WO2005093234A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des vorhandenseins eines vorgeschriebenen wärmetauschers - Google Patents

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WO2005093234A1
WO2005093234A1 PCT/EP2005/003095 EP2005003095W WO2005093234A1 WO 2005093234 A1 WO2005093234 A1 WO 2005093234A1 EP 2005003095 W EP2005003095 W EP 2005003095W WO 2005093234 A1 WO2005093234 A1 WO 2005093234A1
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WO
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heat exchanger
temperature
temperature gradient
values
motor vehicle
Prior art date
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PCT/EP2005/003095
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael-Rainer Busch
Dirk Herbstritt
Andreas Miksch
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Publication date
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Priority to EP05732356A priority patent/EP1735528A1/de
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    • F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
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    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
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    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the presence of a prescribed heat exchanger, in particular a catalytically active cooler in a motor vehicle, and a device therefor, with at least one heat exchanger, at least one measuring device, and an evaluation device.
  • a prescribed heat exchanger in particular a catalytically active cooler in a motor vehicle
  • a device therefor with at least one heat exchanger, at least one measuring device, and an evaluation device.
  • catalytically active coolers are increasingly being installed in modern motor vehicles.
  • a catalytically active cooler for the coolant of an engine of a motor vehicle has an additional coating, by means of which ozone contained in the air flowing to the vehicle and flowing through the cooler is catalytically converted into harmless oxygen.
  • a catalytically active cooler is sometimes also known under its sales name "PremAir cooler”.
  • PremAir cooler Such catalytically active coolers were developed in particular with a view to improving the environmental compatibility of the materials used and avoiding undesired ozone and therefore very often meet the relevant environmental regulations.
  • European patent application EP 1 153 646 AI describes a motor vehicle with a cooler with a catalytic coating, in which a control unit with associated sensors controls the function of the cooler and informs the user of the condition or function of the cooler.
  • the sensors also have temperature sensors at different points in the cooling system. A safeguard against manipulation of the cooler or a method for recognizing the cooler, for example with temperature sensors, is not described.
  • temperature measuring devices for cooling water have sensors, which measure the absolute temperature of the cooling water after opening the so-called thermostat, which in the closed state leads the cooling circuit past the radiator for a certain time - and guides it through the radiator after opening ,
  • the disadvantage here is that the characteristics of the thermostat change over time and an absolute measurement of the cooling water temperature to determine the installation of a catalytically active cooler compared to a conventional cooler is not suitable.
  • the object on which the present invention is based is to provide as reliable a method and device as possible for determining the presence of a prescribed heat exchanger, in particular a catalytically active cooler in a motor vehicle.
  • a method for determining the presence of a prescribed heat exchanger, in particular a catalytically active cooler in a motor vehicle with the following method steps in the operation of the motor vehicle:
  • a device for determining the presence of a prescribed heat exchanger, in particular a catalytically active cooler in a motor vehicle comprising: at least one heat exchanger with a heat exchanger means of the motor vehicle engine; at least one measuring device for measuring the temperature of the heat exchanger means; and an evaluation device for evaluating data and for determining the presence of a prescribed heat exchanger.
  • a device for determining the presence of a prescribed heat exchanger in particular a catalytically active cooler in a motor vehicle, comprising: at least one heat exchanger with a heat exchanger means of the motor vehicle engine; at least one measuring device for measuring the temperature of the heat exchanger means; and an evaluation device for evaluating data and for determining the presence of a prescribed heat exchanger.
  • the idea on which the present invention is based is to integrate a temperature sensor in a heat exchanger, with which a certain absolute temperature gradient of the heat exchanger means can be measured in certain operating states of the engine.
  • a certain absolute temperature gradient of the heat exchanger means can be measured in certain operating states of the engine.
  • a different temperature gradient is measured, which enables an evaluation algorithm to be used to provide information about the presence of a catalytically active cooler.
  • a change in the characteristics of the thermostat has no influence on the measurement result. Manipulations can be uncovered and economic damage avoided.
  • the temperature sensor is sawn out of a no longer functional catalytically active cooler or is otherwise removed by force, since it cannot be easily removed due to the device according to the invention, and is attached in the engine compartment, for example to a coolant hose or to a conventional replacement cooler, this is done by the The inventive method reliably recognized.
  • method step S1 has the following sub-steps:
  • a further embodiment of the invention provides the following sub-steps in method step S2: (S2-1) comparing the recorded current operationally relevant parameters with previously defined values; (S2-2) determining an associated current operating state in accordance with this comparison; and (S2-3) determining the temperature gradient to be expected in this current operating state.
  • the operating state can advantageously be determined from tables using stored data, and the temperature gradient to be expected can also be determined easily.
  • the current temperature gradient is determined in method step S3 by taking into account the current values of the heat exchanger mean temperature recorded in the time window.
  • method step S4 has the following substeps: (S4-1) comparing the current temperature gradient with the temperature gradient to be expected; (S4-2) taking this comparison result into account on the basis of a predetermined threshold value; and (S4-3) output of data signals in the presence of a prescribed heat exchanger.
