JP2002504990A

JP2002504990A - 容量性オイル劣化汚染センサ

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Publication number: JP2002504990A
Application number: JP53848598A
Authority: JP
Inventors: エムパク，ヨン; エイナサール，マルコス
Original assignee: カヴリココーポレイション
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2002-02-12
Also published as: EP0965032A4; WO1998039631A1; US5824889A; CA2280272A1; CA2280272C; EP0965032A1

Abstract

(57)【要約】オイルの劣化及び汚染を検出する容量性センサ（１０）は、ハウジング（１４）と、ハウジング（１４）に取付けられた第１容量性プレート（３０）を有する基片（２４）と、第１容量性プレート（３０）に接近して、ハウジング（１４）に取付けられた第２容量性プレート（３４）と、外部固定基準コンデンサ（５８）を含む全基準コンデンサとを備えている。第２容量性プレート（３４）は、オイルを含む混合流体が、容量性センサ（１０）のコンデンサを構成する第１及び第２容量性プレート（３０）（３４）の間の間隙（４０）を自由に循環できるように、ハウジング（１４）に取付けられている。容量性センサ（１０）のコンデンサ及び全基準コンデンサのそれぞれのキャパシタンスが用いられ、間隙（４０）にあるオイルを含む混合流体の誘電率を示す信号が発生させられる。この容量性センサ（１０）は、最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値を超えた時に、信号を発生する回路を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】容量性オイル劣化汚染センサ発明の背景発明の分野本発明は、オイル劣化汚染センサ、特に、オイル劣化汚染センサのコンデンサと、少なくとも１つの基準コンデンサと、オイルの劣化と汚染とを区別するための電子回路とを有する容量性トランスデューサを含む容量性オイル劣化汚染センサに関する。関連技術の説明エンジンの効率及び耐性に影響する最も重要な要素の１つは、潤滑である。エンジンオイルが劣化すると、エンジンを、その部品の摩擦により発生する損傷から保護するという面における効率が低下する。詳しく言うと、エンジンオイルの平均的使用期間は、熱による分解、添加物の劣化、及び燃焼過程で発生する炭素粒子により決まる。エンジンオイルの劣化は、粘度の低下として現れる。また、エンジンオイルが劣化または不足すると、その誘電率が高くなる。エンジンオイルの誘電率は、その品質及び使用期間によって変化するが、通常は1.6〜3.2である。例えば、あるブランドのエンジンオイルの誘電率は、ある動作条件下で、400 時間使用した場合に、2.19から2.35に増加した。このような時に、エンジンオイルが劣化しているため、交換するべき時期であることを示す手段が必要である。クーラント（グリコールエチレン）、燃料または水等の汚染物質が、エンジンオイルに混入すると、早期に潤滑が不具合となる。エンジンオイルにこのような汚染物質が混入していると、往々にして、ヘッドガスケットの破損や、ピストンリングの損傷のような機械的不具合が発生することとなる。従って、エンジンオイル内にこれらの汚染物質が存在していることを検出するための手段も、また望まれている。水及びエンジンクーラントの誘電率は、それぞれ、概ね87.5及び37.0である。従って、上記のような汚染物質がエンジンオイルに混入すると、潤滑動作のために、エンジンを循環する流体の誘電率は、大きく増加する。そのため、エンジンオイルが汚染しているにもかかわらず、誤って劣化していると認識することがある。また、その逆もある。エンジンオイルの誘電率は、エンジンオイルの温度と、エンジンオイルの特定のブランドにより変化する。従って、本発明の第１の目的は、エンジンオイルを誘電体として使用した、容量性トランスデューサを備える容量性オイル劣化汚染センサを提供することにある。本発明の第２の目的は、エンジンオイルの劣化と汚染とを区別し、おのおのについて、別々の信号を発生するようにした容量性オイル劣化汚染センサを提供することにある。本発明の第３の目的は、固定コンデンサと可変コンデンサを組合せて、種々のエンジンオイルの劣化度を示す劣化度信号を発生させるようにした容量性オイル劣化汚染センサを提供することにある。本発明の第４の目的は、浮遊容量が減少するようになっている可変コンデンサを備える容量性オイル劣化汚染センサを提供することにある。本発明の第５の目的は、エンジンオイルの温度変化の影響を補償するために、エンジンオイルの劣化度信号を調整しうるようにした、容量性オイル劣化汚染センサを提供することにある。発明の要約本発明の実施例によると、この容量性オイル劣化汚染センサは、ハウジングと、ハウジング内に取付けられた第１容量性プレートを有する基片と、第１容量性プレートに接近して、ハウジングに取付けられた第２容量性プレートと、外部固定基準コンデンサを含む全基準コンデンサを備えている。第２容量性プレートは、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が、第１容量性プレート及び第２容量性プレートの間の間隙を、自由に循環するようにしてハウジングに取付けられ、それにより、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサが構成されている。容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及び全基準コンデンサのそれぞれのキャパシタンスは、間隙内のオイルを含む少なくとも１種類の流体の誘電率を示す信号を発生する。本発明の第２の態様においては、この容量性オイル劣化汚染センサは、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及び全基準コンデンサのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す信号を発生するための回路と、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体の誘電率が、所定値を越えた時、または、エンジンオイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率をもって、所定値を超えた時に、誘電率を示す信号を受け取って処理し、オイルの汚染を示す汚染度信号を発生するオイル汚染検出回路とを備えている。