内燃機関のオイルの希釈度合いの判定方法
【課題】内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く判定することが可能な判定方法を提供する。
【解決手段】内燃機関の低温始動時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせ、そのときの空燃比を実測する。そして、実測された空燃比（実Ａ／Ｆ）と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比（計算Ａ／Ｆ）との差分を計算する。オイルが燃料により希釈されている場合、吸気バルブの開きタイミングを遅らせると、燃焼室壁に付着したオイルからの燃料の気化が促進され、気化した燃料量に応じて実Ａ／Ｆと計算Ａ／Ｆとの間の差分は大きくなる。そこで、その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定する。
【解決手段】内燃機関の低温始動時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせ、そのときの空燃比を実測する。そして、実測された空燃比（実Ａ／Ｆ）と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比（計算Ａ／Ｆ）との差分を計算する。オイルが燃料により希釈されている場合、吸気バルブの開きタイミングを遅らせると、燃焼室壁に付着したオイルからの燃料の気化が促進され、気化した燃料量に応じて実Ａ／Ｆと計算Ａ／Ｆとの間の差分は大きくなる。そこで、その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に、筒内噴射式の内燃機関においては、冷間始動時のように内燃機関の温度が低い場合、シリンダ壁面への燃料の付着がおこりやすい。付着した燃料は、ピストンが上下運動するのに伴ってシリンダ壁面からオイルパン側にかき落とされる。その結果、内燃機関のオイル（潤滑油）に燃料が混入し、オイルがより粘度の低い燃料によって希釈されることとなる。希釈されたオイルがオイルパンから内燃機関の摺動部や油圧機構等に供給されると、摺動部の焼き付きや油圧低下等の不具合が発生する可能性がある。また、内燃機関の温度が上昇した場合には、オイルに混合している燃料が揮発してブローバイガスとなり、空燃比制御に悪影響を与えるおそれがある。
【０００３】
そこで、従来、オイル希釈を抑制する技術や、オイルの希釈度合いを判定する技術等、オイル希釈に着目した種々の技術が提案されている。以下に列挙する特許文献には、そのような技術の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９８００１号公報
【特許文献２】特開２００８−２９７９８７号公報
【特許文献３】特開２００９−０３６０７９号公報
【特許文献４】特開２００７−２８５２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術では、燃料によるオイル希釈は内燃機関が冷間時に発生しやすいという理由で、オイルの希釈度合いの判定を冷間時に実施している。内燃機関に求められる性能、例えばエミッション性能を良好に保つためには、オイルの希釈度合いに応じて内燃機関を制御することが望ましい。したがって、オイルの希釈度合いの判定は、内燃機関の始動後速やかに行なうことが好ましい。
【０００６】
しかしながら、冷間時のようにオイルの希釈が進行している状況ではオイルの希釈度合いを精確に判定することはできない。上記特許文献１に記載の技術では、冷間時にオイルの希釈度合いを判定するようにしているものの、その判定精度の悪化を防ぐための対策、具体的には、オイルの希釈を抑制するための対策は採られていない。このことは従来提案されている何れの技術にも当てはまることであり、何れの技術もオイル希釈を抑制しつつオイルの希釈度合いを判定することができるようにはなっていなかった。
【０００７】
本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あり、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く判定することが可能な判定方法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、第１の発明は、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法に関する発明であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせ、そのときの空燃比を実測するステップと、
実測された空燃比と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、第２の発明は、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法に関する発明であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅い第１のタイミングに設定し、そのときの空燃比（以下、第１実測空燃比）を実測するステップと、
吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅く且つ前記第１のタイミングとは異なる第２のタイミングに変更し、そのときの空燃比（以下、第２実測空燃比）を実測するステップと、
前記の第１実測空燃比と第２実測空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、
アルコールを含む燃料が用いられている場合に、燃料中のアルコール濃度に応じて燃料によるオイルの希釈度合いの判定基準を補正するステップ、
をさらに備えることを特徴としている。
【００１１】
第４の発明は、前記第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記の内燃機関のオイルの希釈度合いの判定は、内燃機関の低温始動時に実施されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせたならば、新気の導入がない状況で燃焼室内の負圧を増大させることができる。新気の導入がなければ燃焼室内は高温に保たれ、同時に、ピストンの降下に伴って燃焼室内の負圧は増大する。このように燃焼室内が高温且つ高負圧になることの相乗効果によって、シリンダ壁面に付着したオイルからの燃料の気化が促進され、シリンダ壁面に新たに付着する燃料によってオイルが希釈されることは抑制される。
【００１３】
このときオイル中から気化する燃料の量は、燃料によるオイルの希釈率が高いほど多くなる。また、吸気バルブの開きタイミングが遅くなるほど、高温高負圧にさらされるシリンダ壁面の面積が増大することから、オイル中から気化する燃料の量は多くなる。オイル中から気化した燃料の量は燃焼室から排出される排気ガスの空燃比に反映され、気化した燃料の量が多いほど、排気ガスの空燃比はリッチになる。
【００１４】
第１の発明では、空燃比が実測され、その実測値と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比との差分が求められ、その差分の大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いが判定される。前述のように、シリンダ壁面への燃料の新たな付着によるオイル希釈は抑制されているので、第１の発明によれば内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く精確に判定することができる。
【００１５】
