DE102008005369B4

DE102008005369B4 - Luftfilter-Drosselungsüberwachung ohne Drucksensoren stromaufwärts der Drosselklappe

Info

Publication number: DE102008005369B4
Application number: DE102008005369A
Authority: DE
Inventors: Wenbo Wang; Michael A. Kropinski; Kurt D. Mc Lain
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2028-01-22
Also published as: CN101230807B; DE102008005369A1; US20080223123A1; US7441449B2; CN101230807A

Abstract

Verfahren zum Überwachen einer Luftstromdrosselung in einem Lufteinlass einer Brennkraftmaschine, welches umfasst, dass eine vorbestimmte Anzahl von Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe aufgezeichnet wird; eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten des Luftmassenstroms, welche jeweils den Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe entsprechen, aufgezeichnet wird; auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms die Steigung einer linearen Regressionsgeraden bestimmt wird; und auf der Grundlage des Steigungswerts bestimmt wird, ob ein Luftfilter eine übermäßige Drosselung der Luftströmung verursacht.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen und im Spezielleren das Überwachen einer beim Durchgang durch ein Filter gedrosselten Luftströmung, und zwar ohne Implementierung eines Drucksensors vor der Drosselklappe.
HINTERGRUND
Brennkraftmaschinen verbrennen ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Im Spezielleren wird Luft durch eine Drosselklappe in die Maschine eingesaugt. Die Luft wird mit Kraftstoff vermischt und das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in einem Zylinder mittels eines Kolbens verdichtet. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird in dem Zylinder verbrannt, um den Kolben in dem Zylinder hin- und hergehend anzutreiben, so dass dieser seinerseits eine Kurbelwelle der Maschine in Drehung versetzt.
Der Betrieb der Maschine wird auf der Grundlage mehrerer Parameter reguliert, zu denen unter anderem die Ansauglufttemperatur (T_PRE), der Krümmerabsolutdruck (MAP), die Drosselklappenstellung (TPS) und die Motordrehzahl (Maschinen-RPM) zu zählen sind. Unter spezieller Bezugnahme auf die Drosselklappe sind die Zustandsparameter (z. B. Lufttemperatur und Druck) vor der Drosselklappe gute Bezugsgrößen, die zur Maschinensteuerung und -diagnose verwendet werden können. So kann beispielsweise die ordnungsgemäße Funktionsweise der Drosselklappe über wacht werden, indem für eine gegebene Drosselklappenstellung die Strömung durch die Drosselklappe berechnet wird und anschließend die berechnete Luftströmung mit einer gemessenen bzw. tatsächlichen Luftströmung verglichen wird. Folglich ist der Gesamtluftdruck oder Ruheluftdruck vor der Drosselklappe (d. h. der Luftdruck stromaufwärts der Drosselklappe) entscheidend für die Berechnung der Strömungsmenge durch die Drosselklappe. Alternativ dazu kann der Gesamtdruck und/oder statische Druck dazu verwendet werden, die Drosselung durch das Luftfilter zu überwachen.
Ein Luftfilter kommt bei einer Brennkraftmaschine oft zum Einsatz, um Verunreinigungen aus der Ansaugluft zu entfernen. Über einen gewissen Verwendungszeitraum hinweg kann das Luftfilter sich verstopfen und dadurch die Luftströmung in die Maschine drosseln. Dies kann zu einer Leistungsminderung, einer verminderten Wirtschaftlichkeit und zu einem erhöhten Abgasausstoß des Motors führen. Daher ist es wichtig, zu ermitteln, ob die Luftströmung bedingt durch das Luftfilter gedrosselt ist. Dementsprechend beschreibt beispielsweise die DE 197 10 981 C2 ein Verfahren zur Bestimmung des Verschmutzungsgrades eines dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges vorgeschalteten Luftfilters, wobei eine Druckdifferenz aus dem Atmosphärendruck vor dem Luftfilter und dem herrschenden Druck hinter dem Luftfilter ein Maß für den Verschmutzungsgrad ist, wobei der Atmosphärendruck von einem nicht im Ansaugtrakt angeordneten und schon im Fahrzeug vorhandenen Drucksensor erfasst wird. Ähnliche Verfahren werden beispielsweise in den Druckschriften US 7,032,573 B2 , DE 10 2004 038 733 A1 , DE 102 06 767 A1 oder DE 100 56 431 A1 beschrieben.
