CN101206176A - 油雾检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种油雾检测装置(1)，其具有：配置在内燃机曲轴箱(C)内的具有油雾导入室的壳体(6)、配置成与设于该油雾导入室的透光窗(W)外侧相对的发光单元(2)及受光单元(3)，该油雾检测装置(1)从所述发光单元(2)将光通过所述透光窗(W)而照射在油雾导入室内的规定检测区域(S)，同时所述受光单元(3)通过所述透光窗(W)而接收所述照射光(LB)照射在该检测区域(S)所存在的油雾上产生的散射光(LS)，由此检测油雾，本发明具有零点漂移结构，该零点漂移结构在所述油雾导入室内不存在油雾的状态下、使来自所述壳体(6)的背景散射光(BLS)以一定量入射到所述受光单元(3)。采用本发明能简单且可靠地检测油雾检测装置(1)的透光窗(W)的污染。

Description

油雾检测装置
技术领域
本发明涉及光散射式的油雾检测装置，其对内燃机中因轴承过热等而使润滑油产生发热的油雾进行检测，尤其涉及适用于船舶用的内燃机的油雾检测装置。
背景技术
这种油雾检测装置配置在内燃机的曲轴箱内，具有：含有油雾导入室的外壳、与设在该油雾导入室中的透光窗的外侧相对配置的发光单元及受光单元。而且该油雾检测装置用于从发光单元通过透光窗将光照射到油雾导入室内的规定检测区域，同时，受光单元通过透光窗接收照射光照射到存在于该检测区域的油雾所产生的散射光，由此检测油雾。
以往，对内燃机动作中的所述透光窗实施如下防污措施：将外壳做成双重结构，不使油飞沫(油滴)到达透光窗(专利文献1)。
但是，不能防止比油飞沫(油滴)还细小的油雾到达并附着在透光窗上的的情况。并且知道存在如下情况：附着在透光窗上的油雾长期地反复干燥和附着，该油雾就凝结成霜，其结果，透光率的透射率显著下降。
另外，存在以下问题：即使透光率的透射率未达到显著下降的水平，在透光窗被弄脏的状态下检测油雾，会产生检测误差。
另一方面，通过清洗透光窗，可再次使用灵敏度下降的油雾检测装置，但是，以往技术的油雾检测装置存在无法知道灵敏度下降的缺点，规定必须进行定期清洗。
专利文献1：日本特开2005-164408号公报
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种油雾检测装置，其透光窗的污染可简单且可靠地被检测出。
即，本发明的油雾检测装置具有：配置在内燃机曲轴箱内的具有油雾导入室的壳体；以及配置成与设在该油雾导入室中的透光窗外侧相对的发光单元及受光单元，该油雾检测装置从所述发光单元通过所述透光窗将光照射在油雾导入室内的规定检测区域，同时，受光单元通过所述透光窗接收所述照射光对存在于该检测区域的油雾进行照射所产生的散射光，由此检测油雾，该油雾检测装置的特点是，具有零点漂移结构，该零点漂移结构在所述油雾导入室内不存在油雾的状态下，使来自所述壳体的背景散射光以一定量入射到所述受光单元。
采用这种结构，由于利用零点漂移结构而有意识使零点上升，因此，根据该零点的下降，可检测出透光窗的污染。于是，可简单而且可靠地检测出透光窗的污染。
作为油雾检测装置的具体实施形态及该装置的具体的零点漂移结构，最好所述壳体呈圆筒状，所述零点漂移结构通过调节遮光构件的长度而构成，该遮光构件设置成将从所述透光窗向所述检测区域的照射光的光轴延长线与从所述检测区域向透光窗的散射光的光轴延长线分隔开。
为了自动地对透光窗的污染进行判断，最好还具有接收来自所述受光单元的检测信号并进行规定运算处理的控制装置，所述控制装置具有污染异常判断部，该污染异常判断部接收仅检测背景散射光的检测信号即零点信号，对该零点是低于规定值的数值即污染异常值和来自所述受光单元的检测信号所表示的检测信号值进行比较，在所述检测信号值小于所述污染异常值的场合，污染异常判断部就判断为透光窗污染了。
为了将透光窗的污染通报给操作者，最好具有接收来自所述污染异常判断部的判断信号、对所述透光窗的污染进行通报的通报单元。
采用这种结构的本发明，能简单且可靠地检测油雾检测装置的透光窗的污染。
附图说明