本発明の第３の態様においては、第１容量性プレートは、大きな検出エリアと、第１容量性プレートの全エリアのごく小さい部分である基準エリアとに分割されている。検出エリア及び第２容量性プレートは、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成している。また、全基準コンデンサには、基準エリア及び第２容量性プレートにより構成されている容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサが含まれている。本発明の第４の態様においては、この容量性オイル劣化汚染センサは、さらに、誘電率を示す信号に対して温度補償を行うために、基片に溶着された感温性抵抗体と、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及び全基準コンデンサのそれぞれのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す信号を発生する回路とを備えている。本発明の第５の態様においては、容量性オイル劣化汚染センサは、エンジンのオイルパンまでに延びる内端部を有し、かつこの部分にねじ山が形成された金属製のハウジングを備えている。このハウジングの内端部には、２つの容量性プレートが、互いに離れて取付けられ、これら容量性プレートの間を、オイルが自由に循環することができるようになっている。図面の説明本発明の他の目的、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明及び図面を参照することにより、容易に理解できると思う。なお、各図面において、同一部分には同一符号を付してある。図１は、本発明による容量性オイル劣化汚染センサの縦断面図である。図２は、容量性オイル劣化汚染センサの図１における2-2線端面図である。図３は、容量性オイル劣化汚染センサの図１における3-3線端面図である。図４は、図１に示す容量性オイル劣化汚染センサの後面図である。図５は、エンジンオイルの粘度（誘電率）を示す信号を発生するために、容量性オイル劣化汚染センサに組み込まれた回路の電気回路図である。図６は、エンジンオイルの劣化試験における、室温での時間経過に対する容量性オイル劣化汚染センサの出力電圧（ＶＤＣ）を示すグラフである。図７は、種々のエンジンオイルの温度に対する出力電圧（ＶＤＣ）を示すグラフである。図８は、誘電率を示す信号を発生する回路、及びオイル汚染検出回路を示す機能的ブロック図である。好ましい実施例の詳細な説明図１は、自動車のエンジンオイルタンク、例えばオイルパンの側壁（１２）に取付けられた、エンジンオイルの劣化及び汚染を検出する容量性センサ（１０）の縦断面図である。この容量性センサ（１０）は、内端部（１６）がオイルパン内へ突出して、エンジンオイルと接触する金属製のハウジング（１４）を備えている。上記内端部（１６）には、オイルパンの側壁（１２）に設けたねじ孔（２０）に螺合しうするねじ山（１８）が形成されている。図１に示すように、ゴム等の密封材料からなる環状ガスケット（２２）が、ハウジング（１４）と側壁（１２）との間に設けられている。オイルパン自体は、金属製の薄いものであるが、側壁（１２）の部分は肉厚として、強度を増すとともに、容量性センサ（１０）を嵌着できるようにしてある。ハウジング（１４）、特にその内端部（１６）は、基片（２４）を嵌入しうるように、正確に機械加工されている。内端部（１６）は、容量性センサ（１０）の長手方向に沿う、円筒状の空洞を形成しており、基片（２４）の外径は、内端部（１６）の内径よりも僅かに小さく、例えば15nm（0.6インチ）であることが好ましい。基片（２４）は、熱伝導性の良い絶縁材料からなることが好ましい。例えば基片（２４）は、アルミナのようなセラミック材料で形成されていることが好ましい。基片（２４）は、内側面（２６）と、内側面（２６）と対向する外側面（２８）とを有し、内側面（２６）をオイルパンの内部に向けて、基片（２４）は、内端部（１６）に嵌合されている。第１容量性プレート（３０）は、内側面（２６）上に形成され、エンジンオイルと接触するようになっている。第１容量性プレート（３０）は、導体からなっている。好ましい実施例においては、第１容量性プレート（３０）は、金からなり、25.4μm〜12.7μm（1/1000〜1/2000インチ）となっている。また、ペースト状の第１容量性プレート（３０）を、セラミック材料で形成されたディスク状の基片（２４）上に、スクリーン印刷して焼き付けてもよい。ハウジング（１４）の内端部（１６）の先端には、第２容量性プレート（３４）をハウジング（１４）内に支持することができる大きさの複数の支持片（３２）が設けられている。第２容量性プレート（３４）もまた、導体（例えばスチール）からなり、第１容量性プレート（３０）及び第２容量性プレート（３４）は、互いに平行となるようにして、支持片（３２）により固定支持されている。第１容量性プレート（３０）と第２容量性プレート（３４）との間隙は、0.25 〜0.5mm（0.010〜0.020インチ）であり、エンジンオイルが、オイルパンから両プレート間の間隙を、自由に循環できるようになっている。また、この容量性センサ（１０）は、基片（２４）が、第２容量性プレート（３４）から離れる方向に、内端部（１６）内が滑るのを防止するための手段を有している。例えば、この手段は、ハウジング（１４）内に嵌入されている外側スペーサ（３６）である。また、基片（２４）と外側スペーサ（３６）との間には、環状シール（３８）が設けられており、エンジンオイルが、基片（２４）の周りを通過して、ハウジング（１４）に流入することを防止している。環状シール（３８）は、シリコンゴムのような密封材料からなるものである。支持片（３２）は４本あり、第２容量性プレート（３４）をハウジング（１４）に支持するのに加えて、エンジンオイルを、第１容量性プレート（３０）と第２容量性プレート（３４）との間を自由に循環させうるように、内端部（１６）に、円周方向に離して設けられている。従って、容量性センサ（１０）のコンデンサは、第１容量性プレート（３０）、第２容量性プレート（３４）、及びエンジンオイルを含む間隙（４０）により形成されることになる。容量性センサ（１０）のコンデンサのキャパシタンスは、第１容量性プレート（３０）と第２容量性プレート（３４）との間の誘電率により変化する。容量性センサ（１０）の作用的特徴を詳述する前に、容量性センサ（１０）は、図１に示すように、ハウジング（１４）に機械的に結合されたコネクタシェル部（４２）を備えていることを指摘しておく。複数のコネクタまたは導体ターミナルが、コネクタシェル部（４２）内に保持されている。コネクタ支持片（４４）及び環状シール（４６）が、ハウジング（１４）に設けた導電性の内向保持環（４８）とコネクタシェル部（４２）との間で保持されている。