(57)【要約】【課題】エンジンのオイルフィルタの残存有効寿命の長さを決定する方法および装置を提供する。【解決手段】オイルフィルタ寿命をモニタして、オペレータにオイルフィルタの寿命状態を知らせることができるオイル循環システム。オイルフィルタ寿命は、オイルフィルタの入口および出口に設けられたオイル圧力センサに基いて計算される。圧力降下、オイル温度、および回転計からのエンジン速度は、残存フィルタ寿命の百分率（％）を計算するアルゴリズムの因子として使用される。前記百分率（％）が所定レベル以下であるときは、システムが、フィルタ交換する旨をオペレータに警告する。百分率（％）が所定レベルより高いときは、システムが残存オイルフィルタ寿命の程度を記録して、プロセスを反復する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルフィルタ寿命を決定する方法であって、
オイルをエンジンに供給しかつオイルがエンジンから戻った後にオイルを受入れるオイルギャラリを設け、
オイルの温度を測定しかつオイル温度を表示する第一信号をエンジンコントローラに伝送し、
エンジン速度を測定しかつエンジン速度を表示する第二信号をエンジンコントローラに供給し、
オイルがオイルギャラリを出た後でかつエンジンに供給される前に、オイルフィルタ内でオイルを濾過し、
オイルがオイルフィルタに供給されるときの第一オイル圧力値と、オイルがオイルフィルタを出るときの第二オイル圧力値とを検出し、
第一オイル圧力値と第二オイル圧力値とを比較しかつ検出した差圧値を計算し、
検出した差圧値、第一信号および第二信号に基いて、残存フィルタ寿命を表す値を計算することを特徴とする方法。
【請求項２】
更に、前記残存フィルタ寿命を表す値が所定レベル以下であるときに、オペレータが知覚できる信号を供給する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一信号は残存フィルタ寿命に対して線形関係になく、残存フィルタ寿命は、第一信号が計算の因子として使用された後に１次関数に変換される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第二信号は残存フィルタ寿命に対して線形関係になく、残存フィルタ寿命は、第二信号が計算の因子とされた後に１次関数として計算される請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第一および第二オイル圧力値が、少なくとも１つの差圧変換器により検出される請求項１記載の方法。
【請求項６】
差圧センサは圧力変化に応答して移動するばね付勢形プランジャであり、該プランジャの位置はホール効果センサにより検出される請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記差圧センサは変化する静電容量により差圧の変化を検出するオイル充満形静電容量組立体である請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記差圧センサは、オイルフィルタアダプタの入口および出口でオイル圧力を測定する１対のセンサであり、かつ圧力を表示する２つの信号を、両センサ間の差を差圧として計算するエンジンコントローラに供給する請求項５記載の方法。
【請求項９】
フィルタを通って循環するオイルを有するシステムのオイルフィルタの流量制限を決定する方法であって、
オイルフィルタの上流側の入口オイル圧力値を検出し、
オイルフィルタの下流側の出口オイル圧力値を検出し、
入口オイル圧力値と出口オイル圧力値との差を計算し、
オイルの温度を測定し、
エンジン速度を測定し、
下記アルゴリズム、
〔（最大圧力降下−測定圧力降下）×１００／最大圧力降下〕×ｆｎ（ｒｐｍ）×ｆｎ（温度）
によりフィルタ寿命を計算することを特徴とする方法。
【請求項１０】
潤滑システムとエンジンとの組合せであって、
エンジンオイルギャラリと、
潤滑システムのオイルの温度の信号表示を与えるオイル温度センサと、
エンジン速度の信号表示を与えるエンジン速度センサと、
