(57)【要約】【課題】アルコール含有燃料を使用するエンジン１において、オイルＯに混入してしまう水分の凍結を効果的に抑制し、潤滑不良などの不具合の発生を予防する。【解決手段】エンジン１の運転中における燃料噴射量の履歴に基づいて、オイルＯに混入している水分量を推定する（ステップＳＴ１０２，ＳＴ１０３）。推定された水分量が所定量以上のときには、所定量未満のときに比べて燃料のオイルＯへの混入量を増大させる（ステップＳＴ１０４，ＳＴ１０５）。これにより、オイルＯにアルコールを添加して、水分の凍結を抑制することができる。ポスト噴射によって燃料のオイルＯへの混入量を増大させることが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールを含有する燃料を使用するエンジンの制御装置であって、
エンジンの運転中における燃料噴射量の履歴に基づいて、エンジンオイルに混入している水分量を推定する水分量推定手段と、
前記推定された水分量が所定量以上のときには、所定量未満のときに比べて燃料のエンジンオイルへの混入量を増大させることにより、水分の凍結を抑制する凍結抑制手段と、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記凍結抑制手段は、前記水分量推定手段によって推定された水分量に応じて、燃料のエンジンオイルへの混入量を増大させる、エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
前記凍結抑制手段は、燃料のアルコール濃度に応じて、燃料のエンジンオイルへの混入量を増大させる、エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
エンジンの気筒内に直接、燃料を噴射する筒内噴射インジェクタを備え、
前記凍結抑制手段は、前記筒内噴射インジェクタによって燃料を気筒の燃焼行程ないし排気行程で噴射させることにより、燃料のエンジンオイルへの混入量を増大させる、エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジンの制御装置において、
前記凍結抑制手段は燃料を、気筒の燃焼行程の後半から排気行程の前半にかけて噴射させる、エンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記水分量推定手段は、エンジンの油温が所定温度未満の間、燃焼サイクル毎に発生する燃焼ガス中の水分の所定割合を積算して、エンジンオイルに混入している水分量を推定する、エンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンの制御装置において、
前記水分量推定手段は、エンジンの油温が前記所定温度に達した後に、予め設定した時間が経過すれば、エンジンオイルに混入している水分量の推定値を零にリセットする、エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関し、特に、アルコール含有燃料を使用するエンジンにおける燃料噴射の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より車両に搭載されるエンジンの燃料として、ガソリンや軽油だけでなく、メタノールやエタノールなどのアルコールを含有する燃料を使用することがある（例えば特許文献１を参照）。この種のエンジンが搭載された車両は、一般にフレキシブル燃料自動車（Flexible Fuel Vehicle：以下、ＦＦＶと略称）と呼ばれており、アルコール含有燃料を使用することによって、排気エミッションの改善および化石燃料の消費量削減といった環境性能の向上が図られている。
【０００３】
このようなＦＦＶのエンジンにおいても一般的なガソリンエンジンなどと同様に、オイルパン内に貯留したエンジンオイル（以下、単にオイルともいう）をオイルポンプにより吸い上げて、エンジンの各潤滑部に供給するようになっている。オイルパンに配設されているオイルストレーナには、オイルを吸い込む際に異物を分離するためのメッシュが設けられており、また、オイルポンプの吐出側に連通する油路には、濾紙式のオイルフィルタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７７７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記従来例のようにアルコール含有燃料を使用するエンジンにおいては、一般的なガソリンエンジンに比べて燃焼ガスに含まれる水蒸気が多くなるので、未暖機状態などエンジンの温度が低いときにクランクケース内などで発生する凝縮水が多くなってしまい、オイルパンに貯留されているオイルへの水分の混入量が多くなりやすい。
【０００６】
