JP2837442B2 - Engine oil deterioration detection method - Google Patents
Engine oil deterioration detection methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジンオイルの劣化検出方法に関するもの
である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting deterioration of engine oil.
［従来の技術］ 一般にエンジンオイルはその使用時間にほぼ比例して
劣化してゆき、劣化度がある程度以上になるとこれを交
換する必要があるが、従来よりエンジンオイルの劣化度
は、酸化、粘度比あるいはスラッジ量等の一般的性状の
変化に基づいて検出されている。[Prior art] In general, engine oil deteriorates almost in proportion to its use time, and when the degree of deterioration exceeds a certain level, it is necessary to replace the engine oil. It is detected based on changes in general properties such as ratio or sludge amount.
しかしながら、第４図中の曲線G3〜G5に示すように、
エンジンオイルの酸価、粘度比あるいはスラッジ量、エ
ンジンオイルの使用時間がかなり長時間となるまではほ
とんど変化しないが、一度変化し始めるとその後は急激
に変化してゆくといった特性をもつ。このため、上記従
来の劣化検出方法ではエンジンオイルがかなり劣化する
まではその劣化度を全く把握することができず、また上
記一般的性状が変化し始めた後でも、これらが劣化度の
進行に対して単調（規則的）に変化してゆかないので、
酸価、粘度比あるいはスラッジ量に基づいてエンジンオ
イルの劣化度を高い精度で検出することは困難である。However, as shown by the curve G 3 ~G 5 in FIG. 4,
The acid value of the engine oil, the viscosity ratio or the amount of sludge, and the characteristic hardly change until the use time of the engine oil is considerably long, but once it starts to change, it rapidly changes thereafter. For this reason, with the above-mentioned conventional deterioration detection method, it is impossible to grasp the degree of deterioration at all until the engine oil is considerably deteriorated, and even after the general properties have started to change, these deteriorate with the progress of the degree of deterioration. Since it does not change monotonically (regularly),
It is difficult to detect the degree of deterioration of the engine oil with high accuracy based on the acid value, the viscosity ratio or the amount of sludge.
そこで、エンジンオイルが劣化するとその光の透過率
が低下するといった事実に着目して、エンジンオイル自
体には比較的吸収されにくい波長の長い光（600nm以
上）を放射する発光手段と、該発光手段から放射される
光を受光してその強度を測定する受光手段とを備えたオ
イルレベルゲージをエンジンオイル中に浸漬し、これに
よってエンジンオイルの光透過率を測定し、この光透過
率の変化によりエンジンオイルの劣化度を検出するよう
にしたオイル劣化検知装置が提案されている（特開昭61
−135913号公報参照）。この従来のオイル劣化検知る装
置によれば、エンジンオイルの光透過率はエンジンオイ
ルの使用開始とともに低下し始めるので、早期からエン
ジンオイルの劣化度が把握できるといった利点がある。Focusing on the fact that when the engine oil deteriorates, the transmittance of the light decreases, and a light emitting unit that emits light of a long wavelength (600 nm or more) that is relatively difficult to be absorbed by the engine oil itself; An oil level gauge equipped with a light receiving means for receiving light emitted from and measuring the intensity of the light is immersed in engine oil, thereby measuring the light transmittance of the engine oil. An oil deterioration detecting device for detecting the degree of deterioration of engine oil has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61/1986).
-135913). According to this conventional apparatus for detecting oil deterioration, the light transmittance of the engine oil starts to decrease with the start of use of the engine oil, so that there is an advantage that the degree of deterioration of the engine oil can be grasped from an early stage.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、エンジンオイルの劣化度が大きくなる
とその光透過率が低下するといった相関関係は認められ
るものの、エンジンオイルの劣化度とその光透過率とは
単調の関数関係とはならないので、光透過率からはそれ
ほど高い精度でエンジンオイルの劣化度を検出すること
ができない。また、燃料が不完全燃焼したような場合に
はすずが発生するが、このすすがエンジンオイル中に混
入するとエンジンオイルの光透過度大幅に低下するの
で、劣化度を実際より大きく検出してしまう。このた
め、特開昭61−135913号公報に開示された上記従来のオ
イル劣化検出装置においても、エンジンオイルの劣化度
を高い精度で検出できるまでには至っていない。[Problems to be Solved by the Invention] However, although there is a correlation that the light transmittance decreases as the degree of deterioration of the engine oil increases, the monotonous functional relation between the degree of deterioration of the engine oil and the light transmittance Therefore, the degree of deterioration of the engine oil cannot be detected with high accuracy from the light transmittance. In addition, when fuel is incompletely burned, tin is generated. However, if this soot is mixed into the engine oil, the light transmittance of the engine oil is greatly reduced, so that the deterioration degree is detected to be larger than the actual degree. . For this reason, even the conventional oil deterioration detecting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-135913 cannot detect the degree of deterioration of engine oil with high accuracy.
本発明は上記従来の問題塩に鑑みてなされたものであ
って、劣化度を早期から高い精度で検出することができ
るエンジンオイルの劣化検出方法を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problem salts, and has an object to provide a method for detecting deterioration of engine oil, which can detect the degree of deterioration with high accuracy from an early stage.
［課題を解決するための手段］ 本願発明者らは、エンジンオイルの劣化のメカニズム
について化学的に詳細な検討を行い、次のような事実を
発見した。[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have conducted detailed chemical studies on the mechanism of deterioration of engine oil, and have found the following facts.
エンジンオイルの劣化は、エンジンオイルが窒素酸化
物（NOx）と化合して窒素物が生成されるとともに、酸
化されて酸化物が生成させることによって生じる。した
がって、エンジンオイル中の窒素物量と酸化物量とがエ
ンジンオイルの劣化度の正確な指標となる。Deterioration of the engine oil is caused by the fact that the engine oil combines with nitrogen oxides (NOx) to generate nitrogenous substances and oxidize to generate oxides. Therefore, the amounts of nitrogen and oxides in the engine oil are accurate indicators of the degree of deterioration of the engine oil.
