CN105636664A - 用于液体过滤系统的电子过滤器检测特征 - Google Patents

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Abstract

过滤器监控系统(“FMS”)模块被安装在发动机/车辆上并且被连接到过滤器系统、传感器和设备以监控各种性能参数。该模块还连接到发动机控制模块(“ECM”)并且从ECM中提取参数。FMS模块能够与诸如智能电话应用、监视器、OEM远程信息处理系统或计算机上的服务技术人员工具的各种输出设备相连接。FMS模块由不断地监控过滤器系统并且向终端用户提供信息的硬件算法和软件算法组成。FMS模块为电子传感器和设备提供必要的输入和输出。

Description

用于液体过滤系统的电子过滤器检测特征
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年10月16日提交的、题为“FILTERMONITORINGSYSTEMSANDMETHODSOFOPERATINGFILTERMONITORINGSYSTEMS”的Shimpi等人的美国临时专利申请号61/891,593的优先权,该申请以其全部内容以及为所有目的而通过引用并入本文。
领域
本公开总体上涉及用于监控内燃机的过滤系统的系统及方法。
背景
有内燃机的公路的和非公路的商业车辆和设备具有非常高成本的发动机和/或机器的停机时间。内燃机可以具有各种过滤系统,包括空气过滤系统、燃料过滤系统、润滑剂过滤系统、液压流体过滤系统、曲轴箱通风过滤系统、冷却剂过滤系统等等。每个过滤系统通常包括过滤元件,其中过滤元件需要在指定量的使用(例如,指定量的发动机运行时间、指定量的行驶的英里数、过滤器容量等)之后被替换。发动机过滤器元件的状况的诊断将帮助作出关于服务接近可用寿命或已经超过可用寿命的特定的过滤器元件的重要决定。替换过滤器元件有助于阻止因过载的过滤器而对发动机系统的损坏。
车队所有者感兴趣的是,同步多个过滤器元件的服务事件以减少车辆和设备的停机时间。需要各种过滤系统监控系统来监控各种过滤器元件。管理多个车辆的车队还需要监控零件库存(例如,容易用于服务的可用的替换过滤器元件的数量和类型)。远程过滤器监控可以帮助作出更加智能的库存决定。当前的监控系统需要可用在发动机控制模块(“ECM”)上的附加引脚,这昂贵且难以实现。
下面的美国专利申请和美国专利均通过引用全部被并入本文。
美国专利申请序列号13/412,280,其于2012年3月5日提交,于2012年10月4日作为美国专利公开号US2012/0253595A1发布。
美国临时专利申请序列号61/810,946,其于2013年4月11日提交。
美国专利号6,207,045,其于2001年3月27日公布。
美国专利申请序列号12/860,499,其于2010年8月20日提交,现在为美国专利8,409,446,于2013年4月2日公布。
美国专利申请序列号13/827,992,其于2013年3月14日提交。
美国临时专利申请序列号61/586,603,其于2012年6月12日提交。
美国临时专利申请序列号61/595,326,其于2012年2月6日提交。
美国临时专利申请序列号61/640,420,其于2012年4月30日提交。
美国专利申请序列号13/864,694,其于2013年4月17日提交。
美国临时专利申请序列号61/658,603,其于2012年6月12日提交。
发明内容
公开了用于监视并且控制内燃机过滤系统的电子系统。一种微控制器处理单元读取来自与内燃机的各种过滤系统相关联的各种电子传感器和设备的输入和来自ECM的发动机参数以作出关键决定,像监控过滤器元件(例如,滤芯元件、旋装式过滤器等)的状况,预测剩余的过滤器元件保养,计算对发动机性能的影响,以及提供保养和诊断指示。微控制器处理单元能够同时监控与内燃机相关联的多个过滤系统(例如,燃料过滤系统、液压流体过滤系统、空气过滤系统、润滑剂过滤系统等)。所监控的过滤系统可以被安装在发动机隔室的内部或外部。微控制器处理单元基于所安装的传感器(例如,压降传感器、空气流量(“MAF”)传感器、虚拟传感器等)和/或保养指示算法(例如,计算所过滤的流体体积的总量的算法)来提供与给定过滤系统有关的保养指示。微控制器处理单元还可以通过使用数字加密和/或模拟方法的正品过滤器识别技术来确定正品过滤器元件是否正在由内燃机所使用(即,服务技术人员安装了正品过滤器元件还是不合适的山寨过滤器元件)。此外,微控制器处理单元包括各种输出能力(例如,智能电话应用、服务技术人员的工具、原始设备制造商的远程信息处理、仪表盘指示器灯、仪表盘显示的错误代码等)。微控制器处理单元利用用于重新获取,管理,解释以及预测过滤器信息的算法和程序。
