(57)【要約】【課題】この発明は、燃料中のアルコール濃度に基いて水蒸気露点温度を算出し、当該算出結果に基いて凝縮水を適切なタイミングで除去することを目的とする。【解決手段】エンジン１０は、ＥＧＲ機構３８、アルコール濃度センサ５２等を備える。ＥＣＵ６０は、燃料中のアルコール濃度Ｅに基いて水蒸気の露点温度Ｔを算出し、排気温度指標ＴＨＷが露点温度Ｔよりも低い場合には、ＥＧＲ機構３８を強制的に作動させる。これにより、アルコール燃料を用いることで凝縮水が発生し易い場合でも、空燃比センサ４８が被水するのを抑制し、被水による素子割れ等からセンサを保護することができる。また、排気温度指標ＴＨＷが水蒸気の露点温度Ｔよりも低い場合にのみ、ＥＧＲ機構３８を強制的に作動させるので、運転性能への影響を最小限に抑制しつつ、凝縮水を効率よく除去することができる。【選択図】図８
2012255396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度に基いて水蒸気の露点温度を算出する露点温度算出手段と、
排気通路の温度に対応する排気温度指標を取得する温度指標取得手段と、
前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、前記排気通路に生じる凝縮水の少なくとも一部を除去する凝縮水除去手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
排気ガスを浄化する触媒の上流側で空燃比を検出する空燃比センサと、
前記空燃比センサの上流側で前記排気通路に接続され、当該接続部から排気ガスを吸気通路に還流させるＥＧＲ機構と、を備え、
前記凝縮水除去手段は、前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、前記ＥＧＲ機構を作動させて前記排気通路に生じる凝縮水を前記吸気通路側に排出す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。
【請求項３】
内燃機関に搭載された複数気筒のうち、少なくとも前記空燃比センサに排気ガスを接触させる量が最大となる特定気筒を休止させることが可能な手段であって、前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、前記特定気筒を休止させる特定気筒休止手段を備えてなる請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記アルコール濃度と前記露点温度とに基いて前記空燃比センサに凝縮水が接触する確率である被水確率を算出する被水確率算出手段を備え、
前記凝縮水除去手段は、前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合または前記被水確率が許容限度を超える場合に、前記ＥＧＲ機構を作動させて前記凝縮水の排出を行う構成としてなる請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、スロットルバルブを閉弁側に駆動して吸気負圧を増加させる吸気負圧増加手段を備えてなる請求項２乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸気バルブの開弁特性を可変に設定することが可能な可変動弁機構と、
前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、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らせる吸気開弁遅角手段と、
を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアルコール燃料を用いるＦＦＶ（Flexible-Fuel Vehicle）等に搭載され、排気系の凝縮水に対処する機能を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２０１１−００７１３９号公報）に開示されているように、排気系の凝縮水に対処する機能を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、低温始動時や排気温度が露点以下となった場合等に、一部の気筒を休止させた状態で内燃機関を運転する減筒運転を実行し、排気系に発生する凝縮水の量を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−００７１３９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３５４２号公報
【特許文献３】実開平４−４４４５２号公報
【特許文献４】特開２００２−３１８２１９号公報
