JP2004239227A - 内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ブローバイガスの発生量を精度良く推定する。
【解決手段】内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置は、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度検出手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の上昇が止まったら、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【選択図】 図１６
【解決手段】内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置は、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度検出手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の上昇が止まったら、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【選択図】 図１６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、ピストンとシリンダとの隙間から漏れ出してエンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料の漏れ込み流量が大きい場合、エンジンオイルから蒸発してブローバイシステムから吸気系に吸入されるオイル希釈燃料が増大することになり、空燃比が過濃（燃料リッチ）となって、運転性や排気性能に悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００３】
また、ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる自動車において、燃料タンク内のアルコールセンサが異常な場合には、排気空燃比に基づいて燃料内のアルコール濃度を推定する技術が従来より知られている（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１６３９９２号公報（第１−４頁、第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１のように、排気空燃比を用いて燃料内のアルコール濃度を推定する場合、ブローバイガスの発生量に応じて排気空燃比が変化するため、アルコール濃度推定の誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
すなわち、排気空燃比を用いた各種診断システムにおいては、ブローバイガスの発生量に応じて排気空燃比が変化してしまうため、誤診断を引き起こしてしまう虞があり、ブローバイガスの発生量を考慮することが重要となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置は、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度検出手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の上昇が止まったら、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。冷機始動後、エンジンオイルの油温が上昇している間は、ブローバイガスは発生し続けるが、油温がピークに達し、低下に転じると、ブローバイガスの発生は減少する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示している。エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１１】
吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が配設されている。
【００１２】
燃料噴射弁１１は、エンジンコントロールユニット１２（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給している。
【００１３】
排気通路６には、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサとしての酸素濃度センサ１３と、三元触媒１４が配設されている。
【００１４】
三元触媒１４は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１２では、三元触媒１４の上流側に設けた酸素濃度センサ１３からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で一定の周期をもって振れるように空燃比のフィードバック制御を行う。
【００１５】
また、ＥＣＵ１２には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１５、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１６、外気温を検知する外気温センサ１７及び車両速度を検知する車速センサ１８からの信号が入力されている。
【００１６】
ここで、エンジン運転中において、燃料の一部がシリンダの内壁面に付着し、ピストンとシリンダとの隙間から漏れだしてエンジンオイルを希釈するいわゆるオイル希釈が発生すると、燃焼室２内で燃焼する燃料量が減少することなり、空燃比が過度に希薄（エアリッチ）となって、運転性や排気性能の悪影響を及ぼす虞がある。また、オイル希釈によりエンジンオイルを希釈している燃料が、エンジンオイルから蒸発し、ブローバイシステム等から吸気系に吸入されると、空燃比が過度に過濃（燃料リッチ）となって、運転性や排気性能の悪影響を及ぼす虞がある。
【００１７】
まず、オイル希釈によりエンジンオイルに混入したオイル希釈燃料量ＯＦを以下の手順により推定する。
【００１８】
図２に示すフローチャートは、所定時間毎に実行されるものであって、オイル希釈燃料量ＯＦを求める全体のフローチャートを示している。
【００１９】
第１サブルーティン（詳細は後述）からなるステップ１（以下、単にＳと表記する）では、オイル希釈燃料量の増加量Ａを算出する。
【００２０】
第２サブルーティン（詳細は後述）からなるＳ２では、オイル希釈燃料量の減少割合Ｂを算出する。
【００２１】
Ｓ３では、Ｓ１で算出されたオイル希釈燃料量の増加量Ａと、Ｓ２で算出されたオイル希釈燃料量の減少割合Ｂとを用いて、オイル希釈燃料量の変化量ＣＯＦを算出する。ここでＯＦｎ−１は、前回算出されたオイル希釈燃料量である。そして、Ｓ４にて、オイル希釈燃料量ＯＦを算出する。
【００２２】
図３に、上述した第１サブルーティン内の制御の流れを示す。
【００２３】
Ｓ１１では、ＭＯＦＤマップ（後述）を参照し、増加量Ａの増加率である燃料落ち割合Ｃを算出する。図４に、ＭＯＦＤマップの特性例を示す。このＭＯＦＤマップは、エンジン温度としてのシリンダ壁温ＴＣ（詳細は後述する）とエンジン回転数Ｎｅとから、燃料落ち割合Ｃを算出するものであって、エンジン回転数が低いほど燃料落ち割合Ｃは大きくなり、また、シリンダ壁温ＴＣが低いほど燃料落ち割合Ｃは大きくなっている。これは、エンジンが低回転では、ガス流動が小さくなり、燃料の気化微粒化が悪く、壁面に燃料が付着し易くなると考えられるためである。また、シリンダ壁温ＴＣに関しては、燃料の揮発特性による。
【００２４】
Ｓ１２では、負荷補正テーブル（後述）を参照し、負荷補正率Ｄを算出する。図５に、負荷補正テーブルの特性例を示す。負荷補正テーブルは、エンジン負荷としてエアフローメータ８の出力より得られる吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから求まる基本噴射量Ｔｐ（後述）から負荷補正率Ｄを算出するものであって、高負荷ほど燃焼室２での燃料の未燃分割合が多いため、負荷補正率Ｄは大きな値となる。これは圧力により燃料揮発性が変わることが影響すると考えられるためである。ここで、基本噴射量Ｔｐは、エンジン回転数Ｎｅとエアフローメータ８からの出力より得られる吸入空気量Ｑａとを用い、エンジン１回転当たりの吸入空気量（Ｑａ／Ｎｅ）に所定の定数Ｋを掛けることによって算出されるものである。
【００２５】
Ｓ１３では、燃料落ち割合Ｃ、負荷補正率Ｄ、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷としてエンジンの運転状態によって決定される燃料噴射量Ｔｅを用いて、これらの積として増加量Ａを算出する。
【００２６】
図６に、上述した第２サブルーティン内の制御の流れを示す。この第２サブルーティンでは、Ｓ２１にて、ＭＯＦＵマップ（後述）を参照して、エンジンオイルからのオイル希釈燃料の蒸発率である減少割合Ｂを算出する。図７に、ＭＯＦＵマップの特性例を示す。このＭＯＦＵマップは、オイル温度ＴＯとエンジン回転数Ｎｅとから減少割合Ｂを算出するものである。減少割合とオイル温度ＴＯとの相関性は、燃料の揮発性により、オイル温度ＴＯが高いほど減少割合Ｂが大きくなる。また、減少割合とエンジン回転数Ｎｅとの相関性は、オイルポンプによるオイルの循環撹拌や、クランクシャフトのカウンターウェイトによるオイル撹拌により、エンジンオイル内の燃料の蒸発が促進されされることから、エンジン回転数Ｎｅが高いほど減少割合Ｂが大きくなる。
