(57)【要約】【課題】内燃機関の停止後にバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結することによるバルブの全閉不良が起きるおそれを低減することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】吸気ポートと排気ポートの何れか一方のポートに関してポートから気筒内への凝縮水の流入が予測される場合には、エンジン停止時、ポートで発生する或いはポートへ流入する凝縮水の量が他の気筒よりも多い特定気筒について、当該ポートに対応する特定バルブのリフト量をゼロにする操作を実施する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートと排気ポートの何れか一方のポートに関して、気筒間におけるポートやポートにつながる管路の形状或いは配置の違いにより、ポートで発生する或いはポートへ流入する凝縮水の量に気筒間で差が生じる内燃機関の制御装置において、
前記一方のポートに関してポートでの凝縮水の発生或いはポートへの凝縮水の流入が予測される場合には、機関停止時、ポートで発生する或いはポートへ流入する凝縮水の量が他の気筒よりも多い特定気筒について、当該ポートに対応する特定バルブのリフト量をゼロにする操作を実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は吸気通路に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置を有し、
前記一方のポートは吸気ポートであり、前記特定バルブは吸気バルブであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は吸気通路にコンプレッサとインタークーラとを有し、
前記一方のポートは吸気ポートであり、前記特定バルブは吸気バルブであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記特定気筒は前記インタークーラから吸気バルブまでの吸気通路の長さが他の気筒よりも短い気筒であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記特定気筒はサージタンクから吸気バルブまでの吸気通路の長さが他の気筒よりも短い気筒であり、前記特定バルブは吸気バルブであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関はクランクシャフトの回転方向に傾斜して車両に搭載されたＶ型エンジンであり、
前記特定気筒は、前記Ｖ型エンジンを構成する２つのバンクのうち、前記一方のポートに関してポートの燃焼室に対する接続方向と鉛直方向とがなす角度が小さい方のバンクに設けられた気筒であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記一方のポートに関して気筒毎に機関停止時のポート内の凝縮水量を推定し、各気筒の凝縮水量に基づいて前記特定気筒を決定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記一方のポートに関して機関全体での凝縮水量を推定し、推定した凝縮水量が所定の閾値よりも大きい場合、機関停止時に前記特定バルブのリフト量をゼロにする操作を実施し、推定した凝縮水量が前記閾値以下の場合、機関停止時に前記特定バルブのリフト量をゼロにする操作を実施しないことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、機関停止時に前記特定バルブのリフト量をゼロにする操作を、機関回転数が所定回転数以下となってから開始することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記特定バルブが吸気バルブである場合において機関停止時に前記特定バルブのリフト量をゼロにする操作を実施する場合、前記特定気筒以外の気筒が次回始動時の最初の吸気行程気筒になるように前記内燃機関の停止クランク角度を制御することを特徴とする請求項１乃至９の何れか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、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、凝縮水がポートで発生する或いはポートへ流入する内燃機関に用いて好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の停止後にスロットルの周辺に凝縮した水分が凍結してスロットルが固着するという問題と、その解決策とについて記載されている。ところが凝縮水による凍結はスロットルに限った問題ではない。内燃機関の停止後に発生する凝縮水はポートを伝って吸気バルブや排気バルブにも到達する場合がある。これらのバルブが中途半端な開度で開いていると、凝縮水の表面張力の作用によってバルブフェイスとバルブシートとの間に凝縮水が溜まる。この凝縮水が凍結した場合には、次回の内燃機関の始動時にバルブが完全に閉まらない全閉不良が発生し、新気の不足や排気不良による残留ガスの過多によって失火が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０８８８３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止後にバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結することによるバルブの全閉不良が起きるおそれを低減することができる内燃機関の制御装置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】
