虛擬過(guò)濾器狀況傳感器的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 交叉索引至相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年1月24日提交的的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/756, 172號(hào)的優(yōu) 先權(quán)并在此以參見(jiàn)的方式引入其內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)總體涉及結(jié)合各種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一起使用的流體過(guò)濾器。更具體地， 本公開(kāi)涉及用于監(jiān)控此類流體過(guò)濾器的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 在此通過(guò)引用而全部并入的美國(guó)專利NO. 7, 922, 914公開(kāi)了用于測(cè)量通過(guò)流動(dòng)路 徑中的過(guò)濾器的壓降，以及然后使用該測(cè)量的壓降來(lái)評(píng)估流體、過(guò)濾器和/或供給有已過(guò) 濾流體的工作組件的特性的方法和系統(tǒng)。這些特性可包括過(guò)濾器的運(yùn)行狀況、過(guò)濾器剩余 使用壽命、流體中的相對(duì)污染物濃度和/或供給有已過(guò)濾流體的工作組件的剩余使用壽 命。
[0005] 在此通過(guò)引用而全部并入的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. US 2011/0307160 Al公開(kāi)了用 于監(jiān)控及顯示過(guò)濾器壽命的系統(tǒng)、方法及算法。公開(kāi)的系統(tǒng)、方法及算法可用于監(jiān)控和顯示 內(nèi)燃機(jī)中的過(guò)濾器的使用壽命。
[0006] 過(guò)濾器具有有限的維護(hù)周期，該有限的維護(hù)周期的長(zhǎng)度由存在于流體中的污染物 的種類和數(shù)量及使用狀況來(lái)決定。在過(guò)濾器應(yīng)被替換或保養(yǎng)之前，保養(yǎng)（或過(guò)濾器更換） 周期通常根據(jù)驅(qū)動(dòng)距離或時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)規(guī)定。使用距離或時(shí)間來(lái)界定維護(hù)周期的習(xí)慣作法是 一種近似作法。在某些情況下，維護(hù)周期可基于經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的壓降來(lái)制定，但是一般不會(huì)這 么做，因?yàn)樵黾恿祟~外的傳感器的成本。
[0007] 根據(jù)用途，過(guò)濾器可能早于或晚于規(guī)定的維護(hù)周期達(dá)到極限壓降。過(guò)濾器有時(shí)在 規(guī)定的維護(hù)周期之前發(fā)生堵塞，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)用于重載或惡劣環(huán)境時(shí)。這可通過(guò)研宄和 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，且這是因?yàn)檫^(guò)濾器維護(hù)周期是基于期望狀況而不是基于過(guò)濾器實(shí)際經(jīng)歷的狀況 設(shè)定的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
用于介紹發(fā)明創(chuàng)造的選取部分，該發(fā)明創(chuàng)造的選取部分將在下文具體 實(shí)施方式中進(jìn)一步描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不是旨在確定本發(fā)明的關(guān)鍵的或必要的特征，也不是 旨在輔助限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0009] 本發(fā)明人已意識(shí)到想要利用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的機(jī)載的現(xiàn)有的傳感器，尤其是燃油和 潤(rùn)滑油傳感器，作為判斷過(guò)濾器的狀況以及自適應(yīng)于狀況變化的狀況傳感器。本發(fā)明人已 意識(shí)到想要提供這種功能，而不需要將額外的傳感器加至系統(tǒng)，從而降低成本和復(fù)雜度。過(guò) 濾器的狀況可指的是過(guò)濾器的剩余使用壽命和/或過(guò)濾器的狀態(tài)，也就是，過(guò)濾器是否具 有不可忽略的剩余使用壽命，是否需要維修，或者是否已達(dá)到或超出其使用壽命。
[0010] 本發(fā)明人還意識(shí)到因?yàn)檫^(guò)早的過(guò)濾器堵塞可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能惡化，加速磨損，和/ 或增加維修成本，需要設(shè)有精度更高的裝置來(lái)判定何時(shí)更換過(guò)濾器或至少保證過(guò)濾器在超 出其使用壽命時(shí)不被使用。為此，應(yīng)考慮負(fù)載循環(huán)，應(yīng)用，和過(guò)濾器-以及發(fā)動(dòng)機(jī)-特殊因 素的影響。當(dāng)過(guò)濾器接近其使用壽命末端時(shí)的提前通知使發(fā)動(dòng)機(jī)操作員和/或維修人員能 夠協(xié)調(diào)維修活動(dòng)和生產(chǎn)需求，從而降低成本和提高生產(chǎn)率能力。如本文上面提到的，進(jìn)一步 需要在不增加額外的傳感器至傳統(tǒng)的系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。
[0011] 本公開(kāi)提供了一種虛擬傳感器，該虛擬傳感器使用發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 數(shù)據(jù)來(lái)判斷燃油或潤(rùn)滑油過(guò)濾器的狀況。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和其他適宜的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器功 能性地提供輸入至控制電路，例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM)。ECM使用該數(shù)據(jù)以判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩。然后，算法使用轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速和時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)判斷過(guò)濾器的狀況，以及ECM將輸出提供至顯 示器或控制設(shè)備以通知操作員，維修人員，或者發(fā)起適宜的響應(yīng)。本公開(kāi)提供算法中的選擇 性可調(diào)節(jié)參數(shù)，該選擇性可調(diào)節(jié)參數(shù)的值取決于運(yùn)行環(huán)境，發(fā)動(dòng)機(jī)，和過(guò)濾器特性，該選擇 性可調(diào)節(jié)參數(shù)可手動(dòng)地或可自動(dòng)地更改以提高計(jì)算的精度。