そうしてオイルに混入した水分は、例えば寒冷地などにおいては凍結することがあり、これにより生成された氷塊がオイルストレーナのメッシュなどに目詰まりを生じさせるおそれがある。こうなると、エンジンの潤滑系におけるオイルの循環が妨げられてしまい、潤滑不良を引き起こすとともに、オイルの供給を受ける油圧デバイスの作動不良が起きる心配もある。
【０００７】
特に、例えばハイブリッド自動車のようにエンジンの起動および停止が頻発するものでは、暖機の途中でエンジンの運転が停止されることも多くなるから、オイル中に混入した水分が蒸発せずに蓄積されるようになり、前記のようにオイルパンの内部で生成された氷塊が問題を引き起こす可能性が高くなってしまう。
【０００８】
このような問題点を考慮して本発明の目的は、アルコール含有燃料を使用するエンジンにおいて、前記のようにエンジンオイルに混入した水分の凍結を抑制し、潤滑不良などの不具合の発生を予防することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成すべく本発明は、アルコールを含有する燃料を使用するエンジンの制御装置を対象として、エンジンの運転中における燃料噴射量の履歴に基づいて、エンジンオイルに混入している水分量を推定する水分量推定手段と、この推定された水分量が所定量以上のときには、所定量未満のときに比べて燃料のオイルへの混入量を増大させることにより、水分の凍結を抑制する凍結抑制手段と、を備えたものである。
【００１０】
すなわち、上述したようにエンジンの運転中には、燃焼ガスに含まれている水蒸気の一部が凝縮してエンジンオイルに混入することがあるので、現在までの燃料噴射量の履歴に基づいて水分量推定手段により、オイルに混入している水分量を推定する。そして、この水分量が所定量以上になれば、凍結抑制手段によって燃料のオイルへの混入量を増大させる。
【００１１】
これにより、燃料に含有されているアルコールがオイルに混入している水分と混じり合って、その凍結を抑制するようになるので、生成する氷塊が小さくなり、また、その量が少なくなって、オイルストレーナのメッシュなどの目詰まりが予防される。なお、水分量の「所定量」というのは、例えばオイルストレーナのメッシュを目詰まりさせるような、多量の氷塊が生成されるおそれがある水分量のことであって、具体的にはエンジンの排気量やオイルの貯留量、或いはオイルストレーナのメッシュの目の細かさなどによって異なるので、実験などによって設定される。
【００１２】
そうして燃料に含有されているアルコールが水分と混じり合って、その凍結を抑制するのであるから、十分な効果を得るには前記所定量の水分に対応する適切な分量のアルコールをオイルに混入させることが好ましい。そこで、前記凍結抑制手段は、前記のように推定された水分量に応じて、また、燃料のアルコール濃度に応じて、この燃料のオイルへの混入量を増大させることが好ましい。
【００１３】
そのように燃料のオイルへの混入量を増大させるためには、例えば、燃料供給系から分岐してクランクケースないしオイルパンに至る油路を設けて、オイルパンに貯留されているオイルに直接、燃料を添加するようにしてもよい。また、気筒内に直接、燃料を噴射する筒内噴射インジェクタを備えたエンジンにおいて、この筒内噴射インジェクタによって燃料を気筒の燃焼行程ないし排気行程で噴射させることにより、燃料のオイルへの混入量を増大させるのが好ましい。
【００１４】
すなわち、エンジンの運転中に筒内噴射インジェクタに燃料を噴射させる場合、通常は気筒の吸気行程ないし圧縮行程で燃料を噴射させ、圧縮上死点近傍において気筒内に可燃性の混合気を形成するのであるが、このような通常の燃料噴射の後で噴射（以下、ポスト噴射ともいう）させた燃料の噴霧は、あまり燃焼せずに気筒内周面の油膜に混入しやすいので、燃料を効率良くオイルに混入させることができる。
【００１５】
特に好ましいのは、前記筒内噴射インジェクタによって燃料を、気筒の燃焼行程の後半から排気行程の前半にかけて噴射させることである。これは、気筒の燃焼行程の前半において燃料を噴射すると、燃料噴霧の一部が燃焼してしまうからであり、また、排気行程の後半において燃料を噴射すると、燃料噴霧の一部が排気ガスとともに気筒外に流出してしまうからである。
【００１６】
そうして燃焼したり、排気ガスとともに流出したりする燃料ができるだけ少なくなるように、前記凍結抑制手段は、予め実験などによって気筒の燃焼行程ないし排気行程に設定した期間において、筒内噴射インジェクタによりポスト噴射を行わせるのが好ましい。また、ポスト噴射の回数があまり多くならないようにするために、前記のような期間の全体に亘って燃料を噴射させるのが好ましく、さらに、ポスト噴射のときの燃料の噴射圧力を高くするようにしてもよい。
【００１７】
一方、オイルに混入している水分量の推定について具体的には、前記水分量推定手段により、エンジンの油温が所定温度（例えばエンジンの暖機完了に相当する油温、或いはクランクケース内圧における水の凝縮点など）未満の間、燃焼サイクル毎に発生する燃焼ガス中の水分の所定割合を積算するようにしてもよい。なお、所定割合としては、気筒内の燃焼室からクランクケース内に至る燃焼ガスの割合と、この燃焼ガスに含まれる水分のうち、クランクケース内で冷却されて凝縮水となるものの割合とを考慮すればよい。
