专利名称：发动机换油检测系统和方法
技术领域：
本发明涉及发动机控制系统和方法。
背景技术：
本节仅仅提供与本发明相关的背景资料，可不构成现有技术。车用机油是一种用于各种类型车辆润滑的液体油。特别是， 内燃机使用车用机油以在机械构件之间提供润滑。所述车用机油还充当 发动机的冷却系统。所述车用机油消散机械构件之间摩擦产生的热量。车用机油最后变成具有4敖粒的々包和化合物。所述车用4儿油应 当每隔一定时间更换以防止损害发动机。多数汽车厂商指定合适的更换 所述油的时间。即使有的话， 一些驾驶员会忘记在井见定的时间内更换他 们的发动机油。所以，是否和何时所述油已经更换对汽车制造商和购买 者来说是有益的。当前的换油检测方法需要人工介入。例如，在发动机关闭时 发动机控制系统可以监测踏板位置以检测换油情况。例如，由驾驶员促 动的三个连续的踏板表明发动机控制系统发动机油已经更换。 一旦点火 被打开，发动机控制系统关掉所述更换发动机油灯。 一些驾驶员在实际 上没有更换所述油的情况下重置所述更换发动机油灯。所以，该系统的 不是可靠的。
发明内容
相应地，提供一发动机换油检测控制系统。所述系统包括一 电枢位置模块，其基于一位置信号监测螺线管电枢位置。螺线管控制模
块基于螺线管控制信号和电枢位置选择性地产生一螺线管控制信号并 计算一滞后时间。发动机换油检测模块基于所述滞后时间检测发动机换
油情况。在其他方面，提供一用于发动机的发动机换油检测系统。所 述系统包括一位于发动机油槽内的螺线管，所述螺线管包括一电枢。一
5通道途径所述电枢，所述电枢包括一口从而允许流体流过所述通道。一 控制模块激励和断开(去激励)所述螺线管，其基于螺线管的激励和断 开(去激励)监测所述电枢的位置，基于所述位置计算一滞后时间，以 及基于所述滞后时间检测发动机换油情况。在其他方面，提供一用于发动机的换油检测系统。所述系统 包括一发动机油槽。 一开关位于所述发动机油槽内。 一可拆卸的排放塞 位于所述发动机油槽内，所述排放塞包括一^f兹化材料。 一电容器与所述 开关电连接。所述开关基于可拆卸的排放塞的位置将所述电容器放电， 所述排放塞包括所述磁化材料。 一控制模块基于电容器的电压检测发动 才几换换油情况。本发明应用的进一步的方面从下述详细说明中将变得明显。 应当理解，所述说明和具体实施例只是为了说明的目的，决不是为了限 制该发明的范围。
这里说明的附图只是为了说明的目的，决不是为了限制该发 明的范围。图l是一功能方框图，该图说明了一发动机系统。图2是一发动机换油检测系统实施例的剖视图，所述发动机
换油检测系统包括一螺线管和一位于发动才几油槽内的口 。图3是另一个发动机换油检测系统实施例的剖视图，所述发
动枳j换油检测系统包括一个螺线管， 一个口和两个4立于发动机油槽内的
止回阀。图4是另一个发动机换油检测系统实施例的剖视图，所述发 动机换油检测系统包括一个螺线管， 一个口和能漂浮的止回球。图5a是另一个发动机换油检测系统实施例的剖视图，所述发 动才几换油4全测系统包括一个位于发动机油槽内的》兹开关。图5b是用于图5a中所示发动机油检测系统的示例性电路。
图6是一螺线管电流的示意图。
图7是一说明了发动机换油检测系统的流程图。
图8是一流程图，该图说明发动机油检测方法。
具体实施例方式下面的说明实际上只是示意性的，不是对本发明及其应用或 运用的限制。应当理解在整个附图中，相应的附图标记表示类似或对应
