CN108625997B - 内燃机的控制装置和内燃机的控制方法 - Google Patents

内燃机的控制装置和内燃机的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种内燃机的控制装置和内燃机的控制方法，所述内燃机的控制装置包括电子控制单元，所述电子控制单元构成为，关于进气口和排气口中的任一方的端口，在预测到从端口向汽缸内的冷凝水的流入的情况下，在发动机停止时，针对在端口产生的或者向端口流入的冷凝水的量比其他汽缸多的特定汽缸，实施将与所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作。

Description

内燃机的控制装置和内燃机的控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置和内燃机的控制方法。
背景技术
在日本特开2008-088835中公开了一种抑制在内燃机停止后在节气门的周边冷凝后的水分冻结而使节气门固着这一情况的技术。然而，由冷凝水引起的冻结并不是节气门所独有的问题。在内燃机停止后产生的冷凝水有时通过端口也会到达进气门、排气门。当这些气门以部分的开度打开时，由于冷凝水的表面张力的作用使得冷凝水存留在进气门、排气门的气门面(valve face)与气门座(valve seat)之间。在该冷凝水冻结了的情况下，在下次的内燃机的起动时会发生进气门、排气门不完全关闭的全闭不良，有时会因由新气的不足、排气不良引起的残留气体的过多而导致失火的发生。
发明内容
本发明提供一种内燃机的控制装置和内燃机的控制方法，能够抑制在内燃机停止后冷凝水在进气门、排气门的气门面与气门座的间隙冻结所导致的气门的全闭不良。
本发明的第一技术方案是一种内燃机的控制装置。所述内燃机包括多个汽缸和端口。所述端口包括与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口。所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在所述汽缸间产生差异。所述控制装置包括电子控制单元。所述电子控制单元构成为，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，在预测到所述端口处的冷凝水的产生或者向所述端口的冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，对特定汽缸实施将与所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作。所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多。
如果气门的升程量是零，即气门成为全闭，则在气门面与气门座之间不会有间隙，因此也不会出现冷凝水存留在上述的间隙这一情况。通过对冷凝水的量比其他汽缸多的特定汽缸的特定气门进行这样的操作，能够防止在所述特定汽缸中冷凝水在气门面与气门座的间隙冻结所导致的气门的全闭不良。并且，在内燃机整体中能够抑制这样的全闭不良的发生。
是否存在端口处的冷凝水的产生或者向端口的冷凝水的流入例如能够根据内燃机的运转条件和/或外部环境条件来推定。自内燃机停止起的经过时间也可以用作在判断有无产生冷凝水的流入时的判断材料之一。但是，如果冷凝水的量少则不会产生冷凝水在气门面与气门座的间隙冻结这一问题。因此，也可以是，关于各端口，推定内燃机整体的冷凝水量，仅在所推定出的冷凝水量比预定的阈值大的情况下，在内燃机停止时实施将特定气门的升程量设为零的操作。也就是说，也可以是，即使在预测到端口处的冷凝水的产生或者向端口的冷凝水的流入的情况下，当所推定出的冷凝水的量是阈值以下时，也不实施上述的操作。由此，能够抑制能量的消耗。
被设为特定汽缸的汽缸既可以被预先固定，也可以视情况而决定。例如，也可以是，关于进气口和排气口中的任一方的端口，按每个汽缸推定端口内的冷凝水量，将冷凝水量比其他汽缸多的汽缸决定为特定汽缸。此外，特定汽缸并不限定于一个汽缸。也可以是，多个汽缸为特定汽缸。例如，也可以是，将构成内燃机的汽缸分成冷凝水量相对较多的群组和冷凝水量相对较少的群组，将属于冷凝水量相对较多的群组的所有汽缸设为特定汽缸。
所述内燃机也可以包括使排气的一部分再循环到进气通路的EGR装置。所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口可以是所述进气口，特定气门可以是进气门。在具备EGR装置的内燃机的情况下，在进气口会发生内燃机停止后的冷凝水的产生或者冷凝水的流入。内燃机也可以在进气通路具有压缩机和中冷器，在该情况下也在进气口中发生内燃机停止后的冷凝水的产生或者冷凝水的流入。因此，在该情况下也是特定气门可以是进气门。
