CN111566476B - 测定汽车用工作液容器中的工作液的品质特性的方法以及用于实施该方法的工作液容器 - Google Patents

测定汽车用工作液容器中的工作液的品质特性的方法以及用于实施该方法的工作液容器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种测定汽车用工作液容器(1)中的工作液的电导率的方法，其中所述工作液容器(1)具有至少一个固定在所述工作液容器(1)的容器壁(10、20、30)上的电容器(60、70)，所述电容器具有第一电极(61、71)和与所述第一电极相对设置的第二电极(62、72)。本发明的第一种方法是借助所述至少一个电容器(60、70)的阻抗的与频率相关的相位特性曲线来测定所述工作液的电导率。本发明的另一种方法是借助所述至少一个电容器(60、70)的与频率相关的电容特性曲线来测定所述工作液的电导率。此外，本发明还公开一种被构建为用于实施本发明方法的工作液容器(1)。

Description

测定汽车用工作液容器中的工作液的品质特性的方法以及用 于实施该方法的工作液容器
技术领域
本发明涉及一种测定汽车用工作液容器中的工作液的品质特性的方法。此外，本发明还涉及一种用于实施该方法的工作液容器。
背景技术
下文也请参考被设计成水容器的汽车用工作液容器。本发明所称的工作液容器特别是指用于储存例如有待被喷射到内燃机进气管中的水的汽车用水容器、用于汽车的清洗水容器、尿素容器、燃料容器(针对汽油或柴油)、储油器、辅助液容器
Figure BDA0002552254780000011
或添加剂容器，但不限于此。上述类型的容器通常以挤出吹塑工艺制成，其中HDPE(High Density Polyethylene，高密度聚乙烯)特别适合用来制造挤出吹塑容器。另外，还可以借助注射成型工艺来制造相应的工作液容器。
注水是一种用来提升内燃机功率的方法。为了不超过最大功率下的最高温度，将蒸馏水注射到内燃机进气管中。液体蒸发时具有冷却效果且能减小压缩功。实际操作时，也会在燃烧阶段进行注射以产生蒸汽动力并降低排气温度，进而减小排气背压。注水有助于减少内燃机的有害物质排放，特别是氮氧化物的排放。被注射到进气管中的水通过待施加的蒸发热而引起有效的增压空气冷却，由此也实现内燃机的内冷却。随着燃烧用空气变冷，其密度增加，从而取得提升功率的效果。
注水时只能使用蒸馏水或去离子水，从而避免燃烧喷射装置中的混合物和沉积物，以免提高汽车的有害物质排放。举例而言，自来水不适于进行注水。
因而就设计成水容器的汽车用工作液容器而言，水容器中的水的电导率是需要加以监控的品质特性。蒸馏水或去离子水的电导率例如远小于自来水。
发明内容
本发明的目的是提供一种测定汽车用工作液容器中的工作液的品质特性的方法。
本发明的目的通过一种根据本发明权利要求1所述的方法而达成。所述方法的有利技术方案记载于权利要求1的从属权利要求中。
更确切地说，用以达成本发明的目的的解决方案为一种测定汽车用工作液容器中的工作液的电导率的方法，其中所述工作液容器具有至少一个固定在所述工作液容器的容器壁上的电容器，所述电容器具有第一电极和与所述第一电极相对设置的第二电极。本发明方法的特征在于以下方法步骤A、B、C和D：
A)将至少三个不同交流电压施加到所述电容器上，其中第一交流电压的第一频率相当于下限频率，第二交流电压的第二频率相当于所述下限频率与上限频率之间的频率，第三交流电压的第三频率相当于所述上限频率；
B)针对所述第一频率测定并存储所述电容器的第一阻抗，针对所述第二频率测定并存储所述电容器的第二阻抗，针对所述第三频率测定并存储所述电容器的第三阻抗；
C)根据所述第一阻抗测定第一相位角，根据所述第二阻抗测定第二相位角，根据所述第三阻抗测定第三相位角；并且
D)当所述第二相位角大于所述第一相位角且大于所述第二相位角时，确定(D)位于所述工作液容器中的所述工作液符合品质要求。
本发明方法的优点在于，测量装置(在此为电容器)不需要直接接触工作液，就能可靠地确定位于工作液容器中的工作液是否符合预设的品质要求。该预设品质要求与工作液的电导率相关。这样就能通过测定位于工作液容器内腔中的工作液的电导率来推断出该工作液的品质特性。
电容器的与频率相关的阻抗与被第一电极与第二电极之间的交变电场所穿透的介质的电导率有关。因此，电容器的与频率相关的阻抗与容器壁的材料以及位于工作液容器内腔中的工作液有关。
申请人发现，根据电容器的与所施加的交流电压的频率相关的阻抗特性曲线，可以明确推断出工作液的品质要求。因此，申请人断定，当工作液的电导率较低时，阻抗的相位角在下限频率与上限频率之间具有最大值。其中，施加在电容器上的交流电压的下限频率和上限频率与电容器的几何形状、电容器的电极大小以及电容器的电极间距有关。
申请人断定，针对工作液容器内电导率为1μS/cm至50μS/cm的去离子水，电容器阻抗的与频率相关的相位特性曲线在10kHz至1MHz的频率范围内具有最大值。然而，该频率范围可受电容器的大小和几何形状影响而变化。
