JPS59168351A - 潤滑油の性能測定装置 - Google Patents

潤滑油の性能測定装置

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JPS59168351A
JPS59168351A JP4297983A JP4297983A JPS59168351A JP S59168351 A JPS59168351 A JP S59168351A JP 4297983 A JP4297983 A JP 4297983A JP 4297983 A JP4297983 A JP 4297983A JP S59168351 A JPS59168351 A JP S59168351A
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    • G01N33/26Oils; viscous liquids; paints; inks
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、潤滑油の性能を所定の収納部位におし\て所
定の温度条件のもとて正確かつ簡便に測定し得る装置に
関するものである。
従来、自動車等の機械的摩擦部に用いられる油やグリス
等の潤滑油1例えばエンジンオイルやミッションオイル
などは、その使用過程で潤滑油の性状が除々[こ変化し
、潤滑性能が劣化してくる。
この潤滑油の性能劣化は潤滑性をそこなうばかりでなく
1機械的機構部を酸化させる原因となる。
従って、従来は、自動車等においては一定距離走行後に
潤滑油を交換するか、もしくは、潤滑油の色や手ざわり
(指先で触れる)から官能的にその性能劣化の度合を判
別しこれに対応して不用意な交換に至っていた。
更tこ潤滑油の性能劣化の尺度として、潤滑油の粘度測
定や潤滑油中の酸価、塩基価あるいは残留炭素および不
溶解分などを定量的に測定していた。
しかし、前者は人間による官能的評価であり、潤滑油本
来の性能劣化を判断するに到らない。
後者は、化学的測定手法であり、定量分析に多大な時間
を費やすと共に、高価な測定機器を必要としこの機器自
体が複雑となるため、実用的でない。
又、上記潤滑油中に含まれる残留炭素や制電体物質の増
加に伴う電気的測定手法として、該潤滑油の導電率や誘
電率を測定し、潤滑油の性能を評価する手段もある。
物の成分等によって大きく変化するため、単に導電率も
しくは誘電率のみを測定しても潤滑油本来の性能劣化を
的確に判断することはできなかったa本発明は上記従来
の欠点を解消するものであって、@滑油を所定の収納部
位に収納するとともに潤滑油を所定の温度とし、しかる
のち潤滑油に臨ました一対の電極にバルブ電圧を印加し
、潤滑油の過渡応答特性を測定することにより、潤滑油
の劣化の原因となる導?it性物質の増加、および防電
性物質の増加をそれぞれ把握できるようにした潤滑油の
性能測定装置を提供することを主たる目的とする。
すなわち、不発明の目的は、 3111定すべき潤滑油
を収納し該潤滑油に臨ました少なくとも一対の電極を備
えた収納部と。
該11y納部に設けられ収納する潤滑油の油温を所定の
温度に制御する油温制御手段と。
核油温制御手段により制御され前記潤滑油の油温か所定
の温度にあるとき前記電極に一定振巾。
一定時間中のバルブ1イ圧を印加する′電源手段と。
前記バルブ1「圧の印加時に、前記電極間に介在する潤
滑油の過渡応答シこよって、 +til記電極に流れる
過渡応答電流を検出する電流検出手段と。
該電流検出手段によって6111定されるf+’+I記
過渡応答電流の任意位置における電流ピーク値と、該任
慧位Ii&から一定時間内における電流変化量との比率
を演算せしめる処理回路手段と。
該処理回路手段の出力に応じて、潤滑油の性能状態を表
示する表示手段とからなることを特徴とする潤滑油の性
能測定装置を提供することtこある。
また1本発明の他の目的は、前記バルブ電圧を発生する
