JP5024880B2

JP5024880B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP5024880B2
Application number: JP2007313928A
Authority: JP
Inventors: 俊太郎岡崎; 徳久中川; 紘晶溝口; 宏二井手; 直人加藤; 康之巽
Original assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: JP2009138571A

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：ＦｌｅｘｉｂｌｅＦｕｅｌＶｅｈｉｃｌｅ）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に記載された内燃機関の制御装置では、内燃機関のブローバイガス発生状態判定装置として、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設け、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ようにしている。また、下記特許文献２に記載された内燃機関の制御装置では、運転状態からオイル希釈燃料量の増加量を算出し、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、オイル希釈燃料量の増加量とオイル希釈燃料量の減少量とを積算してオイル希釈燃料量を算出し、オイル希釈燃料量を空燃比フィードバック補正値により補正するようにしている。

特開２００４−２３９２２７号公報特開２００４−３１６４７１号公報

ところが、内燃機関に供給する燃料として、ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料を使用する場合、このガソリンとアルコールは各性状が大きく異なることから、上述した特許文献１、２では、オイル希釈燃料量を高精度に検出することが困難となり、その結果、高精度な空燃比フィードバック制御を実行することができない。即ち、ガソリンとアルコールとの蒸発特性（沸点）が異なることから、エンジンオイルの上昇に対して、ブローバイガスに含まれるガソリン量は徐々に増加するが、ブローバイガスに含まれるアルコール量は沸点近傍で大きく増加してその後一定となる。

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燃料タンクのアルコールとガソリンの混合燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、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、前記内燃機関の運転状態に基づいてブローバイガスに含まれるアルコール量を推定するアルコール含有量推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいてブローバイガスに含まれるガソリン量を推定するガソリン含有量推定手段と、前記燃料噴射手段に供給される混合燃料におけるアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、ブローバイガスに含まれるアルコール量とブローバイガスに含まれるガソリン量と混合燃料におけるアルコール濃度に基づいてブローバイガスに含まれる混合燃料を前記燃料タンク内のアルコール濃度相当の混合燃料に換算した場合の混合燃料量を推定する混合燃料含有量推定手段と、基本燃料噴射量を前記混合燃料量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、前記内燃機関を循環するオイルの温度を検出するオイル温度検出手段と、前記内燃機関の負荷を検出する内燃機関負荷検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数検出手段を設け、前記アルコール含有量推定手段及び前記ガソリン含有量推定手段は、オイルの温度と内燃機関負荷と内燃機関回転数に基づいてブローバイガスに含まれるアルコール量及びガソリン量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、前記混合燃料含有量推定手段は、アルコール及びガソリンの空燃比を考慮して前記混合燃料量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、前記混合燃料量が予め設定された所定値以上のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を禁止するか、または、排気空燃比のフィードバック学習制御を禁止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、前記内燃機関の運転状態に基づいて希釈アルコール増加量を推定する希釈アルコール増加量推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて希釈ガソリン増加量を推定する希釈ガソリン増加量推定手段と、希釈アルコール増加量とブローバイガスに含まれるアルコール量に基づいて希釈アルコール総量を推定する希釈アルコール総量推定手段と、希釈ガソリン増加量とブローバイガスに含まれるガソリン量に基づいて希釈ガソリン総量を推定する希釈ガソリン総量推定手段と、希釈アルコール総量と希釈ガソリン総量に基づいて希釈混合燃料総量を推定する希釈混合燃料総量推定手段とを設け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、希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、オイルの温度が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可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、希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、前記混合燃料量が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可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、混合燃料におけるアルコール濃度が予め設定された所定より低いとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可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ブローバイガスに含まれるアルコール量を推定するアルコール含有量推定手段と、内燃機関の運転状態に基づいてブローバイガスに含まれるガソリン量を推定するガソリン含有量推定手段と、混合燃料におけるアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、ブローバイガスに含まれるアルコール量とブローバイガスに含まれるガソリン量と混合燃料におけるアルコール濃度に基づいてブローバイガスに含まれる混合燃料を燃料タンク内のアルコール濃度相当の混合燃料に換算した場合の混合燃料量を推定する混合燃料含有量推定手段とを設け、基本燃料噴射量を混合燃料量に応じて補正するようにしている。従って、ブローバイガスに含まれるアルコール量とガソリン量とを個別に推定し、アルコール濃度を加味して燃料タンク内のアルコール濃度相当の混合燃料に換算した場合の混合燃料量を推定しており、アルコールとガソリンの性状を考慮することで混合燃料量を高精度に推定することができ、この混合燃料量からオイル希釈燃料量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、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の内燃機関の制御装置による基本燃料噴射量の補正処理制御を表すフローチャート、図３は、ブローバイガスに含まれるアルコール量の算出処理制御を表すフローチャート、図４は、ブローバイガスに含まれるガソリン量の算出処理制御を表すフローチャート、図５は、希釈アルコール量の算出マップ、図６は、希釈ガソリン量の算出マップ、図７は、ブローバイガスに含まれるアルコール量の算出マップ、図８は、ブローバイガスに含まれるガソリン量の算出マップ、図９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である。

