CN105424116A - 一种发动机润滑油消耗值的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机润滑油消耗值的测量方法本发明包括供气模块，油雾主发生模块，油雾收集模块以及油雾分析测量模块。供气模块为该方法中涉及的动力输出模块，经过供气模块输出的气体接下来进入油雾发生模块，将输油管输送的润滑油从连续的液态转化为颗粒状，在进入油雾收集模块，经油雾收集模块的出口设置有载玻片，对载玻片上的体积小或流动速度小的颗粒状油雾进行分析测量。本发明可以根据最终的实验结果判断润滑油消耗特性，对某一工况的润滑油消耗值进行计算，此外还可根据润滑油的消耗特性，对未知工况的润滑油消耗值进行预测，实现对发动机润滑油供给量的预设定。

Description

一种发动机润滑油消耗值的测量方法

技术领域

本发明涉及一种发动机润滑油消耗值的测量方法，属于发动机领域。

背景技术

在发动机工作过程中，润滑油的使用是必不可少的。一方面润滑油在输送过程中可以将某些零部件所产生的热量带走，另一方面，也是最重要的一方面，润滑油可以通过油膜承载力将两个发生相对运动的零部件隔离开来，减小摩擦损失。而对于润滑油在发动机工作过程中的润滑油的性质变化研究不多，无法从根本上对发动机润滑油消耗值进行合理的预判，这在很大程度上增加了发动机在工作过程中由于滑油供给不足出现拉缸或滑油供给过量导致的滑油大量燃烧而产生的活塞环积碳现象。准确掌握不同工况下发动机中润滑油的消耗量，合理设计润滑油供给量，能够从很大程度上减少润滑油使用量，实现节能减排。

现阶段，对发动机滑油消耗量的分析研究一般都为实验室研究阶段，而这些研究大多是围绕润滑油的内部分子结构以及密度、粘度等固有性质展开的，缺乏与工程相结合的实践研究。

目前国内外对于发动机润滑油消耗值的分析方法一般分为理论分析的数学理论分析方法和实车实船的试验方法。其中数学理论分析方法能够对给定种类的润滑油的固有性质进行计算，通过计算表面张力和振动固有频率的方法对润滑油消耗进行推测以及预判。中国科学技术大学张栋曾在其博士论文《生物质热解油雾化燃烧及气化的实验研究与数值模拟》中提到实验室阶段利用多普勒采集仪观测滑油分布规律以判断润滑油消耗值。实车实船的试验方法则是在已知滑油输入量的前提下，按照给定时间运转真实给定的发动机，通过对发动机运行后的磨损情况或者活塞、活塞环槽等零部件的清洁性对滑油进行评价，并结合对收集的滑油量的与输入的滑油量做差计算实际润滑油消耗值。2009年3月发布的《中国人民共和国国家标准》中对于发动机机油消耗测定方法(GB/T14636-2009)给出了详细的说明。该标准中涉及的测定方法即为实机或实船的测定。以上提及的方法虽然能够对润滑油消耗研究有一定作用，但是实验室阶段的理论计算脱离了其本身的工作环境，不能全方位对润滑油消耗情况进行分析。而且试验台架的分析法往往需要实车或实船连续工作20小时以上，对于实车或实船来说人力、物力、财力消耗较大。此外发动机运转过程中工况极其不稳定，任何突变都会对润滑油消耗产生影响，所以针对同一设备同一工作时间，测量结果也不尽相同。

发明内容

本发明的目的是为了测量发动机润滑油的油耗值而提供一种发动机润滑油消耗值的测量方法。

本发明的目的是这样实现的：包括供气模块、油雾发生模块、油雾收集模块和油雾分析测量模块，供气模块设置有压力表和流量计，油雾发生模块与供油装置连接，包括如下步骤：

第一步：空载运行20分钟后，供气模块作为动力输出模块通过进气管向油雾发生模块供气，使气体进入油雾发生模块；

第二步：通过供油装置的输油管向油雾发生模块输送润滑油，通过润滑油与气体的混合形成颗粒状油雾，即将输油管输送的润滑油从连续的液态转化为颗粒状；

第三步：油雾发生模块产生的油雾通过导流管进入油雾收集模块，油雾收集模块具有一个进口和一个出口，将油雾发生模块输出的油雾中体积大或流动速度快的颗粒状油雾收集起来，而体积小或流动速度小的颗粒状油雾将从油雾收集模块的出口排出；

