JP4296810B2

JP4296810B2 - Lubricant viscosity measurement in internal combustion engines.

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Publication number: JP4296810B2
Application number: JP2003081870A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP2004285977A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の潤滑油粘度の検出技術並びに低粘度潤滑油を用いる内燃機関における潤滑油粘度検出装置の異常検出技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関において潤滑油は、ピストンとシリンダとの焼き付きの防止を始め、各摺動部における摩耗の低減、摩耗の防止という重要な役割を担っている。近年は、内燃機関における潤滑油の粘性に起因するフリクションロスを低減し、車両の燃費性能を向上させるために低粘度潤滑油が広く用いられるに至っている。
一方、低粘度潤滑油は、一般的に、通常粘度の潤滑油と比較して高温条件下では油膜維持性能が低下し易いため、潤滑油の適切な粘度管理が望まれる。潤滑油の粘度を検出する技術としては、例えば、潤滑油粘度検出器を用いる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６４６７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、潤滑油粘度検出器を用いて潤滑油粘度を検出する場合には、従来は備えられていなかった潤滑油粘度検出器を新たに備えなければならず、その設置場所の確保、設置に伴うコストアップといった問題がある。
【０００５】
また、潤滑油粘度検出器を備えた場合であっても、潤滑油粘度検出器の異常に備え、潤滑油粘度検出器を用いることなく、内燃機関に既存の検出器類を用いて潤滑油粘度を検出できることが望まれる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、潤滑油粘度検出器を用いることなく、内燃機関に既存の検出器類を用いて潤滑油粘度を測定することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、内燃機関における潤滑油の粘度測定装置を提供する。本発明の第１の態様に係る潤滑油粘度測定装置は、前記内燃機関の潤滑油粘度と関連性を有する温度を検出する温度検出手段と、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にあるか否かを判定するアイドリング状態判定手段と、前記内燃機関の機関一回転当たりの燃料量である単位燃料量を算出する単位燃料量算出手段と、前記内燃機関の設定空燃比が所定空燃比であるか否かを判定する空燃比判定手段と、前記空燃比が所定空燃比であると共に、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にある場合には、前記温度および前記単位燃料量とに基づいて潤滑油粘度を求める潤滑油粘度決定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る粘度測定装置によれば、潤滑油粘度と関連性を有する温度および単位燃料量とに基づいて潤滑油粘度を求めるので、潤滑油粘度検出器を用いることなく、内燃機関に既存の検出器類を用いて潤滑油粘度を測定することができる。また、空燃比が所定空燃比であると共に、内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にある場合に、潤滑油粘度を求めるので、測定条件を揃え、高い精度にて潤滑油粘度を求めることができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る粘度測定装置はさらに、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記内燃機関に対して供給される燃料量を検出する供給燃料量検出手段とを備え、前記単位燃料量算出手段は、前記検出された機関回転数および前記検出された供給燃料量とを用いて前記単位燃料量を算出しても良い。かかる場合には、内燃機関に既存の機関回転数検出手段と供給燃料量検出手段とを用いて、潤滑油粘度の測定に必要な単位燃料量を求めることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る粘度測定装置において、前記潤滑油粘度決定手段は、前記単位燃料量および前記温度によって前記潤滑油粘度が一義的に定まるマップを用いて前記潤滑油粘度を決定しても良い。かかる場合には、単位燃料量と温度とによって潤滑油粘度を迅速に求めることができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る記載の粘度測定装置において、前記温度検出手段は前記内燃機関の冷却液温度を検出し、前記アイドリング状態判定手段は、前記検出された冷却液温度が所定温度以下であると共に、前記検出された機関回転数が所定機関回転数以下である場合に、前記内燃機関は冷間始動時のアイドリング状態にあると判定しても良い。かかる場合には、潤滑油の粘性が高く、潤滑油粘度を精度良く検出することができると共に、アイドリング前の内燃機関の運転状態に影響を受けることなく潤滑油粘度を測定することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、内燃機関の潤滑油粘度を検出する潤滑油粘度検出器の異常を判定する異常判定装置を提供する。本発明の第２の態様に係る異常判定装置は、本発明の第１の態様に係る粘度測定装置と、前記潤滑油粘度検出器により検出された潤滑油粘度と前記粘度測定装置によって求められた潤滑油粘度との差異が所定値以上であるか否かを判定し、所定値以上であると判定した場合には、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していると判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る異常判定装置によれば、潤滑油粘度検出器を用いることなく、内燃機関に既存の検出器類を用いて、潤滑油粘度検出器の異常を判定することができる。したがって、潤滑油粘度検出器の異常を検出するために追加の検出器を備える必要がない。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る異常判定装置はさらに、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していることを報知する報知手段と、前記内燃機関における前記潤滑油の油膜ぎれを防止する油膜ぎれ防止手段とを備えることを特徴とする。かかる場合には、潤滑油粘度検出器に生じている異常を報知することができると共に、潤滑油粘度検出器の異常に伴い生じる油膜切れを防止することができる。
【００１５】
本発明の第３の態様は、内燃機関の低粘度潤滑油の粘度を検出する潤滑油粘度検出器の異常を判定する異常判定装置を提供する。本発明の第３の態様に係る異常判定装置は、前記内燃機関の潤滑油粘度と関連性を有する温度を検出する温度検出手段と、前記内燃機関の機関一回転当たりの燃料量である単位燃料量を算出する単位燃料量算出手段と、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記内燃機関の設定空燃比が所定空燃比であるか否かを判定する空燃比判定手段と、前記空燃比が所定空燃比であると共に、前温度が所定温度範囲にある場合には、前記機関回転数および前記単位燃料量とに基づいて潤滑油粘度を求める潤滑油粘度決定手段と、前記検出された潤滑油粘度と前記求められた潤滑油粘度との差異が所定値以上であるか否かを判定し、所定値以上であると判定した場合には、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していると判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３の態様に係る異常判定装置によれば、潤滑油粘度検出器を用いることなく、内燃機関に既存の検出器類を用いて、潤滑油粘度検出器の異常を判定することができる。したがって、潤滑油粘度検出器の異常を検出するために追加の検出器を備える必要がない。
【００１７】
本発明の第３の態様に係る異常判定装置はさらに、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していることを報知する報知手段と、前記内燃機関の高負荷運転を制限する運転制限手段とを備えても良い。あるいは、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していることを報知する報知手段と、前記潤滑油を冷却する潤滑油冷却手段とを備えても良い。かかる場合には、潤滑油粘度検出器に生じている異常を報知することができると共に、潤滑油粘度検出器の異常に伴い生じる油膜切れを防止することができる。特に、低粘度潤滑油が用いられている場合には、潤滑油粘度検出器の異常により、潤滑油粘度の低下を検出することができないおそれがある。かかる場合に高負荷運転を許容すれば、油膜切れが容易に発生してしまうが、高負荷運転を制限することで油膜切れを防止することができる。また、潤滑油を冷却して潤滑油の粘度を通常粘度に回復させれば、高負荷運転時における油膜切れを防止することができる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、内燃機関における潤滑油の粘度測定方法を提供する。本発明の第４の態様に係る粘度測定方法は、前記内燃機関の潤滑油粘度と関連性を有する温度を検出し、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にあるか否かを判定し、前記内燃機関の機関一回転当たりの燃料量である単位燃料量を算出し、前記内燃機関の設定空燃比が所定空燃比であるか否かを判定し、前記空燃比が所定空燃比であると共に、前記内燃機関が冷間始動時のアイドリング状態にあると判定した場合には、前記温度および前記単位燃料量とに基づいて潤滑油粘度を求めることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第４の態様に係る粘度測定方法によれば、本発明の第１の態様に係る粘度測定装置と同様の作用効果を得ることができる。また、本発明の第４の態様に係る粘度測定方法は、本発明の第１の態様に係る粘度測定装置と同様にして種々の態様にて実現され得る。
【００２０】
本発明の第５の態様は、内燃機関の低粘度潤滑油の粘度を検出する潤滑油粘度検出器の異常判定方法を提供する。本発明の第５の態様に係る異常判定方法は、前記内燃機関の潤滑油粘度と関連性を有する温度を検出し、前記内燃機関の機関一回転当たりの燃料量である単位燃料量を算出し、前記内燃機関の機関回転数を検出し、前記内燃機関の設定空燃比が所定空燃比であるか否かを判定し、前記空燃比が所定空燃比であると共に、前温度が所定温度範囲にあると判定した場合には、前記機関回転数および前記単位燃料量とに基づいて潤滑油粘度を求め、前記検出した潤滑油粘度と前記求めた潤滑油粘度との差異が所定値以上であるか否かを判定し、所定値以上であると判定した場合には、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していると判定することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第５の態様に係る異常判定方法によれば、本発明の第３の態様に係る異常判定装置と同様の作用効果を得ることができる。また、本発明の第５の態様に係る粘度測定方法は、本発明の第３の態様に係る異常判定装置と同様にして種々の態様にて実現され得る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施例に基づいて、本発明に係る内燃機関の潤滑油の粘度測定装置および測定方法、並びにこれら測定装置および測定方法を用いた内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常検出装置および異常検出方法について説明する。
【００２３】
第１の実施例：
