DE102006057801B4

DE102006057801B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Diagostizieren der Funktionsfähigkeit einer Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE102006057801B4
Application number: DE102006057801.5A
Authority: DE
Inventors: Carl Bohmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2026-12-07
Also published as: US20080148829A1; DE102006057801A1; FR2909714A1; FR2909714B1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit einer Kühlmittelpumpe (5) in einem Kühlkreislauf (10) eines Motors (70), wobei eine Funktion der Kühlmittelpumpe (5) in einem Nachlauf der Antriebseinheit (1) diagnostiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe (5) in Abhängigkeit einer eine Batteriespannung der Antriebseinheit (1) charakterisierenden Größe und in Abhängigkeit einer zweiten zeitlichen Ableitung einer vom Betrieb der Kühlmittelpumpe (5) beeinflussten Größe im Nachlauf der Antriebseinheit (1) erkannt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die in einem Nachlauf der Antriebseinheit eine Funktion einer Kühlmittelpumpe in einem Kühlkreislauf der Antriebseinheit diagnostizieren.
Aus der DE 699 25 671 T2 ist ein Regelsystem für die totale Kühlung einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei ist vorgesehen eine Kühlmittelpumpe eines Kühlmittelkreislaufes einer Brennkraftmaschine im Nachlauf der Brennkraftmaschine zu diagnostizieren. Die Temperatur des Kühlmittels wird von einem Steuergerät überwacht.
Aus der EP 0 893 582 A2 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Kühlmittelpumpe einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei ist vorgesehen, die Kühlmittelpumpe mit Hilfe der Batteriespannung zu diagnostizieren.
Aus der US 6,651,422 B1 ist eine Methode zur Überwachung der Effizienz eines Kathalysators bekannt.
Aus der DE 600 10 655 T2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung in einem Fahrzeugüberwachungssystem bekannt. Dabei ist beschrieben zur Diagnosezwecken zweite Ableitungen von Signalen zu verwenden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches und zuverlässiges Diagnoseverfahren für Kühlmittelpumpen sowie eine zu dessen Durchführung eingerichtete Vorrichtung bereitzustellen.
Vorteile der Erfindung
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit einer die Batteriespannung der Antriebseinheit charakterisierenden Größe und in Abhängigkeit einer einen zeitlichen Verlauf einer vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten Größe charakterisierenden Größe im Nachlauf der Antriebseinheit erkannt wird. Auf diese Weise ist die Diagnose der Funktion der Kühlmittelpumpe unabhängig von verschiedenen äußeren und inneren Bedingungen des Betriebes der Antriebseinheit wie Fahrzyklus, Umgebungstemperatur, Abstellplatz der Antriebseinheit und Konfiguration eines Lüfters für einen Kühler im Kühlkreislauf der Antriebseinheit.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als die vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflusste Größe der Antriebseinheit eine die Motortemperatur der Antriebseinheit charakterisierende Größe, gewählt wird. Eine solche Größe lässt sich beispielsweise in Form der Motortemperatur selbst höchst einfach und mit bereits verbauter Sensorik ermitteln, so dass kein Zusatzaufwand für die Diagnose erforderlich ist. Außerdem steht diese Größe in einem direkten Zusammenhang zur Kühlleistung und damit zur Funktion der Kühlmittelpumpe und ist daher besonders geeignet und aussagekräftig, eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe zu diagnostizieren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen als den zeitlichen Verlauf der vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten Größe der Antriebseinheit charakterisierende Größe, die zweite zeitliche Ableitung der vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten Größe der Antriebseinheit gewählt wird. Auf diese Weise lässt sich der zeitliche Verlauf besonders einfach und wenig aufwendig sowie besonders aussagekräftig und zuverlässig für die Diagnose einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe ermitteln.
Die Diagnose kann aber in besonders einfacher Weise auch dadurch erfolgen, dass die zweite zeitliche Ableitung der Motortemperatur im Nachlauf der Antriebseinheit mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe dann erkannt wird, wenn die zweite zeitliche Ableitung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Um die Abhängigkeit der Diagnose von der Umgebungstemperatur zu kompensieren, kann es in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, den Schwellwert in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur der Antriebseinheit vorzugeben.
