CN102200076A - 用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法 - Google Patents

Abstract

本文中提供一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法。该方法包括但不限于：在空气清洁器组件中测量空气过滤器下游的第一空气压力P₁和第一空气流量，其中P₁与第一空气流量相对应。该方法还包括：在空气清洁器组件中测量空气过滤器下游的第二空气压力P₂和第二空气流量，其中P₂与第二空气流量相对应。该方法还包括从数据存储装置中获得压力差A₁、A₂、B₁和B₂。该方法还包括通过考虑P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂而用处理器计算出表示空气过滤器剩余使用寿命的结果。该方法还包括向用户报告结果。

Description

用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法

技术领域

本发明总体上涉及过滤器，更具体地涉及空气过滤器。

背景技术

空气过滤器(例如，空气清洁器组件中所使用的那些在把空气流导入车辆内燃发动机的燃烧室之前从空气流中过滤除去颗粒物的空气过滤器），会周期性地发生堵塞并需要加以更换。以往是以间接的方式对这种空气过滤器进行监测，以确定什么时候应更换。例如，通常将自从上次更换空气过滤器算起车辆所行驶的英里数用作确定什么时候更换车辆空气过滤器的手段。将行驶英里数用作做出此决定的依据，这依赖于车辆行驶英里数与车辆空气过滤器被颗粒物堵塞的速率之间的相关性。

尽管确定什么时候更换车辆空气过滤器的这种方法是可以满足要求的，但还存在着改进的空间。这是因为车辆行驶英里数与车辆空气过滤器堵塞状态之间的相关性会受到车辆行驶所处的环境类型的影响。例如，通常在沙漠环境中行驶的车辆的空气过滤器，将会以与通常在北极环境中行驶的车辆不同的速率发生堵塞，这是因为在各环境中悬浮于空气中的颗粒物的量是有差异的。这种环境之间的差异以及其它因素可以改变行驶英里数与车辆空气过滤器状态之间的相关性。这转而可以减小把行驶英里数用作需在什么时候更换车辆空气过滤器的预测因素的有效性。

此外，混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆、增程式电动车辆、以及采用其它非传统动力源而运行的车辆正被引入市场。上述车辆可在不同的时间和/或在不可预知的时段内专门由其电动机提供动力。在其内燃发动机不被使用的时段内，这些新型车辆中的空气过滤器将不会被颗粒物堵塞。因此，这些车辆的行驶英里数可能并非预测其空气过滤器状态的可接受手段。

发明内容

本文中提供一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法。

在一个实例中，该方法包括但不限于：在空气清洁器组件中测量空气过滤器下游的第一空气压力P₁和第一空气流量。P₁与第一空气流量相对应。该方法还包括：在空气清洁器组件中测量空气过滤器下游的第二空气压力P₂和第二空气流量。P₂与第二空气流量相对应。该方法还包括：从数据存储装置中获得在第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、在第二空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₂、在第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁、以及在第二空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₂。该方法还包括：通过考虑P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂而用处理器计算出表示空气过滤器剩余使用寿命的结果。该方法还包括：向用户报告所述结果。

在另一个实例中，该方法包括但不限于步骤(a)：在空气清洁器组件中测量空气过滤器下游的第一空气压力P₁和第一空气流量。P₁与第一空气流量相对应。该方法还包括步骤(b)：在空气清洁器组件中测量空气过滤器下游的第二空气压力P₂和第二空气流量。P₂与第二空气流量相对应。该方法还包括步骤(c)：从数据存储装置中获得在第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、在第二空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₂、在第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁、以及在第二空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₂。 该方法还包括步骤(d)：通过考虑P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂而用处理器计算出表示空气过滤器的剩余使用寿命的结果。该方法还包括步骤(e)：重复步骤(a)到步骤(d)，直到已计算出预定数量的结果。该方法还包括步骤(f)：通过用处理器对所述预定数量的结果进行平均而计算出平均结果。该方法还包括步骤(g)：向用户报告所述平均结果。

在又一个实例中，该方法包括但不限于：在空气清洁器组件中测量空气过滤器下游的第一空气流量、以及空气过滤器两侧的压力差ΔP。该压力差与第一空气流量相对应。该方法还包括：从数据存储装置中获得在第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A1、以及在第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B1。该方法还包括：通过考虑ΔP、A1和B1而用处理器计算出表示空气过滤器的剩余使用寿命的结果。该方法还包括：向用户报告所述结果。

本发明还涉及以下技术方案。

方案1. 一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法，所述方法包括下列步骤：

在空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第一空气压力P₁和第一空气流量，P₁与所述第一空气流量相对应；