第２の発明では、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅い第１のタイミングに設定したときの空燃比と、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅く且つ前記第１のタイミングとは異なる第２のタイミングに変更したときの空燃比とがそれぞれ実測され、それら実測値の差分が求められ、その差分の大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いが判定される。前述のように、シリンダ壁面への燃料の新たな付着によるオイル希釈は抑制されているので、第２の発明によれば内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く精確に判定することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、アルコールを含む燃料が用いられている場合においても、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く判定することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、精度の良い判定結果を内燃機関の始動後直ぐに得ることができるので、オイルの希釈度合いに応じた制御を遅滞なく開始することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用される内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２のオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２のオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図３及び図４のフローチャートの実行結果を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２のオイル希釈判定において空燃比からオイル希釈率を求めるためのマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１及び図２を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態１が適用される内燃機関の概略構成を示す図である。本実施形態にかかる内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、図示していないが複数の気筒を有している。本実施形態にかかる内燃機関は、その内部にピストン８が配置されたシリンダブロック６と、シリンダブロック６に組み付けられたシリンダヘッド４を備えている。ピストン８の上面からシリンダヘッド４までの空間が各気筒の燃焼室１０を形成している。
【００２１】
本実施形態にかかる内燃機関は、燃焼室１０内に燃料を直接噴射することができる筒内噴射式の内燃機関である。このため、燃料を噴射するインジェクタ２０は、その噴射口が燃焼室１０内を臨むようにシリンダヘッド４に取り付けられている。
【００２２】
シリンダブロック６には、内燃機関の冷却水温に応じた信号を出力する水温センサ４６が取り付けられている。水温センサ４６によって計られる水温は、内燃機関の代表温度として用いられる。また、クランクシャフト３４の回転に連動して信号を出力するクランク角センサ４８が取り付けられている。クランク角センサ４８の信号によって内燃機関の回転速度が計測される。
【００２３】
各気筒の燃焼室１０には吸気通路３０と排気通路３２が接続されている。燃焼室１０と吸気通路３０の接続部にはその連通状態を制御する吸気バルブ１２が設けられ、燃焼室１０と排気通路３２との接続部にはその連通状態を制御する排気バルブ１４が設けられている。これら２つのバルブのうち少なくとも吸気バルブ１２には、その開閉タイミングを変更することができるバルブタイミング可変機構１８が備えられている。
【００２４】
吸気通路３０の上流端の付近には、吸気通路３０内に取り込まれる空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４２が配置されている。エアフローメータ４２の下流には、電子制御式のスロットル２４が配置されている。このスロットル２４にはその開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ２６が取り付けられている。一方、排気通路３２には、排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ４４が配置されている。
【００２５】
本実施形態にかかる内燃機関は、その制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０の出力側には前述のスロットル２４、インジェクタ２０、バルブタイミング可変機構１８等の種々のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０の入力側には、前述の水温センサ４６、エアフローメータ４２、スロットル開度センサ２６、クランク角センサ４８、空燃比センサ４４等の種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ４０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータの動作を制御している。
【００２６】
ＥＣＵ４０が有する機能の１つに、燃料によるオイルの希釈の度合いを判定し、その判定結果を内燃機関の制御に反映させる機能がある。オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御に関しては、従来提案されているように様々な制御が考えられる。しかし、本実施の形態においては、オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御の内容には特に限定は無い。ここでは、本実施の形態の一つの特徴であるオイル希釈判定の方法についてのみ説明する。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ４０によって実施されるオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。本フローチャートによるオイル希釈判定は、内燃機関の低温始動（冷間始動）の度に行なわれる。最初のステップＳ１００では、今回の始動が低温始動であるかどうか判定される。また、始動後、未だオイル希釈判定が済んでいないかどうかも判定される。そして、今回の始動が低温始動であり、且つ、オイル希釈判定が未だ済んでいない場合にのみステップＳ１００の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ１０２の処理が行われる。なお、低温始動かどうかは、水温センサ４６によって計測される内燃機関の温度が所定温度以下かどうかによって判断される。
【００２８】
ステップＳ１０２では、吸気バルブ１２の遅開き運転（ＩＮ弁遅開き運転）が行なわれているか判定される。ＩＮ弁遅開き運転とは、バルブタイミング可変機構１８によって吸気バルブ１２の開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせて運転する運転方法である。この運転方法は、内燃機関の低温始動時、オイル希釈判定に係るプログラムとは別のプログラムによってＥＣＵ４０により実施される。吸気バルブ１２の開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせることで、開弁時点における燃焼室１０内の負圧を大きくし、燃焼室１０内に吸入される空気の流速を増大させることができる。吸気流速の増大は燃焼室１０内の空気の乱れを促進し、インジェクタ２０から噴射される燃料の燃焼性を向上させる。つまり、低温始動時にＩＮ弁遅開き運転を行なうことで、低温始動時の課題である燃焼性を改善することができるのである。
【００２９】
