CN109424843A - 用于确定交通工具润滑系统中的污染的方法及飞行器 - Google Patents

Abstract

一种用于确定交通工具润滑系统中的污染的方法及飞行器，可包括设在润滑剂系统中的至少一个传感器。传感器可感测润滑剂或润滑剂周围的空气的气味，以测量化学成分或气味。感测的化学成分或气味可与基准或阈值相比较，以确定特定润滑剂的污染类型或劣化水平。

Description

用于确定交通工具润滑系统中的污染的方法及飞行器

技术领域

本公开内容涉及一种用于确定交通工具润滑系统中的污染或劣化的方法及可使用该方法的飞行器。

背景技术

涡轮发动机，且特别是燃气或燃烧涡轮发动机是旋转发动机，其将能量从通过发动机的燃烧气体流提取到多个旋转涡轮叶片上。

燃气涡轮发动机使用润滑剂系统来在其操作期间用于发动机的温度控制和润滑。通常，润滑剂的升高温度可导致油渣、涂膜或结焦，这可降低油的有效性，或可堵塞或破坏发动机部分。类似地，润滑剂可变得受污染，这也可降低有效性或破坏发动机。

通常，润滑剂定期更换，但可能不是基于发动机或润滑剂的当前需要来更换。因此，润滑剂可能在发动机中度过太长时间而未更换。通常，在检查期间，检察员闻润滑剂气味来确定质量，如，燃烧来确定当前的润滑剂质量。该方法不是有效、准确或安全的。

发明内容

一方面，本公开内容涉及一种用于确定交通工具润滑系统中的污染的方法，包括：利用至少一个传感器感测交通工具润滑系统中的润滑剂的气味；从至少一个传感器生成代表气味的信号；并且，基于代表气味的信号，利用控制器确定润滑剂的污染或劣化。

又一方面，本公开内容涉及一种飞行器，包括：发动机，以及流体地联接到发动机上且将润滑剂容纳在其中的润滑剂流动系统。包括至少一个润滑传感器用于输出关于发动机或润滑剂流动系统中的一者的至少一部分中的气味的气味信号。控制器配置成将气味信号与储存的信号相比较，基于气味信号确定污染或劣化，并且输出代表确定的污染或劣化的指示。

技术方案1.一种用于确定交通工具润滑系统中的污染的方法，所述方法包括：

用至少一个传感器感测所述交通工具润滑系统中的润滑剂的气味；

从所述至少一个传感器生成代表所述气味的信号；以及

用控制器基于代表所述气味的信号确定所述润滑剂的污染或劣化。

技术方案2.根据技术方案1所述的方法，还包括由所述控制器指示已确定污染或劣化。

技术方案3.根据技术方案2所述的方法，其中所述指示包括所述控制器输出所述信号至显示器。

技术方案4.根据技术方案3所述的方法，其中所述显示器在包括所述交通工具润滑系统的飞行器上。

技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其中所述确定还包括将所述信号与阈值相比较，以确定所述污染或劣化。

技术方案6.根据技术方案5所述的方法，其中所述阈值代表污染类型、污染强度或劣化水平。

技术方案7.根据技术方案6所述的方法，其中所述污染类型是油焦化、油涂膜、油渣、燃料、游离油、水、灰尘、污垢、冰或沙子中的一者。

技术方案8.根据技术方案1所述的方法，其中感测所述气味包括感测硫化物、氧化物、烯烃、烷烃、氮化物、环烷烃、芳烃、沥青质、硅酸盐、胺、酯、酚类或金属中的一种或多种。

技术方案9.根据技术方案8所述的方法，其中感测所述气味包括通过将所述气味确定为温暖、刺痛、瘙痒、金属、凉爽、尖锐、刺激、热、烘烤、潮湿、冷、焦油状、浆液、烟雾或燃烧中的一种或多种来感测硫化物、氧化物、烯烃、烷烃、氮化物、环烷烃、芳烃、沥青质、硅酸盐、胺、酯、酚或金属中的一种或多种。

技术方案10.根据技术方案1所述的方法，其中所述交通工具润滑系统设在翼上飞行器涡轮发动机中。

技术方案11.根据技术方案1所述的方法，还包括基于确定的污染或劣化，以及使用时间、交通工具位置或操作温度中的至少一者来估计所述润滑剂的未来污染或劣化。

技术方案12.根据技术方案11所述的方法，还包括基于估计所述未来污染或劣化来确定所述交通工具润滑系统的润滑剂寿命或保养模型。

技术方案13.根据技术方案1所述的方法，其中所述感测使用拉曼光谱仪、X射线光谱仪、红外或激光波长中的一者。

技术方案14.根据技术方案1所述的方法，还包括在感测所述气味之前，用喷射器将至少一种化学物质喷射到所述润滑剂中。

技术方案15.根据技术方案14所述的方法，其中所述至少一种化学物质是硫、醇、羧酸、醛或酮。

技术方案16.一种飞行器，其包括：

发动机；

流体地联接到所述发动机上且将润滑剂容纳在其中的润滑剂流动系统；

用于输出关于所述发动机或所述润滑剂流动系统中的一者的至少一部分中的气味的气味信号的至少一个润滑传感器；以及

控制器，所述控制器配置成将所述气味信号与存储信号相比较，基于所述气味信号确定污染或劣化，并且输出代表确定的污染或劣化的指示。

技术方案17.根据技术方案16所述的飞行器，还包括可操作地联接到所述控制器上且配置成显示所述指示的显示器。

技术方案18.根据技术方案16所述的飞行器，其中所述润滑流动系统包括润滑剂储存器和至少一个换热器，并且所述至少一个润滑传感器包括位于所述润滑剂储存器和所述至少一个换热器处的至少两个润滑传感器。

