檢測油變質程度的方法
2023-06-09 14:55:56 1
專利名稱：檢測油變質程度的方法
技術領域：
本發明涉及油變質程度的測量方法，尤其是指運用了油的電學性質因油受汙染而發生相應變化的原理的測量方法。
美國專利號4,646,070的發明提供了一種測量油變質程度的檢測器和方法。該方法是通過檢測油的介電常數來判斷用在內燃機中潤滑油變質程度的程度。這種測量器憑藉著一個浸在油中的具有平行電極的傳感電容器。這傳感電容器和一個有固定電容值的電容器相串聯而引成一個電壓分壓電路。在該電壓分壓電路上加有一個固定頻率的交流電流信號。這樣在傳感電容器上的電壓分壓值就正比於油的介電常數，可通過分析該介電常數的變化來判斷油變質的程度，該發明使用的交流頻率在50千赫到500千赫之間。
美國專利號4,764,256發明公布了一種檢測潤滑油的剩餘的可使用壽命的方法。該方法適用於至少含有一種以上添加劑的有機潤滑油。在製備測試樣品時，先用一種溶劑與油樣相混合。在某些情況下，電介質可作為溶劑。然後樣品被放置在一電極池中，用伏安法來測量。在測量過程中逐漸增大在樣品上所加的電壓至某一數值時，引起樣品中的電氧化反應，相應有氧化電流產生，該電流數值與添加劑的含量成正比。檢測和記錄這種氧化電流的峰值，可以用來反映潤滑油剩餘的可使用的壽命。
美國專利號5,540,086發明展示了一種油變質程度的檢測器，這檢測器的機械結構具有一通孔外殼，一個固定在外殼裡的基板，其用作為第一電極板，另一基板安置在外殼的頂端平行於第一電極板，其用作為第二電極板，以及一個具有固定電容值的參照電容，第一電極板和第二電極板之間設計有一固定間隙，油箱中的潤滑油可以經該間隙自由地流通，這就構成了一個潤滑油的電容器。第一電極板可區分為一個主要傳感區域和一個次要傳感區域。次要傳感區域在整個電極板上只佔有很小比例。第一電極板的主要傳感區域與第二電極板構成的油變質程度傳感電容器。第一電極板的次要區域與第二電極板所構成的電容器與參照電容器串聯連接組成一總參照電容器。這樣油變質程度電容器的電容值與總參照電容器的電容值的比例可以用來指示油變質程度的程度。該油變質程度檢測器還含有固定在基板上的熱電敏電阻元件，以提供在測試油變質程度過程中對溫度變化的補償。
美國專利號6,297,733的發明結合了一油變質程度傳感檢測器和一油位檢測器。油變質程度傳感檢測器如同美國專利號5,540,086所述。
這些技術方案存在的缺點包括檢測油中是否含有水分存在局限性；需要另外採用電子元件來進行溫度補償；不能在油溫變化的情況下進行動態測量。
為達到上述目的，本發明的解決方案是一種檢測油變質程度的方法，包括以下步驟a)提供一被測油；b)提供一參照油，該參照油不含水分，參照油被放置在一容器中，該容器被放置在同被測油相同溫度的區域；c)提供一檢測傳感器，其包含一第一電容器；d)提供一參照傳感器，其包含一第二電容器，第二電容器浸在參照油中；e)將檢測傳感器的第一電容器浸在被測油中；f)測量第一和第二電容器的電學性質，該電學性質可以是如下的任何一種—第一和第二電容器的電阻抗—在第一和第二電容器中通過的電流—在第一和第二電容器上的電壓g)結合上述的第一和第二電容器上的電學性質得到油的經溫度補償的電學性質，該性質代表了油的變質程度。
還包括在步驟(f)中，所述的電學性質，還包括電阻和電容性阻抗。
還包括上述的參照油具有與檢測油相同的熱學性質。參照油可以是未使用過的油或使用盡了的油。
還包括依據步驟(g)中所述的溫度補償的電學性質具有突然的變化，可判斷油中有水存在。
還包括h)建立一預測的溫度補償的油的電學性質的曲線；i)如果有以下任何一種情況發生時，確定水在油中的存在；
—測量的油的經溫度補償的電學性質同預計的溫度補償的電學性質有不同的數值；—測量的油的經溫度補償的電學性質同預計的溫度補償的電學性質有不同的變化速率；—測量的油的經溫度補償的電學性質超過從預計的溫度補償的電學性質中得到的一極限值，且該現象在早於根據預計的油的溫度補償的電學性質所預定的時間而發生。
