(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲクーラを含むＥＧＲ装置が設けられ、吸気弁及び排気弁のそれぞれの開弁期間が重なるバルブオーバーラップ期間が設定され、かつ複数の気筒を有する多気筒内燃機関において、
前記気筒毎に一つずつ設けられた複数の排気側分岐路と、
前記ＥＧＲクーラにて発生した凝縮水を貯留する凝縮水貯留部と、
前記排気側分岐路と前記凝縮水貯留部とを連通し、前記排気側分岐路毎に一つずつ設けられた複数の凝縮水導入路と、
を備える多気筒内燃機関。
【請求項２】
前記バルブオーバーラップ期間の長さを変更可能な可変動弁機構と、
前記凝縮水導入路を介して前記気筒に供給すべき前記凝縮水の要求供給量に基づいて前記バルブオーバーラップ期間の長さが変化するように前記可変動弁機構を制御する凝縮水供給量制御手段と、を更に備える請求項１の多気筒内燃機関。
【請求項３】
前記凝縮水供給量制御手段は、排気温度が所定の基準温度よりも高い場合に前記バルブオーバーラップ期間の長さを減少方向に補正する請求項２の多気筒内燃機関。
【請求項４】
前記可変動弁機構は、前記バルブオーバーラップ期間の終了後の吸気行程中に前記排気弁を開弁できるように構成されており、
前記凝縮水供給量制御手段は、前記要求供給量に基づいた前記バルブオーバーラップ期間の長さの要求値が上限値を超える場合、前記バルブオーバーラップ期間の終了後の吸気行程中に前記排気弁が開弁されるように前記可変動弁機構を制御する請求項２又は３の多気筒内燃機関。
【請求項５】
前記ＥＧＲクーラ及び前記凝縮水貯留部は前記複数の排気側分岐路よりも重力方向上方に配置されている請求項１〜４のいずれか一項の多気筒内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置が設けられた多気筒内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲクーラで生成した凝縮水を貯蔵し、貯蔵した凝縮水を吸気通路内に噴射する内燃機関が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１８０４９号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の内燃機関は、吸気通路内に噴射された凝縮水が吸気とともに気筒内に供給され、気筒内に供給された凝縮水が気化することによって燃焼温度を抑制する。しかしながら、凝縮水は酸性であるため気筒内への凝縮水の供給にポンプを用いるとポンプの腐食が問題となる。【０００５】
そこで、本発明は、ポンプを用いずに気筒内に凝縮水を供給することによってポンプの腐食を回避できる多気筒内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多気筒内燃機関は、ＥＧＲクーラを含むＥＧＲ装置が設けられ、吸気弁及び排気弁の開弁期間が重なるバルブオーバーラップ期間が設定され、かつ複数の気筒を有する多気筒内燃機関において、前記気筒毎に一つずつ設けられた複数の排気側分岐路と、前記ＥＧＲクーラにて発生した凝縮水を貯留する凝縮水貯留部と、前記排気側分岐路と前記凝縮水貯留部とを連通し、前記排気側分岐路毎に一つずつ設けられた複数の凝縮水導入路と、を備えるものである。【０００７】
この多気筒内燃機関によれば、気筒毎の排気側分岐路と凝縮水貯留部とが凝縮水導入路にて連通している。このため、ある気筒の吸気行程と他の気筒の排気行程とが重なる場合に、他の気筒の排気行程によって生じる排気脈動が凝縮水導入路を通じて凝縮水貯留部内を加圧する。凝縮水貯留部内が加圧されることにより、ある気筒の吸気行程でのバルブオーバーラップ期間には排気側分岐路に接続される凝縮水導入路の出口の圧力が凝縮水貯留部内の圧力よりも低下する。この圧力差によって凝縮水貯留部に貯留された凝縮水がバルブオーバーラップ期間に凝縮水導入路を通じて排気側分岐路及び気筒に供給される。このように、本発明の多気筒内燃機関はポンプを使用せずに気筒内に凝縮水を供給することができるため、ポンプの腐食を回避することができる。【０００８】
