DE112014004773T5 - Elektronische Filtererkennung für Flüssigkeitsfiltrationssysteme - Google Patents

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Abstract

An dem Motor/Fahrzeug ist ein Filterüberwachungssystem-(„FMS”: Filter Monitoring System)Modul installiert und mit den Filtersystemen, Sensoren und Vorrichtungen verbunden, um verschiedene Leistungsparameter zu überwachen. Außerdem ist das Modul an das Motor-Steuermodul („ECM”: Engine Control Module) angeschlossen und bezieht Parameter vom ECM. Das FMS-Modul ist imstande, mit verschiedenen Ausgabevorrichtungen, wie etwa einer Smartphone-Anwendung, einem Anzeigebildschirm, einem OEM-Telematiksystem oder einem Tool eines Servicetechnikers auf einem Computer, eine Schnittstelle zu bilden. Das FMS-Modul besteht aus Hardware und Software-Algorithmen, die Filtersysteme ständig überwachen und dem Endbenutzer Informationen bereitstellen. Das FSM-Modul stellt erforderliche Eingänge und Ausgänge für elektronische Sensoren und Vorrichtungen bereit.

Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung („Provisional Application”) Nr. 61/891,593 mit dem Titel „FILTER MONITORING SYSTEMS AND METHODS OF OPERATING FILTER MONITORING SYSTEMS”, eingereicht am 16. Oktober 2013, von Shimpi et al., die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit und für alle Zwecke hierin eingeschlossen ist.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Überwachen von Filtrationssystemen von Verbrennungsmotoren.
  • HINTERGRUND
  • Bei straßen- und geländegängigen Nutzfahrzeugen und Geräten mit Verbrennungsmotoren sind Ausfallzeiten des Motors und/oder der Maschine sehr teuer. Die Verbrennungsmotoren können verschiedene Filtrationssysteme aufweisen, darunter Luftfiltrationssysteme, Kraftstoff-Filtrationssysteme, Schmiermittel-Filtrationssysteme, Hydraulikflüssigkeit-Filtrationssysteme, Filtrationssysteme der Kurbelgehäuseentlüftung, Kühlmittel-Filtrationssysteme und dergleichen. Jedes Filtrationssystem umfasst üblicherweise ein Filterelement, das nach einem ausgewiesenen Maß der Nutzung (z. B. einer ausgewiesenen Motorlaufzeit, einer ausgewiesenen Fahrstrecke, einer Filterkapazität usw.) auszutauschen ist. Eine Diagnose des Zustandes der Motor-Filterelemente wird ein Treffen wichtiger Entscheidungen über ein Warten bestimmter Filterelemente unterstützen, deren Nutzlebensdauer fast erreicht ist oder deren Nutzlebensdauer bereits überschritten wurde. Ein Austauschen der Filterelemente trägt dazu bei, Schäden an Motorsystemen infolge überlasteter Filter zu vermeiden.
  • Fuhrparkbesitzer haben ein Interesse daran, Wartungsarbeiten an mehreren Filterelementen gleichzeitig vorzunehmen, um Fahrzeug- und Geräteausfallzeiten zu verringern. Zur Überwachung der verschiedenen Filterelemente werden verschiedene Filtrationssystem-Überwachungssysteme benötigt. Bei einem Fuhrpark mit mehreren Fahrzeugen ist es außerdem erforderlich, den Teilebestand (z. B. Nummer und Typ von Ersatzfilterelementen, die ohne weiteres zur Verwendung bei einer Wartung zur Verfügung stehen) zu überwachen. Eine Filter-Fernüberwachung kann dazu beitragen, intelligentere Lagerbestandsentscheidungen zu treffen. Derzeitige Überwachungssysteme erfordern die Verfügbarkeit zusätzlicher Anschlussstifte am Motor-Steuermodul („ECM: Engine Control Module”), was aufwändig und schwer zu verwirklichen ist.
  • Die folgenden US-Patentanmeldungen und Patente sind alle durch die Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin eingeschlossen:
    US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 13/412,280, eingereicht am 5. März 2012, veröffentlicht am 4. Oktober 2012 als US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012/0 253 595 A1 .
    Provisorische US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 61/810,946, eingereicht am 11. April 2013.
    US-Patent Nr. 6,207,045 , erteilt am 27. März 2001.
    US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 12/860,499, eingereicht am 20. August 2010, jetzt US-Patent 8.409.446 , erteilt am 2. April 2013.
    Provisorische US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 13/827,992, eingereicht am 14. März 2013.
    Provisorische US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 61/586,603, eingereicht am 12. Juni 2012.
    Provisorische US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 61/595,326, eingereicht am 6. Februar 2012.
    Provisorische US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 61/640,420, eingereicht am 30. April 2012.
    Provisorische US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 13/864,694, eingereicht am 17. April 2013.
    Provisorische US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 61/658,603, eingereicht am 12. Juni 2012.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es werden elektronische Systeme zum Überwachen und Steuern von Filtrationssystemen von Verbrennungsmotoren offenbart. Eine Verarbeitungseinheit eines Mikrocontrollers liest Eingaben von verschiedenen elektronischen Sensoren und Vorrichtungen, die verschiedenen Filtrationssystemen des Verbrennungsmotors zugeordnet sind, und Motorparameter vom ECM, um wichtige Entscheidungen, wie etwa Überwachen des Zustandes von Filterelementen (z. B. eines Kassettenelements, eines Spin-On-Filters usw.), Vorhersagen anstehender Filterelement-Wartungen, Berechnen der Auswirkung auf die Leistungsparameter des Motors und Bereitstellen von Wartungs- und Diagnosehinweisen, zu treffen. Die Verarbeitungseinheit des Mikrocontrollers ist imstande, mehrere Filtrationssysteme, die dem Verbrennungsmotor zugeordnet sind (z. B. Kraftstoff-Filtrationssysteme, Hydraulikfluid-Filtrationssysteme, Luftfiltrationssysteme, Schmiermittel-Filtrationssysteme usw.) gleichzeitig zu überwachen. Die überwachten Filtrationssysteme können innerhalb oder außerhalb des Motorraums montiert sein. Die Verarbeitungseinheit des Mikrocontrollers stellt auf der Grundlage installierter Sensoren (z. B. Druckverlustsensoren, Luftmassensensoren („LMS”), virtuellen Sensoren usw.) und/oder Wartungshinweis-Algorithmen (z. B. Algorithmen, die das gesamte gefilterte Fluidvolumen berechnen) Wartungshinweise, die gegebene Filtrationssysteme betreffen, bereit. Außerdem kann die Verarbeitungseinheit des Mikrocontrollers mittels Originalfilter-Erkennungstechniken unter Verwendung einer digitalen Verschlüsselung und/oder analoger Verfahren bestimmen, ob von dem Verbrennungsmotor ein Original-Filterelement verwendet wird (d. h. ob ein Servicetechniker ein Original-Filterelement oder ein ungeeignetes Filterelement-Imitat eingebaut hat). Ferner weist die Verarbeitungseinheit des Mikrocontrollers vielfältige Ausgabemöglichkeiten auf (z. B. Smartphone-Apps, Tools für Servicetechniker, Telematik der Originalhersteller (Original Equipment Manufacturer, OEM), Anzeigeleuchten am Armaturenbrett, Fehlercodes, die am Armaturenbrett angezeigt werden, usw.). Die Verarbeitungseinheit des Mikrocontrollers verwendet Algorithmen und Programme zum Abrufen, Verwalten, Interpretieren und Vorhersagen von Filterdaten.
