JP2001524682A - 高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ - Google Patents

高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ

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JP2001524682A JP2000523081A JP2000523081A JP2001524682A JP 2001524682 A JP2001524682 A JP 2001524682A JP 2000523081 A JP2000523081 A JP 2000523081A JP 2000523081 A JP2000523081 A JP 2000523081A JP 2001524682 A JP2001524682 A JP 2001524682A
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capacitor
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ギュエン ハン
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カヴリコ コーポレイション
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Abstract

(57)【要約】 高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ（２０）は、アース電極を構成する内側表面（３０）を備える導電性ハウジング部材（２２）と、測定電極を構成する外側表面（３４）を備える導電性内側部材（２４）とを含んでいる。ハウジング部材（２２）は、アース電極（３０）と測定電極（３４）との間のギャップとオイル容器（３８）との間を流体で接続するようになっている。センサ（２０）は、このコンデンサの形状を利用し、ギャップ内のオイルの劣化の程度、およびレベルを示す信号を発生するようになっている電子回路（５０）も含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （発明の分野） 本発明は、多機能センサに関し、より詳細にはオイルの劣化およびオイルレベ
ルを示す信号を発生するようになっている高感度の容量性オイル劣化およびレベ
ルセンサに関する。
【０００２】 （関連技術の説明） 内燃エンジンの効率、および耐久性に寄与する最も重要な要素として、潤滑が
挙げられる。エンジンオイルが劣化するにつれ、エンジン部品の間の摩擦によっ
て生じる損傷からエンジンを保護する上で、エンジンオイルはあまり有効となら
なくなる。
【０００３】 より詳細に述べると、エンジンオイルの通常の寿命は、熱分解、添加剤の消耗
、および燃焼プロセスから生じるカーボン粒子によって制限される。
【０００４】 エンジンオイルの劣化の程度は、オイルの粘性が低下することによって示され
る。エンジンオイルの誘電率は、オイルの劣化、またはその不足を示す。エンジ
ンオイルの誘電率は、一般に、そのブランド、および使用年数に応じて、１.６ 〜３.２の間の値となる。
【０００５】 例えば、所定の作動条件で、特定の内燃エンジンを４００時間使用すると、２
.９〜３.２までの値に増加することがある。従って、交換すべき点まで、エンジ
ンオイルが劣化したことを示すような手段を設けることが望ましい。
【０００６】 早期の潤滑の障害は、エンジンオイル内に、汚染物、例えば冷却材（エチレン
グリコール）、燃料または水が存在することからも生じ得る。エンジンオイル内
にこれら汚染物が存在している場合、機械的な損傷、例えば破損したヘッドガス
ケット、またはピストンリングがあることを示していることが多い。水およびエ
ンジン冷却材の誘電率は、それぞれ約８７.５および３７.０の値である。
【０００７】 かかる汚染物がエンジンオイル内に混入すると、潤滑のためにエンジンを通過
して循環する流体の一部の誘電率は大幅に増加する。従って、エンジンオイル内
に、これらの物質が存在することを検出する手段を設けることも望ましい。 燃焼に関与せず、オイルの劣化をモニタするような用途、例えばコンプレッサ
、ポンプおよびギアボックスにおいても、潤滑は重要である。従って、潤滑オイ
ル内の異物の存在、または潤滑材の劣化を検出するための手段を設けることも望
ましい。
【０００８】 パーク(Park)外に付与された米国特許第5,540,086号は、オイルの誘電率の変 化をモニタするようになっているオイル劣化センサを開示している。これに開示
されたオイル劣化センサは、固定ギャップによって分離された２枚の平らな円形
プレートから成るコンデンサ状となっている。
【０００９】 プレートのうちの一方は、セラミックディスクであり、このディスクは、電極
を形成するように金メッキされている。他方のコンデンサターミナル、すなわち
アース電極は、センサハウジングの一部から成っている。
【００１０】 このような構造は、ほとんどの用途で極めて良好に作動する。しかしながら、
一部のケース、例えばギアボックスでは、極めて良好に作動するとは言えない。
この場合、誘電率の変化は極めて小さいので、増幅回路の大きい利得が必要とな
る。従って、オイルの誘電率の小さな変化を検出するための手段を設けることも
望ましい。
【００１１】 今日の高級自動車は、種々の検出デバイスからの入力信号を受信する制御シス
