オイル希釈燃料推定装置
【課題】本発明は、オイル希釈燃料推定装置に関し、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を使用する場合であっても、オイルを希釈する燃料の量を正確に把握可能なオイル希釈燃料推定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ＥＣＵ７０は、オイル希釈の基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを算定する（ステップ１１０）。続いて、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、エンジン１０の運転状態に応じて補正するための各種補正係数を求める。（ステップ１１０）。続いて、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、アルコール混合燃料による蒸発特性の変化に応じて補正するための各種補正係数を求める（ステップ１２０）。ステップ１１０，１２０で求めた補正係数をステップ１１０で算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに積算してオイル希釈量ＯＤを推定する（ステップ１３０）。
【解決手段】ＥＣＵ７０は、オイル希釈の基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを算定する（ステップ１１０）。続いて、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、エンジン１０の運転状態に応じて補正するための各種補正係数を求める。（ステップ１１０）。続いて、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、アルコール混合燃料による蒸発特性の変化に応じて補正するための各種補正係数を求める（ステップ１２０）。ステップ１１０，１２０で求めた補正係数をステップ１１０で算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに積算してオイル希釈量ＯＤを推定する（ステップ１３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オイル希釈燃料推定装置に関し、より詳細には、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を使用可能な内燃機関に適用されるオイル希釈燃料推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、インジェクタから噴射された後にピストンとシリンダとの間から漏れ出してオイルを希釈するガソリン量を推定するオイル希釈燃料推定装置が開示されている。この推定装置においては、機関運転状態に基づいて、このガソリン量の変化に関する補正を行っている。具体的には、シリンダ壁温、機関回転数及び機関負荷からガソリンの増加量を算出し、その一方で、オイル温度及び機関回転数からガソリンの減少量を算出し、これらを加算することで求めた変化量を、前回値に加える補正をしている。これにより、オイルを希釈するガソリン量を、エンジン運転状態に関らず把握することができる。
【０００３】
また、上記特許文献１には、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を使用可能な内燃機関、いわゆるフレキシブルフューエルビーグル（ＦＦＶ）にこの推定装置を適用した技術も開示されている。具体的には、上記変化量や、上記変化量を前回値に加算して求めたガソリン量が目標値よりも小さい場合、燃料中のアルコール濃度を推定している。このように、一定条件が満たされた場合にアルコール濃度を推定することで、例えばオイルから蒸発するガソリンの影響が小さい状況でアルコール濃度を推定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７９５３号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６０５７号公報
【特許文献３】特開２００９−１９１８０５号公報
【特許文献４】特開２００９−２７５６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アルコールは、ガソリン同様オイルに溶解する。そのため、アルコール混合燃料を用いた内燃機関に適用する場合には、ガソリンのみならずアルコールの溶解によるオイル希釈を考慮する必要がある。この点、上記特許文献１においては、何ら考慮されていない。そのため、オイル希釈量の推定に大きな誤差を生じることになるので、例えばオイルから蒸発した燃料が吸気内に吸入された場合には、目標空燃比に対して空燃比が大きくズレることになる。従って、ドライバビリティや排気エミッションの悪化に繋がるおそれがあった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を使用する場合であっても、オイルを希釈する燃料の量を正確に把握可能なオイル希釈燃料推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、オイル希釈燃料推定装置であって、
アルコールをガソリンに混合した混合燃料を気筒内に噴射可能なインジェクタと、
前記インジェクタから噴射された後にピストンとシリンダとの間から漏れ出してオイルを希釈する前記混合燃料の基本希釈量を、前記インジェクタからの噴霧貫徹力に基づいて算出する手段と、
機関温度、機関回転数及び機関負荷から、噴霧状態にある前記混合燃料の前記オイルへの溶け込みに関連した溶け込み特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル温度及び機関回転数から、オイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発に関連した蒸発特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
噴霧状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関する共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル希釈状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関するオイル内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
オイル温度及びクランクケース圧から、クランクケース内においてオイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発量に関連したケース内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
補正後の前記基本希釈量を、次回時における前記基本希釈量に加算する手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、オイルを希釈する混合燃料の基本希釈量をインジェクタからの噴霧貫徹力に基づいて算出し、この基本希釈量を、溶け込み特性値、蒸発特性値、共沸特性値及びオイル内共沸特性値を用いて補正することができる。溶け込み特性値はオイルへ溶け込む混合燃料の量に関するパラメータであり、蒸発特性値はオイルから蒸発する混合燃料の量に関するパラメータである。従って、溶け込み特性値及び蒸発特性値を用いて基本希釈量を補正することにより、機関運転状態に関らずオイル希釈量を推定できる。また、共沸特性値は、共沸現象により蒸発特性が変化する噴霧状態の混合燃料の量に関するパラメータであり、オイル内共沸特性値は、共沸現象により蒸発特性が変化するオイル希釈状態の混合燃料の量に関するパラメータである。従って、共沸特性値及びオイル内共沸特性値を用いて基本希釈量を補正することにより、アルコールの混合による感度係数を加味できる。従って、アルコール混合燃料を使用する場合であっても、オイル希釈量を正確に把握できる。
