JP2009144613A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の制御装置において、オイル希釈燃料量に基づいてアルコール濃度を高精度に推定することで良好な空燃比制御を可能とする。
【解決手段】内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室からオイル貯留室に漏洩して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と、オイル希釈燃料量が実フィードバック補正値に与える影響を考慮して混合燃料におけるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、基本燃料噴射量を実フィードバック補正値及びアルコール濃度に応じて補正する燃料噴射量補正手段とを設ける。
【選択図】 図２

Description

燃料にアルコールが混合されたアルコール混合燃料により運転可能な内燃機関の制御装置に関する。

近年、内燃機関にて、燃料性状の異なる複数種類の燃料を用い、それぞれの短所を補って長所を相互補完させる、所謂、多種燃料内燃機関が採用されている。この多種燃料内燃機関が搭載された車両は、一般にフレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれている。その一例としては、ガソリン燃料とエタノール等のアルコール燃料を要求性能に合わせて単独で又は混合して使用し、内燃機関のエミッション性能の向上やガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図るものが知られている。

ところで、内燃機関にて、燃料ガスや燃焼ガスなどがピストンとシリンダボアとの隙間からクランクケース内に漏れることで、エンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料が多い場合、エンジンオイルから蒸発したブローバイガスには、オイル希釈燃料が含有されることとなり、吸気系に吸入されるオイル希釈燃料が増大する。すると、燃焼室に供給される混合気の空燃比がリッチとなり、燃焼性や排気性能に悪影響を及ぼしてしまう。

そこで、例えば、下記特許文献１に記載されたオイル希釈燃料量推定装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置では、エンジンの所定温度領域毎に設定されたオイル希釈燃料指標に応じてオイル希釈燃料量を算出し、この算出されたオイル希釈燃料量に応じて、燃料噴射量を補正するようにしている。

特開２００４−１９７５９１号公報

上述した従来の内燃機関の制御装置にあっては、オイル希釈燃料量が所定の推定許可希釈量より少ない場合に、アルコール濃度推定を許可している。即ち、エンジンオイルからの蒸発燃料の影響が少ない領域で、アルコール濃度を推定している。この従来の内燃機関の制御装置では、この算出されたオイル希釈燃料量に応じて燃料噴射量を補正しているものの、アルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正しておらず、空燃比フィードバック学習を高精度に行うことができない。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、オイル希釈燃料量に基づいてアルコール濃度を高精度に推定することで良好な空燃比制御を可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の燃焼室または吸気ポートにアルコール燃料とガソリン燃料を噴射可能な燃料噴射手段を有する内燃機関において、前記内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射手段による基本燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、前記内燃機関の実空燃比を検出する空燃比検出手段と、実空燃比と予め設定された基本空燃比とに基づいて実フィードバック補正値を設定するフィードバック補正値設定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室からオイル貯留室に漏洩して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と、オイル希釈燃料量が実フィードバック補正値に与える影響を考慮して燃料におけるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、基本燃料噴射量を実フィードバック補正値及びアルコール濃度に応じて補正する燃料噴射量補正手段と、補正された燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

本発明の内燃機関の制御装置では、オイル希釈燃料量とオイルの温度に基づいて揮発燃料量を推定する揮発燃料量推定手段を設け、アルコール濃度推定手段は、揮発燃料量に応じて設定される推定フィードバック補正値と実フィードバック補正値との偏差に基づいて燃料におけるアルコール濃度を推定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置では、吸入空気量の変動が予め設定された所定範囲内である定常運転領域を判定する定常運転領域判定手段を設け、前記アルコール濃度推定手段は、定常運転領域にあるときに燃料におけるアルコール濃度を推定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置では、前記アルコール濃度推定手段は、前回推定した燃料におけるアルコール濃度と、今回推定した燃料におけるアルコール濃度との偏差に応じて更新量を限定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置では、実フィードバック補正値の変化量が予め設定された所定値以下に収束したら、前記燃料噴射量補正手段は、基本燃料噴射量の補正を終了することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室からオイル貯留室に漏洩して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設けると共に、オイル希釈燃料量が実フィードバック補正値に与える影響を考慮して燃料におけるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段を設けるので、アルコール濃度を高精度に推定することが可能となり、良好な空燃比制御を行うことができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の内燃機関の制御装置による混合燃料におけるアルコール濃度を推定する制御を表すフローチャート、図３は、混合燃料におけるオイル希釈を説明するための模式図、図４は、アルコール濃度に対する希釈係数を表すグラフ、図５は、アルコール濃度推定領域を説明するためのグラフ、図６は、実施例１の内燃機関の制御装置による制御を表すタイムチャートである。

