JP2003520320A - 自動車エンジンの冷却システムのエラー識別のための方法 - Google Patents

自動車エンジンの冷却システムのエラー識別のための方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、自動車エンジンの冷却システムのエラー識別のための方法を提案する。この方法では、アルゴリズムによって、冷却システムのエラーだけでなく、サーモスタットバルブが故障しているのか又は温度センサが故障しているのかも識別される。この詳細なエラー識別は、サーモスタットが開かれた状態のままである場合に対して第２の温度モデル帯域を計算することによって達成される。第１の温度モデル帯域は、冷却システムが正常である場合に対して計算される。測定される実際温度の曲線経過とこれら２つの温度モデル帯域とを比較することによってセレクティブな診断が実施され、温度センサが故障なのか又はサーモスタットバルブが故障なのかが検出される。付加的なハードウェアコストは必要ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来技術 本発明は主請求項の上位概念記載の自動車の冷却システムのエラー識別のため
の方法に関する。自動車冷却システムの冷却水温度がサーモスタットバルブの開
閉によって制御されることは既に周知である。冷却水の温度は温度センサによっ
て測定され、コンピュータに供給され、このコンピュータはアルゴリズムを用い
て実際温度の測定値から第１の温度モデル帯域を計算する。実際温度とこの第１
の温度モデル帯域とを比較することによって、エラー識別が実施される。もちろ
ん、発生されるエラー通報からはサーモスタットバルブの故障であるのか温度セ
ンサの故障であるのかは識別できない。導線又は表示器におけるエラーも区別で
きない。他方で、例えば米国では故障した冷却水サーモスタットが識別されるか
乃至は表示されなければならないという法律上の要請が存在する。
【０００２】 本発明の利点 自動車エンジンの冷却システムのエラー識別のための本発明の方法は、従来技
術に対して次のような利点を有する。すなわち、付加的なハードウェアコストな
しで個々のエラー原因が、例えば閉じないサーモスタットバルブ又は故障した温
度センサがセレクティブに識別され、直接的に表示される。これは、閉じないサ
ーモスタットバルブの場合に対して計算される第２の温度モデル帯域のシミュレ
ーションによって達成される。この簡単な構成によって相応のアルゴリズムによ
って有利には詳細なエラー識別が実施できる。
【０００３】 従属請求項に記載された構成によって主請求項に記載された方法の有利な実施
形態及び改善形態が可能である。特に有利には、負荷に依存する温度又は異なる
回転数に対する第２の温度モデル帯域をコンピュータが計算する。第２の温度モ
デル帯域の間の経過の変化によって、サーモスタットバルブが実際にもはや閉じ
ないのか、又は、温度センサの故障、例えば遮断又は振動が生じているのかが区
別される。とりわけ第２の温度モデル帯域の計算のために周囲温度も考慮に入れ
ることによって有利には誤表示の原因が比較的正確に検出される。これは、吸入
空気温度、吸入される空気質量、スロットルバルブ角度及び/又は車両速度のよ
うな他のパラメータが付け加えられると特に有利である。
【０００４】 冷却システムのエラー識別に関する明確な報知を実施するために、有利には、
２つの温度モデル帯域がもはやオーバーラップしなくなる時点に初めてこれらの
２つの温度モデル帯域が解析される。
【０００５】 他方で、測定される実際温度がまだオーバーラップしているこれらの２つのモ
デル帯域外に予め設定された期間存在する場合には、故障した温度センサが識別
される。
【０００６】 第２の温度モデル帯域は比較的低い冷却水温度のゆえに第１の温度モデル帯域
よりもはるかに簡単に形成されるので、最初の明確なエラー診断は測定された実
際温度の曲線の経過から得られる。
【０００７】 実際温度の曲線の評価は、有利には簡単なタイムカウンタによって行われる。
このタイムカウンタは予め設定された時間インターバルの間に実際温度を追跡す
る。この場合、実際温度が第１の温度モデル帯域の外に存在する場合にエラーが
生じている。この実際温度の経過がさらにこれら２つの温度モデル帯域の外にあ
る場合には、故障した温度センサが存在していると考えられる。これに対して、
実際温度の曲線が第２の温度モデル帯域内にある場合には、これは閉じないサー
モスタットの指標であり、温度センサは正常である。あり得る原因は、このバル
ブが例えば開れた状態にひっかかったままでいることである。
【０００８】 図面 本発明の実施例を図面に図示し、次の記述において詳しく説明する。図１は自
動車エンジンの簡略化された冷却循環のブロック線図を示し、図２はフローチャ
