内燃機関
【課題】内燃機関において、所定の成分がオイルパンに至る前に所定の成分をオイル中から除去する。
【解決手段】本発明に係る内燃機関１０は、シリンダヘッド１４からオイルパン１８へ向けてオイルを戻すためのオイル戻し通路２６に設けられた所定の成分を吸着する機能を有する反応体を有する機能部材３４と、オイル戻し通路２６へのオイルの流入を調整するように機能部材３４よりも上流側に設けられた流量調整弁３８と、シリンダヘッドカバー１６に設けられた温度検出手段４４と、該温度検出手段４４を用いて検出された温度に応じて流量調整弁３８を制御する流量調整弁制御手段とを備える。
【解決手段】本発明に係る内燃機関１０は、シリンダヘッド１４からオイルパン１８へ向けてオイルを戻すためのオイル戻し通路２６に設けられた所定の成分を吸着する機能を有する反応体を有する機能部材３４と、オイル戻し通路２６へのオイルの流入を調整するように機能部材３４よりも上流側に設けられた流量調整弁３８と、シリンダヘッドカバー１６に設けられた温度検出手段４４と、該温度検出手段４４を用いて検出された温度に応じて流量調整弁３８を制御する流量調整弁制御手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いることができる内燃機関に関する。
【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、内燃機関潤滑システム内のオイルフィルターのハウジング内に使用されるか、またはそのオイルフィルターのバイパス部分に使用され、イオン交換材料を有することができる。
【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】
例えば、内燃機関のヘッドカバー内にはブローバイガスが存在し得、特にヘッドカバーの温度が低いとき、ヘッドカバー内では凝縮水が生じ易い。それ故、ヘッドカバー内では、ブローバイガス中のＮＯｘおよびＳＯｘと、そのような凝縮水とにより、酸性成分が生じ易い。このような酸性成分はオイルの劣化を促し得るので、このような成分がオイルパンに流れ得る前に、そのような成分を除去することが望まれる。しかし、特許文献１では、このような点が考慮されておらず、また、オイルパンに至る前にそのような成分を除去することは不可能である。
【０００５】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、オイルパンに至る前にそのような成分をより好適に除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シリンダヘッドからオイルパンへ向けてオイルを戻すためのオイル戻し通路に設けられた所定の成分を吸着する機能を有する反応体と、前記オイル戻し通路へのオイルの流入を調整するように反応体よりも上流側に設けられた流量調整弁と、ヘッドカバーまたはシリンダヘッドに設けられた温度検出手段と、該温度検出手段を用いて検出された温度に応じて流量調整弁を制御する流量調整弁制御手段とを備えた、内燃機関を提供する。当該構成を備える本発明によれば、オイルパンに至る前に所定の成分を好適に除去することが可能になる。
【０００７】
なお、反応体は、オイル中に混入した所定のイオン成分を吸着するように設けられているとよい。
【０００８】
反応体を迂回するように反応体上流側の前記オイル戻し通路の所定部位につなげられた迂回路と、該迂回路に設けられた迂回弁と、オイルパン内のオイルの量を検出するためのオイル量検出手段と、該オイル量検出手段を用いて検出されたオイル量に応じて迂回弁を制御する迂回弁制御手段であって、オイルパン内のオイル量が所定値未満のとき迂回弁を開くように制御する迂回弁制御手段とがさらに備えられるとよい。これにより、オイルパン内のオイルレベルを所定レベルに導くことができる。
【０００９】
迂廻路は、流量調整弁下流側かつ反応体上流側のオイル戻し通路の部位と、オイルパン内との間に延びるとよい。これにより、反応体の上方にオイルが溜まっているとき、そのオイルをオイルパンに適切に流すことができる。
【００１０】
迂回弁制御手段によって迂回弁が開くように制御された後、オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が所定値以上になったとき、反応体に異常があると判定する異常判定手段がさらに備えられるとよい。これにより、反応体に異常があるか否かを適切に判定することができる。
【００１１】
迂回弁制御手段によって迂回弁が開くように制御された後、オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が所定値以上にならないとき、オイル不足と判定するオイル不足判定手段がさらに備えられるとよい。これにより、オイル不足か否かを適切に判定することができる。
【００１２】
なお、上記所定値は、内燃機関の潤滑に必要なオイル量を基準として設定されているとよい。これにより、このような所定値に基づいて、オイルパン内のオイルレベルを適正レベルに導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【図２】図１の内燃機関の流量調整弁の作動制御を説明するための図である。
【図３】図１の内燃機関の迂回弁に関する作動制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の実施形態に係る内燃機関（以下、エンジン）１０が概念的に示されている。ただし、本実施形態でのエンジン１０は、直列４気筒形式のエンジンであるが、本発明が適用されるエンジンは、その気筒数や気筒配列形式ばかりか、火花点火式機関であるか圧縮着火式機関であるかさえも問わない。
【００１６】
エンジン１０はクランクケースを一体的に備えたシリンダブロック１２と、シリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４を上方から覆うヘッドカバー１６と、オイルパン１８とを備える。吸気通路２０のスロットルバルブ２２を介して取り込まれた空気と燃料噴射弁から噴射された燃料との混合気は燃焼室で燃焼され、排気ガスは排気通路２４を介して排出される。
【００１７】
シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４には、ヘッドカバー１６内またはシリンダヘッド１４内とクランクケース内つまりオイルパン１８内とを連通するようにオイル戻し通路（オイル落とし通路）２６、２８が形成されている（設けられている）。なお、オイル戻し通路の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。オイル戻し通路２６、２８は、動弁系の潤滑を終えたオイルをシリンダヘッド１４からオイルパン１８内へ向けて戻す（落とす）ための通路であると同時に、クランクケース内のブローバイガスをヘッドカバー１６内に向けて上昇移動させるための通路である。
【００１８】
ここで、ブローバイガスとは、ピストンのピストンリングと、シリンダブロック１２のシリンダボアとの隙間からクランクケース内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、ブローバイガスがあまりに多いとそれはエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、ブローバイガスには炭化水素が含まれているため、それをこのまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、エンジン１０は、図示しないブローバイガス環流装置を備えている。ブローバイガスは、ヘッドカバー１６内に導入された後、吸気負圧を利用して後述の経路を通じて強制的に吸気系統へ戻され、燃焼室に供給される。
【００１９】
