JP6281576B2 - エンジンオイルの劣化診断装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、エンジンオイルの劣化診断装置に関する。

特許文献１には、エンジン回転数と、燃料噴射量（つまり、エンジン負荷）とに基づいて、スモークの発生量を推定演算すると共に、推定したスモーク量を積算した値に基づいて、オイルの劣化状態を診断することが記載されている。これにより、エンジンの運転状態に基づいて、オイルの劣化状態を精度良く診断することが可能になる。

実公平１−３８２５０号公報

ところが、本願発明者らの検討によれば、エンジン回転数とエンジン負荷とからなるエンジンの運転状態に基づいてスモークの発生量を推定することは、推定精度が低いことが判明した。例えば暖気完了前のように、燃焼室の温度状態が低いときは、燃料が気化し難いため、必要な気化燃料量を確保できるように、燃料噴射量を増量する制御が行われる。しかしながら、燃料噴射量を増量すると燃料の噴射期間が長くなるから、噴射期間の終盤が圧縮行程の遅い時期になって、噴射期間の終盤に噴射した燃料がスモークになりやすい。つまり、エンジンの運転状態が同じであっても燃焼室の温度状態に応じて、発生するスモーク量が変化し得る。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スモーク量の推定精度を高めることで、エンジンオイルの劣化状態の診断精度を高めることにある。

ここに開示する技術は、所定期間内にエンジンの燃焼室内で発生するスモーク量を推定演算するよう構成されたスモーク発生量推定手段を備え、推定演算したスモーク量を積算した積算値に基づいてエンジンオイルの劣化度合いを診断するよう構成されたエンジンオイルの劣化診断装置を対象とする。

エンジンオイルの劣化診断装置は、エンジン回転数を検出するよう構成された手段と、エンジン負荷を推定又は決定するよう構成された手段と、燃焼室温度を推定又は検出するよう構成された手段と、を備え、前記スモーク発生量推定手段は、前記エンジン回転数と、前記エンジン負荷に関係する負荷パラメータと、に基づいて、スモーク量を算出し、前記スモーク発生量推定手段はまた、前記燃焼室の温度に相関関係のある温度パラメータに基づき、前記温度パラメータが所定の第１温度を下回るときには、算出したスモーク量を増量する補正を行う。

この構成によると、スモーク発生量推定手段は、エンジン回転数と、エンジン負荷に関係するパラメータとに基づいて、スモーク量を算出すると共に、算出したスモーク量を、燃焼室の温度に相関関係のある温度パラメータに基づいて補正することによって、スモーク量を推定演算する。

具体的に、スモーク発生量推定手段は、温度パラメータが所定の第１温度を下回るときには、エンジンの運転状態に基づいて算出したスモーク量を増量する補正を行う。燃焼室の温度状態が低いときには、燃料が気化し難い上に、必要な気化燃料量を確保するために、燃料噴射量を増量する。燃料噴射量の増量によって、エンジンの運転状態（回転数、及び、い負荷）が同じであっても、燃焼室の温度状態が低いときには、高いときよりもスモーク量が増える傾向にある。

前記の構成は、燃焼室の温度に相関関係のある温度パラメータに基づいて、算出したスモーク量を補正することにより、スモーク量の推定精度を高めることが可能になる。尚、エンジンの運転状態によっては、第１温度を下回るときであってもスモーク量が増えないこともある（例えば、燃焼室の温度の高低にかかわらず、スモーク量がゼロの場合等）。従って、第１温度を下回るときであってもスモーク量の補正を実質的に行わない場合がある。

そして、精度よく推定演算したスモーク量を積算した積算値に基づいて、エンジンオイルの劣化度合いを診断することにより、エンジンオイルの劣化度合いの診断精度も高まる。その結果、エンジンオイルの交換を適切なタイミングでユーザに促すことが可能になる。このことにより、エンジンの劣化を抑制することも可能になる。

前記スモーク発生量推定手段は、前記温度パラメータが前記第１温度よりも低い第２温度以下のときには、低回転域では、前記エンジンの回転数が高くなるほど、前記スモーク量が少なくなるよう推定演算し、前記低回転域よりも回転数の高い高回転域では、前記エンジンの回転数が高くなるほど、前記スモーク量が多くなるように推定演算する、としてもよい。

一般的に、エンジンの回転数が低いときには、燃焼室内のガス流動が弱くなるため、気筒内に噴射した燃料が燃焼室の壁面に付着しやすくなると共に、混合気が不均質になりやすい。よって、エンジン回転数が低いほど、スモークが発生しやすい。エンジン回転数が高くなれば、スモーク量は少なくなる。

従って、温度パラメータが第２温度以下のときであって、エンジンの回転数が相対的に低い低回転域では、エンジンの回転数が高くなるほど、スモーク量が少なくなるように推定演算する。これにより、スモーク量の推定精度が向上する。

ここで、エンジンの回転数が相対的に高い高回転域では、クランク角変化に対する実時間が短くなる。前述したように、温度パラメータが第２温度以下のとき、言い換えると、燃焼室の温度状態が低いときには、燃料が気化し難い上に、温度状態が低いために燃料噴射量が増量される。そのため、燃料の噴射期間（つまり、噴射に必要な実時間）が長くなる。温度パラメータが第２温度以下のときでかつ、エンジンの回転数が高い高回転域では、回転数が高くなると、噴射期間の終盤に噴射した燃料が燃焼室の壁面に付着しやすくなり、スモークの発生量が増える。

