CN106050452A - 用于发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发动机的控制装置，发动机构造为使用包含酒精的燃料，且所述控制装置包括：电子控制单元，所述电子控制单元构造为：i)基于在发动机的运行期间的燃料喷射量的历史估算混合在机油内的水含量；和ii)抑制水的冻结，使得当因此估算的水含量为预定量或更大时，与其中因此估算的水含量小于预定量的情况相比，电子控制单元增大燃料到机油内的混合量。

Description

用于发动机的控制装置
技术领域
本发明涉及用于发动机的控制装置，特别地涉及在使用包含酒精的燃料的发动机中的燃料喷射控制技术。
背景技术
传统地，作为用于提供在车辆内的发动机的燃料，含有例如甲醇或乙醇的酒精的燃料可作为汽油或轻油使用(例如见日本专利申请公开No.2012-077732(JP 2012-077732 A))。提供有此类型的发动机的车辆一般地称为柔性燃料车辆(在后文中称为FFV)，且通过使用包含酒精的燃料，改进了环境性能，例如排气排放的改进和对于化石燃料的消耗的降低。
即使在用于此FFV的发动机中，也类似于一般的汽油发动机，将蓄积在油盘内的机油(在后文中称为油)通过油泵抽吸且供给到发动机的每个润滑部分。设置在油盘内的油滤清器提供有筛网，所述筛网在机油被抽吸时隔离异物，且进一步，与油泵的排出侧连通的油道提供有过滤纸类型的机油过滤器。
发明内容
同时，在类似于以上的常规示例的使用含有酒精的燃料的发动机中，与一般的汽油机相比在燃烧气体中包含更多的水蒸汽。因此，当发动机的温度是低的例如非暖机状态时，在曲轴箱等内生成了更多的冷凝水，这容易地增大了到蓄积在油盘内的机油内的水的混合量。
因此混合在机油内的水可能例如在冷的地区等内冻结，且所生成的冰块可能导致油滤清器的筛网等的堵塞。这干扰了机油在发动机的润滑系统内的循环，这导致了不良的润滑且也导致如下问题，即接收机油供给的液压装置可能发生故障。
特别地，在其中发动机的起动和停止可能频繁地发生的情况中，例如混合动力车辆的情况，发动机的运行经常在加热处理中停止。作为结果，混合在机油内的水不蒸发而是蓄积，这可能增大在油盘内因此生成的冰块如上所述导致问题的可能性。
本发明的一个方面是通过抑制如上所述的混合在机油内的水的冻结而防止例如使用包含酒精的燃料的发动机内的不良润滑的故障的发生。
本发明的所述方面的目标在于用于使用包含酒精的燃料的发动机的控制装置，且控制装置包括水含量估算装置和冻结抑制装置，所述水含量估算装置构造为基于在发动机的运行期间的燃料喷射量的历史估算混合在机油内的水含量，所述冻结抑制装置构造为使得当因此估算的水含量为预定量或更高时，与其中因此估算的水含量低于预定量相比，所述冻结抑制装置增大燃料到机油内的混合量，使得抑制了水的冻结。本发明的所述方面可限定为如下。用于发动机的控制装置构造为使用包含酒精的燃料，且控制装置包括：电子控制单元，所述电子控制单元构造为：i)基于在发动机的运行期间的燃料喷射量的历史估算混合在机油内的水含量；和ii)抑制水的冻结，使得当因此估算的水含量为预定值或更高时，与其中因此估算的水含量低于预定量相比电子控制单元增大燃料到机油内的混合量。
即，如上所述，在发动机运行期间，包括在燃烧气体内的水蒸汽可部分地冷凝且混合在机油内，因此水含量估算装置基于直至现在的燃料喷射量的历史估算混合在机油内的水含量。如果水含量达到预定量或更高，则通过冻结抑制装置增大燃料到机油内的混合量。