技术方案19.根据技术方案16所述的飞行器，其中所述控制器基于所述气味信号与所述存储信号的比较来确定污染，所述存储信号代表油焦化、油涂膜、油渣、燃料、游离油、水、灰尘、沙子、硫化物、氧化物、烯烃、烷烃、氮化物、环烷烃、芳烃、沥青质、硅酸盐、胺、酯、酚类或金属中的一种或多种。

技术方案20.根据技术方案16所述的飞行器，其中所述控制器连续地实时比较、确定和输出。

附图说明

在附图中：

图1是包括润滑剂流动系统的飞行器的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。

图2是包括沿润滑剂流动系统定位的传感器的图1中的发动机润滑剂流动系统的示意图。

图3是感测润滑剂流动系统中的润滑的气味且与控制器通信的图2中的一个传感器的示意图。

图4是包括示出基准润滑剂吸光度的图和示出基于来自图3的传感器的测量值识别不同润滑剂状态的数据分析的三个附加图的曲线图。

图5是示出代表由图3中的传感器的读数确定的不同润滑剂污染的数据的另一个曲线图。

图6是示出润滑剂的最小阈值和最大阈值的又一个曲线图，并且是示出具有高于最大阈值的感测方面的图3中的传感器的示例性测量结果的曲线图。

图7是示出确定交通工具润滑系统中的污染的方法的流程图。

具体实施方式

本文所述的本公开内容的方面针对用于感测和测量涡轮发动机内的润滑剂的方面的方法及设备。测量可在发动机内实时进行，且可在操作之间以及发动机在机翼上时进行。实时测量可提供润滑剂的不同方面的多种读数。不同读数可解读，且与基准或阈值相比较，以确定润滑剂的不同类型的污染，这可提供改善的维护，且可最小化润滑剂污染的负面影响。为了示范目的，将参照用于飞行器的燃气涡轮发动机来描述本公开内容。然而，应该理解的是，本文描述的本公开的各方面不限于此并且可在用于交通工具的发动机(包括压缩机)中的润滑剂流动系统内，并且在诸如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用的非飞行器应用中具有普遍适用性。可构想出除飞行器外的其它交通工具，如，移动陆地、空中或海上的交通工具。

如本文中所使用，术语“前部”或“上游”是指在朝向发动机入口的方向上移动，或一个部件与另一部件相比相对更靠近发动机入口。与“前部”或“上游”结合使用的术语“后部”或“下游”是指朝向发动机的后部或出口的方向或者与另一部件相比相对更靠近发动机出口。另外，如本文中所使用，术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线与外部发动机圆周之间延伸的尺寸。此外，如本文中所使用，术语“组”或一“组”元件能够是任何数量的元件，其中包括仅有一个。

所有方向性参考(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上部、下部、向上、向下、左、右、侧向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅用于识别目的以辅助读者理解本公开，并且具体地关于位置、取向或本说明书所述本公开的方面的用途并不产生限制。除非另外指明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)应在广义上来解释，且可包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因此，连接参考不一定推断出两个元件直接连接且彼此成固定关系。示范性附图仅仅是出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。

参照图1，发动机10具有从前部14向后部16延伸的大体上纵向延伸轴线或中心线12。发动机10包括以向下游流动的关系串联的以下部分：风扇区段18，其包括风扇20；压缩机区段22，其包括升压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧区段28，其包括燃烧器30；涡轮区段32，其包括HP涡轮34和LP涡轮36；以及排气区段38。

风扇区段18包括环绕风扇20的风扇壳40。风扇20包括围绕中心线12径向安置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的核心44，其产生燃烧气体。核心44由核心壳46环绕，所述核心壳46可与风扇壳40连接。

与围绕发动机10的中心线12同轴安置的HP轴或转轴48以传动方式将HP涡轮34连接到HP压缩机26。在较大直径环状HP转轴48内围绕发动机10的中心线12同轴安置的LP轴或转轴50以传动方式将LP涡轮36联接到LP压缩机24和风扇20。转轴48、50可围绕发动机中心线旋转且连接到多个可旋转元件，所述多个可旋转元件可以共同界定转子51。

LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于对应一组静止压缩机轮叶60、62(也被称为喷嘴)旋转以使通过所述级的流体流压缩或加压。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可以成环提供，且可以相对于中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，同时对应的静止压缩机轮叶60、62定位于旋转叶片56、58的上游且邻近于所述旋转叶片。应注意，图1中所示出的叶片、轮叶和压缩机级的数目仅出于说明性目的而选择，且其它数目也是可能的。

用于压缩机级的叶片56、58安装到盘61上，盘61安装到HP转轴48和LP转轴50中的一个上，其中每个级具有其自身的盘61。用于压缩机级的轮叶60、62成周向布置安装到核心壳46上。

HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64、66，其中一组涡轮叶片68、70相对于对应一组静止涡轮轮叶72、74(也被称为喷嘴)旋转以从通过所述级的流体流提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可以环的形式提供，且可从叶片平台向叶片顶端相对于中心线12径向向外延伸，同时对应的静止涡轮轮叶72、74定位在旋转叶片68、70的上游且邻近于所述旋转叶片。应注意，图1中所示出的叶片、轮叶和涡轮级的数目仅出于说明性目的而选择，且其它数目也是可能的。

用于涡轮级的叶片68、70可安装到盘71上，盘71安装到HP转轴48和LP转轴50中的对应一个上，其中每个级具有专用的盘71。用于压缩机级的轮叶72、74可成圆周布置安装到核心壳46上。

与转子部分互补，发动机10的静止部分，例如压缩机区段22和涡轮区段32当中的静止轮叶60、62、72、74，也个别地或共同地称为定子63。由此，定子63可指代整个发动机10中的非旋转元件的组合。