上記窒化物は種々の有機硝酸エステルからなり、いく
つかの赤外線吸収スペクトルをもつが、エンジンオイル
中の全窒化物量は、1628〜1632cm-1の波数における試料
オイルの基準オイルに対する吸光度変化にほぼ比例す
る。The above-mentioned nitrides are composed of various organic nitrates and have several infrared absorption spectra.The total amount of nitrides in engine oil is almost proportional to the change in absorbance of the sample oil with respect to the reference oil at a wave number of 1628 to 1632 cm- 1. I do.
上記酸化物も種々の赤外線吸収スペクトルをもつが、
エンジンオイル中の全酸化物量は、1715〜1725cm-1の波
数における試料オイルの基準オイルに対する吸光度変化
にほぼ比例する。The above oxides also have various infrared absorption spectra,
The total amount of oxides in the engine oil is almost proportional to the change in absorbance of the sample oil with respect to the reference oil at a wave number of 1715 to 1725 cm -1 .
通常の運転状態であれば、劣化したエンジンオイルの
1628〜1632cm-1の波数における吸光度変化と1715〜1725
cm-1の波数における吸光度変化とほぼ比例する。すなわ
ちエンジンオイル中の窒化物量と酸化物量とはほぼ比例
する。したがって、窒化物量のみから、または酸化物量
のみから、好ましくは両者からエンジンオイルの劣化度
を検出することができる。Under normal operating conditions, the deteriorated engine oil
Absorbance change at wave numbers of 1628-1632 cm -1 and 1715-1725
It is almost proportional to the change in absorbance at a wave number of cm -1 . That is, the amount of the nitride and the amount of the oxide in the engine oil are substantially proportional. Therefore, the degree of deterioration of the engine oil can be detected only from the amount of nitride or only from the amount of oxide, preferably from both.
これらの事実に着目して、本願発明者らは、エンジン
オイルの1628〜1632cm-1又は1715〜1725cm-1の波数にお
ける試料オイルの基準オイルに対する吸光度変化、好ま
しくは両波数における吸光度変化を測定すれば、エンジ
ンオイルの劣化度を高い精度で検出できるものと考え
た。Focusing on these facts, the present inventors have found that the absorbance change relative to the reference oil sample oil at a wave number of 1628～1632Cm -1 or 1715～1725Cm -1 of the engine oil, by preferably measuring the change in absorbance at both wavenumber It was thought that the degree of deterioration of the engine oil could be detected with high accuracy.
このような検討結果に基づき、上記の目的を達成する
ため、本願請求項１記載の発明は、1628〜1632cm-1の波
数をもつ光と1715〜1725cm-1の端数をもつ光とを放射で
きる発光手段と、該発光手段から放射された上記波数を
もつ光を受光して夫々の強さを検出できる受光手段とを
設け、次に発光手段から受光手段に至る光の進路中に劣
化度を検出すべき試料オイルを配置し、この後発光手段
から1628〜1632cm-1の波数をもつ光を放射して試料オイ
ル中を透過した上記波数をもつ光の強さを受光手段で測
定し、未劣化の基準オイル中を透過した1628〜1632cm-1
の波数をもつ光の強さを基準値とし、この基準値と測定
値との差に基づいて試料オイル中の窒化物量を求め、さ
らに発光手段から1715〜1725cm-1の波数をもつ光を放射
してこれを試料オイルに照射し、試料オイル中を透過し
た上記波数をもつ光の強さを受光手段で測定し、基準オ
イル中を透過した1715〜1725cm-1の波数をもつ光の強さ
を基準値とし、この基準値と測定値との差に基づいて試
料オイル中の酸化物量を求め、上記窒化物量を上記酸化
物量とに基づいて試料オイルの劣化度を検出するように
したことを特徴とするエンジンオイルの劣化検出方法を
提供する。Based on such study results, for achieving the above object, the invention of claim 1, wherein it can emit a light with a fraction of light and 1715～1725Cm -1 with wavenumber of 1628～1632Cm -1 A light-emitting means, and light-receiving means capable of receiving light having the wave number emitted from the light-emitting means and detecting their respective intensities, and then determining the degree of deterioration during the course of light from the light-emitting means to the light-receiving means. A sample oil to be detected is arranged, and thereafter, light having a wave number of 1628 to 1632 cm -1 is emitted from the light emitting means, and the intensity of the light having the wave number transmitted through the sample oil is measured by the light receiving means. 1628-1632cm -1 transmitted through the reference oil for deterioration
With the intensity of light having a wave number of 基準 as a reference value, the amount of nitride in the sample oil is determined based on the difference between this reference value and the measured value, and light having a wave number of 1715 to 1725 cm -1 is emitted from the light emitting means. Then, the sample oil is irradiated, and the intensity of the light having the wave number transmitted through the sample oil is measured by the light receiving means, and the intensity of the light having the wave number of 1715 to 1725 cm -1 transmitted through the reference oil is measured. Is used as a reference value, the amount of oxide in the sample oil is determined based on the difference between the reference value and the measured value, and the degree of deterioration of the sample oil is detected based on the amount of nitride and the amount of oxide. A method for detecting deterioration of engine oil is provided.
［発明の作用・効果］ 前記したとおり、エンジンオイルの劣化は窒化物と酸
化物とが生成されることによって生じるので、エンジン
オイル中の窒化物量と酸化物量とを測定することによっ
て、エンジンオイルの劣化度を高い精度で検出すること
ができる。[Operation and Effect of the Invention] As described above, the deterioration of the engine oil is caused by the generation of nitrides and oxides. Therefore, by measuring the amounts of nitride and oxide in the engine oil, the engine oil The degree of deterioration can be detected with high accuracy.
そして、請求項１記載の発明によれば、試料オイルと
基準オイルの1628〜1632cm-1近傍の波数における吸光度
が測定され、これらから吸光度変化が求められ試料オイ
ル中の窒化物量が測定される。さらに、試料オイルと基
準オイルの1715〜1725cm-1近傍の波数における吸光度が
測定され、これから吸光度変化が求められエンジンオイ
ル中の酸化物量が測定される。そして、これらの窒化物
量と酸化物量とに基づいてエンジンオイルの劣化度が検
出されるので、エンジンオイルの劣化度は高い精度で検
出することができる。According to the first aspect of the present invention, the absorbance of the sample oil and the reference oil at a wave number near 1628 to 1632 cm -1 is measured, and a change in the absorbance is determined therefrom, and the amount of nitride in the sample oil is measured. Further, the absorbance of the sample oil and the reference oil at a wave number in the vicinity of 1715 to 1725 cm -1 is measured, and a change in the absorbance is obtained from the measured absorbance, and the amount of oxides in the engine oil is measured. Since the degree of deterioration of the engine oil is detected based on the amount of the nitride and the amount of the oxide, the degree of deterioration of the engine oil can be detected with high accuracy.
