CN108318668A - 一种精确测量机油含气量的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精确测量机油含气量的装置，包括：用于从机油冷却器中的主油道中获取机油并盛放机油的封闭的器皿，器皿上设有计量机油体积的刻度，器皿设有控制与主油道通断的电磁阀；用于将器皿抽真空的真空泵，真空泵通过阀体连接器皿的通气口；用于多次测量器皿内机油温度的测温装置，用于测量主油道内的机油压力的压力计，压力计设于主油道内；以及多次测量器皿内压力的压力测试装置，压力测试装置设于器皿内。本发明测温装置能够直接测得机油的温度，可以通过上述机油的温度与机油的体积结合的方式计算得到既有含气量，稳定可靠。本申请还公开了一种应用于上述精确测量机油含气量的装置的方法。

Description

一种精确测量机油含气量的装置和方法
技术领域
本发明涉及机械制造检测技术领域，更具体地说，涉及一种精确测量机油含气量的装置。此外，本发明还涉及一种应用于上述装置上的一种精确测量机油含气量的方法。
背景技术
机油中含有空气等杂质对机油有很大的危害性，机油中的空气会使机油迅速氧化变质生成酸性物质，腐蚀金属接触面；也会使油液中的添加剂沉淀失效；还会使润滑油膜厚度减小，机械接触面磨损加剧以及带来的其他危害。所以要控制工作环境中机油中的含气量，然而现有技术中并不能够对工作环境中机油中的含气量进行有效准确的测量，导致对含气量的现状掌握不清。
现有技术的测量方案中装置较复杂，把振动棒放入机油中会造成机油体积出现较大误差，另外，现有技术中无法获取气体释放后机油的温度，机油的温度是通过其他方式进行额外测量的，这就造成数据的不一致性，计算结果令人怀疑。现有技术中，单一的通过测量机油体积来计算机油的含气量，这是一种间接的方法，计算出的含气量结果正确与否难以确定。
综上所述，如何测量工作环境中机油中的含气量，是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种精确测量机油含气量的装置，该装置能够测量工作环境中既有中的含气量，并能够保证测量的准确程度。
本发明的另一目的是提供一种应用于上述装置的精确测量机油含气量的方法，能够准确保证测量工作环境中的机油的含气量。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种精确测量机油含气量的装置，包括：
用于从机油冷却器中的主油道中获取机油并盛放机油的封闭的器皿，所述器皿上设有计量所述机油体积的刻度，所述器皿设有控制与所述主油道通断的电磁阀；
用于将所述器皿抽真空的真空泵，所述真空泵通过阀体连接所述器皿的通气口；
用于多次测量所述器皿内机油温度的测温装置，
用于测量所述主油道内的机油压力的压力计，所述压力计设于所述主油道内；
以及多次测量所述器皿内压力的压力测试装置，所述压力测试装置设于所述器皿内。
优选的，还包括用于带动所述器皿进行振动的振动台，所述器皿设于所述振动台上。
优选的，所述电磁阀包括用于防止所述机油预先流入所述器皿的放流管中的第一电磁阀，以及用于控制所述机油释放的空气不会进入所述放流管中的第二电磁阀；所述真空泵通过第三电磁阀连接所述器皿。
优选的，所述第一电磁阀位于靠近所述主油道的位置，所述第二电磁阀位于靠近所述器皿的进油口的位置；
所述第三电磁阀位于靠近所述器皿的位置。
一种精确测量机油含气量的方法，应用于上述任一项所述的精确测量机油含气量的装置，所述方法包括：
S1、主油道内的、满足测量条件的机油注入真空状态的器皿，当所述器皿内机油到达预设值时，停止进油；
S2、第一次测量所述器皿内的机油温度、机油体积和所述主油道内的机油压力；
预设时间段后，第二次测量所述器皿内的机油温度、机油体积和所述主油道内的机油压力；并测量所述预设时间段内所述机油释放出的气体的气体温度、气体体积和气体压力；
根据先后两次测量的所述机油温度、机油体积和机油压力获得所述机油中的第一含气量；
根据所述机油中释放出的气体体积得到其在机油中的换算体积，并根据所述换算体积获得第二次测量时所述机油中的第二含气量；
S3、对比所述第一含气量和所述第二含气量的差值，若在允许差值范围内，则测量准确，否则返回所述S1。
优选的，所述根据先后两次测量的所述机油温度、机油体积和机油压力获得所述机油中的第一含气量，包括：
根据公式计算第一含气量ΔV1＝(V1 *-V2)/V1 *，其中，V1 *＝V1-V2δ·ΔT，V1为所述第一次测量的机油体积，V2为所述第二次测量的机油体积，δ为体积膨胀系数，△T表示第二次测量的机油温度与第一次测量的机油温度的差值。
优选的，所述体积膨胀系数δ的计算方式包括：
根据公式计算体积膨胀系数δ＝δ油-3α玻璃＝70.63×10-5[1/K]，其中，线性膨胀系数α玻璃＝7.9×10-6[1/K]，δ油＝73×10-5[1/K]。
