專利名稱：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，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(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油壽命的監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)活動(dòng)部件需要潤(rùn)滑。發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性直接和發(fā)動(dòng)機(jī) 油潤(rùn)滑這些活動(dòng)部件的能力有關(guān)。但是，發(fā)動(dòng)機(jī)油的潤(rùn)滑能力會(huì)隨著時(shí) 間的推移降低。因此，大多數(shù)制造商提供發(fā)動(dòng)機(jī)油保養(yǎng)計(jì)劃表來確定何 時(shí)應(yīng)當(dāng)更換發(fā)動(dòng)機(jī)油。保養(yǎng)計(jì)劃表通常是基于英里里程的，但是發(fā)動(dòng)機(jī) 的工作狀況直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)油的降級(jí)。因此，需要基于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作 狀況來確定何時(shí)應(yīng)當(dāng)更換發(fā)動(dòng)才幾油。一種方法是，通過監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)油溫和發(fā)動(dòng)機(jī)油中的煙 灰聚積來確定發(fā)動(dòng)機(jī)油的降級(jí)。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(huì)聚積在發(fā)動(dòng)機(jī)油中。燃油的聚積會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī) 油適當(dāng)潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。因此，需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油中的燃油聚積來確 定應(yīng)當(dāng)何時(shí)更換發(fā)動(dòng)機(jī)油。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括粘度 損失模塊、粘度增加模塊和剩余機(jī)油壽命模塊。粘度損失模塊基于發(fā)動(dòng) 機(jī)油中的燃油聚積來確定發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度損失百分比。粘度增加模塊基分比:剩余機(jī)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(jī)油壽命百分比。在本發(fā)明的其它特征中，對(duì)由于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)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(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、噴射后燃油 量和噴射后時(shí)間的。在其它特征中，對(duì)由于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)沒有再生柴油微粒過濾器 時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)油中發(fā)生的燃油蒸發(fā)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(fā)動(dòng)機(jī)油中的煙灰引起的粘度增加和由發(fā)動(dòng)機(jī)油溫引起的粘度增 加的。在其它特征中，剩余機(jī)油壽命模塊將剩余機(jī)油壽命百分比存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器中。如果剩余機(jī)油壽命百分比下降，那么剩余機(jī)油壽命模塊顯示剩 余機(jī)油壽命百分比。通過閱讀下文將提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@ 而易見。應(yīng)了解，盡管詳細(xì)描述和具體示例指示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例， 但它們只是用于說明的目的，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。


通過閱讀以下詳細(xì)描述和附圖，將能更全面地理解本發(fā)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(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)；圖2是根據(jù)本發(fā)明的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能框圖；以及圖3是示出本發(fā)明的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采取的示例性步驟的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述本質(zhì)上只是示例性的，而決不是用于限制 本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。為清楚起見，附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來 標(biāo)識(shí)類似元件。本文所用的術(shù)語(yǔ)"模塊"是指專用集成電路(ASIC)、 電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享型、專用型 或組)和存儲(chǔ)器、組合式邏輯電路和/或提供所述功能性的其它合適組 件?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出示例性柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)IO 包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12、進(jìn)氣歧管14、燃油噴射系統(tǒng)16和排放系統(tǒng)18。示 例性發(fā)動(dòng)機(jī)12包括按照V型布局配置在相鄰汽缸組22、 24中的六個(gè)汽 缸20。盡管圖1描繪了六個(gè)汽缸(N=6),但顯而易見，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以包括額外的或更少的汽缸20。例如，設(shè)想具有2、 4、 5、 8、 10、 12 和16個(gè)汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)?？諝鈴倪M(jìn)氣歧管14抽入到汽缸20中，并在其中壓縮。燃油噴射系 統(tǒng)16將燃油噴射到汽缸20中，并通過壓縮空氣的熱量點(diǎn)燃空氣/燃油混 合物。排放氣體從汽缸20排放到排放系統(tǒng)18中。在一些情況下，柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)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(jìn)氣歧管14抽入的空氣一起燃燒的增壓機(jī)(沒有 示出)。排放系統(tǒng)18包括排放歧管28和30、排放導(dǎo)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(duì)應(yīng)的汽缸組22 和24引導(dǎo)到排放導(dǎo)管29和31中。然后，排出物通常經(jīng)過引導(dǎo)而用于 驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器26。合并后的排放流從渦輪增壓器26流經(jīng)催化劑38和 DPF 40。 DPF 40在合并后的排放流流向大氣時(shí)從中過濾微粒。