JP2009092006A - 内燃機関の潤滑油希釈抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の潤滑油希釈抑制装置において、内燃機関の潤滑不良の発生防止等を図る。
【解決手段】内燃機関の潤滑油希釈抑制装置は、ピストンと、ピストンに向けて潤滑油を噴射するオイルジェットと、オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を制御する潤滑油噴射量制御手段と、燃料により希釈された潤滑油の希釈度を検知する潤滑油希釈度検知手段とを備え、潤滑油噴射量制御手段は、検知された潤滑油の希釈度に応じて、オイルジェットからの潤滑油の噴射量を調整する。これにより、潤滑油がピストンにより加熱され易くなり、潤滑油に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発し、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油の占める割合を増やすことができる。その結果、燃料の混入量が少なくなった潤滑油が内燃機関の潤滑に供されることになり、内燃機関の潤滑不良の発生防止等を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、潤滑油中に混入される燃料の量を抑制する内燃機関の潤滑油希釈抑制装置に関する。

内燃機関の冷間時等にあっては、気筒内における燃料の気化が促進され難いために、気筒内に向けて噴射された燃料の一部が燃焼されずに気筒内周面（シリンダの内周面）に付着したままの状態になる。このように気筒内周面に付着した燃料は、ピストンの潤滑のために気筒内周面に付着している潤滑油（エンジンオイル）と混合される。その結果、燃料により潤滑油が希釈される。

このように、燃料により希釈された気筒内周面の潤滑油は、ピストンが気筒内に沿って往復運動することによってクランクケース側へ掻き落され、さらにオイルパンに戻された後、再び内燃機関の各部の潤滑に供されることになる。従って、こうした燃料による潤滑油の希釈が頻繁に発生すると、内燃機関の潤滑に供される潤滑油の全体に混入する燃料の割合が徐々に増大することになって潤滑油の潤滑性能の低下を招き、内燃機関の潤滑不良が引き起され易くなる。

また、潤滑油中の燃料の割合が増大することにより、潤滑油から多量の燃料が蒸発するようになる。特に、内燃機関の低負荷時のように燃料噴射量が相対的に少なくなっているときに、こうした燃料の蒸発成分が多量に吸気系に導入されると、これに起因して空燃比フィードバック制御の空燃比補正量を過度に増大させてしまうなど、空燃比の適切な制御が困難になる虞がある。

なお、特許文献１には、潤滑油温度に応じて、オイルジェットの噴射油量を補正する、筒内噴射式内燃機関のピストン頂面温度制御方法が記載されている。この方法によれば、
ピストン頂面から燃料に伝達される熱量が最大となり、燃料がピストン頂面に付着してから蒸発するまでの時間をほぼ最短とすることができ、その結果、混合気の燃焼性を向上させることができるとされている。また、特許文献２には、空燃比をリッチ化してもスモークの悪化を招くことなく、排気温度を十分に上昇させることが可能な内燃機関の燃焼制御装置が記載されている。

特開２００２−１４７２３６号公報 特開２００５−４８６７８号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の潤滑不良の発生防止、及び空燃比の制御性の低下防止などを図ることが可能な内燃機関の潤滑油希釈抑制装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関の潤滑油希釈抑制装置は、ピストンと、前記ピストンに向けて潤滑油を噴射するオイルジェットと、前記オイルジェットから噴射される前記潤滑油の噴射量を制御する潤滑油噴射量制御手段と、燃料により希釈された潤滑油の希釈度を検知する潤滑油希釈度検知手段と、を備え、前記潤滑油噴射量制御手段は、前記潤滑油希釈度検知手段により検知された潤滑油の希釈度に応じて、前記オイルジェットから噴射される潤滑油の前記噴射量を調整する。

上記の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置は、ピストンと、ピストンに向けて潤滑油を噴射するオイルジェットと、オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を制御する潤滑油噴射量制御手段と、燃料により希釈された潤滑油の希釈度を検知する潤滑油希釈度検知手段と、を備える。そして、潤滑油噴射量制御手段は、潤滑油希釈度検知手段により検知された潤滑油の希釈度に応じて、オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整する。

好適な例では、潤滑油噴射量制御手段は、潤滑油の希釈度が許容希釈度より大きい場合には、オイルジェットからピストンに向けて潤滑油の噴射量を増加させ、ピストンに付着させる潤滑油の量を増加させる。これにより、潤滑油はピストンによって加熱されるので、潤滑油に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発し、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油の占める割合を増やすことができる、言い換えれば、潤滑油中に混入される燃料の量を抑制することができる。そして、濃度の高い潤滑油、言い換えれば希釈度の小さくなった潤滑油は内燃機関の各部への潤滑に供されることになる。よって、潤滑油の潤滑性能が悪化することを防止できる結果、内燃機関の潤滑不良が引き起されることを防止できる。

