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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 24. Dezember 2013 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0162020 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme für alle Zwecke hierin einbezogen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermostat zum Steuern der Zirkulation von Kühlwasser in einem Fahrzeug (z.B. einem Kraftfahrzeug) und insbesondere ein Thermostat mit einer Fehlerdiagnosefunktion, welche in der Lage ist, durch Messen der Temperatur jeweilig vor bzw. nach einem Ventil des Thermostats (bzw. stromaufwärts und stromabwärts eines einem Ventils des Thermostats) zu ermitteln, ob das Thermostat normal arbeitet oder ob nicht, und ein Verfahren zur Fehlederdiagnose eines Thermostats, welches dasselbe verwendet.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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In einem Fahrzeug (z.B. einem Kraftfahrzeug), welches mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, zirkuliert zum Kühlen des Motors Kühlwasser durch den Verbrennungsmotor und einen Radiator und ist ein Thermostat, welches den Kühlwasserstrom abhängig von der Kühlwassertemperatur steuert, zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Radiator installiert.
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Beispielsweise wird, wie in 1 gezeigt, Kühlwasser, welches von einem Verbrennungsmotor 1 ausgelassen wird, von dem Thermostat 110 umgehend hin zu dem Verbrennungsmotor 1 umgeleitet, bis der Verbrennungsmotor 1 erwärmt ist, so dass der Verbrennungsmotor 1 schnell erwärmt wird. Das Thermostat 110 ermöglicht es in einem Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor 1 aufgewärmt ist, Kühlwasser mittels eines Radiators 2 zu kühlen, und das gekühlte Wasser wird dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt, so dass der Verbrennungsmotor 1 bei einer geeigneten Temperatur arbeitet. Eine Wasserpumpe 2 dient dazu, Kühlwasser zirkulieren zu lassen.
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Das Thermostat 110 ist mit einem Ventil darin versehen, welches entsprechend der Temperatur betätigt wird, und das Ventil 12 wird entsprechend der Kühlwassertemperatur geöffnet und geschlossen, um eine Fließrichtung des Kühlwassers zu steuern.
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In Verbindung mit jüngst verschärften Abgasvorschriften für Fahrzeuge, ist die Überwachung für ein Kühlsystem auch ein Regulierungsziel.
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Um solche Vorschriften in der bezogenen Technik zu erfüllen, wird ermittelt, dass der Verbrennungsmotor 1 ausreichend aufgewärmt ist, wenn die Summe der Kraftstoffeinspritzmenge nach dem Anlassen des Fahrzeugs eine bestimmte Menge erreicht, und wird dann ermittelt, dass das Thermostat versagt, wenn die Kühlwassertemperatur gleich einer bestimmten oder niedriger als eine bestimmte Temperatur ist. Das bedeutet, dass, wenn die Kühlwassertemperatur gleich einer bestimmten oder niedriger als eine bestimmte Temperatur ist, obwohl die Summe der Kraftstoffeinspritzmenge einen bestimmten Wert übersteigt und folglich der Verbrennungsmotor aufgewärmt sein sollte, ermittelt wird, dass das Thermostat ein sogenanntes „Schließversagen“ (z.B. einen Fehlschlag des Schließvorgangs) aufweist, bei welchem es nicht von einem Geöffnet-Zustand in einen Geschlossen-Zustand übergegangen ist, so dass das Kühlwasser nicht hin zu dem Radiator 2 zirkuliert wird.
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Jedoch gibt es ein Problem dahingehend, dass ein Verfahren zur Fehlerdiagnose, welches das konventionelle Thermostat verwendet, lediglich das Schließversagen des Thermostats 110 ermitteln kann, wohingegen es ein „Öffnungsversagen“ (z.B. einen Fehlschlag des Öffnungsvorgangs) nicht ermitteln kann, bei welchem das Ventil des Thermostats nicht geöffnet wird.
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Da entsprechend einer Menge der Kraftstoffeinspritzung des Verbrennungsmotors 1 und einer Kühlwassertemperatur in dem Thermostat 110 ermittelt wird, ob das Thermostat normal arbeitet oder ob nicht, gibt es ein Problem dahingehend, dass signifikante Versuchskosten und eine lange Entwicklungsperiode erforderlich sind, um ein Temperaturkennfeld festzulegen, welches in einem Steuerverfahren verwendet wird. Das bedeutet, dass signifikante Versuchskosten und lange Entwicklungsperioden erforderlich sind, da alle Betätigungszeiten des Thermostats entsprechend der Umgebungstemperatur (z.B. die Atmosphärentemperatur) und Fahrzeuggeschwindigkeit voneinander unterschiedlich sind und folglich die Betätigungszeiten als ein Kennfeld durch wiederholte Versuche festgestellt werden müssen.
