JPS61213749A

JPS61213749A - 潤滑油汚濁度検出装置

Info

Publication number: JPS61213749A
Application number: JP5728885A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kamiya; 茂神谷; Toshinobu Ishida; 石田　年伸; Masae Nozawa; 野沢　政衛
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1986-09-22
Also published as: JPH0422458B2

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】（産業上の利用分野）本発明は潤滑油汚濁度測定装置に関する。本発明による
装置は、例えば、車載用測定装置として、内燃機関、特
にディーゼル機関の潤滑油中に含まれるカーボン粒子濃
度を測定する場合等に用いられる。

（従来の技術）内燃機関、特にディーゼル機関においては、潤滑油中に
排気ガス中に含まれるカーボン粒子が多量に混入するた
め、ガソリン機関に比べて、比較的短時間に潤滑油が汚
濁する。このカーボン粒子は機関各部の摺動部の摩耗を
増大させるため、ディーゼル機関の潤滑油交換インター
バルは、カーボン粒子による汚濁のほとんど無いガソリ
ン機関の交換インターバルに比べて一般に短くなってい
る。一方、カーボン粒子による潤滑油の汚濁の程度は、
機関の運転条件により大きく異なって来る。

高速道路走行、山岳路走行、あるいはタクシ−等の急発
進急加速の多い運転条件では、一般走行に比べ早く汚濁
が進む。しかしながら、潤滑油の交換インターバルは、
−ａにこれ等運転条件に関係なく、単に車輌の走行距離
だけで決められていた。

このため、ある車輌においては汚濁が進んでいないにも
かかわらず交換を行ったり、逆に交換すべき時期がすぎ
たにもかかわらず交換を行わない等の場合が生じ、潤滑
油を無駄に消費したり、摺動部の摩耗が著しく増大した
りする場合があった。

そこで、従来カーボン粒子濃度を光学的に検出し、これ
によって潤滑油の交換時期を知らせる技術が知られてい
た。この種の装置としては、例えば特開昭５７−９８８
４２号公報あるいは実開昭５７−１８２１５２号公報が
ある。これらは、油中に浸漬された発光素子と受光素子
の間に介在する潤滑油の透明度の大小により、汚濁度を
検知し、この信号を基に表示ランプ等を点燈し運転者に
潤滑油の汚濁を知らせるものである。

（発明が解決しようとする問題点）上記公報のうら、例えば実開昭５７−１８２１５２にお
いては、受光素子の出力を比較器により信号の大小を時
間的に連続して判断し、表示器をコントロールしている
。しかしながら、発光素子、受光素子は一般に温度によ
りその特性が変化する。

この場合、周知のように潤滑油温度、あるいはエンジン
ルーム内温度は一２０℃程度から最高１４５℃程度まで
変化する。従って、潤滑油温度は変化しなくても、汚濁
度の表示が変化してしまうという欠点を有する。例えば
光源としては、その形状が小型なこと、寿命が比較的長
いことから発光ダイオードが好ましいが発光ダイオード
を用いた場合には通常の駆動方法においては、素子温度
の上昇と共に光出力が低下し、２０℃時の発光強度を１
．０とすれば、１００℃時には０．５程度に低下してし
まう。従って油温の低い機関始動時には清燈であると表
示していても、油温の上昇に伴い発光強度が低下し、そ
れに伴い受光器出力も低下し、表示器はあたかも汚濁の
進んだことを表示してしまう。これが、機関運転ごとに
繰り返すという欠点を持っている。

以上の欠点を除去するには、温度検出手段を用い素子の
温度特性を補正する方法が考えられる。

しかしながら、−２０℃〜１４５℃にわたる温度範囲で
、素子特性を補正するには素子の温度特性が一般に非直
線性を持っているため、かなり複雑な電気的補正回路を
必要とし、コストアップをまね（。

また発光ダイオードには、高温時に発光させると著しく
寿命が低下する特性がある。このため、汚濁度測定用光
源として使用するためには、温度に対する発光強度の変
化による検知器の出力変化を補償する補償回路が必要と
なって来る。また高温時には発光を停止させる必要があ
る。

