JPWO2012127518A1 - 内燃機関のオイル劣化抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、オイルが貯留されるオイル貯留部（１８）と、オイル通路（３０）に設けられたろ過部（４６）および吸着部（４４）と、前記吸着部（４４）および前記ろ過部（４６）よりも上流側に前記オイル貯留部（１８）内のオイルを供給する供給装置とを備えた内燃機関のオイル劣化抑制装置（４０）を提供する。ろ過部（４６）はオイルから不必要生成物を除去するように構成され、吸着部（４４）はろ過部（４６）よりも上流側に位置付けられてオイル中の所定の酸性成分を吸着するように構成される。この装置（４０）は、オイル中の所定の酸性成分を吸着部（４４）でオイルから除去することができるので、ろ過部（４６）におけるスラッジの生成を抑制することができ、それによりオイル劣化を適切に抑制することができる。
Description
本発明は、オイルの劣化を抑制するように構成された内燃機関のオイル劣化抑制装置に関する。
内燃機関には、摺動部位のような部位にオイルを供給するべく潤滑装置が備えられている。この潤滑装置では、内燃機関の各部に様々な悪影響を与える可能性を有するスラッジが生成する場合がある。スラッジは、泥状物であり、一般に、オイルの酸化によって生ずるスラッジプリカーサまたは燃料の不完全燃焼に基づいて生ずるスラッジプリカーサが、オイル中で他の個体を結びつける作用を行うスラッジバインダーとして機能することに基づいて生成される。すなわち、スラッジは、オイルの劣化により生じる不必要生成物である。また、内燃機関では、ブローバイガスに基づいて種々の酸性物質つまり酸性成分ができ易い。これら酸性物質は、エンジンオイルに混ざって、エンジン内部におけるスラッジプリカーサおよびスラッジの生成を促し得ることが知られている。そこで、このようなオイルの劣化を抑制するように、オイルには、一般に種々の添加剤が入れられ得る。
他方、そのような潤滑装置は、一般に、オイルから例えばスラッジや摩耗粉等の異物を取り除くためにフィルターを備えている。例えば、特許文献１は、内燃機関の潤滑システム内で使用する化学フィルターを開示する。特許文献１の記載によれば、この化学フィルターは、内燃機関潤滑システム内のオイルフィルターのハウジング内に使用されるか、またはそのオイルフィルターのバイパス部分に使用され、イオン交換材料を有することができる。
また、特許文献２は、内燃機関において混入した燃料をエンジンオイルから分離する分離部を開示する。この分離部は燃料成分分離膜を備え、この分離膜はオイルと燃料との分子サイズの違いに基づいて燃料を透過させるがオイルを透過させないように構成されている。燃料成分分離膜は、口径が０．３〜１０ｎｍ程度の大きさの細孔を備え、ゼオライト膜またはメソポーラスシリカ膜のようなメソポーラス膜である。また、特許文献２は、この分離部は、オイルパンを含む潤滑油回路に設けられるオイルフィルター内に配置され、オイルフィルターに内蔵されるろ過材より下流側に配置されることを開示する。
さらに、特許文献３は、内燃機関の潤滑油循環経路に設けられるオイルフィルターを開示する。このオイルフィルターは鉄粉などの粒径の大きな不純物をオイルから除去するための不純物除去層と、該不純物除去層よりも下流側に設けられる脱硫層とを備える。脱硫層はオイルから硫黄含有化合物を除去するように設けられる。引用文献３の記載によれば、脱硫層としてメソポーラスシリカ多孔体が用いられ得、または、その粉末が用いられ得る。
メソポーラスシリカは、二酸化ケイ素（シリカ）から作られ、１つ以上の細孔（メソ孔）を有する。メソポーラスシリカはメソポーラスケイ酸塩の一種であり、薄膜状である場合を除いて、一般に粉末状である。そして、このようなメソポーラスシリカを用いてオイル中のスラッジプリカーサを捕捉して除去することが可能である。
しかし、スラッジプリカーサをオイルから除去するように１つ以上のメソポーラスシリカを採用する場合、粉末状または膜状のメソポーラスシリカを含んで構成されるろ過部をオイルは一般に速く通過することはできない。これは、例えば粉末状のメソポーラスシリカは非常に細かいので、それらシリカ粒子の間に形成される隙間をオイルが素早く流れることが容易でないからである。その結果、そのろ過部またはそれよりも上流側に溜まったオイル中でスラッジプリカーサの凝集が生じてオイルの劣化が進行する虞がある。
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、スラッジプリカーサのような除去が望まれる不必要生成物をオイルから除去してオイルの劣化を抑制するようにろ過部を設けるとき、スラッジプリカーサの凝集またはオイルの劣化をより好適に抑制することにある。