  • Es wird ein einzigartiges integriertes System mit verschiedenen elektronischen Schnittstellen offenbart, einschließlich analoger und digitaler Eingabe- und Ausgabeverbindungen zwischen Filtrationsvorrichtungen/Sensoren und der Steuereinheit, einer Computer-Area-Network-(„CAN”)Verbindung zwischen dem ECM und der Steuereinheit, drahtlosen Verbindungen (z. B. Bluetooth®, WiFi®, ZigBee® usw.) zwischen dem Mikrocontroller und einer Smartphone-Anwendungssoftware, Flüssigkristallanzeige-(„LCD”)Bildschirmen, Ports eines universellen seriellen Busses („USB”), und/oder einer Schnittstelle für Verbindungen zwischen dem Smartphone und einem Backend-Server über ein zellulares Datennetz.
  • Eine erste Ausführungsform betrifft ein Filterüberwachungssystem für einen Verbrennungsmotor. Das Filterüberwachungssystem umfasst ein Filtersteuermodul („FCM”: Filter Control Module) mit einem ersten Eingang, der mindestens einen Filtrationsparameter von einem Motor-Filtrationssystem zum Filtern eines Fluids im Verbrennungsmotor empfängt. Ferner weist das Filterüberwachungssystem einen zweiten Eingang auf, der mindestens einen Motorparameter von einem ECM empfängt, wobei das ECM den Betrieb des Verbrennungsmotors steuert. Das FCM gibt auf der Grundlage des Filtrationsparameters und des Motorparameters ein Befehlssignal über einen ersten Ausgang aus.
  • Eine andere Ausführungsform betrifft ein Filterüberwachungssystem („FMS”: Filter Monitoring System) zum Überwachen mehrerer separater Filtrationssysteme eines Verbrennungsmotors. Das System umfasst einen ersten Sensor, der einem ersten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, und einen zweiten Sensor, der einem zweiten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist. Ferner umfasst das System ein FMS-Modul. Das FMS-Modul umfasst einen Speicher, mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, einen an eine Benutzerausgabe gekoppelten Ausgang und einen Prozessor. Die Kommunikationsschnittstelle stellt eine Datenkommunikation zwischen dem FMS-Modul und einem ECM des Verbrennungsmotors, dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor bereit. Der Prozessor ist dafür konfiguriert, Eingangssignale von dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor zu empfangen und über die Benutzerausgabe Wartungsindikatoren für das erste Filtrationssystem und das zweite Filtrationssystem zu liefern.
  • Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Überwachungssystem zum Überwachen mehrerer separater Filtrationssysteme und mindestens eines Fluidsystems eines Verbrennungsmotors. Das Überwachungssystem umfasst einen ersten Sensor, der einem ersten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, einen zweiten Sensor, der einem zweiten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, und einen dritten Sensor, der dafür konfiguriert ist, eine Eigenschaft eines Fluids zu überwachen, das einem Fluidsystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist. Ferner umfasst das System ein Überwachungsmodul. Das Überwachungsmodul umfasst einen Speicher, mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, einen an eine Benutzerausgabe gekoppelten Ausgang und einen Prozessor. Die Kommunikationsschnittstelle stellt eine Datenkommunikation zwischen dem FMS-Modul und einem ECM des Verbrennungsmotors, dem ersten Sensor, dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor bereit. Der Prozessor ist dafür konfiguriert, Eingangssignale von dem ersten Sensor, dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor zu empfangen und über die Benutzerausgabe Wartungsindikatoren für das erste Filtrationssystem, das zweite Filtrationssystem und das Fluidsystem zu liefern.
  • Diese und andere Merkmale sowie die Organisation und Art ihres Betriebs werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Elemente überall in den verschiedenen nachstehend beschriebenen Zeichnungen gleiche Bezugszeichen haben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 zeigt ein Blockschema eines FMS gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2A zeigt eine perspektivische Ansicht des FMS von 1.
  • 2B und 2C zeigen Ansichten des FMS von 1, das an einen Kabelbaum eines Verbrennungsmotors angeschlossen ist.
  • 2D und 2E zeigen Blockschemata des FMS von 1, das dafür eingerichtet ist, eine Originalfilter-Erkennung gemäß Ausführungsbeispielen auszuführen.
  • 3 zeigt ein Blockschema verschiedener Software-Module und Steueralgorithmen, die in einem Speicher des FMS von 1 gespeichert sind.
  • 4 zeigt ein Blockschema des FMS von 1, das Informationen an externe Vorrichtungen überträgt.
  • 5 zeigt eine Informationsausgabetabelle gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 6 zeigt ein Blockschema des FMS von 1, das mit einem Smartphone kommuniziert.
  • 7A zeigt einen Schaltplan des FMS von 1, das Daten an eine am Armaturenbrett angebrachte Anzeige ausgibt.
  • 7B zeigt eine schematische Darstellung des FMS von 1, das Daten an eine am Armaturenbrett angebrachte Anzeige ausgibt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter allgemeiner Bezugnahme auf die Figuren wird ein Filterüberwachungssystem („FMS”) offenbart. Das FMS umfasst (i) verschiedene Eingabekanäle, (ii) eine zentrale Verarbeitungs- und Steuereinheit und (iii) verschiedene Ausgabekanäle. Die Eingabe- und Ausgabekanäle können analog, digital und/oder basierend auf SAE-J1939-CAN-Protokollen sein. Die Verarbeitungs- und Steuereinheit umfasst Elektronikchips, Mikroprozessoren, Speichermodule, Module für eine drahtlose Kommunikation und andere integrierte elektronische Bauteile. Das FMS empfängt Eingaben von mehreren Quellen, wie etwa Filtrationssystemen und dem ECM des Verbrennungsmotors. Auf der Grundlage der mehreren Eingaben bestimmt das FMS die optimale Wartungszeit derart, dass mehrere Filtrationssysteme gleichzeitig gewartet werden können, statt mehrere nur einem Zweck dienende Wartungen durchzuführen. Eine solche Synchronisation von Wartungen bietet Betreibern mehr Komfort und verringert die Ausfallzeit des Verbrennungsmotors und folglich die Ausfallzeit des Fahrzeugs oder Geräts, das von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Ferner können aus den mannigfaltigen Systemanalysen, die bei einem herkömmlichen Einzelsystem-Überwachungssystem vielleicht nicht zur Verfügung stehen, zusätzliche Informationen über den Gesamtbetrieb des Verbrennungsmotors zusammengetragen werden. Wenn beispielsweise das FMS bestimmt, dass sich das Schmieröl verschlechtert, kann das FMS andere Probleme bei anderen Systemen ermitteln, die mit dem Öl geschmiert werden (z. B. Kraftstoffpumpen), wodurch sich die Funktionstüchtigkeit der anderen Systeme verringern kann (z. B. schlechterer Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe, kürzere Lebensdauer der mit Schmieröl benetzten Bauteile usw.). Das FMS ist imstande, auf verschiedene Weise Ausgaben an den Benutzer zu senden, beispielsweise über ein Bluetooth- oder Wi-Fi-Netz an ein Smartphone, über eine Drahtverbindung an einen LCD-Bildschirm am Armaturenbrett des Fahrzeugs, über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zu vorhandenen OEM-Telematiksystemen, über eine USB-Verbindung zu einem Laptop-Computer usw.
  • Es wird auf 1 verwiesen, wo ein Blockschema eines FMS-Moduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Das FMS-Modul 100 umfasst mehrere Eingabekanäle bzw. Eingänge 102, eine Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 und mindestens einen Ausgang 106. Die mehreren Eingänge 102 stehen für die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 zur Verfügung. Bei einigen Ausgestaltungen ist die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 über einen Kommunikationsbus mit den Eingängen verbunden. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, bestimmt die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 auf der Grundlage der Eingaben 102 den Zustand der verschiedenen Filtrationssysteme des Verbrennungsmotors und ihre optimalen Wartungszeiten. Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 übermittelt die Zustände der Filtrationssysteme und die optimalen Wartungszeiten über den mindestens einen Ausgang 106 an den Bediener des Verbrennungsmotors (z. B. einen Fahrzeugführer, einen Maschinenführer, einen Servicetechniker, einen Anlagenbesitzer, eine zentrale Abfertigungseinrichtung usw.).
