JP2012149538A - オイル消費低減制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関を循環する冷却水の温度を調節する調節機構と、内燃機関で使用されるオイルの消費量を算出するオイル消費量算出手段と、前記オイル消費量算出手段で算出されたオイルの消費量が所定量以上の場合には、前記調節機構を用いて冷却水の温度を低下させる制御手段と、を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、オイル消費低減制御装置に関する。

冷却水通路の内燃機関の入口側と出口側との両方で冷却水温を管理して制御バルブを制御する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。これによると、冷却水の制御温度を機関負荷に基づいて設定しているため、内燃機関の理想的な冷却状態を運転領域ごとに適正に保つことができ、内燃機関の運転性能、燃費等が向上する。

特開平０５−３３２１３６号公報 特開昭６２−２３７０２３号公報 特開平０７−０９１２５１号公報 特開２００１−１５２８５１号公報

ところで、近年では、内燃機関の低フリクション化の要望に伴い、ピストンリングの低張力化やオイルの低粘度化が進められている。しかし、オイルの低粘度化を行うと、背反としてオイルの消費量が増大してしまう。よって、内燃機関のフリクションを下げつつ、オイルの消費量を低減することが望まれている。ここで、オイルの粘度は温度に応じて変化し、温度が低下するとオイルの粘度が上昇する。よって、内燃機関のフリクションを下げつつ、オイルの消費量を低減するために、上記した特許文献１の技術を適用して内燃機関の冷却水の温度を制御し、内燃機関内のオイルの温度を制御することも考えられる。しかしながら、上記した特許文献１の技術では、機関負荷に基づいて冷却水の温度を制御するので、実際にはもともとオイルの消費量が少ない場合であっても、冷却水の温度を低下させ、オイルの粘度を上昇させると共にオイルの蒸発性を低下させてしまうことがあった。そのようなもともとオイルの消費量が少ない場合には、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化がかえって大きな問題となる。

本発明の目的は、最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関を循環する冷却水の温度を調節する調節機構と、
内燃機関で使用されるオイルの消費量を算出するオイル消費量算出手段と、
前記オイル消費量算出手段で算出されたオイルの消費量が所定量以上の場合には、前記調節機構を用いて冷却水の温度を低下させる制御手段と、
を備えたことを特徴とするオイル消費低減制御装置である。

ここで、所定量のオイルの消費量とは、それ以上であると、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な量である。つまり、所定量とは、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要か否かの閾値である。

本発明によると、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な場合に限って、オイルの消費量に基づいて調節機構を用いて冷却水の温度を低下させ、オイルの消費量を低減することができる。これにより、もともとオイルの消費量が少ない場合には、冷却水の温度を低下させず、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を回避することができる。したがって、オイルの消費量に基づき最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減することができる。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関を循環する冷却水の温度を調節する調節機構と、
内燃機関で使用されるオイルの粘度を検出するオイル粘度検出手段と、
前記オイル粘度検出手段で検出されたオイルの粘度が所定粘度以下の場合には、前記調節機構を用いて冷却水の温度を低下させる制御手段と、
を備えたことを特徴とするオイル消費低減制御装置である。

ここで、所定粘度のオイルの粘度とは、それ以下であると、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な粘度である。つまり、所定粘度とは、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要か否かの閾値である。

本発明によると、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な場合に限って、オイルの粘度に基づいて調節機構を用いて冷却水の温度を低下させ、オイルの消費量を低減することができる。これにより、もともとオイルの消費量が少ない場合には、冷却水の温度を低下させず、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を回避することができる。したがって、オイルの粘度に基づき最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減することができる。

本発明によると、最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減することができる。

本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例１に係るオイルの粘度とオイルの消費量との関係を示す図である。 実施例１に係るオイル消費低減制御ルーチン１を示すフローチャートである。 実施例２に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例２に係るオイル消費低減制御ルーチン２を示すフローチャートである。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係るオイル消費低減制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１では、オイルパンに貯留したオイルがシリンダブロックやシリンダヘッド等の潤滑の必要な部品に供給されるものである。オイルパンには、貯留するオイルの液面高さを検出するオイルレベルセンサ２が配置されている。

