СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2014 года по МПК F01M11/10 

Настоящее изобретение имеет приоритет французской заявки 0855790, поданной 29 августа 2008 года, содержание которой (текст, чертежи и формула изобретения) взято в данном случае за основу.

Изобретение касается способа контроля качества смазочного материала дизельного двигателя автомобильного транспортного средства.

Исследование загрязняющих веществ, содержащихся в выхлопных газах дизельных двигателей, привело к появлению новых систем, таких как фильтр частиц или ловушка NO_x.

Эти системы адсорбируют загрязняющие химические вещества из выхлопных газов: твердых углеродных частиц, оксидов азота (NO_x) и сернистых ангидридов (SO_x) на химически обработанной матрице, размещенной в выхлопной системе двигателя.

Для поддержания достаточной эффективности этих систем необходимо прибегать к их регенерации для обеспечения вывода этих веществ в форме, приемлемой для атмосферы.

Эта регенерация характеризуется прежде всего использованием послевпрыска: поздний впрыск осуществляется в цикле разрежения после основного сгорания для поддержания газов горячими или достаточного обогащения топливовоздушной смеси.

Что касается регенерации фильтра частиц, то послевпрыск для нагрева выхлопных газов также требует достаточного температурного уровня, позволяющего обеспечить сгорание углеродных остатков, удерживаемых фильтром.

Что касается NO_x, фазы избавления от NO_x требуют осуществления позднего впрыска для того, чтобы вызвать практически полное удаление кислорода из выхлопных газов для обогащения выхлопных газов, проходящих через катализатор, до значения выше 1. Для фаз очищения от SO_x уровни послевпрыска должны одновременно обеспечивать увеличение температуры выхлопных газов (выше 650°С) и обогащение выше 1.

Хотя указанные послевпрыски позволяют эффективно регенерировать системы очистки от загрязнений, имеющиеся в выхлопных системах, их существенным недостатком является то, что они вызывают разбавление масла дизельным топливом.

Действительно, поздние впрыски вызывают введение дизельного топлива в масляную пленку, либо посредством непосредственного воздействия струи из инжектора, либо вследствие конденсации топлива, испаренного в процессе послевпрыска вследствие прекращения основного сгорания.

Имеющаяся на цилиндре масляная пленка при каждом такте частично соскабливается в масляный картер двигателя, вследствие чего в картере постепенно увеличивается степень разбавления масла дизельным топливом при каждой из фаз регенерации.

Для двигателя, выхлопная система которого содержит фильтр частиц, регенерация которого осуществляется каждые 600-800 км, считается, что уровень разбавления в конце 20 000 км обычно составляет от 4 до 6%.

Двигательная установка автомобиля, содержащая фильтр частиц и систему постобработки NO_x, еще более подвергается процессу разбавления смазочного масла. Действительно, очистку ловушки NO_x следует осуществлять чаще, чем очистку фильтра частиц для поддержания эффективности конверсии катализатора (в среднем, очистка каждые 1-3 минуты) в том, что касается NOX, а также SO_x.

Следствием эффектов этих различных регенераций является разбавление смазочного масла дизельным топливом, которое превышает обычно 30% по массе на 30 000 км, если не принято никаких мер для его корректировки в процессе работы двигателя, хотя допустимый предел для существующих дизельных масел составляет менее 8%.

Повышенный уровень разбавления топливом означает для двигателя низкую вязкость масла, вызывающую падение давления масла и риск недостаточной смазки и, таким образом, заклинивание смазываемого элемента, а также утончение масляных пленок, могущее вызвать преждевременный износ смазываемых узлов. Наблюдаются также ускорение старения масла вследствие его окисления, а также коррозия материалов, герметизирующих его трубопровод. Кроме того, как следствие, происходит разбавление присадок, содержащихся в смазочном масле, что приводит к ухудшению его качества.

Кроме того, в зависимости от способа эксплуатации автомобиля и типа используемого масла содержание углерода в масле может превышать максимально допустимый 5%-ный порог, при этом его содержание увеличивается благодаря использованию устройств рециркуляции выхлопных газов (EGR).

