DE69723131T2

DE69723131T2 - Elektronische Steueranlage zum kontinuierlichen Ölwechseln

Info

Publication number: DE69723131T2
Application number: DE69723131T
Authority: DE
Inventors: John P. Columbus Graham; Leslie A. Columbus Roettgen; Donald P. Henryville Carver; Jerry C. Walterloo Iowa Wang; Black I. Wadmalaw Island Colin
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-08
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2017-02-09
Also published as: EP0793005A1; US6082322A; EP0793005B1; CN1160135A; BR9701126B1; US5749339A; US5881688A; CN1158450C; DE69723131D1; BR9701126A; JPH09329011A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuertes System für den Wechsel von Schmieröl eines Motors gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie auch ein Verfahren zum Steuern des Schmierölwechsels in einem Innenverbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Es ist äußerst wünschenswert imstande zu sein, das Maß an Service, das für Innenverbrennungsmotoren notwendig ist, zu minimieren, um dadurch die Unterbrechung im Gebrauch des Fahrzeuges/Gerätes zu minimieren. Ein Qualitätsverlust und eine Verunreinigung von Motorschmieröl während der Motorverwendung erfordern Ölwechsel, die einen wesentlichen Anteil an der Wartung und der damit verbundenen "Stillstandszeit" des Motors haben. Herkömmliche periodische Ölwechsel ergeben eine Ansammlung von Altschmieröl, das entsorgt und/oder verarbeitet werden muss, wodurch unerwünschte Kosten entstehen. Daher sind längere Ölablassintervalle und eine verringerte Abfallentsorgung von großem Wert für Fahrzeug/Geräte-Bediener.
Folglich wurden Systeme für einen automatischen Wechsel von Innenverbrennungsmotor-Schmieröl während des Motorbetriebs entwickelt. Zum Beispiel offenbart US Patent Nr. 3,447,636 ein System für einen automatischen Motorölwechsel während der Motor in Betrieb ist. Das System arbeitet, um im Wesentlichen das gesamte Altöl aus dem Motor abzulassen, unmittelbar bevor frisches Öl von einem Reservoir in den Motor geleitet wird. Ein einziger Arbeitsgang ergibt einen kompletten Austausch im Wesentlichen des gesamten Motorölvolumens. Das Entleeren des Motors vor dem Befüllen mit frischem Öl führt notwendigerweise zu einer Gefahr, dass eine unzureichende Schmierölversorgung in dem Motor für eine Übergangszeitperiode vorhanden ist, die zu einer Beschädigung oder einem übermäßigen Verschleiß von Motorkomponenten durch unzureichende Schmierung führen könnte. Ferner führt dieses System in unerwünschter Weise zu einer Menge an Altöl.
Es wurden andere Systeme entwickelt, die automatisch Motorschmieröl während des Motorbetriebs wechseln, während eine Altölmenge vermieden wird, indem das gebrauchte Schmieröl in das Kraftstoffsystem zum Verbrennen mit dem Kraftstoff in dem Motor geleitet wird. Diese Systeme lassen periodisch eine geringe Menge des gebrauchten Öls aus dem Motorschmierölsystem ab und ersetzen die abgelassene Menge durch frisches Schmieröl aus einem Zusatztank. Zum Beispiel offenbaren die US Patente Nr. 4,869,346 und 5,390,762 an Nelson ein automatisches Schmierölwechsel- und -ergänzungssystem, das eine Verdrängungseinheit mit einem Kolben mit einem vorbestimmten Hub enthält, der so eingestellt ist, dass identische, vorbestimmte Mengen an frischem Öl während jedes Hubs bei derselben Strömungsrate und demselben Volumen wie bei der Entnahme des gebrauchten Öls abgegeben werden. Die Frequenz der Druckhübe wird durch einen Zeitgeber in einer elektronischen Steuerung eingestellt und ist einstellbar auf einen Takt in festgesetzten Zeitintervallen eingestellt, um eine kumulative Menge an frischem Öl an das Motorgehäuse in Übereinstimmung mit der regelmäßigen empfohlenen Ölwechselperiode für den besonderen Motor bereitzustellen. Zwei Wählscheiben an der Steuerung ermöglichen die Einstellung der Frequenz der Druckhübe. Die US Patente Nr. 4,421,078; 4,495,909 und 5,431,138 von Hurner offenbaren ähnliche Systeme für einen Ölwechsel und eine Ergänzung während des Motorbetriebs, die ein Steuermodul mit einem einstellbaren Impulsgeber enthalten, der zum zyklischen Betreiben einer luftdruckbetriebenen Ölabsaugpumpe in festgesetzten Zeitintervallen eingestellt ist, um eine vorbestimmte Menge Motoröl aus der Ölwanne und in den Kraftstofftank zu leiten. Frisches ergänzendes Öl wird von einem Ölreservoir zu dem Motorgehäuse, auch durch Luftdruck, als Reaktion auf ein schwaches Signal von einem Pegelstabsensor gepumpt. Ebenso offenbart US Patent Nr. 4,417,561 von Yasuhara eine automatische Ölwechsel- und Entsorgungsvorrichtung, wobei gebrauchtes Schmieröl periodisch zu einem Kraftstofftank über ein Ventil geleitet wird, das von einem Tachometerzählerschalter gesteuert wird, und frisches Öl durch Schwerkraft von einem Frischöltank zu dem Motorgehäuse über ein Steuerventil geleitet wird, das von einem Motorgehäuseölpegelschalter gesteuert wird. Die Menge jedes Inkrements an gebrauchtem Öl, das von dem Motorgehäuse entfernt wird, und jedes Inkrements an zugeführtem frischen Öl wird durch entsprechende Zeitgeber gesteuert, die eine variable Einschaltdauer haben, um eine variable Steuerung der Motorölentnahme und -zugabe zu erreichen.
Obwohl die zuvor besprochenen automatischen Ölwechselsysteme imstande sind, Schmieröl während des Motorbetriebs automatisch zu wechseln, sind sie nicht imstande, den Ölwechsel als Reaktion auf die tatsächlichen Bedürfnisse des Motors, die sich abhängig von den Motorbetriebsbedingungen, wie dem Kraftstoffverbrauch, ändern, exakt zu variieren und zu steuern. Die Ölmenge, die aus dem Motorgehäuse abgelassen und in das Kraftstoffsystem eingespritzt wird, ist häufig entweder geringer als die notwendige Austauschrate, wenn der Motor stärker als erwartet beansprucht wird, oder höher als die optimale Menge, wenn der Motor weniger stark als erwartet beansprucht wird. Das Einspritzen von zu wenig gebrauchtem Öl aus dem Ölsumpf in das Kraftstoffsystem führt in nachteiliger Weise zu einem Motorschaden durch zu stark gebrauchtes Öl, das nicht imstande ist, die Motorkomponenten angemessen zu schmieren und zu kühlen. Andererseits führt das Einspritzen von zuviel Öl zu übermäßigen Konzentrationen an gebrauchtem Öl im Kraftstoff, was eine Leistungsminderung des Motors, erhöhte Emissionen, eine verkürzte Lebensdauer des Kraftstofffilters und Altöl zur Folge hat. Wenn der Motor ein neuerer emissionsregulierter Motor ist, führt das Einspritzen von zuviel Öl in das Kraftstoffsystem zu nicht entsprechenden Emissionen und möglicherweise einer Geldstrafe. Obwohl in Yasuhara '561 eine variable Steuerung der Motorölentnahme und -zugabe vorgeschlagen wird, schlägt diese Referenz weder Mittel zur Ausführung einer solchen variablen Steuerung vor, noch Motorbetriebsparameter, die zu berücksichtigen sind. Die Nelson '346 und '762 Referenzen schlagen nur die Änderung der entfernten und dem Motorgehäuse zugegebenen Ölmenge durch manuelles Einstellen von Zeitgebern vor, um die Frequenz der Ölzugaben und -entnahmen zu ändern.
Die Britische Anmeldung Nr. 867,711 offenbart ein System zur Schaffung einer gesteuerten Einspritzung von Motorschmieröl in das Kraftstoffsystem des Motors. Die dem Kraftstoffsystem zugegebene Ölmenge kann abhängig von der Motorlast in einer ersten Ausführungsform oder der Motordrehzahl in einer zweiten Ausführungsform gesteuert werden. In beiden Ausführungsformen wird Öl in das Kraftstoffsystem über eine Rille eingespritzt, die in einem Kraftstoffeinspritzpumpenkolben ausgebildet ist. In der ersten Ausführungsform ist die ringförmige Rille mit einem variierenden Querschnitt geformt. Der Kolben wird abhängig von der Motorlast gedreht, um die Strömungsfläche der Rille zu variieren, wodurch die Menge an eingespritztem Öl variiert wird. In der zweiten Ausführungsform wird die Öleinspritzung abhängig von der Motordrehzahl durch Ändern des Öldrucks in der Saugkammer gesteuert. Ein Kraftstoffkanal, der eine Drosselöffnung enthält, verbindet die Kraftstoffversorgungspumpe mit der Saugkammer. Wenn das Volumen des eingespritzten Kraftstoffs steigt, nimmt der Druck in der Saugkammer ab, wodurch eine größere Ölmenge in die Kammer gezogen wird. Jede Ausführungsform dieses Systems ist jedoch nicht in der Lage, die Öleinspritzung auf der Basis von mehr als einem Motorzustand zu steuern. Daher ist jede Ausführungsform dieses Systems nicht imstande, die Rate der Öleinspritzung effektiv zu variieren, um die richtige Qualität des Schmieröls in dem Ölsumpf aufrechtzuerhalten, während auch eine annehmbare Konzentration an Öl in dem Kraftstoff garantiert wird. Zusätzlich stellt dieses System kein automatisches Mittel zum Austausch des Ölsumpfes des Motors bereit. Da dieses System auch Modifizierungen an der Kraftstoffpumpe des Motors erfordert, kann dieses System nicht leicht bei bestehenden Motoren nachträglich eingebaut werden.
US Patent Nr. 4,674,456 von Merritt offenbart ein System zur Durchführung eines periodischen teilweisen Austausches von gebrauchtem Öl durch frisches Öl. Ein erster Behälter enthält frisches Öl, ein zweiter Behälter enthält gebrauchtes Öl und separate entsprechende Pumpen befördern frisches Öl zu dem Motor und entfernen gebrauchtes Öl. In Betrieb wird frisches Öl in annähernd der Gesamtkapazität des Motorgehäuses oder Ölreservoirs in den ersten Behälter gegossen. In dem von Merritt dargestellten Beispiel wird, wenn der Hersteller empfiehlt, dass fünf Quart Öl alle 3000 Meilen (etwa 4827 km) ersetzt werden, das System programmiert, um ein Quart verbrauchtes Öl nach 600 Meilen (etwa 965,4 km) zu ersetzen. Das Steuermittel erfasst die Motorlaufzeit oder die gefahrenen Meilen und aktiviert die entsprechenden Pumpen bei jedem Laufzeit- oder Meilenzahlintervall. Frisches Öl wird bei im Wesentlichen gleicher Rate wie der Rate der Ölentfernung von dem Motorgehäuse zugegeben, um eine konstante Ölmenge in dem Ölreservoir des Motors aufrechtzuerhalten. Das Steuermittel kann ein modifizierendes Eingangssignal von einem Thermoelement empfangen, das die Motortemperatur misst, um die Rate des Ölwechsels zu erhöhen, wenn eine überdurchschnittliche Motortemperatur gemessen wird. Das Ändern der vorbestimmten Ölwechselmenge, das nur auf Änderungen in der Motorbetriebstemperatur beruht, ergibt jedoch keine optimale Schmierölqualität während des gesamten Motorbetriebs. Ferner stellt dieses System kein Mittel zum Ausgleichen von Öl, das im Motor verbrannt wird oder unabsichtlich aus diesem ausläuft, be reit. Zusätzlich leitet dieses System gebrauchtes Öl nicht in das Kraftstoffsystem des Motors und führt daher unerwünscht zu einer Menge an Altöl, die entsorgt oder verarbeitet werden muss.
US Patent Nr. 4,506,337 von Yasuhara ist für die Offenbarung eines Motorschmierölwechsel-Zeitsteuerungsüberwachungssystem bekannt, das einen Mikrocomputer umfasst, der die Menge an Ruß, die in dem Schmieröl suspendiert ist, auf der Basis der Motordrehzahl und Motorlast berechnet, wodurch die Ablaufzeit des Motoröls genau erfasst werden kann, so dass ein Ölwechsel möglich ist. Der Mikrocomputer betätigt einen Indikator, der den Bediener auf die Notwendigkeit eines Ölwechsels aufmerksam macht. Anstatt Öl während des Motorbetriebs automatisch zu wechseln, erfordert dieses System in nachteiliger Weise, dass der Motor vor dem Ölwechsel abgestellt wird, und erzeugt unvermeidlich eine Menge an Altöl, die entsorgt werden muss. Zusätzlich berücksichtigt dieses System keine anderen kritischen Motorbetriebsbedingungen und -parameter und bestimmt daher weder das optimale Zeitintervall zwischen Ölwechseln noch hält es die Qualität des Öls während des gesamten Motorbetriebs bei einem optimalen Wert.
Daher besteht ein Bedarf an einem kontinuierlichen Motorschmierölwechselsystem, das imstande ist, die Menge an gebrauchtem Schmieröl, das im Motor verbrannt wird, effektiver auf der Basis unterschiedlicher Motorbetriebsbedingungen zu steuern.