【００１１】
オイル希釈状態にある混合燃料は、クランクケース内において蒸発する。そのため、その蒸発性は、オイル温度のみならずクランクケース内の圧力によっても影響を受ける。第２の発明によれば、上記基本希釈量を、オイル温度及びクランクケース圧から算出したケース内共沸特性値を用いて補正することができる。従って、第１の発明の共沸特性値によって上記基本希釈量を過度に補正し過ぎることを抑制できるのでオイル希釈量を高精度に把握できる。
【００１２】
第３の発明によれば、補正後の前記基本希釈量を次回時における前記基本希釈量に加算することができる。従って、オイル内に蓄積していくオイル希釈量の高精度な把握を継続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。
【図２】二成分混合溶液における圧力と温度との関係を表した図である。
【図３】実施の形態において、オイル希釈量ＯＤを算出するためにＥＣＵ７０が実行する具体的な算出ルーチンを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０は、ガソリンで運転可能であるとともに、ガソリンにアルコール（例えば、エタノール）を混合したアルコール混合燃料によっても運転可能になっている。エンジン１０は直列四気筒型エンジンであるが、エンジン１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。
【００１５】
エンジン１０は、内部にピストン１２を有するシリンダブロック１４を備えている。ピストン１２は、クランク機構を介してクランク軸１６と接続されている。クランク軸１６は、シリンダブロック１４の一部をなすクランクケース１８の内部に設けられている。クランク軸１６の近傍には、クランク角センサ２０が設けられている。クランク角センサ２０は、クランク軸１６の回転角度（クランク角）を検出するように構成されている。また、シリンダブロック１４には、エンジン１０の冷却水温Ｔｗを検出する冷却水温センサ２２が設けられている。
【００１６】
クランクケース１８の底部には、オイル２４を貯留するオイルパン２６が設けられている。オイルパン２６には、オイル２４のオイル温度ＴＯＩＬを検出するオイル温度センサ２８が設けられている。また、クランクケース１８には、クランクケース１８内の圧力ＰＣＣを検出するための圧力センサ３０が設けられている。
【００１７】
シリンダブロック１４の上部にはシリンダヘッド３２が組み付けられている。シリンダヘッド３２は、シリンダヘッドカバー３４により覆われている。ピストン１２上面からシリンダヘッド３２までの空間は燃焼室３６を形成している。シリンダヘッド３２には、燃焼室３６内に直接、燃料を噴射するインジェクタ３８が設けられている。また、シリンダヘッド３２には、燃焼室３６内の混合気に点火する点火プラグ４０が設けられている。また、シリンダヘッド３２は、燃焼室３６と連通する吸気通路４２及び排気通路４４を備えている。
【００１８】
吸気通路４２の途中にはサージタンク４６が設けられている。サージタンク４６の上流にはスロットルバルブ４８が設けられている。スロットルバルブ４８は、スロットルモータ５０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ４８は、アクセル開度センサ５２により検出されるアクセル開度ＡＡに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ４８の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ５４が設けられている。スロットルバルブ４８の上流には、エアフロメータ５６が設けられている。エアフロメータ５６は吸入空気量Ｇａを検出するように構成されている。一方、排気通路４４の途中には、排気ガスを浄化する触媒５８が設けられている。触媒５８の上流には、排気空燃比を検出するＯ２センサ６０が設けられている。
【００１９】
また、本実施形態のシステムは、ブローバイガスを還元するブローバイガス還元機構を有している。ブローバイガスとは、ピストン１２とシリンダ壁面との隙間を通って、すなわち、ピストンリングの背面を通ってクランクケース１８内に流れ込むガスである。ブローバイガスは、未燃燃料やオイルミストを含むガスである。このブローバイガス還元機構は、ブローバイガス通路６２を備えている。ブローバイガス通路６２は、シリンダヘッドカバー３４の内部とクランクケース１８の内部とを連通するように形成されている。
【００２０】
シリンダヘッドカバー３４には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ６４が設けられている。ＰＣＶバルブ６４は、負荷ＫＬが高いほど、ＥＣＵ７０により大きな開度にされる流量制御弁である。ＰＣＶバルブ６４には、ＰＣＶ通路６６の一端が接続されている。ＰＣＶ通路６６の他端は、サージタンク４６よりも下流の吸気通路４２と連通している。また、シリンダヘッドカバー３４には、ＰＣＶ通路６６とは独立した通路６８の一端が接続されている。通路６８の他端は、スロットルバルブ４８よりも上流の吸気通路４２と連通している。
【００２１】
負荷ＫＬが低い場合には、スロットルバルブ４８よりも下流の吸入負圧が大きくなるので、ブローバイガスは、通路６８を経由してクランクケース１８に流入した吸入空気と共に、ＰＣＶバルブ６４、ＰＣＶ通路６６を経由して燃焼室３６に流入する。一方、負荷ＫＬが高い場合には、スロットルバルブ４８の上流も下流も同程度の吸入負圧となる。この負圧は、負荷ＫＬが低い場合に比べて低いものの、ブローバイガスの発生が増えてエンジン１０内（クランクケース１８内）の圧力が高まるため、ブローバイガスはＰＣＶ通路６６、通路６８の双方から吸い出されて燃焼室３６に流入する。
【００２２】
また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)７０を備えている。ＥＣＵ７０の入力側には、上述したクランク角センサ２０、冷却水温センサ２２、オイル温度センサ２８、圧力センサ３０、アクセル開度センサ５２、スロットル開度センサ５４、エアフロメータ５６、Ｏ２センサ６０その他車両やエンジン１０の制御に必要な各種のセンサが接続されている。
【００２３】
一方、ＥＣＵ７０の出力側には、インジェクタ３８、点火プラグ４０、スロットルバルブ４８、ＰＣＶバルブ６４等を含む各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ７０は、上述した各種のセンサによりエンジン１０の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、エンジン１０の運転制御を行う。
【００２４】
［空燃比フィードバック制御］
ＥＣＵ７０によるエンジン１０の運転制御の一つに、Ｏ２センサ６０の出力に基づく空燃比フィードバック制御がある。空燃比フィードバック制御においては、ＥＣＵ７０は、エアフロメータ５６やクランク角センサ２０の出力に基づいて１回転当たりの吸入空気量を検出する。また、ＥＣＵ７０は、その吸入空気量に対する目標空燃比を実現する燃料噴射量を、基本燃料噴射量として算出する。
【００２５】
