CN109184853B - 汽车机油的自动测量控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动测量控制领域，具体为一种汽车机油的自动测量控制装置，包括安装支架，安装支架包括两根间隔一定距离的竖直杆体，其中一根杆体上从上到下依次安装有4个激光器，另一根杆体上从上到下依次安装有4个光电接收器，激光器和光电接收器引线捆扎密封处理后引出机油油箱，并与汽车控制电路连接，机油油箱引线出口做密封处理，机油油箱的新机油补充进油口通过进油电磁阀安装有新机油补充油瓶，机油油箱的泄油口通过泄油电磁阀安装有泄油瓶，新机油补充油瓶和泄油瓶上都开有单向进气孔。本装置可以方便、动态检测机油质量，还能根据机油质量，自动更换部分质量差的机油，同时能自动检测机油的液面线，控制机油液面，自动加注、排泄机油。

Description

汽车机油的自动测量控制装置

技术领域

本发明属于自动测量控制领域，具体为一种汽车机油的自动测量控制装置。

背景技术

机油的质量是车辆正常运行的关键，但是一般的驾驶者并不太注意这个问题。好一点的就是按说明书要求的里程或使用时间进行机油更换，但是厂家的说明书要求是在一般的路况下行驶条件下的要求。如果你的行驶路况差，就应该提前更换；行驶路况好，也许可以推后一段时间更换。一般4S店先看机油尺，确定机油是否在合理液面高度，再看机油是否发黑，太黑就要求更换，全凭眼睛观察颜色，并没有对机油进行检测。那么到底什么时候更换合适呢，要看机油是不是变质，是不是杂质超标。本发明介绍一种简单方便的自动检测机油质量的装置，这种装置不仅可以方便、动态检测机油质量，还能根据机油质量，自动更换部分质量差的机油，同时能自动检测机油的液面线，控制机油液面，自动加注、排泄机油。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了汽车机油的自动测量控制系统。

本发明是采用如下的技术方案实现的：汽车机油的自动测量控制装置，包括固定在机油油箱内的安装支架，安装支架包括两根间隔一定距离的竖直杆体，其中一根杆体上从上到下依次安装有4个激光器，另一根杆体上从上到下依次安装有4个光电接收器，4个激光器和4个光电接收器的安装位置一一对应，最上方激光器的位置相当于机油标尺上正常机油位的最高位置，次上方激光器的位置相当于机油标尺上正常机油位的最低位置，第三高度激光器的位置位于油箱中部，第四高度激光器的位置位于油箱底部，激光器和光电接收器引线捆扎密封处理后引出机油油箱，并与汽车控制电路连接，机油油箱引线出口做密封处理，机油油箱的新机油补充进油口通过进油电磁阀连通有新机油补充油瓶，机油油箱的泄油口通过泄油电磁阀连通有泄油瓶，新机油补充油瓶和泄油瓶上都开有单向进气孔。

如果一束光线在几厘米距离穿过空气，其光强几乎没有什么变化，但是如果几厘米距离穿过浓烟或墨水，其光强就会明显减弱，本发明就是根据激光束穿过机油后的光强变化来测量汽车机油质量。

根据光电效应的原理，当发射光的光强一定时，光电接收器的光电流与光子数成正比，当在激光器与光电接收器之间有细小微粒时，细小微粒就会对光线产生散射和吸收，其接收光强必定小于发射光强，光强变化与微粒的浓度和光线穿过的距离相关。根据这一原理，可以通过测量光电流变化来测量机油中微粒的浓度。

由光源来的光束经过机油微粒层后，光强一定会减小，其减小的大小与机油微粒层长度和浓度有关。根据Bouguer—Lambert和Beer定律，入射光通过长度为L的介质后，若介质的浓度为C，介质的吸收率为α，则α＝βC，β为介质分子特有的系数。当介质的厚度为L时，其接收光强为I^l＝I⁰e^-βcl，I⁰为发射光强。故在此公式中，当介质的厚度一定时其接收光的光强仅与介质的浓度有关，可以通过测量入射光强与接收光强的变化来测量介质的浓度。如果考虑到散射作用，公式可变为：I^l＝I⁰e^{-(βc+α′)l}，其中，α′为散射率。由此理论可得出，光强的减小，主要与机油中的杂质有关，但是不是线性关系，测量结果是一个指数的函数关系。

阈值的测定：将激光器打开且与光电接收器调节对正，确保激光器发出的光完全被光电接收器接收。a，让激光通过空机油油箱，测量通过空气时的光电流I数值。此数值用来测试机油液面；b，在机油油箱中加入新机油，在油箱中部位置安装激光器，测量光电接收器光电流的大小，此光电流为新机油产生的光电流标定值；c，在机油油箱中加入临界失效的机油，在油箱中部位置安装激光器，测量光电接收器光电流的大小，此光电流为临界失效机油产生的光电流标定值，依此光电流判断机油是否需要更换。d，设定临界失效机油产生的光电流标定值的95％作为沉淀层杂质机油所产生的换油标定值。将光电流I数值、新机油产生的光电流标定值、临界失效机油产生的光电流标定值、沉淀层杂质机油所产生的换油标定值都提前输入到汽车控制电路中。