JP-A-56047615, das den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, offenbart ein Ölwechselsystem, wobei das Schmieröl abhängig von der Anzahl von Umdrehungen des Motors oder von der zurückgelegten Strecke (zurückgelegten Meilenzahl) automatisch gewechselt wird, wenn die Abgasrückführung betrieben wird. Dieses bekannte Ölwechselsystem hat den Nachteil, dass die Ölwechselmenge nicht optimal gesteuert ist. Insbesondere führt das bekannte Ölwechselsystem zu einem übermäßigen Motorölverbrauch unter leichten Motorlasten und zu einer unannehmbaren Ölverunreinigung unter schweren Motorlasten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Systems und Verfahrens zur Steuerung des Schmierölwechsels in einem Innenverbrennungsmotor, die imstande sind, die Rate, bei welcher Schmieröl in dem Schmierölsystem des Motors entfernt oder gewechselt wird, genau und effektiv zu steuern, imstande sind, nur die optimale Menge an Schmieröl in dem Kraftstoffsystem des Motors zu verbrennen, und einen übermäßigen Motorölverbrauch unter leichten Motorlasten und eine unannehmbare Ölverunreinigung unter schweren Motorlasten verhindern.
Die oben genannte Aufgabe wird durch ein elektronisch gesteuertes System gemäß Anspruch 1 oder durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Ölwechselsystem bereitzustellen, das einen Ölaustausch verhindert, um die Stillstandszeit des Motors zu minimieren.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Ölwechselsystem bereitzustellen, das die Ölkonzentration in dem Kraftstoffsystem des Motors genau und effektiv bei einem Wert hält, der notwendig ist, um entsprechende Emissionen aufrechtzuerhalten.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Ölwechselsystem bereitzustellen, das die Qualität des Motorschmieröls bei einem Wert hält, der notwendig ist, um einen optimalen Motorschutz zu bieten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektronisch gesteuerten, kontinuierlichen Ölwechselsystems, das imstande ist, die Menge an Altöl, die in das Kraftstoffsystem des Motors geleitet wird, auf der Basis von unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen optimal zu steuern, um eine optimale Motorschmierung bei verringerten Kosten unter allen Motorbetriebsbedingungen zu erreichen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektronisch gesteuerten, kontinuierlichen Ölwechselsystems, das den Motorschmierölsumpf kontinuierlich überwacht und bei dem richtigen Pegel hält, wodurch die Kosten und Risiken entfallen, die mit manuellen Überprüfungen durch den Fahrzeugbetreiber verbunden sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektronisch gesteuerten, kontinuierlichen Ölwechselsystems, bei dem keine Notwendigkeit besteht, gebrauchtes Motoröl zu entsorgen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektronisch gesteuerten, kontinuierlichen Ölwechselsystems, das einen übermäßigen Motorölverbrauch unter leichten Motorlasten und eine unannehmbare Ölverunreinigung unter schweren Motorlasten vermeidet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines billigen, elektronisch gesteuerten, kontinuierlichen Ölwechselsystems, das einfach bei bestehenden Motoren nachträglich eingebaut und in neue Motoren integriert werden kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektronisch gesteuerten, kontinuierlichen Ölwechselsystems, das automatisch kontinuierlich verschiedene Komponenten und Parameter des Motorschmierölsystems und des Ölwechselsystems überwacht und Warnanzeigen für jeden abnormalen Zustand liefert.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein elektronisch gesteuertes, kontinuierliches Ölwechselsystem bereitzustellen, das die Ölkonzentration in dem Kraftstoffsystem des Motors genau und effektiv bei einem Wert hält, der notwendig ist, um die Schwefelkonzentration in dem Kraftstoff bei einem annehmbaren Wert zu halten.
Eine bevorzugte Ausführungsform stellt ein elektronisch gesteuertes Schmierölwechselsystem für einen Motor bereit, der imstande ist, Kraftstoff zu verbrauchen, umfassend eine Motorschmierölversorgung, enthaltend einen Schmierölversorgungskreis zur Abgabe eines Schmierölvorrates an den Motor, einen Schmieröleinspritzkreis, der an den Schmierölversorgungskreis ange schlossen ist, um einen Einspritzstrom von Schmieröl von dem Schmierölversorgungskreis zu ermöglichen, eine Motorschmieröleinspritzsteuervorrichtung, die entlang dem Schmieröleinspritzkreis angeordnet ist, zum Steuern des Einspritzstromes von Schmieröl, um eine Schmieröleinspritzrate zu definieren, eine Motorbetriebsbedingungserfassungsvorrichtung zum Erfassen wenigstens einer Betriebsbedingung und zum Erzeugen eines Motorbetriebsbedingungssignals, das die Motorbetriebsbedingung oder den Modus anzeigt, und einen Prozessor zum Empfangen des Motorbetriebsbedingungssignals, Berechnen eines Motorbetriebsheftigkeitswertes auf der Basis des Motorbedingungssignals, und Erzeugen eines Einspritzstromsteuersignals auf der Basis des Motorbetriebsheftigkeitswertes, wobei das Einspritzstromsteuersignal den Betrieb der Einspritzsteuervorrichtung steuert, um die Einspritzrate variabel zu steuern. Der Motorbetriebsheftigkeitswert kann ein Kraftstoffverbrauchswert sein, welcher der Motorkraftstoffverbrauchsrate oder -gesamtmenge für ein aktuelles Intervall entspricht. Der Schmieröleinspritzkreis kann an ein Kraftstoffversorgungssystem angeschlossen sein, um Schmieröl in das Kraftstoffversorgungssystem zum Verbrennen einzuspritzen. Das Wechselsystem kann auch eine Zusatzschmierölversorgung enthalten, die einen Zusatzschmierölversorgungskreis enthält, um einen Zusatzversorgungsstrom von Schmieröl für die Hauptschmierölversorgung bereitzustellen, und einen Zusatzschmieröltank, der einen Vorrat an zusätzlichem Schmieröl enthält. Das vorliegende Wechselsystem kann auch eine Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung enthalten, die entlang dem Zusatzschmierölversorgungskreis angeordnet ist, um den Zusatzversorgungsstrom von reinem Schmieröl zu der Motorschmierölversorgung zu steuern, um eine Zusatzversorgungsströmungsrate zu definieren. Das Verarbeitungsmittel kann ein Strömungssteuersignal erzeugen, um den Betrieb der Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung zu steuern, so dass die Zusatzversorgungsströmungsrate variabel gesteuert wird. Die Motorschmierölversorgung kann einen Schmierölsumpf enthalten, der einen angesammelten Vorrat an Schmieröl enthält, während das Zusatzschmieröl einen Zusatzschmieröltank enthalten kann. Der Zusatzschmierölversorgungskreis kann den Zusatzschmieröltank mit dem Schmierölsumpf verbinden, um einen Zusatzversorgungsstrom zu dem Hauptsumpf abzugeben. Ein Schmierölsumpfpegelsensor kann auch vorgesehen sein, um den Ölpegel in dem Ölsumpf zu erfassen und ein entsprechendes Pegelsignal zu erzeugen. Das Verarbeitungs mittel kann das Pegelsignal empfangen und ein Zusatzsteuersignal erzeugen, um den Betrieb der Zusatzversorgungsstromsteuervonichtung zu steuern, um den Sumpfölpegel bei einem annehmbaren Wert zu halten. Die Motorschmieröleinspritzsteuervorrichtung kann eine Einspritzpumpe enthalten, die diskontinuierlich betätigt wird, um eine vorbestimmte Menge an Schmieröl in das Kraftstoffversorgungssystem zu pumpen. Die Zusatzstromsteuervorrichtung kann eine ähnliche Einspritzpumpe enthalten, um vorbestimmte Mengen an Schmieröl in den Ölsumpf zu leiten. Ein elektronisches Steuermodul kann zur Steuerung des Motorbetriebs und Bereitstellung des Motorbedingungssignals zu dem Verarbeitungsmittel vorgesehen sein. Das Motorbedingungssignal kann eine integrierte Kraftstoffverbrauchsrate in Bezug auf die Zeit oder ein alternativer Wert sein. Der Prozessor kann eine elektronische Steuerung sein, die einen Eingang für den Empfang des Motorbedingungssignals und einen Ausgang zur Bereitstellung des Einspritzstromsteuersignals enthält. Der Prozessor kann einen Kraftstoffverbrauchswert auf der Basis des Motorbedingungssignals berechnen, den Kraftstoffverbrauchswert verarbeiten, um die einzuspritzende Ölmenge zu bestimmen, ein Ausgangssignal auf der Basis der einzuspritzenden Ölmenge erzeugen und das Ausgangssignal zu dem Ausgang leiten. Die elektronische Steuerung kann des Weiteren eine Motorkonfigurationsspeichervorrichtung enthalten, die an den Prozessor angeschlossen ist, um Motorkonfigurationsinformationen zu speichern. Der Prozessor kann den Kraftstoffverbrauch verarbeiten, indem er auf die Motorkonfigurationsspeichervorrichtung zugreift und eine Ölaustauschwert liest, welcher der Ölmenge entspricht, die in das Kraftstoffsystem auf der Basis des Kraftstoffverbrauchswertes einzuspritzen ist.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die einzuspritzende Ölmenge in periodischen Intervallen während des gesamten Motorbetriebs auf der Basis einer vorbestimmten Zeitvariablen oder einer vorbestimmten Meilenzahlvariablen oder einer Kombination davon bestimmt. Die Einspritzsteuervorrichtung ist imstande, eine vorbestimmte Einheitseinspritzmenge bei Empfang des Ausgangssignals einzuspritzen, so dass die Zeitsteuerung der Einspritzung der vorbestimmten Einheitseinspritzmenge während des Motorbetriebs von dem Kraftstoffverbrauchswert abhängig ist. Das Verfahren kann auch den Schritt des Hinzufügens der einzuspritzenden Ölmengen in mehreren periodischen Intervallen enthalten, um eine kumulierte einzuspritzende Ölmenge zu definieren. Die kumulierte einzuspritzende Ölmenge kann dann mit der vorbestimmten Einheitseinspritzmenge verglichen werden. Das Ausgangssignal wird zu der Einspritzsteuervorrichtung geleitet, wenn die kumulierte einzuspritzende Ölmenge größer als die vorbestimmte Einheitseinspritzmenge ist. Das Verfahren kann auch den Schritt des Erfassens der Öltemperatur, Erzeugens eines Temperatursignals, das die Öltemperatur anzeigt, und Einstellens der einzuspritzenden Ölmenge auf der Basis des Temperatursignals umfassen. Ein Schritt für das Zugreifen von einer Rußinformationsspeichervorrichtung zum Auslesen eines Rußwertes kann ebenso enthalten sein. Die Ölmenge wird dann auf der Basis des Rußwertes eingestellt. Das Verfahren kann auch den Schritt des Einstellens der einzuspritzenden Ölmenge auf der Basis einer Qualitätseigenschaft des Schmieröls umfassen.
Das vorliegende Schmierölwechselsystem enthält auch ein Diagnosesystem und -verfahren zum Bestimmen eines Motorsumpfölpegels und Bereitstellen eines ersten Steuersignals zu der Zusatzstromsteuervorrichtung, um eine erste Menge an Zusatzöl von dem Zusatzschmieröltank in den Motorsumpf einzuspritzen, wenn der Motorsumpfölpegel unter einem annehmbaren Wert liegt. Das Diagnoseverfahren kann den Schritt des erneuten Bestimmens des Motorsumpfölpegels nach dem Einspritzen der ersten Menge an Zusatzöl, Bestimmens eines Zusatzölpegels in dem Zusatzöltank, wenn der Motorsumpfpegel unannehmbar ist, und Erzeugens eines Fehlersignals zur Warnung eines Betreibers, wenn der Zusatzöltankpegel gering ist, umfassen. Ferner kann dieses Verfahren den Schritt des Bestimmens, ob die Zusatzstromsteuervorrichtung richtig funktioniert, wenn der Motorsumpfölpegel höher als ein annehmbarer Wert ist, und Erzeugens eines Fehlersignals zur Warnung eines Betreibers, wenn die Zusatzstromsteuervorrichtung nicht richtig funktioniert, umfassen. Das Verfahren kann auch den Schritt des Prüfens der richtigen Funktionsweise der Stromsteuervorrichtung nach dem Bestimmen des Zusatzölpegels in dem Zusatzöltank umfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Diagramm des kontinuierlichen Schmierölwechselsystems der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerung zur Verwendung mit dem Ölwechselsystem der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Öleinspritzprozess zum Berechnen der in das Kraftstoffsystem des Innenverbrennungsmotors einzuspritzenden Ölmenge und zum Steuern der Zeitgebung der Einspritzung von solchem Öl in das Kraftstoffsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das den Schritt zum Bestimmen der einzuspritzenden Ölmenge, wie in 3 dargestellt, ausführlicher zeigt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Diagnoseprozess zum Aufzeichnen der Menge an verfügbarem Öl in einem Schmierölsumpf, zum Ersetzen einer solchen Menge von einem Zusatzöltank, wenn nötig, und zum Bereitstellen äußerer Anzeigen des Zustandes des Ölwechselsystems für einen Betreiber eines Fahrzeuges zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf 1 enthält das kontinuierliche Schmierölwechselsystem der vorliegenden Erfindung, das allgemein mit 10 bezeichnet ist, ein Motorschmierölversorgungssystem 12 zum Zuleiten von Schmierfluid oder -öl zu einem Motor zum Schmieren und Kühlen von Motorkomponenten, einen Schmieröleinspritzkreis 14 zum Ablassen geringer Mengen gebrauchten Schmieröls von dem Motorschmierölkreis, eine Einspritzsteuer- oder -dosiervorrichtung 16, die entlang dem Schmieröleinspritzkreis 14 angeordnet ist, zum Steuern der Einspritzrate von Schmieröl aus dem Motorschmierölversorgungssystem, und eine Steuerung 18 zum Bestimmen einer optimalen Einspritzrate von Schmieröl als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen und zum Steuern der Einspritzsteuervorrichtung 16, um die optimale Einspritzrate zu er reichen. Das kontinuierliche Schmierölwechselsystem 10 kann zum Einspritzen des Schmieröls in ein Motorkraftstoffsystem verwendet werden, das allgemein mit 20 bezeichnet ist, zum Mischen und Verbrennen mit dem Kraftstoff in der Verbrennungskammer des Motors. Das Ölwechselsystem 10 enthält vorzugsweise auch ein Zusatzschmierölversorgungssystem, das allgemein mit 22 bezeichnet ist, zum Zuleiten von frischem Schmieröl zu dem Schmierölversorgungskreis. Das vorliegende Ölwechselsystem 10 entfernt vorteilhaft vorbestimmte Mengen an gebrauchtem Öl aus dem Motorschmierölsystem 12 während des gesamten Betriebs des Motors, basierend auf spezifischen Motoreigenschaften und Betriebsbedingungen, um eine optimale Ablass- oder Einspritzrate zu schaffen, während gesteuerte Mengen an frischem Öl dem Motorschmierölsystem 12 zugeführt werden. Infolgedessen hält das vorliegende System die Schmierölkonzentration in dem Kraftstoff unter einem vorbestimmten Wert, der notwendig ist, um Emissionen innerhalb annehmbarer Granzen zu halten, während auch das Schmieröl in dem Motorschmierölsystem 12 bei einer Qualität gehalten wird, die notwendig ist, um eine optimale Motorschmierung und -kühlung während längerer Perioden des Motorbetriebs zu erreichen, ohne die Stillstandszeiten und Kosten zu verursachen, die mit einem vollständigen einmaligen Motorschmierölwechsel verbunden sind.
