CN107642423A - 用于控制发动机的辅助***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制发动机的辅助***和方法。提供了用于基于跨越空气滤清器的压降评估发动机空气进气装置空气滤清器的劣化是否存在的***和方法。在一个示例中，跨越空气滤清器的压降的平均值和标准偏差是用于指示空气滤清器是否劣化的基础。此外，平均值和标准偏差是用于估计空气滤清器的使用寿命周期的基础。

Description

用于控制发动机的辅助***和方法

技术领域

本说明书涉及用于诊断和减轻堵塞的发动机空气滤清器的影响的***和方法。提供的***和方法可以在稳态和通过发动机空气滤清器的瞬时空气流量状况期间诊断空气滤清器操作。

背景技术

内燃发动机的空气进气装置(air intake)可以包括空气滤清器，使得碎屑可以不被吸入发动机，在发动机中碎屑可能导致发动机劣化。空气滤清器可以设置在节气门上游的发动机空气进气装置中，因此进入发动机的空气一进入发动机空气进气装置就被过滤。估计空气滤清器是否劣化的一种方法是在通过空气滤清器的稳定空气流量的量下确定跨越空气滤清器的空气压降。然而，车辆的驾驶员可能经常改变发动机扭矩需求以满足驾驶状况。增加的驾驶员需求扭矩可以增加通过空气滤清器的空气流量，而减少的驾驶员需求扭矩可以减少通过空气滤清器的空气流量。此类扭矩和空气流量的变化可以频繁地发生，使得建立通过空气滤清器的恒定空气流量可能是困难并且罕见的。因此，空气滤清器性能的可靠估计可能被延迟，同时碎片继续积聚在空气滤清器中。因此，在建立空气滤清器可以被可靠地诊断的状况之前，发动机性能可能劣化。

发明内容

本发明人已经认识到上述限制并且已经开发了发动机空气滤清器诊断方法，该方法包括：响应于跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值，经由控制器指示发动机空气滤清器劣化，跨越发动机空气滤清器的压力变化基于在通过发动机空气滤清器的瞬时空气流量状况期间经由控制器观察的数据。

通过响应于跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值来判断发动机空气滤清器劣化存在或不存在，提供在通过发动机空气滤清器的瞬时空气流量状况期间评估发动机空气滤清器的技术结果是可能的。具体地，跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值和标准偏差可以是用于确定和指示发动机空气滤清器劣化的基础。平均值和标准偏差可以基于在稳态或通过空气滤清器的瞬时空气流量期间采集的数据来确定。因此，可以在较大范围的发动机工况下评估空气滤清器的劣化，使得可以及时通知车辆驾驶员空气滤清器的劣化。

本说明书可以提供若干优点。具体地，该方法可以提供发动机空气滤清器劣化的更及时的通知。此外，该方法可以提供发动机功率降低的指示。另外，该方法可以提供剩余使用寿命周期的估计，使得驾驶员可以知道空气滤清器何时接近劣化状态。

通过单独使用或结合附图时的以下具体实施方式，本说明书的上述优点和其它优点以及特征将显而易见。

应当理解，提供上面发明内容从而以简化形式介绍一些概念，所述概念在具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非意图确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或在本公开任何部分中所述的任何缺点的具体实施方式。

附图说明

通过单独或参考附图阅读本文称为具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文所描述的优点，其中：

图1是车辆中的发动机的示意图；

图2和图3是新的和劣化的空气滤清器的平均压降和标准偏差压降的预测曲线图；

图4是示例发动机空气滤清器诊断顺序的预测图；以及

图5是用于诊断发动机空气滤清器劣化的方法。

具体实施方式

本说明书涉及诊断发动机进气滤清器的劣化。发动机进气滤清器可以被包括具有在如图1所示的发动机的车辆中。空气滤清器可以表现出在图2和图3的曲线图中示出的操作特性。示例发动机空气滤清器诊断在图4中示出。可以根据图5的方法以及与图1中示出的***协作来提供在图4中示出的诊断

参考图1，内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，该内燃发动机10包括多个汽缸，其中一个汽缸在图1中示出。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36设置在燃烧室中并连接到曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被耦连到曲轴40。起动机96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地使小齿轮95行进以接合环形齿轮99。起动机96可以被直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以经由皮带或链条选择性地将扭矩供应到曲轴40。在一个示例中，起动机96在不与发动机曲轴接合时处于基础状态。

