JP2009091991A - Sludge detecting device - Google Patents
Sludge detecting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009091991A JP2009091991A JP2007263489A JP2007263489A JP2009091991A JP 2009091991 A JP2009091991 A JP 2009091991A JP 2007263489 A JP2007263489 A JP 2007263489A JP 2007263489 A JP2007263489 A JP 2007263489A JP 2009091991 A JP2009091991 A JP 2009091991A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sludge
- oil
- sensor
- space
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明はスラッジ検出装置に係り、特に、内燃機関内部のエンジンオイルによる潤滑が積極的になされない部位に発生、堆積したスラッジを検出する装置に関する。 The present invention relates to a sludge detection device, and more particularly to a device for detecting sludge generated and accumulated in a portion where lubrication by engine oil inside an internal combustion engine is not actively performed.
自動車用等の内燃機関において、潤滑油であるエンジンオイルの劣化に起因してスラッジが発生し、これがエンジン各部に様々な悪影響を与えることが知られている。スラッジは、オイル中に含まれるオレフィンと、ブローバイガスに含まれるＮＯｘやＳＯｘと、水とを主成分とし、これら主成分が熱や酸の力で反応し、スラッジプリカーサやスラッジバインダといった前駆物質を経て生成される。スラッジは視覚的には泥或いはヘドロ状の物質であり、例えば、これが内燃機関内部の通路に堆積すると通路を閉塞するといった問題を引き起こす。 In internal combustion engines for automobiles and the like, it is known that sludge is generated due to deterioration of engine oil, which is lubricating oil, and this has various adverse effects on various parts of the engine. Sludge is mainly composed of olefins contained in oil, NOx and SOx contained in blow-by gas, and water. These main components react by the power of heat and acid, and precursors such as sludge precursor and sludge binder are added. It is generated after. The sludge is visually a mud or sludge-like substance, and for example, when it accumulates in a passage inside the internal combustion engine, it causes a problem that the passage is blocked.
従来より、エンジンオイル自体の劣化を検出する技術については様々なものが知られている。例えば、特許文献１に開示されたオイル状態検出装置では、上下一対の電極のほかセンサボデイの一部を電極として使った合計三電極構造のオイルセンサを用い、油面がオイル補充レベルまで低下したことを検出するのと併せて、エンジンオイルの劣化を検出するようにしている。即ち、上下一対の電極間の抵抗変化からオイル補充レベルまで油面が下がったことを検出する。そして下側の電極とセンサボデイとの間の抵抗変化からオイル中の不溶解分濃度を指標とするエンジンオイルそのものの劣化を検出する。 Conventionally, various techniques for detecting deterioration of the engine oil itself are known. For example, in the oil state detection device disclosed in Patent Document 1, an oil sensor having a total three-electrode structure using a part of a sensor body as an electrode in addition to a pair of upper and lower electrodes, and the oil level has decreased to the oil replenishment level. In addition to detecting this, deterioration of engine oil is detected. That is, it is detected that the oil level has dropped from the resistance change between the pair of upper and lower electrodes to the oil replenishment level. Then, the deterioration of the engine oil itself is detected from the change in resistance between the lower electrode and the sensor body, using the concentration of insoluble matter in the oil as an index.
一方、内燃機関内部のオイルが常時行き渡らない空間の内壁にスラッジが付着・堆積することが問題となっている。即ち、オイルが常時行き渡る空間であれば、スラッジが発生したとしても、このスラッジがオイルで洗い流されるので付着・堆積が起こりにくい。しかしながら、オイルが常時行き渡らない空間であると、そのようなスラッジを洗い流す効果が期待できず、付着・堆積という問題が起こり得る。 On the other hand, there is a problem that sludge adheres to and accumulates on the inner wall of the space where the oil inside the internal combustion engine does not always pass. In other words, in a space where oil always spreads, even if sludge is generated, the sludge is washed away with oil, so that adhesion and accumulation are unlikely to occur. However, in a space where oil does not always pass, the effect of washing off such sludge cannot be expected, and a problem of adhesion / deposition may occur.
従来技術の殆どは、オイル中に溶解したスラッジ等に起因するオイルの劣化を検出する装置に関する。しかしながらこのような装置では、オイルが常時行き渡らない空間に生成され、堆積したスラッジを検出することが困難である。 Most of the prior art relates to an apparatus for detecting deterioration of oil due to sludge or the like dissolved in oil. However, in such an apparatus, it is difficult to detect the accumulated sludge because oil is generated in a space where the oil does not always pass.
そこで本発明は、上述の課題に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関のオイルが常時行き渡らない空間に発生し堆積したスラッジを好適に検出することができるスラッジ検出装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sludge detection device that can suitably detect sludge generated and accumulated in a space where oil of an internal combustion engine does not always pass. .
本発明の一形態によれば、内燃機関の内部の空間であって、液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが存在する空間に、一対の電極を臨ませて静電容量型スラッジセンサを配設し、当該スラッジセンサの出力に基づき前記空間の内壁に堆積したスラッジの量を検出することを特徴とするスラッジ検出装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a capacitance type is formed by facing a pair of electrodes in a space inside an internal combustion engine where oil as a liquid does not always spread and oil mist as a gas exists. A sludge sensor is provided, and an amount of sludge accumulated on the inner wall of the space is detected based on an output of the sludge sensor.