実施例１の内燃機関の制御装置は、燃料性状の異なる複数種類の燃料、ここでは、アルコールとガソリン燃料、または、アルコール燃料とガソリン燃料とを混合して使用するものである。図１に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。

なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。

従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。

また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２５となっている。この吸気可変動弁機構２５は、吸気カムシャフト２３の軸端部にＶＶＴコントローラ２６が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ２７からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２６の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト２３の位相を変更し、吸気弁２１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構２５は、吸気弁２１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結され、このサージタンク３０に吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。

排気ポート２０には、排気マニホールド３５を介して排気管３６が連結されており、この排気管３６には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒３７及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８が装着されている。この三元触媒３７は、空燃比（排気空燃比）がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３８は、空燃比（排気空燃比）がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。

吸気管３１におけるサージタンク３０の下流側と、排気管３６における三元触媒３７の上流側との間には、排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）３９が設けられており、このＥＧＲ通路３９には、ＥＧＲ弁４０とＥＧＲクーラ４１が設けられている。また、このＥＧＲ通路３９におけるＥＧＲ弁４０より吸気管３１側に、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ４２が設けられている。

シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）４３が装着されており、このインジェクタ４３は、吸気ポート１９側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４３はデリバリパイプ４４に連結され、このデリバリパイプ４４には、高圧燃料供給管４５を介して高圧燃料ポンプ４６が連結され、この高圧燃料ポンプ４６には、低圧燃料供給管４７を介して燃料タンク４８内の低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４９が連結されている。従って、低圧燃料ポンプ４９は、燃料タンク４８内の燃料を所定の低圧まで加圧して低圧燃料供給管４７に供給し、高圧燃料ポンプ４６は、低圧燃料供給管４７の低圧燃料を所定の高圧まで加圧し、高圧燃料供給管４５を介してデリバリパイプ４４に供給することができ、インジェクタ４３は、デリバリパイプ４４内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ５０が装着されている。

また、内燃機関のシリンダブロック１１とスロットル弁３３よりも下流側の吸気管３１との間には、ブローバイガス循環通路５１が設けられており、このブローバイガス循環通路５１にはパージ弁５２が設けられている。このパージ弁５２は、電磁開閉式の一方向一定流量弁である。このブローバイガス循環通路５１は内燃機関のクランク室内に発生したブローバイガスを吸気系に排出するものである。従って、燃焼室１８などで発生したブローバイガスは、シリンダボア１３とピストン１４とのピストンリングの合口隙間を通ってクランクケース１５内に入り、パージ弁５２を開放することで、吸気負圧によりブローバイガス循環通路５１を通して吸気管３１に吸入される。

車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５３が搭載されており、このＥＣＵ５３は、インジェクタ４３の燃料噴射タイミングや点火プラグ５０の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。

即ち、吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ５４及び吸気温センサ５５が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ５３に出力している。電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ５６が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ５７が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ５３に出力している。クランクシャフト１６にはクランク角センサ５８が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ５３に出力し、ＥＣＵ５３はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ５９が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５３に出力している。シリンダブロック１１にはノックセンサ６０が設けられており、検出したノッキング信号をＥＣＵ５３に出力している。

また、排気管３６における三元触媒３７より上流側に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ６１が設けられ、三元触媒３７より下流側に、酸素（Ｏ_２）センサ６２が設けられている。このＡ／Ｆセンサ６１及びＯ_２センサ６２は、燃焼室１８から排気ポート２０及び排気マニホールド３５を通して排気管３６に排気された排気ガスの排気空燃比（酸素量）を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ５３に出力している。ＥＣＵ５３は、Ａ／Ｆセンサ６１及びＯ_２センサ６２が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正するフィードバック学習補正を実行している。