Da herkömmliche Brennkraftmaschinen einen Drucksensor stromaufwärts der Drosselklappe umfassen, der den Druck stromaufwärts der Drosselklappe unmittelbar misst, ist ein herkömmliches Maschinensystem somit in der Lage, eine von einem Luftfilter herrührende Luftströmungsdrosselung zu diagnostizieren, wenn oberstromig und unterstromig ein Drucksensor vorhanden ist. Eine solche zusätzliche Maschinenausrüstung erhöht jedoch die Kosten und die Fertigungszeit und stellt auch ein Instandhaltungsproblem dar, da die ordnungsgemäße Funktion der Sensoren überwacht werden muss und die Sensoren ausgewechselt werden müssen, wenn sie nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und System zum Überwachen der durch einen Luftfilter hervorgerufenen Luftströmungsdrosselung ohne Drucksensoren stromaufwärts der Drosselklappe zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überwachen der Luftströmungsdrosselung in einem Lufteinlass einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 15 sowie ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
In einem Merkmal erfolgen die Schritte des Aufzeichnens, wenn eine Drosselklappenstellung und eine Maschinen-RPM größer als jeweils entsprechende Schwellenwerte sind.
In anderen Merkmalen erfolgt der Schritt des Bestimmens der Steigung, wenn ein Delta-Luftmassenstromwert größer als ein Delta-Schwellenwert ist. Es wird aus den Proben des Luftmassenstroms ein maximaler Luftmassenstromwert bestimmt und es wird aus den Proben des Luftmassenstroms ein minimaler Luftmassenstromwert bestimmt. Der Delta-Luftmassenstromwert wird als eine Differenz zwischen dem maximalen Luftmassenstromwert und dem minimalen Luftmassenstromwert berechnet.
In noch einem anderen Merkmal umfasst das Verfahren weiterhin ein Bestimmen einer linearen Regressionsgerade auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms. Die Steigung entspricht der linearen Regressionsgeraden.
In noch einem weiteren Merkmal wird jeder Schätzwert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe durch Bestimmen eines Zwischenparameters auf der Grundlage von Maschinen-Betriebsparametern und durch Bestimmen eines Schätzwerts des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe auf der Grundlage des Zwischenparameters bestimmt. Ein Druckverhältnis wird auf der Grundlage des Zwischenparameters bestimmt und das Druckverhältnis wird einem Festwert gleichgesetzt, wenn der Zwischenparameter nicht geringer als ein Schwellenwert ist.
Weitere Anwendbarkeitsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich.
ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild eines Brennkraftmaschinensystems, das in Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Luftstromdrosselungssteuerung reguliert wird;
2 ist ein Graph, der eine beispielhafte Nachschlagetabelle zur Bestimmung eines Druckverhältnisses auf der Grundlage des Zwischenwertes grafisch veranschaulicht;
3 ist ein Graph, in dem der Ruhedruck stromaufwärts der Drosselklappe und der gemessene MAP als eine Funktion des Luftmassenstroms in Verbindung mit einem sauberen Filter beispielhaft veranschaulicht sind;
4 ist ein Graph, in dem der Ruhedruck stromaufwärts der Drosselklappe und der gemessene MAP als eine Funktion des Luftmassenstroms in Verbindung mit einem verschmutzten Filter beispielhaft veranschaulicht sind;
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches beispielhafte Schritte veranschaulicht, die von der erfindungsgemäßen Luftfilter-Drosselungssteuerung ausgeführt werden; und
6 ist ein Blockschaltbild, welches beispielhafte Module veranschaulicht, die die Luftfilter-Drosselungssteuerung ausführen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen jeweils dieselben Bezugszahlen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Der hier verwendete Begriff 'Modul' betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische logische Schaltung oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, ist ein beispielhaftes Brennkraftmaschinensystem 10 veranschaulicht. Das Maschinensystem 10 umfasst eine Maschine 12, ein Ansaugrohr 14 und einen Auspuffkrümmer 16. Durch ein Luftfilter 17 und eine Drosselklappe 18 wird Luft in das Ansaugrohr 14 eingesaugt. Die Luft wird mit Kraftstoff vermischt und das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in einem Zylinder 20 der Maschine 12 verbrannt. Im Spezielleren wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Zylinder 20 durch einen Kolben (nicht gezeigt) verdichtet und die Verbrennung eingeleitet. Der Verbrennungsprozess setzt Energie frei, die dazu verwendet wird, den Kolben in dem Zylinder 20 hin- und hergehend anzutreiben. Das durch den Verbrennungsprozess erzeugte Abgas wird durch den Auspuffkrümmer 16 abgeführt und wird in einem Abgasnachbehandlungssystem (nicht gezeigt) aufbereitet, bevor es an die Umgebungsluft abgegeben wird. Obwohl nur ein Zylinder 20 veranschaulicht ist, sei hier vorweggenommen, dass die erfindungsgemäße Steuerung zur Schätzung des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe auch bei Maschinen mit mehr als nur einem Zylinder implementiert sein kann.
