EP1381760B1 - Verfahren zum bestimmen der öltemperatur in einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1381760B1
EP1381760B1 EP02724132A EP02724132A EP1381760B1 EP 1381760 B1 EP1381760 B1 EP 1381760B1 EP 02724132 A EP02724132 A EP 02724132A EP 02724132 A EP02724132 A EP 02724132A EP 1381760 B1 EP1381760 B1 EP 1381760B1
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EP
European Patent Office
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oil temperature
toil
value
sens
internal combustion
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EP02724132A
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English (en)
French (fr)
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Franz Kunz
Hong Zhang
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/10—Indicating devices; Other safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/18—Indicating or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/005—Controlling temperature of lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/023—Temperature of lubricating oil or working fluid

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the oil temperature in an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • the current temperature of the engine oil is needed. For example, exceeding a threshold for the oil temperature of the engine may be used to trigger an on-board diagnostic. Further, it is known to use the oil temperature as a criterion for adjusting the idle speed of an internal combustion engine, since at very high oil temperatures a higher idle speed is necessary to provide the engine sufficiently with the then thin liquid oil. In addition, the oil temperature can be used for oil life calculations to optimally determine the time of oil change.
  • the invention has for its object to provide a method by which an oil temperature in an internal combustion engine can be determined with high accuracy.
  • the oil temperature is calculated by means of an oil temperature model.
  • As input variables for the oil temperature model at least one parameter characterizing the operating point of the internal combustion engine is included.
  • a modeled oil temperature sensor value of the oil temperature model is compared with a measured oil temperature value and the difference value of these two oil temperatures as input for an immediately or indirectly following iterative calculation cycle of a further oil temperature value of the oil temperature model, included in the oil temperature model.
  • the difference value between the modeled oil temperature sensor value and the measured oil temperature is calculated into the oil temperature model in an additive or multiplicative manner.
  • a first and a second temperature threshold value are determined and a malfunction of the oil temperature sensor is detected when the first or below the second threshold value is exceeded.
  • the inventive method is just as suitable for internal combustion engines with a heat exchanger between the oil and the coolant circuit, as for internal combustion engines that do not have such a heat exchanger, as always a certain thermal coupling between oil and coolant is given over the engine block.
  • FIG. 1 very simply shows an internal combustion engine with a control unit, in which only those parts are shown which are necessary for the understanding of the invention.
  • the internal combustion engine 1 which is preferably used as a drive source for a motor vehicle, is supplied via a suction line 2, the necessary air for combustion.
  • An injection system 3 injects fuel into the intake line 2.
  • the inventive method is also applicable to an internal combustion engine with direct fuel injection, for example, has a high-pressure accumulator injection system with injection valves, which inject the fuel directly into the cylinder of the internal combustion engine 1.
  • the exhaust gas of the internal combustion engine 1 flows via an exhaust pipe 4 to an exhaust aftertreatment system and from this via a silencer to the outside (not shown).
  • a load sensor in the form of an air mass sensor 5 is provided, which emits a signal corresponding to the air mass flow signal MAF.
  • a pressure sensor 6 which detects the pressure prevailing in the intake passage 2 ps. This is indicated by dashed lines in FIG.
  • an electronic control device 7 For controlling and regulating the internal combustion engine 1, an electronic control device 7 is provided.
  • Such electronic control devices which usually include a microprocessor and in addition to the ignition control and the fuel injection take a variety of other control and regulating tasks are known per se, so that in the following only on the relevant in connection with the invention structure and its function becomes.
  • the control device 7, the signals of a variety of sensors are supplied for further processing. Especially is a speed sensor 8 for the rotational speed N, a sensor 9 for the temperature TCO of the cooling liquid of the internal combustion engine 1, a sensor 10 for the temperature TIA of the intake air and a sensor 11 for the speed vs of the vehicle. Via a data and control line 12 shown only schematically, the control device 7 is still connected to other sensors and actuators of the internal combustion engine 1.