【００２７】
次に、増加量Ａを算出する際に用いるシリンダ壁温ＴＣの予測制御フローを図８に示す。
【００２８】
まず、Ｓ３１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時であるか否かを判定し、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかの場合には、Ｓ３２に進み、シリンダ壁温ＴＣの初期値ＴＣ０の値をエンジンの冷却水温Ｔｗと同値として、次回の演算での温度上昇に備えることとする。
【００２９】
Ｓ３１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかでもないと判定されるとＳ３３に進み、エンジンが燃料カット中であるか否かを判定し、エンジンが燃料カット中であればＳ３４に進み、エンジンが燃料カット中でないならばＳ３５に進む。
【００３０】
エンジンが燃料カット中であれば、シリンダ壁温ＴＣは、エンジン冷却水温Ｔｗに向け収束するので、Ｓ３４にて、エンジン冷却水温Ｔｗからの温度上昇分平衡温度ＴＣＨをゼロとする（ＴＣＨ＝０）。
【００３１】
一方、エンジンが燃料カット中でなければ、Ｓ３５にて、ＭＴＣＨマップ（後述）を参照して、シリンダ壁温ＴＣとエンジン冷却水温Ｔｗとの温度差である温度上昇分平衡温度ＴＣＨを算出する。図９に、ＭＴＣＨマップの特性例を示す。このＭＴＣＨマップは、エンジン回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐとを用いて温度上昇分平衡温度ＴＣＨを算出するものである。温度上昇分平衡温度ＴＣＨは、燃焼温度と強い相関があるので、エンジン回転数Ｎｅが高く、基本噴射量Ｔｐすなわちエンジン負荷が高いほど高い値となる。
【００３２】
Ｓ３６では、ＫＴＣマップ（後述）を参照して温度の時定数に相当する温度変化割合ＫＴＣを算出する。図１０に、ＫＴＣマップの特性例を示す。このＫＴＣマップは、エンジン回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて温度変化割合ＫＴＣを算出するものである。温度変化割合ＫＴＣは、シリンダ壁への伝熱はガス流速が支配的なのでエンジン回転数Ｎｅの影響が大きく、基本噴射量Ｔｐすなわちエンジン負荷に対しても圧力による伝熱の影響で感度を持っている。つまり、温度変化割合ＫＴＣは、エンジン回転数Ｎｅが高く、基本噴射量Ｔｐが高いほど大きな値となる。
【００３３】
尚、本実施形態では、温度上昇分平衡温度ＴＣＨと温度変化割合ＫＴＣとを、エンジン回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐとを割り付けたマップから算出する方式を提示したが、精度要求が低いならエアフローメータからの検出信号である吸入空気量Ｑａを割り付けた算出テーブルをそれぞれ用意し、これら算出テーブルを用いて求めるようにしてもよい。
【００３４】
次に、Ｓ３７にて、温度上昇分平衡温度ＴＣＨと温度変化割合ＫＴＣから時々刻々の予測温度ＤＴＣを求める。この予測温度ＤＴＣは、エンジン冷却水温Ｔｗとの温度差であって、ＤＴＣｎ＝ＤＴＣｎ−１＋（ＴＣＨ−ＤＴＣｎ−１）×ＫＴＣで表される。この式は、一時遅れの式であり、温度上昇分平衡温度ＴＣＨに対して、予測温度ＤＴＣを一時遅れで追従させるものである。一時遅れとしたのは、熱の逃げとのバランスにより理論上も割合一定で変わると思われることからで、発明者らが実測した経験のあるバルブ温度の上昇波形と同じであるとみなした。尚、ＤＴＣｎ−１は前回計算時の予測温度である。
【００３５】
そして、Ｓ３８にて、エンジン冷却水温Ｔｗに、Ｓ３７で算出した予測温度ＤＴＣｎを加えた値をシリンダ壁温ＴＣｎとし、シリンダ壁温ＴＣの予測を終了する。すなわち、温度上昇分平衡温度ＴＣＨ及び予測温度ＤＴＣは、エンジン冷却水温Ｔｗからの温度上昇量であるため、最後にエンジン冷却水温Ｔｗを加算するのである。
【００３６】
尚、本実施形態では、シリンダ壁温ＴＣを予測する例を示したが、これは安い原価でシステムを提供するためであり、温度センサをシリンダに埋め込んで直接シリンダ壁の温度を検出しても差し支えはないし、その方が精度が高いものとなる。
【００３７】
次に、上述した図７のＭＯＦＵマップを用いてオイル減少割合Ｂ（オイル希釈燃料の蒸発率）を算出する際に用いるオイル温度ＴＯの予測制御フローを図１１に示す。
【００３８】
Ｓ４１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時であるか否かを判定し、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかの場合には、Ｓ４２に進み、ＴＯ０の値をエンジンの冷却水温Ｔｗと同値とする。
【００３９】
Ｓ４１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかでもないと判定されるとＳ４３に進む。
【００４０】
Ｓ４３では、エンジンオイルとエンジン冷却水との熱流分ＴＴＷを、エンジン冷却水温度Ｔｗと、ＴＴＷＳと、前回計算時のオイル温度ＴＯｎ−１と、を用いて算出する。ＴＴＷｎ＝（Ｔｗ−ＴＯｎ−１）×ＴＴＷＳ。つまり、伝熱量は温度差と比例し、流速の関数であるので、エンジン回転数Ｎｅから求めたＴＴＷＳを乗算して求めるものである。
【００４１】
図１２は、ＴＴＷＳの算出テーブルの特性例を示している。ＴＴＷＳは、エンジン回転数Ｎｅに比例して大きな値となる。ここで、ＴＴＷＳを算出する際にエンジン回転数Ｎｅを用いたのは、エンジン冷却水またはエンジン冷却水に接するシリンダブロック、シリンダヘッドと、エンジンオイルとの間に伝熱は、オイルポンプを回すエンジン回転数Ｎｅと比例するからである。また、オイルパンを伝わってくる分もあるが、それは、図１２の特性に適宜下駄を履かせることで対応できる。
【００４２】
Ｓ４４では、燃焼との熱流分ＴＴＣを、エンジン冷却水温度Ｔｗと、ＴＴＣＴ及びＴＴＣＮとを用いて算出する。ＴＴＣｎ＝（ＴＴＣＴ−ＴＯｎ−１）×ＴＴＣＮ。
【００４３】
ここで、図１３はＴＴＣＴの算出テーブルの特性例を示し、図１４はＴＴＣＮの算出テーブルの特性例を示している。ＴＴＣＴは、ピストンシリンダ壁の温度であり、燃焼温度と関係するので燃料噴射量Ｔｅとエンジン回転数Ｎｅとの積を用いて、図１３の算出テーブルから求める。ＴＴＣＮは伝熱のためのエンジンオイル流速で、エンジン回転数Ｎｅを用いて図１４の算出テーブルから求める。
【００４４】
Ｓ４５では、外気への放熱分ＴＴＡを算出する。ＴＴＡｎ＝（ＴＯｎ−１−Ｔａ）×ＴＴＡＶＳＰ。Ｔａは外気温センサ１７の出力信号でる外気温度、ＴＴＡＶＳＰは車速センサ１８の出力信号ＶＳＰ（車速）から求める伝熱のための流速である。図１５はＴＴＡＶＳＰの算出テーブルの特性例を示している。
【００４５】
そして、Ｓ４６にて、オイル温度ＴＯｎを算出する。ＴＯｎ＝ＴＯｎ−１＋ＴＴＷｎ＋ＴＴＣｎ−ＴＴＡｎ。つまり、Ｓ４６に示すオイル温度ＴＯｎを算出する式は、エンジンオイルが、エンジン冷却水と燃焼によりピストンシリンダで暖められ、走行風（とエンジン冷却水）で冷却される現象をモデリングした式である。
【００４６】
このように求めたオイル温度ＴＯを、オイル希釈燃料の蒸発計算に用いる。
【００４７】
尚、本実施形態では、オイル温度ＴＯを予測する例を示したが、これは安い原価でシステムを提供するためであり、エンジンオイルの温度を温度センサで直接検出するようにしても差し支えはないし、その方が精度が高いものとなる。
【００４８】
また、この実施形態においては、オイルパンを冷やすのは外気温度Ｔａとし、ラジエターからの温風は無視したが、ラジエターからの温風が多く当たる車両の場合には、ラジエータからの温風を考慮してＴａを補正して用いれば精度を上げることが可能である。
【００４９】
ブローバイガスは、冷機始動後、エンジンオイルの温度が上昇している間は発生し続けるが、オイル温度がピークに達し、低下に転じると、その発生は減少する。そこで、この現象に着目し、オイル温度ＴＯ及びオイル希釈燃料量ＯＦを用いてブローバイガスの発生状態を判定する。
【００５０】
図１６は、ブローバイガスの発生状態を判定するブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを求める全体のフローチャートを示している。
【００５１】
Ｓ１０１及びＳ１０２では、上述した要領で算出されたオイル温度ＴＯ及びオイル希釈燃料量ＯＦを読み込む。
【００５２】
Ｓ１０３では、オイル希釈燃料量ＯＦが所定値未満であるかどうか判定し、所定値未満あればその後オイル温度ＴＯが上昇しても蒸発するブローバイガス量は少ないと判断してＳ１０４に進み、所定値以上であればその後オイル温度ＴＯが上昇すると蒸発するブローバイガス量が多くなると判断しＳ１０５に進む。ここで、このＳ１０３における所定値とは、オイル温度が上昇するシーン（例えば、高速道路を全開相当で走行し、その後渋滞に巻き込まれるなど）を想定して決めたオイル温度上昇代に対して蒸発してくるブローバイガス量の運転性への影響などを考慮して設定されるものである。
【００５３】
Ｓ１０５では、エンジンコントロールユニット１２内に記憶されているオイル温度最高値ＴＯＭＡＸを現在のオイル温度ＴＯに書き換え、かつＳ１０６に進んでブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。尚、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸは、電源ＯＦＦ時には、電源ＯＦＦ直前のオイル温度最高値ＴＯＭＡＸがコントロールユニット１２内に記憶される。
【００５４】
Ｓ１０４では、エンジンコントロールユニット１２に初回電源投入されたのかどうか、すなわちエンジンキー操作による初回電源投入時であるか否かを判定する。
【００５５】
初回電源投入の場合にはクーラント温度が低くエンジンフリクションが大きい等の理由によりオイル希釈燃料量が多くなり、その後オイル温度ＴＯの上昇に伴い蒸発するブローバイガス量が多くなるので、Ｓ１０５に進み、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸを現在のオイル温度ＴＯに書き換え、かつＳ１０６に進んでブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００５６】
初回電源投入でない場合にはＳ１０７に進み、Ｓ１０１で読み込んだオイル温度ＴＯと、現在のオイル温度最高値ＴＯＭＡＸと、を比較する。
【００５７】
そして、オイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも大きければ、Ｓ１０８に進みオイル温度最高値ＴＯＭＡＸを現在のオイル温度ＴＯに書き換えてからＳ１０９に進む。オイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも小さければオイル温度最高値ＴＯＭＡＸの書き換えを行わずにＳ１０９に進む。
【００５８】
Ｓ１０９では、Ｓ１０１で読み込んだオイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸより低く、かつオイル温度最高値ＴＯＭＡＸから所定値ＤＴＯＬＳＬを減じた温度より高い、所定温度範囲内にあるか否かを判定する。これは、エンジンオイルから蒸発するブローバイガス量は、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸと強い相関を持ち、現在のオイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸから、これよりも所定値ＤＴＯＬＳＬだけ低い温度までの範囲内にあれば、再び燃料がオイルを希釈しない限りブローバイガス量が著しく減少するからである。
【００５９】
図１７は、エンジンオイル内にエタノール燃料が混入している場合と、ガソリンが混入している場合とにおける、オイル温度とブローバイガス量との相関関係を示している。
【００６０】
エンジンオイル内に混入する燃料がガソリンの場合（図１７中の破線）、様々な分子量の炭化水素や地域によってはエタノール等が混入している。従って、蒸留特性も市販燃料によりばらつくが、一般的なエンジンの運転領域、すなわちオイル温度で０℃以上１２０℃以下の範囲では、０〜約６０％の性状が蒸発する。一方、エンジンオイル内に混入する燃料がエタノール燃料の場合（図１７中の実線）、オイル温度がエタノールの沸点近傍の値になった時にブローバイガス量が大きく増加する。
【００６１】
Ｓ１０９で、オイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸより低く、かつオイル温度最高値ＴＯＭＡＸから所定値ＤＴＯＬＳＬを減じた温度より高い、所定温度範囲内にあると判定されるとＳ１１０に進む。
【００６２】
Ｓ１０９で、オイル温度ＴＯが上記所定温度範囲内にないと判定されるとＳ１０６に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００６３】
Ｓ１１０では、オイル温度ＴＯがＳ１０９における所定温度範囲内にある状態が所定時間以上継続したか否かを判定する。これは、エンジンオイルから蒸発するブローバイガス量は、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸと強い相関を持ち、現在のオイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも所定値低い温度範囲内にある状態が所定時間継続した場合、再び燃料がエンジンオイルを希釈しない限りブローバイガス量が著しく減少するからである。
【００６４】
Ｓ１１０で、オイル温度ＴＯが所定温度範囲内にある状態が所定時間以上継続したと判定されると、Ｓ１１１に進む。
【００６５】
Ｓ１１０で、オイル温度ＴＯが所定温度範囲内にある状態が所定時間以上継続していないと判定されると、Ｓ１０６に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００６６】
Ｓ１１１では、オイル温度ＴＯが低温側の所定値ＴＯＭＩＮ♯よりも低下したか否かを判定する。これはオイル温度ＴＯが所定の低い温度を下回ると再び燃料がエンジンオイルを希釈し、ブローバイガス量が再び増加するからである。
【００６７】
Ｓ１１１で、オイル温度ＴＯが低温側の所定値ＴＯＭＩＮ♯よりも低下していないと判定されると、Ｓ１１２に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「１」とし、ルーチンを終了する。
【００６８】
Ｓ１１１で、オイル温度ＴＯが低温側の所定値ＴＯＭＩＮ♯よりも低下していると判定されると、Ｓ１０６に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００６９】
つまり、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫは、ブローバイガスの発生量が少ないときは「１」となり、ブローバイガスの発生量が多いときには「０」となる。
【００７０】
このように、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを求めることによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００７１】
尚、上述した第１実施形態においては、Ｓ１０９にてオイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸとオイル温度最高値ＴＯＭＡＸから所定値ＤＴＯＬＳＬを減じた所定温度範囲内にあるか否かを判定しているが、Ｓ１０９にて、オイル温度ＴＯの上昇が止まった場合、オイル温度ＴＯの上昇が止まり、かつオイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも低下した場合、あるいはオイル温度ＴＯの上昇が止まり、かつオイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸ近傍に所定時間の間留まった場合に、ブローバイガスの発生量が少ないと判定するようにしてもよい。
【００７２】
次に、ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）の燃料内のアルコール濃度推定を行う際に、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを用いる制御の一例を図１８に示す。
【００７３】
この図１８に示す第２実施形態のフローチャートにおいては、空燃比学習条件及びアルコール濃度推定を行う際の許可条件に、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを用いている。
【００７４】
まず、Ｓ２０１では、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出された空燃比フィードバック補正係数αを読み込む。
【００７５】
Ｓ２０２では、空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、空燃比学習条件が成立している場合には、Ｓ２０３に進み、各運転領域毎のαｍ算出マップのマップ値の書き換えを行う。空燃比学習条件が成立していない場合には、各αｍマップ値のマップ値の書き換えを行わずにＳ２０４に進む。ここで、αｍは上記αに基づいて算出される空燃比学習補正係数である。
【００７６】
Ｓ２０４では、現在の各運転領域毎のαｍマップを参照し、各運転領域毎のαｍを求める。
【００７７】
Ｓ２０５では、アルコール濃度推定許可条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態においては、エンジン冷却水温、エンジン始動後経過時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴などの条件が整い、かつブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫが「１」のときに、アルコール濃度推定許可条件が成立したと判定する。
【００７８】
