專利名稱：柴油發動機的機油壽命監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及柴油發動機，更具體地說，涉及利用柴油微粒過濾器的 噴射后再生的柴油發動機的機油壽命的監測。
背景技術：
柴油發動機的多個活動部件需要潤滑。發動機耐久性直接和發動機 油潤滑這些活動部件的能力有關。但是，發動機油的潤滑能力會隨著時 間的推移降低。因此，大多數制造商提供發動機油保養計劃表來確定何 時應當更換發動機油。保養計劃表通常是基于英里里程的，但是發動機 的工作狀況直接關系到發動機油的降級。因此，需要基于發動機的工作 狀況來確定何時應當更換發動才幾油。一種方法是，通過監測發動機轉數、發動機油溫和發動機油中的煙 灰聚積來確定發動機油的降級。但是，在利用噴射后策略再生柴油微粒 過濾器的過程中，燃油會聚積在發動機油中。燃油的聚積會降低發動機 油適當潤滑發動機的能力。因此，需要根據發動機油中的燃油聚積來確 定應當何時更換發動機油。發明內容根據本發明的用于柴油發動機系統的機油壽命監測系統包括粘度 損失模塊、粘度增加模塊和剩余機油壽命模塊。粘度損失模塊基于發動 機油中的燃油聚積來確定發動機油的粘度損失百分比。粘度增加模塊基分比:剩余機油壽命才:塊同^度損失-莫i和粘度增加模塊通信，并基于 粘度損失百分比和/或粘度增加百分比來確定剩余機油壽命百分比。在本發明的其它特征中，對由于在柴油發動機系統再生柴油微粒過t基于粘度損失速率確定粘度損^百分比。、粘>^損失速率是基^粘度, 失因子的。粘度損失因子是基于發動機速度、發動機扭矩、噴射后燃油 量和噴射后時間的。在其它特征中，對由于在柴油發動機系統沒有再生柴油微粒過濾器 時在發動機油中發生的燃油蒸發和/或煙灰聚積引起的粘度增加建模。粘 度增加模塊基于粘度增加速率確定粘度增加百分比。粘度增加速率是基 于由發動機油中的煙灰引起的粘度增加和由發動機油溫引起的粘度增 加的。在其它特征中，剩余機油壽命模塊將剩余機油壽命百分比存儲在存 儲器中。如果剩余機油壽命百分比下降，那么剩余機油壽命模塊顯示剩 余機油壽命百分比。通過閱讀下文將提供的詳細描述，本發明的其它應用領域將變得顯 而易見。應了解，盡管詳細描述和具體示例指示本發明的優選實施例， 但它們只是用于說明的目的，而不是用于限制本發明的范圍。


通過閱讀以下詳細描述和附圖，將能更全面地理解本發明，附圖中；圖l是利用燃燒后噴射來再生柴油微粒過濾器的示例性柴油發動機 系統；圖2是根據本發明的機油壽命監測系統的功能框圖；以及圖3是示出本發明的機油壽命監測系統所采取的示例性步驟的流程圖。
具體實施方式
以下對優選實施例的描述本質上只是示例性的，而決不是用于限制 本發明、其應用或用途。為清楚起見，附圖中將使用相同的附圖標記來 標識類似元件。本文所用的術語"模塊"是指專用集成電路(ASIC)、 電子電路、執行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享型、專用型 或組)和存儲器、組合式邏輯電路和/或提供所述功能性的其它合適組 件。現在參照圖1，示出示例性柴油發動機系統10。柴油發動機系統IO 包括柴油發動機12、進氣歧管14、燃油噴射系統16和排放系統18。示 例性發動機12包括按照V型布局配置在相鄰汽缸組22、 24中的六個汽 缸20。盡管圖1描繪了六個汽缸(N=6),但顯而易見，發動機12可以包括額外的或更少的汽缸20。例如，設想具有2、 4、 5、 8、 10、 12 和16個汽缸的發動機。空氣從進氣歧管14抽入到汽缸20中，并在其中壓縮。燃油噴射系 統16將燃油噴射到汽缸20中，并通過壓縮空氣的熱量點燃空氣/燃油混 合物。排放氣體從汽缸20排放到排放系統18中。在一些情況下，柴油 發動機系統10可以包括渦輪增壓器26或用于將額外的空氣抽到汽缸20 中用于和燃油以及從進氣歧管14抽入的空氣一起燃燒的增壓機(沒有 示出)。排放系統18包括排放歧管28和30、排放導管29和31、催化劑38 以及柴油微粒過濾器(DPF) 40。第一和第二排放段由第一和第二汽缸 組22和24界定。排放歧管28和30將這些排放段從對應的汽缸組22 和24引導到排放導管29和31中。然后，排出物通常經過引導而用于 驅動渦輪增壓器26。合并后的排放流從渦輪增壓器26流經催化劑38和 DPF 40。 DPF 40在合并后的排放流流向大氣時從中過濾微粒。具有存儲器43的控制器42調節根據本發明的包括DPF再生和機油 壽命監測系統的柴油發動機系統10的運作。更具體地說，控制器42同 進氣歧管絕對壓力(MAP)傳感器44、發動機速度傳感器46和油溫傳 感器47通信。MAP傳感器44生成指示進氣歧管14內的空氣壓力的信 號。發動機速度傳感器46生成指示發動機速度(RPM)的信號。油溫 傳感器47生成指示發動機油溫的溫度信號。或者，可以利用數學模型 來生成溫度信號。控制器42可以基于柴油發動機12的工作狀況來確定 發動枳4丑矩。控制器42基于發動機工作參數定期地估算自從上一次DPF再生以 來排放的微粒量。當DPF40被認為充滿微粒時，控制器42生成再生信 號，并啟動DPF再生。在DPF再生過程中，控制器42控制燃油噴射系 統16在燃燒后的校準時間將燃油噴射到第一和第二汽缸組22、 24中 (即，燃燒后噴射)。燃燒后噴射的燃油和排放氣體一起從汽缸中排出， 并在催化劑38中氧化。氧化過程中釋放的熱量使得排放氣體的溫度增 加，從而使DPF 40中截留的煙灰微粒燃燒。燃燒后噴射的燃油會聚積在發動機油中，從而降低發動機油潤滑柴 油發動機系統10的能力。因此，本發明基于燃油的聚積來監測發動機 油壽命。發動機油壽命可以作為剩余壽命百分比顯示在機油壽命指示器48上。現在參照圖2,機油壽命監測系統100包括粘度損失模塊104、粘 度增加模塊106和剩余壽命模塊108。當控制器42啟動DPF再生時， 在存儲器43中設置再生標記107。當柴油發動機系統10再生DPF40時，粘度損失模塊104基于發動 機速度、發動機扭矩、噴射后燃油量和噴射后定時來確定粘度損失因 子。粘度損失因子可以用下式確定Vlf-Ci+C2Es+C3Et+C4Qi+C5Q2+C6L + C7T2 其中，VLF是粘度損失因子，Es是發動機速度，ET是發動機扭矩，Q！ 是第一噴射后燃油量，q2是第二噴射后燃油量，T!是第一噴射后定時， 丁2是第二噴射后定時，且c廣c7是通過實驗確定的常數。在確定粘度損失因子后，粘度損失模塊104確定粘度損失速率。粘度損失速率表示每小時的粘度損失，它可以根據通過實驗確定的查找表 來確定。粘度損失模塊104基于粘度損失速率確定百分比粘度損失。百分比 粘度損失和時間無關，它可以用下式確定VL%=VLR/t其中，VL。/。是百分比粘度損失，VLR是粘度損失速率，且t是柴油發動機12根據當前工作狀況工作的時間。例如，如果柴油發動機12在2000 RPM 下工作了20秒鐘，那么t等于20秒。壽命IpOLR)。更具體地說，剩余機油壽命模塊108從存儲器43中檢 索之前確定的POLR，并減去百分比粘度損失，從而確定POLR。可以 利用下式來確定POLR:POLR=POLROLD-VL% 其中，POLR是百分比剩余機油壽命，POLRoLD是之前確定的POLR, 且Vl。/。是百分比粘度損失。POLR作為POLRold 109存儲在存儲器43 中，并用于計算下一個循環期間的POLR。當DPF 40沒有進行再生時，粘度增加模塊106確定由發動機油中 的煙灰聚積引起的粘度增加和由與油溫有關的燃油蒸發引起的粘度增 加。由煙灰引起的粘度增加和由溫度引起的粘度增加都可以根據通過實 ^^確定的相應查找表來確定。在確定由煙灰和油溫引起的粘度增加后，粘度增加模塊106確定粘 度增加速率。粘度增加速率可以用下式確定Vgr=Vgs+Vgt其中，Vgr是粘度増加速率，VGS是由發動機油中的煙灰聚積引起的粘度增加，且VGT是由發動機油溫引起的粘度增加。粘度增加模塊106基于粘度增加速率確定和時間無關的百分比粘度 增加。百分比粘度增加可以用下式確定VG%=VGR/t其中，Vg。/。是百分比粘度増加，Vgr是粘度増加速率，且t是柴油發動機 12根據當前工作狀況工作的時間。剩余機油壽命模塊108利用百分比粘度增加來確定POLR。更具體 地說，剩余機油壽命模塊108從存儲器43中檢索之前確定的POLR，并 加上百分比粘度增加，從而確定POLR。可以利用下式來確定由于燃油 蒸發而使粘度增大時的POLR:POLR=POLROLD+VG% 其中，POLR是百分比剩余機油壽命，POLRoLD是之前確定的POLR, 且Vg。/。是百分比粘度増加。POLR作為POLRold 109存儲在存儲器43中，并用于計算下一個循 環期間的POLR。但是，只有當POLR小于POLRold 109時，才在機油 壽命指示器48上顯示POLR,從而防止駕駛員看到POLR增大。現在參照圖3，機油壽命監測系統100執行一般標識為200的步驟。 過程在步驟202開始，此時啟動柴油發動機系統10。在步驟204，控制 器確定柴油發動機系統10是否正在再生DPF 40。如果柴油發動機系統10正在再生DPF 40，那么在步驟206，粘度 損失模塊104確定粘度損失因子。如前所述，粘度損失因子是基于發動 機速度、發動機扭矩、噴射后燃油量和噴射后定時的。在步驟208，粘 度損失模塊104基于粘度損失因子確定粘度損失速率。如前所述，粘度 損失速率表示每小時的粘度損失。在步驟210，粘度損失模塊104基于 粘度損失速率確定和時間無關的百分比粘度損失。在步驟212,剩余機油壽命模塊108基于百分比粘度損失確定 POLR。更具體地說，剩余機油壽命模塊108將在上一次迭代過程中計 算的POLR減去百分比粘度損失。如果柴油發動機系統10不在再生DPF 40,那么在步驟214，粘度 增加模塊106確定由發動機油中的煙灰聚積引起的粘度增加。在步驟 216，粘度增加模塊106確定由發動機油溫引起的粘度增加。在步驟 218，粘度增加模塊106基于由發動機油中的煙灰聚積引起的粘度增加和由發動機油溫引起的粘度增加來確定粘度增加速率。如前所述，粘度 增加速率表示每小時的粘度增加。在步驟220，粘度增加模塊106基于粘度增加速率確定和時間無關的百分比粘度增加。在步驟212，剩余機油壽命模塊108基于百分比粘度增加確定 POLR。更具體地說，剩余機油壽命模塊108將百分比粘度增加和在上 一次迭代過程中計算的POLRold 109相加。在步驟222，剩余機油壽命模塊108將POLR作為POLROLD 109存 儲在存儲器43中供下一次迭代用。在步驟224，剩余機油壽命模塊108 將POLR和POLRold 109進行比較。如果POLR小于POLROLD 109，那 么在步驟226,在機油壽命指示器48上顯示POLR。如果POLR不小于 POLRold 109，那么在步驟228，在機油壽命指示器48上顯示POLROLD 109。在步驟230,過程結束。從以上描述，本領域的4支術人員現在可以明白，本發明的廣泛的教 導可以用各種形式實現。因此，盡管結合其特定示例描述了本發明，但 本發明的真實范圍不應受此限制，因為本領域的技術人員在研讀附圖、 說明書和隨附權利要求后將能明白其它修改。
權利要求
1.一種用于柴油發動機系統的機油壽命監測系統，包括粘度損失模塊，用于基于發動機油中的燃油聚積來確定所述發動機油的粘度損失百分比；粘度增加模塊，用于基于發動機油中的燃油蒸發和煙灰聚積中的至少之一來確定所述發動機油的粘度增加百分比；以及剩余機油壽命模塊，用于同所述粘度損失模塊和所述粘度增加模塊通信，并基于所述粘度損失百分比和所述粘度增加百分比中的至少之一來確定剩余機油壽命百分比。
2. 如權利要求1所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述燃油 聚積是在所述柴油發動機系統再生柴油微粒過濾器時發生的。
3. 如權利要求2所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述粘度損失百分比基于粘度損失速率。
4. 如權利要求3所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述粘度損失速率基于粘度損失因子。
5. 如權利要求4所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述粘度損失因子基于發動機速度、發動機扭矩、噴射后燃油量和噴射后時間。
6. 如權利要求1所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述粘度增加是在所述柴油發動機系統不在再生柴油微粒過濾器時發生的。
7. 如權利要求6所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述粘度增加百分比基于粘度增加速率。
8. 如權利要求7所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述粘度 增加速率基于由發動機油中的煙灰引起的粘度增加和由發動機油溫引 起的粘度增加。
9. 如權利要求1所述的機油壽命監測系統，其特征在于，所述剩余 機油壽命百分比存儲在存儲器中。
10. 如權利要求1所述的機油壽命監測系統，其特征在于，當所述 剩余機油壽命百分比下降時，所述剩余機油壽命模塊顯示所述剩余機油 壽命百分比。
11. 一種用于監測柴油發動機系統的機油壽命的方法，包括 基于發動機油中的燃油聚積來確定所述發動機油的粘度損失百分比；基于發動機油中的燃油蒸發和煙灰聚積中的至少之 一 來確定所述發動才幾油的粘度增加百分比；以及基于所述粘度損失百分比和所述粘度增加百分比中的至少之一來 確定剩余機油壽命百分比。
12. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述燃油聚積是在所 述柴油發動機系統再生柴油微粒過濾器時發生的。
13. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括基于粘度損失 速率確定所述粘度損失百分比。
14. 如權利要求13所述的方法，其特征在于，還包括基于粘度損失因子確定所述粘度損失速率。
15. 如權利要求14所述的方法，其特征在于，還包括基于發動機速 度、發動機扭矩、噴射后燃油量和噴射后時間確定所述粘度損失因子。
16. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述粘度增加是在所 述柴油發動機系統不在再生柴油微粒過濾器時發生的。
17. 如權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括基于粘度增加 速率確定所述粘度增加百分比。
18. 如權利要求17所述的方法，其特征在于，還包括基于由發動機 油中的煙灰引起的粘度增加和由發動機油溫引起的粘度增加確定所述 粘度增加速率。
19. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括將所述剩余機 油壽命百分比存儲在存儲器中。
20. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在所述剩余機 油壽命百分比下降時顯示所述剩余機油壽命百分比。
全文摘要
一種用于柴油發動機系統的機油壽命監測系統包括粘度損壞模塊、粘度增加模塊和剩余機油壽命模塊。粘度損失模塊基于發動機油中的燃油聚積確定發動機油的粘度損失百分比。粘度增加模塊基于發動機油中的燃油蒸發和/或煙灰聚積確定發動機油的粘度增加百分比。剩余機油壽命模塊同粘度損失模塊和粘度增加模塊通信，并基于粘度損失百分比和/或粘度增加百分比確定剩余機油壽命百分比。
文檔編號F01M11/10GK101220759SQ20081000224
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月8日 優先權日2007年1月8日
發明者D·P·奎格利, M·J·斯尼德爾, R·A·巴克曼, R·T·斯托克維爾, S·J·安德拉斯科 申請人:通用汽車環球科技運作公司