JP2008057476A - 内燃機関のオイルレベル検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気行程においてポスト噴射を行って排気中の微粒子を捕集するフィルタを再生するエンジン（内燃機関）において、アイドル状態が長時間続くときもオイル不足の検知に遅れを来たさないようにしたエンジンのオイルレベル検出装置を提供する。
【解決手段】エンジンのアイドル状態が所定時間以上継続するロングアイドル状態にあるか否か判定し（Ｓ１２）と、肯定されたとき、オイルレベルセンサの出力を蒸発量補正係数で補正してロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値を算出し（Ｓ１４）と、算出されたオイルレベル推定値に基づいてオイルレベル量の適否を判定する（Ｓ１６からＳ２０）。
【選択図】図２

Description

この発明は内燃機関のオイルレベル検出装置に関する。

内燃機関のオイルパンに貯留されたエンジンオイルのレベルを検出する装置としては、例えば下記の特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術にあっては、内燃機関を搭載した車両が走行または停止している路面が、悪路のような検出精度に悪影響を及ぼす路面か否か判断し、肯定されるときはオイルレベルの検出を禁止することで検出精度を向上させるように構成している。
特開２００４−１５０３７４号公報

上記した従来技術の内燃機関はガソリンを燃料とする機関であるが、ディーゼル式の内燃機関の場合、排気中の微粒子を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を備えると共に、捕集された微粒子の量が増加すると、排気行程でポスト噴射を行って捕集された微粒子を燃焼・除去している。

ポスト噴射された燃料（軽油）の一部は気筒内壁とピストンの間隙を縫って下方に滴下し、オイルパンに流入して貯留されていたエンジンオイル（潤滑油）と混合し、オイルダイリューション（エンジンオイルの希釈化）を生じる。

このオイルダイリューションによってエンジンオイルのレベルは一時的に増加するが、流入した燃料成分は短時間の内に蒸発する。その結果、オイル不足の検知が遅れ、内燃機関に損傷を与えることがある。特に、オイル中の燃料成分の蒸発は、アイドル状態が長時間続くとき、顕著となる。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、排気行程においてポスト噴射を行って排気中の微粒子を捕集するフィルタを再生する内燃機関において、アイドル状態が長時間続くときもオイル不足の検知に遅れを来たさないようにした内燃機関のオイルレベル検出装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、排気行程においてポスト噴射を行って排気中の微粒子を捕集するフィルタを再生する内燃機関のオイルパンに貯留されたエンジンオイルのレベルを検出する内燃機関のオイルレベル検出装置において、前記オイルパンに配置されて前記エンジンオイルのレベルに応じた出力を生じるオイルレベルセンサと、前記内燃機関のアイドル状態が所定時間以上継続するロングアイドル状態にあるか否か判定するロングアイドル判定手段と、前記ロングアイドル状態にあると判定されたとき、前記オイルレベルセンサの出力を蒸発量補正係数で補正して前記ロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値を算出するオイルレベル推定値算出手段と、前記算出されたオイルレベル推定値に基づいて前記オイルレベル量の適否を判定するオイルレベル適否判定手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る内燃機関のオイルレベル検出装置にあっては、前記蒸発量補正係数は、前記内燃機関の容積とオイルパンの形状の少なくともいずれかに応じて設定される如く構成した。

請求項１に係る内燃機関のオイルレベル検出装置にあっては、前内燃機関のアイドル状態が所定時間以上継続するロングアイドル状態にあるか否か判定し、ロングアイドル状態にあると判定されたとき、オイルレベルセンサの出力を蒸発量補正係数で補正してロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値を算出すると共に、算出されたオイルレベル推定値に基づいてオイルレベル量の適否を判定する如く構成したので、ロングアイドル状態のオイルレベルを推定してオイルレベルの適否を判定することで、長時間のアイドル放置状態でエンジンオイル中の燃料成分が蒸発することに起因してオイルレベルが変化するのを検知することができ、よってオイル中の燃料成分の蒸発が顕著となるロングアイドル状態にあっても、オイル不足の検知に遅れを来たすことがない。

請求項２に係る内燃機関のオイルレベル検出装置にあっては、蒸発量補正係数は内燃機関の容積とオイルパンの形状の少なくともいずれかに応じて設定される如く構成したので、オイルダイリューションやオイルの体積量に影響するオイルの温度が内燃機関あるいはオイルパンの形状によって変化するときも、良くその変化に応じて蒸発量を補正することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関のオイルレベル検出装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係る内燃機関のオイルレベル検出装置を模式的に示す概略図である。

図１において、符号１０は４気筒の内燃機関（ディーゼル式の内燃機関。以下「エンジン」という）を、１０ａはその本体を示す。尚、図１においては、４気筒の内の１つの気筒のみ示す。