内向保持環（４８）の外側面に、コネクタ支持片（４４）及び環状シール（４６）が接触し、その内側面に、外側スペーサ（３６）が接触している。上述の機械的構成により、基片（２４）及び第１容量性プレート（３０）が、ハウジング（１４）内を、第２容量性プレート（３４）から離れる方向に滑るのが防止されている。さらに、容量性センサ（１０）のハウジング（１４）内には、エンジンオイルの誘電率を示す信号、つまりエンジンオイルの劣化度を示す劣化度信号を発生するための回路が設けられている。この回路のいくつかの要素は、基片（２４）から熱的に絶縁された集積回路（５０）（例えばハイブリッド集積回路）内に設けられていることが好ましい。集積回路（５０）には、容量性センサ（１０）のコンデンサと、全基準コンデンサ（Ｃ_R）（後述）が含まれている。好ましい実施例では、集積回路（５０）は、基片（２４）と熱的に接続するのに必要な他の回路要素も含んでいる。例えば、集積回路（５０）は、外側面（２８）に機械的に取付けられるか、または接着され、かつ基片（２４）に溶着された感温性抵抗（５２）を含んでいる。図２は、図１に示す容量性センサ（１０）の２−２線端面図である。第１容量性プレート（３０）は、大きな検出エリア（５４）と、第１容量性プレート（３０）全体に対して、比較的小さい基準エリア（５６）とに分割されている。検出エリア（５４）及び第２容量性プレート（３４）は、エンジンオイルがそれらの間で誘電体となって、容量性センサ（１０）のコンデンサ（Ｃ_E）を構成している。容量性センサ（１０）の第１容量性プレート（３０）には、不活性層（５７）が設けられている。不活性層（５７）は、例えば厚さが、12.7μm〜50. 8μm（0.0005〜0.002インチ）のポリアミド皮膜である。上述した全基準コンデンサ（Ｃ_R）は、図１に示す集積回路（５０）に電気的に接続されている外部固定基準コンデンサ（Ｃ_RF）（５８）と、外部固定基準コンデンサ（Ｃ_RF）（５８）と電気的に並列に接続されているエンジンオイル劣化基準コンデンサ（Ｃ_RE）とを含んでいる。エンジンオイル劣化基準コンデンサ（Ｃ_RE）は、基準エリア（５６）及び第２容量性プレート（３４）で構成され、その間で、エンジンオイルが誘電体として作用している。第２容量性プレート（３４）及びハウジング（１４）は、スチールで形成することができ、また、接地電位となりうる。次の式は、上述した全基準コンデンサの関係を表している。Ｃ_R＝Ｃ_RF＋Ｃ_RE 好ましい検出エリア（５４）の面積は、4.78mm²（0.188インチ²）であり、その形状は概ね円形である。好ましい基準エリア（５６）は、検出エリア（５４）内に絶縁されて設けられ、その面積は、0.38mm²（0.015インチ²）であり、その形状は概ね円形である。図１に示すように、検出エリア（５４）及び基準エリア（５６）は、リード線（６０）（６２）により、それぞれ集積回路（５０）に接続されている。容量性センサ（１０）を組立てる際には、リード線（６０）（６２）を、基片（２４）に設けた透孔（６４）（６６）へ、それぞれ通過させるようにする。透孔（６４）（６６）は、リード線（６０）（６２）の太さよりも僅かに大径であるので、リード線（６０）（６２）と透孔（６４）（６６）の内壁との間に充填材を注入する必要がない。また、図２には、リード線（６０）を検出エリア（５４）に電気的に接続するためのはんだ接合部（６８）と、リード線（６２）を、基準エリア（５６）に電気的に接続するためのはんだ接合部（７０）とが示されている。はんだ接合部（６８）（７０）は、銀エポキシ例えば「ヘラウス(Heraeus)60-193」であり、エンジンオイルが透孔（６４）（６６）を通過して、容量性センサ（１０）に流入するのを防止している。図１は、第２容量性プレート（３４）が、導電性のハウジング（１４）、内向保持環（４８）、及びコネクタ支持片（４４）を介して、集積回路（５０）に電気的に接続されていることを示している。また、感温性抵抗（５２）は、内部絶縁プラスチックスペーサ（７６）によりリード線（６０）（６２）と絶縁されているリード線（７２）（７４）により、集積回路（５０）に接続されている。図３は、容量性センサ（１０）の図１に示す3-3線端面図である。第２容量性プレート（３４）は、内端部（１６）のまわりに等間隔をもって設けられている４つの支持片（３２）により固定保持されている。容易にわかるように、支持片（３２）の数は、４つ以外でも良く、また、内端部（１６）のまわりに必ずしも等間隔で設けなくても良い。エンジンオイルを間隙（４０）に自由に流すことのできる支持片（３２）としては、様々な態様が考えられうる。図４は、図１に示す容量性センサ（１０）の後面図である。コネクタシェル部（４２）により支持されている端子は、接地電圧端子（７８）、電源電圧端子（８０）、及び出力電圧端子（８２）を備えている。電源電圧端子（８０）と接地電圧端子（７８）との間に印加される作動供給電圧（Vcc）、つまり回路に供給される電圧は、5.000±0.250Ｖの直流電圧である。回路が発生するエンジンオイルの劣化度を示す劣化度信号（Vout）は、コネクタシェル部（４２）における出力電圧端子（８２）と接地電圧端子（７８）との間で検出される。コネクタシェル部（４２）は、六角形の外面（８４）を備えていることが好ましい。この外面（８４）を利用して、修理工やユーザは、一般的なレンチを使って、容量性センサ（１０）を、オイルパンのねじ孔（２０）を介して取付けたり、そこから取外したりすることができる。容量性センサ（１０）を、エンジンのオイルパンに容易に取付けたり、そこから取外したりするための他の機械的構成も考えうる。図５は、エンジンオイルの誘電率を示す信号、つまりエンジンオイルの劣化度を示す劣化度信号（Vout）を発生するために、容量性センサ（１０）内に設けられた劣化度信号発生回路（２００）を示す。説明を簡単にするために、作動供給電圧（Vcc）及びアース（GND）は、ハイブリッド集積回路（５０）に設けられているものとする。容易にわかるように、回路要素をハイブリッド集積回路（５０）に付加したり、その外部に再配置する時には、ハイブリッド集積回路（５０）の破線部を変更すればよい。一般的に、容量性トランスデューサは、交流電流（AC）搬送電圧により動作する。また、直流電流（ＤＣ）出力を得るために、交流電流を検波する必要がある。従って、劣化度信号発生回路（２００）は、オシレータ（２０３）が出力する交流電流搬送電圧で動作する、４つのダイオードを用いた回路（２０２）を備えている。図５に示すように、この回路（２０２）は、ダイオードＤＬＤ２、Ｄ３、及びＤ４を含み、ノード（２０４）（２０６）（２０８）（２１０）を形成している。