CN102027358A - 润滑油劣化度评价装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种润滑油劣化度评价装置、润滑油劣化度评价方法和在线润滑油管理装置，其采用pH-ISFET，以漏极和源极间施加了恒定电压时的漏极和源极间流经的电流变化或漏极和源极间流经了恒定电流时的漏极和源极间电压的变化作为输出来测定润滑油的离子浓度变化，以判定润滑油的劣化状态，这样可以简单且稳定地测得润滑油的劣化度。
Description
技术领域
本发明涉及一种润滑油的劣化度评价装置、劣化度评价方法和在线润滑油管理装置。
背景技术
润滑油，特别是发动机油，其劣化是导致作为使用对象的发动机等装置的工作效率和耐久性等下降的原因，因此有必要对其管理使其处于正常状态。
因此，虽然希望有能对劣化度进行简便测定的装置、方法，但是没有这样的装置、方法，而是采用以使用时间作为劣化度的标准进行管理，或分析润滑油，并根据得到的多个特性值判断劣化度等方式。
例如，提出了多种综合润滑油的介电常数和使用时间以及使用中的过酷度等进行劣化度评价的方案。但是，这些方法都不测定润滑油劣化度本身，都是以没有可靠性高的劣化度测定法的情形为前提组成的方法，可预见到由于润滑油的种类和使用条件的不同，结果也大为不同，其可靠性低。
另一方面，提出了一种方案，将包含在润滑油的碱土类金属，特别是钙的因油中水分导致的离子化变化作为润滑油的劣化，采用ISFET根据比较电极和ISFET的电位差来测定该离子化的程度(参考专利文献1)。但是，在非水系的润滑油中，金属离子不能稳定存在，水分少的润滑油，就不能进行正确的测定。
专利文献1：日本特开昭63-40855号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种消除上述的现有技术的缺点的、能简单且稳定地测定润滑油的劣化度的润滑油劣化度评价装置、润滑油劣化度评价方法和在线润滑油管理装置。
解决问题的手段
本发明者为了解决上述课题锐意研究，结果着眼于润滑油的酸度表示润滑油的真实劣化程度，以及能通过采用适当的方法使用pH-ISFET来测定非水系的润滑油的酸度这两个方面，得到了本发明。即，本发明是，
(1)一种润滑油劣化度评价装置，包括：pH-ISFET以及在该pH-ISFET的漏极和源极之间施加恒定电压并测定流过漏极和源极间的电流的电路，或是在该pH-ISFET的漏极和源极之间流过恒定电流并测定源极和漏极间的电压的电路。
(2)如(1)所述的润滑油劣化度评价装置，不具有相对于pH-ISFET的比较电极。
(3)如(1)或(2)所述的润滑油劣化度评价装置，润滑油为发动机油。
(4)一种润滑油劣化度评价方法，其采用如(1)～(3)任一一种润滑油劣化度评价装置，将漏极和源极间施加了恒定电压时的漏极和源极间流过的电流或漏极和源极间流过了恒定电流时的漏极和源极间的电压作为输出来测定润滑油的酸度。
(5)如(4)所述的润滑油劣化度评价方法，通过在漏极和源极间不连续地施加恒定电压或者在漏极和源极间不连续地流过恒定电流，以设置非测定时间。
(6)如(4)或(5)的润滑油劣化度评价方法，通过在漏极和源极间不连续地施加不同的电压或者在漏极和源极间不连续地流过不同的电流，以测定不同电压值或不同电流值下漏极和源极间的电流或漏极和源极间的电压的差。
(7)如(4)～(6)中任一一种润滑油劣化度评价方法，润滑油是发动机油。
(8)一种在线润滑油管理装置，采用如(1)～(3)所述的润滑油劣化度评价装置。
又，pH-ISFET表示氢离子感应型的离子感应性场效应晶体管(Ion Sensitive Field EffectTransistor)。
发明效果
根据本发明，得到能够准确测定润滑油的长期的劣化状态的装置和方法。又，如果做成不设置相对于pH-ISFET的比较电极的形态，装置的电路将变得更加简单，且能够增加测定值的稳定性。
附图说明
图1是显示本发明的润滑油劣化度评价装置的一例的示意图。
图2是显示本发明的润滑油劣化度评价装置的其他实例的示意图。
图3是显示采用本发明的润滑油劣化度评价装置对润滑油进行测定后的结果的示意图。
符号说明
1：P型半导体
2：漏极(N型半导体)
2’：漏电极
3：源极(N型半导体)
3’：源电极
4：栅极
5：润滑油
6：氢离子过滤膜
7：比较电极
具体实施方式
作为在本发明的润滑油劣化度评价装置中使用的pH-ISFET，可使用通常采用的氢离子感应型的ISFET。
pH-ISFET是在P型基板上制作两处N型半导体的岛(源极和漏极)、并设置有由绝缘覆膜构成的栅极的通常使用的类型，作为栅极材料，可以列举出例如氧化钽(Ta2O5)、氮化硅(Si3N4)等。
图1是显示本发明润滑油劣化度评价装置的一例的示意图，图2是显示本发明润滑油劣化度评价装置的其他实例的示意图。下面，基于图1和2，对润滑油劣化度评价装置和润滑油劣化度评价方法进行说明。
P型半导体1的两端形成两个N型半导体的岛，漏极2和源极3，并从连接各岛的漏电极2’和源电极3’引出配线。形成有漏极2和源极3的P型半导体1的一侧表面上形成有栅极4，该栅极4的表面和润滑油5接触。
