-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Detektoreinrichtung zur Ermittlung einer Filterverstopfung bei einem Luftfilter und betrifft insbesondere eine Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die mit einer Vielzahl von Luftfiltern ausgestattet ist.
-
Üblicherweise ist im Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ein Luftfilter zur Abscheidung (Adsorption) von in der Ansaugluft der Brennkraftmaschine enthaltenen Fremdkörpern bzw. Fremdstoffen wie Staub vorgesehen. Wenn dieser Luftfilter eine große Menge an Fremdkörpern aufnimmt, kann dies zu seiner Verstopfung führen, was zur Folge hat, dass die Ansaugluft der Brennkraftmaschine nicht mehr mit einer angemessenen Durchflussrate zugeführt werden kann. Dies führt wiederum zu ungleichmäßigen bzw. instabilen Leerlaufdrehzahlen der Brennkraftmaschine, zu einer Abnahme der gewünschten Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine bei hohen Drehzahlen und dergleichen. Aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift
JP 2004-019 455 A ist daher bereits ein Verfahren zur genauen Messung einer Luftdurchflussrate in einem Luftfilter mit Hilfe eines Luftdurchflussmessers während der Zeitdauer eines Übergangs von Leerlaufdrehzahlen auf hohe Drehzahlen der Brennkraftmaschine und Bestimmung des Vorliegens oder Nichtvorliegens einer Verstopfung des Luftfilters auf der Basis der gemessenen Luftdurchflussrate bekannt.
-
Aus dieser Druckschrift ist auch eine Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung für einen bei einer Brennkraftmaschine verwendeten Luftfilter bekannt, der eine genaue Feststellung einer Verstopfung des Luftfilters ermöglicht. Die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung speichert hierbei vorgegebene Solldurchflussraten, die jeweils einem Öffnungswinkel einer Drosselklappe zugeordnet sind. In Abhängigkeit von dem von einem Drosselklappen-Winkelsensor erfassten Öffnungswinkel der Drosselklappe bestimmt die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung sodann das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Verstopfung des Luftfilters auf der Basis der von dem Luftdurchflussmesser gemessenen Luftdurchflussrate und der dem Öffnungswinkel der Drosselklappe entsprechenden Solldurchflussrate.
-
Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung wird somit das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Verstopfung des Luftfilters auf der Basis des Öffnungswinkels der Drosselklappe ermittelt. Auch bei einer erheblichen Verstopfung des Luftfilters, die eine verringerte Durchflussrate der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft zur Folge hat, kann mit Hilfe der Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung unabhängig von der Luftdurchflussrate bestimmt werden, ob der Luftfilter verstopft ist oder nicht.
-
Während jedoch einerseits zur Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen eine Vergrößerung der maximalen Luftdurchflussrate angestrebt wird, besteht andererseits auf Grund einer Verringerung der Leerlaufdrehzahl zur Herabsetzung des Kraftstoffverbrauchs und Einbeziehung einer erheblichen Abgasrückführung (EGR) zur Verringerung der Schadstoffemissionen eine Tendenz zur Verringerung der minimalen Luftdurchflussrate, was zu einer Vergrößerung des Bereichs von Luftdurchflussraten in einem Luftfilter führt.
-
Druckschrift
US 5 048 491 A offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Zylindergruppen. Die Vorrichtung hat eine den Zylindergruppen entsprechende Anzahl von unabhängigen Ansaugkrümmern, die die Zylindergruppen isolieren, mit je einem Luftmassenmesser. Die Vorrichtung sendet den jeweiligen elektronischen Einspritzventilen der Zylindergruppen ein Injektor-Steuersignal mit einer Impulsbreite, die auf einem Signal des Luftmassenmessers basiert. Dadurch wird den Zylindergruppen ein Gemisch mit einem richtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zugeführt. Die Vorrichtung erkennt, wenn bei einem der Luftmassenmesser eine Fehlfunktion vorliegt, und passt dann die Pulsbreite des Injektor-Steuersignals für die Einspritzventile der Zylindergruppen mit dem defekten Luftmassenmesser so an, dass es auf einem Signal von einem Luftmassenmesser basiert, der ohne Fehlfunktion arbeitet.