公开了一种唯一的集成系统,其具有各种电子接口,包括过滤设备/传感器和控制器单元之间的模拟和数字输入/输出连接、ECM和控制器单元之间的计算机域网络(“CAN”)连接、微控制器和智能电话应用软件之间的无线(例如,等)连接、液晶显示器(“LCD”)监视器、通用串行总线(“USB”)端口和/或智能电话设备和后端服务器之间的蜂窝数据网络连接接口。
第一个实施例涉及用于内燃机的过滤器监控系统。过滤器监控系统包括过滤器控制模块(“FCM”),其具有接收来自用于过滤内燃机中的流体的发动机过滤设备系统的至少一个过滤参数的第一输入端。过滤器监控系统还包括第二输入端,第二输入端接收来自ECM的至少一个发动机参数,该ECM控制内燃机的操作。FCM基于过滤参数和发动机参数,经由第一输出端输出命令信号。
另一个实施例涉及用于监控内燃机的多个不同的过滤系统的过滤器监控系统(“FMS”)。该系统包括与内燃机的第一过滤系统相关联的第一传感器和与内燃机的第二过滤系统相关联的第二传感器。该系统还包括FMS模块。FMS模块包括存储器、至少一个通信接口、耦合到用户输出端的输出端和处理器。该通信接口提供FMS模块与内燃机的ECM、第一传感器和第二传感器之间的数据通信。处理器被配置为接收来自第一传感器和第二传感器的输入信号,并且经由用户输出端为第一过滤系统和第二过滤系统提供保养指示。
另一个实施例涉及用于监控内燃机的多个不同的过滤系统和至少一个流体系统的监控系统。监控系统包括与内燃机的第一过滤系统性相关联的第一传感器、与内燃机的第二过滤系统相关联的第二传感器和被配置为监控与内燃机的流体系统相关联的流体的特性的第三传感器。该系统还包括监控模块。监控模块包括存储器、至少一个通信接口、耦合到用户输出端的输出端和处理器。该通信接口提供FMS模块与内燃机的ECM、第一传感器、第二传感器和第三传感器之间的数据通信。该处理器被配置为接收来自第一传感器、第二传感器和第三传感器的输入信号,并且经由用户输出端为第一过滤系统、第二过滤系统和流体系统提供保养指示。
当结合附图时,这些特征以及其它特征与其操作的组织和方式一起将从下面的详细说明中变得明显,其中,贯穿以下所述的若干附图,相同的元件具有相同的标号。
附图简述
图1示出根据示例性实施例的FMS的框图。
图2A示出图1的FMS的透视图。
图2B和图2C示出连接到内燃机的线束的图1的FMS的视图。
图2D和图2E示出根据示例性实施例的被布置为执行正品过滤器识别的图1的FMS的框图。
图3示出存储在图1的FMS的存储器中的各种软件模块和控制算法的框图。
图4示出向外部设备发送信息的图1的FMS的框图。
图5示出根据示例性实施例的信息输出表。
图6示出与智能电话进行通信的图1的FMS的示意图。
图7A示出将数据输出到安装在仪表盘的显示器的图1的FMS的电路图。
图7B显示将数据输出到安装在仪表盘的显示器的图1的FMS的示意图。
详细说明
一般地,参照附图,公开了一种过滤器监控系统(“FMS”)。FMS包括(i)若干输入通道;(ii)中央处理和控制单元;以及(iii)若干输出通道。输入和输出通道可以是模拟的、数字的和/或基于SAEJ1939CAN协议。处理和控制单元包括电子芯片、微处理器、存储器模块、无线通信模块以及其它集成的电子组件。FMS接收来自多个来源(如过滤系统和内燃机的ECM)的输入。基于多个输入,FMS确定最佳保养时间,以便可以在相同时间保养而不是在多个单一目的的保养中保养多个过滤系统。保养的这种同步为操作者提供增加的便利并且减少内燃机的停机时间,并因此,减少内燃机驱动的车辆或设备的停机时间。此外,可以从可能从传统的单系统监控系统中不可获得的多个系统分析中收集关于内燃机的整个操作的附加信息。例如,如果FMS确定润滑油质量正在下降,则FMS可以确定与润滑油所润滑的其它系统(例如,燃料泵)的其它问题,所述其他问题可能降低其它系统的功能性(例如,降低燃料泵效率,减少润滑油润湿的组件的寿命,等等)。FMS能够通过各种模式将输出发送给用户,例如,通过Wi-Fi网络的蓝牙发送到智能电话,通过有线连接发送到车辆仪表盘上的LCD显示屏,通过无线通信链接发送到现有的OEM远程信息处理系统,通过USB连接发送到笔记本电脑,等等。
