專利名稱：空氣濾清器的壽命估計裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及判定空氣濾清器的基于孔眼堵塞的壽命的空氣濾清器的壽命估計裝置，所述空氣濾清器過濾被吸入到內燃機中的吸入空氣。
背景技術：
作為以往的估計空氣濾清器的壽命的估計裝置，公知有例如專利文獻I所記載的估計裝置。該估計裝置著眼于以下方面配置于進氣通道的空氣濾清器的元件的出口側負壓由于吸入空氣通過元件時的壓力損失，根據(jù)其孔眼堵塞程度和吸入空氣量上升，并且在元件的孔眼堵塞程度為預定值時，不論吸入空氣量如何，元件的出口側的負壓與入口側的負壓之比都大致恒定。從這種觀點出發(fā)，在該估計裝置中，通過第I壓力轉換器檢測元件的出口側的負 壓，通過第2壓力轉換器檢測元件的入口側的負壓。此外，用預定的比率對第2壓力轉換器的輸出進行放大，并且通過比較器將第I壓力轉換器的輸出與放大后的第2壓力轉換器的輸出進行比較。其結果是，在第I壓力轉換器的輸出更小時，由于元件的孔眼堵塞程度在上述預定值以下，判定為空氣濾清器未達到壽命，另一方面，在第I壓力轉換器的輸出變得更大時，元件的孔眼堵塞程度超過預定值，判定為空氣濾清器達到了壽命。專利文獻I日本實公昭58-15895號公報上述以往的估計裝置基本上根據(jù)由于吸入空氣通過空氣濾清器的元件時的壓力損失而產生的上游側與下游側的負壓的差，估計元件的堵塞程度，從而判定空氣濾清器的壽命。因此，在吸入空氣量較小的情況下，元件中的壓力損失較小，其上下游之間的負壓的差較小，因此不能始終高精度地判定空氣濾清器的壽命。并且，必須設置通常不設置的空氣濾清器的入口側的第2壓力轉換器來作為用于估計空氣濾清器的壽命的專用的設備，從而部件個數(shù)和制造成本增大。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決這種問題而完成的，其目的在于提供一種空氣濾清器的壽命估計裝置，其能夠以廉價的結構始終高精度地估計空氣濾清器的壽命，由此能夠高效地使用該空氣濾清器，直到接近其極限為止。為了達到該目的，第I方面的發(fā)明是一種空氣濾清器的壽命估計裝置，其配置于內燃機3的進氣通道4，對空氣濾清器6的基于孔眼堵塞的壽命進行估計，所述空氣濾清器6過濾通過進氣通道4而被內燃機3吸入的吸入空氣，該空氣濾清器的壽命估計裝置的特征在于，其具有壽命參數(shù)計算單元(ECU2、圖2的步驟10)，其在內燃機3的運轉中，隨時計算表示空氣濾清器6的壽命的壽命參數(shù)RCL ;吸入空氣量檢測單元(氣流傳感器21 )，其檢測吸入空氣量GAIR ;吸氣參數(shù)檢測單元(吸氣壓力傳感器23、節(jié)氣門開度傳感器22)，其檢測吸氣參數(shù)，該吸氣參數(shù)是空氣濾清器6的下游側的吸入空氣的壓力(實施方式中的(以下在本方面的發(fā)明中相同)吸氣壓力PBA)和用于調節(jié)吸入空氣量GAIR的節(jié)氣門8的開度(節(jié)氣門開度)Θ TH中的至少一方；存儲單元(E⑶2、圖3和圖4)，其存儲空氣濾清器6的孔眼堵塞的程度、吸入空氣量GAIR以及吸氣參數(shù)之間的關系；以及基準值更新單元(ECU2、圖2的步驟17)，其在檢測到的吸入空氣量GAIR為預定值(閾值GREF)以上時，根據(jù)吸入空氣量GAIR和檢測到的吸氣參數(shù)，基于存儲在存儲單元中的關系，計算并更新作為由壽命參數(shù)計算單元計算壽命參數(shù)RCL時的基準的基準值RCLO。根據(jù)該空氣濾清器的壽命估計裝置，在內燃機的運轉中，通過壽命參數(shù)計算單元隨時計算表示空氣濾清器的壽命的壽命參數(shù)。此外，在存儲單元中存儲有空氣濾清器的孔眼堵塞的程度、吸入空氣量以及吸氣參數(shù)之間的關系。該吸氣參數(shù)是空氣濾清器的下游側的吸入空氣的壓力(以下稱作“吸氣壓力”)和節(jié)氣門的開度中的至少一方。在吸入空氣通過產生了孔眼堵塞的空氣濾清器時，在空氣濾清器中產生與其孔眼堵塞程度和吸入空氣量對應的壓力損失，吸氣壓力降低該壓力損失的量。因此，如果吸入空氣量和吸氣壓力確定，則空氣濾清器的孔眼堵塞程度大致確定。