CN212340331U - 一种发动机油耗测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机油耗测量装置，包括发动机油底壳、平衡油管、液位参照罐、机油补给罐和控制系统，平衡油管的两端分别与所述液位参照罐的下部和所述发动机油底壳的下部连接，机油补给罐通过补给管与液位参照罐连接，发动机油底壳设有第一温度测量单元和第一压力测量单元；液位参照罐连接有液位测量单元、第二温度测量单元、第二压力测量单元、温度调节单元和压力调节单元；机油补给罐连接有机油质量测量单元。本实用新型消除了温度和压力对测量结果造成的影响，实现了发动机动态稳定工况下机油耗的测量及补给，无需间歇性停机，保证了试验的连续性，可以实现动态不停机测量和静态停机测量。

Description

一种发动机油耗测量装置

技术领域

本实用新型涉及机油测量领域，特别涉及一种发动机油耗测量装置。

背景技术

发动机油耗，是指发动机在运行过程中机油箱中润滑油总量的减少及损耗。机油耗的大小与发动机缸套，活塞，气门导管，增压器等关键零部件的设计品质直接相关，所需测量精度较高，是发动机可靠性及机能重要评价指标之一，因此机油耗是所有发动机研发及生产厂家必检的试验项目。机油耗试验通常与耐久试验一起展开，试验运行时间很长，为保证发动机润滑正常，需要给发动机补充机油，并且为了正常的试验开展，机油通常需要一边补，一边测。

目前，有采用如中国实用新型专利，专利公开号为CN210036832U，专利名称为一种发动机高精度机油耗测量装置，其采用压差比较保持压力恒定的思想进行方案设计，具体思路为：

1、设置压力参照罐：采用与发动机压力相同的油罐作为压力参照

2、设置压差传感器，两侧初始压差为0。在发动机运行一点时间后停机，进行两侧压力比较，此时发动机油箱存在机油损耗，两侧会产生压力差；

3、设置PLC接收压差传感器信号，压差产生后PLC驱动油泵向发动机油底壳泵油，至压差为0；

4、设置称重油罐，泵油前重量M0，泵油后重量M1，即可计算出补充进油底壳的机油量为M1－MO，即该段时间的机油耗为M1－M0。

该技术方案存在以下问题：

1、测量时需停止发动机，属于间歇性测量，对耐久试验连续性造成影响，并且测量前需要等待机油温度回到参照侧同一样温度，耗费时间，测量效率差；

2、未考虑到机油温度变化和曲轴箱油气对于机油整体压力的影响，测量精度难以保证，温度及残留气体造成的压差皆会被误认为机油消耗导致，造成测量精度的误差；

3、系统采用压差传感器及独立PLC控制，制造成本高。

此外，还有采用如中国实用新型专利，专利号为CN207600746U，专利名称为一种基于连续称重法的机油消耗测量装置，该专利具体思路：

1、通过在发动机固定位置设置抽油管，使用两台油泵同时进行抽油和输油。两台油泵理论上抽油和输油量相同，但由于机油存在损耗，故输油泵比抽油泵的机油多，故设备上的储油罐中的机油量减少；

2、储油罐设置力传感器进行称重，减少的机油重量△M即为该段时间的机油消耗量。

该技术方案存在以下问题：

1、需要在发动机油底壳固定位置加工抽油孔，无法保持发动机零部件完整性，在实际操作中难执行；

2、将油底壳中机油不断抽出和输入，并且进行强制外部温控，会对发动机试验工况本应达到的机油压力和温度状态造成影响；

3、未考虑发动机机油温度变化对于液位的影响；虽然采用同轴2 台泵，但抽出和输送的精度在工程上难以保证，制造实现成本高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种发动机油耗测量装置，用于解决现有的油耗测量装置存在的无法动态测量、无法补偿温度和压力影响以及破坏发动机本体的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种发动机油耗测量装置，其包括发动机油底壳、平衡油管、液位参照罐、机油补给罐和控制系统，平衡油管的两端分别与液位参照罐的下部和发动机油底壳的下部连接，机油补给罐通过补给管与液位参照罐连接，补给管与补给泵连接；

发动机油底壳的内部设有第一温度测量单元和第一压力测量单元；

液位参照罐的内部设有液位测量单元、第二温度测量单元和第二压力测量单元，液位参照罐还连接有温度调节单元和压力调节单元；

机油补给罐连接有一机油质量测量单元，用于测量机油补给罐的油耗量；

第一温度测量单元、第二温度测量单元、第一压力测量单元、第二压力测量单元、液位测量单元、温度调节单元、压力调节单元、机油质量测量单元、补给泵均与控制系统电连接。

优选地，第一温度测量单元设于发动机油底壳的油液面以下，第一压力测量单元设于发动机油底壳的上部。

优选地，发动机油底壳的底部设有放油孔，平衡油管的一端与放油孔螺纹连接，平衡油管的另一端与液位参照罐的底部连接；第一温度测量单元穿过放油孔安装于发动机油底壳的底部。