以此，包含在燃料内的酒精与混合在机油内的水混合，以便抑制水的冻结，因此使得所生成的冰块是小冰块。此外，降低了冰块的量，因此防止了油滤清器的筛网等的阻塞。注意到的是水含量的“预定量”是生成了大量的可能导致例如油滤清器的筛网内的阻塞的冰块的水含量。更特定地，预定量取决于发动机的排量、机油的蓄积量或油滤清器的筛网的细度而变化。考虑到此情况，预定量通过实验等设定。
当因此包含在燃料内的酒精与水含量混合时，可抑制水的冻结。因此，为获得足够的效果，优选地将对应于水含量的预定量的合适的酒精的量混合到机油内。考虑到此情况，优选地使得冻结抑制装置根据因此估算的水含量且根据燃料的酒精浓度来增大燃料到机油内的混合量。
为如此增大燃料到油内的混合量，可提供从燃料供给系统分支而到达曲轴箱或油盘的油道，使得燃料直接添加到蓄积在油盘内的油中。此外，在提供有构造为将燃料直接喷射到气缸内的气缸喷射喷射器的发动机中，优选地通过由气缸喷射喷射器将燃料从气缸的燃烧冲程喷射到气缸的排气冲程来增大燃料到机油内的混合量。
即，在其中在发动机运行期间燃料通过气缸喷射喷射器喷射的情况中，燃料一般地从气缸的进气冲程喷射到气缸的压缩冲程，以便在气缸内在大约压缩上止点附近形成可燃的燃料/空气混合物。然而，在此通常燃料喷射之后所喷射的燃料喷雾(在后文中称为后喷射)容易混合到气缸内周表面上的油膜内而不过多地燃烧，使得燃料可有效地混合到机油内。
特别优选地是使得通过气缸喷射喷射器将燃料从气缸的燃烧冲程的第二半部喷射到气缸的排气冲程的第一半部。原因如下。如果燃料在气缸的燃烧冲程的第一半部喷射，则燃料喷雾部分地燃烧，且如果燃料在排气冲程的第二半部喷射，则燃料喷雾部分地与排气一起流出气缸。
为使得将燃烧或随排气流出的燃料的量尽可能小，优选地使得冻结抑制装置导致气缸喷射喷射器在通过实验等事先设定的时段内从气缸的燃烧冲程到气缸的排气冲程执行后喷射。此外，为防止后喷射的时间量增大过大，优选地在因此设定的整个时段上喷射燃料，且进一步地在后喷射时可增大燃料的喷射压力。
同时，关于混合在油内的水含量的估算，更特定地，可在发动机的油温度低于预定温度(例如，对应于发动机完全加热的油温度，在曲轴箱内部压力下的水的凝点等的温度)时水含量估算装置将每个燃烧循环待生成的燃烧气体内的水含量的预定比例进行积分。注意到的是，作为预定比例，可考虑从气缸内的燃烧室到达曲轴箱的燃烧气体的比例，和将被冷却而变成在曲轴箱内的冷凝水相对于包括在燃烧气体内的水的比例。
然后，当在发动机的油温度已达到预定温度之后经过预定时间时，被认为混合在机油内的水含量蒸发。相应地，因此混合的水含量的估算值可被水含量估算装置复位到零。同时，在其中在油温度达到预定温度前停止发动机的情况中，优选地使得水含量的估算值被存储且作为在下一次发动机起动之后开始积分的初始值。
根据本方面，在使用包含酒精的燃料的发动机的情况中，估算混合在机油内的水含量，且如果因此估算的水含量达到预定量或更高，则增大燃料到机油内的混合量。因此，可通过包含在燃料内的酒精抑制水的冻结。这使得可有效地抑制油滤清器的筛网等由于冰块的阻塞，且防止发生例如发动机的不良润滑的故障。
附图说明
本发明的典型实施例的特点、优点和技术和工业意义将在下文中参考附图描述，其中类似的附图标号指示类似的元件，且其中：
图1是根据本发明的实施例的发动机的示意性构造图；
图2是示意性地图示了通常燃料喷射和后喷射的解释图；
图3是图示了估算混合在机油内的水含量的过程的流程图；
图4是图示了通过后喷射的冻结抑制控制的过程的流程图；
图5是设定了曲轴箱内部压力和油温度的预定温度之间的关系的映射图；
图6是设定了根据发动机的运行状态的曲轴箱内部压力的映射图；和
图7是图示了通过后喷射的冻结抑制控制的定时图。
具体实施方式