図１を参照して第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置を含む内燃機関の概略構成について説明する。図１は第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置を含む内燃機関の概略構成を示す説明図である。
【００２４】
本実施例における内燃機関（潤滑油粘度測定装置）１０は、内部に複数のシリンダ１１を有するシリンダブロック１２、シリンダ１１内を往復動するピストン１３、シリンダブロック１２の底部に配置されたクランクケース１４、シリンダブロック１２（シリンダ１１）の上部に配置されたシリンダヘッド１５を備えている。
【００２５】
シリンダブロック１２には、内燃機関１０を冷却するための冷却液が循環する冷却液流路（図示せず）、冷却液の温度ＴＨＷを検出する冷却液温度センサ５０が備えられている。クランクケース１４の下部には、内燃機関１０内を循環した、あるいはピストン１３のピストンリングにより掻き取られたエンジンオイル（潤滑油）を貯めておくオイルパン１４１が配置されている。
【００２６】
シリンダヘッド１５は、各シリンダ１１毎に吸気ポート１６および排気ポート１７を有している。各吸気ポート１６には、吸気側カムＩＣによって駆動されて吸気ポート１６を開閉する吸気バルブ１６１が配置されており、各排気ポート１７には、排気側カムＥＣによって駆動されて排気ポート１７を開閉する排気バルブ１７１が配置されている。
【００２７】
各吸気ポート１６には、吸気管１８の分岐端が連結され、吸気管１８には吸入空気量を検出するための吸気量センサ５１が配置されている。各排気ポート１７には、排気管（排気マニホールド）１９の分岐端が連結されている。吸気管１８の途中には、燃焼室への流入吸気量を制御する吸気制御バルブ３０が配置されている。シリンダヘッド１５には、この他に、各シリンダ１１の略中心位置に対応する位置に火花点火のための点火プラグ３１が配置されている。
【００２８】
本実施例における内燃機関１０はポート噴射型の内燃機関であり、各吸気ポート１６には、燃料噴射弁ＩＪが配置されている。各燃料噴射弁ＩＪには、燃料デリバリパイプＦＤを介して燃料が供給される。
【００２９】
本実施例に係る内燃機関１０は、制御ユニット４０によりその運転状態が制御されている。制御ユニット４０によって実行されている。制御ユニット４０は、演算処理機能（ＣＰＵ）、マップ、プログラム等を格納する記憶機能（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を備えている。制御ユニット４０には、冷却液温度センサ５０、吸気量センサ５１、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ５２といった各種センサが接続されており、内燃機関１０の運転状態を示す検出信号が入力される。制御ユニット４０には、燃料噴射弁ＩＪ、点火プラグ３１が接続されており、燃料噴射時期、燃料噴射圧力、点火時期等が適宜制御される。
【００３０】
図２〜図４を参照して第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置において実行される潤滑油粘度測定処理について説明する。図２は第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置において実行される潤滑油粘度測定処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。図３は冷却液温度ＴＨＷとオイル粘度、およびオイル粘度と単位機関回転数当たりの燃料供給量Ｇｆ／Ｎｅとの関係を説明するための説明図である。図４は第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置において用いられるオイル粘度を決定するためのマップの一例を示す説明図である。本処理ルーチンは例えば、内燃機関１０が始動される毎に実行される。
【００３１】
制御ユニット４０は、冷却液温度センサ５０から冷却液温度ＴＨＷを取得し（ステップＳ１００）、実行された始動状態が冷間時始動状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。具体的には、冷却液温度ＴＨＷが５０℃以下であるか否かを判定する。一般的に、エンジンオイルは低温状態にて高い粘性を示し、オイルの種類、使用に伴う粘度変化に起因する粘度差が大きく現れるので、より正確な粘度測定を行うことができる。そこで、冷間時始動状態であるか否かを判定するのである。
【００３２】
制御ユニット４０は、実行された始動状態が冷間時始動状態でないと判定した場合には、すなわち、冷却液温度が５０℃よりも高いと判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。
【００３３】
制御ユニット４０は、実行された始動状態が冷間時始動状態であると判定した場合には、すなわち、冷却液温度が５０℃以下であると判定した場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、クランクポジションセンサ５２からエンジン回転数Ｎｅを取得し（ステップＳ１２０）、始動直後のアイドリング状態であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。具体的には、エンジン回転数Ｎｅが暖機後のアイドル回転数よりも高い回転数にあるか否かを判定し、エンジン回転数Ｎｅが暖機後のアイドル回転数よりも高い回転数にある場合には始動直後のアイドリング状態にあると判定する。更に直前にスタータモータが稼働したか（イグニションスイッチがクランキングポジションに切り換えられたか）を判定しても良い。かかる場合には、スタータモータの稼働またはイグニションスイッチのクランキングポジションへの切り換えが検出された場合には始動直後のアイドリング状態にあると判定する。
【００３４】
始動直後のアイドリング状態であるか否かを判定するのは、オイル粘度の測定条件を同一条件に揃えるためである。通常、暖機完了後のアイドリング状態にあっては、オイル温度は直前の運転状態よって大きく異なり、結果として適切なオイル粘度の測定を行うことができなくなる。そこで、常に一定のオイル温度が予測できる始動直後のアイドリング状態においてオイル粘度の測定を行う。
【００３５】
制御ユニット４０は、始動直後のアイドリング状態でないと判定した場合には（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。一方、制御ユニット４０は、始動直後のアイドリング状態であると判定した場合には（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、現在、燃料噴射弁ＩＪから吸気ポート１６（シリンダ１１）へと供給されている燃料供給量Ｇｆを取得し（ステップＳ１４０）、吸気量センサ５１から吸気行程においてシリンダ１１内に吸気される吸入空気量Ｇａを取得する（ステップＳ１５０）。
【００３６】
制御ユニット４０は、現在の運転状態において設定されている空燃比ＡＦが所定の空燃比ＡＦrefであるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。所定の空燃比ＡＦrefは、例えば、理論空燃比である１４．７である。本実施例では、後述するように単位機関回転数当たりに消費される燃料量を用いてオイル粘度を測定している。したがって、正確なオイル粘度測定のためには、シリンダ１１内に供給された混合気中の燃料の全てが燃焼し、ピストン１３を駆動するために消費される必要がある。理論空燃比は、理論的にシリンダ内に供給された全燃料が燃焼するとされている空燃比であり、シリンダ１１内に供給された混合気中の燃料の全てが燃焼し、ピストン１３を駆動するために消費されたか否かを判定する指標として空燃比ＡＦは適している。
【００３７】
制御ユニット４０は、空燃比ＡＦ≠ＡＦrefであると判定した場合には（ステップＳ１６０：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。一方、制御ユニット４０は、空燃比ＡＦ＝ＡＦrefであると判定した場合には（ステップＳ１６０：Ｙｅｓ）、オイル粘度を算出して（ステップＳ１７０）、本処理ルーチンを終了する。
【００３８】
以下、オイル粘度の算出手法について説明する。本実施例では、既述の通り、ピストン１３の往復運動に影響を及ぼす、オイル粘度に起因するフリクションに着目し、オイル粘度を測定する。具体的には、シリンダ１１内に供給された燃料の全量が燃焼し、ピストン１３を駆動するために消費される条件下において供給された燃料量、すなわち、単位機関回転当たり（クランクシャフト１回転当たり）に消費された燃料量Ｇｆ／Ｎｅからオイル粘度を求める。
【００３９】
単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅ、オイル粘度および冷却液温度ＴＨＷとの間には図３に示す相関関係が存在する。すなわち、オイル粘度が高い場合には、ピストン１３に作用するフリクションも大きくなるため単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅは大きくなり、オイル粘度が低い場合には、ピストン１３に作用するフリクションは小さくなるため単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅは小さくなる。また、冷却液温度ＴＨＷが低くなるにつれてオイル粘度は高くなり、冷却液温度ＴＨＷが高くなるにつれてオイル粘度は低くなる。さらに、冷却液温度ＴＨＷが低くなるにつれて単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅは大きくなり、冷却液温度ＴＨＷが高くなるにつれて単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅは小さくなる。また、これら三者の相関関係はオイルの種類が異なれば異なる特性を示し、さらに、経年劣化と共に特性は変化していく。
【００４０】
したがって、予め冷却液温度ＴＨＷおよび単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅとオイル粘度とを対応付けておき、図４に示すようなオイル粘度算出マップを作成することによって、冷却液温度ＴＨＷおよび単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅの２つのパラメータからオイル粘度を算出することができる。図４に示すオイル粘度算出マップは例示であり、要求される精度によって、冷却液温度ＴＨＷの刻み並びに単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅの刻みは適宜変更される。また、冷却液温度ＴＨＷおよび単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅの値の交点がマップの格子点に該当しない場合には、補間演算によってオイル粘度が算出される。なお、冷却液温度ＴＨＷおよび単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅを用いたオイル粘度の算出に当たり、経年劣化（オイル使用期間、オイル使用温度等）を考慮しても良い。考慮方法としては、経年劣化を補正係数として表し、かかる補正係数を加味してオイル粘度を算出すればよい。かかる場合にはより精度の高いオイル粘度を算出することができる。
【００４１】
以上説明したように、第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置によれば、オイル粘度を検出するためのオイル粘度検出センサを用いることなく、冷却液温度センサ５０、クランクポジションセンサ５３といった既存のセンサを用いてオイル粘度を測定することができる。
【００４２】
また、オイル粘度を測定するにあたっては、冷間始動時であること、始動直後のアイドリング状態であること、空燃比ＡＦが所定の空燃比ＡＦrefであることを確認し、常に一定の測定条件下においてオイル粘度を測定（算出）するので、高い測定精度にてオイル粘度を測定することができる。
【００４３】
なお、第１の実施例において、冷間始動時であるか否か、および始動直後のアイドリング状態であるか否かを別々に判定しているが、両者を分けることなく冷間始動時のアイドリング状態であるか否かを判定しても良い。冷間始動時のアイドリング状態であれば、始動直後のアイドリング状態であると判定しても差し支えないからである。
【００４４】
・第２の実施例：
