滤清器通信和验证网络的制作方法
【专利摘要】本发明描述了一种滤清器以及一类系统，例如使用该滤清器的发动机。在滤清器头或滤清器上安装采用长波磁波通信的无线标签，如IEEE?1902.1无线标签。该无线标签用于将例如滤清器的标识和状态等数据传送到数据采集系统。此外，数据收集系统可连接至发动机控制模块或其他控制器，以实现特定的控制操作或诊断/故障报告。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本公开案总体上涉及滤除及管理滤清器正确使用的领域。 滤清器通信和验证网络
【背景技术】
[0002] 为防止下游部件损坏以及使用流体滤清系统的设备的故障，需要安装设计合理的 滤清筒。此外，在没有安装滤清器（或其滤芯筒）时还需要防止流体流到下游部件。
【发明内容】
[0003] 本公开案描述了通过安全协议以电子方式将滤清器"安装（key) "到发动机（或 其他要使用滤清器的系统）的功能。该功能可实现在发动机上进行滤清器认证和兼容性检 查，使得发动机控制系统可以在检测到不兼容或缺失的滤清器（或滤芯筒）时，采取适当的 动作。例如，发动机控制模块（ECM)可对滤清器（或滤清器的滤芯筒）的存在或缺失作出 反应，比如在不存在合适的滤清器（或其滤芯筒）或不存在任何滤清器（或其滤芯筒）时， 停止发动机运行（及后续的发动机磨损）。该功能还能检查滤清器的定期维护情况。最终 它允许通过各种手段（如手持式设备、采用远程信息处理的"总部"系统、传统服务工具等） 提供滤清器状态报告。
[0004] 将重要的滤清器信息反馈至诸如发动机控制模块（ECM)的中央计算设备，可以实 现创建先进的诊断报告并实现发动机保护。可以采用很多算法来使用这种数据。例如，如 果滤清器（或其滤芯筒）缺失，ECM中的逻辑电路可以阻止发动机启动，并/或将诊断故障 代码报告给操作人员和或技术人员。如果出现滤清器（或其滤芯筒）堵塞或严重受限的情 况，ECM中的逻辑电路可以命令发动机减额或让发动机处于备用运行模式，并/或将诊断故 障代码报告给操作人员和或技术人员。此外，因为ECM掌握发动机的占空比和其他运行状 态，所以监测滤清器信息的发展趋势也是可行的，从而提供更为机动的维护间隔（轻度使 用，维护间隔较长；高强度使用，维护间隔较短）。
[0005] 将电子产品集成到滤清器中带来了一些挑战。一个挑战是供电电源和其他电气接 口的利用。另一个挑战是确保信息的安全性和防篡改性。当滤清器设计成带有可拆卸滤芯 筒时，滤芯筒可从滤清器外壳中取出时，第三个挑战就出现了。
[0006] 在一个实施例中，滤清器包括滤清器外壳、可拆卸地置于滤清器外壳内的滤芯 筒以及一个安装在滤清器外壳上或滤芯筒上的无线通信标签。该标签可以是例如IEEE 1902. 1无线标签，或能够与预定的远程设备（例如发动机控制模块（ECM))通信或者甚至可 能直接与手持式设备（例如智能手机）通信的任何类型的无线标签。这样，就可以提供可 据以作出动作的特定信息了。例如但不限于，可检测滤清器（或其滤芯筒）存在或缺失，可 检测滤清器（或其滤芯筒）的类型从而确定滤清器（或其滤芯筒）是否与发动机匹配，测 量滤清器（或滤芯筒）的安装时间或可检测剩余寿命，等等。滤清器和/或滤芯筒各种相 关信息都可以检测。
[0007] 在另一个实施例中，提供了一类装有滤清系统的发动机，其滤清系统包括滤清器 外壳、滤芯筒和安装在滤清器外壳或滤芯筒上的无线标签。此外，标签读取器安装在发动机 上并与无线标签进行无线通信。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是本文所述系统的示意图。
[0009] 图2示出了发动机的示例性的通信方案示例。
[0010] 图3示出了包括多台发动机的示例性的联网方案。
【具体实施方式】
[0011] 如图1所示，在发动机的滤清器头10上以已知方式安装了一个或多个可拆卸滤清 器12。滤清器12可配置成过滤任何类型的发动机流体，例如机油、燃油、液压油或空气。此 夕卜，虽然滤清器头10可以如本文所述安装在发动机中，但滤清器头可以是任何可拆卸地安 装一个或多个滤清器的机械系统的一部分。
[0012] 人们都熟知各种滤清器的构造。在一个实施例中，滤清器12包括滤清器外壳和设 置在过滤器外壳内的滤芯筒。。滤清器外壳包括用于将滤清器外壳安装到滤清器头上的工 艺处理，例如螺纹。在一个实施例中，滤清器外壳和滤芯筒成一体且报废时作为一个元件一 起被丢弃。这种滤清器类型的一个示例是旋装式滤清器，其中螺母板封闭滤清器外壳的端 部，滤芯筒基本上永久地置于滤清器外壳中。在另一个实施例中，将滤清器外壳从滤清器头 分离后，可以把滤芯筒从滤清器外壳拆除，更换新的滤芯筒。
