机车油箱对尺测油方法及其装置

摘要

本发明公开了一种机车油箱对尺测油方法及其装置，其方法为，测量机车油箱内关于机车油箱几何中心对称的任意两个靠近边界点处的油量数据，再对这两个油量数据取平均值即得机车油箱当前油量结果。在每一个所述边界点处引出的燃油经过分流管分流后再经过小孔油管缓冲进入取样油柱，在取样油柱底部设置压力传感器以测量所述边界点处的油量数据。本发明能有效缓冲机车油箱在不同工况下给油料液面和压力带来的波动，获得精确的油量测量结果。

权利要求

1.一种机车油箱对尺测油方法，其特征在于，先测量机车油箱内关于机车油箱几何中心对称的任意两个靠近边界点处的油量数据，再对这两个油量数据取平均值即得机车油箱当前油量结果；

所述的油量数据的测量方法为：在每一个所述边界点处引出的燃油经过分流管分流后再经过小孔油管缓冲进入取样油柱，在取样油柱底部设置压力传感器以测量所述边界点处的油量数据。

2.根据权利要求1所述的机车油箱对尺测油方法，其特征在于，所述的小孔油管的横截面积为从机车油箱引出燃油所用油管的横截面积的1/10～1/50。

3.一种机车油箱对尺测油装置，其特征在于，包括用于测量机车油箱内关于机车油箱几何中心对称的任意两个靠近边界点处燃油的两组测油装置；每一组所述的测油装置包括取样油柱管和设置于该取样油柱管下端的压力传感器，还包括分流管，所述的分流管通过第一水平油管与油箱连接；所述的取样油柱管通过第二水平油管与所述的分流管底部连通；所述的第二水平油管的横截面积小于所述的第一水平油管的横截面积。

4.根据权利要求3所述的机车油箱对尺测油装置，其特征在于，所述的第二水平油管的横截面积为所述的第一水平油管的横截面积的1/10～1/50。

说明书

机车油箱对尺测油方法及其装置

技术领域

[0001] 本发明属于机械及电子工程领域，涉及一种机车油箱对尺测油方法及其装置。

背景技术

[0002] 现有的技术中，获取机车油箱剩余油量的方法有(1)通过获取油箱底部的压力信号对剩余油量进行估算；(2)采用浮标获取油箱液位信号对剩余油量进行估算。但是所有的方法中，都存在一个现实的问题，在机车处于各种工况时，无论压力和液位都随着机车的工况而瞬间变化，因此导致获取的取样信号波形存在尖峰，且无规律可循。因此，从技术实现上来说，我们需要考虑一种机械结构，能够实现对取样油柱进行缓冲，在机车处于各种工况时，油箱液位或底部压力急剧变化时，取样油柱的液位或底部压力能够变化很小，因此能够通过该结构实现获取平稳的取样信号或平缓的波形，从而得到精确的油量测量结果。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是一种机车油箱对尺测油方法及其装置，能有效缓冲机车油箱在不同工况下给油料液面和压力带来的波动，获得精确的油量测量结果。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

[0005] 一种机车油箱对尺测油方法，其特征在于，测量机车油箱内关于机车油箱几何中心对称的任意两个靠近边界点处的油量数据，再对这两个油量数据取平均值即得机车油箱当前油量结果。

[0006] 作为改进，在每一个所述边界点处引出的燃油经过分流管分流后再经过小孔油管缓冲进入取样油柱，在取样油柱底部设置压力传感器以测量所述边界点处的油量数据。

[0007] 所述的小孔油管的横截面积为从机车油箱引出燃油所用油管的横截面积的1/10～1/50。

[0008] 一种机车油箱对尺测油装置，其特征在于，包括用于测量机车油箱内关于机车油箱几何中心对称的任意两个靠近边界点处燃油的两组测油装置。

[0009] 作为改进，对于所述的机车油箱对尺测油装置，每一组所述的测油装置包括取样油柱管和设置于该取样油柱管下端的压力传感器，还包括分流管，所述的分流管通过第一水平油管与油箱连接；所述的取样油柱管通过第二水平油管与所述的分流管底部连通；所述的第二水平油管的横截面积小于所述的第一水平油管的横截面积。

