CN109154218B - 发动机数据记录器 - Google Patents

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Abstract

由于多种原因监测内燃发动机的发动机速度可能是有益的，但是将发动机速度确定模块装配到内燃发动机可能是具有挑战性的，需要与控制区域网络的接口或附加机械测量设备。本公开涉及一种机油加注口盖(100)，其包括振动传感器(220)和发动机速度确定模块(210)，所述发动机速度确定模块配置成基于指示由振动传感器感测的振动的值来确定发动机速度。

Description

发动机数据记录器
技术领域
本公开涉及用于确定发动机速度的发动机机油加注口盖，用于安装在发动机的机油加注口盖上或中的数据记录器，用于安装在发动机上并确定发动机的速度的数据记录器，以及用于装配到内燃发动机的注油口的机油加注口盖。
背景技术
发动机数据记录器可以用于随时间监测各种发动机参数，例如发动机速度。随着时间监测发动机速度可以帮助分析发动机的各个方面及其使用，例如机器操作员通常如何使用机器的发动机，发动机磨损可能是什么等。
现有的发动机数据记录器往往大且成本高，要么需要与控制区域网络(CAN)总线的接口以便从发动机控制单元(ECU)获得当前发动机速度的读数，要么需要额外的测量设备(如机械，磁或激光转速计，或燃料测量设备)。建立与CAN总线的接口可能是困难且耗时的，并且提供额外的测量设备可能是昂贵且不方便的。
此外，一些现有的发动机数据记录器配置成与服务器建立互联网连接，其中发动机速度测量值可以随时间存储和/或分析。建立这样的连接可能是昂贵的，不方便的并且可能是不可靠的，例如当机器位于互联网网络的地域限制(例如，在无线接入网(RAN)小区的地域限制处，或在WiFi网络区域的地域限制处等)时。
发明内容
在本公开的第一方面，提供了一种用于确定内燃发动机的发动机速度的发动机机油加注口盖，所述发动机机油加注口盖包括：发动机速度确定模块；以及联接到所述发动机速度确定模块的振动传感器，其中所述振动传感器配置成感测所述内燃发动机的振动，并且向所述发动机速度确定模块输出指示感测振动的值；并且其中所述发动机速度确定模块配置成基于指示感测振动的值来确定发动机速度。
在本公开的第二方面，提供了一种用于将发动机数据传送到电子设备的方法，所述方法包括：感测内燃发动机的振动；基于所述内燃发动机的感测振动确定发动机速度；将与确定的发动机速度相关的发动机数据存储在存储器中；以及经由通信接口将发动机数据传送到所述电子设备。
在本公开的第三方面，提供了一种用于安装在内燃发动机的机油加注口盖上或中的数据记录器，所述数据记录器包括：发动机速度确定模块；联接到所述发动机速度确定模块的振动传感器，其中所述振动传感器配置成感测所述内燃发动机的振动；以及联接到所述发动机速度确定模块的存储器模块；其中所述发动机速度确定模块配置成：基于从所述振动传感器接收的指示所述内燃发动机的感测振动的值来确定发动机速度。
在本公开的第四方面，提供了一种用于安装在内燃发动机上并确定所述内燃发动机的速度的数据记录器，所述数据记录器包括：发动机速度确定模块；联接到所述发动机速度确定模块的振动传感器，其中所述振动传感器配置成感测所述内燃发动机的振动；联接到所述发动机速度确定模块的存储器模块；以及联接到所述发动机速度确定模块的通信模块，所述通信模块适合于支持与外部电子设备的通信接口；其中所述发动机速度确定模块配置成：基于在第一时间段内由所述振动传感器感测的所述内燃发动机的振动确定第一发动机速度；基于在第二时间段内由所述振动传感器感测的所述内燃发动机的振动确定第二发动机速度；在所述存储器模块中记录与所述第一发动机速度和所述第二发动机速度关联的发动机数据；以及经由所述通信模块向所述外部电子设备输出发动机数据。
在本公开的第五方面，提供了一种用于装配到内燃发动机的注油口的机油加注口盖，其中所述机油加注口盖包括：用于安装数据记录器的安装点，所述数据记录器配置成确定所述内燃发动机的速度。
附图说明
仅通过示例的方式，将参考以下附图来描述本公开的一些方面，其中：
图1A、1B和1C示出了机油加注口盖100的示例性外部设计；
图2示出了数据记录器200的部件的高度示意性表示；
图3示出了包括图2的数据记录器200的示例性系统300；
图4示出了图1A、1B和1C的机油加注口盖100的组件的分解图；
图5示出了图4的机油加注口盖的组件的侧面剖视图；
图6示出了图2的数据记录器200的示例性操作的流程图表示；
图7示出了由图2的数据记录器200获取的示例性发动机振动测量的图形；
图8示出了图7的发动机振动测量的频率响应的图形；
图9示出了将实际发动机速度与由图2的数据记录器200确定的发动机速度进行比较的实验数据的图形；
图10示出了图9的实验数据中的实际发动机速度和确定的发动机速度之间的速度误差的图形；
图11示出了包括图1、4和5的机油加注口盖的示例性内燃发动机1100；
图12示出了包括图11的内燃发动机1100的示例性机器1200；以及
图13示出了机油加注口盖1300的示例性替代设计。
具体实施方式
本公开涉及使用内燃发动机的感测振动确定发动机速度，并且涉及机油加注口盖，其包括配置成使用内燃发动机的感测振动确定发动机速度的部件，或者配置成适应部件的安装，所述部件配置成使用内燃发动机的感测振动来确定发动机速度。
图1A、1B和1C是根据本公开的机油加注口盖100的示例性外部设计的表示。图1A示出了机油加注口盖100的俯视图，图1B示出了机油加注口盖100的倾斜俯视图/侧视图，并且图1C示出了机油加注口盖的侧视图。当从上向下看时，机油加注口盖100的顶表面112可以具有圆形或近似圆形的形状。它可以在机油加注口盖100的侧壁中具有手指抓握槽114，以帮助将机油加注口盖100拧到内燃发动机(从此处称为“发动机”)，例如柴油发动机或汽油/汽油发动机上和将机油加注口盖100从其拧下。它也可以具有发动机接合部分122，其设计成与发动机的进油口接合。因而，发动机接合部分122可以具有内螺纹或外螺纹，用于与发动机的进油口上的对应螺纹啮合。因此，机油加注口盖100可以拧到发动机上的适当位置以便覆盖进油口，以防止灰尘或其它污染物进入发动机机油。
应当领会，图1A至1C中所示的机油加注口盖100的外部设计仅仅是根据本公开的机油加注口盖可以采用的外部设计的一个非限制性示例。机油加注口盖100可以替代地具有任何数量的不同设计，例如它可以排除手指抓握槽114，和/或具有不同的发动机接合部分122设计，例如推入配合设计而不是螺纹设计，和/或具有不同的形状，例如正方形或矩形等。机油加注口盖100的尺寸和设计可以至少部分地受到它将附接的发动机和进油口的设计影响。
图2示出了适合于安装在机油加注口盖100上或中的数据记录器200的高度示意性表示。数据记录器200包括发动机速度确定模块210和联接到发动机速度确定模块210的振动传感器220。数据记录器200也可以包括联接到发动机速度确定模块210的存储器模块230，以及联接到发动机速度确定模块210的通信模块240。发动机速度确定模块210可以是配置成执行下面描述的功能的任何形式的处理/控制模块。例如，它可以是微控制器，一个或多个处理器(例如一个或多个微处理器)，可配置逻辑，固件等。振动传感器220可以是例如加速度计，例如单轴加速度计，或双轴加速度计，或三轴加速度计等，其配置成感测加速度，例如由发动机的振动导致的加速度。振动传感器220可以配置成感测发动机的振动并且向发动机速度确定模块210输出指示发动机的感测振动的值。存储器模块230可以利用任何合适的存储技术，例如它可以包括存储盘和/或固态存储设备，例如闪存和/或SD(安全数字)卡，并且可以包括易失性和/或非易失性存储器。通信模块240可以配置成根据任何一种或多种通信协议/架构支持与数据记录器200外部的一个或多个电子设备的通信。例如，通信模块240可以支持一种或多种类型的有线通信，例如USB、Firewire、Thunderbolt、以太网等，和/或一种或多种类型的无线通信，例如WiFi、蓝牙、蓝牙LE、近场通信(NFC)、红外(IR)5G、LTE、UMTS、EDGE、GPRS、GSM、或任何其它形式的基于RF的数据通信。通信模块240使得能够在数据记录器200和外部网络元件之间建立至少一个通信接口245。例如，网络元件可以是电子设备，例如互联网服务器和/或移动电话或智能电话和/或平板电脑和/或膝上型计算机和/或台式计算机等。接口245可以是有线或无线接口。