ブローバイガス環流装置は、図示しないが、スロットルバルブ２２の下流側の吸気通路と、ヘッドカバー１６内とをつなぐＰＣＶ通路を備えている。ここでＰＣＶとはPositive Crankcase Ventilationの略称である。また、スロットルバルブ２２の上流側の吸気通路と、ヘッドカバー１６内とは大気通路によって連通されている。ＰＣＶ通路にはこれを開閉するＰＣＶバルブが設けられる。ＰＣＶバルブは吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変えるものであり、ここではヘッドカバー１６に固設されている。
【００２０】
ところで、そのようなブローバイガス中にはＮＯｘ、ＳＯｘおよび水分が含まれている。そして、ヘッドカバー１６がエンジンからの熱を伝達されづらくかつその外面が外気に晒されて冷却風等によって冷却されるので、ヘッドカバー１６の内面には結露等による凝縮水が生じやすい。よって、ヘッドカバー１６内には、それらの反応により、酸性物質、例えば硝酸、硫酸ができやすい。これら酸性物質は、潤滑油つまりエンジンオイルに混ざり得、エンジン内部におけるスラッジの発生、付着、堆積を促し得る。
【００２１】
そこで、エンジンオイルからそのような酸性物質つまり酸性成分を除去するべく、エンジン１０の潤滑装置３０は不要成分除去装置３２を有する。なお、潤滑装置３０は、上記オイル戻し通路２６、２８やオイルパン１８を含む。潤滑装置３０は、図１においてはその一部のみ表されている。潤滑装置３０はストレーナおよびオイルポンプを備え、オイルパン１８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）。こうして汲み上げたオイルはオイルフィルターを介して、エンジン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、ピストンに供給される。そして、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最終的にはオイルパン１８に戻る。
【００２２】
このような潤滑装置３０における上記不要成分除去装置３２は、上記オイル戻し通路２６に設けられた機能部材３４を有する。機能部材３４は、反応体としてイオン交換樹脂を備えている。機能部材３４のイオン交換樹脂は、所定のイオン（イオン成分）を吸着する機能を有する。換言すると、所定のイオンをエンジンオイルから除去するべく、そのような所定のイオンを吸着する機能を機能部材３４のイオン交換樹脂は有する。なお、イオン交換樹脂は、オイル中の所定のイオンを吸着し、その代わりに、別のイオンを放出する機能を有する。ここでは、イオン交換樹脂としてアニオン性イオン交換樹脂が用いられ、機能部材３４のイオン交換樹脂はこれからなる。なお、イオン交換樹脂としては、例えば、三菱化学社製ダイヤイオン（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂、ローム・アンド・ハース社製アンバーライト（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂がある。
【００２３】
ここでは、具体的に、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-）をオイル中から除去するべく、硝酸イオンや硫酸イオンを吸着する機能を有するアニオン性イオン交換樹脂が用いられる。このようなアニオン性イオン交換樹脂は、それら陰イオンを吸着し、その代わりに、例えば水酸化物イオンを放出する機能を有する。
【００２４】
このようなイオン交換樹脂は、ビーズ状（球状）または膜状の種々の形状を有し得る。本実施形態では、イオン交換樹脂は、パンチングメッシュタイプのケースに入れられていて、機能部材３４はそのケースと、そこに入れられたイオン交換樹脂とからなる。なお、機能部材３４は別の同種の機能部材に交換可能であるので、不要成分除去装置３２は、図示しない交換システムを有する。
【００２５】
このような機能部材３４は、オイル戻し通路２６の途中に形成された処理室３６に設けられている。処理室３６は、機能部材３４よりも上部にオイルを所定量収容可能な空間３６ｓを有するように形成されている。そして、オイル戻し通路２６へのオイルの流入を調整するように流量調整弁３８が機能部材３４よりも上流側に設けられている。ここでは、機能部材３４よりも上流側のオイル戻し通路２６の所定位置に、流量調整弁３８が設けられている。流量調整弁３８が開いているとき、オイルは、オイル戻し通路２６に流れ込み、処理室３６の機能部材３４を通過して、オイルパン１８に流れることができる。オイルが機能部材３４を通過する過程で、機能部材３４のイオン交換樹脂における反応により、オイル中の所定成分の吸着除去が生じ得る。つまり、機能部材３４、特にそのイオン交換樹脂は、オイルフィルターとしての機能を有する。なお、流量調整弁３８が閉じているとき、オイルは他のオイル戻し通路２８を介してオイルパン１８に戻ることができる。
【００２６】
さらに、機能部材３４を迂回するように、迂廻路４０が形成されている。迂廻路４０は、機能部材３４上流側のオイル戻し通路２６の所定部位につなげられていて、具体的には流量調整弁３８下流側かつ機能部材３４上流側のオイル戻し通路２６の中間部位２６ｍと、オイルパン１８内との間に延びている。ここでは、より具体的に、迂廻路４０の上流側端部４０ａは中間部位２６ｍに連通し、その下流側端部４０ｂはオイルパン１８内に連通している。なお、ここでは中間部位２６ｍは機能部材３４に近接する。迂廻路４０には、ここでは特にその上流側端部４０ａには、迂回弁４２が設けられている。ここでは、迂廻路４０は、迂回弁４２の状態にかかわらず、処理室３６から溢れたオイルを逃がすように処理室３６頂面に連通する延出部４０ｅを含む。なお、この迂廻路４０は、ここでは、後述するように、オイルパン１８内のオイルレベルの変動原因を調べるために用いられる。
【００２７】
そして、エンジン１０は、制御装置としてのＥＣＵ（図１には示されず）を備える。ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、エンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ、エンジン負荷を検出するためのエンジン負荷センサ、内燃機関１０のうちの特にシリンダヘッドカバー１６の温度を検出するための温度センサ４４、オイルパン１８内のオイルの量を検出するためのオイル量センサ４６等を含む各種センサ類が電気的に接続されている。これら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したがって円滑なエンジン１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵは出力インタフェースから電気的に燃料噴射弁、スロットルバルブ２２用のアクチュエータ、流量調整弁３８用のアクチュエータ、迂回弁４２用のアクチュエータ等に作動信号（駆動信号）を出力する。
【００２８】
このようなＥＣＵの一部は流量調整弁制御手段として機能する。また、ＥＣＵの一部は、迂回弁制御手段として機能する。また、温度検出手段としての上記温度センサ４４とＥＣＵの一部とは内燃機関、特にここではシリンダヘッドカバーの温度を検出する温度検出装置を実質的に構成する。また、オイル量検出手段としての上記オイル量センサ４６とＥＣＵの一部とはオイルパン１８内のオイルの量を検出するオイル量検出装置を実質的に構成する。さらに、ＥＣＵの一部は機能部材３４のイオン交換樹脂、つまり反応体に異常があるか否かを判定する異常判定手段として機能する。また、ＥＣＵの一部は、オイル不足であるか否かを判定するオイル不足判定手段として機能する。
【００２９】
次に、上記流量調整弁３８の作動制御に関して図２に基づいて説明する。なお、図２のフローは、エンジン１０が起動された後、繰り返される。