また、ＥＣＵ７０は、この基本燃料噴射量を補正するための補正係数として、空燃比フィードバック係数ＫＦＢを算出する。空燃比フィードバック係数ＫＦＢは、Ｏ２センサ６０によって燃料リッチな排気空燃比が検出されている間は減少方向に更新され、燃料リーンな排気空燃比が検出されている間は増加方向に更新される。従って、排気空燃比が燃料リッチである間は、燃料噴射量を徐々に減少させることができ、排気空燃比が燃料リーンである間は、燃料噴射量を徐々に増加させることができる。このように、ＥＣＵ７０が空燃比フィードバック制御を実行することで、排気空燃比を目標空燃比近傍に維持できる。
【００２６】
［実施の形態の特徴］
燃料は、燃焼室３６内での気化促進を目的として噴霧状態でインジェクタ３８から噴射される。しかしながら、噴霧状態の燃料がシリンダ壁面に付着した場合には、気化しにくくなる。また、付着した燃料が、ピストンリングを介してクランクケース１８側に移動した場合には、オイル希釈の発生原因となる。
【００２７】
オイル希釈が生じた場合には、燃焼室３６内で実際に燃焼する燃料量が少なくなるので、排気空燃比が目標空燃比に比べて燃料リーン側に大きくズレてしまう。その一方で、オイルを希釈する燃料がオイルから蒸発し、ブローバイガスと共に燃焼室３６内に流入した場合には、燃焼室３６内で実際に燃焼する燃料量が多くなるので、排気空燃比が目標空燃比よりも燃料リッチ側に大きくズレてしまう。このように、オイル希釈が生じると空燃比ズレが生じてしまう。
【００２８】
ところで、燃料にアルコール混合燃料を用いた場合には、ガソリンとアルコールの共沸現象によって燃料の蒸発特性が変化する。図２は、二成分混合溶液における圧力と温度との関係を表した図である。図２に示すように、飽和蒸気圧の異なる二成分を混合した溶液においては、一定の幅を有する２相領域が形成される。この２相領域においては、各成分の気液両相が存在し、それらの割合が圧力と温度とで規定されることになる。
【００２９】
図２に示す２相領域が形成されることで、高沸点成分の飽和蒸気圧曲線が高圧・低温側にシフトするので、高沸点成分は相対的に低沸点化する。従って、二成分混合溶液においては、高沸点成分が蒸発し易くなる。ここで、アルコール混合燃料は二成分混合溶液を形成するので、燃料中のアルコールは、ガソリンの低沸点成分の影響を受けて沸点以下でも蒸発することになる。従って、噴霧状態の燃料のシリンダ壁面への付着量が変化する。
【００３０】
また、燃料にアルコール混合燃料を用いた場合、オイル中に溶け込んだガソリンとアルコールの共沸現象によって燃料の蒸発特性が変化する。そのため、噴霧状態の燃料のシリンダ壁面への付着量が変化するのと同様に、オイル希釈状態の燃料の蒸発量も変化する。
【００３１】
これらのことから、燃料にアルコール混合燃料を用いた場合には、単一燃料を用いた場合とは異なった空燃比ズレが生じる可能性がある。そこで、本実施の形態においては、以下の方法により、燃料の蒸発特性の変化を加味した上で、燃料のオイル希釈量ＯＤを算出している。
【００３２】
図３は、本実施の形態において、オイル希釈量ＯＤを算出するためにＥＣＵ７０が実行する具体的な算出ルーチンを示した図である。この算出ルーチンは、インジェクタ３８からの燃料噴射タイミング毎に実行されるものとする。
【００３３】
図３に示す算出ルーチンによれば、先ず、ＥＣＵ７０は、空燃比フィードバック係数ＫＦＢを読み込む（ステップ１００）。上述したように、ＥＣＵ７０は、空燃比フィードバック制御において、Ｏ２センサ６０の出力信号を基に空燃比フィードバック係数ＫＦＢを算出している。ここで、ガソリンの理論空燃比は１４．７付近であるのに対し、エタノールの理論空燃比は９．０付近であるように、ガソリンとアルコールとは理論空燃比が異なる。そのため、アルコール混合燃料をインジェクタ３８から噴射した場合、Ｏ２センサ６０で検出される実空燃比は、単一燃料を噴射した場合の目標空燃比よりも燃料リッチ側ないしは燃料リーン側にズレることになる。
【００３４】
本実施の形態では、ガソリンの理論空燃比を目標空燃比の初期値に設定している。そのため、Ｏ２センサ６０で検出される実空燃比は、この目標空燃比の初期値よりもアルコールの濃度分だけ燃料リッチ側ないしは燃料リーン側にズレることになる。ＥＣＵ７０は、この空燃比ズレとアルコール濃度範囲との関係を示した濃度マップを別途記憶している。そのため、本ステップの処理を実行することにより、ＥＣＵ７０は、アルコールの濃度範囲を絞り込むことができる。
【００３５】
本ステップにおいてＥＣＵ７０が読み込む空燃比フィードバック係数ＫＦＢは、このようにして絞り込んだアルコールの濃度範囲が考慮されたものである。例えばエタノールはガソリンよりもエネルギー密度が低いのでので、目標空燃比近傍とするためには、燃料中のエタノール濃度が高いほど燃料噴射量を多くする必要がある。そのため、空燃比フィードバック係数ＫＦＢは、燃料中のエタノール濃度が高いほど大きくなるように算出される。
【００３６】
続いて、ＥＣＵ７０は、オイル希釈の基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを算定する（ステップ１１０）。具体的に、ＥＣＵ７０は、基本燃料噴射量ＦＡＢＡＳＥに空燃比フィードバック係数ＫＦＢを積算すること燃料噴射量ＦＡを算出し、算出した燃料噴射量ＦＡを、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥと燃料噴射量ＦＡとの関係を示した基本希釈量マップに適用することで基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを求める。ここで、基本希釈量マップは、噴霧ペネトレーション（貫徹力）係数ＫＰＥＮを燃料噴射量ＦＡに積算することで求まる基本希釈量ＯＤＢＡＳＥと、燃料噴射量ＦＡとの関係を定めることにより作成したものであり、ＥＣＵ７０内に別途記憶されているものである。また、噴霧ペネトレーション係数ＫＰＥＮは、インジェクタ３８の噴射口形状等により決定される値である。一般に、噴霧ペネトレーションが小さいほど燃料の気化が促進されるのでオイル希釈量ＯＤは少なくなる。
【００３７】
続いて、ＥＣＵ７０は、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、エンジン１０の運転状態に応じて補正するための各種補正係数を求める。先ず、ＥＣＵ７０は、冷却水温センサ２２が検出した冷却水温Ｔｗを取得し、この冷却水温Ｔｗに応じた補正係数ＫＴＷを求める。冷却水温Ｔｗはシリンダ壁温ＴＣＹＬと相関があり、シリンダ壁温ＴＣＹＬは付着した燃料のオイル溶け込み性に影響を及ぼす。具体的に、シリンダ壁温ＴＣＹＬが低いほど燃料が気化し難くなるのでオイルに溶け込み易くなる。そのため、補正係数ＫＴＷは、シリンダ壁温ＴＣＹＬが低いほど大きな値となるよう設定されている。
【００３８】
続いて、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ２０が検出した回転角度からエンジン回転数ＮＥを算出し、このエンジン回転数ＮＥに応じた補正係数ＫＮＥ１を求める。エンジン回転数ＮＥは、冷却水温Ｔｗ同様、付着した燃料のオイル溶け込み性に影響を及ぼす。具体的に、エンジン回転数ＮＥが低いほどガス流動が小さく燃料が気化し難くなるのでオイルに溶け込み易くなる。そのため、補正係数ＫＮＥ１は、エンジン回転数ＮＥが低いほど大きな値となるよう設定されている。
【００３９】
続いて、ＥＣＵ７０は、エアフロメータ５６が検出した吸入空気量Ｇａ及びスロットル開度センサ５４が検出したスロットル開度ＴＡから負荷ＫＬを求め、この負荷ＫＬに応じた補正係数ＫＫＬを求める。負荷ＫＬは、冷却水温Ｔｗ同様、付着した燃料のオイル溶け込み性に影響を及ぼす。具体的に、負荷ＫＬが高いほど圧力が高く燃料が気化し難くなるのでオイルに溶け込み易くなる。そのため、補正係数ＫＫＬは、負荷ＫＬが高いほど大きな値となるよう設定されている。
【００４０】
