JP2009008059A - エンジンオイルの酸化防止性能の推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高価なセンサを用いることなく、エンジンオイルの酸化防止性能を精度良く推定でき、それにより、エンジンオイルの劣化および交換時期を適切に判定することができるエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置を提供する。
【解決手段】 エンジンオイルの劣化を判定する指標として用いられるエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置であって、エンジンオイル中の燃料の濃度［ＦＵＥＬ］を取得する燃料濃度取得手段２と、取得された燃料濃度［ＦＵＥＬ］に基づいて、エンジンオイルの酸化防止性能ＯＩＴを推定する酸化防止性能推定手段２と、を備える。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、エンジンオイルの劣化を判定する指標として用いられるエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置に関する。

エンジンオイルは、エンジンの潤滑機能に加えて、清浄化や、防錆、腐食防止などの様々な機能を有する。エンジンオイルが劣化すると、これらの諸機能が維持できなくなるとともに、スラッジの生成などにより、エンジンの損傷などの不具合の原因にもなるので、劣化度合に応じて早期に交換することが好ましい。一方、近年の環境保護の観点からは、廃油量の削減が求められており、エンジンオイルの場合には特に、廃油量や交換頻度の多さから、交換間隔をできるだけ長くすることが望まれている。以上のようなエンジン保護と環境保護の両立という観点から、エンジンオイルの実際の劣化を精度良く判定し、エンジンオイルの交換時期を適切に設定することが、非常に重要な課題になっている。

このため、従来、エンジンオイルに関する様々な劣化判定装置が提案されており、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この劣化判定装置は、エンジンオイル（以下「オイル」という）の劣化を判定する指標として、オイル中の酸化防止剤の残存量に着目したものであり、この酸化防止剤の残存量が赤外分光分析計を用いて検出される。この劣化判定装置では、オイル通路のオイルフィルタの下流側に接続されたバイパス通路に赤外分光分析計が設けられており、この赤外分光分析計により、酸化防止剤の赤外吸収スペクトルの特徴ピークを示す赤外波長の吸光度が求められ、この吸光度に基づいて酸化防止剤の残存量が算出される。そして、このように算出した酸化防止剤の残存量に基づいて、オイルの劣化が判定される。

しかし、この従来の劣化判定装置では、酸化防止剤の存在量を測定するために、高価な赤外分光分析計を用いなければならず、製造コストが増大してしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、高価なセンサを用いることなく、エンジンオイルの酸化防止性能を精度良く推定でき、それにより、エンジンオイルの劣化および交換時期を適切に判定することができるエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置を提供することを目的とする。

特開平８−２２６８９６号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、エンジンオイルの劣化を判定する指標として用いられるエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置であって、エンジンオイル中の燃料の濃度（実施形態における（以下、本項において同じ）燃料濃度［ＦＵＥＬ］）を取得する燃料濃度取得手段（ＥＣＵ２、図８のステップ３、図９）と、取得された燃料濃度に基づいて、エンジンオイルの酸化防止性能（酸化誘導時間ＯＩＴ）を推定する酸化防止性能推定手段（ＥＣＵ２、式（１）、図８のステップ５、図１０）と、を備えることを特徴とする。

本発明は、以下のような技術的観点に基づいている。エンジンオイルの劣化度合を大きく左右する重要な性能の１つとして、酸化防止性能がある。この酸化防止性能は、主として、エンジンオイルに添加される酸化防止剤によって発揮されるものである。エンジンオイル中に酸化防止性能が十分に存在している場合には、酸化生成物が混入しても、不溶解成分は発生せず、スラッジも生成されないのに対し、酸化防止性能の消耗が進むと、エンジンオイルの特に低温状態の部分において、不溶解分が発生し、凝集することによって、スラッジが生成される。スラッジが生成されると、エンジンオイルの諸機能が急激に失われ、潤滑不良や油路の閉塞などが生じるおそれがある。以上のように、酸化防止性能は、エンジンオイルの劣化度合を良好に表すオイル劣化パラメータであり、その残存量によってエンジンオイルの残り寿命を判定できる。

また、発明者の研究によれば、酸化防止性能の消耗・劣化に、エンジンオイルに含まれる燃料の濃度（希釈率）が大きく影響することが確認された。これは、未燃燃料は、反応性が極めて高い物質であるため、エンジンオイルとの接触によって、これと容易に反応し、酸化防止性能を劣化させるためである。

以上の技術的観点に基づき、本発明によれば、エンジンオイル中の燃料の濃度を取得するとともに、取得された燃料濃度に基づいて、エンジンオイルの酸化防止性能を推定する。したがって、エンジンオイルに含まれる燃料の影響を反映させながら、酸化防止性能を精度良く推定でき、それにより、エンジンオイルの劣化および交換時期を適切に判定することができる。また、燃料濃度の取得を、例えば推定によって行う場合には、判定専用のセンサは不要であり、検出によって行う場合には、濃度を検出するセンサが、従来の赤外分光分析計と比較して、非常に安価であるので、いずれの場合にも、推定装置の製造コストを削減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置において、エンジンオイルの温度（油温ＴＯＩＬ）を取得するオイル温度取得手段（ＥＣＵ２、図８のステップ１）と、内燃機関３のクランクケース３ｅ内のＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］を取得するＮＯｘ濃度取得手段（ＥＣＵ２、図８のステップ２）と、をさらに備え、酸化防止性能推定手段は、取得されたオイル温度およびＮＯｘ濃度にさらに基づいて、酸化防止性能を推定することを特徴とする。