所述内燃机也可以在进气通路包括压缩机和中冷器。所述进气口和所述排气口中的任一方的端口可以是所述进气口，所述特定气门可以是所述进气门。所述特定汽缸也可以是从所述中冷器到所述进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸。汽缸的从中冷器到进气门为止的进气通路的长度越短，则冷凝水越容易存留，所以，通过将这样的汽缸的进气门设为特定气门，能够抑制气门的全闭不良的发生。
所述特定汽缸可以是从稳压罐(surge tank)到所述进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸，所述特定气门可以是所述进气门。汽缸的从稳压罐到进气门为止的进气通路的长度越短，则冷凝水越容易存留，所以，通过将这样的汽缸的进气门设为特定气门，能够抑制气门的全闭不良的发生。
所述内燃机可以是向曲轴的旋转方向倾斜地搭载于车辆的V型发动机。在该情况下，所述特定汽缸也可以是设置于构成V型发动机的两组汽缸中的，所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口相对于燃烧室的连接方向与铅垂方向所成的角度较小的一组的汽缸。端口的连接方向越接近铅垂方向，则冷凝水越容易在端口流落而存留于气门周边，所以，通过将这样的汽缸设为特定汽缸，能够抑制气门的全闭不良的发生。
也可以是，在所述内燃机的所述控制装置中，所述电子控制单元构成为，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，按每个汽缸推定所述内燃机停止时的所述端口内的冷凝水量。所述电子控制单元也可以构成为基于各汽缸的冷凝水量来决定所述特定汽缸。
也可以是，在所述内燃机的控制装置中，所述电子控制单元构成为，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，推定所述内燃机整体的冷凝水量。也可以是，所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量比预定的阈值大的情况下，在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作。所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量是所述阈值以下的情况下，在所述内燃机停止时不实施将所述特定气门的升程量设为零的操作。
当将特定气门的升程量设为零时，由于泵损失(pumping loss)的减少而抑制了内燃机的转速的降低，到内燃机完全停止为止的时间变长。因此，也可以是，在所述内燃机的控制装置中，所述电子控制单元构成为，在所述内燃机停止时将所述特定气门的升程量设为零的操作，从所述内燃机的转速成为预定转速以下起开始。
另外，在特定气门是进气门的情况下，当特定汽缸为下次起动时的最初的进气行程汽缸时，由于进气门全闭所以无法进行初爆，到起动为止会需要时间。因此，也可以是，在所述内燃机的所述控制装置中，所述电子控制单元构成为，在所述特定气门是所述进气门、并且在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作的情况下，控制所述内燃机的停止曲轴角度以使得所述特定汽缸以外的汽缸成为所述内燃机的下次起动时的最初的进气行程汽缸。
本发明的第二技术方案是一种内燃机的控制方法。所述内燃机包括多个汽缸、与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口。所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在所述汽缸间产生差异。所述控制方法包括：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，在电子控制单元预测到冷凝水的产生或冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，通过所述电子控制单元对特定汽缸实施将与所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作。所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多。
如上所述，根据本发明涉及的内燃机的控制装置和内燃机的控制方法，能够降低在内燃机停止后冷凝水在气门面与气门座的间隙冻结所导致的气门的全闭不良的发生的可能性。
附图说明
以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是表示本发明的实施方式的内燃机的系统整体的构成的图。
