JP2000506984A - エンジンオイルの残存寿命決定方法 - Google Patents

エンジンオイルの残存寿命決定方法

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Abstract

(57)【要約】 エンジン(102)内のエンジンオイルの残存寿命を決定する方法が提供される。この方法は、複数のエンジンパラメータを測定し、複数のエンジンパラメータの関数としてエンジンオイルの特性の評価値を決定し、かつ、評価値を趨勢付け、そして、応答的にエンジンオイルの残存寿命を決定するステップを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 エンジンオイルの残存寿命決定方法技術分野 本発明は、一般にエンジンオイル、より詳しくはエンジン内のエンジンオイル の残存寿命決定方法に関する。背景技術 エンジンオイルの交換は、エンジンの寿命を延ばすのに用いられる重要な処置 の一つである。一般に、エンジン内のオイルは設定されたスケジュールに従って 交換される。このスケジュールは最悪の場合のシナリオの下でのオイル寿命の評 価値に基づいている。従って、このスケジュールは時期尚早のオイル交換を要求 するかもしれない。 本発明は上述の問題の一つまたは幾つかを解決することを目的とする。発明の開示 本発明の一形態では、エンジン内のエンジンオイルの残存寿命を決定する方法 が提供される。この方法は、複数のエンジンパラメータを測定し、エンジンオイ ルの特性の評価値をエンジンパラメータの関数として決定し、および、この評価 値を趨勢付け、そして、応答的にエンジンオイルの残存寿命を決定するステップ を含んでいる。 本発明の他の形態では、エンジン内のエンジンオイルの残存寿命を決定する方 法が提供される。この方法は、複数のエンジンパラメータを測定し、エンジンオ イルの第1の特性の評価値をエンジンパラメータの関数として決定し、および、 エンジンオイルの第2の特性の評価値をエンジンパラメータの関数として決定す るステップを含んでいる。エンジンオイルの残存寿命の第1および第2の評価値 は、エンジンオイルの第1の特性の評価値とエンジンオイルの第2の特性の評価 値の関数としてそれぞれ計算される。残存寿命の第1および第2の評価値は比較 され、そして、残存寿命が応答的に決定される。図面の簡単な説明 図1は、エンジンおよびエンジン内のエンジンオイルの残存寿命のパーセント を決定する装置のブロック線図であり、 図2は、本発明の実施例によるエンジンオイルの残存寿命決定方法の動作を図 解するブロック線図であり、 図3は、本発明の第2の実施例によるエンジンオイルの残存寿命決定方法のフ ロー線図であり、 図4は、本発明の第3の実施例によるエンジンオイルの残存寿命決定方法を図 解するフロー線図であり、 図5は、エンジンオイル内に存在するすすの評価値対作動測定値を図解するグ ラフであり、 図6は、エンジンオイル内に存在するすすの評価値対分散剤の評価値を図解す るグラフであり、 図7は、エンジンオイルの酸化レベルの評価値対作動測定値を図解するグラフ であり、 図8は、トータルベースナンバーの評価値対作動測定値を図解するグラフであ り、 図9は、エンジンオイルの粘度の評価値対作動測定値を図解するグラフであり 、 図10は、エンジンのトップリング溝での温度対時間のヒストグラムであり、 図11は、オイル貯めでの温度対時間のヒストグラムである。発明を実施する最良の形態 図1を参照して、本発明はエンジン102内のエンジンオイルの残存寿命を決 定する方法を提供する。好ましくは、エンジン102は電子制御モデュール(E CM)104によって電子制御される。ECM104はエンジン102の適 切な運転パラメータを計測する複数のセンサ105を利用している。この形式の 電子制御モデュールは当技術分野でよく知られており、従って、さらには説明し ない。 本発明は好ましくは制御手段106内に内蔵される。好ましい実施例では、制 御手段106はマイクロプロセッサを基本とするコントローラ108を含んでい る。制御手段106およびECM104は単一のマイクロプロセッサ基本のコン トローラ内に組み合わされ得ることが注意されるべきである。 表示手段110は運転者にエンジンオイルの残存寿命に関する情報を表示する 。