そこで、温度パラメータが第２温度以下のときの高回転域では、エンジンの回転数が高くなるほど、スモーク量が多くなるように推定演算する。このことで、スモーク量の推定精度が向上する。

前記スモーク発生量推定手段は、前記温度パラメータが前記第２温度を超えかつ、前記第１温度を下回るときには、前記高回転域における、前記エンジンの回転数が高くなることに対する、前記スモーク量の増大割合を、前記温度パラメータが高くなるほど小さくする、としてもよい。

前述したように、温度パラメータが低いときには燃料噴射量が増えるため、高回転域においては、エンジンの回転数が高くなるに従いスモーク量が増大する。一方、温度パラメータが高くなれば、燃料噴射量が、その分、減るため、スモークが発生し難くなる。つまり、高回転域において、エンジンの回転数が高くなることに対する、スモーク量の増大割合は、温度パラメータが高くなると減少する。尚、スモーク量の増大割合は、横軸にエンジンの回転数、縦軸にスモーク量とした二次元平面における傾きと定義することができる。

従って、温度パラメータが第２温度を超えかつ、第１温度を下回るときには、高回転域における、エンジンの回転数が高くなることに対する、スモーク量の増大割合を、温度パラメータが高くなるほど小さくする。このことにより、スモーク量の推定精度が向上する。

前記スモーク発生量推定手段は、前記温度パラメータが前記第１温度の時の、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記スモーク量との関係を示す第１温度データと、前記温度パラメータが前記第２温度の時の、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記スモーク量との関係を示す第２温度データと、を有し、前記スモーク発生量推定手段は、前記温度パラメータが前記第１温度以上のときには、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第１温度データとに基づいて前記スモーク量を推定演算しかつ、前記温度パラメータが前記第２温度以下のときには、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第２温度データとに基づいて前記スモーク量を推定演算し、前記スモーク発生量推定手段はまた、前記温度パラメータが、前記第２温度を超えかつ、前記第１温度を下回るときには、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第１温度データとから第１温度スモーク量を算出すると共に、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第２温度データとから第２温度スモーク量を算出しかつ、前記第１温度スモーク量と前記第２温度スモーク量との線形補間によって、前記スモーク量を推定演算する、としてもよい。ここで、第１温度データ及び第２温度データはそれぞれ、実機において得られたデータとしてもよい。

前記の構成によると、温度パラメータが第１温度以上のとき、言い換えると、燃焼室の温度状態が所定よりも高いときには、温度が変化しても、発生するスモーク量に大きな変化はない。このため、エンジンの回転数と、負荷パラメータと、第１温度データとに基づいて、スモーク量を推定演算する。つまり、スモーク量は、エンジンの運転状態と第１温度データとに基づいて推定演算され、温度が変化しても、スモーク量は変わらない。これにより、精度よく、スモーク量を推定演算することが可能になる。尚、ここでいうスモーク量の推定演算には、スモーク量をゼロと推定演算することも含まれる。

温度パラメータが第２温度以下のとき、言い換えると、燃焼室の温度状態が所定よりも低いときには、エンジンの回転数と、負荷パラメータと、第２温度データとに基づいて、スモーク量を推定演算する。つまり、スモーク量は、エンジンの運転状態と第２温度データとに基づいて推定演算される。

温度パラメータが第２温度を超えかつ、第１温度を下回るときには、第１温度データと第２温度データとの両方を利用する。具体的には、エンジンの回転数と、負荷パラメータと、第１温度データとから第１温度スモーク量を算出する。また、エンジンの回転数と、負荷パラメータと、第２温度データとから第２温度スモーク量を算出する。そうして、第１温度スモーク量と第２温度スモーク量との線形補間によって、当該温度パラメータ時のスモーク量を推定演算する。こうすることで、スモーク発生量推定手段が有するデータ量（つまり、記憶するデータ量）をできるだけ少なくしながら、スモーク量の推定精度を向上させることが可能になる。

以上説明したように、前記のエンジンオイルの劣化診断装置によると、エンジンの運転状態に加えて、燃焼室の温度状態を考慮してスモーク量を推定演算することにより、推定精度が向上し、エンジンオイルの劣化度合いの診断精度を高めることができる。

図１は、エンジンオイルの劣化診断装置が適用されるエンジンシステムを例示する概念図である。 図２は、エンジンオイルの劣化診断装置におけるスモーク発生量推定手段の構成を示すブロック図である。 図３は、スモーク量の推定演算に利用する第１温度データマップと第２温度データマップとを示す概念図である。 図４は、高負荷域における、エンジン回転数とスモーク発生量との関係を例示する図である。 図５は、所定のエンジン運転状態における、水温とスモーク量の推定値との関係を示す図である。 図６は、エンジンオイルの劣化診断に係るフローチャートである。 図７は、エンジンシステムの構成を示すブロック図である。

以下、エンジンオイルの劣化診断装置について、図を参照しながら説明する。尚、以下の説明は、エンジンオイル劣化診断装置の例示である。図１は、エンジンオイル劣化診断装置１０（図２参照）が適用されるエンジンシステム１を例示している。図７は、エンジンシステム１の構成を示すブロック図である。

エンジンシステム１は、火花点火式内燃機関として構成されたエンジン２を備えている。エンジン２は、ターボ過給機付きエンジンである。エンジン２は、図示は省略するが、自動車等の車両における前部のエンジンルーム内で、いわゆる横置きに搭載される。エンジン２は縦置きであってもよい。エンジン２の出力軸であるクランクシャフト２１は、図示を省略する変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン２の出力を駆動輪に伝達することによって、車両が走行する。

