KR20070011584A - 비-수성 유체의 상태를 온-라인 모니터링하는 방법 - Google Patents

Abstract

운송 및 산업 장비에 사용하는 고 저항성 유체의 상태를 판단하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 고 주파 진동 전압 신호를 유체에 담겨진 전극에 적용하고 신호에 대한 유체 반응을 정량화 하는 장치를 사용한다. 장치는 부가로, 유체온도를 제어하는 수단 또는 전극에서 유체온도를 모니터하는 온도센서를 구비할 수 있다. 상기 방법은 장치에 의해 적용된 전기적 신호에 대한 유체의 반응을 모니터 한다. 상기 방법용으로 적용된 신호의 주파수는 장치 전극의 기하형상, 유체온도 또는 온도 범위, 및 모니터 되는 유체의 화학적 합성물의 함수로서 사전 결정된다. 장비 사용의 함수로서 유체 반응의 변화율과 초기화 관련 유체 반응의 크기가 사용하는 동안에 유체 상태를 본질적으로 지속적으로 판단하는데 사용된다. 특히, 본원의 방법은 유체가 오염물 함량으로 인해서 및/또는 극미세하게 분할된 현탁 미립자로서 추가 오염물을 산개시키는 능력의 상실로 인해서 사용 유효수명의 끝에 이르렀을 때를 판단하고 그리고 유체의 대략적 오염물 함량을 판단하는 것이다. 모니터 되는 유체가 일정 온도로 제어되지 않는 장치 또는 적용을 위해, 본원의 방법은 유체 품질과 상태를 판단하기 위한 온도 변화용 온도 감지 유체 반응을 교정하는 단계를 갖는다. 상기 방법은 또한 본질적으로 완전한 유체 교환이 추가 입력을 할 필요 없이 장치에 만들어져 있을 때를 판단하는 단계도 가질 수 있다.

유체반응, 유전율, 오염물 함량, 유체교환, 사인곡선, 푸리에-변환.

Description

비-수성 유체의 상태를 온-라인 모니터링하는 방법{METHOD FOR ON-LINE MONITORING OF CONDITION OF NON-AQUEOUS FLUIDS}

본 발명은 한정적이지 않은 기재로서 자동차, 기계, 장비, 및 그와 같은 종류의 것을 포함하는 운송 또는 산업장비에서 사용되는 고 저항성 유체의 상태를 모니터링 하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 디젤엔진의 윤활상태를 온-라인 감시하여 분석하는데 유익한 것이다. 특정적으로, 본 발명은 디젤 엔진 윤활유의 그을음 함량을 감시하여, 윤활유가 최적한 엔진성능과 수명에 맞게 그을음 함량을 제어하는 기능을 상실하였을 때를 판단하는데 유익한 것이다.

윤활유는 내연기관의 수명과 성능에서 매우 중요한 역할을 한다. 윤활유가 필요한 유체역학적 막에 적절한 점성과, 바람직하지 않은 오염물질을 유체 속에 떠 있게 하고 그리고/또는 중화되도록 하는 정화 및 분산과, 엔진 성분의 표면을 보호하는 표면 활성 화학제품을 함유하는 경우에, 윤활유는 엔진 성분의 마찰, 마모 및 부식 감소에 의해 장기간, 효율적으로 엔진이 작동하게 한다. 일반적으로, 윤활유의 성능 특성은 기본 오일 및/또는 첨가물의 소비, 품질저하, 또는 소모에 따라 사용 수명이 변화한다. 윤활유는 윤활유의 성능 성질 중의 어느 하나가 소망 범위를 벗어나 있게 되면 유효 수명이 다한 것이다. 윤활유를 유효 수명의 끝 이상으로 사용하는 것은 엔진 수명과 성능의 저하를 초래하여, 엔진 고장을 일으키는 불행한 사태로 이끌 수 있다.

윤활 값은, 만일 사용된 윤활유가 엔진에 남아 있고 그리고 새로운, 예를 들어 사용안한 윤활유로 교체하지 않은 경우에 윤활유는 그 사용 수명의 끝에 이를 때까지 최대로 된다. 그런데, 엔진 나이, 운전 상태 및 다른 요소와 함수 관계로 있는 복잡한 윤활유의 퇴화로 인해서, 윤활유 상태의 정확한 판단은, 흔히 장치 운영자에게 좋지 않은 비용 및/또는 시간을 소비하는 전통적인 방식의 오프-라인 실험실에서의 시험으로 행해진다. 따라서, 대부분의 장치 운영자는 사용 시간, 운전 거리, 연료 사용 또는 기타 다른 것으로부터 1개 이상의 용이하게 측정된 엔진 운영 매개변수에 기본하여 간단하게 윤활 상태를 평가하고 교환하거나 또는, 실질적인 윤활유 측정이 없는 1개 이상의 엔진 작동 매개변수를 일반적으로 사용하는 엔진 제작자에 의해 알고리즘에 의지하여 평가 및 교환한다. 엔진에 있는 윤활유 품질에 대한 윤활유 상태 측정 또는 특정 정보를 사용하지 않은 평가 또는 알고리즘이 갖는 문제는, 윤활유 교환 판단이 실제 상태 또는 잠재적 유효 수명의 어느 하나를 알지 못하고 이루어진다는 것이다. 실제 윤활유 상태 또는 잠재적 유효수명 정보는 특히, 그을음(soot)과 같은 오염물질이 개별 윤활유가 오염물을 떠 있게 하거나 중화시킬 수 있는 능력을 폭넓게 변화시킬 수 있음으로 윤활유 퇴화의 주요한 역활을 하는 엔진에서 윤활유 교체 판단에서 중요한 것이다.

근래, 윤활유의 전기적, 광학적 또는 다른 성질을 이용한 실-시간, 탑재식 측정을 하는 센서가 도입되어져 있다. 즉, 양호한 관측이 2004년 3월-4월, 사브린 칼드 게바린과 짐 피치의 오일 분석 실시인, "적절한 오일과 필터 교환 시기 판단: 탑재 차량 센서가 도와줄까요?"에 제공되었다. 다수개의 상기 센서들은 단순히, 유체 상태를 실질적으로 분석하지 않고, 측정된 윤활유 성질의 효용을 출력하는 것이다. 일반적으로, "유체 상태" 출력을 제공하지 않는 센서는, 임의 경우에 센서 신호와 유체 상태 사이에 상관 관계를 알지 못하는 엔진/장치 제조자에게 제한 값(limited value)을 갖게 한다. 이러한 제약을 극복하기 위해서, 일부 센서는 측정된 윤활유 성질에 기본한 유체 상태를 풀이하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 의한 완전한 해답을 제공하려는 시도를 하였다. 르보비치외 다수인에 의해 발명의 명칭 "불수성 유체의 품질과 상태를 온-라인 감시하는 방법"으로 2002년 10월 16일자 제출된 미국특허출원 USSN 10/271,885호는, 다수 유체의 전기적 임피던스 반응에 기본한 완전한 상관관계의 유체 상태를 분석하는 방법인 것이다. 상기 완전한 상관관계의 유체 상태 분석방식은 일부 유체에 적용할 때는 적절한 것이지만, 그외 유체에 적용할 때에는 특정 유체 상태 만을 해석하는 데에는(예를 들면, 디젤 엔진 제작자와 최종 사용인은 엔진 윤활유의 그을음 상관 성질을 모니터 하는데 관심을 가짐), 많은 비용이 드는 해결 방식이 필요한 것이다. 디젤 엔진의 연소공정의 발생물인 윤활유의 그을음 함량이 엔진 동작상태에 대한 정보를 제공하지만, 더 중요한 것은, 윤활유가 미세하게 산개된 미립자의 안정적인 떠 다님 상태에서 그을음을 효과적으로 유지하는데 적절한 상태에 있는지를 아는 것이 오일 교환 시기를 최적하게 판단하는데 중요한 것이다.

헤르만외 다수인에 의해 출원된 발명의 명칭 "디젤 엔진을 윤활하는 오일 오 염물 감지 방법"인 미국특허출원 2004/0036487호는 디젤 엔진 내의 윤활유의 그을음 함량을 모니터링 하는데 필요한 센서를 기재한 것이다. 기술된 센서가 윤활유 그을음 함량을 측정하는 동안, 센서는 상기 윤활유가 그을음을 제어할 수 있는 유효성을 상실하기 시작하였을 때를, 즉 추가 그을음 함량이 증가된 크기의 분산 미립자를 초래하는 시점에 있는 지를 판단하지 않는다는 제약이 있다. 그을음 또는 일반적으로 오염물질을 제어하는 윤활 능력의 상실은 일반적으로 증가된 유체점성으로 첫번째로 확인되지만, 빠른 점성 증가가 인식되기 전에 그리고 임의 경우에는 앞서, 발생하여, 엔진의 성능과 사용 수명이 저하되게 한다.

따라서, 유체 오염물질, 특히 그을음 만이 아니라, 유체가 소망 장치의 성능과 수명을 제공하게 유지될 수 있도록 오염물질을 현탁, 확산 또는 다르게 제어하는 성질을 상실하기 시작할 때의 함량도 "실-시간"으로 판단하는 온-라인 유체 감시 센서가 등장할 필요가 있다.

본 발명은 오염물 함량과 양립하는 성질에 기본하여 유체 상태를 온-라인 판단하고 그리고 유체가 산업 또는 운송기관에 적용되어 사용되는 중에 오염물질을 제어하는 능력을 유체가 상실할 때를 온-라인 판단하는 방법의 감지 방식을 제공하는 것이다.

본 발명은 운송 및 산업 기관에 사용된 윤활유 내의 오염물질을 모니터링 하는 방법에 관한 것이다. 특정하게는, 본 발명은 윤활유가 내연기관, 특히 디젤 엔진에 사용되고, 엔진이 동작하는 중에 증가된 오염물질 함량을 제어하기 위해 윤활 능력과 오염물질 함량과 양립하는 유체 성질을 모니터링 하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 감시 유체에 담겨진 전극 간에 고주파 신호를 적용하는 단계와 신호에 대한 유체-의존 반응을 측정하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 1개 이상의 반응 제한 임계값에 대한 현재-개시 유체 반응의 비율을 대비하는 단계와 유체가 유효 사용 수명의 끝에 도달 하였을 때를 판단하도록 임계 비율에 대한 유체 사용의 함수로서 유체 반응의 변화의 현재-평균 비의 비율을 대비하는 단계를 포함한다.

본 발명의 특징은 적용된 신호가 다음 중의 하나인 것이다. -본질적 비-사인곡선 신호를 나타내는 사인파 합성 최저 주파수인, "푸리에 변환" 기본 주파수로 정의된 주파수의 펄스 신호와 같은, 본질적 정의 주파수의 본질적 사인곡선, 또는 본질적 비-사인곡선.

본 발명의 특징은 적용된 신호의 주파수가 장치 전극의 기하형상, 유체 온도 또는 온도 범위, 모니터 되는 유체의 화학적 합성물, 또는 그 조합물의 함수로서 사전 결정되는 것이다.

