确定和报告空气过滤器的剩余使用寿命的方法和系统与流程

本发明总体涉及过滤器，且更具体地涉及确定和报告空气过滤器的剩余使用寿命的方法和系统。

背景技术：

空气过滤器从空气流中过滤颗粒物质。例如，在空气引入燃烧室之前，用于发动机的空气过滤器过滤颗粒物质。随着时间推移，颗粒物质积累并堵塞过滤器。堵塞的空气过滤器会导致发动机运行效率低，应当进行更换。

这样的空气过滤器通常会以间接的方式受到监控，以确定其应当被更换的时间。例如，通常使用从上次更换空气过滤器之后车辆驾驶的公里数作为确定更换空气过滤器的时间的方式。使用驾驶的公里作为做出确定的基础，这依赖于车辆驾驶的公里和车辆的空气过滤器被颗粒堵塞的频率之间的相互关系。

尽管这样的确定更换车辆空气过滤器的时间的方法能够胜任，但是还有改善的空间。因此，期望的是，提供确定空气过滤器的剩余使用寿命的方法和系统。进一步期望的是，提供向使用者报告空气过滤器的剩余使用寿命的方法和系统。此外，结合附图及本发明的背景技术，从对本发明和所附权利要求书的随后详细描述中，本发明的其他期望特征和特性是显而易见的。

技术实现要素：

提供了监控空气过滤器的方法和系统。在一个实施例中，方法包括：接收指示车辆状况的数据；基于压力数据和所接收的数据选择性地来计算空气过滤器的使用寿命；并且基于使用寿命选择性地生成通知信号和通知消息中的至少一个。

在一个实施例中，系统包括第一模块，其通过处理器接收指示车辆状况的数据，并且基于压力数据和所接收数据选择性地计算空气过滤器的使用寿命。该系统进一步包括第二模块，其通过处理器，基于使用寿命选择性地生成通知信号和通知消息中的至少一个。

附图说明

下文中，将结合附图描述本发明，其中相似标号表示相似元件，并且：

图1是车辆一部分的图示，其包括根据多个示例性实施例的空气过滤器监控系统等特征；

图2是根据多个示例性实施例的空气过滤器监控系统的控制模块的数据流程图；

图3、图4和图5是图示根据多个示例性实施例的空气过滤器监控系统的数据的曲线图；并且

图6和图7是图示根据多个示例性实施例监控车辆空气过滤器的方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述本质上仅仅是示例性的，并非意图限制应用和使用。此外，不存在被任何前述的技术领域、背景、简要内容或者下面的详细描述中提出的任何表述的或暗示的理论约束的意图。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。如本文所用，术语模块指的是特定用途集成电路(asic)、电子电路、处理器(共用、专用，或分组)和/或执行或存储一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或其他提供所述功能的适当部件。

在本文中，本发明的实施例可以按照功能和/或逻辑区块部件以及多个处理步骤来描述。应该意识到，这样的区块部件可以由任意数目的配置成执行具体功能的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，示例性实施例可采用多个集成电路部件(例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表等)，它们可以在一个或多个微处理器或者其他控制设备的控制下运行各种功能。此外，本领域技术人员将意识到，示例性实施例可以结合任意数量的控制系统而实施，并且本文所述车辆系统仅仅是示例性实施例。

为了简明起见，本文中可能没有详细描述与系统的信号处理、数据传输、信号发送、控制和其他功能性方面(以及系统的独立操作部件)相关的传统技术。此外，本文中包含的各附图中所示连接线旨在表示多个元件之间的示例功能关系和/或物理耦接。应当注意的是，在多个实施例中可以出现多种替代的或附加的功能性关系或物理连接。

现参照图1，车辆10的一部分示为包括空气过滤器监控系统12，其监控车辆10的(除了其他部件的)空气净化器组件16的空气过滤器14，以预测和通知使用者空气过滤器14的使用寿命。尽管本文所示附图描绘了具有特定设置的元件的实例，但在真正的实施例中可以存在附加的中间元件、装置、特征或部件。应当理解，图1仅仅是示意性，而非按照比例描绘。

如图1中所描绘，车辆10总体包括空气净化器组件16，其包括空气过滤器14。如可以意识到的，车辆10可以是任意车辆类型，包括汽车、飞机、火车、船舶或包括空气过滤器14的任意其他车辆类型。为了示范目的，本发明将在车辆10是具有关联于汽车发动机18的空气过滤器14的汽车的情况下讨论。