燃料タンク４８には、アルコールとガソリンとの混合燃料が貯留されており、この貯留されている混合燃料の残量を検出する残量センサ６３が設けられており、検出した燃料残量をＥＣＵ５３に出力している。また、燃料タンク４８には、この燃料タンク４８に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度を検出する濃度センサ６４が設けられており、検出した混合燃料におけるアルコール濃度をＥＣＵ５３に出力している。

また、ＥＣＵ５３は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２５を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。

更に、ＥＣＵ５３は、エンジン運転状態に基づいてパージ弁５２を開閉制御可能となっている。即ち、ＥＣＵ５３は、エンジン運転状態に応じてパージ弁５２の開度を変更することで、クランクケース１５内に溜まったブローバイガスを吸気負圧によりブローバイガス循環通路５１を通して吸気管３１に吸入すると共に、その吸入量を調整可能となっている。また、クランクケース１５には、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度センサ６５が設けられており、検出したエンジンオイルの温度をＥＣＵ５３に出力している。

ところで、実施例１の内燃機関は、上述したように、ガソリン燃料にエタノール等のアルコール燃料を所定割合混合したアルコール混合燃料を使用可能なものとなっており、エミッション性能の向上やガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図るものとなっている。そして、この内燃機関では、燃焼室１８などで発生したブローバイガスが、シリンダボア１３とピストン１４との隙間を通ってクランクケース１５内に入り、ブローバイガス循環通路５１を通して吸気管３１に吸入される。このとき、エンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料が多い場合、エンジンオイルから蒸発したブローバイガスに、オイル希釈燃料が含有されることとなり、吸気系に吸入されるオイル希釈燃料が増大し、空燃比が変動してしまう。そのため、一般的に、オイル希釈燃料を加味した排気空燃比をフィードバックし、目標空燃比とこの排気空燃比とを比較することで、空燃比フィードバック補正値を設定して燃料噴射量を補正している。しかし、ガソリンとアルコールとでは、その燃料性状が大きく異なることから、単にオイル希釈燃料を加味した排気空燃比をフィードバックしただけでは、高精度な空燃比フィードバック制御が困難となる。

そこで、実施例１の内燃機関の制御装置にて、ＥＣＵ５３は、内燃機関の運転状態に応じてインジェクタ４３による基本燃料噴射量を設定（燃料噴射量設定手段）し、内燃機関の排気空燃比（実空燃比）と予め設定された基本空燃比とに基づいて実フィードバック学習補正量を設定（フィードバック補正値設定手段）すると共に、内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室１８からクランクケース（オイル貯留室）１５に漏洩してオイルを希釈するオイル希釈燃料量を推定（オイル希釈燃料量推定手段）し、このオイル希釈燃料量が実フィードバック補正量に与える影響を考慮して混合燃料におけるアルコール濃度を推定（アルコール濃度推定手段）し、基本燃料噴射量を実フィードバック補正量及びアルコール濃度に応じて補正（燃料噴射量補正手段）し、補正された燃料噴射量に基づいてインジェクタ４３を制御するようにしている。

また、実施例１の内燃機関の制御装置にて、ＥＣＵ５３は、オイル希釈燃料量とオイルの温度に基づいて揮発燃料量を推定（揮発燃料量推定手段）し、揮発燃料量に応じて設定される推定フィードバック補正量と実フィードバック補正量との偏差に基づいて混合燃料におけるアルコール濃度を推定している。

この場合、ＥＣＵ５３は、吸入空気量の変動が予め設定された所定範囲内である定常運転領域を判定（定常運転領域判定手段）し、この定常運転領域にあるときに混合燃料におけるアルコール濃度を推定するようにしている。また、ＥＣＵ５３は、前回推定した混合燃料におけるアルコール濃度と、今回推定した混合燃料におけるアルコール濃度との偏差に応じて更新量を限定するようにしている。更に、ＥＣＵ５３は、実フィードバック補正量の変化量が予め設定された所定値以下に収束したら、基本燃料噴射量の補正を終了するようにしている。

