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特表2022-543054サンプ液レベルの調整方法およびシステム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-07
(54)【発明の名称】サンプ液レベルの調整方法およびシステム
(51)【国際特許分類】
   F01M 11/06 20060101AFI20220930BHJP
【FI】
F01M11/06 Z
F01M11/06 B
F01M11/06 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022506452
(86)(22)【出願日】2020-07-31
(85)【翻訳文提出日】2022-03-31
(86)【国際出願番号】 EP2020071679
(87)【国際公開番号】W WO2021019077
(87)【国際公開日】2021-02-04
(31)【優先権主張番号】1911003.0
(32)【優先日】2019-08-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(31)【優先権主張番号】2000375.2
(32)【優先日】2020-01-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】501354624
【氏名又は名称】カストロール リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100064012
【弁理士】
【氏名又は名称】浜田 治雄
(72)【発明者】
【氏名】デュハースト,ロス,アレキサンダー
(72)【発明者】
【氏名】テイラー,オリヴァー,ポール
【テーマコード(参考)】
3G015
【Fターム(参考)】
3G015BC02
3G015BG01
3G015BL01
3G015BL07
3G015BL09
3G015EA15
3G015FB07
3G015FB08
3G015FC11
(57)【要約】
本開示は、自動車又は車両の減容サンプに所定の作動量の流体を維持する方法およびシステムに関する。この方法は、サンプ内の流体量を繰り返し決定することと、決定された流体量を所定の作動流体量と比較することとを含む。決定された流体量と所定の作動流体量との間の偏差を識別することに応答して、前記方法は、サンプと流体容器との間で流体を移送するために流体ポンプシステムに制御信号を送信することを含む。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータまたは車両の減容サンプ内の流体の、所定の作動量を維持する方法であって、前記方法は、
サンプ内の流体の量を定期的に決定し、決定された流体の量を所定の作動流体量と比較すること、および、
決定された流体の量と所定の作動流体の量との間の偏差を識別することに応答して、制御信号を流体ポンプシステムに送り、サンプと流体容器との間の流体を移送すること、
とを含む方法。
【請求項2】
前記サンプはエンジンサンプである請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記流体は潤滑油である請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記所定の作動流体量は、流体の量の値の範囲を含む請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記流体の量は、流体の容積である請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記決定された流体の量が前記所定の作動流体量を上回る場合、前記制御信号は、ドレイン制御信号を含み、前記流体ポンプシステムは、前記ドレイン制御信号に応答して、流体を前記サンプから前記流体容器に移送するように構成され、前記決定された流体の量が前記所定の作動流体量を下回る場合、前記制御信号は、充填制御信号を含み、前記流体ポンプシステムは、前記充填制御信号に応答して、流体を前記流体容器から前記サンプに移送するように構成される請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記流体ポンプシステムは、双方向ポンプを含み、
ここで、前記ドレイン制御信号に応じて前記双方向ポンプが、第1の方向に動作するように構成され、および
ここで、前記充填制御信号に応じて前記双方向ポンプが、第2の方向に動作するように構成される請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記流体ポンプシステムは、ドレインポンプおよび充填ポンプを含み、
ここで、前記ドレインポンプは、前記ドレイン制御信号に応答して動作するように構成され、および
ここで、充填ポンプは、充填制御信号に応答して動作するように構成される請求項6に記載の方法。
【請求項9】
前記制御信号に応答して、前記流体ポンプシステムは、前記サンプと前記流体容器の間で、所定の移送量の流体を移送するように構成される請求項1に記載の方法。
【請求項10】
前記決定された流体の量と前記所定の作動流体量との間の偏差が除去されるまで、前記制御信号を前記流体ポンプシステムに繰り返し送ることをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項11】
前記流体の量を決定することは、レベルセンサーからの流体の量を示す流体量信号を受信することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項12】
前記流体の量を決定することは、少なくとも2つのセンサーから測定値を受け取り、少なくとも2つのセンサーからの測定値に基づいて、前記決定された流体の量を計算することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項13】
非一時的なコンピュータ可読媒体であって、コンピュータデバイスによって実行されたとき、コンピュータデバイスに請求項1に記載の方法の工程を含む動作を実行させる命令をその上に格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項14】
システムであって、
減容エンジンサンプを含むエンジンと、
前記エンジンサンプと流体連通する流体容器と、
前記エンジンサンプと前記流体容器との間に配置され、前記エンジンサンプと前記流体容器との間で流体を移送するように動作可能な流体ポンプシステムと、
請求項1に記載の方法の工程を含む動作を実行するように構成されたコントローラとを備えるシステム。
【請求項15】
前記コントローラは、少なくとも1つのメモリと、少なくとも1つのプロセッサとを備え、前記少なくとも1つのプロセッサは、前記動作を実行するために、前記少なくとも1つのメモリに記憶された命令を実行する請求項14に記載のシステム。
【請求項16】
前記コントローラは、特定用途向け集積回路(ASIC)または現場プログラミング可能ゲートアレイ(FPGA)のうちの少なくとも1つを含む請求項14に記載のシステム。
【請求項17】
前記減容エンジンサンプは、前記エンジンを作動させるために使用される流体の容積よりも10%を超えない容積を有する請求項14に記載のシステム。
【請求項18】
前記流体ポンプシステムは、前記エンジンサンプから前記流体容器へ、および前記流体容器から前記エンジンサンプへ流体を移送するように構成された双方向ポンプを含む請求項14に記載のシステム。
【請求項19】
前記流体ポンプシステムは、
前記エンジンサンプから前記流体容器に流体を移送するように構成されたドレインポンプと、および
前記流体容器から前記エンジンサンプに流体を移送するように構成された充填ポンプとを備える請求項14に記載のシステム。
【請求項20】
前記流体は潤滑油を含む請求項14に記載のシステム。
【請求項21】
前記エンジンサンプ内の流体の前記量を測定するように構成された流体レベルセンサーをさらに含む請求項14に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本出願は、2019年8月1日出願の英国特許出願第1911003.0号、および2020年1月10日出願の英国特許出願第2000375.2号に対する優先権を主張するものであり、いずれも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
モータや車両の多くは、その作動に1つまたはそれ以上の流体を使用している。このような流体は、多くの場合液体である。例えば、内燃機関は、液体潤滑油組成物を使用する。このような流体は、一般に、エンジンに関連するリザーバ内に保持され、定期的な交換を必要とする場合がある。
【0003】
作動中、流体は、種々の利点を付与するために、エンジンを通して循環されてもよい。多くの場合、エンジンを通して流体を連続的に循環させるのに十分な流体が、利用可能であることを確実にするために、流体はエンジンサンプに連続的に戻され、そこから更なる循環のために引き出すことができる。エンジンサンプは、エンジン流体のリザーバを提供し、これは、作動中に液体供給を排気する可能性を減少させる。同様に、エンジンサンプは、エンジンを循環させた後に戻される余剰液体のための容器を提供することができる。
【0004】
システム内、特にエンジンサンプ内の流体の量を、設計された作動範囲内に維持することは、時間と費用のかかるメンテナンス、または損傷を抑止することができる。従来、エンジンサンプは、エンジンシステムを通って循環する流体の量に、ある程度の許容範囲をエンジンに与えて、エンジンの安全かつ適切な機能を保証する。この許容誤差は通常、最小値と最大値の間の範囲として実装される体積などの量であって、オペレータによる流体の追加または除去によって手動でチェックし、維持しなければならない。この手動で確認するプロセスは、多くの場合時間がかかり、汚れを伴う。
