(57)【要約】      （修正有） 【課題】フィルタ要素の状態を監視するための装置を提供する。【解決手段】フィルタシステム１０は、ハウジング１４、フィルタ要素１６、ハウジング内に延在する入口通路１８、および出口通路２０を含むフィルタ組立体１２であって、出口通路が入口通路とフィルタ要素を介して連通しているフィルタ組立体と、要素状態モニタリング組立体であって、入口通路と連通する入口圧力トランスデューサ３４、出口通路と連通する出口圧力トランスデューサ３６、ならびに、入口圧力トランスデューサおよび出口圧力トランスデューサにリンクされたマイクロプロセッサを含む要素状態モニタリング組立体と、を含む。入口圧力トランスデューサは圧力を測定し、出口圧力トランスデューサは圧力を測定する。マイクロプロセッサは、入口圧力と出口圧力の圧力差を計算し、圧力差を含み得る少なくとも１つの要素状態パラメータを用いて要素状態ステータスを計算する。【選択図】図２
2004346933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタシステムであって、
ハウジング、前記ハウジング内に配置されたフィルタ要素、前記ハウジング内に延在する入口通路、および前記ハウジング内に延在する出口通路を含むフィルタ組立体であって、前記出口通路が前記入口通路と前記フィルタ要素を介して連通しているフィルタ組立体と、
モニタリング組立体であって、前記入口通路と連通し、かつ前記入口通路内の入口圧力測定値を測定する入口圧力トランスデューサと、前記出口通路と連通し、かつ前記出口通路内の出口圧力測定値を測定する出口圧力トランスデューサと、前記入口圧力トランスデューサおよび出口圧力トランスデューサにリンクされたマイクロプロセッサであって、少なくとも１つの要素状態測定値を受信し、かつ前記少なくとも１つの要素状態パラメータを用いて要素状態ステータスを計算するマイクロプロセッサと、を含むモニタリング組立体と、
を含むフィルタシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの要素状態パラメータが前記入口圧力測定値および出口圧力測定値を含む請求項１に記載のフィルタシステム。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサが前記入口圧力測定値および出口圧力測定値を受信し、前記入口圧力測定値と出口圧力測定値の圧力差を計算し、前記少なくとも１つの要素状態パラメータが前記圧力差を含む請求項１に記載のフィルタシステム。
【請求項４】
前記マイクロプロセッサがメモリを含み、前記メモリが少なくとも１つのプリセット要素状態リミットを記憶し、前記マイクロプロセッサが前記要素状態ステータスを前記少なくとも１つのプリセット要素状態リミットと比較して要素状態信号を生成する請求項１に記載のフィルタシステム。
【請求項５】
さらに、前記要素状態信号を表示するための手段を含み、前記要素状態信号を表示するための前記手段が、前記マイクロプロセッサから前記要素状態信号を受信して表示を発生する請求項４に記載のフィルタシステム。
【請求項６】
前記表示が、視覚的表示、音声表示、またはそれらの組合せを含む請求項５に記載のフィルタシステム。
【請求項７】
前記モニタリング組立体が、さらに、前記出口通路と連通しかつ前記マイクロプロセッサとリンクされたマスフロートランスデューサを含み、前記フロートランスデューサが前記出口通路内の流量測定値を測定し、前記マイクロプロセッサが前記流量測定値を受信し、かつ、前記少なくとも１つの要素状態パラメータが前記流体測定値を含む請求項１に記載のフィルタシステム。
【請求項８】
前記モニタリング組立体が、さらに、前記入口通路または前記出口通路の一方と連通しかつ前記マイクロプロセッサとリンクされた温度センサを含み、前記温度センサが前記入口通路または前記出口通路の一方の内部の温度測定値を測定し、前記マイクロプロセッサが前記温度測定値を受信し、かつ、前記少なくとも１つの要素状態パラメータが前記温度測定値を含む請求項３に記載のフィルタシステム。
【請求項９】
前記フィルタシステムが流体フィルタシステムであり、前記モニタリング組立体が、さらに、流体と接触しかつ前記マイクロプロセッサとリンクされたｐＨセンサを含み、前記ｐＨセンサが流体ｐＨ測定値を測定し、前記マイクロプロセッサが前記流体ｐＨ測定値を受信し、かつ、前記少なくとも１つの要素状態パラメータが前記流体ｐＨ測定値を含む請求項１に記載のフィルタシステム。
【請求項１０】
前記メモリが少なくとも１つのプリセット流体状態リミットを記憶し、前記マイクロプロセッサが前記流体ｐＨ測定値を前記少なくとも１つのプリセット流体状態リミットと比較して流体状態信号を生成する請求項９に記載のフィルタシステム。
【請求項１１】
前記モニタリング組立体が、さらにキャリブレーション手段を含み、前記キャリブレーション手段が前記少なくとも１つのプリセット流体状態リミットを、流体が交換されたときに較正する請求項９に記載のフィルタシステム。
【請求項１２】
