專利名稱：用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及過濾器，更具體地涉及空氣過濾器。
背景技術(shù)：
空氣過濾器(例如，空氣清潔器組件中所使用的那些在把空氣流導(dǎo)入車輛內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒室之前從空氣流中過濾除去顆粒物的空氣過濾器)，會周期性地發(fā)生堵塞并需要加以更換。以往是以間接的方式對這種空氣過濾器進行監(jiān)測，以確定什么時候應(yīng)更換。例如，通常將自從上次更換空氣過濾器算起車輛所行駛的英里數(shù)用作確定什么時候更換車輛空氣過濾器的手段。將行駛英里數(shù)用作做出此決定的依據(jù)，這依賴于車輛行駛英里數(shù)與車輛空氣過濾器被顆粒物堵塞的速率之間的相關(guān)性。盡管確定什么時候更換車輛空氣過濾器的這種方法是可以滿足要求的，但還存在著改進的空間。這是因為車輛行駛英里數(shù)與車輛空氣過濾器堵塞狀態(tài)之間的相關(guān)性會受到車輛行駛所處的環(huán)境類型的影響。例如，通常在沙漠環(huán)境中行駛的車輛的空氣過濾器，將會以與通常在北極環(huán)境中行駛的車輛不同的速率發(fā)生堵塞，這是因為在各環(huán)境中懸浮于空氣中的顆粒物的量是有差異的。這種環(huán)境之間的差異以及其它因素可以改變行駛英里數(shù)與車輛空氣過濾器狀態(tài)之間的相關(guān)性。這轉(zhuǎn)而可以減小把行駛英里數(shù)用作需在什么時候更換車輛空氣過濾器的預(yù)測因素的有效性。此外，混合動力電動車輛、插電式混合動力電動車輛、增程式電動車輛、以及采用其它非傳統(tǒng)動力源而運行的車輛正被引入市場。上述車輛可在不同的時間和/或在不可預(yù)知的時段內(nèi)專門由其電動機提供動力。在其內(nèi)燃發(fā)動機不被使用的時段內(nèi)，這些新型車輛中的空氣過濾器將不會被顆粒物堵塞。因此，這些車輛的行駛英里數(shù)可能并非預(yù)測其空氣過濾器狀態(tài)的可接受手段。

發(fā)明內(nèi)容
本文中提供一種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法。在一個實例中，該方法包括但不限于在空氣清潔器組件中測量空氣過濾器下游的第一空氣壓力P1和第一空氣流量。P1與第一空氣流量相對應(yīng)。該方法還包括在空氣清潔器組件中測量空氣過濾器下游的第二空氣壓力P2和第二空氣流量。P2與第二空氣流量相對應(yīng)。該方法還包括從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、在第二空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)2、在第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1、以及在第二空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差氏。該方法還包括通過考慮PpPyApAyB1和化而用處理器計算出表示空氣過濾器剩余使用壽命的結(jié)果。該方法還包括向用戶報告所述結(jié)果。在另一個實例中，該方法包括但不限于步驟(a)在空氣清潔器組件中測量空氣過濾器下游的第一空氣壓力P1和第一空氣流量。P1與第一空氣流量相對應(yīng)。該方法還包括步驟(b)在空氣清潔器組件中測量空氣過濾器下游的第二空氣壓力P2和第二空氣流量。P2與第二空氣流量相對應(yīng)。該方法還包括步驟(C)從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、在第二空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)2、在第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1、以及在第二空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差化。該方法還包括步驟(d)通過考慮P1IyApAyB1和化而用處理器計算出表示空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果。該方法還包括步驟(e)重復(fù)步驟(a) 到步驟(d)，直到已計算出預(yù)定數(shù)量的結(jié)果。該方法還包括步驟(f)通過用處理器對所述預(yù)定數(shù)量的結(jié)果進行平均而計算出平均結(jié)果。該方法還包括步驟(g)向用戶報告所述平均結(jié)果。在又一個實例中，該方法包括但不限于在空氣清潔器組件中測量空氣過濾器下游的第一空氣流量、以及空氣過濾器兩側(cè)的壓力差ΔΡ。該壓力差與第一空氣流量相對應(yīng)。 該方法還包括從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)l、 以及在第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差Bi。該方法還包括通過考慮 ΔP、Al和Bl而用處理器計算出表示空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果。該方法還包括 向用戶報告所述結(jié)果。本發(fā)明還涉及以下技術(shù)方案。方案1. 一種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法，所述方法包括下列步驟
在空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第一空氣壓力P1和第一空氣流量，P1 與所述第一空氣流量相對應(yīng)；
在所述空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第二空氣壓力P2和第二空氣流量，P2與所述第二空氣流量相對應(yīng)；