【００３０】
まず、ヘッドカバー１６の温度が検出される（ステップＳ２０１）。ヘッドカバー１６の温度は、ヘッドカバー１６内の壁面温度であるとよく、該壁面温度を検出するように温度センサ４４は設けられている。温度センサ４４からの出力信号に基づいてヘッドカバー１６の温度が検出される。
【００３１】
そして、この検出されたヘッドカバー１６の温度が所定温度域の温度か否かが判定される（ステップＳ２０３）。所定温度域は、下限温度Ａよりも高く、上限温度Ｂよりも低い温度域であり、予め実験により定められている。所定温度域は、内燃機関内、特にヘッドカバー１６内で上記したように凝縮水が発生する可能性が高い温度領域として定められている。加えて、下限温度Ａは、機能部材３４のイオン交換樹脂で所定成分をより適切に除去するように、イオン交換樹脂の活性温度に基づいて定められている。また、上限温度Ｂは、機能部材３４のイオン交換樹脂に熱による劣化を生じさせないように定められている。例えば、下限温度Ａは４０℃に設定され、上限温度Ｂは９０℃に設定される。ただし、所定温度域は、これ以外の温度域とされることもできる。なお、ヘッドカバー１６の壁面温度はオイルの温度よりも概して低いので、この関係を考慮して、それら温度は設定されている。
【００３２】
ヘッドカバー１６の温度が所定温度域にないと判定されると（ステップＳ２０３で否定判定）、流量調整弁３８が閉弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ２０５）。ただし、流量調整弁３８は、初期状態では、閉弁状態にある。
【００３３】
他方、ヘッドカバー１６の温度が所定温度域にあると判定されるとき（ステップＳ２０３で肯定判定）、凝縮水が発生する可能性が高いため、流量調整弁３８が開弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ２０７）。流量調整弁３８が開かれることで、オイルがオイル戻し通路２６に流れて、機能部材３４に至り、その機能部材３４でそのオイルの浄化が図られる。
【００３４】
このように、オイル戻し通路２６に設けた機能部材３４に適宜の時期にオイルを通過させることで、オイルからの所定成分の除去が図られる。この所定成分の除去はオイル戻し通路２６をオイルが流れる過程で、つまりオイルがオイルパン１８に戻る前に行われ得るので、ヘッドカバー１６内またはシリンダヘッド１４内で生じた上記酸性成分がオイルパン１８内のオイルに混ざることを適切に抑制できる。したがって、より適切に、オイルの劣化を抑制できる。
【００３５】
しかし、機能部材３４に対するオイルの通過し易さは、時間が経過するにつれて、変化し得る。機能部材３４をオイルが通過し難くなった場合にも、オイルの適切な流通を保障するように、上記の如く、迂廻路４０が形成されている。ここで迂廻路４０に設けられた迂回弁４２に関する作動制御について、図３に基づいて説明する。なお、図３のフローは所定タイミングで実行される。例えば、エンジン始動後、所定時間経過したときに実行される。
【００３６】
まず、オイルパン１８内のオイルの量が検出される（ステップＳ３０１）。オイルの量は、オイル量センサ４６からの出力信号に基づいて検出される。
【００３７】
そして、この検出されたオイルの量が所定値未満か否かが判定される（ステップＳ３０３）。所定値は、エンジン１０の潤滑に必要なオイル量を基準として、予め実験に基づいて設定されている。
【００３８】
オイルの量が所定値未満でないとき（ステップＳ３０３で否定判定）、迂回弁４２が閉弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ３０５）。ただし、迂回弁４２は、初期状態では、閉弁状態にある。
【００３９】
他方、オイルの量が所定値未満のとき（ステップＳ３０３で肯定判定）、迂回弁４２が開弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ３０７）。そして、この迂回弁４２の開弁制御から所定時間経過したか否かが判定される（ステップＳ３０９）。所定時間は、迂回弁４２の開弁後、該所定時間が経過することで、オイルパン１８内のオイルの量に変化が生じ得る、時間として予め実験により定められている。なお、時間計測を行うために上記ＥＣＵはタイマ手段（時間計測手段）を備える。
【００４０】
迂回弁４２の開弁制御から所定時間経過したとき（ステップＳ３０９で肯定判定）、オイルの量が検出される（ステップＳ３１１）。オイルの量は、オイル量センサ４６からの出力信号に基づいて検出される。
【００４１】
そして、この検出されたオイルの量が所定値以上か否かが判定される（ステップＳ３１３）。この所定値は、上記所定値（ステップＳ３０３）と同じ値であり、エンジン１０の潤滑に必要なオイル量を基準として予め実験に基づいて設定されている。なお、ステップＳ３０３での所定値と、ステップＳ３１３での所定値とは異なってもよい。
【００４２】
オイルの量が所定値以上のとき（ステップＳ３１３で肯定判定）、目詰まり警告ランプがＯＮ状態にされる。目詰まり警告ランプは図示しないが運転席のフロントパネルに設けられている。目詰まり警告ランプをＯＮ状態にするということは、ＥＣＵが機能部材３４つまりそこに備えられたイオン交換樹脂に異常があると判定して、それを運転者に知らせることを意味する。これにより、運転者は機能部材３４の交換を適切に実行することが可能になる。なお、その警告ランプは目詰まり警告ランプと称するが、イオン交換樹脂および機能部材３４の異常は目詰まり以外の異常も含み得る。
【００４３】
迂回弁４２の開弁後、それまで所定値未満であったオイル量がその所定値以上になるということは、迂回弁４２の開弁時点で、機能部材３４は、そこをオイルが通過し難い状態になっていて、機能部材３４上にオイルが溜まっていたことを意味する。したがって、この場合には、上記したように目詰まり警告ランプをＯＮ状態にする共に、迂廻路４０が開通状態に維持される。なお、この迂廻路４０の迂回弁４２は機能部材３４が交換されることで閉じられて、初期状態にされる。
【００４４】
他方、オイルの量が所定値以上でないとき（ステップＳ３１３で否定判定）、オイル不足警告ランプがＯＮ状態にされる。オイル不足警告ランプは図示しないが運転席のフロントパネルに設けられている。オイル不足警告ランプをＯＮ状態にするということは、ＥＣＵがオイル不足と判定して、それを運転者に知らせることを意味する。これにより、運転者はオイルを交換したり、足したりできる。なお、迂回弁４２の開弁後、それまで所定値未満であったオイル量がそのままであるということは、迂回弁４２の開弁時点で、オイルが不足していることを意味する。なお、この迂廻路４０の迂回弁４２は、オイル量が増えることで閉じられて、初期状態にされる。
【００４５】
このように、オイルパン１８内のオイルレベルが所定レベルより低いとき、迂廻路４０へのオイルの流通を制御することにより、オイルパン１８内のオイルレベルの低下原因を調べることができる。そして、その低下原因が何であるのか、具体的にはオイル不足であるのか、目詰まりであるのか、をより好適に調べるために、ステップＳ３０３での所定値やステップＳ３１３での所定値は定められ得る。
【００４６】
以上、本発明を、上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されない。
【００４７】
例えば、オイル戻し通路に設けられる反応体は、上記の如き、イオン交換樹脂に限定されない。反応体として、種々のアニオン性イオン交換樹脂および／またはカチオン性イオン交換樹脂を用いることが可能である。
【００４８】