Um die Abhängigkeit der Diagnose vom Betrieb eines Lüfters zum Abführen der Wärme aus dem Kühlelement des Kühlkreislaufs zu kompensieren, kann es in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, den Schwellwert in Abhängigkeit des Betriebs des Lüfters vorzugeben.
Da die Kühlleistung bei aktiviertem Lüfter größer als bei inaktivem Lüfter ist, kann für eine zuverlässige Diagnose in vorteilhafter Weise der vorgegebene Schwellwert bei aktiviertem Lüfter kleiner gewählt werden, als bei inaktivem Lüfter.
Um eine fehlerhafte Diagnose zu vermeiden, kann es außerdem in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe nur dann zu detektieren, wenn die vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflusste Größe der Antriebseinheit als plausibel erkannt wird.
Eine besonders einfache und zuverlässige Diagnosemöglichkeit bei geringst möglichem Rechenaufwand ergibt sich in vorteilhafter Weise, wenn die Batteriespannung nach Aktivierung der Kühlmittelpumpe mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe dann erkannt wird, wenn die Batteriespannung den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit mit Kühlkreislauf,
2 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 einen Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 kennzeichnet 1 eine Antriebseinheit, die einen Motor 70, beispielsweise einen Ottomotor oder einen Dieselmotor oder einen Elektromotor oder einen alternativen Antrieb umfasst. Im Folgenden soll beispielhaft davon ausgegangen werden, dass die Antriebseinheit als Brennkraftmaschine mit einem Otto- oder Dieselmotor ausgebildet ist. Auf den Antrieb, also die Art des Motors, kommt es dabei für die vorliegende Erfindung nicht an. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner in dem Fachmann bekannter Weise einen geschlossenen Kühlkreislauf 10, in dem ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser mit einer Kühlmittelpumpe 5 durch den Motor 70 und einen Kühler 75 gepumpt wird. Der Kühler 75 kann dabei als Luft-Kühlmittel-Kühler ausgebildet sein. Die Kühlluft wird dann durch den Fahrtwind im Falle eines von der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Fahrzeugs oder optional durch einen Lüfter oder Zusatzlüfter 15 durch den Kühler 75 befördert. Dem Kühlmittel können außerdem Schutzmittel gegen Korrosion und Gefrieren zugesetzt sein. Der Kühler 75 kann auch als Kühlelement bezeichnet werden. Die Kühlmittelpumpe 5 wird über eine Batterie 80, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie mit Spannung versorgt, genauso wie der optional vorhandene Lüfter 15 wie in 1 gestrichelt dargestellt. Die Batteriespannung U_bat wird dabei außerdem einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 zugeführt, die als Motorsteuerung ausgebildet oder in einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 1 integriert sein kann. Die Vorrichtung 20 dient dabei zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 und zwar mindestens in dem Umfang der Durchführung einer Diagnose der Funktion der Kühlmittelpumpe 5. Zusätzlich und für die Erfindung nicht wesentlich, kann die Vorrichtung 20 optional weitere Motorsteuerungsfunktionen zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 wahrnehmen, beispielsweise die Ansteuerung einer Drosselklappe, von Einspritzventilen und/oder einer Zündung je nach Auslegung des Motors 70 als Ottomotor oder als Dieselmotor. Diese Funktionen sind jedoch für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung und werden daher im Folgenden auch nicht weiter ausgeführt. Die Vorrichtung 20 wird nur im Hinblick auf die Diagnose der Funktion der Kühlmittelpumpe 5 beschrieben. Im Bereich des Motors 70 ist ein Temperatursensor 85 angeordnet, der die Motortemperatur tmot erfasst und an die Vorrichtung 20 weiterleitet. Ferner ist ein Umgebungstemperatursensor 90 vorgesehen, der eine Umgebungstemperatur tumg der Brennkraftmaschine 1 erfasst und an die Vorrichtung 20 weiterleitet. Der Vorrichtung 20 ist außerdem vom Lüfter 15 ein Aktivierungssignal AS zugeführt, das angibt, ob der Lüfter 15 aktiv, also eingeschaltet oder inaktiv, also ausgeschaltet ist. Die Vorrichtung 20 gibt schließlich ein Signal F ab, das anzeigt, ob die Kühlmittelpumpe 5 fehlerhaft ist, oder nicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 werden nun mit Hilfe von 2 in ihrer Funktionsweise näher erläutert. 