【００１８】
そして、エンジンの油温が前記所定温度に達した後に、予め設定した時間が経過すれば、エンジンオイルに混入している水分は蒸発してしまうと考えられるので、前記水分量推定手段により、混入している水分量の推定値を零にリセットすればよい。一方で、油温が前記所定温度に達する前にエンジンが停止された場合は、それまでの水分量の推定値を記憶して、次回のエンジン始動後に積算を開始する初期値とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アルコール含有燃料を使用するエンジンにおいて、エンジンオイルに混入している水分量を推定し、これが所定量以上になれば燃料のオイルへの混入量を増大させるようにしたので、この燃料に含まれるアルコールによって水分の凍結を抑制することができる。これにより、オイルストレーナのメッシュなどが氷塊によって目詰まりすることを効果的に抑制して、エンジンの潤滑不良などの不具合の発生を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの概略構成図である。
【図２】通常の燃料噴射およびポスト噴射を模式的に示す説明図である。
【図３】オイルに混入した水分量の推定の手順を示すフローチャート図である。
【図４】ポスト噴射による凍結抑制制御の手順を示すフローチャート図である。
【図５】クランクケース内圧と油温の所定温度との関係を設定したマップ図である。
【図６】エンジンの運転状態に応じてクランクケース内圧を設定したマップ図である。
【図７】ポスト噴射による凍結抑制制御のタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明をＦＦＶに搭載された筒内直接噴射式エンジンに適用した実施形態について説明する。図１には１つのシリンダ１１（気筒）のみを示すが、本実施形態のエンジン１は、例えば４つのシリンダ１１が一列に並んだシリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２の上部に取り付けられたシリンダヘッド１３とを備えている。各シリンダ１１内にはピストン１４が往復動可能に挿入され、コネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１６に連結されている。
【００２２】
すなわち、シリンダブロック１２の下部１２ａにはエンジンオイルＯ（以下、単にオイルＯともいう）を貯留するオイルパン１８が取り付けられており、このオイルパン１８とシリンダブロック１２の下部１２ａとによって、クランクシャフト１６を収容するクランクケース１９が構成されている。このクランクケース１９の内部にはクランクポジションセンサ９１が配設されており、また、オイルパン１８の底部には油温センサ９２が配設されている。さらに、シリンダブロック１２の側壁部には、水温センサ９３も配設されている。
【００２３】
また、クランクケース１９の内部には、チェーンなどを介してクランクシャフト１６により駆動されるオイルポンプ１７も配設されており、オイルストレーナ１７ａを介して、オイルパン１８に貯留されているオイルＯを吸い上げて、ピストン１４やクランクシャフト１６の軸受けなど、エンジン１の各潤滑部に供給するようになっている。オイルストレーナ１７ａには、吸い込んだエンジンオイルが流通する際に異物を分離するようにメッシュ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
一方、シリンダ１１の上端を閉ざすシリンダヘッド１３の下面には、シリンダ１１毎に点火プラグ４が配設されるとともに、吸気通路２の下流端部である吸気ポート２０と、排気通路３の上流端部である排気通路３とが、それぞれ開口している。それら吸気ポート２０および排気ポート３０にはそれぞれ、吸気バルブ２１および排気バルブ３１が配設されて、動弁系の吸気カムシャフト２２および排気カムシャフト３２によって開閉されるようになっている。
【００２５】
前記の吸気通路２においてエアクリーナ（図示せず）の下流側には、スロットルモータ２３ａによって駆動されるスロットルバルブ２３と、サージタンク２４とが配設されており、その下流側に吸気マニホールド２５が接続されている。また、吸気通路２には、吸気温センサを内蔵したエアフローメータ９４と、スロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ９５とが配設されている。
【００２６】
一方、排気通路３においては、各シリンダ１１毎の排気ポート３０を集合するように排気マニホールド３３が配設されている。この排気マニホールド３３の下流側には、例えば三元触媒など、排気を浄化するための触媒３４が配設されており、その上流側には、Ａ／Ｆセンサ（空燃比センサ）９６が配置され、また、下流側には酸素センサ９７が配設されている。