前記空間の内壁にスラッジが堆積していくと、これに連動するような形でスラッジセンサの電極上にもスラッジが堆積していく。そして電極に堆積したスラッジ量に応じて、電極間の静電容量が変化し、スラッジセンサの出力値が変化する。そこで、スラッジセンサの出力値に基づき、前記空間の内壁に堆積したスラッジの量が間接的に検出される。 As sludge accumulates on the inner wall of the space, sludge also accumulates on the electrodes of the sludge sensor in a manner linked to this. Then, according to the amount of sludge accumulated on the electrodes, the capacitance between the electrodes changes, and the output value of the sludge sensor changes. Therefore, the amount of sludge accumulated on the inner wall of the space is indirectly detected based on the output value of the sludge sensor.
好ましくは、前記空間と前記電極に、スラッジの生成を抑制するためのスラッジ抑制材が設けられる。これにより、空間と電極におけるスラッジの付着及び堆積を抑制できる。ところで空間内のスラッジ抑制材が劣化してくると、スラッジ抑制効果が減少し、空間内に次第にスラッジが堆積していくようになる。一方、その劣化と連動するような形で、スラッジセンサのスラッジ抑成材も劣化し、電極に次第にスラッジが堆積し、スラッジセンサの出力値が変化する。そこで、このスラッジセンサの出力値の変化により、空間の内壁に堆積したスラッジの量が間接的に検出されると共に、空間内及び電極上のスラッジ抑制材の劣化が検出される。 Preferably, a sludge suppressing material for suppressing generation of sludge is provided in the space and the electrode. Thereby, adhesion and accumulation of sludge in the space and the electrode can be suppressed. By the way, when the sludge suppressing material in the space deteriorates, the sludge suppressing effect decreases, and the sludge gradually accumulates in the space. On the other hand, the sludge suppression material of the sludge sensor is also deteriorated in a manner linked with the deterioration, and the sludge gradually accumulates on the electrode, and the output value of the sludge sensor changes. Therefore, the amount of sludge accumulated on the inner wall of the space is indirectly detected by the change in the output value of the sludge sensor, and the deterioration of the sludge suppression material in the space and on the electrode is detected.
好ましくは、前記空間がクランクケース内の空間であり、前記スラッジセンサの出力変化速度が所定値未満のときに、前記スラッジセンサによってスラッジの堆積量が検出される。また好ましくは、前記スラッジセンサの出力変化速度が所定値以上のときに、オイルレベルが異常であることが検出される。 Preferably, when the space is a space in the crankcase and the output change speed of the sludge sensor is less than a predetermined value, the sludge accumulation amount is detected by the sludge sensor. Preferably, it is detected that the oil level is abnormal when the output change rate of the sludge sensor is equal to or greater than a predetermined value.
これによれば、スラッジセンサにより、クランクケースの内壁に堆積したスラッジ量が間接的に検出されると共に、オイルレベルが過剰に上昇するというオイルレベル異常が検出される。ところでオイルとスラッジの誘電率には大きな差がなく、電極間の隙間がオイルで満たされた場合とスラッジで満たされた場合とではセンサ出力自体に大きな差がないと考えられる。従って、センサ出力の絶対値からは両者を区別するのが困難である。しかしながら、スラッジ堆積による場合はセンサ出力が比較的遅い速度で変化し、オイルレベル異常の場合はセンサ出力が比較的速い速度で変化するという違いがある。そこでこの出力変化速度の違いを利用して両者を区別して検出する。即ち、スラッジセンサの出力変化速度が所定値未満の低速のときには、オイルレベル異常ではないと推定できるので、スラッジセンサの出力値自体によりスラッジの堆積量が検出される。他方、スラッジセンサの出力変化速度が所定値以上の高速のときには、オイルレベル異常と推定できるので、その旨が検出される。これにより、例えばオイルレベル異常の場合に、スラッジ堆積量が許容量を超えるスラッジ異常が発生していると誤って検出するのを確実に防止できる。 According to this, the sludge sensor indirectly detects the amount of sludge accumulated on the inner wall of the crankcase, and detects an oil level abnormality such that the oil level rises excessively. By the way, there is no big difference in the dielectric constant between oil and sludge, and it is considered that there is no big difference in sensor output itself when the gap between the electrodes is filled with oil and when it is filled with sludge. Therefore, it is difficult to distinguish both from the absolute value of the sensor output. However, there is a difference that the sensor output changes at a relatively low speed when sludge is accumulated, and the sensor output changes at a relatively high speed when the oil level is abnormal. Therefore, the difference in the output change speed is used to distinguish and detect both. That is, when the output change speed of the sludge sensor is a low speed less than a predetermined value, it can be estimated that the oil level is not abnormal, and therefore, the sludge accumulation amount is detected from the output value of the sludge sensor itself. On the other hand, when the output change speed of the sludge sensor is a high speed equal to or higher than a predetermined value, it can be estimated that the oil level is abnormal, and this is detected. Thereby, for example, when the oil level is abnormal, it can be reliably prevented that the sludge abnormality in which the sludge accumulation amount exceeds the allowable amount is erroneously detected.
好ましくは、前記空間がクランクケース内の空間であり、オイルレベルを検出するためのオイルレベルセンサが設けられ、前記オイルレベルセンサによりオイルレベルが正常であることが検出されているときに、前記スラッジセンサによってスラッジの堆積量が検出される。これによっても上記のような誤検出を確実に防止できる。 Preferably, the space is a space in a crankcase, and an oil level sensor for detecting an oil level is provided, and when the oil level sensor detects that the oil level is normal, the sludge The amount of sludge accumulation is detected by the sensor. This also reliably prevents the above-described erroneous detection.