好ましい実施例では、表示手段110は表示器112を含む。表示器112は 、エンジンオイルが交換されるべきことを指示する単一のLEDまたはエンジン オイルの残存寿命を図解する他の表示形式を備えてもよい。 オイルが交換を必要としていることを表す、または、エンジンオイルの残存寿 命を表す信号は、メインテナンスが予定され得るように、追加的または代替的に メインテナンス予定作成者ないしは急送オフィスに送られてもよい。 一つの実施例では、エンジンオイルの残存寿命はエンジンの作動寿命の測定値 に関して表される。他の実施例では、エンジンオイルの残存寿命はパーセントに 換算して表される(下を見よ)。 図2を参照して、本発明の第1の実施例が、今や論じられる。第1の制御ブロ ック202において、複数のエンジンパラメータが測定される。好ましい実施例 では、コントローラ108が複数のセンサ105から直接に情報を受け取る。付 加的に、コントローラ108はECM104から情報を受けとってもよい。EC M104はセンサ105からの情報に基づいてあるエンジンパラメータを計算す る。 第2のコントロールブロック204では、エンジンオイルの特性の評価値が複 数のエンジンパラメータの関数として決定される(下を見よ)。 第3のコントロールブロック206では、エンジンオイルの特性の評価値が趨 勢付けられ、そして、エンジンオイルの残存寿命が応答的に決定される(下を見 よ)。 一般に、エンジンオイルの特性の評価値はエンジンの作動測定値に対して趨勢 付けられる。例えば、作動測定値はエンジンの作動時間、走行距離、消費燃料量 またはエンジンの作動の同様の測定値であってもよい。 エンジンの特性は、一次元または二次元のいずれかに趨勢付けられ得る。以下 に論じられるように、評価値は関数に曲線あてはめされ、そして、閾値と比較さ れ得る。この比較に基づき、曲線あてはめされた関数が閾値に到達するであろう 作動測定値が決定される。この作動測定値が残存寿命を決定するのに用いられる 。 評価値はまた以下に論じられるように二次元に趨勢付けられてもよい。 図3を参照して、本発明の第2の実施例が、今や論じられる。第4のコントロ ールブロック302において複数のエンジンパラメータが測定される。 第5のコントロールブロック304において、エンジンオイル内に存在するす すの評価値がエンジンパラメータの関数として決定される。 一つの実施例では、サイクル当たりの瞬間的すすの評価値は、ラック位置、エ ンジンのタイミング、エンジン速度、平均ガス温度、および、エンジンの空燃比 の関数である。好ましくは、すすの評価値は経験的および/または模擬実験デー タに基づく多項関数である。この関数はルックアップテーブルによって表され得 る。累積されたすすの評価値は、瞬間的なすすの評価値の数値積分から得られる 。 第6のコントロールブロック306において、エンジンオイルの残存寿命の第 1の評価値がすすの評価値の関数として計算される。 図5を参照するに、残存寿命の第1の評価値の計算が図解されている。このグ ラフはすすの評価値に対するエンジンの作動測定値を示している。エンジンの作 動測定値は、オイルの作動寿命を測定するのに用いられるいずれの測定値、例え ば、エンジンの時間、車両走行距離または使用された燃料であってもよい。 点線502は評価値を表す。この評価値は、従来の曲線あてはめ法を用いて、 エンジンオイル内に存在するすすのレベルを表す関数を計算するために用いられ る。破線506は、エンジンオイルが交換されるべき時を表す閾値を表している 。M1は現在の作動測定値を表す。線504は、M0およびM1間に曲線あてはめ られた関数を表す。この曲線あてはめられた関数504はそれから閾値 506に等しく設定され、そして、(M2)について作動測定値が解かれる。M2 は閾値が到達されるであろう時を表している。 かくて、残存するエンジンオイルの寿命は次で表される。 M2−M1 式1A パーセントに換算した残存するオイルの寿命は次で表される。 典型的には、今日のエンジンオイルは分散剤を含有している。分散剤はエンジ ンオイル内のすすの凝集を低減し、かくて、すすの影響を低減すべく作用する。 他の実施例においては、すすの評価値はオイル内に存在する分散剤のレベルを考 慮に入れている。好ましい実施例では、分散剤は次式で表される。 