JP2009167881A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルパン内の潤滑油をオイルポンプにより汲み上げて内燃機関の上部へ圧送し、該内燃機関内に形成された流路を通じて潤滑油を前記内燃機関内に供給する内燃機関の潤滑装置において、電力を消費するヒータを用いずに潤滑油を加熱して、潤滑油からの燃料や水分の分離を適切に促して、潤滑油の劣化を防止する。
【解決手段】本発明の内燃機関の潤滑装置は、内燃機関１０内に形成された流路６２から潤滑油を導くと共に該導いた潤滑油が内燃機関１０の熱で加熱されてオイルパンに戻るように形成されたバイパス通路７２と、該バイパス通路７２に導く潤滑油の流量を調節する流量調節弁７４と、前記バイパス通路７２に設けられ、該バイパス通路７２を流れる過程で加熱された潤滑油が所定量分溜まることが可能な溜部７８ｄと該溜部７８ｄの上側に形成された空間部７８ｕとを含むタンク７８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関内を循環される潤滑油の希釈を防止するように構成された内燃機関の潤滑装置に関する。

近年、例えば車載ディーゼル機関等において、後噴射による排気浄化装置の再生制御を実行する内燃機関が実用されている。後噴射は、燃焼に供される主たる燃料噴射（主噴射）の後に実施される副次的な燃料噴射で、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒やパティキュレートフィルタ等の排気浄化装置に未燃燃料を供給するために行われる。後噴射を通じて供給された燃料は、ほとんど燃焼されずに燃焼室から排気される。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化やその硫黄被毒の回復、パティキュレートフィルタに捕捉された微粒子物質（ＰＭ）の浄化などに必要な還元雰囲気が形成される。通常、そうした後噴射による排気浄化装置の再生制御は、排気浄化装置の劣化度合等に応じて間欠的に実行されている。

後噴射は、膨張行程後期のように、ピストンが下降してシリンダ壁面の露出面積が大きくなった時期に実施される。そのため、後噴射が行われるとシリンダ壁面への燃料の付着量が増大する。シリンダ壁面には、シリンダとピストンとの焼付防止のために潤滑油が供給されており、シリンダ壁面に付着した燃料は、ピストンの往復動に伴ってピストンリングによってシリンダ下方へシリンダ壁面から掻き落とされて、潤滑油に混入する。そのため、後噴射による再生制御の実行中は、潤滑油の燃料希釈が著しく進行する。

また、内燃機関が低温である例えば機関始動時においては、上記排気浄化装置における触媒暖機を行うべく、噴射される燃料が増量される。このように噴射された燃料は、機関温度が低いので、良好に気化され難く、シリンダ壁面に付着し易い。したがって、上記したのと同様にして、この場合にも、シリンダ壁面に付着した燃料は、シリンダ下方へ掻き落とされて、潤滑油に混入し得る。

他方、内燃機関の燃焼室には上記燃料と共に空気（外気）が導入される。このような空気の一部は、上記の如くシリンダ壁からシリンダ下方へ掻き落とされる燃料と共にシリンダ下方へ導かれる。これらは、ピストンリングと、シリンダブロックのシリンダ壁面との隙間からクランクケース内へ漏れ出るガスであり、一般にこのガスはブローバイガスと称される。このブローバイガスにはかなりの量の水分が含まれるので、このブローバイガスが潤滑油に混入することで、潤滑油に水分が混入される。

このように燃料や水分が潤滑油に混入されて、潤滑油の希釈が進行すると、潤滑油の劣化が促進される。例えば、内燃機関内部で結露等によって生じた水と、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘとの反応によって酸性物質ができると、潤滑油の酸化が促進される。かかる酸性物質の潤滑油への混入は、オイルの劣化を加速する。そこで、このような潤滑油の希釈を防止（あるいは抑制）することが求められている。

例えば、特許文献１には、エンジンオイル（潤滑油）の希釈防止装置が開示されている。この装置は、潤滑油の希釈率に関するパラメータの値を検出して、この値が、潤滑油希釈率が３％以上になったことを意味する値になったとき、バッテリからの電力供給を受けてヒータを作動させ、このヒータにより潤滑油を加熱するように構成されている。このようにして、特許文献１の装置では、潤滑油に混入した燃料を蒸発、気化させることで、潤滑油の希釈を防止しようとする。

他方、特許文献２には、内燃機関の早期暖機を行うことを目的として創案された、内燃機関の潤滑装置が開示されている。この特許文献２に記載の装置では、オイルポンプによりオイルパンから内燃機関上部へ圧送された潤滑油がオイルパンに戻るときに通る通路に、オイル戻り量調整バルブが設けられていて、このバルブはオイル圧送油圧に応じて開閉制御される。具体的には、オイル圧送油圧が小さいときには、そのオイル圧送油圧が大きいときに比べて潤滑油の戻り量が少なくされ、シリンダブロックなどの発熱部分の近くに長く潤滑油を滞留させ、冷間始動時などでは潤滑油を早期に暖めるようにする。