ここで、実施例１の内燃機関の制御装置によるアルコール濃度推定の制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例の内燃機関の制御装置によるアルコール濃度推定の制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ５３は、アルコール濃度の学習値（前回値）を取得する。ステップＳ１２にて、ＥＣＵ５３は、筒内への燃料付着量を算出する。この場合、筒内への燃料付着量は、燃料噴射量及び筒内圧等に応じて変動するものであり、燃料噴射量及び筒内圧に応じた筒内燃料付着量のマップとして予め設定することが望ましい。なお、燃料噴射量は、吸入空気量に応じて設定され、筒内圧は、筒内圧センサにより検出されるか、または、エンジン回転数及びエンジン負荷率、エンジン冷却水温に応じて推定される。

そして、ステップＳ１３にて、ＥＣＵ５３は、オイル希釈燃料量Ｆｄ、オイル内希釈燃料量ＳＦｏ、揮発燃料量Ｆｅを算出する。ここで、このオイル希釈燃料量Ｆｄ、オイル内希釈燃料量ＳＦｏ、揮発燃料量Ｆｅについて簡単に説明する。図３に示すように、燃焼室１８の壁面に燃料が付着すると、ここに、上述した燃料の筒内燃料付着量が発生する。この筒内燃料付着量がシリンダボア１３とピストン１４の隙間を通ってクランクケース１５内に入ると、ここに、オイル希釈燃料量Ｆｄが発生する。そして、このオイル希釈燃料量Ｆｄは、クランクケース１５内に貯留されているオイルに混入することで、オイル内希釈燃料量ＳＦｏが発生し、その一部が蒸発してブローバイガスに混入することで、揮発燃料量Ｆｅが発生する。

以下、オイル希釈燃料量Ｆｄ、オイル内希釈燃料量ＳＦｏ、揮発燃料量Ｆｅの算出方法について、詳細に説明する。１サイクル当たりの筒内への燃料付着量における所定の割合がオイルに希釈することから、オイル希釈燃料量Ｆｄは、下記数式により算出することができる。
Ｆｄ＝筒内燃料付着量×Ｋ１
ここで、Ｋ１は、希釈係数であって、図４に示すように、混合燃料におけるアルコール濃度に対する希釈しやすさを表すものであり、アルコール濃度が高くなるのに伴って大きくなるように設定されている。

また、オイル内に含まれる希釈燃料ＳＦｏは、オイルが沸点以上になると気化してブローバイガスを通して吸気系に戻されることから、揮発燃料量Ｆｅは、下記数式により算出することができる。
Ｆｅ＝ＳＦｏ×Ｋ２
ここで、Ｋ２は、揮発係数であって、オイル温度及びクランクケース内圧力（オイルパン内圧）の関数で表されるものであり、オイル温度及びクランクケース内圧力が高くなるのに伴って大きくなるように設定されている。

そのため、オイル内に含まれる希釈燃料ＳＦｏは、サイクルごとにクランクケース１５内に入り込むオイル希釈燃料量Ｆｄの積算値と、オイルから蒸発した燃料がブローバイガスを通して吸気系に戻される揮発燃料量Ｆｅを差し引いたものとなり、下記数式により算出することができる。
ＳＦｏ_ｉ＝ＳＦｏ_ｉ−１＋Ｆｄ_ｉ−ＳＦｏ_ｉ−１×Ｋ２
これを展開すると、下記数式となる。
ＳＦｏ_ｉ＝ＳＦｏ_ｉ−１＋筒内燃料付着量×Ｋ１−ＳＦｏ×Ｋ２
＝筒内燃料付着量×Ｋ１×（１−Ｋ２）^ｉ−１
従って、現在の揮発燃料量Ｆｅ_ｉは、下記数式により算出することができる。
Ｆｅ_ｉ＝筒内燃料付着量×Ｋ１×（１−Ｋ２）^ｉ−１×Ｋ２
なお、ｉは、今回の算出値、Ｉ−１は、前回の算出値である。

ステップＳ１４にて、ＥＣＵ５３は、アルコール濃度の検出条件が成立したかどうかを判定する。このアルコール濃度の検出条件とは、例えば、オイル温度が予め設定された所定以上であるか、つまり、オイルから燃料が蒸発しているかどうかを判定する。この場合、ステップＳ１３で算出した揮発燃料量Ｆｅが０以上であるかどうかを判定してもよい。

