JP2001041918A

JP2001041918A - オイルの気体濃度検出装置

Info

Publication number: JP2001041918A
Application number: JP11220210A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Machida; 恭一町田; Katsunori Makino; 克紀牧野; Nobuyuki Ota; 信行大田; Momoyao Karasaki; 百谷王唐崎
Original assignee: FOTONIKUSU KK; Honda Motor Co Ltd
Current assignee: FOTONIKUSU KK; Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-16
Also published as: US6585938B1

Abstract

(57)【要約】【課題】オイルの温度にかかわらず、またオイルが劣
化した場合においても、オイル中の気体濃度を精度良く
検出することができるオイルの気体濃度検出装置を提供
する。【解決手段】オイル７の気体濃度検出装置１は、互い
に対向するように所定距離（３ｍｍ）、離れた状態でオ
イル７中に配置された２つの電極４０ａ，４１ａと、２
つの電極４０ａ，４１ａ間の静電容量Ｃに応じたオイル
７中のエア濃度ＡＣを表す出力Ｖを出力する静電容量ア
ンプ５と、を備え、２つの電極４０ａ，４１ａ間の所定
距離（３ｍｍ）は、オイル７の温度変化に対する静電容
量アンプ５の出力Ｖの温度ドリフト量ＶＤＴが２つの電
極間４０ａ，４１ａの距離ｔが増大するにつれて漸減し
始めるような所定値（２ｍｍ）以上の範囲内に設定され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オイル中に配置し
た複数の電極間の静電容量を検出することにより、オイ
ル中の空気などの気体濃度を検出するオイルの気体濃度
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、産業機械などの潤滑系では、
オイル中の空気などの気体濃度が高くなると、潤滑性能
が低下することによりメタルコンタクトなどが発生し、
最悪の場合には、摺動部や回転部の焼き付きなどを招い
てしまう。また、作動系においても、オイル中の気体濃
度が高くなると、油圧の低下による作動部の不作動、応
答遅れおよび誤作動などを生じるおそれがある。以上の
ような不具合の発生を予防するためには、オイル中の気
体濃度を定期的に検出し、チェックすることが望まし
い。このようなオイル中の気体濃度を検出するオイルの
気体濃度検出装置として、潤滑系や作動系からオイル
を所定量だけ抜き取りサンプリングし、オイルに混入し
ている気体の体積率を求めることにより、気体濃度を求
めるもの、オイル経路に、体積計や重量計などを配置
したバイパス経路を設け、体積計や重量計で求めた体積
当りの密度から気体濃度を逆算するもの、オイル中に
配置した２つの電極からなる静電容量センサを用いて、
電極間の静電容量を検出することにより、気体濃度を検
出するもの、などが従来から知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のの気体濃
度検出装置によれば、上記のようなサンプリングを用い
る構成であることから、気体濃度の変化に即応したサン
プリングが不可能なため、過渡的変化をリアルタイムに
検出することができない。それゆえ、潤滑系や作動系に
適用した場合において、気体濃度が短時間に急激に上昇
したときに、これを検出できないことから、上述した不
具合を生じてしまうことがある。さらに、サンプリング
によってオイル量が変化し、オイル中の気体の混入状態
が変化してしまうことから、気体濃度の検出誤差が大き
くなることがある。また、上記の気体濃度検出装置で
は、オイルをバイパス経路側に迂回させているので、こ
のバイパス径路内のオイル中の気体濃度が、オイル経路
内のオイル中の実際の気体濃度と異なることがあり、そ
の場合も、気体濃度の検出誤差が大きくなる。さらに、
バイパス経路や体積計を設けることによって、装置自体
が大型化し、製造コストが上昇してしまう。

