EP1399656B1 - Method for monitoring a coolant circuit of an internal combustion engine - Google Patents

Method for monitoring a coolant circuit of an internal combustion engine Download PDF

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EP1399656B1
EP1399656B1 EP02732398A EP02732398A EP1399656B1 EP 1399656 B1 EP1399656 B1 EP 1399656B1 EP 02732398 A EP02732398 A EP 02732398A EP 02732398 A EP02732398 A EP 02732398A EP 1399656 B1 EP1399656 B1 EP 1399656B1
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EP
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cooling liquid
differential pressure
temperature
internal combustion
combustion engine
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EP02732398A
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Roland Herynek
Martin Vollmer
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Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Überwachen eines Kühlflüssigkeitskreislaufs einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.The invention is based on a method for monitoring a coolant circuit of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Bei den heutigen Hubkolbenbrennkraftmaschinen für Fahrzeuge wird die an einen Zylinderkopf und Zylinderblock über eine Wand eines Brennraums abgegebene Wärme im wesentlichen durch eine Kühlflüssigkeit abgeführt. Die Kühlflüssigkeit wird von einer Pumpe umgewälzt, die in der Regel von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben wird. Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen ein ansteuerbarer Elektromotor als Pumpenantrieb dient. Die Kühlflüssigkeit wird durch ein Regelventil durch einen Kühler gefördert oder über eine Bypassleitung geleitet, die parallel zum Kühler vorgesehen ist. Zusätzlich zum Kühler ist an den Kühlflüssigkeitskreislauf ein Heizungswärmetauscher für den Fahrgastraum angeschlossen. Eine gegebenenfalls mittels eines Kennfelds gesteuerte Solltemperatur der Kühlflüssigkeit wird so eingestellt, dass die zulässigen Temperaturen der zu kühlenden Bauteile und der Kühlflüssigkeit im Betrieb nie überschritten werden.In today's reciprocating internal combustion engines for vehicles, the heat given off to a cylinder head and cylinder block via a wall of a combustion chamber is substantially dissipated by a coolant. The cooling liquid is circulated by a pump, which is usually mechanically driven by the internal combustion engine. Solutions are also known in which a controllable electric motor serves as a pump drive. The cooling liquid is conveyed through a control valve through a radiator or passed through a bypass line, which is provided parallel to the radiator. In addition to the radiator, a heating heat exchanger for the passenger compartment is connected to the coolant circuit. An optionally controlled by means of a map target temperature of the cooling liquid is adjusted so that the permissible temperatures of the components to be cooled and the cooling liquid are never exceeded during operation.

Aus der DE 41 09 498 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zu einer sehr feinfühligen Regelung der Temperatur einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierzu werden einer Steuereinrichtung mehrere Eingangssignale zugeleitet, wie z.B. die Temperatur der Brennkraftmaschine, die Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine, die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Betriebszustand einer Klimaanlage bzw. der Heizung des Fahrzeugs und die Temperatur des Kühlwassers. Ein Sollwertgeber der Steuereinrichtung ermittelt unter Berücksichtigung der Eingangssignale einen Temperatursollwert für die Brennkraftmaschine. Entsprechend einem Vergleich der Istwerte mit den Sollwerten wirkt die Steuereinrichtung auf ein Dreiwegeventil, das im Mündungsbereich einer Bypassleitung in einer Leitung zwischen der Brennkraftmaschine und einem Kühler angeordnet ist. Je nach Stellung des Dreiwegeventils wird der Zulaufstrom auf den Kühlerzulauf und auf die Bypassleitung aufgeteilt. Damit wird eine Kühlung der Brennkraftmaschine nicht nur in Abhängigkeit von unmittelbar für die Temperaturentwicklung wichtigen Betriebsparametern erfasst, sondern auch in Abhängigkeit von Parametern von Zusatzaggregaten, die die Temperatur nur mittelbar beeinflussen. Ferner werden die Möglichkeiten zum Einstellen der optimalen Temperatur wesentlich erweitert, weil auch Störungen erfasst und berücksichtigt werden können. Durch die Zuordnung verschiedener Einsatzbedingungen zu unterschiedlichen Bereichen von Temperatursollwerten ist eine schnelle Einstellung der gewünschten Temperatur möglich, was durch unterschiedliche Prioritäten der Einsatzbedingungen weiter verfeinert werden kann.From the DE 41 09 498 A1 a device and a method for a very sensitive control of the temperature of an internal combustion engine is known. For this purpose, a control device, a plurality of input signals are supplied, such as the temperature of the internal combustion engine, the speed and load of the internal combustion engine, the vehicle speed, the operating condition of an air conditioner or the heating of the vehicle and the temperature of the cooling water. A setpoint generator of the control device determines, taking into account the input signals, a temperature setpoint for the internal combustion engine. In accordance with a comparison of the actual values with the desired values, the control device acts on a three-way valve which is arranged in the mouth region of a bypass line in a line between the internal combustion engine and a radiator. Depending on the position of the three-way valve, the supply flow is split between the radiator inlet and the bypass line. Thus, cooling of the internal combustion engine is detected not only as a function of operating parameters which are directly important for the temperature development, but also as a function of parameters of additional units which only indirectly influence the temperature. Furthermore, the possibilities for setting the optimum temperature are significantly expanded, because even disturbances can be detected and taken into account. By assigning different conditions of use to different ranges of temperature setpoints, a rapid adjustment of the desired temperature is possible, which can be further refined by different priorities of the operating conditions.