  • Zu den mehreren Eingängen 102 gehören u. a. ein Energieversorgungseingang 108, ein Erkennungssignaleingang 110, analoge Sensoreingänge 112 und ein ECM-Eingang 114. Der Energieversorgungseingang 108 versorgt die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 mit Energie. Der Energieversorgungseingang kann eine von dem Verbrennungsmotor unabhängige Energiequelle (z. B. eine separate Batterie) oder von dem Verbrennungsmotor (z. B. über eine Lichtmaschine, die Batterie des Verbrennungsmotors) gelieferte Energie sein. Der Erkennungssignaleingang 110 liefert einen Hinweis darauf, ob die verschiedenen Filtrationssysteme Originalfilterelemente verwenden. Die verschiedenen Filtrationssysteme können einen Kraftstoff-Wasser-Abscheider („FWS”: Fuel-Water Separator), einen Kraftstofffilter („FF”: Fuel Filter), einen Schmiermittelfilter („LF”: Lubricant Filter), einen Luftfilter, Hydraulikfluid-Filter, Filter oder Abscheider der Kurbelgehäuseentlüftung, Kühlmittelfilter und dergleichen umfassen. Außerdem versteht sich, dass „separate” Filtrationssysteme, wie hier gebraucht, auch einzelne Teilsysteme eines umfassenderen Filtrationssystems einschließen können. Beispielsweise kann bei einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem der Teil des Systems, der einen Impaktor der Kurbelgehäuseentlüftung umgibt, als ein „System” angesehen werden, während ein Teil des Systems Koaleszer der Kurbelgehäuseentlüftung (dem Impaktor der Kurbelgehäuseentlüftung nachgelagert) ein anderes „System” sein kann.
  • Bei einigen Ausgestaltungen nutzt der Erkennungssignaleingang 110 eine einzige digitale Verbindung (z. B. unter Verwendung eines 1-Wire®-Digitalprotokolls) zur Verarbeitungs- und Steuereinheit 104. Die Analogeingänge 112 können Sensoreingänge sein, wie etwa Druckdifferenz-(„dP”)Sensoreingänge, die den verschiedenen Filtrationssystemen des Verbrennungsmotors zugeordnet sind. Der dP-Sensor kann einen ersten Drucksensor umfassen, der auf einer ersten Seite des Filterelements angeordnet ist, und einen zweiten Drucksensor, der auf einer zweiten Seite des Filterelements angeordnet ist, sodass der Druckabfall über dem Filterelement berechnet werden kann. Der ECM-Eingang 114 liefert weitere Motorparameter an die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104, wie etwa Ausgaben des LMS, die Motordrehzahl, Filterdurchsatzraten, Ausgaben des Sensors für Temperatur/atmosphärischen Druck („TBAP”: Temperature-barometric Atmospheric Pressure), Ausgaben des Wasser-im-Kraftstoff-Sensors („WIF”: Water-In-Fuel) usw. Die ECM-Eingabe 114 kann per J1939-CAN-Protokoll geliefert werden.
  • Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 umfasst einen Mikrocontroller 116 (in 1 als uC bezeichnet). Der Mikrocontroller 116 steuert die verschiedenen Funktionen des FMS-Moduls 100. Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 umfasst einen Flash-Speicher 118. Der Flash-Speicher 118 speichert Diagnoseinformationen (z. B. wie aus den mehreren Eingaben 102 gewonnen). Ferner umfasst die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 einen Speicher 120. Der Speicher 120 speichert Programmiermodule, die, wenn sie vom Mikrocontroller 116 ausgeführt werden, den Betrieb des FMS-Moduls 100 steuern. Der Speicher 120 kann außerdem umprogrammierbare Variabeln enthalten, die in Algorithmen verwendet werden, welche die erwartete Filterlebensdauer berechnen. Bei einigen Ausgestaltungen sind der Flash-Speicher 118 und der Speicher 120 in einer einzigen Speichervorrichtung verwirklicht. Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 umfasst auch ein Kommunikationsmodul 122. Das Kommunikationsmodul 122 kann ein Modul für drahtlose Kommunikation (z. B. Bluetooth®, Wi-Fi, ZigBee, ein zellularer Daten-Sender-Empfänger usw.) oder ein Modul für drahtgebundene Kommunikation (z. B. USB®, Ethernet usw.) sein. Bei derartigen Ausgestaltungen ist das Modul für drahtlose Kommunikation dafür ausgelegt, auch bei Funkstörungen oder Rauschen, verursacht durch den Verbrennungsmotor, mit externen Vorrichtungen zu kommunizieren. Bei einigen Ausgestaltungen ist die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 als ein System-on-Chip-Controller verkörpert (d. h. der Mikrocontroller 116, der Flash-Speicher 118, der Speicher 120 und das Kommunikationsmodul 122 sind auf einem einzigen Chip verkörpert).
  • Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 liefert Ausgaben an die Ausgabevorrichtungen 106. Die Ausgabevorrichtungen 106 können u. a. eine Anzeige am Armaturenbrett, ein Personal Computer („PC”) und/oder drahtlose Geräte (z. B. Smartphones, Tablet-Computer, Laptop-Computer, PDAs usw.) sein. Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 übermittelt Filtrationssystemzustände und Wartungshinweise an die Ausgabevorrichtungen 106. Die Ausgabevorrichtungen 106 empfangen die Zustände und Wartungshinweise über eine Drahtverbindung mit dem Mikrocontroller 116 (z. B. Ethernet) oder über das Kommunikationsmodul 122.
  • Es wird auf 2A verwiesen, wo eine perspektivische Ansicht eines FMS-Moduls 100, die das FMS-Modul 100 verkörpert, gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Das FMS-Modul 100 ist in einem Gehäuse 202 eingeschlossen. Ein Kabelbaum 204 des FMS-Moduls 100 liegt frei. Der Kabelbaum 204 verbindet das FMS-Modul mit den verschiedenen Eingängen und Ausgängen des FMS-Moduls 100 (wie vorstehend mit Bezug auf 1 beschrieben). Das FMS-Modul 100, wie in 2A gezeigt, basiert auf dem Gehäuseeinbau-Verfahren, das bei dem Energiemanager-Modul der Firma Cummins („CEM”: Cummins Energy Manager) verwendet wird und in der eingeschlossenen US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 13/412,280, eingereicht am 5. März 2012, veröffentlicht am 4. Oktober 2012 als US-Patentoffenlegungsschrift US 2012/0 253 595 A1 , offengelegt worden ist. Obwohl das Gehäuse 202 des FMS-Moduls 100 ein ähnliches Aussehen wie ein CEM-Modul hat, sind die Auslegung der Komponenten (z. B. wie vorstehend mit Bezug auf die Verarbeitungs- und Steuereinheit 104 von 1 beschrieben) und des Kabelbaums 202 (z. B. Anschlussbelegungen) und der Software-Module für ein Funktionieren als FMS-Modul angepasst.
