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Dokumentenidentifikation DE10116043B4 21.10.2004
Titel Diagnosesystem und Diagnoseverfahren für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Stefan, Joachim, 85122 Hitzhofen, DE;
Köhler, Armin, 85049 Ingolstadt, DE;
Simonis, Jan, 85049 Ingolstadt, DE
DE-Anmeldedatum 30.03.2001
DE-Aktenzeichen 10116043
Offenlegungstag 10.10.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.10.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.2004
IPC-Hauptklasse F01P 11/16

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem und ein Diagnoseverfahren für das Kühlsystem eines Fahrzeugs.

In Fahrzeugen herrschen in der Verbrennungskammer des Motors hohe Temperaturen, die bis zu 2500°C betragen können. Daher ist die Kühlung des Bereiches um die Zylinder notwendig. Auch der Bereich um die Abgasventile ist kritisch. Diese beiden Bereiche werden daher durch Kühlmittel, das eine in dem Motorblock gebildete Struktur füllt, gekühlt. Dadurch kann ein Überhitzen des Motors verhindert werden.

Die wesentliche Aufgabe des Kühlsystems eines Fahrzeugs besteht darin, die in dem Motor erzeugte thermische Energie abzuführen, um ein Überhitzen zu vermeiden. Das Kühlsystem erfüllt aber darüber hinaus auch noch andere Aufgaben in dem Fahrzeug. Der Motor läuft am besten bei relativ hohen Temperaturen. Wenn der Motor kalt ist, werden die Bestandteile des Motors schnell abgenutzt, der Motor ist weniger effizient und stößt darüber hinaus mehr Schadstoffe aus. Eine weitere wichtige Aufgabe des Kühlsystems ist es daher, für eine schnelle Aufwärmung des Motors zu sorgen und diesen dann auf einer gewissen Temperatur zu halten.

Als optimale Temperatur hat sich eine Kühlmitteltemperatur von etwa 93°C herausgestellt. Bei dieser Temperatur herrscht in der Verbrennungskammer eine Temperatur, die ein vollständiges Verdampfen des Brennstoffes erlaubt und so eine verbesserte Verbrennung und einen geringeren Schadstoffausstoß schafft. Darüber hinaus ist bei dieser Kühlmitteltemperatur das als Schmiermittel verwendete Öl dünnflüssiger, d.h. besitzt eine geringere Viskosität, so dass die Motorteile sich leichter bewegen können und der Motor weniger Leistung zum Bewegen seiner eigenen Bestandteile aufbringen muss.

Es sind bereits Einrichtungen bekannt, mittels derer die Temperatur des Kühlmittels bestimmt werden soll. So ist in der DE 44 26 494 A1 eine Einrichtung zur Überwachung des Kühlsystems bei einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der der Verlauf eines Temperatursignals, das für das Kühlsystem charakteristisch ist, ausgewertet wird und die Temperaturänderungen pro Zeiteinheit mit plausiblen Werten verglichen wird. Bei diesem Verfahren müssen ständig Temperaturvergleiche durchgeführt werden, aus denen sich ein Anstieg oder eine Abfall der Temperatur entnehmen lässt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Diagnosesystem und ein Diagnoseverfahren zu schaffen, die es in einfacher Weise erlauben, die ordnungsgemäße Erwärmung des Kühlsystems nach einem Motorstart zu überwachen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Messung der Temperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt und die Berücksichtigung von Randbedingungen des Fahrzeugs, die auf die Temperatur Einfluss nehmen können, ausreicht, um die Funktionsfähigkeit des Kühlsystems zu überwachen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Diagnosesystem für ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, das zumindest eine Messvorrichtung für die durchgesetzte Luftmasse, eine Messvorrichtung für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und eine Messvorrichtung für die Motortemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens eine Verarbeitungseinheit aufweist, die für die Verarbeitung der von den Messvorrichtungen für die durchgesetzte Luftmasse und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einen gewissen Zeitraum erhaltenen Messergebnisse sowie eines Momentanwertes der Motortemperatur ausgelegt ist.

