虚拟过滤器状况传感器制造技术

一种用于判断过滤器的状况的系统和方法，所述过滤器过滤与发动机有关的燃油。有关所述发动机的运行的输入信息由多个传感器提供。使用至少一些所述输入信息来判断多个输入变量，该多个输入变量代表多个发动机运行状况，该多个发动机运行状况包括发动机运行时间，发动机转矩和发动机转速。包含这些输入变量的算法用于判断所述过滤器的所述状况。关于所述过滤器的所述状况的信息可输出至用户，例如车辆驾驶员或者维修技术人员。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】虚拟过滤器状况传感器交叉索引至相关申请本申请要求2013年1月24日提交的的美国临时专利申请第61/756,172号的优先权并在此以参见的方式引入其内容。
本公开总体涉及结合各种类型的发动机系统一起使用的流体过滤器。更具体地，本公开涉及用于监控此类流体过滤器的系统和方法。
技术介绍
在此通过引用而全部并入的美国专利NO.7,922,914公开了用于测量通过流动路径中的过滤器的压降，以及然后使用该测量的压降来评估流体、过滤器和/或供给有已过滤流体的工作组件的特性的方法和系统。这些特性可包括过滤器的运行状况、过滤器剩余使用寿命、流体中的相对污染物浓度和/或供给有已过滤流体的工作组件的剩余使用寿命。在此通过引用而全部并入的美国临时专利申请No.US2011/0307160Al公开了用于监控及显示过滤器寿命的系统、方法及算法。公开的系统、方法及算法可用于监控和显示内燃机中的过滤器的使用寿命。过滤器具有有限的维护周期，该有限的维护周期的长度由存在于流体中的污染物的种类和数量及使用状况来决定。在过滤器应被替换或保养之前，保养(或过滤器更换)周期通常根据驱动距离或时间长度来规定。使用距离或时间来界定维护周期的习惯作法是一种近似作法。在某些情况下，维护周期可基于经过过滤器的压降来制定，但是一般不会这么做，因为增加了额外的传感器的成本。根据用途，过滤器可能早于或晚于规定的维护周期达到极限压降。过滤器有时在规定的维护周期之前发生堵塞，特别是在发动机用于重载或恶劣环境时。这可通过研究和实验发现，且这是因为过滤器维护周期是基于期望状况而不是基于过滤器实际经历的状况设定的。专利技术内容本
技术实现思路
用于介绍专利技术创造的选取部分，该专利技术创造的选取部分将在下文具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不是旨在确定本专利技术的关键的或必要的特征，也不是旨在辅助限制本专利技术的保护范围。本专利技术人已意识到想要利用发动机系统中的机载的现有的传感器，尤其是燃油和润滑油传感器，作为判断过滤器的状况以及自适应于状况变化的状况传感器。本专利技术人已意识到想要提供这种功能，而不需要将额外的传感器加至系统，从而降低成本和复杂度。过滤器的状况可指的是过滤器的剩余使用寿命和/或过滤器的状态，也就是，过滤器是否具有不可忽略的剩余使用寿命，是否需要维修，或者是否已达到或超出其使用寿命。本专利技术人还意识到因为过早的过滤器堵塞可导致发动机性能恶化，加速磨损，和/或增加维修成本，需要设有精度更高的装置来判定何时更换过滤器或至少保证过滤器在超出其使用寿命时不被使用。为此，应考虑负载循环，应用，和过滤器-以及发动机-特殊因素的影响。当过滤器接近其使用寿命末端时的提前通知使发动机操作员和/或维修人员能够协调维修活动和生产需求，从而降低成本和提高生产率能力。如本文上面提到的，进一步需要在不增加额外的传感器至传统的系统即可实现这点。本公开提供了一种虚拟传感器，该虚拟传感器使用发动机运行时间，转矩和转速数据来判断燃油或润滑油过滤器的状况。发动机转速传感器和其他适宜的发动机传感器功能性地提供输入至控制电路，例如发动机控制模块(ECM)。ECM使用该数据以判定发动机转矩。然后，算法使用转矩，转速和时间数据来判断过滤器的状况，以及ECM将输出提供至显示器或控制设备以通知操作员，维修人员，或者发起适宜的响应。本公开提供算法中的选择性可调节参数，该选择性可调节参数的值取决于运行环境，发动机，和过滤器特性，该选择性可调节参数可手动地或可自动地更改以提高计算的精度。结合附图，可显而易见地从下述具体实施方式中得出这些特征和其他特征，连同其操作机制和方法。附图说明图1为根据示例性实施例的虚拟过滤器状况传感器的原理示意图。图2为示例性发动机转矩对转速曲线图，示出了在最大负载和在70％最大负载的发动机转矩对发动机转速曲线。图3为用于实施本文描述的多种实施例的系统的原理示意图。图4为流程图，示出了示例性过程，通过该示例性过程可实施本文包含的多种实施例。具体实施方式在本说明书中，出于简洁，清晰和理解的目的使用了某些词语。不能从中推断出超出现有技术要求的不必要限制，因为这些术语仅用于描述的目的并且旨在被广泛地解释。本文描述的不同的设备，方法和系统可单独使用或者结合其他设备，方法和系统一起使用。可能有多种等价形式，替代选择，以及变型。图1中示意性地示出，虚拟过滤器状况传感器评估发动机燃油和/或润滑油过滤器的状况。处理其他可能的事项之外，虚拟过滤器状况传感器获得发动机运行时间，发动机转矩，以及发动机转速数据。发动机转速可直接使用机载传感器来测量。在现代柴油发动机中，发动机转矩通常连续地由ECM由测量到的输入，例如发动机转速，进气歧管压力，以及油门位置，计算出。执行计算所需的传感器通常已经呈搭载于发动机状况。时间，转矩和转速数据功能性地传递至或以其他方式作为输入传递至ECM或其他控制器。应理解的是，当在此提及ECM时，相关的结构、功能和特性可同样应用于其他类型的控制器或控制单元。在图1中，若干功能通常存储在ECM中。来自其他传感器(例如温度、压力和/或燃油品质传感器)的数据也可提供至ECM并用于提高虚拟过滤器状况传感器的精度。ECM基于时间，转矩，转速以及其他可选数据使用算法计算过滤器的状况。可调节参数可视情况输入ECM以改进算法并校正发动机和过滤器之间的差异，局部状况也一样，例如燃油品质和环境状况。