JP2000227018A - オイル交換間隔を決定するためのシステムおよび方法 - Google Patents

オイル交換間隔を決定するためのシステムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】エンジンオイルをいつ交換しなければならいか
を表示するためのシステムおよび方法を提供する。 【解決手段】エンジン温度２８、燃料供給レート３０、
エンジンスピード３２、およびエンジン負荷３４のよう
な、エンジンパラメーターを測定することを含み、時間
間隔における、煤生成、粘度増加、および全アルカリ価
（ＴＢＮ）の減少が、その時間間隔での計算によって推
定される。計算からの推定値は、別個のループで累積さ
れる。煤生成の累積、オイル粘度増加の累積、またはＴ
ＢＮ減少の累積が、いったん各々のオイル特性に対する
所定の大きさの階級に達すると、表示または信号がエン
ジンオペレーターに供され、オイルが交換を必要として
いることを示す。本システムには、オイルレベルセンサ
ー４０、煤センサー４２、および粘度センサー４４のよ
うなリアルタイムセンサーが補足されており、これらの
センサーは、推定の計算にバックアップを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して言えば、内
部燃焼エンジン（内燃機関）のオイル潤滑システムに関
し、さらにとりわけて言えば、エンジンのオイル交換間
隔を決定するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】内部燃焼エンジン内では、エンジンの使
用中に潤滑オイルが劣化し汚染（コンタミネーション）
するので、オイルを交換する処置が必要になる。そのよ
うなオイル交換はエンジンのライフ（寿命期間）中、か
なりの長さの「ダウンタイム（動作不能時間）」の原因
となる。内部燃焼エンジンに必要とされるサービスの量
を最小限にし、それにより車両／設備の使用の中断を最
小限にすることが望まれる。
【０００３】さらに望ましいのは、エンジンから除去さ
れる、使用された潤滑オイルの量を減らすためにオイル
交換を最小限にすることである。起こり得る環境的な危
害の防止を助けるために、廃油は廃棄および／または処
理されなければならない。そのようなオイルの廃棄また
は処理が、望ましくないコストの結果となる。従って、
オイルドレン間隔を延長し、廃棄物を減らすことは、車
両／設備のオペレーターにとって多大な価値がある。
【０００４】エンジンのオイルドレン間隔は、設備の製
造者に知られている最も過酷な稼動状態と最も低品質の
オイルを想定して従来設定されている。その結果、ドレ
ン間隔は通常、大変用心深いものとなっており、必要以
上にとても短い。使用された大抵のオイルは、まだかな
り機能を果たすことができるのである。一般に、エンジ
ンオイルの交換の時期早尚な実施は、次の結果を生じさ
せる。即ち、環境へのより多くの廃油の持ち込み、オイ
ル消費と輸入需要の増大、およびエンジンのメンテナン
スコスト全体の上昇である。個々の車両のエンジンオイ
ルが交換前に最適に使用されれば、これらの問題は全て
改善され得る。
【０００５】現代の傾向は、段階状のオイルドレンの推
奨へと向かっており、そのためオイル交換間隔は、稼動
の過酷度の種々のレベルに基づいて推奨されている。し
かしながら、エンジン／設備／車両の製造者がユーザー
の稼動全てを予想し、各ユーザーのために異なるオイル
ドレン間隔をリストアップすることは不可能である。特
に、殆どの設備／車両は一種類以上の稼動で使用され
る。加えて、オイル交換のガイドラインの複雑なリスト
は、顧客を困惑させ得る。
【０００６】もう１つの公知のアプローチは、使用され
たオイルの分析に基づいてオイルドレン間隔を決定する
ことであり、該分析はオイルがある基準をまだ好適に満
たしているかどうかを決定するためのものである。その
ような分析は、エンジンクランクケースから手動で取り
出した少量のオイルサンプルについて行われる。使用さ
れたオイルの分析が肯定的な結果を与えれば、オイル交
換は延期される。この実施には種々の欠点がある。第一
に、オイルサンプルを収集し分析するために多大なコス
トがかかる。第二に、使用されたオイルサンプル自体
が、分析を行うために必要とされる多くの化学薬品およ
び溶媒と共に有害な廃棄物になる。第三に、サンプルが
入り混ざったり、ラベリングエラーが起こり得るので、
間違った結論を導くことになる。さらに、使用されたオ
イルの分析は、典型的には、それ以前のエンジン稼動に
基づいた交換間隔の推定に終るため、将来起こり得る稼
動条件の変更については考慮しない。
【０００７】エンジンにおけるオイル交換インジケータ
ーシステムはいくつか知られている。しかしながら、従
来のエンジンオイルインジケーターシステムには、正確
性および信頼性の問題がその他の問題に加えてあり、従
って、エンジンには広く実施されていない。オイル交換
インジケーターシステムの一つの試みは、シュリッカー
(Schricker)、米国特許第５，７５０，８８７号で説明
されている。シュリッカーは、オイルの残存ライフ（残
存寿命期間）を決定するための方法を提供すると主張し
ており、該方法は、複数のエンジンパラメーターを測定
するステップと、エンジンパラメーターの関数としてエ
