检查装置、检查方法和检查系统与流程

本发明涉及对包含发动机油(engineoil)的发动机的内部状态进行检查的检查装置、检查方法和检查系统，。

背景技术：

发动机油的减少会导致发动机警告灯点亮、油泵磨损等对车的质量造成不良影响的情况。以往，发动机油的消耗量大多根据发动机运转前后的油箱(oiltank)的质量变化来求得油消耗量(重量法)。

另一方面，采用了如下的对策：不依赖于重量法而简便地根据排气来测量发动机油消耗量。例如，硫示踪法通过从排气检测包含在发动机油中的硫成分来计算油消耗量。

此外，如专利文献1所示，可以考虑如下的方式：通过利用荧光x射线分析装置对用含有试剂的过滤器捕集到的排气中的特定元素(具体地说是硫成分或氯成分)进行分析来测量发动机油消耗量。

但是，由于近年来发动机油中的硫成分减少、以及难以准确地区分燃料中的硫成分和发动机油中的硫成分，所以硫成分作为参数变得不充分。因此，仅通过测量硫成分，难以准确地测量发动机油的消耗量。

此外，测量发动机油燃烧并向排气排出的成分，从而检查发动机内部的状态也是可能的。但是，与发动机油消耗量同样地，难以仅测量单一成分来准确地进行检查。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开平1-239441号

技术实现要素：

于是，本发明是用于解决上述的问题点而做出的发明，本发明的主要目的在于能够准确地检查发动机油的消耗量和发动机内部的状态。

即，本发明提供一种发动机油消耗量测量装置，其根据发动机的排气检查包含发动机油的发动机内部的状态，所述检查装置包括：数据存储部，存储包含在所述发动机油中的多种元素的含有信息；数据接收部，接收包含在所述排气中的多种元素的分析信息；以及检查部，基于所述发动机油的所述含有信息和所述分析信息，检查所述发动机内部的状态。

此外，本发明还提供一种检查方法，其根据发动机的排气检测包含发动机油的发动机内部的状态，取得包含在所述发动机油中的多种元素的含有信息，取得包含在所述排气中的多种元素的分析信息，对所述含有信息和所述分析信息进行比较，检查所述发动机内部的状态。

按照这样的方式，由于对包含在发动机油中的多种元素和包含在排气中的多种元素进行比较，所以与仅测量并检查例如硫成分的情况相比，能够准确地检查发动机内部的状态。另外，发动机内部的状态包含发动机油的消耗量和发动机的结构部件的磨损等。

具体地说，优选的是，所述检查部将所述发动机油的消耗量计算为所述发动机内部的状态。在本发明中，由于将包含在发动机油中的多种元素作为指标来测量发动机油消耗量，所以能够准确地测量该消耗量。例如，所述检查部不仅像以往那样使用包含在发动机油中的硫成分(s)的分析结果，还使用磷(p)、钙(ca)、锌(zn)、钼(mo)等多种元素的分析结果。由此，与使用硫成分等单一成分的以往的发动机油消耗量测量装置相比，能够准确地测量发动机油消耗量。

包含在排气中的元素除了起因于发动机油消耗的元素以外，还有可能包含起因于发动机燃料的元素和起因于发动机磨损的元素等。因此，优选的是，所述检查部对所述发动机油中的多种元素的比率和所述排气中的多种元素的比率进行比较，使用它们的比率的差在规定的范围内的元素计算所述发动机油的消耗量。由此，能够更准确地测量发动机油消耗量。

为了降低起因于发动机燃料的元素导致的测量误差，可以采用下述方式：所述数据存储部还存储有所述发动机的燃料中的多种元素的含有信息，所述检查部对所述发动机油的所述含有信息、所述燃料的所述含有信息和所述元素分析部的分析信息进行比较，计算所述发动机油的消耗量。

此外，如上所述，包含在排气中的元素除了包含起因于发动机油消耗的元素以外，还有可能包含起因于发动机磨损的元素。此时，因发动机内部的磨损产生的磨损粉末容易溶解于发动机油，如果发动机油因燃烧等而消耗，则磨损粉末也与排气一起排出。在此，由于包含在发动机油中的元素的含有信息已知，所以通过分析包含在排气中的元素能够确定起因于发动机磨损的元素。因此，所述检查部也能够检查所述发动机的磨损。