2 stellt dabei ein Funktionsdiagramm der Vorrichtung 20 dar. Dabei umfasst die Vorrichtung 20 ein Tiefpassfilter 25, dem vom Motortemperatursensor 85 ein zeitkontinuierliches Motortemperatursignal tmot zugeführt wird. Dieses unterliegt in der Regel Stör- und Rauscheinflüssen und umfasst die spätere Auswertung unter Umständen negativ beeinträchtigende Signalschwankungen. Die genannten Einflüsse werden mit Hilfe des Tiefpassfilters 25 zumindest teilweise eliminiert, wozu für das Tiefpassfilter 25 eine geeignete Zeitkonstante gewählt werden muss. Diese kann beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden. Vor der Tiefpassfilterung kommt es außerdem zu einer Quantisierung des Motortemperatursignals tmot mit der Folge, dass am Eingang des Tiefpassfilters 25 nur Temperaturänderungen erkennbar sind, die größer als ein Mindestschwellwert sind. Gewünscht ist eine möglichst schnelle Reaktion bei Änderungen des Motortemperatursignals im Ausgang des Tiefpassfilters 25, wozu die Zeitkonstante möglichst klein gewählt werden sollte. Zur Eliminierung der zuvor genannten Stör- und/oder Rauscheinflüsse und unerwünschten Signalschwankungen hingegen ist eine möglichst große Zeitkonstante des Tiefpassfilters 25 erforderlich. Deshalb sollte die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 25 im Sinne eines Kompromisses zwischen einerseits einer möglichst schnelle Reaktion am Ausgang des Tiefpassfilters 25 und andererseits einer möglichst hohen Unterdrückung von Stör- und/oder Rauschsignalen, sowie unerwünschten Signalschwankungen appliziert werden. Das derart tiefpassgefilterte Motortemperatursignal wird einer Berechnungseinheit 30 zugeführt, die zum Einen das zugeführte tiefpassgefilterte Motortemperatursignal in dem Fachmann bekannter Weise einer Plausibilitätsprüfung unterwirft und Andererseits ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise unter Verwendung mindestens dreier aufeinander folgender Abtastwerte des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals, die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals bildet. Für die Plausibilisierung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Berechnungseinheit 30 in nicht dargestellter Weise das zugeführte tiefpassgefilterte Motortemperatursignal mit einem aus Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 modellierten Motortemperatursignal vergleicht und das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal als plausibel erkennt, wenn es vom modulierten Motortemperatursignal um nicht mehr als einen vorgegebenen Tolleranzwert betragsmäßig abweicht, andernfalls das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal als nicht plausibel erkennt. Das Ergebnis der Plausibilitätsprüfung wird von der Berechnungseinheit 30 in Form eines Plausibilitätssignals P einem Verknüpfungsglied 65 zugeführt, wobei das Plausibilitätssignal P im Falle eines als plausibel erkannten tiefpassgefilterten Motortemperatursignals gesetzt und andernfalls zurückgesetzt ist. Die berechnete zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ist in 2 mit ddtmot bezeichnet und wird einer ersten Vergleichseinheit 35 zugeführt. Das zeitlich kontinuierliche Signal tumg des Umgebungstemperatursensors 90 wird einer ersten Kennlinie 40 und einer zweiten Kennlinie 45 der Vorrichtung 20 zugeführt. Ferner ist ein gesteuerter Schalter 50 vorgesehen, der je nach Schalterstellung entweder den Ausgang der ersten Kennlinie 40 oder den Ausgang der zweiten Kennlinie 45 mit einem zweiten Eingang der ersten Vergleichseinheit 35 verbindet. Der Ausgang der ersten Kennlinie 40 ist ein erster vorgegebener Schwellwert SW1 und der Ausgang der zweiten Kennlinie 45 ein zweiter vorgegebener Schwellwert SW2. Der gesteuerte Schalter 50 wird im Hinblick auf seine Schalterstellung vom Signal