CN110799742B - 发动机监测 - Google Patents

Abstract

一种用于发动机监测的方法和系统包括多个监测设备。提供了一种主监测设备，其用作一个或多个辅助监测设备的通信集线器。主监测设备并入或直接附接到内燃机并且用于感测内燃机的特性。监测设备配置为将表示感测的特性的数据传输到在远程设备上运行的远程应用。

Description

发动机监测

技术领域

本发明涉及用于监测内燃机性能的装置和方法。例如，本发明涉及用于监测内燃机的性能并将发动机数据传输到远程设备的智能设备。

背景技术

物理对象和/或设备越来越多地具有联网在一起的能力。通常称为″物联网″，对象和/或设备被唯一标识并集成到通信网络中的能力允许提供附加功能。通常，这样的联网设备/对象被称为″智能″设备/对象。

例如，日常对象/设备可以包括监测设备的性能/操作的模块和通过网络(即，因特网)向远程设备/对象传送关于设备的性能/操作的信息的模块。或者，设备/对象之间的网络连接可用于向互连的设备/对象远程发送指令和/或控制信号。

通常，智能设备/对象通过网络与远程设备/对象通信。例如，″智能″设备/对象可以连接到的远程设备可以是服务器、智能手机应用程序或另一″智能″设备。此外，设备之间的网络连接可以通过例如因特网连接、无线因特网连接(WiFi)、蓝牙连接、移动因特网连接或上述的组合来提供。

通常，将″智能″功能结合到设备/对象中需要特殊的设计考虑。用于执行监测和通信的模块可能需要电源和/或通过网络通信的装置。因此，设备/对象通常被专门设计为结合智能特征。因此，将智能特征结合到现有设备中通常是具有挑战性的。

特别地，″智能″功能性越来越多地结合到结合有发动机的机器中，以便提供对这些机器的改进的监测。

用于监测这种机器的一种已知类型的设备是发动机数据记录器。发动机数据记录器可用于随时间监测各种发动机参数，例如发动机转速。随时间监测发动机转速可有助于分析发动机的各个方面及其用途，例如机器操作者通常如何使用机器的发动机，可能是什么类型的发动机磨损等。

现有的发动机数据记录器往往大且昂贵，或者需要到控制区域网络(CAN)总线的接口以便从发动机控制单元(ECU)获得当前发动机转速的读数，或者需要附加的测量仪器(例如机械、磁力或激光转速计，或燃料测量仪器)。建立到CAN总线的接口可能是困难且耗时的，并且提供附加的测量仪器可能是昂贵且不方便的。

一些现有的发动机数据记录器可以配置成建立与服务器的互联网连接，其中发动机转速测量可以随时间被存储和/或被分析。例如，当机器位于因特网网络的地理限制(例如，在无线电接入网(RAN)小区的地理限制处，或者在WiFi网络区域的地理限制处等)时，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。

此外，还希望获得与不具有适当的内置感测和/或通信功能的传统机器相关的数据。因此，有望将这种感测功能性以可追溯的方式附加到发动机。有望以最大容易度和最小停机时间实现该功能性。

发明内容

针对该背景，在本发明的第一方面中提供了一种用于监测机器的内燃机的方法，该方法包括：

提供多个监测设备，所述多个监测设备并入或直接附接到所述内燃机和/或所述机器；

每个监测设备感测内燃机和/或机器的特性。

将所述多个监测设备中的一个配置为主监测设备并且将所述多个监测设备中的剩余监测设备配置为辅助监测设备，其中所述主监测设备并入或直接附接到所述内燃机；

使用所述主监测设备用于从所述多个监测设备中的每一个向在远程设备上运行的远程应用传输表示所述感测的特性的数据，使得来自所述辅助监测设备中的每一个的数据经由所述主监测设备传输到所述远程设备。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于监测机器的内燃机的系统，该系统包括：

多个监测设备，其并入或直接附接到所述内燃机和/或所述机器，所述多个监测设备中的一个配置为主监测设备，并且并入或直接附接到所述内燃机，并且所述多个监测设备中的剩余监测设备配置为辅助监测设备；以及

远程应用，其配置为在远程设备上运行；

每个监测设备包括配置为感测所述内燃机和/或所述机器的特性的传感器；

所述辅助监测设备中的每一个包括配置为向所述主监测设备传输数据的通信模块；

所述主监测设备包括通信模块，所述通信模块配置为将从所述辅助监测设备接收的数据和由所述主监测设备产生的数据传输到在所述远程设备上运行的远程应用。

在本公开的第三方面中，提供了一种监测设备，其配置为形成上述系统的主监测设备或辅助监测设备。

在本发明的第四方面中，提供了一种内燃机，其包括如上所述的主监测设备和/或辅助监测设备。

在本发明的第五方面中，提供了一种包括如上所述的内燃机的机器。

附图说明

将参照以下附图仅以示例的方式描述本发明的一些方面，在附图中：

图1示出了根据本发明的用于监测机器的内燃机的示例性系统；

图2示出了图1的系统的监测设备的高度示意性表示；

图3示出了加油口盖形式的监测设备的第一示例的组件的分解图示；

图4示出了图3的加油口盖的组件的侧面切开图；

图5示出了通气过滤器组件形式的监测设备的第二示例的组件的分解图示；

图6示出了图5的通气过滤器组件的组件的侧面切开图；

图7示出了量油计形式的监测设备的第三示例的组件的侧面切开图；

图8示出了图7的量油计的一部分的侧面切开图；

图9示出了图8的部分在另一个截面上的另一个切开图；

图10示出了图8的部分的分解图示；

图11示出了图2的监测设备的一种运行模式的流程图图示；

图12示出了远程应用的一种运行模式的流程图图示；

图13示出了由监测设备进行的示例性发动机振动测量的曲线图；

图14示出了图13的发动机振动测量的频率响应的曲线图；

图15示出了图2的监测设备的另一种运行模式的流程图图示；

图16示出了远程应用的另一种运行模式的流程图图示；

图17示出了由监测设备进行的示例性发动机压力测量的曲线图；

图18示出了图17的发动机压力测量的频率响应的曲线图；

图19示出了发动机曲轴箱压力和发动机转速的示例性结果矩阵；

图20示出了示例性发动机转速-发动机扭矩图的曲线图；

图21示出了发动机扭矩和发动机转速的示例性结果矩阵的一部分；

图22示出了根据本发明的用于监测机器的内燃机的系统的图示，该系统包括多个监测设备；

图23示出了包括图3的加油口盖和图5的通气过滤器组件的示例性内燃机；

图24示出了包括图7的量油计的示例性内燃机；

图25示出了包括图23或图24的内燃机的示例性机器。

具体实施方式

本发明涉及通过将多个监测设备并入或直接附接至内燃机和/或其中并入有内燃机的机器来监测内燃机。多个监测设备中的每个感测内燃机的特性，该特性例如可以是内燃机的振动和/或曲轴箱压力。

监测设备中的一个或多个可以执行与内燃机相关联的附加的非监测功能，其中任选地，该附加的非监测功能是提供与内燃机的油系统的接口或到内燃机的油系统的接入点。监测设备中的一个或多个可以流体连接到内燃机的曲轴箱。

监测设备中的至少一个可以形成能够通过网络与远程设备和/或中间设备通信的″智能″辅助设备。

图1示出了包括监测设备200、中间电子设备310和远程设备320的示例性系统300。监测设备200和中间电子设备310可以经由接口245彼此耦合。接口245可以提供监测设备200和中间电子设备310之间的双向通信，或者可以仅提供从监测设备200到中间电子设备310的单向通信。中间电子设备310和远程设备320可以是网络元件。中间电子设备310可以是移动电子设备，诸如移动电话(蜂窝电话)，或智能手机，或平板计算机，或膝上型计算机。远程设备320可以是台式计算机或因特网服务器或基于云的设备，并且可以经由接口315耦合到中间电子设备310。接口315可以是因特网连接，或任何其它适当形式的数据连接。远程设备320可以包括或连接到存储设备330，存储设备330可以包含一个或多个内燃机的发动机特性数据。中间电子设备310可配置为中继来自范围内的所有监测设备200的信息。信息的中继可以用作中间电子设备310上的后台处理。可选地，远程设备320可以将信息传送回到中间电子设备310以显示给用户。例如，该信息可以包括发动机监测数据。可以通过使用中间电子设备310和/或远程设备320上的用户特权设置来限制向用户显示信息。

