专利名称：检测油变质程度的方法
技术领域：
本发明涉及油变质程度的测量方法，尤其是指运用了油的电学性质因油受污染而发生相应变化的原理的测量方法。
美国专利号4,646,070的发明提供了一种测量油变质程度的检测器和方法。该方法是通过检测油的介电常数来判断用在内燃机中润滑油变质程度的程度。这种测量器凭借着一个浸在油中的具有平行电极的传感电容器。这传感电容器和一个有固定电容值的电容器相串联而引成一个电压分压电路。在该电压分压电路上加有一个固定频率的交流电流信号。这样在传感电容器上的电压分压值就正比于油的介电常数，可通过分析该介电常数的变化来判断油变质的程度，该发明使用的交流频率在50千赫到500千赫之间。
美国专利号4,764,256发明公布了一种检测润滑油的剩余的可使用寿命的方法。该方法适用于至少含有一种以上添加剂的有机润滑油。在制备测试样品时，先用一种溶剂与油样相混合。在某些情况下，电介质可作为溶剂。然后样品被放置在一电极池中，用伏安法来测量。在测量过程中逐渐增大在样品上所加的电压至某一数值时，引起样品中的电氧化反应，相应有氧化电流产生，该电流数值与添加剂的含量成正比。检测和记录这种氧化电流的峰值，可以用来反映润滑油剩余的可使用的寿命。
美国专利号5,540,086发明展示了一种油变质程度的检测器，这检测器的机械结构具有一通孔外壳，一个固定在外壳里的基板，其用作为第一电极板，另一基板安置在外壳的顶端平行于第一电极板，其用作为第二电极板，以及一个具有固定电容值的参照电容，第一电极板和第二电极板之间设计有一固定间隙，油箱中的润滑油可以经该间隙自由地流通，这就构成了一个润滑油的电容器。第一电极板可区分为一个主要传感区域和一个次要传感区域。次要传感区域在整个电极板上只占有很小比例。第一电极板的主要传感区域与第二电极板构成的油变质程度传感电容器。第一电极板的次要区域与第二电极板所构成的电容器与参照电容器串联连接组成一总参照电容器。这样油变质程度电容器的电容值与总参照电容器的电容值的比例可以用来指示油变质程度的程度。该油变质程度检测器还含有固定在基板上的热电敏电阻元件，以提供在测试油变质程度过程中对温度变化的补偿。
美国专利号6,297,733的发明结合了一油变质程度传感检测器和一油位检测器。油变质程度传感检测器如同美国专利号5,540,086所述。
这些技术方案存在的缺点包括检测油中是否含有水分存在局限性；需要另外采用电子元件来进行温度补偿；不能在油温变化的情况下进行动态测量。
为达到上述目的，本发明的解决方案是一种检测油变质程度的方法，包括以下步骤a)提供一被测油；b)提供一参照油，该参照油不含水分，参照油被放置在一容器中，该容器被放置在同被测油相同温度的区域；c)提供一检测传感器，其包含一第一电容器；d)提供一参照传感器，其包含一第二电容器，第二电容器浸在参照油中；e)将检测传感器的第一电容器浸在被测油中；f)测量第一和第二电容器的电学性质，该电学性质可以是如下的任何一种—第一和第二电容器的电阻抗—在第一和第二电容器中通过的电流—在第一和第二电容器上的电压g)结合上述的第一和第二电容器上的电学性质得到油的经温度补偿的电学性质，该性质代表了油的变质程度。
还包括在步骤(f)中，所述的电学性质，还包括电阻和电容性阻抗。
还包括上述的参照油具有与检测油相同的热学性质。参照油可以是未使用过的油或使用尽了的油。
还包括依据步骤(g)中所述的温度补偿的电学性质具有突然的变化，可判断油中有水存在。
还包括h)建立一预测的温度补偿的油的电学性质的曲线；i)如果有以下任何一种情况发生时，确定水在油中的存在；
—测量的油的经温度补偿的电学性质同预计的温度补偿的电学性质有不同的数值；—测量的油的经温度补偿的电学性质同预计的温度补偿的电学性质有不同的变化速率；—测量的油的经温度补偿的电学性质超过从预计的温度补偿的电学性质中得到的一极限值，且该现象在早于根据预计的油的温度补偿的电学性质所预定的时间而发生。