本発明の多気筒内燃機関の一態様として、前記バルブオーバーラップ期間の長さを変更可能な可変動弁機構と、前記凝縮水導入路を介して前記気筒に供給すべき前記凝縮水の要求供給量に基づいて前記バルブオーバーラップ期間の長さが変化するように前記可変動弁機構を制御する凝縮水供給量制御手段と、を更に備えてもよい。この態様によれば、バルブオーバーラップ期間の長さを可変動弁機構にて変化させることにより、気筒に供給する凝縮水の量を変化させることができる。これにより、気筒へ供給する凝縮水の量を適正に調整できる。【０００９】
この態様において、前記凝縮水供給量制御手段は、排気温度が所定の基準温度よりも高い場合に前記バルブオーバーラップ期間の長さを減少方向に補正してもよい。排気側分岐路に凝縮水を供給すると、一部は排気側分岐路に停滞し、他の一部は気筒内に導かれる。排気側分岐路に停滞する凝縮水と気筒内に導かれる凝縮水との比率が適正である場合、排気温度は基準温度に保持される。この比率と基準温度との関係は個体差や経年劣化により変化する可能性がある。気筒内に導かれる凝縮水の割合が過多の場合は排気温度が基準温度よりも高くなる。一方、気筒内に導かれる凝縮水の割合が過少の場合は排気温度が基準温度よりも低くなる。したがって、上記のように、排気温度が基準温度よりも高い場合にバルブオーバーラップ期間の長さを減少方向に補正することにより、気筒内に導かれる凝縮水の供給量が低減するため、過剰であった気筒への凝縮水の供給量を適正値に近づけることができる。【００１０】
本発明の多気筒内燃機関の一態様において、前記可変動弁機構は、前記バルブオーバーラップ期間の終了後の吸気行程中に前記排気弁を開弁できるように構成されており、前記凝縮水供給量制御手段は、前記要求供給量に基づいた前記バルブオーバーラップ期間の長さの要求値が上限値を超える場合、前記バルブオーバーラップ期間の終了後の吸気行程中に前記排気弁が開弁されるように前記可変動弁機構を制御してもよい。バルブオーバーラップ期間の長さには機構上の制約から上限があるため、バルブオーバーラップ期間の長さの拡大によって凝縮水の供給量を増加させるには限界がある。この態様によれば、バルブオーバーラップ期間の長さの要求値が上限値を超える場合には、バルブオーバーラップ期間の終了後に一旦閉じた排気弁を開弁することによって追加的に凝縮水を気筒内に導くことができる。これにより、気筒内への凝縮水の供給量の限界を拡大できる。【００１１】
本発明の多気筒内燃機関の一態様において、前記ＥＧＲクーラ及び前記凝縮水貯留部は前記複数の排気側分岐路よりも重力方向上方に配置されてもよい。この態様によれば、凝縮水貯留部に接続される凝縮水導入路の入口と、排気側分岐路に接続される凝縮水導入路の出口との圧力差だけでなく、重力を利用して凝縮水を凝縮水貯留部から排気側分岐路に供給できる。そのため、ＥＧＲクーラ及び凝縮水貯留部が排気側分岐路よりも重力方向上方に配置されていない場合と比較して、凝縮水の供給が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一形態に係る多気筒内燃機関を重力方向上方から見た状態を模式的に示した図。
【図２】図１のII-II線に沿った断面図。
【図３】図１の矢印III方向から見た状態を示した図。
【図４】凝縮水の導入方法を説明する説明図。
【図５】第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図６】第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図７】要求バルブオーバーラップ量を算出する算出マップの構造を模式的に示した図。
【図８】第３の形態に係る制御内容を説明する説明図。
【図９】第３の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１〜図３に示すように、多気筒内燃機関（以下、エンジンと称する。）１は、４つの気筒２が一方向に配置された直列４気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン１は、例えば自動車の走行用動力源として搭載される。エンジン１は気筒２が形成されたシリンダブロック３と、気筒２の開口部を塞ぐようにしてシリンダブロック３に取り付けられたシリンダヘッド４とを有する。各気筒２にはピストン５が往復動自在に挿入されている。各気筒２内に燃料を供給するため、燃料噴射弁６が各気筒２の天井部に先端を露出させた状態で気筒２毎に設けられている。各燃料噴射弁６には不図示のコモンレールを介して燃料が圧送される。