  • the control device 7 is associated with a memory device 13, with which it is connected via a data bus not designated in detail.
  • a data bus not designated in detail.
  • the oil temperature TOIL is measured in the internal combustion engine 1.
  • step S1 If the internal combustion engine is started according to method step S1 (FIG. 2), there is normally no value for the oil temperature TOIL since the internal combustion engine 1 (FIG. 1) does not yet have a warm operating state. Therefore, the coolant temperature TCO is first read out at the beginning of the process. When a certain threshold value of the coolant temperature TCO is exceeded, which may be, for example, 80 ° C., it is assumed that the internal combustion engine is operating at a low temperature.
  • a certain threshold value of the coolant temperature TCO which may be, for example, 80 ° C.
  • the coolant temperature TCO When falling below the threshold value of the coolant temperature TCO, the coolant temperature TCO is first input to a non-illustrated delay element V according to method step S2. This delay V delays the output of the input value by a definable time, which may be 15 seconds, for example.
  • the output of the delay element V is transmitted to an unillustrated differential element according to method step S3.
  • a difference value between the current coolant temperature TCO and the value generated by the delay element V is then formed. This results in the change of the coolant temperature at the output of the differential element TCO depending on the length of time set on the delay element.
  • This change in the coolant temperature TCO ie the gradient of the coolant temperature TCO, is determined according to method step S4 and is input to a low-pass filter, not shown.
  • the low-pass filter effects a low-pass filtering of the coolant temperature gradient TCO, wherein an oil temperature gradient value is delivered at the output of the low-pass filter.
  • the filter behavior of the low-pass filter is adjustable and is set by a map KF1 in the memory device 13 (FIG. 1) to which the coolant temperature TCO has been input. By this map KF 1 thus a coolant temperature range-dependent factor is supplied to drive the low-pass filter. It is thus achieved that the oil temperature gradient value at the output of the low-pass filter drops to zero as the coolant temperature rises.
  • the oil temperature value TOIL_MDL of the model is output directly from the coolant temperature TCO according to the method steps S4 and S5.
  • This oil temperature value TOIL_MDL is converted to a modeled oil temperature sensor value TOIL_MDL_SENS after method step S6.
  • an averaging constant specific to the oil temperature sensor is added additively or multiplicatively to the oil temperature value TOIL_MDL.
  • This sensor-specific averaging constant is determined empirically and is stored in the memory device 13. Among other things, it is dependent on the materials from which the oil temperature sensor, for example a thermocouple, is manufactured.
  • an oil temperature value TOIL_SENS is measured by means of the oil temperature sensor.
  • the modeled Oil temperature sensor value TOIL_MDL_SENS is now compared with the oil temperature value TOIL_SENS measured by the oil temperature sensor.
  • This difference value TOIL_SENS_DIF is then used as an input variable for an indirectly or directly to a, the step of the difference value calculation TOIL_SENS_DIF subsequent calculation step S9.
  • the TOIL_SENS_DIF value is added as an additive or multiplicative control parameter to adjust the oil temperature TOIL_MDL.
  • An approximation of the modeled oil temperature to the real oil temperature and thus a sufficiently accurate determination of the oil temperature by means of the oil temperature model can be achieved by a single adjustment of the oil temperature TOIL_MDL by means of the control parameter.
  • a sufficiently accurate value can also be achieved by repeatedly passing through the balancing of the oil temperature TOIL_MDL and forming the difference value TOIL_SENS_DIF.
  • the temperature thresholds can be determined depending on the operating conditions, for example, from an installation position of the oil temperature sensor.
  • transition area Between the area in which the oil is warmed up after the starting of the internal combustion engine, which is referred to as the dynamic range, and the stationary area, there is a transition area.
  • the oil temperature value TOIL_MDL is fed into a further characteristic map KF2, which outputs a gradient-dependent offset between the coolant temperature TCO and the oil temperature TOIL.
