DE19958385A1

DE19958385A1 - Verfahren zur Diagnose des Kühlwasserthermostaten oder/und des zugehörigen Temperatursensors

Info

Publication number: DE19958385A1
Application number: DE1999158385
Authority: DE
Inventors: Michael Baeuerle; Klaus Ries-Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2001-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose des Kühlwasserthermostaten oder/und des Temperatursensors im Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine, das vom elektronischen Steuergerät der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Zur Diagnose des Kühlwasserthermostaten oder/und des Temperatursensors wird das Verlustmoment der Brennkraftmaschine, das sich aus Reibung und Ladungswechsel zusammensetzt, herangezogen und ausgewertet.

Description

Verfahren zur Diagnose des Kühlwasserthermostaten oder/und des zugehörigen Temperatursensors.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose des Kühlwasserthermostaten oder/und des zugehörigen Temperatursensors im Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Der Kühlwasserthermostat im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine schließt in der Startphase bei ordnungsgemäßem Funktionieren den Wärmetauscher kurz und sorgt somit dafür, daß sich die Brennkraftmaschinentemperatur schneller auf einen Sollwert von bspw. 90°C einstellt. Die Brennkraftmaschine arbeitet bei einer solchen Temperatur mit einem geringen Verlustmoment. Das Verlustmoment, dessen Hauptbestandteil Reibungsverlust ist, wird bei höheren Temperaturen geringer.

Ein defekter Kühlwasserthermostat, der offen hängen bleibt und nicht schließt, führt zu einer langsameren Erwärmung der Brennkraftmaschine und die Solltemperatur kann u. U. nicht oder verspätet erreicht werden. Dies hat zur Folge, daß die Abgaswerte steigen und die Emission schlechter wird.

Abhilfe könnte für diagnostische Zwecke dadurch geschaffen werden, daß zusätzlich zum bereits vorhandenen Temperatursensor ein weiterer Temperatursensor hinter dem Kühlwasserthermostaten oder in dessen unmittelbaren Umgebung angebracht wird. Dies bedeutet zusätzlichen Hardwareaufwand und benötigt zusätzlich Bauraum und es entstehen Mehrkosten.

Eine Möglichkeit, ohne zusätzlichen Temperatursensor auszukommen und damit Kosten zu reduzieren könnte darin bestehen, die gemessene Kühlwassertemperatur (tmot) mit einer berechneten Modelltemperatur (tmod) zu vergleichen. Die Modelltemperatur (tmod) ist im wesentlichen abhängig von der vom Motor durchgesetzten Luftmasse (ml) und damit von der aufintegrierten Luftmasse (iml). Wenn die gemessene Kühlwassertemperatur langsamer steigt als die Modelltemperatur, kann u. U. der Kühlwasserthermostat offen hängen geblieben sein. Allerdings kann so nicht unterschieden werden, ob der Temperatursensor oder der Kühlwasserthermostat defekt ist.

Aus der DE 39 90 872 C2 ist eine Failsafe-Vorrichtung für einen Temperatursensor einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Diagnoseeinrichtung zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur des Motors. Dort ist eine Temperatursensor-Beurteilungseinrichtung vorgesehen, die unzulässige Temperaturwerte erkennen soll. Diese Temperatursensorausfall-Beurteilungseinrichtung beurteilt den Temperatursensor als ausgefallen, wenn die Signale für eine vorbestimmte Zeitdauer keine Änderung zeigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das ohne zusätzlichen Hardwareaufwand ein defekter Temperatursensor oder/und ein defekter Kühlwasserthermostat sicher diagnostiziert werden kann. Beispielhaft ist das Verfahren für einen offenen hängenden Thermostaten erläutert. Das Verfahren ist aber auch entsprechend für einen geschlossenen hängenden Thermostaten anwendbar.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren hat den Vorteil, daß lediglich Softwarekomponenten notwendig sind, um zu sicheren Diagnoseaussagen zu gelangen und daß auch unterschieden werden kann, ob der Temperatursensor oder der Kühlwasserthermostat oder beide defekt sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine applizierte Verlustmomentkennlinie über der Temperatur

Fig. 2 ein Berechnungsschema zur Fehlerkennung von Temperatursensor oder/und Kühlwasserthermostat.

