DE102017005430B4

DE102017005430B4 - Verfahren und System zum Erkennen eines Hindernisses in einer Kühlanlage

Info

Publication number: DE102017005430B4
Application number: DE102017005430.4A
Authority: DE
Inventors: Sofie Jarelius
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2037-06-08
Also published as: SE1650881A1; SE541824C2; BR102017010655A2; DE102017005430A1

Abstract

Verfahren zum Erkennen eines Hindernisses, das einen Luftstrom in einem Luftdurchlass (13) durch einen zum Kühlen von flüssigem Kühlmittel in einer Kühlanlage (1) ausgebildeten Kühler (4) verhindert,dadurch gekennzeichnet,dass es die Schritte umfasst zum:a) wiederholten Ermitteln einer tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) und einer erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) des Kühlers (4) im Laufe der Zeit,b) Vergleichen der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) mit der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) zum Ermitteln einer Abweichung (δ) in der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) von der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp),c) Bewerten, ob sich ein Wert der ermittelten Abweichung (δ) zu einem spezifischen Zeitpunkt von einem Referenzwert (δ_ref) unterscheidet, wobei der Referenzwert (δ_ref) auf der Basis von zuvor ermittelten Werten der Abweichung ermittelt (δ) wird,d) Ermitteln auf der Basis der in Schritt c durchgeführten Bewertung, ob ein Hindernis für den Luftstrom in dem Luftdurchlass (13) vor dem spezifischen Zeitpunkt angebracht oder entfernt wurde.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Hindernisses, das einen Luftstrom in einem Luftdurchlass durch einen Kühler in einer Kühlanlage verhindert, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Sie betrifft ebenfalls ein System gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Systemanspruchs, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt, eine elektronische Steuereinheit und ein Kraftfahrzeug. Insbesondere aber nicht ausschließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zum Erkennen eines Hindernisses, das einen Luftstrom durch einen Kühler in einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeugs verhindert. Ein Hindernis ist in diesem Zusammenhang beispielsweise als eine Verunreinigung zu verstehen, die den Luftkanal, ein Grill-Luftleitelement, eine Kühlerjalousie usw. verstopft.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Kühlanlagen in Kraftfahrzeugen beruhen im Allgemeinen auf dem Ansaugen von Umgebungsluft zum Kühlen von flüssigem Kühlmittel, das durch einen in einem Luftdurchlass angeordneten Kühler strömt. Das flüssige Kühlmittel dient wiederum zum Kühlen von beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder anderen Komponenten oder Systemen mit Kühlbedarf wie Hilfsenergieaggregate. In Kraftfahrzeugen mit Turboladern dient ein Ladeluftkühler zum Kühlen der Luft vom Turbolader, bevor diese in die Zylinder des Motors gepumpt wird. Der Ladeluftkühler neigt zum Einfrieren, wenn die Umgebungslufttemperatur niedrig ist, und daher wird der Ladeluftkühler üblicherweise durch Anordnen einer Kühlerjalousie oder eines Luftleitelements stromaufwärts vom Ladeluftkühler, das heißt in, oder direkt stromabwärts von einem Lufteinlass der Kühlanlage geschützt. Solch ein Luftleitelement bzw. solch eine Kühlerjalousie verringert den Luftstrom schützt daher den Ladeluftkühler vor dem Einfrieren, beeinträchtigt aber ebenfalls die Kühlkapazität der Kühlanlage. Daher ist es wünschenswert, Kühlerjalousien oder Luftleitelemente zu verwenden, wenn dies aufgrund der Umgebungsbedingungen erforderlich ist. Daher werden typischerweise Kühlerjalousien montiert, sobald die kalte Jahreszeit beginnt, und werden erst entfernt, wenn sich das Ende dieser Jahreszeit nähert. Am Ende der Jahreszeit wird aber leicht vergessen, dass eine Kühlerjalousie montiert wurde. Wenn vergessen wird, die Kühlerjalousie zu entfernen, führt dies zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und es ist daher wünschenswert, erkennen zu können, ob eine Kühlerjalousie montiert ist oder nicht.
US 2014 / 0 150 756 A1 offenbart ein Verfahren zum Identifizieren einer Fehlfunktion eines stromaufwärts von einem Ladeluftkühler in einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeugs montierten Grill-Luftleitelements. Das Verfahren verwendet einen Temperaturunterschied im Ladeluftkühler zum Ermitteln, ob sich die tatsächliche Kühlkapazität des Ladeluftkühlers von der erwarteten Kühlkapazität unterscheid, und auf dieser Basis wird identifiziert, ob beispielsweise das Grill-Luftleitelement geschlossen ist, obwohl es eigentlich offen sein sollte. Dieses Verfahren erfordert allerdings, dass die Temperatur der Luft sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts vom Ladeluftkühler genau ermittelt werden kann. Das Verfahren eignet sich daher nicht für alle Arten von Kühlanlagen.
