JP2008202554A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルに混入しているアルコールの割合であるアルコール混入率を精度良く推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】アルコールを含有する燃料にて運転可能な内燃機関１に適用され、内燃機関１の排気の空燃比を検出する空燃比センサ１５を備え、内燃機関１の運転状態に基づいて内燃機関１に供給する基本燃料量を算出し、この基本燃料量を空燃比センサ１５にて検出される空燃比と目標空燃比との差に応じて設定されるフィードバック補正量に従って補正する制御装置において、内燃機関１が互いに異なる複数の運転状態で運転されているときに設定された複数のフィードバック補正量に基づいて内燃機関１のオイルに混入しているアルコールの割合であるアルコール混入率を推定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アルコールを含有した燃料にて運転可能な内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

気筒内で燃料を燃焼させ、ピストンを往復動させる内燃機関では、ピストンと気筒との隙間を通ってクランク室に燃料混合気の一部が侵入し、燃料混合気に含まれる燃料がオイルに混じってオイルを希釈する。オイルに混入した燃料は、その後蒸発してブローバイガスとなりクランク室から吸気通路に排出され、燃料噴射弁などから供給された燃料とともに気筒内で燃焼される。このような内燃機関においてアルコールを含有した燃料を使用した場合、オイルに混入したアルコールはオイルの温度がそのアルコールの沸点以上になると急に蒸発を開始するため、これによりブローバイガス量が急増し、内燃機関の空燃比制御が不安定になるおそれがある。そこで、オイルに混入している燃料の割合を推定する装置が知られている。

例えば、オイルを希釈するオイル希釈燃料量を算出する制御装置において、運転状態からオイル希釈燃料量の増加量を算出するとともに、運転状態及び排気空燃比偏差からオイル希釈燃料量の減少量を算出し、これらオイル希釈燃料量の増加量と減少量とを積算してオイル希釈燃料量を算出する制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２００４−３１６４７１号公報 特開２００４−１３７９５３号公報 特開２００４−１９７５９１号公報

特許文献１の制御装置では、内燃機関の運転状態などに基づいてオイル希釈燃料量の増加量及び減少量を算出し、さらにこれらを積算してオイル希釈燃料量を算出しているので、各算出工程において発生した誤差が蓄積されるおそれがある。そのため、実際のオイル希釈燃料量に対して誤差の大きいオイル希釈燃料量が算出されるおそれがある。また、特許文献１の制御装置では、増加量がシリンダ壁温、回転数、負荷、及び吸入空気量に基づいて算出され、減少量がオイル温度及び回転数に基づいて算出されるが、これらのパラメータはオイルから蒸発した燃料の影響を間接的に受けるものであるため、オイル希釈燃料量の推定精度が悪くなる。

そこで、本発明は、オイルに混入しているアルコールの割合であるアルコール混入率を精度良く推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の制御装置は、アルコールを含有する燃料にて運転可能な内燃機関に適用され、前記内燃機関の排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関に供給する基本燃料量を算出する燃料量算出手段と、前記空燃比検出手段にて検出される空燃比と目標空燃比との差に応じて設定されるフィードバック補正量に従って前記基本燃料量を補正する補正手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記内燃機関が互いに異なる複数の運転状態で運転されているときに設定された複数のフィードバック補正量に基づいて前記内燃機関のオイルに混入しているアルコールの割合であるアルコール混入率を推定するアルコール混入率推定手段を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

