JP5206606B2 - ピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定方法、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置及び内燃機関運転制限装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定する方法、その装置、及びこの装置を用いた内燃機関運転制限装置に関する。

アルコールを含む燃料を使用する内燃機関において、アルコールによる潤滑油の希釈を燃料の噴射タイミングの調節により抑制する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

高車速状態にて著しく上昇する潤滑油消費を抑制するために、内燃機関の最大回転速度を高車速側にて低下させている技術が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２００９−３６０７９号公報（第１２−１５頁、図４） 特開２００８−３０９２７４号公報（第５−６頁、図３−５）

内燃機関による潤滑油消費は潤滑油がピストンリングとシリンダボアとの間隙から燃焼室内に浸入することにより生じる。このことは通常、限られた範囲の高車速・高回転数にて生じる。したがって特許文献２では一律の基準により内燃機関回転数が、特に高車速側にて高速化しないように制限しているのみである。

ところが、ピストンリングとシリンダボアとの間隙が腐食に伴って拡大した場合には、潤滑油消費量が増大する範囲は、低車速・低回転数側に拡大することが判ってきた。
すなわち特許文献２のごとく車速や内燃機関回転数を一律の基準にて制限していても、前記腐食が生じると潤滑油消費量が顕著に増大し、内燃機関運転時に予想以上の潤滑油レベルの低下を招くおそれがある。このため内燃機関運転に影響を及ぼすおそれもある。

特にアルコール混合燃料では硫酸成分が含まれており、これを使用する内燃機関では、腐食に伴う潤滑油の過大な消費が問題化するおそれがある。
したがってこのようなピストンリングとシリンダボアとの間隙が腐食に伴って拡大した状態を検出し、適切に対処する必要がある。

特許文献１ではアルコール混合燃料の使用時における潤滑油の希釈については対策できるが、腐食に伴って拡大したピストンリングとシリンダボアとの間隙から燃焼室に浸入して消費される潤滑油量の増大については検出することはできず、これに対処することもできない。

本発明は、内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定するピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定方法、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置、及びこの装置を利用して間隙拡大に適切に対処するための内燃機関運転制限装置の実現を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項１に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定方法は、内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定する方法であって、内燃機関の燃料によるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルと、内燃機関運転履歴とに基づいて、前記腐食の進行度を推定することを特徴とする。

内燃機関の燃料によってピストンリング・シリンダボアとの間隙での腐食の促進程度が異なる。すなわち燃料の成分により前記間隙に対する腐食を生じやすかったり生じにくかったりし、その程度も種々存在する。そしてこのような燃料成分によって程度の異なる腐食により、実際にピストンリングとシリンダボアとの間隙の拡大が次第に生じ、その拡大の程度も異なることになる。

したがって燃料によるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルと、内燃機関運転履歴との２つの要因に基づくことにより、ピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定することが可能となる。

このようにしてピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を得ることができるので、前記間隙が腐食に伴って拡大した状態が検出できる。そして、この腐食の進行度に基づくことにより、適切に対処することができるようになる。

請求項２に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置は、内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定する装置であって、内燃機関の燃料によるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルを検出する腐食促進レベル検出手段と、前記腐食促進レベル検出手段にて検出されたピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとこのピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルでの内燃機関運転履歴とに基づいて前記腐食の進行度を推定する間隙腐食進行度推定手段とを備えたことを特徴とする。

腐食促進レベル検出手段により検出されたピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルと、対応するレベルでの内燃機関運転履歴とに基づくことにより、間隙腐食進行度推定手段は、前記間隙を拡大させる腐食の進行度を推定している。このことにより、前記間隙が腐食に伴って拡大した状態を検出できる。そして、この腐食の進行度に基づくことにより適切に対処することができるようになる。

請求項３に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項２に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとして、内燃機関の燃料中に存在する腐食成分濃度を検出するものであることを特徴とする。

このように腐食促進レベル検出手段が、燃料中に存在する腐食成分濃度を検出することにより、正確なピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られるので、間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を高精度に推定できる。したがってこの腐食の進行度に基づくことにより、より適切に対処することができるようになる。

請求項４に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項２に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとして、内燃機関の燃料中に存在する腐食成分濃度と連動する燃料中の成分の濃度を検出するものであることを特徴とする。

腐食促進レベル検出手段は、直接、腐食成分濃度を検出しなくても、腐食成分濃度と連動する燃料中の成分の濃度を検出しても良い。このことによっても正確なピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られるので、間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を高精度に推定できる。したがってこの腐食の進行度に基づくことにより、より適切に対処することができるようになる。

請求項５に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項４に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食成分濃度と連動する燃料中の成分は、アルコールであることを特徴とする。