好ましくは、前記スラッジセンサによって検出されたスラッジの堆積量が所定量を超えたとき、警告装置が作動される。これによりユーザにスラッジ異常が発生していることを警告し、点検整備等の必要な措置を取らせることが可能になる。 Preferably, the warning device is activated when the amount of accumulated sludge detected by the sludge sensor exceeds a predetermined amount. As a result, it is possible to warn the user that sludge abnormality has occurred and to take necessary measures such as inspection and maintenance.
なお、前記空間が、シリンダヘッドを覆うヘッドカバー内の空間、タイミングチェーンを覆うチェーンカバー内の空間、及びブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室内の空間のうちの少なくとも一つであるのも好ましい。また、前記スラッジ抑制材はアルカリ性物質、特に固体のアルカリ性物質からなるのが好ましく、前記アルカリ性物質が炭酸カルシウムからなるのが好ましい。 The space is preferably at least one of a space in the head cover that covers the cylinder head, a space in the chain cover that covers the timing chain, and a space in the oil separator chamber that separates oil from blow-by gas. The sludge suppressing material is preferably made of an alkaline substance, particularly a solid alkaline substance, and the alkaline substance is preferably made of calcium carbonate.
本発明によれば、内燃機関のオイルが常時行き渡らない空間に発生し堆積したスラッジを好適に検出することができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, an excellent effect is exhibited in that sludge generated and accumulated in a space where oil of an internal combustion engine does not always pass can be suitably detected.
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１には本発明が適用される内燃機関、特にそのブローバイガス環流装置が示されている。図示されるように、エンジン１はシリンダブロック２と、ピストン３と、クランクケース４と、シリンダヘッド５と、シリンダヘッド５を上方から覆うヘッドカバー６と、オイルパン７とを備える。ブローバイガスとは、ピストンリングと、シリンダブロック２のシリンダボアとの隙間からクランクケース４内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、あまりに多いとエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、炭化水素が含まれているため、このまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、ブローバイガスは、吸気負圧を利用して後述の経路を通じて強制的に吸気系統へ戻される。なおエンジンの軽負荷時におけるブローバイガスおよび新気の流れを矢印で示す。
FIG. 1 shows an internal combustion engine to which the present invention is applied, particularly a blow-by gas recirculation device. As shown in the drawing, the engine 1 includes a
吸気通路８にはスロットルバルブ９が設けられ、スロットルバルブ９の下流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とはＰＣＶ通路１０によって連通されている。ここでＰＣＶとはPositive Crankcase Ventilationの略称である。また、スロットルバルブ９の上流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とは大気通路１１によって連通されている。ＰＣＶ通路１０にはこれを開閉するＰＣＶバルブ１２が設けられる。ＰＣＶバルブ１２は吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変えるものであり、本実施形態ではヘッドカバー６に固設されている。
A throttle valve 9 is provided in the intake passage 8, and the intake passage 8 on the downstream side of the throttle valve 9 and the inside of the
シリンダブロック２とシリンダヘッド５には、ヘッドカバー６内とクランクケース４内とを連通するオイル落とし通路１３が設けられている。本実施形態のオイル落とし通路１３は、動弁系の潤滑を終えてシリンダヘッド５上に滞留したオイルをオイルパン７へ向けて落とすための通路であると同時に、クランクケース４内のブローバイガスをヘッドカバー６内に向けて上昇移動させるための通路である。クランクケース４からヘッドカバー６に向かって上昇移動するブローバイガスには、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成されたオイルミストが含まれる。
The
図示されるように、エンジンの軽負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が開かれ、クランクケース４内のブローバイガスはオイル落とし通路１３、ヘッドカバー６内、ＰＣＶ通路１０を順に通じて吸気通路８に戻され、その後シリンダブロック２内の燃焼室で燃焼される。一方このときヘッドカバー６内には大気通路１１を通じて大気が導入され、この大気はヘッドカバー６内のブローバイガスを適宜希釈する。
As shown in the drawing, when the engine is lightly loaded, the
他方、図示しないが、エンジンの高負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が閉じられ、ヘッドカバー６内のブローバイガスは大気通路１１を通じて吸気通路８に戻される。
On the other hand, although not shown, the
