专利名称：用于脏空气过滤器检测的节气门进口绝对空气压力传感器的制作方法
用于脏空气过滤器检测的节气门进口绝对空气压力传感器 技术领域本披露涉及内燃机空气流，且更特定地涉及监测发动机空气过滤器 的污染水平。
背景技术：
本段中的陈述仅提供与本披露相关的背景信息，且不构成现有技术。内燃机燃烧燃料和空气混合物以产生驱动扭矩。更具体地，空气通过节气门吸入到发动机内。空气与燃料混合且空气和燃料混合物在气缸 内使用活塞压缩。空气和燃料混合物在气缸内燃烧以在气缸内往复地驱 动活塞，其又》走4争i也4区动发动才几的曲轴。空气过滤器经常用于内燃机以从引入空气移除污染物。随着一定期 间的使用，空气过滤器变得堵塞且限制空气流动进入发动机内。这能够 降低性能，减少燃料经济性且增加发动机排放。因此，确定空气流动是 否由于空气过滤器而被限制是重要的。传统的内燃机在空气过滤器的上游和下游均包括压力传感器。因 此，传统的发动机系统能够基于使用上游和下游压力传感器的计算的通 过空气过滤器的压降而诊断由于空气过滤器的空气流动限制。然而，这 种传统的硬件增加成本和制造时间，且由于传感器的正确操作必须被监 测且如果不适当地起作用，传感器必须被更换，因此也是维护关心问题。发明内容因此，提供用于检测内燃机的空气过滤器的污染物的系统。该系统 包括布置在空气过滤器下游的空气压力传感器、布置在发动机的空气进 气系统中的空气流量传感器、和与该空气压力传感器和该空气流量传感 器连通的控制模块。控制模块构造为基于从空气压力传感器接收的信号 估计大气压力。控制模块进一步构造为基于由空气流量传感器提供的空 气流量和基于估计的大气压力和来自空气压力传感器的对应于所提供 的空气流量的第二压力测量值之间的压差的通过空气过滤器的压降而确定空气过滤器的污染物水平。确定机动车辆内燃机中的空气过滤器的污染物水平的方法包括在 空气过滤器下游位置获取第 一和第二空气压力测量值。第 一压力测量值 在对应于低于第一界限的第一发动机空气流量的第一发动机操作条件 获取。大气压力基于第一空气压力测量值估计。第二空气压力测量值在 对应于大于第二界限的笫二发动机空气流量的第二发动机操作条件获 取。第二界限大致大于第一界限。确定第一和第二空气压力测量值之间 的压差。压差与对应于第二空气流量的预定的压差比较。进一步的应用领域从在此提供的说明显而易见。应当理解的是，说 明和具体示例仅为说明的目的且并没有意图限制本披露的范围。
在此所述的附图^又为说明的目的且绝没有意图限制本披露的范围。图1为^f艮据本4皮露的车辆的示意图；图2是图1中所示的控制模块的功能方块图；以及图3是图示根据本披露的检测污染的空气过滤器的方法的流程图。
具体实施方式
以下"i兌明本质上^f又为示范性的且不意图限限本4皮露、应用、或使用。 为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如在此 所使用的，术语模块指的是特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执 行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存 储器、组合逻辑电路、或提供所述功能的其他合适的部件。在图1中可以看出，车辆IO显示为包括发动机组件12。发动机组 件12包括内燃机14、节气门16、空气过滤器18和控制模块20。发动 机14包括进气和排气歧管22、 24。进气歧管22提供新鲜空气源和发动 机14之间的连通。空气过滤器18和节气门16可以布置在空气进入进 气歧管22的路径中。更具体地，在进入进气歧管22之前，空气流可以 通过节气门16计量且需要流动通过空气过滤器18。节气门进口绝对压 力(TIAP)传感器26和质量空气流量(MAF)传感器28可以位于空气 过滤器18的下游。更具体地，TIAP传感器26和MAF传感器28可以 位于空气过滤器18和节气门16之间。如以下所述，压力传感器在空气过滤器18上游可以不需要。TIAP传感器26可以与控制模块20连通且可以提供指示空气过滤 器18下游的绝对空气压力的信号。MAF传感器28也可以与控制模块 20连通且可以提供指示通过空气过滤器18且进入发动机14的质量空气 流量的信号。控制模块20也可以与发动机14连通，提供且接收关于发 动机14操作的信号。车辆信息显示器30可以与控制模块20连通，提 供且接收关于车辆IO条件的信号。参见图2，控制模块20可以包括大气压力估计模块110、搡作压力 确定模块112、和污染的空气过滤器确定模块114。大气压力估计模块 110可以在进入发动机14且因而通过空气过滤器18的第一低空气流量 下基于来自TIAP传感器26的压力测量值估计大气压力，如以下所述。 大气压力估计模块110可以提供估计的大气压力给污染的空气过滤器确 定冲莫块114。橾作压力确定才莫块112可以在进入发动机14且因而通过空气过滤 器18的由MAF传感器28确定的第二空气流量下基于来自TIAP传感器 26的压力测量值确定操作压力，如以下所述。操作压力确定冲莫块112可 以提供操作压力和第二空气流量给污染的空气过滤器确定;f莫块114。