前記モニタリング組立体が、さらにキャリブレーション手段を含み、前記キャリブレーション手段が前記少なくとも１つのプリセット要素状態リミットを、前記フィルタ要素が交換されたときに較正する請求項４に記載のフィルタシステム。
【請求項１３】
前記モニタリング組立体が、さらにタイマーを含み、前記少なくとも１つのプリセット要素状態リミットが要素バイパスリミットを含み、前記タイマーが、前記要素状態ステータスが前記要素バイパスリミットと等しい間に流体フィルタシステムが使用されている前記時間を測定する請求項４に記載のフィルタシステム。
【請求項１４】
フィルタ組立体のフィルタ要素の状態をモニタリングするための方法であって、
フィルタ組立体の入口通路内の入口圧力を、入口通路と連通している入口圧力トランスデューサを用いて測定するステップと、
流体フィルタ組立体の出口通路内の出口圧力を、出口通路と連通している出口圧力トランスデューサを用いて測定するステップと、
入口圧力と出口圧力の差圧を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記差圧を決定するステップが、入口圧力および出口圧力をマイクロプロセッサに送信し、マイクロプロセッサを用いて入口圧力および出口圧力から差圧を計算するステップを含み、さらに、マイクロプロセッサおよび少なくとも１つの要素状態パラメータを用いて流体フィルタ状態ステータスを計算するステップを含み、前記少なくとも１つの要素状態パラメータが差圧を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのプリセット要素状態リミットをマイクロプロセッサのメモリに記憶するステップと、
マイクロプロセッサを用いて要素状態ステータスを少なくとも１つのプリセット要素状態リミットと比較することにより、要素状態信号を生成するステップと、
要素状態信号を表示手段に送信し、表示手段が表示を形成することにより要素状態信号を表示するステップと、
をさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
出口通路と連通しているフロートランスデューサを用いて流量を測定するステップをさらに含み、少なくとも１つの要素状態パラメータがさらに流量を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
入口通路または出口通路の一方の内部の温度を温度センサを用いて測定するステップと、
温度をマイクロプロセッサに送信するステップと、
をさらに含み、少なくとも１つの要素状態パラメータがさらに温度を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップの各々が、要素の状態を連続的に監視するために繰り返される請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ハウジング、ハウジング内に配置された要素、ハウジング内に延在する入口通路、およびハウジング内に延在する出口通路を有するフィルタシステムのためのフィルタ要素状態モニタリング組立体であって、
入口通路と連通可能であり、かつ入口通路内の入口圧力を測定するように適合された入口圧力トランスデューサと、
出口通路と連通可能であり、かつ出口通路内の出口圧力を測定するように適合された出口圧力トランスデューサと、
前記入口圧力トランスデューサおよび出口圧力トランスデューサにリンクされたマイクロプロセッサであって、前記入口圧力および出口圧力を受信し、前記入口圧力および出口圧力を用いて要素状態ステータスを計算するマイクロプロセッサと、
を含むフィルタ要素状態モニタリング組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタに関し、特に、フィルタ要素の状態を監視するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関エンジンには、典型的に、微粒不純物を濾過するためのフィルタ組立体が設けられている。微粒不純物は、エンジンの摩耗による金属、燃料の燃焼による炭素、および、吸気による鉱物ダストを含み、これらの全てがエンジンの可動部に損傷を与える可能性がある。このようなフィルタ組立体は、オイルフィルタ、燃料フィルタおよびエアフィルタを含み得る。フィルタ組立体は、概して、ハウジングと、ハウジング内に配置されたフィルタ要素と、フィルタ要素を介して互いに連通する２つの通路、すなわち入口通路および出口通路と、を含む。
【０００３】
循環において、未濾過の（汚染）流体がハウジング内に流れ込み、フィルタ要素を通り、ここで微粒不純物がフィルタ要素により捕えられる。こうして得られた濾過された（清浄な）流体は、出口通路を通ってハウジングから出る。流体がフィルタ要素を通して濾過されるに従い、フィルタ要素に不純物が詰り始める。かなりの量の不純物がフィルタ要素に捕えられると、フィルタ要素の流体制限能力が増大し始める。フィルタ要素が完全に不純物で満たされ、すなわち、不純物で完全に塞がれると、フィルタ要素は、フィルタを横切る流体の移動を完全に＿制限する。これがフィルタ要素の入口側で圧力上昇を生じさせ、最終的にはエンジンに必要な流体を供給させなくする。流体の供給がなくなることがエンジン寿命および性能に有害な影響を与えることがあるため、フィルタ組立体には、入口通路と出口通路の間に配置されたバイパス弁または逃し弁を含むものもある。フィルタ要素の入口側の圧力が所定の限界に達すると逃し弁が開いて、汚染流体がフィルタ要素を迂回して直接出口通路に流れ込むことを可能にする。