【００２７】
また、本実施形態では、各シリンダ１１毎の吸気側の周縁部にインジェクタ５（筒内噴射インジェクタ）が配設されている。このインジェクタ５によって、図２に模式的に示すように吸気行程ないし圧縮行程で燃料が噴射（通常の燃料噴射Ｍ）されると、圧縮行程の終盤までにシリンダ１１内に混合気が形成される。そして、イグナイタ４１からの高電圧を受けて、点火プラグ４により混合気に点火される。
【００２８】
前記各シリンダ１１毎のインジェクタ５への燃料供給系は、燃料タンク５０、燃料供給配管５１及び高圧燃料ポンプ５２を備えている。高圧燃料ポンプ５２は、例えば吸気カムシャフト２２に設けられた駆動カムによってプランジャが駆動されることにより、吸入した燃料を昇圧して吐出する。こうして吐出される燃料の温度を検出するために、燃料供給配管５１には燃料温センサ９８が配設されている。
【００２９】
本実施形態においてエンジン１には、ガソリンは勿論、エタノール等のアルコール燃料やアルコールを含有するガソリンなどの混合燃料が使用可能となっている。ＦＦＶのユーザは通常、ガソリンやアルコール燃料および混合燃料を適宜、継ぎ足して使用するので、結果として燃料タンク５０に貯蔵されている燃料のアルコール濃度は、０〜１００％の間で変化するようになる。
【００３０】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ８は公知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit）からなり、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶する。
【００３１】
ＥＣＵ８には、前記したクランクポジションセンサ９１、油温センサ９２、水温センサ９３、エアフローメータ９４、スロットル開度センサ９５、空燃比センサ９６、酸素センサ９７、燃料温センサ９８などが接続されている。また、図１に示すようにＥＣＵ８には、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ９９も接続されている。
【００３２】
ＥＣＵ８は、前記の各種センサなどから入力する信号に基づいて種々の制御プログラムを実行することにより、エンジン１の運転制御を行う。具体的には、アクセル開度やエンジン１の負荷率および回転数、或いは車速等に基づいてエンジン１の目標トルクを算出し、この目標トルクを出力するように、点火プラグ４による点火時期の制御、インジェクタ５による燃料噴射の制御、およびスロットルモータ２３ａによるスロットル開度の制御（即ち、吸気量の制御）を実行する。
【００３３】
なお、エンジン１の目標トルクは、エンジン１とトランスミッションとの協調制御によって、運転者が車両に対し要求する挙動を実現することができるようなトルクであり、ＥＣＵ８は、運転者が車両に求める駆動力に対して、エンジン１や動力伝達系でロスとなる摩擦などの損失分のトルクを加えて、エンジン１への要求トルクを算出する。このように運転者の操縦感覚と密接な関係がある「トルク」を基準とする制御とすることで、ドライバビリティを向上できる。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ８は、以下に説明するように、未暖機状態などエンジン１の温度が低いときに、オイルパン１８に貯留されているオイルＯに混入する燃焼凝縮水の凍結を抑制するための制御（凍結抑制制御）を実行する。
【００３５】
−凍結抑制制御−
次に、本実施形態において特徴的な凍結抑制制御について詳細に説明する。本実施形態のようにアルコール含有燃料を使用するエンジン１では、燃焼ガスに含まれる水蒸気が多くなることから、未暖機状態などにおいてクランクケース１９内で発生する凝縮水が多くなってしまい、オイルパン１８に貯留されているオイルＯに混入する水分が多くなりやすい。
【００３６】
こうしてオイルＯに混入した水分は、例えば寒冷地などにおいて凍結することがあり、これにより生成した氷塊がオイルストレーナ１７ａのメッシュなどに目詰まりを生じさせるおそれがあった。このようにしてエンジン１の潤滑系に目詰まりが生じると、オイルＯの循環が妨げられてしまい、潤滑不良が引き起こされるとともに、オイルＯの供給を受ける油圧デバイスの作動不良が起きる心配もある。
【００３７】
これに対し本実施形態では、アルコールが水分と混じり合ってその凍結を抑制することに着目し、燃料に含有されているアルコールを利用して、オイルＯに混入している水分の凍結を抑制するようにした。すなわち、オイルＯよりもアルコールの方が水親和性が高いので、オイルＯにアルコール含有燃料を添加すれば水分がコロイド状に分散するとともに、水の凝固点が低くなることによって、凍結が抑制されるのである。
【００３８】