Für das Emissionsverhalten einer Brennkraftmaschine ist es von entscheidender Bedeutung, dass sie möglichst schnell ihre optimale Betriebstemperatur erreicht und während der Betriebsdauer beibehält. Dies hängt im wesentlichen von den Temperaturen der Wärme führenden Bauteile, insbesondere von den Wänden der Zylinder bzw. des Zylinderblocks und des Zylinderkopfs ab, die den Brennraum bilden. Die Temperaturen wiederum hängen von Betriebsparametern wie der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine, dem Volumenstrom und der Temperatur der Kühlflüssigkeit sowie dem Lastwechsel usw. ab. Die Zusammenhänge zwischen diesen Parametern und der Temperatur der Bauteile ist extrem komplex und analytisch nicht berechenbar. Um ein gleichmäßig gutes Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten, ist daher eine Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion des Kühlflüssigkeitskreislaufs erforderlich.For the emission behavior of an internal combustion engine, it is of crucial importance that it reaches its optimum operating temperature as quickly as possible and maintains it during the operating period. This depends essentially on the temperatures of the heat-conducting components, in particular from the walls of the cylinder or the cylinder block and the cylinder head, which form the combustion chamber. The temperatures in turn depend on operating parameters such as the speed and the load of the internal combustion engine, the volume flow and the temperature of the cooling fluid and the load change, etc. The relationship between these parameters and the temperature of the components is extremely complex and analytically unpredictable. In order to ensure a uniformly good emission behavior of the internal combustion engine over the entire life, therefore, a monitoring of the proper function of the coolant circuit is required.