工作液容器优选是用于汽车的工作液容器。进一步优选地，工作液容器被设计成用于汽车的水容器，用于容置有待被喷射到汽车内燃机中的水。
在将至少三个不同交流电压施加到电容器上的方法步骤A中，优选将多个(即三个以上)不同交流电压分别以下限频率与上限频率之间的频率范围内的不同频率施加到电容器上。
下限频率和上限频率均与电容器的几何形状和尺寸有关，因而可以发生变化。特别地，下限频率为10kHz，上限频率为1MHz。进一步优选地，上限频率为100kHz。
相邻交流电压的频率间隔优选是可变的并且与电容器的几何形状和尺寸以及想要达到的测量分辨率有关。特别地，不同交流电压的频率之间的频率间隔为1kHz。
方法步骤B也可以表述成：针对不同交流电压测定并存储电容器的与频率相关的阻抗。
相位角是施加在电容器上的电压与电容器中所流动的电流之间的角度。
因此，在方法步骤C中测定电压与电流之间的与频率相关的相位特性曲线。
方法步骤D中第二相位角大于第一相位角且大于第三相位角这一条件，相当于相位角的特性曲线在下限频率与上限频率之间具有最大值。
优选地，所述方法如此地设计，使其在第二相位角大于第一相位角且大于第三相位角的情况下，具有输出使能信号的方法步骤D1。
通过输出使能信号，可以特别是通知汽车的控制装置：位于工作液容器内腔中的工作液符合预设的品质要求，使得汽车能够运行。
优选地，所述方法如此地设计，使其在第三相位角大于第二相位角或等于第二相位角的情况下，具有输出报警信号的方法步骤E。
因而在输出报警信号的方法步骤E中，只有在以下情况下才输出该报警信号：在下限频率与上限频率之间的相位角的与频率相关的特性曲线中，无法测定相位角的最大值。
如果在下限频率与上限频率之间无法测定相位角的最大值，而第三相位角与第一相位角之差大于预设最小损耗角，则位于工作液容器内腔中的工作液具有尚且足够的品质。但输出报警信号，以便向装有该工作液容器的汽车的使用者指出，位于工作液容器内腔中的工作液具有较差品质，但该品质尚足以实现汽车运行。
损耗角是指-90°与阻抗相位角之差。
优选地，所述方法如此地设计，使其在第三相位角与第一相位角之差小于预设最小损耗角的情况下，具有输出停止信号的方法步骤F。
如果第三相位角与第一相位角之差小于预设最小损耗角，则位于工作液容器内腔中的工作液具有某种品质，该品质不足以实现汽车运行且可能造成汽车或其装入件(如注水装置或内燃机)受损。这样就能通过输出停止信号来阻止汽车运行。
本发明的目的还通过一种根据本发明权利要求5所述的方法而达成。所述方法的有利技术方案记载于权利要求5的从属权利要求中。
更确切地说，用以达成本发明的目的的解决方案为一种测定汽车用工作液容器中的工作液的电导率的方法，其中所述工作液容器具有至少一个固定在所述工作液容器的容器壁上的电容器，所述电容器具有第一电极和与所述第一电极相对设置的第二电极。本发明方法的特征在于以下方法步骤G、H、I和J：
G)将至少两个不同的交流电压施加到所述电容器上，其中第一交流电压的第一频率相当于下限频率，第二交流电压的第二频率相当于上限频率；
H)针对所述第一频率确定并存储所述电容器的第一电容，并且针对所述第二频率确定并存储所述电容器的第二电容；
I)测定所述第二电容与所述第一电容的相对偏差；并且
J)当所述第二电容与所述第一电容的所述相对偏差大于第一最小偏差时，确定位于所述工作液容器中的所述工作液符合预设的品质要求。
本发明方法的优点在于，测量装置(在此为电容器)不需要直接接触工作液，就能可靠地确定位于工作液容器中的工作液是否符合预设的品质要求。该预设的品质要求与电容器的电容相关，该电容又与被电容器的第一电极与第二电极之间的交变电场所穿透的介质有关。这就可以通过测定电容器的与频率相关的电容来推断工作液的品质特性。
电容器的与频率相关的电容与被电容器的第一电极与第二电极之间的交变电场所穿透的介质的电导率有关。因此，电容器的与频率相关的电容与容器壁的材料以及位于工作液容器内腔中的工作液有关。
申请人发现，根据电容器的与所施加的交流电压的频率相关的电容特性曲线，可以明确推断出工作液的品质要求。因此，申请人断定：当工作液的电导率较低时，电容器的电容特性曲线在下限频率与上限频率之间肯定具有一定的偏差，例如一定的下降。其中，施加在电容器上的交流电压的下限频率和上限频率与电容器的几何形状、电容器的电极大小以及电容器的电极间距有关。
申请人断定，针对工作液容器内电导率为1μS/cm至50μS/cm的去离子水，电容器的电容在10kHz至1MHz的频率范围内有至少20％的偏差。因此，1MHz频率下电容器电容与10kHz频率下电容器电容之间的差至少为20％。然而，该频率范围可受电容器的大小和几何形状影响而变化。
工作液容器优选是用于汽车的工作液容器。进一步优选地，工作液容器被设计成用于汽车的水容器，用于容置有待被喷射到汽车内燃机中的水。
在实施用于测定第二电容与第一电容的相对偏差的方法步骤I时，进行以下计算：
delta＝|Cfmin–Cfmax|/Cfmin
其中：
-fmin是下限频率
-fmax是上限频率
-Cfmin是交流电压具有下限频率fmin时电容器的第一电容
-Cfmax是交流电压具有上限频率fmax时电容器的第二电容
