(57)【要約】【課題】ドライサンプ式エンジンにおいてオイル排出弁の異常に起因する潤滑性能の低下を回避する。【解決手段】オイル排出弁２２に異常がありオイルタンク３内のオイル量が減少すると、所定時間内におけるオイル量の変化量が、所定のしきい値を上回った場合に、オイル排出弁２２の異常と判定する。この検出に基づいて潤滑性能の低下を回避することが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの下部に閉塞状態で画成されピストンの上下動に伴い圧力変動を繰り返すクランク室と、前記クランク室とオイルタンクとの間に設けられ前記ピストンの下降時に開くようにされたオイル排出弁と、を備えたドライサンプ式エンジンであって、
前記オイルタンク内のオイル量の変化に基づいて、前記オイル排出弁の異常を検出する異常検出手段を更に備えたことを特徴とするドライサンプ式エンジン。
【請求項２】
請求項２に記載のドライサンプ式エンジンであって、
前記異常検出手段は、オイル量の変化速度が所定のしきい値を上回った場合に、前記オイル排出弁の異常と判定することを特徴とするドライサンプ式エンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のドライサンプ式エンジンであって、
前記異常が検出された場合に前記エンジンを制御して退避走行を行わせる退避走行手段を更に備えたことを特徴とするドライサンプ式エンジン。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のドライサンプ式エンジンであって、
前記異常が検出された場合に警報出力を行わせる警報手段を更に備えたことを特徴とするドライサンプ式エンジン。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のドライサンプ式エンジンであって、
前記オイル排出弁は、前記クランク室から前記オイルタンクに向かう流れを許容するリードバルブであることを特徴とするドライサンプ式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク室とオイルタンクとの間を連結し、両者の間でオイルを移動させるようにしたドライサンプ式エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク室とオイルタンクとの間を連結して両者の間でオイルを移動させるようにしたドライサンプ式エンジンが種々提案されている。例えば特許文献１のエンジンは、クランク室下部にオイル溜まりを設け、このオイル溜まりの出口に、クランク室の圧力が高いときに開くリードバルブ（オイル排出弁）を設けている。このエンジンでは、ピストン下降時のクランク室の正圧によって、オイル溜まり内のオイルが、オイル排出弁を通じてオイルタンクに排出される。オイルタンクは不図示のオイルポンプに接続されており、オイルタンクに回収されたオイルは当該オイルポンプによりエンジンの所定の潤滑点に給送される。
【０００３】
しかしながら、この特許文献１の構成では、オイル排出弁の破損、劣化、スラッジの堆積などにより、クランク室内のオイルの排出が不十分になる可能性がある。このような異常が生じると、クランク室内にオイルが溜まるためオイルタンク内のオイルが不足し、潤滑性能が十分に発揮されなくなるおそれがある。
【０００４】
特許文献２は燃料分離装置の分離膜の破損を検出するために、燃料タンクの液面変化を検出する装置を開示するが、ドライサンプ式エンジンのオイル排出弁の異常を検出する装置は従来存在しない。
【特許文献１】特開２０００−８７７１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の目的は、ドライサンプ式エンジンにおいてオイル排出弁の異常に起因する潤滑性能の低下を回避できる新規な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シリンダの下部に閉塞状態で画成されピストンの上下動に伴い圧力変動を繰り返すクランク室と、前記クランク室とオイルタンクとの間に設けられ前記ピストンの下降時に開くようにされたオイル排出弁と、を備えたドライサンプ式エンジンであって、前記オイルタンク内のオイル量の変化に基づいて、前記オイル排出弁の異常を検出する異常検出手段を更に備えたことを特徴とする。