【特許文献５】特開２０１０−０６７８１１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】公技２０１０−５０１９４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術では、凝縮水の発生をある程度抑えることができるものの、減筒運転により運転性が悪化する虞れがある。特に、従来技術の制御をＦＦＶ等に適用した場合には、アルコール燃料の特性により発生する多量の凝縮水に対応して長時間の減筒運転が必要となり、運転性が顕著に悪化し易い。即ち、アルコール燃料は、ガソリンよりも気化し難いので、低温始動時等には、多量の未燃燃料となって排気系に排出される傾向がある。これにより、排気系のアルコール濃度が高くなると、露点温度が上昇してガス中の水蒸気量も増加するので、排気通路には、ガソリンと比較して多量の凝縮水が発生することになる。このため、アルコール燃料の使用時には、減筒運転を行っても十分な効果が得られず、また、排気通路中の空燃比センサ等が被水して作動不良となる虞れがある。
【０００６】
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、燃料中のアルコール濃度に基いて水蒸気露点温度を算出し、当該算出結果に基いて凝縮水を適切なタイミングで除去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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度に基いて水蒸気の露点温度を算出する露点温度算出手段と、
排気通路の温度に対応する排気温度指標を取得する温度指標取得手段と、
前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、前記排気通路に生じる凝縮水の少なくとも一部を除去する凝縮水除去手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、排気ガスを浄化する触媒の上流側で空燃比を検出する空燃比センサと、
前記空燃比センサの上流側で前記排気通路に接続され、当該接続部から排気ガスを吸気通路に還流させるＥＧＲ機構と、を備え、
前記凝縮水除去手段は、前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、前記ＥＧＲ機構を作動させて前記排気通路に生じる凝縮水を前記吸気通路側に排出する構成としている。
【０００９】
第３の発明は、内燃機関に搭載された複数気筒のうち、少なくとも前記空燃比センサに排気ガスを接触させる量が最大となる特定気筒を休止させることが可能な手段であって、前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、前記特定気筒を休止させる特定気筒休止手段を備える。
【００１０】
第４の発明は、前記アルコール濃度と前記露点温度とに基いて前記空燃比センサに凝縮水が接触する確率である被水確率を算出する被水確率算出手段を備え、
前記凝縮水除去手段は、前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合または前記被水確率が許容限度を超える場合に、前記ＥＧＲ機構を作動させて前記凝縮水の排出を行う構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、スロットルバルブを閉弁側に駆動して吸気負圧を増加させる吸気負圧増加手段を備える。
【００１２】
第６の発明は、吸気バルブの開弁特性を可変に設定することが可能な可変動弁機構と、
前記排気温度指標が前記露点温度よりも低い場合に、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らせる吸気開弁遅角手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低く、凝縮水が発生し易い場合には、凝縮水除去手段により排気通路の凝縮水の少なくとも一部を除去することができる。これにより、アルコール燃料を用いることで凝縮水が発生し易い内燃機関においても、排気通路中の凝縮水を減少させ、排気通路やその内部に配置された対象物を凝縮水から保護することができる。また、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合にのみ、凝縮水除去手段を作動させるので、運転性能への影響を最小限に抑制しつつ、凝縮水を効率よく除去することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合には、ＥＧＲ機構を作動させて排気通路内の凝縮水を吸気通路側に排出することができる。これにより、凝縮水が空燃比センサに到達する前に、少なくとも凝縮水の一部をＥＧＲ機構によって吸気系に排出することができる。この結果、空燃比センサの検出素子が被水するのを抑制し、被水による素子割れ等からセンサを保護することができる。排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合にのみ、ＥＧＲ機構を作動させるので、運転性能への影響を最小限に抑制しつつ、凝縮水を効率よく除去することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、凝縮水が発生し易い場合には、空燃比センサを最も被水させ易い気筒のみを休止させ、他の気筒を運転することができる。これにより、センサの被水や素子割れを効果的に防止しつつ、１気筒だけの休止により運転性を確保することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、燃料中のアルコール濃度、水蒸気の露点温度等に基いて空燃比センサの被水確率を算出し、センサの被水確率が許容限度を超えている場合には、ＥＧＲ機構を作動させて凝縮水を排出することができる。従って、被水の除去が必要な状況を的確に判定することができ、ＥＧＲ機構を必要な場合にのみ作動させて、センサを凝縮水から確実に保護することができる。