このようにクランクケース４内のブローバイガスは、ヘッドカバー６内に導入された後、吸気通路８に戻されて燃焼される。ブローバイガスは、燃料成分であるＨＣ（炭化水素）、既燃焼ガスに含まれるＮＯｘ及びＳＯｘ、水分のほか、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成された気体としてのオイルミストを含んでいる。このため、単にブローバイガスを吸気側に環流させるだけだとオイルも同時に燃焼されてしまい、オイルの消費量が多くなると同時に、オイル燃焼による白煙が生じて問題となる。
In this way, the blow-by gas in the crankcase 4 is introduced into the
そこで、ヘッドカバー６内には、詳細は後述するが、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータ室が区画形成されている。このオイルセパレータ室により、ブローバイガスを吸気系に戻す前にオイルを分離して回収することができ、上記問題を解決することができる。
Therefore, an oil separator chamber for separating oil from blow-by gas is defined in the
図２にエンジン１の外観を示す。図示されるように、エンジン１のクランク軸方向の一端部において、吸気側及び排気側の二本のカムシャフト１４Ｉ，１４Ｅがタイミングチェーン１５を介してクランク軸（図示せず）によって回転駆動される。そして、タイミングチェーン１５は、シリンダブロック２に設けられたオイルジェット１６から噴出されるオイルによって給油される。タイミングチェーン１５はチェーンカバー１７によって側方から覆われ、チェーンカバー１７は、シリンダブロック２及びクランクケース４に締結される。チェーンカバー１７の上端面にはヘッドカバー６が一部締結され、チェーンカバー１７の下端面にはオイルパン７が一部締結される。これによりチェーンカバー１７内には外部と仕切られた空間が形成される。
FIG. 2 shows the appearance of the engine 1. As shown in the drawing, at one end portion of the engine 1 in the crankshaft direction, the two camshafts 14I and 14E on the intake side and the exhaust side are rotationally driven by a crankshaft (not shown) via a
ヘッドカバー６は、その長手方向に沿って設けられた気筒数（本実施形態では４気筒）と同数のプラグ穴２０と、図示しないキャップによって開放可能に閉止される給油口２１とを有する。また、ヘッドカバー６には、前述のＰＣＶバルブ１２が取り付けられると共に、大気通路１１をなす配管が接続される管継手２２が取り付けられる。
The
図３に、ヘッドカバー６を裏側から見たときの斜視図が示されている。図示されるように、ヘッドカバー６の裏側上部には、前述のオイルセパレータ室を区画形成するための二つの溝２３Ａ，２３Ｂが設けられている。これら溝２３Ａ，２３Ｂは、ヘッドカバー６の長手方向Ｌに伸長されると共に、プラグ穴２０を間に挟んで幅方向Ｗの一方側と他方側とに設けられている。以下、幅方向Ｗにおける一方の溝２３Ａが設けられる側を「前」、他方の溝２３Ｂが設けられる側を「後」とする。これら方向は、エンジン１が図２に示されるように車両に横置きされた場合の車両の前後方向に対応する。
FIG. 3 shows a perspective view when the
これら前後の溝２３Ａ，２３Ｂは、図４に示されるような略長方形の二つのバッフルプレート２４Ａ，２４Ｂによってそれぞれ閉止される。これにより、ヘッドカバー６の前部には、溝２３Ａとバッフルプレート２４Ａとによって区画される一つのオイルセパレータ室２５Ａが形成され、またヘッドカバー６の後部には、溝２３Ｂとバッフルプレート２４Ｂとによって区画される一つのオイルセパレータ室２５Ｂが形成されることとなる。これら前後のオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは別個独立である。
These front and
バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂは、図示状態から上下左右に反転され、それら周縁部が、ヘッドカバー６の溝２３Ａ，２３Ｂの周縁部に形成された四角枠状の接合面２６Ａ，２６Ｂに接合された後、ボルト等の締結手段によりヘッドカバー６に着脱可能に固定される。接合面２６Ａ，２６Ｂに設けられた位置決めピン２７Ａ，２７Ｂと、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂに設けられた位置決め穴２８Ａ，２８Ｂとが、両者の位置合わせに使用される。こうして出来たオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは後述するガス出入口の部分を除いて基本的に閉じた空間である。
After the
ヘッドカバー６において、溝２３Ａ，２３Ｂの底部には、そこから起立する複数のじゃま板２９Ａ，２９Ｂが長手方向に所定間隔で一体に設けられ、他方、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂの上面にも、そこから起立する複数のじゃま板３０Ａ，３０Ｂが長手方向に所定間隔で設けられる。図５を参照して、これら上下のじゃま板２９Ａ，２９Ｂ及び３０Ａ，３０Ｂは、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂが組み付けられたときに長手方向Ｌに交互に配置され、その長手方向Ｌにブローバイガスが流れるときの蛇行状の通路を画成する。これによって、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの長手方向にブローバイガスが流れるとき、ブローバイガスは屈曲されつつ流されることになり、これによってブローバイガスからのオイルの分離が促進される。なお、オイルセパレータ室の通路構造については様々なものが知られており、このような上下に蛇行する構造の他、左右に蛇行する構造、両者を組み合わせた構造、より複雑な迷路構造などがある。いずれの通路構造を採用しても本発明は適用可能である。
In the
図３に示すように、前部のオイルセパレータ室２５Ａに関しては、溝２３Ａの右端面に大気導入口３１Ａが形成され、この大気導入口３１Ａが前記管継手２２に接続されて大気の取り入れ口となる。また、図４に示すように、前部バッフルプレート２４Ａの取付状態における左端部（図４では右端部）に大気の出口穴３２Ａが形成される。
As shown in FIG. 3, with respect to the
よって、ヘッドカバー６内に大気を導入するときは、図３、図４に白抜き矢印で示されるように、大気がまず大気導入口３１Ａから前部オイルセパレータ室２５Ａ内に入り、前部オイルセパレータ室２５Ａ内を図３中右から左へと流れ、出口穴３２Ａから室外のヘッドカバー内に流出される。また、エンジン高負荷時において、ブローバイガスが前部オイルセパレータ室２５Ａを通過して吸気側に戻されるときは、流れ方向が逆となり、ブローバイガスが出口穴３２Ａからオイルセパレータ室２５Ａ内に入って図３中左から右へと流れ、このときブローバイガスからオイルが分離される。オイル分離後のブローバイガスは大気導入口３１Ａから大気通路１１へと流出され、分離されたオイルは出口穴３２Ａから落とされる。
Therefore, when the atmosphere is introduced into the
