JP2005156297A - エンジンオイルの液状混入物診断装置および診断方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 エンジンオイル中の液状混入物の診断を正確に行えるようにする。
【解決手段】 エンジン1のオンルパン3の下部に取り付けるドレンプラグ5に、ドレンプラグ外部の光源部11からの光を、光ファイバかならなる照射用光ファイバ13を通して導入し、この導入した光をドレンプラグ5の先端の検知部9に設けたプリズムによって反射させてエンジンオイル7中に透過させた後、光ファイバかならなる受光用光ファイバ15に導く。受光用光ファイバ15に導いた光は、ドレンプラグ外部の受光部17が受光して伝送光強度を測定し、この測定データの入力を受ける制御・演算部19が、エンジンオイル7中のガソリン希釈率の判定を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】 エンジン1のオンルパン3の下部に取り付けるドレンプラグ5に、ドレンプラグ外部の光源部11からの光を、光ファイバかならなる照射用光ファイバ13を通して導入し、この導入した光をドレンプラグ5の先端の検知部9に設けたプリズムによって反射させてエンジンオイル7中に透過させた後、光ファイバかならなる受光用光ファイバ15に導く。受光用光ファイバ15に導いた光は、ドレンプラグ外部の受光部17が受光して伝送光強度を測定し、この測定データの入力を受ける制御・演算部19が、エンジンオイル7中のガソリン希釈率の判定を行う。
【選択図】 図1
Description
この発明は、光源から発する光を、エンジンオイル中に透過させた後受光部で受光させ、この受光信号に基づいてエンジンオイル中の液状混入物を診断するエンジンオイルの液状混入物診断装置および診断方法に関する。
従来では、近赤外光の2波長間の光透過損失および光透過損失差から、エンジンオイルの劣化を診断する装置が、特許文献1に記載されている。
これは、光源から発する光をオイルレベルゲージ先端に設けてあるミラーまで導く照射用導光体と、ミラーで反射した光を受光部まで導く受光用導光体とを、1本の光ファイバで構成し、この1本の光ファイバおよび前記したミラーを、オイルレベルゲージに組み込んでいる。
特開2001−27635号公報
これは、光源から発する光をオイルレベルゲージ先端に設けてあるミラーまで導く照射用導光体と、ミラーで反射した光を受光部まで導く受光用導光体とを、1本の光ファイバで構成し、この1本の光ファイバおよび前記したミラーを、オイルレベルゲージに組み込んでいる。
上記した照射用導光体から出射した光がオイル中を透過した後、ミラーで反射し、この反射光が受光用導光体に導かれて受光部に達する。
ところで、上記した従来のオイルレベルゲージを使用する際には、一般的に、図6に示すようにオイルレベルゲージ51をエンジンに設けてあるオイルレベルゲージガイド53に挿入し、さらにオイルレベルゲージ51のミラー55を備えた先端部を、オイル57中に浸入させる必要がある。
ところが、オイルレベルゲージガイド53が二次元あるいは三次元の曲げ形状に湾曲している場合には、オイルレベルゲージガイド53の内壁に対するオイルレベルゲージ51の接触抵抗により、オイルレベルゲージ先端部がオイル中に到達しない恐れがある。
また、上記した湾曲形状のオイルレベルゲージガイド53内にオイルレベルゲージ51を通過させる際に、図7に示すように、光ファイバ59の先端部とミラー55との間に曲げあるいは反りが発生して光軸ずれが発生し、ミラー55での反射光が光ファイバ59に入射しなくなる恐れがある。
このため、上記した従来のオイル劣化診断装置を、エンジンオイル中のガソリンなどの液状混入物を診断する装置に適用したとしても、エンジンオイルの診断を正確にできないという問題がある。
そこで、この発明は、エンジンオイル中の液状混入物の診断を正確に行えるようにすることを目的としている。
前記目的を達成するために、この発明は、光源部から発する光を、エンジンオイル中に透過させた後受光部で受光させ、この受光信号に基づいてエンジンオイル中の液状混入物を診断するエンジンオイルの液状混入物診断装置において、エンジンのオンルパン下部に取り付けるドレンプラグに、ドレンプラグ外部の前記光源部からの光をドレンプラグ内部に導入する照射用導光体と、この照射用導光体によって導入した光をドレンプラグ外部の受光部まで導く受光用導光体と、前記照射用導光体によって導入した光を、前記オイルパン内のエンジンオイル中に透過させた後、前記受光用導光体に導くよう反射させる反射部とをそれぞれ設けた構成としてある。
