DE19630985A1 - Luftfilterinstandhaltungsanzeigevorrichtung - Google Patents
LuftfilterinstandhaltungsanzeigevorrichtungInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeuginstandhaltungs
anzeige und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Detektieren und Anzeigen beschränkter Luftfilter in
Kraftfahrzeugen.
Die Wartung bestimmter Kraftfahrzeugkomponenten, wie Filter
komponenten, wird typischerweise auf Basis einer offenen
Schleife unter Verwendung der Kilometerleistung oder der
Benutzungszeit, um den Komponentenverschleiß und die Notwen
digkeit für den Austausch von Komponenten abzuschätzen, fest
gelegt. Die Verschleißabschätzung mit offener Schleife als
eine Funktion der Kilometerleistung oder der Benutzungszeit
ist typischerweise übermäßig einschließend, worin ein Ver
schleißmuster des schlechtesten Falls angenommen wird, um
die Kraftfahrzeugleistung unter einer Mehrzahl von Fällen zu
erhalten, die Fälle einschließen, die dem Komponentenver
schleiß im schlechtesten Fall entsprechen. Übermäßig ein
schließende Wartungsfestlegung ist darin verschwenderisch,
daß bei einer beträchtlichen Anzahl von Fahrzeugen festge
legt wird, Komponenten auszutauschen, bevor die Komponenten
tatsächlich zu dem Punkt verschlissen sind, wo sich dies auf
die Fahrzeugleistung auswirken kann.
Die Wartungsfestlegung mit geschlossener Schleife hat dazu
geführt, daß für viele Komponenten von Kraftfahrzeugen
bestimmte Motorbetriebsbedingungen, die sich auf den Kompo
nentenverschleiß auswirken, aufgezeichnet werden, und der
Komponentenverschleiß als eine Funktion davon abgeschätzt
wird. Es sind beispielsweise Luftfilterüberwachungssysteme
vorgeschlagen worden, in denen die Zunahme der Beschränkung
von Luftfiltern zur Filterung der Motoreinlaßluft abge
schätzt wird. Wenn die Beschränkung einen Pegel erreicht,
der die Motor- oder Fahrzeugleistung beeinflussen kann, wird
dem Fahrzeugbediener eine Luftfilterwartungsanforderung
geliefert, um ein manuelles Reinigen oder Austauschen des
Luftfilters einzuleiten.
Die vorgeschlagenen Luftfilterüberwachungssysteme erfordern,
daß der Motor bei einem Pegel arbeitet, der im wesentlichen
einem maximalen Einlaßluftstrom entspricht. Nur unter derart
extremen Bedingungen sind die Überwachungssysteme in der
Lage, den Zustand des Luftfilters zu diagnostizieren. Derar
tige Betriebspegel treten bei Kraftfahrzeugen selten auf. Es
kann daher eine bedeutende Zeitdauer oder eine bedeutende
Kilometerleistung benötigen, bevor die vorgeschlagenen Über
wachungssysteme selbst ein stark beschränktes Einlaßluftfil
ter diagnostizieren können. Die vorgeschlagenen Überwachungs
systeme können daher das Problem der übermäßig einschließen
den Wartungsfestlegung mit offener Schleife lösen, aber mit
unannehmbaren Kosten, indem ein Fahrzeugbetrieb mit stark
beschränkten Einlaßluftfiltern erlaubt wird, der sich auf
die Fahrzeugleistung wesentlich auswirken kann.
Es wäre daher erwünscht, eine Beschränkung in Kraftfahrzeug
einlaßluftfiltern auf zeitliche Weise genau zu diagnostizie
ren, wie kurz nachdem das Filter beschränkt wird, wie durch
Überwachen des Beschränkungspegels während Motorbetriebs
zuständen, die mit vernünftiger Häufigkeit auftreten.
Die Erfindung schafft ein erwünscht es Kraftfahrzeugeinlaß
filterüberwachungssystem, das Materialbeschränkung schnell,
nachdem eine derartige Beschränkung auftritt, diagnosti
ziert. Die Diagnose spricht auf Fahrzeugbetriebszustände an,
die häufig unter normalen Fahrzuständen vorhanden sind.
Genauer ist ein verschlechterter Zustand für ein Luftfilter
in Übereinstimmung mit einer minimalen Beschränkung der Mo
toreinlaßluft gekennzeichnet, die nicht toleriert wird. Eine
Festlegung, die einen oder mehrere Druckabfallwerte umfaßt,
die mit einem oder mehreren entsprechenden Luftstromwerten
gepaart sind, ist für ein Filter, das den verschlechterten
Zustand aufweist, definiert. Die Druckabfallwerte der Fest
legung entsprechen dem minimalen Druckabfall über einem ver
schlechterten Luftfilter hinweg, wenn der entsprechende Luft
strom durch das Luftfilter geleitet wird. Der tatsächliche
Druckabfall wird umgeformt, und wenn festgestellt wird, daß
ein minimaler Druckabfall vorhanden ist, wird der Luftstrom
durch das Luftfilter wahrgenommen. Auf den Druckabfall aus
der Festlegung wird als eine Funktion des wahrgenommenen
Luftstromes Bezug genommen, und er wird mit dem umgeformten
tatsächlichen Druckabfall verglichen. Es wird angenommen,
daß ein Beschränkungs- oder Verstopfungszustand des Luftfil
ters vorhanden ist, wenn der umgeformte tatsächliche Druck
abfall den Referenzdruckabfall überschreitet.
In einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird eine Zählung
von Beschränkungszuständen über eine Testperiode, wie über
einen Fahrzeugzündzyklus aufrechterhalten. Ein verschlech
tertes Luftfilter wird festgestellt und angezeigt, wenn der
Zählwert eine Zählwertschwelle überschreitet. In noch einem
weiteren Aspekt dieser Erfindung wird der Vertrauensgrad in
die Genauigkeit irgendeines festgestellten Beschränkungszu
standes abgeschätzt und die Einstellungsgröße des Zählwertes
wird dynamisch als eine Funktion des Vertrauensgrades vari
iert. In einem noch weiteren Aspekt dieser Erfindung wird
der Vertrauensgrad für irgendeinen festgestellten Beschrän
kungszustand als eine Funktion des Luftstromes durch das
Luftfilter zum Zeitpunkt der Beschränkungsfeststellung vari
iert. In noch einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird
ein Motorbetriebszustand mit stetigem Status, in dem die
Motoreinlaßluftrate im wesentlichen stabil ist, festge
stellt, und die Luftfilterdiagnose wird ausgeführt, wenn
eine derartiger Zustand mit stetigem Status vorhanden ist.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 schematisch einen Verbrennungsmotor und Luftfilter
diagnosebauteile der bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 2 einen Luftfilterdruckschalterdiaphragmaaufbau der
bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 3 einen elektrischen Kontaktteil von Fig. 2,
Fig. 4 ein Computerflußdiagramm, das den Fluß von Vorgängen
der Diagnosebauteile von Fig. 1 darstellt, und
Fig. 5 eine graphische Beschreibung der Druckänderung über
einer Vielzahl von Einlaßluftfiltern hinweg mit
variierenden Beschränkungsstatus als eine Funktion
des Einlaßluftstromes.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird Verbrennungsmotoreinlaßluft zu
einer Luftreinigungsvorrichtung 18, in welcher ein herkömm
liches Luftfilter 14 angeordnet ist, über einen Einlaßdurch
gang 14 geführt. Das Luftfilter 12 kann wahlweise irgendeine
herkömmliche Konstruktion zum Entfernen von Verunreinigungen
aus der Einlaßluft aufweisen. An der Luftreinigungsvorrich
tung 18 ist ein Schalteraufbau 22 angebracht, in dem ein fle
xibles Diaphragma 20 angeordnet ist, das auf einer Meßseite
des Diaphragmas dem Luftdruck an der unteren Seite (stromab
wärtige Seite) auf dem Luftfilter ausgesetzt ist, und auf
einer Referenzdruckseite des Diaphragmas 20, wie der Meß
seite des Diaphragmas entgegengesetzt ist, Umgebungsluft
druck ausgesetzt ist. Die Druckdifferenz zwischen Umgebungs
druck und dem Druck an einer unteren (stromabwärtigen) Seite
des Luftfilters 12 in der Luftreinigungsvorrichtung 18 übt
eine Kraft auf das Diaphragma aus, die das Diaphragma aus
einer Ruheposition weg verschiebt. Der Schalteraufbau umfaßt
Druckschalter (nicht gezeigt), die positioniert sind, ihren
Status zu ändern, wenn der Druckabfall über dem Diaphragma
20 hinweg wenigstens eine vorbestimmte Druckschwelle über
schreitet. In dieser Ausführungsform sind zwei Druckschalter
auf dem Diaphragma enthalten, wobei der erste eingestellt
ist, seinen Status bei einem vorbestimmten hohen Druck über
dem Diaphragma hinweg zu ändern, und der zweite eingestellt
ist, seinen Status bei einem vorbestimmten niedrigen Druck
über dem Diaphragma hinweg zu ändern. Das Ausgangssignal des
ersten Schalters wird auf einem elektrisch leitenden An
schluß 24 als Signal VS1 geliefert, und das Ausgangssignal
des zweiten Schalters wird auf einem elektrisch leitenden
Anschluß 28 als Signal VS2 geliefert. Ein Massereferenzsi
gnal Vgnd wird auf einem dritten leitenden Anschluß 26
geliefert.