参照图1,示出了根据示例性实施例的FMS模块100的框图。FMS模块100包括多个输入端102、处理和控制单元104以及至少一个输出端106。多个输入端102被提供给处理和控制单元104。在一些布置中,处理和控制单元104经由通信总线连接到各输入端。如下面进一步详细描述的,处理和控制单元104基于输入端102来确定内燃系统的各种过滤系统的状态和最佳保养时间。处理和控制单元104经由至少一个输出端106将过滤系统的状态和最佳保养时间传送给内燃机的操作者(例如,驾驶员、设备操作者、服务技术人员、设备所有者、中央调度设施,等等)。
多个输入端102包括电源输入端108、识别信号输入端110、模拟传感器输入端112以及ECM输入端114。电源输入端108为处理和控制单元104供电。电源输入端可以是独立于内燃机的电源(例如,单独的电池)或由内燃机(例如,经由交流发电机、内燃机的糊状物)提供的电力。识别信号输入端110提供各种过滤系统是否正在使用真过滤元件的指示。各种过滤系统可以包括燃料-水分离器(“FWS”)、燃料过滤器(“FF”)、润滑剂过滤器(“LF”)、空气过滤器、液压流体过滤器、曲轴箱通风过滤器或分离器、冷却剂过滤器等等。还应当理解,如本文所使用的,“单独的”过滤系统还可以包括综合过滤系统的单个的子系统。通过示例的方式,在曲轴箱通风系统中,围绕曲轴箱通风撞击器的系统的部分可以被认为是一个“系统”,而围绕曲轴箱通风聚结器(曲轴箱通风撞击器的下游)的系统的一部分可以被认为是另一个“系统”。
在一些布置中,识别信号输入端110利用与处理和控制单元104的单个数字连接(例如,使用数字协议)。模拟输入端112可以是与内燃机的各种过滤系统相关联的诸如压差(“dP”)传感器输入端的传感器输入端。dP传感器可以包括位于过滤器元件的第一侧的第一压力传感器和位于过滤器元件的第二侧的第二压力传感器,以便穿过过滤器元件的压降可以被计算出来。ECM输入端114向处理和控制单元10提供4其它发动机参数,诸如MAF传感器输出、发动机速度、过滤器流动速率、温度-气压大气压力传感器(“TBAP”)输出、燃料中水分(“WIF”)传感器输出,等等。可以经由J1939CAN协议来提供ECM输入端114。
处理和控制单元104包括微控制器116(在图1中被引用为“uC”)。微控制器116控制FMS模块100的各种功能。处理和控制单元104包括快闪存储118。快闪存储118存储诊断信息(例如,如从多个输入端102收集的诊断信息)。处理和控制单元104还包括存储器120。存储器120存储编程模块,编程模块在由微控制器116执行时控制FMS模块100的操作。存储器120还可以包括计算预期的过滤器寿命的算法中所使用的可重新编程的变量。在一些布置中,快闪存储118和存储器120在单存储器设备中实施。处理和控制单元104还包括通信模块122。通信模块122可以是无线通信模块(例如,WiFi、ZigBee、蜂窝数据收发信机等)或有线通信模块(例如,以太网等)。在这种布置中,无线通信模块被设计成在存在内燃机所引起的无线干扰或噪声时与外部设备进行通信。在一些布置中,处理和控制单元104被实施为片上系统控制器(即,微控制器116、快闪存储118、存储器120和通信模块122在单个芯片上被实施)。
处理和控制单元104将输出提供给输出设备106。输出设备106可以包括仪表盘显示器、个人电脑(“PC”)和/或无线设备(例如,智能电话、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理等)。处理和控制单元104将过滤系统的状态和保养指示发送到输出设备106。输出设备106经由与微控制器116的有线连接(例如,以太网)或经由通信模块122来接收状态和保养指示。
参照图2A,示出了根据示例性实施例的实施了FMS模块100的FMS模块100的透视图。FMS模块100被封装在壳体202中。FMS模块100的线束204暴露出来。线束204将FMS模块连接到FMS模块100的各种输入端和输出端(如上面关于图1所述)。如图2A中所示,FMS模块100基于所并入的于2012年3月5日提交、于2012年10月4日作为美国专利公开号US2012/0253595A1发布的美国专利申请序列号13/412,280中公开的CumminsEnergyManager(“CEM”)模块所采用的包装方法。尽管FMS模块100的壳体202具有与CEM模块类似的外观,但是,(例如,如上关于图1的处理和控制单元104所述的)组件和线束202的布局(例如,引脚配置)以及软件模块是定制成功能为FMS模块。
