(57)【要約】【課題】ブローバイガス湿度を推定する。【解決手段】内燃機関１におけるブローバイガス湿度推定装置１００は、排気再循環ガスの水分濃度と、吸気の水分濃度と、燃料の燃焼によって生じた水分量を排気流量で除してなる燃料燃焼水分濃度と、に基づいて、ブローバイガスの水分量を算出する第１ステップと、ブローバイガスの水分量に基づいて、ブローバイガスの湿度を推定する第２ステップと、を実行するように構成されている。【選択図】図１
2020122461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関におけるブローバイガスの湿度を推定するための装置であって、
排気再循環ガスの水分濃度と、吸気の水分濃度と、燃料の燃焼によって生じた水分量を排気流量で除してなる燃料燃焼水分濃度と、に基づいて、ブローバイガスの水分量を算出する第１ステップと、
前記ブローバイガスの水分量に基づいて、ブローバイガスの湿度を推定する第２ステップと、
を実行するように構成された
ことを特徴とするブローバイガス湿度推定装置。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、前記燃料燃焼水分濃度に所定の水分混入率を乗じて得られる値に基づいて前記ブローバイガスの水分量を算出する
請求項１に記載のブローバイガス湿度推定装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、ターボチャージャのコンプレッサで生成されたブーストガスを利用してブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータを備え、
前記ブローバイガス湿度推定装置は、前記第２ステップにおいて、前記オイルセパレータにおいてブーストガスが混入された後のブローバイガスの湿度を、前記ブローバイガスの水分量とブーストガスの水分量とに基づいて推定する
請求項１または２に記載のブローバイガス湿度推定装置。
【請求項４】
内燃機関におけるブローバイガスの湿度を推定するための方法であって、
排気再循環ガスの水分濃度と、吸気の水分濃度と、燃料の燃焼によって生じた水分量を排気流量で除してなる燃料燃焼水分濃度と、に基づいて、ブローバイガスの水分量を算出する第１ステップと、
前記ブローバイガスの水分量に基づいて、ブローバイガスの湿度を推定する第２ステップと、
を備えることを特徴とするブローバイガス湿度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関におけるブローバイガスの湿度を推定するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、ピストンとシリンダの隙間からクランクケース内に漏出したブローバイガスを、ブローバイガス通路を通じて吸気通路に還流させるブローバイガス処理装置が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１２４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブローバイガスには水分が含まれる。すなわちブローバイガスは、そのうちの水分量の割合であるブローバイガス湿度を有する。このブローバイガス湿度は、湿度センサにより直接検出することが可能である。しかし、湿度センサを用いることなくブローバイガス湿度を推定することができる装置および方法は見当たらない。
【０００５】
そこで、本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ブローバイガス湿度を推定することができる装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一の態様によれば、
内燃機関におけるブローバイガスの湿度を推定するための装置であって、
排気再循環ガスの水分濃度と、吸気の水分濃度と、燃料の燃焼によって生じた水分量を排気流量で除してなる燃料燃焼水分濃度と、に基づいて、ブローバイガスの水分量を算出する第１ステップと、
前記ブローバイガスの水分量に基づいて、ブローバイガスの湿度を推定する第２ステップと、
を実行するように構成された
ことを特徴とするブローバイガス湿度推定装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記ブローバイガス湿度推定装置は、前記第１ステップにおいて、前記燃料燃焼水分濃度に所定の水分混入率を乗じて得られる値に基づいて前記ブローバイガスの水分量を算出する。