ンジンオイルの特徴または特性の推定（見積もり）を決
定するステップと、エンジンオイルの残存ライフを決定
するために推定のトレンディングを行うステップを含ん
でいる。エンジンオイルのための推定された特性は、煤
（すす）の推定、粘性の推定、酸化の推定および全アル
カリ価の推定を含むが、これらすべての推定がどの様に
して得られるかが明確でない。シュリッカーが主張する
方法にはまた幾つかの欠点もある。特に、データをトレ
ンディングするのに必要なデータ全てを保持するために
大きなメモリー容量が必要とされ、より高度なコンピュ
ーター能力が統計学的トレンディングを行うために必要
とされるであろう。これらはコストがかかり、実用にお
いて不利である。シュリッカーには信頼性の問題もあ
る。例えば、オペレーターが、長期にわたる穏やかなエ
ンジンの稼動から、突然過酷なエンジンの稼動へと変更
すれば、オイル交換警告が遅れる結果となる。なぜな
ら、過酷な稼動が、過去の長期の穏やかな状態によって
取り除かれてしまうからである。
【０００８】本発明の概要 従って、本発明の全般的な目的は、いつエンジンのオイ
ルを交換しなくてはならないかを計算しかつ表示するた
めの、より信頼性と実用性に優れたシステムおよび方法
を提供することである。発明の好ましい態様に従ったよ
り詳細な目的は、ディーゼルエンジンのための改良され
たオイル交換インジケーターシステムを提供することで
ある。
【０００９】本発明は、エンジン内のエンジンオイルの
残存ライフを決定するための方法およびシステムに向け
られている。オイルは、エンジンの使用中に劣化する複
数のオイル特性を有している。そのようなオイル特性
は、オイル中の煤（すす）汚染の濃度、全アルカリ価
（ＴＢＮ）の減少、および粘性の増大を含んでもよい。
オイルのライフは、１以上のオイル特性の劣化によって
決定される。当該方法は、複数のエンジンパラメーター
の測定を含む。そのようなエンジンパラメーターは、エ
ンジン温度、燃料供給レート、エンジンスピード、およ
び／またはエンジン負荷を含んでもよい。周期的な時間
間隔で、少なくとも１つのエンジンオイル特性の推定さ
れた劣化が、その時間間隔での複数のエンジンパラメー
ターに基づいて計算される。その時間間隔での各特性の
推定された劣化値は累積される。一つの値の累積が所定
の大きさの階級（マグニチュード）に達すると、指示が
エンジンのオペレーターに供される。
【００１０】本発明の一つの態様は、少なくとも一つの
リアルタイムセンサーを、エンジンオイルと連絡したも
のとしてエンジンに提供することである。そのようなリ
アルタイムセンサーは、オイルレベルセンサー、粘性セ
ンサー、煤センサーを含んでもよい。煤センサーおよび
粘性センサーは、推定された煤および推定された粘性
の、推定され計算された累積にバックアップを提供す
る。オイルレベルセンサーは、例えば、オイル中へのク
ーラントや燃料の漏れによって引き起こされるオイルレ
ベルの上昇や、オイルレベルの低下を引き起こすオイル
漏れのような惨事の状態を感知することができる。煤セ
ンサーまたは粘性センサーがオイルを交換しなければな
らないことを感知したり、オイルレベルセンサーが惨事
の状態を感知した場合、ディスプレーインジケーターは
シグナルを受ける。煤センサーおよび粘性センサーは、
実測値が、推定された累積より大きい場合には、より信
頼性の高いシステムを提供すべく、各々の推定された特
性値の累積値を重ね書きしてもよい。
【００１１】本発明のもう一つの態様は、オイルの蒸発
および／またはオイルの漏れにより引き起こされるかも
しれないオイル消費を補正する方法およびシステムであ
る。そのようなオイル消費は、オイル漏れおよびオイル
蒸発を含んでもよい。これもより信頼性のあるシステム
を提供する。
【００１２】本発明のこれらのおよび他の目標、目的、
特徴は、添付の図面と共に理解されると、下記の詳細な
説明からより明らかになるだろう。
【００１３】本発明は、種々の変更および他の代替的な
構造を許容し得るものであるが、それらのうちの特定の
例示的態様を図面に示し、以下に詳細に記載する。しか
しながら、開示された特定の形態に発明を限定する意図
は全く無く、しかしその一方で、添付されたクレームに
より定義される発明の精神および範囲内にある全ての変
更、代替的な構造、均等な物を包含する意図があること
は理解されるべきである。
【００１４】好ましい態様の詳細な説明 図１を参照すると、ディーゼルエンジン２２のためのオ
イルインジケーターシステム２０が、本発明の好ましい
態様に従って概略的に図示されている。該システム２０
は、センサー入力データを処理し、出力を生成するため
のマイクロプロセッサー即ち電子制御器（電子制御器）
２４を含む。オイルインジケーターシステム２０の電子
制御器は、現代の殆どのディーゼルエンジンに従来より
設けられている電子制御モジュール（Electronic Contr
ol Module, ＥＣＭ）と、一体的に組み合わされてもよ
く、または密接に関連したものでもよく、またその代わ
りに、ＥＣＭから離れた別個のコンポーネントであって
もよい。
【００１５】電子制御器２４は、複数のエンジン稼動パ
ラメーターを感知または決定するための複数のエンジン
センサー２６と電気的に連絡した入力を含む。そのよう
なエンジンパラメーターは、エンジン温度２８、燃料供
給レート３０、エンジンスピード３２、およびエンジン