エンジン２は、シリンダブロック２２と、シリンダブロック２２の上に載置されるシリンダヘッド２３と、を備えている。シリンダブロック２２の内部には、複数の気筒２４が設けられている。この例では、エンジン２は、４つの気筒２４を有する。４つの気筒２４は、図１における紙面に垂直な方向に並んで配置されている。尚、エンジン２が有する気筒２４の数、及び、気筒２４の配列は、特定の数及び配列に限定されない。

シリンダブロック２２の下側には、エンジンオイルを貯留するオイルパン２９が取り付けられている。シリンダブロック２２によって、クランクシャフト２１を収容するクランクケース２６が区画される。エンジン２は、クランクシャフト２１の回転数、つまりエンジン２の回転数を検知するクランク角センサ２１１を有している。

クランクシャフト２１は、一部の図示を省略するコネクティングロッド２７１を介してピストン２７に連結されている。ピストン２７は、各気筒２４内に往復動可能に内挿されている。ピストン２７と、シリンダヘッド２３と、気筒２４とは、燃焼室２８を区画形成する。

シリンダヘッド２３には、気筒２４毎に吸気ポート２３１が形成されている。吸気ポート２３１は、燃焼室２８に連通する。吸気ポート２３１には、燃焼室２８と吸気ポート２３１との間を遮断可能な吸気バルブ３１が配設されている。吸気バルブ３１は、吸気動弁機構３２によって駆動される。吸気バルブ３１は、所定のタイミングで吸気ポート２３１を開閉する。

シリンダヘッド２３にはまた、気筒２４毎に排気ポート２３２が形成されている。排気ポート２３２は、燃焼室２８に連通する。排気ポート２３２には、燃焼室２８と排気ポート２３２との間を遮断可能な排気バルブ３３が配設されている。排気バルブ３３は、排気動弁機構３４によって駆動される。排気バルブ３３は、所定のタイミングで排気ポート２３２を開閉する。

吸気動弁機構３２及び排気動弁機構３４はそれぞれ、図示は省略するが、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを有する。これらのカムシャフトは、図示は省略するが、タイミングチェーンを介してクランクシャフト２１に駆動連結される。吸気カムシャフト及び排気カムシャフトはそれぞれ、クランクシャフト２１の回転に連動して回転する。

吸気動弁機構３２は、吸気バルブ３１のリフト量及び吸気バルブ３１の開弁期間を変更可能に構成されている。吸気動弁機構３２は、公知の様々な構成を採用することが可能である。吸気動弁機構３２は、例えばカムシャフトによって昇圧される油圧を利用することによって、吸気バルブ３１のリフト量及び吸気バルブ３１の開弁期間を、連続的に変更する構成を採用してもよい。吸気動弁機構３２は、図では明示していないが、エンジン制御部７からの信号を受けて、吸気バルブ３１のリフト量及び吸気バルブ３１の開弁期間を変更する。

排気動弁機構３４も、排気バルブ３３のリフト量及び排気バルブ３３の開弁期間を変更可能に構成されている。排気動弁機構３４は、公知の様々な構成を採用することが可能である。排気動弁機構３４は、例えばカムシャフトによって昇圧される油圧を利用することによって、排気バルブ３３のリフト量及び排気バルブ３３の開弁期間を、連続的に変更する構成を採用してもよい。排気動弁機構３４は、図では明示していないが、エンジン制御部７からの信号を受けて、排気バルブ３３のリフト量及び排気バルブ３３の開弁期間を変更する。

吸気ポート２３１には、吸気通路５１が接続されている。吸気通路５１は、気筒２４に吸気を導く。吸気通路５１には、スロットルバルブ５１１が介設している。スロットルバルブ５１１は、電気制御式である。エンジン制御部７が出力した制御信号を受けたスロットルアクチュエータ５１２が、スロットルバルブ５１１の開度を調整する。

吸気通路５１におけるスロットルバルブ５１１よりも上流には、ターボ過給機９のコンプレッサ９１が配設されている。コンプレッサ９１が作動することにより、吸気の過給を行う。スロットルバルブ５１１とコンプレッサ９１との間には、コンプレッサ９１により圧縮された空気を冷却するインタークーラ５１３が配設されている。

吸気通路５１におけるスロットルバルブ５１１よりも下流には、サージタンク５２１と、サージタンク５２１の下流側で４つの気筒２４のそれぞれに分岐される独立通路５２２とが設けられている。

吸気通路５１において、コンプレッサ９１よりも下流には、気筒２４に導入する吸入空気量と、吸気の温度とを検出するエアフローセンサ５０が配設されている。

排気ポート２３２には、排気通路５３が接続されている。排気通路５３には、ターボ過給機９のタービン９２が配設されている。タービン９２が排気ガス流により回転し、タービン９２の回転により、タービン９２と連結されたコンプレッサ９１が作動する。

排気通路５３には、排気ガスを、タービン９２をバイパスして流すための排気バイパス通路５３１が設けられている。排気バイパス通路５３１には、ウエストゲートバルブ９３が設けられている。ウエストゲートバルブ９３は、排気バイパス通路５３１を流れる排気ガスの流量を調整する。ウエストゲートバルブ９３の開度が大きいほど、排気バイパス通路５３１を流れる排気ガスの流量が増え、タービン９２を流れる流量が少なくなる。

排気通路５３において、タービン９２よりも下流には、排気ガスを浄化するよう構成された、第１触媒装置８１と第２触媒装置８２とが配設されている。排気通路５３にはまた、排気ガス中の酸素濃度を検知するための、２つのＯ_２センサ８３、８４が介設している。各Ｏ_２センサ８３、８４はそれぞれ、エンジン制御部７に検知信号を出力する。

