内燃機関の潤滑装置
【課題】内燃機関の潤滑システム内で使用され潤滑油との間で物質を交換する反応体を、迅速に昇温させる。
【解決手段】内燃機関１の排気通路５１からの排気を吸気通路２６に循環させるＥＧＲ通路５３と、前記内燃機関１のシリンダヘッド室内に配置され前記内燃機関の潤滑油との間で物質を交換するイオン交換樹脂からなる機能部材４４と、前記ＥＧＲ通路５３から分岐し、且つ前記機能部材４４と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路５６と、前記ＥＧＲ通路５３から前記ＥＧＲ分岐路５６に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁５７を備える。ＥＣＵ７０は、前記機能部材４４またはその近傍の温度が予め定められた低温基準値よりも低いときに、前記ＥＧＲ分岐弁５７を制御して前記ＥＧＲ分岐路５６に排気を導入させる。
【解決手段】内燃機関１の排気通路５１からの排気を吸気通路２６に循環させるＥＧＲ通路５３と、前記内燃機関１のシリンダヘッド室内に配置され前記内燃機関の潤滑油との間で物質を交換するイオン交換樹脂からなる機能部材４４と、前記ＥＧＲ通路５３から分岐し、且つ前記機能部材４４と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路５６と、前記ＥＧＲ通路５３から前記ＥＧＲ分岐路５６に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁５７を備える。ＥＣＵ７０は、前記機能部材４４またはその近傍の温度が予め定められた低温基準値よりも低いときに、前記ＥＧＲ分岐弁５７を制御して前記ＥＧＲ分岐路５６に排気を導入させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑油との間で所定の物質を交換する反応体を備えた潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、潤滑システム内のオイルフィルターのハウジング内に配置されるか、またはそのオイルフィルターのバイパス部分に配置されており、潤滑油との間で所定のイオンを交換可能なイオン交換材料を有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５４０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、イオン交換材料のような反応体は動作に適した温度領域を有し、温度が低すぎる場合には効率が低下してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、反応体を迅速に昇温させるための新規な手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、
内燃機関の排気通路からの排気を吸気通路に循環させるＥＧＲ通路と、
前記内燃機関のシリンダヘッド室内に配置され前記内燃機関の潤滑油との間で物質を交換する反応体を含む機能部材と、
前記ＥＧＲ通路から分岐し、且つ前記反応体と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路と、
前記ＥＧＲ通路から前記ＥＧＲ分岐路に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁と、
前記ＥＧＲ分岐弁を制御するＥＧＲ分岐弁制御手段と、を備え、
前記ＥＧＲ分岐弁制御手段は、前記機能部材またはその近傍の温度が予め定められた低温基準値よりも低いときに、前記ＥＧＲ分岐弁を制御して前記ＥＧＲ分岐路に排気を導入させることを特徴とする内燃機関の潤滑装置である。
【０００７】
この態様では、ＥＧＲ分岐路からの熱が反応体に作用するので、シリンダヘッド室内に配置された反応体を好適に昇温させることができる。また、ＥＧＲ分岐路がＥＧＲ通路から分岐しているので、分岐点までの通路をＥＧＲ通路と共用できる。
【０００８】
好適には、前記機能部材は、前記シリンダヘッドのヘッドカバーの内側に配置され、前記ＥＧＲ分岐路は、前記ヘッドカバーに固定または前記ヘッドカバーと一体的に形成されている。この態様では、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【０００９】
好適には、前記内燃機関を冷却する冷却水通路が、前記反応体と熱交換可能に設置されている。この態様では、シリンダヘッド室内に配置された反応体の過剰な昇温を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの概念図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は反応体であるイオン交換樹脂を備えた機能部材の構成例を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態における排気ガス再循環系と冷却系の構成を示す模式図である。
【図４】第１実施形態において実行される機能部材温度制御に係る処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。図１に、本発明の第１実施形態のエンジンシステムが概念的に示されている。エンジン本体１０は、直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、他の形式でもよい。エンジン本体１０は、シリンダブロック１２と、ピストン１４と、クランクケース１６と、シリンダヘッドブロック１８と、シリンダヘッドブロック１８を上方から覆うヘッドカバー２０と、オイルパン２２とを備える。シリンダヘッドブロック１８とヘッドカバー２０とにより、シリンダヘッド室２１が区画形成される。
【００１２】
吸気通路２６には、スロットルバルブ２４が配置され、スロットルバルブ２４の下流側の吸気通路２６ｄとシリンダヘッド室２１内とは、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）通路２８によって連通されている。スロットルバルブ２４の上流側の吸気通路２６ｕと、シリンダヘッド室２１内とは、大気通路３０によって連通されている。ヘッドカバー２０には、ＰＣＶ通路２８を開閉するＰＣＶバルブ３２が固定されている。ＰＣＶバルブ３２は、吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変える。
【００１３】
シリンダブロック１２とシリンダヘッドブロック１８には、シリンダヘッド室２１内とクランクケース１６内とを連通するオイル落とし通路３４が設けられている。オイル落とし通路３４を通じて、動弁系の潤滑を終えたオイルがシリンダヘッドブロック１８上からオイルパン２２へ向けて落とされ、また、クランクケース１６内のブローバイガスがシリンダヘッド室２１内に向けて上昇する。ブローバイガスにはオイルミストが含まれる。
【００１４】
