(57)【要約】【課題】燃料等の希釈流体による潤滑流体の希釈を確実に防止する希釈抑制装置を提供する。【解決手段】潤滑性を有する潤滑流体（潤滑油）と、この潤滑油と混合されて潤滑油の潤滑性を低下させる希釈流体（燃料）との、混合流体を収容する前室３４と、潤滑油と燃料との分子サイズの違いに基づいて前室３４内の燃料を透過させ、潤滑油を透過させないように構成され、混合流体中より燃料を選択的に分離する分離膜３２と、分離膜３２を介し前室３４とは対向した位置に配設され、分離膜３２により分離された燃料を収容する後室３５とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑性を有する潤滑流体と、この潤滑流体と混合されて潤滑流体の潤滑性を低下させる希釈流体との、混合流体を収容する前室と、
潤滑流体と希釈流体との分子サイズの違いに基づいて前記前室内の希釈流体を透過させ、潤滑流体を透過させないように構成され、混合流体中より希釈流体を選択的に分離する分離膜と、
前記分離膜を介し前記前室とは対向した位置に配設され、前記分離膜により分離された希釈流体を収容する後室と、
を備えていることを特徴とする希釈抑制装置。
【請求項２】
前記前室内の混合流体中より希釈流体を前記後室側に分離する分離作用以外時に作用させる手段であって、前記後室の内部圧力を前記前室の内部圧力よりも高める差圧発生手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の希釈抑制装置。
【請求項３】
前記前室内の混合流体中より希釈流体を前記後室側に分離する分離作用時に作用させる手段であって、前記前室の内部圧力を前記後室の内部圧力よりも高める差圧発生手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の希釈抑制装置。
【請求項４】
前記差圧発生手段は、圧送ポンプであって、
前記分離作用時以外と前記分離作用時との双方時において、前記圧送ポンプの圧送方向を反転させることにより共通の圧送ポンプを作動させる前記圧送ポンプの構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の希釈抑制装置。
【請求項５】
前記分離膜は、ゼオライト膜、およびメソポーラス膜のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の希釈抑制装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の希釈抑制装置において、
前記分離膜を支持する多孔質支持体とを有し、
前記前室と前記後室の間に、前記多孔質支持体に前記分離膜を被覆してなる分離壁が設けられていることを特徴とする希釈抑制装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の希釈抑制装置において、
気筒の燃焼室内に前記希釈流体としての燃料が供給されて燃焼により出力を得るととともに、前記潤滑流体としての潤滑油により各部を潤滑する内燃機関に用いられ、
前記内燃機関に使用される異物を含む潤滑油から、潤滑油中に混入した燃料成分を選択的に分離する分離手段を備え、
前記分離手段は、前記分離膜と、前記分離膜を介して区画される前記前室および前記後室とを有していることを特徴とする希釈抑制装置。
【請求項８】
前記分離手段は、
前記内燃機関の潤滑油溜め部、
前記潤滑油溜め部を含む潤滑油経路内に設けられ、潤滑油に含まれる異物を除去する濾過材を有する異物除去装置、および
前記異物除去装置の潤滑油流れの下流側のいずれかに設けられていることを特徴とする請求項７に記載の希釈抑制装置。
【請求項９】
前記分離手段は、前記潤滑油溜め部において、前記潤滑油溜め部の底部より離間して配置されていることを特徴とする請求項８に記載の希釈抑制装置。
【請求項１０】
前記分離手段は、前記異物除去装置において、前記濾過材より潤滑油流れの下流側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の希釈抑制装置。
【請求項１１】
前記燃焼室内に供給される燃料は、軽油、バイオディーゼル燃料、前記軽油と前記バイオディーゼル燃料を混合した混合燃料、ガソリン、前記ガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料のうちのいずれかであることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の記載の希釈抑制装置。
【請求項１２】
前記燃焼室内に供給される燃料は、ガソリンまたは前記ガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料であることを特徴とする請求項１１に記載の希釈抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希釈抑制装置に関し、例えば内燃機関の潤滑流体希釈防止のために希釈流体としての燃料を潤滑流体から分離する内燃機関の濾過装置およびその濾過装置を再生する再生装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、例えば直噴エンジンにおいて、気筒内の燃焼室に燃料を直接噴射すると共に、燃焼室内部はピストンとの焼付き防止のために潤滑油によってピストンの往復動ごとに被膜されるようになっており、潤滑油による被膜に燃料が付着することによりオイルパンなどの潤滑油系統内部に取り込まれるおそれがあった。このため、燃料による潤滑油の希釈を防止する必要があり、特許文献１などの潤滑油希釈防止技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、オイルパン下部に潤滑油を加熱するヒータを設置し、潤滑油と燃料の沸点の差異を利用して燃料成分を潤滑油から分離する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３４００５６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、燃料が混入した潤滑油をヒータで加熱することにより、燃料のみを気化させることは可能である。しかしながら、燃料成分には高沸点の成分も含有しているため、この高沸点の燃料成分が潤滑油中に残留してしまうおそれがある。
