WO2013065149A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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崇博 塚越
森田　晃司
藤原　孝彦
和久 松田
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine having a function of introducing blow-by gas in a crankcase into an intake system.
  • FFV Flexible Fuel Vehicle
  • the amount of fuel injection is larger than that of gasoline and the volatility of the fuel is reduced, so that the injected fuel tends to adhere to the intake passage and the wall surface in the cylinder. Therefore, the amount of fuel mixed in engine oil (oil dilution amount) also tends to increase. Therefore, when alcohol fuel is used, it is preferable to use a PCV mechanism or the like.
  • the PCV mechanism introduces blow-by gas in the crankcase into the intake system as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-138571, and the blow-by gas introduced into the intake system.
  • the amount is adjusted according to the intake negative pressure.
  • the fuel evaporated from the engine oil can be burned together with the air-fuel mixture.
  • the applicant has recognized the following documents including the above-mentioned documents as related to the present invention.
  • the fuel cut is executed in a state where the throttle valve is throttled, for example, during deceleration. For this reason, when the fuel is cut, the intake negative pressure increases, and the amount of blow-by gas introduced into the intake system also tends to increase.
  • this blow-by gas since this blow-by gas is under fuel cut, it does not burn in the cylinder but flows out into the exhaust system and reacts with oxygen on the catalyst. Therefore, in an internal combustion engine equipped with a PCV mechanism corresponding to the use of alcohol fuel in the prior art, a large amount of blowby gas reacts with oxygen on the catalyst when the fuel is cut, and the catalyst is likely to deteriorate due to the reaction heat. There's a problem.
  • a first invention is a throttle valve that is provided in an intake passage of an internal combustion engine and adjusts an amount of intake air that is sucked into a cylinder through the intake passage;
  • a fuel injection valve for injecting alcohol fuel into the intake passage and / or the cylinder;
  • a PCV mechanism for introducing evaporative fuel evaporated from lubricating oil into a crankcase of an internal combustion engine into the intake passage;
  • Oil dilution amount estimation means for estimating an oil dilution amount that is an amount of fuel mixed in the lubricating oil in the crankcase;
  • a fuel-cut throttle control means for setting, based on the oil dilution amount, an opening of the throttle valve when the fuel cut is performed in a state where the PCV mechanism is operated; It is characterized by providing.
  • the throttle control means at the time of fuel cut is configured to increase the opening of the throttle valve during fuel cut as the amount of oil dilution increases.
  • variable valve mechanism that can change a valve opening characteristic of an intake valve
  • the opening of the throttle valve is increased based on the amount of oil dilution, and the rise of the intake negative pressure is suppressed. Can do.
  • the amount of blow-by gas that is sucked out of the crankcase by the intake negative pressure and introduced into the intake system can be suppressed.
  • attains a catalyst during fuel cut can be suppressed, and generation
  • the amount of blow-by gas generated in the crankcase increases as the oil dilution amount increases. For this reason, the larger the oil dilution amount, the smaller the intake negative pressure can be reduced in accordance with the amount of blow-by gas generated by increasing the opening of the throttle valve during fuel cut. Can be prevented.
  • the intake valve by delaying the opening timing (IVO) of the intake valve, the intake valve can be closed at the initial stage of the intake stroke, and negative pressure can be generated in the cylinder.
  • IVO opening timing
  • Embodiment 1 of this invention It is a block diagram for demonstrating the system configuration
  • FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • the system of the present embodiment includes an engine 10 as an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an FFV (Flexible Fuel Vehicle).
  • the engine 10 can use an alcohol fuel containing, for example, methanol, ethanol, butanol and the like.
  • a combustion chamber 14 is formed by a piston 12, and the piston 12 is connected to a crankshaft 16.
  • the crankshaft 16 is accommodated in a crankcase 18 (see FIG. 2) provided at the lower part of the engine body.
  • the engine 10 also includes an intake passage 20 that sucks intake air into each cylinder and an exhaust passage 22 that discharges exhaust gas from each cylinder.
  • an air cleaner 24, a throttle valve 26, and a surge tank 28 are provided in this order from the upstream side.
  • the throttle valve 26 adjusts the amount of intake air that is sucked into the combustion chamber 14 (inside the cylinder) via the intake passage 20, and is constituted by an electronically controlled butterfly valve or the like.
  • the surge tank 28 constitutes a part of the intake passage 20.
  • the exhaust passage 22 is provided with a catalyst 30 such as a three-way catalyst for purifying exhaust gas.
  • Each cylinder of the engine 10 has an intake passage 20 (intake port) and fuel injection valves 32 and 34 for injecting fuel into the cylinder, an ignition plug 36 for igniting the air-fuel mixture, and the intake passage 20 in the cylinder.
  • an intake valve 38 that opens and closes and an exhaust valve 40 that opens and closes the exhaust passage 22 with respect to the inside of the cylinder are provided.
  • the engine 10 also includes a VVT (Variable Valve Timing system) 42 as a variable valve mechanism that can change the valve opening characteristics (opening timing and closing timing) of the intake valve 38.
  • VVT Very Valve Timing system
  • the VVT 42 has a known configuration as disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-87769, and includes an actuator interposed between the camshaft and the timing pulley.
  • the camshaft rotates when the rotation of the crankshaft 16 is transmitted through the timing chain and the timing pulley, and drives the intake valve 38 to open and close.
  • the VVT 42 causes the camshaft and the timing pulley to rotate relative to each other by means of an actuator, and the phase of the intake valve 38 is advanced (early) and retarded (slow) according to the relative rotational angle between the two.
  • a variable valve mechanism other than the VVT 42 may be used. Specifically, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • the valve opening characteristic of the valve is changed by interposing a roller and a swing arm between the rocker arm and the camshaft of the intake valve 38.