オイルフィルタアダプタによりエンジンに固定されるオイルフィルタと、
オイルフィルタに流入および流出するオイルの圧力差を決定しかつ測定した圧力降下を表示する値を与える少なくとも１つのセンサと、
オイルの温度を表示する信号およびエンジン速度を表示する信号に基いて各圧力降下力を調節した後に、測定した圧力降下値と最大圧力降下値とを比較してフィルタ寿命を計算するコントローラとを有することを特徴とする組合せ。
【請求項１１】
差圧センサは圧力変化に応答して移動するばね付勢形プランジャであり、該プランジャの位置はホール効果センサにより検出される請求項１０記載の組合せ。
【請求項１２】
前記差圧センサは変化する静電容量により差圧の変化を検出するオイル充満形静電容量組立体である請求項１０記載の組合せ。
【請求項１３】
前記差圧センサは、オイルフィルタアダプタの入口および出口でオイル圧力を測定する１対のセンサであり、かつ圧力を表示する２つの信号を、両センサ間の差を差圧として計算するエンジンコントローラに供給する請求項１０記載の組合せ。
【請求項１４】
更に、残存フィルタ寿命を表す値が所定レベル以下であるときに、オペレータが知覚できる信号を供給する請求項１０記載の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのオイルフィルタの残存有効寿命の長さを決定する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
圧縮点火機関を含む内燃機関（但し、これに限定されるものではない）は、ピストン、コネクティングロッド、弁、クランクシャフトのエンジンベアリング等の可動部品を潤滑するためのオイル循環システムを必要とする。一般に、オイルがエンジンを通って循環されるときにオイルから汚染物質を除去するため、１つ以上のフィルタが設けられている。通常、オイルは、エンジンオイルギャラリからポンピングされ、フィルタを通ってエンジンの分配システムに供給され、次にエンジンオイルギャラリに戻される。
【０００３】
ピーク性能および長いエンジン寿命を得るためには、オイルに汚染物質が含まれないことが重要であると考えられている。オイルは定期的に交換することが重要であり、またオイルフィルタが汚染物質で充満されたときはオイルフィルタを交換することも重要である。エンジンのオイルフィルタが汚染物質で充満されると、エンジンへのオイルの流れが制限され、潤滑システムの有効性が低下する。多数のフィルタを備えた多くのシステムは、圧力降下が所定の最大値を超えたときにフィルタを迂回させるバイパスを有している。二重フィルタシステムの両オイルフィルタが迂回されると、エンジンの潤滑が損なわれ、エンジンは悪影響を受ける。フィルタのバイパスが早過ぎると、フィルタ寿命は不必要に短縮されてしまう。
【０００４】
従来技術はこの問題に対処してきた。従来技術による解決法の一例がＶｅｒｄｅｇａｎ等の米国特許第５，９６８，３７１号に開示されており、この例では、エンジンに潤滑剤濾過／モニタシステムが設けられている。フィルタを通る前後およびエンジン等の潤滑部品を通る前後にセンサが設けられている。潤滑剤の温度および粘度も検出される。センサからのデータは、オイルフィルタの予測残存有効寿命および予測全有効寿命の値の計算に使用される。残存有効寿命の値は、オペレータがオイルフィルタの整備計画を立てるのに利用できる。全有効寿命の値は、フィルタ寿命を表示するのに使用される。また、このデータは、フィルタの浄化サイクルを自動的に開始させるのにも使用できる。前掲のＶｅｒｄｅｇａｎの特許は、エンジン速度のような非線形ファクタを考慮に入れることができず、このため、オイルフィルタの状態に関する誤報告を受けることがある。これは、エンジンオイルの温度が低くかつエンジンが比較的高速で運転されるときに特に生じ易い。また、Ｖｅｒｄｅｇａｎの特許は多数のセンサを必要とし、システムのコストを増大させる。