图2是表示本发明的实施方式的内燃机的发动机主体的构成的图。
图3是针对在进气系统和排气系统中产生冷凝水的运转条件和外部环境条件进行总结而得到的表。
图4是表示进气歧管的形状与向各汽缸流动的冷凝水量的关系的一个例子的图。
图5是图4的V-V线图，是表示发动机主体的倾斜与向各汽缸流动的冷凝水量的关系的图。
图6是表示进气歧管的形状与向各汽缸流动的冷凝水量的关系的另一例的图。
图7A是说明在没有应用本发明的情况下产生的冷凝水的影响的图。
图7B是说明本发明的实施方式的作用的图。
图8是表示气门停止控制的控制流程的流程图。
图9是表示用于计算冷凝水量的计算流程的流程图。
图10是表示气门停止的开始正时的图。
图11A是表示实施全汽缸气门停止的情况下的再起动时的动作的图。
图11B是表示仅在必要汽缸实施气门停止的情况下的再起动时的动作的图。
图12是表示实施气门停止控制的情况下的内燃机的停止曲轴角度的图。
图13是表示横置地搭载于FF车辆的V型发动机的构成的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。但是，以下所示出的实施方式例示出用于将本发明的技术思想具体化的装置、方法，除了特别明示的情况以外，并非意在将构成部件的构造、配置、处理的顺序等限定于下述的内容。本发明并非限定于以下所示出的实施方式，可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变形并实施。
图1是表示本发明的实施方式的内燃机的系统整体的构成的图。该内燃机2是搭载于车辆的内燃机(以下，简称为发动机)。发动机2由发动机主体4、包括进气通路6的进气系统装置、包括排气通路8的排气系统装置以及电子控制单元(ECU)100构成。在从外部向发动机主体4导入空气的进气通路6中，从其上游朝向发动机主体4依次配置有压缩机20a、节气门16以及中冷器14。中冷器14与进气歧管6a的稳压罐一体化。在从发动机主体4向外部排出排气的排气通路8中配置有与压缩机20a共同构成涡轮增压器20的涡轮20b。
内燃机2具备使排气的一部分从排气通路8再循环到进气通路6的两个EGR装置30、40。其中之一是HPL(High Pressure Loop：高压回路)-EGR装置30，另一个是LPL(LowPressure Loop：低压回路)-EGR装置40。HPL-EGR装置30由EGR通路32、EGR冷却器36以及EGR阀34构成。EGR通路32将比节气门16靠下游的进气通路6，例如稳压罐或进气口58与比涡轮20b靠上游的排气通路8连接。LPL-EGR装置40由EGR通路42、EGR冷却器46以及EGR阀44构成。EGR通路42将比压缩机20a靠上游的进气通路6与比涡轮20b靠下游的排气通路8连接。
电子控制单元100具有至少一个处理器和至少一个存储器。在存储器中存储有包括用于发动机2的控制的各种程序和/或映射在内的各种数据。加载存储于存储器的程序并通过处理器来执行，从而在电子控制单元100实现各种各样的功能。从安装于发动机2、车辆的各种传感器向电子控制单元100输入与发动机2的运转状态和/或运转条件有关的各种各样的信息。电子控制单元100至少基于这些信息来决定与发动机2的动作有关的致动器的操作量。在该致动器中包括能够强制使发动机主体4旋转的未图示的马达(例如，起动用马达或混合动力车辆的驱动用马达)。此外，电子控制单元100也可以由多个ECU构成。
图2是表示发动机主体4的构成的图。发动机主体4是具备多个汽缸的多汽缸发动机，例如，构成为直列四汽缸发动机。但是，发动机主体4既可以构成为火花点火式发动机，也可以构成为柴油发动机。在发动机主体4的汽缸盖按每个汽缸设置有与各汽缸的燃烧室56连通的进气口58和排气口60。燃烧室56与进气口58之间通过进气门62来开闭，燃烧室56与排气口60之间通过排气门64来开闭。以下，在将进气口58和排气口60总结起来描述时也将它们简称为端口。
驱动进气门62的气门传动机构66和驱动排气门64的气门传动机构68均是从发动机主体4的未图示的曲轴分配驱动力的机械式的可变气门机构。可变气门机构66、68具备使得进气门62、排气门64的升程量可变的可变升程机构，能够将升程量设为零而使进气门62、排气门64停止。另外，可变气门机构66、68在进气侧、排气侧均能够按每个汽缸独立地进行操作。可变气门机构66、68是由电子控制单元100来操作的致动器之一。
