(57)【要約】【課題】エンジンオイルの流通経路内の凝縮水を精度よく検出できるようにした凝縮水検出装置を提供する。【解決手段】フィルタユニット４０内において、車両の上下方向下側には、正極電極５２、濾紙５４および負極電極５６を備えた凝縮水感知部５０が配置されている。濾紙５４に凝縮水が吸収されると、これが電解液となって正極電極５２および負極電極５６に起電力が生じる。この起電力を検出する電圧センサ７０の検出値（電圧Ｖ）が閾値以上となって且つ外気温ＴＯが所定温度以下となる場合、制御部９０はリレー６２を閉操作してヒータコイル６０を通電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属で構成されている正極電極と、
前記正極電極よりもイオン化傾向が大きい金属で構成されている負極電極と、
前記正極電極および前記負極電極に挟まれている濾紙と、を備える凝縮水感知部と、
前記正極電極と前記負極電極との電位差を検出する電圧センサと、を備え、
前記凝縮水感知部は、エンジンオイルの流通経路に配置されたフィルタのハウジング内にあって、車両の上下方向下側に位置する部分に配置されている凝縮水検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンオイルの流通経路内の凝縮水を検出する凝縮水検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、オイルパン内にｐＨメータを設け、ｐＨメータによってオイルパン内の凝縮水を検出する凝縮水検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７５０５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、エンジンの稼働中においては、エンジンにエンジンオイルが供給され、供給されたエンジンオイルがオイルパン内に戻ってくることから、オイルパン内のエンジンオイルは撹拌される。このため、エンジンオイルと水とがエマルジョン状態となるため、上記装置では凝縮水の検出精度が低くなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンオイルの流通経路内の凝縮水を精度よく検出できるようにした凝縮水検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決すべく、凝縮水検出装置は、金属で構成されている正極電極と、前記正極電極よりもイオン化傾向が大きい金属で構成されている負極電極と、前記正極電極および前記負極電極に挟まれている濾紙と、を備える凝縮水感知部と、前記正極電極と前記負極電極との電位差を検出する電圧センサと、を備え、前記凝縮水感知部は、エンジンオイルの流通経路に配置されたフィルタのハウジング内にあって、車両の上下方向下側に位置する部分に配置されている。
【０００７】
上記構成において、フィルタのハウジング内には、エンジンオイルの流通経路のなかで特に液体が滞留しやすい部分が存在する。特に、エンジンオイルから凝縮水が分離する場合、エンジンオイルと比較して凝縮水の密度が高いため、ハウジング内のうち車両の上下方向下側に位置する部分は、エンジンオイルの流通経路のなかで特に凝縮水が滞留しやすい部分である。このため、エンジンオイルの流通経路内に凝縮水が存在する場合、濾紙に吸収される液体には凝縮水が含まれやすく、これが凝縮水感知部内の電解液となり、正極電極と負極電極との間に起電力を生じさせる。このため、凝縮水感知部の起電力によって、凝縮水を検出することができる。特に、エンジンオイルから凝縮水が分離する場合に分離した凝縮水が滞留しやすい箇所に濾紙を配置したため、エンジンオイルの流通経路内の凝縮水を精度よく検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態にかかる凝縮水検出装置を搭載した車両のシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるリレーを開閉する処理の手順を示す流れ図。
【図３】第２の実施形態にかかるフィルタユニットの断面図。
【図４】第３の実施形態にかかるフィルタユニットの断面図。
【図５】同実施形態にかかる凝縮水を除去する処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
以下、凝縮水検出装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施形態にかかる車両の駆動系を示す。図１に示す駆動系は、シリーズ・パラレルハイブリッドシステムを構成している。図１に示すように、内燃機関（エンジン３０）は遊星歯車機構（動力分割機構１０）のキャリアＣに機械的に連結されており、モータジェネレータ１４は、動力分割機構１０のサンギアＳに機械的に連結されており、モータジェネレータ１２は、動力分割機構１０のリングギアＲに機械的に連結されている。ここで、動力分割機構１０を構成する３つの回転体であるサンギアＳ、キャリアＣおよびリングギアＲのうち対象物が機械的に連結されている回転体とは、対象物が最初に動力を伝達可能な回転体のことである。また、リングギアＲには、駆動輪１６が機械的に連結されている。