  • You may use the variable valve mechanism which makes it possible.
  • an electromagnetically driven variable valve mechanism as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-16710 may be used.
  • a mechanism (such as VVL) for changing the operating angle of the intake valve 38 may be a variable valve mechanism.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the PCV mechanism.
  • the PCV mechanism 50 includes a gas introduction passage 52, a PCV valve 54, and a fresh air introduction passage 56.
  • the gas introduction passage 52 introduces the gas in the crankcase 18 (blow-by gas including evaporated fuel evaporated from the lubricating oil) into the intake passage 20.
  • One end of the gas introduction passage 52 is connected to the space in the crankcase 18, and the other end is connected to the intake passage 20 on the downstream side of the throttle valve 26.
  • the PCV valve 54 adjusts the amount of blow-by gas introduced from the crankcase 18 to the intake passage 20 via the gas introduction passage 52, and is a negative pressure type flow control valve that opens and closes based on the intake negative pressure. It is comprised by.
  • the fresh air introduction passage 56 introduces external air (fresh air) into the crankcase 18 when blow-by gas flows out of the crankcase 18.
  • One end of the fresh air introduction passage 56 is connected to the intake passage 20 on the upstream side of the throttle valve 26, and the other end is connected to a space in the crankcase 18.
  • the PCV mechanism 50 operates during operation of the engine and introduces the gas in the crankcase 18 into the intake passage 20.
  • the negative pressure (intake negative pressure) generated in the intake passage 20 acts on the PCV valve 54, thereby opening the PCV valve 54.
  • the intake negative pressure acts on the gas introduction passage 52 and sucks the gas in the crankcase 18 from the gas introduction passage 52 to the intake passage 20. Therefore, by operating the PCV mechanism 50, it is possible to ventilate the gas such as the evaporated fuel accumulated in the crankcase 18, and to burn this gas together with the air-fuel mixture in the cylinder.
  • the system of the present embodiment includes a sensor system including sensors 60 to 68, and an ECU (Engine Control Unit) 70 that controls the operating state of the engine.
  • the crank angle sensor 60 outputs a signal synchronized with the rotation of the crankshaft 16, and the air flow sensor 62 detects the intake air amount.
  • the water temperature sensor 64 detects the temperature of the engine cooling water (engine water temperature)
  • the oil temperature sensor 66 detects the temperature of the lubricating oil (lubricating oil temperature)
  • the alcohol concentration sensor 68 detects the alcohol concentration in the fuel.
  • the engine water temperature and the lubricating oil temperature are examples of the engine temperature that reflects the temperature of the engine.
  • the sensor system includes various sensors necessary for engine control (for example, a throttle opening sensor that detects the opening of the throttle valve 26, an accelerator position sensor that detects the operation amount of the accelerator pedal, etc.). ing. These sensors are connected to the input side of the ECU 70. On the other hand, an actuator such as a throttle valve 26, fuel injection valves 32, 34, a spark plug 36, and a VVT 42 is connected to the output side of the ECU 70.
  • the ECU70 drives each actuator based on the driving
  • the engine speed and the crank angle are detected based on the output of the crank angle sensor 60, and the intake air amount is detected by the air flow sensor 62.
  • the engine load is calculated based on the engine speed and the intake air amount
  • the fuel injection amount is calculated based on the intake air amount, the engine load, etc.
  • the fuel injection amount is corrected based on the engine water temperature, the alcohol concentration in the fuel, the accelerator pedal operation amount, and the like.
  • the ECU 70 drives the fuel injection valves 32 and 34 when the fuel injection timing arrives, and drives the spark plug 36 when the ignition timing arrives. Thereby, the air-fuel mixture is combusted in the combustion chamber 14 of each cylinder, and the engine can be operated. Further, the ECU 70 executes various fuel cuts including a known fuel cut during deceleration. In the fuel cut during deceleration, when the engine decelerates with the throttle valve 26 closed, fuel injection is stopped in order to improve emissions and fuel consumption.
  • alcohol fuel is used as the fuel for the engine 10, but since the alcohol component in the fuel is highly hydrophilic and lipophilic, it easily adheres to the intake port and the wall surface in the cylinder and is easily mixed into the lubricating oil. . That is, when alcohol fuel is used, the amount of fuel that leaks from the cylinder into the crankcase 18 and enters the lubricating oil (oil dilution amount) tends to increase. In particular, when the engine is operated in a low temperature region below the boiling point of the alcohol component with a high alcohol concentration, the fuel vaporization failure occurs and the amount of fuel adhering to the wall surface. And the increase of oil dilution amount becomes remarkable.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing the distillation characteristics of alcohol components in the fuel (change in distillation ratio with respect to temperature).
  • “E0”, “E85”, and “E100” illustrate the cases where the alcohol concentration (ethanol concentration) in the fuel is 0%, 85%, and 100%, respectively.
  • the alcohol fuel has a single distillation characteristic as the alcohol concentration in the fuel increases, and is difficult to vaporize even at a low temperature.
  • the fuel mixed in the lubricating oil has a characteristic that when the engine is warmed up and the lubricating oil temperature reaches near the boiling point of the alcohol component, it is rapidly vaporized and becomes evaporated fuel. For this reason, when the PCV mechanism 50 is activated and the fuel cut is performed with the catalyst 30 activated, the blow-by gas introduced into the intake system reaches the catalyst without burning in the cylinder, Reacts with oxygen on the catalyst. In this case, the catalyst temperature rises due to the heat of reaction, and a phenomenon (catalyst OT) exceeding the upper limit of heat resistance occurs, which may cause deterioration of the catalyst.