工作时，空气净化器组件16配置为通过入口20吸入空气，且引导空气流经空气过滤器14并流到发动机18。概括地称作22的一个或多个传感器感测空气净化器组件16和/或车辆10的可观察状况，并且基于此生成传感器信号。概括地称作24的一个或多个车辆系统确定与车辆10相关联的状况，并基于此生成信号和/或消息。

控制模块26从传感器22接收信号并且从车辆系统24接收信号和/或消息，并确定空气过滤器14的使用寿命。控制模块26选择性地通知使用者使用寿命和/或空气过滤器14应当被更换的时间。控制模块26通过车辆10内的视觉、听觉和/或触觉反馈和/或发送到远程装置的消息(即，电子邮件消息、文本消息等)来通知使用者。在多个实施例中，控制模块26基于空气过滤器14的使用寿命进一步确定由于压力而导致的峰值发动机功率损耗，并选择性地通知使用者该峰值发动机功率损耗。控制模块26通过车辆内的视觉、听觉和/或触觉反馈和/或发送到远程装置的消息(即，电子邮件消息、文本消息等)来通知使用者。

在多个实施例中，传感器22可以包括空气压力传感器22a、空气流量传感器22b和进气温度传感器22c。如可以意识到的，一个或多个传感器可以合并为单个传感器(即，空气压力传感器22a和空气流量传感器22b)或者实施为单个传感器(如图所示)。空气压力传感器22a和空气流量传感器22b位于空气净化器组件16内，在空气过滤器14的下游位置。空气压力传感器22a感测从空气过滤器14流出空气的空气压力，并且基于此生成传感器信号。空气流量传感器22b感测从空气过滤器14流出的空气流，并且基于此生成传感器信号。

进气温度传感器22c可以位于空气净化器组件16内或者在空气过滤器14下游的，车辆10的空气净化器组件16内的其他位置上。进气温度传感器22c感测进入发动机18的空气的温度，并基于此生成传感器信号。

在多个实施例中，一个或多个车辆系统24生成指示车辆10的状况的信号和/或消息。车辆系统24直接或间接地通过通信总线(未示出)或其他通信方式提供信号和/或消息。状况可以包括，例如，但不限于，雪或雨的出现、与雪或雨相关联的系统的状况、一天或一年中的时间，以及车辆的主动气动系统的状态或状况。该一个或多个车辆系统24可以包括，但不限于，风挡刮水器系统、全球定位系统、车辆日历信息系统、一个或多个主动气动系统等。控制模块26使用指示车辆的状况的信号和/或消息来调整使用寿命的确定。

现参照图2并继续参照图1，数据流图详细地图示出控制模块26的多个实施例。根据本发明的控制模块26的多个实施例可以包括任意数量的子模块。如可以意识到的，图2所示子模块可以被组合和/或进一步分割，以类似地监控空气过滤器14。可以从传感器22、从车辆系统24、从车辆10的其他控制模块(未示出)来接收控制模块26的输入，并且/或者通过控制模块26的其他子模块(未示出)来确定该输入。在多个实施例中，控制模块26包括脏污过滤器数据的数据存储30、干净过滤器数据的数据存储32、过滤器年龄数据的数据存储34、抑制模块36、基于压力的使用寿命计算模块38、基于年龄的使用寿命计算模块40、使用寿命确定模块42、峰值发动机功率损耗计算模块44和通知确定模块46。

脏污过滤器数据的数据存储30存储对应于脏污空气过滤器的压力数据。可以基于从脏污过滤器(例如，几乎被颗粒覆盖的过滤器)中测量的结果的平均值(或其他值)来确定该数据。压力数据可以存储在一个或多个插值的查询表中。在多个实施例中，查询表以空气流量进行索引。在这样的实施例中，存储在查询表中的压力数据指示脏污空气过滤器在特定空气流量值下的压力值。如图3所示，压力数据和空气流量数据可以对应于曲线100，其中x轴线102表示空气流量而y轴线104表示压力值。

在多个实施例中，脏污过滤器数据的数据存储30可以存储多个查询表。在这样的实施例中，每个查询表可以对应于特定的进气温度或进气温度的范围。在多个其他实施例中，查询表可以是以空气流量和进气温度进行索引的二维查询表。