エンジン１０において、エアクリーナ（部分的に示す）１２から吸入された吸気は吸気管１４を流れる。吸気管１４のエンジン本体１０ａの付近にはインテークシャッタ１６が配置される。インテークシャッタ１６はそのアクチュエータ１６ａがＥＣＵ（後述）によって駆動されるとき、吸気管１４の開度を絞り方向に調整し、そこを通過する吸気量を減少させる。

吸気管１４を流れる空気はその下流の吸気マニホルド２０を通ってそれぞれの気筒に至り、吸気バルブ（図示せず）が開弁すると共に、ピストン２２が下降するとき、燃焼室に吸入される。吸入された空気はピストン２２が上昇するとき圧縮されて高温となる。

燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料（軽油）はポンプおよびコモンレール（共に図示せず）を介してそれぞれの気筒の燃焼室を臨む位置に配置されたインジェクタ２４に供給され、インジェクタ２４がＥＣＵ（後述）によって駆動回路（図示せず）を介して駆動（開弁）されるとき、燃焼室に噴射され、圧縮されて高温となった吸入空気に触れて自然着火して燃焼する。それによってピストン２２は下方に駆動された後、再び上昇し、排気バルブ（図示せず）が開弁するとき、排気（排ガス）を排気マニホルド２６に排出する。

ピストン２２の上下動はコンロッド３０を介してクランクシャフト３２に伝えられ、クランクシャフト３２を回転させる。クランクシャフト３２の回転は手動変速機（図示せず）に入力され、そこで変速されて車輪（図示せず）に伝達される。

エンジン本体１０ａの下部にはオイルパン３４が形成され、オイルパン３４にはエンジンオイルＥＯが貯留される。エンジンオイルＥＯは、オイルポンプ（図示せず）によって掻き揚げられてエンジン本体１０ａの各部に送られ、潤滑・冷却した後、戻し通路（図示せず）を介してオイルパン３４に戻される。

ピストン３２によって排出された排気は排気マニホルド２６を経て排気管４０に流れる。排気管４０には吸気系に接続されるＥＧＲ管４２が設けられると共に、ＥＧＲ管４２の接続位置の下流には、ターボチャージャ４４のタービン４４ａが設けられる。タービン４４ａは排気によって回転させられ、それに機械的に接続されて吸気管１４に配置されるコンプレッサ４４ｂを駆動し、エアクリーナ１２から吸入される空気を過給する。尚、符号４４ｃはインタークーラを示す。

排気管４０においてターボチャージャ４４の配置位置の下流には、三元触媒装置（図に「ＴＷＣ」と示す）４６が配置され、排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ成分を浄化する。三元触媒装置４６の直下にはＤＰＦ（Diesel Particulate Filter。フィルタ）５０が配置される。ＤＰＦ５０はセラミック製のハニカムフィルタからなり、排気中の微粒子（Particulate Matter）を捕集する。

ＤＰＦ５０の下流にはＮＯｘ触媒装置（図に「ＬＮＣ」と示す）５２が配置され、排気中のＮＯｘ成分を吸収除去する。排気は、ＮＯｘ触媒装置５２を通った後、サイレンサ、テールパイプなど（全て図示せず）を流れてエンジン１０の外部に放出される。

クランクシャフトの付近には複数組の電磁ピックアップからなるクランク角センサ５４が配置され、気筒判別信号を出力すると共に、４気筒のそれぞれのＴＤＣあるいはその付近でＴＤＣ信号を出力し、さらに所定クランク角度ごとにクランク角度信号を出力する。

吸気管１４においてエアクリーナ１２の付近にはエアフローメータ５６が配置され、吸入空気量に応じた信号を出力すると共に、インテークシャッタ１６の下流には絶対圧センサ６０が配置され、吸気管内圧力に応じた信号を出力する。また、エンジン本体１０ａの冷却水通路の付近には水温センサ６２が配置され、エンジン冷却水温ＴＷに応じた信号を出力する。

また、エンジン１０が搭載される車両の運転席（図示せず）の床面に配置されたアクセルペダル６４の付近にはアクセル位置センサ６６が配置され、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量ＡＰに応じた信号を出力すると共に、クラッチペダル７０の付近にはクラッチスイッチ７２配置され、運転者によってクラッチペダル７０が踏みこまれたとき、オン信号を出力する。さらに、車輪の適宜位置には車輪速センサ７４が配置され、車輪の所定角度当たりの回転ごとに信号を出力する。

また、排気管４０において三元触媒装置４６の上流には広域空燃比センサ７６が配置され、排気中の酸素濃度に比例した出力を生じると共に、排気温度センサ８０が配置され、三元触媒装置４６の上流側の排気温度に応じた出力を生じる。