  • FC throttle control For this reason, in the present embodiment, when the fuel cut is performed with the PCV mechanism activated, the opening of the throttle valve 26 (throttle opening) during the fuel cut is set to the oil dilution amount (integrated oil dilution amount). Based on the above, the FC throttle control is set to a predetermined opening degree.
  • the oil dilution amount estimation process is executed by a known method. More specifically, the ECU 70 learns in advance the relationship between parameters such as lubricating oil temperature, engine load, fuel injection amount, and oil dilution amount, and the oil dilution amount generated in each combustion cycle based on the learning result. Is calculated. Then, by integrating the calculated values, the oil dilution amount (integrated oil dilution amount) at an arbitrary time can be estimated.
  • the FC throttle control is executed when all of the following conditions (1) to (3) are satisfied.
  • the engine temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Specifically, the engine water temperature ethw is equal to or higher than a predetermined temperature T1, or the lubricant temperature etho is equal to or higher than a predetermined temperature T2.
  • the integrated oil dilution amount effeldil is greater than or equal to a predetermined dilution amount determination value.
  • the predetermined temperatures T1 and T2 are set, for example, as temperatures at which the amount of fuel evaporated from the lubricating oil suddenly increases (temperature corresponding to the vicinity of the boiling point of the alcohol component described above). That is, when the condition (1) is satisfied, the amount of blow-by gas in the crankcase 18 increases, so that the PCV mechanism 50 needs to be continuously operated. However, when the PCV mechanism 50 is simply operated, A relatively large amount of blow-by gas is introduced into the intake system.
  • the dilution amount determination value is set, for example, as the minimum value of the integrated oil dilution amount effeldil that can generate a large amount of blow-by gas under the condition (1).
  • the fuel cut execution request corresponds to various fuel cut execution requests including the fuel cut during deceleration, and is determined based on the operating state of the engine. When there is a request to execute fuel cut, fuel injection is stopped and fuel cut is executed.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the integrated oil dilution amount effeldil, throttle opening, and intake negative pressure in FC throttle control. It should be noted that the relationship between the integrated oil dilution amount and the throttle opening described in this figure is stored in advance in the ECU 70 as a data map or the like.
  • the integrated oil dilution amount effeldil is larger, the throttle opening during fuel cut is increased. That is, under the assumption that the temperature condition is constant, the amount of blow-by gas generated in the crankcase 18 increases as the integrated oil dilution amount effeldil increases. Therefore, in FC throttle control, the integrated oil dilution amount effeldil is large. The throttle opening during fuel cut is increased and the intake negative pressure is decreased.
  • the throttle opening during fuel cut is adjusted according to the amount of blow-by gas generated, and the intake negative pressure is adjusted appropriately. Can be reduced. The amount of blow-by gas that is sucked out of the crankcase 18 by the intake negative pressure and introduced into the intake system can be suppressed. As a result, even if an electromagnetically driven PCV valve is not employed, the amount of blow-by gas that reaches the catalyst 30 during fuel cut can be suppressed, and the generation of the catalyst OT or the like can be prevented.
  • the throttle opening during fuel cut may be changed not only according to the integrated oil dilution amount effeldil but also according to the engine water temperature and the lubricating oil temperature. That is, since the amount of blow-by gas generated is considered to increase as these temperatures increase, the throttle opening during fuel cut may be increased as the generated engine water temperature or lubricating oil temperature increases.
  • FC intake valve control According to the throttle control during FC, the above-described operational effects can be obtained. However, for example, during execution of fuel cut during deceleration, the pump loss is reduced due to a decrease in intake negative pressure, and the driver feels deceleration. There is a possibility of feeling a drop (decreased drivability). For this reason, the FC intake valve control described below may be used in combination with the FC throttle control.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing a specific example of FC intake valve control.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing valve timing and the like of FC intake valve control. 6A shows a normal intake stroke when FC intake valve control is not executed, and FIG. 6B shows an intake stroke when FC intake valve control is executed. ing.
  • the intake valve 38 is closed at the initial stage of the intake stroke by retarding the IVO, and negative pressure can be generated in the cylinder.
  • the IVO during the fuel cut may be changed according to the engine water temperature and the lubricating oil temperature as well as the integrated oil dilution amount effeldil. That is, the IVO during the fuel cut may be configured to be retarded as the generated engine water temperature or the lubricating oil temperature is higher, corresponding to the throttle opening that increases as these temperatures increase.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention.
  • the routine shown in this figure is repeatedly executed while the engine is operating.
  • the engine temperature (engine water temperature etw or lubricating oil temperature etho) is acquired.
  • step 102 it is determined whether or not the engine temperature acquired in step 100 is equal to or higher than a predetermined temperature.
  • step 102 when the engine water temperature ethw is used as the engine temperature, it is determined whether or not the engine water temperature ethw is equal to or higher than the predetermined temperature T1, and when the lubricating oil temperature etho is used, the lubricating oil temperature etho is predetermined. It is determined whether or not the temperature is equal to or higher than T2.
  • step 104 an estimated value of the integrated oil dilution amount effeldil estimated by the known method described above is acquired.
  • step 106 it is determined whether the integrated oil dilution amount effeldil is equal to or greater than a predetermined dilution amount determination value.
  • the FC execution request flag F reflecting the presence or absence of a fuel cut execution request is acquired.
  • the FC execution request flag F is set to “1” when there is a fuel cut execution request, and is set to “0” when there is no execution request. It is set based on the operating state.
  • step 110 it is determined whether or not the FC execution request flag F is “1”. If this determination is established, the catalyst OT prevention control is executed in step 112.
  • the catalyst OT prevention control represents the above-described FC throttle control, or a control in combination with the above FC intake valve control.