なお、後記のとおり、通常は油温が高いとオイルの酸
化が促進されて劣化（すなわち熱劣化）が激しくなる。
したがって、オイル中の酸化物量は該オイルの熱劣化の
指標といえる。As will be described later, usually, when the oil temperature is high, oxidation of the oil is promoted, and deterioration (that is, thermal deterioration) becomes severe.
Therefore, the amount of oxides in the oil can be said to be an indicator of the thermal deterioration of the oil.
［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。[Examples] Examples of the present invention will be specifically described below.
＜第１実施例＞ 第１図は、エンジンオイル中の窒化物量と酸化物量と
を測定するために用いられる、1630cm-1近傍の波数にお
ける吸光度と1720cm-1近傍の波数における吸光度とを測
定するタブルビーム式の分光光度計のシステム構成図で
ある。<First Embodiment> Figure 1 is used to measure the nitride amount and oxide content in the engine oil, to measure the absorbance at the absorbance and 1720 cm -1 vicinity of wave number at a wave number of 1630 cm -1 vicinity It is a system configuration diagram of a double beam type spectrophotometer.
第１図に示すように、分光光度計SPは、光源１から放
射された光の一部を第１曲面鏡２で反射させた後透明な
材料で形成されたサンプルセル３内に充填された劣化度
を測定すべき試料オイル中を透過させるとともに（以
下、この光を試料光束という）、光源１から放射された
光の他の一部を第２曲面鏡４で反射させた後透明な材料
で形成された基準セル５内に充填された未劣化の基準オ
イル中を透過させ（以下、この光を基準控束という）、
これらの試料光束を基準光束とを波長選択部６に導入し
てこれからの所定の波数をもつ光成分（単色光）を抽出
し、単色光となった試料光束と基準光束とを検出器７に
導入し、試料光束と基準光束の強度が等しくなるように
制御機構Ｃで減光器８の減光率を制御し、このときの減
光器８の減光率、すなわちサンプルセル３内の試料オイ
ルの基準オイルに対する吸光度変化を測定し、この吸光
度変化から試料オイル中の窒化物量を酸化物量とを求め
るような基本構成となっている。As shown in FIG. 1, a spectrophotometer SP reflects a part of light emitted from a light source 1 with a first curved mirror 2 and then fills a sample cell 3 formed of a transparent material. After passing through the sample oil whose deterioration degree is to be measured (hereinafter, this light is referred to as a sample beam), another part of the light emitted from the light source 1 is reflected by the second curved mirror 4 and then a transparent material is formed. Through the undegraded reference oil filled in the reference cell 5 formed in the above (hereinafter, this light is referred to as a reference bundle),
The sample light flux is introduced into the wavelength selector 6 as a reference light flux, and a light component (monochromatic light) having a predetermined wave number is extracted from the sample light flux. The extinction rate of the dimmer 8 is controlled by the control mechanism C so that the intensity of the sample light beam and the intensity of the reference light beam become equal. The basic configuration is such that a change in absorbance of an oil with respect to a reference oil is measured, and the amount of nitride in the sample oil and the amount of oxide are determined from the change in absorbance.
上記原稿１は、連続スペクトルをもつ光（赤外線を含
む）を放射する普通の分光分析用の光源（例えば、クロ
ーバ燈）であるが、窒化物の代表的吸収スペクトルに対
応する1628〜1631cm-1の波数をもつ光と、酸化物の代表
的吸収スペクトルに対応する1715〜1725cm-1の波数をも
つ光とを十分な強度で放射できるようになっている。な
お、光源１をこのような連続スペクトルをもつ光を放射
するタイプのものではなく、上記波数をもつ単色光のみ
を放射するような単色光源としてもよい。このような単
色光源を用いる場合は、波長選択部６を設ける必要はな
い。The above-mentioned manuscript 1 is an ordinary light source for spectral analysis (for example, a clover light) which emits light having a continuous spectrum (including infrared rays), but corresponds to 1628 to 1631 cm -1 corresponding to a typical absorption spectrum of nitride. And a light having a wave number of 1715 to 1725 cm -1 corresponding to a typical absorption spectrum of an oxide can be emitted with sufficient intensity. The light source 1 is not limited to a type that emits light having such a continuous spectrum, but may be a monochromatic light source that emits only monochromatic light having the above wave number. When such a monochromatic light source is used, it is not necessary to provide the wavelength selector 6.
なお、第１実施例では、窒化物量と酸化物量の両者か
ら試料オイルの劣化度を検出するようにしているので。
1628〜1632cm-1および1715〜1725cm-1の波数における吸
光度を測定するようにしているが、窒化物量のみ、ある
いは酸化物量のみから試料オイルの劣化度を検出する場
合は、一方の波数の吸光度のみ測定するだけでよいのは
もちろんである。In the first embodiment, the degree of deterioration of the sample oil is detected from both the amount of the nitride and the amount of the oxide.
Although the absorbance at wave numbers of 1628 to 1632 cm -1 and 1715 to 1725 cm -1 is measured, when the degree of deterioration of the sample oil is detected only from the amount of nitride or only the amount of oxide, only the absorbance of one wave number is detected. Of course, you only need to measure.