Bei diesem System werden die Randbedingungen, die auf eine im Motor zu erwartende Temperatur Einfluss haben, über eine gewisse Zeit aufgenommen. Da die Fahrzeuggeschwindigkeit und die durchgesetzte Luftmasse in den meisten Fahrzeugen ohnehin überwacht werden, erfordert das erfindungsgemäße System keine zusätzlichen Messeinrichtungen. Auch die Menge an Daten, die für die Funktion des erfindungsgemäßen Systems notwendig ist, beschränkt sich auf ein Minimum, da lediglich ein Temperaturwert für die Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Kühlsystems gemessen werden muss.

Die Verarbeitungseinheit umfasst vorzugsweise einen Speicher, in dem vorgegebene Werte für zumindest die Luftmasse und die Fahrzeuggeschwindigkeit gespeichert sind. Diese Werte bilden bestimmte Fenster, in denen die durch die Messvorrichtungen erfassten und durch die Verarbeitungseinheit bearbeiteten Werte für die Luftmasse und die Fahrzeuggeschwindigkeit liegen müssen, um eine zuverlässige Aussage über die Funktionsfähigkeit des Kühlsystems treffen zu können.

Die Verarbeitungseinheit kann eine Bestimmungsvorrichtung für den Diagnosezeitpunkt umfassen. Unter dem Begriff Diagnosezeitpunkt ist im Sinne der Erfindung Zeitpunkt zu verstehen, der bestimmt sein kann, durch Ablauf einer vorgebbaren Zeitdauer nach dem Motorstart oder durch den Zeitpunkt, zu dem eine andere Größe einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, beispielsweise durch Auswertung des Integrals über die Luftmasse. In dieser Einheit kann der Diagnosezeitpunkt anhand vorliegender äußerer Einflüsse, wie der Starttemperatur, bestimmt werden. Diese Bestimmungsvorrichtung ist vorzugsweise mit weiteren Einrichtungen des Fahrzeugs verbunden. So kann die Bestimmungseinheit beispielsweise mit einem Heizungssystem des Fahrzeugs oder einem Temperatursensor für die Umgebungstemperatur verbunden sein. Durch die Verbindung kann die Bestimmungseinheit weitere Einflüsse bei der Festlegung des Diagnosezeitpunkts berücksichtigen und somit die Zuverlässigkeit des Diagnoseergebnisses erhöhen.

Wird durch die Verarbeitungseinheit eine Fehlfunktion des Systems erkannt, kann diese auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt und/oder Ersatzfunktionen aktiviert werden. Die Anzeigevorrichtung kann in dem Armaturenbrett aufgenommen sein.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Diagnoseverfahren für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs gelöst, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: Messung der durchgesetzten Luftmasse in dem Motor; Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit; Messung der Motortemperatur; Berechnung der durchschnittlich durchgesetzten Luftmasse; Berechnung der durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeit; Vergleich der Motortemperatur und der Berechnungsergebnisse mit Referenzwerten.

Die Messung der Luftmasse kann über die Stellung der Drosselklappe ermittelt werden, es können jedoch auch andersgeartete, dem Fachmann geläufige Luftmassenmesser hierzu verwendet werden. Die Ermittlung der durchschnittlich durchgesetzten Luftmasse kann durch Integration erfolgen. Die für diese Integration zu berücksichtigende Zeitspanne wird vorzugsweise in dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt. Hierbei kann beispielsweise die Starttemperatur des Motors Berücksichtigung finden. Es ist aber auch möglich, weitere Einflüsse, wie die Umgebungstemperatur, bei der Bestimmung des Diagnosezeitpunkts einzubeziehen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele darstellen, beschrieben.

Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems;

2: ein Flussdiagramm eines Ablaufs eines erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens.