Ein Steuerungsmodul 30 reguliert den Betrieb der Maschine auf der Grundlage einer Mehrzahl von Maschinen-Betriebsparametern, welche unter anderem einen statischen Druck (P_PRE) stromaufwärts der Drosselklappe, einen Ruhedruck (P_PRE0) stromaufwärts der Drosselklappe (d. h. die Luftdrücke stromaufwärts der Drosselklappe), eine Ansauglufttemperatur (T_PRE), einen Luftmassenstrom (MAF), einen Krümmerabsolutdruck (MAP), eine wirksame Drosselklappenfläche (A_EFF) und eine Maschinen-RPM umfasst. P_PRE0 und P_PRE werden auf der Grundlage einer Steuerung zur Schätzung des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe bestimmt, die in der Druckschrift US 7,305,301 B1 offenbart ist.
T_PRE, MAF, MAP und die Maschinen-RPM werden auf der Grundlage von Signalen bestimmt, die jeweils von einem T_PRE-Sensor 32, einem MAF-Sensor 34, einem MAP-Sensor 36 und einem Maschinen-RPM-Sensor 38 erzeugt werden, bei welchen es sich durchweg um Standardsensoren eines Maschinensystems handelt. A_EFF wird auf der Grundlage eines Drosselklappenstellungssignals bestimmt, das von einem Drosselklappenstellungssensor erzeugt wird, bei dem es sich ebenfalls um einen Standardsensor handelt. Ein Luftdruck (P_BARO) wird unter Verwendung eines Luftdrucksensors 40 überwacht. Ein Drosselklappenstellungssensor 42 erzeugt eine Drosselklappenstellungssignal (TPS). Die Beziehung zwischen A_EFF und TPS ist unter Verwendung von Dynamometertests an der Maschine mit einem behelfsmäßig installierten Ruhedrucksensor (in 1 in Durchsicht gezeigt) vorbestimmt. Bei Serienfahrzeugen ist diese Beziehung fahrzeugintern vorprogrammiert, so dass es hier nicht erforderlich ist, einen Ruhedrucksensor vorzusehen.