由FMS模块100执行的可能的功能包括,但不限于:电子正品过滤器检测、WIF指示(例如,基于来自WIF传感器的反馈)、自动排水控制(例如,经由燃料过滤系统中的自动排出)、过滤器保养指示(例如,经由特定过滤系统所过滤的流体总量的确定、穿过过滤器元件的所检测到的压降、使用期限算法的输出等)、基于固定间隔的过滤器保养指示、油质量监控和换油周期指示、化学添加剂的控制和释放、燃料质量感测和指示、渗漏或旁路状况检测和指示、经由J-1939与ECM的数据连接以及与各种输出设备106(例如,LCD监视器、智能电话应用、OEM远程信息处理系统、技术人员的电脑等)进行通信的数据输出端。
如图2B和图2C中所示,FMS模块100连接到内燃机的布线。FMS模块100连接到内燃机的线束206。线束206包括接收FMS模块100的连接器208。FMS模块100的壳体202可以形成与连接器208的扣合连接。通过线束206,FMS模块100各种输入端102并且可以与输出端106的至少一部分进行通信。在一些布置中,FMS模块100经由线束206(例如,从ECM、直接从内燃机电池,等等)接收操作的电力。在其它布置中,FMS模块100包括独立于内燃机的内置电源。
FMS100运行各种算法以执行不同的过滤器监控功能。参照图3,示出了存储在快闪模块118和/或存储器120中的各种软件模块以及控制算法的框图。示出了FMS模块100可以运行的每个软件模块和算法框。
在一些布置中,FMS100还是综合流体监控系统的部分。在这种布置中,FMS100还从与内燃系统所使用的各种流体相关联的流体传感器接收传感器反馈。流体传感器可以独立于内燃机的过滤系统。例如,流体传感器可以测量燃料系统所供应的燃料、润滑系统所循环的润滑剂、液压系统所使用的液压流体等的特性。流体传感器可以位于接近向内燃机的各种组件供应流体的管道装置中的流体泵(例如,燃料泵、润滑剂泵、液压流体泵等)或在该管道装置中的流体泵内/位于发动机组中/以及位于内燃机内或围绕内燃机的接收内燃机的各种过滤系统所过滤的流体的其它位置。流体传感器可以包括温度传感器、压力传感器、粘度传感器、化学传感器(例如,用于检测流体内的化学添加剂、检测流体内的杂质等)等等。
来自流体传感器的信息可以由FMS100用来确定用于流体的保养间隔。例如,润滑剂系统的流体传感器可以提供润滑剂的热击穿的比可以从位于润滑剂过滤系统处的传感器中所收集的更好的指示。另外,从流体传感器所接收的信息可以用在由FMS100所执行的各种过滤系统保养计算中。例如,与流过燃料过滤系统的燃料类型有关的信息可以影响燃料过滤器元件的预期寿命跨度。可将从流体传感器所接收的信息与所计算的关于各种流体系统的信息(例如,流体替换警告、发动机流体的预期的剩余寿命等)一起以相似于下面关于提供给用户和技术人员的过滤器系统信息所述的方式输出给用户或技术人员。来自流体传感器的信息连同来自过滤系统传感器的信息例如可被用于确定服务发动机过滤器和流体(多个)的最佳时间并向用户和/或技术人员提供该信息。
在其他布置中,FMS100还可以接收来自内燃机的其它系统或内燃机驱动的设备的传感器信息。例如,如果内燃机为车辆供电,则FMS100可以接收来自轮胎压力测量系统、废气传感器、环境温度、车辆速度传感器等的传感器输入。该附加信息可以用来辅助FMS100所执行的其它计算(例如,过滤器寿命计算、流体寿命计算等)。
对电子FMS100的某些功能在下面更详细地进行描述。
电子正品过滤器识别
各种发动机过滤器系统可以经由有线或无线连接被连接到FMS模块100。FMS模块100可以识别正品过滤器元件是否被安装在内燃机的过滤系统中的任何特定过滤系统中。正品过滤器元件的使用(例如,如在过滤系统保养操作期间所替换的)有助于保护过滤系统的完整性,以及因此有助于保护内燃机的完整性。相应地,正品过滤器元件的使用提供内燃机的更好的和最可靠的性能。FMS以各种方式为不同的过滤器系统执行正品过滤器识别。例如,具有模拟WIF传感器的燃料-水分离器产品可以通过模拟过滤器识别特征(例如,如并入的于2013年4月17日提交的美国专利申请序列号13/864,694中所述)被识别为真,或者具有数字WIF传感器(例如,如并入的于2013年4月11日提交的美国临时专利申请序列号61/810,946中所述)的燃料-水分离器可以被连接到FMS模块100以识别是否安装了真燃料-水分离器。在另一个示例中,FMS模块100可以被连接到被安装在支架上的具有数字识别特征的燃料-过滤器分离器。在第三个示例中,具有能够识别正品过滤器滤芯元件的数字识别特征的燃料/润滑油模块可以被连接到FMS模块100。