【００１４】
各気筒２には吸気通路１０及び排気通路１１がそれぞれ接続されている。吸気通路１０に導かれた空気は各気筒２に順番に充填される。エンジン１の燃焼順序は、図１の左側から右側に向かって気筒番号を＃１、＃２、＃３、＃４とした場合、＃１→＃３→＃４→＃２に設定されている。燃料噴射弁６から気筒２内に噴射された燃料はこの燃焼順序に従って圧縮行程で自着火して燃焼する。燃焼後の排気は排気通路１１に導かれ、排気通路１１に導かれた排気は不図示の排気浄化装置にて浄化されてから大気に放出される。
【００１５】
吸気通路１０は不図示のエアフィルタにて濾過された空気を導く吸気管１２と、吸気管１２に導かれた空気を各気筒２に分配する吸気マニホルド１３と、吸気マニホルド１３の分岐管１３ａにそれぞれ接続され、各気筒２に通じるようにシリンダヘッド４に形成された吸気ポート１４とを含む。排気通路１１は、気筒２毎に一つずつ設けられた４つの排気側分岐路１５と、各排気側分岐路１５が集合する排気マニホルド１６とを含む。各排気側分岐路１５は、気筒２に通じるようにシリンダヘッド４に形成された排気ポート１７と、排気ポート１７に接続された排気マニホルド１６の分岐管１６ａとによって構成されている。
【００１６】
各吸気ポート１４は一つの気筒２に対して２つに分岐し、その分岐部は気筒２内に開口している。吸気ポート１４の開口部は一つの気筒２に対して２つずつ設けられた吸気弁２０によって開閉される。同様に、各排気ポート１７は一つの気筒２に対して２つに分岐し、その分岐部は気筒２内に開口している。排気ポート１７の開口部は一つの気筒２に対して２つずつ設けられた排気弁２１によって開閉される。吸気弁２０は周知の動弁機構（不図示）にて予め定められたタイミング（クランク角）で開閉駆動される。一方、排気弁２１は可変動弁機構２３にて開閉駆動される。可変動弁機構２３は、排気弁２１の開弁時期、作用角及びリフト量等の動弁特性を連続的に変更できる周知の機構である。可変動弁機構２３を操作することによって、吸気弁２０の開弁期間と排気弁２１の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間の長さを変更できる。また、可変動弁機構２３は排気弁２１の閉弁後に再び排気弁２１を開弁しその後閉弁するいわゆる２回開き操作も可能である。
【００１７】
図１に示すように、エンジン１には窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減や燃費向上のため排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を実施するＥＧＲ装置２５が設けられている。ＥＧＲ装置２５は排気通路１１と吸気通路１０とを結ぶＥＧＲ通路２６と、ＥＧＲ通路２６内の排気を冷却するＥＧＲクーラ２７と、吸気通路１０に導く排気（ＥＧＲガス）の流量を調整するためのＥＧＲ弁２８とを備えている。ＥＧＲ通路２６は、排気側の端部が＃１気筒２の排気側分岐路１５に開口し、吸気側の端部が吸気マニホルド１３に開口する。周知のように、ＥＧＲクーラ２７は、エンジン１の冷却水を冷媒として利用し、その冷媒と暖かい排気との間で熱交換を行うことにより排気（ＥＧＲガス）の温度を下げるものである。ＥＧＲガスの温度が下がることによりＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮してＥＧＲクーラ２７内に凝縮水が発生する。
【００１８】
図２及び図３に示すように、ＥＧＲクーラ２７で発生した凝縮水ＣＷを回収して処理するため、エンジン１には凝縮水処理装置３０が設けられている。凝縮水処理装置３０は、凝縮水ＣＷを貯留する凝縮水貯留部としての貯留タンク３１と、ＥＧＲクーラ２７と貯留タンク３１とを接続する接続管３２と、貯留タンク３１の凝縮水ＣＷを各排気側分岐路１５に導くための４つの凝縮水導入路３３とを備えている。これら凝縮水導入路３３は排気側分岐路１５毎に一つずつ設けられており、各凝縮水導入路３３は排気側分岐路１５と貯留タンク３１とを連通している。