また、吸気バルブ１２の開きタイミングがＴＤＣよりも遅らされると、新気が導入されない状況でピストン８は降下していくことになる。新気の導入がなければ燃焼室１０内は高温に保たれ、同時に、ピストン８の降下に伴って燃焼室１０内の負圧は増大していく。このように燃焼室１０内が高温且つ高負圧になることの相乗効果によって、シリンダ壁面に付着したオイルからの燃料の気化が促進される。その結果、燃料が気化し難くシリンダ壁面に付着しやすい低温始動時であっても、シリンダ壁面への新たな燃料付着によるオイルの希釈は抑制されることになる。つまり、本実施の形態では、さらなるオイル希釈を抑制しながらのオイル希釈判定を可能にすべく、ＩＮ弁遅開き運転に合わせてオイル希釈判定を実施する。したがって、ＩＮ弁遅開き運転が行われている場合のみステップＳ１０２の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ１０４の処理が行われる。
【００３０】
ステップＳ１０４では、空燃比センサ４４によって排気ガスの空燃比が実測される。以下、この実測された空燃比を実Ａ／Ｆと呼ぶ。また、ステップＳ１０４では、燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測される空燃比が計算される。この予測空燃比は、インジェクタ２０から噴射される燃料量、エアフローメータ４２により計測される吸気流量、スロットル開度センサ２６により計測されるスロットル開度、クランク角センサ４８により計測されるエンジン回転数、吸気バルブ１２のバルブタイミング等の情報を用いて計算することができる。以下、この計算された予測空燃比を計算Ａ／Ｆという。
【００３１】
ＩＮ弁遅開き運転の実施によってシリンダ壁面のオイル中から気化する燃料の量は、燃料によるオイルの希釈率が高いほど多くなる。そして、オイル中から気化した燃料の量は燃焼室１０から排出される排気ガスの空燃比に反映され、気化した燃料の量が多いほど、排気ガスの空燃比はリッチになる。したがって、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分を求めることで、その差分の大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いを精度良く判定することができる。
【００３２】
具体的には、ステップＳ１０４では、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値αよりも大きいかどうか判定される。αは正の値であり、任意に設定することができる。例えば、αは固定値でもよいし、内燃機関の運転状態に応じて、或いは、前回のオイル交換からの走行距離や時間に応じて変わる変数であってもよい。計算Ａ／Ｆの値はオイルの希釈の度合いに左右されないのに対し、オイルの希釈の度合いが大きいほど実Ａ／Ｆの値は小さくなる（リッチになる）ことから、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値αを超えたかどどうかで、オイルの希釈の度合いが大きいかどうかを判定することができる。
【００３３】
つまり、ステップＳ１０４の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ１０６に進んで、オイルの希釈の度合いは“大きい”という判定が下される。一方、ステップＳ１０４の判定結果が否定（Ｎｏ）であれば、ステップＳ１０８に進んで、オイルの希釈の度合いは“小さい”という判定が下される。こうして下されたオイル希釈判定の判定結果は、前述のように、オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御に反映されることになる。
【００３４】
以上述べたように、本実施の形態によれば、シリンダ壁面への新たな燃料付着によるオイル希釈を抑制しながらの判定が可能であるので、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く判定することができる。
【００３５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図１、図３乃至図６を用いて説明する。
【００３６】
本実施の形態のオイル希釈判定は、実施の形態１と同様、図１に示す構成の内燃機関に適用することができる。図３及び図４のフローチャートは、本実施の形態のオイル希釈判定の処理手順を示したものであって、ＥＣＵ４０によって実施される。これらのフローチャートによるオイル希釈判定は、内燃機関の低温始動の度に行なわれる。以下、図３のフローチャートから順に説明する。
【００３７】
図３のフローチャートでは、その最初のステップＳ２００において、今回の始動が低温始動であるかどうか判定される。また、始動後、未だオイル希釈判定が済んでいないかどうかも判定される。そして、今回の始動が低温始動であり、且つ、オイル希釈判定が未だ済んでいない場合にのみステップＳ２００の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ２０２の処理が行われる。
【００３８】
ステップＳ２０２では、オイル希釈判定にかかるプログラムとは別のプログラムによってＩＮ弁遅開き運転が行なわれているか判定される。このＩＮ弁遅開き運転では、吸気バルブ１２の開きタイミングはＴＤＣよりも遅い所定のタイミング（以下、ベースタイミングと呼ぶ）に設定される。ＩＮ弁遅開き運転が行われている場合のみステップＳ２０２の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ２０４の処理が行われる。
【００３９】
ステップＳ２０４では、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値βよりも大きいかどうか判定される。実Ａ／Ｆは、空燃比センサ４４によって実測された排気ガスの空燃比であり、計算Ａ／Ｆは燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比である。βは任意の設定が可能な正の値であるが、実施の形態１にて用いられる基準値αよりは小さい値であるのが好ましい。ここでは、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの間にズレがあるかどうか、すなわち、燃料によるオイルの希釈が認められるかどうかさえ分かればよいからである。オイルの希釈の度合いの詳細な判定は、図４のフローチャートに示す処理に委ねられる。
【００４０】
ステップＳ２０４の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ２０６に進んでフラグＸＦ０１Ｌの値が１にされる。フラグＸＦ０１Ｌの値は通常はゼロであり、１になるのはステップＳ２０４の判定結果が肯定になってから、図４のフローチャートに示す処理が完了するまでの間に限られる。
【００４１】
図４のフローチャートでは、その最初のステップＳ３００において、フラグＸＦ０１Ｌの値が１かどうか判定される。フラグＸＦ０１Ｌの値が１の場合にのみステップＳ３００の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ３０２の処理が行われる。
【００４２】
ステップＳ３０２では、ＩＮ弁遅開き運転における吸気バルブ１２の開きタイミングが数段階に変更される。まず、最初の段階として、前述のベースタイミングよりもさらに遅い第１のタイミング（以下、タイミングＡと呼ぶ）に吸気バルブ１２の開きタイミングが変更される。そして、所定期間が経過した後、次の段階として、タイミングＡよりもさらに遅い第２のタイミング（以下、タイミングＢと呼ぶ）に吸気バルブ１２の開きタイミングが変更される。ただし、タイミングＢはＢＤＣを超えることはない。そして、さらに所定期間が経過した後、吸気バルブ１２の開きタイミングは再びＩＮ弁遅開き運転時のベースタイミングに戻される。なお、吸気バルブ１２の開きタイミングをタイミングＡに保持する期間、及び、タイミングＢに保持する期間は、それぞれ、吸気バルブ１２の開きタイミングの変更に伴う空燃比の変化が収まるのに十分な期間に設定されている。
【００４３】
