用于液體過濾系統(tǒng)的電子過濾器檢測特征的制作方法
【專利說明】用于液體過濾系統(tǒng)的電子過濾器檢測特征
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年 10月 16 日提交的、題為 "FILTER MONITORING SYSTEMS AND METHODS OF OPERATING FILTER MONITORING SYSTEMS"的Shimpi等人的美國臨時專利申請 號61/891,593的優(yōu)先權(quán)，該申請以其全部內(nèi)容以及為所有目的而通過引用并入本文。
[0003] 領(lǐng)域
[0004] 本公開總體上涉及用于監(jiān)控內(nèi)燃機(jī)的過濾系統(tǒng)的系統(tǒng)及方法。
[0005] 背景
[0006] 有內(nèi)燃機(jī)的公路的和非公路的商業(yè)車輛和設(shè)備具有非常高成本的發(fā)動機(jī)和/或機(jī) 器的停機(jī)時間。內(nèi)燃機(jī)可以具有各種過濾系統(tǒng)，包括空氣過濾系統(tǒng)、燃料過濾系統(tǒng)、潤滑劑 過濾系統(tǒng)、液壓流體過濾系統(tǒng)、曲軸箱通風(fēng)過濾系統(tǒng)、冷卻劑過濾系統(tǒng)等等。每個過濾系統(tǒng) 通常包括過濾元件，其中過濾元件需要在指定量的使用（例如，指定量的發(fā)動機(jī)運(yùn)行時間、 指定量的行駛的英里數(shù)、過濾器容量等)之后被替換。發(fā)動機(jī)過濾器元件的狀況的診斷將幫 助作出關(guān)于服務(wù)接近可用壽命或已經(jīng)超過可用壽命的特定的過濾器元件的重要決定。替換 過濾器元件有助于阻止因過載的過濾器而對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的損壞。
[0007] 車隊(duì)所有者感興趣的是，同步多個過濾器元件的服務(wù)事件以減少車輛和設(shè)備的停 機(jī)時間。需要各種過濾系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)控各種過濾器元件。管理多個車輛的車隊(duì)還需要 監(jiān)控零件庫存(例如，容易用于服務(wù)的可用的替換過濾器元件的數(shù)量和類型）。遠(yuǎn)程過濾器 監(jiān)控可以幫助作出更加智能的庫存決定。當(dāng)前的監(jiān)控系統(tǒng)需要可用在發(fā)動機(jī)控制模塊 ("ECM"）上的附加引腳，這昂貴且難以實(shí)現(xiàn)。
[0008] 下面的美國專利申請和美國專利均通過引用全部被并入本文。
[0009] 美國專利申請序列號13/412,280,其于2012年3月5日提交，于2012年10月4日作為 美國專利公開號US 2012/0253595A1發(fā)布。
[0010] 美國臨時專利申請序列號61/810,946,其于2013年4月11日提交。
[0011 ] 美國專利號6，207，045，其于2001年3月27日公布。
[0012] 美國專利申請序列號12/860,499,其于2010年8月20日提交，現(xiàn)在為美國專利8， 409，446，于2013年4月2日公布。
[0013] 美國專利申請序列號13/827,992,其于2013年3月14日提交。
[0014] 美國臨時專利申請序列號61/586,603,其于2012年6月12日提交。
[0015] 美國臨時專利申請序列號61/595，326，其于2012年2月6日提交。
[0016] 美國臨時專利申請序列號61/640,420,其于2012年4月30日提交。
[0017] 美國專利申請序列號13/864,694,其于2013年4月17日提交。
[0018] 美國臨時專利申請序列號61/658,603,其于2012年6月12日提交。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]公開了用于監(jiān)視并且控制內(nèi)燃機(jī)過濾系統(tǒng)的電子系統(tǒng)。一種微控制器處理單元讀 取來自與內(nèi)燃機(jī)的各種過濾系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的各種電子傳感器和設(shè)備的輸入和來自ECM的發(fā)動 機(jī)參數(shù)以作出關(guān)鍵決定，像監(jiān)控過濾器元件(例如，濾芯元件、旋裝式過濾器等）的狀況，預(yù) 測剩余的過濾器元件保養(yǎng)，計(jì)算對發(fā)動機(jī)性能的影響，以及提供保養(yǎng)和診斷指示。