【０００４】一方、上記の気体濃度検出装置では、比
較的、小型の静電容量センサをオイル経路などに、その
内部に臨むように直接、取り付ける構成が一般的であ
り、また、静電容量センサの検出出力も、気体濃度の変
化に対する応答性が高く、気体濃度の過渡的変化をリア
ルタイムに検出することが可能である。それゆえ、の
気体濃度検出装置では、上記、の気体濃度検出装置
のような不具合は、発生しない。しかし、の気体濃度
検出装置は、静電容量センサを用いていることから、静
電容量センサの検出出力がオイルの温度変化の影響を受
けて変化するとともに、オイル温度が所定値以上の領域
ではオイル温度が高くなるほど、大きなドリフトが生じ
るという特性を備えている（ここで、検出出力の「ドリ
フト」とは、静電容量センサを例えば気体が混じってい
ないオイル１００％のオイル中に置いたときの実際の検
出出力値の、オイル温度の変化に伴い気体１００％中に
置いたときの検出出力値と一定の差で変化すると想定し
た想定値に対するずれを言う）。それゆえ、このように
静電容量センサの検出出力が大きくドリフトした場合に
は、気体濃度の検出精度が低下してしまう。また、オイ
ルが劣化した場合にも、静電容量センサの検出出力がド
リフトし、検出精度が低下してしまう。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、オイルの温度にかかわらず、またオイルが
劣化した場合においても、オイル中の気体濃度を精度良
く検出することができるオイルの気体濃度検出装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１のオイル７の気体濃度検出装置１は、互い
に対向するように所定距離（例えば実施形態における
（以下、この項において同じ）３ｍｍ）、離れた状態で
オイル７中に配置された複数の電極４０ａ，４１ａ（ま
たは４３ａ，４３ａ）と、これらの複数の電極４０ａ，
４１ａ間の静電容量Ｃに応じたオイル７中の気体濃度
（エア濃度ＡＣ）を表す検出信号（出力Ｖ）を出力する
気体濃度検出手段（静電容量アンプ５）と、を備え、複
数の電極４０ａ，４１ａ間の所定距離（３ｍｍ）は、オ
イル７の温度変化に対する気体濃度検出手段（静電容量
アンプ５）の検出信号（出力Ｖ）のドリフト量（温度ド
リフト量ＶＤＴ）が複数の電極間４０ａ，４１ａの距離
ｔが増大するにつれて漸減し始めるような所定値（２ｍ
ｍ）以上の範囲内に設定されていることを特徴とする。

【０００７】このオイルの気体濃度検出装置によれば、
気体濃度検出手段が、複数の電極間の静電容量に応じた
オイル中の気体濃度を表す検出信号を出力するので、気
体濃度の変化に即応しながら、気体濃度をリアルタイム
に検出することができる。また、一般的に、オイル中に
配置した２つの電極間の静電容量の検出信号は、オイル
の温度変化に応じて変化し、そのときのドリフト量は、
２つの電極間の距離が増大するにつれて、この電極間の
距離が所定値以下では急激に減少し、所定値以上では漸
減する特性を有している。この特性に着目し、本発明で
は、複数の電極間の所定距離は、オイル温度変化に対す
る気体濃度検出手段の気体濃度の検出信号のドリフト量
が複数の電極間の距離が増大するにつれて漸減し始める
ような所定値以上の範囲内に設定されている。したがっ
て、オイルの温度変化に対する検出信号のドリフト量を
効果的に抑制することができ、オイルの温度にかかわら
ず、気体濃度を精度良く検出することができる。

【０００８】上記において、オイル７の温度Ｔを検出す
る油温検出手段（油温センサ３）と、この油温検出手段
（油温センサ３）により検出されたオイルの温度Ｔに応
じて、気体濃度検出手段（静電容量アンプ５）の検出信
号（出力Ｖ）を補正する補正手段（温度補正回路６）と
をさらに備えることが好ましい。

【０００９】このオイルの気体濃度検出装置によれば、
補正手段により、油温検出手段で検出されたオイルの温
度に応じて、気体濃度検出手段の検出信号を上記ドリフ
ト量も含めて補正することができる。これにより、検出
信号に対するオイル温度の変化の影響を補償できること
で、気体濃度の検出精度をより高めることができる。

【００１０】また、上記において、複数の電極４０ａ，
４１ａ（または４３ａ，４３ａ）間の所定距離（３ｍ
ｍ）は、オイル７の劣化に対する気体濃度検出手段（静
電容量アンプ５）の検出信号（出力Ｖ）のドリフト量
（劣化ドリフト量ＶＤＤ）の特性に応じて決定される、
所定値（２ｍｍ）より大きい第２所定値（５ｍｍ）以下
の範囲内に設定されていることが好ましい。