如图所示，将4个激光器L1、L2、L3、L4从上到下排列，光电接收器O1、O2、O3、O4对应排列，调节各个接收器的位置，使穿过机油后的光束被完全接收，其对应光电流分别为：I1、I2、I3、I4。新机油补充油瓶与进油口相连接，由进油电磁阀控制新机油进油；泄油瓶与机油泄油口连接，由泄油电磁阀控制排泄高杂质机油。

L1、L2激光器用来确定机油液面高度，正常情况下，机油液面在L1与L2之间，I1大于I2，I1等于I，光电流最大，I2接近I3；若I1小于I说明机油液面高于正常机油面，测量装置给出泄油信号，装置自动开启泄油电磁阀进行泄油，直到I1＝I。当I2等于I时，说明机油液面低于正常机油面，测量装置给出补油信号，装置自动补充机油，此时开启进油电磁阀进油，直到I2小于I，I1等于I且大于I2为止。

L3激光器用来测量动态机油杂质浓度的，光电接收器O3的测量正常值在新机油产生的光电流标定值和临界失效机油产生的光电流标定值之间，若光电接收器O3测量的光电流值小于临界失效机油产生的光电流标定值，则测量装置给出需要更换部分机油或全部更换机油的信号。那么到底是部分更换还是全部更换，需要车辆静态后，光电接收器O4的信号来联动判断。

当车辆停止一定时间后再次通电未启动发动机时，由于机油静置分层原因，底层机油杂质浓度高，光电接收器O4的电流一定小于换油标定值，此时有下面3种情况；1，如果光电接收器O3静态电流值也小于临界失效机油产生的光电流标定值(静态分层后上层不合格，下层不合格)，装置发出全部更换机油信号(全部更换需要人为自行更换)。2，如果光电接收器O3静态电流值大于临界失效机油产生的光电流标定值，光电接收器O4静态电流值小于换油标定值(混合后机油不合格，静态分层后上层合格，下层不合格)，装置发出更换部分机油的信号，进行高杂质机油泄油操作，直到光电接收器O4的测量值大于换油标定值，表示底层高杂质机油更换完成。此时，通过更换部分机油就可以实现旧机油继续使用；3，由于补充油瓶容量只是油箱容量的一部分(比如30％)，如果油瓶的油量全部更换都不能使光电接收器O4的静态电流大于换油标定值，说明部分更换不能使机油达到正常指标，机油需要全部更换。

部分更换底层高浓度杂质机油时，L4与L1、L2共同联合作用，其操作过程同液面控制同时联动工作，排出高杂质油量与新进油量相同。

上述的汽车机油的自动测量控制装置，新机油补充油瓶的瓶底设有压力传感器，压力传感器引线密封处理后引出新机油补充油瓶，并与汽车控制电路连接。补充用备用机油量，由新机油补充油瓶压力传感器压力值P来测量其补充新机油瓶液面高度，当补充新机油瓶的直径确定后，就可测量出补充机油量。

本领域技术人员可以通过调节L1、L2的位置，适应不同车辆对各自车辆机油液面高度的要求；同时可以通过调节和标定光电接收器的电压值，来适应和满足对各种机油型号的测量和控制；该测量还可以应用到其它激光可穿透过的气体、液体的浓度、杂质的测量。

与现有机油自动测量控制系统相比，本发明具有如下所述的优越性：

(1)现有的自动测量只能测量机油是否低于最低液面(即是否缺机油)，不能测量机油是否高于最高液面。

(2)现有的自动测量不能测量机油的质量，而该测量能够通过机油杂质浓度来测量机油的质量，并能自动提示是否需要更换机油。

(3)现有的自动测量不能动态测量控制机油液面高度，而该测量能够实现:a，测量机油箱底层沉淀杂质浓度；b，自动、动态测量控制机油液面高度，使机油液面动态保持在合理的范围内。

附图说明

图1为激光器和光电接收器安装图。

图2为自动测量装置安装在汽车机油油箱内示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图中：1-油箱，2-安装支架，3-激光器，4-光电接收器，5-支架固定孔，6-新机油补充油瓶，7-泄油瓶，8-进油电磁阀，9-泄油电磁阀，10-单向进气孔，11-机油油箱引线出口。

具体实施方式

附图1为激光器和光电接收器安装图，图中将4个激光器的8条引线密封防油处理，4个光电接收器的8条引线密封防油处理后，只保留激光器光线出口窗和光电接收器接收光窗口，按照附图安装在支架上，通过支架固定孔5与机油油箱底部固定。L1、L2激光器的位置相当于现在机油标尺的最高、最低位置，L4激光器调节到距离油箱底部1cm高度，L3激光器在油箱中间位置；激光器与光电接收器距离固定为4cm。所有16条引线捆扎密封处理后引出机油油箱，并与汽车控制电路连接。

