CN102373986A - 在车辆中监测油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在具有内燃发动机的车辆中监测油的方法。方法包括设定以发动机内发生的单位事件测量的初始油寿命，以及测量单位事件的经过量。方法将剩余机械寿命作为单位事件经过量以及初始油寿命的函数来计算。将剩余机械寿命以单位事件的形式表达。方法监测油添加，并由任何监测到的油添加计算添加贡献。方法还包括将修正后的油寿命作为添加贡献的函数计算，其中所述修正的油寿命以单位事件的形式表达。

Description

在车辆中监测油的方法

技术领域

本发明涉及一种在内燃发动机中对油和油寿命的监测。

背景技术

许多内燃发动机使用马达润滑油(motor oil)或发动机油(engine oil)来润滑诸如活塞和轴这样的运动零件。汽油发动机和柴油发动机两者都使用由基于石油或非基于石油的材料获得的马达润滑油，且许多油中包括添加成分。大多数发动机需要周期性的维护，这可包括更换油、添加油、或更换发动机油系统的其他构件。取决于发动机的种类、车辆的种类、运行环境和其他因素，维护的日程或周期可能会不同。

发明内容

本发明提供了一种在具有内燃发动机的车辆内监测油的方法。方法包括设定初始油寿命和测量单位事件的经过量，该初始油寿命通过在发动机内发生的单位事件来测量。方法将剩余油寿命作为单位事件的经过量以及初始油寿命的函数来计算。且以单位事件的形式表达剩余油寿命。

方法监测油的添加，并计算通过任何监测到的油添加产生的添加贡献。方法还包括将修正后的油寿命作为添加贡献的函数进行计算，其中以单位事件的形式表达修正后的油寿命。

通过对剩余油寿命增加单位事件来确定修正后的油寿命，作为添加贡献的函数。此外，修正后的油寿命可等于剩余油寿命加上监测到的油添加相对于油箱容量的比例和初始油寿命的乘积。

上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点在下文中结合附图进行的对实施、本发明的一些较佳模式和其他实施例进行的详尽描述中可得到容易的理解，由所附的权利要求书限定的。

附图说明

图1为用于计算发动机油寿命的算法或方法的示意性流程图；和

图2是作为时间或单位事件的经过量的函数的油质量的示意曲线图。

具体实施方式

参见附图，其中这几幅附图中相同的附图标记对应着相同或类似的构件，图1中示出了用来监测发动机油质量或发动机油寿命的方法或算法110的示意性流程图。可将算法110用于内燃发动机，且可成为发动机油寿命系统的组成部分或子算法。算法110能够确定或估计发动机油的剩余寿命，其包括计入在常规维护或油更换之间新的或新鲜油的添加。

通常，油寿命或寿命期限指的是油在其在发动机内开始失效之前的适用寿命。举例来说，当以全局油劣化指数(Global Oil Deterioration Index：GODI)对油进行评价时，按照GODI可将寿命期限视作从0.0至0.5的范围。对新油来说，GODI从0.0开始，且随着油的质量降低而增加。但是，在具体车辆中的任意具体油的实际有效寿命期限可能不同，这使得GODI大于0.5的油可能仍能提供有效的润滑而GODI小于0.5的油可能不能提供有效的润滑。车辆通常会基于预测的、或测量的油寿命期限来规划常规维护或油更换。

尽管结合机动车应用对本发明进行描述，但是本领域技术人员应能理解本发明的更广阔的用途。本领域普通技术人员应理解诸如“以上”、“以下”、“向上”、“向下”等术语描述性地用于附图，而不构成对本发明的范围的限制，所述范围由所附的权利要求限定。

算法110可在发动机运行时或诊断测试过程中的任何时间成为可运行的。算法110被示出为用于单次循环或重复，但其可持续地循环、具有固定数量的期限、在固定的时间段内运行、或可在任意数量的重复后启动和停止。算法110可由专用控制器或计算机来执行，或可以使由诸如发动机控制模块(ECM)或混合控制处理器(HCP)这样的较大控制器或计算机执行的众多算法中的一个。并不要求图1中示出的方法或算法110的步骤的确切顺序。可重新排列步骤，省去步骤，和可包括附加的步骤。

步骤112：发动机油类型。算法110的步骤112、114、和116涉及记录、测量或计算发动机油寿命计算的输入参数，作为算法110的一部分。步骤112输入正被使用的发动机油的类型。取决于使用的油的等级或类型，由于不同的基体和添加剂，油可具有不同的寿命期限。

