JP2008138668A - エンジンオイル内の燃料量の低減方法及びエンジンの電子制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの潤滑オイル内に存在する燃料の量を低減するための方法を提供する。
【解決手段】エンジン１１の潤滑オイル内に含まれる燃料の量を低減する方法が、燃料のオイル内への吸収と現在オイル内に存在する燃料の両方を低減するため、オイルの温度が通常の動作温度上限よりも上昇するのを許容するステップを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの潤滑のために使用されるオイルの汚染物質の低減方法に関連し、特に、潤滑オイル内に存在する燃料の量を低減する方法及びエンジンの電子制御ユニットに関連する。

現在、コモンレール式燃料噴射システムを備えたディーゼル・エンジンの多くで、燃焼サイクルの後半で燃料を噴射すること（ポスト噴射）が一般的に行われている。この燃料の噴射タイミングは、燃料が燃焼せずに排気ガスと共に気筒内に残留し、排気ガス後処理システムの再生のために同システムへ運ばれるような燃焼サイクルの後半に燃料噴射が生じるように選択される。この方法は、排気ガス後処理システムの効率性及び動作を改善するという点ではよい結果を示すけれども、ポスト噴射された燃料の一部がエンジン潤滑オイルの中に移動されるのを引き起こすという不利点を持つ。

高レベルの燃料希釈が深刻なエンジン磨耗を引き起こし得るため、燃料のオイル内への移動は不利益を生じる。磨耗を誘発するそのようなオイル希釈を避けるため、エンジンの点検の間隔を短くすることが通常行われるが、それはエンジンの使用者にとって不便であり、そして、自動車の維持費を増大させることになる。

本発明の目的は、内燃機関（エンジン）の潤滑オイル内に存在する燃料の量を低減するための方法を提供することである。

本発明の第一の観点によれば、内燃機関（エンジン）の潤滑オイル内に存在する燃料の量を低減するための方法が、潤滑オイルの温度を所定時間の間、通常の動作温度から上昇させる工程を有する。

潤滑オイルの温度は、その通常の動作温度を上回るが所定の上限温度よりは低い値まで上昇され得る。

オイルの温度は、排気ガス後処理装置の再生の目的でのエンジン内への燃料のポスト噴射を開始する前に増加され得る。

燃料のエンジン内へのポスト噴射は、オイルの温度がその通常の動作温度を上回る温度に到達するまで、禁止される場合がある。

オイルの温度は、燃料のポスト噴射の終了後の所定期間の間、通常の動作温度を上回るレベルに保持され得る。

燃料のポスト噴射の終了後の所定期間は、燃料のポスト噴射が終了したときに開始する期間である。

このエンジンはディーゼル・エンジンであり得る。

本発明の第二の観点によれば、エンジンのオイル供給システムを通って循環する潤滑オイルの温度を示す信号を受けるよう動作し、且つ、潤滑オイル内に含まれる燃料の量を低減するために所定期間の間潤滑オイルの温度を通常の動作温度から上昇させるようにプログラムされた、かつエンジンのための電子制御ユニットが提供される。

電子制御ユニットは更に、排気ガス後処理装置の再生イベントが開始する前に潤滑オイルの温度を上昇させ、そして、再生イベントが終了した後に潤滑オイルの温度を通常の動作温度に戻すように作動し得る。

再生イベントは、エンジン内への燃料のポスト噴射を含み得る。

図１を参照すると、ディーゼル・エンジン１１用の冷却システムが、エンジン１１からの高温の冷却媒体の出力流れの送出のためのエンジン冷却媒体送出通路１２、及び、冷却媒体をエンジン１１と冷却システムを通して循環させるために使用されるポンプ１４を介してエンジン１１へ冷却媒体を戻すための冷却媒体リターン通路１３を含む。

