オイル劣化検知装置
【課題】 簡素に構成できるオイル劣化検知装置を提供する。
【解決手段】 エンジンにオイルを循環させるオイルポンプ５の下流側のオイル流通路１に圧力センサ２を設け、その圧力センサ２で測定されるオイル圧力をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部８を設けた。圧力センサ２が１個あればよく装置構成が簡素になる。
【解決手段】 エンジンにオイルを循環させるオイルポンプ５の下流側のオイル流通路１に圧力センサ２を設け、その圧力センサ２で測定されるオイル圧力をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部８を設けた。圧力センサ２が１個あればよく装置構成が簡素になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンオイルの劣化をエンジン運転中に検知するオイル劣化検知装置に係り、簡素に構成できるオイル劣化検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンオイル（以下、単にオイルという）の劣化状況は、エンジンのオイルパンにオイルゲージを挿入し、取り出したオイルゲージに付着したオイルを目視することで判断していた。この方法は、エンジン停止中にしか実施できない、作業が面倒である、官能評価であるため個人差があるなどの欠点があるため、オイルの何らかの状態を定量的に測定できるセンサを用いてその測定値からオイル劣化を検知する装置がいくつか提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載された発明は、オイル流通路に２点間の差圧を測定する差圧センサを設け、差圧と粘性係数との関係式に測定した差圧を代入して粘性係数（粘度の意と思われる）を算出し、算出した粘性係数があらかじめ設定された下限の粘性係数より小さくなると警告をするものである。
【０００４】
特許文献２に記載された発明は、エンジンのオイルパンにオイルの電気抵抗値を測定する抵抗センサを設け、測定した電気抵抗値で劣化を表示し、その表示された電気抵抗値が大きくなって交換の表示に達するようにしたものである。
【０００５】
特許文献３に記載された発明は、オイルを挟んだ電極間における静電容量からオイルの誘電率を測定する誘電率センサを設け、測定した誘電率があらかじめ設定された設定値より大きくなるとオイルが劣化したと判定するものである。
【０００６】
特許文献４に記載された発明は、オイル中で羽根車を回転させてモータの回転負荷を測定し、測定した回転負荷があらかじめ設定された設定値より大きくなるとオイルの粘度が限界以上に高くなったと判定するものである。
【０００７】
特許文献５に記載された発明は、オイル送出管を横断する鋼帯に歪みゲージを固着し、オイルポンプの回転数が特定した範囲内の値であり、温度が特定した温度範囲内であるときに、歪み量が所定以上であると粘度増加による劣化と判定するものである。
【０００８】
特許文献６に記載された発明は、エンジンのオイルパンにオイルの電気抵抗値を測定する抵抗センサを設け、測定した電気抵抗値が低下してあらかじめ設定された劣化抵抗値に達すると運転者に知らせるものである。
【０００９】
これらのオイル劣化検知装置をエンジンに適用することにより、運転中でもリアルタイムで、人手を煩わさず自動的に、定量的なオイル劣化検知が可能となるので、無駄なく、合理的なオイル交換時期を実現させてエンジンの寿命を延ばすことができると共に、測定した値から故障の前兆を検知するようにすることもできる。さらに、ピストンリングや軸受けの交換時期を確認することにも利用することができる。
【００１０】
【特許文献１】実開平２−２６７１１号公報
【特許文献２】実開平５−２３１２１号公報
【特許文献３】特開平５−２６４４９５号公報
【特許文献４】特開平９−３１７４３２号公報
【特許文献５】特開平９−３１７４３３号公報
【特許文献６】特開平１０−７８４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献３や特許文献２，６においては、電気的性質の変化をもってオイルの劣化を判定しているが、電気的性質の変化で検知し得るのは金属やカーボンなどの電気的性質が顕著な異物の混入度合いだけに過ぎず、オイルの熱分解による粘度の上昇、オイル中の粘度指数向上剤の剪断による粘度の低下など異物要因でない劣化は検知できない。
【００１２】
これに対し、特許文献１，４では粘度を測定しているので、粘度に依存した判定が可能である。しかし、特許文献１では、２点間の差圧を測定するために圧力測定管を付け加える必要があり、オイル流通路の構成が複雑になる。また、特許文献４では、羽根車を設ける必要があり、オイル流通路あるいはオイルパンの構成が複雑になる。このように、従来の粘度測定式の装置の問題点は構成が複雑となることである。
【００１３】
また、特許文献５では、オイルの粘度変化に基づく歪み量を測定しているので、粘度に依存した判定が可能である。しかし、オイル送出管を横断する鋼帯が流体抵抗となってしまい、流量が低下したりオイルポンプに過大な負荷がかかるので、センサとして不適である。
【００１４】
また、オイルは、粘度が低下すると摺動部が異常に摩耗し、粘度が上昇するとエンジン始動困難となる。よって、オイルの粘度は低すぎても高すぎてもいけない。しかしながら、特許文献１では、オイルが劣化すると粘性係数が低下するとの考えをとっており、粘性係数が下限に達したことしか検知しない。一方、特許文献４，５では、オイルが劣化すると粘度が上昇するとの考えをとっており、粘度が限界以上に高くなったことしか判定していない。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡素に構成できるオイル劣化検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンにオイルを循環させるオイルポンプのオイル流通路に圧力センサを設け、その圧力センサで測定される静圧をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部を設けたものである。
【００１７】
上記判定部は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいときに、上記劣化判定を行うとよい。
【００１８】
上記判定部は、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、上記劣化判定を行うとよい。
【００１９】
上記判定部は、上記オイル圧力が下限劣化判定圧力より低いときオイルの粘度が過剰であると判定し、上記オイル圧力が上限劣化判定圧力より高いときオイルの粘度が不足であると判定するとよい。
【００２０】
上記圧力センサは、上記オイル流通路内の側壁に圧電素子を取り付け、その圧電素子の受圧面をオイル流に側方から臨ませたものであるとよい。
【００２１】
上記オイルポンプの出口に、上記オイル流通路内のオイル流を層流状態にするための層流格子を設けるとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２３】
（１）装置構成が簡素にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１に示されるように、本発明に係るオイル劣化検知装置では、オイルポンプ（図示せず）の下流側のオイル流通路１に１箇所だけ圧力センサ２を設ける。このオイル流通路１の上流には、エンジンのオイルパンからエンジン回転に比例した回転によりオイルを汲み上げるオイルポンプが設けられている。一方、オイル流通路１の下流はエンジン内の被潤滑箇所（図示せず）に通じている。圧力センサ２は、オイル流通路１内の側壁に圧電素子２ａを取り付け、その圧電素子２ａの受圧面３をオイル流に対して側方から臨ませたものである。この図において、圧力センサ２を配置するオイル流通路長手方向位置により、オイルポンプ出口から圧力センサ２までの距離が決まる。この圧力センサ２は、オイルポンプ出口から所定距離の位置における静圧（以下、オイル圧力と言う）を測定するものである。