Процесс сгорания вызывает формирование наночастиц, образованных, в основном, из углерода. Эти наночастицы, размер которых меньше микрона, являются твердыми и абразивными. Они вызывают повышение износа механических деталей двигателя (шатуны, газораспределительный механизм...). После деструкции диспергирующих свойств масла они имеют тенденцию скапливаться для формирования нагара, заполняющего зазоры органическими компонентами, что приводит соответственно, к образованию агломератов в виде рыхлых отложений.

Эти агломераты могут увеличиваться в размере до образования отложений на днище масляного картера или в фильтрах двигателя. Повышенные уровни сажи могут, кроме того, вызывать изменения свойств некоторых присадок масла и изменять химические и физические свойства масла, следствием чего являются повышенные рабочие температуры и ускоренный износ двигателя.

Срок службы двигателя в большой степени зависит от качества его смазки. Это качество серьезно ухудшается, если при эксплуатации автомобиля повышаются степень разбавления масла топливом или количество углеродных частиц.

Срок службы двигателя главным образом зависит от точного соблюдения интервалов между заменами масла в двигателе.

Задачей изобретения является, таким образом, разработка способа, позволяющего использовать превентивную смену масла двигателя автомобильного транспортного средства, адаптированную к условиям работы упомянутого автомобиля.

В соответствии с изобретением предложен способ контроля качества смазочного материала двигателя, включающий следующие этапы:

- определение первой (Z_d) и второй (Z_p) зон работы двигателя, соответствующих первому повышенному риску разбавления масла топливом и второму повышенному риску наличия углеродных частиц в масле соответственно,

- выбор эталонного расстояния Dref,

- расчет на этом эталонном расстоянии, скорректированным с пройденным, процентного соотношения расстояния, пройденного в первой и/или второй зоне, причем это процентное соотношение сравнивают с первым (Cd) и вторым (Ср) уровнем критичности, ассоциированным с первым и вторым рисками;

- выдача тревожного сигнала, когда, по меньшей мере, один из этих уровней критичности проходит порог тревоги, соответствующий рассматриваемому риску.

Предпочтительно, чтобы зоны критичности были определены в зависимости от крутящего момента двигателя и его режима, или, в другом варианте, в зависимости от скорости автомобиля.

Предпочтительно также, чтобы уровни критичности заносились в память всякий раз, когда заданное расстояние пройдено автомобилем.

Предпочтительно также, чтобы способ включал дополнительный этап, в ходе которого учитывают режим езды автомобиля между двумя последними сменами масла, соотнесенный с расстоянием, пройденным после последней смены масла, для определения уровня критичности в долгосрочной перспективе.

Предпочтительно также, чтобы тревога подавалась световым сигналом либо отображением расстояния, оставшегося до будущей смены масла.

Предпочтительно также, чтобы расстояние до будущей смены масла уточнялось в процессе операции технического обслуживания в зависимости от записанной информации, касающейся уровней критичности.

Изобретение используется, главным образом, в автомобильном транспортном средстве, выхлопная система двигателя которого содержит, по меньшей мере, один фильтр частиц и/или устройство для обработки окислов азота, регенерированные послевпрыском топлива, и отличается тем, что она содержит вычислительные и запоминающие средства для осуществления описанного выше способа.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием, не являющимся ограничительным, приводимым со ссылками на чертеж, который графически отображает вращающий момент двигателя в зависимости от режима, изображающий критические зоны работы.

Как было сказано выше, риски, вызванные работой систем защиты от загрязнений дизельного двигателя, касаются, с одной стороны, разбавления дизельным топливом масла этого двигателя и, с другой стороны, наличия в этом масле изнашивающих элементов.

Первый из этих рисков, разбавление, встречается в автомобиле, эксплуатация которого осуществляется в основном, на малых режимах, с малой нагрузкой, так что регенерация его фильтра частиц будет затруднительной. Риски неудачных регенераций, таким образом, увеличиваются, что приводит к ухудшению свойств моторного масла вследствие его разбавления дизельным топливом.

