JP5811183B2 - 内燃機関のオイル劣化判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のオイル劣化判定装置に関し、特に、内燃機関を循環するオイルが劣化したことを判定する内燃機関のオイル劣化判定装置に関する。

自動車等の車両に搭載されるエンジンでは、ピストン、クランクシャフト、コネクティングロッド等の各摺動部位を、エンジン内を循環するエンジンオイルによって潤滑および冷却しているが、このエンジンオイルは、エンジンの使用に伴って劣化する。

エンジンオイルには、エンジンオイルの性能を付与するために添加剤が混入されており、エンジンオイルを使用すると、添加剤が消耗することで、付与されているエンジンオイルの性能が低下する。

また、エンジンの使用に伴いエンジンオイルに汚れが混入する。この結果、エンジンオイルが劣化し、エンジンオイルが潤滑剤として十分に機能し難くなるため、エンジンオイルを交換する必要がある。

オイルが劣化した際に発生する現象の一つとしてスラッジがある。スラッジの生成過程としては、まず、燃料中のオレフィンやアロマティクス等の構造を有する炭化水素が燃焼室で燃焼した際に、スラッジプリカーサ（スラッジ前駆体）が生成される。

このスラッジプリカーサは、主に燃焼室内のピストンを潤滑するエンジンオイルに捕捉される。エンジンオイルに捕捉されたスラッジプリカーサは、シリンダとピストンとの間を通してオイルパン内に落下する。
一方、エンジンオイルには、エンジンオイルの性能を付与するために数十％程度の添加剤が付与されている。

添加剤コンポーネントには様々な種類があり、エンジンオイルに分散および清浄性能を付与する添加剤コンポーネントとして、例えば、ポリイソブテニルコハク酸イミド系の無灰分散剤がある。

また、特に高温時に酸中和および清浄性能を付与する添加剤コンポーネントとしては、Ｃａフォネート、Ｃａスルフォネート、Ｃａサリシレート等の金属系清浄剤等がある。
エンジンオイル中に上述したスラッジプリカーサが混入すると、スラッジプリカーサが無灰分散剤によってエンジンオイル中に分散するようになる。

ところが、エンジンの使用に応じてエンジンオイルの分散性能の低下が進行するとともに、エンジンオイル中に捕捉されたスラッジプリカーサ量が運転状態に応じて増大してくると、スラッジプリカーサ同士が重合して、分子量の大きい不溶解成分となる。この不溶解成分が凝集若しくは沈殿してスラッジとなる。

ここで、不溶解成分が凝集若しくは沈殿する反応は、エンジン内部で燃焼によって生じた水分が冷やされることにより生成される水と、シリンダとピストンとの間を通過するブローバイガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）との反応によって発生する酸性物質、特に硝酸によって促進される。

このため、エンジンオイルに酸中和能力を付与してＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）との反応によって発生する酸性物質、特に硝酸と、不溶解成分との反応を阻害して、不溶解成分が凝集若しくは沈殿してスラッジが形成されるのを抑制するようにしている。

したがって、エンジンオイル中にスラッジプリカーサが増大すると、不溶解成分も増大することとなり、エンジンオイルの分散性能、酸中和性能を超えるとスラッジが生成される。

エンジンオイルの性能を考慮してエンジンオイルの交換を適切な時機に行うものとしては、エンジンオイルの交換後に、車両の走行距離や走行期間等の運転状態が、エンジンオイルの性能を考慮してある程度の安全率を見込んで設定した上限値に達すると、エンジンオイルの交換の実施を促す警告を行うオイル劣化判定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５６４５５号公報

しかしながら、このような従来のオイル劣化判定装置にあっては、運転状態によっては、十分な潤滑性能が残存しているエンジンオイルを早期に交換してしまうことや、エンジンオイルが劣化した後にエンジンオイルを交換するおそれがあり、エンジンを汚損するおそれがある。
これは、スラッジプリカーサは、主に燃料の燃焼によって生成され、低温になる程、エンジンオイルに溶解し易くエンジンオイルへの捕集率が高くなる性質を有する。

すなわち、例えば、エンジンを低温で運転する機会が多い運転者は、エンジンを高温で運転する機会が多い運転者に比較してエンジンオイルに捕集されるスラッジプリカーサ量が多くなり、比較的早期にスラッジが形成される可能性がある。

このため、エンジンオイル交換後の車両の走行距離や走行期間（経過期間）が上限値に達する前にエンジンオイルが劣化してしまうおそれがある。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、車両の運転状態にかかわらずにオイルの劣化を正確に判定することができる内燃機関のオイル劣化判定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置は、上記目的を達成するため、内燃機関を循環するオイルの劣化を判定する内燃機関のオイル劣化判定装置であって、前記内燃機関の温度と燃料噴射量とに基づいて、前記オイル貯留手段に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定することにより、オイルの劣化を判定するオイル劣化判定手段を有するものから構成されている。

スラッジプリカーサは、オイル中に混入した不純物の一種であり、スラッジの原料となる。スラッジプリカーサ同士が重合し、分子量の大きい不溶解成分となり、不溶解成分は、凝集若しくは沈殿してスラッジとなる。