图2示出了监测设备200的高度示意性图示，该监测设备适合于并入或附接到内燃机中。监测设备200可以包括处理器模块210和耦合到处理器模块210的振动传感器220。监测设备200还可以包括耦合到处理器模块210的存储器模块230，以及耦合到处理器模块210的通信模块240。处理器模块210可以是被配置为执行下述功能性的任何形式的处理/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，加速度计配置为感测例如由内燃机的振动引起的加速度。振动传感器220可以配置为感测发动机的振动并且向处理器模块210输出指示感测的发动机振动的值。存储器模块230可以利用任何合适的存储器技术，例如它可以包括存储盘和/或诸如闪存和/或SD(安全数字)卡之类的固态存储设备，并且可以包括易失性和/或非易失性存储器。通信模块240可以配置为支持根据任何一个或多个通信协议/体系结构与监测设备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、低功耗蓝牙、近场通信(NFC)、红外(IR)、5G、LTE、UMTS、EDGE、GPRS、GS，或任何其它形式的基于RF的数据通信。通信模块240可以使得能够在监测设备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，诸如因特网服务器和/或移动电话或智能手机和/或平板计算机和/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。

处理器模块210还可以连接到温度传感器250和/或压力传感器260。温度传感器250可以配置为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可以配置为向处理器模块210输出指示感测的曲轴箱温度的值。压力传感器260可配置为感测曲轴箱压力，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可向处理器模块210输出指示感测的曲轴箱压力的值。应了解，在替代实施方案中，处理器模块210可仅连接到温度传感器250或压力变换器260中的一者。

如下所述，处理器模块210可以经由接口245将发动机参数数据传送到中间电子设备310，接着可以经由接口315将发动机参数数据的至少一部分传送到远程设备320。

图3和4示出了并入或形成监测设备200的′智能′辅助设备的第一示例。在该示例中，′智能′辅助设备是加油口盖100。当从顶部向下观察时，加油口盖100的顶面112可以具有圆形或接近圆形的形状。它可以在加油口盖100的侧壁中具有指握槽114，以帮助将加油口盖100拧到诸如柴油发动机或汽油发动机之类的内燃机(在此称为″发动机″)上和从其上拧下加油口盖100。它还可以具有发动机接合部分122，该发动机接合部分被设计成与发动机的进油口接合。照此，发动机接合部分122可以具有用于与发动机的进油口上的对应螺纹接合的内螺纹或外螺纹。因此，加油口盖100可以拧入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机油。

应当理解，图3和4所示的加油口盖100的外部设计仅仅是根据本发明的加油口盖可以采用的外部设计的一个非限制性示例。可替代地，加油口盖100可以具有任何数量的不同设计，例如它可以不包括指握槽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。加油口盖100的尺寸和设计可以至少部分地受到其所要附接的发动机和进油口的设计的影响。

图3示出加油口盖100的示例性组件的″分解″图示。图4示出加油口盖100的示例性组件的侧剖视图。该组件可以包括监测设备200的一个或多个部件，例如组合的处理器和通信模块410、振动传感器220和存储模块230。该组件还可以包括电池420和电池支架430。组合的处理器和通信模块410、振动传感器220和存储器模块230可以全部布置在加注口盖主体460中的主体腔465内。盖子450可以固定到加注口盖主体460的顶部，以便封闭和密封主体腔465。因此，主体腔465可以是加油口盖100上的安装点，用于安装监测设备200的至少一些部件。

电池420和电池支架430也可以布置在主体腔465内，尽管图4示出了如下构造，当盖子450固定到加油口盖主体460的顶部(例如，包括主体腔465和盖子450中的相对腔的腔)时，加油口盖100内的电池420和电池支架430位于所形成的腔(或空间，或中空)内。在任何情况下，加油口盖100内的腔可以是用于监测设备200(并且可选地还有电池420)的至少一些部件的安装点，其中，当盖子450固定到加油口盖主体460的顶部时，腔可以被密封，并且当盖子450没有固定到加油口盖主体460的顶部时，腔可以暴露。

振动传感器220可以朝向加油口盖主体460中的主体腔465的底部定位，使得当加油口盖100装配到发动机时，振动传感器220可以是监测设备200的最靠近发动机曲轴箱的部件。通过以这种方式布置这些部件，振动传感器220可以靠近发动机定位，这可以有助于提高其振动感测的精度。在振动传感器220配置为感测垂直振动的情况下，其可以水平地安装在主体腔465内，使得当加油口盖100装配到发动机上时，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保持就位，并且电池420可以位于监测设备200部件上方，朝向加油口盖100内的腔的顶部，使得当加油口盖100装配到发动机时，电池420保持尽可能远离发动机。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定位成尽可能远离发动机，可以更好地保护电池420免受发动机热量的影响。此外，通过移除盖子450可以更容易地接近电池420以进行更换或再充电。盖子450可以以任何合适的方式固定到加注口盖主体460上，例如它可以是使用螺纹或者通过穿过盖子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上的可移除盖子。在替代方案中，盖子450可以以任何其他合适的方式可移除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，盖子450可以不可移除的方式(例如通过胶粘或铆接)固定到加注口盖主体。

加油口盖100组件还可包括传感器模块470，该传感器模块470包括温度传感器250和/或压力传感器260。传感器模块470可安装在加油口盖主体460的外表面上，加油口盖100下侧的表面上，使得当加油口盖100装配到发动机上时，传感器模块470暴露于发动机的曲轴箱，使得曲轴箱温度和/或曲轴箱压力可由传感器模块470感测。加油口盖100的顶面112可以被认为是加油口盖100的第一表面，并且加油口盖100下侧上安装有传感器模块470的相对表面可以被认为是加油口盖100的第二相对表面。

因此，传感器模块470可以与监测设备200的至少一些部件物理隔离。以此方式，可以保护监测设备200的至少一些部件不暴露于来自曲轴箱的油或碎屑，并且在某种程度上与发动机产生的热绝缘，同时仍然允许传感器模块470暴露于曲轴箱。传感器模块470可以通过穿过加注器盖体460的有线连接或者通过无线连接连接到组合的处理器和通信模块410，以便输出指示感测的曲轴箱压力和/或曲轴箱温度的值。

应当理解，图3和4所示的组件仅仅是根据本发明的加油口盖100的组件的一个非限制性示例。在替代方案中，监测设备200的部件可以以任何方式布置在加油口盖100上或加油口盖100内。例如，监测设备200可以形成为包括图2所示的部件的单个单元，例如单个电路板，并且被设计为装配到加油口盖100上任何地方的安装点。例如，监测设备200的至少一些部件可以布置在单个电路板上，以安装在加油口盖100的腔中。可替代地，监测设备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加油口盖顶部上的铁磁材料(例如铁)(或者该单元可以包括铁磁材料，并且安装点可以包括在加油口盖顶部上的磁性元件)。可替代地，监测设备200的部件可以容纳在一个单元内，该单元被设计成推动配合到加油口盖顶部上的安装点上，或者被设计成拧到加油口盖顶部上的安装点，等等。

图3和4所示的加油口盖100还可以包括电力连接点，用于将来自发动机电气系统(例如，发动机电池)的电力导线连接到加油口盖100，以向加油口盖100内的部件提供电力。这可以作为包括电池420的补充或替代。例如，在除了电池420之外还提供电力连接点的情况下，当发动机开启时(并且可选地，电池420也充电)，组合的处理器和通信模块410、振动传感器220和存储器模块230可以全部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的替代方案的情况下，当发动机开启时，组合的处理器和通信模块410、振动传感器220和存储器模块230可以全部由发动机电气系统供电，并且当发动机关闭时，没有部件被供电(例如，如果存储器模块230包括非易失性存储器)。

图5和6示出了并入或形成监测设备200的″智能″辅助设备的第二示例。在该示例中，″智能″辅助设备是″智能″发动机通气过滤器组件1200，以下称其为通气过滤器组件1200。

通气过滤器组件1200包括具有外壳主体1221、外壳盖1222和外壳底座1255的外壳1220。在外壳1220内是配置为容纳传统通气过滤器元件1265的通气过滤器腔。

通气过滤器组件1200还包括进气口，用于接收来自曲轴箱的可能含有气载油的气体。气体1257通向预过滤室1267(见图6)。通气过滤器组件1200进一步包括在后过滤室1266下游的气体出口1258，用于将已经由通气过滤器腔中的通气过滤器元件1265过滤的发动机气体引导回到曲轴箱。通气过滤器组件1200还包括出油口1256，用于将经由通气过滤器元件1265已经从经由进气口从曲轴箱接收的气体中冷凝出的任何油释放回曲轴箱。

外壳盖1222可以密封外壳主体1221的第一端。类似地，外壳底座1255可以密封外壳主体1221的第二端。

通气过滤器组件1200提供了现有技术通气过滤器组件的所有功能，即配置为接收用于从曲轴箱气体中过滤油的通气过滤器。

参照图5，通气过滤器组件1200还包括紧固到外壳主体1221的电子产品壳体1236。电子产品壳体1236包括盖1246，通过盖1246可以接近壳体的内容物。在电子产品壳体1236内，设置有安装在第一电路板1231上的差压传感器1223和加速度计1237。安装在第二电路板1232上的通信模块1238和处理器模块1239也包含在电子产品壳体1236内。通信模块1138可以包括蓝牙芯片或其它通信装置。壳体还包含电池1234。电池1234经由成对供电连接器1233直接或间接地连接到电路板1231、1232中的一者或两者。在第一和第二电路板1231、1232之间提供用于数据和/或电力的另外的连接1235。

