WO2016070993A1 - Vorrichtung zur überwachung eines ölthermostats - Google Patents

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WO2016070993A1
WO2016070993A1 PCT/EP2015/002214 EP2015002214W WO2016070993A1 WO 2016070993 A1 WO2016070993 A1 WO 2016070993A1 EP 2015002214 W EP2015002214 W EP 2015002214W WO 2016070993 A1 WO2016070993 A1 WO 2016070993A1
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oil
temperature
thermostat
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oil thermostat
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PCT/EP2015/002214
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Ulrich Harres
Rainer Kalass
Christian Knauer
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Man Truck & Bus Ag
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    • F01M2011/1473—Indicating devices; Other safety devices for indicating the necessity to change the oil by considering temperature

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring an arranged in an oil circuit of an internal combustion engine oil thermostat.
  • DE 44 26 494 A1 discloses a device for monitoring the cooling system in an internal combustion engine, in which generates a characteristic of the cooling system temperature signal and then the course of the temperature signal is evaluated and detected temperature changes per unit time are compared with plausible values.
  • the oil thermostat selectively supplies the oil supplied to it as a function of the oil temperature to a flow branch with an oil cooler or a bypass flow branch bypassing the oil cooler.
  • a defective oil thermostat which can no longer conduct the oil through the oil cooler, usually causes engine damage due to the excessive oil temperature.
  • a defective oil thermostat which is designed in its failure behavior to take the switching state in a case where the oil is always passed through the oil cooler, so as to prevent rapid damage to the internal combustion engine, on the other hand leads due to the increased friction in the longer term to increased fuel consumption and CO2 emissions.
  • a failure of the oil thermostat takes place with Undefined state, for example, due to pollution (dirt, sand %), particles or chips, or due to mechanical forces or high pressure peaks, which can lead to deformations on the thermostat, which can lead to clamping in any thermostat position.
  • hydraulic pressure peaks of up to 60 bar can occur in the oil circuit in today's engines, especially since oil can be very viscous in the cold start case.
  • a defective water thermostat in the cooling water circuit can usually already be recognized by the fact that the operating temperature of the internal combustion engine is no longer or only very slowly achieved.
  • a defect of the oil thermostat, however, for the driver is not or at least not promptly recognizable because a defective oil thermostat, which always supplies the oil to the oil cooler, usually does not affect the cooling function of the cooling system, but instead the longer-term fuel consumption, wear and durability the internal combustion engine.
  • a defective oil thermostat which always supplies the oil to the oil cooler
  • the object of the invention is in particular to reliably detect a defect or malfunction of the oil thermostat.
  • the invention proposes a device for monitoring an oil thermostatic valve arranged in an oil circuit of an internal combustion engine.
  • the monitored by the device oil thermostatic valve (hereinafter referred to briefly as Olthermostat) is formed in a conventional manner to supply the oil flow to a bypass flow branch and / or an oil cooler having a flow branch depending on a temperature of the Olthermostat supplied oil stream.
  • the oil thermostat typically only supplies the oil to the bypass flow branch when the oil temperature at the oil thermostat, also referred to below as the inlet temperature, is below a first temperature threshold value. In this temperature range, a first outlet of the oil thermostat associated with the first flow branch is closed, which is opened only when the first temperature threshold value is exceeded.
  • the oil thermostat may further be configured to close the bypass flow branch above a second temperature threshold, which is preferably above the first temperature threshold. In the temperature range between the two temperature threshold values, both flow branches are opened, wherein a second output of the oil thermostat associated with the bypass flow branch closes stepwise until the second temperature threshold value is reached.
  • the first and second temperature thresholds can be the same size depending on the design of the Olthermostats.
  • the device for monitoring the oil thermostat comprises a sensor device which is designed to determine at least one first parameter, by means of which a current setpoint operation of the oil thermostat can be derived, and to determine at least one second parameter, by means of which a current one Actual operation of the oil thermostat is derivable.
  • the device further comprises an evaluation device, which is designed to detect an occurrence of a malfunction of the oil thermostat in dependence on the first parameter and the second parameter.
  • a target operation of the Olthermostats is a normal operation, ie without assumed malfunction understood, in which the Olthermostat the desired temperature-dependent operating state, for example, the desired desired temperature-dependent position or movement of the actuator of the Olthermostats.
  • the desired temperature-dependent operating state for example, the desired desired temperature-dependent position or movement of the actuator of the Olthermostats.
  • an actual operation of the Olthermostats understood, for example, an actual current operating state. If no malfunction occurs, the setpoint mode and the actual mode match. In case of malfunction can the actual position of the oil thermostat and / or the actual movement of the actuator of the oil thermostat differ from the desired operation.
  • the oil thermostat may be a rotary valve oil thermostat or an expansion oil oil thermostat, in particular a wax expansion oil thermostat.
  • the oil thermostat can also be designed as a mechatronic actuator or actuator, with an electronic control unit that controls a mechanical actuator as a function of the oil temperature.
  • the sensor device is designed to measure, as the first parameter, the inlet temperature of the oil and in particular its time profile, for example by means of a temperature sensor in the feed line to the oil thermostat.
  • the inlet temperature is a measure of the oil temperature, which is applied to the input of the oil thermostat and in response to which the oil thermostat assumes a predefined opening or closing position with respect to the outputs to the first and second flow branch in the desired operation. It is particularly advantageous to measure the oil sump temperature as the inlet temperature, since there is usually already a temperature sensor in the oil sump of the oil circuit, which can be used.
  • the oil sump temperature can be measured, for example, by means of an oil sump temperature sensor, which is integrated in the already existing oil level sensor of the oil sump.
  • the oil sump temperature essentially corresponds to the oil temperature prevailing at the inlet of the oil thermostat. Since the oil temperature of the oil conveyed via an inlet line from the oil sump to the oil thermostat does not substantially change, the inlet temperature can also be determined at any other point along the inlet line by means of a suitably arranged temperature sensor.
  • the sensor device can also be designed to measure a second oil temperature downstream of the oil cooler and upstream of the internal combustion engine and as the second parameter a temperature difference ⁇ from the inlet temperature minus to determine the second oil temperature.
  • a temperature sensor For measuring the second oil temperature, a temperature sensor may be provided which, in the first flow branch, is located downstream of the oil cooler and upstream of a coalescence. is arranged guide of the first flow branch and the bypass flow branch.
  • the temperature sensor can also be arranged downstream of an oil filter arranged by the internal combustion engine.
  • the temperature sensor is designed as a combined pressure and temperature sensor, which are provided in a structural unit. Another advantageous possibility is to integrate the temperature sensor in an oil filter head.
  • the evaluation device can be designed according to these variants, the occurrence of a malfunction of the Olthermostats on the basis of at least one of the following three conditions (a) to (c) recognize:
  • a malfunction of the Olthermostats is detected when the inlet temperature is below the first temperature threshold, at least a predetermined reaction time has elapsed since the inlet temperature is below the first threshold temperature, and the temperature difference .DELTA. ⁇ from the inlet temperature minus the second Oltemperatur greater than a first Threshold is.
  • the first output of the oil thermostat to the radiator should actually be closed in this case due to the low inlet temperature according to the target operation.
  • the temperature difference .DELTA. ⁇ is greater than a first threshold, it can be concluded that there is oil cooling and the oil must therefore have flowed through the flow branch with the radiator and thus there is a malfunction of the thermostat.
  • This first threshold value is determined as a function of the reduction in the oil temperature (cooling capacity of the oil cooler) produced by the oil cooler.
  • the first threshold should be greater than usual variations in oil temperature between the oil sump and the engine, not caused by the oil cooler, but slightly less than the average cooling capacity of the oil cooler.
  • the predetermined reaction time takes into account a time-delaying behavior of the oil thermostat and represents a time until after a change in the switching position of the Olthermostats the resulting temperature difference .DELTA. ⁇ would have set downstream of the Olthermostats.
  • the reaction time depends on the type of Olthermostats and the location of the measuring point for the second temperature and can, for. B. be determined experimentally.
  • the occurrence of malfunction of the oil thermostat may further be detected when the inlet temperature is above the first threshold temperature, at least the predetermined reaction time has elapsed since the inlet temperature is above the first threshold temperature, and the temperature difference ⁇ is less than a second threshold , In other words, at an inlet temperature above the first temperature threshold value, the oil flow supplied to the oil thermostat would then have to be fed to the oil cooler. If this is not the case, this can again be determined from the temperature difference, which is smaller than when the oil is cooled by the oil cooler.
  • the second threshold may be set slightly below the difference temperature ⁇ normally caused by the radiator.
  • the occurrence of a malfunction of the oil thermostat can also be detected if after exceeding the first temperature threshold by the inlet temperature, a gradient, in particular an increase in the temperature difference ⁇ , is slower than a predetermined desired increase in the temperature difference.
  • the evaluation thus evaluates the course of the differential temperature over time and can compare this with a stored desired increase in the temperature difference.
  • a particular advantage of this variant is that the evaluation of the rise in the temperature difference can be used as a leading indicator for an incipient malfunction of the oil thermostat. Investigations in the context of the invention have shown that before a complete malfunction of the oil thermostat whose actuator shows an incipient jamming or hooking, so that it does not open gradually, but moves relatively late. This can be detected by means of a delayed rise in the differential temperature.
  • the aforementioned threshold values can be selected engine speed-dependent, such that larger threshold values are set at a larger actual engine speed. This takes into account the fact that with increasing engine speed, the cooling capacity of the oil cooler increases and thus the expected value of the temperature difference.
  • the sensor device is designed as the second parameter, an oil pressure curve, in particular a time profile of the oil pressure, by means of a pressure sensor at a pressure measuring point, which is arranged downstream of the first output of the Olthermostats and upstream of the internal combustion engine.
  • the evaluation device is designed to detect a malfunction of the oil thermostat when the measured time course of the oil pressure in a range of the inlet temperature, which is between the first oil temperature threshold and the aforementioned second temperature threshold, shows no pressure swing in the form of a negative or positive peak , Such a pressure swing corresponds to a peak-shaped pressure change whose peak height is greater than a predetermined value.
  • This predetermined value for detecting a pressure surge can be determined experimentally in a specific oil cycle, such that pressure excursions that exceed this value do not result from normal pressure fluctuations but from a changed flow resistance downstream of the oil thermostat corresponding to at least partially opened first and second flow branches.
  • a particularly advantageous variant of this embodiment provides in this case that the pressure measuring point or the pressure sensor for measuring the time profile of the oil pressure in the first flow branch between the first output of the oil thermostat and the oil cooler is arranged and that the pressure swing is a negative peak.
  • the pressure measuring point downstream of the oil cooler and after a merger of the first flow branch and the bypass flow branch.
  • the expected pressure swing in the nominal mode is a positive peak and the peak height.
  • the inlet temperature of the oil can be measured as the first parameter, with the oil sump temperature preferably being measured as the inlet temperature. From the current inlet temperature, the desired operating state of the oil thermostat can be derived directly, since the actuator member of the oil thermostat assumes the predetermined setting positions as a function of the inlet temperature.
  • the cooling water temperature can be used because the curves of the oil temperature and the cooling water temperature are correlated with each other in the desired operation. From the cooling water temperature can thus be derived a profile of the oil temperature in the supply line, from which in turn the desired operation of the Olthermostats can be derived.
  • operating states of the vehicle can be used.
  • An example of this is the operating state when the vehicle is cold-starting or when driving under full load.
  • the oil inlet temperature is below the first temperature threshold, so that the first flow branch to the oil cooler would have to be closed during normal operation.
  • this flow branch is usually open, if there is no defect.
  • a further possibility of the realization according to the invention provides, for example, to determine a gradient of a feed temperature of the oil as the second parameter.
  • a gradient of the oil sump temperature is determined for this purpose.
  • the evaluation device is designed to determine a predetermined and stored in the memory of the evaluation target characteristic of the gradient of the inlet temperature and to detect a malfunction of the Olthermostats depending on the specific value of the first parameter, if the measured gradient of the inlet temperature is not within predetermined limits coincides with the setpoint characteristic.
  • the evaluation device detects a journey under full load on the basis of the specific operating state, the evaluation device compares the measured temperature increase of the inlet temperature with the previously stored characteristic curve for journeys under full load. If the current increase in temperature of the oil feed temperature, determined on the basis of the second parameter, deviates from the previously stored temperature rise according to the characteristic curve, a malfunction of the oil thermostat can again be derived therefrom.
  • the sensor device is designed to detect a position and / or a movement of an actuator of the oil thermostat as the second parameter.
  • the evaluation device is designed to detect the malfunction of the Olthermostats based on the detected position and / or movement of the actuator by the detected position and / or movement of the actuator with the expected position and / or movement according to in dependence on the first Parameter is compared to certain nominal operation.
  • the malfunction of the oil thermostat can be known if no movement of the actuator is detected in a predetermined oil temperature range or cooling water temperature range in which the actuator would have to move.