また、かかる内燃機関の潤滑油希釈抑制装置では、潤滑油を加熱するにあたりヒーターを使用しないので、その分だけ、消費電力が大きくなることを防止でき、その結果、燃費の悪化を防止できる。なお、オイルジェットは高出力型の内燃機関には、標準装備されていることが多いので、オイルジェット機構の構成を少し改良するだけで、上記の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置を構成することができる。よって、上記したヒーター方式を適用する場合と比較して、その装置構成を簡素化できる。

また、かかる内燃機関の潤滑油希釈抑制装置では、オイルパン内に保持されている多量の潤滑油を加熱するのではなく、オイルジェットから噴射される適量の潤滑油がピストンによって短時間に加熱されるので、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油の占める割合を増やすまでの時間を短縮することができる。

また、かかる内燃機関の潤滑油希釈抑制装置では、オイルジェットから噴射される潤滑油の量に応じて、潤滑油に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発するので、燃焼室に対し導入される燃料蒸発成分の量が急激に増えることはなく、空燃比等の適切な制御が行い易くなる。

上記の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置の一つの態様では、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温度検知手段と、潤滑油の温度を検知する潤滑油温度検知手段と、を更に備え、前記潤滑油噴射量制御手段は、前記冷却水温度検知手段によって検知された冷却水の温度、及び前記潤滑油温度検知手段によって検知された潤滑油の温度のうち、少なくとも一方の温度に応じて、前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整する。

この態様では、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温度検知手段と、潤滑油の温度を検知する潤滑油温度検知手段と、を更に備える。そして、潤滑油噴射量制御手段は、冷却水温度検知手段によって検知された冷却水の温度、及び潤滑油温度検知手段によって検知された潤滑油の温度のうち、少なくとも一方の温度に応じて、オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整する。

これにより、内燃機関の冷間時など、オイルジェットからピストンに向けて潤滑油が過度に噴射されることを防止することができる。例えば、冷却水の温度が低い場合には、潤滑油の温度も低いので、潤滑油の粘性はそれ程低下していない。よって、かかる潤滑油を内燃機関の各部への潤滑に供しても内燃機関の潤滑不良は生じない。このことから、内燃機関の冷間時などにおいて、潤滑油の希釈度が大きい場合でも潤滑不良が発生しない場合には、オイルジェットからピストンに向けて潤滑油が過度に噴射されることを防止する。これにより、内燃機関の冷間時などにおいて、未燃焼成分の排出がされ難くなり、燃焼悪化及び燃費悪化が引き起されることを防止できる。

上記の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置の他の態様では、前記ピストンから滴下する前記潤滑油の温度を検知する他の潤滑油温度検知手段を更に備え、前記潤滑油噴射量制御手段は、前記他の潤滑油温度検知手段によって検知された当該潤滑油の温度に応じて、前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整する。

この態様では、ピストンから滴下する潤滑油の温度を検知する他の潤滑油温度検知手段を更に備える。そして、潤滑油噴射量制御手段は、他の潤滑油温度検知手段によって検知された、ピストンから滴下する潤滑油の温度に応じて、オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整する。これにより、内燃機関の冷間時などにおいて、オイルジェットからピストンに向けて噴射された潤滑油の温度を、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油の割合を増加させる温度にまで確実に上昇させることができる。

即ち、内燃機関の冷間時などにおいては、ピストンの温度が低く、オイルジェットからピストンに向けて噴射された潤滑油がピストンから得られる熱量は小さい。このような場合は、オイルジェットからピストンに向けて噴射する潤滑油の噴射量を小さくする。これにより、ピストンに向けて噴射された潤滑油の温度を、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油の割合を増加させる温度にまで確実に上昇させることができる。よって、燃料による潤滑油の希釈度が大きくなってしまうことを防止できる。

上記の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置の他の態様では、前記内燃機関を制御する内燃機関制御手段を更に備え、前記内燃機関制御手段は、前記潤滑油噴射量制御手段によって前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量が調整される場合に、前記ピストンの温度が上昇するように前記内燃機関を制御する。

この態様では、内燃機関を制御する内燃機関制御手段を更に備える。そして、内燃機関制御手段は、潤滑油噴射量制御手段によってオイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量が調整される場合に、ピストンの温度が上昇するように内燃機関を制御する。