Второй риск связан с наличием в масле изнашивающих частиц и встречается в двигателях автомобилей, езда которых осуществляется, в основном, в тяжелом режиме при сильной загрузке. Такой тип езды, который особенно присущ малым грузовым автомобилям, вызывает быстрое повышение уровня углеродных частиц в моторном масле, и, таким образом, повышение доли изнашивающих элементов в масле и, следовательно, его деградацию вследствие старения.

Фиг.1 в качестве примера изображает репрезентативный график вращающего момента С двигателя в зависимости от его режима N. На этом графике обозначена зона Zd, соответствующая критической по разбавлению езде, и зона Zp, соответствующая критической езде по изнашивающим элементам.

Указанные пределы зависят от двигательной установки и типа автомобиля. На графике ограничены две зоны по вращающему моменту и режиму, но границы могут быть изменены в зависимости от режима и вращающего момента или в зависимости от скорости автомобиля.

Необходимой информацией для определения критичности езды являются расстояние, пройденное автомобилем, режим и нагрузка двигателя. Эта информация необходима при контроле двигателя.

Для каждого двигателя определяют вначале критическую зону Zd с точки зрения разбавления и критическую зону Zp с точки зрения углеродных частиц, так как было указано выше. Определяют также эталонное расстояние Х, пройденное автомобилем, например, 1000 км.

Далее рассчитывают процентное соотношение расстояния Х, пройденное автомобилем в зоне Zd, что определяет первый уровень Cd критичности для рисков, связанных с разбавлением, и процентное соотношение расстояния Х, пройденного в зоне Zp, что определяет второй уровень Ср критичности, касающейся рисков, связанных с частицами.

Например, если расчет на пройденные 1000 км (Х=1000 км в данном случае) означает, что клиент прошел 65% своего километража в зоне Zd между 24000 и 25000 км, уровень критичности Cd24 езды по отношению к устойчивости масла переходит через 1 (то есть критический уровень).

Первая величина появляется только после того, как расстояние Х будет пройдено первый раз, и последующие измерения сверяются с пройденной величиной.

Кроме того, всякий раз, когда автомобиль проходит заданное расстояние Х, две зарегистрированные величины заносятся в память.

Последний параметр контроля качества масла также объединяется с этими двумя первыми параметрами контроля. Он позволяет определить уровень Ct критичности на более длительный срок с учетом режима езды автомобиля между двумя осуществленными сменами масла, отнесенными к расстоянию D, пройденному после последней смены масла:

Ct=округленно {[сумма(Cd1+...+Cdn+...Cp1+...+Cpn+1)/(D/X)];0}

Где значения Cd1-Cdn и Cp1-Cpn соответствуют уровням Cd и Ср соответственно, занесенным в память всех расстояний Х, пройденных между двумя сменами масла.

Cd1, Cd2,...Cdn, Cp1,...Cpn равны 1 или 0 (ср. вышеприведенный пример) и суммируются, затем сумма делится на пройденное расстояние, поделенное на эталонные расстояния. Округленная функция (число; 0) позволяет осуществить реальное округление, а не нижнее округление и верхнее округление, полученная таким образом величина, таким образом, будет равна 0 или 1.

Следует отметить, что уровни критичности соответствуют отношению пройденного автомобилем расстояния в режиме, размещенные в критичных зонах Zd или Zp с шагом измерения рассматриваемого расстояния Х.

Для каждого уровня критичности, определенного таким образом, задан порог тревоги, например, когда автомобиль осуществляет более 65% своей езды в одной из двух зон. Тревога объявляется, когда порог достигается для, по меньшей мере, одного из отслеживаемых уровней.

Эта тревога может быть передана пользователю различным образом, например, световым сигналом или индикацией расстояния до будущей смены масла.

Когда автомобиль выдает на бортовое табло расстояние, которое необходимо пройти до будущей смены масла, это можно уточнить при операции технического уровня для учета записанной надлежащей информации, касающейся уровней критичности, в частности уровня Ct на длительное время.

Можно также объединить с этими информациями анализ компонентов, которые зависят от качества масла: подшипники, распределительная система, масляный фильтр...