【０００５】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気ポートと排気ポートの何れか一方のポートに関して、気筒間におけるポートやポートにつながる管路の形状或いは配置の違いにより、ポートで発生する或いはポートへ流入する凝縮水の量に気筒間で差が生じる内燃機関に用いられる制御装置である。上記目的を達成するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気ポートと排気ポートの何れか一方のポートに関してポートでの凝縮水の発生或いはポートへの凝縮水の流入が予測される場合には、機関停止時、ポートで発生する或いはポートへ流入する凝縮水の量が他の気筒よりも多い特定気筒について、当該ポートに対応する特定バルブのリフト量をゼロにする操作を実施するように構成される。
【０００６】
バルブのリフト量がゼロ、すなわち、バルブが全閉になっていれば、バルブフェイスとバルブシートとの間に隙間はできないため、その隙間に凝縮水が溜まることはない。このような操作を凝縮水の量が他の気筒よりも多い特定気筒の特定バルブに対して行うことで、当該特定気筒ではバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結することによるバルブの全閉不良を防止することができる。そして、内燃機関全体ではそのような全閉不良が起きるおそれを低減することができる。
【０００７】
ポートでの凝縮水の発生或いはポートへの凝縮水の流入があるかどうかは、例えば、内燃機関の運転条件や外部環境条件から推定することができる。内燃機関の停止からの経過時間も、凝縮水の流入が発生するかどうか判断する上での１つの判断材料として用いてもよい。ただし、バルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結する問題は凝縮水の量が少なければ発生しない。ゆえに、各ポートに関して機関全体での凝縮水量を推定し、推定した凝縮水量が所定の閾値よりも大きい場合のみ、機関停止時に特定バルブのリフト量をゼロにする操作を実施してもよい。つまり、ポートでの凝縮水の発生或いはポートへの凝縮水の流入が予測される場合であっても、推定される凝縮水の量が閾値以下であれば、上記の操作は実施しなくてもよい。これにより、エネルギの消費を抑えることができる。
【０００８】
特定気筒とされる気筒は予め固定されていてもよいし、その都度決定されてもよい。例えば、吸気ポートと排気ポートの何れか一方のポートに関して気筒毎にポート内の凝縮水量を推定し、凝縮水量が他の気筒よりも多い気筒を特定気筒として決定してもよい。なお、特定気筒は１つの気筒には限定されない。複数の気筒が特定気筒であってもよい。例えば、内燃機関を構成する気筒を相対的に凝縮水量の多いグループと相対的に凝縮水量の少ないグループとに分けて、相対的に凝縮水量の多いグループに属する全ての気筒を特定気筒としてもよい。
【０００９】
内燃機関が吸気通路に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置を有する場合、吸気ポートにおいて機関停止後の凝縮水の発生或いは凝縮水の流入がおきる。ゆえに、この場合の特定バルブは吸気バルブでよい。内燃機関が吸気通路にコンプレッサとインタークーラとを有する場合も、吸気ポートにおいて機関停止後の凝縮水の発生或いは凝縮水の流入がおきる。ゆえに、この場合も特定バルブは吸気バルブでよい。
【００１０】
内燃機関が吸気通路にインタークーラを有する場合、特定気筒はインタークーラから吸気バルブまでの吸気通路の長さが他の気筒よりも短い気筒でよく、特定バルブは吸気バルブでよい。インタークーラから吸気バルブまでの吸気通路の長さが短い気筒ほど凝縮水が溜まりやすいので、このような気筒の吸気バルブを特定バルブとすることで、バルブの全閉不良が起きるおそれを低減することができる。
【００１１】
また、特定気筒はサージタンクから吸気バルブまでの吸気通路の長さが他の気筒よりも短い気筒であってよく、特定バルブは吸気バルブであってよい。サージタンクから吸気バルブまでの吸気通路の長さが短い気筒ほど凝縮水が溜まりやすいので、このような気筒の吸気バルブを特定バルブとすることで、バルブの全閉不良が起きるおそれを低減することができる。
【００１２】
また、内燃機関がクランクシャフトの回転方向に傾斜して車両に搭載されたＶ型エンジンである場合、特定気筒は、Ｖ型エンジンを構成する２つのバンクのうち、ポートの燃焼室に対する接続方向と鉛直方向とがなす角度が小さい方のバンクに設けられた気筒でよい。ポートの接続方向が鉛直方向に近いほど凝縮水はポートを流れ落ちてバルブ周辺に溜まりやすくなるので、そのような気筒を特定気筒とすることで、バルブの全閉不良が起きるおそれを低減することができる。
【００１３】