本実施例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、本実施例の内燃機関は、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。また、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、オイル希釈燃料量を高精度に検出することができず、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、本実施例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、内燃機関の運転状態に基づいてブローバイガスに含まれるアルコール量を推定（アルコール含有量推定手段）すると共に、ガソリン量を推定（ガソリン含有量推定手段）し、ブローバイガスに含まれるアルコール量とガソリン量と混合燃料におけるアルコール濃度に基づいてブローバイガスに含まれる混合燃料量を推定（混合燃料含有量推定手段）し、基本燃料噴射量をブローバイガスに含まれる混合燃料量に応じて補正（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（燃料噴射制御手段）するようにしている。

また、本実施例の内燃機関の制御装置にて、内燃機関を循環するオイルの温度を検出するオイル温度センサ（オイル温度検出手段）６５と、内燃機関の負荷としての吸入空気量を検出するエアフローセンサ（内燃機関負荷検出手段）５４と、内燃機関の回転数を検出するクランク角センサ（内燃機関回転数検出手段）５８を設け、ＥＣＵ５３は、オイルの温度と吸入空気量とエンジン回転数に基づいてブローバイガスに含まれるアルコール量及びガソリン量を推定する。このとき、ＥＣＵ５３は、アルコール及びガソリンの空燃比を考慮してブローバイガスに含まれる混合燃料量を推定する。なお、この場合、内燃機関の負荷は、スロットル開度、アクセル開度、燃料噴射量などを適用してもよい。

詳細に説明すると、内燃機関の運転状態に基づいて希釈アルコール増加量を推定（希釈アルコール増加量推定手段）すると共に、希釈ガソリン増加量を推定（希釈ガソリン増加量推定手段）し、希釈アルコール増加量とブローバイガスに含まれるアルコール量に基づいて希釈アルコール総量を推定（希釈アルコール総量推定手段）すると共に、希釈ガソリン増加量とブローバイガスに含まれるガソリン量に基づいて希釈ガソリン総量を推定（希釈ガソリン総量推定手段）し、希釈アルコール総量と希釈ガソリン総量に基づいて希釈混合燃料総量を推定（希釈混合燃料総量推定手段）する。

また、本実施例の内燃機関の制御装置では、ブローバイガスに含まれる混合燃料量が予め設定された所定値以上のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を禁止するか、または、排気空燃比のフィードバック学習制御を禁止する。そして、希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、オイルの温度が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。また、希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、ブローバイガスに含まれる混合燃料量が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。更に、混合燃料におけるアルコール濃度が予め設定された所定より低いとき、排気空燃比のフィードバック学習制御を許可する。

ここで、本実施例の内燃機関の制御装置による基本燃料噴射量の補正処理制御について、図２乃至図４のフローチャート、図５乃至図８の制御マップ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基本燃料噴射量の補正処理制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ＥＣＵ５３は、ブローバイガスに含まれるアルコール量Fbbaを算出する。詳細に説明すると、図３に示すように、ステップＳ２１にて、各種センサが検出したエンジンオイルの温度etho、エンジン負荷（吸入空気量）kl、エンジン回転数neをロードする。ステップＳ２２では、まず、ＥＣＵ５３は、図５に示す希釈アルコール量の算出マップ（fda_map）を用いて、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neに基づいて、希釈アルコール増加量Fdaを求める。即ち、図５に示す希釈アルコール量の算出マップは、エンジンオイルの温度ethoに対する希釈アルコール増加量Fdaの変化を表すと共に、エンジン負荷klとエンジン回転数neに応じて変動する複数の希釈アルコール増加量Fdaを表している。従って、この希釈アルコール量の算出マップに、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neを代入することで、現在の希釈アルコール増加量Fda(k)を求めることができる。

