CN105422209B - 用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置和方法 - Google Patents

用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置和方法。其中，用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置可以包括：机油油位传感器，其安装在用于储存机油的油盘以检测机油的油位；加热器开关，当由于燃油稀释在机油中使得油盘中的机油的油位增加到参考油位或更高时，加热器开关通过控制器的信号而接通；以及加热器，其在油盘中连接至所述加热器开关，所述加热器通过加热器开关的接通状态而工作时蒸发稀释在机油中的燃油。

Description

用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置和方法
技术领域
本公开涉及一种用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置和方法。更特别的，涉及这样一种用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置和方法，其可以防止安装有柴油机微粒捕捉器(diesel particulate filter trap，DPF)的柴油发动机内的机油的稀释现象(其中燃油与机油相混合)。
背景技术
通常，柴油发动机车辆会排放出微粒，因此为了减少微粒，一种再处理装置安装在柴油发动机车辆内。这种再处理装置的代表是柴油机微粒捕捉器(DPF)、柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst，DOC)等等。
DPF是当前最有效并且最接近商业化的一种微粒物质减少技术。微粒物质减少技术是一种使用DPF过滤器收集从柴油发动机排放的微粒，然后燃烧(再生)收集的微粒，并且再次收集微粒从而连续地使用的技术。DPF可以减少多达80％或者更多的微粒，DPF在性能方面有非常卓越的优势。然而，DPF的耐久性和经济性造成了其商业化的障碍。
在微粒被DPF过滤器收集的同时，发动机上施加了背压，而背压会少量降低发动机的输出和燃油消耗率。因此，需要补充技术来最小化这种影响。
DPF技术通常被分为微粒物质收集技术和过滤器再生技术。DPF技术主要配置为三个部分，即，过滤器、再生装置和控制装置。
为了再生DPF，将排气温度增加至DPF的激活温度650℃是重要的。于是，DPF的激活温度可以在整个后喷射过程中得到维持，其中燃烧室中的燃油喷射在上止点后(after topdead center,ATDC)被执行。所述ATDC是用于延迟点火延迟时间，并且指的是上止点之前和之后(在上止点之前和之后关闭进气气门和排气气门)。
为了再生DPF，通过增加DPF的温度达到DPF的激活温度来开始DPF的再生是重要的。作为在DPF的再生期间始终维持恒定温度的计划，通过后喷射在DPF内部发生了氧化反应。
同时，如果在发动机的活塞向下止点下降时燃油被喷射，喷射的燃油会通过排气气门向上流动到DPF的内部。因此，机油稀释现象会发生，其中当活塞向下止点下降时，除了维持DPF的激活温度的目的之外，喷射的燃油留存在非燃烧状态下的汽缸壁表面上，通过活塞环自然地与机油混合。
如果在燃油被机油稀释的状态下，机油通过机油循环而回到油盘，那么燃油在被机油稀释的同时也会存在于油盘中。
在DPF通过后喷射而再生的当前方式下，机油稀释现象在各个发动机部件和润滑油的冷却上有坏的影响。此外，压缩自燃现象(dieseling phenomenon)会发生，其中机油流入燃烧室并随后燃烧。结果，发动机的耐久性下降是一个问题。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置和方法，其中根据每种运行情况下积累的微粒的量，基于微粒的量的再生周期变化，以及基于后喷射量的被稀释的机油的量，通过操作装在油盘中的加热器，机油中的燃油被蒸发，从而能够减少机油的稀释。
根据本发明的各个方面，用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置可以包括：机油油位传感器，其安装在用于储存机油的油盘上以检测机油的油位；加热器开关，当由于燃油稀释在机油中使得油盘中的机油的油位增加到参考油位或更高时，所述加热器开关通过控制器的信号而接通；以及加热器，其在油盘中连接至加热器开关，加热器通过加热器开关的接通状态而工作时，蒸发稀释在机油中的燃油。
加热器开关可以采用双金属材料开关，其在预定温度或更高温度时关断。
在安装有加热器开关和加热器的油盘的一个壁表面上，隔板与油盘整体地形成，隔板用于储存少量机油以加热。
隔板的高度可以被形成为与机油参考油位相等。