【００１１】一般的に、オイル中に配置した２つの電極
間の静電容量の検出信号は、オイルの劣化によりドリフ
トし、そのドリフト量は、２つの電極間の距離がある値
以上では、それが増大するにつれて、単純に増大する特
性を有している。この特性に着目し、本発明では、複数
の電極間の所定距離は、オイルの劣化に対する気体濃度
の検出信号のドリフト量の特性に応じて決定される、所
定値より大きい第２所定値以下の範囲内に設定されてい
る。したがって、この第２所定値をオイルの劣化による
検出信号のドリフト量を十分に抑制できるような値に設
定することにより、オイルの温度変化による気体濃度検
出手段の検出信号のドリフトだけでなく、オイルの劣化
による検出信号のドリフトも抑制することができ、気体
濃度をより一層、精度良く検出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の第１実施形態に係るオイルの気体濃度検出装置につ
いて説明する。本実施形態は、本発明の気体濃度検出装
置を自動車用エンジンの潤滑オイル系（ともに図示せ
ず）に適用した例である。図１は、本実施形態の気体濃
度検出装置１の概略構成を示すブロック図であり、同図
に示すように、気体濃度検出装置１は、図示しない自動
車用エンジンのオイルパン２内のオイル７（図３参照）
中に含まれる気体であるエア８（図３参照）の濃度を検
出するためのものである。このオイルパン２には、油温
センサ３（油温検出手段）およびエアレーションセンサ
４が取り付けられている。油温センサ３は、オイルパン
２の底壁に内部に突出した状態で設けられている（図示
せず）。油温センサ３は、サーミスタで構成され、オイ
ル７の温度Ｔを検出するとともに、その検出信号を出力
する。

【００１３】また、エアレーションセンサ４も、油温セ
ンサ３と同様に、オイルパン２の底壁に内部に突出した
状態で設けられている（図示せず）。エアレーションセ
ンサ４は、後述する静電容量アンプ５（気体濃度検出手
段）との協働によってオイル７中のエア濃度ＡＣ（気体
濃度）を検出するためのものであり、図２に示すよう
に、内外２つの電極部４０，４１を組み合わせて構成さ
れている。内側電極部４０は、円板状の電極４０ａと、
この電極４０ａを嵌め込んだ、両端が開口した円筒状の
ケース４０ｂと、を備えている。電極４０ａは、例えば
コーティングを施した銅合金板（またはステンレス板）
で構成され、面積Ｓを有し、ケース４０ｂの一端にこれ
と面一に配置されている。ケース４０ｂは、合成樹脂な
どの非導電体で構成されている。さらに、電極４０ａに
は、リード線４０ｃが電気的に接続されており、ケース
４０ｂの他端側に延びている。

【００１４】一方、外側電極部４１は、例えばコーティ
ングを施した銅合金板（またはステンレス板）で構成さ
れた電極４１ａ（図３参照）と、円筒状のケース４１ｂ
とを有している。ケース４１ｂは、例えばステンレスな
どで構成され、一端側が開放される一方、他端側が底壁
で閉鎖されている。内側電極部４０は、そのケース４０
ｂがケース４１ｂの開放端側から内孔に嵌合した状態
で、外側電極部４１に取り付けられている。電極４１ａ
は、ケース４１ｂの底壁の内面に、電極４０ａと対向す
るように設けられており、電極４０ａと同じ面積Ｓを有
している。また、ケース４１ｂの側面には、電極４０
ａ，４１ａに対応する位置に、スリット４１ｃが円周方
向に延びるように貫通して形成されている。このスリッ
ト４１ｃの幅は、電極４０ａ，４１ａ間の距離ｔ（以下
「電極間距離ｔ」という）と同一になっている。本実施
形態では、この電極間距離ｔは、後述する理由により、
３ｍｍ（所定距離）に設定されている。図３に示すよう
に、オイルパン２内のオイル７は、このスリット４１ｃ
から入り込み、電極４０ａ，４１ａ間に充満した状態に
なっている。さらに、ケース４１ｂの開放端側のフラン
ジからリード線４１ｄが延びており、このリード線４１
ｄは、電極４１ａに電気的に接続されている。

【００１５】また、リード線４０ｃ，４１ｄはそれぞ
れ、静電容量アンプ５に接続されている。静電容量アン
プ５は、その動作時に、所定周波数（例えば１００〜５
０ｋＨｚの周波数）の交流電圧をエアレーションセンサ
４に印加するとともに、この印加時に電極４０ａ，４１
ａ間に生じる静電容量Ｃを表す電圧を検出し、これを検
出信号として出力する。この静電容量アンプ５の検出信
号の出力Ｖは、電圧値（単位Ｖ）として出力される。