差压传感器1223可以包括第一端口1224和第二端口1225。差压传感器1223可配置为感测第一端口1224和第二端口1225中的任一者或两者处的绝对压力，或者差压传感器1223可配置为感测第一端口1224和第二端口1225之间的差压。

以此方式，差压传感器1223可以配置为确定以下各项中的一项或多项：通气过滤器元件下游的绝对压力；过滤器上游的绝对压力；以及第一端口1224和第二端口1225之间的压差。

如图6所示，通气过滤器组件1200还包括第一和第二导管1226、1227。第一端口1224与第一导管1226流体连通，而第二端口1225与第二导管1227流体连通。总之，该布置导致第一传感器端口1124与后过滤气体流体连通，第二传感器端口1126与前过滤气体流体连通。因此，当感测两个端口之间的压差时，传感器感测通气过滤器元件1265上的压差(例如压降)。

虽然示出和描述了加速度计和差压传感器，但是在可选实施例中，可以仅提供这两个传感器中的一个或另一个。此外，可以设置绝对压力传感器来代替差压传感器，用于测量过滤器上游和过滤器下游之一或两者处的绝对压力。

在使用中，通气过滤器组件1200就地放置在发动机上，潜在地直接替换传统的通气过滤器组件。

通气过滤器组件1200在内燃机上的原位处与发动机一致地振动。此外，压力传感器端口将处于与通气过滤器元件1265的任一侧上的压力相同的压力。因此，差压传感器的第一和/或第二端口处的压力与发动机曲轴箱内的压力相同，或者至少可预测地与发动机曲轴箱内的压力相关。当通气过滤器元件1265是新的时，穿过通气过滤器元件1265的压降可以是适度的。当通气过滤器元件1265已累积使用若干小时时，通气过滤器元件1265上的材料累积可导致通气过滤器元件1265上的更大的压差。

从差压传感器1223导出的数据可用于计算发动机转速、扭矩和高度中的一个或多个。

从加速度计1237导出的数据可用于计算发动机转速、发动机角度、发动机方位和/或发动机倾斜。

处理器模块1239从差压传感器1223接收感测的差压数据。每次汽缸点火时，汽缸压力增加，迫使活塞向下。少量的汽缸压力通过活塞环和阀密封件泄漏到曲轴箱中。这导致每次汽缸点火时曲轴箱压力脉冲。从高速观察，曲轴箱压力脉冲以等于发动机点火频率的频率发生。处理器模块1239使用感测的差压数据来确定发动机点火频率，如下所述。

图7至图10示出了并入或形成监测设备200的″智能″辅助设备的第三示例。在该示例中，″智能″辅助设备是机油量油计2100，以下称其为量油计2100。

量油计2100包括手柄2120、量油计管2150和量油计计量器2160。这样，量油计2100提供了现有技术量油计的所有功能，即被配置为容纳在内燃机的量油计插入孔中。量油计管可以包括外密封件2152，该外密封件2152配置为邻接量油计插入孔内的相应元件。这样，量油计插入孔在原位与量油计2100流体密封。外部密封件可以限定量油计2100的内部部分(由于其在原位时位于发动机内部而如此称谓)和智能量油计的外部部分(由于其在原位时位于发动机外部而如此称谓)之间的边界。

量油计尺2160包括与可能存在于发动机中的一系列油体积相对应的一系列标记(未示出)。量油计尺2160配置为当量油计从量油计插入孔移除时，油膜保持在量油计尺上。以此方式，操作者可从量油计插入孔移除量油计2100以检查存在适当体积的油。

手柄2120包括手柄主体2121和手柄盖2122。如图2所示，手柄2120包括由手柄主体2121和手柄盖2122内的内部容积限定的内腔2130。下面参考图8和9更详细地讨论内腔2130。

量油计管2150包括圆柱形内腔2151。

参照图8，手柄2120包括鼻部2140，鼻部2140具有配置为便于与量油计管2150连接的远端2141。特别地，鼻部2140的外径配置为与量油计管2150的圆柱形内腔2151的内径相对应。此外，鼻部2140上的外部肋2144对量油计管2150相对于鼻部2140的轴向运动提供阻力，从而保持量油计管2150和鼻部2140之间的接合。凸缘2142位于鼻部2140的与远端2141相对的近端，凸缘2142具有面向远端2141的环形面2143。环形面2143提供了防止量油计管2150轴向移动超过完全插入到鼻部2140上的位置的阻挡物。鼻部2140还包括用于接收量油计尺2160的腔2145。

手柄2120包括用于接收量油计尺2160的腔2145。腔2145在手柄2120的远端2141的径向中心位置处延伸到手柄2120的远端2141中(见图10)。量油计尺2160包括锚固元件2162，锚固元件2162容纳在腔2145中的弯曲部中，使得量油计尺2160锚固到手柄2120。量油计计2160中心延伸穿过量油计管2150。量油计管2150的内径大于量油计尺2160的外径。

手柄2120包括第一导管2126和第二导管2127。第一导管2126提供内腔2130和位于手柄主体2121外部上的第一开口2128之间的流体连通(见图9)。这样，第一导管2126提供与大气的流体连通。第二导管2127提供内腔2130和位于鼻部2140中并位于环形面2143和远端2141之间的第二开口2129之间的流体连通(再次参见图8)。以此方式，第二导管2127提供内腔2130与量油计管2150的内部之间的流体连通。

如图8所示，第二开口2129位于远端2141的倾斜表面中，该倾斜表面相对于手柄2120的径向平面和手柄2120的轴向平面倾斜。这样，第二开口2129直接打开并且不限制进入量油计管2150的内腔2151。

因此，当量油计2100容纳在内燃机的量油计插入孔内时，第二开口2129与内燃机曲轴箱的内部直接流体连通。

在内腔2130内设置有压差传感器2123，用于感测第一传感器端口2124和第二传感器端口2125之间的压差。第一传感器端口2124与第一导管2126流体连通，而第二传感器端口2125与第二导管2127流体连通。

总之，该布置使得第一传感器端口2124与大气流体连通，第二传感器端口2125与量油计管2150的内部流体连通。因此，差压传感器2123配置为感测量油计管2150的内部与大气之间的压差。当量油计2100位于内燃机1的量油计插入孔中时(见图7)，量油计管2150的内部与内燃机曲轴箱的内部流体连通。

内腔2130包括其上安装有差压传感器2123和加速度计2137的第一电路板2131。在空腔内还提供第二电路板2132，处理器模块2139和通信模块2138安装在第二电路板2132上。通信模块2138可以包括蓝牙芯片或其它通信装置。

电池2134位于内腔2130内并安装到手柄盖2122的内部。电池经由成对供电连接器2133直接或间接地连接到电路板2131、2132中的一者或两者。在第一和第二电路板2131、2132之间提供用于数据和/或电力的另外的连接2135。

虽然示出和描述了加速度计和差压传感器，但是在可选实施例中，可以仅提供这两个传感器中的一个或另一个。此外，可以设置绝对压力传感器来代替差压传感器，用于测量第二开口2129处的绝对压力。

在使用中，将本发明第一实施例的量油计2100放置到量油计插入孔中，直到密封件2152邻接量油计插入孔内的对应密封元件(未图示)。

与现有技术的量油计一样，当量油计2100在内燃机的量油计插入孔中就位时，其将与发动机一致地振动。此外，量油计管2150的内腔2151将处于与量油计插入孔相同的压力下(在密封件2152和相应元件的内侧上)。因此，差压传感器2123的第二传感器端口2125处的压力与发动机曲轴箱内的压力相同，或者至少可预测地与发动机曲轴箱内的压力相关。

从差压传感器2123导出的数据可用于计算发动机转速、扭矩和高度中的一个或多个。

从加速计2137导出的数据可用于计算发动机转速、发动机角度、发动机方位、发动机倾斜度和/或用于记录何时检查机油位(或更准确地，确定何时从量油计插入孔移除智能量油计，即使这不提供实际上已经检查机油位的确定性)。

处理器模块2139从差压传感器2123接收感测的差压数据。

每次汽缸点火时，汽缸压力增加，迫使活塞向下。少量的汽缸压力通过活塞环和阀密封件泄漏到曲轴箱中。这导致每次汽缸点火时曲轴箱压力脉冲。从高速观察，曲轴箱压力脉冲以等于发动机点火频率的频率发生。处理器模块2139使用感测的差压数据来确定发动机点火频率，如下所述。

图11和12示出了监测设备200(例如上述监测设备之一)包括振动传感器的运行模式的示例流程图。根据此运行模式的方法可使用并入或附接到内燃机的监测设备200和在中间电子设备310和/或远程设备320上运行的远程应用来执行。图11以示例的方式示出了由监测设备200执行的方法步骤，而图12以示例的方式示出了由运行在远程设备320上的远程应用执行的方法步骤。

