JP5715447B2 - エンジンのオイルレベル検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのオイルレベル検出装置に関するものである。

一般に、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、従来、この種のパティキュレートの低減対策としては、排ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが行われている。

前記パティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造を成し、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排ガスのみが下流側へ排出される一方、排ガス中のパティキュレートが多孔質薄壁の内側表面に捕集されるようになっている。

そして、排ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、ＰｔやＰｄ等を活性種とする酸化触媒をパティキュレートフィルタに一体的に担持させるようにしている。

即ち、このような酸化触媒を担持させたパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。

但し、斯かるパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上回ってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。

そこで、パティキュレートフィルタの入側にフロースルー型の酸化触媒を付帯装備させるようにし、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタより上流側に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。

つまり、この燃料添加で生じた炭化水素が酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生が図られることになる。

尚、この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うことで排ガス中に燃料を添加するのが一般的である。

しかしながら、前述の如くポスト噴射を行った場合、エンジンのシリンダライナ壁面に付着した噴射燃料がエンジンオイルと混ざり、ピストンリングによって掻き落とされ、オイルパン内のエンジンオイルの量が増加し、オイルレベルが高くなる。

前記オイルレベルが高くなると、回転するクランクシャフトがオイルに接触し、エンジン内のオイルミスト量が増加し、クローズドブリーザーシステムを通ってオイルが吸気系に混入してしまう虞があった。

こうした不具合を回避するために、従来、フロート式オイルレベルセンサを用い、オイルレベルを運転者に知らせる方式が一般に行われていた。

尚、前述の如きフロート式オイルレベルセンサと関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

実開平２−７５５２９号公報

しかしながら、前述の如きフロート式オイルレベルセンサを用いるのでは、車両の運転中、エンジン回転に伴う振動によりオイルレベルが変動したり、或いは加減速時やカーブ走行時に車両に作用する重力加速度によりオイルレベルが変動したりするため、該オイルレベルを精度良く検出することが困難となり、信頼性の面で問題を有していた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、エンジン回転に伴う振動、或いは車両に作用する重力加速度の影響を受けずにオイルレベルの異常を精度良く検出し得るエンジンのオイルレベル検出装置を提供しようとするものである。

本発明は、オイルパン内のオイルレベル変動に伴って発生する圧力変動を検出する圧力検出手段と、
前記オイルレベルが予め設定された基準高さ範囲にある場合の正常時圧力変動波形に基づき最大振幅閾値と最小波長閾値の少なくとも一方が記憶され、該正常時圧力変動波形と前記圧力検出手段によって検出された検出圧力変動波形とを比較し、該検出圧力変動波形の振幅が前記最大振幅閾値を超えるか、或いは前記検出圧力変動波形の波長が前記最小波長閾値より小さくなった場合に前記オイルレベルに異常が発生したと判定し、異常発生信号を出力する制御器と、
該制御器から出力される異常発生信号に基づき前記オイルレベルに異常が発生したことを運転者に知らせる警報手段と
を備えたことを特徴とするエンジンのオイルレベル検出装置にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

エンジンの運転時には、圧力検出手段によりオイルパン内のオイルレベル変動に伴って発生する圧力変動が検出されて制御器へ入力され、該制御器において、正常時圧力変動波形と前記圧力検出手段によって検出された圧力変動に基づく検出圧力変動波形との比較が行われ、該検出圧力変動波形の振幅が前記最大振幅閾値を超えるか、或いは前記検出圧力変動波形の波長が前記最小波長閾値より小さくなった場合に前記オイルレベルに異常が発生したと判定され、異常発生信号が警報手段へ出力され、該警報手段の作動により、運転者は、前記オイルレベルに異常が発生したことを認識し、前記オイルレベルを適正に整備することが可能となる。

この結果、従来のようなフロート式オイルレベルセンサを用いるのとは異なり、車両の運転中、エンジン回転に伴う振動によりオイルレベルが変動したり、或いは加減速時やカーブ走行時に車両に作用する重力加速度によりオイルレベルが変動したりしたとしても、このようなオイルレベルの変動は、前記圧力変動には影響を与えず、前記オイルパン内のエンジンオイルの量が実際に増加してオイルレベルが高くなった場合にのみ、該オイルレベルに異常が発生したと判定するため、該オイルレベルの異常を精度良く検出することが可能となり、信頼性を高めることが可能となる。

