JP2010145107A - Optical system for diagnosis of oil, and device for controlling internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のオイルの性状、例えばオイル劣化度と燃料希釈率とを検知するための光学式オイル診断装置に関する。また、本発明は、燃料噴射弁を備える内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an optical oil diagnostic apparatus for detecting oil properties of an internal combustion engine, for example, an oil deterioration degree and a fuel dilution rate. The present invention also relates to a control device for an internal combustion engine including a fuel injection valve.
従来から自動車等の車両に搭載される内燃機関のオイルの劣化を診断するために、光を用いる方法が知られている(例えば特許文献1参照。)。 Conventionally, a method using light has been known in order to diagnose deterioration of oil in an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile (see, for example, Patent Document 1).
この従来例では、近赤外光からなる2種の特定波長光の光透過損失および光透過損失差に基づいて、機関オイルの劣化を診断するようになっている。 In this conventional example, the deterioration of engine oil is diagnosed based on the light transmission loss and the light transmission loss difference of two kinds of specific wavelength light composed of near-infrared light.
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。つまり、照射用導光体からの出射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。 This is because the light guide for irradiating light emitted from the light source to the mirror provided at the tip of the oil level gauge and the light guide for receiving light that guides the light reflected by the mirror to the light receiving unit are formed with one optical fiber. This single optical fiber and the above-described mirror are incorporated in an oil level gauge. That is, the light emitted from the irradiation light guide is transmitted through the oil and then reflected by the mirror. The reflected light is guided to the light receiving light guide and reaches the light receiving portion.
ところで、内燃機関の運転中には、燃焼室に供給された燃料がピストンとシリンダとの隙間から漏れ出してクランク室内のオイルに混合する現象が発生することがある。 By the way, during the operation of the internal combustion engine, a phenomenon may occur in which the fuel supplied to the combustion chamber leaks from the gap between the piston and the cylinder and mixes with the oil in the crank chamber.
従来から、オイルへの燃料の希釈を抑制するために、筒内噴射型内燃機関において吸気行程中で燃料噴射を行う際に、内燃機関への燃料の付着し易さを表すパラメータに基づいて、燃料噴射の開始時期を変更することが知られている(例えば特許文献2参照。)。 Conventionally, in order to suppress the dilution of fuel into oil, when performing fuel injection during an intake stroke in a cylinder injection type internal combustion engine, based on a parameter representing the ease of attachment of fuel to the internal combustion engine, It is known to change the start timing of fuel injection (see, for example, Patent Document 2).
また、オイル中への燃料の希釈率を検出するために、例えば特許文献3,4に示されているような技術が知られている。
In order to detect the dilution ratio of the fuel into the oil, techniques such as those disclosed in
特許文献3に係る従来例では、内燃機関の所定温度領域毎に設定されたオイル希釈燃料指標に応じて、オイル希釈燃料量を推定することが開示されている。
In the conventional example according to
特許文献4に係る従来例では、2種の異なる特定波長光を用いてオイル中への燃料の希釈率を判定することが開示されている。この従来例では、2種の特定波長光間の透過光度差が燃料希釈率の増加に伴い増大することを利用し、実際の検出値とマスターデータとを比較することにより、燃料希釈率を判定している。
上記特許文献3に係る従来例では、内燃機関の運転状態をパラメータとしたオイル希釈燃料量の推定であるために、精度が低いことが懸念される。また、上記特許文献4に係る従来例の場合、機関オイルが劣化した場合での燃料希釈率を判定するには、オイル劣化度に応じた多数のマスターデータを用意しておく必要があり、診断装置の設備コストが嵩むことが懸念される。
In the conventional example according to
このような事情に鑑み、本発明は、内燃機関のオイル劣化度と燃料希釈率とを検知可能とする光学式オイル診断装置において、比較的簡易な構成でオイルの劣化度ならびにオイル中の燃料希釈率を正確に検知可能とすることを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention provides an optical oil diagnostic apparatus capable of detecting the oil deterioration degree and the fuel dilution rate of an internal combustion engine, and the oil deterioration degree and the fuel dilution in the oil with a relatively simple configuration. The purpose is to make it possible to accurately detect the rate.
また、本発明は、燃料噴射弁を備える内燃機関の制御装置において、内燃機関のオイル中の燃料希釈率を低減可能とすることを目的としている。 Another object of the present invention is to make it possible to reduce the fuel dilution rate in oil of an internal combustion engine in a control device for an internal combustion engine provided with a fuel injection valve.