第四步：在油雾收集模块的出口处设置一个载玻片，使得体积小或流动速度小的颗粒状油雾均匀的分布在载玻片上，再通过油雾分析测量模块对载玻片上的颗粒状油雾进行分析，已知油雾收集模块的初始质量是m，设定实验温度是T，还已知发动机正常工作时通过活塞环槽间的气体流通体积是V_实际，

首先：测量第三步中油雾收集模块的质量是m₁，得到油雾中体积大或流动速度快的颗粒的质量是：Δm＝m₁-m，

其次：根据供气模块的压力表和流量计分别得出供气压力P和流通体积V，得到油雾的溶解度δ是：

最后：实际润滑油消耗值Δm_实际＝δ*V_实际。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.在不同的实验温度和供气压力的工况下重复上述步骤即可得到不同工况下的润滑油消耗值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：现阶段采用的润滑油消耗分析技术，大多为单纯的理论分析或实船实车分析，而单一分析方法无法将理论与实际相结合。本发明通过不同工况下的实验数据，进而得出润滑油消耗值的结论。通过某些单一工况的润滑油消耗率，还可以通过数据拟合的方法预测未知工况的润滑油消耗值。本发明可以在实验室阶段就得出某一种发动机润滑油随工况变化的消耗值，这可以对于在发动机工作过程中设定润滑油供给值有很大帮助，总根本上提高润滑油的利用率，减少积炭导致的拉缸现象的发生，实现节能减排。

附图说明

图1是本发明的各个模块的连接图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明包括供气模块、油雾发生模块、油雾收集模块和油雾分析测量模块，供气模块设置有压力表和流量计，油雾发生模块与供油装置连接，包括如下步骤：

第二步：通过供油装置的输油管向油雾发生模块输送润滑油，通过润滑油与气体的混合形成颗粒状油雾，即将输油管输送的润滑油从连续的液态转化为颗粒状；

第三步：油雾发生模块产生的油雾通过导流管进入油雾收集模块，油雾收集模块具有一个进口和一个出口，将油雾发生模块输出的油雾中体积大或流动速度快的颗粒状油雾收集起来，而体积小或流动速度小的颗粒状油雾将从油雾收集模块的出口排出；

第四步：在油雾收集模块的出口处设置一个载玻片，使得体积小或流动速度小的颗粒状油雾均匀的分布在载玻片上，再通过油雾分析测量模块对载玻片上的颗粒状油雾进行分析，已知油雾收集模块的初始质量是m，设定实验温度是T，还已知发动机正常工作时通过活塞环槽间的气体流通体积是V_实际，

1、获取单一工况润滑油消耗值

首先：测量第三步中油雾收集模块的质量是m₁(本发明举例的实验周期是30分钟，测量30分钟周期结束后，取出油雾收集器，并再次测量得到m₁)，得到油雾中体积大或流动速度快的颗粒的质量是：Δm＝m₁-m，

其次：根据供气模块的压力表和流量计分别得出供气压力P和流通体积V，得到油雾的溶解度δ是：

最后：溶解度的等效转化：基于现有实验台，通过实验所得溶解度(溶解量)等比转化为实际发动机工作过程中受窜气影响的润滑油的消耗量。根据等比关系由实验可得到δ，进而可得Δm_实际，即发动机工作过程中受窜气影响的润滑油的消耗量。

2、获得不同工况润滑油消耗值：在不同的实验温度和供气压力的工况下重复上述步骤即可得到不同工况下的润滑油消耗值。

将实验得到的不同工况下的润滑油消耗值进行分类整理后，通过描点法根据现有实验数据描出每个已知状态(压力、温度)的润滑油消耗值，通过曲线积分或其他数据处理方法得到一个循环的润滑油消耗值。

本发明还可以利用图像分析软件(系统)对观测的载玻片显微镜观测图像进行分析。主要分析参数包括：视野范围内的颗粒数量、颗粒直径、直径分布规律。在每一个测量30mins周期内，对载玻片上的油雾进行三次观测分析，需要将载玻片放置在油雾收集装置的出口端上方，观测对象为经油雾收集装置出口流出的颗粒状油雾。