ここで、かかる内燃機関の制御方法としては、例えば、内燃機関がディーゼルエンジンである場合には噴射時期を進角制御すること、内燃機関がガソリンエンジンである場合には点火時期を進角制御すること、排気ガス再循装置（ＥＧＲ装置）を備えた内燃機関であれば、排気ガス再循環量（ＥＧＲガス量）を少なくすること、空燃比をストイキに近づけること、スワール流やタンブル流などの気流を強化すること、インパルスチャージを行うこと、実圧縮比を増大させること、などの方法が挙げられる。この内燃機関制御手段は、上述した内燃機関の複数の制御方法のうち、少なくとも１つの制御方法を実行すること、或いは複数の制御を組み合わせて実行することが望ましい。

これにより、燃焼室内において混合気の燃焼が促進されて、燃焼されたガスからピストンに対しての熱流が増し、さらにピストンから潤滑油に対する熱の伝達が効果的に行われるようになる。その結果、燃料と潤滑油の混合物に対する燃料蒸発成分の蒸発がより促進され、その混合物に対する潤滑油の占める割合を増やすまでの時間を短縮することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［全体構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制装置が適用された内燃機関の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制装置が適用された内燃機関の構成を概略的に示す断面図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。

内燃機関（エンジン）１００は、主に、シリンダブロック１と、シリンダヘッド２と、オイルパン３と、潤滑油供給装置４と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５と、を備える。内燃機関１００は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンとして構成される。

シリンダブロック１は、シリンダヘッド２とオイルパン３の間に配置されている。シリンダブロック１は、シリンダヘッド２側に設けられた気筒（シリンダ）１ａと、オイルパン３側に設けられたクランクケース１ｂと、を有する。気筒１ａの内部などには、内燃機関１００の各部を冷却するための冷却水が流通するウォータージャケット６が設けられている。気筒１ａの内側には、ピストン７が当該気筒１ａ内に沿って往復運動可能な状態で配置されている。ピストン７とシリンダブロック１ａとシリンダヘッド２の間には燃焼室８が形成されている。

シリンダヘッド２には、主に、吸気通路９、吸気弁１０、排気通路１１、排気弁１２、燃料噴射弁１３及び点火プラグ１４が設けられている。吸気通路９には外部から導入された空気（吸気）が通過し、その通過した空気は燃焼室８へ供給される。吸気弁１０は、吸気通路９側から燃焼室８側にかけて設けられ、ＥＣＵ５によって開閉制御されることにより、吸気通路９と燃焼室８との連通／遮断を行う。燃焼室８には、燃料噴射弁１３によって噴射された燃料が供給される。燃料噴射弁１３は、ＥＣＵ５から供給される制御信号（図示略）によって、燃料噴射量や燃料噴射時期などの制御が行われる。燃焼室８内では、点火プラグ１４の点火によって、供給された空気と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン７が気筒１ａ内に沿って往復運動し、この往復運動がコンロッド７ａを介してクランク軸（図示略）に伝達され、クランク軸が回転する。また、燃焼室８内の混合気の燃焼によって生じた排気は排気通路１１へ排出される。排気弁１２は、排気通路１１側から燃焼室８側にかけて設けられ、ＥＣＵ５によって開閉制御されることにより、排気通路１１と燃焼室８の連通／遮断を行う。

オイルパン３には、適量の潤滑油（エンジンオイル）１５が保持されている。オイルパン３に保持された潤滑油１５は、潤滑油供給装置４によって内燃機関１００の各部へ供給され、これにより内燃機関１００の各部の潤滑に供される。

潤滑油供給装置４は、潤滑油１５中の異物を除去するフィルタ４ａと、潤滑油１５を吸引するオイルポンプ４ｂと、潤滑油１５を噴射するオイルジェット４ｃと、潤滑油１５の流量を制御するオイルジェット制御弁４ｄと、潤滑油１５が流通するオイル通路４ｅと、を有する。オイルパン３内の潤滑油１５は、フィルタ４ａを介してオイルポンプ４ｂにより吸引され、吸引された潤滑油１５はオイル通路４ｅ及びオイルジェット制御弁４ｄを通じてオイルジェット４ｃへ供給される。オイルジェット４ｃへ供給された潤滑油１５は、オイルジェット４ｃから、燃焼室８側と逆側のピストン７の裏面７ｂに向けて噴射される。オイルジェット４ｃによる潤滑油１５の噴射量及び噴射時期は、ＥＣＵ５によって制御される。特に、オイルジェット４ｃによる潤滑油１５の噴射量の制御は、ＥＣＵ５から供給される制御信号ｓ１によって、オイルジェット制御弁４ｄの開閉状態が制御されることにより行われる。ピストン７の裏面７ｂに向けて噴射された潤滑油１５は、ピストン７の裏面７ｂに付着することによってピストン７によって加熱され、さらにピストン７の裏面７ｂからオイルパン３に向けて滴下し、オイルパン３へと戻される。

