JP2010084741A - 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の劣化を抑制しつつ潤滑オイル中に含まれる燃料成分を効率よく分離できる油中希釈燃料分離装置を提供する。
【解決手段】本装置１は、内燃機関（エンジン２）の潤滑オイルを貯留するオイル貯留部（オイルパン３）と、オイル貯留部と内燃機関の被潤滑部とを連絡するオイル通路４と、オイル通路を構成する第１通路６に設けられ且つ第１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１５を備えるクロスフロー濾過方式の第１燃料分離器１４と、オイル通路を構成する第２通路７に設けられ且つ第２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し且つ第１燃料分離器の分離膜部の細孔径より小さな細孔径を有する分離膜部１８を備えるクロスフロー濾過方式の第２燃料分離器１７と、内燃機関の潤滑オイルの温度に基づいて第１通路及び第２通路のうちの一方の通路を導通させる通路切替手段（ＥＣＵ３０，３方向電磁弁１１，１２）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、更に詳しくは、内燃機関の潤滑オイルの劣化を抑制しつつ潤滑オイル中に含まれる燃料成分をエネルギー損失を低減して効率よく分離できると共に、燃料分離器ひいては装置の長寿命化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。

従来より、内燃機関の潤滑オイルの燃料成分の混入による希釈を抑制するため、その分離方法として、オイルを昇温させることにより燃料成分を気化させて分離する方法が知られている。（例えば、特許文献１及び２参照。）。
上記特許文献１には、内燃機関の潤滑回路内に設けられたオイルヒータにより、潤滑オイルの温度を上昇させて、潤滑オイルに混入した燃料や潤滑オイルに混入しようとする燃料のうち気化する燃料成分を増やすことが開示されている。
また、上記特許文献２には、オイルパン内の潤滑油を加熱するためのヒータをオイルパン底部に設けて潤滑油の温度調整を行い、燃料を気化させ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、オイル中の燃料成分をヒータにて気化させているが、通常、内燃機関の運転時のオイル温度は最高でも１３０℃程度であり、この場合、オイル中の燃料成分の３０％以上が残留してしまう。また、２００℃程度まで昇温させればオイル中に含まれる燃料成分の略全量を気化させることができるが、この場合、オイル自体も劣化してしまうという問題が発生する。
しかも、いずれの場合も潤滑回路内のオイル全体を加熱するようにしているので、ヒータが大掛かりな構成になり、気化分離に必要なエネルギーも大きなものとなってしまう。

なお、上記特許文献１の技術は、筒内噴射型の内燃機関における副噴射に起因する潤滑オイルの燃料希釈を防止することを目的としている。現在、この副噴射はディーゼルエンジン（軽油の沸点：２４０〜３６０℃）で主に利用されており、上記特許文献１の技術をディーゼルエンジンに用いても燃料成分の大半は気化せずにオイル中に残留してしまう。仮に、上記特許文献１の技術をガソリンエンジン（ガソリンの沸点：３５〜１８０℃）に用いても高沸点の燃料成分は気化せずにオイル中に残留してしまう。