具体地说，优选的是，所述检查部对所述发动机油中的多种元素的比率和所述排气中的多种元素的比率进行比较，将它们的比率的差在规定的范围外的元素检测为因磨损产生的磨损元素。

由于发动机在各结构部件中使用的材料的组成不同，所以因发动机磨损产生的磨损元素也不同。为了利用该情况确定发动机的磨损部位，可以采用下述方式：所述数据存储部还存储有在所述发动机的各部分中使用的多种元素的使用信息，所述检查部根据所述使用信息和所述磨损元素确定所述发动机的磨损部位。

作为使用上述检查装置的检查系统，本发明还提供一种检查系统，其包括：过滤器，捕集包含在发动机的排气中的成分；元素分析装置，分析被所述过滤器捕集到的成分中的元素；以及所述的检查装置，所述数据接收部接收通过所述元素分析装置得到的分析信息，所述检查部使用通过所述元素分析装置得到的所述分析信息检查所述发动机内部的状态。

按照如上所述的本发明，由于对包含在发动机油中的多种元素与包含在排气中的多种元素进行比较，所以能够准确地检查发动机内部的状态。

附图说明

图1是第一实施方式的排气分析系统的整体示意图。

图2是表示同一实施方式的检查装置的功能构成的示意图。

图3是表示同一实施方式的检查方法的流程的图。

图4是表示同一实施方式的发动机油消耗量的测量值的经时变化的图。

图5是表示第二实施方式的检查装置的功能构成的示意图。

[附图标记说明]

100检查系统

e发动机

2取样装置

3过滤器

4元素分析装置

5检查装置

51数据存储部

52数据接收部

53检查部

具体实施方式

<第一实施方式>

下面，参照附图，对本发明第一实施方式的检查系统进行说明。

本实施方式的检查系统100通过分析包含在从发动机e排出的排气中的元素，检查发动机e内部的状态。以下，对通过检查系统100分析包含在排气中的元素来测量发动机e内部的发动机油消耗量的例子进行说明。另外，发动机e可以是以发动机单体与发送机测功机连接并被提供负载的发动机，也可以是搭载于在底盘测功机上行驶的车辆上的发动机，还可以是搭载于在实际道路上行驶的车辆的发动机。另外，发动机用于车辆、船舶和飞机等，包括内燃机(internalcombustionengine)和外燃机(externalcombustionengine)。此外，发动机油也可以记载为润滑油。

具体地说，检查系统100包括：取样装置2，对流过与发动机e连接的排气管e1的排气的一部分或全部进行取样；过滤器3，设置于所述取样装置2，捕集包含在采集到的排气中的成分(在此为pm颗粒)；元素分析装置4，对被所述过滤器3捕集到的pm颗粒中的元素进行分析；以及检查装置5，使用所述元素分析装置4的分析结果测量发动机油消耗量。

取样装置2具有：取样口21，用于对流过排气管e1的排气进行取样；排气流道22，与所述取样口21连接；以及抽吸泵23，设置在所述排气流道22上，用于从取样口21抽吸排气。此外，在排气流道22上且在取样口21和抽吸泵23之间设置有过滤器安装部，过滤器3以可更换的方式安装于所述过滤器安装部。此外，在排气流道22上可以设置除湿器(冷却器)，在未设置除湿器的情况下，可以设置用于抑制排气成分冷凝的加热机构。此外，本实施方式中，如图1所示，取样装置2的结构如下：通过具有临界流量文丘里管等恒定流量器61和抽吸泵62的定容取样装置6(cvs)，稀释用大气等稀释气体对来自排气管e1的排气进行稀释后的排气。

过滤器3捕集排气中的pm颗粒，可以是一张一张分离的分批式，也可以是使用了供给辊和卷取辊的卷取式。作为过滤器的材质，例如可以考虑ptfe(聚四氟乙烯)涂层玻璃纤维或ptfe等。