そして、Ｓ２０５にて、アルコール濃度推定許可条件が成立している場合にはＳ２０６に進み、酸素濃度センサ１３での検出値、すなわち排気空燃比に基づいてアルコール濃度推定を実行する。
【００７９】
Ｓ２０５にてアルコール濃度推定許可条件が成立していない場合には、アルコール濃度推定を行わずにルーチンを終了する。
【００８０】
このように、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫが「１」のとき、すなわちブローバイガスの発生量が少ないときに、空燃比学習やアルコール濃度推定を許可することによって、ブローバイガスの影響を受けることなく、精度よく、空燃比学習やアルコール濃度推定を行うことができる。
【００８１】
また、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができるため、ブローバイガスによって排気空燃比が大きく変化するような場合には、空燃比学習やアルコール濃度推定が許可されなくなる。つまり、ブローバイガスの発生量が多いときのみ、空燃比学習やアルコール濃度推定が行われないため、空燃比学習やアルコール濃度推定を実行する頻度を最大限確保することができ、安定して空燃比学習やアルコール濃度推定を行うことができる。
【００８２】
尚、この第２実施形態においては、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを用いて、空燃比学習とアルコール濃度推定の許可判定を行っているが、空燃比学習とアルコール濃度推定以外の排気空燃比を用いて実行される燃料系のシステム診断の許可条件にブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを適用することも可能である。
【００８３】
上記各実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００８４】
（１） 内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置は、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度検出手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の上昇が止まったら、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。冷機始動後、オイル温度が上昇している間は、ブローバイガスは発生し続けるが、オイル温度がピークに達し、低下に転じると、ブローバイガスの発生は減少する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００８５】
（２） 前記（１）に記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の最高値を記憶するオイル温度最高値記憶手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度が、オイル温度最高値よりも低下すると、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。エンジンオイルから蒸発するブローバイガス量は、オイル温度最高値と強い相関を持ち、オイル温度が、オイル温度最高値よりも低下した場合、再びオイル希釈燃料によりエンジンオイルが希釈されない限りブローバイガス量は著しく減少するため、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００８６】
（３） 前記（１）に記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の最高値を記憶するオイル温度最高値記憶手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度が、所定時間の間、オイル温度最高値近傍に留まると、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。エンジンオイルへ流入したオイル希釈燃料は、オイル温度最高値と強い相関を持ち、一度オイル温度がオイル温度最高値近傍まで上昇して所定時間経過すれば、ブローバイガスとして蒸発するため、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００８７】
（４） 前記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、エンジンオイルの温度が予め設定された所定温度以下になるとブローバイガスの発生量が多いと判定する。
【００８８】
（５） 前記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、エンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料量を推定するオイル希釈燃料量推定手段を備え、エンジンキー操作による初回電源投入時毎、もしくはオイル希釈燃料量が所定値以上になると、オイル温度最高値をその時点でのオイル温度に書き換える。エンジンクーラント水温の低下や、エンジン負荷大による燃料噴射量の耐熱増量を経験した後などでは、オイル希釈燃料量が多くなるので、オイル温度最高値をクリアすることで、ブローバイガス発生状態を精度良く判定する。
【００８９】
（６） 内燃機関の制御装置は、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置によりブローバイガスの発生量が少ないと判定されると、内燃機関の空燃比学習や内燃機関の空燃比に関する診断を許可する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガスの影響を受けずに空燃比学習や空燃比に関連する診断の精度や頻度を向上させることができる。
【００９０】
（７） 内燃機関の制御装置は、前記（１）〜（５）のいずれかに記載された内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置と、空燃比を検出する空燃比検出手段と、空燃比検出手段での検出値に基づいて燃料内のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、を有し、前記ブローバイガス発生状態判定装置によりブローバイガスの発生量が少ないと判定されると、アルコール濃度推定手段による燃料内のアルコール濃度推定を許可する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガスの影響を受けずに燃料内のアルコール濃度推定の精度や頻度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図。
【図２】オイル希釈燃料量を求める全体のフローチャート。
【図３】図２の第１サブルーティンの制御の流れを示すフローチャート。
【図４】ＭＯＦＤマップの特性例を示す説明図。
【図５】負荷補正テーブルの特性例を示す説明図。
【図６】図２の第２サブルーティンの制御の流れを示すフローチャート。
【図７】ＭＯＦＵマップの特性例を示す説明図。
【図８】シリンダ壁温ＴＣの予測制御を示すフローチャート。
【図９】ＭＴＣＨマップの特性例を示す説明図。
【図１０】ＫＴＣマップの特性例を示す説明図。
【図１１】オイル温度ＴＯの予測制御を示すフローチャート。
【図１２】ＴＴＷＳ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１３】ＴＴＣＴ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１４】ＴＴＣＮ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１５】ＴＴＡＶＳＰ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１６】ブローバイガス発生状態判定フラグを求めるためのフローチャート。
【図１７】オイル温度とブローバイガス量との相関関係を示す説明図。
【図１８】本発明の第２実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１１…燃料噴射弁
１２…エンジンコントロールユニット
１３…酸素濃度センサ
１４…三元触媒
１５…水温センサ
１６…クランク角センサ
１７…外気温センサ
１８…車速センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、ピストンとシリンダとの隙間から漏れ出してエンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料の漏れ込み流量が大きい場合、エンジンオイルから蒸発してブローバイシステムから吸気系に吸入されるオイル希釈燃料が増大することになり、空燃比が過濃（燃料リッチ）となって、運転性や排気性能に悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００３】