下文描述了其中本发明被应用于提供在FFV内的气缸直接喷射发动机的实施例。图1图示了仅仅一个气缸11，但本实施例的发动机1包括提供有例如直列布置的四个气缸11的缸体12，和接附到缸体12的上部分的缸盖13。活塞14以往复运动方式插入到气缸11的每个内，且活塞14通过连杆15连接到曲轴16。
即，其内蓄积了机油O(后文中仅称为油O)的油盘18接附到缸体12的下部分12a，且其内容纳了曲轴16的曲轴箱19由油盘18和缸体12的下部分12a构成。曲柄位置传感器91布置在曲轴箱19内，且油温传感器92布置在油盘18的底部内。此外，水温传感器93也布置在缸体12的侧壁部分上。
此外，通过曲轴16经由链条等驱动的油泵17也布置在曲轴箱19内。蓄积在油盘18内的油O通过油滤清器17a被抽吸，且然后供给到发动机1的每个润滑部分，例如活塞14和曲轴16的轴承。油滤清器17a提供有筛网(未示出)以在被抽吸的机油循环时隔离异物。
同时，火花塞4提供在每个气缸11内，以布置在封闭了气缸11的上端的缸盖13的底面上，且作为进气道2的下游端的进气口20和作为排气道3的上游端的排气口30被打开。进气门21和排气门31分别布置在进气口20和排气口30内，以通过气门传动系统的进气凸轮轴22和排气凸轮轴32打开和关闭。
在进气道2内，在空气滤清器(未示出)下游侧布置了通过节气门马达23a驱动的节气门23和稳压罐24，且进气歧管25连接到稳压罐24的下游侧。此外，在进气道2内布置了提供有进气温度传感器的空气流量计94和检测节气门23的开度(节气门开度)的节气门开度传感器95。
同时，在排气道3内，布置了排气歧管33，以聚集对于各气缸11的排气口30。净化排气的催化器34例如三元催化器布置在排气歧管33的下游侧。A/F传感器(空燃比传感器)96放置在催化器34的上游侧上，且氧传感器97布置在催化器34的下游侧上。
此外，在本实施例中，喷射器5(气缸喷射喷射器)布置在每个气缸11的进气侧周部部分内。当如在图2中示意性地图示的燃料通过喷射器5在进气冲程或燃烧冲程中喷射(通常燃料喷射M)时，在气缸11内侧在压缩冲程结束时形成了燃料/空气混合物。当接收到来自点火器41的高电压时，燃料/空气混合物被火花塞4点燃。
通向每个气缸11的喷射器5的燃料分配系统包括燃料箱50、燃料供给管51和高压燃料泵52。高压燃料泵52构造为使得柱塞通过例如提供在进气凸轮轴22内的驱动凸轮驱动，以增大在吸入到高压燃料泵52内的燃料的压力且排出燃料。也为检测排出的燃料的温度，燃料温度传感器98布置在燃料供给管51内。
在本实施例的发动机1中，不仅可使用汽油，且可使用混合燃料，例如乙醇的酒精燃料等和包含酒精的汽油。FFV的使用者一般地使用汽油、酒精燃料和通过将二者合适地添加得到的混合燃料。作为结果，蓄积在燃料箱50内的燃料的酒精浓度在0％至100％之间变化。
–ECU–
ECU 8通过已熟知的电子控制单元形成，且包括CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机访问存储器)、备份RAM等，但在此未图示。CPU基于存储在ROM内的控制程序和映射执行多种计算处理。此外，RAM在其内临时地存储CPU中的计算结果、来自各传感器的数据输入等，且备份RAM在其内存储例如将在发动机1停止时存储的数据等。
上文中描述的曲柄位置传感器91、油温传感器92、水温传感器93、空气流量计94、节气门开度传感器95、空燃比传感器96、氧传感器97、燃料温度传感器98等连接到ECU 8。此外，检测加速器踏板(未示出)的操作量(加速器开度)的加速器开度传感器99也如在图1中所示连接到ECU 8。