特開２００４−２９３３９４号公報 特開２００４−３０８５７８号公報 特開２００７−７１１２１号公報 特開２００６−９５９７号公報 特開２００７−２９７９６１号公報 特開２００４−１４２５４０号公報

上記特許文献１に記載の装置では、潤滑油を加熱するためだけに電力を消費するヒータが用いられるので、省エネルギーの点から問題がある。これに対して、上記特許文献２に記載の装置では、シリンダブロックなどの熱を利用して潤滑油を加熱できるものの、これはそもそも内燃機関の暖機を目的としたものであるので、潤滑油の劣化防止という点では、種々の改善の余地がある。例えば、特許文献２には、加熱した潤滑油からの燃料や水分の分離をどのように促すのか、そのような機構は開示されていない。

そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、電力を消費するヒータを用いずに潤滑油を加熱して、潤滑油からの燃料や水分の分離を適切に促して、潤滑油の劣化を防止することにある。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の潤滑装置は、オイルパン内の潤滑油をオイルポンプにより汲み上げて内燃機関の上部へ圧送し、該内燃機関内に形成された流路を通じて潤滑油を前記内燃機関内に供給する内燃機関の潤滑装置において、前記流路から潤滑油を導くと共に該導いた潤滑油が前記内燃機関の熱で加熱されてオイルパンに戻るように形成されたバイパス通路と、該バイパス通路に導く潤滑油の流量を調節する流量調節弁と、前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる過程で加熱された潤滑油が所定量分溜まることが可能な溜部と該溜部の上側に形成された空間部とを含むタンクとを備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、バイパス通路を流れる過程で潤滑油が内燃機関の熱で加熱される。したがって、潤滑油の加熱に際して電力を消費するヒータの使用が必要とされない。また、バイパス通路に導く潤滑油の流量を調節する流量調節弁と、バイパス通路に設けられ、バイパス通路を流れる過程で加熱された潤滑油が所定量分溜まることが可能な溜部と該溜部の上側に形成された空間部とを含むタンクとを備えて構成されるので、タンクに適切な量の潤滑油を導き、溜部に溜まった加熱された潤滑油から、空間部への、燃料や水分の蒸発を適切に生じさせることができる。このように、潤滑油からの燃料や水分の分離を適切に促すことができるので、潤滑油の劣化を適切に防止することが可能になる。

好ましくは、前記バイパス通路の潤滑油と前記内燃機関の排気ガスとの間で熱交換が可能になるように、前記バイパス通路と前記内燃機関の排気通路とは隣接して配置されているとよい。こうすることで、バイパス通路の潤滑油を排気ガスの熱でもって加熱することが可能になる。さらに好ましくは、熱交換手段が前記バイパス通路と前記排気通路との間に設けられているとよい。こうすることで、バイパス通路の潤滑油の、排気ガスの熱による加熱がより適切に行われ得る。

そして、前記タンクの前記空間部は、吸気通路、排気通路およびクランク室の内の少なくとも１つに連通可能であるとよい。こうすることで、潤滑油から分離された燃料や水分を、タンク内から、吸気通路、排気通路およびクランク室の内の少なくとも１つに放出することが可能になる。

なお、前記タンクは、可変容量機構を備えているとよい。こうすることで、種々の条件に応じてタンク内容量を変えることができる。

さらに好ましくは、前記タンク内の潤滑油を攪拌する攪拌機構が備えられているとよい。こうすることで、潤滑油からの燃料や水分の分離をより適切に促すことができる。

より具体的には、上記種々の内燃機関の潤滑装置は、前記流量調節弁を制御する制御手段を備え、該制御手段は、潤滑油の希釈度合い、機関回転数、潤滑油の温度の内の少なくともいずれか１つに基づいて前記流量調節弁を制御するとよい。制御手段が潤滑油の希釈度合いに基づいて流量調節弁を制御することで、潤滑油の劣化をより適切に防止することが可能になる。また、制御手段が機関回転数に基づいて流量調節弁を制御することで、タンクに適した量の潤滑油を、より適切にタンクに導くことが可能になる。さらに、制御手段が潤滑油の温度に基づいて流量調節弁を制御することで、潤滑油の温度を適切な温度に制御することが可能になる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。まず、第１実施形態について説明する。