【００１９】
ＥＧＲクーラ２７で発生した凝縮水ＣＷを貯留タンク３１に効率的に回収できるようにするため、ＥＧＲクーラ２７はその底部２７ａが水平方向に対して傾くように配置され、かつ接続管３２はその開口部がＥＧＲクーラ２７の底部２７ａの最下部に設けられている。さらに、ＥＧＲクーラ２７及び貯留タンク３１は各排気側分岐路１５よりも重力方向上方に配置されている。これにより、凝縮水ＣＷを排気側分岐路１５へ導入する際に重力を利用することができるためその導入が容易になる。なお、接続管３２には凝縮水導入路３３を通じて排気がＥＧＲクーラ２７内に逆流することを防止するため、貯留タンク３１からＥＧＲクーラ２７に向かう流体の流れを阻止し、反対方向の流体の流れを許容する逆止弁３５が設けられている。
【００２０】
凝縮水ＣＷの排気側分岐路１５への導入は各気筒２のバルブオーバーラップ期間に実施される。例えば、図４に示したように、＃１気筒２の吸気行程と＃３気筒２の排気行程とが重なる場合を考える。この場合、＃３気筒２の排気行程によって生じる排気脈動が矢印ｆａで示すように凝縮水導入路３３を通じて貯留タンク３１内を加圧する。すなわち、＃３気筒２の排気行程によって生じた排気脈動によって貯留タンク３１の内圧Ｐが上昇する。これにより、＃１気筒２の吸気行程でのバルブオーバーラップ期間には凝縮水導入路３３の出口３３ｂの圧力Ｐｏｕｔが、貯留タンク３１の内圧Ｐつまり凝縮水導入路３３の入口３３ａの圧力Ｐｉｎよりも低下する。この圧力差によって貯留タンク３１に貯留された凝縮水ＣＷがバルブオーバーラップ期間に凝縮水導入路３３を通じて矢印ｆｗ排気側分岐路１５及び＃１気筒２に供給される。なお、＃２気筒２及び＃４気筒２はそれぞれ排気弁２１及び吸気弁２０のそれぞれが閉じられているため、これらの気筒２に設けられた凝縮水導入路３３の入口圧力Ｐｉｎ及び出口圧力Ｐｏｕｔは均衡し、これらの気筒２には凝縮水ＣＷは供給されない。このように、エンジン１はポンプを使用せずに気筒２内に凝縮水ＣＷを供給できるためポンプの腐食を回避できる。
【００２１】
上記の説明から推測できるように、バルブオーバーラップ期間の長さを変化させることによって気筒２に供給する凝縮水の量を変化させることができる。そこで、エンジン１はバルブオーバーラップ期間の長さを変化させることによって凝縮水の供給量を適正化する。図１に示したように、エンジン１には、エンジン１の各部を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０が設けられている。ＥＣＵ４０は燃料噴射弁６や可変動弁機構２３の制御等のエンジン１の主要な動作制御を行う。本形態は凝縮水の処理にもＥＣＵ４０が用いられる。ＥＣＵ４０にはエンジン１の運転状態を把握するため種々の物理量を検出する多数のセンサからの信号が入力される。例えば、本発明に関連するセンサとしては、エンジン１のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ４１、エンジン１に設けられたアクセルペダル３７の踏み込み量（アクセル開度）に応じた信号を出力するアクセル開度センサ４２、排気通路１１に導かれる排気の排気温度に応じた信号を出力する排気温センサ４３等がエンジン１に設けられていて、これらのセンサの出力信号はＥＣＵ４０に入力される。
【００２２】
図５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に保持されており、適時に読み出されて所定の演算間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１１において、ＥＣＵ４０はエンジン１の運転状態を取得する。ここでは、ＥＣＵ４０はエンジン１のエンジン回転数（回転速度）Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑを取得する。エンジン回転数はクランク角センサ４１の出力信号に基づいて、燃料噴射量Ｑはアクセル開度センサ４２の出力信号に基づいてそれぞれ計算される。
