EP3140526A1 - Verfahren zur überwachung des öffnungszustands eines regelventils eines kühlmittelkreislaufs einer brennkraftmaschine und vorrichtung dafür - Google Patents

Verfahren zur überwachung des öffnungszustands eines regelventils eines kühlmittelkreislaufs einer brennkraftmaschine und vorrichtung dafür

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EP3140526A1
EP3140526A1 EP15717468.1A EP15717468A EP3140526A1 EP 3140526 A1 EP3140526 A1 EP 3140526A1 EP 15717468 A EP15717468 A EP 15717468A EP 3140526 A1 EP3140526 A1 EP 3140526A1
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EP
European Patent Office
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coolant
valve
valve member
internal combustion
combustion engine
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EP15717468.1A
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French (fr)
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EP3140526B1 (de
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Thomas Spiess
Norbert Dembinski
Gerhard SELLMAIR
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Thermal Management Solutions De Oberboihingen GmbH
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
BorgWarner Esslingen GmbH
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Publication date
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Publication of EP3140526B1 publication Critical patent/EP3140526B1/de
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/167—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by adjusting the pre-set temperature according to engine parameters, e.g. engine load, engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2037/00—Controlling
    • F01P2037/02—Controlling starting

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring the opening state of a control valve of a coolant circuit of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method according to claim 11.
  • Internal combustion engines are usually operated with a coolant circuit, which has a heat exchanger, over which waste heat generated during combustion and for the interior air conditioning of the vehicle operated by the internal combustion engine can be released to the environment. If the internal combustion engine, or the engine is started, that is offset from the non-fired state in the fired state, the engine undergoes a warm-up, which should be kept as short as possible.
  • the engine is started at a coolant temperature corresponding to the ambient temperature, and then the temperature of the coolant flowing through the engine increases, for example, at the coolant outlet area or another measuring point of the engine can be measured by means of a sensor, according to a heating curve, which depends for example on the load required by the engine.
  • a control valve commonly referred to as a thermostat or thermostatic valve, which has a valve member in the form of a valve disk or the like and is intended to influence the flow through the heat exchanger from the coolant present in the coolant circuit.
  • the valve member is to prevent the flow of coolant through the heat exchanger, the so-called large cooling circuit comprising the heat exchanger, so keep closed, so that only the so-called small cooling circuit is flowed through, the circulation channels of the engine for the flow of Includes coolant through the engine block and cylinder head and one or more heat exchangers for the interior of the vehicle interior.
  • the thermal management should ensure adequate interior climate control of the vehicle and, on the other hand, quick warm-up of the engine in order to reduce the pollutants emitted during the warm-up process during combustion and to minimize the wear caused during cold running of the engine.
  • a key role in the warm-up process thus comes to the control valve or thermostatic valve whose opening state is relevant for the time required for the warm-up process time.
  • the control valve should keep the large cooling circuit closed below its operating opening temperature, which is quite different from engine to engine, and thus avoid the emission-relevant removal of heat via the heat exchanger during the warm-up process.
  • the pollutant emission of a vehicle type may be a criterion relevant to the type approval, and it may therefore be necessary to monitor the proper functioning of the control valve during operation of the vehicle. For example, by means of diagnostic devices present in the vehicle, ie devices for on-board diagnosis (OBD diagnosis).
  • OBD diagnosis on-board diagnosis
  • the heating behavior of the coolant should be checked to see if the engine reaches its operating temperature within a reasonable time.
  • the correct function of the thermostatic valve or control valve is therefore to monitor and determine any malfunction.
  • a malfunction occurs when the temperature of the coolant has not reached a minimum temperature within a reasonable time, which is set for further vehicle-specific OBD diagnoses.
  • a malfunction is also present if the determined coolant temperature does not reach the operating opening temperature of the control valve.
  • the function of the control valve in the cooling circuit is monitored by measuring the temperature of the coolant at the coolant exit region of the engine by means of a coolant outlet sensor.
  • the measured temperature T Mo t is compared to a modeled coolant engine temperature that uses air mass flow rate as a criterion for engine load, ambient temperature as the correction value, and coolant exit temperature measured at engine startup as the iteration start value and the current modeled coolant engine temperature. Plotted over time, the characteristic curve of the modeled coolant engine temperature runs at a properly functioning control valve at a short distance below the real temperature characteristic of the control valve.
  • the known method starts after starting the internal combustion engine, ie after changing the operating state of the internal combustion engine from the non-fired state to the fired state and determines, inter alia, depending on the measured air mass flow rate the modeled temperature and compares this temperature with the actual at the coolant outlet area or a other suitable sensor measuring point measured coolant temperature by subtraction. If the delta between the measured and the modeled If the temperature actually measured is substantially different from the modeled temperature and this is an indication that the control valve is to flow through at the time when only the small cooling circuit is to be flowed through by the coolant, an error bit is set. is not completely closed, so the situation of an open-clamping control valve is present.
  • a control valve for a control circuit which may be a cooling circuit of an internal combustion engine.
  • the control valve has a valve member which can be adjusted via an electric DC motor or a proportional electromagnet.
  • the position of the control valve can be detected by means of a position measuring device which has the option of inductive, capacitive or magnetic position measurement.
  • the object of the invention to improve the method for monitoring the control valve and to allow the direct detection of the opening state of the control valve. It is also intended to provide a device for carrying out the method.
  • the invention has to solve this problem with respect to the method specified in claim 1 features.
  • Advantageous embodiments of the method are described in the further claims.
  • the invention for solving the problem with respect to the device has the features specified in claim 1 1.
  • the invention provides a method for monitoring the opening state of a control valve of a coolant circuit of an internal combustion engine, wherein the control valve is an actuator operable valve member for releasing and / or blocking a coolant flow in the heat exchanger having a coolant circuit and means for detecting the position of the valve member wherein, according to the method, the device detects a position of the valve member representing the first actual value before starting the internal combustion engine and the actual value is compared with a reference value corresponding to a blocking position of the valve member.
  • the invention provides a method for diagnosing the opening state of a control valve of a cooling circuit of an internal combustion engine, wherein the control valve has, for example, a valve disk as a blocking member for the coolant flow.
  • the actuator can be a wax cartridge actuated wax cartridge or the like, which can also be heated electrically in order to be able to influence the position of the valve member independently of the coolant temperature.
  • this wax cartridge has an actuating pin or the like which can directly or indirectly actuate the valve member in the form of the valve disk when the wax expands due to heating by the coolant.
  • an actuator that can actively release the blocking position of the valve member, but not actively one Lock position can produce, in which case the actuator actuates the valve member, for example against the force of a return spring. It is also possible to design the actuator bidirectionally acting, so that it can actively cancel both the blocking position as well as bring about.
  • the position of the valve member can be detected by means for detecting its position and a position of the valve member performing first actual value is detected by the inventive method before starting the engine and compared with a reference value corresponding to a blocking position of the valve member. The comparison operation may be performed by the device or other device, such as the engine control unit.
  • a reference value for the blocking position of the valve member is stored, which is compared with the actual value of the position of the valve member, which is detected before starting the internal combustion engine.
  • This reference value may be, for example, a voltage value output by a sensor.
  • a changing position of the valve member then corresponds to a changing voltage value.
  • the sensor Before starting the internal combustion engine, the sensor then outputs a voltage value corresponding to the actual value of the position which is compared with the voltage value corresponding to the blocking position of the valve member. About a difference between the actual value and the reference value can then be determined before starting the internal combustion engine, whether the valve disc is in its blocking position.
  • the starting of the internal combustion engine corresponds to the state or time at which the internal combustion engine is transferred from the non-fired state to the fired state, that is, for example, is started by means of an electric starter motor for automatic running.
  • the actual value of the position of the valve member before starting the internal combustion engine is thus compared with a reference value corresponding to a blocking position of the valve member, a position in which the valve member a flow branch for the coolant from the internal combustion engine in the direction of the heat exchanger or from the heat exchanger blocked in the direction of the internal combustion engine, so a flow movement of coolant through the heat exchanger is prevented.
  • Such a flow movement would be brought about in non-blocking valve member by the coolant pump usually present in the coolant pump, which would take place during the warm-up phase unwanted release of heat through the heat exchanger, whereby the warm-up process would take much longer.
  • the method according to the invention makes it possible to monitor the opening state of the control valve or thermostat in the coolant circuit of an internal combustion engine at a time before the engine is even started, so the method according to the invention offers the advantage of emission-free monitoring of the opening state of the control valve.
  • the method thus allows the diagnosis of the position of the valve member even before the engine is started and before it comes to pollutant emission.
  • the method according to the invention is therefore designed for on-board diagnosis of vehicles.
  • a clearly readable indication can also be output to an on-board display device for the user of the vehicle. Since the reference value corresponds to the blocking position of the valve member, a difference between the reference value and the actual value is an indication of an open-clamping thermostatic valve, which can be determined by the method according to the invention, without causing a pollutant emissions during the diagnostic process.
  • the valve member is actuated before starting the internal combustion engine to a detectable by the device change in the position of the valve member. It means in other words that it is also provided according to the invention, the actuator to control a change in the relative position of the valve member relative to the sensor, even before the engine is fired. It is sufficient to change the position of the valve member by a distance which is sufficient for the opening of the valve member. Accuracy of the device or the sensor corresponds, which detects the position of the valve member. So it is sufficient a minimum deflection of the valve member to determine that the valve member is free, so it can be moved by the actuator.
  • This development of the method according to the invention has the advantage that not only can it be established that the valve member is in a blocking position before starting the internal combustion engine, that is not the case of the open-clamping valve member is present and not the case that the Ven - Although tilglied is in its blocking position, but can not solve from the locked position.
  • This movement can be so small that an elastomeric component provided on the valve member and resting against a passage of the thermostat valve for the coolant still keeps the passage closed and in this way both the intended blocking position of the valve member can be verified and verified the valve member is not in a closed clamping position.
  • the proper function of the valve member can be verified both with respect to its blocking position and with respect to its passage function, so the risk of overheating of the internal combustion engine due to a closed clamping position of the valve member can be avoided.