  • This offset value is added to the oil temperature value TOIL_MDL and the oil temperature gradient value of the oil temperature model.
  • the offset is only added when the coolant temperature TCO is above a threshold. This threshold will usually be in the vicinity of the coolant pump switching threshold, and thus the fact is taken into account that in an internal combustion engine usually the coolant pump is operated only above a certain minimum temperature.
  • FIG. 3 shows a profile of the oil temperatures TOIL and TOIL_SENS and the profile of the coolant temperature TCO over time.
  • the curves show at the beginning of the time axis a dynamic range in which the temperatures rise. If the warm operating state of the internal combustion engine is reached, the curves flatten out and the stationary state is established.
  • the dynamic range of the coolant temperature curve also shows schematically the coolant temperature gradient (TCO gradient). In the dynamic warm-up range, the measured oil temperature TOIL_SENS of the sensor is about 30 ° C below the real oil temperature TOIL.
  • the air mass flow MAF or the intake manifold pressure ps in the intake line 2 (FIG. 1) as a variable and to use it as the parameter characterizing the operating point of the internal combustion engine.
  • the influence of an air ratio ⁇ be considered as the operating point of the internal combustion engine characterizing parameter.
  • the air ratio ⁇ indicates the ratio of the amount of air supplied for the combustion of a unit of quantity of the supplied fuel to the minimum amount of air required for perfect combustion.
  • an optical or acoustic signal is generated, which can serve as a warning signal and thus, for example, makes a vehicle user aware of a defect.

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Abstract

Die Öltemperatur (TOIL) in der Brennkraftmaschine wird über ein Öltemperaturmodell berechnet, in das mindestens ein den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine charakterisierender Parameter herangezogen wird. Der Differenzwert (TOIL SENS DIF) zwischen dem modellierten Temperaturwert des Öltemperaturmodells (TOIL MDL SENS) und dem gemessenen Temperaturwert (TOIL SENS) des Öls der mittels des Öltemperatursensors gemessen wird, wird als Eingangsgröße, in einen auf den Verfahrensschritt der Differenzwertbildung unmittelbar oder mittelbar folgenden iterativen Berechnungszyklus eines Öltemperaturwerts (TOIL MDL) des Öltemperaturmodells, in das Öltemperaturmodell eingerechnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Öltemperatur in einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Für bestimmte Funktionen in einer elektronischen Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen wird die aktuelle Temperatur des Motoröls benötigt. So kann beispielweise das Überschreiten eines Schwellenwerts für die Öltemperatur des Motors zum Auslösen einer On-board-Diagnose herangezogen werden. Weiter ist bekannt, die Öltemperatur als Kriterium zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine zu verwenden, da bei sehr hohen Öltemperaturen eine höhere Leerlaufdrehzahl nötig ist, um die Brennkraftmaschine ausreichend mit dem dann dünnflüssigen Öl zu versorgen. Darüber hinaus kann man die Öltemperatur für Berechnungen der Öllebensdauer verwenden, um den Zeitpunkt eines Ölwechsels optimal bestimmen zu können.
  • Für alle diese Zwecke ist es bekannt, die Öltemperatur mittels eines Öltemperatursensors zu messen und das Signal des Öltemperatursensors entsprechend zu verarbeiten. Das Bestimmen der Öltemperatur mittels des Öltemperatursensors ist allerdings besonders in der Aufwärmphase des Öls, wenn die Brennkraftmaschine keinen betriebswarmen Zustand aufweist, sehr ungenau.
  • Aus der Druckschrift DE 40 16 099 C2 ist bekannt, zur Leerlaufeinstellung im normalen Betriebsbereich einer Brennkraftmaschine die Öltemperatur heranzuziehen. Um einen Öltemperatursensor einzusparen wird dabei die Öltemperatur aus anderen Größen bestimmt. Zu diesem Zweck wird die Zeitspanne ermittelt, während derer die Kühlmitteltemperatur gleich oder größer als ein Temperaturschwellenwert ist. Durch eine vorgegebene Beziehung zwischen dieser Zeitspanne und der Öltemperatur wird ein Maß für die Öltemperatur bestimmt und die Leerlaufdrehzahl entsprechend eingestellt.
