一种发动机润滑油质量监测装置及方法

1.本发明涉及润滑油质量监测领域，尤其涉及一种发动机润滑油质量监测装置及方法。


背景技术：

2.发动机润滑油的质量对润滑性能起着至关重要的作用，对发动机的性能起着重要的作用。因此，通过测量黏度来监测润滑油质量是非常重要的。为了提高发动机的性能，在润滑油的生产过程中加入黏度调节剂。然而，随着黏度调节剂的加入，润滑油在发动机中表现出非线性的黏度行为。由于发动机内部温度和压力很大，降解过程中油本身的化学变化和ph值的变化是不可避免的，水的凝结以及污染物和淤积物在油中的积累也是不可避免的。所有这些都会改变油的黏度和非线性。如果通过安装在线实时油质传感器来监测这些变化，可以即时检测润滑油状况，减少润滑油的处置频率，这将极大地有益于我们的环境，并节约成本和能源。
3.目前几乎所有的民用/军用车辆生产商均采用简单监测润滑油的油量，或者润滑油的某一两项指标，然后配合汽车主板上的电脑简单处理数据。有的车辆甚至只是根据润滑油更换后汽车的行驶时间及里程给出提示，这样很容易由于润滑油更换时机不对而影响发动机使用寿命或者由于润滑油未到更换的时间而造成不必要的浪费。使用适当的润滑油并适时的更换润滑油将提高发动机的性能并提高汽车的寿命，同时还可以保护环境。
4.黏度作为流体最重要的物理特性之一，其特性的表征对于工程应用和基础研究都极为重要。传统的流体黏度测量方法有毛细管法、旋转法、落体法、平板法、黏度杯法等，这些传统的黏度测量方法耗时长，不能实时在线地获得流体的黏度特性，且所需要的样品量一般较大，不能满足小样品量的测量要求。
5.而现有的载液共振器，通过机械谐振法进行测量，将机械共振器置于待测流体中，同时测量其在该流体中的谐振特性，从共振器传出进入流体的隐含速度场产生体积运动和剪切运动诱导的阻尼，对其他变量中的共振质量因子、共振频率和共振运动振幅均产生影响，利用这些特征参数来表征流体的黏度特性。但是该类装置多采用矩形悬臂梁结构，灵敏度低、品质因子小，导致该类传感器的测量精度较低。而且矩形悬臂梁多采用压电材料，为有线有源驱动，设计时要考虑流体导电性的影响，增加了设备成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提出一种发动机润滑油质量监测装置及方法，以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术问题。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种发动机润滑油质量监测装置，包括检测处理电路、激励采集单元和磁致伸缩悬臂梁，所述激励线圈设在所述磁致伸缩悬臂梁的上方，所述磁致伸缩悬臂梁的底部置于润滑油中，所述激励线圈用于与所述磁致伸缩悬臂梁形成互感耦合并接收所述磁致伸缩悬
臂梁的振动信号，所述检测处理电路用于放大和微处理振动信号并计算得到润滑油的黏度。
9.优选的，所述激励采集单元为激励线圈，所述激励线圈与所述检测处理电路电连接。
10.优选的，所述检测处理电路包括激励模块、信号通道、参考通道和相关检波器，所述激励模块的输出端分别与所述参考通道的输入端以及所述激励线圈电连接，所述激励线圈与所述信号通道的输入端电连接，所述参考通道的输出端和所述信号通道的输出端均与所述相关检波器的输入端电连接，所述信号通道包括滤波器，所述参考通道包括相移器。
11.优选的，还包括油尺和车载电脑，所述激励线圈和所述磁致伸缩悬臂梁依次设置在所述油尺的底部，所述车载电脑与所述检测处理电路的输出端电连接。
12.本发明还提供一种发动机润滑油质量监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
13.步骤s10：将磁致伸缩传感器的底部放入到润滑油中；
14.步骤s20：对激励线圈施加交变信号，使得激励线圈与磁致伸缩悬臂梁之间形成互感耦合；
15.步骤s30：磁致伸缩悬臂梁接收到信号后产生振动，同时激励线圈作为接收转置接收磁致伸缩悬臂梁的振动信号；
16.步骤s40：检测处理电路对该振动信号进行放大和微处理并计算得到润滑油的黏度。
17.优选的，步骤s40具体包括：
18.步骤s41：通过对磁致伸缩悬臂梁振动信号的放大和微处理，得到磁致伸缩悬臂梁的振动的幅度和输入的交变信号之间的振动变化曲线；
19.步骤s42：把获取到的振动变化曲线极值处的频率作为谐振频率，计算磁致伸缩悬臂梁在空气中和润滑油中的谐振频率的差；
20.步骤s43：通过黏度计算公式计算得到润滑油的黏度值。