Die Steuerung zur Schätzung des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe gemäß US 7,305,301 B1 , bestimmt P_PRE und P_PRE0 auf der Grundlage von Maschinen-Betriebsparametern, welche unter anderem MAF, A_EFF, T_PRE und MAP umfassen. Im Spezielleren sind die Drosselklappe 18 und jeweils oberstromig und unterstromig davon gelegene, zugehörige Luftkanäle 50, 52 als ein Steuervolumen vorgesehen und die Luftströmung durch dieses hindurch wird als eindimensionaler komprimierbarer Gasstrom mit quasi-stabilem Zustand behandelt. Demgemäß ergibt sich die folgende Beziehung:
wobei P_PRE0 der in kPa gemessene Ruhedruck stromaufwärts der Drosselklappe ist (d. h. der Druck, den die Luft erreichen würde, wenn sie durch einen stetigen, adiabatischen, quasi-statischen Prozess ohne externe Arbeit auf eine Geschwindigkeit Null gebracht würde), T_PRE0 die in K gemessene Ruhetemperatur stromaufwärts der Drosselklappe ist (d. h. die Temperatur, die das Fluid erreichen würde, wenn es durch einen stetigen, adiabatischen Prozess ohne externe Arbeit auf eine Geschwindigkeit Null gebracht würde), R die ideale Gaskonstante für Luft (d. h. 288,17 Nm/(kg·K)) ist. Φ ist ein einheitsloser Koeffizient gleich 0,6847 für Luftströmung mit Schallgeschwindigkeit (d. h. bei der MAP/P_PRE0 geringer als 0,528 ist) und wird auf der Grundlage der folgenden Beziehung für Unterschall-Luftströmung bestimmt:
wobei k das Verhältnis der spezifischen Wärmen für Luft (d. h. 1,4) und P_R gleich dem Verhältnis von MAP zu P_PRE0 ist. T_PRE0 wird auf der Grundlage der folgenden Beziehung bestimmt:
wobei V die Luftgeschwindigkeit stromaufwärts der Drosselklappe ist und basierend auf dem MAF-Signal, ρ und der Drosselklappen-Ansaugrohrgeometrie bestimmt wird. ρ ist die Luftdichte (kg/m³) und es kann angenommen werden, dass diese denselben Wert aufweist wie die Umgebungsluft, da die Strömung durch das Luftfiltersystem eine derart geringe Mach-Zahl (z. B. << 0,3) hat, dass sie als ein unkomprimierbarer Luftstrom behandelt werden kann.
Die Gleichungen 1 und 2 können kombiniert werden, so dass sich die folgende Beziehung ergibt:
Werden beide Seiten der Gleichung 4 durch MAP dividiert, so ergibt sich:
was wie folgt umgeschrieben werden kann:
Ein Zwischenparameter (Φ_NEW) wird auf der Grundlage von Gleichung 6 definiert, wodurch sich die folgende Beziehung ergibt:
Demgemäß ergibt sich für eine Luftströmung mit Schallgeschwindigkeit (d. h. P_R < 0,528) Φ_NEW Folgendes: Φ_NEW = 0,6847 / 0,528 = 1,2968
Für eine Unterschall-Luftströmung (d. h. P_R ≥ 0,528) ergibt sich Φ_NEW wie folgt:
P_PRE0 wird bestimmt, indem zunächst Φ_NEW auf der Grundlage von MAF, R, T_PRE0, A_EFF und MAP in Übereinstimmung mit Gleichung 7 berechnet wird. Ist Φ_NEW größer oder gleich 1,2968 (d. h. dem Luftstrom bei Schallgeschwindigkeit), so wird Φ auf 0,6847 gesetzt und wird P_PRE0 auf der Grundlage der Gleichung 4 bestimmt. Wie oben festgehalten, wird P_R gleich einer Konstante (C) (z. B. 0,528) für eine Luftströmung mit Schallgeschwindigkeit eingestellt. Ist Φ_NEW geringer als ein Schwellenwert (X_THR) 1,2968 (d. h. Unterschall-Luftströmung), so wird P_R auf der Grundlage von Φ_NEW berechnet. Im Spezielleren kann P_R unter Verwendung der Gleichung 8 berechnet werden oder unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt werden. Eine beispielhafte Nachschlagetabelle ist in 2 grafisch veranschaulicht.
Der Wert P_PRE0 kann durch Dividieren von MAP durch P_R bestimmt werden und wird zur Steuerung des Maschinenbetriebs und/oder für Diagnosezwecke verwendet. Während der Maschinensteuerung können beispielsweise P_PRE0, MAF, MAP und T_PRE0 dazu verwendet werden, die Drosselklappenstellung zu berechnen. Falls die Luftströmung in die Maschine geändert werden muss, kann die Veränderung der Drosselklappenstellung für den aktuellen Luftstrom auf den Soll-Luftstrom vorausgesagt werden. P_PRE0 kann zusammen mit anderen Parametern zur Berechnung eines theoretischen MAFs verwendet werden, welcher mit jenem vergleichbar ist, der durch den MAF-Sensor bestimmt wird. Auf diese Weise kann bestimmt werden, ob der MAF-Sensor und/oder die Drosselklappe ordnungsgemäß funktionieren. Folglich kann ein Drosselklappenstellungsfehler und/oder ein MAF-Fehler diagnostiziert werden, je nachdem, welche anderen Zustände bekannt sind.