根据本发明的各个方面，用于减少柴油发动机的燃油稀释的方法可以包括：通过机油油位传感器测量油盘中的机油的油位；当机油的油位被测量为参考油位或更高时，通过控制器接通油盘中的加热器开关；以及随着油盘中的加热器通过加热器开关的接通状态而工作，蒸发和去除机油中稀释的燃油。
这种方法可以进一步包括：在机油中的燃油被蒸发和去除后，使得机油通过漏气管而流入发动机。
这种方法可以进一步包括：当机油的温度增加至参考温度或更高温度时，通过控制器关断加热器开关。
加热器开关可以采用双金属材料开关，其在参考温度或更高温度时关断。
下面讨论本发明的其它方面和优选的具体实施方案。
本发明提供如下优点。
第一，当油盘中储存的机油中的燃油被稀释时，机油中的燃油能通过操作加热器而被蒸发，从而能够减少机油的稀释。
第二，能够防止机油的稀释，从而能够防止压缩自燃现象(其中机油流入燃烧室并随后燃烧)等等。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃油车辆(例如源于非石油的能源的燃油)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1A、图1B和图1C是显示了根据本发明的用于减少柴油发动机的燃油稀释的示例性的装置的示意图。
图2是显示了根据本发明的用于减少柴油发动机的燃油稀释的示例性的方法的流程图。
应当理解，附图不一定是按照比例，提供各种特征的略微简化的表示本发明的基本原理的说明。本发明所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1A、图1B和图1C是显示了根据本发明各个实施方案的用于减少柴油发动机的燃油稀释的示意图。
如图1A、图1B和图1C所示，用于储存机油的油盘14安装在柴油发动机10的汽缸体12的下部，而供油管16***油盘14，供油管16连接至设置在汽缸体12的一侧的油泵。此外，滤网18安装在供油管16的底端，当油盘14中的油供向发动机时，滤网18用于过滤杂质。
因而，当发动机驱动时，油盘14中的机油依靠油泵的抽力通过滤网18和供油管16循环到发动机的每个扰动部位，从而实现发动机的润滑和冷却。相应地，构造为发动机的摩擦的部件和扰动部件的组件实现平稳运转。
在这种状态下，如果为柴油机微粒捕捉器(diesel particulate filter trap，DPF)的再生的目的，为了增加DPF的温度达到激活温度，在发动机的活塞向下止点下降时喷射燃油，非燃烧状态下留存在汽缸壁表面上的喷射的燃油会通过活塞环自然地与机油混合，发动机的机油稀释现象就发生了。
如果在燃油被机油稀释的状态下，机油通过机油循环回到油盘，燃油在被机油稀释的同时也会存在于油盘中，并且与机油一起连续地循环到发动机的每个扰动部位等等。
机油稀释现象对各个发动机部件和润滑剂的冷却有坏的影响。此外，压缩自燃现象(dieseling phenomenon)会发生，其中机油流入燃烧室并随后燃烧。结果，发动机的耐久性恶化是一个问题。
因此，本发明提供了一种用于减少柴油发动机的燃油稀释现象的装置和方法，其中由机油稀释现象引起的存在于油盘中燃油被去除，从而能够预先防止发动机的耐久性由于机油稀释现象而恶化。
参考图1A、图1B和图1C，本发明的装置配置为包括：机油油位传感器24、加热器开关20以及加热器22；该机油油位传感器24安装在用于储存机油的油盘14以检测机油的油位；当油盘14中机油的油位因为燃油稀释增加至参考油位或更高时，该加热器开关20通过控制器26的信号而开启；该加热器22被安装为连接至油盘14中的加热器开关20，加热器通过加热器开关20的接通状态而工作时，蒸发稀释在机油中的燃油。
机油油位传感器24是用于测量油盘14中机油的油位的传感器。由于因为上面描述的机油稀释现象，燃油稀释在油盘14中的机油中，机油油位传感器24检测到机油的油位改变为参考油位或更高，并传送检测信号给控制器。
在预定的温度或更低温度，根据控制器26的信号，加热器开关20可导电地连接到与加热器相连接的接触点。在预定温度或更高温度，加热器开关20采用双金属材料开关(bimetal switch)，弯曲时与接触点相分离。
在这种状态下，双金属材料开关是一种通过粘合两种热膨胀系数相差很大的金属薄片形成的开关。在预定温度或更高温度，有大的热膨胀系数的金属片在进一步膨胀时弯向另一个金属片。在预定温度或更低温度，双金属材料开关恢复到原始状态。
加热器22在油盘14中连接至加热器开关20，通过加热机油来蒸发稀释在机油中的燃油。
因此，加热器开关20，即双金属材料开关，根据控制器26的信号可导电地连接到与加热器相连接的接触点，以向加热器提供电池的电力。如果在发动机驱动时，机油的温度变为预定温度或更高温度，双金属材料开关与连接在加热器的接触点相分离，从而电池的电力不再提供给加热器22。
