CN109974802A - 用于避免空气流传感器的测量误差的方法 - Google Patents

用于避免空气流传感器的测量误差的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于避免车辆的空气流传感器的测量误差的方法，该车辆包括发动机控制单元(ECU)，该发动机控制单元提前预测空气流传感器的传感器测量板上的包含在空气中的异物污染或水分凝结的出现，并且在预测到出现异物污染或水分凝结时执行用于防止异物污染或水分凝结的操作，以避免由于传感器测量板上的异物污染或水分凝结所导致的空气流传感器的测量误差。

Description

用于避免空气流传感器的测量误差的方法
技术领域
本公开涉及一种安装在车辆的排气系统中的空气流传感器，并且更具体地涉及一种用于避免空气流传感器的测量误差的方法，其能够避免由于空气中包含的异物的污染、水分凝结等所导致的在空气流传感器中出现的测量误差。
背景技术
为了精确地计算出发动机的进气量，将空气流传感器(AFS)安装在车辆的排气系统中，以直接测量通过排气系统的空气的流量(flow rate)。
在该空气流传感器中，由于基于传感器测量板周围的温度变化来测量流量的传感器特征，所以该传感器测量板周围的流是一个非常重要的因素。如果出现了传感器测量板的周边被异物或水分污染的现象，则传感器测量板周围的流会变得不稳定，并因此，测量值会出现误差。
实际上已经出现了传感器测量板被进气中所包含的颗粒物质或超细颗粒污染的现象，并且已经报道了由于周围环境(温度、湿度等)的变化使传感器测量板周围的水分凝结而导致出现较大的传感器测量误差的情形。在严重的情况下，测量误差达到80％或更高，这样使得燃料效率变差，引发意外的着火，甚至还会出现发动机关闭的现象。
为了防止这样的问题，传感器制造商已经努力改进传感器的硬件(H/W)结构，但由于异物污染传感器测量板和水分凝结所导致的测量误差问题还尚未得到完全解决。
此外，由于空气中的颗粒物质或超细颗粒等环境问题日益恶化，因此人们预计如上所述的空气流传感器的测量误差问题将会变得越来越严重。
发明内容
本公开的实施例涉及一种用于避免空气流传感器的测量误差的方法，该方法能够解决由于传感器测量板上的异物污染和水分凝结所导致的测量误差问题，而这种测量误差问题是仅通过软件方式改进硬件结构所难以解决的。
通过以下描述可以理解本公开的其他目的和优点，并且通过参考本公开的实施例，本公开的其他目的和优点将变得显而易见。对于本公开所属领域的技术人员来说显而易见的是，本公开的目的和优点可以通过所要求保护的手段及其组合来实现。
根据本公开的实施例，在用于避免空气流传感器的测量误差的方法中，车辆的发动机控制单元(ECU)提前预测空气流传感器的传感器测量板上的包含在空气中的异物污染或水分凝结的出现，并且在预测到出现异物污染或水分凝结时执行用于防止异物污染或水分凝结的操作，以避免由于传感器测量板上的异物污染或水分凝结所导致的空气流传感器的测量误差。
可以基于由安装在车辆中的颗粒物质传感器测量的颗粒物质的浓度，来执行对异物污染的出现的预测。
可以基于颗粒物质的浓度，来执行对异物污染的出现的预测，该浓度是基于官方环境报告和当前车辆位置数据所获得的。
在对异物污染的出现的预测中，可以预测到当颗粒物质的浓度等于或大于通过实验确定的基准值时出现异物污染。
可以通过基于由安装在车辆中的湿度传感器测量的湿度值和由温度传感器测量的温度变化量计算露点(dew point)，来执行对水分凝结的出现的预测。
在未安装湿度传感器的车辆的情况下，可以基于官方环境报告和当前车辆位置数据来获得湿度值。
当完全没有关于湿度的信息时，可以基于经验映射数据来预测水分凝结，该经验映射数据是基于由温度传感器测量的温度变化量。
用于防止异物污染或水分凝结的操作可以将空气流传感器的包括温度传感器部分的整个传感器测量板加热一预定时间。
可以使用空气流传感器自身中提供的芯片加热功能来执行加热。
当在空气流传感器中没有提供芯片加热功能时，用于防止异物污染或水分凝结的操作可以将传感器测量板关闭一预定时间。
在使用芯片加热功能或关闭传感器测量板的同时，通过进气压力或节气门开度的模型值可以代替流量值。