【0005】
内燃機関の場合、クランクケース潤滑油は、油がクランクケースから燃焼室に移動する際に燃焼により消費される。その結果、通常、エンジン運転中にサンプ内のオイル量の継続的な減少が起こる。設計された運転容量範囲が比較的小さい場合、油量が最低安全量を下回るシナリオを回避するために、サンプ容量を手動で確認、および調整する頻度を増やす必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本明細書にはサンプ中の流体の量を維持するための方法およびシステムが開示される。有益には、本方法およびシステムは、必要に応じて、追加的な流体を提供するため、または余剰の流体を受け取るために、流体リザーバを備えた流体容器を使用する。
【0007】
従って、第1の態様では、本開示は、モータまたは車両の減容サンプ内の流体の、所定の作動量を維持する方法を提供し、本方法は、以下を含む:
サンプ内の流体の量を定期的に決定し、決定された流体の量を所定の作動流体量と比較すること、および、
決定された流体の量と所定の作動流体の量との間の偏差を識別することに応答して、制御信号を流体ポンプシステムに送り、サンプと流体容器との間の流体を移送すること。
【0008】
一実施形態では、サンプはエンジンサンプである。
【0009】
別の実施形態では、流体は潤滑油である。
【0010】
別の実施形態では、所定の作動流体の量は、流体の量の値の範囲値を含む。
【0011】
別の実施形態では、流体の量は、流体の容積である。
【0012】
別の実施形態では、決定された流体の量が、所定の作動流体量を上回る場合、制御信号は、ドレイン制御信号を含み、流体ポンプシステムは、ドレイン制御信号に応じて、流体をサンプから流体容器に移送するように構成され、決定された流体の量が、所定の作動流体量を下回る場合、制御信号は、充填制御信号を含み、流体ポンプシステムは、充填制御信号に応じて、流体容器からサンプに流体を移送するように構成される。
【0013】
別の実施形態では、流体ポンプシステムは、双方向ポンプを含み、ここで、前記ドレイン制御信号に応じて前記双方向ポンプが、第1の方向に動作するように構成され、およびここで、前記充填制御信号に応じて前記双方向ポンプが、第2の方向に動作するように構成される。
【0014】
別の実施形態では、流体ポンプシステムは、充填ポンプおよびドレインポンプを含み、ドレインポンプは、ドレイン制御信号を受信することに応答して作動するように構成され、充填ポンプは、充填制御信号を受信することに応答して作動するように構成される。
【0015】
別の実施形態では、制御信号に応じて、流体ポンプシステムは、サンプと流体容器との間で、所定の移送量の流体を移送するように構成される。
【0016】
別の実施形態では、本方法は、決定された流体の量と所定の作動流体量との間の偏差が除去されるまで、制御信号を流体ポンプシステムに再度送る工程をさらに含む。
【0017】
別の実施形態では、流体の量を決定することは、レベルセンサーからの流体の量を示す流体の量信号を受信することを含む。
【0018】
別の実施形態では、流体の量を決定することは、少なくとも2つのセンサーから測定値を受け取り、少なくとも2つのセンサーからの測定値に基づいて、決定された流体の量を計算することを含む。
【0019】
第2の態様では、本開示は、本開示の方法工程を実行するように構成された命令を含む、コンピュータプログラム製品または非過渡媒体を提供する。
【0020】
第3の態様では、本開示は、
減容エンジンサンプを含むエンジンと、
エンジンサンプと流体連通する流体容器と、
エンジンサンプと流体容器との間に配置され、エンジンサンプと流体容器との間で流体を移送するように動作可能な流体ポンプシステムと、
本開示の方法の工程を含む動作を実行するように構成されたコントローラと
を含むシステムを提供する。
【0021】
実施形態において、前記コントローラは、少なくとも1つのメモリと、少なくとも1つのプロセッサとを備え、前記少なくとも1つのプロセッサは、前記動作を実行するために、前記少なくとも1つのメモリに記憶された命令を実行する。
【0022】
別の実施形態において、前記コントローラは、特定用途向け集積回路(ASIC)または現場プログラミング可能ゲートアレイ(FPGA)のうちの少なくとも1つを含む。
【0023】
別の実施形態では、減容された容積のエンジンサンプは、エンジンを作動させるために使用される流体の容積よりも、10%を超えない容積を有する。
【0024】
別の実施形態では、流体ポンプシステムは、エンジンサンプから流体容器へ、および流体容器からエンジンサンプへ流体を移送するように構成された双方向ポンプを含む。
【0025】
別の実施形態では、流体ポンプシステムは、
エンジンサンプから流体容器に流体を移送するように構成されたドレインポンプと、および
流体容器からエンジンサンプに流体を移送するように構成された充填ポンプと、を備える。
【0026】
別の実施形態では、流体は潤滑油を含む。
【0027】
別の実施形態では、本方法は、さらに、エンジンサンプ内の流体の量を測定するように構成された流体レベルセンサーを含む。
【0028】
これら、ならびに他の態様、利点、および代替案は、以下の詳細な説明を読むことによって、当業者には明らかになるであろう。
【0029】
添付の図面は、本開示の方法、および装置のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書中に組み込まれ、その一部を構成する。図面は必ずしも縮尺通りではなく、明瞭にするために様々な要素の大きさは歪んでいてもよい。図面は、開示の1つまたはそれ以上の実施形態を図示し、本開示の原理および動作を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1】一例示的な実施形態による方法を示すフローチャートである。
図2】別の例示的な実施形態による方法を示すフローチャートである。
図3】一例によるエンジンの流体システムの概略側面図である。
図4】別の例示的な実施形態によるエンジンのフルードシステムの概略側面図である。
図5】さらに別の実施例の実施形態によるエンジンのフルードシステムの概略側面図である。
図6】さらに別の実施例の実施形態によるエンジンのフルードシステムの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
本明細書では、方法およびシステムの例が説明される。本明細書において、「例示」、および「例示的」という語は、「例示、例えば、または図示として機能する」ことを意味するために使用されることは理解されるべきであり、「例示」または「例示的」であるとして、本明細書に記載されるあらゆる実施形態または特徴は、必ずしも他の実施形態、または特徴よりも好ましい、または有利であると解釈されるとは限らない。以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付の図面を参照する。図において、類似のシンボルは、文脈で別様に指示しない限り、典型的には類似の成分を識別する。他の実施形態であってもよい。本明細書に提示された主題の範囲から逸脱することなく、他の変更を利用することができる。
【0032】
本明細書に記載される例示的な実施形態は、限定的なものではない。本開示の態様は、本明細書で一般的に説明され、図に例示されるように、多種多様な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、分離、および設計され得るが、それらの全てが本明細書では明示的に意図されることが容易に理解されるであろう。
【0033】
本明細書で用いられているように、測定に関して、「約」は+/-5%を意味する。
【0034】
別段の記載がない限り、用語「第1」、「第2」等は、本明細書では単にラベルとして使用され、これらの用語が言及する項目に順序要件、位置要件、または階層要件を課すことを意図していない。さらに、例えば、「第2」項目を言及しても、例えば、「第1」、またはより低い番号の項目、および/または、例えば「第3」またはより高い番号の項目の存在を必要としないか、またはその存在を排除しない。
【0035】
本明細書において「一実施例」とは、「1つの例」とは、実施例に関連して説明される1つまたはそれ以上の特徴、構造または特徴が少なくとも1つの実施例に含まれることを意味する。明細書中の様々な場所における「一実施形態」または「1つの例」という言葉は、同じ例を参照しても、参照していなくてもよい。
【0036】
本明細書で使用されているように、指定された機能を「実行するように構成された」システム、装置、機器、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウエアは、単に追加の修正の後に指定された機能を実行する可能性を有するだけではなく、何ら変更することなく、指定された機能を実行することが実際に可能である。言い換えれば、指定された機能を実行するように「構成された」システム、装置、機器、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウエアは、具体的に選択され、作成され、実装され、利用され、プログラムされ、および/または指定された機能を実行する目的のために設計される。本明細書で使用される「構成される」とは、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウエアの既存の特性を示し、これらの特性は、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウエアが、それ以上の修正なしに、指定された機能を実行することを可能にする。本開示の目的のために、特定の機能を実行するように「構成」されているとして記載されたシステム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウエアは、その機能を実行するために「動作可能」であり、および/またはを「適応」するものとして追加的または代替的に記載されてもよい。