ＥＣＵ５は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。ＥＣＵ５は、内燃機関１００に設けられた各種センサから検出信号を取得し、これに基づいて内燃機関１００に対する制御を行う。各種センサには、内燃機関１００の各部を冷却するための冷却水の温度を検知する水温センサ（冷却水温度検知手段）１６、オイルパン３内などに設けられ、潤滑油１５の温度を検知するための第１の油温センサ（潤滑油温度検知手段）１７、クランクケース１ｂやオイルパン３内などに設けられ、ピストン７の裏面７ｂから滴下する潤滑油１５の温度を検知する第２の油温センサ（他の潤滑油温度検知手段）１８、及びオイルパン３内などに設けられ、燃料により希釈された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を検知するための潤滑油希釈度センサ（潤滑油希釈度検知手段）１９などが含まれる。潤滑油希釈度センサ１９は、一般的な方法、例えば潤滑油１５の粘度などに基づき燃料により希釈された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を検知する。ここで、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１は、燃料と潤滑油１５の混合物に対する燃料の占める割合をいう。よって、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が大きい場合は、混合物に対する燃料の割合が大きく、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が小さい場合は、混合物に対する燃料の割合が小さいといえる。例えば、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１は、以下の式１で表わされる。

潤滑油１５の希釈度ｅｐ１＝｛潤滑油１５に混入される燃料の量／（潤滑油１５に混入される燃料の量＋燃料により希釈された潤滑油１５の量）｝ （式１）
特に、本実施形態では、ＥＣＵ５は、オイルジェット４ｃからピストン７に向けて噴射される潤滑油１５の噴射量を制御信号ｓ２に基づき制御する潤滑油噴射量制御手段、及びピストン７の温度が上昇するように内燃機関１００を制御する内燃機関制御手段として機能する。

[内燃機関の潤滑油希釈抑制装置]
まず、燃料による潤滑油の希釈の問題について考察する。上述したように内燃機関の潤滑に供される潤滑油の全体に混入する燃料の割合が徐々に増大すると、これに伴って燃料による潤滑油の希釈度が大きくなって潤滑油の潤滑性能の低下を招き、内燃機関の潤滑不良等が引き起されることになる。

そこで、このような課題を解決する方法としては、例えば、ヒーター方式により、燃料により希釈された潤滑油の希釈度を大きくする方法が考えられる。ここで、ヒーター方式とは、ヒーターを利用してオイルパン内に保持された潤滑油を加熱して潤滑油の温度を上昇させることで、その潤滑油に混入された燃料中に含まれる沸点の低い成分（以下、「燃料蒸発成分」と呼ぶ）を蒸発させて、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油の占める割合を増やす方法である。

しかしながら、このようなヒーター方式を採用した場合、次のような種々の課題がある。

まず、かかるヒーター方式では、ヒーターを使用する分だけ、消費電力が大きくなり、これに起因して燃費が悪化してしまうといった課題がある。また、ヒーター方式では、オイルパン内に保持された多量の潤滑油を加熱する必要があるため、潤滑油の全体を加熱するまでに相当の時間を要し、従って、混合物に対する潤滑油の占める割合を増やすまでに長時間がかかってしまうといった課題がある。また、ヒーター方式では、潤滑油を加熱してゆき、燃料による潤滑油の希釈が問題とならない温度に到達した場合、潤滑油に含まれる燃料蒸発成分が急激に蒸発し始めるが、このような燃料蒸発成分は、クランクケースと吸気系を繋ぐ通路を通じて吸気系に戻されて、さらに燃焼室へ導入されることで燃焼される。しかし、このとき、ヒーター方式では、燃料蒸発成分が急激に蒸発し始めることによって、燃焼室に対し導入される燃料蒸発成分の量が急激に増えてしまい、空燃比等の適切な制御が困難になってしまうといった課題がある。また、ヒーター方式では、燃料により希釈されることによって潤滑性能が悪化した潤滑油をヒーターで加熱することになるので、その潤滑油の粘度が更に低下して潤滑油の潤滑性能がより一層悪化し、その悪化した潤滑油が内燃機関の各部へ供給されるので、内燃機関の潤滑不良が引き起され易くなるといった課題がある。

以上のような種々の課題を踏まえ、本発明の実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制装置は、ピストン７と、ピストン７に向けて潤滑油１５を噴射するオイルジェット４ｃと、オイルジェット４ｃから噴射される潤滑油１５の噴射量を制御する潤滑油噴射量制御手段と、燃料により希釈された潤滑油１５の希釈度を検知する潤滑油希釈度センサ（潤滑油希釈度検知手段）１９と、を備え、潤滑油噴射量制御手段は、潤滑油希釈度センサ１９により検知された潤滑油１５の希釈度に応じて、オイルジェット４ｃから噴射される潤滑油１５の噴射量を調整する。以下、内燃機関の潤滑油希釈抑制装置による潤滑油希釈抑制方法について説明する。