图1是表示本发明一实施形态的油雾检测装置整体的整体立体图。
图2是表示该实施形态的油雾检测装置的使用状态的使用状态说明图。
图3是表示该实施形态的油雾检测装置端部的内部结构的水平方向剖视示意图。
图4是该实施形态的控制装置的机器结构图。
图5是该实施形态的控制装置的功能结构图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的油雾检测装置的一实施形态进行说明。图1是表示本实施形态的油雾检测装置整体的整体立体图，图2是表示其使用状态的使用状态说明图，图3是表示其内部结构的水平方向剖视示意图。
如图1及图2所示，本实施形态的油雾检测装置是例如安装在船舶用柴油机的曲轴箱C上的光散射式的装置，用于检测因轴承过热等而在曲轴箱C内发生的油雾。
(装置结构)
具体地说，如图1及图2所示，油雾检测装置具有圆筒状的检测部11和与该检测部11的基端连接设置的长方体状的控制装置12，该检测部11的顶端侧以大致水平～向下约15°的状态突出到曲轴箱C的内侧，从外部贯通地安装在设于该曲轴箱C壁上的安装孔C1上。
如图3示意性地表示，检测部11具有在顶端侧形成有可将油雾导入内部进行扩散的油雾导入室66，并在基端侧形成传感器收容室61的壳体6。在该油雾导入室66中设有透明板材的透光窗W，在其外侧配设传感器收容室61。即，油雾导入室66和传感器收容室61由透光窗W隔开，透光窗W用薄膜那样的薄板状透明板材形成，在与传感器收容室61的所述透光窗W相对的位置(壳体6的基端内部)并排配置发光单元2和受光单元3。
首先，对发光单元2和受光单元3进行说明。
发光单元2是将发光面面向透光窗W配置的例如LED，在本实施形态中，使用发出与油雾粒径适合的波段光的装置。当然，也可使用LD(激光二极管)等其它发光单元2。
受光单元3是将受光面面向透光窗W配置的例如PD(光电二极管)，是输出与该受光面接收到的光的强度相对应的数值的电气信号的装置。当然，也可使用例如CCD等其它受光单元3。
如图3示意性地表示，这些发光单元2及受光单元3并排配置以使照射的光LB的光轴及接收的光LS的光轴互相大致平行，由沿壳体6的主轴6L配置的分隔板65分隔开。
并且构成如下结构：利用配置在发光单元2的发光面与透光窗W之间的第1折射单元41，使来自发光单元2的照射光LB向受光单元3侧弯折，通过所述透光窗W后照射在设定在油雾导入室66的壳体主轴6L近旁的检测区域S。另一方面，所述照射光LB照射到存在于所述检测区域S的油雾而产生的散射光LS在通过所述透光窗W后，通过配置在受光单元3的受光面与透光窗W之间的第2折射单元42而发生弯折，并由所述受光单元接收光。
第1折射单元41及第2折射单元42呈将圆形凸透镜以通过其光轴(中心)的直线予以一分为二的半圆形状，使呈薄壁板状的第1遮光构件43夹在该分割面之间。
这样，由所述受光单元3接收的散射光LS被变换成与其强度相对应的电气信号即检测信号，经前置放大器电路等被送到所述控制装置12，并进行表示油雾状态的灯光显示。
接着对壳体6进行说明。壳体6呈其顶端面被封住的大致圆筒状，具有形成传感器收容室61的第1壳体部6A、形成油雾导入室66的第2壳体部6B。
第1壳体部6A包括：外周具有用于安装在发动机曲轴箱C等所需部位上的螺纹牙的周壁62；在该周壁62的基端近旁内部与壳体主轴6L正交配置的支承板63；在所述周壁62的顶端近旁内部与壳体主轴6L正交配置的具有节流功能的窗板64；以及配置在所述支承板63与窗板64之间、将它们之间的空间一分为二的分隔板65。
所述支承板63用于对发光单元2和受光单元3进行支承，以使发光单元2的发光面及受光单元3的受光面成为与壳体主轴6L垂直，且使它们隔着分隔板65并相对壳体主轴6L位于互相对称位置。在窗板64上，在与所述发光面及受光面对应的位置设有光通过用的光阑(日文：较り)64a。
分隔板65沿壳体主轴6L设置，将由所述周壁62、支承板63和窗板64围成的传感器收容室61的空间分离成收容有发光单元2及受光单元3的对称的二个收容空间。