【０００４】
しかし、このバイパス状態でのエンジンの長期運転は、フィルタ組立体の目的を無効にする。したがって、エンジンの性能を高め、寿命を延ばすために、エンジン製造業者は、特定の走行距離運転後にフィルタ要素を交換することを推奨している。しかし、このフィルタ要素交換スケジュールは、典型的に、単に走行距離に基づいており、フィルタ要素の実際の性能または寿命に基づいてはいない。幾つかの例において、車両は、フィルタ要素がいつ交換されるべきかを運転者に知らせる車載診断（ＯＢＤ）システムを含む。しかし、これらのシステムは、一般に、新しいフィルタ要素の必要性をフィルタ要素の実際の状態ではなく走行距離に基づいて計算するアルゴリズムを用いている。走行距離以外の多くの要因、すなわち、エンジン速度、エンジンｒｐｍ、運転環境の地形、運転環境の気候および温度、流体およびフィルタ要素の質、流体のｐＨ、およびその他を含む要因が、フィルタ要素の性能および寿命に影響を与えることがある。製造業者および／またはＯＢＤが、特定の走行条件に関してフィルタ要素の交換スケジュールが控えめ過ぎるかも知れないと提案する場合があった。このような場合、エンジン操作者はフィルタ要素を必要以上に頻繁に交換し、結局、不必要な追加費用を払うことになる。また、製造業者が、特定の走行条件に関してフィルタ要素の交換スケジュールが過密かも知れないと提案する場合もあった。この場合、エンジン操作者はフィルタ要素を、実際に必要なよりも少ない頻度で交換し、これがエンジンの摩耗を早め、および／またはエンジン性能を低下させることがある。
【０００５】
フィルタ要素およびオイルの交換の必要性を、フィルタ要素の性能および／または寿命を定量的に査定する試みにより決定する幾つかのシステムが提示されてきた。これらのシステムの多くは、入口通路および出口通路の両方と係合して２つの通路間の圧力差を決定するばね動作式差圧スイッチを用いる。不都合なことに、これらのシステムが商業的に成功していることは証明されていない。これらのシステムは、しばしば、それぞれに異なるフィルタ組立体のために異なる差圧スイッチが設計されることを必要とし、これが大量生産を商業的に実施不能にしている。さらに、ばねと可動部品とは、しばしば、異なる温度では異なる動作をし、これがシステムを、一貫性がなく不正確で不確実にしている。また、これらのシステムの差圧スイッチは、入口通路および出口通路の両方にアクセスする。したがって、故障の場合、入口通路は出口通路と連通し、汚染流体を、フィルタ要素を迂回させて差圧スイッチに通すことになる。したがって、これらの試みに関わらず、フィルタ要素の状態を正確にかつ有効に監視する耐久的なシステムがなお必要である。
【０００６】
（発明の要約）
本発明は、フィルタシステムを提供し、このフィルタシステムは、ハウジング、ハウジング内に配置されたフィルタ要素、ハウジング内に延在する入口通路、およびハウジング内に延在する出口通路を含むフィルタ組立体であって、出口通路がフィルタ要素を介して入口通路と連通しているフィルタ組立体と；モニタリング組立体であって、入口通路と連通し、かつ入口通路内の入口圧力測定値を測定する入口圧力トランスデューサと、出口通路と連通し、かつ出口通路内の出口圧力測定値を測定する出口圧力トランスデューサと、入口圧力トランスデューサおよび出口圧力トランスデューサにリンクされたマイクロプロセッサと、を含むモニタリング組立体と、を含み、マイクロプロセッサが、少なくとも１つの要素状態測定値を受信し、かつ、少なくとも１つの要素状態パラメータを用いて要素状態ステータスを計算する。
【０００７】
本発明は、また、フィルタ組立体のフィルタ要素の状態をモニタリングするための方法を提供する。この方法は、フィルタ組立体の入口通路内の入口圧力を、入口通路と連通している入口圧力トランスデューサを用いて測定するステップと；流体フィルタ組立体の出口通路内の出口圧力を、出口通路と連通している出口圧力トランスデューサを用いて測定するステップと；入口圧力と出口圧力の差圧を決定するステップと、を含む。
【０００８】
本発明は、また、フィルタ要素状態モニタリング組立体であって、ハウジング、ハウジング内に配置されたフィルタ要素、ハウジング内に延在する入口通路、およびハウジング内に延在する出口通路を有するフィルタシステムのためのフィルタ要素状態モニタリング組立体を提供する。このモニタリング組立体は、入口通路と連通可能で、かつ入口通路内の入口圧力測定値を測定するように適合された入口圧力トランスデューサと；出口通路と連通可能で、かつ出口通路内の出口圧力測定値を測定するように適合された出口圧力トランスデューサと；入口圧力トランスデューサおよび出口圧力トランスデューサにリンクされたマイクロプロセッサと、を含み、マイクロプロセッサが入口圧力および出口圧力を受信し、かつ、入口圧力および出口圧力を用いて要素状態ステータスを計算する。
