JP6380442B2

JP6380442B2 - エンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置

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Publication number: JP6380442B2
Application number: JP2016059087A
Authority: JP
Inventors: 道広山内
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: JP2017172455A

Description

ここに開示する技術は、エンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置に関する。

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、エンジンオイルの劣化状態を診断することが記載されている。オイルの劣化状態の診断結果に基づいて、ユーザにエンジンオイルの交換を促す。エンジンオイルの交換を促すことは、エンジンのタイミングチェーンの摩耗の進行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スが多く含まれると、タイミングチェーンの摩耗が進行しやすくなる。そこで、エンジンオイルの劣化状態を診断し、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。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る。

また、特許文献２には、エンジンのクランクシャフトの位相信号と、カムシャフトの位相信号とに基づき、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフトの回転位相のずれが、タイミングチェーンの摩耗によって所定以上になったか否かを判定する構成が記載されている。

実公平１−３８２５０号公報特開２００２−３０９９９４号公報

前述したように、エンジンオイルにススが多く含まれると、タイミングチェーンの摩耗が進行しやすくなることから、エンジンオイル中のスモーク量を推定して、タイミングチェーンの摩耗の進行度合いの予想に利用することが考えられる。

ところが、本願発明者の検討によれば、エンジンオイル中のススの混入量が同じであっても、エンジンの運転状態によって、タイミングチェーンの摩耗の進行に差が生じることが判明した。具体的には、高速ギヤ段の使用割合が多いときと、低速ギヤ段の使用割合が多いときとを比較すると、エンジンのトルクが大きくなる後者の方がタイミングチェーンは摩耗しやすかった。従って、エンジンオイル中のススの混入量を推定することだけでは、タイミングチェーンの摩耗量を、精度よく推定することはできず、タイミングチェーンの摩耗量を、精度よく推定しようとすれば、エンジンの運転状態を加味することが望ましい。尚、ここでいう「エンジンの運転状態」は、エンジンが運転している負荷域及び回転数域に関係する運転状態であり、エンジンが、どの負荷域及びどの回転域において、どの程度、運転したかという意味である。このエンジンの運転状態は、自動車の使用環境や、運転者の運転傾向によって、変わるものである。

尚、タイミングチェーンの摩耗の進行には、エンジンオイルの中のススの混入量に限らず、エンジンオイルの劣化が広く関係する。

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、タイミングチェーンの摩耗量を精度よく推定することにある。

ここに開示する技術は、エンジンのタイミングチェーンの摩耗量を推定する装置を対象とする。

エンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置は、エンジンオイルの劣化状態を推定するよう構成されたオイル劣化状態推定手段と、前記タイミングチェーンの摩耗量を、前記エンジンオイルの劣化状態と、前記エンジンが運転を行った負荷域及び回転数域に係るエンジンの運転状態とに基づいて推定するよう構成されたチェーン摩耗量推定手段と、を備える。

前記タイミングチェーンは、複数のローラと、前記各ローラの軸方向両端に配設されたプレートと、前記各ローラとプレートとを連結するピンと、を備え、前記プレートには前記ピンを回転可能に支持するピン穴部が設けられ、前記エンジンオイルは前記ピン穴部と前記ピンとの隙間に供給され、前記チェーン摩耗量推定手段は、前記ピン穴部の摩耗量を推定する、としてもよい。

この構成によると、エンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置は、エンジンオイルの劣化状態と、エンジンの運転状態とに基づいてタイミングチェーンの摩耗量を推定する。ここで、エンジンの運転状態は、エンジンが運転を行った負荷域及び回転数域に係る。つまり、当該エンジンが、どの負荷域かつどの回転域で、どの程度（頻度又は割合）で運転したかに関係する。前述したように、タイミングチェーンの摩耗の進行は、エンジンオイルの劣化状態と、エンジンの運転状態との影響を受ける、前記の構成では、チェーン摩耗量推定手段は、エンジンオイルの劣化状態と、エンジンの運転状態とに基づいてタイミングチェーンの摩耗量を推定するため、タイミングチェーンの摩耗量を、精度よく、推定することが可能になる。

具体的に、前記チェーン摩耗量推定手段は、前記エンジンの回転数、及び、前記エンジンの負荷に基づいて、前記タイミングチェーンの摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、算出した前記タイミングチェーンの摩耗量を、前記エンジンオイルの劣化状態と、前記エンジンの運転状態とに応じて補正する摩耗量補正手段と、を含む。

そして、前記摩耗量補正手段は、前記エンジンの回転数、及び、前記エンジンの負荷により設定される前記エンジンの運転領域を、前記エンジンの回転数の高低、及び、前記エンジンの負荷の高低に従って、複数の区分運転領域に区分けすると共に、当該区分運転領域毎に、前記エンジンオイルの劣化状態を変数としかつ、前記摩耗量を補正するための補正係数を演算する補正関数を、予め設定し、前記複数の区分運転状態内で前記エンジンが運転した頻度と、当該区分運転領域に設定された前記補正関数及び前記エンジンオイルの劣化状態から演算した補正係数と、に基づいて、前記算出した前記タイミングチェーンの摩耗量を補正する。

