JP2004190513A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】筒内噴射型の内燃機関において、副噴射に起因した潤滑オイルの希釈を防止することができる技術を提供する。
【解決手段】主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、ＥＣＵ３００によりオイルヒータ２６を作動させて、潤滑オイルの温度を上昇させて、潤滑オイルに混入した燃料や潤滑オイルに混入しようとする燃料のうち気化する燃料成分を増やし、潤滑オイルの希釈化を低減させる。
【選択図】 図１
【解決手段】主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、ＥＣＵ３００によりオイルヒータ２６を作動させて、潤滑オイルの温度を上昇させて、潤滑オイルに混入した燃料や潤滑オイルに混入しようとする燃料のうち気化する燃料成分を増やし、潤滑オイルの希釈化を低減させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに搭載される内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の潤滑オイルに水分や燃料成分などの不純物が混入すると、潤滑オイルの希釈や劣化が誘発されることが知られている。
【０００３】
これに対し、従来では、内燃機関の運転停止後に潤滑オイルを加熱することにより、潤滑オイルから不純物を蒸発及び分離させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平１−８３１１５号公報
【特許文献２】
特開平５−２３１１１９号公報
【特許文献３】
特開平１０−１３１７３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の筒内噴射型の内燃機関では、燃焼改善や排気浄化性能の向上などを目的として、圧縮上死点近傍で気筒内へ燃料を噴射する主噴射に加え、該主噴射の前後に気筒内へ燃料を噴射する副噴射が行われるようになってきている。
【０００６】
主噴射はピストンが上死点近傍に位置するときに行われるため、噴射燃料が気筒の内壁面へ付着し難いが、副噴射はピストンが上死点から比較的離れているときに行われるため、噴射燃料が気筒の内壁面に付着し易く、気筒の内壁面に付着した燃料が潤滑オイル中に混入し易い。
【０００７】
これに対し、上記したような従来の技術は、内燃機関の運転停止後に潤滑オイルを加熱して潤滑オイル中から不純物を取り除く技術であるため、前述したような副噴射が頻繁に行われた場合には、内燃機関の運転中に潤滑オイルが過剰に希釈し、油膜切れ等が誘発される虞がある。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、筒内噴射型の内燃機関において、副噴射に起因した潤滑オイルの希釈を防止することができる技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、主噴射の前後に副次的に燃料が噴射される場合に、潤滑オイルの温度を上昇させることによって、潤滑オイルに混入した燃料や潤滑オイルに混入しようとする燃料のうち気化する燃料成分を増やし、潤滑オイルの希釈化を防止させるものである。
【００１０】
すなわち、ピストンが圧縮上死点近傍に位置したときに気筒内に燃料を直接噴射する主噴射に加え、該主噴射に対して時期をずらして副次的に燃料を噴射する副噴射を行う燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段により副噴射が行われる場合に、前記内燃機関の潤滑オイルの温度を上昇させる温度上昇手段と、を備えることを要旨とする。
【００１１】
ここで、副噴射とは、ピストンが上死点近傍に位置したときに燃料噴射弁により気筒内に燃料を直接噴射する主噴射に対して時期をずらして副次的に燃料を噴射することをいい、例えばパイロット噴射やポスト噴射が挙げられる。副噴射は、主噴射に対して時期をずらして副次的に噴射された燃料によって潤滑オイルの希釈が起こる可能性のあるものを全て含むものとする。
【００１２】
そして、燃料噴射手段により副噴射が行われると、潤滑オイルに燃料が混入してしまう可能性がある。このような場合に、温度上昇手段により積極的に潤滑オイルの温度を上昇させることにより、潤滑オイルに混入している燃料を気化させることができるので、潤滑オイルの希釈化を低減させることが可能となる。また、潤滑オイルの温度を上昇させることにより、気筒内を潤滑する潤滑オイルの温度も上昇することとなり、この状態で副噴射が行われれば、噴射された燃料のうち気化する燃料成分を増やすことができ、潤滑オイルに混入する燃料を低減させることが可能となり、潤滑オイルの希釈化を低減させることが可能となる。従って、潤滑オイルの粘性が低下することを抑制することができ、油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
温度上昇手段が潤滑オイルの温度を上昇させるタイミングは、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合であれば特に限定されるものではなく、燃料噴射手段により副噴射が行われるタイミングと同時であってもよく、燃料噴射手段により副噴射が行われた後であってもよい。
【００１４】
本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段は、潤滑オイルの循環経路に設けられて潤滑オイルを加熱するオイルヒータを備え、燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、オイルヒータが潤滑オイルを加熱する構成であってもよい。
【００１５】
この場合、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合にオイルヒータが作動することにより、潤滑オイルの温度が上昇する。
【００１６】
オイルヒータは、潤滑オイルの温度を上昇させるものであればよい。例えば電気によるものであると好ましく、燃焼式ヒータの燃焼ガスと熱交換するものであってもよい。
【００１７】
また、本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段は、潤滑オイルの循環経路に設けられたオイルクーラをバイパスするバイパス経路と、オイルクーラとバイパス経路の何れか一方を導通させる切換弁と、を備え、燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、切換弁がバイパス経路を導通させる構成であってもよい。
【００１８】
この場合、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合に切換弁が切り換わり、潤滑オイルの循環経路がオイルクーラ側からバイパス経路側へ切り換わるので、オイルクーラによって潤滑オイルが冷却されなくなり、潤滑オイルの温度が上昇することとなる。
【００１９】
また、本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段は、潤滑オイルの循環経路に設けられたオイルクーラをバイパスするバイパス経路と、バイパス経路に設けられて潤滑オイルを加熱するオイルヒータと、オイルクーラとバイパス経路の何れか一方を導通させる切換弁と、を備え、燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、切換弁がバイパス経路を導通させるとともにオイルヒータが潤滑オイルを加熱する構成であってもよい。
【００２０】
この場合、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合に切換弁が切り換わるとともにオイルヒータが作動することにより、潤滑オイルの循環経路がオイルクーラ側からバイパス経路側へ切り換わり、オイルヒータが潤滑オイルを加熱する。
【００２１】
また、本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段により潤滑オイルの温度が上昇させられたときに、潤滑オイルから蒸発した燃料成分を内燃機関の吸気通路へ導く誘導手段を更に備えていてもよい。ここで、誘導手段は、内燃機関のクランクケース内から吸気通路へ至るブローバイガス還流通路であると好ましい。
【００２２】
これにより、気化された燃料成分は、吸気側に戻されて再燃焼される。さらに、誘導手段によって気化された燃料成分が換気されるので、温度上昇手段による燃料の気化が促進されることとなる。例えば誘導手段として、クランクケース内から吸気通路へ至る通路が設けられていれば、気化された燃料成分がクランクケース内で飽和状態となることはないので、温度上昇手段による燃料の気化が促進されることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【００２５】
図１に示す内燃機関１は、４ストローク・サイクルの内燃機関である。この内燃機関１は、気筒１００が形成されたシリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａの上部に固定されたシリンダヘッド１ｂとを備えている。
