CN101451987A - 由燃料造成的润滑剂稀释的探测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由燃料造成的润滑剂稀释的探测方法和系统，该方法和系统用于内燃式发动机内，所述发动机设置有曲轴箱，汽缸和汽缸内可移动的活塞之间形成有多个燃烧室，所述汽缸下端开口对着所述曲轴箱，其特征在于：通过碳氢化合物传感器(6)测量所述发动机的曲轴箱排出的气体的碳氢化合物。本发明也公开了可以应用所述方法的系统，以及设置有所述系统的车辆。

Description

由燃料造成的润滑剂稀释的探测方法和系统
技术领域
本发明涉及内燃式发动机内由燃料引起的润滑剂稀释的探测方法，所述内燃式发动机特别是汽缸和活塞之间设置有燃烧室、以及设置有与所述汽缸连通并存储有润滑油的曲轴箱的发动机，更特别是车辆的柴油发动机。
背景技术
传统的车辆内燃机，在汽缸和活塞之间设置有燃烧室。汽缸下端开口正对着装载各种机械元件的曲轴箱，例如连杆和曲轴。活塞将燃烧室与曲轴箱分离。润滑剂在曲轴箱内循环，并储存在曲轴箱底部的预定油箱，泵从油箱吸取油并输送至预定管道，以润滑各元件。
不可避免地，一些物质会沿汽缸壁由燃烧室渗入曲轴箱，发动机的气压差也可造成这现象。渗透物有燃料和气态物质，该气态物质例如空气、不完全燃烧或完全燃烧的产物。
基于上述原因，曲轴箱通常设置有通气系统，该通气系统可以包括阀门。通常还包括处理窜漏气体带出油的分离系统，例如各种类型过滤器。为防止污染，窜漏气体可能在进气管再循环，以保证可能的未燃物或挥发后的燃料或残余的润滑油的燃烧。
问题是燃料造成了润滑油稀释。如果燃料有高的挥发性，通气系统可以解决问题。然而，润滑油中燃料浓度可能相当高，尤其针对柴油发动机，甚至高达5％左右。造成这种现象的部分原因是燃烧室的高压和燃料的低挥发性。此外，广泛使用的新型注射技术使问题复杂化。例如用燃料分溜法改善尾气质量，或者是燃烧阶段后注入燃料，以利用尾气中燃料加热尾气或减少尾气管的气体处理装置的混合物。显然，磨损或其它原因会导致各种类型的故障，或者降低汽缸和活塞间配合的紧密性，从而可能使稀释升高至不能接受的水平。润滑油的稀释严重破坏其物理和化学性能，从而造成发动机元件磨损和破坏。此外，如果稀释值反常的高，易燃气态混合物可能会从曲轴箱扩增至整个通气管。由此引起系列危险，例如发动机内的再循环气体的可能在汽缸内点燃，及没有供应燃料下发动机启动。
基于以上所述原因，为了解什么时候该更换润滑剂，及探测发动机缺陷或者故障造成的润滑剂过度稀释，不得不监控润滑剂的成分。显然，周期性更换润滑油可能不足够，尤其是当发动机故障。
常见方法是基于测量润滑剂水平。然而，这种方法需要将初期与新近数据作比较。因此，这种方法不适合于即时探测系统，特别是车载系统，即使车间测试也很耗时。
事实表明，其他探测系统并不精确，例如粘度传感器的应用或润滑剂压头测量，特别是如果燃料存在但浓度不高。此外，探测结果取决于很多其他原因，例如发动机的工作情况。
因此，计算润滑剂稀释值仍然难执行、费用贵，车辆的车载系统的即时检测困难或者不可能，即使在车间测试时探测也是有问题的。发动机运行或特别维护需要有可靠、快速的探测系统，即使少量燃料该系统也能轻易探测到。此外，发动机日常运行也需要有完整的探测系统。对车辆而言，这意味着最好是一种车载探测系统。
发明内容
为解决以上所述问题，本发明提供了一种内燃机内润滑剂稀释的探测方法，通过预设的传感器探测所述发动机曲轴箱排出的气体中的碳氢化合物(HC)浓度。
