DE112017004434T5

DE112017004434T5 - Schätzung des Kraftstoffverbrauchs bei einem Flüssigkeitsfilter

Info

Publication number: DE112017004434T5
Application number: DE112017004434.0T
Authority: DE
Inventors: Bharadwaj R. Prabhala; Jeffery Massey; Abhijeet Vaidya
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-06-27
Also published as: CN109844291A; US20190249578A1; CN109844291B; US10837330B2; US20210025299A1; US11208926B2; WO2018075354A1

Abstract

Ein System und ein Verfahren zur Überwachung des negativen Effekts eines Filtersystems auf die Kraftstoffeffizienz eines Verbrennungsmotors. Eine Filterüberwachungssteuerung empfängt Motorbetriebsparameter des Verbrennungsmotors. Die Filterüberwachungssteuerung bestimmt eine vom Verbrennungsmotor erzeugte Leistungsmenge zumindest teilweise auf Grundlage der Motorbetriebsparameter. Die Filterüberwachungssteuerung bestimmt eine Filterhydraulikleistungsaufnahme eines Filtersystems, das ein Fluid an den Verbrennungsmotor bereitstellt. Die Filterüberwachungssteuerung bestimmt eine Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems auf den Verbrennungsmotor zumindest teilweise auf Grundlage der Filterhydraulikleistungsaufnahme des Filtersystems. Die Filterüberwachungssteuerung vergleicht die Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems mit einem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert, um zu bestimmen, ob ein Filterelement des Filtersystems einer Wartung bedarf.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Die Anwendung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/410,104 , eingereicht am 19. Oktober 2016, deren gesamter Inhalt hier in Gänze durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft Filtersysteme.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren verbrennen im Allgemeinen eine Mischung aus Kraftstoff (z. B. Benzin, Diesel, Erdgas usw.) und Luft. Viele oder alle Fluide, die durch den Verbrennungsmotor laufen, werden gefiltert, um Schwebstoffe und Verunreinigungen aus den Fluiden zu entfernen, bevor sie in den Verbrennungsmotor eintreten. Bevor zum Beispiel der zu verbrennende Kraftstoff in den Motor gelangt, wird er üblicherweise durch ein Filterelement geleitet, um Verunreinigungen (z. B. Schwebstoffe, Staub, Wasser usw.) aus dem Kraftstoff zu entfernen, bevor dieser zum Motor geliefert wird. Das Filtermedium des Filterelements fängt und entfernt Schwebstoffe aus dem das Filtermedium durchlaufenden Kraftstoff. Wenn das Filtermedium Schwebstoffe einfängt und entfernt, erhöht sich die Drosselung des Filtermediums, wodurch ein Anstieg des Druckabfalls am Filtersystem verursacht wird. Entsprechend kann es sein, dass die Kraftstoffpumpe härter arbeiten muss, um die geeignete Kraftstoffmenge durch das Filtersystem zu pumpen. Somit kann der Druckabfall über das Kraftstofffiltersystem die Kraftstoffeffizienz / den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors negativ beeinflussen.
KURZDARS TELLUNG
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen betreffen Systeme und Verfahren zur Überwachung des negativer Auswirkung eines Filtersystems auf den Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors. Eine solche Ausführungsform betrifft ein Verfahren. Das Verfahren schließt das Empfangen von Motorbetriebsparametern eines Verbrennungsmotors durch eine Filterüberwachungssteuerung ein. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer vom Verbrennungsmotor erzeugten Leistungsmenge durch die Filterüberwachungssteuerung zumindest teilweise auf Grundlage der Motorbetriebsparameter. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines hydraulischen Leistungsverbrauchs eines Filtersystems, das ein Fluid an den Verbrennungsmotor bereitstellt, durch die Filterüberwachungssteuerung. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems auf den Verbrennungsmotor zumindest teilweise auf Grundlage des hydraulischen Leistungsverbrauchs des Filtersystems durch die Filterüberwachungssteuerung. Das Verfahren umfasst das Vergleichen der Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems mit einem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert durch die Filterüberwachungssteuerung, um zu bestimmen, ob ein Filterelement des Filtersystems einer Wartung bedarf.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Filtersystem. Das Filtersystem umfasst ein Schmiersystem, ein Kraftstoffabgabesystem und eine Filterüberwachungssteuerung. Das Schmiersystem umfasst eine Schmierstoffpumpe, eine Schmierstoffwanne und ein Schmierstofffiltersystem. Das Schmiersystem ist konfiguriert, um einen Schmierstoff zu und von einem Verbrennungsmotor zirkulieren zu lassen. Die Schmierstoffwanne ist konfiguriert, um den Schmierstoff zu speichern, der nicht durch das Schmiersystem zirkuliert. Das Schmierstofffiltersystem umfasst ein Schmierstofffilterelement, das zum Entfernen von Verunreinigungen aus dem Schmierstoff stromaufwärts des Verbrennungsmotors ausgestaltet ist. Das Kraftstoffabgabesystem ist zum Bereitstellen von Kraftstoff an den Verbrennungsmotor konfiguriert. Das Kraftstoffabgabesystem umfasst eine Kraftstoffpumpe, einen Kraftstofftank und ein Kraftstofffiltersystem. Der Kraftstofftank ist zum Speichern des durch den Verbrennungsmotor zu verbrennenden Kraftstoffs konfiguriert. Das Kraftstofffiltersystem umfasst ein Kraftstofffilterelement, das zum Entfernen von Verunreinigungen aus dem Kraftstoff stromaufwärts des Verbrennungsmotors ausgestaltet ist. Die Filterüberwachungssteuerung ist konfiguriert, um Motorbetriebsparameter des Verbrennungsmotors zu empfangen, eine vom Verbrennungsmotor erzeugte Leistungsmenge zumindest teilweise auf Grundlage der Motorbetriebsparameter zu bestimmen, eine Filterhydraulikleistungsaufnahme (Energieverbrauch der Filterhydraulik) des Kraftstofffiltersystems zu bestimmen, das dem Verbrennungsmotor Kraftstoff liefert, eine Kraftstoffverbrauchauswirkung des Kraftstofffiltersystems auf den Verbrennungsmotor zumindest teilweise auf Grundlage der Filterhydraulikleistungsaufnahme des Kraftstofffiltersystems zu bestimmen und die Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Kraftstofffiltersystems mit einem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das Kraftstofffilterelement einer Wartung bedarf.
Diese und andere Merkmale sowie die Organisation und Art ihrer Betätigung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Elemente in den verschiedenen, nachstehend beschriebenen Zeichnungen durchgehend gleiche Bezugszeichen haben.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Filterüberwachungssteuerung des Systems von 1.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung der prozentualen Kraftstoffverbrauchsauswirkung eines Filtersystems auf die Kraftstoffeffizienz eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
4 zeigt ein Kurvendiagramm der prozentualen Kraftstoffverbrauchsauswirkung eines Filters eines Filtersystems und des Filterdifferenzdrucks des Filtersystems in zeitlicher Abhängigkeit.