在确定所安装的过滤器元件是否为真时,FMS100可以使用各种过滤器元件识别技术。参照图2D,示出了根据示例性实施例的被布置为执行正品过滤器识别的FMS100的框图。FMS100被连接到润滑剂过滤系统210、第一阶段燃料过滤系统212、第二阶段燃料过滤系统214和空气过滤系统216。用于润滑剂过滤系统210、第一阶段燃料过滤系统212和第二阶段燃料过滤系统214和空气过滤系统218的过滤器元件中的每一个包括嵌入到过滤器元件中的单总线芯片。单总线芯片包括经由与FMS100的有线连接发送的过滤器元件辨识信息。FMS100可以基于从单总线芯片发送到FMS100的辨识信息(或其缺乏)来确定所安装的过滤器元件是否为真。在其它布置中,不同类型的辨识电路(例如,基于电阻器的电路、基于非单总线的电路等)被嵌入到向FMS100提供辨识信息的每个过滤器元件中。
参照图2E,示出了根据另一个示例性实施例的被布置为执行正品过滤器识别的FMS100的框图。图2E的布置类似于图2D的布置。然而,在图2E中,各种过滤系统的每个过滤器元件备有无线射频识别(“RFID”)芯片。RFID芯片包括辨识信息,诸如过滤器元件的序列号或代码。RFID芯片可以是无源RFID芯片(例如,由RFID读取器以无线方式供电)或有源RFID芯片(例如,具有独立的电源)。在图2E中所绘的实施例中,接收过滤器元件的每个过滤器壳体包括经由有线或无线连接向FMS100提供RFID芯片信息的RFID读取器。(在其他实现中,RFID读取器可以位于过滤器头部、过滤器模块内或在过滤器头部、过滤器模块上,或者位于另一个附近的地点处。)相应地,当过滤器元件在指定位置处(例如,在一位置处,以便当过滤器元件被安装时,使得RFID芯片位于接近RFID读取器)具有RFID芯片时,该辨识信息由RFID读取器读取并且被传输到FMS100。基于该辨识信息,FMS100可以确定所安装的过滤器元件是否为真。在其它布置中,其它无线识别器传输系统被使用(例如,近场通信、蓝牙、低功耗蓝牙、WiFi等)。
FMS模块100可以具有内置编程和校准以识别正品过滤器并且辨识安装在任何的过滤器系统中的未许可的过滤器元件。内置编程和校准可以是以用于识别序列号、零件号或其它任何加密方法的所存储的规则的形式(例如,存储在快闪模块118或存储器中120)。在另一个布置中,内置编程和校准可以是以所存储的规则的形式,所存储的规则用于识别来自与正品过滤器元件相关联的传感器的电信号输出的存在和形式或其不存在。
在一些布置中,FMS100有基于正品过滤器检测的状态来打开或关闭某些特征和指示的能力。例如,FMS模块100可以将真或非正品过滤器信息发送到ECM,使得ECM可以采取相应的行动(例如,-使发动机降级,将发动机置于软模式,等等),或者使得ECM可以用一警报(例如,仪表盘指示器)来警示用户/操作者。当内燃机被置于软模式时,发动机工作在具有最临界功能(例如,足够的发动机输出以允许将车辆或设备移动到保养设施,但除此之外没有太多功能)的模式下。FMS模块100还可以在检测到所安装的未授权的替换过滤器元件时限制FMS模块100的其它特征。例如,如果正品过滤器没有被检测到的话,FMS模块100可以决定不基于dP传感器反馈信号来指示使用期限(即,使得用户无法完全利用FMS模块100的特征)。在另一个示例中,FMS模块100可以将关于所安装的非正品过滤器的信息传送到ECM,在该情况下,ECM可以限制发动机的功率,使发动机降级,诸如此类,以便保护发动机免受灾难性故障。
WIF指示和/或自动排水
在一些内燃机中,燃料-水分离器的WIF传感器被连接到发动机ECM。FMS模块100(例如,经由ECM输入端114)接收来自ECM的输入并且能够经由ECM从模拟或数字WIF传感器取得该输入。基于来自WIF传感器的输入,FMS模块100可以直接向内燃机的用户或操作者提供排水指示。当WIF传感器燃料-水分离器的壳体中检测到阈值量的水时,排水指示被触发。在一些布置中,如果FMS模块100检测到水长时期没有被排出的话,FMS模块100能够警告用户或操作者即将发生的燃料系统故障,从而使用户或操作者免于昂贵的发动机系统崩溃。
在其中自动水检测和/或排水设备(例如,见并入的美国专利号6,207,045或并入的美国专利申请序列号12/860,499,其于2010年8月20日提交,现为于2013年4月2日公布的美国专利8,409,446)被安装并连接到FMS模块100的布置中,FMS模块100可以通过将激活信号发送到安装在自动排出设备上的控制器组件(例如,诸如自动排水的电磁阀)来触发排水事件的启动。
经由来自dP传感器的输入的保养指示