[0010] 所述的第二水平油管的横截面积为所述的第一水平油管的横截面积的1/10～1/50。

[0011] 从理论上说，将压力传感器放在机车油箱的底部即可获得机车剩余油量，但实际中，把压力传感器安装的机车油箱底部是无法实现的，因此现在需要一个管路系统，将机车油箱内部的油引出来，这样在静态情况下，测量取样油注底部的压力即可得到机车油箱底部的压力。

[0012] 本发明的原理是：瞬时的油箱内部的任一点的压力值对于精准计量油箱油量是没有多大意义的，因此，需要一种检测方法能够将瞬时的油箱内部的压力值转换为平衡状态下油箱稳定的压力值，进而进行油量的转换。在机车油箱的对角位置的两个取样点A，A’(见图8和图9)读取压力数据。当机车处于各种工况条件下，得到的两个点的数据图形呈对称分布，对两点数据进行简单的平均处理即可得到两点在对应于平衡状态下的压力值。

[0013] 本发明是通过寻找2个取样点，取得一组对称的数据，将单个取样点数据偏离平衡位置(真实油量)进行正负抵消，而得到平缓的压力数据，并换算成精准的油量值。理论原理如下：在一个封闭的单自由度容器内，将容器与容器内液体视作一个系统，如图8和图9：当系统处于加速(减速)或者冲击，左右倾斜或上下倾斜各种情况下，同一液面的位置对角的两个点，两个点压力值与静态平衡位置时的压力值对称分布。

[0014] 本发明的有益效果：

[0015] (1)采用对尺测油方法测量油量，测量准确度高。本发明最大的特点是巧妙地应用对称位置的液面波动也成对称分布的特点，通过简单的求平均即可抵消波动，获得预想的平衡状态的数据，实施例中的实践结果也完全验证了本发明的这一优点。

[0016] 现有的检测方法中，单个取样点或者非对角的一组取样点获取的数据，在机车处于动态时，数据波动很大，无法反映真实的油量，因此后续的任何数据处理或数据应用都缺乏一个可信赖的基础。由于缺乏精准的数据基础，极大的限制了以压力传感器为核心元件的电子油尺的用户运用模式。因此本发明突破了现有技术的瓶颈，解决了本技术领域中长期存在的难题。而且，本发明实现简单，易于实施，即采用最为简便的方式解决了极为困难的问题。

[0017] (2)本发明从结构上来说，实际上是一个变截面的管路系统，巧妙的利用流体力学中局部水头损失理论，实现在机车油箱的油流经管路系统到达取样油柱的过程中，通过第二水平油管(小截面油管)的缓冲作用，在管路系统对油路进行有效的衰减和缓冲，确保取样油柱不会随机车油箱在恶劣工况下产生剧烈变化。

[0018] (3)分流管起到的作用是将一部分油路进行分流，从能量的角度来说，由于在机车工况条件下，机车油箱的内部的油随着工况变化(如加速，转弯，震动等)会产生一定的波动，机车将能量传递到机车油箱内部的油，机车油箱内部的油和取样油注的油是一个连通的整体，因此机车油箱内部的油会通过一定的管路系统将能量传递到取样油注，这样会严重影响油量的测量结果，因此，在机车油箱与取样油注之间，并入一条分流管，将一部分能量转移到分流管，这样到达取样油注的能量就比较少，取样油注液面的波动就比较小。也同样起到了对油箱内油料波动的缓冲作用。

[0019] 该结构基于经典流体力学理论中关于局部水头损失的理论，通过一套管路系统，运用“堵”、“疏”结合的办法，使得结构中的管路能够削弱一部分液体冲击的能量，同时还能够转移一部分液体冲击的能量，使得从油箱内部的液体在受到冲击后，流经缓冲结构而到达取样油柱的液体能量明显减少，即取样油柱(液位或底部压力)变化较小。

[0020] 本装置采用整体机加工成型。整个结构一共四个接口，分别为机车油箱接口，分流管接口，压力传感器接口和取样油柱接口。本发明专利的优点是缓冲效果明显，结构合理，加工制造简单，防护等级高，比一般管路结构安全可靠，密封性高。