再次参照图2，干净过滤器数据的数据存储32存储对应于干净空气过滤器的压力数据。可以基于从干净过滤器(例如，新的过滤器)中测量的结果的平均值(或其他值)来确定该数据。压力数据可以存储在一个或多个插值的查询表中。在多个实施例中，查询表以空气流量进行索引。在这样的实施例中，压力数据指示干净空气过滤器在特定空气流量值(单位为kg/s)下的压力值(单位为kpa)。如图3所示，压力数据和空气流量数据可以对应于曲线106，其中x轴线102表示空气流量而y轴线104表示压力。

在多个实施例中，干净过滤器数据的数据存储32可以存储多个查询表。在这样的实施例中，每个查询表可以对应于特定的进气温度或进气温度的范围。在多个其他实施例中，查询表可以是以空气流量和进气温度进行索引的二维查询表。

过滤器年龄数据的数据存储34存储平均过滤器的估测寿命数据。可以基于空气过滤器的平均值(或其他值)来确定该数据。寿命数据可以存储在插值的查询表中。在多个实施例中，查询表以年龄进行索引。在这样的实施例中，寿命数据指示空气过滤器在特定年龄(单位为年)下的寿命值(单位为百分比)。如图4中所示，寿命数据和年龄数据可以对应于曲线108，其中x轴线110表示年龄而y轴线112表示寿命。

再次参照图2，抑制模块36接收车辆系统数据50作为输入。车辆系统数据50可以通过车辆系统24而生成，且可以用于确定车辆系统的状态或状况，该状态或状况可以影响空气净化器组件16内的空气压力。例如，车辆系统数据50可以包括指示风挡上雨或雪的存在(例如，通过雨传感器)、风挡刮水器操作状态(例如，通过风挡刮水器系统)或当前天气状况(例如，通过gps)的数据。抑制模块36评估车辆系统数据50，以确定雨或雪可积累在空气过滤器上的时间。然后，抑制模块36基于确定的雨或雪的存在控制评估或不评估空气过滤器组件内压力的时间。例如，抑制模块36可以生成抑制标记52，其指示基于雨或雪的存在而不评估压力数据。在另一个实例中，抑制模块36可以改变抑制标记52的状态，以指示当其确定过滤器上的雨或雪不再存在时(例如通过由于发动机加热的蒸发或者一些其他方法)评估压力数据。

在另一个实例中，车辆系统数据50可以包括指示主动气动系统的状态或状况的数据，该状态或状况影响进入空气净化器组件16的空气流(例如，闸板状态或其他状况)。抑制模块36评估车辆系统数据50，以确定什么时候是空气在影响进入空气净化器组件16的气流。然后，抑制模块36基于确定的空气流影响的存在控制评估或不评估空气过滤器组件内压力的时间。例如，抑制模块36可以生成抑制标记52，其指示基于空气流的影响而不评估压力数据。在另一个实例中，抑制模块36可以改变抑制标记52的状态，以指示当其确定空气流影响已经改变时评估压力数据。

基于压力的使用寿命计算模块38接收抑制标记52、进气温度数据53、空气流量数据54和压力数据56作为输入。进气温度数据53可以基于从进气温度传感器22c接收的传感器信号。空气流量数据54可以基于从空气流量传感器22b接收的传感器信号。压力数据56可以基于从空气压力传感器22a接收的传感器信号。例如，具体参照图3中所示的曲线图，空气流量数据54包括当空气流量预计较低时在第一时间感测到的空气流量值(m1)；并且压力数据56包括当空气流预计较低时在第一时间感测到的压力(p1)。空气流量数据进一步包括当空气流量预计较高时在第二时间感测到的空气流量(m2)；并且压力数据进一步包括当空气流预计较高时在第二时间感测到的压力(p2)。

如本文所用，术语“较高”和“较低”是相对的术语，意味着较高的空气流率一定高于较低的空气流率，且较低的空气流率一定低于较高的空气流率。在多个实施例中，这些测量结果的顺序可以是不相关的。例如，两个空气压力测量结果可以在本文中称为“成对数据”。可以在彼此预定时段内测量每组成对数据中的两个压力测量结果，以最小化可能由天气状况改变、海拔改变、地理位置改变或其他因素引起的大气压改变所导致的误差。预定时段的长度可以基于地理、季节和/或其他考量而变化。例如，预定时段可以小于或等于约2-30秒。

此外，每个测量结果通常都是在空气流达到稳态状况后测量的。如本文所用，与空气流相关的术语“稳态状况”指的是空气流中波动不超过预定值的状况。在一些实例中，可能期望的是，将空气流率波动的预定值设定在小于或等于约1-20克/秒。