また、内燃機関１には、ウォータジャケットに、ラジエータ３を循環する冷却水の冷却水通路４が設けられている。冷却水通路４では、内燃機関１の冷却水がラジエータ通路５を介してラジエータ３に流入することで冷却水の温度を低下させて内燃機関１の温度を低下させる。冷却水通路４には、ラジエータ３をバイパスするバイパス通路６が設けられている。バイパス通路６は、ラジエータ３をバイパスすることで冷却水の温度を低下させないようにする。また、バイパス通路６には、ヒータ７が設けられており、ヒータ７で冷却水の温度を暖め、内燃機関１の暖機を行うことができる。ラジエータ通路５とバイパス通路６との接続部には、冷却水を流通させる通路をラジエータ通路５とバイパス通路６との間で切り替える制御バルブ８が配置されている。制御バルブ８を開弁することで、ラジエータ通路５に冷却水を流通させることができ、冷却水の温度を低下させて内燃機関１の温度を低下させることができる。一方、制御バルブ８を閉弁することで、バイパス通路６に冷却水を流通させることができ、冷却水の温度を維持或いは上昇させることができる。制御バルブ８は、冷却水通路４に配置された水温センサ９が検出する冷却水の温度によって開閉制御される。すなわち、水温センサ９が検出する冷却水の温度が高ければ、制御バルブ８が開弁され、ラジエータ通路５に冷却水を流通させ内燃機関１を冷却する。一方、水温センサ９が検出する冷却水の温度が低ければ、制御バルブ８が閉弁され、バイパス通路６に冷却水を流通させ内燃機関１を冷却させない。このようなラジエータ３、冷却水通路４、ヒータ７、制御バルブ８、及び水温センサ９等からなる構成が、本発明の調節機構に対応する。

この内燃機関１には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、オイルレベルセンサ２や水温センサ９等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、ヒータ７及び制御バルブ８が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。

（オイル消費低減制御）
ところで、近年では、内燃機関１の低フリクション化の要望に伴い、ピストンリングの低張力化やオイルの低粘度化が進められている。しかし、オイルの低粘度化を行うと、背反としてオイルの消費量が増大してしまう。図２は、オイルの粘度とオイルの消費量との関係を示す図である。図２に示すように、オイルの粘度が低下すると、オイルの蒸発性も高まりオイルの消費量が増大してしまう。よって、内燃機関１のフリクションを下げつつ、オイルの消費量を低減することが望まれている。

ここで、オイルの粘度は温度に応じて変化し、温度が低下するとオイルの粘度が上昇する。よって、内燃機関１のフリクションを下げつつ、オイルの消費量を低減するために、内燃機関１の冷却水の温度を制御し、内燃機関１内のオイルの温度を制御することが考えられた。このために、従来では機関負荷に基づいて冷却水の温度を制御すること等が考えられた。

しかしながら、実際にはもともとオイルの消費量が少ない場合であっても、冷却水の温度を低下させ、オイルの粘度を上昇させると共にオイルの蒸発性を低下させてしまうことがあった。そのようなもともとオイルの消費量が少ない場合には、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化がかえって大きな問題となる。

そこで、本実施例では、オイルの消費量が、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要か否かの閾値となる所定量以上の場合には、冷却水の温度を低下させるようにした。

ここで、所定量のオイルの消費量とは、それ以上であると、オイルの粘度を上昇させ蒸
発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な量である。

具体的には、まず、内燃機関１の機関始動前にオイルレベルセンサ２でオイルの液面高さを検出する。また、前回の機関始動前のオイルの液面高さをＥＣＵ１０が記憶している。これにより前回の機関始動前と今回の機関始動前とのオイルの液面高さの変化から求まるオイルの使用量と、内燃機関１の前回の走行距離と、に基づいて単位距離当たりのオイルの消費量（以下、オイルの消費量という）を算出する。オイルの消費量は、オイルの使用量を走行距離で割ることで算出できる。このオイルの消費量を算出するＥＣＵ１０が、本発明のオイル消費量算出手段に対応する。

そして、算出されたオイルの消費量が所定量以上の場合には、制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度を、オイルの消費量が所定量よりも少ない場合に比して、低下させるようにした。つまり、オイルの消費量が所定量以上の場合の制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度Ａ℃と、オイルの消費量が所定量よりも少ない場合の設定開弁温度Ｂ℃とは、Ａ＜Ｂの関係を有するように設定してある。

これにより、オイルの消費量が所定量以上の場合には、オイルの消費量が所定量よりも少ない場合に比して冷却水の温度が低いＡ（＜Ｂ）℃のときに制御バルブ８が開弁する。そして、ラジエータ通路５に冷却水が流通し、冷却水がラジエータ３で冷却され、冷却された冷却水が内燃機関１に流入することで、内燃機関１ひいてはオイルの温度を低下することができる。よって、オイルの温度が低下することによって、オイルの粘度が上昇すると共に蒸発性が低下し、オイルの消費量を低減することができる。

一方、オイルの消費量が所定量よりも少ない場合には、オイルの消費量が所定量以上の場合に比して冷却水の温度が高いＢ（＞Ａ）℃のときに制御バルブ８が開弁する。このため、冷却水がラジエータ通路５に流通して冷却されることが、冷却水の温度がある程度高くならないと行われない。よって、もともとオイルの消費量が少ない場合には、冷却水の温度を低下させず、オイルの消費量を低減させることはしないで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を回避することができる。

このように本実施例では、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な場合に限って、オイルの消費量に基づいて制御バルブ８を開弁し易くして冷却水の温度を低下させ、オイルの消費量を低減することができる。これにより、もともとオイルの消費量が少ない場合には、制御バルブ８を開弁し易くはせず、冷却水の温度を低下させず、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を回避することができる。したがって、オイルの消費量に基づき最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減することができる。

（オイル消費低減制御ルーチン１）
ＥＣＵ１０におけるオイル消費低減制御ルーチン１について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。図３は、オイル消費低減制御ルーチン１を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１０が、本発明の制御手段に対応する。

図３に示すルーチンは、イグニッションＳＷがオンされると開始される。本ルーチンが開始されると、Ｓ１０１では、オイルの消費量を算出する。すなわち、ＥＣＵ１０が記憶している前回の機関始動前のオイルの液面高さと、今回のオイルレベルセンサ２で検出する今回の機関始動前のオイルの液面高さと、の変化からオイルの使用量を求める。そして、求めたオイルの使用量をＥＣＵ１０が記憶している内燃機関１の前回の走行距離で割ることで単位距離当たりのオイルの消費量を算出する。

Ｓ１０２では、Ｓ１０１で算出したオイルの消費量が所定量以上であるか否かを判別する。Ｓ１０２において、肯定判定された場合には、Ｓ１０３へ移行する。一方、Ｓ１０２において、否定判定された場合には、Ｓ１０４へ移行する。

Ｓ１０３では、オイルの消費量が所定量以上の場合であるので、オイルの消費量が所定量よりも少ない場合に比して、制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度を低下させたＡ（＜Ｂ）℃に設定する。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ１０４では、オイルの消費量が所定量よりも少ない場合であるので、オイルの消費量が所定量以上の場合に比して、制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度を上昇させたＢ（＞Ａ）℃に設定する。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

以上の本ルーチンであると、オイルの消費量が所定量以上の場合に、制御バルブ８を開弁し易くし、オイルの消費量が少ない場合には、制御バルブ８を開弁し易くはしていない。これにより、オイルの消費量に基づき最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減することができる。

＜実施例２＞
図４は、本発明の実施例２に係るオイル消費低減制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図４に示す内燃機関１では、オイルパンに、貯留するオイルの粘度を検出するオイル粘度センサ１１が配置されている。オイル粘度センサ１１が、本発明のオイル粘度検出手段に対応する。その他の構成は上記実施例と同様であるので、その説明は省略する。

（オイル消費低減制御）
本実施例では、オイルの粘度が、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要か否かの閾値となる所定粘度以下の場合には、冷却水の温度を低下させるようにした。

ここで、所定粘度のオイルの粘度とは、それ以下であると、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な粘度である。

具体的には、まず、所定のタイミングごとにオイル粘度センサ１１でオイルの粘度を検出する。

そして、検出されたオイルの粘度が所定粘度以下の場合には、制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度を、オイル粘度の検出ごとに低下させるようにした。つまり、オイルの粘度が所定粘度以下の場合の制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度は、オイル粘度の検出ごとにＴ℃低下させ、オイルの粘度が所定粘度よりも高い場合の設定開弁温度は、オイル粘度の検出ごとにＴ℃上昇させるようにした。なお、設定開弁温度には上限温度を設けておく。

これにより、オイルの粘度が所定粘度以下の場合には、オイルの粘度が所定粘度よりも高い場合に比して冷却水の温度が低いときに制御バルブ８が開弁する。そして、ラジエータ通路５に冷却水が流通し、冷却水がラジエータ３で冷却され、冷却された冷却水が内燃機関１に流入することで、内燃機関１ひいてはオイルの温度を低下することができる。よって、オイルの温度が低下することによって、オイルの粘度が上昇すると共に蒸発性が低下し、オイルの消費量を低減することができる。

一方、オイルの粘度が所定粘度よりも高い場合には、オイルの粘度が所定粘度以下の場合に比して冷却水の温度が高いときに制御バルブ８が開弁する。このため、冷却水がラジエータ通路５に流通して冷却されることが、冷却水の温度がある程度高くならないと行われない。よって、もともとオイルの消費量が少ない場合には、冷却水の温度を低下させず、オイルの消費量を低減させることはしないで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を回避することができる。

このように本実施例では、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要な場合に限って、オイルの粘度に基づいて制御バルブ８を開弁し易くして冷却水の温度を低下させ、オイルの消費量を低減することができる。これにより、もともとオイルの消費量が少ない場合には、制御バルブ８を開弁し易くはせず、冷却水の温度を低下させず、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を回避することができる。したがって、オイルの粘度に基づき最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減することができる。

（オイル消費低減制御ルーチン２）
ＥＣＵ１０におけるオイル消費低減制御ルーチン２について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。図５は、オイル消費低減制御ルーチン２を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１０が、本発明の制御手段に対応する。

図５に示すルーチンは、イグニッションＳＷがオンされると開始される。本ルーチンが開始されると、Ｓ２０１では、オイル粘度センサ１１でオイルの粘度を検出する。

Ｓ２０２では、Ｓ２０１で検出したオイルの粘度が所定粘度以下であるか否かを判別する。Ｓ２０２において、肯定判定された場合には、Ｓ２０３へ移行する。一方、Ｓ２０２において、否定判定された場合には、Ｓ２０４へ移行する。

Ｓ２０３では、オイルの粘度が所定粘度以下の場合であるので、制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度をＴ℃だけ低下させる。

Ｓ２０４では、オイルの粘度が所定粘度よりも高い場合であるので、制御バルブ８を開弁させる設定開弁温度をＴ℃だけ上昇させる。なお、設定開弁温度には上限温度を設けてある。

Ｓ２０５では、内燃機関が機関運転中か否かを判別する。Ｓ２０５において、肯定判定された場合には、Ｓ２０１へ移行する。一方、Ｓ２０５において、否定判定された場合には、本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

以上の本ルーチンであると、オイルの粘度が所定粘度以下の場合に、制御バルブ８を開弁し易くし、オイルの粘度が高い場合には、制御バルブ８を開弁し易くはしていない。これにより、オイルの粘度に基づき最適に冷却水の温度を制御することで、冷却水の温度低下に起因する燃費悪化を最小限に留めつつオイルの消費量を低減することができる。

特に、実施例１では、一走行完了までの長いスパンでしか設定開弁温度を変更できないものであり、また２段階の設定開弁温度しか有しないものであった。しかし、本実施例によると、走行中の短いスパンで設定開弁温度を変更することができ、また多段に設定開弁温度を変更することができる。よって、本実施例では、オイルが交換されオイルの粘度が変更された場合や、オイルが劣化して粘度が低下する場合等に、即時に設定開弁温度を変
更してオイル消費低減制御を行うことができる。

＜その他＞
本発明に係るオイル消費低減制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

１ 内燃機関
２ オイルレベルセンサ
３ ラジエータ
４ 冷却水通路
５ ラジエータ通路
６ バイパス通路
７ ヒータ
８ 制御バルブ
９ 水温センサ
１０ ＥＣＵ
１１ オイル粘度センサ

Claims (4)

1. 内燃機関を循環する冷却水の温度を調節する調節機構と、
   内燃機関で使用されるオイルの消費量を算出するオイル消費量算出手段と、
   前記オイル消費量算出手段で算出されたオイルの消費量が所定量以上の場合には、前記調節機構を用いて冷却水の温度を低下させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とするオイル消費低減制御装置。
2. 所定量とは、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要か否かの閾値であることを特徴とする請求項１に記載のオイル消費低減制御装置。
3. 内燃機関を循環する冷却水の温度を調節する調節機構と、
   内燃機関で使用されるオイルの粘度を検出するオイル粘度検出手段と、
   前記オイル粘度検出手段で検出されたオイルの粘度が所定粘度以下の場合には、前記調節機構を用いて冷却水の温度を低下させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とするオイル消費低減制御装置。
4. 所定粘度とは、オイルの粘度を上昇させ蒸発性を低下させるために冷却水の温度低下が必要か否かの閾値であることを特徴とする請求項３に記載のオイル消費低減制御装置。

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