【００１７】
第５の発明によれば、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合には、スロットルバルブを閉弁側に駆動してＥＧＲ機構に作用する吸気負圧を増加させることができる。これにより、凝縮水除去手段は、排気通路で発生する凝縮水をＥＧＲ機構によって効率よく排出することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合には、吸気バルブの開弁時期を遅らせることができる。これにより、吸気流速を高め、筒内に浸入する水分や排気ガス中に発生する凝縮水の液滴を微粒化し、その気化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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全体構成図である。
【図２】燃料中のアルコール濃度と蒸気圧との関係を示す特性線図である。
【図３】始動時に排出される未燃のＮＭＯＧ（非メタン有機ガス）の量を示す特性線図である。
【図４】燃料中のアルコール濃度と燃焼時に発生する水蒸気量比との関係を示す特性線図である。
【図５】水蒸気の蒸気圧と露点温度との関係を示す特性線図である。
【図６】凝縮水の液滴径と、空燃比センサの被水確率及び素子割れ確率との関係を示す特性線図である。
【図７】凝縮水の液滴径と、空燃比センサの被水確率及び素子割れ確率との関係を示す特性線図である。
【図８】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のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図８を参照して、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全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）等の車両に搭載され、アルコール燃料により作動する内燃機関として多気筒型のエンジン１０を備えている。なお、図１は、エンジン１０に搭載された複数気筒のうちの１気筒を例示したものである。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されており、ピストン１２はクランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１８を備えており、吸気通路１８には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２０が設けられている。
【００２１】
一方、エンジン１０は、各気筒の排気ガスを排出する排気通路２２を備えており、排気通路２２には、排気ガスを浄化する触媒２４が設けられている。また、エンジンの各気筒は、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、混合気に点火する点火プラグ２８と、吸気ポートを開閉する吸気バルブ３０と、排気ポートを開閉する排気バルブ３２とを備えている。また、エンジン１０は、吸気バルブ３０の開弁特性を可変に設定する吸気可変動弁機構３４と、排気バルブ３２の開弁特性を可変に設定する排気可変動弁機構３６とを備えている。
【００２２】
吸気可変動弁機構３４は、例えば特開２００８−４５４６０号公報に記載されているような公知の構成を有している。即ち、吸気可変動弁機構３４は、それぞれ揺動可能に支持された２本のアームと、該各アームの連結及び連結解除を実行する連結機構とを備えている。２本のアームは、エンジンの吸気側カムシャフトに設けられた駆動カムと、吸気バルブ３０のロッカーアームとの間に配置されている。そして、各アームを連結した状態では、駆動カムの入力が一方のアームから他方のアームに伝達されるので、吸気バルブ３０が開閉する。また、駆動カムからの入力に対する他方のアームの揺動量は、制御軸の回転角に応じて変化し、これに伴って吸気バルブ３０の開弁特性（開閉タイミング及びリフト量）が変化する。このため、吸気可変動弁機構３４は、制御軸の回転角に応じて吸気バルブ３０の開弁特性を可変に設定することができる。
【００２３】
また、前記アームの連結を解除した場合には、一方のアームの揺動が他方のアームに伝達されなくなるので、吸気バルブ３０は、吸気行程中でも閉弁状態で停止（弁停止）される。吸気可変動弁機構３４は、この弁停止を気筒毎に個別に行うことができる。一方、排気可変動弁機構３６は、吸気可変動弁機構３４と同様の機構により構成され、排気バルブ３２の開弁特性を可変に設定する機能と、各気筒の排気バルブ３２を弁停止させる機能とを備えている。なお、本発明では、可変動弁機構として、例えば特開２００７−１６７１０号公報に記載されている電磁駆動式の動弁機構等や、特開２０００−８７７６９号公報に号公報に記載されているＶＶＴ（Variable Valve Timing system）等を用いてもよい。