第2壳体部6B呈与第1壳体部6A大致相同直径的大致圆筒状，其顶端面被封住，如图1及图2所示，具有将油雾引导到内部的油雾导入口6B2、将油雾排出到外部的油雾排出口6B1。该油雾导入口6B2及油雾排出口6B1例如设在形成于第2壳体部6B内的检测区域S的近旁。
另外，在该第2壳体部6B内部的所述检测区域S的前方，即在折射单元的相反侧，在从第1折射单元41向所述检测区域S的照射光LB的光轴延长线与从所述检测区域S向第2折射单元42的反射/散射光LS的光轴延长线之间设有第2遮光构件7。该第2遮光构件7呈板状，从检测区域S的前方至第2壳体部6B的顶端内表面设置，并沿大致主轴6L的纵向将第2壳体部6B的顶端侧一分为二而形成二个空间661、662。另外，第2遮光构件7的顶端作成可减少散射光的刀刃状。
此外，第2壳体部6B的顶端部内表面作成越向顶端其截面积逐渐变小的锥面，由所述第2遮光构件7划分成的各空间661、662起到使导入内部的光进行多次内部反射并吸收的黑洞的功能。
此外，在该第2壳体部6B内部的与检测区域S对应的部位，与壳体主轴6L正交地设有第3遮光构件8。该第3遮光构件8的中央形成有例如椭圆状的缝隙8a，在包含该缝隙8a的前后形成所述检测区域S。该缝隙8a形成得足够大，足以使照射光LB不会直接照射在第3遮光构件8上而产生散射光LS。
而且，本实施形态的油雾检测装置1具有零点漂移结构，该结构在油雾导入室66(检测区域S)内不存在油雾的状态下，使来自壳体6内壁的背景散射光BLS以一定量入射到受光单元3而使检测信号发生零点漂移。
该零点漂移结构由所述第2遮光构件7和第3遮光构件8构成。即，通过缩短第2遮光构件7的壳体主轴6L方向的长度且降低第3遮光构件8距第2壳体部6B侧壁的高度而构成。
详细地说，对第2遮光构件7来说，将其距第2壳体部6B顶端内表面的长度缩短。而对第3遮光构件8来说，将设在第3遮光构件8上的缝隙8a的开口增大。并且，在油雾导入室66内不存在油雾的状态即柴油机停止时，受光单元3就接收来自发光单元2的照射光LB因壳体6内壁而产生散射的背景散射光BLS。
例如，受光单元3所接收的背景散射光BLS成为受光单元3的检测满刻度(检测允许值)的百分数(例如2～10％)。并且，第2遮光构件7及第3遮光构件8例如通过注塑成形制作。并在注塑成形中，根据光泽度对这种壳体内壁的表面状态进行调整，以在未带有油的状态和表面被油弄湿的状态下不使背景散射光产生变化。
此外，本实施形态的控制装置12用于从受光单元3接收与受光量成比例的检测器输出信号，对油雾浓度进行运算，相对于油雾输出要求而输出油雾浓度、及对透光窗W的污染进行运算并进行污染警报输出，该机器结构如图4所示，是由CPU1201、内部存储器1202、输入输出接口1203和AD转换器1204等构成的通用或专用的计算机，根据在所述内部存储器1202的规定区域所存储的程序使CPU1201和其周边机器等动作，从而如图5所示，起到检测信号接收部121、污染异常值存储部D1和污染异常判断部122等功能。
检测信号接收部121接收来自受光单元3的检测信号，并将该检测信号输出到污染异常判断部122。
污染异常值存储部D1存储污染异常值信号，由操作者等从外部存储。这里，“污染异常值信号”是对表示零点检测信号的零点下降的最下限进行设定的信号。“零点检测信号”是在油雾导入室66内不存在油雾的状态即柴油机停止时、从发光单元2照射光LB时由受光单元3接收的背景散射光BLS产生的检测信号。具体地说，将零点的背景散射光BLS的光量例如下降20～50％以上时的光量设定为透光窗污染异常值(下面仅称为“污染异常值”)并存储。
污染异常值判断部122从检测信号接收部121获得检测信号，同时从污染异常值存储部D1获得污染异常值信号，并对这些信号值进行比较，在检测信号所表示的检测信号值(测定值)比污染异常值信号所表示污染异常值小时，判断为透光窗W脏得超过规定以上，将该判断信号输出到通报单元9。
通报单元9是获得来自控制装置12的污染异常判断部122的判断信号，并将透光窗W脏得超过规定以上的情况通报或报警给操作者等的单元，例如，可考虑在图面上进行显示、发出光或发出声音的通报单元等。也可将设在所述控制装置12上的灯(未图示)用作为通报单元9。