发动机速度确定模块210也可以连接到温度传感器250和压力传感器260。温度传感器250可以配置成感测发动机的曲轴箱温度，并且可以是任何合适类型的温度传感器，例如数字或模拟温度传感器。温度传感器250可以配置成向发动机速度确定模块210输出指示感测的曲轴箱温度的值。压力传感器260可以配置成感测曲轴箱压力，并且可以是任何合适类型的压力传感器，例如具有隔膜的压电传感器。压力传感器260可以向发动机速度确定模块210输出指示感测的曲轴箱压力的值。应当领会，在替代实现方式中，发动机速度确定模块210可以仅连接到温度传感器250或压力传感器260中的一个。在另一替代实现方式中，发动机速度确定模块210可以不连接到温度传感器250或压力传感器260中的任一个。温度传感器250和/或压力传感器260可以安装在机油加注口盖100(如随后更详细描述)上，或者可以是机载发动机温度传感器和/或压力传感器。
图3示出了包括数据记录器200，第一电子设备310和第二电子设备320的示例性系统300。数据记录器200和第一电子设备310可以经由接口245彼此联接。第一电子设备310和第二电子设备320可以是网络元件。第一电子设备310可以是移动电子设备，如移动电话(手机)、或智能电话、或平板电脑、或膝上型计算机。第二电子设备320可以是台式计算机或互联网服务器，并且可以经由接口315联接到第一电子设备310。接口315可以是互联网连接，或任何其它合适形式的数据连接。如下所述，发动机速度确定模块210可以经由接口245将发动机数据传送到第一电子设备310，所述接口又可以经由接口315将发动机数据的至少一部分传送到第二电子设备320。
图4示出了机油加注口盖100的示例性组件的“分解”图。图5示出了机油加注口盖100的示例性组件的横截面侧视图。组件可以包括组合式发动机速度确定模块和通信模块410，振动传感器220和存储器模块230。组件还可以包括电池420和电池支架430。组合式发动机速度确定模块和通信模块410，振动传感器220和存储器模块230全部可以布置在加注口盖主体460中的主体腔465内。盖450可以固定到加注口盖主体460的顶部，以便闭合和密封主体腔465。因此主体腔465可以是用于安装数据记录器200的机油加注口盖100上的安装点。
电池420和电池支架430也可以布置在主体腔465内，尽管图5示出了电池420和电池支架430位于当盖450固定到加注口盖主体460的顶部时形成的机油加注口盖100内的腔(或空间，或中空空间)内的配置(例如，腔包括主体腔465和盖450中的相对腔)。在任何情况下，机油加注口盖100内的腔可以是用于数据记录器200(以及可选地还有电池420)的安装点，其中腔在盖450固定到加注口盖主体460的顶部时可以被密封，并且在盖450未固定到加注口盖主体460的顶部时暴露。
振动传感器220朝向加注口盖主体460中的主体腔465的底部定位，使得当机油加注口盖100装配到发动机时，振动传感器220是最接近发动机的曲轴箱的数据记录器200的部件。通过以该方式布置这些部件，振动传感器220可以靠近发动机定位，这可以有助于改善其振动感测的精度。在振动传感器220配置成感测竖直振动的情况下，它可以水平地安装在主体腔465内，使得当机油加注口盖100装配到发动机时，振动传感器220垂直于其将测量的振动轴线定向。
电池支架430可以布置成将电池420保持在适当位置，并且电池420可以位于数据记录器200部件上方，朝向机油加注口盖100内的腔的顶部，使得当机油加注口盖100被装配到发动机时，保持电池420尽可能远离发动机。在使用期间，发动机可能变热，这会对电池420产生有害影响。因此，通过将电池420尽可能远离发动机定位，可以更好地保护电池420免受发动机的热影响。此外，通过移除盖450可以更容易地接近电池420以进行更换或再充电。盖450可以以任何合适的方式固定到加注口盖主体460，例如它可以是使用螺纹或通过穿过盖450进入加注口盖主体460的螺钉或销固定到加注口盖主体460的可移除盖。在替代方案中，盖450可以以任何其它合适的方式可拆卸地固定到加注口盖主体460，例如使用推入配合固定。在另一替代方案中，盖450可以以不可移除的方式固定到加注口盖主体，例如通过胶合或铆接。
机油加注口盖100组件还包括传感器模块470，所述传感器模块包括温度传感器250和/或压力传感器260。传感器模块470可以安装在加注口盖主体460的外表面上，在机油加注口盖100的下侧的表面上，使得当机油加注口盖100装配到发动机时，传感器模块470暴露于发动机的曲轴箱，使得可以由传感器模块470感测曲轴箱温度和/或曲轴箱压力。机油加注口盖100的顶表面112可以被认为是机油加注口盖100的第一表面，并且传感器模块470安装在其上的机油加注口盖100的下侧上的相对表面可以被认为是机油加注口盖100的第二相对表面。
因此传感器模块470可以与数据记录器200的部件物理隔离。以该方式，可以保护数据记录器200的部件免于暴露于来自曲轴箱的机油或碎屑，并且在一定程度上隔绝由发动机产生的热，同时仍然允许传感器模块470暴露于曲轴箱。传感器模块470可以由通过加注口盖主体460的有线连接或由无线连接连接到组合式发动机速度确定模块和通信模块410，以便输出指示感测的曲轴箱压力和/或曲轴箱温度的值。
应当领会，图4和5中表示的组件仅是根据本公开的机油加注口盖100的组件的一个非限制性示例。在替代方案中，数据记录器200的部件可以以任何方式布置在机油加注口盖100上或内。例如，数据记录器200可以形成为包括图2中所示的部件的单个单元，例如单个电路板，并且设计成装配到机油加注口盖100上任何位置的安装点。例如，数据记录器200的部件可以布置在单个电路板上以安装在机油加注口盖100中的腔中。替代地，数据记录器200的部件可以容纳在包括磁性元件的单元内，并且安装点可以包括在机油加注口盖的顶部上的铁磁材料(例如铁)(或者单元可以包括铁磁材料并且安装点可以包括在机油加注口盖的顶部上的磁性元件)。替代地，数据记录器200的部件可以容纳在单元内，所述单元设计成推入配合到机油加注口盖的顶部上的安装点上，或者设计成拧到机油加注口盖的顶部上的安装点上，等等。
图4和5中所示的机油加注口盖100也可以包括电力连接点，用于将电力引线从发动机电气系统(例如，发动机电池)连接到机油加注口盖100以用于为机油加注口盖100内的部件提供电力。这可以是包括电池420的附加或替代。例如，在除了电池420之外还提供电力连接点的情况下，当发动机开启(并且可选地电池420也被充电)时组合式发动机速度确定模块和通信模块410、振动传感器220和存储器模块230全部可以由发动机电气系统供电，并且当发动机关闭时(例如，当存储器模块230包括易失性存储器时)存储器模块230可以由电池420供电。在提供电力连接点作为电池420的替代的情况下，当发动机开启时，组合式发动机速度确定模块和通信模块410、振动传感器220和存储器模块230全部可以由发动机电气系统供电，并且当发动机关闭时(例如，如果存储器模块230包括非易失性存储器)，没有任何部件被供电。