還包括—在步驟(a)中，被測油在一冷的內燃機中；—發動該內燃機；—如果測量的溫度補償的電學性質在步驟(g)中最初呈現異常，可確定在被測的油中含有水分；—種檢測油中含水的方法，包括以下步驟a)提供被測的油；b)提供一檢測傳感器，其中包含有一電容器；c)將檢測傳感器浸入被測的油中；d)測量一段時間中該傳感器的電容器的經溫度補償的電學性質，該電學性質是以下的任何一種—電容器的電阻抗—通過電容器的電流—在電容器上的電壓e)如果測量的經溫度補償的電學性質存在著突然變化，則確定油中存在水分。
還包括在步驟(d)中，所述的電學性質，還包括電阻和電容性阻抗。
一種檢測油中含水的方法，包括以下步驟a)提供被測的油；
b)提供一檢測傳感器，其包含有一電容器；c)將該檢測傳感器浸入被測的油中；d)測量一段時間該檢測傳感器中電容器的經溫度補償的電學性質，該電學性質是以下的任何一種—電容器的電阻抗—通過電容器的電流—在電容器上的電壓e)建立預計的溫度補償的電學性質曲線；f)用在上述步驟(d)中經測量得到的溫度補償的電學性質與在步驟(e)中得到的預計的溫度補償的電學性質相比較；g)如果存在下面任何一種情況，確定水在油中存在—測量得到的溫度補償的電學性質，具有不同於預定的溫度補償的電學性質；—測量的溫度補償的電學性質相比於預定的溫度補償的電學性質，有不同的改變速率；—測量得到的經溫度補償的電學性質超過從預計的溫度補償的電學性質中得到的一極限值，而且該現象早於在根據預計的溫度補償的電學性質所判斷的時間而發生。
還包括有在步驟(d)中，所述的電學性質，還包括電阻和電容性阻抗。
一種描述油變質程度的方法，包括；a)建立一預計的溫度補償的油的電學性質的曲線，該電學性質曲線包括未被使用過的油的性質(EPT新油)和全部使用盡的油的性質(EPT使用盡的油)；b)測量正在使用的油的電學性質(EPT)；
c)根據以下公式，決定定義量，油的變質程度率(D) D的數值是歸一化的，對應於新的油來說，D是零值；對應於使用盡的油來說，D等於一。
一種描述油的剩餘使用壽命的方法，包括a)建立一預計的油的溫度補償的電學性質的曲線，該曲線包括未被使用過的油的性質(EPT新油)和全部使用盡的油的性質(EPT使用盡的油)；b)測量正在使用的油的電學性質(EPT)；c)根據以下公式，決定定義量，油的剩餘使用率(R) R的數值是歸一化的，對應於新的油來說，R是一；對應於使用盡的油來說，R等於零。
還包括d)對應於電學性質區間EPT新油—EPT使用盡的油，建立一可使用的區間(U使用盡的油—U新油)，和e)定義剩餘的使用量為RU＝R×(U使用盡的油—U新油)；還包括所述的使用區間可以是時間的區間。
本發明可應用於對各類機械裝置裡油的變質程度狀態的即時測量，比如對用在內燃機中的潤滑油，或者是用在電變壓器中的絕緣油等。本發明是通過測量油的電學性質來對油的變質程度加以判定的方法。
根據本發明的技術方案，除了應用測試油性質的傳感檢測器之外，還使用了一參照檢測器，參照檢測器使用沒有水分的、未被使用過的或者是使用盡的潤滑油。參照檢測器被安置的區域具有同傳感檢測器被安置的區域相同的溫度。結合這兩檢測器的電學性質(比如相減)則可以消除由溫度變化而引起的電學性質的波動，從而達到取得有溫度補償的油的電學性質。
根據另一技術方案，本發明提供了多種檢測油中水分的方法。利用下列事實，可以判斷水分存在的可能性；1、經溫度補償的油的電學性質突然變化。
2、測量的溫度補償的電學性質值與預期的不同，或者電學性質值超過預期的限值。
3、溫度補償的油的電學性質存在著異常，例如剛起動冷發動機時，發現異常的電學性質，當發動機轉熱之後，油的電學性質回復到正常數值。
根據本發明的其他技術方案，本發明提供了多種揭示油的變質程度和油剩餘的使用壽命的方法。
本發明在傳感器的結構上，除了運用檢測傳感器外，還使用了參照傳感器。參照傳感器採用了浸在參照油(未使用過的，或者是使用盡的沒有水分的油)中的電容器結構。該參照油和電容器是被密封在一容器中，與被測油沒有直接的接觸，從而本發明提供了對油中水分測量的可能性。
本發明傳感器具有對由於溫度變化而造成油電學性質變化補償的功能。這種補償是建立在直接利用油的熱學性質的基礎上。