  • Ein weiteres Verfahren zur Leerlaufeinstellung einer Brennkraftmaschine ist aus der Druckschrift DE 44 33 299 A1 bekannt. Dabei wird eine, eine Leerlaufdrehzahlerhöhung erfordernde Heißlaufphase einer Brennkraftmaschine dann erkannt, wenn eine in Abhängigkeit von Kühlmitteltemperatur, Ansauglufttemperatur, Drehzahl sowie Last der Brennkraftmaschine ermittelte Öltemperaturersatzgröße einen Schwellenwert überschreitet.
  • All diese Verfahren können jedoch keinen exakten Wert für die Öltemperatur liefern, sie sind bloß daraufhin ausgelegt, eine Schwellenwertüberschreitung der Öltemperatur erfassen zu können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Öltemperatur in einer Brennkraftmaschine mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bei einem Verfahren zum Bestimmen der Öltemperatur in einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug wird die Öltemperatur mittels eines Öltemperaturmodells berechnet. Als Eingangsgrößen für das Öltemperaturmodell werden mindestens ein den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine charakterisierender Parameter eingerechnet.
  • Erfindungsgemäß wird ein modellierter Öltemperatursensorwert des Öltemperaturmodells mit einem gemessenen Öltemperaturwert verglichen und der Differenzwert dieser beiden Öltemperaturen als Eingangsgröße für einen unmittelbar oder mittelbar folgenden iterativen Berechnungszyklus eines weiteren Öltemperaturwertes des Öltemperaturmodells, in das Öltemperaturmodell eingerechnet.
  • Dadurch wird erreicht, dass die Öltemperatur in der Brennkraftmaschine mit einer relativ hohen Genauigkeit bestimmt werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Differenzwert zwischen dem modellierten Öltemperatursensorwert und der gemessenen Öltemperatur additiv oder multiplikativ in das Öltemperaturmodell eingerechnet wird.
  • Damit kann erreicht werden, dass durch die geeignete Wahl der mathematischen Rechenvorschrift mit der der Differenzwert in das Öltemperaturmodell eingerechnet wird, ein schnelles Annähern des Öltemperatursensorwertes des Modells an den gemessenen Öltemperaturwert des Sensors möglich ist und daher für eine hinreichend genaue Annäherung der beiden Öltemperaturwerte wenige Berechnungszyklen im Modell notwendig sind.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass ein erster und ein zweiter Temperaturschwellenwert festgelegt werden und bei Überschreiten des ersten oder Unterschreiten des zweiten Schwellenwerts eine Fehlfunktion des Öltemperatursensors erkannt wird.
  • Dadurch kann verhindert werden, dass Öltemperaturwerte in weitere Berechnungszyklen des Öltemperaturmodells als Eingangsgrößen eingerechnet werden, die aufgrund eines defekten Sensors zu falschen Ergebnissen führen.
  • Normalerweise liegt beim Starten der Brennkraftmaschine kein Wert für die Öltemperatur vor. In solchen Fällen ist es von Vorteil, als Startwert von der aktuellen Kühlmitteltemperatur auszugehen. Das Aufheizverhalten einer Brennkraftmaschine kann man besonders genau dadurch nachbilden, dass der Gradient der Kühlmitteltemperatur in der nicht betriebswarmen Brennkraftmaschine je nach Absolutwert der Kühlmitteltemperatur unterschiedlich stark zeitlich tiefpassgefiltert wird. Eine genauere Beschreibung der Tiefpassfilterung wird im weiteren Verlauf der Beschreibung des Ausführungsbeispiels erläutert.