【０００８】
好ましくは、前記内燃機関は、ターボチャージャのコンプレッサで生成されたブーストガスを利用してブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータを備え、
前記ブローバイガス湿度推定装置は、前記第２ステップにおいて、前記オイルセパレータにおいてブーストガスが混入された後のブローバイガスの湿度を、前記ブローバイガスの水分量とブーストガスの水分量とに基づいて推定する。
【０００９】
本開示の他の態様によれば、
内燃機関におけるブローバイガスの湿度を推定するための方法であって、
排気再循環ガスの水分濃度と、吸気の水分濃度と、燃料の燃焼によって生じた水分量を排気流量で除してなる燃料燃焼水分濃度と、に基づいて、ブローバイガスの水分量を算出する第１ステップと、
前記ブローバイガスの水分量に基づいて、ブローバイガスの湿度を推定する第２ステップと、
を備えることを特徴とするブローバイガス湿度推定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、ブローバイガス湿度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ブローバイガス処理装置を含む内燃機関の全体構成図である。
【図２】オイルセパレータの概略縦断面図である。
【図３】シリンダ周辺のガス等の流れを示す模式図である。
【図４】ＰＣＶガス湿度算出ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。
【００１３】
図１は、ブローバイガス処理装置９０を含む内燃機関（エンジン）１の全体構成図である。図中において、白抜き矢印は吸気ＡおよびブーストガスＢＳＴ（後述）の流れを示し、網掛け矢印はブローバイガスＢＢＹの流れを示し、黒塗り矢印は排気ＥＸＨの流れを示す。
【００１４】
図１に示すように、内燃機関１は、車両（不図示）に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンである。車両は、トラック等の大型車両である。しかしながら、車両及び内燃機関１の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であっても良いし、内燃機関１は火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンであっても良い。
【００１５】
内燃機関１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路１０及び排気通路１１とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。符号３は、シリンダヘッドの上部に取り付けられたヘッドカバーを表す。
【００１６】
吸気通路１０は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１２と、吸気マニホールド１２の上流端に接続された吸気管１３とにより主に画成される。吸気管１３には、上流側から順に、エアクリーナ１４、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２０Ｃ、及びインタークーラ２１が設けられる。
【００１７】
ここで、エアクリーナ１４から吸気管１３内に導入されてコンプレッサ２０Ｃにより過給される前の空気を吸気Ａと称し、コンプレッサ２０Ｃにより過給された後の空気をブーストガスＢＳＴと称する。
【００１８】
排気通路１１は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド１５と、排気マニホールド１５の下流側に配置された排気管１６と、により主に画成される。排気マニホールド１５と排気管１６の間には、ターボチャージャ２０のタービン２０Ｔが設けられる。
【００１９】
エンジン１は、排気再循環（ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)という）装置４を備える。ＥＧＲ装置４は、排気通路１１内（特に排気マニホールド１５内）の排気の一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路１０内（特に吸気マニホールド１２内）に還流させるためのＥＧＲ通路５と、ＥＧＲ通路５を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ６と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁７とを備える。