Das Motorschmierölversorgungssystem 12 enthält ein Motorschmierölkurbelgehäuse oder einen Motorschmierölsumpf 24, einen Schmierölversorgungskreis 26 zur Abgabe von Schmieröl an den Motor und eine Schmierölpumpe 28, die entlang dem Versorgungskreis 26 angeordnet ist, um Schmieröl aus dem Ölsumpf 24 abzuleiten und einen unter Druck stehenden Fluss von Schmieröl zu dem Motor bereitzustellen. Während des gesamten Betriebs des Motors wird Schmieröl zu dem Motor zum Schmieren und Kühlen verschiedener Motorkomponenten abgegeben und dann zu dem Ölsumpf 24 zurückgeleitet. Ohne guten Schmierölwechsel oder Austausch, nimmt die Schmier- und Kühlungsfähigkeit des Öls allmählich während des Gebrauchs aufgrund eines Ölqualitätsverlust und einer Ölverunreinigung ab. Das vorliegende System sorgt für einen optimalen Ölwechsel, um die Qualität des Schmieröls aufrechtzuerhalten, während auch der Kraftstoffschwefelgehalt der Emissionen innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten wird.
Der Schmieröleinspritzkreis 14 ist an einem Ende an den Motorschmierölversorgungskreis 26 stromabwärts der Schmierölpumpe 28 angeschlossen und an einem gegenüberliegenden Ende an das Motorkraftstoffsystem 20. Das Motorkraftstoffsystem 20 kann jedes herkömmliche Motorkraftstoffsystem zur Abgabe von Kraftstoff an den Motor sein. Zum Beispiel, wie in 1 dargestellt, enthält das Kraftstoffsystem 20 einen Kraftstofftank 30 und einen Kraftstoffversorgungskreis 32, der den Kraftstofftank 30 mit dem Motor verbindet. Das Kraftstoffsystem 20 enthält ferner eine Kraftstoffpumpe 34, die entlang dem Kraftstoffversorgungskreis 32 angeordnet ist, und ein Kraftstofffilter 36, das zwischen der Pumpe 34 und dem Motor positioniert ist. Eine Kraftstoffrückführungsleitung 38 leitet ungebrauchten Kraftstoff vom Motor zu dem Kraftstofftank 30 zurück.
Der Schmieröleinspritzkreis 14 ist vorzugsweise entlang dem Kraftstoffversorgungskreis 32 zwischen der Kraftstoffpumpe 34 und dem Kraftstofffilter 36 an das Kraftstoffsystem 20 angeschlossen. Als Alternative jedoch kann der Einspritzkreis 14 mit der Kraftstoffrückführungsleitung 38, dem Kraftstofftank 30 oder dem Kraftstoffversorgungskreis 32 unmittelbar stromaufwärts der Kraftstoffpumpe 34, d. h., des Kraftstoffpumpeneinlasses, verbunden sein. Es hat sich gezeigt, dass das Einleiten von Schmieröl in den Kraftstoffpumpeneinlass für ein verbessertes Mischen des Kraftstoffs und Schmieröls sorgt, während auch die Schmierung der Kraftstoffpumpe 34 verbessert wird. Die Schmieröleinspritzsteuer- oder -dosiervorrichtung 16 ist entlang dem Schmieröleinspritzkreis 14 angeordnet, um die Einspritzung von Schmieröl aus dem Ölsumpf 24 und die Einspritzung in den Kraftstoffversorgungskreis 32 zu steuern. Die Schmierölsteuervorrichtung 16 ist vorzugsweise vom elektromagnetisch betriebenen Kolbentyp, wie in den US Patenten Nr. 4,421,078 und 4,495,909 offenbart, die hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert werden, wobei ein Zylinder einen bewegbaren Kolben enthält, der gegenüberliegende Kammern definiert. Eine Kammer nimmt Schmieröl aus dem Schmierölversorgungskreis 26 über ein Magnetventil auf, während die gegenüberliegende Kammer mit einem unter Druck stehenden Antriebsfluid über einen entsprechenden Elektromagneten kommuniziert. Das Öl, das aus dem Kreis 26 in die Kammer abgegeben wird, wird in das Kraftstoffsystem 20 gepumpt, während sich der Kolben als Reaktion auf ein unter Druck stehendes Antriebsfluid bewegt, das in die gegenüberliegende Kammer eintritt. Das Antriebsfluid kann Druckluft oder das Schmieröl von dem Motorschmierölversorgungssystem sein. Jedes Mal, wenn die Schmierölsteuervorrichtung 16 betrieben wird, wie durch die Steuerung 18 angewiesen wird, werden die Magnetventile der Steuervorrichtung 16 betätigt, um den Strom von Schmieröl und Antriebsfluid in einer Weise zu steuern, dass eine vorbestimmte Menge an Schmieröl von einer Kammer in das Kraftstoffsystem 20 eingespritzt wird. Die Menge an Schmieröl, die während jeder Betätigung der Einspritzsteuervorrichtung 16 eingespritzt wird, wird durch die Größe der Kammer und den feststehenden Hub des Kolbens bestimmt. Vorzugsweise ist das Volumen der Kammer, und somit das Volumen des eingespritzten Schmieröls, relativ gering, zum Beispiel eine Unze. Durch das periodische Einspritzen geringer Mengen von Schmieröl während der Betriebsperiode des Motors ist das vorliegende System besser imstande, die Konzentration von Schmieröl in dem Kraftstoff zu präzise steuern, um dadurch Emissionen während des gesamten Motorbetriebs innerhalb annehmbarer Grenzen zu halten.
Natürlich kann die Schmierölsteuervorrichtung 16 jede Dosier- oder Pumpvorrichtung sein, die imstande ist, selektiv betrieben zu werden, um eine präzise Menge an Schmieröl einzuspritzen. Zum Beispiel kann die Schmierölsteuervorrichtung 16 ein elektromagnetisch betriebenes Zweiwegventil sein, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar ist. Vorzugsweise ist eine Strömungsbegrenzungsöffnung in dem Steuerventil enthalten oder unmittelbar stromabwärts vorgesehen, um die Menge an Schmieröl pro Zeiteinheit zu begrenzen. Die Menge an eingespritztem Schmieröl wird daher erstens durch die Zeitdauer bestimmt, die das Magnetventil in der offenen Position verbleibt, und zweitens durch den Schmieröldruck. Anstatt eine feststehende Menge an Schmieröl während jeder Betätigung abzugeben, wie dies die elektromagnetisch betriebene Kolbenpumpe, die zuvor besprochen wurde, macht, könnte daher das Magnetventil dieser Ausführungsform betätigt und für eine Zeitperiode, die zum Einspritzen einer gewünschten vorbestimmten Menge an Schmieröl notwendig ist, in der offenen Position gehalten werden. Als Alternative kann die Schmierölsteuervorrichtung 16 von dem Typ sein, der in US Patent Nr. 5,431,138 offenbart ist.
Das Zusatzschmierölversorgungssystem 22 enthält einen Zusatzschmieröltank 40, der eine Reserve oder Zusatzversorgung an Schmieröl enthält, und einen Zusatzschmierölversorgungskreis 42, der den Tank 40 strömungstechnisch mit dem Schmierölsumpf 24 verbindet. Das System 22 enthält ferner eine Zusatzschmierölversorgungsstromsteuer- oder -dosiervorrichtung 44, die entlang dem Zusatzversorgungskreis 42 zur Steuerung des Zusatzölstroms zu dem Ölsumpf 24 positioniert ist. Die Schmierölversorgungsteuervorrichtung 44 ist vorzugsweise von derselben Art von elektromagnetisch betriebener Kolbenpumpe wie die zuvor beschriebene Einspritzsteuervorrichtung 16. Bei Empfang eines Betätigungssignals von der Steuerung 18 arbeitet die Zusatzschmierölversorgungsstromsteuervorrichtung 44, um eine feststehende Menge an Schmieröl einzuspritzen. Natürlich kann die Zusatzölstromsteuervorrichtung 44 wie die Einspritzsteuervorrichtung 16 als Alternative ein elektromagnetisch betätigtes Zweiwegventil sein, das imstande ist, variable Mengen an Schmieröl einzuspritzen, wie zuvor beschrieben wurde. Der Schmierölpegel im Ölsumpf 24 wird während des Motorbetriebs durch Sensoren überwacht, die in einer Erfassungskammer 46 montiert sind, die außerhalb aber in Fluidverbindung mit dem Ölsumpf 24 montiert ist. Wenn der Ölpegel im Ölsumpf 24 einen vorbestimmten Pegel unterhalb des normalen Betriebspegels erreicht, betätigt die Steuerung 18, die Pegelsignale von den Pegelsensoren empfängt, die Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung 44, um Zusatzschmieröl einzuspritzen, so dass ein vorbestimmter Pegel in dem Ölsumpf 24 aufrechterhalten wird. Als Alternative kann eine schwimmende Vorrichtung in Kombination mit einer Schwerkraftablassversion des vorliegenden Systems verwendet werden. In dieser Ausführungsform muss der Zusatztank 40 über dem Ölsumpf 24 positioniert sein und ein Ventil, das in dem Zusatzversorgungskreis 42 positioniert ist, wird von der schwimmenden Vorrichtung derart gesteuert, dass das Ventil geöffnet wird, wenn der Ölpegel in dem Ölsumpf 24 nieder ist, und geschlossen wird, wenn der Ölpegel einen annehmbaren vorbestimmten Wert erreicht.
Als Alternative kann das System so konstruiert sein, dass der Sumpfölpegel nur vor jedem Motoranlassen erfasst wird, wenn der Pegel exakt erfasst werden kann, und nicht kontinuierlich oder diskontinuierlich während des gesamten Motorbetriebs. Bei Anwendungen in Straßenfahrzeugen kann es schwierig sein, den Sumpfölpegel exakt zu erfassen, da das Öl durch die Bewegung des Motor gehäuses und Fahrzeuges schwankt. Wenn der Ölsumpfpegel nur während des Motorstillstandes erfasst wird, kann ein genauer Ölsumpfpegel erfasst werden. Wenn der Ölsumpfpegel unter einem annehmbaren Wert liegt, kann die Zusatzstromsteuervorrichtung betätigt werden, um die notwendige Ölmenge dem Ölsumpf zuzugeben.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Zusatzsystem eine Doppelfunktionsstromsteuervonichtung enthalten, die in einem einzigen Vorgang dieselbe Menge an frischem Öl in den Ölsumpf 24 und gebrauchtes Öl von dem Ölsumpf in das Kraftstoffsystem einspritzt. Die Doppelfunktionsstromsteuervonichtung kann zum Beispiel ähnlich jener sein, die in US Patent Nr. 4,869,346 offenbart ist. Wenn daher das System der vorliegenden Erfindung der Doppelfunktionsstromsteuervonichtung signalisiert, eine Menge an gebrauchtem Schmieröl in das Kraftstoffsystem einzuspritzen, arbeitet die Stromsteuervorrichtung, um eine Einheitseinspritzmenge von dem Ölsumpf zu entfernen, während eine identische Menge an frischem Öl an den Ölsumpf angegeben wird. Da der Ölpegel in dem Ölsumpf unter einen vorbestimmten Wert fallen kann, da Öl aus dem Motor ausläuft oder Öl allmählich in dem Motor verbrannt wird, kann diese Ausführungsform ein automatisches Rückführungssystem für gebrauchtes Öl enthalten. Wenn der Ölsumpfpegel deutlich unter dem vorbestimmten Pegel liegt, dann wird wenigstens ein Teil der Menge an gebrauchtem einzuspritzendem Öl zu dem Ölsumpf zurückgeführt, bis ein annehmbarer Pegel erreicht ist.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm der Steuerung und Betriebsschaltung des kontinuierlichen Ölwechselsystems 10. Diese Schaltung kann die Steuerung 18, die Einspritzsteuervorrichtung 16, das elektronische Steuermodul 19, die Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung 44, Statusanzeigelampen 202, eine J1786-Bus 204, einen Drehzahlsensor 206, einen Schienendrucksensor 208, einen Zusatztankpegelsensor 210 und einen Ölsumpfpegelsensor 212 umfassen.