シリンダヘッド２３には、気筒２４毎に燃料噴射弁４１が取り付けられている。燃料噴射弁４１は、気筒２４内に直接、燃料（ここでは、ガソリン、又は、ガソリンを含む燃料）を噴射するように構成されている。燃料噴射弁４１の構成は、どのようなものであってみよいが、例えば多噴口型の燃料噴射弁としてもよい。燃料噴射弁４１は、エンジン制御部７からの燃料噴射パルスに従って、所定の量の燃料を、所定のタイミングで、気筒２４内に噴射する。尚、図１の例では、燃料噴射弁４１を、気筒２４の吸気側の側部に取り付けている。気筒２４内における燃料噴射弁４の取り付け位置は、図例の位置に限らない。

シリンダヘッド２３にはまた、気筒２４毎に、点火プラグ４２が取り付けられている。点火プラグ４２は、シリンダヘッド２３の天井面において、電極が気筒２４の軸心上となるように取り付けられている。点火プラグ４２は、燃焼室２８内で火花を発生させることによって、燃焼室２８内の混合気に点火する。点火プラグ４２は、エンジン制御部７からの点火信号により、所望の点火タイミングで火花を発生させる。

エンジン２は、燃焼室２８から漏れ出たブローバイガスを、吸気通路５１に戻すため連通部６４を有している。連通部６４は、エンジン２のクランクケース２６と、サージタンク５２１とを互いに連通させるホースによって構成される。連通部６４は、クランクケース２６内のブローバイガスを、サージタンク５２１に導入する。サージタンク５２１には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ６５が取り付けられている。連通部６４は、ＰＣＶバルブ６５に接続される。ＰＣＶバルブ６５は、連通部６４を流れるブローバイガスの流量を調整する。ＰＣＶバルブ６５は、この構成例では、クランクケース２６と吸気通路５１との圧力差に応じて開度を変更する機械式に構成されている。尚、ＰＣＶバルブ６５は、サージタンク５２１ではなく、エンジン２のシリンダブロック２２の側面に設けるオイルセパレータ（図示省略）に取り付けるようにしてもよい。

エンジン２の冷却水通路には、冷却水温を検知する水温センサ２０が取り付けられている。また、後述するように、エンジン制御部７には、ユーザにエンジンオイルの交換を促すために点灯するオイル交換ランプ７１が接続されると共に、エンジンオイルの交換完了時に操作されるリセットスイッチ７２が接続される。尚、リセットスイッチは、ハードウエアスイッチに限らず、各種の操作画面が表示されるタッチパネル式の表示装置において設けられるソフトウエアスイッチとして構成される場合もある。

このエンジンシステム１は、エンジンオイルの劣化度合いを診断する劣化診断装置１０を備えている。劣化診断装置の診断結果に基づいて、エンジンシステム１は、ユーザに対して、エンジンオイルの交換を促す警告を行う。エンジンオイルの劣化を診断し、ユーザに対しエンジンオイルの交換を促すことは、タイミングチェーンの摩耗を抑制するためである。つまり、チェーンを潤滑するエンジンオイルにスモークが多く含まれると、タイミングチェーンの摩耗が進行し、エンジンの性能が低下する。そこで、エンジンオイルの劣化度合いを診断し、それに基づいて、適切なタイミングで、エンジンオイルの交換を、ユーザに促す。これによって、エンジンオイルが新しいものに交換されれば、タイミングチェーンの摩耗の進行を抑制することができ、エンジン性能の低下を抑制することが可能になる。尚、このエンジンシステム１において、ＰＣＶバルブ６５を電子制御式のものとし、クランクケース２６と吸気通路５１との圧力差に関わらず、エンジン２の運転状態に基づいて、必要時には、エンジン制御部７が、ＰＣＶバルブ６５の開度を大きくすることにより、クランクケース２６内の換気を適切なタイミングで行うようにしてもよい。これによっても、エンジンオイルに燃料及びスモークが混入することを抑制することができる。

図２は、エンジンオイルの劣化診断装置１０におけるスモーク発生量推定手段１００の構成を示している。スモーク発生量推定手段１００は、エンジン制御部７によって構成される。

スモーク発生量推定手段１００は、所定期間内（例えば０．１ｓｅｃ）にエンジン２の燃焼室２８内で発生するスモーク量を推定演算する。エンジンオイルの劣化診断装置１０は、推定演算されたスモーク量を積算すると共に、積算したスモーク量が所定量に達したときに、オイル交換ランプ７１を点灯させる。

スモーク発生量推定手段１００は、スモーク量の推定演算を、エンジン回転数、エンジン負荷、及び燃焼室２８の温度状態に基づいて行う。エンジン回転数は、クランク角センサ２１１の検出信号に基づいて検出される。エンジン負荷は、この例では、アクセル開度センサ２１２、車速センサ２１４、変速機のギヤ段検出手段２１３の検出値に基づいて決定される。尚、エンジン負荷は、エアフローセンサ５０によって検知される、気筒２４内に導入される吸入空気量と吸気温度とにより推定してもよい。また、エンジン負荷は、例えば燃料噴射量に基づいて推定してもよい。

燃焼室温度は、この例では、エンジン２の冷却水温に基づく。つまり、水温センサ２０の検出信号を利用する。冷却水温は、燃焼室温度に比例する。尚、燃焼室温度は、冷却水温に代えて、当該燃焼室温度と相関関係がある、エンジンオイルの温度や排気ガスの温度に基づいてもよい。また、燃焼室２８の温度を、直接検出するようにしてもよい。

