(57)【要約】【課題】潤滑油の劣化の状態を簡易に計測できる潤滑油の劣化判定方法及びエンジンシステムを提供する。【解決手段】潤滑油の劣化判定方法を実施する制御装置を備えたエンジンシステムは、ディーゼルエンジン１０と、ディーゼルエンジン１０の潤滑油３１を溜めるオイルパン２９と、潤滑油３１の循環ラインＬ11に介装され、潤滑油３１を浄化するオイルフィルタ４１と、循環ラインＬ11から潤滑油３１の一部の分取潤滑油３１ａを分取する弁Ｖ１及び分取ラインＬ12と、分取ラインＬ12で分取した潤滑油３１の劣化状態を硫酸添加による温度上昇により検知する潤滑油の劣化検知装置６０と、を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済潤滑油を第１の分取容器に所定量分取し、使用済潤滑油に所定量の硫酸を投入し、硫酸投入による温度変化を第１の温度計測手段により計測すると共に、
分取潤滑油の分取量と同量の新潤滑油を第２の分取容器に分取し、新潤滑油に所定量の硫酸を投入し、硫酸投入による温度変化を第２の温度計測手段により計測し、
第１及び第２の温度計測手段の計測結果より、潤滑油の劣化の有無を判定することを特徴とする潤滑油の劣化判定方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記硫酸を投入後、第１及び第２の温度計測手段における所定時間経過後の温度を計測し、比較することを特徴とする潤滑油の劣化判定方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記硫酸を投入後、第１及び第２の温度計測手段における昇温速度を計測し、比較することを特徴とする潤滑油の劣化判定方法。
【請求項４】
エンジンと、
エンジンの潤滑油を溜めるオイルパンと、
潤滑油の循環ラインに介装され、潤滑油を浄化するオイルフィルタと、
循環ラインから潤滑油の一部を分取する分取ラインと、
分取ラインで分取した潤滑油の劣化状態を請求項１乃至３のいずれか一つの潤滑油の劣化判定方法により判定し、その判定結果より、潤滑油の一部補充又は交換、若しくは運転条件調整の制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とするエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油の劣化判定方法及びエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの潤滑油の品質及び純度が維持されることは、エンジンの耐久性を維持させるために極めて重要である。           
ところで、化石燃料を使用する内燃機関であるエンジンにおいては、燃焼室、配管等を経由して燃料が潤滑油に混入するが場合がある。
そして、燃料が混入した潤滑油には、例えば粘度低下、スラッジ発生等の劣化が生じ、本来の潤滑油の機能を果たせなくなる、という問題がある。
【０００３】
このため、定期的な潤滑油の交換又は定期的な抜き取り検査によって、潤滑油の劣化度を診断し必要に応じて交換を実施することが求められている。この検査は、例えば潤滑油の比重以下の所定の比重を有する浮動体を用いたフロート式の検知装置等の提案がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、安定的に潤滑油を交換する場合は、交換インターバルを安全側（短め）に設定する必要があり、その分潤滑油使用量が増大し、コスト増加となるという問題がある。
また、定期的に抜き取り検査をする場合は、個別に分析装置での分析を行うために、分析に時間を要する、という問題がある。この結果、内燃機関の潤滑油交換、運転制限等に分析結果を反映するまでに時間を要するので、本来の潤滑油の機能が発揮できず、問題が発生する確率が高まるおそれがある。
【０００６】