Die Steuerung zur Schätzung des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe stellt auch die folgende Beziehung bereit:
Demgemäß wird P_PRE auf der Grundlage von P_PRE0 unter Verwendung der Gleichung 9 bestimmt. P_PRE kann auch zur Steuerung des Maschinenbetriebs und für Diagnosezwecke verwendet werden. Während der Maschinensteuerung können beispielsweise P_PRE, MAF, P_BARO und T_PRE0 dazu verwendet werden, die Luftfilter-Drosselungsbedingungen zu berechnen oder zu überwachen.
P_PRE0 kann beispielsweise unmittelbar während der Kalibrierung der Maschinen-Betriebsparameter gemessen werden, wenn A_EFF in Gegenüberstellung zu der Drosselklappenstellung kalibriert wird. Im Spezielleren wird beim Kalibrieren von A_EFF in Gegenüberstellung zu der Drosselklappenstellung gleichzeitig P_PRE0 so gemessen, dass er gemeinsam mit anderen Parametern, wie beispielsweise T_PRE, MAF und MAP, den Werten für A_EFF und für die Drosselklappenstellung entspricht. Auf diese Weise ist die durch die vorliegende Erfindung geschaffene Schätzung von P_PRE0 während des Maschinenbetriebs nach der Kalibrierung präzise. Alternativ dazu kann P_PRE0 aus einem gemessenen P_PRE und einer berechneten Luftströmungsgeschwindigkeit unter Verwendung der Gleichung 9 berechnet werden.
Die erfindungsgemäße Luftstromdrosselungssteuerung bestimmt, ob das Luftfilter hinreichend verschmutzt ist, so dass die Luftströmung in unannehmbarer Weise gedrosselt ist und das Luftfilter ausgewechselt werden sollte. Im Spezielleren wird der Druck stromaufwärts der Drosselklappe, wie weiter oben eingehend beschrieben, als eine Funktion von allgemein verfügbaren Parametern, wie beispielsweise MAF, TPS, IAT und MAP, bestimmt. Die Differenz zwischen dem gemessenen Luftdruck und dem berechneten Druck stromaufwärts der Drosselklappe wird geprüft, um den Zustand des Luftfilters in einer Spannweitenmitte von Szenarien zu diagnostizieren.
3 veranschaulicht den gemessenen MAP und den vorausgesagten Druck stromaufwärts der Drosselklappe über dem gemessenen MAF für eine Maschine mit einem sauberen Luftfilter. 4 zeigt die entsprechenden Daten mit einem verschmutzten bzw. verstopften Luftfilter. Auf der Grundlage der aufgetragenen Datenpunkte werden lineare Regressionsgeraden bereitgestellt. Die Steigungen der Regressionsgeraden des verschmutzten Filters betragen beinahe das Doppelte von jenen des sauberen Filters. Demgemäß bestimmt die offenbarungsgemäße Luftfilterdrosselungssteuerung auf der Grundlage eines vorausgesagten Druckunterschieds stromaufwärts der Drosselklappe und eines MAF-Unterschieds eine Steigung (m). Ist m betragsmäßig größer als ein Schwellwert (m_THR), so drosselt das Luftfilter die Luftströmung in übermäßiger oder unerwünschter Weise. Ist m betragsmäßig kleiner oder gleich dem Schwellwert (m_THR), so drosselt das Luftfilter die Luftströmung nicht in übermäßiger oder unerwünschter Weise.
Der Nutzen der Verwendung des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe anstelle des gemessenen MAP liegt darin, die Auswirkung der nichtlinearen, komprimierbaren Strömung über den Drosselklappenkörper und verschiedene Drosselklappenstellungen einzuschließen. Die Differenz von Luftdruck minus dem Druck stromaufwärts der Drosselklappe kann zur Berechnung der obigen Steigung und zur Überwachung der Luftfilterdrosselung verwendet werden, wenn ein Luftdrucksensor verfügbar ist. Der Vorteil der Verwendung der Steigung von Druck stromaufwärts der Drosselklappe zu Luftmassenstrom liegt unter bestimmten Bedingungen darin, die Auswirkung von unbekannten Luftdruckschwankungen oder einer ungenauen Luftdruckvorhersage zu minimieren, wenn kein Luftdrucksensor installiert ist.