特定バルブのリフト量をゼロにすると、ポンピングロスの減少によって内燃機関の回転数の低下が抑えられ、内燃機関が完全に停止するまでの時間が長くなる。ゆえに、機関停止時に特定バルブのリフト量をゼロにする操作は、機関回転数が所定回転数以下となってから開始してもよい。
【００１４】
また、特定バルブが吸気バルブである場合、特定気筒が次回始動時の最初の吸気行程気筒になると、吸気バルブが全閉になっているために初爆を行うことができず、始動までに時間を要してしまう。ゆえに、特定バルブが吸気バルブである場合において機関停止時に特定バルブのリフト量をゼロにする場合は、特定気筒以外の気筒が次回始動時の最初の吸気行程気筒になるように内燃機関の停止クランク角度を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べた通り、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の停止後にバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結することによるバルブの全閉不良が起きるおそれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の内燃機関のシステム全体の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の内燃機関のエンジン本体の構成を示す図である。
【図３】吸気系及び排気系において凝縮水が発生する運転条件及び外部環境条件についてまとめた表である。
【図４】吸気マニホールドの形状と各気筒に流れる凝縮水量との関係の一例を示す図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線図であり、エンジン本体の傾きと各気筒に流れる凝縮水量との関係を示す図である。
【図６】吸気マニホールドの形状と各気筒に流れる凝縮水量との関係の別の一例を示す図である。
【図７】凝縮水に起因する課題とその対策について示す図である。
【図８】バルブ停止制御の制御フローを示すフローチャートである。
【図９】凝縮水量を計算するための計算フローを示すフローチャートである。
【図１０】バルブ停止の開始タイミングを示す図である。
【図１１】全気筒バルブ停止を実施する場合と必要気筒のみバルブ停止を実施する場合とで再始動時間を比較する図である。
【図１２】バルブ停止制御を実施する場合の内燃機関の停止クランク角度を示す図である。
【図１３】ＦＦ車両に横置きに搭載されるＶ型エンジンの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、特に明示する場合を除き、構成部品の構造や配置、処理の順序などを下記のものに限定する意図はない。本発明は以下に示す実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００１８】
１．前提となる内燃機関の構成
図１は、本発明の実施の形態の内燃機関のシステム全体の構成を示す図である。この内燃機関２は、車両に搭載される内燃機関（以下、単にエンジンという）である。エンジン２は、エンジン本体４と、吸気通路６を含む吸気系装置、排気通路８を含む排気系装置、及び制御装置１００とから構成される。外部からエンジン本体４に空気を導入する吸気通路６には、その上流からエンジン本体４に向けて、コンプレッサ２０ａ、スロットル１６及びインタークーラ１４がこの順で配置されている。インタークーラ１４は吸気マニホールド６ａのサージタンクと一体化されている。エンジン本体４から外部に排気を排出する排気通路８には、コンプレッサ２０ａとともにターボ過給機２０を構成するタービン２０ｂが配置されている。
【００１９】
内燃機関２は、排気通路８から吸気通路６へ排気の一部を再循環させる２つのＥＧＲ装置３０，４０を備える。そのうちの１つはＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置３０であり、もう１つはＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置４０である。ＨＰＬ−ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３２、ＥＧＲクーラ３６、及びＥＧＲバルブ３４から構成される。ＥＧＲ通路３２は、スロットル１６より下流の吸気通路６、例えば、サージタンク又は吸気ポートとタービン２０ｂより上流の排気通路８とを接続する。ＬＰＬ−ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ通路４２、ＥＧＲクーラ４６、及びＥＧＲバルブ４４から構成される。ＥＧＲ通路４２は、コンプレッサ２０ａより上流の吸気通路６とタービン２０ｂより下流の排気通路８とを接続する。
【００２０】
制御装置１００は、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのメモリーとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。メモリーには、エンジン２の制御のための各種のプログラムやマップを含む各種のデータが記憶されている。メモリーに記憶されているプログラムがロードされてプロセッサで実行されることで、制御装置１００には様々な機能が実現される。制御装置１００には、エンジン２や車両に取り付けられた各種のセンサから、エンジン２の運転状態や運転条件に関する様々な情報が入力される。制御装置１００は、少なくともこれらの情報に基づいて、エンジン２の動作に関係するアクチュエータの操作量を決定する。このアクチュエータには、エンジン本体４を強制回転させることができる図示しないモータ（例えば、始動用モータ或いはハイブリッド車両の駆動用モータ）が含まれている。なお、制御装置１００は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。