此外，在進氣通道設置有節(jié)氣門的情況下，吸入空氣量根據(jù)節(jié)氣門的開度和空氣濾清器的孔眼堵塞程度而發(fā)生變化，·因此如果吸入空氣量和節(jié)氣門開度確定，則空氣濾清器的孔眼堵塞程度大致確定。從這種觀點出發(fā)，根據(jù)本發(fā)明，對吸入空氣量和上述吸氣參數(shù)(吸氣壓力和/或節(jié)氣門開度)進行檢測，并且根據(jù)檢測到的吸入空氣量和吸氣參數(shù)，基于存儲在存儲單元中的關系，計算并更新作為由所述壽命參數(shù)計算單元計算壽命參數(shù)時的基準的基準值。此外，該基準值的更新以檢測到的吸入空氣量在預定值以上為條件，即在與空氣濾清器的孔眼堵塞程度對應的吸氣壓力和吸入空氣量的變化量較大的狀態(tài)下進行。因此，能夠使該基準值良好地反映空氣濾清器的實際孔眼堵塞程度，同時能夠高精度地計算并更新該基準值。并且，以更新后的基準值為基準，隨時計算壽命參數(shù)，因此即使在壽命參數(shù)計算單元自身的壽命參數(shù)的計算精度不怎么高的情況下，也能夠通過將精度更高的基準值作為基準，維持壽命參數(shù)的計算精度。其結果是，能夠根據(jù)計算出的壽命參數(shù)始終高精度地估計空氣濾清器的壽命，并且能夠根據(jù)該估計結果高效地使用該空氣濾清器，直到接近其極限為止。此外，在基準值的更新中使用的吸入空氣量以及吸氣壓力和/或節(jié)氣門開度通常被用作用于控制內燃機的參數(shù)。因此，能夠在利用用于檢測這些參數(shù)的已有檢測單元的同時，以廉價的結構實現(xiàn)本發(fā)明的壽命估計裝置。第2方面的發(fā)明根據(jù)第I方面所述的空氣濾清器的壽命估計裝置，其特征在于，吸氣參數(shù)檢測單元檢測節(jié)氣門的開度作為吸氣參數(shù)，基準值更新單元在吸入空氣量GAIR為預定值以上且檢測到的節(jié)氣門的開度為預定開度(閾值Θ REF)以上時，更新基準值RCLO(圖2的步驟5、6)。根據(jù)該結構，除了吸入空氣量為預定值以上，還以檢測到的節(jié)氣門開度為預定開度以上為條件，計算壽命參數(shù)的基準值。因此，能夠在與空氣濾清器的孔眼堵塞程度對應的吸氣壓力和吸入空氣量的變化量更大的狀態(tài)下，計算/更新壽命參數(shù)的基準值，從而能夠進一步提聞基準值的精度。第3方面的發(fā)明根據(jù)第I或第2方面所述的空氣濾清器的壽命估計裝置，其特征在于，該空氣濾清器的壽命估計裝置還具有計算吸入空氣量GAIR的累計值(吸入空氣量累計值SGAIR)的吸入空氣量累計值計算單元(E⑶2、圖2的步驟7)，壽命參數(shù)計算單元根據(jù)計算出的吸入空氣量GAIR的累計值計算壽命參數(shù)RCL (圖2的步驟8 10)。根據(jù)該結構，僅通過使用由吸入空氣量檢測單元檢測到的吸入空氣量計算其累計值，就能夠計算壽命參數(shù)，因此能夠抑制部件個數(shù)和制造成本。第4方面的發(fā)明根據(jù)第I或第2方面所述的空氣濾清器的壽命估計裝置，其特征在于，在車輛中搭載有內燃機3作為動力源，該空氣濾清器的壽命估計裝置還具有計算車輛的行駛距離的累計值(行駛距離累計值2DT)的行駛距離累計值計算單元(ECU2、圖7的步驟32)，壽命參數(shù)計算單元根據(jù)計算出的行駛距離的累計值計算壽命參數(shù)RCL (圖7的步驟 33、9、10)。根據(jù)該結構，僅通過求出車輛的行駛距離并計算其累計值，就能夠計算壽命參數(shù)，因此能夠抑制部件個數(shù)和制造成本。


圖I是與內燃機一起概略示出本發(fā)明的空氣濾清器的壽命估計裝置的圖。圖2是示出空氣濾清器的壽命判定處理的流程圖。圖3是在壽命判定處理中用于新產品時吸氣壓力的計算的映射圖。圖4是在壽命判定處理中用于壽命時吸氣壓力的計算的映射圖。圖5是示出節(jié)氣門開度恒定時的、吸入空氣量與新產品時吸氣壓力以及壽命時吸氣壓力之間的關系的圖。圖6是示出通過壽命判定處理得到的動作例的圖。圖7是示出壽命判定處理的變形例的流程圖。圖8是示出壽命參數(shù)的基準值的基于其它方法的計算處理的流程圖。圖9是在圖8的計算處理中用于實際捕捉灰塵量的計算的映射圖。