在所述空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第二空气压力P₂和第二空气流量，P₂与所述第二空气流量相对应；

从数据存储装置中获得在所述第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、在所述第二空气流量下所述新空气过滤器两侧的压力差A₂、在所述第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁、以及在所述第二空气流量下所述寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₂；

通过考虑P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂而用处理器计算出表示所述空气过滤器的剩余使用寿命的结果；以及

向用户报告所述结果。

方案2. 如方案1所述的方法，其中，当所述第一空气流量和所述第二空气流量已达到稳态时，测量P₁和P₂。

方案3. 如方案2所述的方法，其中，当测量的空气压力的波动不超过预定阈值时，出现所述稳态。

方案4. 如方案2所述的方法，其中，在节气门状态发生变化后已经过了预定时段之后，测量P₁和P₂。

方案5. 如方案1所述的方法，其中，P₁和P₂在彼此的预定时段内进行测量。

方案6. 如方案1所述的方法，其中，所述计算步骤包括考虑与用户指令有关的其它因子。

方案7. 如方案6所述的方法，其中，所述其它因子增加所述空气过滤器的剩余使用寿命。

方案8. 如方案6所述的方法，其中，所述其它因子减小所述空气过滤器的剩余使用寿命。

方案9. 如方案1所述的方法，其中，当所述第一空气流量与所述第二空气流量之间的差异超过预定阈值时，测量P₂。

方案10. 一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法，所述方法包括下列步骤：

(a)在空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第一空气压力P₁和第一空气流量，P₁与所述第一空气流量相对应；

(b)在所述空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第二空气压力P₂和第二空气流量，P₂与所述第二空气流量相对应；

(c)从数据存储装置中获得在所述第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、在所述第二空气流量下所述新空气过滤器两侧的压力差A₂、在所述第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁、以及在所述第二空气流量下所述寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₂；

(d)通过考虑P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂而用处理器计算出表示所述空气过滤器的剩余使用寿命的结果；

(e)重复步骤(a)到步骤(d)，直到已计算出预定数量的结果；

(f)通过用所述处理器对所述预定数量的结果进行平均而计算出平均结果；以及

(g)向用户报告所述平均结果。

方案11. 如方案10所述的方法，其中，所述结果的预定数量随所述第一空气流量与所述第二空气流量之间的差异反向地变化。

方案12. 如方案10所述的方法，其中，当所述第一空气流量和所述第二空气流量已达到稳态时，测量所述第一空气压力和所述第二空气压力。

方案13．如方案12所述的方法，其中，当测量的空气压力的波动不超过预定阈值时，出现所述稳态。

方案14．方案12所述的方法，其中，在节气门状态发生变化后已经过了预定时段之后，测量所述第一空气压力和所述第二空气压力。

方案15. 如方案10所述的方法，其中，所述第一空气压力和所述第二空气压力在彼此的预定时段内进行测量。

方案16. 如方案10所述的方法，其中，步骤4包括考虑与用户指令有关的其它因子。

方案17. 如方案16所述的方法，其中，所述其它因子增加所述空气过滤器的剩余使用寿命。

方案18. 如方案16所述的方法，其中，所述其它因子减小所述空气过滤器的剩余使用寿命。

方案19. 如方案10所述的方法，其中，直到所述第一空气流量与所述第二空气流量之间的差异超过预定阈值时，才测量所述第二空气压力。

方案20. 一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法，所述方法包括以下步骤：

在空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第一空气流量、以及所述空气过滤器两侧的压力差ΔP，所述压力差与所述第一空气流量相对应；

从数据存储装置中获得在所述第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、以及在所述第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁；

通过考虑ΔP、A₁和B₁而用处理器计算出表示所述空气过滤器的剩余使用寿命的结果；以及

向用户报告所述结果。

附图说明

在下文中将结合以下附图来描述一个或多个实施例，其中类似的附图标记表示类似的元件。

图1是适于和确定空气过滤器剩余使用寿命的方法的实例一起使用的空气清洁器组件的简化侧视图。

图2的曲线图示出了作为质量空气流量的函数的、新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的测量压力差。

图3的曲线图示出了作为时间的函数的大气压力变化，并且还示出了与大气压力变化有关的针对新空气过滤器和寿命末期空气过滤器测量的下游空气压力。

图4的流程图示出了根据一个实例的、适用于图1的空气清洁器组件的第一方法的步骤，该方法能够确定空气过滤器的剩余使用寿命。

图5的流程图示出了根据另一个实例的、适用于图1的空气清洁器组件的另一种方法的步骤，该方法能够确定空气过滤器的剩余使用寿命。

图6的流程图示出了图5中所示方法的实施。

图7是适于和确定空气过滤器剩余使用寿命的方法的替代例一起使用的空气清洁器组件的简化侧视图。

图8的流程图示出了根据又一个实例的、适用于图7的空气清洁器组件的方法的步骤，该方法能够确定空气过滤器的剩余使用寿命。

具体实施方式

以下的详细描述在本质上仅仅是示例性的，而不是意图限制本发明的应用和使用。此外，没有意图要受到前面的技术领域、背景技术、发明内容或者以下的详细描述中所给出的任何明示或暗示理论的约束。