アルコール混合燃料については、燃料中におけるアルコールの濃度に応じて腐食成分である硫酸の濃度が異なる。具体的にはアルコール濃度が低いほど硫酸の濃度が高いのが一般的である。したがって腐食成分濃度と連動する燃料中の成分としてアルコールの濃度を検出することにより、腐食成分濃度の程度が判明し、このことにより正確なピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られるので、間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を高精度に推定できる。したがってこの腐食の進行度に基づくことにより、より適切に対処することができるようになる。

請求項６に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項５に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記アルコールの濃度を内燃機関の空燃比制御状態に基づいて検出することを特徴とする。

アルコール混合燃料ではアルコールの濃度により、適切な空燃比に差があり、空燃比制御にその差が現れる。腐食促進レベル検出手段は、この空燃比制御状態を参照することによりアルコールの濃度を検出でき、このことから腐食成分濃度が判明し、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られる。したがって間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を推定できるのでこの腐食の進行度に基づくことにより適切に対処することができるようになる。

請求項７に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項５に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記アルコールの濃度を燃料タンクあるいは燃料供給路に備えられたアルコールセンサにより検出することを特徴とする。

このように腐食促進レベル検出手段は、燃料タンクあるいは燃料供給路に備えられたアルコールセンサにより燃料内のアルコール濃度を検出しても良い。このことによっても連動する腐食成分濃度が判明し、正確なピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られ、間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を高精度に推定できる。したがってこの腐食の進行度に基づくことにより、より適切に対処することができるようになる。

請求項８に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項３に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記腐食成分濃度として燃料中の酸性物質の成分濃度を検出することを特徴とする。

このように腐食促進レベル検出手段が、燃料中の酸性物質の成分濃度を検出することで腐食成分濃度としても良い。腐食成分としてはこのような酸性物質が主体であり、直接的に腐食成分濃度が判明する。このことにより、正確なピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られ、間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を高精度に推定でき、この腐食の進行度に基づくことにより、より適切に対処することができるようになる。

請求項９に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項８に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記酸性物質の成分濃度として、ｐＨセンサにて燃料中の水素イオン濃度を検出することを特徴とする。

酸性物質の成分濃度として、ｐＨセンサにて燃料中の水素イオン濃度を検出しても良い。この水素イオン濃度の程度は腐食成分としての酸性物質の成分濃度及び酸の強さの程度に対応しているため、正確なピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られる。このため間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を高精度に推定できるので、この腐食の進行度に基づくことにより、より適切に対処することができるようになる。

請求項１０に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項２〜９のいずれか一項に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、内燃機関は車両走行駆動用であり、前記内燃機関運転履歴は車両走行距離として表し、前記間隙腐食進行度推定手段は、前記車両走行距離と、この車両走行距離に対応して前記腐食促進レベル検出手段にて検出されるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとにより、前記腐食の進行度を推定することを特徴とする。

車両走行駆動用内燃機関では、内燃機関運転履歴は車両走行距離で表しても良い。このことにより間隙腐食進行度推定手段は、車両走行距離と、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとにより、腐食の進行度を推定することになる。この腐食の進行度に基づくことにより適切に対処することができるようになる。

請求項１１に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置では、請求項１０に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段はピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルを係数として算出し、前記間隙腐食進行度推定手段は、この係数と前記車両走行距離との積により得られる腐食促進レベル換算車両走行距離を前記腐食の進行度として算出することを特徴とする。

このように係数としてのピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルと車両走行距離との積により腐食促進レベル換算車両走行距離を求めて、この腐食促進レベル換算車両走行距離を腐食の進行度として用いても良い。この腐食促進レベル換算車両走行距離に基づくことにより適切に対処することができるようになる。

請求項１２に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置は、内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定する装置であって、潤滑油の消費速度を検出する潤滑油消費速度検出手段と、前記潤滑油消費速度検出手段により検出される潤滑油の消費速度に基づいて前記腐食の進行度を推定する間隙腐食進行度推定手段とを備えたことを特徴とする。

ピストンリングとシリンダボアとの間隙が腐食に伴って拡大すると、潤滑油の消費量が増加する。したがって潤滑油消費速度検出手段が検出する潤滑油の消費速度は間隙の拡大に対応したものとなることから、間隙腐食進行度推定手段は潤滑油の消費速度に基づいて前記腐食の進行度を推定できることになる。

このように間隙腐食進行度推定手段は、前記腐食の進行度を高精度に推定でき、この腐食の進行度に基づくことにより適切に対処することができるようになる。
請求項１３に記載の内燃機関運転制限装置は、請求項２〜１２のいずれか一項に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置と、前記ピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置により推定された前記腐食の進行度に応じて内燃機関運転に制限を設ける制限設定手段とを備えたことを特徴とする。

このようにピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置が推定する腐食の進行度に応じて内燃機関運転に制限を設けることにより、潤滑油消費量が顕著となる前に、内燃機関運転を制限することができるようになる。すなわち内燃機関が高回転により潤滑油消費量が著しく上昇する前に内燃機関運転を制限することで潤滑油消費を抑制するようにできる。