Aus der JP 61 081517 A ist ein Kühlflüssigkeitskreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem Wärmetauscher, einem Regelventil, einer Kühlflüssigkeitspumpe und einer elektronischen Steuereinheit bekannt. Im Kühlflüssigkeitskreislauf ist ein Sensor angeordnet, der den Differenzdruck zwischen dem Einlass und dem Auslass der Kühlflüssigkeitspumpe erfasst.From the JP 61 081517 A is a cooling liquid circuit of an internal combustion engine with a heat exchanger, a control valve, a coolant pump and an electronic control unit known. In the coolant circuit, a sensor is arranged, which detects the differential pressure between the inlet and the outlet of the coolant pump.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Nach der Erfindung gibt die Steuereinheit aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine mit Hilfe von Abweichungskennfeldern eine zulässige obere und untere Abweichung eines Referenzparameters von einem Sollwert vor. Diese vergleicht sie mit einer Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert des Referenzparameters, wobei der Istwert aus Parametern des Volumenstroms der Kühlflüssigkeit gegebenenfalls mit Hilfe von Kennfeldern ermittelt wird.According to the invention, the control unit from operating parameters of the internal combustion engine with the aid of deviation maps before a permissible upper and lower deviation of a reference parameter from a target value. This compares them with a difference between a setpoint and an actual value of the reference parameter, the actual value being off If necessary, parameters of the volume flow of the cooling liquid are determined by means of characteristic diagrams.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Emissionen einer Brennkraftmaschine durch die Verbrennung beeinflusst werden und diese wiederum durch die Temperaturen kritischer Bauteile, insbesondere der Brennraumwand, die bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen vor allem durch die Innenwand der Zylinder und des Zylinderkopfs gebildet wird. Wenn der Zusammenhang zwischen der Bauteiltemperatur und der Emission als Funktion eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine bekannt ist und in einem Kennfeld vorliegt, werden die Diagnose und Überwachung durch eine Überwachung der Bauteiltemperaturen erfüllt. Dabei kann die Temperatur des Bauteils selbst oder eines mit dieser Temperatur zusammenhängenden Parameters als Referenzparameter verwendet werden. Die Temperaturen des gewählten Referenzbauteils werden bei einer gegebenen Brennkraftmaschine in einem bestimmten Betriebspunkt durch die Temperatur und den Volumenstrom der Kühlflüssigkeit bestimmt. Nach der Erfindung werden daher die Temperatur und der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit zum Überwachen des Kühlflüssigkeitskreislaufs verwendet.The invention is based on the recognition that the emissions of an internal combustion engine are influenced by the combustion and these in turn by the temperatures of critical components, in particular the combustion chamber wall, at Reciprocating internal combustion engines is mainly formed by the inner wall of the cylinder and the cylinder head. If the relationship between the component temperature and the emission as a function of an operating point of the internal combustion engine is known and present in a map, the diagnosis and monitoring are met by monitoring the component temperatures. In this case, the temperature of the component itself or of a parameter related to this temperature can be used as a reference parameter. The temperatures of the selected reference component are determined in a given internal combustion engine at a certain operating point by the temperature and the volume flow of the cooling liquid. According to the invention, therefore, the temperature and the volume flow of the cooling liquid are used to monitor the cooling liquid circuit.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Temperatur des Referenzbauteils selbst, z.B. der Wand eines Zylinders bzw. Zylinderblocks oder Zylinderkopfs, als Referenzparameter dient, wird mit Hilfe eines Temperaturkennfelds und einer Kühlflüssigkeitstemperatur, vorzugsweise gemessen am Ausgang der Brennkraftmaschine und einem Istwert des Volumenstroms, ein Istwert der Temperatur des Referenzbauteils ermittelt. Der Istwert des Volumenstroms ergibt sich dabei aus einem Differenzdruck, der sich an einer Drosselstelle im Hauptstrom der Kühlflüssigkeit einstellt, und dem Ansteuersignal der Kühlflüssigkeitspumpe. Zwischen dem Istwert und einem Sollwert der Temperatur des Referenzbauteils, der aus der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines weiteren Temperaturkennfelds ermittelt wird, wird die Differenz gebildet und diese mit einer zulässigen unteren und oberen Abweichung der Temperatur des Referenzbauteils verglichen. Ist das Ergebnis des Vergleichs größer oder gleich eins, wird ein Ausgangssignal erzeugt, aus dem geschlossen werden kann, dass in der Kühlflüssigkeitspumpe oder im Kühlkreislauf eine Störung vorliegt, z.B. durch Klemmen der Flüssigkeitspumpe oder eines Regelventils oder durch Quetschen eines Schlauchs.In one embodiment of the invention, in which the temperature of the reference component itself, for example, the wall of a cylinder or cylinder block or cylinder head, serves as a reference parameter, using a temperature map and a coolant temperature, preferably measured at the output of the internal combustion engine and an actual value of the volume flow, an actual value of the temperature of the reference component is determined. The actual value of the volume flow results from a differential pressure, which is established at a throttle point in the main flow of the cooling fluid, and the control signal of the coolant pump. Between the actual value and a target value of the temperature of the reference component, which is determined from the rotational speed and the load of the internal combustion engine with the aid of a further temperature map, the difference is formed and compared with an allowable lower and upper deviation of the temperature of the reference component. Is the result of the comparison greater or? equal to one, an output signal is generated, from which it can be concluded that there is a malfunction in the coolant pump or in the coolant circuit, eg by clamping the fluid pump or a control valve or by squeezing a hose.

Im warmen Zustand wird die Kühlflüssigkeitstemperatur entweder konstant gehalten oder in einem zulässigen Bereich variiert. Die Diagnose des Kühlflüssigkeitstemperatursignals kann mit einem erweiterten Kennfeld oder mit einer weitergehenden Bedatung in der Steuereinheit erfolgen. Für den Kaltstart wird zweckmäßigerweise ein zusätzliches Kennfeld im Steuergerät hinterlegt, das den Temperaturanstieg des Referenzbauteils theoretisch nachbildet. Hierdurch kann erkannt werden, ob die Kühlflüssigkeitstemperatur im vorgegebenen Maße ansteigt. So wird sichergestellt, dass die Brennkraftmaschine nicht im Dauerbetrieb immer kalt und in einem schlechten Emissionsbereich betrieben wird, z.B. wenn ein Regelventil klemmt und die Kühlflüssigkeit durch den Kühler befördert wird, obwohl die Brennkraftmaschine noch kalt ist.In the warm state, the coolant temperature is either kept constant or varied within a permissible range. The diagnosis of the coolant temperature signal can take place with an extended characteristic map or with a more extensive control in the control unit. For the cold start, an additional map is expediently stored in the control unit, which simulates the temperature increase of the reference component theoretically. As a result, it can be detected whether the coolant temperature rises to a predetermined extent. This ensures that the internal combustion engine is not always operated continuously in cold running and in a poor emission range, e.g. when a control valve jams and the coolant is conveyed through the radiator even though the engine is still cold.