步骤114：发动机参数。内燃发动机的尺寸、构造和类型可改变油寿命。发动机参数也可包括发动机的年代或从上次正确更换油和维护以来的时间。

步骤116：油箱容量。油箱的大小和收纳在其中的油体积影响初始油寿命。油箱是油汇集或聚集的贮液池，其通常位于发动机的底部。该油箱可为湿式油箱或干式油箱。可将油箱的油通过油泵和油过滤器重新分配至发动机。算法110可假设油的体积是油箱容量的预设百分数——这可取决于在油更换中添加的油的推荐量。

步骤118：计算初始油寿命。算法110设定初始油寿命或初始油寿命目标。除其他参数外，由全部输入参数计算出初始油寿命，所述输入参数诸如是在步骤112、114和116中收集的。

算法110可包括计算初始油寿命的多个其他输入参数。可基于已在预设的限制条件或制造商的指导下对油进行了更换这一假设将初始油寿命可替换地设置为预设的值。因此，代替测量或计算输入参数，控制器可假设已得到了预设的参数，且简单地选定正确的初始油寿命。例如，这可在维修技术人员或车辆操作者触发了重置开关，以向控制器警示油已被更换且满足了预设的指导条件时完成。

可以通过发生在发动机、车辆或两者之内的多种类型单位事件(eventunit)来衡量或标示出初始油寿命。举例来说，初始油寿命可以使车辆能行驶5000英里，5个历月或200小时的车辆行驶时间。

但是，也可使用直接测量发动机运行的其他单位事件。举例来说，且非限制性的，单位事件可以是发动机旋转和燃烧事件中之一。在许多车辆中，燃烧事件和旋转是直接相关的。但是，在可变排量发动机中，这些事件不总是直接成比例的。可对测量到的单位事件的经过量(lapse)以及其他测量或记录的数据在一段时间上进行平均或积分，且可对其过滤或平滑。

步骤120：发动机单位事件计数器。算法110测量单位事件的发生或经过量。测量单位事件的经过量允许控制器确定发动机的当前或实际运行情况，或将车辆和发动机的当前或实际运行情况与初始油寿命目标或估计值进行比较。

步骤122：计算剩余的油寿命。算法110将剩余的油寿命作为单位事件的经过量和初始油寿命的函数计算。可将剩余油寿命以单位事件的方式进行表达。可按照从初始油寿命(其中以单位事件的形式表达初始油寿命)中减去测量到的单位事件的经过量而数学地表达剩余油寿命，如公式所示：

剩余＝初始-经过量

可替换地，可在剩余油寿命的计算中包括调整因数。举例来说，且非限制性地，可包括误差因数以计入来自步骤122的对单位事件经过量的测量误差，或可包括驾驶风格因数，以针对车辆操作者的驾驶风格进行调整。

步骤124：油添加。算法110监测车辆和发动机的油添加。当车辆的操作者或机动车维修技术人员将油加入发动机或油箱中时，控制器记录油添加的量和时间。操作者可基于对油箱内的油量低的判断或按照通常的习惯来添加新的油。不论何种情形，新油的添加会改变计划的维护或油更换之间的油的有效寿命期限。

算法110可以多种方式和多种机械来监测油添加。监测油添加可包括从车辆的操作者处接收信号。举例来说，且非限制性地，在操作者添加油时，操作者可经由仪表板、仪表盘计算机系统(诸如具有导航、娱乐或气候控制的系统)或安装在发动机隔间中的发动机输入设备(诸如按钮)将事件的发生输入至控制器，并将油添加通信至控制器。

可替换地，控制器可与配置为用来监测油添加的传感器进行通信，而不需要驾驶员的输入。在此配置下，步骤124记录油添加，而不需要操作者的参与。举例来说，且非限制性地，油盖可包括传感器，其记录油盖被移除且物体(诸如被放置在其中的漏斗或油容器)被放置在其中。

控制器也可通过类似的操作者输入器或类似的传感器确定添加的油量。举例来说，且非限制性地，油箱可具有油位传感器，其探测在油箱中汇集的油的添加，油盖可包括传感器，其记录油盖被移除且物体(诸如漏斗或油容器)被放置在其中的时刻以及持续时间，或油盖可包括被配置为用来直接测量流入发动机内的油量的流量计。可替换地，算法110可使用预设的体积值。举例来说，但非限制性的，无论何时接收到已经发生油添加的信号，则控制器可假设已加入一夸脱的油。