この発明によれば、照射用導光体からの光を、反射部での反射により、エンジンオイル中に透過させた後受光用導光体に導く構成を、エンジンのオンルパン下部に取り付けるドレンプラグに設定したため、光源部から照射用導光体を経て導入する光を、常にエンジンオイル中に透過させることができ、エンジンオイルの診断を常に正確に行うことができる。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、この発明の実施の一形態に係わるエンジンオイルの液状混入物診断装置の全体構成図である。
自動車用エンジン1のオイルパン3の下部には、ドレンプラグ5を取り付けてある。ドレンプラグ5の先端には、オイルパン3内のエンジンオイル7中に露出する検知部9を備えている。この検知部9については、後述する図2によって詳細に説明する。
上記したドレンプラグ5には、光源部11から発する光をドレンプラグ5内に導入する照射用導光体としての照射用光ファイバ13を接続するとともに、照射用光ファイバ13を通過した光を前記検知部9を経てドレンプラグ5の外部に導く受光用導光体としての受光用光ファイバ15を接続する。
受光用光ファイバ15を通過した光は、受光部17で受光して伝送光強度を測定し、この測定データは制御・演算部19が取り込む。制御・演算部19で演算後の診断結果は、LEDを用いた表示部21で表示する。
上記した光源部11,受光部17,制御・演算部19および表示部21は、診断ユニット23を構成しており、この診断ユニット23は、通信コネクタ25を介して外部PC27に接続する。
ドレンプラグ5は、図2に詳細に示すように、オイルパン3の底部のねじ孔に締結するねじ部29と、ねじ部29を上記したねじ孔に締結する際に工具によって回転させる六角部31と、六角部31の雄ねじ部29と反対側に形成してある円筒部33とを備えている。
これら円筒部33,六角部31および雄ねじ部29内に、前記した照射用光ファイバ13および受光用光ファイバ15の端末を貫通させ、その各端部13a,15aを、雄ねじ部29の先端面29aに露出させる。雄ねじ部29は、その少なくとも先端面29aは、オイルパン3内のエンジンオイル7中に露出している。
上記した雄ねじ部29の先端面29aには、照射用光ファイバ13および受光用光ファイバ15の各端部13aおよび15aを覆うように、反射部としての照射用プリズム35および受光用プリズム37をそれぞれ設置してある。
この照射用プリズム35および受光用プリズム37は、互いに所定距離hだけ離れた状態で設置してあり、照射用光ファイバ13に対応する照射用プリズム35は、照射用光ファイバ13の端部13aから出た光を内部に導入し、先端部の傾斜した反射面35aで受光用プリズム37に向けて反射させる。
一方受光用プリズム37は、照射用プリズム35の反斜面35aで反射した光を内部に導入し、先端部の傾斜した反斜面37aで、受光用光ファイバ15の端部15aに向けて反射させる。この反射光は、受光用光ファイバ15内を通り、図1に示した受光部17に達する。
前記図1に示した光源部11は、図示していないが、可視光から近赤外光を発するタングステン光源と、波長1750nm以上2000nm以下の近赤外光および波長2050nm以上2200nm以下の近赤外光の2波長をそれぞれ抽出する相異なる2種の干渉フィルタとをそれぞれ有する。
受光部17は、前述したように、受光用光ファイバ15からの伝送光強度を測定する。制御・演算部19は、測定データ記憶用メモリおよび読み出し専用メモリを内蔵したマイクロプロセッサからなり、光源部11での光源波長の切り替え、受光部17で測定した伝送光強度を取り込んで演算を行う。
制御・演算部19は、上記した伝送光強度を取り込むことで、光が透過して吸収される単位長さ当たりの透過吸光度(光透過損失)[α:dB/mm]および、上記した2波長間の透過吸光度差(光透過損失差)[Δα:dB/mm]を演算し、さらに、あらかじめ記憶しておいたエンジンオイルへの液状混入物であるガソリンの希釈率と透過吸光度差との関係(マスターデータ)に基づいて、エンジンオイル7中のガソリン希釈率を判定する。
ここで、自動車用のエンジンオイルのガソリン希釈率と近赤外域における単位長さ当たりの透過吸光度スペクトルとは、図3に示すような変化で代表される。これらの透過吸光度スペクトルは、測定温度の影響を受けないため、エンジン運転前の始業点検の測定と運転中の測定とで、同一値を得ることができる。
上記図3における透過吸光度スペクトルは、ガソリンを実線、オイルを破線、オイルに、5%,10%,15%のガソリンをそれぞれ希釈したものを、一点鎖線,二点鎖線,点破線でそれぞれ示している。
これによれば、オイルの透過吸光度スペクトルと、オイルにガソリンを希釈した透過吸光度スペクトルとは、1700nm以下の波長域ではほぼ近似している。このため、波長1700nm以下の近赤外、および可視光でのガソリン希釈率の判定は不適であると結論できる。