【００２３】
ステップＳ１２において、ＥＣＵ４０は凝縮水導入路３３を介して気筒２に供給すべき凝縮水の要求供給量Ｑｗを算出する。エンジン１の運転状態によって気筒２へ供給すべき凝縮水の適正値が変化するため、要求供給量Ｑｗの算出はステップＳ１１で取得したエンジン１の運転状態に基づいて実施される。具体的には、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとを変数とし、要求供給量Ｑｗを与えるマップ（不図示）をシミュレーションや実機試験を行って予め作成しておき、そのマップをＥＣＵ４０に記憶させておく。ＥＣＵ４０はそのマップを検索し、ステップＳ１１で取得したエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに対応する凝縮水の要求供給量Ｑｗを特定する。
【００２４】
ステップＳ１３において、ＥＣＵ４０は要求供給量に対応するバルブオーバーラップ期間の長さ（バルブオーバーラップ量ＯＬ）を算出する。バルブオーバーラップ量ＯＬはクランク角度にて定義される。エンジン回転数等のエンジン１の運転状態が変化すると要求供給量Ｑｗを達成可能なバルブオーバーラップ量ＯＬが変化する。そのため、要求供給量Ｑｗ、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑを変数としてバルブオーバーラップ量ＯＬを与えるマップ（不図示）をシミュレーションや実機試験を行って予め作成しておき、そのマップをＥＣＵ４０に記憶させておく。ＥＣＵ４０はそのマップを検索し、ステップＳ１１で取得したエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑ並びにステップＳ２で計算した要求供給量Ｑｗに対応するバルブオーバーラップ量ＯＬを算出する。
【００２５】
ステップＳ１４において、ＥＣＵ４０はステップＳ１３で算出したバルブオーバーラップ量ＯＬが実現されるように可変動弁機構２３を制御する。そして、今回のルーチンを終了する。これにより、気筒２へ供給する凝縮水の量を適正に調整できる。ＥＣＵ４０は図５の制御ルーチンを実行することにより本発明に係る凝縮水供給量制御手段として機能する。
【００２６】
（第２の形態）
次に、図６及び図７を参照して本発明の第２の形態を説明する。第２の形態は凝縮水の処理のための可変動弁機構２３の制御内容を除き上述した第１の形態と同一である。したがって、以下においては第１の形態と共通する事項の説明を省略ないし簡略化する。第２の形態のエンジン１の物理的構成については図１〜図３が参照される。
【００２７】
図６に示した制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に保持されており、適時に読み出されて所定の演算間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２１及びステップＳ２２の処理内容は第１の形態（図４）のステップＳ１１及びステップＳ１２の処理内容と同じである。すなわち、ステップＳ２１において、ＥＣＵ４０はエンジン１の運転状態を取得し、ステップＳ２２において、ＥＣＵ４０は上述したマップに基づいて凝縮水の要求供給量Ｑｗを算出する。
【００２８】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ４０は排気脈動の大きさ、すなわち排気脈動振幅Ａｍを取得する。排気脈動振幅Ａｍは所定時間内の振幅の平均値として定義される。排気脈動振幅Ａｍは例えば排気マニホルド１６に圧力センサを設けることによって測定可能であるが、ここではエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて排気脈動振幅ＡｍをＥＣＵ４０が推定する。図４を用いた上記の説明から明らかなように、この排気脈動振幅Ａｍが大きくなるとそれだけ貯留タンク３１の内圧Ｐが大きくなるから、凝縮水導入路３３の入口圧力Ｐｉｎと出口圧力Ｐｏｕｔとの圧力差が大きくなる。そのため、排気脈動振幅Ａｍが大きくなると凝縮水導入路３３から排気側分岐路１５へ流れる凝縮水ＣＷの流量が大きくなる。したがって、以下に説明するように排気脈動振幅Ａｍを考慮して要求供給量Ｑｗを計算することにより凝縮水の供給がより正確になる。