より詳しく言うと、ダイオードＤ１のアノード及びダイオードＤ４のカソードが、ノード（２０４）に電気的に接続され、ダイオードＤ２のアノード及びダイオードＤ３のカソードが、ノード（２０６）に電気的に接続され、ダイオードＤ２のカソード及びダイオードＤ４のアノードが、ノード（２０８）に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソード及びダイオードＤ３のアノードが、ノード（２１０）に電気的に接続されている。エンジンオイルの劣化度を示す信号（Vout）は、劣化度信号発生回路（２００）により発生され、次の式により表わされる。 Vout∝（Ｃ_E−Ｃ_R）/（Ｃ_E＋Ｃ_R）容量性センサ（１０）のコンデンサ（Ｃ_E）は、ノード（２０８）とアース（G ND）とに電気的に接続されている。上述した全基準コンデンサ（Ｃ_R）は、外部固定基準コンデンサ（Ｃ_RF）と並列なエンジンオイル劣化基準コンデンサ（Ｃ_RE ）を備え、ノード（２１０）とアース（GND）とに電気的に接続されている。コンデンサ（Ｃ_E）、（Ｃ_RE）、及び（Ｃ_RF）は、ハイブリッド集積回路（５０）に含まれていないので、破線の外に示してある。エンジンオイル劣化基準コンデンサ（Ｃ_RE）は、各エンジンオイルの誘電破壊特性の相異を最小とするために用いられる。外部固定基準コンデンサ（Ｃ_RF）のキャパシタンスは、新しいエンジンオイルが間隙（４０）内に流入した時に、コンデンサ（Ｃ_E）とコンデンサ（Ｃ_R）のキャパシタンスがほぼ等しくなるように選択されている。コンデンサ（Ｃ_E）のキャパシタンスは、間隙（４０）内にエンジンオイルがない時には、５〜１５ｐＦであり、間隙（４０）がエンジンオイルで満たされている時は、６〜２０ｐＦとなる。エンジンオイルが劣化し始めると、各コンデンサ（Ｃ_E）及び（Ｃ_R）のキャパシタンスは変化し、また、コンデンサ（Ｃ_E）は、コンデンサ（Ｃ_R）よりも、エンジンオイルの誘電率変化に影響される。上述したように、エンジンオイルの劣化度信号（Vout）は、式（Ｃ_E−Ｃ_R）/ （Ｃ_E＋Ｃ_R）に比例している。つまり、劣化度信号発生回路（２００）は、各コンデンサ（Ｃ_E）及び（Ｃ_R）のキャパシタンスを利用して、劣化度信号（Vout）を発生させる。図５に示すように、好ましい劣化度信号発生回路（２００）は、また、温度補償要素（２１２）と、オシレータ（２０３）用のレベル設定部（２１４）とを備えている。これらの付加的な要素は、環境条件が変化すると、オシレータ（２０３）の出力を制限する温度補償要素（２１２）を備える一般的なものである。温度補償に関して、Ｒ６として示されている感温性抵抗（５２）は、エンジンオイルの温度変化により生じる劣化度信号（Vout）の変化を補償している。好ましい感温性抵抗（５２）（図１）は、米国カリフォルニア州93117-3092サンタバーバラ(Santa Barbara)キャスティリアンドライブ(Castilian Drive)27所在の会社フェロ(Ferro Corporation)により製造され、「センソーム(Sensohm)」の商品名で発売されている抵抗ペーストである。「センソーム」は、１０ｋΩ/ ユニットであり、適量のセンソームと基片（２４）に設けられた感温性抵抗（５２）とにより、３６ｋΩの抵抗となることを特徴としている。基片（２４）にペーストを塗ってから、感温性抵抗（５２）を基片（２４）に溶着して、ディスク状の基片（２４）の外側面（２８）に焼き付ける。劣化度信号発生回路（２００）は、また、必要に応じて劣化度信号（Vout）を出力するために、４つのダイオードを用いた回路（２０２）の出力信号を受け取って調整する外部オフセット回路（２１６）、及び外部ゲイン回路（２１８）を備えている。上述の信号処理は、劣化度信号発生回路（２００）を、他の構成としても得られる。例えば、回路の他の構成は、1973年10月発行の科学誌インストラム(Instr um)の改訂版第44巻第10号発行において、ディーン・アール・ハリソン(Dean R.H arrison)及びジョン・ディメフ(John Dimeff)が、タイトル「トランスデューサ( Transducers)」の下に記載しているような、４つのダイオードを用いた回路である。本発明の譲受人に譲渡された、米国特許第4,227,419号及び米国特許第4,398,4 26号の明細書中に記載されているような回路も使用できる。図６は、室温でエンジンを動作させた時の、時間の変化に対する容量性センサ（１０）の出力信号（ＶＤＣ）のグラフである。並列になっているプレートのキャパシタンスは、次の等式Ｃ＝ε（A/d）により表わされるので、コンデンサ（Ｃ_E）（Ｃ_RE）の各キャパシタンスは、この等式から得ることができる。なお、上述の等式において、εは、間隙（４０）にあるエンジンオイルの誘電率である。エンジンオイルの劣化に伴って、その誘電率が上昇するので、図６のグラフに示すように、劣化度信号（Vout）は、式（Ｃ_E−Ｃ_R）/（Ｃ_E＋Ｃ_R）と比例することになる。上述したように、コンデンサ（Ｃ_RF）のキャパシタンスは、新しいエンジンオイルが間隙（４０）に流入する時に、コンデンサ（Ｃ_E）が全基準コンデンサ（Ｃ_R）とほぼ等しくなるように選択され、これにより、劣化度信号発生回路（２００）が、初めに発生するエンジンオイルの劣化度信号（Vout）を、0.0ＶＤＣに近似させるようになっている。モーターが駆動し続け、エンジンオイルが劣化すると、図６に示すように、劣化度信号（Vout）は、時間とともに増加する。図７は、エンジンオイルの温度変化に対する、種々のエンジンオイルにより発生される劣化度信号（Vout）の変化を示すグラフである。各エンジンオイルに対応するデータ点を、異なるマークで示してある。次の表は、試験された各エンジンオイルに対応するマークを示している。試験された各エンジンオイルの劣化度信号（Vout）は、感温性抵抗（５２）による補償がない場合には、温度の上昇とともに、増加または減少することが認められた。容易にわかるように、感温性抵抗（５２）は、温度効果が概ね直線的である、試験された殆んどのエンジンオイルに対して動作しているので、特に有益である。ブランドＢ〜Ｆは、全国で使用されている有名なエンジンオイルのブランドであり、ブランドＡは、ある特定の地域で使用されている安価で有名ではないエンジンオイルのブランドである。ブランドＡに、ある化学添加物を加えると、図形Ａで示すような特異な特性を示すようになる。本発明の重要な点は、エンジンオイルの劣化と汚染との状態を区別し、汚染を、劣化とは別に検出する付加的な回路を含んでいることである。図８に示すように、オイル汚染検出回路（３００）は、劣化度信号発生回路（２００）に電気的に接続され、それから、誘電率を示す信号を受け取る。容易にわかるように、オイル汚染検出回路（３００）を、ハイブリッド集積回路（５０）内に組み込んだり、その外部に設けることができる。オイル汚染検出回路（３００）は、オイル汚染検出器（３０２）、オイル汚染表示器（３０４）、メモリ装置（３０６）、及びタイマ/クロック（３０８）を備えている。