  • Liegt kein gültiger Wert für die Kühlmitteltemperatur vor, beispielsweise weil der entsprechende Sensor als defekt erkannt ist, kann ersatzweise zur Modellierung der Öltemperatur immer in einer Modellstufe gerechnet werden, die für die betriebswarme Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Brennkraftmaschinen mit Wärmetauscher zwischen Öl und Kühlmittelkreislauf genauso tauglich, wie für Brennkraftmaschinen, die einen derartigen Wärmetauscher nicht aufweisen, da über den Motorblock immer eine gewisse thermische Kopplung zwischen Öl und Kühlmittel gegeben ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird,
    Figur 2
    ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Öltemperatur, und
    Figur 3
    eine Darstellung der Temperaturverläufe der Kühlmittel- sowie der Öltemperaturen abhängig von der Zeit.
  • In Figur 1 ist sehr vereinfacht eine Brennkraftmaschine mit einem Steuergerät gezeigt, wobei nur diejenigen Teile dargestellt sind, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind.
  • Der Brennkraftmaschine 1, die vorzugsweise als Antriebsquelle für ein Kraftfahrzeug herangezogen wird, wird über eine Ansaugleitung 2 die zur Verbrennung notwendige Luft zugeführt. Eine Einspritzanlage 3 spritzt Kraftstoff in die Ansaugleitung 2 ein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch bei einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung anwendbar, die beispielsweise eine Hochdruckspeichereinspritzanlage mit Einspritzventilen aufweist, welche den Kraftstoff direkt in die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 einspritzen. Das Abgas der Brennkraftmaschine 1 strömt über eine Abgasleitung 4 zu einer Abgasnachbehandlungsanlage und von dieser über einen Schalldämpfer ins Freie (nicht dargestellt).
  • Im Ansaugkanal 2 ist ein Lastsensor in Form eines Luftmassensensors 5 vorgesehen, der ein dem Luftmassenstrom entsprechendes Signal MAF abgibt. Alternativ kann als Lastsensor für die Brennkraftmaschine 1 auch ein Drucksensor 6 verwendet werden, der den in der Ansaugleitung 2 herrschenden Druck ps erfasst. Dies ist in der Figur 1 gestrichelt eingezeichnet.
  • Bei mager betriebenen Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff direkt eingespritzt wird, wählt man natürlich eine andere lastkennzeichnende Größe, beispielsweise die eingespritzte Kraftstoffmasse.
  • Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1 ist eine elektronische Steuerungseinrichtung 7 vorgesehen. Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen, die in der Regel einen Mikroprozessor beinhalten und neben der Zündregelung und der Kraftstoffeinspritzung eine Vielzahl weiterer Steuer- und Regelaufgaben übernehmen, sind an sich bekannt, so dass im folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktion eingegangen wird. Der Steuerungseinrichtung 7 werden die Signale der verschiedensten Sensoren zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Insbesondere ist ein Drehzahlsensor 8 für die Drehzahl N, ein Sensor 9 für die Temperatur TCO der Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine 1, ein Sensor 10 für die Temperatur TIA der Ansaugluft und ein Sensor 11 für die Geschwindigkeit vs des Fahrzeugs vorgesehen. Über eine nur schematisch dargestellte Daten- und Steuerleitung 12 ist die Steuerungseinrichtung 7 noch mit weiteren Sensoren und Aktoren der Brennkraftmaschine 1 verbunden.
  • Der Steuereinrichtung 7 ist eine Speichereinrichtung 13 zugeordnet, mit der es über einen nicht näher bezeichneten Datenbus verbunden ist. Mittels eines Öltemperatursensors 14 wird die Öltemperatur TOIL in der Brennkraftmaschine 1 gemessen.