【００２９】
ステップＳ２４において、ＥＣＵ４０は要求供給量Ｑｗに基づいたバルブオーバーラップ量ＯＬの要求値、すなわち要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔを算出する。要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔの算出は、予めシミュレーションや実機試験に基づいて作成され、図７に示すような特性を持つ算出マップＭｃを利用して実施される。すなわちＥＣＵ４０は算出マップＭｃを検索し、ステップＳ２２で算出した要求供給量ＱｗとステップＳ２３で取得した排気脈動振幅Ａｍとに対応する要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔを特定する。
【００３０】
バルブオーバーラップ量は機構上の制約から上限値が存在する。そのため、図７に示すように、算出マップＭｃ上で定義された要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔがその上限値ＯＬｍａｘを超える場合はその要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔを実現できない。そこで、ステップＳ２５において、ＥＣＵ４０は要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔが上限値ＯＬｍａｘ以下であるか否かを判定する。
【００３１】
要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔが上限値ＯＬｍａｘ以下である場合は、ステップＳ２６に進み、要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔを可変動弁機構２３への指令値であるバルブオーバーラップ量ＯＬとして設定する。そして、ステップＳ２７において、ＥＣＵ４０はステップＳ２６で設定したバルブオーバーラップ量ＯＬが実現されるように可変動弁機構２３を制御する。その後、今回のルーチンを終了する。
【００３２】
一方、要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔが上限値ＯＬｍａｘを超える場合はステップＳ２８に進み、ＥＣＵ４０は排気弁２１の２回開き操作が実施されるように可変動弁機構２３を制御する。詳述すると、ＥＣＵ４０は、始めに上限値ＯＬｍａｘでのバルブオーバーラップが実施されるように可変動弁機構２３を制御する。次に、ＥＣＵ４０は上限値ＯＬｍａｘに対する要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔの超過量を計算し、その超過量に対応する排気弁２１の作用角等の開弁特性を計算する。そして、ＥＣＵ４０は、排気弁２１が閉弁したバルブオーバーラップの終了後、その開弁特性にて排気弁２１が開弁されるように可変動弁機構２３を制御する。その後、今回のルーチンを終了する。
【００３３】
このように、要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔが上限値ＯＬｍａｘを超える場合には排気弁２１の２回開き操作が実施されて追加的に凝縮水を気筒２内に導くことができる。これにより、気筒内への凝縮水の供給量の限界を拡大できるため凝縮水の供給不足を解消できる。しかも、２回目の排気弁２１の開弁時には、上限値ＯＬｍａｘに対する要求バルブオーバーラップ量ＯＬｔの超過量に対応する開弁特性にて排気弁２１が動作するため凝縮水が供給過剰になることを抑制できる。ＥＣＵ４０は図６の制御ルーチンを実行することにより本発明に係る凝縮水供給量制御手段として機能する。
【００３４】
（第３の形態）