根据本公开的另一实施例，一种用于避免空气流传感器的测量误差的方法由电子控制单元(ECU)执行，该电子控制单元被配置为执行：空气流传感器流量测量步骤，即，由空气流传感器测量进气流量；异物污染或水分凝结出现预测步骤，即，预测空气流传感器的传感器测量板上的异物污染或水分凝结的出现；异物污染或水分凝结防止操作执行步骤，即，当在异物污染或水分凝结出现预测步骤中预测到在传感器测量板上出现异物污染或水分凝结时，执行用于防止传感器测量板上的异物污染或水分凝结的出现的操作；以及异物污染或水分凝结防止操作终止步骤，即，在将异物污染或水分凝结防止操作执行步骤执行一预定时间之后，再次返回到空气流传感器流量测量步骤。
当在异物污染或水分凝结出现预测步骤中没有预测到在传感器测量板上出现异物污染或水分凝结时，该方法可以返回到空气流传感器流量测量步骤，以由空气流传感器连续地测量进气流量。
在异物污染或水分凝结出现预测步骤，可以基于由安装在车辆中的颗粒物质传感器测量的颗粒物质的浓度，来执行对异物污染的出现的预测。
在异物污染或水分凝结出现预测步骤中，可以基于颗粒物质的浓度，来执行对异物污染的出现的预测，该颗粒物质的浓度是基于官方环境报告和当前车辆位置数据所获得的。
在对异物污染的出现的预测中，可以预测到当颗粒物质的浓度等于或大于通过实验确定的基准值时出现异物污染。
在异物污染或水分凝结出现预测步骤中，可以通过基于由安装在车辆中的湿度传感器测量的湿度值和由温度传感器测量的温度变化量计算露点，来执行对水分凝结的出现的预测。
在未安装湿度传感器的车辆的情况下，可以基于官方环境报告和当前车辆位置数据来获得湿度值。
当完全没有关于湿度的信息时，可以基于经验映射数据来预测水分凝结，该经验映射数据是基于由温度传感器测量的温度变化量。
在异物污染或水分凝结防止操作执行步骤中，用于防止异物污染或水分凝结的操作可以将空气流传感器的包括温度传感器部分的整个传感器测量板加热一预定时间。
可以使用空气流传感器自身中提供的芯片加热功能来执行加热。
当在空气流传感器中没有提供芯片加热功能时，用于防止异物污染或水分凝结的操作可以将传感器测量板关闭一预定时间。
在异物污染或水分凝结防止操作执行步骤期间，可以将主空气流传感器切换到歧管绝对压力(MAP)传感器或节气门传感器，并且可以使用通过进气压力或节气门开度的模型值来测量进气流量。
附图说明
图1是图示了空气流传感器的测量原理的图。
图2是示出了在由空气流传感器测量流量时传感器测量板周围的流场的图。
图3是示出了空气流传感器的传感器测量板被异物污染的状态的图。
图4是示出了对于每个温度和湿度的露点的图。
图5是示出了在由空气流传感器执行芯片加热时传感器测量板周围的流场的图。
图6是图示了根据本公开的用于避免空气流传感器的测量误差的方法的各步骤的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的用于避免空气流传感器的测量误差的方法。然而，为了避免不必要地干扰本公开的要点，将会省略掉对公知功能或配置的详细描述。
在详细描述根据本公开的用于避免空气流传感器的测量误差的方法之前，首先将参考图1描述空气流传感器的测量原理。
图1是图示了空气流传感器的测量原理的图，其中图示了放大的传感器测量板11，并且存在指示空气流动方向的箭头。
参照图1，在传感器测量板11中，温度传感器分别安装在定位于基于中心的加热区的相对侧的第一点和第二点处，并且当没有空气流时，这两个点处的温度T1和T2彼此相同。然而，当沿箭头方向产生空气流时，在空气流动方向上位于加热区前侧的第一点的温度T1变得低于由加热区加热的空气所通过的第二点的温度T2，并且此时，此时，这两个点之间的温度差根据流量而变化。
也就是说，基于由传感器测量板11的温度传感器测量的这两个点之间的温度差的值(△T＝T2-T1)来执行空气流传感器1的流量测量，并因此，也可以检测沿反向方向流动的空气的流量。
空气流传感器1将在传感器测量板11中测量的温度差的值转换为0到5V的电压值并将该电压值传送到发动机控制单元(ECU)，而ECU接收该电压值并且将所接收的电压值转换为流量值[kg/h]，由此计算出通过排气系统的空气量。