  • the routine proceeds to step 116 and the normal control (conventional control) in which the catalyst OT prevention control is not executed is executed.
  • step 114 the acquired value of the integrated oil dilution amount effeldil is updated, and it is determined whether or not this value is equal to or less than the end determination value.
  • the end determination value corresponds to a small value of the integrated oil dilution amount that has been reduced to such an extent that it is not necessary to continue the catalyst OT prevention control. If the determination in step 114 is established, it is determined that the catalyst OT prevention control need not be continued because the oil dilution amount has decreased sufficiently, the catalyst OT prevention control is stopped, and the routine proceeds to step 116. If the determination in step 114 is not satisfied, the oil dilution amount has not decreased sufficiently, so the process returns to step 110 and the catalyst OT prevention control is continued until the determination in step 114 is satisfied.
  • step 104 in FIG. 7 shows a specific example of the oil dilution amount estimating means in claim 1, and step 112 in the fuel cut time throttle control means and fuel cut time in claims 1 to 3.
  • a specific example of the intake valve control means is shown.
  • the throttle opening during fuel cut is increased as the integrated oil dilution amount effeldil increases in the throttle control during FC.
  • the throttle opening during the fuel cut may be set based on the oil dilution amount, and the throttle opening during the fuel cut need not necessarily be increased with the oil dilution amount. That is, in the present invention, for example, in some control regions, the throttle opening during fuel cut may be kept constant with respect to changes in the oil dilution amount, and if necessary, the oil dilution amount is reduced. Accordingly, the throttle opening during fuel cut may be increased.
  • the alcohol concentration sensor 68 detects the alcohol concentration in the fuel.
  • the present invention is not limited to this, and the alcohol concentration in the fuel may be estimated based on the output of an exhaust gas sensor (air-fuel ratio sensor) that detects the exhaust air-fuel ratio.

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Abstract

この発明は、アルコール燃料を使用する内燃機関において、燃料カット時にブローバイガスが触媒に到達するのを抑制し、アルコール燃料の使用によるオイル希釈量の増加に対処しつつ、触媒を保護することを目的とする。エンジン（１０）は、クランクケース（１８）内のブローバイガスを吸気系に導入するＰＣＶ機構（５０）を備える。また、ＰＣＶ機構（５０）を作動させた状態で燃料カットを行うときには、燃料カット中におけるスロットルバルブ（２６）の開度を、潤滑油中のオイル希釈量に基いて設定する。これにより、ブローバイガスの発生量に合わせて燃料カット中のスロットル開度を調整し、吸気負圧を適度に減少させることができる。従って、燃料カット中には、吸気負圧によりクランクケース（１８）から吸い出されて吸気系に導入されるブローバイガスの量を抑制することができる。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、クランクケース内のブローバイガスを吸気系に導入する機能を備えた内燃機関の制御装置に関する。
　近年では、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）のように、アルコール燃料を使用可能な車両が増加する傾向にある。アルコール燃料を用いる内燃機関では、ガソリンと比較して燃料噴射量が多くなる上に、燃料の揮発性が低下するので、噴射燃料が吸気通路や筒内の壁面に付着し易くなり、これに伴ってエンジンオイルに混入する燃料の量（オイル希釈量）も増加する傾向がある。従って、アルコール燃料を用いる場合には、ＰＣＶ機構等を用いることが好ましい。