D(t+Δt)=D(t)-DBD(Δt)+Dm(Δt)-Dc(Δt) 式2 ここで、D(t)は時刻tでの分散剤であり、DBD(Δt)は時間Δtに亘る エンジンの作動中の分散剤の分解を表し、Dm(Δt)は作動中に加えられた全 ての補充オイル内に存在する分散剤を表し、そして、Dc(Δt)はオイル消費 によって失われた分散剤を表す。時刻t=0では、D(t)は新しいオイルにお ける分散剤レベルD0に等しい。 一つの実施例では、センサ105はトップリング溝におけるエンジンオイルの 温度およびオイル貯めにおける温度を測定するセンサを含んでいる。 他の実施例では、トップリング溝での温度はモデルを用いて決定される。好ま しい実施例では、このモデルは次式で表される。 TRGT=K0+K1・X1+K2・X2+K3・X3 +K4・X4+K5・X5+K6・X6+K7・X7 式3 X1 は空燃比、X2 はエンジン速度、X3 は幾何学的度で表される燃料噴射タイ ミング、X4 は吸気温度、X5 は空燃比の二乗、X6 は燃料噴射タイミングの二 乗、X7 は制動平均有効圧力、および、K0 ないしK7 は経験的に得られる定数 である。X7 はエンジン速度および燃料レートの関数として決定される。 図10および図11を参照するに、コントローラ108はトップリング溝温度 およびオイル貯め温度が所定の範囲内にある時間を測定する。 例えば、図11において、温度T1 およびT10の間に9つの温度範囲が示され ている。図10は、各時間範囲内で経過した時間のヒストグラムを図解している 。例えば、t11 はトップリング溝における温度が温度T1 とT2 との間にあっ た時間を表している。9つの温度範囲は任意である。温度の数は一般にN+1と して表示される。かくて、N個の温度範囲が存在することになろう。 図11を参照するに、オイル貯めでの温度はM個の範囲に分割されよう。図1 1のヒストグラムは温度T1 とT12との間に11の範囲を示している。T2rは オイル貯めにおける温度が上述の範囲にあった時間を表している。 図10および図11のヒストグラムを用いると、DBD(Δt)は次式によっ て決定される。 ここで、akおよびbkは経験的に得られる定数である。 エンジンに加えられるエンジンオイルによって加えられる分散剤のレベルは運 転者によって入力されるか、または所定のスケジュールに従って決定され得る。 エンジンにより消費される分散剤は次式によって決定される。 Dc(Δt)=D(t)*オイル消費率*Δt 式5 ここで、D(t1)は前の期間に存在した分散剤のレベルを表し、オイル消費 率は所定の定数またはΔt中のエンジンパラメータの関数であり、そして、Δt は一期間を表す。 図6を参照するに、他の実施例において、分散剤の評価値およびすすの評価値 がエンジンオイルの残存寿命パーセントの第1の評価値を決定するために用いら れる。図示のように、すすの評価値対分散剤の評価値がグラフ化されている。点 線602は実際の評価値を表している。線604は評価値の曲線あてはめを表し ている。曲線あてはめ関数604はそれから特別なエンジンオイル残存寿命につ き解かれ得る。エンジンオイル寿命パーセントは、図示のように、一連の曲線に よって表され得る。曲線が所定のオイル寿命、例えば、10%に到達するところ のすすの評価値を用いれば、図5のグラフは作動測定値に関して残存オイル寿命 を決定するために用いられ得る。 図3に戻って、第7のコントロールブロック308において、エンジンオイル の酸化の評価値が複数のエンジンパラメータの関数として決定される。 一つの実施例では、酸化評価値0(t)はエンジンRPM、トップリング溝の 温度およびオイル貯めの温度の関数である。好ましくは、酸化レベルは経験およ び/または模擬実験データに基づく多項式である。この多項式はルックアップテ ーブルによって表し得る。 他の実施例では、酸化評価値はエンジンRPM、トップリング溝の温度、オイ ル貯めの温度およびエンジンオイル内に残存している酸化防止剤の関数である。 酸化防止剤のレベルA(t)は、図11、式2、式4および式5に関連して上 述したように分散剤のレベルと同様の方法で決定される。かくて、酸化は次式に よって決定される。 図7を参照するに、エンジンオイルの酸化の評価値が図解されている。好まし い実施例では、評価値は関数704に曲線あてはめされている。曲線あてはめ関 数704はそれから所定の閾値706について解かれる。