  • Mögliche Funktionen, die vom FMS-Modul 100 ausgeführt werden können, sind u. a., jedoch nicht ausschließlich: elektronische Originalfilter-Erkennung, WIF-Hinweis (z. B. basierend auf einer Rückmeldung von einem WIF-Sensor), Steuerung eines automatischen Wasserablasses (z. B. über einen automatischen Ablass im Kraftstoff-Filtrationssystem), Filterwartungshinweis (z. B. anhand einer Bestimmung der Gesamtmenge des von einem bestimmten Filtrationssystem gefilterten Fluids, eines erfassten Druckabfalls über einem Filterelement, der Ausgabe eines Nutzungsdauer-Algorithmus usw.), Filterwartungshinweis basierend auf einem festen Intervall, Ölqualitätsüberwachung und Ölwechselintervall-Hinweis, Kontrolle und Freisetzung chemischer Zusätze, Erfassung und Angabe der Kraftstoffqualität, Leck- bzw. Bypass-Überwachung und -Angabe, Datenverbindung zum ECM über J-1939 und Übermittlung der Datenausgabe an verschiedene Ausgabevorrichtungen 106 (z. B. LCD-Bildschirme, Smartphone-Anwendungen, OEM-Telematiksysteme, Computer von Technikern usw.).
  • Wie in 2B und 2C gezeigt, ist das FMS-Modul 100 an die Verkabelung eines Verbrennungsmotors angeschlossen. Das FMS-Modul 100 ist an einen Kabelbaum 206 des Verbrennungsmotors angeschlossen. Der Kabelbaum 206 weist ein Anschlussstück 208 auf, welches das FMS-Modul 100 aufnimmt. Das Gehäuse 202 des FMS-Moduls 100 kann eine Schnappverbindung mit dem Anschlussstück 208 bilden. Über den Kabelbaum 206 das FMS-Modul 100 die verschiedenen Eingänge 102 und kann mit mindestens einem Teil der Ausgänge 106 kommunizieren. Bei einigen Ausgestaltungen empfängt das FMS-Modul 100 über den Kabelbaum 206 Betriebsleistung (z. B. vom ECM, direkt von der Batterie des Verbrennungsmotors usw.). Bei anderen Ausgestaltungen weist das FMS-Modul 100 eine integrierte Stromquelle auf, die von dem Verbrennungsmotor unabhängig ist.
  • Das FMS 100 arbeitet verschiedene Algorithmen ab, um unterschiedliche Filterüberwachungsfunktionen auszuführen. Es wird auf 3 verwiesen, wo ein Blockschema der verschiedenen Software-Module und Steueralgorithmen, die im Flash-Modul 118 und/oder Speicher 120 gespeichert sind, gezeigt ist. Es ist jedes Software-Modul und jeder Algorithmusblock gezeigt, das/den das FMS-Modul 100 abarbeiten kann.
  • Bei einigen Ausgestaltungen ist das FMS 100 auch Teil eines umfassenderen Fluidüberwachungssystems. Bei derartigen Ausgestaltungen empfängt das FMS 100 auch Sensorrückmeldungen von Fluidsensoren, die verschiedenen von dem Verbrennungsmotor verwendeten Fluids zugeordnet sind. Die Fluidsensoren können unabhängig von den Filtrationssystemen des Verbrennungsmotors sein. Beispielsweise können die Fluidsensoren Eigenschaften des vom Kraftstoffsystem zugeführten Kraftstoffs, des vom Schmiersystem umgewälzten Schmiermittels, des vom Hydrauliksystem verwendeten Hydraulikfluids usw. messen. Die Fluidsensoren können nahe bei oder in Pumpen (z. B. einer Kraftstoffpumpe, einer Schmiermittelpumpe, einer Hydraulikfluidpumpe usw.), in Rohrleitungen, welche die Fluide den verschiedenen Komponenten des Verbrennungsmotors zuführen, im Motorblock und an anderen Orten innerhalb des und um den Verbrennungsmotor(s), die von den verschiedenen Filtrationssystemen des Verbrennungsmotors gefiltertes Fluid empfangen, angeordnet sein. Die Fluidsensoren können u. a. Temperatursensoren, Drucksensoren, Viskositätssensoren, chemische Sensoren (z. B. zum Erfassen chemischer Zusätze im Fluid, zum Erkennen von Verunreinigungen im Fluid usw.) und dergleichen sein.
  • Die Informationen von den Fluidsensoren können vom FMS 100 verwendet werden, um Wartungsintervalle für die Fluide zu bestimmen. Beispielsweise können die Fluidsensoren eines Schmiersystems einen besseren Hinweis auf einen thermischen Abbau des Schmiermittels liefern, als er von den Sensoren gewonnen werden kann, die im Schmiermittel-Filtrationssystem angeordnet sind. Des Weiteren können die von den Fluidsensoren empfangenen Informationen bei verschiedenen Berechnungen zur Filtersystemwartung verwendet werden, die vom FMS 100 ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Information, die sich auf eine Art des Kraftstoffs bezieht, der durch ein Kraftstoff-Filtrationssystem fließt, die erwartete Lebensdauer des Kraftstofffilterelements beeinflussen. Von den Fluidsensoren empfangene Informationen können zusammen mit berechneten Information über die verschiedenen Fluidsysteme (z. B. Fluidaustausch-Warnungen, erwartete Restnutzungsdauer der Fluids des Motors usw.) an den Benutzer oder Techniker ausgegeben werden und zwar auf eine ähnliche Weise wie nachstehend mit Bezug auf die Filtersysteminformationen beschrieben, die Benutzern und Technikern zur Verfügung gestellt werden. Die Informationen von den Fluidsensoren können in Verbindung mit den Informationen von den Sensoren des Filtrationssystems beispielsweise verwendet werden, um die optimale Zeit zum Warten der Filter und Fluide des Motors zu bestimmen und diese Informationen auch Benutzern und/oder Technikern zur Verfügung zu stellen.
  • Bei weiteren Ausgestaltungen kann das FMS 100 auch Sensorinformationen von anderen Systemen des Verbrennungsmotors oder des von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Geräts empfangen. Wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor ein Fahrzeug antreibt, kann das FMS 100 eine Sensoreingabe von einem Reifendruckmesssystem, Abgassensoren, Umgebungstemperaturen, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dergleichen empfangen. Diese zusätzlichen Informationen können verwendet werden, um andere Berechnungen, die vom FMS 100 ausgeführt werden (z. B. Berechnungen der Filterlebensdauer, Berechnungen der Fluidlebensdauer usw.) zu unterstützen.
  • Bestimmte Funktionen des elektronischen FMS 100 sind nachstehend detaillierter beschrieben.
  • Elektronische Originalfilter-Erkennung
  • An das FMS-Modul 100 können verschiedene Filtersysteme des Motors angeschlossen sein, und zwar über drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen. Das FMS-Modul 100 kann erkennen, ob in einem bestimmten Filtrationssystem der Filtrationssysteme des Verbrennungsmotors ein Originalfilterelement eingebaut ist. Die Verwendung von Originalfilterelementen (z. B. bei einem Austausch während einer Wartung eines Filtrationssystems) hilft, die Unversehrtheit des Filtrationssystems und folglich die Unversehrtheit des Verbrennungsmotors zu schützen. Von daher verhilft die Verwendung von Originalfilterelementen zur besten und zuverlässigsten Leistung des Verbrennungsmotors. Das FMS führt eine Originalfilter-Erkennung für verschiedene Filtersysteme auf verschiedene Weise aus. Beispielsweise können Kraftstoff-Wasser-Abscheider-Produkte, die analoge WIF-Sensoren aufweisen, durch Analogfilter-Erkennungsmerkmale (z. B. wie in der eingeschlossenen US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 13/864,694, eingereicht am 17. April 2013, beschrieben) als Original erkannt werden, oder Kraftstoff-Wasser-Abscheider, die digitale WIF-Sensoren aufweisen (z. B. wie in der eingeschlossenen provisorischen US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 61/810,946, eingereicht am 11. April 2013) können an das FMS-Modul 100 angeschlossen sein, damit erkannt wird, ob ein Original-Kraftstoff-Wasser-Abscheider eingebaut ist. In einem anderen Beispiel könnte das FMS-Modul 100 an einen Kraftstoff-Filter-Abscheider mit einem digitalen Erkennungsmerkmal, das an einer Halterung ausgebildet ist, angeschlossen sein. In einem dritten Beispiel kann ein Kraftstoff/Schmiermittel-Modul mit einem digitalen Erkennungsmerkmal, das imstande ist, ein Original-Filterkassettenelement zu erkennen, an das FMS-Modul 100 angeschlossen sein.
