(57)【要約】【課題】内燃機関が冷間状態の場合であってもシリンダヘッドとマニホールドとの間のシール性の低下を抑制できる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】燃焼室内に連通したポートが形成されたシリンダヘッドと、前記ポートに連通した通路が形成され前記シリンダヘッドに取り付けられたマニホールドと、前記シリンダヘッドと前記マニホールドとの間に配置されゴム製のガスケットと、を有した内燃機関と、通電されることによって、前記シリンダヘッド又は前記マニホールドを介して前記ガスケットを加熱する加熱素子と、前記内燃機関が冷間状態にあるか否かを判定する判定部と、前記内燃機関が冷間状態であると判定された場合に、前記加熱素子を通電する通電制御部と、備えた内燃機関の制御装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に連通したポートが形成されたシリンダヘッドと、前記ポートに連通した通路が形成され前記シリンダヘッドに取り付けられたマニホールドと、前記シリンダヘッドと前記マニホールドとの間に配置されゴム製のガスケットと、を有した内燃機関と、
通電されることによって、前記シリンダヘッド又は前記マニホールドを介して前記ガスケットを加熱する加熱素子と、
前記内燃機関が冷間状態にあるか否かを判定する判定部と、
前記内燃機関が冷間状態であると判定された場合に、前記加熱素子を通電する通電制御部と、備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記シリンダヘッドは、金属製であり、
前記加熱素子は、前記ガスケットの近傍の前記シリンダヘッドの外面に固定されている、請求項１の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記マニホールドは、金属製であり、
前記加熱素子は、前記ガスケットの近傍の前記マニホールドの外面に固定されている、請求項１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する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッドと、シリンダヘッドに接続されるマニホールドとの間には、両者間をシールするためのゴム製のガスケットが圧縮された状態で配置される（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関が冷間状態の場合にはガスケットも低温となるため、ガスケットが収縮してガスケットの弾性性能が低下し、シリンダヘッドとマニホールドとの間のシール性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、内燃機関が冷間状態の場合であってもシリンダヘッドとマニホールドとの間のシール性の低下を抑制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】
【０００６】
上記目的は、燃焼室内に連通したポートが形成されたシリンダヘッドと、前記ポートに連通した通路が形成され前記シリンダヘッドに取り付けられたマニホールドと、前記シリンダヘッドと前記マニホールドとの間に配置されゴム製のガスケットと、を有した内燃機関と、通電されることによって、前記シリンダヘッド又は前記マニホールドを介して前記ガスケットを加熱する加熱素子と、前記内燃機関が冷間状態にあるか否かを判定する判定部と、前記内燃機関が冷間状態であると判定された場合に、前記加熱素子を通電する通電制御部と、備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。
【０００７】
内燃機関が冷間状態の場合に加熱素子が通電されることにより、ガスケットを加熱でき、ガスケットを熱膨張させて弾性性能を回復させることができる。これにより、シリンダヘッドとマニホールドとの間に作用するガスケットの弾性力が増大し、シリンダヘッドとマニホールドとの間のシール性の低下が抑制される。
【０００８】
上記構成は、前記シリンダヘッドは、金属製であり、前記加熱素子は、前記ガスケットの近傍の前記シリンダヘッドの外面に固定されていてもよい。
【０００９】
上記構成は、前記マニホールドは、金属製であり、前記加熱素子は、前記ガスケットの近傍の前記マニホールドの外面に固定されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内燃機関が冷間状態の場合であってもシリンダヘッドとマニホールドとの間のシール性の低下を抑制できる内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施例の内燃機関の制御装置の概略構成図である。
