JP2009216039A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル供給手段２０，２３により気筒２ａ内の被循環部位にオイルを供給するとともに、このオイルを回収して再度前記被潤滑部位に供給するようにした内燃機関１の制御装置４０において、オイル希釈を抑制可能とするとともに、ＰＭ未燃燃料等の排気性能を改善する。
【解決手段】制御装置４０は、内燃機関１がオイル希釈の発生しやすい運転状態か否かを調べる判定手段（Ｓ１，Ｓ２）と、判定手段でオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定したとき、オイル希釈の発生しにくい運転状態の場合に比べてオイル供給手段２０，２３によるオイル供給量を低減する対処手段（Ｓ３）とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。なお、本発明に係る制御装置の適用対象となる内燃機関としては、例えば気筒内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式の内燃機関や、例えば吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関、あるいは筒内直接噴射とポート噴射との両方を備えるタイプの内燃機関等が挙げられる。

例えば気筒内に燃料を直接噴射するようにした筒内直接噴射式の内燃機関では、特に冷間運転時において、気筒内における燃料の霧化が促進されにくいために、噴射燃料がピストンの頂面や気筒内周面に多量に付着してしまう傾向がある。

通常、冷間運転時には、燃料噴射時期を吸気行程中に設定し（吸気行程噴射）、燃料噴射からその点火までの期間を極力長く確保して、噴射燃料の霧化を促進するようにしている。

但し、こうした吸気行程噴射を行うようにしても、上記燃料付着を完全に解消することは困難であり、一部の燃料については燃焼に供されることなく、燃焼後も付着したまま気筒内に残留することがある。

このような付着燃料のうち、特にピストン頂面に付着した分は、不完全燃焼して気筒内から排出されるようになるために、甚だしい場合には例えばＰＭ（Particulate Matter）、黒煙の発生や未燃成分の増大等、排気性状の悪化につながる。

一方、前記の付着燃料のうち、気筒内周面に付着した分は、気筒内周面に付着しているピストン潤滑、冷却用のオイルと混合されるようになるために、燃料によるオイルの希釈、いわゆるオイル希釈が発生する。

このように燃料により希釈された気筒内のオイルは、ピストンの上下運動に伴いかき落とされてオイルパンに戻され、このオイルパン内のオイルが、内燃機関の少なくとも気筒内の被潤滑部位（ピストンの内面や気筒内周面等）に供給（ジェット噴射）される。このようなオイルの循環が行われる。

ところで、前記のようなオイル希釈が頻繁に発生すると、オイル全体に混入する燃料の割合が徐々に増大し、やがて噴射量補正量の大幅なずれや、内燃機関の潤滑性能の低下につながるおそれがある。ちなみに、短時間の冷間運転を繰り返す、いわゆる冷間ショートトリップが繰り返される状況や、連続した高負荷運転が行われる状況では、前記のオイル希釈が進行しやすくなる。

そこで、排気性状の悪化ならびにオイル希釈の双方に対処すべく、従来、例えば内燃機関の運転開始から停止までの間に、オイルが燃料により希釈される度合いが増大する運転がなされたか否かを監視して、増大すると判断したときに、前記希釈を抑制するように、燃料噴射時期を制御することが考えられている（例えば特許文献１参照。）。

ちなみに、前記希釈を抑制するための燃料噴射時期は、ピストンを上死点側に位置させて気筒内周面への燃料衝突（ライナウェット）を減少させる時期とされる。
特許第３７９７２７８号公報

上記特許文献１に係る従来例では、前記オイル希釈を抑制するためにピストン上死点側での燃料噴射を行うと、ライナウェットを減少できるものの、ピストン頂面への燃料衝突（ピストンウェット）が増大するために、ピストン頂面に付着した燃料の気化が不十分となり、ＰＭ、黒煙等が多く排出される傾向となる。

ところで、オイル希釈が発生しても、内燃機関各部の温度（水温、オイル温度等）の上昇に伴いオイル中に混合している燃料が徐々に気化されるので、内燃機関の温度が上昇した状態での運転を継続する場合には、冷間時に発生するオイル希釈はある程度許容できると言える。このことを考慮すると、燃料噴射時期については、ある程度のオイル希釈を許容して、排気性状の悪化を抑制することを優先するように、ピストンウェットを極力低減させて、ライナウェットの増大を許容する方向で設定することが、現実的には好ましいと考えられる。その場合、オイル希釈を内燃機関の温間運転時に自然解消させることになるために、オイル希釈を効果的に解消できないと言える。このようなことから、本願発明者は、オイル希釈を抑制するために、燃料噴射時期を制御するという技術とまったく異なる技術を提案するのが好ましいと考えるに至った。