Ferner offenbaren DE 197 41 864 C1 eine Einrichtung zur Überwachung eines einen Lüfter aufweisenden Kühlsystems, DE 10 2004 040 327 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Leistungsfähigkeit eines Kühlsystems eines Fahrzeugs und DE 10 2014 204 718 A1 ein Verfahren zur Erkennung einer Verschmutzung eines Kühlers oder eines den Kühler versorgenden Luftpfades.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen einer in wenigstens einigen Aspekten verbesserten Lösung zum Feststellen eines Hindernisses, das einen Luftstrom in einem Luftdurchlass durch einen Kühler in einer Kühlanlage verhindert. Insbesondere besteht eine Aufgabe im Bereitstellen solch einer Lösung, die robust und zuverlässig ist und die in einem Kraftfahrzeug angewendet werden kann.
Die Hauptaufgabe wird wenigstens gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch das zuvor definierte Verfahren erfüllt, umfassend die Schritte zum:

a) wiederholten Ermitteln einer tatsächlichen Kühlkapazität des Kühlers und einer erwarteten Kühlkapazität des Kühlers im Laufe der Zeit,
b) Vergleichen der tatsächlichen Kühlkapazität mit der erwarteten Kühlkapazität zum Ermitteln einer Abweichung in der tatsächlichen Kühlkapazität von der erwarteten Kühlkapazität,
c) Bewerten, ob sich ein Wert der ermittelten Abweichung zu einem spezifischen Zeitpunkt von einem Referenzwert unterscheidet, wobei der Referenzwert auf der Basis von zuvor ermittelten Werten der Abweichung ermittelt wird,
d) Ermitteln auf der Basis der in Schritt c durchgeführten Bewertung, ob ein Hindernis für den Luftstrom im Luftdurchlass vor dem spezifischen Zeitpunkt angebracht oder entfernt wurde.

Durch Vergleichen der tatsächlichen Kühlkapazität mit der erwarteten Kühlkapazität des Kühlers im Laufe der Zeit kann erkannt werden, ob ein Hindernis im Luftdurchlass angebracht oder entfernt wurde. Die Werte der ermittelten tatsächlichen Kühlkapazität und der erwarteten Kühlkapazität oder ein den Unterschied zwischen diesen beiden darstellender Wert werden in einem Speicher gespeichert. Der Referenzwert wird auf der Basis von solchen zuvor gespeicherten Werten ermittelt. Das Ermitteln kann in einer vorgegebenen Frequenz erfolgen, etwa einmal täglich oder einmal wöchentlich oder nach dem Zurücklegen einer bestimmten Kilometerzahl oder beim Ändern der Umgebungsbedingungen in einem wesentlichen Umfang seit dem letzten Ermitteln oder auf der Basis einer anderen Bedingung. Das Hindernis kann eines sein, das abrupt zwischen dem spezifischen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt des Ermittelns direkt vor dem spezifischen Zeitpunkt angebracht oder entfernt wurde, etwa eine Kühlerjalousie oder ein Grill-Luftleitelement, oder eines, das sich schrittweise im Laufe der Zeit entwickelt hat, etwa Verunreinigungen, die sich im Luftdurchlass angesammelt haben. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht ein Erkennen eines Hindernisses im Luftdurchlass, ohne die Lufttemperatur an verschiedenen Stellen in der Kühlanlage messen zu müssen. Dadurch kann das Montieren von Lufttemperatursensoren in der Kühlanlage vermieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst in Schritt a das Ermitteln der erwarteten Kühlkapazität des Kühlers das Ermitteln eines Kühlmittel-Massenstroms durch den Kühler und das Schätzen eines erwarteten Luftmassenstroms durch den Kühler und auf dieser Basis das Schätzen der erwarteten Kühlkapazität des Kühlers. Der Kühlmittel-Massenstrom kann beispielsweise genau durch Verwenden von Signalen von einer oder mehreren Pumpen, Ventilen und/oder Thermostaten in der Kühlanlage ermittelt werden. Der erwartete Luftmassenstrom kann durch bekannte Merkmale eines Lüfters o. Ä. zum Saugen von Luft durch den Kühler und externe Faktoren wie Umgebungslufttemperatur und -druck sowie ein aktuell bestehender Gegenwind geschätzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Schätzen des erwarteten Luftmassenstroms das Messen einer Umgebungslufttemperatur, eines Umgebungsluftdrucks und einer Drehzahl von wenigstens einem Lüfter zum Bewirken von Strömen von Luft durch den Kühler und auf dieser Basis das Schätzen des erwarteten Luftmassenstroms. Dies ergibt eine genaue Schätzung des erwarteten Luftmassenstroms, da die Umgebungsbedingungen einfach genau zu messen sind und die Drehzahl sowie andere Merkmale des Lüfters wie Größe und Form üblicherweise wohldefiniert sind. Auch der Gegenwind kann berücksichtigt werden.