次に、図８及び図９を参照して本発明の第３の形態を説明する。第３の形態は凝縮水の処理のための可変動弁機構２３の制御内容を除き上述した第１の形態又は第２の形態と同一である。したがって、以下においては第１の形態又は第２の形態と共通する事項の説明を省略ないし簡略化する。第３の形態のエンジン１の物理的構成については図１〜図３が参照される。また、第３の形態は、第１の形態の制御（図５）と組み合わせて実施することもできるし、第２の形態の制御（図６）と組み合わせて実施することもできる。以下においては、第１の形態の制御と組み合わせた実施形態を説明する。
【００３５】
エンジン１は気筒２内に凝縮水を直接導入するものではなく、排気側分岐路１５を介して気筒２内に凝縮水を導入するものである。そのため、排気側分岐路１５に凝縮水を供給すると、一部は排気側分岐路１５に停滞し、他の一部は気筒２内に導かれる。排気側分岐路１５に停滞する凝縮水と気筒２内に導かれる凝縮水との比率はエンジン１の構造や凝縮水の導入位置などエンジン１の仕様によって定まる。この比率が適正である場合、排気温度は基準温度に保持される。この比率と基準温度との関係はエンジン１の固体差や経年劣化により変化する可能性がある。例えば、エンジン１の個体差や経年劣化により気筒２内の圧力（筒内圧）が変化することによって上記比率が変化することが判明している。すなわち、筒内圧が高い場合は気筒２内に導かれる凝縮水の比率が過少となり、筒内圧が低い場合は気筒２内に導かれる凝縮水の比率が過多となる。気筒２内に導かれる凝縮水の比率（筒内比率）が適正値に対して過少又は過多となると、同一量の凝縮水を排気側分岐路１５に導入した際に気筒２内で処理される凝縮水の処理量が変化する。その変化は筒内比率が適正値の場合の基準温度に対する排気温度の変化として反映される。
【００３６】
図８に示すように、（１）筒内比率が適正の場合、（２）筒内比率が過多の場合、及び（３）筒内比率が過少の場合のそれぞれの排気温度Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２には、Ｔ２＜Ｔ０＜Ｔ１という関係が成立する。筒内比率が過多の場合は排気側分岐路１５に停滞する凝縮水の割合が少なくなるため、排気行程で排出される排気温度Ｔ１は基準温度Ｔ０よりも高くなる。この場合には、排気側分岐路１５に導入する凝縮水の供給量を減量することにより、気筒２内に導入される凝縮水の量を適正値に近づけることができる。一方、筒内比率が過少の場合は排気側分岐路１５に停滞する凝縮水の割合が多くなるため、排気温度Ｔ２は基準温度Ｔ０よりも低くなる。この場合には、排気側分岐路１５に導入する凝縮水の供給量を増量することにより、気筒２内に導入される凝縮水の量を適正値に近づけることができる。排気側分岐路１５に導入する凝縮水の供給量はバルブオーバーラップ量に相関する。そこで、ＥＣＵ４０は排気温度の基準温度に対する偏差を解消するように排気温度に基づいてバルブオーバーラップ量を減量補正又は増量補正する。
【００３７】
図９の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に保持されており、適時に読み出されて所定の演算間隔で繰り返し実行される。ステップＳ３１〜ステップＳ３３の処理内容は第１の形態（図４）の処理内容と同じである。すなわち、ステップＳ３１において、ＥＣＵ４０はエンジン１の運転状態を取得する。ステップＳ３２において、ＥＣＵ４０は上述したマップに基づいて凝縮水の要求供給量Ｑｗを算出する。ステップＳ３３において、ＥＣＵ４０はバルブオーバーラップ量ＯＬを算出する。
【００３８】
ステップＳ３４において、ＥＣＵ４０は排気温度センサ４３（図１参照）の出力信号を参照して排気温度Ｔを取得する。ステップＳ３５において、ＥＣＵ４０は排気温度Ｔが基準温度Ｔ０と異なるか否かを判定する。なお、ステップＳ３５の処理において、排気温度Ｔと基準温度Ｔ０との差が所定値を超えた場合に排気温度Ｔと基準温度Ｔ０とが異なるとして扱うとともに、その差が所定値以下の場合に排気温度Ｔと基準温度Ｔ０とが同一であるとして扱うことによってハンチングを抑制することも可能である。排気温度Ｔが基準温度Ｔ０と異なる場合はステップＳ３６に進み、そうでない場合は補正が不要であるので以後のステップＳ３６〜ステップＳ３８をスキップしてステップＳ３９に進む。
【００３９】