【０００９】
以下に記載する本発明の実施形態の説明を添付図面と共に参照することにより、本発明の、上記のおよびその他の特徴、目的、ならびに、それらの目的を達成するための方法が、一層明らかになり、また本発明自体もより良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に開示される実施形態は、網羅的であることも、また、以下の説明に開示された形態と全く同一であるように本発明を限定することも意図されていない。むしろ、これらの実施形態は、当業者が本発明の教示を利用し得るように選択されて記載されているに過ぎない。
【００１１】
図１〜３は、本発明の一実施形態に従う流体フィルタシステム１０を示す。フィルタシステム１０はカートリッジタイプのフィルタ組立体１２を含み、フィルタ組立体１２は、概して、ハウジング１４、ハウジング１４内に配置されたフィルタ要素カートリッジ１６、少なくとも１つの入口通路１８、および出口通路２０を有する。フィルタ組立体１２は、また、取付穴２４を有する取付フランジ２２を含み、この取付穴２４に取付ボルト（図示せず）を通してフィルタ組立体１２をエンジンブロック（図示せず）上に取り付けることができる。フィルタ組立体１２がエンジンブロックに取り付けられると、入口通路１８および出口通路２０の両方が流体を、エンジンとハウジング１４の内部の間に連通させる。フィルタ要素カートリッジ１６はフィルタ要素２６を含み、要素２６は、出口通路２０と連通するボア（図示せず）を画成している。図２に示されるように、要素２６は、円柱状の中央管２８の周囲に随意に取り付けられ得る。中央管２８は、複数の開口部３２を有する中央管壁部３０を含み、開口部３２はボアと連通し、それにより出口通路２０と連通する。
【００１２】
フィルタシステム１０は、また、図４および５に概略的に示された、要素の状態を監視する（モニタリング）システム３３を含む。再び図１〜３を参照すると、モニタリングシステム３３は、ハウジング１４のポート３９，３７にそれぞれ取り付けられた、入口圧力トランスデューサ３４および出口圧力トランスデューサ３６を含む。入口圧力トランスデューサ３４および出口圧力トランスデューサ３６は、対応する入口通路１８、出口通路２０と、それぞれオリフィス３８，４０を介して連通している。モニタリングシステム３３は車両製造時に設置されることが考えられる。この場合、フィルタハウジング１４は、入口圧力トランスデューサ３４および出口圧力トランスデューサ３６をシール可能に受け入れるためのポート３９，３７およびブッシュ（図示せず）を含んで製造されるであろう。あるいは、モニタリングシステム３３は車両の製造後に設置されてもよく、これは、既存のハウジングに穿孔して穴／ポート３７，３９を形成することによりハウジングを修正し、入口圧力トランスデューサ３４および出口圧力トランスデューサ３６をシール可能に設置することにより行われる。
【００１３】
図４〜５を参照すると、入口圧力トランスデューサ３４と出口圧力トランスデューサ３６はマイクロプロセッサ４２にリンクされている。マイクロプロセッサ４２は、車両の車載診断システム（ＯＢＤ）の一部であっても、またはこのシステムにリンクされてもよく、ソフトウェアを含む。マイクロプロセッサ４２は、以下にさらに詳細に説明するように、プリセットリミットおよびベースラインを記憶するためのメモリ４４を含む。マイクロプロセッサ４２は表示手段４６にリンクされており、表示手段４６もまたＯＢＤの一部であることができ、かつ１以上の車載インジケータ５４ａ〜ｄを含む。
【００１４】
モニタリングシステム３３のオペレーションが図４および５に概略的に示されている。図４を参照すると、エンジン起動７０の後に、モニタリングシステム３３の入口圧力トランスデューサ３４と出口圧力トランスデューサ３６が、それぞれ入口通路１８，出口通路２０（図２および３）内のそれぞれの圧力（Ｐ１），（Ｐ２）を計測または測定する。得られた入口および出口のそれぞれの圧力測定値（Ｐ１），（Ｐ２）が、７２で示されるようにマイクロプロセッサ４２により受けられる。入口圧力トランスデューサ３４，出口圧力トランスデューサ３６によりそれぞれ測定される入口圧力測定値（Ｐ１）および出口圧力測定値（Ｐ２）は、最初はアナログ形式であり得る。この場合、モニタリングシステム３３は、アナログ値をデジタル形式に変換するためのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示せず）を含み得る。さらなる測定値が測定されてマイクロプロセッサ４２に送信されることも可能である。例えば、オペレーティングシステム３３は、流体温度（Ｔ）を測定するための温度センサ５６、流体のｐＨ（Ｈ）を測定するためのｐＨセンサ５８、エンジンのｒｐｍ（Ｒ）を測定するためのｒｐｍセンサ６０、および、出口通路内の流量（Ｆ）を測定するためのマスフロー（質量流量）トランスデューサ６６を含み得る。