スモーク発生量推定手段１００は、２つの温度データマップを有している。図３は、２つの温度データマップを概念的に示している。温度データマップは、高水温Ｈ（つまり、第１温度パラメータ、例えば９０℃）のときの第１温度データマップ１０１、及び、冷却水温が低水温Ｌ（つまり、第２温度パラメータ、例えば２０℃）のときの第２温度データマップ１０２である。各データマップ１０１、１０２は、例えば実機において得られたデータに基づいて作成してもよい。また、シミュレーションによって得られたデータに基づいて作成してもよい。

図３に示す例では、各データマップ１０１、１０２は、エンジン回転数を「行」、エンジン負荷を「列」にしたマトリックス状である。各データマップ１０１、１０２は、エンジン回転数とエンジン負荷とからなるエンジンの各運転状態に対し、燃焼室２８内で発生し得るスモーク量（ｌ_ｉｊ及びｈ_ｉｊ、但し、ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜３）を示している。各データマップ１０１、１０２において、エンジン回転数は、低回転、中回転、及び高回転の３つに分けられている。また、エンジン負荷は、低負荷、中負荷、及び高負荷の３つに分けられている。尚、エンジン２の回転数領域は、図例のように３つに分割することに限定されず、２つに分割してもよいし、４つ以上に分割してもよい。同様に、エンジン２の負荷領域も、図例のように３つに分割することに限定されず、２つに分割してもよいし、４つ以上に分割してもよい。

ここで、エンジン２の運転状態の変化に対する、スモーク量の変化の傾向について、図３及び図４を参照しながら説明をする。図３に示す第１温度データマップ１０１及び第２温度データマップ１０２における「多」「中」「少」はそれぞれ、スモーク量（ｌ_ｉｊ及びｈ_ｉｊ）の程度を示している。尚、「少」には、スモーク量がゼロの場合も含まれる。

先ず、第１温度データマップ１０１に示す高水温時のスモークの発生傾向について説明をする。高水温時においては、エンジン負荷が低負荷及び中負荷のときには、エンジン回転数の高低にかかわらず、スモークの発生量は「少」になる。エンジン負荷が高負荷のとき（このエンジンは、過給機付きエンジンであるため、充填量が１．０以上となる高負荷時）には、エンジン回転数が低いとスモーク量が「中」になり、エンジン回転数が高いとスモーク量が「少」になる。エンジン負荷が高負荷のときには、燃料噴射量が多くなることで、低負荷や中負荷と比べてスモークが発生しやすくなる。ここで、エンジン回転数が低いと、燃焼室２８内のガス流動が弱くなるため、燃焼が燃焼室２８の壁面に付着しやすくなると共に、混合気の濃度が不均一になりやすい。エンジン回転数が高いと、燃焼室２８内のガス流動が強くなるため、燃料が燃焼室２８の壁面に付着し難くなる。一方、高水温時の高回転時には燃焼室２８内の壁面温度も高くなるため、仮に燃料が壁面に付着しても、燃料が気化しやすい。さらに、ガス流動が強いため、混合気の濃度が均一になりやすい。そのため、高水温時でかつ、エンジン負荷が高負荷のときには、図４に示すように、エンジン回転数が低いほど、スモーク量が増える傾向になる。図４におけるｈ_１１、ｈ_１２，ｈ_１３は、図３におけるｈ_１１，ｈ_１２、ｈ_１３に対応する。但し、高水温時には、低水温時と比較して発生するスモーク量自体は少ない。

次に、第２温度データマップ１０２に示す低水温時のスモークの発生傾向について説明をする。低水温時には、高水温時と比較してスモーク量は多くなる。これは、低水温時には、燃焼室温度も低いため、燃料が気化し難いこと、及び、燃料が気化し難いため、エンジン制御部７で推定又は決定したエンジン負荷を得るために必要な気化燃料量が確保できるよう、燃料噴射量を高水温時の同一エンジン負荷での運転時よりも増量補正することに起因する。燃料噴射量を増量すると、燃料噴射弁４１の、一回の燃焼に対する燃料噴射期間が長くなって、噴射期間の終盤に噴射した燃料が、燃焼室２８の壁面等に付着しやすくなる。低水温時には、燃焼室２８の壁面温度も低く、付着した燃料が気化し難いため、高水温時よりもスモーク量が増える。

低水温時においても、エンジン負荷が低負荷及び中負荷のときには、高負荷時に比べてスモーク量は相対的に少なくなる。また、エンジン負荷が低負荷のときに、エンジン回転数が低いとスモーク量が「中」になり、エンジン回転数が高いとスモーク量が「少」になる傾向は、前記と高温時と同様である。

一方で、低水温時におけるエンジン負荷が中負荷又は高負荷のときには、エンジン回転数の高低に対するスモーク量の発生傾向は、高水温時とは異なる。つまり、図４に示すように、エンジン回転数が相対的に低い低回転域（図４における左半分の領域）では、エンジン回転数が高くなるほど、スモーク量は減少する。尚、図４におけるｌ_１１、ｌ_１２，ｌ_１３は、図３におけるｌ_１１，ｌ_１２、ｌ_１３に対応する。前述したように、エンジン回転数が高くなるに従って、燃焼室２８内のガス流動が強くなるため、燃料が燃焼室２８の壁面に付着し難くなると共に、ガス流動が強いことで、混合気の濃度が均一になりやすいためである。