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Ferner kann die Ermittlung, ob das Thermostat normal arbeitet oder ob nicht, sehr ungenau sein. Außerdem ist das Temperaturkennfeld zum Ermitteln, ob das Thermostat 110 normal arbeitet oder ob nicht, als eine Funktion von lediglich der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit eingerichtet und verwendet keine Bedingungen, wie z.B. Beladung mit Gütern, das Hinauffahren (z.B. eine Neigung hinauf) und Sonneneinstrahlung, so dass die Ermittlung, ob das Thermostat normal arbeitet oder ob nicht, sehr ungenau sein kann.
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Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Thermostat mit einer Fehlerdiagnosefunktion, welche in der Lage ist, ungeachtet der Umgebungstemperatur (z.B. der Atmosphärentemperatur) und Betriebszuständen einen Fehler innerhalb des Thermostats durch Messen einer Wassertemperatur vor und nach einem Ventil des Thermostats mittels Wassertemperatursensoren, welche jeweilig vor bzw. nach dem Ventil des Thermostats installiert sind, zu diagnostizieren, und auf ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats, welches dasselbe verwendet.
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Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird ein Thermostat mit einer Fehlerdiagnosefunktion bereitgestellt, wobei das Thermostat zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Radiator installiert / installierbar ist (z.B. installiert sein soll), um Kühlwasser mittels eines Ventils, welches abhängig von Temperaturen im Kühlwasser, welches zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Radiator zirkuliert, betätigt wird, zu steuern (z.B. zu leiten), so dass es zurück zu dem Verbrennungsmotor umgeleitet wird oder es hin zu dem Radiator zirkuliert wird, wobei das Thermostat eine Mehrzahl von Wassertemperatursensoren aufweist, welche vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) installiert sind, um die Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) zu messen, zum Ermitteln, ob das Ventil normal (z.B. wie vorgesehen) betätigt ist / wird oder ob nicht, durch Vergleichen einer Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) mit einer vorbestimmten Temperatur.
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Falls eine Temperatur im Kühlwasser, welches dem Thermostat von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, niedriger ist als eine Schließen-vollendet-Temperatur, bei welcher das Ventil so gestellt ist, dass es vollständig geschlossen ist, und die Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) niedriger ist als eine vorbestimmte Schließversagen-Ermittlungstemperatur (z.B. eine vorbestimmte Temperatur, bei welcher ermittelt wird, dass ein Schließversagen (z.B. ein Fehlschlag des Schließvorgangs) vorliegt), kann ermittelt werden, dass ein Schließversagen des Ventils vorliegt, bei welchem es nicht (z.B. vollständig) geschlossen ist, obwohl es (z.B. vollständig) geschlossen sein sollte.
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Falls die Temperatur im Kühlwasser, welches dem Thermostat von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, höher ist als eine Öffnen-vollendet-Temperatur, bei welcher das Ventil so gestellt ist, dass es geöffnet ist, und die Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) höher ist als eine vorbestimmte Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur (z.B. eine vorbestimmte Temperatur, bei welcher ermittelt wird, dass ein Öffnungsversagen (z.B. ein Fehlschlag des Öffnungsvorgangs) vorliegt), kann ermittelt werden, dass ein Öffnungsversagen des Ventils vorliegt, bei welchem es nicht geöffnet ist, obwohl es geöffnet sein sollte.
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Die Schließversagenermittlungstemperatur oder die Öffnungsversagenermittlungstemperatur können auf etwa 10°C gesetzt sein.
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Die Wassertemperatursensoren können aufweisen einen ersten Wassertemperatursensor, welcher an einer Seite installiert ist, zu welcher hin das Kühlwasser dem Thermostat von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt (z.B. in welche das Kühlwasser dem Thermostat von dem Verbrennungsmotor aus eingeleitet) wird, und einen zweiten Wassertemperatursensor, welcher an einer Seite installiert ist, von welcher aus das Kühlwasser, welches durch das Ventil strömt, hin zu dem Radiator ausgelassen wird.