この他、特開２００１−３０４０２６号公報や特開２００２−１３４２８号公報に示されるように、燃料噴射によりピストン頂面および気筒内周面に付着する各燃料付着量のうち、一方のみが極端に多くならないように、これらの配分を考慮して吸気行程噴射における燃料噴射時期を設定することが考えられている。

このような従来例では、ピストン頂面の燃料付着に起因する排気性状の悪化改善と、気筒内周面の燃料付着に起因するオイル希釈の抑制との両方について考慮した燃料噴射時期の制御を行うことが可能であるものの、排気性状の悪化改善とオイル希釈の抑制とを高いレベルで両立させることに限界があるとともに、燃料噴射時期の制御自由度が低下して良好な燃焼状態が得られなくなることが懸念される。

また、特開２００４−３０８５７８号公報に示されるように、内燃機関が低回転運転時や冷間運転時等のように、オイルポンプの圧送油圧が小さいときに、オイルパンへのオイル戻し量を減らすことにより、シリンダブロック周辺にオイルを滞留させて、オイル温度を早期に高温化させる技術が開示されている。この従来例は、単にオイル戻し量を増減調整できることが記載されていることを提示しただけのものであって、オイル戻し量の増減調整とオイル希釈の抑制とを連係するという技術思想についての開示や示唆はない。

このような事情に鑑み、本発明は、気筒内の被循環部位にオイルを供給するとともに、このオイルを回収して再度前記被潤滑部位に供給するようにした内燃機関の制御装置において、内燃機関の燃料噴射時期を制御する形態とは異なる形態で、オイル希釈を抑制可能とするとともに、ＰＭ未燃燃料等の排気性能を改善する、ことを目的としている。

本発明は、オイル供給手段により気筒内の被潤滑部位にオイルを供給するとともに、このオイルを回収して再度前記被潤滑部位に供給するようにした内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関がオイル希釈の発生しやすい運転状態か否かを調べる判定手段と、前記判定手段でオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定したとき、オイル希釈の発生しにくい運転状態の場合に比べて前記オイル供給手段によるオイル供給量を低減する対処手段とを含む、ことを特徴としている。

なお、気筒内の被潤滑部位とは、例えばピストン内面や気筒内周面等が挙げられる。また、オイル希釈が増大しやすい運転状態とは、例えば内燃機関が冷間運転になっているとき、つまり内燃機関の温度が所定温度以下であるとき等が挙げられる。さらに、内燃機関の温度とは、例えば内燃機関の冷却水の温度や、オイルの温度等が挙げられる。

この構成によれば、オイル希釈が発生しやすい運転状態である場合に、内燃機関における気筒内の被潤滑部位に対するオイル供給量を減らすので、前記被潤滑部位の温度が徐々に上昇することになる。

これにより、気筒内に付着される燃料の気化が促進されやすくなるので、内燃機関の下部において燃料によるオイル希釈が抑制されるようになる。また、ピストン温度も上昇するため、ピストンウェットに起因するＰＭ未燃燃料等の低減が促進される。

しかも、このようにオイル希釈を抑制できるようになれば、例えば燃料噴射時期については、ピストン頂面に対する燃料付着を抑えて黒煙の発生等、排気性状の悪化を抑制することを重要視して設定することが可能になる。これにより、オイル希釈の抑制と排気性状の悪化改善とを両立することが比較的容易に可能になると言える。

好ましくは、前記制御装置は、前記対処手段でオイル供給量を低減した後で、前記判定手段でオイル希釈の発生しにくい運転状態になったと判定すると、前記オイル供給量を低減する処理を解除して通常処理に移行する管理手段をさらに含む。

この構成によれば、前記対処手段でオイル供給量を低減することに伴い前記被潤滑部位の温度が上昇してオイル希釈が発生しにくい運転状態になると、内燃機関における気筒内の被潤滑部位に対するオイル供給量を減らさない通常処理に移行するので、前記被潤滑部位の温度が適温に保たれるようになる。

これにより、気筒内に供給される燃料が気化しやすい状態になるから、前記被潤滑部位における付着燃料の気化が促進されることとなる。しかも、内燃機関の各部の温度が適温になると、内燃機関各部に循環されるオイル中に含まれる燃料が気化されやすくなるので、オイル希釈の度合いが低減されるようになる。