  • the malfunction of the Olthermostats can be detected when, during a cold start, the actuator is in a position in which the first output is open and / or when driving under full load, the actuator is in a position in which the first output is closed ,
  • a displacement sensor For detecting a position and / or movement of the actuator, a displacement sensor may be provided, which is mechanically coupled to the actuator motion.
  • the displacement sensor may have a coupling rod, which is coupled for movement with the actuator of the oil thermostat.
  • the sensor device is designed as an electrical resonant circuit with a coil, wherein the coil is arranged from the outside at or in the vicinity of the Olthermostats, such that a movement of the Actuator of the oil thermostat changes the inductance of the coil and thus an oscillation frequency of the resonant circuit.
  • the sensor device may comprise a transmitting coil and a receiving coil, which are respectively arranged on opposite sides from the outside at or in the vicinity of the oil thermostat, so that a movement of the actuator of the oil thermostat changes a signal induced by the transmitter coil in the receiver coil.
  • the advantage of the two latter variants over a mechanical coupling with the actuator is that no contact to the thermostatically controlled medium (oil) is present and no additional sealing elements, as would be necessary in the case of a coupling rod, are needed.
  • Another advantage is that the monitoring system element in the form of the sensor device with the at least one coil has a much higher average life than the element to be monitored (oil thermostat) and thus can monitor the oil thermostat for the entire life of the vehicle.
  • the device is designed as a mobile testing device for the workshop use.
  • the mobile testing device further comprises fastening means for temporarily arranging the sensor device outside on or in the vicinity of the oil thermostat for a measuring operation.
  • the sensor device in the context of the invention, it is also possible to form the sensor device as an integrated circuit in the oil thermostat, which is designed to detect a position and / or movement of the actuator of the oil thermostat by means of integrated switching contacts.
  • the circuit may be designed so that it monitors the end positions of the valve disc of the oil thermostat by means of appropriate switching contacts.
  • the integrated circuit is further designed such that it extracts its supply energy by means of an energy harvesting circuit of the oil heat and transmits a measurement signal wirelessly, preferably by means of a near-field radio transmission, to the evaluation device.
  • a further possibility for designing the sensor device provides for arranging a temperature sensor at a measuring point, which is arranged in the first flow branch between the oil thermostat and the oil cooler.
  • the oil temperature measured hereby downstream of the first output of the oil thermostat and even before the oil cooler can be determined on the one hand as the first parameter of the sensor device, since the temperature approximately matches the inlet temperature. From the measured temperature thus the desired operation of the Olthermostats can be derived.
  • the temperature measurement immediately after the first output of the oil thermostat can also be used to determine the second parameter.
  • a malfunction of the oil thermostat can be detected by the evaluation device, for example, if the measured oil temperature at this point remains essentially unchanged, after opening or closing of the first output would have been done according to the determined first size.
  • two or more thermostats can be monitored in parallel, for example, a small and a large thermostat, which have either the same or different temperature settings and in which the outflow of oil supplies different Druckölverbrau- cher.
  • a further aspect of the invention relates to a vehicle, in particular a utility vehicle, with a device as disclosed herein.
  • a vehicle in particular a utility vehicle
  • a device as disclosed herein.
  • the preferred embodiments, variants and features of the invention described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • Figure 1 is a schematic representation of an oil circuit of an internal combustion engine for illustrating various embodiments;
  • Figure 2 shows a characteristic temperature profile in case of malfunction of the oil thermostat;
  • FIG. 3 shows a characteristic temperature profile in the case of a malfunction of the
  • Figure 4 shows an increase in temperature at functioning and defective
  • FIG. 5 shows an oil temperature-dependent course of the oil pressure
  • FIG. 6 shows design variants for determining the position and / or movement of the actuator of the oil thermostat
  • Figure 7 further variants for determining the position and / or
  • Figure 1 shows schematically the components of an oil circuit 1, wherein only the part of the oil circuit is shown, which is arranged in the flow path between the oil sump and the internal combustion engine.
  • an oil pan 2 is arranged, in which the oil sump 2 a is arranged, whose level is monitored by an oil level sensor 3.
  • the oil from the oil sump 2 a is supplied via a feed line 5 to the flow input 11 of an oil thermostat 10.
  • an oil pump 6, a pressure relief valve 7 and a return check valve 8 are arranged.
  • the oil thermostat 10 is formed, for example, as a ring slide oil thermostat or Wachsausdehnungsölthermostat and includes an actuator that moves in response to the voltage applied to the input 11 of the oil thermostat 10 oil temperature (inlet temperature T2) in a certain position. Via the line 9, the oil supplied to the oil thermostat is applied to a control input of the oil thermostatic valve 10 and, for example, in the case of a wax expansion thermostat depending on the oil temperature to a warming and thus expansion or cooling and an in-itself contraction of the actuator of the oil thermostat so that the valve disks of the actuator are moved to open or close a first outlet 12 of the oil thermostat 10 and to close or open the second outlet 13 of the oil thermostat 10.
  • the inlet temperature T2 of the oil is smaller than a first temperature threshold T1
  • that outlet 12 of the oil thermostat 10 is closed, which connects the inlet line 5 with a first flow branch 17, in which an oil cooler 16 is arranged.
  • the oil is supplied via the second outlet 13 of the oil thermostat 10 to a second bypass flow branch 18, which bypasses the oil cooler 16.
  • the inlet temperature T2 is greater than a second temperature threshold T1 *, which is above the value T1
  • the second outlet 13 is completely closed and the first outlet 12 is opened, so that the oil flows exclusively via the oil cooler 16.
  • the first output is open and the second output is only partially closed.
  • the first flow branch 17 and the second flow branch 18 are brought together after the oil cooler 16 to form a common flow section 19.
  • the oil then flows through an oil filter 20, which further comprises a filter service valve 21 and a filter bypass valve 22. Downstream of the oil filter 20 is followed by a siphon 23 in the oil filter head and an oil pressure sensor integrated in the oil filter head 25. Subsequently, the oil through the line section 26 of the internal combustion engine (not shown).
  • a device for monitoring the oil thermostat is also provided in order to detect a malfunction of the oil thermostat.
  • the device comprises a sensor device which is designed to determine at least one first parameter by means of which or from which a current operation of the oil thermostat 10 can be derived.
  • the sensor device can comprise, for example, a temperature sensor 4 which determines the oil sump temperature as the first parameter.
  • the oil sump temperature T2 essentially corresponds to the oil temperature which is applied to the oil thermostat 10 and which determines the position of the actuator in the setpoint mode.
  • the oil sump temperature sensor 4 may be integrated in the oil level sensor 3 and provided as a so-called combination sensor.
  • the target operating state of the oil thermostat 10 can be derived directly from the determined oil sump temperature become.
  • the first outlet 12 to the first flow branch 17, comprising the oil cooler 16 is closed at oil sump temperatures T2 ⁇ T1.
  • T2> T1 and T2 ⁇ T1 * the flow through the first flow branch 17 is open, and the bypass flow branch 18 is also still partially open.
  • T1 Exemplary values for T1 are in the range of 95 degrees to 105 degrees and for T1 * about 120 degrees.
  • the sensor device of the device for monitoring the oil thermostat is further configured to determine a second parameter, by means of which a current actual operation of the oil thermostat can be derived.
  • the temperature sensor 14b may be used, which is arranged downstream of the oil cooler 16 in the first flow branch 17, before it is merged with the bypass flow branch 18. With this temperature sensor 14b, a second oil temperature T3 can be measured downstream of the oil cooler 16. From this second oil temperature T3 a temperature difference .DELTA. ⁇ from the inlet temperature T2 minus the second oil temperature T3 can then be determined, on the basis of which it can be determined whether the actual operation of the oil thermostat 10 coincides with the expected target operation.
  • FIG. 2 shows a time profile of the inlet temperature T2, which was determined by means of the sensor 4, and a time profile of the second oil temperature T3, which was measured with the sensor 14b downstream of the oil cooler 16.
  • the dashed line T1 indicates the threshold value of the opening temperature T1.
  • the inlet temperature T2 is smaller than the opening temperature T1 of the first output 12 of the oil thermostat 10. In the desired operation, therefore, the first flow branch should not be traversed by oil, since the first output 12 would have to be closed in this case.
  • Figure 2 shows a temperature profile that occurs in a malfunction of the oil thermostat 10, z. B. in case of a defect of the actuator, the oil cooler 16 even at inlet temperatures T2 ⁇ T1 of Oil is flowed through. As a result, the oil is cooled by the oil cooler 16 by the amount ⁇ .
  • An evaluation unit 40 connected to the sensor device 4, 14b via a signal input line 41 now checks on the basis of the determined measured values whether the determined temperature difference ⁇ has a value which is expected according to a desired operation or if a malfunction of the oil thermostat 10 is present.
  • the evaluation unit 40 checks whether the temperature difference ⁇ from the inlet temperature T2 minus the second oil temperature T3 is less than a predetermined first temperature threshold ⁇ 1.
  • a malfunction of the Olthermostats is detected when the inlet temperature is below the first temperature threshold, at least a predetermined reaction time Z1 has elapsed since the inlet temperature is below the first temperature threshold T1, and the temperature difference ⁇ from the inlet temperature minus the second oil temperature greater than a first threshold ⁇ 1 is.
  • the first threshold value ⁇ 1 is determined as a function of the reduction in the oil temperature (cooling capacity of the oil cooler) produced by the oil cooler.
  • the first threshold should be greater than the usual variations in oil temperature between the oil sump and the engine, not caused by the oil cooler, but slightly less than the average cooling capacity of the oil cooler.
  • the predetermined reaction time Z1 takes into account a time-delaying behavior of the oil thermostat and represents a time until after a change in the switching position of the Olthermostats the resulting temperature difference .DELTA. ⁇ would have set downstream of the Olthermostats.
  • the reaction time depends on the type of Olthermostats and the location of the measuring point for the second temperature and can, for. B. be determined experimentally. If the evaluation device 40 detects a malfunction of the oil thermostat 10, it outputs a warning signal via the output line 42, the z. B. is output via a display device in the cockpit of the vehicle.
  • FIG. 3 shows the temperature profile in case of malfunction of the oil thermostat 10, in which the oil thermostat 10 despite a feed temperature T1, which is greater than the first temperature threshold T1, does not go to a position in which the first output 12 is open and the oil cooler 16 of Oil is flowed through.
  • the temperature profile T3 is slightly below the temperature profile T2 results from the fact that the bypass flow branch 18 is arranged spatially in the vicinity of the oil cooler 16 and thereby radiates some cooling power from the oil cooler 16 and also the oil in the bypass flow branch 18 cools slightly.
  • the evaluation of the differential temperature ⁇ is again carried out only after a predetermined reaction period Z1 has elapsed.
  • FIG. 4 illustrates a further possibility of recognizing a malfunction according to an embodiment variant.
  • the dashed line T1 again denotes the first temperature threshold, below which the first outlet is closed and above which the first outlet 12 is opened.
  • the time profile of the inlet temperature T2 is again measured with the temperature sensor 4 in the oil sump of the oil circuit 1.
  • FIG. 4 shows the time profile of the inlet temperature T2, starting from a cold start of the vehicle.
  • the cold start area is represented by the area marked K.
  • the temperature range Z2 indicates the thermostat opening area which starts after the Inlet temperature T2 exceeds the opening temperature T1.
  • the following area B indicates an area of steady-state inertia.
  • the dashed line which is identified by the reference symbol T3, indicates the course of the oil temperature which is measured before the internal combustion engine but downstream of the oil cooler 16, for example with the temperature sensor 24.
  • the oil cooler In the cold start region K below the temperature threshold T1, the oil cooler is closed as expected, so that the temperature T3 follows the course of the inlet temperature T2 and only minimally below its value, due to the above-mentioned radiation effects of the radiator 16.
  • a temporal temperature profile is also shown, which is indicated by the dashed line T3.1 and can be measured at slightly defective Olthermostat 10 at the sensor 24.
  • the temperature shear between inlet temperature T2 and temperature T3.1 after the oil cooler does not divide as quickly as according to the course T3.2, although the temperature difference ⁇ from the point B1 in both temperature curves is again the same.
  • the temperature profile T3.1 can be observed in an oil thermostat 10, whose actuator already shows an incipient clamping behavior or a slight hooking, so that the actuator initially "clamps" in the region Z2 and only becomes one Josr devist later and jumps into the complete open position by leaps and bounds.
  • Such a clamping behavior indicates a future complete jamming of the oil thermostat 10 out.
  • the evaluation device 40 recognizes such a malfunction due to the increase in the temperature difference .DELTA. ⁇ , when the increase in the temperature difference is slower than a predetermined desired increase in the temperature difference. In other words, the time course of the temperature difference is detected. If this is less than a predetermined desired increase, which is stored in the form of an experimentally determined characteristic in the evaluation device 40, a malfunction of the oil thermostat 10 is detected.
  • One way to detect a malfunction is to specify a minimum value for the temperature difference of T2 and T3, which must be reached after exceeding the opening temperature T1 after a predetermined reaction time. If the measured temperature difference is less than the minimum value for the temperature difference after the specified reaction time has elapsed, there is a malfunction.