Die Einlaßluft, die durch die Luftreinigungsvorrichtung 18
tritt, wird in einer Einlaßluftleitung 30 aufgenommen und
durch ein Massenluftstrommeßgerät 16 zum Umformen der Motor
einlaßluftmasse in ein repräsentatives Ausgangssignal MAF
geleitet. Das Luftstrommeßgerät 16 kann irgendein herkömm
liches Luftstrommeßgerät sein, wie ein herkömmliches Luft
meßgerät vom Heißdraht- oder Dickfilmtyp, das allgemein in
der Technik erhältlich ist. Die Einlaßluft, die über das
Massenluftstrommeßgerät 16 tritt, wird zu einem Motoreinlaß
luftverteiler 34 durch eine manuelle oder elektronische Posi
tionierung eines Einlaßluftfilters 32, wie eines herkömmli
chen Drosselklappen- oder Drehventils dosiert, wobei dessen
Drehposition von einem herkömmlichen Positionssensor 38, wie
einem Drehpotentiometer mit einem Ausgangssignal TP umge
formt wird. Die in dem Einlaßverteiler 34 aufgenommene Luft
wird auf die Motorzylinder (nicht gezeigt) zur Verbrennung
darin verteilt. Die Verbrennungsgase verlassen die Zylinder
und werden aus dem Motor über eine Abgasleitung 36 wegge
führt.
Eine herkömmliche Steuerungsvorrichtung ist zur Aufnahme und
Verarbeitung von Eingangssignalinformation, wie von Signa
len, die MAF, VS1, VS2, TP einschließen, und durch Ausfüh
rung eines Satzes von Steuerungs-, Diagnose- und Wartungs
vorgängen vorgesehen und erzeugt und gibt Steuerungs-, Dia
gnose- und Wartungssignale aus, wie um für Motorkraftstoff-,
Luft- und Zündsteuerung und -diagnose zu sorgen. Derartige
Signale umfassen ein Signal Vind, das in dieser Ausführungs
form durch die Steuerungsvorrichtung 40 an die Anzeigevor
richtung 54, wie eine Niederspannungslampe, eine lichtemit
tierende Diode oder eine andere herkömmliche visuelle Dar
stellungsvorrichtung, die bekanntlich im allgemeinen auf dem
Automobilgebiet zur Darstellung von Diagnoseinformation auf
Kraftfahrzeuginstrumententafeln verwendet werden, ausgegeben
wird. Alternativ kann die visuelle Darstellung durch eine
Ton- oder andere hörbare Alarmeinrichtung verstärkt oder
unterstützt werden. In jedem Fall werden die visuelle oder
hörbare Anzeigevorrichtung oder beide durch Ausgeben eines
Ansteuerungssignals Vind an die Anzeigevorrichtung 54 mit
Energie beaufschlagt. Die Steuerungsvorrichtung gibt ein
Energiebeaufschlagungssignal Vind aus, wenn durch Ausführen
einer Reihe von Diagnosevorgängen festgestellt wird, daß das
Einlaßluftfilter 12 ausreichend durch einen Aufbau von Verun
reinigungen darin beschränkt ist, um sich negativ auf die
Motorleistung auszuwirken, wie beschrieben wird.
Die Steuerungsvorrichtung 40 umfaßt derartige herkömmliche
Elemente, wie eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU 48 mit
einer arithmetrischen Logikschaltung ALU 50 zum Durchführen
mathematischer und logischer Operationen mit Daten in Über
einstimmung mit gespeicherten Programmanweisungen, und eine
Steuerungsschaltung zum Anweisen verschiedener Steuerungsvor
richtungselemente, geeignete Funktionen gemäß einem Zeitab
lauf durchzuführen, der in den Programmanweisungen oder in
Bauteilen spezifiziert ist. Die Steuerungsvorrichtung 40 um
faßt weiter Direktzugriffspeichereinrichtungen RAM 46, die
sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Einrichtungen für
Datenspeicherfunktionen umfassen, um schnelle Datenspeiche
rungs- und Zugriffsoperationen von der CPU 48 zu unterstüt
zen, wie sie durch die Steuerungsschaltung davon angewiesen
werden, und Nur-Lese-Speichereinrichtungen ROM 44 für Lang
zeit-, nichtflüchtige Datenspeicherfunktionen, um eine Spei
cherung von Steuerungsvorrichtungsanweisungssätzen, kriti
schen Datenwerten, die über Fahrzeugbetriebszyklen hinaus
erforderlich sind, in denen sie festgestellt worden sind,
etc., zu unterstützen. Weiter umfaßt die Steuerungsvorrich
tung Eingangs/Ausgangs-Einrichtungen I/O 52 zum Ausführen
von Datenübertragungs- und Empfangsvorgängen, wie durch die
Steuerungsschaltung der CPU 48 angewiesen, einschließlich
der Abtastung von Eingangssignalen, die der Steuerungs
vorrichtung geliefert werden, die Signale TP, VS1, VS2 und
MAF einschließen, und zum Ausgeben verschiedener Ausgangs
ansteuerungssignale, die das Signal Vind einschließen, das
an die Anzeigevorrichtung 54 angelegt wird, bei von der CPU
48 spezifizierten Zeitpunkten. Eingangssignalwerte können in
digitale Äquivalente über eine Analog/Digital-Schaltung
A/D 42 übersetzt werden, um die Signalinformation in einer
Form zu liefern, die von der Steuerungsvorrichtung 40 ver
wendbar ist. Die Steuerungsvorrichtungselemente können über
ein Standarddaten- und Adreßbusnetzwerk 56 kommunizieren,
wie es allgemein in der Technik bekannt ist.
Wie weiter in Fig. 2 detailliert dargelegt, ist der Schal
teraufbau 22 auf der Luftreinigungsvorrichtung 18 über eine
Tülle 78 befestigt, die eine Öffnung 92 zum Übersetzen von
Luftdruck innerhalb des Filters 12 zur Meßseite des Diaphrag
mas 20 aufweist, welches innerhalb des Schalteraufbaus 22
durch eine Feder 96, die durch einen Sitz 94 gehalten ist,
nach oben gedrängt wird. Der Aufbau des Schalteraufbaus, der
die Tülle 78, die Feder 96, den Sitz 94 und das Diaphragma
20 einschließt, kann irgendeine herkömmliche Konstruktion
zum Übersetzen einer Druckdifferenz über dem Luftfilter 12
hinweg in eine Translationsverschiebung des Diaphragmas 20
gegen die Rückstellkraft der Feder 96 sein. Auf dem Diaphrag
ma 20 sind eine Vielzahl von elektrisch leitenden Kontakten,
die durch Kontakt 70 dargestellt sind, und gegebenenfalls
ein elektrisch redundanter Kontakt 80 angeordnet, die beide
auf dem Diaphragma 20 oder einer Struktur (nicht gezeigt),
die sich mit dem Diaphragma bewegt, durch irgendein geeigne
tes Rückhaltemittel 72 bzw. 82, wie einen Niet, einen Bol
zen, eine Schraube oder einen Stift gehalten sind. Die Kon
takte erstrecken sich längs der Verschiebungsrichtung des
Diaphragmas 20 im wesentlichen senkrecht, und sind positio
niert, um eine entsprechende Vielzahl von Kontakten, die den
Kontakt 86b einschließen, am Kontaktpunkt 74 des Kontaktes
70 (und am Kontaktpunkt 84 der redundanten Kontaktvorrich
tung 80) zu kontaktieren. Die Kontakte 70 und 80 sind dem
Schalteraufbau 22 fest zugeordnet, wie durch Befestigung an
einem Gehäuse 76 des Schalteraufbaus 22, so daß, wenn das
Diaphragma 20 im Verhältnis zu dem Druckabfall über dem Luft
filter 12 verschoben wird, der Kontakt 70 (und 80) ebenso
verschoben wird, aber der Kontakt, wie der Kontakt 86b fest
in Position relativ zu dem Aufbau 22 verbleibt, so daß der
Kontakt 70 (und 80) längs des Kontaktes 86b verschoben wird.