負荷３４を含んでもよい。エンジンセンサー２６は、従
来の様にエンジン２２に配置される。エンジン温度は、
好ましくはエンジンオイル温度センサーによって決定さ
れるが、その代わりに、クーラント温度センサーまたは
その他の適切な手段から誘導されてもよい。当業者に
は、これらのエンジンセンサー２６が、一般的に以前か
ら存在していること、または、従来の新しく作られたデ
ィーゼルエンジンにエンジンＥＣＭと連絡してすでに備
えられていることが理解されるであろう。
【００１６】電子制御器２４は、固定データを受け取る
ための固定データ入力３６を有し、当該固定データは、
燃料の硫黄、オイル品質、被制御パーツリスト(control
ledparts list)即ちここでＣＰＬと呼ぶエンジン構成を
含んでもよい。燃料の硫黄およびオイル品質は、異国間
のように異なる地理的位置で異なっていてもよい。固定
データ入力３６は、システム２０が特定の地理的位置の
ために事前構成(プレ・コンフィギュア）されたり、必
要であれば再構成(リコンフィギュア)されるのを可能に
する。
【００１７】好ましくは、オイルインジケーターシステ
ム２０には、少なくとも一つの好ましくは複数のリアル
タイムオイルセンサー３８が、電子制御器２４と電気的
に連絡した状態で補足されている。オイルセンサー３８
は、オイル条件を直接的にリアルタイムに読み取るため
に、エンジンオイルと連絡した状態でエンジン２２に配
置される。オイルセンサー３８は、オイルレベルセンサ
ー４０、煤センサー４２、粘性センサー４４を含んでい
てもよい。好ましい態様で用いるのに適切なオイルレベ
ルセンサー４０は、マルチレベルセンサーでもよく、そ
れは、TeleflexElectricalTMから市販されており、ま
た、RobertshawTMから市販されているシングルレベルセ
ンサーであってもよい。適切な煤センサー４２および適
切な粘性センサー４４は、Computational Systemsから
市販されている。
【００１８】電子制御器２４は、ディスプレーインジケ
ーター５０に接続された出力を備える。該ディスプレー
インジケーターは、ＬＥＤシグナルデバイス、デジタル
カウンターメーターまたはその他の適切な表示手段でも
よく、エンジンのオペレーターから見えるところ、例え
ば、車両の運転席にあるのが好ましい。手動操作される
リセット５２は、エンジン２２上または車両（示されて
いない）内の都合のよい位置に配置される。リセット５
２は、入力として電子制御器２４に接続されている。
【００１９】電子制御器２４は、エンジンセンサー２６
からのデータと固定データ入力３６とを利用して、少な
くとも一つのエンジンオイル特性の、少なくとも一つの
好ましくは複数の推定された劣化を周期的に計算する。
好ましい態様では、電子制御器２４は複数のオイル特性
を計算し、該特性には、その期間に形成された煤の量や
濃度の増加の推定、その期間の粘性の増加の推定、その
期間の全アルカリ価（ＴＢＮ）の減少の推定が含まれ
る。煤の濃度、粘性の増加、ＴＢＮの減少といったこれ
らのオイル特性は、高い信頼性で、ディーゼルエンジン
でのオイル交換の時間間隔を決定する。粘性の増加は、
オイルの酸化を表しており、本発明の目的のためにオイ
ルの酸化のオイル特性を含む。ＴＢＮの減少は、酸の増
加と等価であり、本発明の目的のために酸の増加を含
む。
【００２０】期間中での、粘性の増加、ＴＢＮの減少、
煤生成のような、オイル劣化特性の推定をいかに計算す
るかをより詳細にする前に、先ず、図２を参照して、オ
イルインジケーターシステムの機能的なオペレーション
に注意を向ける。
【００２１】エンジンがいったんスタートすると（１１
０）、プリセット情報１１２には、例えば、燃料硫黄の
パーセントやオイル品質、および残存等価オイルライフ
（ＥＯＬ）やオイル特性の残存ライフなどの可変情報
（これらは最後のエンジンの停止後にストア１３８され
たもの）などがある。好ましい態様では、ストアされた
等価オイルライフ１１２は、煤汚染、粘性、ＴＢＮを含
む、３つの別個のストアされたオイル特性を考慮する。
オイルが交換されたばかりであれば、所定の値が挿入さ
れる。その次に、システム２０はエンジン稼動情報１１
４を読み込む。当該情報は、エンジン温度２８、燃料供
給レート３０、エンジン速度３２、エンジン負荷３４を
含み、これらは全て１１６に示されている。これらのエ
ンジンパラメーター１１６は、電子制御モジュール（Ｅ
ＣＭ）１１８から得られるか、またはメカニカルセンサ
ー２６から直接生成される。エンジン稼動情報１１４が
読み込まれた後、システム２０は、等価オイルライフ
（ＥＯＬ）処理１２０を計算する。
【００２２】図３を参照すると、使用ＥＯＬ（使用され
たＥＯＬ）１２０が、オイル特性の個々の劣化を計算す
ることによって決定され、オイル特性は、推定使用（推
定による、使用された）ＴＢＮライフ２１０、推定使用
煤ライフ２１２、推定使用粘性ライフ２１４を含んでお
り、エンジン稼動パラメーター１１６（図２）に基づい
ている。これらのライフの値は、各々、煤の量または濃
度の増加、粘性の増加、およびＴＢＮの減少を表してい
る。これらの推定値の計算は、以下でさらに詳細に論じ
る。その次に、オイル特性の推定劣化は累積されるが、
他のオイル特性から独立したそれぞれ別個のループで累
積されるのが好ましい。累積は、電子制御器２４で行な
