JP2002266617A - オイル劣化判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オイルの劣化を判定する装置において、オイル
劣化の要因に関わらず、また、エンジン部品の摩耗状態
や部品の製造ばらつき、温度等を考慮して安価に判定で
きるようにする。 【解決手段】オイル交換後のエンジン総回転数からオイ
ルの基本余寿命を求め、エンジン部品交換後のエンジン
総回転数により余寿命補正値を求め、該基本余寿命から
該余寿命補正値を減算することによりオイル余寿命を決
定する。このオイル余寿命を、さらに、エンジン冷却水
温によって補正したり、あるいはエンジン負荷に対する
使用頻度に重み付けを行って補正したりすることもでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオイル劣化判定装置
に関し、特にエンジン潤滑オイル(以下、単にオイルと
言う。)交換後の劣化度を求めてオイル交換時期を促が
すことができるオイル劣化判定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、オイルの劣化を判定する装置
としては、(1)オイル劣化センサによる方式、及び(2)エ
ンジン負荷頻度記録方式とが提案されており、それぞれ
について以下に述べる。

【０００３】(1)オイル劣化センサによる方式：この方
式としては、光学式(特開2000-130240号公報等)、超音
波式(特開平11-118774号公報等)、粘度計式(特開2000-1
86525号公報等)、抵抗値式(特開平11-270787号公報
等)、誘電率式(SAE970847等)、及びPh検出式(SAE932840
等)が既にセンサを用いてオイルの劣化を判定する装置
として提案されている。

【０００４】(2) 負荷頻度記録方式：この方式は、エン
ジンの運転領域毎に劣化の要因となる物質の混入状態が
予め知られていることを利用したものであり、エンジン
回転数と負荷信号(燃料噴射量、アクセル開度等)からオ
イルへの混入すす量を計算蓄積し、交換時期を決定する
もの(特公昭60-44490号公報)や、これをさらに温度補正
と急加速補正を加えたもの(特開平11-81967号公報)や、
走行距離又はエンジン駆動時間で交換時期を判断するも
の(同10-38605号公報)が既に提案されている。

【０００５】上記特開平11-81967号公報の場合は、エン
ジンの運転領域の各部分毎にエンジンベンチでの全酸化
とすすの増加量を記憶しておき、運転領域毎の使用頻度
により全酸化とすすの増加量を計算蓄積して規定値との
比較からオイルの劣化判断をすると共に、エンジンベン
チでの全酸化データの測定時のオイルの温度をマップに
記憶しておき、全酸化についてはオイルの温度で補正を
する。また、エンジンの回転を急加速した場合のすすの
増加分も加算するようにしたものである。

【０００６】上記特開平10-38605号公報の場合は、走行
距離とエンジン駆動時間からオイルの交換時期を決め、
使用するオイルのグレード、気候条件、走行環境等によ
り交換時期の判定を変更可能にしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のオイル劣化セン
サによる方式(1)は、オイル劣化の要因の一部に着目し
て、その要因が劣化すれば他の要因も劣化するであろう
という臆測によりオイルの劣化判断をしているため、他
の要因による劣化が進んでいてもそのセンサでオイルの
劣化が検出されなければ、オイルの交換が遅れエンジン
部品の寿命を短くしてしまうことになる。

【０００８】また、負荷頻度記録方式(2)でオイルの劣
化を推定する場合には、ピストンリング等の摩耗状態や
部品の製造ばらつき、粗悪燃料等の影響により、オイル
に混入する汚染物の増加量も変わってくるため、エンジ
ン部品の摩耗状態や部品の製造ばらつき、粗悪燃料等の
影響を考慮する必要があるが、このような外乱の影響を
考慮して安全を見て、早目にオイルの交換をするような
エンジン回転数等の判定データが設定されていたため、
まだ使用できるにも関わらずオイルを交換してしまうこ
とが多かった。

