JP5040880B2 - 内燃機関の油中希釈燃料分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の油中希釈燃料分離装置に関し、さらに詳しくは、内燃機関の潤滑オイル中に含まれる燃料をオイルの劣化を抑制して効率良く分離することができる内燃機関の油中希釈燃料分離装置に関する。

従来の内燃機関の油中希釈燃料分離装置として、潤滑オイルの燃料混入による希釈を抑制するために潤滑オイルを加熱してオイル中に含まれる燃料を気化分離するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、内燃機関のオイル回路の途中にオイルヒータを設け、このヒータによりオイル回路を流れる潤滑オイルを加熱して燃料を気化分離することが開示されている。
また、上記特許文献２には、オイルパンの底部にヒータを設け、このヒータによりオイルパン内の潤滑オイルを加熱して燃料を気化分離することが開示されている。

特開２００４−１９０５１３号公報 特開２００４−３４００５６号公報

しかし、上記特許文献１では、オイルパンとエンジンの被潤滑部とを連絡するオイル通路又はこのオイル通路に設けられたバイパス通路を通る比較的大量の潤滑オイルを非選択的にヒータで加熱して分離しており、また、上記特許文献２では、オイルパン内の全オイルを加熱して分離しているので、エネルギーロスが大きく、また、不必要に加熱することにより、オイルが熱劣化してしまうなどの問題がある。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、内燃機関の潤滑オイル中に含まれる燃料をオイルの劣化を抑制して効率良く分離することができる内燃機関の油中希釈燃料分離装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．内燃機関の潤滑オイルを貯留するオイル貯留部と、
前記潤滑オイルに含まれる燃料成分を分離する分離手段と、
前記オイル貯留部と前記分離手段とを連絡し、且つ、該オイル貯留部の潤滑オイルを該分離手段に圧送するオイルポンプを有するオイル通路と、
前記分離手段と前記オイル貯留部とを連絡し、且つ、該分離手段から排出される潤滑オイルを該オイル貯留部に戻すオイル戻り通路と、
前記内燃機関の本体内に設けられ、且つ、前記内燃機関の被潤滑部のうちのピストンを潤滑した潤滑オイルを前記オイル通路の一端が配設された側の前記オイル貯留部に案内するオイル案内部と、
前記オイル通路の一端が配設された側の前記オイル貯留部に設けられ、且つ、前記潤滑オイルの燃料成分による希釈度を検知する希釈センサと、を備え、
前記オイルポンプは、前記希釈センサの検知結果に基づいて駆動制御されることを特徴とする内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
２．前記オイル通路の一端は前記オイル貯留部の第１の側壁側に配設され、前記オイル戻り通路の一端は該オイル貯留部の前記第１の側壁に対向する第２の側壁側に配設されている上記１．記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
３．前記オイル貯留部を前記オイル通路の一端が配設された側の第１室及び前記オイル戻り通路の一端が配設された側の第２室に仕切る仕切部を更に備える上記１．又は２．記載の油中希釈燃料分離装置。
４．前記第１室のオイル貯留容積は前記第２室のオイル貯留容積より小さい上記３．記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
５．前記オイルポンプは、前記潤滑オイルの温度に基づいて駆動制御される上記１．〜４．のいずれか一項に記載の油中希釈燃料分離装置。
６．前記オイルポンプは、前記内燃機関の運転状態に基づいて駆動制御される上記１．〜５．のいずれか一項に記載の油中希釈燃料分離装置。

本発明の内燃機関の油中希釈燃料分離装置によると、内燃機関の被潤滑部であるピストンを潤滑した潤滑オイルは、オイル案内部によりオイル通路の一端が配設された側のオイル貯留部に導かれ、オイルポンプを有するオイル通路を介して分離手段に圧送される。このように、燃料が比較的多く混入した潤滑オイルをオイル貯留部の一部へ集約させ、その燃料を比較的多く含んだ潤滑オイルを選択的に分離手段へ送り燃料成分を分離するようにしたので、従来のように燃料を多く含む、含まないに拘わらず潤滑オイルを非選択的に加熱して燃料を気化分離するものと比較して効率的に燃料を分離させることができる。
また、前記オイル通路の一端が配設された側の前記オイル貯留部に設けられ且つ前記潤滑オイルの燃料成分による希釈度を検知する希釈センサを更に備え、前記オイルポンプが前記希釈センサの検知結果に基づいて駆動制御されるので、希釈センサにより、潤滑オイルに混入している燃料成分の量が検知され、混入量が所定量より多いと検知されればオイルポンプを作動させて燃料成分の分離を行い、少ないと検知されればオイルポンプを停止する。このように、燃料濃度が高い場合のみ運転するようにしたので、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。

