CN106121819B - 一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法及系统，包括：根据使用环境标定应用工况的灰尘浓度C；根据实时进气量，按时间累计获得总的空气消耗量Q；按照公式计算获得剩余使用时间T_剩，对T_剩与T_预进行比较，其中T_预为设定的预报警时间；将T_标乘以最大放大倍数N后与T_实进行比较，其中T_实为空气滤清器实际使用时间；当T_剩小于T_预或者T_实大于N×T_标时，进行空气滤清器维护警示。该方法和系统能够在不改动发动机硬件的情况下，较为准确的计算出空气滤清器的更换周期，避免过早或过晚更换滤芯，降低客户的维护费用，减少发动机的磨损。

Description

一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法及系统

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是根据发动机进气量对空滤器是否保养进行提醒的方法。本发明还涉及根据发动机进气量对空滤器是否保养进行提醒的系统。

背景技术

发动机空滤器的更换周期一般根据空气消耗量Q、空气灰尘浓度C和空滤器设计容灰量W计算所得，经检测和计算之后，若Q×C＜W，则表明空滤器所吸附的灰尘量还未达到设计容灰量，无需进行保养，若Q×C≥W，则表明空滤器所吸附的灰尘量已达到或超过设计容灰量，需及时进行保养或更换。

当前判断空气滤清器更换周期的方案基本有以下几种：

第一种，根据实验结果或者经验，固化为更换时间或者里程。这种方案为了避免空滤器更换不及时导致的发动机异常磨损，空气消耗量Q一般按照额定点的空气消耗量计算。但是，实际应用中，发动机运行在额定点的概率并不高，也就是说，出于保护发动机的目的，推荐的使用周期一般较短，而实际使用环境则通常没有如此恶劣，因此存在空气滤清器更换过早、过频的问题，容易造成浪费，同时也增加了用户的保养成本。

第二种，根据空滤器上的压差传感器或者装置，以压差变化确认更换周期。如申请公布号为CN104454263A的发明专利申请公开的一种工程机械用空气过滤系统。这种方案需要在空滤器上增加电控的压差传感器或压力传感器，增加了硬件成本和线束。如果采用非电控的压差显示器，虽然成本较低，但是不方便查验，不能主动提醒更换保养。

对此，申请公布号为CN105599622A的发明专利申请公开了一种用于燃料电池空气滤清器寿命预测的系统和方法。此系统和方法通过接收污染气体浓度数据，接收穿过空气滤清器的质量流量数据，确定污染气体的总质量，然后基于污染气体的总质量和空气滤清器的能力使用处理器计算出空气滤清器的剩余寿命，然后基于剩余寿命发出是否进行保养的通知，其虽然能够准确的计算空滤器寿命，但是存在以下不足：

首先，这种系统和方法仅适合使用燃料电池的轿车车辆，由于轿车运行的地域范围广，为了获得空气浓度信息，需借助GPS位置和污染物浓度传感器等装置或元件进行检测，导致结构复杂、成本高，而且计算结果过渡依赖污染物浓度传感器，就目前的技术水平来讲，污染物浓度传感器的检测精度和稳定性并不是十分可靠，进而导致容易出现误报。

其次，由于过滤材质老化等原因，空滤器的寿命并不是无限的，随着时间的延长，滤芯质量会逐渐下降，而上述系统和方法并未考虑这一因素，若计算出的更换时间太长，不加以限制的话，会导致风险过大。

因此，如何开发一种适合于商用车内燃机的空滤器保养提醒方法及装置，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法。该方法能够在不改动发动机硬件的情况下，较为准确的计算出空气滤清器的更换周期，避免过早或过晚更换滤芯，降低客户的维护费用，减少发动机的磨损。