  • a desired value corresponding to the changed position of the valve member is compared with the modified actual value detected by the device and an error entry is entered in an error memory in the event of a deviation of the nominal value from the actual value.
  • the temperature of the coolant is detected and the first actual value is detected at least until the temperature has reached a predetermined temperature threshold. If the actuator activates the valve member as a function of the temperature of the coolant for opening and the valve member is intended in an open position at a temperature above the predetermined temperature threshold, this corresponds to a proper function of the valve member and the first actual value no longer needs to be measured.
  • the inventive method also undergoes an advantageous development in that the valve member is actuated by the actuator when a coolant temperature detected in the coolant circuit is below a predetermined threshold value.
  • the threshold value may be a value smaller than or equal to a tolerance field-associated intended operating opening temperature of the valve member. So long as the measured coolant temperature is below the example, with a tolerance field of 5 degrees Celsius afflicted operating opening temperature of, for example 105 degrees Celsius of the valve member, a blocking position of the valve member can be detected even at almost operating opening temperature exhibiting coolant circuit and the pulse of the actuator to bring about a minimal change in the path Valve member are performed.
  • the blocking position of the valve member can also be verified during a red-light phase, for example, in vehicles operating with a start-stop system, and it can also be established that the actuator is operating according to the regulations and the position measuring system of the device can be referenced.
  • the method according to the invention can still be used even if the internal combustion engine has already almost completed the actual warm-up process, but the valve member is surrounded by coolant with even below the intended operating opening temperature of the valve member. So can too the referencing of the displacement measuring system, with which the position of a valve member actuating actuator of the actuator is determined, for example, during a short start-stop phase are performed.
  • the operating state of a coolant to a charging device of the internal combustion engine promoting coolant pump is detected and the valve member is actuated by the actuator in response to the detected operating state for bringing about an open position of the valve member.
  • the charging device can be, for example, an exhaust-gas turbocharger, the bearing block of which is actively cooled by coolant from the coolant circuit. If the engine is stopped when it is warm enough, there is a risk of the engine oil in the bearing block becoming coked. To prevent coking, the bearing block is actively supplied with coolant from the coolant circuit by the coolant pump and cooled, which requires that the coolant releases the heat thus absorbed from the bearing block back to the environment via the heat exchanger.
  • the valve member When the temperature in the coolant circuit drops below the operating opening temperature of the valve member, the valve member assumes, for example, via a return spring biased its locking position again, which would cause the cooling circuit is locked and so the heat from the bearing block of the charger no longer on the heat exchanger in the Coolant circuit can be dispensed. In order to prevent this, the operating state of the coolant to the supercharger-conveying coolant pump is monitored and the valve member held by the actuator in the open state when the coolant pump is in the delivery mode.
  • the operating state of the coolant pump controlled by a thermal switch in the region of the bearing block of the charging device is detected and then, when it is in operation, the actuator of the control valve for opening the valve element is also actuated below the operating opening temperature, so that the Regulating valve in an open and the coolant flow through the heat exchanger leading position remains, and so Bearing can also be actively cooled even if the temperature of the coolant in the coolant circuit has dropped below the operating opening temperature of the control valve.
  • the valve member is actuated by the actuator when the open position of the valve member is smaller than a predetermined threshold value of the open position.
  • the opening position of the valve member is monitored during operation of the coolant pump and the actuator actuates the valve member to open the valve member when the detected open position has dropped below a predetermined open position, since the return spring the valve member again has pressed in the direction of its blocking position.
  • Such actuation of the actuator to increase the opening passage of the valve member does not occur only when the valve member has taken its blocking position, but already when the valve member is moving in the direction of the blocking position, but this has not yet taken. This ensures that no interruption of the coolant flow takes place via the heat exchanger when the coolant pump delivers.
  • a corresponding activation of the actuator for keeping the valve member open can thus already take place when the throughflow cross-section in the thermostatic valve of, for example, the return spring has not been fully closed again in order to prevent heat accumulation in the coolant circuit.
  • the inventive method for monitoring the opening state of the control valve is characterized in that the actual value of the position of the valve member is detected before starting the internal combustion engine and compared with the desired value.
  • the term of starting the internal combustion engine is understood quite generally to mean a change of operating state of the internal combustion engine in which the latter changes from the non-fired state to the fired state.
  • a trigger signal for carrying out the method according to the invention may be, for example, a release signal for the activation of an electric starter motor of the internal combustion engine or such a release signal for a fuel delivery pump of Internal combustion engine or also quite generally a triggering signal derived from the activation of the on-board voltage network of the vehicle.
  • the invention also provides a device for carrying out the method with a thermostatic valve with a displaceable by means of a spring-loaded actuator valve disk in the coolant passage to or from a heat exchanger of a coolant circuit of an internal combustion engine and a heatable by means of an electrically operable heating element and actuates the actuator wax element and a den Traverse path of the valve disc and / or actuator non-contact sensing sensor and means for comparing an actual value of the travel with a target value of the travel.
  • the thermostatic valve thus has a spring-loaded adjusting element for displacing the valve disk and is arranged in the coolant circuit upstream, ie in the flow direction of the coolant circuit in the inlet to the heat exchanger or downstream, ie in the flow direction of the coolant circuit in the return of the heat exchanger.
  • the valve disk With the valve disk, the coolant flow to or away from the heat exchanger can be influenced by the fact that the displacement movement of the valve disk completely blocks or completely opens a passage in a housing of the thermostatic valve or assumes a position between these two extreme system graduations.
  • the actuator may be a sleeve receiving the wax element, which is filled with the wax as expansion medium, which is supported against the heating element.
  • the adjusting pin can be arranged to be displaceable together with the valve disk, so that the expanding wax displaces the adjusting pin together with the valve disk.
  • the wax element is acted upon by the coolant with heat and expands under heat supply, so that the expansion movement of the wax element causes a displacement movement, the valve disc in the housing of the thermostatic valve against the action of a return spring for changing displacement of the flow-through cross section of the passage moves.
  • valve plate of the thermostatic valve is not stuck in a blocking position, which would entail the risk of overheating of the internal combustion engine. It can also be determined via a zero-path measurement of the travel path of the valve disk that the valve disk is in the blocking position and therefore not in an open clamping position, which would lead to an undesirable heat dissipation via the heat exchanger of the coolant circuit during the warm-up process of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a coolant circuit of an internal combustion engine with heat exchanger and coolant pump.
  • Figure 2 is a sectional view of a thermostatic valve with closed valve disk in the position for warming up of the internal combustion engine.
  • FIG. 3 shows a representation similar to FIG. 2 with the valve plate completely displaced to release a coolant flow from the heat exchanger;
  • FIG. 4 shows a sectional view of a map-controlled and heatable thermostatic valve arranged in the housing of the coolant pump;
  • Fig. 5 is an enlarged view of a detail of the thermostatic valve of FIG. 4;
  • Fig. 6 is a flowchart for explaining the method according to the invention.
  • Fig. 1 of the drawing shows a schematic representation of a coolant circuit 1 of an internal combustion engine 2, which is an eight-cylinder engine in V arrangement.
  • the coolant circuit 1 comprises a heat exchanger 3, which can be flowed through by ambient air for the release of heat to the environment, for which purpose a sucking electric fan 4 is provided.
  • a heat exchanger 5 for cooling transmission oil which for this purpose can deliver heat to a heat exchanger 6 through which coolant flows, which is coupled to the heat exchanger 3 for fluid exchange, so that the heat from the transmission oil circuit the environment can be dissipated.
  • a surge tank 32 serves as a surge tank for the expanding heated coolant.
  • a mechanically or electrically actuated coolant pump 7 ensures that the coolant flows through coolant channels 8 of the internal combustion engine 2 and circulates in the circulation.
  • a housing 9 of the coolant pump 7 has a connection flange 10, which is designed to receive a control valve or thermostatic valve 11, which can be seen in more detail with reference to the further figures.
  • a valve plate 12 is in the blocking position, ie, a return flow of coolant from the heat exchanger 3 via the coolant return line 20 in a formed in the housing 9 of the coolant pump 7 mixing chamber 13 is not possible and the coolant is carried in the illustrated position of the thermostatic valve 1 1 in the warm-up phase only by the so-called small refrigeration cycle, the combustion of Engine 2 and a powered by a coolant pump 14 for vehicle air conditioning climatization circuit 15 includes.
  • the electric coolant pump 7 is operated at about 10% of its delivery rate in order to avoid the formation of hot spots in the coolant channels 8 of the internal combustion engine 2.
  • a so-called KurzQueryteller 16 of the thermostatic valve 1 1 is in an open position, so that the circulation of coolant within the small cooling circuit is possible.
  • the temperature T Mo t of the emerging from the internal combustion engine 2 coolant is measured.
  • Fig. 2 of the drawing shows a sectional view of the thermostatic valve or control valve 1 1 in the position in the short-circuit operation in the warm-up phase.
  • the emerging from the engine 2 coolant is passed through the open short-circuiting 16 in the mixing chamber 13 of the control valve 1 1 and fed back from the mixing chamber 13 to the apparent in Fig. 1 of the drawing flow 18 to return to the coolant channels 8 of Get internal combustion engine 2, so that the internal combustion engine 2 reaches its operating temperature as soon as possible.
  • coolant already heated by the internal combustion engine 2 can be conducted into the air-conditioning circuit 15 and flows back into the mixing chamber 13 in the return line 19.
  • the thermostatic valve 1 1 has the already mentioned valve plate 12, which is held by a return spring 21 in the blocking position.
  • the control valve or thermostatic valve 1 1 has an actuator 22, with which the valve member in the form of the valve plate 12 can be transferred from its blocking position to an open position, which is shown in Fig. 3 of the drawing.
  • the actuator 22 is a wax element 23, which contains a wax which liquefies and expands upon application of heat, which is arranged in a sleeve 24, in the interior of which an actuating element 25 in the mold an actuating pin is arranged, the circular cylindrical end face is acted upon by the expanding wax and so the sleeve 24 is displaced upon expansion of the wax against the action of the return spring 21 while the sleeve 24 coupled to the valve disk 12 from the locking position to the open position is pressed.
  • the adjusting pin exerts the function of both the heating element and the function of the actuating element.