オイルから蒸発したアルコール（以下、蒸発アルコールと称することがある。）が排気の空燃比に与える影響は、内燃機関の運転状態に応じて異なる。例えば、内燃機関が高負荷で運転されている場合など基本燃料量が多い場合は蒸発アルコールが燃料とともに燃焼しても基本燃料量に対する蒸発アルコール量の比が小さいため、排気の空燃比は基本燃料量によってほぼ決定される。すなわち、この場合は蒸発アルコールが排気の空燃比に与える影響が小さく、従ってフィードバック補正量が小さくなる。一方、内燃機関が低負荷で運転されている場合など基本燃料量が少ない場合は基本燃料量に対する蒸発アルコール量の比が大きくなるため、蒸発アルコールが排気の空燃比に与える影響が大きくなる。そのため、フィードバック補正量が大きくなる。このようにフィードバック補正量は、オイルから蒸発した蒸発アルコールの直接の影響を受ける。アルコール混入率は、蒸発アルコール量と相関関係を有しているので、蒸発アルコール量に基づいて推定できる。本発明の内燃機関の制御装置によれば、蒸発アルコールの影響を直接受けるフィードバック補正量に基づいてアルコール混入率を推定するので、アルコール混入率を精度良く推定することができる。また、本発明では、前回推定した値を使用することなくアルコール混入率を推定するので、誤差の積算が発生しない。そのため、推定精度を向上させることができる。

本発明の制御装置の一形態においては、前記内燃機関の吸入空気量を取得する吸入空気量取得手段をさらに備え、前記燃料量算出手段は、前記吸入空気量取得手段により取得された吸入空気量に基づいて前記基本燃料量を算出し、前記アルコール混入率推定手段は、前記複数のフィードバック補正量、及び前記内燃機関が互いに異なる複数の運転状態で運転されているときに前記吸入空気量取得手段により取得された複数の吸入空気量に基づいて前記アルコール混入率を推定してもよい（請求項２）。フィードバック補正量は排気の空燃比に応じて設定され、排気の空燃比は吸入空気量とその吸入空気量で燃焼された供給燃料量及び蒸発アルコール量とを次の式に代入することによって求めることができる。なお、供給燃料量はインジェクタなどから気筒に供給された燃料量であり、基本燃料量とは相関関係を有している。

排気の空燃比＝吸入空気量／（供給燃料量＋蒸発アルコール量）

排気の空燃比及び吸入空気量は吸入空気量取得手段及び空燃比検出手段にてそれぞれ取得できるので、これらの値を式に代入することによって未知数は供給燃料量と蒸発アルコール量の２つとなる。そこで、例えば蒸発アルコール量がほぼ同量となる２つの運転状態において排気の空燃比及び吸入空気量をそれぞれ取得し、これらの値を上述した式にそれぞれ代入して２つの式を作成する。基本燃料量は吸入空気量に基づいて算出されるため、一方の運転状態の供給燃料量は一方の運転状態の吸入空気量と他方の運転状態の吸入空気量との比を他方の運転状態の供給燃料量に掛けることにより示すことができる。すなわち、一方の運転状態の供給燃料量は、他方の運転状態の供給燃料量にて示すことができる。この場合、未知数が２つであり、かつ式が２つ作成できるので、これらの式を連立して解くことにより、蒸発アルコール量を算出することができる。なお、供給燃料量がほぼ同量となり、かつ一方の運転状態では蒸発アルコール量が０となる２つの運転状態においても未知数が２つの式を２つ作成することができるので、同様にこれらの式を連立して解くことにより、蒸発アルコール量を算出することができる。そのため、算出した蒸発アルコール量に基づいてアルコール混入率を推定することができる。

本発明の制御装置の一形態においては、前記内燃機関のオイルの温度を取得する油温取得手段をさらに備え、前記アルコール混入率推定手段は、前記油温取得手段にて取得された温度が所定温度範囲内であり、かつ前記内燃機関が第１運転状態で運転されているときに設定されたフィードバック補正量と、前記油温取得手段にて取得された温度が前記所定温度範囲内であり、かつ前記燃料量算出手段にて前記第１運転状態とは異なる基本燃料量が算出される第２運転状態で前記内燃機関が運転されているときに設定されたフィードバック補正量とに基づいて前記アルコール混入率を推定してもよい（請求項３）。所定温度範囲を適切に設定することにより、内燃機関が第１運転状態で運転されているときと、内燃機関が第２運転状態で運転されているときの蒸発アルコールの量をほぼ同量に調整できる。そのため、これらの運転状態におけるフィードバック補正量に基づいて蒸発アルコール量を算出できる。従ってアルコール混入率を推定することができる。