【０００５】
これに対して、ヒータで加熱する加熱温度を高めることが分離方法として有効であると考えられる。しかしながら、何の制限もなく加熱温度を上昇させると、潤滑油の劣化を促進させてしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、燃料等の希釈流体による潤滑流体の希釈を確実に防止する希釈抑制装置を提供することにある。
【０００７】
また、別の目的は、燃料等の希釈流体による潤滑流体の希釈を確実に防止するとともに、潤滑流体希釈防止機能を永続的に使用可能にする希釈抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【０００９】
即ち、請求項１乃至１２に記載の発明では、潤滑性を有する潤滑流体と、この潤滑流体と混合されて潤滑流体の潤滑性を低下させる希釈流体との、混合流体を収容する前室と、潤滑流体と希釈流体との分子サイズの違いに基づいて前室内の希釈流体を透過させ、潤滑流体を透過させないように構成され、混合流体中より希釈流体を選択的に分離する分離膜と、分離膜を介し前室とは対向した位置に配設され、分離膜により分離された希釈流体を収容する後室とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、従来技術の如く燃料などの希釈流体と、潤滑油などの潤滑流体との混合流体を加熱して潤滑流体と希釈流体の沸点の差異を利用することなく、潤滑流体と希釈流体の分子サイズの違いに基づいて選択的に分離する分離膜で希釈流体を潤滑流体から分離することができる。したがって、潤滑油などの潤滑流体の加熱による熱劣化を促進することなく、燃料等の希釈流体による潤滑流体の希釈を確実に防止することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の如く、前室内の混合流体中より希釈流体を後室側に分離する分離作用以外時に作用させる手段であって、後室の内部圧力を前室の内部圧力よりも高める差圧発生手段を備えていることが好ましい。
【００１２】
ここで、例えば上記分離膜によって潤滑油中に混入した燃料を選択的に分離する分離過程において、潤滑油に含まれる摩耗粉等の異物が分離膜に付着する可能性がある。異物は燃料および潤滑油の分子サイズに比べて極めて大きいため、分離膜に付着したとしても直接的に分離膜を目詰まりに至らしめることはない。しかしながら、その異物の大きさ故に異物が付着した分離膜の領域は、潤滑油中より燃料成分を選択的に分離する分離機能を失うおそれがある。
【００１３】
即ち、前室内の混合流体中に混入する異物は、希釈流体の分子が通過するように構成された分離膜を通過できず、分離膜の細孔などを通過する希釈流体の流れ作用により、前室側における分離膜の近傍位置へ集積する。
【００１４】
これに対して請求項２に記載の発明では、前室内の混合流体中より希釈流体を後室側に分離する分離作用時の以外時に作用させる手段であって、後室の内部圧力を前室の内部圧力よりも高める差圧発生手段を備えているので、差圧発生手段で前室より高められた後室の内部圧力を利用して、分離膜を通過する後室内の希釈流体の前室側への流れが形成される。
【００１５】
このような差圧発生手段による上記希釈流体の前室側への流れ作用を利用して、上記分離膜の領域に付着した異物等を吹き飛ばすことが可能である。それ故に、上記集積した異物は、前室側における分離膜より遠隔の位置へ分散でき、分離膜の分離能力を回復させることができる。例えば上記分離作用時の以外時に、差圧発生手段によって分離膜の分離能力を再生（回復）する再生作用を行なうことで、分離膜による潤滑流体希釈防止機能を永続的に使用することが可能となる。
【００１６】
また、請求項３に記載の如く、前室内の混合流体中より希釈流体を後室側に分離する分離作用時に作用させる手段であって、前室の内部圧力を後室の内部圧力よりも高める差圧発生手段を備えていることが好ましい。
【００１７】
これにより、分離膜の分離作用による前室の希釈流体の後室側への流れ作用に加えて、
その前室内の希釈流体の後室側へ流れを、差圧発生手段で後室より高められた前室の内部圧力を利用して、促進させることができる。従って、分離膜の分離作用を促進されることができる。
【００１８】
また、上記差圧発生手段は、請求項４に記載の如く、圧送ポンプであって、分離作用時以外と分離作用時との双方時において、圧送ポンプの圧送方向を反転させることにより共通の圧送ポンプを作動させる前記圧送ポンプの構成としたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、上記分離膜の分離作用、および再生作用を行なうために前室と後室の間に特定方向の差圧を発生させる手段、即ち差圧発生手段を、共通の圧送ポンプの圧送方向を切り換えることで対応することができる。したがって、例えば希釈抑制装置のシステムコストの低減が図れる。
【００２０】
また、上記分離膜は、請求項５に記載の如く、ゼオライト膜、およびメソポーラス膜のいずれかであることが好ましい。
【００２１】
これによると、上記分離膜として、ゼオライト膜、およびメソポーラス膜としての例えばメソポーラスシリカ膜を用いることができる。これらの膜は、混合流体（潤滑油、燃料）中より分離対象の特定成分である希釈流体（燃料成分）に応じた大きさの細孔を複数有しており、細孔による分子ふるいおよび吸着性の差を利用して潤滑流体および希釈流体のうち、希釈流体のみを選択的に透過可能である。