燃烧室30被示出为经由相应进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气凸轮51和排气凸轮53可以相对于曲轴40移动。

燃料喷射器66被示出为设置成将燃料直接喷射到汽缸30内，这被本领域技术人员称为直接喷射。可替换地，燃料可以被喷射到进气道，这被本领域技术人员称为进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过燃料***175被输送到燃料喷射器66。此外，进气歧管44被示出为与可选的电子节气门62(例如，蝶形阀)连通，该电子节气门62调节节流板64的位置以控制从空气滤清器43和空气进气装置42到进气歧管44的空气流量。节气门62调整从发动机空气进气装置42中的空气滤清器43到进气歧管44的空气流量。在一个示例中，可以使用高压双级燃料***来产生更高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被设置在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62是端口节气门。

跨越空气滤清器43的压差可以经由差压传感器123来确定。可替换地，压力传感器120可以确定空气滤清器43的下游侧的压力，同时大气压力可以被估计以确定跨越空气滤清器43的压降。

无分电器点火***88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126被示为与催化转化器70上游的排气歧管48耦连。可替换地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，其中每个具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元催化剂。

发动机10还示出被耦连到电机189，其可以使皮带驱动的集成起动机/交流发电机。皮带188将电机189机械地耦连到曲轴40。可替换地，电机可以被直接耦连到曲轴40或与曲轴40机械连通。

控制器12在图1中示出为常规微型计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非瞬时存储器)、随机存取存储器108、不失效存储器(KAM)110和常规数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12被示出接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自与冷却套筒114耦连的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；与加速器踏板130耦连的位置传感器134，用于感测由驾驶员132施加的力；来自与进气歧管44耦连的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器122的进入发动机的空气质量的测量；在驾驶员132施加制动踏板150时，来自制动踏板位置传感器154的制动踏板位置；以及来自传感器58的节气门位置的测量。大气压力也可以被感测(传感器未示出)以便由控制器12进行处理。在本说明书的优选方面中，发动机位置传感器118在曲轴每次转动时生成预定数量的等间隔脉冲，通过预定数量的等间隔脉冲可以确定发动机转速(RPM)。

控制器12还可以经由射频发射器190向制造商广播车辆信息。制造商可以经由远程接收器191接收该数据。接收器191可以经由因特网或其他通信***与制造商通信。在一些示例中，可以采用其他发动机配置，例如柴油发动机。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30内，并且活塞36移动到汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的体积。活塞36靠近汽缸底部并且在其行程结束时(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其行程结束时并且最接近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小体积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室内。在下文被称为点火的过程中，所喷射燃料通过已知点火装置诸如火花塞92被点燃，引起燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。需注意，上面仅以示例方式示出，并且进气门打开定时和/或关闭定时以及排气门打开定时和/或关闭定时可以改变，诸如以便提供正或负的气门重叠、延迟的进气门关闭或各种其他示例。

图1的***提供发动机***，其包括：发动机；包括空气滤清器、节气门和进气歧管的发动机空气进气装置；沿着发动机空气进气装置定位的压力传感器；以及控制器，该控制器包括存储在非瞬时存储器中的可执行指令，用于响应于在通过空气滤清器的瞬时空气流量期间跨越空气滤清器的平均压降，指示空气滤清器的劣化。发动机***还包括用于确定跨越空气滤清器的压降的标准偏差的附加指令。发动机***还包括基于压力传感器的输出来确定跨越空气滤清器的平均压降的附加指令。发动机***还包括用于基于在通过空气滤清器的瞬时空气流量期间跨越空气滤清器的平均压降估计空气滤清器的使用寿命的附加指令。发动机***还包括用于基于在通过空气滤清器的瞬时空气流量期间跨越空气滤清器的压降的标准偏差估计空气滤清器的使用寿命的附加指令。发动机***还包括用于经由射频将指示传送到车外(off-board)装置的附加指令。

现在参考图2，详细示出跨越发动机空气滤清器(例如，图1的43)的平均空气压降与通过发动机空气滤清器的空气流量的示例曲线图。竖直轴线表示跨越发动机空气滤清器的平均空气压降，并且平均压降在曲线图的顶部到水平轴线的方向上增加。水平轴线表示通过发动机空气滤清器的空气流量，并且空气流量的量在水平轴线箭头方向上增加。虚线202表示跨越新发动机空气滤清器的平均压降。实线204表示跨越由碎屑堵塞的空气滤清器的平均压降。