ここで、アルコール濃度の検出条件が成立していないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、アルコール濃度の検出条件が成立したと判定されたら、ステップＳ１５にて、ＥＣＵ５３は、現在のエンジン運転状態が、アルコール濃度を検出するのに適した定常運転領域にあるかどうかを判定する。即ち、図５に示すように、ドライバによるアクセルペダル操作に応じて車両の要求駆動力が変化するため、吸入空気量が変動して車速が変化する。すると、エンジンオイルの温度が上昇し、オイル希釈燃料量Ｆｄが発生することで、オイル内に含まれる希釈燃料ＳＦｏが増加すると共に、揮発燃料量Ｆｅが増加する。このとき、吸入空気量が大きく変動する領域では、空燃比フィードバック補正量も変動することから、後述する各種の検出精度が低下する。そのため、ここでは、吸入空気量の変動が予め設定された所定範囲内である定常運転領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を選択し、この定常運転領域Ａ１，Ａ２，Ａ３にあるときに、各種の検出を実行するようにしている。なお、図５のグラフにて、後述するが、実線で表すものは、実際の数値であり、点線で表すものは、計算で求められた数値である。

この場合、吸入空気量の変動が予め設定された所定範囲内である運転領域を定常運転領域Ａ１，Ａ２，Ａ３としたが、高吸入空気量領域では、揮発燃料量Ｆｅによる空燃比フィードバック補正量のずれ量が小さくなることから、検出誤差が大きくなるため、更に、アイドル領域や低車速の低吸入空気量領域である条件を加味して運転領域を定常運転領域とすることが望ましい。

ステップＳ１５にて、現在のエンジン運転状態が定常運転領域Ａ１，Ａ２，Ａ３にないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ここで、現在のエンジン運転状態が定常運転領域Ａ１，Ａ２，Ａ３にあると判定されたら、ステップＳ１６にて、ＥＣＵ５３は、現在の空燃比フィードバック補正量（実空燃比フィードバック補正量）を取得する。この空燃比フィードバック補正量は、前述したように、Ａ／Ｆセンサ６１及びＯ_２センサ６２が検出した排気空燃比と、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで算出される。

ステップＳ１７にて、ＥＣＵ５３は、算出された揮発燃料量Ｆｅより計算上の空燃比フィードバック補正量を求め、この計算上の空燃比フィードバック補正量と実空燃比フィードバック補正量とのずれ量を推定し、このずれ量に基づいて混合燃料におけるアルコール濃度を推定する。即ち、図６に示すように、エンジンオイルの温度が所定温度以上に上昇し、オイル希釈燃料量Ｆｄが発生することで、オイル内に含まれる希釈燃料ＳＦｏが増加（図６実線）し、揮発燃料量Ｆｅが増加（図６実線）する。そして、揮発燃料量Ｆｅを含んだブローバイガスが吸気系に戻されることから、目標空燃比と実際の排気空燃比がずれ、実際の空燃比フィードバック補正量は燃料噴射量を減量する側に増加（図６実線）する。一方で、オイル希釈燃料量Ｆｄに基づいて希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅが算出されるが、これはアルコール濃度が考慮されていないため、図６に点線で表す計算上の希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅは、図６に実線で表す実際の希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅと相違し、空燃比フィードバック補正量も相違し、空燃比フィードバックずれ量が発生する。

また、ステップＳ１３で算出したオイル内に含まれる希釈燃料ＳＦｏと、揮発燃料量Ｆｅは、希釈係数Ｋ１を用いて算出されることから、図４のグラフから明らかであるように、アルコール濃度に比例したものとなる。そのため、空燃比フィードバックずれ量を図４のグラフに当てはめることで、混合燃料における実際のアルコール濃度を推定することができる。即ち、図４に示すように、アルコール濃度がａ％のときの希釈係数を０．１とし、アルコール濃度がｂ％のときの希釈係数を０．２とすると、アルコール濃度がａ％のときの希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅを２倍することで、アルコール濃度がｂ％のときの希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅを求めることができる。つまり、算出された揮発燃料量Ｆｅより求めた計算上の空燃比フィードバック補正量と、実際の排気空燃比から求めた実空燃比フィードバック補正量とのずれ量から混合燃料におけるアルコール濃度を推定することができる。