この形態において、前記内燃機関は、アルコールと炭化水素燃料とが混合された混合燃料にて運転されており、前記所定温度範囲として、前記混合燃料のアルコールが蒸発し、かつ炭化水素燃料の蒸発が抑制される温度範囲が設定されていてもよい（請求項４）。このように温度範囲を設定することにより、オイルからほぼアルコールのみを気化させることができる。そのため、オイルに含まれるアルコール量の推定精度を高めることができる。

本発明の制御装置の一形態においては、前記内燃機関のオイルの温度を取得する油温取得手段をさらに備え、前記アルコール混入率推定手段は、前記油温取得手段にて取得されたオイルの温度が前記アルコールの沸点未満であり、かつ前記燃料量算出手段にて算出される基本燃料量が所定量となる低油温運転状態のときに設定されたフィードバック補正量と、前記油温取得手段にて取得されたオイルの温度が前記アルコールの沸点以上であり、かつ前記燃料量算出手段にて算出される基本燃料量が前記所定量となる高油温運転状態のときに設定されたフィードバック補正量とに基づいて前記アルコール混入率を推定してもよい（請求項５）。この場合、低油温運転状態及び高油温運転状態の各運転状態における基本燃料量が所定量に調整されるので、上述した式で使用する供給燃料量をほぼ同量に調整できる。そのため、これらの運転状態におけるフィードバック補正量に基づいて蒸発アルコール量を算出できる。従って、アルコール混入率を推定することができる。

以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、互いに異なる複数の運転状態において設定された複数のフィードバック補正量に基づいて蒸発アルコール量を推定し、この推定した蒸発アルコール量に基づいてアルコール混入率を推定するので、アルコール混入率を精度良く推定することができる。

図１は、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を示している。図１の内燃機関（以下、エンジンと称することもある。）１は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数（図１では１つのみを示す。）の気筒２が形成されたシリンダブロック３と吸気通路４及び排気通路５が接続されるシリンダヘッド６とを備えている。各気筒２には、ピストン７が往復動可能にそれぞれ挿入され、ピストン７と気筒２の壁面とシリンダヘッド６とによって燃焼室８がそれぞれ形成される。ピストン７は、シリンダブロック３に回転自在に支持されるクランクシャフト９とコンロッド１０によって連結されている。吸気通路４には、吸入空気量に対応した信号を出力する吸入空気量取得手段としてのエアフローメータ１１と、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１２と、吸気通路４内に燃料を噴射するインジェクタ１３とが設けられている。インジェクタ１３には不図示の燃料ポンプによって昇圧された燃料が供給される。排気通路５には、三元触媒などの排気浄化触媒を備えた排気浄化装置１４と、排気の空燃比に対応した信号を出力する空燃比検出手段としての空燃比センサ１５とが設けられている。各燃焼室８には、吸気通路４を開閉する吸気弁１６と、排気通路５を開閉する排気弁１７と、点火プラグ１８とがそれぞれ設けられており、エンジン１は吸気弁１６及び排気弁１７をそれぞれ開閉駆動する動弁装置１９を備えている。図１に示したようにシリンダブロック３の下方にはオイルパン２０が取り付けられており、オイルパン２０にはエンジン１の各部を潤滑するためのオイルが貯留される。また、シリンダブロック３とオイルパン２０とによってクランク室２１が形成され、クランク室２１はブローバイガス通路２２にて吸気通路４と連通されている。

エンジン１は、アルコールを含有する燃料にて運転可能な内燃機関である。なお、アルコールを含有する燃料には、例えばガソリンなどの炭化水素燃料にアルコールを混合した燃料、及びアルコールのみの燃料の両方が含まれる。アルコールは、例えばメタノール、エタノールなど内燃機関に使用可能な周知のアルコールであればよい。この形態では、燃料タンクにガソリンとエタノールとを混合させた混合燃料が貯留されている。すなわち、エンジン１はこの混合燃料にて運転される。