本発明の一態様は、オイルが貯留されるオイル貯留部と、オイルが流通可能なオイル通路に設けられたろ過部であって、オイルから不必要生成物を除去するように構成されたろ過部と、前記ろ過部よりも上流側に位置するように前記オイル通路に設けられた吸着部であって、オイル中の所定の酸性成分を吸着するように構成された吸着部と、前記吸着部および前記ろ過部よりも上流側に前記オイル貯留部内のオイルを供給する供給装置とを備えた内燃機関のオイル劣化抑制装置を提供する。
上記構成によれば、オイル中の所定の酸性成分を吸着部でオイルから除去することができるので、吸着部よりも下流側に設けられたろ過部またはその近傍でのスラッジプリカーサの凝集を適切に抑制することができる。したがって、本発明によれば、オイル劣化を適切に抑制することができる。
好ましくは、前記ろ過部および前記吸着部は、前記オイル通路のうちの単一のオイル戻し通路に配置される。さらに好ましくは、前記ろ過部は前記吸着部から離れて配置される。
前記ろ過部は、複数の粒子状多孔質シリカを含むとよい。また、前記ろ過部は、１つ以上の多孔質シリカ膜を含むとよい。そして、前記吸着部は、１つ以上のイオン交換体を含むとよい。
本発明の一実施形態の内燃機関のオイル劣化抑制装置は、前記ろ過部をバイパスするように形成されたバイパス通路をさらに備えことができる。そして、さらに、該バイパス通路にバイパス弁を備えことができる。前記バイパス通路の一端は、前記ろ過部と前記吸着部との間の通路領域につながるとよい。そして、前記バイパス弁の作動を制御する制御手段または制御装置は、前記内燃機関の作動時に開くように前記バイパス弁を制御し、前記内燃機関が停止したときに閉じるように前記バイパス弁を制御し、前記供給装置は、前記内燃機関が停止したときに、前記オイル貯留部内のオイルを前記吸着部よりも上流側に供給するとよい。
本発明の前述のおよび更なる特徴および利点は、添付図面の参照と共に、以下の例示的実施形態の説明から明らかになるであろう。
本発明の一態様は、内燃機関のオイル劣化抑制装置を提供する。このオイル劣化抑止装置は、オイルが貯留されるオイル貯留部と、オイルが流通可能なオイル通路に設けられたろ過部および吸着部と、これらよりも上流側にオイル貯留部内のオイルを供給する供給装置とを備えることができる。ろ過部は、オイルから不必要生成物を除去するように構成され、吸着部は、オイル中の所定の酸性成分を吸着するように構成される。したがって、ろ過部をオイルが通過するために仮に長い時間を要したとしても、これによりろ過部またはその上流側の領域でのスラッジプリカーサの凝集を好適に抑制することができる。ただし、この装置では、内燃機関の作動中にろ過部にオイルが溜まることを抑制するように、ろ過部上流側からろ過部下流側にオイルを逃がすことを可能にするバイパス機構が備えられ得る。好ましくは、ろ過部は複数、好ましくは多数の粒子状多孔質シリカまたは１つ以上の多孔質シリカ膜を含んで構成され得、あるいはそれらの両方を含んで構成され得る。また、好ましくは、吸着部は、１つ以上の、好ましくは複数のイオン交換体を含み、例えばハイドロタルサイトを含み得る。
以下に、本発明に係る一実施形態が適用された内燃機関（以下、エンジン）１０が説明される。図１にエンジン１０が概念的に示されている。ここでは、エンジン１０は車両に搭載されている。ただし、本実施形態でのエンジン１０は、直列４気筒形式のエンジンであるが、本発明が適用されるエンジンは、その気筒数や気筒配列形式ばかりか、火花点火式機関であるか圧縮着火式機関であるかさえも問わない。
エンジン１０はクランクケースを一体的に備えたシリンダブロック１２と、シリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４を上方から覆うヘッドカバー１６と、オイルパン１８とを備える。吸気通路２０のスロットルバルブ２２を介して取り込まれた空気と燃料噴射弁から噴射された燃料との混合気は燃焼室で燃焼され、排気は排気通路２４を介して排出される。
エンジン１０の潤滑装置２６は、エンジン１０内の複数の摺動部を含む複数の供給部位にオイルを供給するように構成されている。潤滑装置２６の一部が図１に模式的に表されているが、潤滑装置２６の一部が図２にさらに模式的に表される。以下、図１および図２を参照して、エンジン１０および潤滑装置２６が説明される。