ステップＳ１８にて、ＥＣＵ５３は、ステップＳ１１で取得したアルコール濃度学習値（前回推定したアルコール濃度推定値）とステップＳ１７で推定したアルコール濃度推定値との偏差Δａｄを算出し、ステップＳ１９にて、この偏差Δａｄが−αと＋αとの範囲に入るように、アルコール濃度推定値の更新量を限定、つまり、アルコール濃度推定値を補正する。

また、ステップＳ２０にて、ＥＣＵ５３は、空燃比フィードバック補正量による学習制御が未収束であるかどうかを判定する。即ち、目標空燃比と排気空燃比のとのずれは、オイル希釈燃料量Ｆｄの他に、エアフローセンサ５４の検出誤差やインジェクタ４３により燃料噴射量誤差などが起因するものがあり、これを排除するために、ＥＣＵ５３は、空燃比フィードバック補正量の変化量が所定範囲に入ったら、空燃比フィードバック補正量が収束したものと判定する。ここで、空燃比フィードバック補正量が収束したと判定されたら、そのままステップＳ２２に移行し、空燃比フィードバック補正量が収束していないと判定されたら、ステップＳ２１にて、偏差Δａｄが−βと＋βとの範囲に入るように、アルコール濃度推定値の更新量を限定、つまり、アルコール濃度推定値を補正する。

そして、ステップＳ２２にて、前回設定したアルコール濃度学習値に偏差Δａｄを加算することで、アルコール濃度学習値を更新する。その後、ＥＣＵ５３は、基本燃料噴射量を実フィードバック補正量及びアルコール濃度学習値に応じて補正し、補正された燃料噴射量に基づいてインジェクタ４３を制御する。

このように実施例１の内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室からオイル貯留室に漏洩して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と、オイル希釈燃料量が実フィードバック補正量に与える影響を考慮して混合燃料におけるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、基本燃料噴射量を実フィードバック補正量及びアルコール濃度に応じて補正する燃料噴射量補正手段とを設けている。

従って、ＥＣＵ５３は、エンジン運転状態に基づいて燃焼室１８からクランクケース１５に漏洩してオイルを希釈するオイル希釈燃料量を推定し、このオイル希釈燃料量が実フィードバック補正量に与える影響を考慮して混合燃料におけるアルコール濃度を推定することとなり、アルコール濃度を高精度に推定することが可能となり、良好な空燃比制御を行うことができる。

また、実施例１の内燃機関の制御装置では、オイル希釈燃料量とオイルの温度に基づいて揮発燃料量を推定する揮発燃料量推定手段を設け、アルコール濃度推定手段は、揮発燃料量に応じて設定される推定フィードバック補正量と実フィードバック補正量との偏差に基づいて混合燃料におけるアルコール濃度を推定している。従って、ＥＣＵ５３は、揮発燃料量に応じて算出される推定フィードバック補正量と、検出された実フィードバック補正量とのずれ量に基づいて、混合燃料におけるアルコール濃度を推定することとなり、アルコール濃度を高精度に推定することができる。

また、実施例１の内燃機関の制御装置では、吸入空気量の変動が予め設定された所定範囲内である定常運転領域を判定する定常運転領域判定手段を設け、ＥＣＵ５３は、定常運転領域にあるときに混合燃料におけるアルコール濃度を推定している。従って、空燃比の変化量が大きい運転領域を排除することで、アルコール濃度を高精度に推定することができる。

また、実施例１の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ５３は、前回推定した混合燃料におけるアルコール濃度と、今回推定した混合燃料におけるアルコール濃度との偏差に応じて更新量を限定している。従って、アルコール濃度の更新量を限定することで、急激なアルコール濃度の変化による空燃比フィードバック補正量の変動を抑制し、エンジンの回転変動を抑制することができる。

また、実施例１の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ５３は、実フィードバック補正量の変化量が予め設定された所定値以下に収束したら、基本燃料噴射量の補正を終了している。従って、基本燃料噴射量のずれによる空燃比の変動を排除し、オイル希釈燃料量による空燃比フィードバック補正量のずれを適正に補正することができる。