优选地，发动机油底壳的顶部设有注油孔，第一压力测量单元穿过注油孔安装于发动机油底壳的顶部。

优选地，液位测量单元设于液位参照罐的中部。

优选地，补给泵设于机油补给罐的底部；补给管的一端与液位参照罐的顶部连接，补给管的另一端与补给罐底部的补给泵连接。

优选地，机油质量测量单元设于补给管上且位于机油补给罐的机油液位以上；机油质量测量单元为质量流量计。

优选地，温度调节单元包括板式加热器和与板式加热器电连接的温度控制器，温度控制器与控制系统电连接，板式加热器环绕于液位参照罐的外侧壁及底部。

优选地，压力调节单元包括进气管和设于进气管上的调压阀，进气管的一端与液位参照罐的顶部连接，进气管的另一端与空气压缩机连接。

优选地，第一温度测量单元、第二温度测量单元均为温度传感器；第一压力测量单元、第二压力测量单元均为压力传感器。

实施本实用新型实施例的一种发动机油耗测量装置，具有如下有益效果：

本实用新型通过第一、第二压力测量单元、第一、第二温度测量单元来测量发动机油底壳和液位参照罐的温度和压力，并通过温度调节单元和压力调节单元来调节液位参照罐的温度和压力，以确保发动机油箱和液位参照罐的压力和温度一致，同时通过平衡油管连接发动机油底壳和液位参照罐，以此形成连通器结构，保持了两者的液位相同。通过液位测量单元测量液位参照罐的液位值，驱动补给油泵对液位参照罐进行补给，使得发动机油底壳和液位参照罐的液位回复到初始预设液位值。最后通过机油质量测量单元测量机油补给罐的机油消耗量或者剩余机油质量，得出机油补给罐的油耗量。

由此，本实用新型消除了温度和压力对测量结果造成的影响，实现了发动机动态稳定工况下机油耗的测量及补给，无需间歇性停机，保证了试验的连续性，避免了发动机机油温升和曲轴箱气体对试验造成较大测量误差，可以实现动态不停机测量和静态停机测量。

进一步地，平衡油管与发动机油底壳底部存在的放油孔连接，不需要由于试验的原因在发动机底壳上另开安装孔，保证了发动机壳体的完整性，整体成本较低。

附图说明

图1是本实用新型实施例的发动机油耗测量装置的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、液位参照罐，2、第二温度测量单元，3、平衡油管，4、温度调节单元，4a、温度控制器，4b、板式加热器，5、机油质量测量单元， 6、补给油泵，7、补给管，8、机油补给罐，9、液位测量单元，10、压力调节单元，10a、进气管；10b、调压阀；11、第二压力测量单元， 12、第一压力测量单元，13、第一温度测量单元，14、注油盖开孔， 15、发动机油底壳，16、控制系统，17、空气压缩机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细描述。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1所示，本实施例提供了一种发动机油耗测量装置，包括发动机油底壳15、平衡油管3、液位参照罐1、机油补给罐8和控制系统 16。平衡油管3的一端与液位参照罐1的下部连接，另一端与发动机油底壳15的放油螺栓孔进行螺纹连接，形成了连通器结构，机油补给罐8通过补给管7与液位参照罐1连接，补给管7与补给油泵6连接；

发动机油底壳15的内部设有第一温度测量单元13和第一压力测量单元12；

液位参照罐1的内部设有液位测量单元9、第二温度测量单元2 和第二压力测量单元11，液位参照罐1还连接有温度调节单元4和压力调节单元10；

机油补给罐8连接有一机油质量测量单元5，用于测量机油补给罐 8的油耗量；

第一温度测量单元13、第二温度测量单元2、第一压力测量单元 12、第二压力测量单元11、液位测量单元9、温度调节单元4、压力调节单元10、机油质量测量单元5、补给油泵6均与控制系统16电连接。