【００２０】
ブローバイガス処理装置９０は、コンプレッサ２０Ｃよりも上流側の吸気通路１０にブローバイガスを還流させるためのブローバイガス通路３０を備える。周知のように、ブローバイガスは、エンジン本体２内においてシリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に漏れ出たガスである。ブローバイガス通路３０には、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータ４０が設けられる。特に本実施形態のオイルセパレータ４０は、後述するように、コンプレッサ２０Ｃで生成された圧縮空気すなわちブーストガスを利用して、ブローバイガスからオイルを分離するように構成されている。
【００２１】
ブローバイガス通路３０は、クランクケース内からシリンダブロック及びシリンダヘッドを通過してヘッドカバー３内に延びるエンジン本体２内のガス通路３１と、そのガス通路３１の下流側に配置され、外部に露出されたブローバイガス管３２とにより形成される。オイルセパレータ４０は、外部に露出してヘッドカバー３上に配置される。オイルセパレータ４０に、ガス通路３１の下流端とブローバイガス管３２の上流端とが接続される。すなわちオイルセパレータ４０はガス通路３１とブローバイガス管３２の間に設けられる。ブローバイガス管３２の下流端は、コンプレッサ２０Ｃの上流側にて吸気管１３に接続される。
【００２２】
ブローバイガス処理装置９０は、コンプレッサ２０Ｃよりも下流側の吸気通路１０からブーストガスＢＳＴを取り出してオイルセパレータ４０に供給するブーストガス通路５０を備える。ブーストガス通路５０はブーストガス管５１により画成される。本実施形態の場合、ブーストガス通路５０の上流端は、インタークーラ２１の上流側の吸気管１３に接続され、インタークーラ２１で冷却される前のブーストガスＢＳＴを取り出すようになっている。ブーストガス通路５０の下流端はオイルセパレータ４０に接続される。
【００２３】
図２は、オイルセパレータ４０の概略縦断面図である。図示するように、オイルセパレータ４０は、ヘッドカバー３の上面部上に設置されている。そのヘッドカバー３の上面部には、エンジン本体側のガス通路３１のガス出口３１ａが形成される。
【００２４】
オイルセパレータ４０は、ガス出口３１ａからブローバイガスＢＢＹを導入すると共に、そのブローバイガスＢＢＹからオイルＯを分離するオイル分離部４１を備える。また、オイルセパレータ４０は、これに供給されたブーストガスＢＳＴにより負圧を生成し、その負圧により、オイル分離部４１でオイルＯが分離された後のブローバイガスＢＢＹを吸引するガス吸引部４２を備える。また、オイルセパレータ４０は、ガス吸引部４２で吸引されたブローバイガスＢＢＹをブーストガスＢＳＴと共に排出するガス排出部４３を備える。
【００２５】
オイル分離部４１は、ヘッドカバー３の上面部に接続された下部ケーシング４４と、下部ケーシング４４の上面部に接続された上部ケーシング４５、ガス噴射部材４６、及び出口部ケーシング４７と、を備える。
【００２６】
下部ケーシング４４は、ガス出口３１ａを覆うと共に、連通口４４ａを有し、この連通口４４ａと同軸に有底円筒状のガス噴射部材４６が取り付けられている。これにより下部ケーシング４４は、ガス出口３１ａをガス噴射部材４６に連通させる。下部ケーシング４４には、出口部ケーシング４７内の底部に溜まったオイルＯを排出するためのオイル出口４８が形成される。オイル出口４８には、後述する排出弁４９が取り付けられる。
【００２７】
上部ケーシング４５は、ガス噴射部材４６を上方から覆って収容する。上部ケーシング４５の下端位置には、オイル分離後のブローバイガスＢＢＹ及びオイルＯを出口部ケーシング４７内に排出するための排出口４５ａが形成される。
【００２８】
ガス噴射部材４６は、上下方向に延びると共に下端が開放された有底円筒状に形成され、上端に蓋４６ａを有する。また、ガス噴射部材４６の周面部には、径方向に延びる複数の貫通孔４６ｂが形成される。
【００２９】
出口部ケーシング４７は、上下方向に延びる樋状に形成され、排出口４５ａを覆って上部ケーシング４５の側面部に接続される。出口部ケーシング４７の上端部にはガス出口４１ａが形成される。このガス出口４１ａは、オイル分離部４１におけるブローバイガスＢＢＹの出口となる。