本文中公开了用于确定什么时候更换车辆空气过滤器的改进方法。所述改进方法包括：在具有空气过滤器的空气清洁器组件中进行空气压力测量，获得与在新空气过滤器和寿命末期空气过滤器中所观察到的压力差有关的数据，并且利用测量出的压力和压力差数据来计算空气过滤器的剩余使用寿命。

所述方法包括：在空气清洁器组件中在空气过滤器的下游位置，进行至少两次空气压力的测量(即，在空气清洁器组件中空气已穿过空气过滤器之后的位置，进行空气压力测量)。一次测量是在高空气流量下进行，另一次测量是在低空气流量下进行。本文中所使用的术语“高空气流量”和“低空气流量”是相对性术语，表示高空气流量一定高于低空气流量，反之亦然。在一些实施例中，上述测量的顺序是没关系的。本文中可将这两次空气压力测量称作“配对数据（paired data）”。该配对数据连同与新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的压力差有关的数据，被用于计算空气过滤器的剩余使用寿命。

各组配对数据中的两次压力测量，优选在彼此的预定时段内进行，以使否则可能由大气压力变化所造成的误差最小化；大气压力变化是由于天气条件的变化、海拔的变化、地理位置的变化或者其它因素所致。预定时段的长度可根据地理因素、季节因素和/或其它因素而变化。在一些实例中，该预定时段可小于或等于2～30秒。

另外，优选直到在空气流量已达到稳态状态之后才进行各测量。本文中所使用的与空气流量有关的术语“稳态状态”，是指空气流量的波动不超过预定值的状态。在一些实例中，可能希望将空气流量波动的预定值设定为小于或等于大约1～20克/秒。

特定空气过滤器的剩余使用寿命，可通过当空气以第一已知空气流量流经空气清洁器组件时在空气清洁器组件中只进行单次下游空气压力测量而计算出。为此，可利用以下方程式：

。

上述方程式中给出的变量代表以下值：

Z%是剩余使用寿命，以百分率计量；

B₁是在第一已知空气流量(“第一空气流量”)下寿命末期空气过滤器两侧的已知压力差；

P_atm是主导的大气压力；

P₁是在第一空气流量下在空气过滤器下游所测量的空气压力；以及

A₁是在第一空气流量下新空气过滤器两侧的已知压力差。

如上所述，当仅进行单次下游空气压力测量时，也必须测量大气压力，从而计算出空气过滤器的剩余使用寿命。通过新空气过滤器和寿命末期空气过滤器的实验室测试，可分别获得变量A₁和B₁。本文中所使用的术语“寿命末期空气过滤器”，是指被颗粒物堵塞到导致空气过滤器的上游侧与下游侧之间的压力降大于或等于预定压力差这种程度的空气过滤器。在一个实例中，如果在200克/秒的空气流量下空气过滤器两侧的压力差大于或等于2.5千帕，则该空气过滤器已达到其使用寿命的终点并且将被称为寿命末期空气过滤器。可在实验室测试中，在空气流量的任何期望范围内，确定新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的压力差。一种上述空气流量的范围可包括在车辆空气清洁器组件中以前所遇到过的或者预期的空气流量范围。

一旦已针对期望的空气流量范围测量出新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的压力差，那么可通过在落入已测试空气流量范围内的任意流量下仅仅进行单次下游空气压力测量以及大气压力测量，利用方程式1来确定空气过滤器的剩余使用寿命。例如，如果空气流量变化到第二空气流量(即，不同于第一空气流量的流量)并且如果第二空气流量落入已测试空气流量范围内，那么可以通过进行大气压力测量、第二次下游空气压力测量、然后完成以下计算，而确定空气过滤器剩余使用寿命：

。

第二方程式中所给出的变量代表以下值：

Z%是剩余使用寿命；

B₂是在第二已知空气流量(“第二空气流量”)下寿命末期空气过滤器两侧的压力差；

P_atm是主导的大气压力；

P₂是在第二空气流量下在空气过滤器下游所测量的空气压力；以及

A₂是在第二空气流量新空气过滤器两侧的压力差。

如果第一次计算是在第二次计算的相对较短的时段内进行，那么第一次计算出的剩余使用寿命将会大致等于第二次计算出的剩余使用寿命。这是因为这两次计算都关于相同的空气过滤器。因此，可以对以上第一和第二方程式进行重写，从而在数学上去掉P_atm。一旦从该方程式中去掉P_atm，则可以按下式计算出空气过滤器剩余使用寿命：