【図２】図２は、ガスケットと加熱素子との周辺の拡大図である。
【図３】図３は、ＥＣＵが実行する通電制御の一例を示したフローチャートである。
【図４】図４は、加熱素子の固定位置が異なる変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施例の内燃機関の制御装置の概略構成図である。内燃機関の制御装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５、水温センサ８、及びエンジン１０を有している。エンジン１０は、本実施例では４気筒を有したガソリンエンジンであり、内燃機関の一例であるが、気筒数は問わず、例えばディーゼルエンジンであってもよい。本実施例では、４つの気筒のうちの一つを図１に示して説明する。
【００１３】
ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＥＣＵ５は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従って、センサからの情報や予めＲＯＭに格納されている情報等に基づいて、エンジン１０の運転状態を制御する。また、ＥＣＵ５は、後述する加熱素子Ｈａ及びＨｂを通電する通電制御を実行する。この制御は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される、判定部及び通電制御部により実現される。詳しくは後述する。
【００１４】
水温センサ８は、エンジン１０内のウォータジャケット含む所定の循環経路内を流通してエンジン１０との熱交換によりエンジン１０を冷却する冷却水の温度を検出する。ＥＣＵ５は、水温センサ８の検出値に基づいて、エンジン１０が冷間状態であるか否かを判定できる。「冷間状態」とは、たとえば、エンジン１０の始動後においてエンジン１０の暖機が完了したと考えられる温度（たとえば、６０℃から９０℃）よりエンジン１０の温度が低い状態を示す。詳しくは後述する。
【００１５】
次にエンジン１０について説明する。エンジン１０は、シリンダブロック１１、ピストン１２、シリンダヘッド１４、吸気ポート１５ａ、排気ポート１５ｂ、吸気弁Ｖａ、排気弁Ｖｂ、点火プラグＰ、吸気マニホールド２４ａ、排気マニホールド２４ｂ、ガスケットＧａ及びＧｂ等を有している。
【００１６】
シリンダブロック１１にはシリンダ１１ａが形成されており、シリンダ１１ａ内でピストン１２が往復動する。シリンダヘッド１４は、シリンダブロック１１の上面に固定されている。シリンダ１１ａ、シリンダヘッド１４、及びピストン１２は、燃焼室Ｅを画定する。
【００１７】
シリンダヘッド１４には、燃焼室Ｅに吸気を導く吸気ポート１５ａと、燃焼室Ｅから燃焼ガスを排出する排気ポート１５ｂとが形成されている。またシリンダヘッド１４には、吸気ポート１５ａを開閉する吸気弁Ｖａと、排気ポート１５ｂを開閉する排気弁Ｖｂとが設けられている。シリンダヘッド１４には、燃焼室Ｅの上部略中央に臨むようにして点火プラグＰが設けられている。
【００１８】
尚、吸気ポート１５ａには、吸気ポート１５ａ内に燃料を噴射する不図示のポート噴射弁が設けられる。シリンダ１１ａ、吸気ポート１５ａ、排気ポート１５ｂ、吸気弁Ｖａ、排気弁Ｖｂ、点火プラグＰ等は、気筒毎に設けられている。
【００１９】
吸気マニホールド２４ａは、シリンダヘッド１４の吸気ポート１５ａ側に取り付けられている。吸気マニホールド２４ａは、吸気ポート１５ａに連通した吸気枝通路２５ａを有している。吸気枝通路２５ａは、気筒毎に設けられている。複数の吸気枝通路２５ａは、上流側で互いに連通しているが途中で分岐し、分岐した吸気枝通路２５ａは下流側で各気筒の吸気ポート１５ａに連通している。
【００２０】
また、吸気マニホールド２４ａは、下流側の端部にフランジ部２４ａｆを有し、フランジ部２４ａｆは、シリンダヘッド１４の吸気ポート１５ａ側の上流側周辺の端面に固定されている。尚、フランジ部２４ａｆには、シリンダヘッド１４に固定するためのボルトが挿入される孔が設けられている。
【００２１】
排気マニホールド２４ｂは、シリンダヘッド１４の排気ポート１５ｂ側に取り付けられている。排気マニホールド２４ｂは、排気ポート１５ｂに連通した排気枝通路２５ｂを有している。排気枝通路２５ｂは、気筒毎に設けられている。複数の排気枝通路２５ｂは、下流側で互いに連通しているが、途中で分岐し、分岐した排気枝通路２５ｂは上流側で各気筒の排気ポート１５ｂに連通している。