  • the coolant return is possible from the heat exchanger 3 via the coolant return line 20 into the mixing chamber 13 and from there again via the supply line 18 into the coolant channels 8 of the internal combustion engine 2.
  • the thermostatic valve 1 1 has an electrically operable heating element 26 (FIG. 3), which can be supplied via an electrical plug connection 27 with voltage from the on-board voltage network of a vehicle, via the heat input into the wax element 23 for an independent of the temperature of the coolant taking place Displacement movement of the valve disc 12 to provide against the action of the return spring 21.
  • the heat application of the wax element 23 can be carried out in a map-controlled manner via a control operation carried out, for example, by a non-illustrated electronic control device of the internal combustion engine 2, in order, for example, to increase the opening cross-section openable by the valve disk 12 at high load demand to the internal combustion engine 2, and thus to the increased cooling demand of the internal combustion engine 2 to meet.
  • Fig. 4 of the drawing shows a sectional view of the thermostatic valve 1 1. Coolant from the return of a bearing block of an exhaust gas turbocharger, not shown, of the internal combustion engine 2 can be introduced into the mixing chamber 13 via a supply line 28.
  • the valve disk 12 is in the illustrated position of the thermostatic valve 1 1 in the blocking position, ie in the position which is occupied during the warm-up phase of the internal combustion engine 2, in which the entry of coolant from the heat exchanger 2 via the coolant return line tion 20 is prevented.
  • the resistance heating element 26 can be energized to provide for an expansion of the absorbed in the sleeve 24 expansion material in the form of thermal wax.
  • Fig. 5 of the drawing shows an enlarged view of a detail of FIG.
  • a cap 32 is provided at the upper end portion of the wax element 23, which closes the sleeve 24 filled with wax.
  • a permanent magnet 29 is arranged, the distance of which can be determined by a sensor 30 in the form of a Hall sensor provided in the illustrated embodiment and thus position relative to the sensor 30 by detecting the field strength of the permanent magnet 29 without contact.
  • the permanent magnet 29 has an inner recess into which an O-ring 35 can be introduced, which fixes the magnet 29 by means of a securing ring 36.
  • Electronic circuit components 37 for receiving the resulting in a change in the position of the permanent magnet 29 relative to the sensor 30 and in response to the lifting movement of the sleeve 24 and thus the valve plate 12 changing sensor voltage can be integrated into the housing 34 of the connector 27.
  • the distance between the permanent magnet 29 and the sensor 30 is known in the case of a valve disk 12 located in the blocking position on the basis of the design data.
  • valve disk 12 is in the desired desired blocking position or not.
  • the check according to the above-described known method during the warm-up operation of the internal combustion engine 2 and thus a period of several minutes, whether the valve disk 12 is in the desired blocking position or not, is already carried out by the method according to the invention before the internal combustion engine is fired without pollutant emissions have to be released.
  • valve disk 12 even before the internal combustion engine is started, it can be determined whether the valve disk 12 is in a position "clamped closed", which would bring the risk of overheating of the internal combustion engine 2 with it.
  • the actuator in the form of the electrically heatable wax element 23 to a detected by the sensor 30 change the position of the valve disk 12, so that the valve disk 12 is displaced just so far, so from the one passage of Moving coolant through the flow cross-section 31 (Fig. 3) blocking position in the direction of the flow cross-section 31 free position is moved, that the sensor 30 can detect the change in position of the valve disk 12 within its measurement resolution th.
  • a displacement of the valve disk 12 in the direction of the "open" position of the flow cross-section 31 due to the pulsing of the heating element 26 during this checking process does not lead to a magnitude-related significant loss of heat through the heat exchanger 3, since after the pulse of the heating element 26 of the valve plate 12 is displaced by the return spring 21 immediately back towards the blocking position.
  • the inventive method thus makes it possible both an undesirable removal of heat through the heat exchanger 3 during warm-up operation of the engine 2 enabling position of the valve disk 12 in the position "jams open” and the also undesirable state of the valve disk 12 "clamps closed” in the locking position to detect even before the internal combustion engine 2 is even started.
  • the monitoring of the opening state of the thermostatic valve 1 1 is in the intended position in the blocking position
  • the thermostatic valve 1 1 the operating opening temperature yet has not reached or the temperature of the coolant and thus of the thermostatic valve 1 1 has dropped back below the operating opening temperature of the thermostatic valve 1 1 due to a non-fired downtime of the internal combustion engine 2.
  • a situation can occur, for example, in vehicles with start-stop systems, in which the internal combustion engine 2 is offset from the fired state to the non-fired state before reaching the operating opening temperature of the thermostatic valve 11, ie, for example, in front of a red light-signaling system.
  • the check of whether the valve disk 12 can be displaced or clamped approximately in the intended blocking position can also be carried out as a function of an action triggered by the user of a vehicle.
  • the pulsing of the heating element 26 and thus the inspection of the valve disk 12 can be triggered when the user selects a vehicle provided by the vehicle at a coolant temperature below the operating opening temperature of the thermostatic valve 1 1, so for example, switching characteristics of the vehicle bes selects with switching points at high engine speed.
  • the intended function of the valve disk 12 to be opened can be verified even before the coolant temperature rises due to the high load requirement.
  • the inventive method for monitoring the open position of the valve disk 12 in the blocking position can then be triggered for example by an enable signal for the electric starter motor of the internal combustion engine 2 and it can then be checked whether the valve disk 12 below the Radioff- temperature of the thermostatic valve 1 1 in the intended locking position is located.
  • thermostatic valve 1 1 can be opened as intended, so if the valve plate 12 can be displaced from the blocking position in the direction of the flow cross-section 31 free position, creating a Overheating of the internal combustion engine 2 can be prevented.
  • Fig. 6 of the drawing shows the flow chart for explaining the method according to the invention.
  • the sensor 30 outputs a voltage signal depending on the measured field strength, which indicates the distance of the permanent magnet 29 from the sensor 30 and thus the position of the valve member in the form of the valve plate 12 relative to the sensor 30.
  • the implementation of the invented The method according to the invention is controlled by a control device of the internal combustion engine 2.
  • a step S1 triggered by a signal indicating the energization of the electric starter motor of the internal combustion engine 2, the distance of the permanent magnet 29 to the sensor 30 is measured by means of the sensor 30 and then in a step S2, a reference value corresponding to the blocking position of the valve disk 12 read a vehicle memory.
  • a next step S3 the thus measured actual value of the position of the valve disk 12 is compared with the reference value. If it is determined in this way that the valve disk 12 is in its intended blocking position, an entry "in order" is entered in the vehicle memory in a next step S4.
  • step S3 If, on the other hand, it is determined in step S3 that the valve disk 12 is not in its intended blocking position, a corresponding error entry is made in the vehicle's own fault memory in a step S5 and a maintenance notice is issued to an on-vehicle display device for the user of the vehicle.
  • a signal for short-term heating of the wax element 23 is output by the engine control unit to a control device for energizing the heating element. Then, in a next step S7, the actual value of the position of the valve disk 12 is determined, and then, in a next step S8, the actual value thus measured is compared with the reference value already known from the step S2.

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Abstract

Es wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Überwachung des Öffnungszustands eines Regelventils (11) eines Kühlmittelkreislaufs (1) einer Brennkraftmaschine (2), wobei das Regelventil (11) ein von einem Aktor (22) betätigbares Ventilglied (12) zur Freigabe und/oder Sperrung eines Kühlmittelstroms in dem einen Wärmetauscher (3) aufweisenden Kühlmittelkreislauf (1) und eine Einrichtung zur Erfassung der Stellung des Ventilglieds (12) aufweist, und von der Einrichtung ein die Stellung des Ventilglieds (12) darstellender erster Istwert vor dem Starten der Brennkraftmaschine (2) erfasst wird und der Istwert mit einem Referenzwert verglichen wird, der einer Sperrstellung des Ventilglieds (12) entspricht.

Description

Verfahren zur Überwachung des Öffnungszustands eines Regelventils eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Öffnungszustands eines Regelventils eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 1 .
Brennkraftmaschinen werden üblicherweise mit einem Kühlmittelkreislauf betrieben, der einen Wärmetauscher aufweist, über den bei der Verbrennung entstehende und zur Innenraumklimatisierung des mit der Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeugs nicht benötigte Abwärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Wird die Brennkraftmaschine, beziehungsweise der Motor gestartet, also vom nicht befeuerten Zustand in den befeuerten Zustand versetzt, durchläuft der Motor einen Warmlaufvorgang, der möglichst kurz gehalten werden soll.
Der Motor wird also beispielsweise bei einer der Umgebungstemperatur entsprechenden Kühlmitteltemperatur gestartet und dann steigt die Temperatur des den Motor durchströmenden Kühlmittels, die beispielsweise am Kühlmittelaustrittsbereich oder einer anderen Messstelle des Motors mittels eines Sensors gemessen werden kann, entsprechend einer Aufheizkurve an, die beispielsweise von der vom Motor geforderten Last abhängt. Im Kühlmittelkreislauf des Motors befindet sich ein üblicherweise als Thermostat oder Thermostatventil bezeichnetes Regelventil, welches ein Ventilglied in der Form eines Ventiltellers oder dergleichen aufweist und dafür vorgesehen ist, die Durchströmung des Wärmetauschers vom im Kühlmittelkreislauf vorhandenen Kühlmittel zu beeinflussen. Während des Warmlaufvorgangs soll das Ventilglied den Durchfluss von Kühlmittel durch den Wärmetauscher verhindern, den so genannten großen Kühlkreislauf, der den Wärmetauscher umfasst, also geschlossen halten, so dass nur der so genannte kleine Kühlkreislauf durchströmt wird, der die Zirkulationskanäle des Motors für den Durchfluss von Kühlmittel durch Motorblock und Zylinderkopf und einen oder mehrere Wärmetauscher für die Innenraumthematisierung des Fahrzeugs umfasst.