そして、試料オイルが充填されたサンプルセル３を透
過した試料光束と、基準オイルが充填された基準セル５
を透過した基準光束とは、互いに直交する方向に進路を
とり、両光束の進路はＰ点で直交している。この光点Ｐ
近傍には、回転軸11aまわりに自在に回転できるように
なった回転鏡11が設けられ、この回転鏡11には、回転軸
11aと直交する平面上において、該平面と回転軸11aとの
交点を中心とする半円形に形成された半月鏡11bが取り
付けられている。そして、回転鏡11は回転軸11aまわり
に所定の周期で回転し、半月鏡11bが交点Ｐ側に位置す
るときには、試料光束は半月鏡11bの鏡面によって反射
されて進路を90゜曲げられ波長選択部６に投射される
が、基準光束は半月鏡11bの裏面に投射されて吸収さ
れ、ここで遮断されるようになっている。一方、半月鏡
11bが交点Ｐと反対側に位置するときには半月鏡11bは両
光束の進路を何ら妨げないので、試料光束は直進して散
逸され波長選択部６には投射されないが、基準光束は直
進してその進路前方に位置する波長選択部６に投射され
る。したがって、回転鏡11の回転に伴って、試料光束と
基準光束とが所定の周期で交互に波長選択部６に投射さ
れることになる。Then, the sample luminous flux transmitted through the sample cell 3 filled with the sample oil and the reference cell 5 filled with the reference oil
And the reference light flux transmitted through the light flux takes a path in a direction orthogonal to each other, and the paths of both light fluxes are orthogonal to each other at point P. This light spot P
In the vicinity, there is provided a rotating mirror 11 capable of freely rotating around a rotating shaft 11a.
On a plane orthogonal to 11a, there is attached a semicircular mirror 11b formed in a semicircle about the intersection of the plane and the rotation axis 11a. Then, the rotating mirror 11 rotates at a predetermined cycle around the rotation axis 11a, and when the meniscus mirror 11b is located on the intersection P side, the sample beam is reflected by the mirror surface of the meniscus mirror 11b, the course is bent by 90 °, and the wavelength is selected. The reference light beam is projected on the back surface of the meniscus mirror 11b, is absorbed, and is blocked here. On the other hand, half moon mirror
When 11b is located on the side opposite to the intersection P, the meniscus mirror 11b does not hinder the path of both light beams at all, so the sample light beam goes straight and is scattered and is not projected on the wavelength selector 6, but the reference light beam goes straight. The light is projected on the wavelength selector 6 located ahead of the course. Therefore, the sample light beam and the reference light beam are alternately projected on the wavelength selecting section 6 at a predetermined cycle with the rotation of the rotating mirror 11.
波長選択部６は、これに投射された連続スペクトルを
もつ光の中から、1628〜1632cm-1または1715〜1725cm-1
の波数をもつ光を抽出し、これを検出器７に投射するよ
うになっている。この波長選択部６は、いくつかの反射
鏡（コリメータ鏡等）、プリズム等で構成され、任意の
波数を有する単色光を抽出することができるようになっ
た普通のモノクロメータであるので、詳しい説明は省略
する。Wavelength selection section 6, from among the light having a continuous spectrum that is projected to, 1628～1632Cm -1 or 1715～1725Cm -1
Is extracted and projected onto the detector 7. The wavelength selector 6 is an ordinary monochromator composed of several reflecting mirrors (collimator mirrors, etc.), prisms, etc., and capable of extracting monochromatic light having an arbitrary wave number. Description is omitted.
上記1628〜1632cm-1の波数をもつ光は試料オイル中の
窒化物の１つの吸収波長6.1μｍに対応する光である
が、本発明ではこの波数の光の吸光度だけから試料オイ
ル中の全窒化物量を測定するようにしている。以下、上
記波数の光のみから全窒化物量を測定する根拠を説明す
る。The light having a wave number of 1628 to 1632 cm -1 is light corresponding to one absorption wavelength of one nitride of 6.1 nm in the sample oil. In the present invention, the total nitridation in the sample oil is determined only from the absorbance of light having this wave number. I measure the physical quantity. Hereinafter, the basis for measuring the total nitride amount from only the light of the above wave number will be described.
第２図に、20000km走行後にエンジンから抽出された
試料オイルの波長域2.5〜25μｍにおける吸光特性を示
す。第２図において、窒化物による吸収波長は、6.1μ
m,7.8μm,11.7μｍ（以上、有機硝酸塩に起因する）と
6.4μｍ（窒素化合物に起因する）とである。このよう
に、窒化物による吸収波長は複数個であるので、試料オ
イル中の全窒化物量を測定するには、本来はこれらすべ
ての吸収波長における吸光度を測定しなければならない
はずである。しかしながら、第３図に示すように、試料
オイル中の全窒素量（窒化物量）と6.1μｍにおける吸
光度とはほぼ完全な１次関数関係となる。したがって、
6.1μｍ（1628〜1632cm-1）における吸光度を測定する
だけで、上記１次関数関係から試料オイル中の全窒化物
量を高い精度で測定することができる。なお、第３図に
おける全窒素量はJIS−K2609石油製品窒素分試験方法に
より測定した。FIG. 2 shows the absorption characteristics of the sample oil extracted from the engine after traveling 20,000 km in the wavelength range of 2.5 to 25 μm. In FIG. 2, the absorption wavelength of the nitride is 6.1 μm.
m, 7.8μm, 11.7μm (above, attributed to organic nitrate)
6.4 μm (attributable to nitrogen compounds). As described above, since there are a plurality of absorption wavelengths due to nitrides, in order to measure the total amount of nitrides in the sample oil, the absorbance at all of these absorption wavelengths must be measured. However, as shown in FIG. 3, the total nitrogen content (nitride content) in the sample oil and the absorbance at 6.1 μm have an almost perfect linear function. Therefore,
Only by measuring the absorbance at 6.1 μm (1628 to 1632 cm −1 ), the total amount of nitrides in the sample oil can be measured with high accuracy from the above linear function relationship. The total nitrogen amount in FIG. 3 was measured by the JIS-K2609 petroleum product nitrogen content test method.
また、1715〜1725cm-1の波数をもつ光は試料オイル中
の酸化物の１つの吸収波長5.8μｍに対応する光である
が、本発明ではこの波数の光に対する吸光度のみから試
料オイル中の全酸化物量を測定するようにしている。第
２図に示すように、酸化物による吸収波長は5.8μｍと
8.6μｍとであるが、試料オイル中の全酸化物量と5.8μ
ｍにおける吸光度とはほぼ１次関数関係にあるので、窒
化物量の測定の場合と同様、5.8μｍ（1715〜1725c
m-1）における吸光度を測定するだけで、試料オイル中
の全酸化物量を高い精度で測定することができる。Light having a wave number of 1715 to 1725 cm -1 is light corresponding to one absorption wavelength of one oxide of the sample oil in the sample oil of 5.8 μm. The amount of oxide is measured. As shown in FIG. 2, the absorption wavelength of the oxide was 5.8 μm.