【００２１】
図２は、エンジン本体４の構成を示す図である。エンジン本体４は複数の気筒を備える多気筒エンジン、例えば、直列４気筒エンジンとして構成される。ただし、エンジン本体４は火花点火式エンジンとして構成されてもよいし、ディーゼルエンジンとして構成されてもよい。エンジン本体４のシリンダヘッドには、各気筒の燃焼室５６に通じる吸気ポート５８及び排気ポート６０が気筒毎に設けられている。燃焼室５６と吸気ポート５８との間は吸気バルブ６２によって開閉され、燃焼室５６と排気ポート６０との間は排気バルブ６４によって開閉される。
【００２２】
吸気バルブ６２を駆動する動弁機構６６と、排気バルブ６４を駆動する動弁機構６８は、いずれもエンジン本体４の図示しないクランクシャフトから駆動力を分配される機械式の可変動弁機構である。可変動弁機構６６，６８は、バルブ６２，６４のリフト量を可変にする可変リフト機構を備え、リフト量をゼロにしてバルブ６２，６４を停止させることができる。また、可変動弁機構６６，６８は、吸気側、排気側ともに気筒ごとに独立して操作することができる。可変動弁機構６６，６８は、制御装置１００によって操作されるアクチュエータに含まれる。
【００２３】
２．凝縮水に起因する課題
上記のごとく構成されたエンジン２における課題の１つがポート５８，６０に流れてくる凝縮水である。凝縮水がバルブ６２，６４に流れてきたとき、全閉のバルブでは凝縮水がバルブヘッド上に溜る。開度の大きいバルブでは凝縮水はバルブフェイスとバルブシートとの隙間からシリンダ内に流れ落ちるが、凝縮水の量如何によってはバルブフェイスとバルブシートとの隙間に凝縮水が水滴となって残留する場合がある。開度の小さいバルブでは凝縮水はバルブフェイスとバルブシートとの隙間から流れ落ちずに滞留する。バルブ６２，６４の周辺に残留した凝縮水は、バルブ６２，６４の周辺の温度が氷点下まで低下したときに凍結して氷になる。バルブ６２，６４の周辺で凝縮水が凍結してできる氷は、エンジン２を再始動するときの始動性に影響する。例えば、バルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結した場合、バルブ６２，６４が完全に閉まらない全閉不良が起きてしまう。
【００２４】
上記のような問題を引き起こす凝縮水は、どこでどのような条件で発生するのか。これについて調査した結果を図３に示す。図３は、吸気系及び排気系のそれぞれについて、凝縮水が発生する運転条件及び外部環境条件についてまとめた表である。
【００２５】
この表によれば、吸気系については、過給ＬＰＬシステムに特有の凝縮水の発生部位と、過給ＬＰＬシステムと過給ＨＰＬシステムに共通の凝縮水の発生部位とがあることが分かる。過給ＬＰＬシステムとは、コンプレッサとＬＰＬ−ＥＧＲ装置とを備えたシステムであり、ＥＧＲガスの導入はコンプレッサの上流で行われる。過給ＨＰＬシステムとは、コンプレッサとＨＰＬ−ＥＧＲ装置とを備えたシステムであり、ＥＧＲガスの導入はコンプレッサの下流、詳しくは、サージタンクまたは吸気ポートで行われる。なお、コンプレッサを備えない自然吸気エンジンでも、ＥＧＲガスの導入はサージタンクまたは吸気ポートで行われる。ゆえに、自然吸気エンジンにおける凝縮水の発生部位及び発生条件は過給ＨＰＬシステムと同じと考えてよい。
【００２６】
過給ＬＰＬシステムにおける凝縮水の発生部位の１つは、インタークーラである。ただし、インタークーラは水冷インタークーラであり、インタークーラの冷却水温は外気温度＋１０℃を想定している。この部位での凝縮水の発生には、エンジン水温は無関係である。外気温については、外気温が低いとインタークーラの冷却水温が低下することによって凝縮水の発生量は増加する。湿度については、湿度が高いと凝縮水の発生量は増加する。過給圧については、過給圧が高いと凝縮水の発生量は増加する。また、凝縮水が発生するのは、ＥＧＲが実行されているときである。
【００２７】
過給ＬＰＬシステムにおける凝縮水の発生部位のもう１つは、吸気ダクトの壁面である。ここでいう吸気ダクトとは、コンプレッサからインタークーラまでの間の吸気通路を指す。この部位での凝縮水の発生には、エンジン水温も関係する。エンジン水温については、エンジン水温が低いと伝熱による壁面温度の低下により凝縮水の発生量は増加する。外気温については、外気温が低いと空冷効果によって凝縮水の発生量は増加する。湿度及び過給圧については、インタークーラにおける凝縮水の発生条件と同じである。また、凝縮水が発生するのは、ＥＧＲが実行されているときである。
【００２８】
過給ＬＰＬシステムと過給ＨＰＬシステムに共通の凝縮水の発生部位の１つは、ＥＧＲのデリバリ部、すなわち、吸気通路にＥＧＲ通路が接続された部位である。この部位において凝縮水が発生する運転条件及び外部環境条件は、過給ＬＰＬシステムの吸気ダクト壁面における凝縮水の発生条件と同じである。また、凝縮水が発生するのは、ＥＧＲが実行されているときである。