図１において黒塗り矢印および白抜き矢印で示されるように、エンジンの軽負荷時には、ＰＣＶバルブ３２が開かれ、クランクケース１６内のブローバイガスはオイル落とし通路３４、シリンダヘッド室２１内、ＰＣＶ通路２８を順に通じて吸気通路２６に戻され、その後、燃焼室で燃焼される（黒塗り矢印）。このときシリンダヘッド室２１内には大気通路３０を通じて大気が導入され（白抜き矢印）、この大気はシリンダヘッド室２１内のブローバイガスを適宜希釈する。他方、図示しないが、エンジンの高負荷時には、ＰＣＶバルブ３２が閉じられ、シリンダヘッド室２１内のブローバイガスは大気通路３０を通じて吸気通路２６に戻される。シリンダヘッド室２１内には、図示しないが、ブローバイガスからオイルを分離して回収するためのオイルセパレータ室が区画形成されている。
【００１５】
さらに、エンジン本体１０は、ストレーナおよびオイルポンプを備え、オイルパン２２内のオイルはストレーナを通じてオイルポンプによって汲み上げられる（吸引される）。こうして汲み上げられたオイルは、オイルフィルターを介して、エンジン本体１０内に形成された油路（各供給部位に対応した複数の油路を含む。）を通じて、エンジン本体１０内の各部、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１４に供給される。こうして各部に供給された潤滑油つまりオイルは、自らの自重によりオイルパン２２に戻る。なお、バッフルプレート４２が設けられているが、省かれてもよい。
【００１６】
ところで、ヘッドカバー２０はエンジンからの熱が伝達されにくく、且つその外面が外気によって冷却されるので、ヘッドカバー２０の内面には、結露を主要因とする凝縮水が生じやすい。このため、ヘッドカバー室２１内、例えば上記オイルセパレータ室には、ブローバイガス中に含まれているＮＯｘ、ＨＣおよび水分の相互反応により、硝酸水ＨＮＯ3などの酸性物質が生成しやすい。
【００１７】
このような酸性物質を含む不要成分の生成を抑制するために、エンジンの潤滑経路内、特にシリンダヘッド室２１内に、反応体であるイオン交換樹脂を備えた機能部材４４を備えている。機能部材４４は、ヘッドカバー２０の内面に密着して配置されている。
【００１８】
機能部材４４における反応体であるイオン交換樹脂は、エンジンオイルから所定のイオン（イオン成分）を除去するべく吸着する機能と、別の所定のイオンを放出する機能とを有する。イオン交換樹脂としては、アニオン（陰イオン）性イオン交換樹脂およびカチオン（陽イオン）性イオン交換樹脂の両方が用いられる。そのような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、ローム・アンド・ハース社製アンバーライト（登録商標）シリーズのものを用いることができる。イオン交換樹脂としては強酸性、弱酸性、強塩基性または弱塩基性のものを用いることができ、これらに限定されない。機能部材４４のイオン交換樹脂は、アニオン性イオン交換樹脂およびカチオン性イオン交換樹脂のうちの一方のみから構成されてもよい。イオン交換樹脂は、ビーズ状または膜状など、種々の形状を有し得る。
【００１９】
本実施形態では、アニオン性イオン交換樹脂として、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（ＳＯ42-）を吸着する機能を有する材料が用いられる。このようなアニオン性イオン交換樹脂は、これらの陰イオンを吸着し、例えば代わりの陰イオンとして水酸化物イオン（ＯＨ-）を放出する。
【００２０】
なお、オイル中から除去することが望まれる陰イオンには、硝酸イオン（ＮＯ3-）、硫酸イオン（ＳＯ42-）のほかに、例えば、ブローバイガスから生じ得る酢酸イオン（ＣＨ3ＣＯＯ-）、同様にブローバイガスから生じ得るギ酸イオン（ＨＣＯＯ-）、塩化物イオン（Ｃｌ-）、クロム酸イオン（ＣｒＯ42-）がある。アニオン性イオン交換樹脂としては、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つのイオンを吸着する機能を有する材料が用いられ得る。他方、アニオン性イオン交換樹脂から放出されるイオンは、オイルの劣化を促進しないものであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するものであるとよい。
【００２１】
本実施形態ではまた、カチオン性イオン交換樹脂として、オイル中からＣａイオン（Ｃａ2+）を吸着する機能を有する機能を有する材料が用いられる。Ｃａイオンは、機能部材４４とは別途にスラッジ生成を抑制するためにオイル供給系統に設置されたＣａ成分を含むオイル劣化抑制剤が消費されることで生じ得る。また、オイル中に添加剤としてカルシウムスルホネートが添加されている場合には、このカルシウムスルホネートからＣａイオンが生じ得る。このようなカチオン性イオン交換樹脂は、陽イオンであるＣａイオン（Ｃａ2+）を吸着し、水素イオンおよび／またはＮａイオンを放出する。
【００２２】
なお、オイル中から除去することが望まれる陽イオンには、Ｃａイオン（Ｃａ2+）のほかに、例えば、Ａｌ3+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｃｒ3+、Ｐｂ2+、Ｎｉ2+、Ｃｕ2+、Ｍｇ2+、Ｔｉ+がある。これらの陽イオンは、オイルへの添加剤、例えばＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオりん酸亜鉛）から生じたり、エンジンの構成部材の磨耗および／または溶出により生じたりする。特に、エンジンの摺動部の摩耗によりエンジンオイル中に生じるＣｕイオン、Ａｌイオン、Ｆｅイオン等は、除去されることが望まれる。カチオン性イオン交換樹脂としては、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つの陽イオンを吸着する機能を有する材料が用いられ得る。他方、カチオン性イオン交換樹脂から放出されるイオンは、オイルの劣化を促進しないものであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するものであるとよい。
【００２３】
イオン交換樹脂は、当該イオン交換樹脂を保持しつつ外部のオイルとの間の物質流通を許容する保持部材に保持されるのが好ましい。この場合に、機能部材４４は、保持部材と、これに保持されるイオン交換樹脂とから構成される。
【００２４】
保持部材としては、例えば、パンチングメタルを函状に形成してなるケース４６ａ（図２（ａ））、金属や樹脂のメッシュを函状に形成してなるケース４６ｂ（図２（ｂ））、金属や樹脂のメッシュにより形成された袋状のケース４６ｃ（図２（ｃ））、金属や樹脂のメッシュからなる内筒４６ｄｉと外筒４６ｄｃとの間に収納領域を有する二重筒状のケース４６ｄ（図２（ｄ））を用いることができ、ケース内にイオン交換樹脂が収容される。保持部材は発泡体や繊維体などの多孔質材料であってもよい。
【００２５】
また、イオン交換樹脂は、それ自体で或いは適宜のバインダ中に分散した形で、基材となる板４６ｅやフィルムの上に積層されることができ（図２（ｅ））、その場合にはイオン交換樹脂層４４ｅが積層された基材を、部品に接着その他の方法で固定することができる。さらに、イオン交換樹脂はそれ自体で或いは適宜のバインダ中に分散した形で、部品に直接塗布されることができ、その場合にはイオン交換樹脂層自体が機能部材４４となる。
【００２６】