【００１０】
モータジェネレータ１２は、インバータ１８およびシステムメインリレー（ＳＭＲ２２）を介して電池セルの直列接続体である組電池（バッテリ２４）に接続されている。また、モータジェネレータ１４は、インバータ２０およびＳＭＲ２２を介してバッテリ２４に接続されている。ＳＭＲ２２とバッテリ２４との間には、車両の外部の商用電源２８の電力をバッテリ２４に充電する充電器２６が接続されている。
【００１１】
エンジン３０は、エンジン本体３２や、エンジンオイルを貯蔵するオイルパン３４を備えている。オイルパン３４内に貯蔵されているエンジンオイルには、ストレーナ３６が浸されている。ストレーナ３６の下流には、オイルポンプ３８が設けられており、オイルポンプ３８によってストレーナ３６から吸引されたエンジンオイルは、フィルタユニット４０を介してエンジン本体３２に供給される。
【００１２】
制御装置８０は、モータジェネレータ１２，１４や、エンジン３０、充電器２６等を制御対象とする。詳しくは、電源スイッチ７４がオンとされることにより、ＳＭＲ２２を閉状態として車両を走行可能な状態とし、モータジェネレータ１２，１４やエンジン３０の制御量（トルク等）を制御する。
【００１３】
制御装置８０は、充電器２６によって充電されたバッテリ２４の電力を極力利用して車両を走行させる。このため、バッテリ２４の充電率が規定値を超える場合、モータジェネレータ１２による動力で駆動輪１６に十分な動力を付与することができるときには、エンジン３０やモータジェネレータ１４を停止状態とする。これに対し、バッテリ２４の充電率が規定値以下となったにもかかわらず、車両の走行が要求されている場合等には、モータジェネレータ１２に加えて、エンジン３０およびモータジェネレータ１４を駆動する。
【００１４】
このように本実施形態では、車両の走行のためのエネルギとしてバッテリ２４の電力を極力利用することから、エンジン３０の駆動継続時間が短くなる傾向にある。このため、エンジン３０の駆動中にエンジンオイルの温度が１００°Ｃ以上とならない事態が生じやすい。ここで、エンジン３０の駆動中には、燃料に含まれる水分が燃焼時に凝縮水としてエンジンオイルに混入する。エンジンオイルに混入した凝縮水は、エンジンオイルの温度が１００°Ｃ以上となる場合には、気化してエンジンオイルから取り除かれる。これに対し、エンジンオイルの温度が十分に上昇しない場合、エンジン３０の停止後においてもエンジンオイル内に凝縮水が含まれた状態となる。エンジンオイルに含まれた凝縮水は、エンジン３０の停止状態が継続されることにより、エンジンオイルから分離する。ただし、水の密度がエンジンオイルの密度よりも高いために、凝縮水は、オイルパン３４の底部やフィルタユニット４０の底部に留まる。そして、寒冷地等において凝縮水が氷点下まで冷却されると、エンジンオイル内に氷が発生する。そして、エンジンオイル内に氷が存在した状態でオイルポンプ３８が駆動されると、フィルタ部４４の目詰まりによってエンジン本体３２をエンジンオイルで十分に潤滑できないおそれがある。
【００１５】
そこで、本実施形態では、以下の構成を採用した。
フィルタユニット４０は、筒状部４６および蓋部４２を備えたハウジングと、ハウジング内に収容されているフィルタ部４４と、を備えている。ここで、フィルタ部４４は網状部材である。なお、ストレーナ３６の吸入口には、網目状部材が設けられているとしてよいが、この目の粗さは、フィルタ部４４の目の粗さよりも粗いものとする。フィルタユニット４０内に流入したエンジンオイルは、まず筒状部４６の内周面側に流入し、フィルタ部４４を通過して出口４８から流出する。なお、出口４８は、フィルタユニット４０の中心軸を軸とする円筒状の通路であり、フィルタ部４４は、出口４８から放射状に延びるようにして配置されている。なお、出口４８は、車両の上下方向に交差する方向に沿って延びている。
【００１６】
フィルタユニット４０内には、凝縮水感知部５０が収容されている。詳しくは、凝縮水感知部５０は、車両の上下方向（図中、方向Ｕ，Ｄに平行な方向）におけるフィルタユニット４０の下側に配置されており、特に、本実施形態では、蓋部４２に隣接して配置されている。
【００１７】
凝縮水感知部５０は、銅製の正極電極５２と、アルミニウム製の負極電極５６と、正極電極５２および負極電極５６間に挟まれた濾紙５４とを備えている。ここで、濾紙５４は、耐油性、耐水性を有したものであり、エンジン３０の吸気通路に設けられるエアクリーナやフィルタ部４４に用いられる素材と同一の素材を用いてもよい。また、濾紙５４のサイズは、たとえば１ｃｍ四方または２ｃｍ四方程度とすればよい。
【００１８】
凝縮水感知部５０の正極電極５２は、ヒータコイル６０およびリレー６２を介して凝縮水感知部５０の負極電極５６に接続されている。また、正極電極５２と負極電極５６とには、それらの電位差（電圧Ｖ）を検出する電圧センサ７０が設けられている。
【００１９】