オイル汚染検出器（３０２）は、劣化度信号発生回路（２００）、メモリ装置（３０６）、タイマ/クロック（３０８）、及びオドメータ（３１０）からの入力信号を受け取って処理するようにプログラムされた通常のプロセッサを備えている。オイル汚染表示器（３０４）は、例えば、自動車のダッシュボードに取付けた警告灯であり、オイル汚染検出器（３０２）から供給される信号により作動させられる。他のセンサ及び装置も、オイル汚染検出器（３０２）に入力信号を供給する。劣化度信号発生回路（２００）からの誘電率を示す信号は、メモリ装置（３０６）に記憶され、オイル汚染検出器（３０２）の制御により、定期的に更新される。オイル汚染検出器（３０２）のプログラムは、タイマ/クロック（３０８）、及び/またはオドメータ（３１０）からの出力信号を用いて実行される。このため、汚染されていないエンジンオイルよりも高い誘電率を有し、徐々に劣化するエンジンオイルの劣化と、機械部品の欠陥や、エンジンオイルに不意に汚染物質が混入することにより突然発生するエンジンオイルの汚染とを、区別することができる。誘電率がかなり高い値、例えば５〜８になった場合、オイル汚染検出回路（３００）は、タイミングの入力信号や走行距離の入力信号に関係なく、エンジンオイルの汚染を示す汚染度信号を発生する。オイル汚染検出器（３０２）は、エンジンオイルの汚染により、潤滑のためにエンジン内を潤滑する流体の誘電率が急激に変化することを考慮して、プログラムされている。オイル汚染検出器（３０２）により実行されるプログラムは、エンジンオイルの非混合性や、エンジンクーラントまたは水のような汚染物質を考慮して実行されるのが好ましい。なお、オイル汚染検出回路（３００）がない場合には、劣化度信号発生回路（２００）からの高電圧出力信号や飽和出力信号は、エンジンオイルが極度に劣化したことや汚染されたことを示す信号として認識される。上述の説明及び図面は、本発明の原理を示しているものである。しかし、本発明は、種々の変更や構成上の変形が可能であり、請求の範囲の記載の範囲内におけるあらゆる変更及び代替的構成を含むものである。一例として、ハウジング（１４）を、スチールの代わりに、強化プラスチックで形成してもよく、また、第２容量性プレートを、絶縁プレートの内側にコーティングして、ハイブリッド集積回路に適切に電気的に接続して設けてもよい。また、ハウジング（１４）が金属の場合には、セラミック製の基片（２４）の代わりに、対向するプレート及びハウジングから電気的に絶縁された別々の金属プレートとして、内側の容量性プレートを設けてもよい。さらに、感温性抵抗を、電気的絶縁性の、かつ熱伝導性の薄膜で電気的に絶縁して、このプレートの反対側の面に取付けるようにしてもよい。同等の性質を有する上記以外の機械的及び電気的変更も可能である。つまり、本発明は、上述の説明及び図面に示した形態に限定されるものではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年８月１４日（１９９８．８．１４）【補正内容】請求の範囲１．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンにねじ込みうるようになっており、かつ前記内端部には、支持体が取付けられている、ねじ山付きの金属製のハウジングと、前記内端部の内部に取付けられ、前記ハウジングから絶縁されており、熱伝導性を有するとともに、内側面、外側面、及び前記内側面に設けられた第１容量性プレートを含む基片と、前記支持体により、前記第１容量性プレートに接近して取付けられた第２容量性プレートであって、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が、前記第１容量性プレートとこの第２容量性プレートとの間の間隙を自由に循環し、かつ前記第１容量性プレート及びこの第２容量性プレートにより、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成するようになっているものと、外部固定基準コンデンサを含む全基準コンデンサであって、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及びこの全基準コンデンサは、前記間隙内にあるエンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率を示す信号を発生するようになっているものと、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及び前記全基準コンデンサのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す前記信号を発生する回路と、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して、温度補償を行うために、前記基片の前記外側面に溶着された感温性抵抗要素と、誘電率を示す前記信号を受け取って処理し、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率が、エンジンオイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値を越えた時に、エンジンオイルの汚染を示す信号を発生するオイル汚染検出回路とを備えてなる容量性オイル劣化汚染センサ。２．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンにねじ込みうるようになっており、かつ前記内端部には、支持体が取付けられている、金属製のねじ山付きの金属製のハウジングと、前記内端部の内部に取付けられ、前記ハウジングから絶縁されており、熱伝導性を有するとともに、内側面、外側面、及び前記内側面に設けられた第１容量性プレートを含む基片と、前記支持体により、前記第１容量性プレートに接近して取付けられた第２容量性プレートであって、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が、前記第１容量性プレートとこの第２容量性プレートとの間の間隙を自由に循環し、かつ前記第１容量性プレート及びこの第２容量性プレートは、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成するようになっているものと、外部固定基準コンデンサを含む全基準コンデンサであって、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及びこの全基準コンデンサは、前記間隙内にあるエンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率を示す信号を発生するようになっていいるものと、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して、温度補償を行うために、前記基片の前記外側面に溶着された感温性抵抗要素と、誘電率を示す前記信号を受け取って処理し、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率が、エンジンオイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値を越えた時に、エンジンオイルの汚染を示す信号を発生するエンジンオイル汚染検出回路とを備えるエンジン容量性オイル劣化汚染センサ。