ECU 8通过基于来自以上多种传感器的信号输入执行多种控制程序来执行发动机1的运行控制。更特定地，ECU 8基于加速器开度、发动机1的载荷因数和转数、车辆速度等计算发动机1的目标转矩，且执行通过火花塞4的点火定时控制、通过喷射器5的燃料喷射控制，和通过节气门马达23a的节气门开度控制(即，进气量控制)，以输出发动机转矩。
注意到的是，发动机1的目标转矩是通过发动机1和变速器之间的协调控制可实现驾驶员对于车辆的要求的行为的转矩。ECU 8通过将例如导致发动机1和动力传动系统内的损失的摩擦的损失的转矩加到驾驶员对于车辆所要求的驱动力来计算对于发动机1要求的转矩。通过执行基于与驾驶员的操作感觉具有紧密关系的“转矩”的控制，可改进可驾驶性。
此外，如下文所述，在发动机1的温度是低的例如非加热状态时，ECU 8执行控制(冻结抑制控制)，以抑制混合在蓄积在油盘18内的油O内的燃烧冷凝水的冻结。
–冻结抑制控制–
然后将描述本实施例中的冻结抑制控制特征的细节。在使用含有酒精的燃料的例如本实施例的发动机1内，在燃烧气体中包含更多的蒸汽。因此，在非加热状态中等，在曲轴箱19内生成了更多的冷凝水，这容易地增加了混合在蓄积在油盘18内的油O内的水。
因此混合在油O内的水例如可能在冷的地区等处冻结，且所生成的冰块因此可能导致油滤清器17a的滤网等内的阻塞。当此阻塞发生在发动机1的润滑系统内时，干扰了油O的循环，这导致不良润滑且也导致如下的问题，即接收油O的供给的液压装置可能发生故障。
相比之下，本实施例关注于如下事实，即在酒精与水混合时，可抑制水的冻结。考虑到此情况，通过使用包含在燃料内的酒精，抑制了混合在油O内的水的冻结。即，酒精比油O具有更高的亲水性。因此，如果将含有酒精的燃料添加到油O，则水以胶体形状扩散且水的凝固点降低，使得抑制了冻结。
更特定地，在本实施例中，估算油O内的冷凝水的混合量，且如果混合量增大到预定量或更高，则执行所谓的后喷射，使得将含有酒精的燃料混合到油O内。后喷射是在进气冲程或压缩冲程中执行通常燃料喷射M之后在膨胀冲程或排气冲程中喷射燃料，如在图2中通过附图标号P示意性地图示。
如果执行后喷射的定时是燃烧冲程的第一半部处，则因此喷射的燃料的喷雾可能部分地被燃烧。当喷射定时更靠近提前侧时，燃烧量增大。同时，如果后喷射在排气冲程的第二半部中执行，则燃料的喷雾部分地随排气流出气缸11。当喷射定时变得更靠近延迟侧时，燃料的流出增大。
考虑到此情况，从气缸11的燃烧冲程的第二半部到排气冲程的第一半部(通过图2中的白色箭头示意性地指示)通过实验等提前设定后喷射的定时，使得被燃烧或随排气流出的燃料的量尽可能小。因此，然后燃料可混合到气缸11的内周表面上的油膜内，而尽可能不燃烧通过后喷射所喷射的燃料且不使得燃料流出到气缸11外侧。
换言之，其间执行后喷射的时段(图2中的白色箭头的时段)从气缸11的燃烧冲程到气缸的排气冲程通过实验等被提前被设定，使得被燃烧的或随排气流出的燃料的量尽可能少。注意到的是，后喷射可在以上所述的整个时段上执行，或可在该时段的部分中执行。
现在参考图3和图4，下文描述了在本实施例中的冻结抑制控制的特定处理的流程。图3是基于在发动机1运行期间的燃料喷射量的历史估算混合在油O内的水含量的处理的例程，且该例程对于FFV的点火开关开启之后的预定时段执行。ECU 8通过执行水含量的估算处理的例程形成了水含量估算装置。
此外，图4是通过在估算的水含量为预定量或更高时执行后喷射来增大燃料到油O内的混合量的处理的例程，且该例程也对于点火开关开启之后的预定时段进行。通过执行后喷射的控制处理的例程，ECU8增大了燃料到油O内的混合量，且因此形成了用于抑制水的冻结的冻结抑制装置。
最初，在图3中的流程开始之后的步骤ST101内，计算油O的当前的温度(在后文中称为油温度T)，且将其与预定温度T1进行比较。油温度T可通过来自油温传感器92的信号检测，但可例如基于来自水温传感器93的信号和发动机1的载荷因数、发动机速度等估算。此外，预定温度T1是混合在油O内的水蒸发此时的温度，且对应于水的沸点。