在操作中，流出风扇区段18的空气流分流，使得空气流的一部分经通道进入LP压缩机24，LP压缩机24接着将加压空气76供应到HP压缩机26，HP压缩机26进一步使空气加压。来自HP压缩机26的加压空气76在燃烧器30中与燃料混合，在燃烧器30处燃料燃烧，从而生成燃烧气体。HP涡轮34从这些气体提取一些功，这些功驱动HP压缩机26。HP涡轮34将燃烧气体排放到LP涡轮36中，该LP涡轮提取额外的功以驱动LP压缩机24，且排气最终经由排气区段38从发动机10排放出去。LP涡轮36的驱动驱动了LP转轴50以使风扇20和LP压缩机24旋转。

可从压缩机区段22汲取一部分加压空气流76作为放气77。可以从加压空气流76汲取放气77并且提供到需要冷却的发动机部件。进入燃烧器30的加压空气流76的温度显著提高。由此，由放气77提供的冷却对于这些发动机部件在高温环境中的操作是必要的。

空气流78的其余部分绕过LP压缩机24和发动机核心44，且通过静止轮叶行，更具体地说，通过出口导叶组件80并离开发动机组件10，所述出口导叶组件80在风扇排气侧84处包括多个翼型导叶82。更具体来说，邻近于风扇区段18利用一圈径向延伸的翼型导叶82以对空气流78施加一些方向性控制。

由风扇20供应的空气中的一些可绕过发动机核心44，且用于冷却发动机10的部分，尤其是热部分，和/或用以对飞行器的其它方面进行冷却或提供动力。在涡轮发动机的情形中，发动机的热部分通常在燃烧器30的下游，尤其是涡轮区段32，其中HP涡轮34是最热的部分，因为其正好在燃烧区段28的下游。冷却流体的其它源可以是但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排放的流体。

示例性交通工具润滑系统示为贯穿发动机10布置的润滑剂流动系统88。润滑剂储存器90可容纳沿润滑剂流动系统88通过的一定量的润滑剂。一系列润滑剂导管94可使润滑剂流动系统88的多个元件互连，以提供贯穿润滑剂流动系统的润滑剂。

第一换热器96可包括在润滑剂流动系统88中。在非限制性实例中，第一换热器96可包括燃料/润滑剂换热器或油/润滑剂换热器。燃料/润滑剂换热器可用于用穿过第一换热器的润滑剂来加热或冷却发动机燃料。润滑剂/油换热器可用于加热或冷却在发动机10内通过的附加润滑剂，其与沿润滑剂流动系统88通过的润滑剂流体地分开。在一个实例中，润滑剂/油换热器可为伺服/润滑剂换热器。

第二换热器98可沿发动机核心44的外部设在出口导叶组件下游。第二换热器98可为空气/润滑剂换热器，例如，适于使用穿过出口导叶组件80的空气流来对流冷却润滑剂流动系统88中的润滑剂。

在第一换热器96与第二换热器98之间延伸的导管94可穿过导管100，导管100延伸穿过发动机10的后部中的支柱。

应理解，如图所示的润滑剂流动系统88的组织仅通过举例，以示出用于诸如润滑或传热的目的的用于循环润滑剂的发动机10内的示例性系统。可构想出具有或没有如图所示的元件，或包括由任何所需导管系统互连的附加元件的润滑剂流动系统88的任何组织。

一个或多个传感器92可包括在润滑剂流动系统88中。作为非限制性实例，传感器92示为设在润滑剂储存器上。传感器92可定位在沿润滑剂流动系统88的任何位置，如，沿润滑剂导管94，或形成润滑剂流动系统88的一部分的任何元件上。传感器92可为任何适合的传感器，包括但不限于适于测量润滑剂的味道或气味(aroma)的气味传感器，以便确定润滑剂的成分，或确定由于润滑剂的变化(如劣化或污染)产生的润滑剂中的新化学物质的形成。备选地，可构想出传感器92可为测量润滑剂的化学成分的任何适合的传感器。适合的传感器的非限制性实例可包括拉曼光谱仪、X射线光谱仪、红外传感器、激光传感器、嗅觉计或湿度检测器。这种测量可包括但不限于润滑剂或燃料蒸汽中的燃料、燃料稀释物、油焦化、油涂膜、油渣、游离油、硫、水分或水、硫化物、硫化氢、硫醇、醇、羧酸、醛、酮、氧化物、烯烃、烷烃、氮化物、环烷烃、芳烃、沥青质、硅酸盐、胺、酯、酚类或金属。燃料、燃料蒸汽或燃料稀释物所有都可代表泄漏入润滑剂中的燃料的存在。油焦化是由于润滑剂的严重氧化和热分解而生成的固体油残余物，通常是由于极端的发动机温度导致的。由于润滑剂的氧化或热应力，油涂膜可导致润滑剂副产物的生成，类似于油焦化。油渣可为已经分解的润滑剂的堆积，这可能导致腐蚀，导致润滑剂极度加热。游离油可为变得与润滑剂互混的外部油源。所有这些都是可由润滑剂流动系统88中的润滑剂释放的至少一部分气味的实例。具体的示例性芳香物可散发气味并被传感器感测，还可以包括温暖、刺痛、瘙痒、金属、凉爽、尖锐、刺激、热、烘烤、潮湿、冷、焦油状、浆液、烟雾或燃烧芳香物。可适用于传感器识别的其它污染物可包括污垢、灰尘、水、沙子、冰、有机材料或其它常见的发动机污染物。此外，诸如外物或碎屑的污染物(如侵蚀的金属、陶瓷或来自发动机的其它部分的颗粒)或由发动机磨损产生的污染物可适于由传感器识别。除了配置成确定或感测上述气味的传感器之外，诸如流量计，温度传感器，定时器或压力传感器的附加传感器可用于检测润滑剂泄漏、润滑剂老化或操作温度。