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の劣化を抑制しつつ潤滑オイル中に含まれる燃料成分をエネルギー損失を低減して効率よく分離できると共に、燃料分離器ひいては装置の長寿命化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、
前記オイル通路を構成する第１通路に設けられ、且つ、該第１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備えるクロスフロー濾過方式の第１燃料分離器と、
前記オイル通路を構成する第２通路に設けられ、且つ、該第２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し且つ前記第１燃料分離器の分離膜部の細孔径より小さな細孔径を有する分離膜部を備えるクロスフロー濾過方式の第２燃料分離器と、
前記内燃機関の潤滑オイルの温度に基づいて、前記第１通路及び前記第２通路のうちの一方の通路を導通させる通路切替手段と、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．前記オイル通路は、前記第１燃料分離器及び前記第２燃料分離器のうちの少なくとも一方の燃料分離器を迂回するように設けられるバイパス通路を更に有する上記１．記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
３．前記通路切替手段は、前記オイル通路の前記第１燃料分離器及び前記第２燃料分離器の上流側に設けられ且つ前記第１通路及び前記第２通路のうちの一方の通路を導通させる１又は２以上の電磁弁と、前記内燃機関の潤滑オイルの温度に基づいて該電磁弁を制御する制御装置と、を有する上記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、潤滑オイルが低温である場合には、通路切替手段によって、その細孔径が比較的大きな分離膜部を有する第１燃料分離器が設けられた第１通路が導通され、この第１通路を流れる比較的高粘度の潤滑オイル中に含まれる燃料成分が第１燃料分離器で透過分離される。一方、潤滑オイルが高温である場合には、通路切替手段によって、その細孔径が比較的小さな分離膜部を有する第２燃料分離器が設けられた第２通路が導通され、この第２通路を流れる比較的低粘度の潤滑オイル中に含まれる燃料成分が第２燃料分離器で透過分離される。このように、潤滑オイルの温度、即ち粘度に応じて第１及び第２通路の導通状態を切り替えて、高粘度の潤滑オイル中に含まれる燃料成分の透過分離に適した第１燃料分離器と、低粘度の潤滑オイル中に含まれる燃料成分の透過分離に適した第２燃料分離器とを選択的に使用するようにしたので、内燃機関の潤滑オイルの劣化を抑制しつつ潤滑オイル中に含まれる燃料成分をエネルギー損失を低減して効率よく分離することができる。また、燃料分離器ひいては装置の長寿命化を図ることができる。
また、前記オイル通路が、バイパス通路を更に有する場合は、潤滑オイルの温度、即ち粘度に応じて第１通路、第２通路及びバイパス通路が切り替えられ、燃料成分の希釈が少ないより高温且つ低粘度の潤滑オイルをバイパス通路に流通させることができる。これにより、潤滑オイルの温度、即ち粘度に応じた燃料成分の更にきめ細かな分離制御を図ることができる。
さらに、前記通路切替手段が、電磁弁と、制御装置と、を有する場合は、制御装置により電磁弁が制御されて第１及び第２通路のうちの一方の通路が選択的に導通される。これにより、第１及び第２通路をより確実に切り替えることができる。

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、第１燃料分離器、第２燃料分離器、及び通路切替手段を備える。

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、大きさ、形状、材質、設置形態、貯留形態、数量などは特に問わない。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、大きさ、形状、材質、設置形態、数量などは特に問わない。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。

上記「第１燃料分離器」は、上記オイル通路を構成する第１通路に設けられ、且つ、第１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備えるクロスフロー濾過方式の分離器である限り、その構造、大きさ、形状、材質、設置形態、分離形態、数量などは特に問わない。

上記第１燃料分離器の分離膜部の構造、大きさ、形状、材質、設置形態、数量などは特に問わない。この分離膜部の細孔径（平均細孔径）は、例えば、２０〜５０ｎｍ（好ましくは２０〜３０ｎｍ）であることができる。また、この分離膜部の厚さは、例えば、１００ｎｍ以下であることができる。さらに、この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。
なお、上記クロスフロー濾過方式とは、流れの一部のみが濾材を通過する濾過方式を意味する。

上記「第２燃料分離器」は、上記オイル通路を構成する第２通路に設けられ、且つ、第２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し且つ上記第１燃料分離器の分離膜部の細孔径より小さな細孔径を有する分離膜部を備えるクロスフロー濾過方式の分離器である限り、その構造、大きさ、形状、材質、設置形態、分離形態、数量などは特に問わない。

上記第２燃料分離器の分離膜部の構造、大きさ、形状、材質、設置形態、数量などは特に問わない。この分離膜部の細孔径（平均細孔径）は、例えば、５〜２０ｎｍ（好ましくは１０〜２０ｎｍ）であることができる。また、この分離膜部の厚さは、例えば、１００ｎｍ以下であることができる。さらに、この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。
なお、上記クロスフロー濾過方式とは、流れの一部のみが濾材を通過する濾過方式を意味する。