8.6μm, but the total oxide amount in the sample oil and 5.8μm
m and 5.8 μm (1715 to 1725c), as in the case of the measurement of the amount of nitride.
Only by measuring the absorbance at m -1 ), the total oxide amount in the sample oil can be measured with high accuracy.
再び第１図に示すように、検出器７は、波長選択部６
から交互に連続して投射される試料光束と基準光束の強
度に差があれば、その差に応じて回転鏡11の回転周期に
対応する周波数の断続的な電流（以下、これを断続電流
という）を出力するが、試料光束と基準光束の強度に差
がなければ断続電流を出力しない。この検出器７は、熱
電対あるいはボロメータで構成され、試料光束および基
準光束を受光してこれをまず熱エネルギに変換し、次に
この熱エネルギを電気エネルギに変換するようになって
いるが、出力電力が非常に微弱であるので、検出器７か
ら出力される断続電流は交流増幅器12で増幅されるよう
になっている。As shown in FIG. 1 again, the detector 7 includes a wavelength selector 6.
If there is a difference between the intensity of the sample light flux and the intensity of the reference light flux that are projected alternately and continuously, the intermittent current having a frequency corresponding to the rotation cycle of the rotating mirror 11 (hereinafter referred to as the intermittent current) ), But if there is no difference between the intensity of the sample light beam and the reference light beam, no intermittent current is output. The detector 7 is constituted by a thermocouple or a bolometer, receives a sample beam and a reference beam, converts them into heat energy first, and then converts the heat energy into electric energy. Since the output power is very weak, the intermittent current output from the detector 7 is amplified by the AC amplifier 12.
交流増幅器12で増幅された断続電流は位相判別整流器
13で整流された後、チョッパーを備えた増幅器14に入力
される。そして、増幅器14から出力される電流は平衡電
動機15に入力され、この平衡電動機15は増幅器14の出力
電流に応じて、すなわち試料光束と基準光束の強度の差
に応じて、該強度差を打ち消す方向に減光器８の減光率
を制御する。すなわち、試料光束の強度と減光器８で減
光された基準光束の強度とが等しくなるように減光器８
の減光率がフィードバック制御されることになる。した
がって、この減光率から1628〜1632cm-1および1715〜17
25cm-1の波数における、試験オイルの基準オイルに対す
る吸光度変化が測定され、これらの吸光度変化から試料
オイル中の窒化物量と酸化物量とが求められる。なお、
上記吸収光度変化は記録計16に記載される。The intermittent current amplified by the AC amplifier 12 is a phase discriminating rectifier.
After being rectified by 13, it is input to an amplifier 14 having a chopper. Then, the current output from the amplifier 14 is input to the balanced motor 15, and the balanced motor 15 cancels the intensity difference according to the output current of the amplifier 14, that is, according to the difference between the intensity of the sample beam and the intensity of the reference beam. The dimming rate of the dimmer 8 is controlled in the direction. That is, the dimmer 8 is set so that the intensity of the sample luminous flux and the intensity of the reference luminous flux reduced by the dimmer 8 become equal.
Is subjected to feedback control. Therefore, from this dimming rate, 1628-1632 cm -1 and 1715-17
The change in absorbance of the test oil with respect to the reference oil at a wave number of 25 cm -1 is measured, and the amounts of nitride and oxide in the sample oil are determined from these changes in absorbance. In addition,
The change in the absorbed light intensity is described in the recorder 16.
第４図に、波長6.1μｍ（波数1628〜1632cm-1）にお
ける吸光度と波長5.8μｍ（波数1715〜1725cm-1）にお
ける吸光度のエンジンテスト時間（エンジンオイルの使
用時間に対する特性を示す。第４図から明らかなよう
に、窒化物量を示す6.1μｍにおける吸光度（直接G1）
と、酸化物量を示す5.8μｍにおける吸光度（直接G2）
とはいずれにしてもエンジンテスト時間に対してほぼ比
例して増加している。一般に、エンジンオイルはその使
用時間にほぼ比例して劣化してゆくが、上記両波長にお
ける吸光度もオイルの使用時間に比例して上昇してゆく
ということは、オイル中の窒化物と酸化物とがオイル劣
化の原因であるとする本発明の考えが正当であることを
示している。Fourth FIG. 4 shows a characteristic with respect to time of use of wavelength 6.1 [mu] m (wavenumber 1628~1632cm -1) absorbance at a wavelength 5.8 [mu] m (wavenumber 1715~1725cm -1) engine test time in absorbance at (engine oil As can be seen from the figure, the absorbance at 6.1 μm indicating the amount of nitride (direct G 1 )
And the absorbance at 5.8 μm indicating the amount of oxide (direct G 2 )
In any case, it increases almost in proportion to the engine test time. In general, engine oil deteriorates almost in proportion to its use time, but that the absorbance at both wavelengths also increases in proportion to the use time of the oil means that the nitride and oxide in the oil Indicates that the idea of the present invention that causes oil deterioration is justified.
このように、オイルの劣化度をその原因物質である窒
化物と酸化物との含有量から検出するようにしているの
で、エンジンオイルの劣化度を早期から高い精度で検出
することができる。これに対して、酸価（曲線G3）、粘
度比（曲線G4）、スラッジ量（曲線G5）は、エンジンテ
スト時間がほぼ150時間となるまでは、ほとんど変化せ
ず、この後は不規則な形状で急激に変化してゆく、した
がって、酸価、粘度比、スラッジ量によってオイルの劣
化度を高い精度で検出することはできない、 ＜第２実施例＞ 以下、本発明の第２実施例を説明する。As described above, the degree of deterioration of the oil is detected from the contents of the nitrides and oxides that are the causative substances, so that the degree of deterioration of the engine oil can be detected with high accuracy from an early stage. On the other hand, the acid value (curve G 3 ), the viscosity ratio (curve G 4 ), and the sludge amount (curve G 5 ) hardly change until the engine test time reaches approximately 150 hours, and thereafter, It rapidly changes in an irregular shape, so that it is not possible to detect the degree of oil deterioration with high accuracy by the acid value, the viscosity ratio, and the amount of sludge. <Second Embodiment> Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described. An embodiment will be described.
