensteuerungssignal 140 ausgibt. Das Drehmomentbegrenzungsmodul 214 kann die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine 102 begrenzen, wenn ein Pumpenfehler wie etwa ein Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand diagnostiziert wird. Das Drehmomentbegrenzungsmodul 214 kann die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine 102 begrenzen, indem es das Drosselklappensteuerungssignal 136, das Kraftstoffsteuerungssignal 138 und/oder das Zündfunkensteuerungssignal 140 verstellt. Beispielsweise kann das Drehmomentbegrenzungsmodul 214 die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine 102 begrenzen, indem eines Kraftstoffzufuhrrate reduziert, den Zündfunken nach Spät verstellt und/oder eine Drosselklappenfläche reduziert.
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Das Anzeigeaktivierungsmodul 216 aktiviert die Wartungsanzeige 144 beispielsweise, wenn ein Pumpenfehler diagnostiziert wird. Das Anzeigeaktivierungsmodul 216 kann auch einen Diagnoseproblemcode (DTC) setzen, wenn ein Pumpenfehler diagnostiziert wird. Das Anzeigeaktivierungsmodul 216 kann den DTC speichern und ein Wartungstechniker kann den DTC beispielsweise unter Verwendung eines Wartungswerkzeugs holen, das mit dem ECM 134 kommuniziert.
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Mit Bezug auf 3 startet ein Verfahren zum Diagnostizieren von Fehlern in einer schaltbaren Wasserpumpe auf der Grundlage einer Änderung der Kurbelwellendrehzahl bei 302. Bei 304 bestimmt das Verfahren die Kurbelwellendrehzahl. Das Verfahren kann die Kurbelwellendrehzahl auf der Grundlage von Eingaben bestimmen, die von einem Kurbelwellenpositionssensor erhalten werden.
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Bei 306 stellt das Verfahren fest, ob die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird. Wenn die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird, fährt das Verfahren mit 308 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 304 fort. Bei 308 bestimmt das Verfahren eine Änderung der Kurbelwellendrehzahl. Die Kurbelwellendrehzahländerung kann eine Kurbelwellenbeschleunigung und/oder ein Kurbelwellenruckeln enthalten.
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Bei 310 stellt das Verfahren fest, ob die Kurbelwellendrehzahländerung geringer als ein Schwellenwert ist, der ein vorbestimmter Wert sein kann. Zum Beispiel kann das Verfahren feststellen, ob die Kurbelwellenbeschleunigung geringer als eine vorbestimmte Beschleunigung ist und/oder ob das Kurbelwellenruckeln geringer als ein vorbestimmtes Ruckeln ist. Wenn die Kurbelwellendrehzahländerung geringer als der Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit 312 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 304 fort.
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Bei 312 diagnostiziert das Verfahren einen Pumpenfehler (d. h. einen Fehler in der Wasserpumpe). Das Verfahren kann einen Pumpenfehler auf der Grundlage der Kurbelwellendrehzahländerung oder eines maximalen Werts derselben innerhalb einer vorbestimmten Periode (z. B. 5 Sekunden) nach dem Einschalten oder Ausschalten der Wasserpumpe diagnostizieren. Beispielsweise kann das Verfahren einen Pumpenfehler diagnostizieren, wenn ein maximaler Absolutwert der Kurbelwellenbeschleunigung innerhalb der vorbestimmten Periode kleiner als die vorbestimmte Beschleunigung ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren einen Pumpenfehler diagnostizieren, wenn ein maximaler Absolutwert des Kurbelwellenruckelns innerhalb der vorbestimmten Periode kleiner als das vorbestimmte Ruckeln ist.
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Mit Bezug nun auf 4 startet ein Verfahren zum Diagnostizieren von Fehlern in einer schaltbaren Wasserpumpe auf der Grundlage einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur, einer Kraftmaschinenmaterialtemperatur und einer Kurbelwellendrehzahländerung bei 402. Bei 404 stellt das Verfahren fest, ob die Wasserpumpe von ausgeschaltet in eingeschaltet umgeschaltet wird. Wenn die Wasserpumpe ein- oder ausgeschaltet wird, fährt das Verfahren parallel bei 406 und 408 fort. Andernfalls fährt das Verfahren bei 404 fort.
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Bei 406 bestimmt das Verfahren eine erste Differenz zwischen der Kraftmaschinenmaterialtemperatur und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur. Das Verfahren kann mit dem Bestimmen der ersten Differenz fortfahren, nachdem die Wasserpumpe eingeschaltet ist. Bei 410 bestimmt das Verfahren eine maximale Verringerung der ersten Differenz während einer Diagnoseperiode. Die Diagnoseperiode kann starten, wenn die Wasserpumpe eingeschaltet wird, und kann eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 12 Sekunden) aufweisen.