標號說明2 :E⑶(壽命參數(shù)計算單元、存儲單元、基準值更新單元、吸入空氣量累計值計算單元、行駛距離累計值計算單元)3:發(fā)動機(內燃機)4:進氣通道6 :空氣濾清器8:節(jié)氣門21 :氣流傳感器(吸入空氣量檢測單元)22 :吸氣壓力傳感器(吸氣參數(shù)檢測單元)23 :節(jié)氣門開度傳感器(吸氣參數(shù)檢測單元)GAIR :吸入空氣量PBA :吸氣壓力(空氣濾清器的下游側的吸入空氣的壓力)Θ TH:節(jié)氣門開度(節(jié)氣門的開度)RCL :壽命參數(shù)RCLO :壽命參數(shù)的基準值GREF :預定的閾值(預定值)Θ REF :預定的閾值(預定開度)
SGAIR:吸入空氣量累計值Σ DT:行駛距離累計值
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖I示出了應用本發(fā)明的內燃機(以下稱作“發(fā)動機”)3。該發(fā)動機3是搭載于車輛(未圖示)的汽油發(fā)動機，連接有進氣通道4和排氣通道5。在進氣通道4的上游部設置有空氣濾清器6?？諝鉃V清器6具有配置成塞住進氣通道4的元件(未圖示)，在被發(fā)動機3吸入的空氣通過時，捕捉吸入空氣中的灰塵等，對吸入空氣進行過濾。此外，在空氣濾清器6的下游側設置有節(jié)氣門機構7。節(jié)氣門機構7由配置于進氣通道4的轉動自如的節(jié)氣門8和驅動節(jié)氣門8的致動器9等構成。節(jié)氣門8的開度(以下 稱作“節(jié)氣門開度”)Θ TH通過由E⑶2控制供給到致動器9的電流的占空比來進行控制，由此調節(jié)吸入空氣量GAIR。吸入空氣量GAIR由緊接著空氣濾清器6設置于下游側的氣流傳感器21檢測，其檢測信號被輸出到ECU2。此外，節(jié)氣門開度Θ TH由節(jié)氣門開度傳感器22檢測，其檢測信號被輸出到E⑶2。并且，在節(jié)氣門8的下游側設置有吸氣壓力傳感器23。吸氣壓力傳感器23檢測吸入空氣的壓力(以下稱作“吸氣壓力”)PBA作為絕對壓力，其檢測信號被輸出到ECU2。進一步從發(fā)動機轉速傳感器24向ECU2輸出表示發(fā)動機3的轉速(發(fā)動機轉速)NE的檢測信號，從加速踏板開度傳感器25向ECU2輸出表示車輛的加速踏板(未圖示)的踏入量(加速踏板開度)AP的檢測信號，從車速傳感器26向ECU2輸出表示車輛速度(車速)VP的檢測信號。此外，在E⑶2上連接有用于向駕駛員警告空氣濾清器6達到壽命的情況的警告燈10。E⑶2由微型計算機構成，該微型計算機由CPU、RAM、R0M和I/O接口(均未圖示)等構成。ECU2根據(jù)上述各種傳感器21 26的檢測信號等，判別發(fā)動機3和車輛的運轉狀態(tài)，并且根據(jù)所判別的運轉狀態(tài)，執(zhí)行控制向發(fā)動機3噴射的燃料噴射量等的燃料噴射控制和借助節(jié)氣門8的吸入空氣量控制等的發(fā)動機3的各種控制處理。在本實施方式中，特別是ECU2執(zhí)行判定空氣濾清器6的壽命的壽命判定處理。在本實施方式中，ECU2相當于壽命參數(shù)計算單元、存儲單元、基準值更新單元、吸入空氣量累計值計算單元以及行駛距離累計值計算單元。圖2示出該壽命判定處理。本處理是如下處理隨時計算表示基于灰塵等的孔眼堵塞的空氣濾清器6的壽命的壽命參數(shù)RCL，并且根據(jù)計算出的壽命參數(shù)RCL，判定空氣濾清器6的壽命，以預定周期Λ T重復執(zhí)行本處理。在本處理中，首先在步驟I (圖示為“SI”。以下相同)中，判別此次是否在發(fā)動機3剛剛起動之后。在該答案為“是”、即剛剛起動之后時，將后述的基準值更新完成標志F_DONE重置為“O”(步驟2)，并結束本處理。在所述步驟I的答案為“否”、即不是發(fā)動機3剛剛起動之后時，判別基準值更新完成標志F_D0NE是否為“ I ” (步驟4)。通過執(zhí)行所述步驟2，在發(fā)動機3起動之后，該步驟4的答案為“否”。此時，判別檢測到的吸入空氣量GAIR是否為預定的閾值GREF以上(步驟5)，并且判別檢測到的節(jié)氣門開度ΘΤΗ是否為預定的閾值0REF以上(步驟6)。