[发明专利]监测空气过滤器状况的方法和系统

说明书

本申请涉及监测空气过滤器状况的方法和系统，提供用于确定耦接到发动机系统的进气通道的空气过滤器的状况的方法和系统。在一个示例中，方法包括基于歧管空气充气值估计空气过滤器的阻力。歧管空气充气值可以是质量空气流量或歧管空气压力。

技术领域

本说明书大体涉及用于诊断耦接到发动机的进气通道的空气过滤器的状况的方法和系统。

背景技术

定位在发动机的进气系统内或作为发动机的进气系统的一部分的空气过滤器为发动机提供过滤空气。空气过滤器可由于灰尘或霜冻的积聚而堵塞。堵塞的空气过滤器可导致歧管空气压力降低，并且使燃料经济性和操纵性能恶化。监测空气过滤器状况可提供空气过滤器的剩余使用寿命的早期指示，并帮助车主提前计划维修。

解决空气过滤器堵塞的其它尝试包括基于空气过滤器两端的压差确定过滤器堵塞。Freen等人在美国20110185895A1中示出一个示例方法。其中，差压传感器测量空气过滤器上游的第一压力和空气过滤器下游的第二压力之间的压差。然后通过将该压差与基线压差进行比较来确定过滤器状况。

然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，Freen需要电池供电的探头来测量空气过滤器两端的压差。在自然吸气发动机中，空气过滤器周围通常不存在差压传感器。Freen的附加的探头可增加发动机系统的复杂性和成本。另外，无论何时安装新的过滤器，Freen都需要用户重新校准基线压差。如果未及时执行重新校准，则Freen的方法可导致过滤器状况的错误估计。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过这样的一种方法解决，该方法包括：将空气通过空气过滤器引入歧管；在稳态条件期间，基于歧管中的空气充气值估计空气过滤器阻力，空气过滤器阻力与通过空气过滤器的质量空气流量的平方成反比；以及基于空气过滤器阻力指示空气过滤器状况。通过这种方式，可在稳态条件期间确定空气过滤器堵塞而不需要附加的传感器。

作为一个示例，观测器可被构造成用于估计耦接到发动机系统的进气通道的空气过滤器的空气过滤器阻力。空气过滤器状况可根据空气过滤器阻力来确定。例如，可响应于空气过滤器阻力高于阈值来确定过滤器堵塞。空气过滤器阻力可与通过空气过滤器的质量空气流量的平方成反比，并且与空气过滤器两端的压差成比例。如此，无论过滤器几何结构或材料属性如何，空气过滤器阻力都可表征过滤器堵塞。换句话说，即使在使用不同类型的过滤器时，也可通过空气过滤器阻力来确定空气过滤器状况。空气过滤器阻力可基于歧管中的空气充气值经由观测器来估计。在非增压应用中，空气过滤器下游的质量空气流量(MAF)传感器或节气门下游的歧管空气压力(MAP)传感器可存在于发动机系统中，以用于监测空气充气。在稳态条件期间，通过进气歧管的质量空气流量可与通过空气过滤器的质量空气流量和通过节气门的质量空气流量相同。因此，基于传感器的可用性，在稳态条件期间，歧管空气充气值可以是由MAF传感器测量的MAF或由MAP传感器测量的MAP。如果歧管充气值是MAF，则观测器可同时估计包括空气过滤器的阻力、紧邻空气过滤器下游的压力以及MAP的系统状态。如果歧管空气充气值是MAP，则观测器可同时估计包括空气过滤器的阻力和紧邻空气过滤器下游的压力的系统状态。通过这种方式，可根据已经存在于发动机系统中的传感器测量的歧管空气充气值来确定空气过滤器状况。观测器可在不知道节气门位置的情况下估计空气过滤器的阻力。另外，可在不中断发动机操作的情况下在线确定空气过滤器状况。

应当理解，提供上面的发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现。

附图说明

图1示出具有耦接在进气歧管中的空气过滤器的多气缸发动机系统的示例气缸的示意图。

图2示出经由观测器诊断空气过滤器状况的示例方法。

图3A示出观测器的第一实施例。