潤滑装置２６は、図示しないストレーナおよびオイルポンプ２８を備え、オイル貯留部であるオイルパン１８内に貯留されるオイルはストレーナを通じてオイルポンプ２８によって汲み上げられる（吸引される）。ただし、ポンプ２８はカムシャフトまたはクランクシャフトから動力を受け取って機械的に駆動するように構成されていて、高い油圧の際にはオイルパン１８側にオイルを逃がすためのリリーフバルブ２９が設けられている。
オイルポンプ２８によって上記のように汲み上げられたオイルは図１および図２に示されていないオイルフィルターを介して、エンジン１０に形成された（各供給部位に対応した複数の油路を含む）オイル通路３０を通じて、エンジン１０内の部位３２ａ、３２ｂなど、例えばカムシャフトジャーナル、クランクジャーナル、コンロッド、ピストンに供給される。そして、こうして複数の部位に供給された潤滑油つまりオイルは自らの自重により最終的にはオイルパン１８に戻る。このように潤滑装置２６ではオイルは循環される。なお、オイルがこのようにエンジン１０内で流通可能な空間をここでは「オイル通路」と称している。
シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４には、ヘッドカバー１６内またはシリンダヘッド１４内とクランクケース内つまりオイルパン１８内とを連通するようにオイル戻し通路３４、３６が形成されている。オイル戻し通路３４、３６は、例えば動弁系の潤滑を終えたオイルをシリンダヘッド１４からオイルパン１８内へ向けて戻す（落とす）ための通路である。また、クランクケース内つまりオイルパン１８内とヘッドカバー１６内またはシリンダヘッド１４内とをつなぐ空気通路３８が形成されている。空気通路３８は、クランクケース内のブローバイガスをヘッドカバー１６内に向けて上昇移動させる役目も担う。ただし、オイル戻し通路３４、３６および空気通路３８は、それぞれオイル通路として機能することもできると共に空気通路として機能することもできる。なお、オイル戻し通路３４、３６の数および空気通路３８の数は、それぞれ幾つであってもよい。
ここで、ブローバイガスとは、ピストンのピストンリングと、シリンダブロック１２のシリンダボアとの隙間からクランクケース内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、ブローバイガスがあまりに多いとそれはエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、ブローバイガスには炭化水素が含まれているため、それをこのまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、エンジン１０は、図示しない既知のブローバイガス環流装置を備えている。ブローバイガスは、ヘッドカバー１６内に導入された後、吸気負圧を利用して強制的に吸気系統へ戻され、燃焼室に供給される。
ところで、そのようなブローバイガス中には、例えばＮＯｘ、ＳＯｘおよび水分が含まれている。そして、例えば、ヘッドカバー１６がエンジンからの熱を伝達されづらくかつその外面が外気に晒されて冷却風等によって冷却されるので、ヘッドカバー１６の内面には結露等による凝縮水が生じやすい。よって、特にヘッドカバー１６内では、それらの反応により、酸性物質、例えば硝酸、硫酸ができやすい。これら酸性物質は、潤滑油つまりエンジンオイルに混ざり得、エンジン内部におけるスラッジプリカーサおよびスラッジの発生、付着、堆積を促し得る。
スラッジは、オイルの酸化によって生ずるスラッジプリカーサまたは燃料の不完全燃焼に基づいて生ずるスラッジプリカーサが、オイル中で他の個体を結びつける作用を行うスラッジバインダーとして機能することに基づいて生成される。このようなスラッジはオイルの劣化により生じ、また、さらにオイルの劣化をもたらすので、スラッジプリカーサおよびスラッジの生成等を抑制することはオイルの劣化を抑制することをもたらす。
そこで、エンジン１０に適用されたオイル劣化抑制装置４０は、エンジンオイルからそのような酸性物質つまり酸性成分とスラッジプリカーサとを除去するべく、オイルフィルター４２を有する。オイルフィルター４２はオイル通路３０に設けられている。ここでは、特に、オイルフィルター４２は、オイル通路のうちのオイル戻し通路３４に設けられている。
ただし、図１では、オイルフィルター４２を含むオイル劣化抑制装置４０の主要部を誇張して表すべく、そのオイルフィルター４２およびオイル戻し通路３４の一部がエンジン本体１０´の外側に描かれている。しかし、オイルフィルター４２等の設置位置は図１に表された位置に限定されるものではなく、種々の箇所に変更可能であり、例えばエンジン本体１０´の各部の外側に接する部分に、同外側から離れた部分に、またはエンジン本体１０´の各部の内側に定められることが可能である。ただし、本実施形態では、オイルフィルター４２は交換可能に設けられていて、交換容易な位置に位置づけられている。