在這些答案中的任意一個為“否”、即GAIR < GREF或Θ TH < Θ REF時，在步驟7以后，根據(jù)吸入空氣量累計值SGAIR計算壽命參數(shù)RCL。該壽命參數(shù)RCL用百分率表示基于孔眼堵塞的空氣濾清器6的壽命，其值越小，表示孔眼堵塞程度越高、空氣濾清器6的壽命越短。此外，在更換空氣濾清器6時，將壽命參數(shù)RCL與其基準值RCLO重置為100%，將吸入空氣量累計值SGAIR重置為值O。首先在步驟7中，通過將此次檢測到的吸入空氣量GAIR與到上次為止累計的吸入空氣量累計值SGAIR進行相加，計算此次的吸入空氣量累計值SGAIR。接著，通過對計算出的吸入空氣量累計值SGAIR乘以預定的灰塵濃度系數(shù)KD，計算估計捕捉灰塵量QD (步驟8)。該灰塵濃度系數(shù)KD相當于被空氣濾清器6捕捉的吸入空氣中的灰塵濃度，假定車輛的最嚴格的使用環(huán)境、例如工地等來進行設定。此外，估計捕捉灰塵量QD表示估計為在吸入空氣量累計值SGAIR的計算期間中被空氣濾清器6捕捉的灰塵量。 接著，通過用計算出的估計捕捉灰塵量QD除以預定的極限灰塵量QD0LD，計算壽命參數(shù)的減少量ARCL (步驟9)。該極限灰塵量QDOLD相當于由于空氣濾清器6的孔眼堵塞達到極限而達到壽命時的空氣濾清器6中的捕捉灰塵量。因此，在上述步驟9中計算的減少量Λ RCL表示吸入空氣量累計值SGAIR的計算期間中的壽命參數(shù)RCL的減少量。接著，通過從壽命參數(shù)的基準值RCLO減去計算出的減少量Λ RCL,計算該時刻的壽命參數(shù)RCL(步驟10)。接著，判別計算出的壽命參數(shù)RCL是否為預定閾值ROLD以下(步驟11)。在該答案為“否”、即RCL > ROLD時，當作空氣濾清器6尚未達到壽命，將壽命標志F_CLNG設置為“O”(步驟12)，并結束本處理。另一方面，在上述步驟11的答案為“是”、即壽命參數(shù)RCL變?yōu)榱碎撝礡OLD以下時，當作空氣濾清器6達到了壽命，為了表示該情況，將壽命標志F_CLNG設置為“I”(步驟13)，并且點亮警告燈10 (步驟14)，結束本處理。另一方面，在所述步驟5和6的答案均為“是”，即吸入空氣量GAIR為閾值GREF以上、且節(jié)氣門開度Θ TH為閾值以上Θ REF時，當作預定的條件成立，在步驟15以后，計算壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO。首先在步驟15和16中，通過根據(jù)節(jié)氣門開度Θ TH和吸入空氣量GAIR，分別檢索圖3和圖4所示的映射圖，計算新產品時吸氣壓力PNEW和壽命時吸氣壓力POLD。該新產品時吸氣壓力PNEW相當于在空氣濾清器6為新產品且完全沒有產生孔眼堵塞時得到的吸氣壓力PBA，圖3的映射圖是預先利用實驗等求出新產品時吸氣壓力PNEW相對于各種節(jié)氣門開度Θ TH和吸入空氣量GAIR的關系、并進行了映射化后的圖。此外，壽命時吸氣壓力POLD相當于在空氣濾清器6由于孔眼堵塞而達到壽命時得到的吸氣壓力PBA，圖4的映射圖是預先利用實驗等求出壽命時吸氣壓力POLD相對于各種節(jié)氣門開度Θ TH和吸入空氣量GAIR的關系、并進行了映射化后的圖。圖5示出了上述關系的一例，表示節(jié)氣門開度Θ TH為比較大的恒定值時的、吸入空氣量GAIR與新產品時吸氣壓力PNEW以及壽命時吸氣壓力POLD之間的關系。如該圖所示，節(jié)氣門開度Θ TH為恒定時，吸入空氣量GAIR越大，空氣濾清器6中的壓力損失越增大，因此吸氣壓力PBA變得越小。此外，該壓力損失在空氣濾清器6為新產品時最小，孔眼堵塞越發(fā)展，其值越大，因此在節(jié)氣門開度Θ TH和吸入空氣量GAIR相同的條件下，新產品時吸氣壓力PNEW示出最大值，壽命時吸氣壓力POLD示出最小值。此外，雖 然未圖示，但是節(jié)氣門開度Θ TH越小，節(jié)氣門8的縮小造成的負壓的影響越大，因此新產品時吸氣壓力PNEW和壽命時吸氣壓力POLD均變得更小。圖3和圖4的映射圖依照以上那樣的特性設定。