また、前記オイル通路の一端が前記オイル貯留部の第１の側壁側に配設され、前記オイル戻り通路の一端が該オイル貯留部の前記第１の側壁に対向する第２の側壁側に配設されている場合は、燃料を比較的多く含んだ潤滑オイルがオイル貯留部の一方の側壁側へ集約され、オイル通路を介して分離手段へ送られると共に、分離手段により燃料成分が分離された後の潤滑オイルは、オイル戻り通路を介して、燃料を比較的多く含んだ潤滑オイルが集約されている側から離れた側壁側のオイル貯留部へ戻されるため、これら燃料分離前、分離後の潤滑オイルが混合するのを抑制することができ、より効率よく燃料を分離させることができる。

更に、前記オイル貯留部を前記オイル通路の一端が配設された側の第１室及び前記オイル戻り通路の一端が配設された側の第２室に仕切る仕切部を更に備える場合は、燃料成分が分離される前の、燃料が比較的多く混入した潤滑オイルと、分離手段により燃料成分が分離された後の、燃料の混入が比較的少ない潤滑オイルとを、仕切部により仕切った状態でオイル貯留部に貯留することができるので、分離効率がより一層向上する。
また、前記第１室のオイル貯留容積が前記第２室のオイル貯留容積より小さい場合は、第１室に貯留される、分離手段により燃料成分が分離される対象となる潤滑オイルの貯留量を比較的少量とすることができると共に、第２室に貯留される、被潤滑部に供給可能な潤滑オイルの貯留量は比較的多量とすることができる。その結果、効率的な燃料分離を実現しつつ、潤滑オイルの総貯留量は必要以上に多く確保しなくてもよい。

また、前記オイルポンプが前記潤滑オイルの温度に基づいて駆動制御される場合は、潤滑オイルの温度が比較的低く、潤滑オイルに混入した燃料が気化しにくい条件の時にはオイルポンプを作動させて燃料を積極的に分離することができ、また、潤滑オイルの温度が比較的高く、燃料が混入したとしても、その混入した燃料が気化しやすい条件の時にはオイルポンプを停止させてエネルギーの無駄な消費を抑制することができる。

更に、前記オイルポンプが前記内燃機関の運転状態に基づいて駆動制御される場合は、エンジンの運転状態を把握することにより、燃料の混入が比較的発生しやすい運転状態（例えば、パイロット噴射、ポスト噴射等の副噴射が実施されている場合等）の場合にはオイルポンプを駆動するようにして燃料を積極的に分離することができ、また、燃料の混入が比較的発生しにくい運転状態（通常運転時等）の場合にはオイルポンプを停止させてエネルギーの無駄な消費を抑制することができる。

本実施形態に係る内燃機関の油中希釈燃料分離装置は、以下に述べるオイル貯留部、分離手段、オイル通路、オイル戻り通路及びオイル案内部を備えている。尚、上記内燃機関としては、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、バイオ燃料エンジン等を挙げることができ、従って、本油中希釈燃料分離装置により分離される燃料としては、例えば、ガソリン、ディーゼル燃料、バイオ燃料等が挙げられる。

上記「オイル貯留部」は、内燃機関の潤滑オイルを貯留する限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。
上記オイル貯留部としては、例えば、内燃機関の本体の下部に設けられるオイルパン等を挙げることができる。

上記「分離手段」は、上記潤滑オイルに含まれる燃料成分を分離する限り、その構造、分離形態等は特に問わない。この分離手段は、例えば、上記オイル貯留部内、クランク室内等の空間等、内燃機関の内側に設けられていたり、内燃機関の外側に設けられていたりすることができる。
上記分離形態としては、例えば、（１）潤滑オイルと燃料との沸点の違いを利用する形態（加熱による気化分離等）、（２）潤滑オイルと燃料との比重の違いを利用する形態（遠心分離等）、（３）潤滑オイルと燃料との分子量の違いを利用する形態（分離膜を用いた分離等）等を挙げることができる。また、これら（１）〜（３）の形態のうちの２種以上を組み合わせるようにしてもよい。

上記（１）形態の分離手段としては、例えば、その内部を流れる潤滑オイルを加熱して燃料を気化させて分離するヒータ等を挙げることができる。上記（２）形態の分離手段としては、例えば、筒状の分離器本体内に導入した潤滑オイルを旋回させることにより燃料成分をその軸心側へ集約して分離する遠心分離器等を挙げることができる。上記（３）形態の分離手段としては、例えば、その内部を流れる潤滑オイル中に含まれる燃料を透過させて分離する分離膜部を有する分離器等を挙げることができる。特に、この（３）形態では、流れの一部が濾材を通過するクロスフロー濾過方式であることが好ましい。分離膜の表面に潤滑オイル中の金属粉等の固形成分が堆積して目詰まりするのを抑制し、分離能力の低下を抑制することができるからである。

