CN111219224A - 用于防止机油稀释的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于防止机油稀释的装置，包括油底壳，在油底壳中与燃油一起回收用于发动机润滑的机油。废气净化器设置在发动机的后端上并净化废气。气体通道可将通过废气净化器的废气流引导到油底壳。气阀可控制在气体通道中流动的废气的流速。控制器根据油底壳内的机油的温度来控制气阀的开启率，以保持机油的温度等于或高于油底壳中的燃油蒸发时的温度。

Description

用于防止机油稀释的装置
技术领域
本公开大体上涉及一种用于防止机油(engine oil)稀释的装置。
背景技术
通常，机油稀释意味着燃油成分在发动机的油底壳中的机油中稀释，这会降低机油的润滑性能。在柴油发动机的情况中，在使用稀燃氮氧化物捕集器(LNT)和柴油微粒过滤器(DPF)加热的过程中，燃油堆积在油底壳上，并且发生机油稀释。
当发生燃油在油底壳中的机油中过度稀释的机油稀释时，由于润滑性能下降而发生发动机问题。
燃油在油底壳中的机油稀释的主要原因是，用于增加LNT和DPF的温度的燃油的后喷射。当使用LNT和DPF净化废气时，如果不增加LNT和DPF的温度，就无法净化废气。因此，尽管对燃油的后喷射进行了最佳控制以抑制机油稀释，但是机油稀释仍会发生。
以上仅是为了帮助理解本发明的背景，并非旨在意味着本发明落在本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
本公开大体上涉及一种用于防止机油稀释的装置。具体实施例涉及一种用于通过用燃料抑制机油稀释来防止机油稀释，从而保证机油的预期发动机润滑性能的装置。
本发明的实施例可解决相关技术中出现的以上问题。例如，这些实施例提出了一种用于防止机油稀释的装置，该装置通过使用柴油发动机的废气增加油底壳中的燃油(fuel，燃料)的温度，来使油底壳中的燃油蒸发，从而抑制机油稀释并保证机油的预期发动机润滑性能。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于防止机油稀释的装置。该装置包括油底壳，其中用燃料回收用于发动机润滑的机油。在发动机的后端上设置废气净化器，并净化废气。气体通道可引导通过废气净化器到达油底壳的废气流。气阀可控制在气体通道中流动的废气的流速。控制器根据油底壳内的机油的温度控制气阀的开度比，以保证机油的温度等于或高于油底壳中的燃油蒸发时的温度。
具体地，气体通道可设置为通过油底壳，并且油底壳内的机油和燃油可通过在气体通道中流动的废气加热。气体通道可通过油底壳并延伸到集成冷却器，气阀可设置在油底壳和集成冷却器之间的气体通道上。集成冷却器可通过使用冷却水的热交换来冷却通过油底壳的废气。冷却水可冷却在油底壳和集成冷却器之间循环的机油。由集成冷却器冷却的废气可排放到压缩机的一侧，并且由压缩机供应到发动机的一侧。
同时，当油底壳中的机油的温度等于或高于临界温度时，控制器可将气阀的开度比控制到零。优选地，当气体通道、油底壳和集成冷却器中的至少任何一个的温度高于热损伤产生温度时，控制器可将气阀的开度比控制到零。另外，当用于冷却机油和废气的集成冷却器的冷却水的温度超过极限温度时，控制器可将气阀的开度比控制到零。
根据用于防止机油稀释的装置，可获得以下效果。
1.使用柴油发动机的废气(LP EGR气体)蒸发在油底壳中的机油中混合的燃料，并且可通过蒸发燃油来减少机油稀释。因此，可能防止由于润滑性能变差而导致的发动机问题，例如二次燃烧或活塞磨损，当机油稀释过度时会出现这种情况。
2.当油底壳中的机油的温度升高时，机油的粘度降低，相应地发动机的摩擦减小，使得可提高燃油效率。
3.由于应用了具有现有机油冷却器和LP-EGR冷却器的集成功能的集成冷却器，所以可简化发动机布局。
附图说明
当结合附图时，从以下详细描述中将更清楚地理解本发明的以上及其他目的、特征和其他优点，附图中：
图1是示出了传统柴油发动机的排气系统的部分视图。
图2是示出了根据本发明的用于防止机油稀释的装置的框图。
图3是示出了根据本发明的用于防止机油稀释的装置的操作机构的示意图。
图4是示出了用于防止冷却水过热和硬件热损伤的控制过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的代表性实施例。在这些图中，相同的参考数字将表示相同的或相似的部件。
首先，将参考图1描述传统柴油发动机的排气系统。