しかも前記腐食の進行度は、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルと内燃機関運転履歴とに基づいて推定された値あり、実際のピストンリング・シリンダボアの間隙拡大状態に対応したものであるため、あるいは直接、潤滑油の消費速度に基づいて推定された値であるため、適切に潤滑油消費を抑制することができる。

請求項１４に記載の内燃機関運転制限装置では、請求項１３に記載の内燃機関運転制限装置において、前記制限設定手段は、内燃機関回転数を制限するものであることを特徴とする。

このように内燃機関回転数を制限することにより、適切に潤滑油消費を抑制することができる。
請求項１５に記載の内燃機関運転制限装置では、請求項１３に記載の内燃機関運転制限装置において、内燃機関は車両走行駆動用であり、前記制限設定手段は、車速を制限するものであることを特徴とする。

車両走行駆動用内燃機関の場合には、このように車速を制限することにより、適切に潤滑油消費量を抑制することができる。
請求項１６に記載の内燃機関運転制限装置では、請求項１５に記載の内燃機関運転制限装置において、前記制限設定手段は、前記間隙腐食進行度推定手段にて推定される腐食の進行度が基準レベル以上となった場合に、前記腐食の進行度の上昇に応じて制限速度を低下させることを特徴とする。

腐食によりピストンリング・シリンダボアの間隙が拡大しても、当初は大きな潤滑油消費量の上昇はない。それよりも制限速度を低下させないことが車両走行性能上優先される。しかし或る程度腐食が進行すると、大きな潤滑油消費量の上昇が生じて、このような潤滑油消費の抑制が車両走行性能上優先されることになる。したがって腐食の進行度に対して基準レベルを設けて、腐食の進行度がこの基準レベル以上となった場合に、腐食の進行度の上昇に応じて制限速度を低下させている。このことにより適切に車両走行性能を維持させることができる。

請求項１７に記載の内燃機関運転制限装置では、請求項１６に記載の内燃機関運転制限装置において、前記制限設定手段は、前記腐食の進行度の上昇に応じて低下される制限車速に下限値を設けていることを特徴とする。

腐食の進行度の上昇に応じた制限車速の低下は、過度に低下させると、車両走行性能上不適切な状況となる。したがって腐食の進行度の上昇に応じて低下される制限車速に下限値を設けることにより、このような不適切な状況を避けて、適切に車両走行性能を維持させることができる。

実施の形態１の車速制限処理のフローチャート。 実施の形態１の内燃機関制御系を示すブロック図。 実施の形態１の車速制限処理においてアルコール濃度Ｃａに基づいて間隙腐食促進係数Ｋａを算出するマップＭＡＰｋａの構成説明図。 実施の形態１の車速制限処理において腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａに基づいて最高速度制限値ＳＰＤｍａｘを算出するマップＭＡＰｈｓｐｄの構成説明図。 実施の形態２の車速制限処理のフローチャート。 実施の形態２の車速制限処理において潤滑油消費速度Ｓｏｉｌに基づいて腐食の進行度Ｂｆを算出するマップＭＡＰｂｆの構成説明図。 実施の形態２の車速制限処理において腐食の進行度Ｂｆに基づいて最高速度制限値ＳＰＤｍａｘを算出するマップＭＡＰｓｂｆの構成説明図。

［実施の形態１］
図１は、上述したピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定方法、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置及び内燃機関運転制限装置による処理が実現されている車速制限処理のフローチャートである。図２のブロック図に示すごとく、内燃機関２を制御している電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）４がピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置及び内燃機関運転制限装置に相当し、このＥＣＵ４により上記図１の処理が実行される。

図２に示した内燃機関２は車両駆動用に車両に搭載されたポート噴射火花点火式の直列４気筒ガソリンエンジンである。図２では＃１〜＃４気筒の内の１気筒のみ示している。尚、６気筒や８気筒などのその他の気筒数の内燃機関、あるいはＶ型内燃機関であっても良い。

内燃機関２の各燃焼室６には、サージタンク８ａ及び分岐管８ｂを含む吸気通路８を介して空気が供給される。そして気筒毎に設けられた燃料噴射弁１０には燃料タンク１１内の燃料が燃料ポンプ１１ａの駆動により送り込まれ、この燃料が燃料噴射弁１０から吸気ポート８ｃの吸気流中に噴射されることで混合気を形成する。この混合気が内燃機関２の各燃焼室６内に供給される。尚、燃料噴射弁１０は、内燃機関２の各燃焼室６内に直接燃料を噴射するように配置した直噴型としても良い。