上記「オイル通路」は、上記オイル貯留部と上記分離手段とを連絡し、且つ、オイル貯留部の潤滑オイルを分離手段に圧送するオイルポンプを有する限り、その構造、設置形態等は特に問わない。このオイル通路としては、例えば、配管、内燃機関の本体に形成された通路、空間等のうちの１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。また、このオイル通路のオイル貯留部側の一端は、オイル貯留部内に貯留された潤滑オイルを吸入し得るように配設されており、この配設形態としては、オイル貯留部の壁面に接続された形態、オイル貯留部内の空間に配設された形態等を挙げることができる。更に、このオイル通路は、その一部又は全部を、内燃機関の本体の内側又は外側に設けられていることができる。
上記オイルポンプとしては、例えば、トロコイド式、内接ギヤ式、外接ギヤ式、インナギヤ式等を挙げることができる。また、このオイルポンプは、例えば、内燃機関の駆動力により作動されたり、内燃機関とは別の駆動源により作動されたりできる。

上記「オイル戻り通路」は、上記分離手段と上記オイル貯留部とを連絡し、且つ、分離手段から排出される潤滑オイルをオイル貯留部に戻す限り、その構造、設置形態等は特に問わない。このオイル戻り通路としては、例えば、配管、内燃機関の本体に形成された通路、空間等のうちの１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。また、このオイル戻り通路のオイル貯留部側の一端の配設形態としては、オイル貯留部の壁面に接続された形態、オイル貯留部内の空間に配設された形態等を挙げることができる。更に、このオイル戻り通路は、その一部又は全部を、内燃機関の本体の内側又は外側に設けられていることができる。

上記「オイル案内部」は、上記内燃機関の本体内に設けられ、且つ、上記内燃機関の被潤滑部のうちのピストンを潤滑した潤滑オイルを上記オイル通路の一端が配設された側の上記オイル貯留部に案内する限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。
また、上記オイル案内部と共に、上記内燃機関の本体内には、（ａ）エンジンのシリンダブロックに形成され且つクランク室とヘッドカバー内とを連絡する連絡路を通ってオイル貯留部内に戻される潤滑オイルを上記オイル通路の一端の配設位置から離隔した側のオイル貯留部に案内する他のオイル案内部が設けられていたり、（ｂ）エンジンのチェーンケース又はベルトケースを通ってオイル貯留部内に戻される潤滑オイルを上記オイル通路の一端の配設位置から離隔した側のオイル貯留部に案内する他のオイル案内部が設けられていたりすることができる。これにより、他のオイル案内部により燃料が殆ど混入してしない潤滑オイルをオイル通路のオイル吸込口から離れた位置のオイル貯留部に案内でき、燃料の分離効率をより向上させることができる。分離効率の更なる向上といった観点から、上記（ａ）（ｂ）形態の組み合わせであることが好ましい。

ここで、例えば、上記オイル通路の一端は上記オイル貯留部の第１の側壁側に配設され、上記オイル戻り通路の一端は上記オイル貯留部の上記第１の側壁に対向する第２の側壁側に配設されていることができる。これにより、オイル案内部により案内された燃料成分を比較的多く含む潤滑オイルを効率よく分離手段へ導入でき、且つ、分離手段から排出された直後の燃料成分の比較的少ない潤滑オイルを、オイル通路の吸入口から離隔された側のオイル貯留部に戻すことができるからである。

なお、上記「内燃機関の被潤滑部」としては、例えば、クランクシャフト、コネクティングロッド、ピストン、カムシャフト、駆動系等を挙げることができる。これらのうち、クランクシャフト、コネクティングロッド、ピストン等のピストン周りを循環してオイル貯留部に戻される潤滑オイル中には、ピストンの気筒内壁面の隙間から漏れる比較的多くの燃料が混入している。一方、カムシャフト、駆動系等のヘッド周りを循環してオイル貯留部に戻される潤滑オイル中には殆ど燃料が混入していない。また、ピストン周りを循環する潤滑オイルは、通常、ピストンと気筒との隙間を介してオイル貯留部内に戻される。一方、ヘッド周りを循環する潤滑オイルは、通常、エンジンのシリンダブロック及びシリンダヘッドに形成されクランク室とヘッドカバー内の空間とを連絡する連絡路を介してオイル貯留部内に戻されたり、エンジンのチェーンケース又はベルトケースを介してオイル貯留部内に戻されたりする。