FMS模块100能够连接到安装在现有的过滤系统上的dP传感器。FMS模块100收集来自dP传感器的限制信息,并且使用该限制信息来测量过滤器系统的堵漏状况。另外,FMS模块100还通过J1939数据链路被连接到ECM并且从ECM提取重要的发动机参数,FMS模块100使用其来计算通过过滤器系统的流体流动速率。该计算针对过滤器系统(例如,润滑油过滤器、燃料过滤器、燃料-水分离器、空气过滤器等)中的每一个单独来完成。基于该计算的结果,FMS模块100可以经由内燃机的输出端106来将表明过滤器寿命的指示(例如,过滤器寿命的剩余百分比、过滤器寿命的剩余英里数等)发送给用户或操作者以及发送替换过滤器指示。
基于固定保养间隔的保养指示
在dP传感器对FMS模块100不可用(例如,dP传感器没有被连接或发生故障)的情况下,FMS模块100能够切换到固定保养间隔模式以保护发动机的完整性。相应地,当使用了过滤器的阈值英里/小时的时候,FMS模块100将仍提供对于使用期限的指示。
油质量指示和保养预测
FMS模块100能够连接到安装在该发动机的润滑系统中的油质量传感器。示例性的传感器在于2013年6月25日提交的美国临时专利申请号61/838,962中进行了描述,其整个公开内容通过引用并入本文。使用来自油质量传感器的输入(例如,如上面关于流体传感器所述的),以及使用经由J1939数据链路从ECM所接收的其它发动机参数,FMS模块100可以计算油的状况(例如,油中剩余的寿命的量)。FMS模块100可以经由输出端106向该发动机的用户或操作者指示油的可用的使用期限。FMS模块100还可以提供对于换油周期的指示。
化学添加剂的控制和添加剂的释放
一些内燃机包括以化学方式激活的润滑油过滤器(“CALF”)(例如,并入的于2013年3月14日提交的美国专利申请序列号13/827,992和于2012年6月12日提交的美国临时专利申请序列号61/658,603和于2012年2月6日提交的61/595,326中所述)。在CALF存在于该发动机上的布置中,FMS模块100可以计算油的质量,并且以电子方式控制来自化学贮存器的特定量的化学添加剂到该油的释放,以改善润滑油的状况。与基于所计算的压差的化学释放相比,基于来自FMS模块100的油质量感测功能的反馈,油系统中的电子控制和添加剂的释放是用于控制并且扩展油质量的有效的方法。
燃料质量感测和指示
用于燃料质量感测的各种其它传感器(例如,硫传感器、含水量传感器等)可以被连接到FMS模块100。燃料质量传感器允许FMS模块100确定燃料质量并且经由输出端106向用户或操作者提供该燃料质量的指示。来自燃料质量传感器的信号还可以通过J1939数据链路从FMS模块100提供到ECM,使得当感测到低质量的燃料时,ECM可以作出降级、关闭或工作在安全模式下的决定,从而保护免受灾难性的发动机和燃料系统的故障。可替代地或附加地,燃料质量传感器可以是燃料类型传感器(例如,确定内燃机是正在使用超低硫柴油燃料还是生物柴油的传感器)。
数据输出功能
FMS模块100有通过各种方式将所处理的数据传输到外部设备的能力。参照图4,示出了根据示例性实施例的通过四种示例性方法来将信息传输到外部设备的FMS模块100的框图。四种不同的数据输出方法包括到智能电话应用402的输出(例如,经由蓝牙或Wi-Fi;如下面关于图6更详细地描述的)、通过安装在仪表盘的显示器404直接到发动机操作者的输出(例如,如下面关于图7A和图7B的更详细地描述的)、到OEM远程信息处理通信链路406的输出以及到服务技术人员的工具408(例如,计算机)的输出。FMS模块100可以将所处理的数据直接传输到这些设备或者可以通过如ECM的中介设备来传输。例如,FMS模块100可以将数据传输到ECM,其将错误代码传输到安装在仪表盘的显示器404或其它设备。
FMS模块100可以通过各种方法来将所述处理的信息输出到这些输出设备中的任何个体或组合。一种示例方法是通过使用“输出表”。FMS模块100可以处理全部信息并且用对于每个所监控的过滤器系统的它们各自的值来建立参数表,其然后可以部分或整体地被传输到从FMS模块100中读取的输出设备。参照图5,示出了根据示例性实证例的示例性的FMS输出表400。该接收的设备(例如,服务技术人员的计算机、操作者的智能电话等)可以需要在输出表可以被传输到该设备之前首先需要经由预先确定的授权代码的握手方法来建立与FMS模块100的安全连接(例如,通过蓝牙配对过程来将该接收的设备与FMS模块100配对)。尽管示出为能够连接到四种不同类型的设备,FMS模块100能够连接到可以建立与FMS模块100的通信会话的其它类型的输出设备。
