(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の、燃料を含むオイルに起因する空燃比のずれを抑制する。【解決手段】内燃機関１は、クランク室１０２内のガスを吸気通路１１４に導くＰｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ１１７と、ピストン側周部に少なくとも１個形成されピストンリングが嵌め込まれるピストンリング溝と、ピストンリング溝に開口する第１オイル通路入口から導入されるオイルをオイルパン１１６から隔離して収容するオイルタンク２５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復運動するピストンと、
前記ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトを内部に有するクランク室と、
空気と燃料とが燃焼する燃焼空間に空気を供給する吸気通路と、
前記クランク室内のガスを前記吸気通路に導くクランク室換気通路と、
前記ピストンの側周部に少なくとも１個形成され、ピストンリングが嵌め込まれるピストンリング溝と、
前記ピストンリング溝に開口するピストン側オイル導入開口部と、
前記ピストン側オイル導入開口部から導入されるオイルを収容するピストン側オイル収容空間と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記ピストンの側周部に形成されると共に前記ピストン側オイル収容空間と連通するオイル排出部と、
前記ピストンが下死点に位置する時に前記オイル排出部と対向する位置の前記シリンダの内壁面に形成されるシリンダ側オイル導入開口部と、
を備え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】
前記ピストンリングのうち少なくとも１個の前記ピストンリングの合口隙間は、前記シリンダ内壁面において、前記シリンダの周方向に前記シリンダ側オイル導入開口部が占める領域と対向する位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダ側オイル導入開口部は、前記シリンダの内壁面のうち、前記燃焼空間へ燃料を供給する筒内燃料供給手段から噴射された燃料が付着する範囲を前記シリンダの軸線方向に延長した面に少なくとも一部が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記シリンダ側オイル導入開口部は、前記シリンダの内壁面のうち、前記燃焼空間へ燃料を供給する筒内燃料供給手段から噴射された燃料が付着する範囲を前記シリンダの軸線方向に延長した面に全部が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記シリンダ側オイル導入開口部は、前記シリンダ側オイル導入開口部から導入されたオイルを収容するシリンダ側オイル収容空間と連通することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記シリンダ側収容空間と前記クランク室とを接続する帰還オイル通路と、
前記帰還オイル通路に設けられ、前記シリンダ側収容空間と前記クランク室との連通を開鎖できる帰還オイル量調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記帰還オイル量調整手段の開度は、前記シリンダの温度と、前記筒内燃料供給手段から噴射される燃料の量と、空燃比の補正量と、のうち少なくとも一つの要素に基づいて制御されることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記シリンダ側収容空間に負圧を伝える負圧通路と、
前記負圧通路に設けられ前記シリンダ側収容空間に伝えられる負圧の大きさを調整する負圧調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記負圧調整手段は、前記シリンダの温度と、前記インジェクタから噴射される燃料の量と、オイルパンに残留しているオイルの量と、のうち少なくとも一つの要素に基づいて前記シリンダ側収容空間に伝えられる負圧の大きさを調整することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記クランク室に設けられ、前記ピストンにオイルを吐出するオイル吐出手段と、
前記オイル吐出手段から吐出されたオイルが、前記シリンダ側オイル導入開口部に導入されるのを抑制するオイル誤導入抑制手段と、
を備えることを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記オイル誤導入抑制手段は、前記ピストンの頂面と反対側の内周部のうち少なくとも前記シリンダ側オイル導入開口部と対向することがある位置に突起状に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関し、さらに詳しくは、燃料を含むオイルを処理する装置を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられるピストンは、通常、その側周部に複数のピストンリング溝が形成されている。ピストンリング溝には、コンプレッションリングと、オイルリングとから構成されるピストンリングが嵌め込まれる。コンプレッションリングは、ピストンに複数装着されるピストンリングのうちピストン頂部側に設けられ、燃焼室とクランク室との間で生じるガスの流動を抑制し気筒内の気密を保つ。また、オイルリングは、ピストンに複数装着されるリングのうち最もクランクケース側に設けられ、シリンダ内壁面に付着した潤滑油としてのオイルをクランク室へと掻き落とし、シリンダ内壁面におけるオイルの量を適正に保つ。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ピストンのオイルリングより上方位置にピストン外周面からピストン内に貫通するオイル戻し穴を形成し、かつこのオイル戻し穴より上方位置にシール用リングを配設することで、オイルが確実にかつ速やかにクランク室に戻される技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−８３３０７号公報、０００７、０００８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関では、シリンダの温度が低温である冷間時には、シリンダ内壁面に燃料が付着しやすい。シリンダ内壁面に燃料が付着すると、ピストンリングの掻き下げによりクランク室内のオイルパンに燃料または燃料を含むオイルが流入し、クランク室のガスを、吸気通路へ戻す機構を備える内燃機関では、空燃比が目標とする空燃比からずれるおそれがあった。特許文献１に開示されている技術も、オイル戻し穴から、クランク室へと燃料を含むオイルが流入するので、空燃比が目標とする空燃比からずれるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃料を含むオイルに起因する空燃比のずれを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、シリンダ内を往復運動するピストンと、前記ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトを内部に有するクランク室と、空気と燃料とが燃焼する燃焼空間に空気を供給する吸気通路と、前記クランク室内のガスを前記吸気通路に導くクランク室換気通路と、前記ピストンの側周部に少なくとも１個形成され、ピストンリングが嵌め込まれるピストンリング溝と、前記ピストンリング溝に開口するピストン側オイル導入開口部と、前記ピストン側オイル導入開口部から導入されるオイルを収容するピストン側オイル収容空間と、を備える。
【０００８】
上記構成により、本発明に係る内燃機関は、ピストンリング溝からピストン側オイル導入開口部を介してピストン側オイル収容空間に燃料を含むオイルがオイルパンから隔離して収容される。これにより、オイルパンに残留するオイルは燃料を含まないので、燃料を含むオイルに起因する空燃比のずれを抑制できる。