オイルフィルター４２はここではオイル戻し通路３４の途中に位置づけられていて、オイル戻し通路３４の一部を区画形成する。オイルフィルター４２内には、吸着部としての吸着部材４４と、ろ過部としてのろ過部材４６とが上流側から順に直列的に配置されている。つまり、吸着部材４４とろ過部材４６とは単一のオイル戻し通路３４に配置されている。オイルフィルター４２内をオイルがその自重により流れることができるようにオイル劣化抑制装置４０は構成されているので、吸着部材４４は、ろ過部材４６に対して、鉛直方向上方に位置づけられている。特に、オイルフィルター４２内では吸着部材４４とろ過部材４６とは互いに接している。加えて、オイルフィルター４２内の上流側端部には上流側通路領域４２ａが形成され、その下流側端部には下流側通路領域４２ｂが形成されている。したがって、オイルフィルター４２に入ったオイルは上流側通路領域４２ａを介して吸着部材４４に至り、該吸着部材４４を通過したオイルはろ過部材４６に至り、ろ過部材４６を通過したオイルは下流側通路領域４２ｂを介してオイルパン１８内にその自重により流れることができる。なお、上流側通路領域４２ａおよび下流側通路領域４２ｂはそれぞれオイルが溜まることを許容するように所定の容積を有する空間である。
オイルフィルター４２の吸着部材４４は、吸着部として、オイル中の所定の酸性成分を吸着するように構成されている。吸着部材４４は、枠部材またはケース部材としての外殻部材と、そこに収容された１つ以上、ここでは複数の好ましくは多数のハイドロタルサイトとを備える。吸着部材４４は、オイルが概ね円滑に通過することができるように構成されるとよく、ここでは各々が流路方向に実質的に延びる複数の流路を有し、該流路に関して所定量のハイドロタルサイトが収容されている。なお、吸着部材４４はこのような構成に限定されず、例えば、種々の大きさ、形状の収容部を有するケース部材を備えることができる。その収容部に、ハイドロタルサイトが収容され得る。例えば不織布等の種々の支持部材にハイドロタルサイトが支持された状態で、ハイドロタルサイトがその収容部に収容されてもよい。または、種々の支持部材にハイドロタルサイトが支持された部材が、そのまま、吸着部材４４として用いられてもよい。また、ハイドロタルサイトとして、種々のハイドロタルサイトが用いられ得、例えば和光純薬工業株式会社製の「Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）（ＣＯ３）１６」が用いられることができる。なお、本発明は、吸着部が備える反応体を、ハイドロタルサイトに限定しない。
吸着部材４４が備えるハイドロタルサイトは、イオン交換体（イオン交換材料）である、またはイオン交換体の働きをする。ハイドロタルサイトは所定のイオン（イオン成分）を吸着する機能を有する。具体的には、ブローバイガス中のＮＯｘと水とにより生じ得る硝酸イオン（ＮＯ３ −）、ブローバイガス中のＳＯｘと水とにより生じ得る硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）をオイル中から除去するべくハイドロタルサイトは用いられる。なお、ハイドロタルサイトによってオイル中から除去されることが望まれる酸性成分は、硝酸イオン（ＮＯ３−）、硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）ばかりでなく、例えば、ブローバイガスに基づいて生じ得る酢酸イオン（ＣＨ３ＣＯＯ−）、同様にブローバイガスに基づいて生じ得るギ酸イオン（ＨＣＯＯ−）がある。ハイドロタルサイトは、これらを含む群またはこれらからなる群から選択された少なくとも１つの成分を吸着する機能を有することができる。なお、ハイドロタルサイトは、オイル中で、オイル中の（上記硝酸イオンなどの）酸性成分を吸着し、その代わりに陰イオンを放出する機能を有する。
オイルフィルター４２のろ過部材４６は、ろ過部として、オイルから不必要生成物を除去するように構成されている。不必要生成物として、スラッジおよびスラッジプリカーサの両方またはいずれか一方、好ましくはスラッジプリカーサが、ろ過部材４６で捕捉されてオイルから除去されるように、ろ過部材４６は構成される。ろ過部材４６は、枠部材またはケース部材としての外殻部材と、そこに収容された複数の好ましくは多数のメソポーラスシリカ粒子とを備える。なお、ろ過部材４６はこのような構成に限定されず、例えば種々の大きさ、形状の収容部を有するケース部材を備えることができる。その収容部に、ろ過体としてのメソポーラスシリカが収容され得る。なお、本発明は、ろ過部が備えるろ過体を、メソポーラスシリカに限定しない。