在如上述那样构成的发动机2中，有时冷凝水会流入进气口58、排气口60。当该流入的冷凝水到达进气门62、排气门64时，在处于全闭状态的气门中，冷凝水存留在气门头上。在处于开度较大的状态的气门中，冷凝水从气门面与气门座的间隙流落到汽缸内，但根据冷凝水的量的多少，有时冷凝水会在气门面与气门座的间隙成为水滴而残留在上述的间隙。另外，在处于开度较小的状态的气门中，冷凝水不会从气门面与气门座的间隙流落而是滞留在上述的间隙。残留在进气门62、排气门64的周边的冷凝水在进气门62、排气门64的周边的温度降低到冰点下时冻结成冰。在进气门62、排气门64的周边冷凝水冻结而成的冰会对使发动机2再起动时的起动性造成影响。例如，在冷凝水在气门面与气门座的间隙冻结了的情况下，会发生进气门62、排气门64不完全关闭的全闭不良。
对上述的冷凝水是在何处在何种条件下产生的进行了调查，在图3中示出所调查出的结果。图3是分别针对进气系统和排气系统，对产生冷凝水的运转条件和外部环境条件进行总结而得到的表。
根据图3所示的表可知，关于进气系统，存在增压LPL系统所特有的冷凝水的产生部位、在增压LPL系统和增压HPL系统中共通的冷凝水的产生部位。增压LPL系统是具备压缩机和LPL-EGR装置的系统，EGR气体的导入在压缩机的上游进行。增压HPL系统是具备压缩机和HPL-EGR装置的系统，EGR气体的导入在压缩机的下游进行，详细而言，在稳压罐或进气口进行。此外，即使在不具备压缩机的自然进气发动机中，EGR气体的导入也在稳压罐或进气口进行。因此，可以认为自然进气发动机中的冷凝水的产生部位和产生条件与增压HPL系统相同。
增压LPL系统中的冷凝水的产生部位之一是中冷器。但是，设想的是中冷器是水冷中冷器，并且中冷器的冷却水温度为外气温度+10℃。在该部位的冷凝水的产生与发动机水温无关。关于外气温度，当外气温度较低时中冷器的冷却水温度降低，从而导致冷凝水的产生量增加。关于湿度，当湿度较高时冷凝水的产生量增加。关于增压压力，当增压压力较高时冷凝水的产生量增加。另外，冷凝水在执行EGR时产生。
另一增压LPL系统中的冷凝水的产生部位是进气管的壁面。在此所说的进气管是指从压缩机到中冷器之间的进气通路。在该部位的冷凝水的产生与发动机水温也有关。关于发动机水温，当发动机水温较低时，由于由导热引起的壁面温度的降低而导致冷凝水的产生量增加。关于外气温度，当外气温度较低时，由于气冷效果而导致冷凝水的产生量增加。关于湿度和增压压力，与中冷器中的冷凝水的产生条件相同。另外，冷凝水在执行EGR时产生。
在增压LPL系统和增压HPL系统中共通的冷凝水的产生部位之一是EGR的输送部，即，EGR通路连接于进气通路的部位。在该部位产生冷凝水的运转条件和外部环境条件与增压LPL系统的进气管壁面处的冷凝水的产生条件相同。另外，冷凝水在执行EGR时产生。
另一在增压LPL系统和增压HPL系统中共通的冷凝水的产生部位是稳压罐的壁面。但是，在增压HPL系统中EGR气体不是导入稳压罐而是导入进气口的情况下，在该部位不产生冷凝水。关于发动机水温，当发动机水温较低时，也就是说，当稳压罐的壁面温度较低时产生冷凝水。产生冷凝水的发动机水温的基准约为40℃。该温度相当于EGR率30％的混合气的露点。关于外气温度、湿度以及增压压力，与增压LPL系统的进气管壁面处的冷凝水的产生条件相同。另外，冷凝水在执行EGR时产生。
剩下的一个在增压LPL系统和增压HPL系统中共通的冷凝水的产生部位是进气口的壁面。关于发动机水温，当发动机水温较低时，也就是说，当进气口的壁面温度较低时产生冷凝水。产生冷凝水的发动机水温的基准约为40℃。在该部位的冷凝水的产生与外气温度几乎无关。但是，观察到当外气温度较低时冷凝水的产生量有减少的倾向。关于湿度和增压压力，与在增压LPL系统中的冷凝水的产生条件相同。另外，冷凝水在执行EGR时产生。
关于排气系统，与系统有无EGR装置、有无增压等无关，冷凝水的产生部位是排气口、排气管的壁面。在该部位的冷凝水的产生与排气管壁温有关，当排气管壁温较低时产生冷凝水。也就是说，在排气系统中，在发动机冷起动时容易产生冷凝水。产生冷凝水的排气管壁温的基准约为60℃。该温度相当于排气的露点。外气温度与在该部位的冷凝水的产生几乎无关。但是，观察到当外气温度较低时冷凝水的产生量有增加的倾向。另外，湿度对冷凝水的产生的影响较小，增压压力与冷凝水的产生无关。有无执行EGR也与冷凝水的产生无关。
如上所述，在发动机产生的冷凝水的量由与产生部位有关的各种各样的运转条件和外部环境条件决定。另外，在着眼于个别的汽缸的情况下可知，向端口流动的冷凝水的量在汽缸间不均等。这与汽缸间的端口和/或与端口连接的管路的形状或配置的不同有关。
图4是表示与进气口58(58A、58B、58C、58D)连接的进气歧管6a的形状与向各汽缸流动的冷凝水量的关系的一个例子的图。图4所示的进气歧管6a具有左右对称的形状。从中冷器14到第一汽缸#1为止的进气路径与从中冷器14到第四汽缸#4为止的进气路径是左右对称的形状，从中冷器14到第二汽缸#2为止的进气路径与从中冷器14到第三汽缸#3为止的进气路径是左右对称的形状。从中冷器14到第二汽缸#2和第三汽缸#3为止的进气路径的距离，比从中冷器14到第一汽缸#1和第四汽缸#4为止的进气路径的距离短。冷凝水的惯性质量比气体大而沿壁面流动，所以，距中冷器14的距离越短，则冷凝水越容易流入。因此，在图4所示的例子中，向中央的第二汽缸#2的进气口58B和第三汽缸#3的进气口58C流动的冷凝水的量较多，向两端的第一汽缸#1的进气口58A和第四汽缸#4的进气口58D流动的冷凝水的量较少。