【０００９】
本発明の好ましい態様としては、前記ピストンの側周部に形成されると共に前記ピストン側オイル収容空間と連通するオイル排出部と、前記ピストンが下死点に位置する時に前記オイル排出部と対向する位置の前記シリンダの内壁面に形成されるシリンダ側オイル導入開口部と、を備えることが望ましい。
【００１０】
本発明の好ましい態様としては、前記ピストンリングのうち少なくとも１個の前記ピストンリングの合口隙間は、前記シリンダ内壁面において、前記シリンダの周方向に前記シリンダ側オイル導入開口部が占める領域と対向する位置に配置されることが望ましい。
【００１１】
本発明の好ましい態様としては、前記シリンダ側オイル導入開口部は、前記シリンダの内壁面のうち、前記燃焼空間へ燃料を供給する筒内燃料供給手段から噴射された燃料が付着する範囲を前記シリンダの軸線方向に延長した面に少なくとも一部が設けられることが望ましい。
【００１２】
本発明の好ましい態様としては、前記シリンダ側オイル導入開口部は、前記シリンダの内壁面のうち、前記燃焼空間へ燃料を供給する筒内燃料供給手段から噴射された燃料が付着する範囲を前記シリンダの軸線方向に延長した面に全部が設けられることが望ましい。
【００１３】
本発明の好ましい態様としては、前記シリンダ側オイル導入開口部は、前記シリンダ側オイル導入開口部から導入されたオイルを収容するシリンダ側オイル収容空間と連通することが望ましい。
【００１４】
本発明の好ましい態様としては、前記シリンダ側収容空間と前記クランク室とを接続する帰還オイル通路と、前記帰還オイル通路に設けられ、前記シリンダ側収容空間と前記クランク室との連通を開鎖できる帰還オイル量調整手段と、を備えることが望ましい。
【００１５】
本発明の好ましい態様としては、前記帰還オイル量調整手段の開度は、前記シリンダの温度と、前記筒内燃料供給手段から噴射される燃料の量と、空燃比の補正量と、のうち少なくとも一つの要素に基づいて制御されることが望ましい。
【００１６】
本発明の好ましい態様としては、前記シリンダ側収容空間に負圧を伝える負圧通路と、前記負圧通路に設けられ前記シリンダ側収容空間に伝えられる負圧の大きさを調整する負圧調整手段と、を備えることが望ましい。
【００１７】
本発明の好ましい態様としては、前記負圧調整手段の開度は、前記シリンダの温度と、前記インジェクタから噴射される燃料の量と、オイルパンに残留しているオイルの量と、のうち少なくとも一つの要素に基づいて制御されることが望ましい。
【００１８】
本発明の好ましい態様としては、前記クランク室に設けられ、前記ピストンにオイルを吐出するオイル吐出手段と、前記オイル吐出手段から吐出されたオイルが、前記シリンダ側オイル導入開口部に導入されるのを抑制するオイル誤導入抑制手段と、を備えることが望ましい。
【００１９】
本発明の好ましい態様としては、前記オイル誤導入抑制手段は、前記ピストンの頂面と反対側の内周部のうち少なくとも前記シリンダ側オイル導入開口部と対向することがある位置に突起状に形成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る内燃機関は、燃料を含むオイルに起因する空燃比のずれを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る内燃機関の模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関１は、乗用車やトラックなどの車両に搭載されて動力発生源となる。内燃機関１は、シリンダ１００内を往復運動するピストン１０が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４ストロークエンジンである。なお、本実施形態では、内燃機関１を、４ストロークエンジンとして説明するが、例えば、ピストンが１往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を行う、いわゆる２ストロークエンジンでもよい。
【００２３】
内燃機関１は、円筒形状に形成されるシリンダ１００の中心軸であるシリンダ軸線ＳＬ方向に往復運動するピストン１０と、筒内燃焼空間１０１と、クランク室１０２と、を備える。空気と燃料との混合気が燃焼する空間である筒内燃焼空間１０１は、ピストン１０を挟んでシリンダ軸線ＳＬ方向の一方側に設けられる。クランク室１０２は、筒内燃焼空間１０１とは反対側である他方側に設けられる。なお、クランク室１０２は、オイルパン１１６を有し、オイルパン１１６内にはオイルが収容されている。
【００２４】
内燃機関１は、筒内燃焼空間１０１に接続される吸気ポート１０３及び排気ポート１０４と、筒内燃焼空間１０１内に燃料を噴射するインジェクタ１０５と、筒内燃焼空間１０１内の混合気に点火する点火プラグ１０６と、ピストン１０の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト１０７とを備える。さらに、内燃機関１は、シリンダヘッド１０８、シリンダブロック１０９及びクランクケース１１０を備える。なお、本実施形態では、内燃機関１は、燃焼室内に燃料を噴射する、いわゆる直接噴射型の内燃機関として説明するが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、内燃機関１は、吸気ポート１０３内に燃料を噴射する、いわゆるポート噴射型の内燃機関でもよい。
【００２５】
シリンダヘッド１０８は、シリンダブロック１０９に締結され、クランクケース１１０は、シリンダヘッド１０８とは反対側のシリンダブロック１０９に締結される。シリンダブロック１０９の内部には、上述した円筒形状のシリンダ１００が形成される。また、シリンダ１００の内壁面であるシリンダ内壁面１００ａを、ピストン１０が摺動する。
【００２６】
クランクシャフト１０７は、クランクケース１１０に回転可能に支持される。ピストン１０は、コネクティングロッド１１１の一端と回動可能に連結される。クランクシャフト１０７は、コネクティングロッド１１１において、ピストン１０と連結される端部とは反対側の端部に回転可能に連結される。上記構成により、ピストン１０の往復運動は、クランクシャフト１０７の回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。なお、クランクシャフト１０７は、その回転を滑らかにするため、その軸周りにカウンタウェイト１０７ａを有する。
【００２７】
筒内燃焼空間１０１は、シリンダヘッド１０８においてシリンダ１００側の端面である筒内天井部１０１ａ及び、シリンダ１００のシリンダ内壁面１００ａ及び、ピストン１０のクランク室１０２とは反対側の端面であるピストン頂部１０ａにより形成される空間である。
【００２８】
シリンダヘッド１０８の筒内天井部１０１ａには、上述した吸気ポート１０３及び排気ポート１０４が開口し、インジェクタ１０５及び点火プラグ１０６が突出している。吸気ポート１０３には吸気弁１１２が設けられ、吸気弁１１２は、吸気ポート１０３と筒内燃焼空間１０１とを連通する開口を所定のタイミングで開閉する。また、排気ポート１０４には排気弁１１３が設けられ、筒内燃焼空間１０１と排気ポート１０４とを連通する開口を所定のタイミングで開閉する。
【００２９】
インジェクタ１０５は、筒内燃焼空間１０１内に吸気ポート１０３側から排気ポート１０４側に向けて燃料噴霧を噴射する。点火プラグ１０６は、筒内天井部１０１ａの吸気ポート１０３と排気ポート１０４との間に設けられる。なお、インジェクタ１０５が設けられる位置及び、燃料を噴射する方向は限定されない。例えば、インジェクタ１０５を、点火プラグ１０６の近傍に設け、燃料をピストン頂部１０ａに向けて噴射してもよい。
【００３０】
