JP2021017862A - 潤滑油劣化判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の潤滑油の劣化を精度良く判定することができる潤滑油劣化判定装置を提供すること。【解決手段】エンジン２のエンジンオイルの温度を検出する油温センサ３０と、エンジン２の始動時において、エンジン２の始動時におけるエンジンオイルの油温に基づき、エンジンオイル中の金属の増加量を求め、エンジン２の始動のエンジンオイルの燃料希釈率やエンジン２の始動に要した時間によりエンジンオイル中の金属の増加量を補正し、エンジンオイル中の金属量が所定値以上である場合、エンジンオイルが劣化していると判定する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑油劣化判定装置に関する。

特許文献１には、直接筒内に燃料を噴射する内燃機関において、エンジンオイルのオイル希釈率を検出または推定するオイル希釈率算出手段を備え、エンジン始動後暖機運転時にオイル希釈率及びエンジンオイル油温に基づいて、オイル希釈抑制制御の必要有無を判定するものが記載されている。

特開２０１０−３７９９２号公報

ところで、エンジンオイルの劣化は、燃料による希釈だけでなく、内燃機関の摺動部品の摩耗によって発生した金属がエンジンオイル内に混入することでも発生することが分かってきている。

エンジンオイル中に金属が混入すると、正常な潤滑ができなくなる。そのため、エンジンオイル中の混入している金属量を把握し、エンジンオイルの劣化を判断できることが望ましい。

そこで、本発明は、内燃機関の潤滑油の劣化を精度良く判定することができる潤滑油劣化判定装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、内燃機関の始動時において、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の潤滑油の油温に基づき、前記潤滑油中の金属の増加量を求め、前記潤滑油中の金属量が所定値以上である場合、前記潤滑油が劣化していると判定する制御部を備えるものである。

このように、本発明によれば、内燃機関の潤滑油の劣化を精度良く判定することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る潤滑油劣化判定装置の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る潤滑油劣化判定装置の鉄濃度算出処理の手順を示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施例の他の態様に係る潤滑油劣化判定装置の鉄濃度算出処理の手順を示すフローチャートである。

本発明の一実施の形態に係る潤滑油劣化判定装置は、内燃機関の始動時において、内燃機関の始動時における内燃機関の潤滑油の油温に基づき、潤滑油中の金属の増加量を求め、潤滑油中の金属量が所定値以上である場合、潤滑油が劣化していると判定する制御部を備えるよう構成されている。

これにより、本発明の一実施の形態に係る潤滑油劣化判定装置は、内燃機関の潤滑油の劣化を精度良く判定することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る潤滑油劣化判定装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係る潤滑油劣化判定装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成される。

エンジン２には、気筒としてのシリンダ５が形成されている。シリンダ５には、このシリンダ５内を上下に往復動可能なピストン６が収納されている。また、シリンダ５の上部には、燃焼室７が設けられている。

エンジン２は、シリンダ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、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。

また、ピストン６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と連結している。コネクティングロッド８は、ピストン６の往復運動をクランクシャフト９の回転運動に変換するようになっている。

また、燃焼室７には、点火プラグ１０と、インジェクタ１１が設けられている。点火プラグ１０は、燃焼室７内に電極を突出させた状態で配設され、ＥＣＵ３によってその点火時期が調整されるようになっている。

インジェクタ１１は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって供給された燃料を燃焼室７内に噴射する、いわゆる筒内噴射式の燃料噴射弁である。

エンジン２には、吸気ポート１２と、排気ポート２１が設けられている。吸気ポート１２は、燃焼室７と後述する吸気通路１４ａとを連通するようになっている。また、吸気ポート１２には、吸気弁１３が設けられている。

吸気弁１３は、吸気通路１４ａと燃焼室７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。

また、吸気ポート１２には、吸気管１４が接続されている。この吸気管１４の内部には、吸気ポート１２と連通する吸気通路１４ａが形成されている。吸気通路１４ａには、電子制御式のスロットルバルブ１５が設けられている。スロットルバルブ１５は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。

スロットルバルブ１５は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。

一方、排気ポート２１には、排気弁２２が設けられている。排気弁２２は、後述する排気通路２４ａと燃焼室７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。

また、排気ポート２１には、排気管２４が接続されている。この排気管２４の内部には、排気ポート２１と連通する排気通路２４ａが形成されている。排気通路２４ａには、空燃比センサ２５が設けられている。