优选的，所述根据所述换算体积获得第二次测量时所述机油中的第二含气量，包括：
根据公式计算第二含气量ΔV2＝V气/V1 *，其中，V气为所述换算体积；V1 *＝V1-V2δ·ΔT，V1为所述第一次测量的机油体积，V2为所述第二次测量的机油体积，δ为体积膨胀系数，△T表示第二次测量的机油温度与第一次测量的机油温度的差值。
优选的，所述对比所述第一含气量和所述第二含气量的差值，包括：
根据公式得到所述第一含气量和所述第二含气量的差值△V，ΔV＝(ΔV1-ΔV2)/ΔV1，其中，△V1为所述第一含气量，△V2为所述第二含气量。
优选的，所述第一次测量和所述第二次测量之间还包括：控制所述器皿进行振动，以便振动所述机油。
本发明提供的装置中，上述器皿可以通过其上设置的刻度直接得到机油的当前体积。相比起现有技术单一地通过测量机油体积来计算机油的含气量而言，本申请中设置了上述测温装置，测温装置能够直接测得机油的温度，可以通过上述机油的温度与机油的体积结合的方式计算得到既有含气量，由于通过结合机油温度变化和体积变化得到机油含气量，计算结果更加稳定可靠。而且通过上述设有刻度的器皿能够直接测到当前机油的体积，测得的体积值准确且稳定，不存在突变的可能。
本申请还提供了一种应用于上述精确测量机油含气量的装置的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种精确测量机油含气量的装置；
图1中：
1为器皿、21为第一温度计、22为第二温度计、3为压力计、41第一电磁阀、42为第二电磁阀、43为第三电磁阀、5为堵塞、6为耐温耐压软管、7为真空泵、8为导线、9为振动台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种精确测量机油含气量的装置，该装置能够测量工作环境中既有中的含气量，并能够保证测量的准确程度。
本发明的另一核心是提供一种应用于上述装置的精确测量机油含气量的方法，能够准确保证测量工作环境中的机油的含气量。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种精确测量机油含气量的装置。
本发明所提供的一种精确测量机油含气量的装置，包括：
用于从机油冷却器中的主油道中获取机油并盛放机油的封闭的器皿1，器皿1上设有计量机油体积的刻度，器皿1设有控制与主油道通断的电磁阀；
用于将器皿1抽真空的真空泵7，真空泵7通过阀体连接器皿1的通气口；
用于多次测量器皿1内机油温度的测温装置，
用于测量主油道内的机油压力的压力计3，压力计3设于主油道内；
以及多次测量器皿1内压力的压力测试装置，压力测试装置设于器皿1内。
需要说明的是，上述器皿1可以通过其上设置的刻度直接得到机油的当前体积。相比起现有技术单一地通过测量机油体积来计算机油的含气量而言，本申请中设置了上述测温装置，测温装置能够直接测得机油的温度，可以通过上述机油的温度与机油的体积结合的方式计算得到既有含气量，该种计算方式可以参考现有技术，由于通过结合机油温度变化和体积变化得到机油含气量，计算结果更加稳定可靠。而且通过上述设有刻度的器皿1能够直接测到当前机油的体积，测得的体积值准确且稳定，不存在突变的可能。
在上述实施例的基础之上，还包括用于带动器皿1进行振动的振动台9，器皿1设于振动台9上。
现有技术中，通常采用在器皿1中设置振动棒的方式实现对机油的震动操作，但由于振动棒本身体积问题，通常会影响机油体积的测量，同时，振动棒的使用也会导致机油状态的不稳定，影响机油实际工作。
而本申请中，采用上述能够进行振动的振动台9，带动器皿1进行振动，振动过程中，器皿1整体结构稳定，机油体积的测量直观且方便。
在上述实施例的基础之上，电磁阀包括用于防止机油预先流入器皿1的放流管中的第一电磁阀41，以及用于控制机油释放的空气不会进入放流管中的第二电磁阀42；真空泵7通过第三电磁阀43连接器皿1。
在上述实施例的基础之上，第一电磁阀41位于靠近主油道的位置，第二电磁阀42位于靠近器皿1的进油口的位置；第三电磁阀43位于靠近器皿1的位置。
可选的，上述各个电磁阀均为可通过远程控制的远程监控电磁阀，以便在使用中现场不会受到人为因素的影响。
在上述各个实施例中，考虑到连接器件之间可能对测量产生一定影响，因此，在连接管方面，选择了对测量结果影响较小的耐温耐压软管6。
为了缩短测量时间，本方案悬置使用高频振动台9，能够更有利于机油中气体的释放。
除了上述各个实施例所提供的精确测量机油含气量的装置，本发明还提供一种应用于上述装置的精确测量机油含气量的方法。
上述方法为一种精确测量机油含气量的方法，该方法包括以下主要步骤：
步骤S1、主油道内的、满足测量条件的机油注入真空状态的器皿1，当器皿1内机油到达预设值时，停止进油；
