ES2390597T3

ES2390597T3 - Procedimiento y sistema para detectar la dilución del lubricante por el combustible

Info

Publication number: ES2390597T3
Application number: ES07122384T
Authority: ES
Inventors: Peter Kraehenbuehl
Original assignee: Iveco Motorenforschung AG
Current assignee: FPT Motorenforschung AG
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-12-05
Also published as: CN101451987A; BRPI0822412B1; BRPI0822412A2; AU2008249218B2; EP2067946B1; AU2008249218A1; EP2067946A1; CN101451987B; BRPI0822412B8

Abstract

Procedimiento para detectar la dilucion del lubricante de un motor de combustion interna (1) que tiene un carter del ciguenal, una serie de camaras de combustion delimitadas por un cilindro abierto en su parte mas baja hacia dicho carter del ciguenal y un piston que puede moverse en dicho cilindro, que comprende la medicion de hidrocarburos (HC), en los gases retirados del carter del ciguenal de dicho motor, por medio de un sensor apropiado (sensor de HC) (6), en el que: la medicion se lleva a cabo sobre los gases retirados de, o presentes en, una linea de respiradero (3) para los gases de carter del ciguenal, aguas arriba de un punto de introduccion posible de dichos gases en una linea de admision de dicho motor, o en el que la medicion se lleva a cabo sobre los gases tomados de, o presentes en, una linea de admision (2) de dicho motor, aguas abajo de un punto de introduccion posible de la fuga de gas del carter del ciguenal por medio de una linea de respiradero apropiada.

Description

Procedimiento y sistema para detectar la dilucion del lubricante por el combustible.

Campo de la invencion

[0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento para detectar la dilucion del lubricante por el combustible

5 en un motor de combustion interna, en particular un motor dotado de camaras de combustion, delimitadas entre los cilindros y los pistones, y con un carter del ciguenal, en comunicacion con dichos cilindros, en el que se almacena una reserva del aceite lubricante, mas particularmente un motor diesel para un vehiculo.

Descripcion de la tecnica anterior

[0002] Los motores de combustion interna tradicionales, como aquellos para vehiculos, estan equipados con varias

10 camaras de combustion delimitadas entre los cilindros y los pistones. En su parte mas baja, los cilindros estan abiertos hacia un carter del ciguenal en el que varias partes mecanicas se encuentran presentes, tal como la biela y el ciguenal. Los pistones separan la camara de combustion con respecto al carter del ciguenal. El lubricante circula en el interior del carter del ciguenal y se recoge en un colector previsto en el fondo, a partir del cual este se aspira mediante una bomba prevista y se envia a los tubos previstos con el fin de lubricar los diferentes componentes.

15 [0003] Es inevitable que algo de materia se filtre desde las camaras de combustion hacia el carter del ciguenal a lo largo de las paredes de los cilindros, lo que se ve favorecido tambien por la diferencia de presion causada por el funcionamiento del motor. Esto concierne tanto a la materia gaseosa, tal como el aire y los productos de una combustion parcial o total, como al combustible.

[0004] Por esta razon, el carter del ciguenal esta dotado habitualmente de un sistema de respiradero, que puede

20 comprender una valvula. Habitualmente se incluyen unos sistemas de separacion, tal como filtros de diferentes tipos, del aceite arrastrado por las fugas de gas. Con el fin de evitar la contaminacion, las fugas de gas pueden recircularse en la linea de admision del motor y garantizar la combustion de combustible evaporado o no quemado posible o de residuos del aceite lubricante.

