針對暴露至燃燒事件的油體積來調整的自動發動機油壽命判斷的製作方法

2023-05-28 06:35:16 1

專利名稱：針對暴露至燃燒事件的油體積來調整的自動發動機油壽命判斷的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種針對暴露至燃燒事件的油體積進行調整的自動發動機油壽命判斷系統。
背景技術：
在內燃發動機中，油通常用於潤滑、清理、防腐蝕、改善密封，並通過將熱量從運動部件帶走而冷卻發動機。發動機油通常從基於石油和不基於石油的合成化合物獲得。現代的發動機油主要是通過使用包括碳氫化合物的基礎油(base oil)和用於各種特定應用的其他化學添加劑混合製成的。在油服役壽命過程中，發動機油會被外來顆粒和可溶汙染物頻繁地汙染，且其化學性質由於氧化和氮化而變差(退化)。這種汙染和退化的常見結果是油失去了其完全保護髮動機的能力，由此必須將用過的油更換或替換為乾淨的新油。發動機油通常基於服役的時間、或基於發動機的主車輛行駛的距離來更換。車輛的實際運行狀況和發動機運轉的小時數是在確定何時更換發動機油中比較常用的一些因素。基於時間的間隔用於行駛裡程較少但同時會積累較多汙染物的短程旅行。這種短程旅行中，油通常不會獲得足夠長時間的完全運行溫度以燒掉冷凝物、過多的燃料和其他會造成「油泥」、「漆膜」或其他有害沉積的汙染物。為了有助於經常進行的油更換，現代發動機通常包括油壽命監測系統，以基於通常造成退化的因素來估計油狀況，如發動機速度和油或冷卻劑溫度。當採用油壽命監測系統的發動機用在車輛中時，自上次油更換以來這種車輛行進的總距離可以是決定油更換的合適時間的額外因素。

發明內容
本文公開一種方法，用於在使用油基的內燃發動機中更換油之前確定剩餘油壽命的方法。該方法包括將油基傳輸到發動機並確定經傳輸的油基的體積。該方法還包括確定代表暴露至發動機中燃燒事件的、來自經傳輸油基的油體積的因數。該方法額外地包括基於油基的經確定的體積和經確定的代表暴露至燃燒事件的油體積的因數來確定剩餘油壽命。而且，該方法包括在剩餘油壽命達到預定水平時啟動油更換指示器。該方法還可額外地包括在油更換之後重置油更換指示器，以示出100%的剩餘油壽命。確定經傳輸的油基體積的操作、確定剩餘油壽命的操作和啟動並重置油壽命指示器的操作中的至少一個經由操作性地連接到發動機的控制器來完成。發動機可包括設置為接收經傳輸的油基的油箱。確定經傳輸的油基體積的操作可包括確定油箱中經傳輸的油基的液位。確定剩餘油壽命的操作還可包括確定發動機的每次燃燒事件的轉數，且進一步包括使用經確定的油基積來確定所允許的燃燒事件數。發動機包括以孔徑為特點的燃燒室。在這種情況下，代表暴露至燃燒事件的、來自經傳輸油基的油體積的因數是基於該孔徑的。
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還公開了一種系統，用於確定一定體積的油所允許的剩餘油壽命。在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特徵和優點以及其他的特徵和優點。


圖1是發動機油壽命監測系統的示意性顯示；圖2是流程圖，顯示了用於確定內燃發動機中一定體積油所允許的發動機轉數的方法。
具體實施例方式參見附圖，其中相同的附圖標記在幾幅圖中對應相同或相似的構件，圖1顯示了自動機潤滑油(automatic oil)壽命系統5。油壽命系統5配置為用於判斷在油更換之前內燃發動機中所用油的剩餘有效或使用壽命。通過油壽命系統5做出的剩餘油壽命的判斷包括判斷已定體積的油允許的發動機轉數。自動機潤滑油壽命系統5包括內燃發動機，其示意性地通過附圖標記10表示和代表。發動機10包括發動機體(engine block) 12。該發動機機體12承裝諸如曲軸14、往復運動的活塞16和連杆18這樣的發動機內部構件。活塞16經由杆18附接到曲軸14，以將燃燒的力傳遞到曲軸並由此讓發動機10旋轉。發動機10的旋轉(其通常以每分鐘轉數 (RPM)來衡量)通過箭頭19表示。相應活塞16和杆18之間的、以及杆和曲軸14之間的每個連接部都包括用於平穩且可靠旋轉的合適軸承(未示出)。發動機10還包括油盤或油箱20。油箱20被設置在發動機10上並附接到機體12， 用於保持油基(body of oil (潤滑油底質))22。油基22被用在發動機10中，用於潤滑發動機的運動部件，如軸承(未示出)、活塞16和杆18，且用於其他功能，如通過將由摩擦和燃燒產生的熱從運動部件帶走而冷卻發動機。