【００２２】
また、請求項６に記載の如く、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の希釈抑制装置において、分離膜を支持する多孔質支持体とを有し、前室と後室の間に、多孔質支持体に分離膜を被覆してなる分離壁が設けられていることが好ましい。
【００２３】
これによると、分離膜は、分離膜を支持する多孔質支持体に被覆されて分離壁を成しているので、多孔質支持体の支持により外力に対する分離膜の強度向上が図れる。
【００２４】
そのような分離膜、即ち前室と後室の間を区画する上記分離壁に、前室と後室の間に特定方向の差圧を発生させる差圧発生手段による内部圧力が加えたられても、分離膜の強度を確保することができるので、例えば差圧発生手段による差圧を高めて、分離膜の分離能力および再生能力の少なくともいずれかを高めることが可能である。
【００２５】
また、請求項７乃至１２に記載の如く、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の希釈抑制装置において、気筒の燃焼室内に前記希釈流体としての燃料が供給されて燃焼により出力を得るととともに、前記潤滑流体としての潤滑油により各部を潤滑する内燃機関に用いられ、内燃機関に使用される異物を含む潤滑油から、潤滑油中に混入した燃料成分を選択的に分離する分離手段を備え、分離手段は、前記分離膜と、前記分離膜を介して区画される前記前室および前記後室とを有していることが好ましい。
【００２６】
内燃機関は、燃焼室内に燃料が直接または間接的に噴射供給されると共に、燃焼室の一部を区画形成するピストンの摺動部の焼き付き防止のためにその摺動部に潤滑油を供給するオイルパン等の潤滑油溜め部が設けられている。そのため、燃焼室内に供給された燃料が上記摺動部を介して潤滑油溜め部側へ取り込まれ、潤滑油溜め部内に溜められている潤滑油に混入する。また、潤滑油溜め部内の潤滑油は、内燃機関において上記摺動部以外にも各摺動部群に供給されると共に、それらの摺動部および各摺動部群を潤滑した後は潤滑油溜め部へ回収されるため、潤滑油は、摺動部等の熱により加熱され易い。そのため、燃料の混入により潤滑油が希釈されるのを防止する目的で、例えば潤滑油と燃料の沸点の差を利用するため燃料の混入する潤滑油に、ヒータなどの更に熱を加えることは難しい。
【００２７】
これに対して請求項７乃至１２に記載の発明では、燃料の混入する潤滑油に、ヒータなどで加熱することなく、潤滑流体としての潤滑油と希釈流体としての燃料の分子サイズの違いに基づいて選択的に分離する分離膜で燃料を潤滑油から分離することができる。
【００２８】
また、上記分離手段を配置する部位としては、例えば請求項８乃至１０に記載の如く、上記分離手段が、内燃機関の潤滑油溜め部、潤滑油溜め部を含む潤滑油経路内に設けられ、潤滑油に含まれる異物を除去する濾過材を有する異物除去装置、および異物除去装置の潤滑油流れの下流側のいずれかに設けられていることが好ましい。これにより、内燃機関全体を潤滑する潤滑油経路のうち、潤滑油溜め部、異物を除去する濾過材を有する異物除去装置、異物除去装置の潤滑油流れの下流側のいずれかに適宜設けることで、燃料による潤滑油希釈防止が確実に行なえる。
【００２９】
特に、請求項９に記載の如く、上記分離手段は、潤滑油溜め部において、潤滑油溜め部の底部より離間して配置されていることが好ましい。これにより、摩耗粉等の異物が沈殿し易い上記底部より分離手段を離すので、沈殿の過程で沈降し集積する異物の分離膜への付着を防止することがきる。しかも、潤滑油溜め部という比較的大きなスペースに分離手段を配置するので、分離膜を比較的大きくでき、分離性能の向上が図れる。
【００３０】
また、請求項１０に記載の如く、上記分離手段は、異物除去装置において、濾過材より潤滑油流れの下流側に配置されていることが好ましい。このように分離手段を濾過材より潤滑油流れの下流側に配置することで、分離手段には、濾過材より異物が除去された清浄な潤滑油が供給される。それ故に異物の分離膜への付着を防止することがきる。
【００３１】
また、上記燃焼室内に供給される燃料としては、例えば請求項１１に記載されるように、軽油、バイオディーゼル燃料、軽油とバイオディーゼル燃料を混合した混合燃料、ガソリン、ガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料のうちのいずれかを適宜選択することは可能であるが、請求項１２に記載に記載される燃料が、特に好ましい。
【００３２】
即ち、請求項１２に記載の如き燃料を、ガソリンまたはガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料とする。このように上記燃料をガソリンまたはガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料とした場合、潤滑油との分子サイズの差異を明確にできるため、ガソリンまたはガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料による潤滑油希釈防止が確実に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の希釈抑制装置を、内燃機関の潤滑油濾過装置に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係わる潤滑油濾過装置および潤滑油濾過制御装置を、図１から図８に基づいて説明する。図１は、希釈抑制装置を適用した内燃機関の潤滑油濾過装置のシステム構成を示すもので、内燃機関であるエンジン１は、多気筒（例えば４気筒）エンジンとして説明する。エンジン１には、各気筒２の燃焼室２ｃに燃料を燃料噴射弁５が設けられており、これらの燃料噴射弁５は、図示しないデリバリーパイプを介して、燃料タンク内の燃料が燃料ポンプにより加圧圧送されて供給されて供給される。