タイミングチェーンの摩耗量Ｑ（つまり、タイミングチェーンの伸び量（％））を算出する理論式は、以下の通りである。
Ｑ＝２πｒ×（１/Ｎ_１＋１/Ｎ_２）×ρ×ＶＬ×Ｔ
ここで、ｒは、タイミングチェーンのピンの半径、Ｎ_１、Ｎ_２は、タイミングチェーンが巻きかけられたスプロケットの歯数、ρは、面圧、Ｖは、タイミングチェーンの速度、Ｌは、タイミングチェーンの長さ、Ｔは、時間である。

面圧ρは、エンジンの負荷に関係し、タイミングチェーンの速度Ｖは、エンジンの回転数に関係する。摩耗量算出手段は、前記の理論式を用いて、エンジンの負荷、及び、エンジンの回転数から、タイミングチェーンの摩耗量を算出する。

エンジンオイルが劣化していると、タイミングチェーンの摩耗は、進行しやすくなる。また、本願発明者の検討によると、エンジンの運転状態、つまり、エンジンが運転をしたときの、負荷及び／又は回転数によっても、タイミングチェーンの摩耗の進行状態は変化する。具体的に、エンジンオイルの劣化状態が同じであっても、エンジンの負荷が高いときには、エンジンの負荷が低いときよりもタイミングチェーンの摩耗は進行しやすい。また、エンジンの回転数が高いときには、エンジンオイルの劣化状態が同じであっても、エンジンの回転数が低いときよりもタイミングチェーンの摩耗は進行しやすい。

本願発明者の検討によると、エンジンの負荷及びエンジンの回転数に係るエンジンの運転状態に対し、エンジンオイルの劣化状態を変数とする補正関数を設定することが可能であることが判明した。つまり、所定の運転状態でエンジンが運転をし続けたときの、エンジンオイルの劣化状態とタイミングチェーンの摩耗量との間には相関がある、
そこで、エンジンの回転数、及び、エンジンの負荷により設定されるエンジンの運転領域を、エンジンの回転数の高低、及び、エンジンの負荷の高低に従って、複数の区分運転領域に区分けすると共に、区分運転状態毎に、エンジンオイルの劣化状態を変数としかつ、摩耗量を補正するための補正係数を演算する補正関数を、予め設定する。補正関数は、実機において得られたデータ、又は、シミュレーションによって得られたデータに基づいて設定すればよい。

その上で、摩耗量補正手段は、エンジンが、複数の区分運転領域において運転をした頻度（又は割合）をカウントし、当該運転状態において設定された補正関数及びエンジンオイルの劣化状態に従って補正係数を演算し、前記で算出したタイミングチェーンの摩耗量を、カウントした頻度と補正係数とによって補正する。

この補正により、エンジンオイルの劣化状態と、エンジンが運転を行った負荷域及び回転数域に係るエンジンの運転状態とを加味して、タイミングチェーンの摩耗量を推定することが可能になる。つまり、エンジンが、高負荷域での運転を行った頻度（割合）が高いほど、タイミングチェーンの摩耗量が増えるように補正されると共に、エンジンが、高回転域での運転を行った頻度（割合）が高いほど、タイミングチェーンの摩耗量が増えるように補正される。こうして、タイミングチェーンの摩耗量の推定精度が向上する。

前記区分運転領域は、前記エンジンの回転数が低い領域では、前記エンジンの回転数が高い領域よりも細かく区分けされると共に、前記エンジンの負荷が低い領域では、前記エンジンの負荷が高い領域よりも細かく区分けされる、としてもよい。

エンジンの排気量にもよるが、エンジンの回転数が低い領域は、エンジンの回転数が高い領域よりも、エンジンが運転する頻度が高く、エンジンの負荷が低い領域は、エンジンの負荷が高い領域よりも、エンジンが運転する頻度が高くなる。従って、エンジンの回転数が低い領域では、エンジンの回転数が高い領域よりも、区分運転領域の区分けを細かくすると共に、エンジンの負荷が低い領域では、エンジンの負荷が高い領域よりも、区分運転領域の区分けを細かくする。このことによって、エンジンが運転する頻度が高い運転領域では、タイミングチェーンの摩耗量の補正を、きめ細かく行うことが可能になり、タイミングチェーンの摩耗量の推定精度を、高めることが可能になる。逆に、エンジンが運転する頻度が低い運転領域では区分運転領域が粗くても、タイミングチェーンの摩耗量の推定精度に影響がない。また、区分運転領域を粗くすることになり、前述した補正関数を減らすことが可能になる。これにより、タイミングチェーンの摩耗量の推定演算に必要なメモリ量を節約することが可能になる。