酸化防止性能の消耗・劣化に影響を及ぼす他のパラメータとして、エンジンオイルの温度と、クランクケース内のＮＯｘ濃度が挙げられる。前者は、空気中の酸素がエンジンオイルと接触し、直接、反応することで、酸化防止性能を劣化させるととともに、その反応度合が熱（温度）に応じて変化するためである。後者については、ＮＯｘもまた、反応性が非常に高い物質であるため、エンジンオイルとの接触によって、これと容易に反応し、酸化防止性能を劣化させるためである。

本発明によれば、エンジンオイルの温度とクランクケース内のＮＯｘ濃度を取得するとともに、燃料濃度に加え、取得されたオイル温度およびＮＯｘ濃度にさらに基づいて、酸化防止性能を推定する。したがって、温度およびＮＯｘの影響をさらに反映させながら、酸化防止性能をより精度良く推定でき、エンジンオイルの劣化および交換時期をさらに適切に判定することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置において、酸化防止性能推定手段は、エンジンオイルに含まれる酸化防止剤による酸化防止性能を、第１酸化防止性能（酸化防止剤相当分のＯＩＴ[ＯＩＴ]_AH））として推定する第１酸化防止性能推定手段（式（５）、図１０のステップ３５、４０）と、エンジンオイルに含まれる過酸化物分解剤による酸化防止性能を、第２酸化防止性能（過酸化物分解剤相当分のＯＩＴ[ＯＩＴ]_ZN））として推定する第２酸化防止性能推定手段（式（６）、図１０のステップ３９、４０）と、を有し、酸化防止性能（総ＯＩＴ[ＯＩＴ]_TOTAL ）を、推定された第１酸化防止性能および第２酸化防止性能に基づいて算出する（式（１）、図１０のステップ４０）ことを特徴とする。

前述したように、酸化防止性能は、主として酸化防止剤によって発揮される。これに加え、酸化防止性能性能は、本来は摩擦調整用としてエンジンオイルに添加される過酸化物分解剤の副作用として発揮される。また、酸化防止剤と過酸化物分解剤では、その消耗形態が互いに異なり、前者は時間に対して概ね直線的な消耗形態をとり、後者は概ね指数関数的な消耗形態をとることが確認されている。本発明によれば、酸化防止剤による酸化防止性能と過酸化物分解剤による酸化防止性能とを別個に把握し、それぞれ第１酸化防止性能および第２酸化防止性能として推定するので、これらの推定を、上述した消耗形態の相違に応じて精度良く行うことができる。また、推定した第１および第２酸化防止性能に基づいて、酸化防止性能を算出するので、エンジンオイル全体としての酸化防止性能をさらに精度良く推定することができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載のエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置において、第１酸化防止性能推定手段は、エンジンオイルの酸化防止剤相当分の酸化誘導時間の変化量を、下式（Ａ）によって算出するとともに、算出した変化量を積分することによって、酸化防止剤相当分の酸化誘導時間 [ＯＩＴ]_AH を第１酸化防止性能として算出し、第２酸化防止性能推定手段は、エンジンオイルの過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間の変化量を、下式（Ｂ）によって算出するとともに、算出した変化量を積分することによって、過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間[ＯＩＴ]_ZNを第２酸化防止性能として算出することを特徴とする。
ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＝ｋ１＋ｋ２×[ＮＯｘ]²＋ｋ３×[ＦＵＥＬ]² ・・・（Ａ）
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ＝[ＯＩＴ]_ZN×（ｋ４＋ｋ５×[ＮＯｘ]²＋ｋ６×[ＦＵＥＬ]²）
・・・（Ｂ）
ここで、ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ：酸化防止剤相当分の酸化誘導時間の変化量
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ：過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間の変化量
[ＯＩＴ]_ZN：過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間
ｋ１〜ｋ６：反応速度係数
[ＮＯｘ]：クランクケース内のＮＯｘ濃度
[ＦＵＥＬ]：エンジンオイル中の燃料濃度

酸化誘導時間は、後述するように定義されるものであり、酸化防止性能と密接な相関性を有し、その有効な指標となる。また、後述するように、酸化防止剤相当分の酸化誘導時間の変化量は上記式（Ａ）により、過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間の変化量は上記式（Ｂ）により、それぞれ精度良く算出できることが、実験によって確認されている。

したがって、酸化防止剤相当分の酸化誘導時間の変化量を、式（Ａ）を用いて算出するとともに、算出した変化量を積分することによって、酸化防止剤相当分の酸化誘導時間を、第１酸化防止性能として精度良く算出することができる。同様に、過酸化分解剤相当分の酸化誘導時間の変化量を、式（Ｂ）を用いて算出するとともに、算出した変化量を積分することによって、過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間を、第２酸化防止性能として精度良く算出できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明が適用された内燃機関３を示す。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒タイプのガソリンエンジンである。

エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６および点火プラグ７（図２参照）が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。インジェクタ６の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび噴射時期と点火プラグ７の点火時期は、後述するＥＣＵ２によって制御される。

クランクシャフト３ｄなどを収容するクランクケース３ｅ内の底部には、オイルパン３ｆが設けられている。オイルパン３ｆには、エンジン３の潤滑に用いられるエンジンオイルが溜められている。