好ましくは、前記判定手段は、内燃機関が冷間運転中である場合にオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定し、内燃機関が温間運転中である場合にオイル希釈の発生しにくい運転状態であると判定する、ものとすることができる。

この構成では、オイル希釈の発生しやすい運転状態やオイル希釈の発生しにくい運転状態の判定形態を特定している。この特定により、従来であればオイル希釈の発生しやすい冷間運転中でも、オイル希釈の発生を抑制できるようになる。

これにより、例えば冷間ショートトリップが繰り返されるような場合でも、オイル希釈を抑制できるようになるので、従来例のようにオイル希釈が多くなることに伴い燃料噴射量を補正するという制御を頻繁に行う必要がなくなる等、安定制御が可能になる。

好ましくは、前記判定手段は、内燃機関の冷却水温度が規定値未満である場合にオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定し、前記条件から外れる場合にオイル希釈の発生しにくい運転状態であると判定する、ものとすることができる。

この構成では、オイル希釈の発生しやすい運転状態やオイル希釈の発生しにくい運転状態の判定形態を特定している。この特定により、例えば内燃機関の温度が所定温度以下であるとき、つまり内燃機関が冷間運転になっているときでも、オイル希釈の発生を抑制できるようになる。

好ましくは、前記判定手段は、内燃機関の冷却水温度が規定値未満でかつ燃料噴射時期がオイル希釈の急増する基準燃料噴射時期より遅角側である場合にオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定し、前記条件から外れる場合にオイル希釈の発生しにくい運転状態であると判定する、ものとすることができる。

この構成では、オイル希釈の発生しやすい運転状態やオイル希釈の発生しにくい運転状態の判定形態を特定している。

そもそも、ピストン頂面に対する燃料付着量および気筒内周面に対する燃料付着量は、燃料噴射時におけるピストンの位置と相関関係があり、同位置によって大きく変化する傾向がある。

例えば、燃料が噴射されるときのピストンの位置が上死点側にあるときほど、気筒内周面においてピストンにより覆われる領域が増大して、ピストン頂面と燃料噴射弁の噴射孔とが近接するようになる。そのために、気筒内周面に対する燃料付着量が少なくなるが、その分だけピストン頂面に対する燃料付着量が多くなる。

一方、燃料が噴射されるときのピストンの位置が下死点側にあるときほど、気筒内周面においてピストンにより覆われる領域が減少して、ピストン頂面と燃料噴射弁の噴射孔とが離隔するようになる。そのために、ピストン頂面に対する燃料付着量が少なくなるが、その分だけ気筒内周面に対する燃料付着量が多くなる。

本願発明者は、前記のような燃料噴射時期とオイル希釈率との相関をとることによって、所定の燃料噴射時期より遅角側においてオイル希釈が急増する傾向となることを知見し、前記のような判定形態を特定するに至ったのである。

好ましくは、前記オイル供給手段は、シリンダブロックに設けられてピストン内面や気筒内周面にオイルを噴射するオイルジェットノズルと、オイル貯留部のオイルを前記オイルジェットノズルに圧送するオイルポンプとを含むものとすることができる。また、前記対処手段は、前記オイル供給量を低減するにあたって、前記オイルポンプによる圧送油圧を低下させるものとすることができる。

この構成では、オイル供給手段と対処手段とについて、一般的に内燃機関に備える既存の構成要素を利用していることを明確にしている。これにより、本発明は、専用の部品追加が不要となる等、設備コストを抑制するうえで有利となる。

好ましくは、前記対処手段は、前記オイルジェットノズルからのオイル噴射量を零とするよう前記オイルポンプによる圧送油圧を設定する、ものとすることができる。

この構成では、オイル希釈を発生しにくくするための処理形態を特定しており、しかも、その処理形態が簡単であるから、制御が煩雑にならずに済む。

本発明によれば、内燃機関の良好な燃焼を犠牲にすることなく、オイル希釈を抑制することが可能になるとともに、ＰＭ未燃燃料等の排気性能を改善することが可能になる。これにより、内燃機関の燃焼、排気特性を良好とすることが可能になる。

以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５に本発明の一実施形態を示している。この実施形態で例示する内燃機関は、例えば筒内直接噴射式のガソリンエンジンとされている。まず、図１を参照して、この種の内燃機関の概略構成を説明する。

図１では、直列多気筒型の内燃機関１をフロント側から示している。内燃機関１のシリンダブロック２に一列（図１の紙面に直交する方向）に設けられる各気筒２ａ内には、ピストン３が上下方向に往復変位可能に収容されている。