ピストン８がＴＤＣを超えてから吸気バルブ１２が開くまでの間は、燃焼室１０の内部は高温且つ高負圧の状態になる。このため、吸気バルブ１２の開きタイミングが遅くなるほど、高温高負圧にさらされるシリンダ壁面の面積が増大することになり、シリンダ壁面に付着したオイル中から気化する燃料の量は多くなる。オイル中から気化した燃料の量は燃焼室１０から排出される排気ガスの空燃比に反映され、気化した燃料の量が多いほど、排気ガスの空燃比はリッチになる。したがって、吸気バルブ１２の開きタイミングがタイミングＡのときの第１の実測空燃比（以下、Ａ／Ｆ＿Ａと呼ぶ）と、タイミングＢに変更された後の第２の実測空燃比（以下、Ａ／Ｆ＿Ｂと呼ぶ）とを比較した場合には、より遅い開きタイミングＢに対応するＡ／Ｆ＿Ｂのほうがよりリッチな値を示す。そして、シリンダ壁面のオイル中から気化する燃料の量は、燃料によるオイルの希釈率が高いほど多くなることから、オイルの希釈率が高いほどＡ／Ｆ＿ＡとＡ／Ｆ＿Ｂとの差分（以下、ΔＡＦと呼ぶ）は大きくなる。したがって、Ａ／Ｆ＿ＡとＡ／Ｆ＿Ｂを取得してΔＡＦを求めることで、ΔＡＦの大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いを詳細に判定することが可能となる。
【００４４】
そこで、ステップＳ３０４では、吸気バルブ１２の開きタイミングがタイミングＡに保持されている期間内にＡ／Ｆ＿Ａが取り込まれる。続くステップＳ３０６では、吸気バルブ１２の開きタイミングがタイミングＢに保持されている期間内にＡ／Ｆ＿Ｂが取り込まれる。そして、ステップＳ３０８では、Ａ／Ｆ＿ＡとＡ／Ｆ＿Ｂとの差分であるΔＡＦが算出される。
【００４５】
以上説明したステップＳ３０８までの実行結果をタイムチャートで示したのが図５である。図５の上段にはフラグＸＦ０１Ｌの時間変化が示されている。図５の中段には、吸気バルブ１２の開きタイミング（図ではＩＮ弁開きタイミングと表記）の時間変化が示されている。そして、図５の下段には、空燃比（図ではＡ／Ｆと表記）の時間変化が示されている。図５では、ＩＮ弁遅開き運転中の計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値βよりも大きく、時点ｔ１においてフラグＸＦ０１Ｌが０から１に切り替わった場合について示している。この場合、時点ｔ１において吸気バルブ１２の開きタイミングはＩＮ弁遅開き運転のベースタイミング（ＶＴ０）からタイミングＡ（ＶＴＡ）に切り替えられる。そして、その間のＡ／Ｆ＿Ａが取り込まれた後、時点ｔ２において吸気バルブ１２の開きタイミングはタイミングＡ（ＶＴＡ）からより遅いタイミングＢ（ＶＴＢ）に切り替えられる。そして、その間のＡ／Ｆ＿Ｂが取り込まれてΔＡＦが算出された後、時点ｔ３において吸気バルブ１２の開きタイミングは再びベースタイミング（ＶＴ０）に戻される。
【００４６】
最後のステップＳ３１０では、ステップＳ３０８で算出されたΔＡＦの値に基づいて、燃料によるオイルの希釈の度合い、より詳しくは、具体的なオイル希釈率の値が求められる。その処理には図６に示すようなマップが用いられる。このマップではΔＡＦの値がオイル希釈率に関連付けられている。マップにおけるΔＡＦとオイル希釈率との関係は実験結果に基づいて決定される。図６に示す例では、ΔＡ／Ｆがある値を超えるまでは、誤差を考慮してオイル希釈率はゼロとされ、ΔＡ／Ｆがある値を超えてからは、ΔＡ／Ｆの増大に比例してオイル希釈率も増大するような関係に設定されている。このようなマップにΔＡＦの値を照らし合わせることで、現時点での燃料によるオイルの希釈率を精度良く判定することができる。こうして得られたオイル希釈率の値は、前述のように、オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御に反映されることになる。
【００４７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、シリンダ壁面への新たな燃料付着によるオイル希釈を抑制しながらの判定が可能であるので、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを、具体的なオイル希釈率の値によって精確に判定することができる。
【００４８】
その他．
以上、本発明の実施の形態１，２について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００４９】
実施の形態１，２では、内燃機関の低温始動時にオイル希釈判定を行なっているが、温度に関係なく内燃機関の始動時には必ず実施するのでもよい。また、走行距離や時間によってオイル希釈判定を行なうかどうかを決定するのでもよい。例えば、一定の走行距離に達する度、次回の始動時にオイル希釈判定を行なうのでもよい。
【００５０】
また、実施の形態１，２において、ガソリン等の炭化水素燃料だけでなくアルコール含有燃料も使用可能な内燃機関を用いてもよい。ただし、一般にアルコール含有燃料におけるアルコールの濃度にはばらつきがあるので、アルコール含有燃料が用いられるのであれば、燃料のアルコール濃度に応じて燃料によるオイルの希釈度合いの判定基準を補正することが望ましい。アルコールは低温域での揮発性が低いため、燃料のアルコール濃度が高い場合には、アルコール濃度が低い場合に比較して、ＩＮ弁遅開き運転中にシリンダ壁面の付着オイルから気化する燃料の量は少ない。このため、アルコール濃度が高い燃料と低い燃料とで同一の判定基準を用いたのでは、燃料によるオイルの希釈度合いを正確に判定することができない。
【００５１】
具体的には、実施の形態１のオイル希釈判定において燃料のアルコール濃度を考慮するのであれば、ステップＳ１０４の判定基準である基準値αをアルコール濃度に応じて補正すればよい。より具体的には、アルコール濃度が高い場合は、アルコール濃度が低い場合よりも基準値αの値を小さくすればよい。
【００５２】
また、実施の形態２のオイル希釈判定において燃料のアルコール濃度を考慮するのであれば、図６に示すマップのΔＡ／Ｆとオイル希釈率との関係をアルコール濃度に応じて補正すればよい。より具体的には、アルコール濃度が高い場合は、アルコール濃度が低い場合よりも同ΔＡ／Ｆに対応するオイル希釈率の値を大きくすればよい。
【００５３】
なお、燃料のアルコール濃度を得る方法には限定はなく、従来用いられている方法を採用することもできる。例えば、空燃比フィードバック制御におけるフィードバック補正量や学習値からアルコール濃度を得ることもできるし、センサによって燃料タンク中或いは燃料パイプ中の燃料のアルコール濃度を計測することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
８ ピストン
１０ 燃焼室
１２ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１８ バルブタイミング可変機構
２０ インジェクタ
４０ ＥＣＵ
４４ 空燃比センサ
４６ 水温センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に、筒内噴射式の内燃機関においては、冷間始動時のように内燃機関の温度が低い場合、シリンダ壁面への燃料の付着がおこりやすい。付着した燃料は、ピストンが上下運動するのに伴ってシリンダ壁面からオイルパン側にかき落とされる。その結果、内燃機関のオイル（潤滑油）に燃料が混入し、オイルがより粘度の低い燃料によって希釈されることとなる。希釈されたオイルがオイルパンから内燃機関の摺動部や油圧機構等に供給されると、摺動部の焼き付きや油圧低下等の不具合が発生する可能性がある。また、内燃機関の温度が上昇した場合には、オイルに混合している燃料が揮発してブローバイガスとなり、空燃比制御に悪影響を与えるおそれがある。
【０００３】
そこで、従来、オイル希釈を抑制する技術や、オイルの希釈度合いを判定する技術等、オイル希釈に着目した種々の技術が提案されている。以下に列挙する特許文献には、そのような技術の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９８００１号公報
【特許文献２】特開２００８−２９７９８７号公報
【特許文献３】特開２００９−０３６０７９号公報