また、クランクシャフト３ｄにはマグネットロータ１１ａが取り付けられており、このマグネットロータ１１ａとＭＲＥピックアップ１１ｂによって、クランク角センサ１１（運転状態検出手段）が構成されている。クランク角センサ１１は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各シリンダのピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。

また、エンジン３には水温センサ１２が設けられている（図２参照）。水温センサ１２は、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

吸気管４内にはスロットル弁８が設けられており、スロットル弁８には、直流モータなどで構成されたアクチュエータ９が接続されている。スロットル弁８の開度は、アクチュエータ９に供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、燃焼室３ｃに吸入される吸気量が制御される。

さらに、吸気管４には、スロットル弁８よりも下流側に、吸気圧センサ１３および吸気温センサ１４が設けられている（図２参照）。吸気圧センサ１３は、吸気管４内の吸気圧Ｐｂを絶対値として検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、吸気温センサ１４は、吸気管４を流れる吸気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ１５から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。また、車両の運転席には、エンジンオイルの劣化状態を表示するためのオイルランプ２１が設けられており、このオイルランプ２１はＥＣＵ２に接続されている。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ１１〜１５からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。

ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、インジェクタ６の燃料噴射制御や、吸気量制御、点火時期制御などのエンジン制御を行う。

また、ＥＣＵ２は、エンジンオイルの劣化を判定するオイル劣化判定処理を実行する。本実施形態では、ＥＣＵ２によって、燃料濃度取得手段、酸化防止性能推定手段、オイル温度取得手段、およびＮＯｘ濃度取得手段が構成されている。

以下、上記のオイル劣化判定処理において用いられる酸化誘導時間（以下「ＯＩＴ」という）の推定手法について、まず説明する。このＯＩＴは、試料油および所定の基準物質を所定の高温および高圧条件下においたときに発熱が開始されるまでの時間として定義されるものであり、酸化防止性能と密接な相関性を有し、その有効な指標となる。また、エンジンオイル中にＯＩＴが残存していれば、不溶解分が発生せず、低温スラッジも生成されないことが、確認されていることから、ＯＩＴは、エンジンオイルの劣化判定の良好な基準になるものである。

ＯＩＴは、次式（１）によって算出される。
[ＯＩＴ]_TOTAL ＝ [ＯＩＴ]_AH ＋ [ＯＩＴ]_ZN ・・・（１）
ここで、[ＯＩＴ]_TOTAL はエンジンオイル中の総ＯＩＴ、[ＯＩＴ]_AHは酸化防止剤相当分のＯＩＴ（以下、適宜「第１ＯＩＴ」という）、[ＯＩＴ]_ZNは過酸化物分解剤相当分のＯＩＴ（以下、適宜「第２ＯＩＴ」という）である。

式（１）から次式（２）が成立する。
ｄ[ＯＩＴ]_TOTAL／ｄｔ ＝ ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＋ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ
・・・（２）

また、式（２）中の第１ＯＩＴ変化量ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔおよび第２ＯＩＴ変化量ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔは、それぞれ次式（３）および（４）によって算出される。
ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＝ｋ１＋ｋ２×[ＮＯｘ]²＋ｋ３×[ＦＵＥＬ]² ・・・（３）
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ＝[ＯＩＴ]_ZN×（ｋ４＋ｋ５×[ＮＯｘ]²＋ｋ６×[ＦＵＥＬ]²）
・・・（４）
ここで、ｋ１〜ｋ６はＯＩＴの反応速度係数、[ＮＯｘ]はＮＯｘ濃度、 [ＦＵＥＬ] はエンジンオイル中の燃料濃度（希釈率）である。

さらに、式（３）および（４）を積分することによって、[ＯＩＴ]_AHおよび [ＯＩＴ]_ZNはそれぞれ、次式（５）および（６）のように求められる。
[ＯＩＴ]_AH ＝ [ＯＩＴ]_AHINI
−（Σｋ１＋Σｋ２×[ＮＯｘ]²＋Σｋ３×[ＦＵＥＬ]²） ・・・（５）
[ＯＩＴ]_ZN ＝ [ＯＩＴ]_ZNINI
×ＥＸＰ｛−（Σｋ４＋Σｋ５×[ＮＯｘ]²＋Σｋ６×[ＦＵＥＬ]²）｝
・・・（６）
ここで、 [ＯＩＴ]_AHINI は [ＯＩＴ]_AHの初期値、[ＯＩＴ]_ZNINI は [ＯＩＴ]_ZN の初期値である。

上記の式（３）および（４）は、以下のようにして導き出されたものである。まず、ＯＩＴの第１の劣化要因として熱（油温）を想定するとともに、第１酸化防止性能[ＯＩＴ]_AHが時間に対して直線的に減少し、第２酸化防止性能[ＯＩＴ]_ZNが指数関数的に減少すると仮定すると、第１ＯＩＴ変化量ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ、第２ＯＩＴ変化量ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔは、それぞれ次式（７）および（８）のように表される。
ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＝ｋ１ ・・・（７）
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ＝[ＯＩＴ]_ZN×ｋ４ ・・・（８）

また、これらの式の妥当性を確認するために、エンジンオイルに空気と熱を与えてＯＩＴの消耗実験を行った。図３は、それによって得られた反応速度係数ｋ１、ｋ４をアレニウスプロットした結果を示しており、両反応速度係数ｋ１、ｋ４ともに、良好な直線関係が得られることが確認された。