本発明は、内燃機関に用いるオイルの性状を検知するための光学式オイル診断装置であって、オイル診断に必要な情報を取り込むための情報収集部と、情報収集部から取り込んだ情報に基づいて前記オイルの劣化度やオイル中の燃料希釈率を検知するための情報処理部とを含み、前記情報収集部は、前記オイルに660nm〜680nmの範囲で定められる第1波長光を透過させるとともに、その透過光を受光する第1送受光部と、前記オイルに880nm〜900nmの範囲で定められる第2波長光を透過させるとともに、その透過光を受光する第2送受光部と、前記オイルに2370nm〜2430nmの範囲あるいは2500nm〜2540nmで定められる第3波長光を透過させるとともに、その透過光を受光する第3送受光部とを有し、前記情報処理部は、前記第1、第2送受光部の各出力に基づいて前記オイルの劣化度を検知するとともに、前記第3送受光部の出力に基づいて前記オイル中の燃料希釈率を検知する、ことを特徴としている。 The present invention is an optical oil diagnostic device for detecting the properties of oil used in an internal combustion engine, based on an information collection unit for capturing information necessary for oil diagnosis, and information acquired from the information collection unit An information processing unit for detecting a degree of deterioration of the oil and a fuel dilution rate in the oil, and the information collection unit transmits the first wavelength light determined in a range of 660 nm to 680 nm to the oil, A first transmitter / receiver unit that receives the transmitted light, a second transmitter / receiver unit that transmits the second wavelength light determined in a range of 880 nm to 900 nm to the oil, and receives the transmitted light, and 2370 nm to the oil. A third transmission / reception unit that transmits the third wavelength light determined in the range of ˜2430 nm or 2500 nm to 2540 nm and receives the transmitted light; The information processing unit detects the degree of deterioration of the oil based on the outputs of the first and second light transmitting / receiving units, and dilutes the fuel in the oil based on the output of the third light transmitting / receiving unit. It is characterized by detecting the rate.
この構成では、内燃機関のオイル中に2種の波長光を透過させることで収集した情報に基づいてオイル劣化度を検知するとともに、内燃機関のオイル中に1種の波長光を透過させることで収集した情報と予め作成してある定数データとに基づいてオイル中の燃料希釈率を検知することが可能になる。これにより、従来例に比べて簡易な構成でありながら、オイルの劣化度ならびにオイル中の燃料希釈率を正確に検知することが可能になる。 In this configuration, the oil degradation degree is detected based on information collected by transmitting two types of wavelength light into the oil of the internal combustion engine, and one type of wavelength light is transmitted through the oil of the internal combustion engine. It becomes possible to detect the fuel dilution rate in the oil based on the collected information and constant data created in advance. This makes it possible to accurately detect the degree of deterioration of the oil and the fuel dilution rate in the oil, although the configuration is simpler than that of the conventional example.
好ましくは、前記情報処理部は、前記第1、第2、第3波長光の各透過率をそれぞれ算出する透過率算出手段と、前記透過率算出手段で算出した第1、第2波長光の各透過率に基づいてオイル劣化度を検知する劣化度検知手段と、オイル中の燃料希釈率と第3波長光に関する透過率差(ガソリン100%に対する第3波長光の透過率からオイル100%に対する第3波長光の透過率を減算した値)との相関関係を予めデータ化してなる第1定数データを保持する第1記憶手段と、燃料希釈の無いオイルの劣化度と第3波長光の透過率との相関関係を予めデータ化してなる第2定数データを保持する第2記憶手段と、前記透過率算出手段で算出した第3波長光の透過率と前記第2定数データにおいて前記算出した第3波長光の透過率に対応する定数値との差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段で算出した差分値を前記第1定数データにおいて前記算出した第3波長光の透過率に対応する定数値で除算することにより燃料希釈率を算出する燃料希釈率算出手段とを含む。
Preferably, the information processing unit includes transmittance calculating means for calculating the respective transmittances of the first, second, and third wavelength lights, and the first and second wavelength lights calculated by the transmittance calculating means. Deterioration degree detecting means for detecting the degree of oil deterioration based on each transmittance, and a difference between the fuel dilution rate in oil and the transmittance for the third wavelength light (from the transmittance of the third wavelength light for
この構成では、オイルの劣化度および燃料希釈率を調べるときの手順や処理内容を特定している。この特定によれば、前記手順や処理内容が比較的になることがわかり、結果的に制御プログラムの簡易化を図ることが可能になるとともに、制御系のメモリ容量を大型化する必要がなくなる。 In this configuration, the procedure and processing contents when examining the degree of deterioration of the oil and the fuel dilution rate are specified. According to this specification, it can be seen that the procedure and processing contents are comparatively easy. As a result, the control program can be simplified, and the memory capacity of the control system need not be increased.
好ましくは、前記情報処理部は、検知したオイル劣化度および燃料希釈率の少なくともいずれか一方が限界値を超えた場合に、前記報知部を作動する。 Preferably, the information processing unit operates the notification unit when at least one of the detected oil deterioration degree and the fuel dilution rate exceeds a limit value.