。

因此，配对数据的使用消除了为确定空气过滤器剩余使用寿命而获得大气压力测量值的需要。因为无需进行大气压力测量，所以同样也无需大气压力测量系统，并且可以降低和/或限制执行上述方法的车辆的成本和复杂性。

依靠方程式3来确定空气过滤器剩余使用寿命的方法，可能会遇到由在采集配对数据的第一压力测量值与第二压力测量值之间的时段内可能发生的大气压力轻微变化所引起的一些误差。而且，测量设备自身也可能具有会影响空气过滤器剩余使用寿命计算的固有误差率。补偿这种误差的一种方法是收集多组配对数据，并且利用各组配对数据来计算剩余使用寿命。可将各计算结果加以储存，并且一旦已收集到预定数量的结果，则可以对结果进行平均，从而得出车辆空气过滤器的平均剩余使用寿命。

每次测量中的误差大小，将会直接地随着与两次测量相对应的空气流量的差异大小而变化。因此，在一些实例中，可在第一空气流量与第二空气流量之间只存在相对较小差异的情况下，收集大量的数据组。相反，当第一空气流量与第二空气流量之间存在相对较大的差异时，将需要较少组的配对数据。

本文所描述的其它方法确实考虑了大气压力。这些方法执行上述的方程式1，并且要求车辆装备有大气压力测量系统。虽然这种车辆会比采用执行方程式3的方法的车辆更复杂且更昂贵，但是可以消除与大气条件轻微变化相关联的潜在误差。

通过回顾本专利申请的附图并阅读以下的详细描述，可获得对确定空气过滤器剩余使用寿命的方法的进一步理解。

图1是适于和确定空气过滤器22剩余使用寿命的方法的实例一起使用的空气清洁器组件20的简化侧视图。空气清洁器组件20可用于任何具有内燃发动机的车辆上。尽管本文中将空气清洁器组件20描述成在车辆上实施，但应当理解的是，空气清洁器组件20以及下面描述的各方法可在使用内燃发动机的任何系统、机器或装置（包括但不限于景观美化及娱乐设施）上实施。

空气清洁器组件20被配置成通过进气口24吸入空气并引导空气流经空气过滤器22然后进入内燃发动机(未图示)。空气清洁器组件20还包括传感器26，该传感器被配置成测量环境空气压力和质量空气流量。在一些实施例中，传感器26可以是节气门进气压力传感器。在其它实施例中，可应用独立的传感器来分别检测环境空气压力和质量空气流量。如图所示，传感器26位于空气清洁器组件20中在空气过滤器22的下游位置。传感器26可被配置成将检测出的环境空气压力和质量空气流量提供给另一个装置，该装置包括但不限于计算机处理器(未图示)和/或数据存储装置(未图示)。这种另外的装置可被配置成存储由传感器26所测量的测量值，对压力测量的进行施行定时和控制，以及执行上述计算。

例如，计算机处理器可向传感器26发送测量环境空气压力(P₁)的指令。传感器26可将P₁和测量P₁之时的空气流量提供给数据存储装置。在预定的时段内，计算机处理器可发送第二指令给传感器26使其在对环境空气压力进行第二次测量（P₂）。然后，传感器26可将P₂和测量P₂之时的空气流量提供给数据存储装置。然后，计算机处理器可从数据存储装置中获得与测量P₁和P₂时的空气流量相对应的新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的压力差。一旦计算机处理器从数据存储装置中获得P₁、P₂以及压力差，然后计算机处理器就可以执行上述方程式3中所示的计算，以确定表示空气过滤器22剩余使用寿命的结果。

图2中包含曲线图28，曲线图28示出了作为质量空气流量的函数的、新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的示例性测量压力差。沿X-轴是表示质量空气流量(以克/秒为单位)的标记。在常规车辆上的空气清洁器组件内所遇到的典型质量空气流量落入2克/秒至400克/秒的范围内。此范围的一部分落入图2中所示的范围内。沿Y-轴的是表示测量压力差(以千帕为单位)的标记。

曲线图28示出了第一曲线30和第二曲线32。第一曲线30代表在曲线图28的X-轴上所标示空气流量的整个范围内新空气过滤器两侧的示例性实验室测量压力差。类似地，第二曲线32代表在曲线图28的X-轴上所标示空气流量的整个范围内寿命末期空气过滤器两侧的示例性实验室测量压力差。用于画出第一曲线30和第二曲线32的数据可采用查找表的形式或者采用可有效地使数据能被处理器访问的任何其它形式而包含于数据存储装置中。