また、ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる自動車において、燃料タンク内のアルコールセンサが異常な場合には、排気空燃比に基づいて燃料内のアルコール濃度を推定する技術が従来より知られている（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１６３９９２号公報（第１−４頁、第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１のように、排気空燃比を用いて燃料内のアルコール濃度を推定する場合、ブローバイガスの発生量に応じて排気空燃比が変化するため、アルコール濃度推定の誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
すなわち、排気空燃比を用いた各種診断システムにおいては、ブローバイガスの発生量に応じて排気空燃比が変化してしまうため、誤診断を引き起こしてしまう虞があり、ブローバイガスの発生量を考慮することが重要となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置は、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度検出手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の上昇が止まったら、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。冷機始動後、エンジンオイルの油温が上昇している間は、ブローバイガスは発生し続けるが、油温がピークに達し、低下に転じると、ブローバイガスの発生は減少する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示している。エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１１】
吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が配設されている。
【００１２】
燃料噴射弁１１は、エンジンコントロールユニット１２（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給している。
【００１３】
排気通路６には、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサとしての酸素濃度センサ１３と、三元触媒１４が配設されている。
【００１４】
三元触媒１４は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１２では、三元触媒１４の上流側に設けた酸素濃度センサ１３からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で一定の周期をもって振れるように空燃比のフィードバック制御を行う。
【００１５】
また、ＥＣＵ１２には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１５、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１６、外気温を検知する外気温センサ１７及び車両速度を検知する車速センサ１８からの信号が入力されている。
【００１６】
ここで、エンジン運転中において、燃料の一部がシリンダの内壁面に付着し、ピストンとシリンダとの隙間から漏れだしてエンジンオイルを希釈するいわゆるオイル希釈が発生すると、燃焼室２内で燃焼する燃料量が減少することなり、空燃比が過度に希薄（エアリッチ）となって、運転性や排気性能の悪影響を及ぼす虞がある。また、オイル希釈によりエンジンオイルを希釈している燃料が、エンジンオイルから蒸発し、ブローバイシステム等から吸気系に吸入されると、空燃比が過度に過濃（燃料リッチ）となって、運転性や排気性能の悪影響を及ぼす虞がある。
【００１７】
まず、オイル希釈によりエンジンオイルに混入したオイル希釈燃料量ＯＦを以下の手順により推定する。
【００１８】
図２に示すフローチャートは、所定時間毎に実行されるものであって、オイル希釈燃料量ＯＦを求める全体のフローチャートを示している。
【００１９】
第１サブルーティン（詳細は後述）からなるステップ１（以下、単にＳと表記する）では、オイル希釈燃料量の増加量Ａを算出する。
【００２０】
第２サブルーティン（詳細は後述）からなるＳ２では、オイル希釈燃料量の減少割合Ｂを算出する。
【００２１】
Ｓ３では、Ｓ１で算出されたオイル希釈燃料量の増加量Ａと、Ｓ２で算出されたオイル希釈燃料量の減少割合Ｂとを用いて、オイル希釈燃料量の変化量ＣＯＦを算出する。ここでＯＦｎ−１は、前回算出されたオイル希釈燃料量である。そして、Ｓ４にて、オイル希釈燃料量ＯＦを算出する。
【００２２】
図３に、上述した第１サブルーティン内の制御の流れを示す。
【００２３】
Ｓ１１では、ＭＯＦＤマップ（後述）を参照し、増加量Ａの増加率である燃料落ち割合Ｃを算出する。図４に、ＭＯＦＤマップの特性例を示す。このＭＯＦＤマップは、エンジン温度としてのシリンダ壁温ＴＣ（詳細は後述する）とエンジン回転数Ｎｅとから、燃料落ち割合Ｃを算出するものであって、エンジン回転数が低いほど燃料落ち割合Ｃは大きくなり、また、シリンダ壁温ＴＣが低いほど燃料落ち割合Ｃは大きくなっている。これは、エンジンが低回転では、ガス流動が小さくなり、燃料の気化微粒化が悪く、壁面に燃料が付着し易くなると考えられるためである。また、シリンダ壁温ＴＣに関しては、燃料の揮発特性による。
【００２４】
Ｓ１２では、負荷補正テーブル（後述）を参照し、負荷補正率Ｄを算出する。図５に、負荷補正テーブルの特性例を示す。負荷補正テーブルは、エンジン負荷としてエアフローメータ８の出力より得られる吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから求まる基本噴射量Ｔｐ（後述）から負荷補正率Ｄを算出するものであって、高負荷ほど燃焼室２での燃料の未燃分割合が多いため、負荷補正率Ｄは大きな値となる。これは圧力により燃料揮発性が変わることが影響すると考えられるためである。ここで、基本噴射量Ｔｐは、エンジン回転数Ｎｅとエアフローメータ８からの出力より得られる吸入空気量Ｑａとを用い、エンジン１回転当たりの吸入空気量（Ｑａ／Ｎｅ）に所定の定数Ｋを掛けることによって算出されるものである。
【００２５】
Ｓ１３では、燃料落ち割合Ｃ、負荷補正率Ｄ、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷としてエンジンの運転状態によって決定される燃料噴射量Ｔｅを用いて、これらの積として増加量Ａを算出する。
【００２６】
図６に、上述した第２サブルーティン内の制御の流れを示す。この第２サブルーティンでは、Ｓ２１にて、ＭＯＦＵマップ（後述）を参照して、エンジンオイルからのオイル希釈燃料の蒸発率である減少割合Ｂを算出する。図７に、ＭＯＦＵマップの特性例を示す。このＭＯＦＵマップは、オイル温度ＴＯとエンジン回転数Ｎｅとから減少割合Ｂを算出するものである。減少割合とオイル温度ＴＯとの相関性は、燃料の揮発性により、オイル温度ＴＯが高いほど減少割合Ｂが大きくなる。また、減少割合とエンジン回転数Ｎｅとの相関性は、オイルポンプによるオイルの循環撹拌や、クランクシャフトのカウンターウェイトによるオイル撹拌により、エンジンオイル内の燃料の蒸発が促進されされることから、エンジン回転数Ｎｅが高いほど減少割合Ｂが大きくなる。
【００２７】
次に、増加量Ａを算出する際に用いるシリンダ壁温ＴＣの予測制御フローを図８に示す。
【００２８】
まず、Ｓ３１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時であるか否かを判定し、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかの場合には、Ｓ３２に進み、シリンダ壁温ＴＣの初期値ＴＣ０の値をエンジンの冷却水温Ｔｗと同値として、次回の演算での温度上昇に備えることとする。
【００２９】
Ｓ３１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかでもないと判定されるとＳ３３に進み、エンジンが燃料カット中であるか否かを判定し、エンジンが燃料カット中であればＳ３４に進み、エンジンが燃料カット中でないならばＳ３５に進む。
【００３０】
エンジンが燃料カット中であれば、シリンダ壁温ＴＣは、エンジン冷却水温Ｔｗに向け収束するので、Ｓ３４にて、エンジン冷却水温Ｔｗからの温度上昇分平衡温度ＴＣＨをゼロとする（ＴＣＨ＝０）。
【００３１】
一方、エンジンが燃料カット中でなければ、Ｓ３５にて、ＭＴＣＨマップ（後述）を参照して、シリンダ壁温ＴＣとエンジン冷却水温Ｔｗとの温度差である温度上昇分平衡温度ＴＣＨを算出する。図９に、ＭＴＣＨマップの特性例を示す。このＭＴＣＨマップは、エンジン回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐとを用いて温度上昇分平衡温度ＴＣＨを算出するものである。温度上昇分平衡温度ＴＣＨは、燃焼温度と強い相関があるので、エンジン回転数Ｎｅが高く、基本噴射量Ｔｐすなわちエンジン負荷が高いほど高い値となる。
