JP2009257137A - 内燃機関の油中希釈燃料分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の潤滑オイル中に含まれる燃料をオイルの劣化を抑制して分離することができると共に、吸気側の空燃比の安定した制御を図ることができる内燃機関の油中希釈燃料分離装置を提供する。
【解決手段】本装置１は、オイル貯留部（オイルパン５）と、オイル貯留部と被潤滑部とを連絡するオイル通路７と、オイル通路に設けられ且つオイル貯留部の潤滑オイルを被潤滑部に供給するオイルポンプ８と、その一端側がオイル通路のオイルポンプの下流側に接続され且つその他端側がオイルポンプの上流側に接続されているバイパス通路９と、バイパス通路に設けられ且つバイパス通路を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を分離する燃料分離手段（燃料分離器１０）と、バイパス通路に設けられ且つバイパス通路を潤滑オイルの温度又は該温度と相関関係を持つ物理量に基づいて開閉する開閉弁２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の油中希釈燃料分離装置に関し、さらに詳しくは、内燃機関の潤滑オイル中に含まれる燃料をオイルの劣化を抑制して分離することができると共に、吸気側の空燃比の安定した制御を図ることができる内燃機関の油中希釈燃料分離装置に関する。

従来の内燃機関の油中希釈燃料分離装置として、潤滑オイルの燃料混入による希釈を抑制するために潤滑オイルを加熱してオイル中に含まれる燃料を気化させて分離するものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
上記特許文献１には、内燃機関のオイル回路の途中にオイルヒータを設け、このヒータによりオイル回路を流れる潤滑オイルを加熱して燃料を気化分離することが開示されている。
また、上記特許文献２には、オイルパンの底部にヒータを設け、このヒータによりオイルパン内の潤滑オイルを加熱して燃料を気化分離することが開示されている。

特開２００４−１９０５１３号公報 特開２００４−３４００５６号公報

しかし、上記特許文献１及び２では、潤滑オイル中の燃料をヒータにて気化させているが、燃料にはその燃料成分により沸点の高い（例えば、２００℃等）ものもあり、潤滑オイルを通常使用時の最高温度である１３０℃程度まで加熱昇温させる場合では、潤滑オイル中の燃料成分の３０％以上が残留してしまう。一方、潤滑オイルを２００℃程度まで加熱昇温させれば潤滑オイル中の燃料の略全量を気化させることができるが、この場合、オイルの劣化が促進されてしまう。また、急激な燃料の気化で大量の燃料成分がブローバイガス還元されるため、吸気側の空燃比の安定した制御が困難となる。
特に、上記特許文献１では、オイルパンとエンジンの被潤滑部とを連絡するオイル通路又はこのオイル通路に設けられたバイパス通路を通る比較的大量の潤滑オイルをヒータで加熱しているので、上述の問題が顕著なものとなる。また、上記特許文献２では、オイルパン内の全オイルを加熱しているので、上述の問題が極めて顕著なものとなる。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、内燃機関の潤滑オイル中に含まれる燃料をオイルの劣化を抑制して分離することができると共に、吸気側の空燃比の安定した制御を図ることができる内燃機関の油中希釈燃料分離装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．内燃機関の潤滑オイルを貯留するオイル貯留部と、
前記オイル貯留部と前記内燃機関の被潤滑部とを連絡するオイル通路と、
前記オイル通路に設けられ且つ前記オイル貯留部の潤滑オイルを前記内燃機関の被潤滑部に供給するオイルポンプと、
その一端側が前記オイル通路の前記オイルポンプの下流側に接続され且つその他端側が前記オイルポンプの上流側に接続されているバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ且つ該バイパス通路を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を分離する燃料分離手段と、
前記バイパス通路に設けられ且つ該バイパス通路を潤滑オイルの温度又は該温度と相関関係を持つ物理量に基づいて開閉する開閉弁と、を備えることを特徴とする内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
２．前記燃料分離手段は、前記バイパス通路を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を透過させて分離する分離膜部を有するクロスフロー濾過方式の燃料分離器である上記１．記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
３．前記バイパス通路の他端側は、前記オイル通路の前記オイルポンプの上流側に接続されている上記１．又は２．に記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
４．前記バイパス通路の他端側は、前記オイル貯留部に接続されている上記１．又は２．に記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。