AS des optional vorhandenen Lüfters 15 angesteuert. Ist dabei der Lüfter 15 inaktiv, d. h. das Aktivierungssignal AS des Lüfters 15 zurückgesetzt, so wird der Schalter 50 derart angesteuert, dass der Ausgang der ersten Kennlinie 40 mit der ersten Vergleichseinheit 35 verbunden wird und damit der erste vorgegebene Schwellwert SW1 der ersten Vergleichseinheit 35 zugeführt wird. Andernfalls, also bei aktiviertem Lüfter 15 wird der gesteuerte Schalter 50 vom dann gesetzten Aktivierungssignal AS zur Verbindung des Ausgangs der zweiten Kennlinie 45 mit der ersten Vergleichseinheit 35 angesteuert, so dass der zweite vorgegebene Schwellwert SW2 der ersten Vergleichseinheit 35 zugeführt wird. Ist der Lüfter 15 nicht vorhanden, so kommt dies einem nicht aktiviertem Lüfter gleich und damit einem zurückgesetzten Aktivierungssignal AS, so dass in diesem Fall nur die erste Kennlinie 40 erforderlich ist, deren Ausgang mit dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 dann fest mit der ersten Vergleichseinheit 35 verbunden ist.
Die erste Kennlinie 40 und die zweite Kennlinie 45 können beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden, wobei mit steigender Umgebungstemperatur tumg bei gleichbleibender Pumpleistung der Kühlmittelpumpe 5 eine geringere Abkühlung des Motors 70 im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 einhergeht und somit die Schwellwerte SW1, SW2 kleiner vorgegeben werden, als bei kleinerer Umgebungstemperatur tumg und damit größerer Abkühlungswirkung auf die Motortemperatur im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1. Bei eingeschaltetem Lüfter 15 und damit gesetztem Aktivierungssignal AS ist die Kühlungswirkung auf den Motor 70 größer, als bei ausgeschaltetem Lüfter 15 und damit inaktivem Lüfter 15 und zurückgesetztem Aktivierungssignal AS. Deshalb wird bei gleicher Umgebungstemperatur tumg die erste Kennlinie 40 unterschiedlich zur zweiten Kennlinie 45 appliziert, wobei bei gleicher Umgebungstemperatur tumg der erste vorgegebene Schwellwert SW1 für den inaktiven Lüfter 15 größer appliziert wird, als der zweite vorgegebene Schwellwert SW2 für den aktiven Lüfter 15.
Die beiden Schwellwerte SW1, SW2 werden dabei abhängig von der Umgebungstemperatur tumg so vorgegeben, dass sie jeweils für aktiven oder inaktiven Lüfter 15 einen Grenzwert darstellen, bis zu dessen Erreichen die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals für eine fehlerfreie Funktion der Kühlmittelpumpe 5 charakteristisch ist und wobei ein Überschreiten des jeweiligen vorgegebenen Schwellwertes SW1, SW2 durch die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ddtmot für eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 charakteristisch ist. Der jeweils vorgegebene Schwellwert SW1, SW2 stellt somit einen Grenzwert für die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ddtmot dar, bei dessen Überschreiten eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 erkannt wird. In der ersten Vergleichseinheit 35 wird die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ddtmot mit dem je nach Schalterstellung des Schalters 50 zugeführten jeweiligen vorgegebenen Schwellwert SW1, SW2 verglichen, wobei bei Überschreiten des entsprechenden Schwellwertes ein gesetztes Fehlersignal F1 und andernfalls ein rückgesetztes Fehlersignal F1 an das Verknüpfungsglied 65 übertragen wird. Das Verknüpfungsglied 65 kann dabei nur dann ein gesetztes Fehlersignal F an seinem Ausgang abgeben, wenn das zugeführte Plausibilitätssignal P gesetzt, also das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal als plausibel erkannt wurde. Andernfalls wird das Verknüpfungsglied 65 durch das zurückgesetzte Plausibilitätssignal P permanent an seinem Ausgang F zurückgesetzt. Bei gesetztem Plausibilitätssignal P wird der Ausgang F zur Anzeige einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 nur dann gesetzt, wenn auch das Fehlersignal F1 an seinem Eingang gesetzt ist, andernfalls ist das Fehlersignal F zurückgesetzt und es wird keine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 erkannt.