  • method step S4 has the following substeps:
  • another embodiment according to the invention provides that the time window with a first point in time by reaching a predetermined start threshold value by at least one operationally relevant parameter, and that the time window with a second point in time by reaching the same or a further predetermined end point. Threshold value is determined by the same or at least one other operationally relevant parameter.
  • the measuring device of the device has at least one temperature sensor for measuring the mean heat exchanger temperature; has a receiving element for receiving the temperature sensor and a connection device for connection to the evaluation device.
  • the receiving element is inseparably connected to the heat exchanger, as a result of which an unauthorized removal is simply counteracted.
  • Receiving element for receiving the temperature sensor has a corresponding holder.
  • the temperature sensor has a predetermined breaking point and is connected to the receiving element in such a way that after the temperature sensor is removed from the receiving element, the temperature sensor becomes permanently inoperative.
  • the temperature sensor is part of an adapter of the connection device.
  • the adapter and the receiving element have corresponding fastening elements, which are designed for an inseparable state after assembly, since this results in an additional obstacle to manipulation.
  • the evaluation device has a storage device for storing values of temporal profiles of measured values, a data memory for storing predefined threshold values, operating status data and the like, and at least one counter.
  • the evaluation device is part of an on-board computer (ECU) of a motor vehicle.
  • ECU on-board computer
  • the method enables a reliable statement regarding the placement of the temperature sensor and thus whether a catalytically active cooler is present or Not.
  • the device according to the invention brings about advantageous obstacles to manipulation.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of courses of operationally relevant parameters over the time of a motor vehicle in operation
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of a receiving element of the device according to the invention installed in a cooler
  • Fig. 4 is a schematic view of a connection device of the device according to the invention.
  • FIG. 1 different courses of operationally relevant parameters of a motor vehicle are shown schematically over a time axis t.
  • the reference numeral 21 denotes the vehicle speed represented by a double curve, which is increased above a threshold value S in a first point in time tl, in order then to run relatively constant within a time window tf until it reaches values below the threshold value S at point in time t2 decreases.
  • the operating temperature of the vehicle engine increases and thus also the temperature of its heat exchanger means, for example cooling water, the course of which is identified by reference number 22 and is shown in a solid curve.
  • the operating-related increase in this first heat exchanger mean temperature 22 is known to take place with a dead time within the time window tf, which can be seen from the distance from the first time t1 on the time axis t.
  • This temperature rise has a slope relevant to the operating state, which is represented by a slope line 24 which forms a so-called temperature gradient over time.
  • This temperature gradient is characterized by a specific operating state of the motor vehicle.
  • This operating state can be described by certain operationally relevant parameters in the time window tf, for example vehicle speed v in km / h, engine speed n in revolutions / min, exhaust gas quantity in ⁇ mass / time, and others. For reasons of clarity, only the vehicle speed is shown in FIG. 1.
  • Certain operating states can thus be recognized on the basis of the known parameter values and the associated expected temperature gradients of the heat exchanger means can be determined. For example, the amount of exhaust gas and its temperature can be used to predict which temperature rise in the heat exchanger means is to be expected.
  • This temperature gradient also depends on where in the cooling circuit of the vehicle engine the heat exchanger temperature is measured, in particular by the installation location and the installation of an associated measuring device.
  • the heat transfer processes occurring with different heat transfer resistances are known and will not be explained.
  • a temperature increase occurs after a dead time with a second gradient line 25.
  • the second slope line 25 can be seen as a temperature gradient with a different value than with the first slope line 24, here with a smaller value.
  • a motor temperature of 85 ° C. that is exceeded for the first time is treated as an entry criterion. If one or more specific operationally relevant parameters exceeds a previously defined threshold value SW depending on a specific operating state, the time window tf is started in a first method step S1.
  • the operationally relevant parameters and the mean heat exchanger temperature are observed in a subsequent method step S2, that is to say their values are measured and stored at predetermined time intervals, so that the value profile is recorded, for example in an associated storage device
  • the time window tf is ended in a second step t2 in a method step S3.
  • the observed operationally relevant parameters enable determination of the operating state and thus the determination of a temperature gradient to be expected in this operating state.
  • This temperature gradient obtained in this way is compared with the current temperature gradient determined in a method step S5 from the recorded values of the heat exchanger mean temperature in a further method step S6.
  • This comparison provides information about the location at which location the values of the current temperature gradient were measured. If the value or the range of values of the current temperature gradient matches that of the temperature gradient to be expected, a suitable heat exchanger is available, for example. If the value range of the current temperature gradient is smaller or larger than that of the temperature gradient to be expected, then the built-in heat exchanger is not suitable, or there is a manipulated heat exchanger system. In a manipulated cooling system, for example, the current temperature gradient can be larger if it is heated in a manipulative manner in order to obtain a larger temperature gradient. Here, however, the other criteria cannot be met, so that detection is still possible. In a further embodiment according to the invention, this method is repeated several times to check the plausibility of these determination values, with one counter being incremented up to a predetermined value for each comparison value determined after each method run.
  • the result of the determination is, for example, transferred to the on-board computer for further use or display via an in-vehicle data bus.
  • special notifications or measures can be initiated.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • the device 1 consists of an evaluation unit 13 to which a measuring device 5 for measuring a mean heat exchanger temperature in a heat exchanger 2 is connected via a connecting device 8 and a line 12.