Es ist die Aufgabe des durch ein Steuergerät, also beispielsweise das Motorsteuergerät, ausgeübten Wärmemanagements anhand der Kühlmittelregulierung den Wärmetransport zu beeinflussen. Das Wärmemanagement soll einerseits für eine ausreichende Innenraumklimatisierung des Fahrzeugs und andererseits für ein schnelles Aufwärmen des Motors sorgen, um die während des Warmlaufvorgangs bei der Verbrennung emittierten Schadstoffe zu verringern und den beim Kaltlauf des Motors bedingten Verschleiß so gering wie möglich zu halten. Eine beim Warmlaufvorgang wesentliche Rolle kommt also dem Regelventil oder Thermostatventil zu, dessen Öffnungszustand für die für den Warmlaufvorgang benötigte Zeitdauer maßgeblich ist. Das Regelventil soll unterhalb seiner von Motor zu Motor durchaus unterschiedlichen bestimmungsgemäßen Betriebsöffnungstemperatur den großen Kühlkreislauf geschlossen halten und so die emissionsrelevante Ab- fuhr von Wärme über den Wärmetauscher während des Warmlaufvorgangs vermeiden. Die Schadstoffemission eines Fahrzeugtyps kann ein für die Typzulassung relevantes Kriterium sein, weshalb es gefordert sein kann, die bestimmungsgemäße Funktionsweise des Regelventils beim Betrieb des Fahrzeugs zu überwachen, bei- spielsweise mittels im Fahrzeug vorhandener Diagnoseeinrichtungen, also Einrichtungen zur on board Diagnose (OBD Diagnose).
Mit der Diagnose des Thermostat soll das Aufheizverhalten des Kühlmittels dahinge- hend überprüft werden, ob der Motor in angemessener Zeit seine Betriebstemperatur erreicht. Die korrekte Funktion des Thermostatventils oder Regelventils ist also zu überwachen und eine etwaige Fehlfunktion festzustellen.
Eine Fehlfunktion liegt unter anderem dann vor, wenn die Temperatur des Kühlmit- tels nicht innerhalb einer angemessenen Zeit eine Mindesttemperatur erreicht hat, die für weitere fahrzeugspezifische OBD Diagnosen festgesetzt ist. Eine Fehlfunktion liegt auch dann vor, wenn die ermittelte Kühlmitteltemperatur nicht die Betriebsöffnungstemperatur des Regelventils erreicht. Nach einem auf eine der Anmelderinnen zurückgehenden Verfahren wird die Funktion des Regelventils im Kühlkreislauf durch eine Messung der Temperatur des Kühlmittels am Kühlmittelaustrittsbereich des Motors mittels eines Kühlmittelaustrittsensors überwacht. Die gemessene Temperatur TMot wird mit einer modellierten Kühlmittelmotortemperatur verglichen, die den Luftmassendurchsatz als Kriterium für die Mo- torlast, die Umgebungstemperatur als Korrekturgröße und die beim Starten des Motors gemessene Kühlmittelaustrittstemperatur als Startwert für eine Iteration und die aktuelle modellierte Kühlmittelmotortemperatur benutzt. Aufgetragen über der Zeit verläuft die Kennlinie der modellierten Kühlmittelmotortemperatur bei einem bestimmungsgemäß funktionierenden Regelventil in geringem Abstand unterhalb der realen Temperaturkennlinie des Regelventils.
Das bekannte Verfahren setzt nach dem Starten der Brennkraftmaschine, also nach der Änderung des Betriebszustands der Brennkraftmaschine vom nicht befeuerten Zustand in den befeuerten Zustand ein und bestimmt unter anderem in Abhängigkeit des gemessenen Luftmassendurchsatzes die modellierte Temperatur und vergleicht diese Temperatur mit der tatsächlich am Kühlmittelaustrittsbereich oder einer anderen geeigneten Sensormessstelle gemessenen Kühlmitteltemperatur mittels Differenzbildung. Wenn das Delta zwischen der gemessenen und der modellierten Tem- peratur größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, wird ein Fehlerbit gesetzt, da die tatsächlich gemessene Temperatur wesentlich von der modellierten Temperatur abweicht und dies ein Hinweis dafür ist, dass das Regelventil zu der Zeit, zu der vom Kühlmittel nur der kleine Kühlkreislauf durchströmt werden soll, nicht vollständig ge- schlössen ist, also die Situation eines offen klemmenden Regelventils vorliegt.
Ein solches offen klemmendes Regelventil sorgt aufgrund der Abfuhr von Wärme über den Wärmetauscher an die Fahrzeugumgebung dafür, dass die für den Warmlaufvorgang benötigte Zeit wesentlich länger ist als die bei einem bestimmungsge- mäß funktionierenden Regelventil benötigte Zeit und der Schadstoffausstoß größer ist als der bei einem bestimmungsgemäß funktionierenden Regelventil anfallende Schadstoffausstoß. Im on board Diagnosesystem (OBD System) des Fahrzeugs wird der Fehler vermerkt und kann dem Fahrer des Fahrzeugs mittels eines optischen Hinweises als Wartungshinweis mitgeteilt werden, die Fehlerursache offen klemmen- des Regelventil nach etwaigem Auslesen des fahrzeugeigenen Fehlerspeichers zu beseitigen.
Obwohl sich dieses Verfahren in der Praxis bereits bestens bewährt, zeigt es Raum für Verbesserungen. Dieses bekannte Verfahren erfordert die Inbetriebnahme des Motors zur Luftmassendurchsatzmessung und einen Mindestenergieeintrag in das Kühlmittel des Motors zur Messung der tatsächlichen Kühlmitteltemperatur während der von einem oberen Temperaturschwellenwert des Kühlmittels von beispielsweise 80°C begrenzten Warmlaufphase. Anhand der DE 199 60 190 A1 ist ein Regelventil für einen Regelkreislauf bekannt geworden, bei dem es sich um einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine handeln kann. Das Regelventil besitzt ein Ventilglied, welches über einen elektrischen Gleichstrommotor oder einen proportional wirkenden Elektromagneten verstellt werden kann. Die Position des Regelventils kann mittels einer Positionsmesseinrichtung er- fasst werden, die über die Möglichkeit einer induktiven, kapazitiven oder magnetischen Wegmessung verfügt. Ausgehend von dem vorstehend geschilderten bekannten Verfahren, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, das Verfahren zur Überwachung des Regelventils zu verbessern und die direkte Erfassung des Öffnungszustands des Regelventils zu ermöglichen. Auch soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus weist die Erfin- dung zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung die im Anspruch 1 1 angegebenen Merkmale auf.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Überwachung des Öffnungszustands eines Regelventils eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine, wobei das Regel- ventil ein von einem Aktor betätigbares Ventilglied zur Freigabe und/oder Sperrung eines Kühlmittelstroms in dem einen Wärmetauscher aufweisenden Kühlmittelkreislauf und eine Einrichtung zur Erfassung der Stellung des Ventilglieds aufweist, wobei nach dem Verfahren von der Einrichtung ein die Stellung des Ventilglieds darstellender erster Istwert vor dem Starten der Brennkraftmaschine erfasst wird und der Ist- wert mit einem Referenzwert verglichen wird, der einer Sperrstellung des Ventilglieds entspricht.
Die Erfindung schafft mit anderen Worten ein Verfahren zur Diagnose des Öffnungszustands eines Regelventils eines Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine, wobei das Regelventil beispielsweise einen Ventilteller als Sperrglied für den Kühlmittelstrom besitzt. Bei dem Aktor kann es sich um eine das Ventilglied betätigende Wachspatrone oder dergleichen handeln, die auch elektrisch beheizt werden kann, um die Stellung des Ventilglieds unabhängig von der Kühlmitteltemperatur beeinflussen zu können. Wird als Aktor eine Wachspatrone eingesetzt, so besitzt diese Wachspatrone einen Stellstift oder dergleichen, der das Ventilglied in der Form des Ventiltellers direkt oder indirekt betätigen kann, wenn sich das Wachs aufgrund einer Erwärmung durch das Kühlmittel ausdehnt. Es kann also ein Aktor eingesetzt werden, der die Sperrstellung des Ventilglieds aktiv freigeben kann, aber nicht aktiv eine Sperrstellung herstellen kann, wobei dann der Aktor das Ventilglied beispielsweise gegen die Kraft einer Rückstellfeder betätigt. Es ist auch möglich, den Aktor bidirektional wirkend auszugestalten, so dass er aktiv sowohl die Sperrstellung aufheben als auch herbeiführen kann. Die Stellung des Ventilglieds kann mittels einer Einrichtung zur Erfassung seiner Position festgestellt werden und ein die Stellung des Ventilglieds darstellender erster Istwert wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Starten der Brennkraftmaschine erfasst und mit einem Referenzwert verglichen, der einer Sperrstellung des Ventilglieds entspricht. Die Vergleichsoperation kann von der Einrichtung oder einer anderen Einrichtung, wie beispielsweise dem Motorsteuer- gerät durchgeführt werden.
In dem lediglich als Beispiel zu nennenden Motorsteuergerät wird ein Referenzwert für die Sperrstellung des Ventilglieds hinterlegt, der mit dem Istwert der Stellung des Ventilglieds verglichen wird, der vor dem Starten der Brennkraftmaschine erfasst wird. Dieser Referenzwert kann beispielsweise ein Spannungswert sein, der von einem Sensor ausgegeben wird. Eine sich verändernde Stellung des Ventilglieds entspricht dann einem sich veränderndem Spannungswert. Vor dem Starten der Brennkraftmaschine wird dann vom Sensor ein dem Istwert der Stellung entsprechender Spannungswert ausgegeben, der mit dem der Sperrstellung des Ventilglieds entspre- chenden Spannungswert verglichen wird. Über eine Differenzbildung zwischen dem Istwert und dem Referenzwert kann dann bereits vor dem Starten der Brennkraftmaschine festgestellt werden, ob sich der Ventilteller in seiner Sperrstellung befindet.