附图2为自动测量装置安装在汽车机油油箱内示意图：将16条引线通过引线出口在机油油箱的上部引出，并密封出口。将各个引线与汽车控制电路连接。

由O1、O2、O3、O4光电接收器的光电流经过电压转换后，与新机油补充油瓶的底部压力传感器来的电信号P经过模数转换，然后进行传感器标定(油箱油量对补充油瓶底部产生的压力传感器电压值，与车辆能放置油瓶的直径大小有关)和电压阈值设定，将所有测量结果输入计算机内进行综合分析计算，从而得出相关的数据，并将数据输出到各个控制部件，使各个部件进行有效、正确的动作。

该测量装置采用10MW的大功率激光器，激光束通过被检测机油间距4cm(根据需要可调)，实现了测量自动、智能、灵敏和可靠。对提高机油的使用时间，保证机油质量和车辆使用有明显效果。

测量装置具有以下几种功能：

1)确定机油液面的极大、极小位置；2)测量机油在发动机运转一定时间后，其机油的动态杂质浓度；3)测量机油在发动机停止运转一定时间后，机油箱底部机油沉淀层杂质浓度；4)根据1的测量结果，确定是否开启进油电磁阀或泄油电磁阀，确保机油液面在正常范围内；根据2的测量结果，确定机油是否需要更换或部分更换；根据2的测量结果，如杂质超标不大，当车辆在静态后，下次启动电源，未启动发动机时，启动泄油电磁阀阀，将部分机油箱下层沉淀的高杂质机油排泄，然后补充新机油，排泄量不能大于新机油补充瓶所能够补充的新机油量(30％油箱油量)。

Claims (2)

1.一种汽车机油的自动测量控制装置，其特征在于包括固定在机油油箱（1）内的安装支架（2），安装支架（2）包括两根间隔一定距离的竖直杆体，其中一根杆体上从上到下依次安装有4个激光器L1、L2、L3、L4，另一根杆体上从上到下依次安装有4个光电接收器O1、O2、O3、O4，4个激光器L1、L2、L3、L4和4个光电接收器O1、O2、O3、O4的安装位置一一对应，最上方激光器L1的位置相当于机油标尺上正常机油位的最高位置，次上方激光器L2的位置相当于机油标尺上正常机油位的最低位置，第三高度激光器L3的位置位于油箱中部，第四高度激光器L4的位置位于油箱底部，激光器L1、L2、L3、L4和光电接收器O1、O2、O3、O4的引线捆扎密封处理后引出机油油箱，并与汽车控制电路连接，机油油箱引线出口（11）做密封处理，机油油箱的新机油补充进油口通过进油电磁阀（8）连通有新机油补充油瓶（6），机油油箱的泄油口通过泄油电磁阀（9）连通有泄油瓶（7），新机油补充油瓶和泄油瓶上都开有单向进气孔（10）；4个激光器L1、L2、L3、L4从上到下排列，4个光电接收器O1、O2、O3、O4与4个激光器L1、L2、L3、L4对应排列，4个光电接收器O1、O2、O3、O4对应光电流分别为：I1、I2、I3、I4；最上方激光器L1、次上方激光器L2用来确定机油液面高度，正常情况下，机油液面在最上方激光器L1与次上方激光器L2之间，I1大于I2，I1等于I，I2接近I3；若I1小于I说明机油液面高于正常机油面，测量装置给出泄油信号，装置自动开启泄油电磁阀进行泄油，直到I1=I；当I2等于I时，说明机油液面低于正常机油面，测量装置给出补油信号，装置自动补充机油，此时开启进油电磁阀进油，直到I2小于I，I1等于I且大于I2为止；第三高度激光器L3用来测量动态机油杂质浓度，光电接收器O3的测量正常值在新机油产生的光电流标定值和临界失效机油产生的光电流标定值之间，若光电接收器O3测量的光电流值小于临界失效机油产生的光电流标定值，则测量装置给出需要更换部分机油或更换全部机油的信号；部分更换还是全部机油更换，需要在车辆停止一定时间、机油静置分层后，结合光电接收器O4的信号来判断；当车辆停止一定时间后再次通电未启动发动机时，有下面3种情况；1，如果光电接收器O3静态电流值小于临界失效机油产生的光电流标定值，测量装置发出更换全部机油信号；2，如果光电接收器O3静态电流值大于临界失效机油产生的光电流标定值，光电接收器O4静态电流值小于换油标定值，测量装置发出更换部分机油的信号，进行高杂质机油泄油操作，直到光电接收器O4的测量值大于换油标定值，表示底层高杂质机油更换完成；3，由于新机油补充油瓶容量只是机油油箱（1）容量的一部分，如果新机油补充油瓶的油量全部排出到机油油箱（1）都不能使光电接收器O4的静态电流大于换油标定值，说明部分更换不能使机油达到正常指标，机油需要全部更换。

2.根据权利要求1所述的一种汽车机油的自动测量控制装置，其特征在于新机油补充油瓶的瓶底设有压力传感器，压力传感器引线密封处理后引出新机油补充油瓶，并与汽车控制电路连接。

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