Gemäß einer Ausführung werden vorgegebene Werte und/oder Kurven beim Ermitteln der erwarteten Kühlkapazität verwendet. Es können tabellarische Werte verwendet werden. Solche tabellarischen oder vorgegebenen Werte oder Kurven werden vorzugsweise mit einem Modell der Kühlanlage verwendet. Beispielsweise ist bekannt, dass bei einem bestimmten Typ von Kühler ein bestimmter Luftmassenstrom durch den Kühler bei bestimmten Umgebungsbedingungen und ein bestimmter Kühlmittel-Massenstrom erwartungsgemäß eine bekannte Kühlung des flüssigen Kühlmittels im Kühler bewirkt. Somit kann die erwartete Kühlkapazität mit einer bekannten Beziehung zwischen dem Kühlmittel-Massenstrom, dem Luftmassenstrom und der Kühlkapazität für diesen einen Kühler abgeleitet werden. Wenn sich aber ein Hindernis im Luftdurchlass befindet, verringert sich die tatsächliche Kühlkapazität im Vergleich zur erwarteten Kühlkapazität.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst in Schritt a das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität des Kühlers das Messen eines Kühlmittel-Massenstroms durch den Kühler. Der Kühlmittel-Massenstrom kann mit beispielsweise einem Massenstrommesser oder Signalen von einer oder mehreren Pumpen, Ventilen und/oder Thermostaten zum Regeln des Stroms von flüssigem Kühlmittel in der Kühlanlage wie Drehzahl und Förderstrom der Pumpe oder Pumpen und einem Öffnungsgrad des Ventils oder der Ventile und/oder des Thermostats genau gemessen werden. Die tatsächliche Kühlkapazität wird auf der Basis des gemessenen Kühlmittel-Massenstroms in Kombination mit anderen Parametern wie einem Temperaturunterschied in der Kühlanlage ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst in Schritt a das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität des Kühlers ferner das Messen einer Kühlmitteltemperatur vor und nach dem Kühler und auf dieser Basis das Ermitteln eines Kühlmittel-Temperaturunterschiedes sowie auf der Basis des Kühlmittel-Temperaturunterschieds und des Kühlmittel-Massenstroms das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität des Kühlers. Dies stellt eine robuste und einfache Möglichkeit zum Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität dar. Es können Temperatursensoren an jeder Seite des Kühlers oder an jeder Seite des Motors oder der wärmeerzeugenden Einheit angeordnet sein. Die Temperatur wird dadurch einerseits nach dem Motor und vor dem Kühler und andererseits nach dem Kühler und vor dem Motor in der Strömungsrichtung gemessen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst in Schritt a das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität des Kühlers ferner das Messen einer Kühlmitteltemperatur zu zwei verschiedenen Zeitpunkten und auf dieser Basis das Ermitteln eines Kühlmittel-Temperaturunterschieds sowie auf der Basis des Kühlmittel-Temperaturunterschieds und des Kühlmittel-Massenstroms das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität des Kühlers. Dies stellt eine alternative Möglichkeit zum Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität mit nur einem Temperatursensor zum Messen der Temperatur des flüssigen Kühlmittels in der Kühlanlage dar. Die auf das flüssige Kühlmittel von beispielsweise dem Motor übertragene Wärmemenge steht in Beziehung zur vom Motor umgewandelten Energiemenge, die auf der Basis des Kraftstofftyps, des thermischen Wirkungsgrads des Verbrennungsprozesses, der Menge des verbrauchten Kraftstoffs und des Aufbaus der Kühlanlage geschätzt werden kann. Die tatsächliche Kühlkapazität wird in diesem Fall auf der Basis der Annahme ermittelt, dass die Kühlkapazität über die zwei verschiedenen Zeitpunkte hinweg konstant ist, das heißt dass der Motor oder die wärmeerzeugende Einheit sowie der Kühler einen stetigen Zustand erreicht hat und dass der Kühlmittel-Massenstrom und der Luftmassenstrom konstant sind. Ein den Kühlmittelstrom zum Kühler regelndes Thermostat ist auf einen vorgegebenen Öffnungsgrad eingestellt, so dass der Kühlmittel-Massenstrom durch den Kühler wohlbekannt ist. Somit umfasst in dieser Ausführungsform das Verfahren vorzugsweise das Regeln des Kühlmittel-Massenstroms durch den Kühler auf einen vorgegebenen Wert und anschließend das Messen der Kühlmitteltemperatur zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt. Das Regeln des Massenstroms kann beispielsweise durch Einstellen eines den Massenstrom durch den Kühler regelnden Thermostats auf einen vorgegebenen Öffnungsgrad erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird in Schritt d ermittelt, dass ein Hindernis angebracht oder entfernt wurde, wenn sich der Wert der Abweichung vom Referenzwert um mehr als eine vorgegebene Schwellenmenge unterscheidet. Dies stellt eine effiziente Möglichkeit zum Ermitteln dar, ob ein Hindernis angebracht oder entfernt wurde. Die Schwellenmenge kann beispielsweise als ein Prozentsatz des Referenzwerts oder als eine absolute Zahl ausgedrückt werden.