【００２９】
過給ＬＰＬシステムと過給ＨＰＬシステムに共通の凝縮水の発生部位のもう１つは、サージタンクの壁面である。ただし、過給ＨＰＬシステムにおいてＥＧＲガスがサージタンクではなく吸気ポートに導入される場合には、この部位では凝縮水は発生しない。エンジン水温については、エンジン水温が低い、つまり、サージタンクの壁面温度が低いと凝縮水が発生する。凝縮水が発生するエンジン水温の目安は約４０℃である。この温度はＥＧＲ率３０％の混合気の露点に相当する。外気温、湿度及び過給圧については、過給ＬＰＬシステムの吸気ダクト壁面における凝縮水の発生条件と同じである。また、凝縮水が発生するのは、ＥＧＲが実行されているときである。
【００３０】
過給ＬＰＬシステムと過給ＨＰＬシステムに共通の凝縮水の発生部位の残る１つは、吸気ポートの壁面である。エンジン水温については、エンジン水温が低い、つまり、吸気ポートの壁面温度が低いと凝縮水が発生する。凝縮水が発生するエンジン水温の目安は約４０℃である。この部位での凝縮水の発生には、外気温はあまり関係しない。ただし、外気温が低いと凝縮水の発生量が減少する傾向が見られる。湿度及び過給圧については、過給ＬＰＬシステムでの凝縮水の発生条件と同じである。また、凝縮水が発生するのは、ＥＧＲが実行されているときである。
【００３１】
排気系については、ＥＧＲ装置の有無や過給の有無などシステムには関係なく、凝縮水の発生部位は排気ポートや排気管の壁面である。この部位での凝縮水の発生には排気管壁温が関係し、排気管壁温が低いと凝縮水が発生する。つまり、排気系では、エンジンの冷間始動時に凝縮水が発生しやすい。凝縮水が発生する排気管壁温の目安は約６０℃である。この温度は排気の露点に相当する。外気温はこの部位での凝縮水の発生にはあまり関係しない。ただし、外気温が低いと凝縮水の発生量が増加する傾向が見られる。また、凝縮水の発生に対する湿度の影響は小さく、過給圧は凝縮水の発生に無関係である。ＥＧＲの実行の有無も凝縮水の発生には無関係である。
【００３２】
以上述べたように、エンジンで発生する凝縮水の量は、発生部位に関係のあるさまざまな運転条件及び外部環境条件によって決まる。また、個別の気筒に着目した場合、ポートに流れてくる凝縮水の量は気筒間で均等ではないことが分かっている。これには、気筒間におけるポートやポートにつながる管路の形状或いは配置の違いが関係している。
【００３３】
図４は吸気ポートにつながる吸気マニホールドの形状と各気筒に流れる凝縮水量との関係の一例を示す図である。図４に示す吸気マニホールド６ａは左右対称の形状を有している。インタークーラ１４から第１気筒＃１までの吸気経路とインタークーラ１４から第４気筒＃４までの吸気経路とは左右対称であり、インタークーラ１４から第２気筒＃２までの吸気経路とインタークーラ１４から第３気筒＃３までの吸気経路とは左右対称である。インタークーラ１４から第２気筒＃２及び第３気筒＃３までの吸気経路の距離は、インタークーラ１４から第１気筒＃１及び第４気筒＃４までの吸気経路の距離よりも短い。凝縮水は気体に比較して慣性質量が大きく壁面に沿って流れるため、インタークーラ１４からの距離が短いほうが凝縮水は流れ込みやすい。ゆえに、図４に示す例では、中央の第２気筒＃２及び第３気筒＃３の吸気ポート５８Ｂ，５８Ｃに流れてくる凝縮水の量は多く、両端の第１気筒＃１及び第４気筒＃４の吸気ポート５８Ａ，５８Ｄに流れてくる凝縮水の量は少ない。
【００３４】
ただし、図５に示すようにエンジン本体４が水平面に対して傾斜している場合、エンジンの停止時には気流がないため、凝縮水は低くなっている方へ流れやすくなる。このようなエンジン本体４の傾斜は、車両に対してエンジン本体４が角度をつけて搭載された場合だけでなく、車両が傾斜地に駐車された場合にも起こりうる。図５に示す例では、エンジン本体４が図中の右側を低くして傾いている結果、凝縮水は右側の吸気ポートへと流れやすくなり、第３気筒＃３の吸気ポート５８Ｃに凝縮水が集中している。エンジン本体４の傾きがさらに大きい場合には、端部の第４気筒＃４の吸気ポート５８Ｄに凝縮水が集中することもあり得る。
【００３５】
図６は吸気ポートにつながる吸気マニホールドの形状と各気筒に流れる凝縮水量との関係の別の一例を示す図である。図６に示す吸気マニホールド６ａはインタークーラ１４の位置が図中の左側に偏心した形状を有し、インタークーラ１４から各気筒までの吸気経路の距離は、短い方から第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４の順に長くなっている。このため、図６に示す例では、インタークーラ１４からの吸気経路の距離が最も短い第１気筒＃１の吸気ポート５８Ａに流れてくる凝縮水の量が最も多く、インタークーラ１４からの吸気経路の距離が最も長い第４気筒＃４の吸気ポート５８Ｄに流れてくる凝縮水の量が最も少ない。
【００３６】
以上のように、ポートで発生する或いはポートへ流入する凝縮水の量には気筒間で差がある。また、条件によっては気筒間における凝縮水量の順位が変動する場合がある。ゆえに、凝縮水の凍結に対する対策を施すのであれば、凝縮水量には気筒間で差があることと、気筒間における凝縮水量の差は条件によって変化することとを考慮にいれることが望ましい。
【００３７】
３．凝縮水の凍結に対する対策