优选地：第一温度测量单元13、第二温度测量单元2可以为温度传感器或热敏电阻；第一压力测量单元12和第二压力测量单元11为压力传感器。

基于以上技术方案：通过第一压力测量单元12测量发动机油底壳 15的压力、第一温度测量单元13测量发动机油底壳15的温度、第二压力测量单元11测量液位参照罐1的压力、第二温度测量单元2测量液位参照罐1的温度，这些压力和温度值均反馈给控制系统16，控制系统16判断发动机油底壳15和液位参照罐1的温度、压力是否一致；若二者的温度不一致，则并通过压力调节单元10来调节液位参照罐1 的压力；若二者的温度不一致，则通过温度调节单元4调节液位参照罐1的温度，由此以确保发动机油底壳15和液位参照罐1的压力和温度一致，同时通过平衡油管3连接发动机油底壳15和液位参照罐1，以此形成连通器结构，保持了两者的液位相同。最后通过液位测量单元9测量液位参照罐1的液位值，驱动补给油泵6对液位参照罐1进行补给，使得发动机油底壳15和液位参照罐1的液位回复到初始预设液位值。最后通过机油质量测量单元5测量机油补给罐8的机油消耗量，得出机油补给罐8的油耗量。

需要说明的是，本实施例的控制系统16为现有的设备，为发动机试验台的测控系统，可为单片机、计算机等，本实施例中的温度、压力传输和比较、调整控制等均是通过该控制系统16已有的功能所实现的，并非本实用新型的关键点。

此外，本实施例的第一温度测量单元13可设于发动机油底壳15 的油液面以下，优选为发动机油底壳15的底部，由此可以保证温度测量的准确性，避免因为油液面偏低而无法精确测量到发动机油底壳15 的油温。进一步地，第一温度测量单元13可以为温度传感器，优选为高精度数字式温度传感器，高精度数字式温度传感器具有外围电路简单，对电源要求不高的优点。

进一步地，本实施例的发动机油底壳15的底部设有放油孔，平衡油管3的一端与放油孔螺纹连接，另一端与液位参照罐1的底部连接；第一温度测量单元18穿过放油孔安装于发动机油底壳15的底部，由此，不需要由于试验的原因在发动机底壳上另开安装孔，保证了发动机壳体的完整性，整体成本较低。

本实施例的第一压力测量单元12可以设于发动机油底壳15的任意位置，优选为设于发动机油底壳15的上部，更优地：第一压力测量单元12穿过发动机油底壳15顶部的注油孔安装于发动机壳体1的顶部，由此可以省去发动机油底壳15顶部的另外增设开口，避免对发动机油底壳15的破坏，降低试验成本。进一步地，第一压力测量单元12 可以为压力传感器，优选为陶瓷电容压力传感器，陶瓷电容压力传感器具有耐腐蚀、抗冲击、无迟滞、介质兼容性强的优点。

本实施例的液位测量单元9可以设于液位参照罐1的任意位置，优选为液位参照罐1的中部位置，由此可以准确测量机油液位的高度。进一步地，液位测量单元9可以为液位传感器，优选为电容式液位传感器，电容式液位传感器具有良好的动态特性、小功率和非接触测量的优点。

本实施例的补给油泵6也可以设于补给罐8的其它位置，优选为补给罐8内的底部位置，由此可节约空间和最大限度地为液位参照罐1 补给机油。

本实施例的机油质量测量单元5可以为称重装置，该称重装置设于机油补给罐8的底部，该称重装置与控制系统16电连接，用于称量机油补给罐8的剩余机油重量，由此通过将机油补给罐8工作前和工作后的重量进行实时计算得出机油补给罐8的油耗量。

进一步地，如图1所示，本实施例的机油质量测量单元5为质量流量计，设于补给管7上，并位于机油补给罐8的上部，该质量流量计与控制系统16电连接，可以实时测量机油补给罐8的油消耗质量；该质量流量计优选为科里奥利式质量流量计，科里奥利式质量流量计具有体积小、抗磨损和抗腐蚀的优点。

优选地，本实施例的温度调节单元4包括板式加热器4b和与板式加热器4b电连接的温度控制器4a，温度控制器4a与控制系统16电连接，板式加热器4b环绕于液位参照罐1的外侧壁及底部，温度控制器 4a设于液位参照罐1的底部，温度控制器4a控制板式加热器4b对液位参照罐1进行均匀加热，提高精确性。此外，板式加热器4b具有使用寿命长和利用率高的特点。

优选地，压力调节单元10包括进气管10a和设于进气管10a上的调压阀10b，调压阀10b优选为充气调压阀，进气管10a的一端与液位参照罐1的顶部连接，进气管10a的另一端与空气压缩机17连接，其具有调压方便和精度高的特点。

本实施例的发动机油耗测量装置具有两种测量模式。

第一种模式为动态测量模式，其具体测量过程为：

在该动态测量过程中，当发动机启动并且正常稳定运行后，可以通过控制系统16在稳定的机油温度T下，将液位测量单元9标定置零。在整个发动机的测量过程中，控制系统16通过第一压力测量单元12、第一温度测量单元13第二压力测量单元11和第二温度传感器2所采集的信号输入，并判断发动机油底壳15和液位参照罐1的温度和压力是否一致，若不一致，则利用温度调节单元4和充气调压阀10调节液位参照罐1的温度和压力，使得发动机油底壳15和液位参照罐1的压力和温度完全一致，所以形成连通器结构，两者机油液位保持一致；