Fig. 3 führt weiter detailliert die Kontaktstruktur des
Druckschalters von Fig. 2, genommen längs Ansicht 3-3 von
Fig. 2, aus. Die Kontakte 86a, 86b und 86c sind elektrisch
leitende, glatte Kontakte, die voneinander elektrisch iso
liert sind und Leiter 24, 36 bzw. 38 aufweisen, die elek
trisch daran angebracht sind. Die Kontakte, die durch Ele
ment 70 von Fig. 2 dargestellt sind, sind vollständiger in
der Ansicht von Fig. 3 als zwei elektrisch leitende glatte
Finger 90a und 90b dargestellt, die voneinander elektrisch
isoliert sind. Die Finger 90a-90b werden gleitend längs
der Kontakte 86a-86c verschoben, wenn das Diaphragma 20
verschoben wird. Der Finger 90a befindet sich in elektri
schem Kontakt mit dem Kontakt 86a und mit Kontakt 86b, um
eine elektrische Brücke über die Kontakte 86a und 86b zu
bilden, so daß ein elektrischer Stromflußweg von dem Kontakt
86a über Finger 90a zu Kontakt 86b vorgesehen wird. Ebenso
befindet sich Finger 90b in elektrischem Kontakt mit Kontakt
86b und mit Kontakt 86c, um eine elektrische Brücke über die
Kontakte 86b und 86c zu bilden, so daß ein elektrischer
Stromflußweg von Kontakt 86c über Finger 90b zu Kontakt 86b
vorgesehen werden kann. In dieser Ausführungsform wird eine
Massereferenz Vgnd an den Kontakt 86b über einen elektri
schen Leiter 26 angelegt. Für einen minimalen Druckabfall
über dem Einlaßfilter 18 hinweg wird das Diaphragma 20
dieser Ausführungsform so positioniert, daß die Oberseite
der Finger 90a-90b sich im wesentlichen in der Position 58
von Fig. 3 befinden. In einer derartigen Position wird die
Massereferenz von Kontakt 86b zu Kontakten 86a und 86c und
längs der jeweiligen Leiter 24 und 28 übersetzt. Die Steuer
ungsvorrichtung 40 von Fig. 1 ist eingestellt, die Masse
referenz an den Leitern 24 und 28 so zu interpretieren, daß
sie anzeigt, daß sich die entsprechenden Schalter in einem
geschlossenen Status befinden.
Wenn sich der Druckabfall über dem Luftfiter 12 hinweg über
den minimalen Druck vergrößert, bewegen sich die Finger 90a-90b
aus der Position 58 weg in Richtung der Position 60
von Fig. 3. Die Position 60 entspricht einem kalibrierten
Druckabfall über dem Diaphragma 20 hinweg, wie ungefähr ein
kPa in dieser Ausführungsform. Wenn die Oberseite der Finger
90a-90b unter Position 60 abfällt, wie wenn der Druckab
fall über dem Luftfilter 12 hinweg über ein kPa zunimmt, wer
den die Finger 90b den Kontakt 86c nicht länger elektrisch
kontaktieren, aufgrund des weggeschnittenen Teils 88b des
Kontaktes 86c im wesentlichen längs der Referenzposition 60.
Wenn die Oberseite des Fingers 90b sich über die Position 60
hinweg bewegt, wird der Finger 90b den weggeschnittenen Teil
88b des Kontaktes 86c queren, und das Signal auf Leiter 28
wird seinen Status aus einem Status, der einem geschlossenen
Schalter entspricht, in einen Status ändern, der einem offe
nen Schalter entspricht. Der offene Schalterstatus wird,
anders als durch eine erscheinende Massereferenz, an dem
Signal VS2 angezeigt, wie durch die Steuerungsvorrichtung 40
überwacht. Entsprechend ist eine Detektion eines Druckabfall
übergangs über einen kalibrierten Druckabfall hinweg detek
tierbar, indem eine Statusänderung wahrgenommen wird, die an
dem Leiter 28 angezeigt wird. Der Finger 90a wird in elektri
schem Kontakt mit Kontakten 86a und 86b bleiben, wenn die
Oberseite der Finger 90a-90b Position 60 quert, wenn der
Kontakt 86a keinen weggeschnittenen Teil längs Position 60
aufweist. Vielmehr weist der Kontakt 86a einen weggeschnitte
nen Teil auf, der ein Kontaktende im wesentlichen längs
Position 62 von Fig. 3 definiert. Position 62 entspricht
einer Verschiebung des Diaphragmas und der Finger 90a-90b,
die durch einen Druckabfall über dem Luftfilter 12 hinweg
geliefert wird, wie einem Abfall, der auf ungefähr 2,5 kPa in
dieser Ausführungsform kalibriert ist.
Wenn der Druckabfall über dem Luftfilter 12 hinweg über den,
der der Position 60 entspricht, auf den hin zunimmt, der der
Position 62 von Fig. 3 entspricht, bewegen sich die Finger
90a-90b aus der Position 60 weg in Richtung der Position
62. Wenn die Oberseite der Finger 90a-90b unter Position
62 fällt, wie wenn der Druckabfall über dem Luftfilter über
2,5 kPa zunimmt, wird der Finger 90a den Kontakt 86a nicht
länger elektrisch leiten, aufgrund des weggeschnittenen
Teils 88a des Kontaktes 86a im wesentlichen längs der Refe
renzposition 62. Wenn die Oberseite des Fingers 90a sich
über die Position 62 hinweg bewegt, wird daher der Finger
90a den weggeschnittenen Teil 88a des Kontaktes 86a queren,
und das Signal auf Leiter 24 wird seinen Status von einem
Status, der einem geschlossenen Schalter entspricht, zu
einem Status ändern, der einem offenen Schalter entspricht.
Entsprechend ist eine Detektion eines Druckabfallübergangs
über einen kalibrierten hohen Druckabfall hinweg durch
Wahrnehmen einer Statusänderung detektierbar, die auf Leiter
24 angezeigt wird. In dieser Ausführungsform wird die Steuer
ungsvorrichtung 40 den Druckabfall detektieren, wenn das
Signal VS1, das daran angelegt wird, von einem Massereferenz
status zu einem Nichtmassereferenzstatus schaltet.
Während der Schalteraufbau 22 von Fig. 3 in dieser Ausfüh
rungsform zum Wahrnehmen eines Druckabfallübergangs über
jede von zwei Druckabfallschwellen hinweg vorgesehen ist,
wird erkannt, daß jeder herkömmliche Druckschalter oder
Druckübertrager verwendet werden kann, um die Druckänderung
über dem Luftfilter 12 festzustellen und somit die Beschrän
kung des Luftfilters gemäß dieser Erfindung abzuschätzen
oder zu messen. Beispielsweise kann Luftfilterbeschränkungs
information durch Umformen des Druckabfalls über dem Filter
12 hinweg unter Verwendung eines herkömmlichen analogen
Druckumformers (nicht gezeigt) vorgesehen werden, der ein im
wesentlichen kontinuierliches Druckmeßsignal liefert, das
durch die Steuerungsvorrichtung 40 empfangen und übersetzt
werden kann, wie durch einen Analog/Digital-Wandlereingang
davon. Wenn das Signal anzeigt, daß ein Druckabfall bestimm
te kalibrierte Schwellen überschreitet, kann eine Handlung
vorgenommen werden, um den Luftfilterzustand zu verifizie
ren.
Die in dieser Ausführungsform von der Steuerungsvorrichtung
40 von Fig. 1 vorgenommene Handlung in Antwort auf Informa
tion, die über den Druckabfall über dem Luftfilter 12 hinweg
empfangen wird, entweder über den Schalteraufbau 22 von
Fig. 2 oder durch einen anderen Druckschalter oder Umformer
einrichtungen, wie bemerkt wird, daß sie in den Bereich
dieser Erfindung fallen, ist durch den Fluß von Steuervor
richtungsvorgängen von Fig. 4 dargestellt. Derartige Vorgän
ge können periodisch ausgeführt werden, während die Steue
rungsvorrichtung arbeitet, wie während Zündungsenergie
manuell an die Steuerungsvorrichtung durch einen Bediener
des Kraftfahrzeuges angelegt wird, in dem die Bauteile von
Fig. 1 angeordnet sind.