본 발명의 다른 특징은, 제한 온도를 넘어 동작하는, 양호하게는 5℃미만으로, 보다 양호하게는 2℃미만으로, 그리고 아주 양호하게는 1℃미만으로 동작하는 유체용으로, 유체 반응이 유체 온도를 제어하지 않거나 온도 변화의 영향에 대한 반응을 변환하거나 교정하지 않고 측정하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 유체 반응이 본질적으로 고정된 온도로 유체 온도를 제어하여 측정되거나 또는 적절한 식 또는 조사표를 사용하여 유체 반응 시에 온도 변화의 영향을 최소로 받도록 변환되거나 교정되는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 온도 변화에 대한 유체 반응을 변환 또는 교정하는데 사용된 식 또는 조사표가 영구 고정되거나 또는, 상기 방법으로 입력된 값에 의하거나 또는 설정 비율보다 높게 있는 2개 온도 임계 값 사이에 유체 변화 온도로서 반응 변화를 측정하여 자동적으로 결정되어 업데이트 되어서, 새로운 유체 즉, 장비에 첨가된 비사용된 새로운 유체의 공식을 변경하게 하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 초기 반응에 대한 현재 유체 반응의 비율의 임계 제한값이 사전 결정되거나 또는 상기 장치에 첨가된 새로운 유체의 식에 변화를 허용하도록 외부 입력으로 업데이트 되는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 유체 사용의 함수로서 평균 반응 비율의 증가가 고정되거나, 외부 입력으로 업데이트 되거나 또는 유체 사용의 초기 기간을 초과한 유체 반응 변화를 평균하여 결정되는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 장비에 만들어진 본질적으로 완전한 유체 변화가 장치에 첨가된 새로운 유체에 맞게 유체 상태와 품질 임계값을 재설정하는데 추가적인 입력 필요 없이 판단되는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 출력이, 유체가 유효 수명의 끝에 도달되어져 있을 때, 유체가 유효 수명의 끝 근방에 있을 때, 유체 내에 있는 대략적인 오염물질의 량, 유체에 남아있는 대략적인 유효 수명, 오프-라인 분석을 위한 반응과 사용 데이터, 또는 그 조합 값을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 본 발명이 출력을, 후에 다운로드되는 메모리에, 예를 들어 조작인에 의해 관찰되거나 수신되는 것과는 다른 신호발생 장치에, 서비스 설비 또는 기능에, 상기 출력을 다른 출력으로 변환하는 신호 처리기에, 또는 그 조합물에 제공하는 것이다.

본 발명은 다음의 첨부되는 도면을 통한 설명으로 보다 용이하게 설명될 수 있는 것이다.

도1은 장치가 유체 온도를 제어하는 본 발명에 사용되는 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도2는 유체 온도가 모니터 되지만 제어되지는 않는, 본원의 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도3은 본 발명의 장치에 의해 유체에 적용된 사인곡선 신호를 개략적으로 그래프로 나타낸 도면이다.

도4는 본 발명의 장치에 의해 유체에 적용된 비-사인곡선 신호를 개략적으로 그래프로 나타낸 도면이다.

도5는 엔진 사용 시간의 함수로서 스탠다드급 중기 디젤 엔진 오일의 고주파 유전율(ε) 반응, 그을음 함량, 및 점성을 개략적으로 그래프로 나타낸 도면이다.

도6은 엔진 사용 시간의 함수로서 프리미엄급 중기 디젤 엔진 오일의 고주파 유전율(ε) 반응, 그을음 함량, 및 점성을 개략적으로 그래프로 나타낸 도면이다.

도7은 엔진 사용 시간의 함수로서 사용 시에 빈약한 성능을 발휘하는 것으로 알려진 중기 디젤 엔진 오일의 고주파 유전율(ε) 반응, 그을음 함량, 및 점성을 개략적으로 그래프로 나타낸 도면이다.

도8은 사용하는 중에 오일을 오염시킨 응축수를 가진 프리미엄급 승용차 엔진 오일의 고주파 유전율(ε) 반응과 그을음 함량을 개략적으로 그래프로 나타낸 도면이다.

도9는 온도를 교정하지 않는 고주파 유전 반응 데이터가, 유체가 유효 수명의 끝에 근접하고 있을 때와 유체가 유효 수명의 끝에 도달되어져 있을 때를 판단하는, 본 발명의 특징부를 흐름도로 나타낸 도면이다.

도10은 고주파 유전 반응 데이터가 유체 내에 있는 개략적인 량의 오염물질과, 유체가 유효 수명의 끝에 이르기 전에 남아 있는 개략적인 사용량과, 유체가 유효 수명의 끝에 도달되어져 있음을 알리는 경고를 판단하는, 본 발명의 다른 특징을 흐름도로 나타낸 도면이다.

도11은 유체 온도 변화를 위해 교정된 고주파 유전 반응 데이터가 유체 상태를 판단하는데 사용되는, 본 발명의 특징을 흐름도로 나타낸 도면이다.

도12는 고주파 유전 반응 데이터가, 유체가 새로운 유체로 대체되었는지, 유체 반응에 맞는 온도 교정인지, 그리고 유체의 상태를 판단하는데 사용되는, 본 발명의 특징을 흐름도로 나타낸 도면이다.

본 발명은 산업 및 운송 기관에 사용되는 고 저항성 유체의 상태를 온-라인 모니터링 및/또는 탐지하는 방법에 관한 것이다. 고 저항성 유체는 비-수성 액체 즉, 물이 기본이 아닌, 대체로 물이 없는 유체이다. 그런데, 비-수성 유체는 물 오염물질을 함유하는 것이다.

도1은 유체의 상태를 온-라인 모니터링 하고 탐지하는데 필요한 적절한 데이터를 수집하는데 사용되는 장치(1)를 개략적으로 나타낸 것이다. 장치(1)는 도관(7)내에 있는 고 저항성 유체(5)에 담겨진 본질적으로 평행한 전극(3)을 갖는다. 전극(3)은 마운트(9)에 의해 고정 유지되어 전기적으로 절연되어 있다. 장치(1)는 또한 전극(3)에, 전선관로(13)를 통해 고정 진폭과 주파수의 고주파 전압 신호를 공급하는 신호 발생기(11)를 구비한다. 신호 발생기(11)에 의해 공급된 전압신호는 도3에 도시된 바와 같이 본질적 사인파 신호이고, 여기서 전압신호는 신호 주파수로 있는 시간에 대한 완전 진동 수를 갖고 대략 제로 볼트로 본질적 사인곡선으로 진동한다. 신호 발생기(11)에 의해 공급된 전압 신호는 도4에 도시된 바와 같이 비-사인곡선이며, 여기서 전압 신호는 당기술분야에서 알려져 있는 바와 같이 푸리에 변환 기본 주파수로 정의된 주파수를 갖는 대략 제로 볼트로 진동한다. 신호 발생기(11)의 주파수는 전극 쌍(3)의 기하형상과 유체(5)의 동작 온도 또는 온도 범위와 화학적 합성물과 온도 범위에 기본하여 사전 설정(preset)된다. 전극 구역의 함수로서의 소망 주파수의 증가는 전극(3) 분리에 의해 분할 된다. 상기 주파수는 또한, 유체의 온도 함수로서 증가한다. 유체 합성물의 함수로서의 주파수 변환은 상당히 복잡하며, 흔히 유체 기본(fluid-by-fluid basis)으로 판단된다. 약 40℃ 내지 약 300℃ 범위에 작동 온도에서, 약 300㎝의 간극 비로 구역에 병렬-평판 전극을 사용하는 일반적인 유기물 기본 유체의 일 실시예에서는, 신호 발생기(11)의 사전 설정 고 주파가 1MHz 정도로 있다. 일반적인 전극, 온도범위 및 유 체(5)용의 다른 실시예에서는 신호 발생기(11)의 사전 설정 고주파 범위가 일반적으로 약 10kHz 내지 약 10MHz 범위에 있다. 다시, 도1을 참고로 설명하면, 신호 발생기의 1개 전선관로는 전압기준용으로 그라운드 되고 그리고 나머지 전선관로(13)가 상기 전선관로(13)를 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류 센서(15)를 구비한다. 장치(1)는 또한 신호 발생기(13)에 파워를 부여하는 전선관로(19)와, 신호 발생기(13)의 출력전압을 감시하는 전선관로(21) 및, 전류 센서(15)에 의해 측정된 전류 흐름을 감시하는 전선관로(23)를 갖춘 컨트롤러(17)를 함유한다. 또한, 컨트롤러(17)는 파워를 받아들이는 전선관로(25)와, 컨트롤러(17)로부터 또는 컨트롤러(17)로 정보를 중계하는 전선관로(27)를 갖는다.

장치(1)는 온도 조절기(29), 열전쌍(31), 및 히터(33)를 구비한다. 열전쌍(31)과 히터(33)는 마운트(35, 37)에 의해 각각 도관(7)에 고정 유지되어 전선관로(39, 41)에 의해 각각 온도 조절기(29)와 전기적 통신을 하여, 작동 시에, 온도 조절기(29)는 전선관로(41)를 통해 히터(33)에 파워를 가하여 정해진 고정 온도에서 열전쌍(31)를 지나가 흐르는 유체(5)의 온도를 유지하고; 따라서 전극(3)에서의 유체 온도를 유지한다.

동작 시에, 유체(5)는 전극(3)사이를 흐르는 일부 유체가 화살표로 나타낸 방향으로 도관(7)을 통해 흐르고, 파워가 전선관로(25)를 통해 컨트롤러(17)와 온도 조절기(29)에 적용되고, 열전쌍(31)과 전선관로(39)를 가진 유체(5)의 온도를 감시하여, 히터(33)에 전선관로(41)를 통해 적절한 파워를 적용함으로서 사전 설정된 온도로 도관 내의 유체를 유지한다. 본 발명의 방법이 사용될 때에, 상기 방법 은 컨트롤러(17)가 신호 발생기(11)에 파워를 주어서 전선관로(13)와 전극(3)을 통한 신호가 유체(5)에 적용하는 시기를 판단하는 것이다. 적용 신호에 대한 유체(5)의 전기적 반응은 전류가 흘러서 전류 센서(15)에 측정되게 한다. 컨트롤러(17)는 적용 신호와 각각의 전선관로(19, 21)를 통한 대응 전류 흐름을 감시하여, 전압과 전류 신호의 크기와 위상(phase)을 대비하여서 유체(5)의 전기화학적 임피던스를 연산한다. 본 발명의 방법은 임피던스 데이터를 사용하여 유체(5)의 상태를 판단하는 것이다. 컨트롤러(17)는 전선관로(27)를 통해 본 발명의 방법에 사용되는 정보, 예를 들면, 본질적으로 완전한 유체 교환이 발생되어져 있는 정보 또는 수용된 유체 상태를 판단하는데 사용된 정보를 수신한다. 본 발명의 방법은 전선관로(27)를 통해 컨트롤러(17)에서 나온 유체 상태 판단에 대한 정보와 통신하는 것이다. 유체 상태 정보는 장치 조작인이 경계를 하도록 경고등과 같은 신호발생 디바이스와 바로 통신하거나, 유체 유지가 필요할 때에 유지 관리인에게 통보하도록 중앙 유지설비와 바로 통신하거나, 또는 예를 들어 손상 방지를 위해 유체를 사용하는 장치를 "오프"로 전환시키는 신호로, 상기 정보를 다른 출력으로 젼환할 수 있는 신호 처리기로 바로 통신할 수 있다. 유체 상태 정보는 예를 들어 서비스 기술자의 진단 시스템에 의해 질문을 받게 될 때에 저장 메모리와 통신하게 된다.