在性能上，由於應用了這種結構的傳感器，本發明對電學性質的溫度補償，不僅能在油的溫度平衡態上，而且能在非平衡態上實施(非平衡態指油溫在持續上升，或者在下降)。即本發明優化了傳感器的性能。
本發明還提供鑑別油中含水的方法，這樣本發明具有鑑別油在自然情況下(正常使用)的變質和在非自然情況下(如受冷卻水之類外來物的汙染)的變質的雙重功能。
圖1為油變質程度隨使用時間變化的曲線示意圖。
圖2為油電阻抗隨時間變化的曲線示意圖。
圖3為測量油的電阻抗值和經溫度校正後的電阻抗值隨時間變化的曲線示意圖。
圖4為預計的經溫度補償後的電阻抗曲線(虛線)和實際測量的溫度補償的電阻抗曲線(實線)示意圖。
圖5為電壓分壓器測量電阻抗的電路示意圖。
圖6為用恆壓源測量油介質的電流值的電路示意圖。
圖7為用恆流源測量油傳感檢測器電壓的電路示意圖。
圖8為油介質的電阻抗、電壓和電流值與使用時間的關係曲線示意圖。
圖9為在測量油變質程度過程中建立溫度補償的油的電學性質的一裝置示意圖。
圖10為一傳感檢測器和參照檢測器獲得的未經溫度補償的油的電學性質隨時間變化的曲線示意圖。
圖11為經溫度補償的油的電學性質隨時間變化的曲線示意圖。該曲線是結合了圖10中曲線的結果。
圖12為從一傳感檢測器獲得的油的電學性質變化的曲線和從另一種參照傳感器獲得的未經溫度補償的油的參照曲線示意圖。
圖13為經溫度補償的油的電學性質隨時間變化的曲線，該曲線是結合了圖12中曲線的結果。
圖14為第二種檢測油變質程度裝置的示意圖。
圖15為一預計的和測量的經溫度補償的油的電學性質曲線示意圖。
圖16為被測量的溫度補償的油的電學性質的突然變化示意圖。
圖17為被測的溫度補償的電學性質不同於預計的電學性質示意圖。
圖18為一測量的油的經溫度補償電學性質，其極值超過了預期的極限值示意圖。
圖19為油的經溫度補償的電學性質的異常曲線示意圖，該曲線是描述從開始發動一冷的發動機中的潤滑油的狀況。
圖20為用不同的形式描述油的變質程度示意圖。
同樣被用在電變壓器中，油也會裂解。主要原因是由於溫度、氧氣、水分、高電壓作用下產生的部份放電和電火花使油裂解產生汙染物而導致油的變質。
油存在著介電常數，末汙染和被汙染油的介電常數不同。利用這一性質，油的變質程度可以通過與介電常數有關的電學性質的測量來判斷。這種測量可以通過安置在油中的一傳感器，比如含有可檢測電容的電容器。利用傳感器的電學參數來表達油的電學性質。當油汙染程度增加，即油變質程度增加，這導致油的介電常數(ε)增加進而引起了傳感器電容值(C)的增加。電容值的增加導致了電阻抗值(Z)的減小。電阻抗可以用公式Z＝R+j(-1/ωC)來表示。當用一交流電壓(V)加在電容器性傳感器的極板上，電流會在極板間流動，電阻抗的減小會引起電流的增加。以上的電學技術知識是眾所周知的。如同在美國專利號4,646,070中敘述的那樣。圖2描述了電阻抗隨時間的變化，對於新的未使用過的油來說電阻抗值高，反之，對使用壽命耗盡的油來說電阻抗低。進一步分析表明，因為潤滑油是不導電的，所以電容性阻抗j(-1/ωC)或者Xc是決定電阻抗的主導因素。應用本發明，使用者可以周期性地測試油的電阻抗值以判定油的質量。這種測量是可從連續性的到非經常性的。圖2曲線中的黑點表示由這種周期性的測量而得到的電阻抗值。
然而油的介電常數是隨溫度而變化的，當潤滑油溫度增高，油介電常數也隨之增加而導致電容值的增加。所以，必須設法在測量中消除這種溫度效應，這可以通過對電阻抗值的補償來達到。具體來講，一種方法是可以通過測量溫度，然後使用與溫度有關的矯正因素，把測量的電阻抗值(ZM)轉換成經溫度補償的電阻抗值(ZT)。另一方法是，這種對溫度補償的測量總是可以在預定的溫度上進行。圖3中的曲線表示了測量的電阻抗(ZM)和經過溫度補償的電阻抗值(ZT)與使用時間的關係。
圖4顯示了預計的溫度補償的電阻抗(ZP)和實際測量的經溫度補償的電阻抗(ZT)曲線。預計的曲線代表了電阻抗值在油的正常使用情況下隨時間的變化情況。該曲線可以先通過實際測量，然後由導出的經驗公式作決定。在圖4中可以看到了實際的經溫度補償的曲線與預計的相吻合，這表示了油的正常變質的過程。然而，如同下文所述，某些因素可以導致預計的和實際的電阻抗值不同。