-
Druckschrift
US 4 957 071 A offenbart ein Einlasssystem für eine Brennkraftmaschine mit zwei Bänken in V-Bauweise. Das Einlasssystem umfasst zwei Nebensammelvorrichtungen, die über den Bänken angebracht sind und mit Zylindern in den Bänken strömungsverbunden sind. Eine Hauptsammelvorrichtung ist über und zwischen den zwei Bänken angebracht und durch eine Drosselvorrichtung mit den zwei Nebensammelvorrichtungen strömungsverbunden. Die Hauptsammelvorrichtung wird von einem Luftfilter mit Luft versorgt. Die Drosselvorrichtung befindet sich an der Rückseite des Motors und hat Drosselventile, die im Ansprechen auf eine Betätigung eines Gaspedals jeweils die Luftflüsse zu den zwei Nebensammelvorrichtungen steuern.
-
Druckschrift
US 4 364 340 A offenbart ein Ansaugsystem für einen Motorradmotor in V-Bauweise mit Kraftstoffeinspritzung, das ein Paar von Mischgehäusen aufweist, die sich von den Einlassöffnungen innerhalb des durch die Zylinder gebildeten V aufwärts erstrecken. Über den Mischgehäusen und unter dem Kraftstofftank befindet sich ein Ausgleichsbehälter. Entlang dem Ausgleichsbehälter ist eine Luft-Ansaugführung angelegt, und in der Ansaugführung ist ein Luftmassenmesser eingerichtet.
-
Wenn ein Fahrzeug mit mehreren Luftfiltern ausgestattet ist, zeigen die in den Luftfiltern jeweils angeordneten Filterelemente bzw. Filtermedien einen unterschiedlichen Anfangsdruckverlust sowie Unterschiede bei dem durch Alterung hervorgerufenen Druckverlust, was nachteiliger Weise bereits bei zwei Luftfiltern zu einer unterschiedlichen Luftdurchflussrate führt. Insbesondere bei einer niedrigen Luftdurchflussrate führt dieser unterschiedliche Druckverlust bei zwei Luftfiltern zu einer beträchtlichen Abweichung der Luftdurchflussrate. Ein geringer Druckverlust führt zu einer höheren Luftdurchflussrate und damit zu einer Vergrößerung der maximalen Durchflussrate, während ein hoher Druckverlust eine Verringerung der Luftdurchflussrate und damit eine Abnahme der minimalen Durchflussrate zur Folge hat, d. h., bereits bei Verwendung von zwei Luftfiltern besteht eine Tendenz zur Vergrößerung des Bereiches der Luftdurchflussraten.
-
Angesichts dieser Vergrößerung des Bereiches von Luftdurchflussraten ist jedoch der von einem Luftdurchflussmesser mit der erforderlichen Genauigkeit messbare Bereich von Luftdurchflussraten beschränkt. Eine außerhalb dieses Bereiches liegende Luftdurchflussrate kann daher nicht mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Wenn somit Luft mit einer außerhalb des Messbereiches liegenden Durchflussrate durch zwei Luftfilter hindurchtritt, besteht die Gefahr, dass die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung eine Filterverstopfung nicht erfassen kann. Dies kann zu einem unruhigen Leerlauf und Fehlzündungen der Brennkraftmaschine führen, was Schwankungen der Leerlaufdrehzahl zur Folge hat.
-
Bei dem vorstehend genannten Stand der Technik werden jedoch Schwankungen der Luftdurchflussrate bei einer Vielzahl von Luftfiltern, die die vorstehend beschriebenen Probleme zur Folge haben können, nicht berücksichtigt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung dahingehend auszugestalten, dass mit ihrer Hilfe die Verstopfung eines Luftfilters ohne Beeinträchtigung durch Schwankungen der Luftdurchflussrate bei einer Vielzahl von Luftfiltern festgestellt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln gelöst.
-
Die erfindungsgemäße Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung ermittelt die Verstopfung eines beliebigen Luftfilters bei einer Vielzahl von Luftfiltern der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, die anfänglich eine annähernd identische Durchflusscharakteristik aufweisen. Hierbei umfasst die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung einen Messabschnitt bzw. eine Messeinrichtung zur Messung der jeweiligen Luftdurchflussraten bei der Vielzahl von Luftfiltern sowie einen Bestimmungsabschnitt bzw. eine Bestimmungseinrichtung für eine auf der Basis einer Differenz der gemessenen Durchflussraten erfolgende Bestimmung, ob ein beliebiger Filter aus der Vielzahl der Filter verstopft ist oder nicht.