われるのが好ましいが、ディスプレーインジケーター５
０がカウンターメーターを含む場合は、ディスプレーイ
ンジケーター５０内で一体的に行われてもよい。累積
は、個々のストアされたオイル特性１１２（図２）の残
存ライフから、個々のオイル特性の推定使用劣化を減算
することによって、または、定期的なライフ値を加算し
／合計することによって行ってもよい。好ましい態様で
は、システム２０は、残存ＴＢＮライフ２１６から使用
ＴＢＮライフを差し引き、新しいまたは現在の残存ＴＢ
Ｎライフ２１８をストアする。同様に、システム２０
は、残存煤ライフから使用煤ライフを差し引き（２２
０）、新しいまたは現在の残存煤ライフをストアする
（２２２）。システム２０はまた、残存粘性ライフから
使用粘性ライフを差し引き（２２４）、新しいまたは現
在の残存粘性ライフをストアする（２２６）。
【００２３】ライフ値がストアされた後、煤センサーと
粘性センサー４２、４４（図１）が読まれる（２２８、
２３０）。ストアされた残存煤ライフ２２２と、煤セン
サーの読み取り２２８とが、その次に比較される（２３
２）。煤の読み取り２２８が、ストアされた残存煤ライ
フ２２２より大きければ（より高いトータルの煤濃度を
示せば）、ストアされた残存煤ライフ２２２は重ね書き
され、煤センサーからの相当値がストアされる（２３
４）。同様に、ストアされた残存粘性ライフ２２６と、
粘性センサーの読み取り２３０とが比較される（２３
６）。粘性センサーの読み取り２３０がストアされた残
存粘性ライフ２２６より大きければ（より高いトータル
の粘性の増加を示せば）、ストアされた残存粘性ライフ
２２６が重ね書きされ、粘性センサーからの相当値がス
トアされる（２３８）。注意すべき事は、粘性およびオ
イルセンサーが現在不正確であるため、実際に感知され
たオイル条件が、推定されたまたは計算された累積より
も、ただ単に大きいというより、かなり大きい値を表す
場合だけは、推定されたまたは計算された累積値を重ね
書きするのが望ましいかもしれないということである。
煤センサーまたは粘性センサーのいずれかが残存オイル
ライフの無いことを感知すれば、重ね書きされたライフ
値２３４、２３８は、後述の通り、最終的には警報シグ
ナルが発せられることになるだろう。他に取り得る態様
では、粘性センサーおよび煤センサーは、ストアされた
推定値を重ね書きしなくてもよく、そのかわり残存ライ
フが使われる時に別々にディスプレーインジケーターに
シグナルを送る。リアルタイムオイルセンサー３８（図
１）がより信頼性の高いシステムを提供するということ
は、有利な点である。
【００２４】その次に、システム２０は、残存ＴＢＮラ
イフ２１８、残存煤ライフ２２２（または重ね書きされ
たならば２３４）、および残存粘性ライフ２２６（また
は２３６は重ね書きされる）に基づいて、残存ＥＯＬを
決定する（２４０）。好ましい態様では、残存ＥＯＬ１
２０は、３つのオイル特性２１８、２２２、２２６の最
小値である。他に取り得る態様では、残存ＥＯＬは、複
数のオイル特性の重み付きのまたは平均の関数として決
定されてもよい。システムはまた、オイルレベルセンサ
ーを読み（２４２）、オイル漏れを示すオイルレベルの
急激な低下や単に低いオイルレベル、または燃料やクー
ラントのオイルへの漏れを示しているかもしれないエン
ジン稼動中のオイルレベルの急激な上昇といった、惨事
の状態が存在するかどうかを決定する（２４４）。もし
存在すれば、警報シグナルがディスプレーインジケータ
ー５０（図１）に出力される（２４６）。オイルレベル
が非常に低ければ（２４８）、任意には、しばらくした
後にエンジンを止めてもよい（２５０）。オイルレベル
が非常に低くはないか、または惨事の状態が存在しなけ
れば、残存ＥＯＬ２４０はブロック１２０に戻される
（２５２）。
【００２５】再び図１を参照すると、次に残存ＥＯＬ１
２２はディスプレーインジケーターに出力されてもよ
い。この態様では、ディスプレーインジケーターはシグ
ナルデバイスおよびカウンターメーターの両方を含む。
メーターのためには、システム２０は、例えば残存マイ
ル数やエンジン稼動の他の量などの、残存エンジン稼動
ライフ１３０を推定する。好ましくは、システム２０
は、残存エンジン稼動ライフをマイル数として推定し、
当該推定は、最後のオイル交換またはリセットから走行
したマイル数を残存ＥＯＬに掛け、使用ＥＯＬで割るこ
とによって行われる。このように、残存エンジン稼動ラ
イフは、最後のリセット以来の平均稼動状態に基づいて
いる。そして、残存エンジン稼動ライフ１３０はメータ
ーに示される（１３２）。次に、システム２０は、使用
オイルライフが所定の大きさの階級に達したか、または
残存エンジンオイルライフが残っていないかを決定する
（１３４）。
【００２６】エンジンオイルライフが残っていれば、シ
ステムはエンジンが止まっているかどうかを感知する
（１３６）。止まっていれば、残存エンジンオイルライ
フ、残存煤ライフ、残存粘性ライフ、残存ＴＢＮライフ
は、次のエンジンスタート１１０までストアされる（１
３８）。止まっていなければ、システム２０は、再度の
稼動情報の読み込み（１１４）と残存ＥＯＬの計算また
はＥＯＬ処理（１２０）の前に、ブロック１４０に示さ
れた期間だけ待つ。
【００２７】しかしながら、残存ＥＯＬが使い果たされ
たことまたは使用ＥＯＬが所定の大きさの階級まで達し