Die Steuerung 18 umfasst eine Hauptmikrosteuerung 214, einen Speicher 216, eine Datenübertragungsschnittstelle 218, eine Elektromagnetsteuerung 220, eine sekundäre Mikrosteuerung 222, eine SAE J1783 Datenübertragungsschnittstelle 224, einen digitalen Eingang 226, einen Frequenzeingang 228, einen analogen Eingang 230 und Motortypenwählschalter 232.
Wie in 2 dargestellt, ist die Hauptmikrosteuerung 214 an den Speicher 216 angeschlossen, der vorzugsweise ein EEPROM ist, der ein Steuerprogramm, Anfangsinstallationsdaten und Betriebstabellen enthält, die von der Hauptmikrosteuerung 214 verwendet werden. Das Steuerprogramm, die Daten und Betriebstabellen implementieren neuartige Steueralgorithmen, die in der Folge unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 näher beschrieben werden.
Die Hauptmikrosteuerung 214 hat Eingangsports, die zum Empfang von Informationen vom analogen Eingang 230, Frequenzeingang 228 und digitalen Eingang 226 angeschlossen sind. Die Hauptmikrosteuerung 214 hat auch einen Eingangs/Ausgangsport, der an die Datenübernagungsschnittstelle 218 angeschlossen ist, und einen Ausgangsport, der an die Elektromagnetsteuerung 220 angeschlossen ist. Die Hauptmikrosteuerung 214 ist ferner über einen Datenbus an die sekundäre Mikrosteuerung 222 angeschlossen, die Eingangsports hat, die an den digitalen Eingang 226 angeschlossen sind, Ausgangsports, die an Signallampen 202 angeschlossen sind, und einen Eingangs/Ausgangsport, der an die SAE J1783 Datenübernagungsschnittstelle 224 angeschlossen ist.
Die Elektromagnetsteuerung 220 ist zur selektiven Betätigung von Elektromagneten der Einspritzsteuervorrichtung 16 und Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung 44 unter der Steuerung des Programms in der Hauptmikrosteuerung 214 angeschlossen. Die Elektromagnetsteuerung 220 ist eine Elektromagnetschaltung, die ein digitales Steuersignal von der Hauptmikrosteuerung 214 empfängt und einen Hochstromausgang bereitstellt, um die angeschlossenen Elektromagneten zu betätigen. Die Einspritzsteuervorrichtung 16, wenn sie unter der Steuerung der Hauptmikrosteuerung 214 betätigt wird, leitet Öl von der Schaltung 26 des Schmierölsystems des Motors (in 1 dargestellt) zu dem Motorkraftstoffsystem 20 (auch in 1 dargestellt). Die Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung 44 befördert, wenn sie betätigt wird, Schmieröl von dem Zusatzschmieröltank 40 (in 1 dargestellt) zu dem Schmierölsumpf 24 (auch in 1 dargestellt).
Wie offensichtlich wird, verwendet das Betriebsprogramm der Hauptmikrosteuerung 214 Eingaben von Motorbetriebsbedingungen, wie Kraftstoffverbrauch- oder Drehzahl- und Schienendruckeingaben, zur Bestimmung eines Kraftstoffverbrauchswertes und, in Echtzeit, einer geeigneten Rate einer Schmierölverbrennung und eines Schmierölwechsels auf der Basis der aktuellen Betriebsbedingungen. Die Einspritzsteuervorrichtung 16 und die Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung 44 werden gesteuert, um die gewünschten Raten einer Schmierölverbrennung und eines Schmierölwechsels bereitzustellen.
2 zeigt drei verschiedene Gruppen von Verbindungen, um die notwendigen Kraftstoffverbrauchsinformationen zu erhalten, aber es versteht sich, dass nur eine dieser Informationsquellen erforderlich ist. Die Eingaben können von einem zugeordneten Drehzahlsensor 206 und Schienendrucksensor 208 erhalten werden, die in 2 dargestellt sind. Diese Eingaben sind in Fällen bevorzugt, wo es kein elektronisches Steuermodul 19 oder keinen SAE J1786-Bus 204 an dem Motor gibt.
Ein herkömmliches ECM zur Steuerung der Einspritzdosierung für ein elektronisches Kraftstoffeinspritzsystem verfügt jedoch über die notwendige Kraftstoffverbrauchsinformation, d. h., die momentane Kraftstoffverbrauchsrate. Somit liefert in Motoren mit einem ECM 19 das ECM 19 für gewöhnlich direkt die notwendige Kraftstoffverbrauchsinformation. Die Kraftstoffverbrauchsinformation kann zu der Hauptmikrosteuerung 214 über die Datenübertragungsschnittstelle 218 übertragen werden. Die Datenübertragungsschnittstelle 218 kann eine serielle, bidirektionale, digitale Schnittstelle sein, die mit dem elektronischen Steuermodul 19 kompatibel ist, und kann Sensor- oder Kraftstoffverbrauchsinformationen empfangen und den Status der Steuerung 18 und des kontinuierlichen Ölwechselsystems 10 an das ECM 19 berichten. Wenn das ECM 19 bereitgestellt ist und das ECM 19 die notwendigen Kraftstoffverbrauchsinformationen liefert, ist es nicht notwendig, das kontinuierliche Ölwechselsystem 10 mit einem eigenen zweckbestimmten Drehzahlsensor 206 und Schienendrucksensor 208 zu versehen.
Als weitere Alternative können die notwendigen Motorbetriebsinformationen (Drehzahl und Schienendruck), die zur Berechnung des Kraftstoffverbrauchswertes verwendet werden, durch Aufzeichnung von Datenübertragungen auf einem SAE J1786-Bus 204 erhalten werden, wenn der Motor so ausgerüstet ist. In diesem Fall kann die Steuerung 18 unter Verwendung bestehender Motorsensoren und durch Übertragung über den SAE J1786-Bus 204 arbeiten. Die Datenübertragungsschnittstelle 224 ist eine serielle, bidirektionale Schnittstelle, die mit dem SAE J1786-Busstandard kompatibel ist. Die sekundäre Mikrosteuerung 222 empfängt Datenpakete über die Datenübertragungsschnittstelle 224, welche die gewünschten Drehzahl- und Schienendruckinformationen enthalten, und kann Statusinformationen für das kontinuierliche Schmierölwechselsystem 10 über den Bus 204 übertragen. Der Drehzahlsensor 206, der Schienendrucksensor 208 und die Datenübertragungsschnittstelle 218 können in dieser Ausführungsform alle fehlen, wenn die notwendigen Datenempfangs- und Statusberichtfunktionen über den Bus 204 ausgeführt werden können.
Die Motortypwählschalter 232 können DIP-Schalter, Jumper oder andere Schaltvorrichtungen sein, die einem Techniker ermöglichen, die Steuerung 18 für den Betrieb mit einem aus mehreren Motoren zu konfigurieren. Die Einstellungen der Motortypwählschalter 232 werden von der Hauptmikrosteuerung 214 durch den digitalen Eingang 226 während des Anfahrens gelesen, und diese Einstellungen können dann für die Wahl von Betriebsprogrammen, Datentabellen, Sensorinformationseingabequellen und Verfahren zur Informationsausgabe verwendet werden, abhängig von der Konfiguration des Motors und seiner elektronischen Systeme.
Der analoge Eingang 230 ist ein Analog/Digital-Wandler, der die Hauptmikrosteuerung 214 mit einer digitalen Darstellung des Ausgangssignalpegels versorgt, der von den analogen Sensoren, wie den dargestellten Druck- und Pegelsensoren, erzeugt wird. Der Ölsumpfpegelsensor 212 und Zusatztankpegelsensor 210 liefern vorzugsweise einen Gleichstromspannungsausgang, der mit den entsprechenden Ölpegeln schwankt, die von diesen Sensoren aufgezeichnet werden. Der Schienendrucksensor liefert ebenso einen Gleichstromspannungsausgang, der mit dem Kraftstoffeinspritzschienendruck schwankt.
Der Frequenzeingang 228 ist ein Frequenzzähler, der eine digitale Darstellung der Frequenz eines gepulsten Signals, wie des Ausgangs des Drehzahlsensors 206, liefert, der zum Beispiel ein Hall-Effekt- oder optischer Sensor sein kann, der an einer drehenden Motorwelle befestigt ist, um ein gepulstes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Frequenz sich mit der Motordrehzahl ändert.
Die sekundäre Mikrosteuerung 222 ist eine Mikrosteuerung, die einen RAM und ROM Speicher, Eingangs- und Ausgangsports und ein Betriebsprogramm umfasst. Das Betriebsprogramm empfängt digitale Eingaben von den Motortypwählschaltern 232 und ein digitales Steuersignal von der Hauptmikrosteuerung 214. Aufgrund dieser Signale liefert die sekundäre Mikrosteuerung 222 ein Ausgangssignal zu den Steuerstatusanzeigelampen 202 in einer Weise, die in der Folge ausführlicher beschrieben wird. Zusätzlich steuert die sekundäre Mikrosteuerung die Datenübertragungsschnittstelle 224, die Information, die von der Hauptmikrosteuerung 214 empfangen wird, über den Bus 204 überträgt und die Motorbetriebsparameterinformationen, die über den Bus 204 empfangen werden, zu der Hauptmikrosteuerung 214 leitet. Somit führt die sekundäre Mikrosteuerung 222 Eingangs- und Ausgangsverarbeitungsfunktionen aus, um der Hauptmikrosteuerung 214 Aufgaben abzunehmen.
Nachdem die Struktur des kontinuierlichen Ölwechselsystems gemäß der vorliegenden Erfindung besprochen wurde, wird nun das Verfahren, das von dem System verwendet wird, um einen richtigen Motorölwechsel zu garantieren, ausführlicher besprochen. Insbesondere enthält die besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei grundlegende Verfahren – einen ersten Öleinspritzprozess zum Berechnen der Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem des Innenverbrennungsmotors einzuspritzen ist, abhängig von der Heftigkeit des Motorbetriebs, wie zum Beispiel durch den aktuellen Kraftstoffverbrauch angezeigt wird, und zum Steuern der Zeitgebung der Einspritzung eines solchen Öls in das Kraftstoffsystem; und einen zweiten Diagnoseprozess zum Aufzeichnen der Menge an verfügbarem Öl im Ölsumpf 24, um bei Bedarf eine solche Menge von dem Zusatzöltank 40 zu ersetzen und dem Betreiber eines Fahrzeuges äußere Anzeigen des Zustandes des Ölwechselsystems bereitzustellen.
Wie zuvor besprochen, werden in der besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowohl der Öleinspritzprozess als auch der Diagnoseprozess in Software implementiert, die in einem elektronischen Ölwechsel-Steuermodul oder einer Steuerung 18 enthalten ist, die eine zentrale Verarbei tungseinheit, wie eine Mikrosteuerung, einen Mikroprozessor oder eine andere geeignete Mikrorecheneinheit, enthält. Die Steuerung 18 empfängt geeignete Eingaben von dem Ölwechselsystem und von dem Innenverbrennungsmotor und verarbeitet diese Eingaben zur Bestimmung der Zeitsteuerung und Menge der Öleinspritzung und des richtigen Ölwechsels und diagnostischer Wartungen.
Unter Bezugnahme auf zunächst auf 3 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das einen Öleinspritzprozess zur Berechnung der Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem des Innenverbrennungsmotors einzuspritzen ist, und zur Steuerung der Zeitgebung dessen Einspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 3 erkennbar ist, beginnt der Prozess bei Block 300, wenn ein Innenverbrennungsmotor, der ein Ölwechselsystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, gestartet wird. Beim Starten des Innenverbrennungsmotors wird die Ölwechselsteuerung 18 initialisiert und das darin enthaltene Steuerprogramm ausgeführt, beginnend mit Block 302.
In Block 302 stellt die Ölwechselsteuerung 18 eine Intervallzeitgebervariable, eine Intervallmeilenzahlvariable und einen Intervallkraftstoffverbrauchswert zurück, die vorzugsweise in der zentralen Verarbeitungseinheit der Steuerung 18 gespeichert sind. Wie in der Folge beschrieben ist, werden die Intervallzeitgeber- und Intervallmeilenzahlvariablen zur Spezifizierung einer Intervallperiode verwendet, welche die Wiederholungen von Schritten begrenzt, die zur Bestimmung der Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem einzuspritzen ist, verwendet werden. Sobald die Intervallperiode erreicht ist, fährt der Einspritzprozess dann mit der Bestimmung einer Basisölmenge fort, die während der spezifizierten Intervallperiode in das Kraftstoffsystem des Motors einzuspritzen ist, basierend auf dem Kraftstoffverbrauchswert.