图6示出了数据记录器200的操作的示例性流程图。在步骤S610中，发动机速度确定模块210从振动传感器220接收指示发动机的感测振动的值，并且随着时间记录指示发动机的感测振动的值。振动可以是发动机在任何方向上的振动，例如水平和/或竖直振动。发动机振动在竖直方向上可能是最大的(竖直方向上的振动中的峰值和谷值之间的差可能比其它方向上的更大)，导致确定具有较低“噪声”的发动机振动。因此，可能优选的是将振动传感器220配置成感测竖直发动机振动，使得发动机速度确定模块210可以记录指示发动机的感测竖直振动的值。
发动机速度确定模块210记录指示确定时间段的感测发动机振动的值，所述确定时间段可以是足以获得发动机速度的可靠测量的任何时间段。例如，确定时间段可以是0.01秒至10分钟之间的任何时间段，例如0.1秒、或1秒、或5秒、或1分钟、或8分钟、或0.1秒至1分钟之间的任何时间段，例如0.3秒、或3秒、或10秒、或1秒至1分钟之间的任何时间段，例如8秒、或42秒等。数据记录器200可以包括用于计数确定时间段的时钟，例如处理器时钟、或晶体时钟、或GPS同步时钟。发动机速度确定模块210可以通过对从振动传感器220输出的值周期性地进行采样来记录指示发动机的感测振动的值。例如，它可以每2ms(其是500HZ的采样频率)对振动传感器220的输出进行采样并且记录确定时间段期间的每个采样值以便获得指示发动机的感测振动的记录值(从此处称为记录发动机振动)。采样频率可以是任何合适的频率，例如50Hz-10,000Hz之间的任何频率，例如200Hz、或1000Hz、或8000Hz、或100Hz-5000Hz之间的任何频率，例如150Hz、或800Hz、或2000Hz、或100Hz-1000Hz之间的任何频率，例如400Hz、或600Hz等。可以考虑发动机振动预期的最大主频率来选择采样频率(例如，足够高以精确地测量发动机振动中的最大预期主频率的采样频率)。
图7示出了在步骤S610中记录的感测发动机振动的示例性图形。在该示例中，采样频率是500Hz，确定时间段是0.5秒(即，250个样本)，振动传感器220是配置成感测发动机的竖直加速度的加速度计，并且发动机是四缸直(直列)发动机。图形上的x轴是样本编号(可能同样被视为“时间”)，并且图形上的y轴是发动机的竖直加速度，单位为m/s2。
在步骤S620中，发动机速度确定模块210基于记录发动机振动确定发动机速度。发动机速度确定模块210可以通过首先确定记录发动机振动中的主频率来这样做，例如通过对记录发动机振动执行时域-频域变换，例如傅立叶变换，或快速傅立叶变换(FFT)，或拉普拉斯变换等。
图8示出了图7中所示的记录发动机振动的频率响应(即，时间-频率变换)的图形。图8中的图形的x轴是以Hz为单位的频率并且图8中的图形的y轴是幅度的无量纲度量。
然后发动机速度确定模块210可以通过在频率响应图形中识别具有最大幅度的频率来确定主频率。当找到主频率时，发动机速度确定模块210可以仅考虑频率响应内的特定频率范围。该范围可以由频率下限和频率上限限定，两者都可以考虑预期的发动机振动频率来设定，以便排除超出预期的发动机操作的任何频率。例如，如果预期发动机的空转速度产生约35Hz的振动频率并且预期最大可能的发动机速度将产生约90Hz的振动频率，则考虑范围可以是30Hz(频率下限)至100Hz(频率上限)。当然，发动机应当产生的最大和最小频率将根据不同类型的发动机而变化，例如具有气缸配置(直缸，V缸，Boxer等)、发动机速度限制和发动机空转速度。因此，考虑到正被评估的发动机，在确定主频率期间考虑的频率范围可以设定为任何合适的范围。
主频率可以是与峰值频率响应对应的频率。在频率响应中存在两个或更多个峰值的情况下(例如，由于在测量时间段期间发动机速度改变)，主频率可以是与具有最大幅度的峰值对应的频率。因此，主频率可以是在测量时间段期间由发动机产生的最长时间段的振动频率。
然后发动机速度确定模块210可以基于主频率确定发动机速度。例如，主频率可以被转换成发动机速度的测量值，例如每分钟转数(RPM)。以赫兹为单位的频率测量值是每秒振动循环数的度量。为了将以Hz为单位的振动频率转换为每分钟的振动循环数，可以将主频率乘以60。振动循环和发动机转数之间的关系可以取决于发动机的配置。振动循环可能由气缸燃烧事件引起，因此主频率也可以被认为是发动机的点火频率。每发动机转数的气缸燃烧事件或点火事件数量可以取决于气缸的配置。例如，对于四缸直(直列)发动机，每发动机转数可能有两个燃烧事件。因此，点火频率将是发动机速度的两倍。然而，对于三缸直(直列)发动机，每两个发动机转数可能有3个燃烧事件(即，每个发动机转数有1.5个燃烧事件)，并且对于六缸直(直列)发动机，每发动机转数可能有三个燃烧事件。因此，点火频率将是发动机速度的一点五倍。
因此发动机速度可以从主频率确定如下：
Figure BDA0001877215860000091
因此，对于每发动机转数具有两个燃烧事件的四缸直发动机，以RPM为单位的发动机速度可以计算如下：
Figure BDA0001877215860000092
对于每发动机转数具有一个半燃烧事件的三缸直发动机，以RPM为单位的发动机速度可以计算如下：
Figure BDA0001877215860000093
在图7的图形中表示的记录发动机振动和图8的对应频域图形是在四缸直发动机上产生的。可以看出，图8中表示的频率响应中的主频率是65Hz。因此，确定发动机速度为：
Figure BDA0001877215860000094
发动机速度＝1950RPM
已经进行了使用四缸直发动机的实验以确定该过程的精度。将发动机从800rpm扫掠到3024rpm，将“实际”发动机速度(通过发动机测功机(dynamometer)或“测力计(dyno)”测量)与使用上述过程确定的发动机速度进行比较。图9示出了表示实际发动机速度(虚线)和确定发动机速度(实线)的图形。图9中的图形的x轴是测试时间，并且图9中的图形的y轴是以rpm为单位的发动机速度。图10示出了实际发动机速度和确定发动机速度之间的速度误差的图形。图10中的图形的x轴是以rpm为单位的发动机速度，并且图10中的图形的y轴是确定发动机速度和实际发动机速度之间的以rpm为单位的速度误差。对于某些发动机速度，存在两个发动机速度误差值(例如，在1000rpm时，存在20rpm和80rpm的速度误差)。这是由在实验期间发动机以特定速度保持的时间段内确定的两种不同的发动机速度引起的。例如，如果发动机速度每0.5秒确定一次(由于确定时间段为0.5秒)，但发动机以特定速度保持4秒，发动机速度将连续8次确定(每0.5秒一次)。这可以在图9中看到，其中在一些发动机速度下确定两个不同的发动机速度(例如，在1000rpm下，确定1020rpm的初始速度，然后其增加到1080rpm并且然后在两个值之间波动)。这些波动可能出于许多实验原因而发生，其可能包括时域-频域变换的分辨率精度(如下所述)。如下所述，即使存在这些波动，发动机速度确定的精度仍可在可接受的限度内。
从图10中可以看出，发现确定发动机速度总是在实际发动机速度的80rpm内。用于该实验的时域-频域变换是傅里叶变换，分辨率为1.9Hz，相当于大约60rpm。可以预期，通过使用不同和/或更好调谐的时域-频域变换技术，可以改善该分辨率并因此降低发动机速度误差。然而，在任何情况下，对于大多数应用，可以预期在实际发动机速度的+/-100rpm内的发动机速度确定就足够了。
在步骤S630中，发动机速度确定模块210可以将确定发动机速度记录在存储器模块230中。存在可以将确定发动机速度记录在存储器模块230中的多种不同方式。下面解释确定发动机速度可以记录在存储器模块230中的方式的示例。应当领会，发动机速度确定模块210可以利用这些示例性技术中的任何一种或多种。