ステップＳ２３では、次に、ＥＣＵ５３は、図７に示すブローバイガスに含まれるアルコール量の算出マップ（fba_map）を用いて、前回の希釈アルコール量SFda(k-1)、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neに基づいて、ブローバイガスに含まれるアルコール量Fbbaを求める。即ち、図７に示すブローバイガスに含まれるアルコール量の算出マップは、エンジンオイルの温度ethoに対するアルコール量Fbbaの変化を表すと共に、希釈アルコール量SFdaとエンジン負荷klとエンジン回転数neに応じて変動する複数のアルコール量Fbbaを表している。従って、このブローバイガスに含まれるアルコール量の算出マップに、希釈アルコール量SFda、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neを代入することで、現在のアルコール量Fbba(k)を求めることができる。

ステップＳ２４では、続いて、ＥＣＵ５３は、前回の希釈アルコール量SFda(k-1)と、算出した現在の希釈アルコール増加量Fda(k)と、算出した現在のアルコール量Fbba(k)を加算することで、現在の希釈アルコール量SFda(k)を求めることができる。

図２に戻り、ステップＳ１２にて、ＥＣＵ５３は、ブローバイガスに含まれるガソリン量Fbbgを算出する。詳細に説明すると、図４に示すように、ステップＳ３１にて、各種センサが検出したエンジンオイルの温度etho、エンジン負荷（吸入空気量）kl、エンジン回転数neをロードする。ステップＳ３２では、まず、ＥＣＵ５３は、図６に示す希釈ガソリン量の算出マップ（fdg_map）を用いて、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neに基づいて、希釈ガソリン増加量Fdgを求める。即ち、図６に示す希釈ガソリン量の算出マップは、エンジンオイルの温度ethoに対する希釈ガソリン増加量Fdgの変化を表すと共に、エンジン負荷klとエンジン回転数neに応じて変動する複数の希釈ガソリン増加量Fdgを表している。従って、この希釈ガソリン量の算出マップに、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neを代入することで、現在の希釈ガソリン増加量Fdg(k)を求めることができる。

ステップＳ３３では、次に、ＥＣＵ５３は、図８に示すブローバイガスに含まれるガソリン量の算出マップ（fbg_map）を用いて、前回の希釈ガソリン量SFdg(k-1)、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neに基づいて、ブローバイガスに含まれるガソリン量Fbbgを求める。即ち、図８に示すブローバイガスに含まれるガソリン量の算出マップは、エンジンオイルの温度ethoに対するガソリン量Fbbgの変化を表すと共に、希釈ガソリン量SFdgとエンジン負荷klとエンジン回転数neに応じて変動する複数のガソリン量Fbbgを表している。従って、このブローバイガスに含まれるガソリン量の算出マップに、希釈ガソリン量SFdg、エンジンオイルの温度etho、エンジン負荷kl、エンジン回転数neを代入することで、現在のガソリン量Fbbg(k)を求めることができる。

ステップＳ３４では、続いて、ＥＣＵ５３は、前回の希釈ガソリン量SFdg(k-1)と、算出した現在の希釈ガソリン増加量Fdg(k)と、算出した現在のガソリン量Fbbg(k)を加算することで、現在の希釈ガソリン量SFdg(k)を求めることができる。

図２に戻り、ステップＳ１３にて、ＥＣＵ５３は、ブローバイガスに含まれる混合燃料量Fbb´を算出する。この場合、混合燃料におけるアルコール濃度Kalctとガソリン及びアルコールの空燃比を考慮し、下記数式を用いてブローバイガスに含まれる混合燃料量Fbb´を算出する。
Fbb´(k)＝{Fbbg(k)×14.6＋Fbba(k)×9}/[14.6−5.6{Kalct(k)/100}]
ここで、１４．６はガソリンの空燃比、９はアルコールの空燃比、５．６はガソリンの空燃比とアルコールの空燃比との偏差である。

そして、ステップＳ１４にて、ＥＣＵ５３は、吸入空気量やエンジン回転数などにより設定された基本燃料噴射量を、ブローバイガスに含まれる混合燃料量Fbb´(k)に応じて補正し、補正燃料噴射量を算出し、この補正燃料噴射量に基づいてインジェクタ４３を制御する。

この処理を模式的に説明すると、図９に示すように、ブローバイガスがクランクケース１５内に入ると、一部のブローバイガスに含まれるアルコールがエンジンオイルに混入して希釈アルコール増加量Fdaが発生すると共に、希釈アルコール量SFdaが増加し、ブローバイガスがブローバイガス循環通路５１に流入するとき、このブローバイガスにアルコール量Fbbaが含まれることとなる。同様に、ブローバイガスがクランクケース１５内に入ると、一部のブローバイガスに含まれるガソリンがエンジンオイルに混入して希釈ガソリン増加量Fdgが発生すると共に、希釈ガソリン量SFdgが増加し、ブローバイガスがブローバイガス循環通路５１に流入するとき、このブローバイガスにガソリン量Fbbgが含まれることとなる。