３．前記第１容量性プレートは、大きな検出エリアと、前記第１容量性プレートの全エリアに対して、比較的小さいエリアである基準エリアとに分割され、前記検出エリア及び前記第２容量性プレートは、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成し、前記全基準コンデンサは、さらに、前記基準エリアと、前記第２容量性プレートにより構成される容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを含む、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。４．前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及び前記全基準コンデンサのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す前記信号を発生する回路を、さらに含む、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。５．（削除）６．エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して温度補償を行うために、前記基片に溶着された感温性抵抗要素を備えてなる、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。７．前記基片は、セラミック材料で形成されている、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。８．前記第１容量性プレート上に、ガラス不活性層が設けられている、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。９．前記第１容量性プレートと前記第２容量性プレートとの間隙は、0.25〜0. 5mm（0.010〜0.020インチ）である、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１０．前記第１容量性プレートは、前記第２容量性プレートと概ね平行である、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１１．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンにねじ込みうるようになっているねじ山付きの金属製のハウジングと、前記ハウジングから絶縁され、かつ前記ハウジングの前記内端部の内部に取付けられ、内側面に金属製の第１容量プレートを有する絶縁性ディスクと、前記金属製の第１容量性プレートと協働するべく、前記第１容量性プレートに接近して取付けられている金属製の第２容量性プレートと、前記金属製の第１容量性プレートと前記金属製の第２容量性プレートとの間を、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が自由に循環できるように、前記金属製の第２容量性プレートを取付けるための支持体と、前記金属製の第１容量性プレートが形成されたディスクの面と対向する外側面に取付けられた感温性抵抗と、前記プレート間を循環するエンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体の誘電率の変化を検出し、前記誘電率が、オイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値と同じかまたは越えた時に、信号を発生する手段とを備えている、容量性オイル劣化汚染センサ。１２．前記絶縁性ディスクは、前記感温性抵抗に熱を即座に伝導する、熱伝導性の良いセラミック材料で形成されている、請求項１１記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１３．前記金属製の第１容量性プレートは、大きな検出エリアと、前記金属製の第１容量性プレートの全エリアに対して、かなり小さいエリアである基準エリアとに分割され、外部基準コンデンサが設けられ、全基準キャパシタンスを得るために、かつ、前記全基準キャパシタンスを、前記検出エリアのキャパシタンスと比較するために、前記外部基準コンデンサのキャパシタンスを前記基準エリアのキャパシタンスと結合する回路が設けられている、請求項１１記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１４．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンに突入するようになっているハウジングと、前記内端部の内部に取付けられ、前記ハウジングから絶縁されており、かつ内側面に第１容量性プレートを有する基片と、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が、前記第１容量性プレートと第２容量性プレートとの間の間隙を自由に循環するように、前記第１容量性プレートに接近して取付けられた第２容量性プレートであって、前記第１容量性プレート及び前記第２容量性プレートとにより、オイル容量性劣化汚染センサのコンデンサを構成しているものと、外部固定基準コンデンサを含む全基準コンデンサと、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサであって、前記全基準コンデンサは、前記間隙内にあるエンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体の誘電率を示す信号を発生するようになっているものと、誘電率を示す前記信号を受け取って処理し、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率が、エンジンオイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値を越えた時に、オイルの汚染を示す信号を発生するオイル汚染検出回路、とを備えている容量性オイル劣化汚染センサ。１５．