现在参看图2，用于润滑剂流动系统88的示意图更好示出了形成润滑剂流动系统88的不同示例性元件，以及沿润滑剂流动系统88的传感器92的示例性位置。润滑剂导管94可分成分别以实线和虚线示出的冷润滑剂导管94a和热润滑剂导管94b。不同类型的导管反映润滑剂流动系统88的不同区域中的示例性润滑剂温度，但不应限制特定润滑剂流动系统88。此温度是示例性的，且实际的组织或局部温度可不同。沿润滑剂导管94的箭头示出示例性流动方向，同时流动方向可在不同的润滑剂流动系统中不同。

润滑油和清除泵系统110可由一个润滑剂导管94联接到润滑剂储存器90上。润滑油和清除泵110内的泵112可直接地联接到润滑剂储存器90上。过滤器114可设在泵112下游。清除歧管116可包括在润滑油和泵系统110中。清除歧管116可用润滑剂导管94联接到润滑剂储存器90上，以使一定量的润滑剂回到润滑剂储存器90。第一再循环导管118可定位在过滤器114下游，以再循环过滤器114上游的润滑剂。

第一换热器96可布置在润滑油和清除泵系统110下游。润滑剂/油换热器120和燃料/润滑剂换热器122可包括在第一换热器96中。第二再循环导管124可设在第一换热器96下游，以用于使润滑剂再循环穿过第一换热器96。

第二换热器98可定位在第一换热器96下游，且可为空气/润滑剂换热器126，以经由与穿过发动机10的空气流的对流热交换来冷却润滑剂。第三再循环导管128可设在第二换热器98处，以使一定量的润滑剂再循环穿过第二换热器98。

第一变速箱140、第二变速箱142和储槽系统144可联接到第二换热器98下游的润滑剂供应源上。例如，可用阀来控制将润滑剂提供到前述各个。在一个实例中，第一变速箱140可为附件变速箱。第二变速箱142可为传递变速箱，且可联接到附件变速箱140上。第一变速箱140和第二变速箱142可经由润滑剂导管94联接到清除歧管116上。

在一个非限制性实例中，储槽系统144可为用于润滑发动机轴承的轴承储槽区域。第一储槽146、第二储槽148和第三储槽150可包括在储槽系统144中。尽管示出了三个储槽，但可构想出任何数目的储槽。在一个实例中，阀可控制将润滑剂提供到任何一个储槽中。第一储槽146、第二储槽148和第三储槽150中的每个可经由润滑剂导管94流体地联接到清除歧管116上。第一通气口152可从第一储槽146延伸到第二变速箱142来将任何空气通向第一储槽146。第二通气口154可将第二储槽148联接到第一储槽146上来用于排出储槽146、148中的多余空气。

排气线156可从第一储槽146延伸到出口158，从而可从润滑剂流动系统88排出任何润滑剂或气体。例如，此排气可为机外的。阀160可设在排气线156上，以选择性地打开或闭合排气线156。第三通气口162可从第一储槽146延伸到润滑剂储存器90，以向或从润滑剂储存器90提供排出空气。

在操作中，润滑剂储存器90可填充一定量的润滑剂170，其可围绕润滑剂流动系统88分配。从润滑剂储存器90，润滑剂170可穿过一个导管94直至由泵112驱动的润滑油和清除泵系统110。润滑剂170可通过过滤器114提供，且可选地通过第一再循环导管118来再循环穿过过滤器114，这是除去润滑剂170内的任何多余颗粒物质所期望的。

润滑剂170然后可传递至第一换热器96，其可用于冷却燃料或其它润滑剂。第二再循环导管124可用于使润滑剂170再循环穿过第一换热器96。

润滑剂170然后可传递到第二换热器98，在该处，润滑剂170可由空气/润滑剂换热器126冷却。第三再循环导管128可使润滑剂170再循环穿过第二换热器98来进一步冷却润滑剂170。

润滑剂170然后可穿过第一变速箱140和/或第二变速箱142来冷却或润滑第一变速箱140和/或第二变速箱142。清除歧管116可从第一变速箱140或第二变速箱142使润滑剂170回到润滑剂储存器90。备选地，润滑剂170可从第二换热器98传递至储槽系统144，在该处，润滑剂170可提供至储槽146、148、150中的一个或多个。储槽系统144内的润滑剂170可经由润滑油和清除泵系统110内的清除歧管116和泵112回到润滑剂储存器90。第一储槽146中的润滑剂170可通过开启阀160且允许空气或润滑剂穿过排气线156的出口158来选择性地机外排出。此外，第三通气口162可经由第一储槽146提供润滑剂储存器90内的空气排出或卸压。

应理解，润滑剂流动系统88是流体再循环系统，其通过将一定量的润滑剂选择性地提供到润滑剂流动系统88各处来选择性地冷却或润滑发动机10的部分。尽管存在七个传感器92定位在图2中的润滑剂流动系统88内，但应认识到，任何数目的传感器92可用于任何位置。一些位置或组织可优选用于进行特定测量或用于确定污染源。例如，第二换热器98下游的传感器92位置可有利于确定第二换热器98处进入润滑剂170的污染。

图2又示出了一个或多个传感器92可定位在润滑剂流动系统88周围的各种位置处。如图所示，示例性传感器92定位在润滑剂储存器90、第一换热器96、第二换热器98下游、沿第三储槽150与清除歧管116之间的一个润滑剂导管94、第二储槽148、沿第三通气口162，以及沿排气线156，同时可构想出任何适合的位置。安装到润滑剂储存器90上的传感器92可感测储存的润滑剂170的气味，且在润滑剂流动系统88的操作之前测量基准气味。此外，润滑剂储存器90上的传感器92可通过使用润滑剂和润滑剂流动系统88的操作来测量润滑剂170的变化。

一个传感器92可安装到第一换热器96上，以测量穿过润滑剂/油换热器120和燃料/润滑剂换热器122中的一者或两者的润滑剂。定位在第二换热器98下游的传感器92可用于确定第二换热器98处的污染。第三储槽150与清除歧管116之间的导管94上的传感器，以及第二储槽148上的传感器92可用于测量穿过润滑剂流动系统88的润滑剂170。设在排气线156上的传感器92可测量从润滑剂流动系统88排出的润滑剂170。沿第三通气口162定位的传感器92可用于测量从润滑剂储存器90排出的润滑剂170的气味。