【００３２】
Ｓ３６では、ＫＴＣマップ（後述）を参照して温度の時定数に相当する温度変化割合ＫＴＣを算出する。図１０に、ＫＴＣマップの特性例を示す。このＫＴＣマップは、エンジン回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを用いて温度変化割合ＫＴＣを算出するものである。温度変化割合ＫＴＣは、シリンダ壁への伝熱はガス流速が支配的なのでエンジン回転数Ｎｅの影響が大きく、基本噴射量Ｔｐすなわちエンジン負荷に対しても圧力による伝熱の影響で感度を持っている。つまり、温度変化割合ＫＴＣは、エンジン回転数Ｎｅが高く、基本噴射量Ｔｐが高いほど大きな値となる。
【００３３】
尚、本実施形態では、温度上昇分平衡温度ＴＣＨと温度変化割合ＫＴＣとを、エンジン回転数Ｎｅと基本噴射量Ｔｐとを割り付けたマップから算出する方式を提示したが、精度要求が低いならエアフローメータからの検出信号である吸入空気量Ｑａを割り付けた算出テーブルをそれぞれ用意し、これら算出テーブルを用いて求めるようにしてもよい。
【００３４】
次に、Ｓ３７にて、温度上昇分平衡温度ＴＣＨと温度変化割合ＫＴＣから時々刻々の予測温度ＤＴＣを求める。この予測温度ＤＴＣは、エンジン冷却水温Ｔｗとの温度差であって、ＤＴＣｎ＝ＤＴＣｎ−１＋（ＴＣＨ−ＤＴＣｎ−１）×ＫＴＣで表される。この式は、一時遅れの式であり、温度上昇分平衡温度ＴＣＨに対して、予測温度ＤＴＣを一時遅れで追従させるものである。一時遅れとしたのは、熱の逃げとのバランスにより理論上も割合一定で変わると思われることからで、発明者らが実測した経験のあるバルブ温度の上昇波形と同じであるとみなした。尚、ＤＴＣｎ−１は前回計算時の予測温度である。
【００３５】
そして、Ｓ３８にて、エンジン冷却水温Ｔｗに、Ｓ３７で算出した予測温度ＤＴＣｎを加えた値をシリンダ壁温ＴＣｎとし、シリンダ壁温ＴＣの予測を終了する。すなわち、温度上昇分平衡温度ＴＣＨ及び予測温度ＤＴＣは、エンジン冷却水温Ｔｗからの温度上昇量であるため、最後にエンジン冷却水温Ｔｗを加算するのである。
【００３６】
尚、本実施形態では、シリンダ壁温ＴＣを予測する例を示したが、これは安い原価でシステムを提供するためであり、温度センサをシリンダに埋め込んで直接シリンダ壁の温度を検出しても差し支えはないし、その方が精度が高いものとなる。
【００３７】
次に、上述した図７のＭＯＦＵマップを用いてオイル減少割合Ｂ（オイル希釈燃料の蒸発率）を算出する際に用いるオイル温度ＴＯの予測制御フローを図１１に示す。
【００３８】
Ｓ４１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時であるか否かを判定し、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかの場合には、Ｓ４２に進み、ＴＯ０の値をエンジンの冷却水温Ｔｗと同値とする。
【００３９】
Ｓ４１にて、エンジン始動時もしくはＥＣＵ１２の初回通電時のいずれかでもないと判定されるとＳ４３に進む。
【００４０】
Ｓ４３では、エンジンオイルとエンジン冷却水との熱流分ＴＴＷを、エンジン冷却水温度Ｔｗと、ＴＴＷＳと、前回計算時のオイル温度ＴＯｎ−１と、を用いて算出する。ＴＴＷｎ＝（Ｔｗ−ＴＯｎ−１）×ＴＴＷＳ。つまり、伝熱量は温度差と比例し、流速の関数であるので、エンジン回転数Ｎｅから求めたＴＴＷＳを乗算して求めるものである。
【００４１】
図１２は、ＴＴＷＳの算出テーブルの特性例を示している。ＴＴＷＳは、エンジン回転数Ｎｅに比例して大きな値となる。ここで、ＴＴＷＳを算出する際にエンジン回転数Ｎｅを用いたのは、エンジン冷却水またはエンジン冷却水に接するシリンダブロック、シリンダヘッドと、エンジンオイルとの間に伝熱は、オイルポンプを回すエンジン回転数Ｎｅと比例するからである。また、オイルパンを伝わってくる分もあるが、それは、図１２の特性に適宜下駄を履かせることで対応できる。
【００４２】
Ｓ４４では、燃焼との熱流分ＴＴＣを、エンジン冷却水温度Ｔｗと、ＴＴＣＴ及びＴＴＣＮとを用いて算出する。ＴＴＣｎ＝（ＴＴＣＴ−ＴＯｎ−１）×ＴＴＣＮ。
【００４３】
ここで、図１３はＴＴＣＴの算出テーブルの特性例を示し、図１４はＴＴＣＮの算出テーブルの特性例を示している。ＴＴＣＴは、ピストンシリンダ壁の温度であり、燃焼温度と関係するので燃料噴射量Ｔｅとエンジン回転数Ｎｅとの積を用いて、図１３の算出テーブルから求める。ＴＴＣＮは伝熱のためのエンジンオイル流速で、エンジン回転数Ｎｅを用いて図１４の算出テーブルから求める。
【００４４】
Ｓ４５では、外気への放熱分ＴＴＡを算出する。ＴＴＡｎ＝（ＴＯｎ−１−Ｔａ）×ＴＴＡＶＳＰ。Ｔａは外気温センサ１７の出力信号でる外気温度、ＴＴＡＶＳＰは車速センサ１８の出力信号ＶＳＰ（車速）から求める伝熱のための流速である。図１５はＴＴＡＶＳＰの算出テーブルの特性例を示している。
【００４５】
そして、Ｓ４６にて、オイル温度ＴＯｎを算出する。ＴＯｎ＝ＴＯｎ−１＋ＴＴＷｎ＋ＴＴＣｎ−ＴＴＡｎ。つまり、Ｓ４６に示すオイル温度ＴＯｎを算出する式は、エンジンオイルが、エンジン冷却水と燃焼によりピストンシリンダで暖められ、走行風（とエンジン冷却水）で冷却される現象をモデリングした式である。
【００４６】
このように求めたオイル温度ＴＯを、オイル希釈燃料の蒸発計算に用いる。
【００４７】
尚、本実施形態では、オイル温度ＴＯを予測する例を示したが、これは安い原価でシステムを提供するためであり、エンジンオイルの温度を温度センサで直接検出するようにしても差し支えはないし、その方が精度が高いものとなる。
【００４８】
また、この実施形態においては、オイルパンを冷やすのは外気温度Ｔａとし、ラジエターからの温風は無視したが、ラジエターからの温風が多く当たる車両の場合には、ラジエータからの温風を考慮してＴａを補正して用いれば精度を上げることが可能である。
【００４９】
ブローバイガスは、冷機始動後、エンジンオイルの温度が上昇している間は発生し続けるが、オイル温度がピークに達し、低下に転じると、その発生は減少する。そこで、この現象に着目し、オイル温度ＴＯ及びオイル希釈燃料量ＯＦを用いてブローバイガスの発生状態を判定する。
【００５０】
図１６は、ブローバイガスの発生状態を判定するブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを求める全体のフローチャートを示している。
【００５１】
Ｓ１０１及びＳ１０２では、上述した要領で算出されたオイル温度ＴＯ及びオイル希釈燃料量ＯＦを読み込む。
【００５２】
Ｓ１０３では、オイル希釈燃料量ＯＦが所定値未満であるかどうか判定し、所定値未満あればその後オイル温度ＴＯが上昇しても蒸発するブローバイガス量は少ないと判断してＳ１０４に進み、所定値以上であればその後オイル温度ＴＯが上昇すると蒸発するブローバイガス量が多くなると判断しＳ１０５に進む。ここで、このＳ１０３における所定値とは、オイル温度が上昇するシーン（例えば、高速道路を全開相当で走行し、その後渋滞に巻き込まれるなど）を想定して決めたオイル温度上昇代に対して蒸発してくるブローバイガス量の運転性への影響などを考慮して設定されるものである。
【００５３】
Ｓ１０５では、エンジンコントロールユニット１２内に記憶されているオイル温度最高値ＴＯＭＡＸを現在のオイル温度ＴＯに書き換え、かつＳ１０６に進んでブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。尚、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸは、電源ＯＦＦ時には、電源ＯＦＦ直前のオイル温度最高値ＴＯＭＡＸがコントロールユニット１２内に記憶される。
【００５４】
Ｓ１０４では、エンジンコントロールユニット１２に初回電源投入されたのかどうか、すなわちエンジンキー操作による初回電源投入時であるか否かを判定する。
【００５５】
初回電源投入の場合にはクーラント温度が低くエンジンフリクションが大きい等の理由によりオイル希釈燃料量が多くなり、その後オイル温度ＴＯの上昇に伴い蒸発するブローバイガス量が多くなるので、Ｓ１０５に進み、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸを現在のオイル温度ＴＯに書き換え、かつＳ１０６に進んでブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００５６】
初回電源投入でない場合にはＳ１０７に進み、Ｓ１０１で読み込んだオイル温度ＴＯと、現在のオイル温度最高値ＴＯＭＡＸと、を比較する。
【００５７】
そして、オイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも大きければ、Ｓ１０８に進みオイル温度最高値ＴＯＭＡＸを現在のオイル温度ＴＯに書き換えてからＳ１０９に進む。オイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも小さければオイル温度最高値ＴＯＭＡＸの書き換えを行わずにＳ１０９に進む。
【００５８】