附图说明

[0021] 图1为现有油量测量装置的结构图；

[0022] 图2为本发明的结构原理示意图；

[0023] 图3为本发明实施例1的具体结构图；(图3中的黑点表示通过补焊将孔堵塞。其中：

[0024] 图a为实施例1中装置主视图的剖视图；

[0025] 图b为为实施例1中装置俯视图；

[0026] 图c为图b中沿B-B线的剖视图；

[0027] 图d为图a中沿A-A线的剖视图；

[0028] 图e为图c沿水平线的翻转图(即图c的上下颠倒图，其目的是便于更直观理解本发明的结构)。)

[0029] 图4为通过原有的测量装置测得的油量-时间曲线；(图中，横轴是时间，单位(5s)；纵轴是油量，单位(L))

[0030] 图5为第一组测油装置测得的一条油量-时间曲线(第一组测油装置--油尺1的测量数据)。(图中，横轴是时间，单位(5s)；纵轴是油量，单位(L))

[0031] 图6为第二组测油装置测得的另一条油量-时间曲线(第二组测油装置--油尺2的测量数据)。(图中，横轴是时间，单位(5s)；纵轴是油量，单位(L))

[0032] 图7为第一组测油装置和第二组测油装置测得的油量数据取平均后的油量-时间曲线。(图中，横轴是时间，单位(5s)；纵轴是油量，单位(L))

[0033] 图8为油箱处于平衡状态示意图(无倾斜、无加速、无冲击，a-侧视图，b-俯视图)；

[0034] 图9为油箱处于非平衡状态示意图(倾斜、加速，a-侧视图，b-俯视图)。

[0035] 图中标号说明：

[0036] 1-油箱接口；2-分流管接口；3-取样油柱管接口；4-压力传感器接口；5-小孔；6-油箱；7-取样油柱管；8-压力传感器；9-第一水平油管；10-分流管；11-第四水平油管；
12-第二水平油管；13-第三水平油管。

[0037] A1为小截面；A2为缓冲机械结构内部管路截面；A3为油管截面。

具体实施方式

[0038] 以下结合附图对本发明作进一步说明。

[0039] 实施例1：

[0040] 以下结合附图对本发明进行详细说明，以便于同行业技术人员的理解。

[0041] 首先在机车油箱的2个关于机车油箱几何中心对称的位置A和A’取点，如图8和图9所示，再通过2组测油装置测量A和A’点处的油的压力数据，采用的方法是：从A和A’处分别将油引出，再经过分流管分流缓冲一部分燃油冲击的能量，然后通过小孔油管进入取样油柱，最后通过压力传感器测量取样油柱底部的压力数据，将压力数据再换算成油量数据。

[0042] 每一组测油装置的具体结构如下：

[0043] 机车油箱内部的油通过机车油箱接口1进入缓冲机械结构，通过机车油箱接口1进入第一水平油管9，经过第一水平油管9(对应图2中右边的第一水平油管)的小截面缓冲，损失一部分冲击能量，达到一级缓冲的效果，油继续在管路流通，通过第三水平油管13到达第二水平油管12(即小孔3的位置，对应图2中左边的第二水平油管)，继续损失一部分冲击能量，达到二级缓冲的效果，油继续通过第二水平油管12，流经压力传感器8界面最终流向取样油柱管7。经过2级缓冲和能量转移后，油流到达取样油柱管7时，能量已得到大部分衰减，压力传感器8所获取的取样信号能够较为真实的反应油箱底部油量的真实压力，在机车的各种工况下得到平稳的信号；同时，由于油到达小孔3时管路受阻，油将选择分流管10进行冲击能量的释放，达到转移冲击能量的效果。

[0044] 无本发明结构的产品取得的数据如图4，有本发明结构的产品取得的数据如下图5；对照这2个图，可以得知，采用本实施例，测量数据的波动幅度相比原有测量装置的测量数据小了一个数量级；这个对比结果也充分说明了本发明的优点。

[0045] 另外，图5为油尺1测得的曲线，图6为油尺2测得的曲线，油尺1和油尺2分别测量图8中A和A’的油量数据，图7为两组数据的平均后的数据对应的曲线，显然，取平均后的曲线，相比任意一条单个油尺测量的曲线，其波动极其微小，能准确反应机车油箱内的剩余油量状况，克服机车处于各种工况下给液面带来的冲击，能为机车运行提供更为有价值的油量参考数据。