In 5, auf welche nun Bezug genommen wird, werden beispielhafte Schritte, welche durch die Luftstromdrosselungssteuerung durchgeführt werden, im Detail beschrieben. In Schritt 400 wird ein Zähler n gleich 1 gesetzt. In Schritt 402 bestimmt die Steuerung, ob die TPS größer als eine Schwellen-TPS (TPS_THR) ist. Ist die TPS größer als TPS_THR, so fährt die Steuerung mit Schritt 404 fort. Ist TPS nicht größer als TPS_THR, so springt die Steuerung auf Schritt 400 zurück. Die Steuerung bestimmt, ob die Maschinen-RPM größer als eine Schwellen-RPM (RPM_THR) ist. Ist RPM größer als RPM_THR, so fährt die Steuerung mit Schritt 406 fort. Ist RPM nicht größer als RPM_THR, so springt die Steuerung auf Schritt 400 zurück. Indem zu Beginn jeweils der Zustand der Drosselklappe und der Maschinen-RPM geprüft wird, um eine ausreichende Strömung durch die Maschine zu gewährleisten (wenn die Strömung zu gering ist, ist der Drosselungsverlust durch das Luftfilter sehr klein), kann die Steuerung auch den Kraftstoffverbrauch und/oder die Laufzeit der Maschine innerhalb gewisser Grenzen prüfen, um sicherzustellen, dass der Luftdruck sich nicht drastisch verändert. Dies ist in jenen Fällen besonders nützlich, in denen der Luftdrucksensor nicht verfügbar ist.
In Schritt 406 bestimmt die Steuerung den Druck stromaufwärts der Drosselklappe, wie weiter oben eingehend erörtert. In Schritt 408 filtert die Steuerung den vorhergesagten Druck stromaufwärts der Drosselklappe. Die Steuerung speichert den Druck stromaufwärts der Drosselklappe und den MAF für Takt n in Schritt 410. In Schritt 412 bestimmt die Steuerung, ob n größer als ein Takt-Schwellenwert (n_THR) ist. Ist n nicht größer als n_THR, so wird n in Schritt 414 inkrementiert und springt auf Schritt 402 zurück. In Schritt 416 bestimmt die Steuerung, ob die Differenz zwischen dem maximalen MAF (MAF_MAX) und dem minimalen MAF (MAF_MIN), die aus den im Speicher abgelegten n Messwerten bestimmt werden, größer als ein Schwellenwert für die MAF-Differenz (ΔMAF_THR) ist. Ist die Differenz nicht größer als ΔMAF_THR, so springt die Steuerung auf Schritt 400 zurück. Ist die Differenz größer als ΔMAF_THR, so fährt die Steuerung mit Schritt 418 fort.
In Schritt 418 nimmt die Steuerung eine Berechnung von m auf der Grundlage einer Differenz des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und einer MAF-Differenz vor. Die Steuerung bestimmt in Schritt 420, ob m größer als m_THR ist. Ist m größer als m_THR, so fährt die Steuerung mit Schritt 422 fort. Ist m nicht größer als m_THR, so fährt die Steuerung mit Schritt 424 fort. In Schritt 422 zeigt die Steuerung an, dass das Luftfilter die Luftströmung drosselt, und wird anschließend beendet. In Schritt 424 zeigt die Steuerung an, dass das Luftfilter die Luftströmung nicht drosselt, und wird anschließend beendet.
In 6, auf welche nun Bezug genommen wird, werden beispielhafte Module, welche die Luftstromdrosselungssteuerung ausführen, im Detail beschrieben. Die beispielhaften Module umfassen Vergleichermodule 600, 602, ein UND-Glied 604, ein Modul 606 für den Druck stromaufwärts der Drosselklappe, ein MAF-Abtastermodul 608, ein Steigungs-Modul 612 und Vergleichermodule 614, 616. Das Vergleichermodul 600 vergleicht TPS mit TPS_THR und erzeugt ein Signal (z. B. 1), wenn TPS größer als TPS_THR ist. In ähnlicher Weise vergleicht das Vergleichermodul 602 RPM mit RPM_THR und erzeugt ein Signal (z. B. 1), wenn RPM größer als RPM_THR ist. Das UND-Glied 604 empfängt die Signale und erzeugt ein Signal (z. B. 1) wenn die Signale von den Vergleichern anzeigen, dass TPS und RPM beide größer sind als ihre jeweiligen Schwellenwerte.