【００１６】静電容量アンプ５および上記油温センサ３
は、温度補正回路６（補正手段）に接続されており、温
度補正回路６には、静電容量アンプ５から静電容量Ｃを
表す出力Ｖが、油温センサ３からオイル温度Ｔを表す検
出信号がそれぞれ入力される。温度補正回路６は、後述
する算出方法により、オイル温度Ｔ、および静電容量ア
ンプ５の出力Ｖに基づき、オイル７中のエア濃度ＡＣ
（％）を算出し、さらに算出したエア濃度ＡＣを表す出
力信号を出力する。

【００１７】次に、電極４０ａ，４１ａ間に生じる静電
容量Ｃと、オイル７中のエア８のエア濃度ＡＣとの関係
を簡単に説明する。一般的に、２つの電極４０ａ，４１
ａ間に生じる静電容量Ｃは、各電極の電極面積Ｓ、電極
間距離ｔ、真空誘電率ε₀ および電極間誘電率εとから
下式（１）により求められる。

【００１８】Ｃ＝（Ｓ／ｔ）・ε₀ ・ε …… （１）

【００１９】ここで、真空誘電率ε₀ は定数であり、電
極面積Ｓおよび電極間距離ｔは、エアレーションセンサ
４の作製時に設定される一定値であるから、静電容量Ｃ
は、電極間誘電率εと比例関係にある。さらに、この電
極間誘電率εは、電極４０ａ，４１ａ間に存在する、エ
ア８の混じったオイル７の誘電率であり、オイル７中の
エア濃度ＡＣによって変化する。それゆえ、電極間誘電
率εに比例する静電容量Ｃは、オイル７中のエア濃度Ａ
Ｃの変化に応じて変化する。以上のような静電容量Ｃと
オイル７中のエア濃度ＡＣとの関係から、静電容量Ｃを
検出することにより、オイル７中のエア濃度ＡＣを検出
することができる。その検出手法の具体的な内容に関し
ては、後述する。

【００２０】続いて、図４〜図８を参照しながら、前述
したようにエアレーションセンサ４の電極間距離ｔを３
ｍｍに決定した理由について説明する。まず、図４は、
気体濃度検出装置１において、所定の電極面積Ｓおよび
所定の電極間距離ｔを有するエアレーションセンサ４を
用い、オイル温度Ｔを変化させながら静電容量アンプ５
の出力Ｖを測定した場合の測定結果の一例を示してい
る。同図において、図中の上側の実線のグラフは、電極
４０ａ，４１ａ間にエア８のみが存在する場合（図中で
は「エア１００％」と記す。以下同じ）の測定データを
示し、下側の実線のグラフは、電極４０ａ，４１ａ間に
オイル７のみが存在する場合（図中には「オイル１００
％」と記す。以下同じ）の測定データを示している。

【００２１】同図を参照すると、同一のオイル温度Ｔに
おけるエア１００％の測定データの出力Ｖと、オイル１
００％の測定データの出力Ｖとの差（以下「利得ＶＧ」
という）は、オイル温度Ｔの上昇につれて、オイル温度
ＴがＴ０（例えば８０〜１００℃）以下ではほぼ一定で
あり、オイル温度ＴがＴ０を超えた範囲では、増大する
特性を有する。また、オイル温度Ｔ０の値は、オイル７
の物性や静電容量アンプ５の印加電圧の周波数などによ
り変化するものである。

【００２２】図中の点線で示すグラフは、エア１００％
の出力Ｖに対する利得ＶＧを温度にかかわらず一定とし
たときのオイル１００％の出力Ｖを示しており、以下、
これを基準データという。この点線で示す基準データ
と、実線で示すオイル１００％の測定データとを比較す
ると、これらの間の出力差は、オイル温度ＴがＴ０から
上昇するにつれて増大する傾向を示している。以下、オ
イル温度Ｔが所定値Ｔ１のときのオイル１００％の測定
データと、基準データとの出力差の絶対値を温度ドリフ
ト量ＶＤＴ（ドリフト量）と言う。この所定値Ｔ１は、
温度ドリフト量ＶＤＴを定義するための基準値として、
ある一定の高い温度（例えば１３０℃）に設定される。
一般的に、静電容量アンプ５の出力Ｖは、検出精度の点
からオイル温度Ｔの変化に対して可能な限りリニアに変
化する方が好ましく、それゆえ、この温度ドリフト量Ｖ
ＤＴをできるだけ小さくすることが好ましい。なお、回
路構成によっては、オイル１００％の測定データと、基
準データとの出力差が負の値になる場合があるが、この
場合にも、この出力差の絶対値を温度ドリフト量ＶＤＴ
とすればよい。