  • Das FMS 100 kann verschiedene Filterelement-Erkennungstechniken verwenden, um zu bestimmen, ob ein eingebautes Filterelement original ist. Es wird auf 2D verwiesen, wo ein Blockschema des FMS 100, das dafür eingerichtet ist, eine Originalfilter-Erkennung auszuführen, gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Das FMS 100 ist an ein Schmiermittel-Filtrationssystem 210, ein Kraftstoff-Filtrationssystem 212 der ersten Stufe, ein Kraftstoff-Filtrationssystem 214 der zweiten Stufe und ein Luftfiltrationssystem 216 angeschlossen. Jedes der Filterelemente für das Schmiermittel-Filtrationssystems 210, die Kraftstoff-Filtrationssysteme 212 und 214 die erste und zweite Stufe und des Luftfiltrationssystems 218 weisen einen in das Filterelement eingebetteten 1-Draht-Chip auf. Der 1-Draht-Chip enthält Filterelement-Erkennungsangaben, die über eine Drahtverbindung an das FMS 100 gesendet werden. Das FMS 100 kann auf der Grundlage der Erkennungsangaben (oder ihrem Fehlen), die von den 1-Draht-Chips an das FMS 100 gesendet werden, bestimmen, ob die eingebauten Filterelemente original oder nicht original sind. Bei anderen Ausgestaltungen ist ein anderer Typ von identifizierender Schaltung (z. B. eine auf Widerständen basierende Schaltung, eine nicht auf 1-Drahtbasierende Schaltung usw.) in jedes Filterelement eingebettet, das Erkennungsangaben an das FMS 100 liefert.
  • Es wird auf 2E verwiesen, wo ein Blockschema des FMS 100, das dafür eingerichtet ist, eine Originalfilter-Erkennung auszuführen, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die Ausgestaltung von 2E ist jener von 2D ähnlich. Jedoch ist in 2E jedes Filterelement der verschiedenen Filtrationssysteme mit einem Hochfrequenz-Erkennungs-(„RFID”: Radio Frequency Identification)Chip ausgerüstet. Die RFID-Chips enthalten Erkennungsangaben, wie etwa eine Seriennummer des Filterelements oder einen Code. Die RFID-Chips können passive RFID-Chips (z. B. drahtlos von einem RFID-Lesegerät mit Strom versorgt) oder aktive RFID-Chips (z. B. eine unabhängige Energiequelle aufweisend) sein. In der in 2E dargestellten Ausführungsform weist jedes Filtergehäuse, das die Filterelemente aufnimmt, ein RFID-Lesegerät auf, das RFID-Chip-Informationen über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung an die FMS 100 liefert. (Bei alternativen Implementierungen können die RFID-Lesegeräte in oder an dem Filterkopf, dem Filtermodul oder an einem anderen Ort in der Nähe angeordnet sein). Von daher werden, wenn ein Filterelement mit einem RFID-Chip an einer bestimmten Position ist (z. B. einer Position, die derart ist, dass der RFID-Chip in der Nähe des RFID-Lesegeräts angeordnet ist, wenn das Filterelement eingebaut ist), die Erkennungsangaben vom RFID-Lesegerät gelesen und an das FMS 100 übermittelt. Anhand der Erkennungsangaben kann das FMS 100 bestimmen, ob das eingebaute Filterelement original oder nicht original ist. Bei anderen Ausgestaltungen werden andere drahtlose Kennungsübertragungssysteme verwendet (z. B. Nahfeldkommunikation, Bluetooth, Bluetooth Low Energy, Wi-Fi usw.).
  • Das FMS-Modul 100 kann eine integrierte Programmierung und Kalibrierung zum Erkennen der Originalfilter und zum Identifizieren nicht zugelassener Filterelemente, die in einem der Filtrationssysteme eingebaut sind, aufweisen. Die integrierte Programmierung und Kalibrierung kann in Form von gespeicherten Regeln zum Erkennen von Seriennummern, Teilenummern oder in irgendeiner anderen Verschlüsselung vorliegen (z. B. im Flash-Modul 118 oder Speicher 120 gespeichert sein). Bei einer alternativen Ausgestaltung kann die integrierte Programmierung und Kalibrierung in Form von gespeicherten Regeln zum Erkennen des Vorhandenseins und in Form einer elektrischen Ausgabe von einem Originalfilterelementen zugeordneten Sensor oder des Fehlens davon vorliegen.
  • Bei einigen Ausgestaltungen ist das FMS 100 fähig, bestimmte Funktionen und Angaben auf der Grundlage des Status der Originalfiltererkennung ein- oder auszuschalten. Beispielsweise kann das FMS-Modul 100 Original- oder Nichtoriginal-Filter-Informationen an das ECM senden, sodass das ECM entsprechende Maßnahmen in die Wege leiten kann (z. B. den Motor drosseln, den Motor in einen Notlaufmodus versetzen usw.) oder sodass das ECM den Benutzer/Bediener mit einer Warnung (z. B. einer Anzeigeleuchte am Armaturenbrett) alarmieren kann. Wenn ein Verbrennungsmotor in einen Notlaufmodus versetzt wird, arbeitet der Motor in einem Modus mit geringfügiger Funktionstüchtigkeit (z. B. genügend Leistung des Motors, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug oder Gerät zu einer Serviceeinrichtung gefahren wird, aber viel mehr auch nicht). Das FMS-Modul 100 kann bei Erkennung eines eingebauten, nicht zugelassenen Ersatzfilterelements auch andere Funktionen des FMS-Moduls 100 einschränken. Beispielsweise kann das FMS-Modul 100 entscheiden, keine Lebensdauer auf der Grundlage eines Rückkopplungssignals vom dP-Sensor anzugeben, wenn kein Originalfilter erkannt worden ist (d. h., dass der Benutzer nicht den vollen Nutzen aus den Funktionen des FMS-Moduls 100 ziehen kann). In einem anderen Beispiel kann das FMS-Modul 100 Informationen über einen eingebauten Nichtoriginal-Filter an das ECM übertragen, wobei in diesem Fall das ECM die Leistung des Motors begrenzen, den Motor drosseln usw. kann, um den Motor vor katastrophalen Ausfällen zu schützen.
  • WIF-Hinweis und/oder automatischer Wasserablass
  • Bei einigen Verbrennungsmotoren ist der WIF-Sensor eines Kraftstoff-Wasser-Abscheiders an das ECM angeschlossen. Das FMS-Modul 100 empfängt Eingaben vom ECM (z. B. über den ECM-Eingang 114) und ist imstande, die Eingaben von dem analogen oder digitalen WIF-Sensor via das ECM zu übernehmen. Auf der Grundlage der Eingaben vom WIF-Sensor kann das FMS-Modul 100 einen Wasserablass-Hinweis direkt an den Benutzer oder Bediener des Verbrennungsmotors liefern. Der Wasserablass-Hinweis wird ausgelöst, wenn der WIF-Sensor einen Schwellenwert für Wasser im Gehäuse des Kraftstoff-Wasser-Abscheiders erfasst. Bei einigen Ausgestaltungen ist das FMS-Modul 100 imstande, den Benutzer oder Bediener vor einem drohenden Ausfall des Kraftstoffsystems zu warnen, wenn das FMS-Modul 100 erkennt, dass über einen längeren Zeitraum kein Wasser abgelassen wurde, und somit den Benutzer oder Bediener vor teuren Schäden am Motorsystem zu bewahren.