  • thermostats may be subject to a set temperature tolerance when new. This can basically be taken into account in the evaluation unit, for example, with continuous increase in wear of the thermostat, the defined temperature limits T1 and T1 *, which lead to a movement of the actuating mechanism, increasingly torn or displaced.
  • calculation sequences can be active and maps can be stored which adapt the defined temperature limits T1 and T1 * and / or the threshold values ⁇ 1 and ⁇ 2 for the monitoring variants of FIGS. 2 to 4 as a result of wear, so as to replace or replace the thermostat only then to signal if the proper operation of the engine should no longer be guaranteed without doubt.
  • FIG. 5 illustrates a further possibility according to the invention for detecting a defect situation of the oil thermostat 10.
  • the sensor device is set up by means of a pressure sensor 15, which is arranged in the first flow branch 17 between the first outlet 12 of the oil thermostat 10 and the oil cooler 16, a temporal pressure curve measure up. Furthermore, the sensor device again determines the time profile of the inlet temperature T2, for example by means of the temperature sensor 4.
  • the dashed lines indicate the region between the two temperature threshold values T1 and T1 * of the oil thermostat.
  • T1 and T1 * of the oil thermostat.
  • the first Output 12 closed when the inlet temperature T2 is below the value T1.
  • the first output Above the temperature T1 *, the first output is fully opened and the second output 13 is completely closed.
  • the first output 12 is opened and the second output 13 is only partially closed, so that oil flows through both the first flow branch 17 and the second flow branch 18.
  • the measured by the pressure sensor 15 temporal pressure curve is shown with the curve P.
  • the pressure curve P describes the course of a normally functioning oil thermostat 10.
  • the pressure curve essentially has the value P1 and in the ranges in which the inlet temperature is above the value T1 * , the value P2.
  • P2 is substantially higher than P1
  • the oil cooler 16 has a higher flow resistance than the bypass line 18 and thus leads to increased pressure values P2.
  • both lines are at least partially open, so that the flow resistance in this area is the lowest. This leads to a negative pressure peak ⁇ in the region of the temporal pressure curve between T1 and T1 *.
  • the pressure profile can also be measured for example with the pressure sensor 25, which is arranged after the oil filter.
  • the target pressure profile differs from that shown in FIG. 5 in that a positive peak is measured in the transitional regions between T1 and T1 * since the oil flow rate at the measuring point of the pressure sensor 25 is greatest in this region. If, in contrast to FIG. 5, no positive peak in this range is measured in the transition region, it is again possible to conclude that there is a malfunction.
  • the temperature sensors 4, 14a, 14b and 24 and the pressure sensors 15 and 25 have all been shown simultaneously in FIG. 1 for ease of illustration.
  • the temperature sensor 4 for the determination of the inlet temperature and to determine the differential temperature additionally to use the sensor 14 b or 24.
  • the temperature sensors 14b and 24 for example, only one pressure sensor 15 or 25 may be provided, if the defect detection takes place on the basis of the pressure curve P and not on the basis of the differential temperature ⁇ .
  • the oil thermostat 0, the oil cooler 16, the oil filter 20, the filter service valve 21, the filter bypass valve 22, the oil siphon 23 and the sensors 14 a, 15, 23, and 24 structurally integrated in an oil module, which is the dashed line 27th is shown.
  • FIG. 6 again, a part of an oil circuit is shown, now in a schematic constructional representation.
  • the oil pan is designated and the reference numeral 6, the oil pump, which promotes oil from the oil pan 2 and the oil thermostat 10 supplies.
  • the reference numeral 12 again denotes the first outlet of the oil thermostat 10, which supplies oil to the oil cooler 16 via the first flow branch 17.
  • the second output of the Olthermostats 10 is indicated, via the oil to the bypass flow branch 18 can be fed.
  • FIG. 6 again, a part of an oil circuit is shown, now in a schematic constructional representation.
  • the oil pan is designated and the reference numeral 6, the oil pump, which promotes oil from the oil pan 2 and the oil thermostat 10 supplies.
  • the reference numeral 12 again denotes the first outlet of the oil thermostat 10, which supplies oil to the oil cooler 16 via the first flow branch 17.
  • the second output of the Olthermostats 10 is indicated, via the oil to the bypass flow branch 18 can be fed.
  • cooling water circuit a part of the cooling water circuit is shown with a cooling water supply line 70, a region 71 forming part of the oil cooler functionality and in which the cooling water flows around the meandering oil passage of the oil cooler 16 and a line section 72 over which the oil cooler 16 heated cooling water is discharged.
  • reference numeral 73 is only highly schematized the return of the oil after passing through the region of the engine back to the oil pan 2 indicated.
  • Reference numbers 14a and 15 again denote the temperature and pressure sensors already shown in FIG. 1, which are arranged in the first flow branch 17 after the first outlet 12 of the oil thermostat 10. These are lying in a structural unit as combined sensor unit 14a, 15 executed, which can be used both for pressure measurement and temperature measurement.
  • the function of the oil thermostat can also be monitored directly by means of a displacement sensor 81, in which a coupling rod 82 is mechanically coupled directly to the actuator 10b of the oil thermostat 10.
  • the movement of the actuator 10b of the oil thermostat 10 is thus detected directly by the displacement sensor 81 and output via an output line 83 from the position sensor 81 to the evaluation device 40.
  • the evaluation device 40 is designed to diagnose a malfunction if no movement of the actuator 10b takes place when the opening temperature T1 or generally when the temperature range between T1 and T1 * is reached.
  • FIG. 6 illustrates yet another alternative embodiment as an alternative to the use of the displacement sensor 81.
  • an integrated circuit 80 designed to detect a position and / or movement of the actuator 10b of the oil thermostat 10 by means of integrated switching contacts may be provided inside the oil thermostat 10 ,
  • a switching contact of the circuit 80 is disposed at one end of the actuator 10b and detects movement of a valve disk 10c of the actuator 10b as it moves to close or open an outlet of the oil thermostat 10 while being in contact or out of contact with the switching contact comes.
  • the integrated circuit 80 is designed to extract its supply energy by means of a so-called energy harvesting circuit of the oil heat. Such energy harvesting circuits are known per se from the prior art. Furthermore, the circuit 80 is designed to transmit its measuring signals wirelessly to the evaluation device 40 by means of a near-field radio transmission. Thereby, the integrated circuit can be completely encapsulated by the oil thermostat 10, so that no additional sealing elements, signal lines or power supply lines must be provided.
  • FIG. 7 shows two further variants of the invention, which in turn are shown at the same time in FIG. 7, but can each be used separately.
  • the movement of the actuator 10b of the Olthermostats 10 is now determined inductively by means of either a resonant circuit with a coil 76 or by means of two coils 74 and 75.
  • the sensor device comprises an electrical oscillating circuit with a coil 76, wherein the coil 76 is arranged on the outside of the housing 10a of the oil thermostat 10.
  • the coil is arranged so that a movement of the actuator 0b of the Olthermostats 10, which is carried out magnetically, the inductance of the coil 76 and thus an oscillation frequency of the resonant circuit changes.
  • the measuring signal of the resonant circuit with the coil 76 is transmitted to the evaluation device 40 via a signal line 76a.
  • the evaluation device 40 can in turn monitor the function of the oil thermostat 10 by using one of the aforementioned possibilities for determining a first parameter from which the desired operation of the Olthermostats can be derived determines when an actuator of the Olthermostats 10 would have to move. Based on the detected frequency of the resonant circuit, the evaluation device 40 can further determine whether an expected movement of the actuator 10b actually takes place at the expected time or whether, for example, the actuator is stuck and thus no change in the oscillation frequency can be measured.
  • Another way to detect the movement of the actuator 10b of the oil thermostat 10 without contact is to design the sensor device so that a transmitter coil 74 and a receiver coil 75 are disposed on opposite sides from outside the oil thermostat housing 10b or in its vicinity.
  • a movement of the magnetic actuator 10b of the Olthermostats 10 then changed by the transmitter coil 74 in the receiver coil 75 induced signal, which is transmitted via a signal line 75a to the evaluation device 40.
  • This change can in turn be diagnosed by the evaluation device 40, so that the presence of such a change in the signal received by the receiver coil correspondingly indicates a normal function of the oil thermostat. If, at the expected time according to the target operation, no such measured change of the received signal with the receiver coil, there is a malfunction of the oil thermostat 10 before.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines in einem Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ölthermostats. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung (4, 14b; 15), die ausgebildet ist, wenigstens einen ersten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Soll-Betrieb des Ölthermostats (10) ableitbar ist, und wenigstens einen zweiten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Ist-Betrieb des Ölthermostats (10) ableitbar ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Auswerteeinrichtung (40), die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter ein Auftreten einer Fehlfunktion des Ölthermostats (10) zu erkennen.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung zur Überwachung eines Ölthermostats
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines in einem Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ölthermostats.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Funktion eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, das dafür zu sorgen hat, dass die Motortemperatur nicht zu hoch wird, zu überwachen. So offenbart beispielsweise die DE 44 26 494 A1 eine Einrichtung zur Überwachung des Kühlsystems bei einer Brennkraftmaschine, bei der ein für das Kühlsystem charakteristisches Temperatursignal erzeugt und anschließend der Verlauf des Temperatursignals ausgewertet wird und erkannte Temperaturänderungen pro Zeiteinheit mit plausiblen Werten verglichen werden.
Aus der Praxis ist es ferner bekannt, dass nicht nur Kühlwasserthermostate im Kühlwasserkreislauf, sondern zunehmend auch Ölthermostate im Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Mittels derartiger Ölthermostate kann die Reibleistung in spezifischen Betriebszuständen reduziert werden, um dadurch Kraftstoffverbrauchsvorteile gegenüber konventionellen Motoren zu realisieren. Hierfür führt das Olthermostat das ihm zugeführte Öl in Abhängigkeit von der Oltemperatur wahlweise einem Strömungszweig mit einem Ölkühler oder einem den Ölkühler umgehenden Bypass-Strömungszweig zu. Ein defektes Olthermostat, das das Öl nicht mehr über den Ölkühler leiten kann, hat in der Regel Motorgewaltschäden bedingt durch die zu hohe Oltemperatur zur Folge. Ein defektes Olthermostat, das in seinem Ausfallverhalten ausgelegt ist, bei einem Funktionsverlust den Schaltzustand einzunehmen, bei dem das Öl stets über den Ölkühler geleitet wird, um so eine rapide Beschädigung der Brennkraftmaschine zu verhindern, führt andererseits aufgrund der erhöhten Reibleistung längerfristig zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und CO2- Ausstoß. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass ein Ausfall des Ölthermostats mit Undefiniertem Zustand erfolgt, beispielsweise bedingt durch Verschmutzung (Ur- schmutz, Sand ...), Partikel oder Späne, oder bedingt durch mechanische Kräfte bzw. hohe Druckspitzen, die zu Verformungen am Thermostat führen können, die in der Folge zu Klemmungen in jeder beliebigen Thermostatstellung führen können. Hierbei ist zu erwähnen, dass im Ölkreislauf bei heutigen Motoren hydraulische Druckspitzen bis 60 bar auftreten können, insbesondere da im Kaltstartfall Öl sehr zähflüssig sein kann.
Ein defektes Wasserthermostat im Kühlwasserkreislauf kann in der Regel bereits daran erkannt werden, dass die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine nicht mehr oder nur noch sehr schleppend erreicht wird. Ein Defekt des Ölthermostats ist dagegen für den Fahrer nicht oder zumindest nicht zeitnah erkennbar, da ein defektes Ölthermostat, welches das Öl stets dem Ölkühler zuführt, in der Regel die Kühlfunktion des Kühlsystems nicht beeinträchtigt, sondern stattdessen den längerfristigen Kraftstoffverbrauch, den Verschleiß und die Lebensdauer der Brennkraftmaschine. Auch mittels der in der vorstehend genannten DE 44 26 494 A1 genannten Einrichtung ist nur eine allgemeine Fehlfunktion des Kühlsystems erkennbar, nicht jedoch, ob speziell das Ölthermostat eine Fehlfunktion aufweist. Ferner ist die Überprüfung und der Austausch des Ölthermostats im Servicefall vergleichsweise aufwändig, da für den Zugang zum Ölthermostat der Kühlmittelkreislauf geöffnet und ggf. weitere Komponenten wie beispielsweise der Ölfilterkopf abgebaut werden müssen. Eine Fehlfunktion des Kühlsystems aufgrund eines defekten Ölthermostats sollte somit möglichst zuverlässig erkannt und dem Ölthermostat zuordenbar sein, um unnötige Werkstattarbeiten zu vermeiden.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Überwachung eines in einem Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ölthermostats bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen Defekt oder eine Fehlfunktion des Ölthermostats zuverlässig zu erkennen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Überwachung eines in einem Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ölthermostatventils vorgeschlagen. Das von der Vorrichtung überwachte Ölthermostatventil (nachfolgend kurz als Olthermostat bezeichnet) ist in an sich bekannter Weise ausgebildet, in Abhängigkeit von einer Temperatur eines dem Olthermostat zugeführten Ölstroms den Ölstrom einem Bypass-Strömungszweig und/oder einem einen Ölkühler aufweisenden Strömungszweig zuzuführen. Hierbei führt das Olthermostat das Öl typischerweise ausschließlich dem Bypass-Strömungszweig zu, wenn die Öltemperatur am Olthermostat, nachfolgend auch als Zulauftemperatur bezeichnet, unterhalb eines ersten Temperaturschwellenwerts liegt. In diesem Temperaturbereich ist ein dem ersten Strömungszweig zugeordneter erster Ausgang des Olthermostats verschlossen, welcher erst bei Überschreiten des ersten Temperaturschwellenwerts geöffnet wird. Das Olthermostat kann ferner ausgebildet sein, den Bypass-Strömungszweig oberhalb eines zweiten Temperaturschwellenwerts, der vorzugsweise oberhalb des ersten Temperaturschwellenwerts liegt, zu verschließen. In dem Temperaturbereich zwischen den beiden Temperaturschwellenwerten sind beide Strömungszweige geöffnet, wobei ein dem Bypass-Strömungszweig zugeordneter zweiter Ausgang des Olthermostats schrittweise bis zum Erreichen des zweiten Temperaturschwellenwerts schließt. Der erste und zweite Temperaturschwellenwert können je nach Ausführung des Olthermostats auch gleich groß sein.
