JP2693481B2

JP2693481B2 - 潤滑油の劣化度検出装置

Info

Publication number: JP2693481B2
Application number: JP63109873A
Authority: JP
Inventors: 邦彦細沼; 康司内藤; 勉西野
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1988-05-07
Filing date: 1988-05-07
Publication date: 1997-12-24
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JPH01280611A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は潤滑油の劣化の進行状態を高精度に検知でき
る潤滑油の劣化度検出装置に関するものである。

（従来の技術）ディーゼルやガソリンエンジンの高性能化、高出力化
に伴ないエンジン油がより過酷な条件で使用されるた
め、エンジン油の交換時期を適確に判断する必要があ
る。このためには、エンジン油の劣化の進行状態を正確
に検出し、エンジントラブルの原因となるスラッジの大
量生成や粘度急上昇（オイルシックニング）等の発生を
未然に防止する必要がある。

エンジン油の劣化度を指標する項目として、粘度、全
酸価、全塩基価等が採用されている。これら測定項目の
うち粘度は特に重要な指標である。

従来、エンジン油をはじめとする種々の潤滑油の粘度
測定方法として、オイルパンに収容されている潤滑油を
サンプリングし、粘度計で測定する方法が一般的であっ
た。しかしこの方法では特定の粘度計や温度制御手段並
びにサンプリング操作が必要であり、またサンプリング
による油の損失がおこることなど、簡易に用いられる方
法ではなく、劣化の進行状態を監視するモニタシステム
に適用することはできない。

別の粘度測定装置として特開昭59−13193号公報に記
載されている潤滑油の劣化検出装置が既知である。この
既知の装置では、オイルパンの上流側の管路内の羽根車
を配置し、管壁を貫通する孔を介して羽根車の軸を外部
まで延在させ、この軸にモータを連結している。そし
て、潤滑油の粘度に応じてモータ回転数が変化すること
を利用し、モータの回転数を積算し、この積算値から劣
化度を表示するように構成されている。

（発明が解決しようとする課題）上述した既知の劣化検出装置では、羽根車を管路内に
配置し、その軸を管壁に設けた孔を経て外部まで延在さ
せ、軸に連結したモータの回転数の変化から粘度を表示
する構成としているから、構造が極めて複雑であり、実
用化するのは極めて困難である。さらに、モータの回転
軸に減速伝達機構を設け、この減速機構を介して積載計
を連結する構成としているから、積算出力が機械的信号
であり、電気信号でないため、積算計を操作者の視野範
囲に配置することも極めて困難であり、劣化の進行状態
を表示するモニタシステムにそのまま適用することはで
きない。

従って、本発明の目的は上述した欠点を解消し、簡単
な構成で潤滑油の劣化度を高精度に検知できると共にモ
ニタシステムとして活用できる潤滑油の劣化度検知方法
及び検知装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明による潤滑油の劣化度検出装置は、圧送式潤滑
油供給システムに用いられる潤滑油の劣化度を検出する
潤滑油の劣化度検出装置において、潤滑油供給システム
中に配置したオイルクーラ流路抵抗により生じる、オイ
ルクーラ部での差圧を検出する手段と、検出した差圧に
基いて潤滑油の粘度に対応した出力信号を発生する手段
と、この出力信号に基いて潤滑油の劣化度に対応した出
力信号を発生する信号処理装置とを具えることを特徴と
するものである。

（作用）ガソリンエンジンや、ディーゼルエンジン等の内燃機
関は各種車輌、船舶作業機械等並びに各種工程工作機械
に広く採用されている。該エンジンには、オイルパンに
収容した潤滑油をポンプの圧送力を利用して各潤滑部へ
供給する圧送式潤滑油供給システムが用いられている。
この圧送式潤滑油供給システムにおいては、流路内に細
径管路が存在すると、この細径管路が流路抵抗を構成
し、流路抵抗の上流側圧力と下流側圧力との間で差圧Ｐ
が生ずる。この差圧Ｐは、流体すなわち流路を流れる潤
滑油の粘度μと密接な対応関係があり、例えば流体が円
管路を層流で流れる場合下記の式が成立する。