【００２３】図５（ａ）および図５（ｂ）は、互いに異
なる電極面積Ｓおよび電極間距離ｔを有する第１および
第２のエアレーションセンサ４をそれぞれ用い、オイル
温度ＴがＴ０のときに互いに同じ利得ＶＧとなるように
静電容量アンプ５の増幅率を調整し、かつオイル温度Ｔ
を変化させながら静電容量アンプ５の出力Ｖを測定した
場合の測定結果の一例をそれぞれ示している。この場
合、電極面積Ｓおよび電極間距離ｔはそれぞれ、第１エ
アレーションセンサ４ではＳ＝Ｓ１，ｔ＝ｔ１に設定さ
れ、第２エアレーションセンサでは、Ｓ＝Ｓ２，ｔ＝ｔ
２に設定されている。さらに、これらの電極面積Ｓおよ
び電極間距離ｔの値は、ｔ１＞ｔ２，Ｓ１＞Ｓ２，Ｓ１
／ｔ１＝Ｓ２／ｔ２の関係が成立するように設定されて
いる。前記式（１）から明らかなように、Ｓ１／ｔ１＝
Ｓ２／ｔ２であることから、両エアレーションセンサ４
の静電容量Ｃは、検出対象が同一であれば同一になる。

【００２４】両図におけるオイル１００％の測定データ
と、点線で示す基準データとを比較すると、第１エアレ
ーションセンサ４を用いた場合の温度ドリフト量ＶＤＴ
１が、第２エアレーションセンサ４を用いた場合の温度
ドリフト量ＶＤＴ２よりも小さいことがわかる（ＶＤＴ
１＜ＶＤＴ２）。

【００２５】図６は、エアレーションセンサ４の電極面
積Ｓと電極間距離ｔの比Ｓ／ｔを一定とし、電極間距離
ｔを変化させた場合において、オイル温度ＴがＴ１のと
きの温度ドリフト量ＶＤＴを測定した測定結果の一例を
示している。同図に示すように、温度ドリフト量ＶＤＴ
は、電極間距離ｔが増大するにつれて、２ｍｍ付近まで
は急減し、２ｍｍ付近で漸減し始め、それより大きい範
囲では漸減する特性を有している。したがって、電極間
距離ｔを２ｍｍ（所定値）以上の範囲に設定すること
で、温度ドリフト量ＶＤＴを効果的に抑制できることが
わかる。本実施形態のエアレーションセンサ４の電極間
距離ｔは、この観点および後述するもう１つの観点から
３ｍｍに設定されている。なお、ここではデータは示さ
ないが、電極面積Ｓの変化は、温度ドリフト量ＶＤＴに
対して影響を与えないことが実験により実証されてお
り、それゆえ、温度ドリフト量ＶＤＴを抑制する観点か
らは、電極間距離ｔのみを考慮すればよい。

【００２６】図７は、エアレーションセンサ４の電極間
距離ｔを１ｍｍ，１、５ｍｍ，３ｍｍとし、オイル温度
Ｔ（単位℃）を変化させながら静電容量アンプ５の出力
Ｖ（単位Ｖ）を測定した測定結果の一例を示している。
同図に示すように、オイル温度Ｔが１００℃以下の範囲
では、静電容量アンプ５の各出力Ｖは７ボルト付近で安
定しており、オイル温度Ｔの変化の影響をほとんど受け
ていないことがわかる。また、１００℃よりも大きい範
囲では、本実施形態の電極間距離ｔ＝３ｍｍの場合の出
力Ｖは、７ボルト付近で安定しており、オイル温度Ｔの
変化の影響をほとんど受けていないのに対して、その他
の電極間距離ｔのときの出力Ｖは、電極間距離ｔが小さ
いものほど、オイル温度Ｔが上昇するにつれてより大き
く低下しており、オイル温度Ｔの変化の影響をより大き
く受けていることがわかる。以上のように、本実施形態
の静電容量アンプ５の出力Ｖは、オイル温度Ｔの変化に
よる温度ドリフトが小さく、かつオイル温度Ｔに対して
直線に近い状態で変化していることから、検出精度の点
で優れていることがわかる。