不溶解成分となる前のスラッジプリカーサは、主に燃料の燃焼によって生成され、低温になる程、オイルに溶解し易くオイルへの捕集率が高くなる性質を有する。
このスラッジプリカーサは、燃料の一次生成物であって、生成過程にはオイルの性能は、関与しない。

このスラッジプリカーサの性質に基づき、内燃機関のオイル劣化判定装置は、内燃機関の温度と燃料噴射量とに基づいて、オイル貯留手段に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定してオイルの劣化を判定することにより、オイル交換後の車両の走行距離や経過期間等の運転状態にかかわらずオイルの劣化を正確に判定することができる。このため、運転者に対して適切な時機でオイルの交換の実施を促すことができる。

好ましくは、オイル劣化判定装置の前記オイル劣化判定手段は、検知時機を含む一定の検知期間毎に前記内燃機関の気筒内に噴射された燃料量を算出し、前記内燃機関の現在の温度に基づいて算出された単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量の算出値と、前回の検知時機から今回の検知時機の間の前記検知期間に噴射された燃料量の算出値とに基づいて前記オイル貯留手段に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定するものから構成されてもよい。

このオイル劣化判定装置は、内燃機関の現在の温度に基づいて算出された単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量の算出値と、前回の検知時機から今回の検知時機の間の検知期間に噴射された燃料量の算出値とに基づいてオイル貯留手段に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定するので、スラッジプリカーサの蓄積量を精度良く推定してオイルの劣化を高精度に判定することができる。このため、運転者に対して適切な時機にオイルの交換の実施を促すことができる。

好ましくは、オイル劣化判定装置の前記オイル劣化判定手段は、前記スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定するものから構成されてもよい。

このオイル劣化判定装置は、スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定するので、オイル交換後の車両の走行距離や経過期間等の運転状態に応じてオイルの交換期間を設定するのを不要にしてオイルの劣化を正確に判定することができ、運転者に対して適切な時機にオイルの交換の実施を促すことができる。

好ましくは、前記内燃機関の温度を検知する温度検知手段を有し、オイル劣化判定手段は、前記温度検知手段の検知情報に基づいて単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量を算出するものから構成されてもよい。

このオイル劣化判定装置は、温度検知手段によって内燃機関の温度を検知し、この温度検知手段の検知情報に基づいて単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量を算出するので、内燃機関の負荷等に応じた、すなわち、実際の運転状態に応じたスラッジプリカーサの蓄積量を推定することができる。このため、オイル交換後の車両の走行距離や経過期間等の運転状態にかかわらず、オイルの劣化を正確に判定することができる。

好ましくは、前記オイル劣化判定手段から入力した駆動信号に基づいてオイルが劣化したことを警告する警告手段を備え、前記オイル劣化判定手段は、スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、前記警告手段に前記駆動信号を出力するものから構成されてもよい。

このオイル劣化判定装置は、オイルの劣化を判定したときに警告手段によって運転者に警告を行うことができるため、運転者に対して適切な時機にオイルの交換の実施を確実に促すことができる。

好ましくは、オイル劣化判定装置は、前記オイル貯留手段に貯留されるオイルの交換期間の上限値を設定するオイル交換期間設定手段を有し、前記オイル劣化判定手段は、前記オイル交換期間設定手段に設定された交換期間の上限値に到達する前に前記スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定するものから構成されてもよい。

内燃機関の負荷が小さい運転状態、例えば、内燃機関を低温で運転する機会が多い運転者は、内燃機関の負荷が大きい運転状態、例えば、内燃機関を高温で運転する機会が多い運転者に比較してオイルに捕集されるスラッジプリカーサ量が多くなり、比較的早期にスラッジが形成される可能性がある。このため、オイル貯留手段内のオイルの交換期間の上限値に到達する前にオイルが劣化してしまうおそれがあり、内燃機関が汚損してしまう。

本発明は、オイル交換期間設定手段に設定された交換期間の上限値に到達する前にスラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定するので、内燃機関の運転状態が低温で運転する機会が多く、スラッジプリカーサがオイルに捕集される量が多い状況下にある場合等に、オイル交換期間設定手段に設定された交換期間の上限値に到達する前にオイルの劣化を判定することができる。

このため、実際の内燃機関の運転状態に応じてスラッジプリカーサの蓄積量を推定することができ、オイル交換後の経過期間等の運転状態にかかわらず、オイルの劣化を正確に判定することができる。

好ましくは、車両の走行距離の上限値を設定する走行距離設定手段を有し、前記オイル劣化判定手段は、前記走行距離設定手段に設定された走行距離の上限値に到達する前に前記スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定するものから構成されてもよい。

このようにしても実際の内燃機関の運転状態に応じてスラッジプリカーサの蓄積量を推定することができ、車両の走行距離等の運転状態にかかわらず、オイルの劣化を正確に判定することができる。

