(57)【要約】【課題】エンジンオイルの劣化を抑制することが可能な内燃機関のオイル浄化装置を提供すること。【解決手段】本発明は、アルコールを含む燃料を使用する内燃機関のオイル浄化装置であって、内燃機関の各部の潤滑に用いられるエンジンオイルが流れる循環経路２０に設けられたアニオン性イオン交換体を含む第１浄化部２２と、第１浄化部２２に対して循環経路２０の下流側に設けられたカチオン性イオン交換体を含む第２浄化部２４と、を備える内燃機関のオイル浄化装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールを含む燃料を使用する内燃機関のオイル浄化装置であって、
前記内燃機関の各部の潤滑に用いられるエンジンオイルが流れる循環経路に設けられたアニオン性イオン交換体を含む第１浄化部と、前記第１浄化部に対して前記循環経路の下流側に設けられたカチオン性イオン交換体を含む第２浄化部と、を備えることを特徴とする内燃機関のオイル浄化装置。
【請求項２】
前記循環経路が分岐した第１流路と第２流路とのどちらを前記エンジンオイルが流れるかの切替えをする第１切替え手段と、
前記第１切替え手段を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記エンジンオイルの温度が所定の適正温度範囲内である場合、前記エンジンオイルは前記第１浄化部と前記第２浄化部とが設けられた前記第１流路を流れ、前記所定の適正温度範囲外である場合、前記エンジンオイルは前記第２流路を流れるように前記第１切替え手段を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のオイル浄化装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記エンジンオイルが前記第１流路を流れるように前記第１切替え手段を制御した後、所定の時間が経過した場合に、前記エンジンオイルが前記第２流路を流れるように前記第１切替え手段を制御することを特徴とする請求項２記載の内燃機関のオイル浄化装置。
【請求項４】
前記第１浄化部と前記第２浄化部との間の前記第１流路に一端が接続し他端が前記第２流路に接続する第３流路と前記第１流路との接続部に設けられた第２切替え手段を備え、
前記制御部は、前記エンジンオイルが、前記第１浄化部のみ、前記第２浄化部のみ、および前記第１浄化部と前記第２浄化部との両方のいずれかを流れるように前記第２切替え手段を制御することを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関のオイル浄化装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記エンジンオイルの温度が前記所定の適正温度範囲よりも高い場合、前記エンジンオイルが前記第３流路を介して前記第２浄化部にのみ流れるように前記第２切替え手段を制御することを特徴とする請求項４記載の内燃機関のオイル浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコールを含む燃料を用いた内燃機関のオイル浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンにエタノールなどのアルコールを混合した燃料を使用するフレキシブルフューエル車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｉｅｃｌｅ）が開発されている。このＦＦＶ車は、アルコールを使用可能なアルコール対応エンジンを備えていて、アルコールとガソリンを選択的に使用するものや、アルコールとガソリンを所定割合で混合して使用するもの等が知られている。
【０００３】
また、従来から、エンジンの潤滑および冷却にはエンジンオイルが用いられている。エンジンオイルは、例えばエンジンの下部に設けられたオイルパンに貯留され、オイルポンプによってエンジン各部に供給される。エンジン各部を循環したエンジンオイルは、オイルパン内に滴下する。オイルパン内に滴下したエンジンオイルは、再度オイルポンプによってエンジン各部に循環される。この間、エンジンオイルはエンジン各部から熱を受け取って各部を冷却する。また、エンジンオイルは、エンジン各部で油膜を形成して各部品間の潤滑を促進すると共に、部品の酸化を防止するなどの役目もある。
【０００４】
エンジン各部を循環したエンジンオイルには不純物が混入する。この不純物を取り除くために、エンジンオイルが流れる循環経路にオイルフィルターを設けている。例えば、オイルフィルター内にイオン交換樹脂を配置し、エンジンオイルがオイルフィルターを通過する際に、イオン交換樹脂に結合していた添加剤がエンジンオイル中に放出されることで、エンジンオイルの劣化を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
アルコールを含む燃料を用いる内燃機関では、アルコール燃焼後に蟻酸や酢酸などが発生し、エンジンオイル中に蟻酸や酢酸などが混入してしまうことが生じている。これにより、エンジン各部が酸化劣化、溶損することが起こっている。
【０００７】
また、オイルフィルター内にイオン交換体を配置し、エンジンオイル内の不純物を除去する方法において、イオン交換体に例えばカチオン性イオン交換樹脂を用いると、エンジンオイル中の蟻酸や酢酸に起因してエステル化反応が起こり、水が発生してしまう。これにより、エンジンオイルが劣化してしまうという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、エンジンオイルの劣化を抑制することが可能な内燃機関のオイル浄化装置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】
【０００９】