图2是示出了在由空气流传感器测量流量时传感器测量板周围的流场的图。
参照图2描述了在由空气流传感器1测量流量时在传感器测量板11上出现异物污染的原理，在传感器测量板11中，由于在作为热源的中心处的加热区与加热区两侧的第一点和第二点之间出现温度差，所以基于中心处的加热区形成了旋流，并且这样的旋流使得空气中的异物在加热区的两侧积聚在温度传感器上，从而引起传感器测量板11上的异物污染。
图3是示出了空气流传感器的传感器测量板被异物污染的状态的图。
除了颗粒物质或超细颗粒之外，对空气流传感器的传感器测量板11造成污染的异物还可以是诸如为沙漠地区的沙子的各种异物，并且其还可以包括诸如为包含在油雾(诸如，发动机漏气)中的油成分的异物。
图4是示出了对于每个温度和湿度的露点的图。
参照图4描述了在传感器测量板11上出现水分凝结的情况，在相同的湿度(空气中的水分量)下随着温度降低，凝结点也降低，因此，当在传感器测量板11的温度较低的情况下进气温度急剧增加时，例如，当车辆在低温高湿度区域中行驶并随后在短时间内驶入温暖的地方(车库、停车场等)时，会出现水分凝结在传感器测量板11上的现象。
基于出现异物污染或水分凝结的上述原理，根据本公开的用于避免空气流传感器的测量误差的方法可以通过预测在传感器测量板11上出现异物污染或水分凝结的情况来提前防止异物污染或水分凝结出现在传感器测量板11上，由此在不改变空气流传感器1的硬件结构的前提下解决了由于传感器测量板11上的异物污染或水分凝结所导致的测量误差问题。
根据本公开，可以使用由安装在车辆中的颗粒物质(PM)传感器(未示出)测量的颗粒物质的浓度或者基于官方环境报告和当前车辆位置数据所获得的颗粒物质的浓度，来执行对异物污染的出现的预测。
此外，根据本公开，可以通过基于由安装在车辆中的湿度传感器(未示出)测量的湿度值和由温度传感器(未示出)测量的温度变化量计算露点，来执行对水分凝结的出现的预测(参见图4)。在未安装湿度传感器的车辆的情况下，可以基于官方环境报告和当前车辆位置数据来获得湿度值。
在完全没有关于湿度的信息的情况下，还可以通过基于由安装在车辆中的温度传感器(未示出)测量的温度变化量映射到经验数值来预测水分凝结。
当通过上述方法预测到在传感器测量板11上出现了异物污染或水分凝结时，使用传感器本身中提供的芯片加热功能来加热包括温度传感器的整个传感器测量板11。总体上，空气流传感器1具有芯片加热功能，以用于在发动机关闭时防止引入排气系统中的油雾的吸附。
图5是示出了在由空气流传感器执行芯片加热时传感器测量板周围的流场的图。
参照图5，当传感器测量板11被完全加热时，在包括温度传感器的传感器测量板的整个表面上产生向上的流，这样使得空气中的异物不会积聚在传感器测量板11上，从而防止了传感器测量板11的污染。
此外，当传感器测量板11被完全加热时，整个传感器测量板的温度增加到高于露点，从而防止传感器测量板11上的水分凝结。
当在空气流传感器1中没有提供芯片加热功能时，通过将传感器测量板11关闭一预定时间来去除在测量流量时产生的引起传感器测量板周围的异物污染(见图2)的流，从而使污染最小化。
在使用芯片加热功能或关闭传感器测量板11时，可能无法由传感器测量板11测量流量。因此，在这种情况下，通过进气压力、节气门开度等的模型值可以代替流量值。
当在空气流传感器1中没有提供芯片加热功能时，可能无法防止传感器测量板11上的水分凝结的出现。然而，由于传感器测量板11上的水分凝结所引起的测量误差问题可以通过如下方式来解决：用通过进气压力、节气门开度等的模型值来代替流量值，而不使用空气流传感器11对流量的测量。
还可以使用通过降低进气温度来降低进气与传感器测量板11之间的温度差的方法作为用于防止传感器测量板11上的水分凝结的出现的方法，并且将不对其进行赘述。
图6是图示了根据本公开的用于避免空气流传感器的测量误差的方法的各步骤的流程图。
参考图6，根据本公开的用于避免空气流传感器的测量误差的方法包括空气流传感器流量测量步骤S10、异物污染或水分凝结出现预测步骤S20、异物污染或水分凝结防止操作执行步骤S30以及异物污染或水分凝结防止操作终止步骤S40，并且上述步骤通过ECU的控制来执行。