[0005] Un problema particularmente percibido es la dilucion del aceite lubricante por el combustible. El respiradero

25 contribuye a solucionar el problema, dada la volatilidad mas elevada del combustible. No obstante, el porcentaje de combustible que se encuentra presente en el aceite lubricante puede alcanzar unos valores considerables, incluso de alrededor de un 5 %, sobre todo en los motores diesel. Algunos de los factores que dan lugar a este fenomeno son la elevada presion en las camaras de combustion y la mas baja volatilidad del combustible. Ademas, las nuevas y generalizadas tecnicas de inyeccion complican el problema. Este es el caso del fraccionamiento de combustible

30 que mejora la calidad de los gases de escape, o de la inyeccion de combustible despues de la fase de combustion, con el fin de tener algo de combustible en los gases de escape, que se usa para calentar los gases de escape o para crear una mezcla reductora para los dispositivos de tratamiento de gas en la linea de escape. Es evidente que unas averias de diferentes tipos o una estanqueidad reducida entre el cilindro y el piston, consecuencia del desgaste

o de otras causas, pueden aumentar la dilucion hasta unos niveles intolerables. La dilucion del aceite lubricante

35 empeora considerablemente sus propiedades fisicas y quimicas y da lugar a unos problemas de desgaste y corrosion para los varios componentes del motor. Ademas, si la dilucion alcanza unos valores anomalamente altos, pueden desarrollarse unas mezclas gaseosas inflamables desde el carter del ciguenal hasta la totalidad de la linea de respiradero. Esto da lugar a muchos peligros, tal como la posibilidad de que los gases recirculados hacia el motor provoquen la ignicion en los cilindros y el arranque del motor sin suministro de combustible.

40 [0006] Por esta razon, la composicion del lubricante ha de supervisarse con el fin de entender cuando es necesario cambiar este, y con el fin de detectar averias o malfuncionamientos del motor que den lugar a una dilucion excesiva de lubricante. Es evidente que un cambio de aceite periodico puede ser insuficiente, especialmente en el caso de un malfuncionamiento.

[0007] Un procedimiento conocido se basa en la medicion del nivel del lubricante. En este procedimiento, no

45 obstante, es necesario comparar datos anteriores y mas recientes. Por lo tanto, este procedimiento no es adecuado para los sistemas de deteccion inmediata, en particular para los sistemas de a bordo, e incluso las pruebas en taller consumen mucho tiempo.

[0008] Otros sistemas, tal como el uso de sensores de viscosidad o la medicion de la altura de impulsion del lubricante, han demostrado que son poco precisos, especialmente si el combustible estaba presente en una 50 concentracion relevante pero no elevada. Ademas, los resultados dependen de otros muchos factores, tal como las condiciones de trabajo del motor. Otro ejemplo de un procedimiento para detectar la dilucion del lubricante de un motor de combustion interna se da a conocer en la solicitud de patente JP 10317936. Por lo tanto, la evaluacion de la dilucion del lubricante es aun embarazosa y cara, su inmediata deteccion es dificil o imposible con los sistemas de a bordo, en el caso de los vehiculos, e incluso la deteccion durante las pruebas en taller es problematica. Seria 55 preferible un sistema de deteccion fiable y rapido, el cual podria aplicarse al motor durante el mantenimiento de rutina o extraordinario. Seria tambien preferible un sistema que detecte facilmente incluso una pequena cantidad de combustible. Ademas, seria preferible un sistema de deteccion integrado, que sea capaz de funcionar durante el

funcionamiento ordinario del motor. En el caso de los vehiculos, esto quiere decir que seria preferible un sistema de deteccion de a bordo.

Sumario de la invencion

[0009] Los problemas que se mencionan anteriormente se han solucionado de acuerdo con la presente invencion mediante un procedimiento para detectar la dilucion del lubricante de un motor de combustion interna que comprende la medicion de los hidrocarburos (HC) en los gases retirados del carter del ciguenal de dicho motor por medio de un sensor previsto en el que:

-: la medicion se lleva a cabo sobre los gases retirados de, o presentes en, una linea de respiradero para los gases de carter del ciguenal, aguas arriba de un punto de introduccion posible de dichos gases en una linea de admision de dicho motor, o en el que

-: la medicion se lleva a cabo sobre los gases tomados de, o presentes en, una linea de admision de dicho motor, aguas abajo de un punto de introduccion posible de la fuga de gas del carter del ciguenal por medio de una linea de respiradero apropiada.