さらに、内燃機関１は、各種制御手段として、マイクロコンピュータを中心に構成されることにより内燃機関１の各部を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０を備える。ＥＣＵ５０は、空燃比センサＤ０１、水温センサＤ０２、オイルレベルセンサＤ０３など各種検出手段から各種検出結果を取得する他に、インジェクタ１０５の燃料噴射時期、点火プラグ１０６の点火時機、後述するＰＣＶバルブ１１９、帰還オイルバルブ２７の制御を行う。
【００３１】
インジェクタ１０５から燃料が噴射されると、吸気ポート１０３に接続された吸気通路１１４から吸入された空気とインジェクタ１０５から噴射された燃料とが混合して混合気が形成される。ピストン１０がシリンダ１００のクランク室１０２側へ、つまり下死点側へ移動すると、筒内燃焼空間１０１内に混合気が吸入される（吸気行程）。さらに、ピストン１０が吸気行程下死点を経てシリンダ１００内をシリンダヘッド１０８の筒内天井部１０１ａ側へ、つまり上死点側へ移動すると、混合気が圧縮される（圧縮行程）。
【００３２】
さらに、ピストン１０が圧縮行程上死点付近に近づくと、点火プラグ１０６により混合気に点火される。これにより、筒内燃焼空間１０１内で混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン１０を下死点側へ移動させる（膨張行程）。燃焼後の混合気（排気ガス）は、ピストン１０が下死点を経て上死点に向かって再び移動することで排気ポート１０４及び排気ポート１０４と連結される排気通路１１５を介して筒内燃焼空間１０１から排出される（排気行程）。上記構成により、本実施形態に係るピストン１０を備える内燃機関１は、クランクシャフト１０７から出力を発生させる。
【００３３】
内燃機関１は、各種検出手段として、空燃比センサＤ０１と水温センサＤ０２とオイルレベルセンサＤ０３とを備える。空燃比センサＤ０１は、排気通路１１５に設けられ、空気と燃料との比である空燃比を検出する。なお、空燃比の検出は、空燃比センサＤ０１に限られず、例えば排気通路１１５に排出される排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサであってもよい。水温センサＤ０２は、例えばシリンダ１００に設けられ、シリンダ１００を冷却する冷却水の温度を検出する。オイルレベルセンサは、オイルパン１１６に設けられ、オイルパン１１６内のオイル量を検出する。
【００３４】
内燃機関１は、ＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）１１７を備える。ＰＣＶ１１７は、クランク室換気通路としてのＰＣＶ通路１１８と、ＰＣＶバルブ１１９とによって構成される。ＰＣＶ通路１１８は、一方がクランク室１０２に開口し、他方が吸気通路１１４に開口する。ＰＣＶバルブ１１９は、クランク室１０２と吸気通路１１４との間のＰＣＶ通路１１８に設けられ、ＰＣＶ通路１１８を介してクランク室１０２に伝えられる負圧を調整する。このように構成されるＰＣＶ１１７により、クランク室１０２内の圧力は適正に保たれる。
【００３５】
ここで、オイルパン内のオイルが燃料により希釈さる。なお、以下燃料により希釈され燃料を含むオイルのことを燃料含有オイルという。この燃料含有オイルにより結果的に空燃比が目標とする空燃比からずれる仕組みを説明する。ＰＣＶを備える内燃機関において、オイルパン内のオイルが燃料によって希釈さると、オイルに含まれる燃料が熱によって蒸発し、オイルに含まれていた燃料が気体化する。この気体化された燃料が、ＰＣＶを構成するＰＣＶ通路を通り、吸気通路を介して燃焼室に導入される。これにより、空燃比がリッチ側にずれる。
【００３６】
この空燃比のずれを、インジェクタが噴射する燃料の量を減少させることによって補正する。なお、空燃比のずれを補正するために減少させるインジェクタの燃料噴射量をインジェクタ補正噴射量とする。しかしながら、インジェクタには、噴射できる燃料の量に下限（以下最小噴射量という）がある。よって、要求されたインジェクタ補正噴射量が大きくなると、噴射予定量が最小噴射量を下回り、要求に応じられない。これにより、空燃比が目標とする空燃比からリッチ側にずれる。これに起因して、エミッションの悪化、故障判定機能を備えた車両において、空燃比補正不可による誤った故障判定、などの問題が生じるおそれがある。
【００３７】
図２は、実施形態１に係るピストンの構成を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、実施形態に係るピストン１０には、ピストン頂部１０ａと、ピストン側周部１０ｂと、スカート部１６と、ピストンピン穴１７と、ピストンリング溝１２と、オイル排出溝２１とが形成される。また、ピストンリング溝１２は、トップリング溝１３と、セカンドリング溝１４と、オイルリング溝１５とから構成される。
【００３８】
ピストン側周部１０ｂは、ピストン１０の周方向の面のことである。スカート部１６（図２中斜線で図示）は、ピストン１０の側周部であるピストン側周部１０ｂに形成され、ピストン１０がシリンダ１００内を往復運動中にピストン１０が傾倒することを抑制する。ピストンピン穴１７は、ピストン１０と図１に示すコネクティングロッド１１１との連結部である。ピストンピン穴１７及びコネクティングロッド１１１の一方の端部に形成された連結穴に、ピストンピンが挿入されることにより、ピストン１０とコネクティングロッド１１１とは回動可能に連結される。
【００３９】
ピストンリング溝１２のうち、トップリング溝１３は、最もピストン頂部１０ａ側のピストン側周部１０ｂに形成され、コンプレッションリングであるトップリング１３ａが嵌め込まれる溝である。セカンドリング溝１４は、トップリング溝１３と隣接しコンプレッションリングであるセカンドリング１４ａが嵌め込まれる溝である。オイルリング溝１５は、最もクランク室１０２側（図１参照）に形成され、オイルリング１５ａが嵌め込まれる溝である。
【００４０】
オイルリング１５ａは、オイルリング１５ａがオイルリング溝１５に嵌め込まれた時に、セカンドリング１４ａ側に位置するオイルリング上部１５ａａと、スカート部１６側に位置するオイルリング下部１５ａｂとが、支柱１５ａｃにより連結されることにより、またはオイルリング上部１５ａａ、オイルリング下部１５ａｂ、支柱１５ａｃとが一体形成されることにより構成される。換言すると、オイルリング１５ａにおいて、径方向外側の側周部と径方向内側の側周部とは、オイルリング上部１５ａａと、オイルリング下部１５ａｂと、支柱１５ａｃとの隙間である孔とによって連通している。なお、トップリング１３ａ、セカンドリング１４ａ、オイルリング１５ａを総称してピストンリング１２ａとする。
【００４１】
図３は、実施形態１に係るピストンのピストンリング近傍を拡大し模式的に示す断面図である。図１及び図３に示すように、内燃機関１は、燃料含有オイル処理装置２０を備える。燃料含有オイル処理装置２０は、図３に示すオイル排出溝２１と、第１オイル通路２２と、シリンダ側オイル導入溝２３と、第２オイル通路２４と、図１に示すオイルタンク２５と、帰還オイル通路２６と、帰還オイルバルブ２７と、から構成される。
【００４２】
ここで、図１及び図２を参照してオイルが燃料により希釈される仕組みを説明する。まず、インジェクタ１０５から燃料が噴射され、シリンダ内壁面１００ａに燃料が付着する。シリンダ内壁面１００ａに付着した燃料は、重力またはピストンリング１２ａの掻き下げにより、シリンダ軸線方向ＳＬ方向クランク室１０２側へ流動する。この時、シリンダ内壁面１００ａのオイルと混合され、燃料含有オイルが生じる。ここで、この燃料含有オイルが存在するシリンダ内壁面１００ａの範囲と対向するピストン側周部１０ｂにおける範囲を燃料付着対向範囲ＡＲ０１とする。
【００４３】
以下、重力が作用する方向を下とする。オイル排出溝２１は、例えば、ピストン側周部１０ｂにおいて、オイルリング溝１５よりも下側に形成される。インジェクタ１０５から燃料が噴射され、さらに、オイル排出溝２１は、燃料付着対向範囲ＡＲ０１内に形成されるのが好ましい。つまり、オイル排出溝２１は、インジェクタ１０５から噴射された燃料が付着するおそれのある範囲を、シリンダ内壁面１００ａのシリンダ軸線ＳＬ方向に延長した面と対向する範囲のピストン側周部１０ｂに設けられるのが好ましい。