传统柴油发动机应用废气再循环(EGR)系统，其用于使在发动机中产生的废气的一部分再循环回到发动机吸气系统和废气后处理系统，以净化排放到发动机排气系统的废气并将废气排出到大气中。
参考图1，EGR系统包括LP-EGR冷却器2和压缩机(涡轮增压器的压缩机)3，LP-EGR冷却器2用于冷却再循环到发动机吸气系统的废气(即，LP-EGR气体)，压缩机将通过LP-EGR冷却器2的LP-EGR气体强制地运送到发动机4。
废气后处理系统包括设置在发动机排气系统上的选择性催化还原(SCR)、稀燃氮氧化物捕集器(LNT)，和柴油微粒过滤器(DPF)。SCR和LNT是使用催化剂减小废气中的氮氧化物(NOx)的量的装置，DPF是用于过滤废气中的颗粒物的装置。也就是说，SCR和LNT及DPF分别是用于车辆的废气净化器。换句话说，SCR和LNT分别是用于车辆的催化转换器。
在使用这种排气系统的柴油发动机的情况中，在使用废气净化器1加热的过程中，发动机燃油在油底壳中流动。因此，由于燃油进入油底壳中而出现机油稀释，并且机油的润滑性能变差。
因此，本发明的装置使用LP-EGR气体升高油底壳中的机油的温度，以防止用燃料稀释柴油发动机的油底壳中的机油。当机油的温度升高时，用机油稀释的燃油蒸发以抑制机油稀释，从而保证机油的发动机润滑性能。
在下文中，将参考附图详细地描述本发明，以便本发明所属领域中的一名普通技术人员可简单地体现本发明。
图2是示出了根据本发明的用于防止机油稀释的装置的框图，图3是示出了根据本发明的用于防止机油稀释的装置的操作机构的示意图，图4是示出了用于防止冷却水过热和硬件热损伤的控制过程的流程图。
如图2所示，本发明的用于防止机油稀释的装置可包括：LP-EGR气体通道22，其用于允许和引导通过废气净化器到油底壳20的废气流；LP-EGR气阀24，其用于控制在LP-EGR气体通道22中流动的废气(LP-EGR气体)的每单位时间的流速；以及控制器30，其控制气阀24的开度比(％或开启率)以将油底壳20中的机油(包含燃油的机油)的温度保持在适当的水平。由于油底壳20中的机油的温度保持在适当的水平，所以可使在机油中稀释的燃油蒸发(参考图3)。
油底壳20可设置在柴油发动机上，用于净化废气的废气净化器10可设置在柴油发动机的后端(出口侧)上。控制器30可以是先前提供的发动机控制器，其用于执行柴油发动机的整体控制。
在油底壳20中，储存用于发动机润滑的机油，机油从油底壳20流动到发动机侧以进行发动机润滑，并且将完成发动机润滑的机油回收到油底壳20。当将机油回收到油底壳20时，发动机燃油可随着机油流到油底壳20中。
气体通道22可将从柴油发动机40排出的废气引导到油底壳20。通过气体通道22引导到油底壳20的废气可通过气体通道22流过油底壳20。也就是说，气体通道22可设置为通过油底壳20。废气可经过油底壳20，以与油底壳20中的机油执行热交换。废气可加热油底壳20中的机油和燃油以升高机油和燃油的温度。气体通道22可由设置在柴油发动机40的废气净化器10和油底壳20之间的气体管道实现。气体管道可提供气体通道22，通过废气净化器10的废气可通过气体通道22而流过油底壳20。气体通道22可通过油底壳20并延伸到集成冷却器50和压缩机60。
根据油底壳20中的机油的温度来可变地控制气阀24的打开(或关闭)。气阀24设置在位于油底壳20和集成冷却器50之间的气体通道22a上。根据气阀24的开启率，可控制每单位时间通过油底壳20的废气(即，LP-EGR气体)的流动。当控制废气的流动时，油底壳20中的机油的温度可保持在等于或高于预定温度(即，参考温度)的点。参考温度可设置为油底壳20中的机油中包含的燃油开始蒸发时的温度值。
控制器30根据油底壳20中的机油的温度来控制气阀24的开启率，通过控制气阀24的开启率，控制器30可将机油的温度保持在预期范围内。通过控制器30，机油的温度可保持在等于或高于参考温度的值和小于临界温度的值之间的点。临界温度可设置为用于防止通过废气净化器10的废气(LP-EGR气体)在其中流动的硬件热损伤的温度值。另外，临界温度可设置为低于用于冷却机油的冷却水的极限温度。硬件可包括气体通道22、气阀24、油底壳20和集成冷却器50。
通过加热油底壳20中的机油，来降低通过油底壳20的废气的温度，但是废气的温度可能不会降低到适合于在压缩机60中流动的温度。因此，用于冷却通过油底壳20的废气的集成冷却器50可设置在气阀24的后端上。集成冷却器50可设置在气阀24和压缩机60之间。集成冷却器50可使用用于冷却油底壳20中的机油的冷却水来冷却废气。集成冷却器50可通过使用冷却水进行热交换来冷却通过油底壳20的废气。冷却水是用于冷却在油底壳20和集成冷却器50之间循环的机油的制冷剂。换句话说，冷却水是冷却从油底壳20引入到集成冷却器50中的机油的制冷剂。