図５および図６を参照して第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定装置および方法について説明する。図５は第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定装置を含む内燃機関の概略構成を示す説明図である。図６は第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。なお、図５に示す第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定装置は、第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置に対して、オイル粘度センサ５３を備えている点において相違する他は同一の構成要素を備えているので同一の構成要素については第１の実施例において用いた同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
内燃機関（異常判定装置）１０のクランクケース１４の下部には、エンジンオイル（潤滑油）を貯めるためのオイルパン１４１が配置されており、オイルパン１４１にはオイル粘度を検出するためのオイル粘度センサ５１が備えられている。また、制御ユニット４０には、エンジンオイル粘度を検出するオイル粘度センサ５３が接続されている。オイル粘度センサ５３としては、例えば、差圧検知型（例えば、特開昭６２−６３１１０号公報参照）、超音波検知型、油膜厚さ検知型（例えば、特開昭６１−９６２９２号公報参照）等が用いられ得る。
【００４６】
図６を参照して第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定装置において実行される異常判定処理について説明する。第２の実施例におけるオイル粘度センサ５３の異常判定処理においては、第１の実施例において説明したオイル粘度測定の手法が用いられる。
【００４７】
本処理ルーチンは所定の時間間隔にて実行されてもよく、あるいは、内燃機関１０の始動時に実行されてもよい。制御ユニット４０は、オイル粘度センサ５３を介してオイル粘度Ｂｄを検出する（ステップＳ２００）。すなわち、オイルの粘度を直接的に検出する。
【００４８】
制御ユニット４０は、設定されている空燃比ＡＦを取得し（ステップＳ２１０）、また、冷却液温度センサ５０から冷却液温度ＴＨＷを取得する（ステップＳ２２０）。制御ユニット４０は、取得した空燃比ＡＦ、冷却液温度ＴＨＷが所定範囲の値であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。この判定は、第１の実施例においても説明したように、続く冷却液温度ＴＨＷおよび単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅを用いたオイル粘度の測定処理において、測定条件を揃えるための判定である。冷却液温度ＴＨＷの所定範囲値は、例えば５０℃以下、空燃比ＡＦの所定範囲値は、例えば１４．７である。
【００４９】
制御ユニット４０は、取得した空燃比ＡＦ、冷却液温度ＴＨＷが所定範囲の値でないと判定した場合には（ステップＳ２３０：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。一方、制御ユニット４０は、取得した空燃比ＡＦ、冷却液温度ＴＨＷが所定範囲の値であると判定した場合には（ステップＳ２３０：Ｙｅｓ）、第１実施例において説明したように、冷却液温度ＴＨＷ、および単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅを用いてオイル粘度Ｂｃを算出する（ステップＳ２４０）。冷却液温度ＴＨＷ、および単位機関回転当たりの燃料量Ｇｆ／Ｎｅを用いたオイル粘度の算出（測定）処理については、第１の実施例において説明済みであるから説明を省略する。
【００５０】
制御ユニット４０は、検出したオイル粘度Ｂｄと算出したオイル粘度Ｂｃとの差の絶対値が判定値Ｂrefよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２５０）。算出により得られるオイル粘度Ｂｃは、従来より用いられてきた各種センサの出力値を用いて求められるため信頼性が高い。したがって、検出したオイル粘度Ｂｄと算出したオイル粘度Ｂｃとの差の絶対値が判定値Ｂref以上である場合には、オイル粘度センサ５３に何らかの異常が発生したと判定することができる。
【００５１】
制御ユニット４０は、検出したオイル粘度Ｂｄと算出したオイル粘度Ｂｃとの差の絶対値が判定値Ｂrefよりも小さいと判定した場合には（ステップＳ２５０：Ｙｅｓ）、オイル粘度センサ５３には異常は発生していないと判定し、本処理ルーチンを終了する。
【００５２】
制御ユニット４０は、検出したオイル粘度Ｂｄと算出したオイル粘度Ｂｃとの差の絶対値が判定値Ｂref以上であると判定した場合には（ステップＳ２５０：Ｎｏ）、オイル粘度センサ５３に異常が発生していると判定し、オイル系の異常を報知し、内燃機関１０の運転制限を行い（ステップＳ２６０）、本処理ルーチンを終了する。オイル粘度センサ５３により検出されたオイル粘度Ｂｄに基づいて内燃機関１０の運転制御が行われている場合、オイル粘度センサ５３に異常が発生すると、異常信号に基づいて適切でない運転制御が実行されるおそれがあるからである。
【００５３】
オイル系の異常報知としては、例えば、計器板上のランプの点灯、点滅、あるいは、集中情報表示装置上に「オイル系異常発生」の文字情報を表示する態様がある。内燃機関１０の運転制限は、特に、軟らかいオイル、すなわち、低粘性オイルが用いられている場合に、例えば、ピストン１３とシリンダ１１との間に発生する焼き付きを防止するために有効である。すなわち、オイル粘度が低下しているにもかかわらず、異常が発生しているオイル粘度センサ５３からオイル粘度は正常範囲であることを示す検出信号が送信されてきた場合、高負荷運転が許容され、焼き付き等の問題が発生するおそれがある。内燃機関１０の運転制限の具体的態様としては、例えば、燃料カットによる高負荷運転の禁止、オイル冷却の強化、オイル循環量の増大等が挙げられる。
【００５４】
以上説明したように、第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定装置によれば、オイル粘度センサ５３に異常が発生しているか否かを、オイル粘度センサ５３を用いることなく、既存のセンサからの検出値を用いてオイル粘度を算出することによって判定することができる。したがって、オイル粘度センサ５３のバックアップを図るために更なるオイル粘度センサ５３を備える必要はない。
【００５５】
また、オイル粘度センサ５３に異常が発生している場合には、異常を報知すると共に、運転制限を行うので、ピストン１３とシリンダ１１との間を始めとする、オイルにより潤滑が図られている各摺動部、摩擦発生部における焼き付きの発生を防止することができる。
【００５６】
・その他の実施例：
上記実施例では、好ましい冷却液温度ＴＨＷとして５０℃以下の範囲値が用いられたが、６０℃、７０℃の値が用いられても良い。かかる場合には、測定精度は低下するが、求められる測定精度との兼ね合いにて適宜変更可能である。また、判定空燃比ＡＦrefとして１４．７の値が例示されているが、判定空燃比として一定の値が用いられれば測定条件を揃えることは可能であり、要求される測定精度との兼ね合いにおいて、例えば、ＡＦ＝約１３〜１５の間の値であっても良い。
【００５７】
上記実施例では、空燃比ＡＦとして設定値を読み取っているが、燃料噴射弁ＩＪから噴射される燃料噴射量を用いて、シリンダ１１内に供給された燃料の全量がピストン１３の駆動に消費される条件下にあるか否かを判定しても良い。アイドリング状態では、吸入空気量はほぼ一定であり、燃料噴射量の変動によって間接的に空燃比ＡＦを取得することになるからである。
【００５８】
上記実施例では吸気ポート１６に燃料を噴射する燃料噴射弁ＩＪを用いたが、シリンダ１１内に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴タイプの燃料噴射弁を用いても良い。
【００５９】
また、上記実施例に係る装置、方法は、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラムを記録した記録媒体（電気的、磁気的、光学的記録媒体）としても実現され得る。
【００６０】
以上、いくつかの実施例に基づき本発明に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置および方法、並びに内燃機関の潤滑油粘度測定器の異常判定装置および方法について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置を含む内燃機関の概略構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置において実行される潤滑油粘度測定処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】冷却液温度ＴＨＷとオイル粘度、およびオイル粘度と単位機関回転数当たりの燃料供給量Ｇｆ／Ｎｅとの関係を説明するための説明図である。
【図４】第１の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度測定装置において用いられるオイル粘度を決定するためのマップの一例を示す説明図である。
【図５】第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定装置を含む内燃機関の概略構成を示す説明図である。
【図６】第２の実施例に係る内燃機関の潤滑油粘度検出器の異常判定処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…内燃機関（潤滑油粘度測定装置、異常判定装置）
１１…シリンダ
１２…シリンダブロック
１３…ピストン
１４…クランクケース
１４１…オイルパン
１５…シリンダヘッド
１６…吸気ポート
１６１…吸気バルブ
１７…排気ポート
１７１…排気バルブ
１８…吸気管
１９…排気管
３１…点火プラグ
４０…制御ユニット
５０…冷却液温度センサ
５１…吸気量センサ
５２…クランクポジションセンサ
５３…オイル粘度センサ
ＩＣ…吸気側カム
ＥＣ…排気側カム
ＩＪ…燃料噴射弁（インジェクタ）
ＦＤ…燃料デリバリパイプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for detecting a lubricating oil viscosity of an internal combustion engine and a technique for detecting an abnormality of a lubricating oil viscosity detecting device in an internal combustion engine using a low viscosity lubricating oil.
[0002]
[Prior art]
In internal combustion engines, lubricating oil plays an important role in preventing seizure between the piston and cylinder, reducing wear at each sliding portion, and preventing wear. In recent years, low-viscosity lubricating oil has been widely used to reduce friction loss due to the viscosity of lubricating oil in an internal combustion engine and improve the fuel efficiency of the vehicle.
On the other hand, low-viscosity lubricating oils generally tend to have lower oil film maintenance performance under high temperature conditions than normal-viscosity lubricating oils, and therefore appropriate viscosity management of lubricating oils is desired. As a technique for detecting the viscosity of the lubricating oil, for example, a technique using a lubricating oil viscosity detector is known (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-164675