具体的に本実施形態では、オイルＯへの凝縮水の混入量を推定して、それが所定量以上に多くなれば、いわゆるポスト噴射によってアルコール含有燃料をオイルＯに混入させるようにしている。ポスト噴射は、図２に符号Ｐとして模式的に示すように、吸気行程ないし圧縮行程で通常の燃料噴射Ｍが行われた後に、膨張行程ないし排気行程で燃料を噴射させるものである。
【００３９】
そうしてポスト噴射を行うタイミングが、仮に燃焼行程の前半であると、噴射された燃料の噴霧の一部は燃焼するおそれがあり、噴射タイミングが進角側になるほど、燃焼する量が多くなってしまう。一方、排気行程の後半においてポスト噴射すると、燃料の噴霧の一部は排気ガスとともにシリンダ１１外に流出してしまい、その流出量は、噴射タイミングが遅角側になるほど多くなる。
【００４０】
そこで、ポスト噴射のタイミングは、前記のように燃焼したり、排気ガスとともに流出したりする燃料ができるだけ少なくなるように、予め実験などによってシリンダ１１の燃焼行程の後半から排気行程の前半にかけて設定されている（図２に模式的に白矢印で示す）。これにより、ポスト噴射した燃料をできるだけ燃焼させず、また、シリンダ１１外に流出させることなく、シリンダ１１の内周面の油膜に混入させることができる。
【００４１】
言い換えると、前記のポスト噴射を行う期間（図２の白矢印の期間）は、燃焼したり、排気ガスとともに流出したりする燃料ができるだけ少なくなるように、予め実験などによってシリンダ１１の燃焼行程ないし排気行程に設定されている。なお、ポスト噴射は、前記のような期間の全体に亘って行うようにしてもよく、その期間の一部において行うようにしてもよい。
【００４２】
以下に図３および図４を参照して、本実施形態における凍結抑制制御の具体的な処理の流れを示す。図３は、エンジン１の運転中における燃料噴射量の履歴に基づいて、オイルＯに混入している水分量を推定する処理のルーチンであり、ＦＦＶのイグニッションスイッチがオンになってから所定の期間、実行される。この水分量の推定処理のルーチンを実行することでＥＣＵ８は、水分量推定手段を構成する。
【００４３】
また、図４は、推定された水分量が所定量以上のときにポスト噴射を実行して、燃料のオイルＯへの混入量を増大させる処理のルーチンであり、このルーチンもイグニッションスイッチがオンになってから所定の期間、実行される。このポスト噴射の制御処理のルーチンを実行することでＥＣＵ８は、燃料のオイルＯへの混入量を増大させることにより、水分の凍結を抑制する凍結抑制手段を構成する。
【００４４】
まず、図３のフローにおけるスタート後のステップＳＴ１０１では、オイルＯの現在の温度（以下、油温Ｔという）を算出して所定温度Ｔ１と比較する。油温Ｔは、油温センサ９２からの信号によって検出すればよいが、例えば水温センサ９３からの信号とエンジン１の負荷率や回転数などとに基づいて推定してもよい。また、所定温度Ｔ１は、オイルＯに混入している水分が蒸発してしまう温度であり、水の沸点に対応している。
【００４５】
ここで、水の沸点は圧力によって変化し、圧力の低い状態では沸点が下がるから、図５を参照して後述するように、予めクランクケース１９の内圧Ｐに対応付けて所定温度Ｔ１を設定したマップを作成し、ＥＣＵ８のＲＯＭに電子的に格納しておく。そして、エンジン１の運転中に負荷率や回転数に基づいて求められるクランクケース内圧から前記のマップを参照して、所定温度Ｔ１を設定する。
【００４６】
前記のステップＳＴ１０１において、油温Ｔが所定温度Ｔ１以上であれば否定判定（ＮＯ）し、クランクケース１９において凝縮水は発生しないとみなすことができるので、制御終了となる（エンド）。一方、油温Ｔが所定温度Ｔ１未満であれば肯定判定（ＹＥＳ）する。このときには、クランクケース１９において凝縮水が発生し、オイルパン１８に貯留されているオイルＯに混入すると考えられる。
【００４７】
そこで、ステップＳＴ１０２に進んで前回トリップまでの水分量を読み込み、これを初期値として燃焼サイクル毎の水分量を積算してゆく（ステップＳＴ１０３）。なお、前回トリップまでの水分量というのは、後述のステップＳＴ１０８において記憶される積算値のことであり、今回、ＦＦＶのイグニッションスイッチがオンになる前のＦＦＶの前回の走行時までにオイルＯに混入した水分量である。
【００４８】
より具体的に、燃焼サイクル毎にオイルＯに混入する水分量は以下のようにして算出する。まず、シリンダ１１内で発生する燃焼ガスのうちクランクケース１９内に至るものの割合は、実験などによってエンジン１毎に予め設定し、ＥＣＵ８のＲＯＭに電子的に格納しておく。そして、その燃焼ガスに含まれている水蒸気の量は、インジェクタ５による燃料の噴射量に基づいて、例えば以下の化学式（１）によって算出される。
【００４９】
ＣnＨm＋Ｏ2  →  ｎＣＯ2＋ｍ（Ｈ2Ｏ）／２    ・・・  （１）
さらに、そうして燃焼ガスに含まれている水蒸気のうち、クランクケース１９内で冷却されて凝縮水となるものは、図５のマップを参照して以下のように算出することができる。すなわち、図５のマップは、前記したように縦軸にクランクケース１９の内圧Ｐを表し、これに対応する圧力下における水の沸点を横軸に設定したもので、いわゆる蒸気圧線図に相当し、このマップもＥＣＵ８のＲＯＭに電子的に格納されている。