废气净化器10可通过气体通道22连接到油底壳20的前端(连接到气体通道的入口侧)。在用于废气净化器10的正常操作的加热过程中，废气净化器10的后端温度(出口侧温度)保持在预定高温条件(例如，大约600℃到900℃)，取决于柴油发动机40的驱动条件。当加热通过废气净化器10的废气(LP-EGR气体)时，硬件可能受到热损伤。
因此，控制器30实时地检测由LP-EGR气体加热的油底壳20中的机油的温度，并且当机油的温度等于或高于临界温度时(参考图4)，将气阀24的开启率控制到零。机油的温度可由油底壳上设置的温度传感器检测。
当机油的温度升高时，控制器30分阶段减小气阀24的开启率，并且当机油的温度达到临界温度时，将气阀24的开启率控制到零。也就是说，当机油的温度等于或高于临界温度时，控制器30关闭气阀24以停止LP-EGR气体在LP-EGR气体通道22中的流动。气阀24可保持关闭，直到油底壳20的温度低于临界温度超过预定值为止。临界温度可设置为满足集成冷却器50的冷却水低于极限温度的条件和用于防止硬件热损伤的温度条件的温度值。
因此，为了根据LP-EGR气体(废气)的温度确定气阀24的开启率，可提前构建用于确定气阀的开启率的映射图(map)并将其储存在控制器30中。控制器30可使用该用于确定气阀的开启率的映射图来可变地控制气阀24的开启率。
因此，通过可变地控制气阀24的操作，防止LP-EGR气体在其中流动的硬件(包括气体通道、气阀、油底壳和集成冷却器等)产生热损伤，并且集成冷却器50的冷却水的温度不可超过极限温度。
另外，控制器30可基于硬件的温度和集成冷却器50的冷却水的温度，将气阀24的开启率控制到零(参考图4)。当硬件的温度等于或高于预设热损伤产生温度或者冷却水的温度超过预设极限温度时，控制器30可将气阀24切换到关闭状态。热损伤产生温度可设置为硬件的任何一个部件受到热损伤时的温度值。硬件的温度可由硬件温度传感器检测，并且集成冷却器50的冷却水的温度可由冷却水温度传感器检测。
同时，集成冷却器50可以是集成了用于冷却机油的机油冷却器和用于冷却LP-EGR气体的LP-EGR气体冷却器的集成功能的冷却器。
集成冷却器50可通过机油和冷却水之间的热交换来冷却机油，同时通过冷却水和LP-EGR气体之间的热交换来冷却LP-EGR气体。LP-EGR气体在集成冷却器50中由冷却水冷却，然后排放到压缩机侧，并且机油在集成冷却器50中由冷却水冷却，然后回收到油底壳20。
因此，气体通道22可通过集成冷却器50，并延伸到位于集成冷却器50的后端的压缩机60。用于使机油循环的机油通道26可设置为通过集成冷却器50。气体通道22和机油通道26可设置为可以与集成冷却器50中的冷却水热交换。
冷却水可通过设置于车身上的散热器循环，并且由机油和LP-EGR气体加热，然后在通过散热器的同时通过与大气的热交换而冷却。
压缩机60直接连接到由废气驱动的涡轮增压器的涡轮机，同轴地耦接到涡轮机并与其共同旋转。涡轮机由从发动机40排出并移动到废气净化器10的废气的流动能量旋转。
虽然已经为了说明目的而描述了本发明的优选实施例，但是本发明的范围不限于此，本领域技术人员使用如在以下权利要求中定义的本发明的基本概念进行的各种修改、添加和替代也包含在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种用于防止机油稀释的装置，所述装置包括：
油底壳，在所述油底壳中，与燃油一起回收用于发动机润滑的机油；
废气净化器，设置在所述发动机的后端上；
气体通道，定位为将通过所述废气净化器的废气流引导到所述油底壳；