在此，水的沸点取决于压力而改变，且在其中压力低的状态中，沸点降低。考虑到此情况，如后参考图5所描述的，事先形成映射且将其电存储在ECU 8的ROM中，所述映射中预定温度T1与曲轴箱19的内部压力P相结合地确定。预定温度T1参考前述映射从曲轴箱内部压力设定，所述曲轴箱内部压力基于发动机1运行期间的载荷因数和转数获得。
在步骤ST101中，如果油温度T为预定温度T1或更高，则得到了否定的确定(否)。在此情况中，可认为在曲轴箱19内未生成冷凝水，因此控制完成(结束)。同时，如果油温度T低于预定温度T1，则得到肯定的确定(是)。此时，被认为在曲轴箱19内生成了冷凝水且所述冷凝水混合到蓄积在油盘18内的油O内。
考虑到此情况，处理前进到步骤ST102，其中读取直至先前行驶的水含量，且以因此读取的水含量作为初始值对于每个燃烧循环的水含量积分(步骤ST103)。注意到的是直至先前行驶的水含量指示了存储在后述步骤ST108中存储的积分值，且是在此时FFV的点火开关开启前的FFV先前运行前混合在油O内的水含量。
更特定地，在每个燃烧循环中混合在油O内的水含量计算如下。首先，到达曲轴箱19的燃烧气体相对于在气缸11内生成的燃烧气体的比对于每个发动机1通过实验等提前设定，且将所述比电存储在ECU8的ROM中。包括在燃烧气体内的蒸汽的量基于通过喷射器5喷射的燃料量根据如下的化学式(1)计算，例如：
Cn+Hm+O2→nCO2+m(H2O)/2…(1)
此外，在因此包括在燃烧气体内的蒸汽中，被冷却为变成曲轴箱19内的冷凝水的蒸汽参考图5的映射计算，如下所述。即，图5的映射图在垂直轴线上示出了曲轴箱19的内部压力P，且在水平轴线上设定了在对应于此的压力下的水的沸点。映射图对应于所谓的蒸汽压力图，且也电存储在ECU 8的ROM中。
例如，如果曲轴箱19的内部压力满足P＝P1，则混合在油O内的水在预定温度T1下沸腾。然而，如果在此时的油温度T满足T＝T1’，则蒸汽压力P1’低于曲轴箱内部压力P1，因此被冷凝的蒸汽的量n(摩尔)通过来自气体方程的如下公式(2)表示。注意到V指示了曲轴箱19的体积，且R指示了气体常数。
n＝(P1-P1′)×V/R×T1′…(2)
在此，曲轴箱19的内部压力P根据发动机1的载荷因数和转数改变。考虑到此情况，在图6中图示的映射图通过实验等来定量地获得载荷因数和发动机转数和曲轴箱内部压力P的关系提前形成，且被电存储在ECU 8的ROM中。在此映射图中，在载荷因数和发动机转数较高时，曲轴箱内部压力P也变得较高。
如上所述，在步骤ST103中计算的水含量的积分值可最终是如下的项中的小的一个：根据以上公式(1)基于每燃烧循环的燃料喷射量计算的水含量；和使得燃烧气体在曲轴箱19内被冷却的所生成的冷凝水的量(根据以上公式(2)计算的量)。
然后，在步骤ST104中确定因此积分得到的水含量(积分值)是否达到预定量或更多。预定量例如是可生成一定冰块量的水含量，所述一定冰块量可导致油滤清器17a的筛网内的阻塞。预定量取决于发动机1的排量、油的蓄积量或油滤清器17a的筛网的细度而变化。
考虑到此情况，在考虑发动机1的运行状态例如载荷因数和转数时，通过实验等提前检查由于冰块导致的筛网内的阻塞的多少导致了油供给的短缺的多少和对于润滑部分的损害的多少。然后，规定对润滑部分不导致明显损坏的阻塞程度，且将导致此阻塞的冰块的量即水含量设定为预定量。