5 zeigt ein Kurvendiagramm für inkrementelle Kosten pro Meile eines Filters und einen Kraftstoffverbrauch aufgrund einer Filterdrosselung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren im Allgemeinen werden Systeme und Verfahren zur Bestimmung des Effekts beschrieben, den ein Fluidfiltersystem (z. B. ein Kraftstofffiltersystem, ein Schmierstofffiltersystem, ein Hydraulikfiltersystem usw.) auf den Kraftstoffverbrauch oder die Kraftstoffeffizienz eines Verbrennungsmotors hat. Der Effekt auf den Kraftstoffverbrauch oder die Kraftstoffeffizienz des Filtersystems wird zumindest teilweise auf der Grundlage von Informationen aus einem Motorsteuermodul (engine control module, „ECM“) des Verbrennungsmotors (z. B. Motordrehzahl, Motordrehmoment, Motorleistung, Drosselposition usw.) und Informationen bezüglich des Filtersystems geschätzt. Der Effekt auf den Kraftstoffverbrauch oder die Kraftstoffeffizienz des Filtersystems kann durch den Betreiber des Verbrennungsmotors verwendet werden, um zu bestimmen, ob das Filtersystem einer Wartung bedarf (z. B. Filterelementaustausch).
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine schematische Ansicht eines Systems 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Das System 100 kann einem Fahrzeug, einem Baumaschinenteil, einem Generator oder dergleichen entsprechen. Das System 100 wird durch einen Verbrennungsmotor 102 angetrieben. Bei dem Verbrennungsmotor 102 kann es sich zum Beispiel um einen Diesel-Verbrennungsmotor, einen Benzin-Verbrennungsmotor, einen Erdgas-Verbrennungsmotor, einen turbinenbetriebenen Motor, einen mit Biodiesel angetriebenen Motor, einen mit Ethanol betriebenen Motor, einen mit Flüssiggas (LPG (Liquid Petroleum Gas)) betriebenen Motor oder dergleichen handeln. Das System 100 ist so dargestellt, dass es zwei verschiedene Flüssigkeitsabgabe- oder -zirkulationssysteme mit zugehörigen Filtersystemen einschließt: ein Schmiersystem 104 und ein Kraftstoffabgabesystem 106.
Das Schmiersystem 104 umfasst eine Schmierstoffwanne 107, eine Schmierstoffpumpe 108 und ein Schmierstofffiltersystem 110. Das Schmiersystem 104 lässt einen Schmierstoff (z. B. Motoröl) an den und von dem Verbrennungsmotor 102 über eine Reihe von Leitungen 112 in der in 1 gezeigten Weise zirkulieren. Obwohl die Schmierstoffpumpe 108 als stromaufwärts des Schmierstofffiltersystems 110 in Schmierstofffließrichtung dargestellt ist, kann die Schmierstoffpumpe 108 in anderen Anordnungen stromabwärts des Schmierstofffiltersystems 110 angeordnet sein. Die Schmierstoffwanne 107 ist ein Aufbewahrungsbehälter (z. B. ein Tank), in dem nicht durch das Schmiersystem 104 zirkulierender Schmierstoff gespeichert wird. Das Filtersystem 110 schließt ein Schmierstofffilterelement ein, das zum Entfernen von Verunreinigungen (z. B. Wasser, Staub, Schmutzpartikel usw.) aus dem Schmierstoff in der Schmierstofffließrichtung stromaufwärts des Verbrennungsmotors 102 ausgestaltet ist.
In ähnlicher Weise umfasst das Kraftstoffabgabesystem 106 einen Kraftstofftank 114, eine Kraftstoffpumpe 116 und ein Kraftstofffiltersystem 118. In einigen Anordnungen umfasst das Kraftstoffabgabesystem 106 auch Kraftstoffeinspritzdüsen. Das Kraftstoffabgabesystem 106 gibt den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 114 über eine Reihe von Leitungen 120 an den Verbrennungsmotor 102 ab. Obwohl die Kraftstoffpumpe 116 in der Schmierstofffließrichtung stromaufwärts des Kraftstofffiltersystems 118 dargestellt ist, kann die Kraftstoffpumpe 116 in anderen Anordnungen stromabwärts des Kraftstofffiltersystems 118 angeordnet sein. Der Kraftstofftank 114 ist ein Aufbewahrungsbehälter (z. B. ein Tank), der den durch den Verbrennungsmotor 102 zu verbrennenden Kraftstoff speichert. Das Kraftstofffiltersystem 118 schließt ein Kraftstofffilterelement ein, das zum Entfernen von Verunreinigungen (z. B. Wasser, Staub, Schmutzpartikel usw.) aus dem Kraftstoff in der Kraftstofffließrichtung stromaufwärts des Verbrennungsmotors 102 ausgestaltet ist.
Das System 100 umfasst ein Motorsteuermodul 122. Im Allgemeinen ist das Motorsteuermodul 122 zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 102 und des Betriebs der Schmierstoffpumpe 108 und der Kraftstoffpumpe 116 ausgestaltet. In einer alternativen Anordnung wird der Betrieb der Schmierstoffpumpe 108 und der Kraftstoffpumpe 116 von einer unabhängigen Steuerung gesteuert, die nicht auch den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 steuert, sondern Motorbetriebsparameter von einem dedizierten ECM über eine Datenverbindung (z. B. eine J1939-Fahrzeugbusdatenverbindung) empfangen kann. Das Motorsteuermodul 122 empfängt und/oder erzeugt Informationen zu Echtzeit-Betriebsparametern in Verbindung mit dem Verbrennungsmotor 102. Die Informationen zu Motorbetriebsparametern können zum Beispiel Motorarbeitszyklus, Motorkraftstoffinformationen, Motorkilometerstand, Motorleitungstemperatur, Motordrehzahl, Abgasparameter, Turboladerparameter und dergleichen umfassen. Die Motorbetriebsparameter können über eine Datenverbindung (z. B. eine J1939-Fahrzeugbusdatenverbindung) an eine Filterüberwachungssteuerung 124 und/oder an eine Benutzervorrichtung 126 bereitgestellt werden. Das Motorsteuermodul 122 steuert die Drehzahl der Schmierstoffpumpe 108 und der Kraftstoffpumpe 116 zumindest teilweise auf Grundlage der Informationen zu den Motorbetriebsparametern, um die geeignete Menge an Schmierstoff und Kraftstoff an den Verbrennungsmotor 102 abzugeben.