通常油温が高いとオイルの酸化が促進され劣化が激し
くなる。そこで、オイルを比較的低温に維持して酸化に
よる劣化を低減するようにしたエンジンオイルの劣化低
減方法が従来より用いられている。Normally, when the oil temperature is high, the oxidation of the oil is accelerated and the deterioration becomes severe. Therefore, a method of reducing the deterioration of engine oil has been conventionally used in which the oil is maintained at a relatively low temperature to reduce deterioration due to oxidation.
しかしながら、前記したように本願発明者らはエンジ
ンオイルの劣化は酸化によって生じるだけではなく、窒
化によっても生じるということを発見した。とくに、近
年エンジンの希薄燃焼システムの採用等によりNOx濃度
の高いブローバイガスが発生する傾向があり、このよう
なブローバイガスによってオイルの窒化が促進される。
そこで、第１実施例において、エンジンオイル中の窒化
物量と酸化物量とからオイルの劣化度を検出する方法を
開示しているが、さらにオイルの窒化は酸化物とは逆に
油温が低いときほど促進されるという事実を発見した。
このため、油温を単に低温化するだけでは、有効にオイ
ルの劣化を低減することができないということが判明し
た。そこで、第２実施例では、オイル中の窒化物量と酸
化物量の測定結果に基づいて、オイルの劣化を有効に低
減する油温制御の具体的な方法について説明する。However, as described above, the present inventors have discovered that deterioration of engine oil is caused not only by oxidation but also by nitridation. In particular, in recent years, a blow-by gas having a high NOx concentration tends to be generated due to the adoption of a lean burn system of an engine or the like, and such a blow-by gas promotes nitriding of oil.
Therefore, in the first embodiment, a method of detecting the degree of deterioration of the oil from the amount of nitride and the amount of oxide in engine oil is disclosed. Discovered that it was promoted.
For this reason, it has been found that simply lowering the oil temperature cannot effectively reduce the deterioration of the oil. Therefore, in a second embodiment, a specific method of controlling the oil temperature to effectively reduce the deterioration of the oil based on the measurement results of the amount of the nitride and the amount of the oxide in the oil will be described.
第５図は、自動車のエンジンオイル供給系統のオイル
中の窒化物量と酸化物量とを測定し、この測定結果に基
づいてオイルの劣化を低減するように油温を制御する油
温制御機構のシステム構成図である。FIG. 5 shows a system of an oil temperature control mechanism for measuring the amount of nitrides and oxides in oil in an engine oil supply system of an automobile and controlling the oil temperature based on the measurement results so as to reduce oil deterioration. It is a block diagram.
第５図に示すように、オイル供給通路21のオイルフィ
ルタ22下流かつギャラリ23上流において、オイル供給通
路21から分岐してバイパスオイル通路24が設けられ、こ
のバイパスオイル通路24にはフロータイプの光透過セル
25が介設されている。そして、この光透過セル25をはさ
んで、発光素子26と受光素子27とが設けられている。発
光素子26は発光素子駆動回路28から電力が供給され、所
定の波長域の光を放射するようになっている。受光素子
27は、発光素子26から放射され光透過セル25内を流れる
オイル中を透過した光を受光して、この光の中から窒化
物量を測定するための波長6.1μｍ（波数1628〜1632cm
-1）の光成分（単色光）と、酸化物量を測定するための
波長5.8μｍ（波数1715〜1725cm-1）の光成分と選択的
に受光し、これらの両波長の光を電気エネルギに変換し
て劣化検出処理回路29に出力するようになっている。劣
化検出処理回路29は、受光素子27からの信号を受けて、
オイル中の窒化物量と酸化物量とを算出し、この結果に
基づいてエンジン31の冷却水温度（以下、単に水温とい
う）を制御することによって油温を制御するようになっ
ている。As shown in FIG. 5, a bypass oil passage 24 branching from the oil supply passage 21 is provided downstream of the oil filter 22 and upstream of the gallery 23 of the oil supply passage 21. The bypass oil passage 24 has a flow type light. Transmission cell
25 are interposed. Then, a light emitting element 26 and a light receiving element 27 are provided with the light transmitting cell 25 interposed therebetween. The light emitting element 26 is supplied with electric power from the light emitting element driving circuit 28 and emits light in a predetermined wavelength range. Light receiving element
Reference numeral 27 denotes a wavelength of 6.1 μm (wave number 1628 to 1632 cm) for receiving light emitted from the light emitting element 26 and transmitted through the oil flowing through the light transmitting cell 25 and measuring the amount of nitride from the light.
-1 ) and a light component having a wavelength of 5.8 μm (wave number: 1715 to 1725 cm −1 ) for measuring the amount of oxides, and the light of both wavelengths is converted to electric energy. The signal is converted and output to the deterioration detection processing circuit 29. The deterioration detection processing circuit 29 receives the signal from the light receiving element 27,
The amount of the nitride and the amount of the oxide in the oil are calculated, and the oil temperature is controlled by controlling the temperature of the cooling water of the engine 31 (hereinafter simply referred to as the water temperature) based on the results.
エンジン31の冷却水系統は、ウォータポンプ32から吐
出された冷却水を、冷却水通路34を通してエンジン31の
ウォータジャケットに供給し、エンジン31の熱を吸収し
て温度が上昇した冷却水をラジェータ33に導入して冷却
し、温度が低下した冷却水を再びエンジン31に供給する
ようになっている。なお、エンジン31から流出する冷却
水の一部はラジェータ33をバイパスして、バイパス冷却
水通路35を通して直接ウォータポンプ32に戻されるよう
になっている。The cooling water system of the engine 31 supplies the cooling water discharged from the water pump 32 to the water jacket of the engine 31 through the cooling water passage 34, and absorbs the heat of the engine 31 to increase the temperature of the cooling water to the radiator 33. The cooling water whose temperature has dropped is supplied to the engine 31 again. A part of the cooling water flowing out of the engine 31 bypasses the radiator 33 and is returned directly to the water pump 32 through the bypass cooling water passage 35.