示例1：确定发动机速度可以保存在存储器模块230中，可选地与进行确定的时间的标识符(例如，确定的日期和时间)一起保存。以该方式，随着时间可以在存储器模块230中保存多个发动机速度，可选地每个发动机速度具有进行确定的时间的标识符。可选地，确定时间段也可以与确定发动机速度一起保存在存储器模块230中。通过这样做，可以保持每个确定发动机速度的记录，以及确定发动机以该速度操作的时间段。这些数据可以以任何合适的方式记录在存储器模块230中，例如通过使用任何标准数据库或矩阵技术。
示例2：发动机速度确定模块210可以在存储器模块230中查找发动机速度/时间记录。发动机速度/时间记录可以包括多个发动机速度范围和发动机已确定在每个发动机速度范围内操作的累积时间。非限制性示例性发动机速度/时间记录如下所列：
Figure BDA0001877215860000101
Figure BDA0001877215860000111
应当领会，发动机速度/时间记录可以包括任何数量的发动机速度范围，并且范围可以是任何合适的大小和广度。
发动机速度确定模块210可以确定所确定的发动机速度位于多个发动机速度范围中的哪个中，并且然后将确定时间段与该发动机速度范围的累积时间相加。因此，可以随时间建立发动机操作的图片。
在上面关于图7和8描述的示例中，如果确定发动机速度是2600rpm，则发动机速度确定模块210可以确定所确定的发动机速度位于2600-2699rpm的范围内。然后，发动机速度确定模块210可以将确定时间段与在发动机速度/时间记录中针对该发动机速度范围记录的累积时间相加。例如，如果在2600-2699rpm的发动机速度/时间记录中记录的累计时间是1.23小时，并且确定时间段是0.5秒，则在2600-2699rpm的发动机速度/时间记录中记录的累计时间将更新为1.23小时+0.5秒。
在将确定时间段与确定发动机速度范围的累积时间相加之后，发动机速度确定模块210然后可以将更新的发动机速度/时间记录写入存储器模块230。
应当领会，发动机速度范围和累积时间可以以任何合适的方式保存在存储器模块230中，例如使用任何标准数据库或矩阵技术。
在根据示例1和/或示例2将确定发动机速度记录到存储器模块230之后，发动机速度确定模块210可以返回到步骤S610。以该方式，可以定期确定或采样发动机速度(例如，每0.5秒)，并且然后将其存储在存储器中，使得随着时间存储大量的发动机速度数据。应当领会，在步骤S610中完成记录指示确定时间段的感测发动机振动的值之后，并且过程进入步骤S620，记录指示下一个确定时间段的感测发动机振动的值可以立即开始，同时正在执行步骤S620和S630，使得没有发动机的操作时段对发动机速度的确定没有贡献。因此，尽管关于指示感测发动机振动的值的最近完成记录执行步骤S620和S630，但是指示感测发动机振动的值的下一次记录可能已经在进行中。
发动机速度确定模块210可以配置成将所有发动机速度范围的累积时间重置(例如，设定为零)。发动机速度确定模块210可以周期性地(例如，每100天)和/或在已经由接口245从数据记录器200输出包括发动机速度/时间记录的发动机数据之后和/或响应于经由接口245接收的用户重置命令重置累积时间(例如，当发动机被维修时，维修操作员可以指示重置发动机速度/时间记录)。
在任何合适的时间，数据记录器200可以经由接口245将发动机数据输出到第一电子设备310。发动机数据可以包括最近确定的发动机速度(并且可选地也包括测量时间段)，使得可以输出“当前”确定的发动机速度和/或来自上面的示例1的记录数据和/或来自上面的示例2的记录数据。因此，发动机数据可以包括发动机速度/时间记录。发动机数据可以经由接口245周期性地输出到第一电子设备310(例如，“推入”到第一电子设备310)，或者可以在发动机速度确定模块210经由接口245接收到来自第一电子设备310的发动机数据的请求之后输出(例如，由第一电子设备310“拉出”)。在示例中，接口245可以利用蓝牙LE，并且如果第一电子设备310与数据记录器200配对并且请求(即“拉出”)发动机数据，则可以将发动机数据输出到第一电子设备310。类似地，在另一示例中，如果接口245利用WiFi上的TCP/UDP，则可以允许第一电子设备310从数据记录器200拉出发动机数据。
第一电子设备310可以保存发动机数据的至少一部分和/或将发动机数据的至少一部分向用户显示(例如，经由第一电子设备310上的显示屏)。发动机数据可以显示为原始数据，或者以任何合适的图形格式显示，例如条形图等。如果发动机数据存储在第一电子设备310上，则第一电子设备310也可以将位置数据附加到发动机数据，例如使用第一电子设备310上的内置GPS模块。第一电子设备310也可以配置成执行发动机数据的分析，例如使用发动机数据来计算发动机磨损度量和/或分析发动机正在使用的方式和/或直到下一次需要的发动机维护之前的计算小时数等。可以向用户显示这些计算的信息项中的任何一个或多个，例如经由第一电子设备310上的显示屏。
附加地或替代地，例如，当第一电子设备310的用户请求时，第一电子设备310可以经由接口315将发动机数据的至少一部分传送到第二电子设备320。以该方式，接口315仅在请求数据传送时才需要激活，使得不需要永久接口(例如永久互联网连接)。发动机数据的至少一部分可以与任何其它合适的数据一起传送，例如位置数据和/或计算的发动机磨损度量和/或直到下一次需要的发动机维护之前的计算时间。第二电子设备320可以存储接收数据，例如保持备份以供发动机的用户访问，或者由维修人员在以后访问。附加地或替代地，第二电子设备320可以对接收数据执行分析，例如计算发动机磨损度量和/或直到下一次需要的发动机维护之前的计算小时数等。第二电子设备320可以使诸如发动机数据和/或任何确定数据(例如发动机度量或直到下一次发动机维护之前的小时数或直方图等)的数据可供发动机的所有者/操作员、和/或经销商或维修人员使用，例如经由网页接口。第二电子设备320可以附加地或替代地将数据(例如发动机数据和/或任何确定数据，例如发动机度量或直到下一次发动机维护之前的小时数或直方图等)通过邮件发送给任何被授权方，例如，发动机的所有者/操作员、和/或经销商或维修人员。
除了确定发动机速度之外，发动机速度确定模块210也可以通过从温度传感器250读取指示感测曲轴箱温度的值来确定曲轴箱温度和/或通过从压力传感器260读取指示感测曲轴箱压力的值来确定曲轴箱压力。发动机速度确定模块210可以将指示感测曲轴箱温度的值和/或指示感测曲轴箱压力的值与确定发动机速度一起记录在存储器模块230中。曲轴箱温度和/或曲轴箱压力可以在确定发动机速度的同时被确定，使得对于每个确定发动机速度，存在对应的曲轴箱温度和/或曲轴箱压力。替代地，可以比确定发动机速度更频繁或更不频繁地确定曲轴箱温度和/或曲轴箱压力。
类似于上面关于记录确定发动机速度所描述的示例1和2，可以使用以下示例技术中的任何一种或多种将所确定的曲轴箱温度和/或曲轴箱压力记录在存储器模块230中：
示例A：指示感测曲轴箱温度的值和/或指示感测曲轴箱压力的值可以保存在存储器模块230中，可选地与进行确定的时间的标识符(例如，确定的日期和时间)一起保存。以该方式，多个确定的发动机温度和/或曲轴箱压力可以随时间保存在存储器模块230中，可选地每个具有进行确定的时间的标识符。可选地，确定时间段也可以与确定的曲轴箱温度和/或曲轴箱压力一起保存在存储器模块230中。通过这样做，可以保持每个曲轴箱温度和/或曲轴箱压力的记录，以及发动机在该曲轴箱温度和/或曲轴箱压力下操作的时间段。这些数据可以以任何合适的方式记录在存储器模块230中，例如通过使用任何标准数据库或矩阵技术。
示例B：发动机速度确定模块210可以在存储器模块230中查找曲轴箱温度/时间记录和/或曲轴箱压力/时间记录。曲轴箱温度/时间记录可以包括多个曲轴箱温度范围和发动机已在每个曲轴箱温度范围内操作的累积时间。曲轴箱压力/时间记录可以包括多个曲轴箱压力范围和发动机已在每个曲轴箱压力范围内操作的累积时间。曲轴箱温度/时间记录的非限制性示例如下所列：
曲轴箱温度 累积时间(小时)