ここで、上記第１通路及び第２通路としては、例えば、（１）上記オイル通路を構成する主オイル通路に対して並列状に配設されている形態（図１参照）、（２）上記オイル通路を構成する主オイル通路に対して直列状に配設されている形態（図９参照）等を挙げることができる。

上記第１及び第２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記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等を挙げることができる。

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径よりも大きな細孔径を持つ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。

上記支持体部による分離膜部の支持形態としては、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６参照）、（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８参照）等を挙げることができる。

上記分離部材は、例えば、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５参照）等を挙げることができる。

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「通路切替手段」は、上記内燃機関の潤滑オイルの温度に基づいて、上記第１通路及び第２通路のうちの一方の通路を導通させる限り、その構造、大きさ、形状、材質、設置形態、切替形態、タイミング、数量などは特に問わない。

上記通路切替手段は、例えば、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の設定値未満であるときに上記第１通路及び第２通路のうちの第１通路を導通させ、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の設定値以上であるときに上記第１通路及び第２通路のうちの第２通路を導通させるように構成されていることができる。
上記設定値は、例えば、３０〜５０℃のうちの所定値又は所定範囲であることができる。

なお、上記「潤滑オイルの温度」とは、オイル温度自体の他に、オイル温度と一定の相関関係を持つ物理量を含むものとする。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。

上記通路切替手段は、例えば、上記オイル通路の第１燃料分離器及び第２燃料分離器の上流側に設けられ且つ第１通路及び第２通路のうちの一方の通路を導通させる１又は２以上の電磁弁と、内燃機関の潤滑オイルの温度に基づいて電磁弁を制御する制御装置と、を有することができる。この通路切替手段は、例えば、上記制御装置に電気的に接続され潤滑オイルの温度を検出する温度センサを更に有することができる。

上記実施形態１．の油中希釈燃料分離装置としては、例えば、上記オイル通路は、上記第１燃料分離器及び第２燃料分離器のうちの少なくとも一方の燃料分離器を迂回するように設けられるバイパス通路を更に有する形態を挙げることができる。

上記バイパス通路としては、例えば、（１）上記オイル通路を構成する主オイル通路に対して並列状に配設された第１通路及び第２通路のうちの一方に迂回してバイパス通路が設けられている形態（図１参照）、（２）上記オイル通路を構成する主オイル通路に対して直列状に配設された第１通路及び第２通路のそれぞれに第１バイパス通路及び第２バイパス通路が設けられている形態（図９参照）等を挙げることができる。

上記（１）形態では、例えば、上記通路切替手段は、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の第１設定値未満であるときに上記第１通路、第２通路及びバイパス通路のうちの第１通路を導通させ、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の第１設定値以上であり所定の第２設定値（第１設定値<第２設定値）未満であるときに上記第１通路、第２通路及びバイパス通路のうちの第２通路を導通させ、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の第２設定値以上であるときに上記第１通路、第２通路及びバイパス通路のうちのバイパス通路を導通させるように構成されていることができる。

上記（２）形態では、例えば、上記通路切替手段は、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の第１設定値未満であるときに上記第１通路、第２通路、第１バイパス通路及び第２バイパスのうちの第１通路及び第２バイパス通路を導通させ、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の第１設定値以上であり所定の第２設定値（第１設定値<第２設定値）未満であるときに上記第１通路、第２通路、第１バイパス通路及び第２バイパス通路のうちの第１バイパス通路及び第２通路を導通させ、上記内燃機関の潤滑オイルの温度が所定の第２設定値以上であるときに上記第１通路、第２通路、第１バイパス通路及び第２バイパス通路のうちの第１バイパス通路及び第２バイパス通路を導通させるように構成されていることができる。