この構成によれば、内燃機関のオイルが規定以上劣化した状態、つまりオイルを交換する時期、あるいはオイル交換時期に近づいた場合に、その旨を運転者に知らせることが可能になる。そのため、内燃機関においてオイルで潤滑、冷却が必要な構成部分の摩耗や損傷が発生しやすくなることを回避するうえで有利となる。 According to this configuration, when the oil in the internal combustion engine has deteriorated more than a specified level, that is, when the oil replacement timing or the oil replacement timing is approaching, it is possible to notify the driver to that effect. For this reason, it is advantageous in avoiding the occurrence of wear and damage of components that require lubrication and cooling with oil in an internal combustion engine.
また、本発明は、内燃機関に備える燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する制御装置であって、前記構成の光学式オイル診断装置による検知結果が、前記燃料噴射量を補正する際に用いるパラメータの1つとされている、ことを特徴としている。 The present invention is also a control device for controlling a fuel injection amount of a fuel injection valve provided in an internal combustion engine, wherein a detection result by the optical oil diagnostic device having the above configuration is a parameter used when correcting the fuel injection amount. It is one of the features.
この構成によれば、内燃機関のオイル中への燃料希釈が進展することを抑制または軽減することが可能になって、燃料希釈率を低減することが可能になる。これにより、内燃機関のオイルの長寿命化を図るうえで有利となる。 According to this configuration, it is possible to suppress or reduce the progress of fuel dilution into the oil of the internal combustion engine, and it is possible to reduce the fuel dilution rate. This is advantageous in extending the life of the oil in the internal combustion engine.
本発明に係る光学式オイル診断装置は、従来例に比べて簡易な構成でオイル劣化度ならびにオイル中の燃料希釈率を正確に検知することが可能になる。 The optical oil diagnostic apparatus according to the present invention can accurately detect the degree of oil deterioration and the fuel dilution rate in oil with a simpler configuration than the conventional example.
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関のオイル中の燃料希釈率を低減することが可能になり、機関オイルの長寿命化を図るうえで有利となる。 In addition, the control device for an internal combustion engine according to the present invention can reduce the fuel dilution rate in the oil of the internal combustion engine, which is advantageous in extending the life of the engine oil.
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1から図9に、本発明の一実施形態を示している。本発明に係る光学式オイル診断装置の説明に先立ち、図1を参照して、本発明の適用対象となる内燃機関の概略構成について説明する。 1 to 9 show an embodiment of the present invention. Prior to the description of the optical oil diagnostic apparatus according to the present invention, a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
図1に示すように、内燃機関1の燃焼室2には、吸気バルブ3を介して吸気通路4が接続されているとともに、排気バルブ5を介して排気通路6が接続されている。
As shown in FIG. 1, an
吸気通路4には、電子制御式のスロットルバルブ7が設けられている。この電子制御式のスロットルバルブ7は、基本的にアクセルペダル(図示省略)の操作に応答して駆動されるスロットルモータでもって開閉されるもので、その開度に応じて吸気通路4へ導入される吸入空気量が調整される。
The
燃焼室2の吸気ポートの近傍には、燃焼室2へ燃料を直接的に供給するための燃料噴射弁8が取り付けられている。この燃料噴射弁8には、図示していないが、デリバリパイプから所定圧力の燃料が供給される。デリバリパイプには、図示していないが、燃料タンクから燃料ポンプで吸い上げられる燃料が供給される。
A
内燃機関1の燃焼室2には、点火プラグ9が配置されている。この点火プラグ9は、燃焼室2に導入される混合気(燃料+空気)を燃焼、爆発させるもので、その点火タイミングは、イグナイタ10によって調整される。イグナイタ10は、制御装置15によって制御される。
A spark plug 9 is disposed in the
この内燃機関1の運転動作を簡単に説明すると、内燃機関1の吸入行程において、吸気通路4に導入される空気が吸気ポートを通じて燃焼室2に取り込まれるとともに、燃料噴射弁8から噴射される燃料が燃焼室2に供給されるので、燃焼室2内で混合された混合気が、圧縮行程において圧縮された後、点火プラグ9によって着火されて燃焼、爆発される。
The operation of the
これにより、ピストン11が往復運動されるとともに、コネクティングロッド12を経てクランクシャフト13が回転駆動される。燃焼室2内の排気ガスは、排気行程において排気バルブ5を開弁させることによって排気ポートから排気通路を経て大気放出される。
As a result, the
このような内燃機関1の運転動作は、制御装置15により制御される。この制御装置15は、内燃機関1における種々の制御(例えば空燃比制御、燃料噴射制御、点火制御等)を統括して実行するもので、CPU(中央処理装置)、ROM(プログラムメモリ)、RAM(データメモリ)、ならびにバックアップRAM(不揮発性メモリ)等を含んだ一般的に公知のECU(Electronic Control Unit)とされる。
Such operation of the
ROMは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAMは、CPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMは、内燃機関1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
