KR20080093897A

KR20080093897A - 배기 가스 후처리 장치를 재생하기 위하여 후-분사 연료에의해 자동차 엔진 오일의 연료 희석화를 퀀타징하는 시스템또는 방법

Info

Publication number: KR20080093897A
Application number: KR1020080035083A
Authority: KR
Inventors: 게리 엘. 헌터; 안드레이 마카르트척
Original assignee: 인터내셔널 엔진 인터렉츄얼 프로퍼티 캄파니, 엘엘씨
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2008-10-22
Also published as: MX2008004870A; CA2628369A1; CN101299038A; US7433776B1; JP2008267386A; BRPI0801151A2; EP1983165A1; US20080256928A1; EP1983165A8

Abstract

자동차 엔진 오일의 연료 희석화와 관련하여 연료의 후-분사에 의해 디젤 미립자 필터(22)에 실행되는 재생의 효과를 측정하는 시스템 및 방법

디젤 미립자 필터, 연소실, 실린더, 필름.

Description

배기 가스 후처리 장치를 재생하기 위하여 후-분사 연료에 의해 자동차 엔진 오일의 연료 희석화를 퀀타징하는 시스템 또는 방법{SYSTEM AND METHOD FOR QUANTIZING FUEL DILUTION OF ENGINE MOTOR OIL DUE TO POST-INJECTION FUELING TO REGENERATE AN EXHAUST AFTERTREATMENT DEVICE}

본 발명은 일반적으로 내연기관, 특히 배기 시스템을 통해 배기 가스가 통과하도록 처리하는 일정한 배기 가스 처리 장치를 구비한 디젤 엔진에 의해 구동되는 트럭과 같은 자동차와 관련된다. 본 발명은 특히 배기가스 후처리 장치를 재생하기 위하여 연료의 후-분사 (post-injection)에 의해 자동차 엔진 오일의 희석화를 퀀타이징 (quantizing)하는 방법 및 시스템에 관련된다.

엔진의 작동하는 내부 부품을 윤활하는 자동차 엔진 오일이 교체될 필요가 있는 시기를 나타내는 공지된 시스템과 방법은 일반적으로 바로 직전의 오일이 교체된 후에 이동되는 시간 및/또는 마일(miles)의 경과에 기초한다. 시간 및/또는 마일의 길이는 자동차 오일 윤활의 품질에 관한 자동차 성능의 효과에 대한 종래의 연구를 통해 개발된 데이터에 기초할 수 있다.

미국 특허 번호 6,513,367은 다른 알려진 시스템과 방법을 언급한다. 하나는 자동차 오일의 품질을 모니터하는 유전성 센서를 사용하는 것이다. 또 하나는 새로운 자동차 오일을 가장 최근에 추가한 후에 자동차 운전을 트랙킹(tracking)함으로써 오일의 품질을 평가하는 것을 포함한다. 또한, 그러한 특허는 자동차 엔진 오일의 오염에 기여하는 다양한 요소를 확인한다.

이러한 요소들 중의 하나는 엔진에서 연료의 연소에 의해 생성되는 그을음(soot)이다. 상기 특허는 각각의 실린더에서 각각의 연소 발생에 의하여 자동차 오일에 추가되는 그을음의 양을 측정하는 복잡한 방법을 기재한다. 특히 그을음의 추가는 연료 유동, 냉각제 온도 및 분사 시간 요소(factors)의 함수로 측정된다. 오일의 품질이 오일이 변경되는 것을 나타내는 정도로 오염될 때, 상기 효과의 신호는 주어진다.

일부 엔진, 특히 디젤 엔진은 엔진의 배기 가스로부터 바람직하지 않은 물질을 제거하여 그러한 물질이 대기로 들어가지 않도록 하기 위해 배기 시스템에 하나 이상의 후처리 장치를 구비할 수 있다. 그러한 장치는 때때로 재생을 요구할 수 있다. 여기에서 사용되는 것처럼, 후처리 장치의 "재생"은 상기 후처리 장치의 효율을 유지하기 위해 일정한 경우 추가적인 그을음, 탄화수소(HC) 및 이와 같은 것을 생성하는 특정적인 실린더의 연소 발생을 요구하는 모든 후처리 장치에 적용된다.

그러한 장치의 하나는 배기 가스에서 일정한 미립자를 포착하는 디젤 미립자 필터 (DPF)이다. 디젤 미립자 필터는 미립자 포착 효율을 유지하기 위해 때때로 재생을 요구한다. 디젤 미립자 필터에 적용되는 것과 같은 재생은 포착된 미립자를 연소하는 조건의 존재를 포함하며, 그렇지 않으면 포착된 미립자의 억제 되지 않은 축적은 디젤 미립자 필터의 효율을 손상시킬 것이다. 디젤 미립자 필터의 "재생"은 종종 디젤 미립자 필터에서 디젤 미립자 물질(DPM)을 연소하는 일반적인 과정을 언급하면서, 디젤 미립자 필터 재생의 두 가지 특이한 타입은 현재 자동차 엔진에 적용되는 것처럼 디젤 미립자 필터 (DPF) 재생 기술에 잘 알려진 기술들에 의해 인식된다.