21.优选的，所述黏度计算公式为公式中η表示待测的润滑油的黏度，ρ表示磁致伸缩悬臂梁采用材料的密度，ρ1表示待测的润滑油的密度，d表示磁致伸缩悬臂梁的长度，δf表示磁致伸缩悬臂梁在空气中和润滑油之中的谐振频率的差值，f0表示磁致伸缩悬臂梁在空气中的谐振频率。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果为：采用激励采集单元和磁致伸缩悬臂梁对润滑油的黏度进行监测，通过激励采集单元在发出信号的同时接收信号，进而得到磁致伸缩悬臂梁的振动信号并进行处理，即可计算出润滑油的黏度，这样得到的黏度数据准确度更高，实现发动机润滑油的质量准确的监测，这样就可以适时的更换润滑油提高发动机的性能并提高汽车的寿命，在节约了成本的同时还可以保护环境。本装置测量方法容易操作、简单快速，本装置的稳定性和测量的准确性比传统的汽车发动机润滑油质量监测装置更高也更可靠。
附图说明
23.附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
24.图1是本发明其中一个实施例的整体结构示意图；
25.图2是本发明其中一个实施例的检测处理电路的示意图。
26.其中：油尺1、激励线圈2、磁致伸缩悬臂梁3。
具体实施方式
27.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
28.本实施例的一种发动机润滑油质量监测装置，参考附图1，包括检测处理电路、激励采集单元和磁致伸缩悬臂梁3，激励线圈2设在磁致伸缩悬臂梁3的上方，磁致伸缩悬臂梁3的底部置于润滑油中，激励线圈2用于与磁致伸缩悬臂梁3形成互感耦合并接收磁致伸缩悬臂梁3的振动信号，检测处理电路用于放大和微处理振动信号并计算得到润滑油的黏度。
29.本实施例采用激励采集单元和磁致伸缩悬臂梁3对润滑油的黏度进行监测，有利于解决这种有线有源驱动，需要考虑流体导电性的影响而且成本较高的问题。通过激励采集单元在发出信号的同时接收信号，进而得到磁致伸缩悬臂梁3的振动信号并进行处理，即可计算出润滑油的黏度，这样得到黏度的数据准确度更高，实现发动机润滑油的质量准确的监测，这样就可以适时的更换润滑油提高发动机的性能并提高汽车的寿命，在节约了成本的同时还可以保护环境。本装置测量方法容易操作、简单快速，本装置的稳定性和测量的准确性比传统的汽车发动机润滑油质量监测装置更高也更可靠。本发动机润滑油质量监测装置整体的结构小，重量轻，易于移动，而且是无线的，这样就可以减少制作设备的成本，提高效益。
30.优选的，激励采集单元为激励线圈2，激励线圈2与检测处理电路电连接。采用激励线圈2，当接收到交变信号时，可与磁致伸缩悬臂梁3之间形成互感耦合，并可作为接收转置接收磁致伸缩悬臂梁3的振动信号并传输至检测处理电路中，进而实现对润滑油黏度的在线监测。具体地，激励线圈2可选用亥姆霍磁线圈。
31.优选的，参考附图2，检测处理电路包括激励模块、信号通道、参考通道和相关检波器，激励模块的输出端分别与参考通道的输入端以及激励线圈2电连接，激励线圈2与信号通道的输入端电连接，参考通道的输出端和信号通道的输出端均与相关检波器的输入端电连接，信号通道包括ac放大器和滤波器，参考通道包括相移器。由此，通过设置检测处理电路，实现对激励线圈2输出信号的处理。
32.优选的，还包括油尺1和车载电脑，激励线圈2和磁致伸缩悬臂梁3依次设置在油尺1的底部，车载电脑与检测处理电路的输出端电连接。由此，将油尺1安装在发动机相应位置后，即可使磁致伸缩悬臂梁3的底端置于润滑油中，使用方便，实时监测的结果输出至车载电脑中，便于车主实时了解润滑油状况。
33.本实施例还提供一种发动机润滑油质量监测方法，该方法包括以下步骤：
34.步骤s10：将磁致伸缩传感器的底部放入到润滑油中；
35.步骤s20：对激励线圈2施加交变信号，使得激励线圈2与磁致伸缩悬臂梁3之间形成互感耦合；
36.步骤s30：磁致伸缩悬臂梁3接收到信号后产生振动，同时激励线圈2作为接收转置
接收磁致伸缩悬臂梁3的振动信号；
37.步骤s40：检测处理电路对该振动信号进行放大和微处理并计算得到润滑油的黏度。
38.由此，本实施例的方法容易操作、简单快速，监测的稳定性和准确性比传统的汽车发动机润滑油质量监测装置更高也更可靠。
39.进一步的，步骤s40具体包括：
40.步骤s41：通过对磁致伸缩悬臂梁3振动信号的放大和微处理，得到磁致伸缩悬臂梁3的振动的幅度和输入至激励线圈2的交变信号之间的振动变化曲线；
41.步骤s42：把获取到的振动变化曲线极值处的频率作为谐振频率，计算磁致伸缩悬臂梁3在空气中和润滑油中的谐振频率的差；
42.步骤s43：通过黏度计算公式计算得到润滑油的黏度值。
43.由此，通过激励线圈2激励磁致伸缩悬臂梁3谐振及采集磁致伸缩悬臂梁3谐振信号，得到谐振频率，通过谐振频率来计算润滑油的黏度，依据黏度来对发动机润滑油的质量进行监测。
44.进一步的，黏度计算公式为公式中η表示待测的润滑油的黏度，ρ表示磁致伸缩悬臂梁3采用材料的密度，ρ1表示待测的润滑油的密度，d表示磁致伸缩悬臂梁3的长度，δf表示磁致伸缩悬臂梁3在空气中和润滑油之中的谐振频率的差值，f0表示磁致伸缩悬臂梁3在空气中的谐振频率。通过黏度计算公式的计算，即可得到润滑油的黏度，对汽车发动机润滑油的质量进行监测。
45.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。