喷射器172可设在润滑剂流动系统88中。在一个非限制性实例中，喷射器172可设在润滑剂储存器90处，同时可构想出任何位置。优选地，喷射器172沿润滑剂流动系统88定位在传感器92附近。尽管此位置不是必需的，但喷射器172优选在至少一个传感器92上游。喷射器172可提供将气态、流体或固体化学物质选择性地喷射到润滑剂储存器90中。喷射器172可适于将特定化学物质喷射到润滑剂中来由传感器92识别，或以特定方式与润滑剂流动系统88中的润滑剂或流体或蒸汽反应。喷射器172可与控制器164通信。控制器164可操作喷射器172来在期望的时间、位置或以期望的量将材料喷射到润滑剂流动系统88中。此喷射可控制成与传感器92的特定测量一致。

可选地，喷射器172可在润滑剂储存器90处将化学物质喷射到润滑剂170。传感器92可测量润滑剂170，且基于喷射的材料来确定污染。例如，喷射的化学物质的减小的浓度可代表润滑剂170的泄漏或体积污染。在一个实例中，喷射器172可喷射硫。硫可与润滑剂反应，以形成可生成不同气味的硫化氢或硫醇。在另一个实例中，喷射器172可喷射醇或羧酸，这可引起不同的酯，其中每种酯可基于特定的醇或羧酸具有独特气味。在又一个实例中，喷射器172可用于喷射醛和酮以形成芳香醛，其具有更强的气味。这种醛和酮可改善由传感器92气味检测。

控制器164可通信地且可操作地联接到传感器92上。此外，控制器164可与润滑剂流动系统88的其它部分通信地且可操作地联接，如非限制性实例中的泵112和阀160。控制器164可适于连续地监测传感器92。此连续监测可包括连续地比较传感器测量结果、确定数据、气味、污染或劣化，或实时输出数据。连续地可包括连续或以设定的间隔进行。控制器164可控制润滑剂流动系统88的操作。控制器164可位于发动机10内润滑剂流动系统88本地，或可远程定位。在第一实例中，控制器164可位于飞行器控制区域如驾驶舱内。在该实例中，控制器164可物理地联接到传感器92和润滑剂流动系统88上，或适于在长距离内远程通信。控制器164上的无线通信链路174可允许无线通信。备选地，在第二实例中，控制器164可远程定位在控制区域处，如，从地面与飞行器通信的控制中心。在此设置中，控制器164可与控制区域无线地通信。控制器164还可与发动机10或交通工具的其它控制器连接。此外，控制器164可为远程的。例如，控制器164可为无线或远程手持式装置，其与一个或多个传感器92无线通信。在此实例中，控制器164可为无线手持式装置，其使用近场通信(NFC)来在发动机维护期间读取传感器测量结果，以确定任何污染或劣化。在另一个实例中，控制器164可定位成远离传感器92，但与传感器无线通信，以对传感器92进行实时测量。因此，构想出了传感器92与控制器164之间的任何适合的无线通信网络，使得实现两者之间的通信。在此组织中，传感器92可包括无线能力，如，包括收发器，以允许与控制器164的无线通信。

控制器164可包括存储器168。存储器168可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器或一个或多个不同类型的便携式电子存储器(例如磁盘、DVD、CD-ROM等)，或这些类型的存储器的任何合适组合。控制器164可包括一个或多个处理器166，其可运行任何适合的程序。

计算机可搜索的信息数据库可储存在存储器168中，且可由处理器166存取。处理器166可运行一组可执行指令来访问数据库。备选地，控制器164可操作地联接到由处理器166可访问的信息的数据库。例如，此数据库可储存在备选的计算机或控制器上。将理解，数据库可为任何适合的数据库，包括具有多组数据的单个数据库、链接在一起的多个离散数据库，或甚至单个数据表。可构想出数据库可结合许多数据库，或数据库可实际上是许多单独的数据库。

数据库可储存数据，数据可包括关于润滑剂、传感器92或其测量结果的历史数据，包括之前的传感器测量结果。数据库还可包括参考值，包括润滑剂的预定值或润滑剂的气味，包括在润滑剂是新的或未使用时的，或对于润滑剂的特定类型、化学成分或品牌。例如，预定值可为测量的气味的基准值、特定测量的气味的阈值如最大值或最小值，或其它测量结果。数据库还包括参考值，其包括预定润滑剂劣化百分比，或许多污染类型。例如，数据库可包括代表建议需要更换润滑剂的润滑剂劣化水平的数据。在另一个实例中，数据库可包括代表润滑剂中的燃料污染的数据。

备选地，可构想出数据库可与控制器164分离，但可与控制器164通信，使得其可由控制器164访问。例如，数据库可包含在便携式存储器装置上，且在此情况下，其可包括用于接收便携式存储器装置的端口196(图3)，且此端口将与控制器164电子通信，使得控制器164可读取便携式存储器装置的内容。还可构想出，数据库可通过与控制器164通信的无线通信链路174更新。此外，可构想出此数据库可位于飞行器或发动机10外，在诸如航空公司运营中心、飞行运营部门控制中心或另一位置的位置。控制器164可操作地联接到无线网络上，在无线网络上，数据库信息可提供成往返于控制器164。

控制器164还可包括具有可执行指令集的计算机程序的全部或一部分，以用于记录或分析由传感器92生成的信号形式的数据。此记录或分析可包括将测量结果与历史数据库信息相比较，以确定润滑剂的污染或劣化。程序可以包括计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这类机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的任何可用介质。一般来说，此类计算机程序可包括例程、程序、对象、组件、数据结构、算法等，它们具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果。机器可执行指令、相关联数据结构和程序表示如本文中所公开的用于执行信息交换的程序代码的实例。机器可执行指令可包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某一功能或功能组的指令和数据。