図１に本発明に係る第１実施形態が適用された内燃機関システムが概念的に示されている。また、図２に、図１の内燃機関における潤滑油等の流れを模式的に表す。ただし、本第１実施形態での内燃機関１０は、直列４気筒形式の内燃機関であるが、本発明が適用される内燃機関は、その気筒数や気筒配列形式ばかりか、火花点火式機関であるか圧縮点火式機関であるかさえも問わない。

図１に示すように、この内燃機関１０の機関本体１２は、ピストン１４が内部を往復動するシリンダ１６を区画形成するシリンダブロック１８と、シリンダブロック１８の下側に設けられるクランクケース２０と、クランクケース２０の下側に取り付けられるオイルパン２２と、シリンダブロック１８の上側に取り付けられてシリンダブロック１８およびピストン１４と共に燃焼室２４を区画形成するシリンダヘッド２６と、シリンダヘッド２６の上側に取り付けられるシリンダヘッドカバー２７とを含んで構成される。この内燃機関１０の吸気通路２８は、互いに接続されたエアクリーナ３０、吸気管３２、サージタンク３４、吸気マニホールド３６、シリンダヘッド２６に形成された吸気ポート３８によって区画形成される。吸気ポート３８の下流側端部である出口は吸気弁４０によって開閉される。吸気通路２８の内、エアクリーナ３０とサージタンク３４との間には電子制御式のスロットル弁４２が設けられる。他方、内燃機関１０の排気通路４４は、互いに接続された、シリンダヘッド２６に形成された排気ポート４６、排気マニホールド４７、触媒装置および排気管によって区画形成される。ただし、図１には、それらの内の一部のみが描かれている。排気ポート４６の上流側端部である入口は排気弁４８によって開閉される。

スロットル弁４２にて内燃機関１０へ供給される空気（吸気）の量が調整される。その量が調整された吸気は、吸気通路２８を通って吸気弁４０から燃焼室２４に供給される。こうした吸気と燃料噴射弁（不図示）から供給された燃料とが混合することで形成される混合ガス(混合気）は燃焼室２４で燃焼される。その燃焼ガスは排気弁４８を介して排気通路４４に排出される。

排気通路４４に排出された排気ガスを浄化するために、図示しないが、上記触媒装置は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒とＤＰＮＲ触媒とを備えている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気ガス中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ₂もしくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ₂やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ₂となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ₂やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ₂ＯやＣＯ₂となる。

ＤＰＮＲ触媒は、例えば多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘは還元・放出される。さらに、ＤＰＮＲ触媒には、捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。

この内燃機関１０には、さらに、ブローバイガス還元（ＰＣＶ：Positive Clankcase Ventilation）装置５０が実装されている。ＰＣＶ装置５０は、吸気通路２８の内、スロットル弁４２よりも下流側とシリンダヘッド２６内とを連通するように第１連通管によって区画形成された第１ＰＣＶ通路５２と、吸気通路２８の内、スロットル弁４２よりも上流側とシリンダヘッド２６内とを連通するように第２連通管によって区画形成された第２ＰＣＶ通路５４と、第１ＰＣＶ通路５２の連通状態を調節するＰＣＶ弁５６とを備える。

ここで、ブローバイガスとは、ピストンリングとシリンダ１６との隙間からクランク室５８へ漏れる混合ガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含み、かつ窒素酸化物や硫化物を含むため、それがあまり多いと潤滑油の劣化や機関内部の錆の原因になる。また、ブローバイガスには炭化水素が含まれているため、ブローバイガスをこのまま大気に解放することは環境によくない。そこで、ブローバイガスは、軽負荷運転時には第１ＰＣＶ通路５２を通して吸気マニホールド３６の負圧を利用して強制的に吸気通路２８へ戻される。他方、高負荷運転時には、ブローバイガスは、第１ＰＣＶ通路５２および第２ＰＣＶ通路５４を通して、同様に吸気マニホールド３６の負圧を利用して強制的に吸気通路２８へ戻される。軽負荷運転時におけるブローバイガスおよび空気の流れの一例が、図１中に矢印で示されている。なお、図１中、黒矢印はブローバイガスの流れを、白抜き矢印は空気（水分を含む）の流れを、そして斜線からなるハッチングの施された矢印は潤滑油の流れを表し、他のハッチングを施された矢印は燃料（気化した燃料を含む。）の流れを表している。

混合ガスがピストンリングとシリンダ１６との隙間からクランク室５８へ漏れることで生じるこのようなブローバイガスをクランク室５８からシリンダヘッド２６内へ還流させる等のために用いられる換気通路６０が、シリンダブロック１８に形成されている。この換気通路６０に加えて、オイル戻し通路（オイル落し通路（孔））６２が、シリンダブロック１８を上下方向に貫通して、シリンダヘッド２６内とクランク室５８とを連通するように形成される。ここでは、シリンダブロック１８において、各換気通路６０と対向する位置に各オイル戻し通路６２が形成される。オイル戻し通路６２によって、シリンダヘッド２６内に至った潤滑油がクランク室５８へ至ることが可能になり、オイルパン２２に集められるようになる。ただし、オイル戻し通路６２をブローバイガスや空気なども流れ得、また換気通路６０を潤滑油が流れ得る。なお、換気通路６０やオイル戻し通路６２は、図１では概念的に表されているに過ぎず、図１におけるそれらの設置位置、形状等は正確ではなく、種々の構成を有し得る。