【０００９】また、特公昭60-44490号公報の場合は、オ
イルの温度が考慮されていないので、オイルが高温とな
る状態で長い時間使用された場合、計算値よりも酸化劣
化が早く進んでしまう問題があった。さらに、負荷頻度
記憶方式(2)の場合は、予めオイル劣化の要因が発生し
易いエンジンの使用領域を記憶して、劣化の進み具合を
推定しているので、これらの先行例において考慮されて
いないオイル劣化の要因となる、粘度指数向上剤のせん
断によって破損する物理劣化や、水、燃料混合による汚
染劣化が考慮されていない。

【００１０】従って本発明は、オイルの劣化を判定する
装置において、オイル劣化の要因に関わらず、また、エ
ンジン部品の摩耗状態や部品の製造ばらつき、温度等を
考慮して安価に判定できるようにすることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】オイルの劣化要因として
は、熱的要因、排出ガス成分等による、基油、添加剤の
化学的劣化、すす、水、燃料、ダスト等の混入による汚
染劣化、粘度指数向上剤のせん断によって破損する物理
劣化等がある。

【００１２】長時間使用によるオイルの劣化判断の方法
として、走行距離で管理する方法が一般的であるが、例
えば、重量物を運搬するトレーラのエンジンであれば走
行距離は増えないが、エンジンを高回転・高負荷で運転
することが多いため、早目にオイルが劣化することから
もわかるように、エンジンの回転数の積算値、すなわち
総回転数で管理する方がオイル劣化を判定するのに適し
ている。

【００１３】従って本発明に係るオイル劣化判定装置で
は、まずオイル交換後のエンジン回転数の第1の積算値
(総回転数)からオイルの基本寿命を求める。また、ピス
トンリングやエンジンライナーの摩耗劣化の影響を考慮
するために、これらの部品が交換された新規の状態から
のエンジン回転数の第2の積算値により余寿命補正値を
求め、上記の基本余寿命から該余寿命補正値を減算する
ことによりオイル余寿命を演算手段が決定するようにし
ている。

【００１４】また、高い温度でオイルを使用するほうが
オイルが早めに劣化するため、オイル温度を測定して上
記オイル余寿命を補正することが望ましいが、オイル温
度センサは通常の車両には搭載しないので、オイル温度
の代替としてエンジン冷却水温を検出する手段を設け、
演算手段は、該エンジン冷却水温が所定温度を越えた頻
度分布の平均温度を計数し、さらに該平均温度から上記
第1の積算値に対する補正計数を求めて上記オイル余寿
命を補正した補正オイル余寿命を算出することができ
る。

【００１５】さらに、本発明ではエンジン負荷を検出す
る手段を設け、該演算手段が、エンジン回転数とエンジ
ン負荷に対する使用頻度データに重み付けデータを積算
した値に基づき上記の補正オイル余寿命をさらに補正し
た重み付け補正オイル余寿命を算出することもできる。

【００１６】これにより、エンジンの運転領域により、
オイルに混入する異物の増加量が異なることに対処する
ことが可能となる。また、ピストンリングやエンジンラ
イナーの長時間使用による摩耗や粗悪燃料による腐食摩
耗による燃焼効率の悪化や、オイルの粘度の増加が発生
するとアイドリング時の消費燃料が増大することから、
アイドリング回転において、エンジン負荷が高い運転領
域の重み付けを大きくして、ピストンリングやエンジン
ライナーの摩耗やオイル粘度の異常上昇を早期に発見
し、従来から用いられている負荷頻度記録方式の欠点を
補うようにしている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るオイル交換
時期判定装置の実施例を示したものであり、マスタコン
トローラ1とエンジン制御装置2とオイル交換指示装置3
とが共通バス4で相互に接続され、車内シリアル通信ネ
ットワークを構成している。サービスツール5は直接マ
スタコントローラ1に接続されている。

【００１８】マスタコントローラ1は、図2に示す処理プ
ログラムを実行するものであり、エンジン制御装置2は
メモリ20を含み、エンジン回転数Nとアクセル開度Aとエ
ンジン冷却水温Twとを各センサ(図示せず)から信号入力
し、必要に応じてエンジン負荷を示す燃料噴射量Qを出
力するものである。