Das System 100 umfasst eine Filterüberwachungssteuerung 124. In einigen Anordnungen ist die Filterüberwachungssteuerung 124 in das Motorsteuermodul 122 integriert. Die Filterüberwachungssteuerung 124 ist zum Bestimmen eines Ausmaßes des negativen Effekts ausgestaltet, den ein gegebenes Filtersystem (z. B. das Schmierstofffiltersystem 110, das Kraftstofffiltersystem 118 usw.) auf den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 102 hat. Wenn ein gegebenes Filtersystem einen zu großen negativen Effekt auf den Kraftstoffverbrauch hat, kann die Filterüberwachungssteuerung 124 eine Warnung oder eine andere Anzeige an eine Benutzervorrichtung 126 auslösen, dass das Filtersystem einer Wartung bedarf (z. B. Filterelementaustausch, Reinigung usw.). Zum Beispiel zieht die Kraftstoffpumpe 116 Leistung aus dem Verbrennungsmotor, entweder direkt (z. B. eine riemengetriebene Pumpe) oder indirekt (z. B. eine Pumpe, die elektrische Leistung von einem durch den Verbrennungsmotor 102 angetriebenen Wechselstromgenerator empfängt). Wenn der Kraftstofffilter des Kraftstofffiltersystems 118 verstopft ist, erhöht sich die Drosselung am Kraftstofffiltersystem 118 und die Pumpe erfordert mehr Leistung, um Kraftstoff durch das Kraftstofffiltersystem 118 zu pumpen. Folglich zieht die Pumpe mehr Leistung aus dem Verbrennungsmotor 102, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 102 verringert wird. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, verwendet die Filterüberwachungssteuerung 124 Informationen über den Verbrennungsmotor 102 (z. B. Motortyp, Motorwirkungsgrad, Kraftstofftyp, Kraftstoffeffizienz usw.), Filterpumpenwirkungsgrade, Motorbetriebsparameter (die vom Motorsteuermodul 122 empfangen werden) und das Feedback des Filtersystems (z.B. Druckabfallsensor-Feedback, Flüssigkeitsviskositäts-Feedback, Flüssigkeitstemperatur-Feedback usw.) als Eingaben in Algorithmen zum Bestimmen der Hydraulikfluidleistung, um den Effekt eines bestimmten Filtersystems auf den Kraftstoffverbrauch zu quantifizieren. Sobald diese Berechnung abgeschlossen ist, kann die Schätzung zum Effekt auf die Kraftstoffeffizienz mit einem voreingestellten Grenzwert oder einer anderen Kennzahl (z. B. einer vom Bediener definierten Kennzahl) verglichen werden, woraus eine Entscheidung getroffen werden kann, ob das Filtersystem gewartet werden muss. Entsprechend basiert die Wartungsanzeige des Filtersystems eher auf nachteiligem Kraftstoffverbrauchs als nur auf dem Filterdifferenzdruck. Dies ermöglicht es, eine Entscheidung über die Systeminstandhaltung auf der Grundlage der tatsächlichen finanziellen Kosten für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 unter Echtzeit-Betriebsbedingungen und der Informationen über den aktuellen Verbrennungsmotorarbeitszyklus zu treffen.
Weiterhin Bezug nehmend auf 1 umfasst das System 100 eine Benutzervorrichtung 126. Die Filterüberwachungssteuerung 124 und/oder das Motorsteuermodul 122 können ein Echtzeit-Feedback an die Benutzervorrichtung 126 liefern. Bei der Benutzervorrichtung 126 kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeugarmaturenbrett oder eine Fahrzeugarmaturenanzeige (wie etwa eine Flüssigkristallanzeige oder Aktivmatrixanzeige), ein Smartphone, ein Ferndiagnosezentrum oder dergleichen handeln. Das Echtzeit-Feedback kann Motorbetriebsparameter, Filtersystemzustände, Filterwechselbenachrichtigungen, und dergleichen betreffen. In anderen Anordnungen kann es sich bei der Benutzervorrichtung 126 um eine Fernbedienungsvorrichtung für Telematikdienste (z. B. einen Remote-Server) für einen Bediener des Verbrennungsmotors 102 (oder durch den Verbrennungsmotor 102 angetriebene Ausrüstung) handeln. In solchen Anordnungen kann mit der Benutzervorrichtung 126 über eine Mobilfunkdatenverbindung zwischen der Filterüberwachungssteuerung 124 und/oder dem Motorsteuermodul 122 und der Benutzervorrichtung 126 über das Internet kommuniziert werden.
In einigen Anordnungen schließt das System 100 eine intelligente Filtersteuerung 128 eines intelligenten Filtersystems ein. Die intelligente Filtersteuerung 128 empfängt Feedback von Sensoren, die mit den verschiedenen Filtersystemen (z. B. dem Schmierstofffiltersystem 110, dem Kraftstofffiltersystem 118, einem Luftfiltersystem usw.) verbunden sind und Fluid an den Verbrennungsmotor 102 bereitstellen. Zum Beispiel kann die intelligente Filtersteuerung 128 Feedback-Signale von Viskositätssensoren, Fluidflussratensensoren, Drucksensoren, Druckdifferenzsensoren, Temperatursensoren, dielektrischen Sensoren, Verunreinigungssensoren, Wasser-in-Kraftstoff-/Öl-Sensoren und dergleichen empfangen. Die intelligente Filtersteuerung 128 kann die gesammelten Filtersysteminformationen verwenden, um zu bestimmen, wann ein Filterelement eines Filtersystems gewartet oder ausgetauscht werden sollte. Die intelligente Filtersteuerung 128 kann ein Echtzeit-Feedback bezüglich einer beliebigen der überwachten Bedingungen oder Charakteristiken der Filtersysteme an die Filterüberwachungssteuerung 124 bereitstellen, wie nachfolgende ausführlicher beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Blockdiagramm der Filterüberwachungssteuerung 124 dargestellt. Die Steuerung umfasst eine Verarbeitungsschaltung 202. Die Verarbeitungsschaltung 202 umfasst einen Prozessor 204 und einen Speicher 206. Bei dem Prozessor 204 kann es sich um einen Mehrzweckprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logik-Steuerung (PLC), eine oder mehrere feldprogrammierbare Gatteranordnungen (Field Programmable Gate Arrays, FPGAs), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine Gruppe von Verarbeitungskomponenten oder sonstige geeignete elektronische Verarbeitungskomponenten handeln. Der Speicher 206 kann beispielsweise RAM, NVRAM, ROM, Flash-Speicher, Festplattenspeicher oder dergleichen einschließen. Der Prozessor 204 ist zur Ausführung von in dem Speicher 206 gespeicherten Anweisungen ausgestaltet, die den Prozessor 204 veranlassen, den Betrieb der Filterüberwachungssteuerung 124 zu steuern. In einigen Anordnungen kann der Speicher 206 auch ein oder mehrere Speichermedien einschließen (z. B. Festplatten, Flash-Laufwerke, computerlesbare Medien usw.), welche entweder lokal oder entfernt von der Filterüberwachungssteuerung 124 angeordnet sind. Der Speicher 206 kann so konfiguriert sein, dass Lookup-Tabellen, Algorithmen oder Anweisungen gespeichert werden. Solche Algorithmen können zum Beispiel Datenfilterung, Temperaturaufbereitung und -korrektur, numerische Verfahren, Algorithmen der Entscheidungsfindung einschließen, welche eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Eingangsdaten zur Berechnung der gewünschten Ausgabe verarbeiten.
Die Filterüberwachungssteuerung 124 umfasst eine Filtersystemeingabeschaltung 208, eine ECM-Schaltung 210, eine Kraftstoffverbrauchsauswirkungsschaltung 212 und eine Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214. In einigen Anordnungen ist jede der Filtersystemeingabeschaltung 208, der ECM-Schaltung 210, der Kraftstoffverbrauchsauswirkungsschaltung 212 und der Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 getrennt von der Verarbeitungsschaltung 202 (z. B. wie in 2 dargestellt). In anderen Anordnungen schließt die Verarbeitungsschaltung 202 eine beliebige oder alle der Filtersystemeingabeschaltung 208, der ECM-Schaltung 210, der Kraftstoffverbrauchsauswirkungsschaltung 212 und der Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 ein.