【００１５】
ここでステップ７３を参照すると、次にマイクロプロセッサ４２は、所定の測定値が、メモリ４４に記憶されたウォームアップベースライン（ｗ）内にあるかどうかを判断する。例えば、マイクロプロセッサ４２は、温度（Ｔ）およびｒｐｍ（Ｒ）を、それぞれウォームアップベースライン温度（ｗ１）およびウォームアップベースラインｒｐｍ（ｗ２）と比較する。温度（Ｔ）およびｒｐｍ（Ｒ）がそれぞれウォームアップベースライン（ｗ１），（ｗ２）に達すると、マイクロプロセッサ４２はステップ７４に移行する。マイクロプロセッサ４２が、１以上の種々のウォームアップベースライン（ｗ）を用いるように構成されることができることが理解されよう、例えば（ｗ１）は、流量ベースラインまたはｐＨベースラインであり得る。
【００１６】
次に、マイクロプロセッサ４２は、ソフトウェアの１以上の数式またはアルゴリズムを用いて要素状態ステータス（ｙ）を計算する。要素状態ステータス（ｙ）の計算において、アルゴリズムは少なくとも１つの要素状態パラメータを用い、これらのパラメータは、入口圧力測定値（Ｐ１）および出口圧力測定値（Ｐ２）を含み得る。図４に７４で示されるように、マイクロプロセッサ４２は入口圧力測定値（Ｐ１）と出口圧力測定値（Ｐ２）の圧力差（Ｐ）を計算し、アルゴリズムを用いて要素状態ステータス（ｙ）を、（Ｐ）を用いて計算し得る。
【００１７】
さらに説明すると、通常の動作において、濾過されていない（汚染）流体がエンジンからハウジング１４に、入口通路１８を通って流れる（図１〜３）。次いで、濾過されていない流体は要素２６を通過し、ここで微粒不純物が要素２６により吸収され、それにより流体から除去される。濾過されて得られた（清浄な）流体が開口部３２を通ってボア内に入り、次いで、出口通路２０を通ってエンジンに戻る。要素が微粒不純物により閉塞するにしたがい、圧力はフィルタの入口側にて蓄積しはじめる。したがって、入口通路と出口通路の圧力差（Ｐ）は、フィルタ要素の不純物による閉塞が増大するにつれて増大する。したがって、（Ｐ）を要素状態パラメータとしてアルゴリズムに用いることにより、要素の実際の状態を正確に評価することができる。
【００１８】
（Ｐ）以外の他のファクターも、フィルタ要素の性能を示し得る。したがって、マイクロプロセッサ４２により用いられるアルゴリズムが、他の要素状態パラメータを（Ｐ）と共に、または（Ｐ）の代わりに用いるように初期化され得ることが理解されよう。例えば、フィルタ要素状態ステータス（ｙ）を計算するために流量（Ｆ）がアルゴリズムに用いられることができる。流量（Ｆ）は、（Ｐ１）および（Ｐ２）を用いて計算され得る。あるいは、流量（Ｆ）は、出口通路２０におけるマスフローを測定するマスフロートランスデューサ６１を用いて測定され得る。流体の粘度および温度がフィルタ要素の性能アセスメントに影響を与えることがあるため、モニタリングシステム３３は、流体温度（Ｔ）を測定するための温度センサ５６、および／または流体ｐＨ（Ｈ）を測定するためのｐＨセンサ５８も含み得る。また、ｒｐｍセンサ６０もエンジンｒｐｍ（Ｒ）を検知するために含まれ得る。アルゴリズムは、測定値（Ｐ１），（Ｐ２），（Ｆ），（Ｔ），（Ｈ）および（Ｒ）の任意の組合せを、要素状態ステータス（ｙ）の決定におけるフィルタ状態パラメータとして用いるように設計され得る。
【００１９】
ここで図４〜５のステップ７５に戻ると、要素状態ステータス（ｙ）を計算した後、マイクロプロセッサ４２は要素状態ステータス（ｙ）を、メモリ４４に記憶されているプリセット要素状態リミット（Ｌ１〜７）と比較し、マッチ（適合）させる。プリセット要素状態リミット（Ｌ１〜７）の各々が、特定のフィルタ状態に対応する要素状態ステータス値の範囲を示す。例えば、図４〜５において、メモリ４４は７つのプリセット要素状態リミットを記憶する。すなわち、要素が欠けている（あるべきところにない）ときに現れるアルゴリズム値（またはフィルタ状態ステータス値）に対応する（Ｌ１）、新しい要素状態に対応する（Ｌ２）、２５％閉塞された要素状態に対応する（Ｌ３）、５０％閉塞された要素状態に対応する（Ｌ４）、７５％閉塞された要素状態に対応する（Ｌ５）、１００％閉塞された要素状態に対応する（Ｌ６）、および要素バイパス状態に対応する（Ｌ７）である。プリセット要素状態リミット（Ｌ１〜７）は例示的なものであり、プリセット要素状態リミットの任意の変型および任意の数のプリセット要素状態リミットがメモリ４４に記憶され得ることを理解されたい。
【００２０】