【００２６】
シリンダブロック１ａの気筒１００内には、ピストン２が往復自在に装填されている。シリンダブロック１ａの下部にはクランクケース１ｃが設けられ、このクランクケース１ｃ内には機関出力軸としてのクランクシャフト３が回転自在に支持されている。
【００２７】
ピストン２は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト３と連結され、ピストン２の往復運動がクランクシャフト３の回転運動へ変換されるようになっている。
【００２８】
ピストン２の上方には、ピストン２の頂面とシリンダヘッド１ｂの壁面と気筒１００の壁面とに囲まれた燃焼室５が形成されている。
【００２９】
シリンダヘッド１ｂには、シリンダヘッド１ｂの一側の側壁に設けられた開口部から燃焼室５へ至る吸気ポート６ａが形成されるとともに、シリンダヘッド１ｂの他側の側壁に設けられた開口部から燃焼室５へ至る排気ポート６ｂが形成されている。
【００３０】
シリンダヘッド１ｂには、吸気ポート６ａを開閉するための吸気弁７と、排気ポート６ｂを開閉するための排気弁８とが設けられるとともに、これら吸気弁７及び排気弁８を開閉駆動するインテークカムシャフト７０及びエキゾーストカムシャフト８０が回転自在に支持されている。
【００３１】
また、シリンダヘッド１ｂの上部には、上記したような動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー１ｅが取り付けられている。
【００３２】
また、シリンダヘッド１ｂの一側の側壁には吸気ポート６ａと連通する吸気管９が接続され、シリンダヘッド１ｂの他側の側壁には排気ポート６ｂと連通する排気管１０が接続されている。
【００３３】
吸気管９は、エアクリーナボックス１１に接続されている。この吸気管９の途中には、吸気管９内を流れる吸気量を調節するスロットル弁１２が設けられている。一方、排気管１０は、下流にて図示しない排気浄化触媒を介して消音器へ接続されている。
【００３４】
クランクケース１ｃの下面はオイルパン１ｄによって覆われており、オイルパン１ｄには内燃機関１の潤滑オイルとしてのエンジンオイルが貯留されている。
【００３５】
また、内燃機関１には、エンジンオイルを循環させるためのオイルポンプ２０１が設置されており、オイルパン１ｄ内には、オイル循環経路２５を介してオイルポンプ２０１に接続されたオイルストレーナ２００が設けられている。そして、オイルポンプ２０１の下流側には、オイル循環経路２３を介してオイルヒータ２６が設けられており、オイルパン１ｄから吸い込まれたエンジンオイルは必ずオイルヒータ２６を通るように設けられている。
【００３６】
そして、オイルヒータ２６は、オイルパン１ｄからオイルストレーナ２００により吸い込まれ不純物を除去されて、オイルポンプ２０１で昇圧されたエンジンオイルを加熱してエンジンオイルの温度を上昇させるものである。
【００３７】
ここで、オイルヒータ２６は温度上昇手段を構成するもので、エンジンオイルの温度を上昇させるものであれば特に限定されるものではなく、例えば電気によるものであると好ましく、燃焼式ヒータの燃焼ガスと熱交換するものであってもよい。
【００３８】
次に、エンジンオイルの循環経路について説明する。図２は本実施の形態に係る内燃機関のオイル循環経路の構成を示すブロック図である。
【００３９】
オイルパン１ｄに貯留されたエンジンオイルは、オイルストレーナ２００から吸い込まれ不純物を除去されて、オイルポンプ２０１で昇圧されて内燃機関１内を循環し、再びオイルパン１ｄに戻る。
【００４０】
すなわち、内燃機関１のオイル循環経路は、図２に示すように、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→オイルヒータ２６→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順にエンジンオイルが流れ、次いで、シリンダブロック・オイル通路２０３内のエンジンオイルがクランクジャーナル２０４、クランクピン２０５、コネクティングロッド２０６、ピストン２０７、シリンダヘッド・オイル通路２０８、カムシャフトジャーナル２０９、或いは動弁系２１０等の各摺動部へ分配されるよう構成される。
【００４１】
また、内燃機関１には、圧縮行程時や膨張行程時に燃焼室５内からクランクケース１ｃ内の第１の空間部５０へ吹き抜けた未燃ガス成分（ブローバイガス）を前記第１の空間部５０から掃気するためのＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）システムが設けられている。
【００４２】
ＰＣＶシステムは、クランクケース１ｃ内の第１の空間部５０からシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂを経由してシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１へ至るブローバイガス通路６０と、前記第２の空間部５１からスロットル弁１２上流の吸気管９へ至る第１の還流通路６１と、前記第２の空間部５１からスロットル弁１２下流の吸気管９へ至る第２の還流通路６２と、第２の還流通路６２の途中に設けられ第２の空間部５１内の圧力がスロットル弁１２下流の吸気管９内の圧力より高くなった時にのみ開弁するＰＣＶバルブ６３とを備えている。
【００４３】
このように構成されたＰＣＶシステムでは、内燃機関１が低負荷運転状態（スロットル弁１２の開度が小さくなる運転状態）にある場合は、燃焼室５から第１の空間部５０へ吹き抜けるブローバイガスの量が少なくなり、それに応じて第１の空気間５０から第２の空間部５１へ導かれるブローバイガス量も少なくなる。このため、第２の空間部５１の圧力が比較的低くなるが、スロットル弁１２下流の吸気管９内に吸気管負圧が発生するため、第２の空間部５１内の圧力がスロットル弁１２下流の吸気管９内の圧力より高くなる。
【００４４】
この場合、ＰＣＶバルブ６３が開弁してスロットル弁１２下流の吸気管９と第２の空間部５１とを導通させることになる。そして、第２の空間部５１内のブローバイガスがスロットル弁１２下流の吸気管９内へ吸い込まれる。第２の空間部５１からスロットル弁１２下流の吸気管９内へ吸い込まれたブローバイガスは、スロットル弁１２の上流から流れてくる新気とともに内燃機関１へ吸入されて再燃焼される。
【００４５】
更に、スロットル弁１２下流の吸気管９内で発生した吸気管負圧が第２の空間部５１へ印加されることにより第２の空間部５１内が負圧になると、第１の空間部５０内のブローバイガスが第２の空間部５１内へ吸い込まれるとともに、スロットル弁１２上流の吸気管９内を流れる新気が第１の還流通路６１を介して第２の空間部５１へ吸い込まれることになる。
【００４６】
この結果、第１の空間部５０内のブローバイガスが掃気されると同時に第２の空間部５１内のブローバイガスが新気によって換気されることになる。
【００４７】
一方、内燃機関１が高負荷運転状態（スロットル弁１２の開度が大きくなる運転状態）にある場合は、スロットル弁１２下流の吸気管９内が略大気圧となるが、燃焼室５から第１の空間部５０へ吹き抜けるブローバイガスの量が多くなり、それに応じて第１の空気間５０から第２の空間部５１へ導かれるブローバイガス量も多くなるため、第２の空間部５１内の圧力はスロットル弁１２下流の吸気管９内の圧力より高くなる。
【００４８】
この場合、ＰＣＶバルブ６３が開弁してスロットル弁１２下流の吸気管９と第２の空間部５１とを導通させることになる。そして、第２の空間部５１内のブローバイガスがスロットル弁１２下流の吸気管９内へ流入する。第２の空間部５１からスロットル弁１２下流の吸気管９内へ流入したブローバイガスは、スロットル弁１２の上流から流れてくる新気とともに内燃機関１へ吸入されて再燃焼される。
【００４９】
更に、スロットル弁１２上流の吸気管９内の圧力も略大気圧となるため、第２の空間部５１内の圧力がスロットル弁１２上流の吸気管９内の圧力よりも高くなる。この場合、第２の空間部５１内のブローバイガスが第１の還流通路６１を介してスロットル弁１２上流の吸気管９内に流入するようになる。第２の空間部５１から第１の還流通路６１を介して吸気管９内へ流入したブローバイガスは前記吸気管９の上流から流れてくる新気とともに内燃機関１へ吸入されて再燃焼される。
【００５０】
この結果、内燃機関１が高負荷運転状態にある場合のようにブローバイガスの発生量が多くなる場合には、第１の空間部５０及び第２の空間部５１内のブローバイガスが第２の還流通路６２に加え第１の還流通路６１を介して吸気管９へ還流されることとなり、第１の空間部５０内及び第２の空間部５１内の多量のブローバイガスを確実に掃気することが可能となる。
【００５１】
内燃機関１においては、内燃機関１の運転状態を制御する制御手段である電子制御ユニットＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３００が併設されている。ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，バックアップＲＡＭなどから構成される論理演算回路である。
【００５２】
以下、ＥＣＵ３００の制御について述べる。
【００５３】
