一種多傳感器信息融合的機(jī)油品質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種多傳感器信息融合的機(jī)油品質(zhì)在線監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車機(jī)油在汽車的使用成本中占不到千分之一，但對(duì)汽車的壽命影響卻 遠(yuǎn)大于10%，合理潤(rùn)滑能夠降低車輛維修成本的25%。機(jī)油在使用一段時(shí)間后，由于外界 雜質(zhì)的混入以及機(jī)油自身的氧化、分解和凝聚等原因，其品質(zhì)發(fā)生變化，潤(rùn)滑性能下降，造 成零部件磨損加劇，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致車輛發(fā)生嚴(yán)重故障。因此，對(duì)在用機(jī) 油品質(zhì)的監(jiān)測(cè)是十分必要的，這樣可以確定機(jī)油合理的更換時(shí)間，減少因機(jī)油變質(zhì)引起的 故障或由于機(jī)油沒到壽命期而更換造成的資源浪費(fèi)。
[0003] 當(dāng)前國(guó)內(nèi)大部分用戶對(duì)車用機(jī)油仍沿用"觀察換油"或"按期換油"的傳統(tǒng)模式，SP 憑經(jīng)驗(yàn)觀察和主觀判斷或按照潤(rùn)滑油使用周期來確定換油時(shí)刻。另外，就是離線取樣的油 液監(jiān)測(cè)分析方法，即按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方式及取樣間隔時(shí)間進(jìn)行機(jī)油樣品的采集，而后將采集 的機(jī)油樣品送達(dá)專業(yè)的檢測(cè)部門，由部門專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行分析。然而，離線取樣分析需要 使用昂貴的精密儀器，并且有很大的局限性、時(shí)效性以及取樣油液是否具有代表性的問題。 這樣，不但沒有真正及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題，同時(shí)也消耗了大批人力和物力。
[0004] 近年來，汽車機(jī)油的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)越來越多地引起人們的關(guān)注，公布號(hào)： CN203374340U，名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油報(bào)警裝置的中國(guó)專利，采用粘度和溫度傳感器分別監(jiān) 測(cè)機(jī)油的粘度和溫度的變化，但不能檢測(cè)金屬磨粒的含量和機(jī)油的綜合品質(zhì)變化，監(jiān)測(cè)結(jié) 果缺乏準(zhǔn)確性。公告號(hào)：CN2554632Y，名稱：智能油品質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的中國(guó)專利，由不同的傳 感器分別監(jiān)測(cè)機(jī)油的粘度、溫度和介電常數(shù)，通過信息融合技術(shù)得到機(jī)油的綜合品質(zhì)，但由 于其采用高頻率振蕩測(cè)量電路易產(chǎn)生高頻率的磁場(chǎng)，從而對(duì)電容傳感器的測(cè)量精度造成很 大的影響。公布號(hào)：CN10283085A，名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的性能檢測(cè)裝置的中國(guó)專利，通過電容 傳感器和紅外傳感器監(jiān)測(cè)機(jī)油的粘度、水分、酸值和金屬粒子含量等參數(shù)，最后通過顯示裝 置反饋給用戶。