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Gemäß zahlreichen anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Thermostat bereitgestellt, wobei das Thermostat zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Radiator installiert / installierbar ist (z.B. installiert sein soll), um Kühlwasser mittels eines Ventils, welches abhängig von mittels vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) installierten Wassertemperatursensoren gemessenen Temperaturen im Kühlwasser, welches zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Radiator zirkuliert, betätigt wird, zu steuern (z.B. zu leiten), so dass es zurück zu dem Verbrennungsmotor umgeleitet wird oder es hin zu dem Radiator zirkuliert wird, wobei das Verfahren aufweist: Durchführen einer Schließen-vollendet-Beurteilung durch Vergleichen einer Temperatur im Kühlwasser an einer Seite, zu welcher hin das Kühlwasser von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt (z.B. in welche das Kühlwasser von dem Verbrennungsmotor aus eingeleitet) wird, mit einer Schließen-vollendet-Temperatur, bei welcher das Ventil des Thermostats so gestellt ist, dass es vollständig geschlossen ist, Durchführen einer Schließversagensermittlung, bei welcher, falls beim Durchführen der Schließen-vollendet-Beurteilung die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, niedriger ist als die Schließen-vollendet-Temperatur, eine Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) verglichen wird mit einer Schließversagen-Ermittlungstemperatur (z.B. mit einer Temperatur, bei welcher ermittelt ist/wird, dass ein Schließversagen (z.B. ein Fehlschlag des Schließvorgangs) vorliegt), und Durchführen einer Schließversagen-Bestätigung, bei welcher, falls beim Durchführen der Schließversagensermittlung die Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) niedriger ist als die Schließversagen-Ermittlungstemperatur, bestätigt wird, dass ein Schließversagen des Ventils vorliegt, bei welchem es nicht (z.B. vollständig) geschlossen ist, obwohl es (z.B. vollständig) geschlossen sein sollte.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen: Durchführen einer Diagnose-beginnen-Ermittlung vor dem Durchführen der Schließen-vollendet-Beurteilung, um zu ermitteln, ob die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, höher ist als eine vorbestimmte Diagnose-beginnen-Temperatur oder ob nicht, wobei, falls die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, höher ist als die Diagnose-beginnen-Temperatur, das Durchführen der Schließen-vollendet-Beurteilung durchgeführt wird.
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Die Diagnose-beginnen-Temperatur kann um eine vorbestimmte Temperatur höher als eine Umgebungstemperatur (z.B. eine Atmosphärentemperatur) festgelegt sein. Die Schließen-vollendet-Temperatur kann eingestellt sein, so dass sie um eine vorbestimmte Temperatur niedriger ist als eine Schließen-beginnen-Temperatur, bei welcher das Ventil so gestellt wird, dass es (z.B. vollständig) geschlossen ist (bzw. bei welcher das Ventil geschlossen wird).
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Das Verfahren kann ferner aufweisen: Durchführen einer Normal-geschlossen-Bestätigung, bei welcher, falls beim Durchführen der Schließen-vollendet-Beurteilung die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, nicht niedriger ist als die Schließen-vollendet-Temperatur, bestätigt wird, dass das Ventil normal geschlossen ist, wenn es geschlossen sein soll. Das Verfahren kann ferner aufweisen: Durchführen einer Normal-geschlossen-Bestätigung, bei welcher, falls beim Durchführen der Schließversagensermittlung die Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) nicht niedriger ist als die Schließversagen-Ermittlungstemperatur, bestätigt wird, dass das Ventil normal geschlossen ist, wenn es geschlossen sein soll.
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Gemäß noch zahlreichen andere Aspekten der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Diagnose eines Fehlers in einem Thermostat bereitgestellt, wobei das Thermostat zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Radiator installiert / installierbar ist (z.B. installiert sein soll), um Kühlwasser mittels eines Ventils, welches abhängig von mittels vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) installierten Wassertemperatursensoren gemessenen Temperaturen im Kühlwasser, welches zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Radiator zirkuliert, betätigt wird, zu steuern (z.B. zu leiten), so dass es zurück zu dem Verbrennungsmotor umgeleitet wird oder es hin zu dem Radiator zirkuliert wird, wobei das Verfahren aufweist: Durchführen einer Öffnen-vollendet-Beurteilung durch Vergleichen einer Temperatur im Kühlwasser an einer Seite, zu welcher hin das Kühlwasser von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt (z.B. in welche das Kühlwasser von dem Verbrennungsmotor aus eingeleitet) wird, mit einer Öffnen-vollendet-Temperatur, bei welcher das Ventil des Thermostats so gestellt ist, dass es vollständig geöffnet ist, Durchführen einer Öffnungsversagensermittlung, bei welcher, falls beim Durchführen der Öffnen-vollendet-Beurteilung die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, höher ist als die Öffnen-vollendet-Temperatur, eine Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) verglichen wird mit einer Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur, und Durchführen einer Öffnungsversagen-Bestätigung, bei welcher, falls beim Durchführen der Öffnungsversagensermittlung die Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur, bestätigt wird, dass ein Öffnungsversagen des Ventils vorliegt, bei welchem es nicht geöffnet ist, obwohl es geöffnet sein sollte.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen: Durchführen einer Normal-geöffnet-Bestätigung, bei welcher, falls beim Durchführen der Öffnen-vollendet-Beurteilung die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aus zugeführt wird, nicht höher ist als die Öffnen-vollendet-Temperatur, bestätigt wird, dass das Ventil normal geöffnet ist, wenn es geöffnet sein sollte. Das Verfahren kann ferner aufweisen: Durchführen einer Normal-geöffnet-Bestätigung, bei welcher, falls beim Durchführen der Öffnungsversagensermittlung die Differenz der Temperaturen im Kühlwasser vor und nach dem Ventil (bzw. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) nicht höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur, bestätigt wird, dass das Ventil normal geöffnet ist, wenn es geöffnet sein sollte.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 und 2 sind Diagramme, welche schematisch einen Zustand darstellen, in welchem die Zirkulation von Kühlwasser durch ein Thermostat in einem typischen Verbrennungsmotor gesteuert wird.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein beispielhaftes Thermostat mit einer Fehlerdiagnosefunktion gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine Querschnittansicht entlang von Linie A-A in 3.