（内燃機関の潤滑油希釈抑制処理）
まず、図２を参照して、本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制方法について説明する。図２は、本実施形態の内燃機関の潤滑油希釈抑制処理に係るフローチャートを示す。本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制処理は、内燃機関１００の始動期間中に繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ５は、潤滑油希釈度センサ１９を通じて、燃料により希釈された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を検知する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ５は、検知された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きいか否かにつき判定する（ステップＳ２）。ここで、許容希釈度ｅｐ２は、例えば内燃機関１００の各部に対する潤滑不良の発生を防止可能な希釈度とすることができ、潤滑油１５の仕様などに基づき決定される。潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きくない場合には（ステップＳ２；Ｎｏ）、潤滑油噴射量制御手段は、オイルジェット制御弁４ｄの通常制御を実行する（ステップＳ４）。なお、オイルジェット制御弁４ｄの通常制御とは、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を考慮することなく、内燃機関１００の運転状態などに基づいて行われるオイルジェット制御弁４ｄの制御である。

一方、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きい場合には（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、潤滑油噴射量制御手段は、オイルジェット制御弁４ｄを開き側に制御する（ステップＳ３）。かかる制御は、内燃機関１００の運転状態などに基づいて行われるオイルジェット制御弁４ｄの通常制御に加え、さらに潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を考慮して、上記のオイルジェット制御弁４ｄの通常制御よりも、オイルジェット制御弁４ｄの開く割合を増やすことによって、より多くの潤滑油１５をピストンに向けて噴射する制御である。かかる制御に際しては、潤滑油噴射量制御手段は、潤滑油希釈度センサ１９により検知された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１に応じて、オイルジェット制御弁４ｄの開く割合を変化させて、オイルジェット４ｃからの潤滑油１５の噴射量を調整する。この場合、例えば、潤滑油噴射量制御手段は、オイルジェット制御弁４ｄを開き側に制御してオイルジェット４ｃからピストン７の裏面７ｂに向けて潤滑油を噴射し続け、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１に応じてオイルジェット制御弁４ｄの開く割合を連続的に変化させることにより、オイルジェット４ｃから噴射する潤滑油１５の噴射量を調整することが望ましい。但し、本発明では、これに限らず、許容希釈度ｅｐ２の閾値を設け、その閾値を基準にして、オイルジェット制御弁４ｄを開き側又は絞り側に制御（２段階制御）するようにしてもよい。

かかる内燃機関の潤滑油希釈抑制方法によれば、ステップＳ３において、潤滑油噴射量制御手段は、例えば潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きい場合には、オイルジェット４ｃからピストン７の裏面７ｂに向けて潤滑油１５の噴射量を増加させ、ピストン７に付着させる潤滑油１５の量を増加させる。これにより、潤滑油１５はピストン７によって加熱されるので、潤滑油１５に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発し、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油１５の占める割合を増やすことができる、言い換えれば、潤滑油１５中に混入される燃料の量を抑制することができる。よって、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を小さくすることができる。そして、濃度の高い潤滑油１５、言い換えれば希釈度ｅｐ１の小さくなった潤滑油１５はピストン７の裏面７ｂからオイルパン３側へと滴下して、オイルパン３内に戻され、さらに内燃機関１００の各部への潤滑に供されることになる。よって、潤滑油１５の潤滑性能が悪化することを防止できる結果、内燃機関１００の潤滑不良が引き起されることを防止できる。

また、かかる内燃機関の潤滑油希釈抑制方法では、潤滑油１５を加熱するにあたりヒーターを使用しないので、その分だけ、消費電力が大きくなることを防止でき、その結果、燃費の悪化を防止できる。なお、オイルジェット４ｃは高出力型の内燃機関には、標準装備されていることが多いので、オイルジェット機構の構成を少し改良するだけで、本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制装置を構成することができる。よって、本実施形態によれば、上記したヒーター方式を適用する場合と比較して、その装置構成を簡素化できる。

また、かかる内燃機関の潤滑油希釈抑制方法では、オイルパン３内に保持されている多量の潤滑油１５が加熱されるのではなく、オイルジェット４ｃから噴射される適量の潤滑油１５がピストン７によって短時間に加熱されるので、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油１５の占める割合を増やすまでの時間を大幅に短縮することができる。

また、かかる内燃機関の潤滑油希釈抑制方法では、オイルジェット４ｃから噴射される潤滑油１５の量に応じて、潤滑油１５に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発するので、クランクケース１ｂと吸気通路９を繋ぐ通路を通じて燃焼室８に対し導入される燃料蒸発成分の量が急激に増えることはなく、空燃比等の適切な制御が行い易くなる。