-delta是第二电容Cfmax与第一电容Cfmin的相对偏差
第一最小偏差优选大于0.2。
就去离子水而言，以及就下限频率为10kHz且上限频率为100kHz而言，如果电容器的电极的长度延伸为100mm，宽度延伸为50mm，并且第一电极到第二电极的距离为10mm，则最小偏差例如约为0.2。
该预设的品质要求优选指的是工作液的电导率。如果工作液容器被设计成水容器，用于容置有待被喷射到内燃机中的水，则该预设的品质要求例如指水的电导率且为1μS/cm至50μS/cm。
优选地，所述方法如此地设计，使其在第二电容与第一电容的相对偏差大于第一最小偏差的情况下，具有输出使能信号的方法步骤J1。
通过输出使能信号，可以特别是通知汽车的控制装置：位于工作液容器内腔中的工作液符合预设的品质要求，使得汽车能够运行。
优选地，所述方法如此地设计，使其在第二电容与第一电容的相对偏差的值介于第一最小偏差与第二最小偏差之间的情况下，具有输出报警信号的方法步骤K，其中第二最小偏差小于第一最小偏差。
如果第二电容与第一电容的相对偏差小于第一最小偏差但大于第二最小偏差，则位于工作液容器内腔中的工作液具有尚且足够的品质。但输出报警信号，以便向装有该工作液容器的汽车的使用者指出，位于工作液容器内腔中的工作液具有较差品质，但该品质尚足以实现汽车运行。
优选地，所述方法如此地设计，使其在第二电容与第一电容的相对偏差小于第二最小偏差的情况下，具有输出停止信号的方法步骤K，其中第二最小偏差小于第一最小偏差。
在此情形下，位于工作液容器内腔中的工作液具有某种品质，该品质不足以实现汽车运行且可能造成汽车或其装入件(如注水装置或内燃机)受损。这样就能通过输出停止信号来阻止汽车运行。
当然，根据权利要求1至4中任一项所述的方法中的任一项也可以与根据权利要求5至8中任一项所述的方法中的任一项相互组合在一起。
本发明的目的还在于提供一种工作液容器，所述工作液容器被构建为用于测定位于所述工作液容器中的工作液的品质要求。
这个目的通过一种具有权利要求9的特征的工作液容器而达成。所述工作液容器的有利技术方案记载于权利要求9的从属权利要求中。
更确切地说，用以达成本发明的目的的解决方案为一种工作液容器，其工作液容器内腔由顶壁、底壁以及将所述底壁与所述顶壁连接起来的侧壁界定。所述工作液容器具有至少一个固定在所述工作液容器的容器壁上的电容器，所述电容器具有第一电极和第二电极。所述工作液容器还具有电性连接所述第一电极和所述第二电极的电子分析装置。本发明的工作液容器的特征在于：所述分析装置被构建为用于实施上述方法中的至少一者。
至少一个电容器优选安装在工作液容器的侧壁上或该侧壁中。进一步优选地，至少一个电容器以某种方式布置在侧壁上或侧壁中，使得各自具有纵向延伸、宽度延伸和深度延伸的第一电极和第二电极分别平行于侧壁而延伸，使得第一电极和第二电极的纵向延伸的走向是从底壁往顶壁方向。
根据工作液容器的另一技术方案，至少一个电容器布置在底壁上或底壁中，使得第一电极和第二电极分别平行于底壁而延伸。
至少一个电容器可以布置在容器壁外侧且与容器壁连接。此外，至少一个电容器也可以整合或者说嵌设在容器壁中。其中，电容器的第一和第二电极被容器壁包围。
所述工作液容器优选采用如下设计：所述至少一个电容器嵌设在所述容器壁中。
在电容器的电极嵌设在容器壁中的情况下，电极被容器壁包围，使得只有电极的电接头还从容器壁中伸出。
采用相应设计的工作液容器具有以下优点：鉴于至少一个电容器嵌设在工作液容器的容器壁中，至少一个电容器的第一电极和第二电极与工作液容器内腔的距离有所减小，进而与位于工作液容器内腔中的工作液的距离也有所减小。因此，位于电容器的第一电极与第二电极之间的电场较少地与容器壁的材料相互作用，而较多地与位于工作液容器内腔中的工作液相互作用。这样就能以提高的精度测定工作液容器内腔中的工作液的电导率。
将至少一个电容器嵌设在容器壁中所能取得的另一个优点是，为至少一个电容器提供机械保护和化学保护，从而使本发明的工作液容器具有提高的长期稳定性。
工作液容器特别是被设计成用于汽车的工作液容器。
所述工作液容器优选采用如下设计：所述底壁具有延伸到所述工作液容器内腔中的凸起，其中所述电容器的所述第一电极和所述第二电极嵌设在所述凸起中。
采用相应设计的工作液容器能以进一步提高的精度测定工作液的电导率，因为能减小底壁区域内可能存在的沉积物对工作液容器内腔中的工作液的电导率测定所产生的影响。
底壁的凸起优选形成为陷入工作液容器内腔的凹入部。
凸起优选从周围的底壁内表面抬升2mm至5mm。
所述工作液容器优选采用如下设计：所述容器壁具有外层、面向所述工作液容器内腔的内层以及布置在所述外层与所述内层之间的粘接层，其中所述至少一个电容器的所述第一电极和所述第二电极布置在所述外层与所述粘接层之间。
因此，至少一个电容器布置在外层与粘接层之间。因此，内层可直接接触工作液。
工作液容器的相应设计有助于简化电容器的结构，并且能更方便地将电容器整合到工作液容器的容器壁中。