的部件和特征。这里用到的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)， 电子电路，处理器(共用，专用，或集群)以及执行一个或多个软件或 固定软件的存贮器，组合逻辑电路，和/或其他合适的提供上述功能的元 件。现在参见图1,发动机系统10包括发动机12,发动机12燃 烧空气燃料混合物进而产生驱动力矩。空气通过节气门16吸入进气歧 管14。所述节气门16调节流入进气歧管44的空气流量。进气歧管14 内的空气分配到气缸18。尽管举例的是四气缸18， ^旦可以理解发动才几 12可以具有多个气缸，包括，^旦不限于2， 3, 5， 6， 8, 10, 12和16 个气缸。尽管所述气缸18显示的是串列式结构，但可以理解，所述气 缸18也可以变换成V形的结构。—燃料喷射器20喷射燃料，随着燃料通过进气口吸入气缸 18，燃料与空气混合。 一进气阀22选择性地打开和关闭以便使空气/燃 料混合物进入气缸18。所述进气阀位置通过一进气凸轮轴24调节。一 活塞(未显示)在气缸18内压缩所述空气/燃料混合物。 一火花塞26引 发所述空气/燃料混合物的燃烧，在气缸18内驱动活塞。活塞驱动一曲 轴(未显示)从而产生驱动力矩。当排气阀30处于打开位置时，气缸 18内的燃烧废气通过排气歧管28排出。所述排气阀位置通过排气凸轮 轴32调节。废气在排气系统中处理。发动机油槽36与发动机12相连并用作发动机油储蓄器。发 动才几油泵(未显示)通过发动机12的通道循环所述油以提供润滑和冷 却所述发动机12。 一螺线管38位于所述发动机油槽36内。可选择地， 一如图5a所示的；兹开关72位于所述发动机油槽36内。 一控制才莫块40 控制所述螺线管38或识別所述开关72(图5a)并检测发动机油的变化。 所述控制模块40基于螺线管38的响应时间或开关72 (图5a)的状态 和 一 或多个传感的输入才全测所述变化。更具体地说， 一油温传感器42,或等效算法，基于发动机12 内油的温度产生一油温度信号。发动机速度传感器基于发动机12的运 转状态44产生一发动机运转信号。 一电压传感器46检测通过电源48提供的发动机系统10的电压。 一螺线管电流传感器50检测螺线管的电 流并产生一螺线管电流信号。可选择地， 一霍尔传感器检测螺线管38 的；兹通变化或一位置传感器检测螺线管38的电枢54 (图2)的位置， 下面将进一步详述。所述控制模块40接收上述信号并检测发动机油的 变化，下面将进行详述。参见图2,显示了一具有流体敏感阻尼的示例性螺线管38的 剖视图。螺线管38通常包括一电》兹线圈(未显示)和一同轴地位于所 述线圏内的电枢54。所述电枢54通过一偏压力被偏压至相对于所述线 圈的第一位置。所述偏压力可以通过偏压元件给予，例如一弹簧(未显 示)。螺线管38由至所述线圈的电流激励，所述电流导致沿着线圈轴 线的；兹力。所述》兹力导致电枢54线性动作至第二^f立置。螺线管38〗立于 一可移动的排》文塞58附近。 一通道60途径电枢54的面。流过通道60 的油提供一阻力，所述阻力延长电枢54的响应时间。当被移去时，所 述排放塞58允许发动机油流出发动机油槽36和通道60。所述传感器50 (图l)基于磁通，螺线管电流，和电枢位置中的一个检测电枢54的运 动。为便于说明，所述说明的剩余部分将在螺线管的上下文中进行论 述。可以理解，本发明的其余部分同样地适合于^:测电枢运动的其他方 法。通过改变通道60内的油的存在，螺线管38能以相应的方式 起作用。螺线管电流信号确定了通道60内的流体特性。在各种实施例 中，通道60包括一管3各，所述管路随口 62垂直地转动，口62位于电 枢54的相对端。螺线管38的面的附近是一排气孔63,当螺线管38位 于关闭位置时排气孔63是常闭的。 一第二排气孔64通过排放塞58(当 插入时)堵塞。排放塞58的移去将排放来自流体通道60的油。空气随 后充满通道60。在油3皮完全才非》文之后，发动才几油才曹36 一皮豸斤油充满。这 样做时，空气泡会封闭在流体通道60内。随着螺线管电枢54暴露在空 气中，螺线管电流信号是显著地不同的，这归因于空气的最小流量-阻 力。阀的重复循环将允许所述空气被排空，油充满所述通道，如此再次 改变螺线管的响应。从响应时间的改变，可以推断出发动机油的变化。图3是流体通道的各种其他实施例的剖视图，其中两个弹簧 止回阀66, 68被安装在螺线管38的表面。阀66,68这样布置，即通过 循环螺线管38，电枢54作为一正排量泵，其实际上将封闭进的空气泡