ここで用いられるメソポーラスシリカは粒子状多孔質シリカであり、より具体的には、それらの各々は１〜２０ｎｍの細孔を有し得る。ろ過部材４６に備えられるメソポーラスシリカは、それぞれ、概ね粒子状であり、約０．５〜約１００μｍの直径を有している。そして、これらメソポーラスシリカ粒子、粒子の細孔、および粒子間の隙間等に、スラッジおよびスラッジプリカーサのうちの少なくとも一方を含み得る不必要生成物が捕捉され得る。
このような構成を有するオイルフィルター４２には、第１に、供給装置である上記オイルポンプ２８によって、オイル貯留部であるオイルパン１８内のオイルをオイルフィルター４２よりも上流側に供給することで、オイルが供給される。そして、第２に、オイルフィルター４２には、別の第２の供給装置によりオイルが供給される。
オイル劣化抑制装置４０は第２の供給装置を備えている。第２の供給装置は、オイル通路３０に含まれるオイル汲み上げ通路５０と、第２のオイルポンプ５２とを含む。オイル汲み上げ通路５０は、オイルフィルター４２よりも上流側にオイルパン１８内のオイルを供給するように、オイルパン１８内とヘッドカバー１６内とに連通している。しかし、オイル汲み上げ通路５０は、このような構成に限定されず、その一端がシリンダヘッド１４内またはシリンダブロック１２内に連通するように構成されることができる。オイル汲み上げ通路５０はオイルパン１８内のオイルをオイルフィルター４２上流側、特に吸着部材４４およびろ過部材４６よりも上流側に供給するように構成される。例えば、それら部材４４、４６よりも上流側のオイル戻し通路３４の部分に直接的にオイルパン１８内のオイルを供給するように、または、オイルフィルター４２の上流側通路領域４２ａに直接的にオイルパン１８内のオイルを供給するように、オイル汲み上げ通路５０は構成されてもよい。オイルポンプ５２は、オイル汲み上げ通路５０に設けられている。ここではオイルポンプ５２は、電動式のオイルポンプであり、車両に搭載されたバッテリーからの電力で駆動される。オイルポンプ５２は、エンジン１０の制御装置として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０により制御される。ＥＣＵ６０は、オイルポンプ５２の作動を制御する制御手段としての機能を有する。なお、オイルポンプ５２が機械式であることを本発明は排除しないが、好ましくは、オイルポンプ５２は電動式である。
また、オイル劣化抑制装置４０はバイパス機構を備えている。バイパス機構は、ろ過部材４６をバイパスするように形成されたバイパス通路５４と、バイパス通路５４に設けられたバイパス弁５６とを備えている。バイパス通路５４は、ろ過部材４６よりも上流側からろ過部材４６よりも下流側にオイルを流すことを可能にするように形成されている。ここでは、オイルフィルター４２の吸着部材４４のケース部材に一端が連通し、オイルパン１８内に他端が連通するように、バイパス通路５４は形成されている。
そして、バイパス弁５６は、バイパス通路５４の上流側端部に実質的に位置付けられている。このバイパス弁５６は電磁制御弁であり、上記ＥＣＵ６０により制御される。ＥＣＵ６０は、バイパス弁５６の作動を制御する制御手段としての機能を有し、バイパス弁５６の駆動用のアクチュエータに作動信号を出力する。
エンジン１０は、制御装置としての上記ＥＣＵ６０を備える。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、エンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ６２、エンジン負荷を検出するためのエンジン負荷センサ６４、車速センサ６６等を含む各種センサ類が電気的に接続されている。エンジン回転速度センサ６２としては、例えば、クランク角センサを用いることができる。また、エンジン負荷センサ６４としてはエアフローメータ、アクセル開度センサ等を用いることができる。これら各種センサ類からの出力（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑なエンジン１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵは出力インタフェースから電気的に燃料噴射弁、スロットルバルブ２２用のアクチュエータ、バイパス弁５６用のアクチュエータ、ポンプ５２等に作動信号（駆動信号）を出力する。