本発明は、以下に要約するようにして上記問題を解決する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態によるオイルフィルタ寿命の決定方法は、オイルをエンジンに供給しかつオイルがエンジンから戻った後にオイルを受入れるオイルギャラリを設ける段階を有している。オイルの温度が測定され、オイル温度を表示する第一信号としてエンジンコントローラに伝送される。エンジン速度が測定され、エンジン速度を表示する第二信号としてコントローラに供給される。オイルは、オイルギャラリを出た後でかつエンジンに供給される前に、オイルフィルタ内で濾過される。オイルがオイルフィルタに供給される前に、第一オイル圧力値が検出され、オイルがオイルフィルタを出た後に、第二オイル圧力値が検出される。第一オイル圧力値と第二オイル圧力値とが比較され、検出された差圧値が計算される。次に、検出された差圧値、オイル温度値およびエンジン速度値に基いて、残存フィルタ寿命を表す値が計算される。
【０００６】
本発明の他の形態によれば、残存フィルタ寿命を表す値が所定値以下であるときに、オペレータが知覚できる信号が供給される。
本発明の他の形態によれば、検出された差信号は残存フィルタ寿命に対して線形関係になく、残存フィルタ寿命は、オイル温度信号またはエンジン速度信号のいずれか一方または両方に因子として使用（ｆａｃｔｏｒｉｎｇ）することにより、１次関数として計算される。
【０００７】
本発明の他の形態によれば、第一および第二オイル圧力値は、少なくとも１つの差圧変換器により検出される。差圧変換器は圧力変化に応答して移動するばね付勢形プランジャで構成でき、該プランジャの位置はホール効果センサにより検出される。或いは、差圧センサは、変化する静電容量により差圧の変化を表示するオイル充満形静電容量組立体で構成できる。また、差圧センサは、オイルフィルタアダプタの入口および出口でオイル圧力を測定する１対のセンサで構成でき、かつ圧力を表示する２つの信号を、エンジンコントローラに供給する。次にエンジンコントローラは、差圧に到達するようにセンサ間の差を計算する。
【０００８】
本発明の他の形態によれば、フィルタを通って循環するオイルを有するシステムのオイルフィルタの流量制限を決定する方法は、オイルフィルタの上流側の入口オイル圧力値を検出する段階と、オイルフィルタの下流側の出口オイル圧力値を検出する段階とを有している。入口オイル圧力値と出口オイル圧力値との差が計算される。オイルの温度およびエンジン速度が測定され、フィルタ寿命は、下記アルゴリズム、すなわち、
〔（最大圧力降下−測定圧力降下）×１００／最大圧力降下〕×ｆｎ（ｒｐｍ）×ｆｎ（温度）
により計算される。
【０００９】
本発明はまた、潤滑システムとエンジンとの組合せとしての特徴を有している。エンジンはエンジンオイルギャラリを有し、該ギャラリ内には、システム内のオイル温度を表示する信号を供給するオイル温度センサが配置されている。エンジン速度センサが、エンジン速度を表示する信号を供給する。エンジンには、オイルフィルタアダプタによりオイルフィルタが固定される。少なくとも１つのセンサが、オイルフィルタに流入および流出するオイルの差圧を決定しかつ測定した圧力降下を表示する値を供給する。コントローラが、オイルの温度を表示する信号およびエンジン速度を表示する信号に基いて各圧力降下力を調節した後に、測定した圧力降下値と最大圧力降下値とを比較してフィルタ寿命を計算する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の上記および他の特徴は、添付図面および発明を実施する最良のモードに関する以下の詳細な説明を参照することにより一層完全に理解されよう。
ここで図１を参照すると、全体を符号１０で示す、エンジン１２の潤滑システムが概略的に示されている。潤滑システム１０はオイルギャラリ１４を有し、該オイルギャラリ１４からオイルポンプ１６がオイルを吸引する。オイルポンプ１６は、オイルを、入口圧力センサ１８を通してフィルタアダプタ２０に供給する。フィルタアダプタ２０は２つのフィルタ２２を受入れており、オイルを、フィルタ２２のいずれか一方または両方に選択的に導入する。オイルがフィルタ２２を出ると、オイルは、エンジン１２に供給される前に出口圧力センサ２６を通る。入口圧力センサ１８および出口圧力センサ２６は、歪みゲージセンサまたはばね付勢形センサプレート等の別々のセンサである。或いは、フィルタの入口側および出口側に連結されるオイル充満形静電容量センサまたはばね付勢形プランジャを備えた別の圧力センサを使用することもできる。