ＥＣＵ３００は、燃料噴射装置の制御を行っており、運転状況に応じて適宜主噴射の前後に副次的に燃料を噴射させて副噴射を行う。例えば、内燃機関の運転騒音の低減及び排気ガス中のＮＯｘの低減を目的として、燃料噴射サイクル毎に、最初短時間内に少量のパイロット噴射を行い、休止時間を置いた後、相対的に長い時間にわたり多量の主噴射を行う噴射パターンを採用している。また、内燃機関の性能改善のため、主噴射の後、休止時間を置いた後、少量の燃料を噴射するポスト噴射を行う。
【００５４】
さらに、このＥＣＵ３００には、上述したオイルヒータ２６が電気的に接続されており、ＥＣＵ３００は温度上昇手段としてオイルヒータ２６を制御することが可能となっている。
【００５５】
そして、本実施の形態の特徴として、ＥＣＵ３００は、主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、オイルヒータ２６を作動させて、エンジンオイルの温度を上昇させるものである。ここで、ＥＣＵ３００がオイルヒータ２６を作動させるタイミングは特に限定されるものではなく、副噴射と同時であっても、副噴射後であってもよい。
【００５６】
そして、エンジンオイルの温度が上昇することにより、エンジンオイルに混入している燃料のうち気化する燃料成分が増えることとなり、エンジンオイルの燃料希釈を低減させることが可能となる。
【００５７】
また、温度が上昇したエンジンオイルが、気筒１００の壁面を潤滑するようになれば、副噴射時に噴射された燃料の気化を促進させることとなる。また、温度が上昇したエンジンオイルによって気筒１００内の温度が上昇すれば、さらに燃料の気化が促進される。また、噴射された燃料が気筒１００の壁面に付着した場合でも、壁面に付着した燃料のうち気化する燃料成分が増えることとなるので、燃料によりエンジンオイルが希釈されるのを防止することができる。
【００５８】
また、気筒１００の壁面に付着した燃料がエンジンオイルに混入してオイルパン１ｄに落ちた場合でも、オイルパン１ｄ内のエンジンオイルの温度が所定温度以上に上昇していれば、エンジンオイルに混入した燃料のうち気化する燃料成分を増やすことができ、燃料によりエンジンオイルが希釈されるのを防止することができる。
【００５９】
本実施の形態に係る内燃機関１においては、ＰＣＶシステムが設けられているので、気化した燃料は、ブローバイガス通路６０を介してシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１に導かれることとなり、その後、上述したように内燃機関１へ吸引されて再燃焼される。
【００６０】
なお、エンジンオイルのオイル循環経路、例えばシリンダブロック・オイル通路２０３やシリンダヘッド・オイル通路２０８と、上述したブローバイガス通路６０やシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１と、を連通させる連通路が設けられていてもよい。これにより、オイルパン１ｄから吸引されたエンジンオイルがオイル循環経路を循環する過程で気化した燃料をシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１に導くことができる。
【００６１】
ここで、エンジンオイルのみの場合、エンジンオイルに燃料が混入した場合、燃料が混入したエンジンオイルで走行（５０００ｋｍ）した場合において、それぞれ成分分析を行った試験結果を図３に示す。
【００６２】
図３において、横軸はエンジンオイルにおける炭化水素の炭素数の大きさを表すもので、縦軸は成分量を表している。そして図３において、Ａはエンジンオイルのみ、Ｂは燃料が混入したエンジンオイル、Ｃは燃料が混入したエンジンオイルで走行（５０００ｋｍ）後のものを示している。
【００６３】
図３からわかるように、エンジンオイルに燃料が混入した場合、エンジンオイルには含まれていない炭素数の小さい（軽い）成分（Ｃ９ 〜Ｃ１５ ，但し、１分子中の炭素数がｎ個である炭化水素をＣｎで表すものとする）が多く存在する（図３に示すＢ）。そして、走行することによって燃料成分は蒸発していき、炭素数の小さい（軽い）成分はほとんど蒸発し、炭素数の大きい（重い）成分（Ｃ１６〜）は多少残留することとなる。
【００６４】
副噴射が行われた場合には、エンジンオイルに燃料が混入して図３に示すＢのような状態になると推定される。このような場合に、エンジンオイルの温度を積極的に上昇させて、エンジンオイルに混入している燃料を気化させることにより、図３のＣに示す走行後のような状態に、より早くすることができる。
【００６５】
従来のような、エンジンオイルの温度を積極的に上昇させない場合においては、エンジンオイルに混入している燃料成分のうち炭素数の大きい（重い）成分（Ｃ１６〜）は気化せず残存し、また、炭素数の小さい（軽い）成分（Ｃ９ 〜Ｃ１５ ）であってもエンジンオイルの温度が上昇して燃料成分が気化するような機関の運転条件となるまではエンジンオイルに残存する可能性がある。
【００６６】
本実施の形態によれば、温度上昇手段によってエンジンオイルの温度を上昇させることにより、エンジンオイルに混入した燃料を気化させることができるので、特に副噴射が行われる場合に、ボアフラッシングを防止することができ、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによりエンジンオイルが希釈されてしまうことを低減させることができる。
【００６７】
特に本実施の形態においては、オイルヒータを用いることにより、確実かつ迅速にエンジンオイルの温度を上昇させることができるので、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによりエンジンオイルが希釈されてしまうことを確実に低減させることができる。
【００６８】
また、温度上昇手段によってエンジンオイルの温度を上昇させることにより、気筒１００の壁面を潤滑するエンジンオイルの温度が上昇した場合や、気筒１００内の温度が上昇した場合には、噴射された燃料の気化を促進させることができるので、すなわち、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することを低減させることとなり、燃料によりエンジンオイルが希釈されてしまう期間を短くすることにもなる。
【００６９】
従って、潤滑オイルの粘性が低下することを抑制することができ、油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【００７０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の概略構成を示す図である。本実施の形態においては、オイルクーラが設けられた内燃機関について説明するものである。
【００７１】
オイルクーラは、内燃機関にとって安定した潤滑オイル温度を保つために、内燃機関からの熱負荷を受けて高温となったエンジンオイルを冷却するものである。このオイルクーラは、冷却方式によって空冷式と水冷式とに大別される。冷却媒体としてエンジン冷却水を利用した水冷式では、エンジン冷却水とオイルとの間で熱交換を行うオイルクーラと、エンジンオイル中の異物を除去するオイルフィルタとを、一体に組付けたものも知られている。
【００７２】
実施の形態１に係る内燃機関１では、エンジンオイルの温度を上昇させる温度上昇手段をオイルヒータ２６とＥＣＵ３００とにより構成していたが、本実施の形態に係る内燃機関１Ａでは、このオイルクーラをバイパスさせることによってオイルヒータを設けることなくエンジンオイルの温度を上昇させるものである。
【００７３】
すなわち、エンジンオイルの温度を上昇させる温度上昇手段を、オイルクーラ２０をバイパスさせるバイパス経路２１と、エンジンオイルの循環経路をオイルクーラ２０側かバイパス経路２１側かに切り換える三方切換弁２２と、ＥＣＵ３００とにより構成するものである。その他の構成及び作用については実施の形態１と同様であり、同様の構成については同一の符号を付して説明は省略する。
【００７４】
本実施の形態に係る内燃機関１Ａにおいては、図に示すように、オイルポンプ２０１の下流側にオイルクーラ２０が設けられている。
【００７５】
そして、内燃機関１Ａのオイル循環経路において、オイルクーラ２０をバイパスするバイパス経路２１が設けられている。
【００７６】
バイパス経路２１は、オイルポンプ２０１の下流側であってオイルクーラ２０の上流側に設けられた三方切換弁２２に接続されており、また、オイルクーラ２０の下流側のオイル循環経路に合流するように設けられている。ここで、バイパス経路２１と、三方切換弁２２とは、潤滑オイルの温度を上昇させる温度上昇手段を構成している。
【００７７】
三方切換弁２２には、バイパス経路２１と、オイルポンプ２０１の下流側に接続されているオイル循環経路２３と、オイルクーラ２０の上流側に接続されているオイル循環経路２４と、が接続されている。そして、三方切換弁２２が、バイパス経路２１とオイル循環経路２４との何れか一方を遮断することにより、バイパス経路２１とオイル循環経路２４との何れか一方をオイル循環経路２３と導通させることが可能となっている。
【００７８】
次に、エンジンオイルの循環経路について説明する。図５は本実施の形態に係る内燃機関１Ａのオイル循環経路の構成を示すブロック図である。
【００７９】