前記オイル劣化状態推定手段は、前記エンジンオイル中に混入しているススの推定量に応じて、前記エンジンオイルの劣化状態を推定する、としてもよい。

エンジンオイル中に混入したススは、タイミングチェーンのピンとピン穴部との間に入り込んで、ピン穴部を摩耗させる。従って、エンジンオイル中に混入しているススの量が多いほど、タイミングチェーンは摩耗しやすくなる。オイル劣化状態推定手段が、エンジンオイル中に混入しているススの推定量に応じて、エンジンオイルの劣化状態を推定することによって、タイミングチェーンの摩耗量の推定を精度よく行うことが可能になる。

前記チェーン摩耗量推定手段が推定した前記タイミングチェーンの摩耗量に基づいて、前記タイミングチェーンの摩耗量の進行状況から前記タイミングチェーンの摩耗量が許容量に到達するまでの、残り走行距離を推定する手段を備えてもよい。

タイミングチェーンの摩耗は、基本的には、走行距離（つまり、積算走行距離）が長くなるほど進行するため、走行距離の長さに応じた許容摩耗量が設定される。一般的に、許容摩耗量は、走行距離の長さに比例して大きくなる。タイミングチェーンの摩耗量が、許容摩耗量に至ることは、エンジンオイルを交換すべきタイミングを示す指標の一つである。エンジンオイルを新しくすれば、タイミングチェーンの摩耗の進行を抑制することが可能になる。

一方で、推定したタイミングチェーンの摩耗量の推移、つまり、タイミングチェーンの摩耗量の進行状況から、タイミングチェーンの摩耗量が許容摩耗量に到達するまでの、残り走行距離を推定することが可能になる。残り走行距離は、エンジンオイルを交換することが好ましい時期を示す。

残り走行距離の推定を行うことによって、例えば、その残り走行距離に関する情報をユーザに提供することが可能になる。ユーザは、エンジンオイルを交換することが好ましい時期を事前に知ることができ、ユーザビリティが向上する。

以上説明したように、前記のエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置によると、エンジンオイルの劣化状態とエンジンの運転状態とを加味して、タイミングチェーンの摩耗量を推定することにより、タイミングチェーンの摩耗量の推定精度を向上させることができる。

図１は、エンジンのタイミングチェーン摩耗量推定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、タイミングチェーンシステムの構成を例示するエンジンの正面図である。図３は、エンジンシステムの構成を示すブロック図である。図４は、エンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置の構成を示すブロック図である。図５は、エンジンオイルの劣化状態推定手段の構成を示すブロック図である。図６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７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８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９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１０は、所定のエンジン回転数でかつ、各ギヤ段でエンジンが運転し続けた場合における、積算スモーク量と、タイミングチェーン摩耗量との関係を示す図である。図１１は、各区分運転領域において設定されかつ、エンジン制御部に記憶される、補正関数のマップを概念的に示す図である。図１２は、タイミングチェーンの摩耗量の推定に係るフローチャートである。図１３は、タイミングチェーンの摩耗量が許容量に到達するまでの、残り走行距離の推定方法の考え方を説明するための図である。図１４は、タイミングチェーンの構造を示す斜視図である。

以下、タイミングチェーン摩耗量推定装置について、図を参照しながら説明する。尚、以下の説明は、タイミングチェーン摩耗量推定装置の例示である。図１は、タイミングチェーン摩耗量推定装置１０（図４参照）が適用されるエンジンシステム１を例示している。図３は、エンジンシステム１の構成を示すブロック図である。

（エンジンシステムの全体構成）
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、自動車が走行する。変速機は、この例では、後述の通り、前進６速である。変速機の段数は、６速に限らない。

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２に示すように、シリンダヘッド２３に並んで配置された吸気カムシャフト３２１及び排気カムシャフト３４１を有する。これらのカムシャフト３２１、３４１は、タイミングチェーン２１０を介してクランクシャフト２１に駆動連結される。タイミングチェーン２１０は、吸気カムシャフト３２１に固定されたスプロケット３２２、排気カムシャフト３４１に固定されたスプロケット３４２、及び、クランクシャフト２１に固定されたスプロケット２２０に巻きかけられている。

図１４に示すように、タイミングチェーン２１０は、ローラ間隔Ｐで配設された複数のローラ２１０ａ…２１０ａを有する周知の無端チェーンであり、前記複数のローラ２１０ａ…２１０ａは、図１４においては仮想的に示すスプロケット３２２、３４２、２２０の外周部に形成された歯部ｔ…ｔと噛み合い可能に構成されている。ローラ２１０ａ…２１０ａの軸方向両端には、タイミングチェーン２１０を構成する外側プレート２１０ｂ及び内側プレート２１０ｃが配設され、外側プレート２１０ｂ及び内側プレート２１０ｃを貫通するピン２１０ｄによって、ローラ２１０ａ…２１０ａは支持される。外側プレート２１０ｂ及び内側プレート２１０ｃには、ピン穴部２１０ｅが設けられており、ピン穴部２１０ｅは、ピン２１０ｄを回転可能に支持する。ピン２１０ｄとピン穴部２１０ｅとの摺動摩擦による摩耗を抑制するために、エンジンオイルが潤滑油として供給されている。エンジンオイルが劣化すると、ピン２１０ｄとピン穴部２１０ｅとの間の潤滑油膜が維持されにくくなり、ピン穴部２１０ｅが拡大してチェーン長さが伸びることとなる。

