CN103954328A - 柴油机机油消耗状况监测方法及监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机机油消耗状况监测方法及监测装置，其中方法包括：步骤1：在相同工况和不同海拔条件，计算柴油机的油环技术参数和机油消耗量，以得到油环技术参数与机油消耗量之间的关系式；步骤2：测量车载的柴油机的实测机油消耗量；步骤3：利用所述实测机油消耗量和所述关系式得到油环技术参数；步骤4：将得到的油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较，以判断柴油机的机油消耗量是否超标。根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测方法，该方法可以充分考虑到柴油机运行工况和环境的影响，从而可以准确监测柴油机机油消耗状况，准确确定大修实际，为柴油机技术状况判断提供了准确手段，节省了维修资源，提高了车辆完好率。

Description

柴油机机油消耗状况监测方法及监测装置

技术领域

本发明涉及柴油机技术状况监测，并且尤其涉及柴油机机油消耗状况监测方法以及柴油机机油消耗状况监测装置。

背景技术

柴油机使用过程中，随着工作时间的增加，缸套-活塞组发生磨损，油环弹力减小，使得缸内机油消耗量增大，使得柴油机机油消耗量增大，机油消耗量是柴油机技术状况评价的重要指标之一。目前，对柴油机机油消耗量是否增加的评价方法主要采用经验公式法和人为主观评价判断，然而在柴油机实际使用过程中，机油消耗量受工况和环境影响极大，上述两种方法均无法准确评价机油消耗状况。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种柴油机机油消耗状况监测方法，该方法可以充分考虑工况和环境的影响，可以准确监测柴油机机油消耗状况。

本发明的另一个目的在于提出一种柴油机机油消耗状况监测装置，该装置结构简单，安装方便，可以满足车载的需要。

根据本发明第一方面实施例的柴油机机油消耗状况监测方法，包括：

步骤1：在相同工况和不同海拔条件，计算柴油机的油环技术参数和机油消耗量，以得到油环技术参数与机油消耗量之间的关系式。

步骤2：测量车载的柴油机的实测机油消耗量；

步骤3：利用所述实测机油消耗量和所述关系式得到油环技术参数；

步骤4：将得到的油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较，以判断柴油机的机油消耗量是否超标。

根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测方法，通过在相同工况和不同海拔条件下计算得到油环技术参数与机油消耗量之间的关系式，测量柴油机的实测机油消耗量，将该实测机油消耗量代入关系式，反推得到油环技术参数，再将该油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较，便可判断柴油机的机油消耗是否超标，该方法可以充分考虑到柴油机运行工况和环境的影响，从而可以准确监测柴油机机油消耗状况，准确确定大修实际，为柴油机技术状况判断提供了准确手段，节省了维修资源，提高了车辆完好率。

根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测方法，还可以具有如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述油环技术参数为油环弹力。

根据本发明的一个实施例，所述关系式为油环弹力与机油消耗量的变化量的关系。

根据本发明的一个实施例，所述油环弹力与计算的机油消耗量和实测机油消耗量的关系如下：

油环弹力F_N可表示为：

$F_N=\frac{F_{N\max }-F_{N\min }}{G_{e\min }-G_{e\max }}\mathrm{Ge}+\frac{F_{N\min }{G}_{e\min }-F_{N\max }{G}_{e\max }}{G_{e\min }-G_{e\max }}$

式中：F_Nmax、F_Nmin分别为油环弹力最大值和最小值；G_emax、G_emin分别为F_Nmin、F_Nmax条件下的机油消耗量计算值，G_e为机油消耗量实测值。