同时，在安装有加热器开关20和加热器的油盘14的一个壁表面上，隔板28与油盘14整体地形成，隔板用于储存少量的机油以加热，同时覆盖加热器开关20和加热器22。
隔板28形成储存少量机油的空间，从而由于只加热少量的机油，位于隔板28的空间内的加热器22可以采用节省电力的紧凑型加热器。
在这种状态下，隔板28的高度形成为与机油的参考油位相等，从而燃油稀释引起的在参考油位或更高位置的机油能流过隔板28而填充在隔板28的空间中。
在下文中，一种按照以上描述配置的用于减少柴油发动机燃油稀释的方法将描述如下。
如上所述，机油稀释现象发生，其中由于为再生DPF等等进行的后喷射，燃油被稀释在机油中，因此，油盘中的机油的油位可以增加与稀释的燃油等量的高度。
在这种状态下，安装在油盘14的机油油位传感器24测量机油的油位并将测得的油位传送给控制器26。
随后，控制器26判断机油的油位是否为参考油位或更高(S101)。
如果判断机油的油位为参考油位或更高，控制器26控制加热器开关20，即，双金属材料开关接通(S102)。
随后，根据控制器26的信号，双金属材料开关可导电地连接在与加热器相连接的接触点，从而电池的电力被提供给加热器22。
在这种状态下，油盘中的机油的油位增加与稀释的燃油等量的高度，因此，机油流过隔板28从而填充在隔板28的空间中。
因此，加热器22工作以加热机油，同时地，隔板28空间中的机油被加热到大约150℃。于是，稀释到机油中的燃油被蒸发，并且被蒸发的燃油穿过漏气管被导向发动机的燃烧室以燃烧。
同时，隔板28的空间中的机油偶尔通过车辆的运动被油盘14中的油稀释，并且燃油由于加热而蒸发。因此，油盘中的整体机油的总量和稀释都减少了。相应的，控制器26基于机油油位传感器24的传感信号判断油盘中的机油的油位是否低于参考油位(S103)。
如果判断油盘中的机油的油位低于参考油位，控制器26控制加热器开关20关断(S104)。
为了防止由于机油加热过程中的非常规操作导致过热引发起火，如果机油的温度达到预定温度(大约180℃)或更高温度(S105)，加热器的电力供给会通过双金属材料开关的适当操作中断。
也就是说，如果在机油的加热过程中非常规操作或者发动机的连续地驱动导致过热，引起机油的温度达到预定温度(180℃)或更高温度，加热器开关20，即双金属材料开关，由于组成双金属材料开关的两个金属片热膨胀系数的差异而弯曲，与连接在加热器上的接触点相分离，从而电池的电力不再供给至加热器22。
如上所述，当储存在油盘中的机油中的燃油被稀释时，加热器工作以蒸发机油中的燃油，从而能够减少机油的稀释。此外，还能够防止机油流入燃烧室并随后燃烧的压缩自燃现象和发动机耐久性的恶化。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，显然根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (6)

1.一种用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置，所述装置包括：
机油油位传感器，其安装在用于储存机油的油盘以检测机油的油位；
加热器开关，当由于燃油稀释在机油中使得油盘中的机油的油位增加到参考油位或更高时，所述加热器开关通过控制器的信号而接通；
加热器，其在油盘中连接至所述加热器开关，所述加热器通过加热器开关的接通状态而工作时蒸发稀释在机油中的燃油；
其中在安装有所述加热器开关和所述加热器的油盘的一个壁表面上，隔板与油盘整体地形成，所述隔板用于储存少量的机油以加热；
其中所述隔板的高度被形成为与机油的参考油位相等。
2.根据权利要求1中所述的用于减少柴油发动机的燃油稀释的装置，其中所述加热器开关采用双金属材料开关，其在预定温度或更高温度时关断。
3.一种用于减少柴油发动机的燃油稀释的方法，包括：
通过机油油位传感器测量油盘中的机油的油位；
当机油的油位被测量为参考油位或更高时，通过控制器接通油盘中的加热器开关；以及
随着油盘中的加热器通过加热器开关的接通状态而工作，蒸发和去除机油中稀释的燃油；
其中在安装有所述加热器开关和所述加热器的油盘的一个壁表面上，隔板与油盘整体地形成，所述隔板用于储存少量的机油以加热；
其中所述隔板的高度被形成为与机油的参考油位相等。
4.根据权利要求3中所述的用于减少柴油发动机的燃油稀释的方法，进一步包括：在机油中的燃油被蒸发和去除后，使得机油通过漏气管而流入发动机。
5.根据权利要求3中所述的用于减少柴油发动机的燃油稀释的方法，进一步包括：当机油的温度增加至参考温度或更高温度时，通过控制器关断加热器开关。
6.根据权利要求5中所述的用于减少柴油发动机的燃油稀释的方法，其中所述加热器开关采用双金属材料开关，其在参考温度或更高温度时关断。
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