-
Erfindungsgemäß nimmt die Bestimmungseinrichtung die Bestimmung, ob ein beliebiger Filter aus der Vielzahl von Luftfiltern verstopft ist oder nicht, auf der Basis einer Differenz der jeweils gemessenen Durchflussraten bei der Vielzahl von (bei z. B. zwei) Luftfiltern vor, die anfänglich eine annähernd identische Durchflusscharakteristik (z. B. einen identischen Aufbau) aufweisen. Bei zwei Luftfiltern mit identischem Aufbau führt z. B. eine Verstopfung eines Luftfilters zu einer Verringerung von dessen Durchflussrate, was zur Folge hat, dass die Differenz zwischen den Durchflussraten der beiden Luftfilter zumindest eine vorgegebene Rate erreicht. Wenn dies der Fall ist, trifft die Bestimmungseinrichtung die Beurteilung, dass dieser eine Luftfilter verstopft ist. Wenn somit zwei Luftfilter unterschiedliche Luftdurchflussraten aufweisen, kann die Bestimmungseinrichtung auf der Basis der relativen Differenz zwischen den Durchflussraten beurteilen, ob einer der Luftfilter verstopft ist oder nicht. Die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung ist somit in der Lage, eine Filterverstopfung unbeeinträchtigt von Schwankungen der Durchflussrate der durch eine Vielzahl von Luftfiltern hindurchtretenden Luft festzustellen.
-
Vorzugsweise umfasst die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zur Feststellung einer Verstopfung eines beliebigen Luftfilters der Vielzahl von Luftfiltern, wenn die Differenz der gemessenen Durchflussraten zumindest eine vorgegebene Rate erreicht.
-
Da die Bestimmungseinrichtung erfindungsgemäß die Beurteilung trifft, dass ein beliebiger Luftfilter aus der Vielzahl der Luftfilter verstopft ist, wenn die Differenz der gemessenen Durchflussraten zumindest eine vorgegebene Rate erreicht, kann auch bei zwei Luftfiltern mit verschiedenen Luftdurchflussraten die Beurteilung erfolgen, dass bei einem Luftfilter eine Verstopfung vorliegt, wenn die relative Differenz der Durchflussraten zumindest eine vorgegebene Rate erreicht.
-
Die Messeinrichtung ist vorzugsweise ein Luftdurchflussmesser, der den jeweiligen Durchflussraten entsprechende Spannungswerte abgibt. Die Bestimmungseinrichtung umfasst in diesem Falle eine Einrichtung, die die Beurteilung trifft, dass eine Verstopfung eines beliebigen Luftfilters aus der Vielzahl von Luftfiltern vorliegt, wenn die Differenz der Spannungswerte zumindest einen vorgegebenen Wert erreicht.
-
Da die Bestimmungseinrichtung erfindungsgemäß die Beurteilung trifft, dass eine Verstopfung eines beliebigen Luftfilters aus der Vielzahl von Luftfiltern vorliegt, wenn die Differenz der von dem Luftdurchflussmesser gemessenen Spannungswerte zumindest einen vorgegebenen Wert erreicht, kann auch bei unterschiedlichen Luftdurchflussraten der Vielzahl von (z. B. zwei) Luftfiltern die Beurteilung erfolgen, dass eine Verstopfung eines der beiden Luftfilter vorliegt, wenn die relative Differenz zwischen den Spannungswerten zumindest einen vorgegebenen Wert erreicht, d. h., wenn die relative Differenz zwischen den Durchflussraten zumindest eine vorgegebene Rate erreicht.
-
Vorzugsweise umfasst die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung weiterhin eine Anzeigeeinrichtung, die bei einer durch die Bestimmungseinrichtung erfolgenden Beurteilung des Vorliegens einer Verstopfung bei einem beliebigen Luftfilter aus der Vielzahl von Luftfiltern dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs dieses Beurteilungsergebnis anzeigt.
-
Wenn somit die Bestimmungseinrichtung die Beurteilung trifft, dass bei einem beliebigen Luftfilter aus der Vielzahl von Luftfiltern eine Verstopfung vorliegt, wird der Fahrer eines Kraftfahrzeugs erfindungsgemäß durch die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung in Bezug auf diese Feststellung informiert. Auf diese Weise erhält der Fahrer die Information, dass ein beliebiger Luftfilter aus der Vielzahl von (z. B. zwei) Luftfiltern verstopft ist, sodass er eine Inspektion durchführen und den Luftfilter ersetzen kann.