図７は、本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置による混合燃料におけるアルコール濃度を推定する制御を表すフローチャート、図８は、実施例２の内燃機関の制御装置による制御を表すタイムチャートである。なお、本実施例の内燃機関の制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室１８からクランクケース（オイル貯留室）１５に漏洩してオイルを希釈するオイル希釈燃料量を推定（オイル希釈燃料量推定手段）し、このオイル希釈燃料量が空燃比に与える影響を考慮して混合燃料におけるアルコール濃度を推定（アルコール濃度推定手段）し、基本燃料噴射量をアルコール濃度に応じて補正（燃料噴射量補正手段）し、補正された燃料噴射量に基づいてインジェクタ４３を制御するようにしている。

以下、実施例２の内燃機関の制御装置によるアルコール濃度推定の制御について、図７のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例の内燃機関の制御装置によるアルコール濃度推定の制御において、図７に示すように、ステップＳ３１にて、ＥＣＵ５３は、アルコール濃度の学習値（前回値）を取得する。ステップＳ３２にて、ＥＣＵ５３は、筒内への燃料付着量を算出する。そして、ステップＳ３３にて、ＥＣＵ５３は、オイル希釈燃料量Ｆｄ、オイル内希釈燃料量ＳＦｏ、揮発燃料量Ｆｅを算出する。このオイル希釈燃料量Ｆｄ、オイル内希釈燃料量ＳＦｏ、揮発燃料量Ｆｅの算出方法は、上述した実施例１と同様であるため、説明は使用略する。

ステップＳ３４にて、ＥＣＵ５３は、アルコール濃度の検出条件が成立したかどうか、つまり、オイル温度が予め設定された所定以上であるか、または、ステップＳ３３で算出した揮発燃料量Ｆｅが０以上であるかどうかを判定する。ここで、アルコール濃度の検出条件が成立していないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、アルコール濃度の検出条件が成立したと判定されたら、ステップＳ３５にて、ＥＣＵ５３は、現在のエンジン運転状態が、アルコール濃度を検出するのに適した定常運転領域にあるかどうかを判定する。

このステップＳ３５にて、現在のエンジン運転状態が定常運転領域にないと判定されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ここで、現在のエンジン運転状態が定常運転領域にあると判定されたら、ステップＳ３６にて、ＥＣＵ５３は、Ａ／Ｆセンサ６１またはＯ_２センサ６２が検出した現在の排気空燃比を取得する。続いて、ステップＳ３７にて、ＥＣＵ５３は、算出された揮発燃料量Ｆｅより計算上の空燃比を求め、この計算上の空燃比と検出した実際の排気空燃比とのずれ量を推定し、このずれ量に基づいて混合燃料におけるアルコール濃度を推定する。

即ち、図８に示すように、エンジンオイルの温度が所定温度以上に上昇し、オイル希釈燃料量Ｆｄが発生することで、オイル内に含まれる希釈燃料ＳＦｏが増加（図８実線）し、揮発燃料量Ｆｅが増加（図８実線）する。そして、揮発燃料量Ｆｅを含んだブローバイガスが吸気系に戻されることから、実際の排気空燃比がリッチ側に変動（図８実線）する。一方で、オイル希釈燃料量Ｆｄに基づいて希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅが算出されるが、これはアルコール濃度が考慮されていないため、図８に点線で表す計算上の希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅは、図８に実線で表す実際の希釈燃料ＳＦｏ及び揮発燃料量Ｆｅと相違し、空燃比も相違してずれ量が発生する。

また、ステップＳ３３で算出したオイル内に含まれる希釈燃料ＳＦｏと、揮発燃料量Ｆｅは、希釈係数Ｋ１を用いて算出されることから、アルコール濃度に比例したものとなる。そのため、空燃比のずれ量に基づいて混合燃料における実際のアルコール濃度を推定することができる。

ステップＳ３８にて、ＥＣＵ５３は、ステップＳ３１で取得したアルコール濃度学習値（前回推定したアルコール濃度推定値）とステップＳ３７で推定したアルコール濃度推定値との偏差Δａｄを算出し、ステップＳ３９にて、この偏差Δａｄが−αと＋αとの範囲に入るように、アルコール濃度推定値の更新量を限定、つまり、アルコール濃度推定値を補正する。

また、ステップＳ４０にて、ＥＣＵ５３は、空燃比フィードバック補正量による学習制御が未収束であるかどうかを判定する。ここで、空燃比フィードバック補正量が収束したと判定されたら、そのままステップＳ４２に移行し、空燃比フィードバック補正量が収束していないと判定されたら、ステップＳ４１にて、偏差Δａｄがーβと＋βとの範囲に入るように、アルコール濃度推定値の更新量を限定、つまり、アルコール濃度推定値を補正する。