【００４４】
本実施形態に係る内燃機関１において、インジェクタ１０５は、筒内燃焼空間１０１において、吸気ポート１０３側から排気ポート１０４側に向かって燃料を噴射する。よって、排気ポート１０４側のシリンダ内壁面１００ａに燃料が付着しやすい。ピストン１０がシリンダ１００内を往復運動するとき、この排気ポート１０４側のシリンダ内壁面１００ａと対向するピストン側周部１０ｂが、燃料付着対向範囲ＡＲ０１となる。具体的には、排気ポート１０４側のピストン側周部１０ｂにおいて、周方向における１／３周から半周程度が、燃料付着対向範囲ＡＲ０１の周方向の大きさになる。
【００４５】
図３に示すように、第１オイル通路２２は、一方がオイルリング溝１５に開口し、他方がオイル排出溝２１に開口する。ここで、第１オイル通路２２とオイルリング溝１５との開口部を第１オイル通路入口２２ａとし、第１オイル通路２２とオイル排出溝２１との開口を第１オイル通路出口２２ｂとする。また、第１オイル通路２２は、第１オイル通路入口２２ａから第１オイル通路出口２２ｂに向かって下向きに傾くように配置される。上記構成により、オイルリング１５ａがオイルリング溝１５へ掻き入れた燃料含有オイルは、重力により第１オイル通路２２を介してオイル排出溝２１に流出する。なお、本実施形態に係る第１オイル通路入口２２ａはピストン側オイル導入開口部と対応し、第１オイル通路２２はピストン側オイル収容空間と対応し、オイル排出溝２１はオイル排出部と対応する。
【００４６】
シリンダ側オイル導入溝２３は、ピストン１０がシリンダ１００内において下死点に位置する時、シリンダ内壁面１００ａのオイル排出溝２１と対向する位置に設けられる。また、図１、図３に示すように、第２オイル通路２４は、一方をシリンダ側オイル導入溝２３に開口し、他方をオイルタンク２５に開口する。オイルタンク２５は、第２オイル通路２４から導入された燃料含有オイルを収容するタンクである。なお、本実施形態に係るシリンダ側オイル導入溝２３はシリンダ側オイル導入開口部と対応し、オイルタンク２５はシリンダ側収容空間と対応する。
【００４７】
本実施形態に係るシリンダ側オイル導入溝２３は、シリンダ内壁面１００ａのうち、燃料を噴射するインジェクタ１０５から噴射された燃料が付着するシリンダ内壁面１００ａの範囲をシリンダ軸線ＳＬ方向に延長した面に設けられる。
【００４８】
上記構成により、シリンダ内壁面１００ａに付着するオイルのうち、燃料を相対的に多く含むオイルが付着する部位にシリンダ側オイル導入溝２３を形成するので、比較的燃料の濃度が高い燃料含有オイルを効率的にオイルパン１１６から隔離できる。本実施形態に係る内燃機関１は、燃料含有オイルに起因する空燃比のずれを好適に抑制できる。
【００４９】
図１に示すように、帰還オイル通路２６は、一方がオイルタンク２５に開口し、他方がオイルパン１１６に開口する。帰還オイルバルブ２７は、オイルタンク２５とオイルパン１１６との間の帰還オイル通路２６に設けられ、ＥＣＵ５０によりその開度を制御される。なお、帰還オイルバルブ２７は、帰還オイル量調整手段と対応する。
【００５０】
なお、オイルタンク２５は、シリンダ側オイル導入溝２３よりも下側に位置し、第２オイル通路２４は、シリンダ側オイル導入溝２３側からオイルタンク２５に向かって下向きに傾くように配置する。また、オイルタンク２５は、最も多くオイルパン１１６にオイルが収容しているときの油面高さよりも上側に配置する。これにより、オイルタンク２５内のオイルは、帰還オイルバルブ２７が開弁時には、重力によりオイルパン１１６へ帰還オイル通路２６を介して流動する。
【００５１】
このように、本実施形態に係る内燃機関１は、オイルタンク２５とクランク室１０２とを接続する帰還オイル通路２６と、帰還オイル通路２６に設けられ、オイルタンク２５とクランク室との連通を開鎖できる帰還オイルバルブ２７とを備える。上記構成により、オイルタンク２５に収容された燃料含有オイルは、帰還オイルバルブ２７を開弁することによりクランク室１０２へ返還できる。これにより、本実施形態に係る内燃機関１は、オイルタンク２５が飽和状態になることを抑制できる。
【００５２】
図４は、実施形態１に係るピストンが下死点に位置する時の、ピストンリング近傍を拡大し模式的に示す断面図である。図４に示すように、ピストン１０が下死点に位置する時、オイル排出溝２１とシリンダ側オイル導入溝２３とは、互いに対向する。この時、図４中網掛けで図示するオイルリング上部１５ａａとオイルリング下部１５ａｂとの間の空間ＡＲ０２及び、オイルリング下部１５ａｂよりもクランク室１０２側の空間ＡＲ０３にオイルリング１５ａが掻き落としたオイルが溜まる。空間ＡＲ０２に溜まったオイルは、矢印Ａで示すように、オイルリング溝１５から、第１オイル通路２２、オイル排出溝２１、シリンダ側オイル導入溝２３、第２オイル通路２４を介してオイルタンク２５へ重力により導かれる。空間ＡＲ０３に溜まったオイルは、矢印Ｂで示すように、ピストン側周部１０ｂとシリンダ内壁面１００ａとのクリアランスを伝って下側に流れ、シリンダ側オイル導入溝２３、第２オイル通路２４を介してオイルタンク２５へ重力により導かれる。
【００５３】
本実施形態に係る内燃機関１は、ピストンリング１２ａより下死点側のピストン側周部１０ｂに形成されると共に第１オイル通路２２と連通するオイル排出溝２１と、ピストン１０が下死点に位置する時にオイル排出溝２１と対向する位置のシリンダ内壁面１００ａに形成されるシリンダ側オイル導入溝２３と、を備える。また、本実施形態に係るシリンダ側オイル導入溝２３は、シリンダ側オイル導入溝２３から導入されたオイルを収容するオイルタンク２５と連通する。
【００５４】
上記構成により、シリンダ側オイル導入溝２３に第１オイル通路２２を介して燃料を含む燃料含有オイルが導入され、さらにシリンダ側オイル導入溝２３に導入された燃料含有オイルは、オイルパン１１６から隔離して、オイルタンク２５に収容される。これにより、オイルパン１１６に残留するオイルは燃料を含まないので、ＰＣＶ通路１１８、吸気通路１１４を介して筒内燃焼空間１０１に気体化した燃料が導入されない。よって、本実施形態に係る内燃機関１は、燃料含有オイルに起因する空燃比のずれを抑制できる。
【００５５】
ここで、図２に示すように、通常、ピストンリングには、それぞれ合口隙間といわれる隙間を有する。本実施形態に係るトップリング１３ａはトップリング合口隙間１３ａｇを、セカンドリング１４ａはセカンドリング合口隙間１４ａｇを、オイルリング１５ａはオイルリング合口隙間１５ａｇを、それぞれ有する。
【００５６】
本実施形態に係るオイルリング合口隙間１５ａｇは、シリンダ内壁面１００ａにおいて、周方向にシリンダ側オイル導入溝２３（図３参照）が占める領域と対向する位置に配置される。なお、本実施形態では、シリンダ内壁面１００ａにおいて、周方向にシリンダ側オイル導入溝２３が占める領域と対向する領域が、ピストン側周部１０ｂにおける燃料付着対向範囲ＡＲ０１と一致する。換言すると、オイルリング合口隙間１５ａｇは、オイルリング１５ａが、オイルリング溝１５に嵌め込まれたとき、燃料付着対向範囲ＡＲ０１内に配置される。
【００５７】
なお、オイルリング１５ａの合口隙間であるオイルリング合口隙間１５ａｇが燃料付着対向範囲ＡＲ０１内に配置されるとしたが、本実施形態はこれに限定されず、トップリング合口隙間１３ａｇ、またはセカンドリング合口隙間１４ａｇ、またはオイルリング合口隙間１５ａｇのうち、少なくとも１個がシリンダ内壁面１００ａにおいて、周方向にシリンダ側オイル導入溝２３が占める領域と対向する位置に配置されていればよい。
【００５８】