本発明は、上記温度補償回路等の温度補正手段を必要と
することなく、潤滑油の汚濁度を正確に検出することを
解決すべき技術的課題とする。

（問題点を解決するための手段）そこで本発明は、上記技術的課題を達成するために、内
燃機関潤滑油中に浸漬され、潤滑油の汚濁度を検知する
計測手段及びこの計測手段の出力に基づき汚濁度を報知
せしめる報知手段を備える油汚濁度測定装置において、
前記潤滑油の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段により、前記潤滑油の温度が所定温度
であることが検知された時のみ、前記計測手段から出力
された計測値に基づき、前記報知手段を作動せしめる制
御手段とを具備するという技術手段を採用する。

（作　用）本発明者等が、潤滑油の汚濁度測定について研究を行っ
たところ次の２点が明らかとなった。

まず、第１に潤滑油温度は内燃機関の運転・停止に伴い
長期的に見ればある温度範囲内で周期的に変化する。第
２に潤滑油の汚濁度は連続測定の必要はなく、適当な時
間間隔で測定出来れば良い。

従って、上記技術手段を採用することにより、潤滑油の
温度が所定温度（例えば５０〜６０℃）である時のみ、
潤滑油の汚濁度を自動的に正確に計測することができる
。

（発明の効果）このように、本発明によれば、ある所定温度の時のみに
汚濁度の検出を行なうため、安定した測定結果が得られ
、装置の信輔性を高めるという効果がある。また、非常
に広い温度範囲にわたる温度変化を補償する温度補償手
段が不必要であるため構成が簡素化され、製造コストも
安価にできる。

（実施例）第１図は、本発明装置の概略構成を示し、符号１００は
、潤滑油の汚濁度を検出する計測手段の一例を示す汚濁
度検出センサ（以下センサとする）であり、発光ダイオ
ード１１フオトダイオード２が設けられている。また、
このセンサのボディ１０１には、ねじ部１００ａが形成
されており、自動車エンジンの潤滑油（以下オイル）を
溜めるオイルパンの排油口に螺着される。従って、セン
サ１００の先端はオイル中に浸漬され、このセンサは、
発光ダイオード１から出された光が、その間に存在する
オイルを通ってフォトダイオード２に達するまでに、ど
の程度減衰するかによってオイルの汚濁度を検出するよ
うに構成されている。第１図において、２０２は発光ダ
イオード１に電力を供給し、フォトダイオード２の出力
電気を取出すためコードであり、他端には接続用のコネ
クタ２０３が設けられている。このコネクタ２０３はセ
ンサ１００がオイルパンに装着された時エンジンルーム
内に位置する。

一方、車室運転席の視認性の良い場所には、センサ１０
０で検出したオイルの汚濁度を乗員に報知する報知手段
の一例である表示装置３００が設けられる。第１図の３
０１は、本発明の制御手段である制御回路を収納する容
器で、この容器の側面には、オイル汚濁度を５段階に分
けて表示部３０２が設けられている。この表示部３０２
は５つの発光ダイオード３０２ａによって構成され、汚
濁度が進むにつれて、発光ダイオード３０２ａは第１図
の右側へ点燈して行くようになっている。

つまり、５個のうち最も右側の発光ダイオード３０２ａ
が点燈した時、オイルの交換時期であることを乗員に知
らせるようになっている。また容器３００内の制御回路
は、コネクタ３０３によってエンジンルーム側のセンサ
１００に接続される。

この場合、コネクタ２０３とコネクタ３０２とは、エン
ジンルームと車室内の間にあるダツシュボードを貫通す
る図示しない接続コードによって接続される。

以下、本発明の第１実施例について詳細に説明する。

第２図は、上記センサ１００の断面図を示し、以下この
第２図を用いてセンサ１００の構成を説明する。

発光ダイオード１、フォトダイオード２は、それぞれガ
ラス窓１ａ、２ａによって覆われており、このガラス窓
１ａ、２ａは所定の空隙３を持って相対峙しており、該
空隙３は計測さるべき潤滑油で満たされる。この空隙は
０．３４ｍｍ以下であることが光の透過率の関係から望
ましい。