【００２７】次に、図８は、新品オイルおよび劣化オイ
ルのオイル温度Ｔを変化させながら静電容量アンプ５の
出力Ｖを測定した場合の測定結果の一例を示している。
ここで、劣化オイルとは、酸化オイル、破断ポリマ、金
属間の摩耗生成物およびエンジンの燃焼生成物などをオ
イル中に含むものをいう。同図に点線で示す新品オイル
１００％の測定データと、実線で示す劣化オイル１００
％の測定データとを比較すると、劣化オイルの出力Ｖ
は、オイル温度Ｔにかかわらず新品オイルよりも小さく
なっており、このことから、劣化オイル中の含有物など
による劣化オイルの物性の変化により、静電容量Ｃの値
が小さくなることがわかる。以下、オイル温度Ｔ＝Ｔ１
のときにおける新品オイル１００％の測定データの出力
Ｖと、劣化オイル１００％の測定データの出力Ｖとの差
の絶対値を劣化ドリフト量ＶＤＤ（ドリフト量）とい
う。

【００２８】図９は、エアレーションセンサ４の電極間
距離ｔを変化させた場合における劣化ドリフト量ＶＤＤ
の測定結果の一例を示している。同図に示すように、劣
化ドリフト量ＶＤＤは、電極間距離ｔが増大するにつれ
て、これが３ｍｍ付近になるまでは漸減し、これ以上で
は漸増するとともに、ｔ＞５ｍｍの範囲ではかなり大き
な値になる特性を有している。したがって、電極間距離
ｔを例えば１ｍｍ以上で５ｍｍ（第２所定値）以下の範
囲［１≦ｔ≦５（ｍｍ）］内に設定することで、劣化ド
リフト量ＶＤＤを効果的に抑制できることがわかる。

【００２９】したがって、この劣化ドリフト量ＶＤＤの
抑制と、前述した温度ドリフト量ＶＤＴの抑制とを両立
させる観点から、エアレーションセンサ４の電極間距離
ｔを、２≦ｔ≦５（ｍｍ）の範囲内に設定することが好
ましく、本実施形態では、特に３ｍｍとした。なお、こ
こではデータは示さないが、電極面積Ｓの変化は、劣化
ドリフト量ＶＤＤに対しても影響を与えないことが、実
験により実証されており、それゆえ、劣化ドリフト量Ｖ
ＤＤを抑制する観点からも、電極間距離ｔのみを考慮す
ればよい。また、電極面積Ｓは、適正な静電容量アンプ
５の利得が得られるように設定すればよい。

【００３０】次に、前述した温度補正回路６がオイル７
中のエア濃度ＡＣ（％）を求める算出方法について説明
する。温度補正回路６は、図１０に示す温度補正テーブ
ルを備えている。この温度補正テーブルは、オイルパン
２に取り付けたエアレーションセンサ４を用い、オイル
１００％およびエア１００％のときのオイル温度Ｔに対
する静電容量アンプ５の出力Ｖをそれぞれ実際に測定し
た２つの測定データである。それゆえ、これらの測定デ
ータは、前述したオイル温度Ｔの変化に対する静電容量
アンプ５の出力Ｖの変化に加えて、温度ドリフト特性も
含んでいるので、これらの測定データを用いることで温
度ドリフト量も含む静電容量アンプ５の出力Ｖを実際の
オイル温度Ｔに応じて補正できる。それゆえ、静電容量
アンプ５の出力Ｖに対するオイル温度Ｔの影響を補償し
ながら、エア濃度ＡＣを精度良く算出できる。

【００３１】具体的には、エア濃度ＡＣを算出する場
合、温度補正回路６は、温度補正テーブルを参照し、油
温センサ３で検出されたその時点でのオイル温度ＴＸの
値に対する、エア１００％およびオイル１００％のとき
の静電容量アンプ５の出力ＶＡ，ＶＢをそれぞれ算出す
る。そして、算出した出力値ＶＡ，ＶＢと、その時点の
静電容量アンプ５の出力ＶＸとから、下式（２）により
エア濃度ＡＣを求める。すなわち、補間演算によりエア
濃度ＡＣを求める。

