CN101220759B - 柴油发动机的机油寿命监测系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于柴油发动机系统的机油寿命监测系统包括粘度损坏模块、粘度增加模块和剩余机油寿命模块。粘度损失模块基于发动机油中的燃油聚积确定发动机油的粘度损失百分比。粘度增加模块基于发动机油中的燃油蒸发和/或烟灰聚积确定发动机油的粘度增加百分比。剩余机油寿命模块同粘度损失模块和粘度增加模块通信，并基于粘度损失百分比和/或粘度增加百分比确定剩余机油寿命百分比。

Description

柴油发动机的机油寿命监测系统
技术领域
本发明涉及柴油发动机，更具体地说，涉及利用柴油微粒过滤器的喷射后再生的柴油发动机的机油寿命的监测。
背景技术
柴油发动机的多个活动部件需要润滑。发动机耐久性直接和发动机油润滑这些活动部件的能力有关。但是，发动机油的润滑能力会随着时间的推移降低。因此，大多数制造商提供发动机油保养计划表来确定何时应当更换发动机油。保养计划表通常是基于英里里程的，但是发动机的工作状况直接关系到发动机油的降级。因此，需要基于发动机的工作状况来确定何时应当更换发动机油。
一种方法是，通过监测发动机转数、发动机油温和发动机油中的烟灰聚积来确定发动机油的降级。但是，在利用喷射后策略再生柴油微粒过滤器的过程中，燃油会聚积在发动机油中。燃油的聚积会降低发动机油适当润滑发动机的能力。因此，需要根据发动机油中的燃油聚积来确定应当何时更换发动机油。
发明内容
根据本发明的用于柴油发动机系统的机油寿命监测系统包括粘度损失模块、粘度增加模块和剩余机油寿命模块。粘度损失模块基于发动机油中的燃油聚积来确定发动机油的粘度损失百分比。粘度增加模块基于发动机油中的燃油蒸发和/或烟灰聚积来确定发动机油的粘度增加百分比。剩余机油寿命模块同粘度损失模块和粘度增加模块通信，并基于粘度损失百分比和/或粘度增加百分比来确定剩余机油寿命百分比。
在本发明的其它特征中，对由于在柴油发动机系统再生柴油微粒过滤器时发生的发动机油中的燃油聚积引起的粘度损失建模。粘度损失模块基于粘度损失速率确定粘度损失百分比。粘度损失速率是基于粘度损失因子的。粘度损失因子是基于发动机速度、发动机扭矩、喷射后燃油量和喷射后时间的。
在其它特征中，对由于在柴油发动机系统没有再生柴油微粒过滤器时在发动机油中发生的燃油蒸发和/或烟灰聚积引起的粘度增加建模。粘度增加模块基于粘度增加速率确定粘度增加百分比。粘度增加速率是基于由发动机油中的烟灰引起的粘度增加和由发动机油温引起的粘度增加的。
在其它特征中，剩余机油寿命模块将剩余机油寿命百分比存储在存储器中。如果剩余机油寿命百分比下降，那么剩余机油寿命模块显示剩余机油寿命百分比。
通过阅读下文将提供的详细描述，本发明的其它应用领域将变得显而易见。应了解，尽管详细描述和具体示例指示本发明的优选实施例，但它们只是用于说明的目的，而不是用于限制本发明的范围。
附图说明
通过阅读以下详细描述和附图，将能更全面地理解本发明，附图中；
图1是利用燃烧后喷射来再生柴油微粒过滤器的示例性柴油发动机系统；
图2是根据本发明的机油寿命监测系统的功能框图；以及
图3是示出本发明的机油寿命监测系统所采取的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
以下对优选实施例的描述本质上只是示例性的，而决不是用于限制本发明、其应用或用途。为清楚起见，附图中将使用相同的附图标记来标识类似元件。本文所用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享型、专用型或组)和存储器、组合式逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适组件。
现在参照图1，示出示例性柴油发动机系统10。柴油发动机系统10包括柴油发动机12、进气歧管14、燃油喷射系统16和排放系统18。示例性发动机12包括按照V型布局配置在相邻汽缸组22、24中的六个汽缸20。尽管图1描绘了六个汽缸(N＝6)，但显而易见，发动机12可以包括额外的或更少的汽缸20。例如，设想具有2、4、5、8、10、12和16个汽缸的发动机。
空气从进气歧管14抽入到汽缸20中，并在其中压缩。燃油喷射系统16将燃油喷射到汽缸20中，并通过压缩空气的热量点燃空气/燃油混合物。排放气体从汽缸20排放到排放系统18中。在一些情况下，柴油发动机系统10可以包括涡轮增压器26或用于将额外的空气抽到汽缸20中用于和燃油以及从进气歧管14抽入的空气一起燃烧的增压机(没有示出)。
排放系统18包括排放歧管28和30、排放导管29和31、催化剂38以及柴油微粒过滤器(DPF)40。第一和第二排放段由第一和第二汽缸组22和24界定。排放歧管28和30将这些排放段从对应的汽缸组22和24引导到排放导管29和31中。然后，排出物通常经过引导而用于驱动涡轮增压器26。合并后的排放流从涡轮增压器26流经催化剂38和DPF 40。DPF 40在合并后的排放流流向大气时从中过滤微粒。
具有存储器43的控制器42调节根据本发明的包括DPF再生和机油寿命监测系统的柴油发动机系统10的运作。更具体地说，控制器42同进气歧管绝对压力(MAP)传感器44、发动机速度传感器46和油温传感器47通信。MAP传感器44生成指示进气歧管14内的空气压力的信号。发动机速度传感器46生成指示发动机速度(RPM)的信号。油温传感器47生成指示发动机油温的温度信号。或者，可以利用数学模型来生成温度信号。控制器42可以基于柴油发动机12的工作状况来确定发动机扭矩。