In dieser Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung 40
von Fig. 1 eingestellt, die Vorgänge von Fig. 4 periodisch
auszuführen. Beispielsweise können derartige Vorgänge alle
12,5 Millisekunden in Antwort auf das Auftreten einer zeit
basierten Steuerungsvorrichtungsunterbrechung ausgeführt wer
den. Andere Steuerungsvorrichtungsvorgänge, wie das Sorgen
für herkömmliche Motorsteuerungs-, Diagnose- und Wartungs
funktionen (nicht gezeigt), können ebenso bei Auftreten der
Unterbrechung ausgeführt werden.
Den spezifischen Diagnosevorgängen der vorliegenden Ausfüh
rungsform zugewandt, werden derartige Vorgänge bei einem
Schritt 98 mit einer vorbestimmten Frequenz, wie einmal
ungefähr alle 12,5 Millisekunden ausgelöst, wie beschrieben.
Ein nächster Schritt 100 wird dann ausgeführt, um den Status
einer Testfreigabemarke festzustellen. Die Testfreigabemarke
wird automatisch durch die Steuerungsvorrichtung 40 (Fig.
1) am Start jedes Motorzündzyklus eingestellt, um für eine
Luftfilteranalyse während der Vorgänge der Routine von Fig.
4 zu sorgen. Die Freigabemarke wird beim Abschluß bestimmter
Diagnoseaktivitäten gelöscht. Wenn die Marke nicht gesetzt
ist, werden weitere Luftfiltertestvorgänge vermieden, indem
zu einem Schritt 178 bewegt wird, bei dem die Steuerungsvor
richtung 40 angewiesen wird, zu irgendwelchen Steuerungsvor
richtungsvorgängen zurückzukehren, die ausgesetzt waren, um
für eine Ausführung der Routine von Fig. 4 zu sorgen. Wenn
die Testfreigabemarke gesetzt ist, schreitet der Test fort,
indem der gegenwärtige Wert des TP-Signals abgetastet wird,
das den gegenwärtigen Einlaßluftventilwinkel anzeigt, bei
einem nächsten Schritt 102. Eine Änderung des Drosselposi
tionswertes ΔTP wird als nächstes bei einem Schritt 104 fest
gestellt, wie durch Differentieren des TP-Signals über eine
vorbestimmte Anzahl von Signalabtastungen oder durch Erzeu
gen einer Änderungsrate der Ventilposition über eine vorbe
stimmte Zeitdauer, wie einer Änderungsrate über die 12,5 Mil
lisekunden Ausführungsperiode der Routine von Fig. 4.
Wenn ΔTP kleiner als ein kalibrierter Wert bei einem näch
sten Schritt 106 ist, wird dann der Luftfilterdiagnosetest
fortgesetzt, wenn die Einlaßventilpositionszustände derart
sind, daß die Beschränkung des Luftfilters 18 verläßlich
abgeschätzt werden kann. Der kalibrierte Wert wird in dieser
Ausführungsform auf einen Wert zwischen fünf und sieben
Winkelgrade Drosselposition pro 12,5 Millisekunden einge
stellt. Schnelle Änderungen der Einlaßluftventilposition,
wie Änderungen, die den kalibrierten Wert überschreiten,
werden typischerweise durch eine "Verteilerfüllerscheinung"
begleitet, in welcher die Luftmenge, die in die Reinigungs
vorrichtung 18 hereingenommen wird, sich bedeutend vergrö
ßert, bis die Luftreinigungsvorrichtung sich im wesentlichen
bei maximaler Kapazität befindet. Beim Erreichen der maxima
len Kapazität nimmt die Einlaßluftrate in die Reinigungsvor
richtung 18 plötzlich ab, was zu einem wesentlichen Druckab
fall über der Reinigungsvorrichtung 18 hinweg führt. Ein der
artiger Druckabfall kann durch eine Statusänderung von einem
oder beiden Schaltern von Fig. 3 angezeigt werden, was zu
einer falschen Diagnose einer Luftfilterbeschränkung führt.
Um vor einer derartigen Fehldiagnose zu schützen, erlaubt
der Schritt 106 nur dann ein fortgesetztes Testen, wenn das
Ventil 32 im wesentlichen positionsmäßig stabil ist, d. h.
sich nicht mit einer schnellen Zeitrate ändert.
Wenn das ΔTP zwanzig bei dem Schritt 106 überschreitet, wird
das Testen nicht fortgesetzt und frühere Testdaten abgelegt,
indem zu einem nächsten Schritt 170 fortgeschritten wird, um
die Testwerte C1, C2, C3 und C4 zu löschen, deren Werte zum
Aufrechterhalten eines Zählwertes von potentiellen Beschrän
kungszuständen eines Luftfilters 12, wie beschrieben wird,
verwendet werden. Nach dem Löschen derartiger Werte wird der
beschriebene Schritt 178 ausgeführt, um die Vorgänge von
Fig. 4 für die gegenwärtige 12,5 Millisekunden Unterbrechung
zu beenden.
Zu Schritt 106 zurückgekehrt, wenn ΔTP kleiner als der kali
brierte Wert ist, der ein positionsmäßig stabiles Einlaßluft
ventil 32 anzeigt, wird der Test fortgesetzt, indem der Sta
tus des Druckschalters, der einen hohen Druckabfallschalt
punkt aufweist, gelesen wird, worin ein derartiger Status
durch den Pegel des Signals VS1 von Fig. 1 angezeigt wird.
Wenn VS1 einen offenen Druckschalter anzeigt, ist dann der
Druckabfall über dem Luftfilter 12 von Fig. 1 gegenwärtig
größer als die obere Druckabfallschwelle, die in dieser
Ausführungsform bei ungefähr 2,5 kPa kalibriert ist, wie
beschrieben. Wenn VS1 keinen offenen Druckschalter anzeigt,
werden dann die Zähler C1 und C2 zum Zählen einer Anzahl von
aufeinanderfolgenden potentiellen Beschränkungszuständen auf
Basis eines offenen Druckschalters, wie beschrieben wird,
bei einem nächsten Schritt 172 gelöscht, und der Status des
Druckschalters, der den unteren Druckabfallschaltpunkt auf
weist, wird bei einem Schritt 138 gelesen. Ein derartiger
Schalterstatus wird als Schalteraufbauausgangssignal VS2
angezeigt, wie beschrieben. Wenn VS2 keinen offenen Schalter
zustand anzeigt, ist dann der Druckabfall über dem Luftfil
ter 12 von Fig. 1 hinweg kleiner als selbst die untere
Druckschwelle von ungefähr einem kPa, was keine wesentliche
gegenwärtige Luftfilterbeschränkung anzeigt. Die Zähler C3
und C4 zum Zählen aufeinanderfolgender potentieller Beschrän
kungszustände auf Basis eines geringen Druckabfalls des Fil
ters, wie beschrieben wird, wird daher bei einem nächsten
Schritt 174 gelöscht, und die Routine wird dann durch Fort
schreiten zu dem beschriebenen Schritt 178 abgeschlossen.
Zu dem Schritt 138 zurückgekehrt, wenn Signal VS2 einen offe
nen Schalter anzeigt, wird wahrgenommen, daß der Druckabfall
über dem Luftfilter 12 gegenwärtig größer als ein kPa ist.
Um die Beziehung eines derartigen Druckabfalls mit der Luft
filterbeschränkung geeignet zu interpretieren, muß die Luft
stromrate durch die Luftreinigungsvorrichtung 18 gekennzeich
net werden. Der Druckabfall über ein Luftfilter mit einem
festen Beschränkungspegel kann wesentlich als eine Funktion
der Luftstromrate durch das Filter 12 variieren. Wenn ein
wesentlicher Druckabfall für eine niedrige Luftstromrate
vorhanden ist, kann angenommen werden, daß das Filter wesent
lich beschränkt ist, während der gleiche Druckabfall für
eine hohe Luftstromrate anzeigen kann, daß das Luftfilter im
wesentlichen nicht beschränkt ist.
Fig. 5 stellt eine Beziehung zwischen der Luftstromrate
(MAF) und dem Druckabfall ΔP über ein Luftfilter hinweg dar.
Die Kurvenschar 200-210 stellt dar, wie diese Beziehung
mit variierender Luftfilterbeschränkung variieren kann. Für
ein Filter mit minimaler Beschränkung stellt Kurve 210 dar,
daß selbst ein wesentlicher Druckabfall bei hohen Luftstrom
raten, wie Raten über 100 Gramm pro Sekunde, auftreten kann.