次に、ＯＩＴの第２の劣化要因としてＮＯｘを想定するとともに、ＮＯｘによるＯＩＴの劣化が熱による劣化と独立して生じると仮定すると、第１ＯＩＴ変化量ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ、第２ＯＩＴ変化量ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔは、それぞれ次式（９）および（１０）のように表される。
ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＝ｋ１＋Ａ_NOx ・・・ （９）
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ＝[ＯＩＴ]_ZN×（ｋ４＋Ｂ_NOx） ・・・（１０）
ここで、Ａ_NOx、Ｂ_NOxは、ＮＯｘによるＯＩＴの劣化速度項である。

これらの劣化速度項Ａ_NOx、Ｂ_NOxは、ＮＯｘが存在する条件と存在しない条件でそれぞれＯＩＴの消耗試験を行い、両条件で得られたＯＩＴ変化量の差分によって求めることができる。図４は、このときのＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]の対数を横軸にプロットし、劣化速度項Ａ_NOx、Ｂ_NOxの変化量の対数を縦軸にプロットして、次数解析を行った結果を示している。各直線の傾きから、ＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]の反応次数がそれぞれ約２と求められ、これらを反応速度式で表すと、それぞれ次式（１１）および（１２）が得られる。
ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＝ｋ１＋ｋ２×[ＮＯｘ]² ・・・（１１）
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ＝[ＯＩＴ]_ZN×（ｋ４＋ｋ５×[ＮＯｘ]² ） ・・・（１２）

また、図５は、反応速度係数ｋ２、ｋ５をアレニウスプロットした結果を示しており、両反応速度係数ｋ２、ｋ５ともに、良好な直線関係が得られることが確認された。

次いで、ＯＩＴの第３の劣化要因として、エンジンオイル中の燃料を想定するとともに、燃料によるＯＩＴの劣化が熱およびＮＯｘによる劣化と独立して生じると仮定すると、第１ＯＩＴ変化量ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ、第２ＯＩＴ変化量ｄ [ＯＩＴ]_ZN／ｄｔは、それぞれ次式（１３）および（１４）のように表される。
ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＝ｋ１＋ｋ２×[ＮＯｘ]² ＋Ｃ_FUEL ・・・（１３）
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ＝[ＯＩＴ]_ZN×（ｋ４＋ｋ５×[ＮＯｘ]² ＋Ｄ_FUEL）
・・・（１４）
ここで、Ｃ_FUEL、Ｄ_FUELは、燃料によるＯＩＴの劣化速度項である。

これらの劣化速度項Ｃ_FUEL、Ｄ_FUELは、エンジンオイル中に燃料が存在する条件と存在しない条件でそれぞれＯＩＴの消耗試験を行い、両条件で得られたＯＩＴ変化量の差分によって求めることができる。図６は、このときの燃料濃度 [ＦＵＥＬ] と劣化速度項Ｃ_FUEL、Ｄ_FUELの変化量を、それぞれ横軸および縦軸に対数プロットし、次数解析を行った結果を示している。各直線の傾きから、燃料濃度[ＦＵＥＬ]の反応次数がそれぞれ約２と求められ、これらを反応速度式で表すと、前記式（３）および（４）が得られる。

また、図７は、反応速度係数ｋ３、ｋ６をアレニウスプロットした結果を示しており、両反応速度係数ｋ３、ｋ６ともに、良好な直線関係が得られることが確認された。

次に、ＥＣＵ２で実行されるエンジンオイルの劣化判定処理について説明する。図８はそのメインフローを示しており、本処理は、所定時間（例えば１秒）ごとに実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジンオイルの温度である油温ＴＯＩＬを算出する。この油温ＴＯＩＬの算出は、例えば、エンジン水温ＴＷに応じ、所定のテーブル（図示せず）を検索することによって、基本値を求めるとともに、求めた基本値を、吸気温ＴＡ、吸気圧Ｐｂおよびエンジン回転数ＮＥで補正することによって、行われる。

次いで、クランクケース３ｅ内のＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]を算出する（ステップ２）。このＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]の算出は、吸気圧Ｐｂおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索するとともに、検索したマップ値を燃料噴射量ＱＩＮＪや点火時期などで補正することによって、行われる。

次に、エンジンオイル中の燃料濃度（希釈率） [ＦＵＥＬ] を算出する（ステップ３）。図９は、そのサブルーチンを示している。本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。まず、ステップ１１〜１４において、燃料混入量ＱＡＯＤを算出する。この燃料混入量ＱＡＯＤは、インジェクタ６から噴射された燃料のうち、燃焼室３ｃから排出されずに、シリンダ壁面などに付着した後、エンジンオイルに混入する１ＴＤＣ当たりの燃料量を表す。

まず、ステップ１１では、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料混入率ＲＯＤを算出する。この燃料混入率ＲＯＤは、燃料噴射量に対するエンジンオイルに混入する燃料量の割合を表す。このマップでは、燃料混入率ＲＯＤは、エンジン回転数ＮＥが低いほど、噴射された燃料が気化しにくく、シリンダ壁面に付着しやすいため、より大きな値に設定されている。

次いで、エンジン水温ＴＷに応じ、所定のテーブル（図示せず）を検索することによって、水温補正係数ＫＴＷを算出する（ステップ１２）。このテーブルでは、水温補正係数ＫＴＷは、エンジン水温ＴＷが低いほど、噴射された燃料が気化しにくいため、より大きな値に設定されている。