Gemäß allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Überwachung des Olthermostats eine Sensoreinrichtung, die ausgebildet ist, wenigstens einen ersten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Soll-Betrieb des Olthermostats ableitbar ist, und wenigstens einen zweiten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Ist-Betrieb des Olthermostats ableitbar ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter ein Auftreten einer Fehlfunktion des Olthermostats zu erkennen.
Unter einem Soll-Betrieb des Olthermostats wird ein Normal-Betrieb, d. h. ohne angenommene Fehlfunktion, verstanden, in dem das Olthermostat den erwünschten temperaturabhängigen Betriebszustand annimmt, beispielsweise die erwünschte temperaturabhängige Soll-Stellung oder Bewegung des Stellglieds des Olthermostats. Unter dem Ist-Betrieb wird ein tatsächlicher Betrieb des Olthermostats verstanden, beispielsweise ein tatsächlicher aktueller Betriebszustand. Tritt keine Fehlfunktion auf, stimmen Soll-Betrieb und Ist-Betrieb überein. Bei einer Fehlfunktion können die Ist-Stellung des Ölthermostats und/oder die Ist-Bewegung des Stellglieds des Ölthermostats von dem Soll-Betrieb abweichen.
Das Ölthermostat kann ein Ringschieberölthermostat oder ein Dehnstoffelemen- tölthermostat, insbesondere ein Wachsausdehnungsölthermostat, sein. Das Ölthermostat kann ferner als mechatronischer Steller bzw. Aktuator ausgeführt sein, mit einer elektronischen Steuereinheit, die in Abhängigkeit der Oltemperatur ein mechanisches Stellglied ansteuert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist die Sensoreinrichtung ausgeführt, als den ersten Parameter die Zulauftemperatur des Öls und insbesondere deren zeitlichen Verlauf zu messen, beispielsweise mittels eines Temperatursensors in der Zulaufleitung zum Ölthermostat. Die Zulauftemperatur ist ein Maß für die Oltemperatur, die am Eingang des Ölthermostats anliegt und in Abhängigkeit derer das Ölthermostat im Sollbetrieb eine vordefinierte Öffnungs- bzw. Schließstellung in Bezug auf die Ausgänge zu dem ersten und zweiten Strömungszweig annimmt. Besonders vorteilhaft ist, die Ölsumpftemperatur als die Zulauftemperatur zu messen, da in der Regel bereits ein Temperatursensor im Ölsumpf des Ölkreislaufs vorhanden ist, der genutzt werden kann. Die Ölsumpftemperatur kann beispielsweise mittels eines Ölsumpftemperatursensors gemessen werden, der in den bereits vorhandenen Öl- standssensor des Ölsumpfes integriert ist. Die Ölsumpftemperatur entspricht im Wesentlichen der am Eingang des Ölthermostats herrschenden Oltemperatur. Da sich die Oltemperatur des über eine Zulaufleitung vom Ölsumpf zum Ölthermostat beförderten Öls im Wesentlichen nicht verändert, kann die Zulauftemperatur auch an einer beliebigen anderen Stelle entlang der Zulaufleitung mittels eines entsprechend angeordneten Temperatursensors ermittelt werden.
Bei einer vorteilhaften Variante der Ausgestaltungsform, bei der die Sensoreinrichtung als den ersten Parameter die Zulauftemperatur misst, kann die Sensoreinrichtung ferner ausgeführt sein, eine zweite Oltemperatur stromab des Ölkühlers und stromauf der Brennkraftmaschine zu messen und als den zweiten Parameter eine Temperaturdifferenz ΔΤ aus der Zulauftemperatur minus der zweiten Oltemperatur zu bestimmen.
Zur Messung der zweiten Oltemperatur kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der im ersten Strömungszweig stromab des Ölkühlers und stromauf einer Zusam- menführung des ersten Strömungszweigs und des Bypass-Strömungszweigs angeordnet ist. Der Temperatursensor kann jedoch auch stromab eines von der Brennkraftmaschine angeordneten Ölfilters angeordnet sein. Vorzugweise ist der Temperatursensor als kombinierter Druck- und Temperatursensor ausgeführt, die in einer baulichen Einheit bereitgestellt werden. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit ist, den Temperatursensor in einen Ölfilterkopf zu integrieren.
Die Auswerteeinrichtung kann gemäß diesen Varianten ausgeführt sein, das Auftreten einer Fehlfunktion des Olthermostats anhand zumindest einer der drei folgenden Bedingungen (a) bis (c) erkennen:
(a) Eine Fehlfunktion des Olthermostats wird erkannt, wenn die Zulauftemperatur unterhalb des ersten Temperaturschwellenwerts liegt, mindestens eine vorgegebene Reaktionszeit vergangen ist, seit die Zulauftemperatur unterhalb des ersten Temperaturschwellenwerts liegt, und die Temperaturdifferenz ΔΤ aus der Zulauftemperatur minus der zweiten Oltemperatur größer als ein erster Schwellenwert ist.
Mit anderen Worten müsste der erste Ausgang des Olthermostats zum Kühler in diesem Fall aufgrund der niedrigen Zulauftemperatur gemäß Soll-Betrieb eigentlich verschlossen sein. Wenn jedoch die Temperaturdifferenz ΔΤ größer als ein erster Schwellenwert ist, kann daraus geschlossen werden, dass eine Ölkühlung erfolgt und das Öl daher durch den Strömungszweig mit dem Kühler geflossen sein muss und somit eine Fehlfunktion des Thermostats vorliegt.
Dieser erste Schwellenwert wird in Abhängigkeit von der durch den Ölkühler erzeugten Verringerung der Oltemperatur (Kühlleistung des Ölkühlers) festgelegt. Der erste Schwellenwert sollte beispielsweise größer sein als übliche, nicht von dem Ölkühler verursachte Schwankungen der Oltemperatur im Bereich zwischen Ölsumpf und Brennkraftmaschine, aber etwas kleiner als die durchschnittliche Kühlleistung des Ölkühlers. Die vorgegebene Reaktionszeit berücksichtigt ein zeitverzögerndes Verhalten des Olthermostats und stellt eine Zeit dar, bis sich nach einer Änderung der Schaltstellung des Olthermostats die dadurch resultierende Temperaturdifferenz ΔΤ stromab des Olthermostats eingestellt haben müsste. Die Reaktionszeit hängt von der Bauart des Olthermostats und von der Lage der Messstelle für die zweite Temperatur ab und kann z. B. experimentell festgelegt werden. (b) Das Auftreten einer Fehlfunktion des Ölthermostats kann ferner dann erkannt werden, wenn die Zulauftemperatur oberhalb des ersten Temperaturschwellenwerts liegt, mindestens die vorgegebene Reaktionszeit vergangen ist, seit die Zulauftemperatur oberhalb des ersten Temperaturschwellenwerts liegt, und die Temperaturdifferenz ΔΤ kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist. Mit anderen Worten müsste bei einer Zulauftemperatur oberhalb des ersten Temperaturschwellenwerts der dem Ölthermostat zugeführte Ölstrom danach dem Ölkühler zugeleitet werden. Ist dies nicht der Fall, kann dies wiederum anhand der Temperaturdifferenz festgestellt werden, die kleiner ist als bei einer Kühlung des Öls durch den Ölkühler. Der zweite Schwellenwert kann beispielsweise etwas unterhalb der durch den Kühler normalerweise bewirkten Differenztemperatur ΔΤ festgelegt werden.
(c) Das Auftreten einer Fehlfunktion des Ölthermostats kann ferner dann erkannt werden, wenn nach einer Überschreitung des ersten Temperaturschwellenwerts durch die Zulauftemperatur ein Gradient, insbesondere ein Anstieg der Temperaturdifferenz ΔΤ, langsamer verläuft als ein vorgegebener Soll-Anstieg der Temperaturdifferenz. Die Auswerteeinrichtung wertet somit den Verlauf der Differenztemperatur über die Zeit aus und kann diesen mit einem hinterlegten Soll-Anstieg der Temperaturdifferenz vergleichen. Ein besonderer Vorzug dieser Variante liegt darin, dass die Auswertung des Anstiegs der Temperaturdifferenz als Frühindikator für eine beginnende Fehlfunktion des Ölthermostats herangezogen werden kann. Untersuchungen im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, dass vor einer vollständigen Fehlfunktion des Ölthermostats dessen Stellglied ein beginnendes Klemmen oder Hakein zeigt, so dass dieses nicht schrittweise aufmacht, sondern sich relativ spät bewegt. Dies kann anhand eines verzögerten Anstiegs der Differenztemperatur erkannt werden.
Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Erkennung einer Fehlfunktion können die vorgenannten Schwellenwerte motordrehzahlabhängig gewählt werden, derart, dass bei größerer aktueller Motordrehzahl größere Schwellenwerte eingestellt werden. Dies berücksichtigt die Tatsache, dass mit zunehmender Motordrehzahl die Kühlleistung des Ölkühlers zunimmt und somit der erwartete Wert der Temperaturdifferenz.
Im Rahmen der Erfindung besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die Sensoreinrichtung ausgeführt ist, als den zweiten Parameter einen Öldruckverlauf, insbesondere einen zeitlichen Verlauf des Öldrucks, mittels eines Drucksensors an einer Druck- messstelle zu messen, die stromab des ersten Ausgangs des Olthermostats und stromauf zur Brennkraftmaschine angeordnet ist. Gemäß dieser Variante ist die Auswerteeinrichtung ausgeführt, eine Fehlfunktion des Olthermostats zu erkennen, wenn der gemessene zeitliche Verlauf des Öldrucks in einem Bereich der Zulauftemperatur, der zwischen dem ersten Öltemperaturschwellenwert und dem vorgenannten zweiten Temperaturschwellenwert liegt, keinen Druckausschlag in Form eines negativen oder positiven Peaks zeigt. Ein solcher Druckausschlag entspricht einer Peak-förmigen Druckänderung, deren Peakhöhe größer als ein vorbestimmter Wert ist. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass der Strömungswiderstand in dem Temperaturbereich, in dem der erste Strömungszweig mit Ölkühler bereits geöffnet ist und der Bypass-Strömungszweig noch nicht vollständig geschlossen ist, minimal ist und so der Druckverlauf in diesem Temperaturbereich einen Peak aufweisen müsste, wenn das Olthermostat fehlerfrei funktioniert. Fehlt dieser Druckpeak, kann hieraus eine Fehlfunktion des Olthermostats abgeleitet werden. Dieser vorbestimmte Wert zum Erkennen eines Druckausschlags kann ölkreisspezifisch experimentell festgelegt werden, derart, dass Druckausschläge, die diesen Wert überschreiten, nicht von normalen Druckschwankungen, sondern aus einem geänderten Strömungswiderstands stromab des Olthermostats korrespondierend zu zumindest teilweise geöffnetem ersten und zweiten Strömungszweig resultieren.
Eine besonders vorteilhafte Variante dieser Ausgestaltungsform sieht hierbei vor, dass die Druckmessstelle bzw. der Drucksensor zur Messung des zeitlichen Verlaufs des Öldrucks im ersten Strömungszweig zwischen dem ersten Ausgang des Olthermostats und dem Ölkühler angeordnet ist und dass der Druckausschlag ein negativer Peak ist.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Druckmessstelle stromab des Ölkühlers und nach einer Zusammenführung des ersten Strömungszweigs und des Bypass- Strömungszweigs anzuordnen. In diesem Fall ist der erwartete Druckausschlag im Soll-Betrieb ein positiver Peak und die Peakhöhe.
Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass als den ersten Parameter die Zulauftemperatur des Öls gemessen werden kann, wobei vorzugsweise als Zulauftemperatur die Ölsumpftemperatur gemessen wird. Aus der aktuellen Zulauftemperatur kann der Soll-Betriebszustand des Olthermostats unmittelbar abgeleitet werden, da das Stell- glied des Olthermostats die vorgegebenen Stellpositionen in Abhängigkeit von der Zulauftemperatur einnimmt.