【００３０】
排出弁４９は、スプリング（不図示）の付勢力によって常時閉弁される。そして出口部ケーシング４７内にオイルＯが一定以上溜まると、その溜まったオイルＯの荷重により、スプリング付勢力に逆らって開弁される。このときオイル出口４８から排出されたオイルＯは、図示しないオイル戻り管を通じて最終的にエンジン本体２内に戻される。
【００３１】
ガス吸引部４２は、水平方向に延びる管状に形成され、上部ケーシング４５および出口部ケーシング４７上に支持される。ガス吸引部４２の上流端には、ブーストガス管５１の下流端が接続される。
【００３２】
ガス吸引部４２の上流側端部には、絞りとなる小径のオリフィス４２ａが形成される。一方、ガス吸引部４２の下流側端部には、下流に向かうにつれ徐々に拡径されるテーパ部４２ｂが形成され、その下流端にガス排出部４３が一体に形成される。ガス排出部４３には、ブローバイガス管３２の上流端が接続される。
【００３３】
オリフィス４２ａの出口の位置に面して、あるいは直交するように、前述のガス出口４１ａが設けられる。これにより、オリフィス４２ａから噴出された高速のブーストガスＢＳＴの流れによって負圧が生成されると共に、この負圧によってオイル分離後のブローバイガスＢＢＹが吸引され、ガス出口４１ａから排出される。ガス出口４１ａから排出されたブローバイガスＢＢＹは、ブーストガスＢＳＴと共に、ガス吸引部４２内を流れ、ガス排出部４３からブローバイガス管３２内へと排出される。このように本実施形態のオイルセパレータ４０は、ブーストガスＢＳＴによって生成された負圧を利用してブローバイガスＢＢＹからオイルＯを分離する。
【００３４】
ブローバイガスＢＢＹの吸引により、オイルセパレータ４０内には図２に示すようなブローバイガスＢＢＹの流れが発生する。
【００３５】
ガス出口３１ａから下部ケーシング４４を通じてガス噴射部材４６内に導入されたオイル分離前のブローバイガスＢＢＹは、ガス噴射部材４６の貫通孔４６ｂを通じて径方向外側に噴射され、上部ケーシング４５の内壁に衝突する。この際、ブローバイガスＢＢＹに含まれるオイルＯが上部ケーシング４５の内壁に付着し、ブローバイガスＢＢＹからオイルＯが分離される。
【００３６】
オイル分離後のブローバイガスＢＢＹはその後、排出口４５ａおよび出口部ケーシング４７を通過し、上述のようにガス出口４１ａからガス吸引部４２内に吸い込まれる。他方、分離されたオイルＯは、排出口４５ａを通じて出口部ケーシング４７内に入り、そこに溜められる。溜まったオイルＯが一定量に達したら、排出弁４９が開いて、オイルＯがオイル出口４８から排出される。
【００３７】
次に、本実施形態のブローバイガス湿度推定装置およびブローバイガス湿度推定方法を説明する。
【００３８】
図１に示すように、本実施形態のブローバイガス湿度推定装置は、車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）１００により主に構成される。ＥＣＵ１００は、制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラをなすものである。ＥＣＵ１００は、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶媒体であるＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭ以外の記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じてＥＧＲ弁７を制御するように構成されている。
【００３９】
また、ブローバイガス湿度推定装置を構成するセンサ類として、エンジンの回転速度（具体的には毎分当たりのエンジン回転数（ｒｐｍ））を検出するための回転速度センサ６１と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ６２とが設けられる。また、吸気マニホールド１２の内圧（インマニ圧という）を検出するための圧力センサ６３と、エアクリーナ１４から吸入された吸気Ａの流量を検出するための流量センサ６４と、大気の湿度を検出するための湿度センサ６５とが設けられる。
【００４０】
以下の計算で用いる量と、対応する記号および単位は次表の通りである。
【００４１】
【表１】
2020122461.tif 000003
【００４２】