　ＰＣＶ機構は、例えば特許文献１（日本特開２００９－１３８５７１号公報）に開示されているように、クランクケース内のブローバイガスを吸気系に導入するもので、吸気系に導入されるブローバイガスの量は、吸気負圧に応じて調整される。これにより、エンジンオイルから蒸発した燃料を混合気と共に燃焼させることができる。
　尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
日本特開２００９－１３８５７１号公報 日本特開２００７－１９８１９６号公報 日本特開２００７－２８５２３９号公報
　ところで、従来技術の内燃機関では、例えば減速時のようにスロットルバルブが絞られた状態において、燃料カットが実行される。このため、燃料カット時には、吸気負圧が増加し、吸気系に導入されるブローバイガスの量も増加する傾向がある。しかし、このブローバイガスは、燃料カット中であるために筒内で燃焼せずに排気系に流出し、触媒上で酸素と反応することになる。このため、従来技術において、アルコール燃料の使用に対応してＰＣＶ機構を搭載した内燃機関では、燃料カット時に多量のブローバイガスが触媒上で酸素と反応し、その反応熱により触媒が劣化し易いという問題がある。
　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、本発明の目的は、アルコール燃料を使用する内燃機関において、燃料カット時にブローバイガスが触媒に到達するのを抑制することができ、アルコール燃料の使用によるオイル希釈量の増加に対処しつつ、触媒を保護することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
　第１の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられ、前記吸気通路を介して筒内に吸込まれる吸入空気の量を調整するスロットルバルブと、
　前記吸気通路及び／又は前記筒内にアルコール燃料を噴射する燃料噴射弁と、
　内燃機関のクランクケース内で潤滑油から蒸発した蒸発燃料を前記吸気通路に導入するＰＣＶ機構と、
　前記クランクケース内の潤滑油に混入した燃料の量であるオイル希釈量を推定するオイル希釈量推定手段と、
　前記ＰＣＶ機構を作動させた状態で燃料カットを実行するときに、燃料カット中における前記スロットルバルブの開度を、前記オイル希釈量に基いて設定する燃料カット時スロットル制御手段と、
　を備えることを特徴とする。
　第２の発明によると、前記燃料カット時スロットル制御手段は、前記オイル希釈量が大きいほど、燃料カット中における前記スロットルバルブの開度を増加させる構成としている。
　第３の発明は、吸気バルブの開弁特性を変更することが可能な可変動弁機構と、
　燃料カット中において、前記オイル希釈量が大きいほど、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの開弁時期を遅角させる燃料カット時吸気バルブ制御手段と、を備える。
　第１の発明によれば、多量のブローバイガスが発生する状況でも、燃料カットを行う場合には、オイル希釈量に基いてスロットルバルブの開度を増加させ、吸気負圧の上昇を抑制することができる。この結果、吸気負圧によりクランクケースから吸い出されて吸気系に導入されるブローバイガスの量を抑制することができる。そして、燃料カット中に触媒に到達するブローバイガスの量を抑制し、触媒ＯＴ等の発生を防止することができる。従って、排気エミッションを良好に保持し、排気音の異常等を回避することができる。
　第２の発明によれば、クランクケース内で発生するブローバイガスの量は、オイル希釈量が大きいほど増加する。このため、オイル希釈量が大きいほど、燃料カット中におけるスロットルバルブの開度を増加させることにより、ブローバイガスの発生量に合わせて吸気負圧を減少させることができ、多量のブローバイガスが吸気系に流入するのを防止することができる。
　第３の発明によれば、吸気バルブの開弁時期（ＩＶＯ）を遅角することにより、吸気行程の初期に吸気バルブを閉弁し、筒内に負圧を生じさせることができる。これにより、減速時燃料カットの実行時には、スロットル開度を増加させた状態でも、筒内の負圧を利用して減速感を生じさせ、運転性を向上させることができる。
本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。 ＰＣＶ機構を示す構成図である。 燃料中のアルコール成分の蒸留特性を示す特性線図である。 ＦＣ時スロットル制御における積算オイル希釈量effeldil、スロットル開度及び吸気負圧の関係を示す特性線図である。 ＦＣ時吸気バルブ制御の具体例を示す特性線図である。 ＦＣ時吸気バルブ制御のバルブタイミング等を示す説明図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
　以下、図１乃至図７を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。なお、図１では、後述するＰＣＶ機構５０の記載を省略している。本実施の形態のシステムは、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）等の車両に搭載される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、例えばメタノール、エタノール、ブタノール等を含むアルコール燃料の使用が可能となっている。
　エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成され、ピストン１２はクランク軸１６に連結されている。クランク軸１６は、エンジン本体の下部に設けられたクランクケース１８（図２参照）に収容されている。また、エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路２０と、各気筒の排気ガスを排出する排気通路２２とを備えている。吸気通路２０には、エアクリーナ２４、スロットルバルブ２６、サージタンク２８が上流側から順に設けられている。スロットルバルブ２６は、吸気通路２０を介して燃焼室１４内（筒内）に吸込まれる吸入空気量を調整するもので、電子制御式のバタフライ弁等により構成されている。サージタンク２８は、吸気通路２０の一部を構成している。一方、排気通路２２には、排気ガスを浄化する三元触媒等の触媒３０が設けられている。
　また、エンジン１０の各気筒は、吸気通路２０（吸気ポート）及び筒内にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁３２，３４と、混合気に点火する点火プラグ３６と、吸気通路２０を筒内に対して開，閉する吸気バルブ３８と、排気通路２２を筒内に対して開，閉する排気バルブ４０とを備えている。なお、本発明では、必ずしも２つの燃料噴射弁３２，３４を備える必要はなく、少なくとも一方の燃料噴射弁が搭載されていればよい。また、エンジン１０は、吸気バルブ３８の開弁特性（開弁時期及び閉弁時期）を変更することが可能な可変動弁機構としてのＶＶＴ（Variable Valve Timing system）４２を備えている。