本発明は、前記問題に鑑み、潤滑油の劣化の状態を簡易に計測できる潤滑油の劣化判定方法及びエンジンシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、使用済潤滑油を第１の分取容器に所定量分取し、使用済潤滑油に所定量の硫酸を投入し、硫酸投入による温度変化を第１の温度計測手段により計測すると共に、分取潤滑油の分取量と同量の新潤滑油を第２の分取容器に分取し、新潤滑油に所定量の硫酸を投入し、硫酸投入による温度変化を第２の温度計測手段により計測し、第１及び第２の温度計測手段の計測結果より、潤滑油の劣化の有無を判定することを特徴とする潤滑油の劣化判定方法にある。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記硫酸を投入後、第１及び第２の温度計測手段における所定時間経過後の温度を計測し、比較することを特徴とする潤滑油の劣化判定方法にある。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明において、前記硫酸を投入後、第１及び第２の温度計測手段における昇温速度を計測し、比較することを特徴とする潤滑油の劣化判定方法にある。
【００１０】
第４の発明は、エンジンと、エンジンの潤滑油を溜めるオイルパンと、潤滑油の循環ラインに介装され、潤滑油を浄化するオイルフィルタと、循環ラインから潤滑油の一部を分取する分取ラインと、分取ラインで分取した潤滑油の劣化状態を第１乃至３のいずれか一つの潤滑油の劣化判定方法により判定し、その判定結果より、潤滑油の一部補充又は交換、若しくは運転条件調整の制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とするエンジンシステムにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、潤滑油の劣化診断を簡易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、ディーゼルエンジンを模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、１つの気筒を模式的に示す説明図である。
【図３】図３は、本発明に係る潤滑油の劣化判定方法を実施する制御装置を備えたエンジンシステムの概略図である。
【図４】図４は、温度計測時間と温度上昇との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、温度計測時間と昇温速度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例１に係る潤滑油中の燃料の混入による希釈度合いを計測してその対策を実施するフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１４】
本実施例は船舶に搭載されている航行用としてのディーゼルエンジンをもとに説明する。
図１は、ディーゼルエンジンを模式的に示す説明図である。図２は、１つの気筒を模式的に示す説明図である。
図１に示すように、本実施例のディーゼルエンジン１０は、１つ以上（本実施例では９つ）の気筒２０と、過給機１１と、空気冷却器１２と、排気集合管１３とを含む。まずは図２を用いて１つの気筒２０の基本的な構成を説明する。なお、以下では、気筒２０の一例としてレシプロ型のものを説明するが、気筒２０はロータリー型のものでもよい。図２に示すように、気筒２０は、シリンダ２１と、ピストン２２と、クランク軸２３と、クランク室２３ａと、コネクティングロッド２４と、シリンダヘッド２５と、燃焼室２５ａと、吸気ポート２６ａと、吸気バルブ２６と、排気ポート２７ａと、排気バルブ２７と、インジェクタ２８と、オイルパン２９とを含む。
【００１５】
シリンダ２１は、筒状の部材である。ピストン２２は、シリンダ２１の中空部に設けられる。ピストン２２は、シリンダ２１の中心軸方向に移動できるように設けられる。クランク軸２３は、回転できるようにクランク室２３ａに設けられる。クランク室２３ａは、シリンダ２１の中心軸方向の一方側に設けられる。クランク軸２３は、ピストン２２の往復運動を回転運動に変換する。コネクティングロッド２４は、ピストン２２とクランク軸２３とを連結する。