本実施形態では、オイルセパレータ４０においてブーストガスＢＳＴが混入された後のブローバイガスＢＢＹの湿度を推定するようになっている。従って本実施形態では、ブーストガスＢＳＴとブローバイガスＢＢＹの混合ガスの湿度を推定する。この混合ガスのことを便宜上「ＰＣＶガス」という。ＰＣＶガスとは例えば、ブローバイガス管３２内を流れるガスのことをいう。
【００４３】
また上記表と以下の説明において、「ブーストガスＢＳＴ」とは、特に断らない限り、吸気通路１０から取り出されオイルセパレータ４０に供給されるブーストガスＢＳＴのことをいう。ブーストガスＢＳＴとは例えば、ブーストガス管５１内を流れるブーストガスＢＳＴのことをいう。ブーストガス管５１の分岐点より下流側の吸気通路１０内のブーストガスＢＳＴのことではないことに留意されたい。
【００４４】
「ブローバイガスＢＢＹ」とは純粋に、エンジン本体２内で発生されオイルセパレータ４０に供給されるブローバイガスＢＢＹのことをいう。ブローバイガスＢＢＹとは例えば、オイルセパレータ４０のガス出口４１ａから排出される前のブローバイガスＢＢＹのことをいう。
【００４５】
さて、本実施形態で推定されるＰＣＶガスの湿度Ｈｐｃｖは、ＰＣＶガスの水分量（ＰＣＶガスに含まれる水分の量。以下同様）Ｗｐｃｖを、ＰＣＶガスの流量Ｑｐｃｖで除して得られる値である。ＰＣＶガス水分量Ｗｐｃｖは、ブローバイガスの水分量Ｗｂｂｙとブーストガスの水分量Ｗｂｓｔとの和であり、ＰＣＶガスの流量Ｑｐｃｖは、ブローバイガスの流量Ｑｂｂｙとブーストガスの流量Ｑｂｓｔとの和である。従って、次式（１）が成り立つ。
【００４６】
【数１】
2020122461.tif 000004
【００４７】
ここで、ブローバイガス流量Ｑｂｂｙはエンジン運転状態に応じて変化する値である。従って本実施形態では、エンジン運転状態を表すパラメータ（具体的にはエンジンの回転数および負荷）と、ブローバイガス流量Ｑｂｂｙとの関係を予め実験等を通じて定めておき、この関係に従ってブローバイガス流量Ｑｂｂｙを算出する。
【００４８】
具体的には、ＥＣＵ１００は、回転速度センサ６１およびアクセル開度センサ６２によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに基づき、所定の噴射量マップ（関数でもよい。以下同様）に従って、筒内噴射用インジェクタ（図３に符号２８で示す）への指示噴射量である目標燃料噴射量Ｑを算出する。そして、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに基づき、上記関係を表す所定のブローバイガス流量マップに従って、ブローバイガス流量Ｑｂｂｙを算出する。
【００４９】
この場合、エンジン負荷を表すパラメータとして目標燃料噴射量Ｑを用いているが、これに限定せず、例えばアクセル開度等の他のパラメータを用いてもよい。
【００５０】
次に、ブーストガス流量Ｑｂｓｔは、オイルセパレータ４０の諸元に応じて決まると共に、ブーストガスの圧力に応じて変化する値である。ブーストガスの圧力が上昇するほどブーストガス流量Ｑｂｓｔは増大する傾向にある。ブーストガスの圧力は、圧力センサ６３によって検出されたインマニ圧Ｐｉｍに等しい。従ってブーストガス流量Ｑｂｓｔは、圧力センサ６３によって検出されたインマニ圧Ｐｉｍ（絶対圧）に基づき、次式（２）および（３）に従って、ＥＣＵ１００により算出される。
【００５１】
【数２】
2020122461.tif 000005
【００５２】
【数３】
2020122461.tif 000006
【００５３】
Ｐｉｍｒは、インマニ圧Ｐｉｍ（ｋＰａ）を気圧の単位に概ね換算した値ともいえる。式（２）中の第１定数Ａと第２定数Ｂはオイルセパレータ４０の諸元に応じて定まる。第１定数Ａ、第２定数Ｂおよび大気密度ρの値はＥＣＵ１００に予め記憶されている。
【００５４】
次に、ブーストガス水分量Ｗｂｓｔは、ＥＣＵ１００により、次式（４）から算出される。
【００５５】
【数４】
2020122461.tif 000007
【００５６】
ブーストガス流量Ｑｂｓｔは前式（２）から算出される。大気湿度Ｈａｍｂは、湿度センサ６５により検出された値である。
【００５７】
次に、ブローバイガス水分量Ｗｂｂｙの算出方法を説明する。この算出も当然ながらＥＣＵ１００によって行われる。
【００５８】
