适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置及测量方法与流程

本发明属于内燃机相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置及测量方法。

背景技术：

内燃机运转过程中，在曲轴、连杆等运动件的快速搅动下，曲轴箱内部都会出现剧烈的机油甩溅现象，并由此而产生高速飞行的机油油束。这些机油油束在撞击曲轴箱内壁或其他固体表面后会飞溅出大量机油液滴弥散至整个曲轴箱空腔形成油雾。曲轴箱内的机油油雾浓度过高，会加速机油的发泡和氧化过程，削弱机油的润滑作用。此外，过高的油雾浓度还会加重油气分离器的负担，造成整机机油消耗量过大、发动机排放性能恶化等问题。因此，优化曲轴箱壁面的形貌及材料，提升其对油束撞壁飞溅现象的抑制效果，对于降低曲轴箱空腔内的机油油雾浓度极其重要。

为了降低曲轴箱内的油雾浓度，一般采用含有油气分离器的曲轴箱通风系统对混合气中的机油进行回收处理。但是这种方法属于机外处理，并不能从源头上减小曲轴箱内的油雾浓度，且会增加成本，导致结构复杂，灵活性较低。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置及测量方法，其基于内燃机曲轴箱内的机油油束飞溅撞击的特点，设计了能够模拟内燃机曲轴箱内部油束撞壁飞溅现象的试验装置，以评估不同待测板件的固体壁面对油雾的吸附性能，进而优选出抑制油束撞壁飞溅效果最佳的固体壁面，从源头上降低了曲轴箱内机油油雾的浓度，为内燃机曲轴箱的设计提供了数据支持，且成本较低，结构简单，灵活性较高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置，其包括可调节供油系统、飞溅机油收集罩、试件安装台、导流板、吸附机油收集槽、第一电子秤及第二电子秤，其特征在于：

所述可调节供油系统用于对机油进行加压并将所述机油喷射出来，其包括收容于所述飞溅机油收集罩内的机油喷嘴；

所述飞溅机油收集罩靠近所述吸附机油收集槽的一侧形成有开口，所述导流板的一端连接于所述开口的侧壁，另一端位于所述吸附机油收集槽的槽口的上方；所述导流板与所述飞溅机油收集罩形成的夹角为锐角；

所述试件安装台邻近所述开口设置，其用于固定连接待测板件，所述待测板件与所述机油喷嘴相对设置，以使自所述机油喷嘴喷出的油束穿过所述开口后撞击所述待测板件；所述待测板件的底端与所述导流板间隔预定间隙，以使吸附在所述待测板件上的所述机油在重力的作用下经所述导流板流入所述吸附机油收集槽；

所述飞溅机油收集罩及所述吸附机油收集槽分别设置在所述第二电子秤及所述第一电子秤上，所述第一电子秤及所述第二电子秤分别用于称量所述吸附机油收集槽内收集的所述机油的质量及所述飞溅机油收集罩内收集的所述机油的质量，进而根据称量结果获得所述待测板件对机油油雾的吸附率。

进一步的，所述试件安装台还用于调节所述待测板件相对于自身的安装角度，以改变所述油束相对于所述待测板件的入射角度。

进一步的，所述试验装置还包括硅胶加热片，所述硅胶加热片贴附在所述待测板件远离所述开口的表面上，其用于对所述待测板件进行加热，以模拟曲轴箱的内壁面的温度。

进一步的，所述试验装置还包括第二PID温控器，所述第二PID温控器用于控制所述硅胶加热片的开启及关闭，进而使所述待测板件的温度维持在设定温度。

进一步的，所述试验装置还包括连接于所述可调节供油系统的储油箱及电加热棒，所述电加热棒设置在所述储油箱的底部，其用于对所述储油箱内的机油进行加热，以模拟所述机油在发动机曲轴箱内的工作温度。