上記第１設定値は、例えば、３０〜５０℃のうちの所定値又は所定範囲であることができる。また、上記第２設定値は、例えば、７０〜９０℃のうちの所定値又は所定範囲であることができる。

なお、上記「内燃機関の被潤滑部」としては、例えば、クランクシャフト、コネクティングロッド、ピストン、カムシャフト、駆動系等を挙げることができる。これらのうち、クランクシャフト、コネクティングロッド、ピストン等のピストン周りを循環してオイル貯留部に戻される潤滑オイル中には、ピストンの気筒内壁面の隙間から漏れる比較的多くの燃料が混入している。一方、カムシャフト、駆動系等のヘッド周りを循環してオイル貯留部に戻される潤滑オイル中には殆ど燃料が混入していない。また、ピストン周りを循環する潤滑オイルは、通常、ピストンと気筒との隙間を介してオイル貯留部内に戻される。一方、ヘッド周りを循環する潤滑オイルは、通常、エンジンのシリンダブロック及びシリンダヘッドに形成されクランク室とヘッドカバー内の空間とを連絡する連絡路を介してオイル貯留部内に戻されたり、エンジンのチェーンケース又はベルトケースを介してオイル貯留部内に戻されたりする。

上記「内燃機関」としては、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、バイオ燃料エンジン等を挙げることができる。したがって、上記実施形態１．に係る油中希釈燃料分離装置により分離される燃料としては、例えば、ガソリン、ディーゼル燃料、バイオ燃料等を挙げることができる。

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（以下、単に「エンジン」とも略記する。）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の本体２ａの下部に設けられるオイルパン３（本発明に係る「オイル貯留部」として例示する。）を備えている。このオイルパン３内には、オイル通路４の一端側に設けられた周知のオイルストレーナ５が配設されている。このオイル通路４の他端側は、エンジン２の各被潤滑部（例えば、クランクシャフト、コネクティングロッド、ピストン、カムシャフト、駆動系等）に連絡されている。

上記オイル通路４は、上流側（オイルストレーナ５側）の主オイル通路４ａと、下流側（被潤滑部側）の主オイル通路４ｂと、これら両主オイル通路４ａ，４ｂの間に並列状に配設される第１通路６及び第２通路７と、第２通路７に迂回して設けられるバイパス通路８と、を有している。

上記主オイル通路４ａには、エンジン２の駆動力により作動されオイルパン３内の潤滑オイルを各被潤滑部に圧送するオイルポンプ９が設けられている。また、主オイル通路４ａのオイルポンプ９の下流側には、この主オイル通路４ａ内を流れる潤滑オイルの温度を検出する温度センサ１０が設けられている。また、上記第１通路６及び第２通路７の上流側の連絡部には、後述のＥＣＵに作動制御される３方向電磁弁１１が配設されている。また、第２通路７及びバイパス通路８の上流側の連絡部には、後述のＥＣＵに作動制御される３方向電磁弁１２が配設されている。

上記第１通路６には、この第１通路６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１５を備えるクロスフロー濾過方式の第１燃料分離器１４が配設されている。この分離膜部１５は、その細孔径が約３０ｎｍとされ、その膜厚さが約１５μｍとされ、その材質がセラミックとされている。また、上記第２通路７には、この第２通路７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１８を有するクロスフロー濾過方式の第２燃料分離器１７が配設されている。この分離膜部１８は、その細孔径が約１０ｎｍとされ、その膜厚さが約１５μｍとされ、その材質がセラミックとされている。したがって、第１燃料分離器１４の分離膜部１５の細孔径は、第２燃料分離器１７の分離膜部１８の細孔径より大きな値に設定されている。
なお、上記第１通路６の第１燃料分離器１４の下流側には逆止弁１９ａが設けられ、また上記第２通路７の第２燃料分離器１７の下流側には逆止弁１９ｂが設けられている。

上記第１及び第２燃料分離器１４，１７は、上述の分離膜部１５，１８以外の構成が略同じであるため、以下に第１燃料分離器１４の構成について詳説し、第２燃料分離器１７の構成の詳説は省略するものとする。