これに対し、低水温時のエンジン回転数が相対的に高い高回転域（図４における右半分の領域）では、エンジン回転数が高くなるほど、スモーク量が増大する。これは、低水温でかつ、エンジン２の負荷が相対的に高いため、燃料噴射量が大幅に増えて、燃料の噴射期間（つまり、噴射に必要な実時間）が長くなることに加えて、エンジン２の回転数が高くなることで、クランク角変化に対する実時間が短くなり、噴射期間の終盤が、圧縮行程の遅い時期（例えば圧縮行程の後半）に相当し、噴射期間の終盤に噴射した燃料が燃焼室２８の壁面に付着しやすくなるためである。高水温時であれば、燃焼室温度が高いので、壁面に付着しても気化しやすいが、低水温時であるため、壁面に付着した燃料は気化し難く、よって、スモークが発生しやすくなる。

従って、図４に示すように、低水温時の中高負荷時には、エンジン２の回転数の高低に対し、スモーク量の発生傾向が高水温時とは異なる特性になる。

スモーク発生量推定手段１００は、冷却水温が高水温Ｈ以上のときには、第１温度データマップ１０１を用いて、エンジン回転数と、エンジン負荷と、からスモーク量を推定演算する。つまり、第１温度データマップ１０１の数値（ｈ_ｉｊ）をそのまま、スモーク量と推定する。また、スモーク発生量推定手段１００は、冷却水温が低水温Ｌ以下のときには、第２温度データマップ１０２を用いて、エンジン回転数と、エンジン負荷と、からスモーク量を推定演算する。つまり、第１温度データマップ１０１の数値（ｌ_ｉｊ）をそのまま、スモーク量と推定する。

スモーク発生量推定手段１００は、冷却水温が低水温Ｌを超えかつ、高水温Ｈを下回るとき（例えば水温Ｔ（図５参照））には、第１温度データマップ１０１と、第２温度データマップ１０２との両方を用いて、スモーク量を推定演算する。すなわち、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、第１温度データマップ１０１から、第１温度スモーク量（ｈ_ｉｊ）を算出すると共に、第２温度データマップ１０２から、第２温度スモーク量（ｌ_ｉｊ）を算出する。そうして、図５に示すように、第１温度スモーク量ｈ_ｉｊと、第２温度スモーク量ｌ_ｉｊとの線形補間によって、水温Ｔにおけるスモーク量ｍを推定演算する。

このように、冷却水温が低水温Ｌを超えかつ、高水温Ｈを下回るときに、線形補間を行うことにより、図４に一点鎖線で示すように、高負荷の高回転域においては、エンジン回転数の変化に対する、スモーク量の増大割合（つまり、図４の二次元平面における傾き）が、冷却水温が高くなるほど、小さくなる。

前述の通り、冷却水温が高水温Ｈのときには、高負荷の高回転域において、エンジン回転数が高くなると、低回転域よりもスモーク量が少なくなるのに対し、冷却水温が低水温Ｌのときには、高負荷の高回転域において、エンジン回転数が高くなると、燃料噴射期間の増大に対してピストンスピードも上昇するために、噴射期間の終盤に噴射された燃料が燃焼室壁面やピストン冠面に付着しやすくなることに加えて、噴射された燃料が気化し難い環境であるので、スモーク量が低回転域よりも多くなる。燃焼室２８の温度が高まると、燃焼室２８内に噴射された燃料が気化しやすくなると共に、同一エンジン負荷を得るために必要な燃料噴射量を高水温時よりも増量させる割合が少なくなる。そのため、スモーク量が少なくなる。その結果、冷却水温が高くなると、エンジン回転数の変化に対する、スモーク量の増大割合が小さくなる。

こうして、スモーク発生量推定手段１００は、所定期間内に発生するスモーク量を、その時のエンジン回転数、エンジン負荷及び冷却水温に基づいて、推定演算する。

図６は、劣化診断装置１０による、エンジンオイルの劣化診断に係るフローチャートを示している。このフローは、エンジン２が始動をすれば開始し、エンジン２が停止すれば終了する。エンジン２が運転している間は、所定期間で繰り返される。

先ず、ステップＳ１では、エンジン２の運転状態を読み込む。具体的には、図２に示すように、エンジン回転数、吸入空気量、吸気温度、及び、冷却水温を読み込む。

続くステップＳ２では、前述したように、冷却水温に応じて第１温度データマップ１０１、及び／又は、第２温度データマップ１０２を用い、エンジン２の運転状態に従って、所定期間内に発生するスモーク量を推定演算する。ステップＳ３では、推定演算したスモーク量を積算し、ステップＳ４で、積算したスモーク量が、予め設定した所定を超えたか否かを判定する。ステップＳ４の判定がＮＯのときには、ステップＳ１に戻り、所定期間内に発生するスモーク量の推定演算、及び、推定したスモーク量の積算を繰り返す。

一方、ステップＳ４の判定がＹＥＳのときにはステップＳ５に移行し、エンジンオイルの交換を、ユーザに対して促すために、オイル交換ランプ７１を点灯する。

ステップＳ６では、オイル交換を行った後で行われるオイル交換リセット操作、つまり、リセットスイッチ７２がオン操作されたか否かを判定する。リセット操作がないときには、ステップＳ６からステップＳ１に戻り、スモーク量の推定演算、及び、推定演算したスモーク量の積算を繰り返す。積算スモーク量が所定値を超えたままであるため、ステップＳ５において、オイル交換ランプ７１は点灯したままになる。

