[发明专利]一种发动机润滑油消耗量的实时测量方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机测量技术领域，特别涉及发动机润滑油消耗量的一种实时测量方法。

背景技术

发动机润滑油主要是用来润滑发动机曲轴、连杆、活塞环与缸套、凸轮与挺杆、气门导杆、涡轮增压轴密封等摩擦部位，以降低摩擦、减少功耗；密封活塞环与缸套、活塞环与环槽之间的间隙，冷却和清洁发动机部件，防止发动机发生腐蚀和锈蚀。

发动机润滑油消耗量是发动机综合性能的一个重要评价指标，降低润滑油消耗量已成为当前发动机研发的重要内容。发动机润滑油的消耗主要集中在气缸内、气门导杆、曲轴箱通风等部位，这些部位消耗的润滑油，最终会经发动机燃烧反应随尾气排出。研究表明，润滑油的消耗量直接关系到发动机的经济性、动力性、可靠性等一系列问题；此外，发动机润滑油消耗量与尾气有害排放也有密切关系。因此，如何精确快速地测量发动机润滑油的消耗量，对发动机的研发具有重大意义。

目前，比较常用的测量发动机润滑油消耗量的方法有两种：称重法和液面法，两种方法统称为静态测量法。这两种方法概述起来，就是在发动机运转一段时间后，用称重或液面比较的方法，测量油底壳内所存润滑油与初始注入既有润滑油的重量差或液面差，来确定润滑油的消耗量。这两种测量方法简便易行，但由于发动机润滑油消耗量比较小，测量时间较长，很难保证其测量的准确性。

更为关键的是，这两类静态测量方法都不能实时反映发动机瞬态工况的润滑油消耗量。特别对于车用发动机而言，其经常处于瞬态工况，必须要克服称重法和液面法这两类静态测量方法所存在的缺陷，以实现润滑油消耗量的实时测量。

发明内容

本发明旨在提出一种发动机润滑油消耗量的实时测量方法，由此可快速实时获得发动机瞬态工况下的润滑油消耗量。

本发明采用硫元素平衡分析法，如图1所示，以实现发动机润滑油消耗量的实时测量。对于多缸发动机，可以测取单个气缸的润滑油消耗量。

具体原理如下：

（1）发动机尾气中含有二氧化硫（SO₂），这些SO₂的来源为发动机使用的润滑油、燃油、进入缸内的气体。润滑油、燃油以及进气中的硫，经发动机缸内的高温燃烧氧化作用，从而转化为SO₂，然后随尾气排出。

（2）基于事先测取的润滑油硫含量、燃油硫含量，实时获取发动机某工况下进气流量、进气硫含量、排气流量、排气SO₂含量、燃油消耗量，即可得到发动机该工况下的润滑油实时消耗量。 根据硫元素的平衡分析，可得下式：

0.5·m_exhaust·SO_2exhaust= k₁·m_fuel·S_fuel + k₂·m_oil·S_oil + k₃·m_air·S_air    （1）

式中：m_exhaust为排气流量(g/s)，SO_2exhaust为排气SO₂含量(wt%)。

   m_fuel为燃油消耗量(g/s)，S_fuel为燃油硫含量(wt%)。

   m_oil为润滑油消耗量(g/s)，S_oil为润滑油硫含量(wt%)。

   m_air为进气流量(g/s)，S_air为进气硫含量(wt%)。

k₁：燃油中的硫转化为SO₂ 的比例。

k₂：润滑油中的硫转化为SO₂ 的比例。

k₃：进气中的硫转化为SO₂ 的比例。

本发明提出的发动机润滑油消耗量的实时测量方法，具体步骤如下：