但是，如图5所示，在发动机主体4相对于水平面倾斜的情况下，由于在发动机停止时没有气流，因此冷凝水容易向变低的一方流动。这样的发动机主体4的倾斜不仅在发动机主体4带角度地搭载于车辆的情况下产生，在车辆在倾斜的地方停车的情况下也可能产生。在图5所示的例子中，发动机主体4倾斜成图中的右侧变低，结果，冷凝水容易向右侧的进气口流动，从而冷凝水集中于第三汽缸#3的进气口58C。在发动机主体4的倾斜更大的情况下，冷凝水也可能会集中于端部的第四汽缸#4的进气口58D。
图6是表示与进气口58(58A、58B、58C、58D)连接的进气歧管6a的形状与向各汽缸流动的冷凝水量的关系的另一例的图。图6所示的进气歧管6a具有中冷器14的位置向图中的左侧偏心的形状。在图6所示的例子中，从中冷器14到各汽缸为止的进气路径的距离从较短的一方起按第一汽缸#1、第二汽缸#2、第三汽缸#3、第四汽缸#4的顺序变长。因此，在图6所示的例子中，向距中冷器14的进气路径的距离最短的第一汽缸#1的进气口58A流动的冷凝水的量最多，向距中冷器14的进气路径的距离最长的第四汽缸#4的进气口58D流动的冷凝水的量最少。
如上所述，在端口产生的或者向端口流入的冷凝水的量在汽缸间存在差异。另外，根据条件，汽缸间的冷凝水量的顺位有时会发生变动。因此，优选在实施针对冷凝水的冻结的对策时考虑到冷凝水量在汽缸间存在差异这一情况、和汽缸间的冷凝水量的差异会根据条件而发生变化这一情况。
图7A是说明没有应用本发明的内燃机中的冷凝水的影响的图。在发动机停止时进气门62打开的情况下，在发动机2停止后发动机2成为搁置(soak)状态(发动机温度降低到外气温度后的状态)时，若外气温度降低到冰点下，则冷凝水在进气门62的气门面与气门座的间隙冻结。若冷凝水冻结而成的冰残留到起动时，则在进气行程中打开的进气门62再次关闭的压缩行程中，会发生由冰的卡入导致的进气门62的全闭不良，发生压缩空气的泄漏。
与此相对，图7B示出应用了本实施方式的情况下的作用。在本实施方式中，在发动机2停止时通过可变气门机构66的操作使进气门62的升程量为零，使进气门62在该状态下停止。但是，使进气门62全闭的操作不一定必须针对所有汽缸进行。可以仅针对在发动机停止后在进气口58产生的或者向进气口58流入的冷凝水的量比其他汽缸多的汽缸(以下，称为特定汽缸)进行使进气门62全闭的操作。作为一个例子，在图4所示的例子中，可以将第二汽缸#2和第三汽缸#3设为特定汽缸。在图5所示的例子中，可以仅将第三汽缸#3设为特定汽缸。在图6所示的例子中，可以仅将第一汽缸#1设为特定汽缸、或者将第一汽缸#1和第二汽缸#2设为特定汽缸。
根据在本实施方式中采用的对策，在发动机2停止时使进气门62全闭并使其停止，从而可防止在发动机2的停止后的搁置状态下冷凝水在进气门62的气门面与气门座的间隙冻结的情况。因此，在起动时不会发生冰的卡入所导致的进气门62的全闭不良，在压缩行程中能够正常地压缩缸内空气。
针对上述的冷凝水的冻结的对策被作为气门停止控制而由电子控制单元100执行。气门停止控制是由电子控制单元100按一定的周期执行的程序，该控制流程由图8的流程图来表示。
如图8的流程图所示，气门停止控制由六个步骤构成。在步骤S2中，电子控制单元100判定是否已进行发动机停止操作。发动机停止操作包括驾驶员将发动机2的点火开关设为关(off)的操作、和在混合动力车辆的EV模式中电子控制单元100使发动机2暂时停止的操作。在未进行发动机停止操作的情况下，不需要使气门62、64停止，所以跳过以后的处理。
在步骤S4中，电子控制单元100分别针对进气系统和排气系统来进行冷凝水量的推定。在排气系统的冷凝水量的推定中，将从排气门64起的排气路径在与流动的方向相反的方向上分割成多个圆环，按每个圆环来根据壁面温度和排气的露点温度进行对冷凝水产生量的计算。并且，从排气口60的下游部起朝向排气门64依次进行对冷凝水产生量的计算。图9是表示用于计算排气系统的冷凝水量的具体的计算流程的流程图。在步骤S4中，电子控制单元100遵从图9的计算流程来计算排气系统的冷凝水量。