一方、リセット操作が行われれば、ステップＳ６からステップＳ７に移行し、積算スモーク量をリセットした上で、ステップＳ１にリターンする。この場合、積算スモーク量がゼロになるため、ステップＳ４の判定がＮＯとなり、オイル交換ランプ７１が消灯される。

以上説明したように、ここに開示するエンジンオイルの劣化診断装置１０は、所定期間内にエンジン２の燃焼室２８内で発生するスモーク量を推定演算するよう構成されたスモーク発生量推定手段１００を備え、推定演算したスモーク量を積算した積算値に基づいてエンジンオイルの劣化度合いを診断するよう構成されている。

スモーク発生量推定手段１００は、エンジン２の回転数と、エンジン２の負荷に関係する負荷パラメータ（ここでは、吸入空気量及び吸気温度）と、に基づいて、第１温度データマップ１０１及び／又は第２温度データマップ１０２から、スモーク量を算出する。スモーク発生量推定手段１００はまた、燃焼室２８の温度に相関関係のある温度パラメータ（ここでは、燃焼室２８の温度に比例する冷却水温）に基づき、温度パラメータが所定の第１温度（つまり、高水温Ｈ）を下回るときには、算出したスモーク量を増量する補正を行う（図５参照）。

つまり、冷却水温が高水温Ｈを下回るときには、第１温度データマップ１０１及び第２温度データマップ１０２を用いた線形補間により、又は、第２温度データマップ１０２により、スモーク量が推定演算される。これにより、推定演算されるスモーク量は、第１温度データマップ１０１のスモーク量（ｈ_ｉｊ）よりも増量された値となる。

燃焼室２８の温度状態が低いときには、燃料が気化し難い上に、必要な気化燃料量を確保するために、燃料噴射量を増量するから、スモーク量が増える傾向にある。

前記の構成は、燃焼室２８の温度に比例する冷却水温に基づいて、算出したスモーク量を補正することにより、スモーク量の推定精度を高めることが可能になる。

尚、エンジン２の運転状態によっては、冷却水温が高水温Ｈを下回るときであってもスモーク量が増えないこともある（例えば、図３に示すように、低負荷の中高回転時は、冷却水温が高くても、低くても、スモーク量が「少」で同じである）。この場合、冷却水温に基づくスモーク量を第１温度データの値よりも増量させる補正、すなわち第１温度データと第２温度データに基づく線形補完は、実質的に行われないこととなる。

そして、精度よく推定演算したスモーク量を積算した積算値に基づいて、エンジンオイルの劣化度合いを診断することにより、エンジンオイルの劣化度合いの診断精度も高まる。その結果、エンジンオイルの交換を適切なタイミングでユーザに促すことが可能になる。このことにより、エンジン２の劣化を抑制することも可能になる。

スモーク発生量推定手段１００は、第２温度（つまり、低水温Ｌ）以下のときには、低回転域では、エンジン２の回転数が高くなるほど、スモーク量が少なくなるよう推定演算し、低回転域よりも回転数の高い高回転域では、エンジン２の回転数が高くなるほど、スモーク量が多くなるように推定演算する（図４参照）。

一般的に、エンジン２の回転数が低いときには、燃焼室２８内のガス流動が弱くなるため、気筒２４内に噴射した燃料が燃焼室２８の壁面に付着しやすくなると共に、混合気が不均質になりやすい。よって、エンジン回転数が低いほど、スモークが発生しやすい。エンジン回転数が高くなるに従って、ピストンスピードも上昇し、それに伴ってガス流動も強くなるので、低回転時と比較してスモーク量は少なくなる傾向となる。

従って、図４に示すように、冷却水温が低水温Ｌ以下のときであって、エンジン２の回転数が相対的に低い低回転域では、エンジン２の回転数が高くなるほど、スモーク量が少なくなるように推定演算する。これにより、スモーク量の推定精度が向上する。

一方、冷却水温が低位水温Ｌ以下のときであって、エンジン２の回転数が相対的に高い高回転域（特に高負荷運転時）では、燃料の噴射期間（つまり、噴射に必要な実時間）が長くなるのに対し、クランク角変化に対する実時間が短くなるから、噴射期間の終盤が、圧縮行程の遅い時期に相当し、噴射期間の終盤に噴射した燃料が燃焼室２８の壁面に付着しやすくなり、スモークの発生量が増える。そこで、冷却水温が低水温Ｌ以下のときの高回転域では、エンジン２の回転数が高くなるほど、スモーク量が多くなるように推定演算する。このことで、スモーク量の推定精度が向上する。

スモーク発生量推定手段１００は、温度パラメータが第２温度（つまり、低水温Ｌ）を超えかつ、第１温度（つまり、高水温Ｈ）を下回るときには、高回転域における、エンジン２の回転数が高くなることに対する、スモーク量の増大割合を、温度パラメータが高くなるほど小さくする（図４の一点鎖線参照）。

前述したように、冷却水温が低いときには燃料が気化しにくく、高回転域においては、エンジン２の回転数が高くなるに従い、燃焼室２８内のガス流動は強くなり、燃焼室２８壁面への燃料付着は減る傾向となるものの、同時に、単位時間当たりの燃料噴射回数も増え、後者の影響が前者を上回り、スモーク量が増大することとなる。一方、冷却水温が高くなれば、燃料の気化が促進されるので、その分、気化せずに燃焼室２８に残留する燃料量が減るため、スモークが発生し難くなる。つまり、高回転域において、エンジン２の回転数が高くなることに対する、スモーク量の増大割合は、温度パラメータが高くなると減少する。従って、冷却水温が低水温Ｌを超えかつ、高水温Ｈを下回るときには、高回転域における、エンジン２の回転数が高くなることに対する、スモーク量の増大割合を、冷却水温が高くなるほど小さくする。このことにより、スモーク量の推定精度が向上する。