显示器176可操作地联接到控制器164上。显示器176可无线地或直接地联接到控制器164上，以显示来自数据库的数据，或代表由传感器92进行的测量的数据，或从传感器92生成的信号。显示器176可位于承载发动机10的飞行器上，如，在驾驶舱中，在该处，其可由飞行员或其它飞行器操作员或维护人员看到。飞行器内的此显示器176可实时监测传感器92进行的测量。备选地，显示器176可远程地定位，如，在航空公司运营中心、飞行运营部门控制中心，或另一个位置。显示器176的此远程位置可提供远离发动机10和飞行器的传感器92的测量的实时监测。此外，例如，显示器176可为移动显示器，其可在发动机10的维护期间在本地使用。

现在参看图3，示出了润滑剂储存器90的顶部，包括一个安装的传感器92和一个安装的喷射器172。例如，传感器92可为拉曼光谱仪。传感器92可包括输出源180，以用于发射光辐射182。可包括检测器188，其联接到数字传感器190上，以用于分别检测光辐射182和处理检测。数字处理器190和输出源180可联接到控制器164上。传感器92的操作可由控制器164控制，且在处理器166处可从数字处理器190接收测量信号。无线通信链路174可设在控制器164上，以用于无线地传输测量信号。此外，在控制器164上可包括端口196，用以向或从控制器164通信。端口196可适于在控制器164处接收输入，如，与可去除的适配器的无线连接，如，可去除的存储器。

在传感器92由控制器164操作中，处理器166可发送信号至传感器92来进行测量。输出源180发射光辐射182，如，激光，以与气味分子184的振动186相互作用，以引起光散射192。检测器188可用于检测从气味分子184散射的光散射192。数字处理器190可生成代表检测到的光散射192的信号。

由数字处理器190生成的信号可传输至控制器164，在该处，其由处理器166接收。处理器166可解读信号，且由任何适合的方法分析信号。例如，处理器166可将信号与储存在存储器168中的数据相比较，如，与基准气味测量结果或与最小或最大阈值相比较。此比较可用于确定气味分子184中呈现的润滑剂的污染或劣化。

可选地，喷射器172可将化学物质194喷射到润滑剂170或润滑剂周围的空气中，以与气味分子184相互作用。喷射器172可便于传感器92的检测，喷射器172可提供某一污染类型或劣化类型的改进的检测或特殊的检测。在一个实例中，喷射器172可喷射化学物质194来与气味分子184相互作用，以形成新气味分子(未示出)，其可由传感器92更容易检测到，或针对污染类型特殊化。例如，喷射器172可喷射适于产生表示特定污染类型的气味的化学物质194。例如，喷射器可喷射化学物质194，化学物质194与气味分子184相互作用(如果气味分子184由燃料污染形成的话)。此相互作用可使分子184更容易由检测器188检测到。

参看图4，示例性曲线图200示出了由示例性传感器92使用拉曼光谱仪进行的测量光谱。曲线图200可代表化学分析，作为将通过由传感器92测量的包括润滑剂170的振动、旋转或低频模式的激励所确定的润滑剂170的结构指纹、特征或轮廓。曲线图200示出了五个图，作为代表好的或新的润滑剂的基准图202、代表20-40％的润滑剂劣化的第一劣化图204、代表40-60％劣化的第二劣化图206、油渣或涂膜图208，以及油焦化图210。图202-210由吸光度相对于波数Δω的百分比绘出，其可代表由以下确定拉曼转移：

其中λ₀是激励波长，且λ₁是拉曼光谱波长。

基准图202可为润滑剂170的基准特征，其可作为传感器的润滑剂初始测量结果，这可代表好的或新的润滑剂。设在润滑剂储存器90上的图2中的传感器92可用于确定基准图202，同时可构想出任何适合的传感器92。此基准测量结果可发送到控制器164来储存和使用，以用于比较系统内的传感器92或其它传感器92的随后的测量结果。在一个实例中，基准图202可在每个发动机操作之前测量。备选地，如，标准基准特征可为更换润滑剂之后用于新的未使用的润滑剂。基准图202可储存在控制器164的存储器168中，以用于与来自传感器92的未来测量结果比较，如，发动机10的操作期间的实时测量。因此，基准图202中的特征可用于与传感器92的随后测得的特征进行比较，以确定特定污染物或劣化。

第一劣化图204可代表具有20-40％劣化的润滑剂170的测量结果。可注意到，第一劣化图204不同于基准图202，且包括个更大量的吸光度。此差别可由处理器166比较和分析，以确定已发生20-40％的劣化。此信息可与飞行器、显示器176或其它远程监测器实时通信。

类似地，第二劣化图206可代表具有40-60％劣化的润滑剂170的测量结果。这里，图206不同于基准图202中的特征，具有比第一劣化图204更大的从基准图202的转移。再次，此信息可实时传输。

接下来，油渣或油涂膜图208可代表拉曼光谱仪特征，其可识别润滑剂170内的油渣或涂膜的存在。与将油涂膜图208与基准图202相比较相反，其它特定指示物可储存在控制器164的存储器168上，其可识别拉曼光谱仪特征的特定方面，以指出特定污染；即，如油涂膜图208中的油涂膜。例如，油渣或涂膜图208的波数的大部分在波数增大时减小，与油劣化的情况相反。存储器168可储存许多不同特征来由处理器使用，以基于传感器92的测量结果确定特定污染类型、污染水平、污染强度，或劣化水平。

最后，油焦化图210可代表油焦化类型的污染的拉曼特征。油焦化图210也在波数增加时减小，但不同于油涂膜图208的情况。因此，将该特征传输至控制器可允许识别特定类型的污染，或劣化水平。