Zusätzlich oder alternativ zu den bisher beschriebenen Elementen 25, 30, 35, 40, 45, 50 der Vorrichtung 20 kann die Vorrichtung 20 eine Diagnosevorrichtung umfassen, die eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 anhand der Auswertung der Batteriespannung U_bat ermöglicht. Zu diesem Zweck umfasst die Vorrichtung 20 gemäß 2 eine zweite Vergleichseinheit 60, der von der Batterie 80 die Batteriespannung U_bat und von einem Schwellwertspeicher 55 ein Schwellwert SW zugeführt sind. Der Schwellwert SW kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden. Die Vergleichseinheit 60 gibt ein zweites Fehlersignal F2 ab, das zurückgesetzt ist, wenn die Kühlmittelpumpe 5 nicht aktiviert ist oder wenn die Batteriespannung U_bat kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellwert SW ist. Ist die Kühlmittelpumpe 5 aktiviert und überschreitet die Batteriespannung U_bat den vorgegebenen Schwellwert SW, so gibt die zweite Vergleichseinheit 60 ein Setzsignal als zweites Fehlersignal F2 ab. Der Schwellwert SW wird dabei auf dem Prüfstand derart geeignet appliziert, dass ein bei funktionsfähiger Kühlmittelpumpe 5 erwarteter Spannungseinbruch der Batteriespannung U_bat kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellwert SW ist, wohingegen ein aufgrund einer fehlerhaften Funktion der Kühlmittelpumpe 5 zu geringer Spannungsabfall zu einer Batteriespannung U_bat oberhalb des vorgegebenen Schwellwertes SW führt. Das zweite Fehlersignal F2 wird für den Fall als Fehlersignal F von der Vorrichtung 20 abgegeben, in dem die Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 nur anhand der beschriebenen Diagnose der Batteriespannung U_bat erfolgt. Für den Fall, dass die Diagnose einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 sowohl auf der beschriebenen Auswertung der Batteriespannung U_bat als auch auf der Auswertung der zweiten zeitlichen Ableitung der tiefpassgefilterten Motortemperatur ddtmot basiert, wird das zweite Fehlersignal F2, wie in 2 dargestellt, zusammen mit dem ersten Fehlersignal F1 und dem Plausibilitätssignal P dem Verknüpfungsglied 65 zugeführt. Dieses kann dann entweder als UND-Glied oder als ODER-Glied ausgebildet sein. Im Falle der Ausbildung als UND-Glied wird dabei eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 nur dann erkannt und das Fehlersignal F nur dann gesetzt, wenn sowohl das erste Fehlersignal F1 als auch das zweite Fehlersignal F2 bei gleichzeitig gesetztem Plausibilitätssignal P gesetzt sind, also sowohl die Auswertung der Batteriespannung, als auch die Auswertung der zweiten zeitlichen Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ddtmot auf eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 schließen lassen.