【００３５】
上記燃料タンクには、燃料としてガソリンが貯蔵されている。なお、燃料は、ガソリンに限らず、アルコールを混合したガソリン混合燃料であってもよい。
【００３６】
また、吸気管１１は、各気筒２においてピストン２ｂが往復動自在に収容されるシリンダ２ａに接続しており、シリンダ２ａの下方にはエンジンのクランクケースおよびオイルパン４が設置してある。オイルパン４は、ピストン２ｂとシリンダ２ａの間を潤滑する潤滑油（エンジンオイル；以下、オイルと呼ぶ）を貯留するもので、上記クランクケースの底部開口を閉鎖するように設けられる。オイルパン４には、エンジン１の各部を潤滑させるため、適量のオイルが貯留されている。
【００３７】
図１では図示していないが、オイルパン４は、オイルが潤滑機能を果たすため、ポンプ（以下、オイルポンプ）等を用いてオイルパン４に溜められたオイルを吸上げる周知の潤滑回路を備えている。このオイルパン４の下流側の潤滑回路には、上記オイルポンプ、オイル中の摩耗粉等の異物を除去する異物除去装置としてのオイルフィルタなどが設けられている。
【００３８】
シリンダ２ａの上部壁には、図示しない点火プラグが設置され、その両側方には、吸気管１１との間を開閉する吸気弁１２および排気管１４との間を開閉する排気弁１３が配設されている。
【００３９】
上記クランクケースの内部には、ピストン２ｂとシリンダ２ａの間隙から漏れ出たブローバイガスが存在しており、図示しないブローバイ処理を行なう周知機構により、クランクケースから吸気管１１に排出されるようになっている。
【００４０】
なお、ここで、上記ブローバイガス等以外に、シリンダ２ａの壁面に付着した燃料も、ピストン２ｂとシリンダ２ａの間隙から漏れ出る場合がある。漏れ出た燃料または蒸発燃料は、オイルのような高沸点成分の多い液体に比較的溶解し易い。
【００４１】
また上記吸気管１１の上流側には、図示しないエアクリーナが設置されており、エアクリーナに収容されるエアフィルタを経て、清浄な空気（以下、吸入空気）が吸入される。
【００４２】
エアクリーナ下流の吸気管１１には、エアフローセンサが設置され、吸入空気量を検出して、制御手段である制御部（以下、ＥＣＵ）７に出力するようになっている。ＥＣＵ７には、また、スロットルの開度や、エンジンの回転数といったエンジン運転条件を知るための図示しない各種センサが接続され、ＥＣＵ７はこれらセンサの検出結果を基に、エンジンが最適な状態となるように、スロットル、燃料噴射弁５、および点火プラグ等を制御する。その他の機構については通常のエンジンと同様である。
【００４３】
次に、本発明の特徴部分について図１及び図２に従って説明する。図２は、燃料が混入したオイル中から燃料成分を分離する分離部（以下、燃料成分分離部）３を示すものであり、燃料成分分離部３は、オイルパン４の下部のオイル中に配設されている。燃料成分分離部３は、請求範囲に記載の分離手段に相当する。
【００４４】
燃料成分分離部３は、オイル中の特定成分、ここでは、燃料（ガソリン）が混入したオイル中から燃料成分を選択的に分離することにより、燃料によるオイル希釈を防止する機能を備えている。図１に示すように、燃料成分分離部３には、燃料成分回収配管６１、ポンプ６、および燃料導出配管６２が接続されており、分離された燃料成分は、燃料成分分離部３に接続する燃料成分回収配管６１から回収され、ポンプ６を介して、燃料導出配管６２より吸気管１１に還流される。
【００４５】
燃料成分回収配管６１の下流側の端部には、燃料成分分離部３の内部（燃料が混入したオイルが供給されている前室３４）と外部（分離した燃料成分を一時的に貯留する後室３５）の間に差圧を印加するポンプ６を備えており、ポンプ６で発生する外部と内部との圧力差である差圧力を調整する差圧制御手段となる制御部７にて、燃料成分の分離と回収が制御されるようになっている。
【００４６】
制御部７には、前述したエンジン状態を検出するための各種センサ以外に、オイルパン４内に貯留されているオイルの温度を検出するオイル温度センサ（潤滑油温度検出手段）や、オイル成分を分析するためのオイル成分検出センサ（潤滑油成分分析手段）の信号が入力される。
【００４７】
ポンプ（以下、減圧ポンプとも呼ぶ）６は、加圧および減圧することが可能な周知構造のポンプであり、ここでは燃料成分分離部３の内部（後室３５）を減圧して負圧を印加するものである。このポンプ６は、請求範囲に記載の差圧発生手段に相当する。また、ポンプ６は、請求範囲に記載の圧送ポンプに相当するものであって、分離作用時以外と分離作用時との双方時において、圧送ポンプの圧送方向を反転させることにより双方時での作動する共通の圧送ポンプをなすものである。
【００４８】
次に、燃料成分分離部３の詳細を、図２から図４に従って説明する。燃料成分分離部３は、図２に示すように、オイルパン４内の左右側壁間に架け渡すように配設したパイプ状の多孔質支持体３３と、その外周壁に積層形成され、燃料成分を選択的に透過させる分離膜である燃料成分分離膜３２とからなる成分分離壁３１を備えている。
【００４９】
成分分離壁３１は、一端側がオイルパン４の右側壁に保持固定され、他端側は右側壁に開口する燃料成分回収配管６１に連結固定される。オイルパン４内には、上記ピストン２ｂとシリンダ２ａの間隙から漏れ出た燃料がオイルに溶解されている。これにより、オイルパン４内空間は、成分分離壁３１によって２室に区画され、成分分離壁３１の外周側の室は、エンジン１の潤滑に使用される異物を含むオイルが供給される前室３４となり、成分分離壁３１の内周側の室は、成分分離壁３１を通過した燃料成分を一時貯留させる後室３５となる。後室３５は、低圧側通路として燃料成分回収配管６１およびポンプ６を介して、吸気管１１に至る燃料成分導出配管６２に連通している。