Gemäß einer Ausführungsform, unter der Voraussetzung, dass in Schritt d ermittelt wird, dass ein Hindernis angebracht oder entfernt wurde, umfasst das Verfahren ferner den Schritt zum Klassifizieren des Hindernisses auf der Basis des Werts der Abweichung. Das Hindernis kann beispielsweise als Verunreinigung oder als eine Kühlerjalousie klassifiziert werden. Es können verschiedene Schwellenmengen zum Klassifizieren des Hindernisses verwendet werden. Die Klassifizierung des Hindernisses liefert nützlichen Input für beispielsweise einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in dem die Kühlanlage montiert ist, oder für eine Werkstatt, welche Maßnahmen zum Verbessern der Kühlkapazität der Kühlanlage getroffen werden können.
Gemäß einer Ausführungsform, unter der Voraussetzung, dass in Schritt d ermittelt wird, dass ein Hindernis angebracht oder entfernt wurde, umfasst das Verfahren ferner den Schritt zum Ändern eines Statuscodes, der einen Status des Luftdurchlasses widerspiegelt. Der Status kann zum Senden einer Meldung an einen Fahrer eines die Kühlanlage umfassenden Kraftfahrzeugs, dass ein Hindernis im Luftdurchlass angebracht oder entfernt wurde, verwendet werden. Beispielsweise können Statuscodes eingestellt werden, welche die Fälle „Kühlerjalousie montiert“, „Luftdurchlass frei“ und „Luftdurchlass verunreinigt“ darstellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor beschriebene Hauptaufgabe mit einem System zum Erkennen eines Hindernisses, das einen Luftstrom in einem Luftdurchlass durch einen Kühler in einer Kühlanlage verhindert, erfüllt, umfassend:

ein zum wiederholten Ermitteln einer tatsächlichen Kühlkapazität des Kühlers und
einer erwarteten Kühlkapazität des Kühlers im Laufe der Zeit ausgebildetes Mittel,
ein zum Vergleichen der tatsächlichen Kühlkapazität mit der erwarteten Kühlkapazität zum Ermitteln einer Abweichung in der tatsächlichen Kühlkapazität von der erwarteten Kühlkapazität ausgebildetes Mittel,
ein zum Bewerten, ob sich ein Wert der ermittelten Abweichung zu einem spezifischen Zeitpunkt von einem Referenzwert unterscheidet, wobei der Referenzwert auf der Basis von zuvor ermittelten Werten der Abweichung ermittelt wird, ausgebildetes Mittel,
ein zum Ermitteln auf der Basis der Bewertung, ob ein Hindernis für den Luftstrom im Luftdurchlass vor dem spezifischen Zeitpunkt angebracht oder entfernt wurde, ausgebildetes Mittel.

Vorteile und vorteilhafte Merkmale solch eines Systems gehen aus der vorhergehenden Beschreibung des vorgeschlagenen Verfahrens hervor.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm umfassend Computerprogrammcode zum Veranlassen eines Computers zum Ausführen des vorgeschlagenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird, ein Computerprogrammprodukt umfassend ein Datenspeichermedium, das von einem Computer gelesen werden kann und auf dem der Programmcode des vorgeschlagenen Computerprogramms gespeichert ist, eine elektronische Steuereinheit eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Ausführmittel, einen mit dem Ausführmittel verbundenen Speicher und ein Datenspeichermedium, das mit dem Ausführmittel verbunden ist und auf dem der Computerprogrammcode des vorgeschlagenen Computerprogramms gespeichert ist, und ein Kraftfahrzeug umfassend die vorgeschlagene elektronische Steuereinheit.
Weitere Vorteile sowie vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor.
Figurenliste
Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt schematisch eine Kühlanlage eines Motors in einem Kraftfahrzeug.
2 zeigt ein Fließbild zur Darstellung der Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt das Verhältnis der tatsächlichen Kühlkapazität und der erwarteten Kühlkapazität im Laufe der Zeit für einen Kühler.
4 zeigt ein Fließbild zur schematischen Darstellung der Teilschritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt ein Fließbild zur schematischen Darstellung der Teilschritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt ein Fließbild zur schematischen Darstellung der Teilschritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7 zeigt Kühlkapazitätskurven eines Kühlers.
8 zeigt eine schematische Zeichnung einer Steuereinheit zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Eine Kühlanlage 1 eines Verbrennungsmotors 2 in einem Kraftfahrzeug ist schematisch in 1 dargestellt. Ein Kanal für flüssiges Kühlmittel 3 in der Form eines geschlossenen Kreislaufs erstreckt sich von einem Kühler 4 zum Motor 2 durch einen Retarder 5 und zurück zum Kühler 4. Eine Pumpe 6 zum Pumpen des flüssigen Kühlmittels ist zwischen dem Kühler 4 und dem Motor 2 angeordnet, ein Temperatursensor 7 zum Messen der Temperatur des flüssigen Kühlmittels ist zwischen dem Motor 2 und dem Retarder 5 angeordnet und ein Thermostat 8 ist stromaufwärts vom Kühler 4 angeordnet, was ein Regeln der Menge des flüssigen Kühlmittels ermöglicht, das im Kühler 4 zirkuliert. Ein Umgehungskanal 9 zum Umgehen des Kühlers erstreckt sich vom Thermostat zur Pumpe 6, so dass das Thermostat 8 den Kühlmittelstrom zwischen dem Kühler 4 und dem Umgehungskanal 9 je nach dessen Öffnungsgrad aufteilt.