  • Additional units for determining 17, 18, 19, 20 of parameters relevant to operation are connected to the evaluation unit 13.
  • the units for determining 17, 18, 19, 20 and the like can also be connected to an on-board computer 14 'which is connected to the evaluation unit 13 via a data transmission 26 and thus supplies the required data values.
  • the evaluation unit 13 has at least one memory device 15 and at least one counter 16. It can also be provided with a timer, not shown.
  • the storage device 16 is used, among other things, for storing recorded measured values, the counter 16 is an event counter.
  • the evaluation device 13 has a data memory 27, which contains predetermined table values, threshold values and the like, which are used to determine the operating states and expected values.
  • the evaluation unit 13 can also be part of an on-board computer 14, which is symbolized by a colon-dash line.
  • the measuring device 5 has a receiving element 6 with a receptacle 7 for receiving a temperature sensor 10, as shown in FIG. 3.
  • the receiving element 6 is designed such that it is installed in the heat exchanger 2, for example in an intermediate space 4 between fins 3.
  • the receiving element 6 is preferably glued in such a way that it damages the heat exchanger 2 during an attempt to remove it. Other mounting options are conceivable.
  • the temperature sensor 10 is located in an adapter 9 of the connection device 8, as shown in FIG. 4.
  • the temperature sensor 10 and the receptacle 7 of the receptacle element 6 have a corresponding shape and dimensions.
  • the adapter 9 is equipped with fastening elements 11, for example flexible holding fingers with barbs, which, in cooperation with corresponding fastening elements (not shown) on the receiving element 6, form an inseparable connection after assembly. Abusive expansion is thus effectively prevented.
  • the temperature sensor 10 is glued in the receptacle 7 of the receptacle element 6 in such a way that it becomes inoperative during an attempt to remove it, for example by means of a predetermined breaking point.
  • the storage device 15, the counter 16 and a timer are components of the on-board computer.
  • the data store 27 can also have wireless connection devices to external data stores, for example via a satellite connection. It can also be a CD-ROM or DVD device.

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Abstract

Verfahren zum Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschrie­benen Wärmetauschers (2), insbesondere eines katalytisch ak­tiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug, mit den Verfahrens­schritten im Betrieb des Kraftfahrzeugs Beobachten einer Temperatur eines Wärmetauschermittels und gleichzeitiges Beo­bachten von weiteren aktuellen betriebsrelevanten Parametern (21) des Kraftfahrzeugs für ein vorgegebenes Zeitfenster (tf), Ermitteln eines zu erwartenden zeitlichen Temperaturgradienten der Wärmetauschermitteltemperatur, Ermitteln des aktuellen zeitlichen Temperaturgradienten der Wärmetauscher­mitteltemperatur, und Ermitteln des Vorhandenseins eines vor­geschriebenen Wärmetauschers (2) durch Berücksichtigen des zu erwartenden und des aktuellen Temperaturgradienten, sowie eine Vorrichtung dazu.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers, insbesondere eines katalytisch aktiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug, sowie eine Vorrichtung dazu, mit mindestens einem Wärmetauscher, mindestens einer Messeinrichtung, und einer Aus- werteeinrichtung .
In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend so genannte katalytisch aktive Kühler eingebaut. Ein katalytisch aktiver Kühler für das Kühlmittel eines Motors eines Kraftfahrzeugs weist eine zusätzliche Beschichtung auf, durch welche in der auf das Fahrzeug zuströmenden und durch den Kühler hindurchströmenden Luft enthaltenes Ozon katalytisch in unbedenklichen Sauerstoff umgewandelt wird. Ein katalytisch aktiver Kühler ist bisweilen auch unter seiner Vertriebsbezeichnung "PremAir-Kühler" bekannt. Solche katalytisch aktiven Kühler wurden insbesondere im Hinblick auf eine bessere Umweltverträglichkeit der dabei verwendeten Materialien sowie der Vermeidung des unerwünschten Ozon entwickelt und genügen daher sehr häufig den entsprechenden einschlägigen Umweltbestimmungen.
Die Verwendung eines katalytisch aktiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug unterliegt in vielen Ländern besonderen gesetz- lichen Vorschriften. Dies liegt daran, dass sehr häufig mit der Verwendung solcher Kühlerelemente eine steuerliche Vergünstigung gewährt wird, da diese Kühler die Umwelt, durch die Konversion von schädlichem Ozon in Luftsauerstoff entlasten. Allerdings sind diese Kühlerelemente relativ teuer in der Anschaffung, was häufig den Vorteil der Steuerersparnis wieder relativiert. Daher könnte unter Umständen der teuere Kühler im Kraftfahrzeug, der zum Beispiel eine Steuerersparnis mit sich bringt, durch einen vergleichsweise günstigen Kühler ersetzt werden. Es muss also gewährleistet sein, dass ein eingebauter katalytischer Kühler nicht durch einen herkömmlichen Kühler ausgetauscht werden kann, ohne dass eine Sicherungseinheit, beispielsweise die On Board Diagnose (OBD) , aktiviert wird. Diese vergleichsweise teueren Kühler sollten somit gegen Fälschungen und Manipulationen gesichert sein.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 153 646 AI beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler mit katalytischer Beschichtung, bei welchem eine Steuereinheit mit zugehöriger Sensorik die Funktion des Kühlers steuert und den Benutzer über den Zustand beziehungsweise die Funktion des Kühlers informiert . Die Sensorik weist auch Temperatursensoren an unterschiedlichen Stellen im Kühlsystem auf. Eine Sicherung gegen eine Manipulation des Kühlers beziehungsweise ein Verfahren zur Erkennung derselben, beispielsweise mit Temperatursensoren, wird nicht beschrieben.