【０００７】
クランク室とオイルタンクとの間に設けられたオイル排出弁に異常があると、例えば閉固着の場合には、クランク室内にオイルが溜まる一方、オイルタンク内のオイル量が減少する。そこで本発明では、異常検出手段がオイルタンク内のオイル量の変化に基づいてオイル排出弁の異常を検出するので、この検出に基づいて潤滑性能の低下を回避することが可能になる。
【０００８】
好適には、異常検出手段は、オイル量の変化速度が所定のしきい値を上回った場合に、オイル排出弁の異常と判定する。この場合には、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、本発明のドライサンプ式エンジンは、異常が検出された場合にエンジンを制御して退避走行を行わせる退避走行手段を更に備える。この場合には退避走行によって、潤滑性能の低下に起因する弊害を抑制することができる。
【００１０】
好適には、本発明のドライサンプ式エンジンは、異常が検出された場合に警報出力を行わせる警報手段を更に備える。この場合には運転者や整備作業者が異常の発生を容易に認識することができる。
【００１１】
本発明は、オイル排出弁がクランク室からオイルタンクに向かう流れを許容するリードバルブである場合に特に好適に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、以下に図面に従って説明する。図１において、本発明の実施形態に係るドライサンプ式エンジン１は４サイクルガソリンエンジンであり、クランク室２と、オイルタンク３とを備えている。図１は１つのシリンダ４のみを図示しているが、エンジン１は直列に配置された４つのシリンダ４を有する。各シリンダ４にはピストン５が上下動自在に配置され、ピストン５はコンロッド６を介して共通のクランク軸７に連結されている。
【００１３】
エンジン１のシリンダヘッド８ａには、吸気バルブ９および排気バルブ１０がセットされており、これらバルブ９，１０はカムシャフト１１，１２により駆動されて、吸気ポート１３及び排気ポート１４を開閉する。吸気ポート１３に連通された吸気経路には、その上流側からエアクリーナ１５、スロットル弁１６およびサージタンク１７が設置されている。
【００１４】
クランク室２は、シリンダ４の下部に閉塞状態で画成されている。すなわち、クランク室２は、オイルをその下部に液密状態に貯留することができると共に、ピストンリングとシリンダ４との微小間隙や後述するオイル排出弁２２等を通じてその外部に連通されてはいるものの、ピストン５の上下動に伴って十分に圧力変動を生じうる程度に閉じた空間として形成されている。クランク室２は、シリンダ４ごとに１つずつ、互いに独立して画成されている。
【００１５】
オイルタンク３は、クランク室２の外部に閉塞状態で画成されている。すなわち、オイルタンク３は、オイルをその下部に液密状態に貯留することができると共に、後述するオイル排出弁２２や不図示のオイルポンプ等を通じてその外部に連通されてはいるものの、概ね閉じた空間として形成されている。エンジン１は単一のオイルタンク３を有し、オイルタンク３は４つのシリンダ４について共通である。オイルタンク３は不図示のオイルポンプに接続されており、オイルタンク３に回収されたオイルは当該オイルポンプによりエンジン１の所定の潤滑点に給送される。
【００１６】
クランク室２の下部には、単一のオイル貯留部２１が形成されている。オイル貯留部２１は４つのシリンダ４について共通であり、クランク軸７に平行な方向を長手とした概ね函状の内部形状を有する。各クランク室２とオイル貯留部２１との間には、オイル排出弁２２が設置されている。オイル排出弁２２は一方向弁であり、クランク室２内の圧力が相対的に低い場合、及びクランク室２内の圧力がオイル貯留部２１内の圧力と所定範囲内で一致している状態では閉塞状態にあるが、クランク室２内の圧力がオイル貯留部２１内の圧力よりも上記所定範囲を超えて高くなった場合に開状態すなわち連通状態になるようにされている。オイル排出弁２２には、例えばその閉塞状態を弁体の弾性復帰力によって、または弁体に固定されたばねの弾性復帰力によって実現する周知のリードバルブを用いるのが好適である。
【００１７】