-
Vorzugsweise umfasst die Vielzahl von Luftfiltern bei der Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung zwei Luftfilter.
-
Wenn die Vielzahl von Luftfiltern erfindungsgemäß zwei Luftfilter umfasst, kann somit bei unterschiedlichen Luftdurchflussraten der beiden Luftfilter durch die Bestimmungseinrichtung die Beurteilung getroffen werden, dass eine Verstopfung bei einem der beiden Luftfilter vorliegt, wenn die relative Differenz zwischen den Durchflussraten zumindest eine vorgegebene Rate erreicht.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 einen Fahrzeugaufbau mit einer elektronischen Steuereinheit, die als Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Verwendung findet,
-
2 den Aufbau eines Luftansaugsystems und einer Brennkraftmaschine bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
-
3 eine Außenansicht des Luftansaugsystems bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
-
4 ein Ablaufdiagramm des Steuerablaufs eines von der bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel als Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung dienenden elektronischen Steuereinheit ausgeführten Programms, und
-
5 eine Beziehung zwischen der Fahrtstrecke eines Kraftfahrzeugs und dem Ausgangsspannungswert eines Luftdurchflussmessers bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
-
Bei der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erfolgenden nachstehenden Beschreibung einer Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind gleiche Teile und Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen und Bezugszeichen versehen, sodass sich eine wiederholte Beschreibung dieser Bauteile erübrigt.
-
Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst ein eine Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel aufweisendes Lufteinlasssystem bzw. Luftansaugsystem eines Kraftfahrzeugs 100 einen Kaltlufteinlass 102, einen Luftfilter (1) 104, einen Luftfilter (2) 106, eine Drosselvorrichtung 108, einen Ausgleichsbehälter 110 sowie Ansaugsammelleitungen (Ansaugkrümmer) 152, 154.
-
In dem Luftfilter (1) 104 ist ein Luftdurchflussmesser (1) 112 angeordnet, während in dem Luftfilter (2) 106 ein Luftdurchflussmesser (2) 114 angeordnet ist.
-
Die über den Kaltlufteinlass 102 angesaugte Luft wird über zwei getrennte Wege geführt und tritt hierbei durch den Luftfilter (1) 104 und den Luftfilter (2) 106 hindurch, um dann die Drosselvorrichtung 108 zu erreichen.
-
In dem Luftfilter (1) 104 und dem Luftfilter (2) 106 sind Filterelemente angeordnet, durch die in der über den Kaltlufteinlass 102 angesaugten Luft enthaltene Fremdstoffe wie Staub, Verunreinigungen, Partikel oder Ruß ausgefiltert bzw. abgeschieden werden. Der Luftfilter (1) 104 und der Luftfilter (2) 106 können eine beliebige Bauart aufweisen, solange sie in einem Anfangszustand (bei dem sie mit neuen Filterelementen ausgestattet sind) eine annähernd identische Durchflusscharakteristik aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzen der Luftfilter (1) 104 und der Luftfilter (2) 106 z. B. einen identischen Aufbau.
-
Die Drosselvorrichtung 108 umfasst eine (nicht dargestellte) elektronisch gesteuerte Drosselklappe.
-
In den Ausgleichsbehälter 110 wird somit Luft mit einer dem jeweiligen Öffnungswinkel der elektronisch gesteuerten Drosselklappe entsprechenden Durchflussrate geführt. Die in den Ausgleichsbehälter 110 gelangende Luft wird dann erneut über zwei getrennte Wege in die Ansaugsammelleitungen (Ansaugkrümmer) 152, 154 geführt. Die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend in Bezug auf einen Fall beschrieben, bei dem ein Kraftfahrzeug mit zwei Luftfiltern ausgestattet ist, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung kann auch bei einem Kraftfahrzeug Verwendung finden, das mit mehr als zwei, d. h. einer Vielzahl von Luftfiltern ausgestattet ist.