Weiterhin weisen Temperaturmesseinrichtungen für Kühlwasser Sensoren auf, welche nach dem Öffnen des sogenannten Thermostaten, der im geschlossenen Zustand nach dem Start des Motors den Kühlkreislauf für eine bestimmte Zeit am Kühler vorbei - und nach dem Öffnen durch den Kühler leitet, die absolute Temperatur des Kühlwassers messen. Nachteilig dabei ist, dass sich die Charakteristik des Thermostaten im Laufe der Zeit ändert und eine absolute Messung der Kühlwassertemperatur zur Ermittlung des Einbaus eines katalytisch aktiven Kühlers gegenüber einem konventionellen Kühler nicht geeignet ist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein möglichst zuverlässiges Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers, insbesondere eines katalytisch aktiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst .
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers, insbesondere eines katalytisch aktiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten im Betrieb des Kraftfahrzeugs:
(51) Beobachten einer Temperatur eines Wärmetauschermittels und gleichzeitiges Beobachten von weiteren aktuellen betriebsrelevanten Parametern des Kraftfahrzeugs für ein gegebenes Zeitfenster;
(52) Ermitteln eines zu erwartenden zeitlichen Temperaturgradienten der Warmetauschermitteltemperatur;
(53) Ermitteln des aktuellen zeitlichen Temperaturgradienten der Warmetauschermitteltemperatur; und
(54) Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers durch Berücksichtigen des zu erwartenden und des aktuellen Temperaturgradienten. (Patentanspruch 1) Eine Vorrichtung zum Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers, insbesondere eines katalytisch aktiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug, mit: mindestens einem Wärmetauscher mit einem Wärmetauschermittel des Kraftfahrzeugmotors; mindestens einer Messeinrichtung zum Messen der Temperatur des Wärmetauschermittels; und einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Daten und zur Ermittlung des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers. (Patentanspruch 8)
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den Beschreibungen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, einen Temperatursensor in einem Wärmetauscher zu integrieren, mit welchem bei bestimmten Betriebszuständen des Motors ein bestimmter absoluter zeitlicher Temperaturgradient des Wärmetauschermittels gemessen werden kann. Bei einem manipulierten Wärmetauscher wird ein unterschiedlicher Temperaturgradient gemessen, welcher mit Durchführung eines Auswertealgorithmus eine Aussage über das Vorhandensein eines katalytisch aktiven Kühlers ermöglicht. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:
Durch die Feststellung des Vorhandenseins eines katalytisch aktiven Kühlers mittels der Messung eines absoluten Temper- turgradienten kann den einschlägigen gesetzlichen Vorschriften hinsichtlich Abgasnorm und Umweltschutz Genüge getan werden.
Eine Änderung der Charakteristika des Thermostaten hat keinen Einfluss auf das Messergebnis. Manipulationen können aufgedeckt und wirtschaftlicher Schaden vermieden werden.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich weitere Vorteile :
Der Versuch, einen Temperatursensor aus der Vorrichtung zu entfernen führt zu einer irreversiblen Beschädigung des Sensors .
Wenn der Temperatursensor aus einem nicht mehr funktionsfähigen katalytisch aktiven Kühler ausgesägt oder anderweitig gewaltsam entfernt wird, da er sich aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht ohne weiteres entfernen lässt, und im Motorraum beispielsweise an einem Kühlmittelschlauch oder an einem konventionellen Austauschkühler angebracht wird, wird dieses durch das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässig erkannt .
Der illegale Einbau eines konventionellen Kühlers anstatt eines vorgeschriebenen katalytisch aktiven Kühlers wird somit verhindert .
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verfahrensschritt Sl die folgenden Teilschritte auf:
(Sl-1) Messen von Werten der Warmetauschermitteltemperatur in zeitlichen vorher festgelegten Abständen und Aufzeichnen des zeitlichen Verlaufs dieser Werte; und (Sl-2) Messen von Werten der betriebsrelevanten Parameter in zeitlichen vorher festgelegten Abständen und Aufzeichnen der zeitlichen Verläufe dieser Werte. Dadurch lässt sich der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs in dem Zeitfenster vorteilhaft bestimmen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht im Verfahrens- schritt S2 die folgenden Teilschritte vor: (S2-1) Vergleichen der aufgezeichneten aktuellen betriebsrelevanten Parameter mit vorher festgelegten Werten; (S2-2) Bestimmen eines zugehörigen aktuellen Betriebszustands entsprechend diesem Vergleich; und (S2-3) Bestimmen des in diesem aktuellen Betriebszustands zu erwartenden Temperaturgradienten . Das Bestimmen des Betriebszustands lässt sich mittels gespeicherter Daten vorteilhaft aus Tabellen durchführen, wobei der zu erwartende Temperaturgradient ebenfalls einfach bestimmbar ist .