上記目的は、アルコールを含む燃料を使用する内燃機関のオイル浄化装置であって、前記内燃機関の各部の潤滑に用いられるエンジンオイルが流れる循環経路に設けられたアニオン性イオン交換体を含む第１浄化部と、前記第１浄化部に対して前記循環経路の下流側に設けられたカチオン性イオン交換体を含む第２浄化部と、を備えることを特徴とする内燃機関のオイル浄化装置によって達成できる。これによれば、第１浄化部に含まれるアニオン性イオン交換体でエンジンオイル中の蟻酸イオンや酢酸イオンを除去できるため、蟻酸イオンや酢酸イオンを含んだエンジンオイルが第２浄化部に含まれるカチオン性イオン交換体を流れることを抑制できる。このため、カチオン性イオン交換体でのエステル化反応、即ち脱水縮合反応を抑制でき、エンジンオイルの劣化を抑制できる。
【００１０】
上記構成において、前記循環経路が分岐した第１流路と第２流路とのどちらを前記エンジンオイルが流れるかの切替えをする第１切替え手段と、前記第１切替え手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記エンジンオイルの温度が所定の適正温度範囲内である場合、前記エンジンオイルが前記第１浄化部と前記第２浄化部とが設けられた前記第１流路を流れ、前記所定の適正温度範囲外である場合、前記エンジンオイルが前記第２流路を流れるように前記第１切替え手段を制御する構成とすることができる。この構成によれば、アニオン性およびカチオン性イオン交換体の耐熱温度以上の温度のエンジンオイルが、アニオン性およびカチオン性イオン交換体を流れることを抑制できるため、アニオン性およびカチオン性イオン交換体の劣化を抑制できる。また、アニオン性およびカチオン性イオン交換体のイオン交換効率の高い温度域のエンジンオイルのみが、アニオン性およびカチオン性イオン交換体を流れるようにできるため、エンジンオイルの浄化を効率よく行え、アニオン性およびカチオン性イオン交換体の劣化を抑制できる。
【００１１】
上記構成において、前記制御部は、前記エンジンオイルが前記第１流路を流れるように前記第１切替え手段を制御した後、所定の時間が経過した場合に、前記エンジンオイルが前記第２流路を流れるように前記第１切替え手段を制御する構成とすることができる。この構成によれば、エンジンオイルが必要以上にアニオン性およびカチオン性イオン交換体を流れることを抑制できるため、アニオン性およびカチオン性イオン交換体の劣化を抑制できる。
【００１２】
上記構成において、前記第１浄化部と前記第２浄化部との間の前記第１流路に一端が接続し他端が前記第２流路に接続する第３流路と前記第１流路との接続部に設けられた第２切替え手段を備え、前記制御部は、前記エンジンオイルが、前記第１浄化部のみ、前記第２浄化部のみ、および前記第１浄化部と前記第２浄化部との両方のいずれかを流れるように前記第２切替え手段を制御する構成とすることができる。この構成によれば、エンジンオイルがアニオン性イオン交換体のみを流れるか、カチオン性イオン交換体のみを流れるか、アニオン性イオン交換体とカチオン性イオン交換体との両方を流れるか、フレキシブルに選択することができる。
【００１３】
上記構成において、前記制御部は、前記エンジンオイルの温度が前記所定の適正温度範囲よりも高い場合、前記エンジンオイルが前記第３流路を介して前記第２浄化部を流れ、且つ、前記第１浄化部を流れないように前記第２切替え手段を制御する構成とすることができる。この構成によれば、アニオン性イオン交換体の劣化を抑制しつつ、カチオン性イオン交換体の利用時間を増加できるため、エンジンオイルをより浄化させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジンオイルの劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係る内燃機関のオイル浄化装置を含むエンジンの概略構成を説明するブロック図である。
【図２】図２は、エンジンオイルの温度が低温から高温に変化する場合での、実施例１に係る内燃機関のオイル浄化装置が有するＥＣＵの制御を示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は、エンジンオイルの温度が低温から高温に変化する場合での、第１浄化部と第２浄化部とにおけるエンジンオイルの温度を示す図であり、図３（ｂ）は、第１浄化部と第２浄化部とを流れるエンジンオイルの流量を示す図である。
【図４】図４は、エンジンオイルの温度が高温から低温に変化する場合での、実施例１に係る内燃機関のオイル浄化装置が有するＥＣＵの制御を示すフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は、エンジンオイルの温度が高温から低温に変化する場合での、第１浄化部と第２浄化部とにおけるエンジンオイルの温度を示す図であり、図５（ｂ）は、第１浄化部と第２浄化部とを流れるエンジンオイルの流量を示す図である。
【図６】図６は、アニオン性イオン交換体で行われるイオン交換を説明する図である。
【図７】図７は、エンジンオイルのｐＨの変化を調べた実験結果である。
【図８】図８は、エンジンオイルの粘度の変化を調べた実験結果である。
【図９】図９は、蟻酸や酢酸を含むエンジンオイルがカチオン性イオン交換体を流れた場合の課題を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施例２に係る内燃機関のオイル浄化装置を含むエンジンの概略構成を説明するブロック図である。
【図１１】図１１は、エンジンオイルの温度が低温から高温に変化する場合での、実施例２に係る内燃機関のオイル浄化装置が有するＥＣＵの制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、エンジンオイルの温度が高温から低温に変化する場合での、実施例２に係る内燃機関のオイル浄化装置が有するＥＣＵの制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る内燃機関のオイル浄化装置１８を含むエンジン１０の概略構成を説明するブロック図である。図１のように、エンジン１０は、オイルパン１２と、オイルポンプ１４と、ピストンやクランクシャフトなどのエンジンの各部１６と、オイル浄化装置１８と、エンジンオイルが循環する循環経路２０と、を有する。なお、オイルパン１２の代わりにオイルタンクを有する場合でもよい。