次に、噴射時期に応じ、所定のテーブル（図示せず）を検索することによって、噴射時期補正係数ＫＴＰを算出する（ステップ１３）。このテーブルでは、噴射時期補正係数ＫＴＰは、噴射時期が遅角側であるほど、シリンダ内の圧力および温度がより低くなることで、噴射された燃料が気化しにくいため、より大きな値に設定されている。

次いで、燃料噴射量ＱＩＮＪと、上記ステップ１１〜１３で算出された燃料混入率ＲＯＤ、水温補正係数ＫＴＷおよび噴射時期補正係数ＫＴＰを用い、次式（１５）によって、燃料混入量ＱＡＯＤを算出する（ステップ１４）。
ＱＡＯＤ＝ＱＩＮＪ×ＲＯＤ×ＫＴＷ×ＫＴＰ ・・・（１５）

次に、ステップ１５〜１７では、燃料蒸発量ＱＶＡＦを算出する。この燃料蒸発量ＱＶＡＦは、１ＴＤＣ当たりにエンジンオイルから蒸発する燃料の蒸発量を表す。

まず、ステップ１５では、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料蒸発率ＲＶＡＦを算出する。この燃料蒸発率ＲＶＡＦは、エンジンオイルに混入した総燃料量に対する燃料の蒸発量の割合を表す。また、このマップでは、燃料蒸発率ＲＶＡＦは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、また燃料噴射量ＱＩＮＪが大きいほど、エンジン３本体の温度がより高くなることで、エンジンオイルから燃料が蒸発しやすいため、より大きな値に設定されている。

次いで、油温ＴＯＩＬに応じ、所定のテーブル（図示せず）を検索することによって、油温補正係数ＫＯＩＬを算出する（ステップ１６）。このテーブルでは、油温補正係数ＫＯＩＬは、油温ＴＯＩＬが高いほど、エンジンオイルから燃料が蒸発しやすいため、より大きな値に設定されている。

次に、そのときまでに得られている燃料希釈量ＱＯＤと、燃料蒸発率ＲＶＡＦおよび油温補正係数ＫＯＩＬを用い、次式（１６）によって、燃料蒸発量ＱＶＡＦを算出する（ステップ１７）。なお、燃料希釈量ＱＯＤは、エンジンオイル中に含まれる総燃料量を表し、エンジンオイルの交換時に値０にリセットされる。
ＱＶＡＦ＝ＱＯＤ×ＲＶＡＦ×ＫＯＩＬ ・・・（１６）

次いで、前記ステップ１４および１７でそれぞれ算出された燃料混入量ＱＡＯＤと燃料蒸発量ＱＶＡＦとの差を、今回の１ＴＤＣ当たりの希釈量ΔＱＯＤとして算出する（ステップ１８）。次に、そのときまでに得られている燃料希釈量ＱＯＤに、今回、算出された１ＴＤＣ当たりの希釈量ΔＱＯＤを加算することによって、燃料希釈量ＱＯＤを算出する（ステップ１９）。

最後に、算出した燃料希釈量ＱＯＤをエンジンオイル量ＱＯＩＬで除算することによって、燃料濃度[ＦＵＥＬ]を算出し（ステップ２０）、本処理を終了する。このエンジンオイル量ＱＯＩＬは、エンジンオイルの総量を表し、例えば所定値に設定される。

図８に戻り、前記ステップ３に続くステップ４では、エンジンオイルの全塩基価（以下「ＴＢＮ」という）を算出する。このＴＢＮは、エンジンオイルに添加される清浄剤の残存量を示す値であり、エンジンオイルを清浄に保つ清浄維持性能の有効な指標になるものである。ＴＢＮ値がある限界値を下回ると、高温スラッジの生成が顕著になることが知られており、ＴＢＮは、ＯＩＴと同様、エンジンオイルの劣化度合を良好に表すオイル劣化パラメータである。

ＴＢＮの算出は、例えば次のようにして行われる。まず、前記ステップ１および２で求めた油温ＴＯＩＬおよびＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]を用い、ＴＢＮの変化量ｄ [ＴＢＮ] ／ｄｔを次式（１７）によって算出する。
ｄ[ＴＢＮ]／ｄｔ＝ｋ７×[ＴＢＮ]² ＋ｋ８×[ＴＢＮ]×[ＮＯｘ]² ＋ｋ９
・・・（１７）
ここで、ｋ７〜ｋ９は、実験によって求めたＴＢＮの反応速度係数である。

そして、式（１７）を積分することにより、次式（１８）によってＴＢＮを算出する。
ＴＢＮ＝１／｛ｋ７×ｔ＋（１／ [ＴＢＮ]_INI）｝＋ ｋ８×[ＮＯｘ]² ×ｔ
＋ｋ９×ｔ ・・・（１８）
ここで、 [ＴＢＮ]_INI はＴＢＮの初期値である。

次に、ステップ５においてＯＩＴを算出する。図１０は、そのサブルーチンを示しており、ＯＩＴの算出は、前記式（３）〜（６）に従って行われる。まず、ステップ３１では、油温ＴＯＩＬに応じ、図１１〜図１３に示すテーブルを検索することによって、反応速度係数の対数Ｌｎｋ１〜Ｌｎｋ６を求めるとともに、求めたＬｎｋ１〜Ｌｎｋ６から反応速度係数ｋ１〜ｋ６を算出する。