油的變質程度，如同圖2到4所示，可以通過對電阻抗的測量來表示。這種電阻抗的測量在電學原理上可以使用分壓器來達到，分壓器可以由一含有被測油的傳感電容器和一已知電阻抗元件串聯組成。在測量時把一交流電壓加到分壓器上，注有油的電容器的電阻抗值正比於在電容上的電壓和在已知的電阻抗元件上電壓的比值。油的變質程度過程也可以用電流或電壓隨時間的關係來表達。在用電流法測量時，用一恆壓源作用在傳感電容器上，流經電容的電流值反比於電阻抗值。用電壓法測量時，用一恆流源作用在傳感電容器上，在電容器上的電壓值正比於電阻抗值。在具體運用以上所述的測量電阻抗、電壓和電流方法時，可以參考在電學上的有關技術細節，然而不管用何種方法去測量，該測量必須具有溫度補償的功能。
圖5到7從一個方面揭示了上述的測量油變質程度的方法，傳感器的電容(C)可以由兩個以上的金屬導電體平行所組成，在金屬導電體之間必須設計有足夠的間隙，以保證油的自由流動。圖5所示，是一用於電阻抗測量的電壓分壓器的示意圖。用一固定電壓值的交流電壓作用在傳感電容器(C)和一已知電阻抗元件Zref上，電容器(C)的電阻抗是正比於油的變質程度程度。在一種實例中，電阻可以用作已知電阻抗元件。
圖6顯示了利用恆壓源(Vo)的電流法進行測量的示意圖。
圖7顯示了利用了恆流源(Io)的電壓法進行測量的示意圖。
圖8中的曲線表示了與傳感檢測器的電容有關的電阻抗Z、電流I、和電壓V隨使用時間變化的趨勢。從中可以看到油傳感檢測器電容的電阻抗和電壓值隨油使用時間的增長、即油變質程度的加劇而減小，而電流值卻隨之而增長。
電學原理表明，電容器的電阻抗可由電容性阻抗(Xc＝j(-1/ωC))和電阻(R)所組成。應用眾所周知的電學技術對這兩種參數的測量都能提供分析油變質程度程度的依據，這種測量可以用電阻抗儀來達到。比如用Agilent4294型號儀器可以取得電阻抗、電抗、電阻、電容和相位的信息。相位也可以用電阻和電抗值計算而得。
圖9到11，揭示了本發明的檢測油變質程度的方法，具體來講是使用一參照傳感器來補償由溫度變化所引起的經檢測傳感器測出的油的電學性質的波動。本方法包括(a)在機器裡(如在內燃機裡或者在變壓器裡)的一正在使用的被測油22(該油料不含有任何水分)；(b)提供一參照油樣品24(同樣參照油不含有水分)。該油樣品是密封在一容器內，這容器是被放置於同油22有相同溫度的區域。在設想的實際情況下，參照油24具有同被測油22相同的熱物理性質，即由溫度變化引起的參照油電學性質的變化同被測油的變化相同。另外在可選擇的實際情況下，參照油可以是未經使用的油或者是使用盡的油。如參照油24和被測的使用過的油22是同一製造商生產的同一型號的產品，僅是使用的程度不同，參照油是未使用過的油或者使用盡的油，樣品油可以是使用過的油。
(c)提供一檢測傳感器26，其包括了一個第一電容器C1。
(d)提供一參照傳感器28，其包括了一個第二電容器C2。參照傳感器28浸入在參照油24裡。在可選擇的情況下，當溫度改變時，第一和第二電容器浸在相同的油中，有同樣程度的電學性質的改變，同時檢測傳感器26和參照傳感器28最好能設計在同一機械裝置內。
(e)將檢測傳感器26浸入在被測的油22中。
(f)測量下列任何的一種電學性質，從檢測傳感器中得到的電學性質為EPC1，從參照傳感器中得到的為EPC2，—第一電容器C1和第二電容器C2的電阻抗—通過第一電容器C1和第二電容器C2的電流—在第一電容器C1和第二電容器C2上的電壓(g)結合檢測傳感器的電學性質EPC1和參照傳感器的電學性質EPC2，從而得到一種溫度補償的電學性質EPT，其反映了油變質程度的信息。
檢測傳感器的電學性質EPC1和參照傳感器的電學性質EPC2經測量器械30所結合得到溫度補償的電學性質EPT。由顯示器32對用戶作出結果通告。