ここで、Q:流量、D:管径、l:管長（１）式において、流量Ｑ、管径Ｄ、管長ｌは既知の
量とすることができるから、流路抵抗部の前後における
差圧Ｐを計測することにより流体の粘度μを求めること
ができる。一方、本発明者が潤滑油の劣化に関する種々
の実験および解析を行った結果、潤滑油の劣化度と粘度
との間に対応関係があることを見出した。潤滑油は、長
時間使用中に粘度が上昇傾向があることは公知のことで
ある。エンジン作動により潤滑油が流れると、流路抵抗
部に粘度変化に対応した差圧が発生し、この差圧変化が
潤滑油の劣化の進行状態の尺度となりうる。本発明は、
このような認識に基くものであり、圧送式潤滑油供給シ
ステムにおいて流路抵抗を構成する部分で発生する差圧
を電気信号として検出し、この検出信号を信号処理回路
で各種データに基いて信号処理を行い、粘度に対応した
データを発生させ、この粘度データに基いて劣化度に対
応した出力信号を発生する。そして、この出力信号に基
いて劣化度を表示する。差圧を発生する流路抵抗部は、
種々の管路を選択することができるが、潤滑油供給路中
に配置したオイルクーラを用いるのが好適である。この
オイルクーラはオイルポンプの直後に配置され大量の潤
滑油が流れると共に、管路として細径のクーラパイプが
配置されているため流路抵抗が大きく、従ってクーラパ
イプの上流側と下流側との間で大きな値の差圧を検出す
ることができる。又、オイルクーラにより潤滑油の温度
が安定して、粘度もこれにより変動が少ない。従って、
オイルクーラで発生する差圧を検出すれば、検出された
差圧値自体が大きく、この結果検出精度が一層向上し、
外部からのノイズに影響を受けにくい検知装置を実現す
ることができる。さらに、オイルクーラはエンジンブロ
ックの外部に装着されているから、差圧検出手段として
差圧検出センサをオイルクーラに装着でき、極めて容易
に実用化することができる。

（実施例）第１図ａ〜ｃは本発明による潤滑油の劣化モニタリン
グ装置の一例の構成を示すものであり、第１図ａは差圧
検出センサが装着されているオイルクーラの構成を示す
線図、第１図ｂは検出センサの構成を示す線図、第１図
ｃは信号処理回路の構成を示す回路図である。本例で
は、圧送式潤滑油供給システム中に配置したオイルクー
ラの流路で発生する差圧から劣化の進行状態をモニタす
るシステムについて説明する。オイルパンに収容された
潤滑油はポンプにより圧送され、まず全量の潤滑油がオ
イルクーラ１に供給される。ポンプから供給されてくる
潤滑油は、太い径の入力導管２を経て細径のクーラパイ
プ３に送出され、このクーラパイプ３において冷却され
る。冷却後太い径の出力導管４を経てオイルギャラリに
送出される。ラジエータのウォータポンプから送出れる
水がクーラパイプ３の外側を通過しクーラパイプの冷却
を行なう。オイルクーラでは、ポンプに連通する入力側
とオイギャラリに連通する出力側との間にクーラパイプ
と並列にバイパス流路が形成され、このバイパス流路中
にバイパスバルブ５が装着されている。クーラパイプ３
は、放熱断面をかせぐため入力導管２および出力導管３
よりも一層細径とされているから、クーラパイプ３が大
きな流路抵抗部を構成し、クーラパイプ３の上流側と下
流側との間に大きな差圧が発生する。一方バイパス流路
の上流側はバイパスバルブ５を介して入力導管２に連通
し、下流側はオイルギャラリに連通する。従って、バイ
パスバルブ５の前後においてクーラパイプ３の両端で発
生する差圧がそのまま現われることになる。第１図ｂは
バイパスバルブ５の詳細な構成を示すものであり、弁体
10は圧縮スプリング11により図面上の右側に向けて押圧
される。そして、弁体10と弁座面12との間に円環状の荷
重センサ13を装着する。この荷重センサ13は、弁体10が
弁座面12に対して作用する荷重に応じた電気的出力信号
を発生する。今、バイパスバルブ５の上流側の流路14の
圧力をP₁、その断面積をＳとし、下流側の流路15の圧力
をP₂、その断面積をＳとする。また、圧縮スプリングの
荷重をW₀とし、荷重センサ13に作用する荷重をＷとする
と以下の式が成立する。