  • Bei Ausgestaltungen, bei denen eine automatische Wassererkennungs- und/oder Wasserablassvorrichtung (siehe z. B. das eingeschlossene US-Patent Nr. 6,207,045 oder die eingeschlossene US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 12/860,499, eingereicht am 20. August 2010, nun US-Patent 8,409,446 , erteilt am 2. April 2013) installiert und an das FMS-Modul 100 angeschlossen ist, kann das FMS-Modul 100 den Start eines Wasserablass-Ereignisses auslösen, indem es an eine Steuereinrichtung (wie z. B. ein Magnetventil des automatischen Wasserablasses), die an der automatischen Ablassvorrichtung angebracht ist, Aktivierungssignale sendet.
  • Wartungshinweis via Eingaben von dP-Sensoren
  • Das FMS-Modul 100 ist imstande, eine Verbindung zu bei vorhandenen Filtrationssystemen eingesetzten dP-Sensoren herzustellen. Das FMS-Modul 100 sammelt Einschränkungsinformationen von den dP-Sensoren und verwendet die Einschränkungsinformationen, um den Verstopfungszustand des Filtersystems abzuschätzen. Des Weiteren ist das FMS-Modul 100 auch über die J1939-Datenverbindung an das ECM angeschlossen und bezieht wichtige Motorparameter vom ECM, die das FMS-Modul 100 verwendet, um den Fluid-Durchsatz durch das Filtersystem zu berechnen. Diese Berechnung erfolgt individuell für jedes der Filtersysteme (Beispiel Schmiermittelfilter, Kraftstofffilter, Kraftstoff-Wasser-Abscheider, Luftfilter usw.). Auf der Grundlage der Ergebnisse der Berechnung kann das FMS-Modul 100 über die Ausgänge 106 des Verbrennungsmotors an einen Benutzer oder Bediener einen Hinweis, der eine Filterlebensdauer (z. B. einen Prozentsatz der verbleibenden Filterlebensdauer, eine der verbleibenden Filterlebensdauer entsprechende Fahrstrecke in km usw.) angibt, und einen Hinweis auf einen Filteraustausch senden.
  • Wartungshinweis auf der Grundlage eines festen Wartungsintervalls
  • In Fällen, in denen dem FMS-Modul 100 keine dP-Sensoren zur Verfügung stehen (z. B. die dP-Sensoren nicht angeschlossen oder defekt sind), ist das FMS-Modul 100 imstande, in einen Modus mit festem Wartungsintervall umzuschalten, um die Unversehrtheit des Motors zu schützen. Dementsprechend wird das FMS-Modul 100 weiterhin Hinweise auf die Nutzungsdauer liefern, wenn Fahrstrecken-(km)/Filternutzungsdauer-(h)Schwellenwerte verwendet werden.
  • Ölqualitätshinweis und Wartungsvorhersagen
  • Das FMS-Modul 100 ist imstande, eine Verbindung zu einem im Schmiersystem des Motors installierten Ölqualitätssensor herzustellen. Ein beispielhafter Sensor ist in der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/838,962, eingereicht am 25. Juni 2013, beschrieben, deren gesamte Offenbarung durch die Bezugnahme hier eingeschlossen ist. Mit Eingaben vom Ölqualitätssensor (z. B. wie vorstehend mit Bezug auf die Fluidsensoren beschrieben) und mit anderen Motorparametern, die über die J1939-Datenverbindung vom ECM empfangen werden, kann das FMS-Modul 100 einen Zustand des Öls (z. B. eine verbleibende Nutzungsdauer des Öls) berechnen. Das FMS-Modul 100 kann dem Benutzer oder Bediener des Motors über die Ausgänge 106 eine Nutzlebensdauer des Öls angeben. Außerdem kann das FMS-Modul 100 einen Hinweis auf ein Ölwechselintervall liefern.
  • Kontrolle chemischer Zusätze und Freisetzung von Zusätzen
  • Einige Verbrennungsmotoren weisen einen chemisch aktiven Schmiermittelfilter („CALF”: Chemically Active Lube Filter) auf (z. B. wie in der eingeschlossenen US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 13/827,992, eingereicht am 14. März 2013 und in den provisorischen US-Patentanmeldungen mit der lfd. Nummer 61/658,603, eingereicht am 12. Juni 2012, und der lfd. Nr. 61/595,326, eingereicht am 6. Februar 2012, beschrieben). Bei Ausgestaltungen, bei denen an dem Motor ein CALF vorhanden ist, kann das FMS-Modul 100 eine Ölqualität berechnen und eine elektronische Steuerung der Freisetzung einer bestimmten Menge chemischer Zusätze zu dem Öl, aus einem Chemikalienbehälter, vornehmen, um den Zustand des Schmieröls zu verbessern. Die elektronische Kontrolle und Freisetzung von Zusätzen im Ölsystem auf der Grundlage der Rückmeldungen von der Ölqualität-Erfassungsfunktion des FMS-Moduls 100 ist ein effizientes Verfahren zum Kontrollieren und erweitern der Ölqualität, verglichen mit einer Chemikalienfreisetzung auf der Grundlage eines berechneten Druckunterschieds.
  • Kraftstoffqualitätserfassung und -hinweis
  • An das FMS-Modul 100 können verschiedene andere Sensoren für die Erfassung der Kraftstoffqualität (z. B. ein Schwefelsensor, ein Wassergehaltsensor usw.) angeschlossen werden. Die Kraftstoffqualitätssensoren ermöglichen dem FMS-Modul 100, die Kraftstoffqualität zu bestimmen und dem Benutzer oder Bediener über die Ausgänge 106 einen Hinweis auf die Kraftstoffqualität zu geben. Die Signale von den Kraftstoffqualitätssensoren können auch über die J1939-Datenverbindung vom FMS-Modul 100 an das ECM geliefert werden, sodass das ECM Entscheidungen über Drosseln, Abstellen oder Betreiben in einem Sicherheitsmodus treffen kann, wenn Kraftstoff schlechter Qualität erfasst wird, und dadurch ein Schützen vor katastrophalen Ausfällen des Motors und des Kraftstoffsystems erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann der Kraftstoffqualitätssensor ein Kraftstoffartsensor sein (z. B. ein Sensor, der bestimmt, ob der Verbrennungsmotor schwefelfreien Dieselkraftstoff oder Biodiesel verwendet.)
  • Datenausgabefunktionen
  • Das FMS-Modul 100 ist fähig, verarbeitete Daten auf verschiedenen Wegen an externe Vorrichtungen zu übermitteln. Es wird auf 4 verwiesen, wo ein Blockschema des FMS-Moduls 100, das mittels vier Beispielverfahren Informationen an externe Vorrichtungen überträgt, gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die vier verschiedenen Verfahren der Datenausgabe schließen eine Ausgabe an eine Smartphone-Anwendung 402 (z. B. über Bluetooth oder Wi-Fi; wie nachstehend mit Bezug auf 6 noch detaillierter beschrieben), eine Ausgabe direkt an einen Fahrzeugführer über eine am Armaturenbrett angebrachte Anzeige 404 (z. B. wie nachstehend mit Bezug auf 7A und 7B noch detaillierter beschrieben), an eine OEM-Telematik-Kommunikationsverbindung 406 und eine Ausgabe an ein Tool 408 (z. B. einen Computer) eines Servicetechnikers ein. Das FMS-Modul 100 kann verarbeitete Daten direkt an diese Vorrichtungen übertragen oder kann sie über eine zwischengeschaltete Vorrichtung, wie etwa das ECM, übertragen. Beispielsweise kann das FMS-Modul 100 Daten an das ECM übertragen, das einen Fehlercode an die am Armaturenbrett angebrachte Anzeige 404 oder eine anderer Vorrichtung überträgt.