上記第１燃料分離器１４は、図２に示すように、円筒状で金属製の分離器本体２１を備えている。この分離器本体２１の軸方向の両端側には、段差孔付きのリング部材２２ａ，２２ｂが取り付けられている。これら各リング部材２２ａ，２２ｂには円筒状のセラミックフィルタ２３の両端側が支持されている。

上記セラミックフィルタ２３は、分離器本体２１内に本体２１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２３によって、分離器本体１１内は、セラミックフィルタ２３の内側の第１領域２５と外側の第２領域２６とに仕切られている。また、一方のリング部材２２ａの内周側によって、外部から第１領域２５に潤滑オイルを導入するオイル導入部２７が構成されている。また、他方のリング部材２２ｂの内周側によって、第１領域２５から外部へ潤滑オイルを排出するオイル排出部２８が構成されている。また、分離器本体２１の外周側には、セラミックフィルタ２３で透過分離されて第２領域２６を流れる燃料成分を外部へ排出する燃料排出部２９が設けられている。この燃料排出部２９は、エンジン２の吸気管３２（図１参照）に連絡されている。

上記セラミックフィルタ２３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２３ａと、この支持体部２３ａの内周面に支持される円筒状の上記分離膜部１５とを備える２層構造となっている。この支持体部２３ａは、その厚さが約２ｍｍとされ、その細孔径が約１０μｍ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１５の細孔の径よりも小さく、オイルの分子径は分離膜部１５の細孔の径よりも大きいため、セラミックフィルタ２３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２３ａの細孔径は分離膜部１５の細孔径と比較して極めて大きいので、分離膜部１５を通過した燃料は、分離膜部１５を通過するよりも小さい抵抗で、支持体部２３ａを通過することができる。

上記温度センサ１０及び３方向電磁弁１１，１２は、図１に示すように、エンジン２の各種アクチュエータを制御するＥＣＵ３０（エレクトリック・コントロール・ユニット；本発明に係る「制御装置」として例示する。）に電気的に接続されている。このＥＣＵ３０は、温度センサ１０の検出結果に基づいてオイル温度が所定の第１設定値（例えば、４０℃）未満であるときに、第１通路６、第２通路７及びバイパス通路８のうちで第１通路６を導通させるように３方向電磁弁１１，１２を作動制御するようになっている。また、ＥＣＵ３０は、温度センサ１０の検出結果に基づいてオイル温度が所定の第１設定値（例えば、４０℃）以上であり所定の第２設定値（例えば、８０℃）未満であるときに、第１通路６、第２通路７及びバイパス通路８のうちで第２通路７を導通させるように３方向電磁弁１１，１２を作動制御するようになっている。さらに、ＥＣＵ３０は、温度センサ１０の検出結果に基づいてオイル温度が所定の第２設定値（例えば、８０℃）以上であるときに、第１通路６、第２通路７及びバイパス通路８のうちでバイパス通路８を導通させるように３方向電磁弁１１，１２を作動制御するようになっている。
ここで、本実施例に係る上記ＥＣＵ３０、温度センサ１０及び３方向電磁弁１１，１２によって、本発明に係る「通路切替手段」が構成されていると言える。

（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３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、約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。

エンジン２運転中において、温度センサ１０によりオイル通路４を流れるオイル温度が検出され、その検出結果がＥＣＵ３０に入力される。そして、ＥＣＵ３０は、温度センサ１０の検出結果に基づくオイル温度が所定の第１設定値（例えば、４０℃）未満であるときに３方向電磁弁１１，１２を作動制御して、３つの通路６，７，８のうちで第１通路６を導通させる｛図４（ａ）参照｝。この第１通路６を流れる比較的低温且つ高粘度のオイルは、その細孔径が比較的大きな分離膜部１５を有する第１燃料分離器１４により燃料成分が透過分離される。その透過分離された燃料成分は第１燃料分離器１４の燃料排出部２９から排出されて吸気管３２に送られることとなる。