【００２６】
図２に示したオイル劣化検知装置は、オイル流通路１外に圧電素子２ａを設け、オイル流通路１から圧電素子２ａの受圧面まで細管４を伸ばして圧力センサ２を構成しているが、このようにしても本発明は実施できる。
【００２７】
図２に示したオイルポンプ（ギアポンプ）５は図示しないエンジンと機械的に連動して回転する回転子を内蔵し、ポンプ回転数がエンジン回転数に比例するものである。オイルポンプ５の入口はオイルパン（図示せず）中に開口しており、オイルポンプ５の出口６にはメッシュ状に形成された層流格子７が設けられ、その出口６にオイル流通路１が接続されている。層流格子７は、オイル流通路１内のオイル流を層流状態にするために設けられる。圧電素子２ａからのオイル圧力の信号線は、そのオイル圧力をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部８に接続されている。判定部８には、オイルが劣化したと判定したときに点灯する警告灯９が接続されている。さらに、判定部８には、エンジン回転計１０からのエンジン回転数信号が入力され、図示しないオイル温度センサからのオイル温度信号が入力されている。図２の構成において、図１に示したようにオイル流通路１内の側壁に圧電素子２ａを取り付けてもよいことはもちろんである。
【００２８】
判定部８は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しく、かつ、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、劣化判定を行うようになっている。そして、判定部８は、オイル圧力が下限劣化判定圧力より低いときオイルの粘度が過剰であると判定し、オイル圧力が上限劣化判定圧力より高いときオイルの粘度が不足であると判定するようになっている。
【００２９】
次に、本発明の原理を説明する。
【００３０】
一般に管路を流れる流体は、境界層の流速の速度勾配による剪断力によって圧力損失を生じる。流量Ｑと圧力損失（２点間の差圧ΔＰで表す）との関係は、ハーゲン・ポアズイユの法則により、
Ｑ＝Ｋ×（π×ｄ4×ΔＰ）／（１２８×μ×ｌ） （１）
ただし、Ｑ：流量（ｍ3／ｓ）
Ｋ：管路の性状（壁面粗さ、管路曲率など）によって決まる定数で実験 により決定可能なもの（０≦Ｋ≦１）
π：円周率
ｄ：管路の直径（ｍ）
ΔＰ：２点間の差圧（Ｐａ）
μ：粘度（Ｐａ・ｓ）
ｌ：２点間の距離（ｍ）
で表される。よって、流量Ｑが既知であれば２点間の差圧ΔＰ及び２点間の距離ｌから粘度μが求まる。この考え方は特許文献１と同じである。
【００３１】
これに対し、本発明は圧力センサを１箇所しか設けない。また、粘度μも算出しない。それにもかかわらず、オイルが劣化したことを判定できる理由は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいとき、すなわちエンジン回転数に比例するオイルポンプ回転数が所定値である条件の下で、オイルポンプ出口６から所定距離にある圧力センサ２で測定した圧力でもって劣化を判定しているからである。
【００３２】
ここで、オイルポンプ回転数が所定値であるとき、オイルポンプ出口６の流量が所定値になるので、次式で表されるベルヌーイの法則により、
ｖ2×ρ＋Ｐ＝ｃｏｎｓｔ （２）
ただし、
ｖ：流速（ｍ／ｓ）
ρ；密度（ｋｇ／ｍ3）
Ｐ：静圧（Ｐａ）
となるから、オイルポンプ入口の条件をオイルパンと同じ流速ゼロ、圧力ゼロ（ゲージ圧力にて）と仮定すれば、オイルポンプ出口６の圧力も所定値となる。つまり、オイルポンプ出口６の圧力を固定として考えると、オイルポンプ出口６から所定距離にある圧力センサ２で圧力を測定すれば差圧ΔＰが測定できたことになる。もし粘度μが高くなれば、差圧ΔＰが大きくなるので、圧力センサで測定される圧力は低下する。このように、本発明では、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいときに、すなわちオイルポンプ出口６の圧力が所定値であるときに、オイルポンプ出口６から所定距離のところの圧力を測定するようにしたので、その圧力測定値の低い高いが粘度μの高い低いを表すことになり、わざわざ粘度μを算出するまでもなく、圧力測定値でもってオイルの劣化を判定することができる。
【００３３】
なお、図１の形態ではオイルポンプの下流側のオイル流通路１に圧力センサ２を設けたが、オイルポンプの上流側のオイル流通路に圧力センサを設けても、同じ理由で、圧力測定値でもってオイルの劣化を判定することができる。
【００３４】
次に、圧力センサ２について説明する。圧電素子２ａは、イオン結合物質の結晶に圧力を加えると、その圧力を加えたのと同じ方向に、圧力に比例した電圧が得られるというピエゾ効果を利用したものである。一般に、ピエゾ効果では、圧力が高くなれば発生電圧も高くなる。ハーゲン・ポアズイユの法則により、粘度μとオイルポンプの下流側の所定距離ｌにおける圧力とは比例関係にあるので、圧力センサ２に圧電素子２ａを用いた場合、粘度μと発生電圧も粘度が高くなれば発生電圧は低くなるという比例関係が成り立つ。よって、判定部８では、圧力センサ２の出力電圧でもってオイルの劣化を判定することができる。圧力センサ２は、圧力に比例した電圧を出力するものであればよく、圧電素子２ａに限らない。
【００３５】
次に、層流格子について説明すると、ハーゲン・ポアズイユの法則は、層流状態でのみ成り立つ法則である。層流から乱流への遷移点はレイノルズ数に関係があり、その遷移レイノルズ数を理論で求めることは困難である。よって、層流格子７を用いない場合でも、実験により層流状態であることが確認できた場所に圧力センサ２を設置すれば、本発明は実施できる。層流格子７を設ければ、オイル流通路１内のオイル流を確実に層流状態とすることができるので、本発明にとって好適である。
【００３６】
次に、判定部が行う判定アルゴリズムを説明する。
【００３７】
温度によっても粘度μが変化することは既に述べた。本発明の原理となる式（１）では温度に関する処理を省いたが、実際には必要であるので、図３の判定アルゴリズムでは温度も含めて処理を行う。
【００３８】
図３に示されるように、ステップ３１にて、判定部８は、エンジン回転計１０からのエンジン回転数信号とオイル温度温度センサからのオイル温度信号を読み取る。ステップ３２にて、判定部８は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいかどうか、及びオイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいかどうか調べる。両方とも真であれば、結果はＹＥＳ（劣化判定をしてよい）なので、ステップ３３に移行する。片方でも偽であれば、結果はＮＯ（劣化判定をしてはいけない）なので、ステップ３１に戻る。
【００３９】
ステップ３３では、判定部８は、圧電素子２ａからのオイル圧力信号（電圧）を読み取る。ステップ３４にて、判定部８は、その電圧が上限電圧（上限劣化判定圧力に相当）より高いかどうか調べる。結果がＹＥＳ（電圧≧上限電圧）であれば、オイルの粘度が不足（低粘度）であると判定し、ステップ３６へ移行する。ステップ３４の結果がＮＯであれば、ステップ３５にて、上記電圧が下限電圧（下限劣化判定圧力に相当）より低いかどうか調べる。結果がＹＥＳ（電圧≦下限電圧）であれば、オイルの粘度が過剰（高粘度）であると判定し、ステップ３６へ移行する。ステップ３５の結果がＮＯであれば、オイルは劣化していない（適正粘度）と判定し、オイルの粘度ステップ３１に戻る。
【００４０】