应理解，任何类型的污染或劣化都可存储在控制器中，并且一个或多个传感器92对拉曼特征的测量可用于确定污染类型或劣化水平。在一个非限制性实例中，这种确定可由控制器进行，例如通过将测量的特征与已知的特征进行比较。

现在参看图5，另一个示例性类型的特征示为污染图220。污染图220以十边形或十一边形多边形组织示出，其中每个角代表不同的示例性可测量的化学或气味成分。在污染图220上绘制七种不同的污染类型，作为10-20％劣化222、30-40％劣化224、基准226、油焦化228、油涂膜230、燃料污染232和灰尘污染234。每种污染类型可代表由传感器92感测的气味中的测量单元的组合，其可用于确定特定类型的污染。由传感器92测量的测量单元可包括硫化物240、硅酸盐242、氮化物244、金属246、燃料稀释物248、水分250、胺252、酚类254、酯256、芳烃258和氧化物260，同时可构想出备选单元。

污染图220布置成十个级别，每个级别代表可测量单元的标准化10％含量直到标准化的100％检测。应当认识到，100％不限于组合或所有可测量单元的总和，而是在特定于气味测量的标准化尺度上代表每个单独的单元。

例如，30-40％的劣化224可包括40％的硫化物240测量结果、20％的硅酸盐242测量结果、约24％的氮化物244测量结果、约18％的金属246测量结果、约24％燃料稀释物248测量结果、大约32％的水分250测量结果、大约40％的胺252测量结果、大约40％的酚类254测量结果、大约40％的酯256测量结果、大约40％的芳烃258测量结果，以及约35％的氧化物260测量结果。当传感器92对气味的测量结果接近或匹配控制器264的比较中的这些值时，确定润滑剂已经发生30-40％的劣化。接近或匹配可意味着传感器92对气味的测量结果可与比较的污染类型或劣化稍微不同。例如，一些可测量单元的值可能略微偏离特定类型污染的要求，例如对于特定测量单元的+/-10％。备选地，如果其它测量单元接近，则整体中的一个测量单元可以比其它测量单元更远。例如，如果九个测量单元中的八个的测量结果为5％，但最终测量单元偏差20％，则仍然可确定该污染类型。

应认识到，用于确定不同类型的污染、污染强度或劣化水平的多个值可存储在存储器168中以供处理器166进行比较。可包括任何数量或不同类型的可测量单元以便于识别污染或劣化，并且不应限于所示的单元类型或污染或劣化类型。

此外，可基于初始测量或基准来修改代表污染或劣化的值。例如，如果传感器92在发动机10运行之前测量润滑剂并确定10-20％的劣化，则处理器166可确定在运行期间10-20％的实时劣化可总计为20-40％劣化，这可为应更换润滑剂或需要加强操作过滤的信号。

现在参看图6，每个污染类型还可包括专用于特定污染类型的气味污染分布268。油焦化分布曲线图270可包括用于特定类型气味的测量单元的最小阈值272和最大阈值274，包括热276、烘烤278、潮湿280、金属282、冷284、焦油状286、浆液288和烟雾290。尽管示为芳香物，但可构想出任何适合的可测量单元。应认识到，所示的特定芳香物是示例性的，并且可使用传感器的任何芳香物或可测量的单元。芳香物的非限制性实例可包括温暖、刺痛、瘙痒、金属、凉爽、尖锐、刺激、热、烘烤、潮湿、冷、焦油状、浆液、烟雾或燃烧。如图所示，浆液288、热276和烘烤278芳香物的值高于阈值水平，表明可能已开始形成油焦。由传感器92测量的这种芳香物可作为生成的信号传送到控制器164，以与阈值272、274进行比较。控制器164然后可基于此测量作用，如，发送或报告污染至显示器176。当所有值都保持在最小阈值272和最大阈值274内时，控制器164可确定没有油结焦开始发生。

现在图7，用于确定交通工具润滑系统(例如本文所述的润滑剂流动系统88)中的污染的方法300可包括：在304中，利用至少一个传感器感测交通工具润滑系统中的润滑剂的气味；在306中，利用至少一个传感器生成代表所感测的气味的信号；并且，在310中，基于代表所感测的气味的信号，利用控制器确定润滑剂的污染或劣化。交通工具润滑系统可以设在机翼上的飞机涡轮发动机中，例如图1的发动机10，用于进行实时或飞行中的测量。

方法300可选地包括在302中，在感测气味之前，用喷射器(例如图2和3中的喷射器172)喷射至少一种化学物质到润滑剂。喷射另一化学物质可用于改善或定制传感器的测量。在一个实例中，硫可由喷射器喷射，以形成硫化氢或硫醇，其可改善由传感器的可检测性或可测量性。

在304中，感测润滑剂的气味可通过用如本文所述的传感器92感测来测量。非限制性的示例性传感器可包括拉曼光谱仪、X射线光谱仪、红外传感器，或激光波长传感器。在非限制性实例中，用传感器感测可包括感测硫化物，氧化物，烯烃，烷烃，氮化物，环烷烃，芳烃，沥青质，硅酸盐，胺，酯，酚类或金属中的一种或多种。附加地或替代地，在进一步的非限制性实例中，传感器可感测诸如温暖，刺痛，瘙痒，金属，冷却，尖锐，刺激或燃烧的芳香物。传感器可定位在润滑剂储存器或热交换器上，例如如本文所述的润滑剂储存器90或换热器120、122、126，同时可构想出任何期望的位置。

在306中，至少一个传感器可生成信号，其可为代表传感器的测量结果的数据集。例如，信号在图5的拉曼特征的形式。在另一个实施例中，信号可为用于感测到的气味的一个或多个测得的测量值的形式。

方法300可选包括在308中用控制器将信号与一组基准数据相比较。控制器164中的处理器166可用于将测量结果与储存数据相比较，以确定是否发生污染或劣化。例如，储存的数据，如，基准数据或阈值数据，可储存在存储器168中。此基准或阈值数据可代表特定污染类型、污染强度或劣化水平。