また、ＥＣＵ３０は、温度センサ１０の検出結果に基づくオイル温度が所定の第１設定値（例えば、４０℃）以上であり所定の第２設定値（例えば、８０℃）未満であるときに３方向電磁弁１１，１２を作動制御して、３つの通路６，７，８のうちで第２通路７を導通させる｛図４（ｂ）参照｝。この第２通路７を流れる比較的高温且つ低粘度のオイルは、その細孔径が比較的小さな分離膜部１８を有する第２燃料分離器１７により燃料成分が透過分離される。その透過分離された燃料成分は第２燃料分離器１７の燃料排出部２９から排出されて吸気管３２に送られることとなる。
なお、上記第２通路７を流れる比較的高温且つ低粘度のオイルは、その燃料成分の多くが気化分離されている。

さらに、ＥＣＵ３０は、温度センサ１０の検出結果に基づくオイル温度が所定の第２設定値（例えば、８０℃）以上であるときに３方向電磁弁１１，１２を作動制御して、３つの通路６，７，８のうちでバイパス通路８を導通させる｛図４（ｃ）参照｝。このバイパス通路８を流れる極めて高温且つ低粘度のオイルは、その燃料成分の殆どが気化分離されている。

（３）実施例の効果
以上より、本実施例では、オイル通路４を構成する第１通路６に、この第１通路６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１５を備えるクロスフロー濾過方式の第１燃料分離器１４を設け、オイル通路４を構成する第２通路７に、この第２通路７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し且つ第１燃料分離器１４の分離膜部１５の細孔径より小さな細孔径を有する分離膜部１８を備えるクロスフロー濾過方式の第２燃料分離器１７を設け、オイル温度に基づいて、第１通路６及び第２通路７のうちの一方の通路を導通させるようにしたので、潤滑オイルの温度、即ち粘度に応じて第１及び第２通路６，７の導通状態を切り替えて、高粘度の潤滑オイル中に含まれる燃料成分の透過分離に適した第１燃料分離器１４と、低粘度の潤滑オイル中に含まれる燃料成分の透過分離に適した第２燃料分離器１７とを選択的に使用することができる。その結果、エンジン２の潤滑オイルの劣化を抑制しつつ潤滑オイル中に含まれる燃料成分をエネルギー損失を低減して効率よく分離することができる。また、第１及び第２燃料分離器１４，１７ひいては装置１の長寿命化を図ることができる。

また、本実施例では、第１通路６及び第２通路７に加えて、第２通路７に迂回して設けられるバイパス通路８を備えてオイル通路４を構成したので、燃料成分の希釈が殆どない極めて高温且つ低粘度の潤滑オイルをバイパス通路８に流通させることができる。これにより、潤滑オイルの温度、即ち粘度に応じた燃料成分の更にきめ細かな分離制御を図ることができる。

さらに、本実施例では、オイル通路４の第１燃料分離器１４及び第２燃料分離器１７の上流側に電磁弁１１，１２を設け、ＥＣＵ３０によりオイル温度に基づいて電磁弁１１，１２を作動制御するようにしたので、第１及び第２通路６，７をより確実に切り替えることができる。

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、分離膜部１５，１８の細孔径の大きさが異なる２種類の燃料分離器１４，１７を備える油中希釈燃料分離装置１を例示したが、これに限定されず、例えば、分離膜部の細孔径の大きさが異なる３種類以上の燃料分離器を備えるものとしてもよい。

また、上記実施例では、オイル通路４に第１及び第２通路６，７を並列状に配設する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図９に示すように、オイル通路４に第１通路６及び第２通路７を直列状に配設するようにしてもよい。

