JP2021028475A - オイル状態判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オイルの粘度を演算することができるオイル状態判定装置を提供する。【解決手段】 エンジン１を潤滑するオイルの状態を判定するオイル状態判定装置５０は、オイルポンプ１４から吐出されたオイルの油圧を検出する油圧検出部５３と、オイルポンプ１４から吐出されたオイルの温度を検出する温度検出部５４と、オイルポンプ１４の吐出流量を検出する吐出流量検出部５２と、油圧検出部５３によって検出されたオイルの油圧、温度検出部５４によって検出されたオイルの温度、及び吐出流量検出部５２によって検出されたオイルの吐出流量に基づいて、オイルの粘度を演算するオイル粘度演算部５１ｄと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、オイル状態判定装置に関する。

エンジンを潤滑するオイルは、エンジンの稼働に伴い劣化し、オイルの粘度が低下又は上昇する。具体的には、オイルが剪断されたり、ブローバイガスがオイルに混入したりすると、オイルの粘度が低下する。或いは、オイルが酸化されてスラッジが生成されると、オイルの粘度が上昇する。

特許文献１には、オイルの粘度の低下によるオイルの劣化を判定することができるオイル状態判定装置が提案されている。

このオイル状態判定装置では、低油圧でのオイルの検出流量を低油圧でのオイルの正常流量で除算した値よりも、高油圧でのオイルの検出流量を高油圧でのオイルの正常流量で除算した値が大きい場合には、オイルの粘度が低下したと判定し、オイルが劣化していると判定する。

特開２０１０−１３８８１７号公報

特許文献１に示されるオイル状態判定装置では、オイルの粘度低下を判定することができるが、オイルの粘度上昇を判定することができない。そこで、オイルの粘度を演算することによって、オイルの粘度の低下のみならず、オイルの粘度の上昇をも検出することができるオイル状態判定装置が望まれていた。

本発明は、オイルの粘度を演算することができるオイル状態判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のオイル状態判定装置は、オイルポンプ（１４）によってエンジン（１）に吐出されエンジンを潤滑するオイルの状態を判定するオイル状態判定装置であって、オイルポンプから吐出されたオイルの油圧を検出する油圧検出部（５３）と、オイルポンプから吐出されたオイルの温度を検出する温度検出部と、回転数検出部によって検出されたオイルポンプの回転数に基づいて、オイルポンプのオイルの吐出流量を検出する吐出流量検出部と、油圧検出部によって検出されたオイルの油圧、温度検出部によって検出されたオイルの温度、及び吐出流量検出部によって検出されたオイルの吐出流量に基づいて、オイルの粘度を演算するオイル粘度演算部と、を有する。

これによれば、オイル粘度演算部は、油圧検出部によって検出されたオイルの油圧、温度検出部によって検出されたオイルの温度、及び吐出流量検出部によって検出されたオイルの吐出流量に基づいて、オイルの粘度を演算する。このため、オイルの粘度の低下のみならず、オイルの粘度の上昇をも検出することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本実施形態に係るオイル状態判定装置が適用されるオイル循環機構の模式図である。 時間とオイルの粘度との関係を表したグラフである。 制御部が実行するオイル判定処理のフローチャートである。 制御部が実行するオイル交換判定処理のフローチャートである。

以下、図面を用いて、本発明に係るオイル状態判定装置５０の一実施形態について説明する。本実施形態のオイル状態判定装置５０は、エンジン１を潤滑するオイルの粘度μを演算し、この粘度μに基づいてオイルの劣化を判定する。

エンジン１は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を燃焼させてエンジントルクを発生させて、このエンジントルクをクランクシャフト１ａに出力するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。エンジン１は、シリンダー、ピストン、コンロッド（いずれも不図示）、及びクランクシャフト１ａを有している。

エンジン１には、オイルをエンジン１の摺動部に供給して、このオイルを循環させるオイル循環機構１０が設けられている。エンジン１の摺動部には、ピストンとシリンダーとの摺動部や、クランクシャフト１ａの軸受部、クランクシャフト１ａとコンロッドの接続部等が含まれる。