テムに大いに依存している。これら制御システムが正しく機能するのを保証する
ために、上記入力信号を発生させるのに、多数の極めて信頼性のある、正確な電
子トランスジューサが必要である。しかしながら、過度に多数のトランスジュー
サを実装することは、自動車メーカーにとって不経済となる。従って、複数のト
ランスジューサを含む単一センサ、およびそれに連動する信号条件化電子回路も
必要である。
【００１２】 エンジンオイルの誘電率は、オイルの温度、およびオイルのブランドの特定の
組成によっても影響を受ける。従って、これらの要因から生じるエンジンオイル
の誘電率の変化を保証するための手段を、多機能センサに設けることも望ましい
。
【００１３】 従って、本発明の課題は、オイルの誘電率の小さな変化を検出するようになっ
ている、高感度の容量性オイル劣化およびレベルセンサを提供することにある。
【００１４】 別の課題は、オイルの劣化の程度、およびセンサ内のオイルのレベルを示す信
号を発生するよう、円筒形のコンデンサ電極形状を使用した、高感度の容量性オ
イル劣化およびレベルセンサを提供することにある。
【００１５】 別の目的は、コストのかかる電極の金メッキを不要にした、コンデンサ形状を
備えた、高感度の容量性オイル劣化およびレベルセンサを提供することにある。
【００１６】 更に別の目的は、異なるオイルブランドの誘電率の差、およびセンサを含む材
料の熱膨張によって生じる幾何学的形状の変化を部分的に補償する基準コンデン
サを含む、高感度の容量オイル劣化およびレベルセンサを提供し、かつセンサ内
の回路への電極の配線に生じる浮遊容量を相殺することにある。
【００１７】 （発明の概要） 本発明の図示した特定の実施例によれば、この高感度容量性オイル劣化および
レベルセンサは、導電性ハウジング部材と、導電性内側部材と、電気コネクタと
、基準コンデンサと、電子回路とを含む。導電性ハウジング部材は、アース電極
を構成する内側表面を備えた円筒形部分を含み、ハウジング部材は、内燃エンジ
ンのオイル容器に螺合するようになっている雄ネジの切られた外側表面を含む。
ハウジング部材には、このハウジング部材の円筒形部分にオイル容器内のオイル
が流入できるようなサイズの、少なくとも１つのポートが形成されている。導電
性内側部材は、測定電極を構成する外側表面を備えた円筒形部分を含む。
【００１８】 アース電極と測定電極とが、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサを構
成するよう、ハウジング部材内には、内側部材が固定されている。電気コネクタ
は、プロセッサに対する電気インターフェースとなる。ハウジング部材内には、
基準電極が設けられており、ハウジング部材内には、電子回路が設けられている
。電子回路は、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサ、基準コンデンサお
よび電気コネクタに電気的に接続されている。電子回路は、オイル劣化およびレ
ベルセンサのコンデンサ、および基準コンデンサを使って、オイル劣化出力信号
およびオイルレベル出力信号を発生し、これら信号を、電気コネクタに提供する
ようになっている。
【００１９】 本発明の別の特徴によれば、この高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ
は、導電性ハウジング部材と、導電性内側部材と、上方スペーサと、電子回路と
を含む。導電性ハウジング部材は、アース電極を構成する内側表面を備える円筒
形部分を含み、ハウジング部材は、内燃エンジンのオイル容器に螺合するように
なっている雄ネジの切られた外側表面を含む。ハウジング部材には、このハウジ
ング部材の円筒形部分にオイル容器内のオイルが流入できるようなサイズの、少
なくとも１つのポートが形成されている。
【００２０】 導電性内側部材は、測定電極を構成する外側表面を備える円筒形部分を含む。
内側部材は、アース電極と測定電極とが、オイル劣化およびレベルセンサのコン
デンサを構成するよう、ハウジング部材内に嵌合されるようなサイズとなってい
る。ハウジング部材と内側部材との間には、上方スペーサが設けられており、こ
の上方スペーサは、アース電極と測定電極とをほぼ同軸状の関係に維持するよう
なサイズとなっている。
【００２１】 ハウジング部材内には、電子回路が設けられている。電子回路は、オイル劣化
およびレベルセンサのコンデンサ、基準コンデンサおよび電気コネクタに電気的
に接続されている。電子回路は、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサ、
および基準コンデンサを使って、オイル劣化出力信号およびオイルレベル出力信
号を発生し、これらの信号を、電気コネクタに提供するようになっている。
【００２２】 本発明の別の特徴によれば、この高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ
は、導電性ハウジング部材と、導電性内側部材と、電子回路とを含む。導電性ハ
ウジング部材はアース電極を構成する内側表面を有する。導電性内側部材は、測
定電極を構成する外側表面を有する。アース電極と測定電極との間に、ギャップ
が維持されるよう、ハウジング部材内に内側部材が固定されており、これら電極
がオイル劣化およびレベルセンサのコンデンサを構成している。
【００２３】 ハウジング部材は、内燃エンジンのオイル容器に取り付けられており、オイル