さらに、潤滑油に混入した燃料や水分を、潤滑油から分離して取り除いて、潤滑油の希釈を防止（あるいは抑制）する潤滑油希釈防止装置７０が備えられている。本第１実施形態での潤滑油希釈防止装置７０は、バイパス通路７２と、流量調節弁７４と、フィン７６と、タンク７８と、ガス放出路８０とを備える。潤滑油希釈防止装置７０を備えた内燃機関１０の潤滑装置について以下、説明する。

図２から分かるように、オイルパン２２内の潤滑油は、ストレーナ８２を通じてオイルポンプ８４によって汲み上げられる（吸引される）。こうして、汲み上げた潤滑油はオイルフィルタ８６を介して内燃機関１０の上部に設けられたメインオイルホール８８に圧送される。メインホール８８から、内燃機関１０内に形成された流路（各供給部位に対応した複数の油路を含む。）を通じて、潤滑油は、内燃機関１０内の各部に供給される。例えば、潤滑油は、メインホール８８から、シリンダヘッド２６、クランクジャーナル、コンロッド等の各々に供給される。そして、こうして各部に供給された潤滑油は自らの自重により最終的にはオイルパン２２に戻る。メインホール８８からオイルパン２２までの潤滑油の流路には、上記オイル戻し通路６２が含まれる。

バイパス通路７２は、内燃機関１０に形成された上記流路から潤滑油を導くと共に、導いた潤滑油がオイルパン２２に戻るように形成されている。バイパス通路７２への潤滑油の導入およびそこでの潤滑油の流れは、概ね、潤滑油の自重により達成されるように、バイパス通路７２は設計される。バイパス通路７２への潤滑油の導入量は、電子制御式の流量調節弁７４によって調節される。さらには、バイパス通路７２を流れる潤滑油が、内燃機関１０の熱すなわち燃焼室２４での混合気の燃焼熱を利用して加熱されるように、バイパス通路７２を流通する潤滑油と、内燃機関１０、特にその排気ガスとの間で熱交換可能に、バイパス通路７２はバイパス通路画成部材により形成されている。図１に概念的に示すように、バイパス通路７２（の一部）が排気通路（の一部）と隣接するように、排気通路画成部材の１つである排気マニホールド４７が、バイパス通路７２の一部を区画形成するバイパス通路画成部材に接している。ただし、ここでは、このバイパス通路画成部材は、排気マニホールド４７と一体に作製されているので、排気マニホールド４７に含まれる。この結果、バイパス通路７２を流れる潤滑油と排気通路４４を流れる排気ガスとは熱交換をすることができ、これによりその潤滑油は加熱される（暖められる）。特に、本実施形態では、熱交換手段としてのフィン７６がそれらの間での熱交換を促すようにそれらの間に設けられている。なお、図１では、フィン７６は２枚設けられているように描かれているが、その枚数は１枚あるいは複数枚など任意である。ただし、その設置箇所および形状、構成は、排気通路４４を流れる排気ガスの良好な流通およびバイパス通路７２を流れる潤滑油の適切な流れが阻害されないように設計されている。なお、バイパス通路７２は、排気マニホールド４７と、そこから延出された上流側管部４７ａと、タンク７８と、タンク７８からオイルパン２２にまで延びる下流側管部７８ａとによって区画形成され、これらの部材がバイパス通路画成部材を構成する。

バイパス通路７２の途中には、タンク７８が設けられている。タンク７８は、バイパス通路７２を流れる過程で加熱された潤滑油が所定量分溜まることが可能な溜部７８ｄと溜部７８ｄの上側に形成された空間部７８ｕとを備えるように設計されている。タンク７８の設置位置は、ここではフィン７６の設置位置よりも下流側である。したがって、排気ガスの熱により加熱された潤滑油がタンク７８内に導入される。なお、ここでは、タンク７８は、相対的に小さな容量を有するタンクであり、シリンダブロック１８に当接して設置されるが、シリンダブロック１８といった内燃機関１０の外殻画成構造体から離されても、あるいは内燃機関１０内部に配置されてもよい。このように設けられるタンク７８の上部すなわち空間部７８ｕ上部には上流側管部４７ａが接続され、その中部には下流側管部７８ａが接続されている。したがって、上流側管部４７ａによって定められた上流側通路７２ｕを流通した潤滑油はタンク７８に全て流れ込み、タンク７８内に入った潤滑油は所定量を超えるまでその中の溜部７８ｄに溜まり続け、タンク７８内の潤滑油はその所定量を超えたときにタンク７８から下流側管部７８ａによって定められた下流側通路７２ｄに流れて、最終的にオイルパン２２に流れ着く。