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the lubricating oil viscosity detector is used to detect the lubricating oil viscosity, a lubricating oil viscosity detector that has not been conventionally provided must be newly provided. There is a problem of cost increase.
[0005]
Even if a lubricating oil viscosity detector is provided, it is possible to use an existing detector for an internal combustion engine without using a lubricating oil viscosity detector in preparation for an abnormality in the lubricating oil viscosity detector. It is desirable to be able to detect.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to measure the lubricating oil viscosity using an existing detector in an internal combustion engine without using a lubricating oil viscosity detector.
[0007]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a viscosity measuring device for lubricating oil in an internal combustion engine. According to a first aspect of the present invention, there is provided a lubricating oil viscosity measuring apparatus including temperature detecting means for detecting a temperature related to the lubricating oil viscosity of the internal combustion engine, and the internal combustion engine being in an idling state at a cold start. Idling state determination means for determining whether or not, unit fuel amount calculation means for calculating a unit fuel amount that is a fuel amount per one rotation of the internal combustion engine, and a set air-fuel ratio of the internal combustion engine at a predetermined air-fuel ratio An air-fuel ratio determining means for determining whether or not the air-fuel ratio is a predetermined air-fuel ratio, and when the internal combustion engine is in an idling state at a cold start, the temperature and the unit fuel amount are Lubricating oil viscosity determining means for determining the lubricating oil viscosity based on the lubricating oil viscosity is provided.
[0008]
According to the viscosity measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, since the lubricating oil viscosity is obtained based on the temperature and the unit fuel amount that are related to the lubricating oil viscosity, without using the lubricating oil viscosity detector, Lubricating oil viscosity can be measured using existing detectors for internal combustion engines. In addition, when the air-fuel ratio is a predetermined air-fuel ratio and the internal combustion engine is in an idling state at the time of cold start, the lubricating oil viscosity is obtained. it can.
[0009]
The viscosity measuring apparatus according to the first aspect of the present invention further includes an engine speed detecting means for detecting the engine speed of the internal combustion engine, and a supplied fuel amount detection for detecting the fuel quantity supplied to the internal combustion engine. And the unit fuel amount calculation unit may calculate the unit fuel amount using the detected engine speed and the detected supply fuel amount. In such a case, the unit fuel amount required for the measurement of the lubricating oil viscosity can be obtained by using the engine speed detecting means and the supplied fuel amount detecting means that are already present in the internal combustion engine.
[0010]
In the viscosity measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, the lubricating oil viscosity determining means determines the lubricating oil viscosity using a map in which the lubricating oil viscosity is uniquely determined by the unit fuel amount and the temperature. May be. In such a case, the lubricating oil viscosity can be quickly obtained from the unit fuel amount and the temperature.
[0011]
In the viscosity measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, the temperature detection unit detects a coolant temperature of the internal combustion engine, and the idling state determination unit determines that the detected coolant temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. In addition, when the detected engine speed is equal to or lower than a predetermined engine speed, it may be determined that the internal combustion engine is in an idling state at a cold start. In such a case, the viscosity of the lubricating oil is high, the lubricating oil viscosity can be detected with high accuracy, and the lubricating oil viscosity can be measured without being affected by the operating state of the internal combustion engine before idling.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an abnormality determination device for determining an abnormality of a lubricating oil viscosity detector that detects a lubricating oil viscosity of an internal combustion engine. The abnormality determination device according to the second aspect of the present invention is obtained by the viscosity measuring device according to the first aspect of the present invention, the lubricating oil viscosity detected by the lubricating oil viscosity detector, and the viscosity measuring device. An abnormality determining means that determines whether or not the difference from the lubricating oil viscosity is equal to or greater than a predetermined value and determines that an abnormality has occurred in the lubricating oil viscosity detector when it is determined that the difference is equal to or greater than the predetermined value. It is characterized by providing.