從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在所述第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、在所述第二空氣流量下所述新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)2、在所述第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1、以及在所述第二空氣流量下所述壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差化；
通過考慮PpPyApA2A1和化而用處理器計算出表示所述空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果；以及
向用戶報告所述結(jié)果。方案2.如方案1所述的方法，其中，當(dāng)所述第一空氣流量和所述第二空氣流量已達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，測量P1和P2O方案3.如方案2所述的方法，其中，當(dāng)測量的空氣壓力的波動不超過預(yù)定閾值時，出現(xiàn)所述穩(wěn)態(tài)。方案4.如方案2所述的方法，其中，在節(jié)氣門狀態(tài)發(fā)生變化后已經(jīng)過了預(yù)定時段之后，測量P1和P2O方案5.如方案1所述的方法，其中，P1和P2在彼此的預(yù)定時段內(nèi)進行測量。方案6.如方案1所述的方法，其中，所述計算步驟包括考慮與用戶指令有關(guān)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氣過濾器的剩余使用壽命。
方案8.如方案6所述的方法，其中，所述其它因子減小所述空氣過濾器的剩余使用壽命。方案9.如方案1所述的方法，其中，當(dāng)所述第一空氣流量與所述第二空氣流量之間的差異超過預(yù)定閾值時，測量P2。方案10. —種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法，所述方法包括下列步驟
(a)在空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第一空氣壓力P1和第一空氣流量，P1與所述第一空氣流量相對應(yīng)；
(b)在所述空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第二空氣壓力P2和第二空氣流量，P2與所述第二空氣流量相對應(yīng)；
(c)從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在所述第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、在所述第二空氣流量下所述新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)2、在所述第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1、以及在所述第二空氣流量下所述壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B2 ；
(d)通過考慮PpPyApAyB1和化而用處理器計算出表示所述空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果；
(e)重復(fù)步驟(a)到步驟(d)，直到已計算出預(yù)定數(shù)量的結(jié)果；
(f)通過用所述處理器對所述預(yù)定數(shù)量的結(jié)果進行平均而計算出平均結(jié)果；以及
(g)向用戶報告所述平均結(jié)果。方案11.如方案10所述的方法，其中，所述結(jié)果的預(yù)定數(shù)量隨所述第一空氣流量與所述第二空氣流量之間的差異反向地變化。方案12.如方案10所述的方法，其中，當(dāng)所述第一空氣流量和所述第二空氣流量已達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，測量所述第一空氣壓力和所述第二空氣壓力。方案13.如方案12所述的方法，其中，當(dāng)測量的空氣壓力的波動不超過預(yù)定閾值時，出現(xiàn)所述穩(wěn)態(tài)。方案14.方案12所述的方法，其中，在節(jié)氣門狀態(tài)發(fā)生變化后已經(jīng)過了預(yù)定時段之后，測量所述第一空氣壓力和所述第二空氣壓力。方案15.如方案10所述的方法，其中，所述第一空氣壓力和所述第二空氣壓力在彼此的預(yù)定時段內(nèi)進行測量。方案16.如方案10所述的方法，其中，步驟4包括考慮與用戶指令有關(guān)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氣過濾器的剩余使用壽命。方案18.如方案16所述的方法，其中，所述其它因子減小所述空氣過濾器的剩余使用壽命。方案19.如方案10所述的方法，其中，直到所述第一空氣流量與所述第二空氣流量之間的差異超過預(yù)定閾值時，才測量所述第二空氣壓力。方案20. —種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法，所述方法包括以下步驟在空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第一空氣流量、以及所述空氣過濾器兩側(cè)的壓力差△ P，所述壓力差與所述第一空氣流量相對應(yīng)；
從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在所述第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、以及在所述第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1 ；
通過考慮APjdPB1而用處理器計算出表示所述空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果； 以及向用戶報告所述結(jié)果。