上述のように構成されたエンジン２は、スロットルバルブ１５により流量調整された吸気とインジェクタ１１により噴射された燃料との混合気を、点火プラグ１０により点火して着火させる点火式のエンジンである。

ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ３として機能する。

ＥＣＵ３の入力ポートには、上述の空燃比センサ２５に加え、エンジン回転数センサ２６、アクセル開度センサ２８、水温センサ２９、油温センサ３０等の各種センサ類が接続されている。

空燃比センサ２５は、エンジン２の排気の酸素濃度から広範囲の連続的な空燃比の変化を検出する。

エンジン回転数センサ２６は、エンジン２のクランクシャフト９の回転からクランクシャフト９の回転数に比例したパルス数のエンジン回転数パルス信号を出力する。ＥＣＵ３は、エンジン回転数パルス信号に基づいてエンジン回転数を検出できるようになっている。

アクセル開度センサ２８は、アクセルペダル２７の操作量を表すアクセル開度を検出する。水温センサ２９は、エンジン２の冷却水の水温を検出する。油温センサ３０は、エンジン２の潤滑油であるエンジンオイルの温度を検出する。

一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、点火プラグ１０、インジェクタ１１、スロットルバルブ１５等の各種制御対象類が接続されている。

ＥＣＵ３は、アクセル開度センサ２８が検出するアクセル開度に基づきエンジン２の要求負荷を算出し、その要求負荷に応じてエンジン２の目標点火時期や燃料噴射量や吸入空気量を算出する。そして、ＥＣＵ３は、算出した目標点火時期や燃料噴射量や吸入空気量になるように点火プラグ１０やインジェクタ１１やスロットルバルブ１５を制御してエンジン２の運転状態を制御する。

本実施例において、ＥＣＵ３は、エンジンオイルの燃料希釈率を推定している。ＥＣＵ３は、例えば、新車時またはエンジンオイル交換後の燃料希釈率をゼロとして、エンジン２の運転状態に応じて燃料希釈率を増加させる。

ＥＣＵ３は、例えば、通常のエンジン運転において、エンジン回転数とエンジン負荷によって単位時間当たりの燃料希釈率増加速度が決まるマップから単位時間当たりの燃料希釈率増加速度を求め、所定の時間毎に希釈率の増加分を積算する。

ＥＣＵ３は、例えば、排気の浄化システムの性能を維持するためのポスト噴射の総量から燃料希釈率を算出し、加算する。

ＥＣＵ３は、例えば、エンジン運転中の燃料蒸発量を算出し、燃料蒸発量に基づいて燃料希釈率の減少量を算出し、燃料希釈率から減算する。

ＥＣＵ３は、図示しないイグニッションスイッチがオフにされたとき、算出した燃料希釈率をフラッシュメモリに記憶し、次回イグニッションスイッチがオンにされたとき、読み出して、エンジン２の運転状態に応じて増加させる。

イグニッションスイッチがオフにされたときに記憶された燃料希釈率は、イグニッションスイッチがオフにされたときのエンジン温度、例えば、冷却水温から推定する、及びイグニッションスイッチオフからイグニッションスイッチオンまでの時間に応じて補正を加えてもよい。

このようにすることで、イグニッションスイッチオフ時からイグニッションスイッチオンまでの間のエンジンオイル中の燃料の蒸発量を考慮することができ、精度良く燃料希釈率を推定することができる。

本実施例において、ＥＣＵ３は、エンジンオイルに含まれる金属量として鉄濃度を推定し、推定した鉄濃度に基づいてエンジンオイルの劣化を判定する。

エンジンオイル中の金属の増加を招く原因は、ピストンリングとシリンダライナとの摩擦である。ピストンリングやシリンダライナの材質は主に鉄であり、エンジン２の始動時等、ピストンリングとシリンダライナとの間に油膜がはられていない場合に、これら部材の摩耗が促進される。

ＥＣＵ３は、例えば、エンジン始動時のエンジンオイルの温度である油温に基づいてベース鉄濃度増加量を算出する。

ＥＣＵ３は、例えば、エンジンオイルの鉄濃度に影響を与える因子により、ベース鉄濃度増加量を補正するようにしてもよい。

ＥＣＵ３は、例えば、エンジンオイルの燃料希釈率に基づいて、ベース鉄濃度増加量を補正する。ＥＣＵ３は、例えば、エンジンオイルの燃料希釈率に基づいて、ベース鉄濃度増加量に対する補正係数または加算濃度を鉄濃度増加補正値として算出し、ベース鉄濃度増加量に補正係数を乗算して増加補正量を算出する、または、ベース鉄濃度増加量に加算濃度を加算して増加補正量を算出する。