Ein zum Leiten von Abgasen ausgebildeter Abgaskanal 10 erstreckt sich von einem Turbolader 11 über einen Ladeluftkühler 12 zum Motor 2. Ein Luftdurchlass 13 ist zum Leiten von Umgebungsluft durch den Ladeluftkühler 12 und den Kühler 4 mit einem Lüfter 14 ausgebildet, um die Abgase im Ladeluftkühler 12 und das flüssige Kühlmittel im Kühler 4 zu kühlen. Ein Klimaanlagenkondensator 15 ist stromaufwärts vom Ladeluftkühler 12 in der Richtung des Umgebungsluftstroms angeordnet.
Eine zum Steuern der Kühlanlage 1 ausgebildete Steuereinheit 80 ist ebenfalls vorhanden. Die Steuereinheit 80 ist mit den verschiedenen Sensoren und Einheiten der Kühlanlage verbunden und kann Signale an diese / von diesen Sensoren und Einheiten drahtlos oder per Draht senden und empfangen. Es können ebenfalls Daten in einem Speicher 82 der Steuereinheit 80 gespeichert sein, wie in 8 dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Im Betrieb der Kühlanlage 1 misst der Temperatursensor 7 die Temperatur des flüssigen Kühlmittels und der Temperaturwert wird an die Steuereinheit 80 gemeldet, die den Öffnungsgrad des Thermostats 8 so steuert, dass der Strom des flüssigen Kühlmittels entsprechend zwischen dem Kühler 4 und dem Umgehungskanal 9 aufgeteilt wird.
Ein Verfahren zum Erkennen eines Hindernisses, das den Luftstrom im Luftdurchlass 13 verhindert, gemäß der Erfindung ist schematisch in 2 dargestellt. Das Verfahren kann beispielsweise in einer Kühlanlage 1 eines Verbrennungsmotors 2 in einem Kraftfahrzeug wie dem in 1 dargestellten ausgeführt werden. In einem Schritt 100, der im Laufe der Zeit wiederholt durchgeführt wird, wird eine tatsächliche Kühlkapazität Q_real des Kühlers 4 ermittelt. In einem Schritt 200, der in Verbindung mit dem Schritt 100 durchgeführt wird, wird eine erwartete Kühlkapazität Q_exp des Kühlers 4 ermittelt. Die Schritte zum Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real und der erwarteten Kühlkapazität Q_exp können auf verschiedene unterschiedliche Weisen je nach beispielsweise Aufgabe der Kühlanlage erfolgen und sind nachfolgend ausführlicher erläutert.
In einem Schritt 300 werden die tatsächliche Kühlkapazität Q_real und die erwartete Kühlkapazität Q_exp verglichen, um eine Abweichung δ in der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real von der erwarteten Kühlkapazität Q_exp zu ermitteln. Die Abweichung δ kann beispielsweise in einem Unterschied zwischen der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real und der erwarteten Kühlkapazität Q_exp als ein Verhältnis hiervon oder als ein Prozentsatz ausgedrückt werden. Der Wert der Abweichung δ wird in einem Speicher gespeichert. In 3 ist die in einem Verhältnis zwischen der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real und der erwarteten Kühlkapazität Q_exp ausgedrückte Abweichung δ als eine Funktion der Zeit dargestellt.
In einem Schritt 400 wird bewertet, ob sich ein Wert dieser Abweichung δ wie zu einem spezifischen Zeitpunkt bestimmt von einem Referenzwert δ_ref unterscheidet. Der Referenzwert δ_ref ist ein Wert, bei dem die Abweichung δ basiert auf zuvor ermittelten Werten der Abweichung δ erwartet wird. Wenn die Abweichung δ beispielsweise langsam im Laufe der Zeit zunimmt, wird ein leicht erhöhter Wert erwartet.
In einem Schritt 500 wird auf der Basis der im vorhergehenden Schritt erfolgten Bewertung ermittelt, ob ein Hindernis für den Luftstrom im Luftdurchlass 13 vor diesem spezifischen Zeitpunkt oder genauer zwischen diesem spezifischen Zeitpunkt des Ermittelns der Abweichung δ und dem vorhergehenden Zeitpunkt angebracht oder entfernt wurde. Beispielsweise kann ermittelt werden, dass ein Hindernis angebracht oder entfernt wurde, wenn sich der Wert der Abweichung δ vom Referenzwert δ_ref um mehr als eine vorgegebene Schwellenmenge unterscheidet. In 3 wird ein Hindernis in der Form einer Kühlerjalousie (nicht dargestellt) im Luftdurchlass 13 vor dem Zeitpunkt t3 angebracht und vom Luftdurchlass vor dem Zeitpunkt t4, zu dem eine Zunahme der tatsächlich Kühlkapazität Q_real erfolgt, entfernt. Wenn sich die Abweichung δ nicht wesentlich vom Referenzwert δ_ref unterscheidet, kann ein großer Wert der Abweichung δ als ein Indikator dafür verwendet werden, dass der Luftdurchlass 13 verunreinigt ist und dass ein Service erforderlich ist. Wenn in Schritt 500 nicht ermittelt wird, dass ein Hindernis angebracht oder entfernt wurde, werden die Schritte 100-500 zu einem späteren Zeitpunkt, etwa am folgenden Tag oder in der folgenden Woche, wiederholt.