前記第１容量性プレートは、大きな検出エリアと、前記第１容量性プレートの全エリアに対して、かなり小さいエリアである基準エリアとに分割され、前記検出エリア、及び前記第２容量性プレートは、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成し、前記全基準コンデンサは、さらに、前記基準エリアと前記第２容量性プレートにより構成される容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを含む、請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１６．前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ及び前記全基準コンデンサのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す前記信号を発生する回路をさらに含む請求項１４記載のエンジン容量性オイル劣化汚染センサ。１７．（削除）１８．エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して温度補償を行うために、前記基片の前記外側面に溶着された感温性抵抗要素をさらに含む請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１９．前記基片は、セラミック材料で形成されている、請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。２０．前記第１容量性プレート上に、ガラス不活性層がさらに設けられている請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。

Claims

【特許請求の範囲】１．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンにねじ込みうるようになっており、かつ前記内端部には、支持体が取付けられている、ねじ山付きの金属製のハウジングと、前記内端部の内部に取付けられ、前記ハウジングから絶縁されており、熱伝導性を有するとともに、内側面、外側面、及び前記内側面に設けられた第１容量性プレートを含む基片と、前記支持体により、前記第１容量性プレートに接近して取付けられた第２容量性プレートであって、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が、前記第１容量性プレートとこの第２容量性プレートとの間の間隙を自由に循環し、かつ前記第１容量性プレート及びこの第２容量性プレートにより、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成するようになっているものと、外部固定基準コンデンサを含む全基準コンデンサであって、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及びこの全基準コンデンサは、前記間隙内にあるエンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率を示す信号を発生するようになっているものと、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及び前記全基準コンデンサのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す前記信号を発生する回路と、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して、温度補償を行うために、前記基片の前記外側面に溶着された感温性抵抗要素と、誘電率を示す前記信号を受け取って処理し、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率が、エンジンオイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値を越えた時に、エンジンオイルの汚染を示す信号を発生するオイル汚染検出回路とを備えてなる容量性オイル劣化汚染センサ。２．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンにねじ込みうるようになっており、かつ前記内端部には、支持体が取付けられている、金属製のねじ山付きの金属製のハウジングと、前記内端部の内部に取付けられ、前記ハウジングから絶縁されており、熱伝導性を有するとともに、内側面、外側面、及び前記内側面に設けられた第１容量性プレートを含む基片と、前記支持体により、前記第１容量性プレートに接近して取付けられた第２容量性プレートであって、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が、前記第１容量性プレートとこの第２容量性プレートとの間の間隙を自由に循環し、かつ前記第１容量性プレート及びこの第２容量性プレートは、容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成するようになっているものと、外部固定基準コンデンサを含む全基準コンデンサであって、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及びこの全基準コンデンサは、前記間隙内にあるエンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率を示す信号を発生するようになっていいるものと、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して、温度補償を行うために、前記基片の前記外側面に溶着された感温性抵抗要素と、誘電率を示す前記信号を受け取って処理し、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率が、エンジンオイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値を越えた時に、エンジンオイルの汚染を示す信号を発生するエンジンオイル汚染検出回路とを備えるエンジン容量性オイル劣化汚染センサ。３．前記第１容量性プレートは、大きな検出エリアと、前記第１容量性プレートの全エリアに対して、比較的小さいエリアである基準エリアとに分割され、前記検出エリア及び前記第２容量性プレートは、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成し、前記全基準コンデンサは、さらに、前記基準エリアと、前記第２容量性プレートにより構成される容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを含む、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。