【００１８】
オイルパン１２内にはストレーナの吸入口が配置されている。オイルパン１２内に貯留されたエンジンオイルはオイルポンプ１４が駆動されることにより、循環経路２０を介してエンジンの各部１６へ供給される。また、エンジンの各部１６に供給されたエンジンオイルはオイルパン１２に戻る。
【００１９】
オイル浄化装置１８は、アニオン性イオン交換体を含む第１浄化部２２と、カチオン性イオン交換体を含む第２浄化部２４と、第１電磁弁２６と、第１電磁弁２６の切替え制御をする制御部であるＥＣＵ２８と、を有する。アニオン性イオン交換体は、例えばアニオン性イオン交換樹脂を用いることができ、カチオン性イオン交換体は、例えばカチオン性イオン交換樹脂を用いることができる。また、アニオン性イオン交換体およびカチオン性イオン交換体は、無機イオン交換樹脂を用いることもできる。循環経路２０は、第１流路３０と第２流路３２とに分岐していて、第１浄化部２２および第２浄化部２４は第１流路３０に設けられている。第２浄化部２４は、第１浄化部２２に対して第１流路３０の下流側に設けられている。つまり、第１浄化部２２と第２浄化部２４とは、エンジンオイルの流れる方向（図１中の矢印）に沿って順次配置された構成をしている。これにより、エンジンオイルは、まず第１浄化部２２を流れ、その後、第２浄化部２４を流れることとなる。
【００２０】
第１流路３０と第２流路３２とは、第２浄化部２４よりも下流側で合流している。第１流路３０と第２流路３２との合流部には第１電磁弁２６が設けられている。ＥＣＵ２８による第１電磁弁２６の切替えにより、エンジンオイルが第１流路３０を流れるか第２流路３２を流れるかが制御される。以下において、第１電磁弁２６の弁状態をａ１からａ３を用いて説明することとする。例えば、第１電磁弁２６がａ３−ａ２開弁状態、ａ１−ａ２閉弁状態である場合は、エンジンオイルは第１流路３０を流れる。ａ１−ａ２開弁状態、ａ３−ａ２閉弁状態である場合は、エンジンオイルは第２流路３２を流れる。
【００２１】
次に、実施例１に係るオイル浄化装置１８が有するＥＣＵ２８の制御について説明する。ＥＣＵ２８の制御は、ＣＰＵなどのハードウエアとＲＯＭなどに記憶されたソフトウエアとの協働によって実行される。図２は、エンジンオイルが低温から高温に変化する場合のＥＣＵ２８の制御を示すフローチャートである。図２のように、まず、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低いかを判断する（ステップＳ１０）。エンジンオイルの温度は、第１流路３０と第２流路３２とに分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度を測定する場合が好ましい。第１浄化部２２に含まれるアニオン性イオン交換体および第２浄化部２４に含まれるカチオン性イオン交換体は夫々耐熱温度があるため、これらイオン交換体に流れ込むエンジンオイルの温度が重要なためである。また、第１所定温度Ｔｄは、エンジンオイルの粘度特性に基づき決定することができる。粘度が高い状態でアニオン性イオン交換体およびカチオン性イオン交換体にエンジンオイルが流れ込むのを防ぐためである。例えば、第１所定温度Ｔｄは６０℃とすることができる。
【００２２】
エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低い場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２開弁状態、ａ３−ａ２閉弁状態とする（ステップＳ１２）。これにより、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低い場合には、エンジンオイルは第２流路３２を流れることになる。
【００２３】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が上昇して、第１所定温度Ｔｄ以上になったかを判断する（ステップＳ１４）。第１所定温度Ｔｄ以上の場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２閉弁状態、ａ３−ａ２開弁状態とする（ステップＳ１６）。これにより、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄ以上の場合には、エンジンオイルは第１流路３０を流れ、第１浄化部２２、第２浄化部２４の順に流れるようになる。
【００２４】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕから少し低い温度であるＴｕ−ｘ以上になったかを判断する（ステップＳ１８）。エンジンオイルの温度がＴｕ−ｘ以上でない場合（Ｎｏの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ３−ａ２開弁状態にしてから所定時間経過したかを判断する（ステップＳ２０）。所定時間とは、例えばエンジンオイル中の不純物イオンを除去するために、第１浄化部２２および第２浄化部２４での処理が必要であるとして予め定めた時間とすることができる。エンジンオイルがＴｕ−ｘ以上である場合（ステップＳ１８でＹｅｓの場合）または所定時間経過した場合（ステップＳ２０でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２開弁状態、ａ３−ａ２閉弁状態とする（ステップＳ２２）。これにより、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以上の場合には、エンジンオイルは第２流路３２を流れるようになる。
【００２５】