このピストン３の往復運動は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５の回転運動に変換される。ピストン３の頂面３ａと気筒２ａの内周面とシリンダヘッド６とにより燃焼室７が区画形成されている。

この燃焼室７には、シリンダヘッド６に取り付けられる燃料噴射弁１０から燃料が直接噴射供給されるようになっている。また、燃焼室７には、シリンダヘッド６の吸気ポート６ａおよび排気ポート６ｂがそれぞれ接続されている。吸気ポート６ａに接続される吸気通路８の途中には、スロットルバルブ１１が設けられており、このスロットルバルブ１１により燃焼室７に導入される吸入空気が調量される。

吸気バルブ１２の開弁時に燃焼室７に導入された吸入空気は、燃料噴射弁１０から噴射される燃料と混合されて混合気となる。この混合気は、点火プラグ１４の点火によって爆発燃焼した後、排気バルブ１３の開弁時に燃焼室７から排気ポート６ｂに排出される。

また、燃料噴射弁１０には、デリバリパイプ１５が接続されており、このデリバリパイプ１５から燃料が所定の圧力をもって供給される。

このデリバリパイプ１５には、燃料タンク１６から燃料ポンプ１７で吸い上げられる燃料が供給される。なお、デリバリパイプ１５内の燃料圧力、つまり燃料噴射弁１０の燃料噴射圧は、例えば燃料ポンプ１７の吐出量を適宜変更することにより調節が可能である。

この内燃機関１では、ピストン３と気筒２ａとの摺接部分、コネクティングロッド４やクランクシャフト５の軸受部分などにオイルを供給することにより、摺動、転動部分のフリクションの低減や内燃機関１各部の温度調節（冷却）が行われるようになっている。

ここで、内燃機関１の潤滑系の概要について説明する。要するに、シリンダブロック２にクランクケース（図示省略）を介して取り付けられるオイル貯留部としてのオイルパン９内のオイルをオイルポンプ２０で取り出して、図示していないが、例えばメインオイルホールまたはメインギャラリーと呼ばれるシリンダブロック側給油路を介してシリンダブロック２内の被潤滑部位やクランクジャーナル等に供給するとともに、シリンダヘッド側給油路を介してシリンダヘッド６内の被潤滑部位に供給するように構成されている。

オイルパン９内のオイルは、図示省略のフィルタを介してオイルポンプ２０により吸引される。このオイルポンプ２０のオイル吐出側には、オイルパン９にオイルを戻すためのバイパス通路２１が設けられており、このバイパス通路２１には、必要に応じて開閉されるリリーフバルブ２２が設けられている。

シリンダブロック２には、オイルジェットノズル２３が設けられている。このオイルジェットノズル２３には、チェックバルブ（図示省略）が装備されている。このようなオイルジェットノズル２３の場合、例えば所定以上の油圧が印加されたときには、前記チェックバルブが開弁してオイルをピストン３の内面や気筒２ａの内周面にジェット噴射するようになっているが、所定未満の油圧が印加されたときには、前記チェックバルブが閉弁したままとなるので、オイルを噴射することができない。

前記した気筒２ａとピストン３との摺接部分等を潤滑、冷却したオイルは、ピストン３の往復運動に伴い気筒２ａの内周面からかき落とされて、最終的にオイルパン９に戻される。

このオイルパン９内に集められたオイルは、再度、上記潤滑や温調に利用されるために、上記閉ループ内で循環される。このようなオイルの循環によって、オイルが内燃機関の各部の熱により徐々に温度上昇される。

ところで、シリンダブロック２には、クランクケース内に存在するブローバイガスをシリンダヘッド６に導くためのブローバイガス連絡通路２５が設けられている。また、シリンダヘッド６には、ブローバイガスを吸気通路８に導くためのブローバイガス還流通路２６が設けられている。このブローバイガス還流通路２６には、ブローバイガスの逆流を防止するＰＣＶバルブ２７が設けられている。

こうした内燃機関１は、本発明に係る制御装置としてのＥＮＧ＿ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０により制御される。

このＥＮＧ＿ＥＣＵ４０は、少なくとも、内燃機関１における種々の制御（空燃比制御や燃料噴射制御等）を統括して実行するもので、一般的なＥＣＵと同様の構成、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラムメモリ（ＲＯＭ）、データメモリ（ＲＡＭ）、ならびに不揮発性メモリ（バックアップＲＡＭ）等を含んだ構成である。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭには符号を付していない。

ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、例えば内燃機関の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