上述の場合、例えば、第１通路６に第１燃料分離器１４を迂回して第１バイパス通路８ａを設け、第２通路７に第２燃料分離器１５を迂回して第２バイパス通路８ｂを設け、第１通路６と第１バイパス通路８ａとの上流側の連絡部にＥＣＵ３０により作動制御される３方向電磁弁１１を設け、第２通路７と第２バイパス通路８ｂとの上流側の連絡部にＥＣＵ３０により作動制御される３方向電磁弁１２を設けることができる。これにより、上記実施例と略同様にして、このＥＣＵ３０により、温度センサ１０の検出結果に基づくオイル温度が所定の第１設定値（例えば、４０℃）未満であるときに３方向電磁弁１１，１２を作動制御して、４つの通路６，７，８ａ，８ｂのうちで第１通路６及び第２バイパス通路８ｂを導通させ｛図１０（ａ）参照｝、温度センサ１０の検出結果に基づくオイル温度が所定の第１設定値（例えば、４０℃）以上であり所定の第２設定値（例えば、８０℃）未満であるときに３方向電磁弁１１，１２を作動制御して、４つの通路６，７，８ａ，８ｂのうちで第１バイパス通路８ａ及び第２通路７を導通させ｛図１０（ｂ）参照｝、温度センサ１０の検出結果に基づくオイル温度が所定の第２設定値（例えば、８０℃）以上であるときに３方向電磁弁１１，１２を作動制御して、４つの通路６，７，８ａ，８ｂのうちで第１バイパス通路８ａ及び第２バイパス通路８ｂを導通させる｛図１０（ｃ）参照｝ことができる。

また、上記実施例では、第１領域２５がセラミックフィルタ２３の内側の領域であり、第２領域２６がセラミックフィルタ２３の外側の領域である燃料分離器１４，１７を例示したが、これに限定されず、例えば、図５及び図６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２１内に１つのセラミックフィルタ２３を設けてなる燃料分離器１４，１７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、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２３ａの内周側に円筒状の分離膜部１５，１８を支持してなるセラミックフィルタ２３を例示したが、これに限定されず、例えば、図８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２３により分離器本体２１内を第１及び第２領域２５，２６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。 上記油中希釈燃料分離装置の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は第１通路の導通状態を示し、（ｂ）は第２通路の導通状態を示し、（ｃ）はバイパス通路の導通状態を示す。 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。 上記油中希釈燃料分離装置の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は第１通路及び一方のバイパス通路の導通状態を示し、（ｂ）は第２通路及び他方のバイパス通路の導通状態を示し、（ｃ）は両方のバイパス通路の導通状態を示す。

符号の説明

１；油中希釈燃料分離装置、２；エンジン、３；オイルパン、４；オイル通路、６；第１通路、７；第２通路、８；バイパス通路、８ａ；第１バイパス通路、８ｂ；第２バイパス通路、１１，１２；３方向電磁弁、１４；第１燃料分離器、１５；分離膜部、１７；第２燃料分離器、１８；分離膜部、３０；ＥＣＵ。

Claims (3)

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、
   前記オイル通路を構成する第１通路に設けられ、且つ、該第１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備えるクロスフロー濾過方式の第１燃料分離器と、
   前記オイル通路を構成する第２通路に設けられ、且つ、該第２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し且つ前記第１燃料分離器の分離膜部の細孔径より小さな細孔径を有する分離膜部を備えるクロスフロー濾過方式の第２燃料分離器と、
   前記内燃機関の潤滑オイルの温度に基づいて、前記第１通路及び前記第２通路のうちの一方の通路を導通させる通路切替手段と、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. 前記オイル通路は、前記第１燃料分離器及び前記第２燃料分離器のうちの少なくとも一方の燃料分離器を迂回するように設けられるバイパス通路を更に有する請求項１記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
3. 前記通路切替手段は、前記オイル通路の前記第１燃料分離器及び前記第２燃料分離器の上流側に設けられ且つ前記第１通路及び前記第２通路のうちの一方の通路を導通させる１又は２以上の電磁弁と、前記内燃機関の潤滑オイルの温度に基づいて該電磁弁を制御する制御装置と、を有する請求項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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