8从流体通道60中推出。另外，所述发动才几油冲全测系统的动作如前所述。 利用阀可以提供一快速响应。应当理解，弹簧阀可以代替所述止回阀类 似地应用。图4是一另一实施例的发动机油检测系统的剖面视图，其中 两个能漂浮的止回球69, 71位于通道60内。通道60的位置是这样， 即通道60的排液不依赖于排放塞58的位置。如图所示，两个能漂浮的 止回球69,71基于流体的流动动作以封住和打开所述通道。参见图5a和5b，显示了一位于发动^/L油槽36内的开关72 的剖-见图。可以理解， 一》兹开关72可以代替图2和3中的螺线管38布 置在发动机油槽36内。排放塞58包括一磁铁70,磁铁70位于距开关 72 "D"距离的位置处以便在安装时不触发所述开关72。图5b显示了 基于电容器74的电压变化而检测出的发动机油的变化。图5b是一示意 图，该图更详细地说明了一包括开关72的发动机油检测系统。在发动 机12关闭后， 一电源电压将保持有效数分钟。在发动机12关闭之后， 顿时， 一第二控制开关73被控制关闭一预定时间，如此，给电容器74 充电。所述控制开关73随后被控制打开。如果被移去，排放塞58中的磁铁70会导致发动机油槽36内 的第一开关72闭合，如此，电容器74放电至接地的发动机油槽36。所 述电容器74将被放电到零伏。在发动机启动之后，立即，电容器74上 的电压被读出。如果其接近0.0伏，排放塞58被移去且可以推断发动机 油已经改变。参见图6并继续参考图2， 3,和4,显示了一示例性电流流过 螺线管38的示意图。上部图表80对应于实际流过螺线管38的电流信 号。下部图表82对应于数字的当前识别。在所述上图中，在没有泄油 之后产生的螺线管电流信号如88处所示。在泄油之后产生的螺线管电 流信号如90处所示。在图表80和82中， 一表示开始激励螺线管38的 触发信号84发生在大约50毫秒内且通常显示在86,87处的谷值存在大 约60毫秒。当前读数中的"谷值"86,87对应于螺线管38的电枢54碰 到一机械止动器。所述时间滞后是触发信号84和当前读数中谷值86,87 之间的时差。在所述下部图表82中，状态0表示在触发信号84被命令之 前螺线管38的状态，状态1表示增加螺线管电流的状态，状态2表示减少螺线管电流，状态3表示在螺线管38的电枢54已经击中机械止动 器后增加螺线管电流。所述时间滞后是在状态0至状态1过渡和状态2 至状态3过渡之间经过的时间。状态0至状态1过渡的时间是触发信号84被起动的时间。然 而，用于保持过渡的时间通过对电流信号的检测来计算。在状态1，所 述电流信号增加且具有一正斜率。在状态2，所述电流信号减少且具有 一负斜率。状态1至状态2过渡在电流斜率从正到负时。因为状态3具 有一增加倾斜，所以状态2到状态3过渡由电流斜率从负到正变化时确 定。作为公知的，函数的导数表示函数的斜率。在一离散的区域， 螺线管电流信号的导数的适当近似值可以计算来确定所述斜率。可以应 用多种数字方法来达到这个目的。最筒单的是所述导数的两点后退差值 近似法。所述两-点后退差值近似法使用下列等式