ートを示し、図３は温度モデル帯域及び温度曲線が記入された線図を示す。
【０００９】 実施例の記述 図１は非常に簡略化した形でエンジン１を有する冷却循環のブロック線図を示
しており、循環ポンプ２によって送り導管Ｖ及び戻り導管Ｒを介して冷却水がク
ーラー６を通して導かれている。有利には機械的に動作されるサーモスタットバ
ルブ３は冷却媒体温度に依存して開かれるか又は閉じられる。低い温度の際には
このバルブ３は閉じられるが、他方で、高い温度の際には相応に大きく開かれて
、従ってより大きな冷却水流をクーラー６の方向に貫流させる。さらに完璧を期
するために、クーラー６の冷却作用は１つ又は複数の送風装置１０及び/又は走
行風Ｆによって増大することをここで指摘しておく。この冷却水循環において温
度センサ４は適当な箇所（有利にはエンジンブロック）に取り付けられ、冷却水
の瞬時の実際温度を検出する。この測定値はコンピュータ７に供給され、このコ
ンピュータ７はプログラムメモリ８に格納されているプログラムによって送風装
置１０の機能を制御する。
【００１０】 本発明の代替的な実施形態では、コンピュータ７はサーモスタットバルブ３を
電気的に作動させるように構成される。この冷却システムにおいてエラーが識別
されると、このエラーは例えば表示器９において光学的に又は音響的に出力され
るか、又は、相応のサービス端子を介して読み出される。
【００１１】 図２及び３に基づいてこの装置の作動方法を詳しく説明する。
【００１２】 本発明の基本的な考えは、簡単なアルゴリズムによって付加的なハードウェア
コストなしに故障したサーモスタットバルブと故障した温度センサとの間の区別
を与える判定基準を見出すことである。これは、通常は相応のソフトウェアプロ
グラムによりもとめられる既に周知の第１の温度モデル帯域に加えて、第２の温
度モデル帯域を計算することによって達成される。しかし、この第２の温度モデ
ル帯域は、サーモスタットバルブが故障している際の、すなわちこのサーモスタ
ットバルブの貫流バルブが開いている際の温度経過を表すように決定される。温
度測定は所定の時間インターバル内に行われる。この場合、有利には負荷変化又
は回転数変化の影響も考慮される。この第２の温度モデル帯域の決定は図２のフ
ローチャートにおいて再現されている。実際にはこのアルゴリズムは有利にはプ
ログラムによって実現される。
【００１３】 図２のフローチャートは次のように経過する。スタートポジション２０から開
始してポジション２１において２つの温度モデル帯域がオーバーラップしていな
いか又はオーバーラップしているかが検査される。オーバーラップしている場合
に、実際温度が所定の時間の間これら２つの温度モデル帯域外に存在するならば
、既にポジション２７において故障した温度センサが識別される。相応の出力が
表示器９において発生される。さもなければ、この検査サイクルが反復される。
これら２つの温度モデル帯域がオーバーラップしていない場合、ポジション２２
において温度センサ４により測定される実際温度の温度経過がまず最初に第１の
温度モデル帯域と比較される。この温度モデル帯域を決定するためには、基本的
に次のことに注意すべきである。すなわち、発生するトレランスを検出するため
に相応のトレランス帯域を有するモデル計算から温度曲線が定義されることに注
視すべきである。測定された実際温度が予め設定された期間内に乃至は時間イン
ターバル内にこの第１の温度モデル帯域の中に存在するならば、この冷却システ
ムは正常である。すなわち、温度センサもサーモスタットバルブも規定通りに作
動している。そうでない場合にはポジション２３において実際温度が第１の温度
モデル帯域外にあるかどうかが検査される。この場合、タイムカウンタがスター
トされ、このタイムカウンタは相応の温度モデル帯域における測定冷却水温度の
各々の連続滞在時間を示す。すなわち、このポジション２３においては、第１の
温度モデル帯域外に実際温度がどれだけ長くあるかが継続的に検査される。予め
設定された時間インターバルに達しない限りは、このプログラムはポジション２
２に戻る。この予め設定された時間インターバルに達した場合には、ポジション
２４において実際温度が第２の温度モデル帯域内にあるかどうかが検査される。
実際温度が第２の温度モデル帯域内にない場合、これは温度センサ４が故障して
いることのしるしである。この場合には相応のエラー通報が光学的に又は音響的
に表示器に乃至はラウドスピーカを介して又は相応のサービスプラグを介して出
力される。この通報は「温度センサ、故障」を意味する。
【００１４】 これに対して、測定された実際温度が第１の温度モデル帯域外にありかつ予め
設定された期間第２の温度モデル帯域内に存在する場合には、まず最初に一般的
なエラー通報、例えば「冷却システム、故障」だけが出力される。この場合、こ
のエラーがでたらめな温度表示を有する故障した温度センサに起因するのか、又