"수동적인 재생"은 엔진 콘트롤 시스템에서 알고리즘에 의해 구현되는 구체적인 재생 전략에 의해 초기화되지 않고 디젤 미립자 물질(DPM)을 연소하는 상태에서 엔진이 작동할 때는 언제나 발생할 수 있는 재생을 의미하는 것으로 이해된다.

"능동적인 재생"은 포착된 입자의 연소를 초기화하고 유지하기에 적합한 범위로 디젤 미립자 필터(DPF)로 들어가는 배기 가스의 온도를 상승시키려는 목적으로, 자체의 초기화에서의 엔진 콘트롤 시스템이나, 엔진 콘트롤 시스템이 재생을 초기화하도록 하는 운전자에 의해 의도적으로 초기화되는 재생을 의미하는 것으로 이해된다.

디젤 미립자 물질의 적재량에 의해 엔진 콘트롤 시스템 그 자체로 재생이 행해지는 정도로 디젤 미립자 필터가 디젤 미립자 물질로 적재되기 전에 능동 재생은 초기화될 수 있다.

상기 콘트롤 시스템 또는 구동기의 작동에 의해 실행되는 능동 재생의 초기화 및 연속하기 위한 조건의 생성은 포착된 입자의 연소를 초기화하고 계속하도록 적절히 높은 온도로 디젤 미립자 필터 (DPF)로 들어가는 배기가스의 온도를 상승시키는 것을 일반적으로 포함한다. 전형적으로 디젤 엔진은 상대적으로 오염이 덜 되 고 저 연료 소비되는 방식으로 가동되므로, 디젤 연료의 후-분사는 포착된 미립자 물질을 연소하기 위해 여전히 과 산소를 유지하는 동안 디젤 미립자 필터 (DPF)로 들어가는 배기 가스의 온도를 상승시키는 재생 전략의 일부로서 사용되는 하나의 기술이다. 후-분사는 예를 들면 능동 디젤 미립자 필터 (DPF) 재생에 필요한 상대적으로 높은 온도까지 배기 가스 온도를 재생하기 위한 디젤 미립자 필터 (DPF)에 선행하는 디젤 산화 촉매를 다른 절차 및/또는 장치와 함께 사용될 수 있다.

그러나 디젤 미립자 필터 (DPF) 재생을 위한 연료 후-분사는 각각의 연소실로부터 배출되는, 과도한 양의 불연소 연료를 포함하는, 일정한 추가적인 배기 가스 구성요소를 본질적으로 생성한다. 이로써, 디젤 미립자 필터 (DPF)의 능동 재생은, 단지 일정한 경우일지라도, 엔진 연소실에서 생성되는 배기가스에서 추가적인 오염 성분을 생성한다. 디젤 엔진으로부터 미입자 방출을 감소하기 위해 사용되는 미입자 필터는 수집된 그을음을 연소하거나 재생하기 위해 충분한 온도에서의 시간을 요구한다. 자동차/엔진의 듀티 사이클이 주기적으로 달성되기 위해 요구되는 미립자 필터의 입구 온도를 제공하지 못하면, 필터의 입구 온도에서의 충분한 증가를 위한 선택적인 수단이 고용되어야 한다. 그러한 수단은 배기 가스에 연소되지 않은 연료원을 제공하기 위해 팽창 행정의 후반부에서 추가적인 실린더 내부 연료의 분사 펄스를 사용하는 것이다. 이러한 연소되지 않은 연료는 산화 촉매제에서 산화되고, 재생을 초기화하기에 충분하도록 미립자 배수관으로 들어가는 배기 가스에서의 온도 증가를 초래한다.

일정한 경우에, 후-분사의 사용은 실린더 벽에 연료의 증착을 초래할 수 있 고, 궁극적으로 윤활오일의 연료 희석화를 초래한다. 이러한 희석화는 낮은 점성과 윤활 오일의 다른 성질에서의 변화를 초래하여, 그것의 효율을 감소시킨다.

본 발명은 엔진 오일의 품질을 계산할 때 특히 디젤 미립자 필터 (DPF)의 능동 재생을 취하는 전략에 관한 것이다.

본 발명의 하나의 일반적인 국면은 실린더에서 배출되는 풍부한 배기 가스를 생성하기 위하여 주(main) 분사 후에 발생하는 엔진 실린더로의 연료의 후-분사에 의하여 내연 기관의 윤활 시스템안에서 엔진 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징(quantizing)하는 방법에 관한 것이다.

엔진과 연관된 데이터 처리 장치는 a) 실린더 벽 위의 자동차 엔진 오일의 필름에 보유되고, 상기 엔진의 보유 및 연속적인 작동의 결과로서, 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 후-분사 연료의 양을 계산하는 단계 및 b) 자동차 엔진 오일의 공급부의 연료 희석화를 퀀타이즈하기 위해 필름에 보유된 상기 계산된 후-분사 연료의 양을 사용하는 단계의 알고리즘을 실행하며.

상기 알고리즘은 후-분사 연료의 양을 나타내는 데이터. 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계가 있는 엔지 사이클의 일부 위치에서 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터, 상기 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계가 있는 엔진 사이클의 일부 위치에서 실린더 내부의 온도를 나타내는 데이터 및 엔진 스피드를 나타내는 데이터를 처리하는 단계를 포함한다.

