オイルレベル検知装置
【課題】オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを安価な構成で確実に検知することができるオイルレベル検知装置を提供すること。
【解決手段】オイルレベル検知装置３０は、信号処理回路３２が、エンジン１のクランク室１６内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知し、ＥＣＵ３３が、クランク室１６内の圧力変動の高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知するように構成している。
【解決手段】オイルレベル検知装置３０は、信号処理回路３２が、エンジン１のクランク室１６内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知し、ＥＣＵ３３が、クランク室１６内の圧力変動の高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知するように構成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルレベル検知装置に関し、特に、内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オイルパンに貯留されたオイルをオイルポンプから吐出して潤滑部位に供給する内燃機関のオイル供給装置が知られている。
通常、潤滑部位は、油圧式可変動弁機構や動弁系の油圧式ラッシュアジャスタ等、内燃機関に搭載される油圧作動機構や、クランクシャフトやカムシャフトの回転摺動部位といった内燃機関の潤滑部位等々を含んで構成されている。
【０００３】
オイルポンプから吐出されるオイルは、これらの複数の潤滑部位に対して、例えば、油圧式可変動弁機構、油圧式ラッシュアジャスタ、内燃機関の潤滑部位といった順にオイル供給経路を通じて供給される。
【０００４】
従来、車両に搭載される内燃機関において、内燃機関の潤滑および冷却に使用するオイルを内燃機関の潤滑部位に送給するオイル供給装置として、内燃機関の回転数に比例したオイル吐出圧に設定されるオイルポンプが用いられている。
【０００５】
ところで、オイルパンに貯留されるオイルは、オイルポンプによって潤滑部位に供給され、潤滑部位の潤滑および冷却を行った後にオイルパンに回収される。
このとき、オイルパンに貯留されるオイル量が少ないと、オイルパンに回収されるオイルの回収効率が悪化し、オイルパン内に貯留されるオイルレベル（油面高さ）が適正量に対して低下、すなわち、不足する。
【０００６】
このようにオイルレベルが低下すると、オイルパンからオイルポンプに向けてオイルを吸い上げるためのストレーナは、空気を吸い込む状態（以下、この状態をエア吸いと呼ぶ）となる可能性がある。
【０００７】
オイルポンプがエア吸い状態になると、オイルポンプから吐出されるオイル吐出圧が低下してしまうため、オイルポンプから潤滑部位に充分な量のオイルを供給することができず、潤滑部位の潤滑性が悪化してしまうおそれがある。
このため、オイルパンに貯留されるオイルレベルが低下したことを運転者に警告して運転者にオイルの補充を促す必要がある。
【０００８】
従来のオイルレベル検知装置としては、オイルパンに貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベルセンサを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このオイルレベルセンサは、オイルパン内に設けられる浮子およびリンク機構等からなり、オイルレベルが低下するのに伴って浮子がオイルと共に変移することを検知することにより、オイルレベルの低下を検知するようになっている。
【０００９】
また、従来のオイルレベル検知装置としては、オイルパン内のオイルレベルを点検するオイルレベルゲージを備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
オイルレベルゲージは、内燃機関に形成された貫通孔に挿入された状態で内燃機関に取付けられており、内燃機関に取付けられた際にその先端がオイルパン内に充填されたオイルに浸かるようになっている。
【００１０】
このオイルレベル検知装置は、内燃機関に取付けたオイルレベルゲージを取外すとともにオイルレベルゲージの先端に付着したオイルを目視することによって、オイルパン内のオイルレベルや状態を確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２８６０６３号公報
【特許文献２】特開２００９−１８０１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような従来のオイルレベルセンサは、浮子やリンク機構等を備えており、非常に高価であるため、オイルレベルセンサによってオイルパン内のオイルレベルを検知するように構成した場合には、オイルレベル検知装置の製造コストが増大してしまう。
【００１３】
また、従来のオイルレベルゲージは、運転手にオイル点検作業を依存することになるため、オイル点検を頻繁に行わない運転手にあっては、オイルレベルが低下したことを気づかないおそれがある。
【００１４】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを安価な構成で確実に検知することができるオイルレベル検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るオイルレベル検知装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置であって、前記内燃機関のクランクシャフトが収納されたクランク室内の圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知し、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたものから構成されている。
【００１６】
このオイルレベル検知装置は、内燃機関のクランク室内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室内のオイルミスト量を検知する。
【００１７】
クランク室内の圧力変動は、内燃機関のクランクシャフトの回転（ピストンの往復運動）に起因するクランク室内の圧力変動の低周波数成分と主にオイルミストの飛散による高周波成分とを含んだ周波数成分となっている。
【００１８】
そして、クランク室内のオイルミスト量が多い程、クランク室内の圧力変動の高周波成分の振幅が大きくなるため、クランク室内の高周波成分に基づいてクランク室内のオイルミスト量を検知することができる。
【００１９】
また、クランク室内のオイルミストは、例えば、クランクシャフトに設けられたカウンタウェイトの回転による気流によってオイルパンから掻き上げられたり、内燃機関の潤滑部位を潤滑後に、エンジンブロックによって滴下されたオイルがクランクシャフトに衝突して飛散することにより発生する。
【００２０】
このため、オイル貯留手段に貯留されるオイル量が多いと、クランク室内のオイルミスト量が多くなり、クランク室内の圧力変動の高周波成分の振幅が大きくなる。また、オイル貯留手段に貯留されるオイル量が少ないと、クランク室内のオイルミスト量が少なくなり、クランク室内の圧力変動の高周波成分の振幅が小さくなる。
【００２１】
したがって、クランク室内の圧力変動の高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知することにより、高価なオイルレベルセンサを不要にできるとともに、オイル点検作業を運転手に依存するのを不要にでき、オイルレベル検知装置は、安価な構成でオイルレベルが低下したことを確実に検知することができる。
【００２２】
上記（１）のオイルレベル検知装置において、（２）前記クランク室内の圧力を検知する圧力センサを備え、前記オイルレベル検知手段が、前記圧力センサから取得した圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知するものから構成されている。
【００２３】
このオイルレベル検知装置は、オイルレベル検知手段が圧力センサから取得した圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室内のオイルミスト量を検知するので、クランク室内の圧力の実測値からクランク室内の圧力変動を確実に検知することができる。
【００２４】
上記（１）または（２）のオイルレベル検知装置において、（３）前記オイルレベル検知手段から入力した駆動信号に基づいてオイルレベルが低下したことを警告する警告手段を備え、前記オイルレベル検知手段は、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記警告手段に前記駆動信号を出力するものから構成されている。
【００２５】
このオイルレベル検知装置は、オイルレベル検知手段が、高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、警告手段による警告を行うので、オイルレベルが低下したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対してオイル貯留手段にオイルを補充する作業を促すことができ、オイル貯留手段内のオイルレベルを適正なものにして、内燃機関の潤滑部位の潤滑性が悪化してしまうのを防止できる。