本発明の内燃機関の油中希釈燃料分離装置によると、潤滑オイルの低温時には、開閉弁によりバイパス通路が開放され、オイルポンプの作用でオイル通路を流れる潤滑オイルのうちの一部がバイパス通路を流れて、燃料分離手段によりその潤滑オイル中に含まれる燃料が分離される。一方、潤滑オイルの高温時には、開閉弁によりバイパス通路が閉鎖され、オイルポンプの作用でオイル通路を流れる潤滑オイルの全部が内燃機関の被潤滑部に供給される。このように、潤滑オイルの低温時の燃料希釈が比較的多いときに、オイル通路から分岐してバイパス通路を流れる比較的少量の潤滑オイル中の燃料を分離するようにしたので、オイルの劣化を抑制して燃料を分離することができる。また、大量の燃料成分がブローバイガス還元されないため、吸気側の空燃比の安定した制御を図ることができる。さらに、潤滑オイルの高温時の燃料希釈が比較的少ないときに、潤滑オイルをバイパス通路に分岐させずにオイル通路のみを流すようにしたので、潤滑オイルの必要な油圧を確保して円滑に流通させることができる。
また、前記燃料分離手段が、潤滑オイル中に含まれる燃料を透過させて分離する分離膜部を有するクロスフロー濾過方式の燃料分離器である場合は、潤滑オイルを高温加熱する必要がないため、オイルの劣化をより確実に抑制して燃料を分離することができる。また、クロスフロー濾過方式であるため、分離膜部の表面に潤滑オイル中のスラッジ等の異物が堆積し難く分離膜部の分離能力の低下を抑制することができる。
また、前記バイパス通路の他端側が、前記オイル通路の前記オイルポンプの上流側に接続されている場合は、潤滑オイルの低温時に、バイパス通路を流れる燃料分離後のある程度勢いのある潤滑オイルがオイル通路のオイルポンプの上流側に戻されるため、内燃機関のフリクションを低減させることができる。
さらに、前記バイパス通路の他端側が、前記オイル貯留部に接続されている場合は、潤滑オイルの低温時に、燃料分離された潤滑オイルがオイル貯留部に戻されてオイル貯留部内の燃料分離前の大量の潤滑オイルに混ぜられる。これにより、オイル通路には、燃料成分を比較的多く含む潤滑オイルが流れることとなり、燃料の分離効率を高めることができる。

１．内燃機関の油中希釈燃料分離装置
本実施形態１．に係る内燃機関の油中希釈燃料分離装置は、以下に述べるオイル貯留部、オイル通路、オイルポンプ、バイパス通路、燃料分離手段及び開閉弁を備えている。

上記「オイル貯留部」は、内燃機関の潤滑オイルを貯留する限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。このオイル貯留部としては、例えば、内燃機関の本体の下部に設けられるオイルパン、内燃機関の本体とは別体に設けられるオイルタンク等を挙げることができる。

上記「オイル通路」は、上記オイル貯留部と内燃機関の被潤滑部とを連絡する限り、その構造、設置形態等は特に問わない。このオイル通路としては、例えば、配管、内燃機関の本体又は機構部に形成された通路、空間等のうちの１種又は２種以上の組み合わせを挙げることができる。また、内燃機関の被潤滑部としては、例えば、ベアリング、ピストン、カムシャフト、バルブ系等を挙げることができる。

上記「オイルポンプ」は、上記オイル通路に設けられ且つオイル貯留部の潤滑オイルを内燃機関の被潤滑部に供給する限り、その構造、設置形態等は特に問わない。このオイルポンプとしては、例えば、トロコイド式、内接ギヤ式、外接ギヤ式、インナギヤ式等を挙げることができる。また、このオイルポンプは、例えば、内燃機関の駆動力により作動されたり、内燃機関とは別の駆動源により作動されたりできる。

上記「バイパス通路」は、その一端側（流入端側）がオイル通路のオイルポンプの下流側に接続され且つその他端側（流出端側）がオイルポンプの上流側に接続されている限り、その構造、設置形態等は特に問わない。このバイパス通路としては、例えば、配管、内燃機関の本体又は機構部に形成された通路、空間等のうちの１種又は２種以上の組み合わせを挙げることができる。
上記バイパス通路の他端側の接続形態としては、例えば、（１）上記バイパス通路の他端側がオイル通路のオイルポンプの上流側に接続されている形態（図１参照）、（２）上記バイパス通路の他端側がオイル貯留部に接続されている形態（図８参照）等を挙げることができる。