容器とギャップとを流体で接続し、オイル容器内のオイルがギャップ内に流入で
きるようにしている。ハウジング部材内には、電子回路が設けられている。電子
回路は、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサに電気的に接続されており
、このコンデンサを使って、ギャップ内のオイルの劣化の程度およびレベルを示
す信号を発生するようになっている。
【００２４】 本発明の別の特徴によれば、この高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ
は、導電性チューブ部材と、このチューブ部材内に固定された導電性測定チュー
ブと、この測定チューブの下方においてチューブ部材内に固定された導電性電極
とを含む。チューブ部材と測定チューブとは、オイルレベルを検出するための測
定電極を構成し、チューブ部材と電極とは、オイルレベルを検出するための基準
電極、およびオイルの劣化を検出するための測定電極とを構成する。
【００２５】 チューブ部材、測定チューブおよび電極は電子回路に電気的に接続されており
、電子回路は、センサ内のオイルの劣化の程度およびレベルを示す信号を発生す
るようになっている。
【００２６】 本発明の広義の特徴によれば、高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサは
、複数のコンデンサを構成する少なくとも３つの電極を含み、これらの電極は、
センサ内のオイルの劣化の程度、およびレベルを示す信号を発生するための電子
回路に電気的に接続されており、前記電極のうちの１つは、コンデンサのうちの
少なくとも２つの内部の電極として使用される。
【００２７】 添付図面と共に、次の詳細な説明を読めば、本発明の上記以外の目的、特徴お
よび利点がより明らかとなろう。異なる図にわたって、同様な符号は同様な部品
を示す。
【００２８】 （好ましい実施例の詳細な説明） 図１は、本発明に係わる高感度容量性コイル劣化およびレベルセンサ２０の好
ましい実施例の側横断面図である。
【００２９】 レベルセンサ２０は、導電性ハウジング部材２２と、導電性内側部材２４と、
電気コネクタ２６とを含み、これらの部材とコネクタは、図示するように互いに
嵌合されている。
【００３０】 ハウジング部材２２は、アース電極を構成する内側表面３０を備える円筒形部
分２８を有する。内側部材２４は、測定電極を構成する外側表面２３を備えた円
筒形部分３２を有する。アース電極３０と測定電極３４とが、オイル劣化および
レベルセンサのコンデンサ（Ｃε）を構成するように、ハウジング部材２２内に
、内側部材２４が固定されている。
【００３１】 ハウジング部材２２は、ネジ切りされた外側表面３６を有し、この外側表面３
６は、好ましい実施例では、内燃エンジンのオイル容器３８内に螺合されるよう
になっている。
【００３２】 本発明の範囲内には、更に、燃焼に関与せず、オイルの劣化をモニタする用途
、例えばコンプレッサ、ポンプおよびギアボックスも含まれる。
【００３３】 ハウジング２２には、少なくとも１つのポートが形成されている。このポート
は、オイル容器３８内のオイルが、ハウジング部材２２の円筒形部分２８に進入
できるようなサイズとなっている。図示した好ましい実施例では、少なくとも１
つのポートは、図２に最良に示される円筒形部分２８の開端部４０、および複数
のドレイン孔４２を含んでいる。
【００３４】 図１を参照すると、センサ２０は、基準コンデンサ（Ｃref）を含んでいる。 図示の好ましい実施例では、基準コンデンサ（Ｃref）は、オイル劣化およびレ ベル基準コンデンサ（Ｃr）と、外部の固定基準コンデンサ（Ｃfixed）を含む。
すなわち、Ｃref＝Ｃr＋Ｃfixedとなる。
【００３５】 オイル劣化およびレベル基準コンデンサ（Ｃr）は、アース電極３０と、ハウ ジング部材２２内に設けられた基準電極４４によって形成されている。図１に示
すように、上方スペーサ４６と下方スペーサ４８との間に基準電極４４が位置し
、これらスペーサによって支持されている。
【００３６】 アース電極３０に対して、測定電極３４が同心上に位置するように、ハウジン
グ部材２２と内側部材２４との間に、上方スペーサ４６が位置する。この目的の
ために、アース電極３０と測定電極３４とは、円筒形状であることが好ましい。
【００３７】 容易に理解できるように、本発明の要旨は、上記円筒形状以外のコンデンサ形
状も含んでいる。
【００３８】 更に、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサ（Ｃε）に関し、円筒形コ
ンデンサの容量は、次の式で示される。
【００３９】
【数１】
【００４０】 ここで、 εは、内側表面３０と外側表面３４との間のギャップ内のオイルの誘電率、 Ｌは、円筒体の長さ（図３参照）、 Ｄεは、内側部材２４の円筒形部分３２の外径、 ＤGは、ハウジング部材２２の円筒形部材２８の内径である。
【００４１】 ハウジング部材２２内に設けられた電子回路は、オイル劣化およびレベルセン
サのコンデンサ（Ｃε）と、基準コンデンサ（ＣRref）と、好ましくは集積回路
５０（例えばハイブリッド集積回路）内に設けられた付加的回路要素とを含む。
この電子回路は、ハウジング部材２２内に設けられ、オイルに熱接続された温度
可変要素５２も含む。この温度可変要素は、好ましくは、従来の感温性抵抗器５
２を含み、この抵抗器５２は、図１に示すように、内側部材２４を貫通するよう