　ＶＶＴ４２は、例えば日本特開２０００－８７７６９号公報に開示されているような公知の構成を有し、カムシャフトとタイミングプーリとの間に介在するアクチュエータを備えている。カムシャフトは、クランク軸１６の回転がタイミングチェーン及びタイミングプーリを介して伝達されることにより回転し、吸気バルブ３８を開閉駆動する。ＶＶＴ４２は、アクチュエータによりカムシャフトとタイミングプーリとを相対回転させ、両者の相対回転角に応じて吸気バルブ３８の位相を進角（早く）及び遅角（遅く）させる。なお、本発明では、ＶＶＴ４２以外の可変動弁機構を用いる構成としてもよい。具体的には、例えば日本特開２００７－１３２３２６号公報に示すように、吸気バルブ３８のロッカーアームとカムシャフトとの間にローラ及び揺動アームを介在させることにより、バルブの開弁特性を変更可能とする可変動弁機構を用いてもよい。また、日本特開２００７－１６７１０号公報に示すような電磁駆動式の可変動弁機構を用いてもよい。さらには、吸気バルブ３８の作用角を変更する機構（ＶＶＬ等）を可変動弁機構としてもよい。
　次に、図２を参照して、エンジン１０に搭載されたＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）機構５０について説明する。図２は、ＰＣＶ機構を示す構成図である。ＰＣＶ機構５０は、ガス導入通路５２、ＰＣＶバルブ５４及び新気導入通路５６を備えている。ガス導入通路５２は、クランクケース１８内のガス（潤滑油から蒸発した蒸発燃料を含むブローバイガス）を吸気通路２０に導入するものである。ガス導入通路５２は、一端側がクランクケース１８内の空間に接続され、他端側がスロットルバルブ２６の下流側で吸気通路２０に接続されている。
　また、ＰＣＶバルブ５４は、ガス導入通路５２を介してクランクケース１８から吸気通路２０に導入されるブローバイガスの量を調整するもので、吸気負圧に基いて開閉する負圧式の流量制御弁等により構成されている。新気導入通路５６は、クランクケース１８からブローバイガスが流出したときに、クランクケース１８内に外部の空気（新気）を導入するものである。新気導入通路５６は、一端側がスロットルバルブ２６の上流側で吸気通路２０に接続され、他端側がクランクケース１８内の空間に接続されている。
　そして、ＰＣＶ機構５０は、エンジンの運転中に作動し、クランクケース１８内のガスを吸気通路２０に導入する。具体的に述べると、エンジンの運転中には、吸気通路２０内に生じた負圧（吸気負圧）がＰＣＶバルブ５４に作用することにより、ＰＣＶバルブ５４が開弁する。これにより、吸気負圧は、ガス導入通路５２に作用し、クランクケース１８内のガスをガス導入通路５２から吸気通路２０に吸引する。従って、ＰＣＶ機構５０が作動することにより、クランクケース１８内に溜まった蒸発燃料等のガスを換気し、このガスを混合気と共に筒内で燃焼させることができる。
　次に、前述の図１を参照して、エンジン１０の制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、センサ６０～６８を含むセンサ系統と、エンジンの運転状態を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）７０とを備えている。まず、センサ系統について述べると、クランク角センサ６０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ６２は吸入空気量を検出する。また、水温センサ６４はエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出し、油温センサ６６は潤滑油の温度（潤滑油温）を検出し、アルコール濃度センサ６８は燃料中のアルコール濃度を検出する。ここで、エンジン水温及び潤滑油温は、エンジンの温度が反映される機関温度の一例である。センサ系統には、この他にも、エンジン制御に必要な各種のセンサ（例えばスロットルバルブ２６の開度を検出するスロットル開度センサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルポジションセンサ等）が含まれている。これらのセンサは、ＥＣＵ７０の入力側に接続されている。一方、ＥＣＵ７０の出力側には、スロットルバルブ２６、燃料噴射弁３２，３４、点火プラグ３６、ＶＶＴ４２等のアクチュエータが接続されている。
　そして、ＥＣＵ７０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ６０の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ６２により吸入空気量を検出する。また、エンジン回転数と吸入空気量とに基いて機関負荷を算出し、吸入空気量、機関負荷等に基いて燃料噴射量を算出すると共に、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。このとき、燃料噴射量は、エンジン水温、燃料中のアルコール濃度、アクセルペダルの操作量等に基いて補正される。そして、ＥＣＵ７０は、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁３２，３４を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ３６を駆動する。これにより、各気筒の燃焼室１４内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。また、ＥＣＵ７０は、公知の減速時燃料カットを含む各種の燃料カットを実行する。減速時燃料カットでは、エンジンがスロットルバルブ２６を閉弁した状態で減速するときに、エミッションや燃費を向上させるために燃料噴射を停止する。
［実施の形態１の特徴］
　本実施の形態では、エンジン１０の燃料としてアルコール燃料を使用するが、燃料中のアルコール成分は親水性及び親油性が高いため、吸気ポートや筒内の壁面に付着して潤滑油に混入し易い。即ち、アルコール燃料を用いる場合には、筒内からクランクケース１８内に漏出して潤滑油に混入する燃料の量（オイル希釈量）が増加する傾向がある。特に、高濃度のアルコール濃度を使用した状態で、アルコール成分の沸点以下の低温領域でエンジンを運転する場合（始動時等）には、燃料の気化不良が発生し、壁面に付着する燃料の量やオイル希釈量の増加が顕著となる。ここで、図３は、燃料中のアルコール成分の蒸留特性（温度に対する蒸留割合の変化）を示す特性線図である。この図において、「Ｅ０」、「Ｅ８５」、「Ｅ１００」は、それぞれ燃料中のアルコール濃度（エタノール濃度）が０％、８５％、１００％の場合を例示している。図３に示すように、アルコール燃料は、燃料中のアルコール濃度が高いほど単一的な蒸留特性をもつようになり、低温でも気化し難くなる。