In einem optionalen Schritt 600, der nur durchgeführt wird, wenn in Schritt 500 ermittelt wurde, dass ein Hindernis entfernt oder angebracht wurde, wird das identifizierte Hindernis auf der Basis des Werts der Abweichung δ klassifiziert. Wenn sich die Abweichung δ beispielsweise vom Referenzwert δ_ref um mehr als die vorgegebene Schwellenmenge unterscheidet, kann das Hindernis als eine Kühlerjalousie klassifiziert werden. Wenn sich die Abweichung δ vom Referenzwert δ_ref um weniger als die vorgegebene Schwellenmenge unterscheidet, kann das Hindernis als Verunreinigung o. Ä. klassifiziert werden.
In einem optionalen Schritt 700, der nur durchgeführt wird, wenn in Schritt 500 ermittelt wird, dass ein Hindernis entfernt oder angebracht wurde oder dass die Abweichung δ eine vorgegebene Schwelle überschritten hat, was darauf hinweist, dass der Luftdurchlass stark verunreinigt ist, wird ein Statuscode geändert, der einen Status des Luftdurchlasses widerspiegelt. Es kann eine Meldung an einen Fahrer gesendet werden, die beispielsweise die Klassifizierung des Hindernisses und den aktuellen Status des Luftdurchlasses 13 umfasst, etwa „Luftdurchlass offen“, „Luftstrom eingeschränkt“ oder „Kühlerjalousie montiert“.
Ein Verfahren zum Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real des Kühlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in 4 dargestellt. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform kann den in Verbindung mit 2 beschriebenen Verfahrensschritt 100 darstellen. Es wird in einer Kühlanlage 1 in einem Kraftfahrzeug wie dem in 1 dargestellten mit einem einzelnen Temperatursensor 7 zum Messen der Temperatur des flüssigen Kühlmittels durchgeführt.
Ein erster Schritt 101 wird eingeleitet, wenn der Verbrennungsmotor 2 einen stabilen Zustand erreicht hat, das heißt wenn die Temperatur des Motors 2 konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Im ersten Schritt 101 wird das Thermostat 8 auf einen vorgegebenen Öffnungsgrad eingestellt, so dass der Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant durch den Kühler 4 somit bekannt ist, indem die Drehzahl und der Förderstrom der Pumpe 6 sowie die Dichte des Kühlmittels berücksichtigt werden.
In einem Schritt 102 wird eine Temperatur T des flüssigen Kühlmittels in der Kühlanlage 1 zu einem ersten Zeitpunkt t1 und zu einem zweiten Zeitpunkt t2 ermittelt, wobei der Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant durch den Kühler 4 während eines Zeitraums umfassend die zwei Zeitpunkte t1, t2 konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Die Temperatur des flüssigen Kühlmittels wird in dieser Ausführungsform mit dem Temperatursensor 7 ermittelt. Der Schritt 102 wird in Verbindung mit dem Schritt 101 durchgeführt.
In einem Schritt 103 wird die tatsächliche Kühlkapazität Q_real des Kühlers 4 auf der Basis der vom Verbrennungsmotor 2 erzeugten und auf das flüssige Kühlmittel übertragenen Wärmemenge, der Gesamtmenge des flüssigen Kühlmittels im System 1 und/oder des Massenstroms von flüssigem Kühlmittel mf_coolant, der spezifischen Wärmekapazität des flüssigen Kühlmittels und des Temperaturunterschieds zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 geschätzt. Informationen zur vom Motor 2 umgewandelten Energie und somit zur erzeugten Wärmemenge können auf der Basis des verwendeten Kraftstofftyps und des Wirkungsgrads des Verbrennungsprozesses abgeleitet werden. Die tatsächliche Kühlkapazität Q_real wird unter der Annahme ermittelt, dass während eines Zeitraums umfassend die Zeitpunkte t1 und t2 der Kühlmittel-Massenstrom mf_flow durch den Kühler und der Luftmassenstrom durch den Kühler konstant sind und der Motor 2 einen stabilen Zustand erreicht hat.
Ein Verfahren zum Ermitteln der erwarteten Kühlkapazität Q_exp des Kühlers 4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in 5 dargestellt. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform kann den in Verbindung mit 2 beschriebenen Verfahrensschritt 200 darstellen. Alle Schritte können vorzugsweise in Verbindung mit den Schritten 101-103 zum Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real des Kühlers durchgeführt werden.
In einem Schritt 201 werden eine Umgebungslufttemperatur und ein Luftdruck ermittelt. Die Umgebungslufttemperatur und der Luftdruck können beispielsweise von externen Sensoren (nicht dargestellt) an die Steuereinheit gemeldet werden.