一方1700nmを超える波長領域では、オイルの透過吸光度スペクトルと、オイルにガソリンを希釈した透過吸光度スペクトルとの間には、差が見られるものの、その差が微少であるために、単一波長で透過吸光度を比較してのガソリン希釈率の判定は困難である。
ところが、上記した1700nmを超える波長領域で、特に透過吸光度が減少する1750nm以上2000nm以下および透過吸光度が増大する2050nm以上2200nm以下の各近赤外領域においては、オイルの透過吸光度スペクトルと、オイルにガソリンを希釈した透過吸光度スペクトルとの差が、微少であるものの他の波長領域に比べて大きくなっている。
このため、単一波長の比較では困難なガソリン希釈の判定を、上記した2波長間の透過吸光度差を用いることによって可能となる。すなわち、純粋なオイルにおける2波長間の透過吸光度差と、ガソリンが希釈したオイルにおける2波長間の透過吸光度差とを比較する。
図4では、上記した2波長間の透過吸光度差の一例として、1945nmと2170nmとの間の透過吸光度差を実線で示し、1700nm以下の波長域である800nmと1550nmとの間の透過吸光度差を破線で示している。
これによれば、破線で示す1700nm以下の波長域での透過吸光度差が、ガソリン希釈率が変化しても殆ど変化が見られないのに対し、実線で示す上記した2波長間の透過吸光度差は、ガソリン希釈率の増加に伴って大きく増大しており、この2波長間の透過吸光度差を用いることによって、ガソリン希釈の判定を正確に行うことができる。
次に、上記した装置の作用を説明する。光源部11は、図示しないタングステン光源から発する光を、図示しない2種の干渉フィルタによって、波長1750nm以上2000nm以下の近赤外光および波長2050nm以上2200nm以下の近赤外光としてそれぞれ抽出して、照射用光ファイバ13に向けて出射する。
上記した各抽出光は、照射用光ファイバ13を経てドレンプラグ5内に導入され、図2に示すドレンプラグ5の先端面29aに露出する照射用光ファイバ13の端部13aから照射用プリズム35内に入射する。照射用プリズム35内に入射した2波長の光は、反射面35aで反射してエンジンオイル7中を透過し、受光用プリズム37に向けて進行する。各抽出光がエンジンオイル7中を透過することで、エンジンオイル7中にガソリンが希釈した場合に、そのガソリンによって光が吸収されて光透過損失が発生する。
受光用プリズム37では、エンジンオイル7中を透過した光が、反射面37aで反射し、受光用光ファイバ15の端部15aに向けて進行し、その後受光用光ファイバ15を通って受光部17に達する。受光部17は受光用光ファイバ15からの各波長の伝送光強度を測定する。
図5は、前記した制御・演算部19の制御動作を示すフローチャートである。まず光源波長のレファレンス透過光量(I0,λ)を測定し(ステップ101)、この測定データによる各波長の光強度を記録する(ステップ103)。このレファレンス透過光量は、純粋なオイルのみの場合の基準となる数値である。次に、液状混入物であるガソリンが混入したオイルの透過光量(Iλ)を測定し(ステップ105)、この測定データによる各波長の光強度を記録する(ステップ107)。
次に、2波長の透過吸光度(αλ)を、次式(1)により算出するとともに(ステップ109)、次式(2)により2波長間の透過吸光度差(Δα)を算出する(ステップ111)。
αλ=−10log(Iλ/I0,λ) (1)
Δα=αλ1−αλ2 [ただし、λ1<λ2] (2)
そして、前記図4に示すガソリン希釈率と透過吸光度差との関係を示すマスターデータを呼び出し(ステップ113)、ガソリン希釈率の判定を行う(ステップ115)。
Δα=αλ1−αλ2 [ただし、λ1<λ2] (2)
そして、前記図4に示すガソリン希釈率と透過吸光度差との関係を示すマスターデータを呼び出し(ステップ113)、ガソリン希釈率の判定を行う(ステップ115)。
上記した実施形態によれば、照射用光ファイバ13を通過する光を、照射用プリズム35で反射させてエンジンオイル7中に透過させ、さらに受光用プリズム37で反射させて受光用光ファイバ15に導く検知部9を、エンジン1のオンルパン3下部に取り付けるドレンプラグ5に設けたため、エンジンオイル7の液面低下時でも、検知部9がオイルパン3の底部のエンジンオイル7中に常に存在することになり、また検知部9がエンジンの構造物に接触することもないことから光軸ずれの発生もなく、エンジンオイル7中のガソリンなどの液状混入物の診断を正確に行うことができる。
また、エンジンオイル7の液面に近い表層面は、気泡の混入度合いが比較的高いが、本実施形態では検知部9をオイルパン3の底部に設置してあるので、気泡による光拡散損失の影響を受けにくく、より正確な診断を行うことができる。