は、このエラーが故障したサーモスタットバルブ３に起因するのか、はまだ明確
には決定できない。この場合には、さらに、実際のエラーのあるコンポーネント
のさらに後続の検証のためにダイナミック特性検査が必要である。
【００１５】 すなわち、ポジション２５において一般的に冷却システムのエラーが検出され
た後で、ポジション２６においてダイナミック特性検査が実施される。このダイ
ナミック特性検査は次のように実施される。すなわち、ここで比較的長い期間に
亘って温度経過が例えば負荷変化又は回転数変化を考慮することによって追跡さ
れる。さらに、結論を明確にするために、周囲温度も考慮される。このダイナミ
ック特性検査の開始時に、冷却水の実際温度に相応するエンジン温度が第２の温
度モデル帯域と比較され、格納される。測定は継続的に予め設定された時間イン
ターバルの間実施され、有利には格納される。この場合、温度センサが基本的に
実際の温度経過を第２の温度モデル帯域から外れることなく追跡していると判明
すれば、このことから温度センサは正常に機能していることが結論できる。なぜ
なら、観察された温度差はこの計算されたモデル帯域のトレランスまで一致する
からである。しかし、第２の温度モデル帯域の変化と測定された実際温度の変化
との間の差の絶対値が予め設定された閾値を越える場合には、このことから、温
度センサが故障していると結論できる。次のようなケースが区別できる： １. この温度センサは、故障したサーモスタットのためのこのモデルの特性マ
ップに依存するダイナミック特性を追うことができなかった、 ２. この温度センサ４は振動している。すなわち、ダイナミック特性はこのモ
デルにおいて存在するのではなく、示される温度をこの温度センサ４が変動させ
てしまっている。
【００１６】 これら両方のケースは温度センサの故障を示してしており、この結果、故障し
た温度センサに対する相応のエラー通報が出力される。
【００１７】 図３は図示された温度線図において個々の状況を示している。第１の温度モデ
ル帯域３１は、実際温度の曲線３２がこのモデル帯域内に存在する時の状態を示
している。これに対して例えば温度センサが温度Ｔ２を示している場合、この温
度センサは短期間の間だけこの第１の温度モデル帯域３１を横切る。この温度曲
線３３はきわめて長い期間この第１の温度モデル帯域３１外にあるので、温度セ
ンサ４のエラーが結論される。下のモデル帯域（第２の温度モデル帯域３４）は
冷却水の温度上昇を示しており、この温度上昇は開いたサーモスタットバルブ３
に相応する。この経過は比較的に平坦である。なぜなら、内燃機関から発生され
る熱がすぐにクーラーを介して除去され、エンジンはその動作温度に達すること
がないからである。この線図の右側の部分の比較的大きな負荷又は比較的高い回
転数においてはじめて、この第２の温度モデル帯域が幾らか上昇する。従って、
温度センサ４が故障していない場合には実際温度の経過はこの第２の温度モデル
帯域内に存在する。これに対して、温度センサ４の実際温度が値Ｔ１において基
本的に一定である場合には、故障した温度センサ４が結論される。なぜなら、こ
の温度センサ４は基本的に第２の温度モデル帯域の右側の経過（図３）を追って
いないからである。
【００１８】 温度変化の絶対値が予め設定された閾値を越える場合、この第２の温度モデル
帯域の経過からダイナミック特性の存在が識別できる。この第２のモデル帯域に
おける温度変化と測定された実際温度の変化との間の差の絶対値が予め設定され
た閾値より小さい場合には、サーモスタットバルブ３の故障が生じている。コン
ピュータ７はこの場合には故障したサーモスタットバルブ３に相応のエラー通報
を出力する。
【００１９】 既に言及したように、これらの温度モデル帯域の計算のためのアルゴリズムは
有利にはソフトウェアプログラムの形式で実現される。このプログラムはエンジ
ン機能等々のための既存の制御プログラムの構成部分であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の自動車エンジンの簡略化された冷却循環のブロック線図であ
る。
【図２】 本発明の方法のフローチャートである。
【図３】 本発明の温度モデル帯域及び温度曲線が記入された線図である。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 循環ポンプ ３ サーモスタットバルブ ４ 温度センサ ６ クーラー ７ コンピュータ ８ プログラムメモリ ９ 表示器 １０ 送風装置 Ｆ 走行風 Ｖ 送り導管 Ｒ 戻り導管

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車エンジンの冷却システムのエラー識別のための方法で
    あって、 サーモスタットバルブ（３）は開閉によって冷却水循環における温度を制御し