-32.0℃至-18.0℃ 0.36
-17.9℃至0℃ 1.23
0.1℃至50.0℃ 6.91
50.1℃至70.0℃ 7.26
70.1℃至120.0℃ 2.44
应当领会，曲轴箱温度/时间记录可以包括许多曲轴箱温度范围，并且范围可以具有任何合适的大小和广度。
类似于上面的示例2，发动机速度确定模块210可以确定所确定的曲轴箱温度位于多个曲轴箱温度范围中的哪个内，并且然后将确定时间段与曲轴箱温度范围的累积时间相加。在将确定时间段与确定的曲轴箱温度范围的累积时间相加之后，发动机速度确定模块210可以将更新的曲轴箱温度/时间记录写入存储器模块230。
曲轴箱压力/时间记录的非限制性示例如下所列：
曲轴箱压力 累积时间(小时)
-10.0kPa至-5.0kPa 0.12
-4.9kPa至0kPa 1.97
0.1kPa至5.0kPa 12.69
5.1kPa至10.0kPa 4.31
10.1kPa+ 1.33
应当领会，曲轴箱压力/时间记录可以包括许多曲轴箱压力范围，并且范围可以具有任何合适的大小和广度。此外，应当注意到在该特定示例中，一些压力范围是负压范围。这是由于它们是相对于基准压力的压力，例如相对于大气压。在替代方案中，压力范围可以包括绝对压力测量值。
类似于上面的示例2，发动机速度确定模块210可以确定所确定的曲轴箱压力位于多个曲轴箱压力范围中的哪个内，并且然后将确定时间段与曲轴箱压力范围的累积时间相加。在将确定时间段与确定的曲轴箱压力范围的累积时间相加之后，然后发动机速度确定模块210可以将更新的曲轴箱压力/时间记录写入存储器模块230。
发动机速度确定模块210可以配置成重置(例如，设定为零)所有曲轴箱温度范围和/或曲轴箱压力范围的累积时间，类似于重置前面所述的所有发动机速度范围的累积时间。
应当领会，曲轴箱温度/时间记录和/或曲轴箱压力/时间记录可以以任何合适的方式保存在存储器模块230中，例如使用任何标准数据库或矩阵技术。
根据示例A和/或示例B存储在存储器模块230中的确定的曲轴箱温度和/或曲轴箱压力可以作为发动机数据的一部分被传送到第一电子设备310。因此发动机数据可以包括多组数据：发动机速度数据和曲轴箱温度数据和/或曲轴箱压力数据。替代地，发动机速度数据可以与曲轴箱温度数据和/或曲轴箱压力数据组合成单个图或矩阵，其识别在发动机速度范围/曲轴箱温度范围/曲轴箱压力范围的每个组合处花费的累积时间。
以上公开的数据记录器200的操作可以由包括计算机可读指令的一个或多个计算机程序(例如，一个或多个计算机可读介质)实现。例如，存储器模块230或联接到数据记录器200或发动机速度确定模块210的一些其它存储器单元可以包括一个或多个计算机程序，其配置成当在处理器上(例如在发动机速度确定模块210上)执行时执行上述公开的操作。计算机程序可以替代地存储在任何其它合适的存储介质上，例如硬盘驱动器和/或固态驱动器，至少一个存储读取驱动器，例如磁盘和/或CD-ROM和/或DVD，和/或蓝光光盘和/或USB驱动器等。
图11示出了机油加注口盖100可以装配在其上的示例性内燃发动机1100(例如柴油或汽油发动机)的示意图。
图12示出了内燃发动机1100可以装配在其内的示例性机器1200。应当领会，图12中表示的机器1200仅是一种示例类型的机器，并且包括机油加注口盖100的内燃发动机1100可以用在任何合适的机器中，例如汽车、或挖掘装载机、或压土机等。也应当领会，包括机油加注口盖100的内燃发动机1100可以替代地用于任何其它合适类型的机器，例如发电机、或发电机组、或空气压缩机等。因此，机器1200仅是可以使用包括机油加注口盖100的内燃发动机1100的机器的一个示例。
技术人员可以容易地领会，上述方面的许多改变和/或替代可以实现并且仍然落入本公开的范围内。
例如，不是将确定发动机速度存储在存储器模块230中，而是发动机速度确定模块210可以仅经由接口245将确定发动机速度播送到第一电子设备310。因此，如本公开中使用的术语“数据记录器”200旨在包括存储或记录数据(例如发动机速度)的设备以及简单地确定数据(例如发动机速度)但不自己记录或录入数据的设备(记录或录入数据(例如发动机速度)，可以由第一电子设备310和/或第二电子设备320替代执行)。类似地，如果发动机速度确定模块210也配置成确定曲轴箱温度和/或曲轴箱压力，则曲轴箱温度和/或曲轴箱压力可以不存储在存储器模块230中，而是仅播送到第一电子设备310。
在图3中表示的系统300中，存在第一电子设备310和第二电子设备320。然而，应当领会在替代方案中，可以在系统300中仅存在数据记录器200和一个电子设备(例如，互联网服务器)，在数据记录器200和电子设备之间具有接口。替代地，系统300可以包括数据记录器200和三个或更多个互连的电子设备。尽管图3中的接口表示为直接接口，但是应当领会，接口中可以存在一个或多个其它中间设备，例如互联网路由器等。
尽管在上述方面中，数据记录器200的部件位于机油加注口盖100内，但是应当领会，数据记录器200可以设计成装配到适合于安装数据记录器200的发动机的任何其它部分，其能够使振动传感器220精确地测量发动机振动，例如用螺栓固定到发动机顶部安装盖的外部或内部，或集成到发动机顶部安装盖中，或用螺栓固定到发动机的定时箱等。
图13A、13B和13C示出了根据本公开的示例性替代机油加注口盖1300的表示。图13A示出了机油加注口盖1300的俯视图，图13B示出了机油加注口盖1300的侧视图，并且图13C示出了机油加注口盖1300的侧视剖视图。可以看出，机油加注口盖1300的设计与图1A-1C、4和5中所示的机油加注口盖100的设计不同，并且仅仅是替代机油加注口盖设计的一个示例。在图13C中可以看到，机油加注口盖1300包括电路板1310，其可以包括上述数据记录器200的部件。在替代配置中，机油加注口盖1300可以包括两个或更多个电路板，每个电路板包括上述数据记录器200的至少一个模块。
除了在以上公开的示例性实现方式中识别的数据之外，发动机数据也可以包括发动机已操作的总时间和/或发动机序列号(其可以存储在存储器模块230和/或数据记录器200中的一些其它存储器中，例如ROM或EPROM模块)中的至少一个。
发动机速度确定模块210还可以配置成保持“最后操作日期”在存储器模块230中的记录。发动机速度确定模块210可以周期性地(例如，每分钟、或每小时、或每两小时等)更新“最后操作日期”的时间和/或日期。以该方式，如果数据记录器200的电力丢失，则当数据记录器200仍在操作时在存储器模块230中可能存在时间和/或日期的记录。可选地，发动机数据还可以包括“最后操作日期”。
工业适用性
通过在如上所述的发动机机油加注口盖中设置发动机速度确定模块和振动传感器，可以更直接地实现发动机速度确定。特别地，发动机机油加注口盖易于接近且易于更换，这意味着可以容易地移除旧的标准发动机机油加注口盖并且用根据本公开的发动机机油加注口盖替换，例如在例行发动机维护期间。通过使用来自振动传感器的振动测量来确定发动机速度，不必实现与控制区域网络(CAN)总线的接口(用于具有ECU的发动机)，或者设置诸如机械、磁或激光转速计、或燃料测量设备的附加测量设备(用于没有ECU的发动机)。因此，发动机速度确定功能可以更便宜和直接地添加到任何类型的发动机(即，发动机速度确定模块和振动传感器可以直接改装到发动机)。
可以基于发动机振动的主频率确定发动机速度，这导致相对准确的(在80rpm内的)发动机速度确定，同时利用相对低复杂度的计算过程。可以通过在频率下限和频率上限之间的频率响应的频率范围内识别与频率响应的最大幅度对应的频率来确定主频率，其中与频率响应的最大幅度对应的频率是主频率。通过仅在频率下限和频率上限之间的频率范围内查找，发动机操作范围之外的频率(例如，发动机在空转速度以下或发动机速度限制以上操作时将产生的频率)可能被排除在确定过程之外。这可以通过减小将不正确的频率识别为主频率的可能性来增强主频率的识别速度和/或提高精度(例如，谐波频率或其它假象可能落在频率范围之外，并且因此可能不会被确定为主频率)。