In einer weiteren Ausführung wird im Verfahrensschritt S3 der aktuelle Temperaturgradient durch Berücksichtigen der im Zeitfenster aufgezeichneten aktuellen Werte der Warmetauschermitteltemperatur ermittelt wird.
Es ist vorteilhaft, dass der Verfahrensschritt S4 die folgenden Teilschritte aufweist: (S4-1) Vergleichen des aktuellen Temperaturgradienten mit dem zu erwartenden Temperaturgradienten; (S4-2) Berücksichtigen dieses Vergleichsergebnisses anhand eines vorher festgelegten Schwellwerts; und (S4-3) Ausgabe von Datensignalen bei Vorhandensein eines vorgeschriebenen Wärmetauschers.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Verfahrensschritt S4 die folgenden Teilschritte auf :
(S4-1) Vergleichen des aktuellen Temperaturgradienten mit dem zu erwartenden Temperaturgradienten; (S4-2) Berücksichtigen dieses Vergleichsergebnisses anhand eines vorher festgelegten Schwellwerts; (S4-3) Inkrementieren mindestens eines Zählers entsprechend dem Vergleichsergebnis aus Teilschritt (S4-2) ; (S4-4) Durchführen der Verfahrensschritte (Sl) bis (S4-3) bis zu einem vorher festgelegten Zählerstand; und (S4-5) Ausgabe von Datensignalen bei Vorhandensein eines vorgeschriebenen Wärmetauschers. Somit kann durch eine vorteilhafte mehrmalige Durchführung des Verfahrens das Messergebnis plausibilisiert werden und beispielsweise einer so genannten On-Board-Diagnose übermittelt werden.
Es ist vorteilhaft, dass eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform vorsieht, dass das Zeitfenster mit einem ersten Zeitpunkt durch Erreichen eines vorher festgelegten Start- Schwellwertes durch mindestens einen betriebsrelevanten Parameter, und dass das Zeitfenster mit einem zweite Zeitpunkt durch Erreichen desselben oder eines weiteren vorher festgelegten Beendigungs-Schwellwertes durch den gleichen oder mindestens einen weiteren betriebsrelevanten Parameter bestimmt ist .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung der Vorrichtung mindestens einen Temperatursensor zum Messen der Warmetauschermitteltemperatur; ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des Temperatursensors und eine Anschlusseinrichtung zum Anschluss an die Auswerteeinrichtung aufweist .
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass das Aufnahmeele- ment mit dem Wärmetauscher untrennbar verbunden ist, wodurch einem unberechtigten Ausbau einfach entgegengewirkt wird. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das
Aufnahmeelement zur Aufnahme des Temperatursensors eine zu diesem korrespondierende Aufnahme aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der Temperatursensor eine Sollbruchstelle aufweist und so mit dem Aufnahmeelement verbunden ist, dass nach einem Entfernen des Temperatursensors aus dem Aufnahmeelement der Temperatursensor dauerhaft funktionsunfähig wird.
Dabei ist es zweckmäßig, dass der Temperatursensor Bestandteil eines Adapters der Anschlusseinrichtung ist.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der Adapter und das Auf- nahmeelement korrespondierende Befestigungselemente aufweisen, welche für einen untrennbaren Zustand nach dem Zusammenbau ausgebildet sind, da sich dadurch ein zusätzliches Hemmnis gegen Manipulation ergibt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Werten von zeitlichen Verläufen von Messwerten, einen Datenspeicher zum Speichern von vorher festgelegten Schwellwerten, Betriebszustandsdaten und dergleichen und mindestens einen Zähler auf.
Es ist vorteilhaft, dass die Auswerteeinrichtung Bestandteil eines Bordrechners (ECU) eines Kraftfahrzeugs ist.
Durch die Messung des Temperaturgradienten in einem vordefinierten Wertebereich ermöglicht das Verfahren eine sichere Aussage bezüglich der Platzierung des Temperatursensors und somit, ob ein katalytisch aktiven Kühler vorhanden ist oder nicht. Zusätzlich bewirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafte Hemmnisse gegenüber Manipulationen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert .
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm von Verläufen von betriebsrelevanten Parametern über der Zeit eines Kraftfahrzeugs in Betrieb;
Fig. 2 ein schematisiertes Blockdiagramm einer beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 eine schematisierte Ansicht eines in einen Kühler eingebauten Aufnahmeelementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Fig. 4 eine schematisierte Ansicht einer Anschlusseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Teile und/oder Baugruppen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit den selben Bezugszeichen versehen worden.
In Fig. 1 sind über einer Zeitachse t verschiedene Verläufe von betriebsrelevanten Parametern eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 21 ist die mit einer doppelten Kurve dargestellten Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet, welche in einem ersten Zeitpunkt tl über einen Schwellwert S erhöht wird, um dann innerhalb eines Zeitfensters tf relativ konstant zu verlaufen, bis sie auf unterhalb des Schwellwerts S liegende Werte zum Zeitpunkt t2 abnimmt. Dieses stellt beispielhaft einen bestimmten Betriebszustand eines Kraftfahrzeugs dar, beispielsweise eine längere Autobahnfahrt .