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5 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Thermostat gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 ist ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlers in einem Thermostat gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
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In einem Thermostat mit einer Fehlerdiagnosefunktion gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jeweilige Wassertemperatursensoren 21 und 22 jeweilig vor bzw. nach einem Ventil 12 (z.B. der Wassertemperatursensor 21 vor dem Ventil 12 und der Wassertemperatursensor 22 nach dem Ventil 12) installiert, um die Zirkulation von Kühlwasser in dem Thermostat 10 zu steuern, und wird unter Verwendung einer durch die Wassertemperatursensoren 21 und 22 gemessenen Temperaturdifferenz ermittelt, ob das Ventil 12 normal betätigt ist oder ob nicht.
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In dem Thermostat 10, wie in 3 und 4 gezeigt, ist das abhängig von der Temperatur betätigte Ventil 12 innerhalb eines Hauptkörpers 11 installiert, welcher mit einer Mehrzahl von Anschlüssen versehen ist. Das Thermostat 10 ist mit einem Bypass-Anschluss 11b, einem Abgasrückführungsanschluss (AGR-Anschluss) 11d und einem Heizvorrichtungsanschluss (z.B. einem Heizkörperanschluss) 11e auf Basis (bezüglich) des Ventils 12 an einer Seite ausgebildet, zu welcher hin Kühlwasser durch einen Verbrennungsmotorverbindungsanschluss 11a von einem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt (z.B. in welche das Kühlwasser von dem Verbrennungsmotor 1 aus durch einen Verbrennungsmotorverbindungsanschluss 11a eingeleitet) wird. Ein Radiatoranschluss 11c, welcher mit einem Radiator 2 verbunden ist, ist dann auf Basis (bezüglich) des Ventils 12 an einer Seite ausgebildet, welche dem Verbrennungsmotorverbindungsanschluss 11a entgegengesetzt ist.
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Kühlwasser, welches in das Thermostat 10 eingeleitet wird, wird durch den Bypass-Anschluss 11b umgeleitet, wird durch den AGR-Anschluss 11d einer AGR-Einheit (Abgasrückführungseinheit) zugeführt oder strömt durch den Heizvorrichtungsanschluss 11e hin zu einer Heizvorrichtung (z.B. einem Heizkörper). Wenn das Ventil 12 durch die Temperaturerhöhung im Kühlwasser geöffnet ist, wird außerdem das Kühlwasser durch den Radiatoranschluss 11c dem Radiator 2 zugeführt.
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In dem Thermostat 10 sind die jeweiligen Wassertemperatursensoren 21 und 22 jeweilig vor bzw. nach dem Ventil (z.B. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils) 12 installiert und wird durch Vergleichen eines Wassertemperaturunterschieds zwischen vor und nach dem Ventil 12 (z.B. durch Vergleichen der Wassertemperaturen vor und nach dem Ventil 12), welcher durch die Wassertemperatursensoren 21 und 22 gemessen wird, ermittelt, ob das Ventil 12 normal betätigt ist oder ob nicht.
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Der Wassertemperatursensor, welcher auf Basis (bezüglich) des Ventils 12 an einer Seite installiert ist, zu welcher hin Kühlwasser von einem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, wird als ein erster Wassertemperatursensor 21 bezeichnet, wohingegen der Wassertemperatursensor, welcher auf Basis (bezüglich) des Ventils 12 an einer Seite installiert ist, von welcher aus Kühlwasser hin zu dem Radiator 2 ausgelassen wird, als ein zweiter Wassertemperatursensor 22 bezeichnet wird, und eine Beschreibung davon wird angegeben. Folglich strömt Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, über den ersten Wassertemperatursensor 21 durch das Ventil 12 und wird dann über den zweiten Wassertemperatursensor 22 dem Radiator 2 zugeführt.
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Wenn die Kühlwassertemperatur vor und nach dem Ventil, welche durch den ersten und den zweiten Wassertemperatursensor 21 und 22 gemessen wird, welche vor und nach dem Ventil 12 in dem Thermostat 10 installiert sind, einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 31 zugeführt wird, dann diagnostiziert die ECU 31, ob das Ventil 12 normal betätigt ist oder ob nicht. Außerdem kann die ECU 31 auch andere Bedingungen wie z.B. die Umgebungstemperatur (z.B. die Atmosphärentemperatur), das Hinauffahren (z.B. eine Neigung hinauf) und die Beladung mit Gütern berücksichtigen.
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Abhängig von Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs kann das Ventil 12 des Thermostats 10 normal arbeiten, wenn es geschlossen ist (z.B. vor dem Aufwärmen), wohingegen das Ventil 12 des Thermostats 10 normal arbeiten kann, wenn es geöffnet ist (z.B. nach dem Aufwärmen).