アニオン性イオン交換樹脂の使用によりオイル中から除去することが望まれるイオンには、そのような硝酸イオン（ＮＯ3-）、硫酸イオン（ＳＯ42-）ばかりでなく、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。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アニオン性イオン交換樹脂が用いられ得る。なお、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イオンであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するイオンであるとよい。
【００４９】
また、スラッジ生成を抑制するようにオイル循環経路、例えばヘッドカバー１６内面にアルカリ性物質、例えば炭酸カルシウムが設けられた場合、Ｃａイオンを吸着する機能を有するイオン交換樹脂が用いられるとよい。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イオンが生じ得るので、このような場合にもＣａイオンを吸着する機能を有するカチオン性イオン交換樹脂が用いられるとよい。このようなカチオン性イオン交換樹脂は、そのような陽イオンを吸着し、代わりに、水素イオンおよび／またはＮａイオンを放出する機能を有する。
【００５０】
なお、カチオン性イオン交換樹脂の使用によりオイル中から除去することが望まれるイオンには、そのようなＣａイオン（Ｃａ2+）ばかりでなく、例えば、Ａｌ3+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｃｒ3+、Ｐｂ2+、Ｎｉ2+、Ｃｕ2+、Ｍｇ2+、Ｔｉ+がある。これらは、オイルへの添加剤、例えばＺｎＤＴＰ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。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カチオン性イオン交換樹脂が用いられ得る。なお、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イオンであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するイオンであるとよい。
【００５１】
また、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。
【００５２】
また、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、添加物から生じた成分、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成分であって、オイル中の不要成分または不純物であるとよい。なお、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。また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。なお、同様に、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。
【００５３】
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へ加えることも可能になる。
【００５４】
また、機能部材では、金網ケース、金網や樹脂などを用いて形成された袋状ケース、メッシュタイプの筒状ケース（内筒と外筒との間に収納領域を有する。）等が用いられ得、その中にイオン交換樹脂等の反応体が入れられ得る。また、反応体は、板やフィルムに積層されたり、部品にスプレー等を用いて塗布されたりすることができ、そのようにして板等に固定された反応体が機能部材として用いられることができる。
【００５５】
なお、このような反応体は、上記実施形態で説明したように、ケース等に入れられたり、板等に固定されたりすることで機能部材とされて、所定箇所に設置されることができる。しかし、反応体は、ケース等に入れられることなく、上記の如き所定箇所に設置されてもよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、ヘッドカバー１６の温度に応じて、流量調整弁３８の作動が制御されたが、内燃機関の他の部位の温度に応じてその作動が制御されてもよい。例えば、シリンダヘッド１４、特にその内部の温度に応じて、流量調整弁３８の作動を制御することも可能である。この場合、温度センサ４４はシリンダヘッド１４に設けられ得る。温度センサ４４は、ヘッドカバー１６、シリンダヘッド１４等の、内燃機関の種々の部位に設けられ得る。そして、温度センサ４４の設置箇所に応じて、上記所定温度域は変化し得るが、上記思想に基づいて設定され得る。なお、内燃機関の種々の部位に設けられた温度センサ（温度検出手段）を用いてヘッドカバー１６の温度が推定されて（検出されて）、それが上記所定温度域にあるか否かが判定されてもよい。
【００５７】
以上、本発明を上記実施形態およびその変形例に基づいて説明した。しかし、本発明は、それら実施形態等に限定されず、他の実施形態を許容する。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ エンジン
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ ヘッドカバー
１８ オイルパン
２０ 吸気通路
２２ スロットルバルブ
２４ 排気通路
２６、２８ オイル戻し通路
３０ 潤滑装置
３２ 不要成分除去装置
３４ 機能部材
３６ 処理室
３６ｓ 空間
３８ 流量調整弁
４０ 迂廻路
４０ｅ 延出部
４２ 迂回弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いることができる内燃機関に関する。
【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、内燃機関潤滑システム内のオイルフィルターのハウジング内に使用されるか、またはそのオイルフィルターのバイパス部分に使用され、イオン交換材料を有することができる。
【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】
例えば、内燃機関のヘッドカバー内にはブローバイガスが存在し得、特にヘッドカバーの温度が低いとき、ヘッドカバー内では凝縮水が生じ易い。それ故、ヘッドカバー内では、ブローバイガス中のＮＯｘおよびＳＯｘと、そのような凝縮水とにより、酸性成分が生じ易い。このような酸性成分はオイルの劣化を促し得るので、このような成分がオイルパンに流れ得る前に、そのような成分を除去することが望まれる。しかし、特許文献１では、このような点が考慮されておらず、また、オイルパンに至る前にそのような成分を除去することは不可能である。
【０００５】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、オイルパンに至る前にそのような成分をより好適に除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シリンダヘッドからオイルパンへ向けてオイルを戻すためのオイル戻し通路に設けられた所定の成分を吸着する機能を有する反応体と、前記オイル戻し通路へのオイルの流入を調整するように反応体よりも上流側に設けられた流量調整弁と、ヘッドカバーまたはシリンダヘッドに設けられた温度検出手段と、該温度検出手段を用いて検出された温度に応じて流量調整弁を制御する流量調整弁制御手段とを備えた、内燃機関を提供する。当該構成を備える本発明によれば、オイルパンに至る前に所定の成分を好適に除去することが可能になる。
【０００７】
なお、反応体は、オイル中に混入した所定のイオン成分を吸着するように設けられているとよい。
【０００８】