[0010] La invencion se refiere tambien a un sistema de deteccion con la funcion de realizar el procedimiento que se describe anteriormente y a un motor equipado con dicho sistema.

[0011] La presente invencion se refiere en particular a lo que se menciona en las reivindicaciones adjuntas a la misma.

Lista de las figuras

[0012] La presente invencion se explicara por medio de una descripcion detallada de las realizaciones preferidas, pero no exclusivas, que se muestran con la ayuda de los dibujos que se adjuntan a la misma, los cuales son meramente ilustrativos y no limitativos, en los que:

la figura 1 muestra el diagrama de un motor dotado de una linea de respiradero a partir del carter del ciguenal, que se conecta a la linea de admision de aire de acuerdo con la presente invencion.

Descripcion detallada de una realizacion de la invencion

[0013] La figura 1 representa un motor de forma esquematica, tal como un motor diesel para vehiculos, que es adecuado para la aplicacion del procedimiento de acuerdo con la presente invencion. El procedimiento de acuerdo con la presente invencion puede aplicarse tambien a otros tipos de motores de combustion interna, incluso a pesar de que los motores diesel son su campo de aplicacion preferido, por las razones que se mencionan anteriormente.

[0014] El motor 1 tiene una linea de admision de aire 2 y una linea de respiradero 3 del carter del ciguenal. La linea de respiradero puede conectar, como es habitual, el carter del ciguenal con la linea de admision, por ejemplo en un punto aguas arriba del turbocompresor de alto empuje 4, si lo hay. La linea de respiradero puede incluir, como es habitual, diferentes tipos de dispositivos 5, tal como unos dispositivos de separacion, que pueden consistir en diferentes tipos de filtros, separador inercial u otros, con el fin de separar el aceite arrastrado por la corriente gaseosa y de reintroducir este en el carter del ciguenal.

[0015] De acuerdo con la presente invencion, un sensor debidamente calibrado 6 para la deteccion de hidrocarburos (sensor de HC) se usa para medir la cantidad de hidrocarburos presentes en las fugas de gas del carter del ciguenal.

[0016] De acuerdo con una realizacion de la invencion, el gas puede retirarse en un punto adecuado y enviarse a un dispositivo de medicion apropiado que comprende el sensor. De acuerdo con otra realizacion de la invencion, el sensor puede colocarse en un punto adecuado del motor, por ejemplo en la linea de respiradero (el punto A o A'), aguas arriba o aguas abajo de un dispositivo de separacion 5 de las gotas de lubricante, o en la linea de admision, aguas abajo del punto de introduccion (el punto 8). Esta medicion puede llevarse a cabo tambien por unos dispositivos externos durante el mantenimiento de rutina.

[0017] Alternativamente, el sensor puede colocarse en un punto adecuado del motor, con el fin de obtener un sistema de deteccion de a bordo.

[0018] El sensor puede ser del tipo adecuado, se usan diferentes tipos de sensor, por ejemplo, para la evaluacion de la presencia de hidrocarburos en los gases de escape. Otros sensores son del tipo que se usa para la deteccion de hidrocarburos gaseosos, por ejemplo en sistemas de alarma. Asimismo, el principio fisico del sensor puede ser de cualquiera de los tipos conocidos apropiados, por ejemplo, sensores basados en la capacidad del gas de retirar el calor,tal como los basados en el MMOS (metal-oxido-semiconductormezclados). El sensor, por supuesto, ha de ser capaz de soportar las condiciones de las fugas de gas (temperatura, presencia de aceite nebulizado y de otros contaminantes, tal como hollin). El experto en la tecnica es capaz de determinar que tipo de sensor es el mas apropiado y de llevar a cabo una calibracion adecuada.

[0019] Se ha medido que el procedimiento de acuerdo con la presente invencion permite una evaluacion inmediata y fiable de la dilucion del lubricante por el combustible. La fiabilidad del procedimiento es mas elevada que la de los procedimientos conocidos, incluso en el caso de unos valores de dilucion bajos, cuando otros procedimientos han demostrado que son totalmente inadecuados.

