DE10123106B4

DE10123106B4 - Verfahren zum Überwachen eines Kühlflüssigkeitskreislaufs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10123106B4
Application number: DE10123106A
Authority: DE
Inventors: Juergen Schwabe; Peter Wiltsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-05-12
Filing date: 2001-05-12
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2021-05-13
Also published as: WO2002092976A1; US20030197605A1; EP1407123A1; US6862518B2; JP2004519608A; DE10123106A1

Abstract

Verfahren zum Überwachen eines Kühlflüssigkeitskreislaufs (16) einer Brennkraftmaschine (10), bei dem eine elektronische Steuereinheit (42) einen gemessenen Istwert einer Temperatur der Brennkraftmaschine (10) mit einem Sollwert der Temperatur vergleicht, die aus einem gespeicherten Modell ermittelt wird, das vom Energiedurchsatz der Brennkraftmaschine (10) abhängt, und die Steuereinheit (42) ein erstes Fehlersignal setzt, wenn die Abweichung des Istwerts der Temperatur von dem Sollwert der Temperatur ein vorgegebenes Maß überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Fehlersignal gesetzt wird, das auf die Möglichkeit eines mangelnden Frostschutzes hinweist, wenn
• eine Temperatur beim Start unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser liegt,
• ein erstes Fehlersignal vorlag,
• das erste Fehlersignal nach einer vorgegebenen Zeit, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine (10) ist, nicht mehr vorhanden ist und
• eine eingebrachte Energiebilanz eine Schwelle überschreitet, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine (10) ist.

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Überwachen eines Kühlflüssigkeitskreislaufs einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.

Bei den heutigen Hubkolbenbrennkraftmaschinen für Fahrzeuge wird die Wärme, die über eine Wand eines Brennraums an einen Zylinderkopf und Zylinderblock abgegeben wird, im wesentlichen durch eine Kühlflüssigkeit abgeführt. Diese wird in einem Kühlflüssigkeitskreislauf von einer Pumpe umgewälzt, die in der Regel von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben wird. Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen zu einer bedarfsgerechten Kühlung ein ansteuerbarer Elektromotor als Pumpenantrieb dient.

Ein Regelventil verteilt den Volumenstrom der Kühlflüssigkeit auf einen Kühler und eine Bypassleitung, die parallel zum Kühler vorgesehen ist. Zusätzlich zum Kühler ist an den Kühlflüssigkeitskreislauf ein Heizungswärmetauscher für den Fahrgastraum angeschlossen. Ein gegebenenfalls mittels eines Kennfelds gesteuerter Sollwert der Temperatur der Kühlflüssigkeit wird so eingestellt, dass die zulässigen Temperaturen der zu kühlenden Bauteile und der Kühlflüssigkeit im Betrieb nie überschritten werden.

Aus der DE 41 09 498 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zu einer sehr feinfühligen Regelung der Temperatur einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierzu werden einer Steuereinrichtung mehrere Eingangssignale zugeleitet, wie z.B. die Temperatur der Brennkraftmaschine, die Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine, die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Betriebszustand einer Klimaanlage bzw. der Heizung des Fahrzeugs und die Temperatur des Kühlwassers. Ein Sollwertgeber der Steuereinrichtung ermittelt unter Berücksichtigung der Eingangssignale einen Sollwert für die Temperatur der Brennkraftmaschine. Entsprechend einem Vergleich der Istwerte mit den Sollwerten steuert die Steuereinrichtung ein Dreiwegeventil, das im Mündungsbereich einer Bypassleitung in eine Leitung zwischen der Brennkraftmaschine und einem Kühler angeordnet ist.