ＤＰＦ５０の下流でＮＯｘ触媒装置５２の上流位置には第２の排気温度センサ８２が配置され、ＮＯｘ触媒装置５２の上流側の排気温度に応じた出力を生じる。さらに、ＤＰＦ５０には差圧センサ８４が配置され、ＤＰＦ５０に流入する排気の圧力とＤＰＦ５０から流出する排気の圧力の差圧に応じた出力を生じる。

オイルパン３４の底面には、オイルレベルセンサ８６が配置される。詳細な図示を省略するが、オイルレベルセンサ８６は、オイルレベルの多寡、即ち、エンジンオイルＥＯの液面高さに応じて放熱量が相違する原理を利用してなり、抵抗などのヒータ素子でオイル温度を一定温度（例えば１０度）上昇させ、そこから所定温度低下（例えば５度）低下するまでの時間を測定することで、オイルレベルに比例した値を出力する。オイルレベルセンサ８６の付近には温度センサ８８が配置され、エンジンオイルＥＯの温度に応じた出力を生じる。

上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）９０に送られる。尚、図示の簡略化のため、ＥＣＵ９０と上記したセンサ群およびインジェクタ２４などとの間の信号線は省略した。

ＥＣＵ９０はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよび入出力回路からなるマイクロコンピュータから構成されると共に、ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）９２と警告灯９４を備える。ＥＥＰＲＯＭ９２に格納（記憶）されたデータは、エンジン１０が停止された後も、保持される。

ＥＣＵ９０は、クランク角センサ５４から出力されるクランク角度信号をカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出（算出）すると共に、車輪速センサ７４の出力をカウントして車速を検出する。

ＥＣＵ９０は算出したエンジン回転数ＮＥと上記したセンサの出力に基づいて燃料噴射量などを算出し、インジェクタ２４を介して燃焼室に噴射することでエンジン１０の運転を制御する。またＥＣＵ９０は、差圧センサ８４の出力からＤＰＦ５０に捕集されて堆積した微粒子の量がしきい値を超えてＤＰＦ５０の再生が必要と判断されるとき、エンジン１０が低、中負荷にあるとき、爆発行程から排気行程に移行した付近において燃料（軽油）をポスト噴射する。噴射された燃料は排気系を流れ、三元触媒装置４６に至って一部が酸化反応（燃焼）を生じる。燃焼によって加熱された排気は下流のＤＰＦ５０に流れ、そこに堆積されていた微粒子物質を除去し、ＤＰＦ５０を再生する。

さらに、ＥＣＵ９０は、エンジンオイルＥＯのレベル（液面高さ、あるいは量）を検出する。

図２は、その動作を示すフロー・チャートである。尚、これはＥＣＵ９０が行う動作である。

以下説明すると、Ｓ１０において前記したオイルレベルセンサ８６の出力を読み出してＲＡＭあるいはＥＥＰＲＯＭ９２に記憶（格納）する。

次いで，Ｓ１２に進み、エンジン１０がロングアイドル状態にあるか否か判断する。ここでロングアイドル状態とは、エンジン回転数ＮＥが所定の範囲（例えば６００ｒｐｍから１０００ｒｐｍの間）で、車速Ｖが所定車速（例えば３ｋｍ／ｈ）未満である状態が所定時間継続すると共に、クラッチペダル７０が踏み込まれて（運転者が手動変速機のクラッチを操作して）から一定時間が経過した状態にあることを意味し、そのような状態にあるとき、エンジン１０がロングアイドル状態にあると判定する。

ただし、その途中において、エンジン回転数ＮＥが上記した所定の範囲外の値となるか、車速Ｖが上記した所定車速を超えるか、あるいはクラッチペダル７０が再度踏み込まれるかの内のいずれかが生じたときは、走行状態に移る、即ち、発進したと判断されることから、ロングアイドル状態の判定をリセットする（取り消す）。

Ｓ１２で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、Ｓ１２で肯定されてロングアイドル状態と判定されるときはＳ１４に進み、記憶されたオイルレベルセンサ８６の出力をエンジン回転数ＮＥとオイル温度で補正すると共に、エンジン回転数ＮＥなどで補正されたオイルレベルセンサ８６の出力に蒸発量補正係数（乗算項）を乗じる（蒸発量補正を実施する）ことで、ロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値を算出する。

ここで、この発明の課題を再説すると、ディーゼル式のエンジン１０の場合、ＤＰＦ５０の再生のために、排気行程でポスト噴射を行って捕集された微粒子を燃焼・除去しているが、ポスト噴射された燃料（軽油）の一部は気筒壁面とピストン２２の間隙を縫って下方に滴下し、オイルパン３４に流入して貯留されていたエンジンオイルＥＯと混合し、オイルダイリューションを生じる。