[0020] Esto puede apreciarse observando la tabla 1 adjunta, en la que se comparan los resultados de las pruebas llevadas a cabo en un motor diesel para vehiculos industriales. Las mediciones se han llevado a cabo con un sensor de HC, en primer lugar en el comienzo de la prueba, a continuacion en el momento indicado y, por ultimo, cuando la dilucion habia disminuido debido de la evaporacion del combustible. Los datos que se obtienen mediante el presente procedimiento se comparan con los que se obtienen con otros procedimientos. La prueba se llevo a cabo en diferentes condiciones de dilucion del aceite lubricante y en diferentes condiciones de funcionamiento del motor (estas condiciones se compararon cada vez con la condicion de aceite no diluido). El consumo de aceite y el combustible evaporado se midieron en las diferentes condiciones. El arrastre del aceite por las fugas de gas se midio pesando un filtro previsto despues de la prueba, y promediando el valor para la totalidad de la duracion de la prueba. Ademas, en el comienzo de la prueba se midieron otros parametros que son indicativos de la calidad del lubricante, tal como la viscosidad, que se detecta con un sensor previsto, y la presion de aceite.

[0021] La presencia de HC se ha detectado por medio de un sensor tanto en el comienzo de la prueba como en el momento indicado para las varias pruebas, cuando la cantidad de combustible en el aceite era mas baja como resultado de la evaporacion. La considerable sensibilidad de la deteccion en cada condicion de funcionamiento del motor es evidente, incluso con unos valores de dilucion bajos. El sensor se coloco en la linea de respiradero del carter del ciguenal, en una posicion apropiada.

[0022] La presente invencion tambien se refiere a un motor, preferiblemente un motor diesel y, en particular, a un motor diesel para vehiculos, equipado con un sensor para la deteccion de hidrocarburos en las fugas de gas del carter del ciguenal, y a un vehiculo, en particular a un vehiculo industrial equipado con dicho motor.

[0023] De acuerdo con una realizacion preferida de la invencion, el sensor envia los datos a una unidad de control del vehiculo, que tiene la funcion de procesar y, posiblemente, de comparar los datos con un valor de referencia. Los datos procesados pueden visualizarse por medio de unos indicadores previstos, tanto para la activacion de la alarma como los sistemas de regeneracion, si los hay. Si la deteccion se lleva a cabo mediante un sistema externo, dicho sistema puede estar equipado con una unidad de control con la funcion de recibir los datos a partir del sensor de HC, y posiblemente a partir de otros sensores, y de procesar estos con el fin de evaluar la dilucion del lubricante, de acuerdo con unos procedimientos predeterminados. La invencion tambien se refiere a un softtare informatico, tal como puede considerarse tal unidad de control con la funcion de llevar a cabo la evaluacion que se describe anteriormente.

[0024] La considerable sensibilidad del procedimiento permite un analisis de la variacion temporal de la dilucion, incluso con unos valores bajos, proporcionando por lo tanto una posibilidad adicional de distinguir una alteracion y un funcionamiento anomalos del funcionamiento ordinario del motor.

[0025] Obviamente, de acuerdo con el tipo de sensor, es necesario tener en cuenta las condiciones del gas medido, en particular el caudal y la temperatura.

[0026] Tanto en el sistema de deteccion de a bordo como en la prueba en taller, es posible, por lo tanto, corregir o procesar los datos recogidos por el sensor usando los datos recogidos por otros tipos de sensor, o es posible llevar a cabo la medicion solo cuando las condiciones se encuentran dentro de los valores que permiten obtener un resultado significativo. Por supuesto, la prueba es mas facil de llevar a cabo en el presente caso con unas condiciones predeterminadas de funcionamiento del motor.