スモーク発生量推定手段１００は、温度パラメータが第１温度（つまり、高水温Ｈ）の時の、エンジン２の回転数と、負荷パラメータと、スモーク量との関係を示す第１温度データ（つまり、第１温度データマップ１０１）と、温度パラメータが第２温度（つまり、低水温Ｌ）の時の、エンジン２の回転数と、負荷パラメータと、スモーク量との関係を示す第２温度データ（つまり、第２温度データマップ１０２）と、を有し、スモーク発生量推定手段１００は、温度パラメータが第１温度以上のときには、エンジン２の回転数と、負荷パラメータと、第１温度データマップ１０１と、に基づいてスモーク量（ｈ_ｉｊ）を推定演算しかつ、温度パラメータが第２温度以下のときには、エンジン２の回転数と、負荷パラメータと、第２温度データマップ１０２とに基づいてスモーク量（ｌ_ｉｊ）を推定演算し、スモーク発生量推定手段００はまた、温度パラメータが、第２温度を超えかつ、第１温度を下回るときには、エンジン２の回転数と、負荷パラメータと、第１温度データマップ１０１とから第１温度スモーク量（ｈ_ｉｊ）を算出すると共に、エンジン２の回転数と、負荷パラメータと、第２温度データマップ１０２とから第２温度スモーク量（ｌ_ｉｊ）を算出しかつ、第１温度スモーク量と第２温度スモーク量との線形補間によって、スモーク量を推定演算する。

この構成により、スモーク発生量推定手段１００が有するデータ量（つまり、記憶するデータ量）を、第１温度データマップ１０１と第２温度データマップ１０２との２つに制限しながら、スモーク量の推定精度を向上させることが可能になる。

尚、前記の構成では、第１温度データマップ１０１と、第２温度データマップ１０２との２つのデータマップを用いるようにしているが、３つ以上のデータマップを備え、それらを用いて、スモーク量を推定するようにしてもよい。

また、第１温度データマップ１０１のみを備えるようにし、冷却水温が高水温Ｈよりも低いときには、第１温度データマップ１０１のスモーク量（ｈ_ｉｊ）に、エンジンの運転状態及び温度に対応する係数を掛けて増量することで、スモーク量の推定演算をしてもよい。

１０ 劣化診断装置
１００ スモーク発生量推定手段
１０１ 第１温度データマップ（第１温度データ）
１０２ 第２温度データマップ（第２温度データ）
２ エンジン
２８ 燃焼室

Claims (4)

1. 所定期間内にエンジンの燃焼室内で発生するスモーク量を推定演算するよう構成されたスモーク発生量推定手段を備え、推定演算したスモーク量を積算した積算値に基づいてエンジンオイルの劣化度合いを診断するよう構成されたエンジンオイルの劣化診断装置であって、
   エンジン回転数を検出するよう構成された手段と、
   エンジン負荷を推定又は決定するよう構成された手段と、
   燃焼室温度を推定又は検出するよう構成された手段と、を備え、
   前記スモーク発生量推定手段は、前記エンジン回転数と、前記エンジン負荷に関係する負荷パラメータと、に基づいて、スモーク量を算出し、
   前記スモーク発生量推定手段はまた、前記燃焼室の温度に相関関係のある温度パラメータに基づき、前記温度パラメータが所定の第１温度を下回るときには、算出したスモーク量を増量する補正を行うエンジンオイルの劣化診断装置。
2. 請求項１に記載のエンジンオイルの劣化診断装置において、
   前記スモーク発生量推定手段は、前記温度パラメータが前記第１温度よりも低い第２温度以下のときには、
   低回転域では、前記エンジンの回転数が高くなるほど、前記スモーク量が少なくなるよう推定演算し、
   前記低回転域よりも回転数の高い高回転域では、前記エンジンの回転数が高くなるほど、前記スモーク量が多くなるように推定演算するエンジンオイルの劣化診断装置。
3. 請求項２に記載のエンジンオイルの劣化診断装置において、
   前記スモーク発生量推定手段は、前記温度パラメータが前記第２温度を超えかつ、前記第１温度を下回るときには、前記高回転域における、前記エンジンの回転数が高くなることに対する、前記スモーク量の増大割合を、前記温度パラメータが高くなるほど小さくするエンジンオイルの劣化診断装置。
4. 請求項２又は３に記載のエンジンオイルの劣化診断装置において、
   前記スモーク発生量推定手段は、
   前記温度パラメータが前記第１温度の時の、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記スモーク量との関係を示す第１温度データと、
   前記温度パラメータが前記第２温度の時の、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記スモーク量との関係を示す第２温度データと、を有し、
   前記スモーク発生量推定手段は、前記温度パラメータが前記第１温度以上のときには、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第１温度データとに基づいて前記スモーク量を推定演算しかつ、前記温度パラメータが前記第２温度以下のときには、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第２温度データとに基づいて前記スモーク量を推定演算し、
   前記スモーク発生量推定手段はまた、前記温度パラメータが、前記第２温度を超えかつ、前記第１温度を下回るときには、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第１温度データとから第１温度スモーク量を算出すると共に、前記エンジンの回転数と、前記負荷パラメータと、前記第２温度データとから第２温度スモーク量を算出しかつ、前記第１温度スモーク量と前記第２温度スモーク量との線形補間によって、前記スモーク量を推定演算するエンジンオイルの劣化診断装置。
   

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