反応体を迂回するように反応体上流側の前記オイル戻し通路の所定部位につなげられた迂回路と、該迂回路に設けられた迂回弁と、オイルパン内のオイルの量を検出するためのオイル量検出手段と、該オイル量検出手段を用いて検出されたオイル量に応じて迂回弁を制御する迂回弁制御手段であって、オイルパン内のオイル量が所定値未満のとき迂回弁を開くように制御する迂回弁制御手段とがさらに備えられるとよい。これにより、オイルパン内のオイルレベルを所定レベルに導くことができる。
【０００９】
迂廻路は、流量調整弁下流側かつ反応体上流側のオイル戻し通路の部位と、オイルパン内との間に延びるとよい。これにより、反応体の上方にオイルが溜まっているとき、そのオイルをオイルパンに適切に流すことができる。
【００１０】
迂回弁制御手段によって迂回弁が開くように制御された後、オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が所定値以上になったとき、反応体に異常があると判定する異常判定手段がさらに備えられるとよい。これにより、反応体に異常があるか否かを適切に判定することができる。
【００１１】
迂回弁制御手段によって迂回弁が開くように制御された後、オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が所定値以上にならないとき、オイル不足と判定するオイル不足判定手段がさらに備えられるとよい。これにより、オイル不足か否かを適切に判定することができる。
【００１２】
なお、上記所定値は、内燃機関の潤滑に必要なオイル量を基準として設定されているとよい。これにより、このような所定値に基づいて、オイルパン内のオイルレベルを適正レベルに導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概念図である。
【図２】図１の内燃機関の流量調整弁の作動制御を説明するための図である。
【図３】図１の内燃機関の迂回弁に関する作動制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の実施形態に係る内燃機関（以下、エンジン）１０が概念的に示されている。ただし、本実施形態でのエンジン１０は、直列４気筒形式のエンジンであるが、本発明が適用されるエンジンは、その気筒数や気筒配列形式ばかりか、火花点火式機関であるか圧縮着火式機関であるかさえも問わない。
【００１６】
エンジン１０はクランクケースを一体的に備えたシリンダブロック１２と、シリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４を上方から覆うヘッドカバー１６と、オイルパン１８とを備える。吸気通路２０のスロットルバルブ２２を介して取り込まれた空気と燃料噴射弁から噴射された燃料との混合気は燃焼室で燃焼され、排気ガスは排気通路２４を介して排出される。
【００１７】
シリンダブロック１２とシリンダヘッド１４には、ヘッドカバー１６内またはシリンダヘッド１４内とクランクケース内つまりオイルパン１８内とを連通するようにオイル戻し通路（オイル落とし通路）２６、２８が形成されている（設けられている）。なお、オイル戻し通路の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。オイル戻し通路２６、２８は、動弁系の潤滑を終えたオイルをシリンダヘッド１４からオイルパン１８内へ向けて戻す（落とす）ための通路であると同時に、クランクケース内のブローバイガスをヘッドカバー１６内に向けて上昇移動させるための通路である。
【００１８】
ここで、ブローバイガスとは、ピストンのピストンリングと、シリンダブロック１２のシリンダボアとの隙間からクランクケース内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、ブローバイガスがあまりに多いとそれはエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、ブローバイガスには炭化水素が含まれているため、それをこのまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、エンジン１０は、図示しないブローバイガス環流装置を備えている。ブローバイガスは、ヘッドカバー１６内に導入された後、吸気負圧を利用して後述の経路を通じて強制的に吸気系統へ戻され、燃焼室に供給される。
【００１９】
ブローバイガス環流装置は、図示しないが、スロットルバルブ２２の下流側の吸気通路と、ヘッドカバー１６内とをつなぐＰＣＶ通路を備えている。ここでＰＣＶとはPositive Crankcase Ventilationの略称である。また、スロットルバルブ２２の上流側の吸気通路と、ヘッドカバー１６内とは大気通路によって連通されている。ＰＣＶ通路にはこれを開閉するＰＣＶバルブが設けられる。ＰＣＶバルブは吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変えるものであり、ここではヘッドカバー１６に固設されている。
【００２０】
ところで、そのようなブローバイガス中にはＮＯｘ、ＳＯｘおよび水分が含まれている。そして、ヘッドカバー１６がエンジンからの熱を伝達されづらくかつその外面が外気に晒されて冷却風等によって冷却されるので、ヘッドカバー１６の内面には結露等による凝縮水が生じやすい。よって、ヘッドカバー１６内には、それらの反応により、酸性物質、例えば硝酸、硫酸ができやすい。これら酸性物質は、潤滑油つまりエンジンオイルに混ざり得、エンジン内部におけるスラッジの発生、付着、堆積を促し得る。
【００２１】
そこで、エンジンオイルからそのような酸性物質つまり酸性成分を除去するべく、エンジン１０の潤滑装置３０は不要成分除去装置３２を有する。なお、潤滑装置３０は、上記オイル戻し通路２６、２８やオイルパン１８を含む。潤滑装置３０は、図１においてはその一部のみ表されている。潤滑装置３０はストレーナおよびオイルポンプを備え、オイルパン１８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）。こうして汲み上げたオイルはオイルフィルターを介して、エンジン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、ピストンに供給される。そして、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最終的にはオイルパン１８に戻る。
【００２２】
このような潤滑装置３０における上記不要成分除去装置３２は、上記オイル戻し通路２６に設けられた機能部材３４を有する。機能部材３４は、反応体としてイオン交換樹脂を備えている。機能部材３４のイオン交換樹脂は、所定のイオン（イオン成分）を吸着する機能を有する。換言すると、所定のイオンをエンジンオイルから除去するべく、そのような所定のイオンを吸着する機能を機能部材３４のイオン交換樹脂は有する。なお、イオン交換樹脂は、オイル中の所定のイオンを吸着し、その代わりに、別のイオンを放出する機能を有する。ここでは、イオン交換樹脂としてアニオン性イオン交換樹脂が用いられ、機能部材３４のイオン交換樹脂はこれからなる。なお、イオン交換樹脂としては、例えば、三菱化学社製ダイヤイオン（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂、ローム・アンド・ハース社製アンバーライト（登録商標）シリーズのイオン交換樹脂がある。
【００２３】
ここでは、具体的に、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-）をオイル中から除去するべく、硝酸イオンや硫酸イオンを吸着する機能を有するアニオン性イオン交換樹脂が用いられる。このようなアニオン性イオン交換樹脂は、それら陰イオンを吸着し、その代わりに、例えば水酸化物イオンを放出する機能を有する。