可以观察到，在新空气滤清器和堵塞的空气滤清器之间的平均压降的可测量差异发生在阈值空气流速(flow rate)以上。在更高空气流速下，平均值的差异更为明显。因此，如果在通过空气滤清器的指定空气流量下跨越堵塞的空气滤清器的平均压降除以在该指定空气流量下的跨越新空气滤清器的平均压降大于阈值，则可以确定堵塞的空气滤清器处于劣化状态。

现在参考图3，详细示出跨越发动机空气滤清器(例如，图1的43)的空气压降的标准偏差与通过发动机空气滤清器的空气流量的示例曲线图。竖直轴线表示跨越发动机空气滤清器的空气压降的标准偏差并且标准偏差在竖直轴线箭头方向上增加。水平轴线表示通过发动机空气滤清器的空气流量并且空气流量的量在水平轴线箭头的方向上增加。虚线302表示跨越新发动机空气滤清器的压降的标准偏差。实线304表示跨越由碎屑堵塞的空气滤清器的压降的标准偏差。

可以观察到，在新空气滤清器和堵塞的空气滤清器之间的压降的标准偏差的可测量差异发生在阈值空气流速以上。在较高空气流速下，压降的标准偏差的差异更为明显。因此，如果在通过空气滤清器的指定空气流量下跨越堵塞的空气滤清器的压降的标准偏差除以在该指定空气流量下跨越新空气滤清器的压降的标准偏差大于阈值，则可以确定堵塞的空气滤清器处于劣化状态。

现在参考图4，示出空气滤清器诊断顺序的示例曲线图。诊断顺序可以经由图1的***根据图5的方法来执行。曲线图在时间上对准并且同时发生。竖直标记和时间T0-T2表示序列中感兴趣的时间。

从图4的顶部起的第一个曲线图是通过发动机空气滤清器的空气流量与时间的曲线图。竖直轴线表示通过发动机空气滤清器的空气流量，并且通过发动机空气滤清器的空气流量在竖直轴线箭头方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。水平线402是通过发动机空气滤清器的最小空气流量，在此处准许诊断发动机空气滤清器性能。例如，当通过空气滤清器的空气流量超过或大于阈值402的量时，可以执行空气滤清器诊断。

从图4的顶部起的第二个曲线图是发动机空气滤清器诊断状态与时间的曲线图。竖直轴线表示发动机空气滤清器诊断状态。当轨迹处于靠近竖直轴线箭头的较高水平时，发动机空气滤清器诊断有效。当轨迹处于靠近水平轴线箭头的较低水平时，发动机空气滤清器诊断非有效。水平轴线表示时间并且时间从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

从图4的顶部起的第三个曲线图是平均空气滤清器压降或平均空气滤清器压差与时间的曲线图。竖直轴线表示平均空气滤清器压降，并且平均空气滤清器压降在竖直轴线箭头方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。水平线404是平均空气滤清器压降大小，当大于平均空气滤清器压降大小时，堵塞的滤清器的平均空气滤清器压降除以新空气滤清器的平均空气滤清器压降的比率指示劣化的空气滤清器。因此，当平均空气滤清器压降轨迹低于阈值404时，从平均空气滤清器压降角度看，空气滤清器劣化。

从图4的顶部起的第四个曲线图是空气滤清器压降的标准偏差与时间的曲线。竖直轴线表示空气滤清器压降的标准偏差，并且空气滤清器压降的标准偏差在竖直轴线箭头方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。水平线406是空气滤清器压降大小的标准偏差，当大于该空气滤清器压降大小的标准偏差时，堵塞的滤清器的空气滤清器压降的标准偏差除以新空气滤清器的空气滤清器压降的标准偏差的比率指示劣化的空气滤清器。因此，当空气滤清器压降轨迹的标准偏差超过阈值406时，从空气滤清器压降的标准偏差角度来看，空气滤清器劣化。

从图4的顶部起的第五个曲线图是发动机空气滤清器劣化指示状态与时间的曲线图。竖直轴线表示发动机空气滤清器劣化指示状态。当轨迹处于靠近竖直轴线箭头的较高水平时，发动机空气滤清器劣化指示状态有效。当轨迹处于靠近水平轴线箭头的较低水平时，发动机空气滤清器劣化指示状态(例如，提供发动机空气滤清器劣化的指示)非有效。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧到曲线图的右侧增加。