Ｓ１０９では、Ｓ１０１で読み込んだオイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸより低く、かつオイル温度最高値ＴＯＭＡＸから所定値ＤＴＯＬＳＬを減じた温度より高い、所定温度範囲内にあるか否かを判定する。これは、エンジンオイルから蒸発するブローバイガス量は、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸと強い相関を持ち、現在のオイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸから、これよりも所定値ＤＴＯＬＳＬだけ低い温度までの範囲内にあれば、再び燃料がオイルを希釈しない限りブローバイガス量が著しく減少するからである。
【００５９】
図１７は、エンジンオイル内にエタノール燃料が混入している場合と、ガソリンが混入している場合とにおける、オイル温度とブローバイガス量との相関関係を示している。
【００６０】
エンジンオイル内に混入する燃料がガソリンの場合（図１７中の破線）、様々な分子量の炭化水素や地域によってはエタノール等が混入している。従って、蒸留特性も市販燃料によりばらつくが、一般的なエンジンの運転領域、すなわちオイル温度で０℃以上１２０℃以下の範囲では、０〜約６０％の性状が蒸発する。一方、エンジンオイル内に混入する燃料がエタノール燃料の場合（図１７中の実線）、オイル温度がエタノールの沸点近傍の値になった時にブローバイガス量が大きく増加する。
【００６１】
Ｓ１０９で、オイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸより低く、かつオイル温度最高値ＴＯＭＡＸから所定値ＤＴＯＬＳＬを減じた温度より高い、所定温度範囲内にあると判定されるとＳ１１０に進む。
【００６２】
Ｓ１０９で、オイル温度ＴＯが上記所定温度範囲内にないと判定されるとＳ１０６に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００６３】
Ｓ１１０では、オイル温度ＴＯがＳ１０９における所定温度範囲内にある状態が所定時間以上継続したか否かを判定する。これは、エンジンオイルから蒸発するブローバイガス量は、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸと強い相関を持ち、現在のオイル温度ＴＯが、オイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも所定値低い温度範囲内にある状態が所定時間継続した場合、再び燃料がエンジンオイルを希釈しない限りブローバイガス量が著しく減少するからである。
【００６４】
Ｓ１１０で、オイル温度ＴＯが所定温度範囲内にある状態が所定時間以上継続したと判定されると、Ｓ１１１に進む。
【００６５】
Ｓ１１０で、オイル温度ＴＯが所定温度範囲内にある状態が所定時間以上継続していないと判定されると、Ｓ１０６に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００６６】
Ｓ１１１では、オイル温度ＴＯが低温側の所定値ＴＯＭＩＮ♯よりも低下したか否かを判定する。これはオイル温度ＴＯが所定の低い温度を下回ると再び燃料がエンジンオイルを希釈し、ブローバイガス量が再び増加するからである。
【００６７】
Ｓ１１１で、オイル温度ＴＯが低温側の所定値ＴＯＭＩＮ♯よりも低下していないと判定されると、Ｓ１１２に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「１」とし、ルーチンを終了する。
【００６８】
Ｓ１１１で、オイル温度ＴＯが低温側の所定値ＴＯＭＩＮ♯よりも低下していると判定されると、Ｓ１０６に進み、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを「０」とし、ルーチンを終了する。
【００６９】
つまり、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫは、ブローバイガスの発生量が少ないときは「１」となり、ブローバイガスの発生量が多いときには「０」となる。
【００７０】
このように、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを求めることによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００７１】
尚、上述した第１実施形態においては、Ｓ１０９にてオイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸとオイル温度最高値ＴＯＭＡＸから所定値ＤＴＯＬＳＬを減じた所定温度範囲内にあるか否かを判定しているが、Ｓ１０９にて、オイル温度ＴＯの上昇が止まった場合、オイル温度ＴＯの上昇が止まり、かつオイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸよりも低下した場合、あるいはオイル温度ＴＯの上昇が止まり、かつオイル温度ＴＯがオイル温度最高値ＴＯＭＡＸ近傍に所定時間の間留まった場合に、ブローバイガスの発生量が少ないと判定するようにしてもよい。
【００７２】
次に、ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）の燃料内のアルコール濃度推定を行う際に、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを用いる制御の一例を図１８に示す。
【００７３】
この図１８に示す第２実施形態のフローチャートにおいては、空燃比学習条件及びアルコール濃度推定を行う際の許可条件に、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを用いている。
【００７４】
まず、Ｓ２０１では、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出された空燃比フィードバック補正係数αを読み込む。
【００７５】
Ｓ２０２では、空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、空燃比学習条件が成立している場合には、Ｓ２０３に進み、各運転領域毎のαｍ算出マップのマップ値の書き換えを行う。空燃比学習条件が成立していない場合には、各αｍマップ値のマップ値の書き換えを行わずにＳ２０４に進む。ここで、αｍは上記αに基づいて算出される空燃比学習補正係数である。
【００７６】
Ｓ２０４では、現在の各運転領域毎のαｍマップを参照し、各運転領域毎のαｍを求める。
【００７７】
Ｓ２０５では、アルコール濃度推定許可条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態においては、エンジン冷却水温、エンジン始動後経過時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴などの条件が整い、かつブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫが「１」のときに、アルコール濃度推定許可条件が成立したと判定する。
【００７８】
そして、Ｓ２０５にて、アルコール濃度推定許可条件が成立している場合にはＳ２０６に進み、酸素濃度センサ１３での検出値、すなわち排気空燃比に基づいてアルコール濃度推定を実行する。
【００７９】
Ｓ２０５にてアルコール濃度推定許可条件が成立していない場合には、アルコール濃度推定を行わずにルーチンを終了する。
【００８０】
このように、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫが「１」のとき、すなわちブローバイガスの発生量が少ないときに、空燃比学習やアルコール濃度推定を許可することによって、ブローバイガスの影響を受けることなく、精度よく、空燃比学習やアルコール濃度推定を行うことができる。
【００８１】
また、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができるため、ブローバイガスによって排気空燃比が大きく変化するような場合には、空燃比学習やアルコール濃度推定が許可されなくなる。つまり、ブローバイガスの発生量が多いときのみ、空燃比学習やアルコール濃度推定が行われないため、空燃比学習やアルコール濃度推定を実行する頻度を最大限確保することができ、安定して空燃比学習やアルコール濃度推定を行うことができる。
【００８２】
尚、この第２実施形態においては、ブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを用いて、空燃比学習とアルコール濃度推定の許可判定を行っているが、空燃比学習とアルコール濃度推定以外の排気空燃比を用いて実行される燃料系のシステム診断の許可条件にブローバイガス発生状態判定フラグＦＢＢＹＯＫを適用することも可能である。
【００８３】
上記各実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００８４】