其中y是电流信号的近似导数，h是电流信号的现在值，凡4是电 流信号的前次值，h是电流信号值之间的时间差。所述导数的两点后退差值近似法可能对信号噪声敏感。具有 小错误度的近似值可以被计算，但是他们通常使用另外的样本以获得准 确度或使用非实时处理。所以，计算电流信号的移动平均值的导数胜过 直接计算电流信号的导数。尽管样本的移动平均数有助于消除噪音，但 其可能轻微的增加和减少所述斜率的导数，从而提前地表示所述电流信 号具有变化的方向。如此，在被报告以前，采用几个连续的标本对斜率 变化来说是更可取的。如果状态2至状态3的过渡没有在预定的时间内 检测到， 一最大量时间(例如50毫秒)被记录为螺线管38的响应时间。参见图7, —数据流程图说明了发动机换油检测控制系统的 各种实施例，该控制系统可以嵌入控制模块40。根据本发明的发动机换 油检测控制系统的各种实施例可以包括多个嵌入控制模块40的子模 块。所示的子模块可以结合和/或进一步地分开以类似地检测发动机油的 变化。至发动机换油检测控制系统的输入可以从发动机系统10 (图1) 检测，接收来自其他控制模块(未显示)的信息，和/或通过控制模块 40内的其他子模块(未显示)确定。在各种实施例中，图7的控制模块40包括一启动模块100，螺线管控制模块102,发动机换油检测模块 104，和位置监测模块105。所述启动模块100基于启动参数选择性地启动螺线管控制模 块102以控制螺线管38 (图1)。这样的启动参数包括，但不局限于， 发动才几油温106和系统电压108。例如，如果发动才几油温度106在预定 的油温范围内且系统电压108在预定的电压范围内，启动标记ll(M皮i殳 定为真。否则，所述启动标记IIO保持为假。所述位置监测模块105检 测一位置信号116进而确定电枢位置117。在各种实施例中，表示螺线 管电流位置信号116和所述位置117如上述方法确定。螺线管控制模块102基于所述启动标记110和发动机运转状 态114选择性地控制螺线管控制信号112以激励(即通电)和断开(去 激励，即断电)所述螺线管38 (图1 )。例如，在发动机运转状态114 表示发动机12 (图1)已经停止后，立即，螺线管控制模块102通过螺 线管控制信号112控制螺线管38 (图1 )被激励。在控制所述螺线管38 被激励以后，螺线管控制模块102基于所述位置117测量一第一时间滞 后以验证螺线管38 (图1)的正常运行。所述螺线管38随后被控制断 开(不带电)。 一旦发动机运转状态114表明发动机再次运转，螺线管 控制模块102再次控制螺线管38 (图1 )至被激励(通电)的状态。所 述螺线管控制模块102基于所述位置117测量第二次时间滞后120。所 述螺线管38随后被控制断开(不带电)。如果排放塞58 (图2)被移去且油从发动机油槽36 (图2) 中排出，所述第二时间滞后120与排放塞58 (图2 )未被移去时相比将 变小。如果第二时间滞后120是小的值，则在通道60(图2)中存在空 气泡。螺线管控制模块102通过循环所述螺线管控制信号112将通道60 (图2)内的空气排出。在循环所述螺线管控制信号112—预定时间后， 所述螺线管控制模块102控制螺线管38 (图1 )被激励并基于所述位置 117测量一第三时间滞后122。代表所述第三时间滞后122的一个大的 值表明发动机油槽36 (图2)已经被油充满，因此换油已经发生。发动机换油检测模块104检测一换油并基于第一时间滞后 118,第二时间滞后120，和第三时间滞后122i殳定换油指示标记。如果 第一时间滞后118是正常的(在一预定范围内)，所述发动机换油检测 模块104估计第二时间滞后120。如果第二时间滞后120小于一预定时间，随后一》文油标记124被设定为真。否则，所述放油标记124^皮i殳定 为假。如果第二时间滞后120小于一预定时间且所述第三时间滞后122 小于一预定阈值，换油标记126被设定为假。