元素分析装置4是荧光x射线分析装置，并且是向试样照射x线并检测产生的荧光x线来进行元素分析的装置。所述试样是捕集到pm颗粒的过滤器3。本实施方式的元素分析装置4能够对被过滤器3捕集到的元素的浓度(例如质量浓度或元素浓度)和质量进行定量分析。另外，如果过滤器3是分批式的，则将过滤器3从取样装置2取下并设置在元素分析装置4上来进行元素分析。此外，如过过滤器3是卷取式的，则将元素分析装置4设置在过滤器3的附近，不将过滤器3从取样装置2上取下地进行元素分析。在这种情况下，卷取式的过滤器3和元素分析装置4可以是一体构成的装置(带过滤器的元素分析装置)。

检查装置5取得表示通过元素分析装置4得到的分析结果的数据并测量发动机油消耗量。检查装置5是包括cpu、内部存储器、输入输出接口和ad转换器等的专用或通用的计算机。此外，该检查装置5基于存储在内部存储器中的检查程序，通过cpu和其它构成要素协同动作，发挥数据存储部51、数据接收部52和检查部53(比较部53a、消耗量计算部53b)等的功能。以下，对各部分进行说明。

数据存储部51存储包含在发动机油中的多种元素的含有信息。该含有信息是数字数据，不仅可以包含发动机油中含有的多种元素的已知浓度(例如质量浓度)，还可以包含这些多种元素的组成比等。此外，含有信息可以由用户等预先输入，也可以通过互联网从服务器等发送。

数据接收部52接收通过元素分析装置4得到的分析信息。该分析信息是数字数据，不仅可以包含发动机油中含有的多种元素的测量浓度(例如质量浓度或元素浓度)，还可以包含这些多种元素的组成比等。此外，数据接收部52将接收到的分析信息向检查部53发送。

检查部53通过对数据接收部52接收到的分析信息和存储在数据存储部51中的含有信息进行比较，测量发动机油消耗量，具体地说，具有作为比较部53a和消耗量计算部53b的功能。

比较部53a取得分析信息和含有信息，对发动机油中的多种元素的比率(比例)与排气中的多种元素的比率(比例)进行比较。此外，比较部53a确定这些比率(比例)的差在规定的范围内的元素。在此，规定的范围是能够确定为是发动机油中的多种元素的比率的程度的范围。

例如，设发动机油的多种元素的比率是p：1、s：2、ca：1、ze：5、mo：1。在这种情况下，当排气中的多种元素的比率是p：1、s：2、ca：5、ze：5、mo：1时，比较部53a确定为p、s、ze、mo是在规定的范围内的元素。换句话说，比较部53a确定为ca是规定的范围外的元素。此时，ca包含来源于发动机油的ca和来源于除此以外的ca。另外，用于判断是否在规定的范围内的阈值例如是相对于含有信息中的各元素的比率以规定的比例(例如±50％)增减了的值。

消耗量计算部53b使用由比较部53a确定为在规定的范围内的元素(上述的例子中是p、s、ze、mo)的质量浓度，计算发动机油消耗量。

例如，消耗量计算部53b根据被过滤器3捕集到的元素的测量质量和含有信息中的该元素的质量浓度，计算发动机油消耗量。另外，通过元素分析装置4测量元素的测量质量。此时，消耗量计算部53b对通过上述计算从各成分求出的发动机油消耗量进行计算，对按多种元素中的每种元素得到的发动机油消耗量进行平均并输出。计算出的发动机油消耗量向显示器等输出装置输出。此外，消耗量计算部53b可以根据被过滤器3捕集到的pm颗粒的质量和所述元素的质量浓度，计算被过滤器3捕集到的元素的质量。另外，可以从捕集后的过滤器3的质量减去捕集前的过滤器3的质量求出被过滤器3捕集到的pm颗粒的质量。此外，检查系统100也可以具有用于对被过滤器3捕集到的pm颗粒的质量(捕集量)进行测量的捕集量测量部，消耗量计算部53b使用捕集量测量部测量到的捕集量。所述捕集量测量部具有：β射线源，向被捕集到的pm颗粒照射β射线；以及β射线检测器，检测透过pm颗粒的β射线。所述捕集量测量部基于β射线检测器检测到的β射线强度求出pm颗粒的捕集量。