制御部９０は、外気温センサ７２によって検出される外気温ＴＯや電圧センサ７０によって検出される電圧Ｖに基づき、リレー６２を開閉操作する。なお、制御装置８０および制御部９０は、いずれも補機バッテリ９２を電源とする。また、制御装置８０は、ＣＰＵやメモリを備え、電源スイッチ７４がオフされることによりＣＰＵに補機バッテリ９２から電力が供給されない状態、すなわち主電源がオフされた状態となる。これに対し、制御部９０には、補機バッテリ９２から常時電力が供給されている。
【００２０】
図２に、リレー６２を開閉する処理の手順を示す。図２に示す処理は、制御部９０によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
図２に示す一連の処理において、制御部９０は、電圧Ｖを取得し（Ｓ１０）、電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。この処理は、エンジンオイルの流通経路内に凝縮水が存在するか否かを判定するためのものである。ここで、閾値Ｖｔｈは、凝縮水感知部５０が起電力を生じたか否かを判定するための値に設定されている。すなわち、毛細管現象によって濾紙５４に凝縮水が吸収されると、凝縮水が電解液として働き、イオン化傾向が大きい負極電極５６から溶け出したアルミニウムイオン等の陽イオンがイオン化傾向が小さい正極電極５２側に移動するために、正極電極５２がプラスに帯電し、起電力が生じる。これにより、電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ以上となる。
【００２１】
制御部９０は、閾値Ｖｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、外気温ＴＯを取得し（Ｓ１２）、外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ１６）。この処理は、凝縮水が凍結するおそれがあるか否かを判定するためのものである。所定温度Ｔｔｈは、凝縮水が凍結するおそれがある温度の上限値（たとえば０°Ｃ）に設定されている。
【００２２】
制御部９０は、所定温度Ｔｔｈ以下であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、リレー６２を閉状態とする（Ｓ１８）。これに対し、制御部９０は、ステップＳ１２，Ｓ１６において否定判定する場合、リレー６２を開状態とする（Ｓ２０）。
【００２３】
なお、制御部９０は、ステップＳ１８，Ｓ２０の処理が完了する場合、図２に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで本実施形態の作用効果を説明する。
【００２４】
エンジン３０の駆動中においては、オイルポンプ３８によってエンジン本体３２にエンジンオイルが供給され、潤滑に利用される。この際、エンジン本体３２の燃焼室内において混合気が燃焼することで発生するガス中には水分が含まれる。この水分の一部は凝縮水としてオイルパン内で撹拌されてエンジンオイルと混ざり合う。エンジンオイルと混ざった凝縮水は、エンジン本体３２での燃焼熱によって気化したり、エンジンオイルとともにエンジン本体３２の潤滑のために摺動部に送られることにより摩擦熱によって気化したりする。気化した凝縮水は、エンジン本体３２の吸気通路から燃焼室および排気通路を介して外部へと放出される。
【００２５】
ただし、エンジン３０の稼働時間が短い場合等には、エンジンオイル内に凝縮水が気化することなく含まれた状態となる場合がある。
ここで、エンジン３０の駆動中においても、フィルタユニット４０において、蓋部４２に隣接する部分においては、エンジンオイルの流れが滞りやすい。特に、車両の上下方向下側においては、エンジンオイルの流れが滞りやすい。しかも、エンジンオイルから凝縮水が分離する場合、分離した凝縮水は、潤滑油よりも密度が高いため、車両の上下方向下側に位置する部分にたまりやすい。しかも、フィルタユニット４０内は、オイルパン３４内と比較して容積が小さいため、車両の上下方向における凝縮水の水位は、濾紙５４を上回りやすい。このため、凝縮水感知部５０の濾紙５４には凝縮水が吸収されやすく、結果、エンジン３０の稼働中においても電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ以上となることがある。そしてその場合、外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈ以下であるなら、制御部９０がリレー６２を閉状態とすることによって、凝縮水感知部５０の起電力がヒータコイル６０に印加され、ヒータコイル６０付近のエンジンオイルが加熱される。これにより、エンジンオイル中の凝縮水の気化が促進される。
【００２６】
また、エンジン３０の稼働中には外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈを超えていたものの、エンジン３０が停止状態になってから外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈ以下に低下した場合には、所定温度Ｔｔｈ以下となることにより、リレー６２が閉状態とされる。その場合、フィルタ部４４付近のエンジンオイルの温度が高くなり、凝縮水の凍結が抑制される。
