[发明专利]一种多传感器信息融合的机油品质在线监测系统及其方法

权利要求书

1.一种多传感器信息融合的机油品质在线监测系统，其特征在于，该系统安装于汽车发动机润滑油路机油泵(1)的下游，包括测试油路控制阀(2)、金属磨粒检测装置(3)、综合品质检测装置(5)、粘度检测装置、机油冷却装置(17)、数据处理模块(18)、测控主机(19)和人机对话模块；其中所述的测试油路控制阀(2)通过油路依次与金属磨粒检测装置(3)、综合品质检测装置(5)、粘度检测装置、机油冷却装置(17)连接；所述的金属磨粒检测装置(3)、综合品质检测装置(5)、粘度检测装置中的液位传感器(8)、油浴温度传感器(9)、取样温度传感器(10)、压力传感器(14)、平衡流量传感器(15)与数据处理模块(18)电连接；数据处理模块(18)与测控主机(19)的输入端口电连接；测控主机(19)的输出端与人机对话模块和测试油路控制阀(2)电连接；所述的金属磨粒检测装置(3)外设置有第一屏蔽装置(4)、综合品质检测装置(5)外设有第二屏蔽装置(6)；所述的人机对话模块包括预警装置(20)和显示器(21)；所述的测试油路控制阀(2)安装在与主油路(22)并联的支路上，其下游一端通入机油取样装置(17)；所述的机油冷却装置(17)下游通入油底壳(23)。

2.根据权利要求1所述的一种多传感器信息融合的机油品质在线监测系统，其特征在于，所述的金属磨粒检测装置(3)采用双线圈式电感传感器，其结构由感应线圈L1、参考线圈L2、电阻R1和电阻R2构成；其中所述的感应线圈L1与电阻R1串联，参考线圈L2与电阻R2串联，将上述两条线路并联后接到激励源两端；感应线圈L1内饶有待测油路，电阻R1和电阻R2为电桥的平衡臂。

3.根据权利要求1所述的一种多传感器信息融合的机油品质在线监测系统，其特征在于，所述的综合品质检测装置(5)采用介电常数传感器，其结构由一个内外半径分别为r和R的圆管(25)与紧贴该圆管(25)外壁的两半圆弧形电极(26)组成，圆管(25)的材料为聚全氟乙丙烯，电极(26)的材料为金属铜。

4.根据权利要求1所述的一种多传感器信息融合的机油品质在线监测系统，其特征在于，所述的第一屏蔽装置(4)和第二屏蔽装置(6)均采用金属铝屏蔽外壳。

5.根据权利要求1所述的一种多传感器信息融合的机油品质在线监测系统，其特征在于，所述的粘度检测装置还包括机油取样装置(12)、恒温油浴箱(11)、加热器(7)、恒流泵(13)及压力控制阀(16)；其中所述加热器(7)、油浴温度传感器(9)和机油取样装置(12)设置在恒温油浴箱(11)内，所述的液位传感器(8)和取样温度传感器(10)设置在机油取样装置(12)内；所述的恒流泵(13)的上游通入机油取样装置(12)；所述的恒流泵(13)按着机油传输的方向通过油路依次与压力传感器(14)、平衡流量传感器(15)和压力控制阀(16)相连；所述的液位传感器(8)、油浴温度传感器(9)、取样温度传感器(10)、压力传感器(14)、平衡流量传感器(15)通过数据处理模块(18)与测控主机(19)输入端口相连；所述的恒流泵(13)、加热器(7)和压力控制阀(16)通过数据处理模块(18)与测控主机(19)输出端口相连。

6.一种根据权利要求1—5中任一项所述的多传感器信息融合的机油品质在线监测系统的监测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、金属磨粒含量、综合品质检测及取样：首先，机油取样装置(12)内没有机油，液位传感器(8)检测到机油取样装置(12)内的液面高度小于最低值，液位传感器(8)将此信息通过数据处理模块(18)处理后输送至测控主机(19)，测控主机(19)控制测试油路控制阀(2)开启数据处理模块(18)，机油泵(1)将油底壳(23)中的机油向支路的下游输送；当机油流过金属磨粒检测装置(3)时，双线圈式电感传感器检测流过感应线圈的金属磨粒含量，并将检测到的信号通过数据处理模块(18)处理后输送至测控主机(19)，测控主机(19)计算得到金属粒子的含量；机油接着流经综合品质检测装置(5)，这时，管状电容传感器通过检测流过电极(26)间机油的介电常数值来判断机油的综合品质，并将检测到的信号通过数据处理模块(18)处理后传递给测控主机(19)，测控主机(19)计算得到机油的综合品质；机油流经金属磨粒检测装置(3)及综合品质检测装置(5)后，沿着油路被输送到机油取样装置(12)中，当液位传感器(8)检测到机油取样装置(12内的液面高度达到最大值时，测控主机(19)控制测试油路控制阀(2)关闭，取样过程结束；

步骤二、营造标准温度：取样过程结束后，加热器(7)开始工作，油浴温度传感器(9)实时监测油浴温度，取样温度传感器(10)实时监测机油样油温度，当油浴温度尚未达到150℃，而机油样油温度已经达到100℃时，取样温度传感器(10)将采集到的机油样油温度信号经由数据处理模块(18)输送到测控主机(19)，测控主机(19)识别到此温度信号达到阈值后，控制加热器(7)停止工作；当油浴温度达到150℃，而机油样油温度未达100℃时，油浴温度传感器(9)将采集到的油浴温度信号经由数据处理模块(18)输送到测控主机(19)，测控主机(19)识别到此温度信号达到阈值后，控制加热器(7)停止工作，此时，150℃的油浴将对尚未达到100℃的机油样油进行加热，直到取样温度传感器(10)检测到机油样油温度达到100℃；

步骤三、模拟工作压力：当取样温度传感器(10)检测到机油样油温度达到100℃时，测控主机(19)控制恒流泵(13)以及压力控制阀(16)开始工作，恒流泵(13)将机油取样装置(12)里的100℃的机油样油向下游输送，由于恒流泵(13)和压力控制阀(16)的作用，其间管路内的机油被控制在标准大气压下，压力传感器(14)监测管路内机油压力，实时反馈给测控主机(19)，将油路的压力控制在模拟发动机机油实际工作的压力下即标准大气压下；

步骤四、机油粘度检测：当机油流经平衡流量传感器(15)时，平衡流量传感器(15)检测机油流量信号，并将此信号经过数据处理模块(18)处理后输送至测控主机(19)，测控主机(19)根据关系模型式：

v(x)＝-0.002x³+1.0769x²-203.22x+14210计算出机油的运动粘度值，

其中，v为在用机油的运动粘度值，x为机油流量；

并根据计算公式：

η=vi-v0v0×100%]]>

其中v_i为在用机油的运动粘度值，通过公式V(x)求得；V₀为新油的运动粘度值，为已知量；η为机油的运动粘度变化率，并与现有标准进行分析比较，判定是否合格；

步骤五、冷却回流：机油流经机油冷却装置(17)，进行冷却后流回油底壳(23)；

步骤六、信息融合：测控主机(19)将存储的标准状态下机油粘度信息、金属粒子含量信息、综合品质信息通过BP网络算法进行数据融合，采用一级BP融合算法，从多信息角度对油品状态做出判断和分类，并与检测标准进行比较，得出机油目前的状态；

步骤七、显示、预警：测控主机(19)对机油目前的状态做出判断后，通过显示器(21)输出判断结果，判断结果有：正常、轻微污染、严重污染和报废，当判断结果为严重污染或报废时，预警装置(20)将发出换油警报。