次に、上記ポンプ５２およびバイパス弁５６の作動制御に関して図３に基づいて説明する。
まず、ＥＣＵ６０は、エンジン運転中か否かを判定する（ステップＳ３０１）。この判定は、ここでは、エンジン回転速度センサ６２の出力に基づいて検出されるエンジン回転速度に基づいて実行される。ただし、この判定は、上記センサ６４、６６および他のセンサのうちの少なくともいずれか１つからの出力に基づいて実行されてもよい。エンジンが運転つまり作動しているときは、エンジン回転速度が零で無い。したがって、このようなとき、ＥＣＵ６０はエンジン運転中であると判断し（ステップＳ３０１で肯定判定）、ポンプ５２を非作動にすると共にバイパス弁５６を開くようにそれらの作動を制御する（ステップＳ３０３）。
他方、ＥＣＵ６０は、エンジン１０が、運転状態つまり作動状態から停止状態に移行したとき、具体的には、エンジン回転速度が零になったとき、エンジン運転中でないと判断し（ステップＳ３０１で否定判定）、その後、所定時間が未だ経過していないか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ここで、判定対象になる時間は、エンジン回転速度が零になったときからの時間であり、ＥＣＵ６０が内蔵する時間計測手段によって計測される。また判定基準である所定時間は、エンジンが停止したときに、ポンプ５２を作動させることによって、所定量のオイルをオイル汲み上げ通路５０を通して汲み上げるのに必要とする時間であり、予め定められてＲＯＭに記憶されている。ただし、この所定時間は可変とされてもよい。例えば、所定時間は、エンジンが停止したときにオイルパン１８内に溜まっているオイルを全て汲み上げるために必要な時間として定められることもできる。
所定時間が経過していない場合（ステップＳ３０５で肯定判定）、ＥＣＵ６０は、ポンプ５２を作動にすると共にバイパス弁５６を閉じるようにそれらの作動を制御する（ステップＳ３０７）。これに対して、所定時間が経過した場合（ステップＳ３０５で否定判定）、ＥＣＵ６０は、ポンプ５２を非作動にすると共にバイパス弁５６を閉じるようにそれらの作動を制御する（ステップＳ３０９）。なお、所定時間経過する前に、エンジンが再始動された場合には、エンジン運転中と判断されて（ステップＳ３０１で肯定判定）、ＥＣＵ６０は、ポンプ５２を非作動にすると共にバイパス弁５６を開けるようにそれらの作動を制御する（ステップＳ３０３）。
次に、上記構成を備える、エンジン１０におけるオイル劣化抑制装置４０の作用効果を説明する。
ポンプ２８またはポンプ５２の作動によってオイルフィルター４２に供給されたオイルは、吸着部材４４を通過する過程で酸性成分が除去されることができる。そして、吸着部材４４を通過したオイルは、ろ過部材４６を通過する過程で、スラッジプリカーサのような不必要生成物が除去される。したがって、エンジン１０において、オイル劣化抑制装置４０は、オイルの劣化を抑制できる。
ところで、オイルフィルター４２における吸着部材４４は、オイルが概ね円滑に流れるように設計されている。したがって、オイルフィルター４２に至ったオイルは、それほど長い時間をかけずに吸着部材４４を通過してろ過部材４６に至ることができる。これに対して、ろ過部材４６は上記したように非常に細かな粒状体からなるろ過体を収容する。これら粒状体は細かいのでそれらの間に非常に狭い隙間を有する。そのため、ろ過部材４６をオイルが通過するのは容易でなく、特にスラッジプリカーサが形成されるほどオイルが使用されたときにはろ過部材４６をオイルが通過するのはなおいっそう容易でない。それ故、ろ過部材４６よりも上流側のオイルを逃がす機構をオイル劣化抑制装置４０が備えない場合、ろ過部材４６の上流側にオイルが溜まって、溜まったオイル中のスラッジプリカーサが凝集する可能性がある。加えて、エンジン作動中には、オイルをオイル通路３０において適切に循環させることが望まれる。
そこで、上記したように、オイル劣化抑制装置４０では、エンジン作動中、バイパス弁５６が開かれ、これによりろ過部材４６よりも上流側からオイルを逃がすことができる。したがって、エンジン作動中、ろ過部材４６またはその周囲においてスラッジプリカーサの凝集が生じてスラッジの生成が起こり、また、エンジンオイルが適切に循環されないなどの問題が生じることはない。なお、このようなとき、オイルフィルター４２の吸着部材４４をオイルは通過し続けることができるので、オイル中からの酸性成分の除去が促され、それによりオイルの劣化が抑制され得る。