【００１６】
シリンダヘッド２５は、シリンダ２１の中心軸方向の他方側（クランク室２３ａとは反対側）に設けられる。燃焼室２５ａは、ピストン２２と、シリンダヘッド２５とで囲まれる空間である。
【００１７】
吸気ポート２６ａ及び排気ポート２７ａは、気筒２０の外部と燃焼室２５ａとを連通する。吸気バルブ２６は、吸気ポート２６ａに設けられる。吸気バルブ２６は、吸気ポート２６ａを介して気筒２０の外部と燃焼室２５ａとの間での空気の流動を調節する。排気バルブ２７は、排気ポート２７ａに設けられる。排気バルブ２７は、排気ポート２７ａを介して気筒２０の外部と燃焼室２５ａとの間での空気の流動を調節する。
【００１８】
燃料噴射ポンプ３２は、エマルジョン燃料を加圧し、インジェクタ２８にエマルジョン燃料を導く。インジェクタ２８は、例えば燃焼室２５ａに噴出口が突出して設けられる。燃料噴射ポンプ３２は、燃料供給装置３０から導かれたエマルジョン燃料を燃焼室２５ａに導く。エマルジョン燃料は、軽油や重油などの燃料に水が混合したものである。なお、燃料噴射ポンプ３２は、吸気ポート２６ａに噴出口が突出して設けられてもよい。オイルパン２９は、クランク室２３ａに設けられる。オイルパン２９は、潤滑油３１を溜める。
【００１９】
上記構成の気筒２０は、吸気、圧縮、膨張、排気の１サイクルを繰り返し行う。これにより、気筒２０は、ピストン２２が往復運動し、クランク軸２３が回転する。なお、気筒２０は、４ストロークで１サイクルを行うものでもよいし、２ストロークで１サイクルを行うものでもよい。
【００２０】
ディーゼルエンジン１０についての説明に戻る。
過給機１１は、空気を加圧する。過給機１１は、図２に示す排気ポート２７ａから排出された排気ガスのエネルギーを得て空気を加圧する、いわゆるターボチャージャーである。なお、過給機１１は、クランク軸２３の回転力を得て空気を加圧する、いわゆるスーパーチャージャーでもよい。空気冷却器１２は、過給機１１から導かれた空気を冷却する。排気集合管１３は、各気筒２０の排気ポート２７ａと連通する。本実施形態では、各気筒２０の排気ポート２７ａから排出された排気ガスは排気集合管１３を介して過給機１１に導かれる。
【００２１】
ここで、図１に示すクランク軸２３は、各気筒２０で共通の部材である。上記構成により、各気筒２０が稼動することにより、ディーゼルエンジン１０はクランク軸２３を回転させる。なお、本実施形態では、ディーゼルエンジン１０が過給機１１を含むものとして説明したが、ディーゼルエンジン１０は、過給機１１を含まなくてもよい。すなわち、ディーゼルエンジン１０は、自然吸気型の内燃機関でもよい。この場合、ディーゼルエンジン１０は、空気冷却器１２を含まなくてもよい。
【００２２】
次に、ディーゼルエンジンの潤滑油の劣化判定方法及びエンジンシステムについて詳細に説明する。
【００２３】
図３は、本発明に係る潤滑油の劣化判定方法を実施する制御装置を備えたエンジンシステムの概略図である。
図３に示すように、潤滑油の劣化判定方法を実施する制御装置を備えたエンジンシステムは、ディーゼルエンジン１０と、ディーゼルエンジン１０の潤滑油３１を溜めるオイルパン２９と、潤滑油３１の循環ラインＬ11に介装され、潤滑油３１を浄化するオイルフィルタ４１と、循環ラインＬ11から潤滑油３１の一部の分取潤滑油３１ａを分取する弁Ｖ１及び分取ラインＬ12と、分取ラインＬ12で分取した潤滑油３１の劣化状態を硫酸添加による温度上昇により検知する潤滑油の劣化検知装置６０と、を具備するものである。なお、図３中、符号４２は新潤滑油タンク、Ｐ2は潤滑油ポンプを図示する。
【００２４】
潤滑油の劣化検知装置６０は、使用済潤滑油である分取潤滑油３１ａを所定量分取する第１の分取容器６１Ａと、分取潤滑油３１ａに所定量の硫酸６３を投入し、硫酸投入による温度変化を計測する第１の温度計測手段６４Ａと、新潤滑油６２を所定量分取する第２の分取容器６１Ｂと、新潤滑油６２に所定量の硫酸６３を投入し、硫酸投入による温度変化を計測する第２の温度計測手段６４Ｂとを具備している。