-
Die über das vorstehend beschriebene Luftansaugsystem angesaugte Luft wird einer Brennkraftmaschine 150 zugeführt, die eine beliebige Bauart aufweisen kann und z. B. bei diesem Ausführungsbeispiel von einem V-Motor mit 12 Zylindern gebildet wird. Die in die Ansaugsammelleitungen (Ansaugkrümmer) 152, 154 geführte Luft wird mit Kraftstoff angereichert, der von im Verlauf der Ansaugsammelleitungen (Ansaugkrümmer) 152, 154 an verschiedenen Stellen angeordneten (nicht dargestellten) Injektoren zur Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches eingespritzt wird, das dann Zylinderblöcken 156, 158 der Brennkraftmaschine 150 zugeführt wird. In den in den Zylinderblöcken 156, 158 jeweils angeordneten Zylindern durchläuft das Luft-Kraftstoff-Gemisch dann Ansaug-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Ausstoßvorgänge (Takte), durch die es in Abgas verwandelt wird. Das Abgas wird über Abgassammelleitungen (Abgaskrümmer) 160, 162 und einen jeweiligen Dreifachkatalysator 164 bzw. 166 geführt und erreicht sodann einen Vorschalldämpfer 168, von dem aus das Abgas in zwei getrennten Wegen weitergeleitet wird. Das über den einen Weg geleitete Abgas wird über einen weiteren Vorschalldämpfer 170 und einen Hauptschalldämpfer 174 abgeführt, während das über den anderen Weg geleitete Abgas über einen weiteren Vorschalldämpfer 172 und einen Hauptschalldämpfer 176 abgeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Abgas über mehrere getrennte Wege abgeführt, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern das Abgas kann z. B. auch nur über einen einzigen Weg abgeführt werden.
-
In 2 ist veranschaulicht, wie die über den Kaltlufteinlass 102 angesaugte Luft über zwei getrennte Wege in Form von Ansaugluftkanälen 202, 204 geführt wird und durch den Luftfilter (1) 104 und den Luftfilter (2) 106 hindurchtritt. Hierbei werden die Durchflussraten der durch den Luftfilter (1) 104 und den Luftfilter (2) 106 hindurchtretenden Luft von dem Luftdurchflussmesser (1) 112 und dem Luftdurchflussmesser (2) 114 gemessen.
-
Der Luftdurchflussmesser (1) 112 und der Luftdurchflussmesser (2) 114 können eine beliebige Bauart aufweisen, wobei z. B. bei diesem Ausführungsbeispiel Hitzdraht-Luftmassen-Durchflussmesser Verwendung finden. Bei einem Hitzdraht-Luftmassen-Durchflussmesser wird ein Teil der Ansaugluft umgeleitet und deren Durchflussrate mit Hilfe einer Hitzdraht-Messeinrichtung gemessen, die einen Platin-Glühwendel (Platin-Hitzdraht) aufweist. Die Hitzdraht-Messeinrichtung wird hierbei im wesentlichen von einer Brückenschaltung gebildet, die einen Messwiderstand zur Messung der Ansauglufttemperatur und einen Heizwiderstand für einen Heizvorgang zur Messung der Luftdurchflussrate aufweist. Bei einer Änderung der Luftdurchflussrate wird der dem Heizwiderstand zugeführte Heizstrom bei dem Hitzdraht-Luftmassen-Durchflussmesser derart geregelt, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Messwiderstand zur Messung der Ansauglufttemperatur und dem Heizwiderstand in der Brückenschaltung der Hitzdraht-Messeinrichtung stets konstant gehalten wird. Der zugeführte Heizstrom wird dann in einen Spannungswert umgesetzt, der einer elektronischen Steuereinheit ECU 200 zugeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden somit der elektronischen Steuereinheit ECU 200 Spannungswerte zugeführt, die den von dem Luftdurchflussmesser (1) 112 und dem Luftdurchflussmesser (2) 114 jeweils gemessenen Luftdurchflussraten entsprechen.
-
Die elektronische Steuereinheit ECU 200 umfasst eine (nicht dargestellte) Zentraleinheit (CPU) sowie einen (ebenfalls nicht dargestellten) Speicher. In dem Speicher ist ein Kennfeld vorgespeichert, das eine Beziehung zwischen dem Ausgangsspannungswert eines Luftdurchflussmessers und einer Durchflussrate wiedergibt. Wenn somit von dem Luftdurchflussmesser (1) 112 und dem Luftdurchflussmesser (2) 114 ein jeweiliger Spannungswert abgegeben und der elektronischen Steuereinheit ECU 200 zugeführt wird, wird von der elektronischen Steuereinheit ECU 200 aus dem eingegebenen Spannungswert auf der Basis des Kennfeldes eine Luftdurchflussrate berechnet. Wenn z. B. die Luftdurchflussrate ansteigt, kühlt sich der Heizwiderstand ab. Wird dies von einer Steuerschaltung des Luftdurchflussmessers erfasst, wird dem Heizwiderstand Strom zu dessen Erwärmung zugeführt. Auf diese Weise wird die Stromzufuhr derart gesteuert bzw. geregelt, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Messwiderstand zur Messung der Ansauglufttemperatur und dem Heizwiderstand konstant gehalten wird.