本発明によれば、車両の運転状態にかかわらずにオイルの劣化を正確に判定することができる内燃機関のオイル劣化判定装置を提供することができる。

本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関のオイル劣化判定装置を備えたエンジンの概略構成図である。 本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置の一実施の形態を示す図であり、エンジンを制御するシステム構成図である。 本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置の一実施の形態を示す図であり、スラッジプリカーサ蓄積マップを示す図である。 本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置の一実施の形態を示す図であり、オイル劣化判定処理のフローチャートである。

以下、本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置の一実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に締結されたシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の下部に締結され、エンジンオイルＯが貯留されたオイルパン４とを含んで構成されている。

シリンダブロック２には気筒を構成するシリンダボア５が形成されており、このシリンダボア５にはピストン６が収納されている。また、シリンダボア５の上部には燃焼室７が形成されており、この燃焼室７は、シリンダボア５、ピストン６の頂面およびシリンダヘッド３の下面によって囲まれる空間から構成されている。

このエンジン１は、シリンダボア５内でピストン６が往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、所謂４サイクルのガソリンエンジンである。

本実施の形態のエンジン１は、例えば、シリンダボア５およびピストン６をそれぞれ４つずつ備える直列４気筒のエンジンである。なお、気筒数は一例を示すもので４気筒に限られるものではない。

ピストン６にはコネクティングロッド８を介してクランクシャフト９に連結されており、ピストン６の往復運動がコネクティングロッド８によってクランクシャフト９の回転運動に変換されるようになっている。

本実施の形態では、オイルパン４がオイル貯留手段を構成しており、オイルパン４に貯留されたエンジンオイルＯは、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナ３５を介してオイルポンプ３６によって汲み上げられる。

オイルポンプ３６によって汲み上げられたエンジンオイルは、オイルフィルタ３７で浄化された後に、ピストン６、クランクシャフト９、コネクティングロッド８等の摺動部位に供給され、摺動部位の潤滑・冷却等に使用される。

摺動部位に供給されたエンジンオイルは、摺動部位の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン４に回収され、再びオイルポンプ３６によって汲み上げられるまでオイルパン４内に貯留される。

オイルポンプ３６は、クランクシャフト９に機械的に結合されており、エンジン１の駆動力を用いてオイル通路にエンジンオイルを吐出させる機械式オイルポンプから構成されている。なお、このオイルポンプは、エンジン１の作動とは独立して駆動される電動ポンプから構成されてもよい。但し、図１ではエンジンオイルＯの循環経路を模式的に示している。

また、シリンダボア５の周囲のシリンダブロック２にはウォータジャケット１２が設けられており、このウォータジャケット１２には図示しないラジエータによって冷却された冷却水が導入されるようになっている。

ウォータジャケット１２に導入された冷却水は、シリンダボア５を冷却した後に、再びラジエータに戻され、ラジエータによって冷却された冷却水は、再びウォータジャケット１２に還流される。
エンジン１のシリンダヘッド３には点火プラグ１３が設けられており、この点火プラグ１３の点火時機は、イグナイタ１４（図２参照）によって調整されるようになっている。

シリンダヘッド３には吸気管１５および排気管１６が接続されており、この吸気管１５および排気管１６は、それぞれ燃焼室７に連通している。吸気管１５と燃焼室７との間には吸気バルブ１７が設けられており、この吸気バルブ１７を開閉駆動することにより、吸気管１５と燃焼室７とが連通および遮断される。

また、排気管１６と燃焼室７との間には排気バルブ１８が設けられており、この排気バルブ１８を開閉駆動することにより、排気管１６と燃焼室７とが連通および遮断される。

吸気バルブ１７および排気バルブ１８の開閉駆動は、クランクシャフト９の回転が伝達される図示しない吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトのそれぞれの回転によって行われる。

一方、吸気管１５には、エアクリーナ１９、熱線式のエアフローメータ２０、吸気温センサ２１およびエンジン１の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ２２が設けられている。
スロットルバルブ２２は、スロットルモータ２３によって駆動されるようになっており、スロットルバルブ２２の開度は、スロットルポジションセンサ２４によって検知される。

排気管１６には、排気ガス中の酸素濃度を検知する酸素センサ２５および排気ガスを浄化する三元触媒２６が設けられている。
吸気管１５には燃料噴射用のインジェクタ２７が設けられている。このインジェクタ２７には燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給されるようになっており、インジェクタ２７は、吸気管１５に燃料を噴射する。

吸気管１５に噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気となって燃焼室７に導入されるようになっており、燃焼室７に導入された混合気は、点火プラグ１３によって点火されて燃焼および爆発する。
この混合気の燃焼室７内での燃焼および爆発によりピストン６が往復運動してクランクシャフト９が回転する。

クランクシャフト９には、外周面に複数の歯１０ａを有するシグナルロータ１０が取り付けられており、シグナルロータ１０の側方近傍にはクランクポジションセンサ１１が配置されている。

クランクポジションセンサ１１は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト９が回転する際にシグナルロータ１０の歯１０ａに対応するパルス状の信号（出力パルス）を発生する。
また、エンジン１のシリンダブロック２には、エンジン水温（冷却水温）を検知する温度検知手段としての水温センサ２８が配置されている。