空冷ラジエータ１５の形式の主熱交換器がエンジン冷却媒体送出通路１２に接続される。そして、空冷ラジエータ１５は、それに接続されるラジエータ（熱交換器）・リターン通路１６を持つ。バイパス通路１９が、サーモスタットの形式のサーモスタット・バルブ手段及びバイパス制御弁組立体１８を介してエンジン冷却媒体送出通路１２に接続される。サーモスタット（図示せず）は、使用状態において、エンジン１１からの冷却媒体の種々の割合の出力流がラジエータ１５及びバイパス通路１９を通るように、ラジエータ・リターン通路１６及び冷却媒体リターン通路１３に接続される。これらの割合は、冷却媒体リターン通路１３を通って戻される冷却媒体の温度に応じて制御される。

液体の冷却媒体の拡張を提供するため、及び、気体及び蒸気の除去を可能とするため、脱ガスタンク２１が含まれる。相対的に小さな流量の冷却媒体が、エンジン冷却媒体送出通路１２及び冷却媒体リターン通路１３にそれぞれ連結される脱ガス通路２２及び２３を経由して、脱ガスタンク２１内を通って循環する。一般的に、自動車のエンジンでの使用のため、ヒーター・マトリクス２４も備えられる。これは、エンジン冷却媒体送出通路１２に接続されたヒーター供給通路２５、及び、冷却媒体リターン通路１３に接続されたヒーター・リターン通路２６によって、熱い冷却媒体の供給を受ける。

ラジエータ・リターン通路１６を上流部４５と下流部４６に分割する電子制御バルブ１７が、ラジエータ・リターン通路１６内に配設される。

バルブ１７は、ラジエータ・リターン通路１６の上流部４５を形成するホースを介してラジエータ１５に連結される、注入口連結、或いは、差込部（spigot）４７と、ラジエータ・リターン通路１６の下流部４６を形成する別のホースを介してラジエータ・リターン通路１６に連結される、排出口連結、或いは、差込部（spigot）５１を持つ。

バルブ１７はまた、オイルクーラー３３の形式の補助熱交換器に対するクーラー供給通路を形成するホース３４のための供給差込部（spigot）３１と、オイルクーラー３３からラジエータ・リターン通路１６の下流部４６へのクーラー・リターン通路を形成する別のホース３５のためのリターン差込部（spigot）３２を組み込んでいる。オイルクーラー３３はまた、オイルのエンジン１１中の循環のため、エンジン１１にホース（図示せず）によって接続されたオイル入口３６及びオイル出口３７を含む。

電子制御ユニット１が、オイルクーラー３３の中を通る冷却媒体の流量を制御するために、バルブ１７に結合される。電子制御ユニットはまた、エンジン１１に対する燃料供給を制御するよう作動する場合もあるが、別個の制御器或いは制御ユニットが設けられる場合もある。

オイル温度センサー（図示せず）が、電子制御ユニット１にオイル温度のフィードバックを提供すべく設けられる。

エンジン１１には、この例においてはディーゼル微粒子トラップであるが例えばNOxトラップ或いはNOx触媒コンバータの様な如何なる形式の排気ガス後処理装置でもあり得る排気ガス後処理装置（図示せず）が取り付けられる。

電子制御ユニット１は、いつディーゼル微粒子トラップが再生を必要とするかの指示値を受け、そして、ここに図２を参照して記述される実施形態の１つである本発明に従った方法を実行するよう作動する。

方法は、エンジン１１が始動されるステップ１００において開始する。そのステップは「キー・オン」ステップと呼ばれる。

それから、本方法は、そこにおいて後処理装置の再生が必要とされるかどうかを判定するステップ１１０に進む。この判定は、例えば、前回の再生（終了）からの経過時間が所定値を超えたことや、後処理装置がディーゼル微粒子トラップの場合、そのトラップの前後の排気ガス圧力の差圧が所定圧を超えたことで行われる。もし再生が必要とされないならば、方法がステップ１２０に進む時である、再生が必要とされるときまで、ステップ１１０の周りをループする（繰り返す）。

ステップ１２０において、エンジンの中を通って循環するオイルの温度が、（電子制御ユニット１によってオイル温度センサーの検出値に応じて制御され得る）通常の動作温度である９０℃〜１００℃の範囲から、（通常時の動作温度の上限値を上回る）１２０℃〜１５０℃の範囲の高い温度まで上昇する。この温度範囲の上限値は、使用されるオイルの種類、及び、許容可能な高温における動作に起因するオイル劣化（酸化）の量によって決定される。幾つかのエンジン使用のための幾つかの種類のオイルに関して、より高い温度、或いは、より低い温度が使用可能であることは理解できるであろう。