Auf Grund der höheren Fahrgeschwindigkeit erhöht sich die Betriebstemperatur des Fahrzeugsmotors und somit auch die Temperatur seines Wärmetauschermittels, beispielsweise Kühlwasser, deren Verlauf mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet und in einer durchgezogenen Kurve gezeigt ist . Die betriebsbedingte Erhöhung dieser ersten Warmetauschermitteltemperatur 22 erfolgt bekannterweise mit einer Totzeit innerhalb des Zeit- fensters tf , was aus dem Abstand zum ersten Zeitpunkt tl auf der Zeitachse t ersichtlich ist. Dieser Temperaturanstieg hat eine betriebszustandsrelevante Steigung, welche durch eine Steigungsgerade 24 dargestellt ist, die einen sogenannten zeitlichen Temperaturgradienten bildet.
Dieser Temperaturgradient ist durch einen bestimmten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs charakterisiert. Dieser Betriebszustand kann durch bestimmte betriebsrelevante Parameter in dem Zeitfenster tf beschrieben werden, beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit v in km/h, Motordrehzahl n in Umdrehungen/min, Abgasmenge in ΔMasse/Zeit, und weitere. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 nur die Fahrzeuggeschwindigkeit gezeigt .
Somit können bestimmte Betriebszustände aufgrund der bekannten Parameterwerte erkannt und dazugehörige zu erwartende Temperaturgradienten des Wärmetauschermittels bestimmt werden. Zum Beispiel ist mittels der Abgasmenge und deren Temperatur vorhersagbar, welcher Temperaturanstieg des Wärmetauschermittels zu erwarten ist.
Dieser Temperaturgradient ist weiterhin davon abhängig, an welcher Stelle im Kühlkreislauf des Fahrzeugmotors die Wärme- tauschertemperatur gemessen wird, insbesondere durch den Einbauort und die Einbauweise einer zugehörigen Messeinrichtung. Die dabei auftretenden Wärmeübertragungsvorgänge mit unterschiedlichen Wärmeübergangswiderständen sind bekannt und sollen nicht erläutert werden.
Dieses ist durch den Verlauf einer zweiten Warmetauschermitteltemperatur 23 dargestellt, wobei die zugehörige Messeinrichtung sich beispielsweise außen auf einem Kühlmittel - schlauch aufgebracht ist. Hierbei tritt im gleichen Zeitfenster tf bei gleichem Betriebszustand wie bei der ersten Wärmemitteltauschertemperatur 22 eine Temperaturerhöhung nach einer Totzeit mit einer zweiten Steigungsgerade 25 auf. Die zweite Steigungsgerade 25 ist als ein Temperaturgradient mit einem anderen Wert als bei der ersten Steigungsgerade 24 ersichtlich, hier mit einem kleineren Wert.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben.
In dem Zeitpunkt tl wird beispielsweise ein erstmaliges Überschreiten einer Motortemperatur von 85°C als ein Eintrittskriterium behandelt. Überschreitet ein oder mehrere bestimmte betriebsrelevante Parameter einen vorher festgelegten Schwellwert SW abhängig von einem bestimmten Betriebszustand, so wird das Zeitfenster tf in einem ersten Verfahrensschritt Sl gestartet.
Innerhalb des Zeitfensters tf werden die betriebsrelevanten Parameter und die Warmetauschermitteltemperatur in einem anschließenden Verfahrensschritt S2 beobachtet, das heißt, ihre Werte werden in vorher festgelegten Zeitabständen gemessen und gespeichert, sodass der Werteverlauf aufgezeichnet wird, beispielsweise in einer Speichereinrichtung einer zugehörigen
Auswerteeinheit oder im Bordrechner.
Nach Unterschreiten desselben oder eines weiteren vorher festgelegten Schwellwerts SW oder nach Ablauf einer bestimmten Zeit, die zum Beispiel von einem im Zeitpunkt tl gleichzeitig gestarteten Timer gesteuert wird, wird das Zeitfenster tf im zweiten Zeitpunkt t2 in einem Verfahrensschritt S3 beendet .
Die beobachteten betriebsrelevanten Parameter ermöglichen in einem folgenden Verfahrensschritt S4 eine Betriebszustandsbe- stimmung und somit das Ermitteln eines in diesem Betriebszustand zu erwartenden Temperaturgradienten. Dieser so erhaltene Temperaturgradient wird mit dem in einem Verfahrensschritt S5 aus den aufgezeichneten Werten der Warmetauschermitteltemperatur ermittelten aktuellen Temperaturgradienten in einem weiteren Verfahrensschritt S6 verglichen.