[0013] 在一个实施例中，在每个滤清器12上固定了无线标签装置14。在另一个实施例 中，与每个滤清器12上相关的无线标签装置14被固定到滤清器头10上而非滤清器上。在 一个实施例中，标签14可以是通过长波磁波进行通信的IEEE 1902. 1无线标签，或能够以 无线方式通过磁波与读取器进行通信的任何其他相似类型的长波无线标签。IEEE 1902. 1 无线标签是一种使用磁波按IEEE1902. 1协议运行的标签，而RFID标签使用无线电波。标 签14有一个通信元件（例如天线）和
[0014] 存储滤清器12某些相关数据的存储器。存储的数据可以包括但不限于标识滤清 器和/或安装在其中的滤芯筒的标识符、生产商、生产日期、滤清器或滤芯筒何时被安装、 滤清器或滤芯筒的状态等。例如，读/写器可将"状态"发送到标签表明"已安装"或"存储" 等。该状态可手动更新。标签还可存储安装有滤清器和滤芯筒的发动机的相关数据，包括 但不限于发动机序列号或标识安装有标签的发动机的其他方式。
[0015] 无线标签14可固定到滤清器外壳、滤芯筒或过滤器的一些其他部件，或者固定到 滤清器头10上。标签14可被固定到滤清器的外表面，例如固定到滤清器外壳上，或者固定 到滤清器内部的合适表面上，如滤清器外壳的内侧表面，也可固定到滤清器外壳内的滤芯 筒上。滤芯筒可包括一个滤芯环，滤芯环具有第一端、第二端，并限定中心空腔，第一端板密 封地连接至滤芯的第一端以封闭滤芯的第一端，第二端板密封地连接至滤芯的第二端以封 闭滤芯的第二端。第一端板和/或第二端板可包括允许流体通过的各种开口或诸如立管的 流体通路。无线标签可附加到，例如第一或第二端板。
[0016] 如图1和图2,系统还包括读/写器16用于读取和/或写入标签14。在一个实施 例中，读/写器16安装在发动机上或其附近，其安装位置可以让读/写器16从标签14读 取数据和/或向标签14写入数据。在另一个实施例中，读/写器16是一个便携式设备，例 如专门为此目的制造的设备或智能手机设备，它并不永久安装在发动机上或发动机附近， 而是被带到距离标签14足够近的位置，以从标签14读取和/或向标签14写入。
[0017] 读/写器16与控制器18进行通信。在发动机的示例环境中，控制器18可以是一 个发动机控制模块（ECM)。但是，控制器18还可以采取适用于对读自标签14的数据进行解 释、分析、操作或其它处理和/或准备要写入标签14的数据的其他形式，例如，如图2所示 的可与读/写器通过无线或有线方式进行通信的智能手机设备20。读/写器16和控制器 18之间的通信可采取模拟和/或数字形式通过有线或无线方式进行。
[0018] 在另一个实施例中，读/写器16可包括可选的网络通信和安全功能，网络通信和 安全功能包括但不限于路由器/防火墙、和/或数据存储和数据处理功能，数据存储和数据 处理功能包括但不限于数据采集系统，和/或读/写器16可以包括一个用于远程数据传输 的调制解调器。
[0019] 图3示出包括图1和图2中的多个系统的网络30。网络30包括多个控制器18a、 18b、... 18η，在所示实施例中，多个控制器安装在一辆车上。例如具有路由器、调制解调器 和防火墙等功能的通信设备32与控制器18a-n相连。举例来说，通信设备32可以是安装 有发动机的汽车的车载网络的一部分。本地计算设备34可有选择地与设备32连接，从而 配置车载网络和设备32的防火墙，并从无线标签读取数据和/或向无线标签写入数据。另 夕卜，设备32可通过互联网或有线连接与远程网络34 (例如服务器）连接。
[0020] 此外，无线标签14可在发动机装配过程中实现滤清器和/或滤芯筒的跟踪，并在 配送中心为管理滤清器的库存提供协助。因为电子产品越来越普遍，将无线标签作为互联 网上的可寻址节点处理变得越来越值得期待，而且每台发动机都能成为现有信息技术网路 的延伸，其中车载（发动机）计算设备直接与现有网络通信。诸如IEEE 1902. 1的无线标 签的使用实现了这种功能。
[0021] 此外，虽然本文描述的重点放在滤清器上，但是无线标签可以用于几乎任何发动 机部件。
[0022] 尽管可使用任何适合的无线标签，但是使用IEEE 1902. 1通信协议提供了几个优 势：
[0023] ?无线通信--可拆卸滤清器或可拆卸滤芯筒无法轻易与电线束连接
[0024] ?读/写器覆盖界定的范围，而非仅是视线所及，读取能力不因金属、水、电磁噪声 而降低--这允许标签设备的发射器可嵌入至金属滤清器外壳（安装在金属发动机中）的 内部。
[0025] ?发射器能量消耗少--使电池使用时间更长。