　一方、潤滑油に混入した燃料は、エンジンの暖機が進行して潤滑油温がアルコール成分の沸点近傍に達すると、急激に気化して蒸発燃料となる特性がある。このため、触媒３０が活性化した状態で、ＰＣＶ機構５０が作動すると共に燃料カットが実行された場合には、吸気系に導入されたブローバイガスが筒内で燃焼せずに触媒に到達し、触媒上で酸素と反応する。この場合には、触媒温度が反応熱により上昇して耐熱上限値を超える現象（触媒ＯＴ）が生じ、触媒の劣化を招く虞れがある。そして、触媒の機能低下により、排気エミッションの悪化や排気音の異常が生じ易くなる。これらの現象を回避するために、電磁駆動式のＰＣＶバルブを用いて、燃料カット時にはＰＣＶバルブを閉弁状態に保持し、ブローバイガスが吸気ポートに供給されないようにする構成も考えられる。しかし、電磁駆動式のＰＣＶバルブを採用した場合には、エンジンのコストアップを招くことになる。
（ＦＣ時スロットル制御）
　このため、本実施の形態では、ＰＣＶ機構を作動させた状態で燃料カットを行うときに、燃料カット中におけるスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度）を、オイル希釈量（積算オイル希釈量）に基いて所定の開度に設定するＦＣ時スロットル制御を実行する。なお、上記制御において、オイル希釈量の推定処理は公知の方法により実行される。詳しく述べると、ＥＣＵ７０は、例えば潤滑油温、機関負荷、燃料噴射量等のパラメータとオイル希釈量との関係を予め学習しておき、この学習結果に基いて個々の燃焼サイクルで生じるオイル希釈量を算出する。そして、この算出値を積算することにより、任意の時点におけるオイル希釈量（積算オイル希釈量）を推定することができる。
　また、ＦＣ時スロットル制御は、以下の条件（１）～（３）が全て成立する場合に実行される。
（１）機関温度が所定温度以上である。具体的には、エンジン水温ethwが所定温度T1以上であるか、または、潤滑油温ethoが所定温度T2以上である。
（２）積算オイル希釈量effeldilが所定の希釈量判定値以上である。
（３）燃料カットの実行要求がある。
　上記条件（１）において、所定温度T1，T2は、例えば潤滑油から蒸発する燃料の蒸発量が急激に増加する温度（上述したアルコール成分の沸点近傍に対応する温度）として設定される。即ち、条件（１）が成立した状態とは、クランクケース１８内のブローバイガス量が増加するので、ＰＣＶ機構５０を継続的に作動させる必要があるが、単純にＰＣＶ機構５０を作動させると、比較的多量のブローバイガスが吸気系に導入されてしまう状態である。また、上記条件（２）において、希釈量判定値は、例えば条件（１）の成立下で多量のブローバイガスを生じさせ得る積算オイル希釈量effeldilの最小値として設定される。即ち、条件（２）が不成立の場合には、ブローバイガスの発生源となる燃料が潤滑油中に多くないので、ＦＣ時スロットル制御を実行しなくてもよいことになる。さらに、上記条件（３）において、燃料カットの実行要求とは、減速時燃料カットを含む各種の燃料カットの実行要求に対応するもので、エンジンの運転状態に基いて判定される。燃料カットの実行要求が有る場合には、燃料噴射が停止され、燃料カットが実行される。
　次に、図４を参照して、ＦＣ時スロットル制御における燃料カット中のスロットル開度の設定方法について説明する。図４は、ＦＣ時スロットル制御における積算オイル希釈量effeldil、スロットル開度及び吸気負圧の関係を示す特性線図である。なお、この図中に記載された積算オイル希釈量とスロットル開度との関係は、データマップ等としてＥＣＵ７０に予め記憶されている。ＦＣ時スロットル制御では、図４に示すように、積算オイル希釈量effeldilが大きいほど、燃料カット中のスロットル開度を増加させる。即ち、温度条件等を一定とした前提において、クランクケース１８内で発生するブローバイガスの量は、積算オイル希釈量effeldilが大きいほど増加するので、ＦＣ時スロットル制御では、積算オイル希釈量effeldilが大きいほど、燃料カット中のスロットル開度を増加させ、吸気負圧を減少させる。
　これにより、負圧式のＰＣＶ機構５０を備えたシステムにおいて、多量のブローバイガスが発生した場合でも、ブローバイガスの発生量に合わせて燃料カット中のスロットル開度を調整し、吸気負圧を適度に減少させることができる。そして、吸気負圧によりクランクケース１８から吸い出されて吸気系に導入されるブローバイガスの量を抑制することができる。この結果、電磁駆動式のＰＣＶバルブを採用しなくても、燃料カット中に触媒３０に到達するブローバイガスの量を抑制し、触媒ＯＴ等の発生を防止することができる。従って、ＰＣＶ機構５０のコストアップを抑制しつつ、排気エミッションを良好に保持し、排気音の異常等を回避することができる。なお、燃料カット中のスロットル開度は、積算オイル希釈量effeldilだけでなく、エンジン水温や潤滑油温に応じて変化させる構成としてもよい。即ち、ブローバイガスの発生量は、これらの温度が高くなるにつれて増加すると考えられるので、発生エンジン水温や潤滑油温が高いほど、燃料カット中のスロットル開度を増加させる構成としてもよい。
（ＦＣ時吸気バルブ制御）
　ＦＣ時スロットル制御によれば、上述のような作用効果が得られるものの、例えば減速時燃料カットの実行中には、吸気負圧が低下することによりポンプ損失が減少し、運転者が減速感の低下（運転性の低下）を感じる可能性がある。このため、ＦＣ時スロットル制御の実行時には、以下に述べるＦＣ時吸気バルブ制御を併用する構成としてもよい。図５は、ＦＣ時吸気バルブ制御の具体例を示す特性線図である。
　ＦＣ時吸気バルブ制御では、図５に示すように、燃料カット中において、積算オイル希釈量effeldilが大きいほど、ＶＶＴ４２により吸気バルブ３８の開弁時期（ＩＶＯ）を遅角させる（遅くする）。即ち、この制御は、燃料カット中のスロットル開度が大きいほど、即ち、吸気負圧が小さいほど、ＩＶＯを遅角させることを意味している。ここで、図６は、ＦＣ時吸気バルブ制御のバルブタイミング等を示す説明図である。この図において、図６（ａ）は、ＦＣ時吸気バルブ制御の非実行時である通常の吸気行程を示し、図６（ｂ）は、ＦＣ時吸気バルブ制御を実行した場合の吸気行程を示している。
　ＦＣ時吸気バルブ制御では、図６（ｂ）に示すように、ＩＶＯを遅角することにより吸気行程の初期に吸気バルブ３８を閉弁し、筒内に負圧を生じさせることができる。これにより、減速時燃料カットの実行時には、スロットル開度を増加させた状態でも、筒内の負圧を利用して減速感を生じさせ、運転性を向上させることができる。なお、燃料カット中のＩＶＯは、積算オイル希釈量effeldilだけでなく、エンジン水温や潤滑油温に応じて変化させる構成としてもよい。即ち、燃料カット中のＩＶＯは、これらの温度が高くなるにつれて増加するスロットル開度に対応して、発生エンジン水温や潤滑油温が高いほど、遅角させる構成としてもよい。