上記「燃料分離手段」としては、例えば、上記バイパス通路に設けられ且つバイパス通路を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を分離する限り、その構造、分離形態等は特に問わない。この燃料分離手段は、例えば、バイパス通路を流れる潤滑オイルを加熱して燃料を気化させて分離するヒータ等であってもよいが、燃料分離手段が、バイパス通路を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を透過させて分離する分離膜部を有するクロスフロー濾過方式の燃料分離器であることが好ましい。
なお、上記「クロスフロー濾過方式」とは、流れの一部が濾材を通過する濾過方式を意味する。

上記燃料分離器としては、例えば、金属製または樹脂製の筒状の分離器本体と、この分離器本体内に設けられ且つ分離器本体内を第１領域及び第２領域に仕切り更に上述の分離膜部を有する分離部材と、を備え、この分離器本体には、第１領域にオイルを導入するオイル導入部、第１領域からオイルを排出するオイル排出部、及び第２領域から燃料成分を排出する燃料排出部が設けられている形態を挙げることができる。これにより、燃料分離器として簡易且つ小型な構造のものを提供できる。この燃料分離器によると、オイル導入部により分離器本体の第１領域に導入されるオイルは、第１領域を流れる間に分離膜部により燃料成分が透過分離されてオイル排出部により第１領域から分離器本体の外方に排出される。一方、分離膜部によりオイルから透過分離された燃料成分は、第２領域を流れ燃料排出部により第２領域から分離器本体の外方に排出される。

上述の形態の場合、例えば、上記分離部材は、筒状の分離器本体の軸心方向に沿う軸心を有する筒状又は柱状に形成されていることができる。これにより、燃料分離器を更に簡易且つ小型な構造とすることができる。この場合、上記第１及び第２領域等の仕切り形態としては、例えば、（１）第１領域が分離部材の内側の領域であり、第２領域が分離部材の外側の領域である形態（図２参照）、（２）第１領域が分離部材の外側の領域であり、第２領域が分離部材の内側の領域である形態（図４参照）等を挙げることができる。上記（２）形態によると、比較的大量のオイルが流通する第１領域の容積を大きく設定できる。

上記（１）形態では、例えば、上記燃料排出部は、燃料を分離器本体の接線方向から排出するように設けられていることができる。これにより、第２領域内の燃料に旋回力が付与され、その旋回により第２領域の軸心側の圧力が遠心側の圧力より小さくなる。その結果、第１領域と第２領域との間の圧力差をより大きくすることができ、分離膜部に対する燃料の透過性を高めることができる。

上記（２）形態では、例えば、上記オイル導入部は、オイルを分離器本体の接線方向に導入するように設けられていることができる。これにより、第１領域内のオイルに旋回力が付与され、その旋回によりオイル中に含まれる比重の大きな金属粉等の異物が分離器本体の遠心方向に集積される。その結果、分離膜部の表面への異物の堆積を更に抑制できる。この場合、さらに、上記オイル排出部が、オイルを分離器本体の接線方向から排出するように設けられていることが好ましい。第１領域内のオイルにより強い旋回力を付与できるためである。
上記（２）形態では、例えば、分離器本体の内周面側にオイル中に含まれる比重の大きな金属粉等の異物を捕集する捕集部を設けることができる。これにより、分離後の燃料への異物の混入を抑制できる。

上記分離部材は、例えば、燃料成分を透過可能な多数の細孔を有する筒状の上記分離膜部と、この分離膜部の細孔の径よりも大きな径の多数の細孔を有し且つ分離膜部を支持する支持体部と、を備えることができる。この分離部材としては、例えば、（ａ）筒状の支持体部の内周側に筒状の分離膜部を支持してなる形態（図３参照）、（ｂ）筒状の支持体部の外周側に筒状の分離膜部を支持してなる形態（図５参照）、（ｃ）柱状の支持体部が複数の貫通孔を有しており、これら複数の貫通孔内のそれぞれに分離膜部を支持してなる形態（図７参照）等を挙げることができる。
上記分離部材、支持体部及び分離膜部の形状、材質、個数等は、分離するオイルの流量等に応じて適宜選択される。上記分離膜部の厚さは、例えば、１〜１０００μｍ（好ましくは１０〜２０μｍ）であることができる。また、上記分離部材、支持体部及び分離膜部の材質としては、例えば、セラミック、樹脂、ゴム等を挙げることができる。

上記燃料分離器は、例えば、上記分離部材を加熱する加熱手段（例えば、上記分離部材の表面側又は内部に設けられるヒータ等）を更に備えることができる。これにより、オイルからの燃料成分の分離を更に促進させることができる。