前記エンジンのオイルレベル検出装置においては、クランクケース内に該クランクケース内圧を検出する圧力センサを配設することによって、前記圧力検出手段を構成することができる。

又、前記エンジンのオイルレベル検出装置においては、オイルパン内に該オイルパン内の油圧を検出する圧力センサを配設することによって、前記圧力検出手段を構成することもできる。

本発明のエンジンのオイルレベル検出装置によれば、エンジン回転に伴う振動、或いは車両に作用する重力加速度の影響を受けずにオイルレベルの異常を精度良く検出し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明のエンジンのオイルレベル検出装置の第一実施例を示す全体概要構成図である。 本発明のエンジンのオイルレベル検出装置の第一実施例（又は第二実施例）における検出圧力変動波形及びそれに対応する警報手段の作動を示す線図である。 本発明のエンジンのオイルレベル検出装置の第二実施例を示す全体概要構成図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明のエンジンのオイルレベル検出装置の第一実施例であって、１はエンジン、２はエンジン１のシリンダブロック、３はシリンダブロック２の上部に取り付けられたシリンダヘッドであり、前記シリンダブロック２の下部に形成されたスカート部２ａにはオイルパン４が取り付けられ、該オイルパン４と前記シリンダブロック２のスカート部２ａによって囲まれる空間が、図示していないクランクシャフトを回転自在に配設したクランクケース５として形成されている。

本第一実施例の場合、前記クランクケース５内に、前記オイルパン４内のオイルレベル変動に伴って発生する圧力変動を該クランクケース５の内圧ｐ1にて検出する圧力検出手段としての圧力センサ６を配設し、該圧力センサ６によって検出された内圧ｐ1をＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御器７へ入力するようにしてある。

ここで、本発明者の研究により、前記オイルレベルが予め設定された基準高さ範囲にある場合、前記クランクケース５の内圧ｐ1の圧力変動は小さいが、前記オイルパン４内のエンジンオイルの量が増加し、オイルレベルが高くなると、前記クランクシャフトによってオイルパン４内のエンジンオイルが撹拌され、前記クランクケース５の内圧ｐ1の圧力変動が大きくなることが確認された。

このため、前記制御器７には、前記オイルレベルが予め設定された基準高さ範囲にある場合の正常時圧力変動波形Ｐ0（図２参照）に基づき最大振幅閾値Ｙmaxと最小波長閾値λminの少なくとも一方を記憶させておき、該正常時圧力変動波形Ｐ0と前記圧力検出手段としての圧力センサ６によって検出された内圧ｐ1に基づく検出圧力変動波形Ｐとを比較し、該検出圧力変動波形Ｐの振幅が前記最大振幅閾値Ｙmaxを超えるか、或いは前記検出圧力変動波形Ｐの波長が前記最小波長閾値λminより小さくなった場合に前記オイルレベルに異常が発生したと判定し、異常発生信号７ａを出力するようにし、該制御器７から出力される異常発生信号７ａに基づき前記オイルレベルに異常が発生したことを運転者に知らせる警報手段８を設けるようにしてある。尚、前記最大振幅閾値Ｙmaxを、前記正常時圧力変動波形Ｐ0の振幅を基準としてどの程度高く設定するかは、前記オイルレベルを高めて行った実験データに基づいて決定すれば良く、又、前記最小波長閾値λminを、前記正常時圧力変動波形Ｐ0の波長を基準としてどの程度小さく設定するかは、前記オイルレベルを高めて行った実験データに基づいて決定すれば良い。

前記警報手段８は、例えば、図示していないインストルメントパネルに配置された警告灯とすることができ、該警告灯を、図２に示す如く、ＯＮの状態で点灯させ、ＯＦＦの状態で消灯させて、全体として点滅させることにより、前記オイルレベルに異常が発生したことを運転者に知らせることができる。尚、前記警報手段８には、警告灯の代わりに警告ブザーを用いることもでき、該警告ブザーを、図２に示す如く、ＯＮの状態で鳴らすことにより、前記オイルレベルに異常が発生したことを運転者に知らせるようにしても良い。