そして、エンジン31の下流側の冷却水通路34には、水
温が低温側設定値以下のときには閉じられ、水温が該設
定値を超えたときには水温に応じて徐々に開かれる第１
サーモスタット36が設けされ、さらにこの第１サーモス
タット36の下流には劣化検出処理回路29からの信号を受
けて冷却水の流路を切り替える三方弁38が設けられてい
る。この三方弁38の２つの下流側接続端のうち、一方の
接続端はラジエータ33に直接的に接続される第１分岐冷
却水通路34aに接続され、他方の接続端は第２サーモス
タット37を介してラジェータ33に接続される第２分岐冷
却水通路34bに接続されている。第２サーモスタット37
は、水温が高温側設定値以下のときには閉じられ、水温
が該設定値を超えたときには水温に応じて徐々に開かれ
るようになっている。そして、三方弁38が第１分岐冷却
水通路34a側に接続されたときには、水温は第１サーモ
スタット36のみによってコントロールされ、低温側設定
値近傍の比較的低温域に保持されるようになっている。
また、三方弁38が第２分岐冷却水通路34bに接続された
ときには、第1,第２サーモスタット36,37が直列に接続
され、冷却水は設定温度が高い第２サーモスタット37の
みによってコントロールされるので、水温は高温側設定
値近傍の比較的高温域に保持されるようになっている。The cooling water passage 34 on the downstream side of the engine 31 is closed when the water temperature is equal to or lower than a low temperature set value, and is gradually opened according to the water temperature when the water temperature exceeds the set value.
A thermostat 36 is provided, and a three-way valve 38 that receives a signal from the deterioration detection processing circuit 29 and switches the flow path of the cooling water is provided downstream of the first thermostat 36. One of the two downstream connection ends of the three-way valve 38 is connected to the first branch cooling water passage 34a directly connected to the radiator 33, and the other connection end is connected to the second thermostat 37. And connected to a second branch cooling water passage 34b connected to the radiator 33. 2nd thermostat 37
Is closed when the water temperature is equal to or lower than the high temperature side set value, and is gradually opened according to the water temperature when the water temperature exceeds the set value. When the three-way valve 38 is connected to the first branch cooling water passage 34a, the water temperature is controlled only by the first thermostat 36, and is kept in a relatively low temperature range near the low temperature setting value. .
When the three-way valve 38 is connected to the second branch cooling water passage 34b, the first and second thermostats 36 and 37 are connected in series, and the cooling water is controlled only by the second thermostat 37 having a higher set temperature. Therefore, the water temperature is maintained in a relatively high temperature region near the high temperature set value.
以下、オイルの劣化を低減するための油温制御の制御
方法について説明する。Hereinafter, a control method of oil temperature control for reducing oil deterioration will be described.
窒化物量の酸化物量に対する比（以下、この比をN/O
比という）が所定値を超えたときには、劣化検出処理回
路29によって、三方弁38が第２分岐冷却水通路34b側に
接続され、水温が高温側設定値近傍の高温域に保持さ
れ、これに伴って油温も比較的高温に保持される。The ratio of the amount of nitride to the amount of oxide (hereinafter referred to as N / O
When the ratio exceeds the predetermined value, the three-way valve 38 is connected to the second branch cooling water passage 34b by the deterioration detection processing circuit 29, and the water temperature is held in a high temperature region near the high temperature side set value. Accordingly, the oil temperature is maintained at a relatively high temperature.
一方、N/O比が所定値以下のときには、劣化検出処理
回路29によって、三方弁38が第１分岐冷却水通路34a側
に接続され、水温が低温側設定値近傍の低温域に保持さ
れ、これに伴って油温も比較的低温に保持される。On the other hand, when the N / O ratio is equal to or less than the predetermined value, the three-way valve 38 is connected to the first branch cooling water passage 34a side by the deterioration detection processing circuit 29, and the water temperature is maintained in a low temperature region near the low temperature side set value, Along with this, the oil temperature is also kept relatively low.
第６図に示すように、窒化によるオイルの劣化速度は
曲線H1,H2,H3のように油温が低いときほど大きくなり、
一方酸化によるオイルの劣化素度は、直線J1,J2,J3のよ
うに油温が高いときほど大きくなる。なお、H1〜H3間の
劣化速度の差、あるいはJ1〜J3間の劣化速度の差は、オ
イルの種類、ブローバイガス量、運転条件等によるもの
である。そして、オイルの劣化はオイル中の窒化物と酸
化物とによって生じ、N/O比（窒化物量と酸化物量の
比）が適当な値（以下、この値を基準N/O比という）に
維持されたときにオイル全体としての劣化度が最も小さ
くなる。そこで、第２実施例では、N/O比が上記基準N/O
比より大きいとき、すなわち相対的に窒化物量が多いと
きには油温を高めて窒化物の生成を抑制し、一方N/O比
が基準N/O比より小さいとき、すなわち相対的に酸化物
量が多いときには、油温を低下させて酸化物の生成を制
御し、オイル全体としての劣化を低減するようにしてい
る。As shown in FIG. 6, the degradation rate of the oil by nitriding increases as time curve H 1, H 2, the oil temperature is as low as H 3,
On the other hand, the degradation degree of the oil due to oxidation increases as the oil temperature increases, as indicated by the straight lines J 1 , J 2 , and J 3 . Incidentally, the difference in degradation rate between H 1 to H 3 or the difference in degradation rate between J 1 through J 3, the type of oil, the blow-by gas quantity is due to operating conditions. Oil deterioration is caused by the nitrides and oxides in the oil, and the N / O ratio (the ratio between the amount of nitride and the amount of oxide) is maintained at an appropriate value (hereinafter, this value is referred to as the reference N / O ratio). When this is done, the degree of deterioration of the oil as a whole is minimized. Therefore, in the second embodiment, the N / O ratio is equal to the reference N / O
When the ratio is larger, that is, when the amount of nitride is relatively large, the oil temperature is increased to suppress the formation of nitride, while when the N / O ratio is smaller than the reference N / O ratio, that is, the amount of oxide is relatively large. At times, the generation of oxides is controlled by lowering the oil temperature to reduce the deterioration of the oil as a whole.
第７図に示すように、油温を何らコントロールしない
ときには、酸化によるオイル劣化はO1となり、窒化によ
るオイル劣化はN1となり、このときオイル全体としての
劣化度はT1となる。As shown in FIG. 7, when not any control oil temperature, the oil degradation is O 1 becomes by oxidation, oil deterioration due to nitride N 1, and the deterioration degree of the whole oil this time is T 1.