도1이 유동 유체(5)를 가진 도관(7)에 있는 장치(1)의 전극(3)을 나타낸 것이지만, 장치(1)는 전극(3)사이에 유체(5)가 항시 고정 온도에서 유지되고 그리고 감시되는 장치 내의 유체(5)의 현재 상태를 나타내도록 허용하는 방식으로 전극(3) 쌍 사이로 유체(5)가 흐르는 임의 장소에 장착될 수 있는 것이다. 예를 들면, 장 치(1)는, 히터(33)가 전극(3)에 가깝게 위치하고 그리고 유체(5)의 동작이 상기 장비 내에 있는 유체의 적절한 가열과 상당히 균일한 혼합 및 교환을 허용하기에 충분한 유체 저장부 또는 섬프(sump)에 장착된다.

도1이 신호 발생기에서 나온 신호를 전극 사이에 유체에 적용하는 각각의 전극 면 중에 1개 만을 가진 장방형 플랩으로 이루어진 전극(3)을 나타내었지만, 다른 실시예에서는 상기 전극이 그 내용에 제한되지 않는 예를 들어 기재하는 것으 로서 다수의 손가락 모양 단면을 가진 동심-원통형 플랩을 함유한 다른 기하형상을 가질 수 있는 것이며, 그리고 장치 실시예는 다수 표면을 가진 전극을 구비하며, 표면 섹션은, 1개 전극의 손가락-형상 섹션이 다른 전극의 손가락-형상 섹션과 교차하여 깎지 낀 모양의 전극인, 신호를 유체에 적용하는 다른 전극의 표면 섹션과 직접 또는 간접적으로 대면한다.

도1은 온도 조절기(29)와 컨트롤러(17) 사이에 통신이 없는 장치(1)를 나타낸 도면이다. 다른 실시예에서는, 장치가 2개 컨트롤러 간에 통신부를 가지어서, 본 발명의 방법이 유체 상태를 판단할 때에 온도 정보를 사용할 수 있거나 또는 필요한 유체 온도에 대한 정보가 온도 컨트롤러(29)와 통신할 수 있는 것이다.

도1은 개별 성분으로서의 장치(1)를 나타낸 도면이다. 다른 실시예에서는 장치(1)가 나머지 성분, 예를 들면 본 발명의 성분과 관련하거나 또는 독립적으로 작업할 수 있는 유체 센서와 포장체에 합치될 수 있는 것이다.

도2는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 장치(43)는 도관(7)내를 흐르는 고저항성 유체(5)에 담겨진 전극(3)을 구비한다. 전극(3)은 마운트(9)에 의해 도관(7)에 고정 유지되고 전기적으로 절연되어 있다. 또한, 장치(43)는 전선관로(13)를 통해 전극(3)에 고정된 진폭과 주파수의 고주파수 전압신호를 적용하는 신호 발생기(11)를 구비한다. 신호 발생기(11)의 1개 전선관로(13)는 전압기준을 위해 그라운드되고 그리고 나머지 다른 전선관로는 전기적 전류 흐름을 측정하는 전류 센서(15)를 구비한다. 장치(43)는 유체(5)에 담겨진 열전쌍(31)을 구비하고 그리고 마운트(35)에 의해 도관(7)에서 고정 유지된다. 장치(43)는 부가로 신호 발생기(13)에 파워를 발생하는 전선관로(19)를 가진 컨트롤러(17)와, 신호 발생기(13)의 출력 전압을 감시하는 전선관로(21)와, 전류 센서(15)에 의해 측정된 전류 흐름을 감시하는 전선관로(23) 및, 열전쌍(31)에 의해 측정된 유체(5)의 온도를 감시하는 전선관로(45)를 포함한다. 또한, 컨트롤러(17)는 파워를 받는 전선관로(25)와 정보 통신을 하는 전선관로(27)를 갖는다. 도1의 장치(1)와 다르게, 장치(43)는 유체(5) 온도를 유지시키기 위한 수단을 구비하지 않는다.

작동 시에, 유체(5)는 도관(7)을 통해 흐르고 그리고 전극(3)사이에서, 파워가 전선관로(25)를 통해 컨트롤러(17)에 가해진다. 본 발명의 방법을 사용할 때에, 상기 방법은 컨트롤러(17)가 신호 발생기(11)에 파워를 부여하여 전선관로(13)와 전극을 통한 신호를 유체(5)에 적용할 때를 결정한다. 적용된 신호에 대한 유체(5)의 전기적 반응은 전류를 흐르게 하여 전류 센서(15)에 의해 측정되게 한다. 컨트롤러(17)는 각각의 전선관로(19, 21)를 통하는 적용 신호와 대응 전류 흐름을 감시하고 그리고 전압과 전류 신호의 크기와 상을 대비하여, 유체(5)의 전기화학적 임피던스를 연산한다. 또한, 컨트롤러(17)는 전선관로(45)를 통해 열전쌍(31)도 감시하여, 유체(5)의 온도를 판단한다. 일 실시예에서, 본 발명의 방법은 임피던스 데이터를 사용하여 유체(5)의 상태를 판단하고, 전선관로(27)를 통해 컨트롤러(17)로부터 나온 판단에 대한 정보를 통신할 수 있다. 컨트롤러(17)는 전선관로(27)를 통해 본 발명의 방법으로 사용된 정보, 예를 들면 본질적으로 완전한 유체 교환이 발생되어져 있는 정보 또는 가변 온도 데이터를 일정 온도 데이터로 변환시키기 위한 업데이트 공식 또는 조사표가 수용될 수 있는 정보를 수신한다. 본 발명의 방법은 도1의 장치(1)용으로 기술된 바와 같이 전선관로(27)를 통해 컨트롤러(17)에서 나온 유체 상태 판단에 대한 정보와 통신하는 것이다.

다른 실시예에서, 도2의 장치(43)는 모니터 되는 장비 내에 있는 유체(5)의 현재 상태를 나타내고 그리고 열전쌍(31)으로 측정된 온도로 전극 쌍 사이에 유체(5)가 있게 허락하는 방식으로 전극(3) 사이로 유체(5)가 흐르는 동안에는 도관(7) 이외에 장소에 장착될 수 있는 것이다. 상기 전극(3)은 나머지 전극에 반대되는 각각의 전극의 1개 표면에만 같이 플랫 평면(flat plate)일 필요가 없는 것이다. 다른 실시예에서, 상기 장치는 나머지 전극에 반대되는 각각의 전극의 표면보다 더 큰 전극 기하형상을 가질 수 있다. 장치(43)는 도2에 도시한 바와 같이 개별 성분이거나 또는, 예를 들어 장치에 필요한 비용, 크기 및/또는 파워가 감소된 장치(43)의 성분 이외에 성분과 통합된 성분이거나 통합된 것이다.

도1의 장치(1)가 유체(5)의 온도를 제어하기 위한 수단을 가지고 그리고 도2의 장치(43)가 유체(5)의 온도를 판단하는 수단을 가진 것이지만, 평균 유체온도가 일정하게 있는, 양호하게는 5℃ 미만의 변화, 보다 양호하게는 2℃ 미만의 변화, 그리고 가장 양호하게는 1℃ 미만으로 변화하는 적용에서는, 도2의 장치(43)와 유사하지만 열전쌍(31)이 없으며 전극(3)이 유체에 신호를 적용하여 유체(5)의 온도를 감시하지 않는 컨트롤러(17)가 있는 장치가, 본 발명의 방법의 다른 실시예에 사용될 수 있는 것이다.

도5는 엔진 오일의 "그을음 성능"을 시험하는데 사용된 상용 차량의 중기 디젤 엔진용 차량 마일리지의 함수로서 일반적인 스탠다드급 중기 디젤 엔진 윤활유의 고주파 유전율(ε)(57), 그을음 상수(59), 및 점성(61)을 나타낸 도면이다. 마일리지는 최종 오일 교환 이래로 운전된 거리이며, 엔진 오일 사용 측정치이다. 유전율(57)은 유체에 담겨진 전극에 적용된 약 500kHz의 본질적 사인곡선 전압 신호에 대한 온도 보정된 엔진 오일로부터 판단 된다. 상기 전극은 약 50cm의 면적 대 간극 비율을 갖는다. 유체 반응은 약 매 20초의 엔진 작동을 측정한다. 곡선(59)은 도시된 마일리지로 엔진에서 제거된 오일 샘플의 실험실에서 판단된 그을음 함량을 연결한 것이고 그리고, 곡선(61)은 동일 샘플의 실험실에서 판단된 점성을 연결한 것이다.

도5의 곡선(59)으로 도시된 그을음 증가는 운전된 거리(마일)의 함수로서 상대적으로 직선인 것이다. 일반적으로, 대부분의 적용에서는, 그을음 증가 비율이, 그을음 발생이 엔진 타입과 상태의 함수일 뿐만이 아니라 엔진의 연료 운영 환경과 작동 사이클에도 영향을 받기 때문에, 선형이 될 필요는 없다. 시험 차량용으로, 연료와 운전 조건을 약 12,000마일에서 윤활유가 대략 7% 그을음 로딩이 이루어지 게 조절 한다. 곡선(61)의 점성 증가는 처음 약 1,500마일 동안에는 매우 작고, 대략 6,000마일까지는 선형적으로 증가하며, 다음 대략 7,000 내지 10,000마일 사이에서는 보다 급한 증가를 개시한다. 일반적으로, 도5에 도시되지 않았을 지라도, 오일 샘플은 충분한 빈도(frequent)로 취해지지 않았기 때문에, 중기 디젤 윤활유는 엔진에서의 전단동작에 의해 일어나는 처음 수백 마일을 사용하는 동안에는 약간의 점성 강하를 나타낸다. 초기 감소 후에, 중기 윤활유 점성은 주로 그을음 함량의 증가로 인해서 증가한다. 특정적으로, 증가하는 그을음 함량은 점성이 상당히 선형인 방식으로 증가하게 하며, 오일 첨가제는 그을음 함량이 모든 미세하게 나누어진 미립자의 그을음을 오일이 뜨게 하거나 다룰 수 있는 수준에 도달할 때까지 작고 양호하게 소산된 미립자에서 상기 그을음이 있게 한다. 그을음 함량이 상당량의 대형 덩어리의 그을음 미립자를 형성하기 시작하는 지점 넘어로 증가함으로서, 그을음 함량의 함수로서의 점성은 궁극적으로 보다 급하게 증가하기 시작한다. 도5의 윤활유는, 대략적으로 약 4.5%와 약 5.5% 그을음을 각각 함유하는 약 10,000마일로 취한 샘플과 7,000마일로 취한 오일 샘플 사이에서 발생하는 점성 "브레이크" 를 갖는다. 윤활유가 그을음을 처리할 수 있는 능력을 상실하는 지점과 점성 브레이크가 있는 지점은 윤활 공식과 운전 상태 양쪽의 함수이고 그리고, 첨부 도면에서 도시한 바와 같이 특정 그을음 함량과 직접적으로 관련되지 않는다. 윤활유가 더 이상 그을음을 처리할 수 없게 되면, 특히 점성이 사용 함수로서 보다 빠르게 증가하기 시작하면, 윤활유가 그 유효 수명의 끝에 도달되어져 있으며, 엔진 성능 및 수명을 최대로 하기 위해서 새로운 윤활유로 교체될 필요가 있다.