Im Falle der Ausbildung des Verknüpfungsgliedes 65 als ODER-Glied ist das Fehlersignal F am Ausgang der Vorrichtung 20 gesetzt, wenn entweder das erste Fehlersignal F1 bei gleichzeitig gesetztem Plausibilitätssignal P gesetzt ist, unabhängig vom Zustand des zweiten Fehlersignals F2 oder wenn das zweite Fehlersignal F2 unabhängig vom Zustand des Plausibilitätssignals P und des ersten Fehlersignals F1 gesetzt ist. In diesem Fall wird die Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 dann erkannt, wenn mindestens eine der beiden beschriebenen Auswertungen der Batteriespannung und der zweiten zeitlichen Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ddtmot auf eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 schließen lassen. Im Falle der Ausbildung des Verknüpfungsgliedes 65 als ODER-Glied ist aufgrund des zuvor Beschriebenen die Darstellung nach 2 dahingehend abzuändern, dass das erste Fehlersignal F1 und das Plausibilitätssignal P zunächst einem UND-Glied zugeführt werden, dessen Ausgang dann zusammen mit dem zweiten Fehlersignal F2 als einzige Eingangsgrößen dem Verknüpfungsglied 65 in Form des ODER-Gliedes zugeführt werden, an dessen Ausgang dann das Fehlersignal F anliegt.
Das Fehlersignal F kann zur Inkrementierung eines Fehlerzählers oder direkt zur Anzeige einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe 5 herangezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann in Abhängigkeit eines gesetzten Fehlersignals F auch eine Notlauffunktion der Brennkraftmaschine 1 als Fehlerreaktionsmaßnahme, in letzter Konsequenz ein Abschalten der Brennkraftmaschine 1 veranlasst werden, um eine Beschädigung der Brennkraftmaschine 1 durch eine zu hohe Motortemperatur zu verhindern.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren wird im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 das Verhalten der Motortemperatur überwacht und mit Hilfe des jeweiligen vorgegebenen Schwellwertes SW1, SW2 auf einen Bruch im Temperaturverlauf nach dem Einschalten einer fehlerfrei funktionierenden Kühlmittelpumpe 5 untersucht. Dieser Bruch wird in der beschriebenen Weise durch Vergleich der zweiten zeitlichen Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals mit dem jeweiligen Schwellwert SW1, SW2 detektiert. Dieser Bruch ist dabei in vielen verschiedenen Umgebungssituationen der Brennkraftmaschine 1 und bei verschiedenen äußeren und inneren Bedingungen der Brennkraftmaschine 1 wie Fahrzyklus, Umgebungstemperatur, Abstellplatz der Brennkraftmaschine und Konfiguration des Lüfters 15 erkennbar und unabhängig von diesen Bedingungen. Entsprechendes gilt für die beschriebene Diagnose auf der Grundlage der Batteriespannung U_bat. Die beschriebene Diagnose durch Auswertung der zweiten zeitlichen Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals oder der Batteriespannung lässt sich Onboard oder in einer Werkstatt beispielsweise durch einen Werkstatttester realisieren. Die beschriebene Tiefpassfilterung des Motortemperatursignals tmot ist für die Funktionsweise der Erfindung prinzipiell nicht erforderlich, erhöht jedoch die Zuverlässigkeit des Diagnoseergebnisses.
Anhand des Ablaufplans von 3 wird im Folgenden ein beispielhafter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Nach dem Start des Programms prüft die Motorsteuerung bei einem Programmpunkt 100, ob die Zündung bzw. der Motor 70 ausgeschaltet wurde. Ist dies der Fall, wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt.
Bei Programmpunkt 105 aktiviert die Motorsteuerung im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 nach dem Ausschalten des Motors 70 die Kühlmittelpumpe 5. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt. Bei Programmpunkt 110 wird das Motortemperatursignal tmot im Tiefpassfilter 25 gefiltert. Das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal wird in der Berechnungseinheit 30 zu einem applizierbaren ersten Zeitpunkt t1 abgetastet und der Abtastwert gespeichert. Eine applizierbare Zeit später wird das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal erneut in der Berechnungseinheit 30 abgetastet und der abgetastete Wert gespeichert. Aus den beiden abgetasteten Werten für das tiefpassgefilterte Motortemperatursignal wird die erste zeitliche Ableitung gebildet. Eine applizierbare Zeit später wird in entsprechender Weise noch einmal diese erste zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals berechnet. Von diesen beiden ersten zeitlichen Ableitungen wird dann die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals gebildet. Zusätzlich wird bei Programmpunkt 110 die Batteriespannung U_bat von der zweiten Vergleichseinheit 60 erfasst. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
Bei Programmpunkt 115 wird die Umgebungstemperatur tumg mittels des Umgebungstemperatursensors 90 erfasst. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
Bei Programmpunkt 120 wird anhand des Aktivierungssignals AS geprüft, ob der Lüfter 15 aktiviert ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt.