ステップ３６では、判定部８は、警告灯９を点灯させることにより、オイルが劣化したという判定を運転者に伝える。なお、図３の判定アルゴリズム及び図２の装置構成では、説明を簡単にするため、単にオイル劣化判定に基づいて警告灯を点灯させるだけとしたが、エンジン制御等の一般の車両制御においてオイル状態を制御要素のひとつとする場合、判定部８の判定結果が信号として利用に供されることは言うまでもない。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係るオイル劣化検知装置は、圧力センサ２を１個だけ設置すればよいので、装置構成が簡素にできる。また、圧電素子２ａをオイル流通路１内に設置すれば、オイル流通路１に余分な測定管を付け加える必要がなくなり、装置構成がいっそう簡素にできる。
【００４２】
さらに、オイル流通路１内の側壁に圧電素子２ａを取り付け、その圧電素子２ａの受圧面３をオイル流に側方から臨ませた構成によれば、圧電素子２ａがオイル流の妨げにならないので好適である。なお、図１の形態では、圧電素子２ａは受圧面３の反対面が側壁に接するようにして取り付けられているため、圧電素子２ａが側壁から内方に圧電素子２ａの厚み分だけ凸に出ているのでオイル流に対する抵抗が多少あるが、受圧面３の反対面を側壁の外に出し、受圧面３が側壁と同一面になるよう圧電素子２ａを取り付けるとオイル流に対する抵抗を無くすることができる。
【００４３】
また、従来技術と比較すると、特許文献５の構成では、オイル流の動圧を測定していることになる。動圧とは、流体の運動により発生するもの（いわゆる抵抗）であり、静圧とは、流体そのものが持っている圧力（大気圧のようなもの）である。つまり、管内流において、流れと直角な面の受ける圧力が動圧であり、流れと平行な面の受ける圧力が静圧である。本発明で測定するべき圧力は静圧であり、特許文献５の構成では静圧を測定することができない。
【００４４】
また、本発明では、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しく、かつ、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、劣化判定を行うようにしたので、圧力センサ２が１個だけであってもハーゲン・ポアズイユの法則を利用したオイル劣化判定（粘度の良否判定）をすることができる。なお、特許文献５においてもオイルポンプの回転数が特定した範囲内の値であり、温度が特定した温度範囲内であるときに鋼帯の歪み量を判断するようになっているが、オイルポンプの回転数を規定したのはオイル送出流量の多少による歪み量への影響を鑑みたもので、オイルポンプ出口の圧力が所定値であるという条件を与えるためのものではないし、オイルポンプの回転数を判断するにはオイルポンプから回転数を電気信号として取り出すための余分な部材が必要となる。
【００４５】
また、本発明では、測定されたオイル圧力に対し下限劣化判定圧力と上限劣化判定圧力の両方を比較するようにしたので、スラッジの混入やオイルの熱分解による粘度の上昇についても、オイル中の粘度指数向上剤の剪断による粘度の低下についても異常を検知することができる。
【００４６】
また、本発明では、オイルポンプの出口６に層流格子７を設けたので、オイル流通路１内のオイル流を確実に層流状態にしてハーゲン・ポアズイユの法則が成り立つことを保証し、オイル劣化判定の精度を高めることができる。
【００４７】
次に、本発明のオイル劣化検知方式と他のオイル劣化検知方式とを複合したオイル劣化検知装置について、図４と図５を参照しつつ説明する。
【００４８】
図１で既に説明したように、オイルポンプの下流側のオイル流通路１には圧力センサ２としての圧電素子２ａが設置されている。本実施の形態では、これに加え、図４の構成を用いる。
【００４９】
図４に示されるように、このオイル劣化検知装置では、オイルパン中の液面Ｓ下に送信コイル４１と受信コイル４２を設置してある。これらのコイル４１，４２は後述する金属粒子の検出に用いるものである。また、オイルパン中の液面Ｓ下にオイル温度センサ４３を設置してある。これは図２で省略していたものである。さらに、オイルパン中の液面Ｓ下には送信電極４４と受信電極４５とを所定の距離離して設置してある。これらの電極４４，４５は後述するカーボンの検出に用いるものである。また、オイルパン中の液面Ｓ上にモータ４６を設置し、そのモータ４６の回転軸４７を液面Ｓ下に浸漬させ、その回転軸４７に攪拌板４８を取り付けてある。このモータ４６と攪拌板４８とからなる攪拌器４９は後述する粘度変化の検出に用いるものである。これらの部材は図示しない信号線で図示しない判定部に接続されている。
【００５０】
図５には、判定部内に組み込まれる回路と図１、図４で説明したセンサ系の各部材とが一緒に示されている。すなわち、判定部には、送信コイル４１をインダクタとして使用したＬＣ発振器５１が設けられている。発振周波数や電圧は実験により適宜に定めるものとする。判定部には、受信コイル４２に接続された全波整流器５２と、その全波整流器５２の出力から高周波を取り除くＬＣフィルタ５３と、そのＬＣフィルタ５３から出力される受信信号をしきい値電圧Ｖｔと比較する演算増幅器５４とが設けられている。
【００５１】
判定部には、圧電素子２ａの出力を上限しきい値電圧Ｖｕと比較する演算増幅器５５と、圧電素子２ａの出力を下限しきい値電圧Ｖｔと比較する演算増幅器５６と、これら２つの演算増幅器５５，５６の出力を論理和するＯＲ素子５７と、このＯＲ素子５７の出力とオイル温度センサの出力に基づくオイル温度信号とエンジン回転計の出力に基づくエンジン回転数信号とを論理積するＡＮＤ素子５８と、このＡＮＤ素子５８の出力でゲートを開閉するスイッチングダイオード（サイリスタ）５９とが設けられている。ただし、この図におけるオイル温度信号はオイル温度に比例する信号ではなく、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいという事象を論理“１”で表す信号である。また、エンジン回転数信号はエンジン回転数に比例する信号ではなく、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいという事象を論理“１”で表す信号である。
【００５２】
判定部には、送信電極４４と受信電極４５との間に挟まれたオイルに表れる電気抵抗（以下、オイル抵抗という）に直列接続された内部抵抗６０と、これらオイル抵抗と内部抵抗６０とにより分圧された電圧（以下、オイル抵抗測定電圧という）をしきい値電圧Ｖｔと比較する演算増幅器６１とが設けられている。
【００５３】
また、判定部には、３つの演算増幅器５４，５６，６１に共通するしきい値電圧Ｖｔを設定するための可変抵抗６２と、この可変抵抗６２に直列接続されて演算増幅器５５に上限しきい値電圧Ｖｕを提供する第一抵抗６３及び第二抵抗６４が電源６５と接地との間に設けられている。３つの演算増幅器５４，５６，６１に対するしきい値電圧をそれぞれ個別に設定できるように可変抵抗を増やしてもよい。
【００５４】
そして、判定部には、演算増幅器５４の出力と、演算増幅器６１の出力と、スイッチングダイオード５９のカソード出力とを論理和して警告灯９を点灯するＯＲ素子６６が設けられている。
【００５５】
以下、検出内容別に図５の回路の動作を説明する。
【００５６】
（１）金属粒子の含有量の検出と判定
まず、ＬＣ発振器５１が発振することにより、送信コイル４１よりオイル中に電磁波が放射され、受信コイル４２には誘導による電流が生じる。その電流が全波整流器５２で整流され、ＬＣフィルタ５３で高周波を取り除かれると、オイル中を伝搬して到着した電磁波エネルギに比例した直流の受信信号が演算増幅器５４に入力される。ここで、オイルの劣化が進み含有される金属粒子が多くなると、オイルの透磁率が大きくなり、送信コイル４１から受信コイル４２へ伝搬する磁力が増大することにより、受信コイル４２に誘起される起電力が大きくなる。従って、オイルが劣化してくると、受信コイル４２に誘起された交流電圧が全波整流器５２とＬＣフィルタ５３を通して受信信号として演算増幅器５４に入力されると、その受信信号は電圧が増加する。演算増幅器５４では、受信信号の電圧がしきい値電圧Ｖｔよりも高くなると、論理“１”を出力する。この論理“１”がＯＲ素子に入力される。