本发明的另一目的是提供一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统。

为实现上述目的，本发明提供一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法，包括：

根据使用环境标定应用工况的灰尘浓度C；

根据实时进气量，按时间累计获得总的空气消耗量Q；

按照下述公式计算获得剩余使用时间：

其中，W为空气滤清器最大容灰量，T_标为空气滤清器标准更换时间，T_剩为空气滤清器剩余使用时间；

对T_剩与T_预进行比较，其中T_预为设定的预报警时间；

将T_标乘以最大放大倍数N后与T_实进行比较，其中T_实为空气滤清器实际使用时间；

当T_剩小于T_预或者T_实大于N×T_标时，进行空气滤清器维护警示。

进一步地，根据发动机的进气流量传感器实时测得当前进气量，通过积分获得总的空气消耗量Q。

进一步地，根据发动机的进气压力温度传感器的检测结果，查询对应的进气量数据库，获得当前进气量，再通过积分获得总的空气消耗量Q。

进一步地，根据空气滤清器的特性和发动机的用途，分别标定空气滤清器标准更换时间T_标、灰尘浓度C和空气滤清器最大容灰量W，并设定预报警时间T_预和最大放大倍数N。

进一步地，通过发动机ECU自动累计空气滤清器实际使用时间T_实和总的空气消耗量Q。

为实现上述另一目的，本发明提供一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统，包括：

获取单元，用于根据实时进气量，按时间累计获得总的空气消耗量Q；

标定单元，用于根据使用环境标定应用工况的灰尘浓度C；

计算单元，用于按照下述公式计算获得剩余使用时间：

其中，W为空气滤清器最大容灰量，T_标为空气滤清器标准更换时间，T_剩为空气滤清器剩余使用时间；

比较单元，用于对T_剩与T_预进行比较，其中T_预为设定的预报警时间；并将T_标乘以最大放大倍数N后与T_实进行比较，其中T_实为空气滤清器实际使用时间；

提示单元，当T_剩小于T_预或者T_实大于N×T_标时，进行空气滤清器维护警示。

优选地，所述获取单元根据发动机的进气流量传感器实时测得当前进气量，通过积分获得总的空气消耗量Q。

优选地，所述获取单元根据发动机的进气压力温度传感器的检测结果，查询对应的进气量数据库，获得当前进气量，再通过积分获得总的空气消耗量Q。

优选地，所述标定单元用于根据空气滤清器的特性和发动机的用途，分别标定空气滤清器标准更换时间T_标、灰尘浓度C和空气滤清器最大容灰量W；

进一步包括设定单元，用于设定预报警时间T_预和最大放大倍数N。

优选地，所述获取单元通过发动机ECU自动累计空气滤清器实际使用时间T_实和总的空气消耗量Q。

本发明所提供的空滤器保养提醒方法和系统，针对空滤器的更换按照既定的里程或者运行时间，甚至是司机的经验更换，往往更换过早或者过晚，造成维护费用的浪费或者发动机异常磨损的不足，从发动机传感器获得进气流量，并按时间累计，再根据应用情况计算出空滤器的实际容灰量，实际容灰量与空滤器设计容灰量比较，计算出空滤器的更换周期，在不改动发动机任何硬件的情况下，较为准确的计算出空气滤清器的更换周期，降低了客户的维护费用，减少了发动机的磨损。

附图说明

图1为本发明实施例公开的一种空滤器保养提醒方法的流程图；

图2为本发明实施例公开的一种空滤器保养提醒方法的空滤器更换周期计算原理图。

图3为本发明实施例公开的一种空滤器保养提醒系统的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

首先，对本发明的设计原理作简单说明，空气滤清器的使用寿命受限于空滤器自身的容灰量和滤清效率，外部使用环境中的灰尘浓度以及发动机空气消耗量。

空滤器自身的容灰量与滤清效率是产品的属性，供方在提供产品时会有具体说明；根据使用场景的不同，目前已经有通用的空气灰尘密度推荐表，例如对于道路重卡，推荐灰尘密度为3mg/m³。

发动机空气消耗量则可以根据发动机自带的进气流量传感器实时测得，或者进气压力温度传感器查表得到，因此通过积分就能获得总的空气消耗量。因此，空滤器的维护周期是可以准确计算出来的。

请参考图1，图1为本发明实施例公开的一种空滤器保养提醒方法的流程图。

在一种具体实施例中，本发明所提供的基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法，包括步骤：

S101、根据使用环境标定应用工况的灰尘浓度C；

S102、根据实时进气量，按时间累计获得总的空气消耗量Q；

S103、按照下述公式计算获得剩余使用时间：

其中，W为空气滤清器最大容灰量，T_标为空气滤清器标准更换时间，T_剩为空气滤清器剩余使用时间；

S104、对T_剩与T_预进行比较，其中T_预为设定的预报警时间；并将T_标乘以最大放大倍数N后与T_实进行比较，其中T_实为空气滤清器实际使用时间；

S105、当T_剩小于T_预或者T_实大于N×T_标时，进行空气滤清器维护警示。

具体地，在步骤S101中，根据空气滤清器的特性和发动机的用途，分别标定空气滤清器标准更换时间T_标、灰尘浓度C和空气滤清器最大容灰量W，并设定预报警时间T_预和最大放大倍数N。