オイル貯留部２１には、連通路２３が連結されている。連通路２３は、クランク室２とオイルタンク３との間を、オイル貯留部２１を経て連通させている。図２に示されるように、連通路２３は、断面が略長円形の管体であり、クランク室２の形状に沿って略弧状に湾曲している。連通路２３の排出口２３ａは、オイルタンク３におけるオイル面（好ましくは、想定されるオイル面の最高位置）よりも高い位置に配置されている。連通路２３の排出口２３ａには、連通路２３の延長上に交差するように、湾曲した板状の舌片２３ｂが設置されている。連通路２３の吸入口は、オイル貯留部２１の底面に沿って開口している。舌片２３ｂの先端は、オイルタンク３の壁面に当接し、または固定されている。なお、図１においては理解の容易のため、舌片２３ｂの先端はオイルタンク３の壁面から離して描かれている。
【００１８】
シリンダヘッド８ａ内の空室の上面を画成するヘッドカバー８ｂは、ブリーザパイプ３２によって、吸気通路内のエアクリーナ１５とスロットル弁１６との間に接続されている。
【００１９】
オイルタンク３の上部には、ブローバイガス還元通路３０の一端が接続されている。ブローバイガス還元通路３０の他端部は、吸気通路におけるサージタンク１７よりも下流側の吸気マニホールド近傍に接続されている。ブローバイガス還元通路３０には、圧力制御弁３１が設置されている。圧力制御弁３１はブローバイガス還元通路３０の流量の上限を設定する。
【００２０】
オイルタンク３の内部には、液面センサ４０が設置されている。液面センサ４０は、オイルレベルを連続的に検出可能な抵抗線式のオイルレベルセンサであり、オイルレベルにより抵抗線からの放熱量が変化する結果、抵抗値が変わることを利用してオイルレベルを連続的に検出する。
【００２１】
装置全体を制御する電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）４１は、その詳細は図示しないが、データバスによって相互接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、入出力ポート、Ａ／ＤコンバータおよびＤ／Ａコンバータを含むものである。ＥＣＵ４１の入力ポートには各種センサ類がＡ／Ｄコンバータを介して接続されており、そのようなセンサ類は、液面センサ４０のほか、駆動輪に関連して配置された車速センサ４２、クランク軸７に関連して配置されたクランク角センサ４３、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ４４、およびスロットル弁に関連して配置されたスロットルセンサ４５を含む。ＥＣＵ４１では、エンジン１の状態を示すこれらの検出信号に基づいて夫々の値が算出され、後述のとおり処理される。ＥＣＵ４１の出力ポートには、各種アクチュエータ類に加え、燃料噴射弁５１、スロットル弁１６を駆動するスロットルアクチュエータ５２、および車室内に設けられた警告灯５３が、Ｄ／Ａ変換器および駆動回路を介して接続されている。
【００２２】
以上のとおり構成された本実施形態の動作について説明する。本実施形態では、クランク室２は上述のとおり閉塞状態で画成されているため、ピストン５の上下動に伴い圧力変動を繰り返す。
【００２３】
ピストン５の上昇時には、ピストン５の上昇に伴うクランク室２の容積増大によって、クランク室２内が減圧されるため、オイル排出弁２２は閉塞状態にされる。
【００２４】
ピストン５の下降時には、クランク室２の容積減少によって、クランク室２内が昇圧される。この昇圧の結果、オイル排出弁２２が開かれ、クランク室内のオイルとガスとがオイル貯留部２１内に排出され、さらに、連通路２３を通じて排出口２３ａからオイルタンク３内のオイル面より上の空間に吐出される。排出口２３ａに設けられている舌片２３ｂは、オイルに対する障害物として作用し、オイルの飛散を抑制してこれを下向きに誘導する。舌片２３ｂの先端部はオイルタンク３の壁面に当接または固定されているので、オイルがオイルタンク３の壁面に付着・流下することでその滴下が抑制され、オイルとガスの混合が抑制される。
【００２５】
また高負荷・高回転運転時には、ピストンリングとシリンダ４との間からクランク室２内に侵入するブローバイガス量が増大するので、クランク室２内の圧力が更に高まる。このため、圧力制御弁３１が開かれ、ガスがブローバイガス還元通路３０を通じて、吸気通路内に排出される。以上が正常時の動作である。