Bei diesem Vergleich ergibt sich eine Aussage über den Ort, an welchem Ort die Werte des aktuellen Temperaturgradienten gemessen wurden. Stimmt der Wert beziehungsweise der Wertebereich des aktuellen Temperaturgradienten mit dem des zu erwartenden Temperaturgradienten überein, so ist beispielsweise ein geeigneter Wärmetauscher vorhanden. Ist der Wertebereich des aktuellen Temperaturgradienten kleiner oder größer als der des zu erwartenden Temperaturgradienten, so ist der eingebaute Wärmetauscher nicht geeignet, beziehungsweise es liegt ein manipuliertes Wärmetauschersystem vor. Der aktuelle Temperaturgradient kann zum Beispiel bei einem manipulierten Kühlsystem größer ausfallen, wenn er in manipulativer Weise aufgeheizt wird, um einen größeren Temperaturgradienten zu erhalten. Hierbei können aber nicht die anderen Kriterien eingehalten werden, womit eine Detektion dennoch möglich ist. Zur Plausibilisierung dieser Ermittlungswerte wird in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung dieses Verfahren mehrfach wiederholt, wobei bei nach jedem Verfahrensdurchlauf ein Zähler je ermitteltem Vergleichswert bis zu einem vorher festgelegten Wert inkrementiert wird.
Das Ergebnis der Ermittlung wird beispielsweise über einen fahrzeuginternen Datenbus an den Bordrechner zur Weiterverwertung beziehungsweise Anzeige übergeben. Bei einer vorliegenden Manipulation können besondere Anzeigen oder Maßnahmen eingeleitet werden.
In Fig. 2 ist ein schematisiertes Blockdiagramm einer beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt .
Die Vorrichtung 1 besteht aus einer Auswerteeinheit 13, an welche eine Messeinrichtung 5 zur Messung einer Warmetauschermitteltemperatur in einem Wärmetauscher 2 über eine Anschlusseinrichtung 8 und eine Leitung 12 angeschlossen ist.
Weitere Einheiten zur Ermittlung 17, 18, 19, 20 von betriebsrelevanten Parametern, wie beispielsweise Motordrehzahl 17, Motortemperatur 18, Abgasmenge 19, Fahrzeuggeschwindigkeit 20 sind mit der Auswerteeinheit 13 verbunden. Die Einheiten zur Ermittlung 17, 18, 19, 20 und dergleichen können auch an einen Bordrechner 14' angeschlossen sein, welcher über eine Datenübermittlung 26 mit der Auswerteeinheit 13 in Verbindung steht und somit die erforderlichen Datenwerte liefert.
Die Auswerteeinheit 13 weist mindestens eine Speichereinrichtung 15 und mindestens einen Zähler 16 auf. Ebenfalls kann sie mit einem nicht dargestellten Timer versehen sein. Die Speichereinrichtung 16 dient unter anderem zum Speichern von aufgezeichneten Messwerten, der Zähler 16 ist ein Ereigniszähler .
Weiterhin weist die Auswerteinrichtung 13 einen Datenspeicher 27 auf, welcher vorher festgelegte Tabellenwerte, Schwellwerte und dergleichen beinhaltet, die zur Bestimmung der Betriebszustände und zu erwartender Werte verwendet werden.
Die Auswerteeinheit 13 kann auch Bestandteil eines Bordrechners 14 sein, der durch eine Doppelpunkt-Strich-Linie symbolisiert ist.
Die Messeinrichtung 5 weist ein Aufnahmeelement 6 mit einer Aufnahme 7 zur Aufnahme eines Temperatursensors 10 auf, wie in Figur 3 dargestellt ist. Das Aufnahmeelement 6 ist so ausgebildet, dass es in dem Wärmetauscher 2, beispielsweise in einem Zwischenraum 4 zwischen Lamellen 3 eingebaut ist. Vorzugsweise ist das Aufnahmeelement 6 eingeklebt, dergestalt, dass es bei einem Ausbauversuch den Wärmetauscher 2 beschädigt. Andere Befestigungsmöglichkeiten sind denkbar.
Der Temperatursensor 10 befindet sich in einem Adapter 9 der Anschlusseinrichtung 8, wie Fig. 4 zeigt. Der Temperatursensor 10 und die Aufnahme 7 des Aufnahmeelements 6 weisen korrespondierende Form und Abmessungen auf.
Der Adapter 9 ist mit Befestigungselementen 11, beispielsweise flexible Haltefinger mit Widerhaken, ausgerüstet, welche in Zusammenwirkung mit korrespondierenden nicht dargestellten Befestigungselementen am Aufnahmeelement 6 eine nach Montage untrennbare Verbindung bilden. Ein missbräuchlicher Ausbau wird somit wirksam verhindert. Zusätzlich wird in einer Ausführungsform der Temperatursensor 10 in der Aufnahme 7 des Aufnahmeelements 6 so verklebt, dass er bei einem Ausbauversuch beispielsweise mittels einer Sollbruchstelle funktionsuntüchtig wird.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
So ist es zum Beispiel denkbar, dass die Speichereinrichtung 15, der Zähler 16 und ein Timer Bestandteile des Bordrechners sind.
Ebenfalls ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur vorausschauenden Detektion von Funktionsstörungen in Wärmetauschersystemen zum Einsatz kommen kann.