在步骤S104中，将因此设定的预定量与因此积分的水含量(积分值)进行比较，且如果水含量的积分值小于预定量(否定的确定：否)，则确定后喷射是不需要的，且处理前进到步骤ST106(后文中描述)。同时，如果积分值为预定量或更大(肯定的确定：是)，则处理前进到步骤ST105，其中开启后喷射标志。在此之后，处理前进到步骤ST106。
在步骤ST106中，确定在油温度T已达到预定温度T1或更高之后是否经过了预定时间。如前所述，预定温度T1是混合在油O内的水蒸发的温度。如果油温度T达到此温度，则油O内的水在预定时间(一般地为10至30秒，这通过实验等提前设定)内蒸发。考虑到此情况，如果油温度T小于预定温度T1，或甚至在其中油温度T是预定温度T1或更高的情况中，如果尚未经过预定时间，则得到否定的确定(否)，且处理前进到步骤ST107。
在步骤ST107中，确定FFV的点火开关是否关闭(点火开关关闭？)。如果得到否定的确定(否)，则处理返回到步骤ST103，且程序从步骤ST103到步骤ST106，即重复每燃烧循环的水含量的积分。同时，如果点火开关关闭且得到肯定的确定(是)，则目前为止的积分值被存储在ECU 8的备份RAM中，且控制完成(结束)。
即，在油温度T是低的例如发动机1的非加热状态时，在冷凝水到油O内的混合进行时积分值逐渐增大。如果发动机1在发动机1充分加热前停止，则将此时间点的积分值存储，且将积分值作为初始值以在下次发动机1起动之后估算混合在油O内的水含量。
同时，如果在步骤ST106中得到了肯定的确定(是)使得在油温度T已达到预定温度T1或更高之后已经过了预定时间，则混合在油O内的水如上所述蒸发。考虑到此情况，将积分值复位为零(步骤ST109)，且将后喷射标记关闭(步骤ST110)。在此，控制完成(结束)。
然后将描述在图4中图示的后喷射的控制。在开始之后的步骤ST201中，确定后喷射标记开启还是关闭。如果后喷射标记关闭(否定确定：否)，则后喷射未执行，因此控制完成(结束)。同时，如果后喷射标记开启(肯定确定：是)，则处理前进到步骤ST102，其中读取直至先前行驶所添加的酒精量。之后，在步骤ST203中，对于每个气缸11在预定定时执行后喷射。
在此，添加的酒精量是通过如下文中所述在步骤ST203中执行后喷射而混合在油O内的酒精的量。应在步骤ST206中存储(在后文中描述)的直至FFV的先前运行(即此时FFV的点火开关开启之前的运行)的添加的酒精量是直至先前行驶的添加的酒精量。
通过后喷射所喷射的燃料的喷雾的大部分混合在气缸内周表面上的油膜内。当油膜被活塞环刮除时，燃料混合在油盘18内的油O内。为使得包含在因此混合在油O内的燃料内的酒精与类似地混合在油O内的水混合以充分地抑制水的冻结，希望将对应于包括在油O内的预定量的水的合适的量的酒精添加到油O。
考虑到此情况，最初，通过由实验/仿真提前找到与预定量的水相关的合适的添加的酒精量来形成映射图，且将所述映射图电存储在ECU 8的ROM内。映射图设定为使得当例如估算的水含量大时，与其中估算的水含量小的情况相比，添加的酒精量也大。然后，在参考基于水的预定量的映射图读取合适的添加的酒精量之后，将在步骤ST202中读取的直至先前的行驶的添加的酒精量从该合适的添加的酒精量中减去，以设定在此时发动机1的运行期间应添加的酒精量的目标值。
应添加的酒精量的目标值如此设置，且通过如下文所述的后喷射将燃料混合到油O内。以此，添加的酒精量增大到目标值。如上所述，在FFV中，燃料的酒精浓度一般地在从0％至100％的范围内改变。因此，当酒精浓度较低时，燃料到油O内的混合量较大。即，在本实施例中，根据燃料的酒精浓度增大到油O内的混合量。
注意到的是，当燃料混合到油O内时，不仅酒精而且汽油等都被混合到油O内。此方式可能导致由于所谓的机油稀释造成的不利的影响。考虑到此情况，有利的是对于如上所述应被设定的添加的酒精量的目标值设定上限警戒值。即，上限警戒值可通过实验等提前设定，使得基于燃料的酒精浓度计算将被混合到油O内的汽油等的量，使得机油稀释的不利影响不过大。