Je nach Stellung des Dreiwegeventils wird der Zulaufstrom auf den Kühlerzulauf und auf die Bypassleitung aufgeteilt. Damit wird eine Kühlung der Brennkraftmaschine nicht nur in Abhängigkeit von unmittelbar für die Temperaturentwicklung wichtigen Betriebsparametern erfasst, sondern auch in Abhängigkeit von Parametern von Zusatzaggregaten, die die Temperatur nur mittelbar beeinflussen. Ferner werden die Möglichkeiten zum Einstellen der optimalen Temperatur wesentlich erweitert, weil auch Störungen erfasst und berücksichtigt werden können. Durch die Zuordnung verschiedener Einsatzbedingungen zu unterschiedlichen Bereichen von Sollwerten der Temperatur ist eine schnelle Einstellung der gewünschten Temperatur möglich, was durch unterschiedliche Prioritäten der Einsatzbedingungen weiter verfeinert werden kann.

Um einen Defekt im Kühlkreislauf, z.B. eines Temperatursensors des Kühlwassers zu erkennen, bestehen verschiedene Strategien, z.B. eine Kurzschlusserkennung oder Plausibilitätsbetrachtungen mit Hilfe einer modellierten Vergleichstemperatur. Bei dieser Modellierung wird die gemessene, evtl. verfälschte Temperatur der Brennkraftmaschine mit einem vom Energiedurchsatz abhängigen Modell verglichen. Unterschreitet die gemessene Temperatur die modellierte um einen definierten Abstand, so wird ein Fehler abgespeichert und zur Anzeige gebracht.

Ist die Kühlflüssigkeit infolge nicht ausreichenden Frostschutzes partiell eingefroren, ohne dass schon ein Schaden an der Brennkraftmaschine auftritt, wird eine unterhalb des Gefrierpunkts nahezu konstante Temperatur vom Steuergerät erfasst, solange bis das Kühlwasser aufgetaut ist. Die Zeit bis zum Auftauen des Kühlwassers kann bis zu 200 Sekunden betragen. Da die Modelltemperatur jedoch voraussetzt, dass nach einer gewissen Verzögerung die Temperatur der Kühlflüssigkeit ansteigt, wird nach kurzer Zeit ein Fehler abgespeichert, der auf einen defekten Sensor oder eine defekte Verkabelung hindeutet. In Wirklichkeit ist jedoch mangelnder Frostschutz der Kühlflüssigkeit die Ursache.

Vorteile der Erfindung

Nach der Erfindung wird ein zweites Fehlersignal gesetzt, das auf die Möglichkeit eines mangelnden Frostschutzes hinweist, wenn eine Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser liegt, ein erstes Fehlersignal vorlag, das Fehlersignal nach einer vorgegebenen Zeit, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine ist, nicht mehr vorhanden ist und eine eingebrachte Energiebilanz eine Schwelle überschreitet, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Werkstatt die eigentliche Ursache der Fehlermeldung, nämlicher mangelnder Frostschutz, beseitigt werden, anstatt dass unter hohem zeitlichen Aufwand Fehler am Temperatursensor oder an der Verkabelung gesucht werden. In manchen Fällen wird unter solchen Umständen auf Verdacht der Temperatursensor ausgetauscht, was mit hohen Kosten verbunden ist. Durch die Verbesserung des Frostschutzes wird die Brennkraftmaschine bei tiefen Temperaturen besser geschützt. Ferner wird die Betriebstemperatur schneller erreicht als bei angefrorener Kühlflüssigkeit, wodurch die Emissionswerte verbessert werden. Zweckmäßigerweise werden die Funktionen bezüglich der vorgegebenen Zeit und der Schwelle als Kennfelder in der Steuereinheit abgelegt.

Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreislauf.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine Brennkraftmaschine 10 in Form einer Hubkolbenbrennkraftmaschine besitzt einen Zylinderblock 14 und einen Zylinderkopf 12, die an einem Kühlflüssigkeitskreislauf 16 angeschlossen sind. Dieser umfasst eine Kühlflüssigkeitspumpe 34, die die Kühlflüssigkeit von einer Saugleitung 30 über eine Druckleitung 32 durch den Zylinderblock 14 und den Zylinderkopf 12 sowie eine Rücklaufleitung 28 und einen Kühler 18 fördert. Ein Lüfter 20 fördert Kühlluft durch den Kühler 18. Parallel zum Kühler 18 ist eine Bypassleitung 24 vorgesehen, wobei ein Regelventil 26 an der Abzweigung der Bypassleitung 24 von der Rücklaufleitung 28 den Kühlflüssigkeitsstrom auf den Kühler 18 und die Bypassleitung 24 aufteilt. Ferner ist parallel zum Kühler 18 und der Bypassleitung 24 ein Heizungswärmetauscher 22 für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs geschaltet. Der Kühlkreislauf 16 kann noch weitere Kühler, Kühlflüssigkeitspumpen, Regelventile und Kühlzweige umfassen, die allerdings hier nicht im einzelnen dargestellt sind, da das erfindungsgemäße Verfahren für alle Arten von Kühlkreisläufen geeignet ist.
Am Ausgang des Zylinderkopfs 12 der Brennkraftmaschine 10 ist ein Temperatursensor 36 angeordnet, der über Signalleitungen 38 mit einer elektronischen Steuereinheit 42 verbunden ist und entsprechend der Temperatur der Kühlflüssigkeit Signale an die Steuereinheit 42 sendet. Die Steuereinheit 42 erhält über weitere Signalleitungen 40 weitere Signale, aus denen sie das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine 10, z.B. den Energiedurchsatz, ermittelt. Mit Hilfe von Kennfeldern 44, die in der Steuereinheit 42 gespeichert sind, wird ein Temperaturmodell erstellt, das Sollwerte für die Temperatur liefert. Die Sollwerte werden mit dem Istwert der Temperatur verglichen. Die Steuereinheit 42 setzt ein erstes Fehlersignal, das an einer Anzeigevorrichtung 46 angezeigt werden kann, bzw. im Speicher einer Steuereinheit 42 abgelegt wird, wenn die Abweichung des Istwerts der Kühlflüssigkeitstemperatur vom Sollwert ein vorgegebenes Maß überschreitet.
Nach der Erfindung wird nun ein zweites Fehlersignal gesetzt, das ebenfalls an der Anzeigevorrichtung angezeigt werden kann bzw. im Speicher der Steuereinheit 42 abgelegt wird und auf die Möglichkeit eines mangelnden Frostschutzes hinweist, wenn beim Start der Brennkraftmaschine 10 die Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser liegt, ein erstes Fehlersignal gesetzt wurde und nach einer vorgegebenen Zeit, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine 10 ist, das erste Fehlersignal nicht mehr vorhanden ist. Schließlich wird geprüft, ob eine eingebrachte Energiebilanz eine Schwelle überschreitet, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine 10 ist. Funktionen der Zeit und der Schwelle in Abhängigkeit von der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine sind in Kennfeldern 44 in der Steuereinheit 42 gespeichert.
Unter Umständen reicht es aus, zu prüfen, ob eine eingebrachte Energiebilanz der Brennkraftmaschine eine Schwelle überschreitet, so dass darauf verzichtet werden kann, ob das erste Fehlersignal nach einer vorgegebenen Zeit noch vorhanden ist.

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Kühlflüssigkeitskreislaufs (16) einer Brennkraftmaschine (10), bei dem eine elektronische Steuereinheit (42) einen gemessenen Istwert einer Temperatur der Brennkraftmaschine (10) mit einem Sollwert der Temperatur vergleicht, die aus einem gespeicherten Modell ermittelt wird, das vom Energiedurchsatz der Brennkraftmaschine (10) abhängt, und die Steuereinheit (42) ein erstes Fehlersignal setzt, wenn die Abweichung des Istwerts der Temperatur von dem Sollwert der Temperatur ein vorgegebenes Maß überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Fehlersignal gesetzt wird, das auf die Möglichkeit eines mangelnden Frostschutzes hinweist, wenn • eine Temperatur beim Start unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser liegt, • ein erstes Fehlersignal vorlag, • das erste Fehlersignal nach einer vorgegebenen Zeit, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine (10) ist, nicht mehr vorhanden ist und • eine eingebrachte Energiebilanz eine Schwelle überschreitet, die eine Funktion der Temperatur beim Start der Brennkraftmaschine (10) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen der vorgegebenen Zeit und der Schwelle als Kennfelder (44) in der Steuereinheit (42) abgelegt sind.