続いて、ＥＣＵ７０は、オイル温度センサ２８が検出したオイル温度ＴＯＩＬを取得し、このオイル温度ＴＯＩＬに応じた補正係数ＫＴＯＩＬを求める。オイル温度ＴＯＩＬは、溶け込んだ燃料の蒸発性に影響を及ぼす。具体的には、オイル温度ＴＯＩＬが高いほど燃料が蒸発し易くなる。そのため、補正係数ＫＴＯＩＬは、オイル温度ＴＯＩＬが高いほど大きな値となるよう設定されている。
【００４１】
続いて、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ２０が検出した回転角度からエンジン回転数ＮＥを算出し、このエンジン回転数ＮＥに応じた補正係数ＫＮＥ２を求める。エンジン回転数ＮＥは、付着した燃料のオイル溶け込み性だけでなく、溶け込んだ燃料の蒸発性にも影響を及ぼす。具体的には、エンジン回転数ＮＥが高いほどオイルが循環撹拌されるので燃料が蒸発し易くなる。そのため、補正係数ＫＮＥ２は、エンジン回転数ＮＥが高いほど大きな値となるよう設定されている。
【００４２】
ステップ１１０に続いて、ＥＣＵ７０は、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、アルコール混合燃料による蒸発特性の変化に応じて補正するための各種補正係数を求める（ステップ１２０）。上述したように、アルコール混合燃料は二成分混合溶液を形成するので、燃料中のアルコールは、ガソリンの低沸点成分の影響を受けて沸点以下でも蒸発する。具体的に、エタノール混合燃料では、エタノールが沸点（約８０℃）よりも低い温度で蒸発する。よって、噴霧状態の燃料が蒸発し易くなるので、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥとしては減少することになる。ＥＣＵ７０は、このような蒸発特性の変化に応じた補正係数ＫＶＡＰ１（＜１）を求める。
【００４３】
また、上述したように、オイル中に溶け込んだガソリンとアルコールは、ガソリンの低沸点成分の影響を受けて沸点以下でも蒸発する。よって、オイル希釈状態の燃料が蒸発し易くなるので、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥとしては減少することになる。ＥＣＵ７０は、このような蒸発特性の変化に応じたＫＶＡＰ２（＜１）を求める。
【００４４】
続いて、ＥＣＵ７０は、クランクケース１８内の蒸発平衡による補正を行う。具体的に、ＥＣＵ７０は、圧力センサ３０が検出したクランクケース１８内の圧力ＰＣＣを取得し、この圧力ＰＣＣに応じた補正係数ＫＰＣＣを求める。上述したように、オイル温度ＴＯＩＬは、溶け込んだ燃料の蒸発性に影響を及ぼす。しかしながら、オイルに溶け込んだ燃料はクランクケース１８内において蒸発するため、その蒸発性は、オイル温度ＴＯＩＬのみならず圧力ＰＣＣによっても影響を受ける。そこで、ＥＣＵ７０は、圧力ＰＣＣに応じた補正係数ＫＰＣＣを求める。これにより、オイル温度ＴＯＩＬによる過度の補正を抑制する。
【００４５】
ステップ１２０に続いて、ＥＣＵ７０は、オイル希釈量ＯＤを推定する（ステップ１３０）。具体的には、ステップ１００で算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに、ステップ１１０で求めた補正係数ＫＴＷ，ＫＮＥ，ＫＫＬ，ＫＴＯＩＬ，ＫＮＥ２、ステップ１２０で求めた補正係数ＫＶＡＰ１，ＫＶＡＰ２，ＫＰＣＣを積算する。これにより、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに対して、エンジン１０の運転状態に応じた補正、アルコール混合燃料による蒸発特性の変化に応じた補正、クランクケース１８内の蒸発平衡による補正を行うことができるので、オイル希釈量ＯＤを正確に算出することができる。
【００４６】
ステップ１３０で推定したオイル希釈量ＯＤは、次回の算出ルーチン実行時に、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに加算される。このようにオイル希釈量ＯＤを加算することで、オイル内に蓄積していく燃料を高精度に推定できる。特に、ショートトリップ運転が繰り返されるような場合には、オイル内に蓄積する燃料が増加する傾向にあるので、空燃比ズレが大きくなる可能性が高い。この点、図３に示す算出ルーチンを用いれば、オイル希釈量ＯＤの推定を継続して行うことができる。従って、ショートトリップ運転が繰り返されるような場合においても、オイル内に蓄積していく燃料を高精度に推定できる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、インジェクタ３８からの噴射燃料でエンジン１０を駆動するシステムを前提としたが、インジェクタ３８の他にエンジン１０の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタを更に備えるいわゆるデュアル噴射型システム、エンジン１０の他にモーターを搭載したいわゆるハイブリッドシステム、或いはデュアル噴射型システムとハイブリッドシステムとを組み合わせたシステムを前提としてもよい。これらのシステムに本発明を適用する場合には、ポートインジェクタとの噴き分けやモーターアシストによって、インジェクタ３８からの燃料噴射量が減少するので、その減少分の補正係数を上記の基本燃料噴射量ＦＡＢＡＳＥに乗算することで、本実施の形態のシステムと同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、本実施の形態においては、オイル温度センサ２８によってオイル２４のオイル温度ＴＯＩＬを検出したが、冷却水温Ｔｗをオイル温度ＴＯＩＬとして代用したり、エンジン１０の運転状態からオイル温度ＴＯＩＬを推定したりするようにしてもよい。また、上記ハイブリッドシステム等を適用する場合には、エンジン１０の間欠運転によりオイル温度ＯＩＬの低下が生じるので、間欠運転とオイル温度ＯＩＬとの間には相関があると言える。そのため、エンジン１０の間欠運転時間や、その間の燃料噴射量からオイル温度ＴＯＩＬを推定してもよい。
【００４９】
また、本実施の形態においては、圧力センサ３０によってクランクケース１８内の圧力ＰＣＣを検出したが、例えば負荷ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥといったエンジン１０の運転状態からクランクケース１８内の圧力ＰＣＣを推定してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０ エンジン
１２ ピストン
１４ シリンダブロック
１８ クランクケース
２４ オイル
３８ インジェクタ
７０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オイル希釈燃料推定装置に関し、より詳細には、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を使用可能な内燃機関に適用されるオイル希釈燃料推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、インジェクタから噴射された後にピストンとシリンダとの間から漏れ出してオイルを希釈するガソリン量を推定するオイル希釈燃料推定装置が開示されている。この推定装置においては、機関運転状態に基づいて、このガソリン量の変化に関する補正を行っている。具体的には、シリンダ壁温、機関回転数及び機関負荷からガソリンの増加量を算出し、その一方で、オイル温度及び機関回転数からガソリンの減少量を算出し、これらを加算することで求めた変化量を、前回値に加える補正をしている。これにより、オイルを希釈するガソリン量を、エンジン運転状態に関らず把握することができる。
【０００３】