具有存儲(chǔ)器43的控制器42調(diào)節(jié)根據(jù)本發(fā)明的包括DPF再生和機(jī)油 壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)作。更具體地說，控制器42同 進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器44、發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)氣歧管14內(nèi)的空氣壓力的信 號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器46生成指示發(fā)動(dòng)機(jī)速度(RPM)的信號(hào)。油溫 傳感器47生成指示發(fā)動(dòng)機(jī)油溫的溫度信號(hào)?；蛘撸梢岳脭?shù)學(xué)模型 來生成溫度信號(hào)?？刂破?2可以基于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)12的工作狀況來確定 發(fā)動(dòng)枳4丑矩?？刂破?2基于發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)定期地估算自從上一次DPF再生以 來排放的微粒量。當(dāng)DPF40被認(rèn)為充滿微粒時(shí)，控制器42生成再生信 號(hào)，并啟動(dòng)DPF再生。在DPF再生過程中，控制器42控制燃油噴射系 統(tǒng)16在燃燒后的校準(zhǔn)時(shí)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(huì)聚積在發(fā)動(dòng)機(jī)油中，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)油潤(rùn)滑柴 油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的能力。因此，本發(fā)明基于燃油的聚積來監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī) 油壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)油壽命可以作為剩余壽命百分比顯示在機(jī)油壽命指示器48上。現(xiàn)在參照?qǐng)D2,機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(dāng)控制器42啟動(dòng)DPF再生時(shí)， 在存儲(chǔ)器43中設(shè)置再生標(biāo)記107。當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10再生DPF40時(shí)，粘度損失模塊104基于發(fā)動(dòng) 機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、噴射后燃油量和噴射后定時(shí)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(fā)動(dòng)機(jī)速度，ET是發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)， 丁2是第二噴射后定時(shí)，且c廣c7是通過實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)。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(shí)的粘度損失，它可以根據(jù)通過實(shí)驗(yàn)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(shí)間無關(guān)，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(fā)動(dòng)機(jī)12根據(jù)當(dāng)前工作狀況工作的時(shí)間。例如，如果柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)油壽命模塊108從存儲(chǔ)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(jī)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(chǔ)在存儲(chǔ)器43 中，并用于計(jì)算下一個(gè)循環(huán)期間的POLR。當(dāng)DPF 40沒有進(jìn)行再生時(shí)，粘度增加模塊106確定由發(fā)動(dòng)機(jī)油中 的煙灰聚積引起的粘度增加和由與油溫有關(guān)的燃油蒸發(fā)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(jù)通過實(shí) ^^確定的相應(yīng)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(fā)動(dòng)機(jī)油中的煙灰聚積引起的粘度增加，且VGT是由發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)間無關(guān)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(fā)動(dòng)機(jī) 12根據(jù)當(dāng)前工作狀況工作的時(shí)間。剩余機(jī)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(jī)油壽命模塊108從存儲(chǔ)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(fā)而使粘度增大時(shí)的POLR:POLR=POLROLD+VG% 其中，POLR是百分比剩余機(jī)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(chǔ)在存儲(chǔ)器43中，并用于計(jì)算下一個(gè)循 環(huán)期間的POLR。但是，只有當(dāng)POLR小于POLRold 109時(shí)，才在機(jī)油 壽命指示器48上顯示POLR,從而防止駕駛員看到POLR增大?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100執(zhí)行一般標(biāo)識(shí)為200的步驟。 過程在步驟202開始，此時(shí)啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10。在步驟204，控制 器確定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10是否正在再生DPF 40。如果柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)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(fā)動(dòng) 機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、噴射后燃油量和噴射后定時(shí)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(shí)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(shí)間無關(guān)的百分比粘度損失。在步驟212,剩余機(jī)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(jī)油壽命模塊108將在上一次迭代過程中計(jì) 算的POLR減去百分比粘度損失。如果柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10不在再生DPF 40,那么在步驟214，粘度 增加模塊106確定由發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)油溫引起的粘度增加。在步驟 218，粘度增加模塊106基于由發(fā)動(dòng)機(jī)油中的煙灰聚積引起的粘度增加和由發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)間無關(guān)的百分比粘度增加。在步驟212，剩余機(jī)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(jī)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(jì)算的POLRold 109相加。在步驟222，剩余機(jī)油壽命模塊108將POLR作為POLROLD 109存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器43中供下一次迭代用。在步驟224，剩余機(jī)油壽命模塊108 將POLR和POLRold 109進(jìn)行比較。如果POLR小于POLROLD 109，那 么在步驟226,在機(jī)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(jī)油壽命指示器48上顯示POLROLD 109。在步驟230,過程結(jié)束。從以上描述，本領(lǐng)域的4支術(shù)人員現(xiàn)在可以明白，本發(fā)明的廣泛的教 導(dǎo)可以用各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，盡管結(jié)合其特定示例描述了本發(fā)明，但 本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)受此限制，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員在研讀附圖、 說明書和隨附權(quán)利要求后將能明白其它修改。