【００２６】
上記（１）〜（３）に記載のオイルレベル検知装置において、（４）前記オイルレベル検知手段は、前記クランク室内の圧力検知値の周波数成分から前記内燃機関の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、前記抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知するものから構成されている。
【００２７】
このオイルレベル検知装置は、オイルレベル検知手段が、クランク室内の圧力検知値の周波数成分から内燃機関の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知するので、クランク室の圧力変動の周波数成分から内燃機関のクランクシャフトの回転に起因するクランク室の圧力変動の低周波成分を取り除いて高周波成分のみを検知することができる。
【００２８】
このため、オイルレベル検知手段は、クランク室内のオイルミスト量を正確に検知することができ、このオイルミスト量に基づいてオイル貯留手段内のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
【００２９】
上記（１）〜（４）のオイルレベル検知装置において、（５）内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段を有し、前記オイルレベル検知手段は、前記内燃機関の回転数に応じて前記閾値を変更して設定し、前記回転数検知手段の検知情報に基づき、前記高周波成分の圧力値が前記内燃機関の回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたものから構成されている。
【００３０】
クランク室内に飛散するオイルミスト量は、内燃機関の回転数が大きくなるにつれて増大するようになっており、内燃機関の回転数と比例関係となる。このため、クランク室内の圧力値の高周波成分は、内燃機関の回転数が大きくなるにつれて大きくなる。
このため、高周波成分の圧力値の閾値を内燃機関の回転数にかかわらずに一定にすると、オイルレベルを正確に判定することができない。
【００３１】
そこで、オイルレベル検知手段が、内燃機関の回転数に応じて閾値を変更して設定することにより、内燃機関の回転数に応じて変動するクランク室内の高周波成分に応じた最適な閾値を設定し、回転数検知手段によって検知された内燃機関の回転数に基づき、高周波成分の圧力値が内燃機関の回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知する。
【００３２】
このようにすれば、オイル貯留手段のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを安価な構成で確実に検知することができるオイルレベル検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、オイルレベル検知装置を備えた内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、エンジン回転数とクランク室内のオイル飛沫量との関係を示す図である。
【図３】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、クランク室内の高周波成分の圧力値とオイル飛沫量との関係を示す図である。
【図４】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、図１の部分拡大図である。
【図５】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、クランク室内のオイルミスト量が多い場合のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図６】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、クランク室内のオイルミスト量が少ない場合のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図７】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、信号処理回路のＨＰＦによる信号処理後のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図８】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、信号処理回路の半波整流回路による信号処理後のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図９】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、信号処理回路のＬＰＦによる信号処理後のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図１０】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、オイルレベル検知処理プログラムのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係るオイルレベル検知装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図１０は、本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図である。
【００３６】
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１は、エンジン本体１０と、オイルレベル検知装置３０とを備えている。
【００３７】
エンジン本体１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に設けられた図示しないシリンダヘッドと、シリンダブロック１１の下部に設けられたオイルパン１２とを含んで構成されている。
シリンダブロック１１にはピストン１３が昇降自在に設けられており、ピストン１３は、 コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。
【００３８】
クランクシャフト１５は、シリンダブロック１１の下部に形成されたクランク室１６に収納されており、クランク室１６内に設けられたベアリングキャップ１６ａを介してシリンダブロック１１に回転自在に設けられている。
なお、本実施の形態のクランク室１６は、シリンダブロック１１によって形成されている。また、シリンダブロックの下部にクランクケースを固定し、クランクケースの内部によってクランク室を形成してもよい。
【００３９】
クランクシャフト１５は、コネクティングロッド１４を介してピストン１３が取付けられるクランクピン１７と、クランク室１６内のベアリングキャップ１６ａに回転自在に支持されるクランクジャーナル１８と、クランクシャフト１５の全体の重量バランスを取るためのカウンタウェイト１９とを備えている。このカウンタウェイト１９は、エンジン１の気筒数に応じた数だけ設けられている。
【００４０】
このエンジン１は、エンジン１の運転時に燃焼室内で燃料が燃焼する際の燃焼エネルギーによりピストン１３が上下に往復運動を行うと、この往復運動がコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５の回転運動に変換されて出力される。
【００４１】
オイルパン１２は、オイル貯留手段を構成しており、オイルパン１２にはエンジンオイル（以下、単にオイルという）が貯留されている。なお、図１において、オイルの液面Ｈ１の高さがオイルレベルに相当する。
オイルパン１２内には図示しないオイルストレーナが設けられており、このオイルストレーナは、下端部が常にオイルパン１２内のオイルに浸漬されるように配置されている。
【００４２】
また、オイルストレーナの上端は、図示しないオイルポンプに接続されており、エンジン１の運転時には、オイルポンプが作動してオイルパン１２内に貯留されたオイルを吸い込んで汲み上げるようになっている。
【００４３】
そして、エンジン本体１０内の各部の潤滑、冷却等に使用されたオイルは、エンジン本体１０内を落下したり、流れ落ちることにより、オイルパン１２に回収される。また、クランクシャフト１５とオイルパン１２の間にはバッフルプレート２０が設けられており、このバッフルプレート２０は、クランクシャフト１５と干渉しない位置に配置されている。
【００４４】
また、シリンダブロック１１の内部には圧力検知手段としての圧力センサ２１が設けられており、圧力センサ２１は、１つのカウンタウェイト１９に対向した位置に設置されている。
【００４５】
この圧力センサ２１は、圧力導入パイプ２２と、圧力検知部２３とによって構成されている。圧力導入パイプ２２の基端部２２ａは、圧力検知部２３に連結されており、クランク室１６の圧力が圧力導入パイプ２２を介して圧力検知部２３に伝えられるようになっている。圧力検知部２３は、クランク室１６の圧力が高くなる程、出力信号が大きくなるように構成されている。