【００２２】
また、排気マニホールド２４ｂは、上流側の端部にフランジ部２４ｂｆを有し、フランジ部２４ｂｆは、シリンダヘッド１４の排気ポート１５ｂ側の下流側周辺の端面に固定されている。尚、フランジ部２４ｂｆには、シリンダヘッド１４に固定するためのボルトが挿入される孔が設けられている。尚、吸気マニホールド２４ａ及び排気マニホールド２４ｂは、合成樹脂製であるが、少なくとも一方が金属製であってもよい。
【００２３】
ガスケットＧａは、吸気マニホールド２４ａとシリンダヘッド１４との間に配置されて両者間をシールする。詳細には、吸気マニホールド２４ａのフランジ部２４ａｆの溝内にガスケットＧａが配置されている。ガスケットＧａは、ゴム製であり、例えばフッ素ゴムやシリコンゴムである。同様にガスケットＧｂは、排気マニホールド２４ｂとシリンダヘッド１４との間に配置されて両者間をシールする。
【００２４】
ガスケットＧａの近傍には、吸気ポート１５ａ周りの外面１６ａに並ぶように、複数の加熱素子Ｈａが略均等の角度間隔で固定されている。同様に、ガスケットＧｂの近傍には、排気ポート１５ｂ周りの外面１６ｂに並ぶように、複数の加熱素子Ｈｂが略均等の角度間隔で固定されている。加熱素子Ｈａ及びＨｂは、ＥＣＵ５に導通接続され、ＥＣＵ５によって通電されることにより発熱する。加熱素子Ｈａ及びＨｂは、例えば、発熱面がそれぞれシリンダヘッド１４に固定され、発熱面の反対側が吸熱面となるペルチェ素子である。
【００２５】
次に、ガスケットＧａと加熱素子Ｈａとの周辺の構造について詳細に説明する。図２は、ガスケットＧａと加熱素子Ｈａとの周辺の拡大図である。尚、ガスケットＧｂと加熱素子Ｈｂとの周辺の構造も、ガスケットＧａと加熱素子Ｈａと同様であるため、重複する説明を省略する。
【００２６】
シリンダヘッド１４及び吸気マニホールド２４ａは、それぞれ、互いに当接する環状のポート端面１７ａ及び接続面２７ａを有している。また、フランジ部２４ａｆには、ガスケットＧａが収納される環状の溝２８ａが形成されている。ガスケットＧａは、ポート端面１７ａと溝２８ａの内面に接触している。加熱素子Ｈａは、シリンダヘッド１４の吸気ポート１５ａ周りの外面１６ａに固定されている。
【００２７】
次に、加熱素子Ｈａが設けられている理由について説明する。エンジン１０が冷間状態の場合には、ガスケットＧａも低温となって収縮して弾性性能が低下する可能性がある。これにより、ガスケットＧａがシリンダヘッド１４のポート端面１７ａと溝２８ａの内面との間に及ぼす弾性力が低下し、両者間のシール性が低下する可能性がある。
【００２８】
しかしながら、ガスケットＧａ近傍に加熱素子Ｈａ設けて、加熱素子Ｈａを通電することにより、図２の矢印に示すように、加熱素子Ｈａの熱はシリンダヘッド１４の外面１６ａからポート端面１７ａを介してガスケットＧａに伝わる。これにより、ガスケットＧａが加熱されて熱膨張し、弾性性能を回復させることができる。このため、ガスケットＧａがシリンダヘッド１４のポート端面１７ａと溝２８ａの内面との間に及ぼす弾性力が増大し、シール性の低下を抑制できる。
【００２９】
また、上述したように加熱素子Ｈａは、ガスケットＧａ近傍であって吸気ポート１５ａ周りに並ぶように複数設けられているため、ガスケットＧａを略全周にわたって加熱できる。これにより、ガスケットＧａ全体を加熱でき、シール性の低下を抑制できる。
【００３０】
ここで、ガスケットＧａの近傍とは、加熱素子Ｈａの発熱によって加熱素子Ｈａの熱がシリンダヘッド１４及び吸気マニホールド２４ａの少なくとも一方を介してガスケットＧａに伝わって、ガスケットＧａの温度が上昇する程度に近い位置を意味する。
【００３１】
また、加熱素子Ｈａが固定される位置は、ガスケットＧａに近いほうが望ましい。ガスケットＧａに近いほうが、加熱素子Ｈａの熱を効率的にガスケットＧａに伝えることができるからである。また、吸気マニホールド２４ａは合成樹脂製であるため、加熱素子Ｈａは、吸気マニホールド２４ａに固定するよりも、金属製のシリンダヘッド１４側に固定することが望ましい。合成樹脂よりも金属の方が熱伝導率は高く、加熱素子Ｈａの熱を効率的にガスケットＧａに伝えることができるからである。
【００３２】
また、加熱素子Ｈａは、シリンダヘッド１４及び吸気マニホールド２４ａの外部に設けられているため、吸気ポート１５ａ内や吸気枝通路２５ａ内に設ける場合と比較して、ＥＣＵ５との導通接続が容易であり、吸入空気の圧力損失の増大も抑制できる。また、加熱素子Ｈｂの場合には、排気の圧力損失の増大を抑制できる。