【００２４】
また、エンジン１０はＥＧＲ機構３８を備えており、ＥＧＲ機構３８は、吸気通路１８と排気通路２２との間に接続されたＥＧＲ通路４０と、ＥＧＲ通路４０を流れる排気ガスの流量を調整するＥＧＲ弁４２とにより構成されている。ＥＧＲ通路４０は、後述する空燃比センサ４８の上流側で排気通路２２に接続されており、ＥＧＲ機構３８の作動時（ＥＧＲ弁４２の開弁時）には、この接続部からＥＧＲ通路４０を介して吸気通路１８に排気ガスを還流させるように構成されている。
【００２５】
一方、本実施の形態のシステムは、センサ４４〜５２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）６０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４４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４６は吸入空気量を検出する。空燃比センサ４８は排気空燃比を検出するもので、ジルコニア等のセラミックス材料からなる検出素子を備えており、ＥＧＲ通路４０の下流側で排気通路２２に設けられている。
【００２６】
また、水温センサ５０は、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出し、アルコール濃度センサは、アルコール濃度検出手段として燃料中のアルコール濃度を検出する。センサ系統には、この他にもエンジンの制御に必要な各種のセンサが含まれており、個々のセンサはＥＣＵ６０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ２０、燃料噴射弁２６、点火プラグ２８、可変動弁機構３４，３６、ＥＧＲ弁４２等のアクチュエータが接続されている。
【００２７】
そして、ＥＣＵ６０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４４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４６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負荷（負荷率）を算出し、吸入空気量、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。そして、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁２６を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ２８を駆動する。これにより、各気筒で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。
【００２８】
また、ＥＣＵ６０は、公知の空燃比制御及びＥＧＲ制御を実行する。空燃比制御では、空燃比センサ４８の出力等に基いて排気空燃比が目標空燃比と一致するように燃料噴射量をフィードバック制御する。ＥＧＲ制御では、エンジンの運転状態に応じてＥＧＲ弁４２の開度を調整し、排気ガスの一部をＥＧＲ通路４０から吸気通路１８に還流させる。また、ＥＣＵ６０は、必要に応じて任意の気筒の燃料噴射及び点火を停止してバルブ３０，３２を弁停止させることにより、当該気筒を休止させて減筒運転を実行する。
【００２９】
［実施の形態１の特徴］
まず、図２は、燃料中のアルコール濃度と蒸気圧との関係を示し、図３は、始動時に排出される未燃のＮＭＯＧ（非メタン有機ガス）の量を示している。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用いるが、アルコール燃料は、気化潜熱が大きいために気化し難い特性がある。特に、燃料中のアルコール濃度が１０％以上の場合には、図２に示すように、燃料の気化し難さが顕著となる。なお、本実施の形態では、アルコールの一例としてエタノールを例示している。また、以下の説明において、Ｅ0、Ｅ20及びＥ85は、それぞれアルコール濃度が０％、２０％及び８５％であるアルコール燃料を示すものとする。上述したアルコール燃料の特性により、低温始動時には、図３に示すように、気化しないアルコール燃料が多量の未燃燃料となって筒内から排出される傾向がある。そして、未燃燃料の排出により、排気通路２２のアルコール濃度が高くなると、露点温度が上昇してガス中の水蒸気量も増加するので、多量の凝縮水が発生する。この凝縮水が空燃比センサ４８に接触すると、センサの損傷（素子割れ）等が生じ易くなる。
【００３０】
（水蒸気露点温度の算出）
このため、本実施の形態では、燃料中のアルコール濃度に基いて水蒸気の露点温度を算出し、排気通路２２の温度が水蒸気の露点温度よりも低い場合、即ち、凝縮水が発生する場合に、ＥＧＲ制御によって凝縮水を除去する構成としている。以下、この制御について説明する。まず、図４は、燃料中のアルコール濃度と燃焼時に発生する水蒸気量比との関係を示す特性線図である。ここで、水蒸気量比とは、燃焼に関与する空気量を一定とした前提で、ガソリン（アルコール濃度＝０）の燃焼時に発生する水蒸気の量を基準として、任意のアルコール濃度における水蒸気の発生量の比率を表したものである。また、図５は、水蒸気の蒸気圧と露点温度との関係を示す特性線図である。