電圧源として、自動車等の点火装置に有するパップl 
?l(圧もしくは点火コイルの一次電圧などを入力とし
て、これを一定振巾、一定時間巾のパルス電圧に変換す
るための電源手段であることを特徴とする潤滑油の性能
測定装置を提供することにある。
更に不発明の目的は、前記表示手段において、潤滑油の
種類に応じた判定基準値を設け、潤滑油の交換時等に該
潤滑油の初期性能随を記憶させ、いかなる種類の潤滑油
であっても、その性能劣化状態を的確に判断できるよう
eこした表示手段を設けることを特徴とする潤滑油の性
能測定装置を提供することにある。
また本発明のその他の目的は、前記表示手段において、
潤滑油の初期性能値を基準として、前記処理回路手段か
ら出力される潤滑油の使用過程における測定値とを比較
し、潤滑油の残存寿命もしくは使用限界などを表示する
ことを特徴とする潤滑油の性能測定装置を提供すること
にある。
更に本発明の目的は、61J記電極は潤滑油に臨まされ
るため該潤滑油中に含まれる酸や塩基によって腐蝕サレ
ナいアルミニウムやヌデンレヌ等の材料であることを特
徴とする潤滑油の性能測定装置を提供することにある。
そして9本発明は、測定すべぎ潤滑油を収納し該潤滑油
に臨ました少なくとも一対の電極を備えた収納部と。
該収納部tこ設けられ収納する潤滑油の油温を所定の温
度に制御する油温制御手段と。
核油規制御手段により制御され前記潤滑油の油温か所定
の温度eこあるとき前記電極tこ一定振巾。
一定時間中のパルス電圧を印加する電源手段と。
前記バルブ電圧の印加時に、前記電極間に介在する潤滑
油の過渡応答により”C,rnlnl極電極れる過渡応
答電流を検出する電流検出手段と。
該電流検出手段によって測定される前記過渡応谷電流の
任意位置における電流ピーク値(と該任意位置から一定
時間内における電流変化量との比率を演算せしめる処理
回路手段と。
該処理回路手段の出力に応じて、潤滑油の性能状態を表
示する表示手段とから成ることを特徴とする潤滑油の性
能測定装置である。
上記構成からなる本発明装置によれば、潤滑油を所定の
収納部位に2い゛C所足の油温のもとて潤滑油自体の性
状、その汚損状態および使用限界などを正確に測定でき
ることから石油の省資源に対して1社会的に大きく貢献
できるものである。
更に9本発明装置を車載することにより、運転者自から
潤滑油の状態を感知できることから、自動車の性能向上
、安全性、更には燃費の同上につながり、極めて大きな
効果を奏するもσである。
次に9本発明の潤滑油の性能測定装置19における基本
原理および具体的実施例について説明する。
物質は第1図(a)の等側口謙シ示され、潤滑油の持つ
内部抵抗γnと、比誘電率ε8による容量Cで現わされ
る。この等側口u%おいて、電源EがらヌイッチSによ
って第1図(blの如き、ヌテップ電圧Vを印加すると
9等価器d雀は なる過渡応答電流が流れる。この電流iを第1図(bl
の電流波形によって詳述する。
一対の電極に電圧Vを印加した直後には−なγO る電流が流れるが時間の経過と共に電流は指数関油の性
能による変数であり、その種類や性状によって大きく変
化する。例えば過渡応答電流iにおし1てA特性はγ0
 が小さく、Cが大きい場合であり、B特性はγ0が大
きく、Cが小さい場合である。
A特性において、過渡応答電流の一定時間内における該
電流の初期値を’p++一定時間後の電流をimlとす
ると+ip+は、Mit体物質中のγ0すなわち導電ギ
によって依存され、又、[流iの変化値すなわちipl
−imlは、潤滑油の誘電率εBに依存される。従って
+ip+が大きい場合には、潤滑油中に金属粉や残留炭
素などが多く、導電率が高いため+YL気的抵抗が小さ
く +  i p+  it+v+’ (以下変差△i
で示す)が大きい場合には、111I滑油中の比誘電率
εBが小さく0w、気的容fIkCが小さしxと云える
以上の過渡応答電流特性から、A特性とB特性を比較す