各インジェクタ１３の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にてそれぞれ制御されている。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、各種センサからの出力信号に基づいてスロットルバルブ１２、及び点火プラグ１８などの動作を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０には、各種センサとしてエンジン１のクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ３１、エンジン１のオイルの温度に対応した信号を出力する油温取得手段としての油温センサ３２、エアフローメータ１１、及び空燃比センサ１５が接続されている。ＥＣＵ３０は、吸入空気量及びエンジン１の回転数に基づいて各インジェクタ１３から噴射すべき基本燃料量を算出する。また、ＥＣＵ３０は、検出された排気の空燃比（検出空燃比）と所定の目標空燃比（例えば１４．５）との差に応じてフィードバック補正量を設定し、このフィードバック補正量に従って算出した基本燃料量を補正する。フィードバック補正量は、例えば下記の式にて設定される。

フィードバック補正量＝（検出空燃比−目標空燃比）／目標空燃比×１００

さらにＥＣＵ３０は、補正した燃料量が各気筒２に供給されるように各インジェクタ１３の動作を制御する。このように基本燃料量の算出及び基本燃料量の補正を行うことにより、ＥＣＵ３０が本発明の燃料量算出手段及び補正手段として機能する。

エンジン１の運転時、燃焼室８からクランク室２１に気筒２とピストン７の隙間を抜けて燃料混合気の一部が侵入し、この燃料混合気に含まれる燃料がオイルパン２０に貯留されているオイルに混入する。上述したようにこの形態では、ガソリンとエタノールを混合させた混合燃料にてエンジン１を運転しているため、オイルにはガソリン及びエタノールが混入する。オイルに混入したエタノールの一部は、その後オイルから蒸発し、ブローバイガス通路２２を介して吸気通路４に導かれる。このオイルから蒸発するエタノールの量はオイルの温度に応じて変化する。例えば、オイルの温度がエタノールの沸点未満の場合はオイルから蒸発するエタノールの量は殆どゼロである。一方、オイルの温度がエタノールの沸点を超えると蒸発するエタノールの量が急に増加する。この場合、ＥＣＵ３０による燃料量のフィードバック補正が追い付かず、空燃比制御が不安定になるおそれがある。

そこで、ＥＣＵ３０は、オイルに含まれているエタノールの量を推定するべく図２のオイル希釈率算出ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。

図２のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１で油温センサ３２の出力信号を参照してオイル温度Ｔｏを取得する。なお、エンジン１のオイル温度は、エンジン１の冷却水の温度と相関関係を有しているので、エンジン１の冷却水に基づいて推定してもよい。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、オイル温度Ｔｏが第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間の温度か否か判断する。第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２とによって定められる温度範囲は、オイルからエタノールが蒸発しており、かつオイルからのガソリンの蒸発を抑制可能な温度範囲が設定される。このような温度範囲としては、例えばエタノールの沸点を中心とした沸点付近の温度範囲が設定される。このような温度範囲を設定するべく、第１設定温度Ｔ１には例えばエタノールの沸点よりも低い温度であり、かつオイルからエタノールが蒸発する温度が設定される。第２設定温度Ｔ２には、エタノールの沸点より高く、かつオイルからのガソリンの蒸発を抑制可能な温度が設定される。オイル温度Ｔｏが第１設定温度Ｔ１以下、又はオイル温度Ｔｏが第２設定温度Ｔ２以上と判断した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、オイル温度Ｔｏが第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間の温度と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は後述する第１補正量が既に取得されていることを示す取得フラグがオンか否か判断する。取得フラグがオンであると判断した場合はステップＳ１４〜Ｓ１６をスキップし、ステップＳ１７に進む。一方、取得フラグがオフと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が予め設定した第１運転状態か否か判断する。第１運転状態としては、後述する第２運転状態よりも算出される基本燃料量が少ない運転状態が設定され、例えば低負荷時の運転状態が設定される。エンジン１の運転状態が第１運転状態ではないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、エンジン１の運転状態が第１運転状態であると判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が第１運転状態のときに設定されたフィードバック補正量である第１補正量及び吸入空気量Ｑ１を取得する。続くステップＳ１６においてＥＣＵ３０は、取得フラグをオンに切り替える。