【００３２】ＡＣ＝［（ＶＸ−ＶＢ）／（ＶＡ−ＶＢ）］×１００（％） …… （２）

【００３３】以上により、温度補正回路６は、温度ドリ
フト量を含む静電容量アンプ５の出力Ｖを、実際のオイ
ル温度ＴＸに応じて補正し、オイル７中のエア濃度ＡＣ
を算出する。さらに、算出したエア濃度ＡＣを表す信号
を出力する。

【００３４】以上詳述したように、本実施形態の気体濃
度検出装置１によれば、静電容量アンプ５が電極４０
ａ，４１ａ間の静電容量Ｃに応じた検出信号を出力し、
温度補正回路６が、この検出信号からオイル７中のエア
濃度ＡＣを算出するので、エア濃度ＡＣの変化に即応し
ながら、エア濃度ＡＣをリアルタイムに検出することが
できる。

【００３５】また、前述したように、静電容量アンプ５
の出力Ｖの温度ドリフト量ＶＤＴは、電極間距離ｔが２
ｍｍ以上のときに効果的に抑制される特性を有してい
る。本実施形態では、電極間距離ｔを３ｍｍとしたの
で、オイル温度Ｔの変化に対する出力Ｖの温度ドリフト
量ＶＤＴを効果的に抑制することができ、オイル温度Ｔ
が大きく変化するような場合でも、気体濃度ＡＣを精度
良く検出することができる。

【００３６】さらに、前述したように、静電容量アンプ
５の出力Ｖ劣化ドリフト量ＶＤＤは、電極間距離ｔが１
≦ｔ≦５（ｍｍ）の範囲内に設定されるときに、効果的
に抑制される特性を有している。本実施形態では、電極
間距離ｔを３ｍｍとしたので、オイル７の劣化に対する
出力Ｖの劣化ドリフト量ＶＤＤを効果的に抑制すること
ができるとともに、上記温度ドリフト量ＶＤＴの抑制と
を両立させることができる。それゆえ、気体濃度ＡＣを
さらに精度良く検出することができる。

【００３７】また、温度補正回路６が、温度ドリフト量
を含む静電容量アンプ５の出力Ｖを、実際のオイル温度
Ｔに応じて補正し、エア濃度ＡＣを算出することから、
エア濃度ＡＣの検出信号に対するオイル温度Ｔの変化の
影響を、さらに効果的に低減することができ、気体濃度
ＡＣの検出精度をより高めることができる。

【００３８】次に、本発明の第２実施形態に係る気体濃
度検出装置について説明する。本実施形態の気体濃度検
出装置は、前述した第１実施形態の気体濃度検出装置１
と比べて、図１１に示すエアレーションセンサ４のみが
異なっており、その他の構成は同じである。以下、本実
施形態のエアレーションセンサ４について説明する。同
図に示すように、エアレーションセンサ４は、円板状の
ベース４２と、このベース４２に設けられた１対の板状
の電極部４３，４３とを備えている。ベース４２は例え
ばステンレスで構成されており、１対の電極部４３，４
３は、ベース４２の一方の面上に互いに対向するように
対称に配置されている。各電極部４３は、その対向面に
配置された電極４３ａと、その反対の面側を覆うカバー
４３ｂと、電極４３ａとカバー４３ｂの間を電気的に絶
縁する絶縁材４３ｃと、電極４３ａに接続されたリード
線４３ｄとを備えている。２つの電極４３ａ，４３ａ
は、例えばコーティングを施した銅合金板（またはステ
ンレス板）でそれぞれ構成され、電極４３ａ，４３ａ間
の距離は、前述した第１実施形態と同じ３ｍｍに設定さ
れている。また、絶縁材４３ｃは合成樹脂で構成されて
おり、カバー４３ｂは例えばステンレスで構成されてい
る。さらに、リード線４３ｄは、その表面に絶縁処理が
施されており、ベース４２を表裏方向に貫通している。

【００３９】以上のように構成されたエアレーションセ
ンサ４を備える本実施形態の気体濃度検出装置によれ
ば、前述した第１実施形態の気体濃度検出装置１と同様
の効果を得ることができる。