【００４６】
なお、オイルパン１２の形状は、均一な形状とはなっておらず、場所によって段差等を有し、オイルパン１２の底面よりも高い位置でオイルパン１２内に貯留されるオイルの部位が存在することになる。
【００４７】
このため、オイルパン１２内のオイルの高さは、オイルパン１２の場所によって異なっている。したがって、圧力センサ２１は、オイルパン１２内のオイルの高さが最も高い場所の上方に位置するカウンタウェイト１９に対向して設置することが好ましい。
【００４８】
何故なら、オイルレベルが低下すると、オイルパン１２の底面よりも高い段差上に貯留されるオイルが段差上からオイルパンの底面上に位置するオイルに流れ込んで、カウンタウェイトの回転気流によってオイルが掻き上げられず、圧力センサ２１がオイルミストの圧力を高精度に検知できないおそれがあるからである。
【００４９】
また、クランクシャフト１５には回転数検知手段としての回転数センサ２４が設けられており、この回転数センサ２４は、所定角度単位のクランクシャフト１５の回転からエンジン回転数を検知して電気信号に変換して出力するようになっている。
【００５０】
オイルレベル検知装置３０は、オイルレベル検知手段３１を備えており、このオイルレベル検知手段３１は、信号処理回路３２および電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：以下、ＥＣＵという）３３を含んで構成されている。
【００５１】
信号処理回路３２は、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３４と、半波整流回路３５と、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３６とを含んで構成されている。
【００５２】
ＨＰＦ３４は、圧力センサ２１から入力されたクランク室１６内の圧力検知値の周波数成分から低周波成分を除去するようになっている。
【００５３】
この低周波成分は、エンジン１の最高回転数に相当する周波数成分であり、ＨＰＦ３４は、この低周波数成分以上の高周波成分を抽出するようになっている。
【００５４】
半波整流回路３５は、ＨＰＦ３４から入力される信号の負の成分を除去する処理を行うようになっている。すなわち、半波整流回路３５は、ＨＰＦ３４から入力される信号の正の成分のみを抽出する。また、ＬＰＦ３６は、半波整流回路３５から入力される信号を平滑化する処理を行うようになっている。
【００５５】
このように信号処理回路３２は、圧力センサ２１によって検知されたクランク室１６内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知する処理を実行する。
【００５６】
ＥＣＵ３３は、例えば、マイクロコンピュータを主体に構成された電子回路からなり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含んで構成されている。
ＲＯＭには、オイルレベル検知プログラム、オイルレベル検知プログラムを実行する際に参照されるオイルレベル判定マップ等が記憶されている。
【００５７】
オイルレベル判定マップは、エンジン回転数とエンジン回転数に応じたオイルレベルを判定するための閾値とが関連付けられて記憶されている。
ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。
【００５８】
ＥＣＵ３３は、信号処理回路３２から入力された信号、回転数センサ２４からの入力される信号に基づいてオイルレベル判定マップを参照し、信号処理回路３２から入力された高周波成分の圧力値がエンジン回転数に応じて定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知する処理を実行する。
【００５９】
また、ＥＣＵ３３には、メータパネルに設けられた警告手段としてのウォーニングランプ３７が電気的に接続されている。ウォーニングランプ３７は、ＥＣＵ３３から駆動信号が入力したときに、点灯あるいは点滅することにより、運転者やメンテナンスを行う際の作業者等にオイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを警告する。
【００６０】
また、警告手段は、ウォーニングランプ３７に限定されるものではなく、警報音あるいは音声を発生させるブザーやスピーカ等から構成してもよい。
【００６１】
次に、信号処理回路３２によってクランク室１６内のオイルミストを計測する方法について説明する。
クランク室１６内に存在するオイルミストの量は、エンジンの運転状態等によって変化する。図２に示すように、オイルパン１２内のオイルレベルが適正レベルよりもＡｍｍ多い状態では、Ａで示すように、オイル飛沫量が多くなる。
【００６２】
また、オイルパン１２内のオイルレベルが適正レベルよりもＢｍｍ少ない状態では、Ｂで示すように、オイル飛沫量が少なくなる。このようにオイル飛沫量は、エンジン回転数が増大するにつれて多くなる特性を有する。
【００６３】
また、図３に示すように、エンジン回転数が同一のときに、クランク室１６内のオイル飛沫量を増大させた場合に、クランク室１６内の圧力の高周波成分は、オイル飛沫量が多い程、高くなる。
したがって、図２、図３から明らかなように、クランク室１６内の高周波成分の圧力変動の幅が小さい程、クランク室１６内のオイル飛沫量が少ないことになり、オイル飛沫量が少ないと言うことは、オイルパン１２のオイルレベルが低下しているものと言える。
【００６４】
なお、図４に示すように、圧力センサ２１の圧力導入パイプ２２の先端部２２ａの近傍をオイルミストが通過する場合、オイルミストＯ１が圧力導入パイプ２２の先端部２２ａに近づくとき、圧力センサ２１により検知されるクランク室１６内の圧力が高くなる。
【００６５】
逆に、オイルミストＯ２が圧力導入パイプ２２の先端部２２ａから遠ざかるとき、圧力センサ２１により検知されるクランク室１６内の圧力が低くなる。
【００６６】
ところが、オイルミストが飛ぶ方向はランダムであるため、全体的に見れば、クランク室１６内の圧力変動は、クランク室１６内のオイルミスト量が多いとき、図５に示す挙動を示し、クランク室１６内のオイルミスト量が少ないとき、図６に示す挙動を示す。
【００６７】
図７は、圧力センサ２１の検知信号に対して、ＨＰＦ３４による信号処理を行った後の波形を示している。ＨＰＦ３４によって、クランク室１６の圧力変動の速い成分が抽出される。
【００６８】
ＨＰＦ３４による信号処理では、クランク室１６の圧力変動が速い程、すなわち、圧力変動の周波数が高い程、振れ幅の大きな信号が得られる。このため、クランク室１６内のオイルミスト量が多い程、振れ幅の大きな信号が得られる。
【００６９】
ＨＰＦ３４により抽出する周波数の値は、エンジン本体１０の最高回転数よりも十分に高い値であれば任意に設定可能であり、例えば、１ｋＨｚに設定されている。
【００７０】
エンジン本体１０の最高回転数を、例えば、６０００ｒｐｍとすると、６０００ｒｐｍは１００Ｈｚに相当するので、１ｋＨｚは、エンジン本体１０の回転数よりも十分に高い値となる。このため、エンジン本体１０のクランクシャフト１５の回転（ピストン１３の往復運動）に起因するクランク室１６内の圧力変動は、 ＨＰＦ３４によって除去されることになる。そして、この場合、ＨＰＦ３４によって抽出される高周波成分は、主としてクランク室１６内のオイルミスト量の変動による圧力変動の成分となる。
【００７１】
次に、半波整流回路３５によって、図８に示すように、ＨＰＦ３４から出力された信号の負の周波数成分がカットされ、正の周波数成分が抽出される。図８では、図７に示すＨＰＦ３４による信号処理後の信号に対し、半波整流回路３５による信号処理を行った後のクランク室１６の圧力の波形を示している。
【００７２】
半波整流回路３５によって、負の周波数成分がカットされたパルス状の信号が得られる。ここでは、図７の基準圧力値Ｐ１（例えば平均圧力）よりも大きな信号の成分が正の成分とされ、基準圧力値Ｐ１よりも小さな信号の周波数成分が負の周波数成分とされている。半波整流回路３５による信号処理では、クランク室１６内のオイルミスト量が多い程、大きな値（波高）のパルスが得られる。
【００７３】
次に、ＬＰＦ３６によって、図９に示すように、半波整流回路３５から出力されたパルス状の信号が平均化され、平滑な信号が得られる。図９では、半波整流回路３５による信号処理後の図５に示す信号に対しＬＰＦ３６による信号処理を行った後のクランク室１６の圧力の波形を実線で示す。
【００７４】
また、半波整流回路３５による信号処理後の図６に示す信号に対しＬＰＦ３６による信号処理を行った後のクランク室１６の圧力の波形を実線で示す。ＬＰＦ３６による信号処理では、入力されるパルスが大きい程、大きな値の信号が得られる。このため、クランク室１６内のオイルミスト量が多い程、大きな値の信号が得られ、クランク室１６内のオイルミスト量が少ない程、例えば、図６に示すような小さな値の信号が得られることになる。
【００７５】
次に、図１０に示すフローチャートに基づいてオイルレベル検知処理を説明する。なお、図１０に示すフローチャートは、ＥＣＵ３３によって実行されるオイルレベル検知プログラムである。
【００７６】
まず、ＥＣＵ３３は、回転数センサ２４からの検知情報に基づいてクランクシャフト１５の回転数、すなわち、エンジン回転数を読み込む（ステップＳ１）。