在时间T0，通过发动机空气滤清器(例如，图1的43)的空气流量小于阈值402。如空气滤清器诊断状态所指示的，空气滤清器诊断非有效，这是因为通过发动机空气滤清器的空气流量小于阈值402。跨越发动机空气滤清器的平均压降小于阈值404。同样，跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差小于阈值406。由于空气滤波器劣化指示状态为低，因此未指示发动机空气滤清器劣化。

在时间T1，通过发动机空气滤清器的空气流量增加到大于阈值402。因此，如转变到较高水平的空气滤清器诊断状态所指示的，发动机空气滤清器诊断被激活。跨越发动机空气滤清器的平均压降小于阈值404。另外，跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差小于阈值406。由于空气滤清器劣化指示状态为低，因此未指示发动机空气滤清器劣化。

在时间T1和时间T2之间，通过发动机空气滤清器的空气流量维持在阈值402以上。如由处于较高水平的空气滤清器诊断状态所指示的，发动机空气滤清器诊断保持激活。跨越发动机空气滤清器的平均压降朝向阈值404增加。跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差也朝向阈值406增加，并且然后在时间T2之前越过阈值406。这些参数指示跨越发动机空气滤清器的压降增加的趋势。因为空气滤清器劣化指示状态保持在较低水平，所以未指示发动机空气滤清器劣化。因为跨越发动机空气滤清器的平均压降和跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差分别均未超过阈值404和406，所以未指示发动机空气滤清器劣化。

在时间T2，跨越发动机空气滤清器的平均压降超过阈值404并且因为跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差超过阈值406，所以判定空气滤清器劣化，如由转变为较高水平的空气滤清器劣化指示状态所指示的。发动机空气滤清器诊断状态指示发动机空气滤清器诊断仍然有效。

以这种方式，跨越发动机空气滤清器的平均压降和跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差可以作为评估发动机空气滤清器劣化的基础。在其他示例中，只有超过阈值的跨越发动机空气滤清器的平均压降或只有超过阈值的跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差可以作为指示发动机空气滤清器劣化的基础。

现在参考图5中，示出用于操作发动机的方法的示例流程图。图5的方法可以被结合到图1和图2的***并且可以与图1和图2的***协作。另外，图5的方法的至少一部分可以作为存储在非瞬时存储器中的可执行指令被结合，而该方法的其他部分可以经由变换物理世界中的装置和致动器的操作状态的控制器而被执行。

在502，方法500确定通过发动机空气滤清器的空气流量。在一个示例中，通过发动机空气滤清器的空气流量可以经由设置在发动机空气滤清器正下游的发动机空气进气装置中的空气流量传感器的输出来确定。方法500前进到504。

在504，方法500确定跨越发动机空气滤清器的压降。在一个示例中，方法500经由差压传感器或Δ压力传感器来确定跨越发动机空气滤清器的压降。在另一个示例中，方法500基于从大气压力减去发动机空气滤清器下游的压力来确定压降。方法500前进到506。

在506，方法500判断是否存在用于评估发动机空气滤清器的操作状态的状况。在一个示例中，工况包括通过空气滤清器的空气流量大于阈值空气流量。方法500前进到508。

在528中，方法500基于在通过发动机空气滤清器的预定空气流速下跨越发动机空气滤清器的平均压降，维持先前确定的发动机空气滤清器使用寿命的值和发动机扭矩降低量的值。方法500前进至退出。

在508，方法500将空气滤清器压降分配到(assign to)通过发动机空气滤清器的空气流量的量。例如，通过发动机空气滤清器的空气流量以与跨越发动机空气滤清器的压降基本相同的时间(例如，500微秒内)被采样。压降被分配到存储器中与在采样压降时采样的空气流速对应的位置。在确定跨越发动机空气滤清器的压降时，通过发动机空气滤清器的空气流速可能正在变化或处于瞬时状态。可以以预定速率(例如，每100毫秒)对跨越发动机空气滤清器的压降和通过空气滤清器的空气流量进行采样并且可以将它们的值存储到存储器。方法500前进到510。

在510，方法500估计与通过发动机空气滤清器的空气流量对应的平均压降和与通过发动机空气滤清器的空气流量对应的标准偏差。在一个示例中，平均压降根据以下等式递归地确定：