本実施の形態では、点火プラグ１３およびインジェクタ２７は、ＥＦＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）−ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４１の出力信号に基づいて制御されるようになっている。

このＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、さらにオイルパン４内のエンジンオイルＯの劣化を判定するオイル劣化制御を実行するようになっている。

図２に示すように、ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４４、入力インターフェース４５および出力インターフェース４６等を含んで構成されている。
ＲＯＭ４３は、オイル劣化判定制御プログラムを含んだ各種制御プログラムや、これら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。

ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４３に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいてオイル劣化判定処理を含んだ各種演算処理を実行する。ＲＡＭ４４は、ＣＰＵ４２での演算結果や上述した各種センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、ワークエリアの一部も構成する不揮発性のメモリである。

これらＣＰＵ４２、ＲＯＭ４３およびＲＡＭ４４は、バス４７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース４５および出力インターフェース４６に接続されている。

入力インターフェース４５には、クランクポジションセンサ１１、エアフローメータ２０、吸気温センサ２１、酸素センサ２５、スロットルポジションセンサ２４、水温センサ２８および操作スイッチ２９等が接続されている。

操作スイッチ２９は、エンジンオイルＯの交換時に運転者によって操作されるスイッチである。操作スイッチ２９は、運転者から操作可能な位置、例えば、車室内のインストルメントパネル上部に設置される。

操作スイッチ２９は、通常はオフ状態にあり、運転者による操作に応じてオン信号をＥＦＩ−ＥＣＵ４１に出力する。ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、操作スイッチ２９のオン信号を認識した場合に、現在の日時をオイル交換情報としてＲＡＭ４４の記憶領域に記憶する。

現在の日時は、ＣＡＮ(Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ)等の車載ネットワークによってＥＦＩ−ＥＣＵ４１に接続される図示しないナビゲーション装置の時刻データや、ラジオアンテナを介して受信されるＦＭ多重放送の時刻データから取得されてもよい。

出力インターフェース４６には、点火プラグ１３のイグナイタ１４、スロットルバルブ２２のスロットルモータ２３、インジェクタ２７およびエンジンオイルＯが劣化して交換時機に至ったことを運転者等に警告するためのウォーニングランプ３０等が接続されている。

このＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１の各種制御と共にオイル劣化判定処理を実行する。

本実施の形態のＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、エンジン１の温度とインジェクタ２７から噴射された燃料噴射量とに基づいて、オイルパン４に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定することにより、エンジンオイルＯの劣化を判定するオイル劣化判定手段を構成している。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１のＲＯＭ４３には、図３に示すスラッジプリカーサ蓄積マップ３２が格納されており、このスラッジプリカーサ蓄積マップ３２は、エンジン１の温度、すなわち、冷却水温とスラッジプリカーサの蓄積速度とが関連付けられている。

スラッジプリカーサは、噴射燃料の燃焼によって生成され、低温になる程、エンジンオイルに溶解し易くエンジンオイルへの捕集率が高くなる性質を有する。本実施の形態のＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、この関係に基づいて冷却水温と、スラッジプリカーサの蓄積速度、すなわち、単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量とを関連付けてスラッジプリカーサ蓄積マップ３２としてＲＯＭ４３に記憶している。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、スラッジプリカーサ蓄積マップ３２を参照し、水温センサ２８から取得した冷却水温に対応する単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量を取得する。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、検知時機を含む一定の検知期間毎にシリンダボア５に噴射された燃料量を算出する。

ここで、本実施の形態の期間とは、ある時機から次の時機に至るまでの間のことを指し、時機とは、時点を指している。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、エアフローメータ２０から取得した吸入空気量およびクランクポジションセンサ１１から取得したエンジン回転数に基づいて基本燃料噴射量を演算し、水温センサ２８から取得した冷却水温、スロットルポジションセンサ２４から取得したスロットル開度に応じて、基本燃料噴射量を補正する補正演算を行い、インジェクタ２７から噴射する実燃料噴射量を決定するようになっている。

このため、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、今回の検知時機と前回の検知時機との間の一定の期間に噴射された合計燃料噴射量を算出し、この合計燃料噴射量から生成されるスラッジプリカーサの蓄積量を算出する。なお、燃料噴射量に対するスラッジプリカーサの生成量は、計算式を用いて算出してもよい。

なお、一定期間という時間情報を取得するためには、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１に設けられたタイマー３１によって時間を計測してもよく、ナビゲーション装置やＦＭ多重放送の時刻データに基づいて経過期間を取得してもよい。本実施の形態では、ＣＰＵ４３がタイマー３１によって時間情報を取得するものとする。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、上述したスラッジプリカーサ蓄積マップ３２から取得した現在の冷却水温に基づいて算出された単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量の算出値と、前回の検知時機から今回の検知時機の間の検知期間に噴射された燃料量の算出値とに基づいて、オイルパン４に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定する。