所述工作液容器优选采用如下设计：所述容器壁具有屏蔽层和绝缘层，其中所述屏蔽层布置在所述外层与所述第一和第二电极之间，且其中所述绝缘层布置在所述屏蔽层与所述第一和第二电极之间。
采用相应设计的工作液容器的优点是，其在测定位于工作液容器内腔中的工作液的电导率方面具有进一步提高的精度。因为，优选形成为金属层的屏蔽层为至少一个电容器的电极屏蔽掉干扰场。
因此，屏蔽层布置在外层与参考电容器或者说电容器之间。
屏蔽层优选与外层接触。
因此，绝缘层呈三明治状地布置在屏蔽层与电容器之间。
屏蔽层具有金属，从而保护至少一个电容器不受干扰电场影响。
绝缘层是以介电材料(优选塑料)制成，因此，至少一个电容器的第一和第二电极不与屏蔽层电接触。
所述工作液容器优选采用如下设计：所述绝缘层具有与所述内层和/或所述外层相同的介电常数。
采用相应设计的工作液容器的优点是，其在测定位于工作液容器内腔中的工作液的电导率方面具有进一步提高的精度。
工作液容器优选采用如下设计：第一和第二电极到工作液容器内腔的距离介于1.5mm与3.5mm之间。
采用相应设计的工作液容器的优点是，其在测定位于工作液容器内腔中的工作液的电导率方面具有进一步提高的精度，因为相应电极到位于工作液容器内腔中的工作液的距离有所减小。
因此，内层优选具有1.5mm到3.5mm的厚度。
因此，至少一个电容器到工作液容器内腔的距离仅为1.5mm至3.5mm。
工作液容器优选采用如下设计：电容器的第一和第二电极中的至少一者沿着其纵向延伸具有不均匀的宽度延伸。
电极越宽，电场在工作液容器内腔中以及在位于工作液容器内腔中的工作液中的透入深度就越大，使得工作液对工作液电导率的测定具有更大影响。
工作液容器优选采用如下设计：电容器的第一和第二电极中的至少一者沿着其纵向延伸具有朝底壁方向变大的宽度延伸。
采用相应设计的工作液容器的优点是，电容器在工作液容器的底部区域内对电导率的测量精度有所提高。
附图说明
本发明进一步的优点、细节和特征可从下文所阐述的实施例中获得。其中，具体地：
图1为根据本发明第一实施方式的测定工作液的品质特性的方法的流程图，其中该品质特性是工作液的电导率；
图2为针对具有不同电导率的三个不同工作液，电容器阻抗的与频率相关的相位特性曲线；
图3为根据本发明第二实施方式的测定工作液的品质特性的方法的流程图，其中该品质特性是工作液的电导率；
图4为针对具有不同电导率的三个不同工作液，电容器的与频率相关的电容特性曲线；
图5为本发明的工作液容器的极简立体图；
图6为根据本发明另一实施方式的工作液容器的底壁和/或侧壁的层结构的极简视图；以及
图7A至7C为本发明不同实施方式的工作液容器的测量电容器示例的单独的侧向俯视图。
具体实施方式
在接下来的说明中，相同的附图标记表示相同的部件或相同的特征，因此，参照一个图式针对一个部件所做的说明也适用于其他图式，以避免重复说明。此外，联系一个实施方式所说明的单项特征也可单独地应用于其他实施方式。
图1示出根据本发明第一实施方式的测定工作液的品质特性的方法的流程图，其中该品质特性是工作液的电导率。根据图1所示的流程图的方法由图5所示的工作液容器1实施。
图5示出本发明的工作液容器1的极简立体图。工作液容器内腔2由顶壁30、底壁10以及将底壁10与顶壁30连接起来的侧壁20界定。如图5所示，侧壁20系环周形成。
图5所示的工作液容器1具有第一电容器60和第二电容器70。然而，根据本发明，工作液容器1也可以仅具有第一电容器60或者仅具有第二电容器70。此外，工作液容器1也可以具有图5中未示出的其他电容器。
第一电容器60具有第一电极61和第二电极62。第一电极61和第二电极62均分别具有纵向延伸L、宽度延伸B和深度延伸(参见图7A至图7C)。其中，第一电极61和第二电极62分别被布置成平行于侧壁20而延伸，使得第一电极61和第二电极62的纵向延伸L的走向是从底壁10往顶壁30方向。其中，第一电极61和第二电极62的深度延伸为彼此相对设置。
第一电容器60嵌设在侧壁20中，这使得第一电容器60的第一电极61和第二电极62嵌设在侧壁20中。因此，第一电容器60被侧壁20包围。其结果是，第一电容器60的第一电极61和第二电极62不直接接触工作液50(参见图6)。另外，第一电容器60的第一电极61和第二电极62也不直接接触工作液容器1的周围环境。关于第一电容器60在侧壁20中的嵌设，请参考图4，下文将对此进行说明。
然而，本发明不限于将第一电容器60嵌设在侧壁20中。在本发明的工作液容器1中，第一电容器60也可以固定在侧壁20的外表面上。
如图5所示，第一电容器60的第一电极61和第二电极62分别具有两个平行于电极61、62的宽度延伸B而延伸的翼部63。其中，各翼部63形成在第一和第二电极61、62的不同高度处，因此，翼部63系布置在工作液容器1的不同高度处。如此一来，第一电容器60的第一和第二电极61、62沿着其纵向延伸L具有不均匀的宽度延伸B。然而，本发明不限于第一电容器60的第一和第二电极61、62的相应设计。举例而言，第一电容器60的第一和第二电极61、62在其纵向延伸L上也可以具有均匀的宽度延伸B。