【００５０】
ここで、前室３４に流入する燃料が混入したオイルは、オイルパン４内に貯留されている故に、ほぼ大気圧であり、一方、後室３５は、ポンプ６により減圧され、所定の負圧力（本実施例では、３０Ｐａ）が印加されている。従って、制御部７によりポンプ６を減圧駆動させることで、成分分離壁３１の内外の圧力差を利用してオイル中の燃料成分を通過させ、前室３４から後室３５へ分離することが可能となる。
【００５１】
ポンプの所定の負圧力と燃料成分分離膜３２による分離能力（分離速度）は、図５に示すようになっており、ポンプ６の減圧駆動が停止すると、成分分離壁３１内外の圧力差がなくなり、燃料成分の分離を停止させることができる。
【００５２】
図３に、成分分離壁３１の詳細構造を示す（図３は図２のII部拡大図）。成分分離壁３１の内周壁となる多孔質支持体３３は、例えば、ムライト等のセラミックスやステンレス等の金属からなる多孔質パイプで、燃料成分が容易に通過可能な大きさの多数の細孔３３ａを有している。細孔３３ａの大きさは、通常、１０ｎｍ〜１００μｍ程度とし、燃料成分分離膜３２の細孔３２ａに比較して大きく形成されている。多孔質セラミックスとして、例えばムライトを用いると安価であり製作コストの低減が可能である。多孔質金属としては、例えば、微細な金属線をメッシュ構造としたもの、微細な金属ファイバーによる多孔体等が用いられる。
【００５３】
成分分離壁３１の外周壁となる燃料成分分離膜３２は、多孔質支持体３３の外周面の全面を被って形成される。図４に詳細構造を示すように（図４は図３のIV部拡大図）、燃料成分分離膜３２の細孔３２ａの大きさは、通常、口径が０．３〜１０ｎｍ程度の大きさの細孔である。分子ふるいにより分離する場合はオイル成分の大きさよりも小さく、吸着性の差で分離する場合は、オイル成分の大きさよりも大きくすることもできる。分子ふるいや吸着性の差で、燃料が混合したオイルから燃料成分のみを分離する。
【００５４】
このような燃料成分分離膜３２としては、例えば、ゼオライト膜（ＮＡ−Ｘ、ＮＡ−Ｙ、Ｔ型等）、またはメソポーラス膜としてのメソポーラスシリカ膜等が好適に使用できる。燃料成分分離膜３２を、多孔質支持体３３の外周表面に形成する手段としては、水熱合成による結晶成長を利用することができ、例えば、多孔質支持体３３の壁厚を０．５〜３ｍｍ程度とした場合、燃料成分分離膜３２は１〜５０μｍ程度の厚さとするのがよい。
【００５５】
図６は、本願発明の成分分離壁３１の分離膜３２によるオイルと燃料成分とを分離する分離原理を説明する図であって、分子の大きさを表す炭素数の数と沸点との関係を示すグラフである。燃料であるガソリンは、石油（原油）より沸点範囲が３０〜２００°Ｃ程度のものに精製され、その分子の大きさは、炭素原子の数（以下、炭素数）で４〜１０程度の範囲にある。また、オイルは、沸点が３００°Ｃ以上の高沸点範囲にあり、オイルの炭素数は少なくとも２０以上はあるものである。
【００５６】
そこで、燃料成分分離膜３２の分子ふるい機能を図６に示すごとく、燃料成分の炭素数の上限とオイルの炭素数の下限との間に設定することで、燃料成分を透過させ、オイルを不透過にすることができる。それ故に、オイルパン４内のオイル温度に関係なく、燃料成分分離部３の内部（後室３５）に燃料成分を選択的に透過させることができる。
【００５７】
一方、図１２はオイルと燃料の沸点の差を利用する比較例が示されており、比較例は例えばオイルパンに貯留されているオイルを加熱するヒータを備えるものであり、燃料成分をオイルから分離するために、オイルの加熱温度を燃料成分の沸点以上に設定する必要がある。しかしながら、オイル自体を加熱することは、燃料による希釈におけるオイル劣化とは別に、熱によるオイル劣化が生じるため、ヒータによる上記加熱温度には限界があり、結果として、図１２に示すように、燃料（ガソリン）成分のうちの高沸点成分は揮発せず、オイルから分離できないものがオイル中に残留してしまうことになる。
【００５８】
これに対し、燃料成分分離部３は、熱によるオイル劣化を生じることなく、オイルから燃焼成分を確実に分離する分離能力を有するものである。
【００５９】
図７のフローチャートにより、制御部７にて実行される潤滑油濾過システムの動作について、図１から図６を参照しながら説明する。
【００６０】
まず、Ｓ（ステップ）１００にて、エンジン１が始動されると、Ｓ１１０でオイルパン４内に設置されたオイル温度センサ７１によりオイル温度Ｔｏが測定される。Ｓ１２０では、測定したオイル温度Ｔｏが所定温度（以下、規定温度値）Ｔｏａ以上（Ｔｏ≧Ｔｏａ）か否かを判定する。オイル温度Ｔｏが規定温度値Ｔｏａ以上であると判定されると、Ｓ１３０に進んでオイル成分検出センサ７２によりオイル成分が測定され、Ｓ１４０へ移行する。
【００６１】
一方、オイル温度Ｔｏが規定温度値Ｔｏａ未満であると判定されると、Ｓ１６０へ移行する。
【００６２】
Ｓ１４０では、測定されたオイル成分（以下、オイル成分測定値）が所定値（以下、燃料分規定値）以上か否かを判定する。燃料分規定値は、オイル中に混入した燃料成分を分離する分離動作をするための閾値であり、燃料成分がオイルの潤滑機能を阻害するほど希釈された希釈度（以下、限界希釈度）に在るかには関係なく適宜設定することが可能なものであり、上記限界希釈度に余裕率を考慮した規定値であることが好ましい。本実施例では、上記燃料分規定値は、所定の希釈度に相当するに設定されている。
【００６３】
オイル成分測定値が燃料分規定値以上であると判定されると、Ｓ１５０に進んでポンプ６を減圧運転する（以下、減圧運転するポンプ６の回転方向を正転と呼ぶ）。これにより、燃料成分分離部３の内部（後室３５）に負圧（３０Ｐａ）が印加され、前室３４のほぼ大気圧にあるオイル中の燃料成分が、成分分離壁３１の燃料成分分離膜３２および多孔質支持体３３を順に通過して、後室３５へ移動する。
