JPS63266342A

JPS63266342A - オイル劣化度検出装置

Info

Publication number: JPS63266342A
Application number: JP62101563A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Uchino; 内野　郁夫; Tomohisa Soeda; 添田　智久
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1988-11-02

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〕本発明はオイルの劣化度検出装置に係り、特にエンジン
オイル等に混入したヘキサンあるいはへブタンに溶解し
ない成分と、熱による酸化成分とを赤外線吸光度から測
定する装置に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

エンジンの円滑な運転を長期にわたり維持、持続させる
ため、エンジンの各摺動部に潤滑油としてエンジンオイ
ルが供給されるようになっており、通常、油ポンプを用
いた循環給油という形態がとられることが多い。

使用を続けている間に摺動による摩擦熱等に起因して、
エンジンオイルは劣化していく。

このようなエンジンオイルの劣化は、オイル自体の性状
の変化であるところの酸化劣化および各種添加剤の消耗
と、燃焼生成物のオイル内への侵入および各部品の摩耗
粉の分散等に起因する。

これは、そのまま使用していくと、エンジン故障につな
がる可能性が高いため、運転者は、エンジンオイルの劣
化を検知し、オイル交換を行なうことが義務づけられて
いる。

エンジンオイルの劣化度を検出する方法として、従来提
案されているのは、可視光用カラーセンサを利用し、可
視域での光吸収を利用したもの（特公昭６０−２３６０
４８号公報）　、３００〜４００ｎｍの紫外光の光吸収
を利用したもの（特公昭５７−１００７３９号公報）等
がある。

また、光検出手段として可視光用フォトセルと赤外光用
フォトセルを使用し、可視光と赤外光と−の両方の減衰
を検出することにより、着色による影響を受けることな
くオイルの有色粒子成分量を求める方法も提案されてい
る（特開昭５７−１０１７４４号公報）。

このような方法は、いずれも、エンジンオイルの有色粒
子成分による吸収、散乱に基づく光の減衰を利用したも
のである。この有色粒子成分は、ヘキサン、ペンタン等
の無極性の有機溶剤に溶解しない、スス、摩耗粉、酸化
物等の反応生成分およびレジン（以下ヘキサン不溶解分
）である。

このヘキサン不溶解舒は、燃料と、エンジンオイルとの
組合せによって、異なり、第８図に示すように、ある灯油ａでは、ヘキサン不溶解舒の増加は３００時間
経過後もほとんどみられないのに対し、他の灯油すある
いは、重油Ｃでは、３００時間経過後には、ヘキサン不
溶解舒がかなり増加していることがわかる。

この図からも明らかなように、ヘキサン不溶解舒の測定
のみによって一様に劣化度を判定することは必ずしも正
しいとはいえないことがわかる。

このように、赤外光および可視光を用いたヘキサン不溶
解舒の測定によるエンジンオイルの劣化度検出には、検
出精度に問題があり、精度を高めるにはオイルと使用燃
料との組合わせに応じて、基準値を変化させなければな
らなかった。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、測定が容易
で高精度の測定結果を得ることのできるオイル劣化度検
出装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、ヘキサン不溶解舒の測定手段に加え
て、アルキルケトン（Ｒ２Ｏ−０）等の炭素酸素二重結
合Ｃ−０を含む成分を波長６μｍの光における吸光度の
測定を行う酸化度測定手段を具え、両方の測定結果に基
づいて、オイルが劣化しているか否かを判断するように
している。

〔作用〕

本発明者らは、全酸価すなわち１ｇのオイルを中和する
のに必要な水酸化カリウム（Ｋ　ＯＨ）の量（ｍｇ）と
、波長６μｍの赤外光に対する吸光度との関係を測定し
た結果、第６図（ａ）に示す如く、直線関係を示すこと
がわかり、これに着目して波長６μｍの吸光度を測定す
ることによりオイルの酸化劣化を検出するようにしてい
る。

このため、従来のヘキサン不溶解舒の測定のみでは、検
出し得なかった酸化劣化を検出することができ、容易か
つ正確にオイルの劣化検出を行なうことができるもので
ある。

第６図（ｂ）は参考のために測定したアルカリ価と波長
６μｍの光による吸光度との関係を示す図である。

また、第７図（ａ）に、ヘキサン不溶解舒（ｗｔ％）と
赤外光（１，５〜１１　μｍ）に対する吸光度との関係
を測定した結果を示すように（第７図（ｂ）は、第７図
（ａ）の部分拡大図）、これも良好な直線関係を示して
おり、ヘキサン不溶解舒の検出に赤外光吸収が適してい
ることがわかる。このように赤外光の吸光度を測定する
ことによりヘキサン不溶解舒の含有量を良好に測定する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図は、本発明実施例のエンジンオイルの劣化度検出
装置の原理説明図である。