油基22額外地用於從發動機10帶走汙染物。 發動機10額外地包括油過濾器沈，該油過濾器具體構造為捕獲油服役時收集到的各種外來顆粒。為了不限制油的流動，過濾器26通常能捕獲僅小到一定尺寸的顆粒，且由此不能捕獲較小的汙染物。油基22還可以吸收無法被過濾器沈去除的可溶汙染物。由此，隨著時間過去，油基22會由於氧化和氮化以及被外來物質汙染而化學性能退化，由此在其對發動機10的保護方面效果變差，且有必要將油更換。油箱20包括可拆卸插塞M，該插塞可構造為可螺旋擰入的緊固件，用於允許油基22在油更換過程中從油箱排出。自動機潤滑油壽命系統5還包括控制器觀，且可包括傳感器30，如圖所示。控制器觀可以是配置為調節發動機10運行的中央處理器或是被編程為僅用於操作自動機潤滑油壽命系統的專用單元。傳感器30配置為感知油基22的液位或高度。控制器觀與傳感器30通訊，該傳感器相對於油箱20設置在發動機10上。傳感器30至少部分地沒入到油基22中並配置為感知存在於油箱20中的油位，並將這種數據通訊給控制器觀。傳感器30 可配置為在發動機10停機時或在發動機運行時(即動態地)感知油基22的液位。控制器觀接收來自傳感器30的數據，並判斷油基22要被更換(即用新的油更換)的合適時間或情況。在更換油基22之前的合適的允許發動機轉數根據數學關係或運算規則R(Rev)=K(Oil) X [K(Eng) XKbd] X V來確定，其通過附圖標記33表示。數學關係33被編程並存儲在控制器觀中。R(Rev)代表油基22的一定體積所允許的發動機總轉數。R(Rev)還可代表在有必要更換油之前油基22中剩餘的有效或使用壽命的預定水平。因數K(Oil)代表每升油基22所允許的發動機10的燃燒事件的總數，而K (Eng)代表對於發動機每次燃燒事件來說發動機10的轉數。Kbd代表與發動機10中燃燒室17的實際尺寸有關的因數，且V代表存在於油箱20中的以油基22升數表示的體積。每升油基22所允許的燃燒事件總數K(Oil) 是關係33中的輸入變量。K(Eng)是數學常數，其值取決於具有已定數量汽缸的實際發動機構造。例如，在六缸、四衝程發動機中，對於每個汽缸需要兩個完整發動機迴轉來經歷一次燃燒事件，即在同一例子中K(Eng)等於2除以6，且由此等於1/3的值。在實際燃燒事件中，在燃燒室17中發生通過發動機10承受的最高溫度。被剛好在燃燒室17附近的部件(如包圍燃燒室的機體12的一些部分)承受的溫度略微低於燃燒室17本身中的溫度，但是與發動機的其他區域相比仍顯著地升高，特別是與油箱20中所承受的溫度相比。在緊鄰燃燒室17的區域中這種升高的溫度對循環流過發動機10的一定部分或體積的油基22造成苛刻的環境條件。 因而，油暴露至這種升高的溫度下會加速該一定部分油基22的退化，且導致所允許的發動機總轉數R(Rev)下降。暴露至燃燒室17附近的升高溫度下的該一定部分油基22直接與燃燒室的孔徑 21有關。因數Kbd被設定為100除以孔徑21，其中，孔徑被規定為幾毫米，且由此孔徑與一定體積油暴露至燃燒室17周圍的升高溫度下的結果有關。因此，在上述六缸、四衝程發動機的例子中，值為1/3的K(Eng)額外地乘以因數Kbd，即是被除以孔徑21的100的乘積。 K(Eng) XKbd的結果隨後被用在數學關係33中。在該同一數學關係33中，因數V是以油基 22的升數表示的體積，通過發動機10的額定油容量決定，該額定油容量通常在油位指示器或量油尺(未示出)上以「滿」的標記示出，或者基於在油更換後通過傳感器30感知的油箱20中的油位。從而，當數學關係33併入了因數Kbd時，R(Rev)由此針對暴露至發生在發動機10燃燒室17中每次燃燒事件的油體積進行調整。在基於關係33確定R(Rev)之後，控制器觀執行控制動作，如啟動或觸髮油壽命指示器34。油壽命指示器34被構造為當經確定的油基22的質量和體積所允許的發動機轉數R(Rev)已經達到時向發動機或主車輛的操作者發出信號。油壽命指示器34還顯示剩餘的油壽命百分比。為了確保操作者能可靠地注意到何時已經到達油更換的時刻，油壽命指示器34可以被定位在車輛的乘客車廂內的儀錶盤上。油壽命指示器34可在判斷出已經達到R(Rev)時立即被觸發，或僅在發動機啟動和/或關閉時已經達到R(Rev)之後觸發。在已經達到發動機轉數R(rev)之後且在油更換之後，油壽命指示器34被重置，以顯示100% 的剩餘油壽命，並可以開始對新的油基判斷R(Rev)。