CN113375623A - 一种发动机主轴承油膜厚度测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机润滑技术领域，公开一种发动机主轴承油膜厚度测量装置及方法，发动机主轴承油膜厚度测量装置包括：位移传感器，安装于发动机主轴承的下瓦片上，用于测量曲轴的下表面与下瓦片的内表面之间的距离；温度传感器，安装于下瓦片上，用于测量主轴承内机油的温度；动态油压传感器，安装于下瓦片上，用于测量主轴承内机油的压力。发动机主轴承油膜厚度测量方法包括：在曲轴静态时利用位移传感器测量曲轴的下表面和下瓦片的内表面之间的静态距离；在曲轴转动时利用位移传感器测量曲轴的下表面与下瓦片的内表面之间的动态距离；计算动态距离与静态距离的差值。本发明提供的发动机主轴承油膜厚度测量装置及方法测量方便且测量精度高。
Description
技术领域
本发明涉及发动机润滑技术领域，尤其涉及一种发动机主轴承油膜厚度测量装置及方法。
背景技术
主轴承油膜厚度直接影响曲轴的磨损程度和发动机润滑系统的润滑效果。主轴承油膜厚度受发动机活塞的运转速度影响，降低发动机活塞的平均速度可以降低发动机噪声、油耗和发动机耐久性。当降低活塞的平均速度时，而又要求保持发动机功率和扭矩的情况下，这样会导致主轴承的负荷会增加，主轴承的油膜会减小。同时现在发动机多采用低粘度机油来降低发动机的摩擦，以降低发动机的油耗，这样同样造成主轴承油膜厚度的减小，主轴承油膜厚度减小后会有主轴承磨损的风险，严重的会导致曲轴和主轴承抱死。
现有技术下对主轴承油膜厚度进行测量的装置及方法多是在特定的温度和油压状态下进行静态测量，没有考虑曲轴转动主轴承油膜厚度减小的状况，故测量准确性低，参考性不大。并且现有技术下的主轴承油膜厚度测量装置及方法多采用的是电阻法或电容法，装置结构复杂，不便于安装于发动机上。
发明内容
基于以上所述，本发明的一个目的在于提供一种发动机主轴承油膜厚度测量装置，以解决现有技术下的主轴承油膜测量装置存在的准确性不高和安装不便的技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种发动机主轴承油膜厚度测量方法，其采用上述发动机主轴承油膜厚度测量装置，具有更高的测量精度和可靠性。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种发动机主轴承油膜厚度测量装置，包括：
位移传感器，安装于发动机主轴承的下瓦片上，用于测量曲轴的下表面与所述下瓦片的内表面之间的距离；
温度传感器，安装于所述下瓦片上，用于测量所述主轴承内机油的温度；
动态油压传感器，安装于所述下瓦片上，用于测量所述主轴承内机油的压力。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量装置的优选方案，所述下瓦片上开设有第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，所述位移传感器安装于所述第一安装孔内，所述位移传感器的头部低于所述下瓦片的内表面；
所述温度传感器安装于所述第二安装孔内，所述温度传感器的头部低于所述下瓦片的内表面；
所述动态油压传感器安装于所述第三安装孔内，所述动态油压传感器的头部低于所述下瓦片的内表面。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量装置的优选方案，所述位移传感器的头部与所述下瓦片的内表面之间的间距为0.1～0.2mm；
所述温度传感器的头部与所述下瓦片的内表面之间的间距为0.1～0.2mm；
所述动态油压传感器的头部与所述下瓦片的内表面之间的间距为0.1～0.2mm。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量装置的优选方案，所述位移传感器设置有两个，两个所述位移传感器对称安装于所述下瓦片的两侧，位移测量值取两个所述位移传感器所测量的平均值；