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Folglich ermittelt die ECU 31, ob das Ventil normal arbeitet, wenn es geschlossen ist, oder normal arbeitet, wenn es geöffnet ist, abhängig von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs unter Verwendung einer durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessenen Temperatur T1 des Kühlwassers, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird. Die ECU 31 ermittelt einen Temperaturunterschied zwischen vor und nach dem Ventil 12, nämlich eine Differenz zwischen einer Temperatur T1 des ersten Wassertemperatursensors 21 und einer Temperatur T2 des zweiten Wassertemperatursensors 22. Wenn die Temperaturdifferenz niedriger ist als eine vorbestimmte Temperaturdifferenz, wird (bzw. bleibt) anschließend das Ventil 12 geöffnet, so dass Kühlwasser zirkuliert, wohingegen, wenn die Temperaturdifferenz höher ist als eine vorbestimmte andere Temperaturdifferenz, das Ventil 12 geschlossen wird (bzw. bleibt), so dass Kühlwasser nicht zirkuliert.
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Es wird deshalb basierend auf der Temperatur im Kühlwasser, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird, ermittelt, ob das Ventil 12 normal arbeitet, wenn es geöffnet ist, oder normal arbeitet, wenn es geschlossen ist, und das ermittelte Ergebnis wird mit einem tatsächlichen Öffnungs- und Schließzustand des Ventils 12 verglichen mit der Konsequenz, dass ermittelt wird, ob das Ventil normal betätigt ist oder ob nicht.
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Wenn beispielsweise die Temperatur T1 im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus hin zu dem Thermostat 10 zugeführt wird, niedriger ist als eine Schließen-vollendet-Temperatur Tc (d.h. T1 < Tc), bei welcher das Ventil 12 so gestellt ist, dass es vollständig geschlossen ist, und die Temperaturdifferenz T1 – T2 zwischen vor und nach dem Ventil 12 (bzw. eine Differenz der Temperatur T1 vor dem Ventil 12 minus der Temperatur T2 nach dem Ventil 12) niedriger ist als eine vorbestimmte Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf (d.h. (T1 – T2) < Tcf), dann kann ermittelt werden, dass ein Schließversagen des Ventils 12 vorliegt, bei welchem es nicht geschlossen ist, obwohl es geschlossen sein sollte.
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Wenn andererseits die Temperatur T1 im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus hin zu dem Thermostat 10 zugeführt wird, höher ist als eine Öffnen-vollendet-Temperatur To (T1 < To), bei welcher das Ventil 12 so gestellt ist, dass es vollständig geöffnet ist, und die Temperaturdifferenz T1 – T2 zwischen vor und nach dem Ventil 12 (z.B. eine Differenz der Temperatur T1 vor dem Ventil 12 minus der Temperatur T2 nach dem Ventil 12) höher ist als eine vorbestimmte Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof ((T1 – T2) < Tof), dann kann ermittelt werden, dass ein Öffnungsversagen des Ventils 12 vorliegt, bei welchem es nicht geöffnet ist, obwohl es geöffnet sein sollte.
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Die Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf oder die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof können z.B. auf 10°C oder ungefähr 10°C gesetzt sein.
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Das Thermostat mit einer Fehlederdiagnosefunktion wird gemäß einem Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats gesteuert, welches später beschrieben wird, so dass diagnostiziert wird, ob das Thermostat normal arbeitet oder ob nicht.
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Ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Gemäß dem Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats gemäß der vorliegenden Erfindung werden in einem Fall, in welchem das Ventil 12 in dem Thermostat 10 geschlossen sein sollte, wie bevor der Verbrennungsmotor aufgewärmt ist, Temperaturen vor und nach dem Ventil miteinander verglichen, welche mittels des ersten Wassertemperatursensors 21, welcher auf Basis (bezüglich) des Ventils 12 in dem Thermostat 10 an der Seite installiert ist, zu welcher hin Kühlwasser dem Thermostat 10 von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird (z.B. an welcher Kühlwasser dem Thermostat 10 von dem Verbrennungsmotor 1 aus in das Thermostat 10 eingeleitet wird), und des zweiten Wassertemperatursensors 22 gemessen werden, welcher auf Basis (bezüglich) des Ventils 12 in dem Thermostat 10 an der Seite installiert ist, von welcher aus Kühlwasser über das Ventil 12 hin zu dem Radiator 2 ausgelassen wird, und folglich kann es möglich werden, ein Schließversagen zu diagnostizieren, bei welchem das Ventil 12 nicht geschlossen ist, obwohl es geschlossen sein sollte. Das bedeutet, dass die Temperatur T1 im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird und dass die Temperatur T2 im Kühlwasser, welches über das Ventil 12 hin zu dem Radiator 2 zirkuliert, durch den zweiten Wassertemperatursensor 22 gemessen wird.