参照图6,FMS模块100可以以无线方式与诸如用户的智能电话602的输出设备进行通信。智能电话602正在运行智能电话应用程序402,其实现智能电话602和FMS模块100之间的通信。通过智能电话应用程序402,FMS模块100可以传送与内燃机的所监控的过滤系统的各种状态有关的信息。该信息可以包括与当前状态(例如,操作状态、差错状态)有关的信息、即将到来的保养信息(例如,至下一次保养的时间、至下一次保养的英里数等)、过滤器元件辨识信息以及在逐个过滤系统基础上的其它信息。智能电话602的用户可以与智能电话应用程序402交互(例如,通过与智能电话应用程序402的图形用户界面的交互)以重新获取来自FMS模块100的实时或接近实时的数据。如上所讨论,重新获取来自FMS模块100的信息可以需要智能电话602经历与FMS模块100的配对过程。
参照图7A,示出了根据示例性实施例的将数据输出到安装在仪表盘的显示器404的FMS模块100的电路图。图7B示出连接到FMS模块100的安装在仪表盘的显示器404。通过安装在仪表盘的显示器,内燃机的用户或操作者(例如,内燃机驱动的车辆的驾驶员)可以检查与内燃机的所监控的过滤系统的各种状态有关的信息。该信息可以包括与当前状态(例如,操作状态、差错状态)有关的信息、即将到来的保养信息(例如,至下一次保养的时间、至下一次保养的英里数等)、过滤器元件辨识信息以及在逐个过滤系统基础上的其它信息。用户或操作者可以以与上面关于智能电话应用程序402所述的类似的方式来与安装在仪表盘的显示器404的图形用户界面进行交互。
在本公开中,为简洁、清楚以及理解而使用了某些术语。没有不必要的限制要从其中超出现有技术的需要而被暗示,因为这样的术语仅仅用于描述性目的并且旨在广泛地被解释。可以单独或与其它系统和设备组合使用本文所述的不同系统和方法。在所附权利要求范围内的各种等价物、替代物和修改是可能的。仅在术语“用于……的方式”或“用于……的步骤”在相应的限制中明确地被叙述的情况下,所附权利要求中的每个限制旨在引用根据35U.S.C.§112中第六段的解释。
应当注意,如本文用来描述各种实施例的术语“示例性”旨在指示这样的实施例是可能的实施例的可能的示例、表示和/或图示(并且这样的术语不旨在意味着这样的实施例是必然特别的或最好的示例)。
本文中对于元件的位置的任何引用仅仅被用来描述附图中各种元件的方位。应当注意,各种元件的方位可以根据其它示例性实施例而不同,并且这样的变化旨在由本公开所裹括。
重要的是注意到,各种示例性实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中只对几个实施例详细进行了描述,审视本公开的本领域技术人员将容易认识到,许多修改(例如,各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、使用的材料、颜色、方位等方面的变化)在实质上不脱离本文所述的主题的新颖教导和优点的情况下是可能的。例如,示出为整体成型的元件可以由多个部分或元件构成,元件的位置可以颠倒或以其他方式改变,并且离散元件或位置的性质或数量可以被更改或被改变。任何过程或方法步骤的次序或顺序可以根据其他实施例来改变或进行重新排序。不脱离本发明的范围的情况下,可以作出各种示例性实施例的设计、操作条件和布置中的其他替换、修改、变化和省略。

Claims (35)

1.一种用于内燃机的过滤器监控系统,所述过滤器监控系统包括:具有第一输入端和第二输入端的过滤器控制模块(“FCM”),所述第一输入端接收来自用于过滤所述内燃机中的流体的发动机过滤系统的至少一个过滤参数,所述第二输入端接收来自发动机控制模块(“ECM”)的至少一个发动机参数,所述ECM控制所述内燃机的操作,其中,所述FCM基于所述过滤参数和发动机参数来经由第一输出端输出命令信号。
2.如权利要求1所述的系统,其中,所述FCM经由有线或无线链路被连接到所述发动机过滤系统。
3.如权利要求1所述的系统,其中,所述FCM经由有线或无线链路被连接到所述ECM。
4.如权利要求1所述的系统,其中,所述FCM经由有线或无线链路被连接到用户显示器。
5.如权利要求4所述的系统,其中,所述用户显示器包括便携式通信设备。
6.如权利要求1所述的系统,其中,所述过滤参数包括正品过滤器识别信号。
7.如权利要求6所述的系统,其中,所述正品过滤器识别信号为模拟信号和数字信号中的至少一个。
8.如权利要求6所述的系统,其中,所述FCM将所述正品过滤器识别信号输出到所述ECM。
9.如权利要求6所述的系统,其中,基于所述正品过滤器识别信号,所述FCM将所述命令信号输出到用户显示器。
10.如权利要求1所述的系统,其中,所述过滤参数包括来自燃料中水分传感器的输入。
11.如权利要求10所述的系统,其中,基于来自所述燃料中水分传感器的输入,所述FCM将命令信号输出到电磁阀。