このＥＮＧ＿ＥＣＵ４０は、図２に示すように、適宜のセンサからの入力情報に基づいて、必要な要素を制御することにより、内燃機関のいろいろな動作を管理する。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ４０の入力インタフェース（符号省略）には、例えば水温センサ５１、吸入空気量センサ５２、スロットル開度センサ５３、ならびにクランクポジションセンサ（機関回転速度センサ）５４等が接続されている。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ４０の出力インタフェース（符号省略）には、例えば燃料噴射弁１０、燃料ポンプ１７、スロットルバルブ１１のスロットルモータ１８（図２のみ記載）、点火プラグ１４のイグナイタ１９（図２のみ記載）、オイルポンプ２０、ならびにリリーフバルブ２２等が接続されている。

前記各インタフェースに接続する要素は、本発明の特徴に関連するもののみとし、本発明の特徴に直接的に関連しない要素についての記載や説明は割愛している。

次に、上述した内燃機関１の運転制御の一例について説明する。

例えば、低中負荷運転時にあっては、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（例えば「Ａ／Ｆ＝１４．５」）になるように燃料噴射量等が制御される。

また、高負荷運転時には、空燃比Ａ／Ｆが例えば出力空燃比近傍（例えば「Ａ／Ｆ＝１２」）になるように燃料噴射量等が制御される。

次に、本発明の特徴を適用した部分について説明する。

要するに、エンジンオイル中に燃料が混入するというオイル希釈を抑制するように工夫している。

そもそも、オイル希釈は、主として、気筒２ａの内周面に付着した燃料が気筒２ａの内周面に付着されるオイルと混合することによって発生する。そこで、従来例のように燃料噴射時期を制御するという観点とはまったく異なり、必要に応じてピストン３や気筒２ａの内周面の温度を通常時よりも早期に高くさせることにより、気筒２ａの内周面に付着した燃料の気化を促進させるようにしている。

そのために、必要に応じて、ピストン３や気筒２ａの内周面に対するオイルジェットノズル２３からのオイル供給を減量または停止させるようにすることにより、ピストン３や気筒２ａの内周面のオイルによる冷却作用を抑制し、それによってピストン３や気筒２ａの内周面の温度を通常冷間運転時よりも上昇させるようにする。

具体的に、図３から図５を参照して詳細に説明する。図３は、本発明に係る制御装置としてのＥＮＧ＿ＥＣＵ４０の動作を主として示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば一定周期毎にエントリーされる。

まず、ステップＳ１において、水温センサ５１からの出力を取り込み、続くステップＳ２において、現在水温Ｔｗが所定の規定値ＴｗＸ未満か否かを判定する。

この規定値ＴｗＸは、冷間運転、つまり内燃機関１の冷間時の運転が終了することを示す基準温度に設定される。というのは、図４に示すように、オイル希釈が内燃機関１の冷間時つまり水温Ｔｗが低いほど発生しやすいので、その点を考慮し、前記のステップＳ２では、現在、冷間運転を行っているか否か、言い換えればオイル希釈が発生しやすい状況であるか否かを調べるようにしているのである。

ここで、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ以上であると、冷間運転が終了した温間運転中であるので、前記のステップＳ２で否定判定して、このフローチャートを抜ける。しかし、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ未満であると、冷間運転中であるので、前記のステップＳ２で肯定判定して、続くステップＳ３に移行する。

このステップＳ３では、オイルジェットノズル２３からのオイル噴射量を低減させる油量低減処理を実行する。

この油量低減処理では、要するに、オイルポンプ２０による圧送油圧を制御するようにしている。つまり、オイルポンプ２０による圧送油圧を低下させると、オイルジェットノズル２３からのオイル噴射量が低減されることになる。

この実施形態では、オイルジェットノズル２３にチェックバルブ（図示省略）を装備しているから、オイルポンプ２０による圧送油圧をチェックバルブの開弁圧力よりも低くした場合には、オイルジェットノズル２３からのオイル噴射量は零になる。

このようにして、オイルポンプ２０による圧送油圧を低くしてオイルジェットノズル２３からのオイル噴射量を低減させると、図５（ａ）に示すように、ピストン３および気筒２ａの内周面の温度が、一般的な冷間運転時に比べて早期に上昇しやすくなるので、一般的な冷間運転中に比べて、ピストン３および気筒２ａの内周面に付着される燃料の気化が促進されることになり、図５（ｂ）に示すように、オイル希釈の進行を抑制することが可能になる。