オイルパン１ｄに貯留されたエンジンオイルは、オイルストレーナ２００から吸い込まれ不純物を除去されて、オイルポンプ２０１で昇圧されて内燃機関１Ａ内を循環し、再びオイルパン１ｄに戻る。
【００８０】
すなわち、内燃機関１Ａのオイル循環経路は、オイル循環経路２３とオイル循環経路２４とが導通されている場合、図５において、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→オイルクーラ２０→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順にエンジンオイルが流れ、次いで、シリンダブロック・オイル通路２０３内のエンジンオイルがクランクジャーナル２０４、クランクピン２０５、コネクティングロッド２０６、ピストン２０７、シリンダヘッド・オイル通路２０８、カムシャフトジャーナル２０９、或いは動弁系２１０等の各摺動部へ分配されるよう構成される。
【００８１】
ここで、三方切換弁２２が切り換えられて、オイル循環経路２４が遮断されると、オイル循環経路２３とバイパス経路２１とが導通する。この場合のエンジンオイルのオイルパン１ｄからシリンダブロック・オイル通路２０３までのオイルの流れは、図５において、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→バイパス経路２１→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順となる。
【００８２】
次に、本実施の形態の制御について説明する。ＥＣＵ３００には、上述した三方切換弁２２が電気的に接続されており、ＥＣＵ３００は三方切換弁２２を制御することが可能となっている。
【００８３】
そして、本実施の形態の特徴として、ＥＣＵ３００は、主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、三方切換弁２２を切り換えて、バイパス経路２１とオイル循環経路２３と導通させることにより、オイルクーラ２０をバイパスさせるものである。
【００８４】
すなわち、副噴射が行われる場合、オイルパン１ｄから吸引されたエンジンオイルは、三方切換弁２２が切り換えられることによってオイルクーラ２０に導かれずにバイパス経路２１に導かれることとなり、これによりオイルクーラ２０によって冷却されることはなくなり、温度が上昇することとなる。
【００８５】
そして、エンジンオイルの温度が上昇することにより、エンジンオイルに混入している燃料のうち気化する燃料成分が増えることとなり、エンジンオイルの燃料希釈を低減させることが可能となる。
【００８６】
以上のように、エンジンオイルを冷却する機能（オイルクーラ）を有する内燃機関においては、実施の形態１で説明したようなオイルヒータを備えることなく、オイルクーラをバイパスすることによってエンジンオイルの温度を上昇させることができるので、エンジンオイルに混入した燃料を気化させることが可能となる。従って、実施の形態１と同様に、潤滑オイルの粘性が低下することを抑制することができ、油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【００８７】
（実施の形態３）
実施の形態２では、エンジンオイルの温度を上昇させるために、オイルクーラをバイパスさせる構成について説明したが、内燃機関の負荷が低く若しくは外気温度が低い等の理由により、オイルクーラをバイパスさせてもエンジンオイルの温度が上昇し難い場合が考えられる。実施の形態３では、このような場合を想定し、オイルクーラのバイパス経路にオイルヒータを設けることにより、エンジンオイルの温度を強制的に上昇させるものである。
【００８８】
図６は、本発明の実施の形態３に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【００８９】
本実施の形態に係る内燃機関１Ｂは、実施の形態２で説明したようなオイルクーラ２０とバイパス経路２１と三方切換弁２２とを備えており、バイパス経路２１に実施の形態１で説明したようなオイルヒータ２６を備えるものである。すなわち、エンジンオイルの温度を上昇させる温度上昇手段を三方切換弁２２とバイパス経路２１とオイルヒータ２６とＥＣＵ３００とにより構成するものである。その他の構成及び作用については実施の形態１，２と同様であり、同様の構成については同一の符号を付して説明は省略する。
【００９０】
本実施の形態に係る内燃機関１Ｂのエンジンオイル循環経路は、実施の形態２で説明した図５において、オイルクーラ２０をバイパスするバイバス経路２１にオイルヒータ２６が設けられたものとなる。
【００９１】
オイルパン１ｄからシリンダブロック・オイル通路２０３までの内燃機関１Ｂのオイル循環経路を示すと、オイル循環経路２３とオイル循環経路２４とが導通されている場合は実施の形態２と同様、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→オイルクーラ２０→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順となる。そして、三方切換弁２２が切り換えられてオイル循環経路２４が遮断され、オイル循環経路２３とバイパス経路２１とが導通した場合には、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→バイパス経路２１→オイルヒータ２６→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順となる。
【００９２】
そして、本実施の形態においては、ＥＣＵ３００は、主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、三方切換弁２２を切り換えて、バイパス経路２１とオイル循環経路２３と導通させることにより、オイルクーラ２０をバイパスさせ、かつ、オイルヒータ２６を作動させることにより、エンジンオイルの温度を上昇させるものである。
【００９３】
本実施の形態によれば、エンジンオイルを冷却する機能（オイルクーラ）を有する内燃機関においても、オイルクーラをバイパスさせ、かつオイルクーラをバイパスさせたバイパス経路にオイルヒータを設けることにより、内燃機関の負荷や外気温度などに左右されることなく確実かつ迅速にエンジンオイルの温度を上昇させることができ、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによりエンジンオイルが希釈されてしまうことを確実に低減させることができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、副噴射に起因した潤滑オイルの希釈を効果的に低減させることができ、潤滑オイルの粘性の低下、そして油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す略図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る内燃機関のオイル循環経路の構成を示すブロック図。
【図３】エンジンオイルのみの場合、エンジンオイルに燃料が混入した場合、燃料が混入したエンジンオイルで走行した場合において、それぞれ成分分析を行った試験結果を説明するための図。
【図４】本発明の実施の形態２に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す略図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る内燃機関のオイル循環経路の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の実施の形態３に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す略図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ 内燃機関
１ａ シリンダブロック
１ｂ シリンダヘッド
１ｃ クランクケース
１ｄ オイルパン
１ｅ シリンダヘッドカバー
２ ピストン
３ クランクシャフト
４ コネクティングロッド
５ 燃焼室
６ａ 吸気ポート
６ｂ 排気ポート
７ 吸気弁
８ 排気弁
９ 吸気管
１０ 排気管
１１ エアクリーナボックス
１２ スロットル弁
２０ オイルクーラ
２１ バイパス経路
２２ 三方切換弁
２３ オイル循環経路
２４ オイル循環経路
２５ オイル循環経路
２６ オイルヒータ
５０ 第１の空間部
５１ 第２の空間部
６０ ブローバイガス通路
６１ 第１の還流通路
６２ 第２の還流通路
６３ ＰＣＶバルブ
７０ インテークカムシャフト
８０ エキゾーストカムシャフト
１００ 気筒
２００ オイルストレーナ
２０１ オイルポンプ
３００ ＥＣＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに搭載される内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の潤滑オイルに水分や燃料成分などの不純物が混入すると、潤滑オイルの希釈や劣化が誘発されることが知られている。
【０００３】
これに対し、従来では、内燃機関の運転停止後に潤滑オイルを加熱することにより、潤滑オイルから不純物を蒸発及び分離させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平１−８３１１５号公報