ＲＡＭ４４の記憶領域には、スラッジプリカーサの生成量を加算してスラッジプリカーサの蓄積量を記憶する蓄積カウンタ４８が割り当てられており、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、蓄積カウンタ４８に蓄積されたスラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、エンジン１を循環するエンジンオイルＯが劣化しているものと判定し、ウォーニングランプ３０に駆動信号ＣＡを出力する。
ウォーニングランプ３０は、運転者が目視可能な位置、例えば、インストルメントパネル上のスピードメータやタコメータ等の計器類に設置されている。

ウォーニングランプ３０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１から入力した駆動信号ＣＡに基づいて点灯または点滅することにより、運転者にエンジンオイルＯが劣化したことを警告する。本実施の形態では、ウォーニングランプ３０が警告手段を構成している。
なお、ウォーニングランプ３０の代わりに、音声による警告を行うスピーカー等を警告手段として用いてもよく、音による警告を行うブザー等を警告手段として用いてもよい。

また、ＲＡＭ４４の記憶領域には、エンジンオイルＯの交換後の車両の走行距離を計測する走行距離カウンタ４９と、エンジンオイルＯの交換後の経過期間を計測する経過期間カウンタ５０とが割り当てられている。

ＣＰＵ４２は、タイマー３１の時間情報に基づいてエンジンオイルＯの交換後の経過期間を計測して経過期間カウンタ５０に経過期間を記憶する。また、ＣＰＵ４２は、クランクポジションセンサ１１の検知情報に基づいてエンジンオイルＯの交換後の車両の走行距離を計測して走行距離カウンタ４９に走行距離を記憶する。

また、走行距離カウンタ４９および経過期間カウンタ５０のカウント値には上限値が設定されており、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、走行距離カウンタ４９のカウント値が上限値に達したこと、または、経過期間カウンタ５０のカウント値が上限値に達したことを条件として、ウォーニングランプ３０に駆動信号ＣＡを出力するようになっている。

また、走行距離カウンタ４９および経過期間カウンタ５０のカウント値の上限値は、ＲＯＭ４３の上限値記憶領域５１に記憶されている。
ウォーニングランプ３０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１から入力した駆動信号ＣＡに基づいて点灯または点滅することにより、運転者にエンジンオイルＯが劣化したことを警告する。

また、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１は、走行距離カウンタ４９のカウント値が上限値に到達する前、または、経過期間のカウント値が上限値に到達する前に、スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったものと判断した場合には、ウォーニングランプ３０に駆動信号ＣＡを出力する。

本実施の形態では、走行距離カウンタ４９を有するＲＡＭ４４および上限値記憶領域５１を有するＲＯＭ４３が走行距離設定手段を構成している。また、経過期間カウンタ５０を有するＲＡＭ４４および上限値記憶領域５１を有するＲＯＭ４３がオイル交換期間設定手段を構成している。

次に、作用を説明する。
スラッジの生成過程としては、燃料中のオレフィンやアロマティクス等の構造を有する炭化水素が燃焼室で燃焼した際に、スラッジ前駆体であるスラッジプリカーサが生成される。

このスラッジプリカーサは、主に燃焼室内の燃料の一部が完全燃焼せず、酸化反応により構造が変化することで、ピストン６を潤滑するエンジンオイルに捕捉される。
エンジンオイルに捕捉されたスラッジプリカーサは、シリンダボア５とピストン６との間を通してオイルパン４内に落下する。

エンジンオイルＯには、エンジンオイルＯの性能を付与するために数十％程度の添加剤が付与されているため、
添加剤コンポーネントには様々な種類があり、エンジンオイルＯに分散および清浄性能を付与する添加剤コンポーネントとして、例えば、ポリイソブテニルコハク酸イミド系の無灰分散剤がある。
また、特に高温時に酸中和および清浄性能を付与する添加剤コンポーネントとしては、Ｃａフォネート、Ｃａスルフォネート、Ｃａサリシート等の金属系清浄剤等がある。

エンジンオイルＯ中にスラッジプリカーサが混入すると、スラッジプリカーサが無灰分散剤によってエンジンオイルＯ中に分散するようになる。

ところが、エンジン１の使用に応じてエンジンオイルＯの分散性能の低下が進行するとともに、エンジンオイルＯ中に捕捉されたスラッジプリカーサが運転状態に応じて増大していくと、スラッジプリカーサ同士が重合して、分子量の大きい不溶解成分となり、この不溶解成分が凝集若しくは沈殿すると、スラッジとなる。

ここで、不溶解成分が凝集若しくは沈殿する反応は、エンジン１内部で燃焼によって生じた水分が冷やされることにより生成される水と、シリンダとピストンとの間を通過するブローバイガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）、やＳＯｘ（硫黄酸化物）との反応によって発生する酸性物質、特に硝酸によって促進される。

このため、エンジンオイルＯに酸中和能力を付与してＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）との反応によって発生する酸性物質、特に硝酸と、不溶解成分との反応を阻害して、不溶解成分が凝集若しくは沈殿してスラッジが形成されるのを抑制するようにしている。

上述したように不溶解成分となる前のスラッジプリカーサは、主に燃料の燃焼によって生成され、低温になる程、エンジンオイルＯに溶解し易くエンジンオイルＯへの捕集率が高くなる性質を有する。
このスラッジプリカーサは、燃料の一次生成物であって、生成過程にはエンジンオイルＯの性能は、関与しない。