第二电容器70具有第一电极71和第二电极72。第一电极71和第二电极72平行于底壁10延伸。其中，第一电极71和第二电极72被布置成平行于底壁10而延伸，使得第一电极71和第二电极72的纵向延伸和宽度延伸分布在底壁10的平面内，这使得第一电极71和第二电极72的深度延伸为彼此相对设置。
如图5所示，底壁10具有延伸到工作液容器内腔2中的凸起11。第二电容器70嵌设在底壁10中，使得第二电容器70的第一电极71和第二电极72嵌设在底壁10的凸起11中。其结果是，第二电容器70的第一电极71和第二电极72不直接接触工作液50。另外，第二电容器70的第一电极71和第二电极72也不直接接触工作液容器1的周围环境。通过将第一电极71和第二电极72嵌设在底壁10的凸起11中，能够减小底壁10上可能存在的沉积物对工作液容器内腔2中的工作液50的电导率测定所产生的影响。
关于第二电容器70在底壁10中或者说在底壁10的凸起11中的嵌设，请参考图6，下文将对此进行说明。
然而，本发明不限于将第二电容器70嵌设在底壁10中。在本发明的工作液容器1中，第二电容器70也可以固定在底壁10的外表面上。
工作液容器1进一步具有电性连接第一电容器60和第二电容器70的电子分析装置80。分析装置80与第一电容器60和第二电容器70的电性连接系通过图5中未示出的电线而实现。
分析装置80被构建为用于实施根据图1所示的流程图的方法，下文将对此进行说明。
在方法步骤A中，将至少三个具有不同频率的不同交流电压施加到第一电容器60和/或第二电容器70上。其中，第一交流电压的第一频率相当于下限频率fmin，例如为10kHz。第二交流电压的第二频率相当于下限频率fmin与上限频率fmax之间的频率，其中该上限频率例如为100kHz。第三交流电压的第三频率相当于上限频率fmax。
在方法步骤B中，针对第一频率测定并存储第一电容器60和/或第二电容器70的第一阻抗，针对第二频率测定并存储第一电容器60和/或第二电容器70的第二阻抗，并且针对第三频率测定并存储第一电容器60和/或第二电容器70的第三阻抗。
接着在方法步骤C中，根据第一阻抗测定第一相位角
Figure BDA0002552254780000131
根据第二阻抗测定第二相位角/>
Figure BDA0002552254780000132
根据第三阻抗测定第三相位角/>
Figure BDA0002552254780000133
图2为针对三个不同的工作液，第一电容器60和/或第二电容器70的阻抗的三条不同的与频率相关的相位特性曲线。其中，特性曲线91为针对去离子水的阻抗的相位特性曲线。特性曲线92为针对50％去离子水与50％自来水的混合物，阻抗相位角的与频率相关的特性曲线，特性曲线93为自来水的阻抗相位角的与频率相关的特性曲线。去离子水的电导率为1-50S/cm。50％去离子水与50％自来水的混合物的电导率为50-200μS/cm。自来水的电导率为高于200μS/cm。
如图2所示，采用去离子水时，电容器60、70的阻抗相位角的特性曲线91在10kHz的下限频率fmin与100kHz的上限频率之间具有最大值。而从图2还能看出，针对去离子水与自来水的混合物，电容器60、70的阻抗相位角的特性曲线92在下限频率fmin与上限频率fmax之间持续上升。就纯自来水而言，电容器60、70的阻抗相位角的特性曲线93也是如此。如图所示，上限频率fmax为100kHz时，特性曲线93的上升幅度小于特性曲线92。
回到根据图1所示的流程图的方法，在方法步骤C之后检验第二相位角
Figure BDA0002552254780000134
是否大于第一相位角/>
Figure BDA0002552254780000135
且同样大于第三相位角/>
Figure BDA0002552254780000136
如果满足这个条件，该相位角的特性曲线在下限频率fmin与上限频率fmax之间具有最大值。如果相位角的特性曲线具有最大值，就在方法步骤D中确定或预设位于工作液容器1中的工作液符合预设的品质要求。
在所说明的实施例中，在测定相位角的特性曲线的最大值时确定，位于工作液容器内腔2中的工作液的电导率具有1-50S/cm的电导率。从中可以判断出：位于工作液容器内腔2中的水是去离子水且适于注水装置的工作。在此情形下，在方法步骤D1中输出使能信号。但步骤D1是可选的而非强制的。
如果测定到第二相位角
Figure BDA0002552254780000141
不大于第三相位角/>
Figure BDA0002552254780000142
就检验第三相位角/>
Figure BDA0002552254780000143
与第一相位角/>
Figure BDA0002552254780000144
之差是否小于预设最小损耗角δs。在图示实施例中，最小损耗角δs为1°。从图2所示的频率相关的特性曲线93中可以看出，针对上限频率fmax的损耗角小于1°，因而小于最小损耗角δs。从而在方法步骤F中输出停止信号。借助停止信号就能通知未予图示的注水系统：位于工作液容器内腔2中的水不适于进行注水，因为该水具有大于200S/cm的电导率。因此，位于工作液容器内腔2中的水例如为自来水。