図１に示す例において、オイルの温度はオイルクーラー３３を通って流れる冷却媒体の流量を低減することによって上昇される。すなわち、電子制御ユニット１が、ホース３４を通ってオイルクーラー３３に流れる冷却媒体が少なくなるように、或いは、無くなるように、バルブ１７を完全に若しくは部分的に閉じるように作動する。

それから、オイルの温度は、電子制御ユニット１により、オイル温度センサーから受けるフィードバックを使用して監視され、もし、オイル温度がオイルの温度上限値に到達若しくは近づいたならば、電子制御ユニット１は、オイルの過剰な加熱を防止すべくバルブ１７を開くように作動する。

ステップ１３０において、オイル温度センサーを使用して、オイルの温度が、この場合において１２０℃である所定の下限温度に到達したかどうかを判定する。もし、所定下限温度が到達されているならば、ステップ１４０によって示されているように、電子制御ユニット１は、燃料のポスト噴射を直接開始するか、若しくは、この処理を開始するために別の制御ユニットに信号を送るように作動する。もし、オイル温度がこの所定下限温度に到達していないならば、再生は遅延され、そして、方法は、温度が充分に上昇するまで、ステップ１３０の周りを回る。

後処理装置の再生が行われている間の所定時間の間、オイル温度は、オイルによる燃料の吸収を低減するだけでなく、燃料が冷却システム内を通って循環しているオイル或いはオイル溜め（sump）のようなリザーバー内に貯蔵されているオイルから蒸発させられる結果となる、高められた温度に維持される。オイルからの蒸発燃料は、すべて、積極的なクランクケース換気装置（図示せず）によってエンジンの空気吸入口へ移動されるか、或いは、排気システムの後処理装置の上流に供給される。

後処理装置が再生されたことが判定されたとき（例えば、再生制御の実行時間＝ポスト噴射開始からの経過時間が予め設定された時間になったとき、又は、後処理装置がディーゼル微粒子トラップの場合、トラップの前後の排気ガスの差圧が所定圧以下になったとき）、ステップ１５０に示すように、燃料のポスト噴射が終了する。

しかしながら、オイルから燃料を更に蒸発させるため、オイル温度は、再生が終了した後も所定時間の間は、高められた値に維持される。この期間は、ポスト噴射が終了した時、或いは、再生に関する予測時間又は期待時間を考慮して再生が開始した時から、計時され得る。この作業を実行するために、電子制御ユニット１の中にタイマー（図示せず）が設けられる場合がある。もし、所定時間が経過していないならば、方法はステップ１６０の周りを回る（繰り返す）。

所定時間が経過するやいなや、方法はステップ１６０からステップ１７０に進む。ステップ１７０において、この場合において電子制御ユニット１の制御下でバルブ１７を開くことにより、オイル温度が通常の動作範囲に低下される。

その後、方法は、そこにおいてエンジン１１が依然として動作しているかどうかを判断するステップ１８０に進む。もしエンジン１１が依然として動作しているならば（キー・オン）、方法はステップ１１０に戻るが、もし動作していないと判断されたならば、方法はステップ２００に進み、そこで終了する。

記述された方法は本発明に従った方法の単なる例の１つであり、本発明はここに記述されたステップや、そのようなステップの順序に限定されないことは理解できるであろう。

燃料のポスト噴射が５時間の間継続して使用される加速試験において、オイルが１００℃に維持されるときは燃料の４.５%がオイルの中に存在すると判定されるが、一方、オイルが試験期間の間１２８℃に維持されるとき、わずか２.５%の燃料がオイルの中に残っていた。