【００１９】また、オイル交換指示装置3は、オイル要
交換信号を出力すると共に、データクリアのためのオイ
ル交換信号を入力するものである。更に、サービスツー
ル5は、マスタコントローラ1のデータ初期化、ダウン/
アップ・ロード、オイル種類の登録などを行うと共に、
オイル交換やピストンリング、シリンダライナーの交換
時に、交換情報をマスタコントローラ1へ入力するもの
である。

【００２０】以下、図2のフローチャートを参照してマ
スタコントローラ1の動作を説明する。まず、マスタコ
ントローラ1は、サービスツール5によって後述する係数
データk1,k2の初期化が行なわれるとともに、オイル交
換指示装置3を介して受けたオイル交換信号によって、
後述するデータY1〜Y4をクリアする(ステップS1)。

【００２１】そして、エンジン回転数N、エンジン冷却
水温Tw、及び燃料噴射量Qをエンジン制御装置2から読み
込む(ステップS2)。なお、燃料噴射量Qは、エンジン制御
装置2が、アクセル開度Aとエンジン回転数Nとに基づい
てメモリ20に予め格納されたマップに従って目標とする
燃料噴射量Qを出力するので、この燃料噴射量を同時に
入力するものである。

【００２２】次に、マスタコントローラ1は、オイル交
換後のエンジン回転数Nを積算したエンジン総回転数ΣN
1(第1の積算値)から、図3に実線で示す基本余寿命Y1を
算出する(ステップS3)。なお、この基本余寿命Y1は、エ
ンジン総回転数ΣN1の交換閾値に対する残存エンジン回
転数と考えてもよく、エンジンとオイルの種類により特
性が定められるものである。

【００２３】次に、図4に示すピストンリングやシリン
ダライナー等の交換後(未交換であれば工場出荷後)のエ
ンジン総回転数ΣN2(第2の積算値)による余寿命補正値y
1を算出する(ステップS4)。この余寿命補正値y1は、エ
ンジン総回転数ΣN2が増大するにつれてピストンリング
の摩耗などにより、オイルに混入する異物が増大した
り、オイル消費量が増大するなどの問題があるため大き
な値になる。

【００２４】ここで、オイル交換後のエンジン総回転数
ΣN1や、ピストンリングやシリンダライナー交換後(未
交換であれば工場出荷後)のエンジン総回転数ΣN2につ
いて一例を説明しておく。 エンジン工場出荷後からのエンジン総回転数：ΣN オイル交換時のエンジン総回転数ΣN：ΣN1i(マスタコ
ントローラが記憶保存) ピストンリングやシリンダライナー交換時のエンジン総
回転数ΣN：ΣN2i(マスタコントローラが記憶保存) とすると、 ΣN1＝ΣN−ΣN1i ΣN2＝ΣN−ΣN2i として処理すればよい。

【００２５】そして、この余寿命補正値y1を上記の基本
余寿命Y1から減算する式(1)によりオイル余寿命Y2(図3
参照)を算出することができる(同)。以上の処理に加え
て本発明では、更に、図2で点線で示した以下の処理を
行うことができる。

【００２６】エンジン制御装置2を介して入力したエン
ジン冷却水温Twが所定値として70℃以上の頻度分布(右
側縦軸)の平均温度AvTを算出する(ステップS5)。これ
は、高い温度でオイルを使用する方がオイルが早目に劣
化するので、このエンジン冷却水温Twが70℃以上でどの
程度の頻度で表れたかをデータ記録したときの平均温度
AvTを求めるものである。

【００２７】そして、この求めた平均温度AvTに基づ
き、マスタコントローラ１はやはり図5に示すマップか
ら補正係数k1(左側縦軸)を読み取る(ステップS6)。この
ようにして求めた補正係数k1をエンジン総回転数ΣN1に
対して乗算すると共に、エンジン総回転数ΣN2による余
寿命補正値y1と共に、ステップS3で求めた基本余寿命Y1
から減算する式(2)により、補正余寿命Y3(図3参照)を算
出することができる(ステップS7)。