W₀＋SP₂−SP₁＝Ｗ …（２）ここで、差圧をδＰとすれば、（３）式において管路の断面積Ｓおよび圧縮スプリン
グの荷重W₀は共に既知の値とすることができるから、荷
重センサ13に作用する荷重Ｗを計測することによりバイ
パスバルブ５に現われる差圧δＰを計測することができ
る。荷重センサ13からの出力信号を増幅器16に供給し、
信号増幅を行ってから信号処理装置17に供給する。この
信号処理装置17では、圧縮スプリングから発生する押圧
荷重W₀および管路断面積Ｓを予め記憶しておき、荷重セ
ンサ13からの出力信号に基いて差圧δＰを算出する。さ
らに、この信号処理装置には（１）式に表される種々の
パラメータも予め記憶し、算出した差圧δＰから潤滑油
の粘度μを求める。さらに、粘度と劣化度との関係を予
め記憶しておき、算出された粘度値から潤滑油の劣化度
を表わす出力信号を発生する。この粘度と劣化度との関
係は、例えばエンジンの運転時間と粘度との関係を予め
実験により求めることにより得られる。尚、潤滑油の粘
度は油温によって変化するため、油温補正データを信号
処理装置に入力しておき、この信号処理装置において油
温補正処理を行なうこともできる。この信号処理装置17
からの出力信号を表示装置18に供給して潤滑油の劣化度
を表示する。表示方法として、デジタル表示やアナログ
表示を行なうことができ、さらに劣化の限界を超えた場
合に表示ランプを点灯または点滅させて警報信号として
表示することもできる。さらに、信号処理装置で得た粘
度値をそのまま表示してもよい。

第２図は上記センサを用いて種々の粘度の潤滑油につ
いて測定した粘度と差圧との関係を示すグラフである。
横軸は粘度を示し縦軸は測定された差圧値を示す。尚、
第２図の潤滑油の粘度は油温を変化させることにより変
化させている。第２図に示すように、検出された差圧
は、相当大きな値であること並びに粘度と差圧との間に
線形な対応関係があること、粘度変化に対する差圧の変
化分が大きいことが明らかであり、又特徴的である。例
えば粘度が30mm²/Sから70mm²/Sだけ変化すると、差圧値
が0.11kg/cm²から0.21kg/cm²まで変化しており、差圧の
変化分が大きいことが明らかである。これらの検討によ
り、オイルクーラで発生する差圧を検出することにより
潤滑油の粘度を高精度に検出できることになる。

第３図ａおよびｂは差圧検出センサの変形例の構成を
示す線図である。本例では、オイルポンプでの直後に配
置したオイルクーラ21で発生する差圧をダイヤフラム式
圧力センサで検出する例について説明する。オイルクー
ラ21の上流側の導管路と連通する第１の連通路22および
下流側の導管路と連通する第２の連通路23を設け、これ
ら連通路を他端をダイヤフラム式圧力センサ24に接続す
る。このダイヤフラム式圧力センサ24は、上流側の第１
の連通路22と連通する第１チャンバ25と下流側の第２の
連通路23と連通する第２チャンバ26とを有し、これらチ
ャンバの間にダイヤフラム27を配置した構成とする。上
流側と下流側との間で圧力差が生ずると、その差圧に応
じてダイヤフラムの中央部が矢印ａ方向に変位する。従
って、ダイヤフラム27の中央部に作動バー28の一端を連
結し、その他端を差動トランス29に連結すれば、発生し
た差圧に応じた電気信号が差動トランス29から発生す
る。そして、差動トランス29からの出力信号を信号処理
装置で信号処理することにより、潤滑油の粘度を求める
ことができる。

次に実験結果について説明する。市販のディーゼルエ
ンジンを用い、このオイルパンに新油を張り込んで長時
間運転を行った。運転に当りエンジン回転数4000rpmで
運転し、運転開始後０時間、100時間、200時間および30
0時間経過毎に、エンジン回転数800rpmの状態で差圧お
よび油温を測定すると共に、同時に潤滑油をサンプリン
グして粘度計により粘度を測定した。尚、差圧測定は、
第３図に示すダイヤフラム式圧力センサを用いて行なっ
た。この実験結果を表１に示す。

尚、40℃および100℃における粘度はJIS規格の測定方
法による測定結果であり、油温、回転数、測定油温での
粘度および差圧はモニタリングによる測定結果である。
まず、粘度について検討するが、エンジンの運転時間に
応じて粘度が直線的に増加している。表１の測定油温で
の粘度は、エンジン油で通常採用される40℃と100℃で
の粘度及びモニタリングされた油温から換算した値であ
る。次に、差圧について検討する。測定された差圧値
は、82〜109g/cm²の範囲にあり、値自体が非常に大きな
値として得られていることに注目すべきである。また、
差圧値も運転時間に対してほぼ直線的に増大している。
第４図に差圧と粘度との関係を示す。第４図に示すよう
に、モニタリングによって測定された差圧と粘度との間
に直線的な関係があることは明らかである。さらに、油
温もほぼ一定しており、油温の変化による影響をほとん
ど受けない。これらの結果より、差圧検出により潤滑油
の粘度を高精度に検出でき、検出された粘度データから
潤滑油の劣化の進行状態を高精度にモニタできることに
なる。従って、予め実験によって得た差圧と粘度との関
係を検量線データとして信号処理装置17に記憶してお
き、モニタ中に測定された差圧値と、差圧と粘度との関
係とに基いて粘度を求めることもできる。