次に、上記第一実施例の作用を説明する。

エンジン１の運転時には、圧力検出手段としての圧力センサ６によりクランクケース５の内圧ｐ1が検出されて制御器７へ入力され、該制御器７において、正常時圧力変動波形Ｐ0と前記圧力検出手段としての圧力センサ６によって検出された内圧ｐ1に基づく検出圧力変動波形Ｐとの比較が行われ、該検出圧力変動波形Ｐの振幅が前記最大振幅閾値Ｙmaxを超えるか、或いは前記検出圧力変動波形Ｐの波長が前記最小波長閾値λminより小さくなった場合に前記オイルレベルに異常が発生したと判定され、異常発生信号７ａが警報手段８へ出力される。

前記警報手段８を警告灯とした場合、該警告灯は、図２に示す如く、ＯＮの状態で点灯し、ＯＦＦの状態で消灯し、全体として点滅する形となり、運転者は、前記オイルレベルに異常が発生したことを認識し、前記オイルレベルを適正に整備することが可能となる。尚、前記警報手段８を警告灯の代わりに警告ブザーとした場合、該警告ブザーは、図２に示す如く、ＯＮの状態で鳴るため、運転者は、前述と同様、前記オイルレベルに異常が発生したことを認識し、前記オイルレベルを適正に整備することが可能となる。

この結果、従来のようなフロート式オイルレベルセンサを用いるのとは異なり、車両の運転中、エンジン回転に伴う振動によりオイルレベルが変動したり、或いは加減速時やカーブ走行時に車両に作用する重力加速度によりオイルレベルが変動したりしたとしても、このようなオイルレベルの変動は、前記クランクケース５の内圧ｐ1の圧力変動には影響を与えず、前記オイルパン４内のエンジンオイルの量が実際に増加してオイルレベルが高くなった場合にのみ、該オイルレベルに異常が発生したと判定するため、該オイルレベルの異常を精度良く検出することが可能となり、信頼性を高めることが可能となる。

こうして、エンジン回転に伴う振動、或いは車両に作用する重力加速度の影響を受けずにオイルレベルの異常を精度良く検出し得る。

図３は本発明のエンジンのオイルレベル検出装置の第二実施例であって、図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１及び図２に示すものと同様であるが、本第二実施例の特徴とするところは、図３に示す如く、前記オイルパン４内に、該オイルパン４内のオイルレベル変動に伴って発生する圧力変動を該オイルパン４内の油圧ｐ2にて検出する圧力検出手段としての圧力センサ６´を配設し、該圧力センサ６´によって検出された油圧ｐ2を前記制御器７へ入力するようにした点にある。

このように、オイルパン４内に、該オイルパン４内の油圧ｐ2を検出する圧力センサ６´を配設した理由は、本発明者の研究により、前記オイルレベルが予め設定された基準高さ範囲にある場合、前記クランクケース５の内圧ｐ1の圧力変動は小さいが、前記オイルパン４内のエンジンオイルの量が増加し、オイルレベルが高くなると、前記クランクシャフトによってオイルパン４内のエンジンオイルが撹拌されることに加え、前記オイルレベルが高くなることに伴ってその分、クランクケース５内のエンジンオイルを除く空間が狭められることから、エンジン１の圧縮行程と爆発行程においてシリンダライナ壁面とピストンリングとの隙間からクランクケース５へ漏れ出るブローバイガスの圧力が高まり、該ブローバイガスの圧力の影響を受け、オイルパン４内の油圧ｐ2の圧力変動も大きくなることが確認されたためである。

本第二実施例の場合、前記制御器７には、前記オイルレベルが予め設定された基準高さ範囲にある場合の正常時圧力変動波形Ｐ0（図２参照）に基づき最大振幅閾値Ｙmaxと最小波長閾値λminの少なくとも一方を記憶させておき、該正常時圧力変動波形Ｐ0と前記圧力検出手段としての圧力センサ６´によって検出された油圧ｐ2に基づく検出圧力変動波形Ｐとを比較し、該検出圧力変動波形Ｐの振幅が前記最大振幅閾値Ｙmaxを超えるか、或いは前記検出圧力変動波形Ｐの波長が前記最小波長閾値λminより小さくなった場合に前記オイルレベルに異常が発生したと判定し、警報手段８へ異常発生信号７ａを出力するようにしてある。