圖10顯示了從油檢測傳感器和參照傳感器得到的油的電學性質EP隨時間T變化的曲線。圖中上部的曲線由參照傳感器所得，下部的從檢測傳感器所得。在圖10中的時間間隙t1中，參照傳感器的第二電容器的電學性質EPC2具有一確定的數值EPC2(NOM)。該數值對應了其在正常溫度下的電學性質。然而在時間間隔t2中，該數值因溫度改變而增加。同樣的在時間間隙t3中，該數值回復到正常。在時間間隔t4中該數值再次由於溫度變化而升高，以上這種第二電容器的電學性質EPC2的行為可以作為基準值用來校正或者補償對第一電容器的電學性質EPC1的行為。這裡必須指出的是，受溫度波動的影響，電學性質EPC1和EPC2的改變是相同的。這是因為第一和第二電容器處在相同的溫度環境中，另外他們具有對溫度相同或者相類似的熱學性質。所以根據以下列出的方程來結合電學性質EPC1和EPC2可以得到一種溫度補償的電學性質EPT。
值得再次指出的是，圖10中繪出的電學性質曲線代表了電阻抗或者電壓隨使用時間的改變。若是用電流來表達，其曲線如同圖8中所示的一樣。
圖11顯示了溫度補償的電學性質EPT的曲線，如上所述，該曲線是經過結合了電容器C1和電容器C2的電學性質的結果。至於如何結合這兩電容器的電學性質，一種優選的方案是用電容器C1的電學性質減去電容器C2的電學性質，如同以下的公式所表示；EPT＝EPC1-EPC2+EPC2(NOM)其中EPC2(NOM)表示測量電容器C2在正常溫度情況下得到的電學性質的數值。使用該數值可使經溫度補償的電學性質與時間關係的曲線處於正值區域。
當然用另外的方法來結合電學性質EPC1和EPC2也是可以的。只要是該方法利用參照傳感器的電學性質來消除溫度波動對檢測傳感器的電學性質的影響，諸如應用EPC1減去EPC2的結合方法。
再者參照圖9到圖11和本文前述的步驟(f)中，可應用的電學性質包括電阻抗的個別組成，即電阻(R)和電抗(XC)，以取代用電阻抗來描述油變質程度過程。對於電阻抗的個別組成的測量所需的儀器和方法是眾所周知的，也可以使用在本文中所提到的測試技術和方法。
這裡必須指出的是，「未使用的油」是指新的，即指從生產廠出品，未經任何使用，不含有任何汙染物的油。「使用過的油」是指已經使用一段時間的油，在油中已存積了一定量的汙染物。在圖11的溫度補償的電學性質EPT走向中，時間T是用為獨立變量，除了時間以外，其他的變量也是可以使用的。例如汽車被駕駛的裡程數，可以作為獨立變量來描述經溫度補償的電學性質的關係。
圖12和13描述了另一種運用溫度補償的方法。在該方案中，一使用盡的油而不是新的油用來作為參照油。即第一電容器C1是浸入正在使用的被檢測油22，但參照電容器C2是浸入一使用盡的油24。該使用盡的油24是指該油積存了大量的汙染物，因而完全喪失其潤滑性能。這種使用盡的油24具有同被測油22相同的熱學性質，在時間間隙t2和t4中，由於油的溫度的變化引起了電容器C1和C2電學性質參數相同的變化。
圖13顯示了經結合了傳感電容器C1和參照電容器C2電學性質之後，得到的經溫度補償的電學性質隨使用時間的關係。這裡必須指出的是在本發明中，除了使用盡的油外、部份使用盡的、或者是前述的未使用過的油都可以用作參考油樣。
圖14顯示了另一種檢測油變質程度的裝置示意圖。該裝置測量傳感電容C1的溫度補償的電學性質，溫度補償的方法與本文前述的或者其他運用了溫度補償原理的方法相同。
圖15顯示了一預計的溫度補償的電學性質EPTP曲線(虛線)和一實際測量的溫度補償的電學性質EPTM曲線(實線)，該實際測量的曲線可由圖14所顯示的方法得到，Δt表示了被測油在被測量中的一微小的時間間隔，其對應的電學性質變化表示為ΔEPT。從圖中可以看到，到Δt的起始時間為止，對於被測的油來講，預計的和測量的溫度補償的電學性質是一致的，這就是說油變質程度的情況按照預計的方式而發展。但是如同下文所要敘述的，在Δt時間內發生的異常情況可造成實際的與預計的經溫度補償的電學性質不同。