所述温度传感器设置有两个，两个所述温度传感器对称安装于所述下瓦片的两侧，温度测量值取两个所述温度传感器的平均值。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量装置的优选方案，所述位移传感器选用电涡流位移传感器。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量装置的优选方案，所述温度传感器选用K型热电偶。
一种发动机主轴承油膜厚度测量方法，应用以上任一方案所述的发动机主轴承油膜厚度测量装置，所述发动机主轴承油膜厚度测量方法包括以下步骤：
在曲轴静态时利用位移传感器测量所述曲轴的下表面和下瓦片的内表面之间的静态距离；
在曲轴转动时利用所述位移传感器测量所述曲轴的下表面与所述下瓦片的内表面之间的动态距离；
计算所述动态距离与所述静态距离的差值即得主轴承油膜厚度。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量方法的优选方案，还包括：
利用温度传感器测量在不同温度状态下的所述主轴承油膜厚度，并标定所述主轴承油膜厚度与所述温度之间的关系；
利用动态油压传感器测量在不同动态油压状态下的所述主轴承油膜厚度，并标定所述主轴承油膜厚度与所述动态油压之间的关系。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量方法的优选方案，在测量所述静态距离和所述动态距离时，利用两个所述位移传感器进行测量，所述静态距离取两个测量的所述静态距离的平均值，所述动态距离取两个测量的所述动态距离的平均值。
作为一种发动机主轴承油膜厚度测量方法的优选方案，在测量不同温度状态下的所述主轴承油膜厚度时，采用两个所述温度传感器进行温度的测量，温度测量值取所测的两个温度值的平均值。
本发明的有益效果为：
本发明提供的发动机主轴承油膜厚度测量装置利用位移传感器进行主轴承油膜厚度的测量，位移传感器结构简单、便于安装且测量精确度高，温度传感器及动态油压传感器则能够测量在不同温度及动态油压状态下的油膜的厚度，以便于进行标定，合理确定主轴承油膜的厚度，提高发动机润滑系统润滑效率。本发明提供的发动机主轴承油膜厚度测量方法采用差值法进行主轴承油膜厚度的测量，能够测量曲轴动态运转时的主轴承油膜厚度，测量准确性及可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的发动机主轴承油膜厚度测量装置的结构图。
图中标示如下：
1、上瓦片；2、缸体；3、第一螺栓；4、曲轴；5、机油；6、第二螺栓；7、主轴承座；8、下瓦片；9、第一位移传感器；10、第二位移传感器；11、第一温度传感器；12、第二温度传感器；13、动态油压传感器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1所示，本发明实施例提供一种发动机主轴承油膜厚度测量装置，其包括：位移传感器，安装于发动机主轴承的下瓦片8上，用于测量曲轴4的下表面与下瓦片8的内表面之间的距离；温度传感器，安装于下瓦片8上，用于测量主轴承内机油5的温度；动态油压传感器13，安装于所述下瓦片8上，用于测量主轴承内机油5的压力。本实施例中，曲轴4的下表面与下瓦片8的内表面之间的距离即为储存的机油5的油膜厚度，利用位移传感器测量油膜厚度简单方便且准确性高。
具体地，发动机主轴承包括上下抵接安装的上瓦片1和下瓦片8，上瓦片1安装在缸体2上，下瓦片8安装在主轴承座7上，缸体2和主轴承座7通过第一螺栓3和第二螺栓6固定。曲轴4安装于上瓦片1和下瓦片8围设形成的主轴承内腔内，在曲轴4的外表面和主轴承内腔表面之间充注有机油5，机油5常态下在重力作用下存储于曲轴4的下表面和下瓦片8的内表面之间。