微控制器 處理單元能夠同時監(jiān)控與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)聯(lián)的多個過濾系統(tǒng)(例如，燃料過濾系統(tǒng)、液壓流體過 濾系統(tǒng)、空氣過濾系統(tǒng)、潤滑劑過濾系統(tǒng)等）。所監(jiān)控的過濾系統(tǒng)可以被安裝在發(fā)動機(jī)隔室 的內(nèi)部或外部。微控制器處理單元基于所安裝的傳感器（例如，壓降傳感器、空氣流量 ("MAF"）傳感器、虛擬傳感器等)和/或保養(yǎng)指示算法(例如，計(jì)算所過濾的流體體積的總量 的算法)來提供與給定過濾系統(tǒng)有關(guān)的保養(yǎng)指示。微控制器處理單元還可以通過使用數(shù)字 加密和/或模擬方法的正品過濾器識別技術(shù)來確定正品過濾器元件是否正在由內(nèi)燃機(jī)所使 用（即，服務(wù)技術(shù)人員安裝了正品過濾器元件還是不合適的山寨過濾器元件）。此外，微控制 器處理單元包括各種輸出能力（例如，智能電話應(yīng)用、服務(wù)技術(shù)人員的工具、原始設(shè)備制造 商的遠(yuǎn)程信息處理、儀表盤指示器燈、儀表盤顯示的錯誤代碼等）。微控制器處理單元利用 用于重新獲取，管理，解釋以及預(yù)測過濾器信息的算法和程序。
[0020] 公開了一種唯一的集成系統(tǒng)，其具有各種電子接口，包括過濾設(shè)備/傳感器和控制 器單元之間的模擬和數(shù)字輸入/輸出連接、ECM和控制器單元之間的計(jì)算機(jī)域網(wǎng)絡(luò)（"CAN"） 連接、微控制器和智能電話應(yīng)用軟件之間的無線（例如，Bluetooth?、WiFi?、ZigBee? 等)連接、液晶顯示器（"LCD"）監(jiān)視器、通用串行總線（"USB"）端口和/或智能電話設(shè)備和后 端服務(wù)器之間的蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接接口。
[0021] 第一個實(shí)施例涉及用于內(nèi)燃機(jī)的過濾器監(jiān)控系統(tǒng)。過濾器監(jiān)控系統(tǒng)包括過濾器控 制模塊（"FCM"），其具有接收來自用于過濾內(nèi)燃機(jī)中的流體的發(fā)動機(jī)過濾設(shè)備系統(tǒng)的至少 一個過濾參數(shù)的第一輸入端。過濾器監(jiān)控系統(tǒng)還包括第二輸入端，第二輸入端接收來自ECM 的至少一個發(fā)動機(jī)參數(shù)，該ECM控制內(nèi)燃機(jī)的操作。FCM基于過濾參數(shù)和發(fā)動機(jī)參數(shù)，經(jīng)由第 一輸出端輸出命令信號。
[0022] 另一個實(shí)施例涉及用于監(jiān)控內(nèi)燃機(jī)的多個不同的過濾系統(tǒng)的過濾器監(jiān)控系統(tǒng) ("FMS"）。該系統(tǒng)包括與內(nèi)燃機(jī)的第一過濾系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的第一傳感器和與內(nèi)燃機(jī)的第二過 濾系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的第二傳感器。該系統(tǒng)還包括FMS模塊。FMS模塊包括存儲器、至少一個通信接 口、親合到用戶輸出端的輸出端和處理器。該通信接口提供FMS模塊與內(nèi)燃機(jī)的ECM、第一傳 感器和第二傳感器之間的數(shù)據(jù)通信。處理器被配置為接收來自第一傳感器和第二傳感器的 輸入信號，并且經(jīng)由用戶輸出端為第一過濾系統(tǒng)和第二過濾系統(tǒng)提供保養(yǎng)指示。
[0023] 另一個實(shí)施例涉及用于監(jiān)控內(nèi)燃機(jī)的多個不同的過濾系統(tǒng)和至少一個流體系統(tǒng) 的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)包括與內(nèi)燃機(jī)的第一過濾系統(tǒng)性相關(guān)聯(lián)的第一傳感器、與內(nèi)燃機(jī)的 第二過濾系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的第二傳感器和被配置為監(jiān)控與內(nèi)燃機(jī)的流體系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的流體的 特性的第三傳感器。該系統(tǒng)還包括監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊包括存儲器、至少一個通信接口、耦 合到用戶輸出端的輸出端和處理器。該通信接口提供FMS模塊與內(nèi)燃機(jī)的ECM、第一傳感器、 第二傳感器和第三傳感器之間的數(shù)據(jù)通信。該處理器被配置為接收來自第一傳感器、第二 傳感器和第三傳感器的輸入信號，并且經(jīng)由用戶輸出端為第一過濾系統(tǒng)、第二過濾系統(tǒng)和 流體系統(tǒng)提供保養(yǎng)指示。