ＥＣＵ３は、前回のエンジン始動時に算出した始動後鉄濃度に、算出した補正増加量を加算し、今回の始動後鉄濃度としてフラッシュメモリに記憶する。

ＥＣＵ３は、鉄濃度が所定値以上である場合、エンジンオイルが劣化していると判定する。

以上のように構成された本実施例に係る潤滑油劣化判定装置による鉄濃度算出処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明する鉄濃度算出処理は、イグニッションスイッチがオンにされたときに開始される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ３は、前回記憶された始動後鉄濃度を今回の始動前鉄濃度とし、前回のイグニッションスイッチのオフ時に記憶された燃料希釈率を読み出し、イグニッションスイッチオン時のエンジンオイルの油温を読み込む。

ステップＳ２において、ＥＣＵ３は、エンジン２の始動が完了したか否かを判定する。エンジン２の始動が完了したか否かは、例えば、エンジン回転数が所定回転数より高くなったことで始動が完了したと判定する。また、エンジン２に取り付けられている油圧スイッチが所定の正常な油圧を検出した場合に始動が完了したと判定してもよい。エンジン２の始動が完了していないと判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ２の処理を繰り返す。

エンジン２の始動が完了したと判定した場合、ステップＳ３において、ＥＣＵ３は、イグニッションスイッチオン時のエンジンオイルの油温からベース鉄濃度増加量を算出する。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３は、前回のイグニッションスイッチのオフ時に記憶された燃料希釈率から、鉄濃度増加補正量を算出する。

ステップＳ５において、ＥＣＵ３は、ベース鉄濃度増加量と鉄濃度増加補正量から増加補正量を算出する。

ステップＳ６において、ＥＣＵ３は、今回の始動前鉄濃度に、増加補正量を加算し、始動後鉄濃度を算出し、フラッシュメモリに記憶する。

ステップＳ７において、ＥＣＵ３は、ステップＳ６にて求めた始動後鉄濃度が所定濃度以上であるか否かを判定する。始動後鉄濃度が所定濃度以上であると判定した場合、ステップＳ８において、ＥＣＵ３は、エンジンオイルの劣化を判定して、処理を終了する。
始動後鉄濃度が所定濃度以上でないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。

このように、本実施例においては、エンジンオイルの油温に基づいてベース鉄濃度増加量を算出している。

エンジン２の始動時は、エンジン２の摺動部材に対してエンジンオイルが供給されていないまたは少ない状態にあるため、摺動部材間の摩擦抵抗が大きく、金属摩耗が発生しやすい。また、エンジンオイルは温度により粘度が変化する。エンジン２の始動時のエンジンオイルの油温に基づいてベース鉄濃度増加量を算出するようにしたため、エンジンオイルの劣化を精度良く判定することができる。

なお、エンジンオイルの油温が高いほど金属が混入しやすく、鉄濃度増加量は大きくなる。これは、油温が高いほどエンジンオイルの粘度が低下するため、ピストンリングとシリンダライナとの間の油膜厚さが薄くなり、これら摺動部材の接触が起こりやすくなるため鉄濃度増加量が大きくなる。

また、エンジンオイルに比較的金属が混入しやすい、エンジン２の始動時に鉄濃度増加量を算出しているため、潤滑油劣化判定装置による計算負荷の削減を図ることができる。

また、燃料希釈量によってベース鉄濃度増加量を補正しているため、エンジンオイルの劣化を精度良く判定することができる。

燃料による希釈によってエンジンオイルの潤滑性能が低下すると、エンジンオイルの粘性が低下してエンジン２の摺動部材の油膜形成性が低下する。すると、燃料希釈が無い場合よりもエンジンオイルに混入する金属の増加量は多くなる。燃料希釈率によりベース鉄濃度増加量を補正することで、金属の増加量の補正を行なうことができて、エンジンオイル中の金属量を精度良く求めることができる。

なお、本実施においては、エンジンオイルの油温に基づいてベース鉄濃度増加量を算出したが、エンジン２の冷却水の温度に基づいてベース鉄濃度増加量を算出するようにしてもよい。

本実施例の他の態様としては、イグニッションスイッチがオンにされてからエンジン２の始動が完了するまでの時間であるエンジン２の始動に要した時間TimeSに基づいて鉄濃度増加補正値を算出する。