【００７７】
次いで、ＥＣＵ３３は、ＲＯＭに格納されたオイルレベル判定マップを参照し、回転数センサ２４によって検知された回転数に応じた閾値Ｐを取得する（ステップＳ２）。
【００７８】
なお、この閾値Ｐは、エンジン回転数に応じた高周波成分（オイルミスト量）に対して割り当てられているが、例えば、１５００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍの範囲では、ＡｋＰａ、１６００ｒｐｍ〜１７００ｒｐｍの範囲では、ＢｋＰａというようにエンジン回転数に幅を有して割り当てられている。
【００７９】
また、この閾値Ｐは、オイルレベルが適正な場合の高周波成分の圧力値よりも低く設定されている。このため、オイルレベルが適正なレベルよりも若干低下した状態で警告を行うのを防止することができる。
【００８０】
次いで、ＥＣＵ３３は、信号処理回路３２によって検知された高周波成分の圧力値Ｐｉを取得し（ステップＳ３）、この取得された圧力値Ｐｉが閾値Ｐ以下であるか否かを判別する（ステップＳ４）。
【００８１】
ＥＣＵ３３は、図９に示すように、圧力値Ｐｉが閾値Ｐを超えているものと判断した場合には、例えば、オイルパン１２内のオイルレベルが補充を行うレベルまで低下していないものと判断してステップＳ１に戻る。
【００８２】
また、ＥＣＵ３３は、図９に示すように、圧力値Ｐｉが閾値Ｐ以下であるものと判断した場合には、例えば、オイルパン１２内のオイルレベルがオイルの補充を行うレベルまで低下しているものと判定して、駆動信号をウォーニングランプ３７に出力し（ステップＳ５）、今回の処理を終了する。
【００８３】
ウォーニングランプ３７は、ＥＣＵ３３から駆動信号を入力すると、点灯または点滅によって運転者やメンテナンスを行う際の作業者等にオイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを警告する。
【００８４】
このため、運転者は、オイルパン１２内のオイルが不足したものと判断して、オイルパン１２にオイルを補充する作業を行う。
【００８５】
このように本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、信号処理回路３２が、エンジン１のクランク室１６内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知し、ＥＣＵ３３が、クランク室１６内の圧力変動の高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知するように構成している。
【００８６】
このため、オイルレベル検知装置３０は、高価なオイルレベルセンサを不要にできるとともに、オイル点検作業を運転手に依存するのを不要にでき、オイルレベル検知装置３０は、安価な構成でオイルレベルが低下したことを確実に検知することができる。
【００８７】
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、クランク室１６内の圧力を検知する圧力センサ２１を備え、信号処理回路３２が、圧力センサ２１から取得した圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知するので、クランク室１６内の実測値からクランク室１６内の圧力変動を確実に検知することができる。
【００８８】
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、ウォーニングランプ３７による警告を行うようにしたので、オイルレベルが低下したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対してオイルパン１２にオイルを補充する作業を促すことができ、オイルパン１２のオイルレベルを適正なものにして、エンジン１の潤滑部位の潤滑性が悪化してしまうのを防止できる。
【００８９】
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、信号処理回路３２が、クランク室１６内の圧力検知値の周波数成分からエンジン１の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、この抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知するので、クランク室１６の圧力変動の周波数成分からエンジン１のクランクシャフト１５の回転に起因するクランク室１６の圧力変動の低周波成分を取り除いて高周波成分のみを取得することができる。
【００９０】
このため、信号処理回路３２は、オイルミスト量を正確に検知することができ、ＥＣＵ３３は、オイルミスト量に基づいてオイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、ＥＣＵ３３が、エンジン１の回転数に応じて閾値を変更して設定している。
【００９１】
すなわち、クランク室１６内に飛散するオイルミスト量は、図２に示すように、エンジン１の回転数が大きくなるにつれて増大するようになっており、エンジン１の回転数と比例関係となる。このため、クランク室１６内の高周波成分は、エンジン１の回転数が大きくなるにつれて大きくなる。
【００９２】
このため、高周波成分の圧力値の閾値をエンジン１の回転数にかかわらずに一定にすると、オイルレベルを正確に判定することができない。
【００９３】
したがって、本実施の形態のＥＣＵ３３は、エンジン回転数に応じて閾値を変更して設定することにより、エンジン回転数に応じて変動するクランク室１６内の高周波成分に応じた最適な閾値を設定し、回転数センサ２４によって検知されたエンジン回転数に基づき、高周波成分の圧力値がエンジン回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知するようにしている。
【００９４】
このようにすれば、オイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
なお、本実施の形態では、１つのカウンタウェイト１９に対向する位置に圧力センサ２１を設けているが、２つ以上のカウンタウェイト１９のそれぞれに対向する位置に圧力センサを設けてもよい。
【００９５】
また、本実施の形態では、オイルレベル検知装置を車両用内燃機関に適用した例について説明したが、オイルレベル検知装置は、動力源として内燃機関を用いるものであれば適用可能であり、例えば、所謂ハイブリッド車や自動二輪車等に搭載される内燃機関はもとより、船舶や建設設備等のように車両以外のものに搭載される内燃機関にも適用可能である。
【００９６】
以上のように、本発明に係るオイルレベル検知装置は、オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを安価な構成で確実に検知することができるという効果を有し、内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置等として有用である。
【符号の説明】
【００９７】
１ エンジン（内燃機関）
１２ オイルパン（オイル貯留手段）
１５ クランクシャフト
２１ 圧力センサ（圧力検知手段）
２４ 回転数センサ（回転数検知手段）
３０ オイルレベル検知装置
３１ オイルレベル検知手段
３７ ウォーニングランプ（警告手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルレベル検知装置に関し、特に、内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オイルパンに貯留されたオイルをオイルポンプから吐出して潤滑部位に供給する内燃機関のオイル供給装置が知られている。
通常、潤滑部位は、油圧式可変動弁機構や動弁系の油圧式ラッシュアジャスタ等、内燃機関に搭載される油圧作動機構や、クランクシャフトやカムシャフトの回転摺動部位といった内燃機関の潤滑部位等々を含んで構成されている。
【０００３】
オイルポンプから吐出されるオイルは、これらの複数の潤滑部位に対して、例えば、油圧式可変動弁機構、油圧式ラッシュアジャスタ、内燃機関の潤滑部位といった順にオイル供給経路を通じて供給される。
【０００４】
従来、車両に搭載される内燃機関において、内燃機関の潤滑および冷却に使用するオイルを内燃機関の潤滑部位に送給するオイル供給装置として、内燃機関の回転数に比例したオイル吐出圧に設定されるオイルポンプが用いられている。
【０００５】
ところで、オイルパンに貯留されるオイルは、オイルポンプによって潤滑部位に供給され、潤滑部位の潤滑および冷却を行った後にオイルパンに回収される。
このとき、オイルパンに貯留されるオイル量が少ないと、オイルパンに回収されるオイルの回収効率が悪化し、オイルパン内に貯留されるオイルレベル（油面高さ）が適正量に対して低下、すなわち、不足する。
【０００６】
このようにオイルレベルが低下すると、オイルパンからオイルポンプに向けてオイルを吸い上げるためのストレーナは、空気を吸い込む状態（以下、この状態をエア吸いと呼ぶ）となる可能性がある。
【０００７】
オイルポンプがエア吸い状態になると、オイルポンプから吐出されるオイル吐出圧が低下してしまうため、オイルポンプから潤滑部位に充分な量のオイルを供給することができず、潤滑部位の潤滑性が悪化してしまうおそれがある。