以下对根据运行模式的方法的讨论将描述监测设备200采取的加油口盖100形式的步骤。本领域技术人员将理解，根据该运行模式的步骤同样可以由具有如上所述的振动传感器的通气过滤器组件1200或量油计2100形式的监测设备200来执行。

在图11的步骤S10中，处理器模块210从较低功率状态唤醒。在步骤S20中，处理器模块210从振动传感器220接收与感测的表示内燃机振动的振动特性相关的数据(例如，振动数据)。处理器模块210在一段时间内重复地采样振动数据以生成振动传感器数据(振动传感器数据集)。这样，在处理器模块210中产生代表内燃机振动的数据。

处理器模块210对振动传感器220采样确定时间段，该时间段可以是足以获得对内燃机的发动机汽缸的点火频率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；或者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；或者1秒至1分钟之间的任何时间段，例如8秒或42秒等。处理器模块210可以包括用于对确定时间段进行计数的时钟，诸如处理器时钟，或晶体时钟，或GPS同步时钟。处理器模块210可以通过周期性地采样振动传感器220的输出值来生成振动传感器数据集。例如，它可以每2ms(这是500Hz的采样频率)对来自振动传感器220的输出进行采样，并且在确定时间段期间记录每个采样值，以便产生指示发动机振动的数据。采样频率可以是任何合适的频率，例如50Hz-10000Hz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。采样频率可以考虑发动机振动预期的最大主频率(例如，采样频率足够高以精确测量发动机振动中的最大预期主频率)来选择。

图13示出了在步骤S20中产生的振动传感器数据的示例曲线图。在该示例中，采样频率是500Hz，并且确定时间段是0.25秒。曲线上的x轴是采样数量(代表时间)，曲线上的y轴是振动传感器220的加速度计输出。

在步骤S30中，处理器模块210确定内燃机的发动机参数数据。在该示例中，发动机参数数据是基于所产生的振动传感器数据的发动机汽缸的点火频率。处理器模块210可以通过确定所记录的发动机振动中的主频率来做到这一点，例如通过对振动传感器数据集执行时域到频域变换，诸如傅立叶变换，或快速傅立叶变换(FFT)，或拉普拉斯变换等。

图14示出了图13所示的记录的发动机振动的频率响应(即，时间-频率变换)的曲线图。图14中曲线的x轴是以Hz为单位的频率，图14中曲线的y轴是无量纲的量值测量。

处理器模块210可以通过识别频率响应图中具有最大幅度的频率来确定振动传感器数据集的主频率。当找到主频率时，处理器模块210可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，两者都可以考虑期望的发动机振动频率来设定，以便排除落在期望的发动机操作之外的任何频率。例如，如果期望发动机的怠速产生大约35Hz的振动频率并且期望最大可能发动机转速产生大约90Hz的振动频率，则所考虑的范围可以是30Hz(频率下限)至100Hz(频率上限)。当然，发动机应该产生的最大和最小频率将随不同类型的发动机而变化，例如随汽缸构造(直列式汽缸、V型汽缸、Boxer等)，发动机转速限制和发动机怠速而变化。因此，考虑到正被评估的发动机，在主频率的确定期间所考虑的频率范围可以被设定为任何合适的范围。

主频率可以是对应于峰值频率响应的频率。在频率响应中存在两个或更多个峰值的情况下(例如，因为发动机转速在测量时间段期间改变)，主频率可以是对应于具有最大量值的峰值的频率。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，处理器模块210可以将发动机的点火频率分配为等于所确定的主频率。

因此，通过对所产生的振动传感器数据执行时域至频域变换，可以由监测设备200确定内燃机的点火频率形式的发动机参数数据。

在步骤S40中，处理器模块210可以将所确定的发动机汽缸的点火频率记录在存储器模块230中。存在多种不同的方式可以将所确定的发动机的点火频率记录在存储器模块230中。下面解释可以将所确定的发动机的点火频率记录在存储器模块230中的一种示例性方式。

处理器模块210可以基于所确定的发动机汽缸点火频率来查找存储在存储器模块230中的汇总概述的元素。汇总概述可以包括对应于发动机汽缸点火频率范围和累积时间的多个元素，借此，已经确定发动机在每个发动机汽缸点火频率范围内运行。照此，汇总概述是包括关于内燃机针对多个范围的发动机点火频率的使用历史的信息的数据表。根据本发明的汇总概述的非限制性示例如下所述：

可以理解的是，汇总概述可以包括任何数量的发动机汽缸点火频率范围，并且这些范围可以具有任何合适的大小和范围。

处理器模块210可以确定所确定的发动机汽缸点火频率位于多个发动机汽缸点火频率范围中的哪一个内，并且然后将该确定时间段添加到针对该汇总概述的元素的累积时间中。照此，监测设备200通过基于所确定的发动机的点火频率更新汇总概述的元素来生成汇总概述。因此，可以随时间建立内燃机运行的图像。

优选地，通过将元素的现有值增加对应于确定时间段的量来更新汇总概述的元素。确定时间段可以是在发动机监测例程的先前执行之后经过的时间量，即从先前发动机点火频率测量起经过的时间量。

在上面参照图13和14描述的示例中，如果所确定的发动机汽缸点火频率是60Hz，则处理器模块210可以确定所确定的发动机汽缸点火频率处于60-70Hz的范围内。然后，处理器模块210可以将确定时间段添加到为汇总概述中的元素记录的累积时间。例如，如果在汇总概述中为对应于60-70Hz的发动机点火频率范围的元素记录的累积时间是9.89小时，并且确定时间段是27秒，则将表示60-70Hz的范围的要素中记录的累积时间更新为9.89小时+27秒。

在将确定时间段添加到汇总概述的所确定元素的累积时间之后，处理器模块210然后可以将更新的元素写入存储器模块230中的汇总概述。

应当理解，发动机点火频率范围和累积时间可以以任何合适的方式保存在存储模块230中，例如使用任何已知的数据库或矩阵技术。

在根据上述示例性方法将所确定的点火频率范围记录到存储器模块之后，处理器模块210可以返回到步骤S20。以此方式，发动机汽缸点火频率可以被有规律地确定或采样(例如，每0.5秒)并且然后存储在存储器模块230中，使得可以随时间存储大量的发动机点火频率数据而不增加存储在存储器模块230中的汇总概述的大小。

应当理解，在步骤S20中完成了指示在确定时间段上感测的振动的值的记录之后，并且流程前进到步骤S30，记录指示下一个确定时间段感测的振动的值可以在执行步骤S30和S40的同时立即开始，使得不存在对发动机汽缸点火频率的确定没有贡献的发动机运行时间段。因此，当关于指示感测的振动的值的最近完成的记录执行步骤S30和S40时，指示感测的振动的值的下一次记录可能已经在进行中。

在步骤S50中，处理器模块210可以向远程应用播送/发送汇总的摘要。播送步骤可以在每次更新汇总概述时执行。可替代地，播送步骤可以仅在至少50、100、200、500、1000或5000次对汇总概述的更新之后执行。例如，监测设备200可以配置为每天播送至少一次、两次或三次。通过限制监测设备200播送汇总概述的次数，监测设备200可以节电并且不使用通信网络的过量带宽。

在传输/播送之前，可以使用已知的数据压缩技术来压缩数据。

无论接收设备(例如，中间电子设备310)是否在范围内，都可以进行播送步骤。可替换地，监测设备200可以仅在确定接收设备在范围内时播送，例如在执行适当的信号交换过程之后。

汇总概要因此可以经由接口245周期性地输出到中间电子设备310(例如，″推送″到中间电子设备310)，或者可以在处理器模块210经由接口245从中间电子设备310接收到对汇总概要的请求之后输出(例如，由中间电子设备310″拉取″)。在一个示例中，接口245可以利用低功耗蓝牙，并且如果中间电子设备310与监测设备200配对，处于范围内，并且请求(即，″拉取″)汇总概述数据，则可以将汇总概述输出到中间电子设备310。同样，在另一示例中，如果接口245经由Wi-Fi利用TCP/UDP，则可以允许中间电子设备310从监测设备200中拉取汇总概述。

在步骤S50中，处理器模块210还可以播送/发送允许远程应用识别监测设备200的标识数据。例如，处理器模块210可以播送唯一标识码，例如监测设备200的序列号或监测设备200的媒体访问控制(MAC)地址。远程应用可以使用监测设备200的标识数据来识别监测设备附接到其上或并入其中的内燃机，和/或通过将标识数据与存储在可由远程设备320访问的存储设备330上的数据库记录进行比较来识别与监测设备200相关联的机器。

参考图12，现在将描述根据运行模式的远程应用的操作。

如图12所示，在步骤S70中，远程应用从监测设备200接收汇总的概述以及标识数据。数据可以通过无线网络或者从发送传输的数据的中间电子设备310接收，或者如上所述的其它方式。所接收的汇总概述可以是存储在监测设备200的存储器模块230中的汇总概述的最近更新版本。