【００５７】
（２）カーボンの含有量の検出と判定
演算増幅器６１には、送信電極４４と受信電極４５との間に挟まれたオイル抵抗と内部抵抗６０とにより分圧されたオイル抵抗測定電圧が入力されている。ここで、オイルの劣化が進み含有されるカーボンが多くなると、オイル抵抗が減少するので、オイル抵抗測定電圧は上昇する。演算増幅器６１では、オイル抵抗測定電圧がしきい値電圧Ｖｔよりも高くなると、論理“１”を出力する。この論理“１”がＯＲ素子に入力される。
【００５８】
（３）攪拌式による粘度の検出と判定
この項目に関する回路は図６に示す。図６は、図５の回路から圧電素子２ａを除外して代わりに、図４の攪拌器４９のモータ４６を回路に組み込んだものである。モータ４６には直列抵抗６７を介して電源６５からの電源電圧が印加されている。そして、図５の回路で圧電素子２ａの出力を判定するのに用いた演算増幅器５５，５６をモータ４６の電力を判定するのに用いる。
【００５９】
ここで、オイルの劣化が進み粘度が変化すると、モータ４６の負荷が変化するので、モータ４６に流れる電流が変化する。この電流の変化は直列抵抗６７に電圧降下として表れる。すなわち、粘度が高くなるとモータ４６の負荷が重くなり、回転数が落ちて電流が増加するので、直列抵抗６７の電圧降下は大きくなる。逆に、粘度が低くなるとモータ４６の負荷が軽くなり、回転数が上がって電流が減少するので直列抵抗６７の電圧降下は小さくなる。つまり、モータ４６の負荷が大きくなると、モータ４６の実質的な抵抗が小さくなるという性質を利用して年度の変化を検知することができる。そこで、直列抵抗から取り出される電圧降下信号を２つの演算増幅器に入力し、それぞれ下限しきい値と上限しきい値とを設定しておく。これら２つの演算増幅器の動作は、次に述べる圧力検出による劣化の判定におけるものと同等なのでここでは説明を省略する。
【００６０】
（４）圧力による判定
これについては、図１〜図３の形態において説明したことなので、図５の回路上での動作だけ述べる。オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しく、かつ、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいとき、オイル温度信号が論理“１”、かつ、エンジン回転数信号が論理“１”であるから、ＡＮＤ素子５８はＯＲ素子５７の出力と同じ値の論理を出力するようになっている。ここで、オイルが高粘度に劣化すると、圧電素子２ａの出力が低下して下限しきい値電圧Ｖｔより低くなる。よって、演算増幅器５６が論理“１”を出力するので、ＯＲ素子５７が論理“１”を出力し、ＡＮＤ素子５８も論理“１”を出力することになる。一方、オイルが低粘度に劣化すると、圧電素子２ａの出力が上昇して上限しきい値電圧Ｖｕより高くなる。よって、演算増幅器５５が論理“１”を出力するので、ＯＲ素子５７が論理“１”を出力し、ＡＮＤ素子５８も論理“１”を出力することになる。このように、高粘度でも低粘度でもオイルが劣化すると、ＡＮＤ素子５８が論理“１”を出力する。これにより、スイッチングダイオード５９のゲートが開いて電源電圧（論理“１”に相当する）がＯＲ素子６６に入力される。
【００６１】
オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しくないか、又は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しくないとき、オイル温度信号又はエンジン回転数信号が論理“０”となるので、ＡＮＤ素子５８はＯＲ素子５７の出力に関係なく論理“０”を出力する。つまり、圧力によるオイル劣化の判定はペンディングとなる。
【００６２】
（５）総合判定による警告
上述したように、（１）〜（４）の判定結果である信号が全てＯＲ素子６６に入力されている。ただし、（３）に対応する回路は図５では省略されている。これらの判定結果の信号が全て論理“０”であればＯＲ素子６６の出力は論理“０”となり、警告灯９は点灯しない。しかし、これらの判定結果の信号のうちいずれか一つでも論理“１”であれば、ＯＲ素子６６の出力は論理“１”となり、警告灯９が点灯する。つまり、（１）〜（４）の判定の中に一つでもオイルが劣化したという判定があれば警告灯９が点灯することになる。
【００６３】
なお、図５の回路における各部材のリアクタンス、抵抗値、定格値、寸法、配置間隔などの諸数値は実験により適宜な値を決定しておくことができる。また、オイルは銘柄により透磁率、抵抗値、粘度などの性状が異なるので、上記数値は違ったものになる。従って、各部材の諸数値を決定する際に用いた銘柄又は性状でもってオイル劣化検知装置が正確に働くことができる銘柄を指定しておくとよい。
【実施例１】
【００６４】
市販されているエンジンオイルの粘度を測定したところ５×１０-6（Ｐａ・ｓ）であった。このエンジンオイルを排気量２０００ｃｍ3クラスのエンジンを中負荷で運転したときの標準的なオイル流量１０ｃｍ3／ｍｉｎで直径５ｍｍのオイル流通路に流し、オイルポンプ出口の下流１０ｃｍに設置した圧力センサで測定した圧力は約０．２気圧であった。この圧力は圧電センサ等の車載可能な圧力センサで十分測定可能な圧力である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態を示すオイル劣化検知装置の圧力センサ配置図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すオイル劣化検知装置の実体配線図である。
【図３】本発明におけるオイル劣化判定の手順図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すオイル劣化検知装置のセンサ配置図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すオイル劣化検知装置の回路図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すオイル劣化検知装置の回路図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ オイル流通路
２ 圧力センサ
３ 受圧面
５ オイルポンプ
６ オイルポンプ出口
７ 層流格子
８ 判定部
９ 警告灯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンオイルの劣化をエンジン運転中に検知するオイル劣化検知装置に係り、簡素に構成できるオイル劣化検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンオイル（以下、単にオイルという）の劣化状況は、エンジンのオイルパンにオイルゲージを挿入し、取り出したオイルゲージに付着したオイルを目視することで判断していた。この方法は、エンジン停止中にしか実施できない、作業が面倒である、官能評価であるため個人差があるなどの欠点があるため、オイルの何らかの状態を定量的に測定できるセンサを用いてその測定値からオイル劣化を検知する装置がいくつか提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載された発明は、オイル流通路に２点間の差圧を測定する差圧センサを設け、差圧と粘性係数との関係式に測定した差圧を代入して粘性係数（粘度の意と思われる）を算出し、算出した粘性係数があらかじめ設定された下限の粘性係数より小さくなると警告をするものである。
【０００４】
特許文献２に記載された発明は、エンジンのオイルパンにオイルの電気抵抗値を測定する抵抗センサを設け、測定した電気抵抗値で劣化を表示し、その表示された電気抵抗値が大きくなって交換の表示に達するようにしたものである。
【０００５】
特許文献３に記載された発明は、オイルを挟んだ電極間における静電容量からオイルの誘電率を測定する誘電率センサを設け、測定した誘電率があらかじめ設定された設定値より大きくなるとオイルが劣化したと判定するものである。