本実施形態に係るピストンリング１２のうち少なくとも１個の合口隙間は、シリンダ内壁面１００ａにおいて、周方向にシリンダ側オイル導入溝２３が占める領域と対向する位置に配置される。この構成により、ピストンリング１２ａの合口隙間からクランク室１０２側へ流れてきた燃料、または燃料を含むオイルはシリンダ側オイル導入溝２３に流れ入り、第２オイル通路２４を介してオイルタンク２５へ導入される。これにより、本実施形態に係る内燃機関１は、さらに好適に燃料含有オイルに起因する空燃比のずれを抑制できる。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る内燃機関１は、図３に示すように、オイルパン１１６から吸い上げたオイルを、ピストン１０のピストン頂部１０ａとは反対側のピストン１０の内周部であるピストン内周部１０ｃに向かって吐出するオイルジェット１２０を備える。なお、オイルジェット１２０は、オイル吐出手段と対応する。ピストン１０が上死点側に位置する時、オイルジェット１２０から吐出されたオイルが、シリンダ側オイル導入溝２３に導入されるおそれがある。
【００６０】
よって、本実施形態に係る内燃機関１は、ピストン頂部１０ａとは反対側であるクランク室１０２側のピストン１０のピストン頂部１０ａとは反対のピストン内周部１０ｃに、突起状に形成されるオイルガード部１０ｄを有する。ここで、オイルガード部１０ｄは、ピストン１０がシリンダ１００内を往復運動するとき、シリンダ側オイル導入溝２３と対向することがあるピストン内周部１０ｃに設けられるのが好ましい。また、ピストン内周部１０ｃの周方向全部にオイルガード部１０ｄを設けても良い。
【００６１】
この構成により、図３中破線矢印で示すように、オイルジェット１２０から吐出されたオイルは、オイルガード部１０ｄにより吐出方向がシリンダ側オイル導入溝２３から遠ざかる方向に変えられる。よって、オイルジェット１２０から吐出されたオイルがシリンダ側オイル導入溝２３に導入されるおそれを抑制できる。なお、オイルガード部１０ｄは、オイル誤導入抑制手段と対応する。
【００６２】
このように、本実施形態に係る内燃機関１は、クランク室１０２に設けられ、ピストン１０にオイルを吐出するオイルジェット１２０と、オイルジェット１２０から吐出されたオイルが、シリンダ側オイル導入溝２３に導入されるのを抑制するオイルガード部１０ｃと、を備える。上記構成により、オイルジェット１２０から吐出された燃料を多く含まないオイルが、シリンダ側オイル導入溝２３に導入されるおそれを抑制できる。
【００６３】
なお、本実施形態では、オイル誤導入抑制手段として突起状のオイルガード部１０ｄをピストン頂部１０ａとは反対側のピストン内周部１０ｃに設けたが、例えば、ピストン１０が上死点に位置しても、シリンダ側オイル導入溝２３がスカート部１６によって覆われるようにスカート部１６を形成してもよい。この場合、スカート部１６が、オイル誤導入抑制手段となる。また、オイル誤導入抑制手段として、シリンダ側オイル導入溝２３の開口部を開鎖できる機構をシリンダ１００に設け、これによりオイルジェット１２０から吐出されたオイルがシリンダ側オイル導入溝２３に導入されることを抑制してもよい。
【００６４】
図５は、実施形態１に係る燃料含有オイル処理制御装置の構成を示す概念図である。図５に示すように、燃料含有オイル処理制御装置４０は、ＥＣＵ５０に組み込まれて構成されている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央演算装置）５０ｐと、記憶部５０ｍと、入力ポート５５及び出力ポート５６と、入力インターフェース５７及び出力インターフェース５８とから構成される。
【００６５】
なお、ＥＣＵ５０とは別個に、この実施形態に係る燃料含有オイル処理制御装置４０を用意し、これをＥＣＵ５０に接続してもよい。
【００６６】
燃料含有オイル処理制御装置４０は、帰還オイルバルブ２７の開鎖を制御する帰還オイルバルブ制御部４１と、各種検出手段が検出した結果、後述する記憶部５０ｍに格納された情報、機関制御部５１が有する情報、などを取得する情報取得部４２と、情報取得部４２が取得した情報に基づき各種判定をする制御条件判定部４３と、を含んで構成される。これらが、この実施形態に係る燃料含有オイル制御を実行する部分となる。この実施形態において、燃料含有オイル処理制御装置４０は、ＥＣＵ５０を構成するＣＰＵ５０ｐの一部として構成される。また、ＣＰＵ５０ｐ内には、内燃機関１の運転制御を司る機関制御部５１が設けられる。ＣＰＵ５０ｐと、記憶部５０ｍとは、バス５４ｃにより接続される。ＣＰＵ５０ｐと入力ポート５５とは、バス５４ａにより接続される。ＣＰＵ５０ｐと出力ポート５６とは、バス５４ｂにより接続される。
【００６７】
燃料含有オイル処理制御装置４０の情報取得部４２は、機関制御部５１が有する内燃機関１の運転制御データを取得し、これを利用できる。また、燃料含有オイル処理制御装置４０は、この実施形態に係る燃料含有オイル制御を、機関制御部５１が予め備えている内燃機関１の運転制御ルーチンに割り込ませることができる。
【００６８】
入力ポート５５には、入力インターフェース５７が接続されている。入力インターフェース５７には、空燃比センサＤ０１、水温センサＤ０２、オイルレベルセンサＤ０３、その他各種検出手段が接続されている。これらの各種検出手段から出力される信号は、入力インターフェース５７内のＡ／Ｄコンバータ５７ａやディジタル入力バッファ５７ｄにより、ＣＰＵ５０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート５５へ送られる。これにより、ＣＰＵ５０ｐは、帰還オイルバルブ２７の制御や、内燃機関１の制御に必要な情報を取得できる。
【００６９】
出力ポート５６には、出力インターフェース５８が接続されている。出力インターフェース５８には、帰還オイルバルブ２７、その他内燃機関１における制御対象が接続されている。出力インターフェース５８は、制御回路５８ａ、５８ｂなどを備えており、ＣＰＵ５０ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、ＥＣＵ５０のＣＰＵ５０ｐは、帰還バルブの開度を制御できる。
【００７０】
記憶部５０ｍには、この実施形態に係る燃料含有オイル制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御データマップが格納されている。ここで、記憶部５０ｍは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成できる。
【００７１】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ５０ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施形態に係る燃料含有オイル制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この燃料含有オイル処理制御装置４０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、帰還オイルバルブ制御部４１の機能を実現するものであってもよい。次に、図１から図６を用いて、この実施形態に係る燃料含有オイル処理制御装置４０の制御手順を説明する。
【００７２】
図６は、実施形態１に係る燃料含有オイル処理装置の制御手順を示すフローチャートである。燃料含有オイル処理制御装置４０の情報取得部４２は、ステップＳ１０１として、空燃比センサＤ０１から取得した空燃比と目標とする空燃比との差異である空燃比補正量ΔＡ／Ｆを取得する。次に、燃料含有オイル処理制御装置４０の情報取得部４２は、ステップＳ１０２として、記憶部５０ｍから所定の許容空燃比補正量ΔＡ／Ｆｓを取得する。ここで、許容空燃比補正量ΔＡ／Ｆｓは、空燃比が目標とする空燃比からずれたときであっても、インジェクタ１０５の噴射量を調整することで、具体的には噴射量を低減することによって空燃比を補正できる範囲の量である。
【００７３】
次に、燃料含有オイル処理制御装置４０の制御条件判定部４３は、ステップＳ１０３として空燃比補正量ΔＡ／Ｆが許容空燃比補正量ΔＡ／Ｆｓ以下であるか判定する。ステップＳ１０３において、空燃比補正量ΔＡ／Ｆが許容空燃比補正量ΔＡ／Ｆｓ以下であると判定されると（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、燃料含有オイル処理制御装置４０はステップＳ１０４へ移行する。燃料含有オイル処理制御装置４０の情報取得部４２は、ステップＳ１０４として、水温センサＤ０２から現在の水温Ｔｗを取得する。