図１におけるＥＣＵ３は、例えば、エンジン２の始動に要した時間TimeSに基づいて、ベース鉄濃度増加量に対する補正係数または加算濃度を鉄濃度増加補正値として算出し、ベース鉄濃度増加量に補正係数を乗算して増加補正量を算出する、または、ベース鉄濃度増加量に加算濃度を加算して増加補正量を算出する。

ＥＣＵ３は、例えば、エンジン２の始動に要した時間TimeSから補正係数または加算濃度が決まるテーブルにより補正係数または加算濃度を求める。

鉄濃度増加補正値は、エンジン２の始動に要した時間TimeSが長いほど大きくなるように設定される。

このように構成された本実施例の他の態様に係る潤滑油劣化判定装置による鉄濃度算出処理について、図３を参照して説明する。なお、以下に説明する鉄濃度算出処理は、イグニッションスイッチがオンにされたときに開始される。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ３は、前回記憶された始動後鉄濃度を今回の始動前鉄濃度とし、イグニッションスイッチオン時のエンジンオイルの油温を読み込む。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ３は、エンジン２の始動が完了したか否かを判定する。エンジン２の始動が完了していないと判定した場合、ＥＣＵ３は、ステップＳ１２の処理を繰り返す。

エンジン２の始動が完了したと判定した場合、ステップＳ１３において、ＥＣＵ３は、イグニッションスイッチオン時のエンジンオイルの油温からベース鉄濃度増加量を算出する。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ３は、エンジン２の始動に要した時間を検出し、TimeSとする。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ３は、TimeSに基づいて鉄濃度増加補正値を算出する。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ３は、ベース鉄濃度増加量と鉄濃度増加補正量から増加補正量を算出する。

ステップＳ１７において、ＥＣＵ３は、今回の始動前鉄濃度に、増加補正量を加算し、始動後鉄濃度を算出し、フラッシュメモリに記憶する。

ステップＳ１８において、ＥＣＵ３は、ステップＳ１７にて求めた始動後鉄濃度が所定濃度以上であるか否かを判定する。始動後鉄濃度が所定濃度以上であると判定した場合、ステップＳ１９において、ＥＣＵ３は、エンジンオイルの劣化を判定して、処理を終了する。
始動後鉄濃度が所定濃度以上でないと判定した場合、ＥＣＵ３は、処理を終了する。

このように、本実施例の他の態様では、エンジン２の始動に要した時間TimeSによって、ベース鉄濃度増加量を補正しているため、エンジンオイルの劣化を精度良く判定することができる。

バッテリ状態が正常ではなく、エンジン始動がスムーズに行なわれない場合、潤滑状態が厳しい状態が長く続くことで摺動部材の摩耗が進行するため、このような減少をエンジンオイルの鉄濃度増加量に反映させることができ、エンジンオイルの劣化を精度良く判定することができる。

なお、本実施例では、燃料希釈率により鉄濃度増加量を補正し、本実施例の他の態様では、エンジン２の始動に要した時間により鉄濃度増加量を補正したが、これらを併用して鉄濃度増加量を補正してもよい。

このようにすることで、精度良くエンジンオイル中の鉄濃度増加量を求めることができる。

また、本実施例及び本実施例の他の態様では、エンジンオイルの劣化の指標としてエンジンオイル中の鉄の濃度を監視しているが、エンジン２を構成する各部品の材質によっては、アルミニウム等の車両１の走行距離に応じて濃度が増加していくことが想定される金属成分であってもよい。

また、本実施例及び本実施例の他の態様では、エンジン２をガソリンエンジンとしたが、その他の形式のエンジンであってもよく、例えばディーゼルエンジンであってもよい。

本実施例では、各種センサ情報に基づきＥＣＵ３が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、車両１が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン（内燃機関）
３ ＥＣＵ（制御部）
５ シリンダ
６ ピストン
２６ エンジン回転数センサ
２８ アクセル開度センサ
２９ 水温センサ
３０ 油温センサ

Claims (2)

1. 内燃機関の始動時において、前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の潤滑油の油温に基づき、前記潤滑油中の金属の増加量を求め、前記潤滑油中の金属量が所定値以上である場合、前記潤滑油が劣化していると判定する制御部を備える潤滑油劣化判定装置。
2. 前記制御部は、前記潤滑油中の金属の増加量を、イグニッションスイッチオン時の前記潤滑油の燃料希釈率が大きいほど多く、または前記内燃機関の始動に要した時間が長いほど多くなるように補正する請求項１に記載の潤滑油劣化判定装置。

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