-
Die von den Filterelementen des Luftfilters (1) 104 und des Luftfilters (2) 106 gefilterte Ansaugluft wird in einem Ansaugluftkanal 206 zusammengeführt und dann in die Drosselvorrichtung 108 geleitet.
-
Die Drosselvorrichtung 108 umfasst eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 116 und einen Drosselklappen-Stellungssensor 118. Hierbei wird der Öffnungswinkel der Drosselklappe 116 z. B. von einem Stellglied auf der Basis eines von der elektronischen Steuereinheit ECU 200 zugeführten Steuersignals gesteuert, wobei der Öffnungswinkel der Drosselklappe von dem Drosselklappen-Stellungssensor 118 erfasst und ein entsprechendes Messsignal abgegeben wird. Das dem gemessenen Öffnungswinkel der Drosselklappe 116 entsprechende Messsignal wird dann von dem Drosselklappen-Stellungssensor 118 der elektronischen Steuereinheit ECU 200 zugeführt.
-
In den Zylindern der Zylinderblöcke 156, 158 sind jeweils Kolben 120, 122 angeordnet, die über (nicht dargestellte) Kolbenstangen mit einer Kurbelwelle 124 in Verbindung stehen.
-
Das in die Zylinder geführte Luft-Kraftstoff-Gemisch wird bei der Aufwärtsbewegung der Kolben 120, 122 komprimiert. Wenn sodann Zündkerzen 126, 128 auf der Basis eines von der elektronischen Steuereinheit ECU 200 zugeführten Steuersignals betätigt werden, findet eine Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches statt. Durch den entstehenden Verbrennungsdruck des Luft-Kraftstoff-Gemisches werden die Kolben 120, 122 abwärts bewegt, wodurch über die Kolbenstangen eine Drehbewegung der Kurbelwelle 124 herbeigeführt wird.
-
An einem Ende der Kurbelwelle 124 ist ein Steuerrotor 132 mit einer Vielzahl von Zahnsegmenten angeordnet, denen ein Kurbelwellen-Stellungssensor 130 gegenüber liegt, der z. B. von einer Spule gebildet wird. Wenn sich der Steuerrotor 132 mit der Drehbewegung der Kurbelwelle 124 dreht, führt der Kurbelwellen-Stellungssensor 130 der elektronischen Steuereinheit ECU 200 ein Spannungssignal auf der Basis einer Quellenspannung (EMK) zu, die in Abhängigkeit von dem Luftspalt zwischen dem Steuerrotor 132 und dem Kurbelwellen-Stellungssensor 130 erzeugt wird. Auf der Basis dieses abgegebenen Spannungssignals ermittelt die elektronische Steuereinheit ECU 200 sodann den Drehwinkel der Kurbelwelle 124 und die Drehzahl.
-
Eine Warnlampe 134 kann eine beliebige Bauart aufweisen, solange auf diese Weise dem Fahrer die Information übermittelt wird, dass das Filterelement in einem Luftfilter auszutauschen ist, wobei alternativ auch ein Anzeigelicht oder ein Warnsignal in Form eines Alarmtons in Betracht gezogen werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Warnlampe 134 in einem Armaturenbrett am Fahrersitz angeordnet, wobei die Erfindung jedoch nicht auf eine solche Anordnung beschränkt ist.