도5의 곡선(57)을 참고로 설명한다. 윤활유의 고 주파 유전율이 대략 6,500마일에 화살표(63)로 표시된 지점까지 라인(65)에 가깝게 비교적 낮은 비율로 증가하며, 그 후, 상기 유전율은 라인(67)에 가깝게 보다 빠른 비율로 증가한다. 지점(63) 전에는, 유전 반응이 대략의 그을음 함유량 값을 제공하는데 사용될 수 있도록 유전율(57)과 그을음(59)사이에 상대적인 상수 비율이 있다. 지점(63)은 윤활 상태가 추가 그을음이 이산된 소 미립자에 보유되지 않게 있는 지점과 일치하며, 윤활유의 점성 파괴점에 선행하여 나타난다.

르보비치외 다수인의 발명의 명칭 "비-수성 유체의 품질과 상태를 온-라인 감시하는 방법"인 미국특허출원 10/271,885호에서는, 본원에 참고문헌으로 그 내용이 기재된, 고 주파 유전율 임계치를 가진 복수 주파수에서 유체 임피던스를 측정하기 위한 임계치에 기본한 유체 상태를 판단하는 방법을 개시하였다. 이러한 방법의 예로서, 도5의 유체용으로, 임계치(69)는, 고 주파 유전율이 임계치를 초과하면 상기 방법이 유전율(57)이 대략 6,500마일에 이러한 임계값과 교차할 때에 오일의 점성 파괴 전에 필요한 윤활유 교체를 충분히 경고하여 윤활유를 "곧 교체"할 필요가 있음을 가리키는 식으로 설정된다. 유사하게, 임계값은, 고 주파 유전율(57)이 대략 7,000마일에서 임계값을 초과하게 되면 점성 파괴가 발생할 때와 일치하여 발생함으로 윤활유를 "지금 교환"하여야 함을 가리키는 식으로 설정된다. 앞의 르보비치의 방법에서는, 임계값이 다른 주파수로 설정되어, 임계값(69) 및/또는 임계값(71)에 도달하기 전에 추가 량의 그을음의 분산을 지속하는 성질을 상실하는 유체에 대하여 보호하는 것이다. 따라서, 특정 적용에 맞게 대략적으로 설정 되면, 다른 주파수 신호 보정 전압으로 만들어진 임피던스 측정과 관련하여 사용된 고 주파 임계값(69, 71)은 유체 상태를 판단하는데 충분한 것이다. 고 주파 임피던스 센서가 윤활유의 그을음 상태를 감시하는데만 사용되면, 임계값(69, 71)의 사용은 엔진 보호를 최대로 하면서 오일 교환 비용을 최소로 하는 최적한 오일 교환주기를 보장할 수 없다.

도6은 도5의 윤활유용으로 사용된 동일한 엔진, 차량 및 시험 사이클에 차량 마일리지의 함수로서 프리미엄급 디젤 엔진 윤활유의 온도-교정된, 고-주파 유전율(73), 그을음 함유량(75) 및 점성(77)을 나타낸 도면이다. 곡선(75)은 도5의 곡선(59)과 동일한 그을음 함유량의 증가를 나타낸다. 그러나, 점성 곡선(77)은 대략 10,000시험 마일의 초과에서, 윤활유의 그을음 농도가 대략 7%일 때까지 상기 프리미엄 윤활유의 점성을 파괴하지 않는 것으로 도시되었다. 즉, 이러한 프리미엄 급 윤활유는 도5의 스탠다드 급 윤활유보다 더 높은 농도의 그을음을 분산하거나 처리할 수 있다. 점성 파괴에 선행하여, 고 주파 유전율 곡선(73)은, 라인(81)에 가까운 지점 전(前)의 유전율 변화 비율이 라인(83)에 가까운 지점 후(後)의 비율보다 작은 지점(79)에서의 비율 변화를 나타낸다. 지점(79)은 윤활유가 더 이상 분산된 소 미립자에서 추가 그을음을 보유할 수 없는 지점과 일치한다. 지점(79) 전에 유전율(73)과 그을음 함유물(75) 사이에 상대적 상수 비율은 도5의 비율과 일치한다.

도6의 임계값(69, 71)은 도5의 스탠다드 급 윤활유용으로 사용된 것과 동일하고 그리고 도5의 윤활유는 대략 6,500마일에서 제1임계값을 초과하고 그리고 대 략 7,000마일에서 제2임계값을 초과하며, 프리미엄 급 윤활유는 대략 7,500마일과 대략 8,500마일에서 각각 임계값을 초과한다. 따라서, 프리미엄 급 윤활유 만을 사용하는 임계 방법은, 스탠다드 급 윤활유에 대해 추가의 대략 1,500마일 서비스를 제공할 수 있다. 엔진 또는 장치 제작인의 권장에 따르는 고 주파 임피던스 측정에 기본한 최적한 교체 기간을 이루기 위해서는, 상기 윤활유가, 새로운 유체로 상기 윤활유를 교체하기 전에 프리미엄 오일로부터 추가의 대략 500마일 서비스를 허용하는 지점(79)이 점성 파괴에 선행할 때까지 유용한 것으로 판단한다.

도6의 유전율 변경 지점(79)에 대한 정보가 엔진 제작인 또는 운영인이 지정한 내역에 따르는, 프리미엄 오일용으로 추가 연장된 배출 옵션을 제안하지만, 고-주파 유전율 변경 정보가 단일 센서 만이 사용될 때에 엔진 성능/수명을 보호하는 특정 값을 갖는 경우에는, 특정 윤활유가 특정 적용용으로 적절한 품질을 갖지 않는 것이다. 즉, 이러한 곳에서는 윤활유가 윤활유의 고 주파 유전율이 스탠다드 윤활유용으로 최적한 임계치를 초과하기 전에 교체되어야 한다.

도7은 특별 적용상태에서 빈약한 성능을 가지는 것으로 발견된 디젤 엔진 윤활제의 온도 보정된 고-주파 유전율(85), 그을음 함유물(87) 및 점성(89)을 나타낸다. 상기 윤활제는 도5와 도6의 스탠더드 및 프리미엄 윤활유로서 동일한 엔진, 차량 및 작동 사이클에서 시험된다. 그을음 곡선(87)은 이전 오일용과 같이 동일한 대략적인 그을음 함유물 증가를 나타낸다. 점성 곡선(85)은 도5의 스탠다드 급 윤활유와 유사하게 대략 4.5%와 5.5% 그을음을 함유한 대략 7,000마일을 취하는 샘플과 대략 10,000마일을 취하는 샘플과의 사이에서 점성 파괴를 나타낸다. 점성 파괴에 선행하여, 고 주파 유전율 곡선(85)은 라인(93)에 가깝게 있는 지점(91) 전에 마일리지의 함수로서의 유전율 변화 비율이 라인(95)에 가깝게 있는 지점(91) 후에 비율보다 작은 지점(91)을 나타낸다. 지점(91)은 윤활유가 더 이상 분산된 소 미립자에 첨가 그을음을 유지할 수 없는 지점과 일치하여 있다. 유전율(85)과 그을음(87)과의 사이에 상대적인 상수 비율은 도5와 도6의 비율과 일치한다.

도7의 임계값(69, 71)은 도5와 도6의 스탠다드와 프리미엄 급 윤활유용으로 도시된 것과 동일하고, 그리고 유전율 곡선(85)이 점성 파괴가 발생하기 전에 양쪽 임계값과 교차하는 반면에, 윤활유의 수명이 다했음을 조기에 나타내는 표시는 유전율 곡선(85)의 기울기가 변하는 지점(91)이다. 따라서, 본 발명의 방법을 사용하여 또는, 스탠다드 또는 프리미엄 급 윤활유와의 최적한 윤활유 교환을 허락하지 않는, 낮게 설정될 필요가 있는 임계치(69 및/또는 71)를, 고 주파 유전 센서 만을 사용할 때에 특별히 적용하여 빈약한 성능을 가진 윤활유를 보호하기 위해서, 지점(91)에서의 유체의 고 주파 유전율의 기울기 변화에 대한 정보를 사용하여, 변화 간격을 최적하게 한다.

도5 내지 도7에 도시되어진 바와 같이, 고 주파 유전율 곡선(57, 73)의 변화와 그을음 곡선(59, 75, 87)에서의 그을음 함유량의 변화와의 사이에 비율은 각각, 유전율이 개별적으로 지점(63, 79, 91)이 변화할 때까지는 대체로 동일하다. 이러한 사실은 상기 방식으로 시험된 모든 유체 형성물에서는 정확히 맞는 것으로 나타났다. 따라서, 고 주파 비율이 변화할 때까지, 유전 반응에는 그을음이 오일의 주 오염물로 있는 오일의 그을음 함유량과 비슷하게 사용된다. 그러나, 모든 엔진 및 /또는 적용이 유전율 변화와 그을음 변화와의 사이에 동일한 비율을 가지는 것은 아니다. 다른 오염물이 유체의 유전 반응에 영향을 미칠 수 있으며 그리고 흔히 다른 타입의 엔진에 의해 생성된 그을음의 화학적 및 물리적 성질 간에는 차이가 있다.

도8은 승용차에서 정상 동작하는 중에 소량의 그을음을 생성하는것으로 알려진 디젤 엔진의 차량 마일리지의 함수로서 일반적인 프리미엄-급 승용차 디젤 엔진 윤활유의 고 주파 유전율(ε)(97)과 그을음 함유량(99)을 나타낸 도면이다. 도5 내지 도7에 도시된 시험결과로서, 마일리지는 최종 오일 교환이래로 구동된 거리이며, 그리고 사용 엔진 오일 계량치이다. 유전율(97)은 이전에 동일한 약 20초 엔진동작으로 동일한 전극 기하형상에 가해진 동일한 신호에 대한 온도 교정 엔진오일로부터 판단된다. 곡선(99)은 도시된 마일리지로 제거된 오일 샘플의 실험실 판단 그을음 함유량을 연결한다. 도8의 승용차 시험 데이터와 도5 내지 도7의 상용차 시험과의 사이에 주요한 차이는 승합차가 엔진 오일의 "그을음 성능"을 시험하도록 동작하지 않는 것이다. 따라서, 승합차의 작동 사이클은 변경되는 것이고 그리고 오일 시험은 오일의 점성 파괴 지점으로 또는 지점 넘어로 지속되지 않는다. 도시하지 않았을 지라도, 실험실 판단 점성은 시험을 하는 중에 점성 파괴를 나타내지 않고 그리고, 오일은 궁극적으로 그을음 또는 점성과 상관된 요소 이외에 요소로 인한 유효 수명의 끝에 도달한다.

도8을 참고로 설명한다. 곡선(97)으로 도시된 고 주파 유전성의 증가와 곡선(99)으로 도시된 그을음의 증가와의 사이에 비율은 상대적으로 일정하다. 이러 한 적용에서 엔진용으로 도5 내지 도7에 도시한 비율이 다른 반면에, 유전 반응은 그을음 함유량에 가깝게 사용될 수 있다. 도8은 또한 곡선(97)의 지점(101)에서 발생된 고 주파 유전율의 스파이크(spike)도 나타낸다. 피크의 급격한 상승은 외부 온도와 습도가 매우 빠르게 상승되어져 있는 3일간 동안 차가운 차고에서 사용하지 않고 놓은 후에 차량을 시동 걸때 나타나게 된다. 응축은 차고에 표면에서 나타나게 되며 그리고 상기 오일은 오일이 오염 상한치를 초과하지 않게 하는 대략 0.1%물 오염물을 가지는 것으로 알려져 있다. 지점(100)에서 증가한 후에, 유전율은 작동 동안에 가열된 오일로서 물이 증발된 후에 정상 값으로 돌아온다.