たことが決定されたならば、インジケーターはオイル交
換シグナルを点灯し（１４２）、オペレーターがオイル
交換を行う必要があることを示す。オイル交換シグナル
１４２は、リセット５２（図１）がリセットされる（１
４４）まで作動したままであり、該リセットは残存ＥＯ
Ｌをリセットして、プリセット情報１１２に入力された
所定の初期値にする。もしリセット５２が、与えられた
稼動間隔の後も作動されないならば、任意では、エンジ
ンが止められてもよい（１４６）。図３に示されるよう
に、リセットは、ダッシュボード上のボタン、オイルド
レンプラグやフィルター上のセンサー、またはオイルレ
ベルセンサー（４０）であってもよい。
【００２８】任意のエンジン停止（１４６）は、図４を
参照するともっと良く分かる。いったん残存オイルライ
フが無くなれば、停止ルーチン１４６がスタートして、
いつエンジンにポテンシャルダメージとなるかを表示す
るために、マイル数、稼動時間、またはエンジン稼動の
他の適切な量を累積する。稼動時間は、現在の稼動時間
を与えるために初期化される（１５０）。次に、システ
ム２０は、現在の稼動時間がプリセットされた大きさの
階級より大きいかどうかを決定する（１５２）。もし、
現在の稼動時間がプリセットされた期間より大きくない
ならば、時間間隔の間の値は、ループを通して再び処理
することによって周期的に累積される（１５４）。現在
の稼動時間がプリセットされた期間より大きいならば、
最初の警報シグナル１５６がディスプレーインジケータ
ー５０に送られる（図１に図示）。もし、現在の稼動時
間が、２番目に大きい所定の大きさの階級よりも大きい
ならば（１５８）、エンジンはスローダウンして停止さ
れてもよい（１６０）。もしそうでなければ、システム
は稼動時間間隔を累積し続ける方に戻る。
【００２９】好ましい態様に従って、好ましいアルゴリ
ズムが提供される。該アルゴリズムは、エンジン稼動パ
ラメーター１１６に基づいた、時間間隔１４０での、Ｔ
ＢＮ使用ライフの推定２１０、使用煤ライフの推定２１
２、および使用粘性ライフの推定２１４を計算するのに
用いるためのものである。他に取り得る態様では、他の
アルゴリズムも適切に開発され、使用されてもよいこと
が理解されるだろう。
【００３０】好ましい態様では、ＴＢＮ減少のレート
は、燃料供給レート３０の関数として決定される。ＴＢ
Ｎ減少の推定レートは、以下の線型方程式によって計算
されてもよい。
【００３１】
【数１】
【００３２】式中、 ｂ＝時間間隔でのＴＢＮ減少レート Ｆ＝燃料供給レート ｋ1およびｋ2＝燃料硫黄およびオイル品質のレベルのた
めに調整する定数。
【００３３】定数ｋ1およびｋ2は、異なる燃料およびオ
イル品質を異なるエンジンについて行った実験的試験の
統計学的解析により決定されている。実験により式１で
確立された実例的な相関関係が、図６のグラフによって
示されている。図６では、実験的試験のデータポイント
３００が式を誘導するのに使われており、この場合式は
直線３０２に示されるように線型である。累積のため
に、式１は周期的に計算され、ＴＢＮ減少レートの結果
には、時間間隔１４０が掛けられて使用ＴＢＮ値すなわ
ち使用ライフを与え、これが残存ＴＢＮ値すなわち残存
ライフから引かれる。残存ＴＢＮは以下の式で示すこと
ができる。
【００３４】
【数２】
【００３５】式中、 Ｂ＝オイル中に残るＴＢＮ Ｂ0＝新しいオイル中のＴＢＮの濃度 Ｐ＝オイル交換間隔で加えられるオイル（オイル溜めの
全容積） ｂ＝ＴＢＮ減少レート（時間平均） ｔ＝時間
【００３６】ＴＢＮを累積して特記するに値するのは、
「Ｂ」が零に達する時に、ＴＢＮの減少が起こらないこ
とである。ＴＢＮの減少は、典型的には、酸が累積しは
じめベアリングが腐食しはじめる時に起こり、通常で
は、オイル品質、燃料硫黄、デューティーサイクルに従
って、トータルの有効なＴＢＮの６０〜９０％が使用さ
れたときに起こる。このことが、プリセットされたＴＢ
Ｎライフにおいて考慮され得る。
【００３７】好ましい態様では、粘性の増加は、エンジ
ン温度２８と燃料供給レート３０の関数である。粘性の
増加レートは、化学反応レート関数と同様であり、以下
のように表すことができる。
【００３８】
【数３】
【００３９】式中、 ｋ0，ＥおよびＲ＝エンジン、オイル品質、燃料硫黄の
実験データに基づく固定された定数 Θ＝粘性の増加レート Ｔ＝エンジン温度
【００４０】粘性の増加は、式２におけるＴＢＮの累積
と同様に累積されることができる。煤の生成は、エンジ
ン燃焼システムの構成に依存する。エンジン燃焼システ
ムの構成がいったん固定されると、煤の生成レートは、
マップされ、稼動状態とリンクされ得る。好ましい態様
では、図７の煤マップ３１０に図示されているように、
煤の生成は、エンジンスピード３２および負荷３４にリ
ンクされており、同図の丸３１２は、煤のマップ３１０
を作り出すために用いられた実験的試験データを示して
いる。異なる煤の生成マップが作り出されることがで
き、ＣＰＬ（被制御パーツリスト）に結び付けられるこ
とができ、該ＣＰＬはエンジン燃焼システムの構成の鍵
となる特徴を識別するために用いられる。ＣＰＬおよび
稼動条件を読み込むことによって、電子制御器２４は、
容易に煤の生産レートを推定することができる。
【００４１】推定オイル劣化の計算は、オイルの消費に