在下文中將結(jié)合以下附圖來描述一個或多個實施例，其中類似的附圖標(biāo)記表示類似的元件。圖1是適于和確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法的實例一起使用的空氣清潔器組件的簡化側(cè)視圖。圖2的曲線圖示出了作為質(zhì)量空氣流量的函數(shù)的、新空氣過濾器和壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的測量壓力差。圖3的曲線圖示出了作為時間的函數(shù)的大氣壓力變化，并且還示出了與大氣壓力變化有關(guān)的針對新空氣過濾器和壽命末期空氣過濾器測量的下游空氣壓力。圖4的流程圖示出了根據(jù)一個實例的、適用于圖1的空氣清潔器組件的第一方法的步驟，該方法能夠確定空氣過濾器的剩余使用壽命。圖5的流程圖示出了根據(jù)另一個實例的、適用于圖1的空氣清潔器組件的另一種方法的步驟，該方法能夠確定空氣過濾器的剩余使用壽命。圖6的流程圖示出了圖5中所示方法的實施。圖7是適于和確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法的替代例一起使用的空氣清潔器組件的簡化側(cè)視圖。圖8的流程圖示出了根據(jù)又一個實例的、適用于圖7的空氣清潔器組件的方法的步驟，該方法能夠確定空氣過濾器的剩余使用壽命。
具體實施例方式以下的詳細(xì)描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，而不是意圖限制本發(fā)明的應(yīng)用和使用。此外，沒有意圖要受到前面的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或者以下的詳細(xì)描述中所給出的任何明示或暗示理論的約束。本文中公開了用于確定什么時候更換車輛空氣過濾器的改進方法。所述改進方法包括在具有空氣過濾器的空氣清潔器組件中進行空氣壓力測量，獲得與在新空氣過濾器和壽命末期空氣過濾器中所觀察到的壓力差有關(guān)的數(shù)據(jù)，并且利用測量出的壓力和壓力差數(shù)據(jù)來計算空氣過濾器的剩余使用壽命。所述方法包括在空氣清潔器組件中在空氣過濾器的下游位置，進行至少兩次空氣壓力的測量(即，在空氣清潔器組件中空氣已穿過空氣過濾器之后的位置，進行空氣壓力測量)。一次測量是在高空氣流量下進行，另一次測量是在低空氣流量下進行。本文中所使用的術(shù)語“高空氣流量”和“低空氣流量”是相對性術(shù)語，表示高空氣流量一定高于低空氣流量，反之亦然。在一些實施例中，上述測量的順序是沒關(guān)系的。本文中可將這兩次空氣
7壓力測量稱作“配對數(shù)據(jù)(paired data)”。該配對數(shù)據(jù)連同與新空氣過濾器和壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差有關(guān)的數(shù)據(jù)，被用于計算空氣過濾器的剩余使用壽命。各組配對數(shù)據(jù)中的兩次壓力測量，優(yōu)選在彼此的預(yù)定時段內(nèi)進行，以使否則可能由大氣壓力變化所造成的誤差最小化；大氣壓力變化是由于天氣條件的變化、海拔的變化、 地理位置的變化或者其它因素所致。預(yù)定時段的長度可根據(jù)地理因素、季節(jié)因素和/或其它因素而變化。在一些實例中，該預(yù)定時段可小于或等于2 30秒。另外，優(yōu)選直到在空氣流量已達(dá)到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)之后才進行各測量。本文中所使用的與空氣流量有關(guān)的術(shù)語“穩(wěn)態(tài)狀態(tài)”，是指空氣流量的波動不超過預(yù)定值的狀態(tài)。在一些實例中，可能希望將空氣流量波動的預(yù)定值設(shè)定為小于或等于大約1 20克/秒。特定空氣過濾器的剩余使用壽命，可通過當(dāng)空氣以第一已知空氣流量流經(jīng)空氣清潔器組件時在空氣清潔器組件中只進行單次下游空氣壓力測量而計算出。為此，可利用以下方程式上述方程式中給出的變量代表以下值 Z%是剩余使用壽命，以百分率計量；
B1是在第一已知空氣流量(“第一空氣流量”)下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的已知壓力
差；
Patm是主導(dǎo)的大氣壓力；
P1是在第一空氣流量下在空氣過濾器下游所測量的空氣壓力；以及 A1是在第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的已知壓力差。如上所述，當(dāng)僅進行單次下游空氣壓力測量時，也必須測量大氣壓力，從而計算出空氣過濾器的剩余使用壽命。通過新空氣過濾器和壽命末期空氣過濾器的實驗室測試，可分別獲得變量A1和Bp本文中所使用的術(shù)語“壽命末期空氣過濾器”，是指被顆粒物堵塞到導(dǎo)致空氣過濾器的上游側(cè)與下游側(cè)之間的壓力降大于或等于預(yù)定壓力差這種程度的空氣過濾器。在一個實例中，如果在200克/秒的空氣流量下空氣過濾器兩側(cè)的壓力差大于或等于2. 5千帕，則該空氣過濾器已達(dá)到其使用壽命的終點并且將被稱為壽命末期空氣過濾器?？稍趯嶒炇覝y試中，在空氣流量的任何期望范圍內(nèi)，確定新空氣過濾器和壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差。一種上述空氣流量的范圍可包括在車輛空氣清潔器組件中以前所遇到過的或者預(yù)期的空氣流量范圍。一旦已針對期望的空氣流量范圍測量出新空氣過濾器和壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差，那么可通過在落入已測試空氣流量范圍內(nèi)的任意流量下僅僅進行單次下游空氣壓力測量以及大氣壓力測量，利用方程式1來確定空氣過濾器的剩余使用壽命。例如，如果空氣流量變化到第二空氣流量(即，不同于第一空氣流量的流量)并且如果第二空氣流量落入已測試空氣流量范圍內(nèi)，那么可以通過進行大氣壓力測量、第二次下游空氣壓力測量、然后完成以下計算，而確定空氣過濾器剩余使用壽命
權(quán)利要求