进一步的，所述试验装置还包括第一PID温控器，所述第一PID温控器用于控制所述电加热棒的开启及关闭，进而使所述储油箱内的机油的温度维持在所述工作温度。

进一步的，所述可调节供油系统还包括油泵、安全阀、三通阀、调压阀及油压表，所述油泵的入口连接于所述储油箱的底部，其出口连接于所述调压阀；所述三通阀连接所述储油箱的顶部及所述调压阀，所述机油喷嘴连接于所述三通阀；所述安全阀的入口连接于所述油泵与所述调压阀之间的管路上，其出口连接于所述储油箱与所述三通阀之间的管路上；所述油压表连接于所述调压阀与所述三通阀之间的管路上，其用于实时测量及显示所述管路中的机油压力。

进一步的，所述油泵、所述安全阀、所述三通阀、所述机油喷嘴、所述调压阀及所述油压表之间均通过机油油管连接。

进一步的，所述试验装置还包括分别螺纹连接于所述吸附机油收集槽的底部及所述飞溅机油收集罩的底部的第一放油螺栓及第二放油螺栓，所述第一放油螺栓及所述第二放油螺栓分别通过脱离所述吸附机油收集槽及所述飞溅机油收集罩以对所述吸附机油收集槽内的所述机油及所述飞溅机油收集罩内的所述机油进行排出；所述吸附机油收集槽及所述飞溅机油收集罩分别仅由所述第一电子秤及所述第二电子秤支撑。

按照本发明的另一方面，提供了一种适用于机油喷射撞壁飞溅的测量方法，其包括以下步骤：

(1)提供如上所述的适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置；

(2)提供待测板件，将所述待测板件设置于所述试验装置上，以测量所述待测板件对机油油雾的吸附率。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明较佳实施方式提供的适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置及测量方法，所述试验装置能够模拟内燃机曲轴箱内部油束撞壁飞溅现象，以评估不同待测板件的固体壁面对油雾的吸附性能，进而优选出抑制油束撞壁飞溅效果最佳的固体壁面，从源头上降低了曲轴箱内机油油雾的浓度，为内燃机曲轴箱的设计提供了数据支持，且成本较低，结构简单，灵活性较高。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式提供的适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置的结构示意图。

图2是图1中的适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置的局部结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-油泵，2-储油箱，3-电加热棒，4-第一PID温控器，5-安全阀，6-三通阀，7-机油喷嘴，8-飞溅机油收集罩，9-待测板件，10-硅胶加热片，11-试件安装台，12-导流板，13-吸附机油收集槽，14-第一电子秤，15-第二电子秤，16-油压表，17-调压阀，18-夹子，19-第二PID温控器，20-第一放油螺栓，21-第二放油螺栓。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1及图2，本发明较佳实施方式提供的适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置，其用于模拟内燃机曲轴箱内部的机油油束撞壁飞溅现象，评估不同固体壁面对油雾的吸附性能，进而优选出抑制油束撞壁飞溅效果最佳的固体壁面，为内燃机曲轴箱的设计提供数据支持，并从源头上降低曲轴箱内部的机油油雾的浓度，降低成本，提高灵活性。

所述试验装置包括可调节供油系统、储油箱2、电加热棒3、第一PID温控器4、飞溅机油收集罩8、硅胶加热片10、试件安装台11、导流板12、吸附机油收集槽13、第一电子秤14、第二电子秤15、夹子18、第二PID温控器19、第一放油螺栓20及第二放油螺栓21。

所述可调节供油系统连接所述储油箱2，所述电加热棒3设置于所述储油箱2的底部。所述第一PID温控器4电性连接于所述电加热棒3。所述硅胶加热片10连接于所述试件安装台11。所述导流板12的一端连接于所述飞溅机油收集罩8，其邻近所述硅胶加热片10设置。所述吸附机油收集槽13位于所述导流板12的另一端的下方，其邻近所述飞溅机构收集罩8设置。所述飞溅机油收集罩8及所述吸附机油收集槽13分别设置于所述第二电子秤15及所述第一电子秤14上，且两者相对间隔设置。所述夹子18将所述硅胶加热片10与待测板件9夹紧并连接于所述试件安装台11，所述第二PID温控器19连接于所述硅胶加热片10。所述第一放油螺栓20及所述第二放油螺栓21分别螺纹连接于所述吸附机油收集槽13的底部及所述飞溅机油收集罩8的底部。

