(57)【要約】【課題】内燃機関を停止せずにリアルタイムで潤滑油の劣化診断が可能となる潤滑油の劣化検知装置及び方法、潤滑油の劣化検知装置を備えたエンジンシステムを提供する。【解決手段】潤滑油３１の循環ラインＬ11内を循環している潤滑油３１の一部を分取ラインＬ1により分取し、気化空間５１ａを備えた内部を密封可能な分取潤滑油タンク５１と、該分取潤滑油タンク５１を密封状態とし、その後排ガス成分５２をポンプＰ1により吸引除去する不純物除去ラインＬ2と、前記排ガス成分５２を除去後、再度密封状態とし、その後潤滑油３１に含まれる水分を気化空間内に水蒸気５３として気化させる加熱手段５４と、水蒸気５３を計測するガス計測装置５５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】
潤滑油の一部を分取ラインにより分取し、気化空間を備えた内部を密封可能な分取潤滑油タンクと、
該分取潤滑油タンクを密封し、その後排ガス成分を吸引ポンプにより吸引除去する不純物除去ラインと、
前記排ガス成分を除去後、再度密封し、その後潤滑油に含まれる水分を気化空間内に気化させる加熱手段と、
気化された水分を計測するガス計測装置とを具備することを特徴とする潤滑油の劣化検知装置。
【請求項２】
潤滑油の一部を分取し、気化空間を備えた分取潤滑油タンクに貯留し、
次いで、該分取潤滑油タンクを密封し、密封後排ガス成分を除去し、
その後、分取潤滑油タンクの気化空間内に発生した水分由来の水蒸気を計測することを特徴とする潤滑油の劣化検知方法。
【請求項３】
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検知する請求項１の潤滑油の劣化検知装置と、を具備することを特徴とする潤滑油の劣化検知装置を備えたエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油の劣化検知装置及び方法、潤滑油の劣化検知装置を備えた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、燃焼によって生じた水分が燃焼室を経由して潤滑油に混入する。
そして、水分が混入した潤滑油には、例えば粘度低下などの劣化が生じ、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）。
【０００４】
また、潤滑油中に混入する水分の計測は、カールフィッシャー水分計、静電容量式水分計等を用いて計測を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、内燃機関を停止せずにリアルタイムで潤滑油の劣化診断が可能となる潤滑油の劣化検知装置及び方法、潤滑油の劣化検知装置を備えた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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、潤滑油の一部を分取ラインにより分取し、気化空間を備えた内部を密封可能な分取潤滑油タンクと、該分取潤滑油タンクを密封し、その後排ガス成分を吸引ポンプにより吸引除去する不純物除去ラインと、前記排ガス成分を除去後、再度密封し、その後潤滑油に含まれる水分を気化空間内に気化させる加熱手段と、気化された水分を計測するガス計測装置とを具備することを特徴とする潤滑油の劣化検知装置にある。
【０００９】
第２の発明は、潤滑油の一部を分取し、気化空間を備えた分取潤滑油タンクに貯留し、次いで、該分取潤滑油タンクを密封し、密封後排ガス成分を除去し、
その後、分取潤滑油タンクの気化空間内に発生した水分由来の水蒸気を計測することを特徴とする潤滑油の劣化検知方法にある。
【００１０】
第３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検知する第１の潤滑油の劣化検知装置と、を具備することを特徴とする潤滑油の劣化検知装置を備えたエンジンシステムにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関を停止せずにリアルタイムで潤滑油の劣化診断が可能となる。
【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検知装置の概略図である。
【図４】図４は、水分混入率とＴＣＤの検出強度との関係図である。
【図５】図５は、潤滑油の劣化検知装置を備えたエンジンシステムの概略図である。
【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１】
【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検知装置及び方法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検知方法を実施する潤滑油の劣化検知装置の概略図である。