否则，所述换油标记126 被设定为真。参见图8, —流程图说明了发动机换油检测方法的各种实施 例，该方法可以通过控制模块40执行。所述方法可被周期地执行。在 (步骤)200,发动机运转状态被估计。在步骤200中如果发动机运转 状态表明发动机已经在一预定时间"A"内停止，则在202中估计启动 情况。否则，继续在200估计发动机运转状态。在步骤202，如果发动 机油温度在一预定温度范围内且系统电压在 一预定电压范围内， 一 第一 时间滞后在步骤204至210中被测量。否则，控制返回到步骤200，评
估发动机运行状态。在步骤204,所述螺线管被激励。在步骤208处理第一时间 滞后之前，在步骤206已经消逝一预定时间"B，，。 一旦第一时间滞后 在步骤208中处理，在步骤210所述螺线管被断开。在步骤212如果第 一时间滞后在一时间滞后范围内，表明一正常响应，控制转到等待直到 在步骤214中发动才几运转状态表明发动才几正在运转。否则，控制返回且 在步骤200继续估计表示下次停机的发动机运转状态。如果在步骤214 发动机运转状态表明发动机正在运转，在步骤215发生一延迟并在步骤 216估计启动状态。在步骤218,如果发动机油温度在一预定温度范围 内且系统电压在一预定电压范围内， 一第二螺线管时间滞后在步骤218 至224中被测量。否则，控制返回到步骤200,估计发动机运行状态。 可选择地(流程图中未显示)，代替在步骤215提供一延迟，当发动机 运转时在步骤216不断地监测启动情况。如果发动机关闭，控制转到到 步骤200，评估发动才几运4于状态。在步骤218，所述螺线管被激励。在步骤222中处理第二时 间滞后以前，已经在步骤220中消逝一预定时间。 一旦第二时间滞后在 步骤222中处理，在步骤224所述螺线管被断开(不带电)。如果第二 时间滞后120小于一预定时间阈值，在步骤228放油标记被设定为真。 否则，在步骤227所述放油标记被设定为假且在步骤229换油标记被设 定为假。 一旦在步骤228所述放油标记纟皮设定为真，通过激励和断开(去 激励)所述螺线管，所述螺线管被循环一预定时间C。 一旦所述螺线管已经被循环时间C， 一第三时间滞后在步骤232至238中被测量。如果 第三时间滞后120小于一预定时间阈值，换油标记被设定为^E。否则， 所述换油标记被设定为真。其后，控制结束。可以理解，所有上述讨i仑的比较可以以各种形式来实现，这 取决于所述比较所选择的值。例如，在各实施例中"大于"的比较可以 执行为"大于或等于，，。类似地，在各实施例中"小于"的比较可以执 行为"小于或等于，，。在各实施例中，"在一范围内"的比较可以等效 执行为"小于或等于一最大阔值，，和"大于或等于一最小阚值"的比较。本领域技术人员从上述说明可以理解，本发明充分的"i兌明可 以以各种形式执行。所以，尽管本发明已经结合特别的例子进行了描 述，本发明的真正的范围将不会被因此限制因为在研究所述附图，所述 说明书及其后的权利要求的基础上其他的改进对本领域技术人员来说 将变得显而易见。
权利要求
1、一种发动机换油检测控制系统，包括一电枢位置模块，其基于一位置信号监测螺线管电枢位置。螺线管控制模块，其基于螺线管控制信号和电枢位置选择性地产生一螺线管控制信号并估计一滞后时间；和发动机换油检测模块，其基于所述滞后时间检测发动机换油情况。
2、 如权利要求1所述的系统，其中所述螺线管控制模块基于发动 机运转状态产生一螺线管控制信号。
3、 如权利要求2所述的系统，其中所述螺线管控制模块在发动机 运行状态表明发动机停止的事件发生后估计第 一 滞后时间并基于 一 第 一时间范围评估第 一次滞后时间。