Da der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit im wesentlichen von dem.Differenzdruck zwischen der Druckseite und der Saugseite einer Drosselstelle im Hauptstrom der Kühlflüssigkeit abhängt, kann in einfacher Weise gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als Referenzparameter der Differenzdruck gewählt werden. Hierbei wird aus einem Ansteuersignal der Kühlflüssigkeitspumpe mit Hilfe eines Differenzdruckkennfelds ein Sollwert für einen Differenzdruck ermittelt. Die Drosselstelle kann durch die Kühlflüssigkeitspumpe selbst gebildet werden oder an einer anderen Stelle im Hauptstrom der Kühlflüssigkeit liegen. Aus dem Sollwert und einem Istwert des Differenzdrucks, der durch einen Differenzdrucksensor an einer Drosselstelle-im Hauptstrom der Kühlflüssigkeit gemessen wird, wird eine Differenz gebildet, die mit einer unteren und oberen zulässigen Abweichung verglichen wird. Die Drosselstelle kann durch die Kühlflüssigkeitspumpe selbst gebildet werden oder an einer anderen Stelle im Hauptstrom der Kühlflüssigkeit liegen. Die zulässigen Abweichungen ergeben sich aus entsprechenden Kennfeldern in Abhängigkeit der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine.Since the volume flow of the cooling liquid substantially depends on the differential pressure between the pressure side and the suction side of a throttle point in the main flow of the cooling liquid, the differential pressure can be selected in a simple manner according to an embodiment of the invention as a reference parameter. In this case, a desired value for a differential pressure is determined from a drive signal of the coolant pump with the aid of a differential pressure characteristic map. The throttle point can be formed by the coolant pump itself or lie at another point in the main flow of the coolant. From the setpoint and an actual value of the differential pressure, by a differential pressure sensor to a Throttle point is measured in the main flow of the cooling liquid, a difference is formed, which is compared with a lower and upper permissible deviation. The throttle point can be formed by the coolant pump itself or lie at another point in the main flow of the coolant. The permissible deviations result from corresponding maps as a function of the speed and the load of the internal combustion engine.

Ein weiteres vereinfachtes Verfahren ergibt sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, das besonders für Kühlflüssigkeitskreisläufe mit einer mechanisch angetriebenen Kühlflüssigkeitspumpe geeignet ist und in deren Kühlflüssigkeitskreislauf ein Drosselventil zur Regelung des Volumenstroms vorgesehen ist. Hierbei wird aus der Position des Drosselventils und einem Ansteuersignal der Kühlflüssigkeitspumpe mit Hilfe eines Differenzdruckkennfelds ein Sollwert für einen Differenzdruck vorgegeben. Ferner wird aus der Temperatur der Kühlflüssigkeit am Ausgang der Brennkraftmaschine und einem absoluten Druck der Kühlflüssigkeit nach der Kühlflüssigkeitspumpe mit Hilfe eines weiteren Differenzdruckkennfelds ein Istwert für einen Differenzdruck bestimmt. Die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Differenzdrucks wird wie oben beschrieben mit einer entsprechenden unteren und oberen zulässigen Abweichung des Differenzdrucks verglichen. Die zulässigen Abweichungen werden mit Hilfe entsprechender Kennfelder aus der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine gewonnen.A further simplified method results according to a further embodiment of the invention, which is particularly suitable for coolant circuits with a mechanically driven coolant pump and in whose coolant circuit a throttle valve for controlling the volume flow is provided. Here, from the position of the throttle valve and a drive signal of the coolant pump with the aid of a differential pressure map, a desired value for a differential pressure is specified. Furthermore, an actual value for a differential pressure is determined from the temperature of the coolant at the outlet of the internal combustion engine and an absolute pressure of the coolant after the coolant pump with the aid of a further differential pressure characteristic. The difference between the desired value and the actual value of the differential pressure is compared as described above with a corresponding lower and upper permissible deviation of the differential pressure. The permissible deviations are obtained by means of appropriate maps from the speed and the load of the internal combustion engine.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:

Fig. 1
einen schematischen Aufbau eines Kühlflüssigkeitskreislaufs für eine Brennkraftmaschine,
Fig. 2
eine Auswertelogik für einen Kühlflüssigkeitskreislauf mit einem Differenzdrucksensor,
Fig. 3
eine Variante zu Fig. 2,
Fig. 4
eine Auswertelogik für einen Kühlflüssigkeitskreislauf mit einem Absolutdrucksensor.
Show it:
Fig. 1
a schematic structure of a cooling liquid circuit for an internal combustion engine,
Fig. 2
an evaluation logic for a coolant circuit with a differential pressure sensor,
Fig. 3
a variant of Fig. 2,
Fig. 4
an evaluation logic for a coolant circuit with an absolute pressure sensor.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Eine Brennkraftmaschine 10 umfasst einen Zylinderkopf 12 und einen Zylinderblock 14, die an einen Kühlflüssigkeitskreislauf 16 angeschlossen sind. Die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskreislauf 16 ist durch Pfeile gekennzeichnet. Eine Kühlflüssigkeitspumpe 32 fördert die Kühlflüssigkeit von einer Saugleitung 30 über den Zylinderblock 14 und den Zylinderkopf 12 in eine Rücklaufleitung 28. Zwischen dieser und der Saugleitung 30 ist ein Kühler 18 geschaltet, der mit einem Lüfter 20 zusammenarbeitet. Parallel zum Kühler 18 ist eine Bypassleitung 24 und ein Heizungswärmetauscher 22 vorgesehen, wobei der Durchfluss durch den Kühler 18 und die Bypassleitung 24 durch ein Regelventil 26 gesteuert wird.An internal combustion engine 10 comprises a cylinder head 12 and a cylinder block 14, which are connected to a coolant circuit 16. The flow direction of the cooling liquid in the cooling liquid circuit 16 is indicated by arrows. A cooling liquid pump 32 conveys the cooling liquid from a suction line 30 via the cylinder block 14 and the cylinder head 12 into a return line 28. Between this and the suction line 30, a cooler 18 is connected, which cooperates with a fan 20. Parallel to the radiator 18 is a bypass line 24 and a heating heat exchanger 22, wherein the flow through the radiator 18 and the bypass line 24 is controlled by a control valve 26.

Parallel zur Kühlflüssigkeitspumpe 32 ist ein Differenzdrucksensor 34 vorgesehen, der den Differenzdruck zwischen der Saugseite und der Druckseite der Kühlflüssigkeitspumpe 32 feststellt. Alternativ oder zusätzlich zum Differenzdrucksensor 34 ist auf der Druckseite der Kühlflüssigkeitspumpe 32, die elektrisch oder mechanisch angetrieben sein kann, ein Drucksensor 36 angeordnet. Dieser ermittelt den absoluten Druck der Kühlflüssigkeit gegenüber der Umgebung. Ferner befindet sich am Ausgang des Zylinderkopfs 12 der Brennkraftmaschine 10 ein Temperatursensor 80 sowie ein Drosselventil 78. Der Differenzdrucksensor 34, der Drucksensor 36 und der Temperatursensor 80 sind über Signalleitungen mit einer Steuereinheit 76 verbunden, die u.a. die Überwachung des Kühlkreislaufs 16 übernimmt.Parallel to the coolant pump 32, a differential pressure sensor 34 is provided which detects the differential pressure between the suction side and the pressure side of the coolant pump 32. Alternatively or in addition to the differential pressure sensor 34, a pressure sensor 36 is arranged on the pressure side of the cooling liquid pump 32, which may be driven electrically or mechanically. This determines the absolute pressure of the coolant to the environment. Further, located at the output of the cylinder head 12 of the internal combustion engine 10, a temperature sensor 80 and a throttle valve 78. The differential pressure sensor 34, the pressure sensor 36 and the temperature sensor 80 are connected via signal lines to a control unit 76, the u.a. the monitoring of the cooling circuit 16 takes over.