【００１１】
図１に破線で示すように、エンジンコントローラ２８は、入口圧力センサ１８および出口圧力センサ２６から、オイル圧力を表示する信号を受入れる。また、エンジンコントローラ２８は、図示のようにオイルギャラリ１４内に配置された温度センサ３０からの、オイルギャラリ内のオイルの温度を表示する信号を受ける。温度センサ３０は、他の場所、例えばオイルアダプタ内、オイル供給ライン内、または温度センサをオイルに露出できる他の場所に配置することもできる。エンジン１２には回転計３２が設けられており、該回転計３２は、エンジンの速度を１分間当り回転数（ｒｐｍ）で表示する。
【００１２】
ここで図２を参照すると、フィルタ寿命を計算するシステムのフローチャートが概略的に示されている。フローチャートは、スタートで開始する（ステップ４０）。システムは、最初に、オイルフィルタの最大圧力降下を計算する（ステップ４２）。オイルフィルタのこの最大圧力降下は、次に、エンジン回転数（ｒｐｍ）およびオイル温度に従って調節され、オイルフィルタ使用圧力（ｏｉｌ　ｆｉｌｔｅｒｕｓｅｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ：ＯＦＵＰ）と呼ばれる値を得る（ステップ４４）。システムは、入口圧力センサ１８の読みと出口圧力センサ２６の読みとを比較することにより、実際のオイルフィルタ圧力降下を記録する（ステップ４６）。実際のオイルフィルタ圧力降下は、エンジン回転数（ｒｐｍ）信号およびオイル温度信号に従って調節され、オイルフィルタ差圧（ｏｉｌ　ｆｉｌｔｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ：ＯＦＤＰ）を得る（ステップ４８）。次に、ＯＦＵＰからＯＦＤＰを減じ、これをＯＦＵＰで除したものに百分比（１００％）を掛けることにより、フィルタ寿命を計算する（ステップ５０）。この計算はエンジンコントローラにより行なうことができるが、別の制御モジュールにより行なうこともできる。ステップ５０でフィルタ寿命を計算した後、ステップ５２で、残存フィルタ寿命（％）を記録する。次にステップ５４で、この残存フィルタ寿命と較正限度とを比較し、ステップ５６で、残存フィルタ寿命が所定レベル以下であるか否かの決定を行なう。所定レベル以下であるときは、ステップ５８で、フィルタ交換すべき旨をオペレータに警告する。ステップ５６で、残存フィルタ寿命が所定レベル以下ではないと決定したときは、システムは、サイクルを反復する前に待機する。ステップ６０で待機した後、システムは、ステップ６４でフィルタの交換速度を計算し、かつこれを較正寿命曲線と比較する。次に、ステップ６６で、フィルタ交換すべき前のエンジンの運転時間数または走行マイル数に関する予測を行なう。
【００１３】
以上、本発明の実施形態について例示しかつ説明したが、これらの実施形態は、本発明のあらゆる可能な形態を示しかつ説明することを意図するものではない。それどころか、本明細書に使用した用語は、制限するものではなく説明するものであり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得るものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジン潤滑システムを示す概略図である。
【図２】エンジン潤滑システムのオイルフィルタの残存有効寿命を決定するプロセスステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　潤滑システム
１８　入口圧力センサ
２０　フィルタアダプタ
２２　オイルフィルタ
２６　出口圧力センサ
２８　エンジンコントローラ
３０　温度センサ
３２　回転計
【図１】
2004044585.tif 000003
【図２】
2004044585.tif 000004