【００７４】
次に、燃料含有オイル処理制御装置４０の情報取得部４２は、ステップＳ１０５として、記憶部５０ｍから所定の暖気完了水温Ｔｗｓを取得する。次に、燃料含有オイル処理制御装置４０の制御条件判定部４３は、ステップＳ１０６として、水温Ｔｗが暖気完了水温Ｔｗｓ以上であるか判定する。なお、暖気完了水温Ｔｗｓは、内燃機関１が暖機されたと判断できる温度である。内燃機関１が暖機されていれば、シリンダ内壁面１００ａに付着した燃料は蒸発しやすく、オイルと混合しにくいため、燃料含有オイルが生じにくい。
【００７５】
ステップＳ１０６において、水温Ｔｗが暖気完了水温Ｔｗｓ以上であると判定されると（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、燃料含有オイル処理制御装置４０はステップＳ１０７へ移行する。燃料含有オイル処理制御装置４０の情報取得部４２は、ステップＳ１０７として、目標とする空燃比を達成するためのインジェクタ１０５の燃料噴射量Ｊｅｔを機関制御部５１から取得する。次に、燃料含有オイル処理制御装置４０の情報取得部４２は、ステップＳ１０８として、記憶部５０ｍに格納されているインジェクタ１０５が噴射できる最小燃料量である最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎを取得する。
【００７６】
次に、燃料含有オイル処理制御装置４０の制御条件判定部４３は、ステップＳ１０９として、燃料噴射量Ｊｅｔが、最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎ以上であるか判定する。燃料噴射量Ｊｅｔが最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎ以上であれば、オイルパン１１６中の燃料含有オイルが気体化し、空燃比をリッチ側にずらしたときであっても、インジェクタ１０５の噴射量を調整することで、具体的には噴射量を低減することによって空燃比を補正できる。
【００７７】
ステップＳ１０９において、インジェクタ１０５の燃料噴射量Ｊｅｔが、記憶部５０ｍに格納されている最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎ以上であると判定されると（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、燃料含有オイル処理制御装置４０の帰還オイルバルブ制御部４１は、ステップＳ１１０として、帰還オイルバルブ２７を開弁するまたは開弁状態を保つ。このとき、オイルタンク２５内に収容された燃料含有オイルをオイルパン１１６内に帰還させ、オイルパン１１６内で蒸発した燃料がＰＣＶ通路１１８及び吸気通路１１４を介して筒内燃焼空間１０１に導入されても、インジェクタ１０５の燃料噴射量が最小噴射量を下回らないので、空燃比を補正できる。
【００７８】
なお、ステップＳ１０３において空燃比補正量ΔＡ／Ｆが許容空燃比補正量ΔＡ／Ｆｓより大きいと判定された場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、オイルタンク２５内に収容された燃料含有オイルをオイルパン１１６内に帰還すると、確実な空燃比の補正ができないおそれがあるため、燃料含有オイル処理制御装置４０の帰還オイルバルブ制御部４１は、ステップＳ１１１として帰還オイルバルブ２７を閉じる、または閉弁状態を保つ。
【００７９】
また、ステップＳ１０６において水温Ｔｗが暖気完了水温Ｔｗｓより小さいと判定された場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）は、内燃機関１の暖機は完了されていないので、シリンダ内壁面１００ａに付着した燃料が蒸発しにくく、燃料含有オイルが生じやすい。よって、燃料含有オイル処理制御装置４０の帰還オイルバルブ制御部４１は、ステップＳ１１１として帰還オイルバルブ２７を閉じる、または閉弁状態を保つ。
【００８０】
また、ステップＳ１０９において、インジェクタ１０５の燃料噴射量Ｊｅｔが、記憶部５０ｍに格納されている最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎより小さいと判定された場合（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、オイルタンク２５内に収容された燃料含有オイルをオイルパン１１６内に帰還させると、インジェクタ１０５の燃料噴射量が最小噴射量を下回り、確実な空燃比の補正ができないので、燃料含有オイル処理制御装置４０の帰還オイルバルブ制御部４１は、ステップＳ１１１として帰還オイルバルブ２７を閉じるか、または閉弁状態を保つ。つまりステップＳ１０３、ステップＳ１０６、ステップＳ１０９のうち一手順でも否定的な判定があった場合は、帰還オイルバルブ２７を閉じる、または閉弁状態を保つ。
【００８１】
上記構成により、内燃機関１の暖機が完了する前に、オイルが燃料によって希釈されても、燃料含有オイルはその大部分がオイルパン１１６へ戻らず、オイルタンク２５へ隔離される。オイルタンク２５に隔離され、収容された燃料含有オイルは、内燃機関１の状態が、シリンダ内壁面１００ａに付着した燃料が蒸発しやすいために燃料含有オイルが生じにくいとき、または空燃比が目標とする空燃比からずれたときであっても、インジェクタ１０５の噴射量を調整することで、具体的には噴射量を低減することによって空燃比を補正できる時に、オイルパン１１６へ帰還オイル通路２６を介して戻される。これにより、オイルタンク２５に収容される燃料含有オイルは減少し、オイルパン１１６に収容されるオイルが増加する。
【００８２】
上記作用により、本実施形態に係る内燃機関１は、燃料含有オイルに起因する空燃比のずれをインジェクタによって補正できる範囲に抑制でき、エミッションの悪化、誤った故障判定などのおそれを抑制できる。
【００８３】
なお、本実施形態に係る燃料含有オイル処理制御装置４０の帰還オイルバルブ制御部４１は、空燃比の補正量と、冷却水の水温、すなわちシリンダ１００の温度と、インジェクタ１０５から噴射される燃料の量と、の３つの制御要素に基づいて帰還オイルバルブ２７を制御するが、本実施形態はこれに限定されない。帰還オイルバルブ制御部４１は、空燃比の補正量のみに基づいて帰還オイルバルブ２７を制御してもよいし、シリンダ１００の温度のみに基づいて帰還オイルバルブ２７を制御してもよいし、空燃比の補正量のみに基づいて帰還オイルバルブ２７を制御してもよい。
【００８４】
また、これらの制御要素を適宜組み合わせることによって、帰還オイルバルブ制御部４１が、帰還オイルバルブ２７を制御してもよい。帰還オイルバルブ制御部４１が、３つの制御要素すべてに基づいて帰還オイルバルブ２７を制御することにより、最も好適に燃料含有オイルに起因する空燃比のずれをインジェクタによって補正できる範囲に抑制できる。
【００８５】
また、本実施形態に係る帰還オイルバルブ２７は、開鎖のみではなく、連続的に開度を変化するバルブを用いてもよい。この場合、シリンダの温度及び、インジェクタ１０５から噴射される燃料の量及び、インジェクタ１０５の空燃比の補正量に基づいて、帰還オイルバルブ２７の開度をマッピングしたマップを、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍにあらかじめ格納し、このマップにしたがって帰還オイルバルブ２７の開度を調節するように、燃料含有オイル処理制御装置４０を構成する。
【００８６】
以上、本実施形態に係る内燃機関１は、シリンダ１００内を往復運動するピストン１０と、ピストン１０の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト１０７を内部に有するクランク室１０２と、筒内燃焼空間１０１に空気を供給する吸気通路１１４と、クランク室１０２内のガスを吸気通路１１４に導くＰＣＶ１１７と、ピストン側周部１０ｂに少なくとも１個形成され、ピストンリング１２ａが嵌め込まれるピストンリング溝１２と、ピストンリング溝１２に開口する第１オイル通路入口２２ａから導入されるオイルを一時的に第１オイル通路２２と、を備える。