ここで、第２所定温度Ｔｕは、アニオン性イオン交換体の耐熱温度に基づき決定することができる。アニオン性イオン交換体の耐熱温度は、一般的にカチオン性イオン交換体の耐熱温度より低い。このため、アニオン性イオン交換体の耐熱温度に基づき第２所定温度Ｔｕを決定し、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以上に場合に、第２流路３２を流れるようにすることで、アニオン性イオン交換体とカチオン性イオン交換体の劣化を抑制できる。アニオン性イオン交換体として、例えば三菱化学株式会社製のダイヤイオン（登録商標）、製品名ＷＡ２０、ＷＡ２１Ｊ、ＷＡ３０、ＷＡ４０Ｃを用いることができ、例えばＷＡ３０の耐熱温度は１００℃であることから、第２所定温度Ｔｕを例えば１００℃とすることができる。よって、Ｔｕ−ｘを例えば９５℃とすることができる。また、カチオン性イオン交換体としては、例えば三菱化学株式会社製のダイヤイオン（登録商標）、製品名ＷＫ１０、ＷＫ１０Ｓなどを用いることができる。
【００２６】
図３（ａ）に、エンジンオイルの温度が低温から高温に変化する場合での、第１浄化部２２と第２浄化部２４とにおけるエンジンオイルの温度を示す。図３（ａ）のように、第１流路３０と第２流路３２とに分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度が上昇して第１所定温度Ｔｄ以上になると、図２のステップＳ１６で説明したように、エンジンオイルは第１流路３０を流れることになる。即ち、第１浄化部２２と第２浄化部２４とに第１所定温度Ｔｄ以上の温度を有するエンジンオイルが流れるようになり、第１浄化部２２と第２浄化部２４とにおけるエンジンオイルの温度は、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度に従って上昇する。その後、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度がＴｕ−ｘ以上にまで達すると、図２のステップＳ２２で説明したように、エンジンオイルは第２流路３２を流れることになる。このため、第１浄化部２２と第２浄化部２４とには新たな高温のエンジンオイルが流れ込まなくなり、第１浄化部２２と第２浄化部２４とにおけるエンジンオイルの温度は、第２所定温度Ｔｕ以下の温度で維持される。なお、配管を通した放熱などの影響により、第２浄化部２４におけるエンジンオイルの温度は、第１浄化部２２におけるエンジンオイルの温度よりも低くなる。
【００２７】
図３（ｂ）に、エンジンオイルの温度が低温から高温に変化する場合での、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れるエンジンオイルの流量を示す。図３（ｂ）では、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄ以上となり、図２のステップＳ１６を実行して、エンジンオイルが第１流路３０を流れるようになった後について示している。図３（ｂ）のように、図２のステップＳ１６を実行した後は、エンジンオイルは第１流路３０を流れるため、第１浄化部２２と第２浄化部２４とには夫々、エンジンオイルが流れている。その後、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度がＴｕ−ｘ以上になると、図２のステップＳ２２で説明したように、エンジンオイルは第２流路３２を流れるようになるため、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れるエンジンオイルの流量は０になる。このとき、第１浄化部２２と第２浄化部２４と流れていたエンジンオイルが、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れなくなるため、エンジンオイルに流れに対する圧力負荷が弱まり、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの流量は増加する。なお、図３（ｂ）中における二点鎖線は適正流量範囲を示しており、実施例１では、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れるエンジンオイルの流量が適正流量範囲内になっていることを示している。適正流量範囲を外れた場合は、過剰な流量のエンジンオイルが第１浄化部２２または第２浄化部２４に流れ込み部品が破損することや、流量が不足することで第１浄化部２２または第２浄化部２４でのイオン交換効率が低下することなどが生じ得る。
【００２８】
次に、図４のフローチャートを用いて、エンジンオイルの温度が高温から低温に変化する場合のＥＣＵ２８の制御について説明する。図４のように、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕよりも高いかを判断する（ステップＳ３０）。第２所定温度Ｔｕよりも高い場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２開弁状態、ａ３−ａ２閉弁状態とする（ステップＳ３２）。これにより、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕより高い場合は、エンジンオイルは第２流路３２を流れる。
【００２９】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以下になったかを判断する（ステップＳ３４）。第２所定温度Ｔｕ以下の場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２閉弁状態、ａ３−ａ２開弁状態とする（ステップＳ３６）。これにより、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以下になると、エンジンオイルは第１流路３０を流れる。