In einem Schritt 202 wird ein erwarteter Luftmassenstrom mf_exp über den Kühler 4 durch den Luftdurchlass 13 geschätzt. Die Schätzung basiert auf der Umgebungslufttemperatur und dem Luftdruck wie im Schritt 201 ermittelt sowie dem Gegenwind und einer Drehzahl des Lüfters 14 zu diesem Zeitpunkt. Zusammen mit bekannten Merkmalen des Luftdurchlasses 13 wie dessen Querschnitt und des Lüfters 14 wie dessen Form und Größe kann der Luftmassenstrom mf_exp durch den Kühler 4 ermittelt werden.
In einem Schritt 203 wird der Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant durch den Kühler 4 ermittelt, beispielsweise aus der Drehzahl der Pumpe, der Dichte des flüssigen Kühlmittels und dem Öffnungsgrad des Thermostats. Der Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant kann ebenfalls mit einem Massenstrommesser gemessen werden. Wenn das Thermostat 8 auf einen vorgegebenen Öffnungsgrad eingestellt, ist der Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant natürlich bereits wohlbekannt.
Der bekannte Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant durch den Kühler 4 und der erwartete Luftmassenstrom mf_exp über den Kühler 4 werden in einem Schritt 204 zum Ermitteln einer erwarteten Kühlkapazität Q_exp des Kühlers 4 verwendet. Solch ein Ermitteln ist in 7 dargestellt, die Kurven zeigt, die den Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant durch den Kühler und den Luftmassenstrom mf_air über den Kühler 4 mit einer Kühlkapazität Q des Kühlers 4 in Beziehung setzen. Im in 7 dargestellten Beispiel ist die erwartete Kühlkapazität Q_exp für einen ermittelten Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant von 3 kg/s und einen erwarteten Luftmassenstrom mf_exp dargestellt. Wenn eine tatsächliche Kühlkapazität Q_real, die niedriger ist als die erwartete Kühlkapazität Q_exp, ermittelt wurde, entspricht eine niedrigere tatsächliche Kühlkapazität Q_real einem niedrigeren tatsächlichen Luftmassenstrom mf_real über den Kühler 4, vorausgesetzt der Massenstrom von flüssigem Kühlmittel mf_coolant ist der gleiche.
In einem alternativen Verfahren zum Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real des Kühlers, das schematisch in 6 dargestellt ist, umfasst die Kühlanlage wenigstens zwei Temperatursensoren, von denen einer stromaufwärts vom Kühler angeordnet ist und der andere stromabwärts vom Kühler angeordnet ist. In dieser Ausführungsform wird der Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant durch den Kühler in einem Schritt 101' aus der Drehzahl und dem Förderstrom der Pumpe, der Dichte des flüssigen Kühlmittels und dem Öffnungsgrad des Thermostats ermittelt.
In einem Schritt 102' wird ein momentaner Temperaturunterschied des flüssigen Kühlmittels in der Kühlanlage mit den zwei Temperatursensoren ermittelt.
In einem Schritt 103' werden der Temperaturunterschied, der Kühlmittel-Massenstrom mf_coolant und die spezifische Wärmekapazität des flüssigen Kühlmittels zum Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität Q_real des Kühlers verwendet.
Computerprogrammcode zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist geeigneterweise in einem Computerprogramm enthalten, das in einen internen Speicher eines Computers, beispielsweise den internen Speicher einer elektronischen Steuereinheit eines Kraftfahrzeugs, gelesen werden kann. Solch ein Computerprogramm wird geeigneterweise durch ein Computerprogrammprodukt umfassend ein von einer elektronischen Steuereinheit lesbares Datenspeichermedium bereitgestellt, wobei auf dem Datenspeichermedium das Computerprogramm gespeichert ist. Das Datenspeichermedium ist beispielsweise ein optisches Datenspeichermedium in Form einer CD-ROM, einer DVD usw., ein magnetisches Datenspeichermedium in Form einer Festplatte, einer Diskette, eines Bands usw. oder ein Flash-Speicher oder ein Speicher in der Form eines ROM, PROM, EPROM oder EEPROM.
8 zeigt stark schematisch eine elektronische Steuereinheit 40 umfassend ein Ausführmittel 81, beispielsweise eine Central Processing Unit (CPU), zum Ausführen eines Computerprogramms. Das Ausführmittel 81 kommuniziert mit einem Speicher 82, beispielsweise in der Form eines RAM, über einen Datenbus 83. Die Steuereinheit 80 umfasst ebenfalls ein nichtflüchtiges Datenspeichermedium 84, beispielsweise in der Form eines Flash-Speichers oder eines Speichers in der Form eines ROM, PROM, EPROM oder EEPROM. Das Ausführmittel 81 kommuniziert mit dem Datenspeichermedium 84 über den Datenbus 83. Ein Computerprogramm umfassend Computerprogrammcode zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der Erfindung ist auf dem Datenspeichermedium 84 gespeichert.
Die Erfindung ist in keiner Weise auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Einem Fachmann sind im Gegenteil viele Möglichkeiten von Änderungen, ohne von der grundlegenden Idee der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen, klar.