已确定了沿第一曲线30的两个点A₁和A₂。这些点对应于在这样的质量空气流量下新空气过滤器两侧的压力差，即所述质量空气流量与测量P₁和P₂(根据以上参考图1所述的实例)时的空气流量相对应。第二曲线32也包含两个点B₁和B₂，这两个点对应于在这样的质量空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差，即所述质量空气流量与测量P₁和P₂时的空气流量相对应。因此，在上述实例中，当计算机处理器从数据存储装置中获得压力差时，检索出的数据是数据点A₁、A₂、B₁和B₂。

图3中包含曲线图34，曲线图34示出了作为时间的函数的大气压力变化，并且还示出了与大气压力变化相关联的针对新空气过滤器和寿命末期空气过滤器测量的下游空气压力。X-轴代表经过的时间，Y-轴代表压力。曲线36显示了大气压力随时间的变化。曲线38表示在低空气流量下穿过新空气过滤器后、空气清洁器组件20中的下游环境空气压力的变化。曲线40显示了在低空气流量下穿过寿命末期空气过滤器后、空气清洁器组件20中的下游环境空气压力的变化。曲线42显示了在高空气流量下穿过新空气过滤器后、空气清洁器组件20中的下游环境空气压力的变化。曲线44显示了在高空气流量下穿过寿命末期空气过滤器后、空气清洁器组件20中的下游环境空气压力的变化。为了便于查看，曲线图34中所示出的不同曲线用具有不同图案的不同类型的线来显示，这些线从实线变化到断线、到短划线、到点线。

如曲线36所示，大气压力随时间的推移而升高和下降。随着大气压力的升高和下降，在各种空气过滤器后面的下游环境空气压力也升高和下降，如曲线图34中所示各曲线的波动的对应性所显示。

对曲线图34中的各种曲线的各自位置解释如下。空气清洁器组件20经过空气过滤器22吸入空气。空气过滤器22越堵塞，则经过该过滤器吸入空气所需的吸力就越大。而且，空气流量越大，经过空气过滤器22吸入空气所需的吸力将会越大。随着吸力的增加，与大气压力相比的下降（drop off）则相应地增加。根据这些原理，正在过滤以低空气流量流动的空气的新空气过滤器，与正在过滤以相同空气流量流动的空气的寿命末期空气过滤器相比，将会经历更小的与大气压力相比的下降。类似地，正在过滤以低空气流量流动的空气的寿命末期空气过滤器，与正在过滤以较高空气流量流动的空气的寿命末期空气过滤器相比，将经历更小的与大气压力相比的下降，这是因为在不同的流量下使空气流动所需的吸力是不同的。

曲线图34还示出了几组配对数据。各配对数据组包含两个下游空气压力测量值。各组配对数据中较低的下游空气压力测量值与高空气流量相对应，各组配对数据中较高的下游空气压力测量值与低空气流量相对应。

各组配对数据内的各下游空气压力测量值，是在彼此的预定时段内取得的。该预定时段优选为相对较短。其原因是为了使由于大气压力测量值的差异所引起的任何误差最小化，所述差异是由大气压力随时间推移的波动所致。如果在相对较短的时段内进行两次测量，那么大气压力的波动将必定较小，并且计算出的空气过滤器22的剩余使用寿命的任何误差将会相应地较小。第一组配对数据46最好地说明了这种情况。第一组配对数据46包含在彼此的预定时段内所采集的两个空气压力测量值。从各单独的空气压力测量值向上延伸至曲线36的点线，显示了在这两个压力测量值的采集之间所经过的时间内大气压力相对较小的变化。

这种情况在第二组配对数据48中则相反。采集第二组配对数据48的第一空气压力测量值与第二空气压力测量值之间所经过的时间超过了预定时间。因而，从采集第一空气压力测量值的时刻到采集第二空气压力测量值的时刻的大气压力波动，大于第一组配对数据46的情况。因而，在方程式3中使用第二组配对数据48会导致空气过滤器22剩余使用寿命的不可接受的不准确计算。因此，第二组配对数据48将会被实施本文中所公开方法的处理器拒绝。

图3中所示的各组配对数据(除第二组配对数据46外)均可用于计算过滤器22的剩余使用寿命。如上所述，可进行多次计算然后再进行平均，以补偿各单独计算中所固有的潜在误差。

图4的流程图示出了根据一个实例的、适用于图1的空气清洁器组件20的方法50的步骤，方法50能够确定空气过滤器剩余使用寿命。应当理解的是，方法50并不局限于和空气清洁器组件20一起使用，也可利用其它空气清洁器组件来施行方法50。