｛潤滑油希釈抑制方法（応用例１）｝
内燃機関１００の冷間時は、燃焼室８内において燃料の気化が促進され難いために、未燃焼成分が排出され易い状態にある。このような状態において、オイルジェット４ｃからピストン７に向けて潤滑油１５を噴射してしまうと、低温状態にあるピストン７の温度がさらに下がってしまう。そうすると、燃焼室８内における燃料の気化がより促進され難くなり、燃焼悪化及び燃費悪化が引き起されることになる。

そこで、本発明の潤滑油希釈抑制方法の応用例１では、このような問題に対処するため、潤滑油噴射量制御手段は、水温センサ（冷却水温度検知手段）１６によって検知された冷却水の温度に応じて、オイルジェット４ｃから噴射される潤滑油１５の噴射量を調整（補正）することが望ましい。

以下、図３及び図４を参照して、本発明の潤滑油希釈抑制方法の応用例１について説明する。

図３は、本発明の潤滑油希釈抑制方法の応用例１に係るフローチャートを示す。本発明の潤滑油希釈抑制処理（応用例１）は、内燃機関１００の始動期間中に繰り返し実行される。図４（ａ）は、内燃機関１００の各部を冷却する冷却水の温度から潤滑油の許容希釈度ｅｐ２を算出するために用いる冷却水温−潤滑油希釈度マップの一例を示す。図４（ｂ）は、潤滑油１５の温度から潤滑油１５の許容希釈度ｅｐ２を算出するために用いる潤滑油温−潤滑油希釈度マップの一例を示す。

まず、ＥＣＵ５は、潤滑油希釈度センサ１９を通じて、燃料により希釈された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を検知する（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵ５は、水温センサ１６を通じて、冷却水の温度を検知する（ステップＳ１２）。次に、ＥＣＵ５は、図４（ａ）に示す冷却水温−潤滑油希釈度マップを参照して、検知した冷却水の温度から潤滑油１５の許容希釈度ｅｐ２を算出する（ステップＳ１３）。ここで、冷却水の温度が高くなると、オイルパン３内にある潤滑油１５の温度も高くなるため、潤滑油１５の粘度が低下する。そこで、このステップＳ１３では、ＥＣＵ５は、図４に例示された冷却水温−潤滑油希釈度マップに基づき、冷却水の温度が低い場合には、潤滑油１５の許容希釈度ｅｐ２を大きい値に設定し、冷却水の温度が高い場合には、潤滑油１５の許容希釈度ｅｐ２を小さい値に設定する。

次に、ＥＣＵ５は、検知した潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きいか否かにつき判定する（ステップＳ１４）。潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きくない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、潤滑油噴射量制御手段は、オイルジェット制御弁４ｄの通常制御を実行する（ステップＳ１６）。ここで、内燃機関１００の冷間時など、例えば冷却水の温度が低い場合には、潤滑油１５の温度も低いので、潤滑油１５の粘性はそれ程低下していない。よって、かかる潤滑油１５を内燃機関１００の各部への潤滑に供しても内燃機関１００の潤滑不良は生じにくい。このことから、このステップＳ１６では、オイルジェット制御弁４ｄの通常制御を実行して、オイルジェット４ｃからピストン７に向けて潤滑油１５が過度に噴射されることを防止する。これにより、内燃機関１００の冷間時などにおいて、未燃焼成分の排出がされ難くなり、燃焼悪化及び燃費悪化が引き起されることを防止できる。一方、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きい場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、潤滑油噴射量制御手段は、上述した各種の態様にてオイルジェット制御弁４ｄを開き側に制御する（ステップＳ１５）。ここで、内燃機関１００の冷間時などでは、上述した課題があるが、その場合でも、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が大きくなって、内燃機関１００の潤滑不良が起き易い状態である場合には、強制的にオイルジェット制御弁４ｄを開き側に制御して、オイルジェット４ｃからピストン７の裏面７ｂに向けて潤滑油１５の噴射量を増加させ、ピストン７に付着させる潤滑油１５の量を増加させる。これにより、潤滑油１５はピストン７によって加熱され、潤滑油１５に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発し、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油１５の占める割合を増やすことができる、つまり、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を小さくできる。よって、潤滑油１５の潤滑性能が悪化することを防止できる結果、内燃機関１００の潤滑不良が引き起されることを防止できる。

なお、本発明の潤滑油希釈抑制方法の応用例１では、ステップＳ１３において、図４（ａ）に例示する冷却水温−潤滑油希釈度マップを参照して、冷却水の温度から潤滑油１５の許容希釈度ｅｐ２を算出するようにしたが、これに代えて、本発明では、図４（ｂ）に例示する潤滑油温−潤滑油希釈度マップを参照して、或いは、図４（ａ）に例示する冷却水温−潤滑油希釈度マップ及び図４（ｂ）に例示する潤滑油温−潤滑油希釈度マップの両方を参照して、潤滑油１５の許容希釈度ｅｐ２を算出するようにしてもよい。

