JP2008533375A - エンジンオイルに及ぼされる経時作用を量的に検出する方法 - Google Patents

Abstract

エンジンオイルに及ぼされる経時作用を量的に検出することが非常に重要である。本発明による方法ではエンジンオイルの２つの量を検出する。両物理量のうち１つはエンジンオイルの粘度であり、他方の物理量はエンジンオイルの酸含有量である。その後、検出された第１の量と設定値との第１の偏差Δｘを検出し、第２の量を該偏差Δｘに基づいて推定する。検出された第２の量ｖ２と推定された第２の量ｖ１との間の第２の偏差Δｖを検出することにより、該第２の偏差Δｖを、エンジンオイルに及ぼされた経時作用の尺度として検出する。種々の経時作用がそれぞれ、これら２つの量に異なる影響を及ぼすので、個々の経時作用を所期のように量的に検出することができる。

Description

本発明は、エンジンオイルに及ぼされる少なくとも１つの経時作用を量的に検出する方法に関する。

以下では本発明は、エンジンオイルの酸化または酸性化への影響の量的な検出に基づいて説明されるが、本発明はこのような検出に限定されることはなく、一般的に、エンジンオイルへの経時作用を検出する方法に関する。

内燃機関では、可動部品を潤滑するためにエンジンオイルを使用して、相互に運動する金属面の摩擦および摩耗を低減する。エンジンオイルは複数の経時プロセスにさらされ、このような経時プロセスは、ある程度の時間が経過するとエンジンオイルを交換しなければならない事態を引き起こす。ここで、内燃機関におけるオイルの状態を運転中に検出することができるセンサ装置および方法を提供するのが重要である。

エンジンオイルの状態は様々に、多岐にわたって異なる経時プロセスによって影響される。エンジンオイルの特性および組成に及ぼされる幾つかの経時プロセスの作用が公知である。さらに、エンジンないしはエンジンに接続された装置において、特定の過程でこのような経時プロセスを識別することができる。それゆえ、オイルの状態から逆推定して、エンジンないしは接続された装置の可能性のある誤調整または欠陥を検出することができる。

オイルの酸化および酸性化を引き起こす経時作用に、エンジンの排熱および空気中酸素の流入という２つの作用がある。酸化は、オイルの粘度を上昇させる。したがって粘度を検出することにより、酸化の程度を検出することができる。エンジンオイルの酸化によってカルボン酸が生じ、カルボン酸の量は酸化度に依存するので、粘度を介して、オイル中のカルボン酸の割合も検出することができる。しかしこの非常に簡単な検査手法は、酸含有量を変化せずにオイルの粘度の上昇に寄与する別の影響を考慮せず、たとえば、エンジン内のすす含有量を上昇する排ガス後処理装置のつまりを考慮しない。

さらに、ブローバイガスの量も検出されない。というのも、粘度によって直接検出できず、酸割合の上昇を引き起こすだけであるからだ。

本発明の利点
エンジンオイルに及ぼされる経時作用を量的に検出する本発明の方法は、以下のステップを有する。

エンジンオイルの２つの量を検出するステップ。ここでは、両物理量のうち１つはエンジンオイルの粘度であり、他方の物理量はエンジンオイルの酸含有量である。

検出された第１の量と第１の設定値との間の第１の偏差を検出するステップ。

前記差に基づいて第２の量を推定するステップ。

検出された第２の量と推定された第２の量との間の第２の偏差を、エンジンオイルに及ぼされた経時作用の尺度として検出するステップ。

本方法の利点は、酸含有量にのみ作用する影響またはオイルの粘度を変化する影響を所期のように検出できることである。

請求項１に記載された方法の有利な発展形態および改善形態が、従属請求項に記載されている。

１つの発展形態では、推定された第２の量が、検出された第２の量より大きい第１のケースでは、経時作用を、第１の量に影響する第１の経時作用として同定し、その逆の第２のケースでは経時作用を、第２の量に影響する第２の経時作用として同定する。

１つの発展形態では、経時作用のうち１つとして、酸含有量に影響するブローバイガスの流入量および／またはエンジンオイル中の硫黄割合を検出するか、または他方の経時作用として、粘度に影響するすす粒子の流入量および／またはオイルのニトロ化過程を検出する。