所述储油箱2用于为整个试验装置提供机油，以供所述试验装置测试所述待测板件9对机油油雾的吸附性能时所需的机油。所述储油箱2还能够对其内的机油进行加热，以模拟内燃机运转时曲轴箱内部的机油温度，使所述储油箱2内部的机油温度与内燃机运转时所述曲轴箱内部的机油温度相对应。本实施方式中，所述储油箱2的外部包覆有保温材料，以防止所述储油箱2内的机油温度下降过快。

所述第一PID温控器4用于控制所述电加热棒3，所述电加热棒3用于对所述储油箱2内的机油进行加热。所述第一PID温控器4按照曲轴箱内部的工作温度来设置加热温度，当所述储油箱2内的机油温度低于所述加热温度时，所述第一PID温控器4控制所述电加热棒3启动以对所述储油箱2内的机油进行加热；当所述机油温度达到所述加热温度时，所述第一PID温控器4控制所述电加热棒3停止加热。所述第一PID温控器4与所述电加热棒3相配合使所述储油箱2内的机油在有散热的条件下仍能维持在所述加热温度附近，以防止所述机油的粘性、表面张力等物性受温度的影响。

所述可调节供油系统用于从所述储油箱2中抽取所述机油，并对所述机油加压后喷射出去。所述可调节供油系统包括油泵1、安全阀5、三通阀6、机油喷嘴7、调压阀17及油压表16。所述油泵1的入口连接于所述储油箱2的底部，其出口连接于所述调压阀17。所述三通阀6连接所述储油箱2的顶部及所述调压阀17，所述机油喷嘴7连接于所述三通阀6。所述安全阀5的入口连接于所述油泵1与所述调压阀17之间的管路上，其出口连接于所述储油箱2与所述三通阀6之间的管路上。所述油压表16连接于所述调压阀17与所述三通阀6之间的管路上。所述油泵1、所述安全阀5、所述三通阀6、所述机油喷嘴7、所述调压阀17及所述油压表16之间均通过耐高温高压的机油油管连接。

所述油泵1用于从所述储油箱2中抽取所述机油，并对所述机油加压后传输给所述安全阀5及所述调压阀17。所述安全阀5用于油路压力过高时进行泄压。具体地，当油路堵塞时，所述安全阀5开启，所述机油通过所述安全阀5流回所述储油箱2，以防止所述油管压力超限导致油泵损坏和油管爆裂。所述调压阀17用于调整其后续管路中的机油压力，从而调整所述机油喷嘴7处的喷射压力。所述油压表16用于实时测量并显示所述调压阀17后的管路中的机油压力。

所述三通阀6用于调节所述机油的流向，其能够实现所述机油流向的快速切换，并做到所述机油油束的快速形成与衰减，减少实验开始和结束时、所述油束直接进入所述飞溅机油收集罩8的量。所述三通阀6左向开启，所述机油逐渐加热所述管路，所述机油全部流回所述储油箱2，此时采用所述调压阀17进行压力调节，并观察所述油压表16，将所述油管内的机油压力调节至所需要的喷射压力。所述三通阀6向右开启，所述机油按照所述调整的喷射压力通过所述机油喷嘴7喷射出来。本实施方式中，所述油管、所述调压阀17及所述油泵1的表面均包覆有保温材料，以防止所述机油从所述储油箱2中流出后温度下降过快。