ステップＳ３６において、ＥＣＵ４０は排気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも低いか否かを判定する。基準温度Ｔ０は実機試験の試験結果等に基づいて予め設定されている。排気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも低い場合はステップＳ３７に進み、ＥＣＵ４０はバルブオーバーラップ量ＯＬを減少方向に補正する。具体的には、ステップＳ３３で算出したバルブオーバーラップ量ＯＬを、そのバルブオーバーラップ量ＯＬから補正量αを減算したものに更新する。一方、排気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも高い場合はステップＳ３８に進み、ＥＣＵ４０はバルブオーバーラップ量ＯＬを増加方向に補正する。具体的には、ステップＳ３３で算出したバルブオーバーラップ量ＯＬを、そのバルブオーバーラップ量ＯＬに補正量βを加算したものに更新する。なお、補正量α、βは互いに同じであってもよいし互いに相違してもよい。また、これらの補正量α、βは定数でも変数でもよい。これらの補正量α、βを変数とする場合は排気温度Ｔと基準温度Ｔ０との差に応じて変化させることもできる。
【００４０】
ステップＳ３９において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３３で算出されたバルブオーバーラップ量ＯＬが実現されるように、又はステップＳ３７若しくはステップＳ３８にて補正された補正後のバルブオーバーラップ量ＯＬが実現されるように可変動弁機構２３を制御する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００４１】
図９の制御ルーチンによれば、排気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも高い場合にバルブオーバーラップ量ＯＬが減少方向に補正されるため、気筒２内に導かれる凝縮水の供給量がマップに基づく場合に比べて低減する。一方、排気温度Ｔが基準温度Ｔ０よりも低い場合にバルブオーバーラップ量ＯＬが増加方向に補正されるため、気筒２内に導かれる凝縮水の供給量が増加する。したがって、過多又は過少であった気筒２への凝縮水の供給量を適正値に近づけることができる。ＥＣＵ４０は、図９の制御ルーチンを実行することにより本発明に係る凝縮水供給量制御手段として機能する。
【００４２】
本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態はバルブオーバーラップ期間の長さを変更できる可変動弁機構を備えたものであるが本発明は可変動弁機構の有無を問わない。例えば、本発明はバルブオーバーラップ期間が一定の長さに設定されバルブオーバーラップ期間の長さを変更不能な多気筒内燃機関として実施することができる。本発明をこのような多気筒内燃機関として実施した場合、凝縮水の要求供給量が多くなる高回転高負荷領域では排気脈動の振幅が大きくなる。そのため、バルブオーバーラップ期間の長さが一定であっても凝縮水の供給量は低回転低負荷領域に比べて多くなる。そのため、凝縮水の供給量の過不足をある程度抑制可能である。
【００４３】
上記各形態のエンジン１はディーゼルエンジンとして構成されているが、本発明の適用対象はディーゼルエンジンに限らない。したがって、火花点火型のエンジンとして本発明を実施することもできる。エンジン１は直列４気筒型のエンジンであるが、気筒配列や気筒数に制限はない。例えば、複数の気筒を備えている限りＶ型や水平対向型のエンジンとして本発明を実施できる。上記各形態は、凝縮水導入路３３の出口が排気側分岐路１５に含まれる分岐管１６ａに設けられているが、その出口を排気側分岐路１５に含まれる排気ポート１７に変更することもできる。
【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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【図９】
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