控制器42基于发动机工作参数定期地估算自从上一次DPF再生以来排放的微粒量。当DPF 40被认为充满微粒时，控制器42生成再生信号，并启动DPF再生。在DPF再生过程中，控制器42控制燃油喷射系统16在燃烧后的校准时间将燃油喷射到第一和第二汽缸组22、24中(即，燃烧后喷射)。燃烧后喷射的燃油和排放气体一起从汽缸中排出，并在催化剂38中氧化。氧化过程中释放的热量使得排放气体的温度增加，从而使DPF 40中截留的烟灰微粒燃烧。
燃烧后喷射的燃油会聚积在发动机油中，从而降低发动机油润滑柴油发动机系统10的能力。因此，本发明基于燃油的聚积来监测发动机油寿命。发动机油寿命可以作为剩余寿命百分比显示在机油寿命指示器48上。
现在参照图2，机油寿命监测系统100包括粘度损失模块104、粘度增加模块106和剩余寿命模块108。当控制器42启动DPF再生时，在存储器43中设置再生标记107。
当柴油发动机系统10再生DPF 40时，粘度损失模块104基于发动机速度、发动机扭矩、喷射后燃油量和喷射后定时来确定粘度损失因子。粘度损失因子可以用下式确定：
VLF＝c1+c2ES+c3ET+c4Q1+c5Q2+c6T1+c7T2
其中，VLF是粘度损失因子，ES是发动机速度，ET是发动机扭矩，Q1是第一喷射后燃油量，Q2是第二喷射后燃油量，T1是第一喷射后定时，T2是第二喷射后定时，且c1-c7是通过实验确定的常数。
在确定粘度损失因子后，粘度损失模块104确定粘度损失速率。粘度损失速率表示每小时的粘度损失，它可以根据通过实验确定的查找表来确定。
粘度损失模块104基于粘度损失速率确定百分比粘度损失。百分比粘度损失和时间无关，它可以用下式确定：
VL％＝VLR/t
其中，VL％是百分比粘度损失，VLR是粘度损失速率，且t是柴油发动机12根据当前工作状况工作的时间。例如，如果柴油发动机12在2000 RPM下工作了20秒钟，那么t等于20秒。
剩余机油寿命模块108利用百分比粘度损失来确定百分比剩余机油寿命(POLR)。更具体地说，剩余机油寿命模块108从存储器43中检索之前确定的POLR，并减去百分比粘度损失，从而确定POLR。可以利用下式来确定POLR：
POLR＝POLROLD-VL％
其中，POLR是百分比剩余机油寿命，POLROLD是之前确定的POLR，且VL％是百分比粘度损失。POLR作为POLROLD 109存储在存储器43中，并用于计算下一个循环期间的POLR。
当DPF 40没有进行再生时，粘度增加模块106确定由发动机油中的烟灰聚积引起的粘度增加和由与油温有关的燃油蒸发引起的粘度增加。由烟灰引起的粘度增加和由温度引起的粘度增加都可以根据通过实验确定的相应查找表来确定。
在确定由烟灰和油温引起的粘度增加后，粘度增加模块106确定粘度增加速率。粘度增加速率可以用下式确定：
VGR＝VGS+VGT
其中，VGR是粘度增加速率，VGS是由发动机油中的烟灰聚积引起的粘度增加，且VGT是由发动机油温引起的粘度增加。
粘度增加模块106基于粘度增加速率确定和时间无关的百分比粘度增加。百分比粘度增加可以用下式确定：
VG％＝VGR/t
其中，VG％是百分比粘度增加，VGR是粘度增加速率，且t是柴油发动机12根据当前工作状况工作的时间。
剩余机油寿命模块108利用百分比粘度增加来确定POLR。更具体地说，剩余机油寿命模块108从存储器43中检索之前确定的POLR，并加上百分比粘度增加，从而确定POLR。可以利用下式来确定由于燃油蒸发而使粘度增大时的POLR：
POLR＝POLROLD+VG％
其中，POLR是百分比剩余机油寿命，POLROLD是之前确定的POLR，且VG％是百分比粘度增加。
POLR作为POLROLD 109存储在存储器43中，并用于计算下一个循环期间的POLR。但是，只有当POLR小于POLROLD 109时，才在机油寿命指示器48上显示POLR，从而防止驾驶员看到POLR增大。
现在参照图3，机油寿命监测系统100执行一般标识为200的步骤。过程在步骤202开始，此时启动柴油发动机系统10。在步骤204，控制器确定柴油发动机系统10是否正在再生DPF 40。
如果柴油发动机系统10正在再生DPF 40，那么在步骤206，粘度损失模块104确定粘度损失因子。如前所述，粘度损失因子是基于发动机速度、发动机扭矩、喷射后燃油量和喷射后定时的。在步骤208，粘度损失模块104基于粘度损失因子确定粘度损失速率。如前所述，粘度损失速率表示每小时的粘度损失。在步骤210，粘度损失模块104基于粘度损失速率确定和时间无关的百分比粘度损失。
在步骤212，剩余机油寿命模块108基于百分比粘度损失确定POLR。更具体地说，剩余机油寿命模块108将在上一次迭代过程中计算的POLR减去百分比粘度损失。
如果柴油发动机系统10不在再生DPF 40，那么在步骤214，粘度增加模块106确定由发动机油中的烟灰聚积引起的粘度增加。在步骤216，粘度增加模块106确定由发动机油温引起的粘度增加。在步骤218，粘度增加模块106基于由发动机油中的烟灰聚积引起的粘度增加和由发动机油温引起的粘度增加来确定粘度增加速率。如前所述，粘度增加速率表示每小时的粘度增加。在步骤220，粘度增加模块106基于粘度增加速率确定和时间无关的百分比粘度增加。