如上所述，在FFV中，燃料的酒精浓度一般地在从0％至100％的范围内改变。因此，需要估算酒精浓度。已知关于酒精浓度估算的多种方法，因此在此省去其详细解释，但酒精浓度可基于实际空燃比(基于来自空燃比传感器96的检测值所检测到的)的改变来估算，所述改变例如由于根据燃料的酒精浓度的燃料喷射量的改变所导致。
如上参考图2所述，喷射器5从气缸11的燃烧冲程到气缸11的排气冲程运行，以执行后喷射。一次的后喷射量可从其喷射脉冲的宽度和燃料压力(规定值)计算，且添加的燃料量的增大量可通过将后喷射量与酒精浓度相乘获得。在步骤ST204中确定，通过将对由后喷射导致的添加的酒精量的增大量积分所获得的当前的添加的酒精量是否已达到目标值。
如果添加的酒精量低于目标值，则得到否定的确定(否)，且处理前进到步骤ST205，其中确定点火开关是否关闭(点火开关关闭？)。如果得到否定的确定(否)，则处理返回到步骤ST203且继续进行每燃烧循环的后喷射。同时，如果点火开关关闭且得到了肯定的确定(是)，则至此的添加的酒精量存储在ECU 8的备份RAM内，且控制完成(结束)。
即，如果发动机1在添加的酒精量达到目标值之前停止，则在该时间点上的添加的酒精量被存储，且添加的酒精量被作为用于计算在发动机1下次起动之后添加的酒精量的初始值。同时，如果在步骤S204中得到肯定的确定(是)使得添加的酒精量达到目标值，则后喷射标志被关闭(步骤ST207)且控制完成(结束)。
如上所述的水含量估算处理的例程(图3)和通过后喷射的冻结抑制控制的处理例程(图4)都通过由ECU 8执行预定程序来执行。下文参考图7的时间图描述了水含量估算处理和通过后喷射将酒精混合到机油内的处理。
最初，当发动机1在图7中的时刻t0处起动时，油温度T开始立即增大。在发动机起动前的油温度T一般地与室外温度相同，且在寒冷地区等可为大约0℃至5℃。在发动机1的油温度过低时，在曲轴箱19内生成大量的冷凝水，使得水到油盘18内的油O内的混合量q随时间增大。注意到在此示例中，在发动机起动时的水含量不为零(0)，而是直至先前行驶时的水含量q0。
当油O中的水含量q达到预定量q1(时刻t1)时，开启后喷射标志。因此，如上文参考图2所述，在通常燃料喷射(图2的M)之后每个气缸11的喷射器5执行后喷射(图2的P)。因为通过后喷射喷射的燃料有效地混合到油O内，所以酒精到油O的添加的量随时间增大。当酒精量a达到对应于水含量q1的预定量a1时(时刻t2)，关闭后喷射标志。
在此，停止后喷射。然而，因为对应于水含量q1的合适的添加量a1的酒精已混合在油O内，所以水以胶体形状在油O内扩散，且水的凝固点降低，使得充分地抑制了水的冻结。因此，生成的冰块变小且冰块的量降低，因此有效地抑制了油滤清器17a的筛网等的阻塞，且防止了例如发动机1的不良润滑的故障。
注意到的是，随后，当油温度T升高且达到预定温度T1或更高时(时刻t3)，混合在油O内的酒精和水含量蒸发，使得油O内的酒精添加量a和水含量q立即降低。
–其它实施例–
以上实施例的描述仅是一个示例，且不意图于限制本发明的构造、目的等。例如，在本实施例中，发动机1的每燃烧循环应积分的水含量是燃烧气体内的蒸汽的量和在曲轴箱19内生成的冷凝水的量中的小的一个，但本实施例不限制于此。例如，应被积分的水含量可通过将每燃烧循环生成的燃烧气体内的蒸汽的量乘以预定系数来计算。
此外，根据因此计算的水含量的积分值(预定量)，增大燃料到油O内的混合量，但本实施例也不限制于此。合适的值可通过实验等提前设定为燃料到油O内的混合量。