Erfindungsgemäß besteht das Diagnoseverfahren im Kern daraus, aus den Änderungen des Verlustmoments auf das ordnungsgemäße Funktionieren des Kühlwasserthermostaten zu schließen oder dies zu verwerten. Parallel dazu läßt sich eine Aussage über das Funktionieren oder Nichtfunktionieren des Temperatursensors machen.

Das Verlustmoment besteht im wesentlichen aus Reibungsverlusten der Brennkraftmaschine, sowie aus Ladungswechselverlusten, dies sind Strömungsverluste an den Ventilen und der Drosselklappe. Das Verlustmoment wird mittels des elektronischen Steuergeräts während des Leerlaufs adaptiert. Dabei werden Abweichungen von in einem Kennfeld abgelegten applizierten Verlustmomenten (Vorsteuerwerten) erfaßt und gelernt. Das applizierte Verlustmoment berücksichtigt bereits über die Kennlinie der Fig. 1 den Temperatureinfluß auf das Verlustmoment. Aufgrund eines defekten Kühlwasserthermostaten kommt es zu einer Abweichung des Verlustmoments vom Vorsteuerwert. Diese Abweichung (Erhöhung von der Verlustmomentadaption aufgrund der langsameren Motorerwärmung) wird von der Verlustmomentadaption erfaßt und gelernt. Das Berechnungsschema der Fig. 2 erläutert die einzelnen Verfahrensschritte.

Alternativ kann das Verlustmoment auch durch Messung mittels eines Drehmomentsensors z. B. im Leerlauf ermittelt werden. Erfindungsgemäß wird zur Diagnose des Kühlwasserthermostaten oder/und des Temperatursensors das Verlustmoment im wesentlichen aus Reibung -und Ladungswechselverlusten herangezogen und ausgewertet über ein Rechenschema. Dazu wird während des Leerlaufs das Verlustmoment an ein appliziertes Verlustmoment, das die Funktion eines Vorsteuerwertes hat, adaptiert und der Differenzbetrag des aktuellen Verlustmoments zum Vorsteuerwert wird in der Arithmetisch Logischen Einheit des elektronischen Steuergerätes ausgewertet.

Zunächst wird auf günstige Betriebsbedingungen für eine Diagnose geprüft. So läuft z. B. nach dem Start eine definierte Zeit ab, bis die Verlustmomentadaption im Leerlauf eingeschwungen ist. Nachfolgend werden zu einem ersten Zeitpunkt oder bei einer bestimmten ersten Temperatur diese erste Temperatur tmot1, die aus dem Luftdurchsatz berechnete Modelltemperatur tmod1, die aufintegrierte Luftmasse iml1 und der Unterschied zwischen aktuellem Verlustmoment und Vorsteuerwert dmvad1 ermittelt. Nachfolgend werden zu einem zweiten Zeitpunkt oder zu einer zweiten Temperatur diese Temperatur tmot2 die Modelltemperatur tmod2 und der Unterschied zwischen aktuellem Verlustmoment und Vorsteuerwert dmvad 2 ermittelt. Nachfolgend werden die Differenzen gebildet zwischen gemessenen Temperaturen tmot2 - tmot1, den Modelltemperaturen tmod2 - tmod1, den integrierten Luftmassen diml = iml2 - iml1 und den Unterschieden zwischen den Adaptionswerten ddmvad = dmvad 2 - dmvad1.

In einem nachfolgenden Vergleichsschritt wird die Differenz der gemessenen Temperaturen dtmot mit der Differenz der Modelltemperaturen dtmod verglichen und aus dem Vergleich dieses Unterschiedsbetrags mit einem Schwellwert ist erkennbar, daß ein Defekt im System vorliegt. Ist der Unterschied zwischen dtmot und dtmod größer als ein Schwellwert, so ist entweder der Temperatursensor defekt oder der Thermostat hängt offen.