Das Starten der Brennkraftmaschine entspricht dem Zustand oder Zeitpunkt, bei dem die Brennkraftmaschine vom nicht befeuerten Zustand in den befeuerten Zustand überführt wird, also beispielsweise mittels eines elektrischen Startermotors zum selbsttätigen Laufen gestartet wird. Der Istwert der Position des Ventilglieds vor dem Starten der Brennkraftmaschine wird also mit einem Referenzwert verglichen, der einer Sperrstellung des Ventilglieds entspricht, einer Stellung also, bei der das Ven- tilglied einen Strömungszweig für das Kühlmittel von der Brennkraftmaschine in Richtung zum Wärmetauscher oder vom Wärmetauscher in Richtung zur Brennkraftmaschine versperrt, also eine Strömungsbewegung von Kühlmittel durch den Wärmetauscher hindurch verhindert ist. Eine solche Strömungsbewegung würde bei nicht sperrendem Ventilglied durch die im Kühlmittelkreislauf üblicherweise vorhandene Kühlmittelpumpe herbeigeführt werden, wodurch während der Warmlaufphase eine nicht gewünschte Abgabe von Wärme durch den Wärmetauscher stattfinden würde, wodurch der Warmlaufvorgang wesentlich länger dauern würde.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also die Überwachung des Öffnungszustands des Regelventils oder Thermostatventils oder Thermostats im Kühlmittel- kreislauf einer Brennkraftmaschine noch zu einem Zeitpunkt, bevor der Motor überhaupt gestartet wird, das erfindungsgemäße Verfahren bietet also den Vorteil einer emissionsfreien Überwachung des Öffnungszustands des Regelventils. Das Verfahren ermöglicht also die Diagnose der Stellung des Ventilglieds noch bevor der Motor gestartet wird und bevor es zur Schadstoffemission kommt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Abweichen des Istwerts von dem Referenzwert ein Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher eingetragen wird, das erfindungsgemäße Verfahren ist also zur on board Diagnose von Fahrzeugen ausgebildet. Neben dem Eintrag eines Fehlers in den fahrzeugeigenen Feh- lerspeicher kann auch ein klar lesbarer Hinweis an einer fahrzeugeigenen Anzeigeeinrichtung für den Benutzer des Fahrzeugs ausgegeben werden. Da der Referenzwert der Sperrstellung des Ventilglieds entspricht, ist eine Differenz zwischen dem Referenzwert und dem Istwert ein Hinweis für ein offen klemmendes Thermostatventil, was nach dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt werden kann, ohne dass es zu einem Schadstoffausstoß während des Diagnoseverfahrens kommt.
Es ist nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen, dass das Ventilglied vor dem Starten der Brennkraftmaschine zu einer von der Einrichtung erfassbaren Veränderung der Stellung des Ventilglieds betätigt wird. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass es nach der Erfindung auch vorgesehen ist, den Aktor zu einer Veränderung der Relativposition des Ventilglieds relativ zum Sensor anzusteuern, noch bevor der Motor befeuert wird. Es ist dabei eine Veränderung der Position des Ventilglieds um eine Wegstrecke ausreichend, die der Auflösege- nauigkeit der Einrichtung beziehungsweise des Sensors entspricht, der die Position des Ventilglieds erfasst. Es reicht also eine minimale Auslenkung des Ventilglieds, um festzustellen, dass das Ventilglied freigängig ist, sich vom Aktor also bewegen lässt.
Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt den Vorteil, dass nicht nur festgestellt werden kann, dass sich das Ventilglied vor dem Starten der Brennkraftmaschine in einer Sperrstellung befindet, also nicht der Fall des offen klemmenden Ventilglieds vorliegt und auch nicht der Fall vorliegt, dass sich das Ven- tilglied zwar in seiner Sperrstellung befindet, nicht aber aus der Sperrstellung lösen lässt. Über eine kurze, im Bereich der Auflösegenauigkeit der erfassenden Einrichtung liegende Verfahrbewegung des Ventilglieds kann also die Freigängigkeit des Ventilglieds diagnostiziert werden. Diese Bewegung kann so klein sein, dass ein am Ventilglied vorgesehenes und an einem Durchlass des Thermostatventils für das Kühlmittel anliegendes Elastomerbauteil den Durchlass nach wie vor geschlossen hält und sich auf diese Weise sowohl die bestimmungsgemäße Sperrstellung des Ventilglieds verifizieren lässt als auch verifiziert werden kann, dass sich das Ventilglied nicht in einer geschlossen klemmenden Stellung befindet. Damit kann die bestimmungsgemäße Funktion des Ventilglieds sowohl bezüglich seiner Sperrstellung als auch bezüglich seiner Durchlassfunktion verifiziert werden, also auch die Gefahr einer Überhitzung der Brennkraftmaschine bedingt durch eine geschlossen klemmende Stellung des Ventilglieds vermieden werden.
Es ist nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgese- hen, dass ein der veränderten Stellung des Ventilglieds entsprechender Sollwert mit dem von der Einrichtung erfassten veränderten Istwert verglichen wird und bei einer Abweichung des Sollwerts vom Istwert ein Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher eingetragen wird. Mit dieser Weiterbildung lässt sich der Vorteil einer Doppelfunktionalität erzielen. Es kann nämlich damit einerseits die Funktion des Aktors überprüft wer- den, der zur Veränderung der Istposition des Ventilglieds angesteuert wurde und andererseits kann damit auch die Wegmessung am Ventilglied referenziert werden, indem der Positionssollwert mit dem von der Wegmesseinrichtung gemessenen Istwert verglichen wird und die Wegmessung für als in Ordnung diagnostiziert wird, sofern der Istwert innerhalb eines den Sollwert einschließenden Toleranzfensters liegt.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Temperatur des Kühlmittels erfasst wird und der erste Istwert zumindest solange erfasst wird, bis die Temperatur einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert erreicht hat. Wenn der Aktor das Ventilglied in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlmittels zur Öffnung ansteuert und sich das Ventilglied bei einer Temperatur oberhalb des vorbestimmten Temperaturschwellenwerts bestimmungsgemäß in einer Offenstellung befindet, ent- spricht dies einer bestimmungsgemäßen Funktion des Ventilglieds und der erste Istwert muss nicht mehr gemessen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfährt auch eine vorteilhafte Weiterbildung dadurch, dass das Ventilglied vom Aktor betätigt wird, wenn eine im Kühlmittelkreislauf erfasste Kühlmitteltemperatur unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt. Bei dem Schwellenwert kann es sich um einen Wert kleinergleich einer toleranzfeld- behafteten bestimmungsgemäßen Betriebsöffnungstemperatur des Ventilglieds handeln. Solange also die gemessene Kühlmitteltemperatur unterhalb der beispielsweise mit einem Toleranzfeld von 5 Grad Celsius behafteten Betriebsöffnungstemperatur von beispielsweise 105 Grad Celsius des Ventilglieds liegt, kann eine Sperrstellung des Ventilglieds auch bei nahezu Betriebsöffnungstemperatur aufweisendem Kühlmittelkreislauf detektiert werden und das Anpulsen des Aktors zur Herbeiführung einer minimalen Wegänderung des Ventilglieds durchgeführt werden. Damit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei Fahrzeugen, die mit einem Start- Stoppsystem arbeiten, die Sperrstellung des Ventilglieds beispielsweise während einer Rotlichtphase verifiziert werden und es kann auch festgestellt werden, dass der Aktor bestimmungsgemäß arbeitet und das Wegmesssystem der Einrichtung kann referenziert werden. Damit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dann noch nutzen, wenn die Brennkraftmaschine den eigentlichen Warmlaufvorgang schon nahezu abgeschlossen hat, aber das Ventilglied von Kühlmittel mit noch unterhalb der bestimmungsgemäßen Betriebsöffnungstemperatur des Ventilglieds umstömt wird. Damit kann auch die Referenzierung des Wegmesssystems, mit dem die Position eines das Ventilglied betätigenden Stellglieds des Aktors ermittelt wird, während beispielsweise einer kurzen Start-Stop-Phase durchgeführt werden. Es ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen, dass der Betriebszustand einer Kühlmittel zu einer Aufladeeinrichtung der Brennkraftmaschine fördernden Kühlmittelpumpe erfasst wird und das Ventilglied vom Aktor in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand zur Herbeiführung einer Öffnungsstellung des Ventilglieds betätigt wird. Bei der Aufladeeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Abgasturbolader handeln, dessen Lagerstuhl mit Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf aktiv gekühlt wird. Wenn der Motor im betriebswarmen Zustand abgestellt wird, besteht die Gefahr, dass das im Lagerstuhl befindliche Motoröl verkokt. Um das Verkoken zu vermeiden, wird der Lagerstuhl von der Kühlmittelpumpe aktiv mit Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf versorgt und gekühlt, was es erforderlich macht, dass das Kühlmittel die so aus dem Lagerstuhl aufgenommene Wärme über den Wärmetauscher wieder an die Umgebung abgibt.