Eine von der Intervallzeitgebervariable und der Intervallmeilenzahlvariable werden als Intervallwählvariable verwendet, um die Intervallperiode zu spezifizieren, wobei die Wahl, welche Variable zu verwenden ist, vorwiegend von der Anwendung abhängt, in welcher der Innenverbrennungsmotor verwendet wird. Das heißt, wenn der Motor in einer Anwendung verwendet wird, in welcher die Meilenzahl der primäre Faktor ist, der den Motorverschleiß beeinflusst, wie in einem Straßenfahrzeug, wird die Intervallmeilenzahlvariable zur Bestimmung der Intervallperiode verwendet. Wenn im Gegensatz dazu der Motor in einer Anwendung verwendet wird, in welcher die Betriebszeit ein primärer Faktor ist, der den Motorverschleiß beeinflusst, wie bei einem schwere Erde bewegenden Fahrzeug, einer Anwendung auf dem Meer oder einem Generatormaschinensatz, wird die Intervallzeitgebervariable zur Bestimmung der Intervallperiode verwendet.
Der Prozess überträgt dann die Steuerung zu dem Entscheidungsblock 304, wo bestimmt wird, ob die Intervallwählvariable (d. h., entweder die Intervallzeitgebervariable oder die Intervallmeilenzahlvariable, abhängig von der spezifischen Motoranwendung) ein im Voraus eingestelltes Intervall erreicht hat. Wenn nicht, fährt die Steuerung mit Block 306 fort, wobei die Intervallzeitgebervariable und/oder die Intervallmeilenzahlvariable aktualisiert und in der Steuerung 18 gemeinsam mit dem Intervallkraftstoffverbrauchswert aufgezeichnet werden. Die Steuerung kehrt dann wieder zu Block 304 zurück, wodurch eine Intervallschleife gebildet wird. Die Intervallzeitgebervariable, die Intervallmeilenzahlvariable und der Intervallkraftstoffverbrauchswert werden aufgrund der verstrichenen Zeit, der zurückgelegten Meilenzahl und des Kraftstoffverbrauchs seit der letzten Wiederholung der Intervallschleife aktualisiert, wodurch eine Aufzeichnung des kumulativen Zeitmaßes und der Meilenzahl in dem aktuellen Intervall erhalten wird. In der besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden kumulative Gesamtsummen für diese Variablen gespeichert, wie auch eine laufende Entwicklung für jede Wiederholung der Intervallschleife. Auch werden während jedes Durchlaufs durch die Intervallschleife die aktuelle Kraftstoffverbrauchsrate oder Kraftstoffverbrauchsmenge, die von dem ECM 19 geliefert werden, aufgezeichnet.
Im Prinzip bewirkt die Intervallschleife eine Begrenzung der Wiederholungen von Schritten, die zur Bestimmung der Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem des Innenverbrennungsmotors einzuspritzen ist, verwendet wird. Das heißt, aufgrund der relativ geringen Öleinspritzungsrate in das Kraftstoffsystem ist es nur notwendig, die Öleinspritzmenge auf einer periodischen Basis, etwa jede Minute, zu bestimmen. Somit ist in der besonders bevorzugten Ausführungsform die Intervallschleife so strukturiert, dass das im Voraus eingestellte Intervall von der internen Wählvariablen etwa jede Minute erreicht ist.
Ebenso dient die Intervallschleife zur Bestimmung und Aufzeichnung der Kraftstoffverbrauchsrate oder der Kraftstoffverbrauchsmenge für das aktuelle Intervall. Jedes Mal, wenn die Steuerung zu Block 306 geht, wird ein Kraftstoffverbrauchswert bestimmt. Der Kraftstoffverbrauchswert ist vorzugsweise die momentane Kraftstoffverbrauchsrate, die direkt von dem ECM 19 geliefert wird, wie zuvor besprochen wurde. Wenn der Motor mit keinem ECM versehen ist, kann als Alternative die momentane Kraftstoffverbrauchsrate berechnet und dann aufgezeichnet werden, wobei die Motordrehzahl- und Kraftstoffschienendruckinformationen verwendet werden, die von den Motordrehzahl- und Drucksensoren erhalten werden, wie zuvor besprochen wurde. Während jedes Intervalls wird der Durchschnitt der momentanen Kraftstoffverbrauchswerte gebildet, um eine durchschnittliche Kraftstoffverbrauchsrate oder Kraftstoffverbrauchsmenge, wie angemessen, für das Intervall zu erhalten. Es sollte verständlich sein, dass ein Kraftstoffverbrauchswert, welcher der Menge an verbranntem Kraftstoff entspricht, anstelle eines Kraftstoffverbrauchsratenwertes bereitgestellt werden kann. Vorzugsweise wird eine durchschnittliche Kraftstoffverbrauchsrate kontinuierlich berechnet, während jede momentane Kraftstoffverbrauchsrate während des aktuellen Intervalls bestimmt wird.
Sobald die Intervallwählvariable das im Voraus eingestellte Intervall erreicht, fährt die Steuerung mit Block 310 fort. In Block 310 bestimmt das System die Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem während des aktuellen Intervalls einzuspritzen ist, auf der Basis des Kraftstoffverbrauchswertes, d. h., der Kraftstoffverbrauchsrate. Es ist von Bedeutung, dass der Kraftstoffverbrauchswert direkt mit der Betriebsheftigkeit des Innenverbrennungsmotors in Zusammenhang steht, welche den Ölwechselbedarf des Motors bestimmt. Wie in Block 310 angezeigt, wird dieser Prozess zur Bestimmung der Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem während des aktuellen Intervalls einzuspritzen ist, in der Folge ausführlicher in Zusammenhang mit den Flussdiagrammen besprochen, die in 4 und 5 dargestellt sind. 4 zeigt den bevorzugten Prozess zur Bestimmung der einzuspritzenden Ölmenge auf der Basis des aktuellen Kraftstoffverbrauchs, während 5 eine alternative Ausführungsform zeigt. Sobald die aktuelle einzuspritzende Ölmenge bestimmt ist, wird diese aktuelle Ölmenge zu der einzuspritzenden Gesamtölmenge, falls vorhanden, aus früheren Intervallperioden hinzugefügt, um eine kumulierte einzuspritzende Ölmenge zu erhalten. Das heißt, die einzusprit zende Ölmenge für eine gewisse Anzahl von Intervallperioden wird summiert, um eine kumulierte einzuspritzende Ölmenge zu erhalten. Wie in der Folge festgehalten wird, wird ein Einspritzvorgang ausgelöst und die kumulierte Ölmenge zurückgestellt, sobald diese kumulierte Ölmenge einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
Insbesondere sobald die einzuspritzende Ölmenge bestimmt und zu der kumulierten Ölmenge hinzugefügt ist, fährt die Steuerung mit Entscheidungsblock 312 fort, wo bestimmt wird, ob die kumulierte einzuspritzende Ölmenge eine Einheitseinspritzmenge überschreitet. Das heißt, in der besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Schmieröleinspritzsteuervorrichtung 16, die in 1 dargestellt ist, wie zuvor besprochen, so konfiguriert, dass eine konstante Ölmenge (die Einheitseinspritzmenge oder eine Einspritzeinheit) in das Kraftstoffsystem des Innenverbrennungsmotors bei jeder Betätigung desselben eingespritzt wird. Nur wenn daher die kumulierte Ölmenge die Einheitseinspritzmenge überschreitet, ist es notwendig, ein Einspritzereignis zu initiieren. Andernfalls wird durch Erhöhen der kumulierten Ölmenge um die im aktuellen Intervall einzuspritzende Ölmenge eine Einspritzung auf zukünftige Intervalle verschoben, in welchen die kumulierte Ölmenge die Einheitseinspritzmenge überschreitet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3, wenn die kumulierte Ölmenge die Einheitseinspritzmenge nicht überschreitet, fährt daher die Steuerung mit Block 314 fort, wo die kumulierte Ölmenge für die spätere Verwendung aufgezeichnet wird. Die Steuerung fährt dann mit Block 316 fort, wo die Intervallzeitgebervariable, die Intervallmeilenzahlvariable und der Intervallkraftstoffverbrauchswert in Vorbereitung auf die nächste Intervallschleife auf Null zurückgestellt werden, und die Steuerung kehrt schließlich zu Block 304 zurück, wo das System wieder in die Intervallschleife eintritt.
Wenn die kumulierte Ölmenge die Einheitseinspritzmenge in Block 312 überschreitet, fährt die Steuerung mit Block 318 fort, wo ein Einspritzereignis initiiert wird. Insbesondere wird in Block 318 ein Elektromagnetsteuersignal von der Ölwechselsteuerung 18 erzeugt und zu der Schmieröleinspritzsteuervorrichtung 16 geleitet (in 1 dargestellt), um das Einspritzen einer Einspritzeinheit von Öl, zum Beispiel einer Unze, einzuleiten.
Die Steuerung fährt dann mit Block 320 fort, wo die kumulierte Ölmenge auf Null zurückgestellt wird. Das heißt, angesichts des Einspritzereignisses, das in Block 318 stattfindet, weil die kumulierte Ölmenge die Einheitseinspritzmenge überschreitet, wird die kumulierte Ölmenge auf Null zurückgestellt, so dass die in zukünftigen Intervallen einzuspritzende Ölmenge ebenso akkumuliert werden kann. Natürlich ist für den Fachmann offensichtlich, dass die kumulierte Ölmenge nur um die Einheitseinspritzmenge verringert werden könnte (anstatt auf Null zurückgestellt zu werden), um eine größere Genauigkeit in dem Ölwechselsystem der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wenn notwendig. Die Steuerung fährt dann mit Block 316 fort, wo die Intervallzeitgebervariable, die Intervallmeilenzahlvariable und der Intervallkraftstoffverbrauchswert auf Null zurückgestellt werden, und schließlich kehrt die Steuerung zu Block 304 zurück, wo das System wieder in die vorbestimmte Intervallschleife eintritt.
Wie zuvor festgehalten wurde, wird die Bestimmung der Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem während eines bestimmten Zeitintervalls einzuspritzen ist, aufgrund des Kraftstoffverbrauchs des Innenverbrennungsmotors durchgeführt. Da die Betriebsbedingungen des Motors unterschiedlich sind, ändert sich die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors, was zu Unterschieden in der einzuspritzenden Ölmenge führt. Da sich die einzuspritzende Ölmenge ändert, ändert sich die Zeitsteuerung der Öleinspritzung und somit die Einspritzströmungsrate, da die Zeit, die zur Erzeugung einer Einheitseinspritzmenge erforderlich ist, unterschiedlich ist. Der Prozess, der in der besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Berechnung der Ölmenge verwendet wird, ist in 4 dargestellt.
Wie in der Folge besprochen, verwendet die besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Kraftstoffverbrauchswert als Hinweis für die Motorbetriebsheftigkeit, da der Kraftstoffverbrauch eng mit der Betriebsheftigkeit des Motors und somit mit dem Qualitätsverlust des Schmieröls in Zusammenhang steht. Andere Motorbetriebsparameter, die mit der Heftigkeit des Motorbetriebs zusammenhängen, können jedoch verwendet werden, wie die Motorablufttemperatur. Der Motorbetriebsheftigkeitswert, d. h., vorzugsweise ein Durchschnitt oder eine Gesamtsumme, abhängig von dem Parameter, im Gegen satz zu einem aktuellen Wert, würde für ein aktuelles Intervall des Motorbetriebs berechnet und in dem Prozess der vorliegenden Erfindung auf ähnliche Weise wie der Kraftstoffverbrauchswert verwendet werden. Natürlich wären die Korrelation des Motorbetriebsheftigkeitswertes mit der Heftigkeit des Motorbetriebs und die Bestimmung des einzuspritzenden Öls von dem besonderen Heftigkeitswert abhängig, wie in der Folge besprochen wird.
Wie in 4 erkennbar ist, beginnt der Prozess in Block 400, wo das System den Typ des Innenverbrennungsmotors und die Konfiguration ausgehend von der anfänglichen Installationsinformation bestimmt, die der Ölwechselsteuerung 18 bereitgestellt wird. Die anfängliche Installationsinformation für mehrere Innenverbrennungsmotortypen und Konfigurationen könnten zum Beispiel im Speicher 16, der zuvor in Verbindung mit 2 besprochen wurde, gespeichert werden und könnten auf der Basis einer DIP-Schalter- oder Jumper-Verbindung auf der Ölwechselsteuerung 18 gewählt werden, wie durch die Verwendung von Motortypwählschaltern 232. Als Alternative könnten die Innenverbrennungsmotortyp- und Konfigurationsinformationen selbst von einem externen DIP-Schalter, Jumper-Block oder dergleichen bereitgestellt werden.
Die Konfigurationsinformationen könnten zum Beispiel das spezifische Kraftstoffsystem, das bei dem Innenverbrennungsmotor verwendet wird, und jede andere geeignete Information enthalten, die den Kraftstoffverbrauch des Motors beeinflusst. Für jede Kombination von Motortyp- und Konfigurationsinformationen enthält das System eine Datentabelle von Ölwechselperioden, die den jeweiligen Kraftstoffverbrauchswerten des Innenverbrennungsmotors entsprechen.