根据本发明的一个实施例，其中G_emax、G_emin分别通过柴油机转速、小时燃油消耗量与G_emax、G_emin之间的表格形式的关系式表示。

根据本发明的一个实施例，当柴油机的机油消耗量超标时发出报警，机油箱内机油量测量选择在停车液面静止后进行。

根据本发明的一个实施例，所述油环弹力阈值为从出厂时油环弹力到大修时油环弹力。

根据本发明第二方面实施例的柴油机机油消耗状况监测装置，包括：数据采集单元（10），用于采集柴油机的油环技术参数和机油消耗量；数据处理单元（20），所述数据处理单元（20）基于所述油环技术参数与机油消耗量之间的关系式处理和计算所述数据采集单元（10）采集到的机油消耗量，得到所述油环技术参数，并将得到的油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较；存储与显示单元（30），用于存储和显示经过所述数据处理单元（20）处理和计算过的油环技术参数和机油消耗量。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集单元（10）包括：磁电传感器（110），所述磁电传感器（110）安装在所述车载的柴油机的曲轴输出端，用于提取柴油机的转速信号；涡轮转子流量传感器（120），所述涡轮转子流量传感器（120）安装在车辆的柴油泵与粗滤器的连接处，用于提取小时燃油消耗量；液位传感器（130），所述液位传感器（130）安装在油箱内，用于测量油箱内液面高度；采集卡（140），所述采集卡（140）用于分别采集所述磁电传感器（110）、涡轮转子流量传感器（120）和液位传感器（130）的信号。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理单元（20）为嵌入式主板；所述存储与显示单元（30）包括：存储卡（310），用于存储所述油环技术参数和机油消耗量；液晶显示屏（320），用于显示所述油环技术参数和油环技术参数阈值之间的关系。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测方法的流程图；

图2是油环弹力对机油消耗影响计算结果示意图；

图3是油环弹力计算算法示意图；

图4是柴油机使用过程中油箱内机油体积变化示意图；

图5是停车后柴油机油箱内机油体积变化示意图；

图6是海拔3700m油环边界状态机油消耗计算结果示意图；

图7是根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测装置的结构示意图。

附图标记：

10-数据采集单元（110-磁电传感器；120-涡轮流量转子传感器；130-液位传感器；140-采集卡）；20-数据处理单元；30-存储与显示单元；310-存储卡；320-液晶显示屏。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测方法。

如图1所示，根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测方法，包括：

步骤1：在相同工况和不同海拔条件，计算柴油机的油环技术参数和机油消耗量，以得到油环技术参数与机油消耗量之间的关系式。

步骤2：测量车载的柴油机的实测机油消耗量。

步骤3：利用所述实测机油消耗量和所述关系式得到油环技术参数。

步骤4：将得到的油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较，以判断柴油机的机油消耗量是否超标。

根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测方法，通过在相同工况和不同海拔条件下计算得到油环技术参数与机油消耗量之间的关系式，测量柴油机的实测机油消耗量，将该实测机油消耗量代入关系式，反推得到油环技术参数，再将该油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较，便可判断柴油机的机油消耗是否超标，该方法可以充分考虑到柴油机运行工况和环境的影响，从而可以准确监测柴油机机油消耗状况，准确确定大修实际，为柴油机技术状况判断提供了准确手段，节省了维修资源，提高了车辆完好率。

具体地，首先计算并分析相同工况、不同海拔条件下，油环技术状况对机油消耗量的影响，随着柴油机使用时间的增长，油环会发生磨损和疲劳使得油环弹力减小，油环宽度减小，油环的追随性系数减小，机油消耗量增加。其中，所述油环技术参数为油环弹力。所述关系式为油环弹力与机油消耗量的变化量的关系。

接着建立基于油环技术状况的机油消耗监测模型，即油环弹力监测模型。油环弹力是指所有引起机油消耗量变化因素对应的机油消耗变化量，相当于油环弹力对应的机油消耗量变化量。

进一步，建立油环弹力与边界状况油环弹力下的计算机油消耗量、实测机油消耗量间关系求得。

油环油环弹力F_N可表示为：

$F_N=\frac{F_{N\max }-F_{N\min }}{G_{e\min }-G_{e\max }}\mathrm{Ge}+\frac{F_{N\min }{G}_{e\min }-F_{N\max }{G}_{e\max }}{G_{e\min }-G_{e\max }}$