在方框52中，测量第一空气压力(P₁)和第一空气流量。这些测量值可利用任何常规手段采集，包括利用节气门进气压力传感器和质量空气流量传感器。这些传感器位于具有空气过滤器的空气清洁器组件内并且位于空气过滤器的下游侧。可将测量值传送至数据存储装置进行记录。另外，也可记录下进行所述测量的时间，并且使该时间与数据存储装置中的测量值相关联。在一个实施例中，这些测量值的采集可由单个处理器控制。该处理器可被配置成与传感器和数据存储装置进行通信，分别向传感器和数据存储装置提供指令而进行测量和记录，协调各种传感器的测量作业，以及控制测量值的报告以及数据存储装置对上述测量值的记录。

在方法50的一些实例中，直到空气流量已达到稳态才测量空气压力。当处理器接收到质量空气流量传感器的测量值时，处理器可以确定稳态状态。当空气流量的波动下降至低于预定阈值时，处理器可以促使节气门进气压力传感器(或者任何其它合适的空气压力传感器)测量空气过滤器下游的空气压力。对于特定的车辆或内燃发动机，可经验性地确定：可在发动机转速或者节气门位置的变化的0.03秒至0.1秒内自然形成稳态空气流量。

在方框54中，进行第二次空气压力(P₂)测量和第二次空气流量测量，并且以参照方框52所描述的同样方式进行记录。一旦空气流量与第一空气流量相比发生了变化，则将进行这些第二次测量。典型的情况可能包括当车辆处于怠速状态时采集第一组测量值，然后当车辆以一定速度行驶时采集第二组测量值。在一些实例中，可能希望直到经过空气清洁器组件的空气流量与第一空气流量相比变化达预定量时才采集第二组测量值。例如，可能希望只在空气流量已增加或减小40克/秒之后才采集第二组测量值。

要在第一组测量之后的预定时段内进行第二次测量。如图3中所示，大气压力随时间推移而变化，并且进行第一次测量与进行第二次测量之间的时间间隔越短，空气过滤器剩余使用寿命的计算将会越准确。

在方框56中，获得与方框52和54中所测量的第一和第二空气流量相对应的压力差数据A₁、A₂、B₁和B₂。这可通过处理器从数据存储装置或一些其它数据源中检索出压力差数据而完成。

在方框58中，计算出表示空气过滤器剩余使用寿命的结果。该结果可采用百分率的形式(例如，70%剩余使用寿命)。此步骤可由被配置成考虑变量P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂的处理器来执行。在一些实例中，处理器可被配置成利用上述方程式3中所述的计算来计算空气过滤器剩余使用寿命。

在一些实例中，在计算空气过滤器剩余使用寿命时，处理器可考虑其它因子。例如，所述结果可以乘以大于或小于100%的百分率，从而使结果向期望的方向偏斜。例如，如果用户期望在空气过滤器达到寿命末期状态之前对其进行更换，那么该结果可以乘以小于100%的百分率，从而导致结果的降低，由此形成空气过滤器比实际情况更接近其使用寿命终点的表象。相反，如果用户期望在空气过滤器达到寿命末期状态之后继续使用该空气过滤器，那么可将结果乘以大于100%的百分率以增大结果，并且由此形成空气过滤器比实际情况更远离其使用寿命终点的表象。在车辆中可以应用这些因子，从而允许用户选择性地对计算空气过滤器剩余使用寿命的系统进行校准，以获得生态偏移(即，空气过滤器的提早更换)或者经济偏移(即，空气过滤器的延迟更换)。

在方框60中，向用户报告结果(即，剩余使用寿命)。这可以通过在驾驶舱安装显示器(如，驾驶员信息中心)上闪烁警示或消息而实现。这种消息可以是剩余使用寿命的百分率、已消耗的使用寿命的百分率、传达空气过滤器寿命状况的图像、指令用户不久后更换空气过滤器的综合信息(如，文字)的表示，或者以任何其它方法有效地将空气过滤器状态传达给用户。

图5的流程图示出了根据另一个实例的、适用于图1的空气清洁器组件20的另一个方法62的步骤，方法62能够确定空气过滤器剩余使用寿命。方框64至方框70中所显示的方法62的步骤一至步骤四，与方框52至方框58中所示的方法50的步骤相同。为了简洁明了，这里将不重复对方法62的步骤一至步骤四的描述。

