CN103674149B - 机油耗实时测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机油耗实时测量仪及其测量方法。该测量仪包括：油壶、电子称、变频吸油泵组件、变频回油泵组件和监控计算机；吸油泵变频器和回油泵变频器以及电子称分别与监控计算机控制连接，通过监控计算机控制所述吸油泵变频器和回油泵变频器的频率来调节所述吸油泵电机和回油泵电机的转速，进而控制吸油泵和回油泵的泵油，对油底壳进行液位平衡调节，并通过监控计算机和电子称实时监控油壶质量曲线变化规律。该机油耗实时测量仪结构简单合理，能够实时测量发动机机油消耗，操作简单，检测成本低，检测精度和效率均高。

Description

机油耗实时测量仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别涉及一种机油耗实时测量仪及其测量方法。

背景技术

众所周知，每开发一种发动机都进行机油耗试验，机油耗的好坏决定了发动机机械性能的好坏。传统的称重机油耗法需要每隔一段时间进行的24h机油耗试验，通过比较试验前后的机油重量差来得出机油耗。

称量试验后的机油重量需要将机油从油底壳中放出称重，而机油容易粘附在油底壳内壁上，造成放油不净，使得试验后的机油重量称重不准确，进而影响机油耗计算精度；而且放油过程时间长，且需要反复加油试验，操作不便，影响试验效率。

另外，称重机油耗法只能测量一段时间的机油消耗量，不能实时测量发动机机油消耗，监控某个工况机油消耗率的变化趋势，很不利于发动机的机械的性能检测及开发；而且每隔一段时间反复进行的24h机油耗试验耗费大量机油，提高了试验成本（比如一台300KW的发动机，在标定点跑一个24h机油耗试验便需要几万元的试验费用）。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供了一种结构简单合理，能够实时测量发动机机油消耗，操作简单，检测成本低，检测精度和效率均高的机油耗实时测量仪及其测量方法。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机油耗实时测量仪，包括：油壶、电子称、变频吸油泵组件、变频回油泵组件和监控计算机；油壶设置在所述电子称上，且顶部开设有加油口，底部开设有进油口、出油口和放油口；变频吸油泵组件包括：吸油泵、吸油泵电机和吸油泵变频器，变频回油泵组件包括：回油泵、回油泵电机和回油泵变频器，吸油泵的进油端与油底壳内液面附近的吸油接头连通，回油泵的出油端与油底壳下部的回油接头连通；吸油泵的出油端以及回油泵的进油端分别与油壶的进油口、出油口连通；吸油泵变频器和回油泵变频器以及电子称分别与监控计算机控制连接，通过监控计算机控制所述吸油泵变频器和回油泵变频器的频率来调节所述吸油泵电机和回油泵电机的转速，进而控制吸油泵和回油泵的泵油，对油底壳进行液位平衡调节，并通过监控计算机和电子称实时监控油壶质量曲线变化规律。

上述技术方案中，还包括：装载车，装载车的车身为两层结构，其中，下层安装变频吸油泵组件和变频回油泵组件，上层放置油壶和电子称。

上述技术方案中，油壶的顶部还开设有油壶游标尺和平衡气压气管接头，平衡气压气管接头与曲轴箱连通；油壶的进油口、出油口和放油口分别设置有进油阀、出油阀和放油阀，进油阀、出油阀和放油阀呈T型布置。

上述技术方案中，吸油泵和回油泵在50HZ的频率下泵油量都为10L/min。

上述技术方案中，油底壳的吸油接头的内侧吸油端口的孔径小于外侧管径。

上述技术方案中，吸油泵变频器和回油泵变频器通过RS485转USB接头与所述监控计算机控制连接。

根据发明的另一个方面，提供了一种应用上述机油耗实时测量仪的测量方法，其特征在于，具体包括步骤：

步骤一：通过监控计算机控制吸油泵变频器和回油泵变频器的频率来调节吸油泵电机和回油泵电机的转速，进而控制吸油泵和回油泵的泵油，对发动机油底壳进行液位平衡调节；

步骤二：启动发动机，通过监控计算机和电子称实时监控油壶质量曲线变化规律。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该机油耗实时测量仪结构简单合理，能够实时测量发动机机油消耗，操作简单，检测成本低，检测精度和效率均高。