M1は現在の作動測定 値を、M2は曲線あてはめ関数704が閾値706に等しくなるところの作動測 定値を表している。かくて、エンジンオイルの残存寿命パーセントの第2の評価 値は式1Bにより決定され得る。 図3に戻って、第9のコントロールブロック312では、エンジンオイルの粘 度が複数のエンジンパラメータの関数として決定される。好ましい実施例では、 粘度評価値は酸化評価値、すす評価値および燃料希釈度の関数である。この評価 値は、経験的または模擬実験データに基づき、ルックアップテーブルに表し得、 経験的に引き出される多項式である。燃料希釈度は燃料によるエンジンオイルの 汚染を表し、次式により決定される。 燃料希釈度 = k * 燃料漏洩 式8 ここで、kは所定の定数、燃料漏洩は所定の関数である。 図9を参照するに、作動測定値に亘って趨勢付けられた粘度評価値が図解され ている。点線902は粘度評価値を表している。実線904は粘度評価値の曲線 あてはめ関数を表している。M1は現在の作動測定値を表す。曲線あてはめ関数 904は閾値1006に等しく設定され、そして、M2につき解かれる。図3に 戻って、第10のコントロールブロック314において、エンジンオイル寿命パ ーセントの第3の評価値が粘度評価値の関数として決定される。かくて、図10 を用いて、エンジンオイル寿命の第3の評価値が式1Aによって計算され得る。 第11のコントロールブロック316において、エンジンオイルのトータルベー スナンバーの評価値がエンジンパラメータの関数として決定される。このトータ ルベースナンバーはエンジンオイルの酸中和能力の測定値を表す。好ましい実施 例では、このトータルベースナンバーの評価値は経験的または模擬実験データか ら引き出されルックアップテーブル内に存し得る多項式により表される。好まし い実施例では、センサ105はエンジン冷却水温度センサおよび吸気温度センサ を含んでいる。トータルベースナンバーの多項式は、エンジン RPM、エンジンの燃料消費率、エンジン冷却水温度および吸気温度の関数であ る。 第12のコントロールブロック318では、トータルベースナンバーの評価値 の関数としてエンジンオイル寿命の第4の評価値が決定される。 図8を参照して、第4の評価値の計算が、今や論じられる。点線802はM0 およびM1間の第4の評価値を表している。M1は現在の作動測定値を表す。第4 の評価値は好ましくはある関数に曲線あてはめられる。実線804は曲線あては められた関数を表している。曲線あてはめ関数804は所定の閾値806に等し く設定されM2につき解かれる。M2は、所定の閾値が到達される時の作動測定値 の評価値を表している。かくて、エンジンオイルの残存寿命パーセントの第4の 評価値は式1Aを用いて計算され得る。 第13のコントロールブロック320では、エンジンオイルの残存寿命パーセ ントの第1、第2、第3および第4の評価値が比較され、そして、エンジンオイ ルの残存寿命パーセントが決定される。好ましい実施例では、エンジンオイルの 残存寿命パーセントは第1、第2、第3および第4の評価値の中、より少ないも のとして決定される。 図4を参照するに、本発明の第3の実施例が、今や論じられる。 第14のコントロールブロック402において、エンジン102の複数のパラ メータが測定される。 第15のコントロールブロック404において、エンジンオイル内に存するす すの評価値がパラメータの関数として決定される(上を見よ)。 第16のコントロールブロックにおいて、エンジンオイルの分散剤のレベルの 評価値が決定される(上を見よ)。 第17のコントロールブロック408において、すすの値がすすの評価値およ び分散剤の評価値の関数として決定される。 第18のコントロールブロック410において、エンジンオイルの残存寿命パ ーセントがすすの値の関数として決定される(上を見よ)。 この発明の他の形態、目的および利点は、図面、開示および添付の請求の範囲 を研究することから得られよう。産業上の利用性 図面を参照して、および、作動において、本発明はエンジンオイルの残存エン ジンオイル寿命を決定するよう適合される。 その方法は好ましくはマイクロプロセッサ制御のコントローラに具体化され、 コントローラはセンサおよび/または他のコントローラからエンジンパラメータ 情報を受け取る。パラメータ情報に基づき、オイルの評価値または一つ以上の特 性が計算される。