Das Modul 606 für den Druck stromaufwärts der Drosselklappe bestimmt den Druck stromaufwärts der Drosselklappe und zeichnet dessen Werte auf, wenn das UND-Glied 604 das geeignete Signal dafür (z. B. 1) erzeugt. In ähnlicher Weise überwacht das MAF-Abtastmodul 608 den MAF und zeichnet dessen Werte auf, wenn das UND-Glied 604 das geeignete Signal dafür (z. B. 1) erzeugt. Das Steigungs-Modul 612 empfängt die Werte für den Druck stromaufwärts der Drosselklappe und für den MAF und berechnet m, wenn ΔMAF (d. h. MAF_MAX minus MAF_MIN) größer als ΔMAF_THR ist. Im Spezielleren erzeugt, wenn ΔMAF größer als ΔMAF_THR ist, das Vergleichermodul 614 ein entsprechendes Signal (z. B. 1), welches von dem Steigungs-Modul 612 empfangen wird. Das Vergleichermodul 616 erzeugt ein Signal (z. B. 1), wenn m größer als m_THR ist, was darauf hindeutet, dass die Luftströmung übermäßig gedrosselt ist. Ist m nicht größer als m_THR, so erzeugt das Vergleichermodul 616 ein entsprechendes Signal (z. B. 0), was darauf hindeutet, dass die Luftströmung nicht übermäßig gedrosselt ist.
Es sei hier vorweggenommen, dass die weiter oben beschriebenen, beispielhaften Module als Teilmodule in einem einzigen Modul kombiniert sein können. So können beispielsweise das Modul 606 für den Druck stromaufwärts der Drosselklappe und das MAF-Abtastermodul 608 Teilmodule eines einzigen Moduls sein.

Claims

Verfahren zum Überwachen einer Luftstromdrosselung in einem Lufteinlass einer Brennkraftmaschine, welches umfasst, dass eine vorbestimmte Anzahl von Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe aufgezeichnet wird; eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten des Luftmassenstroms, welche jeweils den Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe entsprechen, aufgezeichnet wird; auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms die Steigung einer linearen Regressionsgeraden bestimmt wird; und auf der Grundlage des Steigungswerts bestimmt wird, ob ein Luftfilter eine übermäßige Drosselung der Luftströmung verursacht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Aufzeichnens stattfinden, wenn eine Drosselklappenstellung und eine Maschinen-RPM jeweils größer als ein entsprechender Schwellenwert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens der Steigung dann erfolgt, wenn ein Delta-Luftmassenstromwert größer als ein Delta-Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, welches weiterhin umfasst, dass aus den Messwerten des Luftmassenstroms ein maximaler Luftmassenstromwert bestimmt wird; und aus den Messwerten des Luftmassenstroms ein minimaler Luftmassenstromwert bestimmt wird; wobei der Delta-Luftmassenstromwert als eine Differenz zwischen dem maximalen Luftmassenstromwert und dem minimalen Luftmassenstromwert berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst, dass auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms eine lineare Regressionsgerade bestimmt wird, wobei die Steigung der linearen Regressionsgeraden entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Schätzwert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe dadurch bestimmt wird, dass auf der Grundlage von Maschinen-Betriebsparametern ein Zwischenparameter bestimmt wird; und auf der Grundlage des Zwischenparameters ein Schätzwert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, welches weiterhin umfasst, dass auf der Grundlage des Zwischenparameters ein Druckverhältnis bestimmt wird; und das Druckverhältnis einem Festwert gleichgesetzt wird, wenn der Zwischenparameter nicht geringer als ein Schwellenwert ist.