｛潤滑油希釈抑制方法（応用例２）｝
オイルジェット４ｃからピストン７に向けて噴射する潤滑油１５の噴射量の大小に拘わらず、ピストン７から当該噴射された潤滑油１５に与えられる熱量は同じである。よって、オイルジェット４ｃからピストン７に向けて噴射する潤滑油１５の噴射量が増え過ぎると、加熱する潤滑油１５の量が増加するため潤滑油１５の温度は上昇し難くなり、燃料による潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が大きくなってしまう。

そこで、本発明の潤滑油希釈抑制方法の応用例２では、このような問題に対処するため、潤滑油噴射量制御手段は、第２の油温センサ１８によって検知された、ピストン７から滴下する潤滑油１５の温度に応じて、オイルジェット４ｃから噴射される潤滑油１５の噴射量を調整（補正）することが望ましい。

以下、図５を参照して、本発明の潤滑油希釈抑制方法の応用例２について説明する。図５は、本発明の潤滑油希釈抑制方法の応用例２に係るフローチャートを示す。本発明の潤滑油希釈抑制処理（応用例２）は、内燃機関１００の始動期間中に繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ５は、潤滑油希釈度センサ（潤滑油希釈度検知手段）１９を通じて、燃料により希釈された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を検知する（ステップＳ２１）。次に、ＥＣＵ５は、検知された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きいか否かにつき判定する（ステップＳ２２）。潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きくない場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、潤滑油噴射量制御手段は、オイルジェット制御弁４ｄの通常制御を実行する（ステップＳ２７）。一方、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きい場合には（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、第２の油温センサ（滴下潤滑油温度検知手段）１８を通じて、ピストン７の裏面７ｂからオイルパン３に向けて滴下する潤滑油１５の温度を検知する（ステップＳ２３）。

次に、ＥＣＵ５は、ピストン７から滴下した潤滑油１５の温度が目標温度より小さいか否かにつき判定する（ステップＳ２４）。ここで、目標温度は、例えば潤滑油１５及び燃料の各仕様などに基づき設定される。ピストン７から滴下した潤滑油１５の温度が目標温度より大きい場合には（ステップＳ２４；Ｎｏ）、潤滑油噴射量制御手段は、上述した各種の態様にてオイルジェット制御弁４ｄを開き側に制御する（ステップＳ２６）。このステップＳ２６によれば、ピストン７の温度が高い状態にあるので、オイルジェット４ｃからピストン７の裏面７ｂに向けて噴射する潤滑油１５の噴射量を増加して、ピストン７の裏面７ｂに付着させる潤滑油１５の量を増加させる。これにより、潤滑油１５はピストン７によって加熱され、潤滑油１５に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発し、燃料と潤滑油の混合物に対する潤滑油１５の占める割合が増加するので、燃料による潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が大きくなってしまうことを防止できる。

一方、ピストン７から滴下した潤滑油１５の温度が目標温度より小さい場合には（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、ピストン７の温度は低い状態にあり、ピストン７に向けて噴射された潤滑油１５がピストン７から得られる熱量は小さいので、潤滑油噴射量制御手段は、オイルジェット制御弁４ｄを絞り側に制御し（ステップＳ２５）、オイルジェット４ｃからピストン７の裏面７ｂに向けて噴射する潤滑油１５の噴射量を小さくする。これにより、内燃機関１００の冷間時において、ピストン７の裏面７ｂに向けて噴射された潤滑油１５の温度を、燃料と潤滑油１５の混合物に対する潤滑油１５の割合を増加させる温度にまで確実に上昇させることができる。よって、燃料による潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が大きくなってしまうことを防止できる。

（ピストンの温度を上昇させるための内燃機関の制御）
潤滑油１５に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分の蒸発を促進するためには、燃焼室８内において燃焼された燃焼ガスからピストン７に対して熱流が増すように内燃機関１００を制御することが有効である。そこで、本実施形態に係る内燃機関制御手段は、潤滑油噴射量制御手段によってオイルジェット４ｃから噴射される潤滑油１５の噴射量が調整される場合に、ピストン７の温度が上昇するように内燃機関１００を制御する。