接着，对使用了检查系统100的发动机油消耗量的测量方法进行说明。

从开始使发动机e启动起，在每个规定的取样时间使排气通过各过滤器3并捕集pm颗粒(步骤s1)。具体地说，以在第一取样时间使排气通过第一过滤器3并且在接下来的第二取样时间使排气通过第二过滤器3的方式，按各个取样时间改变过滤器3并使排气通过。此外，针对捕集后的各过滤器3，使用元素分析装置4分析在各过滤器3上捕集到的pm颗粒的元素(步骤s2)。通过所述元素分析装置4得到的各过滤器3的分析信息向检查装置5发送。

此外，检查装置5对各过滤器3的分析信息与发动机油的含有信息进行比较，计算在使用各过滤器3进行捕集的时点的发动机油消耗量(步骤s3)。由此，计算在各时点的发动机油消耗量，通过对它们进行累计，如图4所示检查装置5能够求出从发动机启动时开始的发动机油消耗量的经时变化(步骤s4)。

另外，除了计算在使用各过滤器3进行捕集的时点的发动机油消耗量以外，也可以计算在使用各过滤器3进行捕集的时点的多种元素的排出质量，并利用对它们进行累计而得到的累计排出质量来计算发动机油消耗量。

<第一实施方式的效果>

按照第一实施方式的发动机油消耗量测量装置100，由于对包含在发动机油中的多种元素与包含在排气中的多种元素进行比较，所以与例如仅测量硫成分来进行检查的情况相比，能够准确地检查发动机油消耗量。

此外，按照发动机油消耗量测量装置100，当绘制使发动机e的各输出转矩和各转速变化时的发动机油消耗量(例如横轴(行)：转速；纵轴(列)：输出转矩)时，能够缩短求出图上的各值(发动机油消耗量)的时间。例如，通过缩短使排气流过过滤器3并进行捕集的时间(例如1小时)，并且使测量该过滤器3而得到的发动机油消耗量成为规定倍(例如10倍)，能够得到与规定时间测量到的结果同样的结果。其结果，能够缩短发动机油消耗量的制图所需要的时间。

<第二实施方式>

接着，参照附图，对本发明第二实施方式的检查系统进行说明。

本实施方式的检查系统100也能够通过分析包含在排气中的元素来确定发动机e内部的磨损部位。因此，在本实施方式中，与所述第一实施方式的检查装置5的结构不同。

因发动机e内部的磨损产生的磨损粉末容易溶解于发动机油，如果发动机油因燃烧等消耗，则磨损粉末也燃烧并与排气一起排出。在本实施方式中，利用这种情况来确定发动机e内部的磨损部位。

具体地说，检查装置5取得表示通过元素分析装置4得到的分析结果的数据并确定发动机e内部的磨损部位。检查装置5是包括cpu、内部存储器、输入输出接口和ad转换器等的专用或通用的计算机。此外，该检查装置5基于存储在内部存储器中的检查程序，并通过cpu和其它构成要素协同动作，如图5所示发挥数据存储部51、数据接收部52和检查部53(比较部53a、磨损部位确定部53c)等的功能。以下，对各部分进行说明。

数据存储部51存储包含在发动机油中的多种元素的含有信息、以及在发动机e的各部分中使用的多种元素的使用信息。这些含有信息和使用信息是数字数据。含有信息不仅可以包含在发动机油中含有的多种元素的已知浓度(例如质量浓度或元素浓度)，还可以包含这些多种元素的组成比等。使用信息将发动机的结构部件与用于该结构部件的材料的组成相关联。此外，含有信息和使用信息可以由用户等预先输入，也可以通过互联网从服务器等发送。

数据接收部52接收表示通过元素分析装置4得到的分析信息的数字数据。该分析信息不仅可以包含发动机油中含有的多种元素的测量浓度(例如质量浓度)，还可以包含这些多种元素的组成比等。此外，数据接收部52将表示接收到的分析信息的数字数据向检查部53发送。

检查部53通过对数据接收部52接收到的分析信息与存储在数据存储部51中的含有信息进行比较，确定发动机的磨损部位，具体地说，具有作为比较部53a和磨损部位确定部53c的功能。

比较部53a取得分析信息和含有信息，并对发动机油中的多种元素的比率(比例)与排气中的多种元素的比率(比例)进行比较。此外，比较部53a确定这些比率(比例)的差在规定的范围外的元素。在此，规定的范围是指能够确定为是发动机油中的多种元素的比率的程度的范围。此外，当未包含在发动机油中的元素包含在排气中时，也将该元素确定为在规定的范围外的元素。