发动机速度确定模块可以将确定发动机速度与确定时间段一起记录在存储器模块中。在一个特定示例中，发动机速度确定模块可以确定所确定的发动机速度落在多个发动机速度范围的哪个内，并且将确定时间段与发动机已在确定发动机速度范围内操作的记录在存储器模块中的累积时间段相加。通过记录与确定发动机速度和确定时间段相关的数据，可以建立随着时间的发动机速度操作的图片，这可以有用于分析发动机如何操作、发动机磨损可能是什么和/或发动机维护间隔应当多长。例如，许多发动机可能具有默认的500小时维护间隔。然而，这对于所有发动机可能不是必需的，特别是对于以低工作循环操作的发动机，在该情况下可以确定更长的维护间隔(例如1000小时)，这将节省机器所有者的时间和金钱。
在本公开的上述方面中，发动机数据可以随时间存储在存储器模块中，并且然后经由通信模块输出到外部电子设备。在一个示例中，外部电子设备可以向发动机速度确定模块发出对发动机数据的请求，响应于此，发动机速度确定模块可以在存储器模块中查找存储的发动机数据并经由通信模块将其输出到电子设备。例如，操作员可以在一个工作日结束时将发动机数据传送到智能电话或平板电脑，其中发动机数据包括与整个工作日的发动机操作相关的数据。通过以该方式输出存储的发动机数据，可以确保在传送任何数据之前与外部电子设备存在良好，可靠的通信接口。因此，不必始终保持复杂且昂贵的通信接口。此外，降低了由于不可靠的通信接口而丢失任何数据的风险，由此提高了由外部电子设备接收的数据的可靠性。
与外部电子设备的接口可以是无线接口，例如短距离无线接口，如蓝牙、蓝牙LE或WiFi，其与有线连接相比可以实现直接的数据传输，并且通过不需要通信模块与服务器建立互联网连接而实现较低成本传送。此外，外部电子设备也可以包括其自身的互联网连接(例如，如果外部电子设备是智能电话或平板电脑)，其可以被利用来廉价且直接地将发动机数据转发到服务器。
在本公开的方面，机油加注口盖可以包括温度传感器和/或压力换能器，使得发动机速度确定模块可以确定发动机曲轴箱温度和/或曲轴箱压力。曲轴箱温度和/或曲轴箱压力也可以与确定的速度一起存储在存储器模块中。发动机数据中有曲轴箱温度和/或曲轴箱压力的记录可有助于提高使用发动机速度数据执行的任何分析的准确性，例如分析发动机如何操作、发动机磨损可能是什么和/或发动机维护间隔应当多长。
在本公开的另一方面，提供了一种用于安装在发动机的机油加注口盖上或中的数据记录器，其中数据记录器包括振动传感器和发动机速度确定模块，所述发动机速度确定模块配置成基于由振动传感器感测的发动机的振动确定发动机速度。发动机机油加注口盖易于接近，例如在标准发动机维修期间，并且因此配置数据记录器以安装在机油加注口盖上或中意味着数据记录器可以很容易地装配到发动机。此外，通过使用由振动传感器感测的振动确定发动机速度，不必实现与控制区域网络(CAN)总线的接口(用于具有ECU的发动机)，或者设置诸如机械、磁或激光转速计、或燃料测量设备的附加测量设备的接口(用于没有ECU的发动机)。因此，可以直接将发动机速度确定功能添加到任何类型的发动机。
在本公开的另一方面，提供了一种用于安装在发动机上并确定发动机速度的数据记录器。数据记录器包括发动机速度确定模块和振动传感器，数据记录器配置成基于由振动传感器感测的发动机的振动随时间确定多个发动机速度，并且在存储器中记录与确定发动机速度关联的发动机数据。数据记录器还配置成向外部电子设备输出发动机数据。通过使用由振动传感器感测的振动确定发动机速度，不必实现与控制区域网络(CAN)总线的接口，或设置附加测量设备，如机械、磁或激光转速计、或燃料测量设备。因此，可以直接将发动机速度确定功能添加到任何类型的发动机。
此外，通过将发动机数据存储在存储器模块中并且然后将发动机数据输出到外部电子设备，可以确保在传送任何数据之前与外部电子设备存在良好，可靠的通信接口。因此，不必始终保持复杂且昂贵的通信接口。此外，降低了由于不可靠的通信接口而丢失任何数据的风险，由此提高了由外部电子设备接收的数据的可靠性。
在本公开的另一方面，提供了一种机油加注口盖，其包括用于安装数据记录器的安装点，所述数据记录器配置成确定内燃发动机的速度。发动机机油加注口盖可以容易地接近，例如在例行发动机维护期间。因此根据本公开的该方面的发动机机油加注口盖可以使数据记录器能够直接附接到发动机。因此，当发动机速度确定功能期望用于不具有这样的内置功能的发动机(例如，使得发动机速度数据可以由维修人员使用等)时，可以通过将合适的数据记录器装配到发动机机油加注口盖将该功能可以非常直接地添加到发动机。
发动机机油加注口盖可以包括腔，其中腔包括安装点。因此定位在腔内的数据记录器可以定位在发动机机油加注口盖内，由此保护数据记录器免受损坏，例如物理冲击、机油和其它流体和污垢、和/或来自发动机的热。
机油加注口盖可以包括可移除盖，使得当可移除盖固定就位时，腔是密封的中空腔，并且当可移除盖从主体移除时，腔被暴露使得用户可以接近安装在腔中的数据记录器和/或电池的至少一部分。因此可移除盖可以使得能够直接检查和/或更换数据记录器和/或电池。
机油加注口盖也可以包括数据记录器，所述数据记录器包括振动传感器和发动机速度确定模块，其中振动传感器和发动机速度确定模块布置成使得当机油加注口盖装配到内燃发动机的注油口时，振动传感器比发动机速度确定模块更靠近内燃发动机的曲轴箱。通过将振动传感器定位成更靠近发动机的曲轴箱，振动传感器可以更准确地感测发动机的振动。机油加注口盖也可以包括电池，所述电池布置成使得当机油加注口盖装配到注油口时，电池和曲轴箱之间的距离大于振动传感器和曲轴箱之间的距离，并且大于发动机速度确定模块和曲轴箱之间的距离。以该方式，可以更好地保护电池(可能对热敏感)免受发动机产生的热。此外，电池可以更容易接近以便直接更换和/或再充电。

Claims (22)

1.一种用于确定内燃发动机的发动机速度的发动机机油加注口盖，所述发动机机油加注口盖包括：
发动机速度确定模块；以及
联接到所述发动机速度确定模块的振动传感器，其中所述振动传感器配置成感测所述内燃发动机的振动，并且向所述发动机速度确定模块输出指示感测振动的值；
并且其中所述发动机速度确定模块配置成基于指示感测振动的值来确定发动机速度。
2.根据权利要求1所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块还配置成：
在确定时间段内记录指示感测振动的多个值；以及
基于指示感测振动的记录值确定发动机速度。
3.根据权利要求2所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块配置成通过以下方式基于指示感测振动的记录值来确定发动机速度：
从指示感测振动的记录值确定振动的主频率；以及
基于振动的确定主频率确定发动机速度。
4.根据权利要求3所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块配置成通过以下方式从指示感测振动的记录值确定振动的主频率：
对指示感测振动的记录值执行时域-频域变换以产生指示感测振动的记录值的频率响应；以及
在频率下限和频率上限之间的频率响应的频率范围内，识别与频率响应的最大幅度对应的频率，其中与频率响应的最大幅度对应的频率是主频率。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的发动机机油加注口盖，其还包括联接到所述发动机速度确定模块的存储器模块，其中所述存储器模块用于存储发动机数据。
6.根据权利要求5所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块还配置成将确定的发动机速度记录在发动机数据中。