如果第三相位角
Figure BDA0002552254780000145
与第一相位角/>
Figure BDA0002552254780000146
之差不小于预设最小损耗角δs，就检验第三相位角/>
Figure BDA0002552254780000147
是否大于第二相位角/>
Figure BDA0002552254780000148
如果满足这个条件，就判断出位于工作液容器内腔2中的水具有50-200μS/cm的电导率。这个水的品质特性尚足以进行注水。但在方法步骤E中输出报警信号，以便向装有本发明的工作液容器1的汽车的使用者指出，位于工作液容器内腔2中的水尚能满足要求，但具有杂质。
图5所示的工作液容器1的分析装置80进一步被构建为用于实施根据图3所示的流程图的方法，下文将对此进行说明。
在方法步骤G中，将至少两个具有不同频率的不同交流电压施加到第一电容器60和/或第二电容器70上。其中，第一交流电压的第一频率相当于下限频率fmin。第二交流电压的第二频率相当于上限频率fmax。
接着在方法步骤H中，针对第一频率测定并存储第一电容器和/或第二电容器70的第一电容C1。此外，在方法步骤H中针对第二频率测定并存储第一电容器60和/或第二电容器70的第二电容C2。
随后，在方法步骤I中测定第二电容C2与第一电容C1的相对偏差。因此，在方法步骤I中测定第二电容C2与第一电容C1之间存在百分之多少的偏差。
图4为针对三个不同的工作液，第一电容器60和/或第二电容器70的三条不同的与频率相关的电容特性曲线。其中，特性曲线101为针对去离子水，第一电容器60和/或第二电容器70的与频率相关的电容特性曲线。特性曲线102为针对50％去离子水与50％自来水的混合物，第一电容器60和/或第二电容器70的与频率相关的电容特性曲线，特性曲线103为针对自来水，第一电容器60和/或第二电容器70的与频率相关的电容特性曲线。去离子水的电导率为1-50S/cm。50％去离子水与50％自来水的混合物的电导率为50-200μS/cm。自来水的电导率为高于200μS/cm。
如图4所示，将去离子水作为工作液时，电容器60、70的与频率相关的电容的特性曲线101从第一电容C1下降至第二电容C2。其中，电容器60、70在下限频率fmin(在图示实施例中为10kHz)下具有约为3.2pF的第一电容C1，并且在上限频率fmax(在图示实施例中为1MHz)下具有约为2.4pF的第二电容C2。因此，将去离子水作为工作液时，C1与C2的相对偏差约为25％。
如图4进一步所示，将50％去离子水与50％自来水的混合物作为工作液时，电容器60、70的与频率相关的电容从第一电容C1下降至第二电容C2。其中，电容器60、70在下限频率fmin(在图示实施例中为10kHz)下具有约为3.6pF的第一电容C1，并且在上限频率fmax(在图示实施例中为1MHz)下具有约为3.4pF的第二电容C2。因此，将50％去离子水与50％自来水的混合物作为工作液时，C1与C2的相对偏差约为6％。
此外如图4所示，将自来水作为工作液时，电容器60、70的与频率相关的电容从第一电容C1下降至第二电容C2。其中，电容器60、70在下限频率fmin(在图示实施例中为10kHz)下具有约为3.4pF的第一电容C1，并且在上限频率fmax(在图示实施例中为1MHz)下具有约为3.35pF的第二电容C2。因此，将自来水作为工作液时，C1与C2的相对偏差约为1.5％。
回到根据图3所示的流程图的方法，在方法步骤I之后检验第二电容C2与第一电容C1的相对偏差是否大于第一最小偏差Δ1。更确切地说，确定是否满足以下条件：
Figure BDA0002552254780000151
如果满足这个条件，就在方法步骤J中确定位于工作液容器1中的工作液符合预设的品质要求，因为该工作液的电导率的值为1至50S/cm。
在所说明的实施例中，最小偏差ΔC1的值为0.2。这样就针对去离子水作为工作液，在方法步骤J中确定去离子水符合预设的品质要求，因为第二电容C2与第一电容C1的相对偏差为25％，也就是0.25。
随后在方法步骤J1中，当第二电容C2与第一电容C1的相对偏差大于第一最小偏差Δ1时，输出使能信号。方法步骤J1在本发明中仅为可选措施而非强制的。
反之，如果不满足
Figure BDA0002552254780000161
这个条件，那就检验是否满足以下条件：
Figure BDA0002552254780000162
如果满足这个条件，就判断出位于工作液容器内腔2中的水具有50-200μS/cm的电导率。这个水的品质特性尚足以进行注水。但在方法步骤E中输出报警信号，以便向装有本发明的工作液容器1的汽车的使用者指出，位于工作液容器内腔2中的水尚能满足要求，但具有杂质。因此，当第二电容C2与第一电容C1的相对偏差的值介于第一最小偏差Δ1与第二最小偏差Δ2之间时，在方法步骤K中输出报警信号，其中第二最小偏差Δ2小于第一最小偏差Δ1。