吸気カムシャフト３２１及び排気カムシャフト３４１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。タイミングチェーン２１０の緩み側（図２における紙面左側であり、クランクシャフト２１と排気カムシャフト３４１との間）には、テンショナアーム２２１を介して、タイミングチェーン２１０の緩み側に張力を付与する油圧オートテンショナ２２２が、エンジン２に取り付けられている。また、タイミングチェーン２１０の張り側（図２における紙面右側であり、クランクシャフト２１と吸気カムシャフト３２１との間）には、タイミングチェーン２１０を案内するチェーンガイド２２３が、エンジン２に取り付けられている。後述するタイミングチェーン２１０の摩耗による伸びは、油圧オートテンショナ２２２により吸収される。

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、図３に示すように、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、図３に示すように、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。図３に示すように、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、図３に示すように、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。図３に示すように、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、図３に示すように、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。エンジン制御部７にはさらに、各種の情報を乗員に提供するための表示装置７３が接続される。

このエンジンシステム１は、タイミングチェーン２１０の摩耗量を推定するタイミングチェーン摩耗量推定装置１０を備えている（図４参照）。摩耗量推定装置の推定結果に基づいて、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行うことが好ましい時期を、事前に案内する。エンジンオイルの交換は、タイミングチェーン２１０の摩耗の進行に関連する。つまり、タイミングチェーン２１０を潤滑するエンジンオイルが劣化すると、タイミングチェーン２１０の摩耗が進行し、エンジン２の性能が低下する。そこで、タイミングチェーン２１０の摩耗量を推定し、摩耗の進行度合いを把握する。

また、タイミングチェーンの摩耗量の推定に並行して、エンジンオイルの劣化状態の判定も行う。エンジンオイルの劣化状態は、エンジンオイル中にススが混入すること、及び／又は、エンジンオイル中に燃料が混入することである。エンジンオイルの劣化状態に基づいて、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２１０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。このようにすれば、エンジンオイルに燃料及びススが混入することを抑制することができる。

（タイミングチェーン摩耗量推定装置の構成）
図４は、タイミングチェーン摩耗量推定装置１０の構成を示している。タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、エンジン制御部７によって構成される。

タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、タイミングチェーン２１０の摩耗量を推定する。タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、タイミングチェーン摩耗量算出手段１１と、タイミングチェーン摩耗量補正手段１２と、を含んでいる。

タイミングチェーン摩耗量算出手段１１は、エンジン２の運転状態、具体的には、エンジン２の負荷、及び、エンジン２の回転数に従って、下記の理論式（１）に基づいて、タイミングチェーンの摩耗量Ｑ（つまり、タイミングチェーン２１０の伸び量（％））を算出する。
Ｑ＝２πｒ×（１/Ｎ_１＋１/Ｎ_２）×ρ×ＶＬ×Ｔ …（１）
ここで、ｒは、タイミングチェーン２１０のピン２１０ｄの半径、Ｎ_１、Ｎ_２は、タイミングチェーン２１０が巻きかけられたスプロケットの歯数、ρは、面圧、Ｖは、タイミングチェーン２１０の速度、Ｌは、タイミングチェーン２１０の長さ、Ｔは、時間（例えばサンプリング時間）である。タイミングチェーン摩耗量算出手段１１は、前記理論式（１）を用いて、サンプリング時間毎の、エンジン２の負荷及びエンジン２の回転数に基づくタイミングチェーン２１０の摩耗量を算出する。

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（図３参照）。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。

タイミングチェーン摩耗量補正手段１２は、タイミングチェーン摩耗量算出手段１１が算出した摩耗量を、エンジン２の運転状態と、エンジンオイルの劣化状態とに応じて補正する。タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、タイミングチェーン摩耗量補正手段１２が補正をした摩耗量を積算することによって、タイミングチェーン２１０の累積の摩耗量を算出する。

エンジンオイルの劣化状態は、オイル劣化状態推定手段１００が推定する。以下、オイル劣化状態推定手段１００の構成について、図５〜９を参照しながら詳細に説明をする。その後で、タイミングチェーン摩耗量補正手段１２の構成について、説明をする。

（オイル劣化状態推定手段の構成）
オイル劣化状態推定手段１００は、この例では、エンジンオイル中のススの混入量を、オイルの劣化状態の指標とする。オイル劣化状態推定手段１００は、図５に示すように、スモーク発生量推定手段１００１を備えている。スモーク発生量推定手段１００１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。オイル劣化状態推定手段１００は、推定演算されたスモーク量を積算することによって、エンジンオイル中のススの混入量を推定する。前述したように、オイル劣化状態推定手段１００は、前記タイミングチェーン摩耗量推定装置１０によるタイミングチェーン２１０の摩耗量の推定に並行して、オイルの劣化状態を推定する。

