CN114941558B - 一种气体含水量测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请共开了一种气体含水量测量装置及方法，涉及发动机技术领域，其中，所述装置包括进气管、冷凝器、以及测量器，冷凝器包括冷凝腔；进气管与冷凝腔之间连通，其中，进气管用于导入曲轴箱漏气，冷凝腔用于将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体；冷凝腔与测量器之间通过水气分离腔连通，其中，水气分离腔用于将液体与气体分离，测量器用于测量液体的体积。通过上述装置，可以实现在发动机运行过程中测量曲轴箱漏气的含水量。

Description

一种气体含水量测量装置及方法

技术领域

本申请涉及发动机技术领域，特别是涉及一种气体含水量测量装置及方法。

背景技术

在发动机工作的过程中，总有一部分高压燃气或废气通过活塞间隙窜入曲轴箱，形成曲轴箱漏气。一般情况下，曲轴箱漏气经过呼吸器进行油气分离，将机油分离出来后流回油底壳，剩余的废气直接进入增压器内，此时，废气中存在的水蒸气也会随着废气一起进入增压器，然后进入发动机进气系统，形成封闭循环。

这种情况下，水蒸气会随着曲轴箱漏气进入曲轴箱，并在冷凝后混入机油，对机油造成稀释作用，严重的还会造成机油乳化，影响机油寿命和发动机润滑。另外，水蒸气会在出气管道和增压器前进气通道等位置发生结冰，堵塞管路，造成发动机工作异常。因此，在发动机运行过程中需要测量曲轴箱漏气中的含水量。

发明内容

本申请公开了一种气体含水量测量装置及方法，实现在发动机运行过程中测量曲轴箱漏气的含水量。

第一方面，本申请提供了一种气体测量装置，所述装置包括进气管、冷凝器、以及测量器，所述冷凝器包括冷凝腔；

所述进气管与冷凝腔之间连通，其中，所述进气管用于导入曲轴箱漏气，所述冷凝腔用于将所述曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体；

所述冷凝腔与测量器之间通过水气分离腔连通，其中，所述水气分离腔用于将所述液体与气体分离，所述测量器用于测量所述液体的体积。

基于上述装置，可以将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体，并测量出液体体积，实现对曲轴箱漏气中含水量的测量。

在一种可能的设计中，所述冷凝器还包括空调设备和温度传感器；

所述温度传感器安装于所述冷凝腔内，用于检测所述冷凝腔内的实际温度；

所述空调设备安装于所述冷凝腔外，并且与所述温度传感器连接，用于调控所述冷凝腔内的温度。

基于上述装置，可以对冷凝腔内的实际温度进行调控，从而保证曲轴箱漏气中的水蒸气充分冷却。

进一步，所述空调设备包括控制电路及压缩机，所述控制电路与压缩机连接，用于控制所述压缩机调节所述冷凝腔内的实际温度。

基于上述装置，可以对冷凝腔内的实际温度进行调控，从而保证曲轴箱漏气中的水蒸气充分冷却。

在一种可能的设计中，所述进气管包括三通阀，所述三通阀包括第一阀门、第二阀门及第三阀门，所述第三阀门与旁通管连接；

在不进行含水量测量时，所述第一阀门和所述第三阀门处于打开状态，并且所述第二阀门处于关闭状态，以使所述曲轴箱漏气从所述旁通管排出；

在进行含水量测量时，所述第一阀门和所述第二阀门处于打开状态，并且所述第三阀门处于关闭状态，以使所述曲轴箱漏气进入所述冷凝腔。

基于上述装置，可以通过控制三通阀的各个阀门的开关，改变曲轴箱漏气的走向，进而可以实现在不进行含水量测量时，将曲轴箱漏气从旁通管引出，在进行含水量测量时，将曲轴箱漏气导入冷凝腔，实现对曲轴箱漏气中的含水量进行测量。

在一种可能的设计中，在所述三通阀和所述冷凝腔之间设置压缩空气接入管。

基于上述装置，可以实现在含水量测量前，通过压缩空气接入管导入的空气对测量装置进行干燥，避免测量装置中残留的液体对含水量测量的准确性造成影响。当然，在含水量测量后，也可以通过压缩空气接入管导入的空气将测量装置中残留的液体进一步吹入测量器，提高测量精度。

在一种可能的设计中，所述测量器包括集水仓、量杯以及稳压管；

所述水气分离腔底部引出的汇集管延伸至所述集水仓内；

所述集水仓通过所述稳压管连通至所述水气分离腔上部；

所述量杯设置于所述汇集管下方，用于聚集所述汇集管内流出的液体，并测量液体的体积。

基于上述装置，可以测出冷凝腔内流出的液体体积，同时，通过稳压管保持测量器内气压的稳定，进而防止因为气压的改变，导致冷凝腔内部分液体无法流入测量器，提高含水量测量的准确性。