Kurve 200 stellt die Beziehung für ein Filter mit einem
extremen Ausmaß an Beschränkung dar. Kurve 202 weist eine
geringfügig geringere Beschränkung auf, als die, die durch
Kurve 200 dargestellt ist, während Kurve 204 eine noch gerin
gere als die von 202 aufweist, etc. Die hohen und niedrigen
Druckabfallschwellen ΔPhi und ΔPlo von 2,5 bzw. einem kPa
sind in Fig. 5 enthalten, um darzustellen, daß ein Queren
derartiger Schwellen aufgrund des Einflusses der Luftstrom
rate auf ΔP nicht notwendigerweise ein wesentliches Ausmaß
von Luftfilterbeschränkung anzeigt. Wenn die Luftstromrate
zunimmt, kann eine genauere Einschätzung der Luftfilterbe
schränkung geliefert werden, wie durch die Trennung der
Kurven 200-210 bei höheren Luftstromraten gezeigt. Es ist
weniger wahrscheinlich, daß ein Zustand geringer Beschrän
kung diagnostiziert wird, als ein Zustand stärkerer Beschrän
kung, beispielsweise, wenn ein größerer Druckabfall zwischen
den gleichen zwei Beschränkungszuständen bei höheren Luft
stromraten vorhanden ist. Bei Luftstromraten, wie Raten klei
ner als M1, ist es wahrscheinlicher, daß die Beziehung zwi
schen einem gemessenen Druckabfall und einer entsprechenden
Luftfilterbeschränkung nicht richtig gekennzeichnet wird,
als bei den hohen Luftstromraten, wenn die Differenz des
Druckabfalls zwischen selbst wesentlich unterschiedlichen
Beschränkungszuständen relativ klein ist, wie durch die
dichte Größenbeziehung zwischen der Kurvenschar 200-210
bei niedrigen Luftstromraten dargestellt. Nichtsdestotrotz
wird, so daß eine Luftfilterbeschränkung selbst bei niedri
gen Luftstromraten gemäß einem wichtigen Aspekt dieser Erfin
dung diagnostiziert werden kann, eine Analyse des Druckab
falls über dem Filter 12 von Fig. 1 hinweg unter Verwendung
der Schwelle ΔPlo vorgesehen. Um die Vorteile, die der Druck
abfallanalyse bei höheren Luftstromraten zugeordnet sind, zu
halten, ist außerdem die zusätzliche Druckabfallschwelle
ΔPhi in der zu beschreibenden Analyse enthalten.
Es sind weiter Luftstromratengrenzen M1-M5 vorgesehen, um
eine Anzahl von Luftstrombereichen zu definieren, die verwen
det werden, um jeglichen detektierten Druckabfall über dem
Luftfilter 12 hinweg zu kennzeichnen. Wenn beispielsweise
festgestellt wird, daß der Druckabfall zwischen ΔPlo und
ΔPhi liegt und die gegenwärtige Luftstromrate in dem Bereich
über der Rate M2 liegt, ist das Luftfilter dadurch gekenn
zeichnet, daß es eine geringe Beschränkung aufweist. Für den
gleichen Druckabfall ist das Luftfilter jedoch als stark be
schränkt gekennzeichnet, wenn der Massenluftstrom kleiner
als M1 ist. In dieser Ausführungsform sind M1-M5 wie folgt
kalibriert:
Grenze | |
Massenluftstromrate | |
M1 | |
74,8 | |
M2 | 79 |
M3 | 95,8 |
M4 | 120,3 |
M5 | 125,6 |
Es ist zu erkennen, daß in alternativen Ausführungsformen
dieser Erfindung zusätzliche Grenzen oder weniger Grenzen
verwendet werden können, um den Druckabfall als eine Funk
tion des Massenluftstromes zu kennzeichnen, und es ist tat
sächlich zu erkennen, daß eine Funktion definiert werden
kann, die für eine kontinuierliche Kennzeichnung der
Beschränkung des Luftfilters als eine Funktion sowohl der
Massenluftstromrate als auch des Druckabfalls beispielsweise
unter Verwendung von Fuzzy-Logik-Techniken sorgen kann. Bei
spielsweise kann eine Membership-Funktion definiert werden,
worin der Membership-Grad der Massenluftstromrate ent
spricht, und worin eine Gewichtsfunktion zur Gewichtung des
gemessenen Druckabfalls aus der Membership-Funktion gelie
fert wird, um einen kontinuierlichen Wert mit einer Größe zu
erzielen, die dem Beschränkungsgrad des Luftfilters 12 ent
spricht. Der kontinuierliche Wert kann geliefert werden, um
die sich entwickelnde Beschränkung des Luftfilters anzuzei
gen, oder eine Anzeige, daß ein Beschränkungszustand vorhan
den ist, kann geliefert werden, wenn festgestellt wird, daß
der kontinuierliche Wert einen kalibrierten oder adaptiven
Schwellenwert überschritten hat.
Zu Fig. 4 zurückgekehrt, wenn bei Schritt 138 festgestellt
wird, daß VS2 offen ist, wird die gegenwärtige Massenluft
stromrate, die durch Signal MAF angezeigt wird, bei einem
nächsten Schritt 140 festgestellt. Wenn MAF kleiner als M1
ist, wie bei einem nächsten Schritt 142 festgestellt, wird
dann aufgrund der geringen Massenluftstromrate angenommen,
daß ein beschränktes Luftfilter 12 vorhanden ist. Um die
Geschichte eines derartigen Zustandes zu erhalten, wird ein
Zähler C3, der in RAM 46 von Fig. 1 gespeichert ist, inkre
mentiert, um die detektierte Beschränkung bei einem nächsten
Schritt 158 aufzuzeichnen. Wenn C3 gleich einem kalibrierten
Schwellenwert K3 ist oder diesen überschreitet, wie bei
einem nächsten Schritt 160 festgestellt, worin K3 auf einen
Wert von vier in dieser Ausführungsform kalibriert ist, war
dann der Beschränkungszustand für vier aufeinanderfolgende
Iterationen der Routine von Fig. 4 vorhanden, so daß ange
nommen werden kann, daß die detektierte Beschränkung wegen
eines Sensors oder eines Signaltransientenzustandes erfolgt,
der eine Luftfilterbeschränkung wahr anzeigte. Ein Zähler
FLTRCNT, der die Anzahl von angenommenen gültigen Beschrän
kungszuständen anzeigt, wird als nächstes gemäß einem Kali
brierungswert LORATE vergrößert, der auf ungefähr eins in
dieser Ausführungsform eingestellt ist. FLTRCNT kann in
einem nichtflüchtigen Teil von RAM 46 gespeichert werden, um
von Motorzündzyklus zu Motorzündzyklus bewahrt zu werden.
Der Zähler C3 und die Testfreigabemarke werden als nächstes
bei einem Schritt 164 gelöscht. Der Zähler C3 wird gelöscht,
um nachfolgende Diagnosevorgänge vorzubereiten. Die Testfrei
gabemarke wird gelöscht, um mehr als eine Einstellung des
FLTRCNT-Wertes auf Basis eines Übergangs des Niederdruck
schalters für jeden Zündzyklus zu verhindern, um das Poten
tial für ungenaue Anzeigen von Filterbeschränkungszuständen
aufgrund der relativ geringen Beschränkungsdetektionsgenauig
keit bei niedrigeren Luftstromraten zu reduzieren. Als näch
stes oder wenn C3 kleiner als K3 ist, wie bei Schritt 160
festgestellt, wird dann FLTRCNT mit einer kalibrierten
Schwelle THRESH bei einem Schritt 166 verglichen. Wenn
FLTRCNT THRESH überschreitet, ist die Anzahl von detektier
ten gültigen Beschränkungszuständen groß genug, daß angenom
men wird, daß ein wesentlich beschränktes Filter vorhanden
ist, das, um hohen Motorleistungsstandards für einen zufrie
denstellenden Motorbetrieb zu folgen, ausgetauscht werden
muß. Eine Anzeige der Beschränkung wird daher bei einem
nächsten Schritt 168 durchgeführt, wie durch Setzen des Aus
gangssignals Vind auf einen Pegel, der einer Energiebeauf
schlagung der Anzeigevorrichtung 54 von Fig. 1 entspricht.
Die Testfreigabemarke wird als nächstes bei einem Schritt
176 gelöscht, um ein Ausführen der Vorgänge von Fig. 4 bis
zu dem nächsten Fahrzeugzündzyklus zu verhindern. Beispiels
weise wird die Testfreigabemarke jedes Mal automatisch ge
setzt, sobald ein Fahrzeugbetrieb manuell Zündenergie an die
Steuerungsvorrichtung anlegt. Sobald eine Beschränkungsdia
gnose durchgeführt wird, oder einer Einstellung von FLTRCNT
in Antwort auf einen Übergang des Niederdruckschalters fol
gend, wird die Marke gelöscht, um die Steuerungsvorrichtung
40 freizugeben, wirksam für andere Vorgänge zu sorgen, wie
für das Ausführen herkömmlicher Fahrzeugsteuerungs-, Diagno
se- und Wartungsfunktionen. Nach dem Löschen der Marke bei
Schritt 176 wird der beschriebene Schritt 178 ausgeführt.