Die Steuerung fährt dann mit Block 402 fort, wo der Kraftstoffverbrauchswert des Innenverbrennungsmotors als Index zu der Datentabelle verwendet wird, die den Motortyp- und Konfigurationsinformationen entspricht, um somit auf eine Ölwechselperiode zuzugreifen, die dem aktuellen Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors entspricht. Somit wird für jeden gegebenen Kraftstoffverbrauchswert, der für das aktuelle Intervall bestimmt wird, eine aktuelle Ölwechselperiode für den Typ und die Konfiguration des Motors bestimmt. Die Steuerung fährt dann mit Block 404 fort, wo die aktuelle Ölwechselperiode in die Ölkapazität des Innenverbrennungsmotors geteilt wird, um eine Basisölmenge zu bestimmen, die in das Kraftstoffsystem des Innenverbrennungsmotors einzuspritzen ist.
Zum Beispiel würde für einen Motor, der gegenwärtig einen Kraftstoffverbrauchswert von 7 Meilen pro Gallone (etwa 2,98 km/l) hat, eine Ölwechselperiode von 25000 Meilen (etwa 40225 km) aus der richtigen Datentabelle in Block 402 bestimmt werden. Wenn der Motor eine Ölsumpfkapazität von 11 Gallonen (etwa 41,641) aufweist, ist die einzuspritzende Basisölmenge gleich 11 Gallonen (etwa 41,641), dividiert durch 25000 Meilen (etwa 40225 km), oder etwa 0,06 Unzen pro Meile (etwa 1,057 g/km). Wenn jedoch derselbe Motor bei einem Kraftstoffverbrauchswert von 5 Meilen pro Gallone arbeitet, wird die Ölwechselperiode in Block 402 mit 12000 Meilen (etwa 19308 km) bestimmt. Somit ist die einzuspritzende Basisölmenge gleich 11 Gallonen dividiert durch 12000 Meilen (etwa 19308 km) oder etwa 0,12 Unzen pro Meile (etwa 2,114 g/km).
Wie zuvor besprochen wurde, kann eine alternative Ausführungsform einen Motorbetriebsheftigkeitswert verwenden, der nicht der Kraftstoffverbrauch ist, wie Motorablufttemperatur- und Schmierölrußverunreinigungswerte. In diesem Fall würde auf die Ölwechselperiode in Block 402 unter Verwendung einer spezifischen Datentabelle zugegriffen werden, die den besonderen Motorbetriebsheftigkeitswert mit der Ölwechselperiode korreliert.
Die Steuerung fährt dann mit Block 406 fort, wo die Basismenge nach der Öltemperatur eingestellt wird. In der besonders bevorzugten Ausführungsform, wenn die Öltemperatur über 255°F (etwa 123,9°C) ist, wird die Basismenge um bis zu 50% erhöht, im Allgemeinen in einem proportionalen Verhältnis zu der Menge, um welche die Öltemperatur 255°F (etwa 123,9°C) überschreitet.
In Block 408 und 410 stellt das System dann die Basismenge auf der Basis der rußproduzierenden Eigenschaften des Innenverbrennungsmotors ein, der bei dem spezifischen Kraftstoffverbrauchswert arbeitet. Somit liest das System in Block 408 eine Rußdatentabelle, um die Rußrate des Motors für den aktuellen Intervallkraftstoffverbrauchswert und die Kraftstoffqualität des aktuellen Intervalls zu bestimmen. Dieser Wert wird in Block 410 verwendet, um die Basismenge des einzuspritzenden Öls einzustellen, so dass eine höhere Rußrate zu einer Erhö hung der einzuspritzenden Basisölmenge führt, während eine geringere Rußrate zu einer Senkung der einzuspritzenden Basisölmenge führt.
Gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die einzuspritzenden Basisölmenge wahlweise in Übereinstimmung mit einer Reihe von Faktoren, falls erwünscht, weiter eingestellt werden. Insbesondere kann in Block 412 zum Beispiel die Basismenge aufgrund der Qualität des Öls eingestellt werden, das in dem Innenverbrennungsmotor verwendet wird. Wenn daher der Motor ein Öl höherer Qualität verwendet, das eine längere Lebensdauer hat, könnte die Ölmenge, die durch die Einspritzung in den Kraftstoff entsorgt wird, verringert werden. Wenn im Gegensatz dazu ein Öl geringerer Güte verwendet wird, könnte die einzuspritzende Menge entsprechend erhöht werden. Obwohl in 4 nicht dargestellt, könnten auch Einstellungen an der Basismenge vorgenommen werden, die auf dem Schwefelgehalt des Kraftstoffs beruhen. Nach Beendigung des Prozesses, der in 4 dargestellt ist, kehrt die Steuerung bei Block 414 zu Block 312 zurück, der in 3 dargestellt ist.
Eine zweite Ausführungsform des Prozesses zur Berechnung der einzuspritzenden Ölmenge für ein bestimmtes Intervall ist in 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform beruht die einzuspritzende Ölmenge auf einem gewünschten Ölkonzentrationswert. Der Ölkonzentrationswert kann abhängig vom Motortyp und der Konfiguration unterschiedlich sein. Der Prozess beginnt in Block 500, wo das System den Innenverbrennungsmotortyp und die Konfiguration auf der Basis von anfänglichen Installationsinformationen bestimmt, die der Ölwechselsteuerung 18 bereitgestellt werden. Wie in der vorangehenden Ausführungsform von 4 könnten die anfänglichen Installationsinformationen für mehrere Innenverbrennungsmotortypen und Konfigurationen zum Beispiel im Speicher 216, der zuvor in Verbindung mit 2 besprochen wurde, gespeichert werden und könnten auf der Basis einer DIP-Schalter- oder Jumper-Verbindung auf der Ölwechselsteuerung 18 gewählt werden, wie durch die Verwendung von Motortypwählschaltern 232. Als Alternative könnten die Innenverbrennungsmotortyp- und Konfigurationsinformationen selbst von einem externen DIP-Schalter, Jumper-Block oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Konfigurationsinformationen könnten zum Beispiel das spezifische Kraftstoffsystem, das bei dem Innen verbrennungsmotor verwendet wird, und jede andere geeignete Information enthalten, die den Kraftstoffverbrauch des Motors beeinflusst.
Die Steuerung fährt dann mit Block 502 fort, wo der spezifische Motortyp und die Konfiguration des Innenverbrennungsmotors als Index zu einer Datentabelle verwendet werden, um auf einen Ölkonzentrationswert zuzugreifen. Die Steuerung fährt dann mit Block 504 fort, wo der Ölkonzentrationswert mit dem aktuellen Kraftstoffverbrauchswert oder der Kraftstoffverbrauchsrate des Innenverbrennungsmotors multipliziert wird, um eine Basisölmenge zu bestimmen, die in das Kraftstoffsystem des Innenverbrennungsmotors einzuspritzen ist. Zum Beispiel könnte für einen bestimmten Motortyp und eine bestimmte Konfiguration ein Ölkonzentrationswert von 0,03% in Block 502 erhalten werden und mit dem aktuellen Kraftstoffverbrauchswert von zum Beispiel 7 Meilen pro Gallone (etwa 2,98 km/l) multipliziert werden, um die aktuelle einzuspritzende Basisölmenge zu erhalten.
Die Steuerung fährt dann mit den Blöcken 506, 508, 510 und 512 fort, wo die Basismenge auf der Basis der Öltemperatur, der Rußerzeugungsrate und der Qualität des Schmieröls eingestellt wird, wie in Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform von 4 besprochen wurde. Bei Beendigung des in 6 dargestellten Prozesses kehrt die Steuerung bei Block 514 zu Block 312 zurück, der in 3 dargestellt ist.
Unter Bezugnahme nun auf 6 wird ein zweiter wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ausführlich besprochen, in dem ein Diagnoseprozess durchgeführt wird, um den Ölsumpfpegel aufzuzeichnen, um, wenn notwendig, Öl vom Zusatzöltank 40 zu dem primären Ölsumpf 24 zu leiten und einen Betreiber auf einen fehlerhaften Zustand in dem Ölwechselsystem der vorliegenden Erfindung aufmerksam zu machen. Wie in 6 erkennbar ist, beginnt die besonders bevorzugte Ausführungsform des Diagnoseprozesses bei Block 600, wenn ein Innenverbrennungsmotor, der ein Ölwechselsystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, gestartet wird. Beim Starten des Innenverbrennungsmotors wird die Steuerung 18, die den Diagnoseprozess enthält, initialisiert und das darin enthaltene Steuerprogramm ausgeführt, beginnend mit Block 602.
In Block 602 liest der Diagnoseprozess zunächst den Ölsumpfpegelsensor, um den Ölpegel in dem primären Ölsumpf 24 zu bestimmen. Nach der Bestimmung dieses Pegels überträgt der Prozess die Steuerung zum Entscheidungsblock 604, wo der Prozess bestimmt, ob der primäre Ölsumpfpegel entweder hoch oder nieder ist. Wenn der Ölpegel weder hoch noch nieder ist, kehrt die Steuerung zu Block 602 zurück, um eine Ölsumpfpegel-Überwachungsschleife zu bilden.
Wenn in Entscheidungsblock 604 bestimmt wird, dass der Ölpegel hoch ist, fährt die Steuerung mit dem Entscheidungsblock 606 fort, wo bestimmt wird, ob der Elektromagnet, welcher der Zusatzölstromsteuervorrichtung 44 zugeordnet ist, funktionsfähig ist. Das heißt, wie zuvor in Verbindung mit 1 beschrieben, kann der Elektromagnet der Zusatzölstromsteuervorrichtung 44 betätigt werden, um Öl vom Zusatzöltank 40 zu dem primären Ölsumpf 24 zu leiten. Sollte jedoch der Elektromagnet der Vorrichtung 44 schadhaft sein oder in einem offenen Zustand stecken, könnte dies zu einer Überfüllung des primären Ölsumpfs 24 führen. Gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform des Diagnoseprozesses, die in 6 dargestellt ist, verifiziert daher der Diagnoseprozess, wenn der primäre Ölsumpfpegel hoch ist, die richtige Betriebsweise des Elektromagneten, welcher der Steuervorrichtung 44 zugeordnet ist, um zu garantieren, dass das überschüssige Öl in dem primären Ölsumpf 24 nicht das Ergebnis eines schadhaften Elektromagneten der Steuervorrichtung 44 ist.
Wenn bestimmt wird, dass der Elektromagnet der Zusatzölstromsteuervorrichtung 44 nicht funktionsfähig ist, fährt die Steuerung mit Block 608 fort, wo ein Fehlercode erzeugt wird, der dem Fahrzeugbetreiber anzeigt, dass die Elektromagnet/Steuervorrichtung 44 schadhaft sein könnte und dass eine manuelle Abschaltprozedur notwendig sein könnte. Wenn bestimmt wird, dass die Steuervorrichtung 44 richtig funktioniert, kehrt die Steuerung zu Block 602 zurück, um mit der Aufzeichnung des Ölpegels im primären Ölsumpf 24 fortzufahren.
Wenn in Entscheidungsblock 604 bestimmt wird, dass der Ölpegel im primären Ölsumpf nieder ist, fährt dann die Steuerung mit Block 610 fort, wo das Diagnosesystem ein Signal erzeugt, das die Öleinspritzung von dem Zusatzöltank zu dem primären Ölsumpf 24 anweist. Das heißt, infolge der Bestimmung, dass der primäre Ölsumpfpegel nieder ist, fügt das Diagnosesystem Öl vom Zusatztank 40 zu dem primären Ölsumpf 24 hinzu.
Die Steuerung fährt dann mit Entscheidungsblock 612 fort, wo der Prozess bestimmt, ob der primäre Ölsumpfpegel mittel ist. Wenn der Ölpegel mittel ist, dann war die Ölzugabe, die in Block 610 durchgeführt wurde, ausreichend, um den primären Ölsumpf 24 aufzufüllen, und die Steuerung fährt mit Block 606 fort, um zu verifizieren, dass der Elektromagnet der Zusatzölsteuervorrichtung 44 richtig arbeitet. Wenn der Ölpegel nicht mittel ist, war die Ölzugabe, die in Block 610 durchgeführt wurde, unzureichend, um den primären Ölsumpf aufzufüllen, und die Steuerung fährt mit Entscheidungsblock 614 fort.
In Entscheidungsblock 614 bestimmt der Diagnoseprozess, ob der Zusatzöltankpegelsensor nieder ist. Das heißt, der Diagnoseprozess liest einen Zusatzöltankpegelsensor und verarbeitet die erhaltene Pegelinformation zur Bestimmung, ob ausreichend Öl im Zusatzöltank 40 verbleibt. Wenn der Zusatztank 40 keine ausreichende Ölmenge enthält (d. h., der Pegel nieder ist), fährt dann die Steuerung mit Block 616 fort, wo ein Fehlercode erzeugt wird, der den Betreiber auf aufmerksam macht, dass Öl dem Zusatzöltank 40 hinzugefügt werden muss. Die Steuerung kehrt dann zu Entscheidungsblock 618 zurück, der in der Folge besprochen wird. Wenn in Entscheidungsblock 614 bestimmt wird, dass der Zusatzöltankpegel nicht nieder ist, fährt die Steuerung direkt mit Entscheidungsblock 618 fort.