  • Wird die Brennkraftmaschine gemäß Verfahrensschritt S1 gestartet (Figur 2), so liegt normalerweise kein Wert für die Öltemperatur TOIL vor, da die Brennkraftmaschine 1 (Figur 1) noch keinen betriebswarmen Zustand aufweist. Deshalb wird zu Beginn des Verfahrens zunächst die Kühlmitteltemperatur TCO ausgelesen. Bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes der Kühlmitteltemperatur TCO, der beispielweise bei 80 °C liegen kann, wird von einer weitgehend betriebswarmen Brennkraftmaschine ausgegangen.
  • Bei Unterschreiten des Schwellenwertes der Kühlmitteltemperatur TCO wird zuerst die Kühlmitteltemperatur TCO einem nicht dargestellten Verzögerungsglied V gemäß Verfahrensschritt S2 eingegeben. Dieses Verzögerungsglied V verzögert die Ausgabe des eingegebenen Wertes um eine festlegbare Zeitdauer, die beispielsweise 15 Sekunden betragen kann. Die Ausgabe des Verzögerungsgliedes V wird an ein nicht dargestelltes Differenzglied gemäß Verfahrensschritt S3 übertragen. In dem Differenzglied wird dann ein Differenzwert zwischen der aktuellen Kühlmitteltemperatur TCO und dem durch das Verzögerungsglied V erzeugten Wert gebildet. Dadurch erhält man am Ausgang des Differenzgliedes die Änderung der Kühlmitteltemperatur TCO abhängig von der Zeitdauer, die am Verzögerungsglied festgelegt ist.
  • Diese Änderung der Kühlmitteltemperatur TCO, also der Gradient der Kühlmitteltemperatur TCO, wird gemäß Verfahrensschritt S4 bestimmt und wird in ein nicht dargestelltes Tiefpassfilter eingegeben. Das Tiefpassfilter bewirkt eine Tiefpassfilterung des Kühlmitteltemperaturgradienten TCO wobei am Ausgang des Tiefpassfilters ein Öltemperaturgradientenwert geliefert wird. Das Filterverhalten des Tiefpassfilters ist verstellbar und wird von einem Kennfeld KF1 in der Speichereinrichtung 13 (Figur 1) eingestellt, dem die Kühlmitteltemperatur TCO eingegeben wurde. Durch dieses Kennfeld KF 1 wird somit ein kühlmitteltemperaturbereichsabhängiger Faktor zum Ansteuern des Tiefpassfilters geliefert. Somit wird erreicht, dass der Öltemperaturgradientenwert am Ausgang des Tiefpassfilters mit steigender Kühlmitteltemperatur gegen Null abfällt. Als Öltemperaturwert TOIL_MDL des Modells wird direkt die Kühlmitteltemperatur TCO gemäß den Verfahrensschritten S4 und S5 ausgegeben.
  • Dieser Öltemperaturwert TOIL_MDL wird zu einem modellierten Öltemperatursensorwert TOIL_MDL_SENS nach Verfahrensschritt S6 umgerechnet. Dabei wird eine für den Öltemperatursensor spezifische Mittelungskonstante additiv oder multiplikativ zum Öltemperaturwert TOIL_MDL hinzugerechnet. Diese sensorspezifische Mittelungskonstante wird empirisch ermittelt und ist in der Speichereinrichtung 13 gespeichert. Sie ist unter anderem abhängig von den Werkstoffen, aus denen der Öltemperatursensor, beispielsweise ein Thermoelement, gefertigt wird. Durch das Umrechnen des Öltemperaturwerts TOIL_MDL in den modellierten Öltemperatursensorwert TOIL_MDL_SENS wird ein Temperaturwert erhalten, welcher dem real vorliegende Wert der Öltemperatur relativ genau entspricht.