ここで潤滑油の汚濁度と、光の透過率との間には一定の
関係があり、また、汚濁が進むにつれ、透過率が低下し
、発光素子に到達する光量が低下する。従って、受光素
子により到達光量を計測することにより、汚濁度を測定
することが出来る。

しかしながら、潤滑油温度により発光ダイオード１の温
度が変化し、第３図に示すように、発光ダイオード１の
受光強度が変化すると、受光素子であるフォトダイオー
ド２到達する光量を変化するため、正確に汚濁度を計測
することが不可能となる。本発明はこの問題を解決する
ために、潤滑油温度が設定温度に達した時点での計測を
行うために、温度検知手段の一例であるサーミスタ４に
よってオイルの温度を測定するようにしている。このサ
ーミスタ４は発光ダイオード１の近傍に設置され、オイ
ルの温度、つまり発光ダイオードの温度を計測する。

次に、第１図に示された容器３０１内部に収納された制
御回路の構成について説明する。第４図は、その回路構
成を示し、サーミスタ１０４には抵抗Ｒ１を介して接続
点Ａから電圧が印加されるようになっており、サーミス
タの端子電圧Ｖ１はコンパレータ１０の一方の入力端子
に印加される様になっている。−力設定温度に相当する
電圧が分圧器ＶＲ，により作り出され、コンパレータ１
０の他端に印加されている。油温が上昇するとサーミス
タ４の抵抗値か下がり、電圧ｖ１は次第に低下する設定
温度（約５０〜６０℃が好ましい）に達し、■、が設定
された比較電圧■２より低くなると、コンパレータ１０
の出力がＬｏレベルからＨｉレベルへステップ状に上昇
する。この信号によりフリップフロップ１１の出力が反
転され、単安定アルチバイプレータ１２に加えられる。

この単安定マルチバイブレータ１２は、約１ｓｅｃ程度
の幅をもつ単一パルスを発生し、このパルス信号により
トランジスタＴＲ，がＯＮとなり、負荷抵抗Ｒ，を介し
て発光ダイオード１に電流が流れ発光がなされる。

上記のように、本例では温度検知手段であるサーミスタ
４がオイル温度が所定値の時のみ、発光ダイオード１が
点燈するように構成されている。

一方フオドダイオード２はオイル汚濁度に応じた光電流
を出力し、この光電流は増幅器１３で電圧に変換され、
コンパレータアレー１４に印加される。コンパレータア
レー１４はアンプ１３の出力電圧に応じて、出力信号線
８１〜Ｓ、のいくつかを高レベルにする。この信号はフ
リップフロップアレー１５に送られ、フリップフロップ
アレー１５は、ディレー回路１６で作られる単安定マル
チバイブレークより発せられるパルスのディレー信号に
より発光ダイオードｌの発光開始からある時間を経ての
ち、この信号を記憶する。また記憶された信号により、
トランジスタアレー１７を介して５つの発光ダイオード
３０２からなる発光ダイオードアレー１８のいくつかが
発光し、増幅器１３の出力信号レベル、すなわちオイル
汚濁度を表示する。また、フリップフロップアレー１５
には、接続点Ｂを介して第５図に示す安定化電源２１か
ら電源が供給される。すなわちイグニションスイッチ１
９を介さずに、電源２０に接続された安定化電源２１に
より常時電源が供給されているため、エンジン停止後も
、信号を記憶し続ける。

またフリップフロップアレー１５以外を作動させる電源
は第５図に示すようにイグニションスイッチ１９を介し
て電源２０に接続された安定化電源２２より接続点Ａを
介して供給される。このため、エンジン始動時には、発
光ダイオードアレー１８は、フリップフロップアレー１
６に記憶されている信号に基づき、前回の計測値を表示
すると共に、フリップフロップ１１はクリアーされ再び
コンパレータ１０より入力される信号を待つ。

次に、上記構成を有する制御回路の一連の作動について
、第９図に示す波形図を用いて説明する。

なお、第９図において、横軸は時間の経過を示し、第９
図の１．点はエンジン始動開始点を示す、また、波形図
（Ａ）の縦軸はエンジン潤滑オイル温度を表し、波形図
（Ｂ）はコンパレータ１０の入力電圧ｖ１波形ＢＶ、を
示し、波形図（Ｃ）〜（Ｇ）は第４図に示す制御回路の
各構成部の出力波形を表す。