在310中，方法300包括用控制器(如，所述的控制器164)确定污染或劣化可基于由传感器生成的信号。例如，控制器可将信号与基准数据集或阈值数据集相比较，以确定气味是否代表污染或劣化。基准或阈值数据集可代表污染类型、污染强度或劣化水平。在非限制性实例中，特定污染类型可包括油焦化、油涂膜、油渣、燃料、游离油、水、灰尘、污垢、冰或沙子。确定还可包括记录污染或劣化确定。此外，确定可包括确定保养数据，如，保养间隔、保养计划或需要的保养。此外，特定污染类型可针对特定确定来定制。例如，确定燃料污染可包括确定燃料维护或保养计划。此外，确定可包括确定

在312中，方法300可选包括由控制器164指示润滑剂的污染或劣化。在确定润滑剂的污染或劣化之后，控制器164可指示污染或劣化，如，用图2中的无线通信链路174。例如，此指示可通过将信号输出至显示器176来在显示器176上显示。在一个非限制性实例中，显示器176可为移动显示器，如，移动手持式装置，或设在交通工具内的显示器，如，承载交通工具润滑系统的飞行器。指示还可包括显示特定确定，如，保养数据、保养间隔或保养计划。

在314中，方法300可选地包括评估未来的劣化或污染。此估计可包括附加的测量结果，其可或可不由传感器确定，包括使用时间、交通工具位置或操作温度。在第一实例中，可与使用时间组合测量感测到的气味。增加的使用时间可与较高水平的润滑剂劣化一致。在第二实例中，可与交通工具位置组合测量感测的气味。例如，交通工具在沙地或沙漠环境中的操作可与较大的沙子类型的污染风险一致。在第三实例中，可与交通工具、发动机或润滑系统的操作温度组合而测量感测到的气味。例如，升高的操作温度可与较大的劣化率一致。此附加测量结果可改善润滑剂的污染或劣化的确定，且提供用于未来污染或劣化确定的改进的模型。评估还可包括确定交通工具润滑系统的润滑剂寿命或保养模型。确定可基于预期使用时间或操作温度来预计润滑剂寿命。附加地或备选的，在一个实例中，确定还可基于操作环境预测或预计特定污染类型，例如沙地区域。

如本文所述的方面提供了润滑剂寿命和污染的改进的监测。可更容易识别或预计润滑剂劣化如油焦化、涂膜和油渣。此外，润滑剂污染可更容易识别，且润滑剂系统的问题可更容易识别。此外，实时可靠的在线监测是可能的，且减少或消除了用于润滑剂的监测或维护的传统低效方法。更进一步，使用如本文所述的传感器可提供自动的润滑剂监测，而不需要间隔检查来确定污染或劣化。改善的润滑剂监测和性能可导致改善的发动机效率和减少维护，这可降低总体成本。

此外，还可构想出可改进整体发动机维护，而不仅仅是润滑剂维护和计划。具体而言，可通过可用传感器检测的污染或劣化来识别润滑、冷却或与机动交通工具润滑系统另外相关的齿轮、轴承、储槽、诊断装置或其它发动机区段。因此，可构想出发动机的维护不仅仅是润滑剂更换和计划。如本文所述的传感器的监测可包括通过识别润滑剂中的污染、劣化或更换的较宽范围的发动机监测。

应当理解，所公开设计的应用不限于具有风扇和升压器区段的涡轮发动机，而是还适用于涡轮喷气发动机和涡轮增压发动机。更进一步，本公开内容可适用于其它润滑剂系统和交通工具。

在尚未描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可按需要彼此组合或替代使用。一个特征未在所有实施例中说明并不意味着被解释为它不能这样，而是为了简化描述才这样。因此，必要时可以混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例，而无论是否已明确描述所述新的实施例。本发明涵盖本文所描述的特征的所有组合或排列。

本书面描述使用示例来描述本说明书所述的本公开的方面，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本公开的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求书所限定，且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它示例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于确定交通工具润滑系统中的污染的方法，所述方法包括：

用至少一个传感器感测所述交通工具润滑系统中的润滑剂的气味；

从所述至少一个传感器生成代表所述气味的信号；以及

用控制器基于代表所述气味的信号确定所述润滑剂的污染或劣化。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括由所述控制器指示已确定污染或劣化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定还包括将所述信号与阈值相比较，以确定所述污染或劣化。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述阈值代表污染类型、污染强度或劣化水平。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述污染类型是油焦化、油涂膜、油渣、燃料、游离油、水、灰尘、污垢、冰或沙子中的一者。

6.根据权利要求1所述的方法，其中感测所述气味包括感测硫化物、氧化物、烯烃、烷烃、氮化物、环烷烃、芳烃、沥青质、硅酸盐、胺、酯、酚类或金属中的一种或多种。

7.一种飞行器，其包括：

发动机；

流体地联接到所述发动机上且将润滑剂容纳在其中的润滑剂流动系统；

用于输出关于所述发动机或所述润滑剂流动系统中的一者的至少一部分中的气味的气味信号的至少一个润滑传感器；以及

控制器，所述控制器配置成将所述气味信号与存储信号相比较，基于所述气味信号确定污染或劣化，并且输出代表确定的污染或劣化的指示。

8.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述润滑流动系统包括润滑剂储存器和至少一个换热器，并且所述至少一个润滑传感器包括位于所述润滑剂储存器和所述至少一个换热器处的至少两个润滑传感器。

9.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述控制器基于所述气味信号与所述存储信号的比较来确定污染，所述存储信号代表油焦化、油涂膜、油渣、燃料、游离油、水、灰尘、沙子、硫化物、氧化物、烯烃、烷烃、氮化物、环烷烃、芳烃、沥青质、硅酸盐、胺、酯、酚类或金属中的一种或多种。

10.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述控制器连续地实时比较、确定和输出。