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
　次に、図７を参照して、本発明の実施の形態１を実現するための具体的な処理について説明する。図７は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図７に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、機関温度（エンジン水温ethwまたは潤滑油温etho）を取得する。ステップ１０２では、ステップ１００で取得した機関温度が所定温度以上であるか否かを判定する。即ち、ステップ１０２では、機関温度としてエンジン水温ethwを用いる場合に、エンジン水温ethwが所定温度T1以上であるか否かを判定し、潤滑油温ethoを用いる場合には、潤滑油温ethoが所定温度T2以上であるか否かを判定する。
　ステップ１０２の判定が成立した場合には、ステップ１０４において、前述した公知の方法により推定した積算オイル希釈量effeldilの推定値を取得する。そして、ステップ１０６では、積算オイル希釈量effeldilが所定の希釈量判定値以上であるか否かを判定する。ここで、ステップ１０２，１０４の何れかで判定が不成立の場合には、ＦＣ時スロットル制御を実行する必要がないので、そのまま制御を終了する。一方、ステップ１０２，１０４の判定が何れも成立した場合には、ステップ１０８において、燃料カットの実行要求の有無が反映されたＦＣ実行要求フラグＦを取得する。ここで、ＦＣ実行要求フラグＦは、燃料カットの実行要求がある場合に「１」に設定され、実行要求が無い場合に「０」に設定されるもので、図示しない他のルーチンによりエンジンの運転状態等に基いて設定される。
　次に、ステップ１１０では、ＦＣ実行要求フラグＦが「１」であるか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ１１２において、触媒ＯＴ防止制御を実行する。ここで、触媒ＯＴ防止制御とは、前述のＦＣ時スロットル制御、またはこれに前述のＦＣ時吸気バルブ制御を組合わせた制御を表している。一方、ステップ１１０の判定が不成立の場合には、触媒ＯＴ防止制御を実行しなくてよいので、ステップ１１６に移行し、触媒ＯＴ防止制御を実行しない通常制御（従来の制御）を実行する。
　次に、ステップ１１４では、積算オイル希釈量effeldilの取得値を更新し、この値が終了判定値以下であるか否かを判定する。終了判定値は、触媒ＯＴ防止制御をこれ以上継続する必要がない程度に減少した積算オイル希釈量の小さな値に対応している。ステップ１１４の判定が成立した場合には、オイル希釈量が十分に減少したので、触媒ＯＴ防止制御を継続する必要がないと判断し、触媒ＯＴ防止制御を停止してステップ１１６に移行する。また、ステップ１１４の判定が不成立の場合には、オイル希釈量が十分に減少していないので、ステップ１１０に戻り、ステップ１１４の判定が成立するまで触媒ＯＴ防止制御を継続する。
　なお、前記実施の形態１では、図７中のステップ１０４が請求項１におけるオイル希釈量推定手段の具体例を示し、ステップ１１２が請求項１乃至３における燃料カット時スロットル制御手段及び燃料カット時吸気バルブ制御手段の具体例を示している。
　また、前記実施の形態１では、ＦＣ時スロットル制御において、積算オイル希釈量effeldilが大きくなるほど、燃料カット中のスロットル開度を増加させる構成とした。しかし、本発明は、燃料カット中のスロットル開度をオイル希釈量に基いて設定すればよいものであり、必ずしも燃料カット中のスロットル開度をオイル希釈量に伴って増加させなくてもよい。即ち、本発明では、例えば一部の制御領域において、オイル希釈量の変化に対して燃料カット中のスロットル開度を一定に保持してもよく、また、必要によっては、オイル希釈量が小さくなるにつれて燃料カット中のスロットル開度を増加させる構成としてもよい。
　また、前記実施の形態１では、燃料中のアルコール濃度をアルコール濃度センサ６８により検出する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、排気空燃比を検出する排気ガスセンサ（空燃比センサ）の出力に基いて、燃料中のアルコール濃度を推定する構成としてもよい。
１０　エンジン（内燃機関）
１２　ピストン
１４　燃焼室
１６　クランク軸
１８　クランクケース
２０　吸気通路
２２　排気通路
２４　エアクリーナ
２６　スロットルバルブ
２８　サージタンク
３０　触媒
３２，３４　燃料噴射弁
３６　点火プラグ
３８　吸気バルブ
４０　排気バルブ
４２　ＶＶＴ（可変動弁機構）
５０　ＰＣＶ機構
５２　ガス導入通路
５４　ＰＣＶバルブ
５６　新気導入通路
６０　クランク角センサ
６２　エアフローセンサ
６４　水温センサ
６６　油温センサ
６８　アルコール濃度センサ
７０　ＥＣＵ

Claims (3)

  1. 　内燃機関の吸気通路に設けられ、前記吸気通路を介して筒内に吸込まれる吸入空気の量を調整するスロットルバルブと、
    　前記吸気通路及び／又は前記筒内にアルコール燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    　内燃機関のクランクケース内で潤滑油から蒸発した蒸発燃料を前記吸気通路に導入するＰＣＶ機構と、
    　前記クランクケース内の潤滑油に混入した燃料の量であるオイル希釈量を推定するオイル希釈量推定手段と、
    　前記ＰＣＶ機構を作動させた状態で燃料カットを実行するときに、燃料カット中における前記スロットルバルブの開度を、前記オイル希釈量に基いて設定する燃料カット時スロットル制御手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記燃料カット時スロットル制御手段は、前記オイル希釈量が大きいほど、燃料カット中における前記スロットルバルブの開度を増加させる構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　吸気バルブの開弁特性を変更することが可能な可変動弁機構と、
    　燃料カット中において、前記オイル希釈量が大きいほど、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの開弁時期を遅角させる燃料カット時吸気バルブ制御手段と、
    　を備えてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
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