ここで図４〜５のステップ７６を参照すると、マイクロプロセッサ４２が、マッチング（適合）プリセット要素状態リミットに対応する要素状態信号（ｘ）を生成する。次いで、要素状態信号（ｘ）がマイクロプロセッサ４２から、ＯＢＤの構成要素であり得る表示手段５４に送信される。ステップ７７に示されるように、表示手段５４は、１以上の車載インジケータを作動させることにより車両運転者に要素の状態を警告する。車載インジケータは、ライト５４ａ、プリントメッセージディスプレイ５４ｂ、音声アラーム５４ｃおよび／または言語メッセージシステム５４ｄを含む。車載インジケータ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、利便性のため、車両運転者が警告を容易に目視し、および／または聞くことができる車両ダッシュボード上に配置され得る。この警告により運転者は要素の実際の状態および性能を監視することができる。運転者は、また、フィルタ要素をいつ交換すべきかを、時間間隔でなく実際の必要性に基づいて決定することができる。ステップ７８に示されるように、運転者に要素状態を知らせた後、フィルタ要素の状態を連続的にリアルタイムでモニタリングし続けるためにエンジン停止７８までプロセスが繰り返される（８０）。
【００２１】
ここで図５を参照すると、メモリ４４は、プリセット流体状態リミットも記憶し得る。例えば、メモリ４４は、正常なｐＨを示す流体状態リミットＨＮ、および、低いｐＨを示す流体状態リミットＨＬを記憶する。ステップ７２および７５に示されるように、マイクロプロセッサ４２は、ｐＨセンサ５８から流体ｐＨ測定値（Ｈ）を受信し、流体ｐＨ（Ｈ）をプリセット流体状態リミット（ＨＮ，ＨＬ）と比較して流体の状態を決定する。ステップ７６において、マイクロプロセッサ４２は流体状態信号（ｘ１）を生成して信号（ｘ１）を表示手段５４に送信し、表示手段５４は運転者に流体の状態について警告する。この警告により運転者は、実際の必要性に基づいて、流体をいつ交換すべきかを決定することができる。
【００２２】
再び図５を参照すると、モニタリングシステム３３は、また、ステップ８２〜９４として示されるキャリブレーション手段を含み得る。キャリブレーションはステップ８２にて、ボタンまたはスイッチ（図示せず）を、フィルタ要素および／または流体が交換された直後に係合させることにより開始される。キャリブレーション手段は、また、要素が新しい要素状態リミット（Ｌ２）にある場合にキャリブレーションを開始するための自動要素交換認識プログラムを含み得る。自動要素交換認識プログラムを組み込むことは、運転者が要素を交換してもキャリブレーションボタンを係合しない場合の保護システムとして働く。ステップ８４に示されるように、キャリブレーションの開始によりマイクロプロセッサ４２に、温度（Ｔ）およびｒｐｍ（Ｒ）をチェックするための信号が送られる。マイクロプロセッサ４２は、温度（Ｔ）およびｒｐｍ（Ｒ）がメモリ４４に記憶されているキャリブレーションウォームアップ値に達するまで待機する。温度（Ｔ）およびｒｐｍ（Ｒ）のためのウォームアップ値は、それぞれ、キャリブレーションベースライン（ｂ１）および（ｂ２）として示される。キャリブレーションベースライン（ｂ１）および（ｂ２）が、ウォームアップ（ｗ１）および（ｗ２）としても機能し得ることを理解されたい。マイクロプロセッサ４２は、温度（Ｔ）をベースライン温度（ｂ１）と比較し、また、ｒｐｍ（Ｒ）をベースライン（ｂ２）と比較する。温度（Ｔ）およびｒｐｍ（Ｒ）がそれぞれベースライン値（ｂ１）および（ｂ２）に達したとき、キャリブレーションが続行される。
【００２３】
次に、マイクロプロセッサ４２はステップ８６に移行する。ステップ８６において、入口トランスデューサ３４および出口トランスデューサ３６、温度センサ５６、ｐＨセンサ５８、フロートランスデューサ６１、およびｒｐｍセンサ６０からの測定値がマイクロプロセッサ４２により受信される。ステップ８８に示されるように、マイクロプロセッサ４２は、（Ｐ１），（Ｐ２），（Ｆ），（Ｔ），（Ｒ）および（Ｈ）から導かれる１以上の要素状態パラメータを用いて新しい要素状態ステータス（ｚ）を計算する。次いでステップ９０において、マイクロプロセッサ４２は新しい要素状態ステータス（ｚ）を「欠けている要素」のプリセット要素状態リミット（Ｌ１）と比較して、フィルタ要素が欠けているかどうかを決定する。新しい要素状態ステータス（ｚ）がプリセット要素状態リミット（Ｌ１）と合致するならば、９２にて表示手段５４に信号が送られ、表示手段５４に、フィルタ要素が欠けていることを運転者に警告するように指示する。新しい要素状態ステータス（ｚ）が（Ｌ１）と合致しないならば、キャリブレーションは次のステップ９４を続行する。ステップ９４において、マイクロプロセッサ４２がプリセット要素状態リミット（Ｌ２〜７）および／または流体状態リミット（ＨＮ，ＨＬ）を、新しい要素状態ステータス（ｚ）に基づいてリセットする。このキャリブレーションの特徴は、モニタリングシステム３３が、異なるブランドのフィルタ要素、および、要素間の製造上のばらつきに適合するようにプログラミングされることを可能にする。
【００２４】
流体がフィルタ要素よりも長持ちし、またその反対であることが起こり得る。この場合、運転者は、これらの一方のみを交換することができる。したがって、キャリブレーション手段は、複数の別々のキャリブレーション開始経路を有するように構成され得る。例えば、キャリブレーション開始ステップ８２は、３つの経路を有するように構成され得る。経路の１つはプリセット要素状態リミット（Ｌ２〜７）のみをリセットするためのものであり、第２は、プリセット流体状態リミット（ＨＮ，ＨＬ）のみをリセットするためのものであり、第３は、要素状態リミット（Ｌ２〜７）および流体状態リミット（ＨＮ，ＨＬ）の両方をリセットするためのものである。