System zum Überwachen einer Luftstromdrosselung in einem Lufteinlass einer Brennkraftmaschine, umfassend: ein erstes Modul, das eine vorbestimmte Anzahl an Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe aufzeichnet und das eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten des Luftmassenstroms, welche jeweils den Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe entsprechen, aufzeichnet; ein zweites Modul, das auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms die Steigung einer linearen Regressionsgeraden bestimmt; und ein drittes Modul, das auf der Grundlage des die Steigungswerts bestimmt, ob ein Luftfilter eine übermäßige Drosselung der Luftströmung verursacht.
System nach Anspruch 8, wobei das erste Modul die Schätz- und Messwerte aufzeichnet, wenn eine Drosselklappenstellung und eine Maschinen-RPM jeweils größer als ein entsprechender Schwellenwert sind.
System nach Anspruch 8, wobei das zweite Modul die Steigung bestimmt, wenn ein Delta-Luftmassenstromwert größer als ein Delta-Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 10, welches weiterhin ein drittes Modul umfasst, das aus den Messwerten des Luftmassenstroms einen maximalen Luftmassenstromwert bestimmt, und das aus den Messwerten des Luftmassenstroms einen minimalen Luftmassenstromwert bestimmt, wobei der Delta-Luftmassenstromwert als eine Differenz zwischen dem maximalen Luftmassenstromwert und dem minimalen Luftmassenstromwert berechnet wird.
System nach Anspruch 8, wobei das zweite Modul auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms eine lineare Regressionsgerade bestimmt, wobei die Steigung der linearen Regressionsgeraden entspricht.
System nach Anspruch 8, wobei jeder Schätzwert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe dadurch bestimmt wird, dass auf der Grundlage von Maschinen-Betriebsparametern ein Zwischenparameter bestimmt wird; und auf der Grundlage des Zwischenparameters ein Schätzwert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe bestimmt wird.
System nach Anspruch 13, welches weiterhin ein viertes Modul umfasst, das ein Druckverhältnis auf der Grundlage des Zwischenparameters bestimmt und das das Druckverhältnis einem Festwert gleichsetzt, wenn der Zwischenparameter nicht geringer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren zum Überwachen einer Luftstromdrosselung in einem Lufteinlass einer Brennkraftmaschine, welches umfasst, dass bestimmt wird, ob eine Mehrzahl von Betriebsparameterbedingungen erfüllt ist; eine vorbestimmte Anzahl von Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und von Messwerten des Luftmassenstroms, welche jeweils den Schätzwerten des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe entsprechen, aufgezeichnet wird, wenn die Mehrzahl von Betriebsparameterbedingungen erfüllt ist; auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms die Steigung einer linearen Regressionsgeraden bestimmt wird; und auf der Grundlage des Steigungswerts bestimmt wird, ob ein Luftfilter eine übermäßige Drosselung der Luftströmung verursacht.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Mehrzahl von Betriebsparameterbedingungen erfüllt ist, wenn eine Drosselklappenstellung und eine Maschinen-RPM jeweils größer als ein entsprechender Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bestimmens der Steigung dann erfolgt, wenn ein Delta-Luftmassenstromwert größer als ein Delta-Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches weiterhin umfasst, dass aus den Messwerten des Luftmassenstroms ein maximaler Luftmassenstromwert bestimmt wird; und aus den Messwerten des Luftmassenstroms ein minimaler Luftmassenstromwert bestimmt wird; wobei der Delta-Luftmassenstromwert als eine Differenz zwischen dem maximalen Luftmassenstromwert und dem minimalen Luftmassenstromwert berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, welches weiterhin umfasst, dass auf der Grundlage der Schätzwerte des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe und der Messwerte des Luftmassenstroms eine lineare Regressionsgerade bestimmt wird, wobei die Steigung der linearen Regressionsgeraden entspricht.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei jeder Schätzwert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe dadurch bestimmt wird, dass auf der Grundlage von Maschinen-Betriebsparametern ein Zwischenparameter bestimmt wird; und auf der Grundlage des Zwischenparameters ein Schätzwert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, welches weiterhin umfasst, dass auf der Grundlage des Zwischenparameters ein Druckverhältnis bestimmt wird; und das Druckverhältnis einem Festwert gleichgesetzt wird, wenn der Zwischenparameter nicht geringer als ein Schwellenwert ist.