ると ’  4 p H> ip z ・i p+ −1m1 <i P2−im2なる関係か
ら、A特性の潤滑油はB特性にくらべて、導電率および
M電率が大きいと判別できる。
この潤滑油における過渡応答電流を実際のエンジンオイ
ルによって測定した一例を第2図に示す。
第2図falは未使用のオイル、(b)は8000kw
走行後、(C)は1 ?、 OO”Okπ走行後のそれ
ぞれの電流特性である。
それぞれの電流波形から前記ipとip−imすなわち
△iを求めると 表  】 となり、ipは走行距離に比例して増加、△iは走行距
離に比例して小さくなってゆくことがわかる。
ipの増加は、/エンジンオイル等の潤滑油は。
その使用過程で、金属粉の混入や残留炭素が増加し、導
電率が除々に高くなってゆくものと考えられる。
更に△iの低下は、その使用過程において、水分や不溶
解分などの影響により、オイル自体の誘電率が除々に大
きくなってゆくものと考えられる。
従ってエンジンオイル等においては、ipが大きく、△
iが小さくなる程、その性能力;低下してくるものと判
断できる。
そこで潤滑油の導電率に依存するipと、誘電率に依存
する△iとをip/△i なる演算を行い。
その比率を求めると表1の如く、オイμの使用期間(走
行距離)に比例して、その比率は増加してくるため、こ
の値は、オイルの性能を評価できる有効な手段となる。
以上の基本原理および数々の実験的考察事実から。
少くとも一対の電極を設け、該電極に潤滑油を臨ますべ
く収納部の当該電極にパルス性の電圧を印加し、該パル
ス性の電圧を印加している期間内にとにより、潤滑油e
こおける本来の性能を直接的に極めて正確に信頼性高く
、かつ簡便に知ることが可能となる。
以下9本発明の潤滑油の性能測定装置の具体的な実施例
について説明する。
第8図に示す具体的な実施例装置は少くとも一対の゛成
極を有し、該電極間に測定すべき潤滑油が臨まれるべく
配設された収納部としての測定容器1と、前記測定容器
中の潤滑油の油温を所定温度に制御する温度制御手段4
と、該温度制御手段4の出力によって付勢され、前記測
定容器1における電FMfこパルス電圧を印加するため
の電源手段2と、前記電極にパルス電圧が印加された時
、該電極間に介在する潤滑油の過渡応答によって流れる
過渡応答電流を検出する電流検出手段と、前記過渡応答
電流の任慧位置における電流ピーク値、一定時間内にお
ける電流変化量、および前記電流ピーク値と前記電流変
化量との比率を測定する処理回路手段5と、該処理回路
手段5の出力信号に応じて、潤滑油の性能値として表示
する表示手段6の潤滑油の温度を検出するOiA度セン
サ12と、該容器10内の油温を加熱あるいは冷却せし
める温度制御素子18とから成る。
以上の構成から成る本実施例装置は、測定容器lにおい
て、容器lOに併設される電極は、並行平板状9円筒状
もしくは多層の電極構造としても良い。
更に前記温度制御素子’18はベルチェ効果を有する半
導体素子を使用し、該素子に流す電流の方向を制御すれ
ば、111記容器IO内の潤滑油を加熱もしくは冷却を
自在をこでき、該潤滑油を所定温度に容易に制御するこ
とが可能である。
次に温度制御手段4は、前記温度センサー2の出力を温
度信号に変換する温度検出回路40と、該温度検出回路
40の出力を判定し、n11記測定容器■内の潤滑油を
所定の温度になるように加熱もしくは冷却制御する温度
制御回路41と、前記温度検出回路40の出力が所定値
になった時、測定を開始させる指令信号を発する信号発
生回路42とから成る。
かかる構成によれば、測定容器1内の潤滑油の温度に応
じて、前記温度制御手段4が動作し、容器■内の潤滑油
を所定の温度になるように制御できる。
又前記所定の温度とは1本発明の原理にもとづくl11
M1滑油の過渡応答特性から該潤滑油の性能を把握する
場合9例えば、自動車等に用いられる潤滑油の内、特に
エンジンオイルにおいて、5℃〜70℃の温度域で、高
感度で測定できる。
更に該温度域内において特Fこ常温前後で、最大感度が