さらに、気泡による光散乱損失を受けにくいため、気泡含有量の多くなるエンジン運転中での液状混入物の診断を正確に行うことができる。
また、ドレンプラグ5に検知部9を設ける構成であるため、エンジンシステム上については設計上全く変更する必要がない上、ドレンプラグ5の外形を変更することで、多種のエンジンに適応することができる。
また、従来では波長800nm〜1550nm以下の近赤外2波長の光透過損失および2波長間の光透過損失差から検知を行っているが、光散乱の影響は波長の4乗に反比例するので、本実施形態のように1750nm以上2000nm以下の近赤外光および2050nm以上2200nm以下の近赤外光の2波長を用いることで、気泡混入による光散乱の影響が小さくなり、エンジンオイルと光吸収特性が類似している液状混入物につても正確に診断することができる。
なお、上記した実施形態は、エンジンオイル7中のガソリン希釈率の診断を行っているが、エンジンオイル7の劣化度を診断する装置にも適用可能である。
3 オイルパン
5 ドレンプラグ
7 エンジンオイル
11 光源部
13 照射用光ファイバ(照射用導光体)
13a 照射用光ファイバの端部
15 受光用光ファイバ(受光用導光体)
15a 受光用光ファイバの端部
17 受光部
29a ドレンプラグの先端面
35 照射用プリズム(反射部)
37 受光用プリズム(反射部)
5 ドレンプラグ
7 エンジンオイル
11 光源部
13 照射用光ファイバ(照射用導光体)
13a 照射用光ファイバの端部
15 受光用光ファイバ(受光用導光体)
15a 受光用光ファイバの端部
17 受光部
29a ドレンプラグの先端面
35 照射用プリズム(反射部)
37 受光用プリズム(反射部)
Claims (6)
- 光源部から発する光を、エンジンオイル中に透過させた後受光部で受光させ、この受光信号に基づいてエンジンオイル中の液状混入物を診断するエンジンオイルの液状混入物診断装置において、エンジンのオンルパン下部に取り付けるドレンプラグに、ドレンプラグ外部の前記光源部からの光をドレンプラグ内部に導入する照射用導光体と、この照射用導光体によって導入した光をドレンプラグ外部の受光部まで導く受光用導光体と、前記照射用導光体によって導入した光を、前記オイルパン内のエンジンオイル中に透過させた後、前記受光用導光体に導くよう反射させる反射部とをそれぞれ設けたことを特徴とするエンジンオイルの液状混入物診断装置。
- 前記反射部は、前記照射用導光体によってドレンプラグ内に導入した光を反射させて前記エンジンオイル中に透過させる照射用プリズムと、この照射用プリズムに対して所定距離離れた位置に設置され、前記エンジンオイル中を透過後の光を反射させて前記受光用導光体に導く受光用プリズムとから構成されていることを特徴とする請求項1記載のエンジンオイルの液状混入物診断装置。
- 前記照射用導光体および受光用導光体は、前記エンジンオイル中に露出する前記ドレンプラグの先端面に端部が露出し、この照射用導光体および受光用導光体の各端部をそれぞれ覆うように、前記照射用プリズムおよび受光用プリズムを、前記ドレンプラグの先端面に設けたことを特徴とする請求項2記載のエンジンオイルの液状混入物診断装置。
- 前記光源から発する光として、1750nm以上2000nm以下の近赤外光および2050nm以上2200nm以下の近赤外光の2波長を用い、この2波長間の光透過損失差に基づいて、前記エンジンオイル中の液状混入物の診断を行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のエンジンオイルの液状混入物診断装置。
- 前記照射用導光体および受光用導光体を、光ファイバで構成したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のエンジンオイルの液状混入物診断装置。
- 光源部から発する光を、エンジンオイル中に透過させた後受光部で受光させ、この受光信号に基づいて前記エンジンオイル中の液状混入物を診断するエンジンオイルの液状混入物診断方法において、エンジンのオンルパン下部に取り付けるドレンプラグに、ドレンプラグ外部の前記光源部からの光を、照射用導光体を通して導入し、この導入した光を、前記ドレンプラグに設けた反射部によって、前記エンジンオイル中に透過させた後、ドレンプラグ内の受光用導光体に導くよう反射させ、この反射させた光を、前記ドランプラグ外部の受光部に受光させ、この受光信号に基づいて前記エンジンオイル中の液状混入物の診断を行うことを特徴とするエンジンオイルの液状混入物診断方法。
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