このため、オイルパンに貯留されるオイルレベルが低下したことを運転者に警告して運転者にオイルの補充を促す必要がある。
【０００８】
従来のオイルレベル検知装置としては、オイルパンに貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベルセンサを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このオイルレベルセンサは、オイルパン内に設けられる浮子およびリンク機構等からなり、オイルレベルが低下するのに伴って浮子がオイルと共に変移することを検知することにより、オイルレベルの低下を検知するようになっている。
【０００９】
また、従来のオイルレベル検知装置としては、オイルパン内のオイルレベルを点検するオイルレベルゲージを備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
オイルレベルゲージは、内燃機関に形成された貫通孔に挿入された状態で内燃機関に取付けられており、内燃機関に取付けられた際にその先端がオイルパン内に充填されたオイルに浸かるようになっている。
【００１０】
このオイルレベル検知装置は、内燃機関に取付けたオイルレベルゲージを取外すとともにオイルレベルゲージの先端に付着したオイルを目視することによって、オイルパン内のオイルレベルや状態を確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２８６０６３号公報
【特許文献２】特開２００９−１８０１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような従来のオイルレベルセンサは、浮子やリンク機構等を備えており、非常に高価であるため、オイルレベルセンサによってオイルパン内のオイルレベルを検知するように構成した場合には、オイルレベル検知装置の製造コストが増大してしまう。
【００１３】
また、従来のオイルレベルゲージは、運転手にオイル点検作業を依存することになるため、オイル点検を頻繁に行わない運転手にあっては、オイルレベルが低下したことを気づかないおそれがある。
【００１４】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを安価な構成で確実に検知することができるオイルレベル検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るオイルレベル検知装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置であって、前記内燃機関のクランクシャフトが収納されたクランク室内の圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知し、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたものから構成されている。
【００１６】
このオイルレベル検知装置は、内燃機関のクランク室内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室内のオイルミスト量を検知する。
【００１７】
クランク室内の圧力変動は、内燃機関のクランクシャフトの回転（ピストンの往復運動）に起因するクランク室内の圧力変動の低周波数成分と主にオイルミストの飛散による高周波成分とを含んだ周波数成分となっている。
【００１８】
そして、クランク室内のオイルミスト量が多い程、クランク室内の圧力変動の高周波成分の振幅が大きくなるため、クランク室内の高周波成分に基づいてクランク室内のオイルミスト量を検知することができる。
【００１９】
また、クランク室内のオイルミストは、例えば、クランクシャフトに設けられたカウンタウェイトの回転による気流によってオイルパンから掻き上げられたり、内燃機関の潤滑部位を潤滑後に、エンジンブロックによって滴下されたオイルがクランクシャフトに衝突して飛散することにより発生する。
【００２０】
このため、オイル貯留手段に貯留されるオイル量が多いと、クランク室内のオイルミスト量が多くなり、クランク室内の圧力変動の高周波成分の振幅が大きくなる。また、オイル貯留手段に貯留されるオイル量が少ないと、クランク室内のオイルミスト量が少なくなり、クランク室内の圧力変動の高周波成分の振幅が小さくなる。
【００２１】
したがって、クランク室内の圧力変動の高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知することにより、高価なオイルレベルセンサを不要にできるとともに、オイル点検作業を運転手に依存するのを不要にでき、オイルレベル検知装置は、安価な構成でオイルレベルが低下したことを確実に検知することができる。
【００２２】
上記（１）のオイルレベル検知装置において、（２）前記クランク室内の圧力を検知する圧力センサを備え、前記オイルレベル検知手段が、前記圧力センサから取得した圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知するものから構成されている。
【００２３】
このオイルレベル検知装置は、オイルレベル検知手段が圧力センサから取得した圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室内のオイルミスト量を検知するので、クランク室内の圧力の実測値からクランク室内の圧力変動を確実に検知することができる。
【００２４】
上記（１）または（２）のオイルレベル検知装置において、（３）前記オイルレベル検知手段から入力した駆動信号に基づいてオイルレベルが低下したことを警告する警告手段を備え、前記オイルレベル検知手段は、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記警告手段に前記駆動信号を出力するものから構成されている。
【００２５】
このオイルレベル検知装置は、オイルレベル検知手段が、高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、警告手段による警告を行うので、オイルレベルが低下したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対してオイル貯留手段にオイルを補充する作業を促すことができ、オイル貯留手段内のオイルレベルを適正なものにして、内燃機関の潤滑部位の潤滑性が悪化してしまうのを防止できる。
【００２６】
上記（１）〜（３）に記載のオイルレベル検知装置において、（４）前記オイルレベル検知手段は、前記クランク室内の圧力検知値の周波数成分から前記内燃機関の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、前記抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知するものから構成されている。
【００２７】
このオイルレベル検知装置は、オイルレベル検知手段が、クランク室内の圧力検知値の周波数成分から内燃機関の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知するので、クランク室の圧力変動の周波数成分から内燃機関のクランクシャフトの回転に起因するクランク室の圧力変動の低周波成分を取り除いて高周波成分のみを検知することができる。
【００２８】
このため、オイルレベル検知手段は、クランク室内のオイルミスト量を正確に検知することができ、このオイルミスト量に基づいてオイル貯留手段内のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
【００２９】
上記（１）〜（４）のオイルレベル検知装置において、（５）内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段を有し、前記オイルレベル検知手段は、前記内燃機関の回転数に応じて前記閾値を変更して設定し、前記回転数検知手段の検知情報に基づき、前記高周波成分の圧力値が前記内燃機関の回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたものから構成されている。
【００３０】
クランク室内に飛散するオイルミスト量は、内燃機関の回転数が大きくなるにつれて増大するようになっており、内燃機関の回転数と比例関係となる。このため、クランク室内の圧力値の高周波成分は、内燃機関の回転数が大きくなるにつれて大きくなる。
このため、高周波成分の圧力値の閾値を内燃機関の回転数にかかわらずに一定にすると、オイルレベルを正確に判定することができない。
【００３１】
そこで、オイルレベル検知手段が、内燃機関の回転数に応じて閾値を変更して設定することにより、内燃機関の回転数に応じて変動するクランク室内の高周波成分に応じた最適な閾値を設定し、回転数検知手段によって検知された内燃機関の回転数に基づき、高周波成分の圧力値が内燃機関の回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知する。
【００３２】