式中：F_Nmax、F_Nmin分别为当量油环弹力最大值、最小值；G_emax、G_emin分别为F_Nmin、F_Nmax条件下的机油消耗量计算值；G_e为机油消耗量实测值；其中G_emax、G_emin分别通过柴油机转速、小时燃油消耗量与G_emax、G_emin之间的表格形式的关系式表示。当柴油机的机油消耗量超标时发出报警。所述油环弹力阈值为从出厂时油环弹力到大修时油环弹力。

以某型柴油机（主要设计参数包括，柴油机形式：V型60、水冷、废气涡轮增压、四冲程、直喷式浅ω，缸数：12，缸径：150mm）在不同海拔为例，具体包括下列步骤：

步骤一：计算并分析相同工况、不同海拔条件下，油环技术状况对机油消耗量的影响。

图2为油环弹力对机油消耗影响计算结果示意图，计算结果表明：第一、二道活塞环弹力变化对机油消耗影响不大，而油环弹力变化对机油消耗的影响较大，随着油环弹力的减小，机油油膜厚度增加，油环的追随性系数减小，油环向下刮油量减少，机油消耗量近似线性增加。

步骤二：建立基于油环技术状况的机油消耗监测模型，即建立油环弹力监测模型，具体步骤包括：

步骤1：定义油环弹力

油环弹力是指所有引起机油消耗量变化因素对应的机油消耗变化量，相当于油环弹力对应的机油消耗量变化量。

步骤2：给出油环弹力F_N可表示为：

$F_N=\frac{F_{N\max }-F_{N\min }}{G_{e\min }-G_{e\max }}\mathrm{Ge}+\frac{F_{N\min }{G}_{e\min }-F_{N\max }{G}_{e\max }}{G_{e\min }-G_{e\max }}$

式中：F_Nmax、F_Nmin分别为当量油环弹力最大值、最小值；G_emax、G_emin分别为F_Nmin、F_Nmax条件下的机油消耗量计算值；G_e为机油消耗量实测值；

通过实车测量机油消耗量并实时采集柴油机转速和小时燃油消耗量等工况参数，利用柴油机转速和小时燃油消耗量计算边界状况油环弹力下的机油消耗量，建立机油消耗量与当量弹力线性关系，通过实测机油消耗量计算当量弹力。具体算法，如图3所示。

步骤3：油环弹力阈值为从出厂时油环弹力到大修时油环弹力，即（14.7N，8.7N）；

步骤4：机油箱内机油量测量选择在车辆停止放置30min后进行。图4为车辆在行驶过程中，机油箱液位受路况和机油流量等因素的影响，机油箱内体积是不稳定的。图5为停车后机油箱内机油体积变化情况。车辆停止放置30min后机油箱液面位置几乎保持不变。

步骤5：G_emax、G_emin分别通过柴油机转速、小时燃油消耗量与G_emax、G_emin之间以表格形式表示；图6为海拔3700m油环边界状态机油消耗量计算结果。图6（a）为油环弹力为8.7N，工况参数与机油消耗MAP图。计算边界条件为柴油机极限水温（105℃）和油温（102℃）、环境温度为46℃。图6（b）为油环弹力为8.7N，工况参数与机油消耗MAP图。计算边界条件为柴油机水温和油温均为70℃、环境温度为20℃。

如图7所示，根据本发明第二方面实施例的柴油机机油消耗状况监测装置包括：数据采集单元（10）、数据处理单元（20）和存储与显示单元（30）。

具体地，数据采集单元（10）用于采集柴油机的油环技术参数和机油消耗量，所述数据处理单元（20）基于所述油环技术参数与机油消耗量之间的关系式处理和计算所述数据采集单元（10）采集到的机油消耗量，得到所述油环技术参数，并将得到的油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较。存储与显示单元（30）用于存储和显示经过所述数据处理单元（20）处理和计算过的油环技术参数和机油消耗量。