附图说明

图1是本发明的机油耗实时测量仪的使用状态结构示意图；

图2是本发明的机油耗实时测量仪的吸油接头的结构示意图；

图3是本发明的机油耗实时测量仪的回油接头的结构示意图；

图4是本发明的机油耗实时测量仪测量方法的流程图；

附图标记说明：

1-装载车，2-油壶，21-带盖加油口，22-油壶游标尺，23-平衡气压气管接头，24-进油阀，25-出油阀，26-放油阀，3-电子称，41-吸油泵，42-吸油泵电机，43-吸油泵变频器，44-吸油接头，51-回油泵，52-回油泵电机，53-回油泵变频器，54-回油接头，6-油底壳。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。需要理解的是，本发明的以下实施方式中所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“正面”和“反面”均以各图所示的方向为基准，这些用来限制方向的词语仅仅是为了便于说明，并不代表对本发明具体技术方案的限制。

如图1所示（图中箭头代表机油流向），本发明的机油耗实时测量仪是基于液位平衡法，通过计算机控制并记录油壶向发动机油底壳泵油，来实时监控机油耗的变化规律，其具体结构包括：装载车1、油壶2、电子称3、变频吸油泵组件、变频回油泵组件和监控计算机（图中未示出）。

装载车1的车身为两层结构，其中，下层安装变频吸油泵组件和变频回油泵组件，上层放置油壶2和电子称3，使得整个机油耗实时测量仪结构有序紧凑布置，同时方便移动到测试机油耗的试验台架附近进行检测。

油壶2圆柱状，由大不锈钢管焊接而成。油壶2顶部分别开设有带盖加油口21、油壶游标尺22和平衡气压气管接头23。检测过程中，油壶中的机油随着消耗会慢慢流入发动机油底壳中而减少，带盖加油口21用于不断向油壶中补充机油，以满足检测需要；在油壶上加油有个好处，发动机并不需要停下来影响检测就能添加机油。油壶游标尺22用于试验时查看油壶2的油量。平衡气压气管接头23与曲轴箱连通，用来平衡油壶2与曲轴箱的气压（吸油泵会把油底壳的部分空气吸到油壶的），同时油壶必须密封避免高温的机油挥发到大气中，避免机油消耗量的测量结果。油壶2的下部侧壁分别开设有进油口、出油口和放油口，且分别设置有进油阀24、出油阀25和放油阀26；进油阀24、出油阀25和放油阀26呈T型布置，其中，进油阀24和出油阀25位于油壶直径两侧，放油阀26在中间。进、出油口分别与变频吸油泵组件和变频回油泵组件的两个电动油泵连接。放油口主要是为了油底壳液位平衡的调试和试验结束方便放油。

油壶2由电子称3支撑放置在装载车1的上层，检测的整个过程电子称3需要一直监测油壶的质量。油壶2的体积由电子称3的量程决定，为了试验不至于频繁的加机油以及为了方便液平衡调试，油壶最好能装下20kg的机油。

电子称3用于监测油壶的质量，选用量程为30kg的带有RS232串口输出的牌子即可，并由RS232转USB串口与监控计算机连接，通过监控计算机进行实时监控油壶质量曲线变化趋势。