空气流传感器流量测量步骤S10是通过将空气流传感器1设定为主空气流传感器来测量进气流量的步骤。此时，加热位于传感器测量板11的中心处的加热区，并且基于在加热区的两侧测量的温度T1和T2之间的差值来计算进气流量。
异物污染或水分凝结出现预测步骤S20是如上所述的基于颗粒物质的浓度来预测传感器测量板11上的异物污染的出现或者基于温度和湿度的变化量来预测传感器测量板11上的水分凝结的出现的步骤。此时，可以通过实验来适当地确定用于预测异物污染的出现的颗粒物质的浓度的基准值，并且可以使用诸如马格努斯公式(Magnus formula)和雅顿巴克方程(Arden Buck equation)等已知公式来计算用于预测水分凝结的出现的露点，并且将不对其进行赘述。
异物污染或水分凝结防止操作执行步骤S30是当在异物污染或水分凝结出现预测步骤S20中预测传感器测量板11上的异物污染或水分凝结的出现时执行的步骤，而且是通过操作芯片加热功能或关闭传感器测量板11来防止传感器测量板11上的异物污染或水分凝结的出现的步骤，如上所述。此时，由于可以不通过空气流传感器1来测量进气流量，所以将主空气流传感器切换到歧管绝对压力(MAP)传感器(未示出)或节气门传感器(未示出)，并且使用通过进气压力或节气门开度的模型值来测量进气流量。
当在异物污染或水分凝结出现预测步骤S20中没有预测到传感器测量板11上的异物污染或水分凝结的出现时，该方法返回到空气流传感器流量测量步骤S10，以由空气流传感器1连续地测量进气流量。
异物污染或水分凝结防止操作终止步骤S40是在执行异物污染或水分凝结防止操作执行步骤S30一预定时间之后再次返回到空气流传感器流量测量步骤S10的步骤。当返回到空气流传感器流量测量步骤S10时，空气流传感器1再次被设定为主空气流传感器并且正常地测量进气流量。
根据本公开的实施例，用于避免空气流传感器的测量误差的方法解决了由异物污染和水分凝结所引起的测量误差问题，以防止燃料效率损失、意外着火、发动机关闭等，从而使得即使在空气中存在大量异物或者温度和湿度发生极端波动的恶劣环境中，车辆仍然能稳定地行驶。
本说明书和附图中公开的实施例仅用于描述本公开的技术构思的目的，并不用于限制所附权利要求中描述的本公开的范围。因此，本领域技术人员将理解的是，可以作出各种修改，并且可以产生其他等同实施例。

Claims (20)

1.一种用于避免空气流传感器的测量误差的方法，其中，车辆的发动机控制单元提前预测所述空气流传感器的传感器测量板上的包含在空气中的异物污染或水分凝结的出现，并且在预测到出现所述异物污染或所述水分凝结时执行用于防止所述异物污染或所述水分凝结的操作，以避免由于所述传感器测量板上的所述异物污染或所述水分凝结所导致的所述空气流传感器的所述测量误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在对所述异物污染的出现的预测中，预测到当由所述车辆的颗粒物质传感器测量出的颗粒物质的浓度等于或大于通过实验确定的基准值时出现所述异物污染。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在对所述异物污染的出现的预测中，预测到当基于官方环境报告和当前车辆位置数据所获得的颗粒物质的浓度等于或大于通过实验确定的基准值时出现所述异物污染。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过基于由所述车辆的湿度传感器测量的湿度值和由温度传感器测量的温度变化量计算露点，来执行对所述水分凝结的出现的预测。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过基于湿度值计算露点，来执行对所述水分凝结的出现的预测，所述湿度值是基于官方环境报告和当前车辆位置数据所获得的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于经验映射数据来预测所述水分凝结，所述经验映射数据是基于由温度传感器测量的温度变化量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，用于防止所述异物污染或所述水分凝结的所述操作将包括温度传感器的整个所述传感器测量板加热一预定时间。