【００６４】
後室３５に溜まった燃料成分は、燃料成分回収配管６１およびポンプ６を経由して燃料成分導出配管６２から吸気管１１に回収されて燃焼室２ｃに供給される。このように回収された燃料成分は、外部へ排出されることなく、エンジン１で消費される。
【００６５】
なお、Ｓ１５０の制御処理においては、減圧運転するポンプ６の駆動時間を予め所定時間に設定してもよいし（図８参照）、減圧運転のためのポンプ６を駆動動作をさせるというものであってもよい。Ｓ１５０の制御処理後は、いずれも再びＳ１３０及びＳ１３０の制御処理にて、上記希釈度の改善レベルを判定し、ポンプ６の減圧運転を行うか否かを決めるからである。
【００６６】
一方、オイル成分測定値が燃料分規定値未満であると判定されると、Ｓ１７０へ移行する。
【００６７】
次に、Ｓ１６０、およびＳ１７０からＳ１９０の制御処理は、燃料成分分離膜３２の分離機能を再生させるための再生運転（以下、分離膜再生運転）を行うものである。
【００６８】
ここで、燃料成分分離膜３２によってオイル中に混入した燃料成分を選択的に分離する分離過程において、オイルに含まれる摩耗粉等の異物が燃料成分分離膜３２に付着する可能性がある。異物は燃料成分およびオイル成分の分子サイズに比べて極めて大きいため、燃料成分分離膜３２に異物が付着したとしても直接的に燃料成分分離膜３２を目詰まりに至らしめることはない。しかしながら、その異物の大きさ故に異物が付着した燃料成分分離膜３２の領域即ち成分分離壁３１の領域は、オイル中より燃料成分を選択的に分離する分離機能を失うおそれがある。
【００６９】
そのため、上記成分分離壁３１の領域に異物が付着する場合、あるいは分離作動時間の累積時間、エンジンの運転経過時間などの運転時間等より異物の付着が予想される場合において、燃料成分分離部３の分離機能を初期の性能に回復させるために、燃料成分分離部３の上記分離膜再生運転を実施することが好ましい。
【００７０】
上記Ｓ１６０の制御処理では、エンジン１の始動時、エンジン1の低温時即ちオイル温度Ｔｏが比較的低い状態（Ｔｏ＜Ｔｏａ）にあるときに、制御部７によってポンプ６の回転方向を逆転させ、ポンプ６を加圧駆動させる。これによって燃料成分分離部３の分離膜再生運転を実施する。
【００７１】
具体的には、Ｓ１６０にてポンプ６の回転方向を逆転させ、加圧駆動させ、燃料成分分離部３の内部（後室３５）に正圧を印加する。駆動させる時間は、所定時間（Ｔ０）に設定されている。Ｓ１６０の制御処理後は、Ｓ１１０に進むので、エンジン１の始動時において、オイル温度Ｔｏが規定温度値Ｔｏａに達するまでの間は、分離膜再生運転が継続して実施される（図８参照）。
【００７２】
また、上記Ｓ１７０からＳ１９０の制御処理では、エンジン1の高温時即ちオイル温度Ｔｏが比較的高い状態（Ｔｏ≧Ｔｏａ）にあるときには、制御部７によって、ある再生運転条件を満足することを条件として、一時的に分離膜再生運転を許可するものである。
【００７３】
ここで、ある再生運転条件とは、オイル成分測定値が、所定の希釈度に相当する燃料分規定値より低い状態が所定経過時間継続している条件とする。このような状態では、エンジン１に悪影響を与える限界希釈度に比べて、現在の希釈度が十分に低い状態で安定していると考えられるからである。従って、一時的に上記分離膜再生運転を実施することで、エンジン１に悪影響を与えない範囲で、上記分離膜再生運転を行なうことができる。
【００７４】
具体的には、Ｓ１７０にて上記再生運転条件を満足している間の経過時間を測定し、Ｓ１８０に進んで経過時間が所定時間Ｔ１以上か否かを判定する。上記再生運転条件に係わる経過時間が、所定時間Ｔ１未満であると判定されると、再生運転条件を満足していないと判断し、Ｓ１３０に戻って待機する。
【００７５】
一方、上記再生運転条件に係わる経過時間が、所定時間Ｔ１以上であると判定されると、再生運転条件を満足していると判断し、Ｓ１９０へ進む。Ｓ１９０では、図８に示す如く予め決められた所定時間Ｔ２のみ、ポンプ６の加圧運転を行った後、Ｓ１３０に戻って待機する。
【００７６】
本実施形態では、エンジン１に使用される異物を含むオイルから、オイル中に混入した燃料成分を選択的に分離する燃料成分分離部３が、オイルパン４内に設けられており、燃料成分分離部３は、オイル成分と燃料成分の分子の大きさに基づいて選択的に分離する燃料成分分離膜３２を備えている。
【００７７】
これにより、従来技術の如くオイルを加熱してオイル成分と燃料成分の沸点の差異を利用することなく、オイル成分と燃料成分の分子の大きさに基づいて選択的に分離する燃料成分分離膜３２で、燃料成分をオイルから分離することができる。したがって、オイルの熱による劣化を促進することなく、燃料によるオイル希釈を確実に防止することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、上記成分分離膜３２は、特定成分を透過可能なゼオライト膜、およびメソポーラスシリカ膜などのメソポーラス膜のいずれかであることが好ましい。
【００７９】
これによると、特定成分である燃料成分を透過してオイルから分離する機能を有する膜として、ゼオライト膜、およびメソポーラスシリカ膜等を用いることができる。これらの膜は、分離対象の燃料成分に応じた大きさの細孔３２ａを複数有しており、細孔３２ａによる分子ふるいおよび吸着性の差を利用して潤滑油および燃料成分のうち、燃料成分のみを選択的に透過させられる。
【００８０】
また、本実施形態では、上記燃料成分分離部３は、燃料成分分離膜３２と、燃料成分分離膜を支持する多孔質支持体３３とを有し、多孔質支持体３３に燃料成分分離膜３２を被覆してなる成分分離壁３１とを備えており、燃料成分分離部３の外部と内部、即ち成分分離壁３１の前室３４と後室３５の間に差圧を発生させるポンプ（減圧ポンプ）６を更に備えていることが好ましい。