ＥＣＵ５３は、このようなブローバイガスに含まれる混合燃料量Fbb´の算出制御、並びに、このブローバイガスに含まれる混合燃料量Fbb´(k)に応じた燃料噴射量の補正制御を実行するのに同期して、パージ弁５２の開閉制御と空燃比フィードバック制御を同時に実行している。

即ち、図１に示すように、ＥＣＵ５３は、ブローバイガスに含まれる混合燃料量Fbb´が予め設定された所定値以上のとき、パージ弁５２を閉じることで、吸気管３１へのブローバイガスの排出を禁止するか、または、空燃比フィードバック制御を禁止する。混合燃料量Fbb´が所定値以上の場合、インジェクタ４３により噴射する燃料噴射量が減量補正され、吸気管３１へのブローバイガスの排出を実行するときには、インジェクタ４３により噴射する燃料噴射量が更に減量補正される。インジェクタ４３は、一般に、最小噴射量が設定されており、これより少ない燃料噴射量を高精度に制御することが困難であり、その結果、目標空燃比に制御することができなくなる。また、混合燃料量Fbb´が所定値以上の場合、混合燃料量Fbb´の推定精度上、空燃比の学習制御に悪影響を及ぼす可能性がある。従って、ブローバイガスに含まれる混合燃料量Fbb´が所定値以上のときは、ブローバイガスの還元を禁止するか、または、空燃比フィードバック制御を禁止することで、高精度な空燃比制御が可能となる。なお、この場合、混合燃料におけるアルコール濃度が高いほど、ブローバイガスのパージを禁止する混合燃料量Fbb´を低く設定するようにしてもよい。

また、ＥＣＵ５３は、希釈ガソリン量SFdgまたは希釈アルコール量SFdaが予め設定された所定値以上で、且つ、エンジンオイルの温度ethoが予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。混合燃料量Fbb´が増大すると、ブローバイガスのパージが禁止されることから、パージ機会を十分に確保する。

また、ＥＣＵ５３は、希釈ガソリン量SFdgまたは希釈アルコール量SFdaが予め設定された所定値以上で、且つ、混合燃料量Fbb´が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。ここでも、混合燃料量Fbb´が増大すると、ブローバイガスのパージが禁止されることから、パージ機会を十分に確保する。

更に、ＥＣＵ５３は、混合燃料におけるアルコール濃度Kalctが予め設定された所定値以上のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。アルコール濃度Kalctが高いと、希釈ガソリン量SFdgまたは希釈アルコール量SFdaが今後も増加することから、パージ機会を十分に確保する。

このように本実施例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ブローバイガスに含まれるアルコール量を推定するアルコール含有量推定手段と、内燃機関の運転状態に基づいてブローバイガスに含まれるガソリン量を推定するガソリン含有量推定手段と、混合燃料におけるアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、ブローバイガスに含まれるアルコール量とブローバイガスに含まれるガソリン量と混合燃料におけるアルコール濃度に基づいてブローバイガスに含まれる混合燃料量を推定する混合燃料含有量推定手段とを設け、基本燃料噴射量をブローバイガスに含まれる混合燃料量に応じて補正するようにしている。

従って、ブローバイガスに含まれるアルコール量とガソリン量とを個別に推定し、アルコール濃度を加味してブローバイガスに含まれる混合燃料量を推定しており、アルコールとガソリンの性状を考慮することで、ブローバイガスに含まれる混合燃料量を高精度に推定することができ、このブローバイガスに含まれる混合燃料量からオイル希釈燃料量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ことができる。

また、本実施例の内燃機関の制御装置では、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度センサ６５と、吸入空気量（内燃機関負荷）を検出するエアフローセンサ５４と、エンジン回転数を検出するクランク角センサ５８を設け、ＥＣＵ５３は、オイルの温度と吸入空気量とエンジン回転数に基づいてブローバイガスに含まれるアルコール量及びガソリン量を推定している。従って、ブローバイガスに含まれるアルコール量及びガソリン量を高精度に推定することができる。

また、本実施例の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ５３は、アルコール及びガソリンの空燃比を考慮してブローバイガスに含まれる混合燃料量を推定している。従って、アルコール及びガソリンの燃料性状を考慮することで、ブローバイガスに含まれる混合燃料量を高精度に推定することができる。