Описание предложенного изобретения позволяет обеспечить сохранение свойств смазочного масла для дизельного двигателя путем уточнения интервалов между сменами масла для условий эксплуатации автомобиля. Это ограничивает, таким образом, повреждения узлов, прочность которых в большой степени зависит от качества масел.

Изобретение касается способа контроля качества смазочного масла двигателя, включающего следующие этапы: определение первой (Z_d) и второй (Z_p) зон работы двигателя, соответствующих первому повышенному риску разбавления масла топливом и второму повышенному риску наличия углеродных частиц в масле соответственно; выбор эталонного расстояния Dref, расчет на этом эталонном расстоянии, скорректированном с пройденным, процентного отношения расстояния, пройденного в первой и/или второй зоне, причем это отношение сравнивают с первым (C_d) и вторым (С_р) уровнем критичности, ассоциированным с первым и вторым рисками; выдача тревожного сигнала, когда, по меньшей мере, один из этих уровней критичности проходит порог тревоги, соответствующий рассматриваемому риску. Изобретение обеспечивает сохранение свойств смазочного масла для дизельного двигателя путем уточнения интервалов между сменами масла для условий эксплуатации автомобиля. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ контроля качества смазочного масла двигателя, согласно которому:
определяют первую (Z_d) и вторую (Z_p) зоны работы двигателя, соответствующие первому повышенному риску разбавления масла топливом и второму повышенному риску присутствия углеродных частиц в масле соответственно,
выбирают эталонное расстояние Dref,
рассчитывают на этом эталонном расстоянии, скорректированном с пройденным, процентное отношение расстояния, пройденного в первой и/или второй зоне, причем это процентное отношение сравнивают с первым (C_d) и вторым (С_р) уровнями критичности, ассоциированными с первым и вторым рисками;
выдают тревожный сигнал, когда, по меньшей мере, один из этих уровней критичности проходит порог тревоги, соответствующий рассматриваемому риску.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зоны критичности (Z_d) и (Z_p) определены в зависимости от крутящего момента (С) двигателя и его режима (N).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что зоны критичности (Z_d) и (Z_p) определены в зависимости от скорости автомобиля.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что уровни критичности (Z_d) и (Z_p) заносятся в память всякий раз, когда заданное расстояние (X) пройдено автомобилем.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что он включает дополнительный этап, в ходе которого учитывают режим езды автомобиля между двумя последними сменами масла, соотнесенный с расстоянием (D), пройденным после последней смены масла, для определения уровня критичности (C_t) в долгосрочной перспективе.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что уровень критичности (C_t) является средней величиной уровней критичности после последней смены масла и определяется из выражения:
C_t=округленно {[сумма(C_d ¹+…+C_d ⁿ+С_р ¹…+C_p ⁿ+1)/(D/X)];0},
где величины от (C_d)¹ до (C_d ⁿ) и от (С_р ¹) до (C_p ⁿ) соответствуют регистрируемым уровням критичности (C_d) и (С_р) соответственно при прохождении расстояний (X) между двумя последними сменами масла.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что тревога подается световым сигналом.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что тревога подается отображением расстояния, оставшегося до будущей смены масла.

9. Способ по п.2, отличающийся тем, что тревога подается отображением расстояния, оставшегося до будущей смены масла.

10. Способ по п.3, отличающийся тем, что тревога подается отображением расстояния, оставшегося до будущей смены масла.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние до следующей смены масла уточняют в процессе операции технического обслуживания в зависимости от зарегистрированной информации, касающейся уровней критичности.

12. Способ по п.2, отличающийся тем, что расстояние до следующей смены масла уточняют в процессе операции технического обслуживания в зависимости от зарегистрированной информации, касающейся уровней критичности.

13. Способ по п.3, отличающийся тем, что расстояние до следующей смены масла уточняют в процессе операции технического обслуживания в зависимости от зарегистрированной информации, касающейся уровней критичности.

14. Автомобильное транспортное средство, выхлопная система двигателя которого содержит, по меньшей мере, один фильтр частиц и/или одно устройство для обработки оксидов азота, регенерируемых послевпрыском топлива, отличающееся тем, что оно содержит средства хранения и расчета для осуществления способа по одному из пп.1-9.