还包括—在步骤(a)中，被测油在一冷的内燃机中；—发动该内燃机；—如果测量的温度补偿的电学性质在步骤(g)中最初呈现异常，可确定在被测的油中含有水分；—种检测油中含水的方法，包括以下步骤a)提供被测的油；b)提供一检测传感器，其中包含有一电容器；c)将检测传感器浸入被测的油中；d)测量一段时间中该传感器的电容器的经温度补偿的电学性质，该电学性质是以下的任何一种—电容器的电阻抗—通过电容器的电流—在电容器上的电压e)如果测量的经温度补偿的电学性质存在着突然变化，则确定油中存在水分。
还包括在步骤(d)中，所述的电学性质，还包括电阻和电容性阻抗。
一种检测油中含水的方法，包括以下步骤a)提供被测的油；
b)提供一检测传感器，其包含有一电容器；c)将该检测传感器浸入被测的油中；d)测量一段时间该检测传感器中电容器的经温度补偿的电学性质，该电学性质是以下的任何一种—电容器的电阻抗—通过电容器的电流—在电容器上的电压e)建立预计的温度补偿的电学性质曲线；f)用在上述步骤(d)中经测量得到的温度补偿的电学性质与在步骤(e)中得到的预计的温度补偿的电学性质相比较；g)如果存在下面任何一种情况，确定水在油中存在—测量得到的温度补偿的电学性质，具有不同于预定的温度补偿的电学性质；—测量的温度补偿的电学性质相比于预定的温度补偿的电学性质，有不同的改变速率；—测量得到的经温度补偿的电学性质超过从预计的温度补偿的电学性质中得到的一极限值，而且该现象早于在根据预计的温度补偿的电学性质所判断的时间而发生。
还包括有在步骤(d)中，所述的电学性质，还包括电阻和电容性阻抗。
一种描述油变质程度的方法，包括；a)建立一预计的温度补偿的油的电学性质的曲线，该电学性质曲线包括未被使用过的油的性质(EPT新油)和全部使用尽的油的性质(EPT使用尽的油)；b)测量正在使用的油的电学性质(EPT)；
c)根据以下公式，决定定义量，油的变质程度率(D) D的数值是归一化的，对应于新的油来说，D是零值；对应于使用尽的油来说，D等于一。
一种描述油的剩余使用寿命的方法，包括a)建立一预计的油的温度补偿的电学性质的曲线，该曲线包括未被使用过的油的性质(EPT新油)和全部使用尽的油的性质(EPT使用尽的油)；b)测量正在使用的油的电学性质(EPT)；c)根据以下公式，决定定义量，油的剩余使用率(R) R的数值是归一化的，对应于新的油来说，R是一；对应于使用尽的油来说，R等于零。
还包括d)对应于电学性质区间EPT新油—EPT使用尽的油，建立一可使用的区间(U使用尽的油—U新油)，和e)定义剩余的使用量为RU＝R×(U使用尽的油—U新油)；还包括所述的使用区间可以是时间的区间。
本发明可应用于对各类机械装置里油的变质程度状态的即时测量，比如对用在内燃机中的润滑油，或者是用在电变压器中的绝缘油等。本发明是通过测量油的电学性质来对油的变质程度加以判定的方法。
根据本发明的技术方案，除了应用测试油性质的传感检测器之外，还使用了一参照检测器，参照检测器使用没有水分的、未被使用过的或者是使用尽的润滑油。参照检测器被安置的区域具有同传感检测器被安置的区域相同的温度。结合这两检测器的电学性质(比如相减)则可以消除由温度变化而引起的电学性质的波动，从而达到取得有温度补偿的油的电学性质。
根据另一技术方案，本发明提供了多种检测油中水分的方法。利用下列事实，可以判断水分存在的可能性；1、经温度补偿的油的电学性质突然变化。
2、测量的温度补偿的电学性质值与预期的不同，或者电学性质值超过预期的限值。
3、温度补偿的油的电学性质存在着异常，例如刚起动冷发动机时，发现异常的电学性质，当发动机转热之后，油的电学性质回复到正常数值。
根据本发明的其他技术方案，本发明提供了多种揭示油的变质程度和油剩余的使用寿命的方法。
本发明在传感器的结构上，除了运用检测传感器外，还使用了参照传感器。参照传感器采用了浸在参照油(未使用过的，或者是使用尽的没有水分的油)中的电容器结构。该参照油和电容器是被密封在一容器中，与被测油没有直接的接触，从而本发明提供了对油中水分测量的可能性。
本发明传感器具有对由于温度变化而造成油电学性质变化补偿的功能。这种补偿是建立在直接利用油的热学性质的基础上。