12.如权利要求1所述的系统,其中,所述过滤参数由与所述发动机过滤设备相关联的压力传感器或差压传感器来提供。
13.如权利要求12所述的系统,其中,基于所述压力传感器或差压传感器的输出和所述发动机参数,所述FCM计算通过所述发动机过滤设备的流体流动速率。
14.如权利要求13所述的系统,其中,所述发动机过滤设备包括润滑油过滤器、燃料过滤器、燃料-水分离器、空气过滤器、曲轴箱通风过滤器或分离器、液压过滤器和冷却剂过滤器中的至少一个。
15.如权利要求12所述的系统,其中,所述FCM被配置为在所述过滤参数不可用时应用固定保养间隔模式。
16.如权利要求1所述的系统,其中,所述发动机参数包括来自安装在所述内燃机中的油质量传感器的输出。
17.如权利要求16所述的系统,其中,所述FCM被配置为评估所述油质量,以及其中,所述第一输出包括换油周期。
18.如权利要求16所述的系统,其中,FCM被配置为评估所述油质量并且控制来自化学贮存器的特定量的添加剂的释放以改善所述油的状况。
19.如权利要求1所述的系统,其中,所述发动机参数包括来自燃料质量传感器或燃料类型传感器的输出。
20.如权利要求19所述的系统,其中,所述FCM被配置为将来自所述燃料质量传感器或所述燃料类型传感器的输出传送到所述ECM。
21.如权利要求1所述的系统,其中,所述发动机参数包括温度、所述内燃机已经工作的小时数的指示、由所述内燃机驱动的车辆已经行驶的英里数的指示、流体流动速率或占空比。
22.一种方法,所述方法包括操作如权利要求1所述的过滤器监控系统。
23.一种过滤器监控系统(“FMS”),其用于监控内燃机的多个不同的过滤系统,所述FMS系统包括:
第一传感器,其与所述内燃机的第一过滤系统相关联;
第二传感器,其与所述内燃机的第二过滤系统相关联;以及
FMS模块,其包括:
存储器,
至少一个通信接口,其提供所述FMS模块与所述内燃机的发动机控制模块(“ECM”)、所述第一传感器和所述第二传感器之间的数据通信,
输出端,其被耦合到用户输出端,以及
处理器,其被配置为接收来自所述第一传感器和所述第二传感器的输入信号,并且经由所述用户输出端提供对于所述第一过滤系统和所述第二过滤系统的保养指示。
24.如权利要求23所述的系统,其中,第一过滤系统是燃料过滤系统、燃料-水分离器、润滑剂过滤系统、液压过滤系统、冷却剂过滤系统或空气过滤系统中的一个。
25.如权利要求24所述的系统,其中,所述第二过滤系统为与所述第一过滤系统不同类型的过滤系统。
26.如权利要求23所述的系统,其中,所述处理器被配置为确定最佳保养时间,以便可以在相同时间窗内保养所述第一过滤系统和所述第二过滤系统。
27.如权利要求26所述的系统,其中,所述处理器被配置为在所述最佳保养时间被确定时将保养指示发送到所述用户输出端。
28.如权利要求23所述的系统,其中,所述用户输出端为智能电话。
29.如权利要求23所述的系统,其中,所述用户输出端为仪表盘显示器。
30.如权利要求23所述的系统,其中,所述第一过滤系统为燃料-水分离器,以及,所述第一传感器为燃料中水分传感器。
31.如权利要求30所述的系统,其中,所述处理器被配置为将激活信号发送到所述第一过滤系统的自动排水的组件。
32.如权利要求23所述的系统,其中,所述第一传感器为压差传感器。
33.一种监控系统,其用于监控内燃机的多个不同的过滤系统和至少一个流体系统,所述监控系统包括:
第一传感器,其与所述内燃机的第一过滤系统相关联;
第二传感器,其与所述内燃机的第二过滤系统相关联;
第三传感器,其被配置为监控与所述内燃机的流体系统相关联的流体的特性;以及
监控模块,其包括:
存储器;
至少一个通信接口,其提供所述FMS模块与所述内燃机的发动机控制模块(“ECM”)、所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器之间的数据通信;
输出端,其被耦合到用户输出端;以及
处理器,其被配置为接收来自所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器的输入信号,并且经由所述用户输出端提供对于所述第一过滤系统、所述第二过滤系统和所述流体系统的保养指示。
34.如权利要求33所述的监控系统,其中,所述处理器还被配置为确定最佳保养时间,以便能够在单个时间窗内保养所述第一过滤系统、所述第二过滤系统和所述流体系统。
35.如权利要求33所述的监控系统,其中,所述处理器还被配置为在所述最佳保养时间被确定时将保养指示发送到所述用户输出端。
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