【特許文献２】
特開平５−２３１１１９号公報
【特許文献３】
特開平１０−１３１７３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の筒内噴射型の内燃機関では、燃焼改善や排気浄化性能の向上などを目的として、圧縮上死点近傍で気筒内へ燃料を噴射する主噴射に加え、該主噴射の前後に気筒内へ燃料を噴射する副噴射が行われるようになってきている。
【０００６】
主噴射はピストンが上死点近傍に位置するときに行われるため、噴射燃料が気筒の内壁面へ付着し難いが、副噴射はピストンが上死点から比較的離れているときに行われるため、噴射燃料が気筒の内壁面に付着し易く、気筒の内壁面に付着した燃料が潤滑オイル中に混入し易い。
【０００７】
これに対し、上記したような従来の技術は、内燃機関の運転停止後に潤滑オイルを加熱して潤滑オイル中から不純物を取り除く技術であるため、前述したような副噴射が頻繁に行われた場合には、内燃機関の運転中に潤滑オイルが過剰に希釈し、油膜切れ等が誘発される虞がある。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、筒内噴射型の内燃機関において、副噴射に起因した潤滑オイルの希釈を防止することができる技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、主噴射の前後に副次的に燃料が噴射される場合に、潤滑オイルの温度を上昇させることによって、潤滑オイルに混入した燃料や潤滑オイルに混入しようとする燃料のうち気化する燃料成分を増やし、潤滑オイルの希釈化を防止させるものである。
【００１０】
すなわち、ピストンが圧縮上死点近傍に位置したときに気筒内に燃料を直接噴射する主噴射に加え、該主噴射に対して時期をずらして副次的に燃料を噴射する副噴射を行う燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段により副噴射が行われる場合に、前記内燃機関の潤滑オイルの温度を上昇させる温度上昇手段と、を備えることを要旨とする。
【００１１】
ここで、副噴射とは、ピストンが上死点近傍に位置したときに燃料噴射弁により気筒内に燃料を直接噴射する主噴射に対して時期をずらして副次的に燃料を噴射することをいい、例えばパイロット噴射やポスト噴射が挙げられる。副噴射は、主噴射に対して時期をずらして副次的に噴射された燃料によって潤滑オイルの希釈が起こる可能性のあるものを全て含むものとする。
【００１２】
そして、燃料噴射手段により副噴射が行われると、潤滑オイルに燃料が混入してしまう可能性がある。このような場合に、温度上昇手段により積極的に潤滑オイルの温度を上昇させることにより、潤滑オイルに混入している燃料を気化させることができるので、潤滑オイルの希釈化を低減させることが可能となる。また、潤滑オイルの温度を上昇させることにより、気筒内を潤滑する潤滑オイルの温度も上昇することとなり、この状態で副噴射が行われれば、噴射された燃料のうち気化する燃料成分を増やすことができ、潤滑オイルに混入する燃料を低減させることが可能となり、潤滑オイルの希釈化を低減させることが可能となる。従って、潤滑オイルの粘性が低下することを抑制することができ、油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
温度上昇手段が潤滑オイルの温度を上昇させるタイミングは、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合であれば特に限定されるものではなく、燃料噴射手段により副噴射が行われるタイミングと同時であってもよく、燃料噴射手段により副噴射が行われた後であってもよい。
【００１４】
本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段は、潤滑オイルの循環経路に設けられて潤滑オイルを加熱するオイルヒータを備え、燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、オイルヒータが潤滑オイルを加熱する構成であってもよい。
【００１５】
この場合、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合にオイルヒータが作動することにより、潤滑オイルの温度が上昇する。
【００１６】
オイルヒータは、潤滑オイルの温度を上昇させるものであればよい。例えば電気によるものであると好ましく、燃焼式ヒータの燃焼ガスと熱交換するものであってもよい。
【００１７】
また、本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段は、潤滑オイルの循環経路に設けられたオイルクーラをバイパスするバイパス経路と、オイルクーラとバイパス経路の何れか一方を導通させる切換弁と、を備え、燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、切換弁がバイパス経路を導通させる構成であってもよい。
【００１８】
この場合、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合に切換弁が切り換わり、潤滑オイルの循環経路がオイルクーラ側からバイパス経路側へ切り換わるので、オイルクーラによって潤滑オイルが冷却されなくなり、潤滑オイルの温度が上昇することとなる。
【００１９】
また、本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段は、潤滑オイルの循環経路に設けられたオイルクーラをバイパスするバイパス経路と、バイパス経路に設けられて潤滑オイルを加熱するオイルヒータと、オイルクーラとバイパス経路の何れか一方を導通させる切換弁と、を備え、燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、切換弁がバイパス経路を導通させるとともにオイルヒータが潤滑オイルを加熱する構成であってもよい。
【００２０】
この場合、燃料噴射手段により副噴射が行われる場合に切換弁が切り換わるとともにオイルヒータが作動することにより、潤滑オイルの循環経路がオイルクーラ側からバイパス経路側へ切り換わり、オイルヒータが潤滑オイルを加熱する。
【００２１】
また、本発明に係る内燃機関において、温度上昇手段により潤滑オイルの温度が上昇させられたときに、潤滑オイルから蒸発した燃料成分を内燃機関の吸気通路へ導く誘導手段を更に備えていてもよい。ここで、誘導手段は、内燃機関のクランクケース内から吸気通路へ至るブローバイガス還流通路であると好ましい。
【００２２】
これにより、気化された燃料成分は、吸気側に戻されて再燃焼される。さらに、誘導手段によって気化された燃料成分が換気されるので、温度上昇手段による燃料の気化が促進されることとなる。例えば誘導手段として、クランクケース内から吸気通路へ至る通路が設けられていれば、気化された燃料成分がクランクケース内で飽和状態となることはないので、温度上昇手段による燃料の気化が促進されることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【００２５】
図１に示す内燃機関１は、４ストローク・サイクルの内燃機関である。この内燃機関１は、気筒１００が形成されたシリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａの上部に固定されたシリンダヘッド１ｂとを備えている。
【００２６】
シリンダブロック１ａの気筒１００内には、ピストン２が往復自在に装填されている。シリンダブロック１ａの下部にはクランクケース１ｃが設けられ、このクランクケース１ｃ内には機関出力軸としてのクランクシャフト３が回転自在に支持されている。
【００２７】
ピストン２は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト３と連結され、ピストン２の往復運動がクランクシャフト３の回転運動へ変換されるようになっている。
【００２８】
ピストン２の上方には、ピストン２の頂面とシリンダヘッド１ｂの壁面と気筒１００の壁面とに囲まれた燃焼室５が形成されている。
【００２９】
シリンダヘッド１ｂには、シリンダヘッド１ｂの一側の側壁に設けられた開口部から燃焼室５へ至る吸気ポート６ａが形成されるとともに、シリンダヘッド１ｂの他側の側壁に設けられた開口部から燃焼室５へ至る排気ポート６ｂが形成されている。
【００３０】
シリンダヘッド１ｂには、吸気ポート６ａを開閉するための吸気弁７と、排気ポート６ｂを開閉するための排気弁８とが設けられるとともに、これら吸気弁７及び排気弁８を開閉駆動するインテークカムシャフト７０及びエキゾーストカムシャフト８０が回転自在に支持されている。
【００３１】
また、シリンダヘッド１ｂの上部には、上記したような動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー１ｅが取り付けられている。
【００３２】
また、シリンダヘッド１ｂの一側の側壁には吸気ポート６ａと連通する吸気管９が接続され、シリンダヘッド１ｂの他側の側壁には排気ポート６ｂと連通する排気管１０が接続されている。