The ROM stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM. The RAM is a memory that temporarily stores the calculation results of the CPU, data input from each sensor, and the like. The backup RAM is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the
この制御装置15により行う各種動作制御のうちの一部について簡単に説明する。
Some of the various operation controls performed by the
空燃比制御は、例えば内燃機関1の排気ポートに接続される排気通路6に設置される空燃比センサ(図示省略)および酸素センサ(図示省略)の各出力に基づいて排気ガス中の酸素濃度を算出し、その算出した酸素濃度から得られる実際の空燃比を目標空燃比(例えば理論空燃比)に一致させるように、燃料噴射弁8による燃料噴射量を制御する。
In the air-fuel ratio control, for example, the oxygen concentration in the exhaust gas is controlled based on outputs of an air-fuel ratio sensor (not shown) and an oxygen sensor (not shown) installed in the
燃料噴射制御としては、内燃機関負荷や機関回転速度等に基づいて目標空燃比を算出し、エアフローメータ16によって検出された吸入空気量に基づき、目標空燃比が得られるように燃料噴射量の制御(燃料噴射弁8の開弁時間の制御)が行われる。
As the fuel injection control, the target air-fuel ratio is calculated based on the internal combustion engine load, the engine speed, and the like, and the fuel injection amount is controlled so that the target air-fuel ratio is obtained based on the intake air amount detected by the
点火制御としては、クランクポジションセンサ17からの出力に基づいて点火プラグ9の点火タイミングを制御する。
As the ignition control, the ignition timing of the spark plug 9 is controlled based on the output from the
そもそも、公知のように、内燃機関1の運転中には、燃料の一部がシリンダの内壁面に付着し、ピストンとシリンダとの隙間から漏れだしてオイルを希釈する現象が発生する。また、オイル温度の上昇に伴いオイル中に希釈している燃料が、オイルから蒸発し、図示していないブローバイシステム等から吸気系に吸入されると、空燃比が燃料リッチとなる。なお、内燃機関1の温度上昇(燃焼室温度上昇)に伴い、オイルが燃料で希釈される現象が発生しにくくなるとともに、オイル温度の上昇に伴いオイル中に希釈した燃料が蒸発されやすくなるために、運転の経過に伴い燃料希釈率が変化する。
In the first place, as is well known, during the operation of the
この内燃機関1には、内燃機関1に使用されるオイルの性状を検知するための光学式オイル診断装置20を装備している。
The
光学式オイル診断装置20は、図2に示すように、情報収集部21と、情報処理部22と、報知部23とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the optical oil
情報収集部21は、内燃機関1のオイルの性状を検知するために必要な情報を取り込むもので、第1〜第3送受光部24〜26を備えている。
The
第1送受光部24は、第1発光素子31と第1受光素子41とを組み合わせた構成である。また、第2送受光部25は、第2発光素子32と第2受光素子42とを組み合わせた構成である。さらに、第3送受光部26は、第3発光素子33と第3受光素子43とを組み合わせた構成である。第1〜第3発光素子31〜33は、例えば発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)等とされ、また、第1〜第3受光素子41〜43は、例えばフォトダイオード(PD)等とされる。
The first light transmitting / receiving
第1〜第3発光素子31〜33は、互いに異なる波長の光を発するものである。第1〜第3受光素子41〜43は、受けた光の強度に応じた電気信号を情報処理部22へ出力する。
The first to third
そして、情報収集部21は、例えば図1に示すように、内燃機関1のオイルパン14の下部に、オイルパン14内のオイル中に浸漬される状態で取り付けられている。詳細に図示していないが、第1〜第3発光素子31〜33と、第1〜第3受光素子41〜43との間には、オイルパン14内のオイルが入るような対向空間が設けられており、そのため、オイルパン14内に情報収集部21を取り付けた状態では、第1〜第3発光素子31〜33から発生される第1〜第3波長光λ1〜λ3がオイルパン14内のオイル中を透過し、この透過した光が第1〜第3受光素子41〜43で受光される。
And the
情報処理部22は、情報収集部21の第1、第2送受光部24,25で取り込んだ情報に基づいて内燃機関1のオイルの劣化度を検知するとともに、第3送受光部26で取り込んだ情報に基づいて内燃機関1のオイル中の燃料希釈率を検知する。
The
この実施形態では、情報処理部22により行う処理を内燃機関1の制御装置15で行うように構成している。つまり、この実施形態では、内燃機関1の制御装置15に、前記の情報処理部22としての機能を実現するための手段が組み込まれているのである。
In this embodiment, the processing performed by the
この情報処理部22により行う処理では、比較基準となる定数データを必要とする。この定数データとしては、例えば第1定数データΔαIλ3と、第2定数データIλ3mapとがある。この定数データは、予め制御装置15のROM等に記憶される。したがって、このROMを有する制御装置15が請求項に記載の第1、第2記憶手段に相当する。
The processing performed by the
第1定数データΔαIλ3は、図7に示すように、オイル中の燃料希釈率と第3波長光λ3に関する透過率差(ガソリン100%に対する第3波長光λ3の透過率からオイル100%に対する第3波長光λ3の透過率を除算した値)との相関関係を、予め実験等により調べてデータ化したものである。
As shown in FIG. 7, the first constant data ΔαIλ3 is the difference between the fuel dilution rate in the oil and the transmittance of the third wavelength light λ3 (from the transmittance of the third wavelength light λ3 with respect to
第2定数データIλ3mapは、図9に示すように、燃料希釈の無いオイルの劣化度と第3波長光λ3の透過率との相関関係を、予め実験等により調べてデータ化したものである。 As shown in FIG. 9, the second constant data Iλ3map is data obtained by examining the correlation between the degree of deterioration of oil without fuel dilution and the transmittance of the third wavelength light λ3 in advance through experiments or the like.