根据图9所示的计算流程，推定将排气路径分割成n-MAX个圆环时的位置n部的壁面温度(步骤S102)。另外，计算位置n部的排气的露点温度(步骤S104)。接着，基于壁面温度和露点温度来计算位置n部的冷凝水变化量(步骤S106)。另外，计算从位置n部向排气路径上游的流出冷凝水量(步骤S108)，并且计算从排气路径下游向位置n部的流入冷凝水量(步骤S110)。并且，将位置n部的冷凝水量的上次值与冷凝水变化量、流出冷凝水量以及流入冷凝水量相加，由此来更新位置n部的冷凝水量(步骤S112)。接着，将排气系统整体的总冷凝水量的上次值与位置n部的冷凝水量相加，由此来更新排气系统整体的总冷凝水量(步骤S114)。当以上的处理结束时更新n的值(步骤S116)。并且，反复实施从步骤102到步骤S116的处理直到n的值超过最大值n-MAX为止(步骤S118)。
在进气系统的冷凝水量的推定中，将到进气门62为止的进气路径在流动的方向上分割成多个圆环，按每个圆环来根据壁面温度和进气的露点温度进行对冷凝水产生量的计算。并且，从进气口58的上游部朝向进气门62依次进行对冷凝水产生量的计算。详细而言，遵从按与排气系统的冷凝水量的计算方法同样的思想制作出的计算流程来计算进气系统的冷凝水量。
再次回到图8来继续进行对气门停止控制的说明。在步骤S6中，电子控制单元100判定在步骤S4中推定出的进气系统的冷凝水量是否比阈值大。在步骤S6的判定中所使用的阈值是允许不使进气门62以全闭的方式停止的冷凝水量的上限值。当冷凝水的量较少时不会发生气门面与气门座的间隙处的冷凝水的冻结。因此，当步骤S6的判定结果为否，即，冷凝水的量是阈值以下时，不执行使进气门62以全闭的方式停止的操作。由此，能够抑制能量的消耗。
在步骤S6的判定结果为是的情况下，电子控制单元100在步骤S8中执行使作为特定气门的进气门62以全闭的方式停止的控制。通过可变气门机构66的操作来将进气门62的升程量设为零，由此来实现进气门62的全闭方式的停止。成为使进气门62以全闭的方式停止的对象的汽缸被限定于判定为预先判明了冷凝水量比其他汽缸多这一情况的汽缸，即特定汽缸。也就是说，冷凝水量较少而难以发生气门面与气门座的间隙处的冷凝水的冻结的汽缸不会被设为使进气门62以全闭的方式停止的对象。由此，能够降低在再起动时由于可变气门机构66的故障而进气门62打不开的情形的发生概率。此外，即使是特定汽缸以外的汽缸，有时也会因与发动机停止时的曲轴角度的关系而进气门62偶然地以全闭的方式停止。这样的基于偶然的全闭方式的停止当然是允许的。
在步骤S10中，电子控制单元100判定在步骤S4中推定出的排气系统的冷凝水量是否比阈值大。在步骤S10的判定中使用的阈值是允许不使排气门64以全闭的方式停止的冷凝水量的上限值。当步骤S10的判定结果为否，即，冷凝水的量是阈值以下时，不执行使排气门64以全闭的方式停止的操作。由此，能够抑制能量的消耗。
在步骤S10的判定结果为是的情况下，电子控制单元100在步骤S12中执行使作为特定气门的排气门64以全闭的方式停止的控制。通过可变气门机构68的操作将排气门64的升程量设为零，由此来实现排气门64的全闭方式的停止。成为使排气门64以全闭的方式停止的对象的汽缸被限定于预先判明了冷凝水量比其他汽缸多这一情况的特定汽缸。由此，能够降低在再起动时由于可变气门机构68的故障而排气门64打不开的情形的发生概率。此外，即使是特定汽缸以外的汽缸，有时也会因与发动机停止时的曲轴角度的关系而排气门64偶然地以全闭的方式停止。这样的基于偶然的全闭方式的停止当然是允许的。
接着，对气门停止控制下的气门停止的开始正时进行说明。图10是表示发动机停止操作后的气门停止的开始正时的图。当通过气门停止控制将进气门62或排气门64的升程量设为零时，由于泵损失的减少而抑制了发动机转速的降低，到发动机2完全停止为止的时间变长。因此，用于气门停止的可变气门机构66、68的操作不是在发动机停止操作之后立即开始，而是从发动机转速成为阈值转速以下起开始。
在图10所示的例子中，成为使进气门62以全闭的方式停止的对象的特定汽缸是第二汽缸#2和第四汽缸#4。在该例子中在发动机2停止的时间点下处于进气行程的汽缸是第二汽缸#2和第四汽缸#4，但这些汽缸的进气门62的升程量被设为零而成为全闭。因此，防止了在发动机2停止后的搁置状态下冷凝水在进气门62的气门面与气门座的间隙冻结的情况。此外，在该例子中，在发动机2停止的时间点下特定汽缸以外的第一汽缸#1和第三汽缸#3均成为全闭，但这是基于与停止曲轴角度的关系而发生的偶然现象。
在像本实施方式那样仅将特定汽缸的进气门62的升程量设为零的情况下，与将所有的汽缸的进气门62的升程量设为零的情况相比，也有能够缩短发动机2的再起动时间这一优点。使用图11对此进行说明。
图11A是表示将所有的汽缸#1-#4的发动机停止时的进气门62的升程量设为零的情况下的再起动时的动作的图。图11B是表示仅将特定汽缸#2、#4的发动机停止时的进气门62的升程量设为零的情况下的再起动时的动作的图。在对可变气门机构66进行操作而将进气门62的升程量设为零的情况下，为了再次对可变气门机构66进行操作而使进气门62的升程量复原，按每个汽缸至少需要一个循环(cycle)的切换期间。对图11A与图11B进行比较可知，通过将在发动机停止时使进气门62以全闭的方式停止的汽缸仅设为特定汽缸#2、#4，能够缩短发动机2的再起动所需要的时间。