このようにすれば、オイル貯留手段のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを安価な構成で確実に検知することができるオイルレベル検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、オイルレベル検知装置を備えた内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、エンジン回転数とクランク室内のオイル飛沫量との関係を示す図である。
【図３】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、クランク室内の高周波成分の圧力値とオイル飛沫量との関係を示す図である。
【図４】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、図１の部分拡大図である。
【図５】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、クランク室内のオイルミスト量が多い場合のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図６】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、クランク室内のオイルミスト量が少ない場合のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図７】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、信号処理回路のＨＰＦによる信号処理後のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図８】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、信号処理回路の半波整流回路による信号処理後のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図９】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、信号処理回路のＬＰＦによる信号処理後のクランク室の圧力の波形を示す図である。
【図１０】本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図であり、オイルレベル検知処理プログラムのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係るオイルレベル検知装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図１０は、本発明に係るオイルレベル検知装置の一実施の形態を示す図である。
【００３６】
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１は、エンジン本体１０と、オイルレベル検知装置３０とを備えている。
【００３７】
エンジン本体１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に設けられた図示しないシリンダヘッドと、シリンダブロック１１の下部に設けられたオイルパン１２とを含んで構成されている。
シリンダブロック１１にはピストン１３が昇降自在に設けられており、ピストン１３は、 コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。
【００３８】
クランクシャフト１５は、シリンダブロック１１の下部に形成されたクランク室１６に収納されており、クランク室１６内に設けられたベアリングキャップ１６ａを介してシリンダブロック１１に回転自在に設けられている。
なお、本実施の形態のクランク室１６は、シリンダブロック１１によって形成されている。また、シリンダブロックの下部にクランクケースを固定し、クランクケースの内部によってクランク室を形成してもよい。
【００３９】
クランクシャフト１５は、コネクティングロッド１４を介してピストン１３が取付けられるクランクピン１７と、クランク室１６内のベアリングキャップ１６ａに回転自在に支持されるクランクジャーナル１８と、クランクシャフト１５の全体の重量バランスを取るためのカウンタウェイト１９とを備えている。このカウンタウェイト１９は、エンジン１の気筒数に応じた数だけ設けられている。
【００４０】
このエンジン１は、エンジン１の運転時に燃焼室内で燃料が燃焼する際の燃焼エネルギーによりピストン１３が上下に往復運動を行うと、この往復運動がコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５の回転運動に変換されて出力される。
【００４１】
オイルパン１２は、オイル貯留手段を構成しており、オイルパン１２にはエンジンオイル（以下、単にオイルという）が貯留されている。なお、図１において、オイルの液面Ｈ１の高さがオイルレベルに相当する。
オイルパン１２内には図示しないオイルストレーナが設けられており、このオイルストレーナは、下端部が常にオイルパン１２内のオイルに浸漬されるように配置されている。
【００４２】
また、オイルストレーナの上端は、図示しないオイルポンプに接続されており、エンジン１の運転時には、オイルポンプが作動してオイルパン１２内に貯留されたオイルを吸い込んで汲み上げるようになっている。
【００４３】
そして、エンジン本体１０内の各部の潤滑、冷却等に使用されたオイルは、エンジン本体１０内を落下したり、流れ落ちることにより、オイルパン１２に回収される。また、クランクシャフト１５とオイルパン１２の間にはバッフルプレート２０が設けられており、このバッフルプレート２０は、クランクシャフト１５と干渉しない位置に配置されている。
【００４４】
また、シリンダブロック１１の内部には圧力検知手段としての圧力センサ２１が設けられており、圧力センサ２１は、１つのカウンタウェイト１９に対向した位置に設置されている。
【００４５】
この圧力センサ２１は、圧力導入パイプ２２と、圧力検知部２３とによって構成されている。圧力導入パイプ２２の基端部２２ａは、圧力検知部２３に連結されており、クランク室１６の圧力が圧力導入パイプ２２を介して圧力検知部２３に伝えられるようになっている。圧力検知部２３は、クランク室１６の圧力が高くなる程、出力信号が大きくなるように構成されている。
【００４６】
なお、オイルパン１２の形状は、均一な形状とはなっておらず、場所によって段差等を有し、オイルパン１２の底面よりも高い位置でオイルパン１２内に貯留されるオイルの部位が存在することになる。
【００４７】
このため、オイルパン１２内のオイルの高さは、オイルパン１２の場所によって異なっている。したがって、圧力センサ２１は、オイルパン１２内のオイルの高さが最も高い場所の上方に位置するカウンタウェイト１９に対向して設置することが好ましい。
【００４８】
何故なら、オイルレベルが低下すると、オイルパン１２の底面よりも高い段差上に貯留されるオイルが段差上からオイルパンの底面上に位置するオイルに流れ込んで、カウンタウェイトの回転気流によってオイルが掻き上げられず、圧力センサ２１がオイルミストの圧力を高精度に検知できないおそれがあるからである。
【００４９】
また、クランクシャフト１５には回転数検知手段としての回転数センサ２４が設けられており、この回転数センサ２４は、所定角度単位のクランクシャフト１５の回転からエンジン回転数を検知して電気信号に変換して出力するようになっている。
【００５０】
オイルレベル検知装置３０は、オイルレベル検知手段３１を備えており、このオイルレベル検知手段３１は、信号処理回路３２および電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：以下、ＥＣＵという）３３を含んで構成されている。
【００５１】
信号処理回路３２は、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３４と、半波整流回路３５と、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３６とを含んで構成されている。
【００５２】
ＨＰＦ３４は、圧力センサ２１から入力されたクランク室１６内の圧力検知値の周波数成分から低周波成分を除去するようになっている。
【００５３】
この低周波成分は、エンジン１の最高回転数に相当する周波数成分であり、ＨＰＦ３４は、この低周波数成分以上の高周波成分を抽出するようになっている。
【００５４】
半波整流回路３５は、ＨＰＦ３４から入力される信号の負の成分を除去する処理を行うようになっている。すなわち、半波整流回路３５は、ＨＰＦ３４から入力される信号の正の成分のみを抽出する。また、ＬＰＦ３６は、半波整流回路３５から入力される信号を平滑化する処理を行うようになっている。
【００５５】
このように信号処理回路３２は、圧力センサ２１によって検知されたクランク室１６内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知する処理を実行する。
【００５６】
ＥＣＵ３３は、例えば、マイクロコンピュータを主体に構成された電子回路からなり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含んで構成されている。
ＲＯＭには、オイルレベル検知プログラム、オイルレベル検知プログラムを実行する際に参照されるオイルレベル判定マップ等が記憶されている。