Zu Schritt 142 zurückgekehrt, wenn MAF nicht kleiner als M1
ist, wird C3 bei einem nächsten Schritt 144 gelöscht, und
MAF wird mit der Grenze M2 bei einem nächsten Schritt 146
verglichen. M2 ist als eine Luftstromratengrenze kalibriert,
worin für Luftstromraten bei M2 oder die M2 überschreiten,
ein Druckabfall über dem Luftfilter 12 (Fig. 1) von zwi
schen einem und 2,5 kPa einem im wesentlichen nicht be
schränkten Luftfilter zugeordnet ist. Wenn entsprechend MAF
gleich M2 ist oder überschreitet, wie bei dem Schritt 146
beschrieben, wird ein Zähler C4 bei einem nächsten Schritt
150 inkrementiert, um den gering beschränkten Zustand mitzu
schreiben. Wenn ein derartiger Zustand geringer Beschränkung
für K4 aufeinanderfolgende Iterationen der Vorgänge von
Fig. 4 detektiert wird, wie bei einem nächsten Schritt 152
festgestellt, wird dann der Zähler FLTRCNT zum Halten eines
Zählwertes lebensfähiger Luftfilterbeschränkungszustände bei
einem nächsten Schritt 154 um das Ausmaß LORATE reduziert,
das in dieser Ausführungsform einer Einheit entspricht. Der
Wert K4 ist in dieser Ausführungsform auf vier eingestellt,
um die Empfindlichkeit der Diagnose auf Druck- oder Luft
stromtransienten zu reduzieren. Mit anderen Worten werden
nur Druckabfall- oder Luftstromzustände, die über vier auf
einanderfolgende Iterationen der Diagnosevorgänge von Fig.
4 andauern, sich auf den Filterbeschränkungszähler FLTRCNT
auswirken. Nach dem Vergrößern von FLTRCNT werden der Zähler
C4 und die Testfreigabemarke bei einem nächsten Schritt 156
gelöscht. Der Zähler C4 wird gelöscht, um nachfolgende Test
iterationen vorzubereiten. Die Testfreigabemarke wird
gelöscht, um mehr als eine Einstellung von FLTRCNT auf Basis
eines Niederdruckschalterübergangs für jeden Zündzyklus in
dieser Ausführungsform zu verhindern und somit das Potential
für eine ungenaue Anzeige eines Filterbeschränkungszustandes
zu reduzieren. Als nächstes, oder wenn C4 nicht größer oder
gleich K4 bei dem Schritt 152 war, wird der beschriebene
Schritt 166 ausgeführt.
Zu Schritt 146 zurückgekehrt, wenn festgestellt wird, daß
MAF kleiner als M2 ist, so daß MAF gegenwärtig zwischen M1
und M2 liegt, ist die Kombination des gegenwärtigen Druck
abfalls über dem Luftfilter und der Luftstrom MAF für Luft
filterbeschränkungsdiagnosen unbestimmt. Entsprechend wird
der Zähler C4 bei einem nächsten Schritt 148 gelöscht, um
nachfolgende diagnostische Analysen vorzubereiten, und der
beschriebene Schritt 178 wird als nächstes ausgeführt.
Wieder mit Bezug auf Schritt 110, wenn VS1 anzeigt, daß der
Hochdruckabfallschalter sich in einem offenen Status befin
det, der einen Druckabfall über dem Luftfilter 12 anzeigt,
der größer als 2,5 kPa in dieser Ausführungsform ist, wird
dann der Druckabfall durch Analysieren der Massenluftstrom
rate durch das Filter 12 entsprechend dem Druckabfall über
setzt. Wenn die Luftstromrate hoch genug ist, daß ein im
wesentlichen unbeschränktes Filter einen derartigen Druckab
fall aufweisen kann, ist kein Beschränkungszustand vorhan
den. Wenn die Luftstromrate nicht hoch ist, ist wahrschein
lich, daß eine Beschränkung vorhanden ist.
Genauer, wenn VS1 einen offenen Schalterzustand bei Schritt
110 anzeigt, wird das MAF-Signal bei einem nächsten Schritt
112 ausgelesen und mit einer kalibrierten Luftstromgrenze M4
bei einem nächsten Schritt 122 verglichen. M4 ist für die
vorliegende Ausführungsform so kalibriert, daß es ungefähr
120 Gramm pro Sekunde beträgt, wie beschrieben. Die Kalibrie
rung von M4 bezieht unter Einführung der Bauteile von Fig.
1 die obere Grenze eines Luftstromratenbereiches mit ein,
für welche ein stark beschränktes Luftfilter einen Druckab
fall darüber von wenigstens 2,5 kPa aufweisen wird.
Wenn MAF kleiner oder gleich M4 bei dem Schritt 122 ist,
wird daher ein Luftstrombeschränkungszustand detektiert, und
ein Zähler C1 wird bei einem nächsten Schritt 114 inkremen
tiert, um den Beschränkungszustand aufzuzeichnen. Wenn K1
von derartigen Zuständen aufeinanderfolgend aufgezeichnet
werden, wie bei einem nächsten Schritt 116 festgestellt,
wird angenommen, daß ein lebensfähiger Filterbeschränkungs
zustand vorhanden ist, aufgrund des Bestehens des Zustandes,
worin Kl in dieser Ausführungsform auf vier kalibriert ist,
und der Luftfilterbeschränkungszähler FLTRCNT wird um einen
kalibrierten Wert HIRATE bei einem nächsten Schritt 118
vergrößert. HIRATE ist in dieser Ausführungsform auf fünf
eingestellt, aufgrund der verläßlichen Luftfilterbeschrän
kungsinformation, die bei höheren Luftstromraten erhältlich
ist. Der Wert LORATE, der so beschrieben war, daß er in die
ser Ausführungsform auf eins eingestellt ist, und der auf
FLTRCNT für Beschränkungszustände angewendet wird, die so
bestimmt sind, daß sie bei relativ niedrigen Luftstromraten
vorhanden oder abwesend sind, reflektiert die geringe Verläß
lichkeit der Beschränkungsdiagnose bei derart geringen Luft
stromraten, wie beschrieben. Nach dem Aktualisieren von
FLTRCNT bei Schritt 118 wird der Zähler C1 bei einem näch
sten Schritt 120 gelöscht, und der beschriebene Schritt 166
wird als nächstes ausgeführt, um festzustellen, ob FLTRCNT
eine ausreichende Größe aufweist, daß eine Anzeige eines
Filterbeschränkungszustandes erforderlich ist. Alternativ,
wenn C1 kleiner K1 bei Schritt 116 ist, ist mehr Luftstrom-
und Druckabfallinformation aus nachfolgenden Iterationen der
gegenwärtigen Diagnosevorgänge erforderlich, um den Beschrän
kungszustand zu bestätigen, und die Routine wird durch Fort
schreiten zu dem beschriebenen Schritt 178 abgeschlossen.
Zu Schritt 122 zurückgekehrt, wenn MAF größer als M4 ist,
wird der Zähler C1 bei einem nächsten Schritt 124 gelöscht,
um die nächste Iteration der Routine von Fig. 4 vorzuberei
ten, und MAF wird als nächstes mit M5 bei einem Schritt 126
verglichen. M5 ist eine kalibrierte Luftstromratengrenze,
die durch einen Kalibrierungsprozeß herbeigeführt wird, um
einen Bereich von Luftstromraten bei und über M5 zu definie
ren, der einer erwarteten Luftstromrate durch ein im wesent
lichen nicht beschränktes Luftfilter entspricht, über dem
ein Druckabfall gleich 2,5 kPa ist oder überschreitet. Wenn
MAF kleiner oder gleich M5 bei Schritt 126 ist, liegt dann
MAF zwischen M4 und M5, welches ein Luftstrombereich ist, in
dem der Druckabfall von wenigstens 2,5 kPa für Luftfilterbe
schränkungsdiagnosen unbestimmt ist. Entsprechend werden
Diagnosevorgänge ausgesetzt, indem fortgeschritten wird, den
Zähler C2 bei einem nächsten Schritt 136 zu löschen, um
nachfolgende Diagnosevorgänge vorzubereiten, und dann zu dem
beschriebenen Schritt 178 fortgeschritten wird. Alternativ,
wenn MAF größer als M5 bei Schritt 126 ist, gibt es keine
detektierte Luftfilterbeschränkung, und ein Zähler C2 wird
als nächstes inkrementiert, um den Nichtbeschränkungszustand
bei einem Schritt 128 aufzuzeichnen. Wenn C2 gleich einer
kalibrierten Zählschwelle K2 bei einem nächsten Schritt 130
ist, oder diese überschreitet, hat dann kein Beschränkungs
zustand für eine ausreichende Zeitdauer bestanden, so daß
angenommen wird, daß der Zustand mehr als bloß einem hohen
Druckabfalltransienten oder einem hohen Luftstromtransienten
zugeordnet ist. Ein nächster Schritt 132 wird daher ausge
führt, wenn C2 gleich K2 ist oder überschreitet, bei Schritt
130, um FLTRCNT um das Ausmaß HIRATE zu verringern. HIRATE
ist in dieser Ausführungsform auf fünf eingestellt, was der
vergrößerten Diagnoseverläßlichkeit entspricht, die Filter
diagnosen bei hohen Luftstromraten zugeordnet ist, wie be
schrieben. Der Zähler C2 wird als nächstes bei einem Schritt
134 gelöscht, um nachfolgende Diagnosevorgänge vorzuberei
ten, und dann wird der beschriebene Schritt 166 ausgeführt.