エンジン本体１０の排気通路５１と吸気通路２６とを接続するように、排気ガス再循環（ＥＧＲ、Exhaust Gas Recirculation）通路５３が配置されている。ＥＧＲ通路５３は、排気通路５１における酸化触媒５２よりも上流側（例えば、排気マニホールド）と、吸気通路２６におけるスロットル弁２４よりも下流側（例えば、吸気マニホールド）とを接続している。ＥＧＲ通路５３の周りには、冷却水との熱交換によって排気を冷却するためのＥＧＲクーラ５４が配置されている。ＥＧＲ通路５３の下流側の端部となる吸気通路２６との接続点には、排気の流通を制御するためのＥＧＲ弁５５が設けられている。
【００２７】
ＥＧＲ通路５３から分岐して排気を流通させるために、ＥＧＲ分岐路５６が設けられている。ＥＧＲ分岐路５６は、その中間部においてヘッドカバー２０の外面に固定されており、これによってシリンダヘッド室２１内の機能部材４４と熱交換可能にされている。ＥＧＲ分岐路５６の中間部は、ヘッドカバー２０の内面に固定されていても良く、また例えば一体成形やバルジ加工などの手段により、ヘッドカバー２０または機能部材４４と一体的に形成されていてもよい。図３に示されるように、ＥＧＲ分岐路５６は、ヘッドカバー２０の外面において機能部材４４に対応する位置に、ヘッドカバー２０の内面における機能部材４４の長手方向に沿って配置されている。
【００２８】
ＥＧＲ分岐路５６は、ＥＧＲクーラ５４よりも上流側において、ＥＧＲ通路５３から分岐している。ＥＧＲ分岐路５６の始点となる分岐点には、ＥＧＲ分岐路５６に排気を選択的に導入するためのＥＧＲ分岐弁５７が設けられている。ＥＧＲ分岐弁５７は、ＥＧＲ通路５３からの排気の供給先として、ＥＧＲ弁５５に向かう主経路と、ＥＧＲ分岐路５６を通じて排気通路に戻る分岐経路とのいずれかを選択する。
【００２９】
ＥＧＲ通路５３の上流側の端部は、排気通路５１における圧損部材（すなわち、流体抵抗によりその上流側と下流側との間で圧力差を生じさせる構造体）である酸化触媒５２よりも上流側に接続されている。他方、ＥＧＲ分岐路５６の下流側の端部は、排気通路５１における酸化触媒５２よりも下流側に接続されている。酸化触媒５２の前後の圧力差により、排気はＥＧＲ通路５３からＥＧＲ分岐路５６を経由して排気通路５１に戻される。このように排気の流通を許容しつつ圧力差を生じさせるための圧損部材は、複数であってもよく、他の種類の触媒装置であってもよく、またターボチャージャのタービンであってもよい。他方、ＥＧＲ分岐路５６の下流側の端部は、再びＥＧＲ通路５３に合流してもよく、また吸気通路２６に接続されていてもよい。
【００３０】
エンジン本体１０を冷却するための冷却系は、ラジエータ６１、冷却水通路６２、およびＥＧＲクーラ５４を含んで構成されている。冷却水通路６２は、エンジン本体１０のウォータジャケット６３（図１参照）に連通している。冷却水通路６２から分岐し冷却水を流通させるために、冷却水分岐路６４が設けられている。冷却水分岐路６４は、その中間部においてヘッドカバー２０の外面に固定されており、これによってヘッドカバー２０の内面かつシリンダヘッド室２１内に固定された機能部材４４と熱交換可能にされている。冷却水分岐路６４の中間部は、ヘッドカバー２０の内面に固定されていても良く、また例えば一体成形やバルジ加工などの手段により、ヘッドカバー２０または機能部材４４と一体的に形成されていてもよい。図３に示されるように、冷却水分岐路６４は、ヘッドカバー２０の外面において機能部材４４に対応する位置に、ヘッドカバー２０の内面における機能部材４４の長手方向に沿って配置されている。
【００３１】
冷却水分岐路６４の始点となる分岐点には、冷却水分岐路６４に冷却水を選択的に導入するための冷却水分岐弁６５が設けられている。冷却水分岐弁６５は、冷却水通路６２からの冷却水の供給先として、冷却水が冷却水分岐路６４を通らず直接にエンジン本体１０のウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に向かう主経路と、冷却水分岐路６４を通ってこれらの部材に向かう分岐経路とのいずれかを選択する。すなわち冷却水分岐路６４は、それが選択された場合にはウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に直列に接続される。
【００３２】
シリンダヘッドブロック１８には、エンジン水温を検出するための水温センサ６６が配置されている。ヘッドカバー２０には、シリンダヘッド室２１内の機能部材４４またはその近傍の温度を検出するためのヘッドカバー温度センサ６７が配置されている。なお温度センサは機能部材４４に固定してもよく、温度センサの設置点は機能部材４４の温度を好適に検出して本発明の目的を達成できる程度に機能部材４４の近傍であればよい。
【００３３】
装置は更に、ＥＧＲ分岐弁５７および冷却水分岐弁６５を制御する手段として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０を備える。ＥＣＵ７０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周知のワンチップマイクロコンピュータとして構成されている。入力インタフェースには、上述した水温センサ６６およびヘッドカバー温度センサ６７のほか、エンジン回転速度を検出可能にするクランク角センサ、エンジン負荷を検出可能にするアクセルペダルセンサを含む各種センサ類が電気的に接続されている。出力インタフェースには、上述したＥＧＲ弁５５，ＥＧＲ分岐弁５７，冷却水分岐弁６５を含む各種アクチュエータ類が電気的に接続されている。各種センサ類からの出力信号（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムに従ってエンジン本体１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵ７０は出力インタフェースから電気的に燃料噴射弁（不図示）、およびスロットルバルブ２４を駆動するスロットルアクチュエータを含む各種アクチュエータ類に、作動信号（駆動信号）を出力する。ＥＣＵ７０のＲＯＭには、後述する基準温度Ａ，Ｂを含む各種の基準値および初期値が格納されている。
【００３４】
以上のとおり構成された第１実施形態の動作について説明する。図４の処理ルーチンは、エンジン本体１０の運転中に亘って所定時間ごとに繰返し実行される。図４において、まずＥＣＵ７０は、水温センサ６６により検出されるエンジン水温、およびヘッドカバー温度センサ６７により検出されるヘッドカバー内温度をそれぞれ読み込む（Ｓ１０）。
【００３５】
次にＥＣＵ７０は、現在のエンジン水温が、予め定められた基準温度Ａよりも低いかを判断する（Ｓ２０）。この基準温度Ａは、エンジン水温の高温側基準値であって、潤滑油温が機能部材４４の動作温度領域から高温側に外れるときのエンジン水温またはこれよりもやや低い値に設定されている。
【００３６】
ステップＳ２０で肯定、すなわちエンジン水温が基準温度Ａより低い場合には、ＥＣＵ７０は冷却水分岐弁６５を制御して、冷却水主経路、すなわち冷却水が冷却水分岐路６４を通らず直接にウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に向かう経路を、冷却水の供給先として選択する（Ｓ３０）。