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Zu diesem Zweck weist das Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats auf einen Schließen-vollendet-Beurteilungsschritt S120, welcher eine Temperatur T1 im Kühlwasser an einer Seite, zu welcher hin Kühlwasser von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, mit einer Schließen-vollendet-Temperatur Tc vergleicht, bei welcher das Ventil des Thermostats 10 so gestellt ist, dass es vollständig geschlossen ist, einen Schließversagen-Ermittlungsschritt S130, bei welchem, wenn beim Schließen-vollendet-Beurteilungsschritt S120 die Temperatur T1 im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, niedriger ist als die Schließen-vollendet-Temperatur Tc (T1 < Tc), die Temperaturdifferenz T1 – T2 des Kühlwassers vor und nach dem Ventil 12 verglichen wird mit einer Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf, und einen Schließversagen-Bestätigungsschritt S140, bei welchem, wenn beim Schließversagen-Ermittlungsschritt S130 die Temperaturdifferenz T1 – T2 zwischen vor und nach dem Ventil 12 niedriger ist als die Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf ((T1 – T2) < Tcf), bestätigt wird, dass ein Schließversagen des Ventils 12 vorliegt, welches nicht geschlossen ist, obwohl es geschlossen sein sollte.
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Ein Diagnose-beginnen-Ermittlungsschritt S110 ermittelt, ob die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, höher ist als eine vorbestimmte Diagnose-beginnen-Temperatur Td oder ob nicht. Es wird beim Diagnose-beginnen-Ermittlungsschritt S110 ermittelt, ob die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, höher ist als die Diagnose-beginnen-Temperatur Td oder ob nicht, und folglich werden die nachfolgenden Vorgänge nur durchgeführt, wenn die Temperatur T1 im Kühlwasser, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird, nämlich die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, höher ist als die Diagnose-beginnen-Temperatur Td. Die Diagnose-beginnen-Temperatur Td ist hier vorzugsweise um eine vorbestimmte Temperatur höher als die Umgebungstemperatur (z.B. die Atmosphärentemperatur) festgelegt. Zum Beispiel ist die Diagnose-beginnen-Temperatur Td um beispielweise 30°C höher als die Umgebungstemperatur festgelegt, und es wird ermittelt, ob die Temperatur im Kühlwasser, welches dem Thermostat 10 von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, gleich der oder höher als die Diagnose-beginnen-Temperatur Td ist oder ob nicht. Das bedeutet, dass, da das Thermostat 10 in einem Zustand betätigt wird, in welchem der Verbrennungsmotor 1 angelassen ist und dann bis zu einem bestimmten Grad aufgewärmt wird, die folgenden jeweiligen Schritte nur durchgeführt werden, wenn die Temperatur im Kühlwasser gleich der oder höher als die Diagnose-beginnen-Temperatur Td ist, welche höher als die Umgebungstemperatur festgelegt ist.
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Der Schließen-vollendet-Beurteilungsschritt S120 vergleicht die Temperatur, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird, welcher an der Seite installiert ist, zu welcher hin Kühlwasser dem Thermostat 10 vom Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird (z.B. an welcher Kühlwasser vom Verbrennungsmotor 1 aus in das Thermostat 10 eingeleitet wird), im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, mit der Schließen-vollendet-Temperatur Tc, bei welcher das Ventil 12 so gestellt ist, dass es vollständig geschlossen ist. Bei dem Schließen-vollendet-Ermittlungsschritt S120 wird ermittelt, ob das Ventil 12 geschlossen ist oder ob nicht, durch Vergleichen der Temperatur T1 im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, mit der Schließen-vollendet-Temperatur Tc, bei welcher das Ventil 12 in dem Thermostat 10 so gestellt ist, dass es vollständig geschlossen ist. Die Schließen-vollendet-Temperatur Tc ist um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als eine Schließen-beginnen-Temperatur Tcs festgelegt, bei welcher das Ventil so gestellt wird, dass es geschlossen ist (bzw. bei welcher das Ventil geschlossen wird). Zum Beispiel kann die Schließen-vollendet-Temperatur Tc um beispielsweise 5°C niedriger als die Schließen-beginnen-Temperatur Tcs festgelegt sein. Die Schließen-vollendet-Temperatur Tc ist niedriger als die Schließen-beginnen-Temperatur Tcs festgelegt, bei welcher das Ventil 12 geschlossen werden soll. Wenn das Ventil 12 normal arbeitet, ist es deshalb bei der Schließen-vollendet-Temperatur Tc im Geschlossen-Zustand.
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Der Schließversagen-Ermittlungsschritt S130 vergleicht eine Differenz zwischen der Temperatur T1 im Kühlwasser, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird, und der Temperatur T2 im Kühlwasser, welche durch den zweiten Wassertemperatursensor 22 gemessen wird (z.B. T1 minus T2), nämlich eine Temperaturdifferenz des Kühlwassers vor und nach dem Ventil 12, mit einer vorbestimmten Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf. Die Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf ist eine Temperatur, um zu ermitteln, ob das Ventil 12 in einem Fall, in welchem das Ventil 12 geschlossen sein sollte, geschlossen ist oder ob nicht. Beispielsweise kann die Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf auf 10°C oder etwa 10°C gesetzt sein.