Tabla 1

velocidad de motor (min-1): 2.100 2.100 2.100 1.200

potencia entregada (kW): 290 290 145 180

temperatura de aceite (DC): 110 107 99 99

cantidad global de aceite puro (I): 22 19 22 21,5 22 21,5 22 21,5

cantidad global de combustible (I): 0 3 0 0,5 0 0,5 0 0,5

consumo global (g/h): 160 30 26 23

aceite consumido (g/h): 20 16 14 9

combustible evaporado (g/h): 140 14 12 14

HC en las fugas de gas del carter del ciguenal (ppm): comienzo de la prueba comienzo de la prueba comienzo de la prueba comienzo de la prueba

214: 10.941 291 5.075 286 2.407 352 2.036

HC en las fugas de gas del carter del ciguenal (ppm): despues de 2 h despues de 5 h despues de 5 h despues de 5 h

213: 5.116 276 1.075 190 539 77 458

viscosidad (�) en el comienzo de la prueba: 3,94 3,58 3,91 3,92 4,51 4,40 4,38 4,29

presion de aceite (bar) en el comienzo de la prueba: 4,74 4,65 4,80 4,80 4,85 4,85 4,20 4,17

arrastre de aceite (g/h) en el comienzo de la prueba: 1,5 10,5 0,7 1,0 0,5 0,5 0,3 0,8

Claims

REIvINDICaCIoNES

1� Procedimiento para detectar la dilucion del lubricante de un motor de combustion interna (1) que tiene un carter del ciguenal, una serie de camaras de combustion delimitadas por un cilindro abierto en su parte mas baja hacia dicho carter del ciguenal y un piston que puede moverse en dicho cilindro, que comprende la medicion de hidrocarburos (HC), en los gases retirados del carter del ciguenal de dicho motor, por medio de un sensor apropiado (sensor de HC) (6), en el que:

la medicion se lleva a cabo sobre los gases retirados de, o presentes en, una linea de respiradero (3) para los gases de carter del ciguenal, aguas arriba de un punto de introduccion posible de dichos gases en una linea de admision de dicho motor, o en el que la medicion se lleva a cabo sobre los gases tomados de, o presentes en, una linea de admision (2) de dicho motor, aguas abajo de un punto de introduccion posible de la fuga de gas del carter del ciguenal por medio de una linea de respiradero apropiada.

2� Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la medicion se lleva a cabo sobre los gases retirados de, o presentes, aguas arriba de un dispositivo de separacion (5) de las gotas de lubricante.

3� Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la medicion se lleva a cabo sobre los gases retirados de, o presentes, aguas abajo de un dispositivo de separacion (5) de las gotas de lubricante.

4� Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para detectar la dilucion del lubricante de un motor de un vehiculo, que se lleva a cabo por medio de un sistema de a bordo, que comprende dicho sensor.

5� Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4, que comprende enviar los datos recogidos por el sensor a una unidad de control que tiene la funcion de procesar los datos.

6� Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la medicion se lleva a cabo por medio de un sistema que no esta integrado en el motor, sistema que comprende un sensor de HC que tiene la funcion de introducirse en el carter del ciguenal, en una linea de respiradero o en una linea de admision de dicho motor, o que comprende la retirada del gas con respecto a uno de dichos puntos y la medicion por medio de dichos sensores en dicho gas retirado.

7� Sistema para detectar la dilucion del lubricante de un motor de combustion interna (1) que tiene un carter del ciguenal y una serie de camaras de combustion delimitadas por un cilindro abierto en su parte mas baja hacia dicho carter del ciguenal y un piston que puede moverse en dicho cilindro, que comprende un sensor de HC que tiene la funcion de efectuar una medicion en los gases retirados del carter del ciguenal del motor, en una linea de respiradero a partir de dicho carter del ciguenal o en una linea de admision de dicho motor aguas abajo de un punto de admision de las fugas de gas a partir de dicho carter del ciguenal.

8� Sistema de acuerdo con la reivindicacion 7, que comprende una unidad de control que tiene la funcion de procesar los datos recogidos por dicho sensor.

9� �ehiculo equipado con un sistema de acuerdo con la reivindicacion 7 u 8.