從圖16中可以了解到本發明的第二種可以檢測油變質程度的方法。圖16放大顯示了在圖15中的微小時間Δt區間中被測的電學性質EPTM曲線的態勢。該曲線顯示了電學性質的突然變化，根據這一事實可以推測非常有可能是由於水在油中的存在而造成這一現象。比如在內燃機中，由於引擎的冷卻水密封圈突然地部份損壞而導致少量冷卻水進入潤滑油箱中，由此而造成在潤滑油中含有固定量的水分。而水的存在會造成由傳感電容器檢測的油電學性質的改變，即傳感電容器的電阻抗的減小、在電容器上的電壓的減小、以及相應的通過電容器電流的增大。根據電學性質突然變化的事實，也許可以推測由其他的原因所造成，但是比較起來在這種情況下，水是造成這種突變的最可能的原因。根據以上設想，本發明檢測水存在的可能性的方法如下所述。
a)、提供正在機械裡使用的被測油22，例如在內燃機和電變壓器中。
b)、提供一傳感檢測器26，包括傳感電容器C1。
c)、將傳感器26浸入在機械中的使用油22中。
d)、在測量時間區間Δt內，檢測電容器C1的溫度補償的電學性質EPT，其電學性質可以是下述中的任何一種—傳感電容器C1的電阻抗—通過該電容器的電流—作用在該電容器的電壓e)、如果觀察到溫度補償的電學性質EPT有突然改變，即可得知非常有可能是因為油中存在著水分。
如圖16的曲線所示，溫度補償的電學性質在突然減少了量值之後，仍具有其原有的對應於時間變化的斜率，該現象非常有可能是由於水分突然進入油中而造成。在機械原因上，是由於水密封圈的部份損壞而致。這曲線對應了當水分首次進入油中後，然後在油中保持一恆定量水分的情況。
在圖15和16所示的曲線中，時間是用來描述電學性質突然變化的獨立變量，除了時間以外，裡程數也可以用來作為測量的變量單位。
從圖17中的曲線可以了解到本發明的第三種檢測油變質程度的方法，圖17同樣是放大顯示了在圖15中Δt區間的曲線。在這個方法中，首先要有一個從經驗公式或者其他方法得到的預計溫度補償的電學性質曲線。這曲線如同圖15中所示，描述了油的變質程度隨時間的正常變化。然後通過比較測量的和預計的經溫度補償的電學性質，可以判斷油中存在水分的可能性。這第三種方法包括a)、提供正在機械裡使用的被測油22，例如在內燃機和電變壓器中。
b)、提供一傳感器26，包括其傳感電容器C1。
c)、將傳感器26浸入在被測的油22中。
d)、在測量的時間區間Δt內，測量電容器C1的溫度補償的電學性質EPTM，其性質是下述的任何一種—傳感電容器C1的電阻抗—通過該電容器的電流—作用在該電容器上的電壓e)、建立一預計的經溫度補償的電學性質曲線EPTP。
f)、比較在步驟(d)中得到的和在(e)中預計的溫度補償的電學性質EPT。
g)、根據在步驟(f)中經比較而得到的結果，可以確定在油中含水的可能性。如果—測量的溫度補償的電學性質有不同於預計的電學性質的數值—測量的和預計的溫度補償的電學性質對時間變化有不同的斜率—測量的經溫度補償的電學性質的數值超過了預計的極值，該數值是由預計的電學性質的經驗公式所規定的。並且，這種超過預計極值的現象發生在早於預計發生的時間。該預定的發生時間可以由預計的溫度補償的電學性質曲線所決定，上述的情況可參照圖18中曲線的描述。
從圖17得知，測量的溫度補償的電學性質EPTM不同於預計的性質EPTP，這是油中含水的一個憑證。同時，還可以看到測量的電學性質與使用時間的關係的斜率，不同於從預測的電學性質所得到的斜率。這也是存在水分的一個依據。
圖18顯示了測量的電學性質超過了一預先規定的溫度補償的電學性質的極值EPTPE，這提供了油中含水的又一憑證。圖中的曲線，還顯示了測定的溫度補償的電學性質早於在預定的油的使用的時間超過了該規定的限值，這也是又一種油中含水的判斷。可以明確的是，除了用時間以外，油的使用的裡程數也可以用來表述該種由使用的裡程數小於預計的使用裡程數而達到對油中含水的判斷。
圖19中的曲線顯示了在很短的測量時間Δt內，測量的溫度補償的電學性質存在著異常。即其最初顯示較小的數值EPTIA，然後很快回到了預計的數值EPTPM。這種現象可以對應於在最初的時間內發動一冷溫度的發動機，而該機內的潤滑油中存在著少量的冷凝水。在未發動或剛發動引擎時，由於有水的存在，油的電學性質會不同於預測的數值。當內燃機運轉了幾分鐘之後，機油溫度升高而冷凝水從油中蒸發，這樣就使測量的溫度補償的電學性質回復到預測的正常數值。