[0024] 當(dāng)結(jié)合附圖時，這些特征以及其它特征與其操作的組織和方式一起將從下面的詳 細(xì)說明中變得明顯，其中，貫穿以下所述的若干附圖，相同的元件具有相同的標(biāo)號。
[0025] 附圖簡述
[0026] 圖1示出根據(jù)示例性實(shí)施例的FMS的框圖。
[0027] 圖2A示出圖1的FMS的透視圖。
[0028]圖2B和圖2C示出連接到內(nèi)燃機(jī)的線束的圖1的FMS的視圖。
[0029]圖2D和圖2E示出根據(jù)示例性實(shí)施例的被布置為執(zhí)行正品過濾器識別的圖U^FMS 的框圖。
[0030] 圖3示出存儲在圖1的FMS的存儲器中的各種軟件模塊和控制算法的框圖。
[0031] 圖4示出向外部設(shè)備發(fā)送信息的圖1的FMS的框圖。
[0032] 圖5示出根據(jù)示例性實(shí)施例的信息輸出表。
[0033I圖6示出與智能電話進(jìn)行通信的圖1的FMS的示意圖。
[0034]圖7A示出將數(shù)據(jù)輸出到安裝在儀表盤的顯示器的圖1的FMS的電路圖。
[0035]圖7B顯示將數(shù)據(jù)輸出到安裝在儀表盤的顯示器的圖1的FMS的示意圖。
[0036] 詳細(xì)說明
[0037] 一般地，參照附圖，公開了一種過濾器監(jiān)控系統(tǒng)（"FMS"）JMS包括⑴若干輸入通 道；（ii)中央處理和控制單元；以及（iii)若干輸出通道。輸入和輸出通道可以是模擬的、數(shù) 字的和/或基于SAEJ1939CAN協(xié)議。處理和控制單元包括電子芯片、微處理器、存儲器模塊、 無線通信模塊以及其它集成的電子組件。FMS接收來自多個來源（如過濾系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)的 ECM)的輸入?；诙鄠€輸入，F(xiàn)MS確定最佳保養(yǎng)時間，以便可以在相同時間保養(yǎng)而不是在多 個單一目的的保養(yǎng)中保養(yǎng)多個過濾系統(tǒng)。保養(yǎng)的這種同步為操作者提供增加的便利并且減 少內(nèi)燃機(jī)的停機(jī)時間，并因此，減少內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的車輛或設(shè)備的停機(jī)時間。此外，可以從可 能從傳統(tǒng)的單系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中不可獲得的多個系統(tǒng)分析中收集關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的整個操作的 附加信息。例如，如果FMS確定潤滑油質(zhì)量正在下降，則FMS可以確定與潤滑油所潤滑的其它 系統(tǒng)（例如，燃料栗）的其它問題，所述其他問題可能降低其它系統(tǒng)的功能性(例如，降低燃 料栗效率，減少潤滑油潤濕的組件的壽命，等等）TMS能夠通過各種模式將輸出發(fā)送給用 戶，例如，通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的藍(lán)牙發(fā)送到智能電話，通過有線連接發(fā)送到車輛儀表盤上的LCD 顯示屏，通過無線通信鏈接發(fā)送到現(xiàn)有的OEM遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)，通過USB連接發(fā)送到筆記 本電腦，等等。
[0038]參照圖1，示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的FMS模塊100的框圖。FMS模塊100包括多個輸 入端102、處理和控制單元104以及至少一個輸出端106。多個輸入端102被提供給處理和控 制單元104。在一些布置中，處理和控制單元104經(jīng)由通信總線連接到各輸入端。如下面進(jìn)一 步詳細(xì)描述的，處理和控制單元104基于輸入端102來確定內(nèi)燃系統(tǒng)的各種過濾系統(tǒng)的狀態(tài) 和最佳保養(yǎng)時間。處理和控制單元104經(jīng)由至少一個輸出端106將過濾系統(tǒng)的狀態(tài)和最佳