オイル循環機構１０は、オイルパン１１、ストレーナ１２、オイル管１３、オイルポンプ１４、オイル流路１５を有している。

オイルパン１１は、エンジン１のシリンダーの下部に設けられている。オイルパン１１には、オイルが貯留される。ストレーナ１２は、オイルパン１１の内部に設けられている。ストレーナ１２は、オイルに含まれる異物を除去する。オイル管１３は、ストレーナ１２とオイルポンプ１４とを接続する。

オイルポンプ１４は、オイルパン１１に貯留されたオイルをストレーナ１２及びオイル管１３を介して吸入して、オイル流路１５に吐出する。オイルポンプ１４は、例えば、インナーロータと、このインナーロータと噛合するアウターロータとから構成された内接歯車ポンプである。インナーロータは、エンジン１のクランクシャフト１ａと回転連結している。

オイル流路１５は、オイルポンプ１４から吐出されたオイルを上述したエンジン１の摺動部に供給する流路である。

オイル状態判定装置５０は、制御部５１、回転数検出部５２、油圧検出部５３、温度検出部５４、及び報知部５５を有している。制御部５１は、記録部５１ａ、吐出流量演算部５１ｂ、流量異常判定部５１ｃ、オイル粘度演算部５１ｄ、オイル劣化判定部５１ｅ、及びオイル交換判定部５１ｆを有している。制御部５１については、後で詳細に説明する。

回転数検出部５２は、オイルポンプ１４の回転数を検出して、制御部５１に出力する。本実施形態では、回転数検出部５２は、クランクシャフト１ａの回転数、つまり、エンジン１の回転数を検出している。エンジン１の回転数とオイルポンプ１４の回転数は比例している。回転数検出部５２は、エンジン１の回転数から間接的にオイルポンプ１４の回転数を検出している。回転数検出部５２は、オイルポンプ１４の吐出流量Ｑを検出する吐出流量検出部である。なお、回転数検出部５２は、直接オイルポンプ１４の回転数を検出するものであってもよい。

油圧検出部５３は、オイル流路１５に設けられている。油圧検出部５３は、オイルポンプ１４が吐出したオイルの油圧Ｐを検出して、制御部５１に出力する。

温度検出部５４は、油圧検出部５３に隣接した位置のオイル流路１５に設けられている。或いは、温度検出部５４と油圧検出部５３は、同一の素子やセンサなどを用いて同一場所に設けられている。温度検出部５４は、オイルポンプ１４が吐出したオイルの温度Ｔを検出して、制御部５１に出力する。

制御部５１は、オイルの粘度μを演算し、このオイルの粘度μに基づいてオイルが劣化しているか否かを判断する。

記録部５１ａは、後述するように、オイルの油圧Ｐ、オイルの温度Ｔ、オイルの吐出流量Ｑ、オイルポンプ１４の回転数、及びオイルの粘度μが所定時間毎に記録される。

吐出流量演算部５１ｂは、回転数検出部５２によって検出されたエンジン１の回転数に基づいて、オイルポンプ１４の吐出流量Ｑを演算する。

流量異常判定部５１ｃは、オイルポンプ１４によって吐出されたオイルの吐出流量Ｑが規定流量の範囲内にあるかを判断し、オイルの吐出流量Ｑが規定流量の範囲内に無い場合に、オイルの吐出流量Ｑが異常であると判定する。

オイル粘度演算部５１ｄは、油圧検出部５３によって検出されたオイルの油圧Ｐ、温度検出部５４によって検出されたオイルの温度Ｔ、及び吐出流量演算部５１ｂによって演算されたオイルの吐出流量Ｑに基づいて、オイルの粘度μを演算する。

具体的には、オイル粘度演算部５１ｄは、オイルの油圧Ｐ、オイルの温度Ｔ、及びオイルの吐出流量Ｑを、下式（１）に代入することによって、オイルの粘度μを演算する。

μ＝Ａ×Ｐ^α×Ｑ^β×Ｔ^γ…式（１）
Ｐ：オイルの油圧
Ｑ：吐出流量
Ｔ：オイルの温度
Ａ：第１定数
α：第２定数
β：第３定数
γ：第４定数
第１定数Ａ〜第４定数γは、エンジン１やオイル循環機構１０に固有の値である。第１定数Ａ〜第４定数γは、エンジン１を稼働させて、オイルの油圧Ｐ、オイルの温度Ｔ、及びオイルポンプ１４の回転数を変化させた場合のオイルの粘度μを測定する試験を行うことにより、予め得ている。