次のステップＳ１７においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態が予め設定した第２運転状態か否か判断する。第２運転状態は、第１運転状態よりも算出される基本燃料量が多い運転状態が設定され、例えば高負荷時の運転状態が設定される。エンジン１の運転状態が第２運転状態ではないと判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、エンジン１の運転状態が第２運転状態であると判断した場合はステップＳ１８に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態が第２運転状態のときに設定されたフィードバック補正量である第２補正量及び吸入空気量Ｑ２を取得する。

続くステップＳ１９においてＥＣＵ３０は、取得した第１補正量、第２補正量、及び吸入空気量Ｑ１、Ｑ２に基づいてオイルから蒸発しているエタノール量（以下、蒸発エタノール量と略称することがある。）を推算する。図３を参照して蒸発エタノール量の推算方法について説明する。図３は、第１運転状態及び第２運転状態のときに気筒２内で燃焼した混合燃料量及び蒸発エタノール量の一例を示している。なお、図３の左の図が第１運転状態のときの混合燃料量及び蒸発エタノール量を、右の図が第２運転状態のときの混合燃料量及び蒸発エタノール量を示している。オイル温度Ｔｏが第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間の温度の場合、オイルからのガソリンの蒸発が抑制されるため、ブローバイガス通路２２を介してほぼエタノールのみが吸気通路４に導かれる。そのため、気筒２内では、インジェクタ１３から供給された混合燃料及びオイルから蒸発したエタノールが燃焼したと考えられる。なお、図３の各図では、斜線で示した部分が蒸発エタノール量を示している。上述したように、第１運転状態には低負荷時の運転状態が設定され、第２運転状態には高負荷時の運転状態が設定される。そのため、第２運転状態のときの吸入空気量は第１運転状態のときの吸入空気量よりも多くなり、従って第２運転状態のときの基本燃料量は第１運転状態のときの基本燃料量よりも多くなる。図３では、第２運転状態のときの吸入空気量が第１運転状態のときの吸入空気量の３倍になるように各運転状態を設定した。そのため、第２運転状態のときに気筒２に供給された燃料量は第１運転状態のときに気筒２に供給された燃料量の３倍となる。また、図３では、各運転状態における目標空燃比は同一の値が設定される。

各運転状態をこのように設定した場合、第１運転状態では、気筒２内に供給された混合燃料量（以下、供給燃料量と称することもある。）Ｇ１と蒸発エタノール量ｘが吸入空気量Ｑ１で燃焼するため、そのときの排気空燃比ＡＦ１は図３の式（１）で示すことができる。同様に第２運転状態における排気空燃比ＡＦ２は、第２運転状態における供給燃料量Ｇ２、蒸発エタノール量ｘ、及び吸入空気量Ｑ２により図３の式（２）として示すことができる。上述したように第１運転状態及び第２運転状態におけるオイル温度Ｔｏは第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間の温度であるため、オイルからはほぼ同量の蒸発エタノール量ｘのエタノールが蒸発していると考えられる。また、上述したように第２運転状態における供給燃料量Ｇ２は、第１運転状態における供給燃料量Ｇ１に第１運転状態における吸入空気量Ｑ１と第２運転状態における吸入空気量Ｑ２との比であるＱ２／Ｑ１（図３の例では３になる。）を掛けた値として示すことができる。そのため、式（２）は式（２）’に変形することができる。第１運転状態における排気空燃比ＡＦ１は第１補正量に基づいて算出できる。同様に第２運転状態における排気空燃比ＡＦ２は第２補正量に基づいて算出できる。吸入空気量Ｑ１、Ｑ２はそれぞれ取得した値を使用する。これらの値を式（１）及び式（２）’に代入することにより、未知数が蒸発エタノール量ｘと供給燃料量Ｇ１の２つになるため、式（１）及び式（２）’を連立して解くことにより、蒸発エタノール量ｘを算出することができる。