【0037】
以下の説明では、開示された概念を完全に理解するために、数多くの具体的な詳細が記載されているが、これらの具体的な内容の一部、または全てが無くても実施することができる。他の例では、開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、既知の装置、および/または処理の詳細は省略されている。いくつかの概念を具体例とともに説明するが、これらの例は限定的なものではないことが理解されるであろう。
【0038】
本明細書に記載される方法およびシステムは、モータまたは車両のサンプ内の流体の所定の作動量を維持するように適合される。モータは、作動流体を使用して作動するエンジン、または電動モータであってもよい。本開示の方法およびシステムは、モータを利用する多種多様な異なる機械において、または、それらと共に使用されてもよい。例えば、本方法およびシステムは、芝刈り機、発電機、コンプレッサ、またはモータを含むチェーンソー、ヘッジトリマーまたはリーフブロワーなどの手持ち工具と共に使用することができる。同様に、本方法およびシステムは、モータを含む種々の異なるタイプの車両とともに使用されてもよい。このような車両は、例えば、自動車、ボート、オートバイ、列車または飛行機であり得る。同様に、本開示の方法およびシステムは、ハイブリッド車または電気自動車のトランスミッション流体システム、またはバッテリ冷却剤循環システムのような、他の流体システムを含む車両とともに使用することができる。実施形態例として、モータは、乗物のエンジンであってもよく、サンプは、エンジンを通して循環される流体を回収するために使用されるエンジンサンプであってもよい。
【0039】
実施形態によっては、流体は潤滑油であってもよい。種々の実施形態において、潤滑油は、少なくとも1つの基材、および少なくとも1つの潤滑油添加剤を含んでもよい。適切な基材には、バイオ由来の基材、鉱物油由来の基材、合成基材、半合成基材が含まれる。適当な潤滑油添加剤、例えばエンジン潤滑油添加剤は、当業者には理解されるように、有機および/または無機化合物であってもよい。ある実施形態では、潤滑油は、60重量%から90重量%の基材と、40重量%から10重量%の添加剤とを含む。潤滑油は、単粘度グレードまたは多粘度グレードのエンジン潤滑油であってもよい。
適当な潤滑油の例としては、単目的潤滑油および多目的潤滑油が挙げられる。
【0040】
本明細書で使用される「所定の作動流体量」という用語は、サンプに関連する機械類の、特定の作動モードに対する目標作動量、または作動範囲を指し得る。例えば、ある実施形態では、所定の作動流体量の範囲は、機械類の通常の作動モード内にとどまるために、サンプ内の流体の作動限界を表すことができる。他の実施形態では、この範囲は、例えば、機械類が流体循環系およびサンプ内の流体のより多くの、またはより少ない量から利益を得ることができる場合に、特殊な動作モード内に留まるように作動限界を表すことができる。言い換えれば、本方法に従って維持される流体の量の範囲は、機械類の動作に許容される最小および最大の流体の量まで広がる必要はない。一方、いくつかの実施形態では、所定の作動流体量の範囲は、機械の許容可能な動作のための最小および/または最大量まで及ぶ。
【0041】
本明細書で使用される「作動制御限界」という用語は、特定の動作モードに対する作動範囲を指す。例えば、ある実施形態では、その範囲は、通常の機関運転モード内に留まるように、作動限界を表すことができる。他の実施形態では、この範囲は、例えば、エンジンシステムが流体循環システム、およびサンプ内の流体のより多くの、またはより少ない量から利益を得ることができる場合に、特殊な動作モード内に留まるように作動限界を表すことができる。言い換えれば、本方法に従って維持される流体の量の範囲は、エンジン動作に許容される最小、および最大流体の量まで広がる必要はない。ある実施形態では、作動制御限界の範囲は、許容される動作のための最低、および/または最高量にまで及ぶ。
【0042】
図1を参照すると、図1は、一例示的な実施形態による方法100を示すフローチャートである。より具体的には、図1は、モータまたは車両の換算容積サンプ内の流体の所定の作動量を維持する方法を示す。ブロック102によって示されるように、方法100は、サンプ内の流体の量を再度決定し、決定された流体の量を所定の作動流体量と比較することを含んでもよい。さらに、方法100は、ブロック104によって示されるように、決定された流体の量と所定の作動流体量との間の偏差を識別することに応答して、サンプと流体容器との間で流体を移送するために、流体ポンプシステムに制御信号を送ることを含んでもよい。より詳細に後述するように、流体容器は、流体が流体リザーバとサンプとの間で移送されることを可能にするサンプと、流体連通状態にある流体リザーバを含んでもよい。
【0043】
ブロック102において、方法100で決定されるエンジンサンプ内の流体の量は、様々な形態をとることができる。一例において、ブロック102で測定される流体の量は、エンジンサンプ内に貯蔵される流体の体積である。別の例では、ブロック102で測定される流体の量は、サンプに対して測定される流体の高さである。例えば、当業者によって理解されるように、フロートを含む流体レベルセンサーを使用して、エンジンサンプ内の流体の表面の高さを決定してもよい。別の例では、流体レベルセンサーは、異なる高さのオイルを通して変化するセンサーの静電容量を測定することによって、エンジンサンプ内の流体の高さを決定することができる。また、光学的方法を使用して、エンジンサンプ内の流体の高さを測定してもよい。超音波センサーのようなセンサーを含む、当業者によって理解されるように、流体の量を測定するために、他の物理的または電子的センサーを使用することもできる。流体の高さは、流体の量の尺度として本明細書に記載される方法で直接使用することができ、または、高さは、例えば方程式または相関表を使用して、対応する体積の流体に変換することができ、次いで、本方法で使用される。更に、別の例では、流体の容積は、例えば、最初に既知量の流体をサンプに導入し、運転中にサンプからポンプで排出され、サンプに戻される流体間の任意の分散を監視することによって、直接測定することができる。
【0044】
方法100の例では、ブロック102で決定される流体の量は、流体量測定値の単一瞬間的な読み取り値に基づく。この測定値は、流体レベルセンサーによって取得することもでき、別の方法で取得することもできる。例えば、ある実施形態では、流体の量は、流体システムを通って循環されている流体の量を調べることによって決定されてもよい。いくつかの実施形態では、センサーの瞬間的な読み取り値は、他のセンサー、またはシステムからの補足データ、例えば加速度計からのデータを使用して、液面センサーの出力を修正する方程式、またはエンジンからのデータ、または交換可能な液体容器に設けられたプロセッサからのデータに基づいて、改善された液体量の測定値を算出する方程式を使用して調整されてもよい。
【0045】
方法100の別の例では、ブロック102で決定される流体の量は、流体の量のいくつかの読み取値を平均化することに基づいている。本明細書で使用される平均化という用語は、単純な統計的平均を指す場合と、そうでない場合がある。当業者には理解されるように、流体の量を測定するために複数のデータ点を組み合わせる他の統計的方法も使用することができる。特に、一例では、流体の量が、あるタイムスケールTにわたって、所定の作動流体量の周りで変動する場合、測定する工程は、Tよりも長いタイムスケールにわたって実施することができる。例えば、関連する機械の作動によって、流体が周期的なサージでサンプに戻される結果となった場合、サンプ内の流体の量は、これらのサージの結果としてサージによって循環する可能性がある。同様に、機械類の配向が変化すると、流体の量の異なる読みが生じることがある。例えば、車両のエンジンサンプ内の流体の量の測定は、車両が斜面上にある場合のように、車両の向きによって影響されることが多い。したがって、流体の読みが、あるタイムスケールにわたって変化している場合、本開示の方法で使用される流体の量は、タイムスケールTよりも長いタイムスケールにわたって測定することができる。例えば、サンプ内の流体レベルセンサーによる読みが、タイムスケールTにわたって周期的に循環する場合、開示の方法で使用される流体の量の測定は、2Tまたは3Tのタイムスケールにわたって実施され得る。当業者には理解されるように、長くされたタイムスケールにわたって流体の量を決定するために、多種多様な異なる統計的方法を使用することができる。
【0046】
方法100の一例において、ブロック104において、サンプと流体容器との間で流体を移送するために、流体ポンプシステムに制御信号を送る工程は、決定された流体の量が所定の作動流体量を上回るか下回るかに基づいて適合される。したがって、決定された量の流体が所定の作動流体量を上回る場合、制御信号は、ドレイン制御信号を含んでもよく、流体ポンプシステムは、ドレイン制御信号に応答して、サンプから流体容器に流体を移送するように作動可能である。一方、決定された流体の量が所定の作動流体量を下回る場合、制御信号は、充填制御信号を含んでもよく、流体ポンプシステムは、充填制御信号に応答して、流体容器からサンプへ流体を移送するように作動可能である。
【0047】