また、タンク７８内には、プロペラ９０が配置されている。プロペラ９０は、モータ９２により回転される。プロペラ９０は、タンク７８内の潤滑油を攪拌するように設けられている。なお、プロペラ９０と、モータ９２とを含んで攪拌機構すなわち攪拌手段は構成されている。

さらに、タンク７８の下流側通路７２ｄ接続部よりも鉛直方向上側の位置に、ガス放出路８０を区画形成する放出路画成部材８０ａが接続される。したがって、タンク７８の空間部７８ｕにガス放出路８０は連通する。ガス放出路８０はそのような位置に設けられるので、ガス放出路８０に、潤滑油そのものが流れ込むことは抑制される。ガス放出路８０は、吸気通路２８に連通する。より具体的には、スロットル弁４２よりも下流側の吸気通路２８ｄに、ガス放出路８０は連通する。そして、ガス放出路８０の連通状態を調節するための放出弁９４がガス放出路８０に設けられている。放出弁９４は制御弁であり、その全閉時にはガス放出路８０を閉塞し、その開弁時にはガス放出路８０を開放する。

流量調節弁７４、モータ９２および放出弁９４の各制御を含む内燃機関１０における各種制御は、ＥＣＵ１００により行われる。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、機関回転数（機関回転速度）を検出可能にする回転数センサ１０２、機関負荷を検出可能にする負荷センサ１０４、機関冷却水温を検出可能にする水温センサ１０６等を含む各種センサ類が電気的に接続されている。これら各種センサ類からの出力信号（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑な内燃機関１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵ１００は出力インタフェースから電気的に燃料噴射弁、スロットル弁４２のアクチュエータ等に作動信号（駆動信号）を出力すると共に、流量調節弁７４のアクチュエータ、モータ９２および放出弁９４のアクチュエータに作動信号を出力する。

ここで、ポスト噴射制御に関して説明する。まず、ＥＣＵ１００は、ＤＰＮＲ触媒へのＰＭの堆積量を推定している。ＰＭ堆積量を推定する方法としては、例えば、内燃機関１０の運転状態（例えば、排気ガス温度、燃料噴射量、機関回転数等）に応じたＰＭ付着量を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップにより求められるＰＭ付着量を積算してＰＭの堆積量とする方法が挙げられる。この場合には、運転状態を判断可能にするべく各種センサが設けられる。また、車両走行距離もしくは走行時間に応じてＰＭの堆積量を推定する方法、あるいは、触媒装置にＤＰＮＲ触媒の上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサを設け、そのセンサ出力に基づいてＤＰＮＲ触媒に捕集されたＰＭの堆積量を推定する方法などが挙げられる。

そして、ＥＣＵ１００は、ＰＭ推定量が所定の基準値（限界堆積量）以上となったときにＤＰＮＲ触媒の再生時期であると判定して、内燃機関１０への燃料の主噴射の後にポスト噴射制御（ＰＭ再生制御）を行う。このポスト噴射により、ＤＰＮＲ触媒の触媒床温が上昇し、ＤＰＮＲ触媒に堆積しているＰＭが酸化され、Ｈ₂ＯやＣＯ₂となって排出される。

ここで、ポスト噴射制御としては、例えば、ＤＰＮＲ触媒を再生可能な目標排気温まで昇温するための目標ポスト噴射量および噴射時期を定めたＰＭ再生用制御マップを、予め実験や計算によって作成してＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶しておき、そのＰＭ再生用制御マップを用いて燃料噴射弁を制御するという方法を採用する。

このポスト噴射等により、内燃機関１０の潤滑油は、従来技術の記載の通り、希釈される。そこで、この希釈を防止するべく、潤滑油希釈防止装置７０が機能するように流量調節弁７４等の制御が行われる。まず、潤滑油の希釈度合いの判定に関して説明し、それに続けて潤滑油の希釈防止制御について説明する。ただし、ここでは、潤滑油の希釈度合いを求める潤滑油希釈度合い導出装置は、ＥＣＵ１００の一部、回転数センサ１０２、負荷センサ１０４、水温センサ１０６を含む。