得られる。
従って前記測定容器l内の潤滑油の温度を常温前後に加
熱もしくは冷却制御し、設定することが望ましい。
次に電源手段2は、 Ail記温度制御手段4の出力お
よび外部から入力するスタート信号とによって。
測定をスタートさせるスタート回路22.直流電圧を発
生する電源20.該tlti1goからの出力を前記ス
タート回路22から出力される一定時間巾の信号によっ
てスイッチングを行い、前記電極11に一定振巾、一定
時間巾のパフレス電圧を印加できるように制御するスイ
ッチ回路21とから成る。
かかる構成において、電源20は、自動車等に積載され
るバッテリもしくは点火装置から発生される一次電圧信
号を入力とし、これをインバータによって直流電圧に変
換してもよい。
更に前記パルス電圧の振巾値は、前記測定容器1におけ
るwl極11の電極間隙をIH程度とする場合には、約
50〜300Vにおいて、潤滑油の性能を的確に判別で
きる。
更に、該電源手段2のパルス電圧の振巾値は。
測定すべき潤滑油の性状および種類に応じて適時可変さ
せ、潤滑油の性状および種類による最大感度に調整する
ことも可能である。
また、前記電源手段から出力されるパルス電圧は単一か
、もしくは一定時間々隔をおいた間欠的なパルス電圧で
あることが望ましい。
すなわち前記電極にパルス電圧を印加すると該電極間に
介在する潤滑油の過渡応答により、当該潤滑油が荷電さ
れ、この荷電による電荷は一時的に該潤滑油に帯電され
る。
従って、この電荷が潤滑油から完全に消滅しない間隔で
、前記パルス電圧を連続的に印加すると。
この荷電の影響によって、過渡応答特性に影響を及ぼし
、正確なる測定が困難となる。
そこで本発明の測定原理においては、前記Vt極に単一
のパルス電圧を印加するか、もしくは初回測定時に潤滑
油に帯電された電荷が完全に消滅する適当な時間々隔を
おいて間欠的なパルス電圧とすることが望ましい。
次に電流検出手段3は、前記電源手段2から前記1!L
極11にパルス電圧を印加した時、該電極11間の潤滑
油の過渡応答によって、前記電極11に流れる過渡応答
電流を測定するための電流検出素子30.該過渡応答電
流に含まれる“d流ハムなどのノイズを除去するり、P
、F81とから成る。
かかる構成において、L、P、F31は、極めて晶い抵
抗を有する潤滑油の過渡応答電流測定時に前記測定容器
lの電極11および該電極11と電流検出手段3とを接
続する信号線等に混入する電源ハムなどを除去し、前記
過渡応答電流のみを正確に測定することが可能となる。
次に処理回路手段5は前記スタート回路22から発せら
れ、前記スイッチ回路21を動作すべくスタート信号の
開始時点より、一定時間遅延された一定時間巾のゲート
信号によって付勢されるゲート回路50.該ゲート回路
50の出力、すなわち潤滑油の過渡応答電流信号の任意
位置における一定時間内の電流ピーク値をホールドする
ピーク検出回路51.該ピーク検出回路51の出力と。
前記ゲート回路50から出力される一定時間内における
潤滑油の過渡応答電流とが入力され、一定前記ピーク検
出回路51の出力と、前記差動演算回路52の出力とが
入力され、潤滑油の過渡応答電流の任意位置における電
流ピーク値と、一定時間内の電流変化景との比率を測定
する割算回路53とから成る。
かかる構成において、前記ゲート回路50の作用効果を
説明する。
電圧源手段2から出力されるパルス電圧の時間IJをT
o、その電圧値をVとする。該パルス電圧(第4図−(
a))が潤滑油が臨まされる測定容器lの電極11に印
加されると、電極間の潤滑油には第4図−(b)なる過
渡応答電流iが流れる。
該電流iの初期値は潤滑油の内部抵抗をγ0 とすると
i−V/γ0で現わされるが、この値は電極間の潤滑油
が十分に荷電されるに到っていないため、潤滑油中混入
するすべての導電性の物体に依存するに到らない。しか
し、パルス電圧印加後。
任意時間経過後T、の電流ipは、電極間の導電性物体
が十分荷電された時の値であることから。