Der Datenspeicher 27 kann auch über drahtlose Verbindungseinrichtungen zu externen Datenspeicher verfügen, beispielsweise über Satellitenverbindung. Er kann auch ein CD-ROM oder DVD- Gerät sein.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers (2) , insbesondere eines katalytisch aktiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten im Betrieb des Kraftfahrzeugs: (51) Beobachten einer Temperatur eines Wärmetauschermittels und gleichzeitiges Beobachten von weiteren aktuellen betriebsrelevanten Parametern (12) des Kraftfahrzeugs für ein gegebenes Zeitfenster (tf) ;
(52) Ermitteln eines zu erwartenden zeitlichen Temperaturgradienten der Warmetauschermitteltemperatur; (53) Ermitteln des aktuellen zeitlichen Temperaturgradienten der Warmetauschermitteltemperatur; und (54) Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers (2) durch Berücksichtigen des zu erwartenden und des aktuellen Temperaturgradienten.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (Sl) die folgenden Teilschritte aufweist:
(Sl-1) Messen von Werten der Warmetauschermitteltemperatur in zeitlichen vorher festgelegten Abständen und Aufzeichnen des zeitlichen Verlaufs dieser Werte; und (Sl-2) Messen von Werten der betriebsrelevanten Parameter (21) in zeitlichen vorher festgelegten Abständen und Aufzeichnen der zeitlichen Verläufe dieser Werte .
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (S2) die folgenden Teilschritte aufweist : (S2-1) Vergleichen der aufgezeichneten aktuellen betriebsrelevanten Parameter (21) mit vorher festgelegten Werten; (S2-2) Bestimmen eines zugehörigen aktuellen Betriebszustands entsprechend diesem Vergleich; und (S2-3) Bestimmen des in diesem aktuellen Betriebszustands zu erwartenden Temperaturgradienten.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (S3) der aktuelle Temperaturgradient durch Berücksichtigen der im Zeitfenster (tf) aufgezeichneten aktuellen Werte der Warmetauschermitteltemperatur ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (S4) die folgenden Teilschritte aufweist : (S4-1) Vergleichen des aktuellen Temperaturgradienten mit dem zu erwartenden Temperaturgradienten; (S4-2) Berücksichtigen dieses Vergleichsergebnisses anhand eines vorher festgelegten Schwellwerts; und (S4-3) Ausgabe von Datensignalen bei Vorhandensein eines vorgeschriebenen Wärmetauschers (2).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (S4) die folgenden Teilschritte aufweist : (S4-1) Vergleichen des aktuellen Temperaturgradienten mit dem zu erwartenden Temperaturgradienten; (S4-2) Berücksichtigen dieses Vergleichsergebnisses anhand eines vorher festgelegten Schwellwerts; (S4-3) Inkrementieren mindestens eines Zählers (16) entsprechend dem Vergleichsergebnis aus Teilschritt (S4-2) ; (S4-4) Durchführen der Verfahrensschritte (Sl) bis (S4- 3) bis zu einem vorher festgelegten Zählerstand; und (S4-5) Ausgabe von Datensignalen bei Vorhandensein eines vorgeschriebenen Wärmetauschers (2) .
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster (tf) mit einem ersten Zeitpunkt (tl) durch Erreichen eines vorher festgelegten Start- Schwellwertes (SSW) durch mindestens einen betriebsrelevanten Parameter, und dass das Zeitfenster (tf) mit einem zweite Zeitpunkt (t2) durch Erreichen desselben oder eines weiteren vorher festgelegten Beendigungs- Schwellwertes (BSW) durch den gleichen oder mindestens einen weiteren betriebsrelevanten Parameter (21) bestimmt ist .
Vorrichtung zum Ermitteln des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers (2) , insbesondere eines katalytisch aktiven Kühlers in einem Kraftfahrzeug, mit: mindestens einem Wärmetauscher (2) mit einem Wärmetauschermittel des Kraftfahrzeugmotors; mindestens einer Messeinrichtung (5) zum Messen der Temperatur des Wärmetauschermittels; und einer Auswerteeinrichtung (13) zur Auswertung von Daten und zur Ermittlung des Vorhandenseins eines vorgeschriebenen Wärmetauschers (2) .
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) mindestens einen Temperatursensor (10) zum Messen der Temperatur des Wärmetauschermittels; ein Aufnahmeelement (6) zur Aufnahme des Temperatursensors (10) und eine Anschlusseinrichtung (8) zum Anschluss an die Auswerteeinrichtung (13) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (6) mit dem Wärmetauscher (2) untrennbar verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (6) zur Aufnahme des Temperatursensors (10) eine zu diesem korrespondierende Aufnahme (7) aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) eine Sollbruchstelle aufweist und so mit dem Aufnahmeelement (6) verbunden ist, dass nach nach einem Entfernen des Temperatursensors (10) aus dem Aufnahmeelement (6) der Temperatursensor (10) dauerhaft funktionsunfähig wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10) Bestandteil eines Adapters (9) der Anschlusseinrichtung (8) ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (9) und das Aufnahmeelement (6) korrespondierende Befestigungselemente (11) aufweisen, welche für einen untrennbaren Zustand nach dem Zusammenbau ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) eine Speichereinrichtung (15) zur Speicherung von Werten von zeitlichen Verläufen von Messwerten, einen Datenspeicher (27) zum Speichern von vorher festgelegten Schwellwerten, Betriebszu- standsdaten und dergleichen und mindestens einen Zähler (16) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (13) Bestandteil eines Bordrechners (14 ) eines Kraftfahrzeugs ist.
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