そして、ステップＳ４２にて、前回設定したアルコール濃度学習値に偏差Δａｄを加算することで、アルコール濃度学習値を後進する。その後、ＥＣＵ５３は、基本燃料噴射量を実フィードバック補正量及びアルコール濃度学習値に応じて補正し、補正された燃料噴射量に基づいてインジェクタ４３を制御する。

このように実施例２の内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室からオイル貯留室に漏洩して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と、オイル希釈燃料量が空燃比に与える影響を考慮して混合燃料におけるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、基本燃料噴射量を実フィードバック補正量及びアルコール濃度に応じて補正する燃料噴射量補正手段とを設けている。

従って、ＥＣＵ５３は、エンジン運転状態に基づいて燃焼室１８からクランクケース１５に漏洩してオイルを希釈するオイル希釈燃料量を推定し、このオイル希釈燃料量が検出した排気空燃比に与える影響を考慮して混合燃料におけるアルコール濃度を推定することとなり、アルコール濃度を高精度に推定することが可能となり、良好な空燃比制御を行うことができる。

なお、上述した実施例では、本発明の内燃機関を筒内噴射式エンジンとして説明したが、ポート噴射式エンジンであってもよい。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、オイル希釈燃料量に基づいてアルコール濃度を高精度に推定することで良好な空燃比制御を可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。

本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。 実施例１の内燃機関の制御装置による混合燃料におけるアルコール濃度を推定する制御を表すフローチャートである。 混合燃料におけるオイル希釈を説明するための模式図である。 アルコール濃度に対する希釈係数を表すグラフである。 アルコール濃度推定領域を説明するためのグラフである。 実施例１の内燃機関の制御装置による制御を表すタイムチャートである。 本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置による混合燃料におけるアルコール濃度を推定する制御を表すフローチャートである。 実施例２の内燃機関の制御装置による制御を表すタイムチャートである。

符号の説明

１５ クランクケース（オイル貯留室）
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
３１ 吸気管
３４ 電子スロットル装置
３６ 排気管
４３ インジェクタ（燃料噴射手段）
４８ 燃料タンク
５０ 点火プラグ
５３ 電子制御ユニット、ＥＣＵ（燃料噴射量設定手段、フィードバック補正値設定手段、オイル希釈燃料量推定手段、アルコール濃度推定手段、燃料噴射量補正手段、揮発燃料量推定手段、定常運転領域判定手段）
５４ エアフローセンサ
５８ クランク角センサ
５９ 水温センサ
６４ 濃度センサ
６５ オイル温度センサ

Claims (5)

1. 内燃機関の燃焼室または吸気ポートにアルコール燃料とガソリン燃料を噴射可能な燃料噴射手段を有する内燃機関において、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射手段による基本燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、
   前記内燃機関の実空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   実空燃比と予め設定された基本空燃比とに基づいて実フィードバック補正値を設定するフィードバック補正値設定手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室からオイル貯留室に漏洩して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と、
   オイル希釈燃料量が実フィードバック補正値に与える影響を考慮して燃料におけるアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、
   基本燃料噴射量を実フィードバック補正値及びアルコール濃度に応じて補正する燃料噴射量補正手段と、
   補正された燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. オイル希釈燃料量とオイルの温度に基づいて揮発燃料量を推定する揮発燃料量推定手段を設け、アルコール濃度推定手段は、揮発燃料量に応じて設定される推定フィードバック補正値と実フィードバック補正値との偏差に基づいて燃料におけるアルコール濃度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. 吸入空気量の変動が予め設定された所定範囲内である定常運転領域を判定する定常運転領域判定手段を設け、前記アルコール濃度推定手段は、定常運転領域にあるときに燃料におけるアルコール濃度を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記アルコール濃度推定手段は、前回推定した燃料におけるアルコール濃度と、今回推定した燃料におけるアルコール濃度との偏差に応じて更新量を限定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
5. 実フィードバック補正値の変化量が予め設定された所定値以下に収束したら、前記燃料噴射量補正手段は、基本燃料噴射量の補正を終了することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。

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