[0013]
According to the abnormality determination device according to the second aspect of the present invention, it is possible to determine abnormality of the lubricating oil viscosity detector using the existing detectors in the internal combustion engine without using the lubricating oil viscosity detector. it can. Therefore, it is not necessary to provide an additional detector for detecting an abnormality of the lubricant viscosity detector.
[0014]
The abnormality determination device according to the second aspect of the present invention further includes an informing means for informing that an abnormality has occurred in the lubricating oil viscosity detector, and an oil film for preventing oil film tearing of the lubricating oil in the internal combustion engine. And a break prevention means. In such a case, an abnormality occurring in the lubricating oil viscosity detector can be notified, and an oil film breakage caused by an abnormality of the lubricating oil viscosity detector can be prevented.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an abnormality determination device for determining an abnormality of a lubricating oil viscosity detector that detects the viscosity of a low viscosity lubricating oil of an internal combustion engine. An abnormality determination device according to a third aspect of the present invention includes a temperature detection unit that detects a temperature that is related to the lubricating oil viscosity of the internal combustion engine, and a unit fuel that is a fuel amount per one rotation of the internal combustion engine. Unit fuel amount calculating means for calculating the amount, engine speed detecting means for detecting the engine speed of the internal combustion engine, and air-fuel ratio determination for determining whether or not the set air-fuel ratio of the internal combustion engine is a predetermined air-fuel ratio And a lubricating oil viscosity determining means for determining a lubricating oil viscosity based on the engine speed and the unit fuel amount when the air-fuel ratio is a predetermined air-fuel ratio and the preceding temperature is in a predetermined temperature range; Determining whether or not the difference between the detected lubricating oil viscosity and the determined lubricating oil viscosity is greater than or equal to a predetermined value, and if determining that the difference is greater than or equal to the predetermined value, the lubricating oil viscosity detector An error that determines that an error has occurred Characterized in that it comprises a determining means.
[0016]
According to the abnormality determination device according to the third aspect of the present invention, it is possible to determine abnormality of the lubricating oil viscosity detector using the existing detectors in the internal combustion engine without using the lubricating oil viscosity detector. it can. Therefore, it is not necessary to provide an additional detector for detecting an abnormality of the lubricant viscosity detector.
[0017]
The abnormality determination device according to the third aspect of the present invention further includes notification means for notifying that an abnormality has occurred in the lubricating oil viscosity detector, and operation restriction means for restricting high load operation of the internal combustion engine. May be provided. Or you may provide the alerting | reporting means which alert | reports that abnormality has generate | occur | produced in the said lubricating oil viscosity detector, and the lubricating oil cooling means which cools the said lubricating oil. In such a case, an abnormality occurring in the lubricating oil viscosity detector can be notified, and an oil film breakage caused by an abnormality of the lubricating oil viscosity detector can be prevented. In particular, when a low-viscosity lubricating oil is used, there is a possibility that a decrease in the lubricating oil viscosity cannot be detected due to an abnormality in the lubricating oil viscosity detector. In such a case, if the high load operation is allowed, the oil film breakage easily occurs. However, the oil film breakage can be prevented by restricting the high load operation. Moreover, if the lubricating oil is cooled to restore the lubricating oil to a normal viscosity, it is possible to prevent the oil film from being cut off during high-load operation.
[0018]
A fourth aspect of the present invention provides a method for measuring the viscosity of a lubricating oil in an internal combustion engine. A viscosity measuring method according to a fourth aspect of the present invention detects a temperature having a relationship with the lubricating oil viscosity of the internal combustion engine, and determines whether or not the internal combustion engine is in an idling state at a cold start. Calculating a unit fuel amount which is a fuel amount per one rotation of the internal combustion engine, determining whether or not a set air-fuel ratio of the internal combustion engine is a predetermined air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is a predetermined air-fuel ratio In addition, when it is determined that the internal combustion engine is in an idling state at the time of cold start, the lubricating oil viscosity is obtained based on the temperature and the unit fuel amount.
[0019]
According to the viscosity measuring method concerning the 4th mode of the present invention, the same operation effect as the viscosity measuring device concerning the 1st mode of the present invention can be obtained. The viscosity measuring method according to the fourth aspect of the present invention can be realized in various aspects in the same manner as the viscosity measuring apparatus according to the first aspect of the present invention.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an abnormality determination method for a lubricating oil viscosity detector that detects the viscosity of a low viscosity lubricating oil of an internal combustion engine. An abnormality determination method according to a fifth aspect of the present invention detects a temperature having a relationship with the lubricating oil viscosity of the internal combustion engine, and calculates a unit fuel amount that is a fuel amount per one rotation of the internal combustion engine. Detecting the engine speed of the internal combustion engine, determining whether the set air-fuel ratio of the internal combustion engine is a predetermined air-fuel ratio, the air-fuel ratio is the predetermined air-fuel ratio, and the previous temperature is within a predetermined temperature range If it is determined that there is, determine a lubricating oil viscosity based on the engine speed and the unit fuel amount, and whether the difference between the detected lubricating oil viscosity and the determined lubricating oil viscosity is a predetermined value or more. If it is determined whether or not it is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the lubricant viscosity detector.
[0021]
According to the abnormality determination method according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to obtain the same operational effects as those of the abnormality determination apparatus according to the third aspect of the present invention. Further, the viscosity measuring method according to the fifth aspect of the present invention can be realized in various aspects in the same manner as the abnormality determination device according to the third aspect of the present invention.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, based on embodiments with reference to the drawings, a viscosity measuring device and a measuring method for lubricating oil of an internal combustion engine according to the present invention, and an abnormality of a lubricating oil viscosity detector for an internal combustion engine using these measuring devices and measuring method A detection apparatus and an abnormality detection method will be described.
[0023]
First embodiment:
A schematic configuration of an internal combustion engine including a lubricating oil viscosity measuring apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine including a lubricating oil viscosity measuring device for an internal combustion engine according to a first embodiment.
[0024]
An internal combustion engine (lubricating oil viscosity measuring device) 10 in this embodiment includes a cylinder block 12 having a plurality of cylinders 11 therein, a piston 13 reciprocating in the cylinder 11, and a crankcase 14 disposed at the bottom of the cylinder block 12. A cylinder head 15 is provided at the top of the cylinder block 12 (cylinder 11).
[0025]
The cylinder block 12 is provided with a coolant flow path (not shown) through which coolant for cooling the internal combustion engine 10 circulates, and a coolant temperature sensor 50 for detecting the coolant temperature THW. An oil pan 141 that stores engine oil (lubricating oil) circulated in the internal combustion engine 10 or scraped off by the piston ring of the piston 13 is disposed below the crankcase 14.
[0026]
The cylinder head 15 has an intake port 16 and an exhaust port 17 for each cylinder 11. Each intake port 16 is provided with an intake valve 161 that is driven by an intake side cam IC to open and close the intake port 16, and each exhaust port 17 is driven by an exhaust side cam EC to open and close the exhaust port 17. An exhaust valve 171 is disposed.
[0027]
A branch end of an intake pipe 18 is connected to each intake port 16, and an intake air amount sensor 51 for detecting an intake air amount is disposed in the intake pipe 18. A branch end of an exhaust pipe (exhaust manifold) 19 is connected to each exhaust port 17. An intake control valve 30 that controls the amount of intake air flowing into the combustion chamber is disposed midway in the intake pipe 18. In addition to this, a spark plug 31 for spark ignition is disposed in the cylinder head 15 at a position corresponding to the approximate center position of each cylinder 11.
[0028]
The internal combustion engine 10 in this embodiment is a port injection type internal combustion engine, and a fuel injection valve IJ is arranged in each intake port 16. Fuel is supplied to each fuel injection valve IJ via a fuel delivery pipe FD.