如上所述，由远程应用接收的标识数据可以是与监测设备200相关联的唯一标识码，其允许远程应用确定监测设备200正在监测的内燃机的类型。例如，监测设备200可以传输监测设备200的MAC地址，该MAC地址对于监测设备200是唯一的。然后，远程应用可以查阅数据库以确定与由监测设备200监测的内燃机相关的发动机特性数据。

存储在数据库中的发动机特性数据可以包含关于监测设备200和/或与监测设备200相关联的内燃机的信息。例如，数据库可以具有当前使用的一组发动机中的每个内燃机的记录。每个发动机记录可以保存包括发动机类型、汽缸数量、每个发动机旋转的点火事件数量、汽缸容量、发动机制造日期、发动机试运转日期、与内燃机相关联的机器类型、发动机所有者、发动机操作员、发动机标识数据、服务间隔数据、发动机部件使用寿命数据等中的一个或多个的信息。

数据库可以包含将每个监测设备200与特定内燃机相关联的链接。当用户或安装者在监测设备200装配到内燃机时执行监测设备200的初始注册时，可以产生该链接。初始注册可包括向远程应用和/或另一远程服务器发送诸如监测设备标识码和内燃机序列号之类的信息，该远程应用和/或另一远程服务器随后在包含发动机特性数据的数据库记录和与监测设备200相关联的唯一标识码之间生成数据库链接。在一个示例中，监测设备200的唯一标识码可以被添加到内燃机的数据库记录中。

监测设备200可以具有标识符以便于注册。标识符可由远程应用和/或中间电子设备310检测。例如，标识符可以是可由中间电子设备310中的读取器检测的光学或电子代码。在一个示例中，监测设备200可以承载可以由中间电子设备310的相机检测的条形码或QR码。在另一示例中，标识符可以是由中间电子设备310中的RFID读取器检测的RFID标签。

在步骤S80中，远程应用处理汇总的概述以确定内燃机的发动机监测数据。例如，发动机监测数据可以是关于内燃机的发动机使用数据。例如，远程应用可以将发动机汽缸点火频率范围处理成特定内燃机的发动机转速范围。因此，处理后的发动机监测数据可以是反映内燃机在每个发动机转速范围内花费的时间段的发动机转速使用数据。

远程应用可以通过查找发动机特性数据来将发动机汽缸点火频率范围处理成发动机转速范围，用于确定内燃机的发动机每转的燃烧事件的数量。远程应用通过查找与监测设备200传输的标识数据相关联的条目，可以从数据库获得发动机特性数据。这样，远程应用使用标识数据来确定由监测设备200监测的内燃机每转的汽缸数量/燃烧事件数量。

发动机转速范围可以从发动机点火频率范围计算，因为发动机每转的汽缸燃烧事件或点火事件的数量取决于汽缸的构造。例如，对于四缸直列式(直列)发动机，发动机每转可能有两个燃烧事件。因此，点火频率将是发动机转速的两倍。然而，对于三缸直列式(直列)发动机，对于发动机每两转可能存在3个燃烧事件(即，发动机每转存在1.5个燃烧事件)，并且对于六缸直列式(直列)发动机，发动机每转可能存在3个燃烧事件。因此，点火频率将是发动机转速的1.5倍。

因此，可以通过应用以下公式将发动机点火频率转换成发动机转速，其中点火频率是发动机使用数据的点火频率范围，并且N是所识别的内燃机的发动机每转的燃烧事件的数量。

因此，对于发动机每转具有两个燃烧事件(N＝2)的四缸直列式发动机，可以如下计算以RPM计的发动机转速：

因此，可以对由本地监测设备传输的发动机转速范围中的每个进行上述发动机转速计算，以确定关于内燃机的发动机转速使用数据。

在步骤S90中，可以输出发动机转速使用数据。发动机转速使用数据可以被输出到与远程应用相关联的存储器，在该存储器中存储发动机转速使用数据。可替代地，发动机转速使用数据可以输出到显示器以供用户评估。发动机转速使用数据可以显示为直方图，以允许用户快速评估内燃机的使用历史。

此外，远程应用可以配置为提供从包括以下各项的组中选择的一个或多个功能：显示内燃机的累积工作时间，显示与监测设备相关联的内燃机的技术信息，发动机服务到期警报，发动机部件到期更换警报，以及经销商和分销商的位置数据。

因此，处理从监测设备200接收的表示感测特性的数据和/或发动机参数数据可以利用存储在远程设备320上的内燃机的发动机特性数据。

在另一运行模式中，包括压力传感器260的监测设备200(例如上述监测设备中的一个)可用于代替振动传感器220或与振动传感器220的使用相结合地确定内燃机的点火频率。在下面的讨论中，根据运行模式的方法将描述监测设备200以量油计2100形式所采取的步骤。例如，压力传感器260可以是量油计2100的差压传感器2123。本领域技术人员将理解，根据运行模式的步骤可以同样地由具有如上所述的压力传感器的通气过滤器组件1200或加油口盖100形式的监测设备200来执行。

在使用中，处理器模块2139从差压传感器2123接收感测的差压数据，该差压数据涉及指示曲轴箱压力和外部环境压力之间的差的感测的压力特性(例如，压力数据)。处理器模块2139在一段时间内重复地采样差压传感器数据以产生压力传感器数据(压力传感器数据集)。这样，在处理器模块2139中产生代表内燃机曲轴箱压力的数据。

处理器模块2139对差压传感器采样确定时间段，该确定时间段可以是足以获得发动机汽缸的点火频率和/或内燃机的曲轴箱压力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；或者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；或者1秒至1分钟之间的任何时间段，例如8秒或42秒等。处理器模块2139可以包括用于对确定时间段进行计数的时钟，诸如处理器时钟，或晶体时钟，或GPS同步时钟。处理器模块2139可以通过周期性地采样从差压传感器2123输出的值来生成压力传感器数据集。例如，它可以每2ms(这是500Hz的采样频率)对来自差压传感器123的输出进行采样，并且在确定时间段期间记录每个采样值，以便产生指示发动机的曲轴箱压力的数据。所产生的数据还可以适于记录表示发动机振动的多个振动。采样频率可以是任何合适的频率，例如50Hz-10000Hz之间的任何频率，例如200Hz，或1000Hz，或8000Hz；或者100Hz-5000Hz之间的任何频率，例如150Hz，或800Hz，或2000Hz；或者100Hz-1000Hz之间的任何频率，例如400Hz，或600Hz等。采样频率可以考虑针对压力变化和/或发动机振动预期的最大主频率(例如，采样频率足够高以准确地测量压力变化和/或发动机振动中的最大预期主频率)来选择。

图17示出了差压传感器数据的示例性曲线图。在该示例中，采样频率是500Hz，并且确定时间段是0.256秒。曲线上的x轴是时间，曲线上的y轴是以Pa为单位的内燃机的曲轴箱压力和环境压力之间的差。

处理器模块2139确定内燃机的发动机参数数据。在该示例中，发动机参数数据是基于所产生的压力传感器数据的发动机汽缸的点火频率。每当汽缸在内燃机中点火时，汽缸压力增加，迫使活塞向下。少量的该汽缸压力将通过活塞环和阀密封件泄漏到曲轴箱中。因此，每当汽缸点火时都会产生曲轴箱压力的脉冲。从高速观察，曲轴箱压力脉冲以等于发动机点火频率的频率发生。因此，通过对所产生的压力传感器数据执行时域到频域变换，可以确定内燃机的点火频率形式的发动机参数数据。内燃机的点火频率可以是存在于压力传感器数据的频域变换中的主频率。处理器模块2139可以例如通过对所记录的发动机振动执行时域到频域变换(诸如傅立叶变换，或快速傅立叶变换(FFT)，或拉普拉斯变换等)来确定主频率。

然后，处理器模块2139可以将发动机的点火频率分配为等于所确定的主频率。

在使用感测的压力数据确定点火频率之后，处理器模块2139可以记录如在先前描述的运行模式中所描述的结果以编辑点火频率数据的汇总概述，该汇总概述可以以以上描述的方式播送和/或传输到远程应用。远程应用通过点火频率数据来确定发动机监测数据(例如，发动机转速数据)的用途可以如先前运行模式中所述。

在其它方面，本实施例的监测设备200和远程应用的运行可以如上述实施例所述。特别地，使用诸如光学或电子代码之类的标识符来注册监测设备可以如上所述。

在本发明的另一实施例中，感测的压力特性可用于产生压力传感器数据形式的发动机参数数据，压力传感器数据还可用于确定关于平均曲轴箱压力的信息，并且优选地确定发动机的扭矩输出。根据运行模式的方法可以使用具有如上所述的压力传感器的量油计2100、通气过滤器组件1200或加油口盖100中的任一种形式的监测设备200。