【００５０】
例えば、クランクケース１９の内圧がＰ＝Ｐ１であれば、オイルＯに混入している水分が沸騰するのは所定温度Ｔ１であるが、このときの油温ＴがＴ＝Ｔ１’であれば、蒸気圧Ｐ１’がクランクケース内圧Ｐ１よりも低いので、凝縮する水蒸気の量ｎ（mol）は、気体の状態方程式から以下の式（２）のように表される。なお、Ｖはクランクケース１９の容積であり、Ｒは気体定数である。
【００５１】
ｎ＝（Ｐ１−Ｐ１’）×Ｖ／Ｒ×Ｔ１’    ・・・  （２）
ここで、クランクケース１９の内圧Ｐは、エンジン１の負荷率や回転数に応じて変化するので、予め負荷率およびエンジン回転数とクランクケース内圧Ｐとの関係を実験などによって定量的に求めて、図６のようなマップを作成し、ＥＣＵ８のＲＯＭに電子的に格納しておく。このマップでは、負荷率やエンジン回転数の高いときほど、クランクケース内圧Ｐも高くなっている。
【００５２】
以上より、前記ステップＳＴ１０３において算出する水分量の積算値としては、結局、燃焼サイクル毎の燃料噴射量に基づいて前記の式（１）により算出される水分量と、燃焼ガスがクランクケース１９内で冷却されて発生する凝縮水量（前記の式（２）によって算出されるもの）とのうち、少ない方とすればよい。
【００５３】
そして、そのように積算していった水分量（積算値）が所定量以上になったか否かを、ステップＳＴ１０４で判定する。この所定量というのは一例として、オイルストレーナ１７ａのメッシュを目詰まりさせるような、多量の氷塊が生成されるおそれがある水分量のことであり、エンジン１の排気量やオイルの貯留量、或いはオイルストレーナ１７ａのメッシュの目の細かさなどによって異なるものとなる。
【００５４】
そこで、エンジン１の負荷率や回転数などの運転状態も考慮しながら、氷塊によってメッシュがどの程度、目詰まりした場合に、オイルの供給がどの程度、不足して潤滑部にダメージを生じ得るのか予め実験などによって検討する。そして、潤滑部に実質的なダメージを生じない程度の目詰まりの度合いを特定し、このような目詰まりを生じさせる氷塊、即ち水分の量を、前記の所定量として設定する。
【００５５】
前記のステップＳＴ１０４では、そうして設定されている所定量と、前記のように積算した水分量（積算値）とを比較し、水分量の積算値が所定量未満であれば（否定判定：ＮＯ）、ポスト噴射を行う必要はないと判断して、後述のステップＳＴ１０６に進む。一方、積算値が所定量以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０５に進んでポスト噴射フラグをオンにした後に、ステップＳＴ１０６に進む。
【００５６】
このステップＳＴ１０６では、油温Ｔが所定温度Ｔ１以上になってから所定時間が経過したか否か判定する。前記したように所定温度Ｔ１は、オイルＯに混入している水分が沸騰する温度であり、この温度に達すれば所定時間（概ね１０〜３０秒くらいであり、実験などによって予め設定されている）の間に、オイルＯの中の水分は蒸発してしまう。そこで、油温Ｔが所定温度Ｔ１未満であるか、若しくは所定温度Ｔ１以上になっていても所定時間が経過していなければ、否定判定（ＮＯ）してステップＳＴ１０７に進む。
【００５７】
ステップＳＴ１０７では、ＦＦＶのイグニッションスイッチがオフになったか否か判定し（ＩＧ−ｏｆｆ？）、否定判定すれば（ＮＯ）前記のステップＳＴ１０３に戻って、ここからステップＳＴ１０６までの手順、即ち燃焼サイクル毎の水分量の積算を繰り返す。一方、イグニッションスイッチがオフになって肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ここまでの積算値をＥＣＵ８のバックアップＲＡＭに記憶して、制御終了となる（エンド）。
【００５８】
つまり、エンジン１の未暖機状態など油温Ｔの低いときには、オイルＯへの凝縮水の混入が進行するに連れて、徐々に積算値が大きくなってゆく。そして、十分に暖機される前にエンジン１が停止されれば、その時点での積算値を記憶して、次回のエンジン１の始動後にオイルＯに混入した水分量を推定するための初期値とする。
【００５９】
一方、前記のステップＳＴ１０６において、油温Ｔが所定温度Ｔ１以上になってから所定時間が経過したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、前記のようにオイルＯに混入している水分は蒸発してしまうから、積算値を零にリセットし（ステップＳＴ１０９）、ポスト噴射フラグをオフにして（ステップＳＴ１１０）、制御終了となる（エンド）。
【００６０】