そして、このことにより燃焼室６内に形成された混合気に点火タイミングにて点火プラグ１２のスパークによる点火が行われることにより混合気が燃焼し、ピストンリング１４ａを外周に備えたピストン１４が、シリンダボア２ａに沿って押し下げられて出力軸であるクランクシャフト１６を回転させる。そして燃焼後の混合気は排気として燃焼室６から排気ポート１８ａに排出され、排気浄化触媒やマフラーを有する排気通路１８を介して外部へ排出される。

ここで吸気ポート８ｃにて開閉弁動作する吸気バルブ２０と、排気ポート１８ａにて開閉弁動作する排気バルブ２２とは共に一定のバルブ作用角（あるいは一定の最大バルブリフト量）にて駆動される。尚、吸気バルブ２０については、バルブタイミング可変機構を設けてバルブ作用角（あるいは最大バルブリフト量）を可変としたり、開閉弁タイミングを進遅角できるものであっても良い。排気バルブ２２についても開閉弁タイミングを進遅角できるものであっても良い。

吸気通路８から各気筒の燃焼室６に分配される吸入空気量は、ＥＣＵ４が、アクセルペダル２４の踏み込み量であるアクセル操作量ＡＣＣＰに応じてスロットルバルブ２６の開度を制御することにより調節される。尚、吸気バルブ２０のバルブ作用角（あるいは最大バルブリフト量）を可変としている場合には、すなわち可変動弁機構を採用している場合には、吸気バルブ２０のバルブ作用角（あるいは最大バルブリフト量）の調節により、各気筒の燃焼室６に分配される吸入空気量が調節される。この場合にはスロットルバルブ２６は、通常、全開に制御されて内燃機関２が運転されている。

ＥＣＵ４は、上述したごとく内燃機関２の燃料噴射量、噴射時期、吸入空気量以外に、点火時期制御、その他の処理を実行している。これらの処理のためにＥＣＵ４は、機関回転数センサ２８、冷却水温センサ３０、スロットル開度センサ３２、吸入空気量センサ３４、アクセル操作量センサ３６、カムポジションセンサ３８、空燃比センサ４０（酸素センサでも良い）、車速センサ４２などによる検出信号を入力している。

機関回転数センサ２８はクランクシャフト１６の回転に対応した内燃機関回転数ＮＥを、冷却水温センサ３０は内燃機関温度としての冷却水温度ＴＨＷを、スロットル開度センサ３２はスロットルバルブ開度ＴＡを、吸入空気量センサ３４は吸入空気量ＧＡを、アクセル操作量センサ３６はアクセル操作量ＡＣＣＰを検出している。更にカムポジションセンサ３８は吸気バルブ２０を駆動する吸気カムのカム角を、空燃比センサ４０は内燃機関２の排気通路１８に取り付けられ、空燃比制御のために各気筒が排出する排気成分から燃焼された混合気の空燃比Ａ／Ｆを検出している。

ＥＣＵ４は、これらの信号、記憶しているデータ、演算結果などに基づいて各種制御を実行する。すなわち点火プラグ１２による点火時期、燃料噴射弁１０の開弁制御による燃料噴射量による空燃比制御や噴射時期制御、前述したスロットルバルブ２６の開度調節（可変動弁機構を採用している場合には吸気バルブ２０のバルブ作用角あるいは最大バルブリフト量調節、開閉弁タイミング）などの制御を実行する。

次にＥＣＵ４が実行する車速制限処理（図１）について説明する。本処理は一定時間の周期Ｔａ、ここでは例えば数十秒〜数分の周期Ｔａで繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

車速制限処理（図１）が開始されると、まず後述するごとく計算されて設定される最高速度制限値ＳＰＤｍａｘが下限値に未到達か否かが判定される（Ｓ１０２）。ここで最高速度制限値ＳＰＤｍａｘが下限値に到達していない状態ならば（Ｓ１０２でＹＥＳ）、次に燃料中のアルコール濃度Ｃａ（％）が検出される（Ｓ１０４）。

この燃料中のアルコール濃度Ｃａ検出は、種々の手法が知られており、それらを用いることができる。ここではＥＣＵ４は空燃比センサ４０の検出に基づいて燃料噴射弁１０からの燃料噴射量を調節することにより空燃比制御を行っている。この空燃比制御において、アルコール混合燃料中のアルコール濃度に応じて、適切な空燃比（ここでは理論空燃比）に差が生じる。この空燃比の違いとアルコール濃度とは対応している。したがってＥＣＵ４は空燃比の違いを利用してアルコール濃度Ｃａを求めている。これ以外に、燃料ポンプ１１ａから燃料噴射弁１０へ供給される燃料に対して燃圧制御が実行されている場合には、燃圧にアルコール濃度が反映されることから、燃圧に基づいて燃料中のアルコール濃度Ｃａを検出しても良い。