在所说明的实施例中，Δ2的值为0.05。因而针对将50％去离子水与50％自来水的混合物作为工作液(其|C1-C2|/C1的值为0.06)，满足了0.2>0.06>0.05的条件，使得在方法步骤K中输出报警信号。
反之，如果不满足
Figure BDA0002552254780000163
这个条件，那就检验是否满足以下条件：
Figure BDA0002552254780000164
如果满足这个条件，就判断出位于工作液容器内腔2中的水具有大于200μS/cm的电导率。这个水的品质特性不足以进行注水。从而在方法步骤L中输出停止信号。借助停止信号就能通知未予图示的注水系统：位于工作液容器内腔2中的水不适于进行注水，因为该水具有大于200μS/cm的电导率。因此，位于工作液容器内腔2中的水例如为自来水。
因而在方法步骤L中，当第二电容C2与第一电容C1的相对偏差小于第二最小偏差Δ2时，输出停止信号。
在所说明的实施例中，Δ2的值为0.05。因而针对将自来水作为工作液(其|C1-C2|/C1的值为0.015)，满足了0.05>0.015的条件，使得在方法步骤L中输出停止信号。
图6示出工作液容器1的容器壁10、20、30的层结构的极简视图。该容器壁可以是底壁10和/或侧壁20和/或顶壁30。可以看出，容器壁10具有多层结构。
下面将参考侧壁20和第一电容器60对容器壁10、20、30的层结构进行说明。然而，底壁10和/或顶壁30也可以具有相应的层结构。此外，第二电容器70也可以以相同的方式嵌设在容器壁10、20、30中。
可以看到，侧壁20具有外层41、面向工作液容器内腔2的内层45以及布置在外层41与内层45之间的粘接层44。第一电容器60的第一电极61和第二电极62布置在外层41与粘接层44之间。侧壁20进一步具有屏蔽层42和绝缘层43，其中屏蔽层42布置在外层41与第一电容器60的第一电极61和第二电极62之间。绝缘层43又布置在屏蔽层42与第一电容器60的第一和第二电极61、62之间。
进一步可以看到，侧壁20具有外层41、面向工作液容器内腔2的内层45以及布置在外层41与内层45之间的粘接层44。第一电容器60的第一电极61和第二电极62布置在外层41与粘接层44之间。侧壁20进一步具有屏蔽层42和绝缘层43，其中屏蔽层42布置在外层41与第一电容器60的第一和第二电极61、62之间。绝缘层43又布置在屏蔽层42与第一电容器60的第一和第二电极61、62之间。
图7A以侧向俯视图单独示出第一电容器60。在图示实施例中可看到，第一电容器60的第一电极61沿着其纵向延伸L具有均匀的宽度延伸B。第一电容器60的第二电极62则具有沿着第二电极62的纵向延伸变化的宽度延伸B。可以看到，第二电极62的宽度沿着其纵向延伸L具有朝底壁10方向变大的宽度延伸B。
图7B示出根据工作液容器1的另一实施方式的第一电容器60的另一示例。可以看到，第一电极61和第二电极62均分别在不同高度处(亦即，在以第一和第二电极61、62的纵向延伸L为参照的不同位置上)各自具有两个沿第一和第二电极61、62的宽度延伸B而延伸的翼部63。可以看到，各翼部63经倒圆。
图7C则又示出根据另一实施方式的工作液容器1的第一电容器60。图7C所示的第一电容器60也采用如下设计：第一电极61和第二电极62均分别具有两个在相关电极61、62的宽度延伸B上延伸的翼部63。其中，各翼部63布置在相关电极61、62的不同高度处。
然而，本发明不限于第一电容器60如图7A至图7C所示的技术方案，只要借助于第一电容器60能够产生延伸到工作液容器内腔2中的电场，从而能借助分析装置80测定工作液50的电导率。
附图标记的说明
1 工作液容器
2 工作液容器内腔
10 (工作液容器的)底壁
11 (底壁的)凸起
20 (工作液容器的)侧壁
30 顶壁
41 (底壁/侧壁的)外层
42 (底壁/侧壁的)屏蔽层
43 (底壁/侧壁的)绝缘层
44 (底壁/侧壁的)粘接层
45 (底壁/侧壁的)内层
50 工作液
60 第一电容器
61 (第一电容器的)第一电极
62 (第一电容器的)第二电极
63 (第一电极和/或第二电极的)翼部
70 第二电容器
71 (第二电容器的)第一电极
72 (第二电容器的)第二电极
80 分析装置
91 针对去离子水的与频率相关的相位特性曲线
92 针对50％去离子水与50％自来水的混合物的与频率相关的相位特性曲线
93 针对自来水的与频率相关的相位特性曲线
101 针对去离子水的与频率相关的电容特性曲线
102 针对50％去离子水与50％自来水的混合物的与频率相关的电容特性曲线
103 针对自来水的与频率相关的电容特性曲线
L (测量电容器的电极的)纵向延伸
B (测量电容器的电极的)宽度延伸
C1 (电容器的)第一电容
C2 (电容器的)第二电容
fmin 下限频率
fmax 上限频率
Figure BDA0002552254780000191
第一相位角
Figure BDA0002552254780000192
第二相位角
Figure BDA0002552254780000193
第三相位角
δs 最小损耗角
Δ1 第一最小偏差
Δ2 第二最小偏差