本発明は、今までのところ、オイルの温度がオイルクーラーを通る冷却媒体の流量を低減することにより上昇される装置に関して記述されているが、そのような装置の使用に限定されないことは理解されるであろう。例えば、限定しない例として、オイル温度が、主ラジエータ１５を通る冷却媒体の流量を低減するための電子制御バルブを使用することにより、上昇させられる場合がある。これは、エンジンの中を通って流れる冷却媒体の温度を上昇させる効果をもち、その結果として、オイル温度を上昇させるだろう。或いは、冷却媒体の温度が比較的高いときでさえバイパス流が許容され得るようにバイパス１９を通る冷却媒体の流量を制御するための電子制御バルブを使用することにより、ラジエータを通る冷却媒体の流量が低減され得る。これは、ラジエータ１５を通る流量を低減し、そして、エンジンを通って流れる冷却媒体の温度を上昇させ、その結果、オイル温度を上昇させることになるだろう。

更なる代替手段が、オイル温度の上昇が必要とされるときにオイルを加熱するための排気ガス熱交換器を設けることである。

さらに別の代替手段として、オイルを加熱するため、オイル供給回路内に電気ヒーターが配設される場合がある。

したがって、要約すると、本発明は、オイル温度がポスト噴射の期間の開始に先立って上昇され、オイルによる燃料の吸収を低減し、そして、オイルからの燃料の蒸発を増やすべく、ポスト噴射が終了した後も所定期間の間は高い温度に維持されることを提案する。通常のオイル温度よりも高温の使用が長期にわたると、オイルの酸化によってオイルが劣化することは知られているが、本発明は、この酸化を最小化し、そして、オイル内の燃料の低減によって得られる利益がこの酸化の影響を上回るように、エンジンオイルの温度が高められている期間、及び、上昇温度が厳密に調整されることを提案する。

本発明はディーゼル・エンジンに関して記述されてきたが、他の形式のエンジンへの適用も可能であることは理解できるであろう。

本発明は１つ以上の実施形態に関する例によって記述されてきたが、記述された実施形態に限定されないこと、そして、記述された実施形態に対する１つ以上の修正や代替実施形態が、本発明の範囲から逸脱することなく構築されることは、本技術分野の当業者によって理解できるであろう。

本発明に従った方法を採用するエンジン及び冷却システムの概略図である。 本発明に従った方法の実施形態の１つを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電子制御ユニット
１１ エンジン
１５ ラジエータ
１７ 電子制御バルブ
１８ バイパス制御弁組立体
３３ オイルクーラー

Claims (10)

1. エンジンの潤滑オイル内に含まれる燃料の量を低減する方法において、
   上記潤滑オイルの温度を、所定期間の間、通常の動作温度から上昇させる工程を有する
   ことを特徴とする方法。
2. 上記潤滑オイルの温度が、その通常動作温度よりも高く、且つ、所定の上限温度よりも低い温度まで上昇させられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記潤滑オイルの温度が、排気ガス後処理装置の再生を目的とするエンジン内への燃料のポスト噴射の開始の前に上昇させられる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 上記エンジン内へのポスト噴射が、上記潤滑オイルの温度がその通常の動作温度を上回るまで、禁止される
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 上記潤滑オイルの温度が、上記燃料のポスト噴射の終了後の所定期間の間、その通常の動作温度を上回る値に維持される
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
6. 上記燃料のポスト噴射の終了後の所定期間が、ポスト噴射が終了したときに開始する期間である
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 上記エンジンがディーゼル・エンジンである
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の方法。
8. エンジンの電子制御ユニットにおいて、
   上記エンジンのオイル供給システムの中を通って循環する潤滑オイルの温度を示す信号を受けるように作動し、
   上記潤滑オイル内に含まれる燃料の量を低減するために所定期間の間、上記潤滑オイルの温度を通常の動作温度から上昇させるようにプログラムされている
   ことを特徴とするエンジンの電子制御ユニット。
9. 上記電子制御ユニットが、更に、後処理装置の再生イベントの前に上記潤滑オイルの温度を上昇し、
   上記再生イベントが終了した後で上記潤滑オイルの温度を通常の動作温度に戻すように作動する
   ことを特徴とする請求項８に記載の、エンジンの電子制御ユニット。
10. 上記再生イベントが、エンジン内への燃料のポスト噴射を含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の、エンジンの電子制御ユニット。

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