Wenn die Temperatur im Kühlmittelkreis unter die Betriebsöffnungstemperatur des Ventilglieds absinkt, nimmt das Ventilglied beispielsweise über eine Rückstellfeder vorgespannt seine Sperrstellung wieder ein, was dazu führen würde, dass der Kühlkreislauf gesperrt wird und so die Wärme aus dem Lagerstuhl der Aufladeeinrichtung nicht mehr über den Wärmetauscher im Kühlmittelkreislauf abgegeben werden kann. Um dem vorzubeugen, wird der Betriebszustand der Kühlmittel zur Aufladeeinrichtung fördernden Kühlmittelpumpe überwacht und das Ventilglied mittels des Aktors im geöffneten Zustand gehalten, wenn die sich die Kühlmittelpumpe im Förderbetrieb befindet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Betriebszustand der beispielsweise von einem Thermoschalter im Bereich des Lagerstuhls der Aufladeeinrichtung an- gesteuerten Kühlmittelpumpe erfasst und dann, wenn sich diese im Betrieb befindet, der Aktor des Regelventils zum Öffnen des Ventilglieds auch unterhalb der Betriebsöffnungstemperatur angesteuert, so dass das Regelventil in einer geöffneten und den Kühlmittelstrom über den Wärmetauscher führenden Stellung verbleibt, und so der Lagerstuhl auch dann weiter aktiv gekühlt werden kann, wenn die Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf unterhalb die Betriebsöffnungstemperatur des Regelventils angesunken ist. Neben der Erfassung des Betriebszustands der Kühlmittelpumpe für den Lagerstuhl ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass das Ventilglied vom Aktor betätigt wird, wenn die Öffnungsstellung des Ventilglieds kleinergleich einem vorbestimmten Schwellenwert der Öffnungsstellung ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass auch die Öffnungsstellung des Ventilglieds während des Be- triebs der Kühlmittelpumpe überwacht wird und der Aktor das Ventilglied zum Öffnen des Ventilglieds betätigt, wenn die festgestellte Öffnungsstellung unterhalb einer vorbestimmten Öffnungsstellung abgesunken ist, da die Rückstellfeder das Ventilglied wieder in Richtung zu seiner Sperrstellung betätigt hat. Ein solche Betätigung des Aktors zur Vergrößerung des Öffnungsdurchlasses des Ventilglieds erfolgt nicht erst dann, wenn das Ventilglied seine Sperrstellung eingenommen hat, sondern schon dann, wenn sich das Ventilglied in Richtung zur Sperrstellung bewegt, diese aber noch nicht eingenommen hat. Damit wird erreicht, dass keine Unterbrechung der Kühlmittelströmung über den Wärmetauscher stattfindet, wenn die Kühlmittelpumpe fördert. Eine entsprechende Ansteuerung des Aktors zum Offenhalten des Ventil- glieds kann also schon dann stattfinden, wenn der Durchströmungsquerschnitt im Thermostatventil von beispielsweise der Rückstellfeder noch nicht vollständig wieder geschlossen worden ist, um einen Wärmestau im Kühlmittelkreislauf zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des Öffnungszustands des Re- gelventils zeichnet sich dadurch aus, dass der Istwert der Stellung des Ventilglieds vor dem Starten der Brennkraftmaschine erfasst und mit dem Sollwert verglichen wird. Unter dem Begriff des Startens der Brennkraftmaschine wird ganz allgemein ein Betriebszustandswechsel der Brennkraftmaschine verstanden, bei dem diese vom nicht befeuerten Zustand in den befeuerten Zustand übergeht. Ein Auslösesignal für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise ein Freigabesignal für die Aktivierung eines elektrischen Startermotors der Brennkraftmaschine sein oder ein solches Freigabesignal für eine Kraftstoffförderpumpe der Brennkraftmaschine oder auch ganz allgemein ein sich aus der Aktivierung des Bordspannungsnetzes des Fahrzeugs ableitendes Auslösesignal.
Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Thermostatventil mit einem mittels eines federbelasteten Stellelements verlagerbaren Ventilteller im Kühlmitteldurchlass zu oder von einem Wärmetauscher eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine und einer mittels eines elektrisch betätigbaren Heizelements mit Wärme beaufschlagbaren und das Stellelement betätigenden Wachselements sowie eines den Verfahrweg des Ventiltellers und/oder Stellelements berührungslos erfassenden Sensors und einer Einrichtung zum Vergleich eines Istwerts des Verfahrwegs mit einem Sollwert des Verfahrwegs.
Das Thermostatventil weist also ein federbelastetes Stellelement zur Verlagerung des Ventiltellers auf und ist im Kühlmittelkreislauf stromaufwärts, also in Durchströ- mungsrichtung des Kühlmittelkreislaufs im Zulauf zum Wärmetauscher oder stromabwärts, also in Durchströmungsrichtung des Kühlmittelkreislaufs im Rücklauf des Wärmetauschers angeordnet. Mit dem Ventilteller kann der Kühlmittelstrom zum oder vom Wärmetauscher weg dadurch beeinflusst werden, dass die Verlagerungsbewegung des Ventiltellers einen Durchlass in einem Gehäuse des Thermostatventils voll- ständig versperrt oder vollständig öffnet oder eine Stellung zwischen diesen beiden Extremaisteilungen einnimmt. Das Stellelement kann eine das Wachselement aufnehmende Hülse sein, die mit dem Wachs als Ausdehnungsmedium gefüllt ist, das sich gegen das Heizelement abstützt. Dehnt sich das Wachs aus, so führt dies dazu, dass sich das Wachs gegen die Stirnfläche des stationär verbleibenden Heizele- ments abstützt, was eine die Hülse samt Ventilteller verlagernde Reaktionskraft hervorruft. Auch kann der Stellstift zusammen mit dem Ventilteller verlagerbar angeordnet sein, so dass das sich ausdehnende Wachs den Stellstift zusammen mit dem Ventilteller verlagert. In beiden Fällen wird das Wachselement vom Kühlmittel mit Wärme beaufschlagt und dehnt sich unter Wärmezufuhr ausdehnt, so dass die Ausdehnungsbewegung des Wachselements eine Verlagerungsbewegung hervorruft, die den Ventilteller im Gehäuse des Thermostatventils gegen die Wirkung einer Rückstellfeder zur Verän- derung des durchströmbaren Querschnitts des Durchlasses verschiebt. Wird das Wachselement mittels des elektrisch betätigbaren Heizelements mit Wärme beaufschlagt, führt dies zu einer Öffnungsbewegung des Ventiltellers entgegen der Wirkung der Rückstellfeder unabhängig von der Temperatur des Kühlmittels. Über eine Versorgung des elektrischen Heizelements mit kurzen Stromimpulsen kann eine Verlagerungsbewegung des Stellstifts und damit des Ventiltellers ausgelöst werden, die von dem die Stellung des Ventiltellers berührungslos erfassenden Sensor detektiert wird und von der Einrichtung zum Vergleich eines Istwerts des Verfahrwegs mit einem Sollwert des Verfahrwegs erfasst wird.
Damit kann sichergestellt werden, dass der Ventilteller des Thermostatventils nicht in einer Sperrstellung klemmt, was die Gefahr einer Überhitzung der Brennkraftmaschine nach sich ziehen würde. Auch kann über eine Nullwegmessung des Verfahrwegs des Ventiltellers festgestellt werden, dass sich der Ventilteller in der Sperrstellung und daher auch nicht in einer offen klemmenden Stellung befindet, was zu einer unerwünschten Wärmeabfuhr über den Wärmetauscher des Kühlmittelkreislaufs während des Warmlaufvorgangs der Brennkraftmaschine führen würde.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine mit Wärmetauscher und Kühlmittelpumpe; Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Thermostatventils mit geschlossenem Ventilteller in der Stellung zum Warmlaufen der Brennkraftmaschine;
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 mit zur Freigabe einer Kühlmittelströmung vom Wärmetauscher vollständig verlagertem Ventilteller;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines im Gehäuse der Kühlmittelpumpe angeordneten kennfeldgesteuerten und beheizbaren Thermostatventils; Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des Thermostatventils nach Fig. 4; und
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlmittelkreislaufs 1 einer Brennkraftmaschine 2, bei der es sich um einen Achtzylindermotor in V- Anordnung handelt. Der Kühlmittelkreislauf 1 umfasst einen Wärmetauscher 3, der von Umgebungsluft zur Abgabe von Wärme an die Umgebung durchströmt werden kann, wobei zu diesem Zweck auch ein saugender elektrischer Lüfter 4 vorgesehen ist. Im Kühlmittelkreislauf 1 befindet sich auch ein Wärmetauscher 5 zur Kühlung von Getriebeöl angeordnet, der zu diesem Zweck Wärme an einen von Kühlmittel durchströmten Wär- metauscher 6 abgeben kann, der mit dem Wärmetauscher 3 zum Fluidaustausch gekoppelt ist, so dass die Wärme aus dem Getriebeölkreislauf an die Umgebung abgeführt werden kann.
Ein Ausgleichsbehälter 32 dient als Ausgleichsgefäß für das sich ausdehnende er- wärmte Kühlmittel.
Eine mechanisch oder elektrisch betätigte Kühlmittelpumpe 7 sorgt dafür, dass das Kühlmittel durch Kühlmittelkanäle 8 der Brennkraftmaschine 2 hindurchströmt und im Kreislauf zirkuliert. Ein Gehäuse 9 der Kühlmittelpumpe 7 weist einen Anschluss- flansch 10 auf, der zur Aufnahme eines näher anhand der weiteren Figuren ersichtlichen Regelventils beziehungsweise Thermostatventils 1 1 ausgebildet ist.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Thermostatventils 1 1 befindet sich ein Ventilteller 12 in Sperrstellung, d.h. eine RückStrömung von Kühlmittel aus dem Wärmetauscher 3 über die Kühlmittelrücklaufleitung 20 in eine im Gehäuse 9 der Kühlmittelpumpe 7 ausgebildete Mischkammer 13 ist nicht möglich und das Kühlmittel wird bei der dargestellten Stellung des Thermostatventils 1 1 in der Warmlaufphase nur durch den so genannten kleinen Kühlkreislauf befördert, der die Brenn- kraftmaschine 2 und einen durch eine Kühlmittelpumpe 14 für die Fahrzeugklimatisierung betriebenen Klimatisierungskreislauf 15 umfasst.
Bei dieser Warmlaufstellung wird die elektrische Kühlmittelpumpe 7 mit etwa 10 % ihrer Förderleistung betrieben, um die Ausbildung von Wärmenestern in den Kühlmittelkanälen 8 der Brennkraftmaschine 2 zu vermeiden. Ein so genannter Kurzschlussteller 16 des Thermostatventils 1 1 befindet sich in einer geöffneten Stellung, damit die Zirkulation von Kühlmittel innerhalb des kleinen Kühlkreislaufs möglich ist. Mittels eines Sensors 17 wird die Temperatur TMot des aus der Brennkraftmaschine 2 austretenden Kühlmittels gemessen.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine Schnittdarstellung des Thermostatventils beziehungsweise Regelventils 1 1 in der Stellung im Kurzschlussbetrieb in der Warmlauf- phase. Bei dieser Betriebstellung wird das aus der Brennkraftmaschine 2 austretende Kühlmittel über den geöffneten Kurzschlussteller 16 in die Mischkammer 13 des Regelventils 1 1 geleitet und aus der Mischkammer 13 wieder dem in Fig. 1 der Zeichnung ersichtlichen Vorlauf 18 zugeführt, um wieder in die Kühlmittelkanäle 8 der Brennkraftmaschine 2 zu gelangen, so dass die Brennkraftmaschine 2 möglichst rasch ihre Betriebstemperatur erreicht. Wie es anhand von Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist, kann von der Brennkraftmaschine 2 bereits erwärmtes Kühlmittel in den Klimatisierungskreislauf 15 geleitet werden und strömt im Rücklauf 19 wieder der Mischkammer 13 zu. Das Thermostatventil 1 1 weist den bereits erwähnten Ventilteller 12 auf, der von einer Rückstellfeder 21 in der Sperrstellung gehalten wird. Das Regelventil beziehungsweise Thermostatventil 1 1 weist einen Aktor 22 auf, mit dem das Ventilglied in der Form des Ventiltellers 12 von seiner Sperrstellung in eine geöffnete Stellung überführt werden kann, die in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt ist.