【００３７】
次にＥＣＵ７０は、現在のヘッドカバー内温度が、予め定められた基準温度Ｂよりも低いかを判断する（Ｓ４０）。この基準温度Ｂは、ヘッドカバー内温度の低温側基準値であって、機能部材４４の温度が機能部材４４の動作温度領域から低温側に外れるときのヘッドカバー内温度またはこれよりもやや高い値に設定されている。
【００３８】
ステップＳ４０で肯定、すなわちヘッドカバー内温度が基準温度Ｂより低い場合には、ＥＣＵ７０はＥＧＲ分岐弁５７を制御して、ＥＧＲ分岐路、すなわちＥＧＲ分岐弁５７からの排気がＥＧＲ分岐路５６を通じて排気通路に戻る経路を選択する（Ｓ５０）。この場合には、排気からの熱によってヘッドカバー２０を介して、機能部材４４が昇温させられる。
【００３９】
ステップＳ４０で否定、すなわちヘッドカバー内温度が基準温度Ｂ以上の場合には、ＥＣＵ７０はＥＧＲ分岐弁５７を制御して、ＥＧＲ主経路、すなわちＥＧＲ分岐弁５７からの排気がＥＧＲ分岐路５６を通ることなくＥＧＲクーラ５４およびＥＧＲ弁５５に向かう経路を選択する（Ｓ７０）。この場合には、排気からの熱によって機能部材４４が昇温させられることはない。
【００４０】
なおステップＳ２０で否定、すなわちエンジン水温が基準温度Ａ以上である場合には、ＥＣＵ７０は冷却水分岐弁６５を制御して、冷却水分岐経路、すなわち冷却水が冷却水分岐路６４を通ってウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に向かう経路を、冷却水の供給先として選択する（Ｓ６０）。この場合には、冷却水によってヘッドカバー２０を介して、機能部材４４が冷却され、次に、ＥＧＲ分岐弁５７の制御によりＥＧＲ主経路が選択されて（Ｓ７０）、シリンダヘッド室２１内の過度の昇温が回避される。
【００４１】
以上のとおり、本実施形態では、ＥＧＲ通路５３から分岐して排気を流通させ、シリンダヘッド室２１内の機能部材４４と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路５６と、ＥＧＲ分岐路５６に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁５７と、ＥＧＲ分岐弁５７を制御するＥＧＲ分岐弁制御手段（ＥＣＵ７０）とを備え、ＥＣＵ７０は、シリンダヘッド室２１内すなわちヘッドカバー２０内の温度が予め定められた低温基準値である基準温度Ｂよりも低いときに、ＥＧＲ分岐弁５７によってＥＧＲ分岐路５６に排気を導入させる。その結果、ＥＧＲ分岐路５６からの熱が機能部材４４に作用するので、シリンダヘッド室２１内に配置された機能部材４４を迅速に昇温させることができる。また、ＥＧＲ分岐路５６がＥＧＲ通路５３から分岐しているので、分岐点までの通路をＥＧＲ通路５３と共用できる。
【００４２】
また本実施形態では、機能部材４４がヘッドカバー２０の内側に配置され、ＥＧＲ分岐路５６はヘッドカバー２０に固定またはヘッドカバー２０と一体的に形成されているので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【００４３】
また本実施形態では、エンジン本体１０を冷却する冷却水通路の一部である冷却水分岐路６４が、シリンダヘッド室２１内の機能部材４４と熱交換可能に設置されているので、機能部材４４の過剰な昇温を抑制することが可能になる。また、機能部材４４の温度が高くなる運転状態のときにのみ冷却水分岐路６４を選択するようにしたので、他の運転状態における無駄な放熱を抑制できる。
【００４４】
また本実施形態では、ＥＧＲ通路５３とＥＧＲ分岐路５６との分岐点が、ＥＧＲクーラ５４よりも上流側に配置されているので、排気の熱量を好適に利用することができる。
【００４５】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明した。しかし、本発明は、それら実施形態に限定されず、他の実施形態を許容する。例えば、本発明は、上記実施形態や変形例の全体的な組み合わせまたは部分的な組み合わせを、矛盾しない範囲において許容する。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。
【００４６】
例えば、ＥＧＲ分岐路５６および冷却水分岐路６４を選択するかを決定する際に参照する機能部材またはその近傍の温度は、水温センサ６６およびヘッドカバー温度センサ６７の両方から取得したが、いずれか一方から取得してもよいし、運転状態に関連する任意のパラメータに基づいて推定してもよい。冷却水分岐路６４、ならびに冷却水分岐弁６５の制御に係る構成は省略してもよく、その限りにおいて本発明に所期の効果を得ることができる。
【００４７】
本発明における反応体は、イオン交換樹脂に限定されない。イオン交換樹脂、無機イオン交換体、キレート樹脂および／または合成吸着剤を反応体として用いることが可能である。反応体として、所定の成分を吸着する機能を有する種々の物質や、所定の成分を吸着する機能と別の所定の成分を放出する機能とを有する種々の物質を用いることができる。
【００４８】
反応体は潤滑油との間で物質を交換、すなわち吸着と放出の少なくとも一方を行うことのできる物質を広く含む。反応体によって吸着除去されるべき成分は、上記したような硝酸イオン、硫酸イオン等の酸に限らず、また、オイル・燃量および添加物に由来する成分のほか、エンジンの構成部材の磨耗および／または溶出によりオイル中に生じた不要成分または不純物を広く含む。吸着されるべき成分は、上記イオンに限定されず、また、イオン以外の成分をも含み得る。オイルへ反応体から放出されるべき成分は、エンジンオイルに無害である成分またはオイルへの添加剤として機能する有用成分であるとよい。放出されるべき成分は、上記イオンに限定されず、イオン以外の成分も含み得る。このような反応体を用いて、オイル中の不要成分または不純物を除去できるので、オイル中にそのような不要成分または不純物を供給する可能性のある種々の材料および／または薬剤等の物質を、酸化防止剤、金属系洗浄剤、摩擦調整剤、無灰分散剤、ｐＨ調整剤としてオイルに加えることも可能になる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ エンジン本体
１２ シリンダブロック
１８ シリンダヘッド
２０ ヘッドカバー
２１ シリンダヘッド室
４４ 機能部材
５３ ＥＧＲ通路
５６ ＥＧＲ分岐路
５７ ＥＧＲ分岐弁
６２ 冷却水通路
６４ 冷却水分岐路
６５ 冷却水分岐弁
７０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑油との間で所定の物質を交換する反応体を備えた潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、潤滑システム内のオイルフィルターのハウジング内に配置されるか、またはそのオイルフィルターのバイパス部分に配置されており、潤滑油との間で所定のイオンを交換可能なイオン交換材料を有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５４０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、イオン交換材料のような反応体は動作に適した温度領域を有し、温度が低すぎる場合には効率が低下してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、反応体を迅速に昇温させるための新規な手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、