【０００６】
特許文献４に記載された発明は、オイル中で羽根車を回転させてモータの回転負荷を測定し、測定した回転負荷があらかじめ設定された設定値より大きくなるとオイルの粘度が限界以上に高くなったと判定するものである。
【０００７】
特許文献５に記載された発明は、オイル送出管を横断する鋼帯に歪みゲージを固着し、オイルポンプの回転数が特定した範囲内の値であり、温度が特定した温度範囲内であるときに、歪み量が所定以上であると粘度増加による劣化と判定するものである。
【０００８】
特許文献６に記載された発明は、エンジンのオイルパンにオイルの電気抵抗値を測定する抵抗センサを設け、測定した電気抵抗値が低下してあらかじめ設定された劣化抵抗値に達すると運転者に知らせるものである。
【０００９】
これらのオイル劣化検知装置をエンジンに適用することにより、運転中でもリアルタイムで、人手を煩わさず自動的に、定量的なオイル劣化検知が可能となるので、無駄なく、合理的なオイル交換時期を実現させてエンジンの寿命を延ばすことができると共に、測定した値から故障の前兆を検知するようにすることもできる。さらに、ピストンリングや軸受けの交換時期を確認することにも利用することができる。
【００１０】
【特許文献１】実開平２−２６７１１号公報
【特許文献２】実開平５−２３１２１号公報
【特許文献３】特開平５−２６４４９５号公報
【特許文献４】特開平９−３１７４３２号公報
【特許文献５】特開平９−３１７４３３号公報
【特許文献６】特開平１０−７８４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献３や特許文献２，６においては、電気的性質の変化をもってオイルの劣化を判定しているが、電気的性質の変化で検知し得るのは金属やカーボンなどの電気的性質が顕著な異物の混入度合いだけに過ぎず、オイルの熱分解による粘度の上昇、オイル中の粘度指数向上剤の剪断による粘度の低下など異物要因でない劣化は検知できない。
【００１２】
これに対し、特許文献１，４では粘度を測定しているので、粘度に依存した判定が可能である。しかし、特許文献１では、２点間の差圧を測定するために圧力測定管を付け加える必要があり、オイル流通路の構成が複雑になる。また、特許文献４では、羽根車を設ける必要があり、オイル流通路あるいはオイルパンの構成が複雑になる。このように、従来の粘度測定式の装置の問題点は構成が複雑となることである。
【００１３】
また、特許文献５では、オイルの粘度変化に基づく歪み量を測定しているので、粘度に依存した判定が可能である。しかし、オイル送出管を横断する鋼帯が流体抵抗となってしまい、流量が低下したりオイルポンプに過大な負荷がかかるので、センサとして不適である。
【００１４】
また、オイルは、粘度が低下すると摺動部が異常に摩耗し、粘度が上昇するとエンジン始動困難となる。よって、オイルの粘度は低すぎても高すぎてもいけない。しかしながら、特許文献１では、オイルが劣化すると粘性係数が低下するとの考えをとっており、粘性係数が下限に達したことしか検知しない。一方、特許文献４，５では、オイルが劣化すると粘度が上昇するとの考えをとっており、粘度が限界以上に高くなったことしか判定していない。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡素に構成できるオイル劣化検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンにオイルを循環させるオイルポンプのオイル流通路に圧力センサを設け、その圧力センサで測定される静圧をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部を設けたものである。
【００１７】
上記判定部は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいときに、上記劣化判定を行うとよい。
【００１８】
上記判定部は、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、上記劣化判定を行うとよい。
【００１９】
上記判定部は、上記オイル圧力が下限劣化判定圧力より低いときオイルの粘度が過剰であると判定し、上記オイル圧力が上限劣化判定圧力より高いときオイルの粘度が不足であると判定するとよい。
【００２０】
上記圧力センサは、上記オイル流通路内の側壁に圧電素子を取り付け、その圧電素子の受圧面をオイル流に側方から臨ませたものであるとよい。
【００２１】
上記オイルポンプの出口に、上記オイル流通路内のオイル流を層流状態にするための層流格子を設けるとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２３】
（１）装置構成が簡素にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１に示されるように、本発明に係るオイル劣化検知装置では、オイルポンプ（図示せず）の下流側のオイル流通路１に１箇所だけ圧力センサ２を設ける。このオイル流通路１の上流には、エンジンのオイルパンからエンジン回転に比例した回転によりオイルを汲み上げるオイルポンプが設けられている。一方、オイル流通路１の下流はエンジン内の被潤滑箇所（図示せず）に通じている。圧力センサ２は、オイル流通路１内の側壁に圧電素子２ａを取り付け、その圧電素子２ａの受圧面３をオイル流に対して側方から臨ませたものである。この図において、圧力センサ２を配置するオイル流通路長手方向位置により、オイルポンプ出口から圧力センサ２までの距離が決まる。この圧力センサ２は、オイルポンプ出口から所定距離の位置における静圧（以下、オイル圧力と言う）を測定するものである。
【００２６】
図２に示したオイル劣化検知装置は、オイル流通路１外に圧電素子２ａを設け、オイル流通路１から圧電素子２ａの受圧面まで細管４を伸ばして圧力センサ２を構成しているが、このようにしても本発明は実施できる。
【００２７】
図２に示したオイルポンプ（ギアポンプ）５は図示しないエンジンと機械的に連動して回転する回転子を内蔵し、ポンプ回転数がエンジン回転数に比例するものである。オイルポンプ５の入口はオイルパン（図示せず）中に開口しており、オイルポンプ５の出口６にはメッシュ状に形成された層流格子７が設けられ、その出口６にオイル流通路１が接続されている。層流格子７は、オイル流通路１内のオイル流を層流状態にするために設けられる。圧電素子２ａからのオイル圧力の信号線は、そのオイル圧力をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部８に接続されている。判定部８には、オイルが劣化したと判定したときに点灯する警告灯９が接続されている。さらに、判定部８には、エンジン回転計１０からのエンジン回転数信号が入力され、図示しないオイル温度センサからのオイル温度信号が入力されている。図２の構成において、図１に示したようにオイル流通路１内の側壁に圧電素子２ａを取り付けてもよいことはもちろんである。
【００２８】
判定部８は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しく、かつ、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、劣化判定を行うようになっている。そして、判定部８は、オイル圧力が下限劣化判定圧力より低いときオイルの粘度が過剰であると判定し、オイル圧力が上限劣化判定圧力より高いときオイルの粘度が不足であると判定するようになっている。
【００２９】
次に、本発明の原理を説明する。
【００３０】
一般に管路を流れる流体は、境界層の流速の速度勾配による剪断力によって圧力損失を生じる。流量Ｑと圧力損失（２点間の差圧ΔＰで表す）との関係は、ハーゲン・ポアズイユの法則により、
Ｑ＝Ｋ×（π×ｄ4×ΔＰ）／（１２８×μ×ｌ） （１）
ただし、Ｑ：流量（ｍ3／ｓ）