4、 如权利要求2所述的系统，其中所述螺线管控制模块在发动机 运行状态表明发动机启动情况发生后估计第二时间滞后并当第二时间 滞后小于一时间阈值时估计第三时间滞后。
5、 如权利要求4所述的系统，其中所述螺线管控制模块当第二时 间滞后小于所述时间阈值时循环所述螺线管控制信号。
6、 如权利要求4所述的系统，其中所述发动机换油检测模块基于 所述第二时间滞后和所述第三时间滞后设定排油状态指示器和换油状 态指示器中的至少一个。
7、 如权利要求1所述的系统，进一步包括一启动模块，其启动所 述螺线管控制模块以基于发动机油温度和系统电压产生一螺线管控制 信号。
8、 如权利要求1所述的系统，其中所述螺线管控制模块基于螺线 管电流斜率的变化估计一第一时间滞后， 一第二时间滞后，和一第三时 间滞后。
9、 如权利要求l所述的系统，其中所述位置信号表示电流，磁通， 以及位置中的至少一个。
10、 一种用于发动机的发动机换油检测系统，包括 一位于发动机油槽内的螺线管，所述螺线管包括一 电枢； 一通道，途径所述电枢，所述通道包括一口从而允许流体流过所述通道；和一控制模块，激励和断开所述螺线管，其基于螺线管的激励和断开监测所述电枢的位置，基于所述位置估计一滞后时间，以及基于所述滞 后时间检测发动机换油情况。
11、 如权利要求9所述的系统，其中所述控制模块当所述时间滞后 时间小于一时间阈值时循环所述螺线管的激励和断开。
12、 如权利要求9所述的系统，进一步包括多个位于所述通道内的 阀，其中所述阀是止回阀和簧片阀中的至少一个。
13、 如权利要求9所述的系统，其中所述控制模块基于发动机油温 度激励和断开所述螺线管。
14、 如权利要求9所述的系统，其中所述控制模块基于系统电压激 励和断开所述螺线管。
15、 如权利要求9所述的系统，其中所述控制模块基于发动机运转 状态估计第 一时间滞后和第二时间滞后。
16、 如权利要求14所述的系统，其中所述控制模块基于第二时间 滞后估计第三时间滞后。
17、 如权利要求15所述的系统，其中所述控制模块基于所述第二 时间滞后和所述第三时间滞后设定排油状态指示器和换油状态指示器 中的一个。
18、 如权利要求9所述的系统，进一步包括多个止回球，所述止回 球是能漂浮的并位于所述通道内。
19、 一种用于发动机的换油检测系统，包括 发动才几油才曹；一开关，位于所述发动机油槽内；一可拆卸的排放塞，位于所述发动机油槽内，所述排放塞包括一磁 化材料。一电容器，与所述开关电连接，所述开关基于可拆卸的排放塞的位 置将所述电容器放电，所述排放塞包括所述磁化材料；和 一控制模块，基于电容器的电压检测发动机换油情况。
20、 如权利要求18所述的系统，进一步包括一第二开关，第二开关基于发动机的操作给所述电容器充电。
21、 如权利要求19所述的系统，其中所述控制模块在发动机操作 期间控制所述第二开关至一第一状态从而给所述电容器充电。
22、 如权利要求19所述的系统，其中一旦所述电容器被充电，所述控制模块控制所述第二开关至一第二状态。
23、如权利要求18所述的系统，其中所述控制模块基于发动机启 动后的电容器的电压设置换油状态指示器。
全文摘要
本发明涉及一种发动机换油检测控制系统。所述系统包括一电枢位置模块，其基于一位置信号监测螺线管电枢位置。螺线管控制模块基于螺线管控制信号和电枢位置选择性地产生一螺线管控制信号并计算一滞后时间。发动机换油检测模块基于所述滞后时间检测发动机换油情况。
文档编号F01M11/04GK101294507SQ20071014224
公开日2008年10月29日 申请日期2007年8月31日 优先权日2006年9月1日
发明者B·K·普赖尔, D·R·斯塔利, M·M·麦唐纳, W·C·阿尔伯森 申请人:通用汽车环球科技运作公司