Im Rahmen der Erfindung besteht jedoch auch die Möglichkeit, andere Kenngrößen für den ersten Parameter zu verwenden, aus bzw. mit denen ebenfalls der Soll-Betrieb des Olthermostats ableitbar ist, um so bereits im Fahrzeug vorhandene bzw. bereitgestellte Größen zu nutzen. Beispielsweise kann die Kühlwassertemperatur verwendet werden, da die Verläufe der Oltemperatur und der Kühlwassertemperatur im Soll-Betrieb miteinander korreliert sind. Aus der Kühlwassertemperatur kann somit ein Verlauf der Oltemperatur in der Zulaufleitung abgeleitet werden, aus der wiederum der Soll-Betrieb des Olthermostats ableitbar ist.
Ferner können definierte Betriebszustände des Fahrzeugs verwendet werden. Ein Beispiel hierfür ist der Betriebszustand, wenn das Fahrzeug einen Kaltstart durchführt, oder bei einer Fahrt unter Volllast. Bei einem Kaltstart ist die Ölzulauftempera- tur unterhalb des ersten Temperaturschwellenwerts, so dass der erste Strömungszweig zum Ölkühler im Normalbetrieb geschlossen sein müsste. Umgekehrt ist bei Fahrt unter Volllast dieser Strömungszweig in der Regel geöffnet, falls kein Defekt vorliegt.
In Kombination mit den vorstehend genannten verschiedenen Möglichkeiten, wenigstens einen ersten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Soll-Betrieb des Olthermostats ableitbar ist, bestehen im Rahmen der Erfindung die nachfolgenden weiteren Ausführungsvarianten, wenigstens einen zweiten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Ist-Betrieb des Olthermostats ableitbar ist.
Eine weitere Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht beispielsweise vor, einen Gradient einer Zulauftemperatur des Öls als den zweiten Parameter zu bestimmen. Vorzugsweise wird hierzu ein Gradient der Ölsumpftemperatur bestimmt. Gemäß dieser Variante ist die Auswerteeinrichtung ausgeführt, in Abhängigkeit von dem bestimmten Wert des ersten Parameters eine vorbestimmte und im Speicher der Auswerteeinrichtung hinterlegte Soll-Kennlinie des Gradienten der Zulauftemperatur zu ermitteln und eine Fehlfunktion des Olthermostats zu erkennen, wenn der gemessene Gradient der Zulauftemperatur nicht innerhalb vorgegebener Grenzen mit der Soll-Kennlinie übereinstimmt. Nachfolgend wird ein Beispiel erläutert, bei dem als erster Parameter ein Betriebszustand des Fahrzeugs bestimmt wird. Fährt das Fahrzeug beispielsweise bei Volllast eine Steigung hinauf, resultiert daraus ein bekannter Temperaturanstieg im Ölsumpf, der vorab experimentell bestimmt und in Form einer Kennlinie in der Auswerteeinrichtung hinterlegt wurde. Erkennt die Auswerteeinrichtung anhand des bestimmten Betriebszustands eine Fahrt unter Volllast, vergleicht die Auswerteeinrichtung den gemessenen Temperaturanstieg der Zulauftemperatur mit der zuvor hinterlegten Kennlinie für Fahrten unter Volllast. Weicht der anhand des zweiten Parameters bestimmte aktuelle Temperaturanstieg der Ölzulauftemperatur von dem zuvor hinterlegten Temperaturanstieg gemäß Kennlinie ab, kann daraus wiederum eine Fehlfunktion des Olthermostats abgeleitet werden.
Im Rahmen der Erfindung besteht ferner die Möglichkeit, dass die Sensoreinrichtung ausgeführt ist, als den zweiten Parameter eine Stellung und/oder eine Bewegung eines Stellglieds des Olthermostats zu erfassen. In diesem Fall ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, die Fehlfunktion des Olthermostats anhand der erfassten Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds zu erkennen, indem die erfasste Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds mit der erwarteten Stellung und/oder Bewegung gemäß des in Abhängigkeit von dem ersten Parameter bestimmten Soll-Betriebs verglichen wird. Beispielsweise kann die Fehlfunktion des Olthermostats bekannt werden, wenn in einem vorgegebenen Öltemperaturbereich oder Kühlwassertemperaturbereich, in dem sich das Stellglied bewegen müsste, keine Bewegung des Stellglieds erfasst wird. Ferner kann die Fehlfunktion des Olthermostats erkannt werden, wenn bei einem Kaltstart das Stellglied in einer Stellung ist, in der der erste Ausgang geöffnet ist und/oder wenn bei einem Fahrbetrieb unter Volllast das Stellglied in einer Stellung ist, in der der erste Ausgang geschlossen ist.
Zur Erkennung einer Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds kann ein Wegsensor vorgesehen sein, der mechanisch mit dem Stellglied bewegungsgekoppelt ist. Beispielsweise kann der Wegsensor eine Koppelstange aufweisen, die mit dem Stellglied des Olthermostats bewegungsgekoppelt ist.
Eine alternative Variante sieht hierbei vor, dass die Sensoreinrichtung als elektrischer Schwingkreis mit einer Spule ausgeführt ist, wobei die Spule von außen am oder in der Nähe des Olthermostats angeordnet ist, derart, dass eine Bewegung des Stellglieds des Ölthermostats die Induktivität der Spule und damit eine Schwingungsfrequenz des Schwingkreises verändert.
Gemäß einer weiteren Variante kann die Sensoreinrichtung eine Sendespule und eine Empfängerspule aufweisen, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten von außen am oder in der Nähe des Ölthermostats angeordnet sind, so dass eine Bewegung des Stellglieds des Ölthermostats ein von der Senderspule in der Empfängerspule induziertes Signal verändert.
Der Vorteil der beiden letzteren Varianten gegenüber einer mechanischen Kopplung mit dem Stellglied ist, dass kein Kontakt zum thermostatisch geregelten Medium (Öl) vorhanden ist und keine zusätzlichen Abdichtungselemente, wie sie im Falle einer Koppelstange notwendig wären, benötigt werden. An weiterer Vorteil ist, dass das überwachende Systemelement in Form der Sensoreinrichtung mit der mindestens einen Spule eine wesentlich höhere durchschnittliche Lebensdauer als das zu überwachende Element (Ölthermostat) aufweist und somit das Ölthermostat für die Gesamtlebensdauer des Fahrzeuges überwachen kann.
Eine vorteilhafte Variante der vorgenannten Sensoreinrichtungen mit Schwingkreis oder Sende- und Empfängerspule sieht vor, dass die Vorrichtung als mobile Prüfvorrichtung für den Werkstatteinsatz ausgeführt ist. Die mobile Prüfvorrichtung umfasst ferner Befestigungsmittel, um die Sensorvorrichtung außen am oder in der Nähe des Ölthermostats temporär für einen Messvorgang anzuordnen. Damit können auch Ölthermostate von Fahrzeugen, die nicht ab Werk mit einer Überwachungsvorrichtung für das Ölthermostat ausgestattet sind, nachträglich mit geringem Wartungsaufwand überprüft werden.
Im Rahmen der Erfindung besteht ferner die Möglichkeit, die Sensoreinrichtung als einen in das Ölthermostat integrierten Schaltkreis auszubilden, der ausgeführt ist, eine Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds des Ölthermostats mittels integrierter Schaltkontakte zu erfassen. Beispielsweise kann der Schaltkreis so ausgeführt sein, dass er die Endlagen des Ventiltellers des Ölthermostats mittels entsprechender Schaltkontakte überwacht. Der integrierte Schaltkreis ist ferner so ausgeführt, dass er seine Versorgungsenergie mittels eines Energie-Harvesting-Schaltkrei- ses der Ölwärme entzieht und ein Messsignal drahtlos, vorzugsweise mittels einer Nahfeldfunkübertragung, an die Auswerteeinrichtung übermittelt. Ein Vorteil dieser Variante ist wiederum, dass keine zusätzlichen Abdichtungselemente zur Anbringung der Sensorvorrichtung vorgesehen sein müssen, da der integrierte Schaltkreis im Innern des Olthermostats vorgesehen ist, ohne eine mechanische Verbindung nach außen aufzuweisen.
Eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung der Sensoreinrichtung sieht vor, einen Temperatursensor an einer Messstelle anzuordnen, die im ersten Strömungszweig zwischen dem Ölthermostat und dem Ölkühler angeordnet ist. Die hiermit gemessene Oltemperatur stromab des ersten Ausgangs des Olthermostats und noch vor dem Ölkühler kann einerseits als der erste Parameter der Sensoreinrichtung bestimmt werden, da die Temperatur annäherungsweise mit der Zulauftemperatur übereinstimmt. Aus der gemessenen Temperatur kann somit der Soll-Betrieb des Olthermostats abgeleitet werden.
Wird der erste Parameter jedoch anhand einer der anderen zuvor genannten Alternativen bestimmt, kann die Temperaturmessung unmittelbar nach dem ersten Ausgang des Olthermostats auch zur Bestimmung des zweiten Parameters verwendet werden. Eine Fehlfunktion des Olthermostats kann durch die Auswerteeinrichtung beispielsweise dann erkannt werden, wenn die gemessene Oltemperatur an dieser Stelle im Wesentlichen unverändert bleibt, nachdem gemäß der bestimmten ersten Größe eine Öffnung oder Schließung des ersten Ausgangs erfolgt sein müsste.
Mit der vorliegenden Erfindung können auch zwei oder mehrere Thermostate in Parallelschaltung überwacht werden, beispielsweise ein kleines und ein großes Thermostat, die entweder gleiche oder aber auch unterschiedliche Temperatureinstellungen aufweisen und bei denen der Abfluss des Öles unterschiedliche Druckölverbrau- cher versorgt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einer Vorrichtung wie hierin offenbart. Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ölkreislaufs einer Brennkraftmaschine zur Illustration verschiedener Ausführungsformen; Figur 2 einen charakteristischen Temperaturverlauf bei einer Fehlfunktion des Ölthermostats;
Figur 3 einen charakteristischen Temperaturverlauf bei einer Fehlfunktion des
Ölthermostats;
Figur 4 einen Temperaturanstieg bei funktionierendem und bei defektem
Ölthermostat;
Figur 5 einen öltemperaturabhängigen Verlauf des Öldrucks;
Figur 6 Ausführungsvarianten zur Bestimmung der Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds des Ölthermostats; und
Figur 7 weitere Ausführungsvarianten zur Bestimmung der Stellung und/oder
Bewegung des Stellglieds des Ölthermostats.
Figur 1 zeigt schematisch die Bestandteile eines Ölkreislaufs 1 , wobei nur der Teil des Ölkreislaufs dargestellt ist, der im Strömungsverlauf zwischen Ölsumpf und Brennkraftmaschine angeordnet ist.
In dem Ölkreislauf 1 ist eine Ölwanne 2 angeordnet, in der der Ölsumpf 2a angeordnet ist, dessen Füllstand mit einer Ölstandssonde 3 überwacht wird. Das Öl aus dem Ölsumpf 2a wird über eine Zulaufleitung 5 dem Durchfluss-Eingang 11 eines Ölthermostats 10 zugeführt. In der Zulaufleitung 5 sind eine Ölpumpe 6, ein Überdruckventil 7 sowie ein Rücklauf-Sperrventil 8 angeordnet.
Das Ölthermostat 10 ist beispielsweise als Ringschieberölthermostat oder Wachsausdehnungsölthermostat ausgebildet und enthält ein Stellglied, das sich in Abhängigkeit von der am Eingang 11 des Ölthermostats 10 anliegenden Öltempera- tur (Zulauftemperatur T2) in eine bestimmte Stellung bewegt. Über die Leitung 9 liegt das dem Ölthermostat zugeführte Öl an einem Steuereingang des Ölthermostatven- tils 10 an und führt beispielsweise im Falle eines Wachsausdehnungsthermostats in Abhängigkeit von der Oltemperatur zu einer Erwärmung und damit Ausdehnung oder zu einer Abkühlung und ein In-sich-Zusammenziehen des Stellglieds des Ölthermostats, so dass die Ventilteller des Stellglieds bewegt werden, um einen ersten Ausgang 12 des Ölthermostats 10 zu öffnen bzw. zu schließen und den zweiten Ausgang 13 des Ölthermostats 10 zu schließen bzw. zu öffnen. Ist die Zulauftemperatur T2 des Öls kleiner als ein erster Temperaturschwellenwert T1 , ist derjenige Ausgang 12 des Olthermostats 10 verschlossen, der die Zulaufleitung 5 mit einem ersten Strömungszweig 17 verbindet, in dem ein Ölkühler 16 angeordnet ist. Stattdessen wird das Öl über den zweiten Ausgang 13 des Ölthermostats 10 einem zweiten Bypass-Strömungszweig 18 zugeführt, der den Ölkühler 16 umgeht. Ist die Zulauftemperatur T2 dagegen größer als ein zweiter Temperaturschwellenwert T1*, der über dem Wert T1 liegt, ist der zweite Ausgang 13 vollständig geschlossen und der erste Ausgang 12 geöffnet, so dass das Öl ausschließlich über den Ölkühler 16 strömt. Im Bereich zwischen T1 und T1* ist der erste Ausgang geöffnet und der zweite Ausgang nur teilweise verschlossen.