報知部23は、運転者にオイル交換を促すための報知動作を行うものであり、例えば情報処理部22により検知したオイル劣化度および燃料希釈率の少なくともいずれか一方が所定の限界値を超えた場合に作動される。
The
この報知部23は、例えばLED等のランプ、文字や記号を表示するディスプレイ、あるいは警報音を発する機器等とされ、例えば車両室内の運転席近傍等、視認性の良い場所や、エンジンルーム内等の適宜の場所に設置される。
The
ところで、第1発光素子23は、660nm〜680nmの範囲で定められる第1波長光λ1(可視光)を発光するものとされる。第2発光素子24は、880nm〜900nmの範囲で定められる第2波長光λ2(近赤外光)を発光するものとされる。第3発光素子25は、2370nm〜2430nmの範囲あるいは2500nm〜2540nmの範囲で定められる第3波長光λ3(近赤外光)を発光するものとされる。
By the way, the 1st
このような波長光を選定した理由について、図4から図7を参照して説明する。 The reason for selecting such wavelength light will be described with reference to FIGS.
まず、図4は、内燃機関のオイルの劣化度(不溶解分濃度)と光の波長における単位長さ当たりの透過率との相関関係を示している。図における透過率スペクトルは、新オイル100%を実線で、また、新オイル中の不溶解分を2wt%としたものを一点鎖線、4wt%としたものを点線でそれぞれ示している。 First, FIG. 4 shows the correlation between the deterioration degree (insoluble content concentration) of the oil of the internal combustion engine and the transmittance per unit length at the wavelength of light. In the figure, the transmittance spectrum is indicated by a solid line for 100% of the new oil, and a dashed line and a dotted line for the case where the insoluble content in the new oil is 2 wt%, respectively.
図4に示すように、オイル中の不溶解分濃度が多くなる程、つまりオイルが劣化する程、透過率が低下することがわかる。しかも、可視光となる波長範囲660nm〜680nmの場合、近赤外光となる波長範囲880nm〜900nmの場合に比べて、透過率の低下度合いが大きいことがわかる。そもそも、オイルに対する近赤外光の透過率が低下する原因は、Mie散乱であると考えられており、また、オイルに対する可視光の透過率が低下する原因は、Mie散乱に加えて、着色性成分(不溶解分)による光の吸収と考えられている。 As shown in FIG. 4, it can be seen that the transmittance decreases as the concentration of the insoluble component in the oil increases, that is, as the oil deteriorates. Moreover, it can be seen that the degree of decrease in transmittance is larger in the wavelength range of 660 nm to 680 nm that becomes visible light than in the wavelength range of 880 nm to 900 nm that becomes near infrared light. In the first place, it is considered that the cause of the decrease in the transmittance of near-infrared light to the oil is Mie scattering, and the cause of the decrease in the transmittance of visible light to the oil is the coloring property in addition to Mie scattering. It is considered that light is absorbed by the component (insoluble matter).
これらのことからすると、前記の2種類の波長光での透過率の差に基づいて、オイル中の着色性成分(不溶解分)を検出することが可能である。したがって、前記2種類の波長光は、オイル劣化度を検知する際の情報収集に用いるうえで適していると考えた。 From these facts, it is possible to detect the coloring component (insoluble matter) in the oil based on the difference in transmittance between the two types of wavelength light. Therefore, the two types of wavelength light were considered suitable for use in collecting information when detecting the degree of oil degradation.