In Entscheidungsblock 618 bestimmt der Diagnoseprozess, ob der Elektromagnet der Zusatzstromsteuervorrichtung 44 funktionsfähig ist. Das heißt, der Diagnoseprozess führt eine ähnliche Bestimmung durch wie jene in Entscheidungsblock 606. Wenn jedoch in Block 618 bestimmt wird, dass der Elektromagnet funktionsfähig ist, kehrt die Steuerung zu Block 610 zurück, wo zusätzliches Öl von dem Zusatzöltank 40 zu dem primären Ölsumpf 24 geleitet wird. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis der primäre Ölsumpfpegel angemessen wieder aufgefüllt ist.
Wenn jedoch im Entscheidungsblock 618 bestimmt wird, dass der Elektromagnet der Steuervorrichtung 44 nicht funktionsfähig ist, fährt dann die Steuerung mit Block 620 fort, wo ein Fehlercode, der anzeigt, dass Öl manuell dem primären Ölsumpf 24 zugefügt werden soll, für den Betreiber des Fahrzeuges erzeugt wird. Die Steuerung kehrt dann zu Block 610 zurück, um mit Versuchen fortzufahren, Öl vom Zusatzöltank 40 zu dem primären Ölsumpf 24 zu leiten.
Nachdem die besonders bevorzugte Ausführungsform des Diagnoseprozesses der vorliegenden Erfindung zuvor ausführlich beschrieben wurde, sollte offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen an dem System im Umfang der Erfindung durchgeführt werden können. Insbesondere, wenn der primäre Ölsumpfpegelsensor nur einen "niederen" Ausgang hat, könnte der Diagnoseprozess von 6 so vereinfacht werden, dass als Ergebnis des schwachen Signals Öl vom Zusatztank 40 zu dem primären Ölsumpf 24 geleitet wird. Ferner ist möglich, dass das Fahrzeug nicht mit einem Zusatzöltank 40 ausgestattet ist, wobei es in diesem Fall nicht möglich wäre, Öl in dem primären Ölsumpf 24 aufzufüllen. In diesem Fall würde der Diagnoseprozess einfach einen geeigneten Armaturenbrettindikator für den Fahrzeugbetreiber erzeugen, der die Notwendigkeit einer Ölzugabe usw. anzeigt. Schließlich zeichnet der Diagnoseprozess der vorliegenden Erfindung auch die Ölmenge auf, die vom Zusatztank 40 zu dem primären Ölsumpf 24 geleitet wird, und vergleicht diesen Wert in regelmäßigen Intervallen mit dem Kraftstoffverbrauchswert und/oder der Ölmenge, die in das Kraftstoffsystem des Motors eingespritzt wird. Durch diesen Vergleich kann der Diagnoseprozess bestimmen, ob die Wechselrate höher oder niederer als die Einspritzrate ist, um ein Lecken der Ölwanne oder eine andere Fehlfunktion festzustellen.
Das vorliegende Schmierölwechselsystem führt zu mehreren wichtigen Vorteilen. Erstens hält das vorliegende System die Qualität des Schmieröls in dem Ölsumpf 24 bei einem optimalen Wert während des gesamten Motorbetriebs, unabhängig von Motorbetriebsbedingungen. Im Grunde ist das vorliegende System imstande, automatisch und kontinuierlich das aktuelle Ausmaß des Problems oder des Verschleißes, dem das Öl aufgrund unterschiedlicher Motorbetriebsbedingungen ausgesetzt ist, zu bestimmen und kontinuierlich die Wechselrate einzustellen, um einen optimalen Wert der Motorschmierung während des gesamten Motorbetriebs zu erreichen. Dies wird durch variable Steuerung der Ölmenge erreicht, die aus dem Ölsumpf abgelassen und in das Kraftstoffsystem eingespritzt wird, abhängig von der Heftigkeit des Motorbetriebs, die zum Beispiel durch den Kraftstoffverbrauch des Motors und andere Faktoren, wie Motortemperatur und Ölrußverunreinigungswerte, angezeigt wird. Wenn der Motor über der normalen Kapazität und bei erhöhter Last arbeitet, steigt im Allgemeinen die Kraftstoffverbrauchsrate und die Rate des Ölqualitätsverlustes sinkt. Als Reaktion erhöht das vorliegende System die Frequenz von gebrauchten Schmieröleinspritzungen in das Kraftstoffsystem und erhöht somit die Frequenz von frischen Schmieröleinspritzungen vom Zusatztank 40 in den Ölsumpf 24. Wenn andererseits der Motor bei einer verringerten Kapazität unter leichteren Lasten zu arbeiten beginnt, nimmt der Kraftstoffverbrauch ab, was zu einem geringeren als normalem Ölqualitätsverlust führt. Als Reaktion senkt das vorliegende System die Frequenz von gebrauchten Schmieröleinspritzungen in das Kraftstoffsystem und senkt somit die Frequenz von frischen Schmieröleinspritzungen vom Zusatztank 40 in den Ölsumpf 24. Das vorliegende System steuert die Frequenz des Schmierölwechsels variabel durch Steuerung der Frequenz der Betätigung einer Einspritzsteuervorrichtung 16 und einer Zusatzschmierölstromsteuervorrichtung 44. Im Vergleich halten die meisten herkömmlichen, "im Voraus eingestellten", kontinuierlichen Schmierölwechselsysteme die Qualität des Schmieröls im Ölsumpf nicht angemessen aufrecht. Ein herkömmliches, "im Voraus eingestelltes", kontinuierliches Schmierölwechselsystem spritzt vorbestimmte Mengen an Schmieröl zu im Voraus eingestellten Zeitintervallen während des gesamten Motorbetriebs ein. Die Einspritzmenge oder Frequenz von Einspritzungen ist einstellbar festgelegt, so dass der Wechsel des gesamten Ölsumpfes entsprechend der regelmäßigen empfohlenen Ölaustauschperiode für den besonderen Motor veranlasst wird, unabhängig von Motorbetriebsbedingungen. Wenn der Motor bei einer höheren als normaler Kapazität betrieben wird, fährt das herkömmliche System mit dem Einspritzen derselben Ölmenge in dieser Zeit fort. Daher erreicht das Schmieröl in dieser Zeit periodisch Werte eines hohen Qualitätsverlustes, die zu einem verstärkten Motorverschleiß führen. Dieser vergleichsweise Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber herkömmlichen, "im Voraus eingestellten", Systemen ist in Beispiel I und Tabelle I dargestellt.
Beispiel I
Jeder Motor ist ein M11-Motor, hergestellt von dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, Cummins Engine Co., Inc., mit einem 100 Gallonen (etwa 378,541) Kraftstofftank und einem 11 Gallonen (etwa 41,641) Ölsumpf. Der Motor pumpt kontinuierlich 40 Gallonen pro Stunde (etwa 151,42 l/h) Kraftstoff durch das Kraftstoffsystem. Bei einem Betrieb bei voller Leistung verbrennt dieser Motor etwa 16 Gallonen pro Stunde (etwa 60,57 l/h), wobei der Rest zu dem Kraftstofftank zurückgeleitet wird. Bei einem Betrieb bei nahezu keiner Last verbrennt der Motor 4 Gallonen Kraftstoff pro Stunde (etwa 15,14 l/h). Der Kraftstoff ist ein schwefelarmer Kraftstoff mit 0,045% Schwefel und das Schmiermittel enthält 0,45% Schwefel.
Motor A enthält ein herkömmliches, "im Voraus eingestelltes" Einspritzsystem mit einer im Voraus eingestellten Einspritzrate von Schmieröl in das Kraftstoffsystem, die auf Bedingungen ohne Last beruht. Der Motor B enthält das vorliegende kontinuierliche Schmierölwechselsystem. Die Motoren werden bei voller Leistung, d. h., unter Volllastbedingungen, für die empfohlene Ölwechselperiode von 12000 Meilen (etwa 19308 km) für einen Betrieb mit voller Leistung betrieben. Wie in Tabelle I dargestellt, reagiert das herkömmliche System in Motor A nicht auf die Notwendigkeit eines erhöhten Ölwechsels unter den schwereren Betriebsbedingungen des Motors, indem es nur 2,7 Gallonen (etwa 10,2 l) unter vollen Leistungsbedingungen wechselt. Daher wird das Schmieröl in dem Schmierölsystem des Motors zu stark benutzt, was zu einem verstärkten Motorverschleiß führt. Das vorliegende System wechselt andererseits 11,4 Gallonen (etwa 43,15 l) Öl, wodurch ein optimaler Motorschutz bereitgestellt wird.
TABELLE I (1 Meile entspricht 1,609 km; 1 Gallone entspricht 3,7851)
Durch die häufige Einstellung der Ölwechselrate, so dass nur die erforderliche Ölmenge entsprechend dem Kraftstoffverbrauch des Motors eingespritzt wird, vermeidet das vorliegende System eine Verschwendung von Öl. Herkömmliche, "im Voraus eingestellte" Schmierölwechselsysteme, die so im Voraus eingestellt werden, dass Öl bei einer Rate eingespritzt wird, die der normalen oder hohen Motorbetriebskapazität entspricht, spritzen weiterhin mehr Öl als notwendig ein, woraus sich unnötige Kosten für den Betreiber ergeben. Beispiel II und Tabelle II zeigen diesen vergleichsweisen Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber herkömmlichen, "im Voraus eingestellten" Systemen.
Beispiel II
Der Typ von Motor, der Kraftstoff und das Schmiermittel sind dieselben wie zuvor in Beispiel 1 beschrieben. Auch enthält Motor A ein herkömmliches, "im Voraus eingestelltes" Einspritzsystem, während Motor B das vorliegende, kontinuierliche Schmierölwechselsystem enthält. Motor A ist nun jedoch mit einer Schmieröleinspritzrate eingestellt, die auf einem Motorbetrieb voller Leistung beruht, und die Motoren werden ohne Last betrieben. Da die Ölwechselempfehlung bei voller Leistung 11 Gallonen (etwa 41,641) alle 12000 Meilen (etwa 19308 km) ist, ist die Ölwechselempfehlung bei keiner Last deutlich geringer als die 11 Gallonen (etwa 41,641) alle 12000 Meilen (etwa 19308 km). Wie in Tabelle II dargestellt, überschreitet jedoch die Ölmenge, die in Motor A bei 12000 Meilen (etwa 19308 km) gewechselt wurde, sogar die Empfehlung für volle Leistung. Somit wird gezeigt, dass das herkömmliche, "im Voraus eingestellte" Sy stem etwa 14 Gallonen (etwa 52,99 l) Öl unnötig einspritzt und somit verschwendet. Das vorliegende System gleicht jedoch automatisch die verringerte Last aus, indem weniger Öl in das Kraftstoffsystem eingespritzt wird.
TABELLE II (1 Meile entspricht 1,609 km; 1 Gallone entspricht 3,785 l)
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, die Schmierölkonzentration in dem Kraftstoff unter einem Wert zu halten, was notwendig ist, um den Schwefelgehalt des Kraftstoffes unter der annehmbaren Grenze von 0,05% zu halten. Es hat sich gezeigt, dass für das typische Öl die Schmierölkonzentration im Kraftstoff jederzeit während des Motorbetriebs geringer als 1% sein sollte und vorzugsweise etwa 0,5% sein sollte, um den Schwefelgehalt eines typischen schwefelarmen Kraftstoffs unter 0,05% zu halten.
Herkömmliche Systeme sind weniger imstande, den Schwefelgehalt unter 0,05% zu halten, da bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen mehr Öl in das Kraftstoffsystem eingespritzt wird als notwendig ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass herkömmliche Systeme zu unannehmbar hohen Schwefelwerten im Kraftstoff führen, ist besonders hoch, wenn der Motor bei einer Kapazität arbeitet, die geringer als die Kapazität ist, die der im Voraus eingestellten Einspritzrate entspricht. Wie in Beispiel II und Tabelle II dargestellt, kann das herkömmliche, "im Voraus eingestellte" System eine übermäßige Menge an Schmieröl in den Kraftstoff einspritzen, wodurch der kumulative Schwefelgehalt des Öls und Kraftstoffs die annehmbare Grenze von 0,05% überschreitet. Übermäßige Ölkonzentrationen können auch die Motoremissionen nachteilig beeinflussen, so dass die Emissionen nicht entsprechend sind. Das vorliegende System hält die Schwefelkonzentration innerhalb annehmbarer Grenzen, indem die Einspritzrate abhängig von Motorbedingungen verändert wird, und ist auch eher imstande, Emissionen während des gesamten Betriebs des Motors innerhalb gesetzlicher Grenzen zu halten. Obwohl das vorliegende System, wie in Tabelle I dargestellt, mehr Öl bei höheren Motorlasten einspritzt, um für einen optimalen Motorschutz zu sorgen, werden der Kraftstoffschwefelgehalt und die Ölkonzentrationen innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Das vorliegende kontinuierliche Schmierölwechselsystem kann in jedem Innenverbrennungsmotor mit einer Schmierfluidversorgung zur Schmierung der Motorkomponenten verwendet werden. Das vorliegende System ist jedoch insbesondere in einem Kompressionszündungsmotor eines Fahrzeuges, wie eines Lastwagens oder Bootes, oder in industriellen Geräten, wie Bau- oder Erdbewegungsmaschinen, zweckdienlich.