また、上記特許文献１には、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を使用可能な内燃機関、いわゆるフレキシブルフューエルビーグル（ＦＦＶ）にこの推定装置を適用した技術も開示されている。具体的には、上記変化量や、上記変化量を前回値に加算して求めたガソリン量が目標値よりも小さい場合、燃料中のアルコール濃度を推定している。このように、一定条件が満たされた場合にアルコール濃度を推定することで、例えばオイルから蒸発するガソリンの影響が小さい状況でアルコール濃度を推定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７９５３号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６０５７号公報
【特許文献３】特開２００９−１９１８０５号公報
【特許文献４】特開２００９−２７５６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アルコールは、ガソリン同様オイルに溶解する。そのため、アルコール混合燃料を用いた内燃機関に適用する場合には、ガソリンのみならずアルコールの溶解によるオイル希釈を考慮する必要がある。この点、上記特許文献１においては、何ら考慮されていない。そのため、オイル希釈量の推定に大きな誤差を生じることになるので、例えばオイルから蒸発した燃料が吸気内に吸入された場合には、目標空燃比に対して空燃比が大きくズレることになる。従って、ドライバビリティや排気エミッションの悪化に繋がるおそれがあった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料を使用する場合であっても、オイルを希釈する燃料の量を正確に把握可能なオイル希釈燃料推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、オイル希釈燃料推定装置であって、
アルコールをガソリンに混合した混合燃料を気筒内に噴射可能なインジェクタと、
前記インジェクタから噴射された後にピストンとシリンダとの間から漏れ出してオイルを希釈する前記混合燃料の基本希釈量を、前記インジェクタからの噴霧貫徹力に基づいて算出する手段と、
機関温度、機関回転数及び機関負荷から、噴霧状態にある前記混合燃料の前記オイルへの溶け込みに関連した溶け込み特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル温度及び機関回転数から、オイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発に関連した蒸発特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
噴霧状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関する共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル希釈状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関するオイル内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
オイル温度及びクランクケース圧から、クランクケース内においてオイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発量に関連したケース内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
補正後の前記基本希釈量を、次回時における前記基本希釈量に加算する手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、オイルを希釈する混合燃料の基本希釈量をインジェクタからの噴霧貫徹力に基づいて算出し、この基本希釈量を、溶け込み特性値、蒸発特性値、共沸特性値及びオイル内共沸特性値を用いて補正することができる。溶け込み特性値はオイルへ溶け込む混合燃料の量に関するパラメータであり、蒸発特性値はオイルから蒸発する混合燃料の量に関するパラメータである。従って、溶け込み特性値及び蒸発特性値を用いて基本希釈量を補正することにより、機関運転状態に関らずオイル希釈量を推定できる。また、共沸特性値は、共沸現象により蒸発特性が変化する噴霧状態の混合燃料の量に関するパラメータであり、オイル内共沸特性値は、共沸現象により蒸発特性が変化するオイル希釈状態の混合燃料の量に関するパラメータである。従って、共沸特性値及びオイル内共沸特性値を用いて基本希釈量を補正することにより、アルコールの混合による感度係数を加味できる。従って、アルコール混合燃料を使用する場合であっても、オイル希釈量を正確に把握できる。
【００１１】
オイル希釈状態にある混合燃料は、クランクケース内において蒸発する。そのため、その蒸発性は、オイル温度のみならずクランクケース内の圧力によっても影響を受ける。第２の発明によれば、上記基本希釈量を、オイル温度及びクランクケース圧から算出したケース内共沸特性値を用いて補正することができる。従って、第１の発明の共沸特性値によって上記基本希釈量を過度に補正し過ぎることを抑制できるのでオイル希釈量を高精度に把握できる。
【００１２】
第３の発明によれば、補正後の前記基本希釈量を次回時における前記基本希釈量に加算することができる。従って、オイル内に蓄積していくオイル希釈量の高精度な把握を継続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。
【図２】二成分混合溶液における圧力と温度との関係を表した図である。
【図３】実施の形態において、オイル希釈量ＯＤを算出するためにＥＣＵ７０が実行する具体的な算出ルーチンを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０は、ガソリンで運転可能であるとともに、ガソリンにアルコール（例えば、エタノール）を混合したアルコール混合燃料によっても運転可能になっている。エンジン１０は直列四気筒型エンジンであるが、エンジン１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。
【００１５】
エンジン１０は、内部にピストン１２を有するシリンダブロック１４を備えている。ピストン１２は、クランク機構を介してクランク軸１６と接続されている。クランク軸１６は、シリンダブロック１４の一部をなすクランクケース１８の内部に設けられている。クランク軸１６の近傍には、クランク角センサ２０が設けられている。クランク角センサ２０は、クランク軸１６の回転角度（クランク角）を検出するように構成されている。また、シリンダブロック１４には、エンジン１０の冷却水温Ｔｗを検出する冷却水温センサ２２が設けられている。
【００１６】
クランクケース１８の底部には、オイル２４を貯留するオイルパン２６が設けられている。オイルパン２６には、オイル２４のオイル温度ＴＯＩＬを検出するオイル温度センサ２８が設けられている。また、クランクケース１８には、クランクケース１８内の圧力ＰＣＣを検出するための圧力センサ３０が設けられている。
【００１７】
シリンダブロック１４の上部にはシリンダヘッド３２が組み付けられている。シリンダヘッド３２は、シリンダヘッドカバー３４により覆われている。ピストン１２上面からシリンダヘッド３２までの空間は燃焼室３６を形成している。シリンダヘッド３２には、燃焼室３６内に直接、燃料を噴射するインジェクタ３８が設けられている。また、シリンダヘッド３２には、燃焼室３６内の混合気に点火する点火プラグ４０が設けられている。また、シリンダヘッド３２は、燃焼室３６と連通する吸気通路４２及び排気通路４４を備えている。
【００１８】