(动作方法)
下面，对这种结构的本实施形态的油雾检测装置1的动作进行说明。
(污染异常值设定工序)
设定污染异常值，基本上是在产品制造时的例如调零时。即，在不存在油雾的状态下，当发光单元2射出照射光LB时，根据由受光单元3接收的背景散射光BLS所输出的检测信号，而将此时的油雾浓度设定为0mg/L，并将此时的检测信号的例如50～80％设定为污染异常值。在柴油机停止时即不存在油雾的状态下，也可由操作者设定这些值。
(油雾检测工序)
在无油雾的状态(柴油机停止时)检测窗污染。尤其，在使柴油机长期停止后再使其动作之前，对由操作者预先设定的污染异常值与当前的检测信号所表示的测定值(零点)进行比较，判断透光窗W是否脏得超过规定以上。此时，检测信号接收部121从受光单元3接收检测信号，并将该检测信号输出到污染异常判断部122。接收该检测信号的污染异常判断部122对检测信号所表示的测定值与零点下降量的下限(污染异常值)进行比较，当判断为测定值低于污染异常值时，将该判断信号输出到通报单元9，接收该判断信号的通报单元9通报给操作者。由此，操作者可知道透光窗脏得超过规定以上。
另外，在柴油机动作时(有油雾的状态)，进行通常的油雾检测。此时，检测信号接收部121也从受光单元3接收检测信号，并将该检测信号输出到污染异常判断部122。即使在油雾测定时，接收该检测信号后的污染异常判断部122也与上述相同地对测定值和污染异常值进行比较，当判断为测定值低于污染异常值时，将该判断信号输出到通报单元9，接收该判断信号的通报单元9通报给操作者。另外，也可仅仅通过通报单元9进行通报，然后可继续进行测定，或也可控制装置5具有将测定予以中断的功能。
另一方面，若测定值不低于污染异常值，则污染异常判断部122不将判断信号输出到通报单元9而仍继续进行测定。
(本实施形态的效果)
采用如此构成的本实施形态的油雾检测装置1，由于可利用零点漂移结构而有意识提高零点，对透光窗W的因污染异常所产生的受光量的下降进行检测，故能简单且可靠地检测透光窗W的污染。
并且，能简单且可靠地检测由于油雾长期干燥和附着所产生的透光窗W的污染，可在不能测定之前通报给操作者。
由于始终对有油雾时的测定值与污染异常值进行比较，故可在油雾检测装置1发生灵敏度显著下降之前进行通报。
此外，直接插入设在柴油机内的本实施形态的油雾检测装置1难以供给零气体(日文：ぜロガス)等，不可能进行分析仪等所应用的通常的零位校正，但采用本实施形态，若在发动机停止时等的油雾较少的状态，可不进行零气体供给地检测透光窗W污染。即，具有在容易附着污染的发动机停止时可检测窗污染的效果。另外，不言而喻，即使在定期保养时，只要从发动机曲轴箱上卸下传感器部并使其工作，也不必特别地供给零气体，就可当即检测窗污染。
(其它的变形实施形态)
本发明并不限于所述实施形态，在下面的说明中，对于与所述实施形态对应的构件，标上相同的符号。
例如，在所述实施形态中，通过变更第2遮光构件7及第3遮光构件8的形状而控制遮光量，构成了在无油雾的状态也可获得规定检测信号的零点漂移结构，但除此之外，也可在壳体6内设置用于专门发生背景散射光BLS的构件。
或者，也可仅使用第2遮光构件7或第3遮光构件8中的任一个作为零点漂移结构。
另外，在所述实施形态中，设在第3遮光构件8上的缝隙8a形成得足够大，足以使照射光LB不会直接照射在遮光构件8上而产生散射光LS，但也可构成为使照射光LB直接照射在第3遮光构件8上而产生散射光LS。
此外，第2壳体部6B的顶端部内表面作成了其截面积越朝向顶端越逐渐变小的锥面，但也可不是锥面。通过不作成锥面，也可起到零点漂移结构的功能。
在所述实施形态中，壳体6是单层管结构，但除此之外，也可做成由内壁和外壁构成的双层管结构，且油雾导入室66经由内壁贯通孔、间隙及外壁贯通孔而以非直线的路径与外部的曲轴箱C内连接。如此，可防止油飞沫(油滴)进入油雾导入室66内。而且，由于根本不妨碍油雾向内部导入、扩散，故可排除油飞沫的影响而正常地检测油雾。另外，由于仅设置外壁和内壁即可，故结构简单且还可小型化。
壳体6的形状和原材料等也不限定于所述实施形态。