步骤S2、第一次测量器皿1内的机油温度、机油体积和主油道内的机油压力；
预设时间段后，第二次测量器皿1内的机油温度、机油体积和主油道内的机油压力；并测量预设时间段内机油释放出的气体的气体温度、气体体积和气体压力；
根据先后两次测量的机油温度、机油体积和机油压力获得机油中的第一含气量；
根据机油中释放出的气体体积得到其在机油中的换算体积，并根据换算体积获得第二次测量时机油中的第二含气量；
步骤S3、对比第一含气量和第二含气量的差值，若在允许差值范围内，则测量准确，否则返回S1。
需要说明的是，本发明所提供的一个具体实施例中，装置包括如下部件：带刻度的器皿1、远程控制电磁阀、堵塞5、测温计、真空泵7、压力计3以及耐温耐压软管6。而上述方法包括以下步骤：
开始测量后，首先利用真空泵7抽干器皿1中的空气，然后关闭电磁阀保持器皿1处于真空状态。
发动机运行到一段时间，满足测量条件后，从主油道把机油引入器皿1，待机油达到一定量时，关闭主油道与器皿1之间的两个电磁阀。
收集的机油放置15s，记录此时的机油温度T1、体积V1和机油压力P1，机油压力P1从主油道测得。
把机油搁置足够长的时间后，再次记录机油的温度T2和体积V2。
据此可以根据相关公式可以计算机油中的含气量ΔV1。
为了保证测量的精确性，此时要测量器皿1中气体的温度T3、体积V3和压力P3，根据气体状态方程，把气体体积折算到机油当中，据此可以第二次计算出机油中的含气量ΔV2。
两次测量结果比较，计算出的值必须在3％以内才可以认为测量准确，否则重新测量。
需要说明的是，主油道是从机油冷却器后到其他各分支油路之间的一段油道，在发动机缸体上，是润滑油路上最主要的一段油道。
在上述实施例的基础之上，根据先后两次测量的机油温度、机油体积和机油压力获得机油中的第一含气量，包括：
根据公式计算第一含气量ΔV1＝(V1 *-V2)/V1 *，其中，V1 *＝V1-V2δ·ΔT，V1为第一次测量的机油体积，V2为第二次测量的机油体积，δ为体积膨胀系数，△T表示第二次测量的机油温度与第一次测量的机油温度的差值。
在上述实施例的基础之上，体积膨胀系数δ的计算方式包括：
根据公式计算体积膨胀系数δ＝δ油-3α玻璃＝70.63×10-5[1/K]，其中，线性膨胀系数α玻璃＝7.9×10-6[1/K]，δ油＝73×10-5[1/K]。
在上述实施例的基础之上，根据换算体积获得第二次测量时机油中的第二含气量，包括：
根据公式计算第二含气量ΔV2＝V气/V1 *，其中，V气为换算体积；V1 *＝V1-V2δ·ΔT，V1为第一次测量的机油体积，V2为第二次测量的机油体积，δ为体积膨胀系数，△T表示第二次测量的机油温度与第一次测量的机油温度的差值。
在上述实施例的基础之上，对比第一含气量和第二含气量的差值，包括：
根据公式得到第一含气量和第二含气量的差值△V，ΔV＝(ΔV1-ΔV2)/ΔV1，其中，△V1为第一含气量，△V2为第二含气量。
在上述实施例的基础之上，第一次测量和第二次测量之间还包括：控制器皿1进行振动，以便振动机油。
本申请的实施例中提供了一个具体的实施方案以及详细的工作流程，具体包括以下步骤：
1、在发动机缸体上选定采油位置，本方案采油点选在主油道上。器皿1放置在振动台9上；
2、关闭第一电磁阀41和第二电磁阀42，开启第三电磁阀43和真空泵7，把器皿1抽真空，然后关闭电磁阀和真空泵7；
3、启动发动机，发动机运行在额定转速，30％负荷，油温最大，这种状态稳定运行15分钟后，可以进行采油；
4、同时打开第一电磁阀41和第二电磁阀42，放油达到器皿1容量的2/3左右时，同时关闭第一电磁阀41和第二电磁阀42。放油结束15s后，记录机油的温度T1和体积V1；
5、第一次记录结束后，启动振动台9，并放置3小时，待机油中的气体释放，记录机油的温度T2和V2。同时记录释放出的气体的温度T3、体积V3和压力P3；
6、对以上记录的数据，进行数据处理，根据经验公式计算机油含气量，计算过程可以参考上方实施例。
需要说明的是，上述过程中以采油过程最为关键，在采油管路上安装第一电磁阀41和第二电磁阀42就是为了保证放出的机油是油路的工作状态，温度和压力不会有变化。安装第一电磁阀41是为了防止机油预先流入放油管中，安装第二电磁阀42为了保证机油释放出的空气不会进入放油管中。采油过程中第一电磁阀41和第二电磁阀42要同时打开和关闭。
在设置过程中需要注意，需要保证第一电磁阀41安装时尽量靠近主油道；保证第二电磁阀42安装时尽量靠近器皿1进油口；保证第三电磁阀43安装时尽量靠近器皿1。
另外为了减小耐温耐压软管6对结果的影响，耐温耐压软管6的内经应尽可能小，本方案所选耐温耐压软管6的内径为4mm。