7.根据权利要求6所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块还配置成在发动机数据中记录与记录的发动机速度关联的确定时间段。
8.根据权利要求5所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块还配置成
确定所确定的发动机速度落入多个发动机速度范围的哪个内；以及
将确定时间段与所述内燃发动机已在确定的发动机速度范围内操作的记录在发动机数据中的累积时间相加。
9.根据权利要求5所述的发动机机油加注口盖，其还包括联接到所述发动机速度确定模块的通信模块，其中所述通信模块适合于支持与电子设备的通信接口，并且其中所述发动机速度确定模块还配置成：
经由所述通信模块向电子设备输出确定的发动机速度和/或发动机数据。
10.根据权利要求9所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块还配置成：
经由所述通信模块接收用户重置命令；以及
重置所述存储器模块中的发动机数据。
11.根据权利要求9所述的发动机机油加注口盖，其中所述发动机速度确定模块还配置成：
经由所述通信模块从所述电子设备接收对发动机数据的请求；以及
响应于接收到对发动机数据的请求，经由所述通信模块向所述电子设备输出发动机数据。
12.根据权利要求5所述的发动机机油加注口盖，其还包括：
联接到所述发动机速度确定模块的温度传感器，其中所述温度传感器配置成感测所述发动机的曲轴箱的温度并且向所述发动机速度确定模块输出指示感测曲轴箱温度的值；和/或
联接到所述发动机速度确定模块的压力传感器，其中所述压力传感器配置成感测所述发动机的曲轴箱的压力并且向所述发动机速度确定模块输出指示感测曲轴箱压力的值。
13.根据权利要求12所述的发动机机油加注口盖，其还配置成在发动机数据中记录指示感测曲轴箱温度的值和/或指示感测曲轴箱压力的值。
14.一种内燃发动机，其包括根据权利要求1至13中任一项所述的发动机机油加注口盖。
15.一种机器，其包括权利要求14所述的内燃发动机。
16.一种用于安装在内燃发动机的机油加注口盖上或中的数据记录器，所述数据记录器包括
发动机速度确定模块；
联接到所述发动机速度确定模块的振动传感器，其中所述振动传感器配置成感测所述内燃发动机的振动；以及
联接到所述发动机速度确定模块的存储器模块；
其中所述发动机速度确定模块配置成：
基于从所述振动传感器接收的指示所述内燃发动机的感测振动的值来确定发动机速度。
17.一种用于安装在内燃发动机上并确定所述内燃发动机的速度的数据记录器，所述数据记录器包括：
发动机速度确定模块；
联接到所述发动机速度确定模块的振动传感器，其中所述振动传感器配置成感测所述内燃发动机的振动；
联接到所述发动机速度确定模块的存储器模块；以及
联接到所述发动机速度确定模块的通信模块，所述通信模块适合于支持与外部电子设备的通信接口；
其中所述发动机速度确定模块配置成：
基于在第一时间段内由所述振动传感器感测的所述内燃发动机的振动确定第一发动机速度；
基于在第二时间段内由所述振动传感器感测的所述内燃发动机的振动确定第二发动机速度；
在所述存储器模块中记录与所述第一发动机速度和所述第二发动机速度关联的发动机数据；以及
经由所述通信模块向所述外部电子设备输出发动机数据。
18.一种用于装配到内燃发动机的注油口的机油加注口盖，其中所述机油加注口盖包括：
用于安装数据记录器的安装点，所述数据记录器配置成确定所述内燃发动机的速度；
在所述机油加注口盖内的腔，其中所述腔包括用于安装所述数据记录器的安装点；
主体；以及
用于固定到所述主体的可移除盖，其中所述主体和所述可移除盖配置成使得：
当所述可移除盖固定到所述主体时，所述腔是密封腔；并且
当所述可移除盖从所述主体移除时，所述腔被暴露。
19.根据权利要求18所述的机油加注口盖，其还包括：
安装在所述机油加注口盖内的腔中的数据记录器，所述数据记录器包括：
振动传感器，所述振动传感器配置成感测所述内燃发动机的振动；以及
发动机速度确定模块，所述发动机速度确定模块联接到所述振动传感器并且配置成基于由所述振动传感器感测的振动来确定发动机速度；其中
所述振动传感器和所述发动机速度确定模块布置成使得当所述机油加注口盖装配到所述内燃发动机的注油口时，所述振动传感器比所述发动机速度确定模块更靠近所述内燃发动机的曲轴箱。
20.根据权利要求19所述的机油加注口盖，其还包括：
安装在所述机油加注口盖内的腔中的电池，其中所述电池布置成使得当所述机油加注口盖装配到所述内燃发动机的注油口时，所述电池比所述振动传感器和所述发动机速度确定模块更远离所述内燃发动机的曲轴箱。
21.根据权利要求20所述的机油加注口盖，其中当所述可移除盖从所述主体移除时，至少所述电池是可接近的。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的机油加注口盖，其还包括：
联接到数据发动机速度确定模块的温度传感器和/或压力传感器，其中所述温度传感器和/或所述压力传感器安装在所述机油加注口盖的外表面上，当所述机油加注口盖装配到所述内燃发动机的注油口时所述外表面暴露于所述内燃发动机的曲轴箱。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX363340B (es) 2010-06-16 2019-03-20 Mueller Int Llc Dispositivos, sistemas y métodos de monitoreo de infraestructura.
US9593999B2 (en) 2011-08-12 2017-03-14 Mueller International, Llc Enclosure for leak detector
US10305178B2 (en) 2016-02-12 2019-05-28 Mueller International, Llc Nozzle cap multi-band antenna assembly
US10283857B2 (en) 2016-02-12 2019-05-07 Mueller International, Llc Nozzle cap multi-band antenna assembly
US10859462B2 (en) * 2018-09-04 2020-12-08 Mueller International, Llc Hydrant cap leak detector with oriented sensor
US11342656B2 (en) 2018-12-28 2022-05-24 Mueller International, Llc Nozzle cap encapsulated antenna system
DE102019206801A1 (de) * 2019-05-10 2020-11-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Datenlogger und verfahren zum überwachen eines objekts unter verwendung eines datenloggers
US11473993B2 (en) 2019-05-31 2022-10-18 Mueller International, Llc Hydrant nozzle cap
US11542690B2 (en) 2020-05-14 2023-01-03 Mueller International, Llc Hydrant nozzle cap adapter