潤滑油の希釈度合い、ここではその希釈量について、ＥＣＵ１００は、主噴射およびポスト噴射の各噴射時における機関回転数に応じた燃料噴射量・噴射タイミング等に基づいて不図示のマップを検索して潤滑油の燃料による希釈量を推定する。そして、ＥＣＵ１００は、その燃料噴射毎の推定希釈量を積算して現在の希釈量を求める。希釈量を推定するマップは、機関回転数、燃料噴射量、噴射タイミング等をパラメータとして、予め実験や計算等に基づいて経験的に取得した値をマップ化して、ＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶したものである。また、潤滑油に含まれる水分を考慮して、このように求めた希釈量は内燃機関の運転時間等に基づいて補正され得る。

なお、潤滑油の希釈量は燃料や水分の蒸発によって変化するため、その蒸発分を補正することが好ましい。その補正量あるいは補正係数は、例えば機関冷却水温をパラメータとして、予め実験や計算等に基づいて経験的に取得した値をマップ化して、ＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶しておき、水温センサ１０６の出力から読み込んだ現在の冷却水温に基づいてマップを検索して算出するようにすればよい。

潤滑油の希釈度合い、ここではその希釈量が予め実験により求めてＲＯＭに記憶しておいた閾値を越えたとＥＣＵ１００が判断した場合、ＥＣＵ１００は、潤滑油希釈防止装置７０が機能するように流量調節弁７４等を制御する。まず、それまで、オイル戻し通路６２に潤滑油を流すと共にバイパス通路７２を閉塞するように制御されていた、ここでは三方弁である流量調節弁７４を制御して、バイパス通路７２を開通させる。これにより、内燃機関１０を循環する一部の潤滑油がバイパス通路７２に流れ込み、排気ガスとの間で熱交換が促されて、加熱される。加熱された潤滑油はタンク７８内に至り、ある程度の時間、貯留される。このとき、潤滑油の希釈度合いに応じて設定された分だけ、バイパス通路７２を開通させるように、流量調節弁７４は制御される。これにより、適量の潤滑油がタンク７８内に至って、所定量分以下の潤滑油がタンク７８内に溜まる。そして溜まった潤滑油からの、潤滑油よりも沸点の低い水分や燃料の分離・蒸発が生じ、それら燃料や水分はタンク７８内の上部空間領域である空間部７８ｕに移動する。しかも、プロペラ９０が回転されるので、溜部７８ｄにおける潤滑油からの燃料や水分の分離はより適切に促される。なお、流量調節弁７４は、潤滑油の希釈量が上記閾値以下になると、バイパス通路７２が閉塞されるように制御される。

他方、ＥＣＵ１００は、所定のタイミングで、通常は閉じられている放出弁９４を開弁する。放出弁９４が開弁されると、タンク７８の空間部７８ｕの水分や燃料は、下流側吸気通路２８ｄに形成される負圧によって吸気通路２８に吸引される。この結果、潤滑油から分離された燃料や水分は燃焼室２４に吸入されて、最終的には、内燃機関１０から排出されることになる。

ただし、放出弁９４を介しての燃料等の吸気通路２８への放出は燃焼室２４に取り込まれる燃料量を変化させるので、この燃料量を考慮して燃料噴射弁からの燃料噴射量が補正されるとよい。そして、放出弁９４を介して取り込まれた燃料等が適切に燃焼室２４に吸引されるように、所定のタイミングで放出弁９４は開弁および閉弁制御される。なお、放出弁９４を介して吸気通路２８に導かれた燃料の量は、流量調節弁７４の開閉時期、放出弁９４の開閉時期等に基づいて予め定めておいたデータを検索あるいは演算することで、導出され得る。

以上、説明したように、上記実施形態では、潤滑油の希釈度合いがある程度に達したときに、バイパス通路７２に潤滑油が導かれ、導かれた潤滑油が加熱されて、タンク７８内で加熱された潤滑油からの燃料や水分の分離が促される。そして、分離された燃料等は吸気通路２８に導かれて処理され、他方、それらが除去された潤滑油はオイルパン２２に戻される。したがって、時間の経過と共に、内燃機関１０内の潤滑油の希釈度合いは低減され、その希釈が抑制される。このようにして潤滑油の希釈が適切に抑制されるので、潤滑油の劣化が防止される。なお、潤滑油は内燃機関１０の熱、特にその排気ガスの熱によって加熱可能であるので、機関始動時など機関温度が低いときでも、潤滑油の温度が未だ低いときでさえも、迅速に潤滑油から燃料等を分離して、潤滑油の劣化を防止することが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、タンクが可変容量機構を備え、その制御がＥＣＵにより行われる点で、上記第１実施形態と相違する。他の点では概ね第１実施形態と第２実施形態とは同じであるので、共通点の説明を省略して、それら相違点のみを以下では説明する。なお、以下の第２実施形態の説明では、上記第１実施形態で説明した構成要素と同じあるいは概ね同じ構成要素には同じ符号を付す。