対し補正するのが好ましい。オイルの消費は、オイルの
蒸発およびオイルの漏れを含む。しかしながら、蒸発で
は、煤やＴＢＮはオイル中に残っているが、オイル漏れ
では、それらは除去されるという点で、オイルの蒸発は
オイルの漏れとは異なる。さらには、消費されたオイル
を償うためのオイルの定期的な追加を憶測すると、定期
的なオイル充填における消費されたオイルの補償の間
に、粘性は減少し、煤濃度は減少し、ＴＢＮは加えられ
る。これらの違いのために、蒸発および漏れによるオイ
ル消費のパーセンテージを知ることが望ましい。そのよ
うなパーセンテージは、推定として仮定されるか、Ｃａ
またはＭｇのようなオーバーベース清浄剤などのよう
な、オイル中の不揮発性物質を測定することによる実験
的統計学的解析を通して得られてもよい。マルチレベル
オイルセンサーは、ＴＢＮ、粘性、および煤を補正する
ために、加えられたオイルを感知してもよい。
【００４２】ＴＢＮおよび煤のために、オイル消費を補
正するための式は以下の通りである。
【００４３】
【数４】
【００４４】式中、 ｐ＝全体のオイル消費（または加えられたオイル）のレ
ート Ｂ0＝新しいオイル中のＴＢＮの濃度 ａ＝オイル漏れのレート Ｂ＝オイル中に残るＴＢＮの濃度の総計 ｔ＝エンジン稼動の時間間隔
【００４５】
【数５】
【００４６】式中、 ａ＝オイル漏れのレート Ｓ＝オイル中に残る煤の濃度の総計 ｔ＝エンジン稼動の時間間隔
【００４７】ＣTBNおよびＣSの値は、ストアされた残存
ＴＢＮライフ、残存煤ライフ、および残存粘性ライフそ
れぞれに加えられ（または累積の方法によっては減じら
れ）、それによってオイル消費を補正し、それがより長
いオイル交換間隔を可能とする。上記のこれらの式は、
望むならば、従来の数学の微分方程式によって再構成し
組み合せてもよい。
【００４８】粘性の計算のためのオイル消費を補正する
と、粘性累積計算のための式は以下のようになり得る。
【００４９】
【数６】
【００５０】式中、 Ｓ＝エンジンオイルの粘性 Ｓ0＝新しいオイルの粘性 Θ＝式３からの粘性変化のレート ｑ＝オイル消費のバルク総計（加えられたオイル＝消費
されたオイル、と仮定している） ｔ＝ドレン間隔またはトータルの累積された稼動時間 Ｖ＝エンジンオイル溜めの体積
【００５１】粘性に燃料供給レートの効果を組み込むた
めに、ドレン間隔「ｔ」に時間間隔での実際の燃料供給
レートを掛けて、定格燃料供給レートで割ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい態様を示す概要ブロ
ック図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい態様の機能的なオペ
レーションを示す機能的フローダイアグラムである。
【図３】図３は、本発明の好ましい態様の機能的なオペ
レーションを示す機能的フローダイアグラムである。
【図４】図４は、本発明の好ましい態様の機能的なオペ
レーションを示す機能的フローダイアグラムである。
【図５】図５は、本発明の好ましい態様の機能的なオペ
レーションを示す機能的フローダイアグラムである。
【図６】図６は、燃料供給レートをＴＢＮの減少に相関
させた実例的なグラフであって、好ましい態様の一例を
示している。
【図７】図７は、好ましい態様の一例を示す実例的な煤
のマップである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェリー シー．ワン アメリカ合衆国、インディアナ州 47401、 ブルーミントン、エス．ドニントン コー ト 1214 (72)発明者 ショーン ディー．ホィッテイカー アメリカ合衆国、インディアナ州 47203、 コランバー、ボナベンチャー ドライヴ 3746 (72)発明者 マテュー エル．シュナイダー アメリカ合衆国、インディアナ州 47274、 シーモア、ウエスト シックスス ストリ ート 705 (72)発明者 ディーン エイチ．ドリンゲンバーグ アメリカ合衆国、インディアナ州 47274、 シーモア、1025 ノース、イースト カウ ンティ ロード 4846

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン内のエンジンオイルの残存ライ
    フを決定する方法であって、該エンジンオイルは少なく
    とも１つの特性を有し、オイルライフは少なくとも１つ
    のオイル特性の劣化によって決定されるものであって、 複数のエンジンパラメーターを測定すること、 複数のエンジンパラメーターに基づいて、少なくとも１
    つのオイル特性の推定劣化を周期的に計算すること、 少なくとも１つのオイル特性の推定劣化を累積するこ
    と、 推定劣化の累積が所定の大きさの階級に達したときに表
    示することを有するものである、エンジン内のエンジン
    オイルの残存ライフを決定する方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つのエンジン特性が、煤汚
    染、粘性の増加、および全アルカリ価の減少からなる群
    から選ばれるものである請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 さらに、 少なくとも１つのリアルタイムセンサーを、エンジンオ