ブローバイガス水分量Ｗｂｂｙの算出に際しては、まず、吸気水分量Ｗａと、燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂと、排気水分量Ｗｅｘｈとが算出される。燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂとは、筒内における燃料の燃焼によって生じた水分の量のことである。
【００５９】
吸気水分量Ｗａは次式（５）により算出される。吸気流量Ｇａは、流量センサ６４により検出された値である。
【００６０】
【数５】
2020122461.tif 000008
【００６１】
燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂは次式（６）から算出される。
【００６２】
【数６】
2020122461.tif 000009
【００６３】
ここで、燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂの算出においては、ＪＩＳ  Ｋ２２７９で規定された燃料である軽油の高位発熱量＝１０８５７（ｋｃａｌ／ｋＪ）と低位発熱量＝１０１８８（ｋｃａｌ／ｋＪ）とが考慮される。完全燃焼の場合、軽油１ｇに対して水１．２４ｇが生成されるので、式（６）では燃料流量Ｇｆに１．２４が乗算されている。燃料流量Ｇｆは、前述の目標燃料噴射量Ｑから換算された値である。
【００６４】
排気水分量Ｗｅｘｈは、前式（５）および（６）から算出された吸気水分量Ｗａおよび燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂを用いて、次式（７）から算出される。
【００６５】
【数７】
2020122461.tif 000010
【００６６】
知られているように、ＥＧＲ率γはエンジン運転状態に応じて変化する値である。本実施形態では、ブローバイガス流量Ｑｂｂｙと同様、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに基づき、ＥＧＲ率マップに従って、ＥＧＲ率γが算出される。
【００６７】
一般に、排気には吸気よりも多くの水分が含まれる。ＥＧＲ率γが高いほど、吸気側に環流される排気の量が増えるので、排気水分量Ｗｅｘｈは増大する傾向にある。
【００６８】
図３は、シリンダ周辺のガス等の流れを示す模式図である。２２はピストン、２３はシリンダ、２４は吸気ポート、２５は吸気弁、２６は排気ポート、２７は排気弁、２８は筒内噴射用インジェクタである。
【００６９】
シリンダ２３内には、吸気Ａ（より具体的にはブーストガスＢＳＴ中の吸気成分）に含まれる水分が導入される。またシリンダ２３内では、インジェクタ２８から噴射された燃料が燃焼することによって水分が発生する。他方、シリンダ２３から排出された排気ＥＸＨの一部は、ＥＧＲガスとなって再びシリンダ２３内に導入される。このＥＧＲガスに含まれる水分がシリンダ２３内に導入される。なおＥＧＲガスの水濃度は排気の水濃度に等しいとみなせる。
【００７０】
ブローバイガスＢＢＹに含まれる水分は、概して、吸気Ａに由来する水分と、燃料に由来する水分と、ＥＧＲガスに由来する水分との合作からできたものとみなせる。このことを考慮し、本実施形態では、ブローバイガス水分量Ｗｂｂｙを次式（８）から算出することとしている。
【００７１】
【数８】
2020122461.tif 000011
【００７２】
括弧内の第１項（γ×Ｗｅｘｈ／Ｇｅ）は、シリンダ２３内に導入されたＥＧＲガスの水分濃度を表す。括弧内の第２項（（１−γ）×Ｗａ／Ｇａ）は、シリンダ２３内に導入された吸気Ａの水分濃度を表す。括弧内の第３項のうちの（Ｗｃｏｍｂ／Ｇｅ）は、シリンダ２３内の燃料の燃焼により発生した排気中における水分の濃度を表し、燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂを排気流量Ｇｅで除して得られる。以下、この濃度を燃料燃焼水分濃度という。
【００７３】
式（８）では、概して、これら各濃度にブローバイガス流量Ｑｂｂｙを乗じた値を合計して、ブローバイガス水分量Ｗｂｂｙを算出している。
【００７４】
ところで、燃料燃焼水分濃度には不均一性の問題がある。以下この点について説明する。
【００７５】
例えばＥＧＲガスに関して言うと、ＥＧＲガスは、排気ポート２６、排気マニホールド１５、ＥＧＲ通路５、吸気マニホールド１２、および吸気ポート２４という、比較的長い経路を経てシリンダ２３内に導入される。このため、シリンダ２３内に導入された時点で、ＥＧＲガスの水分と水分以外の成分とは十分に攪拌、混合されており、ＥＧＲガスの水分濃度は均一である。言い換えれば、シリンダ２３内に導入されたＥＧＲガスのどの部分を抽出しても水分濃度は等しい。吸気Ａについても同様のことが言える。