Hierzu sind im Zusammenhang mit einer Auswertelogik nach Fig. 2 in der Steuereinheit 76 ein Volumenstromkennfeld 42, Temperaturkennfelder 46 und 52 sowie Abweichungskennfelder 56 und 58 abgelegt. Die Steuereinheit 76 empfängt neben einem Ansteuersignal 38 der Kühlflüssigkeitspumpe 32, einem Differenzdrucksignal 40 des Differenzdrucksensors 34 und einem Kühlflüssigkeitstemperatursignal 44 des Temperatursensors 80 ein Drehzahlsignal 48 und ein Lastsignal 50 der Brennkraftmaschine 10. Sie ermittelt aus dem Ansteuersignal 38 der Kühlflüssigkeitspumpe 32 und dem Differenzdrucksignal 40 mit Hilfe des Volumenstromkennfelds 42 einen Istwert des Volumenstroms, aus dem sie mit Hilfe des Kühlflüssigkeitstemperatursignals 44 und einem Temperaturkennfeld 46 für ein Referenzbauteil, z.B. den Zylinderblock 14 oder den Zylinderkopf 12, einen Istwert für die Temperatur des Referenzbauteils 12, 14 berechnet. Sie bildet ferner aus dem Drehzahlsignal 48 und dem Lastsignal 50 der Brennkraftmaschine 10 in Verbindung mit einem weiteren Temperaturkennfeld 52 für das Referenzbauteil 12, 14 einen Sollwert für die Temperatur des Referenzbauteils 12, 14 und bildet die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert in einem Vergleicherbaustein 54. Schließlich ermittelt die Steuereinheit 76 aus dem Drehzahlsignal 48 und dem Lastsignal 50 mit einem Abweichungskennfeld 56 eine zulässige obere Abweichung. Entsprechend wird mit einem weiteren Abweichungskennfeld 58 eine zulässige untere Abweichung bestimmt. Die zulässigen Abweichungen werden in Differenzbildnern 60 und 62 mit der Differenz aus dem Vergleicherbaustein 54 verglichen. Ist das Ergebnis größer oder gleich eins, erzeugt eine Signalausgabe 64 ein Ausgangssignal 66, aus dem auf eine Störung im Kühlflüssigkeitskreislauf 16 geschlossen werden kann.For this purpose, in the control unit 76, a volume flow characteristic 42, temperature characteristics 46 and 52 as well as deviation characteristics 56 and 58 are stored in connection with an evaluation logic according to FIG. The control unit 76 receives in addition to a drive signal 38 of the coolant pump 32, a differential pressure signal 40 of the differential pressure sensor 34 and a coolant temperature signal 44 of the temperature sensor 80, a speed signal 48 and a load signal 50 of the internal combustion engine 10. It determines from the drive signal 38 of the coolant pump 32 and the differential pressure signal 40 with Help the volume flow map 42 is an actual value of the volume flow, from which they with the help of the coolant temperature signal 44 and a temperature map 46 for a reference component, such as the cylinder block 14 or the Cylinder head 12, an actual value for the temperature of the reference member 12, 14 calculated. It also forms from the speed signal 48 and the load signal 50 of the internal combustion engine 10 in conjunction with another temperature map 52 for the reference component 12, 14, a target value for the temperature of the reference member 12, 14 and forms the difference between the desired value and the actual value in a comparator module 54. Finally, the control unit 76 determines an allowable upper deviation from the speed signal 48 and the load signal 50 having a deviation map 56. Accordingly, a permissible lower deviation is determined with a further deviation map 58. The permissible deviations are compared in difference formers 60 and 62 with the difference from the comparator module 54. If the result is greater than or equal to one, a signal output 64 generates an output signal 66, from which a fault in the coolant circuit 16 can be deduced.

Bei der Auswertelogik nach Fig. 3 wird als Referenzparameter der Differenzdruck an einer Drosselstelle oder Widerstand, z.B. der Kühlflüssigkeitspumpe 32, verwendet, von dem der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit im wesentlichen abhängig ist. Aus dem Ansteuersignal 38 der Kühlflüssigkeitspumpe 32 wird mit Hilfe eines Differenzdruckkennfelds 68 ein Sollwert für den Differenzdruck bestimmt und mit dem Vergleicherbaustein 54 die Differenz mit dem Istwert des Differenzdrucks gemäß dem Differenzdrucksignal 40 gebildet. Die so gebildete Differenz wird mit zulässigen Abweichungen in den Differenzbildnern 60 und 62 verglichen, wobei ebenfalls die Signalausgabe 64 ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ergebnis gleich oder größer eins ist. Abweichungen werden in gleicher Weise wie bei der Auswertelogik nach Fig. 2 ermittelt.In the evaluation logic of Fig. 3 is used as a reference parameter of the differential pressure at a throttle point or resistance, for example, the cooling liquid pump 32, of which the volume flow of the cooling liquid is substantially dependent. From the control signal 38 of the cooling liquid pump 32, a setpoint value for the differential pressure is determined with the aid of a differential pressure characteristic diagram 68 and the difference with the actual value of the differential pressure according to the differential pressure signal 40 is formed with the comparator module 54. The difference thus formed is compared with allowable deviations in the subtractors 60 and 62, and also the signal output 64 produces an output signal when the result is equal to or greater than one. Deviations are determined in the same way as in the evaluation logic of FIG. 2.