在所述实施形态中，污染异常值由制造者或操作者设定、输入，也可由另外的计算机发送，控制装置也可具有污染异常值设定部。该污染异常值设定部用于接收来自受光单元3的零点检测信号，对该零点检测信号所表示的零点的下降量的最下限进行设定。
此时，在污染异常值设定工序中，可如下这样设定污染异常值。在不存在油雾的状态下，发光单元2射出照射光LB。这样，受光单元3利用零点漂移结构接收一定量的背景散射光BLS。检测信号接收部121将此时的检测信号作为零点检测信号而输出到污染异常值设定部，并且污染异常值设定部将污染异常值设定为所获得的零点检测信号所表示的零点漂移量的例如50～80％，并将该污染异常值信号存储在污染异常值存储部D1。
除此之外，也可将所述的实施形态或变形实施形态的一部分或全部予以适当组合，不言而喻，本发明不限于所述实施形态，在不脱离其宗旨的范围内可作各种变形。

Claims (8)

1.一种油雾检测装置，其具有：配置在内燃机曲轴箱(C)内的具有油雾导入室(66)的壳体(6)；以及配置成与设在该油雾导入室(66)中的透光窗(W)外侧相对的发光单元(2)及受光单元(3)，其中，该油雾检测装置从所述发光单元(3)通过所述透光窗(W)将光照射在油雾导入室(66)内的规定检测区域(S)，同时受光单元(3)通过所述透光窗(W)接收所述照射光照射到存在于该检测区域(S)的油雾而产生的散射光，由此检测油雾，
具有零点漂移结构(7，8)，该零点漂移结构在所述油雾导入室(66)内不存在油雾的状态下，使来自所述壳体(6)的背景散射光以一定量入射到所述受光单元(3)。
2.如权利要求1所述的油雾检测装置，其特征在于，
所述壳体(6)呈圆筒状，
所述零点漂移结构包括遮光构件(7，8)，且通过调节遮光构件(7)的长度而构成，所述零点漂移结构设置成将从所述透光窗(W)向所述检测区域(S)照射的光(LB)的光轴延长线与从所述检测区域(S)向透光窗(W)的散射光(LS)的光轴延长线分隔开。
3.如权利要求1或2所述的油雾检测装置，其特征在于，
还具有接收来自所述受光单元(3)的检测信号并进行规定运算处理的控制装置(12)，
所述控制装置(12)具有污染异常判断部(122)，该污染异常判断部(122)接收仅检测到背景散射光的检测信号即零点信号，对该零点低于规定值的数值即污染异常值和来自所述受光单元的检测信号所表示的检测信号值进行比较，在所述检测信号值小于所述污染异常值的场合，污染异常判断部就判断为透光窗(W)污染了。
4.如权利要求3所述的油雾检测装置，其特征在于，
还具有接收来自所述污染异常判断部(122)的判断信号以及对所述透光窗(W)的污染进行通报的通报单元(9)。
5.如权利要求1～4任一项所述的油雾检测装置，其特征在于，
包括：配置在所述发光单元(2)和所述透光窗(W)之间的第1折射单元(41)，其用于将所述发光单元(2)发出的光折射到所述透光窗(W)；以及配置在所述受光单元(3)与所述透光窗(W)之间的第2折射单元(42)，其用于将发自所述油雾导入室(66)并通过所述透光窗(W)的光折射到受光单元(3)，所述第1折射单元(41)和所述第2折射单元(42)由第1遮光构件(43)分开。
6.如权利要求1～5任一项所述的油雾检测装置，其特征在于，
壳体(6)包括：收容所述发光单元(2)和所述受光单元(3)的第1壳体部(6A)和收容所述油雾导入室(66)的第2壳体部(6B)。
7.如权利要求6所述的油雾检测装置，其特征在于，
所述零点漂移结构包括：在所述第2壳体部(6B)的前部配置在与所述折射单元(41，42)的相反一侧的第2遮光构件(7)，其在所述检测区域(S)的前方与所述第2壳体部(6B)的顶端内表面之间延伸而将所述第2壳体部(6B)的顶端侧一分为二而形成二个空间(661、662)。
8.如权利要求6或7所述的油雾检测装置，其特征在于，
所述零点漂移结构包括：设置在所述透光窗(W)和所述油雾导入室(66)之间并与所述壳体(6)的主轴(6L)正交的第3遮光构件(8)。
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