Claims

Elektronisch gesteuertes System (10) für wenigstens im wesentlichen kontinuierliches Wechseln von Schmieröl in einem Motor, wobei das Wechselsystem (10) aufweist: ein Kraftstoffversorgungssystem (20) zum Zuleiten von Kraftstoff zu dem Motor, wobei das Kraftstoffversorgungssystem (20) einen Kraftstofftank (30) und einen Kraftstoffversorgungskreis (32) aufweist, der den Kraftstofftank (30) mit dem Motor verbindet, ein Hauptschmierölversorgungsmittel (12), das ein Kurbelgehäuse oder einen Sumpf (24) umfasst, das bzw. der einen angesammelten Vorrat an Schmieröl enthält, und weiter einen Schmierölversorgungskreis (26) zur Abgabe eines Vorrats an Schmieröl an den Motor umfasst, einen Schmieröleinspritzkreis (14), der an den Schmierölversorgungskreis (26) und das Kraftstoffversorgungssystem (20) angeschlossen ist, so dass Einspritzmengen von gebrauchtem Schmieröl, die dem Kurbelgehäuse oder dem Sumpf (24) entnommen werden, diskontinuierlich von dem Schmierölversorgungskreis (26) zu dem Kraftstoffversorgungssystem (20) strömen, um mit dem Kraftstoff vermischt zu werden, ein Schmieröleinspritzsteuermittel (16), das entlang dem Schmieröleinspritzkreis (14) angeordnet ist, um diskontinuierlich bzw. intermittierend die Einspritzmengen von gebrauchtem Schmieröl in das Kraftstoffversorgungssystem (20) einzuspritzen, ein Motorbetriebsbedingungserfassungsmittel (19) zum Erfassen wenigstens einer Motorbetriebsbedingung und zum Erzeugen eines Motorbetriebsbedingungssignals, das die wenigstens eine Motorbetriebsbedingung anzeigt, und ein Verarbeitungsmittel (18) zum Empfangen des Motorbetriebsbedingungssignals und zum Erzeugen eines Einspritzstromsteuersignals, wobei das Einspritzstromsteuersignal den Betrieb des Schmieröleinspritzsteuermittels (16) steuert, um eine Frequenz der diskontinuierlichen bzw. intermittierenden Einspritzung der Einspritzmengen von gebrauchtem Schmieröl zu ändern, wobei ein Zusatzschmierölversorgungsmittel (22) zum Zuleiten von frischem Schmieröl zu dem Hauptschmierölversorgungsmittel (12) vorgesehen ist oder ein Bedarf einer Ölzugabe angezeigt wird, wobei das Verarbeitungsmittel (18) zur Berechnung eines Motorbetriebsheftigkeitswertes, der die Heftigkeit des Betriebs abhängig von dem Motorbetriebsbedingungssignal anzeigt, und zur Erzeugung des Einspritzstromsteuersignals abhängig von dem Motorbetriebsheftigkeitswert ausgebildet ist, und wobei gebrauchtes Schmieröl in den Kraftstoffversorgungskreis (32) zu dem Motor eingespritzt wird.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmieröleinspritzsteuermittel (16) eine Einspritzpumpe enthält, die diskontinuierlich betrieben wird, um eine gesteuerte, vorbestimmte Menge an gebrauchtem Schmieröl in das Kraftstoffversorgungssystem (20) zu pumpen.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschmierölversorgungsmittel (22) einen Zusatzschmierölversorgungskreis (42) umfasst, um einen Zusatzschmierölversorgungsstrom zu dem Hauptschmierölversorgungsmittel (12) bereitzustellen, und einen Zusatzschmieröltank (40), der einen Vorrat an Zusatzschmieröl enthält, wobei das System (10) weiter ein Zusatzschmierölstromsteuermittel (44) umfasst, das entlang dem Zusatzschmierölversorgungskreis (42) angeordnet ist, um den Zusatzversorgungsstrom von Schmieröl zu dem Hauptschmierölversorgungsmittel (12) zu steuern, wobei vorzugsweise das Verarbeitungsmittel (18) ein Zusatzstromsteuersignal erzeugt, um den Betrieb des Zusatzschmierölstromsteuermittels (44) zu steuern.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzschmierölversorgungskreis (42) den Zusatzschmieröltank (40) mit dem Sumpf (24) verbindet, um den Zusatzversorgungsstrom zu dem Sumpf (24) abzugeben, vorzugsweise weiter umfassend einen Schmierölsumpfpegelsensor (212) zum Erfassen eines Sumpfschmierölpegels in dem Sumpf (24) und zum Erzeugen eines entsprechenden Pegelsignals, wobei das Verarbeitungsmittel (18) das Pegelsignal empfängt und das Stromsteuersignal abhängig von dem Pegelsignal erzeugt, um den Betrieb des Zusatzschmierölstromsteuermittels (44) zu steuern, um den Sumpfschmierölpegel bei einem annehmbaren Pegel zu halten, und wobei vor zugsweise das Zusatzschmierölstromsteuermittel (44) eine Einspritzpumpe umfasst, die diskontinuierlich betrieben wird, um eine gesteuerte, vorbestimmte Menge an Zusatzschmieröl in den Sumpf (24) zu pumpen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) weiter ein elektronisches Steuermodul (19) zum Steuern des Motorbetriebs umfasst, wobei das elektronische Steuermodul (19) das Motorbedingungssignal dem Verarbeitungsmittel bereitstellt, und wobei vorzugsweise der Motorbetriebsheftigkeitswert ein Kraftstoffverbrauchswert ist, der einem Kraftstoffverbrauch des Motors während eines Betriebsintervalls entspricht.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) eine elektronische Steuerung (18) umfasst, wobei die Steuerung (18) umfasst Eingangsmittel zum Empfangen des Motorbedingungssignals, Ausgangsmittel zum Bereitstellen eines Ausgangssignals von der Steuerung zu einer Stromsteuervorrichtung zur Steuerung eines Schmierölstroms, und das Verarbeitungsmittel (18), das mit dem Eingangsmittel und dem Ausgangsmittel zum Empfangen des Motorbedingungssignals verbunden ist, um ein Ausgangssignal auf der Basis der Menge an Schmieröl zu erzeugen, die einzuspritzen ist, und zum Leiten des Ausgangssignals zu dem Ausgangsmittel.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorbetriebsheftigkeitswert ein Kraftstoffverbrauchswert ist, der einem Kraftstoffverbrauch des Motors während eines Betriebsintervalls entspricht, und/oder das Eingangsmittel ein Temperatursignal empfängt, das die Motorschmieröltemperatur anzeigt, und das Verarbeitungsmittel die Menge an einzuspritzendem Schmieröl auf der Basis des Temperatursignals einstellt, und/oder dass die Steuerung (18) weiter ein Rußinformationsspeichermittel zum Speichern einer Rußinformation umfasst, wobei das Verarbeitungsmittel (18) auf das Rußinformationsspeichermittel zugreift, um einen Rußwert auszulesen, und die Menge an einzuspritzendem Schmieröl auf der Basis des Rußwertes einstellt, und/oder das Verarbei tungsmittel (18) die Menge an einzuspritzendem Öl auf der Basis einer Qualitätseigenschaft des Schmieröls einstellt.
System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (18) weiter ein Motorkonfigurationsspeichermittel umfasst, das an das Verarbeitungsmittel (18) angeschlossen ist, zum Speichern der Motorkonfigurationsinformationen für mehrere Motoren, und wobei vorzugsweise das Verarbeitungsmittel (18) den Kraftstoffverbrauchswert verarbeitet, indem es auf das Motorkonfigurationsspeichermittel zugreift und einen Ölwechselwert ausliest, welcher der Menge an Schmieröl entspricht, die in das Kraftstoffversorgungssystem (20) auf der Basis des Kraftstoffverbrauchswertes einzuspritzen ist.
Verfahren zum Steuern eins Schmierölwechsels in einem Innenverbrennungsmotor mit einem Kraftstoffversorgungssystem (20), das Kraftstoff an den Motor abgibt, und einem Schmierölversorgungssystem (12), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Empfangen eines ersten Signals, das eine Betriebsbedingung des Motors anzeigt, Bestimmen einer Menge an gebrauchtem Schmieröl, die einem Kurbelgehäuse oder Sumpf (24) des Schmierölversorgungssystems (12) entnommen wird, um in das Kraftstoffversorgungssystem (20) eingespritzt zu werden, das einen Kraftstofftank (30) und einen Kraftstoffversorgungskreis (32) aufweist, der den Kraftstofftank (30) mit dem Motor verbindet, auf der Basis von wenigstens dem ersten Signal, Erzeugen eines Ausgangssignals auf der Basis der Menge an gebrauchtem Schmieröl, Leiten des Ausgangssignals zu einer Stromsteuervorrichtung zum Steuern eines Stroms gebrauchten Schmieröls von dem Schmierölversorgungssystem (12) in das Kraftstoffversorgungssystem (20) des Motors, und Zuführen von frischem Schmieröl zu dem Schmierölversorgungssystem (12) oder Anzeigen der Notwendigkeit einer Ölzugabe, wobei ein Motorbetriebsheftigkeitswert, der die Heftigkeit des Betriebs wiedergibt, auf der Basis des ersten Signals berechnet wird, der Motorbetriebsheftigkeitswert verarbeitet wird, um die Menge an gebrauchtem Schmieröl zu bestimmen, und gebrauchtes Schmieröl in den Kraftstoffversorgungskreis (32) zu dem Motor eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Zugreifens auf Motorkonfigurationsinformationen für wenigstens einen Motor in einem Motorkonfigurationsspeichermittel umfasst, um einen Schmierölwechselwert zu lesen, welcher der Menge an gebrauchtem Schmieröl entspricht, die in das Kraftstoffversorgungssystem (20) einzuspritzen ist, auf der Basis des Motorbetriebsheftigkeitswertes, und/oder dass der Motorbetriebsheftigkeitswert ein Kraftstoffverbrauchswert ist, der einem Kraftstoffverbrauch des Motors während eines Betriebsintervalls entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an gebrauchtem Schmieröl, die einzuspritzen ist, in periodischen Intervallen während des gesamten Motorbetriebs bestimmt wird, und wobei vorzugsweise diese periodischen Intervalle auf einer Zeitvariablen und/oder einer Meilenzahlvariablen beruhen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuervorrichtung imstande ist, eine vorbestimmte Einheitseinspritzmenge bei Empfang des Ausgangssignals einzuspritzen, wobei vorzugsweise die Zeitsteuerung der Einspritzung der vorbestimmten Einheitseinspritzmenge während des Motorbetriebs von dem Motorbetriebsheftigkeitswert abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Summierens der Menge an gebrauchtem Schmieröl, die einzuspritzen ist, für mehrere periodische Intervalle umfasst, um eine kumulierte einzuspritzende Schmierölmenge zu definieren, und vorzugsweise des Weiteren den Schritt des Vergleichens der kumulierten einzuspritzenden Schmierölmenge mit der vorbestimmten Einheitseinspritzmenge umfasst, und wobei vorzugsweise das Ausgangssignal zu der Stromsteuervorrichtung geleitet wird, wenn die kumulierte einzuspritzende Schmierölmenge größer als die vorbestimmte Einheitseinspritzmenge ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte des Erfassens der Schmieröltemperatur, Erzeugens eines Temperatursignals, das die Schmieröltemperatur anzeigt, und Einstehens der einzuspritzenden gebrauchten Schmierölmenge auf der Basis des Temperatursignals umfasst und/oder des Weiteren die Schritte des Zugreifens auf Rußinformationen in einem Rußinformationsspeichermittel, um einen Rußwert auszulesen, und des Einstehens der einzuspritzenden gebrauchten Schmierölmenge auf der Basis des Rußwertes umfasst, und/oder des Weiteren den Schritt des Einstehens der einzuspritzenden gebrauchten Schmierölmenge auf der Basis einer Qualitätseigenschaft des Schmieröls umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte des Bestimmens eines Sumpfschmierölpegels und des Leitens eines ersten Steuersignals zu einer Zusatzstromsteuervonichtung umfasst, um eine erste Menge an Zusatzschmieröl von einem Zusatzschmieröltank (40) in den Sumpf (24) einzuspritzen, wenn der Sumpfschmierölpegel unter einem annehmbaren Pegel liegt, vorzugsweise weiter umfassend den Schritt des Vorbestimmens des Sumpfschmierölpegels nach dem Einspritzen der ersten Menge an Zusatzschmieröl, des Bestimmens eines Zusatzschmierölpegels in dem Zusatzschmieröltank (40), wenn der Sumpfschmierölpegel unannehmbar ist, und des Erzeugens eines Fehlersignals zur Alarmierung eines Betreibers, wenn der Zusatzschmieröltankpegel nieder ist, vorzugsweise weiter umfassend die Schritte des Bestimmens, ob die Zusatzstromsteuervonichtung (44) richtig funktioniert, nach der Bestimmung des Zusatzschmierölpegels in dem Zusatzschmieröltank (40) und/oder wenn der Sumpfschmierölpegel höher als ein annehmbarer Pegel ist, und des Erzeugens eines Fehlersignals zur Alarmierung eines Betreibers, wenn die Zusatzstromsteuervorrichtung (44) nicht richtig funktioniert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom an gebrauchtem Schmieröl abhängig von den tatsächlichen Betriebsbedingungen des Motors gesteuert wird, insbesondere von der Kraftstoffverbrauchsrate, der Abgastemperatur und/oder der Motorlast.