上記「開閉弁」は、上記バイパス通路に設けられ且つバイパス通路を潤滑オイルの温度又は該温度と相関関係を持つ物理量に基づいて開閉する限り、その構造、開閉形態等は特に問わない。この物理量としては、例えば、潤滑オイルの圧力、粘度、燃料希釈度、潤滑オイルを冷却する冷却水の温度、内燃機関を構成する部位の温度等を挙げることができる。ここで、例えば、オイル通路を流れる潤滑オイルの温度が約５０℃でその圧力が約４００ｋＰａとなり、潤滑オイルの温度が約１３０℃でその圧力が約２００ｋＰａとなり、潤滑オイルの温度と圧力とは一定の相関関係を持っている。
上記開閉弁は、例えば、上記バイパス通路の燃料分離手段の下流側に設けられていてもよいが、上記開閉弁がバイパス通路の燃料分離手段の上流側に設けられていることが好ましい。閉鎖状態のバイパス通路内の残存オイルを最小限又は略零として、潤滑オイルの必要な油量をより確保し易いためである。
上記開閉弁としては、例えば、（１）バネ等の弾性体によりバイパス通路を閉鎖する位置に付勢され且つバイパス通路に流入する潤滑オイルの圧力が所定の設定値（例えば、３７５〜４２５ｋＰａのうちの任意の数値等）を超えたときにその潤滑オイルの圧力によりバイパス通路を開放するように変位される弁体を備える形態、（２）バイパス通路に流入される潤滑オイルの温度が所定の設定値（例えば、４０〜６０℃のうちの任意の数値等）を超えたときにバイパス通路を閉鎖し且つ所定の設定値以下のときにバイパス通路を開放するサーモスタットである形態、（３）潤滑オイルの温度を検出する検出センサの検出結果に基づいて開閉制御される電磁弁である形態、（４）上記物理量を検出する検出センサの検出結果に基づいて開閉制御される電磁弁である形態等を挙げることができる。これらのうち、より簡易に構成できるといった観点から、上記（１）形態であることが好ましい。また、より正確な温度で制御できるといった観点から、上記（２）（３）形態であることが好ましい。

ここで、上述のように、上記燃料分離手段がクロスフロー濾過方式の燃料分離器である場合、上記油中希釈燃料分離装置としては、例えば、上記燃料分離器により分離された燃料を気体成分と液体成分とに分離する気液分離器と、この気液分離器により分離された燃料の気体成分を捕集する燃料捕集手段と、を更に備える形態を挙げることができる。これにより、燃料分離器により透過分離された燃料は、気液分離器により気体成分と液体成分とに気液分離され、その気液分離された燃料の気体成分が燃料捕集手段により一旦捕集され、その後、適宜タイミングで吸気側に戻される。従って、吸気側の空燃比のより安定した制御を図ることができる。
上記気液分離器の種類としては、例えば、遠心分離式、チャンバ式等を挙げることができる。
上記燃料捕集手段としては、例えば、その内部に粒状活性炭等の吸着材を充填してなるキャニスタ、活性炭等の吸着材ハニカム構造体からなるキャニスタ等を挙げることができる。
上述の形態の場合、例えば、上記油中希釈燃料分離装置は、上記気液分離器の液体成分排出部と内燃機関の燃料タンクとを連絡する燃料戻し通路を更に備えることができる。これにより、燃料戻し通路を介して気液分離器で気液分離された燃料の液体成分を燃料タンクに戻して、燃費を向上させることができる。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
なお、本実施例では、本発明に係る「内燃機関」として、燃焼室内に燃料噴射弁が配置され気筒内周面に直接燃料を噴射する直噴式エンジンを例示する。

（１）油中希釈燃料分離装置の構成
本実施例に係る油中希釈燃料分離装置１は、図１に示すように、エンジン２のオイル回路３の途中に設けられている。このエンジン２の本体２ａの下部には、潤滑オイルを貯留するオイルパン５（本発明に係る「オイル貯留部」として例示する。）が設けられている。このオイルパン５内には周知のオイルストレーナ６が配設されている。このオイルストレーナ６とエンジン２の各被潤滑部（図示省略）とは、オイル回路３を構成するオイル通路７を介して連絡されている。このオイル通路７の途中には、エンジン２の駆動力により作動されオイルパン５内の潤滑オイルを各被潤滑部に圧送するオイルポンプ８が設けられている。