エンジンを始動すると、波形図（Ａ）に示すように時間
の経過と共に潤滑油温度は上昇する。これに伴いサーミ
スタ４の砥抗値は低下し、従ってコンパレータ１０の電
圧■１は、波形図（Ｂ）の曲線ＢＶ、に示す如く低下す
る。そして、■、の値が基準電圧ｖ２より低くなると、
つまり、オイル温度が約６０度に達すると、コンパレー
タ１０の出力がＨｉレベルとなり、これによって波形図
（Ｃ）に示す如くフリップフロップ１１はＨｉレベルと
なる。これによって波形図（Ｄ）に示す如く単安定マル
チバイブレーク１２によりパルスが出力される。このパ
ルスが出ている間に、発光ダイオード１には波形図（Ｅ
）に示す如く駆動電流が流れ、発光ダイオード１は発光
する。フォトダイオード２は、オイルの汚濁度に応じて
この光を検出し、オイルの汚濁度に応じた光電流を出力
する。この光電流は、増幅器３１によって、波形図（Ｆ
）に示す如く汚濁度に応じた電圧に変換される。この電
圧値は、コンパレータアレー１４に入力され、信号′ａ
ｓ　ｌ−５ｓの中から、汚濁度に応Ｑた出力信号線を選
択し、出力される。

そして増幅器１３の出力が安定したころ、波形図（Ｇ）
に示す如くフリップフロップアレー１５のセット信号が
出力され、前記コンパレータアレー１４の出力のレベル
がフリップフロップアレー１５に記憶されると共に表示
用発光ダイオードアレー１８のうち汚濁度に応じた発光
ダイオード３Ｑ２ａが点燈される。前記フリップフロッ
プアレー１５は、エンジン停止中を安定化電源２１によ
って通電がなされているため、次のエンジン運転開始時
には記憶している前回の測定値を再び表示させる。

以上述べたごとく、本第１実施例は、潤滑油があらかじ
め設定した温度に達した時点でのみ発光ダイオード１を
短時間発光、汚濁度の計測を行い計測値を表示すると共
に記憶するという手法を用いるため、常に一定温度まで
の計測を行うことになり、発光ダイオード１の温度によ
る発光強度の変化を補償する補償回路が不要になると共
に、高温時に発光ダイオード１を発光させることが無い
ため、発光ダイオード１の寿命を著しく長（出来るとい
う優れた特徴を有する。

なお、第１実施例では、油温の検知手段として、センサ
１００に設けたサーミスタ４による場合を示したが、油
温が検知出来ればもちろんこれに限られず、エンジンの
潤滑油が循環する部に油温センサが設けられている場合
にはその信号を用いても良い。また油温とエンジンの冷
却水温は、ある程度相関が有るため、機関の冷却水温セ
ンサの信号を用いても良い。ただし、これ等を用いる場
合には、前記温度センサ数と、汚濁度計測装置を結ぶ信
号線が必要になる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

前述の実施例においては、油温測定手段として、センサ
１００に設けたサーミスタ４による場合を示した。本第
２実施例は、発光ダイオードｌの温度特性を利用するこ
とにより、サーミスタ４等の特別の温度検知手段を不要
にするものである。発光ダイオード１に順方向に１ｍＡ
程度の微小電流を流した場合、発光ダイオード１の端子
に表れる電圧は素子の温度に依存して変化する。これを
第６図に示す。発光ダイオード１　（これ限らず一般に
ダイオード）に順方向に微小電流を流した場合に端子に
発生する端子電圧■、は、温度の上昇と共に低下する。

第６図に示す場合では約−７，４ｍＶ／’Ｃの電圧変化
が生ずる。この電圧の温度に対する再現性は非常に良い
ため、この電圧を測定することにより、素子の温度（＃
油温）を検知出来、特別の温度検知手段は不必要となる
。