他方、後部のオイルセパレータ室２５Ｂに関しては、図４に示すように、バッフルプレート２４Ｂの取付状態における右端部（図４では左端部）に、ブローバイガスの入口溝３１Ｂが形成される。この入口溝３１Ｂは、オイルセパレータ室２５Ｂに溜まったオイルの落とし穴を兼用する。また、図３に示すように、溝２３Ｂの左端部に後方に向かうブローバイガスの出口穴３２Ｂが形成され、この出口穴３２Ｂが前記ＰＣＶバルブ１２に接続される。
On the other hand, as for the rear
よって、ブローバイガスが吸気側に戻されるときは、図３、図４に黒塗り矢印で示されるように、ブローバイガスが入口溝３１Ｂから後部オイルセパレータ室２５Ｂ内に入って室内を右から左へと流れ、このときブローバイガスからオイルが分離される。オイル分離後のブローバイガスは出口穴３２ＢからＰＣＶ通路１０へと流出され、分離されたオイルは入口溝３１Ｂから落とされる。
Therefore, when the blow-by gas is returned to the intake side, as indicated by black arrows in FIGS. 3 and 4, the blow-by gas enters the rear
ところで、かかるオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは、ブローバイガスに含まれる気体としてのオイルミストが存在する空間ではあるものの、オイルが常時行き渡る空間ではなく、言い換えればオイルが積極的に流されるような空間ではない。従って、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内壁にはスラッジが生成・付着・堆積し易い。
By the way, these
より詳しく述べると、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘと、結露等によって生じる水との反応によってできる酸性物質が、スラッジを生成する際の触媒となる。一方、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内のブローバイガス、オイルミスト及び貯留オイルにはＮＯｘやＳＯｘが含まれており、また、ヘッドカバー６がエンジンからの熱を伝達されづらく且つ外面が外気に晒されて冷却風等によって冷却されるので、ヘッドカバー６の内面には結露等による凝縮水Ｍ（図５に仮想線で示す）が生じやすい。よって、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内では酸性物質ができやすく、この結果スラッジが発生しやすくなってその付着・堆積が起きやすい。しかも、オイルが積極的に流されるような部位ではないので発生したスラッジを洗い流す効果も期待できない。
More specifically, an acidic substance formed by a reaction between NOx or SOx contained in blow-by gas and water generated by condensation or the like serves as a catalyst for generating sludge. On the other hand, the blow-by gas, oil mist, and stored oil in the
オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内壁にスラッジが付着・堆積すると、その室内に形成されたブローバイガス通路が半ば閉塞状態となり、オイル分離性能が低下する結果、ブローバイガス中のオイルミストが多量に吸気側に戻されてしまってオイル消費量増加やオイル燃焼による白煙発生などの不具合をもたらす。
If sludge adheres to and accumulates on the inner walls of the
そこで、本実施形態では、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂのような、液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが存在する空間の内壁に堆積したスラッジの量を検出することとしている。
Therefore, in the present embodiment, the amount of sludge accumulated on the inner wall of a space where oil as a liquid does not always spread and oil mist as a gas exists, such as the
具体的には、図２及び図３に示すように、スラッジを検出するための静電容量型スラッジセンサ４０がヘッドカバー６に配設されている。図６に示すように、スラッジセンサ４０は、そのセンサヘッド４１に、隙間４２を挟んで対向配置された一対の電極４３を有し、これら電極４３間の静電容量に応じた信号を出力する。本実施形態では電極４３は金属板からなるが、電極４３の形成方法は任意であり、例えばセンサヘッド４１に印刷されたものであってもよい。センサヘッド４１に隣接して、スラッジセンサ４０をヘッドカバー６の取付穴（図示せず）に締め付けて固定するためのネジ部４４及び六角部４５が設けられる。両電極４３からの信号は図示しない電子制御装置（以下、ＥＣＵという）に送られる。このスラッジセンサ４０は、センサヘッド４１が前部オイルセパレータ室２５Ａ内に位置するよう配設され、電極４３を前部オイルセパレータ室２５Ａ内に臨ませて配設される。
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, a
電極４３の表面或いは電極４３間の隙間４２にスラッジが堆積していくと、その堆積量ないし堆積スラッジの厚さに応じて、電極４３間の静電容量が変化し、スラッジセンサ４０の出力値が変化する。一方、電極４３間のスラッジ堆積量は、前部オイルセパレータ室２５Ａひいては後部オイルセパレータ室２５Ｂの内壁におけるスラッジ堆積量と等しいか、或いは比例関係にあるとみなせる。そこで、スラッジセンサ４０の出力値に基づき、前部オイルセパレータ室２５Ａ及び後部オイルセパレータ室２５Ｂの内壁に堆積したスラッジの量が間接的に検出される。
When sludge accumulates on the surface of the
ＥＣＵは、スラッジセンサ４０の出力値に基づき、スラッジ堆積量が所定の許容量を超えたと判断したとき、即ちスラッジ異常を検出したとき、警告灯などの警告装置を作動させ、その事実をユーザに伝える。これにより、例えばユーザにより車両を整備工場に搬入させ、ヘッドカバー６を分解しスラッジを洗浄除去したり、ヘッドカバー６等を交換するなど必要な整備を行うことが可能となる。また、この場合には通常オイルも相当程度劣化していることから、オイル交換も同時に行う。こうして、スラッジ堆積に起因するメンテナンスの時期をユーザに適切に知らせ、不具合を未然に防止することが可能である。
When the ECU determines that the amount of accumulated sludge exceeds a predetermined allowable amount based on the output value of the
次に、前記実施形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the embodiment will be described.