上記オイル通路７のオイルポンプ８の下流側には、バイパス通路９の一端側９ａ（流入端側）が接続されている。また、オイル通路７のオイルポンプ８の上流側には、バイパス通路９の他端側９ｂ（流出端側）が接続されている。このバイパス通路９の途中には、バイパス通路９を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を分離する燃料分離器１０（本発明に係る「燃料分離手段」として例示する。）が設けられている。

上記燃料分離器１０は、図２に示すように、円筒状で金属製の分離器本体１１を備えている。この分離器本体１１の軸方向の両端側には、段差孔付きのリング部材１２ａ，１２ｂが取り付けられている。これら各リング部材１２ａ，１２ｂには円筒状のセラミックフィルタ１３（本発明に係る「分離部材」として例示する。）の両端側が支持されている。このセラミックフィルタ１３は、分離器本体１１内に本体１１の軸心に沿って配置されている。また、このセラミックフィルタ１３によって、分離器本体１１内は、セラミックフィルタ１３の内側の第１領域１５と外側の第２領域１６とに仕切られている。また、一方のリング部材１２ａの内周側によって、外部から第１領域１５に潤滑オイルを導入するオイル導入部１７が構成されている。また、他方のリング部材１２ｂの内周側によって、第１領域１５から外部へ潤滑オイルを排出するオイル排出部１８が構成されている。また、分離器本体１１の外周側には、セラミックフィルタ１３で透過分離されて第２領域１６を流れる燃料成分を外部へ排出する燃料排出部１９が設けられている。

上記セラミックフィルタ１３は、図３に示すように、多数の細孔を有する筒状の支持体部１３ａと、この支持体部１３ａの内周面に支持され且つ燃料を透過させ得る多数の細孔を有する円筒状の分離膜部１３ｂとを備える２層構造となっている。この支持体部１３ａの厚さは約２ｍｍとされており、分離膜部１３ｂの厚さは約１０μｍとされている。また、支持体部１３ａの細孔の平均径は約１０μｍとされており、分離膜部１３ｂの細孔の平均径は約２０ｎｍとされている。

ここで、エンジンに用いられるガソリン等の燃料は、その分子構造において、１つの分子あたり４〜１３個程度の炭素原子を有しているが、オイルの場合、１つの分子あたり２５個以上の炭素原子を有している。このような分子の構成の違いにより、燃料の分子径は分離膜部１１ｂの細孔の径よりも小さく、オイルの分子径は分離膜部１３ｂの細孔の径よりも大きいため、セラミックフィルタ１３によりオイルに混合している燃料を分離することができる。そして、支持体部１３ａの細孔径は分離膜部１３ｂの細孔径と比較して極めて大きいので、分離膜部１３ｂを通過した燃料は、分離膜部１３ｂを通過するよりも小さい抵抗で、支持体部１３ａを通過することができる。

上記バイパス通路９の燃料分離器１０の上流側には、図１に示すように、バイパス通路９を流れる潤滑オイルの圧力（本発明に係る「温度と相関関係を持つ物理量」として例示する。）に応じてバイパス通路９を開閉する周知の開閉弁２０が設けられている。この開閉弁２０は、バネ等の弾性体（図示省略）によりバイパス通路９を閉鎖する位置に付勢される弁体（図示省略）を備えている。この弁体は、バイパス通路９に流入する潤滑オイルの圧力が所定の設定値（例えば、４００ｋＰａ）を超えたときにその潤滑オイルの圧力によりバイパス通路９を開放するように変位される。そして、この開閉弁２０により開放されるバイパス通路９には、オイルポンプ８の作用でオイル通路７を流れる潤滑オイルのうちの一部が流れるようになっている。

上記燃料分離器１０の燃料排出部１９は、通路２２を介して周知の遠心分離式の気液分離器２３に接続されている。この気液分離器２３は、略円筒状の本体２４を備えている。この本体２４の上部側壁には、通路２２の一端側が接続される燃料導入部２５が設けられている。この燃料導入部２５は、燃料分離器１０の燃料排出部１９から排出された燃料を本体２４内に接線方向から導入するようになっている。また、本体２４の天井壁には、本体２４内で遠心分離された燃料の気体成分を外部へ排出する気体成分排出部２６が設けられている。また、本体２４の下部には、本体２４内で遠心分離された燃料の液体成分を外部へ排出する液体成分排出部２７が設けられている。