【００３１】
図４に示すように、アルコール燃料の燃焼時には、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、水蒸気の発生量が増加する。また、水蒸気の露点温度は、図５に示すように、蒸気圧が増加するほど高くなる傾向がある。ここで、水蒸気量比と露点温度との関係は予め求めておくことができる。ＥＣＵ６０には、図４及び図５に示すデータに基いて、燃料中のアルコール濃度と露点温度との関係がデータマップ等として予め記憶されている。このため、ＥＣＵ６０は、アルコール濃度に基いて水蒸気の露点温度を算出することができる。一例を挙げると、アルコール燃料がＥ20の場合には、水蒸気の発生量がガソリンを基準として８％増加し、この水蒸気の発生量に対応する露点温度は５２℃となる。
【００３２】
（凝縮水排出制御）
上記の露点温度は、アルコール燃料と共に排気通路に流出した水蒸気が凝縮水となるかどうかの境界温度である。即ち、排気通路（排気管）２２の温度が露点温度よりも低い場合には、排気ガス中の水蒸気が排気管の内面等で凝縮して凝縮水が発生する。このため、本実施の形態では、排気通路２２の温度に対応する指標（以下、排気温度指標と称す）が上記露点温度よりも低い場合に、通常はＥＧＲ制御を実行しないタイミングでも、ＥＧＲ弁４２を強制的に開弁し、ＥＧＲ機構３８を作動させて凝縮水排出制御を実行する。これにより、排気ガス中の凝縮水は、ＥＧＲ通路４０から吸気通路１８に排出されるようになり、空燃比センサ４８の上流側で除去される。
【００３３】
また、凝縮水排出制御の実行後にエンジンの暖機が進行し、排気温度指標が露点温度以上となった場合には、凝縮水が発生しなくなると考えられるので、ＥＧＲ弁４２が閉弁され、凝縮水排出制御が終了される。なお、排気温度指標としては、排気温度を用いてもよいが、エンジン水温（吸気ポートの温度）を用いてもよい。本実施の形態では、排気温度指標としてエンジン水温を用いる場合を例示している。
【００３４】
上記制御によれば、凝縮水が空燃比センサ４８に到達する前に、少なくとも凝縮水の一部をＥＧＲ通路４０から吸気系に排出することができる。これにより、アルコール燃料を用いることで凝縮水が発生し易いエンジンにおいても、空燃比センサ４８の検出素子が凝縮水と接触（被水）するのを抑制し、被水による素子割れ等からセンサを保護することができる。また、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合にのみ凝縮水排出制御を実行するので、必要な場合（凝縮水の発生時）にのみ凝縮水を除去するためのＥＧＲを行うことができる。これにより、ＥＧＲを強制的に行うことによる運転性能への影響を最小限に抑えることができ、凝縮水を効率よく除去することができる。
【００３５】
（被水確率等の算出）
また、本実施の形態では、空燃比センサ４８が被水する確率や素子割れが生じる確率を算出し、被水確率が許容限度を超えている場合や、素子割れの危険率が高い場合に、ＥＧＲ機構３８を作動させて凝縮水排出制御を実行する構成としてもよい。具体的に述べると、まず、被水確率に着目する場合には、ガソリン（E0）において凝縮水が空燃比センサに接触する量を基準被水量として設定する。そして、ガソリン（E0）での水蒸気量及び露点温度を基準として、任意のアルコール濃度における水蒸気量の増加割合と露点温度の上昇割合とを算出し、これらの算出値を前記基準被水量に乗算することにより、当該アルコール濃度における被水量を算出する。そして、基準被水量に対する被水量の増加分を凝縮水の液滴径（液滴径比率）に換算し、この液滴径に基いて凝縮水が空燃比センサの検出素子に接触する確率である被水確率を導出する。
【００３６】
図６及び図７は、凝縮水の液滴径と、空燃比センサの被水確率及び素子割れ確率との関係を示す特性線図である。これらの図に示すように、凝縮水の液滴径が小さいほど、また、燃料中のアルコール濃度が高いほど、センサの被水確率は増加する。このため、本実施の形態では、上述の方法により算出した被水確率が、例えば図７中に示す所定の許容限度Ｌを超える場合に、空燃比センサ４８の検出素子が被水により悪影響を受け易いものと判断して、前記凝縮水排出制御を実行する。ここで、被水確率の許容限度Ｌとは、例えばセンサの素子割れの発生確率が実用上問題ない程度に小さくなる被水確率の上限値に対応して設定される。なお、図７中に示す許容限度Ｌは、本実施の形態における具体例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００３７】