在性能上，由于应用了这种结构的传感器，本发明对电学性质的温度补偿，不仅能在油的温度平衡态上，而且能在非平衡态上实施(非平衡态指油温在持续上升，或者在下降)。即本发明优化了传感器的性能。
本发明还提供鉴别油中含水的方法，这样本发明具有鉴别油在自然情况下(正常使用)的变质和在非自然情况下(如受冷却水之类外来物的污染)的变质的双重功能。


图1为油变质程度随使用时间变化的曲线示意图。
图2为油电阻抗随时间变化的曲线示意图。
图3为测量油的电阻抗值和经温度校正后的电阻抗值随时间变化的曲线示意图。
图4为预计的经温度补偿后的电阻抗曲线(虚线)和实际测量的温度补偿的电阻抗曲线(实线)示意图。
图5为电压分压器测量电阻抗的电路示意图。
图6为用恒压源测量油介质的电流值的电路示意图。
图7为用恒流源测量油传感检测器电压的电路示意图。
图8为油介质的电阻抗、电压和电流值与使用时间的关系曲线示意图。
图9为在测量油变质程度过程中建立温度补偿的油的电学性质的一装置示意图。
图10为一传感检测器和参照检测器获得的未经温度补偿的油的电学性质随时间变化的曲线示意图。
图11为经温度补偿的油的电学性质随时间变化的曲线示意图。该曲线是结合了图10中曲线的结果。
图12为从一传感检测器获得的油的电学性质变化的曲线和从另一种参照传感器获得的未经温度补偿的油的参照曲线示意图。
图13为经温度补偿的油的电学性质随时间变化的曲线，该曲线是结合了图12中曲线的结果。
图14为第二种检测油变质程度装置的示意图。
图15为一预计的和测量的经温度补偿的油的电学性质曲线示意图。
图16为被测量的温度补偿的油的电学性质的突然变化示意图。
图17为被测的温度补偿的电学性质不同于预计的电学性质示意图。
图18为一测量的油的经温度补偿电学性质，其极值超过了预期的极限值示意图。
图19为油的经温度补偿的电学性质的异常曲线示意图，该曲线是描述从开始发动一冷的发动机中的润滑油的状况。
图20为用不同的形式描述油的变质程度示意图。
同样被用在电变压器中，油也会裂解。主要原因是由于温度、氧气、水分、高电压作用下产生的部份放电和电火花使油裂解产生污染物而导致油的变质。
油存在着介电常数，末污染和被污染油的介电常数不同。利用这一性质，油的变质程度可以通过与介电常数有关的电学性质的测量来判断。这种测量可以通过安置在油中的一传感器，比如含有可检测电容的电容器。利用传感器的电学参数来表达油的电学性质。当油污染程度增加，即油变质程度增加，这导致油的介电常数(ε)增加进而引起了传感器电容值(C)的增加。电容值的增加导致了电阻抗值(Z)的减小。电阻抗可以用公式Z＝R+j(-1/ωC)来表示。当用一交流电压(V)加在电容器性传感器的极板上，电流会在极板间流动，电阻抗的减小会引起电流的增加。以上的电学技术知识是众所周知的。如同在美国专利号4,646,070中叙述的那样。图2描述了电阻抗随时间的变化，对于新的未使用过的油来说电阻抗值高，反之，对使用寿命耗尽的油来说电阻抗低。进一步分析表明，因为润滑油是不导电的，所以电容性阻抗j(-1/ωC)或者Xc是决定电阻抗的主导因素。应用本发明，使用者可以周期性地测试油的电阻抗值以判定油的质量。这种测量是可从连续性的到非经常性的。图2曲线中的黑点表示由这种周期性的测量而得到的电阻抗值。
然而油的介电常数是随温度而变化的，当润滑油温度增高，油介电常数也随之增加而导致电容值的增加。所以，必须设法在测量中消除这种温度效应，这可以通过对电阻抗值的补偿来达到。具体来讲，一种方法是可以通过测量温度，然后使用与温度有关的矫正因素，把测量的电阻抗值(ZM)转换成经温度补偿的电阻抗值(ZT)。另一方法是，这种对温度补偿的测量总是可以在预定的温度上进行。图3中的曲线表示了测量的电阻抗(ZM)和经过温度补偿的电阻抗值(ZT)与使用时间的关系。
图4显示了预计的温度补偿的电阻抗(ZP)和实际测量的经温度补偿的电阻抗(ZT)曲线。预计的曲线代表了电阻抗值在油的正常使用情况下随时间的变化情况。该曲线可以先通过实际测量，然后由导出的经验公式作决定。在图4中可以看到了实际的经温度补偿的曲线与预计的相吻合，这表示了油的正常变质的过程。然而，如同下文所述，某些因素可以导致预计的和实际的电阻抗值不同。