本実施形態のエンジン１では、第１定数Ａ〜第４定数γは、以下のとおりである。なお、本実施形態のエンジン１は、直列４気筒であり、排気量が２Ｌである。
第１定数Ａ：１．０１×１０^６
第２定数α：１．０×１０^−３
第３定数β：７．２×１０^−４
第４定数γ：−２．５
オイル劣化判定部５１ｅは、オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μが規定の粘度の範囲内に無いときに、オイルが劣化していると判定する。

オイル交換判定部５１ｆは、オイルが交換されたか否かを判定する。図２に示すように、エンジン１の稼働に伴って、オイルの粘度μは徐々に変化する。一方で、オイルが交換されると、オイルの粘度μが大きく変わる。そこで、オイル交換判定部５１ｆは、前回オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μと、今回オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μとの差分Δμが予め設定された規定値Ａ以上である場合に、オイルが交換されたと判定する。

報知部５５は、情報を表示する表示装置や情報を音声で知らせるスピーカーである。報知部５５は、吐出流量Ｑ及びオイルの粘度μの異常や、オイルが交換されたことを報知する。

（オイル判定処理）
次に、図３に示すフローチャートを用いて、制御部５１が実行するオイル判定処理について説明する。オイル判定処理は、オイルの粘度μを演算し、このオイルの粘度μに基づいて、オイルが劣化しているか否かを判定する処理である。

車のイグニッションがＯＮとされると、オイル判定処理が開始し、プログラムはステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、制御部５１が、エンジン１が始動していると判断した場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、プログラムはＳ１２に進む。一方で、制御部５１が、エンジン１が始動していないと判断した場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

Ｓ１２において、制御部５１は、油圧検出部５３が検出したオイルポンプ１４が吐出したオイルの油圧Ｐ、及び温度検出部５４が検出したオイルポンプ１４が吐出したオイルの温度Ｔを記録部５１ａに記録する。ステップＳ１２が終了すると、プログラムはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、制御部５１は、回転数検出部５２によって検出されたオイルポンプ１４の回転数を記録部５１ａに記録する。ステップＳ１３が終了すると、プログラムはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、吐出流量演算部５１ｂは、回転数検出部５２によって検出されたエンジン１の回転数に基づいて、オイルポンプ１４の吐出流量Ｑを演算する。ステップＳ１４が終了すると、プログラムはステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、流量異常判定部５１ｃは、油圧検出部５３が検出したオイルポンプ１４が吐出したオイルの油圧Ｐ及び回転数検出部５２によって検出されたエンジン１の回転数に基づいて、吐出流量下限値Ｑｌ及び吐出流量上限値Ｑｈを演算して設定する。

吐出流量下限値Ｑｌは、オイルポンプ１４が吐出するオイルの適正な吐出流量Ｑの下限値である。吐出流量下限値Ｑｌは、オイルポンプの回転数が高くなるに従って大きく算出され、また、オイルの油圧Ｐが高くなるに従って大きく算出される。

吐出流量上限値Ｑｈは、オイルポンプ１４が吐出するオイルの適正な吐出流量Ｑの上限値である。吐出流量上限値Ｑｈは、オイルポンプの回転数が高くなるに従って大きく算出され、また、オイルの油圧Ｐが高くなるに従って大きく算出される。

流量異常判定部５１ｃは、オイルポンプの吐出流量Ｑが吐出流量下限値Ｑｌと吐出流量上限値Ｑｈとの範囲内にあると判断した場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１７に進める。一方で、流量異常判定部５１ｃは、オイルポンプ１４の吐出流量Ｑが吐出流量下限値Ｑｌと吐出流量上限値Ｑｈとの範囲外であると判断した場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１６に進める。