【００２８】さらに本発明では、図2に一点鎖線で示し
たように、エンジン負荷頻度と重み付けマップにより重
み付け補正余寿命Yを算出する(ステップS8)。これについ
て以下に詳しく説明する。図6には、エンジン回転数Nと
エンジン制御装置2から入力した燃料噴射量Qによって示
されるエンジン負荷Qの関係が全負荷曲線ALCとして示さ
れており、この全負荷曲線ALC内において、図示の領域a
〜e(a：アイドル状態、b：通常走行状態、c：登はん状
態、d：高速走行状態、e：高速加速状態)が最も使用頻
度の高い領域であり、領域f〜kが最も低い領域である。

【００２９】このようなエンジン負荷頻度分布におい
て、エンジンを高負荷側で使用する場合と低負荷側で使
用する場合とでは、オイルを汚染劣化させる異物混入状
況が異なる。すなわち、高負荷領域においては異物混入
度が高いので、その重み付けの値を大きくし、逆に異物
混入の少ない重み付けの値を小さく設定する必要があ
る。

【００３０】なお、ここに入力する値は、試験データな
どの標準値を元に作成しており、ばらつきなどの外乱を
考慮して安全を見て早目に余寿命が0になるような値は
設定しない。図7の重み付けマップのデータは、エンジ
ン負荷が高くなる領域の重み付けの値を大きくする状態
を示している。

【００３１】すなわち、その領域の使用頻度が増えると
いうことは、オイルの中にすすや不溶解分の混入量が増
加して、粘度が高くなったり、微粒子や沈殿物が増加し
エンジンの摩擦抵抗が増えていたり、ピストンリングや
シリンダライナーの摩耗が進み、燃焼効率が悪くなる等
の問題が発生していることが考えられるので、図示の例
では高負荷領域lの重み付けの値を大きくし、この領域l
からnに向って重み付け量を小さくして行く(等高線のな
い領域は標準値でよい)。

【００３２】また、アイドル回転状態については、通常
走行状態とは別に集中する頻度領域aよりエンジン負荷
が高くなる領域mの重み付けの値を大きくし領域o等を低
くしておくことにより、エンジンが十分に暖機する前に
エンジンを停止することにより、オイルに水や燃料が混
入することで、エンジン部品が摩耗する問題(特開2000-
186525号公報参照)も早期に検出することができるよう
になる。

【００３３】すなわち、エンジンが十分に温度が上昇し
ないということは、オイルの粘度が高く、当然、アイド
リング時のエンジン負荷も大きくなるので、アイドル回
転の高負荷領域mの重み付けの値を大きくすることによ
り、水や燃料が混入し易い使われ方をされているエンジ
ンであるという判定ができ、早目のオイル交換により、
エンジン部品の損傷を防止することができるようにもな
る。

【００３４】そして、図6の使用頻度と図7の重み付け量
とを乗算し、ディメンジョン(例えばエンジン回転数)を
合わせるための係数k2を掛けた値を、上記の補正余寿命
Y3から式(3)により減算することで、重み付け補正寿命Y
4を算出することができる(ステップS8)。

【００３５】このようにすることにより、エンジン部品
の製造ばらつきの影響や粗悪燃料使用による影響を回避
でき、オイルを汚染劣化させる異物混入が多い領域の重
み付けの値を試験データ等の標準値を元に作成しても、
寿命切れの判断が遅くなることによるエンジン部品が損
傷する問題点の発生を回避できるようになる。

【００３６】また、図示していないが、エアコン作動に
よる影響で、アイドル回転でのエンジン負荷が大きくな
る場合と、オイルの劣化によるエンジン負荷の増加の見
分けがつくように、エアコン(やPTO)が作動していると
きのエンジン負荷頻度データを図7とは別に記録し、そ
のデータを図7のものから減算処理をした使用頻度(N，
Q)の値を用いて、上記式(3)の処理を行うようにしても
よい。