この第２実施例の制御回路を第７図に示す。第４図と同
一符号は、各々同一構成要素を示す。第４図に示した実
施例と異なるのは、発光ダイオ−ド１の負荷抵抗として
、Ｒ＋　、Ｒ２で示す抵抗値の子となる２つの負荷抵抗
を持ち、リレー３０により負荷抵抗の値が切り換えられ
る点と、温度検知用コンパレータ１０の人力として、発
光ダイオードｌの端子電圧■、を用いている点である。

通電時（温度計測時）にはリレー１は開成しており、発
光ダイオードには比較的高い抵抗値（電源電圧にもより
劣るが５〜６にΩ）の負荷抵抗Ｒ１を介して１　、ｍ　
Ａ程度の電流が流されている。油温の上昇に伴い、発光
ダイオード１の端子電圧Ｖ、すなわちコンパレータ１０
の入力端子■、は、第９図の波形図Ｂの曲線Ｂ　Ｖ　３
に示す如く次第に低下し、設定電圧Ｖ２　（＝設定温度
）以下になるとコンパレータ１０の出力がＬＯレベルか
らＨｉレベルにステップ状に上昇し、フリップフロップ
１１の出力が反転し、単安定マルチバイブレーク１２よ
り１ｓｅｃ程度のパルス信号が発せられる。この信号に
より、トランジスタＴＲ，が導通し、リレー３０が閉成
し、発光ダイオード１には、比較的低抵抗の負荷抵抗Ｒ
２を介して電流が流れ、発光が行われる。リレー３０が
閉成した時、発光ダイオードの端子電圧■、は上昇する
。次にパルス信号が終わりリレー３０が開成した時点で
■、が低下するため、これに伴いコンパレータ１０は再
度信号を発するが、フリップフロップ１１はすでに反転
しているため、フリップフロップ１１の出力は変化せず
、単安定マルチバイブレーク１２より再度パルス信号が
出力されるということは無い。なおフリップフロップ１
２は、次のイグニッションキー１９による電源投入時に
リセットされる。発光ダイオードアレー１８の駆動方法
は、先の実施例と同一である。

以上の手法により油温検知用サーミスタ４を不要にする
ことが出来る。

次に本発明の第３実施例について説明する。

センサ１００に用いる発光ダイオード１の発光強度、微
小電流を流した時の発光ダイオード１の端子電圧の温度
依存性は個々の素子によりかなりのバラツキが存在する
。従って、個々のセンサに互換性を持たすためには、あ
る工夫を必要とする。

互換性を有するセンサ１００、及び表示回路の実施例を
第８図に示す。互換性をもたらすため、前述の実施例と
は以下の点が異なる。まず、本発明の特徴の一つとして
、油温の検知手段として、発光ダイオードｌの端子電圧
が温度により変化することを利用しているが、この端子
電圧は個々の発光ダイオードｌによりバラツキがある。

このため、本第３実施例では、センサ１００に、Ｒ１な
る調整用可変抵抗器を設けている。Ｒｉ、Ｒ−により発
光ダイオード１の端子電圧は分圧され、コンパレータ１
０の入力端子に入力される。以上の構成にすることによ
り、個々の発光ダイオード１の端子電圧のバラツキを、
センサ１００に同架した調整用抵抗Ｒ３の調整により、
すべてセンサ１００の温度に対する発光ダイオード１の
端子電圧を同一にそろえることが出来、互換性を生じさ
せ得る。

次に、発光ダイオード１の発光強度、フォトダイオード
２の感度も個々の素子によりバラツキがあるため、これ
に対する調整も必要となる。そこで、センサ出力のバラ
ツキを調整するために可変抵抗Ｒｓを設ける。この抵抗
Ｒ２および上記調整用抵抗Ｒユは、例えば、第１図に示
す如くコネクタ２０３に取付ける。フォトダイオード２
に流れる光電流は増幅器３１により増幅されると共に電
圧に変換される。この電圧はさらに増幅器３２で増幅さ
れた後、コンパレータアレー１５に送られる。ここで増
幅器３２による増幅度は、Ｒ，、Ｒ。

の比で決定される。従って、Ｒ３の抵抗値を調整するこ
とで、センサ１００の最終的出力を調整することが出来
る。一方Ｒ３はセンサ１００に同架して設けているため
、センサ１００を交換した場合には、同時にＲ１も交換
され、そのセンサ１００に最適な抵抗値が挿入されるた
め、センサ１００に互換性を持たせることが可能となる
。