本第２実施形態のタンク１７８に設けられた可変容量機構は、その内容量を変えることを可能にするべく、移動式の隔壁１８０を備えている。隔壁１８０は、ＥＣＵ１００によって駆動されるアクチュエータ１８２によって移動される。図３（ａ）は隔壁１８０がタンク１７８の中ほどにまで移動されていて、タンク１７８の内容量が相対的に少なくされている状態でのタンク１７８周囲を表している。図３（ｂ）は隔壁１８０がタンク１７８の端部にまで移動されていて、タンク１７８の内容量が最大限に多くされている状態でのタンク１７８周囲を表している。なお、以下、図３（ａ）の状態のタンク１７８を小タンクと、図３（ｂ）の状態のタンク１７８を大タンクと称する。

隔壁１８０の移動をより適切に実行可能にするべく、タンク１７８の端部部分に圧調整孔１８４があけられている。この圧調整孔１８４は、図示しないが、クランク室５８内にまで延びている。なお、図３では、ガス放出路８０、プロペラ９０、モータ９２が省略されている。

ここでは、通常は、タンク１７８は大タンクにされていて、潤滑油の希釈度合いが高いときや、潤滑油の温度が低いときに、タンク１７８は小タンクにされる。なお、潤滑油の温度は、タンク１７８に設けられた図示しない温度センサを用いて検出されるが、機関運転状態、冷却水温等でデータを検索することで推定されてもよい。

タンク１７８が小タンクにされると、加熱された潤滑油からの熱の逃げがさらに小さくなるので、より効果的に、潤滑油から燃料や水分を取り除くことが可能になる。なお、小タンクのときのタンク１７８の容量は、潤滑油からの燃料等の蒸発を促す時間を十分に確保すると共に、潤滑油からの熱の放散を抑制するように、定められる。

なお、機関回転数に応じて、タンク１７８の容量がかえられてもよい。例えば、オイルポンプが、内燃機関１０の駆動力を受けて作動し内燃機関１０の駆動と連動して作動する場合、機関回転数が高いときタンク１７８に至る潤滑油の量が多くなり得るので、タンク１７８は大タンクにされ得る。他方、機関回転数が低いとき、タンク１７８に至る潤滑油の量が少なくなり得るので、タンク１７８は小タンクにされ得る。こうすることで、タンク１７８に至る潤滑油量が適量にされるので、潤滑油からの燃料等の分離を適切に促すことが可能になる。

以上、本発明を上記第１および第２実施形態に基づいて説明したが、例えば、潤滑油の希釈度合い（希釈量や希釈率）を求める（検出あるいは推定する）方法、制御あるいは機構は、種々の既知の方法等で代替される。例えば、そのような方法等は、特許文献１、特許文献３から特許文献６に開示されていて、これらを用いることができる。具体的には、潤滑油の希釈度合いは、燃料噴射量、燃料噴射タイミングおよび機関回転数に基づいて求められ得る他、潤滑油の粘度、潤滑油の圧力、潤滑油の温度、クランク室内の潤滑油の液面高さ、機関運転時間、および車両走行距離の内の１つあるいはいずれかの組み合わせに基づいて求められ得る。そしてこれら求められた潤滑油の希釈度合いは、機関冷却水の温度等に基づいて補正され得る。なお、潤滑油の希釈度合いは、これらを複合させることで求められてもよい。ただし、このように潤滑油の希釈度合いを求めるため、適宜、必要なセンサが設けられ、必要な演算や制御が行われ得る。

流量調節弁７４は、機関回転数や潤滑油の温度に基づいて制御されてもよい。ＥＣＵ１００が機関回転数に基づいて流量調節弁を制御する場合についてまず説明する。上記オイルポンプが、内燃機関１０の駆動力を受けて作動し内燃機関１０の駆動と連動して作動するものであるとすると、すなわちクランクシャフトから直接駆動力を得て駆動するものであるとすると、機関回転数が高いほど、潤滑油の循環および供給が早くなる。この場合には、単にバイパス通路７２を開通させると、タンク７８、１７８に至る潤滑油の量が多くなりすぎて、適切に潤滑油からの燃料等の分離を生じさせることが困難になる場合が生じ得る。そこで、このような場合には、機関回転数に基づいて、バイパス通路７２への潤滑油の導入量を制御するように流量調節弁７４を制御することで、タンク７８、１７８に導かれる潤滑油量が適切な量にされ、潤滑油からの燃料等の分離を適切に促すことが可能になる。