本実施の形態では、このスラッジプリカーサの性質に基づき、エンジン１の温度と燃料噴射量とに基づいて、オイルパン４に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定してエンジンオイルＯの劣化を判定することにより、エンジンオイル交換後の車両の走行距離や経過期間等の運転状態やエンジンオイルＯの性能にかかわらずにエンジンオイルＯの劣化を判定するものである。

図４は、オイル劣化判定処理を実行するためのオイル劣化判定制御プログラムのフローチャートであり、このオイル劣化判定制御プログラムは、ＣＰＵ４２によって実行される。
まず、ＣＰＵ４２は、経過期間カウンタ５０のカウント値に基づいてエンジンオイルＯの交換後の経過期間を取得する（ステップＳ１）。

ＣＰＵ４２は、経過期間カウンタ５０のカウント値が上限値（例えば、３６５日）に達したか否かを判別し（ステップＳ２）、カウント値が上限値に達したものと判断した場合には、ウォーニングランプ３０に駆動信号ＣＡを出力してウォーニングランプ３０を点灯あるいは点滅させ（ステップＳ７）、今回の処理を終了する。

ウォーニングランプ３０が点灯あるいは点滅すると、運転者は、オイルパン４内のエンジンオイルＯを交換する作業を実施することになる。なお、オイルパン４内のエンジンオイルＯが交換され、運転者により操作スイッチ２９が操作されると、操作スイッチ２９からオン信号がＥＦＩ−ＥＣＵ４１に出力される。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１のＣＰＵ４２は、操作スイッチ２９のオン信号を認識した場合に、走行距離カウンタ４９、経過期間カウンタ５０および蓄積カウンタ４８のカウント値をリセットする。

そして、ＣＰＵ４２は、現在の日時をエンジンオイル交換情報として経過期間カウンタ５０に記憶するとともに、走行距離カウンタ４９のカウント値および蓄積カウンタ４８のカウント値を零にリセットする初期化処理を実行する。

一方、ＣＰＵ４２は、経過期間カウンタ５０のカウント値が上限値未満であるものと判断した場合には、走行距離カウンタ４９のカウント値に基づいてエンジンオイルＯの交換後の走行距離を取得する（ステップＳ３）。

ＣＰＵ４２は、走行距離カウンタ４９のカウント値が上限値（例えば、５００００ｋｍ）に達したか否かを判別し（ステップＳ４）、カウント値が上限値に達したものと判断した場合には、ウォーニングランプ３０に駆動信号ＣＡを出力してウォーニングランプ３０を点灯あるいは点滅させ（ステップＳ７）、今回の処理を終了する。

ウォーニングランプ３０が点灯あるいは点滅すると、運転者は、オイルパン４内のエンジンオイルＯを交換する作業を実施することになる。なお、オイルパン４内のエンジンオイルＯが交換され、運転者により操作スイッチ２９が操作されると、操作スイッチ２９からオン信号がＥＦＩ−ＥＣＵ４１に出力される。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１のＣＰＵ４２は、操作スイッチ２９のオン信号を認識した場合に、走行距離カウンタ４９、経過期間カウンタ５０および蓄積カウンタ４８のカウント値をリセットして上述した初期化処理を実行する。

一方、ＣＰＵ４２は、走行距離カウンタ４９のカウント値が上限値未満であるものと判断した場合には、スラッジプリカーサの蓄積量を算出する処理を実行する（ステップＳ５）。
このスラッジプリカーサの蓄積量を算出する処理にあっては、ＣＰＵ４２は、タイマー３１からの時間情報に基づいて前回の検知時機から今回の検知時機の間の検知期間にインジェクタ２７から噴射された燃料量を算出する。

次いで、水温センサ２８の検知情報に基づいてエンジン１の温度を検知し、このエンジン１の温度からエンジンオイルに捕捉されたスラッジプリカーサの温度を推定する。

次いで、ＣＰＵ４２は、図３のスラッジプリカーサ蓄積マップ３２を参照し、水温センサ２８の検知情報に基づいてエンジン１の温度に対応する単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量Ｙを取得する。

また、ＣＰＵ４２は、前回の検知時機から今回の検知時機の間の検知期間Ｔにインジェクタ２７から噴射された燃料量Ｑを算出する。
ＣＰＵ４２は、スラッジプリカーサの蓄積量Ｙと、検知期間Ｔの間の燃料量Ｑとに基づき、下記（１）式に従って検知期間ＴにエンジンオイルＯに蓄積されたスラッジプリカーサの蓄積量ＡＣを算出する。
ＡＣ＝Ｙ×Ｑ.........（１）

ＣＰＵ４２は、スラッジプリカーサの蓄積量ＡＣを蓄積カウンタ４８に加算することにより、一定期間毎、すなわち、検知期間Ｔ毎にエンジンオイルＯに蓄積されたスラッジプリカーサの総蓄積量を把握することができる。