Der erste Strömungszweig 17 und der zweite Strömungszweig 18 werden nach dem Ölkühler 16 zu einem gemeinsamen Strömungsabschnitt 19 zusammengeführt. Das Öl durchströmt dann einen Ölfilter 20, der ferner ein Filterserviceventil 21 aufweist sowie ein Filterumgehungsventil 22. Stromab des Ölfilters 20 folgen ein Siphon 23 im Ölfilterkopf und ein in den Ölfilterkopf integrierter Öldrucksensor 25. Anschließend wird das Öl über den Leitungsabschnitt 26 der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) zugeführt.
Die vorstehend beschriebenen Bestandteile des Ölkreislaufs 1 sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und müssen hier nicht weiter detailliert beschrieben werden.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Vorrichtung zur Überwachung des Ölthermostats vorgesehen, um eine Fehlfunktion des Ölthermostats erkennen zu können. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung, die ausgebildet ist, wenigstens einen ersten Parameter zu bestimmen, mittels dessen oder aus dem ein aktueller Betrieb des Ölthermostats 10 ableitbar ist.
Die Sensoreinrichtung kann hierzu beispielsweise einen Temperatursensor 4 umfassen, der die Ölsumpftemperatur als ersten Parameter bestimmt. Die Ölsumpftempe- ratur T2 entspricht im Wesentlichen der Öltemperatur, die am Ölthermostat 10 anliegt und die im Sollbetrieb die Stellung des Stellglieds festlegt. Der Ölsumpftemperatur- sensor 4 kann in den Olstandssensor 3 integriert sein und als sog. Kombi-Sensor bereitgestellt werden. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann aus der bestimmten Ölsumpftemperatur direkt der Sollbetriebszustand des Ölthermostats 10 abgeleitet werden. Wie vorstehend bereits erläutert, ist der erste Ausgang 12 zum ersten Strömungszweig 17, aufweisend den Ölkühler 16, bei Ölsumpftemperaturen T2 < T1 geschlossen. Bei einer Temperatur T2 > T1 und T2 < T1* ist der Durchfluss durch den ersten Strömungszweig 17 offen, und der Bypass-Strömungszweig 18 ist ebenfalls noch teilweise offen. In einem Bereich der Ölsumpftemperatur T2 > T1* ist der Durchfluss durch den ersten Strömungszweig 17 voll geöffnet und der zweite Ausgang 13 und damit der Bypass-Strömungszweig 18 vollständig geschlossen. Beispielhafte Werte für T1 liegen im Bereich von 95 Grad bis 105 Grad und für T1* bei ca. 120 Grad.
Die Sensoreinrichtung der Vorrichtung zur Überwachung des Ölthermostats ist ferner ausgebildet, einen zweiten Parameter zu bestimmen, mittels derer ein aktueller Ist- Betrieb des Ölthermostats ableitbar ist. Hierfür kann beispielsweise der Temperatursensor 14b verwendet werden, der stromab des Ölkühlers 16 im ersten Strömungszweig 17 angeordnet ist, bevor dieser mit dem Bypass-Strömungszweig 18 zusammengeführt wird. Mit diesem Temperatursensor 14b kann eine zweite Oltemperatur T3 stromab des Ölkühlers 16 gemessen werden. Aus dieser zweiten Oltemperatur T3 kann dann eine Temperaturdifferenz ΔΤ aus der Zulauftemperatur T2 minus der zweiten Oltemperatur T3 bestimmt werden, anhand derer festgestellt werden kann, ob der Ist-Betrieb des Ölthermostats 10 mit dem erwarteten Sollbetrieb übereinstimmt.
Dies ist beispielsweise in Figur 2 illustriert. Figur 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Zulauftemperatur T2, die mittels des Sensors 4 bestimmt wurde, und einen zeitlichen Verlauf der zweiten Oltemperatur T3, die mit dem Sensor 14b stromab des Ölkühlers 16 gemessen wurde. Die gestrichelte Linie T1 gibt den Schwellenwert der Öffnungstemperatur T1 an.
In dem dargestellten Fall ist die Zulauftemperatur T2 kleiner als die Öffnungstemperatur T1 des ersten Ausgangs 12 des Ölthermostats 10. Im Sollbetrieb dürfte somit der erste Strömungszweig nicht von Öl durchströmt werden, da der erste Ausgang 12 in diesem Fall geschlossen sein müsste. Figur 2 zeigt jedoch einen Temperaturverlauf, der bei einer Fehlfunktion des Ölthermostats 10 auftritt, z. B. bei einem Defekt des Stellglieds, wobei der Ölkühler 16 auch bei Zulauftemperaturen T2 < T1 von Öl durchströmt wird. Dadurch wird das Öl durch den Ölkühler 16 um den Betrag ΔΤ herabgekühlt.
Eine über eine Signaleingangsleitung 41 mit der Sensoreinrichtung 4, 14b verbundene Auswerteeinheit 40 überprüft nun anhand der ermittelten Messwerte, ob die bestimmte Temperaturdifferenz ΔΤ einen Wert aufweist, der gemäß eines Sollbetriebs erwartet wird, oder ob eine Fehlfunktion des Olthermostats 10 vorliegt. Die Auswerteeinheit 40 prüft, ob die Temperaturdifferenz ΔΤ aus der Zulauftemperatur T2 minus der zweiten Öltemperatur T3 kleiner als ein vorbestimmter erster Temperaturschwellenwert ΔΤ1 ist.
Eine Fehlfunktion des Olthermostats wird erkannt, wenn die Zulauftemperatur unterhalb des ersten Temperaturschwellenwerts liegt, mindestens eine vorgegebene Reaktionszeit Z1 vergangen ist, seit die Zulauftemperatur unterhalb des ersten Temperaturschwellenwerts T1 liegt, und die Temperaturdifferenz ΔΤ aus der Zulauftemperatur minus der zweiten Öltemperatur größer als ein erster Schwellenwert ΔΤ1 ist.
Wenn jedoch die Temperaturdifferenz ΔΤ größer als ein erster Schwellenwert ΔΤ1 ist, kann daraus geschlossen werden, dass eine Ölkühlung erfolgt und das Öl daher durch den Strömungszweig 17 mit dem Kühler 16 geflossen sein muss und somit eine Fehlfunktion des Thermostats 10 vorliegt.
Der erste Schwellenwert ΔΤ1 wird in Abhängigkeit der durch den Ölkühler erzeugten Verringerung der Öltemperatur (Kühlleistung des Ölkühlers) festgelegt. Der erste Schwellenwert sollte beispielsweise größer sein als übliche, nicht von dem Ölkühler verursachte Schwankungen der Öltemperatur im Bereich zwischen Ölsumpf und Brennkraftmaschine, aber etwas kleiner als die durchschnittliche Kühlleistung des Ölkühlers. Die vorgegebene Reaktionszeit Z1 berücksichtigt ein zeitverzögerndes Verhalten des Olthermostats und stellt eine Zeit dar, bis sich nach einer Änderung der Schaltstellung des Olthermostats die dadurch resultierende Temperaturdifferenz ΔΤ stromab des Olthermostats eingestellt haben müsste. Die Reaktionszeit hängt von der Bauart des Olthermostats und von der Lage der Messstelle für die zweite Temperatur ab und kann z. B. experimentell festgelegt werden. Erkennt die Auswerteeinrichtung 40 eine Fehlfunktion des Ölthermostats 10, gibt sie über die Ausgangsleitung 42 ein Warnsignal aus, das z. B. über eine Anzeigevorrichtung im Cockpit des Fahrzeugs ausgeben wird.
Figur 3 zeigt den Temperaturverlauf bei einer Fehlfunktion des Ölthermostats 10, bei der das Olthermostat 10 trotz einer Zulauftemperatur T1 , die größer als der erste Temperaturschwellenwert T1 ist, nicht in eine Stellung geht, in der der erste Ausgang 12 geöffnet ist und der Ölkühler 16 von Öl durchströmt wird. Dies ist in Figur 3 daran erkennbar, dass die Temperaturdifferenz ΔΤ aus Zulauftemperatur minus der zweiten Temperatur T3, die mittels des Temperatursensors 14b gemessen wird, kleiner als ein vorbestimmter zweiter Temperaturschwellenwert ΔΤ2 ist. In Abhängigkeit der Kühlleistung des Ölkühlers 16 wird der Schwellenwert ΔΤ2 so gewählt, dass eine Temperaturdifferenz ΔΤ immer größer ist als der Schwellenwert ΔΤ2, wenn das Öl durch den Ölkühler 16 strömt. Der geringe Abstand der Temperatur T3 zu der Zulauftemperatur T2 zeigt vielmehr an, dass ein defektes Olthermostat vorliegen muss. Die Tatsache, dass der Temperaturverlauf T3 etwas unterhalb des Temperaturverlaufs T2 liegt, resultiert aus der Tatsache, dass der Bypass-Strömungszweig 18 räumlich in der Nähe vom Ölkühler 16 angeordnet ist und dadurch etwas Kühlleistung vom Ölkühler 16 abstrahlt und auch das Öl im Bypass-Strömungszweig 18 leicht abkühlt. Zur Vermeidung von Fehlmessungen wird wiederum die Auswertung der Differenztemperatur ΔΤ erst nach Ablauf eines vorbestimmten Reaktionszeitraums Z1 vorgenommen.
Figur 4 illustriert eine weitere Möglichkeit, gemäß einer Ausführungsvariante eine Fehlfunktion zu erkennen. In Figur 4 ist wiederum mit der gestrichelten Linie T1 der erste Temperaturschwellenwert bezeichnet, unterhalb dessen der erste Ausgang verschlossen ist und oberhalb dessen der ersten Ausgang 12 geöffnet ist. Der zeitliche Verlauf der Zulauftemperatur T2 wird wiederum mit dem Temperatursensor 4 im Ölsumpf des Ölkreislaufs 1 gemessen.
In Figur 4 ist der zeitliche Verlauf der Zulauftemperatur T2 dargestellt, angefangen von einem Kaltstart des Fahrzeugs. Der Kaltstartbereich ist durch den mit K gekennzeichneten Bereich dargestellt. Während des Kaltstarts steigt die Zulauftemperatur stark an, da das kalte Motoröl durch den Fahrbetrieb erwärmt wird. Der Temperaturbereich Z2 kennzeichnet den Thermostatöffnungsbereich, der beginnt, nachdem die Zulauftemperatur T2 die Öffnungstemperatur T1 überschreitet. Der nachfolgende Bereich B kennzeichnet einen Bereich einer betriebswarmen Beharrung.
Die gestrichelte Linie, die mit dem Bezugszeichen T3 gekennzeichnet ist, gibt den Verlauf der Öltemperatur an, die vor der Brennkraftmaschine, aber stromab des Öl- kühlers 16 gemessen wird, beispielsweise mit dem Temperatursensor 24.
Im Kaltstartbereich K unterhalb des Temperaturschwellenwerts T1 ist der Ölkühler wie erwartet verschlossen, so dass die Temperatur T3 dem Verlauf der Zulauftemperatur T2 folgt und nur minimal unterhalb deren Wert liegt, aufgrund der vorstehend erwähnten Abstrahleffekte des Kühlers 16.
Bei Erreichen und Überschreiten des Temperaturschwellenwerts T1 sollte das Stellglied des Ölthermostats 10 den ersten Ausgang 12 schrittweise öffnen. Bei einem normalfunktionierenden Olthermostat würde sich der Verlauf ergeben, der mit der strichgepunkteten Linie T3.2 gekennzeichnet ist. Hierbei erhöht sich die Temperaturdifferenz ΔΤ=Τ2-Τ3.2 schrittweise.
In Figur 4 ist ferner ein zeitlicher Temperaturverlauf gezeigt, der mit der gestrichelten Linie T3.1 gekennzeichnet ist und der bei leicht defekten Olthermostat 10 am Sensor 24 gemessen werden kann. Hierbei geht die Temperaturschere zwischen Zulauftemperatur T2 und Temperatur T3.1 nach dem Ölkühler nicht so schnell auseinander wie gemäß dem Verlauf T3.2, obwohl die Temperaturdifferenz ΔΤ ab dem Punkt B1 bei beiden Temperaturverläufen wiederum die gleiche ist.
Im Rahmen der Erfindung wurde jedoch festgestellt, dass der Temperaturverlauf T3.1 bei einem Olthermostat 10 beobachtet werden kann, dessen Stellglied bereits ein beginnendes Klemmverhalten oder ein leichtes Hakein aufzeigt, so dass das Stellglied anfänglich im Bereich Z2„klemmt" und sich erst zu einem späteren Zeitpunkt Josreißt" und sprunghaft in die komplette Offenstellung springt. Ein derartiges Klemmverhalten deutet auf ein zukünftiges vollständiges Verklemmen des Ölthermostats 10 hin.