污 染的空气过滤器确定冲莫块114然后确定估计的大气压力和操作压力之间 的压差，且确定该压差是否指示在第二空气流量下污染的(或脏的)空 气过滤器，如以下所述。图3中显示图示用于确定空气过滤器污染物的控制逻辑200的流程 图。控制逻辑200可以在车辆操作期间以预定的时间步长(At)重复运 行。控制逻辑200的每次新的运行包括重新设定时间计数器(t)。时间 计数器(t)可以用于车辆海拔考虑，如以下所述。控制逻辑200可以在 控制方块210处通过使用MAF传感器28测量通过空气过滤器18的质 量空气流量开始。控制逻辑200然后前进到确定方块210,其中测量的 质量空气流量与下限比较。下限大体上对应于提供通过空气过滤器18 的最小压降的流量。流量下限可以随过滤器类型而改变，但大体上与小 于最大发动机空气流量的百分之十的发动机空气流量相关。如果质量空气流量小于下限，控制逻辑200前进到控制方块214。 控制方块214确定对应于测量的质量空气流量的绝对空气压力.，空气压 力可以由TIAP传感器26测量且可以作为估计的大气压力存储在控制模块20中。控制逻辑200然后前进到控制方块216,其中时间计数器(t) ;波重新设定。控制逻辑200可以等待预定的时间步长(At)且然后再一 次前进到控制方块210。如果确定方块212确定测量的质量空气流量小 于下限，控制逻辑200前进到确定方块218。确定方块218将测量的质量空气流量与上限比较。上限大体上对应 于提供通过空气过滤器18的显著压降的流量。流量上限可以随过滤器 类型而改变，但大体上与大于最大发动机空气流量的百分之三十的发动 机空气流量相关。如果质量空气流量小于上限，控制逻辑200前进到控 制方块220,其中时间计数器(t)增加预定的时间步长(At)。控制逻 辑200可以等待预定的时间步长(At)且然后再一次前进到控制方块210。 如杲确定方块218确定测量的质量空气流量大于上限，控制逻辑200前 进到控制方块222。控制方块222确定对应于测量的质量空气流量的绝对空气压力。空 气压力可以通过TIAP传感器26测量且可以作为操作压力存储在控制模 块20中。控制逻辑200然后前进到控制方块224,其中确定压差。更具 体地，控制方块224可以计算指示通过空气过滤器18压降的操作压力 和估计的大气压力之间的压差。该计算的压降大体上对应于与操作压力 相关的测量的质量空气流量。控制逻辑200然后前进到控制方块226。控制方块226确定通过空气过滤器18的最大容许压降。对相应于 与操作压力相关的测量的质量流量的流量确定指示污染的(或脏的)空气过滤器的最大容许压降的预定值。最大容许压降可以基于与操作压力 相关的测量的质量流量使用查找表或预定函数确定。在确定最大容许压 降之后，控制逻辑200前进到确定方块228。确定方块228将计算的压降与最大容许压降比较。如果计算的压降 小于或等于最大容许压降，控制逻辑200结束直到在随后时间步长的下 一重复过程。如果计算的压降大于最大容许压降，控制逻辑200然后前 进到控制方块230,其中进行关于计算的压降是否可归于车辆海拔变化 的确定》控制方块230可以确定车辆海拔参数。更具体i也，控制方块230可 以基于时间计数器(t)确定存储的大气压力测量值和当前操作压力测量 值之间经过的时间。经过的时间本身可以使用或经过的时间可用于估计 随经过的时间行进的3&离。经过的时间可以指示测量值之间的车辆10的海拔变化，其导致通过空气过滤器18的增加的压降。控制逻辑200 然后前进到确定方块232.确定方块232评估海拔参数且确定是否满足海拔标准。更具体地， 确定方块232将如上文所确定的经过的时间或行进的距离与预定值比 较。如果经过的时间或距离超过预定的界限，计算的压降可以归于车辆 IO海拔的变化。因此，如果海拔参数超过海拔标准，控制逻辑200结束 直到在随后时间步长的下 一 重复过程，从而未设定错误的污染的空气过 滤器标记。如果海拔参数未超过海拔标准，控制逻辑200前进到控制方块234, 其中设定污染的空气过滤器标记。控制方块234在车辆信息显示器30 上指示污染的空气过滤器条件。在控制方块234之后，控制逻辑200结 束直到在随后时间步长的下 一重复过程。如控制逻辑200中所指示且如车辆10中所示，空气过滤器18的污 染物可以基于使用TIAP传感器26在空气过滤器18下游测量第一和第 二绝对空气压力而确定。更具体地，通过空气过滤器18的压降可以确 定而不在空气过滤器18上游使用空气压力传感器。应用于本披露的车辆10的操作的控制逻辑200的示例包括车辆10 最初在停止条件。当在停止条件时，发动机14操作在怠速条件。该车 辆停止的发动机怠速条件大体上对应于进入发动机14且因而通过空气 过滤器18的低质量空气流量。第一压力测量值可以在该条件下通过 TIAP传感器26而获取。由于该条件与低质量空气流量相关，压力测量 值可以用作估计的大气压力。当车辆IO从停止条件加速时，进入发动机14且因而通过空气过滤 器18的质量空气流量显著地增加。当加速时，可以>使用MAF传感器28 进行空气流量测量。大体上对应于测量的质量空气流量的第二压力测量 值然后可以使用TIAP传感器26而获取。第一和第二压力之间的差可以 计算且与预定值比较，以确定空气过滤器污染物，如上文所述。现在本领域中技术人员能够从前述说明理解到，本披露的广泛教示 可以以多种形式实施。因此，尽管本披露结合它的特定示例描述，由于 当研究附图、说明书和以下权利要求书时，其他修改对于技术人员来说 是显而易见的，所以本4皮露的真实范围并不如此限制。