【００２５】
図５に示されるように、モニタリングシステム３３は、また、マイクロプロセッサ４２にリンクされたタイマー６２を含み得る。ステップ９６において、マイクロプロセッサ４２は、要素状態ステータス（ｙ）が要素バイパス状態に対応するプリセット要素状態リミット（Ｌ７）と等しいかどうかを周期的に決定する。ステップ９６〜９９に示されているように、要素状態ステータス（ｙ）が要素バイパスリミット（Ｌ７）と等しければ、マイクロプロセッサ４２はタイマー６２に、エンジンが要素バイパス状態で運転されている時間の記録を開始するように信号を送る。９８に示されるように、要素状態ステータス（ｙ）が要素バイパス状態（Ｌ７）と等しくなければ、ステップは繰り返される。
【００２６】
タイマー６２は車両サービス技術者によりアクセスされ、読み取られて、車両が要素バイパス状態で運転されたか、または、どのくらいの期間要素バイパス状態で運転されたかを決定することができる。タイマー６２が、車両がかなりの時間にわたって要素バイパス状態で運転されたことを示すならば、これは、所有者が、保証に必要な車両の適切なメンテナンスを怠ったことにより保証を無効にしたことの証拠となり得る。したがって、車両の製造業者は、必要な修理を保証によって行うことを自信をもって拒絶することができ、誤った保証請求への支払費用を省くことができる。反対に、タイマー６２が、車両が長時間にわたり要素バイパス状態で運転されなかったことを示すならば、これは、所有者が、保証により定められたメンテナンスガイドラインを遵守したことの証拠となり得、必要なエンジン修理が保証によって確実に行われる。したがって、車両所有者は、エンジン問題に関する欠陥に費用を払う必要もなく、議論する不都合もない。
【００２７】
タイマー６２は、また、新しい要素の設置後の経過時間または走行距離を追跡するように構成され得る。プリセット要素状態リミット（Ｌ２〜７）がステップ９４にて較正されると、マイクロプロセッサ４２はタイマー６２に、キャリブレーション以降の経過時間または走行距離の追跡を開始させるための信号を送る（ステップ９５）。特定の最大時間が経過し、または特定の最大距離の走行後、タイマー６２は表示手段５４に信号を送り、表示手段５４に、要素および／または流体が交換されるべきであることを運転者に警告させる。特定の最大時間または最大走行距離は、エンジン製造業者の規格またはフィルタ要素の規格にプログラミングされ得る。この特徴は、欠陥のあるフィルタ要素によりモニタリングシステムが不正確な読取をした場合のバックアップとして組み込まれ得る。
【００２８】
先に論じたように、図１〜３は、カートリッジタイプのフィルタ組立体１２と共に用いられる要素モニタリングシステムを有するフィルタシステム１０を示す。しかし、本発明が、スピンオンフィルタ組立体と共に用いられる要素モニタリングシステムを有するフィルタシステムも考慮に入れていることを理解されたい。図６に示されているように、オイルフィルタシステム１１０は、概して、スピンオンオイルフィルタ組立体１１２およびモニタリング組立体１３３を含む。フィルタ組立体１１２は、概して、ハウジング１１４、ハウジング１１４内に配置されたフィルタ要素組立体１１６、少なくとも１つの入口通路１１８、および出口通路１２０を含む。フィルタ要素組立体１１６は要素１２６を含み、要素１２６は、出口通路２０と連通したボア（図示せず）を画成している。図６に示されるように、要素１２６は、円柱状の中央管１２８の周囲に随意に取り付けられ得る。中央管１２８は、複数の開口部１３２を有する中央管壁部１３０を含み、開口部１３２はボアと連通し、それにより出口通路１２０と連通している。
【００２９】
モニタリングシステム１３３はアダプタ１５０を含み、アダプタ１５０内に入口導管１４２および出口導管１４４が延在している。入口導管１４２，出口導管１４４は、それぞれ、流体をエンジン（図示せず）と入口通路１１８，出口通路１２０の間に連通させている。モニタリングシステム１３３は、また、アダプタ１５０内のオリフィスに取り付けられた入口圧力トランスデューサ１３４および出口圧力トランスデューサ１３６を含む。入口圧力トランスデューサ１３４および出口圧力トランスデューサ１３６は、それぞれ、対応する圧力チャネル１４６，１４８を介して入口導管１４２、出口導管１４４と連通している。フィルタ組立体１１２は、出口導管１４４のねじ付きフィルタ端１４５と出口通路１２０のねじ部１４０とのねじ係合によりアダプタ１５０に取り付けられている。ガスケット１２４がアダプタ１５０とフィルタ組立体１１２の間のシールを維持する。出口導管１４４は、アダプタ１５０のエンジン端に、アダプタ１５０をエンジン上の中空ボルト（図示せず）に取り付けるためのねじ部１４７を含む。ガスケット１３８がエンジンとアダプタ１５０の間にシールをもたらす。モニタリングシステム１３３は、既存のスピンオンオイルフィルタ組立体に後から取り付けることができ、先に記載しかつ図４および５に示したように動作する。
【００３０】
