DE69928850T2

DE69928850T2 - Verfahren zum Ableiten der Kühlmitteltemperatur in einem Fahrzeug mit einem Temperatursensor im Zylinderkopf

Info

Publication number: DE69928850T2
Application number: DE69928850T
Authority: DE
Inventors: Michael John Northville Cullen; John William Eastpointe Holmes; Randall Adam Grosse lle Betki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: DE69928850D1; US6026679A; EP0942160B1; EP0942160A2; EP0942160A3; USRE40262E1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Kraftfahrzeugmotor-Kühlmitteltemperatur-Bestimmungsverfahren. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das einen Zylinderkopf-Temperatursensor benutzt, um eine solche Temperatur zu folgern.
Es ist wohlbekannt daß Fehlfunktionen von Motor-Kühlsystemen, wie etwa ein Leck, aufgrund übermäßiger Motorüberhitzung allgemein Schäden am Motor verursachen werden. Um ein derartiges Ereignis anzuzeigen, kann ein Temperatur-Abtastsystem für einen Verbrennungsmotor einen Motorkühlmittel-Temperatursensor (ECT, Engine Coolant Temperature Sensor; Motorkühlmittel-Temperatursensor) einen Zylinderkopf-Temperatursensor (CHT; Cylinder Head Temperature Sensor; Zylinderkopf-Temperatursensor), oder eine Kombination der beiden einschlißen. Die Temperatursensoren zeichnen eine Temperatur auf und geben die Information an einen elektronischen Motorregler weiter, welcher wiederum die Information an einen Bediener weitergibt, typischerweise über ein Instrumenten-Bedienfeld.
In mit ECT-Sensor ausgerüsteten Fahrzeugen steht der Sensor typischerweise mit einem Kühlmitteldurchgang in einem Zylinderkopf in Verbindung. Das Problem bei mit ECT-Sensor ausgerüsteten Fahrzeugen ist es, daß keine genaue Ablesung des CHT erhalten werden kann. Hinsichtlich der Kraftstoffersparnis und Emissionen ist es wichtig über eine genaue CHT-Messung zu verfügen.
In mit CHT-Sensor ausgerüsteten Fahrzeugen steht der Sensor typischerweise an einem an die Verbrennungskammer des Motors angrenzenden Ort mit dem Zylinderkopf in Verbindung. Ein Problem bei mit CHT-Sensor ausgerüsteten Fahrzeugen ist es, daß die ECT nicht genau berechnet werden kann. Zum Beispiel kann die CHT bis zu 70 Grad Fahrenheit heißer sein als die ECT, und die Temperaturanzeige würde heiß anzeigen, wenn das System tatsächlich innerhalb eines normalen Temperaturbereichs arbeitet, und dadurch eine „Falschanzeige" ergeben.
Um diese Probleme zu bekämpfen sind viele Fahrzeuge sowohl mit ECT- wie auch mit CHT-Sensoren ausgestattet. Ein Problem mit einem Zwei-Sensor-System ist es, daß es teurer ist als das Ein-Sensor-System. Ein weiteres Problem ist es, daß der in den Motorregler programmierte Algorithmus – wegen der Notwendigkeit, Informationen von zwei Sensoren zu empfangen – komplexer ist. Ein derartiges System ist aus JP-A-02 112 739 bekannt.
Es wäre daher wünschenswert ein Verfahren bereitzustellen, die ECT in mit CHT-Sensor ausgestatteten Fahrzeugen genau zu folgern, das die mit früheren Systemen in Zusammenhang stehenden Nachteile überwindet.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile der Ansätze der bisherigen Technik, indem sie ein Verfahren bereitstellt die ECT in mit CHT-Sensor ausgestatteten Fahrzeugen zu folgern; das die Schritte umfaßt die CHT zu messen, die ECT als eine Funktion mindestens eines Fahrzeug-Betriebszustands aus der gemessenen CHT zu berechnen, ein Signal für die berechnete ECT zu erzeugen, und das erzeugte Signal an eine Anzeige zu senden.
Es ist ein Gegenstand und Vorteil der vorliegenden Erfindung, die ECT als eine Funktion des Fahrzeug-Betriebszustands zu berechnen. Eine Berechnung in dieser Weise verhindert „Falschanzeigen", welche auftreten können wenn die CHT höher ist als die ECT, aber noch immer innerhalb eines akzeptablen Betriebsbereichs liegt.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, die berechnete ECT zu filtern, um ungenaue Anzeigewerte zu verhindern, die aus plötzlichen Änderungen in Fahrzeug-Betriebszuständen resultieren, wobei der Schritt der Filterung vor dem Schritt der Erzeugung eines Signals verrichtet wird.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1 eine Perspektivansicht eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine teilweise Querschnittsansicht eines Verbrennungsmotors ist, der ein Temperatur-Abtastsystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist; und
3 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zeigt um die ECT in mit CHT-Sensor ausgerüsteten Fahrzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung zu folgern.