用於在油更換之前確定剩餘油壽命的方法40顯示在圖2中，且針對圖1所示的結構描述如下。方法40在方框42處開始，將油基22傳輸到油箱20。在方框42之後，方法前進到方框44，在該處其包括確定被傳輸的油基22的油體積V，如針對圖1如上所述的。在方框44之後，方法前進到方框46，在該處其包括確定因數Kbd，該因數代表暴露至發動機10 中燃燒事件的油基22的一定體積油。在方框46之後，方法前進到方框48。在方框48，該方法包括判斷剩餘油壽命何時達到預定水平，且需要更換油。預定的剩餘油壽命水平可以根據發動機轉數R(Rev)建立， 其中，R(Rev)是基於通過使用關係33得到的油基22的經確定的因數Kbd和經確定體積的。 在方框48之後，方法前進到方框50，在該處其包括執行控制動作，如啟動油壽命指示器34， 以向發動機10或發動機所在車輛的操作者發出信號，指示剩餘油壽命何時達到預定水平。 還可以提供剩餘使用油壽命百分比的連續讀數，作為針對基於因數Kbd的暴露至燃燒事件的油體積所調整的發動機轉數R(Rev)的反應。 儘管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的範圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種用於在使用油基的內燃發動機中更換油之前確定剩餘油壽命的方法，該方法包括將油基傳輸到發動機；確定經傳輸的油基的體積；確定代表暴露至發動機中燃燒事件的、來自經傳輸油基的油體積的因數；基於油基的經確定的體積和經確定的代表暴露至燃燒事件的油體積的因數來確定剩餘油壽命；和在剩餘油壽命達到預定水平時啟動油更換指示器。
2.如權利要求1所述的方法，還包括在油更換之後重置油更換指示器，以示出100%的剩餘油壽命，
3.如權利要求2所述的方法，其中，對經傳輸的油基體積的所述確定、對剩餘油壽命的所述確定和對油更換指示器的所述啟動和所述重置中的至少一個經由操作性地連接到發動機的控制器來完成。
4.如權利要求1所述的方法，其中，發動機包括設置為接收經傳輸的油基的油箱，且對經傳輸的油基體積的所述確定包括確定油箱中經傳輸的油基的液位。
5.如權利要求1所述的方法，其中，對剩餘油壽命的所述確定包括確定發動機的每次燃燒事件的轉數，且進一步包括使用經確定的油體積來確定所允許的燃燒事件數。
6.如權利要求1所述的方法，其中，發動機包括以孔徑為特點的燃燒室，且代表暴露至燃燒事件的、來自經傳輸油基的油體積的因數是基於該孔徑的。
7.一種系統，用於確定在使用油基的內燃發動機中更換油之前所允許的剩餘油壽命， 該系統包括油箱，設置在發動機中，以接收油基；傳感器，設置在發動機上並配置為提供表示油箱中油基體積的信號；控制器，操作性地連接到傳感器，且被編程為基於經確定的油基的體積和經確定的代表暴露至燃燒事件的油體積的因數來確定允許的剩餘油壽命。
8.如權利要求7所述的系統，還包括油更換指示器，其中，控制器被配置為在剩餘油壽命達到預定水平時啟動油更換指示器，其中，油更換指示器在更換油之後被重置，以示出 100%的剩餘油壽命。
9.如權利要求7所述的系統，其中，控制器被編程為具有用於每次發動機燃燒事件的轉數，且控制器額外地基於用於每次發動機燃燒事件的轉數來確定剩餘油壽命。
10.如權利要求7所述的系統，其中，發動機包括以孔徑為特點的燃燒室，且代表來自經傳輸油基的、暴露至燃燒事件的油體積的因數是基於該孔徑的。
全文摘要
本文披露一種方法，用於在使用油基的內燃發動機中更換油之前確定剩餘油壽命的方法。該方法包括將油基傳輸到發動機並確定經傳輸的油基的體積。該方法還包括確定代表暴露至發動機中燃燒事件的、來自經傳輸油基的油體積的因數。該方法額外地包括基於油基的經確定的體積和經確定的代表暴露至燃燒事件的油體積的因數來確定剩餘油壽命。而且，該方法包括在剩餘油壽命達到預定水平時啟動油更換指示器。還公開了一種系統，用於確定一定體積油所允許的發動機轉數。
文檔編號F01M11/10GK102418578SQ201110236579
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者埃裡克.W.施耐德, 戴維.R.斯塔利, 羅伯特.M.奧雷, 馬修.J.斯內德 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司