【００３０】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低くなったかを判断する（ステップＳ３８）。エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄ以上場合（Ｎｏの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ３−ａ２開弁状態としてから所定時間経過したかを判断する（ステップＳ４０）。エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低くなった場合（ステップＳ３８でＹｅｓの場合）または所定時間経過した場合（ステップＳ４０でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２開弁状態、ａ３−ａ２閉弁状態とする（ステップＳ４２）。これにより、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低い場合は、エンジンオイルは第２流路３２を流れる。
【００３１】
図５（ａ）に、エンジンオイルの温度が高温から低温に変化する場合での、第１浄化部２２と第２浄化部２４とにおけるエンジンオイルの温度を示す。図５（ａ）のように、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕより高い場合、図４のステップＳ３２で説明したように、エンジンオイルは第２流路３２を流れる。即ち、第１浄化部２２と第２浄化部２４とではエンジンオイルが流れていないため、第１浄化部２２と第２浄化部２４とにおけるエンジンオイルの温度は低くなる。その後、分岐する前のエンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以下になると、図２のステップＳ３６で説明したように、エンジンオイルは第１流路３０を流れる。即ち、第１浄化部２２と第２浄化部２４とをエンジンオイルが流れるため、第１浄化部２２と第２浄化部２４とにおけるエンジンオイルの温度は上昇して、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度と等しくなる。
【００３２】
図５（ｂ）に、エンジンオイルの温度が低温から高温に変化する場合での、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れるエンジンオイルの流量を示す。図５（ｂ）のように、分割する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕより高い場合、図４のステップＳ３２で説明したように、エンジンオイルは第２流路３２を流れるため、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れるエンジンオイルの流量は０である。その後、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以下になると、図４のステップＳ３６で説明したように、エンジンオイルは第１流路３０を流れる。即ち、第１浄化部２２と第２浄化部２４とをエンジンオイルが流れる。このとき、エンジンオイルが第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れるようになることで、エンジンオイルの流れに対する圧力負荷が強まり、分岐する前の循環経路２０におけるエンジンオイルの流量は減少する。
【００３３】
以上説明してきたように、実施例１によれば、図１のように、エンジンオイルが流れる循環経路２０に、アニオン性イオン交換体を含む第１浄化部２２と、カチオン性イオン交換体を含む第２浄化部２４と、を設けている。即ち、エンジンオイルは、アニオン性イオン交換体を含む第１浄化部２２とカチオン性イオン交換体を含む第２浄化部２４とを流れる。
【００３４】
ここで、図６を用いて、エンジンオイルがアニオン性イオン交換体を含む第１浄化部２２を流れた際に、アニオン性イオン交換体で行われるイオン交換について説明する。図６のように、エンジンオイル中には、蟻酸イオン（ＨＣＯＯ−）および／または酢酸イオン（ＣＨ３ＣＯＯ−）が存在する。これは、前述したように、アルコールが燃焼した際に発生した蟻酸や酢酸がエンジンオイル中に混入するためである。蟻酸イオンや酢酸イオンを含むエンジンオイルが、アニオン性イオン交換体を含む第１浄化部２２に流れると、アニオン性イオン交換体に初期付着していた水酸化物イオン（ＯＨ−）や塩素イオン（Ｃｌ−）などと、エンジンオイル中の蟻酸イオンおよび酢酸イオンとがイオン交換される。これにより、エンジンオイル中の蟻酸イオンや酢酸イオンなどの不純物陰イオンが除去され、エンジンオイルを浄化することができる。
【００３５】
図７および図８は、アニオン性イオン交換体によるエンジンオイルの浄化効果について調べた実験結果である。実験は、新油２０ｍｌに酢酸を４ｖ／ｖ％混入したエンジンオイルを準備し、このエンジンオイルにアニオン性イオン交換体を５ｇ混入した後、純水で１０倍に希釈することで行った。図７は、アニオン性イオン交換体を混入して純水で希釈する前後でのエンジンオイルのｐＨの変化を調べた実験結果である。図８は、アニオン性イオン交換体を混入して純水で希釈する前後でのエンジンオイルの粘度の変化を調べた実験結果である。
【００３６】
図７のように、新油２０ｍｌに酢酸を４ｖ／ｖ％混入したときのエンジンオイルのｐＨは３．８であったのに対し、アニオン性イオン交換体を混入して純水で１０倍に希釈することでｐＨは５．４にまで改善した。
【００３７】
図８のように、新油２０ｍｌに酢酸を４ｖ／ｖ％混入したときのエンジンオイルの粘度は１００ｃｐ以上と流動性が悪い状態となっていたが、アニオン性イオン交換体を混入して純水で１０倍に希釈することで粘度が７０ｃｐ程度にまで大幅に改善した。
【００３８】
このように、図７および図８の実験結果からも、アニオン性イオン交換体によりエンジンオイル中の酢酸イオンを除去でき、エンジンオイルを浄化させることができることが証明された。
【００３９】