[0029]
The operating state of the internal combustion engine 10 according to this embodiment is controlled by the control unit 40. It is executed by the control unit 40. The control unit 40 includes an arithmetic processing function (CPU), a storage function (ROM, RAM) for storing maps, programs, and the like. Various sensors such as a coolant temperature sensor 50, an intake air amount sensor 51, and a crank position sensor 52 for detecting the engine speed are connected to the control unit 40, and a detection signal indicating the operating state of the internal combustion engine 10 is input. . A fuel injection valve IJ and a spark plug 31 are connected to the control unit 40, and fuel injection timing, fuel injection pressure, ignition timing, and the like are appropriately controlled.
[0030]
A lubricating oil viscosity measurement process executed in the lubricating oil viscosity measuring apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing a processing routine of a lubricating oil viscosity measuring process executed in the lubricating oil viscosity measuring apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the coolant temperature THW and the oil viscosity, and the relationship between the oil viscosity and the fuel supply amount Gf / Ne per unit engine speed. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a map for determining the oil viscosity used in the lubricating oil viscosity measuring apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment. This processing routine is executed each time the internal combustion engine 10 is started, for example.
[0031]
The control unit 40 acquires the coolant temperature THW from the coolant temperature sensor 50 (step S100), and determines whether or not the executed start state is a cold start state (step S110). Specifically, it is determined whether or not the coolant temperature THW is 50 ° C. or less. In general, engine oil exhibits high viscosity at low temperatures, and a large difference in viscosity due to the type of oil and a change in viscosity accompanying use appears, so that more accurate viscosity measurement can be performed. Therefore, it is determined whether or not the engine is in the cold start state.
[0032]
When it is determined that the executed start state is not the cold start state, that is, when it is determined that the coolant temperature is higher than 50 ° C. (step S110: No), the control unit 40 performs this process. End the routine.
[0033]
When it is determined that the executed start state is the cold start state, that is, when it is determined that the coolant temperature is 50 ° C. or lower (step S110: Yes), the control unit 40 The engine speed Ne is acquired from the position sensor 52 (step S120), and it is determined whether or not the engine is idling immediately after the start (step S130). Specifically, it is determined whether or not the engine speed Ne is higher than the idle speed after warm-up, and the engine speed Ne is higher than the idle speed after warm-up. In this case, it is determined that the engine is idling immediately after starting. Further, it may be determined whether the starter motor has been operated immediately before (the ignition switch has been switched to the cranking position). In such a case, when it is detected that the starter motor is operating or the ignition switch is switched to the cranking position, it is determined that the engine is idling immediately after starting.
[0034]
The reason why it is determined whether or not the engine is idling immediately after the start is to make the oil viscosity measurement conditions uniform. Normally, in the idling state after completion of warm-up, the oil temperature varies greatly depending on the immediately preceding operating state, and as a result, it becomes impossible to measure an appropriate oil viscosity. Therefore, the oil viscosity is measured in an idling state immediately after start-up where a constant oil temperature can always be predicted.
[0035]
When it is determined that the control unit 40 is not in the idling state immediately after starting (step S130: No), this processing routine is terminated. On the other hand, if the control unit 40 determines that the engine is idling immediately after starting (step S130: Yes), the fuel supply amount currently supplied from the fuel injection valve IJ to the intake port 16 (cylinder 11). Gf is acquired (step S140), and the intake air amount Ga taken into the cylinder 11 in the intake stroke is acquired from the intake air amount sensor 51 (step S150).
[0036]
The control unit 40 determines whether or not the air-fuel ratio AF set in the current operating state is a predetermined air-fuel ratio AFref (step S160). The predetermined air-fuel ratio AFref is, for example, 14.7 which is the theoretical air-fuel ratio. In this embodiment, as will be described later, the oil viscosity is measured using the amount of fuel consumed per unit engine speed. Therefore, for accurate oil viscosity measurement, all of the fuel in the air-fuel mixture supplied into the cylinder 11 needs to be burned and consumed to drive the piston 13. The stoichiometric air-fuel ratio is an air-fuel ratio at which all the fuel supplied into the cylinder is theoretically burned, and all of the fuel in the air-fuel mixture supplied into the cylinder 11 burns to drive the piston 13. Therefore, the air-fuel ratio AF is suitable as an index for determining whether or not it is consumed.
[0037]
When it is determined that the air-fuel ratio AF ≠ AFref (step S160: No), the control unit 40 ends this processing routine. On the other hand, when it is determined that the air-fuel ratio AF = AFref (step S160: Yes), the control unit 40 calculates the oil viscosity (step S170) and ends this processing routine.
[0038]
Hereinafter, a method for calculating the oil viscosity will be described. In this embodiment, as described above, the oil viscosity is measured by paying attention to the friction caused by the oil viscosity that affects the reciprocating motion of the piston 13. Specifically, the amount of fuel supplied under the condition that the entire amount of fuel supplied into the cylinder 11 burns and is consumed to drive the piston 13, that is, per unit engine rotation (per crankshaft rotation). ) To determine the oil viscosity from the amount of fuel Gf / Ne consumed.
[0039]
The correlation shown in FIG. 3 exists among the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation, the oil viscosity, and the coolant temperature THW. That is, when the oil viscosity is high, the friction acting on the piston 13 is also large, so the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation is large, and when the oil viscosity is low, the friction acting on the piston 13 is small. Therefore, the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation becomes small. Further, the oil viscosity increases as the coolant temperature THW decreases, and the oil viscosity decreases as the coolant temperature THW increases. Further, as the coolant temperature THW decreases, the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation increases, and as the coolant temperature THW increases, the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation decreases. In addition, the correlation between these three components shows different characteristics when the type of oil is different, and further, the characteristics change with aging.
[0040]
Therefore, the coolant temperature THW and the unit amount of fuel per unit engine rotation Gf / Ne are associated with the oil viscosity in advance, and an oil viscosity calculation map as shown in FIG. The oil viscosity can be calculated from two parameters of the fuel amount Gf / Ne per engine rotation. The oil viscosity calculation map shown in FIG. 4 is an example, and the increment of the coolant temperature THW and the increment of the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation are appropriately changed according to the required accuracy. If the intersection of the coolant temperature THW and the value of the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation does not correspond to the grid point of the map, the oil viscosity is calculated by interpolation calculation. In calculating the oil viscosity using the coolant temperature THW and the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation, aging deterioration (oil use period, oil use temperature, etc.) may be taken into consideration. As a consideration method, the aging deterioration is expressed as a correction coefficient, and the oil viscosity may be calculated in consideration of the correction coefficient. In such a case, a more accurate oil viscosity can be calculated.
[0041]
As described above, according to the lubricating oil viscosity measuring apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, the coolant temperature sensor 50, the crank position sensor can be used without using the oil viscosity detecting sensor for detecting the oil viscosity. Oil viscosity can be measured using an existing sensor such as 53.
[0042]
Also, when measuring the oil viscosity, make sure that it is during cold start, that it is idling immediately after start, and that the air-fuel ratio AF is a predetermined air-fuel ratio AFref. Since the oil viscosity is measured (calculated), the oil viscosity can be measured with high measurement accuracy.
[0043]
In the first embodiment, whether or not it is during cold start and whether or not it is in an idling state immediately after start is separately determined, but idling during cold start is performed without dividing both. You may determine whether it is in a state. This is because if the engine is idling at the time of cold start, it may be determined that the engine is idling immediately after starting.
[0044]
Second embodiment:
An abnormality determination device and method for a lubricating oil viscosity detector for an internal combustion engine according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine including the abnormality determination device for the lubricating oil viscosity detector of the internal combustion engine according to the second embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing a processing routine executed in the abnormality determination process of the lubricating oil viscosity detector of the internal combustion engine according to the second embodiment. The abnormality determination device for the lubricating oil viscosity detector for the internal combustion engine according to the second embodiment shown in FIG. 5 is different from the oil viscosity sensor 53 for the lubricating oil viscosity measuring device for the internal combustion engine according to the first embodiment. Since the same constituent elements are provided except that they are different from each other, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals used in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
[0045]
An oil pan 141 for storing engine oil (lubricating oil) is disposed below the crankcase 14 of the internal combustion engine (abnormality determination device) 10. The oil pan 141 detects an oil viscosity for detecting the oil viscosity. A sensor 51 is provided. The control unit 40 is connected to an oil viscosity sensor 53 that detects the engine oil viscosity. Examples of the oil viscosity sensor 53 include a differential pressure detection type (for example, see JP-A-62-63110), an ultrasonic detection type, and an oil film thickness detection type (for example, see JP-A-61-96292). Etc. can be used.