また、本実施例の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ５３は、ブローバイガスに含まれる混合燃料量が予め設定された所定値以上のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を禁止するか、または、排気空燃比のフィードバック学習制御を禁止している。従って、インジェクタ４３による燃料噴射量の減量を抑制することで、空燃比制御を高精度に実行することができる。また、混合燃料量が大きくなると、空燃比の学習制御に悪影響を及ぼす可能性があり、フィードバック学習制御を禁止することで、高精度な空燃比制御が可能となる。

また、本実施例の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ５３は、希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、オイルの温度が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。また、ＥＣＵ５３は、希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、ブローバイガスに含まれる混合燃料量が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。また、ＥＣＵ５３は、混合燃料におけるアルコール濃度が予め設定された所定より低いとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可する。従って、ブローバイガスに含まれる混合燃料量が増大すると、ブローバイガスのパージが禁止されることから、パージ機会を十分に確保することで、燃料のオイル希釈を抑制することができる。

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。

本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。本実施例の内燃機関の制御装置による基本燃料噴射量の補正処理制御を表すフローチャートである。ブローバイガスに含まれるアルコール量の算出処理制御を表すフローチャートである。ブローバイガスに含まれるガソリン量の算出処理制御を表すフローチャートである。希釈アルコール量の算出マップである。希釈ガソリン量の算出マップである。ブローバイガスに含まれるアルコール量の算出マップである。ブローバイガスに含まれるガソリン量の算出マップである。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。

符号の説明

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、アルコール含有量推定手段、ガソリン含有量推定手段、混合燃料含有量推定手段、燃料噴射量補正手段、燃料噴射制御手段、希釈アルコール増加量推定手段、希釈ガソリン増加量推定手段、希釈アルコール総量推定手段、希釈ガソリン総量推定手段、希釈混合燃料総量推定手段）
５４エアフローセンサ（内燃機関負荷検出手段）
５８クランク角センサ（内燃機関回転数検出手段）
６０水温センサ
６４濃度センサ（アルコール濃度検出手段）
６５オイル温度センサ（オイル温度検出手段）

Claims

内燃機関の燃焼室または吸気ポートに燃料タンクのアルコールとガソリンの混合燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、
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、
前記内燃機関の運転状態に基づいてブローバイガスに含まれるアルコール量を推定するアルコール含有量推定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいてブローバイガスに含まれるガソリン量を推定するガソリン含有量推定手段と、
前記燃料噴射手段に供給される混合燃料におけるアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
ブローバイガスに含まれるアルコール量とブローバイガスに含まれるガソリン量と混合燃料におけるアルコール濃度に基づいてブローバイガスに含まれる混合燃料を前記燃料タンク内のアルコール濃度相当の混合燃料に換算した場合の混合燃料量を推定する混合燃料含有量推定手段と、
基本燃料噴射量を前記混合燃料量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。
前記内燃機関を循環するオイルの温度を検出するオイル温度検出手段と、前記内燃機関の負荷を検出する内燃機関負荷検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数検出手段を設け、前記アルコール含有量推定手段及び前記ガソリン含有量推定手段は、オイルの温度と内燃機関負荷と内燃機関回転数に基づいてブローバイガスに含まれるアルコール量及びガソリン量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。
前記混合燃料含有量推定手段は、アルコール及びガソリンの空燃比を考慮して前記混合燃料量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。
前記混合燃料量が予め設定された所定値以上のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を禁止するか、または、排気空燃比のフィードバック学習制御を禁止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。
前記内燃機関の運転状態に基づいて希釈アルコール増加量を推定する希釈アルコール増加量推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて希釈ガソリン増加量を推定する希釈ガソリン増加量推定手段と、希釈アルコール増加量とブローバイガスに含まれるアルコール量に基づいて希釈アルコール総量を推定する希釈アルコール総量推定手段と、希釈ガソリン増加量とブローバイガスに含まれるガソリン量に基づいて希釈ガソリン総量を推定する希釈ガソリン総量推定手段と、希釈アルコール総量と希釈ガソリン総量に基づいて希釈混合燃料総量を推定する希釈混合燃料総量推定手段とを設け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。
希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、オイルの温度が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
希釈混合燃料総量が予め設定された所定値以上で、且つ、前記混合燃料量が予め設定された所定値以下のとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
混合燃料におけるアルコール濃度が予め設定された所定より低いとき、吸気系へのブローバイガスの排出を許可することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。