[0026] ?发射器成本低，因为发射器可被嵌入滤芯筒中。
[0027] 无线标签可用于任何需要被监测的发动机部件上，特别是滤清器，尤其是机油和 燃油的滤清器。无线标签可应用于集成式滤清器的外壳和/或滤芯筒，其中滤芯筒和外壳 可一起被废弃，在这种情况下，除非无线标签在废弃前移除，否则也将被废弃。或者，无线标 签可应用于可拆卸式滤芯筒，该滤芯筒从永久的滤清器外壳上移除后废弃。在这种情况下， 除非无线标签在废弃前拆下，否则也将被废弃。在某些情况中，无线标签可应用于永久型滤 清器外壳，在这种情况下，无线标签一般永久使用或至少重复使用。
[0028] 此外，发动机上可以安装一个或多个读/写器。读/写器可采用模拟或数字信号 与控制器18通信，在必要时由控制器采取适当操作（例如故障代码/降额/关闭）。
[0029] 使用IEEE 1902. 1无线通信协议或类似协议非常重要，因为其使用磁波，而不是 典型的RFID系统中所用的无线电波。因此，读/写器16覆盖界定的范围而非依赖于视线 或非常靠近。此外，读/写器的读/写能力不因金属、水、电磁噪声而降低。在传统的RFID 技术中，发动机中的金属特别是铁会对通信产生干扰。
[0030] 本发明只要不脱离其思想或创新特征即可以通过其他形式来实施。本申请书中公 开的实施例在所有方面均应认定为说明性而非限制性。本发明的范围是由所附权利要求书 而非以上说明书所指明，并且在这些权利要求的含义及等效范围内的所有变化均被包括在 其内。
【权利要求】
1. 一种系统，其特征在于，所述系统包括： 滤清器头； 可拆卸地安装到所述滤清器头的滤清器； 安装在所述滤清器头或所述滤清器上、使用长波磁波进行通信的无线标签。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线标签安装在所述滤清器上。
3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滤清器头位于发动机中。
4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滤清器是燃油滤清器或机油滤清器。
5. 如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述滤清器包括配置成与所述滤清器头可 拆卸地连接的滤清器外壳，和置于滤清器外壳内的滤芯筒；以及安装在滤清器外壳或滤芯 筒的无线标签。
6. 如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述滤芯筒可拆卸地置于滤清器外壳内，且 所述无线标签安装在所述滤芯筒上。
7. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线标签是IEEE 1902. 1无线标签。
8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括能够与无线标签通信的读 取器。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与读取器通信的控制器。
10. -种滤清器，其特征在于，所述滤清器包括： 滤清器外壳，所述外壳被设置成与滤清器头可拆卸地连接； 置于所述滤清器外壳内的滤芯筒；及 安装在所述滤清器外壳或所述滤芯筒上、使用长波磁波进行通信的无线标签。
11. 如权利要求10所述的滤清器，其特征在于，所述滤清器是燃油滤清器或机油滤清 器。
12. 如权利要求10所述的滤清器，其特征在于，所述无线标签是IEEE1902. 1无线标签。
13. 如权利要求10所述的滤清器，其特征在于，所述滤芯筒可拆卸地置于滤清器外壳 中，且所述无线标签安装在所述滤芯筒上。
14. 一种滤芯筒，其特征在于，所述滤芯筒包括： 滤芯环，所述滤芯环具有第一端、第二端，并限定一个中心空腔； 与滤芯的第一端密封连接的第一端板； 与滤芯的第二端密封连接的第二端板； 安装在滤芯筒上使用长波磁波进行通信的无线标签。
15. 如权利要求14所述的滤芯筒，其特征在于，所述无线标签安装在所述第一端板或 第二端板上。
16. 如权利要求14所述的滤芯筒，其特征在于，所述无线标签是IEEE1902. 1无线标签。
【文档编号】F02M37/22GK104106082SQ201380008715
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】T·J·米尔弗, M·F·马特恩, M·T·朱罗斯基, J·L·瓦拉茨, P·D·弗里, D·P·金特 申请人:康明斯过滤Ip公司