气阀，配置为控制在所述气体通道中流动的废气的流速；以及控制器，配置为根据所述油底壳中的机油的温度来控制所述气阀的开启率，以保持机油温度等于或高于所述油底壳中的燃油蒸发时的温度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器配置为当所述油底壳中的机油的温度等于或高于临界温度时，将所述气阀的开启率控制到零。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体通道设置为通过所述油底壳，并且其中，所述油底壳中的机油和燃油由在所述气体通道中流动的废气加热。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述气体通道设置为通过所述油底壳并延伸到集成冷却器，并且其中，所述气阀设置在所述油底壳和所述集成冷却器之间的所述气体通道上。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制器配置为当所述油底壳、所述集成冷却器或所述气体通道的温度等于或高于热损伤产生温度时，将所述气阀的开启率控制到零。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述集成冷却器配置为通过使用冷却水进行的热交换来冷却通过所述油底壳的废气。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述冷却水能在所述油底壳和所述集成冷却器之间循环以冷却机油。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制器配置为当用于冷却机油和废气的所述集成冷却器的所述冷却水的温度超过极限温度时，将所述气阀的开启率控制到零。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，将由所述集成冷却器冷却的废气排放到压缩机侧，以由压缩机供应到发动机侧。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述气体通道通过所述集成冷却器，并且延伸到设置于所述集成冷却器的后端上的所述压缩机。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述压缩机配置为由从所述发动机排放的废气的流动能量驱动。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体通道设置在所述油底壳和位于所述发动机的后端上的所述废气净化器之间，并且其中，所述废气净化器配置为在用于所述废气净化器的正常操作的预定温度条件下净化废气。
13.一种用于防止机油稀释的方法，所述方法包括：
在油底壳中，与燃油一起回收用于发动机润滑的机油；
在设置于所述发动机的后端上的废气净化器处净化废气；
将通过所述废气净化器的废气流引导到所述油底壳；
控制废气的流速，所述流速取决于所述油底壳中的机油的温度，以保持机油的温度等于或高于所述油底壳中的燃油蒸发时的温度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述废气净化器在用于所述废气净化器的正常操作的预定温度条件下净化废气。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，引导废气流通过所述油底壳，使得所述油底壳中的机油和燃油由废气加热。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括通过使用冷却水进行的热交换，来冷却通过所述油底壳的废气。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述废气净化器在用于所述废气净化器的正常操作的预定温度条件下净化废气。
18.一种用于防止机油稀释的装置，所述装置包括：
油底壳，在所述油底壳中，与燃油一起回收用于发动机润滑的机油；
废气净化器，设置在所述发动机的后端上；
气体通道，定位为引导通过所述废气净化器的废气流通过所述油底壳，并且所述油底壳中的机油和燃油能由在所述气体通道中流动的废气加热；
集成冷却器，其中，所述气体通道延伸到所述集成冷却器；
气阀，设置在所述油底壳和所述集成冷却器之间的所述气体通道上，并且所述气阀配置为控制在所述气体通道中流动的废气的流速；以及
控制器，配置为基于所述油底壳、所述集成冷却器或所述气体通道的温度来控制所述气阀的开启率。
19.根据权利要求18所述的装置，进一步包括压缩机，所述压缩机配置为由从所述发动机排出的废气的流动能量驱动，其中，所述气体通道通过所述集成冷却器并延伸到所述压缩机。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述气体通道设置在所述废气净化器和所述油底壳之间，并且其中，所述废气净化器配置为在用于所述废气净化器的正常操作的预定温度条件下净化废气。
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