另外，在特定气门是进气门62的情况下，当特定汽缸成为再起动时的最初的进气行程汽缸时，由于进气门62成为全闭状态，所以无法进行初爆。因此，等待初爆直到下一个迎来进气行程的汽缸为止，到起动为止会需要时间。因此，电子控制单元100在将作为特定气门的进气门62的升程量设为零的情况下，控制发动机2的停止曲轴角度以使得特定汽缸以外的汽缸成为下次起动时的最初的进气行程汽缸。更详细而言，例如，通过起动用马达或混合动力车辆的驱动用马达等停止位置控制手段来控制发动机2的停止曲轴角度，以使得在继特定汽缸之后迎来进气行程的汽缸的进气门62即将上升之前使发动机2停止。
图12是表示实施气门停止控制的情况下的发动机2的停止曲轴角度的一个例子的图。在该例子中，第三汽缸#3是特定汽缸，在第三汽缸#3成为进气行程的曲轴角度下发动机2停止。详细而言，在继第三汽缸#3之后迎来进气行程的第四汽缸#4的进气门62即将上升之前使发动机2停止。在发动机2的停止曲轴角度偏移至该优选的停止位置的延迟侧的情况下，第四汽缸#4的进气门62打开，所以，初爆汽缸会移至第二汽缸#2，再起动时间会按旋转角延长180度。相反地，在发动机2的停止曲轴角度偏移至该优选的停止位置的提前侧的情况下，需要与所偏移的量相应的到第四汽缸#4的进气门62打开为止的旋转角，所以再起动时间仍然会延长。因此，从第四汽缸#4的进气门62开始上升的曲轴角度起向提前侧预定角度(例如30度)的范围作为使发动机2停止的曲轴角度是优选的停止位置。
接着，对另一实施方式进行说明。本发明也能够应用于横置地搭载于FF车辆的V型发动机。图13所示的发动机102横置于车辆的前部，并且被搭载成向曲轴的旋转方向倾斜。发动机102的两个汽缸组(两组汽缸)4L、4R中的位于车辆的前侧的汽缸组是右汽缸组4R，位于后侧的汽缸组是左汽缸组4L。右汽缸组4R与左汽缸组4L之间的汽缸组角是60度。
在各汽缸组4L、4R的汽缸盖，按每个汽缸设置有与各汽缸的燃烧室56L、56R连通的进气口58L、58R和排气口60L、60R。在各汽缸组4L、4R中，进气口58L、58R设置于发动机102的内侧，排气口60L、60R设置于外侧。燃烧室56L、56R与进气口58L、58R之间通过进气门62L、62R来开闭。燃烧室56L、56R与排气口60L、60R之间通过排气门64L、64R来开闭。进气门62L、62R和排气门64L、64R均由机械式的可变气门机构66L、66R、68L、68R来驱动。
在带角度地搭载的V型发动机的情况下，有冷凝水容易在端口流落而存留在气门周边的汽缸组和不是这样的汽缸组。冷凝水的流动难易度由端口相对于燃烧室的连接方向与铅垂方向所成的角度来决定，就该角度较小的一方而言，冷凝水容易在端口流动，冷凝水容易存留在气门周边。在图13所示的例子情况下，在进气系统中，右汽缸组4R的进气口58R比左汽缸组4L的进气口58L更在铅垂方向上，所以冷凝水容易存留在右汽缸组4R的进气门62R的周边。另一方面，在排气系统中，左汽缸组4L的排气口60L比右汽缸组4R的排气口60R更在铅垂方向上，所以冷凝水容易存留在左汽缸组4L的排气门64L的周边。
在像这样冷凝水的存留难易度在汽缸组间存在差异的情况下，将设置于冷凝水容易存留在气门周边的一方的汽缸组的汽缸设为特定汽缸。也就是说，在进气门是特定气门的情况下，将右汽缸组4R的汽缸设为特定汽缸，在发动机停止时使右汽缸组4R的汽缸的进气门62R以全闭的方式停止。另外，在排气门是特定气门的情况下，将左汽缸组4L的汽缸设为特定汽缸，在发动机停止时使左汽缸组4L的汽缸的排气门64L以全闭的方式停止。通过像这样将冷凝水容易存留在气门周边的汽缸设为特定汽缸，能够抑制气门的全闭不良的发生。
此外，虽然在上述的实施方式中可变气门机构是机械式的，但可变气门机构也可以是电动式的。如果是通过电磁线圈和/或马达直接驱动气门的电动式可变气门机构，则不使发动机旋转便能够实施冻结防止操作中的气门的开闭操作。
另外，在上述的实施方式中作为特定汽缸的汽缸是预先固定的。但是，也可以每当发动机停止时便重新决定特定汽缸。例如，也可以是，按每个汽缸来推定进气口内或排气口内的冷凝水量，将冷凝水量比其他汽缸多的汽缸决定为特定汽缸。另外，也可以是，将具有进气系统和排气系统的总冷凝水量最多的端口的汽缸决定为特定汽缸，将与该端口对应的气门决定为特定气门。

Claims (27)

1.一种内燃机的控制装置，
所述内燃机包括多个汽缸和端口，所述端口包括与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口，所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在汽缸间产生差异，