オイル劣化状態推定手段１００はまた、推定したエンジンオイル中のススの混入量に基づき、スス混入量が所定量に達したときに、オイル交換ランプ７１を点灯させることで、ユーザに、エンジンオイルの交換を促す警告を行う。

スモーク発生量推定手段１００１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、及び、エンジン負荷の検出は、前述した通りである。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１００１は、２つの温度データマップを有している。図６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６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６及び図７を参照しながら説明をする。図６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６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７におけるｈ_１１、ｈ_１２，ｈ_１３は、図６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６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７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７におけるｌ_１１、ｌ_１２，ｌ_１３は、図６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７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７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１００１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１００１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１００１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ＴＷ（図８参照））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８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ＴＷ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７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７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１００１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９は、スモーク発生量推定手段１００１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５に示すように、エンジン回転数、アクセル開度、車速、ギヤ段、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、エンジンオイル中に混入したスス量が所定量を超えたとして、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。

このように、スモーク発生量推定手段１００１は、燃焼室２８の温度状態を考慮して、発生するスモーク量を推定するため、スモーク量の推定精度を高めることが可能になる。

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状態を診断することにより、エンジンオイルの劣化状態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。

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。

（タイミングチェーン摩耗量補正手段の構成）
タイミングチェーン摩耗量補正手段１２は、前述したように、タイミングチェーン摩耗量算出手段１１が算出した摩耗量を、エンジン２の運転状態と、前記オイル劣化状態推定手段１００が推定をしたオイルの劣化状態とに応じて補正する。これは、エンジンオイルが劣化しているほど、タイミングチェーン２１０の摩耗が進行しやすいことと、エンジンオイルの劣化状態が同じであっても、エンジン２の運転状態に応じて、タイミングチェーン２１０の摩耗の進行に差が生じるという、本願発明者の知見に基づくものである。ここで、エンジン２の運転状態とは、エンジン２が、どの負荷域かつどの回転域で、どの程度（頻度又は割合）で運転したかに関係する。エンジン２の運転状態は、仮に自動車の走行距離は同じでも、自動車の使用環境や、運転者の運転傾向によって変わるものである。

先ず、エンジン２の運転状態に応じて、タイミングチェーン２１０の摩耗量の進行に差が生じる点について、図１０を参照しながら説明をする。図１０は、あるエンジン回転数（図例は１０００ｒｐｍ）における、エンジンオイルの劣化状態と、タイミングチェーン２１０の摩耗量との関係を示している。横軸は、前述した積算スモーク量Ｓであり、これは、エンジンオイル中のススの混入量、つまり、エンジンオイルの劣化状態に相当する。横軸の右に行くほど、エンジンオイルは劣化していることになる。また、縦軸は、タイミングチェーン２１０の摩耗量であり、縦軸の上に行くほど、摩耗量が増える。図１０の各直線は、エンジンオイル中のススの混入量を固定した上で、エンジン２の回転数が、所定の回転数（つまり、図例では１０００ｒｐｍ）で一定かつ、変速機のギヤ段が、１速から６速の各ギヤ段で一定の状態でエンジン２を運転した場合の、タイミングチェーン２１０の摩耗量を測定した結果である。黒丸は１速、白四角は２速、黒三角は３速、白菱形は４速、バツ印は５速、白丸は６速をそれぞれ示す。

６本の直線は、いずれも右上がりである。つまり、図１０は、エンジンオイルが劣化しているほど、タイミングチェーン２１０の摩耗量は増えることを示している。また、エンジンオイルの劣化状態が同じであるときに、６本の直線を相互に比較をすると、図１０は、変速機のギヤ段が低速段すなわちエンジン回転数に対する減速比が小さいほど、タイミングチェーン２１０の摩耗量が増えることを示している。つまり、低速段であるほど、エンジン２のトルクが高くなってタイミングチェーン２１０の長さ方向に作用する負荷は高くなり、ピン２１０ｄとピン穴部２１０ｅとの間の潤滑油膜が相対的に薄くなる傾向となり、摩耗が進行しやすくなる。そのため、変速機が低速段であるほど、タイミングチェーン２１０の摩耗量が増えると考えられる。また、図示はしていないが、エンジン２の回転数が高いほど、タイミングチェーン２１０の速度が高くなり、単位時間あたりにピン２１０ｄとピン穴部２１０ｅに荷重が入力される回数が低回転時よりも増えるため、タイミングチェーン２１０の摩耗量は増える。

このように、エンジン２が、どの負荷域かつ、どの回転域で、どの程度運転をしたかというエンジン２の運転状態に応じて、タイミングチェーン２１０の摩耗の進行に差が生じる。また、エンジン２の運転状態に応じた、タイミングチェーン２１０の摩耗の進行は、エンジンオイルの劣化状態とも関係する。図１０に示すように、所定の運転状態でエンジン２が運転をし続けたときの、エンジンオイルの劣化状態とタイミングチェーン２１０の摩耗量との間には相関がある、
そこで、タイミングチェーン摩耗量補正手段１２は、図１０に示される直線を、積算スモーク量Ｓを変数とする補正関数Ｆ（Ｓ）として設定し、この補正関数Ｆ（Ｓ）を用いて、タイミングチェーン摩耗量算出手段１１が算出をした、タイミングチェーン２１０の摩耗量の補正を行う。補正関数Ｆ（Ｓ）は、ここでは一次関数（つまり、ｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ、ｂはそれぞれ定数））としている。尚、補正関数Ｆ（Ｓ）は、一次関数に限定されない。