또한, 고 주파 유전율은 물 및/또는 냉각제 오염물도 검출한다. 따라서, 임의 물의 응축이 발생하는 곳에 적용하여, 본 발명의 실시예가 오염 상한치를 초과하지 않는 과도전류/가역 유전율(transient/reversible permittivity)을 허용하여 유체의 잘못된 유효 수명 마감 판단 결정을 방지한다. 본 발명의 다른 실시예는 과도전류/가역 유전율이 시동 시에 변하는 것을 인식할 수 있고 그리고 윤활유가 오염물이 탐지되기 전에 값에 가깝게 고 주파 유전성이 회복할 때까지 오염물을 함유한 출력을 제공한다. 본 발명의 다른 실시예는 과도/가역 유전율이 각각의 냉각-시동 후에, 엔진과 윤활유가 거의 대기 온도에서 있는 경우에 엔진이 충분히 긴 시간동안 "오프"되어진 후에 출발할 때에 변화를 인식할 수 있고 그리고, 냉각제의 누설이 발생할 수 있는 출력을 제공할 수 있다. 각각의 실시예에서, 유전율 임계값을 초과한 고 유전율로 인한 연속한 유전율의 변화가 상기 방법에 의해 인식되고 그리고, 경고 동작이 오염물 함유량으로 인한 유체 상태를 나타낸다.

마일리지의 함수로서의 도5 내지 도8의 고 주파 유전율과 각 도면에서의 유전율 곡선(57, 73, 85, 97)의 기울기가 마일리지에서의 변화에 대한 유전율 변화로서 기술된다. 일반적으로, 마일 당, 작동 시간 당, 소비 에너지(예를 들면 사용 연료) 당, 또는 에너지 출력(예를 들면, 작업) 당 변화를 측정한 유전율 변화 비율은, 윤활유가 오염물의 증가 더 이상 처리할 수 없을 때에 도5 내지 도7의 지점(63, 79, 91)에서의 유전율 기울기의 심한 변화를 나타낸다. 상기 변화의 확인동작은 사용 함수가 적절히 평균되어 "현재" 유전성이 변화하는 동안에 사용 사이클과는 무관한 것이다. 도5 내지 도7의 경우에서와 같이, 사용 사이클이 비교적 길고 그리고 사용 조건이 비교적 일정한 곳에 적용하기 위해서, "현재" 기울기는 만일 수 마일에 대한 마일로, 수 분에 대한 시간으로, 그리고 1갤런 부분에 대한 연료로 평균 한다. 사용 사이클이 비교적 짧고 그리고 사용 조건이 매우 넓은 곳에 적용하기 위해서, "현재" 기울기는 장시간 사용 기간에 대해 평균될 필요가 있다. 상기와 같은 평균작업은 당 기술분야에서 알려진 내용이다. 따라서, 유전율 기울기가 마일리지의 변화 당 유전율의 변화로서 도5 내지 도8에 도시되고 그리고 간략하게 본원에 사용된 바와 같이 시간의 변화 당 유전율의 변화로서 본 발명의 실시예에 기술되었지만, 유전율 기울기는 적절한 사용 기간에 대해 평균 사용 매개변수의 함수로서의 윤활유의 고 주파 유전 반응의 변화이다. 도5 내지 도7의 임계값(69, 71)과 같은 고 주파 유전율 임계값은, 유체 유전 반응이 당 기술에서 공지된 바와 같이 충분한 사용으로 평균되거나 여과되어 판단된 유전율 값과 임계값과의 사이에 의미 있는 대비를 위한 측정 반응에 영향을 미치는 노이즈와 다른 변화 성질을 최소로 할 때에만 변수 사용에 따른다.

도5 내지 도8에 도시하지 않았을 지라도, 윤활유의 유전율 기울기가 변하는 지점 전에서 작동하는 동안에 상실 또는 소모된 윤활유를 보충하는 사용 중에 엔진 윤활유 첨가는, 윤활유의 고 주파 유전율이 임계값(69, 71)을 초과할 때까지 또는 오염량을 제어하기 위해 윤활유의 유효 수명의 끝으로 인해 유전율 기울기가 변화는 지점에 도달할 때까지, 유전율 값, 연장 마일리지 또는 작동 시간이 간단히 낮아진다. 그러한 첨가는 유전율 곡선의 기울기를 심하게 변화시키지 않으며 그리고 임의적 변화는 대체로 윤활유가 추가 그을음 량을 적절하게 처리할 수 있는 능력을 상실할 때에 발생하는 기울기 변화를 작게한다.

도5 내지 도8의 윤활유의 초기 고 주파 유전율이 대략 동일하더라도, 모든 윤활유가 동일한 초기 유전율 값을 가지지는 않는다. 유전율 값과 기울기 변화의 상대적 증가 만이 유체의 상태를 판단하는데 중요한 것이다. 일반적으로, 새로운 윤활유의 유전율은 사용된 윤활유 보다 낮은 유전율을 가짐으로; 따라서, 완전한 오일 교환은 유전율 값의 강하로 탐지된다.

도5 내지 도8은 시험차량을 작동하는 중에 발생하는 윤활유 온도 변화가 보정되는 윤활유 반응의 고 주파 유전율을 나타낸 것이다. 일반적으로, 유체 임피던스 값은 온도에 종속하고 그리고 유체 온도의 조절 또는 온도 변화의 보정은 유체 상태의 가장 정확한 해석이 이루어지게 한다. 그러나, 일부 적용에서는 충분히 협소한 유체 작동 온도 범위를 갖거나 또는 측정된 유체 온도에 기본한 온도 제어 또는 교정이 없는 데이터 사용을 허락하는 예상 온도 사이클을 갖는다. 일반적으로, 만일, 반응 데이터가 교정되지 않으면, 유체 반응 측정치의 온도 범위는 양호하게 5℃ 미만이고, 보다 양호하게는 2℃ 미만이고, 가장 양호하게는 1℃ 미만이다.

도9는 유체가 상태 판정을 위해 상관 상수 온도에서 유지되는 장비 내의 유체의 상태를 판단하도록 상술된 고 주파 유전율을 사용하는 본 발명의 특징적인 다른 실시예(103)를 나타낸 도면이다. 온도는 도1에서 예로든 장치(1)인 유체 측정 장치에 의하거나 또는 유체가 사용된 장비와 관련한 장비 또는 수단으로 유지된다.

방법(103)은 각각의 시간에서 클록이 "온"으로 전환하고 출력시간도 "온"으로 전환되는 블록(105)에서 개시한다. 이 실시예에서는, 시간이 유전율 변화의 기울기를 판단하는데 사용된 장비로 측정되지만; 상술한 바와 같이, 다른 실시예에서는 상기 방법에 의해 측정되거나 상기 방법에 입력된, 마일리지, 연료 소비, 에너지 출력 또는 그 조합물과 같은 다른 사용 변수를 가질 수 있는 것이다.

개시 후에, 방법(103)은 블록(107)으로 진행하여 적용된 고-주파 신호에 대한 유체 반응(S)을 읽는다. 신호(S)는 도1과 상관하여 기술된 타입의 유체 측정장치로 구해진다. 'S'는 기본적으로 등가인 값 또는 도5 내지 도7에 도시된 바와 같은 유전율 값이다. 예를 들면, 적절한 치수의 유닛이 가진 값으로 유체 반응을 전환하는 대신에, 전류 또는 디지털 입력이 적절한 유체 반응으로 전환되어 읽혀질 수 있다. 다른 예로서는 유전 반응이 임피던스와 위상 각도 신호로서 수용된다. 'S'는 여과 없이 단시간에 걸쳐 장치에 의해 수집된 데이터이거나 또는, 장시간에 걸쳐 평균되어 노이즈를 최소로 하여 유체의 고 주파 유전 반응의 품질이 양호하게 여과된 것이다. 임의 경우에서, 상기 장비가 "온"에 있는 동안에, 방법은 "X"분의 고정 시간간격으로 블록(107)에서 S를 읽어서 유체 품질을 판단한다.

입력(S)을 읽은 후, 블록(109)에 있는 방법(103)은 최종 시간(S)이 읽혀짐으로서 본질적으로 완전한 유체 변화가 발생되는지를 판단한다. 이러한 판단은 상기 방법에 대한 입력에 기본한다. 예를 들면, 관리인 또는 운영자는, 유체 변화가 컨트롤러와 통신되어(예를 들면, 도1에 도시한 장치(1)의 컨트롤러(17)에 대한 전선관로(27)에 의함) 블록(109)에서 탐지되어 만들어질 때에 신호를 제공한다. 다른 예로서는, 유체 레벨 변경에 의해 또는 다른 수단에 의해 유체 변화를 탐지하는 센서 또는 센서 시스템은 블록(109)에서 탐지된 신호를 제공한다. 또한, 블록(109)에서의 판단은 입력(S)을 사용하고 추가 입력 없이 이루어져 유체 변화를 확인하고; 그 예를 본 발명의 실시예로서 뒤에 기술 하였다. 만일 블록(109)에서의 판단이 "예"이면, 다음 블록(111)에서, 고 주파 신호 판단의 개시 값(1)(제로와 동일한 마일리지로, 도5 내지 도8의 개시 유전율 값에 대응)은 'S'와 같게 설정되며, 유전율 기울기 연산에 사용된 변수(P)는 'S'와 동일하게 설정된다. 상기 값이 블록(111)에 설정된 후에, 방법(103)은 이전에 읽은 후에 X분으로, 'S'가 다시 읽혀지는 블록(107)으로 귀환한다.