吸気通路４２の途中にはサージタンク４６が設けられている。サージタンク４６の上流にはスロットルバルブ４８が設けられている。スロットルバルブ４８は、スロットルモータ５０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ４８は、アクセル開度センサ５２により検出されるアクセル開度ＡＡに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ４８の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ５４が設けられている。スロットルバルブ４８の上流には、エアフロメータ５６が設けられている。エアフロメータ５６は吸入空気量Ｇａを検出するように構成されている。一方、排気通路４４の途中には、排気ガスを浄化する触媒５８が設けられている。触媒５８の上流には、排気空燃比を検出するＯ２センサ６０が設けられている。
【００１９】
また、本実施形態のシステムは、ブローバイガスを還元するブローバイガス還元機構を有している。ブローバイガスとは、ピストン１２とシリンダ壁面との隙間を通って、すなわち、ピストンリングの背面を通ってクランクケース１８内に流れ込むガスである。ブローバイガスは、未燃燃料やオイルミストを含むガスである。このブローバイガス還元機構は、ブローバイガス通路６２を備えている。ブローバイガス通路６２は、シリンダヘッドカバー３４の内部とクランクケース１８の内部とを連通するように形成されている。
【００２０】
シリンダヘッドカバー３４には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ６４が設けられている。ＰＣＶバルブ６４は、負荷ＫＬが高いほど、ＥＣＵ７０により大きな開度にされる流量制御弁である。ＰＣＶバルブ６４には、ＰＣＶ通路６６の一端が接続されている。ＰＣＶ通路６６の他端は、サージタンク４６よりも下流の吸気通路４２と連通している。また、シリンダヘッドカバー３４には、ＰＣＶ通路６６とは独立した通路６８の一端が接続されている。通路６８の他端は、スロットルバルブ４８よりも上流の吸気通路４２と連通している。
【００２１】
負荷ＫＬが低い場合には、スロットルバルブ４８よりも下流の吸入負圧が大きくなるので、ブローバイガスは、通路６８を経由してクランクケース１８に流入した吸入空気と共に、ＰＣＶバルブ６４、ＰＣＶ通路６６を経由して燃焼室３６に流入する。一方、負荷ＫＬが高い場合には、スロットルバルブ４８の上流も下流も同程度の吸入負圧となる。この負圧は、負荷ＫＬが低い場合に比べて低いものの、ブローバイガスの発生が増えてエンジン１０内（クランクケース１８内）の圧力が高まるため、ブローバイガスはＰＣＶ通路６６、通路６８の双方から吸い出されて燃焼室３６に流入する。
【００２２】
また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)７０を備えている。ＥＣＵ７０の入力側には、上述したクランク角センサ２０、冷却水温センサ２２、オイル温度センサ２８、圧力センサ３０、アクセル開度センサ５２、スロットル開度センサ５４、エアフロメータ５６、Ｏ２センサ６０その他車両やエンジン１０の制御に必要な各種のセンサが接続されている。
【００２３】
一方、ＥＣＵ７０の出力側には、インジェクタ３８、点火プラグ４０、スロットルバルブ４８、ＰＣＶバルブ６４等を含む各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ７０は、上述した各種のセンサによりエンジン１０の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、エンジン１０の運転制御を行う。
【００２４】
［空燃比フィードバック制御］
ＥＣＵ７０によるエンジン１０の運転制御の一つに、Ｏ２センサ６０の出力に基づく空燃比フィードバック制御がある。空燃比フィードバック制御においては、ＥＣＵ７０は、エアフロメータ５６やクランク角センサ２０の出力に基づいて１回転当たりの吸入空気量を検出する。また、ＥＣＵ７０は、その吸入空気量に対する目標空燃比を実現する燃料噴射量を、基本燃料噴射量として算出する。
【００２５】
また、ＥＣＵ７０は、この基本燃料噴射量を補正するための補正係数として、空燃比フィードバック係数ＫＦＢを算出する。空燃比フィードバック係数ＫＦＢは、Ｏ２センサ６０によって燃料リッチな排気空燃比が検出されている間は減少方向に更新され、燃料リーンな排気空燃比が検出されている間は増加方向に更新される。従って、排気空燃比が燃料リッチである間は、燃料噴射量を徐々に減少させることができ、排気空燃比が燃料リーンである間は、燃料噴射量を徐々に増加させることができる。このように、ＥＣＵ７０が空燃比フィードバック制御を実行することで、排気空燃比を目標空燃比近傍に維持できる。
【００２６】
［実施の形態の特徴］
燃料は、燃焼室３６内での気化促進を目的として噴霧状態でインジェクタ３８から噴射される。しかしながら、噴霧状態の燃料がシリンダ壁面に付着した場合には、気化しにくくなる。また、付着した燃料が、ピストンリングを介してクランクケース１８側に移動した場合には、オイル希釈の発生原因となる。
【００２７】
オイル希釈が生じた場合には、燃焼室３６内で実際に燃焼する燃料量が少なくなるので、排気空燃比が目標空燃比に比べて燃料リーン側に大きくズレてしまう。その一方で、オイルを希釈する燃料がオイルから蒸発し、ブローバイガスと共に燃焼室３６内に流入した場合には、燃焼室３６内で実際に燃焼する燃料量が多くなるので、排気空燃比が目標空燃比よりも燃料リッチ側に大きくズレてしまう。このように、オイル希釈が生じると空燃比ズレが生じてしまう。
【００２８】
ところで、燃料にアルコール混合燃料を用いた場合には、ガソリンとアルコールの共沸現象によって燃料の蒸発特性が変化する。図２は、二成分混合溶液における圧力と温度との関係を表した図である。図２に示すように、飽和蒸気圧の異なる二成分を混合した溶液においては、一定の幅を有する２相領域が形成される。この２相領域においては、各成分の気液両相が存在し、それらの割合が圧力と温度とで規定されることになる。
【００２９】
図２に示す２相領域が形成されることで、高沸点成分の飽和蒸気圧曲線が高圧・低温側にシフトするので、高沸点成分は相対的に低沸点化する。従って、二成分混合溶液においては、高沸点成分が蒸発し易くなる。ここで、アルコール混合燃料は二成分混合溶液を形成するので、燃料中のアルコールは、ガソリンの低沸点成分の影響を受けて沸点以下でも蒸発することになる。従って、噴霧状態の燃料のシリンダ壁面への付着量が変化する。
【００３０】
また、燃料にアルコール混合燃料を用いた場合、オイル中に溶け込んだガソリンとアルコールの共沸現象によって燃料の蒸発特性が変化する。そのため、噴霧状態の燃料のシリンダ壁面への付着量が変化するのと同様に、オイル希釈状態の燃料の蒸発量も変化する。
【００３１】
これらのことから、燃料にアルコール混合燃料を用いた場合には、単一燃料を用いた場合とは異なった空燃比ズレが生じる可能性がある。そこで、本実施の形態においては、以下の方法により、燃料の蒸発特性の変化を加味した上で、燃料のオイル希釈量ＯＤを算出している。
【００３２】
図３は、本実施の形態において、オイル希釈量ＯＤを算出するためにＥＣＵ７０が実行する具体的な算出ルーチンを示した図である。この算出ルーチンは、インジェクタ３８からの燃料噴射タイミング毎に実行されるものとする。
【００３３】