Nachfolgend wird die Differenz der Adaptionswerte ddmvad mit einer Schwelle verglichen, die eine Funktion der Differenz der Modelltemperaturen ist. Bei einem Überschreiten der Schwelle wird erkannt, daß der Kühlwasserthermostat offen hängt. Dann wird vermutet, daß der Temperatursensor in Ordnung ist und der Thermostat defekt ist. Bei einem Unterschreiten des Schwellwertes wird vermutet, daß der Temperatursensor defekt ist.

Vorteilhaft für die Diagnose ist, wenn verschiede Einflüsse auf den Heizkreis bzw. auf die Motorerwärmung (z. B. Motorzündwinkel, Fahrgastheizung . . .) bei der Modelltemperatur tmod und bei der Verlustmomentadaption berücksichtigt bzw. beim Vorsteuerwert eingerechnet werden.

Wird im Fahrzeug eine zusätzliche Heizquelle und/oder eine Wasserpumpe für das Kühlerwasser verwendet (z. B. elektrische Heizung) so kann entsprechend dem beschriebenen Verfahren eine nicht ausreichende Heizleistung dieser separaten Heizquelle oder eine defekte Wasserpumpe erkannt werden. Ist die Heizleistung zu gering, so kommt es wie bei einem klemmenden Thermostaten zu einer erhöhten Verlustleistung des Motors. Ist die Heizleistung zu groß (Ausfall Wasserpumpe) so kommt es zu einer geringeren Verlustleistung. Zu Unterscheidung von einem Thermostatdefekt kann z. B. die Änderung der Verlustleistung bzw. Motortemperatur vor und nach einer elektrischen Ansteuerung von Heizung oder/und Wasserpumpe auf Änderung überprüft werden. Ergeben sich vor und nach einer elektrischen Ansteuerung keine Unterschiede bei Temperatur und/oder Verlustleistung, so ist die Zusatzheizung defekt.

Claims

1. Verfahren zur Diagnose des Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine mit einem Kühlersystem und einem elektronischen Steuergerät für Einspritzung und/oder Zündung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Diagnose des Kühlmittelkreislaufs das Verlustmoment des Motors herangezogen und ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlustmoment während des Leerlaufs adaptiert wird an ein appliziertes Verlustmoment, das die Funktion eines Vorsteuerwertes hat und der Differenzbetrag des aktuellen Verlustmoments zum Vorsteuerwert ausgewertet wird in der Arithmetisch Logischen Einheit des elektronischen Steuergeräts.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Start eine definierte Zeit abläuft, bis die Verlustmomentadaption im Leerlauf eingeschwungen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nachfolgend zu einem 1. Zeitpunkt oder bei einer bestimmten ersten Temperatur diese Temperatur (tmot1), die Modelltemperatur (tmod1) die aufintegrierte Luftmasse (iml) oder/und der Unterschied zwischen aktuellem Verlustmoment oder/und Vorsteuerwert ermittelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nachfolgend zu einem Zeitpunkt 2 oder bei einer bestimmten zweiten Temperatur diese Temperatur (tmot2), die Modelltemperatur (tmod2), die aufintegrierte Luftmasse (iml 2) oder/und der Unterschied zwischen aktuellem Verlustmoment oder/und Vorsteuerwert ermittelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzen gebildet werden zwischen den gemessenen Temperaturen (tmot2 - tmot1), den Modelltemperaturen (dtmod 2 - dtmod1), den integrierten Luftmassen (diml = iml2 - iml 1) und den Unterschieden der Verlustmomentadaptionswerte (ddmvad = dmvad2 - dmvad1).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Vergleichsschritt die Differenz der gemessenen Temperaturen (dtmot) mit der Differenz der Modelltemperaturen (dtmod) verglichen wird und bei Vergleich mit einem Schwellwert erkennbar ist, ob ein Defekt im System vorliegt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Vergleichsschritt die Differenz der Adaptionswerte (ddmvad) mit einer Schwelle verglichen wird, die eine Funktion der Differenz der Modelltemperaturen ist, und daß bei Überschreiten der Schwelle erkannt wird, daß der Temperatursensor defekt ist.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Vergleichsschritt die elektrischen Komponenten des Kühlsystems und Aggregate angesteuert werden und aus der Änderung der Temperatur oder/und Verlustleistung bzw. Verlustmomentadaptionswerten die defekte Komponente bzw. Aggregat erkannt wird.