他方、上記したように、オイル劣化抑制装置４０では、エンジン１０が停止したとき、バイパス弁５６が閉じられると共にポンプ５２が作動される。したがって、エンジン１０が停止したとき、オイルパン１８に溜まるオイルの少なくとも一部は吸着部材４４およびろ過部材４６よりも上流側に供給されて、オイルフィルター４２のそれら部材４４、４６に流入することができる。その結果、オイルからの酸性成分の除去が吸着部材４４で促され、酸性成分の除去されたオイルからの不必要生成物の除去がろ過部材４６で促される。したがって、ろ過部材４６上流側に一旦溜まるオイル中でスラッジプリカーサの凝集やスラッジの生成が生じることは抑制される。このように、オイル劣化抑制装置４０ではオイルの劣化が適切に抑制され得る。
なお、この場合、バイパス弁５６は閉じられているので、ろ過部材４６またはその周囲においてスラッジプリカーサの凝集が生じる可能性がわずかにある。しかし、エンジンが始動するときにバイパス弁５６が開かれて、ろ過部材４６およびその周囲は循環するオイルによって洗い流されるようになるので、仮に凝集したスラッジプリカーサがわずかにあったとしても、それはオイル中に適切に混入されて、オイルに添加された添加剤等の作用によりそのような凝集は適切に解消され得る。したがって、オイル劣化抑制装置４０は、スラッジの生成を長期に亘って抑制することを可能にする。
次に、本発明に係る第２実施形態が説明される。第２実施形態のオイル劣化抑制装置１４０が適用されたエンジン１００は、図４に概念的に示されている。なお、以下の説明では、上記第１実施形態との相違点のみを説明し、上記した構成要素に対応する構成要素には上記説明で用いた符号を同様に用いる。また、図４では、センサおよび制御装置は省略されている。
第２実施形態のオイル劣化抑制装置１４０は、上記オイル劣化抑制装置４０に対して、吸着部材４４とろ過部材４６とが離れて配置されているという構成を備える。そして、これに伴い、オイル劣化抑制装置１４０では、バイパス通路５４は、吸着部材４４とろ過部材４６との間に区画形成された中間通路領域４２ｃに連通する。ただし、ここでは、バイパス通路５４は、中間通路領域４２ｃの下流側端部に連通するように設計されている。
このような構成をオイル劣化抑制装置１４０は備えるので、オイルフィルター４２に導かれたオイルはより好適に吸着部材４４を通過してから、バイパス通路５４にまたはろ過部材４６に流れることができる。また、ろ過部材４６上流側に中間通路領域４２ｃが形成されるので、ろ過部材４６上流側においてスラッジプリカーサの凝集が仮に生じたとしても、エンジン作動中により好適にスラッジプリカーサをオイル中に分散させることが可能になる。
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、例えばバイパス弁５６は上記したような構成に限定されない。バイパス弁５６は電磁駆動弁である必要はなく、機械作動式の弁であってもよい。例えば、エンジンが作動しているときに、クランクシャフトの回転に伴って開く機構を、バイパス弁５６は備えてもよい。また、ろ過部材４６上流側のオイルの圧力に応じて自動的に開閉する機構を備えることもできる。なお、バイパス弁５６は設けられなくてもよい。
また、上記実施形態では、２つのポンプ２８、５２が備えられたが、これらは単一のポンプとして構成されてもよい。また、オイルフィルター４２は上記したようにオイル通路３０のうちの他の箇所に設けられることができる。
例えば、ポンプ５２が設けられずに、単一のオイルポンプとしてポンプ２８が用いられることができる。このような構成を有する本発明の別の実施形態に係る内燃機関の潤滑装置の概念図が図５に示される。図５では、上記した構成要素に対応する構成要素に上記説明で用いた符号が同様に付されている。図５の例では、オイルフィルター４２は、所定の部位３２ａを経たオイルがオイルパン１８に向けて流れる油路の途中に設けられている。所定の部位３２ａは例えば動弁系部品であり得る。なお、図５の部位３２ａ、３２ｂ、３２ｃなどは、例えばカムシャフトジャーナル、クランクジャーナル、コンロッド、ピストンであり得る。