在步骤S102中，可根据发动机的进气流量传感器实时测得当前进气量，通过积分获得总的空气消耗量Q；或者，根据发动机的进气压力温度传感器的检测结果，查询对应的进气量数据库，获得当前进气量，再通过积分获得总的空气消耗量Q。

现代发动机在运行过程中，可以实时计算当前的进气量，因此可以根据进气量积分得出发动机总的进气消耗量，从而较为准确的计算出空滤器的寿命，有助于延长空滤器的更换周期，减少客户的维护成本。

本发明依靠发动机自带的电控系统，不用增加额外成本。例如，在上述步骤中，可通过发动机ECU自动累计空气滤清器实际使用时间T_实和总的空气消耗量Q。

请一并参考图2，图2为本发明实施例公开的一种空滤器保养提醒方法的空滤器更换周期计算原理图。

如图所示，当选中的空滤器配套到特定的发动机后，根据空滤器的特性和发动机的用途，分别标定“标准更换时间”T_标、“应用工况的灰尘浓度”C和“空滤器的容灰量”W，并设定”“预报警时间”T_预“和“最大放大倍数”N。

随着发动机运行，ECU自动累计空滤器“实际使用时间”T_实和“累计进气量”Q，“累计进气量”Q与“应用工况的灰尘密度”C、“空滤器容灰量”W做计算可以得出当前容灰量的剩余情况，乘以标准更换时间T_标就可得到剩余的使用时间，即“计算剩余使用时间”T_剩。当计算剩余使用时间T_剩小于预报警时间T_预或者空滤器实际使用时间T_实大于放大后的标准更换时间T_标时，触发空滤器状态的变换，给予驾驶员相应的空滤维护警示。

驾驶员在服务站维护空滤器之后，服务站同时将“累计进气量”和“空滤器实际使用时间”设为零，重新开始计数。或者通过驾驶员自主操作实现。

下面对上述处理过程中涉及的参数分别进行说明：

1)标准更换时间T_标——发动机额定工况下工作时的空滤器更换时间，为最严苛的更换时间；实验室按照严苛的工况(大空气流量)和设定的空气灰尘密度进行发动机循环，再根据滤清器容灰量计算出“标准更换时间”，因此标准更换时间一般比较小。

2)累计进气量Q——发动机电控系统自动累计的发动机空气消耗量；

3)应用工况的灰尘浓度C——根据车辆的使用情况分别设定；

4)空滤器实际使用时间T_实——空滤器实际的使用时间，由ECU自动累计得到；

5)最大放大倍数N——因为过滤材质的老化等原因，空滤器的寿命不是无限的，因此需要设定寿命上限。如果空滤器的实际使用时间大于标准更换时间一定倍数，也提示更换滤芯。

6)计算剩余使用时间T_剩——计算得到的空滤器最小使用时间；

7)预报警时间T_预——为了保证空滤器的计时更换，要在到达更换前予以警示；

8)空滤器状态——显示空滤器的状态，提示是否需要更换。

此方法依靠发动机自带的电控系统，通过控制逻辑的升级，完成降低客户维护成本的目标，不必增加硬件或线束，不用额外增加成本，即可以实现空滤器寿命的最大化，减少空滤器的不必要更换，降低客户使用成本。

除了上述空滤器保养提醒方法，本发明还提供空滤器保养提醒系统。

请参考图3，图3为本发明实施例公开的一种空滤器保养提醒系统的结构图。

在一种具体实施例中，本发明所提供的基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统，包括：

获取单元101，用于根据实时进气量，按时间累计获得总的空气消耗量Q；

标定单元102，用于根据使用环境标定应用工况的灰尘浓度C；

计算单元103，用于按照下述公式计算获得剩余使用时间：

其中，W为空气滤清器最大容灰量，T_标为空气滤清器标准更换时间，T_剩为空气滤清器剩余使用时间；

比较单元104，用于对T_剩与T_预进行比较，其中T_预为设定的预报警时间；并将T_标乘以最大放大倍数N后与T_实进行比较，其中T_实为空气滤清器实际使用时间；

提示单元105，当T_剩小于T_预或者T_实大于N×T_标时，进行空气滤清器维护警示。

具体地，获取单元101根据发动机的进气流量传感器实时测得当前进气量，通过积分获得总的空气消耗量Q；或者，根据发动机的进气压力温度传感器的检测结果，查询对应的进气量数据库，获得当前进气量，再通过积分获得总的空气消耗量Q。