図１〜３および５は、エンジン潤滑／オイルフィルタ組立体と共に用いられるモニタリングシステムを示すが、本発明のモニタリングシステムを他のフィルタ組立体と共に用いてもよく、これらの組立体は、限定的にではないが、変速機油フィルタ組立体、エアフィルタ組立体、燃料フィルタ組立体を含む。
【００３１】
例えば、図７は、本発明に従う燃料フィルタシステム２１０を示す。燃料フィルタシステム２１０は、概して、燃料フィルタ組立体２１２および燃料フィルタ要素モニタリング組立体２３３を含む。フィルタ組立体２１２は、ハウジング２１４、ハウジング２１４内に配置されたフィルタ要素２２６、少なくとも１つの入口通路２１８、および、少なくとも１つの出口通路２２０を含む。入口通路２１８は出口通路２２０と要素２２６を介して連通している。モニタリング組立体２３３は、入口圧力トランスデューサ２３４および出口圧力トランスデューサ２３６を含み、これらのトランスデューサ２３４，２３６は、それぞれ、通路２１８，２２０の端部２３７，２３９に取り付けられ、かつ、それぞれ、入口通路２１８，出口通路２２０と連通している。モニタリング組立体２３３は、また、入口圧力トランスデューサ２３４および出口圧力トランスデューサ２３６の両方とリンクされたマイクロプロセッサ（図示せず）を含む。モニタリングシステム２３３は、先に記載しかつ図４および５に示したように動作し得る。モニタリング組立体２３３は、また、さらなる要素状態パラメータをもたらす温度センサおよび／または他のセンサを含み得る。燃料フィルタ組立体２１２は、また、ハウジング２１４内に配置されたウォータトラップ（図示せず）を含み得る。このようなウォータトラップは当分野で知られており、燃料から水を除去する働きをする。燃料から除去された水は、ウォータトラップ内にたまり、定期的に排出される。モニタリング組立体２３３は、また、ウォータトラップ内の水位を監視する水位センサ（図示せず）を含み得る。水位センサはマイクロプロセッサとリンクされ、マイクロプロセッサは、フィルタ要素状態に関して先に記載されかつ図４〜５に示された方法を用いて、運転者に排水が必要なときを警告する。
【００３２】
図８は、本発明に従うエアフィルタシステム３１０を示す。エアフィルタシステム３１０は、概して、エアフィルタ組立体３１２およびエアフィルタ要素モニタリングシステム３３３を含む。フィルタ組立体３１２は、ハウジング３１４、ハウジング３１４内に配置されたフィルタ要素３２６、入口通路３１８および出口通路３２０を含む。入口通路３１８と出口通路３２０は、要素３２６を介して互いに連通している。モニタリング組立体３３３は、ハウジング３１４に取り付けられた入口圧力トランスデューサ３３４および出口圧力トランスデューサ３３６を含み、これらのトランスデューサ３３４，３３６はそれぞれ、入口通路３１８，出口通路３２０と連通している。入口圧力トランスデューサ３３４および出口圧力トランスデューサ３３６はマイクロプロセッサ（図示せず）とリンクされており、マイクロプロセッサは、先に記載されかつ図４〜５に示されたように動作して、要素３２６の状態ステータスを計算する。モニタリング組立体３３３は、また、空気温度を測定するための温度センサ３５６を含む。空気温度は、要素状態ステータスを計算するためにマイクロプロセッサにより用いられ得る。モニタリング組立体３３３は、また、空気の流れを測定するマスフローセンサ３６１を含む。エアフロー測定値は、要素状態ステータスを計算するためにマイクロプロセッサにより用いられ得る。
【００３３】
本発明を、例示的な設計を有するものとして記載してきたが、本発明は、この開示の精神および範囲内でさらに変更され得る。したがって、本出願は、本発明の包括的原理を用いた本発明のいずれの変型、利用または適合をも包含するものとする。さらに、本出願は、本発明が関連する分野で知られまたは慣行されている範囲内に入るようなこの開示からの逸脱を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従うカートリッジタイプの流体フィルタシステムの側面図である。
【図２】図２は、図１の流体フィルタシステムの断面図である。
【図３】図３は、図１の流体フィルタシステムの正面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従う流体フィルタシステムのオペレーションの概略フローダイヤグラムである。
【図５】図５は、本発明の別の一実施形態に従う流体フィルタシステムの動作の概略フローダイヤグラムである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従うスピンオンフィルタシステムの断面図である。
【図７】図７は、本発明に従う燃料フィルタシステムの、ハウジングの一部が切り取られた斜視図である。
【図８】図８は、本発明に従うエアフィルタシステムの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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