（１） 内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置は、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度検出手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の上昇が止まったら、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。冷機始動後、オイル温度が上昇している間は、ブローバイガスは発生し続けるが、オイル温度がピークに達し、低下に転じると、ブローバイガスの発生は減少する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００８５】
（２） 前記（１）に記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の最高値を記憶するオイル温度最高値記憶手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度が、オイル温度最高値よりも低下すると、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。エンジンオイルから蒸発するブローバイガス量は、オイル温度最高値と強い相関を持ち、オイル温度が、オイル温度最高値よりも低下した場合、再びオイル希釈燃料によりエンジンオイルが希釈されない限りブローバイガス量は著しく減少するため、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００８６】
（３） 前記（１）に記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の最高値を記憶するオイル温度最高値記憶手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度が、所定時間の間、オイル温度最高値近傍に留まると、ブローバイガスの発生量が少ないと判定する。エンジンオイルへ流入したオイル希釈燃料は、オイル温度最高値と強い相関を持ち、一度オイル温度がオイル温度最高値近傍まで上昇して所定時間経過すれば、ブローバイガスとして蒸発するため、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガス発生量を精度良く判定することができる。
【００８７】
（４） 前記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、エンジンオイルの温度が予め設定された所定温度以下になるとブローバイガスの発生量が多いと判定する。
【００８８】
（５） 前記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置において、エンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料量を推定するオイル希釈燃料量推定手段を備え、エンジンキー操作による初回電源投入時毎、もしくはオイル希釈燃料量が所定値以上になると、オイル温度最高値をその時点でのオイル温度に書き換える。エンジンクーラント水温の低下や、エンジン負荷大による燃料噴射量の耐熱増量を経験した後などでは、オイル希釈燃料量が多くなるので、オイル温度最高値をクリアすることで、ブローバイガス発生状態を精度良く判定する。
【００８９】
（６） 内燃機関の制御装置は、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置によりブローバイガスの発生量が少ないと判定されると、内燃機関の空燃比学習や内燃機関の空燃比に関する診断を許可する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガスの影響を受けずに空燃比学習や空燃比に関連する診断の精度や頻度を向上させることができる。
【００９０】
（７） 内燃機関の制御装置は、前記（１）〜（５）のいずれかに記載された内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置と、空燃比を検出する空燃比検出手段と、空燃比検出手段での検出値に基づいて燃料内のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、を有し、前記ブローバイガス発生状態判定装置によりブローバイガスの発生量が少ないと判定されると、アルコール濃度推定手段による燃料内のアルコール濃度推定を許可する。これによって、運転パターンや環境がどのように異なる場合においても、ブローバイガスの影響を受けずに燃料内のアルコール濃度推定の精度や頻度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図。
【図２】オイル希釈燃料量を求める全体のフローチャート。
【図３】図２の第１サブルーティンの制御の流れを示すフローチャート。
【図４】ＭＯＦＤマップの特性例を示す説明図。
【図５】負荷補正テーブルの特性例を示す説明図。
【図６】図２の第２サブルーティンの制御の流れを示すフローチャート。
【図７】ＭＯＦＵマップの特性例を示す説明図。
【図８】シリンダ壁温ＴＣの予測制御を示すフローチャート。
【図９】ＭＴＣＨマップの特性例を示す説明図。
【図１０】ＫＴＣマップの特性例を示す説明図。
【図１１】オイル温度ＴＯの予測制御を示すフローチャート。
【図１２】ＴＴＷＳ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１３】ＴＴＣＴ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１４】ＴＴＣＮ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１５】ＴＴＡＶＳＰ算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図１６】ブローバイガス発生状態判定フラグを求めるためのフローチャート。
【図１７】オイル温度とブローバイガス量との相関関係を示す説明図。
【図１８】本発明の第２実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１１…燃料噴射弁
１２…エンジンコントロールユニット
１３…酸素濃度センサ
１４…三元触媒
１５…水温センサ
１６…クランク角センサ
１７…外気温センサ
１８…車速センサ
Claims (7)
- エンジンオイルの温度を検出するオイル温度検出手段を有し、オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の上昇が止まったら、ブローバイガスの発生量が少ないと判定することを特徴とする内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置。
- オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の最高値を記憶するオイル温度最高値記憶手段を有し、
オイル温度検出手段により検出されたオイル温度が、オイル温度最高値よりも低下すると、ブローバイガスの発生量が少ないと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置。 - オイル温度検出手段により検出されたオイル温度の最高値を記憶するオイル温度最高値記憶手段を有し、
オイル温度検出手段により検出されたオイル温度が、所定時間の間、オイル温度最高値近傍に留まると、ブローバイガスの発生量が少ないと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置。 - エンジンオイルの温度が予め設定された所定温度以下になるとブローバイガスの発生量が多いと判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブローバイガス発生状態判定装置。
- エンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料量を推定するオイル希釈燃料量推定手段を備え、エンジンキー操作による初回電源投入時毎、もしくはオイル希釈燃料量が所定値以上になると、オイル温度最高値をその時点でのオイル温度に書き換えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置。
- 請求項１〜５のいずれかに記載された内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置によりブローバイガスの発生量が少ないと判定されると、内燃機関の空燃比学習や内燃機関の空燃比に関する診断を許可することを特徴とする内燃機関の制御装置。
- 請求項１〜５のいずれかに記載された内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置と、
空燃比を検出する空燃比検出手段と、
空燃比検出手段での検出値に基づいて燃料内のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、を有し、上記ブローバイガス発生状態判定装置によりブローバイガスの発生量が少ないと判定されると、アルコール濃度推定手段による燃料内のアルコール濃度推定を許可することを特徴とする内燃機関の制御装置。
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