【００３３】
吸気管９は、エアクリーナボックス１１に接続されている。この吸気管９の途中には、吸気管９内を流れる吸気量を調節するスロットル弁１２が設けられている。一方、排気管１０は、下流にて図示しない排気浄化触媒を介して消音器へ接続されている。
【００３４】
クランクケース１ｃの下面はオイルパン１ｄによって覆われており、オイルパン１ｄには内燃機関１の潤滑オイルとしてのエンジンオイルが貯留されている。
【００３５】
また、内燃機関１には、エンジンオイルを循環させるためのオイルポンプ２０１が設置されており、オイルパン１ｄ内には、オイル循環経路２５を介してオイルポンプ２０１に接続されたオイルストレーナ２００が設けられている。そして、オイルポンプ２０１の下流側には、オイル循環経路２３を介してオイルヒータ２６が設けられており、オイルパン１ｄから吸い込まれたエンジンオイルは必ずオイルヒータ２６を通るように設けられている。
【００３６】
そして、オイルヒータ２６は、オイルパン１ｄからオイルストレーナ２００により吸い込まれ不純物を除去されて、オイルポンプ２０１で昇圧されたエンジンオイルを加熱してエンジンオイルの温度を上昇させるものである。
【００３７】
ここで、オイルヒータ２６は温度上昇手段を構成するもので、エンジンオイルの温度を上昇させるものであれば特に限定されるものではなく、例えば電気によるものであると好ましく、燃焼式ヒータの燃焼ガスと熱交換するものであってもよい。
【００３８】
次に、エンジンオイルの循環経路について説明する。図２は本実施の形態に係る内燃機関のオイル循環経路の構成を示すブロック図である。
【００３９】
オイルパン１ｄに貯留されたエンジンオイルは、オイルストレーナ２００から吸い込まれ不純物を除去されて、オイルポンプ２０１で昇圧されて内燃機関１内を循環し、再びオイルパン１ｄに戻る。
【００４０】
すなわち、内燃機関１のオイル循環経路は、図２に示すように、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→オイルヒータ２６→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順にエンジンオイルが流れ、次いで、シリンダブロック・オイル通路２０３内のエンジンオイルがクランクジャーナル２０４、クランクピン２０５、コネクティングロッド２０６、ピストン２０７、シリンダヘッド・オイル通路２０８、カムシャフトジャーナル２０９、或いは動弁系２１０等の各摺動部へ分配されるよう構成される。
【００４１】
また、内燃機関１には、圧縮行程時や膨張行程時に燃焼室５内からクランクケース１ｃ内の第１の空間部５０へ吹き抜けた未燃ガス成分（ブローバイガス）を前記第１の空間部５０から掃気するためのＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）システムが設けられている。
【００４２】
ＰＣＶシステムは、クランクケース１ｃ内の第１の空間部５０からシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂを経由してシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１へ至るブローバイガス通路６０と、前記第２の空間部５１からスロットル弁１２上流の吸気管９へ至る第１の還流通路６１と、前記第２の空間部５１からスロットル弁１２下流の吸気管９へ至る第２の還流通路６２と、第２の還流通路６２の途中に設けられ第２の空間部５１内の圧力がスロットル弁１２下流の吸気管９内の圧力より高くなった時にのみ開弁するＰＣＶバルブ６３とを備えている。
【００４３】
このように構成されたＰＣＶシステムでは、内燃機関１が低負荷運転状態（スロットル弁１２の開度が小さくなる運転状態）にある場合は、燃焼室５から第１の空間部５０へ吹き抜けるブローバイガスの量が少なくなり、それに応じて第１の空気間５０から第２の空間部５１へ導かれるブローバイガス量も少なくなる。このため、第２の空間部５１の圧力が比較的低くなるが、スロットル弁１２下流の吸気管９内に吸気管負圧が発生するため、第２の空間部５１内の圧力がスロットル弁１２下流の吸気管９内の圧力より高くなる。
【００４４】
この場合、ＰＣＶバルブ６３が開弁してスロットル弁１２下流の吸気管９と第２の空間部５１とを導通させることになる。そして、第２の空間部５１内のブローバイガスがスロットル弁１２下流の吸気管９内へ吸い込まれる。第２の空間部５１からスロットル弁１２下流の吸気管９内へ吸い込まれたブローバイガスは、スロットル弁１２の上流から流れてくる新気とともに内燃機関１へ吸入されて再燃焼される。
【００４５】
更に、スロットル弁１２下流の吸気管９内で発生した吸気管負圧が第２の空間部５１へ印加されることにより第２の空間部５１内が負圧になると、第１の空間部５０内のブローバイガスが第２の空間部５１内へ吸い込まれるとともに、スロットル弁１２上流の吸気管９内を流れる新気が第１の還流通路６１を介して第２の空間部５１へ吸い込まれることになる。
【００４６】
この結果、第１の空間部５０内のブローバイガスが掃気されると同時に第２の空間部５１内のブローバイガスが新気によって換気されることになる。
【００４７】
一方、内燃機関１が高負荷運転状態（スロットル弁１２の開度が大きくなる運転状態）にある場合は、スロットル弁１２下流の吸気管９内が略大気圧となるが、燃焼室５から第１の空間部５０へ吹き抜けるブローバイガスの量が多くなり、それに応じて第１の空気間５０から第２の空間部５１へ導かれるブローバイガス量も多くなるため、第２の空間部５１内の圧力はスロットル弁１２下流の吸気管９内の圧力より高くなる。
【００４８】
この場合、ＰＣＶバルブ６３が開弁してスロットル弁１２下流の吸気管９と第２の空間部５１とを導通させることになる。そして、第２の空間部５１内のブローバイガスがスロットル弁１２下流の吸気管９内へ流入する。第２の空間部５１からスロットル弁１２下流の吸気管９内へ流入したブローバイガスは、スロットル弁１２の上流から流れてくる新気とともに内燃機関１へ吸入されて再燃焼される。
【００４９】
更に、スロットル弁１２上流の吸気管９内の圧力も略大気圧となるため、第２の空間部５１内の圧力がスロットル弁１２上流の吸気管９内の圧力よりも高くなる。この場合、第２の空間部５１内のブローバイガスが第１の還流通路６１を介してスロットル弁１２上流の吸気管９内に流入するようになる。第２の空間部５１から第１の還流通路６１を介して吸気管９内へ流入したブローバイガスは前記吸気管９の上流から流れてくる新気とともに内燃機関１へ吸入されて再燃焼される。
【００５０】
この結果、内燃機関１が高負荷運転状態にある場合のようにブローバイガスの発生量が多くなる場合には、第１の空間部５０及び第２の空間部５１内のブローバイガスが第２の還流通路６２に加え第１の還流通路６１を介して吸気管９へ還流されることとなり、第１の空間部５０内及び第２の空間部５１内の多量のブローバイガスを確実に掃気することが可能となる。
【００５１】
内燃機関１においては、内燃機関１の運転状態を制御する制御手段である電子制御ユニットＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３００が併設されている。ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，バックアップＲＡＭなどから構成される論理演算回路である。
【００５２】
以下、ＥＣＵ３００の制御について述べる。
【００５３】
ＥＣＵ３００は、燃料噴射装置の制御を行っており、運転状況に応じて適宜主噴射の前後に副次的に燃料を噴射させて副噴射を行う。例えば、内燃機関の運転騒音の低減及び排気ガス中のＮＯｘの低減を目的として、燃料噴射サイクル毎に、最初短時間内に少量のパイロット噴射を行い、休止時間を置いた後、相対的に長い時間にわたり多量の主噴射を行う噴射パターンを採用している。また、内燃機関の性能改善のため、主噴射の後、休止時間を置いた後、少量の燃料を噴射するポスト噴射を行う。
【００５４】
さらに、このＥＣＵ３００には、上述したオイルヒータ２６が電気的に接続されており、ＥＣＵ３００は温度上昇手段としてオイルヒータ２６を制御することが可能となっている。
【００５５】
そして、本実施の形態の特徴として、ＥＣＵ３００は、主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、オイルヒータ２６を作動させて、エンジンオイルの温度を上昇させるものである。ここで、ＥＣＵ３００がオイルヒータ２６を作動させるタイミングは特に限定されるものではなく、副噴射と同時であっても、副噴射後であってもよい。
【００５６】
そして、エンジンオイルの温度が上昇することにより、エンジンオイルに混入している燃料のうち気化する燃料成分が増えることとなり、エンジンオイルの燃料希釈を低減させることが可能となる。
【００５７】
また、温度が上昇したエンジンオイルが、気筒１００の壁面を潤滑するようになれば、副噴射時に噴射された燃料の気化を促進させることとなる。また、温度が上昇したエンジンオイルによって気筒１００内の温度が上昇すれば、さらに燃料の気化が促進される。また、噴射された燃料が気筒１００の壁面に付着した場合でも、壁面に付着した燃料のうち気化する燃料成分が増えることとなるので、燃料によりエンジンオイルが希釈されるのを防止することができる。