【００８１】
これによると、燃料成分分離膜３２は、燃料成分分離膜３２を支持する多孔質支持体３３に被覆されて成分分離壁３１を形成しているので、多孔質支持体３３の支持により外力に対する燃料成分分離膜３２の強度向上が図れる。しかも、上記成分分離壁３１で区画された前室３４と後室３５の間に差圧を発生させるポンプ６を備えているので、差圧を利用して、オイル中から燃料成分を選択的に分離する分離能力を高めることができる。
【００８２】
また、上記前室３４と後室３５の間に差圧を発生させるポンプ６は、負圧を発生するものであり、その負圧源は、減圧および加圧可能なポンプを用いることができる。これよると、成分分離壁３１を通過してオイル中から分離された燃料成分を一時貯留させる後室３５に負圧を加えることにより、分離された燃料成分を後室３５内で気化させることが可能である。このように分離された燃料成分を気化させることにより、回収した気化燃料を、外部へ排出することなく、例えば吸気管１１へ還流させることにより、エンジン１の出力のための回収エネルギーとして利用することが可能である。
【００８３】
なお、上記負圧を発生するものとしては、このようなポンプ６に限らず、エンジン１において空気を吸入するときの吸入負圧を用いることができる。しかも、上記ポンプおよび吸入負圧は、エンジン１にて容易に入手できる負圧源である。
【００８４】
また、本実施形態において、燃料によるオイルの希釈度を検出するための、オイル成分を分析するオイル成分検出センサ７２を備えており、制御部７によって、上記燃料成分分離部３は、オイル成分検出センサ７２の信号による希釈度に係る情報に基づいてオイル中に混入した燃料成分を選択的に分離することが好ましい。
【００８５】
これにより、燃料成分分離部３がオイルの希釈度に関係なく無制限に稼動することはない。したがって、燃料成分分離部３即ち燃料成分分離膜３２による潤滑油希釈防止機能の寿命向上が図れる。
【００８６】
また、本実施形態では、上記ポンプ６を駆動する制御部７の制御手段において、オイルから燃料成分を分離する際に前室３４と後室３５の間に印加する差圧方向（負圧）とは、逆方向に差圧（正圧）を印加する再生運転手段とを備えていることが好ましい。
【００８７】
これによると、燃料成分分離膜３２によって分離された後室３５内の燃料成分を利用して、上記燃料成分分離膜３２の領域に付着した異物を吹き飛ばすことが可能である。これにより、燃料成分分離膜３２の分離機能を初期の状態に再生することができる。したがって、燃料によりオイル希釈がエンジンへ悪影響を及ぼさない範囲で、再生運転をすることにより、燃料成分分離膜３２のオイル希釈防止機能を永続的に使用することが可能である。
【００８８】
また、上記制御部７の制御手段において、エンジンの運転状態（運転条件）が、始動時、およびオイル温度Ｔｏが規定温度値Ｔｏａ以下である低温時の少なくともいずれかであるとき、再生運転条件を満足していると判定する再生運転判定手段を備えていることが好ましい。
【００８９】
これによると、上記再生運転手段は、エンジン１が、始動時、および潤滑油の温度が所定温度以下である低温時の少なくともいずれかの運転条件にあるとき、再生運転判定手段によってその運転条件が再生運転条件を満足していると判定するので、その運転条件の期間中に再生運転を適宜行なうことができる。したがって不必要に再生運転を行なうことはない。
【００９０】
なお、上記再生運転条件を満足する運転条件を、上記始動時および低温時とするのは、エンジン１においてオイル希釈の影響が比較的小さい運転条件であるからである。
【００９１】
また本実施形態において、上記再生運転条件としては、上記再生運転判定手段においては、エンジン１の運転条件が規定温度値Ｔｏａ以上にある高温時であるとき、一時的に再生運転条件を満足していると判定してもよい。
【００９２】
これにより、オイル希釈によるエンジン１への悪影響を及ぼさない範囲で、エンジン１が高温時の運転期間中に、一時的に再生運転を適宜行なうことができる。
【００９３】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００９４】
第２の実施形態を図９に示す。第２の実施形態は、燃料成分分離膜３２の分離機能を再生する再生手段として、燃料成分分離膜３２を振動させる振動印加手段８とを具備する一例を示すものである。
【００９５】
図９に示すように、振動印加手段８は、燃料成分分離部３と、オイルパン４の底部との間に配置されている。
【００９６】
これによると、異物は燃料成分分離膜３２に付着しているだけであるので、燃料成分分離膜３２を振動印加手段によって振動させることで、異物が付着した燃料成分分離膜３２の領域から、異物を振り落とすことができる。したがって、上記分離過程、非分離過程に係らず、異物が付着するおそれのある燃料成分分離膜３２から異物を取り除くことができる。
【００９７】
なお、上記再生手段において、この振動印加手段８と、ポンプ６で後室３５に正圧を印加する上記再生運転手段とを併用することが好ましい。これにより、燃料成分分離膜３２の分離機能を再生するための再生運転を、比較的短時間で行なうことができる。したがって、オイル希釈によるエンジン１への悪影響を及ぼさない範囲で、燃料成分分離部３によるオイル希釈防止機能を繰り返し再生させて、オイル希釈防止機能を確実に永続使用することができる。
【００９８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態を図１０に示す。第３の実施形態は、上記燃料成分分離部３を、オイルパン４の底部から離して配置する一例を示すものである。
【００９９】