其中N是在通过发动机空气滤清器的空气流速下的样本总数，μ是平均值；x_i是跨越发动机空气滤清器的压降的第i个样本。根据以下等式递归地确定跨越发动机空气滤清器的压降的标准偏差：

对于大N：μ(N+1)～μ(N)

在确定与通过发动机空气滤清器的空气流量对应的跨越发动机空气滤清器的压降的平均值和标准偏差之后，方法500前进到510。多个空气流量的平均值和标准偏差被确定并被存储到存储器。

在512，方法500为通过发动机空气滤清器的多个空气流量的量确定平均压降比率和标准偏差压降比率。每个通过空气滤清器的空气流速的平均压降比率是在510确定的通过空气滤清器的空气流速的平均压降除以通过新空气滤清器的相应空气流速的平均压降。例如，通过空气滤清器的空气流量X的平均压降比率是用于本空气滤清器的在通过空气滤清器的空气流速X下的平均压降除以在通过新空气滤清器的空气流速X下的平均压降，其可以表达为：

其中μ_{mean_ratioX}是通过发动机空气滤清器的流速X的平均压降比率，μ_meanX是(在510确定的)当空气在速率X下流过空气滤清器时跨越空气滤清器的平均压降，μ_{mean_newX}是当空气以速率X流过新空气滤清器时跨越新空气滤清器的压降。对于通过空气滤清器的不同流速Y，平均压降可以表达为：

其中μ_{mean_ratioY}是通过发动机空气滤清器的流速Y的平均压降比率，μ_meanY是(在510确定的)当空气以速率Y流过空气滤清器时跨越空气滤清器的平均压降，μ_{mean_newY}是当空气以速率Y流过新空气滤清器时跨越新空气滤清器的平均压降。

每个通过空气滤清器的空气流速的标准偏压的压降比率是在510处确定的通过空气滤清器的空气流速的标准偏差压降除以通过新空气滤清器的相应空气流速的标准偏差压降。例如，通过空气滤清器的空气流量X的标准压降比率是用于本空气滤清器的在通过空气滤清器的空气流速X下的标准偏差压降除以在通过新空气滤清器的空气流速X下的标准偏差压降，其可以表达为：

其中μ_{std_ratioX}是通过发动机空气滤清器的流速X的标准偏差压降比率，μ_stdX是(在510确定的)当空气以速率X流过空气滤清器时跨越空气滤清器的标准偏差压降，μ_{std_newX}是当空气以速率X流过新空气滤清器时跨越新空气滤清器的标准偏差压降。对于通过空气滤清器的不同流速Y，标准偏差压降可以表达为：

其中μ_{std_ratioY}是通过发动机空气滤清器的流速Y的标准偏差压降比率，μ_stdY是(在510确定)当空气以速率Y流过空气滤清器时跨越空气滤清器的标准偏差压降，μ_{std_newY}是当空气以速率Y流过新空气滤清器时跨越新空气滤清器的标准偏差压降。为存储在存储器中的通过空气滤清器的每个流速确定平均比率和标准偏差比率。在一些实例中，为单个流速确定一个标准偏差压降比率和一个平均压降比率。在其他示例中，为N个流速确定N个(例如，其中N是整数变量)标准偏差压降比率和N个平均压降比率。方法500前进到514。

在514，方法500估计发动机空气滤清器的使用寿命。使用寿命估计可以经由以下等式基于通过空气滤清器的预定空气流速：

其中％lifel是基于在通过发动机空气滤清器的空气流量X下平均压降的空气滤清器的估计使用寿命的值，μ_actualX是用于所使用空气滤清器的在通过空气滤清器的流量X下跨越空气滤清器的实际平均压降，μ_newX是在通过新空气滤清器的流量X下的跨越新空气滤清器的平均压降，T_μX是经验确定的阈值平均压降，其针对通过空气滤清器的流速X指示劣化的空气滤清器。使用寿命估计包括第二等式：

其中％life2是空气滤清器的估计使用寿命的值，其基于在通过发动机空气滤清器的空气流量X下的压降的标准偏差，σ_actualX是用于所使用空气滤清器的在通过空气滤清器的流量X下的跨越空气滤清器的实际标准偏差压降，σ_newX是在通过新空气滤清器的流量X下跨越新空气滤清器的标准偏差压降，T_σX是经验确定的阈值标准偏差压降，其针对通过空气滤清器的流速X指示劣化的空气滤清器。空气滤清器使用寿命的估计由下式确定：