これらのテーブルは、油温ＴＯＩＬと反応速度係数ｋ１〜ｋ６とのそれぞれの関係を実験によって求め、アレニウスプロットしたものであり、図３、図５および図７に示した温度−ｋ１〜ｋ６の特性図と基本的に同じ傾向を有している。なお、上記のテーブルはアレニウス型のものであるが、これに代えて、油温ＴＯＩＬを横軸に、反応速度係数ｋ１〜ｋ６を縦軸に表し、油温ＴＯＩＬからｋ１〜ｋ６値を直接、検索するようにしてもよい。

次いで、ステップ３２〜３４において、式（５）のΣｋ１、Σｋ２×[ＮＯｘ]² およびΣｋ３×[ＦＵＥＬ]² にそれぞれ相当する、酸化防止剤相当分の温度項ＯＩＴＡＨＯ、ＮＯｘ項ＯＩＴＡＨＮＯＸおよび燃料項ＯＩＴＡＨＦＵＥＬを、それぞれ算出する。

具体的には、ステップ３２において、温度項ＯＩＴＡＨＯを、その初期値ＯＩＴＡＨＯＺに反応速度係数ｋ１を加算することによって、算出する。ステップ３３では、ＮＯｘ項ＯＩＴＡＨＮＯＸを、その初期値ＯＩＴＡＨＮＯＸＺに、反応速度係数ｋ２とＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]の２乗との積（＝ｋ２・[ＮＯｘ]² ）を加算することによって、算出する。また、ステップ３４では、燃料項ＯＩＴＡＨＦＵＥＬを、その初期値ＯＩＴＡＨＦＵＥＬＺに、反応速度係数ｋ３と燃料濃度 [ＦＵＥＬ] の２乗との積（＝ｋ３・[ＦＵＥＬ]² ）を加算することによって、算出する。なお、上記の初期値ＯＩＴＡＨＯＺ、ＯＩＴＡＨＮＯＸＺおよびＯＩＴＡＨＦＵＥＬＺはいずれも、エンジンオイルの交換時に値０にリセットされる。

次に、次式（１９）により、上記のように算出した温度項ＯＩＴＡＨＯ、ＮＯｘ項ＯＩＴＡＨＮＯＸおよび燃料項ＯＩＴＡＨＦＵＥＬを互いに加算することによって、酸化防止剤相当分の減算項ＯＩＴＡＨを算出する（ステップ３５）。
ＯＩＴＡＨ＝ＯＩＴＡＨＯ＋ＯＩＴＡＨＮＯＸ＋ＯＩＴＡＨＦＵＥＬ
・・・（１９）
この減算項ＯＩＴＡＨは、式（５）の右辺の第２項に相当し、エンジンオイルの交換時からの酸化防止剤相当分のＯＩＴの総減少量を表す。

次いで、ステップ３６〜３８において、式（６）のΣｋ４、Σｋ５×[ＮＯｘ]² およびΣｋ６×[ＦＵＥＬ]² にそれぞれ相当する、過酸化物分解剤相当分の温度項ＯＩＴＺＮＯ、ＮＯｘ項ＯＩＴＺＮＮＯＸおよび燃料項ＯＩＴＺＮＦＵＥＬを、それぞれ算出する。

具体的には、ステップ３６において、温度項ＯＩＴＺＮＯを、その初期値ＯＩＴＺＮＯＺに反応速度係数ｋ４を加算することによって、算出する。ステップ３７では、ＮＯｘ項ＯＩＴＺＮＮＯＸを、その初期値ＯＩＴＺＮＮＯＸＺに、反応速度係数ｋ５とＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]の２乗との積（＝ｋ５・[ＮＯｘ]² ）を加算することによって、算出する。また、ステップ３８では、燃料項ＯＩＴＺＮＦＵＥＬを、その初期値ＯＩＴＺＮＦＵＥＬＺに、反応速度係数ｋ６と燃料濃度 [ＦＵＥＬ] の２乗との積（＝ｋ６・[ＦＵＥＬ]² ）を加算することによって、算出する。なお、上記の初期値ＯＩＴＺＮＯＺ、ＯＩＴＺＮＮＯＸＺおよびＯＩＴＺＮＦＵＥＬＺもまた、エンジンオイルの交換時に値０にリセットされる。

次に、上記のように算出した温度項ＯＩＴＺＮＯ、ＮＯｘ項ＯＩＴＺＮＮＯＸおよび燃料項ＯＩＴＺＮＦＵＥＬを用い、次式（２０）によって、過酸化物分解剤相当分の乗算項ＯＩＴＺＮを算出する（ステップ３９）。
ＯＩＴＺＮ＝ＥＸＰ｛−（ＯＩＴＺＮＯ
＋ＯＩＴＺＮＮＯＸ＋ＯＩＴＺＮＦＵＥＬ）｝ ・・・（２０）
この乗算項ＯＩＴＺＮは、式（６）の右辺の初期値[ＯＩＴ]_ZNINI に対する乗算項に相当する。

次いで、ステップ３５で算出した酸化防止剤相当分の減算項ＯＩＴＡＨ、および過酸化物分解剤相当分の乗算項ＯＩＴＺＮを用い、次式（２１）によってＯＩＴを算出し（ステップ４０）、本処理を終了する。
ＯＩＴ＝ＯＩＴＡＨＩＮＩ−ＯＩＴＡＨ＋ＯＩＴＺＮＩＮＩ×ＯＩＴＺＮ
・・・（２１）
この式（２１）は、式（１）（５）（６）に相当し、ＯＩＴＡＨＩＮＩ、ＯＩＴＺＮＩＮＩはそれぞれ、酸化防止剤相当分のＯＩＴの初期値、過酸化物分解剤相当分のＯＩＴの初期値である。