变频吸油泵组件包括：吸油泵41、吸油泵电机42和吸油泵变频器43。变频回油泵组件包括：回油泵51、回油泵电机52和回油泵变频器53。吸油泵41的进油端通过管路与油底壳内液面附近的是吸油接头44连通；回油泵51的出油端通过管路与油底壳下部的回油接头54连通；吸油接头44与回油接头54保持一定的水平距离，以防止回油接头54回油时产生的气泡或是液流引起的波动影响吸油接头44附近的液位。吸油泵41的出油端以及回油泵51的进油端分别通过管路与油壶2的进油阀24、出油阀25连通。其中，吸油接头44的内侧吸油端口的孔径小于外侧管径（例如，内侧吸油端口的直径为Φ6mm，孔长就是油底壳壁厚，而外侧管径为Φ10mm），这样的结构能够减少吸油负压，增大吸油能力，减轻吸油泵的负担，进而提高液位平衡点的稳定性（如图2所示）。回油接头54的内侧回油端口的孔径等于外侧管径，可以均为Φ10mm（如图3所示）。

发动机工作时机油温度很高，吸油泵41和回油泵51必须要耐高温，而且从油底壳吸油时，吸油接头的孔并不是完全泡在油液里的，吸的时候有部分是空气，在泵的选择上只能选耐高温的三相电动齿轮泵，其他的离心泵，叶片泵都不适用。吸油泵41和回油泵51在50HZ的频率下泵油量都为10L/min。

吸油泵变频器43和回油泵变频器53通过分别控制吸油泵电机42和回油泵电机52的转速，来调节其驱动的吸油泵41和回油泵51的泵油能力，两个变频器可以通过监控计算机独立开、关和设定频率。因为泵几乎就是空载的情况下运转的，每个泵出油口并无多大压力，对变频器的要求并不高，只要变频器功率比油泵电机功率大即可。吸油泵变频器43和回油泵变频器53通过RS485转USB接头与监控计算机控制连接，通过监控计算机控制吸油泵变频器43和回油泵变频器53的频率来调节吸油泵电机42和回油泵电机52的转速，进而调节其驱动的吸油泵41和回油泵51的泵油。

本发明的机油耗实时测量仪基于的液位平衡原理如下：通过监控计算机控制吸油泵变频器43和回油泵变频器53的频率来调节吸油泵电机42和回油泵电机52的转速，来调节其驱动的吸油泵41和回油泵51的泵油能力，使得吸油泵41的理论泵油能力比回油泵51的大。吸油泵41的实际吸油能力取决于油面在吸油接头小孔高度位置，如果油面漫过小孔，吸油泵41达到最大吸油能力，这时吸油泵41的实际吸油能力大于回油泵51，油底壳的机油液面下降；如果液面在靠近吸油接头小孔下边缘的位置，吸油泵41吸不到什么油，这时回油泵51的回油能力大于吸油泵41，油底壳的机油液面上升；这样，可以推测液面最终会平衡在吸油接头小孔的某个高度位置处，在平衡点上吸油泵41实际吸油能力等于回油泵51的回油能力，油底壳的机油液面高度保持不变。发动机机油的消耗，会造成油底壳的机油液面下降，使得此时回油泵51能力大于吸油泵41，回油泵51从油壶2补充油到油底壳6，然后再达到新的平衡，依此类推，油底壳6液面便会动态平衡的维持在某个点上，这便是液面平衡法。例如，当吸油泵41和回油泵51在吸油泵变频器43和回油泵变频器53的频率为50HZ时泵油量都为10L/min时，通过众多试验得出最好的液位平衡状态为吸油泵变频器43的频率为40HZ，回油泵变频器53的频率为8HZ。

如图4所示，应用该机油耗实时测量仪的测量方法具体包括步骤：

步骤一：通过监控计算机控制吸油泵变频器43和回油泵变频器53的频率来调节吸油泵电机42和回油泵电机52的转速，进而控制吸油泵41和回油泵51的泵油，对发动机油底壳进行液位平衡调节。