【特許文献４】特開２００７−２８５２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術では、燃料によるオイル希釈は内燃機関が冷間時に発生しやすいという理由で、オイルの希釈度合いの判定を冷間時に実施している。内燃機関に求められる性能、例えばエミッション性能を良好に保つためには、オイルの希釈度合いに応じて内燃機関を制御することが望ましい。したがって、オイルの希釈度合いの判定は、内燃機関の始動後速やかに行なうことが好ましい。
【０００６】
しかしながら、冷間時のようにオイルの希釈が進行している状況ではオイルの希釈度合いを精確に判定することはできない。上記特許文献１に記載の技術では、冷間時にオイルの希釈度合いを判定するようにしているものの、その判定精度の悪化を防ぐための対策、具体的には、オイルの希釈を抑制するための対策は採られていない。このことは従来提案されている何れの技術にも当てはまることであり、何れの技術もオイル希釈を抑制しつつオイルの希釈度合いを判定することができるようにはなっていなかった。
【０００７】
本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あり、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く判定することが可能な判定方法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、第１の発明は、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法に関する発明であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせ、そのときの空燃比を実測するステップと、
実測された空燃比と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、第２の発明は、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法に関する発明であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅い第１のタイミングに設定し、そのときの空燃比（以下、第１実測空燃比）を実測するステップと、
吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅く且つ前記第１のタイミングとは異なる第２のタイミングに変更し、そのときの空燃比（以下、第２実測空燃比）を実測するステップと、
前記の第１実測空燃比と第２実測空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、
アルコールを含む燃料が用いられている場合に、燃料中のアルコール濃度に応じて燃料によるオイルの希釈度合いの判定基準を補正するステップ、
をさらに備えることを特徴としている。
【００１１】
第４の発明は、前記第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記の内燃機関のオイルの希釈度合いの判定は、内燃機関の低温始動時に実施されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせたならば、新気の導入がない状況で燃焼室内の負圧を増大させることができる。新気の導入がなければ燃焼室内は高温に保たれ、同時に、ピストンの降下に伴って燃焼室内の負圧は増大する。このように燃焼室内が高温且つ高負圧になることの相乗効果によって、シリンダ壁面に付着したオイルからの燃料の気化が促進され、シリンダ壁面に新たに付着する燃料によってオイルが希釈されることは抑制される。
【００１３】
このときオイル中から気化する燃料の量は、燃料によるオイルの希釈率が高いほど多くなる。また、吸気バルブの開きタイミングが遅くなるほど、高温高負圧にさらされるシリンダ壁面の面積が増大することから、オイル中から気化する燃料の量は多くなる。オイル中から気化した燃料の量は燃焼室から排出される排気ガスの空燃比に反映され、気化した燃料の量が多いほど、排気ガスの空燃比はリッチになる。
【００１４】
第１の発明では、空燃比が実測され、その実測値と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比との差分が求められ、その差分の大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いが判定される。前述のように、シリンダ壁面への燃料の新たな付着によるオイル希釈は抑制されているので、第１の発明によれば内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く精確に判定することができる。
【００１５】
第２の発明では、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅い第１のタイミングに設定したときの空燃比と、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅く且つ前記第１のタイミングとは異なる第２のタイミングに変更したときの空燃比とがそれぞれ実測され、それら実測値の差分が求められ、その差分の大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いが判定される。前述のように、シリンダ壁面への燃料の新たな付着によるオイル希釈は抑制されているので、第２の発明によれば内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く精確に判定することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、アルコールを含む燃料が用いられている場合においても、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く判定することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、精度の良い判定結果を内燃機関の始動後直ぐに得ることができるので、オイルの希釈度合いに応じた制御を遅滞なく開始することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用される内燃機関の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２のオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２のオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図３及び図４のフローチャートの実行結果を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２のオイル希釈判定において空燃比からオイル希釈率を求めるためのマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１及び図２を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態１が適用される内燃機関の概略構成を示す図である。本実施形態にかかる内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、図示していないが複数の気筒を有している。本実施形態にかかる内燃機関は、その内部にピストン８が配置されたシリンダブロック６と、シリンダブロック６に組み付けられたシリンダヘッド４を備えている。ピストン８の上面からシリンダヘッド４までの空間が各気筒の燃焼室１０を形成している。
【００２１】
本実施形態にかかる内燃機関は、燃焼室１０内に燃料を直接噴射することができる筒内噴射式の内燃機関である。このため、燃料を噴射するインジェクタ２０は、その噴射口が燃焼室１０内を臨むようにシリンダヘッド４に取り付けられている。
【００２２】