[0046]
With reference to FIG. 6, the abnormality determination process performed in the abnormality determination apparatus of the lubricating oil viscosity detector of the internal combustion engine according to the second embodiment will be described. In the abnormality determination process of the oil viscosity sensor 53 in the second embodiment, the method of oil viscosity measurement described in the first embodiment is used.
[0047]
This processing routine may be executed at predetermined time intervals, or may be executed when the internal combustion engine 10 is started. The control unit 40 detects the oil viscosity Bd via the oil viscosity sensor 53 (step S200). That is, the oil viscosity is directly detected.
[0048]
The control unit 40 acquires the set air-fuel ratio AF (step S210), and acquires the coolant temperature THW from the coolant temperature sensor 50 (step S220). The control unit 40 determines whether or not the acquired air-fuel ratio AF and coolant temperature THW are values within a predetermined range (step S230). As described in the first embodiment, this determination is for determining the measurement conditions in the oil viscosity measurement process using the subsequent coolant temperature THW and the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation. is there. The predetermined range value of the coolant temperature THW is, for example, 50 ° C. or less, and the predetermined range value of the air-fuel ratio AF is, for example, 14.7.
[0049]
When the control unit 40 determines that the acquired air-fuel ratio AF and coolant temperature THW are not within the predetermined ranges (step S230: No), the process routine ends. On the other hand, when the control unit 40 determines that the acquired air-fuel ratio AF and the coolant temperature THW are values within a predetermined range (step S230: Yes), as described in the first embodiment, the coolant temperature Oil viscosity Bc is calculated using THW and fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation (step S240). The oil viscosity calculation (measurement) process using the coolant temperature THW and the fuel amount Gf / Ne per unit engine rotation has already been described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0050]
The control unit 40 determines whether or not the absolute value of the difference between the detected oil viscosity Bd and the calculated oil viscosity Bc is smaller than the determination value Bref (step S250). The oil viscosity Bc obtained by the calculation is highly reliable because it is obtained using output values of various sensors conventionally used. Therefore, when the absolute value of the difference between the detected oil viscosity Bd and the calculated oil viscosity Bc is equal to or greater than the determination value Bref, it can be determined that some abnormality has occurred in the oil viscosity sensor 53.
[0051]
When the control unit 40 determines that the absolute value of the difference between the detected oil viscosity Bd and the calculated oil viscosity Bc is smaller than the determination value Bref (step S250: Yes), there is an abnormality in the oil viscosity sensor 53. It determines with having not generate | occur | produced, and complete | finishes this process routine.
[0052]
When the control unit 40 determines that the absolute value of the difference between the detected oil viscosity Bd and the calculated oil viscosity Bc is greater than or equal to the determination value Bref (step S250: No), an abnormality has occurred in the oil viscosity sensor 53. It is determined that the oil system is abnormal, the abnormality of the oil system is notified, the operation of the internal combustion engine 10 is restricted (step S260), and this processing routine is terminated. When the operation control of the internal combustion engine 10 is performed based on the oil viscosity Bd detected by the oil viscosity sensor 53, if an abnormality occurs in the oil viscosity sensor 53, an inappropriate operation control is executed based on the abnormality signal. Because there is a fear.
[0053]
As an oil system abnormality notification, for example, there is a mode in which lamps on the instrument panel are turned on and blinking, or character information “Oil system abnormality occurrence” is displayed on a centralized information display device. The operation restriction of the internal combustion engine 10 is particularly effective in preventing seizure occurring between the piston 13 and the cylinder 11, for example, when soft oil, that is, low viscosity oil is used. That is, when a detection signal indicating that the oil viscosity is within the normal range is transmitted from the oil viscosity sensor 53 in which an abnormality has occurred even though the oil viscosity has decreased, high-load operation is permitted. There is a risk of problems such as burn-in. Specific modes of operation restriction of the internal combustion engine 10 include, for example, prohibition of high-load operation due to fuel cut, enhancement of oil cooling, increase in the amount of oil circulation, and the like.
[0054]
As described above, according to the abnormality determination device for the lubricating oil viscosity detector of the internal combustion engine according to the second embodiment, the oil viscosity sensor 53 is used to determine whether an abnormality has occurred in the oil viscosity sensor 53. Instead, it can be determined by calculating the oil viscosity using the detection value from the existing sensor. Therefore, it is not necessary to provide a further oil viscosity sensor 53 in order to back up the oil viscosity sensor 53.
[0055]
In addition, when an abnormality occurs in the oil viscosity sensor 53, the abnormality is notified and the operation is restricted, so that oil is lubricated between the piston 13 and the cylinder 11. The occurrence of seizure at each sliding portion and friction generating portion can be prevented.
[0056]
Other examples:
In the above embodiment, a range value of 50 ° C. or less is used as the preferable coolant temperature THW, but values of 60 ° C. and 70 ° C. may be used. In such a case, the measurement accuracy is lowered, but can be appropriately changed in consideration of the required measurement accuracy. Further, although a value of 14.7 is exemplified as the determination air-fuel ratio AFref, if a constant value is used as the determination air-fuel ratio, it is possible to make the measurement conditions uniform, and in balance with the required measurement accuracy, For example, AF may be a value between about 13-15.
[0057]
In the above embodiment, the set value is read as the air-fuel ratio AF, but the entire amount of fuel supplied into the cylinder 11 is consumed for driving the piston 13 using the fuel injection amount injected from the fuel injection valve IJ. It may be determined whether or not the condition is satisfied. This is because, in the idling state, the intake air amount is substantially constant, and the air-fuel ratio AF is acquired indirectly by fluctuations in the fuel injection amount.
[0058]
In the above embodiment, the fuel injection valve IJ that injects fuel into the intake port 16 is used. However, a so-called direct injection type fuel injection valve that directly injects fuel into the cylinder 11 may be used.
[0059]
The apparatus and method according to the above embodiments can also be realized as a computer program or a recording medium (electrical, magnetic, or optical recording medium) on which the computer program is recorded.
