用于液体过滤系统的电子过滤器检测特征的制作方法
【专利说明】用于液体过滤系统的电子过滤器检测特征
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年 10月 16 日提交的、题为 "FILTER MONITORING SYSTEMS AND METHODS OF OPERATING FILTER MONITORING SYSTEMS"的Shimpi等人的美国临时专利申请 号61/891,593的优先权，该申请以其全部内容以及为所有目的而通过引用并入本文。
[0003] 领域
[0004] 本公开总体上涉及用于监控内燃机的过滤系统的系统及方法。
[0005] 背景
[0006] 有内燃机的公路的和非公路的商业车辆和设备具有非常高成本的发动机和/或机 器的停机时间。内燃机可以具有各种过滤系统，包括空气过滤系统、燃料过滤系统、润滑剂 过滤系统、液压流体过滤系统、曲轴箱通风过滤系统、冷却剂过滤系统等等。每个过滤系统 通常包括过滤元件，其中过滤元件需要在指定量的使用（例如，指定量的发动机运行时间、 指定量的行驶的英里数、过滤器容量等)之后被替换。发动机过滤器元件的状况的诊断将帮 助作出关于服务接近可用寿命或已经超过可用寿命的特定的过滤器元件的重要决定。替换 过滤器元件有助于阻止因过载的过滤器而对发动机系统的损坏。
[0007] 车队所有者感兴趣的是，同步多个过滤器元件的服务事件以减少车辆和设备的停 机时间。需要各种过滤系统监控系统来监控各种过滤器元件。管理多个车辆的车队还需要 监控零件库存(例如，容易用于服务的可用的替换过滤器元件的数量和类型）。远程过滤器 监控可以帮助作出更加智能的库存决定。当前的监控系统需要可用在发动机控制模块 ("ECM"）上的附加引脚，这昂贵且难以实现。
[0008] 下面的美国专利申请和美国专利均通过引用全部被并入本文。
[0009] 美国专利申请序列号13/412,280,其于2012年3月5日提交，于2012年10月4日作为 美国专利公开号US 2012/0253595A1发布。
[0010] 美国临时专利申请序列号61/810,946,其于2013年4月11日提交。
[0011 ] 美国专利号6，207，045，其于2001年3月27日公布。
[0012] 美国专利申请序列号12/860,499,其于2010年8月20日提交，现在为美国专利8， 409，446，于2013年4月2日公布。
[0013] 美国专利申请序列号13/827,992,其于2013年3月14日提交。
[0014] 美国临时专利申请序列号61/586,603,其于2012年6月12日提交。
[0015] 美国临时专利申请序列号61/595，326，其于2012年2月6日提交。
[0016] 美国临时专利申请序列号61/640,420,其于2012年4月30日提交。
[0017] 美国专利申请序列号13/864,694,其于2013年4月17日提交。
[0018] 美国临时专利申请序列号61/658,603,其于2012年6月12日提交。
【发明内容】
[0019]公开了用于监视并且控制内燃机过滤系统的电子系统。一种微控制器处理单元读 取来自与内燃机的各种过滤系统相关联的各种电子传感器和设备的输入和来自ECM的发动 机参数以作出关键决定，像监控过滤器元件(例如，滤芯元件、旋装式过滤器等）的状况，预 测剩余的过滤器元件保养，计算对发动机性能的影响，以及提供保养和诊断指示。微控制器 处理单元能够同时监控与内燃机相关联的多个过滤系统(例如，燃料过滤系统、液压流体过 滤系统、空气过滤系统、润滑剂过滤系统等）。所监控的过滤系统可以被安装在发动机隔室 的内部或外部。微控制器处理单元基于所安装的传感器（例如，压降传感器、空气流量 ("MAF"）传感器、虚拟传感器等)和/或保养指示算法(例如，计算所过滤的流体体积的总量 的算法)来提供与给定过滤系统有关的保养指示。微控制器处理单元还可以通过使用数字 加密和/或模拟方法的正品过滤器识别技术来确定正品过滤器元件是否正在由内燃机所使 用（即，服务技术人员安装了正品过滤器元件还是不合适的山寨过滤器元件）。此外，微控制 器处理单元包括各种输出能力（例如，智能电话应用、服务技术人员的工具、原始设备制造 商的远程信息处理、仪表盘指示器灯、仪表盘显示的错误代码等）。微控制器处理单元利用 用于重新获取，管理，解释以及预测过滤器信息的算法和程序。
[0020] 公开了一种唯一的集成系统，其具有各种电子接口，包括过滤设备/传感器和控制 器单元之间的模拟和数字输入/输出连接、ECM和控制器单元之间的计算机域网络（"CAN"） 连接、微控制器和智能电话应用软件之间的无线（例如，Bluetooth?、WiFi?、ZigBee? 等)连接、液晶显示器（"LCD"）监视器、通用串行总线（"USB"）端口和/或智能电话设备和后 端服务器之间的蜂窝数据网络连接接口。