【００５８】
また、気筒１００の壁面に付着した燃料がエンジンオイルに混入してオイルパン１ｄに落ちた場合でも、オイルパン１ｄ内のエンジンオイルの温度が所定温度以上に上昇していれば、エンジンオイルに混入した燃料のうち気化する燃料成分を増やすことができ、燃料によりエンジンオイルが希釈されるのを防止することができる。
【００５９】
本実施の形態に係る内燃機関１においては、ＰＣＶシステムが設けられているので、気化した燃料は、ブローバイガス通路６０を介してシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１に導かれることとなり、その後、上述したように内燃機関１へ吸引されて再燃焼される。
【００６０】
なお、エンジンオイルのオイル循環経路、例えばシリンダブロック・オイル通路２０３やシリンダヘッド・オイル通路２０８と、上述したブローバイガス通路６０やシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１と、を連通させる連通路が設けられていてもよい。これにより、オイルパン１ｄから吸引されたエンジンオイルがオイル循環経路を循環する過程で気化した燃料をシリンダヘッドカバー１ｅ内の第２の空間部５１に導くことができる。
【００６１】
ここで、エンジンオイルのみの場合、エンジンオイルに燃料が混入した場合、燃料が混入したエンジンオイルで走行（５０００ｋｍ）した場合において、それぞれ成分分析を行った試験結果を図３に示す。
【００６２】
図３において、横軸はエンジンオイルにおける炭化水素の炭素数の大きさを表すもので、縦軸は成分量を表している。そして図３において、Ａはエンジンオイルのみ、Ｂは燃料が混入したエンジンオイル、Ｃは燃料が混入したエンジンオイルで走行（５０００ｋｍ）後のものを示している。
【００６３】
図３からわかるように、エンジンオイルに燃料が混入した場合、エンジンオイルには含まれていない炭素数の小さい（軽い）成分（Ｃ９ 〜Ｃ１５ ，但し、１分子中の炭素数がｎ個である炭化水素をＣｎで表すものとする）が多く存在する（図３に示すＢ）。そして、走行することによって燃料成分は蒸発していき、炭素数の小さい（軽い）成分はほとんど蒸発し、炭素数の大きい（重い）成分（Ｃ１６〜）は多少残留することとなる。
【００６４】
副噴射が行われた場合には、エンジンオイルに燃料が混入して図３に示すＢのような状態になると推定される。このような場合に、エンジンオイルの温度を積極的に上昇させて、エンジンオイルに混入している燃料を気化させることにより、図３のＣに示す走行後のような状態に、より早くすることができる。
【００６５】
従来のような、エンジンオイルの温度を積極的に上昇させない場合においては、エンジンオイルに混入している燃料成分のうち炭素数の大きい（重い）成分（Ｃ１６〜）は気化せず残存し、また、炭素数の小さい（軽い）成分（Ｃ９ 〜Ｃ１５ ）であってもエンジンオイルの温度が上昇して燃料成分が気化するような機関の運転条件となるまではエンジンオイルに残存する可能性がある。
【００６６】
本実施の形態によれば、温度上昇手段によってエンジンオイルの温度を上昇させることにより、エンジンオイルに混入した燃料を気化させることができるので、特に副噴射が行われる場合に、ボアフラッシングを防止することができ、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによりエンジンオイルが希釈されてしまうことを低減させることができる。
【００６７】
特に本実施の形態においては、オイルヒータを用いることにより、確実かつ迅速にエンジンオイルの温度を上昇させることができるので、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによりエンジンオイルが希釈されてしまうことを確実に低減させることができる。
【００６８】
また、温度上昇手段によってエンジンオイルの温度を上昇させることにより、気筒１００の壁面を潤滑するエンジンオイルの温度が上昇した場合や、気筒１００内の温度が上昇した場合には、噴射された燃料の気化を促進させることができるので、すなわち、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することを低減させることとなり、燃料によりエンジンオイルが希釈されてしまう期間を短くすることにもなる。
【００６９】
従って、潤滑オイルの粘性が低下することを抑制することができ、油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【００７０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の概略構成を示す図である。本実施の形態においては、オイルクーラが設けられた内燃機関について説明するものである。
【００７１】
オイルクーラは、内燃機関にとって安定した潤滑オイル温度を保つために、内燃機関からの熱負荷を受けて高温となったエンジンオイルを冷却するものである。このオイルクーラは、冷却方式によって空冷式と水冷式とに大別される。冷却媒体としてエンジン冷却水を利用した水冷式では、エンジン冷却水とオイルとの間で熱交換を行うオイルクーラと、エンジンオイル中の異物を除去するオイルフィルタとを、一体に組付けたものも知られている。
【００７２】
実施の形態１に係る内燃機関１では、エンジンオイルの温度を上昇させる温度上昇手段をオイルヒータ２６とＥＣＵ３００とにより構成していたが、本実施の形態に係る内燃機関１Ａでは、このオイルクーラをバイパスさせることによってオイルヒータを設けることなくエンジンオイルの温度を上昇させるものである。
【００７３】
すなわち、エンジンオイルの温度を上昇させる温度上昇手段を、オイルクーラ２０をバイパスさせるバイパス経路２１と、エンジンオイルの循環経路をオイルクーラ２０側かバイパス経路２１側かに切り換える三方切換弁２２と、ＥＣＵ３００とにより構成するものである。その他の構成及び作用については実施の形態１と同様であり、同様の構成については同一の符号を付して説明は省略する。
【００７４】
本実施の形態に係る内燃機関１Ａにおいては、図に示すように、オイルポンプ２０１の下流側にオイルクーラ２０が設けられている。
【００７５】
そして、内燃機関１Ａのオイル循環経路において、オイルクーラ２０をバイパスするバイパス経路２１が設けられている。
【００７６】
バイパス経路２１は、オイルポンプ２０１の下流側であってオイルクーラ２０の上流側に設けられた三方切換弁２２に接続されており、また、オイルクーラ２０の下流側のオイル循環経路に合流するように設けられている。ここで、バイパス経路２１と、三方切換弁２２とは、潤滑オイルの温度を上昇させる温度上昇手段を構成している。
【００７７】
三方切換弁２２には、バイパス経路２１と、オイルポンプ２０１の下流側に接続されているオイル循環経路２３と、オイルクーラ２０の上流側に接続されているオイル循環経路２４と、が接続されている。そして、三方切換弁２２が、バイパス経路２１とオイル循環経路２４との何れか一方を遮断することにより、バイパス経路２１とオイル循環経路２４との何れか一方をオイル循環経路２３と導通させることが可能となっている。
【００７８】
次に、エンジンオイルの循環経路について説明する。図５は本実施の形態に係る内燃機関１Ａのオイル循環経路の構成を示すブロック図である。
【００７９】
オイルパン１ｄに貯留されたエンジンオイルは、オイルストレーナ２００から吸い込まれ不純物を除去されて、オイルポンプ２０１で昇圧されて内燃機関１Ａ内を循環し、再びオイルパン１ｄに戻る。
【００８０】
すなわち、内燃機関１Ａのオイル循環経路は、オイル循環経路２３とオイル循環経路２４とが導通されている場合、図５において、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→オイルクーラ２０→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順にエンジンオイルが流れ、次いで、シリンダブロック・オイル通路２０３内のエンジンオイルがクランクジャーナル２０４、クランクピン２０５、コネクティングロッド２０６、ピストン２０７、シリンダヘッド・オイル通路２０８、カムシャフトジャーナル２０９、或いは動弁系２１０等の各摺動部へ分配されるよう構成される。
【００８１】
ここで、三方切換弁２２が切り換えられて、オイル循環経路２４が遮断されると、オイル循環経路２３とバイパス経路２１とが導通する。この場合のエンジンオイルのオイルパン１ｄからシリンダブロック・オイル通路２０３までのオイルの流れは、図５において、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→バイパス経路２１→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順となる。
【００８２】
次に、本実施の形態の制御について説明する。ＥＣＵ３００には、上述した三方切換弁２２が電気的に接続されており、ＥＣＵ３００は三方切換弁２２を制御することが可能となっている。
【００８３】