に形成されたチャンネル５４内に設けられている。
【００４２】 ハウジング部材２２内には、ハイブリッド回路５０が設けられている。この回
路は、上方スペーサ４６によって支持されている。ハイブリッド回路５０内の電
子回路は、複数のリード導線により、オイル劣化およびレベルセンサのコンデン
サ（Ｃε）と、基準コンデンサ（Ｃref）と、感温性抵抗器５２に接続されてい る。
【００４３】 リード線５６は、ハイブリッド回路５０を内側部材２４に電気的に接続してお
り、上方スペーサ４６内の導管６０をリード線５８が貫通し、ハイブリッド回路
５０を基準電極４に電気的に接続している。リード線６２、６４は、ハイブリッ
ド回路５０と感温性抵抗器とを電気的に接続している。
【００４４】 電気コネクタ２６は電子回路に給電し、電子回路が発生する出力信号へ容易に
アクセスするための導電性ターミナルを含む。このターミナルは、配線要素を含
む可撓性ストリップ６６とリード線６８を介して、ハイブリッド回路５０に電気
的に接続されている。フィードスループレートアセンブリ７０は、可撓性ストリ
ップ６６およびリード線６８を支持している。
【００４５】 次に、フィードスループレートアセンブリ７０は、例えばハンダジョイント７
２により、ハウジング部材２２に固定されており、センサ２０は図示するように
構成された複数のＯリングガスケット７４を更に含んでいる。
【００４６】 図２に示すように、好ましいセンサ２０は、六角形の外側表面７６を有し、こ
の表面は、従来のレンチを用いて、メカニック、自動車の所有者などが、オイル
容器３８にセンサ２０をねじ込んだり、これを外したりすることができるように
している。エンジンのオイルパンへのセンサ２０の取り付け、および挿入を容易
にする他の機械的構造も使用できる。
【００４７】 上に述べたように、オイル劣化、およびレベルセンサのコンデンサ（Ｃε）に
は、電子回路が電気的に接続されている。後に詳細に示すように、これら電子回
路は、ギャップ内のオイルの劣化の程度、およびレベルを示す信号を発生するの
にコンデンサ（Ｃε）を使用するようになっている。
【００４８】 図４は、エンジンオイルの誘電率の表示、より詳細には、（ＶOUT）と表示さ れたオイル劣化出力信号を発生するための、センサ２０内に設けられた回路２０
０の略図である。
【００４９】 簡潔にするために、作動電源電圧（ＶCC）およびアース（ＧＮＤ）は、一般に
ハイブリッド回路５０へ与えられるようになっている。容易に理解できるように
、回路要素をハイブリッド回路５０に追加した時か、またはハイブリッド回路５
０から外側に移動した時に、ハイブリッド回路５０の点線の境界を調節できる。
【００５０】 一般に、容量性トランスジューサは、交流（ＡＣ）のキャリア電圧によって励
起しなければならない。直流（ＤＣ）出力を発生するのに復調電子回路も必要で
ある。従って、回路２００は、ダイオードブリッジ回路２０２を含み、この回路
は、発振器（ＯＳＣ）が発生するＡＣキャリア電圧によって励起されるようにな
っている。
【００５１】 このダイオードブリッジ回路２０２は、ノード２０４、２０６、２０８、２１
０を形成するように配置されたダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４を更に含
んでいる。より詳細に言うと、Ｄ１のアノードとＤ２のカソードとは、ノード２
０４で電気的に接続され、Ｄ２のアノードとＤ３のカソードとは、ノード２０６
で電気的に接続され、Ｄ２のカソードとＤ４のアノードとは、ノード２０８で電
気的に接続され、Ｄ２のカソードとＤ３のアノードとは、ノード２２０で電気的
に接続されている。
【００５２】 回路２００により、オイル劣化出力信号（ＶOUT）が発生する。この信号は次 の式で表される。
【００５３】
【数２】
【００５４】 オイル劣化およびレベルセンサコンデンサ（Ｃε）は、ノード２０８とＧＮＤ
との間に電気的に接続されている。オイル劣化およびレベル基準コンデンサ（Ｃ r ）とパラレルに構成された外部固定基準コンデンサ（Ｃfixed）とを含む基準コ
ンデンサ（Ｃref）は、ノード２１０とＧＮＤとの間に電気的に接続されている 。ハイブリッド回路５０内には、コンデンサＣε、ＣrおよびＣfixedは含まれな
いので、このコンデンサは、ハイブリッド回路５０の概略を示す点線の外側に示
されている。
【００５５】 種々のエンジンオイル組成のそれぞれの絶縁破壊特性の差を最小にするために
、オイル劣化およびレベル基準コンデンサ（Ｃr）が使用されている。Ｃfixedの
容量はフレッシュなエンジンオイルがギャップ内に注入された時に、Ｃεがほぼ
Ｃrefと等しくなるように選択されている。
【００５６】 エンジンオイルの分解が始まった後に、ＣεおよびＣrefの双方のそれぞれの 容量が変化する。この場合、ＣεのほうがＣrefよりも、エンジンオイルの誘電 率の変化により敏感である。
【００５７】 図４に示すように、好ましい回路２００は、温度補償要素２１２と、発振器２
０３のためのレベル設定回路２１４も含んでいる。これら付加的要素は、変化す
る環境条件下で、温度補償要素２１２が、発振器２０３の出力を調節するように
なっている従来技術のものである。
【００５８】 更に温度補償に関し、感温性抵抗器５２は、Ｒ６と表示されており、この抵抗
器は、エンジンオイルの温度変化によって生じたＶOUTの変化を補償するように 、Ｖを調節する。
【００５９】 好ましい回路２００は、外部オフセット回路２１６と、外部利得回路２１８と