上述涉及的裝置對(duì)機(jī)油粘度監(jiān)測(cè)時(shí)，都沒有滿足國(guó)標(biāo)GBT8028-2010規(guī)定的 l〇〇°C的測(cè)試溫度要求，測(cè)量原理存在缺陷，機(jī)油粘度的測(cè)量結(jié)果有很大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)壓力）下在線實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)在用機(jī)油的粘度、金屬粒子含量以及酸堿度、水分含量等綜合品質(zhì)變化的機(jī)油在線監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)，并采用多傳感器信息融合技術(shù)，綜合分析油品狀態(tài)，判斷機(jī)油污染程度，并通過顯 示器顯示出油品狀態(tài)信息，必要時(shí)發(fā)出提示及預(yù)警信號(hào)的機(jī)油品質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)合【附圖說明】如下：
[0007] -種多傳感器信息融合的機(jī)油品質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑 油路機(jī)油栗1的下游，包括測(cè)試油路控制閥2、金屬磨粒檢測(cè)裝置3、綜合品質(zhì)檢測(cè)裝置5、粘 度檢測(cè)裝置、機(jī)油冷卻裝置17、數(shù)據(jù)處理模塊18、測(cè)控主機(jī)19和人機(jī)對(duì)話模塊；其中所述的 測(cè)試油路控制閥2通過油路依次與金屬磨粒檢測(cè)裝置3、綜合品質(zhì)檢測(cè)裝置4、粘度檢測(cè)裝 置、機(jī)油冷卻裝置17連接；所述的金屬磨粒檢測(cè)裝置3、綜合品質(zhì)檢測(cè)裝置5、粘度檢測(cè)裝置 中的液位傳感器8、油浴溫度傳感器9、取樣溫度傳感器10、壓力傳感器（14)、平衡流量傳感 器15與數(shù)據(jù)處理模塊18電連接；數(shù)據(jù)處理模塊18與測(cè)控主機(jī)19的輸入端口電連接；測(cè)控 主機(jī)19的輸出端與人機(jī)對(duì)話模塊和測(cè)試油路控制閥2電連接；所述的金屬磨粒檢測(cè)裝置3 外設(shè)置有第一屏蔽裝置4、綜合品質(zhì)檢測(cè)裝置5外設(shè)有第二屏蔽裝置6 ;所述的人機(jī)對(duì)話模 塊包括預(yù)警裝置20和顯示器21。
[0008] 所述的測(cè)試油路控制閥2安裝在與主油路22并聯(lián)的支路上，其下游一端通入機(jī)油 取樣裝置17 ;所述的機(jī)油冷卻裝置17下游通入油底殼23。
[0009] 所述的金屬磨粒檢測(cè)裝置3采用雙線圈式電感傳感器，其結(jié)構(gòu)由感應(yīng)線圈L1、參 考線圈L2、電阻R1和電阻R2構(gòu)成；其中所述的感應(yīng)線圈L1與電阻R1串聯(lián)，參考線圈L2與 電阻R2串聯(lián)，將上述兩條線路并聯(lián)后接到激勵(lì)源兩端；感應(yīng)線圈L1內(nèi)饒有待測(cè)油路，電阻 R1和電阻R2為電橋的平衡臂。
[0010] 所述的綜合品質(zhì)檢測(cè)裝置5采用介電常數(shù)傳感器，其結(jié)構(gòu)由一個(gè)內(nèi)外半徑分別為 r和R的圓管25與緊貼該圓管25外壁的兩半圓弧形電極26組成，圓管25的材料為聚全氟 乙丙烯，電極26的材料為金屬銅。
[0011] 所述的第一屏蔽裝置4和第二屏蔽裝置6均采用具有高電導(dǎo)率和低磁導(dǎo)率的金屬 鋁屏蔽外殼。
[0012] 所述的粘度檢測(cè)裝置還包括機(jī)油取樣裝置12、恒溫油浴箱11、加熱器7、恒流栗13 以及壓力控制閥16 ;其中所述加熱器7、油浴溫度傳感器9和機(jī)油取樣裝置12設(shè)置在恒溫 油浴箱11內(nèi)，所述的液位傳感器8和取樣溫度傳感器10設(shè)置在機(jī)油取樣裝置12內(nèi)；所述 的恒流栗13的上游通入機(jī)油取樣裝置12 ;所述的恒流栗13按著機(jī)油傳輸?shù)姆较蛲ㄟ^油路 依次與壓力傳感器14、平衡流量傳感器15和壓力控制閥16相連；所述的液位傳感器8、油 浴溫度傳感器9、取樣溫度傳感器10、壓力傳感器14、平衡流量傳感器15通過數(shù)據(jù)處理模塊 18與測(cè)控主機(jī)19輸入端口相連；所述的恒流栗13、加熱器7和壓力控制閥（16)通過數(shù)據(jù) 處理模塊18與測(cè)控主機(jī)19輸出端口相連。