Die Filtersystemeingabeschaltung 208 ist zum Empfangen von Feedbacksignalen von den verschiedenen Sensoren, die mit den Filtersystemen verbunden sind, die gefilterte Fluide an den Verbrennungsmotor 102 oder andere vom Verbrennungsmotor 102 angetriebene Komponenten bereitstellen, einschließlich des Schmierstofffiltersystems 110 und des Kraftstofffiltersystems 118, ausgestaltet. Zum Beispiel können sich die Feedbacksignale auf den Druckabfall an einem Filterelement eines Filtersystems, die Viskosität des durch das Filtersystem fließenden Fluids, die Temperatur des durch das Filtersystem fließenden Fluids, Informationen über die Art des in dem Filtersystem installierten Filterelements und dergleichen beziehen.
Die ECM-Schaltung 210 ist zum Übermitteln von Informationen an das und von dem Motorsteuermodul 122 ausgestaltet. Entsprechend kann der Verbrennungsmotor 102 durch die ECM-Schaltung 210 über das Motorsteuermodul 122 ein Echtzeit-Feedbacksignal bezüglich der Motorbetriebsparameter (z. B. Drehzahl, Temperatur, Öldruck, Drehzahl der Schmierstoffpumpe 108, Leistungsaufnahme der Schmierstoffpumpe 108, Drehzahl der Kraftstoffpumpe 116, Leistungsaufnahme der Kraftstoffpumpe 116 usw.) an die Filterüberwachungssteuerung 124 bereitstellen. Das Echtzeit-Feedback der Motorbetriebsparameter kann über eine Datenverbindung (z. B. CANBUS-Verbindung, J1939-Fahrzeugbus-Datenverbindung usw.) mit dem Motorsteuermodul 122 über die ECM-Schaltung 210 erfolgen. Darüber hinaus kann die Filterüberwachungssteuerung 124 über die ECM-Schaltung 210 Meldungen an das Motorsteuermodul 122 senden (z. B. zum Auslösen einer Armaturenbrettwarnung, zum Auslösen eines Alarms, zum Abschalten des Verbrennungsmotors 102, zum Herabsetzen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 102 usw.). In Anordnungen, bei denen die Filterüberwachungssteuerung 124 Teil des Motorsteuermoduls 122 ist, kann die ECM-Schaltung zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors 102 ausgestaltet sein.
Die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 ist zum Senden von Informationen (z. B. Echtzeit-Feedback von Motorbetriebsparametern, Filtersystemzustände, Filterelementwechselanzeigen usw.) an die Benutzervorrichtung 126 ausgestaltet. Darüber hinaus ist die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 zum Empfangen von Informationen von der Benutzervorrichtung 126 ausgestaltet. Die Informationen können Zündung-Ein-/Aus-Situationen (z. B. zum Ein- und Ausschalten des Verbrennungsmotors 102), Wartungsinformationen (z. B. Informationen zum Filterelementwechsel, Fluidinformationen, Wartungsrücksetzbefehle usw.) und dergleichen betreffen. Die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 kann einen Transceiver (drahtgebunden oder drahtlos) umfassen, der zur Übertragung von Daten auf externe Vorrichtungen (z. B. die Benutzervorrichtung 126, ein(e) Telematikzentrale / Telematiksystem, ein Fahrzeugarmaturenbrett usw.) konfiguriert ist. Zum Beispiel kann die Filterüberwachungssteuerung 124 eine Anzeigelampe (z. B. eine Armaturenbeleuchtung) über die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 einschalten. Die Kraftstoffverbrauchsauswirkungsschaltung 212 ist zur Überwachung des Schmiersystems 104 und des Kraftstoffabgabesystems 106 ausgestaltet, um zu bestimmen, wann das Schmierstofffiltersystem 110 und/oder das Kraftstofffiltersystem 118 aufgrund übermäßiger negativer Effekte auf die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 102 einer Wartung (z. B. Filterelementwechsel) bedürfen. Insbesondere nutzt die Kraftstoffverbrauchsauswirkungsschaltung 212 die Informationen, die von der Filtersystemeingabeschaltung 208, der ECM-Schaltung 210 und/oder der Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 empfangen werden, um zu bestimmen, ob die Leistungsaufnahme der Schmierstoffpumpe 108 oder der Kraftstoffpumpe 116 aus dem Verbrennungsmotors 102 über einem Grenzwert liegt. Der spezifische Betrieb der Kraftstoffverbrauchsauswirkungsschaltung 212 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Gleichungen 1 bis 8 und 3 ausführlicher beschrieben.
Im Allgemeinen bestimmt die Filterüberwachungssteuerung 124 den negativen Effekt eines bestimmten Filtersystems auf die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 102 basierend auf Informationen, die vom Motorsteuermodul 122 empfangen werden, dem Sensor-Feedback des Filtersystems und bekannten oder geschätzten Komponentenleistungskennzahlen. Unter Anwendung des ersten Gesetzes der Thermodynamik auf den Verbrennungsmotor 102 wird die Energiebilanz für die Motorbremsleistung einschließlich der Motorverluste durch Gleichung 1 definiert. ${\dot{W}}_{b} = {\dot{W}}_{i, n} - {\dot{W}}_{r f} - {\dot{W}}_{a}$
In Gleichung 1 bezeichnet Ẇ_b die Bremsleistung des Verbrennungsmotors 102 (Wellenausgangsleistung), Ẇ_i,n die angegebene Nettoleistung des Verbrennungsmotors 102 (die aus der Verbrennungsanalyse gewonnen wird), Ẇ_rf die Reibungsleistung, die mit der Kolben- und Kurbelreibung des Verbrennungsmotors 102 verbunden ist, und Ẇ_a die Leistungsmenge, die benötigt wird, um Zubehörteile anzutreiben, die Betriebsleistung vom Verbrennungsmotor 102 erhalten. Die Zubehörteile schließen Pumpen (z. B. Schmierstoffpumpe 108, Kraftstoffpumpe 116 usw.) ein, die die zugehörigen Filtersysteme des Verbrennungsmotors 102 antreiben.