図１０に示すように、オイルパン４において、底部の底壁４ａより所定高さｈだけ離間して配置している。これにより、摩耗粉等の異物が沈殿し易い上記底部側の底壁４ａより、燃料成分分離部３を引き離して配置するので、沈殿した異物が、燃料成分分離部３即ち燃料成分分離膜３２へ付着するのを防止することがきる。しかも、オイルパン４という比較的大きなスペースに燃料成分分離部３を配置するので、燃料成分分離膜３２を比較的大きくでき、分離性能の向上が図れる。
【０１００】
（第４の実施形態）
第４の実施形態を図１１に示す。第４の実施形態は、上記燃料成分分離部３を配置する部位を、オイルパン４を含む潤滑油回路において、オイルフィルタ４３内とする一例を示すものである。
【０１０１】
図１１に示すように、オイルパン４は、オイルが潤滑機能を果たすため、オイルポンプ４２等を用いてオイルパン４に溜められたオイルを吸上げる周知の潤滑回路６１を備えている。このオイルパン４の下流側の潤滑回路６１の各潤滑経路６１ａ、６１ｂ、６１ｃには、上記オイルポンプ４２と、オイル中の摩耗粉等の異物を除去する異物除去装置としてのオイルフィルタ４３などが設けられている。
【０１０２】
ここで、上記分離手段を配置する部位としては、例えばオイルパン４、上記潤滑回路６１に設けられ、オイルフィルタ４３、およびオイルフィルタ４３の下流側のいずれかを適宜選択することは可能であるが、オイルフィルタ４３内に配置することが、特に好ましい。
【０１０３】
これによれば、オイルフィルタ４３は異物を除去するものであるので、オイルフィルタ４３内に配置することにより、燃料成分分離部３の前室に相当するオイルフィルタ４３内には、清浄なオイルが存在している。それ故に異物の燃料成分分離膜３２への付着を防止することがきる。
【０１０４】
また、燃料成分分離部３を配置するオイルフィルタ４３内において、オイルフィルタ４３に内蔵される濾過材より下流側に配置されていると更によい。オイルフィルタ４３内の濾過材で異物が除去された直後であり、最も清浄なオイルが存在しているからである。
【０１０５】
（他の実施形態）
以上説明した本実施形態では、オイル中に混入する燃料としては、ガソリンを例に説明した。燃料は、これに限らず、軽油、バイオディーゼル燃料、軽油とバイオディーゼル燃料を混合した混合燃料、ガソリン、ガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料のうちのいずれであってもよい。
【０１０６】
なお、上記燃料において、ガソリン、またはガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料が特に好適である。このように上記燃料をガソリンまたは上記ガソリン混合燃料とした場合、オイル成分との分子サイズの差異を明確にできるため、ガソリンまたはガソリンにアルコールを含有するガソリン混合燃料による潤滑油希釈防止が確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１の実施形態の希釈抑制装置を適用した内燃機関の潤滑油濾過装置のシステム構成を示す全体概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における分離部の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】図２に示した分離部の一部拡大した断面図である。
【図４】図３に示した拡大図において更に一部拡大した断面図である。
【図５】図３中の成分分離壁に印加する差圧と燃料成分の分離性能との関係を模式的に示すグラフである。
【図６】図３中の成分分離壁の分離膜による潤滑油と燃料成分とを分離する分離原理を説明する図であって、分子の大きさを表す炭素数の数と沸点との関係を示すグラフである。
【図７】第１の実施形態の希釈抑制装置を適用した内燃機関の潤滑油濾過装置を制御する方法の一例を示したフローチャートである。
【図８】図７中の制御方法を実施することで得られる上記潤滑油濾過装置の作動の一例を示したタイムチャートである。
【図９】第２の実施形態の希釈抑制装置を適用した内燃機関の潤滑油濾過装置のシステム構成を示す全体概略構成図である。
【図１０】第３の実施形態に係わる分離部を配置する部位の一例を示す模式的構成図である。
【図１１】第４の実施形態に係わる分離部を配置する部位の一例を示す模式的構成図である。
【図１２】比較例による潤滑油と燃料成分とを分離する分離方法を説明する図であって、分子の大きさを表す炭素数の数と沸点との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  エンジン
２  気筒
２ａ  シリンダ
２ｂ  ピストン
２ｃ  燃焼室
３  分離部（分離手段）
３１  成分分離壁（分離壁）
３２  燃料成分分離膜（分離膜）
３３  多孔質支持体
３４  前室
３５  後室
４  オイルパン（潤滑油溜め部）
４１  潤滑油経路（潤滑油回路）
４２  オイルポンプ
４３  オイルフィルタ（異物除去装置）
５  燃料噴射弁
６  ポンプ（圧送ポンプ）
１１  吸気管
６１  燃料成分回収配管
６２  燃料成分導出配管
７  制御部（ＥＣＵ、制御手段）
７１  オイル温度センサ（潤滑油温検出手段）
７２  オイル成分検出センサ（潤滑油成分分析手段）
【図１】
2008280986.tif 000003
【図２】
2008280986.tif 000004
【図３】
2008280986.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008280986.tif 000009
【図８】
2008280986.tif 000010
【図９】
2008280986.tif 000011
【図１０】
2008280986.tif 000012
【図１１】
2008280986.tif 000013
【図１２】
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