本実施形態の油中希釈燃料分離装置は、上記オイル貯留部を上記オイル通路の一端が配設された側の第１室及び上記オイル戻り通路の一端が配設された側の第２室に仕切る仕切部を更に備えることができる。
上記「仕切部」は、上記オイル貯留部を上記オイル通路の一端が配設された側の第１室及び上記オイル戻り通路の一端が配設された側の第２室に仕切る限り、その構造、形状、材質、仕切形態等は特に問わない。また、オイル貯留部の潤滑オイルを内燃機関の被潤滑部に供給するための潤滑通路のオイルストレーナは、通常第２室側に配設される。これにより、オイル案内部により案内された燃料成分の比較的多い潤滑オイル、即ち燃料を分離する必要性が比較的高い潤滑オイルを第１室に導入でき、且つ、分離手段から排出された直後で燃料成分の比較的少ない潤滑オイル、即ち燃料を分離する必要性が比較的低い潤滑オイルを、第１室から仕切られた第２室側のオイル貯留部に戻すことができるからである。
上記仕切部による上記第１室及び第２室の仕切形態としては、例えば、仕切部がオイル貯留部の底壁から立ち上げられ、第１室及び第２室を水平方向に仕切る形態等を挙げることができる。

ここで、上述の他のオイル案内部（ａ）（ｂ）形態において、例えば、（ａ’）エンジンのシリンダブロックに形成され且つクランク室とヘッドカバー内とを連絡する連絡路を通ってオイル貯留部内に戻される潤滑オイルを第２室に案内したり、（ｂ’）エンジンのチェーンケース又はベルトケースを通ってオイル貯留部内に戻される潤滑オイルを第２室に案内したりすることができる。これにより、他のオイル案内部により燃料が殆ど混入してしない潤滑オイルが第２室内に案内されて導入でき、潤滑オイル中の燃料の分離効率をより向上させることができる。分離効率の更なる向上といった観点から、上記（ａ’）（ｂ’）形態の組み合わせであることが好ましい。

また、例えば、（ａ’’）上記第２室が、エンジンのシリンダブロックに形成され且つクランク室とヘッドカバー内とを連絡する連絡路の直下に配置されていたり、（ｂ’’）上記第２室が、エンジンのチェーンケース又はベルトケースの直下に配置されていたりすることができる。これにより、燃料が殆ど混入してしない潤滑オイルを第２室内に落下させて導入でき、潤滑オイル中の燃料の分離効率をより向上させることができる。分離効率の更なる向上といった観点から、上記（ａ’’）（ｂ’’）形態の組み合わせであることが好ましい。

ここで、例えば、上記第１室のオイル貯留容積は、第２室のオイル貯留容積より小さいことができる。この第１室のオイル貯留容積Ｃ１と第２室のオイル貯留容積Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が０．２〜０．５（特に０．２５〜０．３）であることが好ましい。第１室内で比較的少量の潤滑オイル中の燃料をより効率良く分離できると共に、第２室内により大量の潤滑オイルを確保できるためである。

ここで、本内燃機関の油中希釈燃料分離装置は、例えば、以下に述べる（１）〜（３）形態等の、上記オイルポンプの駆動制御を行うことができる。
（１）上記オイル通路の一端が配設された側の上記オイル貯留部に設けられ且つ上記潤滑オイルの燃料成分による希釈度を検知する希釈センサを更に備え、この希釈センサの検知結果に基づいて上記オイルポンプが駆動制御される形態。
（２）上記潤滑オイルの温度に基づいて上記オイルポンプが駆動制御される形態。
（３）上記内燃機関の運転状態に基づいて上記オイルポンプが駆動制御される形態。
上記（１）〜（３）形態は、それぞれ単独で適用されてもよいし、２以上の形態を組み合わせて適用されてもよい。
上記（１）形態の場合、希釈センサによる潤滑オイルの希釈度を検知する形態等は特に限定されない。希釈センサの検知形態としては、例えば、潤滑オイルの粘度、比重、光の透過率等を検知する形態が挙げられる。

また、上記（２）形態の場合、例えば、潤滑オイルが所定温度より低温である場合にのみオイルポンプを作動させるようにすることができる。即ち、例えば、オイル温度が８０℃未満である時にはオイルポンプを作動させると共に、オイル温度が８０℃に達した時にオイルポンプの作動を止めるようにできる。また、潤滑オイルの温度を検知する温度センサは、例えば、エンジンに予め設けられている油温センサを利用してもよいし、新たに設けるようにしてもよい。