润滑油5的氢离子停留在栅极4时，P型半导体的主要载流子即自由空穴受到排斥远离栅极4，相反的，作为少数派存在于P型半导体中的电子向栅极4靠近，从而形成N沟道。这样，漏极2和源极3之间有电流流过。
又，在图2的实例中，设置有氢离子透过膜6，但其原则上用于测定ISFET的栅极电位，在本发明中不是必要的。
润滑油5的氢离子越多，该N沟道越厚，则漏极2和源极3之间流过的电流越多。
从而，当漏极2和源极3之间施加的电压(Vds)恒定时，润滑油5的氢离子越多，漏极2和源极3之间流过的电流(Ids)越大，又，当漏极2和源极3之间流过的电流(Ids)恒定时，润滑油5的氢离子越多，漏极2和源极3之间的电压(Vds)越小。
这样就可通过测定施加了恒定电压时的电流值，或流过恒定电流时的电压值来判定润滑油的氢离子浓度，换言之，能判定劣化程度，通过长期测定这些电流值或电压值，可掌握劣化的进行状况。
pH-ISFET和一般的情况相同，如图2的实例所示，可以设置比较电极7来进行使用，也可不设置比较电极7，这样电路简单，也不需要管理比较电极，是比较理想的。
又，虽然图未示，实际上润滑油劣化度评价装置浸渍在润滑油中，使栅极4(图2的实例中为氢离子透过膜6)和润滑油5接触，来使用该润滑油劣化度评价装置，因此采取能够进行该动作的结构。又，漏极2和源极3之间，结合有用来测定由恒压装置施加恒定的电压时的电流值的测定电路，或者用来测定由恒流装置使得恒定电流流过时的电压值的测定电路。
施加恒定的电压，或是流过恒定电流刚开始测定时，测定值不稳定，具有在施加了恒定电压的情况下电流值Ids逐渐增大，而在流过恒定的电流时电压值Vds逐渐减小这样的倾向，但无论是哪种情况，都逐渐变为一定值。因此，测定时间最好在5秒以上，更好的是在10秒以上。
又，在仅一次的测定中，仅最初的输出被测定，测定值可能不稳定，因此最好设定不施加恒定电压的时间或不流经恒定电流的非测定时间以进行多次测定，获取测定值的条件最好是非测定时间在10秒以内，测定次数在5次以，测定值收敛上。
也可采用通过在漏极和源极间断续地施加不同电压，或在漏极和源极间断续施加不同电流，来测定不同电压值或不同电流值下漏极和源极间电流或漏极和源极间电压的差的方法。此时，将施加恒定电压或流过恒定电流的时间设为30秒以内的一定时间，且在开始施加不同的恒定电压或开始流过不同的恒定电流的30秒内的一定时间后重复进行上述测定，通过测定得到的值的差进行劣化状态的判别。
本发明的润滑油劣化度评价装置，例如，作为发动机运行控制系统的一部分进行组装，能够作为在线润滑油管理装置发挥作用。
实施例
下面以实施例为例对本发明进行更加详细的说明，但是本发明也不限定于这些实施例。
实施例1
对于标准实验油JASO DD6油，进行JASO336-98汽车用柴油机用润滑油-清洁性实验方法，对从实验开始经过200小时的实验油，采用如图1所示的装置，在漏极2和源极3之间流过0.5mA恒定电流，每隔一定时间测定漏极2和源极3之间的电压(Vds)。测定是将非测定时间设为2秒，对测定开始后(恒定电流流动开始后)18秒后的电压进行测定。该测定操作重复10次，将所测定到的电压值的收敛值作为当时的漏极-源极间电压(Vds)来使用。
该结果以图表表示时，则如图3所示。
根据该结果可知，发动机实验时间长，润滑油进一步劣化时，漏极-源极间电压(Vds)下降，酸度提高。又，被认为油的劣化程度大致相同的100小时和200小时的值大致为同一值。
产业上的可利用性
本发明的润滑油劣化度评价装置和方法，是能够准确测定润滑油长期的劣化状态的装置和方法，在各种发动机等的使用润滑油的装置的领域中，能够作为非常有用的装置和方法加以利用。
Claims (8)
1.一种润滑油劣化度评价装置，其特征在于，其包括：
pH-ISFET；以及
在该pH-ISFET的漏极和源极之间施加恒定电压并测定流过漏极和源极间的电流的电路，或是在该pH-ISFET的漏极和源极之间流过恒定电流并测定源极和漏极间的电压的电路。
2.如权利要求1所述的润滑油劣化度评价装置，其特征在于，不具有相对于pH-ISFET的比较电极。
3.如权利要求1所述的润滑油劣化度评价装置，其特征在于，润滑油为发动机油。
4.一种润滑油劣化度评价方法，其特征在于，其采用如权利要求1-3所述的润滑油劣化度评价装置，将漏极和源极间施加了恒定电压时的漏极和源极间流过的电流或漏极和源极间流过了恒定电流时的漏极和源极间的电压作为输出来测定润滑油的酸度。
5.如权利要求4所述的润滑油劣化度评价方法，其特征在于，通过在漏极和源极间不连续地施加恒定电压或者在漏极和源极间不连续地流过恒定电流，以设置非测定时间。
6.如权利要求4所述的润滑油劣化度评价方法，其特征在于，通过在漏极和源极间不连续地施加不同的电压或者在漏极和源极间不连续地流过不同的电流，以测定不同电压值或不同电流值下漏极和源极间的电流或漏极和源极间的电压的差。
7.如权利要求4所述的润滑油劣化度评价方法，其特征在于，润滑油是发动机油。
8.一种在线润滑油管理装置，其特征在于，采用如权利要求1所述的润滑油劣化度评价装置。
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