  • Das FMS-Modul 100 kann verarbeitete Informationen auf verschiedene Weise an ein einzelnes oder eine Kombination von diesen Ausgabevorrichtungen ausgeben. Ein Beispielverfahren dafür ist die Verwendung von „Ausgabetabellen”. Das FMS-Modul 100 kann sämtliche Informationen verarbeiten und eine Tabelle der Parameter mit ihren jeweiligen Werten für jedes überwachte Filtersystem erstellen, die dann in Teilen oder in Gänze an die Ausgabevorrichtung übertragen werden kann, die vom FMS-Modul 100 liest. Es wird auf 5 verwiesen, wo eine beispielhafte FMS-Ausgabetabelle 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die Empfangsvorrichtung (z. B. ein Computer eines Servicetechnikers, ein Smartphone eines Bedieners usw.) kann zunächst die Herstellung einer sicheren Verbindung mit dem FMS-Modul 100 mittels einer Methode des Quittungsaustausches mit vorher festgelegtem Autorisierungscode erfordern (z. B. Koppeln der Empfangsvorrichtung mit dem FMS-Modul 100 mittels des Bluetooth-Pairing-Verfahrens), bevor die Ausgabetabelle an die Vorrichtung übertragen werden kann. Obwohl das FMS-Modul 100 als fähig dargestellt ist, eine Verbindung mit vier verschiedenen Typen von Vorrichtungen herzustellen, ist es imstande, Verbindungen zu anderen Typen von Ausgabevorrichtungen herzustellen, die eine Kommunikationssitzung mit dem FMS-Modul 100 eröffnen können.
  • Mit Bezug auf 6 kann das FMS-Modul 100 drahtlos mit Ausgabevorrichtungen, wie etwa einem Smartphone 602 eines Benutzers, kommunizieren. Das Smartphone 602 führt eine Smartphone-Anwendung 402 aus, die die Kommunikation zwischen dem Smartphone 602 und dem FMS-Modul 100 ermöglicht. Durch die Smartphone-Anwendung 402 kann das FMS-Modul 100 Informationen im Zusammenhang mit den verschiedenen Zuständen der überwachten Filtrationssysteme des Verbrennungsmotors übermitteln. Die Informationen sind u. a. Informationen, die einen Istzustand betreffen (z. B. betriebsfähig, Fehler), Informationen über eine anstehende Wartung (z. B. Zeit bis zur nächsten Wartung, Fahrstrecke (km) bis zur nächsten Wartung usw.), Filterelement-Erkennungsangaben und andere Informationen über die einzelnen Filtrationssysteme. Der Benutzer des Smartphones 602 kann mit der Smartphone-Anwendung 402 interagieren (z. B. durch Interaktion mit einer graphischen Benutzeroberfläche der Smartphone-Anwendung 402), um Echtzeit oder nahezu Echtzeit Daten vom FMS-Modul 100 abzurufen. Wie vorstehend erörtert, kann ein Abrufen der Informationen vom FMS-Modul 100 erfordern, dass das Smartphone 602 ein Verfahren zur Kopplung mit dem FMS-Modul 100 durchläuft.
  • Es wird auf 7A verwiesen, wo ein Schaltplan des FMS-Moduls 100, das Daten an eine am Armaturenbrett angebrachte Anzeige 404 ausgibt, gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. 7B zeigt die am Armaturenbrett angebrachte Anzeige 404, angeschlossen an das FMS-Modul 100. Mittels der am Armaturenbrett angebrachten Anzeige kann ein Benutzer oder Bediener des Verbrennungsmotors (z. B. ein Fahrer des von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs) Informationen im Zusammenhang mit den verschiedenen Zuständen der überwachten Filtrationssysteme des Verbrennungsmotors überprüfen. Die Informationen sind u. a. Informationen, die einen Istzustand betreffen (z. B. betriebsfähig, Fehler), Informationen über eine anstehende Wartung (z. B. Zeit bis zur nächsten Wartung, Fahrstrecke (km) bis zur nächsten Wartung usw.), Filterelement-Erkennungsangaben und andere Informationen über die einzelnen Filtrationssysteme. Der Benutzer oder Bediener kann mit einer graphischen Benutzeroberfläche der am Armaturenbrett angebrachten Anzeige 404 auf eine ähnliche Weise wie vorstehend mit Bezug auf die Smartphone-Anwendung 402 beschrieben interagieren.
  • In der vorliegenden Offenbarung wurden bestimmte Begriffe ihrer Kürze, Klarheit und Verständlichkeit wegen verwendet. Damit sind keine unnötigen Einschränkungen impliziert, die über die Anforderungen des Stands der Technik hinaus gehen, da solche Begriffe ausschließlich zu Beschreibungszwecken verwendet wurden und weit auszulegen sind. Die verschiedenen hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können allein oder in Kombination mit anderen Systemen und Vorrichtungen verwendet werden. Verschiedene Äquivalente, Alternativen und Modifikationen sind innerhalb des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche möglich. Jede in den beigefügten Ansprüchen enthaltene Einschränkung ist nur dann gemäß 35 USC § 112, Abschnitt sechs, zu interpretieren, wenn die Begriffe „Einrichtung zum” bzw. „Mittel zum” oder „Schritt zum” explizit bei der jeweiligen Einschränkung genannt werden.
  • Es gilt zu beachten, dass der Begriff „beispielhaft”, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, darauf hinweisen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
  • Bezugnahmen hierin auf die Positionen von Elementen werden lediglich zum Beschreiben der Ausrichtung der unterschiedlichen Elemente in den Figuren verwendet. Es gilt zu beachten, dass die Ausrichtung unterschiedlicher Elemente je nach anderen beispielhaften Ausführungsformen unterschiedlich ausfallen kann, und dass solche Variationen durch die vorliegende Offenbarung abgedeckt sein sollen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl in der Offenbarung nur wenige Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurden, wird dem Fachmann, der diese Offenbarung liest, klar sein, dass viele Abänderungen möglich sind (z. B. Variationen bei Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, bei Werten von Parametern, Befestigungsanordnungen, bei der Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig geformt dargestellt werden, aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert werden, die Position der Elemente kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, und die Art oder Anzahl separater Elemente bzw. Positionen kann geändert oder variiert werden. Die Reihenfolge oder Abfolge eines beliebigen Prozess- bzw. Verfahrensschritts kann entsprechend alternativer Ausführungsformen variiert oder umgeordnet werden. Auch können weitere Ersetzungen, Abänderungen, Veränderungen und Auslassungen an der Gestaltung, an den Betriebsbedingungen und an der Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (35)

  1. Filterüberwachungssystem für einen Verbrennungsmotor, wobei das Filterüberwachungssystem Folgendes umfasst: ein Filtersteuermodul („FCM”: Filter Control Module) mit einem ersten Eingang, der mindestens einen Filtrationsparameter von einem Motor-Filtrationssystem zum Filtern eines Fluids in dem Verbrennungsmotor empfängt, einem zweiten Eingang, der mindestens einen Motorparameter von einem Motor-Steuermodul („ECM”: Engine Control Module) empfängt, wobei das ECM den Betrieb des Verbrennungsmotors steuert, wobei das FCM auf der Grundlage des Filtrationsparameters und des Motorparameters ein Befehlssignal über einen ersten Ausgang ausgibt.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das FCM über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung mit dem Motor-Filtrationssystem verbunden ist.
  3. System nach Anspruch 1, wobei das FCM über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung mit dem ECM verbunden ist.
  4. System nach Anspruch 1, wobei das FCM über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung mit einer Benutzeranzeige verbunden ist.