補正関数Ｆ（Ｓ）はまた、前述したように、エンジン２の運転状態に関係する。そこで、タイミングチェーン摩耗量補正手段１２は、エンジン２の回転数、及び、エンジン２の負荷により設定されるエンジン２の運転領域を、エンジン２の回転数の高低、及び、エンジン２の負荷の高低に従って、複数の区分運転領域に区分けし、各区分運転領域において、補正関数Ｆ（Ｓ）を設定する。図１１は、各区分運転領域において設定された補正関数Ｆ（Ｓ）のマップのイメージを示している。図１１は、エンジン２の運転領域の一部分（低回転低負荷の部分）を示している。図例では、エンジン２の回転数域を、〜Ｎ１、Ｎ１〜Ｎ２、Ｎ２〜Ｎ３に区分けしていると共に、エンジン２の負荷領域を、〜Ｌ１、Ｌ１〜Ｌ２、Ｌ２〜Ｌ３に区分けしている。エンジン２の回転数域は、等回転数間隔で区分けされ、エンジン２の負荷域も、等負荷間隔で区分けされる。

また、図例では、各区分運転領域において、変速機の変速段毎に、補正関数を設定している。ここでは、前進６速の変速機であるため、補正関数としては、Ｆ１（Ｓ）〜Ｆ６（Ｓ）の６つの補正関数が設定される。

タイミングチェーン摩耗量補正手段１２は、タイミングチェーン摩耗量算出手段１１が算出したタイミングチェーン２１０の摩耗量に、エンジン２の運転状態とエンジンオイルの劣化状態とにより、補正関数Ｆ（Ｓ）から定まる補正係数を乗算する。従って、タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、以下の算出式（２）に従って、タイミングチェーン２１０の摩耗量Ｑ’を算出することになる。
Ｑ’＝２πｒ×（１/Ｎ_１＋１/Ｎ_２）×ρ×ＶＬ×Ｔ×Ｆ（Ｓ） …（２）
次に、図１２に示すフローチャートを参照しながら、タイミングチェーン摩耗量推定装置１０が行う、タイミングチェーン２１０の摩耗量の推定手順について説明をする。先ず、スタート後のステップＳ１１では、イグニッションスイッチがオンであるか否かを判定する。例えば、運転者が自動車に乗車して、イグニッションスイッチをオンにすれば、ステップＳ１１の判定は、ＹＥＳとなる。ステップＳ１１がＹＥＳのときには、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、アクセル開度、車速、エンジン回転数、及び変速機のギヤ段をそれぞれ読み出す。続くステップＳ１３では、前述したスモーク発生量推定手段１００１が積算したスモーク量Ｓを読み出す。また、ステップＳ１４においては、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて、運転しているエンジン２が、図１１に示すマップにおける、どの区分運転領域にあるかを特定する。ステップＳ１５では、特定をしたエンジン２の区分運転領域と、積算スモーク量Ｓとをそれぞれ記憶する。これは、サンプリング時間毎に行われ、エンジン２の区分運転領域と積算スモーク量Ｓとは、カウンター値として記憶される。カウンター値は、言い換えると、図１１に示すマップにおいて区分けされた各区分運転領域において、エンジン２が運転された頻度（又は、後述のワンドライブにおける割合）に相当する。フローは、その後、リターンする。ステップＳ１１においてイグニッションスイッチがオンであるときには、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の各ステップが繰り返される。

運転者がイグニッションスイッチをオフにすれば、ステップＳ１１の判定が、ＮＯとなり、フローは、ステップＳ１１からステップＳ１６に移行する。これは、イグニッションスイッチのオンからオフまでの、いわゆるワンドライブが完了したことに相当する。

ステップＳ１６では、ワンドライブ中に記憶していたカウンター値を読み出し、ステップＳ１７では、読み出したカウンター値に基づいて、前記算出式（２）から、タイミングチェーン２１０の摩耗量を演算する。具体的には、図１１に示すマップにおいて区分けされた各区分運転領域で設定されている補正関数Ｆ（Ｓ）及びエンジンオイルの劣化状態（積算スモーク量Ｓ）から決定される補正係数と、カウンター値に基づく、当該区分運転領域でエンジンが運転された頻度と、に基づいて、理論式（１）から算出されるタイミングチェーン２１０の摩耗量が補正される。頻度は、サンプリング時間との乗算によって、式（２）における時間Ｔに相当する。そして、区分運転領域毎に算出される、補正されたタイミングチェーン２１０の摩耗量を積算することにより、ワンドライブにおけるタイミングチェーン２１０の摩耗量を演算する。