步骤126：计算添加的贡献(Credit：增补量)。算法100由在步骤126监测到的油添加计算附加的贡献。油添加贡献是由于在步骤124测量到或记录的油添加的贡献造成的油质量提高的数字式表达。新的油很可能包括添加剂，其中的一些添加剂已经被之前存在于发动机中的油使用了。因此，所述新的添加剂和新的基油可延长维护或油更换之间的油寿命期限。添加贡献可为预设的固定值。

可替换地，可通过确定监测到的油添加相对于发动机油箱容量的比例计算添加贡献。可由下列公式表达所述比例：

添加贡献可大致等于该比例。

可替换地，添加贡献可包括修正因数，以计入在相对于油箱容量的确定油添加估计值中的可能误差。因此，可由下列公式表达添加贡献：

添加贡献＝比例×φ

其中小写的希腊字母φ代表修正因数，其小于、等于或大于一。

如果发动机包括在步骤124中监测添加的油体积的传感器，则控制器可直接确定添加的油相对总油箱容量的体积比例，或对上一次常规维护的初始油体积的体积比例。然而，如果控制没有直接监测油箱内的实际油体积，或添加的油的实际体积，则算法110可将固定的值用于油箱容量或添加的体积，以确定添加贡献。举例来说，且非限制性地，控制器可假设加入的新油量为1夸脱，且此前的常规维护以油箱中具有5夸脱的油开始寿命周期。因此，在不使用修正因数时，该比例将为1至5且油添加贡献将为大约0.20。

步骤128：使用因数。算法110也包括测试或计入车辆使用因数。这些使用因数可包括驾驶风格、运行温度以及其他可改变油的有效生命期限的因数。因此，可通过这些使用因数调整添加贡献。使用因数可为正的或者负的，以使得使用因数可增加或减少添加贡献的值。

步骤130：计算修正后的油寿命。算法110将修正后的油寿命作为添加贡献的函数来计算。修正后的油寿命是由于油添加造成的油寿命期限的延长，且也可被以单位事件的形式表达。如果没有计算修正后的油寿命，则控制器将发出信号表明油的寿命期限已过，且不论是否在维护期限中加入任何新的油，都要求更换油。

可通过对剩余油寿命增加单位事件(作为添加贡献的函数)来确定修正后的油寿命。因此，步骤126中确定的添加贡献越大，修正后的油寿命将延长超过在添加新油之前的剩余油寿命(如在步骤124中测定)越多。

修正后的油寿命将等于剩余油寿命加上乘以初始油寿命的添加贡献。因此，可由下列公式表达出修正后的油寿命：

修正后＝剩余+添加贡献×初始

其被控制器计算且存储。

出于示例的目的，发动机可以以添加5夸脱(大致为油箱体积)新油和以及由维修技术人员完成的其他维护任务来开始维护周期。在步骤118，算法110使用输入参数(诸如步骤112-116中的参数)计算出初始油寿命大约为5000英里(此时算法110使用车辆行驶里程作为单位事件，代替使用燃烧事件或发动机转数)。在操作者驾驶车辆经过大约3000英里之后，这会在步骤120中测得，步骤122将确定剩余的油寿命大约为2000英里。

操作者随后可决定添加一夸脱发动机油。步骤124通过感知添加或从操作者处接收输入信号来记录油添加。步骤126随后计算新油的油添加贡献。基于油箱容量以及一夸脱油添加，比例被计算为0.20。如果没有使用因数——诸如极冷或极热温度，则附加贡献也被计算为0.20。

在步骤130，算法110随后计算修正后的剩余油寿命，并计入由车辆的操作者做出的油添加。在此示例性例子中，油添加向油寿命期限增加了大约1000附加英里(0.20*5000英里)。因此，通过将附加里程和剩余油寿命相加，步骤130中计算的修正后的油寿命大约为3000英里。

步骤132：向修正后的油寿命的接收器发出警报。算法110可向修正后油寿命的接收器发出报警。接收器可为控制器的一部分，可为不同的构件，或可为显示装置(诸如仪表板上的灯)。如果车辆配备更先进的通信能力——诸如蜂窝电话、无线网络、或卫星通信，则控制器可将修正后的油寿命通讯至通信网络，并由此向网络、操作者或邻近的维修技术人员发出警报。