続くステップＳ４においては、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ以上になったか否かを判定する。ここでは、冷間運転が終わったか否か、換言すればオイル希釈が発生しにくい状況であるか否かを調べるようにしているのである。

ここで、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ未満であれば、まだ冷間運転が終了していないので、前記のステップＳ４で否定判定して、このフローチャートを抜ける。しかし、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ以上になった場合には、冷間運転が終了して温間運転に移行するので、前記のステップＳ４で肯定判定して、続くステップＳ５に移行する。

このステップＳ５では、前記ステップＳ３による油量低減処理を終了し、このフローチャートを抜ける。

公知であるが、温間運転中は、内燃機関１の各部の温度が十分に上昇していて、燃焼室７に供給される燃料の霧化が促進されるようになるため、燃料噴射弁１０から噴射された燃料がピストン３の頂面３ａや気筒２ａの内周面に付着しにくくなるうえ、当該付着燃料の気化が促進されるようになるから、オイル希釈が抑制されることになる。しかも、温間運転中は、オイル中に混合している燃料が循環過程において蒸発しやすくなって、オイル希釈度合が徐々に減少する。このような理由から、温間運転中は、前記したような油量低減処理を行う必要がないのである。

なお、上記説明において、ＥＮＧ＿ＥＣＵ４０により実行する各ステップが、請求項に記載の各手段に相当する。

以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、オイル希釈が進行しやすい冷間運転を行う期間において、オイルポンプ２０による圧送油圧を低下させてオイルジェットノズル２３からのオイル噴射量を低減させるといった油量低減処理を実行するように工夫している。

これにより、冷間運転中において燃料噴射弁１０から燃焼室７に噴射された燃料がピストン３の頂面３ａや気筒２ａの内周面にそれぞれ適宜量付着するものの、油量低減処理によってピストン３や気筒２ａの温度上昇を促進させるようにして、ピストン３の頂面３ａや気筒２ａの内周面に付着した燃料の気化を促進させることができるから、オイル希釈の進行を抑制することができる。

これに伴い、この実施形態では、従来例のように、ライナウェットを低減してピストンウェットを増大させるような燃料噴射制御を行う必要がなくなる。言い換えれば、この実施形態の場合には、一般的に冷間運転に好適とされるような通常の燃料噴射制御を行えばよくなるから、燃料噴射に関わる制御プログラムそのものが従来例に比べて簡易に設計できるようになる等、イニシャルコストの低減に貢献できる。

そのうえ、この実施形態では、吸気行程噴射における燃料噴射時期について、ピストンウェットを低減させるようなタイミングで燃料噴射を行わせるように制御することが可能になり、そうすることによって、内燃機関の燃焼状態を良好にできるので、ピストン３の頂面３ａに付着する燃料に起因するＰＭ未燃燃料や黒煙等の発生を低減できる等、排気性状の悪化を改善できる。

したがって、この実施形態によれば、オイル希釈の抑制と排気性状の悪化改善とを高いレベルで両立することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。

（１）上記実施形態では、本発明の適用対象となる内燃機関として、筒内直接噴射式のガソリンエンジンを例に挙げているが、ディーゼルエンジン、フレキシブル・フューエル・ヴィークル（Flexible Fuel Vehicle）にも本発明を適用できる。また、筒内直接噴射とポート噴射とを併用したタイプや、ポート噴射式のみとしたタイプにも本発明を適用することができる。

（２）上記実施形態では、オイルポンプ２０の圧送油圧を制御することによりオイルジェットノズル２３からのオイル噴射量を制御するようにした例を挙げている。しかし、本発明は、それに限定されることなく、例えばリリーフバルブ２２の開度を制御することによりオイルポンプ２０により吐出されたオイルをバイパス通路２１からオイルパン９へ戻すようにして、オイルジェットノズル２３に対するオイル供給量を制限するようにすることも可能である。

（３）上記実施形態では、オイルパン９内にオイルを貯留するタイプの内燃機関１を例に挙げているが、本発明は例えばドライサンプ式の内燃機関にも適用できる。

ドライサンプ式の内燃機関の場合、オイル貯留部が内燃機関とは離隔設置され、クランク室内に戻ってくるオイルやブローバイガスをオイルポンプで取り出して前記のオイル貯留部に回収するようになっている。そのため、ドライサンプ式の内燃機関であっても、上記実施形態と同様に、油量低減処理はオイルポンプの圧送油圧を制御することにより行うことができる。