EP4024012A1 (en) * 2021-01-05 2022-07-06 EWA Sensors ApS Sensor device for monitoring rotational machinery and method for monitoring rotational machinery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014207777A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-31 Roter Italia S.R.L. Method and system for controlling the operation of machines, in particular agricultural machines and tools
CN204646357U (zh) * 2015-04-28 2015-09-16 长城汽车股份有限公司 加油口盖、发动机和汽车
CN104912624A (zh) * 2015-06-25 2015-09-16 重庆长安汽车股份有限公司 集发动机机油采样与机油温度测量的装置
CN107304692A (zh) * 2016-04-21 2017-10-31 柳洋 能分离水分的机油口盖

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189940A (en) * 1978-05-30 1980-02-26 Rca Corporation Engine fault diagnosis
JPS5645999U (zh) * 1979-09-17 1981-04-24
JPS6020049Y2 (ja) * 1979-10-02 1985-06-15 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関用回転数検出装置
JPS5860212A (ja) * 1982-02-15 1983-04-09 Mitsubishi Motors Corp 運行管理装置
JPH0726971B2 (ja) * 1988-04-18 1995-03-29 本田技研工業株式会社 エンジン回転数計測装置
CN2191935Y (zh) * 1994-05-23 1995-03-15 李有奎 螺丝防水注油帽
DE10140678A1 (de) * 2001-08-24 2003-03-13 Sew Eurodrive Gmbh & Co Verschlussschraube und eine Baureihe von Verschlussschraube
JP2004102744A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Oppama Kogyo Kk エンジン稼働時間積算計
JP2007102658A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Omron Corp 車両運行管理システム
FR2896024B1 (fr) * 2006-01-09 2008-04-18 Mann & Hummel Gmbh Bouchon equipe d'un clapet de surpression
US7536983B2 (en) * 2006-01-19 2009-05-26 Andreas Stihl Ag & Co. Kg Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine
CN100593704C (zh) * 2006-12-11 2010-03-10 厦门雅迅网络股份有限公司 一种车辆怠速检测方法
DE102008027016B4 (de) * 2008-06-06 2017-06-01 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Geräuschen eines Kraftfahrzeuges
JP5349980B2 (ja) * 2009-01-09 2013-11-20 株式会社小野測器 信号処理装置、信号処理装置の制御方法及び信号処理装置用制御プログラム
JP5293300B2 (ja) * 2009-03-16 2013-09-18 富士電機株式会社 回転機の振動監視装置および振動監視方法
JP4939591B2 (ja) * 2009-11-17 2012-05-30 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃焼状態監視装置
SG181780A1 (en) * 2009-12-25 2012-07-30 Horiba Ltd Driving control system
JP2011209010A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Eri Inc エンジンの回転数検出装置
JP5930190B2 (ja) * 2012-06-01 2016-06-08 株式会社小野測器 エンジン回転計
CN203005363U (zh) * 2012-12-25 2013-06-19 辽源市奉天物资经销有限公司 智能汽车油箱燃油防盗报警装置
GB2522728A (en) * 2014-01-31 2015-08-05 Cambridge Consultants Monitoring device
US9076275B2 (en) * 2013-03-13 2015-07-07 Bosch Automotive Service Solutions Inc. Vehicle measurement apparatus having a system-on-a-chip device and a sensor
CN203630151U (zh) * 2013-12-13 2014-06-04 广州市福立分析仪器有限公司 多功能汽车发动机转速测量装置
JP2016018317A (ja) * 2014-07-07 2016-02-01 株式会社デンソー 運行管理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014207777A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-31 Roter Italia S.R.L. Method and system for controlling the operation of machines, in particular agricultural machines and tools
CN204646357U (zh) * 2015-04-28 2015-09-16 长城汽车股份有限公司 加油口盖、发动机和汽车
CN104912624A (zh) * 2015-06-25 2015-09-16 重庆长安汽车股份有限公司 集发动机机油采样与机油温度测量的装置
CN107304692A (zh) * 2016-04-21 2017-10-31 柳洋 能分离水分的机油口盖

Also Published As

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GB2550908A (en) 2017-12-06
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WO2017202479A1 (en) 2017-11-30
CN109154218A (zh) 2019-01-04

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