Ｋ：管路の性状（壁面粗さ、管路曲率など）によって決まる定数で実験 により決定可能なもの（０≦Ｋ≦１）
π：円周率
ｄ：管路の直径（ｍ）
ΔＰ：２点間の差圧（Ｐａ）
μ：粘度（Ｐａ・ｓ）
ｌ：２点間の距離（ｍ）
で表される。よって、流量Ｑが既知であれば２点間の差圧ΔＰ及び２点間の距離ｌから粘度μが求まる。この考え方は特許文献１と同じである。
【００３１】
これに対し、本発明は圧力センサを１箇所しか設けない。また、粘度μも算出しない。それにもかかわらず、オイルが劣化したことを判定できる理由は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいとき、すなわちエンジン回転数に比例するオイルポンプ回転数が所定値である条件の下で、オイルポンプ出口６から所定距離にある圧力センサ２で測定した圧力でもって劣化を判定しているからである。
【００３２】
ここで、オイルポンプ回転数が所定値であるとき、オイルポンプ出口６の流量が所定値になるので、次式で表されるベルヌーイの法則により、
ｖ2×ρ＋Ｐ＝ｃｏｎｓｔ （２）
ただし、
ｖ：流速（ｍ／ｓ）
ρ；密度（ｋｇ／ｍ3）
Ｐ：静圧（Ｐａ）
となるから、オイルポンプ入口の条件をオイルパンと同じ流速ゼロ、圧力ゼロ（ゲージ圧力にて）と仮定すれば、オイルポンプ出口６の圧力も所定値となる。つまり、オイルポンプ出口６の圧力を固定として考えると、オイルポンプ出口６から所定距離にある圧力センサ２で圧力を測定すれば差圧ΔＰが測定できたことになる。もし粘度μが高くなれば、差圧ΔＰが大きくなるので、圧力センサで測定される圧力は低下する。このように、本発明では、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいときに、すなわちオイルポンプ出口６の圧力が所定値であるときに、オイルポンプ出口６から所定距離のところの圧力を測定するようにしたので、その圧力測定値の低い高いが粘度μの高い低いを表すことになり、わざわざ粘度μを算出するまでもなく、圧力測定値でもってオイルの劣化を判定することができる。
【００３３】
なお、図１の形態ではオイルポンプの下流側のオイル流通路１に圧力センサ２を設けたが、オイルポンプの上流側のオイル流通路に圧力センサを設けても、同じ理由で、圧力測定値でもってオイルの劣化を判定することができる。
【００３４】
次に、圧力センサ２について説明する。圧電素子２ａは、イオン結合物質の結晶に圧力を加えると、その圧力を加えたのと同じ方向に、圧力に比例した電圧が得られるというピエゾ効果を利用したものである。一般に、ピエゾ効果では、圧力が高くなれば発生電圧も高くなる。ハーゲン・ポアズイユの法則により、粘度μとオイルポンプの下流側の所定距離ｌにおける圧力とは比例関係にあるので、圧力センサ２に圧電素子２ａを用いた場合、粘度μと発生電圧も粘度が高くなれば発生電圧は低くなるという比例関係が成り立つ。よって、判定部８では、圧力センサ２の出力電圧でもってオイルの劣化を判定することができる。圧力センサ２は、圧力に比例した電圧を出力するものであればよく、圧電素子２ａに限らない。
【００３５】
次に、層流格子について説明すると、ハーゲン・ポアズイユの法則は、層流状態でのみ成り立つ法則である。層流から乱流への遷移点はレイノルズ数に関係があり、その遷移レイノルズ数を理論で求めることは困難である。よって、層流格子７を用いない場合でも、実験により層流状態であることが確認できた場所に圧力センサ２を設置すれば、本発明は実施できる。層流格子７を設ければ、オイル流通路１内のオイル流を確実に層流状態とすることができるので、本発明にとって好適である。
【００３６】
次に、判定部が行う判定アルゴリズムを説明する。
【００３７】
温度によっても粘度μが変化することは既に述べた。本発明の原理となる式（１）では温度に関する処理を省いたが、実際には必要であるので、図３の判定アルゴリズムでは温度も含めて処理を行う。
【００３８】
図３に示されるように、ステップ３１にて、判定部８は、エンジン回転計１０からのエンジン回転数信号とオイル温度温度センサからのオイル温度信号を読み取る。ステップ３２にて、判定部８は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいかどうか、及びオイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいかどうか調べる。両方とも真であれば、結果はＹＥＳ（劣化判定をしてよい）なので、ステップ３３に移行する。片方でも偽であれば、結果はＮＯ（劣化判定をしてはいけない）なので、ステップ３１に戻る。
【００３９】
ステップ３３では、判定部８は、圧電素子２ａからのオイル圧力信号（電圧）を読み取る。ステップ３４にて、判定部８は、その電圧が上限電圧（上限劣化判定圧力に相当）より高いかどうか調べる。結果がＹＥＳ（電圧≧上限電圧）であれば、オイルの粘度が不足（低粘度）であると判定し、ステップ３６へ移行する。ステップ３４の結果がＮＯであれば、ステップ３５にて、上記電圧が下限電圧（下限劣化判定圧力に相当）より低いかどうか調べる。結果がＹＥＳ（電圧≦下限電圧）であれば、オイルの粘度が過剰（高粘度）であると判定し、ステップ３６へ移行する。ステップ３５の結果がＮＯであれば、オイルは劣化していない（適正粘度）と判定し、オイルの粘度ステップ３１に戻る。
【００４０】
ステップ３６では、判定部８は、警告灯９を点灯させることにより、オイルが劣化したという判定を運転者に伝える。なお、図３の判定アルゴリズム及び図２の装置構成では、説明を簡単にするため、単にオイル劣化判定に基づいて警告灯を点灯させるだけとしたが、エンジン制御等の一般の車両制御においてオイル状態を制御要素のひとつとする場合、判定部８の判定結果が信号として利用に供されることは言うまでもない。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係るオイル劣化検知装置は、圧力センサ２を１個だけ設置すればよいので、装置構成が簡素にできる。また、圧電素子２ａをオイル流通路１内に設置すれば、オイル流通路１に余分な測定管を付け加える必要がなくなり、装置構成がいっそう簡素にできる。
【００４２】
さらに、オイル流通路１内の側壁に圧電素子２ａを取り付け、その圧電素子２ａの受圧面３をオイル流に側方から臨ませた構成によれば、圧電素子２ａがオイル流の妨げにならないので好適である。なお、図１の形態では、圧電素子２ａは受圧面３の反対面が側壁に接するようにして取り付けられているため、圧電素子２ａが側壁から内方に圧電素子２ａの厚み分だけ凸に出ているのでオイル流に対する抵抗が多少あるが、受圧面３の反対面を側壁の外に出し、受圧面３が側壁と同一面になるよう圧電素子２ａを取り付けるとオイル流に対する抵抗を無くすることができる。
【００４３】
また、従来技術と比較すると、特許文献５の構成では、オイル流の動圧を測定していることになる。動圧とは、流体の運動により発生するもの（いわゆる抵抗）であり、静圧とは、流体そのものが持っている圧力（大気圧のようなもの）である。つまり、管内流において、流れと直角な面の受ける圧力が動圧であり、流れと平行な面の受ける圧力が静圧である。本発明で測定するべき圧力は静圧であり、特許文献５の構成では静圧を測定することができない。
【００４４】
また、本発明では、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しく、かつ、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、劣化判定を行うようにしたので、圧力センサ２が１個だけであってもハーゲン・ポアズイユの法則を利用したオイル劣化判定（粘度の良否判定）をすることができる。なお、特許文献５においてもオイルポンプの回転数が特定した範囲内の値であり、温度が特定した温度範囲内であるときに鋼帯の歪み量を判断するようになっているが、オイルポンプの回転数を規定したのはオイル送出流量の多少による歪み量への影響を鑑みたもので、オイルポンプ出口の圧力が所定値であるという条件を与えるためのものではないし、オイルポンプの回転数を判断するにはオイルポンプから回転数を電気信号として取り出すための余分な部材が必要となる。