また第８図の回路には、リセット回路３３及び波形整形
回路３４が具備されており、フリップフロップ１１及び
単安定マルチバイブレーク１２は、リセット回路３３に
より、イグニッションスイッチ１９を投入した時にリセ
ットされる。また、波形整形回路３４により、コンパレ
ータ１０の出力波形が整形されフリップフロップ１１に
入力される。

以上述べた如く、本第３実施例によれば、油温検知温度
調整用抵抗Ｒ３、及び感度調整用抵抗Ｒ２をセンサ１０
０に同梁させることにより、油温の検知温度、汚濁度の
検出感度を個々のセンサ１００で全て同一に調整出来、
センサ１００に互換性を持たせることが出来る。

本発明は、上述の実施例の他に種々の変形が可能であり
、油温が一定温度に達した時点でのみ計測を行うという
手法は、光の透過率により汚濁度を求める手法に限らず
、例えば、潤滑油の誘電率の変化により油の劣化を検知
する方法、あるいは粘度の変化、電気抵抗の変化、アル
カリ度、酸性度の変化により油の劣化を検知する等の、
潤滑油温度によって測定値が変化する特性を持つ計測法
を用いる場合にも有効であることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、第２図は第１図の部分断
面図、第３図は第２図に示される発光ダイオードの温度
に対する相対発光強度の変化を示す特性図、第４図およ
び第５図は本発明の第１実施例の電気回路図、第６図は
発光ダイオードの温度に対する端子電圧を示す特性図、
第７図は本発明の第２実施例の電気回路図、第８図は本
発明の第３実施例の電気回路図、第９図は第４図、第７
図、第８図の潤滑油温度変化に対する各部の作動信号波
形を示す波形図である。１・・・発光ダイオード、２・・・フォトダイオード、
４・・・サーミスタ、１００・・・汚濁検出センサ、３
００・・・表示検知、３０２ａ・・・表示用発光ダイオ
ード。代理人弁理士　　岡　部　　　隆 −〜４宮一第２図第３図第５図り１第６図！ｔ　％　）　ｑ　；ｈａ　（’Ｃ）第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内燃機関潤滑油中に浸漬され、潤滑油の汚濁度を
検知する計測手段及びこの計測手段の出力に基づき汚濁
度を報知せしめる報知手段を備える油汚濁度計測装置に
おいて、前記潤滑油の温度を検知する温度検知手段と、この温度
検知手段により、前記潤滑油の温度が所定温度であるこ
とが検知された時のみ、前記計測手段から出力された計
測値に基づき、前記報知手段を作動せしめる制御手段と
を具備することを特徴とする潤滑油汚濁度検出装置。
（２）前記制御手段は、前記内燃機関の運転・停止に無
関係に前記計測手段から出力された計測値を保持する保
持手段と、前記内燃機関の運転中に前記保持された計測
値に基づき前記報知手段を作動せしめる報知駆動手段と
、前記保持された計測値を計測毎に前記計測手段から出
力される新しい値に置換する置換手段とによって構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の潤滑油汚濁度測定装置。
（３）前記汚濁度計測手段は、発光素子及び受光素子に
より構成され、前記制御手段は、両素子間に介在する潤
滑油を通過して前記受光素子に到達する光の強度に応じ
た信号により汚濁度を算出するものであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項および第２項いずれかに記載
の潤滑油汚濁度測定装置。
（４）前記発光素子および前記受光素子は、それぞれ発
光ダイオードおよびフォトダイオードであることを特徴
とする特許請求の範囲第３項に記載の潤滑油汚濁度測定
装置。
（５）前記温度検知手段は、前記発光ダイオードに順方
向に微少電流を流し、前記発光ダイオードで生じる電圧
降下により前記潤滑油温度を検知するように構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の潤
滑油汚濁度測定装置。
（６）前記報知手段は複数個の表示燈により構成され、
前記汚濁度は表示燈の点燈数により段階的に表示される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の潤滑油
汚濁度測定装置。