此外，在檢測到的節(jié)氣門開度Θ TH和/或吸入空氣量GAIR與圖3和圖4的映射圖的格子值(Θ THl m、GAIRl η)不一致的情況下，新產品時吸氣壓力PNEW和/或壽命時吸氣壓力POLD利用插值計算來進行計算。在圖2的接著所述步驟16的步驟17中，使用如上所述那樣求出的新產品時吸氣壓力PNEW和壽命時吸氣壓力POLD以及檢測到的吸氣壓力ΡΒΑ，利用下式(I)計算壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO。RCLO = ((PBA — POLD) / (PNEff — POLD)) XlOO · · · (I)該式(I)的右邊的分母是新產品時吸氣壓力PNEW與壽命時吸氣壓力POLD的差，相當于空氣濾清器6從新產品至達到壽命為止的吸氣壓力PBA的可變化幅度。此外，右邊的分子是當前的吸氣壓力PBA與壽命時吸氣壓力POLD的差，相當于空氣濾清器6從當前至達到壽命為止的吸氣壓力PBA的可變化幅度。根據(jù)以上的關系，如圖5所示，式(I)的右邊整體相當于空氣濾清器6的剩余壽命比例，因此計算并更新它作為當前時刻的壽命參數(shù)的基準值RCLO。接著，將更新后的基準值RCLO設定為壽命參數(shù)RCL (步驟18)，并且為了表示基準值RCLO的更新已完成的情況，將基準值更新完成標志F_D0NE設置為“I”(步驟19)。并且，在將吸入空氣量累計值SGAIR重置為值O (步驟20)后，前進到所述步驟11以后。因此，此時的步驟11中的壽命判定使用在上述步驟18中設定的壽命參數(shù)RCL進行。 此外，在如上所述那樣更新基準值RCLO后，在步驟19中將基準值更新完成標志F_DONE設置為“ I ”，伴隨于此，所述步驟4的答案變?yōu)椤笆恰?，該情況下，直接前進到所述步驟7以后，執(zhí)行吸入空氣量累計值SGAIR的計算(步驟7)和基于步驟7的壽命參數(shù)RCL的計算(步驟8 10)等。根據(jù)以上可知，步驟15 19中的壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO的更新在發(fā)動機3的一次運轉循環(huán)中，在預定條件成立時僅進行一次。此外，在該更新時將吸入空氣量累計值SGAIR重置為值O (步驟20)，因此之后的步驟7中的吸入空氣量累計值SGAIR的計算、以及步驟8和9中的估計捕捉灰塵量QD和壽命參數(shù)的減少量△ RCL的計算僅將更新時以后的期間作為對象來進行。并且，通過從基準值RCLO減去計算出的減少量ARCL，即以更新后的基準值RCLO為基準，計算壽命參數(shù)RCL (步驟10)。圖6示出了通過之前說明的壽命判定處理得到的動作例。該圖的橫軸表示更換空氣濾清器6后的車輛的行駛距離DT。另外，壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO的更新以上述預定的頻率在預定條件成立時執(zhí)行，但是為了方便圖示和說明，在該圖中示出了基準值RCLO的更新次數(shù)是4次的例子。在更換空氣濾清器6時(DT=0)，將壽命參數(shù)RCL和基準值RCLO重置為100%，將吸入空氣量累計值SGAIR重置為值O。之后，伴隨車輛的行駛，隨時計算吸入空氣量累計值SGAIR (步驟7)，并以與該吸入空氣量累計值SGAIR成比例的方式，計算估計捕捉灰塵量QD和壽命參數(shù)的減少量ARCL (步驟8、9)。并且，通過從基準值RCLO (在該情況下為100%)減去減少量Λ RCL，隨時計算壽命參數(shù)RCL，使得與吸入空氣量累計值SGAIR成比例地從100%逐漸減少(步驟10)。在該狀態(tài)下，在上述吸入空氣量GAIR和節(jié)氣門開度Θ TH的條件成立時(步驟5和6 :是)，進行基準值RCLO的第I次更新(更新I)(步驟15 18)。具體而言，根據(jù)檢測到的吸氣壓ΡΒΑ，利用式(I)計算并更新基準值RCLO (= RCLOl )，并且將壽命參數(shù)RCL設定為更新后的基準值RCLO。由此，將壽命參數(shù)RCL和基準值RCLO更新為接近用虛線表示的真實的壽命線的值。