在方框72中，方法62要求反复进行步骤一至步骤四，直到已计算出预定数量的结果(即，计算出的空气过滤器剩余使用寿命)。方法62要求计算多个结果以抵消由第一次空气压力测量与第二次空气压力测量之间的大气压力变化所引起的误差以及检测空气压力和空气流量的传感器所发送信号中的任何固有误差所导致的任何潜在影响。当第一空气流量与第二空气流量之间的差异增大时，任何上述误差的影响将会减小。因此，在方法62的一些实施例中，计算结果的预定数量将会随第一空气流量与第二空气流量之间的差异反向地变化。

在方框74中，一旦获得了预定数量的结果，就利用处理器计算出平均结果。在一些实施例中，可通过取简单平均值而计算出平均结果，而在其它实施例中，可通过基于任何期望的因素(包括但不限于空气流量之间的差异)对某些单独的结果给予加权而计算出平均结果。

在方框76中，通过与以上参照方法50所述的相同方式向用户报告平均结果。

图6的流程图示出了图5中所示方法的非限制性实施例。可将图6中所示的各方框和连结框并入计算机程序或者其它适当的软件应用中。图6中所示的实施例首先设法获得当空气流量较低(即，处于怠速状态)时的空气压力测量值，然后设法获得在空气流量高于怠速状态时的空气压力测量值。

在方框78中，启动样本计数器。该样本计数器是用来确定什么时候已经计算出预定数量的结果。在方框80中，测量质量空气流量。在连结框82中，处理器根据所测量的空气流量来确定内燃发动机是否在怠速状态下工作。如果“否”，软件将返回至方框80，将再次确定质量空气流量，并且将重复方框80和82中所示的一连串步骤和问询，直到检测出怠速状态。一旦检测出怠速状态，则在方框 84中，测量空气过滤器下游的空气压力并记录测量时间。

在方框86中，再次确定质量空气流量。在连结框88中，处理器确定空气流量是否处于高于怠速状态的稳态。如果“否”，软件将返回至方框86，并且将重复方框86和88中所示的一连串步骤，直到检测出高于怠速状态的稳态质量空气流量。一旦检测出这种状态，则在方框90中，再次测量空气过滤器下游的空气压力并记录测量时间。

在连结框92中，对第一次测量与第二次测量的时间进行比较。如果第一次测量与第二次测量之间所经过的时间超过了预定的最大值，则软件返回至方框80并且重复方框80至方框90中所示的步骤。如果第一次测量与第二次测量之间所经过的时间小于或等于预定的最大值，则在方框94中计算出表示空气过滤器剩余使用寿命的结果。

在连结框96中，将计算结果的数量与预定的阈值进行比较。如果计算结果的数量小于预定的阈值，则软件返回至方框80，使所述过程再次开始。一旦计算结果的数量达到预定的阈值，则在方框98中对计算结果进行平均以确定平均结果。

在连结框100中，软件确定是否已发生了故障。故障可包含检测到空气过滤器未正确安装或缺失，这可通过对测量出的空气压力结果与存储在数据存储装置中的预期或典型结果进行比较来确定。如果检测出了故障，则在方框102中，将一则信息传送给用户(例如通过将警示显示于驾驶员信息中心)。如果未检测出故障，则在方框104中，向驾驶员告知空气过滤器剩余使用寿命。

图7是适于和确定空气过滤器剩余使用寿命的方法的替代例一起使用的空气清洁器组件106的简化侧视图。空气清洁器组件106包括：进气口108、空气过滤器110、传感器112和传感器114。传感器112被配置成检测空气流量和环境空气压力。在空气清洁器组件106的其它实施例中，可利用独立的传感器来分别检测空气流量和环境空气压力。传感器114被配置成检测环境空气压力。在另外的其它实施例中，可利用差压传感器来测量穿过空气过滤器后的压力降。

空气清洁器组件106可用于任何具有内燃发动机的车辆上。尽管在本文中将空气清洁器组件106描述成在车辆上实施，但应当理解的是，空气清洁器组件106以及下述的方法可在使用内燃发动机的任何系统、机器或装置(包括但不限于景观美化和娱乐装置)上实施。

空气清洁器组件106被配置成经进气口108而吸入空气并引导空气流经空气过滤器110然后流入内燃发动机。如图所示，传感器112位于空气清洁器组件106内在空气过滤器110的下游位置，传感器114位于空气过滤器110的上游位置。因此，传感器112可用于检测流经空气清洁器组件106的空气的下游空气压力，传感器114可用于检测大气压力。