内燃機関の排気通路からの排気を吸気通路に循環させるＥＧＲ通路と、
前記内燃機関のシリンダヘッド室内に配置され前記内燃機関の潤滑油との間で物質を交換する反応体を含む機能部材と、
前記ＥＧＲ通路から分岐し、且つ前記反応体と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路と、
前記ＥＧＲ通路から前記ＥＧＲ分岐路に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁と、
前記ＥＧＲ分岐弁を制御するＥＧＲ分岐弁制御手段と、を備え、
前記ＥＧＲ分岐弁制御手段は、前記機能部材またはその近傍の温度が予め定められた低温基準値よりも低いときに、前記ＥＧＲ分岐弁を制御して前記ＥＧＲ分岐路に排気を導入させることを特徴とする内燃機関の潤滑装置である。
【０００７】
この態様では、ＥＧＲ分岐路からの熱が反応体に作用するので、シリンダヘッド室内に配置された反応体を好適に昇温させることができる。また、ＥＧＲ分岐路がＥＧＲ通路から分岐しているので、分岐点までの通路をＥＧＲ通路と共用できる。
【０００８】
好適には、前記機能部材は、前記シリンダヘッドのヘッドカバーの内側に配置され、前記ＥＧＲ分岐路は、前記ヘッドカバーに固定または前記ヘッドカバーと一体的に形成されている。この態様では、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【０００９】
好適には、前記内燃機関を冷却する冷却水通路が、前記反応体と熱交換可能に設置されている。この態様では、シリンダヘッド室内に配置された反応体の過剰な昇温を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの概念図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は反応体であるイオン交換樹脂を備えた機能部材の構成例を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態における排気ガス再循環系と冷却系の構成を示す模式図である。
【図４】第１実施形態において実行される機能部材温度制御に係る処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。図１に、本発明の第１実施形態のエンジンシステムが概念的に示されている。エンジン本体１０は、直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、他の形式でもよい。エンジン本体１０は、シリンダブロック１２と、ピストン１４と、クランクケース１６と、シリンダヘッドブロック１８と、シリンダヘッドブロック１８を上方から覆うヘッドカバー２０と、オイルパン２２とを備える。シリンダヘッドブロック１８とヘッドカバー２０とにより、シリンダヘッド室２１が区画形成される。
【００１２】
吸気通路２６には、スロットルバルブ２４が配置され、スロットルバルブ２４の下流側の吸気通路２６ｄとシリンダヘッド室２１内とは、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）通路２８によって連通されている。スロットルバルブ２４の上流側の吸気通路２６ｕと、シリンダヘッド室２１内とは、大気通路３０によって連通されている。ヘッドカバー２０には、ＰＣＶ通路２８を開閉するＰＣＶバルブ３２が固定されている。ＰＣＶバルブ３２は、吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変える。
【００１３】
シリンダブロック１２とシリンダヘッドブロック１８には、シリンダヘッド室２１内とクランクケース１６内とを連通するオイル落とし通路３４が設けられている。オイル落とし通路３４を通じて、動弁系の潤滑を終えたオイルがシリンダヘッドブロック１８上からオイルパン２２へ向けて落とされ、また、クランクケース１６内のブローバイガスがシリンダヘッド室２１内に向けて上昇する。ブローバイガスにはオイルミストが含まれる。
【００１４】
図１において黒塗り矢印および白抜き矢印で示されるように、エンジンの軽負荷時には、ＰＣＶバルブ３２が開かれ、クランクケース１６内のブローバイガスはオイル落とし通路３４、シリンダヘッド室２１内、ＰＣＶ通路２８を順に通じて吸気通路２６に戻され、その後、燃焼室で燃焼される（黒塗り矢印）。このときシリンダヘッド室２１内には大気通路３０を通じて大気が導入され（白抜き矢印）、この大気はシリンダヘッド室２１内のブローバイガスを適宜希釈する。他方、図示しないが、エンジンの高負荷時には、ＰＣＶバルブ３２が閉じられ、シリンダヘッド室２１内のブローバイガスは大気通路３０を通じて吸気通路２６に戻される。シリンダヘッド室２１内には、図示しないが、ブローバイガスからオイルを分離して回収するためのオイルセパレータ室が区画形成されている。
【００１５】
さらに、エンジン本体１０は、ストレーナおよびオイルポンプを備え、オイルパン２２内のオイルはストレーナを通じてオイルポンプによって汲み上げられる（吸引される）。こうして汲み上げられたオイルは、オイルフィルターを介して、エンジン本体１０内に形成された油路（各供給部位に対応した複数の油路を含む。）を通じて、エンジン本体１０内の各部、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１４に供給される。こうして各部に供給された潤滑油つまりオイルは、自らの自重によりオイルパン２２に戻る。なお、バッフルプレート４２が設けられているが、省かれてもよい。
【００１６】
ところで、ヘッドカバー２０はエンジンからの熱が伝達されにくく、且つその外面が外気によって冷却されるので、ヘッドカバー２０の内面には、結露を主要因とする凝縮水が生じやすい。このため、ヘッドカバー室２１内、例えば上記オイルセパレータ室には、ブローバイガス中に含まれているＮＯｘ、ＨＣおよび水分の相互反応により、硝酸水ＨＮＯ3などの酸性物質が生成しやすい。
【００１７】
このような酸性物質を含む不要成分の生成を抑制するために、エンジンの潤滑経路内、特にシリンダヘッド室２１内に、反応体であるイオン交換樹脂を備えた機能部材４４を備えている。機能部材４４は、ヘッドカバー２０の内面に密着して配置されている。
【００１８】
機能部材４４における反応体であるイオン交換樹脂は、エンジンオイルから所定のイオン（イオン成分）を除去するべく吸着する機能と、別の所定のイオンを放出する機能とを有する。イオン交換樹脂としては、アニオン（陰イオン）性イオン交換樹脂およびカチオン（陽イオン）性イオン交換樹脂の両方が用いられる。そのような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、ローム・アンド・ハース社製アンバーライト（登録商標）シリーズのものを用いることができる。イオン交換樹脂としては強酸性、弱酸性、強塩基性または弱塩基性のものを用いることができ、これらに限定されない。機能部材４４のイオン交換樹脂は、アニオン性イオン交換樹脂およびカチオン性イオン交換樹脂のうちの一方のみから構成されてもよい。イオン交換樹脂は、ビーズ状または膜状など、種々の形状を有し得る。