第二方面，本申请提供了一种气体含水量测量方法，所述方法基于上述任一项装置，所述方法包括：

在进行含水量测量时，将预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管导入冷凝腔；

通过所述冷凝腔，将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体；

通过所述测量器测量所述液体的体积；

将所述体积作为所述曲轴箱漏气的含水量发送至预设用户端。

通过上述方法，可以将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体，并测量出液体体积，实现对曲轴箱漏气中含水量的测量。

在一种可能的设计中，在所述将预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管导入冷凝腔之前，还包括：

通过温度传感器测量所述冷凝腔内的实际温度；

在所述实际温度与目标温度不一致时，基于空调设备将所述冷凝腔内的实际温度调节成所述目标温度。

通过上述方法，可以实现对冷凝腔内的温度进行调控，从而保证曲轴箱漏气中的水蒸气充分冷却。

在一种可能的设计中，在所述将预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管导入冷凝腔之前，还包括：

将所述第一阀门和所述第三阀门设置为打开状态，并且将所述第二阀门设置为关闭状态；

从压缩空气接入管导入干燥压缩空气，以使在进行含水量测量时，所述曲轴箱漏气经过的区域无液体残留。

通过上述方法，在将曲轴箱漏气导入冷凝腔之前，对含水量测量装置进行干燥，可以提高后续含水量检测结果的准确性。

在一种可能的设计中，在所述将所述体积作为所述曲轴箱漏气的含水量发送至预设用户端之后，还包括：

将所述第一阀门和所述第三阀门设置为打开状态，并且将所述第二阀门设置为关闭状态；

从压缩空气接入管导入干燥压缩空气，以使在进行含水量测量时，所述曲轴箱漏气经过的区域无液体残留。

通过上述方法，在含水量测量后，通过压缩空气接入管导入的空气将测量装置中残留的液体进一步吹入测量器，提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种气体含水量测量装置的截面结构示意图之一；

图2为本申请提供的一种气体含水量测量装置的截面结构示意图之二；

图3为本申请提供的一种气体含水量测量装置的截面结构示意图之三；

图4为本申请提供的一种气体含水量测量装置的截面结构示意图之四；

图5为本申请提供的一种气体含水量测量装置的截面结构示意图之五；

图6为本申请提供的一种气体含水量测量方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。A与B连接，可以表示：A与B直接连接和A与B通过C连接这两种情况。另外，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

下面结合附图，对本申请实施例进行详细描述。

在发动机运行的过程中，曲轴箱漏气中的水蒸气会进入曲轴箱，并在冷凝后混入机油，对机油造成稀释作用，严重的还会造成机油乳化，影响机油寿命和发动机润滑。另外，水蒸气会在出气管道和增压器前进气通道等位置发生结冰，堵塞管路，造成发动机工作异常。因此，在发动机运行过程中需要测量曲轴箱漏气中的含水量。基于此，本申请提供了气体含水量测量装置及方法，通过将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体，然后测量液体体积，实现测量曲轴箱漏气含水量的测量。

第一方面，如图1所示，为本申请提供的一种气体含水量测量装置的截面结构示意图，所述装置包括进气管11、冷凝器12、以及测量器13，其中，冷凝器12包括冷凝腔12a；

进气管11与冷凝腔12a之间通过进气腔14连通，其中，进气管11用于导入曲轴箱漏气，冷凝腔12a用于将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体，在本申请实施例中，冷凝腔12a的腔壁预设区域12b的材质可以设置为透明材质，便于观察腔壁内部情况，并且冷凝腔12a可以是筒状，包括圆柱筒、方形筒、多边形筒灯，也可以是圆锥状或者其他形状，此处不做具体限定；

冷凝腔12a与测量器13之间通过水气分离腔15连通，水气分离腔15包括汇集管15a和排气管15b，其中，排气管15b位于水气分离腔15侧面，用于将没有液化的气体排出含水量测量装置，汇集管15a从水气分离腔15底部引申至测量器13内，进而将液体导入测量器13；

测量器13用于测量液体的体积，测量器13为封闭状态，内部气体可以通过汇集管15a以及排气管15b排出。测量器13的具体形状可以是圆柱形，也可以是方形柱，或者多边形柱，无论什么形状，此处不做具体限定。

基于上述装置，可以将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体，并测量出液体体积，实现对曲轴箱漏气中含水量的测量。

作为一种优选方案，如图2所示，冷凝器12还包括空调设备21和温度传感器22，其中，温度传感器22用于检测凝腔内12内部的实际温度，安装于冷凝腔12a内，可以位于冷凝腔12a上部，也可以位于冷凝腔12a下部，也可以是冷凝腔12a的中间，具体安装位置可以结合冷凝腔12a的形状来调整，以使温度传感器22的检测准确率更高。比如，在冷凝腔12a的形状为圆柱筒时，可以将温度传感器22安装于冷凝腔的正中间；在冷凝腔12a的形状为上部大下部小的圆锥状时，可以将温度传感器22安装于冷凝腔12a的上部。