％life＝min(％life1，％life2)

其中％life是空气滤清器使用寿命的估计，并且它基于两个值％life1和％life2的最小值。如果需要，可以针对存储在存储器中的通过空气滤清器的每个流速确定使用寿命值，并且多个值中的最小值可以被指示为空气滤清器使用寿命。方法500前进到516。

在516，方法500向驾驶员报告使用寿命。使用寿命可以经由人机界面向驾驶员报告。方法500前进到518。

在518，方法500基于在节气门全开时跨越空气滤清器的压降或在节气门全开(WOT)时发动机空气流速来估计发动机的发动机扭矩降低。在一个示例中，当发动机在WOT下操作时，表或函数输出作为发动机扭矩损失的扭矩值。存储在表中的值被根据经验确定，并且表或函数基于来自当前空气滤清器的数据经由在WOT下的发动机速度和发动机空气流量而被索引。方法500前进到520。

在520，方法500调节传动系扭矩致动器以补偿与发动机空气滤清器相关的发动机扭矩降低。在一个示例中，当发动机由于空气滤清器堵塞而产生小于额定扭矩时，方法500增加电机的输出以提供期望的扭矩。电机可以为传动系中的集成起动机/发电机、皮带驱动的集成起动机/发电机或其他马达/发电机。例如，如果驾驶员在新空气滤清器情况下在相同发动机速度下请求300N-m和发动机输出310N-m，则当空气滤清器是新的时，发动机可以提供驾驶员请求的扭矩。然而，如果在空气滤清器部分堵塞时发动机在相同发动机转速下产生290N-m，则电机输出10N-m以补偿发动机扭矩的抑制。此外，在较轻的驾驶员需求扭矩请求下，与在空气滤清器为新的时在相同发动机转速和驾驶员需求下操作相比，发动机节气门可以在空气滤清器被部分堵塞时打开更多。燃油喷射器和凸轮正时也可以被调节以补偿堵塞的空气滤清器，使得驾驶员在空气滤清器为新的或堵塞时，在相同状况期间以相同的方式为相同扭矩请求应用加速器踏板。方法500前进到522。

在522，方法500判断在通过本发动机空气滤清器的预定流速下的跨越本发动机空气滤清器的平均压降除以在该预定流速下跨越新发动机空气滤清器的平均压降(例如，平均压降比率)是否大于第一阈值。方法500还判断在通过本发动机空气滤清器的预定流速下跨越本发动机空气滤清器的压降的标准偏差除以在通过新发动机空气滤清器的本预定空气流速下跨越新发动机空气滤清器的压降的标准偏差(例如，标准偏差压降比率)是否大于第二阈值。如果当前平均压降比率大于第一阈值并且标准偏差压降比率大于第二阈值，则答案为是，并且方法500前进到524。否则，答案为否，并且方法500前进到退出。

在524，方法500向车辆驾驶员报告空气滤清器劣化。可以经由人机界面向车辆驾驶员通知空气滤清器劣化和使用寿命。方法500前进到526。

在526，方法500经由射频发射器将空气滤清器劣化状态和使用寿命数据离车(off-board)传送到制造商。通过向车辆外(offboard vehicle)传送空气滤清器劣化，可以在制造商的代表处安排服务约定，使得车辆性能可以恢复到标称水平。此外，如果需要，可以基于车辆传送到制造商的数据来订购新空气滤清器。方法500前进到退出。

因此，图5的方法提供发动机空气滤清器诊断方法，包括：响应于跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值，经由控制器指示发动机空气滤清器劣化，跨越发动机空气滤清器的压力变化基于在通过发动机空气滤清器的瞬时空气流量状况期间经由控制器观察的数据。该方法包括，其中经由差压传感器确定跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值。该方法包括，其中在通过发动机空气滤清器的瞬时空气流量状况期间经由控制器观察的数据经由空气质量流量传感器提供。该方法包括，其中指示包括经由无线电频率向发动机空气滤清器驻留的车辆的外部传送数据。该方法包括，其中指示包括经由人机界面向驾驶员显示发动机空气滤清器劣化的状况。该方法还包括基于平均值来估计发动机空气滤清器的使用寿命。该方法还包括另外基于跨越发动机空气滤清器的压力变化的标准偏差来估计发动机空气滤清器的使用寿命。