上記気液分離器２３の気体成分排出部２６は、通路２９を介して粒状活性炭を充填してなるキャニスタ３０に接続されている。そして、この通路２９を介して気液分離器２３で遠心分離された燃料の気体成分がキャニスタ３０に吸着されて一旦捕集されるようになっている。また、気液分離器２３の液体成分排出部２７は、燃料戻し通路３２を介して燃料タンク３３に接続されている。そして、この燃料戻し通路３２を介して気液分離器２３で遠心分離された燃料の液体成分が燃料タンク３３に戻されるようになっている。

上記キャニスタ３０は、通路３５を介して吸気管３６のスロットルバルブ３７の下流側に接続されている。この通路３５の途中には、エンジン制御ユニット３８（ＥＣＵ）により制御され通路３５を開閉するパージ用電磁弁３９が設けられている。そして、この電磁弁３９により通路３５が開放されると、通路４０からの大気の導入によりキャニスタ３０に一旦捕集された燃料の気体成分が吸気管３６に導入され燃焼される。また、燃料タンク３３は、その途中に周知の逆止弁４２が設けられた通路４３を介してキャニスタ３０に接続されている。そして、この通路４３を介して燃料タンク３３内で発生する燃料の気体成分がキャニスタ３０に吸着されて一旦捕集されるようになっている。

なお、上記エンジン制御ユニット３８は、各種センサからの入力に基づいてパージ用電磁弁３９、点火プラグの点火時期、燃料噴射弁から噴射される燃料の量、噴射タイミング等を制御するようになっている。また、吸気管３６のスロットルバルブ３７の下流側とヘッドカバー３ｂの内部とは通路４４で連絡されており、この通路４４を介してエンジン本体２ａ内で生じるブローバイガスＧ（図１中に破線矢印で示す。）が吸気管３６に還流されるようになっている。また、吸気管３６のスロットルバルブ３７の上流側とエンジン２のヘッドカバー２ｂの内部とは通路４５で連絡されており、この通路４５を介して新気がヘッドカバー２ｂ内に導入されるようになっている。さらに、吸気管３６のスロットルバルブ３７の上流側にはエアクリーナ４６が設けられている。

（２）油中希釈燃料分離装置の作用
次に、上記構成の油中希釈燃料分離装置１の作用について説明する。
なお、本実施例では、直噴式エンジン２を採用しているので、気筒内周面に付着した燃料が潤滑オイルに混ざりオイルパン５内の潤滑オイルが希釈され易い。特に、潤滑オイルの低温時（例えば、５０℃以下）には潤滑オイル中の燃料の気化がほとんどなく希釈燃料が比較的多い状態となる。一方、潤滑オイルの高温時（例えば、１３０℃）には潤滑オイル中の大部分の燃料が気化されて希釈燃料が比較的少ない状態となる。

先ず、潤滑オイルの低温時（例えば、５０℃以下）の希釈燃料が比較的多いときには、開閉弁２０によりバイパス通路９が開放され、図１中に実線矢印で示すように、オイルポンプ８の作用でオイル通路７を流れる潤滑オイルのうちの大部分がエンジン２の各被潤滑部に供給されると共に、オイル通路７を流れる潤滑オイルのうちの一部がバイパス通路９に流入し、燃料分離器１０によりその潤滑オイル中に含まれる燃料が分離される。このとき、図２中に実線矢印で示すように、オイル導入部１７から第１領域１５内に導入される潤滑オイルは、セラミックフィルタ１３により燃料成分が透過分離されて、オイル排出部１８から外部へ排出される。そして、その排出された潤滑オイルはバイパス通路９を流れてオイル通路７に戻される。一方、図２中に破線矢印で示すように、セラミックフィルタ１３により潤滑オイルから透過分離された燃料は、第２領域１６に至り燃料排出部１９から分離器本体１１の外方に排出される。そして、その排出された燃料は、通路２２を介して気液分離器２３内に導入されて気体成分と液体成分とに遠心分離される。

この気液分離器２３で遠心分離された燃料の気体成分は、通路２９を介してキャニスタ３０に吸着されて一旦捕集される。その後、適宜タイミングでエンジン制御ユニット３８によりパージ用電磁弁３９が切り替えられ、この電磁弁３９により開放される通路３５を介してキャニスタ３０に捕集された燃料の気体成分が吸気管３６に導入されて燃焼される。また、気液分離器２３で遠心分離された燃料の液体成分は、燃料戻し通路３２を介して燃料タンク３３に戻される。