第５図ａ〜ｃは差圧検出センサの変形例を示す線図で
ある。第５図ａはバイパスバルブ内に荷重センサを一体
的に組み込んだ例を示す。ハウジング30内に圧縮スプリ
ング31および球状の弁体32を配置すると共に、球状弁体
32と対向して荷重センサ33を固定する。このように構成
すれば、上流側の圧力P₁と下流側の圧力P₂との差圧に応
じて荷重センサ33に作用する荷重が変化するので、粘度
変化に対応して、発生する差圧を検出することができ
る。また、第５図ｂに示される差動トランス34をスプリ
ング35で支持する沈鐘方式の圧力センサや、第５図ｃに
示す液注方式の圧力センサを用いることもできる。

本発明は上述した実施例だけに限定されず、種々の変
形や変更が可能である。例えば上述した実施例では、デ
ィーゼルエンジンに搭載されているオイルクーラのクー
ラパイプの上流側圧力と下流側圧力との差圧により潤滑
油の粘度を検出する例を以て説明したが、車輌に搭載さ
れている潤滑油供給システムに限定されず、種々の内燃
機関をはじめとし適当な流路抵抗部を有する全ての圧送
式潤滑油供給装置に適用することができる。

尚、ガソリンエンジン車のように、オイルクーラが搭
載されていない圧送式潤滑システムに適用する場合に
は、油温がほぼ一定値となる定常状態においてモニタリ
ングするように構成すれば、油温変化による影響を受け
ることはない。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、圧送式潤滑油供
給システムの流路抵抗部で生ずる差圧を電気信号として
検出し、検出した差圧から潤滑油の粘度を求める構成と
しているから、潤滑油の粘度、すなわち劣化度を高精度
に検出できると共に、劣化の進行状態を採油することな
く、ニモタできるモニタリング装置を実現することがで
きる。この結果、エンジン油の劣化度を運転者の視野内
に表示することができ、アラーム機能を付加すればエン
ジン油の交換時期を適確に把握することができる。

また、流路抵抗部を潤滑油供給システム中に配置した
オイルクーラで構成すれば、流通する潤滑油が大量であ
ると共に流路抵抗も大きいため、検出される差圧値自体
が大きく、この結果外的ノイズ（例えば気泡）による影
響を受けにくく精度を一層向上させることができる。

さらに、差圧検出センサを、バイパスバルブの弁座に
装着した荷重センサで構成すれば、簡単な構造で市販の
車輌に検出センサを実装することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｃは本発明による潤滑油の劣化モニタリング
装置の一例の構成を示す線図、線図的断面図および回路
図、第２図は実験結果による差圧と粘度の関係を示すグラ
フ、第３図ａおよびｂはダイヤフラム式差圧検出センサの構
成を示す線図、第４図は連続運転実験における粘度と差圧の関係を示す
グラフ、第５図ａ〜ｃは差圧検出センサの変形例の構成を示す線
図である。 10……弁体、11……圧縮スプリング 12……弁座面、13……荷重センサ 14,15……流路、16……増幅器 17……信号処理装置、18……表示装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧送式潤滑油供給システムに用いられる潤
滑油の劣化度を検出する潤滑油の劣化度検出装置におい
て、潤滑油供給路中に配置したオイルクーラ流路抵抗に
より生じる、オイルクーラ部での差圧を検出する手段
と、検出した差圧に基いて潤滑油の粘度に対応した出力
信号を発生する手段と、この出力信号に基いて潤滑油の
劣化度に対応した出力信号を発生する信号処理装置とを
具えることを特徴とする潤滑油の劣化度検出装置。
【請求項２】前記差圧検出手段を、オイルクーラのバイ
パスバルブの弁座面に作用する荷重を検出する荷重セン
サで構成したことを特徴とする請求項１に記載の潤滑油
の劣化度検出装置。
【請求項３】前記差圧検出手段を、オイルクーラの上流
側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する圧力センサ
で構成したことを特徴とする請求項１に記載の潤滑油潤
滑油の劣化度検出装置。
【請求項４】前記劣化度に対応した出力信号に基いて潤
滑油の劣化度を表示する表示手段を具えることを特徴と
する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の
潤滑油の劣化度検出装置。