ここで述べる第１変形例においては、図７及び図８に示すように、前部オイルセパレータ室２５Ａ及び後部オイルセパレータ室２５Ｂの内部と、スラッジセンサ４０の電極４３とに、スラッジの生成を抑制するためのスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂ，４６が設けられている。これらスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂ，４６はアルカリ性物質、好ましくは固体のアルカリ性物質からなり、当該アルカリ性物質は好ましくは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）からなる。図示例において、オイルセパレータ室内のスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂは、長手方向Ｌに長い長方形状に形成され、前部溝２３Ａ及び後部溝２３Ｂの側壁に沿って交換可能或いは着脱可能に取り付けられている。スラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂは、交換可能なカートリッジの形態とされてもよい。スラッジセンサ４０のスラッジ抑成材４６は、両電極４３の表面を覆ってコーティングされている。
In the first modification described here, as shown in FIGS. 7 and 8, sludge generation is suppressed in the front
図５に示したように、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの上面は、外気に晒されるヘッドカバー外面の裏面若しくは内面であることから、結露による水Ｍが生じやすい。よってオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内には水ＭとＮＯｘ、ＳＯｘとの反応による酸性物質ができやすい。しかしながら、この第１変形例では、生成された酸性物質をスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂと反応させて中和することができる。これにより、スラッジ生成を促進させる酸性物質の除去が可能となり、これを以てオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内におけるスラッジの発生、付着及び堆積を抑制することができる。なお、スラッジの発生等はスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂのある部位にて最も抑制できるが、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内に溜まったオイルにスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂのアルカリ成分が溶け込んでそのオイルが拡散するので、スラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂのない部位においてもスラッジ抑制が可能である。
As shown in FIG. 5, since the upper surfaces of the
これと同様に、スラッジセンサ４０においても、電極４３上或いは隙間４２におけるスラッジの発生、付着及び堆積を抑制することができる。
Similarly, in the
ところで、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂのスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂが劣化してくると、スラッジ抑制効果が減少し、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内に次第にスラッジが堆積していくようになる。一方、その劣化と連動するような形で、スラッジセンサ４０のスラッジ抑成材４６も劣化し、電極４３間の隙間４２にも次第にスラッジが堆積し、スラッジセンサ４０の出力値が変化する。
By the way, when the
そこで、スラッジセンサ４０の出力値をモニタすることにより、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内に堆積したスラッジの量が間接的に検出される。そしてこれと同時に、オイルセパレータ室のスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂ及びスラッジセンサのスラッジ抑成材４６の劣化が検出される。ＥＣＵは、スラッジセンサ４０の出力値に基づくスラッジ堆積量が所定の許容量を超えたと判断したとき、スラッジ異常が発生し且つスラッジ抑制材が劣化したとして、警告灯などの警告装置を作動させ、その事実をユーザに伝える。これにより、例えば整備工場においてヘッドカバー６を分解してスラッジを洗浄除去したり、ヘッドカバー６等を交換するなど必要な整備を行うことが可能となる。また同時に、オイルセパレータ室内の劣化したスラッジ抑制材５０Ａ，５０Ｂを新品に交換することができ、スラッジセンサ４０についても、スラッジ抑成材４６を再コーティングしたり、スラッジセンサ４０自体を交換したりすることができる。さらにオイル交換をも同時に実施することができる。こうしてスラッジ堆積に起因するメンテナンスの時期をユーザに適切に知らせ、不具合を未然に防止することが可能となる。
Therefore, by monitoring the output value of the
次に、第２変形例について説明する。この第２変形例においては、図１及び図２に仮想線で示すように、ヘッドカバー６に設けられたスラッジセンサ４０に代えて或いはこれに加えて、オイルパン７の上方に位置するクランクケース４に別のスラッジセンサ４０Ａが設けられている。スラッジセンサ４０Ａの電極４３はクランクケース４内に位置され、クランクケース４内に臨まされる。ここではクランクケース４内及び電極４３にスラッジ抑制材が設けられていないが、これを設けるようにしてもよい。
Next, a second modification will be described. In the second modification, as shown by phantom lines in FIGS. 1 and 2, the crankcase 4 positioned above the oil pan 7 instead of or in addition to the
この構成によれば、クランクケース４の内壁に堆積したスラッジ量をスラッジセンサ４０Ａにより間接的に検出できると共に、オイルレベルが過剰に上昇するというオイルレベル異常をスラッジセンサ４０Ａにより検出することができる。かかるオイルレベル異常は、例えば燃料系の故障により燃料がオイルに混入した場合に起こる。オイルレベル異常が発生すると、電極４３間の隙間４２がオイルで満たされ、電極４３間の静電容量が変化してスラッジセンサ４０Ａの出力値が変化する。よってこのセンサ出力変化に基づいてオイルレベル異常を検出することができる。
According to this configuration, the amount of sludge accumulated on the inner wall of the crankcase 4 can be indirectly detected by the
ところで、オイルとスラッジの誘電率には大きな差がなく、電極４３間の隙間４２がオイルで満たされた場合とスラッジで満たされた場合とでセンサ出力自体に大きな差がないと考えられる。従って、センサ出力の絶対値から両者を区別するのは困難である。
By the way, there is no big difference in the dielectric constant between oil and sludge, and it is considered that there is no big difference in sensor output itself between the case where the
そこで、ここでは両者の間でセンサ出力の変化速度が違うことを利用して、両者を区別して検出可能としている。図９には、内燃機関の運転時間と、スラッジセンサ４０Ａの出力との関係を示す。（Ａ）はオイルレベル異常がなく、スラッジ堆積のみによってセンサ出力が変化する場合、（Ｂ）はオイルレベル異常が発生した場合をそれぞれ示す。（Ａ）に示すように、電極４３間の隙間４２における堆積スラッジ量は、当初０％であり、オイル劣化等に起因してスラッジが発生すると、センサ出力が変化し始める（時刻ｔ１）。堆積スラッジ量の増加につれ、センサ出力が徐々に変化していき、最終的に電極４３間の隙間４２にスラッジが埋め尽くされると（スラッジ１００％）、センサ出力が最大値に達する（時刻ｔ２）。この場合、堆積スラッジ量の増加につれセンサ出力は比較的遅い速度でゆっくりと変化する。これに対し、オイルレベル異常が発生した場合、（Ｂ）の円内に示すように、電極４３間の隙間４２が短時間でオイルにより埋め尽くされることから、センサ出力は比較的速い速度で瞬間的に変化する。よってこれらセンサ出力の変化速度を算出し、比較することで、スラッジ異常とオイルレベル異常とを区別して検出可能となる。