図７（Ａ）は、上述の凝縮水に起因する課題を図で表している。エンジン停止時に吸気バルブ６２が開いていた場合、エンジン２の停止後にエンジン２がソーク状態（エンジン温度が外気温度まで低下した状態）になったとき、外気温が氷点下まで下がっていると吸気バルブ６２のバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結する。凝縮水が凍結してできた氷が始動時まで残っていると、吸気工程で開いた吸気バルブ６２が再び閉じる圧縮行程において、氷の噛み込みによる吸気バルブ６２の全閉不良がおこり、圧縮空気の漏れが発生してしまう。
【００３８】
このような課題に対する対策の概要は、図７（Ｂ）に示されている。本実施の形態では、エンジン２の停止時、可変動弁機構６６の操作によって吸気バルブ６２のリフト量をゼロにしてその状態で吸気バルブ６２を停止させる。ただし、吸気バルブ６２を全閉にする操作は必ずしも全ての気筒に対してではない。エンジン停止後に吸気ポート５８で発生する或いは吸気ポート５８へ流入する凝縮水の量が他の気筒よりも多い特定気筒に対してのみ、吸気バルブ６２を全閉にする操作が行われる。１つの例として、図４に示した例では、第２気筒＃２及び第３気筒＃３が特定気筒として扱われてもよい。図５に示した例では、第３気筒＃３のみが特定気筒として扱われてもよい。図６に示した例では、第１気筒＃１のみが、或いは第１気筒＃１及び第２気筒＃２が特定気筒として扱われてもよい。
【００３９】
本実施の形態でとられた対策によれば、エンジン２の停止時に吸気バルブ６２を全閉にして停止させることで、エンジン２の停止後のソーク状態において吸気バルブ６２のバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結することは防止される。ゆえに、始動時に氷の噛み込みによる吸気バルブ６２の全閉不良がおこることはなく、圧縮工程では正常に筒内空気を圧縮することができる。
【００４０】
４．バルブ停止制御
上述の凝縮水の凍結に対する対策は、制御装置１００によりバルブ停止制御として実行される。バルブ停止制御は、制御装置１００によって一定の周期で実行されるプログラムであり、その制御フローは図８のフローチャートによって表される。
【００４１】
フローチャートに示すように、バルブ停止制御は６つのステップで構成される。ステップＳ２では、エンジン停止操作が行われたかどうか判定される。エンジン停止操作には、運転者がエンジン２のイグニッションスイッチをオフにする操作や、ハイブリッド車両のＥＶモードにおいて制御装置１００がエンジン２を一時的に停止させる操作が含まれる。エンジン停止操作が行われていない場合、バルブ６２，６４を停止させる必要はないため以降の処理はスキップされる。
【００４２】
ステップＳ４では、吸気系と排気系のそれぞれについて凝縮水量の推定が行われる。排気系の凝縮水量の推定では、排気バルブ６４からの排気経路を流れの方向とは逆方向に複数個の円環に分割し、円環ごとに壁面温度と排気の露点温度とから凝縮水発生量を計算することが行われる。そして、これを排気ポート６０の下流部から排気バルブ６４に向けて順次計算することが行われる。図９は、排気系の凝縮水量を計算するための具体的な計算フローを示すフローチャートである。ステップＳ４では、この計算フローに沿って排気系の凝縮水量が計算される。
【００４３】
図９に示す計算フローによれば、排気経路をｎ−ＭＡＸ個の円環に分割したときの位置ｎ部における壁面温度が推定される（ステップＳ１０２）。また、位置ｎ部における排気の露点温度が計算される（ステップＳ１０４）。次に、壁面温度と露点温度とに基づいて位置ｎ部における凝縮水変化量が計算される（ステップＳ１０６）。また、位置ｎ部から排気経路上流への流出凝縮水量が計算されるとともに（ステップＳ１０８）、排気経路下流から位置ｎ部への流入凝縮水量が計算される（ステップＳ１１０）。そして、位置ｎ部の凝縮水量の前回値に凝縮水変化量と流出凝縮水量と流入凝縮水量とを加えることによって、位置ｎ部の凝縮水量が更新される（ステップＳ１１２）。次に、排気系全体の総凝縮水量の前回値に位置ｎ部の凝縮水量を加算することによって、排気系全体の総凝縮水量が更新される（ステップＳ１１４）。以上の処理が終わったらｎの値が更新される（ステップＳ１１６）。そして、ｎの値が最大値ｎ−ＭＡＸを超えるまでステップ１０２からステップＳ１１６までの処理が繰り返し実施される（ステップＳ１１８）。
【００４４】
吸気系の凝縮水量の推定では、吸気バルブ６２までの吸気経路を流れの方向に複数個の円環に分割し、円環ごとに壁面温度と吸気の露点温度とから凝縮水発生量を計算することが行われる。そして、これを吸気ポート５８の上流部から吸気バルブ６２に向けて順次計算することが行われる。詳しくは、排気系の凝縮水量の計算方法と同様の考え方で作成された計算フローに沿って吸気系の凝縮水量が計算される。
【００４５】
再び図８に戻ってバルブ停止制御についての説明を続ける。ステップＳ６では、ステップＳ４で推定した吸気系の凝縮水量が閾値よりも大きいかどうか判定される。ステップＳ６の判定で用いられる閾値は、吸気バルブ６２を全閉で停止させないことが許容される凝縮水量の上限値である。バルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結する問題は凝縮水の量が少なければ発生しない。ゆえに、ステップＳ６の判定結果が否定であれば、すなわち、凝縮水の量が閾値以下であれば、吸気バルブ６２を全閉で停止させる操作は実行されない。これにより、エネルギの消費を抑えることができる。