次にアルコール濃度Ｃａに基づいて図３のマップＭＡＰｋａから、間隙腐食促進係数Ｋａを算出する（Ｓ１０６）。尚、間隙腐食促進係数Ｋａは図示右側に示したごとくの硫酸濃度（ｐｐｍ）に対応している。すなわちこの間隙腐食促進係数Ｋａはピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルに相当する。

次に車速センサ４２にて検出されている車速ＳＰＤが読み込まれる（Ｓ１０８）。
そして式１に示すごとく腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａ（ｋｍ）が算出される（Ｓ１１０）。

［式１］ Ｄａ ← Ｄａ ＋ ＳＰＤ・Ｔａ・Ｋａ
ここで式１の右辺のＤａは前回までに積算された腐食促進レベル換算車両走行距離を表し、左辺が今回積算された腐食促進レベル換算車両走行距離を表している。

すなわち式１は、本制御１周期当たりの車両走行距離「ＳＰＤ・Ｔａ」と、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルである間隙腐食促進係数Ｋａとの積により、本制御１周期当たりの車両走行距離における腐食の進行度を、腐食促進レベル換算車両走行距離（ＳＰＤ・Ｔａ・Ｋａ）として算出している。そしてこれを積算して腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａとしている。

尚、この腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａの値は、ＥＣＵ４内において電源オフ時においても消去されないメモリ、例えばフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、バックアップＲＡＭなどの不揮発性メモリに記憶されて、次の内燃機関運転時においても値が継続して用いられる。

そして腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａに基づいて図４に示すマップＭＡＰｈｓｐｄから最高速度制限値ＳＰＤｍａｘを算出する（Ｓ１１２）。
マップＭＡＰｈｓｐｄは腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａが２５万ｋｍまでは、初期の最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ（＝１９５ｋｍ／ｈ）から変化はないが、２５万ｋｍ〜３０万ｋｍまでは、腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａの増加に比例して低下している。そして３０万ｋｍにて１６０ｋｍ／ｈとなり、以後は腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａが増加しても、最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ（＝１６０ｋｍ／ｈ）は変化しない。

実際には最高速度制限値ＳＰＤｍａｘが１６０ｋｍ／ｈ（下限値）に到達すると（Ｓ１０２でＮＯ）、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２の処理は実行されなくなり、以後は最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ＝１６０ｋｍ／ｈの状態が固定されることになる。

上述した構成において、車速制限処理（図１）のステップＳ１０４，Ｓ１０６が腐食促進レベル検出手段としての処理に、ステップＳ１０８，Ｓ１１０が間隙腐食進行度推定手段としての処理に、ステップＳ１０２，Ｓ１１２が制限設定手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（１）内燃機関２の燃料によってピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙での腐食の促進程度が異なり、このような腐食によりピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙の拡大が次第に生じることから、その間隙の拡大の程度も燃料により異なることになる。

本実施の形態では、燃料中のアルコール濃度が腐食成分である硫酸濃度と連動していることから、アルコール濃度を検出して（Ｓ１０４）、燃料によるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとして間隙腐食促進係数Ｋａを算出している（Ｓ１０６）。

尚、アルコール混合燃料ではアルコールの濃度により適切な空燃比に差があり、空燃比制御状態に差が生じることから、アルコール濃度は空燃比制御状態に基づいて検出している。

そしてこの間隙腐食促進係数Ｋａと、これに対応する各内燃機関運転履歴（ここでは車両走行距離である「ＳＰＤ・Ｔａ」で表している）との２つの要因に基づいて、腐食の進行度を算出している。

すなわち前記式１により、ピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙を拡大させる各内燃機関運転履歴での腐食の進行度に相当する腐食促進レベル換算車両走行距離（ＳＰＤ・Ｔａ・Ｋａ）を算出し、これを積算して全内燃機関運転履歴での腐食の進行度に相当する腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａを算出している（Ｓ１１０）。

このようにして腐食の進行度（Ｄａ）を得ることができるので、ピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙が腐食に伴って拡大した状態を検出できる。そして、この腐食の進行度（Ｄａ）に基づいて、次に述べるごとく適切に対処することができるようになる。

（２）上述のごとく得られた腐食促進レベル換算車両走行距離積算値Ｄａに応じて内燃機関運転に制限を設けている（Ｓ１１２）。ここでは最高速度制限値ＳＰＤｍａｘを設けることにより、車両の最高速度を図４に示したごとく制限している。

このように実際のピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙拡大状態に対応した腐食の進行度に応じて内燃機関運転に制限を設けることにより、内燃機関２が高回転により潤滑油消費量が著しく上昇する前に内燃機関運転を制限して潤滑油消費量を適切に抑制できる。

（３）腐食によりピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙が拡大しても、当初は大きな潤滑油消費量の上昇はない。本実施の形態の例では、Ｄａ＝２０万ｋｍぐらいから次第に潤滑油消費量は増加するが、このような増加の初期では潤滑油消費量自体は問題とならない。それよりも制限速度を低下させないことが車両走行性能上優先される。