Die Filterleistungsaufnahme eines gegebenen Filtersystems äußert sich in der zugehörigen Pumpe, die Fluid durch den Filter treibt. Die erforderliche Wellenausgangsleistung (Ẇ_a,_Pumpe) zum Antreiben der Pumpe kann basierend auf der Pumpenhydraulikleistung (Ẇ_p) und dem Gesamtwirkungsgrad der Pumpe (η_p) berechnet werden, wie in Gleichung 2 definiert. Der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe kann ein bekannter Parameter der Pumpe sein (z. B. vom Pumpenhersteller erhalten). ${\dot{W}}_{a, P u m p e} = \frac{{\dot{W}}_{p}}{n_{p}}$
Die Pumpenhydraulikleistung (Ẇ_p) kann basierend auf der ausgegebenen volumetrischen Flussrate (Q) und dem Pumpendifferenzdruck (dP_p) berechnet werden, wie in Gleichung 3 definiert. ${\dot{W}}_{p} = Q d P_{p}$
Der Differenzdruck für einen in Reihe geschalteten Fluidkreislauf kann als Summe der Druckverluste an verschiedenen Komponenten des Systems ausgedrückt werden. Der Fluidfilter ist eine solche Komponente, und somit geht der Beitrag des Filterdifferenzdrucks (dP_f) zur Filterhydraulikleistungsaufnahme, oder der Filterhydraulikleistung (Ẇ_a,Filter) aus der Motorkurbelwelle aus Gleichung 4 hervor. ${\dot{W}}_{a, F i l t e r} = \frac{Q_{f} {(d P)}_{f}}{n_{p}}$
Der Filterdifferenzdruck kann von einem Sensor des Filtersystems erhalten werden, der den Differenzdruck am Filter misst. In einigen Anordnungen ist der Filterdifferenzdrucksensor Teil eines größeren intelligenten Filterüberwachungssystems. In Gleichung 4 bezeichnet Q_f die volumetrische Flussrate des Fluids durch den Filter. Angesichts der vorgenannten Ergebnisse der Gleichungen 1 bis 4 und bekannter Parameter wird Gleichung 5, die sich auf das erste Gesetz der Thermodynamik stützt, verwendet, um den Prozentsatz zu schätzen, um den die Filterhydraulikleistung die Motorbremsleistung reduziert. $L e i s t u n g s r e d u z i e r u n g v o m F i l t e r (P R_{f i l t}) = \frac{{\dot{W}}_{a, F i l t e r}}{{\dot{W}}_{b}}$
Die durch Gleichung 5 definierte Leistungsreduzierung kann durch den spezifischen Kraftstoffverbrauch der Motorbremse (bsfc) in Beziehung zur Kraftstoffzufuhrrate gesetzt werden. Der spezifische Kraftstoffverbrauch der Motorbremse wird aus der Kraftstoffzufuhrrate (ṁ_f) und Ẇ_b berechnet, wie in Gleichung 6 ausgeführt. $b s f c = \frac{{\dot{m}}_{f}}{{\dot{W}}_{b}}$
Eine Änderung der Bremsleistung des Verbrennungsmotors 102 (Ẇ_b) bei konstanter Flussrate (Q) durch das Filtersystem ergibt einen neuen bsfc. Mit diesem neuen bsfc kann die Veränderung der Kraftstoffzufuhrrate (ṁ_f) quantifiziert werden. Die vorstehend in den Gleichungen 1 bis 6 ausgeführten Algorithmen gehen davon aus, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Bremsleistung (Ẇ_b) die vorgegebene Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 102 ist und dass sich die Kraftstoffzufuhrrate so einstellt, dass sie die vorgegebene Ausgangsleistung bereitstellt. Folglich sollte jede Änderung der Kraftstoffmenge, die durch die Filterverluste verbraucht wird (PR_filt), einer Änderung der Kraftstoffzufuhrrate entsprechen, wobei wiederum eine konstante Bremsleistung (Ẇ_b) in der Anwendung angenommen wird. Daher wird der Kraftstoffverbrauch im Zusammenhang mit dem Filter (ṁ_f,Filter) durch Gleichung 7 bestimmt. $(b f s c) (P R_{f i l t}) {\dot{W}}_{b} = {\dot{m}}_{f, F i l t e r} = {\dot{m}}_{f} P R_{f i l t}$
Mit der Definition von $\frac{{\dot{m}}_{f, F i l t e r}}{{\dot{m}}_{f}}$
als Massenanteil des abgegebenen Kraftstoffs bezogen auf die verbrauchte Flüssigkeitsfilterleistung zeigt diese Gleichung 7, dass die Kraftstoffmenge, die durch die Filterverluste verbraucht wird, durch PR_filt quantifiziert wird. Dies ermöglicht eine Schätzung des Effekts, den die Hydraulikleistungsaufnahme des Flüssigkeitsfilters auf den Kraftstoffverbrauch des Motors hat. Im hier verwendeten Sinne wird „PR_filt“ auch als prozentuale Kraftstoffverbrauchsauswirkung (% KEA) bezeichnet.
Bezug nehmend auf 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zur Überwachung der prozentualen Kraftstoffverbrauchsauswirkung eines Filtersystems auf die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren 300 wird durch die Filterüberwachungssteuerung 124 durchgeführt. In Anordnungen, bei denen die Filterüberwachungssteuerung 124 in dem Motorsteuermodul 122 eingeschlossen ist, wird das Verfahren 300 durch das Motorsteuermodul 122 durchgeführt. Das Filtersystem kann dem Schmiersystem 104, dem Kraftstoffabgabesystem 106 oder einem anderen Flüssigkeitsabgabesystem mit einem zugehörigen Filtersystem entsprechen.
Im Allgemeinen nutzt die Filterüberwachungssteuerung 124 bei dem Verfahren 300 die Gleichungen 1 bis 7, um die prozentuale Kraftstoffverbrauchsauswirkung eines gegebenen Filtersystems zu berechnen, vergleicht die prozentuale Kraftstoffverbrauchsauswirkung mit einem Grenzwert der prozentualen Kraftstoffverbrauchsauswirkung und löst eine Warnung aus, wenn die bestimmte prozentuale Kraftstoffverbrauchsauswirkung den Grenzwert überschreitet. Dazu muss die Filterüberwachungssteuerung 124 die Leistung des Verbrennungsmotors 102, den Gesamtwirkungsgrad der Flüssigkeitspumpe, der mit der Pumpe des Filtersystems verbunden ist, den Druckabfall am Filtersystem und die Fluidflussrate durch das Filtersystem bestimmen. In einigen Anordnungen wird der Fluidfluss durch das Filtersystem unter Verwendung eines Flusssensors gemessen. In anderen Anordnungen, in denen kein Flusssensor vorhanden ist, kann die Filterüberwachungssteuerung 124 den Fluidfluss durch das Filtersystem zumindest teilweise basierend auf nützlichen Motorparametern berechnen. Zum Beispiel kann die Kraftstoffflussrate zumindest teilweise basierend auf der Motordrehzahl (z. B. Motor-U/min), dem Fluiddruck, der Fluidtemperatur, den Impulsraten und -größen der Kraftstoffeinspritzung und dergleichen geschätzt werden. Als weiteres Beispiel kann die Schmierstoffflussrate basierend auf der Schmierstofftemperatur, dem Schmierstoffdruck, der Schmierstoffviskosität, der Motordrehzahl und dergleichen geschätzt werden. In einigen Anordnungen ist der Pumpenwirkungsgrad eine bekannte Kennzahl, die zum Zeitpunkt der Installation der Pumpe an die Filterüberwachungssteuerung 124 bereitgestellt wird. In anderen Anordnungen kann der Pumpenwirkungsgrad in Echtzeit basierend auf Übertragungsfunktionen berechnet werden.
Das Verfahren 300 beginnt, wenn die Motorleistung bei 302 bestimmt wird. Die Filterüberwachungssteuerung 124 bestimmt das Leistungsniveau des Verbrennungsmotors 102. Die Filterüberwachungssteuerung 124 sammelt Echtzeitmotorbetriebsparameter von dem Motorsteuermodul 122. Die Motorbetriebsparameter schließen das Motordrehmoment und die Motordrehzahl ein. In Anordnungen, in denen das überwachte Filtersystem das Schmiersystem 104 ist, empfängt die Filterüberwachungssteuerung 124 auch die Schmierstofftemperatur (z. B. von einem Sensortemperaturausgang eines intelligenten Filtersystems). Die Motornettoleistung (Ẇ_n) in Kilowatt (kW) kann aus dem Motornettodrehmoment (Tn) in N-m und der Motordrehzahl (N) in Umdrehungen pro Minute (U/min) durch Gleichung 8 berechnet werden. ${\dot{W}}_{n} = \frac{π N T_{n} \times 10^{- 3}}{30} (k W)$
Die in Gleichung 8 berechnete Motornettoleistung wird anstelle von Ẇ_b in Gleichungen 1 bis 7 verwendet. Für eine gegebene Motorflüssigkeitspumpe hängen der Wirkungsgrad und die Flussrate von der Motordrehzahl ab.