そして、本実施の形態の特徴として、ＥＣＵ３００は、主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、三方切換弁２２を切り換えて、バイパス経路２１とオイル循環経路２３と導通させることにより、オイルクーラ２０をバイパスさせるものである。
【００８４】
すなわち、副噴射が行われる場合、オイルパン１ｄから吸引されたエンジンオイルは、三方切換弁２２が切り換えられることによってオイルクーラ２０に導かれずにバイパス経路２１に導かれることとなり、これによりオイルクーラ２０によって冷却されることはなくなり、温度が上昇することとなる。
【００８５】
そして、エンジンオイルの温度が上昇することにより、エンジンオイルに混入している燃料のうち気化する燃料成分が増えることとなり、エンジンオイルの燃料希釈を低減させることが可能となる。
【００８６】
以上のように、エンジンオイルを冷却する機能（オイルクーラ）を有する内燃機関においては、実施の形態１で説明したようなオイルヒータを備えることなく、オイルクーラをバイパスすることによってエンジンオイルの温度を上昇させることができるので、エンジンオイルに混入した燃料を気化させることが可能となる。従って、実施の形態１と同様に、潤滑オイルの粘性が低下することを抑制することができ、油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【００８７】
（実施の形態３）
実施の形態２では、エンジンオイルの温度を上昇させるために、オイルクーラをバイパスさせる構成について説明したが、内燃機関の負荷が低く若しくは外気温度が低い等の理由により、オイルクーラをバイパスさせてもエンジンオイルの温度が上昇し難い場合が考えられる。実施の形態３では、このような場合を想定し、オイルクーラのバイパス経路にオイルヒータを設けることにより、エンジンオイルの温度を強制的に上昇させるものである。
【００８８】
図６は、本発明の実施の形態３に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【００８９】
本実施の形態に係る内燃機関１Ｂは、実施の形態２で説明したようなオイルクーラ２０とバイパス経路２１と三方切換弁２２とを備えており、バイパス経路２１に実施の形態１で説明したようなオイルヒータ２６を備えるものである。すなわち、エンジンオイルの温度を上昇させる温度上昇手段を三方切換弁２２とバイパス経路２１とオイルヒータ２６とＥＣＵ３００とにより構成するものである。その他の構成及び作用については実施の形態１，２と同様であり、同様の構成については同一の符号を付して説明は省略する。
【００９０】
本実施の形態に係る内燃機関１Ｂのエンジンオイル循環経路は、実施の形態２で説明した図５において、オイルクーラ２０をバイパスするバイバス経路２１にオイルヒータ２６が設けられたものとなる。
【００９１】
オイルパン１ｄからシリンダブロック・オイル通路２０３までの内燃機関１Ｂのオイル循環経路を示すと、オイル循環経路２３とオイル循環経路２４とが導通されている場合は実施の形態２と同様、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→オイルクーラ２０→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順となる。そして、三方切換弁２２が切り換えられてオイル循環経路２４が遮断され、オイル循環経路２３とバイパス経路２１とが導通した場合には、オイルパン１ｄ→オイルストレーナ２００→オイルポンプ２０１→バイパス経路２１→オイルヒータ２６→オイルフィルタ２０２→シリンダブロック・オイル通路２０３の順となる。
【００９２】
そして、本実施の形態においては、ＥＣＵ３００は、主噴射の前後に副噴射が行われる場合に、三方切換弁２２を切り換えて、バイパス経路２１とオイル循環経路２３と導通させることにより、オイルクーラ２０をバイパスさせ、かつ、オイルヒータ２６を作動させることにより、エンジンオイルの温度を上昇させるものである。
【００９３】
本実施の形態によれば、エンジンオイルを冷却する機能（オイルクーラ）を有する内燃機関においても、オイルクーラをバイパスさせ、かつオイルクーラをバイパスさせたバイパス経路にオイルヒータを設けることにより、内燃機関の負荷や外気温度などに左右されることなく確実かつ迅速にエンジンオイルの温度を上昇させることができ、噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによりエンジンオイルが希釈されてしまうことを確実に低減させることができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、副噴射に起因した潤滑オイルの希釈を効果的に低減させることができ、潤滑オイルの粘性の低下、そして油膜切れの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す略図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る内燃機関のオイル循環経路の構成を示すブロック図。
【図３】エンジンオイルのみの場合、エンジンオイルに燃料が混入した場合、燃料が混入したエンジンオイルで走行した場合において、それぞれ成分分析を行った試験結果を説明するための図。
【図４】本発明の実施の形態２に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す略図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る内燃機関のオイル循環経路の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の実施の形態３に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す略図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ 内燃機関
１ａ シリンダブロック
１ｂ シリンダヘッド
１ｃ クランクケース
１ｄ オイルパン
１ｅ シリンダヘッドカバー
２ ピストン
３ クランクシャフト
４ コネクティングロッド
５ 燃焼室
６ａ 吸気ポート
６ｂ 排気ポート
７ 吸気弁
８ 排気弁
９ 吸気管
１０ 排気管
１１ エアクリーナボックス
１２ スロットル弁
２０ オイルクーラ
２１ バイパス経路
２２ 三方切換弁
２３ オイル循環経路
２４ オイル循環経路
２５ オイル循環経路
２６ オイルヒータ
５０ 第１の空間部
５１ 第２の空間部
６０ ブローバイガス通路
６１ 第１の還流通路
６２ 第２の還流通路
６３ ＰＣＶバルブ
７０ インテークカムシャフト
８０ エキゾーストカムシャフト
１００ 気筒
２００ オイルストレーナ
２０１ オイルポンプ
３００ ＥＣＵ
Claims (6)
- ピストンが圧縮上死点近傍に位置したときに気筒内に燃料を直接噴射する主噴射に加え、該主噴射に対して時期をずらして副次的に燃料を噴射する副噴射を行う燃料噴射手段と、
前記燃料噴射手段により副噴射が行われる場合に、内燃機関の潤滑オイルの温度を上昇させる温度上昇手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。 - 前記温度上昇手段は、前記潤滑オイルの循環経路に設けられて前記潤滑オイルを加熱するオイルヒータを備え、
前記燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、前記オイルヒータが前記潤滑オイルを加熱することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。 - 前記温度上昇手段は、前記潤滑オイルの循環経路に設けられたオイルクーラをバイパスするバイパス経路と、前記オイルクーラと前記バイパス経路との何れか一方を導通させる切換弁と、を備え、
前記燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、前記切換弁が前記バイパス経路を導通させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。 - 前記温度上昇手段は、前記潤滑オイルの循環経路に設けられたオイルクーラをバイパスするバイパス経路と、該バイパス経路に設けられて潤滑オイルを加熱するオイルヒータと、前記オイルクーラと前記バイパス経路の何れか一方を導通させる切換弁と、を備え、
前記燃料噴射手段が副噴射を行う場合に、前記切換弁が前記バイパス経路を導通させるとともに前記オイルヒータが前記潤滑オイルを加熱することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。 - 前記温度上昇手段により前記潤滑オイルの温度が上昇させられたときに、前記潤滑オイルから蒸発した燃料成分を前記内燃機関の吸気通路へ導く誘導手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
- 前記誘導手段は、前記内燃機関のクランクケース内から前記吸気通路へ至るブローバイガス還流通路であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
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