Zu Schritt 130 zurückgekehrt, wenn C2 kleiner als K2 ist,
ist der nicht beschränkte Zustand noch nicht bestätigt. Es
sind weitere Druck- und Luftstromanalysen daher in einer
nachfolgenden Iteration der Vorgänge von Fig. 4 erforder
lich. Entsprechend wird der beschriebene Schritt 178 ausge
führt, um die gegenwärtige Iteration der Vorgänge von Fig.
4 abzuschließen.
Die bevorzugte Ausführungsform für den Zweck der Erläuterung
dieser Erfindung soll nicht als diese Erfindung beschränkend
oder begrenzend genommen werden, weil viele Modifikationen
durch Ausüben gewöhnlicher Fachkenntnis durchgeführt werden
können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.
Zusammengefaßt wird eine wesentliche Beschränkung in einem
Kraftfahrzeugverbrennungsmotoreinlaßluftfilter über einen
weiten Bereich von Motorbetriebszuständen, die Zustände
geringer Einlaßluftstromraten einschließen, durch Bewerten
eines umgeformten Druckabfalls über dem Luftfilter hinweg
unter Verwendung der Luftstromrate durch das Filter diagno
stiziert. Ein Diagnosezählwert wird in Übereinstimmung mit
detektierten wesentlichen Beschränkungszuständen erhalten
und aktualisiert. Einstellungswerte, die auf den Diagnose
zählwert angewendet werden, variieren gemäß dem Vertrauens
grad, der jedem detektierten wesentlichen Beschränkungszu
stand zugeordnet ist, wie durch variierende Motoreinlaßluft
stromzustände angezeigt.
Claims (13)
1. Verfahren zum Diagnostizieren einer Verschlechterung
eines Verbrennungsmotoreinlaßluftfilters, wobei die Ver
schlechterung durch eine wesentliche Luftstrombeschrän
kung über dem Einlaßluftfilter hinweg gekennzeichnet
ist, mit den Schritten, daß
ein minimaler Luftstrombeschränkungsgrad über dem Einlaß luftfilter hinweg definiert wird, der einem verschlech terten Einlaßluftfilter entspricht,
eine Festlegung von Druckabfallwerten über ein Proben luftfilter hinweg, das den herbeigeführten minimalen Luftstrombeschränkungsgrad aufweist, als eine Funktion des Luftstromes durch das Probenluftfilter erzeugt wird,
der Druckabfall über dem Einlaßluftfilter hinweg wahr genommen wird,
der Luftstrom durch das Einlaßluftfilter wahrgenommen wird,
auf den Druckabfallwert, der dem wahrgenommenen Luft strom entspricht, aus der Festlegung von Druckabfallwer ten Bezug genommen wird,
der Referenzdruckabfallwert mit dem wahrgenommenen Druckabfall verglichen wird, und
ein verschlechtertes Einlaßluftfilter diagnostiziert wird, wenn der wahrgenommene Druckabfall den Referenz druckabfallwert überschreitet.
ein minimaler Luftstrombeschränkungsgrad über dem Einlaß luftfilter hinweg definiert wird, der einem verschlech terten Einlaßluftfilter entspricht,
eine Festlegung von Druckabfallwerten über ein Proben luftfilter hinweg, das den herbeigeführten minimalen Luftstrombeschränkungsgrad aufweist, als eine Funktion des Luftstromes durch das Probenluftfilter erzeugt wird,
der Druckabfall über dem Einlaßluftfilter hinweg wahr genommen wird,
der Luftstrom durch das Einlaßluftfilter wahrgenommen wird,
auf den Druckabfallwert, der dem wahrgenommenen Luft strom entspricht, aus der Festlegung von Druckabfallwer ten Bezug genommen wird,
der Referenzdruckabfallwert mit dem wahrgenommenen Druckabfall verglichen wird, und
ein verschlechtertes Einlaßluftfilter diagnostiziert wird, wenn der wahrgenommene Druckabfall den Referenz druckabfallwert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter die Schritte
umfaßt, daß
ein gegenwärtiger Wert von wenigstens einem Motorbe triebsparameter, der einen Motorbetriebszustand anzeigt, wahrgenommen wird, und
festgestellt wird, ob der Motorbetriebszustand, der durch den wahrgenommenen gegenwärtigen Wert angezeigt wird, ein vorbestimmter Motorbetriebszustand mit steti gem Status ist, und
worin der Diagnoseschritt ein verschlechtertes Einlaß luftfilter diagnostiziert, wenn der wahrgenommene Druck abfall den Referenzdruckabfallwert überschreitet, während der Motorbetriebszustand der vorbestimmte Motor betriebszustand mit stetigem Status ist.
ein gegenwärtiger Wert von wenigstens einem Motorbe triebsparameter, der einen Motorbetriebszustand anzeigt, wahrgenommen wird, und
festgestellt wird, ob der Motorbetriebszustand, der durch den wahrgenommenen gegenwärtigen Wert angezeigt wird, ein vorbestimmter Motorbetriebszustand mit steti gem Status ist, und
worin der Diagnoseschritt ein verschlechtertes Einlaß luftfilter diagnostiziert, wenn der wahrgenommene Druck abfall den Referenzdruckabfallwert überschreitet, während der Motorbetriebszustand der vorbestimmte Motor betriebszustand mit stetigem Status ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter die Schritte
umfaßt, daß
ein Zähler um ein vorbestimmtes Zunahmeausmaß erhöht wird, wenn der wahrgenommene Druckabfall den Referenz druckabfallwert überschreitet,
der Zähler um ein vorbestimmtes Abnahmeausmaß verringert wird, wenn der wahrgenommene Druckabfall den Referenz druckabfallwert nicht überschreitet, und
der Zähler mit einer vorbestimmten Zählerschwelle ver glichen wird, und worin der Diagnoseschritt ein ver schlechtertes Einlaßluftfilter diagnostiziert, wenn der Zähler eine vorbestimmte Zählerschwelle überschreitet.
ein Zähler um ein vorbestimmtes Zunahmeausmaß erhöht wird, wenn der wahrgenommene Druckabfall den Referenz druckabfallwert überschreitet,
der Zähler um ein vorbestimmtes Abnahmeausmaß verringert wird, wenn der wahrgenommene Druckabfall den Referenz druckabfallwert nicht überschreitet, und
der Zähler mit einer vorbestimmten Zählerschwelle ver glichen wird, und worin der Diagnoseschritt ein ver schlechtertes Einlaßluftfilter diagnostiziert, wenn der Zähler eine vorbestimmte Zählerschwelle überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, welches weiter die Schritte
umfaßt, daß
das vorbestimmte Zunahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion des wahrgenommenen Luftstromes variiert wird, und
das vorbestimmte Abnahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion des wahrgenommenen Luftstromes variiert wird.
das vorbestimmte Zunahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion des wahrgenommenen Luftstromes variiert wird, und
das vorbestimmte Abnahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion des wahrgenommenen Luftstromes variiert wird.