シリンダブロック６には、内燃機関の冷却水温に応じた信号を出力する水温センサ４６が取り付けられている。水温センサ４６によって計られる水温は、内燃機関の代表温度として用いられる。また、クランクシャフト３４の回転に連動して信号を出力するクランク角センサ４８が取り付けられている。クランク角センサ４８の信号によって内燃機関の回転速度が計測される。
【００２３】
各気筒の燃焼室１０には吸気通路３０と排気通路３２が接続されている。燃焼室１０と吸気通路３０の接続部にはその連通状態を制御する吸気バルブ１２が設けられ、燃焼室１０と排気通路３２との接続部にはその連通状態を制御する排気バルブ１４が設けられている。これら２つのバルブのうち少なくとも吸気バルブ１２には、その開閉タイミングを変更することができるバルブタイミング可変機構１８が備えられている。
【００２４】
吸気通路３０の上流端の付近には、吸気通路３０内に取り込まれる空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４２が配置されている。エアフローメータ４２の下流には、電子制御式のスロットル２４が配置されている。このスロットル２４にはその開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ２６が取り付けられている。一方、排気通路３２には、排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ４４が配置されている。
【００２５】
本実施形態にかかる内燃機関は、その制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０の出力側には前述のスロットル２４、インジェクタ２０、バルブタイミング可変機構１８等の種々のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０の入力側には、前述の水温センサ４６、エアフローメータ４２、スロットル開度センサ２６、クランク角センサ４８、空燃比センサ４４等の種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ４０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータの動作を制御している。
【００２６】
ＥＣＵ４０が有する機能の１つに、燃料によるオイルの希釈の度合いを判定し、その判定結果を内燃機関の制御に反映させる機能がある。オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御に関しては、従来提案されているように様々な制御が考えられる。しかし、本実施の形態においては、オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御の内容には特に限定は無い。ここでは、本実施の形態の一つの特徴であるオイル希釈判定の方法についてのみ説明する。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ４０によって実施されるオイル希釈判定の処理手順を示すフローチャートである。本フローチャートによるオイル希釈判定は、内燃機関の低温始動（冷間始動）の度に行なわれる。最初のステップＳ１００では、今回の始動が低温始動であるかどうか判定される。また、始動後、未だオイル希釈判定が済んでいないかどうかも判定される。そして、今回の始動が低温始動であり、且つ、オイル希釈判定が未だ済んでいない場合にのみステップＳ１００の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ１０２の処理が行われる。なお、低温始動かどうかは、水温センサ４６によって計測される内燃機関の温度が所定温度以下かどうかによって判断される。
【００２８】
ステップＳ１０２では、吸気バルブ１２の遅開き運転（ＩＮ弁遅開き運転）が行なわれているか判定される。ＩＮ弁遅開き運転とは、バルブタイミング可変機構１８によって吸気バルブ１２の開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせて運転する運転方法である。この運転方法は、内燃機関の低温始動時、オイル希釈判定に係るプログラムとは別のプログラムによってＥＣＵ４０により実施される。吸気バルブ１２の開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせることで、開弁時点における燃焼室１０内の負圧を大きくし、燃焼室１０内に吸入される空気の流速を増大させることができる。吸気流速の増大は燃焼室１０内の空気の乱れを促進し、インジェクタ２０から噴射される燃料の燃焼性を向上させる。つまり、低温始動時にＩＮ弁遅開き運転を行なうことで、低温始動時の課題である燃焼性を改善することができるのである。
【００２９】
また、吸気バルブ１２の開きタイミングがＴＤＣよりも遅らされると、新気が導入されない状況でピストン８は降下していくことになる。新気の導入がなければ燃焼室１０内は高温に保たれ、同時に、ピストン８の降下に伴って燃焼室１０内の負圧は増大していく。このように燃焼室１０内が高温且つ高負圧になることの相乗効果によって、シリンダ壁面に付着したオイルからの燃料の気化が促進される。その結果、燃料が気化し難くシリンダ壁面に付着しやすい低温始動時であっても、シリンダ壁面への新たな燃料付着によるオイルの希釈は抑制されることになる。つまり、本実施の形態では、さらなるオイル希釈を抑制しながらのオイル希釈判定を可能にすべく、ＩＮ弁遅開き運転に合わせてオイル希釈判定を実施する。したがって、ＩＮ弁遅開き運転が行われている場合のみステップＳ１０２の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ１０４の処理が行われる。
【００３０】
ステップＳ１０４では、空燃比センサ４４によって排気ガスの空燃比が実測される。以下、この実測された空燃比を実Ａ／Ｆと呼ぶ。また、ステップＳ１０４では、燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測される空燃比が計算される。この予測空燃比は、インジェクタ２０から噴射される燃料量、エアフローメータ４２により計測される吸気流量、スロットル開度センサ２６により計測されるスロットル開度、クランク角センサ４８により計測されるエンジン回転数、吸気バルブ１２のバルブタイミング等の情報を用いて計算することができる。以下、この計算された予測空燃比を計算Ａ／Ｆという。
【００３１】
ＩＮ弁遅開き運転の実施によってシリンダ壁面のオイル中から気化する燃料の量は、燃料によるオイルの希釈率が高いほど多くなる。そして、オイル中から気化した燃料の量は燃焼室１０から排出される排気ガスの空燃比に反映され、気化した燃料の量が多いほど、排気ガスの空燃比はリッチになる。したがって、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分を求めることで、その差分の大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いを精度良く判定することができる。
【００３２】
具体的には、ステップＳ１０４では、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値αよりも大きいかどうか判定される。αは正の値であり、任意に設定することができる。例えば、αは固定値でもよいし、内燃機関の運転状態に応じて、或いは、前回のオイル交換からの走行距離や時間に応じて変わる変数であってもよい。計算Ａ／Ｆの値はオイルの希釈の度合いに左右されないのに対し、オイルの希釈の度合いが大きいほど実Ａ／Ｆの値は小さくなる（リッチになる）ことから、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値αを超えたかどどうかで、オイルの希釈の度合いが大きいかどうかを判定することができる。
【００３３】