このように、アニオン性イオン交換体では、エンジンオイルに含まれる不純物陰イオンを除去することができる。一方、カチオン性イオン交換体では、エンジンオイルに含まれる金属系不純物陽イオンを除去することができる。例えば、アルミニウムイオン（Ａｌ３＋）、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）、ニッケルイオン（Ｎｉ２＋）、銅イオン（Ｃｕ２＋）、鉄イオン（Ｆｅ２＋）などの不純物金属系イオンを含むエンジンオイルがカチオン性イオン交換体を流れると、カチオン性イオン交換体に初期付着していたナトリウムイオン（Ｎａ＋）や水素イオン（Ｈ＋）などと、エンジンオイル中のアルミニウムイオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、銅イオン、鉄イオンとがイオン交換される。これにより、エンジンオイル中の金属系不純物陽イオンを除去できる。このように、アニオン性イオン交換体を含む第１浄化部２２とカチオン性イオン交換体を含む第２浄化部２４とを併用することで、エンジンオイル中に含まれる不純物陰イオンと不純物陽イオンとを除去でき、エンジンオイルを浄化できる。
【００４０】
図１のように、第１流路３０に設けられた第１浄化部２２と第２浄化部２４とは、第２浄化部２４が第１浄化部２２に対して下流側に位置するように設けられている。これにより、エンジンオイルは、第１浄化部２２、第２浄化部２４の順に流れる。即ち、エンジンオイルは、まずアニオン性イオン交換体を流れ、その後、カチオン性イオン交換体を流れる。
【００４１】
ここで、蟻酸イオンや酢酸イオンを含んだエンジンオイルがカチオン性イオン交換体を流れた場合に生じる課題を説明する。図９は、蟻酸イオンや酢酸イオンを含むエンジンオイルが、カチオン性イオン交換体を流れた場合の化学反応を説明する図である。図９のように、エンジンオイル中に蟻酸イオン（ＨＣＯＯ−）および／または酢酸イオン（ＣＨ３ＣＯＯ−）が含まれていることで、カチオン性イオン交換体において、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）とヒドロキシル基（ＯＨ）との反応によるエステル化反応が起こり、水（Ｈ２Ｏ）が発生してしまう可能性がある。これにより、エンジンオイルが劣化してしまうことが生じ得る。
【００４２】
しかしながら、実施例１では、エンジンオイルは、まずアニオン性イオン交換体を流れ、その後、カチオン性イオン交換体を流れる。アニオン性イオン交換体では、図６で説明したように、エンジンオイル中の蟻酸イオンや酢酸イオンを除去できる。つまり、カチオン性イオン交換体に、蟻酸イオンや酢酸イオンを含んだエンジンオイルが流れることを抑制できる。よって、実施例１によれば、カチオン性イオン交換体でのエステル化反応、即ち脱水縮合反応を抑制できる。これにより、エンジンオイルの劣化を抑制できる。
【００４３】
また、図１のように、循環経路２０が分岐した第１流路３０および第２流路３２のうちの一方の流路である第１流路３０に、第１浄化部２２と第２浄化部２４とが設けられている。第１流路３０と第２流路３２との合流点には、第１流路３０、または第２流路３２のどちらをエンジンオイルが流れるかの切替えをする第１電磁弁２６が設けられている。そして、図２および図４で説明したように、第１電磁弁２６を制御することで、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄ以上第２所定温度Ｔｕ以下である適正温度範囲内で、エンジンオイルは第１流路３０を流れ、適正温度範囲外では、エンジンオイルは第２流路３２を流れる。前述したように、第１所定温度Ｔｄは例えば６０℃であり、第２所定温度Ｔｕは例えば１００℃であるため、エンジンオイルの温度が例えば６０℃〜１００℃の範囲内で、エンジンオイルは第１流路３０を流れ、６０℃より低い場合および１００℃よりも高い場合では、エンジンオイルは第２流路３２を流れる。
【００４４】
エンジンオイルの温度が低い場合は、エンジンオイルの粘度が高く、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れるエンジンオイルの流量を必要量確保できない場合や、アニオン性およびカチオン性イオン交換体でのイオン交換効率が低く、エンジンオイル中の不純物イオンの除去が不十分になる場合がある。反対に、エンジンオイルの温度が高い場合は、アニオン性およびカチオン性イオン交換体の耐熱温度を超えて、イオン交換体が劣化する場合がある。そこで、実施例１のように、エンジンオイルの温度が適正範囲内でのみ、エンジンオイルが第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れることで、アニオン性およびカチオン性イオン交換体でのエンジンオイルの浄化を効率よく行えると共に、アニオン性およびカチオン性イオン交換体の劣化を抑制できる。
【００４５】
また、アニオン性イオン交換体で、エンジンオイル中の蟻酸イオンおよび酢酸イオンを除去しきれず、蟻酸イオンや酢酸イオンを含んだエンジンオイルがカチオン性イオン交換体を流れる場合が起こり得る。この場合、カチオン性イオン交換体でエステル化反応が起こるが、エステル化反応はエンジンオイルの温度が高温であればあるほど進行し易くなる。したがって、実施例１のように、第１電磁弁２６を制御して、エンジンオイルの温度が高い場合には、エンジンオイルを第２流路３２に流し、第１浄化部２２と第２浄化部２４とが設けられた第１流路３０に流さないようにすることで、エステル化反応の抑制もできる。
【００４６】
また、エンジンオイルが第１流路３０を流れるように第１電磁弁２６を切替えた後、所定の時間が経過した場合に、第１電磁弁２６を切替えて、エンジンオイルが第２流路３６を流れるようにする。これにより、エンジンオイル中の不純物イオンを除去するためにアニオン性およびカチオン性イオン交換体での処理が必要な場合以外には、エンジンオイルがアニオン性およびカチオン性イオン交換体を流れないようにできる。即ち、必要以上にエンジンオイルが第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れることを抑制でき、アニオン性およびカチオン性イオン交換体の劣化を抑制できる。