しかし或る程度腐食が進行すると、大きな潤滑油消費量の上昇が生じて、このような潤滑油消費量の抑制が車両走行性能上優先されることになる。
したがって本実施の形態では、図４に示したごとく、腐食の進行度に対して基準レベル（ここではＤａ＝２５万ｋｍ）を設けて、腐食の進行度がこの基準レベル以上となった場合に、腐食の進行度の上昇に応じて制限速度（最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ）を低下させている。このことにより適切に車両走行性能を維持させることができる。

（４）腐食の進行度の上昇に応じた制限車速（最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ）の低下は、過度に低下させると、車両走行性能上不適切な状況となる。したがって図４に示したごとく腐食の進行度の上昇に応じて低下される制限車速に下限値（ここでは最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ＝１６０ｋｍ／ｈ）を設けることにより、このような不適切な状況を避けて、適切に車両走行性能を維持させることができる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、内燃機関２のオイルパンに潤滑油レベルセンサが設けられて潤滑油面レベルが検出されてＥＣＵ４に入力されている点、前記図１の車速制限処理の代わりに図５の処理が実行されている点が前記実施の形態１とは異なる。他の構成は前記実施の形態１と同じである。したがって図２も参照して説明する。

車速制限処理（図５）では、潤滑油の消費速度を検出することにより、この潤滑油消費速度からピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙での腐食の進行度を検出している。尚、潤滑油レベルセンサはオイルパンの油面に浮かぶフロートなどを対向する２ヶ所に配置して構成されている。

車速制限処理（図５）について説明する。本処理は一定時間周期Ｔｂで繰り返し実行される処理である。ここで周期Ｔｂとしては数十秒〜数分である。
本処理が開始されると、まず最高速度制限値ＳＰＤｍａｘが下限値に未到達か否かが判定される（Ｓ２００）。ここで最高速度制限値ＳＰＤｍａｘが下限値に到達していない状態ならば（Ｓ２００でＹＥＳ）、次に後述する潤滑油レベルＬｏｉｌについてその値の更新時間間隔Ｔｏｉｌ（ｓ）が式２に示すごとく算出される（Ｓ２０２）。

［式２］ Ｔｏｉｌ ← Ｔｏｉｌ ＋ Ｔｂ
式２の右辺の更新時間間隔Ｔｏｉｌは前回までに積算された値であり、左辺は今回積算された値である。この更新時間間隔ＴｏｉｌはＥＣＵ４の不揮発性メモリに記憶される。

次に今回の制御周期にて潤滑油レベルＬｏｉｌの更新がなされたか否かが判定される（Ｓ２０４）。
ここで潤滑油レベルＬｏｉｌ（ｍｍ）は、燃料タンク１１に配置されている潤滑油レベルセンサにて検出されているレベル信号値に基づいて、ＥＣＵ４により計算されているが、直接、潤滑油レベルセンサからのレベル信号値を用いるのではなく、ＥＣＵ４は次のようにして潤滑油レベルＬｏｉｌを求めている。

すなわち、しばらくの期間、車速がほぼ０ｋｍ／ｈであるタイミング、すなわちオイルパン内の油面が安定しているタイミングに、上述した２ヶ所のフロートの位置から検出された潤滑油レベルの平均値を求めてこれを潤滑油レベルＬｏｉｌとしている。

このようにして新たに潤滑油レベルＬｏｉｌを求めたことにより、潤滑油レベルＬｏｉｌが更新されたことになる。尚、潤滑油レベルＬｏｉｌはＥＣＵ４の不揮発性メモリに記憶される。

したがってステップＳ２０４ではこの更新がなされた直後の最初の制御周期タイミングか否かが判定されることになる。更新がなされた直後の最初の制御周期タイミングでなければ（Ｓ２０４でＮＯ）、このまま一旦本処理を出る。

したがって潤滑油レベルＬｏｉｌの更新がなされない限り（Ｓ２０４でＮＯ）、前記式２による更新時間間隔Ｔｏｉｌの積算が繰り返されて、制御周期毎に更新時間間隔Ｔｏｉｌは周期Ｔｂ分増加されることになる。

そしてＥＣＵ４が潤滑油レベルＬｏｉｌを更新すると（Ｓ２０４でＹＥＳ）、潤滑油消費量Ｄｏｉｌ（ｇ）が算出される（Ｓ２０６）。すなわち前回更新された潤滑油レベルＬｏｉｌから今回更新された潤滑油レベルＬｏｉｌを減算した値ΔＬｏｉｌに対応する潤滑油消費量Ｄｏｉｌが算出される。