このオイルダイリューションによってエンジンオイルＥＯのレベルは一時的に増加するが、流入した燃料成分は短時間の内に蒸発する結果、オイル不足の検知が遅れ、エンジン１０に損傷を与えることがある。特に、オイル中の燃料成分の蒸発は、アイドル状態が長時間続くとき、顕著となることから、この発明はアイドル状態が長時間続くときのオイルレベルを推定し、オイル不足の検知に遅れを来たさないようにすることを課題とする。

このエンジンオイルＥＯの蒸発量あるいは体積量に影響を与えるオイル温度はエンジン１０の容積とオイルパン３４の形状に応じて変化することから、この実施例において蒸発量補正係数はエンジン１０の容積とオイルパン３４の形状の少なくともいずれか、より具体的にはその両方に応じて設定される。Ｓ１４においては、補正されたオイルレベルセンサ８６の出力に設定された蒸発量補正係数を乗じ、ロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値を算出する、即ち、よって得られた積をロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値とする。

次いでＳ１６に進み、算出されたオイルレベル推定値を所定レベルと比較し、所定レベルを超えているか否か、即ち、算出されたオイルレベル推定値の適否を判断する。Ｓ１６で肯定されるときはＳ１８に進み、オイルレベルは適正（正常）と判定すると共に、否定されるときはＳ２０に進み、オイルレベルは不足と判断し、前記した警告灯９４を点灯する。

この実施例は上記の如く、排気行程においてポスト噴射を行って排気中の微粒子を捕集するＤＰＦ（フィルタ）５０を再生するエンジン（内燃機関）１０のオイルパン３４に貯留されたエンジンオイルＥＯのレベルを検出するオイルレベル検出装置において、前記オイルパン３４に配置されて前記エンジンオイルＥＯのレベルに応じた出力を生じるオイルレベルセンサ８６と、前記エンジンのアイドル状態が所定時間以上継続するロングアイドル状態にあるか否か判定するロングアイドル判定手段（ＥＣＵ９０，Ｓ１２）と、前記ロングアイドル状態にあると判定されたとき、前記オイルレベルセンサ８６の出力を蒸発量補正係数で補正して前記ロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値を算出するオイルレベル推定値算出手段（ＥＣＵ９０，Ｓ１４）と、前記算出されたオイルレベル推定値に基づいて前記オイルレベル量の適否を判定するオイルレベル適否判定手段（ＥＣＵ９０，Ｓ１６からＳ２０）とを備える如く構成した。

このように、ロングアイドル状態のオイルレベルを推定してオイルレベルの適否を判定することで、長時間のアイドル放置状態でエンジンオイル中の燃料成分が蒸発することに起因してオイルレベルが変化するのを検知することができ、よってオイル中の燃料成分の蒸発が顕著となるロングアイドル状態にあっても、オイル不足の検知に遅れを来たすことがない。

また、蒸発量補正係数はエンジン１０の容積とオイルパン３４の形状の少なくともいずれか、より具体的にはその両者に応じて設定される如く構成したので、オイルダイリューションやオイルの体積量に影響するオイルの温度がエンジン１０あるいはオイルパン３４の形状によって変化するときも、良くその変化に応じてエンジンオイルの蒸発量を補正することができる。

尚、上記において、排気系にはＤＰＦ５０を備えていれば良く、その他の構成は図示の例に止まるものではない。

また、上記において、この発明を車両用の内燃機関を例にとって説明したが、この発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶用推進機関用の内燃機関にも適用が可能である。

この発明の実施例に係る内燃機関のオイルレベル検出装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。

符号の説明

エンジン（内燃機関。ディーゼルエンジン）、３４ オイルパン、５０ ＤＰＦ（フィルタ）、５４ クランク角センサ、７０ クラッチペダル、７２ クラッチスイッチ、７４ 車輪速センサ、８４ 差圧センサ、８６ オイルレベルセンサ、８８ 温度センサ、９０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、９４ 警告灯

Claims (2)

1. 排気行程においてポスト噴射を行って排気中の微粒子を捕集するフィルタを再生する内燃機関のオイルパンに貯留されたエンジンオイルのレベルを検出する内燃機関のオイルレベル検出装置において、前記オイルパンに配置されて前記エンジンオイルのレベルに応じた出力を生じるオイルレベルセンサと、前記内燃機関のアイドル状態が所定時間以上継続するロングアイドル状態にあるか否か判定するロングアイドル判定手段と、前記ロングアイドル状態にあると判定されたとき、前記オイルレベルセンサの出力を蒸発量補正係数で補正して前記ロングアイドル状態におけるオイルレベル推定値を算出するオイルレベル推定値算出手段と、前記算出されたオイルレベル推定値に基づいて前記オイルレベル量の適否を判定するオイルレベル適否判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のオイルレベル検出装置。
2. 前記蒸発量補正係数は、前記内燃機関の容積と前記オイルパンの形状の少なくともいずれかに応じて設定されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のオイルレベル検出装置。

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