所述飞溅机油收集罩8用于收容飞溅的机油，其朝向所述吸附机油收集槽13的一侧形成有开口，所述开口与所述待测板件9相对设置。所述待测板件9的底端与所述导流板12连接于所述飞溅机油收集罩8的一端设置有预定间隙，所述预定间隙用于供吸附在所述待测板件9上的机油在重力作用下经所述导流板12流入所述吸附机油收集槽13。本实施方式中，所述机油喷嘴7收容于所述飞溅机油收集罩8内，其与所述待测板件9相对设置；所述飞溅机油收集罩8仅由所述第二电子秤15提供支撑，即所述飞溅机油收集罩8不与所述第二电子秤15之外的任何部件接触，以保证所述第二电子秤15测量结果的准确性。

所述待测板件9用于模拟所述曲轴箱的内壁面，其是由已知表面形貌特征和表面涂覆材料的金属板件制成。所述硅胶加热片10贴附在所述待测板件9的背面，其用于加热所述待测板件9，以防止所述待测板件9的壁面温度影响所述待测板件9对所述机油的吸附性能，进而更好的模拟所述曲轴箱的内壁面在所述发动机正常运行时的温度状态。

所述第二PID温控器19连接于所述硅胶加热片10，其用于控制所述硅胶加热片10的开启及关闭。所述第二PID温控器19参照所述曲轴箱的内壁面的工作温度设置了预定温度。当所述待测板件9的温度低于所述设定温度时，所述第二PID温控器19控制所述硅胶加热片10启动以对所述待测板件9进行加热；当所述待测板件9的温度等于或者高于所述设定温度时，所述第二PID温控器19控制所述硅胶加热片10关闭以停止对所述待测板件9的加热，以此方式来保证所述待测板件9在实验过程中始终保持在所述设定温度。

所述试件安装台11连接于所述待测板件9，其能够调节所述待测板件9相对于所述试件安装台11的安装角度，以改变喷射油束相对于所述待测板件9的入射角度。

所述导流板12的一端连接于所述开口的侧壁，其用于将所述待测板件9吸附的所述机油引流到所述吸附机油收集槽13内。本实施方式中，所述导流板12的另一端位于所述吸附机油收集槽13的槽口的正上方；所述导流板12与所述飞溅机油收集罩8形成的夹角为锐角，即所述导流板12倾斜的连接于所述飞溅机构收集罩8。

所述第一电子秤14及所述第二电子秤15分别用于测量所述吸附机油收集槽13及所述飞溅机油收集罩8收集的机油的质量。所述第一放油螺栓20及所述第二放油螺栓21分别通过脱离所述吸附机油收集槽13及所述飞溅机油收集罩8来对所述吸附机油收集槽13及所述飞溅机油收集罩8内的机油进行排出。本实施方式中，所述吸附机油收集槽13仅由所述第一电子秤14支撑，以保证所述第一电子秤14实时准确的测量及显示所述吸附机油收集槽13收集的所述机油的质量。

所述试验装置工作时，实验开始前，将所述第一电子秤14及所述第二电子秤15归零，以消除所述吸附机油收集槽13及所述飞溅机油收集罩8自身质量的影响。随后，对所述储油箱2内的所述机油进行加热，所述第一PID温控器4设置所述机油的工作温度为T1，并控制所述电加热棒3开启以对所述储油箱2内的机油进行加热；同时，所述第一PID温控器4与所述电加热棒3相配合使所述机油的温度维持在工作温度T1。

接着，安装并加热所述待测板件9，将所述硅胶加热片10贴附在所述待测板件9的背面，再通过所述夹子18将所述待测板件9及所述硅胶加热片10固定在所述试件安装台11上，所述试件安装台11调整所述待测板件9的角度后自行锁死；所述第二PID温控器19设置所述待测板件9的工作温度T2，其控制所述硅胶加热片10加热所述待测板件9，以使所述待测板件9的温度维持在工作温度T2。