【００１９】
本実施形態では、アニオン性イオン交換樹脂として、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（ＳＯ42-）を吸着する機能を有する材料が用いられる。このようなアニオン性イオン交換樹脂は、これらの陰イオンを吸着し、例えば代わりの陰イオンとして水酸化物イオン（ＯＨ-）を放出する。
【００２０】
なお、オイル中から除去することが望まれる陰イオンには、硝酸イオン（ＮＯ3-）、硫酸イオン（ＳＯ42-）のほかに、例えば、ブローバイガスから生じ得る酢酸イオン（ＣＨ3ＣＯＯ-）、同様にブローバイガスから生じ得るギ酸イオン（ＨＣＯＯ-）、塩化物イオン（Ｃｌ-）、クロム酸イオン（ＣｒＯ42-）がある。アニオン性イオン交換樹脂としては、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つのイオンを吸着する機能を有する材料が用いられ得る。他方、アニオン性イオン交換樹脂から放出されるイオンは、オイルの劣化を促進しないものであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するものであるとよい。
【００２１】
本実施形態ではまた、カチオン性イオン交換樹脂として、オイル中からＣａイオン（Ｃａ2+）を吸着する機能を有する機能を有する材料が用いられる。Ｃａイオンは、機能部材４４とは別途にスラッジ生成を抑制するためにオイル供給系統に設置されたＣａ成分を含むオイル劣化抑制剤が消費されることで生じ得る。また、オイル中に添加剤としてカルシウムスルホネートが添加されている場合には、このカルシウムスルホネートからＣａイオンが生じ得る。このようなカチオン性イオン交換樹脂は、陽イオンであるＣａイオン（Ｃａ2+）を吸着し、水素イオンおよび／またはＮａイオンを放出する。
【００２２】
なお、オイル中から除去することが望まれる陽イオンには、Ｃａイオン（Ｃａ2+）のほかに、例えば、Ａｌ3+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｃｒ3+、Ｐｂ2+、Ｎｉ2+、Ｃｕ2+、Ｍｇ2+、Ｔｉ+がある。これらの陽イオンは、オイルへの添加剤、例えばＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオりん酸亜鉛）から生じたり、エンジンの構成部材の磨耗および／または溶出により生じたりする。特に、エンジンの摺動部の摩耗によりエンジンオイル中に生じるＣｕイオン、Ａｌイオン、Ｆｅイオン等は、除去されることが望まれる。カチオン性イオン交換樹脂としては、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つの陽イオンを吸着する機能を有する材料が用いられ得る。他方、カチオン性イオン交換樹脂から放出されるイオンは、オイルの劣化を促進しないものであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するものであるとよい。
【００２３】
イオン交換樹脂は、当該イオン交換樹脂を保持しつつ外部のオイルとの間の物質流通を許容する保持部材に保持されるのが好ましい。この場合に、機能部材４４は、保持部材と、これに保持されるイオン交換樹脂とから構成される。
【００２４】
保持部材としては、例えば、パンチングメタルを函状に形成してなるケース４６ａ（図２（ａ））、金属や樹脂のメッシュを函状に形成してなるケース４６ｂ（図２（ｂ））、金属や樹脂のメッシュにより形成された袋状のケース４６ｃ（図２（ｃ））、金属や樹脂のメッシュからなる内筒４６ｄｉと外筒４６ｄｃとの間に収納領域を有する二重筒状のケース４６ｄ（図２（ｄ））を用いることができ、ケース内にイオン交換樹脂が収容される。保持部材は発泡体や繊維体などの多孔質材料であってもよい。
【００２５】
また、イオン交換樹脂は、それ自体で或いは適宜のバインダ中に分散した形で、基材となる板４６ｅやフィルムの上に積層されることができ（図２（ｅ））、その場合にはイオン交換樹脂層４４ｅが積層された基材を、部品に接着その他の方法で固定することができる。さらに、イオン交換樹脂はそれ自体で或いは適宜のバインダ中に分散した形で、部品に直接塗布されることができ、その場合にはイオン交換樹脂層自体が機能部材４４となる。
【００２６】
エンジン本体１０の排気通路５１と吸気通路２６とを接続するように、排気ガス再循環（ＥＧＲ、Exhaust Gas Recirculation）通路５３が配置されている。ＥＧＲ通路５３は、排気通路５１における酸化触媒５２よりも上流側（例えば、排気マニホールド）と、吸気通路２６におけるスロットル弁２４よりも下流側（例えば、吸気マニホールド）とを接続している。ＥＧＲ通路５３の周りには、冷却水との熱交換によって排気を冷却するためのＥＧＲクーラ５４が配置されている。ＥＧＲ通路５３の下流側の端部となる吸気通路２６との接続点には、排気の流通を制御するためのＥＧＲ弁５５が設けられている。
【００２７】
ＥＧＲ通路５３から分岐して排気を流通させるために、ＥＧＲ分岐路５６が設けられている。ＥＧＲ分岐路５６は、その中間部においてヘッドカバー２０の外面に固定されており、これによってシリンダヘッド室２１内の機能部材４４と熱交換可能にされている。ＥＧＲ分岐路５６の中間部は、ヘッドカバー２０の内面に固定されていても良く、また例えば一体成形やバルジ加工などの手段により、ヘッドカバー２０または機能部材４４と一体的に形成されていてもよい。図３に示されるように、ＥＧＲ分岐路５６は、ヘッドカバー２０の外面において機能部材４４に対応する位置に、ヘッドカバー２０の内面における機能部材４４の長手方向に沿って配置されている。
【００２８】
ＥＧＲ分岐路５６は、ＥＧＲクーラ５４よりも上流側において、ＥＧＲ通路５３から分岐している。ＥＧＲ分岐路５６の始点となる分岐点には、ＥＧＲ分岐路５６に排気を選択的に導入するためのＥＧＲ分岐弁５７が設けられている。ＥＧＲ分岐弁５７は、ＥＧＲ通路５３からの排気の供給先として、ＥＧＲ弁５５に向かう主経路と、ＥＧＲ分岐路５６を通じて排気通路に戻る分岐経路とのいずれかを選択する。
【００２９】
ＥＧＲ通路５３の上流側の端部は、排気通路５１における圧損部材（すなわち、流体抵抗によりその上流側と下流側との間で圧力差を生じさせる構造体）である酸化触媒５２よりも上流側に接続されている。他方、ＥＧＲ分岐路５６の下流側の端部は、排気通路５１における酸化触媒５２よりも下流側に接続されている。酸化触媒５２の前後の圧力差により、排気はＥＧＲ通路５３からＥＧＲ分岐路５６を経由して排気通路５１に戻される。このように排気の流通を許容しつつ圧力差を生じさせるための圧損部材は、複数であってもよく、他の種類の触媒装置であってもよく、またターボチャージャのタービンであってもよい。他方、ＥＧＲ分岐路５６の下流側の端部は、再びＥＧＲ通路５３に合流してもよく、また吸気通路２６に接続されていてもよい。