Claims

Verfahren zum Erkennen eines Hindernisses, das einen Luftstrom in einem Luftdurchlass (13) durch einen zum Kühlen von flüssigem Kühlmittel in einer Kühlanlage (1) ausgebildeten Kühler (4) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst zum: a) wiederholten Ermitteln einer tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) und einer erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) des Kühlers (4) im Laufe der Zeit, b) Vergleichen der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) mit der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) zum Ermitteln einer Abweichung (δ) in der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) von der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp), c) Bewerten, ob sich ein Wert der ermittelten Abweichung (δ) zu einem spezifischen Zeitpunkt von einem Referenzwert (δ_ref) unterscheidet, wobei der Referenzwert (δ_ref) auf der Basis von zuvor ermittelten Werten der Abweichung ermittelt (δ) wird, d) Ermitteln auf der Basis der in Schritt c durchgeführten Bewertung, ob ein Hindernis für den Luftstrom in dem Luftdurchlass (13) vor dem spezifischen Zeitpunkt angebracht oder entfernt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a das Ermitteln der erwarteten Kühlkapazität des Kühlers (4) ein Ermitteln eines Kühlmittel-Massenstroms (mf_coolant) durch den Kühler (4) und ein Schätzen eines erwarteten Luftmassenstroms (mf_exp) durch den Kühler (4) und auf dieser Basis ein Schätzen der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) des Kühlers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Schätzen des erwarteten Luftmassenstroms (mf_exp) ein Messen einer Umgebungslufttemperatur, eines Umgebungsluftdrucks und einer Drehzahl von wenigstens einem Lüfter (14) zum Bewirken von Strömen von Luft durch den Kühler (4) und auf dieser Basis ein Schätzen des erwarteten Luftmassenstroms (mf_exp) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei vorgegebene Werte und/oder Kurven beim Ermitteln der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) ein Messen eines Kühlmittel-Massenstroms (mf_coolant) durch den Kühler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in Schritt a das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) ferner ein Messen einer Kühlmitteltemperatur vor und nach dem Kühler (4) und auf dieser Basis ein Ermitteln eines Kühlmittel-Temperaturunterschieds sowie auf der Basis des Kühlmittel-Temperaturunterschieds und des Kühlmittel-Massenstroms (mf_coolant) ein Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in Schritt a das Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) ferner ein Messen einer Kühlmitteltemperatur zu zwei verschiedenen Zeitpunkten (t1, t2) und auf dieser Basis ein Ermitteln eines Kühlmittel-Temperaturunterschieds sowie auf der Basis des Kühlmittel-Temperaturunterschieds und des Kühlmittel-Massenstroms (mf_coolant) ein Ermitteln der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt d ermittelt wird, dass ein Hindernis angebracht oder entfernt wurde, wenn sich der Wert der Abweichung (δ) vom Referenzwert um mehr als eine vorgegebene Schwellenmenge unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 8, unter der Voraussetzung, dass in Schritt d ermittelt wird, dass das Hindernis angebracht oder entfernt wurde, ferner umfassend einen Schritt zum Klassifizieren des Hindernisses auf der Basis des Werts der Abweichung (δ).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, unter der Voraussetzung, dass in Schritt d ermittelt wird, dass das Hindernis angebracht oder entfernt wurde, ferner umfassend einen Schritt zum Ändern eines Statuscodes, der einen Status des Luftdurchlasses (13) widerspiegelt.
System zum Erkennen eines Hindernisses, das einen Luftstrom in einem Luftdurchlass (13) durch einen Kühler (4) in einer Kühlanlage (1) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: a) ein zum wiederholten Ermitteln einer tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) des Kühlers (4) und einer erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) des Kühlers (4) im Laufe der Zeit ausgebildetes Mittel, b) ein zum Vergleichen der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) mit der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) zum Ermitteln einer Abweichung in der tatsächlichen Kühlkapazität (Q_real) von der erwarteten Kühlkapazität (Q_exp) ausgebildetes Mittel, c) ein zum Bewerten, ob sich ein Wert der ermittelten Abweichung (δ) zu einem spezifischen Zeitpunkt von einem Referenzwert (δ_ref) unterscheidet, wobei der Referenzwert (δ_ref) auf der Basis von zuvor ermittelten Werten der Abweichung ermittelt (δ) wird, ausgebildetes Mittel, d) ein zum Ermitteln auf der Basis der Bewertung, ob ein Hindernis für den Luftstrom im Luftdurchlass (13) vor dem spezifischen Zeitpunkt angebracht oder entfernt wurde, ausgebildetes Mittel.
Computerprogramm, umfassend Computerprogrammcode zum Veranlassen eines Computers zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-10, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, umfassend ein Datenspeichermedium (84), das von einem Computer gelesen werden kann und auf dem ein Computerprogrammcode eines Computerprogramms nach Anspruch 12 gespeichert ist.
Elektronische Steuereinheit (80) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Ausführmittel (81), einen mit dem Ausführmittel (81) verbundenen Speicher (82) und ein Datenspeichermedium (84), das mit dem Ausführmittel (81) verbunden ist und auf dem ein Computerprogrammcode eines Computerprogramms nach Anspruch 12 gespeichert ist.
Kraftfahrzeug, umfassend eine elektronische Steuereinheit (80) nach Anspruch 14.