用于内燃机的检测空气过滤器状况的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆部件的监测系统的领域，具体地，涉及一种用于检测空气过滤器 状况的系统。
【背景技术】
[0002] 用于检测堵塞的空气过滤器的软件函数是已知的。
[0003] 通常，该检测是通过比较过滤器上的压降与特定的最大许可阈值来执行的。如果 该阈值始终被测量的压降超过，则检测到错误并且通过控制单元采取适当的防范措施，例 如，警示灯、发动机功率降低等。
[0004] 有时，不能提供该检测策略。
[0005] 根据发动机布局和气流已知其中压降的变化不能从最佳状况灵敏地改变至相当 堵塞的状况的情形。例如，对于在严重堵塞的状况下达到约50毫巴的新滤筒，空气过滤器 处的压降可以为约10毫巴至15毫巴。
[0006] 此外，由于周围环境压力从约高海拔处几百的低压至海平面处约1100毫巴的高 压的强大可变性，这些传感器对于较大的压力变化必须具有非常高的精确度。
[0007] 汽车压力传感器通常具有满标的2 %的精确度，S卩，这里约为20毫巴X2个传感 器，即，在最糟糕的情况下，为40毫巴。因此，误差范围与压降变化是可比较的。因此，使用 该已知解决方法不能够可靠地检测堵塞的过滤器。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明的主要目的是提供一种用于检测空气过滤器状况的系统，具体地，用 于内燃机的检测空气过滤器状况的系统，即使在两个极端状况（即，新的空气过滤器和堵 塞的过滤器）之间的压降变化实际上受限的情形下，也可提供该系统。
[0009] 本发明的主要原理是使空气过滤器的状况评估基于过滤器处的压降值与穿过空 气过滤器的对应平方空气体积流的线性回归计算。因此，将线性回归的角系数或者以角系 数构造的函数与一个或者多个阈值相比较，以辨别空气过滤器的所述工作状况。
[0010] 清楚的是，角系数或者其函数代表一个数值。
[0011] 根据本发明的优选实施方式，角系数被用于计算通过空气过滤器的预定最高理论 体积流处的过滤器压降，并且比较该对应的压降与阈值压降，以确定操作的过滤器状况。因 此，以所述角系数或者所述预定最高理论体积流计算的所述压降根据初步计算的所述角系 数值而获得的数值。
[0012] 本发明的第一目的是一种用于检测空气过滤器状况的方法，具体地，用于内燃机 的检测空气过滤器状况的方法。
[0013] 所述方法能够给出发动机气流过滤器的堵塞状况的可靠描绘。
[0014] 根据本发明的实施方式，该方法还适用于辨别对空气过滤器的不适当的移除或者 干预，或者，可替代地，发动机进气口集管的泄漏。
[0015] 本发明的另一目的是实现上述所述方法的系统。
[0016] 本发明的另一目的是包括该系统的内燃机。
[0017] 本发明的进一步的目的是包括该发动机的陆地车辆。
[0018] 这些目的和进一步的目的通过描述本发明的优选实施方式并构成本说明书的整 体部分的所附权利要求来实现。
【附图说明】
[0019] 从通过参考所附附图读取的以纯例证和非限制性实施例的方式给出的下列细节 描述中，本发明将变得完全清晰，其中：
[0020] 图1示出了描述本发明的方法的优选实施方式的框图；
[0021] 图2示出了针对两个不同的发动机试验台的根据图1中的方法计算的两个线性回 归。
[0022] 图中相同的参考标号和字母表示相同或者功能等同的部件。
[0023] 根据本发明，术语"第二元件"并不暗示存在"第一元件"，第一、第二等仅用于改善 描述的清晰度并且不以限制性方式解释。
【具体实施方式】
[0024] 根据本发明，考虑了空气过滤器处的压降ΛP的变化与通过该过滤器的平均气体 速率的变化。对于给定的过滤器几何结构，还可以通过空气体积流分表达气体速率。当V 表示体积时，该符号上的圆点表示空气体积的时间导数或者仅表示气流
[0025] 根据本发明，发现，空气过滤器处的压降Λp与平方体积流的相关性是线性的， 并且两个值通过系数k而相互关联：
[0026]
[0027]系数k对应于以所述相关值Λp，计算的线性回归的角系数。该系数包括有关 通过流限制的摩擦损失程度的所有信息；此处，其反映了过滤器因污染而堵塞的程度，或者 指示如果小于洁净的滤筒的预期值，则表示过滤器是不能正常工作的过滤器。
[0028] 如果k或者f(k)超过预定的上限阈值ThU，即，当k或者f(k)>ThU:是时，则确认空 气过滤器被堵塞，并且优选地，在某一误差消除抖动之后，设置DFC(ECU内部诊断故障码）。