Therefore, here, by making use of the fact that the change rate of the sensor output is different between the two, the two can be distinguished and detected. FIG. 9 shows the relationship between the operation time of the internal combustion engine and the output of the
具体的には、ＥＣＵが、センサ出力を比較的長い周期で長時間、定期的に取得し、例えば今回値と前回値との差から、センサ出力の変化速度を算出する。そして、このセンサ出力変化速度が所定値以上のときに、オイルレベルが異常であることを検出する。他方、センサ出力変化速度が所定値未満のときには、オイルレベル異常が発生していないので、センサ出力がスラッジ堆積量を表すことになる。よってこのスラッジ堆積量が所定の許容量を超えたとき、スラッジ異常が発生したことを検出する。いずれの異常を検出した場合にも警告装置が作動させられ、ＥＣＵには個々の異常を示す診断コードが記憶される。 Specifically, the ECU periodically acquires the sensor output at a relatively long period for a long time, and calculates the change speed of the sensor output from the difference between the current value and the previous value, for example. And when this sensor output change speed is more than predetermined value, it detects that an oil level is abnormal. On the other hand, when the sensor output change rate is less than the predetermined value, no oil level abnormality has occurred, so the sensor output represents the amount of sludge accumulation. Therefore, when this sludge accumulation amount exceeds a predetermined allowable amount, it is detected that a sludge abnormality has occurred. When any abnormality is detected, the warning device is activated, and a diagnostic code indicating each abnormality is stored in the ECU.
次に、第３変形例について説明する。この第３変形例においては、第２変形例と同様のクランクケースに設置されたスラッジセンサ４０Ａに加え、オイルレベルを検出するためのオイルレベルセンサが設けられる。図１０にはこのような組み合わせの一例を示し、スラッジセンサ４０Ａにオイルレベルセンサ４８が一体的に設けられている。図示例のオイルレベルセンサ４８は、オイルレベルに応じて昇降するフロート４９の高さ位置を図示しないポテンショメータ等で検知してオイルレベルを検知するフロート式のものである。但し他の方式のオイルレベルセンサを用いることもできる。この第３変形例においては、オイルレベルセンサ４８によりオイルレベルが正常であることが検出されているときに、スラッジセンサ４０Ａによって堆積スラッジ量ひいてはスラッジ異常が検出される。他方、オイルレベルセンサ４８によりオイルレベル異常が検出されたときには、スラッジセンサ４０Ａによる堆積スラッジ量ひいてはスラッジ異常の検出が行われない。このようにしてスラッジ異常とオイルレベル異常とを区別して検出することができる。
Next, a third modification will be described. In the third modification, an oil level sensor for detecting the oil level is provided in addition to the
ところで、スラッジ検出を行う空間は、上記のようなオイルセパレータ室やクランクケース内の空間に限られない。液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが存在する空間であれば、いかなる空間であってもよい。例えば、オイルセパレータ室以外のヘッドカバー内であってもよい。図２に一点鎖線で囲まれた領域内のいずれかでスラッジ検出を行うのが好ましく、これにはヘッドカバー６のほか、チェーンカバー１７、特にその上部が含まれる。チェーンカバー１７もヘッドカバー６と同様に、外面が外気に晒されて冷却されやすい。またチェーンカバー１７の上部は、エンジンの熱を受けにくく、且つヘッドカバー６の低温が伝わってくるので、特に冷却されやすい。よってチェーンカバー１７、特にその上部の内面には、結露による水が生じやすい。また、チェーンカバー１７の内部空間にはオイル中に含まれるブローバイガスが蒸散しており、且つオイルミストが存在し、液体としてのオイルは流動されない。オイルはチェーン１５の潤滑に必要且つ十分な量しかオイルジェット１６から供給されず、よって、チェーンカバー１７内ではオイルの流動がない。これらの理由から、チェーンカバー１７、特にその上部の内部空間で、スラッジ検出を行うのが好ましい。
By the way, the space for detecting sludge is not limited to the space in the oil separator chamber or the crankcase as described above. Any space may be used as long as it is a space where oil as a liquid does not always spread and oil mist as a gas exists. For example, it may be in the head cover other than the oil separator chamber. It is preferable to perform sludge detection in any one of the regions surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2, which includes the
以上、本発明の好適実施形態を述べたが、本発明は上記以外の他の実施形態を採ることも可能である。例えば、スラッジセンサを後部オイルセパレータ室に設置したり、前後両方のオイルセパレータ室に設置したりすることができる。スラッジセンサをオイルセパレータ室のないヘッドカバーに設置してもよい。前記第１変形例に関して、スラッジ抑制材をなすアルカリ性物質は炭酸カルシウム以外のものも使用可能である。スラッジ抑制材を設ける部位についても前述以外の様々な部位が考えられる。スラッジセンサのいずれか一方の電極にのみスラッジ抑制材を設けてもよい。前記第３変形例に関して、オイルレベルセンサはスラッジセンサと別体で設けてもよい。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention can also take other embodiment other than the above. For example, the sludge sensor can be installed in the rear oil separator chamber or in both the front and rear oil separator chambers. You may install a sludge sensor in the head cover without an oil separator chamber. Regarding the first modified example, the alkaline substance forming the sludge suppressing material may be other than calcium carbonate. Various parts other than those described above are also conceivable for the part where the sludge suppressing material is provided. You may provide a sludge suppression material only in any one electrode of a sludge sensor. Regarding the third modification, the oil level sensor may be provided separately from the sludge sensor.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