ステップＳ１８では、ステップＳ１７において演算をした、ワンドライブにおけるタイミングチェーン２１０の摩耗量を記憶すると共に、前回のワンドライブ時までの、タイミングチェーン２１０の累積摩耗量に、今回のワンドライブにおける摩耗量を加える。ステップＳ１９では、記憶していたカウンター値をクリアする。そして、ステップＳ２０において、エンジンオイルの交換時期の目安を表示する。

このエンジンオイルの交換時期の目安は、タイミングチェーン２１０の摩耗量の進行状況に基づいて推定される。つまり、タイミングチェーン２１０は、自動車の走行距離が長くなるほど摩耗をするため、例えば図１３に示すように、自動車の走行距離に対する、タイミングチェーン２１０の許容摩耗量が設定される。タイミングチェーン２１０の許容摩耗量（許容摩耗ライン）は、自動車の走行距離に比例する。図１３における黒丸は、ワンドライブ毎に推定をしたタイミングチェーン２１０の摩耗量を例示している。

前述したように、エンジンオイルの劣化状態、及び、エンジン２の運転状態に応じて、タイミングチェーン２１０の摩耗の進行状況は変化するため、タイミングチェーン２１０の摩耗量の推定値の推移から、図１３に破線で示すように、タイミングチェーン２１０の摩耗の進行、つまり、走行距離に対するタイミングチェーン２１０の摩耗量の傾きを予測することができる。この傾きに基づいて、タイミングチェーン２１０の摩耗量が、許容摩耗ラインに到達するまでの残り走行距離を算出することが可能である。

タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、残り走行距離推定手段１３（図４参照）が算出した残り走行距離に基づいて、例えば、表示装置７３に「オイル交換まで、残り○○ｋｍ」といった表示を行う。こうして、オイル交換ランプ７１が点灯する前に、ユーザは、オイル交換の時期の目安を知ることができる。

以上説明したように、ここに開示するエンジン２のタイミングチェーン２１０の摩耗量を推定するタイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、エンジンオイルの劣化状態と、エンジン２が運転を行った負荷域及び回転数域に係るエンジン２の運転状態とに基づいて、タイミングチェーン２１０の摩耗量を推定するよう構成されている。これにより、自動車の使用環境や、運転者の運転傾向を加味して、タイミングチェーン２１０の摩耗量を、精度よく、推定することが可能になる。

具体的に、タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、タイミングチェーン摩耗量算出手段１１と、タイミングチェーン摩耗量補正手段１２と、を含み、タイミングチェーン摩耗量推定装置１０は、エンジン２の運転領域を、複数の区分運転領域に区分けすると共に、当該区分運転領域毎に設定をした補正関数Ｆ（Ｓ）を用いて、
Ｑ’＝２πｒ×（１/Ｎ_１＋１/Ｎ_２）×ρ×ＶＬ×Ｔ×Ｆ（Ｓ） …（２）
により、タイミングチェーン２１０の摩耗量を算出する（つまり、摩耗量の算出と補正とを行う）。

これにより、エンジンオイルの劣化状態と、エンジン２が運転を行った負荷域及び回転数域とを加味して、タイミングチェーン２１０の摩耗量を算出することができる。

タイミングチェーン２１０の摩耗量の推定に係る、エンジンオイルの劣化状態の推定として、エンジンオイル中に混入しているススの推定量を用いることにより、タイミングチェーン２１０の摩耗量の推定を精度よく行うことが可能になる。

また、推定をしたタイミングチェーン２１０の摩耗量に基づいて、タイミングチェーン２１０の摩耗量が許容量に到達するまでの、残り走行距離を推定し、ユーザに報知することで、ユーザビリティを向上させることができる。

尚、前記の構成では、ワンドライブの間のエンジン２の運転状態及び積算スモーク量Ｓをカウント及び記憶しておき、イグニッションキーをオフにしたときに、それを用いてタイミングチェーン２１０の摩耗量を算出しているが、これに限らず、自動車の走行中に、タイミングチェーン２１０の摩耗量を、逐次演算するようにしてもよい。

また、タイミングチェーン２１０の摩耗量の演算は、ワンドライブ毎に行うことに限らず、適宜のタイミングで行うようにしてもよい。

さらに、エンジンオイルの劣化状態は、エンジンオイル中に混入したスス量によって表すことに限定されない。例えば、オイル希釈を、エンジンオイルの劣化状態の指標として前述した補正関数Ｆ（Ｓ）に相当する補正関数を設定してもよいし、エンジンオイル中に混入したスス量と、オイル希釈との両方を、エンジンオイルの劣化状態の指標として、それに対応する補正関数を設定してもよい。

また、前記の構成では、エンジン２の運転領域を、等回転数間隔でかつ、等負荷間隔で、複数の区分運転領域に区分けしているが、区分運転領域の区分けは、不等回転数間隔で、又は、不等負荷間隔で、行ってもよい。例えば、エンジン２の回転数が低い領域では、エンジン２の回転数が高い領域よりも細かく、区分運転領域を区分けすると共に、エンジン２の負荷が低い領域では、エンジン２の負荷が高い領域よりも細かく、区分運転領域を区分けしてもよい。