图15和16示出了监测设备200的这种运行模式的示例流程图，其中监测设备200包括压力传感器。根据此运行模式的方法可使用并入或附接到内燃机的监测设备200和在中间电子设备310和/或远程设备320上运行的远程应用来执行。图15以示例的方式示出了由监测设备200执行的方法步骤，而图16以示例的方式示出了由运行在远程设备320上的远程应用执行的方法步骤。

以下对根据运行模式的方法的讨论将描述监测设备200以量油计2100的形式所采取的步骤。本领域技术人员将认识到，根据运行模式的步骤同样可以由具有压力传感器的通气过滤器组件1200或加油口盖100形式的监测设备200来执行。

如图15所示，监测设备200执行监测发动机曲轴箱压力的监测例程。

可以如上所述执行唤醒步骤S110，获得压力传感器数据的步骤S120和确定发动机汽缸点火频率的步骤S130。总之，可以通过对所产生的压力传感器数据执行时域至频域变换来确定内燃机的点火频率形式的发动机参数数据。内燃机的点火频率可以确定为存在于压力传感器数据的频域变换中的主频率。处理器模块2139可以例如通过对所记录的发动机振动执行时域到频域变换(诸如傅立叶变换，或快速傅立叶变换(FFT)，或拉普拉斯变换等)来确定主频率。然后，在步骤S130中，处理器模块2139可以将发动机的点火频率分配为等于所确定的主频率。

在该另一实施例的步骤S135中，确定平均发动机曲轴箱压力形式的另一发动机参数数据。优选地，发动机曲轴箱压力的均方根(RMS)由处理器模块2139根据从差压传感器2123记录的数据点确定。

在步骤S140中，发动机点火频率和RMS曲轴箱压力的确定值用于产生发动机使用的汇总概述。与前述实施例一样，汇总概述包括反映内燃机的累积使用的多个元素。在该另一实施例中，以矩阵形式提供汇总概述的元素，由此使用发动机点火频率和RMS曲轴箱压力的确定值来选择要更新的元素。

汇总概述可包括对应于发动机汽缸点火频率范围和曲轴箱压力范围的多个元件。汇总概述中的每个元素包含指示累积时间的值，借此，已经确定发动机在发动机汽缸点火频率范围和曲轴箱压力范围内运行。这样，汇总概述是包括关于内燃机对于多个范围的发动机点火频率和多个曲轴箱压力范围的使用历史的信息的数据表。图19示出了根据本发明的该实施例的汇总概述的非限制性示例。

在图19的汇总概述中，表/矩阵的列表示对应于发动机汽缸点火频率范围的元素列。表/矩阵的行表示对应于RMS曲轴箱压力(RMS CCPress(kPa))的元素行。

作为更新汇总概述的示例，在图19中提供的汇总概述中，如果所确定的RMS曲轴箱压力是1.25kPa并且所确定的发动机汽缸点火频率是95Hz，则具有值74的元素将被选择成增加该确定时间段。

如对于先前实施例所讨论的，在步骤S140之后，监测设备200可以前进到播送步骤S150，或者如果不需要在该点播送汇总的概述，则监测设备200可以前进到休眠步骤S160。

播送步骤S150可以基本上与上述播送步骤S50相同，但是播送包括曲轴箱压力和发动机汽缸点火频率数据两者的多量的汇总概述。

休眠步骤S160可以与播送步骤S60基本相同。

图16示出了根据另一实施例的远程应用为了生成发动机监测数据而处理所传输的汇总概要和标识数据所采取的步骤。

在步骤S170中，远程应用接收由监测设备200传输的汇总概要和标识数据。照此，步骤S170可以基本上与先前实施例的步骤S70相同。

在步骤S180中，远程应用基于标识数据处理汇总的概述。与前面的实施例一样，远程应用使用标识数据来确定与监测设备200相关联的内燃机的发动机监测数据(其可以在步骤S190中输出)，例如发动机使用数据。

如前所述，该实施例的汇总概述是元素矩阵。这样，汇总概述有效地具有发动机点火频率和发动机曲轴箱压力的轴线。在步骤S180中，远程应用处理这些轴线的每一个中的范围以确定发动机使用数据。

类似于前面的实施例，远程应用可以通过在数据库中查找发动机特性数据以确定内燃机的发动机每转的燃烧事件的数量，来将汇总概述的发动机汽缸点火频率范围处理成发动机转速范围。

远程应用还可以处理发动机曲轴箱压力范围以确定内燃机的发动机扭矩输出使用数据。远程应用可以基于存储在数据库中的发动机曲轴箱压力、发动机转速和发动机特性数据来确定发动机扭矩输出使用数据。

如果内燃机已知在发动机运行速度下的发动机扭矩曲线，则曲轴箱压力测量值可以转换成发动机扭矩测量值。图20中示出了发动机扭矩曲线的示例，其示出了对于发动机转速范围的特定内燃机的最大扭矩输出。

在闭合回路通气发动机(即，曲轴箱气体经由发动机过滤和吸入发动机)中，随着发动机扭矩增大，曲轴箱压力减小。在开式回路通气发动机(即曲轴箱气体经过滤并排放到大气中的发动机)中，随着发动机扭矩增加，曲轴箱压力增加。

在一段时间内，监测设备200将针对不同发动机转速的范围记录在不同输出扭矩的范围下运行的被监测的内燃机的曲轴箱压力。对于给定的发动机转速，汇总概述可以包含指示在不同曲轴箱压力范围内的发动机使用的多个元素。这样，对于给定的发动机转速，汇总概述将提供在发动机转速下记录的最大和最小曲轴箱压力的指示。因为内燃机可以在从最小输出(即，0Nm，最大输出的0％)到最大输出(即，由发动机扭矩曲线指示的最大输出的100％)的不同发动机扭矩输出的范围下运行，所以发动机曲轴箱压力范围可以被缩放以反映可能的扭矩输出的范围。这可以通过线性缩放或指数缩放，或两者的组合来实现，这取决于感兴趣的发动机转速。

因此，根据被监测的内燃机的类型，针对给定发动机转速的内燃机的最大扭矩输出可以与在汇总概述中针对给定速度范围记录的最大或最小曲轴箱压力范围相关。

例如，图21示出了针对1100-1200rpm的发动机转速范围缩放RMS曲轴箱压力范围的示例。如图21所示，针对1200-1400rpm的发动机转速，在汇总概述中测量的曲轴箱压力在0.6kPa至1.0kPa的范围内。基于与汇总概述一起传输的标识数据，可以为被监测的内燃机识别发动机扭矩曲线或相应的发动机特性数据。发动机特性数据(例如发动机扭矩曲线)指示在给定发动机转速下内燃机的最大扭矩输出。在发动机转速是发动机转速范围的情况下，可以使用该范围的平均发动机转速。在该示例中，1300rpm的发动机转速可以用于确定发动机的最大扭矩输出可以是62.2Nm。在该示例中，还已知发动机是开式回路通气发动机。因此，对应于最大曲轴箱压力范围的元素被设定为指示最大扭矩输出(62.2Nm)，对应于最小曲轴箱压力的元素被设定为指示最小扭矩输出(0Nm)。保持在最大值和最小值之间的曲轴箱压力范围可以在最大值和最小值之间缩放。

上述用于处理发动机曲轴箱压力的示例可以针对所有发动机转速范围重复，并通过远程应用存储或输出到显示器。因此，高速曲轴箱压力数据迹线可被处理以提取与扭矩成比例的值，而与通气系统无关。因此，远程应用可以生成反映内燃机在不同扭矩输出下运行所花费的时间量的发动机监测数据。

本领域技术人员将理解，随着时间的过去，随着监测设备200监测内燃机的使用，汇总概要表的填充元素将随着时间的过去而增加。因此，随着汇总概述被填充，发动机扭矩输出使用数据的准确性可能随着时间而增加。

在其它方面，该实施例的监测设备200和远程应用的操作可以如上述实施例所述。特别地，使用诸如光学或电子代码之类的标识符来注册监测设备可以如上所述。

如图23和24所示，上述监测设备200中的一个或多个可以并入到或直接附接到内燃机1。内燃机1可以形成机器的一部分。在图25中示出了推土机车辆形式的示例性机器2。在另一示例中，机器可包括发电机组。

在本发明的另一实施例中，可以一起使用多个监测设备200来形成监测生态系统和方法。监测设备200可以如上述实施例中所述。监测设备200可以各自具有振动传感器220和/或压力传感器260和/或其他传感器。生态系统的不同监测设备200可以具有不同的传感器配置。

根据该实施例，多个监测设备并入或直接附接到内燃机和/或与内燃机相关联的机器。每个监测设备感测内燃机和/或机器的特性。从上述实施例可以看出，检测到的特性可以是例如振动和/或曲轴箱压力变化。