【００４５】
また、本発明では、測定されたオイル圧力に対し下限劣化判定圧力と上限劣化判定圧力の両方を比較するようにしたので、スラッジの混入やオイルの熱分解による粘度の上昇についても、オイル中の粘度指数向上剤の剪断による粘度の低下についても異常を検知することができる。
【００４６】
また、本発明では、オイルポンプの出口６に層流格子７を設けたので、オイル流通路１内のオイル流を確実に層流状態にしてハーゲン・ポアズイユの法則が成り立つことを保証し、オイル劣化判定の精度を高めることができる。
【００４７】
次に、本発明のオイル劣化検知方式と他のオイル劣化検知方式とを複合したオイル劣化検知装置について、図４と図５を参照しつつ説明する。
【００４８】
図１で既に説明したように、オイルポンプの下流側のオイル流通路１には圧力センサ２としての圧電素子２ａが設置されている。本実施の形態では、これに加え、図４の構成を用いる。
【００４９】
図４に示されるように、このオイル劣化検知装置では、オイルパン中の液面Ｓ下に送信コイル４１と受信コイル４２を設置してある。これらのコイル４１，４２は後述する金属粒子の検出に用いるものである。また、オイルパン中の液面Ｓ下にオイル温度センサ４３を設置してある。これは図２で省略していたものである。さらに、オイルパン中の液面Ｓ下には送信電極４４と受信電極４５とを所定の距離離して設置してある。これらの電極４４，４５は後述するカーボンの検出に用いるものである。また、オイルパン中の液面Ｓ上にモータ４６を設置し、そのモータ４６の回転軸４７を液面Ｓ下に浸漬させ、その回転軸４７に攪拌板４８を取り付けてある。このモータ４６と攪拌板４８とからなる攪拌器４９は後述する粘度変化の検出に用いるものである。これらの部材は図示しない信号線で図示しない判定部に接続されている。
【００５０】
図５には、判定部内に組み込まれる回路と図１、図４で説明したセンサ系の各部材とが一緒に示されている。すなわち、判定部には、送信コイル４１をインダクタとして使用したＬＣ発振器５１が設けられている。発振周波数や電圧は実験により適宜に定めるものとする。判定部には、受信コイル４２に接続された全波整流器５２と、その全波整流器５２の出力から高周波を取り除くＬＣフィルタ５３と、そのＬＣフィルタ５３から出力される受信信号をしきい値電圧Ｖｔと比較する演算増幅器５４とが設けられている。
【００５１】
判定部には、圧電素子２ａの出力を上限しきい値電圧Ｖｕと比較する演算増幅器５５と、圧電素子２ａの出力を下限しきい値電圧Ｖｔと比較する演算増幅器５６と、これら２つの演算増幅器５５，５６の出力を論理和するＯＲ素子５７と、このＯＲ素子５７の出力とオイル温度センサの出力に基づくオイル温度信号とエンジン回転計の出力に基づくエンジン回転数信号とを論理積するＡＮＤ素子５８と、このＡＮＤ素子５８の出力でゲートを開閉するスイッチングダイオード（サイリスタ）５９とが設けられている。ただし、この図におけるオイル温度信号はオイル温度に比例する信号ではなく、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいという事象を論理“１”で表す信号である。また、エンジン回転数信号はエンジン回転数に比例する信号ではなく、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいという事象を論理“１”で表す信号である。
【００５２】
判定部には、送信電極４４と受信電極４５との間に挟まれたオイルに表れる電気抵抗（以下、オイル抵抗という）に直列接続された内部抵抗６０と、これらオイル抵抗と内部抵抗６０とにより分圧された電圧（以下、オイル抵抗測定電圧という）をしきい値電圧Ｖｔと比較する演算増幅器６１とが設けられている。
【００５３】
また、判定部には、３つの演算増幅器５４，５６，６１に共通するしきい値電圧Ｖｔを設定するための可変抵抗６２と、この可変抵抗６２に直列接続されて演算増幅器５５に上限しきい値電圧Ｖｕを提供する第一抵抗６３及び第二抵抗６４が電源６５と接地との間に設けられている。３つの演算増幅器５４，５６，６１に対するしきい値電圧をそれぞれ個別に設定できるように可変抵抗を増やしてもよい。
【００５４】
そして、判定部には、演算増幅器５４の出力と、演算増幅器６１の出力と、スイッチングダイオード５９のカソード出力とを論理和して警告灯９を点灯するＯＲ素子６６が設けられている。
【００５５】
以下、検出内容別に図５の回路の動作を説明する。
【００５６】
（１）金属粒子の含有量の検出と判定
まず、ＬＣ発振器５１が発振することにより、送信コイル４１よりオイル中に電磁波が放射され、受信コイル４２には誘導による電流が生じる。その電流が全波整流器５２で整流され、ＬＣフィルタ５３で高周波を取り除かれると、オイル中を伝搬して到着した電磁波エネルギに比例した直流の受信信号が演算増幅器５４に入力される。ここで、オイルの劣化が進み含有される金属粒子が多くなると、オイルの透磁率が大きくなり、送信コイル４１から受信コイル４２へ伝搬する磁力が増大することにより、受信コイル４２に誘起される起電力が大きくなる。従って、オイルが劣化してくると、受信コイル４２に誘起された交流電圧が全波整流器５２とＬＣフィルタ５３を通して受信信号として演算増幅器５４に入力されると、その受信信号は電圧が増加する。演算増幅器５４では、受信信号の電圧がしきい値電圧Ｖｔよりも高くなると、論理“１”を出力する。この論理“１”がＯＲ素子に入力される。
【００５７】
（２）カーボンの含有量の検出と判定
演算増幅器６１には、送信電極４４と受信電極４５との間に挟まれたオイル抵抗と内部抵抗６０とにより分圧されたオイル抵抗測定電圧が入力されている。ここで、オイルの劣化が進み含有されるカーボンが多くなると、オイル抵抗が減少するので、オイル抵抗測定電圧は上昇する。演算増幅器６１では、オイル抵抗測定電圧がしきい値電圧Ｖｔよりも高くなると、論理“１”を出力する。この論理“１”がＯＲ素子に入力される。
【００５８】
（３）攪拌式による粘度の検出と判定
この項目に関する回路は図６に示す。図６は、図５の回路から圧電素子２ａを除外して代わりに、図４の攪拌器４９のモータ４６を回路に組み込んだものである。モータ４６には直列抵抗６７を介して電源６５からの電源電圧が印加されている。そして、図５の回路で圧電素子２ａの出力を判定するのに用いた演算増幅器５５，５６をモータ４６の電力を判定するのに用いる。
【００５９】
ここで、オイルの劣化が進み粘度が変化すると、モータ４６の負荷が変化するので、モータ４６に流れる電流が変化する。この電流の変化は直列抵抗６７に電圧降下として表れる。すなわち、粘度が高くなるとモータ４６の負荷が重くなり、回転数が落ちて電流が増加するので、直列抵抗６７の電圧降下は大きくなる。逆に、粘度が低くなるとモータ４６の負荷が軽くなり、回転数が上がって電流が減少するので直列抵抗６７の電圧降下は小さくなる。つまり、モータ４６の負荷が大きくなると、モータ４６の実質的な抵抗が小さくなるという性質を利用して年度の変化を検知することができる。そこで、直列抵抗から取り出される電圧降下信号を２つの演算増幅器に入力し、それぞれ下限しきい値と上限しきい値とを設定しておく。これら２つの演算増幅器の動作は、次に述べる圧力検出による劣化の判定におけるものと同等なのでここでは説明を省略する。
【００６０】
（４）圧力による判定