之后，隨時進行從在步驟20中重置的值O開始的吸入空氣量累計值SGAIR的計算和與該吸入空氣量累計值SGAIR對應的壽命參數(shù)的減少量Λ RCL的計算，并且通過從基準值RCLO減去該減少量Λ RCL,以壽命參數(shù)RCL從更新后的基準值RCLO逐漸減少的方式進行計算。之后，每當更新條件時，與上述同樣，進行基準值RCLO的第2次 第4次的更新 (更新2 更新4)(RCL0 = RCL02 RCL04)，并且通過從基準值RCLO減去在各次更新后計算出的壽命參數(shù)的減少量ARCL,以將更新后的基準值RCLO作為基準逐漸減少的方式計算壽命參數(shù)RCL。并且，在壽命參數(shù)RCL減少到了閾值ROLD以下時(步驟11 :是)，當作空氣濾清器6達到了壽命，將壽命標志F_CLNG設置為“I”(步驟13)，并且通過點亮警告燈10 (步驟14)
向駕駛員進行警告。如上所述，根據(jù)本實施方式，根據(jù)檢測到的吸入空氣量GAIR、吸氣壓力PBA和節(jié)氣門開度Θ TH計算并更新壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO。此外，該基準值RCLO的更新以吸入空氣量GAIR為閾值GREF以上且節(jié)氣門開度Θ TH為閾值Θ REF以上的情況為條件來進行。因此，能夠使基準值RCLO良好地反映空氣濾清器6的實際孔眼堵塞程度，同時能夠高精度地計算并更新基準值RCLO。并且，以更新后的基準值RCLO為基準，隨時計算壽命參數(shù)RCL，因此即使在與吸入空氣量累計值SGAIR對應的壽命參數(shù)RCL的計算精度不怎么高的情況下，也能夠通過將精度更高的基準值RCLO作為基準，維持壽命參數(shù)RCL的計算精度。其結果是，能夠根據(jù)計算出的壽命參數(shù)RCL始終高精度地估計空氣濾清器6的壽命，并且能夠根據(jù)估計出的壽命高效地使用該空氣濾清器6，直到接近其極限為止。此外，在基準值RCLO的更新中使用的吸入空氣量GAIR、節(jié)氣門開度Θ TH和吸氣壓力PBA通常被用作用于控制發(fā)動機3的參數(shù)。因此，能夠在利用作為用于檢測這些參數(shù)的已有檢測單元的氣流傳感器21、節(jié)氣門開度傳感器22和吸氣壓力傳感器23的同時，以廉價的結構實現(xiàn)本實施方式的壽命估計裝置。并且，根據(jù)吸入空氣量累計值SGAIR計算壽命參數(shù)RCL，所以能夠使用由氣流傳感器21檢測到的吸入空氣量GAIR計算壽命參數(shù)RCL，因此能夠抑制部件個數(shù)和制造成本。圖7示出空氣濾清器6的壽命判定處理的變形例。該變形例與圖2的壽命判定處理相比，僅如下所述的方面不同替代吸入空氣量累計值SGAIR而根據(jù)行駛距離累計值Σ Τ來進行壽命參數(shù)RCL的減少量ARCL的計算。因此，針對本處理中的與圖2的處理相同的執(zhí)行內容的部分，在圖7中標注相同的步驟編號，并且下面以不同的執(zhí)行內容為中心進行說明。在本處理中，在所述步驟4的答案為“是”、即壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO的更新已完成時，或者所述步驟5或6的答案為“否”、即吸入空氣量GAIR小于閾值GREF或節(jié)氣門開度Θ TH小于閾值Θ REF時，在步驟31中，通過對檢測到的車速VP乘以本處理的執(zhí)行周期AT，計算此次的處理循環(huán)中的車輛的行駛距離ADT。接著，通過將計算出的行駛距離ADT與到上次為止所累計的行駛距離累計值2DT相加，計算此次的行駛距離累計值Σ Τ(步驟32)。接著，通過對計算出的行駛距離累計值Σ Τ乘以預定的行駛距離系數(shù)KDT，計算估計捕捉灰塵量QD (步驟33)。該行駛距離系數(shù)KDT相當于在每車輛的單位行駛距離中被空氣濾清器6捕捉的灰塵量，根據(jù)實驗結果等預先設定。并且，在接著步驟33的所述步驟9中，使用計算出的估計捕捉灰塵量QD計算壽命參數(shù)RCL的減少量Λ RCL。