如图22示意性所示，多个监测设备200中的一个配置为主监测设备200A，并且多个监测设备200的剩余部分配置为辅助监测设备200B。

主监测设备200A并入或直接附接到内燃机1。

主监测设备200A用于从多个监测设备200中的每一个向在远程设备320上运行的远程应用传输表示感测的特性的数据，使得来自辅助监测设备200B中的每一个的数据经由主监测设备200A传输到远程设备320。主监测设备200A可以与远程设备320和/或中间电子设备310建立通信接口83。通信接口83可以从包括WiFi、蓝牙、低功耗蓝牙、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的数据通信的组中选择。

多个监测设备200中的至少一个，优选地主监测设备200A，可以以上述实施例中描述的方式处理其感测的特性以产生发动机参数数据。例如，发动机参数数据可以是内燃机的点火频率和/或内燃机的曲轴箱压力。

多个监测设备200中的一个或多个其他监测设备，例如辅助监测设备200B，可以处理其感测的特性以产生附加的发动机参数数据。

主监测设备200A可以将发动机参数数据和附加发动机参数数据传输到在远程设备320上运行的远程应用。因此，主监测设备200A可以用作多个监测设备200的通信集线器。因此，辅助监测设备200B不需要能够与远程设备320和/或中间电子设备310接口的通信模块。相反，辅助监测设备200B仅需要与主监测设备200A的通信接口。该通信接口可以使用例如蓝牙、低功耗蓝牙或近场通信(NFC)。可替代地，可以在辅助监测设备200B和主监测设备200A之间使用有线通信接口。

每个辅助监测设备200B可以直接与主监测设备200A通信(如图22示意性所示)和/或经由另一个或多个辅助监测设备200B(例如菊花式链接)与主监测设备200A通信。

远程应用可以通过处理表示感测的特性的数据和/或发动机参数数据和/或已经由主监测设备200A和辅助监测设备200B两者感测的附加发动机参数数据来产生内燃机的发动机监测数据(例如，发动机转速和/或发动机扭矩)。用于获得发动机监测数据的发动机参数数据的处理可以如以上实施例中的任一个中所述。

例如，远程应用可以从主监测设备200A接收汇总概述数据以及标识数据。汇总概述数据可以包含由主监测设备200A和辅助监测设备200B中的一个或多个产生的汇总概述。

数据可以通过无线网络或者从发送传输的数据的中间电子设备310接收，或者如上所述的其它方式。所接收的汇总概述可以是存储在主监测设备200A的存储器模块230中的汇总概述的最近更新版本。

由远程应用接收的标识数据可以是与主监测设备200A相关联的唯一标识码，其允许远程应用确定主监测设备200A正在监测的内燃机的类型。例如，主监测设备200A可以以主监测设备200A的MAC地址的形式传输主监测设备标识数据，该标识数据对于主监测设备200A是唯一的。然后，远程应用可查阅数据库以确定与由主监测设备200A监测的内燃机相关的发动机特性数据。主监测设备200A可以在将数据传输到远程应用之前将标识数据附加到来自每个辅助监测设备200B的数据。可替换地，数据库可以配置为识别来自辅助监测设备200B的数据，因为它们与承载主监测设备标识数据的数据一起被封装。

存储在数据库中的发动机特性数据可以包含关于主监测设备200A和/或与主监测设备200A相关联的内燃机的信息。例如，数据库可以具有当前使用的一组发动机中的每个内燃机的记录。每个发动机记录可以保存包括发动机类型、汽缸数量、每个发动机旋转的点火事件数量、汽缸容量、发动机制造日期、发动机试运转日期、与内燃机相关联的机器类型、发动机所有者、发动机操作员、发动机标识数据、服务间隔数据、发动机部件使用寿命数据等中的一个或多个的信息。

数据库可以包含将每个主监测设备200A与特定内燃机相关联的链接。当用户或安装者在主监测设备200A装配到内燃机时执行主监测设备200A的初始注册时，可以产生该链接。初始注册可包括向远程应用和/或另一远程服务器发送诸如监测设备标识码和内燃机序列号之类的信息，该远程应用和/或另一远程服务器随后在包含发动机特性数据的数据库记录和与主监测设备200A相关联的唯一标识码之间生成数据库链接。在一个示例中，主监测设备200A的唯一标识码可以被添加到内燃机的数据库记录中。

主监测设备200A可以具有标识符以便于注册。标识符可由远程应用和/或中间电子设备310检测。例如，标识符可以是可由中间电子设备310中的读取器检测的光学或电子代码。在一个示例中，主监测设备200A可以承载可以由中间电子设备310的相机检测的条形码或QR码。在另一示例中，标识符可以是由中间电子设备310中的RFID读取器检测的RFID标签。

在一个示例中，主监测设备200A可以是包括振动传感器220的加油口盖100，第一辅助监测设备200B可以是包括压力传感器的量油计2100。第二辅助监测设备200B可以是附接到内燃机的一部分的温度传感器。

本领域技术人员将认识到辅助监测设备200B的数量和性质可以变化。生态系统可以包括多于两个的辅助监测设备200B。辅助监测设备200B可以监测相同或不同的内燃机。

在本生态系统中，中间电子设备310可以从(例如安装在不同机器上的)多个主监测设备200A接收数据，并将数据向前传输到远程设备320。中间电子设备310可配置为中继来自范围内的所有主监测设备200A的信息。信息的中继可以用作中间电子设备310上的后台处理。可选地，远程设备20可以将信息传送回到中间电子设备310以显示给用户。例如，该信息可以包括发动机监测数据。可以通过使用中间电子设备310和/或远程设备320上的用户特权设置来限制向用户显示信息。

在以上实施例中的任一个中，监测设备可以进一步配置为感测至少一个附加特性，其中该附加特性可以选自包括以下各项的组：内燃机的GPS位置、内燃机的标高、内燃机周围的环境温度以及内燃机的气门位置正时信息。

工业实用性

通过提供根据本发明的用于监测内燃机的使用的方法和系统，可以通过远程应用来收集关于内燃机的发动机使用数据。具体地，发动机转速使用数据和/或发动机扭矩数据可以从由并入或附接到内燃机的一个或多个监测设备产生的汇总概述确定。由监测设备收集的数据可以由远程应用处理，因此根据本发明的监测方法可以不需要为了执行而对监测设备进行任何校准或初始设置。

有利地，监测设备并入或附接到内燃机上，与附接到机器的另一部分(例如车辆底盘、车身面板、挡风玻璃等)上的传感器相比，该监测设备可以给予感测内燃机的振动和/或压力变化的更大准确度。以此方式，监测设备可以直接感测发动机的振动和压力变化，并且不依赖于机器的其他部件的随之发生的振动，该振动可以包括由机器的其他部件赋予的其他噪声和谐振频率。

有利地，监测设备可以执行与内燃机相关联的附加的非监测功能，其中可选地，该附加的非监测功能是提供与内燃机的油系统的接口或到内燃机的油系统的接入点。这样，由于不需要在内燃机上设置附加的空间或附加的安装点，因此可以更容易地容纳监测设备。

有利地，因为监测设备可以不需要任何初始设置或校准，所以它可以容易地安装或改装到宽范围的内燃机。例如，监测设备可以设置为发动机加油口盖、通气过滤器组件或机油量油计的一部分。这些部件中的每一个都是容易接近和容易更换的，这意味着旧的标准发动机加油口盖/通气过滤器组件/机油量油计可以容易地用与本发明的方法一起使用的监测设备来更换。

根据本发明的方法和系统可以允许监测设备容易地注册到远离监测设备存储的数据库。数据库可以包含内燃机上的发动机特性数据。注册监测设备可以提供快速装置以建立监测设备和数据库之间的链接，使得可以使用正确的发动机特性数据来执行远程应用对感测的数据的处理。

根据本发明的方法和系统可以通过使用与内燃机每转的点火事件的数量相关的发动机特性数据来处理所确定的点火频率来确定发动机转速使用数据。通过远程存储该数据，可以降低监测设备的存储和处理要求，这又意味着监测设备可以节省空间和/或功耗和/或更便宜。

可以在一段时间内重复由监测设备执行的发动机监测例程，以生成反映在所监测的时间段内内燃机的使用的汇总概述。因此，远程应用可通过跟踪随时间更新的汇总概述来累积和监测内燃机的使用。每当内燃机运行时，监测设备可以监测内燃机。

监测设备可以存储和累积周期性传输之间的数据，可选地，其中周期性传输的频率可以小于1440次/天，或小于48次/天，或小于24次/天，或小于12次/天，或小于6次/天，或每天一次。

由监测设备执行的发动机监测例程可以包括基于所确定的内燃机的频率来更新汇总概述的元素。通过以这种方式更新汇总概述，与单独记录每个条目相反，由监测设备记录和存储的数据量被保持为最小。通过在每次执行监测例程时仅更新汇总概述的单个元素，与每次将整个汇总概述或单个数据条目写入存储器相反，可以进一步降低功耗。