Die Fluidflussrate durch das Filtersystem wird bei 304 bestimmt. In einigen Anordnungen empfängt die Filterüberwachungssteuerung 124 Feedback von einem Flussratensensor, der mit dem Filtersystem verbunden ist (z. B. von einer intelligenten Filtersystemsteuerung). In anderen Anordnungen werden die Fluidtemperatur, Viskosität und Motordrehzahl verwendet, um die Fluidflussrate zu bestimmen. In solchen Anordnungen kann ein Echtzeit-Feedback von Fluidtemperatursensoren und einem Viskositätssensor verwendet werden.
Der Druckabfall am Filtersystem wird bei 306 bestimmt. In einigen Anordnungen empfängt die Filterüberwachungssteuerung 124 Feedback von einem Druckabfallsensor, der mit dem Filtersystem verbunden ist (z. B. von einer intelligenten Filtersystemsteuerung). Der Druckabfallsensor kann den Druckabfall nur am Filterelement des Filtersystems oder am gesamten Filtersystem messen. In einigen Anordnungen wird der Filterdruckabfall korrigiert, um alle größeren Änderungen aufgrund von Flüssigkeitsverdickung oder -verdünnung zu berücksichtigen und die Menge der Verunreinigungen, die zum Filterdruckabfall beitragen, basierend auf einem Echtzeit-Feedback von Fluidtemperatursensoren und einem Viskositätssensor zu schätzen.
Die Filterhydraulikleistung wird bei 308 bestimmt. Die Filterüberwachungssteuerung 124 bestimmt die Filterhydraulikleistung (Ẇ_p), die der Leistungsmenge entspricht, die die Pumpe (z.B. Schmierstoffpumpe 108, Kraftstoffpumpe 116, etc.) verwendet, um Fluid durch das Filtersystem zu fördern, durch Gleichung 3.
Die Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems wird bei 310 bestimmt. Die Filterüberwachungssteuerung 124 bestimmt die prozentualen Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filters des Filtersystems (% KEA) unter Verwendung der Gleichungen 4 bis 7, wie vorstehend beschrieben. Wie vorstehend angemerkt, kann in einigen Anordnungen der Pumpenwirkungsgrad (η_p) basierend auf bereitgestellten Informationen (z. B. vom Pumpenhersteller) oder als eine Konstante basierend auf einem typischen Pumpenwirkungsgrad (z. B. η_p = 55 %) angenommen werden.
Die Filterüberwachungssteuerung 124 vergleicht die berechnete prozentuale Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filters mit einem Grenzwert der prozentualen Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filters bei 312. Der Grenzwert kann durch den Bediener des Verbrennungsmotors 102, den Hersteller des Verbrennungsmotors 102, des Herstellers des überwachten Filters oder dergleichen programmiert werden. Der Grenzwert entspricht einer „Auswechselbedingung“ für den Filter. Wenn die berechnete prozentuale Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filters den Grenzwert überschreitet, löst die Filterüberwachungssteuerung 124 entsprechend über die Benutzervorrichtung 126 eine Warnung an einen Benutzer oder Bediener aus (z. B. löst sie eine Armaturenleuchte aus, sendet eine Warnung an ein dem Benutzer oder Bediener zugeordnetes Smartphone, sendet eine Warnung an eine Telematikzentrale usw.). Wenn die berechnete prozentuale Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filters den Grenzwert nicht überschreitet, startet das Verfahren 300 neu.
Bezug nehmend auf 4 ist eine Grafik 400 der prozentualen Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filters des Filtersystems und des Filterdifferenzdrucks des Filtersystems in Gegenüberstellung zur Zeit dargestellt. Wie in der Grafik 400 dargestellt, ist ein % KEA-Grenzwert von 0,55 % eingestellt. Nachdem der gleitende Mittelwert des % KEA-Effekts des Filters den Grenzwert von 0,55 % überschritten hat, kann die Filterüberwachungssteuerung 124 über die Benutzervorrichtung 126 (wie vorstehend in Bezug auf den Prozess 314 des Verfahrens 300 beschrieben) einen Alarm an einen Benutzer oder Bediener auslösen.
Bezug nehmend auf 5 ist eine Grafik 500 der inkrementellen Kosten pro Meile eines Filters und des Kraftstoffverbrauchs aufgrund der Filterdrosselung dargestellt. Die inkrementellen Kosten werden unter Verwendung von $2,00 pro Gallone Kraftstoffkosten und einer Kraftstoffeinsparung von 6,5 Meilen pro Gallone berechnet. Der angezeigte Punkt 1 in der Grafik 500 gibt das optimale Intervall für den Filterwechsel an, wenn die mit dem Kraftstoffverbrauch verbundenen Kosten die mit dem Kaufpreis des Filters verbundenen Kosten pro Meile übersteigen.
Obwohl die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren in Bezug auf das Schmiersystem 104 und das Kraftstoffabgabesystem 106 beschrieben sind, können das System und Verfahren so modifiziert werden, dass sie auch andere Fluidabgabesysteme einschließen. Zum Beispiel kann die Filterüberwachungssteuerung ähnliche Analysen an Hydraulikfiltersystemen, Luftfiltersystemen, Wasserfiltersystemen, Kühlmittelfiltersystemen, Erdgasversorgungssystemen, Diesel-Emissions-Flüssigkeitsabgabesystemen, Harnstoffabgabesystemen und dergleichen durchführen.
Es sollte beachtet werden, dass der hierin verwendete Begriff „beispielhaft“ zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen anzeigen soll, dass derartige Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein derartiger Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass derartige Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
Bezugnahmen hierin auf die Positionen der Elemente (z. B. „Ober-“, „Unter-“, „oben“, „unten“ usw.) beschreiben lediglich die Ausrichtung der unterschiedlichen Elemente in den Figuren. Es sollte beachtet werden, dass die Ausrichtung verschiedener Elemente je nach anderen beispielhaften Ausführungsformen unterschiedlich ausfallen kann und die vorliegende Offenbarung derartige Varianten umfasst.
Der hierin verwendete Begriff „verbunden“ und dergleichen bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Diese Verbindung kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander einstückig als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig geformt dargestellt werden, aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert werden, die Position der Elemente kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, und die Art oder Anzahl separater Elemente bzw. Positionen kann geändert oder variiert werden. Die Reihenfolge oder Abfolge von Verfahrens- oder Prozessschritten kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Darüber hinaus können Merkmale aus bestimmten Ausführungsformen mit Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wie für den Fachmann auf der Hand liegen wird. Weitere Ersetzungen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls bezüglich der Konstruktion, der Betriebsbedingungen und der Anordnung der diversen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Darüber hinaus sind das eingesetzte Format und die Symbole vorgesehen, um die logischen Schritte/Prozesse der schematischen Diagramme zu erläutern und als den Schutzbereich der durch die Diagramme illustrierten Verfahren nicht einschränkend anzusehen. Obwohl diverse Pfeiltypen und Linientypen in den schematischen Diagrammen verwendet werden können, sollen sie den Schutzbereich der entsprechenden Verfahren nicht einschränken. Tatsächlich können einige Pfeile oder andere Verbindungen verwendet werden, um nur den logischen Ablauf eines Verfahrens anzugeben. Zum Beispiel kann ein Pfeil eine Warte- oder Überwachungszeit von nicht spezifizierter Dauer zwischen aufgezählten Schritten oder Prozessen eines dargestellten Verfahrens angeben. Darüber hinaus kann die Reihenfolge, in der ein bestimmtes Verfahren abläuft, genau mit der Reihenfolge der entsprechenden gezeigten Schritte oder Prozesse übereinstimmen oder auch nicht. Es ist auch anzumerken, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagramme und jede Kombination von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammen durch hardwarebasierte Systeme für Sonderzwecke, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Hardware und Programmcodes für Sonderzwecke implementiert werden kann.