また、オイルフィルターの吸着部で用いられる反応体は、上記の如きハイドロタルサイトに限定されない。反応体は所定の成分をオイル中から吸着除去する機能を有する物質であり得、例えばイオン交換樹脂であってもよい。また、反応体は酸性成分を捕まえる、特に吸着する機能を有する物質のみからなってもよいが、その他の機能を有する物質を含むことができる。オイルの劣化を抑制する機能を有する種々の物質が反応体として用いられることができる。具体的には、反応体として、オイルの劣化を抑制するように所定の成分を捕まえる、例えば吸着する機能を有する種々の物質を用いることができる。例えば、反応体として種々のアニオン性イオン交換樹脂やカチオン性イオン交換樹脂を用いることが可能である。なお、イオン交換樹脂としては、例えば、三菱化学社製ダイヤイオン（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂、ローム・アンド・ハース社製アンバーライト（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂がある。
また、反応体は、ハイドロタルサイトやイオン交換樹脂以外のものであってもよい。無機イオン交換体、キレート樹脂、合成吸着剤等の種々の反応体を用いることが可能である。
また、オイルフィルターのろ過部で用いられるろ過体は、上記の如きメソポーラスシリカに限定されない。ろ過体は、スラッジプリカーサなどの不必要生成物を捕捉してオイル中から除去する機能を有する種々の物質または物体から構成され得る。ろ過部が複数の粒子状多孔質シリカを含む場合、粒子状多孔質シリカの孔の数および孔の大きさは如何なるものであってもよく、また、それらシリカの各々の大きさは上記範囲内にあると好ましいがその範囲に限定されない。また、ろ過体としてシリカ以外の物質が用いられてもよい。また、ろ過体として、１つ以上の多孔質シリカ膜を用いることも可能である。
なお、上記実施形態では、吸着部およびろ過部は１つのオイルフィルター内に一体的に組み込まれた。しかし、吸着部およびろ過部は完全に独立したデバイスとして構成されてもよい。この場合、吸着部およびろ過部をそれぞれ交換可能にする場合、それらはそれぞれ個別に交換することができる点で有利である。
以上、本発明を上記実施形態およびその変形例に基づいて説明した。しかし、本発明は、それら実施形態等に限定されず、他の実施形態を許容する。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。
Claims (10)
- オイルが貯留されるオイル貯留部と、
オイルが流通可能なオイル通路に設けられたろ過部であって、オイルから不必要生成物を除去するように構成されたろ過部と、
前記ろ過部よりも上流側に位置するように前記オイル通路に設けられた吸着部であって、オイル中の所定の酸性成分を吸着するように構成された吸着部と、
前記吸着部および前記ろ過部よりも上流側に前記オイル貯留部内のオイルを供給する供給装置と
を備えた内燃機関のオイル劣化抑制装置。 - 前記ろ過部および前記吸着部は、前記オイル通路のうちの単一のオイル戻し通路に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記ろ過部は前記吸着部から離れて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記ろ過部は、複数の粒子状多孔質シリカを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記ろ過部は、１つ以上の多孔質シリカ膜を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記吸着部は、１つ以上のイオン交換体を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記ろ過部をバイパスするように形成されたバイパス通路をさらに備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記バイパス通路に設けられたバイパス弁をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記バイパス通路の一端は、前記ろ過部と前記吸着部との間の通路領域につながることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
- 前記バイパス弁の作動を制御する制御手段は、前記内燃機関の作動時に開くように前記バイパス弁を制御し、前記内燃機関が停止したときに閉じるように前記バイパス弁を制御し、
前記供給装置は、前記内燃機関が停止したときに、前記オイル貯留部内のオイルを前記吸着部よりも上流側に供給する
ことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関のオイル劣化抑制装置。
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