油的变质程度，如同图2到4所示，可以通过对电阻抗的测量来表示。这种电阻抗的测量在电学原理上可以使用分压器来达到，分压器可以由一含有被测油的传感电容器和一已知电阻抗元件串联组成。在测量时把一交流电压加到分压器上，注有油的电容器的电阻抗值正比于在电容上的电压和在已知的电阻抗元件上电压的比值。油的变质程度过程也可以用电流或电压随时间的关系来表达。在用电流法测量时，用一恒压源作用在传感电容器上，流经电容的电流值反比于电阻抗值。用电压法测量时，用一恒流源作用在传感电容器上，在电容器上的电压值正比于电阻抗值。在具体运用以上所述的测量电阻抗、电压和电流方法时，可以参考在电学上的有关技术细节，然而不管用何种方法去测量，该测量必须具有温度补偿的功能。
图5到7从一个方面揭示了上述的测量油变质程度的方法，传感器的电容(C)可以由两个以上的金属导电体平行所组成，在金属导电体之间必须设计有足够的间隙，以保证油的自由流动。图5所示，是一用于电阻抗测量的电压分压器的示意图。用一固定电压值的交流电压作用在传感电容器(C)和一已知电阻抗元件Zref上，电容器(C)的电阻抗是正比于油的变质程度程度。在一种实例中，电阻可以用作已知电阻抗元件。
图6显示了利用恒压源(Vo)的电流法进行测量的示意图。
图7显示了利用了恒流源(Io)的电压法进行测量的示意图。
图8中的曲线表示了与传感检测器的电容有关的电阻抗Z、电流I、和电压V随使用时间变化的趋势。从中可以看到油传感检测器电容的电阻抗和电压值随油使用时间的增长、即油变质程度的加剧而减小，而电流值却随之而增长。
电学原理表明，电容器的电阻抗可由电容性阻抗(Xc＝j(-1/ωC))和电阻(R)所组成。应用众所周知的电学技术对这两种参数的测量都能提供分析油变质程度程度的依据，这种测量可以用电阻抗仪来达到。比如用Agilent4294型号仪器可以取得电阻抗、电抗、电阻、电容和相位的信息。相位也可以用电阻和电抗值计算而得。
图9到11，揭示了本发明的检测油变质程度的方法，具体来讲是使用一参照传感器来补偿由温度变化所引起的经检测传感器测出的油的电学性质的波动。本方法包括(a)在机器里(如在内燃机里或者在变压器里)的一正在使用的被测油22(该油料不含有任何水分)；(b)提供一参照油样品24(同样参照油不含有水分)。该油样品是密封在一容器内，这容器是被放置于同油22有相同温度的区域。在设想的实际情况下，参照油24具有同被测油22相同的热物理性质，即由温度变化引起的参照油电学性质的变化同被测油的变化相同。另外在可选择的实际情况下，参照油可以是未经使用的油或者是使用尽的油。如参照油24和被测的使用过的油22是同一制造商生产的同一型号的产品，仅是使用的程度不同，参照油是未使用过的油或者使用尽的油，样品油可以是使用过的油。
(c)提供一检测传感器26，其包括了一个第一电容器C1。
(d)提供一参照传感器28，其包括了一个第二电容器C2。参照传感器28浸入在参照油24里。在可选择的情况下，当温度改变时，第一和第二电容器浸在相同的油中，有同样程度的电学性质的改变，同时检测传感器26和参照传感器28最好能设计在同一机械装置内。
(e)将检测传感器26浸入在被测的油22中。
(f)测量下列任何的一种电学性质，从检测传感器中得到的电学性质为EPC1，从参照传感器中得到的为EPC2，—第一电容器C1和第二电容器C2的电阻抗—通过第一电容器C1和第二电容器C2的电流—在第一电容器C1和第二电容器C2上的电压(g)结合检测传感器的电学性质EPC1和参照传感器的电学性质EPC2，从而得到一种温度补偿的电学性质EPT，其反映了油变质程度的信息。
检测传感器的电学性质EPC1和参照传感器的电学性质EPC2经测量器械30所结合得到温度补偿的电学性质EPT。由显示器32对用户作出结果通告。