上記（３）形態の場合、「運転状態に基づいて」とは、例えば、筒内噴射型の内燃機関において、圧縮上死点近傍で気筒内へ燃料を噴射する主噴射に加え、この主噴射の前後に気筒内へ燃料を噴射する副噴射（例えば、パイロット噴射、ポスト噴射等）を行う場合等をいう。この副噴射を行う場合、噴射燃料が気筒の内壁面に付着し易く、その付着した燃料が潤滑オイル中に混入し易い。従って、上記（３）形態の場合、このような比較的燃料が混入しやすい運転状態にあるか否かを監視し、これに基づいてオイルポンプを作動させるようにすることができる。燃料の混入が比較的発生しやすい運転状態であるか否かは、例えば、エンジンを制御するＥＣＵからの情報を参照することができる。
上記（１）〜（３）形態の制御を行う制御手段は、例えば、エンジンを制御するＥＣＵを用いてもよいし、新たに設けるようにしてもよい。

上記（１）形態によると、潤滑オイルの希釈度を監視した適確な燃料分離を行うことができる。上記（２）及び（３）形態によると、潤滑オイルに燃料が混入しやすい条件であるか否かに基づいた燃料成分の分離を行うことができる。即ち、能動的な燃料分離を行うことができる。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、本実施例では、本発明に係る「内燃機関」として、主噴射の前後に副噴射を行う筒内噴射型エンジンを例示する。

（１）エンジンの構成
本実施例に係るエンジン１は、図１に示すように、気筒２が形成されたシリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａの上部に固定されたシリンダヘッド１ｂとを備えている。このシリンダブロック１ａの気筒２内には、ピストン３が往復動自在に支持されている。また、シリンダブロック１ａの下部には、クランクシャフト４を回転自在に支持してなるクランクケース１ｃが固定されている。このクランクシャフト４は、コネクティングロッド５を介してピストン３に連結されている。このピストン３の上方には、ピストン３の頂面とシリンダヘッド１ｂの壁面と気筒２の壁面とに囲まれた燃焼室６が形成されている。

上記シリンダヘッド１ｂには、その一端側が吸気管７ａに接続され且つその他端側が燃焼室６に接続される吸気ポート８ａと、その一端側が排気管７ｂに接続され且つその他端側が燃焼室６に接続される排気ポート８ｂと、が形成されている。また、シリンダヘッド１ｂには、吸気ポート８ａを開閉する吸気弁９ａ及び排気ポート８ｂを開閉する排気弁９ｂが設けられると共に、これら吸気弁９ａ及び排気弁９ｂを駆動するカムシャフト１０ａ，１０ｂがそれぞれ回転自在に支持されている。さらに、シリンダヘッド１ｂの上部には、上記動弁機構を覆うシリンダヘッドカバー１ｄが取り付けられている。上記吸気管７ａの一端側は、エアクリーナボックス１１に接続されている。この吸気管７ａの途中には、吸気管７ａ内を流れる吸気量を調整するスロットルバルブ１２が設けられている。

上記シリンダヘッドカバー１ｄ内の空間１３には、その一端側が吸気管７ａのスロットルバルブ１２の下流側に接続された第１還流路１５の他端側がＰＣＶバルブ１５ａを介して接続されている。また、シリンダヘッドカバー１ｄ内の空間１３には、その一端側が吸気管７ａのスロットルバルブ１２の上流側に接続された第２還流路１６の他端側が接続されている。
また、エンジン１のシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂには、クランク室１４とシリンダヘッドカバー１ｄ内の空間１３とを連絡する連絡路１７が設けられている。

上記クランクケース１ｃの下部には、潤滑オイルを貯留するオイルパン２１（本発明に係る「オイル貯留部」として例示する。）が取り付けられている。このオイルパン２１とエンジン１の被潤滑部とは、潤滑通路１８を介して連絡されている。潤滑通路１８は、オイルパン２１の略中央部に配設され且つオイルパン２１に貯留されている潤滑オイルを吸入するオイルストレーナ１８ａと、オイルストレーナ１８ａから吸入される潤滑オイルをエンジン１の被潤滑部に圧送する潤滑ポンプ１８ｂとを有している。

（２）油中希釈燃料分離装置の構成
本実施例に係る油中希釈燃料分離装置２０は、図１に示すように、潤滑オイルを貯留するオイルパン２１を備えている。オイルパン２１の第１の側壁には、オイル通路２３の一端が接続されている。そして、オイル通路２３の他端は、潤滑オイルに含まれる燃料成分を分離する分離手段２４に接続されている。また、オイル通路２３は、その途中にオイルパン２１内の潤滑オイルを分離手段２４に圧送するオイルポンプ２２が設けられている。即ち、オイル通路２３は、オイルパン２１と分離手段２４とを連絡し、オイルパン２１の第１の側壁側である第１領域２１ａ側に貯留されている潤滑オイルを、オイルポンプ２２の駆動により、分離手段２４に導入する通路である。