【００５７】
オイルレベル判定マップは、エンジン回転数とエンジン回転数に応じたオイルレベルを判定するための閾値とが関連付けられて記憶されている。
ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。
【００５８】
ＥＣＵ３３は、信号処理回路３２から入力された信号、回転数センサ２４からの入力される信号に基づいてオイルレベル判定マップを参照し、信号処理回路３２から入力された高周波成分の圧力値がエンジン回転数に応じて定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知する処理を実行する。
【００５９】
また、ＥＣＵ３３には、メータパネルに設けられた警告手段としてのウォーニングランプ３７が電気的に接続されている。ウォーニングランプ３７は、ＥＣＵ３３から駆動信号が入力したときに、点灯あるいは点滅することにより、運転者やメンテナンスを行う際の作業者等にオイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを警告する。
【００６０】
また、警告手段は、ウォーニングランプ３７に限定されるものではなく、警報音あるいは音声を発生させるブザーやスピーカ等から構成してもよい。
【００６１】
次に、信号処理回路３２によってクランク室１６内のオイルミストを計測する方法について説明する。
クランク室１６内に存在するオイルミストの量は、エンジンの運転状態等によって変化する。図２に示すように、オイルパン１２内のオイルレベルが適正レベルよりもＡｍｍ多い状態では、Ａで示すように、オイル飛沫量が多くなる。
【００６２】
また、オイルパン１２内のオイルレベルが適正レベルよりもＢｍｍ少ない状態では、Ｂで示すように、オイル飛沫量が少なくなる。このようにオイル飛沫量は、エンジン回転数が増大するにつれて多くなる特性を有する。
【００６３】
また、図３に示すように、エンジン回転数が同一のときに、クランク室１６内のオイル飛沫量を増大させた場合に、クランク室１６内の圧力の高周波成分は、オイル飛沫量が多い程、高くなる。
したがって、図２、図３から明らかなように、クランク室１６内の高周波成分の圧力変動の幅が小さい程、クランク室１６内のオイル飛沫量が少ないことになり、オイル飛沫量が少ないと言うことは、オイルパン１２のオイルレベルが低下しているものと言える。
【００６４】
なお、図４に示すように、圧力センサ２１の圧力導入パイプ２２の先端部２２ａの近傍をオイルミストが通過する場合、オイルミストＯ１が圧力導入パイプ２２の先端部２２ａに近づくとき、圧力センサ２１により検知されるクランク室１６内の圧力が高くなる。
【００６５】
逆に、オイルミストＯ２が圧力導入パイプ２２の先端部２２ａから遠ざかるとき、圧力センサ２１により検知されるクランク室１６内の圧力が低くなる。
【００６６】
ところが、オイルミストが飛ぶ方向はランダムであるため、全体的に見れば、クランク室１６内の圧力変動は、クランク室１６内のオイルミスト量が多いとき、図５に示す挙動を示し、クランク室１６内のオイルミスト量が少ないとき、図６に示す挙動を示す。
【００６７】
図７は、圧力センサ２１の検知信号に対して、ＨＰＦ３４による信号処理を行った後の波形を示している。ＨＰＦ３４によって、クランク室１６の圧力変動の速い成分が抽出される。
【００６８】
ＨＰＦ３４による信号処理では、クランク室１６の圧力変動が速い程、すなわち、圧力変動の周波数が高い程、振れ幅の大きな信号が得られる。このため、クランク室１６内のオイルミスト量が多い程、振れ幅の大きな信号が得られる。
【００６９】
ＨＰＦ３４により抽出する周波数の値は、エンジン本体１０の最高回転数よりも十分に高い値であれば任意に設定可能であり、例えば、１ｋＨｚに設定されている。
【００７０】
エンジン本体１０の最高回転数を、例えば、６０００ｒｐｍとすると、６０００ｒｐｍは１００Ｈｚに相当するので、１ｋＨｚは、エンジン本体１０の回転数よりも十分に高い値となる。このため、エンジン本体１０のクランクシャフト１５の回転（ピストン１３の往復運動）に起因するクランク室１６内の圧力変動は、 ＨＰＦ３４によって除去されることになる。そして、この場合、ＨＰＦ３４によって抽出される高周波成分は、主としてクランク室１６内のオイルミスト量の変動による圧力変動の成分となる。
【００７１】
次に、半波整流回路３５によって、図８に示すように、ＨＰＦ３４から出力された信号の負の周波数成分がカットされ、正の周波数成分が抽出される。図８では、図７に示すＨＰＦ３４による信号処理後の信号に対し、半波整流回路３５による信号処理を行った後のクランク室１６の圧力の波形を示している。
【００７２】
半波整流回路３５によって、負の周波数成分がカットされたパルス状の信号が得られる。ここでは、図７の基準圧力値Ｐ１（例えば平均圧力）よりも大きな信号の成分が正の成分とされ、基準圧力値Ｐ１よりも小さな信号の周波数成分が負の周波数成分とされている。半波整流回路３５による信号処理では、クランク室１６内のオイルミスト量が多い程、大きな値（波高）のパルスが得られる。
【００７３】
次に、ＬＰＦ３６によって、図９に示すように、半波整流回路３５から出力されたパルス状の信号が平均化され、平滑な信号が得られる。図９では、半波整流回路３５による信号処理後の図５に示す信号に対しＬＰＦ３６による信号処理を行った後のクランク室１６の圧力の波形を実線で示す。
【００７４】
また、半波整流回路３５による信号処理後の図６に示す信号に対しＬＰＦ３６による信号処理を行った後のクランク室１６の圧力の波形を実線で示す。ＬＰＦ３６による信号処理では、入力されるパルスが大きい程、大きな値の信号が得られる。このため、クランク室１６内のオイルミスト量が多い程、大きな値の信号が得られ、クランク室１６内のオイルミスト量が少ない程、例えば、図６に示すような小さな値の信号が得られることになる。
【００７５】
次に、図１０に示すフローチャートに基づいてオイルレベル検知処理を説明する。なお、図１０に示すフローチャートは、ＥＣＵ３３によって実行されるオイルレベル検知プログラムである。
【００７６】
まず、ＥＣＵ３３は、回転数センサ２４からの検知情報に基づいてクランクシャフト１５の回転数、すなわち、エンジン回転数を読み込む（ステップＳ１）。
【００７７】
次いで、ＥＣＵ３３は、ＲＯＭに格納されたオイルレベル判定マップを参照し、回転数センサ２４によって検知された回転数に応じた閾値Ｐを取得する（ステップＳ２）。
【００７８】
なお、この閾値Ｐは、エンジン回転数に応じた高周波成分（オイルミスト量）に対して割り当てられているが、例えば、１５００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍの範囲では、ＡｋＰａ、１６００ｒｐｍ〜１７００ｒｐｍの範囲では、ＢｋＰａというようにエンジン回転数に幅を有して割り当てられている。
【００７９】
また、この閾値Ｐは、オイルレベルが適正な場合の高周波成分の圧力値よりも低く設定されている。このため、オイルレベルが適正なレベルよりも若干低下した状態で警告を行うのを防止することができる。
【００８０】
次いで、ＥＣＵ３３は、信号処理回路３２によって検知された高周波成分の圧力値Ｐｉを取得し（ステップＳ３）、この取得された圧力値Ｐｉが閾値Ｐ以下であるか否かを判別する（ステップＳ４）。
【００８１】
ＥＣＵ３３は、図９に示すように、圧力値Ｐｉが閾値Ｐを超えているものと判断した場合には、例えば、オイルパン１２内のオイルレベルが補充を行うレベルまで低下していないものと判断してステップＳ１に戻る。
【００８２】
また、ＥＣＵ３３は、図９に示すように、圧力値Ｐｉが閾値Ｐ以下であるものと判断した場合には、例えば、オイルパン１２内のオイルレベルがオイルの補充を行うレベルまで低下しているものと判定して、駆動信号をウォーニングランプ３７に出力し（ステップＳ５）、今回の処理を終了する。
【００８３】
ウォーニングランプ３７は、ＥＣＵ３３から駆動信号を入力すると、点灯または点滅によって運転者やメンテナンスを行う際の作業者等にオイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを警告する。
【００８４】
このため、運転者は、オイルパン１２内のオイルが不足したものと判断して、オイルパン１２にオイルを補充する作業を行う。
【００８５】
このように本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、信号処理回路３２が、エンジン１のクランク室１６内の圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知し、ＥＣＵ３３が、クランク室１６内の圧力変動の高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知するように構成している。
【００８６】
このため、オイルレベル検知装置３０は、高価なオイルレベルセンサを不要にできるとともに、オイル点検作業を運転手に依存するのを不要にでき、オイルレベル検知装置３０は、安価な構成でオイルレベルが低下したことを確実に検知することができる。
【００８７】