【００４６】
ステップＳ６の判定結果が肯定である場合、ステップＳ８において特定バルブである吸気バルブ６２を全閉で停止させることが実行される。吸気バルブ６２の全閉での停止は、可変動弁機構６６の操作によって吸気バルブ６２のリフト量をゼロにすることで実現される。吸気バルブ６２を全閉で停止させる対象となる気筒は、凝縮水量が他の気筒よりも多いことが予め判明している特定気筒に限定される。つまり、凝縮水量が少なくバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結する問題が発生し難い気筒については、吸気バルブ６２を全閉で停止させる対象とはしない。このことにより、再始動時に可変動弁機構６６の故障で吸気バルブ６２が開かなくなる事態の発生確率を下げることができる。なお、特定気筒以外の気筒であっても、エンジン停止時のクランク角度との関係により吸気バルブ６２が偶然に全閉で停止する場合がある。そのような偶然による全閉での停止は勿論許容される。
【００４７】
ステップＳ１０では、ステップＳ４で推定した排気系の凝縮水量が閾値よりも大きいかどうか判定される。ステップＳ１０の判定で用いられる閾値は、排気バルブ６４を全閉で停止させないことが許容される凝縮水量の上限値である。ステップＳ１０の判定結果が否定であれば、すなわち、凝縮水の量が閾値以下であれば、排気バルブ６４を全閉で停止させる操作は実行されない。これにより、エネルギの消費を抑えることができる。
【００４８】
ステップＳ１０の判定結果が肯定である場合、ステップＳ１２において特定バルブである排気バルブ６４を全閉で停止させることが実行される。排気バルブ６４の全閉での停止は、可変動弁機構６８の操作によって排気バルブ６４のリフト量をゼロにすることで実現される。排気バルブ６４を全閉で停止させる対象となる気筒は、凝縮水量が他の気筒よりも多いことが予め判明している特定気筒に限定される。これにより、再始動時に可変動弁機構６８の故障で排気バルブ６４が開かなくなる事態の発生確率を下げることができる。なお、特定気筒以外の気筒であっても、エンジン停止時のクランク角度との関係により排気バルブ６４が偶然に全閉で停止する場合がある。そのような偶然による全閉での停止は勿論許容される。
【００４９】
次に、バルブ停止制御によるバルブ停止の開始タイミングについて説明する。図１０は、エンジン停止操作後のバルブ停止の開始タイミングを示す図である。バルブ停止制御により吸気バルブ６２或いは排気バルブ６４のリフト量をゼロにすると、ポンピングロスの減少によってエンジン回転数の低下が抑えられ、エンジン２が完全に停止するまでの時間が長くなる。ゆえに、バルブ停止のための可変動弁機構６６，６８の操作は、エンジン停止操作の後直ぐではなく、エンジン回転数が閾値回転数以下となってから開始される。
【００５０】
図１０に示す例では、吸気バルブ６２を全閉で停止させる対象となる特定気筒は、第２気筒＃２と第４気筒＃４である。この例ではエンジン２が停止した時点で吸気行程にある気筒は、第２気筒＃２と第４気筒＃４であるが、これらの気筒の吸気バルブ６２はリフト量をゼロにされて全閉になっている。ゆえに、エンジン２の停止後のソーク状態において吸気バルブ６２のバルブフェイスとバルブシートとの隙間で凝縮水が凍結することは防止される。なお、この例では、エンジン２が停止した時点で特定気筒以外の第１気筒＃１と第３気筒＃３も全閉になってはいるが、これは停止クランク角度との関係による偶然である。
【００５１】
本実施の形態のように特定気筒のみ吸気バルブ６２のリフト量をゼロにする場合、全ての気筒について吸気バルブ６２のリフト量をゼロする場合と比べて、エンジン２の再始動時間を短縮できるという利点もある。これについて図１１を用いて説明する。
【００５２】
図１１（Ａ）は、全ての気筒＃１−＃４についてエンジン停止時の吸気バルブ６２のリフト量をゼロにした場合の再始動時の動作を示し、図１１（Ｂ）は、特定気筒＃２，＃４のみエンジン停止時の吸気バルブ６２のリフト量をゼロにした場合の再始動時の動作を示している。可変動弁機構６６を操作して吸気バルブ６２のリフト量をゼロにした場合、再び可変動弁機構６６を操作して吸気バルブ６２のリフト量を元に戻すには、気筒ごとに少なくとも１サイクルの切替期間が必要となる。図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）との比較から分かるように、エンジン停止時に吸気バルブ６２を全閉で停止させる気筒を特定気筒＃２，＃４のみとすることで、エンジン２の再始動に要する時間を短縮することができる。
【００５３】
ところで、特定バルブが吸気バルブ６２である場合、特定気筒が再始動時の最初の吸気行程気筒になると、吸気バルブ６２が全閉になっているために初爆を行うことができない。このため、次に吸気行程を迎える気筒まで初爆を待つことになり、始動までに時間を要してしまう。ゆえに、制御装置１００は、特定バルブである吸気バルブ６２のリフト量をゼロにする場合は、特定気筒以外の気筒が次回始動時の最初の吸気行程気筒になるようにエンジン２の停止クランク角度を制御する。より詳しくは、特定気筒の次に吸気行程を迎える気筒の吸気バルブ６２のリフト直前でエンジン２を停止せるように、例えば、始動用モータ或いはハイブリッド車両の駆動用モータ等の停止位置制御手段によりエンジン２の停止クランク角度を制御する。