分離手段２４は、分離膜を用いた分離器で、その内部に潤滑オイルを導入し、潤滑オイルに含まれる燃料成分が分離膜を透過して分離されるクロスフロー濾過方式の分離器としている。
分離手段２４とオイルパン２１とは、オイル戻り通路２５によって連絡されている。このオイル戻り通路の一端は、オイルパン２１の第１の側壁に対向する第２の側壁に接続されている。即ち、分離手段２４から排出される潤滑オイルは、第１領域２１ａから離れた側であってオイルパン２１の第２の側壁側である第２領域２１ｂ側に戻される。

また、オイルパン２１の上部であって上記クランクケース１ｃの下部には、ピストン３と気筒２との隙間を通ってオイルパン２１に戻される潤滑オイルをオイルパン２１の第１領域２１ａ側に案内する板状のバッフルプレート２６（本発明に係る「オイル案内部」として例示する。）が設けられている。

更に、オイルパン２１の第１領域２１ａ側には希釈センサ２７が設けられており、第１領域２１ａ側に貯留されている潤滑オイルの燃料による希釈度を検知する。この希釈センサ２７の検知結果はＥＣＵ２８に送られる。ＥＣＵ２８は、この検知結果に基づいて、オイルポンプ２２の駆動制御を行う。

（３）油中希釈燃料分離装置の作用
次に、上記構成の油中希釈燃料分離装置２０の作用について説明する。
なお、本実施例では、主噴射の前後に副噴射を行う筒内噴射型エンジン１を採用しているので、気筒内周面に付着した燃料が潤滑オイルに混ざりピストン３と気筒２との隙間を通ってオイルパン２１内に戻される潤滑オイル中の燃料希釈率が高くなる。

エンジン運転中には、エンジン１の被潤滑部としてのクランクシャフト４、コネクティングロッド５、ピストン３等のピストン周りを循環する潤滑オイルは、ピストン３と気筒２との隙間を通ってバッフルプレート２６に案内されてオイルパン２１の第１領域２１ａ側に戻される。一方、エンジン１の被潤滑部としてのカムシャフト１０ａ，１０ｂ、駆動系等のヘッド周りを循環する潤滑オイルは、連絡路１７を通ってオイルパン２１の第２領域２１ｂ側に戻されたり、エンジン１のチェーンケース又はベルトケース（図示省略）を通ってオイルパン２１の第２領域２１ｂ側に戻されたりする。即ち、燃料成分による希釈度が比較的低い循環オイルはオイルパン２１の第２領域２１ｂ側に戻され、燃料成分を多く含む可能性のある潤滑オイルはオイルパン２１の第１領域２１ａ側に集約される。

バッフルプレート２６により第１領域２１ａ側に案内され、貯留された潤滑オイルは、希釈センサ２７により、燃料成分の希釈度が計測される。ＥＣＵ２８は、この希釈センサ２７の検知結果に基づき、希釈度が所定値よりも高いと判別した場合は、オイルポンプ２２を駆動する。これにより、第１領域２１ａ側に貯留された潤滑オイルは、オイル通路２３により分離手段に送られる。分離手段２４に送られた潤滑オイルは、その中に含まれている燃料成分の一部が分離され、オイル戻り通路２５によりオイルパン２１の第２領域２１ｂ側に戻される。分離された燃料は、燃料通路（図示せず）を通って、吸気管７ａに送られて燃焼処理されたり、分離燃料を貯留する貯留部等に送られたりする。

一方、被潤滑部を潤滑したが、バッフルプレート２６上に落下しない潤滑オイル、即ち、エンジン１の上部のカムシャフト１０ａ、１０ｂ等の被潤滑部を潤滑して、シリンダヘッドカバー１ｄ内から連絡路１７を介してオイルパン２１に還流される潤滑オイル等は、第２領域２１ｂ側に導入される。そして、このようにして第２領域２１ｂに導入された、希釈度が比較的小さい潤滑オイルは、オイル戻り通路２５を通って第２領域２１ｂ側に到達した潤滑オイルと共に、オイルストレーナ１８ａに吸入され、潤滑ポンプ１８ｂにより圧送されて、潤滑通路１８を介して再びエンジン１の各被潤滑部に送られる。