Bei Programmpunkt 125 wird der gesteuerte Schalter 50 zur Verbindung des Ausgangs der zweiten Kennlinie 45 mit der ersten Vergleichseinheit 35 angesteuert. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
Bei Programmpunkt 130 wird der gesteuerte Schalter 50 zur Verbindung des Ausgangs der ersten Kennlinie 40 mit der ersten Vergleichseinheit 35 angesteuert. Anschließend wird zu Programmpunkt 135 verzweigt.
Bei Programmpunkt 135 vergleicht die erste Vergleichseinheit 35 die zweite zeitliche Ableitung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals ddtmot mit dem je nach Schalterstellung des Schalters 50 zugeführten vorgegebenen Schwellwert und bildet je nach Vergleichsergebnis das erste Fehlersignal F1. Außerdem vergleicht bei Programmpunkt 135 die zweite Vergleichseinheit 60 die Batteriespannung U_bat mit dem vorgegebenen Schwellwert SW und bildet in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses das zweite Fehlersignal F2 in der beschriebenen Weise. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 140 verzweigt.
Bei Programmpunkt 140 ermittelt die Berechnungseinheit 30 das Plausibilitätssignal P in Abhängigkeit der beschriebenen Plausibilitätsprüfung des tiefpassgefilterten Motortemperatursignals. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 145 verzweigt.
Bei Programmpunkt 145 wird das Plausibilitätssignal P mit dem ersten Fehlersignal F1 UND-verknüpft. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 150 verzweigt.
Bei Programmpunkt 150 wird das Ergebnis der UND-Verknüpfung mit dem zweiten Fehlersignal F2 ODER verknüpft und das Verknüpfungsergebnis als Fehlersignal F abgegeben. Anschließend wird bei einem Programmpunkt 155 geprüft, ob das Fehlersignal F gesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 160 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 165 verzweigt.
Bei Programmpunkt 160 wird ein Fehler der Kühlmittelpumpe 5 erkannt und angezeigt bzw. eine Fehlerreaktionsmaßnahme in der beschriebenen Weise eingeleitet. Bei Programmpunkt 165 wird ein fehlerfreier Betrieb der Kühlmittelpumpe 5 erkannt. Sowohl nach Programmpunkt 160 als auch nach Programmpunkt 165 wird das Programm verlassen.
Für die Auswertung der Batteriespannung U_bat kann es vorgesehen sein, die Bildung des vorgegebenen Schwellwertes SW davon abhängig zu machen, ob der Lüfter 15 aktiviert, also eingeschaltet, oder nicht aktiviert, also ausgeschaltet ist. Bei eingeschaltetem Lüfter 15 wird der vorgegebene Schwellwert SW kleiner appliziert als bei ausgeschaltetem Lüfter 15, da bei eingeschaltetem Lüfter 15 und eingeschalteter Kühlmittelpumpe im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 mit einem größerem Spannungseinbruch der Batteriespannung U_bat zu rechnen ist als bei eingeschalteter Kühlmittelpumpe 5 und ausgeschaltetem Lüfter 15.
Üblicher Weise steigt die Motortemperatur tmot kurz nach dem Abstellen der Zündung bzw. des Motors 70 abhängig vom vorherigen Fahrzyklus mehr oder weniger stark an. Je nach Wirkung der Kühlung nach Aktivierung der Kühlmittelpumpe 5 im Nachlauf der Brennkraftmaschine 1 und ggf. des Lüfters 15 wird dieser Temperaturanstieg gedämpft, bei Aktivierung des Lüfters zusätzlich zur Aktivierung der Kühlmittelpumpe 5 mehr als bei deaktiviertem Lüfter 15 und alleinigem Betrieb der Kühlmittelpumpe 5.