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、クランク室１６内の圧力を検知する圧力センサ２１を備え、信号処理回路３２が、圧力センサ２１から取得した圧力検知値の高周波成分に基づいてクランク室１６内のオイルミスト量を検知するので、クランク室１６内の実測値からクランク室１６内の圧力変動を確実に検知することができる。
【００８８】
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、ウォーニングランプ３７による警告を行うようにしたので、オイルレベルが低下したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対してオイルパン１２にオイルを補充する作業を促すことができ、オイルパン１２のオイルレベルを適正なものにして、エンジン１の潤滑部位の潤滑性が悪化してしまうのを防止できる。
【００８９】
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、信号処理回路３２が、クランク室１６内の圧力検知値の周波数成分からエンジン１の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、この抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知するので、クランク室１６の圧力変動の周波数成分からエンジン１のクランクシャフト１５の回転に起因するクランク室１６の圧力変動の低周波成分を取り除いて高周波成分のみを取得することができる。
【００９０】
このため、信号処理回路３２は、オイルミスト量を正確に検知することができ、ＥＣＵ３３は、オイルミスト量に基づいてオイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
また、本実施の形態のオイルレベル検知装置３０は、ＥＣＵ３３が、エンジン１の回転数に応じて閾値を変更して設定している。
【００９１】
すなわち、クランク室１６内に飛散するオイルミスト量は、図２に示すように、エンジン１の回転数が大きくなるにつれて増大するようになっており、エンジン１の回転数と比例関係となる。このため、クランク室１６内の高周波成分は、エンジン１の回転数が大きくなるにつれて大きくなる。
【００９２】
このため、高周波成分の圧力値の閾値をエンジン１の回転数にかかわらずに一定にすると、オイルレベルを正確に判定することができない。
【００９３】
したがって、本実施の形態のＥＣＵ３３は、エンジン回転数に応じて閾値を変更して設定することにより、エンジン回転数に応じて変動するクランク室１６内の高周波成分に応じた最適な閾値を設定し、回転数センサ２４によって検知されたエンジン回転数に基づき、高周波成分の圧力値がエンジン回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、オイルレベルが低下したことを検知するようにしている。
【００９４】
このようにすれば、オイルパン１２内のオイルレベルが低下したことを高精度に検知することができる。
なお、本実施の形態では、１つのカウンタウェイト１９に対向する位置に圧力センサ２１を設けているが、２つ以上のカウンタウェイト１９のそれぞれに対向する位置に圧力センサを設けてもよい。
【００９５】
また、本実施の形態では、オイルレベル検知装置を車両用内燃機関に適用した例について説明したが、オイルレベル検知装置は、動力源として内燃機関を用いるものであれば適用可能であり、例えば、所謂ハイブリッド車や自動二輪車等に搭載される内燃機関はもとより、船舶や建設設備等のように車両以外のものに搭載される内燃機関にも適用可能である。
【００９６】
以上のように、本発明に係るオイルレベル検知装置は、オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを安価な構成で確実に検知することができるという効果を有し、内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置等として有用である。
【符号の説明】
【００９７】
１ エンジン（内燃機関）
１２ オイルパン（オイル貯留手段）
１５ クランクシャフト
２１ 圧力センサ（圧力検知手段）
２４ 回転数センサ（回転数検知手段）
３０ オイルレベル検知装置
３１ オイルレベル検知手段
３７ ウォーニングランプ（警告手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトが収納されたクランク室内の圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知し、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたことを特徴とする内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項２】
前記クランク室内の圧力を検知する圧力センサを備え、前記オイルレベル検知手段が、前記圧力センサから取得した圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項３】
前記オイルレベル検知手段から入力した駆動信号に基づいてオイルレベルが低下したことを警告する警告手段を備え、
前記オイルレベル検知手段は、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記警告手段に前記駆動信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項４】
前記オイルレベル検知手段は、前記クランク室内の圧力検知値の周波数成分から前記内燃機関の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、前記抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項５】
内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段を有し、
前記オイルレベル検知手段は、前記内燃機関の回転数に応じて前記閾値を変更して設定し、前記回転数検知手段の検知情報に基づき、前記高周波成分の圧力値が前記内燃機関の回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載のオイルレベル検知装置。
【請求項１】
内燃機関のオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルを検知するオイルレベル検知装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトが収納されたクランク室内の圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知し、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたことを特徴とする内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項２】
前記クランク室内の圧力を検知する圧力センサを備え、前記オイルレベル検知手段が、前記圧力センサから取得した圧力検知値の高周波成分に基づいて前記クランク室内のオイルミスト量を検知することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項３】
前記オイルレベル検知手段から入力した駆動信号に基づいてオイルレベルが低下したことを警告する警告手段を備え、
前記オイルレベル検知手段は、前記高周波成分の圧力値が予め定められた閾値以下であることを条件として、前記警告手段に前記駆動信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項４】
前記オイルレベル検知手段は、前記クランク室内の圧力検知値の周波数成分から前記内燃機関の最高回転数に相当する周波数以上の高周波成分を抽出し、前記抽出された高周波成分からオイルミスト量を検知することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の内燃機関のオイルレベル検知装置。
【請求項５】
内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段を有し、
前記オイルレベル検知手段は、前記内燃機関の回転数に応じて前記閾値を変更して設定し、前記回転数検知手段の検知情報に基づき、前記高周波成分の圧力値が前記内燃機関の回転数に応じて設定された閾値以下であることを条件として、前記オイルレベルが低下したことを検知するオイルレベル検知手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載のオイルレベル検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４４２７７（Ｐ２０１３−４４２７７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２４１２（Ｐ２０１１−１８２４１２）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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