例えば、決定された流体の量が上部マーカーmを上回る場合、ドレイン制御信号が流体ポンプシステムに送られ、流体をサンプから流体容器に移送する。マーカーmは、所定の作動流体量の範囲の上部における予め設定された流体の量に対応し得る。mの値は、実際の流体の量に直接対応してもよく、または流体の特定の測定に対応してもよい。例えば、マーカーmは、サンプ内の特定の高さとすることができる。したがって、サンプ内の流体の量がmの高さを超えて上昇した場合、流体レベルセンサーは、流体の量が上部マーカーmを上回るように読み取ることになる。そのような場合、本方法は、サンプから流体容器のリザーバへの流体の除去を含んでもよい。ある例示的な実施形態では、流体は、上述のようにタイムスケールTにわたって測定された流体の量が、上部マーカーmを上回る場合には、ブロック104でサンプから除去される。他の例示的な実施形態では、流体の量が上部マーカーmの以上として瞬時に測定される場合には、流体はブロック104でサンプから除去される。同様に、決定された流体の量がより下部マーカーmを下回る場合、充填制御信号は、流体ポンプシステムに送られて、流体容器からサンプに流体を移送する。マーカーmは、所定の作動流体量の範囲の下部における予め設定された流体の量に対応し得る。mと同様に、mの値は、実際の流体の量に直接対応し得るか、または流体の特定の測定値に対応し得る。例えば、マーカーmは、サンプ内の特定の高さとすることができる。したがって、サンプ内の流体の量がmの高さを下回ると、流体レベルセンサーは、マーカーmを下回るように流体の量を読み取ることになる。そのような場合、本方法は、流体容器のリザーバからサンプに流体を加えることを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態では、追加の流体は、上述のようなタイムスケールTにわたって測定された流体の量が下部マーカーmよりも下回る場合、ブロック104でサンプに提供される。他の例示的な実施形態では、流体の量が下部のマーカーmの下方として瞬時に測定される場合、流体はブロック104でサンプに追加される。
【0048】
ある実施形態では、前記所定の作動流体量は、目標流体量tを含んでもよい。例示的な実施形態において、目標流体量tは、mとmとの間の平均であってもよい。他の実施形態では、目標流体量tは、他のマーカーよりも一方のマーカーに近くてもよい。例えば、エンジン作動要求は、作動範囲の一端により近い目標流体量tを要求し得る。あるいは、または加えて、サンプの形状は、例えば、サンプの容積が、目標流体量tの一方の側で他方よりも高い速度で増加する場合、マーカーのうちの1つと目標流体量tとの間に、他方よりも大きな間隔を示唆してもよい。
【0049】
一実施実施形態では、ブロック104は、制御信号の受信に応じて、サンプと流体容器との間で流体の所定の移送量を移送するために流体ポンプシステムを作動させる工程を含んでもよい。例えば、流体の量はエンジンサンプに追加される、またはエンジンサンプから除去されるのは、それぞれのマーカー、mまたはmと、目標流体量tとの間の偏差であってもよい。例えば、流体の決定された量がマーカーmより上にあり、方法100がサンプから流体を除去するように進む場合、サンプから除去される流体の量は、標的流体量tとマーカーmとの間の偏差x、すなわち、mとtとの間の差によって決定され得る。したがって、このような方法は、フィードフォワード制御システムで動作することができる。
【0050】
方法100の別の実施形態では、ブロック102および104は、フィードバックシステムを形成する。例えば、図2は、このような方法の追加の詳細を示すフローチャートである。方法200は、流体の量を所定の作動流体量に、または所定の作動流体量内に維持するために、多数の工程272~280を連続的に循環する。具体的には、方法200は、開始要素270で始まり、要素272に進み、そこで流体の量が測定される。決定要素272において、システムは、流体の量が所定の作動流体量の範囲外であるか否かを判断する。流体の量が範囲外でない場合、方法200は、追加の作用を講じることなく要素272に戻り、流体の量を再度測定する。ただし、流体の量が所定の作動流体量の範囲外の場合は、方法が続行する。
【0051】
決定要素276において、システムは、流体の量が所定の作動流体量を上回っているか否かを判断する。そうであれば、システムは、方法を続けて進み、要素278でサンプから流体を除去し、次いで、要素272に戻り、再び流体の量を測定する。流体の量が依然として所定の作動流体量を上回っている場合、この循環が繰り返され、流体の量を測定し、流体の量が所定の作動流体量に達するか、またはその範囲内に入るまで、流体の量を一連の増分で追加流体を追加する。一方、決定要素276であれば、システムは、流体の量があると判断する。所定の作動流体量を上回らないように、方法は要素280に進み、システムは、流体リザーバからのサンプに追加的な流体を供給し、その後、要素272に戻って、再び流体の量を測定する。上記のように、流体の量が依然として所定の作動流体量を下回っている場合、システムは、流体の量が所定の作動流体量に達するか、またはその範囲内に入るまで、サンプに流体を漸増的に加える方法を繰り返してもよい。本方法の各循環中にサンプに供給される、またはサンプから除去される流体の量は、各循環の持続時間、および/またはサンプへ/サンプからの流体の流量に基づいてもよい。当業者には理解されるように、フィードバック制御システムは、大きな遅延なしにオーバーシュートを防止するのに役立つ、比例積分型微分制御器(PID制御器)のような種々の形態をとることができる。
【0052】
方法100または200の別の例では、サンプに追加される追加の流体は、フィルタを通過した流体を含んでもよい。例えば、リザーバからサンプ内に運ばれる追加的な流体は、まず、サンプに追加される前に、フィルタを通過してもよい。
【0053】
本開示の方法の一例において、追加の流体をサンプに提供する工程は、流体容器から流体をポンプする工程を含み、サンプから余剰流体を除去する工程は、流体を交換可能なリザーバにポンプする工程を含む。流体容器例えば、本方法を実施するために使用されるシステムは、以下により詳細に説明されるように、交換可能流体容器の流体リザーバとサンプとの間で流体をポンプするポンプを含んでもよい。
【0054】
ある実施形態では、流体ポンプシステムは、双方向ポンプを含んでもよい。従って、ドレイン制御信号を受信すると、双方向ポンプは、サンプから流体を除去するように、第1の方向に動作するように構成されてもよい。一方、充填制御信号を受信すると、双方向ポンプは、サンプに流体を追加するように第2の方向に動作するように構成されてもよい。
【0055】
他の実施形態では、流体ポンプシステムは、流体容器およびサンプと流体連通する両方のドレインポンプおよび充填ポンプを含んでもよい。従って、ドレイン制御信号を受信すると、ドレインポンプは、サンプから流体容器へ流体を除去するように作動するように構成される。一方、充填制御信号を受信すると、充填ポンプは、流体容器からのサンプに流体を加えるように作動するように構成される。
【0056】
方法100または200の例では、方法の工程は、コントローラによって実行される。そのようなコントローラの例は、開示のシステムの例示的な実施形態を参照して、以下により詳細に説明される。
【0057】
例示的な実施形態では、所定の作動流体量は、サンプの大きさ、形状、および/または機関の所望の性能特性に基づいて決定される。例えば、所定の作動流体量は、エンジン内のシリンダ数に基づいて、またはエンジンの総排気量に基づいて決定されてもよい。さらに、別の例として、所定の作動流体量は、サンプから流体システム内への空気の引き込みを防止するために必要とされるオイルの量に基づいて決定されてもよい。また、さらに別の例として、所定の作動流体量は、エンジンが作動するrpmの範囲に基づいて決定されてもよい。
【0058】
別の実施形態では、本方法は、エンジン性能特性を改善するために所定の作動流体量を決定する工程をさらに含む。例えば、本方法は、現在のエンジン動作条件、および所望の性能に基づいて所定の作動流体量を決定する工程を含んでもよい。従って、所定の作動流体量は、エンジン性能特性が変化するにつれて、エンジン作動中に変化する場合がある。流体レベルを改善または最適化すると、さまざまな有益につながる可能性がある。例えば、正確な量の流体を使用することは、サンプ内に保持され、使用されない流体の過剰量を加熱することを回避することができるので、熱管理の改善およびエンジンの燃費の改善につながる可能性がある。
【0059】
別の実施形態では、所定の作動流体量の範囲は、サンプ内の流体の総量の予め設定された割合に設定されてもよい。例えば、ある実施形態では、前記所定の作動流体量の範囲の大きさは、前記範囲の上端の値に対して10%未満である。例えば、下端マーカーmと上端マーカーmとの間の範囲は、上端マーカーmの値の5~10%であり得る。したがって、この方法は、流体の量を小さな範囲内に保持することができ、効率的に動作しながら不足、または貯蔵余剰のいずれかを回避することができる。
【0060】
図3図6は本開示の方法を採用し得る、例えば実施形態による機関のための液体システムを概略的に示す図である。導管、通路、またはパイプなどの流体システムの流体経路は実線で示され、流体容器は液体の起伏表面によって識別される。
【0061】
図3は、エンジン302を通して流体を循環させ、エンジン302と交換可能な流体容器340との間で流体を導くための、例示的な流体システム300を概略的に示す。エンジン302は、車両に駆動電力を供給するための自動車390の一部であってもよく、または、ボート、コンプレッサ、発電機、芝刈り機、またはチェーンソー、ヘッジトリマーまたはリーフブロワーを含む手持ち工具などの、エンジンを含む別の装置の一部であってもよい。
【0062】
流体システム300は、エンジン302を通って延在し、図3に図示されている所定の作動流体量である量の流体を閉じ込めるように適合されたエンジンサンプ304と流体連通する、多数の流体通路308を含む。また、エンジンサンプ304は、エンジンサンプ304内の流体レベルを測定する流体レベルセンサー310を含んでもよい。
【0063】
さらに、エンジン302は、エンジンブロック312と、シリンダヘッド314と、シリンダヘッドカバーまたはバルブカバー316とを含む。図3に図示された流体システム300の例示的な実施形態は、エンジンオイル循環システムの形態をとり、流体通路308は、エンジン302の可動成分を潤滑するためにエンジン302の様々な部分を通過するオイルギャラリーの形態をとる。流体通路308(例えば、オイルギャラリー)は、潤滑を必要とするオイルをエンジン成分に供給し、余剰オイル流は、エンジンの底部に位置するエンジンサンプ304に戻る。他の実施形態では、流体循環システムは、異なる流体のための循環システムであってもよく、流体通路は、エンジンの異なる部分を通って延在してもよい。