次のステップＳ２０では、推定した蒸発エタノール量ｘ及びオイル温度Ｔｏに基づいてオイルに混入している混合燃料の割合であるオイル希釈率を推定する。オイル希釈率はアルコール混入率と相関関係を有しているため、この処理ではまず蒸発エタノール量ｘに基づいてアルコール混入率を推定し、その推定したアルコール混入率に基づいてオイル希釈率を推定する。アルコール混入率の推定は、例えば図４に一例を示した蒸発エタノール量及びオイル温度とアルコール混入率との関係を参照して行えばよい。図４に示したように、アルコール混入率は、蒸発エタノール量が多いほど、またオイル温度Ｔｏが低いほど大きく推定される。なお、図４に示した関係は、予め実験又は数値計算などにより求めてＥＣＵ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。その後、推定したアルコール混入率に基づいてオイル希釈率を推定する。オイル希釈率は、アルコール混入率とほぼ比例すると考えられるため、アルコール混入率が高いほどオイル希釈率が高いと推定される。なお、予め蒸発エタノール量及びオイル温度とオイル希釈率との関係をＥＣＵ３０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、オイル希釈率を直接推定してもよい。この処理を実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明のアルコール混入率推定手段として機能する。続くステップＳ２１においてＥＣＵ３０は、取得フラグをオフに切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。

このように図２のルーチンを実行し、蒸発エタノール量がほぼ同量に調整される第１運転状態及び第２運転状態のときのフィードバック補正量に基づいてアルコール混入率を推定するので、アルコール混入率及びオイル希釈率を精度良く推定することができる。

図５は、オイル希釈率算出ルーチンの他の例を示している。なお、図５において図２と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図５のルーチンでは、オイルから確実にエタノールが蒸発している高油温運転状態におけるフィードバック補正量と、オイルからのエタノールの蒸発が殆ど０となり、かつ算出される基本燃料量が高油温運転状態と同じになる低油温運転状態におけるフィードバック補正量とに基づいてオイル希釈率を推定する点が図２のルーチンと異なる。

図５のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でオイル温度Ｔｏを取得する。続くステップＳ３１でＥＣＵ３０は、低油温運転条件におけるフィードバック補正量を既に取得していることを示す取得フラグがオンか否か判断する。取得フラグがオンと判断した場合はステップＳ３２〜Ｓ３５をスキップしてステップＳ３６に進む。一方、取得フラグがオフと判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ３０はオイル温度Ｔｏが予め設定した蒸発下限温度α未満か否か判断する。蒸発下限温度αとしては、オイルからのエタノールの蒸発がほぼ０となるオイル温度が設定される。オイル温度Ｔｏが蒸発下限温度α以上と判断した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、オイル温度Ｔｏが蒸発下限温度α未満と判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ３０は所定の補正量取得条件が成立しているか否か判断する。所定の補正量取得条件は、エンジン１が予め設定した所定の運転状態で運転されている場合に成立したと判断される。上述したように、このルーチンでは低油温運転状態のときのフィードバック補正量と高油温運転状態のときのフィードバック補正量とに基づいてオイル希釈率を推定する。低油温運転状態としては、オイルからのエタノールの蒸発が殆ど無い、すなわちオイルからのエタノールの蒸発がほぼ０のオイル温度となり、かつ基本燃料量が高油温運転状態と同じになる運転状態が設定される。そのため、所定の運転状態としては、オイル温度Ｔｏがオイルからのエタノールの蒸発がほぼ０になるオイル温度、及びオイルからエタノールが確実に蒸発するオイル温度の両方の温度になり、かつ基本燃料量を算出する際に使用する吸入空気量及びエンジン回転数などを同一に調整することが可能な運転状態が設定される。所定の補正量取得条件が不成立と判断した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、所定の補正量取得条件が成立したと判断した場合はステップＳ３４に進み、ＥＣＵ３０はそのときのフィードバック補正量を低油温時補正量として取得するとともに吸入空気量Ｑ３を取得する。続くステップＳ３５においてＥＣＵ３０は取得フラグをオンに切り替える。次のステップＳ３６においてＥＣＵ３０はオイル温度Ｔｏが第１蒸発判定温度βと第２蒸発判定温度γの間の温度か否か判断する。第１蒸発判定温度βには、エタノールの沸点が設定される。第２蒸発判定温度γには、エタノールの沸点より高く、かつオイルからのガソリンの蒸発を抑制可能な温度が設定される。オイル温度Ｔｏが第１蒸発判定温度β以下、又はオイル温度Ｔｏが第２蒸発判定温度γ以上と判断した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、オイル温度Ｔｏが第１蒸発判定温度βと第２蒸発判定温度γの間の温度と判断した場合はステップＳ３７に進み、ＥＣＵ３０は所定の補正量取得条件が成立しているか否か判断する。この処理では、上述したステップＳ３３と同様の判断が行われる。所定の補正量取得条件が不成立と判断した場合は今回のルーチンを終了する。一方、所定の補正量取得手段が成立していると判断した場合はステップＳ３８に進み、ＥＣＵ３０はそのときのフィードバック補正量を高油温時補正量として取得するとともに吸入空気量Ｑ４を取得する。続くステップＳ３９においてＥＣＵ３０は、取得した低油温時補正量、高油温時補正量、及び吸入空気量Ｑ３、Ｑ４に基づいて蒸発エタノール量を推定する。