Unter Bezug auf die Zeichnungen zeigt 1 nun ein Kraftfahrzeug 10, das einen Verbrennungsmotor 12 und ein Armaturenbrett 14 aufweist, das ein Instrumenten-Anzeigefeld 16 beherbergt. Wie in der Technik bekannt weist das Anzeigefeld 16 eine Vielzahl von Meßinstrumenten auf, welche verschiedene Fahrzeug-Betriebszustände übermitteln, wie zum Beispiel etwa Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorumdrehungen pro Minute und Motortemperatur. Ein Temperatur-Abtastsystem 11, gezeigt in 2, folgert ECT aus einer gemessenen CHT. Der Motor 12 schließt einen Zylinderblock 18 ein, der einen darin gebildeten Zylinder 20 und einen hin- und herlaufend innerhalb des Zylinders untergebrachten Kolben 22 einschließt. Ein Zylinderkopf 24 ist – mit einer Zylinderkopfdichtung 26 dazwischen – an dem Zylinderblock 18 montiert; derart, daß der Zylinderkopf 24 das äußere Ende des Zylinders 20 verschließt, und dadurch eine Verbrennungskammer 28 zwischen der Oberseite des Kolbens 22 und einem Isolierboden 30 des Zylinderkopfs 24 begrenzt. Eine Zündkerze 32 ist an dem Zylinderkopf 24 befestigt, um mit der Verbrennungskammer 28 zu kommunizieren. Ein Kühlsystem 34 des Motors 12 wird allgemein durch einen in dem Zylinderkopf 24 gebildeten Kühlmitteldurchgang 36 bereitgestellt. Ein Kühlmittel 38 zirkuliert in Kühlmitteldurchgang 36, um den Motor 12 zu kühlen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kommuniziert ein Temperatursensor mit dem an die Verbrennungskammer 28 angrenzenden Isolierboden 30 in dem Zylinderkopf 24. Der Temperatursensor 42 ist vorzugsweise ein Thermistor, wie er in der Technik bekannt ist. Der Temperatursensor 42 tastet die Temperatur des Zylinderkopfs 24 ab und gibt die Information an einen elektronischen Motorregler 44 (EEC, Electronic Engine Control; elektronischer Motorregler) weiter, der eine Speichervorrichtung vom Typ eines Keep-Alive-Memory (KAM) 46 besitzt.
Unter Bezug auf 3 wird nun ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, um die ECT aus einem CHT-Sensor zu folgern. Bei Schritt 50 wird der Prozeß eingeleitet. Bei Schritt 52 wird bestimmt, ob von dem EEC eine CHT verfügbar ist. Wenn nicht, so wird bei Schritt 54 das erzeugte und zu der Anzeige 16 (ECT DISPLAY) gesendete Motortemperatur-Signal gleich einem Fehlermoduswert von ECT (ECT FMEM) gesetzt. Allgemein ist das erzeugte und bei Schritt 54 zu der Anzeige 16 gesendete Motortemperatur-Signal gleich der Verbrennungskammer-Luftladungstemperatur während eines Kaltstarts, und steigt linear auf eine kalibrierbare Konstante an, deren Wert für einen warmen Motor typisch ist. Ist eine gültige CHT verfügbar, so wird bei Schritt 56 bestimmt ob der Anfangsdurchlauf durch diesen Prozeß abgeschlossen wurde (INIT FLG). Der abgeschlossene Anfangsdurchlauf wird, wie unten besprochen, durch eine 1 angezeigt.
War der Anfangsdurchlauf abgeschlossen, so wird bei Schritt 58 ein vorübergehender ECT-Wert bestimmt. Dieser vorübergehende Wert ist gleich dem ECT-Wert minus einer ersten Funktion (F1(RPM, LOAD)) plus einer zweiten Funktion (F2(CHT)). Die erste Funktion ist aus einer kalibrierbaren Tabelle abgeleitet, welche die Abweichung der ECT von CHT als eine Funktion der Umdrehungen pro Minute (RPM) und der Zylinderluftladungs-Temperatur (LOAD) zeigt. Sowohl RPM- wie auch LOAD-Werte können von der EEC abgeleitet werden. Die zweite Funktion besteht, um den Unterschieden zwischen ECT- und CHT-Anstiegen für sehr hohe Werte der CHT Rechnung zu tragen.