この装置は、赤外光を発するニクロム線コイルからなる
光源１と、この光源１の近傍に配設されこの光源の発す
る光を検出する焦電素子からなる第１の光センサ２と、
被検出物であるエンジンオイルを介して前記光源１から
の光を検出する焦電素子からなる第２および第３の光セ
ンサ３，４とからなり、該第３の光センサ４の前方にア
ルミナ（Ａ１２Ｏ３）板からなり波長６μｍの光のみを
透過せしめる光フィルタ５を配設し、第２および第３の
光センサ３，４の出力と基準用センサとしての第１の光
センサの出力とを比較して、第２の光センサ３の出力か
らはへキサン不溶解方の検出を行なうと共に、第３の光
センサの出力からは、酸化の度合（全酸価）を検出する
ようにしたものである。

ここで６は、光源の点灯回路としての０Ｎ−ＯＦＦ信号
回路であり、７ａ、７ｂは第１の光センサの出力と第２
および第３の光センサの出力とを比較する対数差動アン
プであり、これらの出力は、劣化を判断する信号処理回
路（図示せず）に出力せしめれる。

また、検出箇所としては、エンジンの各摺動部へのオイ
ル供給バイブ８の管壁の一部に相対向して、シリコンか
らなる透過性の窓９ａ、９ｂを配設し、この窓９ａ、９
ｂをはさんで、光源１と第２および第３の光センサ３，
４とを配設するようにしている。

ここで、オイル供給バイブ８内にオイルの入っていない
状態で、第１、第２および第３の光センサの０点および
スパンを合せておくようにしこれを１．とすると、オイ
ルが入った場合の第１、第２および第３の光センサの出
力の強さＩＩ＋１２＋Ｉ３は夫々次式のような関係をも
つ。

１、ｍ（ｏ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１
）１２　ｍ１１　ｅｘｐ　（ｄｘｃ　　Ｘｆ　　）　　
・−（２）ｐ　　　　　ｐ１３−１１　ｅｘｐ　（ｄｘｃ（１ｘｆｏ　）　　−＝
　（３）Ｃニオイル中のへキサン不溶解方の濃度ｆ　　ニオイル中のへキサン不溶解方に対するセンサの
感度ｃｏ　　ニオイル中のＲ２Ｃ−０等のＣ−〇二重結合を
含む成分の濃度ｆｏ　　：同成分に対するセンサの感度ｄ　　：窓の間
隔（１）、（２）、（３）式よりｄＸｃ　　Ｘｆ　　−Ｉｎ　　Ｉ２　／Ｉ＋　　・”　
（４）ｐ　　　　　ｐｄＸｃ、）ＸｆＯ−Ｉｎ　　Ｉ３　／Ｉ＋　　・”　（
５）そこで、第１の光センサと第２の光センサの出力、
第１の光センサと第３の光センサの出力とを夫々差動増
幅することにより、オイル中のへキサン不溶解方の濃度
とオイル中のＣ−〇二重結合を含む成分の濃度を検出す
ることができる。

第２図（ａ）および（ｂ）は、高温高負荷用のエンジン
オイル５ＡＥＩＯＷＳＥ−ＣＤをディーゼルエンジンに
用いた場合のオイルの劣化度すなわちＣ−０成分濃度お
よびヘキサン不溶解舒濃度の検出結果を示す。縦軸は吸
光度、横軸はエンジンテスト時間を示す。

ここでは、Ｃ−０成分濃度を示す吸光度が０６４、ヘキ
サン不溶解舒濃度を示す吸光度が０．４となった２Ｘ１
０２Ｈｒ経適時に、オイル交換を行なったためこの時点
で、関係曲線が不連続になっている。

このようにして極めて容易に高精度のエンジンオイルの
劣化度検出を行なうことができる。

また、光フィルタとして、第３図に示す如く、波長６μ
ｍの光に対して、シャープな透過特性を有するアルミナ
板を用いているため検出が極めて容易となっている。

なお、実施例では、ディーゼルエンジンに対するエンジ
ンオイル５ＡＥＩＯＷＳＥ−ＣＤの劣化度を検出したが
、他のエンジンオイルとエンジンの組合わせにも使用可
能であることはいうまでもなく、広くは酸化劣化が問題
となる食用油の劣化度検出等にも使用可能である。