通过标定单元102，可根据空气滤清器的特性和发动机的用途，分别标定空气滤清器标准更换时间T_标、灰尘浓度C和空气滤清器最大容灰量W；

进一步具有设定单元106，通过设定单元106可设定预报警时间T_预和最大放大倍数N。

上述获取单元101可通过发动机ECU自动累计空气滤清器实际使用时间T_实和总的空气消耗量Q。

此系统的各组成单元与上述空滤器保养提醒方法的各步骤相对应，其具体工作原理请参考上文的描述，为节约篇幅，就不再重复。

本发明专门针对商用车内燃机而设计，商用车因为分类应用，各类应用的工作环境相对稳定，因此采用行业默认的空气浓度，避免了额外的GPS或者传感器，同时，考虑到空滤的老化，以及计算误差，设计了最长更换周期的要求，极大的降低了滤芯超期使用造成的风险。

在现有技术中，出于保护发动机的目的，推荐给客户的标准使用周期一般较短，而客户实际使用则没有如此恶劣，本发明基于现有的空滤使用周期，做延长寿命的计算，可以有效延长空滤使用寿命。

以上对本发明所提供的基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法，包括：

根据使用环境标定应用工况的灰尘浓度C；

根据实时进气量，按时间累计获得总的空气消耗量Q；

按照下述公式计算获得剩余使用时间：

其中，W为空气滤清器最大容灰量，T_标为空气滤清器标准更换时间，T_剩为空气滤清器剩余使用时间；

对T_剩与T_预进行比较，其中T_预为设定的预报警时间；

将T_标乘以N后与T_实进行比较，其中T_实为空气滤清器实际使用时间，N为空气滤清器使用寿命的最大放大倍数；

当T_剩小于T_预或者T_实大于N×T_标时，进行空气滤清器维护警示。

2.根据权利要求1所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法，其特征在于，根据发动机的进气流量传感器实时测得当前进气量，通过积分获得总的空气消耗量Q。

3.根据权利要求1所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法，其特征在于，根据发动机的进气压力温度传感器的检测结果，查询对应的进气量数据库，获得当前进气量，再通过积分获得总的空气消耗量Q。

4.根据权利要求1所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法，其特征在于，根据空气滤清器的特性和发动机的用途，分别标定空气滤清器标准更换时间T_标、灰尘浓度C和空气滤清器最大容灰量W，并设定预报警时间T_预和最大放大倍数N。

5.根据权利要求1所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒方法，其特征在于，通过发动机ECU自动累计空气滤清器实际使用时间T_实和总的空气消耗量Q。

6.一种基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于根据实时进气量，按时间累计获得总的空气消耗量Q；

标定单元，用于根据使用环境标定应用工况的灰尘浓度C；

计算单元，用于按照下述公式计算获得剩余使用时间：

其中，W为空气滤清器最大容灰量，T_标为空气滤清器标准更换时间，T_剩为空气滤清器剩余使用时间；

比较单元，用于对T_剩与T_预进行比较，其中T_预为设定的预报警时间；并将T_标乘以N后与T_实进行比较，其中T_实为空气滤清器实际使用时间，N为空气滤清器使用寿命的最大放大倍数；

提示单元，当T_剩小于T_预或者T_实大于N×T_标时，进行空气滤清器维护警示。

7.根据权利要求6所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统，其特征在于，所述获取单元根据发动机的进气流量传感器实时测得当前进气量，通过积分获得总的空气消耗量Q。

8.根据权利要求6所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统，其特征在于，所述获取单元根据发动机的进气压力温度传感器的检测结果，查询对应的进气量数据库，获得当前进气量，再通过积分获得总的空气消耗量Q。

9.根据权利要求6所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统，其特征在于，所述标定单元用于根据空气滤清器的特性和发动机的用途，分别标定空气滤清器标准更换时间T_标、灰尘浓度C和空气滤清器最大容灰量W；

进一步包括设定单元，用于设定预报警时间T_预和最大放大倍数N。

10.根据权利要求6所述的基于发动机进气量的空滤器保养提醒系统，其特征在于，所述获取单元通过发动机ECU自动累计空气滤清器实际使用时间T_实和总的空气消耗量Q。