  • Gemäß Verfahrensschritt S7 wird mittels des Öltemperatursensors ein Öltemperaturwert TOIL_SENS gemessen. Der modellierte Öltemperatursensorwert TOIL_MDL_SENS wird nun mit dem vom Öltemperatursensor gemessenen Öltemperaturwert TOIL_SENS verglichen. Nach Verfahrensschritt S8 wird dabei die Differenz dieser beiden Temperaturwerte gebildet. Dieser Differenzwert TOIL_SENS_DIF wird dann als Eingangsgröße für einen mittelbar oder unmittelbar an einen, den Verfahrensschritt der Differenzwertberechung TOIL_SENS_DIF nachfolgenden Berechnungsschritt S9 verwendet. Dabei wird der Wert TOIL_SENS_DIF additiv oder multiplikativ als Regelparameter zum Abgleichen der Öltemperatur TOIL_MDL hinzugerechnet. Durch erneutes Berechnen der Werte TOIL_MDL_SENS und TOIL_SENS_DIF wird somit ein Annähern des modellierten Öltemperaturwertes an den realen Öltemperaturwert erreicht.
  • Ein Annähern der modellierten Öltemperatur an die reale Öltemperatur und damit ein hinreichend genaues Bestimmen der Öltemperatur mittels des Öltemperaturmodells kann durch einmaliges Abgleichen der Öltemperatur TOIL_MDL mittels des Regelparameters erreicht werden. Ein hinreichend genauer Wert kann aber auch durch mehrmaliges Durchlaufen des Abgleichens der Öltemperatur TOIL_MDL und Bilden des Differenzwertes TOIL_SENS_DIF erreicht werden.
  • Übersteigt der Differenzwert TOIL_MDL_DIF einen ersten Temperaturschwellenwert oder unterschreitet dieser Differenzwert einen zweiten Temperaturschwellenwert, so wird eine Fehlfunktion des Öltemperatursensors erkannt. Die Temperaturschwellenwerte können dabei abhängig von den Betriebsbedingungen, beispielsweise von einer Einbauposition des Öltemperatursensors, festgelegt werden.
  • Sobald für eine festlegbare Zeitdauer, die beispielsweise 10 Minuten betragen kann, nur noch relativ kleine Änderungen im Öltemperatursensorwert TOIL_SENS erfolgen, wird ein stationärer Zustand der Öltemperatur erkannt und die Brennkraftmaschine hat den betriebswarmen Zustand erreicht.
  • Zwischen dem Bereich in dem das Öl nach dem Starten der Brennkraftmaschine aufgewärmt wird und der als dynamischer Bereich bezeichnet wird, und dem stationären Bereich ist ein Übergangsbereich vorhanden.
  • In diesem Übergangsbereich wird der Öltemperaturwert TOIL_MDL in ein weiteres Kennfeld KF2 eingespeist, welches einen gradientenabhängigen Offset zwischen der Kühlmitteltemperatur TCO und der Öltemperatur TOIL ausgibt. Dieser Offsetwert wird dem Öltemperaturwert TOIL_MDL und dem Öltemperaturgradientenwert des Öltemperaturmodells hinzuaddiert. Allerdings wird der Offset nur dann addiert, wenn die Kühlmitteltemperatur TCO über einem Schwellenwert liegt. Dieser Schwellenwert wird meist in der Nähe der Kühlmittelpumpenschaltschwelle liegen und somit wird dadurch der Tatsache Rechnung getragen, dass bei einer Brennkraftmaschine in der Regel die Kühlmittelpumpe nur oberhalb einer gewissen Mindesttemperatur betrieben wird.
  • In Figur 3 ist ein Verlauf der Öltemperaturen TOIL und TOIL_SENS sowie der Verlauf der Kühlmitteltemperatur TCO über die Zeit dargestellt. Die Kurven zeigen am Anfang der Zeitachse einen dynamischen Bereich in dem die Temperaturen ansteigen. Wird der betriebswarme Zustand der Brennkraftmaschine erreicht, so flachen die Kurven ab und es stellt sich der stationäre Zustand ein. Im dynamischen Bereich der Kühlmitteltemperaturkurve ist auch schematisch der Kühlmitteltemperaturgradient (TCO-Gradient) eingezeichnet. Im dynamischen Aufwärmbereich liegt die gemessene Öltemperatur TOIL_SENS des Sensors um etwa 30 °C unter der realen Öltemperatur TOIL.