空调设备21安装于冷凝腔12a的外部，并且与温度传感器22连接。

基于上述设备，在温度传感器22检测到冷凝腔12a内的实际温度时，将实际温度反馈给空调设备21，空调设备21根据设定的目标温度给冷凝腔12a调温，直到冷凝腔12a内的实际温度与目标温度保持一致。

可选的，空调设备21包括控制电路及压缩机，其中，控制电路与压缩机连接，用于控制压缩机调节冷凝腔内的实际温度。

可选的，空调设备21还包括控制面板，其中，控制面板与控制电路连接，通过控制面板可以设定冷凝腔内的目标温度。

可选的，空调设备21还包括散热片，其中，散热片可以与压缩机一体化设置，也可以单独设置，在单独设置的时候，散热片与控制电路以及压缩机连接。

作为一种优选方案，如图3所示，进气管13包括三通阀，其中，三通阀包括第一阀门31、第二阀门32及第三阀门33，并且第三阀门33与旁通管34连接；

在不进行含水量测量时，第一阀门31和第三阀门33处于打开状态，并且第二阀门32处于关闭状态，以使曲轴箱漏气从旁通管34排出；

在进行含水量测量时，第一阀门31和第二阀门32处于打开状态，并且第三阀门33处于关闭状态，以使曲轴箱漏气进入冷凝腔12a。

基于上述装置，可以通过控制三通阀的各个阀门的开关，改变曲轴箱漏气的走向，进而可以实现在不进行含水量测量时，将曲轴箱漏气从旁通管34引出，在进行含水量测量时，将曲轴箱漏气导入冷凝腔12a，实现对曲轴箱漏气中的含水量进行测量。

作为一种优选方案，如图4所示，在三通阀的第三阀门33和冷凝腔12a之间设置压缩空气接入管41，其中，压缩空气接入管41用于导入压缩空气。在第一阀门31和第三阀门33关闭时，压缩空气接入管41与冷凝腔及测量器13之间形成通路。

基于上述装置，在进行含水量测量之前，若从压缩空气接入管41引入干燥的压缩空气，便可以对测量装置进行干燥，避免测量装置管壁等位置残留的液体对含水量测量结果造成干扰。此外，在进行含水量测量之后，若从压缩空气接入管41引入干燥的压缩空气，便可以将测量装置内残留的液体吹入测量器13，进一步避免测量装置管壁等位置残留的液体对含水量测量结果造成干扰，提高含水量测量的准确性。

作为一种优选方案，如图5所示，测量器13包括集水仓51、量杯52以及稳压管53；

水气分离腔15底部引出的汇集管15a延伸至集水仓51内；

集水仓51通过稳压管53连通至水气分离腔15上部；

量杯52设置于汇集管15a下方，用于聚集汇集管15a内流出的液体，并测量液体体积，在本申请实施例中，量杯52为开口型，并且带有刻度，可以通过刻度直接读取液体体积，当然，还可以通过量杯52内部安装的电子传感器测量出液体体积，具体测量方式，此处不做具体限定。

基于上述装置，可以测出冷凝腔12a内流出的液体体积，同时，通过稳压管53保持测量器13内部气压的稳定，进而防止因为气压的改变，导致冷凝腔12a内的部分液体无法流入测量器13，有助于提高含水量测量的准确性。

第二方面，如图6所示，本申请提供了一种气体含水量测量方法，该测量方法基于第一方面中所述任一装置，具体包括如下流程步骤：

S61，在进行含水量测量时，将预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管导入冷凝腔；

S62，通过冷凝腔，将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体；

S63，通过测量器测量液体的体积；

S64，将体积作为曲轴箱漏气的含水量发送至预设用户端。

在本申请实施例中，在进行含水量测量时，为了保证冷凝腔的冷却效率，需要将冷凝腔调节至目标温度，此处目标温度可以保证在曲轴箱漏气经过冷凝腔时水蒸气可以冷却成液体，还要保证液体不会凝结成冰。一般情况下，此处目标温度的取值范围可以是5-8度，当然也可以根据实际情况调整。

在将冷凝腔调节至目标温度之前，需要通过温度传感器测量冷凝腔内的实际温度，并判断实际温度与目标温度是否一致，在实际温度与目标温度一直时，不对冷凝腔内的温度做任何调整；在实际温度与目标温度不一致时，基于空调设备将冷凝腔内的实际温度调节成目标温度。