【００２７】
なお、エンジン３０の駆動中において、エンジンオイルと凝縮水との分離が進まない場合、濾紙５４に吸収される流体がエンジンオイルと凝縮水との混合液となり、凝縮水感知部５０の起電力が、濾紙５４に凝縮水のみが吸収される場合と比較して低下する。この場合、電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ未満となることもありうる。ただし、エンジン３０の停止後、凝縮水とエンジンオイルとの分離が進むと、凝縮水感知部５０の電圧Ｖが上昇し、閾値Ｖｔｈ以上となることで、外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈ以下となることを条件に、リレー６２が閉状態とされる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、エンジンオイルから分離した凝縮水が留まりやすい位置に凝縮水感知部５０を配置することによって、凝縮水に起因して凝縮水感知部５０に起電力が生じやすくなることから、エンジンオイルの流通経路内の凝縮水を精度よく検出できる。
【００２９】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図３に、本実施形態にかかるフィルタユニット４０およびヒータコイル６０を示す。図３において、図１に示した部材と対応する部材には、便宜上、同一の符号を付している。
本実施形態では、ヒータコイル６０は、補機バッテリ９２を電源とする。すなわち、ヒータコイル６０および補機バッテリ９２を備えるループ経路にリレー６２が設けられており、リレー６２によってループ経路が開閉される。
【００３１】
こうした構成によれば、リレー６２が閉状態とされたときにヒータコイル６０に印加される電圧が、凝縮水感知部５０の起電力よりも高くなることから、凝縮水感知部５０を電源とする場合と比較して、エンジンオイルに加えることのできる熱量を大きくすることができる。
【００３２】
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図４に、本実施形態にかかるフィルタユニット４０および凝縮水感知部５０を示す。図４において、図１に示した部材と対応する部材には、便宜上、同一の符号を付している。図４に示すように、本実施形態では、エンジンオイルを加熱する手段としてのヒータコイル６０や、ヒータコイル６０の通電を制御するリレー６２および制御部９０を備えない。代わりに、本実施形態では、図５に示す処理によって、エンジンオイル中の凝縮水を除去する。
【００３４】
図５に示す処理は、制御装置８０によって、エンジン３０が駆動されていることを条件に、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお図５において、図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００３５】
図５に示す一連の処理において、制御装置８０は、まず、エンジン３０の停止要求が生じたか否かを判定する（Ｓ３０）。ここで、停止要求は、たとえば、バッテリ２４の充電率が規定値を上回り、モータジェネレータ１２のみの動力によって車両を走行可能となったときや、エンジン３０の駆動中に車両が停止し、電源スイッチ７４がオフ操作されたときなどに生じる。制御装置８０は、停止要求が生じたと判定する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、図２の処理と同様、ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理を実行する。そして、制御装置８０は、外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈ以下であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、エンジン３０の駆動を継続する（Ｓ３２）。そして、たとえば電源スイッチ７４がオフ操作された場合等には、エンジン３０の駆動を継続している旨を通知する。これはたとえば、車載ディスプレイ等にエンジンオイルの加熱処理のためにエンジン３０の駆動を継続する旨を表示することで実行すればよい。
【００３６】
一方、制御装置８０は、電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ１２：ＮＯ）や、外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈを超えると判定する場合（Ｓ１６：ＮＯ）には、エンジン３０を停止する（Ｓ３６）。
【００３７】
なお、制御装置８０は、ステップＳ３０において否定判定する場合や、ステップＳ３４，Ｓ３６の処理が完了する場合には、図５に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで本実施形態の作用効果を説明する。