また、図5および図6は、内燃機関1のオイルの燃料希釈率と各波長域における透過率との相関関係を示している。図5における透過率スペクトルは、燃料(ガソリン)100%を実線、新オイル100%を点線でそれぞれ示している。また、図6における透過率スペクトルは、新オイル中の燃料(ガソリン)希釈率を10%としたものを点線、20%としたものを実線でそれぞれ示している。
5 and 6 show the correlation between the fuel dilution rate of the oil of the
図5に示すように、燃料(ガソリン)100%に関する透過率スペクトルと新オイル100%に関する透過率スペクトルとにおいて、2370nm〜2400nmの範囲と2500nm〜2540nmの範囲とにおいて、新オイル100%での透過率と燃料100%での透過率との差が大きくなる。しかも、2370nm〜2400nmの範囲と2500nm〜2540nmの範囲は、前記した図4に示しているように、オイル中の不溶解分濃度が多くなる程、つまりオイルが劣化する程、透過率が低下している。これらのことから、前記範囲の波長光は、燃料希釈率を検知する際の情報収集に用いるうえで適していると考えた。
As shown in FIG. 5, in the transmittance spectrum relating to 100% fuel (gasoline) and the transmittance spectrum relating to 100% new oil, the transmission in the
ちなみに、図5および図6を整理することにより、図7に示すような相関図が得られる。この図7において、実線は第3波長光λ3を2400nmとした場合を示しており、また、点線は第3波長光λ3を2500nmとした場合を示している。この図7に示しているように、透過率差の増加に比例して燃料希釈率が増加する関係であり、波長ごとに所定の傾きがある。 Incidentally, by arranging FIG. 5 and FIG. 6, a correlation diagram as shown in FIG. 7 is obtained. In FIG. 7, the solid line indicates the case where the third wavelength light λ3 is 2400 nm, and the dotted line indicates the case where the third wavelength light λ3 is 2500 nm. As shown in FIG. 7, the fuel dilution rate increases in proportion to the increase in the transmittance difference, and there is a predetermined slope for each wavelength.
次に、図3に示すフローチャートを参照して、上記した光学式オイル診断装置20の診断手順を説明する。
Next, the diagnostic procedure of the optical oil
まず、ステップS1では、オイルの性状を検知するために必要な情報を収集する。ここでは、情報収集部21の第1〜第3送受光部24〜26を用いる。詳しくは、第1〜第3発光素子31〜33により出射されてオイル中を透過した第1〜第3波長光λ1,λ2,λ3が第1〜第3受光素子41〜43で受光されると、第1〜第3受光素子41〜43が受光した光の強度に応じた電気信号を出力する。情報処理部22は、第1〜第3受光素子41〜43からの各出力信号に基づいて、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)をそれぞれ算出し、オイルに対する第1〜第3波長光λ1,λ2,λ3の透過率Iλ1,Iλ2,Iλ3を求める。このステップS1が請求項に記載の透過率算出手段に相当している。
First, in step S1, information necessary for detecting the properties of oil is collected. Here, the first to third light transmitting / receiving
ステップS2では、第1、第2送受光部24,25により収集した情報、つまり第1、第2波長光λ1,λ2の各透過率Iλ1,Iλ2に基づいてオイル劣化度を検知する。このステップS2が請求項に記載の劣化度検知手段に相当している。
In step S2, the degree of oil deterioration is detected based on the information collected by the first and second light transmitting / receiving
ここでは、前記ステップS1で測定した第1、第2透過率Iλ1,Iλ2に基づいて、−Ln(Iλ1/Iλ2)を算出し、この算出結果を、図8に示す比較基準データに照合することにより、オイル中の不溶解分濃度、つまりオイル劣化度を求めるのである。図8の比較基準データは、次のような計算式により求められる。 Here, -Ln (Iλ1 / Iλ2) is calculated based on the first and second transmittances Iλ1 and Iλ2 measured in step S1, and the calculation result is collated with the comparison reference data shown in FIG. Thus, the concentration of insoluble matter in the oil, that is, the degree of oil deterioration is obtained. The comparison reference data shown in FIG. 8 is obtained by the following calculation formula.
C=α×〔−Ln(Iλ1/Iλ2)〕
なお、上記の計算式において、Cはスラッジプリカーサ濃度(オイル中の不溶解分濃度)、αは定数である。つまり、第1波長光λ1の透過率Iλ1と第2波長光λ2の透過率Iλ2との比の対数の変化がオイルの劣化度を示す尺度となるパラメータと相関を有するため、第1波長光λ1の透過率Iλ1と第2波長光λ2の透過率Iλ2との比の対数を算出することで、オイルの劣化度を診断できるのである。
C = α × [−Ln (Iλ1 / Iλ2)]
In the above calculation formula, C is a sludge precursor concentration (insoluble matter concentration in oil), and α is a constant. That is, since the change in the logarithm of the ratio between the transmittance Iλ1 of the first wavelength light λ1 and the transmittance Iλ2 of the second wavelength light λ2 has a correlation with a parameter that is a measure indicating the degree of deterioration of the oil, the first wavelength light λ1 The degree of deterioration of the oil can be diagnosed by calculating the logarithm of the ratio between the transmittance Iλ1 of the first light and the transmittance Iλ2 of the second wavelength light λ2.