  5. System nach Anspruch 4, wobei die Benutzeranzeige eine tragbare Kommunikationseinrichtung umfasst.
  6. System nach Anspruch 1, wobei der Filtrationsparameter ein Originalfilter-Erkennungssignal umfasst.
  7. System nach Anspruch 6, wobei das Originalfilter-Erkennungssignal ein Analogsignal oder ein Digitalsignal ist.
  8. System nach Anspruch 6, wobei das FCM das Originalfilter-Erkennungssignal an das ECM ausgibt.
  9. System nach Anspruch 6, wobei das FCM auf der Grundlage des Originalfilter-Erkennungssignals das Befehlssignal an eine Benutzeranzeige ausgibt.
  10. System nach Anspruch 1, wobei der Filtrationsparameter eine Eingabe von einem Wasser-im-Kraftstoff-Sensor umfasst.
  11. System nach Anspruch 10, wobei das FCM auf der Grundlage der Eingabe vom Wasser-im-Kraftstoff-Sensor ein Befehlssignal an ein Magnetventil ausgibt.
  12. System nach Anspruch 1, wobei der Filtrationsparameter von einem der Motor-Filtrationsvorrichtung zugeordneten Druck- oder Differenzdrucksensor bereitgestellt wird.
  13. System nach Anspruch 12, wobei das FCM auf der Grundlage einer Ausgabe des Druck- oder Differenzdrucksensors und des Motorparameters den Fluid-Durchsatz durch die Motor-Filtrationsvorrichtung berechnet.
  14. System nach Anspruch 13, wobei die Motor-Filtrationsvorrichtung mindestens eines von einem Schmiermittelfilter, einem Kraftstofffilter, einem Kraftstoff-Wasser-Abscheider, einem Luftfilter, einem Filter oder Abscheider der Kurbelgehäuseentlüftung, einem Hydraulikfilter und einem Kühlmittelfilter umfasst.
  15. System nach Anspruch 12, wobei das FCM dafür konfiguriert ist, einen Modus mit festem Wartungsintervall anzuwenden, wenn der Filtrationsparameter nicht zur Verfügung steht.
  16. System nach Anspruch 1, wobei der Motorparameter eine Ausgabe von einem in dem Verbrennungsmotor installierten Ölqualitätssensor umfasst.
  17. System nach Anspruch 16, wobei das FCM dafür konfiguriert ist, die Ölqualität zu bewerten, und wobei die erste Ausgabe ein Ölwechselintervall umfasst.
  18. System nach Anspruch 16, wobei das FCM dafür konfiguriert ist, die Ölqualität zu bewerten und eine Abgabe einer bestimmten Menge Zusätze von einem Chemikalienbehälter zu steuern, um den Zustand des Öls zu verbessern.
  19. System nach Anspruch 1, wobei der Motorparameter eine Ausgabe von einem Kraftstoffqualitätssensor oder einem Kraftstoffartsensor umfasst.
  20. System nach Anspruch 19, wobei das FCM dafür konfiguriert ist, die Ausgabe vom Kraftstoffqualitätssensor oder vom Kraftstoffartsensor an das ECM zu übermitteln.
  21. System nach Anspruch 1, wobei der Motorparameter eine Temperatur, eine Angabe der Anzahl der Stunden des erfolgten Betriebs des Verbrennungsmotors, eine Angabe der Fahrstrecke, die ein von dem Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug zurückgelegt hat, einen Fluid-Durchsatz oder eine Einschaltdauer umfasst.
  22. Verfahren, umfassend ein Betreiben des Filterüberwachungssystems nach Anspruch 1.
  23. Filterüberwachungssystem („FMS”: Filter Monitoring System) zum Überwachen mehrerer separater Filtrationssysteme eines Verbrennungsmotors, wobei das FMS-System Folgendes umfasst: einen ersten Sensor, der einem ersten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, einen zweiten Sensor, der einem zweiten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist; und ein FMS-Modul, umfassend: einen Speicher, mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, die eine Datenkommunikation zwischen dem FMS-Modul und einem Motor-Steuermodul („ECM”: Engine Control Module) des Verbrennungsmotors, dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor bereitstellt, einen Ausgang, der an eine Benutzerausgabe gekoppelt ist, und einen Prozessor, der dafür konfiguriert ist, Eingangssignale von dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor zu empfangen und über die Benutzerausgabe Wartungsindikatoren für das erste Filtrationssystem und das zweite Filtrationssystem zu liefern.
  24. System nach Anspruch 23, wobei das erste Filtrationssystem eines von einem Kraftstoff-Filtrationssystem, einem Kraftstoff-Wasser-Abscheider, einem Schmiermittel-Filtrationssystem, einem Hydraulik-Filtrationssystem, einem Kühlmittel-Filtrationssystem oder einem Luftfiltrationssystem ist.
  25. System nach Anspruch 24, wobei das zweite Filtrationssystem ein anderer Typ von Filtrationssystem als das erste Filtrationssystem ist.
  26. System nach Anspruch 23, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, eine optimale Wartungszeit zu bestimmen, derart, dass das erste Filtrationssystem und das zweite Filtrationssystem im selben Zeitfenster gewartet werden können.
  27. System nach Anspruch 26, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, einen Wartungshinweis an die Benutzerausgabe zu senden, wenn die optimale Wartungszeit bestimmt worden ist.
  28. System nach Anspruch 23, wobei die Benutzerausgabe ein Smartphone ist.
  29. System nach Anspruch 23, wobei die Benutzerausgabe eine Anzeige am Armaturenbrett ist.
  30. System nach Anspruch 23, wobei das erste Filtrationssystem ein Kraftstoff-Wasser-Abscheider ist und der erste Sensor ein Wasser-im-Kraftstoff-Sensor ist.
  31. System nach Anspruch 30, wobei der Prozessor dafür konfiguriert ist, ein Aktivierungssignal an eine Komponente eines automatischen Wasserablasses des ersten Filtrationssystems zu senden.
  32. System nach Anspruch 23, wobei der erste Sensor ein Druckdifferenzsensor ist.
  33. Überwachungssystem zum Überwachen mehrerer separater Filtrationssysteme und mindestens eines Fluidsystems eines Verbrennungsmotors, wobei das Überwachungssystem Folgendes umfasst: einen ersten Sensor, der einem ersten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, einen zweiten Sensor, der einem zweiten Filtrationssystem des Verbrennungsmotors zugeordnet ist; einen dritten Sensor, der dafür konfiguriert ist, eine Eigenschaft eines Fluids zu überwachen, das einem Fluidsystem eines Verbrennungsmotors zugeordnet ist; und ein Überwachungsmodul, umfassend: einen Speicher, mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, die eine Datenkommunikation zwischen dem FMS-Modul und einem Motor-Steuermodul („ECM”: Engine Control Module) des Verbrennungsmotors, dem ersten Sensor, dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor bereitstellt, einen Ausgang, der an eine Benutzerausgabe gekoppelt ist, und einen Prozessor, der dafür konfiguriert ist, Eingangssignale von dem ersten Sensor, dem zweiten Sensor und dem dritten Sensor zu empfangen und über die Benutzerausgabe Wartungsindikatoren für das erste Filtrationssystem, das zweite Filtrationssystem und das Fluidsystem zu liefern.
  34. Überwachungssystem nach Anspruch 33, wobei der Prozessor ferner dafür konfiguriert ist, eine optimale Wartungszeit zu bestimmen, derart, dass das erste Filtrationssystem, das zweite Filtrationssystem und das Fluidsystem in einem einzigen Zeitfenster gewartet werden können.
  35. Überwachungssystem nach Anspruch 33, wobei der Prozessor ferner dafür konfiguriert ist, einen Wartungshinweis an die Benutzerausgabe zu senden, wenn die optimale Wartungszeit bestimmt worden ist.
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