（４）上記実施形態では、オイル希釈が発生しやすい内燃機関１の運転状態について、内燃機関１の冷却水温度ＴＷに基づいて推定するようにした例を挙げている。

しかし、本発明では、オイル希釈が発生しやすい内燃機関１の運転状態について、内燃機関１のオイル温度等に基づいて推定することも可能であり、また、内燃機関１の冷却水温度ＴＷとオイル温度とを参照して推定することも可能であり、さらに、内燃機関１の冷却水温度ＴＷと燃料噴射時期とを参照して推定することも可能である。

参考までに、オイル希釈が発生しやすい内燃機関１の運転状態の推定を、内燃機関１の冷却水温度ＴＷと燃料噴射時期とを参照して行う場合について、図６および図７を参照して説明する。

そもそも、図７に示すように、燃料が噴射されるときにピストン３が上死点側にあるときほど、気筒２ａの内周面においてピストン３により覆われる領域が増大して、ピストン３の頂面３ａと燃料噴射弁１０の噴射孔とが近接するようになる。そのために、気筒２ａの内周面に対する燃料付着量が少なくなるが、その分だけピストン３の頂面３ａに対する燃料付着量が多くなる。この場合には、オイル希釈が減少して、排気性状が悪化する傾向となる。

その一方で、燃料が噴射されるときにピストン３が下死点側にあるときほど、気筒２ａの内周面においてピストン３により覆われる領域が減少して、ピストン３の頂面３ａと燃料噴射弁１０の噴射孔とが離隔するようになる。そのために、ピストン３の頂面３ａに対する燃料付着量が少なくなるが、その分だけ気筒２ａの内周面に対する燃料付着量が多くなる。この場合には、オイル希釈が増大して、排気性状の悪化が低減される傾向となる。

このように、燃料噴射時期とオイル希釈率との相関関係を調べることによって、所定の燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄより遅角側においてオイル希釈が急増する傾向となることが判る。この知見に基づいて、オイル希釈が発生しやすい内燃機関１の運転状態を推定するようにしているのである。この燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄを、オイル希釈が急増するときの基準燃料噴射時期と設定している。

但し、前記の基準燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄは、内燃機関１の回転数や負荷により変化するので、予め基準燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄと内燃機関１の回転数や負荷との相関関係を調べてマップ化しておき、このマップを参照して、基準燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄを認識するように設定するのが好ましい。

具体的に、図６のフローチャートに示すように、まず、ステップＳ１１において、水温センサ５１からの出力を取り込み、続くステップＳ１２において、現在水温Ｔｗが所定の規定値ＴｗＸ未満か否かを判定する。

この規定値ＴｗＸは、冷間運転、つまり内燃機関１の冷間時の運転が終了することを示す基準温度に設定される。というのは、図４に示すように、オイル希釈が内燃機関１の冷間時つまり冷却水温度が低いほど発生しやすいので、その点を考慮し、前記のステップＳ１２では、現在、冷間運転を行っているか否か、言い換えればオイル希釈が発生しやすい状況であるか否かを調べるようにしているのである。

ここで、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ以上であると、冷間運転が終了した温間運転中であるので、前記のステップＳ１２で否定判定して、このフローチャートを抜ける。しかし、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ未満であると、冷間運転中であるので、前記のステップＳ１２で肯定判定して、続くステップＳ１３に移行する。

このステップＳ１３では、現在の燃料噴射時期が基準燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄより進角側であるか否かを調べる。

ここで、現在の燃料噴射時期が基準燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄより進角側であると、ライナウェットが低下していてオイル希釈率が低い傾向になっているので、前記のステップＳ１３で否定判定して、このフローチャートを抜ける。しかし、現在の燃料噴射時期が基準燃料噴射時期ＡＩＮＪｏｄより遅角側であると、ライナウェットが増大していてオイル希釈率が高い傾向になっているので、前記のステップＳ１３で肯定判定して、続くステップＳ１４に移行する。

このステップＳ１４では、オイルジェットノズル２３からのオイル噴射量を低減させる油量低減処理を実行する。

この油量低減処理では、要するに、オイルポンプ２０による圧送油圧を制御するようにしている。つまり、オイルポンプ２０による圧送油圧を低下させると、オイルジェットノズル２３からのオイル噴射量が低減されることになる。

この実施形態では、オイルジェットノズル２３にチェックバルブ（図示省略）を装備しているから、オイルポンプ２０による圧送油圧をチェックバルブの開弁圧力よりも低くした場合には、オイルジェットノズル２３からのオイル噴射量は零になる。したがって、ここでの油量低減処理では、油量を零にする場合も含まれる。