次に、流量調節弁７４が潤滑油の温度に基づいて制御される場合について説明する。ＥＣＵ１００は、潤滑油の温度を温度センサを用いて検出し、あるいは冷却水温などに基づいて推定する。そして、潤滑油の温度が所定温度、例えば７０℃よりも低いときには、バイパス通路７２に潤滑油を導くことで、潤滑油を早期に暖めて、機関暖機を行うことができる。この結果、潤滑油に混入した燃料等の分離も早期に適切に生じさせることが可能になる。すなわち、ＥＣＵ１００が潤滑油の温度に基づいて流量調節弁７４を制御することで、潤滑油の温度を適切な温度に制御することが可能になる。

また、上記では、バイパス通路７２はシリンダブロック１８から外部に延出されたが、シリンダブロック１８やシリンダヘッド２６内だけを延びてもよい。この場合、バイパス通路７２は排気ポートによって区画形成された排気通路と隣接し、そこを流れる排気ガスの熱や燃焼室２４周囲の熱によってバイパス通路７２を流れる潤滑油が加熱されてもよい。

なお、バイパス通路７２の潤滑油と排気通路の排気ガスとの間で熱交換が可能になるように、バイパス通路７２と排気通路４４とが隣接して配置された領域の下流側端部に、さらに別の弁を設けてもよい。この弁は、潤滑油と排気ガスとの間での熱交換をさらに促すように、そこに、十分な期間、潤滑油を保つために設けられて、例えばＥＣＵ１００により開弁制御される。この弁は、例えば、潤滑油が所定温度以上になったときに自動的に開弁し、その所定温度未満になったときに自動的に閉弁する温度感応性の部材から構成された弁であってもよい。

なお、上記ではガス放出路８０は吸気通路に連通可能にされたが、排気通路４４、特に触媒よりも上流側の排気通路や、クランク室５８に連通可能にされてもよい。このようにしても、潤滑油から分離された燃料等を適切に処理することができる。

また、上記ＰＣＶ弁５６や放出弁９４は、吸気通路２８の負圧を用いて開閉される負圧作動式の弁であっても、電子制御式の弁であってもよい。また、放出弁９４や流量調節弁７４は、それぞれポペット弁であってもよい。このような形式の弁とすることで、流体の流れをより適切に制御することが可能になる。また、この場合、流量調節弁７４はバイパス通路７２への潤滑油の導入量を制御するためだけに用いられてもよい。

なお、上記では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。

本発明に係る第１実施形態が適用された内燃機関システムの概念図である。 図１の内燃機関における潤滑油等の流れを表した模式図である。 第２実施形態におけるタンク周りの模式図であり、（ａ）はタンク容量が相対的に少ない場合を、（ｂ）はタンク容量が相対的に多い場合を表す。

符号の説明

１０ 内燃機関
１８ シリンダブロック
２０ クランクケース
２２ オイルパン
２４ 燃焼室
２６ シリンダヘッド
２８ 吸気通路
４０ 吸気弁
４４ 排気通路
４６ 排気ポート
４７ 排気マニホールド
４８ 排気弁
５０ ＰＣＶ装置
５６ ＰＣＶ弁
５８ クランク室
６０ 換気通路
６２ オイル戻し通路
７０ 潤滑油希釈防止装置
７２ バイパス通路
７４ 流量調節弁
７６ フィン
７８、１７８ タンク
８０ ガス放出路
８４ オイルポンプ
９４ 放出弁

Claims (7)

1. オイルパン内の潤滑油をオイルポンプにより汲み上げて内燃機関の上部へ圧送し、該内燃機関内に形成された流路を通じて潤滑油を前記内燃機関内に供給する内燃機関の潤滑装置において、
   前記流路から潤滑油を導くと共に該導いた潤滑油が前記内燃機関の熱で加熱されてオイルパンに戻るように形成されたバイパス通路と、
   該バイパス通路に導く潤滑油の流量を調節する流量調節弁と、
   前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる過程で加熱された潤滑油が所定量分溜まることが可能な溜部と該溜部の上側に形成された空間部とを含むタンクと
   を備えることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
2. 前記バイパス通路の潤滑油と前記内燃機関の排気ガスとの間で熱交換が可能になるように、前記バイパス通路と前記内燃機関の排気通路とは隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
3. 熱交換手段が前記バイパス通路と前記排気通路との間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の潤滑装置。
4. 前記タンクの前記空間部は、吸気通路、排気通路およびクランク室の内の少なくとも１つに連通可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の潤滑装置。
5. 前記タンクは、可変容量機構を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の潤滑装置。
6. 前記タンク内の潤滑油を攪拌する攪拌機構が備えられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の潤滑装置。
7. 前記流量調節弁を制御する制御手段を備え、
   該制御手段は、潤滑油の希釈度合い、機関回転数、潤滑油の温度の内の少なくともいずれか１つに基づいて前記流量調節弁を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関の潤滑装置。

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