在步骤212，剩余机油寿命模块108基于百分比粘度增加确定POLR。更具体地说，剩余机油寿命模块108将百分比粘度增加和在上一次迭代过程中计算的POLROLD 109相加。
在步骤222，剩余机油寿命模块108将POLR作为POLROLD 109存储在存储器43中供下一次迭代用。在步骤224，剩余机油寿命模块108将POLR和POLROLD 109进行比较。如果POLR小于POLROLD 109，那么在步骤226，在机油寿命指示器48上显示POLR。如果POLR不小于POLROLD 109，那么在步骤228，在机油寿命指示器48上显示POLROLD109。在步骤230，过程结束。
从以上描述，本领域的技术人员现在可以明白，本发明的广泛的教导可以用各种形式实现。因此，尽管结合其特定示例描述了本发明，但本发明的真实范围不应受此限制，因为本领域的技术人员在研读附图、说明书和随附权利要求后将能明白其它修改。

Claims (20)

1.一种用于柴油发动机系统的机油寿命监测系统，包括：
粘度损失模块，用于基于发动机油中的燃油聚积来确定所述发动机油的粘度损失百分比；
粘度增加模块，用于基于发动机油中的燃油蒸发和烟灰聚积中的至少之一来确定所述发动机油的粘度增加百分比；以及
剩余机油寿命模块，用于同所述粘度损失模块和所述粘度增加模块通信，并基于所述粘度损失百分比和所述粘度增加百分比中的至少之一来确定剩余机油寿命百分比。
2.如权利要求1所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述燃油聚积是在所述柴油发动机系统再生柴油微粒过滤器时发生的。
3.如权利要求2所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述粘度损失百分比基于粘度损失速率。
4.如权利要求3所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述粘度损失速率基于粘度损失因子。
5.如权利要求4所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述粘度损失因子基于发动机速度、发动机扭矩、喷射后燃油量和喷射后时间。
6.如权利要求1所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述粘度增加是在所述柴油发动机系统不在再生柴油微粒过滤器时发生的。
7.如权利要求6所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述粘度增加百分比基于粘度增加速率。
8.如权利要求7所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述粘度增加速率基于由发动机油中的烟灰引起的粘度增加和由发动机油温引起的粘度增加。
9.如权利要求1所述的机油寿命监测系统，其特征在于，所述剩余机油寿命百分比存储在存储器中。
10.如权利要求1所述的机油寿命监测系统，其特征在于，当所述剩余机油寿命百分比下降时，所述剩余机油寿命模块显示所述剩余机油寿命百分比。
11.一种用于监测柴油发动机系统的机油寿命的方法，包括：
基于发动机油中的燃油聚积来确定所述发动机油的粘度损失百分比；
基于发动机油中的燃油蒸发和烟灰聚积中的至少之一来确定所述发动机油的粘度增加百分比；以及
基于所述粘度损失百分比和所述粘度增加百分比中的至少之一来确定剩余机油寿命百分比。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述燃油聚积是在所述柴油发动机系统再生柴油微粒过滤器时发生的。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括基于粘度损失速率确定所述粘度损失百分比。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括基于粘度损失因子确定所述粘度损失速率。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括基于发动机速度、发动机扭矩、喷射后燃油量和喷射后时间确定所述粘度损失因子。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述粘度增加是在所述柴油发动机系统不在再生柴油微粒过滤器时发生的。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括基于粘度增加速率确定所述粘度增加百分比。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括基于由发动机油中的烟灰引起的粘度增加和由发动机油温引起的粘度增加确定所述粘度增加速率。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将所述剩余机油寿命百分比存储在存储器中。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在所述剩余机油寿命百分比下降时显示所述剩余机油寿命百分比。
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