【００５４】
図１２は、バルブ停止制御を実施する場合のエンジン２の停止クランク角度の一例を示す図である。この例では、第３気筒＃３が特定気筒であり、第３気筒＃３が吸気行程となるクランク角度でエンジン２が停止している。詳しくは、第３気筒＃３の次に吸気行程を迎える第４気筒＃４の吸気バルブ６２のリフト直前でエンジン２が停止している。エンジン２の停止クランク角度がこの望ましい停止位置よりも遅角側にずれた場合、第４気筒＃４の吸気バルブ６２が開いてしまうために、初爆気筒は第２気筒＃２へと移ってしまい再始動時間が回転角で１８０度延びてしまう。逆に、エンジン２の停止クランク角度がこの望ましい停止位置よりも進角側にずれた場合、そのずれた分だけ第４気筒＃４の吸気バルブ６２が開くまでの回転角が必要となるためにやはり再始動時間が延びてしまう。ゆえに、第４気筒＃４の吸気バルブ６２がリフトを開始するクランク角度から進角側に所定角度（例えば３０度）の範囲が、エンジン２を停止させるクランク角度として望ましい停止位置である。
【００５５】
５．その他の実施の形態
本発明はＦＦ車両に横置きに搭載されるＶ型エンジンにも適用することができる。図１３に示すエンジン１０２は、車両の前部に横置きに、且つ、クランクシャフトの回転方向に傾けて搭載される。エンジン１０２の二つのバンク４Ｌ，４Ｒのうち車両の前側に位置するバンクが右バンク４Ｒであり、後側に位置するバンクが左バンク４Ｌである。右バンク４Ｒと左バンク４Ｌとの間のバンク角は６０度である。
【００５６】
各バンク４Ｌ，４Ｒのシリンダヘッドには、各気筒の燃焼室５６Ｌ，５６Ｒに通じる吸気ポート５８Ｌ，５８Ｒ及び排気ポート６０Ｌ，６０Ｒが気筒毎に設けられている。各バンク４Ｌ，４Ｒにおいて、吸気ポート５８Ｌ，５８Ｒはエンジン１０２の内側に設けられ、排気ポート６０Ｌ，６０Ｒは外側に設けられている。燃焼室５６Ｌ，５６Ｒと吸気ポート５８Ｌ，５８Ｒとの間は吸気バルブ６２Ｌ，６２Ｒによって開閉される。燃焼室５６Ｌ，５６Ｒと排気ポート６０Ｌ，６０Ｒとの間は排気バルブ６４Ｌ，６４Ｒによって開閉される。吸気バルブ６２Ｌ，６２Ｒと排気バルブ６４Ｌ，６４Ｒは、いずれも機械式の可変動弁機構６６Ｌ，６６Ｒ，６８Ｌ，６８Ｒによって駆動される。
【００５７】
角度を付けて搭載されたＶ型エンジンの場合、凝縮水がポートを流れ落ちてバルブ周辺に溜まりやすいバンクとそうでないバンクとができる。凝縮水の流れやすさは、ポートの燃焼室に対する接続方向と鉛直方向とがなす角度により決まり、この角度が小さいほうがポートを凝縮水が流れやすくバルブ周辺に凝縮水が溜まりやすい。図１３に示す例の場合、吸気系では、右バンク４Ｒの吸気ポート５８Ｒの方が、左バンク４Ｌの吸気ポート５８Ｌよりも鉛直方向に立っているので、右バンク４Ｒの吸気バルブ６２Ｒの周辺により凝縮水が溜まりやすい。一方、排気系では、左バンク４Ｌの排気ポート６０Ｌの方が、右バンク４Ｒの排気ポート６０Ｒよりも鉛直方向に立っているので、左バンク４Ｌの排気バルブ６４Ｌの周辺により凝縮水が溜まりやすい。
【００５８】
このように凝縮水の溜まりやすさにバンク間で差がある場合には、バルブ周辺に凝縮水が溜まりやすい方のバンクに設けられた気筒を特定気筒とする。つまり、吸気バルブが特定バルブである場合には、右バンク４Ｒの気筒を特定気筒とし、エンジン停止時には右バンク４Ｒの気筒の吸気バルブ６２Ｒを全閉で停止させる。また、排気バルブが特定バルブである場合には、左バンク４Ｌの気筒を特定気筒とし、エンジン停止時には左バンク４Ｌの気筒の排気バルブ６４Ｌを全閉で停止させる。このようにバルブ周辺への凝縮水の溜まりやすい気筒を特定気筒とすることで、バルブの全閉不良が起きるおそれを低減することができる。
【００５９】
なお、上述の実施の形態では可変動弁機構は機械式であったが、可変動弁機構は電気式であってもよい。電磁コイルやモータによって直接バルブを駆動する電気式の可変動弁機構であれば、エンジンを回転させずに凍結防止操作におけるバルブの開閉操作を実施することができる。
【００６０】
また、上述の実施の形態では特定気筒とされる気筒は予め固定されている。しかし、エンジン停止のたびに特定気筒を決めなおしてもよい。例えば、気筒毎に吸気ポート内或いは排気ポート内の凝縮水量を推定し、凝縮水量が他の気筒よりも多い気筒を特定気筒として決定してもよい。また、吸気系と排気系とをあわせて凝縮水量が最も多いポートを有する気筒を特定気筒として決定し、当該ポートに対応するバルブを特定バルブとして決定してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
２，１０２  エンジン
４  エンジン本体
４Ｌ  左バンク
４Ｒ  右バンク
６  吸気通路
８  排気通路
１４  インタークーラ
２０  ターボ過給機
３０  ＨＰＬ−ＥＧＲ装置
４０  ＬＰＬ−ＥＧＲ装置
５６，５６Ｌ，５６Ｒ  燃焼室
５８，５８Ｌ，５８Ｒ  吸気ポート
６０，６０Ｌ，６０Ｒ  排気ポート
６２，６２Ｌ，６２Ｒ  吸気バルブ
６４，６４Ｌ，６４Ｒ  排気バルブ
６６，６６Ｌ，６６Ｒ  吸気側の可変動弁機構
６８，６８Ｌ，６８Ｒ  排気側の可変動弁機構
１００  制御装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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