在冷凝腔内的实际温度处于目标温度时，为了保证后续曲轴箱漏气中的含水量测量准确性，将三通阀的第一阀门和第三阀门设置为打开状态，并且将第二阀门设置为关闭状态，然后从压缩空气接入管导入干燥压缩空气，以使在进行含水量测量时，曲轴箱漏气经过的区域无液体残留。

在对曲轴箱漏气将要流经的区域进行干燥后，将三通阀的第一阀门以及第二阀门设置为打开状态，并且将第三阀门关闭，从而使得预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管进入冷凝腔。通过冷凝腔，将曲轴箱漏气中的水蒸气会冷却成液体，然后流入水气分离腔，并经过水气分离腔底部的汇集管流入测量器内的量杯，所述量杯带有刻度，因此通过量杯测出液体体积。在这个过程中，曲轴箱漏气中没有液化的气体从水气分离腔侧部的导管排出。

在得到液体体积后，为了避免冷凝腔、水气分离腔以及管壁上有液体残留，将三通阀的第一阀门和第三阀门设置为打开状态，并且将第二阀门设置为关闭状态，然后从压缩空气接入管导入干燥压缩空气，以使压缩空气流经区域残留的液体被气压吹进测量器中，并将最后量杯中液体的体积作为曲轴箱漏气中的含水量。在一种可能的应用场景中，量杯中液体含有少量液态油，因此，对液体精置预定时间，待液体分层后，出现油水分离，此时，将水层体积作为曲轴箱漏气中的含水量。

在得到曲轴箱漏气中的含水量之后，将测量结果发送给预设用户端，所述用户端便可以获得测量结果。

通过上述方法，可以将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体，并测量出液体体积，实现对曲轴箱漏气中含水量的测量。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种气体含水量测量装置，其特征在于，所述装置包括进气管、冷凝器、以及测量器，所述冷凝器包括冷凝腔；

所述进气管与冷凝腔之间连通，其中，所述进气管用于导入曲轴箱漏气，所述冷凝腔用于将所述曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体；

所述冷凝腔与测量器之间通过水气分离腔连通，其中，所述水气分离腔用于将所述液体与气体分离，所述测量器用于测量所述液体的体积；

所述进气管包括三通阀，所述三通阀包括第一阀门、第二阀门及第三阀门，所述第三阀门与旁通管连接；

在不进行含水量测量时，所述第一阀门和所述第三阀门处于打开状态，并且所述第二阀门处于关闭状态，以使所述曲轴箱漏气从所述旁通管排出；

在进行含水量测量时，所述第一阀门和所述第二阀门处于打开状态，并且所述第三阀门处于关闭状态，以使所述曲轴箱漏气进入所述冷凝腔；

在所述三通阀和所述冷凝腔之间设置压缩空气接入管。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷凝器还包括空调设备和温度传感器；

所述温度传感器安装于所述冷凝腔内，用于检测所述冷凝腔内的实际温度；

所述空调设备安装于所述冷凝腔外，并且与所述温度传感器连接，用于调控所述冷凝腔内的温度。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述空调设备包括控制电路及压缩机，所述控制电路与压缩机连接，用于控制所述压缩机调节所述冷凝腔内的实际温度。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量器包括集水仓、量杯以及稳压管；

所述水气分离腔底部引出的汇集管延伸至所述集水仓内；

所述集水仓通过所述稳压管连通至所述水气分离腔上部；

所述量杯设置于所述汇集管下方，用于聚集所述汇集管内流出的液体，并测量液体的体积。

5.一种气体含水量测量方法，所述方法基于权利要求1-4任一项所述装置，其特征在于，所述方法包括：

在进行含水量测量时，将预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管导入冷凝腔；

通过所述冷凝腔，将曲轴箱漏气中的水蒸气冷却成液体；

通过所述测量器测量所述液体的体积；

将所述体积作为所述曲轴箱漏气的含水量发送至预设用户端。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管导入冷凝腔之前，还包括：

通过温度传感器测量所述冷凝腔内的实际温度；

在所述实际温度与目标温度不一致时，基于空调设备将所述冷凝腔内的实际温度调节成所述目标温度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述将预设时间段内的曲轴箱漏气通过进气管导入冷凝腔之前，还包括：

将所述第一阀门和所述第三阀门设置为打开状态，并且将所述第二阀门设置为关闭状态；

从压缩空气接入管导入干燥压缩空气，以使在进行含水量测量时，所述曲轴箱漏气经过的区域无液体残留。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将所述体积作为所述曲轴箱漏气的含水量发送至预设用户端之后，还包括：

将所述第一阀门和所述第三阀门设置为打开状态，并且将所述第二阀门设置为关闭状态；

从压缩空气接入管导入干燥压缩空气，以使在进行含水量测量时，所述曲轴箱漏气经过的区域无液体残留。