ステップＳ１６において、制御部５１は、吐出流量Ｑが異常である旨の警告を報知部５５に報知させる。ステップＳ１６が終了すると、プログラムはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、オイル粘度演算部５１ｄは、ステップＳ１２において記録部５１ａ記録されたオイルの油圧Ｐ及びオイルの温度Ｔ、ステップＳ１４において演算されたオイルの吐出流量Ｑを、上式（１）に代入することによって、オイルの粘度μを演算する。ステップＳ１７が終了すると、プログラムはステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、制御部５１は、ステップＳ１７において演算したオイルの粘度μを記録部５１ａに記録する。ステップＳ１８が終了すると、プログラムはステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、オイル劣化判定部５１ｅは、ステップＳ１７において演算されたオイルの粘度μが規定の粘度の範囲内（規定粘度下限μｌ〜規定粘度上限μｈ）にあると判断した場合には、プログラムをステップＳ１１に戻す。一方で、ステップＳ１９において、オイル劣化判定部５１ｅは、ステップＳ１７において演算されたオイルの粘度μが規定の粘度の範囲内（規定粘度下限μｌ〜規定粘度上限μｈ）に無いと判断した場合には、プログラムをステップＳ２０に進める。

ステップＳ２０において、制御部５１は、オイルの粘度μに異常が有る旨の警告を報知部５５で報知させる。ステップＳ２０が終了すると、プログラムはステップＳ１１に戻る。

（オイル交換判定処理）
次に、図４に示すフローチャートを用いて、制御部５１が実行するオイル交換判定処理について説明する。オイル交換判定処理は、オイル判定処理とともに実行され、オイルが交換されたか否かを判定する処理である。

車のイグニッションがＯＮとされると、オイル交換判定処理が開始し、プログラムはステップＳ５１に進む。

ステップＳ５１において、制御部５１が、オイル粘度演算部５１ｄによってオイルの粘度μが演算されたと判断した場合には（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ５２に進める。一方で、制御部５１が、オイル粘度演算部５１ｄによってオイルの粘度μが演算されていないと判断した場合には（ステップＳ５１：ＮＯ）、ステップＳ５１の処理を繰り返す。

ステップＳ５２において、オイル交換判定部５１ｆは、記録部５１ａに記録された前回オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μと、今回オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μの差分Δμを演算する。ステップＳ５２が終了すると、プログラムはステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３において、オイル交換判定部５１ｆは、ステップＳ５２において演算したオイルの粘度μの差分Δμが規定値Ａ以上であると判断した場合には（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ５４に進める。一方で、オイル交換判定部５１ｆは、ステップＳ５２において演算したオイルの粘度μの差分Δμが規定値Ａ未満であると判断した場合には（ステップＳ５３：ＮＯ）、プログラムをステップＳ５１に戻す。

ステップＳ５４において、オイル交換判定部５１ｆは、オイルが交換されたと判定する。ステップＳ５４が終了すると、プログラムはステップＳ５５に進む。

ステップＳ５５において、制御部５１は、オイルが交換された旨を報知部５５で報知させる。ステップＳ５４が終了すると、プログラムはステップＳ５１に戻る。

（本実施形態の効果）
以上の説明から明らかなように、オイル粘度演算部５１ｄは、油圧検出部５３によって検出されたオイルの油圧Ｐ、温度検出部５４によって検出されたオイルの温度Ｔ、及び回転数検出部５２（吐出流量検出部）によって検出されたオイルポンプ１４の吐出流量Ｑに基づいて、オイルの粘度μを演算する。これによれば、オイルの粘度μの低下のみならず、オイルの粘度μの上昇をも検出することができる。

本発明の発明者は、オイルの油圧Ｐ、オイルの温度Ｔ、オイルポンプ１４の吐出流量Ｑ、及びオイルの粘度μとの間に、上式（１）の関係が有ることを見いだした。そこで、オイル粘度演算部５１ｄは、上式（１）によってオイルの粘度μを演算する。このため、オイルの粘度μを確実に演算することができる。

また、オイル劣化判定部５１ｅは、オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μが規定の粘度の範囲内に無いときに、オイルが劣化していると判定する。これによれば、オイルの粘度μに基づいて、オイルの劣化を確実に判定することができる。

また、オイル交換判定部５１ｆは、記録部５１ａに記録された前回オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μと、今回オイル粘度演算部５１ｄが演算したオイルの粘度μとの差分が規定値以上である場合に、オイルが交換されたと判定する。これによれば、オイルの劣化に伴うオイルの粘度変化と区別して、オイルの交換が実行されたことを確実に判定することができる。

また、流量異常判定部５１ｃは、吐出流量演算部５１ｂが演算した吐出流量Ｑが、吐出流量下限値Ｑｌと吐出流量上限値Ｑｈとの範囲内であるか否かを判定する。これによれば、吐出流量Ｑが異常であることが確実に判定することができる。