-
Wie in 3 veranschaulicht ist, sind die Ansaugluftkanäle 202, 204, der Luftfilter (1) 104, der Luftfilter (2) 106 und der Ansaugluftkanal 206 symmetrisch in Bezug auf die Mitte des Kraftfahrzeugs 100 in dessen Querrichtung angeordnet. Die in 3 dargestellten Pfeile veranschaulichen die Strömung der über den Kaltlufteinlass 102 angesaugten Luft. Bei zwei Luftfiltern, nämlich dem Luftfilter (1) 104 und dem Luftfilter (2) 106, zeigen hierbei die beiden Filterelemente bereits im Anfangszustand einen unterschiedlichen Druckverlust und später auf Grund von Alterung ebenfalls einen unterschiedlichen Druckverlust, wobei die Ansaugluftkanäle 202, 204, 206 wiederum unterschiedliche Druckverluste auf Grund von Änderungen in ihrer Formgebung oder Änderungen von Länge und Querschnittsbereich aufweisen. Die beiden Filterelemente adsorbieren somit unterschiedliche Mengen an Fremdstoffen, was zu unterschiedlichen Durchflussraten bei dem Luftfilter (1) 104 und dem Luftfilter (2) 106 führt. Insbesondere bei einer niedrigen Luftdurchflussrate kann ein unterschiedlicher Druckverlust bei den beiden Luftfiltern erhebliche Unterschiede in der Luftdurchflussrate hervorrufen. Ein geringer Druckverlust führt zu einer höheren Luftdurchflussrate und damit zu einer Vergrößerung der maximalen Durchflussrate, während ein hoher Druckverlust zu einer Verringerung der Luftdurchflussrate und damit zu einer Abnahme der minimalen Durchflussrate führt, was beinhaltet, dass eine Tendenz zur Vergrößerung des Bereiches der Luftdurchflussraten bei dem Luftfilter (1) 104 und dem Luftfilter (2) 106 besteht.
-
Da jedoch der Bereich der von einem Luftdurchflussmesser mit der erforderlichen Genauigkeit erfassbaren Luftdurchflussraten begrenzt ist, kann beim Hindurchtreten von Luft mit einer außerhalb dieses Bereiches liegenden Durchflussrate eine solche Luftdurchflussrate nicht mehr mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Wenn somit Luft mit einer außerhalb dieses Messbereiches liegenden Durchflussrate durch die beiden Luftfilter hindurchtritt, besteht die Gefahr, dass die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung eine Filterverstopfung nicht mehr erfassen kann. Ein verstopfter Luftfilter kann dann zu einem unruhigen Leerlauf und Fehlzündungen der Brennkraftmaschine führen, was Schwankungen der Leerlaufdrehzahl zur Folge hat.
-
Die erfindungsgemäße Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch sie auf der Basis der Differenz von Durchflussraten bestimmt wird, ob einer von zwei Luftfiltern, nämlich der Luftfilter (1) 104 oder der Luftfilter (2) 106 verstopft ist oder nicht, d. h., die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung erfasst die Differenz der von dem Luftdurchflussmesser (1) 112 und dem Luftdurchflussmesser (2) 114 abgegebenen Ausgangsspannungswerte. Wenn die Differenz der Ausgangsspannungswerte zumindest einen vorgegebenen Wert erreicht, d. h., wenn die Differenz der Luftdurchflussraten zumindest eine vorgegebene Rate erreicht, erfolgt durch die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung die Feststellung, dass einer der Luftfilter (1) 104 und (2) 106 verstopft ist. Die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird von einem von der elektronischen Steuereinheit ECU 200 ausgeführten Programm implementiert. Ferner erfasst die Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Differenz der Luftdurchflussraten im Leerlauf der Brennkraftmaschine 150 nach einem Startvorgang, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
-
Unter Bezugnahme auf 4 wird nachstehend näher auf einen Steuerablauf eines Programms eingegangen, das von der als Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel dienenden elektronischen Steuereinheit ECU 200 ausgeführt wird.
-
In einem Schritt S1100 erfasst die elektronische Steuereinheit ECU 200 einen Ausgangsspannungswert (1) des Luftdurchflussmessers (1) 112 sowie einen Ausgangsspannungswert (2) des Luftdurchflussmessers (2) 114.
-
In einem Schritt S1200 ermittelt die elektronische Steuereinheit ECU 200 sodann, ob eine Differenz zwischen den Ausgangsspannungswerten (1) und (2) zumindest einen vorgegebenen Spannungswert erreicht oder nicht. Wenn zumindest dieser vorgegebene Spannungswert erreicht wird (Ergebnis JA im Schritt S1200) geht der Ablauf auf einen Schritt S1300 über, während im gegenteiligen Fall (Ergebnis NEIN im Schritt S1200) der Ablauf auf einen Schritt S1500 übergeht.