Bei Schritt 60 wird das erzeugte und zu Anzeige 16 (ECT DISPLAY) gesendete Motortemperatur-Signal gleich einer laufenden Durchschnittsfunktion (ROLAV) gesetzt, die benutzt wird um Rauschen herauszufiltern. Die laufende Durchschnittsfunktion wird als eine Funktion des vorübergehenden ECT-Werts und einer kalibrierbaren Zeitkonstanten (RUN TC) bestimmt, welche die Tatsache in Betracht zieht, daß sich CHT schneller aufheizt als das Motorkühlmittel.
Bei Schritt 62 wird der Temperaturunterschied (DELTA) bestimmt und gespeichert. Das DELTA ist der Unterschied zwischen der CHT und dem erzeugten Motortemperatur-Signal. Das DELTA wird zu Anzeige 16 gesendet und wird im KAM gespeichert, so daß das DELTA beim Abschalten während der nächsten Inbetriebnahme verfügbar ist. Bei Schritt 64 endet der Prozeß.
War der Durchlauf bei Schritt 56 nicht abgeschlossen, so begibt sich der Prozeßablauf zu Schritt 66, wo DELTA als eine Funktion mindestens aus dem letzten im KAM gespeicherten DELTA, multipliziert mit einer exponentiellen Abklingfunktion (EXP) bestimmt wird. EXP ist eine Funktion der Minutenzahl, die der Motor abgeschaltet war (SOAKTIME), geteilt durch eine kalibrierbare Zeitkonstante (SOAK TC), welche die Rate bestimmt mit welcher DELTA während einer Durchtemperierung abklingt. Diese Information ist von der EEC 44 verfügbar. EXP ist gleich 1 wenn SOAKTIME gleich Null ist, und klingt auf Null ab während SOAKTIME gegen Unendlich geht. Bei Schritt 68 ist das erzeugte und zu der Anzeige 16 gesendete Motortemperatur-Signal gleich dem Unterschied zwischen der CHT und DELTA aus Schritt 66. Bei Schritt 70 wird INIT FLG als 1 registriert, was anzeigt daß der Anfangsdurchlauf abgeschlossen wurde. Bei Schritt 64 endet der Prozeß.
Die vorliegende Erfindung ist aus einer Anzahl von Gründen vorteilhaft. Erstens werden „Falschanzeigen" vermieden, weil ECT als eine Funktion des Fahrzeug-Betriebszustands berechnet wird. „Falschanzeigen" können auftreten, wenn die CHT höher ist als die ECT, sich aber noch immer innerhalb eines akzeptablen Betriebsbereichs befindet. Weiterhin verhindert Filterung der berechneten ECT ungenaue Anzeigewerte, die aus plötzlichen Änderungen in Fahrzeug-Betriebszuständen resultieren. Spezieller müssen abnormale Werte für RPM und LOAD – weil ECT durch CHT als eine Funktion von RPM und LOAD gefolgert wird -aus der Berechnung herausgenommen werden, da sie dazu neigen sich schneller zu ändern als die tatsächliche CHT und ECT. Wenn ECT zu einer Zeit gefolgert wird, zu der eine plötzliche Spitze von RPM vorliegt, wobei RPM dann zu einem normalen Betrieb zurückkehrt, würde die ECT-Berechnung ohne Filterung in anderen Worten anzeigen, daß sie sich außerhalb der Regelgrenzen befindet, wenn dies tatsächlich nicht der Fall ist. Es ist daher ein wichtiger Aspekt der Erfindung, daß nicht nur ECT als eine Funktion von Fahrzeug-Betriebszuständen aus CHT gefolgert wird, sondern auch daß die zu der Anzeige gesendete ECT gefiltert wird, um aus den verschiedenen Betriebszuständen resultierendes Rauschen zu beseitigen.
Ohne Zweifel werden den Fachleuten in der betreffenden Technik verschiedene andere Modifikationen der vorliegenden Erfindung in den Sinn kommen. Es sind die folgenden Ansprüche, welche den Umfang der vorliegenden Erfindung abgrenzen.

Claims

Ein Verfahren um die Motorkühlmittel-Temperatur in mit Zylinderkopf-Temperatursensoren ausgerüsteten Fahrzeugen zu bestimmen, das die Schritte umfaßt: Messen der Zylinderkopf-Temperatur; Berechnen der Motorkühlmittel-Temperatur aus der gemessenen Zylinderkopf-Temperatur als eine Funktion mindestens eines Fahrzeug-Betriebszustands.
Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, das weiterhin die Schritte umfaßt ein Signal für die berechnete Motorkühlmittel-Temperatur zu erzeugen; und das erzeugte Signal zu einer Anzeige zu senden.
Ein Verfahren wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, in dem der Fahrzeug-Betriebszustand die Motorumdrehungen pro Minute einschließt.
Ein Verfahren wie in Anspruch 1, 2 oder 3 beansprucht, in dem der Motor-Betriebszustand die Zylinderluftladungs-Temperatur einschließt.
Ein Verfahren wie in einem der vorstehenden Ansprüche beansprucht, das weiterhin den Schritt der Filterung der berechneten Motorkühlmittel-Temperatur einschließt, um so ungenaue Anzeigewerte zu verhindern, die aus plötzlichen Änderungen in Fahrzeug-Betriebszuständen resultieren, wobei der Filterschritt vor dem Schritt der Erzeugung eines Signals verrichtet wird.
Ein Verfahren wie in Anspruch 5 beansprucht, das weiterhin den Schritt einschließt den Unterschied zwischen der gemessenen Zylinderkopf-Temperatur und der gefilterten Motorkühlmittel-Temperatur aufzuzeichnen.
Ein Verfahren wie in Anspruch 6 beansprucht, das weiterhin den Schritt einschließt den aufgezeichneten Unterschied im Keep-Alive-Speicher zu speichern.
Ein Verfahren wie in Anspruch 7 beansprucht, das weiterhin die Schritte einschließt: Abklingen des Unterschieds zwischen der gemessenen Zylinderkopf-Temperatur und der gefilterten Motorkühlmittel-Temperatur als eine Exponentialfunktion der Durchwärmzeit auf den Fahrzeugstart hin; Erzeugen eines anfänglichen Inbetriebnahmesignals durch Abziehen der gemessenen Zylinderkopf-Temperatur von dem zuletzt aufgezeichneten, im Keep-Alive-Speicher gespeicherten Unterschied; und Senden eines anfänglichen Inbetriebnahmesignals zu der Anzeige.
Ein System um die Motorkühlmittel-Temperatur in mit Zylinderkopf-Temperatursensor ausgerüsteten Fahrzeugen zu folgern, das umfaßt: einen Zylinderkopf-Temperatursensor (42); und einen Regler (44), um die Motorkühlmittel-Temperatur als eine Funktion der Motorumdrehungen pro Minute und der Zylinderluftladungs-Temperatur aus der gemessenen Zylinderkopf-Temperatur zu berechnen.
Ein System wie in Anspruch 9 beansprucht, das weiterhin eine Anzeige (16) umfaßt, und in dem der Regler auf ein Signal für die berechnete Motorkühlmittel-Temperatur hin arbeitet und das erzeugte Signal an die Anzeige sendet.
Ein System wie in Anspruch 10 beansprucht, in dem der Regler arbeitet um die berechnete Motorkühlmittel-Temperatur zu filtern, um so ungenaue Anzeigewerte zu verhindern, die aus plötzlichen Veränderungen der Umdrehungen pro Minute und der Luftladungs-Temperatur resultieren, wobei die Filterung vor Erzeugung des Signals verrichtet wird.
Ein System wie in Anspruch 9, 10 oder 11 beansprucht, in dem der Regler weiterhin arbeitet um den Unterschied zwischen der gemessenen Zylinderkopf-Temperatur und der gefilterten Motorkühlmittel-Temperatur aufzuzeichnen.
Ein System wie in Anspruch 12 beansprucht, in dem der Regler weiterhin arbeitet um den aufgezeichneten Unterschied in dem Keep-Alive-Speicher zu speichern.
Ein System wie in Anspruch 13 beansprucht, in dem der Regler weiterhin: den Unterschied zwischen der gemessenen Zylinderkopf-Temperatur und der gefilterten Motorkühlmittel-Temperatur als eine Exponentialfunktion der Durchwärmzeit abklingen läßt, wenn bestimmt wird daß die Zylinderkopf-Temperaturmessung beim Fahrzeugstart aufgenommen wurde; ein anfängliches Inbetriebnahmesignal erzeugt, indem er die gemessene Zylinderkopf-Temperatur von dem letzten aufgezeichneten, im Keep-Alive-Speicher gespeicherten Unterschied abzieht; und ein anfängliches Inbetriebnahmesignal zu der Anzeige sendet.