第４図（ａ）は、ディーゼルエンジンに対して他のエン
ジンオイルを用いた場合のＣ−０成分濃度を示す６μｍ
の光の吸光度（縦軸）と経過時間（横軸）との関係を示
す図である。比較のために第４図（ｂ）に従来の赤外吸
光度での劣化検出の結果を示す。第４図（ａ）および（
ｂ）の比較からも、従来の方法では検出し得なかったオ
イル劣化が本発明の装置では容易に検出可能であること
がわかる。

更にまた、第５図（ａ）および（ｂ）は、夫々、メタノ
ールエンジンにあるエンジンオイルを用いた場合の６μ
ｍ光の吸光度と経過時間との関係および赤外吸光度と経
過時間との関係とを測定した結果を示す。この場合にも
、赤外吸光度のみでは検出できなかったオイル劣化が６
μｍの光の吸光度の測定によって検出できる。

更に、実施例では、赤外光の検出に焦電素子を用いたが
焦電素子に限定されることなく、他の検出素子を用いて
もよいことはいうまでもない。

また、光フィルタについても、アルミナ板に限定される
ことなく、波長６μｍの光のみを透過させるようなフィ
ルタであればよい。

更にまた、ヘキサン不溶解力の測定については、赤外光
に代えて白色光の吸光度を測定するようにしてもよい。

加えて、実施例では、エンジンオイルの劣化検出に用い
たが、エンジンオイルのみならず、オイルの酸化劣化が
問題になる食用油を使った工程の管理装置をはじめ他の
装置にも使用可能である。

［効果］以上説明してきたように、本発明のオイル劣化度検出Ｗ
Ａ＠によれば、ヘキサン不溶解力を測定する第１の手段
に加えて、波長６μｍの赤外光の吸光度を測定する第２
の手段とを具備しているため、ヘキサン不溶解力の測定
に加えて、第２の手段によって酸化度を測定し、容易か
つ正確にオイル劣化の検出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例のオイル劣化度検出装置を示す
図、第２図（ａ）および第２図＜ｂ＞は、同装置による
ディーゼルエンジンのエンジンオイルの酸化劣化および
ヘキサン不溶解力の測定結果を示す図、第３図は、光フ
ィルタの特性を示す図、第４図（ａ）および第４図（ｂ
）は夫々、第１図の装置を用いて検出した他のエンジン
オイルの酸化劣化およびヘキサン不溶解力の検出結果を
示す図、第５図（ａ）および第５図（ｂ）も夫々、他の
エンジンオイルの第４図（ａ）および第４図（ｂ）と同
様の測定結果を示す図、第６図（ａ）は、波長６μｍの
光の吸光度に対する全酸価の関係を示す図、第６図（ｂ
）は同吸光度に対するアルカリ価の関係を示す図、第７
図（ａ）および第７図（ｂ）は波長１．５〜１１μｍの
赤外吸光度に対するヘキサン不溶解力の関係を示す図、
第８図は燃料およびオイルの組合わせを変化させた場合
のヘキサン不溶解力の量とエンジン使用時間との関係を
示す図である。１・・・光源、２・・・第１の光センサ３・・・第２の
光センサ、４・・・第３の光センサ、５・・・光フィル
タ、６　・ＯＮ’　−ＯＦ　Ｆ　（ａ号回路、７ａ、７
ｂ−・・対数差動アンプ、８・・・バイブ、９ａ、９ｂ
・・・窓。メタノ−Ｊレエンシ゛ンテス）一時間（Ｈ「）全敗イ西
（にＯＨｍｇ／９）第６図（Ｇ）テスト時間（Ｈ「）７＋１．刀ＩＪ（ａ　　（にＯＨｍｇ／９）第６図（ｂ
）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヘキサン不溶解分を測定する第１の吸光度測定手
段と、波長６μｍの光における吸光度を測定する第２の吸光度
測定手段とを具備し、第１および第２の吸光度測定手段の測定結果に基づいて
、オイル劣化度を判定するようにしたことを特徴とする
オイル劣化度検出装置。
（２）前記第１および第２の吸光度測定手段は、赤外光
発生手段からなる光源を共通にすると共に、夫々、第１
および第２の赤外光検出手段を具備しており、前記第２の赤外光検出手段は波長６μｍの光に対しての
み透過性を有する光フィルタを具備してなることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載のオイル劣化度検
出装置。
（３）前記光フィルタは、アルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）
板からなることを特徴とする特許請求の範囲第（２）記
載のオイル劣化度検出装置。