此外，在所述步驟15 19中更新了壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO時，在步驟34中，將行駛距離累計值Σ Τ重置為值O。其他結構與圖2的處理相同。如上所述，根據(jù)該變形例，根據(jù)行駛距離累計值Σ Τ計算壽命參數(shù)RCL，所以能夠使用由車速傳感器26檢測到的車速VP計算壽命參數(shù)RCL，因此能夠抑制部件個數(shù)和制造成本。接著，參照圖8和圖9對壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO的其他計算方法進行說明。例如替代圖2和圖7的步驟17執(zhí)行圖8的計算處理。在本處理中，首先在步驟41中，計算在所述步驟15和16中計算出的新產品時吸氣壓力PNEW與壽命時吸氣壓力POLD的差(=PNEff 一 POLD)作為極限壓損APLMT。此外，計算新產品時吸氣壓力PNEW與檢測到的吸氣壓力PBA的差(=PNEff 一 PBA)作為消耗壓損Δ PCSMP (步驟 42)。接著，對計算出的消耗壓損APCSMP與極限壓損APLMT的比(=Δ PCSMP /Δ PLMT )進行計算，作為消耗壓損率RPCSMP(步驟43 )。根據(jù)以上可知，該消耗壓損率RPCSMP相當于到當前為止已經產生的壓力損失相對于空氣濾清器6由于孔眼堵塞而達到壽命時的壓力損失的比率。接著，根據(jù)計算出的消耗壓損率RPCSMP，檢索圖9所示的映射圖，由此求出捕捉灰塵量QD，并計算為當前時刻的實際捕捉灰塵量QDACT (步驟44)。該映射圖是如下而得到的圖由于發(fā)現(xiàn)了在如上所述那樣定義的消耗壓損率RPCSMP與空氣濾清器6中的捕捉灰塵量QD之間，無論根據(jù)節(jié)氣門開度Θ TH和吸入空氣量GAIR的條件而發(fā)生變化的極限壓損APLMT等如何，圖9所示的二次曲線的關系都大致一律成立，因此利用實驗等求出該關系，并進行了映射化。接著，使用計算出的實際捕捉灰塵量QDACT和上述預定的極限灰塵量QD0LD，通過下式(2)計算壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO (步驟45)，并結束本處理。RCLO= (I — QDACT/QDOLD) XlOO · · · (2)如上所述，根據(jù)該計算方法，能夠根據(jù)從空氣濾清器6中的壓力損失估計出的捕捉灰塵量，更細致地計算基準值RCLO和壽命參數(shù)RCL，因此能夠更高精度地估計空氣濾清器6的壽命。另外，本發(fā)明不限于所說明的實施方式，能夠以各種方式來實施。例如，在實施方式中，根據(jù)吸入空氣量GAIR、吸氣壓力PBA和節(jié)氣門開度Θ TH進行了壽命參數(shù)RCL的基準值RCLO的計算，但也可以根據(jù)這些參數(shù)中的吸入空氣量GAIR和吸氣壓力PBA、或吸入空氣量GAIR和節(jié)氣門開度Θ TH進行計算。如上所述，如果這兩個參數(shù)確定，則空氣濾清器6的孔眼堵塞程度大致確定，因此還能夠使用這兩個參數(shù)的組合來高精度地計算基準值RCLO。尤其是，在柴油發(fā)動機那樣的、未設置節(jié)氣門的發(fā)動機的情況下，吸入空氣量GAIR和吸氣壓力PBA的組合是有效的。此外，在實施方式中，以(a)吸入空氣量GAIR為閾值GREF以上、且(b)節(jié)氣門開度Θ TH為閾值Θ REF以上為條件，計算壽命參數(shù)RCL的基準值RCL0，但是也可以將該更新條件僅設為(a)。如上所述，只要至少吸入空氣量GAIR大到一定程度，則與空氣濾清器6的孔眼堵塞程度對應的吸氣壓力PBA和吸入空氣量GAIR的變化量就變大，因此還能夠僅根據(jù)條件(a)確保基準值RCLO的精度。并且，在實施方式中，每發(fā)動機3的I個運轉循環(huán)，僅限進行I次基準值RCLO的更新，但是當然也可以對該頻率進行增減。此外，在實施方式中，根據(jù)吸入空氣量累計值SGAIR或行駛距離累計值Σ Τ進行 了壽命參數(shù)RCL的減少量ARCL的計算，但是不限于此。也可以根據(jù)反映隨著發(fā)動機3或車輛的運轉而發(fā)展的空氣濾清器6的孔眼堵塞程度的其他適當參數(shù)，例如燃料噴射量、發(fā)動機3的旋轉次數(shù)或排氣流量的累計值等計算減少量ARCL。