（４）実施例の効果
以上より、本実施例では、エンジン１の被潤滑部であるピストン３を潤滑した潤滑オイルは、バッフルプレート２６によりオイルパン２１のオイル通路２３の一端が配設された第１領域２１ａ側に導かれ、貯留される。そして、オイルパン２１の第１領域２１ａ側に貯留された潤滑オイルは、オイルポンプ２２を有するオイル通路２３を介して分離手段２４に導入され、燃料分離される。このように、燃料を比較的多く含んだ潤滑オイルを、バッフルプレート２６により第１領域２１ａ側に集約させ、その燃料を比較的多く含んだ潤滑オイルを選択的に分離手段２４に送り、燃料成分を分離するようにしたので、従来のように燃料を多く含む、含まないに拘わらず、非選択的に分離を行うものに比べて効率的に燃料を分離させることができる。

また、オイル通路２３の一端をオイルパン２１の第１の側壁側である第１領域２１ａ側に配設し、オイル戻り通路２５の一端がオイルパン２１の第１の側壁に対向する第２の側壁側である第２領域２１ｂ側に配設するようにしたので、燃料を比較的多く含んだ潤滑オイルがオイルパン２１の第１領域２１ａ側へ集約され、オイル通路２３を介して分離手段２４へ送られると共に、分離手段２４により燃料成分が分離された後の潤滑オイルは、オイル戻り通路２５を介して、燃料を比較的多く含んだ潤滑オイルが集約されている側から離れた第２領域２１ｂ側へ戻すため、これら燃料分離前、分離後の潤滑オイルが混合するのを抑制することができ、より効率よく燃料を分離させることができる。

更に、オイル通路２３の一端が配設された第１領域２１ａ側のオイルパン２１に、潤滑オイルの燃料成分による希釈度を検知する希釈センサ２７を備えるようにし、オイルポンプ２２が希釈センサ２７の検知結果に基づいて駆動制御されるようにしたので、希釈センサ２７により、潤滑オイルに混入している燃料成分の量が検知され、混入量が所定量より多いと検知されればオイルポンプ２２を作動させて燃料成分の分離が行われ、少ないと検知されればオイルポンプ２２は停止する。このように、燃料濃度が高い場合のみ運転するようにしたので、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。

更に、本実施例では、エンジン１のシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂに連絡路１７を形成してクランク室１４とシリンダヘッドカバー１ｄ内の空間１３とを連絡し、燃料が殆ど混入してしない潤滑オイルを第２領域２１ｂ側に落下させて導入するようにしたので、第１領域２１ａ側の燃料混入率の高い潤滑オイルと混合するのを抑制することができ、分離手段２４に送られる潤滑オイルは燃料濃度の高いものとすることができ、分離効率をより向上させることができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、エンジン１の被潤滑部であるピストン３を潤滑した潤滑オイルは、バッフルプレート２６によりオイルパン２１のオイル通路２３の一端が配設された第１領域２１ａ側に導かれるようにして集約されるようにしたが、これに限定されず、例えば、図２に示すように、オイルパン２１を、オイル通路２３の一端が配設された側の第１室３１と、オイル戻り通路２５の一端が配設された側の第２室３２に仕切る仕切部３０を更に備えるようにしてもよい。これにより、燃料成分が分離される前の燃料が比較的多く混入した潤滑オイルと、分離手段により燃料成分が分離された後の燃料の混入が比較的少ない潤滑オイルとを、仕切部３０により仕切った状態でオイルパン２１に貯留することができるので、燃料成分の分離効率をより一層向上させることができる。

また、上述の仕切部３０を設けた場合、第１室３１のオイル貯留容積は第２室３２のオイル貯留容積より小さくするようにしてもよい。この場合、第１室３１に貯留される、分離手段により燃料成分が分離される対象となる潤滑オイルの貯留量を比較的少量とすることができると共に、第２室３２に貯留される、被潤滑部に供給可能な潤滑オイルの貯留量は比較的多量とすることができる。その結果、効率的な燃料分離を実現しつつ、潤滑オイルの総貯留量は必要以上に多く確保しなくてもよい。尚、この場合、第１室３１のオイル貯留容積は、潤滑オイルの全貯留量に対して、最大で約３０パーセントであることが好ましい。

更に、上記実施例では、希釈センサ２７を設け、燃料による希釈度が高い場合のみ燃料分離を行うオイルポンプ２２の駆動制御を行うようにしたが、これに限定されず、例えば、希釈センサの検知結果に基づくオイルポンプの駆動制御に加えて、潤滑オイルの温度に基づくオイルポンプの駆動制御及び内燃機関の運転状態に基づくオイルポンプの駆動制御のうちの一方又は両方を組み合わせるようにしてもよい。潤滑オイルの温度に基づくオイルポンプの駆動制御の例としては、図３に示すように、潤滑オイルの温度を測定する温度センサ３３を設け、この温度センサ３３の測定結果に基づいて、潤滑オイルが所定温度より低温である場合のみオイルポンプ２２を駆動制御することが挙げられる。また、内燃機関の運転状態に基づくオイルポンプの駆動制御の例としては、図４に示すように、ＥＣＵ２８により、エンジン１の運転状態に基づいてオイルポンプ２２を駆動制御することが挙げられる。