を更に含み、これら回路は、ＶOUTを発生するのに必要なように、ダイオードブ リッジ回路２０２の出力を受け、これを調節する。
【００６０】 回路２００の別の実施例により、上記信号の条件化も行うことができる。例え
ば回路の別の実施例は、本明細書で参考例として引用する、１９７３年１２月の
ディーン・アール・ハリソン(Dean Ｒ．Harrison)およびジョン・ダイメフ(John
Dimeff)著、レビュー・オブ・サイエンス・インストラメンテーション、第４４
巻第１０号の「トランスジューサ(Transducers)」に記載されているようなダイ オードクワッド回路を含むものとすることができる。
【００６１】 本願出願人に譲渡された米国特許第4,227,419号および同第4,398,426号に開示
されているような他の回路も使用できる。
【００６２】 図５は、内燃エンジンの作動時間（時間）に対する室温でのセンサ出力を示し
た電圧（ＶＤＣ）の曲線である。オイルが分解するにつれ、エンジンオイルの誘
電率は大きくなるので、図５の曲線は、ＶOUTが（Ｃε−Ｃref）／（Ｃε＋Ｃre f ）に比例することを示している。
【００６３】 上に示したように、新しいエンジンオイルをギャップ内に注入した時に、Ｃε がほぼＣrefに等しく、よって、回路２００が最初に発生するエンジンオイル劣 化表示信号（ＶOUT）が、０.０ＶＤＣに近い値となるように、Ｃfixedの容量が 選択されている。自動車が作動し続け、内部のオイルが分解するにつれ、図５に
示すように、時間に対し、ＶOUTが増加する。
【００６４】 図６は、エンジンオイルの温度に対する種々のエンジンオイルの組成に対する
ＶOUTの曲線である。特定の各エンジンオイルの組成に対応するデータポイント は、それぞれ異なるタイプのインデックスによって示されている。次の表は、ど
のインデックスが、テストされたエンジンオイル組成の各々に対応しているかを
示している。
【００６５】
【表１】
【００６６】 感温性抵抗器５２による調節を行うことなく、テストした組成の各々に対する
ＶOUTを温度に対して増減するように観察した。容易に理解できるように、抵抗 器５２は、温度効果がほぼ線形となるように観察される被検査エンジンオイルの
組成のほとんどを含むようにするのに、特に有効である。
【００６７】 ブランドＢ〜Ｆは、エンジンオイルの周知の、米国内で販売されているブラン
ドであったが、ブランドＡは、低級ブランドであった。ブランドＢ内の化学的添
加物のうちの１つが、曲線Ａに対して示された通常でない特性を生じさせている
と考えられる。
【００６８】 本発明のキーとなる特徴は、電子回路が、オイル劣化、およびレベルセンサコ
ンデンサ（Ｃε）、および基準コンデンサ（Ｃref）を使用し、オイル劣化出力 信号とオイルレベル出力信号の双方を発生するようになっていることである。ま
た、これら電子回路は、コネクタ２６に、好ましい実施例では、１対の出力ター
ミナルに、上記信号を選択的に与えるようになっている。
【００６９】 開示したコンデンサ形状によるこのようなデュアル機能を達成するために、下
記のような電子回路が使用されている。
【００７０】 図７は、オイル劣化出力信号、およびオイルレベル出力信号の双方を発生する
ための回路７００を示す機能ブロック図である。この回路７００のほとんどは、
ハイブリッド回路５０内に含まれていることが好ましいが、必ずしも含まれてい
なくてもよい。
【００７１】 一般に、回路７００は、オイルレベルを示す意味のある出力信号を発生するよ
うになっているが、ギャップがオイルで満たされている場合には、オイルの劣化
の程度を示す出力信号を発生するようになっている。
【００７２】 好ましい回路例７００は、図７に示すように構成されたオイル劣化センサ出力
回路２００と、オイルレベルセンサ出力回路２００’と、スイッチング回路７０
２、７０４と、タイマー／トリガー回路７０６とを含む。図４には、好ましいオ
イル劣化センサ出力回路２００の例が示されており、これらについては既に説明
したとおりである。
【００７３】 オイルレベルセンサ出力回路２００’は、回路２００とほぼ同一である。大き
な差は、回路２００’の外部オフセット回路２１６および外部利得回路２１８が
、Ｌの変化から生じる、Ｃε／ＣLのより劇的な変化に適合するように調節され ることである。適当な場合には、単極性の出力信号を保証するように、回路２０
０’を改造することもできる。
【００７４】 タイマー／トリガー回路７０６は、いずれも公知のものであり、回路２００お
よび回路２００’と共に作動する。スイッチング回路７０２は、タイマー７０６
からの入力信号を受信する。この入力信号に応答し、スイッチング回路７０２は
、検出コンデンサの出力信号を、回路２００および回路２００’へ与える。
【００７５】 タイマー／トリガー回路７０６の出力信号をスイッチング回路に供給し、次に
スイッチング回路はＶOUTおよびタグ信号を出力する。ＶOUTは、ＶεおよびＶL の一方であり、タイマー／トリガー回路７０６の出力によって制御されるよう、
所定の態様で発生される。この所定の態様とは、５０％のデューティサイクルで
、ＶεとＶLとの間で交互に変化する周期的出力ＶＯＵＴであることが好ましい が、必ずしもそうである必要はない。必要な場合には、Ｖの周波数、デューティ
サイクルおよび振幅を変えることも可能である。
【００７６】 本発明の別のキーとなる特徴は、センサのパッケージサイズを大幅に大きくす
ることなく、コンデンサの幾何学的形状が、オイルによって満たされる領域を最
大にしていることである。