【００２４】
このようなイオン交換樹脂は、ビーズ状（球状）または膜状の種々の形状を有し得る。本実施形態では、イオン交換樹脂は、パンチングメッシュタイプのケースに入れられていて、機能部材３４はそのケースと、そこに入れられたイオン交換樹脂とからなる。なお、機能部材３４は別の同種の機能部材に交換可能であるので、不要成分除去装置３２は、図示しない交換システムを有する。
【００２５】
このような機能部材３４は、オイル戻し通路２６の途中に形成された処理室３６に設けられている。処理室３６は、機能部材３４よりも上部にオイルを所定量収容可能な空間３６ｓを有するように形成されている。そして、オイル戻し通路２６へのオイルの流入を調整するように流量調整弁３８が機能部材３４よりも上流側に設けられている。ここでは、機能部材３４よりも上流側のオイル戻し通路２６の所定位置に、流量調整弁３８が設けられている。流量調整弁３８が開いているとき、オイルは、オイル戻し通路２６に流れ込み、処理室３６の機能部材３４を通過して、オイルパン１８に流れることができる。オイルが機能部材３４を通過する過程で、機能部材３４のイオン交換樹脂における反応により、オイル中の所定成分の吸着除去が生じ得る。つまり、機能部材３４、特にそのイオン交換樹脂は、オイルフィルターとしての機能を有する。なお、流量調整弁３８が閉じているとき、オイルは他のオイル戻し通路２８を介してオイルパン１８に戻ることができる。
【００２６】
さらに、機能部材３４を迂回するように、迂廻路４０が形成されている。迂廻路４０は、機能部材３４上流側のオイル戻し通路２６の所定部位につなげられていて、具体的には流量調整弁３８下流側かつ機能部材３４上流側のオイル戻し通路２６の中間部位２６ｍと、オイルパン１８内との間に延びている。ここでは、より具体的に、迂廻路４０の上流側端部４０ａは中間部位２６ｍに連通し、その下流側端部４０ｂはオイルパン１８内に連通している。なお、ここでは中間部位２６ｍは機能部材３４に近接する。迂廻路４０には、ここでは特にその上流側端部４０ａには、迂回弁４２が設けられている。ここでは、迂廻路４０は、迂回弁４２の状態にかかわらず、処理室３６から溢れたオイルを逃がすように処理室３６頂面に連通する延出部４０ｅを含む。なお、この迂廻路４０は、ここでは、後述するように、オイルパン１８内のオイルレベルの変動原因を調べるために用いられる。
【００２７】
そして、エンジン１０は、制御装置としてのＥＣＵ（図１には示されず）を備える。ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、エンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ、エンジン負荷を検出するためのエンジン負荷センサ、内燃機関１０のうちの特にシリンダヘッドカバー１６の温度を検出するための温度センサ４４、オイルパン１８内のオイルの量を検出するためのオイル量センサ４６等を含む各種センサ類が電気的に接続されている。これら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したがって円滑なエンジン１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵは出力インタフェースから電気的に燃料噴射弁、スロットルバルブ２２用のアクチュエータ、流量調整弁３８用のアクチュエータ、迂回弁４２用のアクチュエータ等に作動信号（駆動信号）を出力する。
【００２８】
このようなＥＣＵの一部は流量調整弁制御手段として機能する。また、ＥＣＵの一部は、迂回弁制御手段として機能する。また、温度検出手段としての上記温度センサ４４とＥＣＵの一部とは内燃機関、特にここではシリンダヘッドカバーの温度を検出する温度検出装置を実質的に構成する。また、オイル量検出手段としての上記オイル量センサ４６とＥＣＵの一部とはオイルパン１８内のオイルの量を検出するオイル量検出装置を実質的に構成する。さらに、ＥＣＵの一部は機能部材３４のイオン交換樹脂、つまり反応体に異常があるか否かを判定する異常判定手段として機能する。また、ＥＣＵの一部は、オイル不足であるか否かを判定するオイル不足判定手段として機能する。
【００２９】
次に、上記流量調整弁３８の作動制御に関して図２に基づいて説明する。なお、図２のフローは、エンジン１０が起動された後、繰り返される。
【００３０】
まず、ヘッドカバー１６の温度が検出される（ステップＳ２０１）。ヘッドカバー１６の温度は、ヘッドカバー１６内の壁面温度であるとよく、該壁面温度を検出するように温度センサ４４は設けられている。温度センサ４４からの出力信号に基づいてヘッドカバー１６の温度が検出される。
【００３１】
そして、この検出されたヘッドカバー１６の温度が所定温度域の温度か否かが判定される（ステップＳ２０３）。所定温度域は、下限温度Ａよりも高く、上限温度Ｂよりも低い温度域であり、予め実験により定められている。所定温度域は、内燃機関内、特にヘッドカバー１６内で上記したように凝縮水が発生する可能性が高い温度領域として定められている。加えて、下限温度Ａは、機能部材３４のイオン交換樹脂で所定成分をより適切に除去するように、イオン交換樹脂の活性温度に基づいて定められている。また、上限温度Ｂは、機能部材３４のイオン交換樹脂に熱による劣化を生じさせないように定められている。例えば、下限温度Ａは４０℃に設定され、上限温度Ｂは９０℃に設定される。ただし、所定温度域は、これ以外の温度域とされることもできる。なお、ヘッドカバー１６の壁面温度はオイルの温度よりも概して低いので、この関係を考慮して、それら温度は設定されている。
【００３２】
ヘッドカバー１６の温度が所定温度域にないと判定されると（ステップＳ２０３で否定判定）、流量調整弁３８が閉弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ２０５）。ただし、流量調整弁３８は、初期状態では、閉弁状態にある。
【００３３】
他方、ヘッドカバー１６の温度が所定温度域にあると判定されるとき（ステップＳ２０３で肯定判定）、凝縮水が発生する可能性が高いため、流量調整弁３８が開弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ２０７）。流量調整弁３８が開かれることで、オイルがオイル戻し通路２６に流れて、機能部材３４に至り、その機能部材３４でそのオイルの浄化が図られる。
【００３４】
このように、オイル戻し通路２６に設けた機能部材３４に適宜の時期にオイルを通過させることで、オイルからの所定成分の除去が図られる。この所定成分の除去はオイル戻し通路２６をオイルが流れる過程で、つまりオイルがオイルパン１８に戻る前に行われ得るので、ヘッドカバー１６内またはシリンダヘッド１４内で生じた上記酸性成分がオイルパン１８内のオイルに混ざることを適切に抑制できる。したがって、より適切に、オイルの劣化を抑制できる。
【００３５】
しかし、機能部材３４に対するオイルの通過し易さは、時間が経過するにつれて、変化し得る。機能部材３４をオイルが通過し難くなった場合にも、オイルの適切な流通を保障するように、上記の如く、迂廻路４０が形成されている。ここで迂廻路４０に設けられた迂回弁４２に関する作動制御について、図３に基づいて説明する。なお、図３のフローは所定タイミングで実行される。例えば、エンジン始動後、所定時間経過したときに実行される。
【００３６】
まず、オイルパン１８内のオイルの量が検出される（ステップＳ３０１）。オイルの量は、オイル量センサ４６からの出力信号に基づいて検出される。
【００３７】
そして、この検出されたオイルの量が所定値未満か否かが判定される（ステップＳ３０３）。所定値は、エンジン１０の潤滑に必要なオイル量を基準として、予め実験に基づいて設定されている。