根據以上的分析，有第四種檢測在油中水分的方法a)、提供一冷的發動機，其包含有被測的曲軸箱潤滑油22；b)、提供一密封在一容器中的不含水分的參照油24，該容器被放置在同被測油22具有相同溫度的區域；c)提供一檢測傳感器26，其中包括第一電容器C1；d)、提供一參照傳感器28，其中包括第二電容器C2，參照傳感器28浸入在參照油24中；e)、把檢測傳感器26浸入被測的油22中；f)、發動冷的發動機，並立即開始記錄參照傳感器和檢測傳感器所輸出的數值；g)、取得溫度補償的油的電學性質，該性質可以由經結合參照傳感器和檢測傳感器得出的表述中的任何一種—在檢測傳感器第一電容器C1上的電阻抗—通過第一電容器C1的電流—在第一電容器C1上的電壓h)、根據溫度補償的油的電學性質在最初時間有異常數值，隨即回復到正常狀況，表明油中含有水。
必須指出的是，在圖19中曲線的異常現象是根據油的電阻抗或者電壓來表示的，如果是用電流來表達，則曲線會有相應的表示。
圖20顯示了用另外的方法來表示油的變質程度，即油的變質程度與油的可使用量的關係，在這裡油的可使用量是一單獨變量，油的可使用量的單位可以是時間、裡程數、諸如此類，這樣的表示方法有利於幫助用戶決定何時應更換機油。
一種可判定油變質程度的方法，包括有；a)、建立一預定的溫度補償的油的電學性質曲線，該曲線描述油從剛被使用到被使用盡了的過程中電學性質的變化。其兩極值對應為EPT(新油)和EPT(使用盡的油)。
b)、測量正在被使用油的電學性質(EPT)c)、判定油的汙染指數(D)，其由下列方程得出 指數D的數值是歸一化的，對應於新的油來說，D是零；對應於使用盡的油來說，D等於一。
一種判定油剩餘的可使用值的方法，包括a)、建立一預定的溫度補償的油的電學性質曲線，該曲線描述油從剛被使用到被使用盡了過程中電學性質的變化，其兩極值對應為EPT(新油)和EPT(使用盡的油)；b)、測量使用油的電學性質(EPT)；c)、決定油的剩餘的可使用的指數(R)，該指數可以用如下的歸一化方程得出； 指數R的數值是歸一化的，對應於新的油來說，D是一；對於使用盡的油來說，D等於零。
該描述油的剩餘的可使用值的方法，還包括有
d)、建立一可使用區間，用(U使用盡的油—U新油)來表示，(U使用盡的油—U新油)對應於電學性質變化(EPT新油—EPT使用盡的油)這裡符號U代表使用量的物理量，以裡程數為例，對於使用盡的油來說，U使用盡的油等於其最大的使用的裡程數。對新油來說U新油等於零。
e)、決定在某一測量點上油的剩餘的可使用量(RU)RU＝R×(U使用盡的油—U新油)根據預測的溫度補償的電學性質曲線的形狀，計算的油的剩餘的可使用值RU接近於在該測量點上油的實際可使用值，該數值等於U使用盡的油減去在該測量點上油已被使用的裡程數的差值。
另外，在步驟(d)中，時間也是可利用的使用量的單位。
以上為敘述本發明所選擇的實例僅僅是示範性的，只是遵循了本發明的原理的舉例，而並非對本發明的限定。
權利要求
1.一種檢測油變質程度的方法，包括以下步驟a)提供一被測油；b)提供一參照油，該參照油不含水分，參照油被放置在一容器中，該容器被放置在同被測油相同溫度的一區域；c)提供一檢測傳感器，其包含一第一電容器；d)提供一參照傳感器，其包含一第二電容器，第二電容器浸在參照油中；e)將檢測傳感器的第一電容器浸在被測油中；f)測量第一和第二電容器的電學性質，該電學性質可以是如下的任何一種—第一和第二電容器的電阻抗—在第一和第二電容器中通過的電流—在第一和第二電容器上的電壓g)結合上述的第一和第二電容器上的電學性質得到油的經溫度補償的電學性質，該性質代表了油的變質程度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於上述的參照油具有與檢測油相同的熱學性質，參照油可以是未使用過的油或使用盡的油。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括依據步驟(g)中所述的溫度補償的電學性質具有突然的變化，可確定油中有水存在。