【００７６】
しかし、燃料は、シリンダ２３内の中心部でインジェクタ２８から噴射されて着火し、そこから半径方向外側に燃え広がる。従って燃料濃度はシリンダ２３内中心部で最も高く、そこから半径方向外側に向かうほど低くなる。水分濃度についても同様である。このように、シリンダ２３内の所々に応じて水分濃度が異なること、より具体的には、半径方向外側に向かうにつれ水分濃度が低くなることが、不均一性の問題である。
【００７７】
ブローバイガスＢＢＹは、ピストン２２とシリンダ２３の隙間から漏出するガスである。一方、その隙間はシリンダ２３の最も半径方向外側に位置する。よってシリンダ２３内の排気のうち、水分濃度が最も低い部分が、ブローバイガスＢＢＹを実質的に構成するものと考えられる。
【００７８】
そこで本実施形態では、この不均一性の問題を反映させるべく、前式（８）に示すように、燃料燃焼水分濃度Ｗｃｏｍｂ／Ｇｅに所定の水分混入率αを乗じ、これにより得られる値に基づいてブローバイガス水分量Ｗｂｂｙを算出する。水分混入率αは１より小さい正の値である（０＜α＜１）。
【００７９】
単に燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂを排気流量Ｇｅで除して得られる燃料燃焼水分濃度は、シリンダ２３内の排気の水分濃度が均一であると仮定した場合の水分濃度である。これに対し、燃料燃焼水分濃度に水分混入率αを乗じた値（補正後濃度という）は、その均一な濃度よりも低く見積もった値であり、ブローバイガスＢＢＹを実質的に構成する排気ガスの一部の実際の水分濃度に近い値である。水分混入率αの具体的な数値は、実機試験等を通じて最適に設定もしくは適合され、ＥＣＵ１００に記憶される。
【００８０】
このように、燃料燃焼水分濃度を水分混入率αにより補正することで、シリンダ２３内における燃料由来水分の濃度の不均一性を反映させて、ブローバイガス水分量Ｗｂｂｙの算出精度、ひいてはＰＣＶガス湿度Ｈｐｃｖの算出精度を向上することが可能である。
【００８１】
なお、水分濃度が均一なときの水分混入率αは１である。水分混入率αは、対象物の水分濃度の不均一性の大きさを表す指標値であるとも言える。
【００８２】
以上のようにして算出されたブローバイガス流量Ｑｂｂｙ、ブーストガス流量Ｑｂｓｔ、ブーストガス水分量Ｗｂｓｔおよびブローバイガス水分量Ｗｂｂｙを前式（１）に代入することで、ＰＣＶガス湿度Ｈｐｃｖが算出される。
【００８３】
次に、図４を参照して、ＰＣＶガス湿度算出ルーチンを説明する。このルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【００８４】
ステップＳ１０１では、回転速度センサ６１により検出されたエンジン回転数Ｎｅと、アクセル開度センサ６２により検出されたアクセル開度Ａｃと、圧力センサ６３により検出されたインマニ圧Ｐｉｍと、流量センサ６４により検出された吸気流量Ｇａと、湿度センサ６５により検出された大気湿度Ｈａｍｂとの値が取得される。
【００８５】
ステップＳ１０２では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃに基づいて目標燃料噴射量Ｑが算出される。
【００８６】
ステップＳ１０３では、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑに基づいて、ブローバイガス流量ＱｂｂｙとＥＧＲ率γが算出される。また目標燃料噴射量Ｑに基づいて、燃料流量Ｇｆが算出される。
【００８７】
ステップＳ１０４では、前式（２）および（３）に従って、ブーストガス流量Ｑｂｓｔが算出される。
【００８８】
ステップＳ１０５では、前式（４）に従って、ブーストガス水分量Ｗｂｓｔが算出される。
【００８９】
ステップＳ１０６では、前式（５）に従って、吸気水分量Ｗａが算出される。
【００９０】
ステップＳ１０７では、前式（６）に従って、燃料燃焼水分量Ｗｃｏｍｂが算出される。
【００９１】
ステップＳ１０８では、前式（７）に従って、排気水分量Ｗｅｘｈが算出される。
【００９２】
ステップＳ１０９では、前式（８）に従って、ブローバイガス水分量Ｗｂｂｙが算出される。
【００９３】
ステップＳ１１０では、前式（１）に従って、ＰＣＶガス湿度Ｈｐｃｖが算出される。