対象となるエンジン２の排気量にもよるが、エンジン２の回転数が低い領域は、エンジン２の回転数が高い領域よりも、エンジン２が運転する頻度が高く、エンジン２の負荷が低い領域は、エンジン２の負荷が高い領域よりも、エンジン２が運転する頻度が高くなる。従って、エンジン２の回転数が低い領域では、エンジン２の回転数が高い領域よりも、区分運転領域の区分けを細かくすると共に、エンジン２の負荷が低い領域では、エンジン２の負荷が高い領域よりも、区分運転領域の区分けを細かくすると、エンジン２が運転する頻度が高い運転領域では、タイミングチェーン２１０の摩耗量の補正を、きめ細かく行うことが可能になる。これは、タイミングチェーン２１０の摩耗量の推定精度を、高める上で有利になる。

逆に、エンジン２が運転する頻度が低い運転領域では区分運転領域が粗くても、タイミングチェーン２１０の摩耗量の推定精度に影響がない。また、区分運転領域を粗くすることになり、補正関数Ｆ（Ｓ）を減らすことが可能になるため、タイミングチェーン２１０の摩耗量の推定演算に必要なメモリ量を節約することが可能になる。

また、前述した区分運転領域の区分けは、エンジン２の排気量や、最高出力等に応じて、適宜設定すればよい。例えば排気量が大きく、出力の高いエンジンは、区分運転領域の区分けを相対的に粗くし、排気量が小さく、出力の小さいエンジンは、区分運転領域の区分けを、相対的に細かくしてもよい。

１０チェーン摩耗量推定装置（チェーン摩耗量推定手段）
１１タイミングチェーン摩耗量算出手段
１２タイミングチェーン摩耗量補正手段
１３残り走行距離推定手段
１００オイル劣化状態推定手段
１００１スモーク発生量推定手段
２エンジン
２１０タイミングチェーン
２１０ａローラ
２１０ｂ外側プレート
２１０ｃ内側プレート
２１０ｄピン
２１０ｅピン穴部

Claims

エンジンオイルが供給されるように構成されたエンジンのタイミングチェーンの摩耗量を推定する装置であって、
前記エンジンオイルの劣化状態を推定するよう構成されたオイル劣化状態推定手段と、
前記タイミングチェーンの摩耗量を、前記エンジンオイルの劣化状態と、前記エンジンが運転を行った負荷域及び回転数域に係るエンジンの運転状態とに基づいて推定するよう構成されたチェーン摩耗量推定手段と、を備えたエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置。
請求項１に記載のエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置において、
前記タイミングチェーンは、
複数のローラと、
前記各ローラの軸方向両端に配設されたプレートと、
前記各ローラとプレートとを連結するピンと、を備え、
前記プレートには前記ピンを回転可能に支持するピン穴部が設けられ、
前記エンジンオイルは前記ピン穴部と前記ピンとの隙間に供給され、
前記チェーン摩耗量推定手段は、前記ピン穴部の摩耗量を推定するエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置。
請求項１又は２に記載のエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置において、
前記チェーン摩耗量推定手段は、前記エンジンの回転数、及び、前記エンジンの負荷に基づいて、前記タイミングチェーンの摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、算出した前記タイミングチェーンの摩耗量を、前記エンジンオイルの劣化状態と、前記エンジンの運転状態とに応じて補正する摩耗量補正手段と、を含み、
前記摩耗量補正手段は、
前記エンジンの回転数、及び、前記エンジンの負荷により設定される前記エンジンの運転領域を、前記エンジンの回転数の高低、及び、前記エンジンの負荷の高低に従って、複数の区分運転領域に区分けすると共に、当該区分運転領域毎に、前記エンジンオイルの劣化状態を変数としかつ、前記摩耗量を補正するための補正係数を演算する補正関数を、予め設定し、
前記複数の区分運転状態内で前記エンジンが運転した頻度と、当該区分運転領域に設定された前記補正関数及び前記エンジンオイルの劣化状態から演算した補正係数と、に基づいて、前記算出した前記タイミングチェーンの摩耗量を補正するエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置。
請求項３に記載のエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置において、
前記区分けされる前記エンジンの運転領域は、前記エンジンの回転数が低い領域は、前記エンジンの回転数が高い領域よりも細かく区分けされると共に、前記エンジンの負荷が低い領域は、前記エンジンの負荷が高い領域よりも細かく区分けされるエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置において、
前記オイル劣化状態推定手段は、前記エンジンオイル中に混入しているススの推定量に応じて、前記エンジンオイルの劣化状態を推定するエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置において、
前記チェーン摩耗量推定手段が推定した前記タイミングチェーンの摩耗量に基づいて、前記タイミングチェーンの摩耗量の進行状況から前記タイミングチェーンの摩耗量が許容量に到達するまでの、残り走行距離を推定する手段を備えたエンジンのタイミングチェーン摩耗量推定装置。