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使用所述空气流传感器的芯片加热功能来加热所述传感器测量板。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，用于防止所述异物污染或所述水分凝结的所述操作将所述传感器测量板关闭一预定时间。
10.一种用于避免空气流传感器的测量误差的方法，所述方法由电子控制单元执行，所述电子控制单元被配置为执行：
空气流传感器流量测量步骤：由所述空气流传感器测量进气流量；
异物污染或水分凝结出现预测步骤：预测所述空气流传感器的传感器测量板上的异物污染或水分凝结的出现；
异物污染或水分凝结防止操作执行步骤：当在所述异物污染或水分凝结出现预测步骤中预测到在所述传感器测量板上出现所述异物污染或所述水分凝结时，防止所述传感器测量板上的所述异物污染或所述水分凝结的出现；以及
异物污染或水分凝结防止操作终止步骤：在将所述异物污染或水分凝结防止操作执行步骤执行一预定时间之后，再次返回到所述空气流传感器流量测量步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当在所述异物污染或水分凝结出现预测步骤中没有预测到在所述传感器测量板上出现所述异物污染或所述水分凝结时，所述方法返回到所述空气流传感器流量测量步骤，以由所述空气流传感器连续地测量所述进气流量。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述异物污染或水分凝结出现预测步骤中，预测到当由车辆的颗粒物质传感器测量出的颗粒物质的浓度等于或大于通过实验确定的基准值时出现所述异物污染。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述异物污染或水分凝结出现预测步骤中，预测到当基于官方环境报告和当前车辆位置数据所获得的颗粒物质的浓度等于或大于通过实验确定的基准值时出现所述异物污染。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述异物污染或水分凝结出现预测步骤中，通过基于由车辆的湿度传感器测量的湿度值和由温度传感器测量的温度变化量计算露点，来执行对所述水分凝结的出现的预测。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述异物污染或水分凝结出现预测步骤中，通过基于湿度值计算露点，来执行对所述水分凝结的出现的预测，所述湿度值是基于官方环境报告和当前车辆位置数据所获得的。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述异物污染或水分凝结出现预测步骤中，基于经验映射数据来预测所述水分凝结，所述经验映射数据是基于由温度传感器测量的温度变化量。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述异物污染或水分凝结防止操作执行步骤中，用于防止所述异物污染或所述水分凝结的所述操作将包括温度传感器的整个所述传感器测量板加热一预定时间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，使用所述空气流传感器的芯片加热功能来加热所述传感器测量板。
19.根据权利要求10所述的方法，其中，用于防止所述异物污染或所述水分凝结的所述操作将所述传感器测量板关闭一预定时间。
20.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述异物污染或水分凝结防止操作执行步骤期间，所述空气流传感器使用通过进气压力或节气门开度的模型值来测量所述进气流量。
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