潤滑油中の混入導電性物体に依存されてくる。
そこで1本実施例の処理回路手段5におけるピーク検出
手段51では、一定時間中T。のパルス電圧を前記電極
11に印加後、ゲート回路50によって一定時間経過後
T、の前記過渡応答電流のピーク値ipを検出する機能
を有する克 (第4図−(C))このピーク値検出手段51によって
検出された過渡応答iに流ipは差動演算回路手段52
の一方の入力端子に入力し、前記一定時間T、経過後の
過渡応答電流(第4図−(b))を他方の入力端子に入
力し、差動演算を行うことにより、一定時間内T!にお
ける過渡応答電流の変化量△i(第4図−(d))を容
易に検出できる。
以上の構成において、潤滑油の導電率に依存して変化す
る前記過渡応答電流の任意位置における電流ピーク値と
、潤滑油の導電率に依存して変化する前記一定時間内に
おける電流変化量との比率を演算せしめることは、これ
らの相乗特性を把握でき、潤滑油の性能を指標する極め
て有効な測定値となる。
次に表示子pli、6は、前記処理回路手段5の出方信
号を一時的に保持するホールド回路6oと、潤滑油の性
状や種類に応じた判定基準値を保持している基準値回路
61と、前記ホールド回路6oの出力および基準値回路
61の出力を受けて、測定すべき潤滑油の性能状態を判
定もしくは、 iii記ホールド回路60の出力を基準
値で補正する判別回路62と。
該判別回路62の出力を潤滑油の性能測定装置に応じて
、その性能饋、残存ガ命、もしくは使用限界などとして
表示するアナログメータもしくはワンプ等から成るイン
ジケータ63とから成る。
かかる構成において、基準値回路61は、潤滑油の性状
および種類等によって、その性能判別値を変更でき、的
確なる判別が実施できる。
すなわち前記潤滑油の過渡応答電流における前記電流ピ
ーク値および電流変化量は、潤滑油中に含まれる添加物
の種類によって異るため、該電流ピーク値と電流変化量
との比率値を測定すべき潤滑油の性状および種類によっ
て変更し、正確な性能判別を行うことを目的とする。
更にインジケータ63は、測定すべき潤滑油の測定時点
における性能値もしくは使用限界を表示するのみでなく
、測定すべき潤滑油の性状もしくは種類が判明してし\
る場合には、その未使用時における初期性能値を前記基
準値回路61に保持させ。
該初期性能値と比較することにより、測定すべき潤滑油
の残存寿命を予測して表示することも可能である。
以上の構成から成り上記作用効果を奏する本実施例の潤
滑油の性能測定装置において、少くとも一対のW、極が
設けられる測定容器1内の測定すべき潤滑油の油温か所
定温度に設定されると。
外部スタート信号により、スタート回路22を動作させ
ると1電源手段2から潤滑油が臨まされた前記測定容器
1内の電極11に一定振巾、一定時間巾のパルス電圧が
印加され、該電極11には潤滑油の過渡応答に起因する
電流が流れる。
該過渡応答[流は、電流検出手段8によって検出され、
処理回路手段5によって、過渡応答電流の任意位置にお
ける一定時間内のピーク電流値と電流変化量との比率が
演算され、その演算結果から潤滑油の性能、汚損状態、
および使用限界などが表示手段6に表示される。
以上の構成1作用による潤滑油の性能片キチ膏1七式ア
測定装置によれば、極めて簡単な方法で潤滑油の性能を
把握でき、その測定結果から潤滑油の適切な交換時期を
自動車等の運転者に知らすことが可能となる。
本実施例にかかる測定装置を実際の自動車におけるエン
ジンオイルに適用した結果の一例を第5図に示す。
第5図から自動車の走行距離に比例し゛C,オイルの過
渡応答電流の任意位置における電流ピーク値ipと、一
定時間内における電流変化量△iとの比率ip/△i 
が大きくなってゆくことがわかる。
この事実から、前記表示手段6における判定基準値回路
61の基準値を、ip/△i の比率値において、6以
下をOK、6〜14の間CHPi:CK 、 14以上
をNGと判定すれば、CHECKの場合にはオイルの交