【００７７】 更に、異なるオイルブランドの誘電率の差、およびセンサ２０を含む種々の材
料の熱膨張によって生じる幾何学形状の変化を部分的に補償するだけでなく、回
路への電極の配線内に生じる浮遊容量を相殺することが観察されている。
【００７８】 本発明のコンデンサ形状の別の重要な利点は、セラミック電極の金メッキを不
要にしたため、コストを削減できることである。金属粒子の成分が多いオイルに
よるアースチューブとのショートを防止するために、陽極酸化処理により、アル
ミから円筒形電極を製造できる。
【００７９】 テフロンをベースとするコーティングも使用できるが、この場合、電極の表面
へのススの付着を低減できるという別の利点がある。最後に、オイルとの接触面
積がより広いので、大きい容量値を得ながら、電極間のギャップを増加できる。
好ましいギャップは、３０ミルである。かかるギャップにより、オイルの流れが
促進され、オイル交換中に、すべてのオイルを新しくできることが保証される。
このギャップは異なるセンサ構造を特定条件に応じて変えることができる。
【００８０】 図３は、高感度容量性オイル劣化、およびレベルセンサ２０の別の好ましい実
施例を示す。図示のセンサ２０は、図１のセンサとほぼ同一であるが、基準電極
４４が省略されている点が異なる。従って、Ｃref＝Ｃfixedである。
【００８１】 この別の実施例は、センサを単一タイプのオイルと共に使用すべきであり、ブ
ランドの補償が不要である場合に適する。この実施例は、更に部品数を低減する
ので、組み立てを簡略にし、コストを低減できる。これにより、εが増加する際
のＣεからＣrefを相殺する必要がなくなるので、誘電率の変化に対する感度は 増加する。
【００８２】 図８は、高感度の容量性オイル劣化、およびレベルセンサ１２０の別の好まし
い実施例を示す。先に説明した実施例と同じように、センサ１２０は、複数のコ
ンデンサ内の電極として使用される導電性表面を含む。図示のセンサ１２０は、
次のことを除けば、図１のセンサと同一である。
【００８３】 センサ１２０は、導電性ハウジング部材１２２と、図示するように、このハウ
ジング部材１２２にはめ込まれた導電性チューブ部材１２４とを含む。ハウジン
グ部材１２２は、頂部スペーサ１２６を支持しており、この頂部スペーサ１２６
には、開口部が形成されている。電極からの配線は、この開口部を通って、ハイ
ブリッド回路アセンブリまで延びている。
【００８４】 図８に示すように、チューブ部材１２４内には、多数の部品が組み立てられて
いる。これらの部品としては、上方スペーサ１２８と、下方スペーサ１３０と、
導電性測定チューブ１３２と、導電性電極１３４と、底部カバー１３６とが含ま
れる。測定チューブ１３２は、セラミックチューブ１３８によって囲まれており
、両端部が上方スペーサ１２８と下方スペーサ１３０との間に嵌合されている。
【００８５】 導電性電極１３４は、下方スペーサ１３０と底部カバー１３６との間に嵌合さ
れている。下方スペーサ１３０は、絶縁性プラスチックまたは硬質ゴムを含むこ
とが好ましい。底部カバーの例１３６は、セラミックまたはプラスチック材料を
含む。
【００８６】 チューブ部材１２４は、少なくとも１つの長手方向スロット１４０を含む。図
８には、２つのスロット１４０が示されており、これらのスロットは、オイルが
センサ１２０に流入するのを可能にしている。好ましいスロットの例１４０は、
図示のように、上方スペーサ１２８の底部から底部カバー１３６まで延びている
。本発明の範囲内では、更に別のスロット構造も可能である。
【００８７】 作動時に、チューブ部材１２４と、測定チューブ１３２は、オイルレベルを検
出するための測定電極を構成する。チューブ部材１２４および電極１３４は、オ
イルのレベルを検出するための基準電極を構成する。オイル劣化検出機能に関し
て、チューブ部材１２４と電極１３４とは、この機能のための測定電極となって
いる。
【００８８】 これまでの詳細な説明、および添付図面は、本発明の原理を示すものであると
理解すべきである。しかしながら、本発明の範囲、および要旨から逸脱すること
なく、種々の変形および変更が可能である。従って、本発明は、図面に示し、こ
れまで詳細に説明した特定の形態のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサの好ましい実施例
の側横断面図である。
【図２】 図１の高感度容量性オイル検出およびレベルセンサの側面図である。
【図３】 本発明に係わる高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサの別の好ましい実
施例の横断面図である。
【図４】 オイル劣化またはオイルレベルの表示を発生するための、高感度容量性オイル
劣化およびレベルセンサ内に設けられた回路の電気略図である。
【図５】 被検査エンジンオイルの時間に対する劣化を示す、時間（時）に対する室温に
おけるセンサの出力電圧（ＶＤＣ）の曲線である。
【図６】 温度（℃）に対する種々のエンジンオイルの組成の出力電圧（ＶＤＣ）の曲線
である。
【図７】 オイル劣化出力信号およびオイルレベル出力信号を発生するための回路を示す
機能ブロック図である。
【図８】 本発明に係わる高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサの第２の別の好ま
しい実施例の側横断面図である。
【符号の説明】