具体地，所述数据采集单元（10）包括：磁电传感器（110），所述磁电传感器（110）安装在所述车载的柴油机的曲轴输出端，用于提取柴油机的转速信号；涡轮转子流量传感器（120），所述涡轮转子流量传感器（120）安装在车辆的柴油泵与粗滤器的连接处，用于提取小时燃油消耗量；液位传感器（130），所述液位传感器（130）安装在油箱内，用于测量油箱内液面高度；采集卡（140），所述采集卡（140）用于分别采集所述磁电传感器（110）、涡轮转子流量传感器（120）和液位传感器（130）的信号。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理单元（20）为嵌入式主板。所述存储与显示单元（30）包括：存储卡（310），用于存储所述油环技术参数和机油消耗量；液晶显示屏（320），用于显示所述油环技术参数和油环技术参数阈值之间的关系。

也就是说，根据本发明实施例的柴油机机油消耗状况监测装置，通过结合上述柴油机机油消耗状况监测方法来监测柴油机机油消耗状况。其中，数据采集单元（10）用于测量和采集所需信号；数据处理单元（20）用于数据处理、计算；存储卡（310），用于数据存储；液晶显示屏（320）用于数据的显示。具体所述数据采集单元（10）包括：磁电传感器（110），用于测量柴油机转速；涡轮流量转子传感器（120），用于测量小时燃油消耗量；液位传感器（130），用于测量油箱内液面高度，进而计算机油量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种柴油机机油消耗状况监测方法，其特征在于，包括：

步骤1：在相同工况和不同海拔条件，计算柴油机的油环技术参数和机油消耗量，以得到油环技术参数与机油消耗量之间的关系式；

步骤2：测量车载的柴油机的所述实测机油消耗量；

步骤3：利用所述实测机油消耗量和所述关系式得到油环技术参数；

步骤4：将得到的油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较，以判断柴油机的机油消耗量是否超标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油环技术参数为油环弹力。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关系式为油环弹力与机油消耗量的变化量的关系。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油环弹力与计算的机油消耗量和实测机油消耗量的关系如下。

油环弹力F_N可表示为：

$F_N=\frac{F_{N\max }-F_{N\min }}{G_{e\min }-G_{e\max }}\mathrm{Ge}+\frac{F_{N\min }{G}_{e\min }-F_{N\max }{G}_{e\max }}{G_{e\min }-G_{e\max }}$

式中：F_Nmax、F_Nmin分别为油环弹力最大值和最小值；G_emax、G_emin分别为F_Nmin、F_Nmax条件下的机油消耗量计算值，G_e为机油消耗量实测值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中G_emax、G_emin分别通过柴油机转速、小时燃油消耗量与G_emax、G_emin之间的表格形式的关系式表示。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当柴油机的机油消耗量超标时发出报警。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述油环弹力阈值为从出厂时油环弹力到大修时油环弹力。

8.一种柴油机机油消耗状况监测装置，其特征在于，包括：

数据采集单元（10），用于采集柴油机的油环技术参数和机油消耗量；

数据处理单元（20），所述数据处理单元（20）基于所述油环技术参数与机油消耗量之间的关系式处理和计算所述数据采集单元（10）采集到的机油消耗量，得到所述油环技术参数，并将得到的油环技术参数与油环技术参数阈值进行比较；

存储与显示单元（30），用于存储和显示经过所述数据处理单元（20）处理和计算过的油环技术参数和机油消耗量。

9.根据权利要求8所述的柴油机机油消耗状况监测装置，其特征在于，所述数据采集单元（10）包括：

磁电传感器（110），所述磁电传感器（110）安装在所述车载的柴油机的曲轴输出端，用于提取柴油机的转速信号；

涡轮转子流量传感器（120），所述涡轮转子流量传感器（120）安装在车辆的柴油泵与粗滤器的连接处，用于提取小时燃油消耗量；

液位传感器（130），所述液位传感器（130）安装在油箱内，用于测量油箱内液面高度；

采集卡（140），所述采集卡（140）用于分别采集所述磁电传感器（110）、涡轮转子流量传感器（120）和液位传感器（130）的信号。

10.根据权利要求8所述的柴油机机油消耗状况监测装置，其特征在于，所述数据处理单元（20）为嵌入式主板；

所述存储与显示单元（30）包括：

存储卡（310），用于存储所述油环技术参数和机油消耗量；

液晶显示屏（320），用于显示所述油环技术参数和油环技术参数阈值之间的关系。