これについては、図１〜図３の形態において説明したことなので、図５の回路上での動作だけ述べる。オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しく、かつ、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいとき、オイル温度信号が論理“１”、かつ、エンジン回転数信号が論理“１”であるから、ＡＮＤ素子５８はＯＲ素子５７の出力と同じ値の論理を出力するようになっている。ここで、オイルが高粘度に劣化すると、圧電素子２ａの出力が低下して下限しきい値電圧Ｖｔより低くなる。よって、演算増幅器５６が論理“１”を出力するので、ＯＲ素子５７が論理“１”を出力し、ＡＮＤ素子５８も論理“１”を出力することになる。一方、オイルが低粘度に劣化すると、圧電素子２ａの出力が上昇して上限しきい値電圧Ｖｕより高くなる。よって、演算増幅器５５が論理“１”を出力するので、ＯＲ素子５７が論理“１”を出力し、ＡＮＤ素子５８も論理“１”を出力することになる。このように、高粘度でも低粘度でもオイルが劣化すると、ＡＮＤ素子５８が論理“１”を出力する。これにより、スイッチングダイオード５９のゲートが開いて電源電圧（論理“１”に相当する）がＯＲ素子６６に入力される。
【００６１】
オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しくないか、又は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しくないとき、オイル温度信号又はエンジン回転数信号が論理“０”となるので、ＡＮＤ素子５８はＯＲ素子５７の出力に関係なく論理“０”を出力する。つまり、圧力によるオイル劣化の判定はペンディングとなる。
【００６２】
（５）総合判定による警告
上述したように、（１）〜（４）の判定結果である信号が全てＯＲ素子６６に入力されている。ただし、（３）に対応する回路は図５では省略されている。これらの判定結果の信号が全て論理“０”であればＯＲ素子６６の出力は論理“０”となり、警告灯９は点灯しない。しかし、これらの判定結果の信号のうちいずれか一つでも論理“１”であれば、ＯＲ素子６６の出力は論理“１”となり、警告灯９が点灯する。つまり、（１）〜（４）の判定の中に一つでもオイルが劣化したという判定があれば警告灯９が点灯することになる。
【００６３】
なお、図５の回路における各部材のリアクタンス、抵抗値、定格値、寸法、配置間隔などの諸数値は実験により適宜な値を決定しておくことができる。また、オイルは銘柄により透磁率、抵抗値、粘度などの性状が異なるので、上記数値は違ったものになる。従って、各部材の諸数値を決定する際に用いた銘柄又は性状でもってオイル劣化検知装置が正確に働くことができる銘柄を指定しておくとよい。
【実施例１】
【００６４】
市販されているエンジンオイルの粘度を測定したところ５×１０-6（Ｐａ・ｓ）であった。このエンジンオイルを排気量２０００ｃｍ3クラスのエンジンを中負荷で運転したときの標準的なオイル流量１０ｃｍ3／ｍｉｎで直径５ｍｍのオイル流通路に流し、オイルポンプ出口の下流１０ｃｍに設置した圧力センサで測定した圧力は約０．２気圧であった。この圧力は圧電センサ等の車載可能な圧力センサで十分測定可能な圧力である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態を示すオイル劣化検知装置の圧力センサ配置図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すオイル劣化検知装置の実体配線図である。
【図３】本発明におけるオイル劣化判定の手順図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すオイル劣化検知装置のセンサ配置図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すオイル劣化検知装置の回路図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すオイル劣化検知装置の回路図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ オイル流通路
２ 圧力センサ
３ 受圧面
５ オイルポンプ
６ オイルポンプ出口
７ 層流格子
８ 判定部
９ 警告灯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにオイルを循環させるオイルポンプのオイル流通路に圧力センサを設け、その圧力センサで測定される静圧をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部を設けたことを特徴とするオイル劣化検知装置。
【請求項２】
上記判定部は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいときに、上記劣化判定を行うことを特徴とする請求項１記載のオイル劣化検知装置。
【請求項３】
上記判定部は、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、上記劣化判定を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のオイル劣化検知装置。
【請求項４】
上記判定部は、上記オイル圧力が下限劣化判定圧力より低いときオイルの粘度が過剰であると判定し、上記オイル圧力が上限劣化判定圧力より高いときオイルの粘度が不足であると判定することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のオイル劣化検知装置。
【請求項５】
上記圧力センサは、上記オイル流通路内の側壁に圧電素子を取り付け、その圧電素子の受圧面をオイル流に側方から臨ませたものであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のオイル劣化検知装置。
【請求項６】
上記オイルポンプの出口に、上記オイル流通路内のオイル流を層流状態にするための層流格子を設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のオイル劣化検知装置。
【請求項１】
エンジンにオイルを循環させるオイルポンプのオイル流通路に圧力センサを設け、その圧力センサで測定される静圧をあらかじめ設定した劣化判定圧力と比較してオイルが劣化したことを判定する判定部を設けたことを特徴とするオイル劣化検知装置。
【請求項２】
上記判定部は、エンジン回転数があらかじめ設定した判定回転数に等しいときに、上記劣化判定を行うことを特徴とする請求項１記載のオイル劣化検知装置。
【請求項３】
上記判定部は、オイル温度があらかじめ設定した判定温度に等しいときに、上記劣化判定を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のオイル劣化検知装置。
【請求項４】
上記判定部は、上記オイル圧力が下限劣化判定圧力より低いときオイルの粘度が過剰であると判定し、上記オイル圧力が上限劣化判定圧力より高いときオイルの粘度が不足であると判定することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のオイル劣化検知装置。
【請求項５】
上記圧力センサは、上記オイル流通路内の側壁に圧電素子を取り付け、その圧電素子の受圧面をオイル流に側方から臨ませたものであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のオイル劣化検知装置。
【請求項６】
上記オイルポンプの出口に、上記オイル流通路内のオイル流を層流状態にするための層流格子を設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のオイル劣化検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−９７４９６（Ｐ２００６−９７４９６Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８２１０６（Ｐ２００４−２８２１０６）
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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