Einige der in dieser Spezifikation beschriebenen, funktionellen Einheiten wurden als Schaltungen bezeichnet, um ihre Ausführungsunabhängigkeit noch stärker zu betonen. Beispielsweise kann eine Schaltung als Hardware-Schaltung implementiert sein, die benutzerdefinierte, hochintegrierte VLSI-Schaltungen oder Universalschaltkreise, gebrauchsfertige Halbleiter, wie logische Chips, Transistoren oder andere diskrete Komponenten aufweist. Eine Schaltung kann auch in programmierbaren Hardware-Einheiten implementiert sein, wie in feldprogrammierbaren Universalschaltkreisen, programmierbaren logischen Schaltungen, programmierbaren logischen Einheiten oder dergleichen.
Wie vorstehend erwähnt, können Schaltungen auch in einem maschinenlesbaren Medium zur Ausführung durch verschiedene Prozessortypen wie den Prozessor 204 der Filterüberwachungssteuerung 124 implementiert sein. Eine identifizierte Schaltung eines ausführbaren Codes kann zum Beispiel einen oder mehrere physische oder logische Blöcke von Computer-Anweisungen aufweisen, die beispielsweise als Objekt, Vorgang oder Funktion organisiert sein können. Dennoch müssen die ausführbaren Dateien einer identifizierten Schaltung nicht physisch zusammen lokalisiert sein, sondern können grundverschiedene Anweisungen aufweisen, die an verschiedenen Orten gespeichert werden, die, wenn sie logisch miteinander verknüpft werden, die Schaltung umfassen und den angegebenen Zweck für die Schaltung erreichen. Tatsächlich kann es sich bei einer Schaltung von computerlesbarem Programmcode um eine Einzelanweisung oder viele Anweisungen handeln, und sie kann sogar über mehrere verschiedene Code-Abschnitte, über verschiedene Programme und über mehrere Speichervorrichtungen verteilt sein. Gleichermaßen können Betriebsdaten hierin innerhalb von Schaltungen ermittelt und veranschaulicht werden und können in jeder geeigneten Form ausgeprägt und innerhalb jedes geeigneten Typs von Datenstruktur organisiert sein. Die Betriebsdaten können als einzelne Datenreihe gesammelt werden oder können über verschiedene Orte, insbesondere über verschiedene Speichervorrichtungen, verteilt sein und können mindestens teilweise lediglich als elektronische Signale auf einem System oder Netzwerk existieren.
Bei dem computerlesbaren Medium (hierin außerdem als maschinenlesbare Medien oder maschinenlesbarer Inhalt bezeichnet) kann es sich um ein konkretes computerlesbares Speichermedium handeln, das computerlesbaren Programmcode speichert. Das computerlesbare Speichermedium kann zum Beispiel ein System, ein Gerät oder eine Vorrichtung auf elektronischer, magnetischer, optischer, elektromagnetischer, Infrarot-, holografischer, mikromechanischer oder Halbleiter-Basis oder jegliche geeignete Kombination des Vorstehenden sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Wie vorstehend angedeutet, können Beispiele für ein computerlesbares Medium insbesondere eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen RAM-Speicher, einen ROM-Speicher, einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen tragbaren CD-Speicher nur zum Lesen (CD-ROM), eine vielseitige Digitaldisk (DVD), eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, eine holografische Speichervorrichtung, eine mikromechanische Speichervorrichtung oder jede geeignete Kombination des Vorstehenden einschließen. Im Kontext dieses Dokuments kann ein computerlesbares Speichermedium jedes greifbare Medium sein, das einen computerlesbaren Programmcode zur Verwendung durch ein Anweisungsausführungssystem, ein Gerät oder eine Vorrichtung und/oder in Verbindung mit diesen enthalten bzw. speichern kann.
Das computerlesbare Medium kann auch ein computerlesbares Signalmedium sein. Ein computerlesbares Signalmedium kann ein propagiertes Datensignal mit computerlesbarem Programmcode darin einschließen, z. B. auf Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches propagiertes Signal kann jede einer Vielzahl von verschiedenen Formen annehmen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, elektrische, elektromagnetische, magnetische, optische oder eine beliebige geeignete Kombination davon. Ein computerlesbares Signalmedium kann jedes computerlesbare Medium sein, bei dem es sich nicht um ein computerlesbares Speichermedium handelt und das einen computerlesbaren Programmcode zur Verwendung durch ein Anweisungsausführungssystem, ein Gerät oder eine Vorrichtung oder in Verbindung mit diesen kommunizieren, propagieren oder transportieren kann. Wie vorstehend außerdem angedeutet, kann ein in einem computerlesbaren Signalmedium eingebetteter, computerlesbarer Programmcode unter Verwendung jeglichen geeigneten Mediums übertragen werden, unter anderem drahtlos, verdrahtet, per faseroptischem Kabel, Hochfrequenz (RF) oder dergleichen oder jeglicher geeigneten Kombination des Vorstehenden. In einer Ausführungsform kann das computerlesbare Medium eine Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Speichermedien und einem oder mehreren computerlesbaren Signalmedien umfassen. Zum Beispiel kann ein computerlesbarer Programmcode sowohl als elektromagnetisches Signal durch ein faseroptisches Kabel zur Ausführung durch einen Prozessor übertragen als auch in einer RAM-Speichervorrichtung zur Ausführung durch den Prozessor gespeichert werden.