次にオイルパン内の潤滑油量が増加していない状態か否かが判定される（Ｓ２０８）。すなわち潤滑油消費量Ｄｏｉｌ≧０（オイルパン内の潤滑油量が減少しているか変化していない）か否かが判定される（Ｓ２０８）。前回更新された潤滑油レベルＬｏｉｌよりも今回更新された潤滑油レベルＬｏｉｌが高くなっている場合、すなわちオイルパン内に潤滑油の供給がなされた場合には（Ｓ２０８でＮＯ）、更新時間間隔Ｔｏｉｌはクリアされる（Ｓ２１６）。そして一旦本処理を出る。

潤滑油消費量Ｄｏｉｌ≧０である場合、すなわちオイルパン内の潤滑油量が減少しているか変化していない場合には（Ｓ２０８でＹＥＳ）、次に潤滑油消費速度Ｓｏｉｌ（ｇ／ｓ）が式３のごとくに算出される（Ｓ２１０）。

［式３］ Ｓｏｉｌ ← Ｄｏｉｌ／Ｔｏｉｌ
次にこの潤滑油消費速度Ｓｏｉｌに基づいて図６に示すマップＭＡＰｂｆにより腐食の進行度Ｂｆを算出する（Ｓ２１２）。尚、腐食の進行度Ｂｆは、ＥＣＵ４の不揮発性メモリに記憶される。

そしてこの腐食の進行度Ｂｆに基づいて図７に示すマップＭＡＰｓｂｆから最高速度制限値ＳＰＤｍａｘを算出する（Ｓ２１４）。
そして更新時間間隔Ｔｏｉｌをクリアして（Ｓ２１６）、本処理を一旦出る。

尚、マップＭＡＰｓｂｆ（図７）では、腐食の進行度Ｂｆ１までは、初期の最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ（＝１９５ｋｍ／ｈ）から変化はないが、腐食の進行度Ｂｆ１〜Ｂｆ２までは、腐食の進行度Ｂｆの増加に比例して低下している。そして腐食の進行度Ｂｆ２にて１６０ｋｍ／ｈとなり、これ以後は腐食の進行度Ｂｆが増加しても、最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ（＝１６０ｋｍ／ｈ）は変化しない。

実際には最高速度制限値ＳＰＤｍａｘが１６０ｋｍ／ｈ（下限値）に到達すると（Ｓ２００でＮＯ）、ステップＳ２０２〜Ｓ２１６の処理は実行されなくなり、最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ＝１６０ｋｍ／ｈの状態が固定されることになる。

このような最高速度制限値ＳＰＤｍａｘの推移は、前記実施の形態１と同一となるように前記マップＭＡＰｂｆ（図６）とマップＭＡＰｓｂｆ（図７）との関係が設定してある。

上述した構成において、ＥＣＵ４が潤滑油消費速度検出手段、間隙腐食進行度推定手段及び制限設定手段に相当する。車速制限処理（図５）のステップＳ２０２〜Ｓ２１０，Ｓ２１６が潤滑油消費速度検出手段としての処理に、ステップＳ２１２が間隙腐食進行度推定手段としての処理に、ステップＳ２００，Ｓ２１４が制限設定手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（１）ピストンリング１４ａとシリンダボア２ａとの間隙が腐食に伴って拡大すると、潤滑油消費量Ｄｏｉｌが増加する。したがってＥＣＵ４が検出する潤滑油消費速度Ｓｏｉｌは間隙の拡大に対応したものとなることから、潤滑油消費速度Ｓｏｉｌに基づいて腐食の進行度Ｂｆを推定している。このことにより潤滑油の消費速度に基づいても前記実施の形態１と同様な効果を生じさせることができる。

［その他の実施の形態］
・前記実施の形態１において、アルコールの濃度は燃料タンクあるいは燃料供給路に備えられたアルコールセンサによって検出しても良い。

・前記実施の形態１において、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとして、内燃機関の燃料中に存在する腐食成分濃度を検出してこの腐食成分濃度に基づいて間隙腐食促進係数Ｋａを算出しても良い。例えば、燃料中の酸性物質や硫化物の成分濃度を検出する。腐食成分としてはこのような酸性物質や硫化物が主体であり、直接的に腐食成分濃度が判明する。

更に酸性物質の成分濃度の代わりに、燃料中の水素イオン濃度を測定することができるｐＨセンサを用いて、燃料中の水素イオン濃度を検出しても良い。水素イオン濃度の程度は腐食成分としての酸性物質の成分濃度及び酸の強さの程度に対応しているため、正確なピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルが得られる。

・前記各実施の形態では、腐食の進行度に応じてなされる内燃機関運転の制限としては、制限車速（最高速度制限値ＳＰＤｍａｘ）を設定していたが、内燃機関回転数ＮＥを制限するものでも良い。すなわち最高回転数を前記図４，７のごとく設定して、これを内燃機関回転数ＮＥの上限としても良い。