ステップS3では、ROMの必要領域に予め記憶してある第1定数データΔαIλ3(図8参照)において前記ステップS1で算出した透過率Iλ3に対応する定数値を読み出すとともに、第2定数データIλ3map(図9参照)において前記ステップS1で算出した透過率Iλ3に対応する定数値を読み出す。 In step S3, a constant value corresponding to the transmittance Iλ3 calculated in step S1 is read from the first constant data ΔαIλ3 (see FIG. 8) stored in advance in the necessary area of the ROM, and second constant data Iλ3map (FIG. 9), a constant value corresponding to the transmittance Iλ3 calculated in step S1 is read.
ステップS4では、前記ステップS1で算出した第3波長光λ3の透過率Iλ3と、前記ステップS3で読み出した第2定数データIλ3mapにおいて前記ステップS1で算出した透過率Iλ3に対応する定数値との差分ΔIλ3を算出する。 In step S4, the difference between the transmittance Iλ3 of the third wavelength light λ3 calculated in step S1 and the constant value corresponding to the transmittance Iλ3 calculated in step S1 in the second constant data Iλ3map read in step S3. ΔIλ3 is calculated.
なお、前記のステップS3,S4が請求項に記載の差分算出手段に相当する。 The steps S3 and S4 correspond to the difference calculation means described in the claims.
ステップS5では、オイル中の燃料希釈率を求める。ここでは、前記ステップS4で算出した差分値ΔIλ3を、前記ステップS3で読み出した第1定数データΔαIλ3において前記ステップS1で算出した透過率Iλ3に対応する定数値で除算する。これにより、燃料希釈率が算出される。このステップS5が請求項に記載の燃料希釈率算出手段に相当している。 In step S5, the fuel dilution rate in the oil is obtained. Here, the difference value ΔIλ3 calculated in step S4 is divided by the constant value corresponding to the transmittance Iλ3 calculated in step S1 in the first constant data ΔαIλ3 read in step S3. Thereby, the fuel dilution rate is calculated. This step S5 corresponds to the fuel dilution rate calculating means described in the claims.
ところで、上記のように算出したオイル劣化度および燃料希釈率は、バックアップRAM等のように車両に搭載されるバッテリでバックアップされるメモリに記憶保存するようにできる。 By the way, the oil deterioration degree and the fuel dilution rate calculated as described above can be stored and saved in a memory backed up by a battery mounted on the vehicle, such as a backup RAM.
また、情報処理部22については、下記のような異常対処処理を行うように構成することができる。この異常対処処理は、前記算出したオイル劣化度および燃料希釈率が、それぞれ予めROM等に記憶させてある限界値と比較して超えているか否かを判定するステップと、いずれか一方でも限界値を超えていると判定した場合に、報知部23を作動することにより、運転者にオイル交換が必要であることを知らせるステップとを少なくとも含む。
Further, the
以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、内燃機関1のオイル中に2種の波長光を透過させることで収集した情報に基づいてオイル劣化度を検知するとともに、内燃機関1のオイル中に1種の波長光を透過させることで収集した情報と予め作成してある定数データとに基づいてオイル中の燃料希釈率を検知するようにしている。これにより、従来例に比べて簡易な構成でありながら、オイルの劣化度ならびにオイル中の燃料希釈率を正確に検知することが可能になる。
As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, the degree of oil deterioration is detected based on the information collected by transmitting two kinds of wavelength light into the oil of the
特に、上記実施形態では、光学式オイル診断装置20の情報収集部21を内燃機関1のオイルパン14の底部に設置しているので、オイルの液面で発生しやすい気泡による光拡散損失の影響を受けにくい状態で情報を収集することが可能になり、正確な診断を行ううえで有利となる。
In particular, in the above embodiment, since the
ところで、内燃機関1の制御装置15は、燃料噴射弁8による燃料噴射量を補正するにあたって、内燃機関1の冷却水温度を検知する水温センサや、内燃機関1のオイル温度を検知する油温センサ等から入力される情報を利用するが、その補正に必要な情報の1つとして、上述した実施形態で示した光学式オイル診断装置20で検知したオイル劣化度や燃料希釈率を用いるようにしてもよい。その場合、燃料噴射量の補正形態を一般的に知られている手法、つまり燃料噴射パルス幅を補正する形態とすることができる。これにより、オイルへの燃料希釈が進展することを抑制または軽減することが可能になり、結果的に、内燃機関1のオイルの長寿命化を図るうえで有利となる。
By the way, when the
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, All the deformation | transformation and application included in the range equivalent to the claim and the said range are possible. Examples are given below.