또 다른 일반적인 국면은 연료가 분사되는 내연 기관의 실린더 벽 위의 엔진 오일에 보유되고, 그러한 보유와 엔진의 계속되는 작동의 결과, 상기 엔진의 윤활 시스템안에있는 엔진 오일의 공급부로 회수되는 후-분사 연료의 양을 계산하는 방법과 관련된다.

상기 방법은 엔진 스피드를 나타내는 데이터, 엔진 오일 공급부로 회수되는 엔진 오일 필름에 보유되는 후-분사 연료의 양과 관계하는 엔진 사이클의 일부 위치에서 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터, 엔진 오일 공급부로 회수되는 엔진 오일 필름에 보유되는 후-분사 연료의 양과 관계하는 엔진 사이클의 일부 위치에서 실린더 내부의 온도를 나타내는 데이터 및 후-분사 연료의 양을 나타내는 데이터를 포함하는 여러가지 데이터를 처리하는 것을 포함한다.

추가적인 일반적인 국면은 엔진 오일의 공급부와 엔진을 작동하기 위해 연료가 연소되고 삽입되는 실린더를 포함하는 윤활 시스템을 구비한 내연 기관 엔진의 작동 시간에 걸쳐 발생하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 방법에 관련된다.

상기 엔진과 관련된 데이터 처리 시스템은 a) 알고리즘에 의해 엔진 스피드를 나타내는 데이터, 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계하는 엔진 사이클의 일부 위치에서의 실린더 내부 압력을 나타내는 데이터, 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계하는 엔진 사이클의 일부 위치에서의 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터 및 실린더로 삽입되는 연료 양을 나타내는 데이터를 처리함으로써, 실린더의 벽 위의 자동차 엔지 오일의 필름에 보유되고, 그 후 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되 는 연료의 양을 계산하는 단계와 b) 엔진이 작동할 때 실린더의 벽 위의 자동차 엔진 오일의 필름에 보유되고 그 후 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 처리 과정에서 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 계산된 연료의 양을 사용하는 단계를 위한 알고리즘을 실행한다.

추가적인 일반적인 국면은 엔진을 작동하도록 연료가 연소되는 연소실, 자동차 엔진 오일 공급부를 포함하고 엔진의 작동하는 내부 부품을 윤활하도록 상기 공급부로부터 자동차 엔진 오일이 순환하는 윤활 시스템 및 엔진이 작동하는 시간에 걸쳐 발생하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하의 측정 데이터를 전개하는 데이터 처리 시스템을 포함하는 내연기관과 관련된다.

실행될 때, 상기 알고리즘은 a) 상기 알고리즘에 의해, 엔진 스피드를 나타내는 데이터, 상기 연소실 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유된 연료의 양과 관계되는 엔진 사이클 안의 일부 위치에서 연소실 압력을 나타내는 데이터, 상기 연소실 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유된 연료의 양과 관계되는 엔진 사이클 안의 일부 위치에서 연소실 온도를 나타내는 데이터 및 연소실 안으로 삽입되는 연료의 양을 나타내는 데이터를 포함하는 다양한 데이터를 처리함으로써, 엔진이 작동할 때 연소실 벽 위의 자동차 엔진 오일의 필름에 보유되고, 그 후 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 양을 계산하고 b) 연소실 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되고 그 후, 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하에 관한 데이터 측정을 전개하는 처리 단계에서 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 계산된 연료의 양을 사용한다.

발명의 추가적인 특징 및 장점과 함께 상술한 사항은 본 발명을 실행하기 위해 이 시점에서 고려되는 최선의 형태를 기재하는 상기 발명의 현재의 바람직한 구성의 다음 기재에서 보여 질 것이다. 이러한 명세서는, 현재 다음과 같이 간략히 기재되는 도면을 포함한다.

도 1은 디젤 엔진(12)과 트럭을 추진하기 위한 구동 휠(16)과 상기 엔진을 결합한 구동렬(14)를 구비한 트럭(10)을 보여준다. 엔진(12)은 엔진 콘트롤 시스템 (ECS)(18)의 일부인 관련된 프로세서를 구비하고, 엔진 콘트롤 시스템은 다양한 엔진 작동 국면을 제어하고 엔진(12)의 작동과 관련된 정보를 전개하기 위한 다양한 제어 정보를 전개하기 위해서 다양한 면에서 데이터를 처리한다.

또한, 엔진(12)은 엔진(12)의 실린더에서 연료의 연소에 의해 생성된 배기 가스를 엔진으로부터 주위 대기로 전달하는 배기 시스템(20)을 구비한다. 엔진 시스템(20)은 배기 가스가 배기관(24)을 통해 대기로 통과하기 전에 배기 가스를 처리하기 위한 하나 이상의 후처리 장치를 포함하며, 그 둘 중 하나는 디젤 미립자 필터 (DPF)(22)이다.

연료 시스템(26)은 엔진을 작동하기 위해 연료가 연소하는 엔진 실린더에 디젤 연료를 분사함으로써 엔진에 연료를 공급한다.