【0064】
流体システム300は、流体リザーバ342、およびフィルタ344を含む、交換可能な流体容器340をさらに含んでもよい。交換可能な流体容器340は、自動車390の一部であり得るドック322上に配置されてもよい。ドック322は、流体貯留槽342と関連する流体容器340の第1の流体ポート結合部346と、フィルタ344と関連する第2の流体ポート結合部348とを受け入れるように構成される流体ポート結合部を含んでもよい。図3で図示される特定の実施形態において、流体容器340は、オイルセルの形態をとり、フィルター344は、オイルフィルターの形態をとる。例えば、フィルタ344は、スピンオンタイプのオイルフィルタであってもよい。
【0065】
また、流体システム300は、エンジンサンプ304と流体連通するオイル循環ポンプ350、交換可能な流体容器340のフィルタ344を含んでもよく、エンジン302の流体通路308と、さらに、流体システム300は、交換可能な流体容器340およびエンジンサンプ304の流体リザーバ342と流体連通する移送ポンプ360も含んでもよい。移送ポンプは、双方向ポンプであってもよい。あるいは、移送ポンプ360は、流体を一方向にポンプし、重力で流体を反対方向に排出することを可能にすることができる。ポンプという用語は、当業者によって理解されるように、流体を移動させるためにエネルギーを使用する装置を含む。例えば、ポンプは、ギアポンプ、トロコイドポンプ、またはベーンポンプのような、流体を動かす任意のアクチュエータまたは機構によって形成することができる。
【0066】
図3は、流体システム300に含まれるコントローラ354の略図を含む。コントローラ354は、本開示の方法を実行するために、プログラム命令が格納された非遷移的コンピュータ読み取り可能媒体を含む。ある実施形態では、コントローラ354は、少なくとも1つのメモリ356、少なくとも1つのプロセッサ357、および/またはネットワークインターフェース358を含んでもよい。加えて、または代替的に、他の実施形態では、コントローラ354は、プログラム命令を実行するように動作可能な別の種類の計算装置を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラは、プロセッサ操作を実行するアプリケーション固有の集積回路(ASIC)を含むかもしれないし、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を含むかもしれない。
【0067】
流体システム300のコントローラ354は、図3に示されるように、単一のユニットにふくまれる、および/または別個のハウジング内に設けられてもよいが、他の実施形態では、コントローラ354の少なくとも一部は、ハウジングから離れていてもよい。例えば、ある実施形態では、コントローラ354の1つまたはそれ以上の部品は、スマートフォン、タブレット、ノートブックコンピュータ、またはウェアラブル装置の一部であってもよい。さらに、ある実施形態では、コントローラ354はクライアント装置、すなわち、使用者によって能動的に操作される装置であってもよいが、他の実施形態では、コントローラ354はサーバデバイス、例えば、クライアントデバイスに計算サービスを提供するデバイスであってもよい。さらに、本開示の実施形態において、他のタイプの計算プラットフォームもまた可能である。
【0068】
メモリ356は、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、光メモリ装置、および/または磁気記憶装置等のコンピュータ使用可能なメモである。
【0069】
コントローラ354のプロセッサ357は、コンピュータ処理要素、例えば、中央処理ユニット(CPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、またはネットワークプロセッサを含んでもよい。一部の実施形態では、プロセッサ357は、実行中の命令を一時的に記憶するレジスタメモリと、実行された命令を一時的に記憶する対応するデータ、および/またはキャッシュメモリとを含み得る。特定の実施形態では、メモリ356は、本明細書に記載されるように、本開示の方法および動作を実行するためにプロセッサ357によって実行可能なプログラム命令を格納する。
【0070】
ネットワークインターフェース358は、コントローラ354と他の計算システムまたは装置との間に、通信媒体、デジタル、および/またはアナログ通信媒体を提供するが、これらに限定されない。ある実施形態では、ネットワークインターフェースは、IEEE 802.11またはBLUETOOTH(登録商標)のような無線接続を介して動作することができ、他の実施形態では、ネットワークインターフェース358は、イーサネット接続のような物理的な有線接続を介して動作することができる。さらに他の実施形態では、ネットワークインターフェース358は、別の規約を使用して通信してもよい。
【0071】
また、コントローラ354は、ドック322のデータリーダ380と通信していてもよい。データ読み取り装置380は、流体容器340によって格納されたデータを読み取るように構成されてもよい。ある実施形態では、液体容器340は、例えば、シリアル番号、製造者の詳細、サービス履歴データ、サービス体制データ、その中に含まれる流体の、1つまたはそれ以上の特性、流体容器が使用されるように設計された車両、容器の履歴データ、流体容器が使用されていたエンジンのエンジン履歴データ、およびデータリーダ380を介してコントローラ354に識別データを通信するように構成された識別データを記憶するように構成されてもよい。さらに、コントローラ354は、エンジンまたは流体容器内に位置する、1つまたはそれ以上のセンサーによって提供される流体品質データ、または他の場所から提供されるデータに基づいて、サービスインターバル、または制御レジームを選択または更新するように構成されてもよい。
【0072】
図3で図示された実施形態では、コントローラ354は、車内にあり、交換可能液体容器340から分離されている。この特定の例では、コントローラは、流体システム300と同様にエンジン動作をも制御するエンジンコントローラ354である。他の例では、コントローラ354は、エンジンコントローラとは別個であり、交換可能な流体容器340の内部、または車両内の他の場所に収容される。特に、このような例では、コントローラは、流体レベルセンサー310から信号を受信し、移送ポンプ360を制御し、データリーダ380を介してエンジンとのデータ転送を座標化するように動作可能であってもよい。
【0073】
動作において、オイル循環ポンプ350は、流体供給経路352を通って、交換可能な流体容器340内に収容される、オイルフィルタ344にオイルを循環させることができる。オイルがフィルタ344を通過すると、汚染物質が除去される。次いで、オイルは、エンジンサンプ304に戻されるまで、エンジンを通って延びる流体通路308を通って供給される。オイル循環ポンプ350は、エンジンによって機械的に駆動されてもよい。ある実施形態では、オイル循環ポンプ350の動作は、コントローラ354またはエンジン制御システムなどの別の制御システムによって制御されてもよい。
【0074】
また、流体システム300は、エンジンサンプ304内の流体の量を、所定の作動流体量内にある所定の範囲内に維持するように構成されてもよい。エンジンの動作中、エンジンサンプ304内の流体の量は、繰り返し監視される。上述のように、流体の量は、瞬時に、または所定のタイムスケールTにわたって測定され得、流体レベルセンサー310によって測定されるように、決定された流体の量が所定の作動流体量を下回る場合、移送ポンプ360は、交換可能な流体容器340のリザーバ342からエンジンサンプ304内に、追加の流体を供給するように作動される。一方、決定された量の流体が所定の作動流体量を上回る場合、移送ポンプ360は、エンジンサンプ304から、および交換可能な流体容器340の流体リザーバ342内への余剰流体を除去するために、逆に作動される。具体的には、ある実施形態では、移送ポンプ360は、流体レベルセンサー310が、より低いマーカーmを下回る量の流体を測定するときに、リザーバ342からエンジンサンプ304に追加の流体を追加するように作動される。同様に、移送ポンプは、流体レベルセンサー310が上部マーカーmにあるか、上部マーカーmにある量の流体を測定するときに、エンジンサンプ304から余分な流体を除去するように作動される。エンジンサンプ304と流体リザーバ342との間の流体ラインは、移送ポンプ360が作動していないときに、エンジンサンプ304とリザーバ342との間の流体の自由な流れを防止するために、弁364を含んでもよい。他の実施形態では、移送ポンプ360は、作動していないときに、関連する配管を通る流れを妨げることができる。
【0075】
一実施形態では、交換可能な流体容器340は、オイル交換の間に新鮮なオイルをエンジンに供給し、使用済みオイルを使用した後にエンジンから除去するように構成されたオイルセルである。従って、流体リザーバ342は、潤滑油、例えばエンジン潤滑油を保持することができる。特に、交換可能な流体容器340(例えば、オイルセル)は、流体容器を便宜的に置き換えることができる新鮮で、リフレッシュされた、または使用されていない潤滑油を提供することができる。このようなオイル交換動作の間、流体容器340内のリザーバは、本明細書に記載される方法で使用するために、予備量の流体を保持してもよい。
【0076】