Gemäß dieser Variante erkennt die Auswerteeinrichtung 40 ein solches Fehlverhalten an dem Anstieg der Temperaturdifferenz ΔΤ, wenn der Anstieg der Temperaturdifferenz langsamer verläuft als ein vorgegebener Soll-Anstieg der Temperaturdifferenz. Mit anderen Worten wird der zeitliche Verlauf der Temperaturdifferenz erfasst. Wenn dieser weniger stark als ein vorgegebener Soll-Anstieg ist, der in Form einer experimentell bestimmten Kennlinie in der Auswerteeinrichtung 40 hinterlegt ist, wird eine Fehlfunktion des Ölthermostats 10 detektiert. Eine Möglichkeit zur Feststellung einer Fehlfunktion ist hierbei, einen Mindestwert für die Temperaturdifferenz aus T2 und T3 vorzugeben, die nach Überschreiten der Öffnungstemperatur T1 nach Ablauf einer vorgegebenen Reaktionszeit erreicht werden muss. Ist die gemessene Temperaturdifferenz nach Ablauf der vorgegebenen Reaktionszeit kleiner als der Mindestwert für die Temperaturdifferenz, liegt eine Fehlfunktion vor.
Erkennt die Auswerteeinrichtung 40 somit einen der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Temperaturverläufe, wird ein Defektverhalten des Ölthermostats 10 diagnostiziert.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass industrialisierte Thermostate bereits im Neuzustand einer Stelltemperatur-Toleranz unterliegen können. Diese kann in der Auswerteeinheit grundsätzlich berücksichtigt werden, beispielsweise werden bei kontinuierlicher Verschleißzunahme des Thermostats die definierten Temperaturgrenzen T1 und T1*, die zu einer Bewegung des Stellmechanismus führen, zunehmend häufiger gerissen bzw. verschoben. In der Auswerteeinheit können daher Berechnungsabfolgen aktiv sein und Kennfelder hinterlegt sein, die die definierten Temperaturgrenzen T1 und T1* und/oder die Schwellenwerte ΔΤ1 und ΔΤ2 für die Überwachungsvarianten der Figuren 2 bis 4 verschleißbedingt anpassen, um so den Austausch oder Defekt des Thermostats erst dann zu signalisieren, wenn zweifelsfrei der bestimmungsgemäße Betrieb des Motors nicht mehr gewährleistet sein sollte.
Figur 5 illustriert eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit zur Erkennung einer Defektsituation des Ölthermostats 10. Hierbei ist die Sensoreinrichtung eingerichtet, mittels eines Drucksensors 15, der im ersten Strömungszweig 17 zwischen dem ersten Ausgang 12 des Ölthermostats 10 und dem Ölkühler 16 angeordnet ist, einen zeitlichen Druckverlauf zu messen. Ferner bestimmt die Sensoreinrichtung wiederum den zeitlichen Verlauf der Zulauftemperatur T2, beispielsweise mittels des Temperatursensors 4.
In Figur 1 ist mit den gestrichelten Linien der Bereich zwischen den beiden Tempe- raturschwellenwerten T1 und T1* des Ölthermostats gekennzeichnet. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist bei einem normalfunktionierenden Ölthermostat der erste Ausgang 12 verschlossen, wenn die Zulauftemperatur T2 unterhalb des Werts T1 liegt. Oberhalb der Temperatur T1* ist der erste Ausgang vollständig geöffnet und der zweite Ausgang 13 vollständig geschlossen. Im Temperaturübergangsbereich 50 zwischen T1 und T1* ist der erste Ausgang 12 geöffnet und der zweite Ausgang 13 nur teilweise verschlossen, so dass Öl sowohl durch den ersten Strömungszweig 17 als auch durch den zweiten Strömungszweig 18 fließt.
Der durch den Drucksensor 15 gemessene zeitliche Druckverlauf ist mit der Kurve P dargestellt. Der Druckverlauf P beschreibt den Verlauf eines normal funktionierenden Ölthermostats 10. In den Temperaturbereichen der Zulauftemperatur T2 unterhalb von T1 weist der Druckverlauf im Wesentlichen den Wert P1 auf und in den Bereichen, in denen die Zulauftemperatur oberhalb des Werts T1* liegt, den Wert P2. Hierbei ist P2 im Wesentlichen etwas höher als P1 , da der Ölkühler 16 einen höheren Strömungswiderstand als die Bypass-Leitung 18 hat und somit zu erhöhten Druckwerten P2 führt. Im Übergangsbereich zwischen T1 und T1 * sind jedoch beide Leitungen zumindest teilweise geöffnet, so dass der Strömungswiderstand in diesem Bereich am geringsten ist. Dies führt zu einem negativen Druckpeak ΔΡ im Bereich des zeitlichen Druckverlaufs zwischen T1 und T1*.
Wird ein derartiger Druckpeak ΔΡ im Bereich des zeitlichen Druckverlaufs im Temperaturübergangsbereich 50 zwischen T1 und T1* gemessen, kann daraus gefolgert werden, dass das Thermostatventil 10 ordnungsgemäß arbeitet. Erkennt jedoch die Auswerteeinrichtung 40 anhand des gemessenen Druckverlaufs P, dass in dem Temperaturübergangsbereich 50 kein derartiger Druckausschlag ΔΡ auftritt, kann daraus gefolgert werden, dass sich das Stellglied des Ölthermostats 10 nicht erwartungsgemäß bewegt hat und somit eine Fehlfunktion vorliegt.
Statt des Drucksensors 15, der zwischen dem Ölthermostat und Ölkühler 16 angeordnet ist, kann der Druckverlauf auch beispielsweise mit dem Drucksensor 25 gemessen werden, der nach dem Ölfilter angeordnet ist. In diesem Fall unterscheidet sich der Soll-Druckverlauf von dem in Figur 5 dargestellten dadurch, dass in den Übergangsbereichen zwischen T1 und T1* ein positiver Peak gemessen wird, da die Öldurchflussmenge an der Messstelle des Drucksensors 25 in diesem Bereich am größten ist. Wird wiederum analog zur Figur 5 in den Übergangsbereich kein positiver Peak in diesem Bereich gemessen, kann wiederum auf eine Fehlfunktion geschlossen werden. Die Temperatursensoren 4, 14a, 14b und 24 und die Drucksensoren 15 und 25 wurden zur Vereinfachung der Darstellung alle gleichzeitig in Figur 1 dargestellt. Es wird jedoch betont, dass je nach Ausführungsvariante der Sensorvorrichtung nur ein Teil dieser Sensoren im Ölkreis 1 vorhanden sein müssen, z. B. kann es je nach Ausführungsvariante ausreichend sein, für die Bestimmung der Zulauftemperatur den Temperatursensor 4 zu verwenden und zur Bestimmung der Differenztemperatur noch zusätzlich den Sensor 14b oder 24 zu verwenden. Statt der Temperatursensoren 14b und 24 kann auch beispielsweise nur ein Drucksensor 15 oder 25 vorgesehen sein, wenn die Defekterkennung anhand des Druckverlaufs P und nicht anhand der Differenztemperatur ΔΤ erfolgt. Vorliegend sind das Ölthermostat 0, der Ölkühler 16, der Ölfilter 20, das Filterserviceventil 21 , das Filterumgehungsventil 22, der Öl-Siphon 23 sowie die Sensoren 14a, 15, 23, und 24 baulich in einem Ölmodul integriert, das mit der strichgepunkteten Linie 27 dargestellt ist.
Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Figuren 6 und 7 illustriert. In Figur 6 ist zunächst wiederum ein Teil eines Ölkreislaufs dargestellt, nunmehr in einer schematisierten konstruktiven Darstellung. Mit dem Bezugszeichen 2 ist wiederum die Ölwanne bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 6 die Ölpumpe, die Öl aus der Ölwanne 2 fördert und dem Ölthermostat 10 zuführt. Mit dem Bezugszeichen 12 ist wiederum der erste Ausgang des Olthermostats 10 bezeichnet, der über den ersten Strömungszweig 17 Öl dem Ölkühler 16 zuführt. Mit dem Bezugszeichen 13 ist wiederum der zweite Ausgang des Olthermostats 10 bezeichnet, über den Öl dem Bypass-Strömungszweig 18 zuführbar ist. Zusätzlich ist in Figur 7 ein Teil des Kühlwasserkreislaufs dargestellt mit einer Kühlwasserzuführleitung 70, einem Bereich 71 , der einen Teil der Ölkühlerfunktionalität ausbildet und in dem das Kühlwasser die mäanderförmig verlaufende Ölleitung des Ölkühler 16 umströmt, und einem Leitungsabschnitt 72, über den das in dem Ölkühler 16 erwärmte Kühlwasser abgeführt wird. Mit dem Bezugszeichen 73 ist lediglich stark schematisiert die Rückführung des Öls nach Durchlaufen des Bereiches der Brennkraftmaschine zurück zur Ölwanne 2 angedeutet.
Mit dem Bezugszeichen 14a und 15 sind wiederum die in Figur 1 bereits dargestellten Temperatur- und Drucksensoren bezeichnet, die im ersten Strömungszweig 17 nach dem ersten Ausgang 12 des Olthermostats 10 angeordnet sind. Diese sind vor- liegend in einer baulichen Einheit als Kombi-Sensor-Einheit 14a, 15 ausgeführt, die sowohl zur Druckmessung als auch Temperaturmessung verwendet werden kann.
Statt des kombinierten Öldruck- und Temperatursensors 14a, 15 kann die Funktion des Olthermostats auch direkt mittels eines Wegsensors 81 überwacht werden, bei dem eine Koppelstange 82 direkt mechanisch mit dem Stellglied 10b des Olthermostats 10 bewegungsgekoppelt ist. Gemäß dieser Ausführungsvariante wird die Bewegung des Stellglieds 10b des Olthermostats 10 somit direkt durch den Wegsensor 81 erfasst und über eine Ausgangsleitung 83 vom Wegsensor 81 an die Auswerteeinrichtung 40 ausgegeben. Gemäß dieser Ausführungsvariante ist die Auswerteeinrichtung 40 ausgeführt, eine Fehlfunktion zu diagnostizieren, wenn bei Überschreiten der Öffnungstemperatur T1 oder allgemein bei Erreichen des Temperaturbereichs zwischen T1 und T1* keine Bewegung des Stellglieds 10b erfolgt.
Figur 6 illustriert noch eine weitere Ausführungsvariante als Alternative zur Verwendung des Wegsensors 81. Stattdessen kann im Innern des Olthermostats 10 ein integrierter Schaltkreis 80 vorgesehen sein, der ausgeführt ist, eine Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds 10b des Olthermostats 10 mittels integrierter Schaltkontakte zu erfassen.
Hierbei ist ein Schaltkontakt des Schaltkreises 80 an einem Ende des Stellglieds 10b angeordnet und erfasst eine Bewegung eines Ventiltellers 10c des Stellglieds 10b, wenn dieses sich bewegt, um einen Ausgang des Olthermostats 10 zu verschließen oder zu öffnen, und dabei in Kontakt oder außer Kontakt zu dem Schaltkontakt kommt.
Ferner ist der integrierte Schaltkreis 80 ausgeführt, seine Versorgungenergie mittels eines sogenannten Energie-Harvesting-Schaltkreises der Ölwärme zu entziehen. Derartige Energie-Harvesting-Schaltkreise sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner ist der Schaltkreis 80 ausgebildet, seine Messsignale drahtlos mittels einer Nahfeldfunkübertragung an die Auswerteeinrichtung 40 zu übermitteln. Dadurch kann der integrierte Schaltkreis komplett von dem Ölthermostat 10 umkapselt werden, so dass keine zusätzlichen Abdichtungselemente, Signalleitungen oder Energieversorgungsleitungen vorgesehen sein müssen. In Figur 7 sind zwei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung dargestellt, die wiederum gleichzeitig in der Figur 7 dargestellt sind, jedoch jeweils getrennt zum Einsatz kommen können.
Im Unterschied zu den Varianten der Figur 6 wird die Bewegung des Stellglieds 10b des Olthermostats 10 nun induktiv mittels entweder eines Schwingkreises mit einer Spule 76 oder mittels zweier Spulen 74 und 75 bestimmt.
Gemäß einer ersten Variante umfasst die Sensoreinrichtung einen elektrischen Schwingkreis mit einer Spule 76, wobei die Spule 76 von außen am Gehäuse 10a des Olthermostats 10 angeordnet ist. Hierbei wird die Spule so angeordnet, dass eine Bewegung des Stellglieds 0b des Olthermostats 10, das magnetisch ausgeführt ist, die Induktivität der Spule 76 und damit eine Schwingungsfrequenz des Schwingkreises verändert. Das Messsignal des Schwingkreises mit der Spule 76 wird über eine Signalleitung 76a an die Auswerteeinrichtung 40 übermittelt.