図６を参照してこのルーチンにおける蒸発エタノール量の推定方法について説明する。なお、図６の左の図が低油温運転状態のときに気筒２内で燃焼した混合燃料量を、図６の右の図が高油温運転状態のときに気筒２内で燃焼した混合燃料量及び蒸発エタノール量をそれぞれ示している。低油温運転状態ではオイル温度Ｔｏが蒸発下限温度α未満であるため、オイルからのエタノールの蒸発は殆ど０である。そのため、気筒２内ではインジェクタ１３から供給された燃料のみが燃焼するので、フィードバック補正量、すなわち低油温時補正量はほぼ０になる。一方、オイル温度が第１蒸発判定温度βと第２蒸発判定温度γの間の温度の場合、オイルからエタノールが蒸発しているため、図６の右の図に示したように気筒２内ではインジェクタ１３から供給された燃料とオイルから蒸発したエタノール（図６の斜線部）とが燃焼する。なお、オイル温度Ｔｏがこの温度範囲内の温度であれば、オイルからのガソリンの蒸発が抑制されるので、オイルからはほぼエタノールのみが蒸発すると考えてよい。高油温運転状態と低油温運転状態とでは同一の基本燃料量が算出されるので、これらの運転状態において供給燃料量は同一と考えられる。なお、図６でも各運転状態における目標空燃比が同一の値に設定される。

各運転状態をこのように設定した場合、低油温運転状態では、気筒２内に供給された供給燃料量Ｇが吸入空気量Ｑ３で燃焼するため、そのときの排気空燃比ＡＦＬは図６の式（３）で示すことができる。一方、高油温運転状態における排気空燃比ＡＦＨは、高油温運転状態における供給燃料量Ｇ、蒸発エタノール量ｘ、及び吸入空気量Ｑ４により図６の式（４）として示すことができる。なお、高油温運転状態と低油温運転状態とでは同一の基本燃料量が算出されるので、供給燃料量Ｇは各運転状態で同じになる。低油温運転状態における排気空燃比ＡＦＬは、低油温時補正量に基づいて算出できる。また、高油温運転状態における排気空燃比ＡＦＨは、高油温時補正量に基づいて算出できる。取得した吸入空気量Ｑ３、Ｑ４、及び排気空燃比ＡＦＬ、ＡＦＨをこれらの式（３）、（４）に代入すると、未知数は蒸発エタノール量ｘ及び供給燃料量Ｇの２つになるため、式（３）及び（４）を連立して解くことにより、蒸発エタノール量ｘを算出することができる。

次のステップＳ２０においてＥＣＵ３０は、推定した蒸発エタノール量ｘに基づいてオイル希釈率を算出し、続くステップＳ４０においてＥＣＵ３０は取得フラグをオフに切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。