以下、図６を参照して、ピストン７の温度を上昇させるための内燃機関１００の制御方法について説明する。図６は、本実施形態のピストン７の温度を上昇させるための内燃機関１００の制御処理に係るフローチャートを示す。本発明の内燃機関１００の制御処理は、内燃機関１００の始動期間中に繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ５は、潤滑油希釈度センサ（潤滑油希釈度検知手段）１９を通じて、燃料により希釈された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１を検知する（ステップＳ３１）。次に、ＥＣＵ５は、検知された潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きいか否かにつき判定する（ステップＳ３２）。潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きくない場合には（ステップＳ３２；Ｎｏ）、潤滑油噴射量制御手段は、上述したオイルジェット制御弁４ｄの通常制御を実行する（ステップＳ３４）。一方、潤滑油１５の希釈度ｅｐ１が許容希釈度ｅｐ２より大きい場合には（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、上述した各種の態様にてオイルジェット制御弁４ｄを開き側に制御する（ステップＳ３３）。これにより、オイルジェット４ｃからピストン７の裏面７ｂに向けて潤滑油１５の噴射量が増加し、ピストン７に付着する潤滑油１５の量が増加する。これにより、潤滑油１５はピストン７によって加熱され、潤滑油１５に混入された燃料中に含まれる燃料蒸発成分が蒸発し、燃料と潤滑油１５の混合物に対する潤滑油１５の占める割合が増加する。

次に、内燃機関制御手段は、ピストン７の温度が上昇するように、例えば燃焼室８内において混合気の燃焼を促進させ、燃焼されたガスからピストン７に対して熱流が増すように内燃機関１００を制御する（ステップＳ３５）。ここで、かかる内燃機関１００の制御方法としては、例えば、内燃機関がディーゼルエンジンである場合には噴射時期を進角制御すること、内燃機関がガソリンエンジンである場合には点火時期を進角制御すること、排気ガス再循装置（ＥＧＲ装置）を備えた内燃機関であれば、排気ガス再循環量（ＥＧＲガス量）を少なくすること、空燃比をストイキに近づけること、スワール流やタンブル流などの気流を強化すること、インパルスチャージを行うこと、実圧縮比を増大させること、などの方法が挙げられる。このステップＳ３５では、内燃機関制御手段は、上述した内燃機関１００の複数の制御方法のうち、少なくとも１つの制御方法を実行すること、或いは複数の制御を組み合わせて実行することが望ましい。これにより、燃焼室８内において混合気の燃焼が促進されて、燃焼されたガスからピストン７に対して熱流が増し、さらにピストン７から潤滑油１５に対する熱の伝達が効果的に行われるようになる。その結果、燃料と潤滑油１５の混合物に対する燃料蒸発成分の蒸発がより促進され、その混合物に対する潤滑油１５の占める割合を増やすまでの時間を短縮することができる。

本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制装置が適用された内燃機関の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制方法のフローチャートを示す。 本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制方法（応用例１）のフローチャートを示す。 本実施形態に係る冷却水温又は潤滑油温−潤滑油希釈度マップの一例を示す。 本実施形態に係る内燃機関の潤滑油希釈抑制方法（応用例２）のフローチャートを示す。 本実施形態に係る内燃機関の制御方法のフローチャートを示す。

符号の説明

３ オイルパン
４ 潤滑油供給装置
４ｃ オイルジェット
４ｄ オイルジェット制御弁
５ ＥＣＵ
７ ピストン
８ 燃焼室
１５ 潤滑油
１６ 水温センサ
１７ 第１の油温センサ
１８ 第２の油温センサ
１９ 潤滑油希釈度センサ

Claims (4)

1. ピストンと、
   前記ピストンに向けて潤滑油を噴射するオイルジェットと、
   前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を制御する潤滑油噴射量制御手段と、
   燃料により希釈された潤滑油の希釈度を検知する潤滑油希釈度検知手段と、を備え、
   前記潤滑油噴射量制御手段は、前記潤滑油希釈度検知手段により検知された潤滑油の希釈度に応じて、前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整することを特徴とする内燃機関の潤滑油希釈抑制装置。
2. 前記内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温度検知手段と、
   潤滑油の温度を検知する潤滑油温度検知手段と、を更に備え、
   前記潤滑油噴射量制御手段は、前記冷却水温度検知手段によって検知された冷却水の温度、及び前記潤滑油温度検知手段によって検知された潤滑油の温度のうち、少なくとも一方の温度に応じて、前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置。
3. 前記ピストンから滴下する潤滑油の温度を検知する他の潤滑油温度検知手段を更に備え、
   前記潤滑油噴射量制御手段は、前記他の潤滑油温度検知手段によって検知された当該潤滑油の温度に応じて、前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置。
4. 前記内燃機関を制御する内燃機関制御手段を更に備え、
   前記内燃機関制御手段は、前記潤滑油噴射量制御手段によって前記オイルジェットから噴射される潤滑油の噴射量が調整される場合に、前記ピストンの温度が上昇するように前記内燃機関を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の潤滑油希釈抑制装置。

Images