(1)上記実施形態に示す内燃機関1は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等、特に限定されず、また、いわゆるフレキシブルフューエルビークル(FFV)と言われる自動車に搭載されるエンジンにも本発明を適用することができる。
(1) The
(2)上記実施形態では、光学式オイル診断装置20の情報処理部22を内燃機関1の制御装置15に組み込んだ例を挙げているが、情報処理部22を単独の制御装置とし、それを内燃機関1の制御装置15と接続する形態とすることが可能である。
(2) In the above embodiment, an example in which the
1 内燃機関
2 燃焼室
3 吸気通路
8 燃料噴射弁
15 制御装置
20 光学式オイル診断装置
21 情報収集部
22 情報処理部
23 報知部
24 第1送受光部
25 第2送受光部
26 第3送受光部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
オイル診断に必要な情報を取り込むための情報収集部と、情報収集部から取り込んだ情報に基づいて前記オイルの劣化度やオイル中の燃料希釈率を検知するための情報処理部とを含み、
前記情報収集部は、前記オイルに660nm〜680nmの範囲で定められる第1波長光を透過させるとともに、その透過光を受光する第1送受光部と、
前記オイルに880nm〜900nmの範囲で定められる第2波長光を透過させるとともに、その透過光を受光する第2送受光部と、
前記オイルに2370nm〜2430nmの範囲あるいは2500nm〜2540nmで定められる第3波長光を透過させるとともに、その透過光を受光する第3送受光部とを有し、
前記情報処理部は、前記第1、第2送受光部の各出力に基づいて前記オイルの劣化度を検知するとともに、前記第3送受光部の出力に基づいて前記オイル中の燃料希釈率を検知する、ことを特徴とする光学式オイル診断装置。 An optical oil diagnostic apparatus for detecting the properties of oil used in an internal combustion engine,
An information collecting unit for capturing information necessary for oil diagnosis, and an information processing unit for detecting the degree of deterioration of the oil and the fuel dilution rate in the oil based on the information captured from the information collecting unit,
The information collection unit transmits the first wavelength light determined in the range of 660 nm to 680 nm to the oil, and receives the transmitted light.
A second transmitter / receiver that transmits the second wavelength light determined in a range of 880 nm to 900 nm to the oil and receives the transmitted light;
A third transmission / reception unit that transmits the third wavelength light determined in the range of 2370 nm to 2430 nm or 2500 nm to 2540 nm and receives the transmitted light in the oil;
The information processing unit detects the degree of deterioration of the oil based on the outputs of the first and second light transmitting / receiving units, and determines the fuel dilution rate in the oil based on the output of the third light transmitting / receiving unit. An optical oil diagnostic apparatus characterized by detecting.
前記情報処理部は、前記第1、第2、第3波長光の各透過率をそれぞれ算出する透過率算出手段と、
前記透過率算出手段で算出した第1、第2波長光の各透過率に基づいてオイル劣化度を検知する劣化度検知手段と、
オイル中の燃料希釈率と第3波長光に関する透過率差(ガソリン100%に対する第3波長光の透過率からオイル100%に対する第3波長光の透過率を減算した値)との相関関係を予めデータ化してなる第1定数データを保持する第1記憶手段と、
燃料希釈の無いオイルの劣化度と第3波長光の透過率との相関関係を予めデータ化してなる第2定数データを保持する第2記憶手段と、
前記透過率算出手段で算出した第3波長光の透過率と前記第2定数データにおいて前記算出した第3波長光の透過率に対応する定数値との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段で算出した差分値を前記第1定数データにおいて前記算出した第3波長光の透過率に対応する定数値で除算することにより燃料希釈率を算出する燃料希釈率算出手段とを含む、ことを特徴とする光学式オイル診断装置。 The optical oil diagnostic apparatus according to claim 1,
The information processing unit includes transmittance calculating means for calculating the transmittances of the first, second, and third wavelength lights, respectively.
A deterioration degree detecting means for detecting an oil deterioration degree based on the respective transmittances of the first and second wavelength lights calculated by the transmittance calculating means;
The correlation between the fuel dilution rate in the oil and the transmittance difference with respect to the third wavelength light (a value obtained by subtracting the transmittance of the third wavelength light with respect to 100% of oil from the transmittance of the third wavelength light with respect to 100% of gasoline) in advance. First storage means for holding first constant data formed as data;
Second storage means for holding second constant data obtained by previously converting the correlation between the degree of deterioration of oil without fuel dilution and the transmittance of the third wavelength light;
Difference calculating means for calculating a difference between the transmittance of the third wavelength light calculated by the transmittance calculating means and a constant value corresponding to the calculated transmittance of the third wavelength light in the second constant data;
Fuel dilution rate calculation means for calculating a fuel dilution rate by dividing the difference value calculated by the difference calculation means by a constant value corresponding to the calculated transmittance of the third wavelength light in the first constant data. An optical oil diagnostic apparatus characterized by that.
運転者にオイル交換を促すための報知動作を行う報知部をさらに含み、
前記情報処理部は、検知したオイル劣化度および燃料希釈率の少なくともいずれか一方が限界値を超えた場合に、前記報知部を作動する、ことを特徴とする光学式オイル診断装置。 The optical oil diagnostic apparatus according to claim 1 or 2,
It further includes a notification unit that performs a notification operation for prompting the driver to change oil,
The information processing unit operates the notification unit when at least one of the detected oil deterioration degree and the fuel dilution rate exceeds a limit value.
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