【００４７】
実施例１において、第１所定温度Ｔｄは例えば６０℃であり、第２所定温度Ｔｕは例えば１００℃であり、適正温度範囲として６０℃〜１００℃の場合を例に示したが、これに限られる訳ではない。使用するアニオン性およびカチオン性イオン交換体に応じて適正温度範囲を決めることができ、例えば第１所定温度Ｔｄが６０℃であり、第２所定温度Ｔｕが１５０℃であり、適正温度範囲が６０℃〜１５０℃とすることもできる。また、第１所定温度Ｔｄは、エンジンオイルの粘度特性に基づいて定める場合を例に示したが、これに限られず、例えば、アニオン性およびカチオン性イオン交換体のイオン交換効率に基づき定めることもできる。また、第１電磁弁２６は、第１流路３０と第２流路３２との合流点に設けられている場合を例に示したが、第１流路３０と第２流路３２との分岐点に設けられている場合でもよい。
【実施例２】
【００４８】
図１０は、実施例２に係る内燃機関のオイル浄化装置３４を含むエンジン１０の概略構成を説明するブロック図である。図１０のように、循環経路２０は、第１流路３０に設けられた第１浄化部２２と第２浄化部２４との間に、一端が第１流路３０に接続し、他端が第２流路３２に接続する第３流路３６を有する。第１流路３０と第３流路３６との接続部には第２電磁弁３８が設けられている。ＥＣＵ２８による第２電磁弁３８の切替え制御により、エンジンオイルが第３流路３６を流れるかどうかを制御できる。以下において、第２電磁弁３８の弁状態をｂ１からｂ３を用いて説明することとする。例えば、第２電磁弁３８がｂ３−ｂ２開弁状態、ｂ１−ｂ２およびｂ１−ｂ３閉弁状態であれば、エンジンオイルは第３流路３６を経由して第２浄化部２４を流れる。第２電磁弁３８がｂ１−ｂ３開弁状態、ｂ１−ｂ２およびｂ３−ｂ２閉弁状態であれば、エンジンオイルは第１浄化部２２から第３流路３６に流れる。第２電磁弁３８がｂ１−ｂ２開弁状態で、ｂ１−ｂ３およびｂ３−ｂ２閉弁状態であれば、エンジンオイルは第１浄化部２２と第２浄化部２４との両方を流れ、第３流路３６には流れない。その他の構成については、実施例１と同じであり、図１で説明しているため、ここでは説明を省略する。
【００４９】
次に、実施例２に係るオイル浄化装置３４が有するＥＣＵ２８の制御について説明する。図１１は、エンジンオイルが低温から高温に変化する場合での、ＥＣＵ２８の制御を示すフローチャートである。図１１のように、まず、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低いかを判断する（ステップＳ５０）。第１所定温度Ｔｄより低い場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２開弁状態、ａ３−ａ２閉弁状態とし、第２電磁弁３８をｂ１−ｂ２開弁状態、ｂ１−ｂ３およびｂ３−ｂ２閉弁状態とする（ステップＳ５２）。これにより、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低い場合は、エンジンオイルは第２流路３２を流れ、第１浄化部２２と第２浄化部２４とには流れない。
【００５０】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄ以上になったかを判断する（ステップＳ５４）。第１所定温度Ｔｄ以上の場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２閉弁状態、ａ３−ａ２開弁状態とし、第２電磁弁３８を、ｂ１−ｂ２開弁状態、ｂ１−ｂ３およびｂ３−ｂ２閉弁状態とする（ステップＳ５６）。これにより、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄ以上の場合には、エンジンオイルは第１流路３０を流れ、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れる。
【００５１】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕから少し低い温度であるＴｕ−ｘ以上になったかを判断する（ステップＳ５８）。Ｔｕ−ｘ以上でない場合（Ｎｏの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ３−ａ２開弁状態にしてから所定時間経過したかを判断する（ステップＳ６０）。エンジンオイルの温度がＴｕ−ｘ以上である場合（ステップＳ５８でＹｅｓの場合）または所定時間経過した場合（ステップＳ６０でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２閉弁状態、ａ３−ａ２開弁状態とし、第２電磁弁３８をｂ１−ｂ２およびｂ１−ｂ３閉弁状態、ｂ３−ｂ２開弁状態とする（ステップＳ６２）。これにより、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以上の場合には、エンジンオイルは第３流路３６を介して第１流路３０を流れ、第２浄化部２４を流れる。第１浄化部２２には流れない。
【００５２】
次に、図１２のフローチャートを用いて、エンジンオイルの温度が高温から低温に変化する場合のＥＣＵ２８の制御について説明する。図１２のように、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕよりも高いかを判断する（ステップＳ７０）。第２所定温度Ｔｕよりも高い場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２閉弁状態、ａ３−ａ２開弁状態とし、第２電磁弁３８をｂ１−ｂ２およびｂ１−ｂ３閉弁状態、ｂ３−ｂ２開弁状態とする（ステップＳ７２）。これにより、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕより高い場合、エンジンオイルは第３流路３６を介して第１流路３０を流れ、第２浄化部２４を流れる。第１浄化部２２には流れない。