【００３７】最後の重み付け補正余寿命Y4が、0になる
時が、オイルの使用限界とする。重み付け補正余寿命Y4
が基準値より大きい場合は、オイル交換指示装置3か
ら、要交換信号をオフとし、基準値より小さければ、要
交換信号をオンにして出力する。

【００３８】また、この処理は、オンボードで解析する
ように説明したが、サービスツール5を介して、ホスト
コンピュータ(図示せず)にデータを転送して、ホストコ
ンピュータで実施してもよいし、サービスツール5上で
実施してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るオイ
ル劣化判定装置によれば、ピストンリング等の摩耗状態
により、オイルに混入する汚染物の増加量が変わって来
ても、ピストンリング等の部品交換後のエンジン総回転
数により、余寿命推定値を補正するようにしたため、汚
染物の増加により、エンジンの部品が損傷することがな
くなる。

【００４０】さらに、エンジン冷却水温を考慮してオイ
ル余寿命を補正し、オイルの酸化劣化度をより正確に推
定することができる。また、部品の製造ばらつき、粗悪
燃料などの影響により、オイルに混入する汚染物の増加
量が変わったり、ピストンリングやシリンダライナーの
摩耗が進んでもエンジンの使用頻度と負荷領域とに基づ
いて重み付けの値を変えることにより、これらの影響を
早期に検出できるようになるので、トラックのようにエ
ンジンの使用状態が異なる車両においても、適切なオイ
ル交換時期の判定ができるようになる。

【００４１】また、従来の負荷頻度記録方式によるオイ
ル劣化を判定する装置では、水、燃料の混入の検出はで
きなかったが、この方法で水、燃料の混入も予測できる
ようになる。また、上記の負荷頻度記録方式でオイルの
余寿命を推定するようにしても寿命切れの判断遅れによ
りエンジン部品が損傷することを防止できる。また、こ
のことにより、判定データについて、安全を見込んで、
早目に余寿命が無くなるようなデータを設定する必要が
なくなるので、従来の負荷頻度記録方式よりも長くオイ
ルを使用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオイル劣化判定装置の実施例を示
したブロック図である。

【図２】本発明に係るオイル劣化判定装置におけるマス
タコントローラによって実行されるプログラムのフロー
チャート図である。

【図３】オイル基本余寿命とエンジン水温頻度補正との
関係を示したグラフ図である。

【図４】長期使用時の頻度補正マップを示したグラフ図
である。

【図５】水温頻度データと水温頻度補正マップを示した
グラフ図である。

【図６】エンジンの負荷頻度を示したグラフ図である。

【図７】本発明に係るオイル劣化判定装置における重み
付けのための変換マップを示したグラフ図である。

【符号の説明】

1 マスタコントローラ 2 エンジン制御装置 3 オイル交換指示装置 4 バス 5 サービスツール 20 メモリ 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三澤 賢哉 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内 (72)発明者 星野 崇 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内 Ｆターム(参考） 3G015 EA29 EA32 FC02 FC03 FC05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転数を検出する手段と、オイル
   交換後の該エンジン回転数の第1の積算値からオイルの
   基本余寿命を求め、エンジン部品交換後の該エンジン回
   転数の第2の積算値により余寿命補正値を求め、該基本
   余寿命から該余寿命補正値を減算することによりオイル
   余寿命を決定する演算手段と、を備えたことを特徴とす
   るオイル劣化判定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 エンジン冷却水温を検出する手段をさらに備え、該演算
   手段は、該エンジン冷却水温が所定温度を超えた頻度分
   布の平均温度を計数し、さらに該平均温度から該第1の
   積算値に対する補正係数を求めて該オイル余寿命を補正
   した補正オイル余寿命を算出することを特徴としたオイ
   ル劣化判定装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 エンジン負荷を検出する手段をさらに備え、該演算手段
   が、該エンジン回転数とエンジン負荷に対する使用頻度
   データに重み付けデータを積算した値に基づき該補正オ
   イル余寿命をさらに補正した重み付け補正オイル余寿命
   を算出することを特徴としたオイル劣化判定装置。