換時期が近いと判断でき、NGの場合には交換が必要と
判断できる。
更に第5図におけるエンジンオイルの初期性能値を2(
たとえばiP/△i を性能値とする)に設定すれば、
測定時点におけるiP/△i が約8と指標されれば、
測定時点からg、 o o o〜3. OOOktyr
位まで継続して使用できると判断でき、潤滑油の寿命予
測を行うことが可能となる。
この事実は潤滑油の省資源に大きく役立ち1社会的に大
ぎな貢献を果たすことができる。
次に第6図によって、測定容器の好適な実施例を説明す
る。
第6図において、第6図falは本実施例にかかる測す
。測定容器lは、絶縁部材例えば桝lb材などから成る
容器10.該容器10の一方の両側面に配設するペルチ
ェ効果による電子冷凍素子18mお板11aをWtK的
に接続する連結板lidと前記電極板11bを電気的に
接続する連結板11C9前記容器10のほぼ中心位置に
前記電極板11aおよびllbと接触しないように配設
するサーミスターなどの温度センサ12.前記電極板1
1aおよびllbのリード線11.e+前記電子冷凍素
子18mおよび13bのリード線18C1前記温とから
構成する。
かかる構成によれば、第1に電極板を多重に配置するこ
とにより、容器IO内に注入する測定すべき潤滑油のパ
ルス電圧印加時における過渡応答特性を高感度に測定で
きる。すなわち潤滑油と電極板との接触面積を大きくす
ることにより、該電極間に介在する潤滑油の抵抗fln
を小さくシ、潤滑油の防電率によって生じる容量(キャ
パシタンス)を大きくすることが可能となり、前記過渡
応答電流の電流ピーク値と電流変化量の信号を増大でき
るため、該電流ピーク値と電流変化量との比率演算を高
精度に行い得る。
その結果、潤滑油の性能測定をより高い精度で実施する
ことが可能となる。
更に前記容器10内に注入する潤滑油を所定温度に制御
するにおいて、温度制御素子を該容器10の両側面に配
置し、かつ温度センサ12を前記容器10の中央部に配
置することは、容器10内の潤滑油の全体をほぼ均一に
制御可能となる。
又、前記測定容器1における電極板11a、11bを該
容器10から脱着可能とすることにより。
前記容器10および電極板11a、llbの清浄を容易
に行い得る。
以上2本実施例にかかる潤滑油の性能測定装置は。
自動車等においては、自動車からエンジンオイルを適量
、注出し、前記測定容器lに注入して測定されることが
望しい。従って1本装置は自動車等の整備工場およびガ
ソリン販売店等で使用するのに好適である。
らびに測定結果をそれぞれ示す線図、平面図および断面
図である。
1・・・測定容器、2・・・電源手段、8・・・電流検
出手段、4・・・温度制御手段、5・・・ 処理回路手
段、6・・・表示手段 第5回 → l嶋i(孝目Xグ田

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 測定すべき潤滑油を収納し該潤滑油に臨ました少なくと
    も一対の電極を備えた収納部と。 該収納部に設けられ収納する潤滑油の油温を所定の温度
    に制御する油温制御手段と。 該油温制御手段により制御され前記潤滑油の油温か所定
    の温度にあるとき前記電極に一定振巾。 一定時間中のパルス電圧を印加する電源手段と。 前記パルス電圧の印加時に、前記電極間に介在する潤滑
    油の過渡応答によって、前記電極に流れる過渡応答電流
    を検出する電流検出手段と。 該電流検出手段によって測定される前記過渡応答電流の
    任意位置における電流ピーク値、と該任意位置から一定
    時間内における電流変化量との比率を演算せしめる処理
    回路手段と。 該処理回路手段の出力に応じて、潤滑油の性能状態を表
    示する表示手段とから成ることを特徴とする潤滑油の性
    能測定装置。
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