图10显示了从油检测传感器和参照传感器得到的油的电学性质EP随时间T变化的曲线。图中上部的曲线由参照传感器所得，下部的从检测传感器所得。在图10中的时间间隙t1中，参照传感器的第二电容器的电学性质EPC2具有一确定的数值EPC2(NOM)。该数值对应了其在正常温度下的电学性质。然而在时间间隔t2中，该数值因温度改变而增加。同样的在时间间隙t3中，该数值回复到正常。在时间间隔t4中该数值再次由于温度变化而升高，以上这种第二电容器的电学性质EPC2的行为可以作为基准值用来校正或者补偿对第一电容器的电学性质EPC1的行为。这里必须指出的是，受温度波动的影响，电学性质EPC1和EPC2的改变是相同的。这是因为第一和第二电容器处在相同的温度环境中，另外他们具有对温度相同或者相类似的热学性质。所以根据以下列出的方程来结合电学性质EPC1和EPC2可以得到一种温度补偿的电学性质EPT。
值得再次指出的是，图10中绘出的电学性质曲线代表了电阻抗或者电压随使用时间的改变。若是用电流来表达，其曲线如同图8中所示的一样。
图11显示了温度补偿的电学性质EPT的曲线，如上所述，该曲线是经过结合了电容器C1和电容器C2的电学性质的结果。至于如何结合这两电容器的电学性质，一种优选的方案是用电容器C1的电学性质减去电容器C2的电学性质，如同以下的公式所表示；EPT＝EPC1-EPC2+EPC2(NOM)其中EPC2(NOM)表示测量电容器C2在正常温度情况下得到的电学性质的数值。使用该数值可使经温度补偿的电学性质与时间关系的曲线处于正值区域。
当然用另外的方法来结合电学性质EPC1和EPC2也是可以的。只要是该方法利用参照传感器的电学性质来消除温度波动对检测传感器的电学性质的影响，诸如应用EPC1减去EPC2的结合方法。
再者参照图9到图11和本文前述的步骤(f)中，可应用的电学性质包括电阻抗的个别组成，即电阻(R)和电抗(XC)，以取代用电阻抗来描述油变质程度过程。对于电阻抗的个别组成的测量所需的仪器和方法是众所周知的，也可以使用在本文中所提到的测试技术和方法。
这里必须指出的是，“未使用的油”是指新的，即指从生产厂出品，未经任何使用，不含有任何污染物的油。“使用过的油”是指已经使用一段时间的油，在油中已存积了一定量的污染物。在图11的温度补偿的电学性质EPT走向中，时间T是用为独立变量，除了时间以外，其他的变量也是可以使用的。例如汽车被驾驶的里程数，可以作为独立变量来描述经温度补偿的电学性质的关系。
图12和13描述了另一种运用温度补偿的方法。在该方案中，一使用尽的油而不是新的油用来作为参照油。即第一电容器C1是浸入正在使用的被检测油22，但参照电容器C2是浸入一使用尽的油24。该使用尽的油24是指该油积存了大量的污染物，因而完全丧失其润滑性能。这种使用尽的油24具有同被测油22相同的热学性质，在时间间隙t2和t4中，由于油的温度的变化引起了电容器C1和C2电学性质参数相同的变化。
图13显示了经结合了传感电容器C1和参照电容器C2电学性质之后，得到的经温度补偿的电学性质随使用时间的关系。这里必须指出的是在本发明中，除了使用尽的油外、部份使用尽的、或者是前述的未使用过的油都可以用作参考油样。
图14显示了另一种检测油变质程度的装置示意图。该装置测量传感电容C1的温度补偿的电学性质，温度补偿的方法与本文前述的或者其他运用了温度补偿原理的方法相同。
图15显示了一预计的温度补偿的电学性质EPTP曲线(虚线)和一实际测量的温度补偿的电学性质EPTM曲线(实线)，该实际测量的曲线可由图14所显示的方法得到，Δt表示了被测油在被测量中的一微小的时间间隔，其对应的电学性质变化表示为ΔEPT。从图中可以看到，到Δt的起始时间为止，对于被测的油来讲，预计的和测量的温度补偿的电学性质是一致的，这就是说油变质程度的情况按照预计的方式而发展。但是如同下文所要叙述的，在Δt时间内发生的异常情况可造成实际的与预计的经温度补偿的电学性质不同。