根据本发明的优选的实施例，所述气体从所述曲轴箱的通气管排出。根据本发明的一实施例，如果将通气管与发动机的进气管相连，检测发生在所述通气管或从所述通气管排出并与进气管连通前的气体上。检测可以发生在从窜漏气体分离润滑剂的分离系统上游或下流处的气体或排出的气体。根据可选的实施例，检测发生在进气管或将窜漏气体导入后从进气管排出的气体上。也可以用适当安装的传感器在曲轴箱中直接检测。
本发明也涉及能够实现以上所述方法的探测系统，以及设置有所述系统的发动机。
附图说明
以下结合附图，通过优选但非排他的实施例对本发明作详细说明，其中：
图1是根据本发明设置有与空气进气管连通的曲轴箱通气管的发动机的示意图。
具体实施方式
图1是发动机的示意图，例如车辆柴油发动机，该发动机可以实现本发明的方法。本发明的方法也可以适用于其他类型内燃机。
发动机1设置有进气管2和曲轴箱的通气管3，通气管通常将曲轴箱与进气管连通，例如在高增压涡轮增压器4的上游处。通气管通常包括各种类型的装置5，例如由各种过滤器、惯性分离器或其它组成的分离装置，从而将气流带出的油分离，使其再引入到曲轴箱。
根据本发明，采用适当校准的可探测碳氢化合物的传感器6(HC传感器)，用于测量曲轴箱窜漏气体的碳氢化合物浓度。
根据本发明的一个实施例，可在适当的位置排出气体并输送至带传感器的测量装置。根据本发明的另一个实施例，将传感器设置在发动机适当的位置，例如通气管(点A或A’)，润滑剂的分离装置5的上游或下游，或者在进气管、导入点的下游(点B)。在常规维护中，也可以由外部装置进行探测。
作为选择，传感器可以设置在发动机适当的位置上，以获得车载探测系统。
传感器可以采用各种类型，例如用于计算尾气的碳氢化合物浓度的传感器。其他传感器，例如在警报系统中的传感器，可以探测气态碳氢化合物。传感器的物理原理也可能为任何合适的常见类型，例如基于气体散热能力的传感器，如基于MMOS(混合金属氧化物半导体)的传感器。当然，传感器必须能够承受窜漏气体的条件(温度、雾状油及其他污染物质，例如煤烟)。所属领域技术人员能够确定合适的传感器类型并进行正确标准。
根据本发明的方法允许即时和可靠地计算燃料造成的润滑剂稀释值。该方法的可靠性高于现有方法，即便是在稀释值较低的情况下，其他方法在稀释值低时已被证明完全不准确。
这可从表1得知，该表对工业车辆柴油发动机的测试结果进行比较。首先，在测试开始阶段，然后在表中所示的时间，最后在燃料s蒸发导致稀释值降低时，用HC传感器进行测量。将这种方法获得的数据与其他方法获得的数据进行比较。测试在润滑油各种稀释情况及发动机各种运行情况下进行(这些情况下，每次没有被稀释的油作比较)。在各种情况下，测量耗油量和燃料蒸发量。测试后对预定的过滤器称重，并对整个测量过程中的测量值取平均数，从而测量出窜漏气体带走的油量。此外，测量可表征润滑剂质量的参数，例如在探测开始阶段，用预定的传感器探测粘度和油压。
在测试开始阶段、所示的时间以及因燃料蒸发导致其在油中浓度降低时，利用传感器已经探测到碳氢化合物的存在。显然探测的敏感度在发动机每个运行情况下都相当高，即使稀释值低。将传感器设置在曲轴箱的通气管的适当位置上。
本发明也涉及一种发动机和设置有该发动机的车辆，其中所述发动机优选为柴油发动机，尤其是车辆的柴油发动机，该发动机设置有用于探测曲轴箱窜漏气体中的碳氢化合物的传感器，所述车辆优选为工业车辆。