可将车辆配置为使得控制器周期性地，或基于操作者的请求，将剩余的油寿命或修正后的油寿命告知操作者。举例来说，且非限制性地，操作者可以按压仪表板上的按钮以请求对剩余油寿命进行显示(如果自维护周期开始没有发生油添加的话)或是对修正后的油寿命的显示(如果发生了油添加的话)。可以单位事件示出或初始油的百分比示出剩余油寿命和修正后的油寿命。在此前的示例性例子中，操作者可观察到剩余油寿命，其在步骤122中被计算出，大约为2000英里，并随后决定添加一夸脱新的油。

此外，在剩余油寿命非常低的情形中，可告知接收器需要额外的油，或需要进行油更换。此时，如果操作者添加油，则修正后的油寿命随后将被发送至接收器，以向操作者或通信网络警示油添加已经延长了直至需要更换油之前的时间。

参照图2，且继续参照图1，示出了作为单位事件函数的油质量的示意曲线图210。曲线图210的x轴212示出了例如在步骤120中由控制器计数的单位事件。曲线图210的y轴214示出了由GODI衡量的油质量。

线220为油更换后油质量和单位事件之间关系的近似曲线，且可以是单个数据点拟合的趋势线。新油在GODI上以0.0的值开始。如果说油的有效寿命周期在y轴214上从0.0延伸至0.5，则线220示出该油的初始寿命为大约20-21个单位事件。要注意在使用不同类型的单位事件时，y轴214上示出的单位事件的值可能被极大地改变，且不直接成比例。

在示出的示意图210中，油添加222被示出为是垂直线段。在线224上示出了此后修正的油寿命或修正的油质量。所述油添加代表了大约0.25的添加贡献。举例来说，操作者可能已经添加了一夸脱的油来补充具有四夸脱油箱容量的发动机。

当油添加222发生时，剩余有大约3-4个单位事件(剩余初始油寿命的约15-20％)。然而，在油添加之后，油的有效油寿命期限增加了大约5个额外的单位事件。因此，修正后的油寿命大约为8-9个单位事件，且车辆可在油更换之间运行大约25-26个单位事件。

上述详尽描述和附图或视图为对本发明进行了描述或支持，但本发明的范围仅由权利要求书限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种在具有内燃发动机的车辆中监测油的方法，方法包括：

设定初始油寿命，其中以在发动机中发生的单位事件测量初始油寿命；

测量单位事件的经过量；

将剩余油寿命作为单位事件经过量以及初始油寿命的函数计算，其中剩余油寿命以单位事件的形式表达；

监测油添加；

通过监测到的油添加计算添加贡献；和

将修正后的油寿命作为添加贡献的函数计算，其中修正的油寿命以单位事件的形式表达。

2.如权利要求1的方法，其中，通过对剩余油寿命增加单位事件来确定修正后的油寿命，作为添加贡献的函数。

3.如权利要求2的方法，其中，通过确定监测到的油添加相对于发动机油箱容量的比例来计算添加贡献。

4.如权利要求3的方法，其中，修正后的油寿命等于剩余油寿命加上与初始油寿命相乘的添加贡献。

5.如权利要求4的方法，其中，单位事件是发动机旋转和燃烧事件中之一。

6.如权利要求5的方法，还包括向接收器发出修正后的油寿命警报。

7.如权利要求6的方法，其中，监测油添加包括从车辆的操作者处接收信号。

8.一种在具有内燃发动机的车辆中监测油的方法，方法包括：

设定初始油寿命，其中以在发动机中发生的单位事件测量初始油寿命；

测量单位事件的经过量；

将剩余油寿命作为单位事件经过量以及初始油寿命的函数计算，其中剩余油寿命以单位事件的形式表达；

监测油添加；

通过监测到的油添加计算添加贡献，其中通过确定监测到的油添加相对于发动机油箱容量的比例来计算添加贡献；和

将修正后的油寿命作为添加贡献的函数计算，其中修正的油寿命以单位事件的形式表达。

9.如权利要求8的方法，其中，修正后的油寿命等于剩余油寿命加上与初始油寿命相乘的添加贡献。

10.如权利要求9的方法，还包括向接收器发出修正后的油寿命的警报。

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