  • Neben der Kühlmitteltemperatur TCO kann auch beispielweise der Luftmassenstrom MAF oder der Saugrohrdruck ps in der Ansaugleitung 2 (Figur 1) als Größe verwendet und als den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine charakterisierender Parameter herangezogen werden. Zusätzlich kann bei Brennkraftmaschinen, bei denen Kraftstoff unter hohem Druck direkt in die Zylinder eingespritzt wird, der Einfluss einer Luftzahl λ als den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine charakterisierender Parameter berücksichtigt werden. Die Luftzahl λ gibt dabei das Verhältnis der für die Verbrennung einer Mengeneinheit des zugeführten Kraftstoffs zugeführten Luftmenge zu der für die vollkommene Verbrennung erforderlichen Mindestluftmenge an. Dabei wird abhängig von dem aktuellen Wert der Luftzahl λ, mit dem die Brennkraftmaschine gerade betrieben wird, aus einem weiteren Kennfeld KF3 ein Faktor ausgelesen, der typischerweise zwischen 1 (stöchiometrischer Betrieb mit λ=1) und 2 liegt (geschichtet, homogener Magerbetrieb).
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass beim Erkennen einer Fehlfunktion des Öltemperatursensors 14 (Figur 1) ein optisches oder akustisches Signal erzeugt wird, welches als Warnsignal dienen kann und damit beispielsweise einen Fahrzeugnutzer auf einen Defekt aufmerksam macht.
  • Mit dem Verfahren kann somit bereits beim dynamischen Anstieg der Öltemperatur beim Starten einer Brennkraftmaschine eine relativ genaue Bestimmung der Öltemperatur durchgeführt werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Öltemperatur in einer Brennkraftmaschine, bei dem die Öltemperatur durch ein Öltemperaturmodell berechnet wird und als Eingangsgrößen des Öltemperaturmodells mindestens ein den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine charakterisierender Parameter eingerechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein modellierter Öltemperatursensorwert des Öltemperaturmodells (TOIL_MDL_SENS) mit einem gemessenen Öltemperaturwert (TOIL_SENS) verglichen wird und der Differenzwert der beiden Temperaturwerte (TOIL_SENS_DIF) als Eingangsgröße, in einen auf den Verfahrensschritt der Bildung des Differenzwertes (TOIL_SENS_DIF) unmittelbar oder mittelbar folgenden iterativen Berechnungszyklus eines weiteren Öltemperaturwerts (TOIL_MDL) des Öltemperaturmodells, in das Öltemperaturmodell eingerechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Öltemperaturwerte (TOIL_SENS) mittels eines Öltemperatursensors durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzwert (TOIL_SENS_DIF) zwischen dem modellierten Öltemperatursensorwert (TOIL_MDL_SENS) und der gemessenen Öltemperatur (TOIL_SENS) additiv oder multiplikativ in das Öltemperaturmodell eingerechnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlfunktion des Öltemperatursensors erkannt wird, wenn der Differenzwert (TOIL_SENS_DIF) einen ersten Temperaturschwellenwert überschreitet oder einen zweiten Temperaturschwellenwert unterschreitet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen einer Fehlfunktion des Öltemperatursensors ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt wird und/oder ein Eintrag in einen Fehlerspeicher einer Speichereinheit durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine charakterisierender Parameter mindestens eine der Größen Kühlmitteltemperatur (TCO), Luftmassenstrom (MAF), Saugrohrdruck (ps), Luftzahl (λ) herangezogen wird.
EP02724132A 2001-04-23 2002-04-04 Verfahren zum bestimmen der öltemperatur in einer brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1381760B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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