根据本发明优选的实施例，传感器向车辆的控制单元发送数据，控制单元具有处理数据及将数据与参考值作比较的功能。处理后的数据通过预定的指示器显示，用于警报启动和再生系统(如果存在的话)。如果由外部系统进行探测，所述的系统可以设置有控制单元以接收HC传感器或其他传感器发送的数据，并进行数据处理，以计算润滑剂稀释值。本发明也涉及电脑软件，例如具备以上所述的计算功能的控制单元。
本发明的方法具有相当高的敏感度，可以分析稀释值的即时变化，即使数值很小；因此，可以辨别发动机反常机能和正常运行的变化。
显然，根据传感器的类型，有必要考虑探测气体的情况，特别流速和温度。
因此，在车载探测系统和车间测试中，利用其他类型传感器收集的数据，可以纠正或处理传感器采集的数据；或者只能当探测情况在可以获得重要结果的数值范围内时，进行探测。当然，在这种情况下，在发动机预定工作条件下进行探测较容易
表1
Figure A200810183669D00081

Claims (12)

1.内燃式发动机内润滑剂稀释的探测方法，所述发动机(1)设置有曲轴箱，汽缸和汽缸内可移动的活塞之间形成有多个燃烧室，所述汽缸下端开口对着所述曲轴箱，其特征在于：通过碳氢化合物传感器(6)测量所述发动机的曲轴箱排出的气体中的碳氢化合物。
2.根据权利要求1所述的内燃式发动机内润滑剂稀释的探测方法，其特征在于：所述测量在曲轴箱通气管(3)内或排出的气体中进行，处于所述发动机进气管内所述气体引入点的上游。
3.根据权利要求1所述的内燃式发动机内润滑剂稀释的探测方法，其特征在于：所述测量在所述发动机进气管(2)内或引出的气体中，处于通过通气管将曲轴箱的窜漏气体引入的引入点的下游。
4.根据权利要求2所述的内燃式发动机内润滑剂稀释的探测方法，其特征在于：所述测量在润滑剂的分离装置(5)上游处或排出的气体中进行。
5.根据权利要求2所述的内燃式发动机内润滑剂稀释的探测方法，其特征在于：所述测量在润滑剂的分离装置(5)下游处或排出的气体中进行。
6.根据以上任一权利要求所述的内燃式发动机内润滑剂稀释的探测方法，其特征在于：
用带所述传感器的车载系统探测车辆发动机润滑剂的稀释。
7.根据权利要求6所述的探测内燃式发动机内润滑剂稀释的方法，其特征在于：包括将传感器采集的数据发送给具有数据处理功能的控制单元。
8.根据权利要求1至5的任一权利要求所述的内燃式发动机内润滑剂稀释的探测方法，其特征在于：所述测量通过独立于发动机的系统进行，所述系统包括碳氢化合物传感器，该传感器可以安装在曲轴箱、通气管或者所述发动机的进气管内，或者包括将以上所述任一位置的气体排出、并通过所述传感器对所述排出气体进行测量。
9.一种内燃式发动机内润滑剂的稀释的探测系统，所述发动机(1)设置有曲轴箱，汽缸和汽缸内可移动的活塞之间形成有系列燃烧室，所述汽缸下端开口对着所述曲轴箱，其特征在于：包括可探测发动机的曲轴箱内排出气体中的碳氢化合物的传感器，该传感器设置在所述曲轴箱的通气管或者所述发动机的进气管，处于所述曲轴箱的窜漏气体的引入点的下游。
10.根据权利要求9所述的内燃式发动机内润滑剂稀释的探测系统，其特征在于：包括可处理所述传感器采集的数据的控制单元。
11.一种设置有权利要求9或10所述的系统的车辆。
12.一种电脑软件，其特征在于：该电脑软件可处理碳氢化合物传感器采集的数据，并基于该数据，计算内燃式发动机内由燃料造成的润滑剂稀释值。
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