Die Auswertelogik nach Fig. 4 unterscheidet sich.von der Auswertelogik nach Fig. 3 dadurch, dass der Volumenstrom durch ein Drosselventil 78 geregelt wird. Dabei wird der Sollwert des Differenzdrucks aus dem Ansteuersignal 38 der Kühlflüssigkeitspumpe 32 und einem Ventilpositionssignal 70 des Drosselventils 78 mit Hilfe eines Differenzdruckkennfelds 82 ermittelt. Der Istwert des Differenzdrucks wird aus dem Kühlflüssigkeitstemperatursignal 44 und einem Drucksignal 72 für den Druck der Kühlflüssigkeit gegenüber der Umgebung mit Hilfe eines Differenzdruckkennfelds 74 errechnet. Der Vergleicherbaustein 54 bildet die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Differenzdrucks. Anschließend wird die Differenz wie bei der Auswertelogik nach Fig. 3 mit zulässigen unteren und oberen Abweichungen verglichen und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ergebnis größer oder gleich eins ist.The evaluation logic according to FIG. 4 differs from the evaluation logic according to FIG. 3 in that the volume flow is regulated by a throttle valve 78. In this case, the desired value of the differential pressure from the drive signal 38 of the coolant pump 32 and a valve position signal 70 of the throttle valve 78 is determined by means of a differential pressure map 82. The actual value of the differential pressure is calculated from the coolant temperature signal 44 and a pressure signal 72 for the pressure of the coolant to the environment by means of a differential pressure map 74. The comparator 54 forms the difference between the setpoint and the actual value of the differential pressure. Subsequently, the difference is compared as in the evaluation logic of FIG. 3 with allowable lower and upper deviations and generates a corresponding output signal when the result is greater than or equal to one.

Bezugszeichenreference numeral

1010
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
1212
Zylinderkopfcylinder head
1414
Zylinderblockcylinder block
1616
KühlflüssigkeitskreislaufCoolant circuit
1818
Kühlercooler
2020
LüfterFan
2222
HeizungswärmetauscherHeater core
2424
Bypassleitungbypass line
2626
Regelventilcontrol valve
2828
RücklaufleitungReturn line
3030
Saugleitungsuction
3232
KühlflüssigkeitspumpeCoolant pump
3434
DifferenzdrucksensorDifferential Pressure Sensor
3636
Drucksensorpressure sensor
3838
Ansteuersignal der PumpeControl signal of the pump
4040
DifferenzdrucksignalDifferential pressure signal
4242
Volumenstrom-KennfeldVolume flow map
4444
KühlflüssigkeitstemperatursignalCoolant temperature signal
4646
TemperaturkennfeldTemperature map
4848
Drehzahlsignal, MotorSpeed signal, motor
5050
Lastsignalload signal
5252
TemperaturkennfeldTemperature map
5454
Vergleicherbausteincomparator module
5656
Abweichungskennfeld obenDeviation map above
5858
Abweichungskennfeld untenDeviation map below
6060
Differenzbildnerdifferentiator
6262
Differenzbildnerdifferentiator
6464
Signalausgabesignal output
6666
Ausgangssignaloutput
6868
DifferenzdruckkennfeldDifferential pressure map
7070
VentilpositionssignalValve position signal
7272
Drucksignalpressure signal
7474
DifferenzdruckkennfeldDifferential pressure map
7676
Steuereinheitcontrol unit
7878
Drosselventilthrottle valve
8080
Temperatursensortemperature sensor
8282
DifferenzdruckkennfeldDifferential pressure map

Claims (11)