下瓦片8与主轴承座7为过盈配合，下瓦片8的外表面设置有下凸起，在主轴承座7上设置有下凹槽，下瓦片8与主轴承座7通过下凸起与下凹槽实现配合定位。在下瓦片8的内表面上设置有油槽，机油5静态下储存于油槽内。上瓦片1与缸体2为过盈配合，在上瓦片1的外表面设置有上凸起，在缸体2上设置有上凹槽，上瓦片1与缸体2通过上凸起与上凹槽实现配合定位。上述各结构均为现有技术，本发明在此不做具体赘述。
在下瓦片8上开设有第一安装孔，位移传感器安装于第一安装孔内。本实施例中，第一安装孔为螺纹孔，位移传感器通过螺纹连接安装于第一安装孔内，且位移传感器的前端设置有垫片，以保证安装稳定性。进一步地，位移传感器安装到位后，位移传感器的头部低于下瓦片8的内表面，以防止曲轴4与位移传感器接触，影响曲轴4的转动。优选地，位移传感器的头部与下瓦片8的内表面之间的间距为0.1～0.2mm，实际应用中可具体进行设定。
优选地，位移传感器选用电涡流位移传感器，电涡流位移传感器的结构小巧简单，便于安装。电涡流位移传感器的量程为0.5mm，电涡流传感器的精度为0.05μm，以保证油膜厚度测量的准确性。
在下瓦片8上开设有第二安装孔，温度传感器安装于第二安装孔内。优选地，温度传感器通过环氧树脂固定于第二安装孔内。进一步地，温度传感器安装到位后，温度传感器的头部低于下瓦片8的内表面，以防止曲轴4与温度传感器接触，从而影响曲轴4的转动。优选地，温度传感器的头部与下瓦片8的内表面之间的间距为0.1～0.2mm，实际应用中可具体进行设定。
优选地，温度传感器选用K型热电偶，K型热电偶具有结构小巧、便于安装及测量精度高的优点。
在下瓦片8上开设有第三安装孔，动态油压传感器13安装于第三安装孔内。第三安装孔为螺纹孔，动态油压传感器13通过螺纹连接安装于第三安装孔内。动态油压传感器13安装到位后，动态油压传感器13的头部低于下瓦片8的内表面，以防止曲轴4与动态油压传感器13接触而影响曲轴4的正常转动。在动态油压传感器13的前端安装有密封胶圈，以保证主轴承的密封性。本实施例中，动态油压传感器13优选地采用应变式的动态油压传感器13。
进一步地，本发明实施例提供的发动机主轴承油膜厚度测量装置包括两个位移传感器，分别为第一位移传感器9和第二位移传感器10。第一位移传感器9和第二位移传感器10对称安装于下瓦片8的两侧，位移测量值取两个位移传感器所测量的平均值，以提高油膜厚度测量的精确性。
本发明实施例提供的发动机主轴承油膜厚度测量装置包括两个温度传感器，分别为第一温度传感器11和第二温度传感器12。第一温度传感器11和第二温度传感器12对称安装于下瓦片8的两侧，温度测量值取两个温度传感器所测量的平均值，以提高油膜厚度测量的精确性。
本发明还提供了一种发动机主轴承油膜厚度测量方法，应用以上任一方案的发动机主轴承油膜厚度测量装置，发动机主轴承油膜厚度测量方法包括以下步骤：
在曲轴4静态时利用位移传感器测量曲轴4的下表面和下瓦片8的内表面之间的静态距离；
在曲轴4转动时利用位移传感器测量曲轴4的下表面与下瓦片8的内表面之间的动态距离；
计算动态距离与静态距离的差值即得主轴承油膜厚度。
本实施例中，静态距离为δ1，动态距离为δ2，主轴承油膜厚度δ3的计算公式为δ3＝δ2-δ1。
进一步地，本实施例提供的发动机主轴承油膜厚度测量方法还包括：
利用温度传感器测量在不同温度状态下的主轴承油膜厚度，并标定主轴承油膜厚度与温度之间的关系；
利用动态油压传感器13测量在不同动态油压状态下的主轴承油膜厚度，并标定主轴承油膜厚度与动态油压之间的关系。不同的动态油压对应不同的发动机转速和扭矩以及曲轴转角等工作状况。
进一步，在测量静态距离和动态距离时，利用两个位移传感器进行测量，静态距离取两个位移传感器所测量的静态距离的平均值，动态距离取两个位移传感器所测量的动态距离的平均值。
进一步地，在进行主轴承油膜厚度与温度之间关系的标定时，利用两个温度传感器进行机油5温度的测量，机油5温度取两个温度测量值的平均值，以保证测量和标定的精确性。