Bei dem Aktor 22 handelt es sich um ein Wachselement 23, welches ein sich bei Wärmebeaufschlagung verflüssigendes und ausdehnendes Wachs enthält, das in einer Hülse 24 angeordnet ist, in deren Innenraum ein Stellelement 25 in der Form eines Stellstifts angeordnet ist, dessen kreiszylindrische Stirnfläche von dem sich ausdehnenden Wachs beaufschlagt wird und so die Hülse 24 bei einer Ausdehnung des Wachses gegen die Wirkung der Rückstellfeder 21 verlagert wird und dabei der mit der Hülse 24 gekoppelte Ventilteller 12 von der Sperrstellung in die geöffnete Stellung betätigt wird. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform übt der Stellstift die Funktion sowohl der Heizelements als auch die Funktion des Stellelements aus.
In der in Fig. 3 der Zeichnung dargestellten geöffneten Stellung ist der Kühlmittelrück- lauf aus dem Wärmetauscher 3 über die Kühlmittelrücklaufleitung 20 in die Mischkammer 13 möglich und von dort wieder über den Vorlauf 18 in die Kühlmittelkanäle 8 der Brennkraftmaschine 2.
Das Thermostatventil 1 1 besitzt ein elektrisch betätigbares Heizelement 26 (Fig. 3), welches über eine elektrische Steckverbindung 27 mit Spannung aus dem Bordspannungsnetz eines Fahrzeugs versorgt werden kann, um über den Wärmeeintrag in das Wachselement 23 für eine unabhängig von der Temperatur des Kühlmittels stattfindende Verlagerungsbewegung des Ventiltellers 12 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 21 zu sorgen. Auf diese Weise kann über eine beispielsweise von ei- ner nicht näher dargestellten elektronischen Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine 2 ausgeführte Steueroperation die Wärmebeaufschlagung des Wachselements 23 kennfeldgesteuert durchgeführt werden, um beispielsweise bei hoher Lastanforderung an die Brennkraftmaschine 2 den vom Ventilteller 12 freigebbaren Öffnungsquerschnitt zu vergrößern und somit dem erhöhten Kühlungsbedarf der Brennkraft- maschine 2 gerecht zu werden.
Fig. 4 der Zeichnung zeigt eine Schnittdarstellung des Thermostatventils 1 1 . Über eine Zulaufleitung 28 kann in die Mischkammer 13 auch Kühlmittel aus dem Rücklauf eines Lagerstuhls eines nicht näher dargestellten Abgasturboladers der Brennkraft- maschine 2 eingeleitet werden. Der Ventilteller 12 befindet sich bei der dargestellten Stellung des Thermostatventils 1 1 in der Sperrstellung, also in der Stellung, die während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine 2 eingenommen wird, bei der das Eintreten von Kühlmittel aus dem Wärmetauscher 2 über die Kühlmittelrücklauflei- tung 20 unterbunden ist. Über die elektrische Steckverbindung 27 kann das Widerstandsheizelement 26 bestromt werden, um für eine Ausdehnung des in der Hülse 24 aufgenommenen Dehnstoffes in der Form von Thermowachs zu sorgen. Fig. 5 der Zeichnung zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts gemäß Fig. 4 der Zeichnung mit dem Thermostatventil 1 1 . Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist am oberen Endbereich des Wachselement 23 eine Verschlusskappe 32 vorgesehen, welche die mit Wachs gefüllte Hülse 24 verschließt. Oberhalb der Verschlusskappe 33 befindet sich ein Permanentmagnet 29 angeordnet, dessen Abstand von einem Sensor 30 in der Form eines bei der dargestellten Ausführungsform vorgesehenen Hallssensors und damit Position relativ zum Sensor 30 mittels Erfassung der Feldstärke des Permanentmagneten 29 berührungslos bestimmt werden kann. Der Permanentmagnet 29 weist eine Innenausnehmung auf, in die ein O-Ring 35 eingebracht werden kann, der mittels eines Sicherungsrings 36 den Magneten 29 festlegt. Elektronische Schaltungskomponenten 37 zur Aufnahme der sich bei einer Veränderung der Position des Permanentmagneten 29 relativ zum Sensor 30 ergebenden und sich in Abhängigkeit der Hubbewegung der Hülse 24 und damit des Ventiltellers 12 verändernden Sensorspannung können in das Gehäuse 34 der Steckverbindung 27 integriert werden.
Der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 29 und dem Sensor 30 ist bei einem sich in Sperrstellung befindenden Ventilteller 12 aufgrund der konstruktiven Daten bekannt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann festgestellt werden, ob sich der Ventilteller 12 in Sperrstellung befindet, indem der der Stellung des Ventiltel- lers 12 entsprechende und vom Sensor 30 gemessene Istwert des Abstands des Ventiltellers 12 vom Sensor 30 mit dem der Sperrstellung des Ventiltellers 12 entsprechenden Abstandswert als Referenzwert verglichen wird. Liegt der vom Sensor 30 so gemessene Istwert innerhalb eines Toleranzfelds der Messung um den Referenzwert, so befindet sich der Ventilteller 12 in der gewünschten Sperrstellung, so dass eine nicht erwünschte Dissipation von Wärme während des Warmlaufvorgangs der Brennkraftmaschine 2 über den Wärmetauscher 3 vermieden werden kann. Auf diese Weise kann bereits vor dem Starten der Brennkraftmaschine 2, also bevor diese befeuert wird und damit überhaupt beginnt, Schadstoffemissionen zu erzeugen, festgestellt werden, ob sich der Ventilteller 12 in der gewünschten Soll- Sperrstellung befindet oder nicht. Die nach dem vorstehend beschriebenen bekann- ten Verfahren während des Warmlaufvorgangs der Brennkraftmaschine 2 und damit eine Zeitdauer von mehreren Minuten in Anspruch nehmende Überprüfung, ob sich der Ventilteller 12 in der Soll-Sperrstellung befindet oder nicht, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits durchgeführt, bevor die Brennkraftmaschine befeuert wird, ohne dass hierzu Schadstoffemissionen freigesetzt werden müssen.
Darüber hinaus kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch bevor die Brennkraftmaschine gestartet wird, festgestellt werden, ob sich der Ventilteller 12 in einer Stellung "klemmt geschlossen" befindet, was die Gefahr einer Überhitzung der Brennkraftmaschine 2 mit sich bringen würde.
Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, den Aktor in der Form des elektrisch beheizbaren Wachselements 23 zu einer von dem Sensor 30 erfassbaren Veränderung der Stellung des Ventiltellers 12 zu bestromen, so dass der Ventilteller 12 gerade so weit verlagert wird, also von der einen Durchtritt von Kühlmittel durch den Durchströ- mungsquerschnitt 31 (Fig. 3) sperrenden Stellung in Richtung zu einer den Durchströmungsquerschnitt 31 frei gebenden Stellung bewegt wird, dass der Sensor 30 die Positionsveränderung des Ventiltellers 12 im Rahmen seiner Messauflösung erfass- ten kann. Ist diese minimal erfassbare Positionsveränderung so klein, dass ein am Ventilteller 12 angeformtes und in Richtung zur Sperrstellung vorgespanntes und nicht näher dargestelltes Elastomerbauteil den Durchströmungsquerschnitt 31 auch nach der Durchführung der geringfügigen Positionsveränderung des Ventiltellers 12 noch verschließt, so führt diese Überprüfung der Freigängigkeit des Ventiltellers 12 auch beim unmittelbar darauf folgenden Starten der Brennkraftmaschine nicht zu einer unerwünschten Dissipation von Wärme über den Wärmetauscher 3.
Darüber hinaus führt auch eine Verlagerung des Ventiltellers 12 in Richtung zur Stellung "offen" des Durchströmungsquerschnitts 31 durch das Anpulsen des Heizelements 26 während dieses Überprüfungsvorgangs nicht zu einem betragsmäßig rele- vanten Verlust von Wärme über den Wärmetauscher 3, da nach dem Anpulsen des Heizelements 26 der Ventilteller 12 von der Rückstellfeder 21 sofort wieder in Richtung zur Sperrstellung verlagert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren macht es also möglich, sowohl die eine unerwünschte Abfuhr von Wärme über den Wärmetauscher 3 beim Warmlaufvorgang der Brennkraftmaschine 2 ermöglichende Stellung des Ventiltellers 12 in der Position "klemmt offen" als auch den ebenfalls unerwünschten Zustand des Ventiltellers 12 "klemmt geschlossen" in der Sperrstellung zu detektieren, noch bevor die Brenn- kraftmaschine 2 überhaupt gestartet wird.
Nach einer ebenfalls vorgesehenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch die Überwachung des Öffnungszustands des Thermostatventils 1 1 bei sich bestimmungsgemäß in der Sperrstellung befindendem Thermostatventil 1 1 mög- lieh, wenn die Brennkraftmaschine 2 den Warmlaufvorgang bereits nahezu abgeschlossen hat und das Thermostatventil 1 1 die Betriebsöffnungstemperatur noch nicht erreicht hat oder die Temperatur des Kühlmittels und damit des Thermostatventils 1 1 aufgrund einer nicht befeuerten Stillstandszeit der Brennkraftmaschine 2 wieder unter die Betriebsöffnungstemperatur des Thermostatventils 1 1 abgesunken ist. Eine solche Situation kann beispielsweise bei Fahrzeugen mit Start-Stoppsystemen eintreten, bei denen die Brennkraftmaschine 2 noch vor dem Erreichen der Betriebsöffnungstemperatur des Thermostatventils 1 1 vom befeuerten Zustand in den nicht befeuerten Zustand versetzt wird, also beispielsweise vor einer Rotlicht zeigenden Signalanlage.