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Das Verfahren kann die maximale Verringerung auf der Grundlage einer zweiten Differenz zwischen einem maximalen Wert und einen minimalen Wert der ersten Differenz während der Diagnoseperiode bestimmen. Das Verfahren kann den maximalen Wert der ersten Differenz während eines ersten Abschnitts der Diagnoseperiode bestimmen. Das Verfahren kann den minimalen Wert der ersten Differenz während eines zweiten Abschnitts der Diagnoseperiode bestimmen, der auf den ersten Abschnitt folgt. Der erste Abschnitt kann eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 3 Sekunden) aufweisen, und der zweite Abschnitt kann eine vorbestimmte Zeitdauer (z. B. 9 Sekunden) aufweisen. Die Summe aus der vorbestimmten Zeitdauer des ersten Abschnitts und der vorbestimmten Zeitdauer des zweiten Abschnitts kann gleich der vorbestimmten Zeitdauer der Diagnoseperiode sein.
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Bei 408 bestimmt das Verfahren die Kurbelwellendrehzahl. Das Verfahren kann die Kurbelwellendrehzahl auf der Grundlage von Eingaben bestimmen, die von einem Kurbelwellenpositionssensor erhalten werden. Bei 412 bestimmt das Verfahren eine Änderung der Kurbelwellendrehzahl. Die Kurbelwellendrehzahländerung kann eine Kurbelwellenbeschleunigung und/oder ein Kurbelwellenruckeln enthalten.
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Bei 416 bestimmt das Verfahren, ob die maximale Verringerung der ersten Differenz während der Diagnoseperiode kleiner als ein erster Schwellenwert ist. Das Verfahren kann den ersten Schwellenwert auf der Grundlage einer Umgebungstemperatur bestimmen, die gemessen oder geschätzt werden kann. Der erste Schwellenwert kann ein vorbestimmter Wert (z. B. 4°C) sein oder in einem vorbestimmten Bereich (z. B. 2°C bis 5°C) liegen. Wenn 416 wahr ist, fährt das Verfahren 418 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 420 fort und diagnostiziert keinen Pumpenfehler.
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Bei 418 stellt das Verfahren fest, ob die Kurbelwellendrehzahländerung geringer als ein zweiter Schwellenwert ist, der ein vorbestimmter Wert sein kann. Beispielsweise kann das Verfahren feststellen, ob die Kurbelwellenbeschleunigung geringer als eine vorbestimmte Beschleunigung ist und/oder ob das Kurbelwellenruckeln geringer als ein vorbestimmtes Ruckeln ist. Wenn die Kurbelwellendrehzahländerung geringer als der zweite Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit 422 fort. Andernfalls fährt das Verfahren mit 420 fort.
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Bei 422 bestimmt das Verfahren die erste Differenz zwischen der Kraftmaschinenmaterialtemperatur und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur am Ende der Diagnoseperiode. Bei 424 stellt das Verfahren fest, ob die erste Differenz am Ende der Diagnoseperiode größer als ein dritter Schwellenwert ist. Der dritte Schwellenwert kann ein vorbestimmter Wert (z. B. 6°C) sein oder in einem vorbestimmten Bereich (z. B. 5°C bis 12°C) liegen. Wenn 424 Wahr ist, fährt das Verfahren mit 426 fort und diagnostiziert einen Fehler mit Festsitzen im ausgeschalteten Zustand. Andernfalls fährt das Verfahren mit 428 fort und die diagnostiziert einen Fehler mit Festsitzen im eingeschalteten Zustand. Die vorstehend mit Bezug auf 3 und 4 beschriebenen Verfahren können einen Diagnoseproblemcode setzen, eine Wartungsanzeige aktivieren und/oder die Drehmomentausgabe einer Kraftmaschine begrenzen, wenn ein Pumpenfehler diagnostiziert wird.
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Die vorstehende Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung und ist nicht dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Die weit gefassten Lehren der Offenbarung können in einer Vielfalt von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele enthält, soll daher der tatsächliche Umfang der Offenbarung nicht auf diese begrenzt sein, da sich bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Modifikationen offenbaren werden. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck A, B und/oder C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Bei der Verwendung hierin kann der Begriff ”Modul” eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, eine kombinatorische Logikschaltung, ein im Feld programmierbares Gate Array (FPGA), einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe), der einen Code ausführt, andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen, oder eine Kombination aus einigen oder allen vorstehenden, etwa in einem System-on-Chip bezeichnen, ein Teil davon sein oder diese enthalten. Der Begriff Modul kann einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) enthalten, der einen Code speichert, der von dem Prozessor ausgeführt wird.
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Der Begriff ”Code” kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte bezeichnen. Der Begriff ”gemeinsam genutzt” bedeutet, so wie er vorstehend verwendet wird, dass ein Teil oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzigen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zudem kann ein Teil oder der gesamte Code von mehreren Modulen von einem einzigen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff ”Gruppe” bedeutet, so wie er vorstehend verwendet wird, dass ein Teil oder der gesamte Code von einem einzigen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zudem kann ein Teil oder der gesamte Code von einem einzigen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
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Die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können von einem oder mehreren Computerprogrammen implementiert werden, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme enthalten von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die in einem nicht vorübergehenden, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten enthalten. Beispiele ohne Einschränkung für das nicht vorübergehende, konkrete, computerlesbare Medium sind nichtflüchtiger Speicher, magnetischer Massenspeicher und optischer Massenspeicher.