【００４０】なお、前述した各実施形態においては、気
体濃度検出装置１により自動車用エンジンの潤滑系のオ
イルパン２内のオイル７中のエア濃度を検出する例につ
いて説明したが、エア濃度を検出する対象はこれに限ら
ず、自動車用エンジンの作動系でも良く、さらには、他
の産業分野の機械のオイル系でもよく、オイル自身を対
象としてもよい。また、検出する気体濃度は、オイル中
のエア濃度に限らず、例えばオイル中の炭酸ガス濃度な
どでもよく、オイル中の気体濃度であればよい。さら
に、油温センサ３およびエアレーションセンサ４をオイ
ルパン２に取り付けた例について説明したが、両センサ
の取付箇所はオイルパンに限らず、オイル経路でもよ
い。また、油温センサの検出結果に応じた温度補正に加
えて、オイル経路中に油圧センサを設け、この油圧セン
サが検出した油圧に応じて静電容量アンプ５の出力を補
正するようにしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明のオイルの気体濃
度検出装置によれば、オイルの温度にかかわらず、また
オイルが劣化した場合においても、オイル中の気体濃度
を精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るオイルの気体濃度
検出装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】気体濃度検出装置のエアレーションセンサの概
略構成を示す（ａ）側面図と（ｂ）分解斜視図である。

【図３】図２のエアレーションセンサの動作を説明する
ための説明図である。

【図４】オイル温度Ｔと静電容量アンプの出力Ｖとの関
係を示す図である。

【図５】オイル温度Ｔと静電容量アンプの出力Ｖとの関
係を示し、（ａ）温度ドリフトの小さい場合と（ｂ）温
度ドリフトの大きい場合を示す図である。

【図６】電極間距離ｔと温度ドリフト量ＶＤＴとの関係
を示す図である。

【図７】エアレーションセンサの電極間距離ｔを３種類
に変更した場合のオイル温度Ｔと静電容量アンプの出力
Ｖとの測定結果を示す図である。

【図８】オイルの劣化によるドリフトが生じた場合のオ
イル温度Ｔと静電容量アンプの出力Ｖとの関係を示す図
である。

【図９】電極間距離ｔと劣化ドリフト量ＶＤＤとの関係
を示す図である。

【図１０】静電容量アンプの出力Ｖとオイル温度Ｔから
エア濃度ＡＣを算出するのに用いる温度補正テーブルで
ある。

【図１１】本発明の第２実施形態に係るオイルの気体濃
度検出装置のエアレーションセンサの概略構成を示す
（ａ）斜視図と（ｂ）側断面図である。

【符号の説明】

１気体濃度検出装置３油温センサ（油温検出手段）４エアレーションセンサ６温度補正回路（補正手段）４０ａ電極４１ａ電極４３ａ電極５静電容量アンプ（気体濃度検出手段）７オイルＡＣエア濃度（気体濃度）ｔ電極間の距離Ｔオイルの温度Ｖ出力（検出信号）ＶＤＤ劣化ドリフト量（ドリフト量）ＶＤＴ温度ドリフト量（ドリフト量）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧野克紀埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者大田信行埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者唐崎百谷王東京都豊島区南大塚３丁目34番６号株式会社フォトニクス内Ｆターム(参考） 2G060 AA17 AB04 AB05 AE19 AF03 AF11 AG03 BA09 BB07 BD02 HA02 HC13 HC26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向するように所定距離、離れた
状態でオイル中に配置された複数の電極と、これらの複数の電極間の静電容量に応じた前記オイル中
の気体濃度を表す検出信号を出力する気体濃度検出手段
と、を備え、前記複数の電極間の前記所定距離は、前記オイルの温度
変化に対する前記気体濃度検出手段の前記検出信号のド
リフト量が前記複数の電極間の距離が増大するにつれて
漸減し始めるような所定値以上の範囲内に設定されてい
ることを特徴とするオイルの気体濃度検出装置。
【請求項２】前記オイルの温度を検出する油温検出手
段と、この油温検出手段により検出された前記オイルの
温度に応じて、前記気体濃度検出手段の前記検出信号を
補正する補正手段とをさらに備えることを特徴とする請
求項１に記載のオイルの気体濃度検出装置。
【請求項３】前記複数の電極間の前記所定距離は、前
記オイルの劣化に対する前記気体濃度検出手段の前記検
出信号のドリフト量の特性に応じて決定される、前記所
定値より大きい第２所定値以下の範囲内に設定されてい
ることを特徴とする請求項１または２に記載のオイルの
気体濃度検出装置。