次に、図４に示すポスト噴射の制御について説明すると、スタート後のステップＳＴ２０１ではポスト噴射フラグがオンであるか否か判定し、オフであれば（否定判定：ＮＯ）、ポスト噴射は行わないので、制御終了となる（エンド）。一方、ポスト噴射フラグがオンであれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ２０２に進んで、前回トリップまでの添加アルコール量を読み込み、続くステップステップＳＴ２０３において各シリンダ１１毎に所定のタイミングでポスト噴射を実行する。
【００６１】
ここで、添加アルコール量というのは、以下に述べるステップＳＴ２０３においてポスト噴射を行うことにより、オイルＯに混入するアルコールの分量である。そして、今回、ＦＦＶのイグニッションスイッチがオンになる前のＦＦＶの前回の走行時までに、後述するＳＴ２０６において記憶される添加アルコール量が、前回トリップまでの添加アルコール量である。
【００６２】
ポスト噴射された燃料の噴霧の多くは、シリンダ内周面の油膜に混入し、この油膜がピストンリングによって掻き落とされることによって、オイルパン１８内のオイルＯに混入される。こうしてオイルＯに混入された燃料に含まれているアルコールが、同じくオイルＯに混入している水分と混じり合って、その凍結を十分に抑制するためには、オイルＯに含まれている前記所定量の水分に対応する適切な分量のアルコールを、オイルＯに添加することが望ましい。
【００６３】
そこで、まず、前記水分の所定量に対応づけて好適な添加アルコール量を予め実験・シミュレーションによって調べて、作成したマップをＥＣＵ８のＲＯＭに電子的に格納しておく。このマップには、例えば推定された水分量が多いときには、少ないときに比べて添加アルコール量が多くなるように設定されている。そして、前記水分の所定量から前記のマップを参照して好適な添加アルコール量を読み込んだ上で、ここから、前記ステップＳＴ２０２で読み込んだ前回トリップまでの添加アルコール量を減算して、今回のエンジン１の運転中において添加するアルコール量の目標値を設定する。
【００６４】
こうして添加するアルコール量の目標値を設定し、以下に説明するようにポスト噴射によって燃料をオイルＯに混入させることで、目標値になるまで添加アルコール量を増大させる。上述したようにＦＦＶにおいては通常、燃料のアルコール濃度が０〜１００％の範囲で変化するので、そのアルコール濃度が低いほど、燃料のオイルＯへの混入量は多くなる。つまり、本実施形態では燃料のアルコール濃度に応じて、オイルＯへの混入量を増大させることになる。
【００６５】
但し、燃料をオイルＯに混入させると、アルコールだけでなくガソリンなどもオイルＯに混入することになり、いわゆるオイル希釈による悪影響が懸念されるので、前記のように設定する添加アルコール量の目標値には上限ガード値を設定するのが好ましい。すなわち、燃料のアルコール濃度に基づいて、オイルＯに混入するガソリンなどの量を算出し、予め実験などによってオイル希釈の悪影響があまり大きくならないように、前記の上限ガード値を設定しておけばよい。
【００６６】
なお、上述したようにＦＦＶにおいては通常、燃料のアルコール濃度は０〜１００％の範囲で変化するので、前記のアルコール濃度は推定する必要がある。このようなアルコール濃度の推定については種々の方法が公知であるから、詳しい説明は省略するが、例えば、燃料のアルコール濃度に応じて燃料噴射量が変化することによる実空燃比（空燃比センサ９６の検出値から検出されるもの）の変化に基づいて、アルコール濃度を推定することができる。
【００６７】
そして、図２を参照して上述したように、シリンダ１１の燃焼行程ないし排気行程においてインジェクタ５を動作させ、ポスト噴射を実行する。１回のポスト噴射量は、その噴射パルスの幅および燃圧（規定値）から算出でき、これにアルコール濃度を乗算すれば、添加アルコール量の増分が得られる。このポスト噴射による添加アルコール量の増分を積算して得られる現在の添加アルコール量が、前記の目標値に達したか否かをステップＳＴ２０４にて判定する。
【００６８】
そして、添加アルコール量が目標値未満であれば否定判定（ＮＯ）して、ステップＳＴ２０５に進み、イグニッションスイッチがオフになったか否か判定する（ＩＧ−ｏｆｆ？）。そして、否定判定すれば（ＮＯ）前記のステップＳＴ２０３に戻って、燃焼サイクル毎のポスト噴射を継続する。一方、イグニッションスイッチがオフになって肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ここまでの添加アルコール量をＥＣＵ８のバックアップＲＡＭに記憶して、制御終了となる（エンド）。
【００６９】
つまり、添加アルコール量が目標値に達する前にエンジン１が停止されれば、その時点での添加アルコール量を記憶して、次回のエンジン１の始動後に添加アルコール量を算出するための初期値とする。一方、前記のステップＳＴ２０４において、添加アルコール量が目標値に達したと肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ポスト噴射フラグをオフにして（ステップＳＴ２０７）、制御終了となる（エンド）。