基于压力的使用寿命计算模块38基于空气流量数据54、压力数据56以及存储在干净过滤器数据的数据存储32和脏污过滤器数据的数据存储30中的压力数据而计算使用寿命58。例如，参照图3，基于压力的使用寿命计算模块38从脏污过滤器数据的数据存储30中检索与曲线100上的空气流量(m1)对应的第一压力值(b1)，曲线100与脏污过滤器的进气温度数据53相关联；并且基于压力的使用寿命计算模块38检索与曲线100上的空气流量(m2)对应的第二压力值(b2)，曲线100与脏污过滤器的进气温度数据53相关联。基于压力的使用寿命计算模块38从干净过滤器数据的数据存储32中检索与曲线106上的空气流量(m1)对应的第一压力值(a1)，曲线106与干净过滤器的进气温度数据53相关联；并且基于压力的使用寿命计算模块38检索与曲线106上的空气流量(m2)对应的第二压力值(a2)，曲线106与干净过滤器的进气温度数据53相关联。

然后，基于压力的使用寿命计算模块38基于压差计算使用寿命58，压差是通过被感测的压力p1和被感知的压力p2以及被检索的压力值a1、a2、b1和b2而计算的。例如，基于压力的使用寿命计算模块基于以下等式计算使用寿命58：

基于年龄的使用寿命计算模块40接收车辆日历数据60和/或gps数据62作为输入。基于年龄的使用寿命计算模块40基于车辆日历数据60和/或gps数据62计算空气过滤器的年龄。例如，基于年龄的使用寿命计算模块40从被识别的最后一次过滤器变化中(即，从使用者启动信号或其他识别过滤器变化的信号中)，使用指示天数的日历数据和/或指示当前天或时间的gps数据，确定年龄。然后，基于年龄的使用寿命计算模块40基于年龄确定使用寿命64。例如，如图4详细示出的，基于年龄的使用寿命计算模块40从过滤器年龄数据的数据存储34中检索与确定的年龄(单位为年)对应的使用寿命(单位为百分比)。基于年龄的使用寿命64设定为等于被检索值。

使用寿命确定模块42接收基于压力的使用寿命58和基于年龄的使用寿命64，作为输入。使用寿命确定模块42基于基于压力的使用寿命58和基于年龄的使用寿命64而确定真正的使用寿命66。例如，使用寿命确定模块42基于基于压力的使用寿命58和基于年龄的使用寿命64中的最小值而确定真正的使用寿命66。

峰值发动机功率损耗计算模块44接收通过等式1计算的基于压力的使用寿命58，作为输入。峰值发动机功率损耗计算模块基于基于压力的使用寿命58计算峰值发动机功率损耗。例如，峰值发动机功率损耗计算模块44基于以下等式计算峰值发动机功率损耗：

峰值发动机功率损耗＝(峰值发动机功率)*(0.01250)*(2.5)*(100-ul1)/100。

通知确定模块46接收真正的使用寿命66和峰值发动机功率损耗数据68，作为输入。通知确定模块46基于使用寿命66和/或峰值发动机功率损耗数据68生成通知信号70和/或通知消息72，以通知使用者。

在多个实施例中，通知确定模块46在使用寿命66指示空气过滤器14的寿命接近结束时(例如，在使用寿命66小于阈值时)生成通知信号70和/或消息72。通知信号70和/或消息72包括消息或其他指示(例如，听觉的或触觉的)，其指示空气过滤器的寿命接近结束或需要更换空气过滤器14。

在多个实施例中，通知确定模块46在使用者可能更方便的时候生成通知信号70和/或消息72。例如，通知确定模块46可以接收车辆健康数据74和/或行为数据76，作为输入。通知确定模块46基于车辆健康数据74和/或行为数据76协调通知信号70和/或消息72的传递和/或内容。

例如，车辆健康数据74包括关于其他车辆部件的健康信息。通知确定模块46协调通知信号70和/或消息72的传递，并且信号和/或消息可以基于其他车辆部件的健康而传递。例如，车辆健康数据74可以包括发动机油的健康(例如，油的寿命)。在这样的实例中，通知确定模块46协调通知信号70和/或消息72的传输，并且通知信号和/或消息与发动机油相关联。例如，通知确定模块46跟踪使用寿命66以及估测的发动机油寿命，一旦使用寿命低于阈值，则在用于发动机油的通知信号和/或消息将生成的同时生成通知信号70和/或消息72。如可以意识到的，发动机油寿命是一个实例，但是由于本发明不限定于当前的实例，其他车辆健康数据可以用于协调通知信号70和/或消息72的传递和/或内容。