１つの発展形態では、第３の量としてエンジンオイルの誘電率または比抵抗を検出し、この量に基づいてエンジンオイルのすす含有量を検出する。

１つの発展形態では、エンジンオイルの温度を検出し、設定値をこの温度に依存して選択し、第２の量の推定をエンジンオイルの温度に基づいて行う。

１つの発展形態では、エンジンオイルの使用期間を記録し、設定値を該使用期間に依存して選択する。

本発明の実施例および有利な発展形態を、概略的な図面の各図を参照して図解し、以下の実施例の説明で詳細に説明する。

図面
図１ 本発明の実施形態のブロック図である。
図２ 本発明の第１の実施形態を説明するためのグラフ表示である。

実施例の説明
相反する記述がないかぎり、各図において同一の参照符号は同一の特徴または同機能の特徴を指す。

現在、エンジンの状態を検出するためには、エンジンオイルの検査が使用される。エンジンの種々の特性がそれぞれ異なって、エンジンの状態に影響を及ぼす。標準的には、空気中酸素およびエンジンの排熱の流入によってエンジンオイルは酸化される。この酸化によって、とりわけアルデヒド、ケトンおよびカルボン酸が発生する。これらがさらなる化学的反応でさらに反応することにより、大部分は油不溶性である泥状の堆積物が発生し、金属面に付着する。オイルの他の経時生成物は液体であり、粘度上昇を引き起こす。ラボラトリーテストに基づき、エンジンオイルの酸化度ひいては該エンジンオイルの粘度は、エンジンの典型的な負荷の場合、エンジンオイルの使用期間に依存する。ここで、期待値に対して著しく大きな差が生じる場合、とりわけ粘度の大幅な上昇が生じる場合、エンジンの誤機能、オイルフィルタの誤機能または排気ガス後処理装置の誤機能等を推定することができる。

オイルの粘度を監視する別の理由は、粘度のクリティカル値から、エレメントの摩擦および摩耗が上昇することにある。また、オイルの粘度がクリティカル値を下回ると、部材間の保護作用のある潤滑膜の断裂が生じ、これによって最悪の場合、エンジンの「食いつき」が引き起こされることもある。したがって、このような粘度値に達する前に、エンジンオイルを交換しなければならない。最大走行距離を設定することにより、非常に大きなセーフティマージンで、粘度をクリティカル値未満に維持するのを実現することができる。しかし、ここでは通常、オイルを必要以上に大幅に早期に交換してしまうという欠点がある。粘度を持続的に監視することによってセーフティマージンを低減し、このことによってオイルを平均的により長期間使用することができる。

オイル交換を必要にする別の基準は、オイル中の酸の含有量が高いことである。塩基性の添加物を添加することにより、エンジンオイル中の酸が蓄積され、たとえばカルボン酸が蓄積される。この酸によって、とりわけ非鉄金属の腐食が増長される。さらに、オイル中の酸はオイルの酸化に対して触媒作用する。したがって、エンジンオイルの酸含有量は１次近似で酸化に比例し、それゆえ、エンジンオイルの粘度にも線形に依存する。

したがって、酸含有量を評価するための補助的な量として粘度を使用する。しかし、ブローバイガス（Blow-by-Gas）および燃料に由来する硫黄も、酸化に依存せずに酸の付加的な形成を引き起こす。それゆえエンジンオイルの粘度を分析しても、このブローバイガスないしは供給された硫黄の寄与を推定することはできない。しかし、非典型的に大量のブローバイガスを検出することは重要である。というのもブローバイガスは、ピストンリングの堆積物と、クランクケースの封止性が最適以下であることとを示唆するからである。さらに酸含有量の増加は、エンジンオイル中に塩基性添加物が加えられたことを示す。塩基性添加物が加えられた時点から、エンジンオイルの酸化度は上昇し、エンジンオイルの粘度も指数関数的に上昇する。したがってこの時点から、即時のオイル交換を早急に行うことが望ましい。

図１に、本発明の実施形態が示されている。検査対象のエンジンオイル中に、酸センサ１および粘度センサ２が浸されている。さらに、有利には組み合わされた粘度／比抵抗センサとして構成された誘電率センサ３も、エンジンオイル中に浸すことができる。これらのセンサの信号は、データ処理装置５によって処理される。さらに、エンジンオイルを使用した期間、オイルがさらされていた最大温度、エンジンオイルがさらされていた熱の平均、およびエンジンが運転した回転数、または別の検出されるエンジンパラメータを検出する使用期間検出装置４を設けることも有利である。これらのデータはすべてまたは部分的にデータ処理装置５へ供給され、粘度センサ、誘電率センサおよび酸センサの信号を評価するのに使用される。

図２には、データ処理装置５の評価方法を説明するためのグラフが示されている。時間ｔ軸上にエンジンオイルの粘度ｖおよび酸含有量ｘが示されている。これらの量は、時点Ｔ_０，Ｔ_１で相応のセンサ装置１，２，３によって検出される。第１の時点Ｔ_０で、酸センサ１は酸含有量ｘ_１を検出し、粘度センサは粘度ｖ_１を検出する。データ処理装置５には、エンジンオイルの酸化によってのみ酸とりわけカルボン酸が形成されるという前提のもとに酸含有量ｘ_１および粘度ｖ_１に基づいて推定するのに使用されるモデルが設けられている。推定された粘度ｖ_２と検出された粘度ｖ_１とを比較すると、時点Ｔ_０では差が生じない。このことは、エンジンオイルの粘度および酸含有量の上昇を引き起こす付加的な影響がエンジンオイルに及ぼされていないことを意味する。