一方、凝縮水の液滴径が大きくなると、液滴がセンサの検出素子に当たったときの影響が大きくなる。即ち、被水により素子割れが生じる確率である素子割れ確率は、凝縮水の液滴径が大きいほど増加する。従って、素子割れ確率に着目すると、図６及び図７中にハッチングで示す領域、即ち、被水確率と素子割れ確率の両方が存在する領域において、素子割れの危険率が高いと考えられる。この危険領域は、図７に示すように、燃料の中のアルコール濃度が高いほど拡大する傾向がある（例えばE20を用いた場合には、被水確率がE0に対して１２％増加するので、これに伴って危険領域が拡大）。本実施の形態では、上述の方法により算出した凝縮水の液滴径が、例えば図７中のハッチングに対応する所定の危険領域（Ｄ1〜Ｄ2）に含まれる場合に、素子割れの危険率が高いものと判断して、前記凝縮水排出制御を実行する。なお、図６及び図７に示す被水確率と素子割れ確率のデータ特性は、実機テスト、市場データ等に基いて得ることができる。
【００３８】
上記制御によれば、燃料中のアルコール濃度、水蒸気の露点温度等に基いて凝縮水の液滴径を算出することができ、この算出結果に基いて空燃比センサ４８の被水確率及び素子割れ確率をそれぞれ判定することができる。これにより、センサの被水確率が許容限度を超えている場合や、素子割れの危険率が高い場合には、凝縮水排出制御を実行することができる。従って、被水の除去が必要な状況を的確に判定することができ、凝縮水排出制御を必要な場合にのみ実行して、センサを凝縮水から確実に保護することができる。
【００３９】
なお、空燃比センサ４８の被水確率または素子割れ確率が所定の条件を満たした場合に凝縮水排出制御を実行する場合を例示したが、これらの制御と並行して、排気温度指標が水蒸気の露点温度未満の場合に凝縮水排出制御を実行する制御を実行してもよい。
【００４０】
（特定気筒休止制御）
また、本実施の形態では、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合にのみ、空燃比センサ４８に排気ガスを接触させる量が最大となる特定気筒を休止させる特定気筒休止制御を実行する。一般に、各気筒の排気ガスには、気筒の並び方や点火順序、排気通路の形状等に応じて排気通路中で流れの偏り等が生じ易い。このため、全ての気筒の排気ガスは空燃比センサ４８の近傍を流通するが、空燃比センサ４８に対する排気ガスの接触し易さ（当たり易さ）には、気筒毎に異なる場合が多い。この点を踏まえて、ＥＣＵ６０には、エンジン１０の各気筒のうち、少なくとも空燃比センサ４８に排気ガスを接触させる量が最大となる気筒が特定気筒として予め記憶されている。
【００４１】
凝縮水が発生し易い状況では、前記特定気筒で発生する凝縮水が空燃比センサ４８に最も接触し易く、最も影響を与え易いことになる。このため、特定気筒休止制御では、排気温度指標が水蒸気露点温度よりも低い場合に、前記特定気筒のみを休止する減筒運転を実行する。本制御によれば、凝縮水が発生し易い場合には、空燃比センサを最も被水させ易い気筒のみを休止させることができる。これにより、センサの被水や素子割れを効果的に防止しつつ、１気筒だけの休止により運転性を確保することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、排気温度指標が水蒸気の露点温度よりも低い場合に、上記制御と並行して、以下に述べる制御を実行してもよい。
（吸気弁遅開き制御）
この制御では、吸気可変動弁機構３４を駆動し、吸気バルブ３０の開弁タイミングを通常時（同制御の非実行時）よりも遅らせる。これにより、吸気流速を高めて、噴射燃料の微粒化及び気化を促進することができるのに加えて、筒内に浸入する水分や排気ガス中に発生する凝縮水の液滴を微粒化し、その気化を促進することができる。
【００４３】
（吸気負圧増加制御）
この制御では、スロットルバルブ２０の開度を通常時（同制御の非実行時）よりも小さく設定し、吸気圧を低下させる。これにより、凝縮水排出制御の実行時には、吸気通路１８からＥＧＲ通路４０に作用する吸気負圧を増加させ、排気通路２２で発生する凝縮水をＥＧＲ通路４０に効率よく流入させることができる。
【００４４】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図８を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図８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の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り返し実行されるものとする。図８に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、燃料中のアルコール濃度Ｅを計測し、ステップ１０２では、前述の方法によりアルコール濃度Ｅに基いて水蒸気の露点温度Ｔを算出する。
【００４５】
次に、ステップ１０４では、排気温度指標（エンジン水温）ＴＨＷを取得し、排気温度指標ＴＨＷが水蒸気の露点温度Ｔよりも低いか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、例えばエンジンの暖機完了後であると推定されるので、後述のステップ１２０において通常の運転を開始する。一方、ステップ１０４の判定が成立した場合には、エンジンの冷間始動時等において、凝縮水が発生し易い状況であると推定される。この場合には、ステップ１０６において、前述の方法により、アルコール濃度Ｅ及び露点温度Ｔに基いて空燃比センサの被水確率Ｘを算し、ステップ１０８では、被水確率Ｘが前記許容限度Ｌよりも大きいか否かを判定する。