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括h)建立一預測的溫度補償的油的電學性質的曲線；i)如果有以下任何一種情況發生時，確定水在油中的存在；—測量的油的經溫度補償的電學性質同預計的溫度補償的電學性質有不同的數值；—測量的油的經溫度補償的電學性質同預計的溫度補償的電學性質有不同的變化速率；—測量的油的經溫度補償的電學性質超過從預計的溫度補償的電學性質中得到的一極限值，且該現象在早於根據預計的油的溫度補償的電學性質所預定的時間而發生。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括—在步驟(a)中，被測油在一冷的內燃機中；—發動內燃機；—如果測量的溫度補償的電學性質在步驟(g)中最初呈現異常，可確定在被測的油中含有水分。
6.一種檢測油中含水的方法，包括以下步驟a)提供被測的油；b)提供一檢測傳感器，其中包含有一電容器；c)將檢測傳感器浸入被測的油中；d)測量一段時間中該傳感器的電容器的經溫度補償的電學性質，該電學性質是以下的任何一種—電容器的電阻抗—通過電容器的電流—在電容器上的電壓e)如果測量的經溫度補償的電學性質存在著突然變化，則確定油中存在水分。
7.一種檢測油中含水的方法，包括以下步驟a)提供被測的油；b)提供一檢測傳感器，其包含有一電容器；c)將該檢測傳感器浸入被測的油中；d)測量一段時間該檢測傳感器中電容器的經溫度補償的電學性質，該電學性質是以下的任何一種—電容器的電阻抗—通過電容器的電流—在電容器上的電壓e)建立預計的溫度補償的電學性質曲線；f)用在上述步驟(d)中經測量得到的溫度補償的電學性質與在步驟(e)中得到的預計的溫度補償的電學性質相比較；g)如果存在下面任何一種情況，確定水在油中存在—測量得到的溫度補償的電學性質，具有不同於預定的溫度補償的電學性質；—測量的溫度補償的電學性質相比於預定的溫度補償的電學性質，有不同的改變速率；—測量得到的經溫度補償的電學性質超過從預計的溫度補償的電學性質中得到的一極限值，而且該現象早於在根據預計的溫度補償的電學性質所判斷的時間而發生。
8.根據權利要求1或6或7所述的方法，其特徵在於所述的電容器的電學性質，還包括電阻和電容性阻抗。
9.一種描述油變質程度的方法，包括；a)建立一預計的溫度補償的油的電學性質的曲線，該電學性質曲線包括未被使用過的油的性質(EPT新油)和全部使用盡的油的性質(EPT使用盡的油)；b)測量正在使用的油的電學性質(EPT)；c)根據以下公式，決定定義量，油的變質程度率(D)
10.一種描述油的剩餘使用壽命的方法，包括a)建立一預計的油的溫度補償的電學性質的曲線，該曲線包括未被使用過的油的性質(EPT新油)和全部使用盡的油的性質(EPT使用盡的油)；b)測量正在使用的油的電學性質(EPT)；c)根據以下公式，決定定義量，油的剩餘使用率(R)
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於還包括d)對應於電學性質區間EPT新油—EPT使用盡的油，建立一可使用的區間(U使用盡的油—U新油)，和e)定義剩餘的使用量為RU＝R×(U使用盡的油—U新油)。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於所述的使用區間可以是時間的區間。
全文摘要
本發明公開了一種檢測油變質程度的方法，包括以下步驟提供被測油、參照油，參照油不含水分，參照油被放置在一容器中，該容器被放置在同被測油相同溫度的一區域；提供檢測傳感器，其包含一第一電容器；提供一參照傳感器，其包含一第二電容器，第二電容器浸在參照油中；將檢測傳感器的第一電容器浸在被測油中；測量第一和第二電容器的電學性質，結合上述的第一和第二電容器上的電學性質得到油的經溫度補償的電學性質，該性質代表了油的變質程度。還公開了多種用來判斷油中存在水分的方法，和用來描述油變質程度和油的剩餘的使用值的方法。
文檔編號G01N27/02GK1459630SQ0314098
公開日2003年12月3日 申請日期2003年5月23日 優先權日2002年5月24日
發明者孫一忠 申請人:孫一心, 孫一忠