[0021] 第一个实施例涉及用于内燃机的过滤器监控系统。过滤器监控系统包括过滤器控 制模块（"FCM"），其具有接收来自用于过滤内燃机中的流体的发动机过滤设备系统的至少 一个过滤参数的第一输入端。过滤器监控系统还包括第二输入端，第二输入端接收来自ECM 的至少一个发动机参数，该ECM控制内燃机的操作。FCM基于过滤参数和发动机参数，经由第 一输出端输出命令信号。
[0022] 另一个实施例涉及用于监控内燃机的多个不同的过滤系统的过滤器监控系统 ("FMS"）。该系统包括与内燃机的第一过滤系统相关联的第一传感器和与内燃机的第二过 滤系统相关联的第二传感器。该系统还包括FMS模块。FMS模块包括存储器、至少一个通信接 口、親合到用户输出端的输出端和处理器。该通信接口提供FMS模块与内燃机的ECM、第一传 感器和第二传感器之间的数据通信。处理器被配置为接收来自第一传感器和第二传感器的 输入信号，并且经由用户输出端为第一过滤系统和第二过滤系统提供保养指示。
[0023] 另一个实施例涉及用于监控内燃机的多个不同的过滤系统和至少一个流体系统 的监控系统。监控系统包括与内燃机的第一过滤系统性相关联的第一传感器、与内燃机的 第二过滤系统相关联的第二传感器和被配置为监控与内燃机的流体系统相关联的流体的 特性的第三传感器。该系统还包括监控模块。监控模块包括存储器、至少一个通信接口、耦 合到用户输出端的输出端和处理器。该通信接口提供FMS模块与内燃机的ECM、第一传感器、 第二传感器和第三传感器之间的数据通信。该处理器被配置为接收来自第一传感器、第二 传感器和第三传感器的输入信号，并且经由用户输出端为第一过滤系统、第二过滤系统和 流体系统提供保养指示。
[0024] 当结合附图时，这些特征以及其它特征与其操作的组织和方式一起将从下面的详 细说明中变得明显，其中，贯穿以下所述的若干附图，相同的元件具有相同的标号。
[0025] 附图简述
[0026] 图1示出根据示例性实施例的FMS的框图。
[0027] 图2A示出图1的FMS的透视图。
[0028]图2B和图2C示出连接到内燃机的线束的图1的FMS的视图。
[0029]图2D和图2E示出根据示例性实施例的被布置为执行正品过滤器识别的图U^FMS 的框图。
[0030] 图3示出存储在图1的FMS的存储器中的各种软件模块和控制算法的框图。
[0031] 图4示出向外部设备发送信息的图1的FMS的框图。
[0032] 图5示出根据示例性实施例的信息输出表。
[0033I图6示出与智能电话进行通信的图1的FMS的示意图。
[0034]图7A示出将数据输出到安装在仪表盘的显示器的图1的FMS的电路图。
[0035]图7B显示将数据输出到安装在仪表盘的显示器的图1的FMS的示意图。
[0036] 详细说明
[0037] 一般地，参照附图，公开了一种过滤器监控系统（"FMS"）JMS包括⑴若干输入通 道；（ii)中央处理和控制单元；以及（iii)若干输出通道。输入和输出通道可以是模拟的、数 字的和/或基于SAEJ1939CAN协议。处理和控制单元包括电子芯片、微处理器、存储器模块、 无线通信模块以及其它集成的电子组件。FMS接收来自多个来源（如过滤系统和内燃机的 ECM)的输入。基于多个输入，FMS确定最佳保养时间，以便可以在相同时间保养而不是在多 个单一目的的保养中保养多个过滤系统。保养的这种同步为操作者提供增加的便利并且减 少内燃机的停机时间，并因此，减少内燃机驱动的车辆或设备的停机时间。此外，可以从可 能从传统的单系统监控系统中不可获得的多个系统分析中收集关于内燃机的整个操作的 附加信息。例如，如果FMS确定润滑油质量正在下降，则FMS可以确定与润滑油所润滑的其它 系统（例如，燃料栗）的其它问题，所述其他问题可能降低其它系统的功能性(例如，降低燃 料栗效率，减少润滑油润湿的组件的寿命，等等）TMS能够通过各种模式将输出发送给用 户，例如，通过Wi-Fi网络的蓝牙发送到智能电话，通过有线连接发送到车辆仪表盘上的LCD 显示屏，通过无线通信链接发送到现有的OEM远程信息处理系统，通过USB连接发送到笔记 本电脑，等等。
[0038]参照图1，示出了根据示例性实施例的FMS模块100的框图。FMS模块100包括多个输 入端102、处理和控制单元104以及至少一个输出端106。多个输入端102被提供给处理和控 制单元104。在一些布置中，处理和控制单元104经由通信总线连接到各输入端。如下面进一 步详细描述的，处理和控制单元104基于输入端102来确定内燃系统的各种过滤系统的状态 和最佳保养时间。处理和控制单元104经由至少一个输出端106将过滤系统的状态和最佳