[0029] 相反，如果k或者f(k)小于预定的下限阈值ThL，则设置可能错误、或者不正确地 被安装或移除或干预的滤筒的DFC，或者设置泄漏空气供应系统的DFC。此外，在这种情况 下，在某一误差消除抖动之后，优选设置DFC。
[0030] 通过设置ThL〈Thl〈*"〈Thn〈ThU、n>2,可以限定任意数目的不同中间阈值，从而允 许以更高的辨析率确定空气清洁器的状态。例如，利用三个不同的阈值ThL、Thl、以及ThU， 通过本方法，可以区分下列状况：
[0031] ThL〈k〈Thl:确认过滤器是新的和/或处于良好状况；
[0032] Thl〈k〈ThU:确认过滤器是脏的，但尚未被危险地堵塞：优选地，在车辆仪表盘上 显示具有"下次应替换空气过滤器"含义的错误；
[0033] ThU〈k:确认过滤器被危险地堵塞并且必须立即被替换掉（更高的压力阈值）：优 选地，ECU以限制的功率/扭矩/速度使内燃机转成恢复模式；
[0034] k〈ThL:甚至对于新的过滤器，k系数或者以k系数构造的函数也过低，S卩，当k或 者f(k)〈ThL:是时，其意指某处出错，没有滤筒、滤筒不合适、泄漏等。发动机可能吸取了未 经过滤的空气；优选地，ECU以限制的功率/扭矩/速度使内燃机转成恢复模式。
[0035] 此外，可以利用k或者f(k)在较短时间间隔内的变化来导出附加信息。参考上述 实施例，如果k系数从下列状况Thl〈k〈ThU或者ThU〈k中的一种突然转至状况k〈ThL时，该 事件被解释为干预解决方法：过滤器很可能被移除，以摆脱之前的错误。因此，优选地，ECU 以限制的功率/扭矩/速度使内燃机转成恢复模式。
[0036] 作为可替代的解决方法，k还可用作过滤器的状态或者堵塞程度的直接估量。实 际的k值代表预定的最小值kMin与预定的最大值kMax之间的百分比值：
[0037] 过滤器堵塞程康％
[0038] 该解决方法致使将k的函数与阈值kMin和Kmax相比较。
[0039] 连续确定的过滤器堵塞程度可以被用于施加保护性防范措施，如模拟的最大功率 减少，或者如上述所述的阈值逻辑。
[0040] 现在，我们示出了将本发明应用于k的另一函数。
[0041] 例如，可以计算空气清洁器的最大压降？_，其在穿过过滤器的预定最大预期气流 下存在：
[0042]
[0043] 如同在上述所述实施例中，阈值解决方法和连续解决方法对于Λpmax=f(k)也起 作用。
[0044] 因此，实施方式相对于根据本发明的其他解决方法最具鲁棒性。
[0045] 根据本发明的优选实施方式，空气清洁器上的压降以由电子控制器提供的样品速 率（例如，每隔l〇ms)连续测量。
[0046] 空气清洁器上的压降例如通过空气清洁器上的差压传感器或者通过在绝对压力 传感器的上游和下游布置空气清洁器来测量。在第二种情况下，通过从由车载（例如，嵌入 在ECU中）的另一传感器获取的周围环境压力值中减去空气清洁器之后（可选地，在涡轮 增压器之前）的测量绝对压力来计算压差（降）。
[0047] 基于例如压力、温度、λ值等其他物理测量、以及例如发动机几何结构等预定数 据，通过气流路径上的合适测量设备直接测量或者通过电子控制器计算通过空气清洁器的 空气体积流分#
[0048] 例如，如果原数据在可使用的体积流范围内，则可将原数据永久性地存储在ECU 内，以用于后期评估。根据本发明的优选实施方式，将气流的适用范围[匕ιη, ]或者可替 代地平方气流[，N^ax ]钿分成预定数目的相邻间隔，例如，8个相同大小的间隔，通过索 引0至7标记。因此，获取值的耦合（Δ/；，2 )并且基于相应间隔0 - 7分组，因此，耦合值 属于气流值并且与相应间隔相关联。在下文中，出于方便，该耦合被称为"数据耦合"。
[0049] 当气流值在气流的该适用范围之外时，S卩，当气流值分别低于或者高于应用的最 小/最大值时，优选地，出于不同的用途而忽略不计或者记录，即，识别异常状况。
[0050] 在本发明的上下文中，"适用范围"指由内燃机在正常状况下的功能范围内考虑的 内燃机的种类所限定的气流的范围。
[0051] 有利地，可以将数据耦合的上述所述分组记录在大小为（至少）nX8的两个数据 矩阵内。当更新数据耦合的适用最小次数时，执行线性回归计算，以计算k系数：
[0052]
[0053] 其中，η是已更新的数据耦合的次数，分别是η个所考虑的平方气流与η 个压降值的平均值。
[0054] 为了节省储存存储器，仅通过逐步存储所述歹2: