JP2017172440A - エンジンオイルの劣化推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンオイルの劣化をより精度良く推定でき、それにより、エンジンオイルの交換時期をより適切に判定できるエンジンオイルの劣化推定装置を提供する。【解決手段】本発明のエンジンオイルの劣化推定装置では、エンジンオイルＥＯ中のＳＯｘ濃度を表すＳＯｘ濃度パラメータとして、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を、排気管５に設けたＳＯｘセンサ１４の検出結果に基づくＥＣＵ２による演算（図３のステップ２、図４）によって、又はクランクケース３ｅに設けたＳＯｘセンサ１４’による検出によって、取得する。そして、取得されたクランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]に応じて、エンジンオイルＥＯの劣化を推定する（図３のステップ６、図６）。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の潤滑に用いられるエンジンオイルの劣化を推定するエンジンオイルの劣化推定装置に関する。

エンジンオイルは、エンジンの潤滑機能に加えて、清浄化や、防錆、腐食防止などの様々な機能を有する。エンジンオイルが劣化すると、これらの諸機能が維持できなくなるとともに、スラッジの生成などによりエンジンの損傷などの不具合の原因にもなるので、劣化度合に応じて早期に交換することが好ましい。一方、近年の環境保護の観点からは、廃油量の削減が求められており、エンジンオイルの場合には特に、廃油量や交換頻度の多さから、交換間隔をできるだけ長くすることが強く望まれている。以上のようなエンジン保護と環境保護の両立という観点から、エンジンオイルの実際の劣化を精度良く推定し、エンジンオイルの交換時期を適切に設定することが、非常に重要な課題になっている。

このため、従来、エンジンオイルの劣化を推定する劣化推定装置が提案されており、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この劣化推定装置では、エンジンオイルの酸化防止性能（例えば酸化誘導時間ＯＩＴ）と清浄維持性能（例えば全塩基価ＴＢＮ）をそれぞれ別個に推定し、推定された酸化防止性能及び清浄維持性能に基づいて、エンジンオイルの劣化が推定される。

上記の酸化防止性能の推定は、エンジンオイルの温度（油温）、クランクケース内のＮＯｘ濃度及びエンジンオイル中の燃料濃度をパラメータとし、所定の算出式を用いて行われる。また、清浄維持性能の推定は、油温及びクランクケース内のＮＯｘ濃度をパラメータとし、所定の算出式を用いて行われる。

特開２００９−８０５８号公報

上述した従来の劣化判定装置では、エンジンオイルの劣化を推定するためのパラメータとして、油温、クランクケース内のＮＯｘ濃度及びエンジンオイル中の燃料濃度が用いられている。しかし、発明者の知見によれば、これらのパラメータ以外に、、エンジンオイル中のＳＯｘ（硫黄酸化物）がエンジンオイルの劣化に影響を及ぼすことが判明した。これは、エンジンオイル中のＳＯｘ量が増えると、凝縮して硫酸になり、例えば清浄維持性能の場合には、清浄剤に含まれるリチウムが硫酸を中和し、エンジンオイルを塩基状態に維持するために消費されるためと推定される。エンジンオイルの劣化の主な原因がＳＯｘの場合には特に、エンジンの各部における腐食が進行するおそれがある。

これに対し、従来の劣化判定装置では、上述したパラメータを用い、エンジンオイル中のＳＯｘを考慮することなく、エンジンオイルの劣化を推定するので、良好な推定精度を確保することができない。その結果、エンジンオイルの交換時期を適切に判定できず、その交換が遅れがちになってしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、エンジンオイルの劣化をより精度良く推定でき、それにより、エンジンオイルの交換時期をより適切に判定することができるエンジンオイルの劣化推定装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３の潤滑に用いられるエンジンオイルＥＯの劣化を推定するエンジンオイルの劣化推定装置であって、エンジンオイルＥＯ中のＳＯｘ濃度を表すＳＯｘ濃度パラメータ（実施形態における（以下、本項において同じ）クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]）を取得するＳＯｘ濃度パラメータ取得手段（ＳＯｘセンサ１４、ＥＣＵ２、図３のステップ２、図４、ＳＯｘセンサ１４’）と、取得されたＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルＥＯの劣化を推定する劣化推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６、図６）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、エンジンオイル中のＳＯｘ濃度を表すＳＯｘ濃度パラメータを取得するとともに、取得されたＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルの劣化が推定される。前述したように、ＳＯｘはエンジンオイルの劣化の要因の１つであり、エンジンオイル中のＳＯｘ濃度が高いほど、その劣化度合はより高くなる。したがって、取得されたＳＯｘ濃度パラメータに応じてエンジンオイルの劣化を推定することにより、エンジンオイル中のＳＯｘ濃度を反映させながら、エンジンオイルの劣化をより精度良く推定でき、それにより、エンジンオイルの交換時期をより適切に判定することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンオイルの劣化推定装置において、劣化推定手段は、ＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルＥＯの酸化防止性能（酸化誘導時間ＯＩＴ）を推定する酸化防止性能推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ５）と、ＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルＥＯの清浄維持性能（全塩基価ＴＢＮ）を推定する清浄維持性能推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ４）と、を有し、推定された酸化防止性能及び清浄維持性能に基づいて、エンジンオイルＥＯの劣化を推定すること（図６）を特徴とする。

酸化防止性能及び清浄維持性能はいずれも、エンジンオイルの劣化度合を良好に表す劣化パラメータである。酸化防止性能は、エンジンオイルに添加される酸化防止剤によって発揮され、オイル中における酸化物の生成を防止する機能である。酸化防止性能が低下すると、主として低温状態において、酸化物による不溶解分が発生し、凝集することによって、スラッジが生成され（以下「低温スラッジ」という）、それに伴い、エンジンオイルの諸機能が低下する。

一方、清浄維持性能は、エンジンオイルに添加される清浄剤によって発揮され、混入物などによる不溶解分を微細な状態でオイル中に分散させ、エンジンオイルを清浄に維持する機能である。清浄維持性能が低下すると、高温状態のエンジンオイルが蒸発しても、不溶解分が蒸発せずに残留し、凝集することによって、スラッジが生成され（以下「高温スラッジ」という）、それに伴い、上述した低温スラッジの場合と同様、エンジンオイルの諸機能が低下する。

また、酸化防止性能及び清浄維持性能はいずれも、エンジンオイル中のＳＯｘによって低下するとともに、ＳＯｘ濃度が高いほど、低下度合が大きいことが確認されている。さらに、酸化防止性能と清浄維持性能では、上述したように消耗の要因やメカニズムが異なるため、消耗の状況や進行度合が互いに異なる。このため、酸化防止性能及び清浄維持性能の一方に基づいて劣化判定を行った場合には、安全率を高めに設定することが必要になり、エンジンオイルが無駄に交換されてしまう。

以上の技術的観点に基づき、本発明によれば、取得されたＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルの酸化防止性能及び清浄維持性能をそれぞれ推定する。これにより、エンジンオイル中のＳＯｘ濃度を反映させながら、酸化防止性能及び清浄維持性能をそれぞれ精度良く推定できる。また、推定された酸化防止性能及び清浄維持性能に基づいて、エンジンオイルの劣化を最終的に推定する。このように酸化防止性能及び清浄維持性能という異なる２種類のオイル劣化パラメータを併用することによって、それらの一方のみを用いる場合よりも安全率を小さく設定しながら、エンジンオイルの劣化をさらに精度良く推定することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のエンジンオイルの劣化推定装置において、排気通路（排気管５）に設けられ、排気ガス中のＳＯｘ濃度ＳＯｘＥを検出するＳＯｘセンサ１４と、検出された排気ガス中のＳＯｘ濃度ＳＯｘＥに基づき、燃料中のＳＯｘ濃度ＳＯｘＦを推定する燃料中ＳＯｘ濃度推定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１１）と、内燃機関３の負荷（燃料噴射量ＱＩＮＪ）及び回転数ＮＥを内燃機関３の運転状態として検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ１１）と、をさらに備え、ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段は、推定された燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦと検出された内燃機関３の負荷及び回転数ＮＥに基づき、エンジンオイルＥＯを貯留するクランクケース３ｅ内のＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を、ＳＯｘ濃度パラメータとして算出すること（図４のステップ１２、１３）を特徴とする。

この構成によれば、ＳＯｘ濃度パラメータとして、エンジンオイルを貯留するクランクケース内のＳＯｘ濃度が用いられる。これは、エンジンオイルは、クランクケースに貯留され、クランクケース内に存在するブローバイガスに常時、晒されるので、クランクケース内のＳＯｘ濃度とエンジンオイル中のＳＯｘ濃度が互いに密接に関連するためである。

また、この構成によれば、クランクケース内のＳＯｘ濃度を以下のようにして算出する。まず、排気通路に設けられたＳＯｘセンサによって排気ガス中のＳＯｘ濃度を検出するとともに、検出された排気ガス中のＳＯｘ濃度に基づいて、燃料中のＳＯｘ濃度を推定する。また、推定された燃料中ＳＯｘ濃度と検出された内燃機関の負荷及び回転数に基づき、クランクケース内のＳＯｘ濃度を算出する。内燃機関の負荷は燃料供給量に関連し、回転数は燃焼ガス量に関連するので、検出された実際の負荷及び回転数と燃料中のＳＯｘ濃度に基づいて、燃焼ガス中のＳＯｘ濃度、ひいてはクランクケース内のＳＯｘ濃度を精度良く算出できる。

そして、精度良く算出されたクランクケース内のＳＯｘ濃度をＳＯｘ濃度パラメータとして用い、それに応じて、エンジンオイルの劣化又は酸化防止性能及び清浄維持性能を推定するので、それらの推定を高精度で行うことができる。また、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するＳＯｘ除去制御などのために、排気通路にＳＯｘセンサが設けられている場合には、そのような既存のＳＯｘセンサとその検出結果を利用することによって、クランクケース内のＳＯｘ濃度の算出を容易かつ安価に行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のエンジンオイルの劣化推定装置において、ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段は、互いに異なる所定の複数の燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦ１〜ＳＯｘＦｎに対して、内燃機関３の負荷及び回転数とクランクケース３ｅ内のＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]との関係をそれぞれ規定した複数のマップ（図５）を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２）を有し、推定された燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦに応じて複数のマップから選択されたマップを、検出された内燃機関３の負荷及び回転数に応じて検索することにより、クランクケース３ｅ内のＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を算出することを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の負荷及び回転数とクランクケース内のＳＯｘ濃度との関係を、互いに異なる所定の燃料中ＳＯｘ濃度ごとに規定した複数のマップがあらかじめ作成され、記憶されている。そして、これらの複数のマップから、推定された燃料中ＳＯｘ濃度に応じてマップを選択し、選択されたマップを検出された内燃機関の負荷及び回転数に応じて検索することによって、クランクケース内のＳＯｘ濃度を算出するので、その算出を容易かつ適切に行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項１又は２に記載のエンジンオイルの劣化推定装置において、ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段は、エンジンオイルＥＯを貯留するクランクケース３ｅに設けられ、クランクケース３ｅ内のＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]をＳＯｘ濃度パラメータとして検出するＳＯｘセンサ１４’であることを特徴とする。

この構成によれば、クランクケースに設けられたＳＯｘセンサによって、クランクケース内のＳＯｘ濃度を直接、検出するので、請求項３及び４のような推定や算出のための各種の演算処理を必要とすることなく、クランクケース内のＳＯｘ濃度を容易に取得することができる。

本発明の第１実施形態が適用された内燃機関を概略的に示す図である。 エンジンオイルの劣化推定装置の構成を示すブロック図である。 エンジンオイルの劣化推定処理のメインフローを示すフローチャートである。 クランクケース内のＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]の算出に用いられるマップである。 劣化判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 残り寿命指数ＲＴＢＮを求めるためのテーブルの一例である。 残り寿命指数ＲＯＩＴを求めるためのテーブルの一例である。 本発明の第２実施形態が適用された内燃機関を概略的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態が適用された内燃機関３を示す。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒のガソリンエンジンである。

エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４及び排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６及び点火プラグ７（図２参照）が取り付けられている。インジェクタ６の燃料噴射量ＱＩＮＪ及び噴射時期と点火プラグ７の点火時期は、後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）２によって制御される。

エンジン３のクランクシャフト３ｄを収容するクランクケース３ｅ内の底部には、オイルパン３ｆが設けられている。オイルパン３ｆには、エンジン３の潤滑に用いられるエンジンオイルＥＯが貯留されている。

また、クランクシャフト３ｄには、クランク角センサ１１が設けられている（図２参照）。クランク角センサ１１は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号を、所定のクランク角（例えば３０度）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、エンジン３には水温センサ１２及び油温センサ１３が設けられている（図２参照）。水温センサ１２は、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、油温センサ１３は、エンジンオイルＥＯの温度（以下「油温」という）ＴＯＩＬを検出する。それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

吸気管４内にはスロットル弁８が設けられ、スロットル弁８には、モータなどで構成されたＴＨアクチュエータ９が接続されている。スロットル弁８の開度は、ＴＨアクチュエータ９への供給電流をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、燃焼室３ｃに吸入される吸入空気量が制御される。

一方、排気管５には、エンジン３から排出された排気ガスを浄化するための三元触媒やＮＯｘ触媒などから成る触媒１０が設けられ、その上流側にはＳＯｘセンサ１４が取り付けられている。ＳＯｘセンサ１４は、排気ガス中のＳＯｘ濃度ＳＯｘＥを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

図２に示すように、ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ１５から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、車速センサ１６から、車両の速度（車速）ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。また、車両の運転席には、エンジンオイルＥＯの劣化状態を表示するためのオイルランプ２１が設けられており、その動作はＥＣＵ２によって制御される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ１１〜１６の検出信号などに応じて、インジェクタ６の燃料噴射制御や、点火プラグ７の点火時期制御、スロットル弁８による吸気量制御などのエンジン制御処理を実行するとともに、本実施形態では特に、エンジンオイルＥＯの劣化を推定する劣化推定処理を実行する。

本実施形態では、ＥＣＵ２によって、ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段、劣化推定手段、酸化防止性能推定手段、清浄維持性能推定手段、燃料中ＳＯｘ濃度推定手段、運転状態検出手段、及び記憶手段が構成されている。

次に、図３を参照しながら、上述したエンジンオイルＥＯの劣化推定処理について説明する。本処理は、ＥＣＵ２により、例えば所定時間ごとに繰り返し実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、クランクケース３ｅ内のＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]を算出する。このＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]の算出は、燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。

次に、クランクケース３ｅ内のＳＯｘ濃度（以下「クランクケース内ＳＯｘ濃度」という）[ＳＯｘ]を算出する（ステップ２）。図４は、その算出処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ１１において、燃料中のＳＯｘ濃度である燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦを算出する。その算出は、例えばＳＯｘセンサ１４で検出された排気ガス中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＥと、燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。

次に、図５に示す複数のマップから、算出された燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦに対応するマップを選択する（ステップ１２）。同図に示すように、これらのマップは、互いに異なる所定の燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦ１〜ＳＯｘＦｎのそれぞれに対して、所定の燃料噴射量ＱＩＮＪ１〜ｉ及びエンジン回転数ＮＥ１〜ｊとクランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]との関係をあらかじめ実験などによって求め、マップ化したものである。なお、算出された燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦが所定値ＳＯｘＦ１〜ｎのいずれにも一致しない場合には、燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦに近い２つのマップが選択される。

次に、燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、選択したマップを検索することによって、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を算出し（ステップ１３）、本処理を終了する。なお、燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥがそれぞれ、所定値ＱＩＮＪ１〜ｉ及びエンジン回転数ＮＥ１〜ｊのいずれにも一致しない場合には、ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]は補間計算によって算出される。また、上記のようにステップ１２で２つのマップが選択された場合には、両マップを用いて算出されたＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]に対して補間計算が行われる。

図３に戻り、上記ステップ２に続くステップ３では、エンジンオイルＥＯ中の燃料濃度（希釈率） [Ｆｕｅｌ] を算出する。この燃料濃度 [Ｆｕｅｌ] の算出方法は、本出願人が特開２００９−８０５８号公報において開示したものと基本的に同じであるので、以下、その概略について説明する。まず、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて、エンジンオイルＥＯへの燃料混入率ＲＯＤを算出するとともに、この燃料混入率ＲＯＤを燃料噴射量ＱＩＮＪに乗算し、さらにエンジン水温ＴＷ及び燃料噴射時期で補正することによって、燃料混入量ＱＡＯＤを算出する。

次に、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて、エンジンオイルＥＯからの燃料蒸発率ＲＶＡＦを算出するとともに、この燃料蒸発率ＲＶＡＦを燃料希釈量ＱＯＤ（エンジンオイルＥＯ中に含まれる総燃料量）に乗算し、さらに油温ＴＯＩＬで補正することによって、燃料蒸発量ＱＶＡＦを算出する。そして、燃料混入量ＱＡＯＤと燃料蒸発量ＱＶＡＦとの差を積算することで、燃料希釈量ＱＯＤを算出するとともに、燃料希釈量ＱＯＤをエンジンオイル総量ＱＯＩＬで除算することによって、燃料濃度[Ｆｕｅｌ]が算出される。

図３に戻り、上記ステップ３に続くステップ４では、エンジンオイルＥＯの全塩基価（以下「ＴＢＮ」という）を算出する。このＴＢＮは、エンジンオイルＥＯに添加される清浄剤の残存量を示す値であり、エンジンオイルＥＯの清浄維持性能の有効な指標になるものである。ＴＢＮがある限界値を下回ると、高温スラッジの生成が顕著になることが知られており、ＴＢＮは、エンジンオイルＥＯの劣化度合を良好に表す。

このＴＢＮの算出は、油温ＴＯＩＬに応じ、前記ステップ１及び２で算出したＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]及びＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を用い、次式（１）によって行われる。

ここで、[ＴＢＮ]_INI はＴＢＮの初期値である。

このＴＢＮの算出式（１）は、以下のようにして導かれる。
まず、ＴＢＮの減少速度（単位時間当たりの消費量）ｄ [ＴＢＮ] ／ｄｔは、次式（２）で表される。

ここで、右辺の第１項のｋ１[ＴＢＮ]²は、熱劣化によるＴＢＮの減少分に相当する熱減少項、第２項のｋ２[ＮＯｘ]²[ＴＢＮ]は、ＮＯｘによるＴＢＮの減少分に相当するＮＯｘ減少項、第３項のｋ３[ＳＯｘ]²[ＴＢＮ]は、ＳＯｘによるＴＢＮの減少分に相当するＳＯｘ減少項、第４項のｋ４は、エンジンオイルＥＯ自体の熱分解によるＴＢＮの減少分に相当する熱分解減少項である。

また、ｋ１〜ｋ４は、各項に関するＴＢＮの反応速度係数であり、油温ＴＯＩＬに応じ、それぞれの所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。また、式（２）の[ＴＢＮ] [ＮＯｘ]及び[ＳＯｘ]にそれぞれ付されたべき指数「２」は、第１項のＴＢＮに関する反応速度次数、第２項のＮＯｘに関する反応速度次数、及び第２項のＮＯｘに関する反応速度次数がいずれも「２」であることを示すものであり、そのことは実験によって確認されている

そして、式（２）を積分することによって上記式（１）が得られ、この式（１）を用い、ステップ４においてＴＢＮが算出される。

図３に戻り、上記ステップ４に続くステップ５では、エンジンオイルＥＯの酸化誘導時間（以下「ＯＩＴ」という）を算出する。このＯＩＴは、試料油及び所定の基準物質を所定の高温及び高圧条件下においたときに発熱が開始されるまでの時間として定義されるものであり、酸化防止性能と密接な相関性を有し、その有効な指標となる。エンジンオイルＥＯ中にＯＩＴが十分に残存していれば、不溶解分が発生せず、低温スラッジも生成されないことが、確認されており、ＯＩＴは、エンジンオイルＥＯの劣化度合を良好に表す。

このＯＩＴの算出は、油温ＴＯＩＬに応じ、前記ステップ１〜３で算出したＮＯｘ濃度[ＮＯｘ]、ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]及び燃料濃度[Ｆｕｅｌ]を用い、次式（３）によって行われる。

ここで、[ＯＩＴ]_total はエンジンオイルＥＯ中の総ＯＩＴである。式（３）’の[ＯＩＴ]_AHは、酸化防止剤のうちの連鎖停止剤相当分のＯＩＴであり、式（３）の第１項に相当する。式（３）’の[ＯＩＴ]_ZNは、酸化防止剤のうちの過酸化物分解剤相当分のＯＩＴ）であり、式（３）の第２項に相当する。また、第３項のｋ１３・ｔは、安全率を考慮した補正項である。

このＯＩＴの算出式（３）は、以下のようにして導かれる。
まず、[ＯＩＴ]_total の減少速度（単位時間当たりの消費量）ｄ[ＯＩＴ]_total／ｄｔは、次式（４）’及び（４）で表される。

ここで、式（４）の右辺の第１項全体は[ＯＩＴ]_AHの減少速度ｄ[ＯＩＴ]_AH／ｄｔに相当しており、そのうちのｋ５は熱劣化による減少分に相当する熱減少項、ｋ６[ＮＯｘ]^βはＮＯｘによる減少分に相当するＮＯｘ減少項、ｋ７[ＳＯｘ]^γはＳＯｘによる減少分に相当するＳＯｘ減少項、ｋ８[Ｆｕｅｌ]^δは、燃料による減少分に相当する燃料減少項である。

ｋ５〜ｋ８は、各項に関する[ＯＩＴ]_AHの反応速度係数であり、油温ＴＯＩＬに応じ、それぞれの所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。また、[ＮＯｘ]、[ＳＯｘ]及び[Ｆｕｅｌ]に付されたべき指数β、γ及びδは、それぞれの反応速度次数を表し、あらかじめ実験などによって求められる。

同様に、式（４）の右辺の第２項全体は[ＯＩＴ]_ZNの減少速度ｄ[ＯＩＴ]_ZN／ｄｔに相当しており、そのうちのｋ９は熱劣化による減少分に相当する熱減少項、ｋ１０[ＮＯｘ]^βはＮＯｘによる減少分に相当するＮＯｘ減少項、ｋ１１[ＳＯｘ]^γはＳＯｘによる減少分に相当するＳＯｘ減少項、ｋ１２[Ｆｕｅｌ]^δは、燃料による減少分に相当する燃料減少項である。

ｋ９〜ｋ１２は、各項に関する[ＯＩＴ]_AHの反応速度係数であり、油温ＴＯＩＬに応じ、それぞれの所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。[ＮＯｘ]、[ＳＯｘ]及び[Ｆｕｅｌ]に付されたべき指数ε、ζ及びηは、それぞれの反応速度次数を表し、あらかじめ実験などによって求められる。また、ｋ１３は、安全率を考慮した補正係数であり、油量などに応じて設定される。

そして、式（４）を積分することによって上記式（３）が得られ。この式（３）を用い、ステップ５においてＯＩＴが算出される。

図３に戻り、前記ステップ５に続くステップ６では、上述したようにして算出したＴＢＮ及びＯＩＴに基づいて、エンジンオイルＥＯの劣化を判定し、本処理を終了する。

図６は、この劣化判定処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ２１において、ＴＢＮに応じ、図７に示すテーブルを検索することによって、ＴＢＮに基づく残り寿命指数ＲＴＢＮを算出する。このテーブルは、ＴＢＮ値とエンジンオイルＥＯの残り寿命との関係を実験などによって求め、残り寿命指数ＲＴＢＮとして表したものである。残り寿命指数ＲＴＢＮは、その値が小さいほど、エンジンオイルＥＯの劣化度合が高く、その残り寿命がより短いことを示す。

次に、ＯＩＴに応じ、図８に示すテーブルを検索することによって、ＯＩＴに基づく残り寿命指数ＲＯＩＴを算出する（ステップ２２）。このテーブルは、ＯＩＴ値とエンジンオイルＥＯの残り寿命との関係を実験などによって求め、残り寿命指数ＲＯＩＴとして表したものである。残り寿命指数ＲＯＩＴもまた、その値が小さいほど、エンジンオイルＥＯの劣化度合が高く、その残り寿命がより短いことを示す。

次いで、ステップ２１及び２２で算出した残り寿命指数ＲＴＢＮ、ＲＯＩＴのうちのより小さい方を、最終的な残り寿命指数ＲＯＬＦとして設定する（ステップ２３）とともに、この残り寿命指数ＲＯＬＦが所定の基準値ＲＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ２４）。

そして、この答えがＮＯで、ＲＯＬＦ≧ＲＲＥＦのときには、エンジンオイルＥＯが劣化していないと判定して、オイル劣化フラグＦ＿ＯＩＬＮＧを「０」にセットし（ステップ２５）、本処理を終了する。

一方、ステップ２４の答えがＹＥＳで、ＲＯＬＦ＜ＲＲＥＦのときには、エンジンオイルＥＯが劣化していると判定し、そのことを表すために、オイル劣化フラグＦ＿ＯＩＬＮＧを「１」にセットし（ステップ２６）、本処理を終了する。このようにオイル劣化フラグＦ＿ＯＩＬＮＧが「１」にセットされると、ＥＣＵ２からの制御信号により、オイルランプ２１が点灯することによって、運転者にエンジンオイルＥＯの交換が促される。

以上のように、本実施形態によれば、エンジンオイルＥＯの劣化に影響を及ぼすエンジンオイルＥＯ中のＳＯｘ濃度を表すＳＯｘ濃度パラメータとして、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を算出するとともに、算出されたＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]に応じて、エンジンオイルＥＯの劣化を推定する。これにより、エンジンオイルＥＯ中のＳＯｘ濃度を反映させながら、エンジンオイルＥＯの劣化をより精度良く推定でき、したがって、エンジンオイルＥＯの交換時期をより適切に判定することができる。

また、ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]に応じて、酸化防止性能の消耗度合を表すＯＩＴと清浄維持性能の消耗度合を表すＴＢＮを、それぞれ別個に算出する。これにより、エンジンオイルＥＯ中のＳＯｘ濃度を反映させながら、ＯＩＴ及びＴＢＮをそれぞれ精度良く算出できる。また、算出したＯＩＴ及びＴＢＮの両方に基づいて、エンジンオイルＥＯの劣化を最終的に推定するので、それらの一方のみを用いる場合よりも安全率を小さく設定しながら、エンジンオイルＥＯの劣化をさらに精度良く推定することができる。

さらに、ＳＯｘセンサ１４によって排気ガス中のＳＯｘ濃度ＳＯｘＥを検出し、検出されたＳＯｘ濃度ＳＯｘＥに基づいて燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦを推定するとともに、この燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦと燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を算出するので、その算出を精度良く行うことができる。

そして、精度良く算出されたＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を用いて、ＯＩＴ及びＴＢＮを算出し、エンジンオイルＥＯの劣化を推定するので、その推定を高精度で行うことができる。また、触媒１０のＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するＳＯｘ除去制御などを行うために、排気管５にＳＯｘセンサ１４が設けられている場合には、そのような既存のＳＯｘセンサ１４とその検出結果を利用することによって、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]の算出を容易かつ安価に行うことができる。

また、燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥとクランクケースＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]との関係を、燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦごとにあらかじめ規定した複数のマップから、推定された燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦに該当するマップを選択し、選択されたマップを燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥに応じて検索することによって、ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を算出するので、その算出を容易かつ適切に行うことができる。

図９は、本発明の第２実施形態を示す。図１との比較から明らかなように、第１実施形態ではＳＯｘセンサ１４が排気管５に設けられているのに対し、本実施形態では、クランクケース３ｅにＳＯｘ１４’が設けられている。このＳＯｘセンサ１４’は、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を検出する。検出されたＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]は、前記式（１）及び（３）においてＴＢＮ及びＯＩＴの算出に用いられる。

このように、本実施形態によれば、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]をＳＯｘセンサ１４’によって直接、検出するので、第１実施形態のような推定や算出のための各種の演算処理を必要とすることなく、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を容易に取得することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、エンジンオイルＥＯ中のＳＯｘ濃度を表すＳＯｘ濃度パラメータとして、クランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を用いているが、これに代えて、他の適当なパラメータを用いてもよい。例えば、エンジンオイルＥＯ中のＳＯｘ濃度を直接、センサで検出し又は演算などで推定してもよい。

また、第１実施形態では、検出された排気ガス中のＳＯｘ濃度ＳＯｘＥから、燃料中ＳＯｘ濃度ＳＯｘＦやクランクケース内ＳＯｘ濃度[ＳＯｘ]を算出する際のパラメータとして、燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥを用いている。この場合、燃料噴射量ＱＩＮＪに代えて、エンジン３の負荷を表す他の適当なパラメータを用いてもよく、例えばエンジン３に要求される要求トルクや、吸気圧、吸入空気量などを用いることが可能である。また、それらの算出結果を、エンジン３の運転状態を表す他の適当なパラメータ、例えば点火時期やエンジン水温ＴＷなどで補正してもよい。

さらに、実施形態では、酸化防止性能を表す指標としてＯＩＴを、清浄維持性能を表す指標としてＴＢＮを、それぞれ用いているが、これに限らず、他の適当な指標を用いることが可能である。また、実施形態で説明したＯＩＴ及びＴＢＮの算出手法は、あくまで例示であり、他の適当な手法を採用できる。

また、実施形態では、ＯＩＴの算出に用いるエンジンオイル中の燃料濃度[Ｆｕｅｌ]を、燃料噴射量ＱＩＮＪやエンジン回転数ＮＥなどのエンジン３の運転状態に応じて推定しているが、センサを用いて直接、検出してもよい。同様に、ＯＩＴ及びＴＢＮの算出に用いる油温ＴＯＩＬを、油温センサ１３で検出しているが、エンジン３の運転状態、例えばエンジン水温ＴＷや始動時からの燃料噴射量ＱＩＮＪの積算値などに応じて求めてもよい。