つまり、ステップＳ１０４の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ１０６に進んで、オイルの希釈の度合いは“大きい”という判定が下される。一方、ステップＳ１０４の判定結果が否定（Ｎｏ）であれば、ステップＳ１０８に進んで、オイルの希釈の度合いは“小さい”という判定が下される。こうして下されたオイル希釈判定の判定結果は、前述のように、オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御に反映されることになる。
【００３４】
以上述べたように、本実施の形態によれば、シリンダ壁面への新たな燃料付着によるオイル希釈を抑制しながらの判定が可能であるので、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを精度良く判定することができる。
【００３５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図１、図３乃至図６を用いて説明する。
【００３６】
本実施の形態のオイル希釈判定は、実施の形態１と同様、図１に示す構成の内燃機関に適用することができる。図３及び図４のフローチャートは、本実施の形態のオイル希釈判定の処理手順を示したものであって、ＥＣＵ４０によって実施される。これらのフローチャートによるオイル希釈判定は、内燃機関の低温始動の度に行なわれる。以下、図３のフローチャートから順に説明する。
【００３７】
図３のフローチャートでは、その最初のステップＳ２００において、今回の始動が低温始動であるかどうか判定される。また、始動後、未だオイル希釈判定が済んでいないかどうかも判定される。そして、今回の始動が低温始動であり、且つ、オイル希釈判定が未だ済んでいない場合にのみステップＳ２００の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ２０２の処理が行われる。
【００３８】
ステップＳ２０２では、オイル希釈判定にかかるプログラムとは別のプログラムによってＩＮ弁遅開き運転が行なわれているか判定される。このＩＮ弁遅開き運転では、吸気バルブ１２の開きタイミングはＴＤＣよりも遅い所定のタイミング（以下、ベースタイミングと呼ぶ）に設定される。ＩＮ弁遅開き運転が行われている場合のみステップＳ２０２の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ２０４の処理が行われる。
【００３９】
ステップＳ２０４では、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値βよりも大きいかどうか判定される。実Ａ／Ｆは、空燃比センサ４４によって実測された排気ガスの空燃比であり、計算Ａ／Ｆは燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比である。βは任意の設定が可能な正の値であるが、実施の形態１にて用いられる基準値αよりは小さい値であるのが好ましい。ここでは、計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの間にズレがあるかどうか、すなわち、燃料によるオイルの希釈が認められるかどうかさえ分かればよいからである。オイルの希釈の度合いの詳細な判定は、図４のフローチャートに示す処理に委ねられる。
【００４０】
ステップＳ２０４の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ２０６に進んでフラグＸＦ０１Ｌの値が１にされる。フラグＸＦ０１Ｌの値は通常はゼロであり、１になるのはステップＳ２０４の判定結果が肯定になってから、図４のフローチャートに示す処理が完了するまでの間に限られる。
【００４１】
図４のフローチャートでは、その最初のステップＳ３００において、フラグＸＦ０１Ｌの値が１かどうか判定される。フラグＸＦ０１Ｌの値が１の場合にのみステップＳ３００の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）になり、次のステップＳ３０２の処理が行われる。
【００４２】
ステップＳ３０２では、ＩＮ弁遅開き運転における吸気バルブ１２の開きタイミングが数段階に変更される。まず、最初の段階として、前述のベースタイミングよりもさらに遅い第１のタイミング（以下、タイミングＡと呼ぶ）に吸気バルブ１２の開きタイミングが変更される。そして、所定期間が経過した後、次の段階として、タイミングＡよりもさらに遅い第２のタイミング（以下、タイミングＢと呼ぶ）に吸気バルブ１２の開きタイミングが変更される。ただし、タイミングＢはＢＤＣを超えることはない。そして、さらに所定期間が経過した後、吸気バルブ１２の開きタイミングは再びＩＮ弁遅開き運転時のベースタイミングに戻される。なお、吸気バルブ１２の開きタイミングをタイミングＡに保持する期間、及び、タイミングＢに保持する期間は、それぞれ、吸気バルブ１２の開きタイミングの変更に伴う空燃比の変化が収まるのに十分な期間に設定されている。
【００４３】
ピストン８がＴＤＣを超えてから吸気バルブ１２が開くまでの間は、燃焼室１０の内部は高温且つ高負圧の状態になる。このため、吸気バルブ１２の開きタイミングが遅くなるほど、高温高負圧にさらされるシリンダ壁面の面積が増大することになり、シリンダ壁面に付着したオイル中から気化する燃料の量は多くなる。オイル中から気化した燃料の量は燃焼室１０から排出される排気ガスの空燃比に反映され、気化した燃料の量が多いほど、排気ガスの空燃比はリッチになる。したがって、吸気バルブ１２の開きタイミングがタイミングＡのときの第１の実測空燃比（以下、Ａ／Ｆ＿Ａと呼ぶ）と、タイミングＢに変更された後の第２の実測空燃比（以下、Ａ／Ｆ＿Ｂと呼ぶ）とを比較した場合には、より遅い開きタイミングＢに対応するＡ／Ｆ＿Ｂのほうがよりリッチな値を示す。そして、シリンダ壁面のオイル中から気化する燃料の量は、燃料によるオイルの希釈率が高いほど多くなることから、オイルの希釈率が高いほどＡ／Ｆ＿ＡとＡ／Ｆ＿Ｂとの差分（以下、ΔＡＦと呼ぶ）は大きくなる。したがって、Ａ／Ｆ＿ＡとＡ／Ｆ＿Ｂを取得してΔＡＦを求めることで、ΔＡＦの大きさから燃料によるオイルの希釈の度合いを詳細に判定することが可能となる。
【００４４】
そこで、ステップＳ３０４では、吸気バルブ１２の開きタイミングがタイミングＡに保持されている期間内にＡ／Ｆ＿Ａが取り込まれる。続くステップＳ３０６では、吸気バルブ１２の開きタイミングがタイミングＢに保持されている期間内にＡ／Ｆ＿Ｂが取り込まれる。そして、ステップＳ３０８では、Ａ／Ｆ＿ＡとＡ／Ｆ＿Ｂとの差分であるΔＡＦが算出される。
【００４５】
以上説明したステップＳ３０８までの実行結果をタイムチャートで示したのが図５である。図５の上段にはフラグＸＦ０１Ｌの時間変化が示されている。図５の中段には、吸気バルブ１２の開きタイミング（図ではＩＮ弁開きタイミングと表記）の時間変化が示されている。そして、図５の下段には、空燃比（図ではＡ／Ｆと表記）の時間変化が示されている。図５では、ＩＮ弁遅開き運転中の計算Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの差分が基準値βよりも大きく、時点ｔ１においてフラグＸＦ０１Ｌが０から１に切り替わった場合について示している。この場合、時点ｔ１において吸気バルブ１２の開きタイミングはＩＮ弁遅開き運転のベースタイミング（ＶＴ０）からタイミングＡ（ＶＴＡ）に切り替えられる。そして、その間のＡ／Ｆ＿Ａが取り込まれた後、時点ｔ２において吸気バルブ１２の開きタイミングはタイミングＡ（ＶＴＡ）からより遅いタイミングＢ（ＶＴＢ）に切り替えられる。そして、その間のＡ／Ｆ＿Ｂが取り込まれてΔＡＦが算出された後、時点ｔ３において吸気バルブ１２の開きタイミングは再びベースタイミング（ＶＴ０）に戻される。
【００４６】