-
Im Schritt S1300 bestimmt die elektronische Steuereinheit ECU 200 sodann, dass der Luftfilter (1) 104 oder der Luftfilter (2) 106 verstopft ist und ein Störzustand vorliegt, wobei diese Bestimmung auf der Basis des Ausgangsspannungswertes (1) oder des Ausgangsspannungswerts (2) erfolgen kann.
-
In einem Schritt S1400 bewirkt die elektronische Steuereinheit ECU 200 das Einschalten der in einem Armaturenbrett am Fahrersitz angeordneten Warnlampe 134. In einem Schritt S1500 erfolgt dagegen durch die elektronische Steuereinheit ECU 200 die Feststellung, dass sowohl bei dem Luftfilter (1) 104 als auch dem Luftfilter (2) 106 ein Normalzustand vorliegt.
-
Nachstehend wird die auf dem vorstehend beschriebenen Ablaufdiagramm beruhende Arbeitsweise der als Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel dienenden elektronischen Steuereinheit ECU 200 unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben.
-
Mit zunehmender zurückgelegter Fahrtstrecke adsorbieren der Luftfilter (1) 104 und der Luftfilter (2) 106 eine zunehmende Menge an Fremdstoffen. Wie in 5 veranschaulicht ist, führt diese zunehmende Menge an adsorbierten Fremdstoffen zu einer Abnahme der Luftdurchflussrate, die wiederum zu einer Abnahme der Ausgangsspannungswerte des Luftdurchflussmessers (1) 112 und des Luftdurchflussmessers (2) 114 führt.
-
Die Luftdurchflussraten werden von dem Luftdurchflussmesser (1) 112 und dem Luftdurchflussmesser (2) 114 im Leerlauf der Brennkraftmaschine 150 nach einem Startvorgang gemessen (Schritt S1100). Wenn die Differenz zwischen den den gemessenen Luftdurchflussraten entsprechenden Ausgangsspannungswerten (1) und (2) zumindest einen vorgegebenen Wert α erreicht (Ergebnis JA im Schritt S1200), wird die Feststellung getroffen, dass der Luftfilter (1) 104 oder der Luftfilter (2) 106 verstopft ist (Schritt S1300) und die Warnlampe 134 eingeschaltet (Schritt S1400). Wenn dagegen die ermittelte Differenz nicht zumindest den vorgegebenen Wert α erreicht (Ergebnis NEIN im Schritt S1200), wird die Feststellung getroffen, dass sich sowohl der Luftfilter (1) 104 als auch der Luftfilter (2) 106 im Normalzustand befinden. Der vorgegebene Wert α ist nicht auf einen bestimmten Wert festgelegt und kann z. B. ein Wert sein, bei dessen Überschreiten eine zu der gewünschten Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine führende Luftdurchflussrate nicht mehr gewährleistet werden kann.
-
Wie vorstehend beschrieben, wird somit bei der Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der elektronischen Steuereinheit ECU 200 die Feststellung getroffen, dass einer von zwei Luftfiltern mit identischem Aufbau verstopft ist, wenn die Differenz ihrer gemessenen Durchflussraten zumindest eine vorgegebene Rate erreicht. Bei unterschiedlichen Durchflussraten der beiden Luftfilter kann somit die elektronische Steuereinheit die Verstopfung eines der beiden Filter feststellen, indem ermittelt wird, ob die relative Differenz der Durchflussraten zumindest die vorgegebene Rate erreicht. Auf diese Weise lässt sich eine Filterverstopfungs-Detektoreinrichtung erhalten, mit deren Hilfe eine Filterverstopfung unbeeinträchtigt von Schwankungen der Durchflussrate der durch eine Vielzahl von Luftfiltern hindurchtretenden Luft ermittelt werden kann.
-
Erfindungsgemäß führt somit eine elektronische Steuereinheit ECU ein Programm durch, das die Schritte der Messung (S1100) eines Ausgangsspannungswertes (1) eines Luftdurchflussmessers (1) und eines Ausgangsspannungswertes (2) eines Luftdurchflussmessers (2), der Bestimmung des Vorliegens einer Verstopfung und eines Störzustands (S1300) zumindest eines der Luftfilter, wenn die Differenz zwischen dem Ausgangsspannungswert (1) und dem Ausgangsspannungswert (2) zumindest einen vorgegebenen Wert erreicht (Ergebnis JA im Schritt S1200), sowie das Einschalten (S1400) einer Warnlampe umfasst.