Anstelle der für die Auswertung der zweiten zeitlichen Ableitung verwendeten Motortemperatur zur Diagnose einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe kann auch jede andere vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflusste Größe der Brennkraftmaschine 1 in der beschriebenen Weise zur Diagnose einer Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe verwendet werden. Insbesondere eignen sich dafür die Motoröltemperatur, die Kühlmitteltemperatur an beliebiger Stelle im Kühlkreislauf 10 oder die Temperatur des Motorblockes selbst, die jeweils mit einem geeigneten Temperatursensor erfasst oder in dem Fachmann bekannter Weise aus anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 modelliert werden können. Dabei kann die zweite zeitliche Ableitung auch aus der modellierten statt der erfassten vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten Größe der Brennkraftmaschine gebildet werden. Auch ist die Plausibilisierung dieser Größe lediglich optional und für die prinzipielle Funktionsweise der Erfindung nicht erforderlich. Durch die Plausibilisierung wird das Diagnoseergebnis jedoch zuverlässiger.
Der zeitliche Verlauf der vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten Größe der Brennkraftmaschine kann statt durch die zweite zeitliche Ableitung dieser Größe auch durch die erste zeitliche Ableitung dieser Größe diagnostiziert werden, indem beispielsweise die erste zeitliche Ableitung und damit die Steigung der vom Betrieb der Kühlmittelpumpe beeinflussten Größe der Brennkraftmaschine mit einem geeignet applizierten Schwellwert verglichen wird. Bei defekter Kühlmittelpumpe ist die Steigung, beispielsweise der Motortemperatur im Nachlauf der Brennkraftmaschine, größer als bei fehlerfrei funktionierender Kühlmittelpumpe. Durch einen geeignet gewählten Schwellwert für die Steigung lässt sich somit ebenfalls ein fehlerfreier von einem fehlerbehafteten Betrieb der Kühlmittelpumpe unterscheiden.
Sämtliche in 2 beschriebene Elemente 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 der Vorrichtung 20 stellen Diagnosemittel dar, wobei die Erkennung der Fehlfunktion letztlich durch das Verknüpfungsglied 65 mittels des abgegebenen Fehlersignals F realisiert wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit (1) mit einer Kühlmittelpumpe (5) in einem Kühlkreislauf (10) eines Motors (70), wobei eine Funktion der Kühlmittelpumpe (5) in einem Nachlauf der Antriebseinheit (1) diagnostiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe (5) in Abhängigkeit einer eine Batteriespannung der Antriebseinheit (1) charakterisierenden Größe und in Abhängigkeit einer zweiten zeitlichen Ableitung einer vom Betrieb der Kühlmittelpumpe (5) beeinflussten Größe im Nachlauf der Antriebseinheit (1) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die vom Betrieb der Kühlmittelpumpe (5) beeinflusste Größe eine eine Motortemperatur der Antriebseinheit (1) charakterisierende Größe gewählt wird und dass die zweite zeitliche Ableitung der Motortemperatur im Nachlauf der Antriebseinheit (1) mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe (5) dann erkannt wird, wenn die zweite zeitliche Ableitung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert in Abhängigkeit einer Umgebungstemperatur der Antriebseinheit (1) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert in Abhängigkeit eines Betriebs eines Lüfters (15) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellwert bei aktiviertem Lüfter (15) kleiner gewählt wird, als bei inaktivem Lüfter (15).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe (5) nur dann detektiert wird, wenn die vom Betrieb der Kühlmittelpumpe (5) beeinflusste Größe als plausibel erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriespannung nach Aktivierung der Kühlmittelpumpe (5) mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und dass eine Fehlfunktion der Kühlmittelpumpe (5) dann erkannt wird, wenn die Batteriespannung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Vorrichtung (20) die eingerichtet ist jeden Schritt einer der Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.