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Der Schließversagen-Bestätigungsschritt S140 ist ein Schritt, bei welchem, wenn beim Schließversagen-Ermittlungsschritt S130 die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 niedriger ist als die Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf ((T1 – T2) < Tcf), bestätigt wird, dass ein Schließversagen des Ventils 12 vorliegt, welches nicht geschlossen ist, obwohl es geschlossen sein sollte. Wenn die Temperaturdifferenz, welche durch den ersten und den zweiten Wassertemperatursensor 21 und 22 gemessen wird, welche jeweilig vor bzw. nach dem Ventil 12 installiert sind, niedriger ist als die Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf, dann fließt Kühlwasser durch das Ventil 12. In diesem Fall wird bestätigt, dass ein Schließversagen des Ventils 12 vorliegt, da das Ventil 12 nicht geschlossen ist, obwohl es geschlossen sein sollte.
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Wenn beim Schließen-vollendet-Beurteilungsschritt S120 die Temperatur im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, nicht niedriger ist als die Schließen-vollendet-Temperatur Tc, dann kann ein Normal-geschlossen-Bestätigungsschritt S150 durchgeführt werden, bei welchem das Ventil als normal geschlossen angesehen wird, wenn es geschlossen sein sollte.
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Wenn außerdem beim Schließversagen-Ermittlungsschritt S130 die Temperaturdifferenz, welche durch den ersten und den zweiten Wassertemperatursensor 21 und 22 gemessen wird, welche jeweilig vor bzw. nach dem Ventil 12 installiert sind, höher ist als die Schließversagen-Ermittlungstemperatur Tcf, dann fließt Kühlwasser nicht durch das Ventil 12. In diesem Fall wird bestätigt, dass das Ventil 12 normal arbeitet, da das Ventil 12 des Thermostats 10 geschlossen ist (S150).
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In zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird folglich ermittelt, ob das Ventil 12 normal arbeitet oder ob nicht, nämlich ob das Ventil 12 geschlossen ist oder ob nicht, wenn Kühlwasser aufgrund von nicht ausreichendem Aufwärmen davon nicht hin zu dem Radiator 2 zirkuliert wird (bzw. zirkulieren soll) und umgeleitet wird, so dass es wieder hin (bzw. zurück) zu dem Verbrennungsmotor 1 zirkuliert wird. In einem normalen Zustand ist das Ventil 12 geschlossen.
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Ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats gemäß zahlreichen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird durchgeführt zum Diagnostizieren, ob das Ventil 12 normal geöffnet ist oder ob nicht. Wenn der Verbrennungsmotor 1 ausreichend aufgewärmt ist, muss das Ventil 12 des Thermostats 10 geöffnet werden, um Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, hin zu dem Radiator 2 zirkulieren zu lassen. In diesem Fall wird ermittelt, ob das Ventil normal geöffnet ist oder ob nicht, unter Verwendung der Temperaturdifferenz, welche durch den ersten und den zweiten Wassertemperatursensor 21 und 22 gemessen wird, welche jeweilig vor bzw. nach dem Ventil 12 installiert sind.
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Zu diesem Zweck weist das Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats gemäß zahlreichen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf: einen Öffnen-vollendet-Beurteilungsschritt S220, welcher eine Temperatur T1, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 an einer Seite, zu welcher hin Kühlwasser von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, gemessen wird, im Kühlwasser mit einer Öffnen-vollendet-Temperatur To vergleicht, bei welcher das Ventil 12 des Thermostats 10 so gestellt ist, dass es vollständig geöffnet ist, einen Öffnungsversagen-Ermittlungsschritt S230, bei welchem, wenn beim Öffnen-vollendet-Beurteilungsschritt S220 die Temperatur T1 im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, höher ist als die Öffnen-vollendet-Temperatur To (T1 > To), die Temperaturdifferenz des Kühlwassers vor und nach dem Ventil 12 (z.B. stromaufwärts und stromabwärts des Ventils 12) verglichen wird mit einer Öffnungsversgen-Ermittlungstemperatur Tof, und einen Öffnungsversagen-Bestätigungsschritt S240, bei welchem, wenn beim Öffnungsversagen-Ermittlungsschritt S230 die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof, bestätigt wird, dass ein Öffnungsversagen des Ventils 12 vorliegt, welches nicht geöffnet ist, obwohl es geöffnet sein sollte.