４．前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ、及び前記全基準コンデンサのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す前記信号を発生する回路を、さらに含む、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。５．（削除）６．エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して温度補償を行うために、前記基片に溶着された感温性抵抗要素を備えてなる、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。７．前記基片は、セラミック材料で形成されている、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。８．前記第１容量性プレート上に、ガラス不活性層が設けられている、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。９．前記第１容量性プレートと前記第２容量性プレートとの間隙は、0.25〜0. 5mm（0.010〜0.020インチ）である、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１０．前記第１容量性プレートは、前記第２容量性プレートと概ね平行である、請求項２記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１１．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンにねじ込みうるようになっているねじ山付きの金属製のハウジングと、前記ハウジングから絶縁され、かつ前記ハウジングの前記内端部の内部に取付けられ、内側面に金属製の第１容量プレートを有する絶縁性ディスクと、前記金属製の第１容量性プレートと協働するべく、前記第１容量性プレートに接近して取付けられている金属製の第２容量性プレートと、前記金属製の第１容量性プレートと前記金属製の第２容量性プレートとの間を、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が自由に循環できるように、前記金属製の第２容量性プレートを取付けるための支持体と、前記金属製の第１容量性プレートが形成されたディスクの面と対向する外側面に取付けられた感温性抵抗と、前記プレート間を循環するエンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体の誘電率の変化を検出し、前記誘電率が、オイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値と同じかまたは越えた時に、信号を発生する手段とを備えている、容量性オイル劣化汚染センサ。１２．前記絶縁性ディスクは、前記感温性抵抗に熱を即座に伝導する、熱伝導性の良いセラミック材料で形成されている、請求項１１記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１３．前記金属製の第１容量性プレートは、大きな検出エリアと、前記金属製の第１容量性プレートの全エリアに対して、かなり小さいエリアである基準エリアとに分割され、外部基準コンデンサが設けられ、全基準キャパシタンスを得るために、かつ、前記全基準キャパシタンスを、前記検出エリアのキャパシタンスと比較するために、前記外部基準コンデンサのキャパシタンスを前記基準エリアのキャパシタンスと結合する回路が設けられている、請求項１１記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１４．内端部が自動車その他のエンジンのオイルパンに突入するようになっているハウジングと、前記内端部の内部に取付けられ、前記ハウジングから絶縁されており、かつ内側面に第１容量性プレートを有する基片と、エンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体が、前記第１容量性プレートと第２容量性プレートとの間の間隙を自由に循環するように、前記第１容量性プレートに接近して取付けられた第２容量性プレートであって、前記第１容量性プレート及び前記第２容量性プレートとにより、オイル容量性劣化汚染センサのコンデンサを構成しているものと、外部固定基準コンデンサを含む全基準コンデンサと、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサであって、前記全基準コンデンサは、前記間隙内にあるエンジンオイルを含む少なくとも１種類の流体の誘電率を示す信号を発生するようになっているものと、誘電率を示す前記信号を受け取って処理し、エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の誘電率が、エンジンオイルの最大誘電変化率を超える誘電変化率で、所定値を越えた時に、オイルの汚染を示す信号を発生するオイル汚染検出回路、とを備えている容量性オイル劣化汚染センサ。１５．前記第１容量性プレートは、大きな検出エリアと、前記第１容量性プレートの全エリアに対して、かなり小さいエリアである基準エリアとに分割され、前記検出エリア、及び前記第２容量性プレートは、前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを構成し、前記全基準コンデンサは、さらに、前記基準エリアと前記第２容量性プレートにより構成される容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサを含む、請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１６．前記容量性オイル劣化汚染センサのコンデンサ及び前記全基準コンデンサのキャパシタンスを用いて、誘電率を示す前記信号を発生する回路をさらに含む請求項１４記載のエンジン容量性オイル劣化汚染センサ。１７．（削除）１８．エンジンオイルを含む前記少なくとも１種類の流体の温度に対応して、誘電率を示す前記信号に対して温度補償を行うために、前記基片の前記外側面に溶着された感温性抵抗要素をさらに含む請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。１９．前記基片は、セラミック材料で形成されている、請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。２０．前記第１容量性プレート上に、ガラス不活性層がさらに設けられている請求項１４記載の容量性オイル劣化汚染センサ。