図３に示すように、本実施例に係る潤滑油の劣化検知装置５０は、潤滑油３１の循環ラインＬ11内を循環している潤滑油３１の一部を分取ラインＬ1により分取し、気化空間５１ａを備えた内部を密封可能な分取潤滑油タンク５１と、該分取潤滑油タンク５１を密封状態とし、その後排ガス成分５２をポンプＰ1により吸引除去する不純物除去ラインＬ2と、前記排ガス成分５２を除去後、再度密封状態とし、その後潤滑油３１に含まれる水分を気化空間内５１ａに水蒸気５３として気化させる加熱手段５４と、水蒸気５３を計測するガス計測装置５５とを具備するものである。
図３中、符号５８は水蒸気５３を追い出す圧縮機、５９は配管用ヒータである。
【００２４】
このように、潤滑油３１中に混入した燃料を分析するに際して、運転中において、循環する潤滑油３１からその一部の分取潤滑油３１ａを抜出し、不純物を追い出した後に、分取潤滑油３１ａに混入する水分を加熱手段５４により気化させて水蒸気５３とし、この水蒸気５３をガス計測装置５５で計測することで、水分の混入割合を判断することができる。
【００２５】
ここで、ガス計測装置５６としては、反応生成ガス５５の発生量を計測できるものであれば、いずれでもよく、例えば熱伝導型検出器（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ：ＴＣＤ）、質量分析装置（Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＭＳ）、赤外吸収計測器（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＲ）等を挙げることができる。
【００２６】
図４は、水分混入率とＴＣＤの検出強度との関係図である。
図４に示すように、水分の混入の度合いが高まると、ＴＣＤの検出強度も高くなるという相関関係がある。
なお、判断は、検出強度に複数の閾値（例えばレベルＮｏ．１，レベルＮｏ．２・・・）を設定し、判定の優劣をつけて、その閾値に応じて、後述する制御部における制御を変更するようにしている。
【００２７】
また、分取潤滑油タンク５１からガス計測装置５５までの配管ラインＬ3を加熱手段の配管用ヒータ５９で加熱することにより、水蒸気５３の配管内での付着を防止しつつガス計測装置５５での検出感度の向上を図ることができる。
【００２８】
ここで、分取潤滑油タンク５１内を密封した状態で水蒸気５３を気化させる場合には、その含有量にもよるが、例えば５〜６０分程度放置するのが好ましい。
【００２９】
ここで、分取潤滑油タンク５１の周囲を加熱する加熱手段５４における加熱は、９０〜１８０℃程度とすればよい。
【００３０】
次に、潤滑油の劣化検知装置５０を例えば舶用ディーゼルエンジンシステムに適用した一例について説明する。
図５は、潤滑油の劣化検知装置を備えたエンジンシステムの概略図である。
図５に示すように、潤滑油の劣化検知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を分取する分取ラインＬ1と、分取ラインＬ1で分取した潤滑油の劣化状態を検知する潤滑油の劣化検知装置５０と、を具備するものである。なお、図７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。
【００３１】
このようなシステムにおいて、ディーゼルエンジン１０のオイルパン２９からオイルフィルタ４１を備えた潤滑油３１の循環ラインＬ11が設けられており、この循環ラインＬ11から分岐した分取ラインＬ1により、潤滑油３１の一部の分取潤滑油３１ａを弁Ｖ1及びＶ２を開いて分取し、気化空間５１ａを備えた内部を密封可能な分取潤滑油タンク５１に貯留し、潤滑油３１に混入する水分を気化させた後、その気化した水蒸気５３をガス計測装置５５で計測するようにしている。
【００３２】
先ず、ディーゼルエンジン１０のオイルパン２９から潤滑油３１をその運転状況下で抜き取り、分取潤滑油タンク（以下「タンク」という）５１に貯留する。その後、分取ラインＬ2に介装した弁Ｖ3を開き、ポンプＰ1によりタンク５１内を一旦減圧にして、ブローバイガス等の排気ガス起因の成分（不純物）を除去する。その後、弁Ｖ3を閉じる。
【００３３】
次に、加熱手段５４で加熱しつつ所定時間放置後、潤滑油３１に含有された燃料を十分気化させ、気化空間５１ａ内に潤滑油に混入する水分を気化させる。
次いで、分取潤滑油タンク５１及びガス計測装置５５へ通じるラインＬ3の弁Ｖ4を開放し、圧縮機ラインＬ4の弁Ｖ５を開き圧縮機５８を駆動させて空気を気化空間５１ａ内に送りこみ、気化空間５１ａ内で気化した水蒸気５３を、ガス計測装置５５へ送り、水分量を計測する。
【００３４】