このように、基本燃料量が同一に設定され、一方ではオイルからのエタノールの蒸発がほぼ０であり、他方ではオイルからエタノールの蒸発がある２つの運転状態のフィードバック補正量に基づいてもオイル希釈率を推定できる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は、火花点火式の内燃機関に限定されない。ディーゼル内燃機関に適用してもよい。上述した形態では、オイル希釈率を推定するために使用するフィードバック補正量は２つに限定されない。３つ以上の互いに異なる運転状態にて取得したフィードバック補正量に基づいてオイル希釈率を推定してもよい。上述した形態では、フィードバック補正量に基づいてオイル希釈率を推定したが、フィードバック補正量の代わりに空燃比センサにて検出された空燃比を使用してオイル希釈率を推定してもよい。フィードバック補正量を取得する順序は上述した形態の順序に限定されない。例えば図２のルーチンであれば、第２補正量、第１補正量の順に取得してもよい。図５のルーチンも同様に、高油温時補正量、低油温時補正量の順に取得してもよい。

本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を示す図。 ＥＣＵが実行するオイル希釈率算出ルーチンを示すフローチャート。 図２の希釈率算出ルーチンにおける蒸発エタノール量の推定方法を説明するための図。 蒸発エタノール量及びオイル温度とアルコール混入率との関係の一例を示す図。 オイル希釈率算出ルーチンの変形例を示すフローチャート。 図５の希釈率算出ルーチンにおける蒸発エタノール量の推定方法を説明するための図。

符号の説明

１ 内燃機関
１１ エアフローメータ（吸入空気量取得手段）
１５ 空燃比センサ（空燃比検出手段）
３０ エンジンコントロールユニット（燃料量算出手段、補正手段、アルコール混入率推定手段）
３２ 油温センサ（油温取得手段）

Claims (5)

1. アルコールを含有する燃料にて運転可能な内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関に供給する基本燃料量を算出する燃料量算出手段と、前記空燃比検出手段にて検出される空燃比と目標空燃比との差に応じて設定されるフィードバック補正量に従って前記基本燃料量を補正する補正手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関が互いに異なる複数の運転状態で運転されているときに設定された複数のフィードバック補正量に基づいて前記内燃機関のオイルに混入しているアルコールの割合であるアルコール混入率を推定するアルコール混入率推定手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の吸入空気量を取得する吸入空気量取得手段をさらに備え、
   前記燃料量算出手段は、前記吸入空気量取得手段により取得された吸入空気量に基づいて前記基本燃料量を算出し、
   前記アルコール混入率推定手段は、前記複数のフィードバック補正量、及び前記内燃機関が互いに異なる複数の運転状態で運転されているときに前記吸入空気量取得手段により取得された複数の吸入空気量に基づいて前記アルコール混入率を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関のオイルの温度を取得する油温取得手段をさらに備え、
   前記アルコール混入率推定手段は、前記油温取得手段にて取得された温度が所定温度範囲内であり、かつ前記内燃機関が第１運転状態で運転されているときに設定されたフィードバック補正量と、前記油温取得手段にて取得された温度が前記所定温度範囲内であり、かつ前記燃料量算出手段にて前記第１運転状態とは異なる基本燃料量が算出される第２運転状態で前記内燃機関が運転されているときに設定されたフィードバック補正量とに基づいて前記アルコール混入率を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、アルコールと炭化水素燃料とが混合された混合燃料にて運転されており、
   前記所定温度範囲として、前記混合燃料のアルコールが蒸発し、かつ炭化水素燃料の蒸発が抑制される温度範囲が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関のオイルの温度を取得する油温取得手段をさらに備え、
   前記アルコール混入率推定手段は、前記油温取得手段にて取得されたオイルの温度が前記アルコールの沸点未満であり、かつ前記燃料量算出手段にて算出される基本燃料量が所定量となる低油温運転状態のときに設定されたフィードバック補正量と、前記油温取得手段にて取得されたオイルの温度が前記アルコールの沸点以上であり、かつ前記燃料量算出手段にて算出される基本燃料量が前記所定量となる高油温運転状態のときに設定されたフィードバック補正量とに基づいて前記アルコール混入率を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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