    イルと連絡させてエンジンに配置するステップと、 少なくとも１つのリアルタイムセンサーを用いて少なく
    とも１つの実際のオイル状態を測定するステップであっ
    て該実際のオイル状態が少なくとも１つのエンジンオイ
    ル特性に関係するものである該ステップと、 該実際のオイル状態が所定の大きさの階級を有するなら
    ば、ディスプレーインジケーターにシグナルを送るステ
    ップとを有するものである請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つのリアルタイムセンサー
    が、煤センサーおよび粘性センサーからなる群から選ば
    れるものである請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 さらに、少なくとも１つのリアルタイム
    センサーが、推定劣化の累積の現在の値よりも大きいプ
    リセットされた大きさの階級の相当値を示す場合に、推
    定劣化の累積を、少なくとも１つの実際のオイル状態に
    よって重ね書きするステップを有するものである請求項
    ３記載の方法。
  6. 【請求項６】 さらに、オイルレベルセンサーをエンジ
    ンに配置するステップと、 惨事のエンジン状態が当該方法によって検知されないこ
    とを防ぐために、惨事の状態がオイルレベルセンサーに
    よって感知されたときに、ディスプレーインジケーター
    にシグナルを送るステップとを有するものである請求項
    １記載の方法。
  7. 【請求項７】 累積するステップが、 所定の残存劣化値を与えること、および残存劣化値から
    推定劣化を周期的に引いて、現在の残存劣化値を算出す
    ることを有する請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 さらに、オイルの消費により引き起こさ
    れたエンジンオイルの推定劣化の累積を補正するステッ
    プをさらに有する請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 表示するステップが、累積をカウンター
    デバイスに表示することを有し、該カウンターデバイス
    上の所定の値が所定の大きさの階級に相当するものであ
    る請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 表示するステップが、推定劣化の累積
    が所定の大きさの階級に達するのに応答して、ディスプ
    レーインジケーターにシグナルを送ることを有するもの
    である請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 エンジン内のエンジンオイルの残存ラ
    イフを決定するための方法であって、 エンジンスピード、燃料供給レート、エンジン負荷、お
    よびエンジン温度を含む複数のエンジンパラメーター
    を、エンジンに配置された複数のエンジンセンサーを用
    いて測定すること、 電子制御器を用い、測定されたエンジンパラメーターに
    基づいて、周期的な計算の間の期間での、生成された煤
    の推定値を周期的に計算すること、 煤の推定値を累積すること、 測定されたエンジンパラメーターに基づいて、周期的な
    計算の間の期間での、全アルカリ価の推定減少を、周期
    的に計算すること、 全アルカリ価の推定減少を累積すること、 測定されたエンジンパラメーターに基づいて、周期的な
    計算の間の期間での、オイル粘性の増加を、周期的に計
    算すること、 オイル粘性の推定増加を累積すること、 煤の推定値の累積と、全アルカリ価の推定減少の累積
    と、粘性の推定増加の累積とを、エンジンオイルの残存
    ライフを表すオイルライフ値に相関付けること、 オイルライフ値が所定の大きさの階級に達したときに表
    示することを有するものである、エンジン内のエンジン
    オイルの残存ライフを決定するための方法。
  12. 【請求項１２】 さらに、少なくとも１つのリアルタイ
    ムセンサーを、エンジンオイルと連絡させてエンジンに
    配置するステップと、 少なくとも１つのリアルタイムセンサーを用いて少なく
    とも１つのリアルタイム状態を測定するステップであっ
    て該少なくとも１つのリアルタイム状態が煤汚染および
    粘性からなる群から選ばれるものである該ステップと、 実際のオイル状態が所定の大きさの階級を有する場合
    に、インジケーターにシグナルを送るステップとを有す
    るものである請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 さらに、少なくとも１つのリアルタイ
    ムセンサーが、累積の現在の値よりも大きい、プリセッ
    トされた大きさの階級の相当値を感知した場合に、粘性
    の増加および煤の生成からなる群から選ばれる少なくと
    も１つの累積を重ね書きするステップを有するものであ
    る請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 さらに、オイルレベルセンサーをエン