１ エンジン
２ シリンダブロック
５ シリンダヘッド
４ クランクケース
６ ヘッドカバー
７ オイルパン
１５ タイミングチェーン
１７ チェーンカバー
２３Ａ，２３Ｂ 溝
２４Ａ，２４Ｂ バッフルプレート
２５Ａ，２５Ｂ オイルセパレータ室
４０，４０Ａ スラッジセンサ
４３ 電極
４６ スラッジ抑制材
４８ オイルレベルセンサ
５０Ａ，５０Ｂ スラッジ抑制材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007263489A JP2009091991A (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Sludge detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007263489A JP2009091991A (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Sludge detecting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009091991A true JP2009091991A (en) | 2009-04-30 |
Family
ID=40664216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007263489A Pending JP2009091991A (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Sludge detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009091991A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012090316A1 (en) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | Error detection device for internal combustion engine |
| JP2016090305A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 株式会社鷺宮製作所 | Liquid detector, compressor, and air conditioner |
| JP6329659B1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-05-23 | Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 | Oil tank sludge detection device |
-
2007
- 2007-10-09 JP JP2007263489A patent/JP2009091991A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012090316A1 (en) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | Error detection device for internal combustion engine |
| US9395271B2 (en) | 2010-12-28 | 2016-07-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abnormality detection device for internal combustion engine |
| JP2016090305A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 株式会社鷺宮製作所 | Liquid detector, compressor, and air conditioner |
| JP6329659B1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-05-23 | Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 | Oil tank sludge detection device |
| JP2018144850A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 | Sludge detection device of oil tank |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4711199B2 (en) | Oil mist separator for internal combustion engine | |
| JP5282774B2 (en) | PCV valve mounting structure | |
| JP4623432B2 (en) | Sludge adhesion suppression structure for internal combustion engines | |
| JP4249504B2 (en) | Oil separator structure and oil separator unit | |
| JP5159550B2 (en) | Blowby gas recirculation device for internal combustion engine | |
| JP2009091991A (en) | Sludge detecting device | |
| JP2006022700A (en) | Blow-by gas reducing device | |
| JP2009203977A (en) | Breather device for internal combustion engine | |
| JPWO2012127519A1 (en) | Machine lubricator and oil filter | |
| JP2006299932A (en) | Heat exchange structure of blow-by gas reducing device | |
| JP4469225B2 (en) | Crankcase | |
| JP5307061B2 (en) | Oil deterioration prevention device for internal combustion engine | |
| WO2020067006A1 (en) | Blow-by gas discharging device | |
| JP2015110925A (en) | Blowby gas treatment device of internal combustion engine | |
| JP5299790B2 (en) | Engine lubrication equipment | |
| JP2009091922A (en) | Sludge adhesion suppressing structure of internal combustion engine | |
| JP2008297912A (en) | Lubricating oil quantity estimation device of internal combustion engine | |
| JP6380035B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JP5071823B2 (en) | Sludge adhesion suppression structure for internal combustion engines | |
| JP4835557B2 (en) | Blow-by gas reduction device for dry sump engine | |
| JP2016056783A (en) | Oil separation structure of internal combustion engine | |
| EP1067276A1 (en) | Internal-combustion engine provided with a device for purifying the crankcase breather gases | |
| JP5958271B2 (en) | Oil discharge structure | |
| JP2009150227A (en) | Sludge inhibition layer deterioration diagnosis apparatus | |
| JP2007247611A (en) | Blow-by gas treatment device for internal combustion engine |