图5的方法还提供发动机空气滤清器诊断方法，该方法包括：响应于跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值和跨越发动机空气滤清器的压力变化的标准偏差，经由控制器指示空气滤清器劣化，跨越空气滤清器的压力变化基于在空气流过发动机空气滤清器的状况期间经由控制器观察的数据。该方法还包括基于平均值来估计发动机空气滤清器的使用寿命。该方法还包括基于标准偏差来估计发动机空气滤清器的使用寿命。该方法包括，其中指示基于超过阈值的平均值。该方法包括，其中指示基于超过阈值的标准偏差。该方法包括，其中平均值被递归地估计。该方法包括，其中标准偏差被递归地估计。

需注意，本文所包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非瞬时存储器中，并且可以由包括控制器的控制***与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合来实现。本文所描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或更多个，处理策略是诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以按说明的顺序执行、并行执行、或在一些情况下被省略。同样地，处理的次序并非实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述被提供。根据使用的特定策略，所说明的动作、操作和/或功能的一个或多个可以被重复执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可以图形地表示待编程到控制***中的计算机可读存储介质的非瞬时存储器中的代码。当通过在包括与一个或多个控制器组合的各种发动机硬件部件的***中执行指令来实现所描述的动作时，控制动作还可以转换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。

这里终止本说明书。本领域技术人员在阅读本说明书后将想到许多变型和修改，而不脱离本说明书的精神和范围。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以有利地使用本说明书。

Claims (20)

1.一种发动机空气滤清器诊断方法，包括：

响应于跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值，经由控制器指示发动机空气滤清器劣化，跨越所述发动机空气滤清器的所述压力变化基于在通过所述发动机空气滤清器的瞬时空气流量状况期间经由所述控制器观察的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中经由差压传感器确定跨越所述发动机空气滤清器的所述压力变化的所述平均值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在通过所述发动机空气滤清器的瞬时空气流量状况期间经由所述控制器观察的数据经由空气质量流量传感器提供。

4.根据权利要求1所述的方法，其中指示包括经由无线电频率向所述发动机空气滤清器驻留的车辆的外部传送数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其中指示包括经由人机界面向驾驶员显示发动机空气滤清器劣化的状况。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述平均值估计所述发动机空气滤清器的使用寿命。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括进一步基于跨越所述发动机空气滤清器的所述压力变化的标准偏差估计所述发动机空气滤清器的所述使用寿命。

8.一种发动机空气滤清器诊断方法，包括：

响应于跨越发动机空气滤清器的压力变化的平均值和跨越所述发动机空气滤清器的所述压力变化的标准偏差，经由控制器指示所述空气滤清器劣化，跨越所述空气滤清器的所述压力变化基于在空气流过所述发动机空气滤清器的状况期间经由所述控制器观察的数据。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括基于所述平均值估计所述发动机空气滤清器的使用寿命。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括基于所述标准偏差来估计所述发动机空气滤清器的使用寿命。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述指示基于所述平均值超过阈值。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述指示基于所述标准偏差超过阈值。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述平均值被递归地估计。

14.根据权利要求8所述的方法，其中所述标准偏差被递归地估计。

15.一种发动机***，包括：

发动机；

发动机空气进气装置，其包括空气滤清器、节气门和进气歧管；

压力传感器，其沿着所述发动机空气进气装置定位；以及

包括存储在非瞬时存储器中的可执行指令的控制器，所述可执行指令用于响应于在通过所述空气滤清器的瞬时空气流量期间跨越所述空气滤清器的平均压降指示所述空气滤清器的劣化。

16.根据权利要求15所述的发动机***，还包括用于确定跨越所述空气滤清器的压降的标准偏差的附加指令。

17.根据权利要求15所述的发动机***，还包括用于基于所述压力传感器的输出确定跨越所述空气滤清器的所述平均压降的附加指令。

18.根据权利要求15所述的发动机***，还包括用于基于在通过所述空气滤清器的瞬时空气流量期间跨越所述空气滤清器的所述平均压降估计所述空气滤清器的使用寿命的附加指令。

19.根据权利要求15所述的发动机***，还包括用于基于在通过所述空气滤清器的瞬时空气流量期间跨越所述空气滤清器的压降的标准偏差估计所述空气滤清器的使用寿命的附加指令。

20.根据权利要求15所述的发动机***，还包括用于经由无线电频率将所述指示传送到车外装置的附加指令。