図３に示す算出ルーチンによれば、先ず、ＥＣＵ７０は、空燃比フィードバック係数ＫＦＢを読み込む（ステップ１００）。上述したように、ＥＣＵ７０は、空燃比フィードバック制御において、Ｏ２センサ６０の出力信号を基に空燃比フィードバック係数ＫＦＢを算出している。ここで、ガソリンの理論空燃比は１４．７付近であるのに対し、エタノールの理論空燃比は９．０付近であるように、ガソリンとアルコールとは理論空燃比が異なる。そのため、アルコール混合燃料をインジェクタ３８から噴射した場合、Ｏ２センサ６０で検出される実空燃比は、単一燃料を噴射した場合の目標空燃比よりも燃料リッチ側ないしは燃料リーン側にズレることになる。
【００３４】
本実施の形態では、ガソリンの理論空燃比を目標空燃比の初期値に設定している。そのため、Ｏ２センサ６０で検出される実空燃比は、この目標空燃比の初期値よりもアルコールの濃度分だけ燃料リッチ側ないしは燃料リーン側にズレることになる。ＥＣＵ７０は、この空燃比ズレとアルコール濃度範囲との関係を示した濃度マップを別途記憶している。そのため、本ステップの処理を実行することにより、ＥＣＵ７０は、アルコールの濃度範囲を絞り込むことができる。
【００３５】
本ステップにおいてＥＣＵ７０が読み込む空燃比フィードバック係数ＫＦＢは、このようにして絞り込んだアルコールの濃度範囲が考慮されたものである。例えばエタノールはガソリンよりもエネルギー密度が低いのでので、目標空燃比近傍とするためには、燃料中のエタノール濃度が高いほど燃料噴射量を多くする必要がある。そのため、空燃比フィードバック係数ＫＦＢは、燃料中のエタノール濃度が高いほど大きくなるように算出される。
【００３６】
続いて、ＥＣＵ７０は、オイル希釈の基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを算定する（ステップ１１０）。具体的に、ＥＣＵ７０は、基本燃料噴射量ＦＡＢＡＳＥに空燃比フィードバック係数ＫＦＢを積算すること燃料噴射量ＦＡを算出し、算出した燃料噴射量ＦＡを、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥと燃料噴射量ＦＡとの関係を示した基本希釈量マップに適用することで基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを求める。ここで、基本希釈量マップは、噴霧ペネトレーション（貫徹力）係数ＫＰＥＮを燃料噴射量ＦＡに積算することで求まる基本希釈量ＯＤＢＡＳＥと、燃料噴射量ＦＡとの関係を定めることにより作成したものであり、ＥＣＵ７０内に別途記憶されているものである。また、噴霧ペネトレーション係数ＫＰＥＮは、インジェクタ３８の噴射口形状等により決定される値である。一般に、噴霧ペネトレーションが小さいほど燃料の気化が促進されるのでオイル希釈量ＯＤは少なくなる。
【００３７】
続いて、ＥＣＵ７０は、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、エンジン１０の運転状態に応じて補正するための各種補正係数を求める。先ず、ＥＣＵ７０は、冷却水温センサ２２が検出した冷却水温Ｔｗを取得し、この冷却水温Ｔｗに応じた補正係数ＫＴＷを求める。冷却水温Ｔｗはシリンダ壁温ＴＣＹＬと相関があり、シリンダ壁温ＴＣＹＬは付着した燃料のオイル溶け込み性に影響を及ぼす。具体的に、シリンダ壁温ＴＣＹＬが低いほど燃料が気化し難くなるのでオイルに溶け込み易くなる。そのため、補正係数ＫＴＷは、シリンダ壁温ＴＣＹＬが低いほど大きな値となるよう設定されている。
【００３８】
続いて、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ２０が検出した回転角度からエンジン回転数ＮＥを算出し、このエンジン回転数ＮＥに応じた補正係数ＫＮＥ１を求める。エンジン回転数ＮＥは、冷却水温Ｔｗ同様、付着した燃料のオイル溶け込み性に影響を及ぼす。具体的に、エンジン回転数ＮＥが低いほどガス流動が小さく燃料が気化し難くなるのでオイルに溶け込み易くなる。そのため、補正係数ＫＮＥ１は、エンジン回転数ＮＥが低いほど大きな値となるよう設定されている。
【００３９】
続いて、ＥＣＵ７０は、エアフロメータ５６が検出した吸入空気量Ｇａ及びスロットル開度センサ５４が検出したスロットル開度ＴＡから負荷ＫＬを求め、この負荷ＫＬに応じた補正係数ＫＫＬを求める。負荷ＫＬは、冷却水温Ｔｗ同様、付着した燃料のオイル溶け込み性に影響を及ぼす。具体的に、負荷ＫＬが高いほど圧力が高く燃料が気化し難くなるのでオイルに溶け込み易くなる。そのため、補正係数ＫＫＬは、負荷ＫＬが高いほど大きな値となるよう設定されている。
【００４０】
続いて、ＥＣＵ７０は、オイル温度センサ２８が検出したオイル温度ＴＯＩＬを取得し、このオイル温度ＴＯＩＬに応じた補正係数ＫＴＯＩＬを求める。オイル温度ＴＯＩＬは、溶け込んだ燃料の蒸発性に影響を及ぼす。具体的には、オイル温度ＴＯＩＬが高いほど燃料が蒸発し易くなる。そのため、補正係数ＫＴＯＩＬは、オイル温度ＴＯＩＬが高いほど大きな値となるよう設定されている。
【００４１】
続いて、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ２０が検出した回転角度からエンジン回転数ＮＥを算出し、このエンジン回転数ＮＥに応じた補正係数ＫＮＥ２を求める。エンジン回転数ＮＥは、付着した燃料のオイル溶け込み性だけでなく、溶け込んだ燃料の蒸発性にも影響を及ぼす。具体的には、エンジン回転数ＮＥが高いほどオイルが循環撹拌されるので燃料が蒸発し易くなる。そのため、補正係数ＫＮＥ２は、エンジン回転数ＮＥが高いほど大きな値となるよう設定されている。
【００４２】
ステップ１１０に続いて、ＥＣＵ７０は、算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥを、アルコール混合燃料による蒸発特性の変化に応じて補正するための各種補正係数を求める（ステップ１２０）。上述したように、アルコール混合燃料は二成分混合溶液を形成するので、燃料中のアルコールは、ガソリンの低沸点成分の影響を受けて沸点以下でも蒸発する。具体的に、エタノール混合燃料では、エタノールが沸点（約８０℃）よりも低い温度で蒸発する。よって、噴霧状態の燃料が蒸発し易くなるので、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥとしては減少することになる。ＥＣＵ７０は、このような蒸発特性の変化に応じた補正係数ＫＶＡＰ１（＜１）を求める。
【００４３】
また、上述したように、オイル中に溶け込んだガソリンとアルコールは、ガソリンの低沸点成分の影響を受けて沸点以下でも蒸発する。よって、オイル希釈状態の燃料が蒸発し易くなるので、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥとしては減少することになる。ＥＣＵ７０は、このような蒸発特性の変化に応じたＫＶＡＰ２（＜１）を求める。
【００４４】
続いて、ＥＣＵ７０は、クランクケース１８内の蒸発平衡による補正を行う。具体的に、ＥＣＵ７０は、圧力センサ３０が検出したクランクケース１８内の圧力ＰＣＣを取得し、この圧力ＰＣＣに応じた補正係数ＫＰＣＣを求める。上述したように、オイル温度ＴＯＩＬは、溶け込んだ燃料の蒸発性に影響を及ぼす。しかしながら、オイルに溶け込んだ燃料はクランクケース１８内において蒸発するため、その蒸発性は、オイル温度ＴＯＩＬのみならず圧力ＰＣＣによっても影響を受ける。そこで、ＥＣＵ７０は、圧力ＰＣＣに応じた補正係数ＫＰＣＣを求める。これにより、オイル温度ＴＯＩＬによる過度の補正を抑制する。
【００４５】
ステップ１２０に続いて、ＥＣＵ７０は、オイル希釈量ＯＤを推定する（ステップ１３０）。具体的には、ステップ１００で算定した基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに、ステップ１１０で求めた補正係数ＫＴＷ，ＫＮＥ，ＫＫＬ，ＫＴＯＩＬ，ＫＮＥ２、ステップ１２０で求めた補正係数ＫＶＡＰ１，ＫＶＡＰ２，ＫＰＣＣを積算する。これにより、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに対して、エンジン１０の運転状態に応じた補正、アルコール混合燃料による蒸発特性の変化に応じた補正、クランクケース１８内の蒸発平衡による補正を行うことができるので、オイル希釈量ＯＤを正確に算出することができる。