또한, 엔진(12)은 오일통 안에 자동차 엔진 오일의 공급부를 포함하는 윤활 시스템을 구비한다. 엔진의 기계적 메카니즘의 일부 부품은 오일 통에 직접 노출되어 윤활될 수 있고, 반면에 다른 작동 부품들은 오일 통으로부터 갤러리(galleries) 및 통로를 통해 펌핑되는 순환되는 오일에 의해 윤활 될 수 있다.

자동차/엔진의 듀티 사이클(duty cycle)이 디젤 미립자 필터 (DPF) (22)의 수동 재생에 대한 충분한 양을 제공하지 않을 때, 재생은 강제 되어야 한다. 재생을 실행하기 위한 상기 디젤 미립자 필터 (DPF) 입구에서 배기 온도를 상승시키는 하나의 방법은 팽창 행정의 후반부와 같이 상기 엔진 사이클의 상사점 또는 상사점 근방에서 주 연료 양이 연소된 후에, 실린더에서 배출되는 배기에서 다량의 불연소 연료와 산소를 제공하도록 하나 이상의 연료 분사(injection) 펄스에 의한 연료의 후-분사를 포함한다. 그 후, 이러한 불연소 연료는 산화 촉매제에서 산화되어 디젤 미립자 필터 (DPF) 재생을 초기화 하기에 충분히 크도록 상기 디젤 미립자 필터 (DPF)로 들어가는 배기 가스의 온도 증가를 유발한다.

일부의 경우, 후-분사의 사용은 실린더 벽에서 연료 증착을 초래할 수 있고, 궁극적으로는 자동차 엔진 오일의 연료 희석화를 초래한다. 이러한 희석화는 오일의 윤활 특성에 영향을 줄 수 있는 낮은 점성이나 다른 변화를 초래한다.

도 4의 다이어그램은 디젤 미립자 필터 (DPF) (22)를 재생하기 위해 사용되는 후-분사 연료 공급에 의해 자동차 엔진 오일 공급의 연료 희석화를 계산하기 위한 ECS(18) 처리기에서의 알고리즘(30)에 구체화된 단계를 설명한다. 디젤 미립자 필터 (DPF) (22)의 재생이 요구될 때, 연료의 후-분사는 시작되고 알고리즘(30)은 반복되기 시작한다.

상기 알고리즘은 자동차 오일에 의해 상기 실린더 벽으로부터의 기름통으로 전달되는 후-분사 연료 양을 예견하는 스프레이 모델 베이스된(spray-model-based) 계산을 실행한다. 또한, 증발된 연료의 손실이 모델 된다. 상기 두 개의 차이는 윤활 시스템에서 오일 공급에 추가되는 연료의 추정값을 나타낸다.

계산이 정확히 주기적일 필요가 없는 시간의 다른 위치에서 만들어지기 때문에, 각각의 계산은 상기 알고리즘의 다음 반복까지 일정한 시간 간격에 걸쳐 적분되는 비율로서 처리될 수 있다. 상기 알고리즘이 정확히 주기적인 간격에서 반복되면, 상기 계산은 단순히 오일 공급을 희석화하는 연료 양의 추정 값을 나타내는 총합으로서 누적될 수 있다. 상기 희석화가 오일의 윤활 품질에 대한 초기 손상을 나타내는 점에 도달하면, 신호가 주어진다.

실린더 벽 위의 오일에 함유된 연료의 양을 계산하는데 사용되는 스프레이 모델은 노즐 형상 및 엔진 형상과 같은 알려진 형상 변수, 후-분사 압력 및 후-분사 양과 같은 제어 방법에서 이용할 수 있는 후-분사 변수 및 엔진 속도, 실린더 압력 및 실린더 온도와 같은 엔진 작동 변수에 기초한다. 엔진 속도는 전형적으로 직접 측정되고 데이터 링크에서와 같이 알려진다. 실린더 압력 및 온도는 그 자체가 측정되거나 또는 추론될 수 있는 배기 매니폴드 압력 및 배기 매니폴드 온도로부터 추론할 수 있다.

증발되는 연료를 계산하는데 사용되는 증발 모델은 상기 오일 공급 온도 및 상기 오일 공급을 희석화하는 연료의 현재의 추정값에 기초한다.

도 4는 참조표(32)로부터 배기 온도 Texh와 배기 압력 Pexh 값과 상호 연관된 데이더 값을 선택하는 알고리즘(30)에 의해 처리되는 배기 온도 Texh와 배기 압 력 Pexh를 보여준다. Texh 및 Pexh는 배기 시스템에서 팽창에 의해 압력과 온도가 손실되는 실린더의 하류 및 터보 차저 터빈의 상류의 적합한 장소에서 측정될 수 있다. (현재 전형적으로 생산되는 디젤 엔진은 터보 차지된다.) 실린더 내부 온도와 실린더 내부 압력은 Texh 및 Pexh와 상호 관련되고, 후자의 두 개 값은 알고리즘 목적으로 전자의 두 개의 값을 대표하는 것으로 고려될 수 있다. 선택적으로, 실린더 내부 변수의 직접적인 측정은 하나 이상의 실린더 압력 센서 및 실린더 온도 센서로부터 얻어질 수 있다. 실린더 내부 압력 및 온도가 팽창 하강 행정 동안에 상당히 변화하기 때문에, 어떠한 직접적인 측정이 상기 하강 행정의 적절한 시간에 취해질 필요가 있다.

참조표(32)는 3차원 참조 시스템에서 연속적인 상상의 표면(80)과 같은 도 3에서 설명의 목적으로 보여지는 기능과 일치하는 데이터 값으로 공간을 차지한다. 두 개의 직교하는 수평 축은 위에서 설명한 것처럼 압력과 온도가 측정되거나 추론되는 지점에 적절한 단위로서 배기 압력 및 배기 온도를 나타낸다. 수직축은 실린더 벽 위의 오일 필름에 함유된 후-분사 연료의 퍼센트를 나타내고, 이해될 수 있는 것처럼, 상기 퍼센트는 압력과 온도 모두의 함수이다. 표면 80은 보이는 것처럼, 각각의 수직 평면에 실질적으로 놓여있는 엣지 82, 84, 86 및 88에 의해 경계지어진다.

실린더 벽 위의 오일 필름에 보유된 후-분사 연료의 퍼센트를 나타내는 참조표(32)에서의 각각의 데이터 값은 압력 범위의 상응하는 분류 폭 및 온도 범위의 상응하는 분류 폭과 상호 연관된다. 결과적으로, 상기 방법은 측정된 압력 및 온도 값이 어떠한 압력 폭 및 온도 폭 안에 해당하는지 결정할 것이고, 그 후 그러한 폭과 상호연관되는 보유된 후-분사 연료의 퍼센트에 대한 데이터 값을 선택하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 선택된 데이터 값은 Fuel_In 파라미터에 대한 데이터 값을 계산하기위해 단계 34에 의해 추가적으로 처리된다.

연료의 후-분사는 단계 36에 의해 퀀타이즈되고, 또한, 퀀타이즈된 데이터 값은 단계 34에 의해 처리된다. 또한, 엔진 속도 데이터는 단계 34에 의해 처리된다. 알고리즘(30)의 각각의 반복동안에 계산된 Fuel_In에 대한 데이터 값은 오일 공급에 전달되는 실린더 벽 위의 오일에 함유된 연료의 양을 나타낸다. 상기 데이터값은 대수적인 합계 함수 38의 입력이다.

함수 38의 제2 입력은 처리 단계 40에 의해 계산되는 변수 Fuel_Out의 데이터 값이다. 단계 40은 자동차 엔진 오일 공급으로부터의 연료의 증발과 기름통에서의 오일 온도를 반영하기 위해 오일 온도가 감지되는 위치에서의 자동차 엔진 오일 온도와 상호 관련되는 모델화된 상호연관 함수를 이용한다. 기름통안의 오일에 함유된 연료는 여전히 휘발성이고 오일 온도가 증가함에 따라, 연료의 일부는 온도와 상호 연관된 비율로 증발할 것이다. 그러므로, 단계 40은 증발되는 연료 손실을 퀀타이즈하고, 알고리즘 각각의 반복으로, 함수 38은 오일 공급에 추가되는 후-분사 연료로부터 오일 공급으로부터의 증발되는 연료 손실을 추출한다. 이러한 것은 전형적으로 오일에 연료의 기본적인 증가를 생성한다. 연료는 후-분사가 중단된 후에 증발하는 것을 계속하고 이렇게 증발 모델은 계속해서 적용된다.

알고리즘(30)은 수학적으로 도 5에 의해 표현된다. Fuel_In 은 단계 34의 처 리 결과이다. Fuel_Out은 단계 40의 처리 결과이다. Post_Fuel_Qty는 단계 36에 의해 계산된 퀀타이즈된 연료에 대한 데이터 값이다. %Post_Fuel_On_Wall은 참조 테이블(32)로부터 선택된 데이터 값이다. Num_Cyl은 실린더 번호이다. Sump_Capacity 는 윤활 시스템에서 명시적인 오일의 양이다. Toil은 기름통에서 오일의 온도이다. Fuel_Out을 계산하는데 사용되는 Oil_Dilution(%)는 Fuel_In과 Fuel_Out의 차이의 선행하는 계산값과 Fuel_In과 Fuel_Out 사이의 차이이다. 위에서 설명한 것처럼, 방법을 반복할 때마다, 상기 누적은 상기 오일이 얼마나 희석화 되었나에 대한 현재의 추정값을 반영하도록, 계산되는 차이는 선행하는 차이의 누적에 추가되거나 적분된다.

도 2는 엔진 실린더(50)가 전형적인 윤곽이 되는 실린더 벽(54)위의 오일에 함유된 연료의 양을 계산하는 목적으로 어떻게 모델화되는지 보여준다. 엔진(12)이 작동할때, 피스톤(52)은 실린더(50)안에서 왕복운동을 한다. 피스톤 링(56, 58)은 벽(54)에 윤활을 제공하는 자동차 엔진 오일과 함께 피스톤 헤드의 측면 밀봉을 제공한다. 도면 번호 60은 링(56)이 행정을 바꾸는 지점 즉 상사점 (TDC) 을 지칭한다. 상사점 또는 상사점 근처에서의 피스톤 관련하여, 피스톤(52)의 볼(bowl)(62)은 일반적으로 오리피스(66)를 통과하여 연료 분사기의 팁(64)으로부터 분사되는 연료의 통로에 놓여지고. 뜨거운 가스가 팽창함에 따라, 주 연소와 피스톤의 하강 팽창을 초래한다.

상기 사이클이 후-분사 국면을 포함할 때, 하나 이상의 후-분사 펄스는 팽창 하강 행정의 후반부에서 발생한다. 도 2에 보여진 피스톤(52)의 위치는 그러한 국 면을 표시한다. 상사점 (TDC)에서 주 연소에 적절한 분사 연료 펼스 β/2의 스프레이 각은 더 이상 피스톤과 교차하지 않는 것이 보여질 수 있다. 결론적으로, 연료 스프레이 콘 (각 α)를 넓히는 것은 벽(54)위에 영역 68을 향하도록 한다. 상기 스프레이 콘안의 연료의 일부는 증발하나, 잔류하는 액체 코어(core)는 벽에 부딪힌다. 그러한 액체의 일부는 벽 위의 오일에 보유되고 결론적으로 오일통으로 회수되어 오일 공급을 희석화한다. 나머지는 벽에 부딪힌다. 증발하여 최종적으로 하나 이상의 개방된 배기 밸브를 통해 실린더를 빠져나가기 전에, 엔진 스피드에 의존하는 스프레이의 속도는 액체가 수회에 이르기까지 실린더를 관통하게 할 수 있다.

발명가들은 상기 방법에 의해 처리되는 특별한 작동 변수가 상기 계산에서 중요한 영향을 가지며 연료 희석화에 대한 다른 변수들의 영향을 반영하는 것을 발명하였기 때문에 흡입 압력과 같은 다른 작동 변수의 사용은 필연적으로 필요하지 않다. 도 5의 수학식의 설계 변수들은 중요한 요소들 중의 하나이고. 분사 노즐 직경, 포함되는 스프레이의 각 및 실린더 보어는 도 3에 일반화된다.

본 발명의 현재의 바람직한 구성이 설명되고 기재될 때, 발명의 원리는 다음 청구항에 의해 정해지는 발명의 범위 안에 놓이는 모든 구성에 적용되는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 디젤 엔진에 의해 구동되는 자동차를 대표하는 도면이다.

도 2는 디젤 엔진의 실린더의 반-단면 도면이다.

도 3은 본 발명의 원리와 관련된 일정한 관계를 보여주는 3차원 그래픽 도면이다.

도 4는 본 발명의 원리를 구현하는 방법을 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 5는 상기 방법의 수학식이다.

Claims

실린더에서 배출되는 풍부한 배기가스를 생성하는 주(main) 분사 후에 발생하는 엔진 실린더 안으로의 연료 후-분사에 의해 내연기관의 윤활시스템에서의 엔진 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법에 있어서;

엔진과 연관된 데이터 처리 장치에서, a) 실린더 벽 위의 자동차 엔진 오일의 필름에 보유되고, 상기 엔진의 보유 및 연속적인 작동의 결과로서, 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 후-분사 연료의 양을 계산하는 단계, 및 b) 자동차 엔진 오일의 공급부의 연료 희석화를 퀀타이즈 하기 위해 필름에 보유된 상기 계산된 후-분사 연료의 양을 사용하는 단계의 알고리즘을 실행하며,

상기 방법은 후-분사 연료의 양을 나타내는 데이터. 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계가 있는 엔지 사이클의 일부 위치에서 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터, 상기 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계가 있는 엔진 사이클의 일부 위치에서 실린더 내부의 온도를 나타내는 데이터 및 엔진 스피드를 나타내는 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 윤활시스템에서의 엔진 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 알고리즘의 실행에서 각각의 데이터는 실린더 내부 압력의 데이터 및 실린더 내부 온도의 데이터의 각각의 값과 상호 연관된 데이터를 포함하는 참조표 에서 실린더 내부 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터와 상호 연관된 값을 선택하기 위해 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터를 사용하는 단계; 및 실린더 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되는 결과로서 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 후-분사 연료의 양을 계산하기 위해 상기 참조표에서 선택된 데이터 값, 후-분사 연료의 양을 나타내는 데이터 및 엔진 스피드를 나타내는 데이터를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 윤활시스템에서의 엔진 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 알고리즘의 실행은 실린더의 외부 위치에서 자동차 엔진 오일 공급부의 온도를 나타내는 데이터와 자동차 엔진 오일 공급부로부터 증발하는 연료의 양을 계산하기 위해 자동차 엔진 오일 공급부로부터의 연료 증발과 실린더의 외부의 위치에서의 자동차 엔진 오일 온도를 상호 연관시키는 상호 연관 함수를 처리함으로써 자동차 엔진 오일 공급부의 연료 희석화를 퀀타이징하는 데이터 값을 업데이트하는 단계; 및

실린더의 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되는 결과로서, 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 계산된 양과 자동차 엔진 오일 공급부로부터 증발되는 연료의 계산된 양 사이의 차이를 자동차 엔진 오일 공급부의 연료 희석화를 퀀타이징하는 초기 데이터 값에 추가하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으 로 하는 내연기관의 윤활시스템에 엔지 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 실린더로부터 배기가스가 통과하는 배기 시스템에서 후처리장치를 재생하도록하는 요청에 응답하여 상기 알고리즘의 실행을 초기화하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 윤활시스템에 엔지 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 실린더로부터 배기 가스가 통과하는 배기 시스템에 디젤 미립자 필터를 재생하기 위한 요구에 응답하여 상기 알고리즘의 실행을 초기화하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 윤활시스템에 엔지 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법.
연료가 분사되는 내연기관의 실린더 벽 위의 자동차 엔진 오일의 필름에 보유되고, 상기 엔진의 그러한 보유와 연속된 작동의 결과로서 엔진의 윤활 시스템에서 자동차 엔진 오일의 공급부로 회수되는 후-분사 연료의 양을 계산하는 방법으로서.

엔진 스피드를 나타내는 데이터,

자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 자동차 엔진 오일의 필름에 함유되는 후-분사 양과 관련되는 엔진 사이클에서의 일부 위치에서의 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터,

자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 자동차 엔진 오일의 필름에 함유되는 후-분사 연료의 양과 관련되는 엔진 사이클의 일부 위치에서의 실린더 내부의 온도를 나타내는 데이터, 및

후-분사 연료의 양을 나타내는 데이터를 포함하는 다양한 데이터를 처리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 후-분사 연료의 양을 계산하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 방법에서 각각의 데이터는 실린더 내부 압력의 데이터 및 실린더 내부 온도의 데이터의 각각의 값과 상호 연관된 데이터를 포함하는 참조표에서 실린더 내부 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터와 상호 연관된 값을 선택하기 위해 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터를 사용하는 단계;및

실린더 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되는 결과로서 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 후-분사 연료의 양을 계산하기 위해 상기 참조표에서 선택된 데이터 값, 후-분사 연료의 양을 나타내는 데이터 및 엔진 스피드를 나타내는 데이터를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 윤활시스템에 엔지 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 방법은 실린더의 외부 위치에서 자동차 엔진 오일 공급부의 온도를 나타내는 데이터와 자동차 엔진 오일 공급부로부터 증발되는 연료의 양을 계산하기 위해 자동차 엔진 오일 공급부로부터의 연료 증발과 실린더의 외부의 위치에서 자동차 엔진 오일 온도를 상호 연관시키는 상호 연관 함수를 처리함으로써 자동차 엔진 오일 공급부의 연료 희석화를 퀀타이징하는 데이터 값을 업데이트하는 단계;및

실린더의 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되는 결과로서 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 계산된 양과 자동차 엔진 오일 공급부로부터 증발되는 연료의 계산된 양 사이의 차이를 자동차 엔진 오일 공급부의 연료 희석화를 퀀타이징하는 초기 데이터 값에 추가하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 윤활시스템에 엔지 오일 공급의 연료 희석화를 퀀타이징하는 방법.
엔진을 작동하기 위해 연료가 삽입되고 연소되는 실린더와 엔지 오일의 공급부를 포함하는 윤활 시스템을 구비한 내연기관 엔진의 작동중에 발생하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능 저하를 측정하는 방법으로서,

상기 엔진과 관련된 데이터 처리 시스템에서,

a) 엔진 스피드를 나타내는 데이터, 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계하는 엔진 사이클의 일부 위치에서 실린더 내부 압력을 나타내는 데이터, 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 필름에 보유된 후-분사 연료의 양과 관계하는 엔진 사이클의 일부 위치에서 내부-실린더 온도를 나타내는 데이터, 및 실린더 내부로 삽입되는 연료의 양을 나타내는 데이터를 포함하는 다양한 데이터를 알고리즘에 의해 처리함으로써, 엔진이 작동될 때 실린더의 벽 위의 자동차 엔진 오일의 필름에 보유되고, 그 후에 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 양을 계산하는 단계;및

b) 엔진이 작동될 때 실린더 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되고, 그 후에 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 단계에서 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 계산된 연료의 양을 사용하는 단계를 위한 알고리즘을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 알고리즘의 실행은

각각의 데이터는 실린더 내부 압력의 데이터 및 실린더 내부 온도의 데이터의 각각의 값과 상호 연관된 데이터를 포함하는 참조표에서 실린더 내부 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터와 상호 연관된 값을 선택하기 위해 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터를 사용하는 단계;및

엔진이 작동될 때 실린더 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되고 그 후 에 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 양을 계산하기 위해.

참조표에서 선택된 데이터 값,

실린더 내부로 삽입되는 연료의 양을 나타내는 데이터 값 및

엔진 스피드를 나타내는 데이터를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 방법.
제10항에 있어서,

상기 알고리즘의 실행은

자동차 엔진 오일 공급부로부터 증발되는 연료의 손실을 계산하기 위해 실린더의 외부의 위치에서 자동차 엔진 오일 온도를 나타내는 데이터와 실린더 외부의 위치에서 자동차 엔진 오일 온도와 자동차 엔진 오일 공급부로부터의 연료 증발을 상호 연관시키는 상호 연관 함수를 처리하는 단계; 및

자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는데 있어서 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 계산된 양과 계산된 자동차 엔진 오일 공급부로부터의 계산된 증발되는 연료 손실 사이의 차이를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 실린더로부터 배기가스가 통과하는 배기 시스템에서 후처리 장치를 재생하도록하는 요청에 응답하여 상기 알고리즘의 실행을 초기화하는 단계를 추가적 으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 실린더로부터 배기 가스가 지나가는 배기 시스템에 디젤 미립자 필터를 재생하기 위한 요구에 응답하여 상기 알고리즘의 실행을 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하를 측정하는 방법.
제9항에 있어서,

실린더에서 배출되는 배기 가스에서 과도한 연료와 산소를 생성하는 상사점(TDC)후의 하강 행정 동안의 연료의 후-분사 이후 행해지는, 엔진 사이클의 상사점 또는 상사점 근처에서 연소되는 주(main) 연료 분사에 의해 실린더에 연료를 공급하는 것을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능 저하를 측정하는 방법.
제14항에 있어서.

배기 가스 온도를 상승시키기 위해 실린더에서 배출되는 배기가스가 과 산소(excess oxygen)의 일부와 과 연료를 연소하는 장치를 통과하고. 그 후 후처리 장치에 포착된 재료를 연소하기 위해 상기 상승된 배기 가스의 온도가 과 산소의 더 많은 부분을 생성하는 상기 후처리 장치를 통과하는 것을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능 저하를 측정하는 방법.
엔진을 작동하기 위해 연료가 연소되는 연소실;

자동차 엔진 오일 공급부를 포함하고 엔진의 작동하는 내부 부품들을 윤활하기 위해서 상기 공급부로부터 자동차 엔진 오일이 순환되는 윤활 시스템;및

a) 엔진 스피드를 나타내는 데이터,

연소실 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되는 연료의 양과 관련되는 엔진 사이클에서의 일부 위치에서 연소실의 압력을 나타내는 데이터,

상기 연소실의 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되는 연료의 양과 관련되는 엔진 사이클에서의 일부 위치에서 연소실의 온도를 나타내는 데이터, 및

상기 연소실로 삽입되는 연료의 양을 나타내는 데이터를 포함하는 다양한 데이터를 알고리즘에 의해 처리함으로써 상기 연소실의 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되고, 그 후에 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 양을 계산하는 단계와,

b) 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하에 관한 데이터 측정을 전개하는 처리과정에서 상기 연소실 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되고, 그 후에 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 상기 계산된 연료의 양을 사용하는 단계를 구비한 상기 알고리즘을 실행함으로써 엔진이 가동하는 기간 동안 발생하는 자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하에 관한 데이터 측정을 전개하기 위한 데이터 처 리 시스템을 포함하는 내연기관.
제16항에 있어서,

상기 알고리즘의 실행에서 각각의 데이터는 실린더 내부 압력의 데이터 및 실린더 내부 온도의 데이터의 각각의 값과 상호 연관된 데이터를 포함하는 참조표에서 실린더 내부 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터와 상호 연관된 값을 선택하기 위해 실린더 내부의 압력을 나타내는 데이터 및 실린더 내부 온도를 나타내는 데이터를 사용하는 단계;및

연소실 벽 위의 자동차 엔진 오일 필름에 보유되고 그 후에 자동차 엔진 오일 공급부로 회수되는 연료의 양을 계산하기 위해 참조표로부터 선택된 데이터 값, 상기 필름에 보유된 연료의 양을 나타내는 데이터, 및 엔진 스피드를 나타내는 데이터를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
제17항에 있어서,

상기 알고리즘의 실행은

자동차 엔진 오일 공급부로부터 증발되는 연료의 손실을 계산하기 위해 연소실의 외부의 위치에서 자동차 엔진 오일 온도를 나타내는 데이터와 연소실의 외부의 위치에서 자동차 엔진 오일 온도와 자동차 엔진 오일 공급부로부터의 연료 증발을 상호 연관시키는 상호 연관 함수를 처리하는 단계; 및

자동차 엔진 오일의 점성에 대한 성능저하의 측정 데이터를 전개하는 처리 단계에서 상기 계산된 증발되는 연료 손실을 사용하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관
제18항에 있어서,

배기 가스가 엔진의 연소실에서부터 주위 대기로 통과하는 배기 시스템;

달리 후처리 장치에서 검사되지 않은 축적은 장치의 효율을 손상시키는 배기가스에서의 재료를 포착하기 위한 배기 시스템에 놓여지고 축적된 재료를 제거하기 위해 일정한 경우 재생을 요구하는 후처리 장치;및

후처리 장치를 재생하는 요청에 응답하여 상기 알고리즘의 실행을 초기화하는 데이터 처리 시스템을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
제19항에 있어서,

상기 후처리 장치를 재생하기 위해 실린더에서 배출되는 풍부한 배기 가스 및 과 산소를 생성하는 상사점 이후의 하강 행정 동안의 연료의 후-분사 후에 행해지는,

엔진 사이클에서 상사점 또는 상사점 근처에서 연소되는 주(main) 연료 분사에 의해 연소실에 연료를 공급하는 연료 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.