从图16中可以了解到本发明的第二种可以检测油变质程度的方法。图16放大显示了在图15中的微小时间Δt区间中被测的电学性质EPTM曲线的态势。该曲线显示了电学性质的突然变化，根据这一事实可以推测非常有可能是由于水在油中的存在而造成这一现象。比如在内燃机中，由于引擎的冷却水密封圈突然地部份损坏而导致少量冷却水进入润滑油箱中，由此而造成在润滑油中含有固定量的水分。而水的存在会造成由传感电容器检测的油电学性质的改变，即传感电容器的电阻抗的减小、在电容器上的电压的减小、以及相应的通过电容器电流的增大。根据电学性质突然变化的事实，也许可以推测由其他的原因所造成，但是比较起来在这种情况下，水是造成这种突变的最可能的原因。根据以上设想，本发明检测水存在的可能性的方法如下所述。
a)、提供正在机械里使用的被测油22，例如在内燃机和电变压器中。
b)、提供一传感检测器26，包括传感电容器C1。
c)、将传感器26浸入在机械中的使用油22中。
d)、在测量时间区间Δt内，检测电容器C1的温度补偿的电学性质EPT，其电学性质可以是下述中的任何一种—传感电容器C1的电阻抗—通过该电容器的电流—作用在该电容器的电压e)、如果观察到温度补偿的电学性质EPT有突然改变，即可得知非常有可能是因为油中存在着水分。
如图16的曲线所示，温度补偿的电学性质在突然减少了量值之后，仍具有其原有的对应于时间变化的斜率，该现象非常有可能是由于水分突然进入油中而造成。在机械原因上，是由于水密封圈的部份损坏而致。这曲线对应了当水分首次进入油中后，然后在油中保持一恒定量水分的情况。
在图15和16所示的曲线中，时间是用来描述电学性质突然变化的独立变量，除了时间以外，里程数也可以用来作为测量的变量单位。
从图17中的曲线可以了解到本发明的第三种检测油变质程度的方法，图17同样是放大显示了在图15中Δt区间的曲线。在这个方法中，首先要有一个从经验公式或者其他方法得到的预计温度补偿的电学性质曲线。这曲线如同图15中所示，描述了油的变质程度随时间的正常变化。然后通过比较测量的和预计的经温度补偿的电学性质，可以判断油中存在水分的可能性。这第三种方法包括a)、提供正在机械里使用的被测油22，例如在内燃机和电变压器中。
b)、提供一传感器26，包括其传感电容器C1。
c)、将传感器26浸入在被测的油22中。
d)、在测量的时间区间Δt内，测量电容器C1的温度补偿的电学性质EPTM，其性质是下述的任何一种—传感电容器C1的电阻抗—通过该电容器的电流—作用在该电容器上的电压e)、建立一预计的经温度补偿的电学性质曲线EPTP。
f)、比较在步骤(d)中得到的和在(e)中预计的温度补偿的电学性质EPT。
g)、根据在步骤(f)中经比较而得到的结果，可以确定在油中含水的可能性。如果—测量的温度补偿的电学性质有不同于预计的电学性质的数值—测量的和预计的温度补偿的电学性质对时间变化有不同的斜率—测量的经温度补偿的电学性质的数值超过了预计的极值，该数值是由预计的电学性质的经验公式所规定的。并且，这种超过预计极值的现象发生在早于预计发生的时间。该预定的发生时间可以由预计的温度补偿的电学性质曲线所决定，上述的情况可参照图18中曲线的描述。
从图17得知，测量的温度补偿的电学性质EPTM不同于预计的性质EPTP，这是油中含水的一个凭证。同时，还可以看到测量的电学性质与使用时间的关系的斜率，不同于从预测的电学性质所得到的斜率。这也是存在水分的一个依据。
图18显示了测量的电学性质超过了一预先规定的温度补偿的电学性质的极值EPTPE，这提供了油中含水的又一凭证。图中的曲线，还显示了测定的温度补偿的电学性质早于在预定的油的使用的时间超过了该规定的限值，这也是又一种油中含水的判断。可以明确的是，除了用时间以外，油的使用的里程数也可以用来表述该种由使用的里程数小于预计的使用里程数而达到对油中含水的判断。
图19中的曲线显示了在很短的测量时间Δt内，测量的温度补偿的电学性质存在着异常。即其最初显示较小的数值EPTIA，然后很快回到了预计的数值EPTPM。这种现象可以对应于在最初的时间内发动一冷温度的发动机，而该机内的润滑油中存在着少量的冷凝水。在未发动或刚发动引擎时，由于有水的存在，油的电学性质会不同于预测的数值。当内燃机运转了几分钟之后，机油温度升高而冷凝水从油中蒸发，这样就使测量的温度补偿的电学性质回复到预测的正常数值。