【００２６】
次に、本実施形態における異常検出処理について説明する。図３の異常検出ルーチンは、ＥＣＵ４１によって所定時間Δｔおきに繰返し実行される。まずＥＣＵ４１は、前回のオイルレベル検出から所定時間が経過したかを判定し（Ｓ１０）、経過していない場合には処理をリターンする。所定時間が経過した場合には、液面センサ４０の検出値に基づいて、オイルレベルＬを取得し（Ｓ２０）、次に、取得したオイルレベルＬを前回値から減算して偏差ΔＬを算出する（Ｓ３０）。
【００２７】
次にＥＣＵ４１は、偏差ΔＬの絶対値を予め定められたしきい値ΔＬと比較する（Ｓ４０）。偏差ΔＬの絶対値｜ΔＬ｜がしきい値ΔＬ以下の場合には、本ルーチンを抜ける。そして偏差ΔＬの絶対値｜ΔＬ｜がしきい値ΔＬよりも大きい場合には、ＥＣＵ４１は所定の排出弁異常フラグをセット（＝１）して（Ｓ５０）本ルーチンを抜ける。この排出弁異常フラグは、図４の異常時処理ルーチンにおいて参照される。
【００２８】
図４の異常時処理ルーチンは、ＥＣＵ４１によって所定時間おきに繰返し実行される。まずＥＣＵ４１は、排出弁異常フラグが１にセットされているかを判定し（Ｓ１１０）、否定の場合には本ルーチンを抜ける。肯定の場合には、ＥＣＵ４１は警告灯を点灯させ（Ｓ１２０）、次に車速Ｖを、車速センサ４２の検出値に基づいて取得する（Ｓ１３０）。
【００２９】
次にＥＣＵ４１は、取得した車速Ｖを予め定められたしきい値Ｖｔｈと比較する（Ｓ１４０）。車速Ｖがしきい値Ｖｔｈよりも大きい場合には、ＥＣＵ４１はスロットルアクチュエータ５２に対し指令出力を行い、スロットル開度を所定量減少させる（Ｓ１５０）。その結果、別途の燃料噴射制御によって燃料噴射弁５１が制御され、スロットル開度減少に応じた量、燃料噴射量が低下させられる。ステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理は、車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下になるまで繰返し実行される。
【００３０】
車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下の場合には、車速制限処理を実行する（Ｓ１６０）。この車速制限処理は、車速がＶｔｈに達しないように上限が設けられ、その上限以上の加速が禁止されるものである。なお、排出弁異常フラグは、整備作業者による所定の整備操作によって、０にリセットされる。
【００３１】
以上の処理の結果、オイル排出弁２２が破損、劣化、スラッジの堆積などにより動作不良に陥った場合、クランク室２内のオイルの排出が不十分になりオイルがクランク室２内に溜まって、オイルタンク３内のオイルが減少すると、これに応答して排出弁異常フラグがセットされると共に、警告灯５３が点灯し、且つ車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下になるようにエンジン出力が低下させられる。その結果、車両はその走行が減速されて退避走行に移行することになる。
【００３２】
以上のとおり、本実施形態では、オイル排出弁２２に異常がありオイルタンク３内のオイル量が減少すると、異常検出処理によってオイルタンク３内のオイル量の変化に基づいてオイル排出弁２２の異常が検出されるので、この検出に基づいて潤滑性能の低下を回避することが可能になる。また、その結果としてオイルへの気泡の混入も抑制できる。
【００３３】
また本実施形態では、異常検出処理において、所定時間内におけるオイル量Ｌの変化である偏差ΔＬの絶対値｜ΔＬ｜が、所定のしきい値ΔＬｔｈを上回った場合に、オイル排出弁２２の異常と判定するので、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。
【００３４】
また本実施形態では、異常が検出された場合にＥＣＵ４１がエンジン１を制御して退避走行を行わせる（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）ので、退避走行によって、潤滑性能の低下に起因する弊害を抑制することができる。
【００３５】