[0013] -種多傳感器信息融合的機(jī)油品質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，具體步驟如下：
[0014] 步驟一、金屬磨粒含量、綜合品質(zhì)檢測(cè)及取樣：首先，機(jī)油取樣裝置12內(nèi)沒有機(jī) 油，液位傳感器8檢測(cè)到機(jī)油取樣裝置12內(nèi)的液面高度小于最低值，液位傳感器8將此信 息通過數(shù)據(jù)處理模塊18處理后輸送至測(cè)控主機(jī)19,測(cè)控主機(jī)19控制測(cè)試油路控制閥2開 啟數(shù)據(jù)處理模塊18,機(jī)油栗1將油底殼23中的機(jī)油向支路的下游輸送；當(dāng)機(jī)油流過金屬磨 粒檢測(cè)裝置3時(shí)，雙線圈式電感傳感器檢測(cè)流過感應(yīng)線圈的金屬磨粒含量，并將檢測(cè)到的 信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理模塊18處理后輸送至測(cè)控主機(jī)19,測(cè)控主機(jī)19計(jì)算得到金屬粒子的含 量；機(jī)油接著流經(jīng)綜合品質(zhì)檢測(cè)裝置5,這時(shí)，管狀電容傳感器通過檢測(cè)流過電極26間機(jī)油 的介電常數(shù)值來判斷機(jī)油的綜合品質(zhì)，并將檢測(cè)到的信號(hào)通過數(shù)據(jù)處理模塊18處理后傳 遞給測(cè)控主機(jī)19,測(cè)控主機(jī)19計(jì)算得到機(jī)油的綜合品質(zhì)；機(jī)油流經(jīng)金屬磨粒檢測(cè)裝置3及 綜合品質(zhì)檢測(cè)裝置5后，沿著油路被輸送到機(jī)油取樣裝置12中，當(dāng)液位傳感器8檢測(cè)到機(jī) 油取樣裝置12內(nèi)的液面高度達(dá)到最大值時(shí)，測(cè)控主機(jī)19控制測(cè)試油路控制閥2關(guān)閉，取樣 過程結(jié)束；
[0015] 步驟二、營(yíng)造標(biāo)準(zhǔn)溫度：取樣過程結(jié)束后，加熱器7開始工作，油浴溫度傳感器9實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)油浴溫度，取樣溫度傳感器10實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)油樣油溫度，當(dāng)油浴溫度尚未達(dá)到150°C， 而機(jī)油樣油溫度已經(jīng)達(dá)到l〇〇°C時(shí)，取樣溫度傳感器10將采集到的機(jī)油樣油溫度信號(hào)經(jīng)由 數(shù)據(jù)處理模塊18輸送到測(cè)控主機(jī)19,測(cè)控主機(jī)19識(shí)別到此溫度信號(hào)達(dá)到閾值后，控制加 熱器7停止工作；當(dāng)油浴溫度達(dá)到150°C，而機(jī)油樣油溫度未達(dá)100°C時(shí)，油浴溫度傳感器9 將采集到的油浴溫度信號(hào)經(jīng)由數(shù)據(jù)處理模塊18輸送到測(cè)控主機(jī)19,測(cè)控主機(jī)19識(shí)別到此 溫度信號(hào)達(dá)到閾值后，控制加熱器7停止工作，此時(shí)，150°C的油浴將對(duì)尚未達(dá)到100°C的機(jī) 油樣油進(jìn)行加熱，直到取樣溫度傳感器10檢測(cè)到機(jī)油樣油溫度達(dá)到l〇〇°C;
[0016] 步驟三、模擬工作壓力：當(dāng)取樣溫度傳感器10檢測(cè)到機(jī)油樣油溫度達(dá)到100°C時(shí)， 測(cè)控主機(jī)19控制恒流栗13以及壓力控制閥16開始工作，恒流栗13將機(jī)油取樣裝置12里 的100