JP4605738B2 - 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

Description

【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２２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Ｔ_２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Ｔ_１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)

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経過から、前記冷却システムが正常である場合の冷却水温度経過をあらわす第１の温度モデル帯域を計算し、前記実際温度の経過と当該第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、前記サーモスタットバルブ（３）が開いている場合の冷却水温度経過をあらわす第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、前記実際温度の経過と前記第１の温度モデル帯域との比較及び前記実際温度の経過と前記第２の温度モデル帯域との比較の結果から、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. 前記コンピュータ（７）は、内燃機関の負荷に依存する温度に対して前記第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. 前記コンピュータ（７）は、内燃機関の回転数に依存する温度に対して前記第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. 前記コンピュータ（７）は、周囲温度に依存して前記第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. 前記コンピュータ（７）は、前記第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. 前記測定された実際温度が予め設定された期間の間、前記２つの温度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. 前記コンピュータ（７）は、前記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. 前記コンピュータ（７）は前記２つの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の経過が前記２つの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. 前記温度センサ（４）により測定された実際温度の経過が予め設定された時間インターバル内に前記第１の温度モデル帯域内にありかつ前記第２の温度モデル帯域外にある場合には、前記コンピュータ（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. 前記温度センサ（４）により測定された実際温度の経過が予め設定された時間インターバルの間、前記２つの温度モデル帯域外にある場合には、前記コンピュータ（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. 予め設定された測定持続時間の間、測定された実際温度の経過が前記第１の温度モデル帯域外にありかつ前記第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. 前記コンピュータ（７）は前記温度センサ（４）により測定される実際温度の経過を追跡し、この経過を前記第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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