また本実施形態では、異常が検出された場合にＥＣＵ４１が警告灯５３を点灯させるので、ユーザが異常の発生をリアルタイムで知ることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。例えば、オイルレベルの低下速度を判別するために、所定時間内のオイルレベル低下量がしきい値を上回った場合に異常と判定したが、所定量のオイルレベル低下が基準時間内にあった場合に異常と判定してもよい。
【００３７】
また上記実施形態では、液面センサ４０として抵抗線式のオイルレベルセンサを使用したが、液面センサとしては他の方式、例えばフロート式、圧電式、サーミスタ式、静電容量式、光学式のものを任意に用いることができる。またオイルレベルを連続的に検出可能なもののほか、１点のオイルレベルを検出するものを複数用いて、互いに異なるオイルレベルからの検出信号の出力の組合せ（例えば、比較的高い第一のオイルレベルが検出されてから、比較的低い第二のオイルレベルが検出されるまでの時間が所定値よりも短い場合に異常と判定する）を利用してもよい。
【００３８】
また上記実施形態では、オイル排出弁をリードバルブとしたが、本発明におけるオイル排出弁はリードバルブ以外の一方向弁など、ピストンの下降時に開くようにされた弁機構であればどのようなものでも採用でき、たとえば、カム機構などによって駆動される機械式のもの、ロータリソレノイド等によって電気的に駆動される電動式のもの、あるいは油圧式のものであってもよい。電動式あるいは油圧式の弁機構を採用する場合には、その開閉を制御するタイミングはクランク軸７の角度を検出するクランク角センサ（不図示）の検出値に基づいて決定してもよいし、クランク室２内あるいはオイルタンク３内の実際の圧力あるいはそれらの推定値に基づいて決定しても良い。また、上記実施形態ではオイルタンク３をクランク室２の下方に設けたが、オイルタンクの位置はクランク室２の側方など任意の位置とすることができる。
【００３９】
また、上記実施形態ではしきい値ΔＬｔｈ，ΔＶを固定値としたが、これらは外気温や運転者の嗜好（例えばスポーツ走行を行うか否か）など、車両の状態に応じた可変値としてもよい。また、上記実施形態では退避走行をエンジン出力および車速の低下ならびに車速制限によって実現したが、本発明における退避走行は、燃料カットによる減筒運転、自動変速機を利用した変速比変更による車速低下、強制的な回転数低下または制限、あるいはこれらの任意の組み合わせによっても実現することができる。
【００４０】
さらに、上記実施形態では警告灯の点灯によって警報出力を行ったが、本発明における警報としては、経路誘導現在位置表示システムのディスプレイ画面表示などの各種の視覚的警報、ならびにブザーによる警報音や音声案内などの各種の聴覚的警報を利用してもよい。さらに、警報出力は車両点検の際に利用される異常情報として所定のダイアグノーシスメモリに記憶してもよく、さらには無線通信回線を介して車外の所定の基地局に対して送信してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では本発明をガソリンエンジンに適用した例について説明したが、本発明は自然着火式のディーゼルエンジンなど、往復動するピストンを有する各種の内燃機関に適用することが可能であり、そのような変形はいずれも本発明の範疇に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るドライサンプ式エンジンの概略構成図である。
【図２】実施形態における連通路を示す斜視図である。
【図３】実施形態における異常検出処理を示すフロー図である。
【図４】実施形態における異常時処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      ドライサンプ式エンジン
２      クランク室
３      オイルタンク
２２      オイル排出弁
２３      連通路
４０      液面センサ
４１      ＥＣＵ
【図１】
2008163855.tif 000003
【図２】
2008163855.tif 000004
【図３】
2008163855.tif 000005
【図４】
2008163855.tif 000006