流体システム300に示される要素、および本明細書に記載される他の流体システムに加えて、開示の方法およびシステムの実施形態は、当業者によって理解されるように、種々の理由から、追加的な流体経路および弁を含んでもよい。例えば、流路内に逆止弁が含まれて、流動の方向を調節し、圧力の蓄積を防止するために圧力解放弁が含まれ、代替経路を提供するためにバイパス経路が含まれ、流動路内に制御可能な弁が含まれて、種々の理由により、流体の流れを再誘導することができる。
【0077】
流体システムの流体ポートカップリング、例えば、ドック322と流体容器340との間のカップリングは、カップリングが取り付けられたときに流体接続を提供する。ある実施形態では、流体ポート結合接続は、単一の方向に流体が流れることを可能にするように構成されてもよい。例えば、接続された流体ポートカップリングは、単一の流体経路のための流体接続を提供することができ、カップリングの一方または両方は、単一の方向のみの流れを可能にする逆止弁を含むことができる。他の実施形態では、流体ポートカップリング連結部は、2方向の流体の流れを提供してもよい。例えば、流体ポートカップリング連結部は、両方向に制限されない流れを伴う単一の流体経路を形成してもよい。代替的に、ある実施形態では、流体ポートカップリング連結部は、複数の流体経路を形成してもよく、その結果、液体は、接続の1つの流体経路を通って一方向に流れ、流体ポートカップリング連結部の第2の流体経路を通って反対方向に流れることができる。この場合、両方の経路は、いずれかの方向への流れを阻止することなく、逆止弁を含んでもよい。
【0078】
図4は、エンジン402を通して流体を循環させ、エンジン402と交換可能な流体との間で流体を導くための、別の例示的な流体システム400を概略的に示す。流体システム300と同様に、流体システム400は、エンジンを使用する種々の異なる機械で使用されてもよい。
【0079】
エンジン402は、一定量の流体を所定の作動流体量で収容するように構成されたエンジンサンプ404を含む。流体システム400は、エンジン402と交換可能な流体容器440との間の流体通路、ならびにエンジンサンプ404に至るエンジン402を通って延在する流体通路408を含む。また、エンジンサンプ404は、エンジンサンプ404内の流体レベルを測定する流体レベルセンサー410を含んでもよい。
【0080】
エンジン402は、図4において特に特定されない、上述したエンジン302と同様の様々な成分を含んでもよい。
【0081】
流体システム400の交換可能な流体容器440は、流体リザーバ442およびフィルタ444を含んでもよい。交換可能な流体容器440は、エンジン402が含まれる機械類の一部であり得るドック上に配置される。流体容器は、流体リザーバ442と関連する第1の流体ポート結合部446と、フィルタ444と関連する第2の流体ポート結合部448とを含んでもよい。
【0082】
また、流体システム400は、以下により詳細に説明されるように、流体容器440とサンプ404との間で流体を移送するための、ドレインポンプ460および供給ポンプ461を含んでもよい。エンジンサンプ404と流体リザーバ442との間の流体ラインは、ドレインポンプ460および供給ポンプ461が作動していないときに、サンプ404と流体リザーバ442との間の流体の自由な流れを阻止するために、弁464を含んでもよい。他の実施形態では、ドレインポンプ460および給水ポンプ461は、作動していないときに、関連するラインを通る流れを阻止してもよい。
【0083】
また、流体システム400は、弁464を作動させるコントローラ454を含んでもよい。コントローラ454は、上述のように、コントローラ354と同様の構成を有してもよく、上述のように、動作方法の命令を記憶するためのメモリ456と、それらの命令を実行するためのプロセッサ457と、ネットワークインターフェース458とを含んでもよい。
【0084】
また、コントローラ454は、流体システム300に関して、上述したコントローラ354と同様に、データリーダと通信してもよい。
【0085】
通常のエンジン動作では、オイル循環ポンプ450は、流体供給経路452を通って、交換可能な流体容器440内に収容されるオイルフィルタ444にオイルを循環させることができる。オイルがフィルタ444を通過すると、汚染物質が除去される。次いで、オイルは、エンジンサンプ404に戻されるまで、エンジンを通って延在する流体通路408を通って供給される。オイル循環ポンプ450は、エンジンによって機械的に駆動されてもよい。ある実施形態では、オイル循環ポンプ450の動作は、コントローラ454またはエンジン制御システムなどの別の制御システムによって制御されてもよい。
【0086】
また、流体システム400は、エンジンサンプ404内の流体の量を、所定の作動流体量内にある範囲内に維持するように構成されてもよい。エンジンの作動中に、流体レベルセンサー410を繰り返し監視して、エンジンサンプ404内の流体の量を決定してもよい。決定された流体の量が、流体レベルセンサー410によって測定されるように、所定の作動流体量を下回る場合、コントローラ454は、サンプ404に流体を追加するために、供給ポンプ461に制御信号を送信してもよい。
【0087】
一方、決定された流体の量が所定の作動流体量を上回る場合、コントローラは、サンプ404から液体を除去するために、制御信号をドレインポンプ460に送ることができる。上述の方法で説明したように、供給ポンプ461または排水ポンプ460に制御信号を送る決定は、フィードバック制御システムに基づくか、または、フィードフォワード制御システムなどのマーカーmおよびmに基づくことができる。
【0088】
図5は、エンジン502を通して流体を循環させ、エンジン502と交換可能な流体容器540との間に流体を導くための、別の例の流体システム500を概略的に示す。流体システム300と同様に、流体システム500は、エンジンを使用する種々の異なる機械で使用されてもよい。
【0089】
エンジン502は、一定量の流体を所定の作動流体量で収容するように構成されたエンジンサンプ504を含む。流体システム500は、エンジン502と交換可能な流体容器540との間の流体通路、ならびにエンジンサンプ504に至るエンジン502を通って延在する流体通路508を含む。また、エンジンサンプ504は、エンジンサンプ504内の流体レベルを測定する流体レベルセンサー510を含んでもよい。
【0090】
エンジン502は、図5において特に特定されない、上述したエンジン302と同様の様々な成分を含んでもよい。
【0091】
流体システム500の交換可能な流体容器540は、流体リザーバ542およびフィルタ544を含んでもよい。交換可能な流体容器540は、エンジン502が含まれる機械類の一部であり得るドック上に配置される。流体容器は、流体リザーバ542と関連する第1の流体ポート結合部546と、フィルタ544と関連する第2の流体ポート結合部548とを含んでもよい。
【0092】
また、流体システム500は、交換可能流体容器540、交換可能な流体容器540、交換可能な流体容器540のフィルタ544、およびエンジン502の流体通路508を含んでもよい。オイルポンプ560と流体システム500の上記成分との間の流体連通は、エンジンサンプ504と交換可能な流体容器540との間の流体ライン内に配置される、第1の弁562および第2の弁564のいずれか、または両方を作動させることによって制御され得る。具体的には、第1の弁562は、オイルポンプ560の上流であり、第2の弁564は、オイルポンプ560の下流である。
【0093】
また、流体システム500は、第1および第2の弁562、564を動作させるコントローラ554を含んでもよい。コントローラ554は、上述のように、コントローラ354と同様の構成を有してもよく、上述のように、動作方法の命令を記憶するためのメモリ556と、それらの命令を実行するためのプロセッサ557と、ネットワークインターフェース558とを含んでもよい。
【0094】
また、コントローラ554は、流体システム300に関して、上述したコントローラ354と同様に、データリーダと通信してもよい。
【0095】
通常のエンジン動作では、第1の弁562は、オイルポンプ560の上流側がエンジンサンプ504と流体連通している第1の位置にあってもよく、第2の弁564は、オイルポンプ560の下流側が交換可能な流体容器540のフィルタ544と流体連通している第1の位置にあってもよい。この構成により、オイルポンプ560は、汚染物質を除去し、さもなければオイルを清浄にするために、フィルタ544を通してオイルを循環させることができる。フィルタ544の下流では、オイルは、エンジンサンプ504に戻されるまで、エンジンを通って延在する流体通路508を通って供給される。オイルポンプ560の作動は、エンジンが作動している間、オイルを連続的に循環させるように機械的に駆動されてもよく、または、オイルポンプ560は、コントローラ554によって制御および給電されてもよく、その結果、エンジンの部品は、通常作動中、十分に潤滑される。実施形態によっては、コントローラ554は、以下に説明するように、第1および第2の弁562、564を、適切な時期に間欠的に切り替えて、オイル流を経路変更してもよい。さらに他の実施形態では、コントローラ554は、エンジンの作動中、または、例えばストップライトでエンジンが一時的に遮断されたとき、または、ハイブリッド車両の場合に、車両が電力を利用しているときに、オイルの流れを部分的にまたは完全にルート変更するように構成することができる。
【0096】
また、流体システム500は、エンジンサンプ504内の流体の量を、所定の作動流体量内にある範囲内に維持するように構成されてもよい。エンジンの作動中に、流体レベルセンサー510を繰り返し監視して、エンジンサンプ504内の流体の量を決定してもよい。決定された流体の量が、流体レベルセンサー510によって測定されるように、所定の作動流体量を下回る場合、第1の弁562は、第2の位置に切り替えられ、オイルポンプ560の上流端と交換可能な流体容器540の流体リザーバ542との間の流体連通を提供してもよい。さらに、第2の弁564は、オイルポンプ560の下流端とフィルタ544との間の流体接続を維持する、第1の位置に維持されてもよい。したがって、エンジンサンプ504からオイルを除去するのではなく、オイルポンプ560の追加の作動によって、オイルがリザーバ542からフィルタ544を通って循環し、エンジン502およびエンジンサンプ504に戻る。