【００３８】
オイルの量が所定値未満でないとき（ステップＳ３０３で否定判定）、迂回弁４２が閉弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ３０５）。ただし、迂回弁４２は、初期状態では、閉弁状態にある。
【００３９】
他方、オイルの量が所定値未満のとき（ステップＳ３０３で肯定判定）、迂回弁４２が開弁するようにそのアクチュエータの作動は制御される（ステップＳ３０７）。そして、この迂回弁４２の開弁制御から所定時間経過したか否かが判定される（ステップＳ３０９）。所定時間は、迂回弁４２の開弁後、該所定時間が経過することで、オイルパン１８内のオイルの量に変化が生じ得る、時間として予め実験により定められている。なお、時間計測を行うために上記ＥＣＵはタイマ手段（時間計測手段）を備える。
【００４０】
迂回弁４２の開弁制御から所定時間経過したとき（ステップＳ３０９で肯定判定）、オイルの量が検出される（ステップＳ３１１）。オイルの量は、オイル量センサ４６からの出力信号に基づいて検出される。
【００４１】
そして、この検出されたオイルの量が所定値以上か否かが判定される（ステップＳ３１３）。この所定値は、上記所定値（ステップＳ３０３）と同じ値であり、エンジン１０の潤滑に必要なオイル量を基準として予め実験に基づいて設定されている。なお、ステップＳ３０３での所定値と、ステップＳ３１３での所定値とは異なってもよい。
【００４２】
オイルの量が所定値以上のとき（ステップＳ３１３で肯定判定）、目詰まり警告ランプがＯＮ状態にされる。目詰まり警告ランプは図示しないが運転席のフロントパネルに設けられている。目詰まり警告ランプをＯＮ状態にするということは、ＥＣＵが機能部材３４つまりそこに備えられたイオン交換樹脂に異常があると判定して、それを運転者に知らせることを意味する。これにより、運転者は機能部材３４の交換を適切に実行することが可能になる。なお、その警告ランプは目詰まり警告ランプと称するが、イオン交換樹脂および機能部材３４の異常は目詰まり以外の異常も含み得る。
【００４３】
迂回弁４２の開弁後、それまで所定値未満であったオイル量がその所定値以上になるということは、迂回弁４２の開弁時点で、機能部材３４は、そこをオイルが通過し難い状態になっていて、機能部材３４上にオイルが溜まっていたことを意味する。したがって、この場合には、上記したように目詰まり警告ランプをＯＮ状態にする共に、迂廻路４０が開通状態に維持される。なお、この迂廻路４０の迂回弁４２は機能部材３４が交換されることで閉じられて、初期状態にされる。
【００４４】
他方、オイルの量が所定値以上でないとき（ステップＳ３１３で否定判定）、オイル不足警告ランプがＯＮ状態にされる。オイル不足警告ランプは図示しないが運転席のフロントパネルに設けられている。オイル不足警告ランプをＯＮ状態にするということは、ＥＣＵがオイル不足と判定して、それを運転者に知らせることを意味する。これにより、運転者はオイルを交換したり、足したりできる。なお、迂回弁４２の開弁後、それまで所定値未満であったオイル量がそのままであるということは、迂回弁４２の開弁時点で、オイルが不足していることを意味する。なお、この迂廻路４０の迂回弁４２は、オイル量が増えることで閉じられて、初期状態にされる。
【００４５】
このように、オイルパン１８内のオイルレベルが所定レベルより低いとき、迂廻路４０へのオイルの流通を制御することにより、オイルパン１８内のオイルレベルの低下原因を調べることができる。そして、その低下原因が何であるのか、具体的にはオイル不足であるのか、目詰まりであるのか、をより好適に調べるために、ステップＳ３０３での所定値やステップＳ３１３での所定値は定められ得る。
【００４６】
以上、本発明を、上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されない。
【００４７】
例えば、オイル戻し通路に設けられる反応体は、上記の如き、イオン交換樹脂に限定されない。反応体として、種々のアニオン性イオン交換樹脂および／またはカチオン性イオン交換樹脂を用いることが可能である。
【００４８】
アニオン性イオン交換樹脂の使用によりオイル中から除去することが望まれるイオンには、そのような硝酸イオン（ＮＯ3-）、硫酸イオン（ＳＯ42-）ばかりでなく、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。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アニオン性イオン交換樹脂が用いられ得る。なお、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イオンであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するイオンであるとよい。
【００４９】
また、スラッジ生成を抑制するようにオイル循環経路、例えばヘッドカバー１６内面にアルカリ性物質、例えば炭酸カルシウムが設けられた場合、Ｃａイオンを吸着する機能を有するイオン交換樹脂が用いられるとよい。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イオンが生じ得るので、このような場合にもＣａイオンを吸着する機能を有するカチオン性イオン交換樹脂が用いられるとよい。このようなカチオン性イオン交換樹脂は、そのような陽イオンを吸着し、代わりに、水素イオンおよび／またはＮａイオンを放出する機能を有する。
【００５０】
なお、カチオン性イオン交換樹脂の使用によりオイル中から除去することが望まれるイオンには、そのようなＣａイオン（Ｃａ2+）ばかりでなく、例えば、Ａｌ3+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｃｒ3+、Ｐｂ2+、Ｎｉ2+、Ｃｕ2+、Ｍｇ2+、Ｔｉ+がある。これらは、オイルへの添加剤、例えばＺｎＤＴＰ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。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カチオン性イオン交換樹脂が用いられ得る。なお、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イオンであるとよく、好ましくは、オイルの劣化を抑制するイオンであるとよい。
【００５１】
また、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。
【００５２】
また、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、添加物から生じた成分、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成分であって、オイル中の不要成分または不純物であるとよい。なお、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。また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。なお、同様に、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。
【００５３】
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へ加えることも可能になる。
【００５４】
また、機能部材では、金網ケース、金網や樹脂などを用いて形成された袋状ケース、メッシュタイプの筒状ケース（内筒と外筒との間に収納領域を有する。）等が用いられ得、その中にイオン交換樹脂等の反応体が入れられ得る。また、反応体は、板やフィルムに積層されたり、部品にスプレー等を用いて塗布されたりすることができ、そのようにして板等に固定された反応体が機能部材として用いられることができる。