一方、潤滑オイルの高温時（例えば、１３０℃）の希釈燃料が比較的少ないときには、開閉弁２０によりバイパス通路９が閉鎖され、オイルポンプ８の作用でオイル通路７を流れる潤滑オイルの全部がエンジン２の各被潤滑部に供給される。また、オイルパン５内の潤滑オイル中に含まれる燃料成分の大部分が気化されて、エンジン本体２ａ内で発生するブローバイガスＧに混じり、その混合ガスが通路４４を介して吸気管３６に還流されることとなる。

（３）実施例の効果
以上より、本実施例によると、潤滑オイルの低温時（即ち、潤滑オイルの高圧時）には、開閉弁２０によりバイパス通路９が開放され、オイルポンプ８の作用でオイル通路７を流れる潤滑オイルのうちの一部がバイパス通路９を流れて、燃料分離器１０によりその潤滑オイル中に含まれる燃料が分離される。一方、潤滑オイルの高温時（即ち、潤滑オイルの低圧時）には、開閉弁２０によりバイパス通路９が閉鎖され、オイルポンプ８の作用でオイル通路７を流れる潤滑オイルの全部がエンジン２の各被潤滑部に供給される。このように、潤滑オイルの低温時の燃料希釈が比較的多いときに、オイル通路７から分岐してバイパス通路９を流れる比較的少量の潤滑オイル中の燃料を分離するようにしたので、オイルの劣化を抑制しつつ燃料を分離することができる。また、大量の燃料成分がブローバイガス還元されないため、吸気側の空燃比の安定した制御を図ることができる。さらに、潤滑オイルの高温時の燃料希釈が比較的少ないときに、潤滑オイルをバイパス通路９に分岐させずにオイル通路７のみを流すようにしたので、潤滑オイルの必要な油圧を確保して円滑に流通させることができる。

また、本実施例では、バイパス通路９を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を透過分離する分離膜部１３ｂを有するクロスフロー濾過方式の燃料分離器１０を採用したので、潤滑オイルを高温加熱する必要がなく、オイルの劣化をより確実に抑制しつつ燃料を分離することができる。また、クロスフロー濾過方式であるため、分離膜部１３ｂの表面に潤滑オイル中のスラッジ等の異物が堆積し難く分離膜部１３ｂの分離能力の低下を抑制することができる。

また、本実施例では、バイパス通路９の他端側（流出端側）を、オイル通路７のオイルポンプ８の上流側に接続させているので、潤滑オイルの低温時に、バイパス通路９を流れる燃料分離後のある程度勢いのある潤滑オイルがオイル通路７のオイルポンプ８の上流側に戻されるため、エンジン２のフリクションを低減させることができる。

さらに、本実施例では、開閉弁２０を、バイパス通路９の燃料分離器１０の上流側に設けたので、閉鎖状態のバイパス通路９内の残存オイルを最小限又は略零として、潤滑オイルの高温時に必要な油量をより容易に確保することができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、燃料分離手段として、潤滑オイル中の燃料を透過分離する分離膜部１３ｂを有する燃料分離器１０を例示したが、これに限定されず、例えば、燃料分離手段として、潤滑オイルを加熱して燃料を気化させるヒータを採用してもよい。

また、上記実施例では、潤滑オイルの圧力に基づいて開閉する開閉弁２０を例示したが、これに限定されず、例えば、開閉弁として、潤滑オイルの温度に基づいて開閉するサーモスタット弁を採用してもよい。また、潤滑オイルの温度、圧力、粘度、燃料希釈度、潤滑オイルを冷却する冷却水の温度、内燃機関を構成する部位の温度等のうちの１種又は２種以上の組み合わせを検出する検出センサの検出結果に基づいて開閉制御される電磁弁としてもよい。

また、上記実施例では、バイパス通路９の他端側９ｂ（流出端側）をオイル通路７のオイルポンプ８の上流側に接続するようにしたが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、バイパス通路９の他端側９ｂ（流出端側）をオイルパン５内に接続するようにしてもよい。この場合、潤滑オイルの低温時に、燃料分離された潤滑オイルがオイルパン５に戻されてオイルパン５内の燃料分離前の大量の潤滑オイルに混ぜられるため、オイル通路７には、燃料成分を比較的多く含む潤滑オイルが流れることとなり、燃料の分離効率をより高めることができる。