このようにして、オイルポンプ２０による圧送油圧を低くしてオイルジェットノズル２３からのオイル噴射量を低減させると、図５（ａ）に示すように、ピストン３および気筒２ａの内周面の温度が、一般的な冷間運転時に比べて早期に上昇しやすくなるので、一般的な冷間運転中に比べて、ピストン３および気筒２ａの内周面に付着される燃料の気化が促進されることになり、図５（ｂ）に示すように、オイル希釈の進行を抑制することが可能になる。

続くステップＳ１５においては、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ以上になったか否かを判定する。ここでは、冷間運転が終わったか否か、換言すればオイル希釈が発生しにくい状況であるか否かを調べるようにしているのである。

ここで、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ未満であれば、まだ冷間運転が終了していないので、前記のステップＳ１５で否定判定して、このフローチャートを抜ける。しかし、現在水温Ｔｗが規定値ＴｗＸ以上になった場合には、冷間運転が終了して温間運転に移行するので、前記のステップＳ１５で肯定判定して、続くステップＳ１６に移行する。

このステップＳ１６では、前記ステップＳ１４による油量低減処理を終了し、このフローチャートを抜ける。

以上の説明から判るように、図６に示すフローチャートにおいて図３に示すフローチャートとの相違は、ステップＳ１３を追加していることである。

この実施形態の場合、オイル希釈が発生しやすい内燃機関１の運転状態を、より正確に推定することが可能になるので、オイル希釈を抑制するための対処、つまり油量低減処理を行うタイミングを最適化することが可能になる。

本発明に係る内燃機関の制御装置としてのＥＮＧ＿ＥＣＵの一実施形態で、概略構成を示す図である。 図１のＥＮＧ＿ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 図２のＥＮＧ＿ＥＣＵによる動作説明に用いるフローチャートである。 図１の内燃機関の水温とオイル希釈率との関係を示す図である。 （ａ）はオイルポンプの油圧とオイル希釈率との関係を示す図、（ｂ）はオイルポンプによる圧送油圧と気筒内周面の温度との関係を示す図である。 本発明の他実施形態で、制御装置としてのＥＮＧ＿ＥＣＵによる動作説明に用いるフローチャートである。 燃料噴射時期とオイル希釈率との関係を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ａ 気筒
３ ピストン
３ａ ピストン頂面
６ａ 吸気ポート
６ｂ 排気ポート
７ 燃焼室
８ 吸気通路
９ オイルパン
１０ 燃料噴射弁
１１ スロットルバルブ
２０ オイルポンプ
２３ オイルジェットノズル
４０ ＥＮＧ＿ＥＣＵ（制御装置）
５１ 水温センサ
５２ 吸入空気量センサ
５３ スロットル開度センサ
５４ クランクポジションセンサ

Claims (7)

1. オイル供給手段により気筒内の被潤滑部位にオイルを供給するとともに、このオイルを回収して再度前記被潤滑部位に供給するようにした内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関がオイル希釈の発生しやすい運転状態か否かを調べる判定手段と、
   前記判定手段でオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定したとき、オイル希釈の発生しにくい運転状態の場合に比べて前記オイル供給手段によるオイル供給量を低減する対処手段とを含む、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記対処手段でオイル供給量を低減した後で、前記判定手段でオイル希釈の発生しにくい運転状態になったと判定すると、前記オイル供給量を低減する処理を解除して通常処理に移行する管理手段をさらに含む、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記判定手段は、内燃機関が冷間運転中である場合にオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定し、内燃機関が温間運転中である場合にオイル希釈の発生しにくい運転状態であると判定する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記判定手段は、内燃機関の冷却水温度が規定値未満である場合にオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定し、前記条件から外れる場合にオイル希釈の発生しにくい運転状態であると判定する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記判定手段は、内燃機関の冷却水温度が規定値未満でかつ燃料噴射時期がオイル希釈の急増する基準燃料噴射時期より遅角側である場合にオイル希釈の発生しやすい運転状態であると判定し、前記条件から外れる場合にオイル希釈の発生しにくい運転状態であると判定する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記オイル供給手段は、シリンダブロックに設けられてピストン内面や気筒内周面にオイルを噴射するオイルジェットノズルと、オイル貯留部のオイルを前記オイルジェットノズルに圧送するオイルポンプとを含み、
   前記対処手段は、前記オイル供給量を低減するにあたって、前記オイルポンプによる圧送油圧を低下させるものである、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記対処手段は、前記オイルジェットノズルからのオイル噴射量を零とするよう前記オイルポンプによる圧送油圧を設定する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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