（他の実施形態）
以上説明した実施形態では、オイルポンプ１４は、インナーロータと、このインナーロータと噛合するアウターロータとから構成された内接歯車ポンプである。オイルポンプ１４は、これに限定されず、外接歯車ポンプ、ベーンポンプ等であってもよい。

以上説明した実施形態では、オイルポンプ１４は、１回転当たりの吐出流量が変わらない定容量型のオイルポンプである。オイルポンプ１４は、１回転当たりの吐出流量を変えることができる可変容量型のオイルポンプであってもよい。オイルポンプ１４が可変容量型である場合には、吐出流量演算部５１ｂは、エンジン１の回転数及びオイルポンプ１４の容量を変えるための制御量に基づいて、オイルポンプ１４の吐出流量Ｑを演算する。

また、印加する電流又は電圧に応じてオイルポンプの吐出流量を変更する制御バルブを備えていてもよい。この実施形態では、吐出流量演算部５１ｂは、エンジン１の回転数及び制御バルブに印加する電流又は電圧に基づいて、オイルポンプ１４の吐出流量Ｑを演算する。

オイルポンプ１４は、電動モータによって駆動される電動オイルポンプであってもよい。この実施形態では、回転数検出部５２は電動モータの回転数を検出することによって、オイルポンプ１４の回転数を検出する。

１ エンジン
１４ オイルポンプ
５０ オイル状態判定装置
５１ｄ オイル粘度演算部
５２ 回転数検出部（吐出流量検出部）
５３ 油圧検出部
５４ 温度検出部

Claims (5)

1. オイルポンプ（１４）によってエンジン（１）に吐出され前記エンジンを潤滑するオイルの状態を判定するオイル状態判定装置であって、
   前記オイルポンプから吐出された前記オイルの油圧を検出する油圧検出部（５３）と、
   前記オイルポンプから吐出された前記オイルの温度を検出する温度検出部（５４）と、
   前記オイルポンプの吐出流量を検出する吐出流量検出部（５２）と、
   前記油圧検出部によって検出された前記オイルの油圧、前記温度検出部によって検出された前記オイルの温度、及び前記吐出流量検出部によって検出された前記オイルの吐出流量に基づいて、前記オイルの粘度を演算するオイル粘度演算部（５１ｄ）と、を有するオイル状態判定装置。
2. 前記オイル粘度演算部は、下式（１）によって前記粘度を演算する請求項１に記載のオイル状態判定装置。
   μ＝Ａ×Ｐ^α×Ｑ^β×Ｔ^γ…式（１）
   （ここで、μ：オイルの粘度、Ａ：第１定数、α：第２定数、β：第３定数、γ：第４定数、Ｐ：オイルの油圧、Ｑ：オイルポンプの吐出流量、Ｔ：オイルの温度）
3. 前記オイル粘度演算部が演算した前記オイルの粘度が規定の粘度の範囲内に無いときに、前記オイルが劣化していると判定するオイル劣化判定部（５１ｅ）を有する請求項１又は２に記載のオイル状態判定装置。
4. 前記オイル粘度演算部が演算した前記オイルの粘度を記録する記録部（５１ａ）と、
   前記記録部に記録された前回前記オイル粘度演算部が演算した前記オイルの粘度と、今回前記オイル粘度演算部が演算した前記オイルの粘度との差分が規定値以上である場合に、前記オイルが交換されたと判定するオイル交換判定部（５１ｆ）と、を有する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のオイル状態判定装置。
5. 吐出流量検出部は、前記オイルポンプの回転数を検出し、
   前記吐出流量検出部が検出した前記吐出流量が、吐出流量下限値と吐出流量上限値との範囲内であるか否かを判定する流量異常判定部（５１ｃ）を有し、
   前記吐出流量下限値は、前記吐出流量検出部によって検出された前記オイルポンプの回転数が高くなるに従って大きく設定されるとともに、前記油圧検出部によって検出された前記オイルの油圧が高くなるに従って大きく設定され、
   前記吐出流量上限値は、前記吐出流量検出部によって検出された前記オイルポンプの回転数が高くなるに従って大きく設定されるとともに、前記油圧検出部によって検出された前記オイルの油圧が高くなるに従って大きく設定される請求項１ないし４のいずれか１つに記載のオイル状態判定装置。

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