根据以上的分析，有第四种检测在油中水分的方法a)、提供一冷的发动机，其包含有被测的曲轴箱润滑油22；b)、提供一密封在一容器中的不含水分的参照油24，该容器被放置在同被测油22具有相同温度的区域；c)提供一检测传感器26，其中包括第一电容器C1；d)、提供一参照传感器28，其中包括第二电容器C2，参照传感器28浸入在参照油24中；e)、把检测传感器26浸入被测的油22中；f)、发动冷的发动机，并立即开始记录参照传感器和检测传感器所输出的数值；g)、取得温度补偿的油的电学性质，该性质可以由经结合参照传感器和检测传感器得出的表述中的任何一种—在检测传感器第一电容器C1上的电阻抗—通过第一电容器C1的电流—在第一电容器C1上的电压h)、根据温度补偿的油的电学性质在最初时间有异常数值，随即回复到正常状况，表明油中含有水。
必须指出的是，在图19中曲线的异常现象是根据油的电阻抗或者电压来表示的，如果是用电流来表达，则曲线会有相应的表示。
图20显示了用另外的方法来表示油的变质程度，即油的变质程度与油的可使用量的关系，在这里油的可使用量是一单独变量，油的可使用量的单位可以是时间、里程数、诸如此类，这样的表示方法有利于帮助用户决定何时应更换机油。
一种可判定油变质程度的方法，包括有；a)、建立一预定的温度补偿的油的电学性质曲线，该曲线描述油从刚被使用到被使用尽了的过程中电学性质的变化。其两极值对应为EPT(新油)和EPT(使用尽的油)。
b)、测量正在被使用油的电学性质(EPT)c)、判定油的污染指数(D)，其由下列方程得出 指数D的数值是归一化的，对应于新的油来说，D是零；对应于使用尽的油来说，D等于一。
一种判定油剩余的可使用值的方法，包括a)、建立一预定的温度补偿的油的电学性质曲线，该曲线描述油从刚被使用到被使用尽了过程中电学性质的变化，其两极值对应为EPT(新油)和EPT(使用尽的油)；b)、测量使用油的电学性质(EPT)；c)、决定油的剩余的可使用的指数(R)，该指数可以用如下的归一化方程得出； 指数R的数值是归一化的，对应于新的油来说，D是一；对于使用尽的油来说，D等于零。
该描述油的剩余的可使用值的方法，还包括有
d)、建立一可使用区间，用(U使用尽的油—U新油)来表示，(U使用尽的油—U新油)对应于电学性质变化(EPT新油—EPT使用尽的油)这里符号U代表使用量的物理量，以里程数为例，对于使用尽的油来说，U使用尽的油等于其最大的使用的里程数。对新油来说U新油等于零。
e)、决定在某一测量点上油的剩余的可使用量(RU)RU＝R×(U使用尽的油—U新油)根据预测的温度补偿的电学性质曲线的形状，计算的油的剩余的可使用值RU接近于在该测量点上油的实际可使用值，该数值等于U使用尽的油减去在该测量点上油已被使用的里程数的差值。
另外，在步骤(d)中，时间也是可利用的使用量的单位。
以上为叙述本发明所选择的实例仅仅是示范性的，只是遵循了本发明的原理的举例，而并非对本发明的限定。
权利要求
1.一种检测油变质程度的方法，包括以下步骤a)提供一被测油；b)提供一参照油，该参照油不含水分，参照油被放置在一容器中，该容器被放置在同被测油相同温度的一区域；c)提供一检测传感器，其包含一第一电容器；d)提供一参照传感器，其包含一第二电容器，第二电容器浸在参照油中；e)将检测传感器的第一电容器浸在被测油中；f)测量第一和第二电容器的电学性质，该电学性质可以是如下的任何一种—第一和第二电容器的电阻抗—在第一和第二电容器中通过的电流—在第一和第二电容器上的电压g)结合上述的第一和第二电容器上的电学性质得到油的经温度补偿的电学性质，该性质代表了油的变质程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述的参照油具有与检测油相同的热学性质，参照油可以是未使用过的油或使用尽的油。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括依据步骤(g)中所述的温度补偿的电学性质具有突然的变化，可确定油中有水存在。