【００３３】
また、加熱素子ＨａによってガスケットＧａを加熱できるため、低温時の収縮率が大きい材料、又はガラス転移点が高い材料であってもガスケットＧａの材料として採用でき、ガスケットＧａの材料の選択範囲が広がる。これにより、例えば製造コストの低減などを優先させて、ガスケットＧａの材料を選択できる。
【００３４】
次に、ＥＣＵ５が実行する通電制御の一例について説明する。図３は、ＥＣＵ５が実行する通電制御の一例を示したフローチャートである。通電制御は、一定周期で繰り返し実行される。
【００３５】
ＥＣＵ５は、水温センサ８の検出値に基づいて、エンジン１０が冷間状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。詳細には、水温センサ８の検出値によって得られた冷却水の温度が所定値以下（例えばゼロ度）であった場合に、エンジン１０は冷間状態であると判定される。否定判定の場合には、本制御は終了する。ステップＳ１の処理は、エンジン１０が冷間状態にあるか否かを判定する判定部が実行する処理の一例である。
【００３６】
エンジン１０が冷間状態であると判定されると、ＥＣＵ５は加熱素子Ｈａ及びＨｂを通電する（ステップＳ２）。これによりガスケットＧａ及びＧｂが加熱され、シール性を確保できる。ステップＳ２の処理は、エンジン１０が冷間状態であると判定された場合に、加熱素子Ｈａ及びＨｂを通電する通電制御部が実行する処理の一例である。
【００３７】
その後、エンジン１０が冷間状態であるか否かが再度判定され（ステップＳ３）、肯定判定の場合には加熱素子Ｈａ及びＨｂの通電が継続され（ステップＳ２）、否定判定の場合には、加熱素子Ｈａ及びＨｂの通電が停止され（ステップＳ４）、本制御は終了する。
【００３８】
このように、ガスケットＧａ及びＧｂによるシール性が低下する可能性がある場合にのみ、加熱素子Ｈａ及びＨｂが通電され、エンジン１０が冷間状態から脱した暖機状態の場合には、通電が停止される。このため、電力の消費が抑制されている。
【００３９】
次に加熱素子Ｈａの固定位置が異なる変形例について説明する。図４は、加熱素子Ｈａの固定位置が異なる変形例の説明図である。加熱素子Ｈａは、吸気マニホールド２４ａ´のフランジ部２４ａｆの外周部に固定され、ガスケットＧａの径方向外側に位置している。このように、加熱素子ＨａはガスケットＧａの近傍に設けられている。また、吸気マニホールド２４ａ´は熱伝導率が高い金属製である。
【００４０】
このため、ガスケットＧａを効率的に加熱できる。また、同様に加熱素子Ｈｂが金属製の排気マニホールドのフランジ部に固定されていてもよい。また、加熱素子Ｈａは、ガスケットＧａの径方向外側の位置からは外れるが、フランジ部２４ａｆに固定されていてもよい。フランジ部２４ａｆはガスケットＧａの近傍に位置するため、この場合もガスケットＧａに効率的に熱を伝えることができるからである。尚、変形例において吸気マニホールド２４ａ´は合成樹脂製であってもよいが、熱伝導性の観点からは金属製が望ましい。
【００４１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４２】
上記実施例では、吸気側及び排気側にそれぞれ加熱素子Ｈａ及びＨｂを設けたが、何れか一方側にのみ加熱素子を設けてもよい。また、上記実施例では、加熱素子Ｈａ及びＨｂの何れも、複数設けられているが、単一の加熱素子のみが設けられていてもよい。
【００４３】
尚、ＥＣＵ５は、エンジン１０の冷間状態であるか否かについて水温センサ８の検出値に基づいて判定したが、これに限定されない。例えば、外気温センサによって検出された外気温が所定温度以下の場合に、エンジン１０は冷間状態にあると判定してもよい。水温センサ８の検出値が所定値以下であって、かつ外気温センサによって検出された外気温が所定温度以下の場合に、エンジン１０は冷間状態にあると判定してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
５  ＥＣＵ（判定部、通電制御部）
１０  エンジン（内燃機関）
１４  シリンダヘッド
２４ａ  吸気マニホールド
２４ｂ  排気マニホールド
２４ａｆ、２４ｂｆ  フランジ部
２８  溝
Ｇａ、Ｇｂ  ガスケット
Ｈａ、Ｈｂ  加熱素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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