Die Überprüfung, ob der Ventilteller 12 verlagert werden kann oder etwa in der bestimmungsgemäßen Sperrstellung klemmt, kann auch in Abhängigkeit von einer vom Benutzer eines Fahrzeugs ausgelösten Aktion durchgeführt werden. So kann das Anpulsen des Heizelements 26 und damit die Überprüfung des Ventiltellers 12 ausgelöst werden, wenn der Benutzer bei einer Kühlmitteltemperatur unterhalb der Betriebsöffnungstemperatur des Thermostatventils 1 1 ein vom Fahrzeug bereitgestelltes Sportfahrprogramm wählt, also beispielsweise Schaltkennlinien des Fahrzeuggetrie- bes mit Schaltpunkten bei hoher Motordrehzahl wählt. In einem solchen Fall mit erwarteter hoher Lastanforderung an die Brennkraftmaschine 2 kann die bestimmungsgemäße Funktion des zu öffnenden Ventiltellers 12 verifiziert werden, schon bevor die Kühlmitteltemperatur durch die hohe Lastanforderung ansteigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Öffnungsstellung des Ventiltellers 12 in der Sperrstellung kann dann beispielsweise von einem Freigabesignal für den elektrischen Startermotor der Brennkraftmaschine 2 ausgelöst werden und es kann dann überprüft werden, ob sich der Ventilteller 12 unterhalb der Betriebsöff- nungstemperatur des Thermostatventils 1 1 in der bestimmungsgemäßen Sperrstellung befindet.
Auch kann durch ein kurzes Bestromen des Heizelements 26 überprüft werden, ob sich das in der Sperrstellung befindende Thermostatventil 1 1 bestimmungsgemäß öffnen lässt, ob sich also der Ventilteller 12 aus der Sperrstellung in Richtung zu einer den Durchströmungsquerschnitt 31 frei gebenden Position verlagern lässt, wodurch einer Überhitzung der Brennkraftmaschine 2 vorgebeugt werden kann.
Für den Fall, dass die Überprüfung in allen genannten Fällen ergibt, dass sich der Ventilteller 12 in einer Stellung "klemmt offen" befindet, kann ein Fehlereintrag in den fahrzeugeigenen Fehlerspeicher eingetragen werden, aus dem sich ein entsprechender Wartungsbedarf am Thermostatventil 1 1 ergibt. Auch kann in den Fehlerspeicher ein den Wartungsbedarf konkret angebender Fehlereintrag "Thermostatventil klemmt geschlossen" eingetragen werden, wenn sich der Ventilteller 12 über ein bestim- mungsgemäßes Anpulsen des Heizelements 26 nicht zu einer vom Sensor 30 erfassbaren Positionsveränderung verlagern lässt.
Fig. 6 der Zeichnung zeigt den Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Sensor 30 gibt in Abhängigkeit der gemessenen Feldstärke ein Spannungssignal aus, welches den Abstand des Permanentmagneten 29 vom Sensor 30 und damit die Position des Ventilglieds in Form des Ventiltellers 12 relativ zum Sensor 30 angibt. Bei dieser Ausführungsform wird die Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens von einer Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine 2 gesteuert.
In einem Schritt S1 wird, ausgelöst durch ein die Bestromung des elektrischen Star- termotors der Brennkraftmaschine 2 anzeigendes Signal, mittels des Sensors 30 der Abstand des Permanentmagneten 29 zum Sensor 30 gemessen und dann in einem Schritt S2 ein der Sperrstellung des Ventiltellers 12 entsprechender Referenzwert aus einem Fahrzeugspeicher ausgelesen. In einem nächsten Schritt S3 wird der so gemessene Istwert der Position des Ventiltellers 12 mit dem Referenzwert verglichen. Wird auf diese Weise festgestellt, dass sich der Ventilteller 12 in seiner bestimmungsgemäßen Sperrstellung befindet, wird in einem nächsten Schritt S4 ein Eintrag„in Ordnung" in den Fahrzeugspeicher eingetragen.
Wird im Schritt S3 hingegen festgestellt, dass sich der Ventilteller 12 nicht in seiner bestimmungsgemäßen Sperrstellung befindet, wird in einem Schritt S5 ein entsprechender Fehlereintrag in den fahrzeugeigenen Fehlerspeicher vorgenommen und ein Wartungshinweis an einer fahrzeugeigenen Anzeigeeinrichtung für den Benutzer des Fahrzeugs ausgegeben.
In einem nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nächsten Schritt S6 wird, nachdem die Bedingung„in Ordnung" gemäß Schritt S4 als vorliegend festgestellt wurde, vom Motorsteuergerät an eine Steuereinrichtung zur Bestro- mung des Heizelements 26 ein Signal zur kurzfristigen Beheizung des Wachselements 23 ausgegeben und dann in einem nächsten Schritt S7 der Istwert der Position des Ventiltellers 12 bestimmt und sodann in einem nächsten Schritt S8 der so gemessene Istwert mit dem bereits aus dem Schritt S2 bekannten Referenzwert verglichen.
Dabei festgestellt, dass sich der Istwert der Position des Ventiltellers 12 vom Referenzwert unterscheidet, wird in einem nächsten Schritt S9 ein Eintrag„in Ordnung" in den Fahrzeugspeicher eingetragen. Wird im Schritt S8 dahingegen festgestellt, dass der Istwert des Ventiltellers 12 nach wie vor dem Referenzwert entspricht, wird in einem Schritt S10 ein entsprechender Fehlereintrag in den fahrzeugeigenen Fehlerspeicher eingetragen und ein Wartungshinweis an den Benutzer des Fahrzeugs ausgegeben.
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Patentansprüche und die Zeichnung verwiesen.
Bezugszeichenliste
1 . Kühlmittelkreislauf 32. Ausgleichsbehälter
2. Brennkraftmaschine 33. Verschlußkappe
3. Wärmetauscher 34. Gehäuse
4. Lüfter 35. O-Ring
5. Wärmetauscher 36. Sicherungsring
6. Wärmetauscher 37. Schaltungskomponenten
7. Kühlmittelpumpe
8. Kühlmittelkanäle
9. Gehäuse
10. Anschlussflansch
1 1 . Regelventil, Thermostatventil
12. Ventilteller, Ventilglied
13. Mischkammer
14. Kühlmittelpumpe für die Fahrzeugklimatisierung
15. Klimatisierungskreislauf
16. Kurzschlussteller
17. Sensor
18. Vorlauf
19. Rücklauf
20. Kühlmittelrücklaufleitung
21 . Rückstellfeder
22. Aktor
23. Wachselement
24. Hülse
25. Stellelement
26. Heizelement
27. Steckverbindung
28. Zulaufleitung
29. Permanentmagnet
30. Sensor
31 . Durchströmungsquerschnitt

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Überwachung des Öffnungszustands eines Regelventils (1 1 ) eines Kühlmittelkreislaufs (1 ) einer Brennkraftmaschine (2), wobei das Regelventil (1 1 ) ein von einem Aktor (22) betätigbares Ventilglied (12) zur Freigabe und/oder Sperrung eines Kühlmittelstroms in dem einen Wärmetauscher (3) aufweisenden Kühlmittelkreislauf (1 ) und eine Einrichtung zur Erfassung der Stellung des Ventilglieds (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass von der Einrichtung ein die Stellung des Ventilglieds (12) darstellender erster Istwert vor dem Starten der Brennkraftmaschine (2) erfasst wird und der Istwert mit einem Referenzwert verglichen wird, der einer Sperrstellung des Ventilglieds (12) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Abweichen des Istwerts von dem Referenzwert ein Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher eingetra- gen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) vor dem Starten der Brennkraftmaschine (2) von dem Aktor (22) zu einer von der Einrichtung erfassbaren Veränderung der Stellung des Ventilglieds (12) betätigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein der veränderten Stellung des Ventilglieds (12) entsprechender Sollwert mit dem von der Einrichtung erfassten veränderten Istwert verglichen wird und bei einer Abweichung des Sollwerts vom Istwert ein Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher eingetragen wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kühlmittels erfasst wird und der erste Istwert zumindest solange erfasst wird, bis die Temperatur einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert erreicht hat.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) vom Aktor (22) betätigt wird, wenn eine im Kühlmittelkreislauf (1 ) er- fasste Kühlmitteltemperatur unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert kleinergleich einer toleranzfeldbehafteten bestimmungsgemäßen Betriebsöffnungs- temperatur des Ventilglieds (12) ist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand einer Kühlmittel zu einer Aufladeeinrichtung der Brennkraftmaschine (2) fördernden Kühlmittelpumpe erfasst wird und das Ventilglied vom Aktor (22) in Abhängigkeit vom Betriebszustand zur Herbeiführung einer Öffnungsstellung des Ventilglieds (12) betätigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel zumindest zu einer Lagereinrichtung der Aufladeeinrichtung gefördert wird und das Ventil- glied vom Aktor (22) betätigt wird, wenn die Öffnungsstellung kleinergleich einem vorbestimmten Schwellenwert der Öffnungsstellung ist.
10. Verfahren nach einem der vorbestimmten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung von einem das Starten der Brennkraftmaschine (2) einleiten- den Auslösesignal ausgelöst wird.
1 1 . Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Thermostatventil (1 1 ) mit einem mittels eines fe- derbelasteten Stellelements verlagerbaren Ventilteller (12) im Kühlmitteldurchlass zu oder von einem Wärmetauscher (3) eines Kühlmittelkreislaufs (1 ) einer Brennkraftmaschine (2) und einem mittels eines elektrisch betätigbaren Heizelements (26) mit Wärme beaufschlagbaren und das Stellelement betätigenden Wachselement (23) sowie einem den Verfahrweg des Ventiltellers (12) und/oder Stellelements berührungslos erfassenden Sensor (30) und einer Einrichtung zum Vergleich eines Istwerts des Verfahrwegs mit einem Sollwert des Verfahrwegs.
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