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Der Öffnen-vollendet-Beurteilungsschritt S220 ermittelt, ob die Temperatur, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird, höher ist als die Öffnen-vollendet-Temperatur To oder ob nicht. Die Öffnen-vollendet-Temperatur To ist eine Temperatur, bei welcher das Ventil 12 so gestellt ist, dass es vollständig geöffnet ist, so dass der Verbrennungsmotor 1 aufgewärmt ist und dann durch Kühlwasser gekühlt wird, welches hin zum Radiator 2 zirkuliert. Um zu diagnostizieren, ob das Ventil 12 normal geöffnet ist oder ob nicht, wird folglich erst ermittelt, ob die Temperatur im Kühlwasser, welche ausreichend erhöht ist, höher ist als eine Temperatur, bei welcher das Ventil 12 so gestellt ist, dass es geöffnet ist, nämlich die Öffnen-vollendet-Temperatur To.
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Der Öffnungsversagen-Ermittlungsschritt S230 wird durchgeführt, wenn beim Öffnen-vollendet-Beurteilungsschritt S220 die Temperatur T1, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird, höher ist als die Öffnen-vollendet-Temperatur To (T1 > To). Der Öffnungsversagen-Ermittlungsschritt S230 vergleicht eine Wassertemperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12, nämlich eine Differenz zwischen der Temperatur T1, welche durch den ersten Wassertemperatursensor 21 gemessen wird, und der Temperatur T2 (z.B. T1 – T2), welche durch den zweiten Wassertemperatursensor 22 gemessen wird, mit einer Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof. Wenn die Temperaturdifferenz, welche durch die zwei Wassertemperatursensoren 21 und 22 gemessen wird, höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof, dann kann das Ventil 12 als nicht geöffnet angesehen werden. Andererseits kann das Ventil 12 als geöffnet angesehen werden.
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Der Öffnungsversagen-Bestätigungsschritt S240 ist ein Schritt, bei welchem, wenn beim Öffnungsversagen-Ermittlungsschritt S230 die Wassertemperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof ((T1 – T2) > Tof), bestätigt wird, dass ein Öffnungsversagen des Ventils 12 vorliegt, welches nicht geöffnet ist, obwohl es geöffnet sein sollte. Das bedeutet, dass in einem Fall, in welchem die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof, obwohl das Ventil 12 mittels des Öffnen-vollendet-Beurteilungsschritts S220 als geöffnet ermittelt ist, das Ventil 12 als nicht geöffnet angesehen werden kann. Wenn das Ventil 12 geöffnet ist, dann ist aufgrund des Flusses von Kühlwasser durch das Ventil 12 hindurch die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 verringert. Jedoch wird die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil, welche höher ist als die vorbestimmte Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof, als nicht geöffnetes Ventil 12 angesehen.
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Wenn die Wassertemperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof, wird bestätigt, dass das Ventil 12 nicht geöffnet ist, obwohl es geöffnet sein sollte.
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Wenn beim Öffnen-vollendet-Beurteilungsschritt S220 die Temperatur T1 im Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor 1 aus zugeführt wird, nicht höher ist als die Öffnen-vollendet-Temperatur To, kann ein Normal-geöffnet-Bestätigungsschritt S250 durchgeführt werden, bei welchem das Ventil 12 als normal geöffnet angesehen wird, wenn es geöffnet sein sollte.
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Wenn außerdem beim Öffnungsversagen-Ermittlungsschritt S230 die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 nicht höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof, kann bestätigt werden, dass das Ventil 12 normal geöffnet ist, wenn es geöffnet sein sollte (S250). Das bedeutet, dass, wenn das Ventil 12 geöffnet ist, die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 aufgrund des Flusses von Kühlwasser verringert ist. Wenn beim Öffnungsversagen-Ermittlungsschritt S230 die Temperaturdifferenz zwischen vor und nach dem Ventil 12 nicht höher ist als die Öffnungsversagen-Ermittlungstemperatur Tof, wird deshalb bestätigt, dass das Ventil 12 normal geöffnet ist.
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Gemäß einem Thermostat mit einer Fehlerdiagnosefunktion und einem Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Thermostats, welches dasselbe verwendet, gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es möglich sein, präzise zu ermitteln, ob das Thermostat normal arbeitet oder ob nicht, durch Messen von Temperaturen im Kühlwasser vor und nach einem Ventil mittels zwei Wassertemperatursensoren, welche jeweilig vor bzw. nach einem Ventil in dem Thermostat installiert sind. Es kann außerdem möglich sein, ein Öffnungsversagen, bei welchem das Ventil des Thermostats nicht geöffnet ist, obwohl es geöffnet sein sollte, sowie ein Schließversagen zu diagnostizieren, bei welchem das Ventil des Thermostats nicht geschlossen ist. Da in zahlreichen Betriebszuständen diagnostiziert werden kann, ob das Thermostat normal arbeitet, kann es ferner möglich sein, Vorschriften über das Kühlwasserthermostat und das Überwachen des Kühlsystems zu erfüllen.
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Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „höhere(r)“ oder „niedrige(r)“, „vor“ oder „nach“und etc. dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0162020 [0001]