블록(109)에서의 판단이 "아니오"이면, 방법(103)은 현재 기울기(α)가 연산되는 블록(113)으로 진행하고, 상기 현재 기울기의 연산은, 현재 신호(S)에서 이전 신호(P)를 빼고, 그 양을 신호(X)사이에 동작 시간으로 나누고 그리고, 초기 신호(I)에 대한 현재 신호(S)인 비율(C) 즉, 유체가 새것일 때에 유전율에 대한 사용 -유체의 유전율의 비율이 연산된다. 방법(103)은, 만일 평균 기울기(α_avg)에 대한 현재 기울기(α)의 비율이 기울기 임계치 또는 제한치(β)보다 크다면, 판단은 블록(115)에서의 현재 기울기를 사용한다. 이러한 실시예에서, 평균 기울기는 특정 장비 타입 및/또는 적용을 위한 예상되는 고 주파 유전율 기울기에 기본한 고정 수 세트(fixed number set)이다. β는 특정 장비 타입 및/또는 적용에 맞게 추가 오염물의 증가를 다루는 적절한 상태로 있는 유체용으로 예정된 고 주파 유전율 기울기 증가의 최대 변화에 기본한 고정 수 세트이다. 만일 블록(115)의 판단이 "예"이면, 블록(117)의 방법(103)은 "지금 유체교환" 경고를 한다. 상기 경고는 후에 복구를 위해 메모리로 보내지고, 신호 장치, 예를 들면 장비 운영자가 경계를 할 수 있는 경고등으로 보내지고, 관리직원에게 통보하도록 중앙 관리 설비로 보내지고, 일 출력을 타 출력으로 변환하거나 그를 조합한 신호 처리기로 보내진다. 만일, 블록(115)의 판단이 "아니오"이면, 방법(103)은 임계치 또는 제한치(L₁)보다 비율(C)이 큰지를 블록(119)에서 판단한다. L₁은 특정 장비 타입 및/또는 적용에 맞는 장비 제조자 또는 장비 운영자의 명세서에 기본하여 유체에 허용되는 최대 오염 수치에 제한치로 본질적으로 설정된 고정 수 이다. 만일, 블록(119)의 판단이 "예"이면, 블록(117)에서 방법(103)은 "지금 유체 교환"을 보낸다. 만일 상기 판단이 "아니오"이면, 블록(121)에서, 방법(103)은 비율(C)이 임계치(L₂)보다 큰지를 판단한다. L₂는 제조자 또는 운영자의 명세서에 기본한 L₁설정치 보다 작은 고정 수 이어서 유체가 블록(119)에 의해 판단되는 바와 같은 유효 수명의 끝에 도달하고 있는지를 여유있게 경고한다. 만일, 블록(121)의 판단이 "예"이면, 블록(123)에서의 방법(103)은 "곧 유체 교환" 경고를 보낸다. 만일 블록(121)에서의 판단이 "아니오" 이거나 또는 경고 신호가 블록(107 또는 123)에 보내진 후이면, 블록(125)에서의 방법(103)은 S와 같은 P를 설정하고 그리고 블록(107)에서는 이전 유전율을 해석한 후에 시간(X분)에서 신규 부분(S)을 해석하며 그리고, 블록(109-125)을 순차적으로 반복하여 판단하며, 그리고 필요에 따라, 유체 상태를 보고한다. 방법(103)은 유체 사용 장비가 "오프"로 전환될 때까지 매 X분 S를 해석하여 유체 상태 판단을 계속한다. 장비가 "온"으로 전환되는 각각의 시간에서, 방법(103)은 블록(105)에서 시작한다.

이러한 방법에서는, 방법(103)이 기본적으로 연속하여 유체 상태를 감시하여유체가 오염물 함량 또는 오염물을 처리할 수 있는 유체의 능력에 기본한 유효 수명의 끝에 또는 근방에 있을 때에 경고를 보낸다.

도9의 실시예는 유체 사용 장비가 "온"으로 전환된 후에 바로 유체 반응(S)을 읽어서 사용한다. 일부 적용에서는, 예를 들어 온도 변화 또는 습기 응축으로 인해서 시동 후에 바로 신호에 과도전류가 있을 수 있으며, 여기서 일부 장비의 작동 시간은 유체가 고-주파 유전 반응이 유체의 오염 상태에 대한 보다 중요한 정보를 제공하는 곳에서 대기-상태에 도달하기 전에 필요하게 된다. 따라서, 다른 발명의 실시예에서, 상기 방법은 장비를 시동걸 때에 바로 유체 상태 판단을 하는 개시를 할 필요가 없다. 도9의 실시예는 고 주파 유전 반응의 비율이 제한치를 초과 하는지의 여부를 판단하는데 고정 α_avg를 사용한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 초기 유전율 증가용의 평균 기울기를 연산할 수 있으며 그리고 판단을 위해 상기 기울기를 사용한다. 도9의 실시예는 간단히 오염물 함유량 제한치에 근접되었을 때를 나타내는 경고를 하지만, 유체 내의 대략적 오염물 량 또는 오염물 제한치에 도달되기 전에 그대로 있는 장비 사용 량을 가리키지 않고 주어진다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 유체가 평균 동작상태에 기본하여 변하기 전에 남아 있는 장비 사용 량에 대한 정보와 대략의 오염물 함량에 대한 정보를 제공할 수 있다.

도10은 장비 내의 유체의 상태를 판단하는데 사용되는 본 발명의 특징을 가진 실시예를 나타낸 도면으로서, 평균 기울기는 상기 방법으로 연산되고, 기울기 변경 판단은 시동 직후에 행해지지 않으며, 그리고 정보가 유체의 남아있는 대략적인 유효수명과 오염물 함량에 대해 출력 한다. 도9의 실시예와 같이 하는, 이러한 실시예는 유체가 상관 상수 온도에서 유지되는 곳에 적용할 수 있다. 도10의 실시예를 기술하는데 유용하게, 도9에 블록과 동일하게 있는 블록에는 동일하게 명시하였다.

도10을 참고로 설명한다. 방법(129)은, 장비가 "온"으로 전환되고, 클록이 "온"으로 전환되고 그리고 시간(t_R)은 제로로 동일하게 설정될 때에 블록(131)에서 시작한다. 이 실시예는 유전율 변화 기울기를 판단하는데 장비 사용을 측정하는 시간을 사용한다. 변수(t_R)는 상기 장비가 "온"으로 전환될 때에서 "오프"로 전환될 때까지의 전류 동작 사이클의 시간 크기이다. 시동 후에, 방법(129)은 블 록(107)으로 진행하여 'S'를 해석하며, 양호한 유체의 고 주파 유전 반응 량 및/또는 반응 변화 비율이고 노이즈를 최소로 하게 적절하게 평균 및/또는 여과되는 유체의 유전 반응 또는 그와 동등하게 동작한다.

'S'를 해석한 후에, 블록(109)에 있는 방법(129)은 상술한 바와 같이, 만일 본질적으로 완전한 유체 변화가 최종 시간(S)이 해석되어 발생되어진 것인지를 판단한다. 만일 상기 판단이 "예"이면, 블록(133)에서, 새로운 유체의 초기 유전율 값(I)과 이전 유전율 값(P)은 S와 같게 설정되고 그리고 t는 제로로 설정된다. 변수(t)는 최종 유체가 변화함으로 장비가 작동한 총 시간의 크기이고, 따라서 유체 변화가 이루어진 각각의 시간을 제로로 설정한다. 상기 값이 블록(133)에서 설정된 후에, 방법(129)은 블록(107)으로 복귀하며, 이전 해석 후에 X분으로 S는 다시 해석된다.

블록(109)에서의 판단이 "아니오"이면, 방법(129)은 블록(113)으로 진행하고, 여기서 현재 기울기(α)와 개시 유전율에 대한 현재 유전율의 비율이 연산되고, 그리고 블록(135)에서, 방법(129)은 만일 시간이 현재 작동 사이클(t_R)의 개시 시간이 t₁보다 큰지를 판단한다. 시간(t₁)은 시동 후에 일정항 상태에 도달하도록 유전율 기울기를 허락하게 선택된 고정 수 이다. 예를 들면, 임의 환경과 작동 조건 하에 있는 많은 장비에서는, 응축수가 "오프"로 있는 동안에 유체를 오염시키어, 도8에 도시되고 설명된 바와 같이 장비를 운영하는 동안에 물이 일단 증발되면 역전되는 증가된 고-주파 유전율을 초래한다. 따라서, 유전율 기울기의 정보는 시 동 직후에는 중요한 정보가 아닐 수 있다. 만일 블록(135)에서의 판단이 "예"이면, 방법(129)은 블록(137, 139, 115)을 건너 뛰고 그리고 블록(119)에서는 여전히 유전율 비율(C)이 임계치(L₁)를 초과하였는지를 판단한다. 따라서, 상기 장비를 보호한다. 만일 블록(135)에서의 판단이 "아니오"이면, 블록(137)에서의 방법(129)은 최종 완전한 유체 변화(t)이래로 총 작동 시간이 t₂보다 큰지를 판단한다. 시간(t₂)은 극한 작동 조건 하에서 유체의 오염물 함유량이 일반적인 오염물을 제어할 수 있는 유체 능력을 초과하지 않도록 선택된 고정 수 이다. 예를 들면, t₂는 유체의 일반적인 예상 유효 수명의 50%인 것이 선택된다. 만일 블록(137)에서의 판단이 "예" 이면, 블록(139)에서의 평균 기울기(α_avg)는, 최종 변화이래로 총 동작 시간으로 나누어진, 현재 유전율 마이너스 초기 유전율로 있는 최종 완전한 유체 변화으로, 총 고 주파 유전율 변화와 같게 설정된다. 만일 블록(137)의 판단이 "아니오"이면, 방법(129)은 다음 완전한 유체 변화 때까지 블록(139)에서 연산된 최종 평균 기울기(α_avg)를 사용한다. 블록(115)에서의 방법(129)은, 평균 기울기(α_avg)로 나누어진 블록(113)에서 연산된 유전율 기울기(α)가 기울기 제한치(β)보다 큰지를 판단한다. 만일 블록(115)의 판단이 "예"이면, 블록(117)에서의 방법(129)은 "지금 유체 교환" 경고를 보낸다. 만일 블록(115)의 판단이 "아니오"이거나 또는 블록(135)의 판단이 "아니오"이면, 방법(129)은 블록(113)에서 연산된 유전율 비율(C)이 임계치(L₁)보다 더 큰지를 판단한다. 만일 "예"이면, 블록(117) 내의 방 법(129)은 "지금 유체 교환" 경고를 보낸다. 만일 "아니오"이면, 블록(141) 내의 방법(129)은 유체 내의 대략적인 오염물 퍼센테이지를 판단하고 그리고 유체를 교환할 필요가 있을 때까지의 대략적인 시간을 판단한다. 도10의 실시예에서, 상기 오염물은 그을음이 되는 것으로 가정하며 그리고 대략적인 그을음의 량은 초기 유전율 비에 대한 현재의 함수로 있는 F(C)로 정해지게 된다. 유체를 교체하는데 소요되는 시간은 대략 임계치(L₃) 마이너스 유전율 비(C)로 연산되고, 상기 량은 유전율 변화의 평균 기울기로 나누어진다. L₃은 대략 유체 수명의 끝에 사용되는 고정 수 이다. L₃은 L₁과 같게 설정될 수 있으며, 또는 L₁보다 작게 설정되어 유체의 남아있는 유효 수명을 보다 정확하게 평가할 수 있다. 블록(143)에 있는 방법(129)은, 완전한 유체 교환을 요청받을 때까지 남아있는 대략적인 장비 운영 시간과 대략의 그을음 함유량을 출력하여 보낸다. 블록(143)의 출력은, 후에 복구하기 위해 메모리로 보내지고, 장비 운영자에게 주의를 줄 수 있는 정보창과 같은 신호발생 디바이스에 보내지고, 정보가 다른 출력으로의 전환, 예를 들면 "시간으로의 변화"를 "마일로의 변화"로 전환하는 신호 처리기로 보내지고, 관리 직원에게 통보하도록 중앙관리시설로 보내지고, 또는 그 조합체에 보내진다. 방법(129)이 블록(125)에 정보를 출력하거나 또는 블록(117)의 경고 내용을 보낸 후에, P는 블록(125)에 있는 S와 같게 설정되고 그리고 상기 방법은 블록(107) 내의 새로운 S가 이전 해석 후에 X분을 해석하도록 귀환한다. 방법(103)은 매 X분의 S의 해석을 지속하고 그리고 유체를 사용한 장비가 "오프"로 전환될 때까지 유체 상태의 판단을 한다. 장 비가 "온"으로 전환될 때마다, 블록(131)에서 상기 방법(129)은 시작된다.