[0060]
As described above, the lubricating oil viscosity measuring device and method for an internal combustion engine and the abnormality determining device and method for the lubricating oil viscosity measuring device of the internal combustion engine according to the present invention have been described based on some embodiments. These forms are intended to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine including a lubricating oil viscosity measuring device for an internal combustion engine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing routine of a lubricating oil viscosity measuring process executed in the lubricating oil viscosity measuring apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a coolant temperature THW and an oil viscosity, and a relationship between the oil viscosity and a fuel supply amount Gf / Ne per unit engine speed.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a map for determining oil viscosity used in the lubricating oil viscosity measuring apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine including an abnormality determination device for a lubricating oil viscosity detector for an internal combustion engine according to a second embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing routine executed in abnormality determination processing of the lubricating oil viscosity detector of the internal combustion engine according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10 ... Internal combustion engine (lubricating oil viscosity measuring device, abnormality judging device)
11 ... Cylinder
12 ... Cylinder block
13 ... Piston
14 ... Crankcase
141 ... Oil pan
15 ... Cylinder head
16 ... Intake port
161: Intake valve
17 ... Exhaust port
171 ... Exhaust valve
18 ... Intake pipe
19 ... Exhaust pipe
31 ... Spark plug
40 ... Control unit
50 ... Coolant temperature sensor
51. Intake amount sensor
52 ... Crank position sensor
53. Oil viscosity sensor
IC ... Inlet cam
EC ... Exhaust side cam
IJ ... Fuel injector (injector)
FD ... Fuel delivery pipe

Claims

内燃機関における潤滑油の粘度測定装置であって、
前記内燃機関の潤滑油粘度と関連性を有する温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記内燃機関に対して供給される燃料量を検出する供給燃料量検出手段と、
前記内燃機関の設定空燃比が所定空燃比であるか否かを判定する空燃比判定手段と、
前記内燃機関が冷間始動直後のアイドリング状態にあるか否かを判定するアイドリング状態判定手段と、
前記内燃機関が冷間始動直後のアイドリング状態にあると判定された場合には、前記検出された機関回転数および前記検出された供給燃料量とを用いて、前記冷間始動直後のアイドリング状態における、前記内燃機関の機関一回転当たりの燃料量である単位燃料量を算出する単位燃料量算出手段と、
前記内燃機関が冷間始動直後のアイドリング状態にあると判定された場合であって、前記空燃比が所定空燃比である場合には、前記温度および前記冷間始動直後のアイドリング状態における単位燃料量とに基づいて潤滑油粘度を求める潤滑油粘度決定手段とを備える粘度測定装置。An apparatus for measuring the viscosity of lubricating oil in an internal combustion engine,
Temperature detecting means for detecting a temperature related to the lubricating oil viscosity of the internal combustion engine;
Engine speed detecting means for detecting the engine speed of the internal combustion engine;
Supply fuel amount detection means for detecting the amount of fuel supplied to the internal combustion engine;
Air-fuel ratio determining means for determining whether the set air-fuel ratio of the internal combustion engine is a predetermined air-fuel ratio;
Idling state determination means for determining whether or not the internal combustion engine is in an idling state immediately after a cold start;
When it is determined that the internal combustion engine is in an idling state immediately after the cold start, the detected engine speed and the detected fuel supply amount are used in the idling state immediately after the cold start. , a unit fuel amount calculating means for calculating a unit amount of fuel is a fuel amount per engine revolution of the internal combustion engine,
A case where the internal combustion engine is determined to be in the idling state immediately after the cold start, the air-fuel ratio to a predetermined air-fuel ratio der Ru If the unit in idle state immediately after start-up between the temperature and the cold A viscosity measuring device comprising: a lubricating oil viscosity determining means for determining a lubricating oil viscosity based on a fuel amount.

請求項１に記載の粘度測定装置において、
前記潤滑油粘度決定手段は、前記単位燃料量および前記温度によって前記潤滑油粘度が一義的に定まるマップを用いて前記潤滑油粘度を決定する粘度測定装置。In the viscosity measuring device according to claim 1,
The lubricating oil viscosity determining means determines the lubricating oil viscosity using a map in which the lubricating oil viscosity is uniquely determined by the unit fuel amount and the temperature.

請求項１または請求項２に記載の粘度測定装置において、
前記温度検出手段は前記内燃機関の冷却液温度を検出し、
前記アイドリング状態判定手段は、前記検出された冷却液温度が所定温度以下であると共に、前記検出された機関回転数が所定機関回転数以下である場合に、前記内燃機関は冷間始動直後のアイドリング状態にあると判定する粘度測定装置。In the viscosity measuring device according to claim 1 or 2,
The temperature detecting means detects a coolant temperature of the internal combustion engine;
The idling state determination means determines that the internal combustion engine is idling immediately after a cold start when the detected coolant temperature is equal to or lower than a predetermined temperature and the detected engine speed is equal to or lower than the predetermined engine speed. Viscosity measuring device that determines that it is in a state.

内燃機関の潤滑油粘度を検出する潤滑油粘度検出器の異常を判定する異常判定装置であって、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の粘度測定装置と、
前記潤滑油粘度検出器により検出された潤滑油粘度と前記粘度測定装置によって求められた潤滑油粘度との差異が所定値以上であるか否かを判定し、所定値以上であると判定した場合には、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していると判定する異常判定手段とを備える異常判定装置。An abnormality determination device for determining abnormality of a lubricating oil viscosity detector for detecting a lubricating oil viscosity of an internal combustion engine,
A viscosity measuring device according to any one of claims 1 to 3,
When it is determined whether the difference between the lubricating oil viscosity detected by the lubricating oil viscosity detector and the lubricating oil viscosity obtained by the viscosity measuring device is greater than or equal to a predetermined value, and is determined to be greater than or equal to a predetermined value The abnormality determination device includes abnormality determination means for determining that an abnormality has occurred in the lubricant viscosity detector.

請求項４に記載の異常判定装置はさらに、
前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していることを報知する報知手段と、
前記内燃機関における前記潤滑油の油ぎれを防止する油ぎれ防止手段とを備える異常判定装置。The abnormality determination device according to claim 4 further includes:
Informing means for informing that an abnormality has occurred in the lubricating oil viscosity detector;
An abnormality determination device comprising oil leakage prevention means for preventing oil leakage of the lubricating oil in the internal combustion engine.

請求項４に記載の潤滑油粘度検出器の異常判定装置はさらに、
前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していることを報知する報知手段と、
前記内燃機関の高負荷運転を制限する運転制限手段とを備える潤滑油粘度検出器の異常判定装置。The abnormality determination device for the lubricant viscosity detector according to claim 4, further comprising:
Informing means for informing that an abnormality has occurred in the lubricating oil viscosity detector;
An abnormality determination device for a lubricating oil viscosity detector, comprising operation restriction means for restricting high load operation of the internal combustion engine.

請求項４に記載の潤滑油粘度検出器の異常判定装置はさらに、
前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していることを報知する報知手段と、
前記潤滑油を冷却する潤滑油冷却手段とを備える潤滑油粘度検出器の異常判定装置。The abnormality determination device for the lubricant viscosity detector according to claim 4, further comprising:
Informing means for informing that an abnormality has occurred in the lubricating oil viscosity detector;
An abnormality determination device for a lubricating oil viscosity detector, comprising: a lubricating oil cooling means for cooling the lubricating oil.

内燃機関における潤滑油の粘度測定方法であって、
前記内燃機関の潤滑油粘度と関連性を有する温度を検出し、
前記内燃機関が冷間始動直後のアイドリング状態にあるか否かを判定し、
前記内燃機関が冷間始動直後のアイドリング状態にあると判定した場合には、
前記内燃機関の機関回転数を検出し、
前記内燃機関に対して供給される燃料量を検出し、
前記検出した機関回転数および前記検出した供給燃料量とを用いて、前記冷間始動直後のアイドリング状態における、前記内燃機関の機関一回転当たりの燃料量である単位燃料量を算出し、
前記内燃機関の設定空燃比が所定空燃比であるか否かを判定し、
前記空燃比が所定空燃比であると判定した場合には、前記温度および前記冷間始動直後のアイドリング状態における単位燃料量とに基づいて潤滑油粘度を求める粘度測定方法。A method for measuring the viscosity of a lubricating oil in an internal combustion engine,
Detecting a temperature related to the lubricating oil viscosity of the internal combustion engine;
Determining whether the internal combustion engine is idling immediately after a cold start;
If it is determined that the internal combustion engine is idling immediately after a cold start,
Detecting the engine speed of the internal combustion engine;
Detecting the amount of fuel supplied to the internal combustion engine;
Using the detected engine speed and the detected supply fuel amount, a unit fuel amount that is a fuel amount per engine rotation of the internal combustion engine in an idling state immediately after the cold start is calculated,
Determining whether the set air-fuel ratio of the internal combustion engine is a predetermined air-fuel ratio;
Wherein the air-fuel ratio is in a predetermined air-fuel ratio when was decipher the viscosity measurement method for obtaining the lubricating oil viscosity based on the unit amount of fuel in the idle state immediately after start-up between the temperature and the cold.

請求項８に記載の粘度測定方法はさらに、
前記内燃機関の低粘度潤滑油の粘度を検出する潤滑油粘度検出器を用いて検出した潤滑油粘度と前記求めた潤滑油粘度との差異が所定値以上であるか否かを判定し、所定値以上であると判定した場合には、前記潤滑油粘度検出器に異常が発生していると判定する粘度測定方法。The viscosity measuring method according to claim 8 further includes:
It is determined whether or not the difference between the lubricating oil viscosity detected using a lubricating oil viscosity detector that detects the viscosity of the low-viscosity lubricating oil of the internal combustion engine and the determined lubricating oil viscosity is equal to or greater than a predetermined value. A viscosity measurement method for determining that an abnormality has occurred in the lubricant viscosity detector when it is determined that the value is greater than or equal to the value.