权利要求
1.一种方法，包括在机动车辆的内燃机的进气系统中的空气过滤器下游位置，在对应于低于第一界限的第一发动机空气流量的第一发动机操作条件下获取第一空气压力测量值；基于第一压力测量值估计大气压力；在空气过滤器下游位置，在对应于大于第二界限的第二发动机空气流量的第二发动机操作条件下获取第二空气压力测量值，其中第二界限大于第一界限；确定第一和第二空气压力测量值之间的差；以及确定第一和第二空气压力测量值之间的压差是否超过与第二空气流量相关的预定压差。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括测量到发动机的空气 流量且确定测量的空气流量是否小于第 一界限。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中当测量的空气流量小于第一 界限时获取该第一空气压力测量值。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中在第二空气压力测量值之前 获取该第 一 空气压力测量值。
5. 根据权利要求4所述的方法，进一步包括测量到发动机的空气 流量且确定测量的空气流量是否大于第二界限。
6. 根据权利要求5所迷的方法，其中当测量的空气流量大于第二 界限时获取该第二空气压力测量值。
7. 根据权利要求5所述的方法，进一步包括当测量的空气流量 低于第二界限时，等待预定时间，且然后再次测量到发动机的空气流量 且确定测量的空气流量是否大于第二界限。
8. 根据权利要求4所述的方法，进一步包括当第一和第二空气 压力测量值之间的压差超过预定压差时，确定第 一和第二压力测量值之 间经过的时间。
9. 根据权利要求8所述的方法，进一步包括确定该经过的时间 是否指示车辆操作参数超过与车辆海拔变化相关的预定界限u
10.根据权利要求9所述的方法，其中车辆操作参数对应于随经过 的时间由车辆行进的距离。
11. 根据权利要求9所述的方法，进一步包括当未超过预定界限 时指示空气过滤器被污染，且当超过预定界限时不指示空气过滤器被污 染。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述确定空气过滤器的污染 物水平不包括在空气过滤器上游位置获取空气压力测量值。
13. —种控制模块，包括大气压力估计模块，其构造为基于从布置在内燃机的空气过滤器下 游的空气压力传感器接收的第一压力测量值而估计大气压力；操作压力确定模块，其构造为基于对应于通过空气过滤器的测量的 空气流量的从空气压力传感器接收的第二压力测量值而确定操作压力； 以及污染的空气过滤器确定模块，其构造为基于第 一和第二压力测量值 之间的差而确定对应于测量的空气流量的通过空气过滤器的压降。
14. 根据权利要求13所述的控制模块，其中所述大气压力估计模 块构造为确定低发动机空气流量条件。
15. 根据权利要求14所述的控制模块，其中所述大气压力估计模 块构造为基于在低发动机空气流量条件下来自所述空气压力传感器的 空气压力信号估计大气压力。
16. 根据权利要求14所述的控制模块，其中所述大气压力估计模 块基于另 一测量的空气流量确定低发动机空气流量条件。
17. 根据权利要求13所述的控制模块，其中所述操作压力确定模 块构造为确定操作发动机空气流量条件。
18. 根据权利要求17所述的控制模块，其中所述操作压力确定模 块构造为基于在操作发动机空气流量条件下来自所述空气压力传感器 的第二压力测量值而确定操作压力。
19. 根据权利要求17所述的控制模块，其中所述操作压力确定模 块基于测量的空气流量确定操作发动机空气流量条件。
20. 根据权利要求13所述的控制模块，其中所述控制模块不接收 来自空气过滤器下游位置的空气压力测量值。
全文摘要
一种用于检测内燃机的空气过滤器的污染物的系统包括布置在空气过滤器下游的空气压力传感器、布置在发动机空气进气系统中的空气流量传感器、和与该空气压力传感器和该空气流量传感器连通的控制模块。控制模块构造为基于从空气压力传感器接收的信号估计大气压力。控制模块进一步构造为基于由空气流量传感器提供的空气流量和基于估计的大气压力和来自空气压力传感器的对应于所提供的空气流量的第二压力测量值之间的压差的通过空气过滤器的压降而确定空气过滤器的污染物水平。
文档编号F02M35/09GK101245750SQ200810005469
公开日2008年8月20日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月12日
发明者L·K·维金斯, V·梅塔 申请人:通用汽车环球科技运作公司