次に、上記第二実施例の作用を説明する。

エンジン１の運転時には、圧力検出手段としての圧力センサ６´によりオイルパン４内の油圧ｐ2が検出されて制御器７へ入力され、該制御器７において、正常時圧力変動波形Ｐ0と前記圧力検出手段としての圧力センサ６´によって検出された油圧ｐ2に基づく検出圧力変動波形Ｐとの比較が行われ、該検出圧力変動波形Ｐの振幅が前記最大振幅閾値Ｙmaxを超えるか、或いは前記検出圧力変動波形Ｐの波長が前記最小波長閾値λminより小さくなった場合に前記オイルレベルに異常が発生したと判定され、異常発生信号７ａが警報手段８へ出力される。

前記警報手段８を警告灯とした場合、該警告灯は、図２に示す如く、ＯＮの状態で点灯し、ＯＦＦの状態で消灯し、全体として点滅する形となり、運転者は、前記オイルレベルに異常が発生したことを認識し、前記オイルレベルを適正に整備することが可能となる。尚、前記警報手段８を警告灯の代わりに警告ブザーとした場合、該警告ブザーは、図２に示す如く、ＯＮの状態で鳴るため、運転者は、前述と同様、前記オイルレベルに異常が発生したことを認識し、前記オイルレベルを適正に整備することが可能となる。

この結果、従来のようなフロート式オイルレベルセンサを用いるのとは異なり、車両の運転中、エンジン回転に伴う振動によりオイルレベルが変動したり、或いは加減速時やカーブ走行時に車両に作用する重力加速度によりオイルレベルが変動したりしたとしても、このようなオイルレベルの変動は、前記オイルパン４内の油圧ｐ2の圧力変動には影響を与えず、前記オイルパン４内のエンジンオイルの量が実際に増加してオイルレベルが高くなった場合にのみ、該オイルレベルに異常が発生したと判定するため、該オイルレベルの異常を精度良く検出することが可能となり、信頼性を高めることが可能となる。

こうして、第二実施例においても、第一実施例と同様に、エンジン回転に伴う振動、或いは車両に作用する重力加速度の影響を受けずにオイルレベルの異常を精度良く検出し得る。

尚、本発明のエンジンのオイルレベル検出装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ エンジン
２ シリンダブロック
４ オイルパン
５ クランクケース
６ 圧力センサ（圧力検出手段）
６´ 圧力センサ（圧力検出手段）
７ 制御器
７ａ 異常発生信号
８ 警報手段
Ｐ 検出圧力変動波形
ｐ1 内圧
ｐ2 油圧
Ｐ0 正常時圧力変動波形
Ｙmax 最大振幅閾値
λmin 最小波長閾値

Claims (3)

1. オイルパン内のオイルレベル変動に伴って発生する圧力変動を検出する圧力検出手段と、
   前記オイルレベルが予め設定された基準高さ範囲にある場合の正常時圧力変動波形に基づき最大振幅閾値と最小波長閾値の少なくとも一方が記憶され、該正常時圧力変動波形と前記圧力検出手段によって検出された検出圧力変動波形とを比較し、該検出圧力変動波形の振幅が前記最大振幅閾値を超えるか、或いは前記検出圧力変動波形の波長が前記最小波長閾値より小さくなった場合に前記オイルレベルに異常が発生したと判定し、異常発生信号を出力する制御器と、
   該制御器から出力される異常発生信号に基づき前記オイルレベルに異常が発生したことを運転者に知らせる警報手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンのオイルレベル検出装置。
2. クランクケース内に該クランクケース内圧を検出する圧力センサを配設することによって、前記圧力検出手段を構成した請求項１記載のエンジンのオイルレベル検出装置。
3. オイルパン内に該オイルパン内の油圧を検出する圧力センサを配設することによって、前記圧力検出手段を構成した請求項１記載のエンジンのオイルレベル検出装置。

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