【００９４】
このように本実施形態のＥＣＵ１００は、ＥＧＲガスの水分濃度（γ×Ｗｅｘｈ／Ｇｅ）と、吸気の水分濃度（（１−γ）×Ｗａ／Ｇａ）と、燃料の燃焼によって生じた水分量Ｗｃｏｍｂを排気流量Ｇｅで除してなる燃料燃焼水分濃度（Ｗｃｏｍｂ／Ｇｅ）と、に基づいて、ブローバイガスの水分量Ｗｂｂｙを算出する第１ステップと、ブローバイガスの水分量Ｗｂｂｙに基づいて、ブローバイガス（本実施形態ではブーストガスが混入された後のブローバイガスであるＰＣＶガス）の湿度Ｈｐｃｖを推定する第２ステップと、を実行するように構成されている。よって、ブローバイガス湿度を好適に推定することが可能である。
【００９５】
また本実施形態のＥＣＵ１００は、第１ステップにおいて、燃料燃焼水分濃度（Ｗｃｏｍｂ／Ｇｅ）に所定の水分混入率αを乗じて得られる値に基づいてブローバイガスの水分量Ｗｂｂｙを算出する。よって、燃料燃焼水分濃度の不均一性を反映させて、ブローバイガス水分量Ｗｂｂｙひいてはブローバイガス湿度Ｈｐｃｖの算出精度を向上することが可能である。
【００９６】
また本実施形態のＥＣＵ１００は、第２ステップにおいて、オイルセパレータ４０においてブーストガスが混入された後のブローバイガス（すなわちＰＣＶガス）の湿度Ｈｐｃｖを、ブローバイガスの水分量Ｗｂｂｙとブーストガスの水分量Ｗｂｓｔとに基づいて推定する。よってブローバイガスにブーストガスが混入された場合であっても、その混合物であるＰＣＶガスの湿度Ｈｐｃｖを好適に推定することができる。
【００９７】
ところで、本実施形態によって推定されたＰＣＶガス湿度Ｈｐｃｖの推定値は、様々な用途に使用可能である。例えば、図１に仮想線で示すように、オイルセパレータ４０の下流側のブローバイガス管３２にＰＣＶガス湿度を検出する湿度センサ７０が設けられた場合、この湿度センサ７０の診断に、ＰＣＶガス湿度の推定値を利用できる。本実施形態は、こうした湿度センサ７０の診断装置および診断方法を含んでもよい。
【００９８】
かかる診断装置は、ＥＣＵ１００により構成することができる。この場合、ＥＣＵ１００は、湿度センサ７０の検出値をＰＣＶガス湿度Ｈｐｃｖの推定値と比較して、湿度センサ７０が正常か異常かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、検出値と推定値の差の絶対値が正の閾値以下の場合、湿度センサ７０を正常と判定し、その差の絶対値が閾値より大きい場合、湿度センサ７０を異常と判定する。これにより、湿度センサ７０が正常か異常かを好適に診断することができる。
【００９９】
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。
【０１００】
（１）例えば、ブーストガスが混入された後のブローバイガスすなわちＰＣＶガスではなく、純粋なブローバイガスの湿度を推定するよう、上記実施形態を変形することができる。この場合、前式（１）のブーストガスの水分量Ｗｂｓｔおよびブーストガス流量Ｑｂｓｔをゼロとすればよく、これにより単純に式：Ｗｂｂｙ／Ｑｂｂｙからブローバイガス湿度を算出できる。この場合のブローバイガスとは、上記実施形態で言えば、例えばオイルセパレータ４０内でブーストガスが混入される前の、ガス出口４１ａより上流側のブローバイガスが該当する。この他、ブーストガスを利用しない一般的なオイルセパレータの場合では、オイルセパレータの下流側のブローバイガスの湿度を推定するためにも、本開示を適用できる。
【０１０１】
（２）ブーストガス通路５０は、インタークーラ２１の下流側からブーストガスを取り出すものであってもよい。あるいはブーストガス通路５０は、インタークーラ２１の上流側および下流側の両方からブーストガスを取り出すものであってもよい。この場合、両方から取り出したブーストガスの混合比を調節してブーストガスの温度を調節する温調弁をブーストガス通路５０に設けてもよい。
【０１０２】
（３）ブローバイガス処理装置は、ブローバイガスを吸気通路に環流させず大気開放するものであってもよい。
【０１０３】
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  内燃機関
２０  ターボチャージャ
２０Ｃ  コンプレッサ
４０  オイルセパレータ
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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