さらに、実施形態では、エンジンオイルＥＯの劣化推定の結果として求めた残り寿命指数ＲＯＬＦと、所定の基準値ＲＲＥＦとの比較結果に基づき、エンジンオイルＥＯの劣化度合（寿命）を判定し、オイルランプ２１で表示するようにしているが、これに限らない。例えば、車速センサ１６で検出された車速ＶＰやエンジン回転数ＮＥなどに基づき、エンジンオイルＥＯの交換時から現在までの車両の走行距離を積算し、この走行距離と残り寿命指数ＲＯＬＦとの関係から、エンジンオイルＥＯが寿命に達するまでの残存走行距離を算出し、表示するようにしてもよい。

また、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジンなどの各種のエンジンや、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

２ ＥＣＵ（ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段、劣化推定手段、酸化防止性能推定手段、
清浄維持性能推定手段、燃料中ＳＯｘ濃度推定手段、運転状態検出手段及び記憶手
段）
３ エンジン
３ｅ クランクケース
５ 排気管（排気通路）
１１ クランク角センサ（運転状態検出手段）
１４ ＳＯｘセンサ（ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段）
１４’ＳＯｘセンサ（ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段）
ＥＯ エンジンオイル
ＯＩＴ 酸化誘導時間（酸化防止性能）
ＴＢＮ 全塩基価（清浄維持性能）
[ＳＯｘ] クランクケース内のＳＯｘ濃度（ＳＯｘ濃度パラメータ）
ＳＯｘＥ 排気ガス中のＳＯｘ濃度
ＳＯｘＦ 燃料中のＳＯｘ濃度
ＱＩＮＪ 燃料噴射量（内燃機関の負荷）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数）

Claims (5)

1. 内燃機関の潤滑に用いられるエンジンオイルの劣化を推定するエンジンオイルの劣化推定装置であって、
   エンジンオイル中のＳＯｘ濃度を表すＳＯｘ濃度パラメータを取得するＳＯｘ濃度パラメータ取得手段と、
   当該取得されたＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルの劣化を推定する劣化推定手段と、
   を備えることを特徴とするエンジンオイルの劣化推定装置。
2. 前記劣化推定手段は、
   前記ＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルの酸化防止性能を推定する酸化防止性能推定手段と、
   前記ＳＯｘ濃度パラメータに応じて、エンジンオイルの清浄維持性能を推定する清浄維持性能推定手段と、を有し、
   前記推定された酸化防止性能及び清浄維持性能に基づいて、エンジンオイルの劣化を推定することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンオイルの劣化推定装置。
3. 排気通路に設けられ、排気ガス中のＳＯｘ濃度を検出するＳＯｘセンサと、
   当該検出された排気ガス中のＳＯｘ濃度に基づき、燃料中のＳＯｘ濃度を推定する燃料中ＳＯｘ濃度推定手段と、
   前記内燃機関の負荷及び回転数を当該内燃機関の運転状態として検出する運転状態検出手段と、をさらに備え、
   前記ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段は、
   前記推定された燃料中ＳＯｘ濃度と前記検出された内燃機関の負荷及び回転数に基づき、エンジンオイルを貯留するクランクケース内のＳＯｘ濃度を、前記ＳＯｘ濃度パラメータとして算出することを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジンオイルの劣化推定装置。
4. 前記ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段は、
   互いに異なる所定の複数の燃料中ＳＯｘ濃度に対して、前記内燃機関の負荷及び回転数と前記クランクケース内のＳＯｘ濃度との関係をそれぞれ規定した複数のマップを記憶する記憶手段を有し、
   前記推定された燃料中ＳＯｘ濃度に応じて前記複数のマップから選択されたマップを、前記検出された内燃機関の負荷及び回転数に応じて検索することにより、前記クランクケース内のＳＯｘ濃度を算出することを特徴とする、請求項３に記載のエンジンオイルの劣化推定装置。
5. 前記ＳＯｘ濃度パラメータ取得手段は、エンジンオイルを貯留するクランクケースに設けられ、当該クランクケース内のＳＯｘ濃度を前記ＳＯｘ濃度パラメータとして検出するＳＯｘセンサであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジンオイルの劣化推定装置。

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