また、上記実施例では、遠心分離式の気液分離器２３を例示したが、これに限定されず、例えば、仕切り壁で複数の空間に仕切られた分離室を有する本体を備え、この本体の分離室内に導入される燃料を仕切り壁に衝突させつつ流動させて気液分離するチャンバ式の気液分離器としてもよい。

また、上記実施例では、燃料捕集手段として、粒状活性炭等を充填してなるキャニスタ３０を例示したが、これに限定されず、例えば、活性炭ハニカム構造体からなるキャニスタとしてもよい。

また、上記実施例では、第１領域１５がセラミックフィルタ１３の内側の領域であり、第２領域１６がセラミックフィルタ１３の外側の領域である燃料分離器１０を例示したが、これに限定されず、例えば、図４及び図５に示すように、第１領域５５がセラミックフィルタ５３の外側の領域であり、第２領域５６がセラミックフィルタ５３の内側の領域である燃料分離器５０としてもよい。この場合、分離器本体５１に、潤滑オイルを分離器本体５１の接線方向に導入するようにオイル導入部５７を設けることが好ましい。第１領域５５内のオイルに旋回力が付与され、その旋回によりオイル中に含まれる比重の大きな金属粉等の異物が分離器本体５１の遠心方向に集積されるためである。さらに、分離器本体５１に、潤滑オイルを分離器本体５１の接線方向から排出するようにオイル排出部５９を設けることが好ましい。第１領域５５内のオイルにより強い旋回力を与え得るためである。

また、上記実施例では、分離器本体１１内に１つのセラミックフィルタ１３を設けてなる燃料分離器１０を例示したが、これに限定されず、例えば、図６に示すように、分離器本体６０内に複数（図中４つ）のセラミックフィルタ６１を設けてなる燃料分離器６２としてもよい。

また、上記実施例では、円筒状の支持体部１３ａの内周側に円筒状の分離膜部１３ｂを支持してなるセラミックフィルタ１３を例示したが、これに限定されず、例えば、図７に示すように、円柱状の支持体部６４に形成された複数の貫通孔６５のそれぞれに分離膜部６６を支持してなるセラミックフィルタ６７としてもよい。

さらに、上記実施例では、筒状のセラミックフィルタ１３により分離器本体１１内を第１及び第２領域１５，１６に仕切るようにしたが、これに限定されず、例えば、平板状の分離部材により分離器本体内を左右に隣接する第１領域及び第２領域に仕切るようにしてもよい。

内燃機関の潤滑オイル中に含まれる希釈燃料を分離する技術として広く利用される。特に、直墳式エンジンの潤滑オイル中に含まれる希釈燃料を分離する技術として好適に利用される。

実施例に係る油中希釈燃料分離装置を模式的に示す全体回路図である。 実施例に係る燃料分離器の縦断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 その他の形態の燃料分離器の縦断面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 その他の形態の燃料分離器の縦断面図である。 その他の形態のセラミックフィルタの縦断面図である。 その他の形態の油中希釈燃料分離装置を模式的に示す部分回路図である。

符号の説明

１；油中希釈燃料分離装置、２；エンジン、５；オイルパン、７；オイル通路、８；オイルポンプ、９；バイパス通路、９ａ；一端側、９ｂ；他端側、１０，５０，６２；燃料分離器、１３ｂ；分離膜部。

Claims (4)

1. 内燃機関の潤滑オイルを貯留するオイル貯留部と、
   前記オイル貯留部と前記内燃機関の被潤滑部とを連絡するオイル通路と、
   前記オイル通路に設けられ且つ前記オイル貯留部の潤滑オイルを前記内燃機関の被潤滑部に供給するオイルポンプと、
   その一端側が前記オイル通路の前記オイルポンプの下流側に接続され且つその他端側が前記オイルポンプの上流側に接続されているバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設けられ且つ該バイパス通路を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を分離する燃料分離手段と、
   前記バイパス通路に設けられ且つ該バイパス通路を潤滑オイルの温度又は該温度と相関関係を持つ物理量に基づいて開閉する開閉弁と、を備えることを特徴とする内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
2. 前記燃料分離手段は、前記バイパス通路を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を透過させて分離する分離膜部を有するクロスフロー濾過方式の燃料分離器である請求項１記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
3. 前記バイパス通路の他端側は、前記オイル通路の前記オイルポンプの上流側に接続されている請求項１又は２に記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
4. 前記バイパス通路の他端側は、前記オイル貯留部に接続されている請求項１又は２に記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。

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