【0097】
一方、決定された流体の量が所定の作動流体量を上回る場合、第1の弁562は、第1のエンジンサンプ504とオイルポンプ560の上流端との間の流体連通を提供する第1の位置に維持されてもよい。さらに、第2の弁564は、オイルポンプ560の下流端と流体リザーバ542との間に流体連通を提供するように切り換えることができる。したがって、オイルポンプ560の動作は、エンジンサンプ504からの余剰オイルを、交換可能な流体容器540の貯留槽542に直接駆動してもよい。上記の方法で説明したように、第1のおよび/または第2の弁562、564を切り替え、流体を再ルーティングすることは、フィードバック制御システムに基づいてもよいし、フィードフォワード制御システムなどのマーカーmおよびmに基づいてもよい。
【0098】
システム500と同様の実施形態では、第1の弁562を除去し、ポンプ560の代わりに二方向ポンプを使用してもよい。したがって、弁564は、二方向ポンプと、流体リザーバ542、またはフィルタ544のいずれかとの間の流体連通を制御することができる。弁564が、2方向ポンプを流体リザーバ542に接続する場合、ポンプは、サンプ504からリザーバ542内への流体を除去するか、またはリザーバ542からのサンプ504に流体を追加するために、いずれかの方向に作動可能である。
【0099】
図6は、エンジン602を通して流体を循環させ、エンジン602と交換可能な流体容器640との間に流体を導くための、別の例の流体システム600を概略的に示す。流体システム300と同様に、流体システム600は、エンジンを使用する種々の異なる機械で使用されてもよい。
【0100】
エンジン602は、一定量の流体を所定の作動流体量で収容するように構成されたエンジンサンプ604を含む。また、エンジンサンプ604は、エンジンサンプ604内の流体レベルを測定する流体レベルセンサー610を含んでもよい。流体システム600は、エンジン602と交換可能な流体容器640との間の流体通路を含んでもよい。また、エンジン602は、図6において特に特定されない、上述したエンジン302と同様の様々な成分を含んでもよい。
【0101】
流体システム600の交換可能な流体容器640は、流体リザーバ642およびフィルタ644を含んでもよい。交換可能な流体容器640は、エンジン602が含まれる機械類の一部のドック上に配置されてもよい。流体容器640は、流体リザーバ642と関連する第1の流体ポート結合646と、フィルタ644と関連する第2の流体ポート結合648とを含む。
【0102】
また、流体システム600は、エンジンサンプ604と交換可能な流体容器640のフィルタ644との間の、流体連通を選択的に提供するオイルポンプ660を含んでもよい。オイルポンプ660とフィルタ644との間の流体連通は、エンジンサンプ604と交換可能な流体容器640との間の、流体ライン内に配置された制御バルブ662を作動させることによって制御されてもよい。
【0103】
また、流体システム600は、制御バルブ662を動作させるコントローラ654を含んでもよい。コントローラ654は、上述のように、コントローラ354と同様の構成を有してもよく、動作方法の命令を記憶するためのメモリ656と、それらの命令を実行するためのプロセッサ657と、ネットワークインターフェース658とを含んでもよい。
【0104】
また、コントローラ654は、流体システム300に関して、上述したコントローラ354と同様に、データリーダと通信してもよい。
【0105】
制御バルブ662は、オイルポンプ660と交換可能な流体容器640との間に配置されてもよい。さらに、オイルポンプ660は、オイルポンプがエンジンサンプ604と連結したままとなるように、エンジンサンプ604に直接接続されてもよい。通常のエンジン動作では、制御バルブ662は、オイルポンプ660が交換可能な流体容器640のフィルタ644と流体連通する第1の位置にあってもよい。この構成により、オイルポンプ660は、汚染物質を除去し、さもなければオイルを清浄するために、エンジンサンプ604からフィルタ644にオイルを循環させることができる。フィルタ644から離れた後、オイルは戻りライン608を通ってエンジンサンプ604に戻される。他の実施形態では、フィルタ644から離れた後、オイルはエンジンを通って供給されてから、エンジンサンプに戻ってもよい。このような構成により、オイルをエンジンを通して循環させるとともに、交換可能な流体容器640へのオイルの移送およびそこからのオイルの移送を行う単一のポンプでシステムを作動させることができる。
【0106】
オイルポンプ660の作動は、エンジンが作動している間、またはコントローラ654によって制御および動力供給されている間、オイルを連続的に循環させるために機械的に駆動されてもよく、これにより、エンジンの部品は通常作動中に十分に潤滑される。上述のように、他の実施形態では、コントローラ654は、弁を切り替えて、種々の時間でオイル流を経路変更してもよい。
【0107】
また、流体システム600は、エンジンサンプ604内の流体の量を、所定の作動流体量内である所定の範囲内に維持するように構成されてもよい。エンジンの作動中、流体レベルセンサー610は、エンジンサンプ604内の流体の量を決定するために、繰り返し監視されてもよい。流体レベルセンサー610によって測定されるように、測定された流体の量と所定の作動流体量との間に偏差が存在する場合、制御バルブ662を第2および第3の位置に切り替えて、エンジンサンプ604と交換可能な流体容器640の流体リザーバ442との間の流体連通を提供してもよい。具体的には、エンジンサンプ604内の流体の量が、所定の作動流体量を上回る場合、制御バルブ662を第2の位置に切り替えて、オイルポンプ660と流体リザーバ642との間の流体連通を提供し、オイルポンプ660が流体をエンジンサンプ604からリザーバ642に吸い上げるようにしてもよい。一方、流体の量が所定の作動流体量を下回る場合、制御バルブ662は、リザーバ642とドレインライン609との間の流体連通を提供する第3の位置に切り替えられ、重力によって、追加の流体がリザーバからエンジンサンプに引き込まれるようにしてもよい。他の実施形態では、制御弁662は、2つの位置を有してもよく、およびオイルポンプ660は、エンジンサンプに流体を加え、エンジンサンプから流体を除去する両方を行うように構成された、双方向ポンプであってもよい。
【0108】
流体システム600では、図6に例示されているように、戻りライン608は、フィルタされたオイルを、エンジン内のギャラリーを通るのではなく、エンジンサンプ604に戻すように方向付ける。従って、流体システム600はまた、エンジンを通ってオイルを循環させる別個のオイルポンプ、およびオイル循環システムを含んでもよい。同様に、他の実施形態は、この構成を使用してもよく、流体システム300および400を参照して上述した成分および構成を含んでもよい。
【0109】
上述の詳細な説明は、添付図面を参照して、開示されたシステム、装置、および方法の様々な特徴および機能を説明する。図において、類似のシンボルは、文脈において別様に指示しない限り、典型的には類似の成分を識別する。詳細な明細書、図、およびクレームに記載された例示的な実施形態は、限定的なものではない。本明細書に提示された主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。本開示の態様は、本明細書で一般的に説明され、図に例示されるように、多種多様な異なる構成で配置、代替、組み合わせ、分離、および設計され得るが、これらはすべて本明細書では明示的に意図されることが容易に理解されるであろう。
【0110】
本明細書では、種々の態様および実施形態が開示されているが、他の態様および実施形態は、当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な態様および実施形態は、説明のためのものであり、限定的なものではなく、真の範囲は、以下の請求の範囲によって示される。
【実施形態】
【0111】
実施形態 1.
モータまたは車両の減容サンプ内の流体の、所定の作動量を維持する方法を提供し、本方法は、以下を含む:
サンプ内の流体の量を定期的に決定し、決定された流体の量を所定の作動流体量と比較すること、および、
決定された流体の量と所定の作動流体の量との間の偏差を識別することに応答して、制御信号を流体ポンプシステムに送り、サンプと流体容器との間の流体を移送すること。
【0112】
実施形態 2.
前記サンプはエンジンサンプである実施形態1に記載の方法。
【0113】
実施形態 3.
前記流体は潤滑油である実施形態1に記載の方法。
【0114】
実施形態 4.
前記所定の作動流体の量は、流体の量の値の範囲値を含む実施形態1に記載の方法。
【0115】
実施形態 5.
流体の量は、流体の容積である実施形態1に記載の方法。
【0116】
実施形態 6.
決定された流体の量が、所定の作動流体量を上回る場合、制御信号は、ドレイン制御信号を含み、流体ポンプシステムは、ドレイン制御信号に応じて、流体をサンプから流体容器に移送するように構成され、および
決定された流体の量が、所定の作動流体量を下回る場合、制御信号は、充填制御信号を含み、流体ポンプシステムは、充填制御信号に応じて、流体容器からサンプに流体を移送するように構成される実施形態項1記載の方法。
【0117】
実施形態 7.
前記流体ポンプシステムは、双方向ポンプを含み、
ここで、前記ドレイン制御信号に応じて前記双方向ポンプが、第1の方向に動作するように構成され、および
ここで、前記充填制御信号に応じて前記双方向ポンプが、第2の方向に動作するように構成される実施形態項6に記載の方法。
【0118】
実施形態 8.