正如以上关于空气清洁器组件20的描述，可利用其它构件(如，处理器和数据存储装置)来控制和协调环境空气压力测量值和大气空气压力测量值的采集及存储。例如，处理器可分别向传感器112和114发送指令测量环境空气压力(P₁)和大气压力(P_atm)。传感器112和114可将P₁ 和P_atm以及测量P₁ 和P_atm 时的空气流量提供给数据存储装置。然后，计算机处理器可从数据存储装置中获得与测量P₁时的空气流量相对应的新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的压力差。一旦计算机处理器从数据存储装置中获得P₁和压力差(A₁和B₁)，计算机处理器则可以执行上述方程式1中所示的计算，以确定表示空气过滤器110的剩余使用寿命的结果。

图8的流程图示出了根据又一个实例的、适用于图7的空气清洁器组件106的方法116的步骤，方法116能够确定空气过滤器110的剩余使用寿命。应当理解的是，方法116并不限于和空气清洁器组件106一起使用，也可以利用其它空气清洁器组件来执行该方法。

在方框118中，利用传感器112测量空气过滤器110下游的第一空气流量。另外，还测量下游空气压力P₁和大气压力P_atm。然后，P₁和P_atm可用于通过使用处理器来确定空气过滤器110两侧的压力差ΔP。在其它实施例中，可以通过使用差压传感器来直接测量ΔP。

在方框120中，从数据存储装置中获得压力差数据A₁和B₁ 。这些数据分别涉及在第一空气流量下所测量的新空气过滤器和寿命末期空气过滤器两侧的压力差。

在方框122中，可用处理器通过考虑ΔP、A₁和B₁而计算出表示空气过滤器110的剩余使用寿命的结果。在一个实施例中，可利用上述方程式1计算出此结果。

在方框124中，以任何上述方式向用户报告结果(即，剩余使用寿命)。

虽然在前面的详细描述中已经给出了至少一个示例性实施例，但应当理解的是还存在着大量的变型。也应当理解的是，示例性实施例只是实例，而不是意图以任何方式限制本发明的范围、应用或者构造。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用以实施示例性实施例的方便的路线图。应当理解的是，在不脱离所附权利要求及其法律等同物中陈述的范围的情况下，元件的功能和布置可以有各种变化。

Claims (10)

1.一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法，所述方法包括下列步骤：

在空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第一空气压力P₁和第一空气流量，P₁与所述第一空气流量相对应；

在所述空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第二空气压力P₂和第二空气流量，P₂与所述第二空气流量相对应；

从数据存储装置中获得在所述第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、在所述第二空气流量下所述新空气过滤器两侧的压力差A₂、在所述第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁、以及在所述第二空气流量下所述寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₂； 

通过考虑P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂而用处理器计算出表示所述空气过滤器的剩余使用寿命的结果；以及

向用户报告所述结果。

2.如权利要求1所述的方法，其中，当所述第一空气流量和所述第二空气流量已达到稳态时，测量P₁和P₂。

3.如权利要求2所述的方法，其中，当测量的空气压力的波动不超过预定阈值时，出现所述稳态。

4.如权利要求2所述的方法，其中，在节气门状态发生变化后已经过了预定时段之后，测量P₁和P₂。

5.如权利要求1所述的方法，其中，P₁和P₂在彼此的预定时段内进行测量。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算步骤包括考虑与用户指令有关的其它因子。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述其它因子增加所述空气过滤器的剩余使用寿命。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述其它因子减小所述空气过滤器的剩余使用寿命。

9.一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法，所述方法包括下列步骤：

(a)在空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第一空气压力P₁和第一空气流量，P₁与所述第一空气流量相对应；

(b)在所述空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第二空气压力P₂和第二空气流量，P₂与所述第二空气流量相对应；

(c)从数据存储装置中获得在所述第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、在所述第二空气流量下所述新空气过滤器两侧的压力差A₂、在所述第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁、以及在所述第二空气流量下所述寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₂； 

(d)通过考虑P₁、P₂、A₁、A₂、B₁和B₂而用处理器计算出表示所述空气过滤器的剩余使用寿命的结果；

(e)重复步骤(a)到步骤(d)，直到已计算出预定数量的结果；

(f)通过用所述处理器对所述预定数量的结果进行平均而计算出平均结果；以及

(g)向用户报告所述平均结果。

10.一种用于确定空气过滤器剩余使用寿命的方法，所述方法包括以下步骤：

在空气清洁器组件中测量所述空气过滤器下游的第一空气流量、以及所述空气过滤器两侧的压力差ΔP，所述压力差与所述第一空气流量相对应；

从数据存储装置中获得在所述第一空气流量下新空气过滤器两侧的压力差A₁、以及在所述第一空气流量下寿命末期空气过滤器两侧的压力差B₁； 

通过考虑ΔP、A₁和B₁而用处理器计算出表示所述空气过滤器的剩余使用寿命的结果；以及

向用户报告所述结果。

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