權(quán)利要求
1.一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括粘度損失模塊，用于基于發(fā)動(dòng)機(jī)油中的燃油聚積來確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度損失百分比；粘度增加模塊，用于基于發(fā)動(dòng)機(jī)油中的燃油蒸發(fā)和煙灰聚積中的至少之一來確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度增加百分比；以及剩余機(jī)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(jī)油壽命百分比。
2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述燃油 聚積是在所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)再生柴油微粒過濾器時(shí)發(fā)生的。
3. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，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(quán)利要求3所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述粘度損失速率基于粘度損失因子。
5. 如權(quán)利要求4所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述粘度損失因子基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、噴射后燃油量和噴射后時(shí)間。
6. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述粘度增加是在所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不在再生柴油微粒過濾器時(shí)發(fā)生的。
7. 如權(quán)利要求6所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，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(quán)利要求7所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述粘度 增加速率基于由發(fā)動(dòng)機(jī)油中的煙灰引起的粘度增加和由發(fā)動(dòng)機(jī)油溫引 起的粘度增加。
9. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述剩余 機(jī)油壽命百分比存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
10. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述 剩余機(jī)油壽命百分比下降時(shí)，所述剩余機(jī)油壽命模塊顯示所述剩余機(jī)油 壽命百分比。
11. 一種用于監(jiān)測(cè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)油壽命的方法，包括 基于發(fā)動(dòng)機(jī)油中的燃油聚積來確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度損失百分比；基于發(fā)動(dòng)機(jī)油中的燃油蒸發(fā)和煙灰聚積中的至少之 一 來確定所述發(fā)動(dòng)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(jī)油壽命百分比。
12. 如權(quán)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(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)再生柴油微粒過濾器時(shí)發(fā)生的。
13. 如權(quán)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(quán)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(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)速 度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、噴射后燃油量和噴射后時(shí)間確定所述粘度損失因子。
16. 如權(quán)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(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不在再生柴油微粒過濾器時(shí)發(fā)生的。
17. 如權(quán)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(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括基于由發(fā)動(dòng)機(jī) 油中的煙灰引起的粘度增加和由發(fā)動(dòng)機(jī)油溫引起的粘度增加確定所述 粘度增加速率。
19. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括將所述剩余機(jī) 油壽命百分比存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
20. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在所述剩余機(jī) 油壽命百分比下降時(shí)顯示所述剩余機(jī)油壽命百分比。
全文摘要
一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)油壽命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括粘度損壞模塊、粘度增加模塊和剩余機(jī)油壽命模塊。粘度損失模塊基于發(fā)動(dòng)機(jī)油中的燃油聚積確定發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度損失百分比。粘度增加模塊基于發(fā)動(dòng)機(jī)油中的燃油蒸發(fā)和/或煙灰聚積確定發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度增加百分比。剩余機(jī)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(jī)油壽命百分比。
文檔編號(hào)F01M11/10GK101220759SQ20081000224
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)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(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司