【００４６】
そして、ステップ１０８の判定が成立した場合には、ステップ１１０において、前述の凝縮水排出制御を開始することにより、ＥＧＲ弁４２を開弁し、ＥＧＲ制御を強制的に実行する。また、ステップ１１２では、スロットルバルブ２０を閉弁側に駆動することにより、前述の吸気負圧増加制御を実行し、ＥＧＲ通路４０への凝縮水の排出を促進する。また、ステップ１１４では、特定気筒休止制御を実行し、空燃比センサ４８へのガス当たりが最大となる気筒（前述の特定気筒）を休止させる。さらに、ステップ１１６では、吸気弁遅開き制御を実行する。
【００４７】
次に、ステップ１１８では、暖機が進行することにより排気温度指標ＴＨＷが水蒸気の露点温度Ｔよりも上昇したか否かを判定する。そして、この判定が成立した場合には、ステップ１２０において通常の運転を開始し、本ルーチンの制御を終了する。また、ステップ１１８の判定が不成立の場合には、まだ凝縮水が発生し易い状況であるから、ステップ１１０〜１１８の処理を繰り返す。
【００４８】
一方、ステップ１０８の判定が不成立の場合には、排気温度指標ＴＨＷが露点温度Ｔよりも低いものの、センサの被水確率Ｘは許容限度Ｌを超えていない。この場合には、ステップ１２２において、凝縮水排出制御、吸気負圧増加制御及び吸気弁遅開き制御を実行せず、特定気筒休止制御のみを実行し、ステップ１２４では、排気温度指標ＴＨＷが水蒸気の露点温度Ｔよりも上昇するまでステップ１２２，１２４の処理を繰り返す。
【００４９】
なお、前記実施の形態１では、図８中のステップ１０２が請求項１における露点温度算出手段の具体例を示し、ステップ１０４が温度指標取得手段の具体例を示している。また、ステップ１０４，１０８，１１０は、請求項１，２，４における凝縮水除去手段の具体例を示し、ステップ１１４，１２２は、請求項３における特定気筒休止手段の具体例を示し、ステップ１０６は、請求項４における被水確率算出手段の具体例を示し、ステップ１１２は、請求項５における吸気負圧増加手段の具体例を示し、ステップ１１６は、請求項６における吸気開弁遅角手段の具体例を示している。
【００５０】
また、実施の形態１では、（１）排気温度指標ＴＨＷが露点温度Ｔよりも低い、（２）センサの被水確率Ｘが許容限度Ｌを超えている、という２つの条件が成立するか否かを判定するものとした。そして、凝縮水排出制御、吸気負圧増加制御、特定気筒休止制御及び吸気弁遅開き制御からなる４つの制御のうち、特定気筒休止制御は、少なくとも条件（１）が成立した場合に実行し、他の制御は、条件（１），（２）の両方が成立する場合にのみ実行するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、条件（１）のみに基いて上記４つの制御を実行してもよい。即ち、上記４つの制御は、少なくとも条件（１）が成立した場合に実行する構成としてもよい。
【００５１】
また、実施の形態１では、凝縮水除去手段として、ＥＧＲ制御を強制的に実行する凝縮水排出制御を例に挙げて説明した。しかし、本発明の凝縮水除去手段には、ＥＧＲ制御に限定されるものではなく、他の方法により凝縮水を除去（凝縮水の発生を抑制）するものも含まれる。即ち、本発明では、凝縮水除去手段として、例えば点火の遅角や燃料噴射量の減量により排気ガスの温度を上昇させて凝縮水を除去する制御を採用してもよい。
【００５２】
さらに、実施の形態１では、凝縮水との接触を避ける対象物として、空燃比センサ４８を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを上記対象物としてもよく、また、センサ以外の構造物を上記対象物としてもよい。また、実施の形態１では、アルコール燃料としてエタノール燃料を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、エタノール以外の他のアルコール成分にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  エンジン
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  クランク軸
１８  吸気通路
２０  スロットルバルブ
２２  排気通路
２４  触媒
２６  燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  吸気バルブ
３２  排気バルブ
３４  吸気可変動弁機構
３６  排気可変動弁機構
３８  ＥＧＲ機構
４０  ＥＧＲ通路
４２  ＥＧＲ弁
４４  クランク角センサ
４６  エアフローセンサ
４８  空燃比センサ
５０  水温センサ
５２  アルコール濃度センサ（アルコール濃度検出手段）
６０  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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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