【００２５】
先ず、エンジン１０のオイルパン２９又は循環ラインＬ11のいずれかのポイントから潤滑油を一定量（例えば１〜１００ｍｌ）抜き取り、耐熱性、耐薬品性のある第１の分取容器６１Ａに投入する。
同様に未使用の新潤滑油も同量第２の分取容器６１Ｂに投入する。
第１及び第２の分取容器６１Ａ、６１Ｂ内に温度計測手段である温度計測手段６４Ａ、６４Ｂを挿入する。
【００２６】
次に、分取潤滑油３１ａ、新潤滑油６２に硫酸６３を１〜２０％（硫酸濃度９８％の場合）の範囲において、一定速度で滴下しつつ、攪拌する。
なお、硫酸６３の添加量は、硫酸濃度及び検査潤滑油との反応性により適宜調整する。ここで、使用する硫酸濃度は、例えば５０〜９８％とするのが好ましい。
【００２７】
硫酸６３の投入後、一定時間（５〜３０分)放置し、一定時間経過後の温度を計測する。
潤滑油はその使用の経時変化による劣化にともない、硫酸と反応して発熱する異物等（金属分）が増大するため、一定時間経過後の温度が高くなるので、その温度上昇を比較する。
【００２８】
図４は温度計測時間と温度上昇との関係を示すグラフである。
分取潤滑油３１ａの温度（Ｔａ）と新潤滑油６２の温度（Ｔｆ）との温度差を、潤滑油体積（Ｖ0）と硫酸添加率（α）の積で割った値Ｍ1を判定値とする。また、潤滑油体積（Ｖ0）と硫酸添加率（α）を常時一定とするのであれば、分取潤滑油３１ａの温度（Ｔａ）と新潤滑油６２の温度（Ｔｆ）の差分を判定値Ｍ１としてもよい。
【００２９】
判定値（Ｍ1）＝{（Ｔａ）−（Ｔｆ）}／{（Ｖ0）×α}・・・（１）
【００３０】
この判定値Ｍ1が許容値以下であるか否か（劣化が許容値以下であるか否か）を評価し、許容値を超えたと判断された場合には、制御部６６において、潤滑油の劣化であると判定する。
この判定の結果、制御部６６は、潤滑油の一部補充又は交換、若しくは運転条件調整の制御を行う。
【００３１】
ここで、潤滑油３１はその劣化が進行しているほど硫酸６３と反応して熱を発生する物質（例えば金属粉、水分等）が多く含まれているため、未使用油である新潤滑油との発熱量（＝一定時間経過後の温度）の差異で劣化判定が可能となる。
【００３２】
例えば新潤滑油が例えば１０〜５０℃とあまり温度上昇が無いのに対し、使用油である分取潤滑油はその劣化の程度によるが、例えば５０〜１００℃程度以上に温度上昇が顕著となる。
【００３３】
本発明による潤滑油の劣化判定方法は、簡易な装置を用いるだけでよいので、試験室で分析を実施する必要がなく、判定結果を即座にエンジンの運転制御及び潤滑油交換に反映することができる。
【００３４】
また、温度計測手段による計測は、所定時間の経過を待つ以外に、温度昇温状態を把握して判断することもできる。
潤滑油はその使用の経時変化による劣化にともない、硫酸と反応して発熱する異物等（金属分）が増大するため、一定時間経過後の温度が高くなるので、その温度の昇温速度が速くなるので、これを比較する。
【００３５】
図５は温度計測時間と昇温速度との関係を示すグラフである。
すなわち、使用油である分取潤滑油３１ａの温度（Ｔａ1、Ｔａ2・・・）と新潤滑油６２の温度（Ｔｆ1、Ｔｆ2・・・）の昇温速度を計測し、昇温速度の差異を潤滑油体積（Ｖ0）と硫酸添加率（α）の積で割った値を判定値Ｍ2とする。また、潤滑油体積（Ｖ0）と硫酸添加率（α）を常時一定とするのであれば、昇温速度の差分を判定値Ｍ2としてもよい。
【００３６】
判定値（Ｍ2）＝{（Ｔａ2−Ｔａ1）−（Ｔｆ2−Ｔｆ1）}／{（Ｖ0）×α）×(ｔ2−ｔ1)}・・・（２）
【００３７】
この判定値Ｍ2が許容値以下であるか否か（劣化が許容値以下であるか否か）を評価し、許容値を超えたと判断された場合には、制御部６６において、潤滑油の劣化であると判定する。
この判定の結果、制御部６６は、潤滑油の一部補充又は交換、若しくは運転条件調整の制御を行う。