现有的技术中只测量机油体积的变化量，借此来计算机油含气量，其采用的装置复杂，很多会影响测量结果的因素(比如耐温耐压软管6长度、人体等)都没有考虑到测量结果中去。本方案不但测量了机油变化量，而且还测量了释放气体量，从两个方面计算了机油含气量，使测量结果更准确可靠。本方案充分考虑了人体、耐温耐压软管6长度直径等对测量结果的影响，使测量结果更准确。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的精确测量机油含气量的装置和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种精确测量机油含气量的装置，其特征在于，包括：
用于从机油冷却器中的主油道中获取机油并盛放机油的封闭的器皿，所述器皿上设有计量所述机油体积的刻度，所述器皿设有控制与所述主油道通断的电磁阀；
用于将所述器皿抽真空的真空泵，所述真空泵通过阀体连接所述器皿的通气口；
用于多次测量所述器皿内机油温度的测温装置；
用于测量所述主油道内的机油压力的压力计，所述压力计设于所述主油道内；
以及多次测量所述器皿内压力的压力测试装置，所述压力测试装置设于所述器皿内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括用于带动所述器皿进行振动的振动台，所述器皿设于所述振动台上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁阀包括用于防止所述机油预先流入所述器皿的放流管中的第一电磁阀，以及用于控制所述机油释放的空气不会进入所述放流管中的第二电磁阀；所述真空泵通过第三电磁阀连接所述器皿。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电磁阀位于靠近所述主油道的位置，所述第二电磁阀位于靠近所述器皿的进油口的位置；
所述第三电磁阀位于靠近所述器皿的位置。
5.一种精确测量机油含气量的方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的精确测量机油含气量的装置，所述方法包括：
S1、将主油道内的、满足测量条件的机油注入真空状态的器皿，当所述器皿内机油到达预设值时，停止进油；
S2、第一次测量所述器皿内的机油温度、机油体积和所述主油道内的机油压力；
预设时间段后，第二次测量所述器皿内的机油温度、机油体积和所述主油道内的机油压力；并测量所述预设时间段内所述机油释放出的气体的气体温度、气体体积和气体压力；
根据先后两次测量的所述机油温度、机油体积和机油压力获得所述机油中的第一含气量；
根据所述机油中释放出的气体体积得到其在机油中的换算体积，并根据所述换算体积获得第二次测量时所述机油中的第二含气量；
S3、对比所述第一含气量和所述第二含气量的差值，若在允许差值范围内，则测量准确，否则返回所述S1。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据先后两次测量的所述机油温度、机油体积和机油压力获得所述机油中的第一含气量，包括：
根据公式计算第一含气量ΔV1＝(V1 *-V2)/V1 *，其中，V1 *＝V1-V2δ·ΔT，V1为所述第一次测量的机油体积，V2为所述第二次测量的机油体积，δ为体积膨胀系数，△T表示第二次测量的机油温度与第一次测量的机油温度的差值。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述体积膨胀系数δ的计算方式包括：
根据公式计算体积膨胀系数δ＝δ油-3α玻璃＝70.63×10-5[1/K]，其中，线性膨胀系数α玻璃＝7.9×10-6[1/K]，δ油＝73×10-5[1/K]。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述换算体积获得第二次测量时所述机油中的第二含气量，包括：
根据公式计算第二含气量ΔV2＝V气/V1 *，其中，V气为所述换算体积；V1 *＝V1-V2δ·ΔT，V1为所述第一次测量的机油体积，V2为所述第二次测量的机油体积，δ为体积膨胀系数，△T表示第二次测量的机油温度与第一次测量的机油温度的差值。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对比所述第一含气量和所述第二含气量的差值，包括：
根据公式得到所述第一含气量和所述第二含气量的差值△V，ΔV＝(ΔV1-ΔV2)/ΔV1，其中，△V1为所述第一含气量，△V2为所述第二含气量。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一次测量和所述第二次测量之间还包括：控制所述器皿进行振动，以便振动所述机油。
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