此外，与以上的实施例不同，可不估算燃料的酒精浓度，而是可在燃料供给管51内提供酒精浓度传感器以检测酒精浓度。作为酒精浓度传感器，可使用基于燃料的介电常数来检测酒精浓度的静电容传感器，或可使用基于燃料的折射率检测酒精浓度的光学传感器。
此外，在以上实施例中，通过执行后喷射添加酒精，以增大燃料到油O内的混合量。然而，本实施例不限制于此，且可提供从燃料供给管51分支以达到曲轴箱19的油道(未示出)，使得燃料被直接添加到在油盘18内蓄积的油O中。
此外，以上实施例涉及其中本发明应用于直列多缸发动机1的示例。然而，本发明不限制于此，且本发明也可应用于单缸发动机、V型发动机、水平对置发动机等。本发明也可应用于提供在包括电动马达的混合动力系统内的发动机。
本发明可防止例如可能在寒冷地区等在使用含有酒精的燃料的发动机内导致的故障例如不良润滑的发生。因此，本发明当应用于例如FFV的汽车的发动机时产生了高的效果。

Claims (8)

1.一种用于发动机的控制装置，所述发动机被构造成使用包含酒精的燃料，所述控制装置包括：
电子控制单元，所述电子控制单元被构造成：
i)基于在所述发动机的运行期间的燃料喷射量的历史，来估算混合在机油中的水含量；并且
ii)当估算的水含量等于或大于预定量时，与所述估算的水含量小于所述预定量的情况相比增大所述燃料到所述机油中的混合量，使得水的冻结受到抑制。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中
所述电子控制单元被构造成根据所述估算的水含量增大所述燃料到所述机油中的所述混合量。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中
所述电子控制单元被构造成根据所述燃料的酒精浓度增大所述燃料到所述机油中的所述混合量。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制装置，其中
所述发动机包括气缸喷射喷射器，所述气缸喷射喷射器将所述燃料直接喷射到气缸中，并且
所述电子控制单元被构造成通过由所述气缸喷射喷射器从所述气缸的燃烧冲程到所述气缸的排气冲程喷射所述燃料，来增大所述燃料到所述机油中的所述混合量。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其中
所述电子控制单元被构造成从所述气缸的燃烧冲程的第二半部到所述气缸的排气冲程的第一半部喷射所述燃料。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的控制装置，其中
所述电子控制单元被构造成在所述发动机的油温小于预定温度的同时，通过将每个燃烧循环生成的燃烧气体中的水的预定比例进行积分来估算混合在所述机油中的水含量。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中
所述电子控制单元被构造成当所述发动机的油温已经达到所述预定温度之后已经经过预定时间时，将混合在所述机油中的所述水含量的估算值复位。
8.一种用于发动机的控制装置，所述发动机被构造成使用包含酒精的燃料，所述控制装置包括：
水含量估算装置，所述水含量估算装置被构造成基于在所述发动机的运行期间的燃料喷射量的历史，来估算混合在机油中的水含量；和
冻结抑制装置，所述冻结抑制装置被构造成当估算的水含量等于或大于预定量时，与所述估算的水含量小于所述预定量的情况相比增大所述燃料到所述机油中的混合量，使得水的冻结受到抑制。
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