并且，減少量ARCL和基準值RCLO的具體的計算方法不限于實施方式所示的方法，是任意的。此外，在實施方式中，通過將計算出的壽命參數(shù)RCL與閾值ROLD進行比較，判定空氣濾清器6是否達到了壽命，但是還能夠替代該方法或除該方法以外，設置成在車輛的控制面板上顯示壽命參數(shù)RCL,或者將壽命參數(shù)RCL存儲到預定的存儲單元,并根據(jù)需要來讀出。并且，實施方式是將本發(fā)明應用到了車輛用的汽油發(fā)動機的例子，但是本發(fā)明不限于此，可以應用到汽油發(fā)動機以外的柴油發(fā)動機等各種發(fā)動機，并且還能夠應用到非車輛用的發(fā)動機，例如鉛直配置了曲軸的船外機等那樣的船舶推進器用發(fā)動機。另外，能夠在本發(fā)明的宗旨范圍內適當變更細微部分的結構。
權利要求
1.一種空氣濾清器的壽命估計裝置，其配置于內燃機的進氣通道，對空氣濾清器的基于孔眼堵塞的壽命進行估計，所述空氣濾清器過濾通過該進氣通道而被所述內燃機吸入的吸入空氣，該空氣濾清器的壽命估計裝置的特征在于，其具有壽命參數(shù)計算單元，其在所述內燃機的運轉中，隨時計算表示所述空氣濾清器的壽命的壽命參數(shù)；吸入空氣量檢測單元，其檢測吸入空氣量；吸氣參數(shù)檢測單元，其檢測吸氣參數(shù)，該吸氣參數(shù)是所述空氣濾清器的下游側的吸入空氣的壓力和用于調節(jié)吸入空氣量的節(jié)氣門的開度中的至少一方；存儲單元，其存儲所述空氣濾清器的孔眼堵塞的程度、所述吸入空氣量以及所述吸氣參數(shù)之間的關系；以及基準值更新單元，在所述檢測到的吸入空氣量為預定值以上時，該基準值更新單元根據(jù)該吸入空氣量和所述檢測到的吸氣參數(shù)，基于存儲在所述存儲單元中的所述關系，計算并更新作為由所述壽命參數(shù)計算單元計算所述壽命參數(shù)時的基準的基準值。
2.根據(jù)權利要求I所述的空氣濾清器的壽命估計裝置，其特征在于，所述吸氣參數(shù)檢測單元檢測所述節(jié)氣門的開度作為所述吸氣參數(shù)，所述基準值更新單元在所述吸入空氣量為所述預定值以上且所述檢測到的節(jié)氣門的開度為預定開度以上時，對所述基準值進行更新。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的空氣濾清器的壽命估計裝置，其特征在于，該空氣濾清器的壽命估計裝置還具有計算所述吸入空氣量的累計值的吸入空氣量累計值計算單元，所述壽命參數(shù)計算單元根據(jù)所述計算出的吸入空氣量的累計值計算所述壽命參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的空氣濾清器的壽命估計裝置，其特征在于，在車輛中搭載有所述內燃機作為動力源，該空氣濾清器的壽命估計裝置還具有計算該車輛的行駛距離的累計值的行駛距離累計值計算單元，所述壽命參數(shù)計算單元根據(jù)所述計算出的行駛距離的累計值計算所述壽命參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種空氣濾清器的壽命估計裝置，其能夠以廉價的結構始終高精度地估計空氣濾清器的壽命，由此能夠高效地使用空氣濾清器，直到接近其極限為止。本發(fā)明的空氣濾清器的壽命估計裝置在內燃機(3)的運轉中，隨時計算表示空氣濾清器(6)的壽命的壽命參數(shù)RCL(步驟10)，存儲空氣濾清器(6)的孔眼堵塞程度、吸入空氣量GAIR以及吸氣參數(shù)(空氣濾清器(6)的下游側的吸氣壓力PBA和／或節(jié)氣門開度θTH)之間的關系(圖3和圖4)，并根據(jù)檢測到的吸入空氣量GAIR和吸氣參數(shù)，基于所存儲的上述關系，計算并更新作為計算壽命參數(shù)RCL時的基準的基準值RCL0(步驟17)。
文檔編號F02M35/09GK102926899SQ20121024191
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權日2011年8月8日
發(fā)明者上原英世 申請人:本田技研工業(yè)株式會社