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括h)建立一预测的温度补偿的油的电学性质的曲线；i)如果有以下任何一种情况发生时，确定水在油中的存在；—测量的油的经温度补偿的电学性质同预计的温度补偿的电学性质有不同的数值；—测量的油的经温度补偿的电学性质同预计的温度补偿的电学性质有不同的变化速率；—测量的油的经温度补偿的电学性质超过从预计的温度补偿的电学性质中得到的一极限值，且该现象在早于根据预计的油的温度补偿的电学性质所预定的时间而发生。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括—在步骤(a)中，被测油在一冷的内燃机中；—发动内燃机；—如果测量的温度补偿的电学性质在步骤(g)中最初呈现异常，可确定在被测的油中含有水分。
6.一种检测油中含水的方法，包括以下步骤a)提供被测的油；b)提供一检测传感器，其中包含有一电容器；c)将检测传感器浸入被测的油中；d)测量一段时间中该传感器的电容器的经温度补偿的电学性质，该电学性质是以下的任何一种—电容器的电阻抗—通过电容器的电流—在电容器上的电压e)如果测量的经温度补偿的电学性质存在着突然变化，则确定油中存在水分。
7.一种检测油中含水的方法，包括以下步骤a)提供被测的油；b)提供一检测传感器，其包含有一电容器；c)将该检测传感器浸入被测的油中；d)测量一段时间该检测传感器中电容器的经温度补偿的电学性质，该电学性质是以下的任何一种—电容器的电阻抗—通过电容器的电流—在电容器上的电压e)建立预计的温度补偿的电学性质曲线；f)用在上述步骤(d)中经测量得到的温度补偿的电学性质与在步骤(e)中得到的预计的温度补偿的电学性质相比较；g)如果存在下面任何一种情况，确定水在油中存在—测量得到的温度补偿的电学性质，具有不同于预定的温度补偿的电学性质；—测量的温度补偿的电学性质相比于预定的温度补偿的电学性质，有不同的改变速率；—测量得到的经温度补偿的电学性质超过从预计的温度补偿的电学性质中得到的一极限值，而且该现象早于在根据预计的温度补偿的电学性质所判断的时间而发生。
8.根据权利要求1或6或7所述的方法，其特征在于所述的电容器的电学性质，还包括电阻和电容性阻抗。
9.一种描述油变质程度的方法，包括；a)建立一预计的温度补偿的油的电学性质的曲线，该电学性质曲线包括未被使用过的油的性质(EPT新油)和全部使用尽的油的性质(EPT使用尽的油)；b)测量正在使用的油的电学性质(EPT)；c)根据以下公式，决定定义量，油的变质程度率(D)
10.一种描述油的剩余使用寿命的方法，包括a)建立一预计的油的温度补偿的电学性质的曲线，该曲线包括未被使用过的油的性质(EPT新油)和全部使用尽的油的性质(EPT使用尽的油)；b)测量正在使用的油的电学性质(EPT)；c)根据以下公式，决定定义量，油的剩余使用率(R)
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于还包括d)对应于电学性质区间EPT新油—EPT使用尽的油，建立一可使用的区间(U使用尽的油—U新油)，和e)定义剩余的使用量为RU＝R×(U使用尽的油—U新油)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的使用区间可以是时间的区间。
全文摘要
本发明公开了一种检测油变质程度的方法，包括以下步骤提供被测油、参照油，参照油不含水分，参照油被放置在一容器中，该容器被放置在同被测油相同温度的一区域；提供检测传感器，其包含一第一电容器；提供一参照传感器，其包含一第二电容器，第二电容器浸在参照油中；将检测传感器的第一电容器浸在被测油中；测量第一和第二电容器的电学性质，结合上述的第一和第二电容器上的电学性质得到油的经温度补偿的电学性质，该性质代表了油的变质程度。还公开了多种用来判断油中存在水分的方法，和用来描述油变质程度和油的剩余的使用值的方法。
文档编号G01N27/02GK1459630SQ0314098
公开日2003年12月3日 申请日期2003年5月23日 优先权日2002年5月24日
发明者孙一忠 申请人:孙一心, 孙一忠