２０ センサ ２２ ハウジング部材 ２４ 内側部材 ２６ 電気コネクタ ２８ 円筒形部分 ３０ アース電極 ３２ 円筒形部分 ３４ 測定電極 ４０ 開放端部 ４２ ドレイン孔 ４４ 基準電極 ４６ 上方スペーサ ４８ 下方スペーサ ５０ 集積回路 ５２ 温度可変要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F014 AA04 AA05 AC04 EA10 2G060 AA05 AE29 AE31 AF10 AG11 EA08 HC10 HC15 HC17 3G015 BL07 CA07 DA04 EA29 FC09 FC11

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アース電極を構成する内側表面を備えた円筒形部分、および
    内燃エンジンのオイル容器内に螺合されるようになっているネジ切りされた外側
    面を含み、前記円筒形部分に、オイル容器内のオイルを流入させることができる
    ようなサイズの少なくとも１つのポートが形成された導電性ハウジング部材と、 測定電極を構成する外側表面を備える円筒形部分を含み、前記アース電極と測
    定電極とが、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサを構成するよう、前記
    ハウジング部材内に固定された導電性内側部材と、 電気的インターフェースとなる電気コネクタと、 前記ハウジング部材内に設けられた基準コンデンサと、 前記ハウジング部材内に設けられ、前記オイル劣化およびレベルセンサのコン
    デンサ、前記基準コンデンサおよび前記電気コネクタに電気的に接続されており
    、前記オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサ、および前記基準コンデンサ
    を使ってオイル劣化出力信号およびオイルレベル出力信号を発生させ、この信号
    を、前記電気コネクタに与えるようになっている電子回路とを備える、高感度容
    量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  2. 【請求項２】 前記電子回路が、前記信号を前記電気コネクタに選択的に与
    えるようになっている、請求項１記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセ
    ンサ。
  3. 【請求項３】 前記電子回路が、タグ信号を発生するようになっている、請
    求項２記載の、高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  4. 【請求項４】 前記電子回路が、前記タグ信号を前記電気コネクタに与える
    ようになっている、請求項３記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ
    。
  5. 【請求項５】 前記電子回路が、 前記オイル劣化出力信号を発生するようになっているオイル劣化センサ出力回
    路と、 前記オイルレベル出力信号を発生するようになっているオイルレベルセンサ出
    力回路とを含み、 前記オイルレベルセンサ出力回路が、前記オイル劣化センサ出力回路と異なる
    利得を有する、請求項１記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  6. 【請求項６】 アース電極を構成する内側表面を備える円筒形部分、および
    内燃エンジンのオイル容器内に螺合されるようになっているネジ切りされた外側
    面を含み、前記円筒形部分に、オイル容器内のオイルを流入させることができる
    ようなサイズの少なくとも１つのポートが形成された導電性ハウジング部材と、 測定電極を構成する外側表面を備えた円筒形部分を含み、前記アース電極と測
    定電極とが、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサを構成するよう、前記
    ハウジング部材内に嵌合された導電性内側部材と、 前記ハウジング部材と前記内側部材との間に設けられており、前記アース電極
    と前記測定電極との間のほぼ同軸状の関係を維持するようなサイズとなっている
    上方スペーサと、 前記ハウジング部材内に設けられ、前記オイル劣化およびレベルセンサのコン
    デンサに電気的に接続されており、前記オイル劣化およびレベルセンサのコンデ
    ンサを使って、オイル劣化出力信号、およびオイルレベル出力信号を発生するよ
    うになっている電子回路とを備える、感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ
    。
  7. 【請求項７】 前記電子回路が、前記ハウジング内に設けられ、オイルに熱
    接続された温度可変要素を含む、請求項６記載の高感度容量性オイル劣化および
    レベルセンサ。
  8. 【請求項８】 前記内側部材が、その前記円筒形部分内に形成されたチャン
    ネルを含み、 該チャンネル内に前記温度可変要素が設けられている、請求項７記載の高感度
    容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  9. 【請求項９】 前記電子回路が、前記ハウジング部材内に設けられると共に
    、前記上方スペーサによって支持されたハイブリッド回路を含む、請求項６記載