【００３０】
エンジン本体１０を冷却するための冷却系は、ラジエータ６１、冷却水通路６２、およびＥＧＲクーラ５４を含んで構成されている。冷却水通路６２は、エンジン本体１０のウォータジャケット６３（図１参照）に連通している。冷却水通路６２から分岐し冷却水を流通させるために、冷却水分岐路６４が設けられている。冷却水分岐路６４は、その中間部においてヘッドカバー２０の外面に固定されており、これによってヘッドカバー２０の内面かつシリンダヘッド室２１内に固定された機能部材４４と熱交換可能にされている。冷却水分岐路６４の中間部は、ヘッドカバー２０の内面に固定されていても良く、また例えば一体成形やバルジ加工などの手段により、ヘッドカバー２０または機能部材４４と一体的に形成されていてもよい。図３に示されるように、冷却水分岐路６４は、ヘッドカバー２０の外面において機能部材４４に対応する位置に、ヘッドカバー２０の内面における機能部材４４の長手方向に沿って配置されている。
【００３１】
冷却水分岐路６４の始点となる分岐点には、冷却水分岐路６４に冷却水を選択的に導入するための冷却水分岐弁６５が設けられている。冷却水分岐弁６５は、冷却水通路６２からの冷却水の供給先として、冷却水が冷却水分岐路６４を通らず直接にエンジン本体１０のウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に向かう主経路と、冷却水分岐路６４を通ってこれらの部材に向かう分岐経路とのいずれかを選択する。すなわち冷却水分岐路６４は、それが選択された場合にはウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に直列に接続される。
【００３２】
シリンダヘッドブロック１８には、エンジン水温を検出するための水温センサ６６が配置されている。ヘッドカバー２０には、シリンダヘッド室２１内の機能部材４４またはその近傍の温度を検出するためのヘッドカバー温度センサ６７が配置されている。なお温度センサは機能部材４４に固定してもよく、温度センサの設置点は機能部材４４の温度を好適に検出して本発明の目的を達成できる程度に機能部材４４の近傍であればよい。
【００３３】
装置は更に、ＥＧＲ分岐弁５７および冷却水分岐弁６５を制御する手段として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０を備える。ＥＣＵ７０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周知のワンチップマイクロコンピュータとして構成されている。入力インタフェースには、上述した水温センサ６６およびヘッドカバー温度センサ６７のほか、エンジン回転速度を検出可能にするクランク角センサ、エンジン負荷を検出可能にするアクセルペダルセンサを含む各種センサ類が電気的に接続されている。出力インタフェースには、上述したＥＧＲ弁５５，ＥＧＲ分岐弁５７，冷却水分岐弁６５を含む各種アクチュエータ類が電気的に接続されている。各種センサ類からの出力信号（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムに従ってエンジン本体１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵ７０は出力インタフェースから電気的に燃料噴射弁（不図示）、およびスロットルバルブ２４を駆動するスロットルアクチュエータを含む各種アクチュエータ類に、作動信号（駆動信号）を出力する。ＥＣＵ７０のＲＯＭには、後述する基準温度Ａ，Ｂを含む各種の基準値および初期値が格納されている。
【００３４】
以上のとおり構成された第１実施形態の動作について説明する。図４の処理ルーチンは、エンジン本体１０の運転中に亘って所定時間ごとに繰返し実行される。図４において、まずＥＣＵ７０は、水温センサ６６により検出されるエンジン水温、およびヘッドカバー温度センサ６７により検出されるヘッドカバー内温度をそれぞれ読み込む（Ｓ１０）。
【００３５】
次にＥＣＵ７０は、現在のエンジン水温が、予め定められた基準温度Ａよりも低いかを判断する（Ｓ２０）。この基準温度Ａは、エンジン水温の高温側基準値であって、潤滑油温が機能部材４４の動作温度領域から高温側に外れるときのエンジン水温またはこれよりもやや低い値に設定されている。
【００３６】
ステップＳ２０で肯定、すなわちエンジン水温が基準温度Ａより低い場合には、ＥＣＵ７０は冷却水分岐弁６５を制御して、冷却水主経路、すなわち冷却水が冷却水分岐路６４を通らず直接にウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に向かう経路を、冷却水の供給先として選択する（Ｓ３０）。
【００３７】
次にＥＣＵ７０は、現在のヘッドカバー内温度が、予め定められた基準温度Ｂよりも低いかを判断する（Ｓ４０）。この基準温度Ｂは、ヘッドカバー内温度の低温側基準値であって、機能部材４４の温度が機能部材４４の動作温度領域から低温側に外れるときのヘッドカバー内温度またはこれよりもやや高い値に設定されている。
【００３８】
ステップＳ４０で肯定、すなわちヘッドカバー内温度が基準温度Ｂより低い場合には、ＥＣＵ７０はＥＧＲ分岐弁５７を制御して、ＥＧＲ分岐路、すなわちＥＧＲ分岐弁５７からの排気がＥＧＲ分岐路５６を通じて排気通路に戻る経路を選択する（Ｓ５０）。この場合には、排気からの熱によってヘッドカバー２０を介して、機能部材４４が昇温させられる。
【００３９】
ステップＳ４０で否定、すなわちヘッドカバー内温度が基準温度Ｂ以上の場合には、ＥＣＵ７０はＥＧＲ分岐弁５７を制御して、ＥＧＲ主経路、すなわちＥＧＲ分岐弁５７からの排気がＥＧＲ分岐路５６を通ることなくＥＧＲクーラ５４およびＥＧＲ弁５５に向かう経路を選択する（Ｓ７０）。この場合には、排気からの熱によって機能部材４４が昇温させられることはない。
【００４０】
なおステップＳ２０で否定、すなわちエンジン水温が基準温度Ａ以上である場合には、ＥＣＵ７０は冷却水分岐弁６５を制御して、冷却水分岐経路、すなわち冷却水が冷却水分岐路６４を通ってウォータジャケット６３、ＥＧＲクーラ５４およびラジエータ６１に向かう経路を、冷却水の供給先として選択する（Ｓ６０）。この場合には、冷却水によってヘッドカバー２０を介して、機能部材４４が冷却され、次に、ＥＧＲ分岐弁５７の制御によりＥＧＲ主経路が選択されて（Ｓ７０）、シリンダヘッド室２１内の過度の昇温が回避される。
【００４１】
以上のとおり、本実施形態では、ＥＧＲ通路５３から分岐して排気を流通させ、シリンダヘッド室２１内の機能部材４４と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路５６と、ＥＧＲ分岐路５６に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁５７と、ＥＧＲ分岐弁５７を制御するＥＧＲ分岐弁制御手段（ＥＣＵ７０）とを備え、ＥＣＵ７０は、シリンダヘッド室２１内すなわちヘッドカバー２０内の温度が予め定められた低温基準値である基準温度Ｂよりも低いときに、ＥＧＲ分岐弁５７によってＥＧＲ分岐路５６に排気を導入させる。その結果、ＥＧＲ分岐路５６からの熱が機能部材４４に作用するので、シリンダヘッド室２１内に配置された機能部材４４を迅速に昇温させることができる。また、ＥＧＲ分岐路５６がＥＧＲ通路５３から分岐しているので、分岐点までの通路をＥＧＲ通路５３と共用できる。