    、温度センサ（４）は冷却水の実際温度を検出し、 コンピュータ（７）を有し、該コンピュータ（７）はアルゴリズムによって前
    記実際温度の値から第１の温度モデル帯域を計算し、前記実際温度との比較によ
    ってエラー識別を実施する、自動車エンジンの冷却システムのエラー識別のため
    の方法において、 前記コンピュータ（７）は、第２の温度に対して、開いたサーモスタットバル
    ブ（３）に相応して冷却水温度のための第２の温度モデル帯域を計算し、 前記コンピュータ（７）は前記実際温度の経過と前記第２の温度モデル帯域と
    を比較し、 前記コンピュータ（７）は、前記第１の温度モデル帯域及び第２の温度モデル
    帯域に基づく比較の結果から、前記温度センサ（４）の故障が発生しているのか
    、又は、前記サーモスタットバルブ（３）の故障が発生しているのかを決定する
    、ことを特徴とする、自動車エンジンの冷却システムのエラー識別のための方法
    。
  2. 【請求項２】 コンピュータ（７）は、負荷に依存する温度に対する第２の
    温度モデル帯域を計算することを特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 コンピュータ（７）は、回転数に依存する温度に対する第２
    の温度モデル帯域を計算することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 コンピュータ（７）は、周囲温度に依存して第２の温度モデ
    ル帯域を計算することを特徴とする、請求項１〜３のうちの１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 コンピュータ（７）は、第２の温度モデル帯域を、吸入空気
    温度、車両速度、吸入空気質量及び/又はスロットルバルブ角度のような他のパ
    ラメータに依存して計算することを特徴とする、請求項１〜４のうちの１項記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 測定される実際温度が予め設定された期間の間２つのモデル
    帯域外にある場合にはすぐに前記コンピュータは故障した温度センサ（４）を識
    別することを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 コンピュータ（７）は、２つの温度モデル帯域がオーバーラ
    ップしなくなる時点から後続の検査を開始することを特徴とする、請求項１〜６
    のうちの１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 コンピュータ（７）は温度モデル帯域に対してタイムカウン
    タをスタートさせ、該タイムカウンタは、その都度の実際温度が温度モデル帯域
    内にある限りは動作しつづけることを特徴とする、請求項１〜７のうちの１項記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 温度センサ（４）により測定される実際温度が予め設定され
    た時間インターバル内に第１の温度モデル帯域内にありかつ第２の温度モデル帯
    域外にある場合には、コンピュータ（７）はエラーのない機能動作を識別するこ
    とを特徴とする、請求項１〜８のうちの１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 温度センサ（４）により測定される実際温度が予め設定さ
    れた時間インターバルの間２つの温度モデル帯域外にある場合には、コンピュー
    タ（７）は故障している温度センサ（４）のエラー通報を出力することを特徴と
    する、請求項１〜９のうちの１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 予め設定された測定持続時間の間測定される実際温度が第
    １の温度モデル帯域外にありかつ第２の温度モデル帯域内にある場合には、コン
    ピュータ（７）は有利にはエラー通報「冷却システム故障」を出力することを特
    徴とする、請求項１〜１０のうちの１項記載の方法。
  12. 【請求項１２】 コンピュータ（７）は温度センサ（４）により測定される
    実際温度の経過を追跡し、この経過を第２の温度モデル帯域と比較し、さらに測
    定された実際温度の経過から予め設定された時間インターバル内に故障した温度
    センサ（４）又は故障したサーモスタットバルブ（３）のエラー通報を出力する
    ことを特徴とする、請求項９記載の方法。
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