例如，设发动机油的多种元素的比率是p：1、s：2、ca：1、ze：5、mo：1。在这种情况下，当排气中的多种元素的比率是p：1、s：2、ca：1、ze：5、mo：1、fe：1时，比较部53a确定为fe是在规定的范围外的元素。此外，当能够测量到cu：1、sn：6、si：1.5的元素的比率时，能够判断为金属类滑动轴承材料。由此，当以规定的比率检测到规定的多种元素时，能够确定磨损部位。

磨损部位确定部53c将由比较部53a确定为在规定的范围外的范围外元素检测为因磨损产生的磨损元素。在此，当所述范围外元素未包含在使用信息中含有的多种元素中时，磨损部位确定部53c从磨损元素中排除该范围外元素。此外，磨损部位确定部53c根据使用信息和磨损元素，确定发动机e中的磨损部位。

<第二实施方式的效果>

按照第二实施方式的发动机油消耗量测量装置100，由于对包含在发动机油中的多种元素和包含在排气中的多种元素进行比较，所以能够检测因发动机e的磨损产生的磨损元素。在此，如果具有发动机e的各部分的元素的使用信息，则能够根据所述磨损元素确定磨损部位。

另外，本发明并不限定于所述实施方式。

排气中有时除了包含来源于发动机油的元素以外，还包含来源于发动机e的燃料的元素。来源于发动机e的燃料的元素有可能成为发动机油消耗量的测量误差的原因。因此，在所述各实施方式中，数据存储部51还存储有发动机e的燃料中的多种元素的含有信息，检查部53对发动机油的含有信息、燃料的含有信息和分析信息进行比较，能够计算发动机油的消耗量或能够检测磨损元素。例如，可以考虑如下方式：根据燃料消耗量和燃料的含有信息，减去包含在分析信息中的来源于燃料的元素部分，或者利用元素分析装置4测量仅包含在燃料中的元素量，基于该元素量，减去包含在分析信息中的来源于燃料的元素部分。由此，利用相减后的分析信息，与所述实施方式同样，能够计算发动机油的消耗量或检测磨损元素。

此外，所述实施方式的元素分析装置使用荧光x射线分析装置，但是也可以是其它测量原理的元素分析装置。如果元素分析装置能够对被过滤器捕集到的元素的排出质量进行定量分析，则也能够利用该排出质量和含有信息测量发动机油消耗量。此外，同样地，也能够利用所述排出质量、含有信息和使用信息确定磨损部位。

此外，在所述实施方式中，在过滤器中捕集pm颗粒并进行元素分析，但是也可以在排气流道上设置分析多种元素的分析计，并通过各分析计测量多种元素。通过各分析计得到的分析信息输入检查装置5。

此外，检查装置可以进行背景校正。即，检测包含在被发动机吸入的空气中的元素并减去该来源于空气的元素，计算发动机油的消耗量或检测磨损元素。

另外，检查装置可以具有测量排气中的co2等测量对象成分的浓度的排气分析装置，并且将通过该排气分析装置得到的测量对象成分的浓度与发动机油的消耗量或磨损元素的检测状况等相关联并进行数据管理。因此，由于能够对它们的相关性进行调查，所以能够检测发动机或发动机油的状况。

在所述各实施方式中，当过滤器3使用利用了供给辊和卷取辊的卷取式过滤器时，可以对该过滤器3印上表示发动机的运转状态的信息等。由此，能够容易地进行数据的处理、利用或管理。

所述第二实施方式的检查装置对发动机油的含有信息和元素分析装置的分析信息进行比较，检查发动机内部的状态(磨损构件和磨损部位)，但是也可以是如下的结构。即，检查装置可以包括：数据存储部，存储包含在发动机的各结构部件的材质中的元素的含有信息(构成元素的构成比率等)；数据接收部，从元素分析装置接收包含在排气中的多种元素的分析信息；以及检查部，对包含在各结构部件的材质中的含有信息和分析信息进行比较，确定发动机的磨损构件和磨损部位。

此外，只要不违反本发明的宗旨，可以进行各种实施方式的变形、组合。