また、上記実施例では、オイルパン２１の第１の側壁にオイル通路２３の一端を接続し、第２の側壁にオイル戻り通路２５の一端を接続し、オイルポンプ２２及び分離手段２４をエンジン１の外部に設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、オイル通路２３、オイル戻り通路２５、オイルポンプ２２及び分離手段２４のうちの少なくとも一部または全部を、クランク室１４や、オイルパン２１内の空間に設けるようにしてもよい。また、この場合、潤滑オイルを吸入するオイル通路２３の一端は、例えば、オイルストレーナ１８ａと同様に、オイルパン２１内に配設されるようにしてもよい。

更に、上記実施例では、分離手段２４として、分離膜による分離器を用いたが、これに限定されず、例えば、潤滑オイルを加熱して燃料成分を気化させる分離手段を用いてもよいし、遠心分離法による分離手段を用いてもよい。

内燃機関の潤滑オイル中に含まれる希釈燃料を分離する技術として広く利用される。特に、主噴射の前後に副噴射を行う筒内噴射型の内燃機関の油中希釈燃料分離装置として好適に利用される。

実施例に係る油中希釈燃料分離装置を示す説明図である。 他の形態の油中希釈燃料分離装置を示す説明図である。 更に他の形態の油中希釈燃料分離装置を示す説明図である。 更に他の形態の油中希釈燃料分離装置を示す説明図である。

符号の説明

１；エンジン、１ａ；シリンダブロック、１ｂ；シリンダヘッド、１ｃ；クランクケース、１ｄ；シリンダヘッドカバー、２；気筒、３；ピストン、４；クランクシャフト、５；コネクティングロッド、６；燃焼室、７ａ；吸気管、７ｂ；排気管、８ａ；吸気ポート、８ｂ；排気ポート、９ａ；吸気弁、９ｂ；排気弁、１０ａ，１０ｂ；カムシャフト、１１；エアクリーナボックス、１２；スロットルバルブ、１３；空間、１４；クランク室、１５；第１還流路、１５ａ；ＰＣＶバルブ、１６；第２還流路、１７；連絡路、１８；潤滑通路、１８ａ；オイルストレーナ、１８ｂ；潤滑ポンプ、２０；油中希釈燃料分離装置、２１；オイルパン、２１ａ；第１領域、２１ｂ；第２領域、２２；オイルポンプ、２３；オイル通路、２４；分離手段、２５；オイル戻り通路、２６；バッフルプレート、２７；希釈センサ、３０；仕切部、３１；第１室、３２；第２室、３３；温度センサ。

Claims (6)

1. 内燃機関の潤滑オイルを貯留するオイル貯留部と、
   前記潤滑オイルに含まれる燃料成分を分離する分離手段と、
   前記オイル貯留部と前記分離手段とを連絡し、且つ、該オイル貯留部の潤滑オイルを該分離手段に圧送するオイルポンプを有するオイル通路と、
   前記分離手段と前記オイル貯留部とを連絡し、且つ、該分離手段から排出される潤滑オイルを該オイル貯留部に戻すオイル戻り通路と、
   前記内燃機関の本体内に設けられ、且つ、前記内燃機関の被潤滑部のうちのピストンを潤滑した潤滑オイルを前記オイル通路の一端が配設された側の前記オイル貯留部に案内するオイル案内部と、
   前記オイル通路の一端が配設された側の前記オイル貯留部に設けられ、且つ、前記潤滑オイルの燃料成分による希釈度を検知する希釈センサと、を備え、
   前記オイルポンプは、前記希釈センサの検知結果に基づいて駆動制御されることを特徴とする内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
2. 前記オイル通路の一端は前記オイル貯留部の第１の側壁側に配設され、前記オイル戻り通路の一端は該オイル貯留部の前記第１の側壁に対向する第２の側壁側に配設されている請求項１記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
3. 前記オイル貯留部を前記オイル通路の一端が配設された側の第１室及び前記オイル戻り通路の一端が配設された側の第２室に仕切る仕切部を更に備える請求項１又は２記載の油中希釈燃料分離装置。
4. 前記第１室のオイル貯留容積は前記第２室のオイル貯留容積より小さい請求項３記載の内燃機関の油中希釈燃料分離装置。
5. 前記オイルポンプは、前記潤滑オイルの温度に基づいて駆動制御される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の油中希釈燃料分離装置。
6. 前記オイルポンプは、前記内燃機関の運転状態に基づいて駆動制御される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の油中希釈燃料分離装置。

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