【００８７】
上記構成により、本実施形態に係る内燃機関１は、ピストンリング溝１２から第１オイル通路入口２２ａを介して第１オイル通路２２に燃料含有オイルを含むオイルがオイルパン１１６から隔離して一時的に収容される。これにより、オイルパン１１６に残留するオイルは燃料を含まないので、本実施形態に係る内燃機関１は、燃料含有オイルに起因する空燃比のずれを抑制できる。よって、本実施形態に係る内燃機関１は、エミッションの悪化、誤った故障判定などのおそれを抑制できる。
【００８８】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る内燃機関の模式的断面図である。本実施形態に係る内燃機関２は、燃料含有オイル処理装置２０に加えて、負圧付与装置３０をさらに有する点で、実施形態１に係る内燃機関１と異なる。なお、上述の実施形態と同一の構成は、同一の符号を付す。
【００８９】
負圧付与装置３０は、気液分離部３１と、負圧調整バルブ３３と、オイルリターン通路３４と、第１負圧通路３５と、第２負圧通路３６とから構成される。気液分離部３１は、気体である燃料蒸気と、液体であるオイルまたは液体である燃料とを分離する。なお、負圧調整バルブ３３は、負圧調整手段と対応し、第１負圧通路３５及び第２負圧通路３６は、負圧通路と対応する。
【００９０】
オイルリターン通路３４は、一方が気液分離部３１の下側の部位に開口し、他方がオイルタンク２５に開口する。この構成により、オイルリターン通路３４は、気液分離部３１で分離したオイルを重力によりオイルタンク２５へ導く。第１負圧通路３５は、一方が吸気通路１１４に開口し、他方が気液分離部３１の上側の部位に開口する。第２負圧通路３６は、一方が気液分離部３１の上側に開口し、他方がオイルタンク２５に開口する。
【００９１】
上記構成により、第１負圧通路３５から伝えられた負圧は、第２負圧通路３６を介してオイルタンク２５に伝わり、さらに第２オイル通路２４を介して、シリンダ側オイル導入溝２３に伝えられる。この作用により、シリンダ側オイル導入溝２３近傍のガスが第２オイル通路２４に吸引されるので、シリンダ側オイル導入溝２３近傍にある燃料含有オイルが、より確実に第２オイル通路２４に引き込まれ、オイルタンク２５に隔離される。
【００９２】
本実施形態に係る内燃機関２は、オイルタンク２５に負圧を伝える第１負圧通路３５及び第２負圧通路３６と、第１負圧通路３５に設けられオイルタンク２５に伝えられる負圧の大きさを調整する負圧調整バルブ３３と、を備える。
【００９３】
上記構成により、オイルタンク２５に付与された負圧は、第２オイル通路２４を介してシリンダ側オイル導入溝２３近傍に伝えられ、シリンダ側オイル導入溝２３近傍の燃料含有オイルを第２オイル通路２４へ吸い込む。これにより、燃料含有オイルを効率よくオイルパン１１６から隔離できる。よって、本実施形態に係る内燃機関２は、燃料含有オイルに起因する空燃比のずれを好適に抑制できる。
【００９４】
また、第１負圧通路３５上には、ＥＣＵ７０によって開度を調整される負圧調整バルブ３３が設けられる。負圧調整バルブ３３を閉じる方向に動作させることにより、オイルタンク２５に伝えられる負圧が減少する。よって、オイルタンク２５に燃料含有オイルを隔離する必要が少ないときは、この負圧調整バルブ３３を絞ることにより、燃料含有オイルの導入量を調整できる。
【００９５】
また、気液分離部３１は、そのケーシング内部に気液分離フィルタ３２を有しているので、オイルタンク２５内の燃料含有オイルが第１負圧通路３５、吸気通路１１４を介して筒内燃焼空間１０１に導入されるおそれを抑制できる。なお、気液分離フィルタ３２は、例えば、細い金属線をメリヤス状に編み、この金網を重ね合わせることにより構成されるデミスタである。さらに、オイルタンク２５は、高温であるシリンダ１００から別体で配置さることにより、オイルタンク２５内の温度は高温にならないので、燃料含有オイルの中に含まれる燃料の蒸発を抑制できる。これにより、燃料含有オイルが第１負圧通路３５、吸気通路１１４を介して筒内燃焼空間１０１に導入されるおそれを抑制できる。
【００９６】
図８は、実施形態２に係る燃料含有オイル処理制御装置の構成を示す概念図である。図８に示すように、本実施形態に係る燃料含有オイル処理制御装置６０は、図５に示す燃料含有オイル処理制御装置４０の構成に加えて、負圧付与制御部６１を有する。負圧付与制御部６１は、具体的には負圧調整バルブ３３の開鎖を制御する。よって、本実施形態に係る出力インターフェース７８は、前述の実施形態に係る出力インターフェース５８の構成に加えて、負圧調整バルブ３３が接続される。次に、この実施形態に係る燃料含有オイル処理制御装置６０の制御手順を、図７から図９を用いて説明する。
【００９７】
図９は、実施形態２に係る燃料含有オイル処理装置の制御手順を示すフローチャートである。燃料含有オイル処理制御装置６０の情報取得部４２は、ステップＳ２０１として、オイルレベルセンサＤ０３からオイルパン１１６に現在残留するオイル量ＯＬｖを取得する。許容オイル量ＯＬｖｓは、オイルパン１１６内のオイル量がその量よりも少なくなると内燃機関２の運転に支障をきたすおそれのある量のことである。次に、ステップＳ２０２として、情報取得部４２は、記憶部５０ｍから所定の許容オイル量ＯＬｖｓを取得する。次に、ステップＳ２０３として、燃料含有オイル処理制御装置６０の制御条件判定部４３は、オイル量ＯＬｖが許容オイル量ＯＬｖｓ以上であるか判定する。
【００９８】
ステップＳ２０３において、オイル量ＯＬｖが許容オイル量ＯＬｖｓ以上であると判定されると（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、燃料含有オイル処理制御装置６０は、オイルパン１１６内のオイル量が内燃機関２を運転するのに十分であると判断し、ステップＳ２０４に移行する。情報取得部４２は、ステップＳ２０４として、水温センサＤ０２から現在の水温Ｔｗを取得する。次に、情報取得部４２は、ステップＳ２０５として、記憶部５０ｍから所定の暖気完了水温Ｔｗｓを取得する。次に制御条件判定部４３は、ステップＳ２０６として、水温Ｔｗが暖気完了水温Ｔｗｓ以上であるか判定する。内燃機関２が暖機されていれば、シリンダ内壁面１００ａに付着した燃料は蒸発しやすく、オイルと混合しにくいため、燃料含有オイルが発生しにくい。
【００９９】
ステップＳ２０６において、水温Ｔｗが暖気完了水温Ｔｗｓより小さいと判定されると（ステップＳ２０６、Ｎｏ）、燃料含有オイル処理制御装置６０はステップＳ２０７へ移行する。情報取得部４２は、ステップＳ２０７として、目標とする空燃比を達成するためのインジェクタ１０５の燃料噴射量Ｊｅｔを機関制御部５１から取得する。次に、情報取得部４２は、ステップＳ２０８として、記憶部５０ｍに格納されているインジェクタ１０５が噴射できる最小燃料量である最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎを取得する。
【０１００】
次に、制御条件判定部４３は、ステップＳ２０９として、燃料噴射量Ｊｅｔが、最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎ以上であるか判定する。燃料噴射量Ｊｅｔが最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎ以上であれば、オイルパン１１６中の燃料含有オイルが気体化し、空燃比をリッチ側にずらしたときであっても、インジェクタ１０５の噴射量を調整することで、具体的には噴射量を低減することによって空燃比を補正できる。
【０１０１】
燃料噴射量Ｊｅｔが最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎより小さいと判定されると（ステップＳ２０９、Ｎｏ）、燃料含有オイルをオイルタンク２５に隔離したほうがよいと判定し、ステップＳ２１０として、負圧付与制御部６１は、負圧調整バルブ３３を開ける、または開弁状態を保つ。つまり、燃料含有オイル処理制御装置６０は、シリンダ側オイル導入溝２３から燃料含有オイルを吸い込ませる。