[0012] 結(jié)合附圖，可顯而易見(jiàn)地從下述【具體實(shí)施方式】中得出這些特征和其他特征，連同 其操作機(jī)制和方法。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為根據(jù)示例性實(shí)施例的虛擬過(guò)濾器狀況傳感器的原理示意圖。
[0014] 圖2為示例性發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速曲線圖，示出了在最大負(fù)載和在70%最大負(fù)載的 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線。
[0015] 圖3為用于實(shí)施本文描述的多種實(shí)施例的系統(tǒng)的原理示意圖。
[0016] 圖4為流程圖，示出了示例性過(guò)程，通過(guò)該示例性過(guò)程可實(shí)施本文包含的多種實(shí) 施例。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 在本說(shuō)明書(shū)中，出于簡(jiǎn)潔，清晰和理解的目的使用了某些詞語(yǔ)。不能從中推斷出超 出現(xiàn)有技術(shù)要求的不必要限制，因?yàn)檫@些術(shù)語(yǔ)僅用于描述的目的并且旨在被廣泛地解釋。 本文描述的不同的設(shè)備，方法和系統(tǒng)可單獨(dú)使用或者結(jié)合其他設(shè)備，方法和系統(tǒng)一起使用。 可能有多種等價(jià)形式，替代選擇，以及變型。
[0018] 圖1中示意性地示出，虛擬過(guò)濾器狀況傳感器評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和/或潤(rùn)滑油過(guò)濾 器的狀況。處理其他可能的事項(xiàng)之外，虛擬過(guò)濾器狀況傳感器獲得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩，以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可直接使用機(jī)載傳感器來(lái)測(cè)量。在現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通常連續(xù)地由ECM由測(cè)量到的輸入，例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)氣歧管壓力，以 及油門位置，計(jì)算出。執(zhí)行計(jì)算所需的傳感器通常已經(jīng)呈搭載于發(fā)動(dòng)機(jī)狀況。時(shí)間，轉(zhuǎn)矩和 轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)功能性地傳遞至或以其他方式作為輸入傳遞至ECM或其他控制器。應(yīng)理解的是， 當(dāng)在此提及ECM時(shí)，相關(guān)的結(jié)構(gòu)、功能和特性可同樣應(yīng)用于其他類型的控制器或控制單元。
[0019] 在圖1中，若干功能通常存儲(chǔ)在ECM中。來(lái)自其他傳感器（例如溫度、壓力和/或 燃油品質(zhì)傳感器）的數(shù)據(jù)也可提供至ECM并用于提高虛擬過(guò)濾器狀況傳感器的精度。ECM 基于時(shí)間，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速以及其他可選數(shù)據(jù)使用算法計(jì)算過(guò)濾器的狀況?？烧{(diào)節(jié)參數(shù)可視情況 輸入ECM以改進(jìn)算法并校正發(fā)動(dòng)機(jī)和過(guò)濾器之間的差異，局部狀況也一樣，例如燃油品質(zhì) 和環(huán)境狀況。這些可調(diào)節(jié)參數(shù)可提高計(jì)算的精度。通常，可調(diào)節(jié)參數(shù)可編程至新的發(fā)動(dòng)機(jī) 的ECM。一旦可獲得關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)期用途或最終目的的信息，它們的值可被修改或調(diào)節(jié)。 對(duì)現(xiàn)存的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，可調(diào)節(jié)參數(shù)還可以被重新調(diào)節(jié)以為了局部狀況而精調(diào)傳感器。過(guò)濾 器狀況計(jì)算結(jié)果功能性地傳遞至輸出裝置，例如，可視指示器，有色燈，故障或其他信息編 碼，數(shù)字指示器，適宜的數(shù)據(jù)收集，和/或處理裝置（例如計(jì)算機(jī)），ECM或控制器（控制電 路），可基于這些信息借此做出適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。
[0020] 圖1中的虛擬流體過(guò)濾器狀況傳感器工作如下。設(shè)有傳感器且傳感器將數(shù)據(jù)傳 遞至ECM，傳感器包括那些測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速105的傳感器以及發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩所需 的諸如此類額外的傳感器110,也包括監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間115的裝置。可選擇地，發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩可直接測(cè)量出，例如通過(guò)在凸輪軸上的表面聲波（SAW)傳感器。ECM計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 (130)，如通常在現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中所做的。存儲(chǔ)在ECM中的算法145周期性地或者基于近 似連續(xù)性原則地接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)130,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)125和時(shí)間數(shù)據(jù)135,以及使用 各種數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前狀況對(duì)過(guò)濾器壽命的影響。算法145還可依據(jù)各種可調(diào)節(jié)參數(shù)150判斷 過(guò)濾器狀況155?；谶m宜的過(guò)濾器傳感器120,算法145還可斷定過(guò)濾器的存在或缺失 (在140處表示）。在過(guò)濾器維護(hù)周期期間隨著時(shí)間推移的結(jié)果提供了連續(xù)的或周期性地 更新的對(duì)過(guò)濾器（155)的當(dāng)前狀況的評(píng)估。ECM生成與過(guò)濾器狀況相應(yīng)的信號(hào)，該信號(hào)發(fā)送 至輸出裝置160,例如顯示器或其他裝置，以引起或發(fā)起適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。在圖1所示的實(shí)施例 中，用于計(jì)算/判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間115,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算1