図８に戻り、前記ステップ５に続くステップ６では、前述したようにして求めたＴＢＮおよびＯＩＴに基づいて、エンジンオイルの劣化を判定し、本処理を終了する。

図１４は、そのサブルーチンを示している。まず、ステップ５１では、ＴＢＮに応じ、図１５に示すテーブルを検索することによって、ＴＢＮに基づく残り寿命指数ＲＴＢＮを算出する。このテーブルは、ＴＢＮ値とエンジンオイルの残り寿命との関係を実験などによって求め、残り寿命指数ＲＴＢＮとして表したものである。残り寿命指数ＲＴＢＮは、その値が小さいほど、エンジンオイルの劣化度合が高く、その残り寿命がより短いことを示し、したがって、このテーブルでは、ＴＢＮ値が小さいほど、より小さな値に設定されている。

次に、ＯＩＴＮに応じ、図１６に示すテーブルを検索することによって、ＯＩＴに基づく残り寿命指数ＲＯＩＴを算出する（ステップ５２）。このテーブルは、ＯＩＴ値とエンジンオイルの残り寿命との関係を実験などによって求め、残り寿命指数ＲＯＩＴとして表したものである。残り寿命指数ＲＯＩＴもまた、その値が小さいほど、エンジンオイルの劣化度合が高く、その残り寿命がより短いことを示し、したがって、このテーブルでは、ＯＩＴ値が小さいほど、より小さな値に設定されている。

次いで、ステップ５１および５２で求めた残り寿命指数ＲＴＢＮ、ＲＯＩＴのうちのより小さい方を、最終的な残り寿命指数ＲＯＬＦとして設定する（ステップ５３）とともに、この残り寿命指数ＲＯＬＦが所定の基準値ＲＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ５４）。

そして、この答がＮＯで、ＲＯＬＦ≧ＲＲＥＦのときには、エンジンオイルが劣化していないと判定して、オイル劣化フラグＦ＿ＯＩＬＮＧを「０」にセットし（ステップ５５）、本処理を終了する。

一方、ステップ５４の答がＹＥＳで、ＲＯＬＦ＜ＲＲＥＦのときには、エンジンオイルが劣化していると判定し、そのことを表すために、オイル劣化フラグＦ＿ＯＩＬＮＧを「１」にセットし（ステップ５６）、本処理を終了する。このようにオイル劣化フラグＦ＿ＯＩＬＮＧが「１」にセットされると、ＥＣＵ２からの制御信号により、オイルランプ２１が点灯することによって、運転者にエンジンオイルの交換が促される。

以上のように、本実施形態によれば、エンジンオイルの酸化防止性能の指標であるＯＩＴを、エンジンオイル中の燃料濃度[ＦＵＥＬ]に基づき、さらに油温ＴＯＩＬおよびクランクケース３ｅ内のＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]に応じて、算出する。したがって、燃料、温度およびＮＯＸの影響を反映させながら、ＯＩＴを精度良く推定できるとともに、推定したＯＩＴに基づいて、エンジンオイルの劣化および交換時期を適切に判定することができる。

また、燃料濃度[ＦＵＥＬ]、油温ＴＯＩＬおよびＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]を用いて、ＯＩＴを算出（推定）によって求めるとともに、上記の３つのパラメータは、エンジン３の制御のために通常、設けられているセンサ１１〜１４の検出結果などを利用して、算出（推定）によって求められるので、酸化防止性能を直接、検出するために高価な赤外分光分析計を用いる従来の場合と比較して、非常に安価に構成することができる。

さらに、酸化防止剤相当分の[ＯＩＴ]_AHと過酸化物分解剤相当分の[ＯＩＴ]_ZNを互いに別個に算出するとともに（式（５）（６））、両者を加算することによって、エンジンオイル全体としての[ＯＩＴ]_TOTAL を算出する（式（１））。したがって、酸化防止剤と過酸化物分解剤との消耗形態の相違に応じて、[ＯＩＴ]_AH値および[ＯＩＴ]_ZN値をそれぞれ精度良く算出でき、それにより、エンジンオイル全体としてのＯＩＴをさらに精度良く推定することができる。

また、酸化防止剤相当分の[ＯＩＴ]_AHの変化量ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔを式（３）によって算出し、次いで、この変化量ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔを積分することにより、式（５）によって酸化防止剤相当分の[ＯＩＴ]_AHを算出するので、この [ＯＩＴ]_AHの算出を精度良く行うことができる。同様に、過酸化物分解剤相当分の[ＯＩＴ]_ZNの変化量ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔを式（４）によって算出し、この変化量ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔを積分することにより、式（６）によって過酸化物分解剤相当分の[ＯＩＴ]_ZNを算出するので、[ＯＩＴ]_ZNの算出を精度良く行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、酸化防止性能を表す指標として、ＯＩＴを用いているが、これに限らず、他の適当な指標を用いることが可能である。例えば、酸化防止性能を表す指標として、エンジンオイルに酸化を促進する所定の試薬を加え続け、エンジンオイルが酸化を防止できなくなったときの限界の試薬量を用いてもよく、あるいは、エンジンオイルと酸素を密閉空間に封入した状態で加圧・加熱し、酸化防止剤と酸素との反応により低下した所定時間後における密閉空間内の圧力値を用いてもよい。また、実施形態で説明したＯＩＴの算出手法は、あくまで例示であり、他の適当な手法を採用できる。