【０１０２】
ステップＳ２０３において、オイル量ＯＬｖが許容オイル量ＯＬｖｓより小さいと判定される（ステップＳ２０３、Ｎｏ）と、負圧付与制御部６１は、ステップＳ２１１として、負圧調整バルブ３３を閉じる、または閉弁状態を保つ。つまり、燃料含有オイル処理制御装置６０は、シリンダ側オイル導入溝２３から燃料含有オイルを吸い込ませない。この構成により、オイルパン１１６内のオイル量が少ないときは、燃料含有オイル処理制御装置６０は、オイルタンク２５、第２オイル通路２４、シリンダ側オイル導入溝２３への負圧付与を停止する。よって、内燃機関２がオイル不足に起因して運転に支障をきたすおそれを抑制できる。
【０１０３】
ステップＳ２０６において、水温Ｔｗが暖気完了水温Ｔｗｓ以上であると判定される（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）と、負圧付与制御部６１はステップＳ２１１として、内燃機関２の暖機が完了し、シリンダ内壁面１００ａに付着した燃料は蒸発しやすく、燃料含有オイルが発生しにくいと判断して、負圧調整バルブ３３を閉じる、または閉弁状態を保つ。また、ステップＳ２０９において、燃料噴射量Ｊｅｔが最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎ以上であると判定される（ステップＳ２０９、Ｙｅｓ）と、ステップＳ２１１として、負圧調整バルブ３３を閉じる、または閉弁状態を保つ。
【０１０４】
なお、本実施形態に係る燃料含有オイル処理制御装置６０の負圧付与制御部６１は、オイルパン１１６内のオイル量と、冷却水の水温、すなわちシリンダ１００の温度と、インジェクタ１０５から噴射される燃料の量と、の３つの制御要素に基づいて負圧調整バルブ３３を制御するが、本実施形態はこれに限定されない。負圧付与制御部６１は、オイルパン１１６内のオイル量のみに基づいて負圧調整バルブ３３を制御してもよいし、シリンダ１００の温度のみに基づいて負圧調整バルブ３３を制御してもよいし、インジェクタ１０５から噴射される燃料の量のみに基づいて負圧調整バルブ３３を制御してもよい。
【０１０５】
また、これらの制御要素を適宜組み合わせることによって、負圧付与制御部６１が、負圧調整バルブ３３を制御してもよい。負圧付与制御部６１が、３つの制御要素すべてに基づいて負圧調整バルブ３３を制御することにより、最も好適に燃料含有オイルに起因する空燃比のずれをインジェクタによって補正できる範囲に抑制できる。
【０１０６】
本実施形態に係る負圧調整バルブ３３の開度は、シリンダ１００の温度と、インジェクタ１０５から噴射される燃料の量と、オイルパン１１６に残留しているオイルの量と、のうち少なくとも一つの要素に基づいて制御される。上記構成により、オイルパン１１６内のオイル量が少ないときは、燃料含有オイル処理制御装置６０は、オイルタンク２５への負圧付与を停止する。よって、内燃機関２がオイル不足に起因して運転に支障をきたすおそれを抑制できる。また、燃料含有オイルをオイルタンク２５に隔離する必要がないとき、つまり、水温Ｔｗが暖気完了水温Ｔｗｓ以上であると判定される時、または、インジェクタ１０５の燃料噴射量Ｊｅｔが、記憶部５０ｍに格納されている最小噴射量Ｊｅｔｍｉｎ以上であると判定されたとき、燃料含有オイル処理制御装置６０は、オイルタンク２５への負圧付与を停止する。よって、負圧調整バルブ３３を設けることにより、必要な時のみ燃料含有オイルをオイルタンク２５に吸引するので、オイルタンク２５の容量増加を抑制できる。また、オイルパン１１６内のオイル量が過剰に減少することを抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃料を含むオイルに起因して空燃比にずれを生じる内燃機関に有用であり、例えば、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍを備える内燃機関に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施形態１に係る内燃機関の模式的断面図である。
【図２】実施形態１に係るピストンの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施形態１に係るピストンのピストンリング近傍を拡大し模式的に示す断面図である。
【図４】実施形態１に係るピストンが下死点に位置する時の、ピストンリング近傍を拡大し模式的に示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る燃料含有オイル処理制御装置の構成を示す概念図である。
【図６】実施形態１に係る燃料含有オイル処理装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】実施形態２に係る内燃機関の模式的断面図である。
【図８】実施形態２に係る燃料含有オイル処理制御装置の構成を示す概念図である。
【図９】実施形態２に係る燃料含有オイル処理装置の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２  内燃機関
１００  シリンダ
１０１  筒内燃焼空間
１０２  クランク室
１０３  吸気ポート
１０４  排気ポート
１０５  インジェクタ
１０６  点火プラグ
１０７  クランクシャフト
１０８  シリンダヘッド
１０９  シリンダブロック
１１０  クランクケース
１１１  コネクティングロッド
１１２  吸気弁
１１３  排気弁
１１４  吸気通路
１１５  排気通路
１１６  オイルパン
１１７  ＰＣＶ
１１８  ＰＣＶ通路
１１９  ＰＣＶバルブ
１２０  オイルジェット
１０  ピストン
１０ａ  ピストン頂部
１０ｂ  ピストン側周部
１０ｃ  ピストン内周部
１０ｄ  オイルガード部
１２  ピストンリング溝
１２ａ  ピストンリング
１３  トップリング溝
１３ａ  トップリング
１４  セカンドリング溝
１４ａ  セカンドリング
１５  オイルリング溝
１５ａ  オイルリング
１５ａａ  オイルリング上部
１５ａｂ  オイルリング下部
１５ａｃ  支柱
１５ａｇ  オイルリング合口隙間
１６  スカート部
１７  ピストンピン穴
２０  燃料含有オイル処理装置
２１  オイル排出溝
２２  第１オイル通路
２２ａ  第１オイル通路入口
２２ｂ  第１オイル通路出口
２３  シリンダ側オイル導入溝
２４  第２オイル通路
２５  オイルタンク
２６  帰還オイル通路
２７  帰還オイルバルブ
３０  負圧付与装置
３１  気液分離部
３２  気液分離フィルタ
３３  負圧調整バルブ
３４  オイルリターン通路
３５  第１負圧通路
３６  第２負圧通路
４０、６０  燃料含有オイル処理制御装置
４１  帰還オイルバルブ制御部
４２  情報取得部
４３  制御条件判定部
５０、７０  ＥＣＵ
５０ｍ  記憶部
５０ｐ  ＣＰＵ
５１  機関制御部
５４ａ  バス
５４ｂ  バス
５４ｃ  バス
５５  入力ポート
５６  出力ポート
５７  入力インターフェース
５７ａ  Ａ／Ｄコンバータ
５７ｄ  ディジタル入力バッファ
５８  出力インターフェース
５８ａ  制御回路
６１  負圧付与制御部
７８  出力インターフェース
ＡＲ０１  燃料付着対向範囲
ＡＲ０２  空間
ＡＲ０３  空間
Ｄ０１  空燃比センサ
Ｄ０２  水温センサ
Ｄ０３  オイルレベルセンサ
ＳＬ  シリンダ軸線
ΔＡ／Ｆ  空燃比補正量
ΔＡ／Ｆｓ  許容空燃比補正量
Ｔｗ  水温
Ｔｗｓ  暖気完了水温
Ｊｅｔ  燃料噴射量
Ｊｅｔｍｉｎ  最小噴射量
ＯＬｖ  オイル量
ＯＬｖｓ  許容オイル量
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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