5. Vorrichtung zum Diagnostizieren eines verschlechterten
Kraftfahrzeugverbrennungsmotoreinlaßluftfilters um
fassend
eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Festlegung von minimalen Druckabfallwerten über ein verschlechter tes Luftfilter hinweg als eine Funktion einer entspre chenden Luftstromrate durch das Luftfilter, worin die minimalen Druckabfallwerte der Festlegung im wesentli chen der minimale Druckabfall über dem verschlechterten Luftfilter hinweg sind, durch welches die Motoreinlaß luft mit der entsprechenden Luftstromrate tritt,
einen Drucksensor zum Wahrnehmen eines Einlaßluftdruck abfalls über dem Luftfilter hinweg,
einen Luftstromsensor zum Wahrnehmen der Luftstromrate durch das Luftfilter, wenn der Einlaßluftdruckabfall wahrgenommen wird,
Referenzmittel zum Bezugnehmen auf einen Druckabfallwert als eine Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate,
Vergleichsmittel zum Vergleichen des wahrgenommenen Einlaßluftdruckabfalls mit dem Referenzdruckabfallwert, und
Feststellungsmittel zum Feststellen, daß sich das Luft filter verschlechtert hat, wenn der wahrgenommene Einlaß luftdruckabfall den Referenzdruckabfallwert überschrei tet.
eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Festlegung von minimalen Druckabfallwerten über ein verschlechter tes Luftfilter hinweg als eine Funktion einer entspre chenden Luftstromrate durch das Luftfilter, worin die minimalen Druckabfallwerte der Festlegung im wesentli chen der minimale Druckabfall über dem verschlechterten Luftfilter hinweg sind, durch welches die Motoreinlaß luft mit der entsprechenden Luftstromrate tritt,
einen Drucksensor zum Wahrnehmen eines Einlaßluftdruck abfalls über dem Luftfilter hinweg,
einen Luftstromsensor zum Wahrnehmen der Luftstromrate durch das Luftfilter, wenn der Einlaßluftdruckabfall wahrgenommen wird,
Referenzmittel zum Bezugnehmen auf einen Druckabfallwert als eine Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate,
Vergleichsmittel zum Vergleichen des wahrgenommenen Einlaßluftdruckabfalls mit dem Referenzdruckabfallwert, und
Feststellungsmittel zum Feststellen, daß sich das Luft filter verschlechtert hat, wenn der wahrgenommene Einlaß luftdruckabfall den Referenzdruckabfallwert überschrei tet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, welche weiter
eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Zählerwer tes,
Mittel zum Erhöhen des Zählerwertes um ein vorbestimmtes Zunahmeausmaß, wenn der wahrgenommene Einlaßluftdruck abfall den Referenzdruckabfallwert überschreitet,
Mittel zum Verringern des Zählerwertes um ein vorbestimm tes Abnahmeausmaß, wenn der wahrgenommene Einlaßluft druckabfall den Referenzdruckabfallwert nicht überschrei tet, und
Mittel zum Vergleichen des Zählerwertes mit einem vor bestimmten Zählschwellenwert umfaßt, und worin das Fest stellungsmittel feststellt, daß sich das Luftfilter ver schlechtert hat, wenn der Zählerwert den vorbestimmten Zählschwellenwert überschreitet.
eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Zählerwer tes,
Mittel zum Erhöhen des Zählerwertes um ein vorbestimmtes Zunahmeausmaß, wenn der wahrgenommene Einlaßluftdruck abfall den Referenzdruckabfallwert überschreitet,
Mittel zum Verringern des Zählerwertes um ein vorbestimm tes Abnahmeausmaß, wenn der wahrgenommene Einlaßluft druckabfall den Referenzdruckabfallwert nicht überschrei tet, und
Mittel zum Vergleichen des Zählerwertes mit einem vor bestimmten Zählschwellenwert umfaßt, und worin das Fest stellungsmittel feststellt, daß sich das Luftfilter ver schlechtert hat, wenn der Zählerwert den vorbestimmten Zählschwellenwert überschreitet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, welche weiter
Mittel zum Anpassen der Größe des vorbestimmten Zunahme
ausmaßes und der Größe des vorbestimmten Abnahmeausmaßes
als eine vorbestimmte Funktion der wahrgenommenen Luft
stromrate umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin das Referenzmittel
eine zentrale Verarbeitungseinheitsteuerungsschaltung um
faßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin das Vergleichsmittel
eine arithmetrische Logikeinheit umfaßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin das Feststellungs
mittel eine zentrale Verarbeitungseinheit und eine
arithmetrische Logikeinheit umfaßt.
11. Verfahren zum Diagnostizieren eines Verschlechterungs
zustandes, der durch eine wesentliche Zunahme der Luft
strombeschränkung über eine Automobilluftreinigungsvor
richtung hinweg gekennzeichnet ist, mit den Schritten,
daß
eine Festlegung von minimalen Druckabfallwerten über eine verschlechterte Luftreinigungsvorrichtung hinweg als eine Funktion der Luftstromrate durch die Luftreini gungsvorrichtung gespeichert wird, worin die minimalen Druckabfallwerte der Festlegung dem minimalen Druck abfall über eine verschlechterte Luftreinigungsvorrich tung hinweg, durch welche Motoreinlaßluft mit der ent sprechenden Luftstromrate tritt, entsprechen, während der Motor arbeitet, um die Einlaßluft über die Luftreinigungsvorrichtung hinweg anzusaugen, die Schritte wiederholt werden, daß
ein Luftdruckabfall über der Luftreinigungsvorrichtung hinweg wahrgenommen wird,
die Luftstromrate durch die Luftreinigungsvorrichtung wahrgenommen wird, wenn der Einlaßluftdruckabfall wahrge nommen wird,
auf einen minimalen Druckabfallwert als eine Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate aus der gespeicherten Festlegung Bezug genommen wird,
der wahrgenommene Druckabfall mit dem minimalen Referenz druckabfallwert verglichen wird, und
der Verschlechterungszustand diagnostiziert wird, wenn der wahrgenommene Luftdruckabfall den minimalen Referenz druckabfallwert überschreitet.
eine Festlegung von minimalen Druckabfallwerten über eine verschlechterte Luftreinigungsvorrichtung hinweg als eine Funktion der Luftstromrate durch die Luftreini gungsvorrichtung gespeichert wird, worin die minimalen Druckabfallwerte der Festlegung dem minimalen Druck abfall über eine verschlechterte Luftreinigungsvorrich tung hinweg, durch welche Motoreinlaßluft mit der ent sprechenden Luftstromrate tritt, entsprechen, während der Motor arbeitet, um die Einlaßluft über die Luftreinigungsvorrichtung hinweg anzusaugen, die Schritte wiederholt werden, daß
ein Luftdruckabfall über der Luftreinigungsvorrichtung hinweg wahrgenommen wird,
die Luftstromrate durch die Luftreinigungsvorrichtung wahrgenommen wird, wenn der Einlaßluftdruckabfall wahrge nommen wird,
auf einen minimalen Druckabfallwert als eine Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate aus der gespeicherten Festlegung Bezug genommen wird,
der wahrgenommene Druckabfall mit dem minimalen Referenz druckabfallwert verglichen wird, und
der Verschlechterungszustand diagnostiziert wird, wenn der wahrgenommene Luftdruckabfall den minimalen Referenz druckabfallwert überschreitet.
12. Verfahren nach Anspruch 11, welches die wiederholten
Schritte umfaßt, daß, während der Motor arbeitet, um Ein
laßluft über die Luftreinigungsvorrichtung anzusaugen,
ein Zähler um ein vorbestimmtes Zunahmeausmaß erhöht wird, wenn der wahrgenommene Luftdruck den minimalen Referenzdruckabfallwert überschreitet, und
der Zähler um ein vorbestimmtes Abnahmeausmaß verringert wird, wenn der wahrgenommene Luftdruck den minimalen Referenzdruckabfallwert nicht überschreitet, und
der Zähler mit einem vorbestimmten Zählschwellenwert verglichen wird, und worin der Diagnoseschritt den Ver schlechterungszustand diagnostiziert, wenn der Zähler den vorbestimmten Zählschwellenwert überschreitet.
ein Zähler um ein vorbestimmtes Zunahmeausmaß erhöht wird, wenn der wahrgenommene Luftdruck den minimalen Referenzdruckabfallwert überschreitet, und
der Zähler um ein vorbestimmtes Abnahmeausmaß verringert wird, wenn der wahrgenommene Luftdruck den minimalen Referenzdruckabfallwert nicht überschreitet, und
der Zähler mit einem vorbestimmten Zählschwellenwert verglichen wird, und worin der Diagnoseschritt den Ver schlechterungszustand diagnostiziert, wenn der Zähler den vorbestimmten Zählschwellenwert überschreitet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, welches weiter die Schritte
umfaßt, daß
das vorbestimmte Zunahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate variiert wird, und
das vorbestimmte Abnahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate variiert wird.
das vorbestimmte Zunahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate variiert wird, und
das vorbestimmte Abnahmeausmaß als eine vorbestimmte Funktion der wahrgenommenen Luftstromrate variiert wird.
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