由于存储在汇总概述中的数据量可以配置为不随时间增加(虽然每个数据组合的计数随时间增加，但是实际数据量不随时间增加)，所以要传输的数据量在发动机使用的整个寿命期间保持适度。此外，如果通信模块传输的数据偶尔未被预期接收方接收，则不会产生长期后果，因为成功接收的下一个汇总概要将提供直到该点的所有汇总数据(包括先前未接收的数据)。此外，本发明的方法和系统的适度数据要求可能仅要求通信接口的非常有限的带宽要求。

根据本发明的监测设备可以至少部分地使用无线网络向远程应用传输/播送汇总的概述以及标识数据。通过使用无线网络向远程应用传输/播送使用数据和标识信息，可以不需要连接到监测设备的有线连接。此外，由于监测设备包括用于与远程应用进行无线通信的装置，所以监测设备可以装配到外部通信系统不可用的内燃机。例如，监测设备可以设置为发动机加油口盖、通气过滤器组件或量油计的一部分。因此，根据本发明的监测方法和系统可以应用/改进到先前没有监测发动机使用的传统内燃机。

根据本发明的监测设备可以经由中间电子设备向远程应用传输/播送汇总的概述以及标识数据。这可以允许减少监测设备的功率需求，因为中间电子设备仅需要短距离通信接口。短距离通信接口可以是例如蓝牙连接。

根据本发明的用于监测的方法和系统可以利用压力传感器数据来确定包括发动机转速使用数据和发动机扭矩输出数据的发动机使用数据。因此，用于监测的方法和系统可从附接到内燃机的单个传感器产生两组使用参数。因此，用于监测的方法和系统在监测设备的硬件要求和远程应用中汇总概述的后续处理方面可能是高效的。

根据本发明可以提供监测生态系统和方法。因此，多个监测设备可以并入或直接附接到内燃机和/或与内燃机相关联的机器。主监测设备和辅助监测设备的使用可以降低总成本，因为只有主监测设备需要具有能够与中间电子设备和/或远程设备接口的通信接口。此外，由于只需要将一个监测设备注册到远程设备上保存的数据库，所以简化了注册过程。

主监测设备可以用作多个监测设备的通信集线器。因此，辅助监测设备不需要能够与远程设备和/或中间电子设备接口的通信模块。这可以允许使用更简单、更小的辅助监测设备。

在以上实施例中的任一个中，监测设备可以进一步配置为感测至少一个附加特性，其中该附加特性可以选自包括以下各项的组：内燃机的GPS位置、内燃机的标高、内燃机周围的环境温度以及内燃机的气门位置正时信息。

因此，在此公开了一种使用监测设备和远程应用来监测内燃机的方法和系统。根据本发明的方法和系统可以在任何类型的内燃机上实现。例如，内燃机可以设置在诸如发电机组、拖拉机、挖掘机、卡车、轮式装载机或压实机之类的机械中。因此，还可以基于由根据本发明的监测方法和系统提供的累积发动机使用数据来确定与上述机械中的任一个相关的使用数据。

Claims (13)

1.一种用于监测机器的内燃机的方法，包括：

提供多个监测设备，所述多个监测设备并入或直接附接到所述内燃机和/或所述机器；

每个监测设备感测内燃机和/或机器的特性；

将所述多个监测设备中的一个配置为主监测设备并且将所述多个监测设备中的剩余监测设备配置为辅助监测设备，其中所述主监测设备并入或直接附接到所述内燃机，并且，所述主监测设备执行与所述内燃机相关联的附加非监测功能，其中，所述附加非监测功能用于提供与所述内燃机的油系统的接口或到所述内燃机的油系统的接入点；

使用所述主监测设备用于从所述多个监测设备中的每一个向在远程设备上运行的远程应用传输表示所述感测的特性的数据，使得来自所述辅助监测设备中的每一个的数据经由所述主监测设备传输到所述远程设备；

其中所述多个监测设备中的至少一个感测所述内燃机的振动和/或所述内燃机的曲轴箱压力；

并且，其中所述多个监测设备中的所述至少一个产生发动机参数数据，所述发动机参数数据包括表示所述内燃机的点火频率和/或所述内燃机的曲轴箱压力和/或所述内燃机的运行小时的数据；

并且，其中表示所述内燃机的点火频率和/或所述内燃机的曲轴箱压力的所述数据由所述远程应用处理，以通过使用表示所述内燃机的点火频率的数据和存储在所述远程设备上的表示所述内燃机的汽缸数量的数据来产生表示所述内燃机的发动机转速的数据；

并且，其中表示所述内燃机的曲轴箱压力的数据和表示所述内燃机的发动机转速的数据由所述远程应用处理以产生表示所述内燃机的发动机扭矩的数据。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个监测设备中的至少一个，处理其感测的特性以产生发动机参数数据；

并且，其中所述多个监测设备中的一个或多个其他监测设备处理其感测的特性以产生附加的发动机参数数据。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述主监测设备将所述发动机参数数据发送到在所述远程设备上运行的所述远程应用。

4.如权利要求2所述的方法，进一步包括通过处理表示所述感测的特性的数据和/或发动机参数数据，使用所述远程应用来产生所述内燃机的发动机监测数据；

并且，其中处理表示所述感测的特性的数据和/或发动机参数数据利用存储在所述远程设备上的所述内燃机的发动机特性数据。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括将所述主监测设备注册到所述远程应用的步骤；其中，所述主监测设备具有标识符，所述标识符可以由所述远程应用检测以便于注册；其中，所述标识符是光学代码或电子代码；

并且，其中在所述注册步骤期间，与存储在所述远程设备上的数据库记录中的内燃机和/或机器相关的数据与所述主监测设备相关联。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述主监测设备向所述远程应用传输主监测设备标识数据，并且所述远程设备包含将所述主监测设备标识数据与特定内燃机和/或主监测设备相关联的数据库记录，使得所述远程应用能够将从所述主监测设备接收的数据与所述特定内燃机相关联。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述主监测设备流体联接至所述内燃机的曲轴箱；

并且，其中所述主监测设备监测所述内燃机的曲轴箱的压力特性。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述远程应用配置为从与多个内燃机相关联的多个主监测设备接收数据。

9.如权利要求1所述的方法，其中将表示所述感测的特性的数据从所述主监测设备传输到在所述远程设备上运行的远程应用包括经由中间设备传输表示所述感测的特性的数据，其中，所述中间设备是智能手机和/或平板计算机和/或膝上型计算机。

10.一种用于监测机器的内燃机的系统，包括：

多个监测设备，其并入或直接附接到所述内燃机和/或所述机器，所述多个监测设备中的一个配置为主监测设备，并且并入或直接附接到所述内燃机，并且所述多个监测设备中的剩余监测设备配置为辅助监测设备；以及

远程应用，其配置为在远程设备上运行；

每个监测设备包括配置为感测所述内燃机和/或所述机器的特性的传感器；

所述辅助监测设备中的每一个包括配置为向所述主监测设备传输数据的通信模块；

所述主监测设备包括通信模块，所述通信模块配置为将从所述辅助监测设备接收的数据和由所述主监测设备产生的数据传输到在所述远程设备上运行的远程应用；

其中所述主监测设备配置为执行与所述内燃机相关联的附加非监测功能，其中，所述附加非监测功能用于提供与所述内燃机的油系统的接口或到所述内燃机的油系统的接入点；

其中所述多个监测设备中的至少一个包括配置为感测所述内燃机的曲轴箱压力的压力传感器和/或配置为感测所述内燃机的振动的振动传感器；

其中所述多个监测设备中的所述至少一个包括处理器，所述处理器配置为产生发动机参数数据，所述发动机参数数据包括表示所述内燃机的点火频率和/或所述内燃机的曲轴箱压力和/或所述内燃机的运行小时的数据；

并且，其中所述远程应用配置为通过使用存储在所述远程设备上的表示所述内燃机的点火频率的数据和表示所述内燃机的汽缸数量的数据来产生表示所述内燃机的发动机转速的数据；

并且，其中所述远程应用配置为通过使用表示所述内燃机的曲轴箱压力的数据和表示所述内燃机的发动机转速的数据来产生表示所述内燃机的发动机扭矩的数据。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述主监测设备具有标识符；其中，所述标识符是光学代码或电子代码；

并且，其中所述主监测设备配置为使用所述标识符注册到所述远程应用；

并且，其中所述主监测设备配置为将主监测标识数据传输到所述远程应用，并且所述远程设备包含将所述主监测标识数据与特定内燃机和/或主监测设备相关联的数据库记录。

12.如权利要求10所述的系统，其中所述主监测设备流体联接至所述内燃机的曲轴箱；

并且，其中所述主监测设备配置为监测所述内燃机的曲轴箱的压力特性；

并且，其中所述主监测设备由所述内燃机的加机油口盖、机油量油计或通气过滤器组件形成或并入所述加机油口盖、机油量油计或通气过滤器组件中。

13.如权利要求10所述的系统，其中所述远程应用配置为从与多个内燃机相关联的多个主监测设备接收数据。

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