    の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  10. 【請求項１０】 前記ハイブリッド回路部材内に設けられ、前記電子回路に
    電気的に接続された基準コンデンサを更に含み、 前記電子回路が、前記基準コンデンサを更に使用し、前記オイル劣化出力信号
    、および前記オイルレベル出力信号を発生するようになっている、請求項６記載
    の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  11. 【請求項１１】 前記基準コンデンサが、固定された基準コンデンサを含む
    、請求項１０記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  12. 【請求項１２】 前記基準コンデンサが、前記アース電極および前記ハウジ
    ング部材内に設けられた基準電極によって形成されている、請求項１０記載の高
    感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  13. 【請求項１３】 前記上方スペーサに導管が形成されており、前記電子回路
    と前記基準電極との間の電気的接続部が、この導管を貫通するようになっている
    、請求項１２記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  14. 【請求項１４】 前記測定電極と前記基準電極との間に設けられた下方スペ
    ーサを更に含む、請求項１２記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ
    。
  15. 【請求項１５】 アース電極を構成する内側表面を備える導電性ハウジング
    部材と、 測定電極を構成する外側表面を備え、前記アース電極と前記測定電極との間に
    ギャップが維持されるよう、前記ハウジング部材内に固定されている、前記電極
    が、オイル劣化およびレベルセンサのコンデンサを構成する導電性内側部材とを
    備え、 前記ハウジング部材が内燃エンジンのオイル容器に取り付けられており、容器
    と前記ギャップとの間を流体で接続し、オイル容器内のオイルを前記ギャップ内
    に流入できるようになっており、 前記ハウジング部材内に位置し、前記オイル劣化、およびレベルセンサのコン
    デンサに電気的に接続されており、前記コンデンサを使って、前記ギャップ内の
    オイルの劣化の程度、およびレベルを示す信号を発生する電子回路とを更に備え
    る、高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  16. 【請求項１６】 前記信号が、オイル劣化出力信号およびオイル劣化出力信
    号を含み、 前記電子回路が所定の態様で、前記信号を一度に１つずつ発生するようになっ
    ている、請求項１５記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  17. 【請求項１７】 前記電子回路に電気的に接続された基準コンデンサを更に
    含み、 前記電子回路が、更に前記基準電極を使って前記信号を発生するようになって
    いる、請求項１５記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  18. 【請求項１８】 前記基準コンデンサが、 前記アース電極、および前記ハウジング部材内に設けられた基準電極によって
    形成されたオイル劣化およびレベル基準コンデンサと、 固定された基準コンデンサとを含む、請求項１７記載の高感度容量性オイル劣
    化およびレベルセンサ。
  19. 【請求項１９】 前記測定電極が、前記アース電極に対して同軸状に位置す
    るよう、前記ハウジング部材と前記内側部材との間に設けられたスペーサを更に
    含む、請求項１５記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  20. 【請求項２０】 前記アース電極と前記測定電極とが円筒状である、請求項
    １９記載の高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  21. 【請求項２１】 導電性チューブ部材と、 前記チューブ部材内に固定された導電性測定チューブと、 前記測定チューブより下方で、前記チューブ部材内に固定された導電性電極と
    を備え、 前記チューブ部材と前記測定チューブとが、オイルのレベルを検出するための
    測定電極を構成し、 前記チューブ部材と前記電極とが、オイルレベルを検出するための基準電極お
    よびオイルの劣化を検出するための測定電極を構成し、 センサ内のオイルの劣化の程度およびレベルを示す信号を発生するようになっ
    ている電子回路に、前記チューブ部材と前記測定チューブと前記電極とが、電気
    的に接続されている、高感度容量性オイル劣化およびレベルセンサ。
  22. 【請求項２２】 センサ内のオイルの劣化の程度およびレベルを示す信号を
    発生するための電子回路に電気的に接続された複数のコンデンサを構成する少な
    くとも３つの電極を含み、該電極のうちの１つが、前記コンデンサのうちの少な
    くとも２つにおける電極として使用される、高感度容量性オイル劣化およびレベ
    ルセンサ。
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