【００５５】
なお、このような反応体は、上記実施形態で説明したように、ケース等に入れられたり、板等に固定されたりすることで機能部材とされて、所定箇所に設置されることができる。しかし、反応体は、ケース等に入れられることなく、上記の如き所定箇所に設置されてもよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、ヘッドカバー１６の温度に応じて、流量調整弁３８の作動が制御されたが、内燃機関の他の部位の温度に応じてその作動が制御されてもよい。例えば、シリンダヘッド１４、特にその内部の温度に応じて、流量調整弁３８の作動を制御することも可能である。この場合、温度センサ４４はシリンダヘッド１４に設けられ得る。温度センサ４４は、ヘッドカバー１６、シリンダヘッド１４等の、内燃機関の種々の部位に設けられ得る。そして、温度センサ４４の設置箇所に応じて、上記所定温度域は変化し得るが、上記思想に基づいて設定され得る。なお、内燃機関の種々の部位に設けられた温度センサ（温度検出手段）を用いてヘッドカバー１６の温度が推定されて（検出されて）、それが上記所定温度域にあるか否かが判定されてもよい。
【００５７】
以上、本発明を上記実施形態およびその変形例に基づいて説明した。しかし、本発明は、それら実施形態等に限定されず、他の実施形態を許容する。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ エンジン
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ ヘッドカバー
１８ オイルパン
２０ 吸気通路
２２ スロットルバルブ
２４ 排気通路
２６、２８ オイル戻し通路
３０ 潤滑装置
３２ 不要成分除去装置
３４ 機能部材
３６ 処理室
３６ｓ 空間
３８ 流量調整弁
４０ 迂廻路
４０ｅ 延出部
４２ 迂回弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドからオイルパンへ向けてオイルを戻すためのオイル戻し通路に設けられた所定の成分を吸着する機能を有する反応体と、
前記オイル戻し通路へのオイルの流入を調整するように前記反応体よりも上流側に設けられた流量調整弁と、
前記ヘッドカバーまたはシリンダヘッドに設けられた温度検出手段と、
該温度検出手段を用いて検出された温度に応じて前記流量調整弁を制御する流量調整弁制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記反応体は、オイル中に混入した所定のイオン成分を吸着するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記反応体を迂回するように前記反応体上流側の前記オイル戻し通路の所定部位につなげられた迂回路と、
該迂回路に設けられた迂回弁と、
前記オイルパン内のオイルの量を検出するためのオイル量検出手段と、
該オイル量検出手段を用いて検出されたオイル量に応じて前記迂回弁を制御する迂回弁制御手段であって、前記オイルパン内のオイル量が所定値未満のとき前記迂回弁を開くように制御する迂回弁制御手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記迂廻路は、前記流量調整弁下流側かつ前記反応体上流側の前記オイル戻し通路の部位と、前記オイルパン内との間に延びることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記迂回弁制御手段によって前記迂回弁が開くように制御された後、前記オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が前記所定値以上になったとき、前記反応体に異常があると判定する異常判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記迂回弁制御手段によって前記迂回弁が開くように制御された後、前記オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が前記所定値以上にならないとき、オイル不足と判定するオイル不足判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記所定値は、内燃機関の潤滑に必要なオイル量を基準として設定されていることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項１】
シリンダヘッドからオイルパンへ向けてオイルを戻すためのオイル戻し通路に設けられた所定の成分を吸着する機能を有する反応体と、
前記オイル戻し通路へのオイルの流入を調整するように前記反応体よりも上流側に設けられた流量調整弁と、
前記ヘッドカバーまたはシリンダヘッドに設けられた温度検出手段と、
該温度検出手段を用いて検出された温度に応じて前記流量調整弁を制御する流量調整弁制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記反応体は、オイル中に混入した所定のイオン成分を吸着するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記反応体を迂回するように前記反応体上流側の前記オイル戻し通路の所定部位につなげられた迂回路と、
該迂回路に設けられた迂回弁と、
前記オイルパン内のオイルの量を検出するためのオイル量検出手段と、
該オイル量検出手段を用いて検出されたオイル量に応じて前記迂回弁を制御する迂回弁制御手段であって、前記オイルパン内のオイル量が所定値未満のとき前記迂回弁を開くように制御する迂回弁制御手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記迂廻路は、前記流量調整弁下流側かつ前記反応体上流側の前記オイル戻し通路の部位と、前記オイルパン内との間に延びることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記迂回弁制御手段によって前記迂回弁が開くように制御された後、前記オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が前記所定値以上になったとき、前記反応体に異常があると判定する異常判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記迂回弁制御手段によって前記迂回弁が開くように制御された後、前記オイル量検出手段を用いて検出されるオイル量が前記所定値以上にならないとき、オイル不足と判定するオイル不足判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記所定値は、内燃機関の潤滑に必要なオイル量を基準として設定されていることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２４７１２０（Ｐ２０１１−２４７１２０Ａ）
【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２０１０−１１９１８９（Ｐ２０１０−１１９１８９）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【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２５日（２０１０．５．２５）
【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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