随后，待所述储油箱2内的所述机油的温度及所述待测板件9的温度分别达到工作温度T1及工作温度T2后，调节所述安全阀5以设定油路中的机油的安全压力，防止油路中的压力过高。开启所述调压阀17，并将所述三通阀6右向关闭、左向开启，循环油路打通以加热所述油管。所述油泵1启动以从所述储油箱2中抽取所述机油并加压后送入循环油路，所述机油依次流经所述油泵1、所述调压阀17、所述油压表16及所述三通阀6后流回所述储油箱2。

接着，调整所述机油的喷射压力，观察所述油压表16，调节所述调压阀17以保证所述机油的温度T1及喷射压力P不变，即可控制所述机油从所述机油喷嘴7中喷射出的油束形态不变。所述油压表16的示数即为所述机油的喷射压力P。

随后，待所述第一PID温控器4的显示温度再次达到工作温度T1并不发生变化，所述第二PID温控器19的显示温度再次达到工作温度T2并不发生变化，且所述油压表16的示数为P不发生波动时，快速将所述三通阀6左向关闭、右向开启，此时，所述机油按照工作温度T1、喷射压力P从所述机油喷嘴7中喷出，并在所述飞溅机油收集罩8内形成喷射油束。所述喷射油束在撞击所述待测板件9后，一部分所述机油会飞溅反弹到所述飞溅机油收集罩8的内壁上，另一部分所述机油吸附在所述待测板件9上并在重力的作用下沿着所述待测板件9的壁面流下，并在所述导流板12的作用下最终流入所述吸附机油收集槽13内。

本实施方式中，为了减小所述第一电子秤14及所述第二电子秤15的测量误差，需要维持所述机油喷射一段时间，待观察到所述第一电子秤14及所述第二电子秤15的示数均达到或者超过其量程的三分之一时，快速将所述三通阀6右向关闭、左向开启，此时，所述机油回流至所述储油箱2，所述机油喷嘴7停止喷射，关闭所述油泵1。

接着，待所述飞溅机油收集罩8内的油雾全部沉降下来，且所述待测板件9及所述导流板12壁面上的所述机油全部流入所述吸附机油收集槽13后，分别读取所述第一电子秤14及所述第二电子秤15的示数M1、M2，M1和M2分别代表了所述待测板件9所吸附的机油质量和飞溅反弹的机油质量。本实施方式中，定义所述待测板件9的吸附率为M1/(M1+M2)，吸附率越大，表明所述喷射油束撞击所述待测板件9后飞溅反弹的机油越少，也表明所述待测板件9抑制机油飞溅的能力越强。

最后，拧开所述第一放油螺栓20及所述第二放油螺栓21，分别将所述吸附机油收集槽13内收集的所述机油及所述飞溅机油收集罩8内收集的所述机油全部放出，并将所述机油倒回所述储油箱2内，以备下次实验使用。

仿照上述试验方式，可以完成其他待测板件对机油的吸附性能的测量。通过对比各个待测板件的吸附率，即可评估在油温T1、壁温T2、喷射压力P时，各待测板件对机油油雾的吸附性能，从而优选出抑制油束撞壁飞溅效果最佳的待测板件，即优选出抑制油束撞壁飞溅效果最佳的固体壁面。依据实验结果，通过优化曲轴箱内壁面的形貌结构及涂覆材料来从源头上降低曲轴箱内的油雾浓度。

本发明还提供了一种适用于机油喷射撞壁飞溅的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：

步骤一，提供如上所述的适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置；

步骤二，提供待测板件，将所述待测板件设置于所述试验装置上，以测量所述待测板件对机油油雾的吸附性能。

本发明较佳实施方式提供的适用于机油喷射撞壁飞溅的试验装置及测量方法，所述试验装置能够模拟内燃机曲轴箱内部油束撞壁飞溅现象，以评估不同待测板件的固体壁面对油雾的吸附性能，进而优选出抑制油束撞壁飞溅效果最佳的固体壁面，从源头上降低了曲轴箱内机油油雾的浓度，为内燃机曲轴箱的设计提供了数据支持，且成本较低，结构简单，灵活性较高。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。