Claims (13)

1.一种测定汽车用工作液容器（1）中的工作液的电导率的方法，其中所述工作液容器（1）具有至少一个固定在所述工作液容器（1）的容器壁（10、20、30）上的电容器（60、70），所述电容器具有第一电极（61、71）和与所述第一电极相对设置的第二电极（62、72），其中所述方法的特征在于以下方法步骤：
- 将至少三个不同交流电压施加（A）到所述电容器（60、70）上，其中第一交流电压的第一频率相当于10kHz的下限频率，第二交流电压的第二频率相当于所述下限频率与1MHz或100kHz的上限频率之间的频率，第三交流电压的第三频率相当于所述上限频率；
- 针对所述第一频率测定并存储（B）所述电容器（60、70）的第一阻抗，针对所述第二频率测定并存储（B）所述电容器（60、70）的第二阻抗，针对所述第三频率测定并存储（B）所述电容器（60、70）的第三阻抗；
- 根据所述第一阻抗测定（C）第一相位角（φ1），根据所述第二阻抗测定（C）第二相位角（φ2），根据所述第三阻抗测定（C）第三相位角（φ3）；并且
- 当所述第二相位角（φ2）大于所述第一相位角（φ1）且大于所述第三相位角（φ3）时，确定（D）位于所述工作液容器（1）中的所述工作液（50）符合品质要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于方法步骤：
- 当所述第二相位角（φ2）大于所述第一相位角（φ1）且大于所述第三相位角（φ3）时，输出（D1）使能信号，以使得所述汽车能够运行。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于方法步骤：
- 当所述第三相位角（φ3）大于所述第二相位角（φ2）或等于所述第二相位角（φ2）时，输出（E）报警信号，以警告位于所述工作液容器中的工作液不满足质量要求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于方法步骤：
- 当所述第三相位角（φ3）与所述第一相位角（φ1）之差小于预设最小损耗角（δs）时，输出（F）停止信号，以阻止所述汽车运行。
5.一种具有以下特征的工作液容器（1）：
- 工作液容器内腔（2）由顶壁（30）、底壁（10）以及将所述底壁（10）与所述顶壁（30）连接起来的侧壁（20）界定；
- 所述工作液容器（1）具有至少一个固定在所述工作液容器（1）的容器壁（10、20、30）上的电容器（60、70），所述电容器具有第一电极（61、71）和第二电极（62、72）；
- 所述工作液容器（1）具有电性连接所述第一电极（61、71）和所述第二电极（62、72）的电子分析装置（80），
其中所述工作液容器（1）的特征在于：所述电子分析装置（80）被构建为用于实施根据权利要求1至4中任一项所述的方法。
6.根据权利要求5所述的工作液容器（1），其特征在于，所述电容器（60、70）嵌设在所述容器壁（10、20、30）中。
7. 根据权利要求5至6中任一项所述的工作液容器（1），其特征在于以下特征：
- 所述底壁（10）具有延伸到所述工作液容器内腔（2）中的凸起（11）；并且
- 所述电容器（70）的所述第一电极（71）和所述第二电极（72）嵌设在所述凸起（11）中。
8.根据权利要求5至6中任一项所述的工作液容器（1），其特征在于以下特征：
- 所述容器壁（10、20、30）具有外层（41）、面向所述工作液容器内腔（2）的内层（45）以及布置在所述外层与所述内层之间的粘接层（44）；
- 所述至少一个电容器（60、70）的所述第一电极（61、71）和所述第二电极（62、72）布置在所述外层（41）与所述粘接层（44）之间。
9.根据权利要求8所述的工作液容器（1），其特征在于以下特征：
- 所述容器壁（10、20、30）具有屏蔽层（42）和绝缘层（43）；
- 所述屏蔽层（42）布置在所述外层（41）与所述第一和第二电极（61、62；71、72）之间；并且
- 所述绝缘层（43）布置在所述屏蔽层（42）与所述第一和第二电极（61、62；71、72）之间。
10.根据权利要求9所述的工作液容器（1），其特征在于，所述绝缘层（43）具有与所述内层（45）和/或所述外层（41）相同的介电常数。
11. 根据权利要求5至6中任一项所述的工作液容器（1），其特征在于，所述第一和第二电极（61、62；71、72）到所述工作液容器内腔（2）的距离介于1.5 mm与3.5 mm之间。
12.根据权利要求5至6中任一项所述的工作液容器（1），其特征在于，所述电容器（60、70）的所述第一和第二电极（61、62；71、72）中的至少一者沿着其纵向延伸（L）具有不均匀的宽度延伸。
13.根据权利要求5至6中任一项所述的工作液容器（1），其特征在于，所述电容器（60、70）的所述第一和第二电极（61、62；71、72）中的至少一者沿着其纵向延伸（L）具有朝所述底壁（10）方向变大的宽度延伸。
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