在另一个实例中，行为数据76包括在之前维修事件时确定的之前确定的使用寿命。通知确定模块可以基于之前维修事件中确定的使用寿命调整阈值，用于生成通知信号和/或消息。例如，如图5所示，114a-114c中示出了行为数据，其中x轴线116表示车辆健康状况，诸如油的变化事件，而y轴线118表示空气过滤器使用寿命(单位为百分比)。行为数据114-114c可以用于建立线性回归线120。然后，线性回归线120用于预测在预测的下一个维修事件时的空气过滤器使用寿命122。如果在下一次预测的维修事件前预测的空气过滤器使用寿命122不低于零(或者其他数值)，则上述阈值可以调整。如可以意识到的，由于本发明不限于这些实例，可以使用其他维修行为来修改阈值。

现参照图6和图7，并且继续参照图1-图5，流程图图示出根据多个实施例，可以由空气过滤器监控系统12实施的方法。如根据本发明可以意识到的，方法内的操作的顺序不限于如图6和图7所示的顺序执行，但其可以以一种或多种变化的、可适用于且根据本发明的顺序而实施。

如可以进一步意识到的，图6和图7中方法可以被计划为在车辆10操作时以预定时间间隔运行和/或可被计划为基于预定事件而运行。

在一个实例中，如图6所示，该方法在200处开始。在210处，基于压降计算基于压力的使用寿命58。在220处，例如，评估车辆状况，诸如但不限于雨、雪、主动气动状况等，以确定是否存在抑制状况。在230处，如果确定存在抑制状况，则不评估压力数据并且方法继续到步骤280，在该步骤中基于之前计算的基于压力的使用寿命58而计算峰值发动机功率损耗。

在230处，如果确定不存在抑制状况，则在240-250处确定使用寿命66。例如，在240处空气压力(p1)和空气流量(m1)在第一时间被接收且其处在预定时段内，空气压力(p2)和空气流量(m2)在第二时间被接收。然后，基于上面的等式(1)以及相应地基于进气温度，从脏污过滤器数据的数据存储和干净过滤器数据的数据存储中检索的脏污过滤器数据和干净过滤器数据，计算基于压力的使用寿命58。因此，在280处基于所计算的基于压力的使用寿命58而计算峰值发动机功率损耗。

同时，在260-270处，基于空气过滤器14的估测年龄而计算基于年龄的使用寿命64。例如，在260处，空气过滤器14的年龄是，例如，基于车辆日历数据60和/或gps数据62而计算的，且在270处，使用寿命64是基于存储在过滤器年龄数据的数据存储34中的年龄和过滤器年龄数据而确定的。

在290处，真正使用寿命66是从在280处基于压力的使用寿命58和基于年龄的使用寿命64中的最小值而确定的。峰值发动机功率损耗数据68在290处确定。通知信号70和/或消息72在300处协调，且如果需要通知时，在310处生成通知信号70和/或消息72。之后，方法可以在320处结束。

在另一个实例中，图7示出了协调通知信号70和/或消息72的方法300。该方法可以在400处开始。在410处，驾驶员行为，诸如当驾驶员带着车辆10来维修时，被知晓。在420处确定当前车辆健康。在430处,基于行为和当前车辆健康确定维修项目的协作。例如，如上面所讨论的，维修项目，诸如发动机油的变化和空气过滤器的变化，是基于使用寿命66而协调的。

在440处，如果确定合并的维修项目需要通知，则在450处生成通知信号70和/或消息72，并且该方法可以在460处结束。在440处，如果确定合并的维修项目不需要通知；然而，在470处维修项目中的一个接近或者已经超过了阈值限制，则在450处生成通知信号70和/或消息72，并且该方法可以在460处结束。

虽然在以上详细阐述中，已举出至少一个示范实施例，但是应理解本发明存在许多变化。也应当意识到，该一个或多个示例性实施例仅仅是例子，不用于以任何方式来限制本发明的范围、应用或配置。相反，以上详细阐述向本领域技术人员提供了实施这些一个或多个的示例性实施例的便利的指引。应当理解，在不脱离所附权利要求及其等效方案所阐述的本发明范围的情况下，可以在元件的功能和设置方面作出各种改变。