这些可调节参数可提高计算的精度。通常，可调节参数可编程至新的发动机的ECM。一旦可获得关于发动机的预期用途或最终目的的信息，它们的值可被修改或调节。对现存的发动机来说，可调节参数还可以被重新调节以为了局部状况而精调传感器。过滤器状况计算结果功能性地传递至输出装置，例如，可视指示器，有色灯，故障或其他信息编码，数字指示器，适宜的数据收集，和/或处理装置(例如计算机)，ECM或控制器(控制电路)，可基于这些信息借此做出适当的行动。图1中的虚拟流体过滤器状况传感器工作如下。设有传感器且传感器将数据传递至ECM，传感器包括那些测量发动机转速105的传感器以及发动机计算发动机转矩所需的诸如此类额外的传感器110，也包括监控发动机运行时间115的装置。可选择地，发动机转矩可直接测量出，例如通过在凸轮轴上的表面声波(SAW)传感器。ECM计算发动机转矩(130)，如通常在现代柴油发动机中所做的。存储在ECM中的算法145周期性地或者基于近似连续性原则地接收发动机转矩数据130，发动机转速数据125和时间数据135，以及使用各种数据判断当前状况对过滤器寿命的影响。算法145还可依据各种可调节参数150判断过滤器状况155。基于适宜的过滤器传感器120，算法145还可断定过滤器的存在或缺失(在140处表示)。在过滤器维护周期期间随着时间推移的结果提供了连续的或周期性地更新的对过滤器(155)的当前状况的评估。ECM生成与过滤器状况相应的信号，该信号发送至输出装置160，例如显示器或其他装置，以引起或发起适当的响应。在图1所示的实施例中，用于计算/判断发动机运行时间115，发动机转矩计算130，时间计算135，算法145以及过滤器状况判断155的机制存储在ECM上。机载传感器，例如发动机转速传感器，存在于现代柴油发动机上并可用于控制和优化发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于判断过滤器的状况的系统，所述过滤器过滤与发动机有关的燃油，其特征在于，所述系统包括控制单元，所述控制单元配置为基于算法判断所述过滤器的所述状况，所述算法包含多个发动机运行状况，所述多个发动机运行状况包括发动机运行时间，发动机转矩和发动机转速。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.24 US 61/756,1721.一种用于判断过滤器的状况的系统，所述过滤器过滤与发动机有关的燃油，其特征在于，所述系统包括控制单元，所述控制单元配置为基于算法判断所述过滤器的所述状况，所述算法包含多个发动机运行状况，所述多个发动机运行状况包括发动机运行时间，发动机转矩和发动机转速，其中所述算法表现为公式在公式中：R是所述过滤器的剩余使用寿命；E是所述过滤器的标准维护周期；t是表示已实际使用所述过滤器的发动机运行时间的输入变量；X是表示所述发动机转矩的输入变量；以及Y是表示所述发动机转速的输入变量，A、B和C是可调节参数，其中A的值取决于发动机和过滤器的类型，B的值取决于预期的燃油品质。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤器的所述状况包括所述过滤器的剩余使用寿命。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括输出设备，所述输出设备配置为将所述过滤器的所述状况通知操作员；其中所述控制单元配置为操作所述输出设备。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括配置为检测发动机转速的传感器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元配置为基于至少一个输入来计算所述发动机转矩，该至少一个输入选自由进气歧管压力，油门位置和发动机转速组成的组合。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括配置为检测发动机温度，发动机压力和燃油品质其中至少之一的传感器，其中所述算法进一步包含所述发动机温度，发动机压力和燃油品质其中至少之一。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述算法进一步包含至少一个变量，该变量根据输入变化，该输入选自由发动机运行环境，发动机特性，过滤器特性，以及操作员经验组成的组合。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括配置为检测适宜的过滤器是否已安装在所述发动机内的传感器；以及其中所述算法进一步包含所述适宜的过滤器是否已安装在所述发动机内。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述算法进一步包含负载循环。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，A的值取决于使用的发动机的类型。11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，B的值取决于预期的燃油品质。12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，C的值取决于使用的过滤器的类型。13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元包括发动机控制模块，所述发动机控制模块包括存储器，所述存储器包含所述算法。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·M·维尔德根，P·K·赫尔曼，C·D·罗宾逊，A·莱斯曼，C·J·努尼，
申请(专利权)人：康明斯过滤IP公司，
类型：发明
国别省市：美国;US