이러한 방식에서는, 방법(129)이 본질적으로 유체 상태를 지속적으로 감시하여 대략의 오염물 함량과 시간에 대한 정보를 다음에 필요한 유체 교환부로 보내거나 또는, 유체가 유전율 비율 임계치 또는 유전율 비율 임계치로 인해 교환되어야만 한다고 경고한다.

도9와 도10의 실시예는 유체 온도는 신호(S)가 블록(107)에서 해석되어 변경되지 않는 것을 나타낸 것이다. 그런데, 본 발명은 유체 반응이 측정될 때에 유체 온도가 일정하게 남아 있을 필요가 없는 것이다.

도11은 장비 내에 있는 유체의 상태를 판단하는데 사용되는 본 발명의 특징적인 기술 내용의 실시예를 나타낸 도면으로, 여기서, 유체 반응(S)은 유체 온도의 변화를 교정한다. 이 실시예를 양호하게 설명하기 위해서, 이전 실시예와 동일한 블록은 동일하게 나타내었다.

도11에서, 방법(147)은 장비가 "온"으로 전환되고, 클록이 "온"으로 전환되고, 시간(T_R)이 제로로 설정되었을 때에 블록(131)에서 시작한다. 이전 실시예에서와 같이, 시간은 장비 사용을 측정하여 유전율 변경 기울기를 판단한다. 시동 후에, 방법(147)은 블록(149)에 S와 T를 해석 한다. S는 유체 유전 반응 또는 그 등가물이고 그리고 T는 S를 판단하는데 사용된 장치에 의해 측정된 전극 근처 또는 전극에 온도이다. 블록(151)에서, 방법(147)은 T가 최저 유체 온도인 온도 하한치(T₁)보다 크거나 같은지를 판단하고, 여기서 이러한 방법의 온도 보정에 의해 제 한 오류를 수용할 수 있는 범위 내에서 신호(S)를 교정한다. 예를 들면, 방법(129)은 유체의 최대 작동 온도까지 온도(T₁)에서 시작하는 특정 온도 범위에 대한 수용할 수 있는 제한범위 내에 S의 실질 온도 변화 만을 대략적으로 취하는 온도 보정용 선형 방정식을 사용한다. 만일 블록(151)의 판단이 "아니오"이면, 방법(147)은 블록(149)으로 귀환하고, 여기서 이전 해석 후에 X분, S 및 T가 다시 해석된다. 방법(147)은 블록(151)에서의 판단, 즉 유체 온도가 신호(S)가 고정 온도 값으로 교정되어 충분히 높게 되어 "예"가 될 때까지 블록(153)으로 진행하지 않는다. 블록(153)에서, 방법(147)은 온도가 다른 유체 온도로 취해진 신호와 대비하도록 조사표 또는 그 조합물인 함수를 사용하여 신호(S)를 신호(S')로 교정한다. 또한 블록(153)에서, 시간 간격(X)은, 유체의 고-주파 유전율의 변화 비율이 유체 온도의 함수로서 변화하기 때문에 신호율 판단을 위해 시간(X')으로 교정된 온도이다. 따라서, 교정된 X는 다른 온도에서 보다 정확한 비율 대비를 할 수 있다. 블록(109)에 있는 방법(147)은 유체 변화가 발생되어졌는지를 판단한다. 이 실시예에서는, 변화 판단이 관리 입력에 기본하여 이루어지며, 관리 입력은 블록(109)에서 긍정적 판단을 제공하는 것에 더하여, 블록(155)에서 해석되는 새로운 윤활유에 대한 정보를 제공한다. 즉, 유체 변화가 발생되어져 있는 정보를 수신한 직후, 방법(147)은 예를 들어 키패드, 광 스캐너, 또는 다른 수단으로 입력된 블록(155)의 정보를 해석하여 소망 측정 온도에서의 S의 초기 값을 제공하며, 온도 관계(S(T))는 유전율을 판단하는데 사용되는 신호(S)와 제한치(L₁, L₃)와 그에 따른 유체의 오 염 제한치의 조사표의 값 또는 그 조합값의 함수이다. 블록(133)에서, 방법(147)은 블록(155)에서 읽은 S와 같은 I와 P를 설정하고 그리고 새로운 유체용으로 제로와 같은 총 운영 시간(t)을 설정한다. 만일 블록(109)에서의 판단이 "아니오"이면, 블록(157)에서의 방법(147)은 유체 온도가 온도(T₂)와 같은지를 판단한다. T2는 유체가 상기 온도와 거의 같을 때에는 T₁보다 큰 온도이고, 이 실시예의 특징은 블록(159)에서 방법(147)이 현재 총 사용 시간(t)과 이 온도에서 교정된 신호(S')를 기록하는 것이다. 일반적으로, 본 발명은 상술된 변수의 데이터 이외에 데이터를 기록할 필요가 없는 것이다. 그러나, 본 발명은 온도 교정 또는 교정 않은 데이터가 분리 유체 상태 분석에 사용된 기록 또는 출력되게 허용하는 것이다. 블록(159)에 데이터를 기록한 후에 또는 블록(157)의 판단이 "아니오"이면, 블록(161)의 방법(147)은 온도 교정된 S'와 X'를 사용한 현재 기울기(α)와 온도 교정된 S'를 사용하는 비율(C)을 연산한다. 블록(161)후에, 방법(147)의 나머지 부분은 블록(163)의 평균 기울기(α_avg)를 연사할 때와 블록(165)의 P를 대체할 때를 제외하고는 도10의 방법(129)과 동일한 것이다.

이 방식에서, 방법(147)은 근본적으로 지속하여, 유체 온도가 온도(T₁)보다 크거나 같을 때를 감시하고, 그리고, 대략의 오염물 함량, 대략의 다음 유체 교환 시간, 또는 유체가 오염물을 제어하는 유체 능력과 상관된 유전율 제한치 또는 유체의 오염물 함량과 상관된 유전율 제한치에 도달함으로 인해 교환되어야 함을 알리는 경고를 보낸다.

도11의 방법(147)이 운영 시간(t_R)은 시동 중에 발생하는 일시적인 유전율 기울기의 변화를 최소로 하거나 없어지도록 블록(135)의 t₁보다 큰지를 판단하는 것을 사용하는 것이지만, 일부 적용에서, 블록(151)의 온도 판단은 시동 시에 일시적 유전율 기울기 변화를 최소로 하거나 없애기에 충분한 것이다.

도11의 방법(147)이 블록(155)의 신호(S)의 온도 의존관계 S(T)의 변하를 허용하는 것이지만, 본 발명은 유체 교환 시에 온도 의존관계 S(T)의 변화를 필요로 하지 않는 것이다. 온도 의존관계 S(T)는 다른 공식으로 유체에 대한 변화로 인한 또는 사용 중에 유체에 발생하는 변화로 인한 온도 의존관계에서의 변화를 고려하는 방법에 의해 고정 유지되거나 또는 연산될 수 있다.

도12는 장치 내의 유체의 상태를 판단하는데 사용되는 본 발명의 특징을 실시하는 실시예를 나타낸 도면이며, 여기서 유체 반응(S)은 상기 방법에 의해 판단되는 온도 교정 함수 S(T)를 사용하는 유체 온도 변화를 위해 교정된다.

도12를 참고로 설명한다. 방법(169)은 장비가 "온"으로 전환될 때, 클록이 "온"으로 전환될 때, 시간(t_R)이 제로로 설정될 때에 그리고 유체 온도(T)가 읽혀졌을 때에 블록(171)에서 개시한다. 블록(173)은 블록(171)에서 읽은 온도가 온도 교정 하한치(T₁) 미만인지를 판단한다. 만일 블록(173)의 판단이 "예"이면, 블록(175)에서, 변수(A)는 제로로 설정되고 그리고 변수(Tp)는 T₀로 설정되고, 여기서 T₀는 후술되는 T₁보다 작은것으로 선택되는 온도이다. 만일, 블록(173)의 판단이 " 아니오"이면, 블록(177)내의 방법(169)은 1과 같은 변수(A)로 설정된다. 변수(A, Tp)를 설정한 후에, 방법(169)은 블록 내의 신호(S)와 유체 온도(T)를 읽고, 그리고 블록(151)에서 온도가 온도-교정 하한치(T₁)보다 크거나 같은지를 판단한다. 상기 방법은 블록(153)으로 진행하지 않고, 여기서 신호(S)와 시간 간격(X)은 블록(151)의 판단이 "예" 일 때까지 변수(S', X')로서 보정된 온도이다. 블록(179)에서는 이전에 저장된 온도 교정 신호(P)와 현재 온도 교정된 신호(S')사이에 차이가 값(△S)보다 큰지를 판단한다. 일반적으로, 다른 공식의 새로운 유체는 다른 고-주파 임피던스를 갖는다. 많은 적용에서, 초기 임피던스의 상기 차는 상당히 적절한 사용 후에 유체에서 발생하는 임피던스 변화보다 상당히 덜하다. 따라서, 상기 적용에서는 △S의 적절한 선택이 완전한 유체 교환을 이룰 때에 블록(179)의 확인을 허용한다. 만일 블록(179)의 판단이 "예"이면, 블록(181)의 방법(169)은 초기 값(1)으로 설정되고 그리고 이전 값(P)은 온도 교정된 신호(S')와 같고 그리고 사용 총 시간(t)은 제로이다. 블록(179)의 판단이 "아니오"이면, 블록(183)에서 방법(169)은 변수(A)가 제로와 같고 그리고 유체 온도의 비율이 증가하면, 이 실시예에서는 현재 온도(T) 마이너스 이전 측정된 온도(Tp)로서 도시되어, 2개 온도 크기 사이에 시간 간격으로 나누어진 양이 고정 비율(χ)보다 크게 된다. 블록(183)의 판단은, 시동 시에 유체 온도가 블록(175)에서 제로로 설정된 A로 T₁ 미만이지 않으면 항시 "아니오"이다. 또한, 블록(175)의 T₀는 블록(183)에서 연산된 온도 비율이 고정 비율(χ)보다 크게 되도록 낮게 선택된다. 비율(χ)은 유체온도 가 기본적으로 신호(S)에서 발생하는 임의 변화가 온도 증가로 인한 것이지 상관 유체를 교체 사용으로 인한 것이지 않게 충분히 빠르게 증가하도록 선택된다. 즉, 만일 블록(183)의 판단이 "예"이면, 방법(169)은 온도(T)와 신호(S)에서의 변화를 사용하여 S의 모든 변화가 온도 변화로 인한 것이라는 가정으로 온도 교정 신호(S)로 블록(153)에서 사용된 함수를 업-데이트 하고; 따라서, 비율(χ)이 유체 및 적용용으로 적합하게 되어야 한다.