本发明提供的发动机主轴承油膜厚度测量方法，能够测出在不同发动机转速、曲轴转角、缸压、油压和油温下的主轴承油膜厚度，为升级改造现有发动机提供设计依据，为低粘度机油的应用提供依据，避免出现发动机使用过程中出现主轴承过度磨损和抱死。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种发动机主轴承油膜厚度测量装置，其特征在于，包括：
位移传感器，安装于发动机的主轴承的下瓦片(8)上，用于测量曲轴(4)的下表面与所述下瓦片(8)的内表面之间的距离；
温度传感器，安装于所述下瓦片(8)上，用于测量所述主轴承内机油(5)的温度；
动态油压传感器(13)，安装于所述下瓦片(8)上，用于测量所述主轴承内机油(5)的压力。
2.根据权利要求1所述的发动机主轴承油膜厚度测量装置，其特征在于，所述下瓦片(8)上开设有第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，所述位移传感器安装于所述第一安装孔内，所述位移传感器的头部低于所述下瓦片(8)的内表面；
所述温度传感器安装于所述第二安装孔内，所述温度传感器的头部低于所述下瓦片(8)的内表面；
所述动态油压传感器(13)安装于所述第三安装孔内，所述动态油压传感器(13)的头部低于所述下瓦片(8)的内表面。
3.根据权利要求2所述的发动机主轴承油膜厚度测量装置，其特征在于，所述位移传感器的头部与所述下瓦片(8)的内表面之间的间距为0.1～0.2mm；
所述温度传感器的头部与所述下瓦片(8)的内表面之间的间距为0.1～0.2mm；
所述动态油压传感器(13)的头部与所述下瓦片(8)的内表面之间的间距为0.1～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的发动机主轴承油膜厚度测量装置，其特征在于，所述位移传感器包括第一位移传感器(9)和第二位移传感器(10)，所述第一位移传感器(9)和所述第二位移传感器(10)对称安装于所述下瓦片(8)的两侧，位移测量值取所述第一位移传感器(9)和所述第二位移传感器(10)所测量的平均值；
所述温度传感器包括第一温度传感器(11)和第二温度传感器(12)，所述第一温度传感器(11)和所述第二温度传感器(12)对称安装于所述下瓦片(8)的两侧，温度测量值取所述第一温度传感器(11)和所述第二温度传感器(12)所测量的平均值。
5.根据权利要求1所述的发动机主轴承油膜厚度测量装置，其特征在于，所述位移传感器选用电涡流位移传感器。
6.根据权利要求1所述的发动机主轴承油膜厚度测量装置，其特征在于，所述温度传感器选用K型热电偶。
7.一种发动机主轴承油膜厚度测量方法，其特征在于，应用如权利要求1-6任一项所述的发动机主轴承油膜厚度测量装置，所述发动机主轴承油膜厚度测量方法包括以下步骤：
在曲轴(4)静态时利用位移传感器测量所述曲轴(4)的下表面和下瓦片(8)的内表面之间的静态距离；
在曲轴(4)转动时利用所述位移传感器测量所述曲轴(4)的下表面与所述下瓦片(8)的内表面之间的动态距离；
计算所述动态距离与所述静态距离的差值即得主轴承油膜厚度。
8.根据权利要求7所述的发动机主轴承油膜厚度测量方法，其特征在于，还包括：
利用温度传感器测量在不同温度状态下的所述主轴承油膜厚度，并标定所述主轴承油膜厚度与所述温度之间的关系；
利用动态油压传感器(13)测量在不同动态油压状态下的所述主轴承油膜厚度，并标定所述主轴承油膜厚度与所述动态油压之间的关系。
9.根据权利要求7所述的发动机主轴承油膜厚度测量方法，其特征在于，在测量所述静态距离和所述动态距离时，利用两个所述位移传感器进行测量，所述静态距离取两个测量的所述静态距离的平均值，所述动态距离取两个测量的所述动态距离的平均值。
10.根据权利要求8所述的发动机主轴承油膜厚度测量方法，其特征在于，在测量不同温度状态下的所述主轴承油膜厚度时，采用两个所述温度传感器进行温度的测量，温度测量值取所测的两个温度值的平均值。
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