  1. Method for monitoring a cooling liquid circuit (16) of an internal combustion engine (10) having at least one heat exchanger (18, 22), a regulating valve (26), a cooling liquid pump (32) and an electronic control unit (76), characterized in that the control unit (76) predefines, from operating parameters of the internal combustion engine (10) and by means of deviation characteristic diagrams (56, 58), a permissible upper and lower deviation of a reference parameter from a nominal value, and compares said deviation with a difference between a nominal value and an actual value of the reference parameter, with the actual value being determined, if appropriate by means of characteristic diagrams (42, 46, 74), from parameters of the volume flow rate of the cooling liquid.
  2. Method according to Claim 1, characterized in that
    • the reference parameter is a temperature of a reference component (12, 14),
    • an actual value of a volume flow rate of the cooling liquid is determined, by means of a volume flow rate characteristic diagram (42), from a differential pressure between the pressure side and the suction side of a throttle point (32) in the main flow of the cooling liquid and from an actuating signal (38) of the cooling liquid pump (32),
    • an actual value of the temperature of the reference component is determined, by means of a temperature characteristic diagram (46) of the reference component (12, 14), from the actual value of the volume flow rate and from a cooling liquid temperature,
    • a nominal value of the temperature of the reference component (12, 14) is determined, by means of a further temperature characteristic diagram (52), from the speed and the load of the internal combustion engine (10),
    • the difference between the actual value and the nominal value of the temperature of the reference component (12, 14) is formed and
    • a permissible lower deviation of the temperature of the reference component (12, 14) is determined by means of one deviation characteristic diagram (56), and a permissible upper deviation of the temperature of the reference component (12, 14) is determined by means of a further deviation characteristic diagram (58), from the speed and load of the internal combustion engine (10),
    • the difference between the actual value and the nominal value of the temperature of the reference component (12, 14) is compared with the permissible lower and upper deviation of the temperature of the reference component, and an output signal is generated if the result of the comparison is greater than or equal to one.
  3. Method according to Claim 2, characterized in that the reference component is a wall of a cylinder block (14) or of a cylinder head (12) of a reciprocating-piston internal combustion engine (10).
  4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling liquid temperature is measured at the outlet of the internal combustion engine (10).
  5. Method according to Claim 1, characterized in that
    • the reference parameter is the differential pressure between the pressure side and the suction side of the throttle point (32, 78) in the main flow of the cooling liquid,
    • a nominal value for a differential pressure between the pressure side and the suction side of the throttle point (32, 78) is determined, by means of a differential pressure characteristic diagram (68), from an actuating signal (38) of the cooling liquid pump (32),
    • a difference between the nominal value and a measured actual value of the differential pressure between the pressure side and the suction side of the throttle point (32, 78) is formed,
    • a permissible lower deviation of the differential pressure is determined by means of one deviation characteristic diagram (56), and a permissible upper deviation of the differential pressure is determined by means of a further deviation characteristic diagram (58), from the speed and load of the internal combustion engine (10),
    • the difference between the nominal value and the actual value of the differential pressure is compared with the permissible lower and upper deviation of the differential pressure, and an output signal is generated if the result of the comparison is greater than or equal to one.
  6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling liquid pump (32) forms the throttle point.
  7. Method according to Claim 1, characterized in that
    • the reference parameter is the differential pressure between the pressure side and the suction side of the throttle point (32, 78) in the main flow of the cooling liquid,
    • a nominal value for a differential pressure is determined, by means of a differential pressure characteristic diagram (82), from an actuating signal (38) of the cooling liquid pump (32) and the position of a throttle valve (78),
    • an actual value for a differential pressure is determined, by means of a further differential pressure characteristic diagram (74), from a temperature of the cooling liquid at the outlet of the internal combustion engine (10) and an absolute pressure of the cooling liquid downstream of the cooling liquid pump (32),
    • a permissible lower deviation of the differential pressure is determined by means of one deviation characteristic diagram (56), and a permissible upper deviation of the differential pressure is determined by means of a further deviation characteristic diagram (58), from the speed and load of the internal combustion engine (10) and
    • the difference between the nominal value and the actual value of the differential pressure is compared with the permissible lower and upper deviation of the differential pressure, and an output signal (66) is generated if the result of the comparison is greater than or equal to one.
  8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a correct temperature rise of the cooling liquid during the start phase of the internal combustion engine (10) is stored in a characteristic diagram in the control unit (76), and is compared with an actual value of the temperature rise which is determined from the derivation with respect to time of the temperature of the cooling liquid.
  9. Use of an internal combustion engine (10) having a cooling liquid circuit (16) for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that a differential pressure sensor (34) is connected in parallel with the cooling liquid pump (32).
  10. Use of an internal combustion engine according to Claim 9, characterized in that a pressure sensor (36) for measuring an absolute pressure of the cooling liquid in relation to the environment is arranged downstream of the cooling liquid pump (32).
  11. Use of an internal combustion engine according to Claim 9, characterized in that a temperature sensor (80) is provided at the point at which the cooling liquid passes out of the internal combustion engine (10).
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