この温度昇温速度による判定は、前述した所定時間経過後の温度上昇により判定するものと異なり、短時間での判定が可能となり、より迅速は判定が可能となり、迅速な制御の対応が可能となる。
【００３８】
なお、分析装置は複数の内燃機関で共用することが可能である。
【００３９】
エンジン運転中における潤滑油への燃料の希釈状態を分析する手順について説明する。図６は、実施例に係る潤滑油中の燃料の混入による希釈度合いを計測してその対策を実施するフローチャートの一例である。
【００４０】
まず、運転時間が定期検査時間に達したか否かを判断する（ステップＳＴ１）。
【００４１】
次に、定期検査時間に達していない（ｔＤ：運転時間＜ｔＴ：定期検査期間）と判断した場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、本制御を終了し、引き続き、再度時間の確認をする。
一方、上記定期検査時間に達した（ｔＤ≧ｔＴ）と判断した場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、分岐ラインの弁を開き、潤滑油３１の一部の分取潤滑油３１ａを分取（１〜１００ｍｌ）する（ステップＳＴ２）。
【００４２】
分取潤滑油３１ａを第１の分取容器６１Ａに分取すると共に、新潤滑油も同量第２の分取容器６１Ｂに分取し、その後同時に硫酸を添加する（添加量は潤滑油の２０ｖｏｌ）（ステップＳＴ３）。
【００４３】
所定時間経過後、温度計測手段６４Ａ、６４Ｂで両者の温度を計測し、検査判定値Ｍ1を求める（ステップＳＴ４）。
【００４４】
この検査判定値Ｍ1より、潤滑油の劣化である（許容限界を超えている）か否かを判定する（ステップＳＴ５）。
【００４５】
この判定判断により許容限界を超えていると判断した場合（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、新潤滑油タンク４２と廃油タンク（図示せず）に通じる弁Ｖ5及びＶ6を操作し、オイルパン２９中の潤滑油３１を補充又は入替操作、運転条件調整等の対策を行う(ステップＳＴ６)。
その際、廃油は弁Ｖ6を操作して廃油タンク（図示せず）で保管する。
なお、判断により許容限界を超えていないと判断した場合（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、終了し、再度検査時間まで待機する。
【００４６】
このように、本発明によれば、エンジンの運転中において、潤滑油３１の劣化があることが迅速に確認でき、その劣化の程度に応じて潤滑油３１の補充又は交換に即座に反映することができる。
【００４７】
本実施例によれば、内燃機関の近傍（現場）で潤滑油の分析及び劣化診断が可能であるため、診断結果を迅速に内燃機関の運転制御及び潤滑油交換に反映することができ、事前にトラブルを回避することが可能である。
また、特別な器具や高価な分析装置を必要としないため、検査対象内燃機関の設置場所や地域を選ばず適用することが可能である。
さらに、温度上昇の度合いや昇温速度の度合いから、潤滑油の余寿命の評価を行うこともできる。
【００４８】
また、潤滑油の劣化検知装置の構成が簡易な構成であるため、安価で安定的な潤滑油管理が可能である。
【００４９】
なお、上述した実施例にて、船舶に搭載されて航行用としてのディーゼルエンジンに適用して説明したが、発電用などディーゼルエンジン全般に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ディーゼルエンジン
２０  気筒
３１  潤滑油
６０  潤滑油の劣化検知装置
６１Ａ  第１の分取容器
６１Ｂ  第２の分取容器
６２  新潤滑油
６３  硫酸
６４Ａ  第１の温度計測手段
６４Ｂ  第２の温度計測手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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