本发明可以根据最终的实验结果判断润滑油消耗特性，对某一工况的润滑油消耗值进行计算，此外还可根据润滑油的消耗特性，对未知工况的润滑油消耗值进行预测。可以根据计算得出的润滑油消耗值，对发动机润滑油供给量进行预设定。

本发明在研究过程中要将发动机内部影响润润滑油消耗值的因素纳入进来，如：工作温度，工作压力，基于以上因素得出消耗规律，避免了实时监测带来的分析过程复杂以及分析仪器过多所带来的影响。此外，实时监测主要关注硫的排放值，对其他元素带来的消耗变化无法具体分析。

本发明包括供气模块，油雾主发生模块，油雾收集模块以及油雾分析测量模块。供气模块为该方法中涉及的动力输出模块，在实验过程中一般选择可以提供稳定压力的气源，模拟发动机工作时活塞环上下环岸侧的压力差，主要依靠所选定的气源为后续模块提供气体压力，促使油雾的形成。经过供气模块输出的气体接下来进入油雾发生模块。油雾发生模块为本发明的核心模块，主要通过润滑油输送、气腔稳压、油气混合、油雾形成等四个阶段，将输油管输送的润滑油从连续的液态转化为颗粒状，该模块中还配有一个温度可调的恒温箱；该模块中的输油管将供入的润滑油样品输送到输油管终端即喷雾区前端，供气模块供入的气体将会在喷雾区前端与输油管供入的油发生汇合，并在压力的作用下转变成雾状，配备的控温装置可以模拟发动机不同运行阶段活塞环处的温度。进油雾发生模块喷出的油雾颗粒经导流管进入油雾收集模块。油雾收集模块具有一个进口和一个出口，可以将油雾发生器输出的油雾中体积较大或流动速度较快的颗粒收集起来，而体积较小或流动速度较小的颗粒将从收集装置的出口排出，在实验阶段通过测量油雾收集模块在实验前后的质量差值，判断某一工况下润滑油的消耗值得多少。除此之外，在油雾收集模块中可以引入载玻片，使得出口的油雾颗粒均匀的分布在载玻片上，通过油雾分析模块进行后续分析。油雾分析测量模块主要依靠显微镜、载玻片、颗粒分析软件来对收集模块输出的油雾可以进行测量，并通过计算判断不同工况下，润滑油的消耗量以及消耗特性。

本发明可以根据最终的实验结果判断润滑油消耗特性，对某一工况的润滑油消耗值进行计算，此外还可根据润滑油的消耗特性，对未知工况的润滑油消耗值进行预测，实现对发动机润滑油供给量的预设定。

Claims (2)

1.一种发动机润滑油消耗值的测量方法，其特征在于：包括供气模块、油雾发生模块、油雾收集模块和油雾分析测量模块，供气模块设置有压力表和流量计，油雾发生模块与供油装置连接，包括如下步骤：

第一步：空载运行20分钟后，供气模块作为动力输出模块通过进气管向油雾发生模块供气，使气体进入油雾发生模块；

第二步：通过供油装置的输油管向油雾发生模块输送润滑油，通过润滑油与气体的混合形成颗粒状油雾，即将输油管输送的润滑油从连续的液态转化为颗粒状；

第三步：油雾发生模块产生的油雾通过导流管进入油雾收集模块，油雾收集模块具有一个进口和一个出口，将油雾发生模块输出的油雾中体积大或流动速度快的颗粒状油雾收集起来，而体积小或流动速度小的颗粒状油雾将从油雾收集模块的出口排出；

第四步：在油雾收集模块的出口处设置一个载玻片，使得体积小或流动速度小的颗粒状油雾均匀的分布在载玻片上，再通过油雾分析测量模块对载玻片上的颗粒状油雾进行分析，已知油雾收集模块的初始质量是m，设定实验温度是T，还已知发动机正常工作时通过活塞环槽间的气体流通体积是V_实际，

首先：测量第三步中油雾收集模块的质量是m₁，得到油雾中体积大或流动速度快的颗粒的质量是：Δm＝m₁-m，

其次：根据供气模块的压力表和流量计分别得出供气压力P和流通体积V，得到油雾的溶解度δ是：

最后：实际润滑油消耗值Δm_实际＝δ*V_实际。

2.根据权利要求1所述的一种发动机润滑油消耗值的测量方法，其特征在于：在不同的实验温度和供气压力的工况下重复上述步骤即可得到不同工况下的润滑油消耗值。