評価値は残存寿命の評価値を決定するために趨勢付けられる( 上を見よ)。もしも残存寿命の一つ以上の評価値が決定されるなら、最も短い評 価値が好ましくは用いられる。 本発明の他の形態、特徴および利点は、明細書、図面、および添付の請求の範 囲を研究することにより決定され得る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.エンジン(102)内のエンジンオイルの残存寿命を決定する方法であって 、 複数のエンジンパラメータを測定し、 前記複数のエンジンパラメータの関数としてエンジンオイルの特性の評価値( 502,702,802,902)を決定し、かつ、 前記評価値(502,702,802,902)を趨勢付け、そして、応答的 にエンジンオイルの残存寿命を決定することを備えることを特徴とする方法。 2.エンジンオイルの残存寿命は、エンジン(102)の作動寿命の測定値に関 して表現されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 3.エンジンオイルの残存寿命は、パーセントに換算して表現されることを特徴 とする請求項1に記載の方法。 4.前記趨勢付けは、エンジン(102)の作動測定値に関するものであること を特徴とする請求項1に記載の方法。 5.前記エンジン(102)の作動測定値は、エンジン(102)の作動時間で あることを特徴とする請求項4に記載の方法。 6.前記エンジン(102)の作動測定値は、燃料消費量であることを特徴とす る請求項4に記載の方法。 7.前記エンジン(102)の作動測定値は、前記エンジン(102)のサイク ルであることを特徴とする請求項4に記載の方法。 8.前記趨勢付けのステップは、 前記評価値(502,702,802,902)を関数に曲線あてはめ、 前記関数を所定の閾値(506,706,806,906)に等しく設定し、 そして、前記作動測定値に関してエンジンオイルの残存寿命につき解くステップ を含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。 9.エンジン(102)内のエンジンオイルの残存寿命を決定する方法であって 、 複数のエンジンパラメータを測定し、 前記複数のエンジンパラメータの関数としてエンジンオイルの第1の特性の評 価値を決定し、 前記第1の特性の前記評価値の関数としてエンジンオイルの残存寿命の第1の 評価値(502)を計算し、 前記複数のエンジンパラメータの関数としてエンジンオイルの第2の特性の 評価値を決定し、 前記第2の特性の前記評価値の関数としてエンジンオイルの残存寿命の第2 の評価値(702)を計算し、かつ、 残存寿命の前記第1(502)および第2(702)の評価値を比較し、そし て、応答的にエンジンオイルの残存寿命を決定することを備えることを特徴とす る方法。 10.エンジンオイルの残存寿命は、エンジン(102)の作動寿命の測定値に 関して表現されることを特徴とする請求項9に記載の方法。 11.エンジンオイルの残存寿命は、パーセントに換算して表現されることを特 徴とする請求項9に記載の方法。 12.エンジンオイルの残存寿命は、前記第1(502)および第2(702) の評価値の中少ない方に等しく設定されることを特徴とする請求項9に記載の方 法。 13.エンジン(102)内のエンジンオイルの残存寿命を決定する方法であっ て、 複数のエンジンパラメータを測定し、 前記複数のエンジンパラメータの関数として、前記エンジンオイル内に存する すすの量を示すものである、すすの評価値を決定し、 前記すすの評価値の関数としてエンジンオイルの残存寿命の第1の評価値(5 02)を計算し、 前記複数のエンジンパラメータの関数として、前記エンジンオイルの酸化量を 示すものである、エンジンオイルの酸化の評価値を決定し、 前記酸化の評価値の関数としてエンジンオイルの残存寿命の第2の評価値(7 02)を計算し、 前記複数のエンジンパラメータの関数として、前記エンジンオイルの粘度を示 すものである、エンジンオイルの粘度の評価値における変化を決定し、 前記粘度の評価値における変化の関数として、エンジンオイルの残存寿命の第 3の評価値(902)を計算し、 前記複数のエンジンパラメータの関数として、前記エンジンオイルの酸中和能 力の測定値を示すものである、エンジンオイルのトータルベースナンバーの評価 値を決定し、 前記トータルベースナンバー評価値の前記評価値の関数として、エンジン(1 02)の残存寿命の第4の評価値(802)を計算し、かつ、 残存寿命の前記第1(502)、第2(702)、第3(902)および第4 (802)の評価値を比較し、そして、応答的にエンジンオイルの残存寿命を決 定することを備えることを特徴とする方法。 