In 1 sind schematisch die wichtigsten Bestandteile des erfindungsgemäßen Diagnosesystems dargestellt. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Diagnosesystems sind auch Motor 1 und weitere Einrichtungen des Fahrzeugs 4, 5 dargestellt. Der Motor 1 ist mit einem Kühler 2, der einen Teil des Kühlsystems des Fahrzeugs darstellt, verbunden. Der Kühler 2 wird über Zuleitungen (nicht dargestellt) mit Kühlmittel versorgt. In der Verbindung zwischen dem Kühler 2 und dem Motor 1 ist ein Thermostat 6 vorgesehen, über den die Temperatur des Motors bestimmt werden kann. In dem Ansaugrohr des Motors 1 ist eine Meßvorrichtung 7, beispielsweise eine Drosselklappe, angeordnet, mit deren Hilfe die vom Motor 1 angesaugte Luftmenge bestimmt werden kann. Das Messergebnis der Meßvorrichtung 7 und des Thermostats 6 wird an die Verarbeitungseinheit 3 geleitet. Ein Temperatursensor zur Bestimmung der Motortemperatur kann aber auch an dem Motor 1 selbst oder an dem Kühler 2 vorgesehen sein, über den dann die Motortemperatur berechnet werden kann.

Die Verarbeitungseinheit 3 empfängt ferner von weiteren Einrichtungen des Fahrzeugs, wie beispielsweise dem Tachometer 4 oder einem Temperatursensor 5 für die Bestimmung der Umgebungstemperatur Messergebnisse. Diese Messergebnisse, sowie die Messergebnisse des Thermostats 6 und der Drosselklappe 7 können entweder unmittelbar an die Verarbeitungseinheit 3 geleitet werden oder über ein oder mehrere Steuergeräte (nicht dargestellt). Schließlich ist mit der Verarbeitungseinheit 3 eine Anzeigevorrichtung 8 verbunden, auf der insbesondere eine Fehlfunktion des Kühlsystems dem Fahrer angezeigt werden kann.

Unter Bezugnahme auf 2, die ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens darstellt, soll nun das Diagnoseverfahren beschrieben werden.

Wird der Motor 1 gestartet und liegt – in diesem Ausführungsbeispiel – die Motortemperatur oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts, beginnt unverzüglich die Messung der Luftmasse, die vom Motor angesaugt wird. Gleichzeitig wird der vom Fahrzeug zurückgelegte Weg gemessen. Diese Messergebnisse werden vorzugsweise in einen Speicher in der Verarbeitungseinheit geschrieben, um für spätere Verarbeitungsschritte zur Verfügung zu stehen. Zusätzlich werden die äußeren Bedingungen in dem und um das Fahrzeug durch Messungen oder Überwachung bestimmt. Diese Faktoren sollen dazu dienen, das Diagnoseergebnis repräsentativ zu machen, indem der Diagnosezeitpunkt an diese Faktoren angepasst wird. In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Diagnosezeitpunkt berechnet. Hat sich bei der Messung der Umgebungstemperatur eine erhöhte Temperatur ergeben, so wird der Diagnosezeitpunkt angepaßt, da davon auszugehen ist, dass der Motor sich schneller erwärmen wird. Ist hingegen bei der Überwachung der äußeren Bedingungen beispielsweise festgestellt worden, dass die Heizung des Fahrzeugs angeschaltet ist, wird der Diagnosezeit punkt angepaßt, da ein Teil der Wärmeenergie statt zur Erwärmung des Motors zur Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugs verwendet werden wird. Es können außer den genannten auch noch andere Faktoren bei der Auslegung des Diagnosezeitpunkts verwendet werden.

Der Diagnosezeitpunkt kann nach einem vorgegebenen Algorithmus, der auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt ist und der in der Verarbeitungseinheit festgeschrieben ist, berechnet werden. Obwohl hier von einer Berechnung des Diagnosezeitpunkts gesprochen wird, liegt es auch im Rahmen der Erfindung den Diagnosezeitpunkt aufgrund von Erfahrungswerten oder durchgeführten Tests in der Verarbeitungseinheit zu speichern und diese lediglich aufgrund der äußeren Bedingungen anzupassen

Nach Erreichen des berechneten oder angepassten Diagnosezeitpunkts wird aufgrund der über die Luftmasse und den zurückgelegten Weg erhaltenen Messergebnisse die während der Diagnosezeit durchgesetzte Luftmasse und die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Diese Berechnung, die in der Verarbeitungseinheit ausgeführt wird, kann durch Integration realisiert sein. Die durchschnittlich durchgesetzte Luftmasse kann ermittelt werden durch Division des Integrals über die Luftmasse durch die Diagnosezeit. Die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch Division des zurückgelegten Wegs durch die Diagnosezeit ermittelt werden.