만일 블록(183)의 판단이 "예"이면, 블록(185)에서, 블록(149)의 교정되지 않은 신호로 읽혀진 신호(S)와 유체 온도(T)가 기록되고, 그리고 블록(187)의 방법(169)은 유체 온도(T)가 T₁보다 큰 온도인 T₃보다 큰지를 판단한다. 만일 블록(187)의 판단이 "예"이면, 블록(189)의 방법(169)은 기록된 온도(T)와 신호(S)를 사용하여 새로운 신호 온도 교정 함수 S(T)를 판단한다. 기록된 데이터는 제1시간에서 나온 정보를 함유하고, 방법(169)은 블록(173, 151)의 판단으로 인하여 T₁과 거의 같은 온도(T)로 있는 블록(185)을 통해 블록(187)에서 판단되는 바와 같이 T₃보다 더 커야만 하는 현재 온도(T)로 간다. 따라서, 새로운 함수 S(T)는 유체 온도가 χ보다 큰 비율로 대략 T₁으로부터 T₃보다 크게 증가할 때에만 연산된다. 만일 블록(187)의 판단이 "아니오" 또는 블록(189)의 연산 후에 인 경우에는 방법(169)은 T로 블록(183)의 온도 비율 연산에 사용된 Tp를 설정한다. 만일, 블록(183)의 판단이 "아니오"이면, 블록(189)에서의 방법(169)은 블록(183)의 판단이 다음 시간, 장비가 블록(175)에서 제로로 A가 설정되게 하는 T₁미만의 유체 온도로 시작될 때까지 항상 "아니오"이도록 1을 설정하는 변수(A)를 설정한다.

블록(189) 또는 블록(191)뒤에, 블록(161)내의 방법(191)은 초기 온도 교정 신호(1)에 대한 현재(S')의 비율(C)과 사용의 함수로서 신호(S') 변화의 비율(α)을 연산한다. 블록(161) 후에, 방법(169)의 나머지 부분은 도11의 방법(147)과 동일한 것이다.

이러한 방식에서, 방법(169)은 기본적으로 지속하여, 유체 온도가 상기 방법에 의해 업-데이트된 온도 보정 함수 S(T)를 사용하여 온도(T₁)보다 크거나 같을 때에 유체의 상태를 감시하고, 그리고 대략 오염물 함량, 다음 유체 교환까지의 대략 시간, 또는 유체의 오염물 함량과 관련한 유전율 제한치에 도달함으로 인해서 또는 오염물을 제어하는 유체의 능력과 상관된 유전율 제한치로 인해서 유체를 교체하여야 한다는 경고에 대한 정보를 보낸다.

도12의 방법(169)은 온도 교정 함수가 각각의 장비 운영 사이클 중에, 유체 온도의 증가를 가질 때에 그리고, 온도 교정 신호(S)의 온도 하한치로 있는 온도(T₁)에서 유체온도가 시작할 때에만, 1회 업데이트 할 수 있게 한다. 본 발명은 온도 변화에 대한 유체 반응을 교정하는데 사용된 온도 교정 함수 또는 온도 교정 조사표를 자동적으로 업-데이트하는 방법에 제약된 것은 아니다. 방법(169)은, 방법(169)이 블록(185)을 통해 단차질 때마다 T와 S를 기록하지만, 만일 선형 온도 교정 함수 S(T)가 블록(189)에서 연산되어 블록(153)에서 사용되면, 본 발명의 유 사 실시예는 온도가 대략 T₁일 때에 블록(185)과 유사한 블록을 통해 제1시간을 T와 S에 기록할 필요 만이 있으며 그리고 새로운 S(T)의 판단은 현재(T)가 T₃보다 더 크게 있는 현재(S, T)와 상기 S, T를 사용할 뿐이다.

도9 내지 도12에 도시된 실시예가 2개 임계치, 도9에서는 L₁과 L₂ 그리고 도10 내지 도12에서는 L₁과 L₃의 사용을 나타내었지만, 본 발명은 2개 임계치의 사용을 요구하는 것은 아니다. 다른 실시예는 1개 임계치를 사용할 수 있으며, 예를 들면 도9의 것과 유사한 실시예는 임계치(L₁) 만을 사용하며 그리고 유체가 교체되어야 할 때에 경고동작 만을 제공하고, 도10 내지 도12의 것과 유사한 실시예는 블록(141)과 유사한 블록을 가지며, 여기서는, L₃대신에 L₁이 교환 시기를 판단하도록 하는데 사용된다. 또한, 다른 실시예는 2개 임계치보다 많이 사용하여, 유체 상태에 관한 추가 정보를 제공하며, 예를 들면 1개 이상의 임계치가 시동 시에 신호 상승이 물 응축으로 인한 또는 소량 냉각제의 누수로 인한 일시적인 것인지를 판단하고 그리고 오염물이 윤활유가 적정 온도에 도달한 후에 제거될 때를 판단하는데 사용되거나 또는, 다른 임계치가 예를 들어 예상 값보다 높게 또는 낮게 있음이 발견되어진 연산 α_avg과 만나게 허용하는데 사용된다.

도10 내지 도12에 도시한 실시예가 예를 들어 물 응축으로 인한 시동 중에 발생할 수 있는 과도전류를 무시하도록 평균 기울기(α/α_avg)에 대한 현재 기울기 의 비가 임계치(β)와 대비되기 전에 런 타임(t_R)이 시간(t₁)보다 크게 되게 기다리는 실시예를 나타내었지만, 본 발명은 상기 방법이 런 타임이 시간 임계치 보다 크게 되게 기다릴 필요가 없는 것이다. 다른 실시예는, 예를 들어, 과도전류 전에 값으로 역 기울기 또는 고-주파 신호가 복귀할 때까지 오염물이 존재하는 출력을 제공하도록 시동 시에 과도전유를 사용할 수 있다. 다른 실시예는, 예를 들어, 반복적인 시동 과도전류를 사용하여 소량 냉각제의 누설이 있는 출력을 제공한다.

본 발명의 특정 실시예를 도시 및 설명하였지만, 본 발명은 첨부 청구범위에 기재된 발명의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어지는 다양한 적용을 하는데 필요한 유체 분석분야에 부합되게 다양한 개조 및 변경을 이룰 수 있는 것이다. 특히 상술된 본 발명에 의해 행해진 다양한 기능과 관련하여, 본 발명의 상술된 개별 성분 또는 서브-시스템에 사용된 용어("수단"으로 언급된 용어 포함)는, 본 발명의 상술된 실시예에서 상기 기능을 행하는 상술된 성분 또는 서브-시스템과 구조적 또는 전기적으로 등가이지 않을 지라도, 상술된 성분 또는 서브-시스템의 특정 기능을(예를 들면, 기능적 등가물) 행하는 임의 성분 또는 서브-시스템에 다르게 지시되지 않은 한에서는 대응하는 성질을 가진 것이다. 또한, 본 발명의 특정한 특징을 다수 실시예 중에서 일 실시예에만 기술되었지만, 상기 특징부는 임의적으로 주어진 또는 특별한 적용에 바람직하고 유익한 것으로서 나머지 실시예에서의 1개 이상의 다른 특징부와 결합된 특징인 것이다.

Claims (10)

1. 비-수성 유체의 상태를 판단하는 방법은:

   a)유체에 담겨진 전극 사이에 고-주파 전압신호를 적용하는 단계,

   b)적용 신호에 대한 유체의 반응을 측정하여 유체 성질을 판단하는 단계 및,

   c)적어도 1개 특성 임계치와, 유체가 새것일 때에 특성의 크기와 상관한 결정된 성질의 크기를 대비하고 그리고, 적어도 1개 비율에 대한 사용 변수의 함수로서 결정된 성질의 변화비율을 대비하여, 유체 상태를 판단하는 단계를 포함하며;

   상기 각각의 단계는 지속적, 단속적, 반복적 그리고 그 조합으로 실시되고, 그리고;

   상기 주파수는 약 10kHz 내지 10MHz 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 적용된 신호는 푸리에-변환 기본 주파수 조합으로 정의된 본질적 주파수의 비-사인곡선과, 본질적 정의된 주파수의 사인곡선으로 구성된 그룹 중의 적어도 1개에서 선택된 동반물의 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 적용된 신호의 주파수는 전극 기하형상, 유체온도, 유체온도 범위, 모니터되는 유체 합성물, 및 그 조합물로 구성된 그룹에서 선택된 동반물 중의 적어도 1개의 함수로서 사전 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 적용된 신호에 대한 유체 반응은 이용된 유체에 따르는 온도로 본질적 고정 온도에서 측정되고, 그리고 여기서의 온도 변화는 5℃ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 적용된 신호에 대한 유체 반응이 최대 동작 온도에 대한 주변 온도의 범위에서 가변 온도로 측정되고 그리고 유체 성질 판단은 성질을 본질적인 고정-온도 성질로 전환하는 동작과, 온도 변환의 영향을 최소로 하는 동작과, 온도 의존 공식을 사용하는 동작과, 온도 의존 조사표를 사용하는 동작 및 그 조합물로 구성된 그룹 중의 적어도 1개에서 선택되고 그리고; 유체 성질을 본질적 고정-온도 유체 성질로 전환하는 수단은, 유체온도가 고정되고, 외부 입력으로 업데이트 되고, 사전설정 비율보다 더 큰 2개 온도 임계치 사이에서 증가할 때에 자동적으로 업데이트 되고, 그리고 그 조합물로 구성된 그룹 중의 적어도 1개에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 판단된 유체 성질은 유전율, 유전율 등가물, 및 그 조합물로 구성된 그룹 중의 적어도 1개에서 선택된 하나이고 그리고 판단된 유체 성질과 대비되는 임계치는 고정된, 외부 입력으로 업데이트된 그리고 그 조합된 것으로 구성된 그룹으로부터 적어도 1개에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 방법은, 유체 변화가 발생되어져 제공된 외부 입력과, 유체 변화가 발생되어져 사용된 판단된 유체 성질의 변화, 및 그 조합물로 구성된 그룹에서 선택된 조건 하에서 대비용으로 사용된 재설정 값을 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 판단된 유체 상태는, 유효 수명의 끝 부근에 있는 유체, 유효 수명의 끝에 있는 유체, 곧 교체될 필요가 있는 유체, 지금 교체하여야 하는 유체, 유체 내에 있는 대략적인 량의 오염물, 유체의 대략 남아있는 유효 수명, 유체를 교체할 필요가 있기 전에 남아 있는 대략 사용량을 함유한 유체, 또는 그 조합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나이고, 그리고;

   후에 다운로드를 위한 메모리, 신호발생 장치, 서비스 설비, 신호 처리기, 또는 그 조합물로 구성된 그룹에서 선택된 하나에, 판단된 유체상태의 출력을 제공하는 단계를 부가로 구비하고, 그리고;

   유체 내의 오염물은 그을음, 물, 엔진 냉각수 또는 그 혼합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 청구범위 제1항의 방법에 의해 유체의 온-라인 감시 및 탐지 조건에 필요한 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 유체의 상태를 감시 및 탐지하는 장치는:

    a)유체에 담겨진 전극 사이에 고-주파 전압신호를 적용하고;

    b)적용된 신호에 대한 유체 반응을 측정하여 유체 성질을 판단하고;

    c)유체가 새로운 것일 때 그 성질의 등급과 관련하여 정해진 성질의 등급을 적어도 1개 적절한 임계치에 대해 대비하고 그리고 사용 변수의 함수로서 판단된 성질의 변화 비율을 적어도 1개 비율에 대해 대비하여, 유체 상태를 판단하며;

    각 동작은 지속적, 단속적, 반복적 및 그 조합으로 실시되는 것을 특징으로 하는 장치.

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