在发动机运行一段时间后，机油会出现损耗的现象，此时液位参照罐1的机油液位会跟随发动机油底壳15的液位下降，当液位测量单元9检测到液位参照罐1的液位值L＜0，控制系统16驱动补给泵6 通过补给管7向液位参照罐1补充机油至L＝0，并且此时的机油质量测量单元5会记录补充机油量为△M，则可知该段时间机油耗为△M；

第二种模式为静态测量模式，其具体测量过程为：

在该静态测量过程中，在发动机启动前，测控系统先在室温t下标定液位测量单元9置零，并且在运行过程中通过第一压力测量单元 12、第一温度测量单元13第二压力测量单元1和第二温度传感器2所采集的信号输入，并判断发动机油底壳15和液位参照罐1的温度和压力是否一致，若不一致，则利用温度调节单元4和充气调压阀10调节液位参照罐1的温度和压力，使得发动机油底壳15和液位参照罐1的压力和温度完全一致，所以形成连通器结构，两者机油液位保持一致，在此过程中液位参照罐1的机油液位和发动机油底壳15的液位会下降。但是控制系统16不驱动补给泵6通过补给油管7向液位参照罐1补充机油，而是在系统运行一段时间后停机，待发动机油底壳15和液位参照罐1的温度回落到室温t后，再驱动补给油泵6补油，此时由于机油存在损耗量，机油质量测量单元5记录补充机油量为△M，则可知该段时间机油耗为△M。

综上，本实用新型消除了温度和压力对测量结果造成的影响，实现了发动机动态稳定工况下机油耗的测量及补给，无需间歇性停机，保证了试验的连续性，避免了发动机机油温升和曲轴箱气体对试验造成较大测量误差，可以实现动态不停机测量和静态停机测量。

进一步地，平衡油管与发动机油底壳底部存在的放油孔连接，不需要由于试验的原因在发动机底壳上另开安装孔，保证了发动机壳体的完整性，整体成本较低。

以上所述是本实用发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发动机油耗测量装置，其特征在于，包括发动机油底壳、平衡油管、液位参照罐、机油补给罐和控制系统，所述平衡油管的两端分别与所述液位参照罐的下部和所述发动机油底壳的下部连接，所述机油补给罐通过补给管与所述液位参照罐连接，所述补给管与补给泵连接；

所述发动机油底壳的内部设有第一温度测量单元和第一压力测量单元；

所述液位参照罐的内部设有液位测量单元、第二温度测量单元和第二压力测量单元，所述液位参照罐还连接有温度调节单元和压力调节单元；

所述机油补给罐连接有一机油质量测量单元，用于测量所述机油补给罐的油耗量；

所述第一温度测量单元、第二温度测量单元、第一压力测量单元、第二压力测量单元、液位测量单元、温度调节单元、压力调节单元、机油质量测量单元、补给泵均与所述控制系统电连接。

2.如权利要求1所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述第一温度测量单元设于所述发动机油底壳的油液面以下，所述第一压力测量单元设于发动机油底壳的上部。

3.如权利要求2所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述发动机油底壳的底部设有放油孔，所述平衡油管的一端与所述放油孔螺纹连接，所述平衡油管的另一端与所述液位参照罐的底部连接；所述第一温度测量单元穿过所述放油孔安装于所述发动机油底壳的底部。

4.如权利要求2所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述发动机油底壳的顶部设有注油孔，所述第一压力测量单元穿过所述注油孔安装于所述发动机油底壳的顶部。

5.如权利要求1所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述液位测量单元设于所述液位参照罐的中部。

6.如权利要求1所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述补给泵设于所述机油补给罐的底部；所述补给管的一端与所述液位参照罐的顶部连接，所述补给管的另一端与所述补给罐的底部的补给泵连接。

7.如权利要求1所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述机油质量测量单元设于所述补给管上且位于所述机油补给罐的机油液位以上；所述机油质量测量单元为质量流量计。

8.如权利要求1所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述温度调节单元包括板式加热器和与所述板式加热器电连接的温度控制器，所述温度控制器与所述控制系统电连接，所述板式加热器环绕于所述液位参照罐的外侧壁及底部。

9.如权利要求1所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，所述压力调节单元包括进气管和设于进气管上的调压阀，所述进气管的一端与所述液位参照罐的顶部连接，所述进气管的另一端与空气压缩机连接。

10.如权利要求1所述的发动机油耗测量装置，其特征在于，第一温度测量单元、第二温度测量单元均为温度传感器；所述第一压力测量单元、第二压力测量单元均为压力传感器。

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