【００３８】
制御装置８０は、エンジン３０の駆動中においてエンジン３０の停止要求が生じたときに電圧Ｖが閾値Ｖｔｈ以上であって且つ外気温ＴＯが所定温度Ｔｔｈ以下であると判定すると、エンジン３０の駆動を継続する。これにより、エンジンオイルがエンジン本体３２における燃焼熱や摺動部の摩擦熱によって加熱されるため、エンジンオイルの温度が上昇し、凝縮水が気化する。そして、気化した凝縮水は、排気通路を介して外部に排出されるため、エンジンオイルの流通経路内の凝縮水が減少する。これにより、電圧Ｖが低下し、閾値Ｖｔｈ未満となると、制御装置８０は、エンジン３０を停止させる。
【００３９】
ちなみに、本実施形態によれば、エンジン３０の停止要求が生じた時点で、仮にエンジン３０を停止して放置したならオイルパン３４内においてストレーナ３６の吸込口の全域を覆うほどの量の凝縮水が潤滑油に含まれている場合であっても、潤滑油から凝縮水を除去した後にエンジン３０を停止させることができる。ここで、こうした効果を奏する上で、本実施形態は、凝縮水感知部５０をオイルパン３４の底部に配置する場合よりも優れている。すなわち、エンジン３０の駆動中にはエンジン本体３２の潤滑のためにストレーナ３６から常時潤滑油が吸引されているため、オイルパン３４の底部の流体は比較的大きな流速を有しており、潤滑油と水とが分離しにくい。このため、凝縮水感知部５０の起電力が、本実施形態と比較して小さくなる。
【００４０】
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、凝縮水感知部５０を、車両の上下方向下側において、フィルタユニット４０内の蓋部４２とは逆側の端部であって且つエンジンオイルの入口を避けた位置に配置してもよい。この部分にも、液体が滞留しやすいため、ここに凝縮水が滞留しやすい。このため、この部分に凝縮水感知部５０を配置することは有効である。
【００４１】
・フィルタユニット４０において、出口４８におけるエンジンオイルの流動方向が車両の上下方向となるようにしてもよい。すなわち、フィルタユニット４０において車両の上下方向における上側に蓋部４２が位置するようにしてもよい。この場合、フィルタユニット４０のうち蓋部４２とは逆側の端部であって且つエンジンオイルの入口を避けた位置には液体が滞留しやすいため、ここに凝縮水が滞留しやすい。このため、この部分に凝縮水感知部５０を配置することは有効である。
【００４２】
・上記第１の実施形態や第２の実施形態において、ヒータコイル６０を、ストレーナ３６の吸入口にさらに設けてもよい。これにより、フィルタ部４４よりも目の粗いストレーナ３６においても目詰まりが生じるおそれがあるレベルの凝縮水がエンジンオイルに含まれる場合に、ストレーナ３６の吸込口の目詰まりを抑制できる。
【００４３】
・正極電極５２および負極電極５６の材料の組み合わせとしては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、正極電極の材料を亜鉛としてもよい。
・第３の実施形態（図５）において、ステップＳ１４，Ｓ１６の処理を削除してもよい。
【００４４】
・ハイブリッド車としては、車両の外部からの電力をバッテリ２４に充電可能なものに限らない。充電が可能でないもの等、バッテリ２４の容量が小さい車両であっても、たとえば寒冷地においてエンジン３０を数分駆動した後停止させて放置される場合などには、エンジンオイルに凝縮水が含まれたまま放置されることとなる。このため、エンジン３０の停止中にエンジンオイルに氷が発生するおそれがあることから、図２や図５に示した処理が有効である。
【００４５】
・シリーズ・パラレルハイブリッド車に限らない。たとえば、パラレルハイブリッド車やシリーズハイブリッド車であってもよい。もっとも、ハイブリッド車にも限らず、駆動輪に動力を付与する原動機がエンジンのみである車両であっても、寒冷地において近距離走行した後エンジン停止する場合には、潤滑油に水分が含まれることとなり、その後、長時間放置されるという極めて稀なケースが生じる場合には、目詰まりが生じるおそれがある。このため、図２や図５の処理を実行することが有効である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…動力分割機構、１２，１４…モータジェネレータ、１６…駆動輪、１８，２０…インバータ、２２…ＳＭＲ、２４…バッテリ、２６…充電器、２８…商用電源、３０…エンジン、３２…エンジン本体、３４…オイルパン、３６…ストレーナ、３８…オイルポンプ、４０…フィルタユニット、４２…外枠、４４…フィルタ部、５０…凝縮水感知部、５２…正極電極、５４…濾紙、５６…負極電極、６０…ヒータコイル、６２…リレー、７０…電圧センサ、７２…外気温センサ、７４…電源スイッチ、８０…制御装置、９０…制御部、９２…補機バッテリ。
【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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