さらに、実施形態では、油温ＴＯＩＬ、クランクケース３ｅ内のＮＯｘ濃度 [ＮＯｘ]および燃料濃度[ＦＵＥＬ]を、いずれも推定によって取得しているが、これらのパラメータを、センサを用いて直接、検出してもよい。この場合にも、必要なセンサは、従来の赤外分光分析計と比較すれば非常に安価であるので、より安価に構成することができる。

また、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジンなどの各種のエンジンや、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明が適用された内燃機関を概略的に示す図である。 ＥＣＵへの信号の入出力関係を示す図である。 ＯＩＴの反応速度係数ｋ１、ｋ４のアレニウスプロット図である。 ＮＯｘ濃度とＯＩＴの劣化速度項Ａ_NOx、Ｂ_NOxとの関係を示す図である。 ＯＩＴの反応速度係数ｋ２、ｋ５のアレニウスプロット図である。 燃料濃度とＯＩＴの劣化速度項Ｃ_FUEL、Ｄ_FUELとの関係を示す図である。 ＯＩＴの反応速度係数ｋ３、ｋ６のアレニウスプロット図である。 エンジンオイルの劣化判定処理のメインフローを示すフローチャートである。 燃料濃度の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 ＯＩＴの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 反応速度係数ｋ１、ｋ４を求めるためのテーブルの一例である。 反応速度係数ｋ２、ｋ５を求めるためのテーブルの一例である。 反応速度係数ｋ３、ｋ６を求めるためのテーブルの一例である。 劣化判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 残り寿命指数ＲＴＢＮを求めるためのテーブルの一例である。 残り寿命指数ＲＯＩＴを求めるためのテーブルの一例である。

符号の説明

２ ＥＣＵ（燃料濃度取得手段、酸化防止性能推定手段、オイル温度取得手段、ＮＯｘ
濃度取得手段）
３ エンジン
３ｅ クランクケース
ＯＩＴ 酸化誘導時間（酸化防止性能）
[ＯＩＴ]_AH 酸化防止剤相当分の酸化誘導時間（第１酸化防止性能）
[ＯＩＴ]_ZN 過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間（第２酸化防止性能）
[ＯＩＴ]_TOTAL 総ＯＩＴ
ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ 酸化防止剤相当分の酸化誘導時間の変化量
ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ 過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間の変化量
[ＦＵＥＬ] エンジンオイル中の燃料濃度
ＴＯＩＬ 油温（エンジンオイルの温度）
[ＮＯｘ] クランクケース内のＮＯｘ濃度
ｋ１〜ｋ６ 反応速度係数

Claims (4)

1. エンジンオイルの劣化を判定する指標として用いられるエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置であって、
   エンジンオイル中の燃料の濃度を取得する燃料濃度取得手段と、
   当該取得された燃料濃度に基づいて、エンジンオイルの酸化防止性能を推定する酸化防止性能推定手段と、
   を備えることを特徴とするエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置。
2. エンジンオイルの温度を取得するオイル温度取得手段と、
   内燃機関のクランクケース内のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘ濃度取得手段と、をさらに備え、
   前記酸化防止性能推定手段は、前記取得されたオイル温度およびＮＯｘ濃度にさらに基づいて、前記酸化防止性能を推定することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置。
3. 前記酸化防止性能推定手段は、
   エンジンオイルに含まれる酸化防止剤による酸化防止性能を、第１酸化防止性能として推定する第１酸化防止性能推定手段と、
   エンジンオイルに含まれる過酸化物分解剤による酸化防止性能を、第２酸化防止性能として推定する第２酸化防止性能推定手段と、を有し、
   前記酸化防止性能を、前記推定された第１酸化防止性能および第２酸化防止性能に基づいて算出することを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置。
4. 前記第１酸化防止性能推定手段は、エンジンオイルの前記酸化防止剤相当分の酸化誘導時間の変化量を、下式（Ａ）によって算出するとともに、当該算出した変化量を積分することによって、前記酸化防止剤相当分の前記酸化誘導時間を前記第１酸化防止性能として算出し、
   前記第２酸化防止性能推定手段は、エンジンオイルの前記過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間の変化量を、下式（Ｂ）によって算出するとともに、当該算出した変化量を積分することによって、前記過酸化物分解剤相当分の前記酸化誘導時間を前記第２酸化防止性能として算出することを特徴とする、請求項３に記載のエンジンオイルの酸化防止性能の推定装置。
   ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ＝ｋ１＋ｋ２×[ＮＯｘ]²＋ｋ３×[ＦＵＥＬ]² ・・・（Ａ）
   ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ＝[ＯＩＴ]_ZN×（ｋ４＋ｋ５×[ＮＯｘ]²＋ｋ６×[ＦＵＥＬ]²）
   ・・・（Ｂ）
   ここで、ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔ：酸化防止剤相当分の酸化誘導時間の変化量
   ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔ：過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間の変化量
   [ＯＩＴ]_ZN：過酸化物分解剤相当分の酸化誘導時間
   ｋ１〜ｋ６：反応速度係数
   [ＮＯｘ]：クランクケース内のＮＯｘ濃度
   [ＦＵＥＬ]：エンジンオイル中の燃料濃度

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