・前記実施の形態１においては、内燃機関運転履歴は、車両走行距離として表したが、内燃機関回転回数（内燃機関回転数ＮＥの時間積分値）を用いても良い。
・前記実施の形態１においては、空燃比制御を空燃比センサの検出に基づいて実行していたが、酸素センサにより空燃比制御を実行しても良い。この場合もアルコール混合燃料中のアルコール濃度に応じて、適切な空燃比に差が生じ、この空燃比の違いを利用してＥＣＵはアルコール濃度を求めることができる。

２…内燃機関、２ａ…シリンダボア、４…ＥＣＵ、６…燃焼室、８…吸気通路、８ａ…サージタンク、８ｂ…分岐管、８ｃ…吸気ポート、１０…燃料噴射弁、１１…燃料タンク、１１ａ…燃料ポンプ、１２…点火プラグ、１４…ピストン、１４ａ…ピストンリング、１６…クランクシャフト、１８…排気通路、１８ａ…排気ポート、２０…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２４…アクセルペダル、２６…スロットルバルブ、２８…機関回転数センサ、３０…冷却水温センサ、３２…スロットル開度センサ、３４…吸入空気量センサ、３６…アクセル操作量センサ、３８…カムポジションセンサ、４０…空燃比センサ（又は酸素センサ）、４２…車速センサ。

Claims (17)

1. 内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定する方法であって、
   内燃機関の燃料によるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルと、内燃機関運転履歴とに基づいて、前記腐食の進行度を推定することを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定方法。
2. 内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定する装置であって、
   内燃機関の燃料によるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルを検出する腐食促進レベル検出手段と、
   前記腐食促進レベル検出手段にて検出されたピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとこのピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルでの内燃機関運転履歴とに基づいて前記腐食の進行度を推定する間隙腐食進行度推定手段と、
   を備えたことを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
3. 請求項２に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとして、内燃機関の燃料中に存在する腐食成分濃度を検出するものであることを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
4. 請求項２に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、ピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとして、内燃機関の燃料中に存在する腐食成分濃度と連動する燃料中の成分の濃度を検出するものであることを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
5. 請求項４に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食成分濃度と連動する燃料中の成分は、アルコールであることを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
6. 請求項５に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記アルコールの濃度を内燃機関の空燃比制御状態に基づいて検出することを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
7. 請求項５に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記アルコールの濃度を燃料タンクあるいは燃料供給路に備えられたアルコールセンサにより検出することを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
8. 請求項３に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記腐食成分濃度として燃料中の酸性物質の成分濃度を検出することを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
9. 請求項８に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段は、前記酸性物質の成分濃度として、ｐＨセンサにて燃料中の水素イオン濃度を検出することを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
10. 請求項２〜９のいずれか一項に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、内燃機関は車両走行駆動用であり、前記内燃機関運転履歴は車両走行距離として表し、前記間隙腐食進行度推定手段は、前記車両走行距離と、この車両走行距離に対応して前記腐食促進レベル検出手段にて検出されるピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルとにより、前記腐食の進行度を推定することを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
11. 請求項１０に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置において、前記腐食促進レベル検出手段はピストンリング・シリンダボア間隙腐食促進レベルを係数として算出し、前記間隙腐食進行度推定手段は、この係数と前記車両走行距離との積により得られる腐食促進レベル換算車両走行距離を前記腐食の進行度として算出することを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
12. 内燃機関のピストンリングとシリンダボアとの間隙を拡大させる腐食の進行度を推定する装置であって、
    潤滑油の消費速度を検出する潤滑油消費速度検出手段と、
    前記潤滑油消費速度検出手段により検出される潤滑油の消費速度に基づいて前記腐食の進行度を推定する間隙腐食進行度推定手段と、
    を備えたことを特徴とするピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置。
13. 請求項２〜１２のいずれか一項に記載のピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置と、
    前記ピストンリング・シリンダボア間隙腐食進行度推定装置により推定された前記腐食の進行度に応じて内燃機関運転に制限を設ける制限設定手段と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関運転制限装置。
14. 請求項１３に記載の内燃機関運転制限装置において、前記制限設定手段は、内燃機関回転数を制限するものであることを特徴とする内燃機関運転制限装置。
15. 請求項１３に記載の内燃機関運転制限装置において、内燃機関は車両走行駆動用であり、前記制限設定手段は、車速を制限するものであることを特徴とする内燃機関運転制限装置。
16. 請求項１５に記載の内燃機関運転制限装置において、前記制限設定手段は、前記間隙腐食進行度推定手段にて推定される腐食の進行度が基準レベル以上となった場合に、前記腐食の進行度の上昇に応じて制限速度を低下させることを特徴とする内燃機関運転制限装置。
17. 請求項１６に記載の内燃機関運転制限装置において、前記制限設定手段は、前記腐食の進行度の上昇に応じて低下される制限車速に下限値を設けていることを特徴とする内燃機関運転制限装置。

Images