    ジンに配置するステップと、 惨事のエンジン状態が当該方法によって検知されないこ
    とを防ぐために、惨事の状態がオイルレベルセンサーに
    よって感知されたときに、ディスプレーインジケーター
    にシグナルを送るステップとを有するものである請求項
    １１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 表示するステップが、値をカウンター
    デバイスに表示することを有し、該カウンターデバイス
    上の所定の値が所定の大きさの階級に相当するものであ
    る請求項１１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 表示するステップが、値が所定の大き
    さの階級に達するのに応答して、ディスプレーインジケ
    ーターにシグナルを送ることを有するものである請求項
    １１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 さらに、オイルの蒸発およびオイルの
    漏れによって引き起こされたオイルの消費を決定するス
    テップと、 全アルカリ価の推定減少の累積、オイル粘性の推定増加
    の累積、および煤の推定量の累積を、決定されたオイル
    の消費に基づいて補正するステップとを有するものであ
    る請求項１１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 煤量の計算がエンジンスピードとエン
    ジン負荷との関数であり、全アルカリ価の減少の計算が
    燃料供給レートの関数であり、粘性の増加の計算がエン
    ジン温度と燃料供給レートとの関数である請求項１１記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】 さらに、上記計算で式を用いるステッ
    プを有し、 該式が、オイルタイプ、燃料硫黄ベベル、および被制御
    パーツリストを考慮する定数を含み、エンジンを異なる
    地理的位置で用いることが可能となるように定数が調整
    できるものである請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 エンジン内のエンジンオイルの残存ラ
    イフを決定するためのオイルインジケーターシステムで
    あって、該エンジンオイルは少なくとも１つの特性を有
    し、オイルライフは少なくとも１つのオイル特性の劣化
    によって決定されるものであって、 複数のエンジンパラメーターを感知するためにエンジン
    に配置された複数のエンジンセンサーと、 エンジンセンサーと電気的に連絡した電子制御器であっ
    て、感知されたエンジンパラメーターに基づいて、少な
    くとも１つのオイル特性の推定劣化を、周期的に計算す
    る電子制御器と、 少なくとも１つのオイル特性の推定劣化を累積するため
    の手段と、 推定劣化の累積が所定の大きさの階級に達するときに表
    示するための手段とを有する、オイルインジケーターシ
    ステム。
  21. 【請求項２１】 少なくとも１つのエンジンオイル特性
    が、煤汚染、粘性の増加、および全アルカリ価の減少か
    らなる群から選ばれるものである請求項２０記載のオイ
    ルインジケーターシステム。
  22. 【請求項２２】 さらに、エンジンオイルと連絡するよ
    うにエンジンに配置された少なくとも１つのオイルセン
    サーを有し、該少なくとも１つのオイルセンサーは電子
    制御器と電気的に連絡しており、該少なくとも１つのオ
    イルセンサーは少なくとも１つのオイル特性に関連する
    オイル状態を測定し、オイル状態が所定の大きさの階級
    に達すれば、表示手段にシグナルが送られるものである
    請求項２０記載のオイルインジケーターシステム。
  23. 【請求項２３】 さらに、エンジンオイルと連絡するよ
    うにエンジンに配置されたオイルレベルセンサーを有
    し、該オイルレベルセンサーは電子制御器と電気的に連
    絡しており、該オイルレベルセンサーが惨事のオイル状
    態を感知したときに、該電子制御器は表示手段にシグナ
    ルを送り、該表示手段は惨事のオイル状態を表示するも
    のである、請求項２０記載のオイルインジケーターシス
    テム。
  24. 【請求項２４】 さらに、推定劣化の累積を、始めの大
    きさの階級にリセットするための手段を有するものであ
    る請求項２０記載のオイルインジケーターシステム。
  25. 【請求項２５】 累積手段および表示手段が、カウンタ
    ーデバイスに一体的に備えられている請求項２０記載の
    オイルインジケーターシステム。
  26. 【請求項２６】 累積手段が電子制御器の一部である請
    求項２０記載のオイルインジケーターシステム。
  27. 【請求項２７】 電子制御器が、被制御パーツリスト、
    燃料硫黄、およびオイル品質に関する固定データを受け
    取るように接続可能な入力を有してなる、請求項２０記
    載のオイルインジケーターシステム。
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