ＣＰＵ４２は、スラッジプリカーサの蓄積量を算出する処理を実行する毎に、蓄積カウンタ４８に蓄積（加算）されるスラッジプリカーサの蓄積量が一定値である上限値に到達したか否かを判別する（ステップＳ６）。

ＣＰＵ４２は、蓄積カウンタ４８に蓄積されるスラッジプリカーサの蓄積量が上限値に到達していないものと判断した場合には、ステップＳ１に処理を移す。また、ＣＰＵ４２は、蓄積カウンタ４８に蓄積されるスラッジプリカーサの蓄積量が上限値に到達したものと判断した場合には、ウォーニングランプ３０に駆動信号ＣＡを出力してウォーニングランプ３０を点灯あるいは点滅させ（ステップＳ７）、今回の処理を終了する。

ウォーニングランプ３０が点灯あるいは点滅すると、運転者は、オイルパン４内のエンジンオイルＯを交換する作業を実施することになる。なお、オイルパン４内のエンジンオイルＯが交換され、運転者により操作スイッチ２９が操作されると、操作スイッチ２９からオン信号がＥＦＩ−ＥＣＵ４１に出力される。

ＥＦＩ−ＥＣＵ４１のＣＰＵ４２は、操作スイッチ２９のオン信号を認識した場合に、走行距離カウンタ４９、経過期間カウンタ５０および蓄積カウンタ４８のカウント値をリセットして上述した初期化処理を実行する。

このように本実施の形態のオイル劣化判定装置は、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１のＣＰＵ４２が、検知時機を含む一定の検知期間毎にエンジン１の燃焼室７に噴射された燃料量を算出し、エンジン１の現在の温度に基づいて算出された単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量の算出値と、前回の検知時機から今回の検知時機の間の検知期間に噴射された燃料量の算出値とに基づいてオイルパン４に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定し、このスラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったときに、エンジンオイルＯが劣化したものと判断する。

このため、ＣＰＵ４２は、燃料の一次生成物であって、生成過程にエンジンオイルＯの性能が関与しないスラッジプリカーサの蓄積量に基づいてエンジンオイルＯの劣化を判定することができる。

したがって、ＣＰＵ４２は、エンジンオイルＯの劣化を正確に判定することができる。この結果、運転者に対して適切な時機にエンジンオイルＯの交換の実施を促すことができる。

また、本実施の形態のオイル劣化判定装置は、エンジン１の温度を検知する水温センサ２８を有し、ＣＰＵ４２は、水温センサ２８の検知情報に基づいて単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量を算出するようになっている。

このため、エンジン１の温度、すなわち、エンジン１に加わる負荷等のように実際の運転状態に応じたスラッジプリカーサの蓄積量を推定することができ、エンジンオイル交換後の車両の走行距離や経過期間等の運転状態にかかわらず、エンジンオイルＯの劣化を正確に判定することができる。

また、本実施の形態のオイル劣化判定装置は、ＥＦＩ−ＥＣＵ４１から入力した駆動信号ＣＡに基づいてエンジンオイルＯが劣化したことを警告するウォーニングランプ３０を有するので、運転者に対して適切な時機にエンジンオイルＯの交換の実施を確実に促すことができる。

また、本実施の形態のオイル劣化判定装置は、オイルパン４に貯留されるエンジンオイルＯの交換期間を設定する手段として、エンジンオイルＯの交換後の経過期間を計測する経過期間カウンタ５０とエンジンオイルＯの交換後の車両の走行距離を計測する走行距離カウンタ４９とを有するＲＡＭ４４と、上限値記憶領域５１を有するＲＯＭ４３とを備えている。

そして、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４３の上限値記憶領域５１に設定された経過期間や走行距離の上限値に到達する前に蓄積カウンタ４８のスラッジプリカーサの蓄積量のカウント値が上限値以上となったことを条件として、エンジンオイルＯが劣化しているものと判定するので、エンジンオイルＯの交換後のエンジンオイルＯの経過期間や走行距離の上限値に到達する前にエンジンオイルＯの劣化を判定することができる。

すなわち、エンジン１の負荷が小さい運転状態、例えば、エンジン１を低温で運転する機会が多い運転者は、エンジン１の負荷が大きい運転状態、例えば、エンジン１を高温で運転する機会が多い運転者に比較してスラッジプリカーサがエンジンオイルＯに捕集される量が多くなり、比較的早期にスラッジが形成される可能性がある。

このため、エンジンオイル交換後のオイルパン４内のエンジンオイルＯの経過期間や走行距離の上限値に到達する前にエンジンオイルＯが劣化してしまうおそれがあり、エンジン１が汚損してしまう。

本実施の形態のＣＰＵ４２は、上限値記憶領域５１に設定された経過期間や走行距離の上限値の上限値に到達する前にスラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、エンジンオイルＯが劣化しているものと判定するよう構成した。

したがって、エンジン１の運転状態が低温で運転する機会が多く、スラッジプリカーサがエンジンオイルＯに捕集される量が多い状況下にある場合等に経過期間や走行距離の上限値に到達する前にエンジンオイルＯの劣化を判定することができる。