前記流体ポンプシステムは、ドレインポンプおよび充填ポンプを含み、
ここで、前記ドレインポンプは、前記ドレイン制御信号に応答して動作するように構成され、および
ここで、充填ポンプは、充填制御信号に応答して動作するように構成される実施形態6に記載の方法。
【0119】
実施形態 9.
前記制御信号に応答して、前記流体ポンプシステムは、前記サンプと前記流体容器の間で、所定の移送量の流体を移送するように構成される実施形態項1に記載の方法。
【0120】
実施形態 10.
前記決定された流体の量と前記所定の作動流体量との間の偏差が除去されるまで、前記制御信号を前記流体ポンプシステムに再度送る工程をさらに含む実施形態項1に記載の方法。
【0121】
実施形態 11.
前記流体の量を決定することは、レベルセンサーからの流体の量を示す流体の量信号を受信することを含む実施形態項1に記載の方法。
【0122】
実施形態 12.
前記流体の量を決定することは、少なくとも2つのセンサーから測定値を受け取り、少なくとも2つのセンサーからの測定値に前記決定された流体の量を計算することを含む実施形態項1に記載の方法。
【0123】
実施形態 13.
非一時的なコンピュータ可読媒体であって、その上に実装されている、コンピュータデバイスによって実行されたとき、コンピュータデバイスに、実施形態1~12のいずれかに記載の方法の工程を含む動作を実行させる命令をその上に格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。
【0124】
実施形態 14.
減容エンジンサンプを含むエンジンと、
前記エンジンサンプと流体連通する流体容器と、
戦記エンジンサンプと前記流体容器との間に配置され、前記エンジンサンプと前記流体容器との間で流体を移送するように動作可能な流体ポンプシステムと、
実施形態項1から12のいずれかに記載の方法の工程を含む動作を実行するように構成されたコントローラとを備えるシステム。
【0125】
実施形態 15.
前記コントローラは、少なくとも1つのメモリと、少なくとも1つのプロセッサとを備え、前記少なくとも1つのプロセッサは、前記動作を実行するために、前記少なくとも1つのメモリに記憶された命令を実行する実施形態項14に記載のシステム。
【0126】
実施形態 16.
前記コントローラは、特定用途向け集積回路(ASIC)または現場プログラミング可能ゲートアレイ(FPGA)のうちの少なくとも1つを含む実施形態項14に記載のシステム。
【0127】
実施形態 17.
前記減容された容積のエンジンサンプは、前記エンジンを作動させるために使用される流体の容積よりも10%を超えない容積を有する実施形態項14に記載のシステム。
【0128】
実施形態 18.
前記流体ポンプシステムは、前記エンジンサンプから前記流体容器へ、および前記流体容器から前記エンジンサンプへ流体を移送するように構成された双方向ポンプを含む実施形態項14に記載のシステム。
【0129】
実施形態19.
前記流体ポンプシステムは、
前記エンジンサンプから前記流体容器に流体を移送するように構成されたドレインポンプと、および
前記流体容器から前記エンジンサンプに流体を移送するように構成された充填ポンプと、を備える実施形態14に記載のシステム。
【0130】
実施形態20.
前記流体は潤滑油を含む実施形態14に記載のシステム。
【0131】
実施形態 21.
前記エンジンサンプ内の流体の前記量を測定するように構成された流体レベルセンサーをさらに含む実施形態項14に記載のシステム
フルードレベルをさらに含む、実施形態項14に記載のシステム
エンジンサンプ内の流体の量を測定するように構成されたセンサー。
【0132】
実施形態 22.
エンジンサンプ内の流体量qを、エンジンの運転中に目標流体量tの作動制御限界を表す所定範囲内に維持する方法であって、、前記方法が、
(a)エンジンサンプ内の流体の量qを測定すること、
(b)流体量qが目標流体量tを下回っている場合、流体量qが作業制御限界内で目標流体量tに達するように、交換可能な流体容器からエンジンサンプに追加の流体を供給し、ここで交換可能な流体容器が流体のリザーバを含み、エンジンサンプと流体連通していること、
(c)流体量qが目標流体量tを上回っている場合,流体量qが作業管理限界内で目標流体量tに達するように,過剰な流体をエンジンサンプから交換可能な流体容器に除去すること、および
(d)エンジンの運転中に工程(a)~(c)を繰り返し、エンジンサンプ内の流体量qを作動制御限界で設定された所定範囲内に維持すること、
とを含む。
【0133】
実施形態 23.
流体の量qは、エンジンサンプに対して測定された流体の体積または流体の高さである実施形態22に記載の方法。
流体の体積またはエンジンサンプに対して測定される流体の高さである。
【0134】
実施形態 24.
エンジンが運転されているとき、流体の量qがタイムスケールTにわたって目標流体量tの周りで変動する場合、測定する工程は、Tよりも長いタイムスケールで実施される実施形態22または23による方法。
【0135】
実施形態 25.
流体qの量が所定範囲の下限を表す下限マーカーm以下である場合、流体qの量が目標流体量tに達するように追加の流体を加える実施形態22~24に記載の方法。
【0136】
実施形態 26.
流体qの量が所定の範囲の上端を表す上限マーカーm以上である場合、流体qの量が目標流体量tに達するように追加の流体を除去する実施形態22~25に記載の方法。
【0137】
実施形態 27.
工程(a)から工程(c)は、フィードバックシステムを形成する、実施形態項22~26のいずれか1項に記載の方法。
【0138】
実施形態 28.
交換可能な流体容器で受け取った余分な流体を、エンジンサンプからフィルタを通して流体リザーバに通す工程をさらに含む実施形態22~27のいずれかに記載の方法。
【0139】
実施形態 29.
フィルタを通過した流体を使用して、追加流体の少なくとも一部をエンジンサンプに供給することをさらに含む実施形態22~28のいずれかに記載の方法。
【0140】
実施形態 30.
提供する工程は、交換可能な流体容器から流体をポンピングすることを含み、除去する工程は、交換可能な流体容器に流体をポンピングすることを含む実施形態22~29のいずれかに記載の方法。
【0141】
実施形態 31.
エンジンサンプに加えられる又はエンジンサンプから除去される流体の量は、下部マーカーmと目標流体量t又は目標流体量tと上部マーカーmとの間の偏差xによって与えられる実施形態24または26による方法。
【0142】
実施形態 32.
工程は、交換可能な流体容器に設けられたプロセッサによって制御される実施形態22~31のいずれかに記載の方法。
【0143】
実施形態 33.
工程は、交換可能な流体容器に遠隔で提供されるプロセッサによって制御される実施形態22~32のいずれかに記載の方法。
【0144】
実施形態 34.
前記ステップは、前記エンジンのエンジン制御ユニットに設けられたプロセッサによって制御される、実施形態22~33のいずれかに記載の方法。
【0145】
実施形態 35.
目標流体量tは、エンジンのサイズおよび所望の性能特性に基づいて決定される実施形態22~34のいずれかに記載の方法。
【0146】
実施形態 36.
エンジン性能特性を最適化するために目標流体量tを決定することをさらに含む、実施形態22~35のいずれかに記載の方法。
【0147】
実施形態 37.
流体量qの動作範囲は、下マーカーmと上マーカーmの間で、目標流体量tに対して10%±0.5%未満の範囲に設定される実施形態26または実施形態31による方法。
【0148】
実施形態 38.
実施形態22~37のいずれかに記載の方法ステップを実行するように構成された命令を含むコンピュータプログラム製品または非一時的媒体。
【0149】
実施形態 39.
流体システムであって、
目標流体量tを有する流体量qを収容するように適合されたサンプを備えるエンジンと、
エンジンサンプ内の液量qのレベルを測定するように配置された液量センサーと、
エンジンサンプと流体連通している流体のリザーバを含む交換可能な流体容器と、および
流体量qが目標流体量t以下か、それ以上かを判断するためのレベル信号を受信し、および目標流体量tを維持するために、交換可能な流体容器への流体の流入と流出を指令するプロセッサとを含む。
【0150】
実施形態 40.
プロセッサは、流体の量qが下側マーカーm以下であるか上側マーカーm以上であるかを決定するように適合される実施形態39に従う流体システム。
【0151】
実施形態 41.
エンジンが作動しているとき、流体の量qがタイムスケールTにわたって目標流体量tの周りで変動する場合、プロセッサは、Tよりも長いタイムスケールにわたって流体の量qを測定するように適合される実施形態39に記載の流体システム。
【0152】
実施形態 42.
交換可能な流体容器が、エンジンサンプから流体を受け取るように適合された流体のリザーバ内にフィルタをさらに備える実施形態39、40、または41に記載の流体システム。
【0153】
実施形態 43.
前記交換可能な流体容器と前記エンジンサンプとの間を流体接続するポンプをさらに備える、実施形態39~42のいずれかに記載の流体システム。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
【国際調査報告】