【００４２】
また本実施形態では、機能部材４４がヘッドカバー２０の内側に配置され、ＥＧＲ分岐路５６はヘッドカバー２０に固定またはヘッドカバー２０と一体的に形成されているので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【００４３】
また本実施形態では、エンジン本体１０を冷却する冷却水通路の一部である冷却水分岐路６４が、シリンダヘッド室２１内の機能部材４４と熱交換可能に設置されているので、機能部材４４の過剰な昇温を抑制することが可能になる。また、機能部材４４の温度が高くなる運転状態のときにのみ冷却水分岐路６４を選択するようにしたので、他の運転状態における無駄な放熱を抑制できる。
【００４４】
また本実施形態では、ＥＧＲ通路５３とＥＧＲ分岐路５６との分岐点が、ＥＧＲクーラ５４よりも上流側に配置されているので、排気の熱量を好適に利用することができる。
【００４５】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明した。しかし、本発明は、それら実施形態に限定されず、他の実施形態を許容する。例えば、本発明は、上記実施形態や変形例の全体的な組み合わせまたは部分的な組み合わせを、矛盾しない範囲において許容する。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。
【００４６】
例えば、ＥＧＲ分岐路５６および冷却水分岐路６４を選択するかを決定する際に参照する機能部材またはその近傍の温度は、水温センサ６６およびヘッドカバー温度センサ６７の両方から取得したが、いずれか一方から取得してもよいし、運転状態に関連する任意のパラメータに基づいて推定してもよい。冷却水分岐路６４、ならびに冷却水分岐弁６５の制御に係る構成は省略してもよく、その限りにおいて本発明に所期の効果を得ることができる。
【００４７】
本発明における反応体は、イオン交換樹脂に限定されない。イオン交換樹脂、無機イオン交換体、キレート樹脂および／または合成吸着剤を反応体として用いることが可能である。反応体として、所定の成分を吸着する機能を有する種々の物質や、所定の成分を吸着する機能と別の所定の成分を放出する機能とを有する種々の物質を用いることができる。
【００４８】
反応体は潤滑油との間で物質を交換、すなわち吸着と放出の少なくとも一方を行うことのできる物質を広く含む。反応体によって吸着除去されるべき成分は、上記したような硝酸イオン、硫酸イオン等の酸に限らず、また、オイル・燃量および添加物に由来する成分のほか、エンジンの構成部材の磨耗および／または溶出によりオイル中に生じた不要成分または不純物を広く含む。吸着されるべき成分は、上記イオンに限定されず、また、イオン以外の成分をも含み得る。オイルへ反応体から放出されるべき成分は、エンジンオイルに無害である成分またはオイルへの添加剤として機能する有用成分であるとよい。放出されるべき成分は、上記イオンに限定されず、イオン以外の成分も含み得る。このような反応体を用いて、オイル中の不要成分または不純物を除去できるので、オイル中にそのような不要成分または不純物を供給する可能性のある種々の材料および／または薬剤等の物質を、酸化防止剤、金属系洗浄剤、摩擦調整剤、無灰分散剤、ｐＨ調整剤としてオイルに加えることも可能になる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ エンジン本体
１２ シリンダブロック
１８ シリンダヘッド
２０ ヘッドカバー
２１ シリンダヘッド室
４４ 機能部材
５３ ＥＧＲ通路
５６ ＥＧＲ分岐路
５７ ＥＧＲ分岐弁
６２ 冷却水通路
６４ 冷却水分岐路
６５ 冷却水分岐弁
７０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路からの排気を吸気通路に循環させるＥＧＲ通路と、
前記内燃機関のシリンダヘッド室内に配置され前記内燃機関の潤滑油との間で物質を交換する反応体を含む機能部材と、
前記ＥＧＲ通路から分岐し、且つ前記反応体と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路と、
前記ＥＧＲ通路から前記ＥＧＲ分岐路に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁と、
前記ＥＧＲ分岐弁を制御するＥＧＲ分岐弁制御手段と、を備え、
前記ＥＧＲ分岐弁制御手段は、前記機能部材またはその近傍の温度が予め定められた低温基準値よりも低いときに、前記ＥＧＲ分岐弁を制御して前記ＥＧＲ分岐路に排気を導入させることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記機能部材は、前記シリンダヘッドのヘッドカバーの内側に配置され、
前記ＥＧＲ分岐路は、前記ヘッドカバーに固定または前記ヘッドカバーと一体的に形成されていることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記内燃機関を冷却する冷却水通路が、前記反応体と熱交換可能に設置されていることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路からの排気を吸気通路に循環させるＥＧＲ通路と、
前記内燃機関のシリンダヘッド室内に配置され前記内燃機関の潤滑油との間で物質を交換する反応体を含む機能部材と、
前記ＥＧＲ通路から分岐し、且つ前記反応体と熱交換可能に設置されたＥＧＲ分岐路と、
前記ＥＧＲ通路から前記ＥＧＲ分岐路に排気を選択的に導入するＥＧＲ分岐弁と、
前記ＥＧＲ分岐弁を制御するＥＧＲ分岐弁制御手段と、を備え、
前記ＥＧＲ分岐弁制御手段は、前記機能部材またはその近傍の温度が予め定められた低温基準値よりも低いときに、前記ＥＧＲ分岐弁を制御して前記ＥＧＲ分岐路に排気を導入させることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記機能部材は、前記シリンダヘッドのヘッドカバーの内側に配置され、
前記ＥＧＲ分岐路は、前記ヘッドカバーに固定または前記ヘッドカバーと一体的に形成されていることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の排気装置であって、
前記内燃機関を冷却する冷却水通路が、前記反応体と熱交換可能に設置されていることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４７１８７（Ｐ２０１１−２４７１８７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１６５０（Ｐ２０１０−１２１６５０）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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