また、従来の油温制御のように油温を低温化するだけ
のコントロールが行なわれた場合は、酸化によるオイル
劣化はO2のように低減されるが、窒化によるオイル劣化
は逆にN2のように増加し、オイル全体としての劣化度T2
は未対策の場合の劣化度T1とそれほど違わない。Also, if the only control was conducted at a low temperature of the oil temperature as in the conventional oil temperature control, although the oil degradation by oxidation are reduced as O 2, N 2 oil degradation by nitriding is reversed And the deterioration degree T 2 of the oil as a whole
It is so not different from the deterioration degree T 1 in the case of a non-measures.
これに対して、第２実施例のように油温を制御した場
合は、O3,N3で示すように酸化によりオイル劣化と窒化
によるオイル劣化とがともに低減され、オイル全体とし
ての劣化度T3は大幅に低減される。On the other hand, when the oil temperature is controlled as in the second embodiment, both the oil deterioration and the oil deterioration due to the nitridation are reduced as shown by O 3 and N 3 , and the degree of deterioration of the entire oil is reduced. T 3 is greatly reduced.
第１図は、本発明の第１実施例を示す、ダブルビーム式
の分光光度計のシステム構成図である。 第２図は、20000km走行後のエンジンから抽出されたエ
ンジンオイルの吸光特性を示す図である。 第３図は、試料オイルの波長6.1μｍ（波数1628〜1632c
m-1）における吸光度と試料オイル中の全窒素量との相
関性を示す図である。 第４図は、試料オイルの6.1μｍと5.8μｍにおける吸光
度、酸価、粘度比およびスラッジ量のエンジンテスト時
間に対する変化特性を示す図である。 第５図は、本発明の第２実施例を示す、オイルの劣化を
防止するための油温制御機構のシステム構成図である。 第６図は、窒化によるオイルの劣化速度と酸化によるオ
イルの劣化速度の油温に対する特性を示す図である。 第７図は、油温を制御しない場合と、オイルの酸化を抑
制するために油温を低温化した場合と、第２実施例の場
合とにおける、オイルの劣化度を示す図である。 SP……分光光度計、１……光源、３……サンプルセル、
５……基準セル、６……波長選択部、７……検出器、８
……減光器、11……回転鏡、12……交流増幅器、13……
位相判別整流器、14……チョッパ付増幅器、15……平衡
電動器、16……記録計、25……光透過セル、26……発光
素子、27……受光素子。FIG. 1 is a system configuration diagram of a double beam type spectrophotometer, showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing light absorption characteristics of engine oil extracted from the engine after traveling 20,000 km. FIG. 3 shows a wavelength of the sample oil of 6.1 μm (wave numbers 1628 to 1632c).
FIG. 3 is a diagram showing the correlation between the absorbance at m -1 ) and the total nitrogen amount in a sample oil. FIG. 4 is a diagram showing the change characteristics of absorbance, acid value, viscosity ratio and sludge amount of the sample oil at 6.1 μm and 5.8 μm with respect to the engine test time. FIG. 5 is a system configuration diagram of an oil temperature control mechanism for preventing oil deterioration according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing characteristics of the oil deterioration rate due to nitriding and the oil deterioration rate due to oxidation with respect to the oil temperature. FIG. 7 is a diagram showing the degree of oil deterioration when the oil temperature is not controlled, when the oil temperature is lowered to suppress oxidation of the oil, and in the case of the second embodiment. SP ... Spectrophotometer, 1 ... Light source, 3 ... Sample cell,
5 Reference cell, 6 Wavelength selector, 7 Detector, 8
…… Dimmer, 11… Rotating mirror, 12 …… AC amplifier, 13 ……
Phase discriminating rectifier, 14: chopper amplifier, 15: balanced motor, 16: recorder, 25: light transmission cell, 26: light emitting element, 27: light receiving element.
Claims (1)
25cm-1の波数をもつ光とを放射できる発光手段と、該発
光手段から放射された上記波数をもつ光を受光して夫々
の強さを検出できる受光手段とを設け、次に発光手段か
ら受光手段に至る光の進路中に劣化度を検出すべき試料
オイルを配置し、この後発光手段から1628〜1632cm-1の
波数をもつ光を放射して試料オイル中を透過した上記波
数をもつ光の強さを受光手段で測定し、未劣化の基準オ
イル中を透過した1628〜1632cm-1の波数をもつ光の強さ
を基準値とし、この基準値と測定値との差に基づいて試
料オイル中の窒化物量を求め、さらに発光手段から1715
〜1725cm-1の波数をもつ光を放射してこれを試料オイル
に照射し、試料オイル中を透過した上記波数をもつ光の
強さを受光手段で測定し、基準オイル中を透過した1715
〜1725cm-1の波数をもつ光の強さを基準値とし、この基
準値と測定値との差に基づいて試料オイル中の酸化物量
を求め、上記窒化物量を上記酸化物量とに基づいて試料
オイルの劣化度を検出するようにしたことを特徴とする
エンジンオイルの劣化検出方法。A light having a wave number of 1628 to 1632 cm -1 and 1715 to 17
Light emitting means capable of emitting light having a wave number of 25 cm -1 and light receiving means capable of receiving light having the wave number emitted from the light emitting means and detecting the respective intensities are provided, and then the light emitting means A sample oil whose degree of deterioration is to be detected is arranged in the course of the light reaching the light receiving means, and then the light having a wave number of 1628 to 1632 cm -1 is emitted from the light emitting means and has the above wave number transmitted through the sample oil. The light intensity is measured by the light receiving means, and the light intensity having a wave number of 1628 to 1632 cm -1 transmitted through the undegraded reference oil is used as a reference value, based on a difference between the reference value and the measured value. The amount of nitride in the sample oil was determined, and 1715
Irradiating the sample oil with light having a wave number of ~ 1725 cm -1 and measuring the intensity of the light having the wave number transmitted through the sample oil with the light receiving means, and passing through the reference oil 1715
With the intensity of light having a wave number of ~ 1725 cm -1 as a reference value, the amount of oxide in the sample oil is determined based on the difference between the reference value and the measured value, and the amount of nitride in the sample is determined based on the amount of oxide. A method for detecting deterioration of engine oil, wherein the degree of oil deterioration is detected.
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