具体步骤为：第一次加机油时，油底壳6没油，回油泵51把油壶中的油泵进油底壳6中，而此时吸油泵电机42不转，通过监控计算机监控油壶质量曲线变化趋势，过一段时间启动吸油泵41一下，如果质量曲线变化不大，说明机油还没到吸油接头44处，停止吸油泵41，再过一段时间，再启动一下吸油泵41，如果质量曲线下降平缓或是有上升的趋势，证明油已经到吸油接头44处，吸油泵41和回油泵51便可以同时运转。如果发动机原来已经加有机油，并不知道液位可以先启动一下吸油泵41，质量曲线明显增长，就证明机油超过吸油接头44处，可以启动两个油泵让液位自动平衡，如启动吸油泵41，质量曲线并无明显变化，便可以启动回油泵51按前面的方法调试，直到液面平衡位置。这样做的目的是为了防止泵空转，造成泵的损坏。当然了，如果不是很在乎这个，毕竟平衡也不需要多长时间，可以直接打开两个油泵一直让它转在那里，如果油壶2油量下降明显，证明液位还没到吸油接头44处，可以往油壶2加油直到液位平衡位置，如果油壶2重量一直上升明显，证明油液位在吸油接头44处置上，可以打开油壶2放油开关放油，保证平衡时油壶2中油量占整个油壶2的2/3左右即可。

步骤二：启动发动机，通过监控计算机和电子称实时监控油壶质量曲线变化规律。

该机油耗实时测量仪结构简单合理，能够实时测量发动机机油消耗，操作简单，检测成本低，检测精度和效率均高。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种机油耗实时测量仪，其特征在于，包括：油壶、电子称、变频吸油泵组件、变频回油泵组件和监控计算机；所述油壶设置在所述电子称上，且顶部开设有加油口，底部开设有进油口、出油口和放油口；所述变频吸油泵组件包括：吸油泵、吸油泵电机和吸油泵变频器，所述变频回油泵组件包括：回油泵、回油泵电机和回油泵变频器，所述吸油泵的进油端与油底壳内液面附近的吸油接头连通，所述回油泵的出油端与所述油底壳下部的回油接头连通；所述吸油泵的出油端以及回油泵的进油端分别与所述油壶的进油口、出油口连通；所述吸油泵变频器和回油泵变频器以及所述电子称分别与所述监控计算机控制连接，通过所述监控计算机控制所述吸油泵变频器和回油泵变频器的频率来调节所述吸油泵电机和回油泵电机的转速，进而控制所述吸油泵和回油泵的泵油，对所述油底壳进行液位平衡调节，并通过所述监控计算机和电子称实时监控所述油壶质量曲线变化规律。

2.根据权利要求1所述的机油耗实时测量仪，其特征在于：还包括：装载车，所述装载车的车身为两层结构，其中，下层安装所述变频吸油泵组件和变频回油泵组件，上层放置所述油壶和电子称。

3.根据权利要求1所述的机油耗实时测量仪，其特征在于：所述油壶的顶部还开设有油壶游标尺和平衡气压气管接头，所述平衡气压气管接头与曲轴箱连通；所述油壶的进油口、出油口和放油口分别设置有进油阀、出油阀和放油阀，所述进油阀、出油阀和放油阀呈T型布置。

4.根据权利要求1所述的机油耗实时测量仪，其特征在于：所述吸油泵和回油泵在50HZ的频率下泵油量都为10L/min。

5.根据权利要求1所述的机油耗实时测量仪，其特征在于：所述油底壳的吸油接头的内侧吸油端口的孔径小于外侧管径。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的机油耗实时测量仪，其特征在于：所述吸油泵变频器和回油泵变频器通过RS485转USB接头与所述监控计算机控制连接。

7.一种应用如权利要求1至6任一项所述的机油耗实时测量仪的测量方法，其特征在于，具体包括步骤：

步骤一：通过监控计算机控制吸油泵变频器和回油泵变频器的频率来调节吸油泵电机和回油泵电机的转速，进而控制吸油泵和回油泵的泵油，对发动机油底壳进行液位平衡调节；

步骤二：启动发动机，通过监控计算机和电子称实时监控油壶质量曲线变化规律。