14.エンジンオイルの残存寿命は、エンジン(102)の作動寿命の測定値に 関して表現されることを特徴とする請求項13に記載の方法。 15.エンジンオイルの残存寿命は、パーセントに換算して表現されることを特 徴とする請求項13に記載の方法。 16.エンジンオイルの残存寿命は、前記第1(502)、第2(702)、第 3(902)および第4(802)の評価値の中少ない方に等しく設定されるこ とを特徴とする請求項13に記載の方法。 17.前記複数のエンジンパラメータは、エンジンrpm、ラック位置、エンジ ンタイミング、平均ガス温度およびエンジン空燃比を含むことを特徴とする請求 項13に記載の方法。 18.前記すすの評価値を決定するステップは、 前記エンジンrpm、ラック位置、エンジンタイミング、平均ガス温度および エンジン空燃比の関数としてすすの値(602)を決定し、 前記オイル内に存在する分散剤のレベルを決定するステップを含み、 ここで、前記すすの評価値は前記すすの値(602)および前記分散剤のレベ ルの関数(602)であることを特徴とする請求項13に記載の方法。 19.前記複数のエンジンパラメータは、エンジンrpm、トップリング溝にお けるエンジンオイル温度およびオイル貯めにおける温度を含むことを特徴とする 請求項13に記載の方法。 20.前記酸化評価値は、前記エンジンrpm、トップリング溝におけるエンジ ンオイル温度およびオイル貯めにおける温度の関数であることを特徴とする請求 項19に記載の方法。 21.前記粘度評価値は、エンジンrpm、トップリング溝におけるエンジンオ イル温度およびオイル貯めにおける温度の関数であることを特徴とする請求項1 9に記載の方法。 22.前記トータルベースナンバー評価値は、エンジンrpm、燃料消費率、エ ンジン冷却水温度および吸気温度の関数であることを特徴とする請求項19に記 載の方法。 23.エンジン(102)内のエンジンオイルの残存寿命を決定する方法であっ て、 エンジン(102)の複数のパラメータを測定し、 前記複数のパラメータの関数として、前記エンジンオイル内に存するすすの量 を示すものである、すすの評価値を決定し、 エンジンオイル内に残存する分散剤の量を示すものである分散剤の評価値を決 定し、 前記すすの評価値および分散剤の評価値の関数としてすすの値(602)を計 算し、 前記すすの値(602)の関数(604)としてエンジンオイルの残存寿命を 計算することを備えることを特徴とする方法。 24.エンジンオイルの残存寿命は、エンジン(102)の作動寿命の測定値に 関して表現されることを特徴とする請求項23に記載の方法。 25.エンジンオイルの残存寿命は、パーセントに換算して表現されることを特 徴とする請求項23に記載の方法。 26.前記寿命パーセントを計算するステップは、前記すすの値(602)を趨 勢付けるステップを含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。 27.前記趨勢付けは、エンジン(102)の作動測定値に関するものであるこ とを特徴とする請求項26に記載の方法。 28.前記エンジン(102)の作動測定値は、エンジン(102)の作動時間 であることを特徴とする請求項27に記載の方法。 29.前記エンジン(102)の作動測定値は、燃料消費量であることを特徴と する請求項27に記載の方法。 30.前記エンジン(102)の作動測定値は、前記エンジン(102)のサイ クルであることを特徴とする請求項27に記載の方法。 31.前記趨勢付けのステップは、 前記すすの値(602)を関数(604)に曲線あてはめ、 前記関数(604)を所定の閾値に等しく設定し、そして、前記作動測定値に 関してエンジンオイルの残存寿命を解くステップを含むことを特徴とする請求項 27に記載の方法。
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