Somit kann die Auswerteeinrichtung 40 wiederum die Funktion des Olthermostats 10 überwachen, indem sie anhand einer der vorgenannten Möglichkeiten zur Bestimmung eines ersten Parameters, aus dem der Soll-Betrieb des Olthermostats ableitbar ist, bestimmt, wann sich ein Stellglied des Olthermostats 10 bewegen müsste. Anhand der erfassten Frequenz des Schwingkreises kann die Auswerteeinrichtung 40 ferner ermitteln, ob eine erwartete Bewegung des Stellglieds 10b zu der erwarteten Zeit tatsächlich stattfindet oder ob beispielsweise das Stellglied klemmt und somit keine Änderung der Schwingungsfrequenz messbar ist.
Eine weitere Möglichkeit zur berührungslosen Erkennung der Bewegung des Stellglieds 10b des Olthermostats 10 ist, die Sensoreinrichtung so auszuführen, dass eine Senderspule 74 und eine Empfängerspule 75 auf jeweils gegenüberliegenden Seiten von außen am Ölthermostatgehäuse 10b oder in dessen Nähe angeordnet sind. Eine Bewegung des magnetischen Stellglieds 10b des Olthermostats 10 verändert dann ein von der Senderspule 74 in der Empfängerspule 75 induziertes Signal, das über eine Signalleitung 75a an die Auswerteeinrichtung 40 übermittelt wird. Diese Veränderung kann wiederum von der Auswerteeinrichtung 40 diagnostiziert werden, so dass das Vorhandensein einer solchen Veränderung des mit der Empfängerspule empfangenen Signals entsprechend eine normale Funktion des Olthermostats anzeigt. Wird zu der erwarteten Zeit gemäß Soll-Betrieb keine solche Ver- änderung des mit der Empfängerspule empfangenen Signals gemessen, liegt eine Fehlfunktion des Ölthermostats 10 vor.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste
1 Ölkreislauf
2 Ölwanne
2a Ölsumpf
3 Ölstandssonde
4 Ölsumpftemperatursensor
5 Zulaufleitung
6 Ölpumpe
7 Überdruckventil
8 Rücklaufsperrventil
9 Ölsteuerleitung
10 Ölthermostatventil
10a Olthermostatventilgehäuse
10b Stellglied
10c Ventilteller
11 Eingang
12 Erster Ausgang
13 Zweiter Ausgang
14a Öltemperatursensor
14b Öltemperatursensor
15 Öldrucksensor
16 Ölkühler
17 Erster Strömungszweig
18 Bypass-Strömungszweig
19 Ölleitung
20 Ölfilter
21 Filterserviceventil
22 Filterumgehungsventil
23 Siphon im Ölfilterkopf
24 Öltemperatursensor
25 Ölzufuhr zur Brennkraftmaschine
26 Ölleitung
27 Ölmodul
0 Auswerteeinrichtung 41 Signaleingangsleitung
42 Signalausgangsleitung
50 Temperaturübergangsbereich
70 Kühlwasserzuführleitung
71 Kühlwasserumströmungsbereich
72 Kühlwasserabführleitung
73 Ölrückführung
74 Sendespule
75 Empfängerspule
75a Empfängerspulensignalleitungen
76 Schwingkreis
76a Schwingkreissignalleitungen
80 Integrierter Schaltkreis
81 Wegsensor
82 Koppelstange
83 Signalleitungen
B Bereich einer betriebswarmen Beharrung
K Kaltstartphase
P Druckverlauf
ΔΡ Druckausschlag (Peak)
T1 Erster Temperaturschwellenwert
T1* Zweiter Temperaturschwellenwert
T2 Zulauftemperatur
T3 Zweite Öltemperatur
T3.1 Temperaturgradient bei Defektverhalten
T3.2 Temperaturgradient bei normalem Verhalten
ΔΤ Temperaturdifferenz
ΔΤ1 Erster Schwellenwert
ΔΤ2 Zweiter Schwellenwert
Z1 Reaktionszeit
Z2 Thermostatsöffnungsbereich

Claims

PAT E N TA N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zur Überwachung eines in einem Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ölthermostats (10), wobei das Olthermostat (10) ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Zulauftemperatur (T2) eines dem Olthermostat zugeführten Ölstroms den Ölstrom einem ersten Strömungszweig (17), in dem ein Ölkühler (16) angeordnet ist, zuzuführen und/oder einem Bypass-Strömungs- zweig (18) zuzuführen, wobei ein dem ersten Strömungszweig zugeordneter erster Ausgang (12) des Ölthermostats (10) verschlossen ist, wenn die Zulauftemperatur (T2) unterhalb eines ersten Temperaturschwellenwerts (T1) liegt, wobei die Vorrichtung umfasst:
(a) eine Sensoreinrichtung, die ausgebildet ist, wenigstens einen ersten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Soll-Betrieb des Ölthermostats ( 0) ableitbar ist, und wenigstens einen zweiten Parameter zu bestimmen, mittels dessen ein aktueller Ist-Betrieb des Ölthermostats (10) ableitbar ist; und
(b) eine Auswerteeinrichtung (40), die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter ein Auftreten einer Fehlfunktion des Ölthermostats (10) zu erkennen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ausgeführt ist, als den ersten Parameter die Zulauftemperatur (T2) des Öls zu messen, wobei als Zulauftemperatur (T2) vorzugsweise die Öl- sumpftemperatur gemessen wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Sensoreinrichtung ausgeführt ist, eine zweite Öltemperatur (T3) stromab des Ölkühlers und stromauf der Brennkraftmaschine zu messen und als den zweiten Parameter eine Temperaturdifferenz (ΔΤ) aus der Zulauftemperatur (T2) minus der zweiten Öltemperatur (T3) zu bestimmen; und
(b) dass die Auswerteeinrichtung das Auftreten einer Fehlfunktion des Ölthermostats erkennt, (b1) wenn die Zulauftemperatur (T2) unterhalb des ersten Temperaturschwellenwerts (T1) liegt, mindestens eine vorgegebene Reaktionszeit (Z1) vergangen ist, seit die Zulauftemperatur (T2) unterhalb des ersten Temperaturschwellenwerts (T1) liegt, und die Temperaturdifferenz (ΔΤ) größer als ein erster Schwellenwert (ΔΤ1) ist; und/oder
(b2) wenn die Zulauftemperatur (T2) oberhalb des ersten Temperaturschwellenwerts (T1) liegt, mindestens eine vorgegebene Reaktionszeit (Z1 ) vergangen ist, seit die Zulauftemperatur (T2) oberhalb des ersten Temperaturschwellenwerts (T1) liegt, und die Temperaturdifferenz (ΔΤ) kleiner als ein zweiter Schwellenwert (ΔΤ2) ist; und/oder
(c) wenn nach einer Überschreitung des ersten Temperaturschwellenwerts (T1) durch die Zulauftemperatur (T2) ein Anstieg der Temperaturdifferenz (ΔΤ) langsamer verläuft als ein vorgegebener Soll-Anstieg der Temperaturdifferenz (ΔΤ).
Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor zur Messung der zweiten Öltemperatur (T3),
(a) der stromauf einer Zusammenführung des ersten Strömungszweigs (17) und des Bypassströmungszweigs (18) oder stromab eines vor der Brennkraftmaschine angeordneten Ölfilters (20) angeordnet ist; und/oder
(b) der als kombinierter Druck- und Temperatursensor (24, 25) ausgeführt ist; und/oder
c) der in einen Ölfilterkopf integriert ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Sensoreinrichtung ausgeführt ist, als den zweiten Parameter einen Öldruckverlauf (P) an einer Druckmessstelle zu messen, die stromab des ersten Ausgangs (12) des Ölthermostats (10) und stromauf zur Brennkraftmaschine angeordnet ist; und
(b) dass die Auswerteeinrichtung eine Fehlfunktion des Ölthermostats (10) erkennt, wenn der gemessene Verlauf des Öldrucks (P) in einem Bereich (50) der Zulauftemperatur (T2), der zwischen dem ersten Öltemperaturschwellenwert (T1 ) und einem zweiten Temperaturschwellenwert (T1*) liegt, keinen Druckausschlag (ΔΡ) zeigt, wobei der zweite Temperaturschwellenwert (T1*) über dem ersten
Temperaturschwellenwert (T1) liegt und eine Temperaturschwelle angibt, oberhalb derer ein dem Bypass-Strömungszweig (18) zugeordneter zweiter Ausgang (13) des Olthermostats (10) vollständig geschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Druckmessstelle im ersten Strömungszweig (17) zwischen dem ersten Ausgang (12) des Olthermostats (10) und dem Ölkühler (16) angeordnet ist und dass der Druckausschlag (ΔΡ) ein negativer Peak ist; und/oder
(b) dass die Druckmessstelle stromab des Ölkühlers (16) und nach einer Zusammenführung des ersten Strömungszweigs (17) und des Bypassströmungs- zweigs (18) angeordnet ist und dass der Druckausschlag ein positiver Peak ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als der erste Parameter ermittelt wird:
(a) die Zulauftemperatur (T2) des Öls, wobei als Zulauftemperatur (T2) vorzugsweise die Ölsumpftemperatur gemessen wird;
(b) eine Kühlwassertemperatur; und/oder
(c) ein Betriebszustand des Fahrzeugs, insbesondere ob ein Kaltstart oder ob eine Fahrt bei Volllast durchgeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass als der zweite Parameter ein Gradient einer Zulauftemperatur (T2) des Öls, vorzugsweise ein Gradient der Ölsumpftemperatur, bestimmt wird; und
(b) dass die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von dem bestimmten Wert des ersten Parameters eine vorbestimmte und hinterlegte Soll-Kennlinie des Gradients der Zulauftemperatur (T2) ermittelt und eine Fehlfunktion des Olthermostats erkennt, wenn der gemessene Gradient der Zulauftemperatur nicht mit der Soll-Kennlinie übereinstimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass als der zweite Parameter eine Öltemperatur an einer Messstelle gemessen wird, die im ersten Strömungszweig (17) stromauf zum Ölkühler (16) angeordnet ist; und
(b) dass die Auswerteeinrichtung eine Fehlfunktion des Olthermostats erkennt, wenn die gemessene Öltemperatur gemäß dem zweiten Parameter im Wesentli- chen unverändert bleibt, nachdem gemäß dem bestimmten ersten Parameter eine Öffnung oder Schließung des ersten Ausgangs (12) erfolgt sein müsste.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Sensoreinrichtung ausgeführt ist, als den zweiten Parameter eine Stellung und/oder eine Bewegung eines Stellglieds (10b) des Ölthermostats (10) zu erfassen; und
(b) dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die Fehlfunktion des Ölthermostats (10) anhand der erfassten Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds (10b) zu erkennen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlfunktion des Ölthermostaten (10) erkannt wird,
(a) wenn in einem vorgegebenen Öltemperaturbereich oder Kühlwassertemperaturbereich keine Bewegung des Stellglieds (10b) erfasst wird; und/oder
(b) wenn bei einem Kaltstart das Stellglied (10b) in einer Stellung ist, in der der erste Ausgang (12) geöffnet ist; und/oder
(c) wenn bei einem Fahrbetrieb unter Volllast das Stellglied (10b) in einer Stellung ist, in der der erste Ausgang (12) geschlossen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung einen Wegsensor (81) umfasst, der mechanisch mit dem Stellglied (10b) bewegungsgekoppelt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Sensoreinrichtung als elektrischer Schwingkreis mit einer Spule (76) ausgeführt ist, wobei die Spule (76) von außen am oder in der Nähe des Ölthermostats (10) angeordnet ist, derart, dass eine Bewegung des Stellglieds (10b) des Ölthermostats (10) die Induktivität der Spule (76) und damit eine Schwingungsfrequenz des Schwingkreises verändert; oder
(b) dass die Sensoreinrichtung eine Sendespule (74) und eine Empfängerspule (75) aufweist, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten von außen am oder in der Nähe des Ölthermostats (10) angeordnet sind, so dass eine Bewegung des Stellglieds (10b) des Ölthermostats ein von der Senderspule (74) in der Empfängerspule (75) induziertes Signal verändert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als mobile Prüfvorrichtung für den Werkstatteinsatz ausgeführt ist, umfassend Befestigungsmittel, um die Sensorvorrichtung von außen am Ölthermostat temporär für einen Messvorgang anzuordnen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung als ein in das Ölthermostat integrierter Schaltkreis (80) ausgebildet ist, der ausgeführt ist,
(a) eine Stellung und/oder Bewegung des Stellglieds (10b) des Ölthermostats (10) mittels integrierter Schaltkontakte zu erfassen;
(b) seine Versorgungsenergie mittels eines Energie-Harvesting-Schaltkreises der Ölwärme zu entziehen; und
(c) ein Messsignal drahtlos, vorzugsweise mittels einer Nahfeldfunkübertragung, an die Auswerteeinrichtung zu übermitteln.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölthermostat (10) ein Ringschieberölthermostat oder ein Dehn- stoffelementölthermostat, insbesondere ein Wachsausdehnungsölthermostat ist.
17. Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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