時点Ｔ_１では、酸含有量がたとえばブローバイガスに起因して大きく増大した場合のエンジンオイルの挙動例が示されている。第１の段階では、検出された酸含有量ｘ_１と設定値ｘ_２または期待される酸含有量ｘ_２との差Δｘまたは偏差が検出される。この設定値は、新しいエンジンオイルの酸含有量とするか、または、使用期間、エンジンの最大温度、平均温度および回転数に基づいてデータ処理装置によって検出されるエンジンオイルの酸化度または酸化度に関連する酸割合も考慮することができる。この偏差Δｘに基づいて粘度ｖ_２が検出される。このことは、粘度と酸含有量との比例関係を前提とし、酸含有量の設定値に相応して粘度の設定値も形成することによって簡単に行われる。このようにして推定された粘度ｖ_２はその後、検出された粘度ｖ_１と比較される。ここで偏差Δｖが得られた場合、これは、（熱および空気流入ならびにカルボン酸の形成に起因する純粋な酸化ではない）付加的な影響が存在することに起因する。図２に示されているように、推定された粘度ｖ_２が検出された粘度ｖ_１より大きい場合、その原因は、影響によって粘度が上昇したが、酸含有量は上昇しないことにある。このような作用は、とりわけエンジンで排気ガス後処理装置によって促進されてエンジンオイルに到達したすす粒子である。検出された粘度ｖ_１と推定された粘度ｖ_２との間の差Δｖが非典型的に大きい場合、このことは、排気ガス後処理装置をクリーニングするきっかけとなる。逆の第２のケース、すなわち、推定された粘度ｖ_２が検出された粘度ｖ_１より小さい場合、このことは、エンジンオイルの酸化によって生じたのではない酸の形成で発生したものである。このような付加的な酸はとりわけ、燃料によってエンジンオイルに到達した硫黄によって生じ、また、ブローバイガスによっても生じる。偏差Δｖの値が非典型的に高いと、このことはとりわけ、ピストンリングの堆積物を示唆する。

付加的な量として、エンジンオイルの誘電率および／または固有電気伝導度を検出することができる。これらの量によってとりわけ、エンジンオイル中のすす割合を推定することができる。

本発明の実施形態のブロック図である。 本発明の第１の実施形態を説明するためのグラフ表示である。

符号の説明

１ 酸センサ
２ 粘度センサ
３ 誘電率センサ
４ 検出装置
５ データ処理装置
ｔ 時間
ｖ 粘度
ｘ 酸含有量
Ｔ_０，Ｔ_１ 時点
ｘ_１ 検出された酸含有量
ｖ_１ 検出された粘度
ｖ_２ 推定された粘度
ｘ_２ 設定値
Δｘ 偏差
Δｖ 偏差

Claims (6)

1. エンジンオイルに及ぼされた少なくとも１つの経時作用を量的に検出する方法において、
   該エンジンオイルの２つの量を検出し、両物理量のうち第１の量は該エンジンオイルの粘度（ｖ_１）であり、第２の量は該エンジンオイルの酸含有量（ｘ_１）であるステップと、
   検出された第１の量（ｘ_１）と第１の設定値（ｘ_２）との間の第１の偏差（Δｘ）を検出するステップと、
   該偏差（Δｘ）に基づいて該第２の量（ｖ_２）を推定するステップと、
   該推定された第２の量（ｖ_２）と検出された第２の量（ｖ_１）との間の第２の偏差（Δｖ）を、該エンジンオイルに及ぼされた経時作用を表す尺度として検出するステップ
   とを有することを特徴とする方法。
2. 前記推定された第２の量（ｖ_２）が前記検出された第２の量（ｖ_１）より大きい第１のケースでは、経時作用を、前記第１の量（ｘ_１）に影響する第１の経時作用として同定し、
   逆の第２のケースでは、経時作用を、前記第２の量（ｖ_１）に影響する第２の経時作用として同定する、請求項１記載の方法。
3. 前記経時作用のうち１つとして、酸含有量（ｘ_１）に影響するブローバイガスの流入量および／または前記エンジンオイル中の硫黄割合を検出するか、または他方の経時作用として、粘度（Ｖ_１）に影響するすす粒子の流入量および／または該エンジンオイルのニトロ化過程を検出する、請求項１または２記載の方法。
4. 第３の量として前記エンジンオイルの誘電率または比抵抗を検出し、該第３の量に基づいて該エンジンオイルのすす含有量を検出する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記エンジンオイルの温度を検出し、設定値（ｘ_２）を該温度に依存して選択し、
   前記第２の量（ｖ_２）の推定を該エンジンオイルの温度に基づいて行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記エンジンオイルの使用期間（Ｔ_１）を記録し、前記設定値（ｘ_２）を該使用期間（Ｔ_１）に依存して選択する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

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