【００７０】
以上、説明した水分量の推定処理のルーチン（図３）と、ポスト噴射による凍結抑制制御の処理ルーチン（図４）とは、いずれもＥＣＵ８によって所定のプログラムが実行されることによって実現される。以下に、その水分量の推定処理と、ポスト噴射によってオイルＯにアルコールが混入される処理とを、図７のタイムチャートを参照して説明する。
【００７１】
まず、図７の時刻ｔ０においてエンジン１が始動されると、直ちに油温Ｔが上昇を始める。エンジン始動前の油温Ｔは概ね外気温と同じになっており、寒冷地などでは０〜５℃くらいのこともある。このようにエンジン１の温度が低いときにはクランクケース１９内で発生する凝縮水が多くなり、時間の経過とともにオイルパン１８内のオイルＯへの水分の混入量ｑが増大してゆく。なお、この例ではエンジン始動時の水分量が零（０）ではなく、前回トリップまでの水分量ｑ０になっている。
【００７２】
そして、オイルＯ中の水分量ｑが所定量ｑ１に達すれば（時刻ｔ１）、ポスト噴射フラグがオンになるので、図２を参照して上述したように、各シリンダ１１毎のインジェクタ５によって、通常の燃料噴射（図２のＭ）の後にポスト噴射（図２のＰ）が行われるようになる。ポスト噴射された燃料は効率良くオイルＯに混入されるので、時間の経過とともにオイルＯへのアルコールの添加量ａが増大してゆく。そして、アルコール量ａが水分量ｑ１に対応する所定量ａ１になれば（時刻ｔ２）、ポスト噴射フラグがオフになる。
【００７３】
これにより、ポスト噴射は行われなくなるが、既にオイルＯ中には水分量ｑ１に対応した好適な添加量ａ１のアルコールが混入しているので、水分がオイルＯ中においてコロイド状に分散されるとともに、水の凝固点が低くなることによって、その凍結が十分に抑制される。よって、生成する氷塊が小さくなり、その量が少なくなって、オイルストレーナ１７ａのメッシュなどの目詰まりが効果的に抑制され、エンジン１の潤滑不良などの不具合の予防が図られる。
【００７４】
なお、その後、油温Ｔが上昇して所定温度Ｔ１以上になると（時刻ｔ３）、オイルＯに混入している水分やアルコールは蒸発するようになり、オイルＯ中の水分量ｑおよびアルコール添加量ａは速やかに減少してゆく。
【００７５】
−他の実施形態−
上述した実施形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば実施形態においては、エンジン１の燃焼サイクル毎に積算する水分量を、燃焼ガス中の水蒸気の量と、クランクケース１９内で発生する凝縮水の量とのうち、少ない方としているが、これには限定されない。例えば、燃焼サイクル毎に発生する燃焼ガス中の水蒸気の量に、所定の係数を乗算して算出することもできる。
【００７６】
また、そうして算出される水分量の積算値（所定量）に応じて、燃料のオイルＯへの混入量を増大させるようにしているが、これにも限定されず、燃料のオイルＯへの混入量は予め実験などによって好適な値を設定しておいてもよい。
【００７７】
また、燃料のアルコール濃度について前記実施形態のように推定するのではなく、燃料供給配管５１などにアルコール濃度センサを設けて検出するようにしてもよい。アルコール濃度センサとしては、燃料の誘電率に基づいてアルコール濃度を検出する静電容量式のものを用いてもよいし、燃料の屈折率に基づいてアルコール濃度を検出する光学式のものを用いてもよい。
【００７８】
さらに、前記の実施形態ではポスト噴射を行うことによって、燃料のオイルＯへの混入量を増大させ、アルコールを添加するようにしているが、これにも限定されず、例えば、燃料供給配管５１から分岐して、クランクケース１９内に至る油路（図示せず）を設けて、オイルパン１８に貯留されているオイルＯに直接、燃料を添加するようにしてもよい。
【００７９】
また、前記の実施形態では、本発明を直列多気筒エンジン１に適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、単気筒エンジンやＶ型エンジン、水平対向エンジンなどにも適用可能である。電動機も備えたハイブリッドシステムに備わるエンジンにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、アルコール含有燃料を使用するエンジンにおいて、寒冷地などで発生し得る潤滑不良などの不具合の発生を予防できるものなので、ＦＦＶなどの自動車用のエンジンに適用して効果が高い。
【符号の説明】
【００８１】
１        エンジン
５        インジェクタ（筒内噴射インジェクタ）
８        ＥＣＵ（水分量推定手段、凍結抑制手段）
１１      シリンダ（気筒）
Ｏ        エンジンオイル（オイル）
【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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