1.一種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法，所述方法包括下列步驟在空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第一空氣壓力P1和第一空氣流量，P1 與所述第一空氣流量相對應(yīng)；在所述空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第二空氣壓力P2和第二空氣流量，P2與所述第二空氣流量相對應(yīng)；從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在所述第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、在所述第二空氣流量下所述新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)2、在所述第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1、以及在所述第二空氣流量下所述壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差化；通過考慮PpPyApA2A1和化而用處理器計算出表示所述空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果；以及向用戶報告所述結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述第一空氣流量和所述第二空氣流量已達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，測量P1和P20
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，當(dāng)測量的空氣壓力的波動不超過預(yù)定閾值時，出現(xiàn)所述穩(wěn)態(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在節(jié)氣門狀態(tài)發(fā)生變化后已經(jīng)過了預(yù)定時段之后， 測量P1和P20
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，P1和P2在彼此的預(yù)定時段內(nèi)進行測量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計算步驟包括考慮與用戶指令有關(guān)的其它因子。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述其它因子增加所述空氣過濾器的剩余使用壽命。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述其它因子減小所述空氣過濾器的剩余使用壽命。
9.一種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法，所述方法包括下列步驟(a)在空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第一空氣壓力P1和第一空氣流量，P1與所述第一空氣流量相對應(yīng)；(b)在所述空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第二空氣壓力P2和第二空氣流量，P2與所述第二空氣流量相對應(yīng)；(c)從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在所述第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、在所述第二空氣流量下所述新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)2、在所述第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1、以及在所述第二空氣流量下所述壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B2 ；(d)通過考慮PpPyApAyB1和化而用處理器計算出表示所述空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果；(e)重復(fù)步驟(a)到步驟(d)，直到已計算出預(yù)定數(shù)量的結(jié)果；(f)通過用所述處理器對所述預(yù)定數(shù)量的結(jié)果進行平均而計算出平均結(jié)果；以及(g)向用戶報告所述平均結(jié)果。
10. 一種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法，所述方法包括以下步驟 在空氣清潔器組件中測量所述空氣過濾器下游的第一空氣流量、以及所述空氣過濾器兩側(cè)的壓力差△ P，所述壓力差與所述第一空氣流量相對應(yīng)；從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得在所述第一空氣流量下新空氣過濾器兩側(cè)的壓力差A(yù)1、以及在所述第一空氣流量下壽命末期空氣過濾器兩側(cè)的壓力差B1 ；通過考慮APjdPB1而用處理器計算出表示所述空氣過濾器的剩余使用壽命的結(jié)果； 以及向用戶報告所述結(jié)果。
全文摘要
本文中提供一種用于確定空氣過濾器剩余使用壽命的方法。該方法包括但不限于在空氣清潔器組件中測量空氣過濾器下游的第一空氣壓力P1和第一空氣流量，其中P1與第一空氣流量相對應(yīng)。該方法還包括在空氣清潔器組件中測量空氣過濾器下游的第二空氣壓力P2和第二空氣流量，其中P2與第二空氣流量相對應(yīng)。該方法還包括從數(shù)據(jù)存儲裝置中獲得壓力差A(yù)1、A2、B1和B2。該方法還包括通過考慮P1、P2、A1、A2、B1和B2而用處理器計算出表示空氣過濾器剩余使用壽命的結(jié)果。該方法還包括向用戶報告結(jié)果。
文檔編號F02M35/02GK102200076SQ20111007059
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者D·P·斯滕森, J·K·穆爾, J·L·貝姆, L·李, P·J·費凱尼, S·J·麥科米克, T·J·莫克里奇, T·W·奧斯坦 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司