【００５３】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以下になったかを判断する（ステップＳ７４）。第２所定温度Ｔｕ以下の場合（Ｙｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２閉弁状態、ａ３−ａ２開弁状態とし、第２電磁弁３８をｂ１−ｂ２開弁状態、ｂ１−ｂ３およびｂ３−ｂ２閉弁状態とする（ステップＳ７６）。これにより、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕ以下になると、エンジンオイルは第１流路３０を流れ、第１浄化部２２と第２浄化部２４とを流れる。
【００５４】
次いで、ＥＣＵ２８は、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低くなったかを判断する（ステップＳ７８）。エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄ以上の場合（Ｎｏの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ３−ａ２開弁状態としてから所定時間経過したかを判断する（ステップＳ８０）。エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低い場合（ステップＳ７８でＹｅｓの場合）または所定時間経過した場合（ステップＳ８０でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ２８は、第１電磁弁２６をａ１−ａ２開弁状態、ａ３−ａ２閉弁状態とし、第２電磁弁３８をｂ１−ｂ２開弁状態、ｂ１−ｂ３およびｂ３−ｂ２閉弁状態とする（ステップＳ８２）。これにより、エンジンオイルの温度が第１所定温度Ｔｄより低くなると、エンジンオイルは第２流路３２を流れ、第１浄化部２２と第２浄化部２４とには流れない。
【００５５】
以上説明してきたように、実施例２によれば、第１浄化部２２と第２浄化部２４との間の第１流路３０に一端が接続し、他端が第２流路３２に接続する第３流路３６が設けられている。第１流路３０と第３流路３６との接続部には第２電磁弁３８が設けられていて、ＥＣＵ２８が第２電磁弁３８を制御することで、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕより高いような、所定の適正温度範囲よりも高い場合に、エンジンオイルは第３流路３６を介して第２浄化部２４にのみ流れるようにし、第１浄化部２２には流れないようにする。第２所定温度Ｔｕをアニオン性イオン交換体の耐熱温度（例えば１００℃）とした場合、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕより高くなっても、すぐにはカチオン性イオン交換体の耐熱温度（例えば１５０℃）に到達していない。したがって、実施例２では、エンジンオイルの温度が第２所定温度Ｔｕより高い場合に、エンジンオイルは第３流路３６を介して第２浄化部２４に流れるようにし、第１浄化部２２には流れないようにする。これにより、アニオン性イオン交換体を高温劣化させることなく、カチオン性イオン交換体の利用時間を増加でき、エンジンオイルをより浄化させることができる。
【００５６】
実施例２では、第２電磁弁３８を制御して、第２浄化部２４にのみエンジンオイルを流し、第１浄化部２２にはエンジンオイルを流さない場合を例に示したが、これに限られる訳ではない。例えば、第２電磁弁３８をｂ１−ｂ２閉弁状態、ｂ１−ｂ３開弁状態、ｂ３−ｂ２閉弁状態とすることで、エンジンオイルを第１浄化部２２にのみ流し、第２浄化部２４に流さないようにすることもできる。このように、第１浄化部２２と第２浄化部２４との間の第１流路３０に一端が接続し他端が第２流路３２に接続する第３流路３６と第１浄化部２２との接続部に第２電磁弁３８を設け、エンジンオイルが、第１浄化部２２にのみ流れるか、第２浄化部２４にのみ流れるか、第１浄化部２２と第２浄化部２４との両方を流れるか、第２電磁弁３８を制御する。これにより、エンジンオイルが第１浄化部２２および／または第２浄化部２４を流れるかフレキシブルに選択することができる。
【００５７】
実施例１および実施例２において、エンジンオイルの温度の測定は、エンジンオイルそのものの温度を測定する場合でもよいし、冷却水の水温を測定して、水温からエンジンオイルの温度を算出するようにしてもよい。また、第１流路３０と第２流路３２とへのエンジンオイルの流れの切替えをする第１切替え手段は電磁弁である場合を例に説明したが、その他の方法によるものであってもよい。同様に、第３流路３６にエンジンオイルが流れるかの切替えをする第２切替え手段は電磁弁である場合を例に示したが、その他の方法によるものであってもよい。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  エンジン
１２  オイルパン
１４  オイルポンプ
１６  エンジンの各部
１８  オイル浄化装置
２０  循環経路
２２  第１浄化部
２４  第２浄化部
２６  第１電磁弁
２８  ＥＣＵ
３０  第１流路
３２  第２流路
３４  オイル浄化装置
３６  第３流路
３８  第２電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012013053.tif 000008
【図７】
2012013053.tif 000009
【図８】
2012013053.tif 000010
【図９】
2012013053.tif 000011
【図１０】
2012013053.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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