【００４６】
ステップ１３０で推定したオイル希釈量ＯＤは、次回の算出ルーチン実行時に、基本希釈量ＯＤＢＡＳＥに加算される。このようにオイル希釈量ＯＤを加算することで、オイル内に蓄積していく燃料を高精度に推定できる。特に、ショートトリップ運転が繰り返されるような場合には、オイル内に蓄積する燃料が増加する傾向にあるので、空燃比ズレが大きくなる可能性が高い。この点、図３に示す算出ルーチンを用いれば、オイル希釈量ＯＤの推定を継続して行うことができる。従って、ショートトリップ運転が繰り返されるような場合においても、オイル内に蓄積していく燃料を高精度に推定できる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、インジェクタ３８からの噴射燃料でエンジン１０を駆動するシステムを前提としたが、インジェクタ３８の他にエンジン１０の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタを更に備えるいわゆるデュアル噴射型システム、エンジン１０の他にモーターを搭載したいわゆるハイブリッドシステム、或いはデュアル噴射型システムとハイブリッドシステムとを組み合わせたシステムを前提としてもよい。これらのシステムに本発明を適用する場合には、ポートインジェクタとの噴き分けやモーターアシストによって、インジェクタ３８からの燃料噴射量が減少するので、その減少分の補正係数を上記の基本燃料噴射量ＦＡＢＡＳＥに乗算することで、本実施の形態のシステムと同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、本実施の形態においては、オイル温度センサ２８によってオイル２４のオイル温度ＴＯＩＬを検出したが、冷却水温Ｔｗをオイル温度ＴＯＩＬとして代用したり、エンジン１０の運転状態からオイル温度ＴＯＩＬを推定したりするようにしてもよい。また、上記ハイブリッドシステム等を適用する場合には、エンジン１０の間欠運転によりオイル温度ＯＩＬの低下が生じるので、間欠運転とオイル温度ＯＩＬとの間には相関があると言える。そのため、エンジン１０の間欠運転時間や、その間の燃料噴射量からオイル温度ＴＯＩＬを推定してもよい。
【００４９】
また、本実施の形態においては、圧力センサ３０によってクランクケース１８内の圧力ＰＣＣを検出したが、例えば負荷ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥといったエンジン１０の運転状態からクランクケース１８内の圧力ＰＣＣを推定してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０ エンジン
１２ ピストン
１４ シリンダブロック
１８ クランクケース
２４ オイル
３８ インジェクタ
７０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールをガソリンに混合した混合燃料を気筒内に噴射可能なインジェクタと、
前記インジェクタから噴射された後にピストンとシリンダとの間から漏れ出してオイルを希釈する前記混合燃料の基本希釈量を、前記インジェクタからの噴霧貫徹力に基づいて算出する手段と、
機関温度、機関回転数及び機関負荷から、噴霧状態にある前記混合燃料の前記オイルへの溶け込みに関連した溶け込み特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル温度及び機関回転数から、オイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発に関連した蒸発特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
噴霧状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関する共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル希釈状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関するオイル内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
を備えることを特徴とするオイル希釈燃料推定装置。
【請求項２】
オイル温度及びクランクケース圧から、クランクケース内においてオイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発量に関連したケース内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のオイル希釈燃料推定装置。
【請求項３】
補正後の前記基本希釈量を、次回時における前記基本希釈量に加算する手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のオイル希釈燃料推定装置。
【請求項１】
アルコールをガソリンに混合した混合燃料を気筒内に噴射可能なインジェクタと、
前記インジェクタから噴射された後にピストンとシリンダとの間から漏れ出してオイルを希釈する前記混合燃料の基本希釈量を、前記インジェクタからの噴霧貫徹力に基づいて算出する手段と、
機関温度、機関回転数及び機関負荷から、噴霧状態にある前記混合燃料の前記オイルへの溶け込みに関連した溶け込み特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル温度及び機関回転数から、オイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発に関連した蒸発特性値を算出して前記基本希釈量を補正する手段と、
噴霧状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関する共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
オイル希釈状態にある前記混合燃料の共沸現象による蒸発特性の変化に関するオイル内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段と、
を備えることを特徴とするオイル希釈燃料推定装置。
【請求項２】
オイル温度及びクランクケース圧から、クランクケース内においてオイル希釈状態にある前記混合燃料の前記オイルからの蒸発量に関連したケース内共沸特性値を算出して、前記基本希釈量を補正する手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のオイル希釈燃料推定装置。
【請求項３】
補正後の前記基本希釈量を、次回時における前記基本希釈量に加算する手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のオイル希釈燃料推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１４３５（Ｐ２０１２−２１４３５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５８８１４（Ｐ２０１０−１５８８１４）
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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