Ein computerlesbarer Programmcode zum Ausführen von Vorgängen für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in jeglicher Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache, wie z. B. Java, Smalltalk, C++ oder dergleichen, und konventionellen prozeduralen Programmiersprachen, wie z. B. der Programmiersprache „C“ oder ähnlichen Programmiersprachen, geschrieben sein. Der computerlesbare Programmcode kann gänzlich auf einem Computer (wie etwa über die Filterüberwachungssteuerung 124 von 1), teilweise auf dem Computer, als computerlesbares Stand-Alone-Package, teilweise auf dem Computer und teilweise auf einem Remote-Computer oder gänzlich auf dem Remote-Computer oder Server ausgeführt werden. In dem letzteren Szenario kann der Remote-Computer mit dem Computer des Benutzers über eine beliebige Art von Netzwerk verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzes (WAN), oder die Verbindung kann zu einem externen Computer erfolgen (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters). Der Programmcode kann auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert werden, das einen Computer, ein anderes programmierbares Datenverarbeitungsgerät oder andere Vorrichtungen derart steuern kann, dass sie in einer bestimmten Weise arbeiten, so dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellartikel einschließlich Anweisungen erzeugen, die die in den schematischen Flussdiagrammen und/oder dem Block oder den Blöcken der schematischen Blockdiagramme spezifizierte Funktion bzw. den entsprechenden Vorgang implementieren. Entsprechend kann die vorliegende Offenbarung in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von ihrem Geist oder den wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht als einschränkend anzusehen. Der Umfang der Offenbarung wird daher von den beiliegenden Ansprüchen und nicht von der vorstehenden Beschreibung angegeben. Sämtliche Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sind als darin enthalten zu verstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62410104 [0001]

Claims

Verfahren, umfassend: Empfangen von Motorbetriebsparametern eines Verbrennungsmotors durch eine F ilterüberwachungssteuerung; Bestimmen einer vom Verbrennungsmotor erzeugten Leistungsmenge zumindest teilweise auf Grundlage der Motorbetriebsparameter durch die F ilterüberwachungssteuerung; Bestimmen einer Filterhydraulikleistungsaufnahme eines Filtersystems, das an den Verbrennungsmotor ein Fluid bereitstellt, durch die Filterüberwachungssteuerung; Bestimmen einer Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems auf den Verbrennungsmotor zumindest teilweise auf Grundlage der Filterhydraulikleistungsaufnahme des Filtersystems durch die Filterüberwachungssteuerung; und Vergleichen der Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems mit einem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert durch die Filterüberwachungssteuerung, um zu bestimmen, ob ein Filterelement des Filtersystems einer Wartung bedarf.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen, dass die Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Filtersystems über dem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert liegt, durch die Filterüberwachungssteuerung.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Kraftstoffverbrauchsauswirkung über dem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert liegt, Auslösen eines Alarms, der angibt, dass das Filterelement einer Wartung bedarf, an eine Benutzervorrichtung durch die Filterüb erwachung s steuerung.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Benutzervorrichtung eine Armaturenleuchte eines von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Ausrüstungsteils ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Benutzervorrichtung eine Telematikzentrale eines Bedieners des Verbrennungsmotors ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die benötigte Filterhydraulikleistung einer Leistungsmenge entspricht, die von einer Pumpe verwendet wird, um das Fluid durch das Filtersystem zu befördern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Filterüberwachungssteuerung ein Motorsteuermodul ist, das den Betrieb des Verbrennungsmotors steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Filterüberwachungssteuerung die Motorbetriebsparameter von einem Motorsteuermodul empfängt, das den Betrieb des Verbrennungsmotors steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen einer Schätzung eines Fluidstroms durch das Filtersystem zumindest teilweise auf Grundlage der Motorbetriebsparameter durch die Filterüberwachungssteuerung.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen gesammelter Filtersysteminformationen durch eine intelligente Filtersteuerung; und Bestimmen, dass das Filterelement des Filtersystems einer Wartung bedarf, durch die intelligente Filtersteuerung auf Grundlage der gesammelten Filtersysteminformationen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die gesammelten Filtersysteminformationen Feedback von einem ersten Sensor, der mit einem Schmierstofffiltersystem verbunden ist, einem zweiten Sensor, der mit dem Filtersystem verbunden ist, und einem dritten Sensor, der mit einem Luftfiltersystem verbunden ist, umfassen.
Filtersystem, umfassend: ein Schmiersystem, das zum Zirkulierenlassen eines Schmierstoffs zu und von einem Verbrennungsmotor konfiguriert ist, wobei das Schmiersystem Folgendes umfasst: eine Schmierstoffpumpe; eine Schmierstoffwanne, die zum Speichern des Schmierstoffs, der nicht durch das Schmiersystem zirkuliert, konfiguriert ist; ein Schmierstofffiltersystem mit einem Schmierstofffilterelement, das zum Entfernen von Verunreinigungen aus dem Schmierstoff stromaufwärts des Verbrennungsmotors ausgestaltet ist; ein Kraftstoffabgabesystem, das zum Bereitstellen von Kraftstoff an den Verbrennungsmotor konfiguriert ist, wobei das Kraftstoffabgabesystem Folgendes umfasst: eine Kraftstoffpumpe; einen Kraftstofftank, der zum Speichern des durch den Verbrennungsmotor zu verbrennenden Kraftstoffs konfiguriert ist; ein Kraftstofffiltersystem mit einem Kraftstofffilterelement, das zum Entfernen von Verunreinigungen aus dem Kraftstoff stromaufwärts des Verbrennungsmotors ausgestaltet ist; und eine Filterüberwachungssteuerung, die konfiguriert ist zum: Empfangen von Motorbetriebsparametern des Verbrennungsmotors; Bestimmen einer vom Verbrennungsmotor erzeugten Leistungsmenge zumindest teilweise auf Grundlage der Motorbetriebsparameter; Bestimmen einer Filterhydraulikleistungsaufnahme des Kraftstofffiltersystems, das ein Fluid an den Verbrennungsmotor bereitstellt; Bestimmen einer Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Kraftstofffiltersystems auf den Verbrennungsmotor zumindest teilweise auf Grundlage der Filterhydraulikleistungsaufnahme des Kraftstofffiltersystems; und Vergleichen der Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Kraftstofffiltersystems mit einem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert, um zu bestimmen, ob das Kraftstofffilterelement einer Wartung bedarf.
Filtersystem nach Anspruch 12, ferner umfassend Bestimmen, dass die Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Kraftstofffiltersystems über dem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert liegt, durch die Filterüberwachungssteuerung.
Filtersystem nach Anspruch 13, wobei die Filterüberwachungssteuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Kraftstofffiltersystems über dem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert liegt, einen Alarm an eine Benutzervorrichtung auszulösen, der angibt, dass das Kraftstofffilterelement einer Wartung bedarf.
Filtersystem nach Anspruch 14, wobei die Benutzervorrichtung eine Armaturenleuchte eines von dem Verbrennungsmotor mit Energie versorgten Ausrüstungsteils ist.
Filtersystem nach Anspruch 14, wobei die Benutzervorrichtung eine Telematikzentrale eines Bedieners des Verbrennungsmotors ist.
Filtersystem nach Anspruch 12, wobei die Filterüberwachungssteuerung ein Motorsteuermodul ist, das den Betrieb des Verbrennungsmotors steuert.
Filtersystem nach Anspruch 12, wobei die Filterüberwachungssteuerung die Motorbetriebsparameter von einem Motorsteuermodul empfängt, das den Betrieb des Verbrennungsmotors steuert.
Filtersystem nach Anspruch 12, wobei die Filterüberwachungssteuerung ferner dazu konfiguriert ist, eine Schätzung eines Fluidflusses durch das Filtersystem, zumindest teilweise auf Grundlage der Motorbetriebsparameter, zu bestimmen.
Filtersystem nach Anspruch 12, wobei die Filterüberwachungssteuerung ferner konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Schmierstofffilterhydraulikleistungsaufnahme des Schmierstofffiltersystems, das einen Schmierstoff an den Verbrennungsmotor bereitstellt, Bestimmen einer Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Schmierstofffiltersystems auf den Verbrennungsmotor zumindest teilweise auf Grundlage der Schmierstofffilterhydraulikleistungsaufnahme des Schmierstofffiltersystems, und Vergleichen der Kraftstoffverbrauchsauswirkung des Schmierstofffiltersystems mit einem Kraftstoffverbrauchsauswirkungsgrenzwert, um zu bestimmen, ob das Schmierstofffilterelement einer Wartung bedarf.
Filtersystem nach Anspruch 20, wobei die Filterüberwachungssteuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf das Bestimmen, dass das Schmierstofffilterelement einer Wartung bedarf, einen Alarm an eine Benutzervorrichtung auszulösen, dass das Filterelement einer Wartung bedarf.