最後のステップＳ３１０では、ステップＳ３０８で算出されたΔＡＦの値に基づいて、燃料によるオイルの希釈の度合い、より詳しくは、具体的なオイル希釈率の値が求められる。その処理には図６に示すようなマップが用いられる。このマップではΔＡＦの値がオイル希釈率に関連付けられている。マップにおけるΔＡＦとオイル希釈率との関係は実験結果に基づいて決定される。図６に示す例では、ΔＡ／Ｆがある値を超えるまでは、誤差を考慮してオイル希釈率はゼロとされ、ΔＡ／Ｆがある値を超えてからは、ΔＡ／Ｆの増大に比例してオイル希釈率も増大するような関係に設定されている。このようなマップにΔＡＦの値を照らし合わせることで、現時点での燃料によるオイルの希釈率を精度良く判定することができる。こうして得られたオイル希釈率の値は、前述のように、オイル希釈度に基づいた内燃機関の制御に反映されることになる。
【００４７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、シリンダ壁面への新たな燃料付着によるオイル希釈を抑制しながらの判定が可能であるので、内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを、具体的なオイル希釈率の値によって精確に判定することができる。
【００４８】
その他．
以上、本発明の実施の形態１，２について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００４９】
実施の形態１，２では、内燃機関の低温始動時にオイル希釈判定を行なっているが、温度に関係なく内燃機関の始動時には必ず実施するのでもよい。また、走行距離や時間によってオイル希釈判定を行なうかどうかを決定するのでもよい。例えば、一定の走行距離に達する度、次回の始動時にオイル希釈判定を行なうのでもよい。
【００５０】
また、実施の形態１，２において、ガソリン等の炭化水素燃料だけでなくアルコール含有燃料も使用可能な内燃機関を用いてもよい。ただし、一般にアルコール含有燃料におけるアルコールの濃度にはばらつきがあるので、アルコール含有燃料が用いられるのであれば、燃料のアルコール濃度に応じて燃料によるオイルの希釈度合いの判定基準を補正することが望ましい。アルコールは低温域での揮発性が低いため、燃料のアルコール濃度が高い場合には、アルコール濃度が低い場合に比較して、ＩＮ弁遅開き運転中にシリンダ壁面の付着オイルから気化する燃料の量は少ない。このため、アルコール濃度が高い燃料と低い燃料とで同一の判定基準を用いたのでは、燃料によるオイルの希釈度合いを正確に判定することができない。
【００５１】
具体的には、実施の形態１のオイル希釈判定において燃料のアルコール濃度を考慮するのであれば、ステップＳ１０４の判定基準である基準値αをアルコール濃度に応じて補正すればよい。より具体的には、アルコール濃度が高い場合は、アルコール濃度が低い場合よりも基準値αの値を小さくすればよい。
【００５２】
また、実施の形態２のオイル希釈判定において燃料のアルコール濃度を考慮するのであれば、図６に示すマップのΔＡ／Ｆとオイル希釈率との関係をアルコール濃度に応じて補正すればよい。より具体的には、アルコール濃度が高い場合は、アルコール濃度が低い場合よりも同ΔＡ／Ｆに対応するオイル希釈率の値を大きくすればよい。
【００５３】
なお、燃料のアルコール濃度を得る方法には限定はなく、従来用いられている方法を採用することもできる。例えば、空燃比フィードバック制御におけるフィードバック補正量や学習値からアルコール濃度を得ることもできるし、センサによって燃料タンク中或いは燃料パイプ中の燃料のアルコール濃度を計測することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
８ ピストン
１０ 燃焼室
１２ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１８ バルブタイミング可変機構
２０ インジェクタ
４０ ＥＣＵ
４４ 空燃比センサ
４６ 水温センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせ、そのときの空燃比を実測するステップと、
実測された空燃比と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴とする内燃機関のオイルの希釈度合いの判定方法。
【請求項２】
内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅い第１のタイミングに設定し、そのときの空燃比（以下、第１実測空燃比）を実測するステップと、
吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅く且つ前記第１のタイミングとは異なる第２のタイミングに変更し、そのときの空燃比（以下、第２実測空燃比）を実測するステップと、
前記の第１実測空燃比と第２実測空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴とする内燃機関のオイルの希釈度合いの判定方法。
【請求項３】
アルコールを含む燃料が用いられている場合に、燃料中のアルコール濃度に応じて燃料によるオイルの希釈度合いの判定基準を補正するステップ、
をさらに備え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オイルの希釈度合いの判定方法。
【請求項４】
前記の内燃機関のオイルの希釈度合いの判定は、内燃機関の低温始動時に実施されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関のオイルの希釈度合いの判定方法。
【請求項１】
内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅らせ、そのときの空燃比を実測するステップと、
実測された空燃比と燃料によるオイルの希釈が無いという前提で予測された空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴とする内燃機関のオイルの希釈度合いの判定方法。
【請求項２】
内燃機関に用いられているオイルの燃料による希釈の度合いを判定する方法であって、
内燃機関の運転時、吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅い第１のタイミングに設定し、そのときの空燃比（以下、第１実測空燃比）を実測するステップと、
吸気バルブの開きタイミングをＴＤＣよりも遅く且つ前記第１のタイミングとは異なる第２のタイミングに変更し、そのときの空燃比（以下、第２実測空燃比）を実測するステップと、
前記の第１実測空燃比と第２実測空燃比との差分を計算するステップと、
その差分の大きさに基づいて燃料によるオイルの希釈の度合いを判定するステップと、
を備えることを特徴とする内燃機関のオイルの希釈度合いの判定方法。
【請求項３】
アルコールを含む燃料が用いられている場合に、燃料中のアルコール濃度に応じて燃料によるオイルの希釈度合いの判定基準を補正するステップ、
をさらに備え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オイルの希釈度合いの判定方法。
【請求項４】
前記の内燃機関のオイルの希釈度合いの判定は、内燃機関の低温始動時に実施されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関のオイルの希釈度合いの判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１０６３６２（Ｐ２０１１−１０６３６２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６３００５（Ｐ２００９−２６３００５）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【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２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【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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