そして、予め準備した水分混合率（％）と検出強度との関係より、閾値に達しているか否かを判断する。
【００３５】
判断は、ガス計測装置５５の出力の結果により、複数の閾値（例えばレベルＮｏ．１，レベルＮｏ．２・・・）を設定し、判定の優劣をつけて、その閾値に応じて、制御部における制御（例えば潤滑油の一部補充又は交換、運転条件調整等）を変更するようにしている。
【００３６】
そして、計測した結果を、信号処理部６１で情報処理（劣化判定）後、制御部６２を通してエンジンの運転制限もしくは潤滑油交換に即座に反映することができる。
【００３７】
本実施例により、水分混入による希釈率の判断が自動で検出が可能となり、昼夜を問わずの監視が可能となる。
【００３８】
なお、判定が終了した後のタンク５１内の潤滑油３１は、廃棄ラインＬ5に介装した弁Ｖ2を開けて、循環ラインＬ11に戻す。
【００３９】
本実施例によれば、簡易な構成でしかも安価な検知装置を１台使用するだけで、潤滑油３１に混入する燃料Ｆの検知可能であり、分析部の低コスト化を図ることができる。
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。
【００４０】
また、潤滑油の種類や製造ロットが異なるものに交換した場合、先ず交換後の潤滑油中の水分の量をガス計測装置で計測し、これを基準として使用状態の潤滑油の水分を計測するようにして、ロット毎による水分含量の変化に対応するようにしてもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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を分取する（ステップＳＴ２）。
【００４４】
分取潤滑油３１ａを分取した後、排気ガス起因の成分を除去する（ステップＳＴ３）。
【００４５】
次に、分取潤滑油タンク５１内を密封して、分取潤滑油タンク５１内を加熱手段５４により加熱しつつ放置し、潤滑油３１中に含まれる水分由来の水蒸気５３を気化空間５１ａ内に充満させる（ステップＳＴ４）。
【００４６】
その後、気化ラインＬ3の弁Ｖ4及び圧縮機ラインＬ4の弁Ｖ5を開き、圧縮機ラインＬ4の弁Ｖ５を開き圧縮機５８を用いて気化空間５１ａ内に気化した水蒸気５３をガス計測装置５５に送り、ここで、ガス分析を行う（ステップＳＴ５）。
【００４７】
このガス分析の結果、燃料混入量が閾値以上か否かを判断する（ステップＳＴ６）。
この判断により閾値を超えていると判断した場合（ステップＳＴ６：Ｙｅｓ）、新潤滑油タンク４２と廃油タンク（図示せず）に通じる弁Ｖ6及びＶ7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(ＳＴ７)。
その際、廃油は弁Ｖ7を操作して廃油タンク（図示せず）で保管する。
なお、判断により閾値を超えていないと判断した場合（ステップＳＴ６：Ｎｏ）、終了し、再度検査時間まで待機する。
【００４８】
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の水分による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。
【００４９】
潤滑油３１に含まれる水蒸気を分析するのみであるので、成分分析が不要となり、検出手段は、安価な装置で良いので、潤滑油３１の管理に要するコストの低廉化を図ることができる。
【００５０】
また、潤滑油３１中に混入するブローバイガス等の排気ガス起因の成分（不純物）をガス計測装置５５に通気する前に、潤滑油３１の脱気操作により除去するため、オイルパン２９中に含まれる排ガス成分の妨害を受けることがない。
【００５１】
本実施例によれば、内燃機関を停止せずにリアルタイムで潤滑油の劣化診断が可能となり、迅速に運転制限を行うことができると共に、潤滑油交換に反映することにより、トラブルを未然に防止することが可能となる。
【００５２】
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。
【００５３】
なお、上述した各実施例にて、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】
【００５４】
１０  ディーゼルエンジン
２０  気筒
３１  潤滑油
５０  潤滑油の劣化検知装置
５１ａ  気化空間
５１  分取潤滑油タンク
５２  排ガス成分
５３  水蒸気
５４  加熱手段
５５  ガス計測装置
【図１】
2012137343.tif 000003
【図２】
2012137343.tif 000004
【図３】
2012137343.tif 000005
【図４】
2012137343.tif 000006
【図５】
2012137343.tif 000007
【図６】
2012137343.tif 000008