Diese Berechnungsergebnisse werden mit in der Verarbeitungseinheit gespeicherten Werten verglichen. Liegen die Berechnungsergebnisse nicht innerhalb der für diese Werte vorgegebenen Fenster, d.h. Wertebereiche, so kann keine Aussage über das Kühlsystem gemacht werden. Bewegen sich die Berechnungsergebnisse aber in einem zulässigen Bereich, so wird dies von der Verarbeitungseinheit erkannt, woraufhin sie überprüft, ob die Temperatur des Motors einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Auch dieser Wert kann gemäß einem Algorithmus berechnet werden, oder aber ein vorgegebener Wert sein, der gegebenenfalls aufgrund von äußeren Einflüssen angepasst wird. Hat der Motor die vorgegebene Temperatur erreicht, so ist das Kühlsystem funktionsfähig und eine weitere Bearbeitung nicht notwendig. Wurde die Temperatur allerdings nicht erreicht oder überschritten, so ist das Kühlsystem defekt. Solche Defekte können beispielsweise durch einen funktionsunfähigen Thermostaten, eine defekte Pumpe oder einen defekten Sensor auftreten.

Wird ein solcher Defekt erkannt, so liefert die Verarbeitungseinheit ein Signal an die Anzeigevorrichtung, die den Fahrer über das defekte Kühlsystem informiert.

Der in 2 gezeigte und hier beschriebene Verfahrensablauf ist nur eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es liegt aber beispielsweise auch im Rahmen der Erfindung, den Vergleich des Momentanwerts der Motortemperatur mit einer vorgegebenen Temperatur vor der Überprüfung durchzuführen, ob die Randbedingungen, wie die durchschnittlich durchgesetzte Luftmasse und die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit, innerhalb vorgegebener Bereiche liegen.

Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren und Diagnosesystem sind daher gegenüber bekannten Verfahren und Systemen deutlich einfacher, da keine unterschiedlichen Temperaturmodelle ausgeführt werden müssen. Vielmehr gibt der Vergleich eines Momentanwertes der Motortemperatur Auskunft über die Funktionsfähigkeit des Kühlsystems.


Anspruch[de]
  1. Diagnosesystem für ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, das zumindest eine Messvorrichtung (7) für die durchgesetzte Luftmasse, eine Messvorrichtung (4) für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und eine Messvorrichtung (6) für die Motortemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens eine Verarbeitungseinheit (3) aufweist, die für die Verarbeitung der von den Messvorrichtungen für die durchgesetzte Luftmasse (7) und die Fahrzeuggeschwindigkeit (4) über einen gewissen Zeitraum erhaltenen Messergebnisse sowie eines Momentanwertes der Motortemperatur ausgelegt ist.
  2. Diagnosesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) einen Speicher umfasst, in dem vorgegebene Werte für zumindest die Luftmasse, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motortemperatur gespeichert sind.
  3. Diagnosesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) eine Bestimmungsvorrichtung für den Diagnosezeitpunkt umfasst.
  4. Diagnosesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsvorrichtung mit weiteren Einrichtungen (5) des Fahrzeugs verbunden ist.
  5. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Anzeigevorrichtung (8) umfasst, die zur Anzeige einer Fehlfunktion des Kühlsystems dient.
  6. Diagnoseverfahren für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

    – Messung der durchgesetzten Luftmasse in dem Motor (1);

    – Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit;

    – Messung der Motortemperatur;

    – Berechnung der durchschnittlich durchgesetzten Luftmasse;

    – Berechnung der durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeit;

    – Vergleich der Motortemperatur und der Berechnungsergebnisse mit Referenzwerten.
  7. Diagnoseverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieses weiterhin den Schritt der Bestimmung eines Diagnosezeitpunkts nach dem Start des Motors (1) umfasst.
  8. Diagnoseverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosezeitpunkt unter Berücksichtigung zumindest der Starttemperatur des Motors (1) bestimmt wird.
  9. Diagnoseverfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittlich durchgesetzte Luftmasse durch Integration ermittelt wird.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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