このため、実際のエンジン１の運転状態に応じてスラッジプリカーサの蓄積量を推定することができ、エンジンオイル交換後の車両の走行距離を経過期間等の運転状態にかかわらず、エンジンオイルＯの劣化を正確に判定することができる。

また、実際のエンジン１の運転状態に応じてスラッジプリカーサの蓄積量を推定することができるため、経過期間の上限値を長くしたり、走行距離の上限値を大きくすることができ、経過期間や走行距離に余裕を持たせることができる。

これに加えて、運転者等のユーザやディーラーが、エンジンオイルＯの交換を実施する時機を厳密に管理しなくても、運転状態に応じた最適な交換時機をユーザやディーラーに通知することができる。

また、運転を長期間行わずに車両を放置することにより、経過期間が上限値に達した場合には、ＣＰＵ４２は、エンジンオイルＯが酸化劣化したものと判断してウォーニングランプ３０による警告を行うので、運転者に対して適切な時機にエンジンオイルＯの交換の実施を促すことができる。

なお、本実施の形態では、温度検知手段を水温センサ２８から構成し、エンジン１の温度を水温センサ２８に基づいて検知しているが、オイルパン４に温度検知手段としての油温センサを設け、この油温センサからエンジン１の温度を検知するようにしてもよい。
また、温度検知手段として、シリンダボア５の温度を直接的に検知するセンサをシリンダボア５に取付け、このセンサによってエンジン１の温度を検知するようにしてもよい。

また、クランクポジションセンサ１１、エアフローメータ２０、吸気温センサ２１、スロットルポジションセンサ２４、酸素センサ２５等の各センサの少なくとも１つ以上のセンサから入力された情報に基づいてエンジン１の負荷を推定し、エンジン１の負荷に応じてエンジン１の温度を推定するようにしてもよい。

この場合には、上記各センサの検知情報とエンジン１の温度とを関連付けたマップを用いるようにすればよい。

また、本実施の形態の内燃機関のオイル劣化判定装置は、オイル劣化判定装置を車両用内燃機関に適用した例について説明したが、動力源として内燃機関を用いるものであれば適用可能であり、例えば、所謂ハイブリッド車や自動二輪車等に搭載される内燃機関はもとより、船舶や建設機械等のように車両以外のものに搭載される内燃機関にも適用可能である。

以上のように、本発明に係る内燃機関のオイル劣化判定装置は、車両の運転状態にかかわらずにオイルの劣化を正確に判定することができるという効果を有し、内燃機関を循環するオイルが劣化したことを判定する内燃機関のオイル劣化判定装置等として有用である。

１ エンジン（内燃機関）
４ オイルパン（オイル貯留手段）
５ シリンダボア（気筒）
２８ 水温センサ（温度検知手段）
３０ ウォーニングランプ（警告手段）
４１ ＥＦＩ−ＥＣＵ（オイル劣化判定手段）
４３ ＲＯＭ（オイル交換期間設定手段、走行距離設定手段）
４４ ＲＡＭ（オイル交換期間設定手段、走行距離設定手段）
Ｏ エンジンオイル（オイル）

Claims (6)

1. 内燃機関を循環するオイルの劣化を判定する内燃機関のオイル劣化判定装置であって、
   前記内燃機関の温度と燃料噴射量とに基づいて、オイル貯留手段に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定することにより、オイルの劣化を判定するオイル劣化判定手段を有し、
   前記オイル劣化判定手段は、検知時機を含む一定の検知期間毎に前記内燃機関の気筒内に噴射された燃料量を算出し、
   前記内燃機関の現在の温度に基づいて算出された単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量の算出値と、前回の検知時機から今回の検知時機の間の前記検知期間に噴射された燃料量の算出値とに基づいて前記オイル貯留手段に蓄積されるスラッジプリカーサ量を推定することを特徴とする内燃機関のオイル劣化判定装置。
2. 前記オイル劣化判定手段は、前記スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定することを特徴とする請求項１に記載のオイル劣化判定装置。
3. 前記内燃機関の温度を検知する温度検知手段を有し、
   オイル劣化判定手段は、前記温度検知手段の検知情報に基づいて単位燃料量当たりのスラッジプリカーサの蓄積量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のオイル劣化判定装置。
4. 前記オイル劣化判定手段から入力した駆動信号に基づいてオイルが劣化したことを警告する警告手段を備え、
   前記オイル劣化判定手段は、スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、前記警告手段に前記駆動信号を出力することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のオイル劣化判定装置。
5. 前記オイル貯留手段に貯留されるオイルの交換期間の上限値を設定するオイル交換期間設定手段を有し、
   前記オイル劣化判定手段は、前記オイル交換期間設定手段に設定された交換期間の上限値に到達する前に前記スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載のオイル劣化判定装置。
6. 車両の走行距離の上限値を設定する走行距離設定手段を有し、
   前記オイル劣化判定手段は、前記走行距離設定手段に設定された走行距離の上限値に到達する前に前記スラッジプリカーサの蓄積量が一定値以上となったことを条件として、オイルが劣化しているものと判定することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載のオイル劣化判定装置。

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