所述控制装置具备电子控制单元，
所述电子控制单元构成为，在预测到所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口处的冷凝水的产生或者冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，对特定汽缸实施将与所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作，所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多，
所述电子控制单元构成为，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，按每个汽缸推定所述内燃机的停止时的所述端口内的冷凝水量，
所述电子控制单元构成为基于各汽缸的冷凝水量来决定所述特定汽缸。
2.一种内燃机的控制装置，
所述内燃机包括多个汽缸和端口，所述端口包括与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口，所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在汽缸间产生差异，
所述控制装置具备电子控制单元，
所述电子控制单元构成为，在预测到所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口处的冷凝水的产生或者冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，对特定汽缸实施将与所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作，所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多，
所述电子控制单元构成为，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，推定所述内燃机整体的冷凝水量，
所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量比预定的阈值大的情况下，在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作，
所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量是所述阈值以下的情况下，在所述内燃机停止时不实施将所述特定气门的升程量设为零的操作。
3.一种内燃机的控制装置，
所述内燃机包括多个汽缸和端口，所述端口包括与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口，所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在汽缸间产生差异，
所述控制装置具备电子控制单元，
所述电子控制单元构成为，在预测到所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口处的冷凝水的产生或者冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，对特定汽缸实施将与所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作，所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多，
所述电子控制单元构成为，在所述特定气门是进气门、并且在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作的情况下，控制所述内燃机的停止曲轴角度以使得所述特定汽缸以外的汽缸成为所述内燃机的下次起动时的最初的进气行程汽缸。
4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，推定所述内燃机整体的冷凝水量，
所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量比预定的阈值大的情况下，在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作，
所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量是所述阈值以下的情况下，在所述内燃机停止时不实施将所述特定气门的升程量设为零的操作。
5.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，推定所述内燃机整体的冷凝水量，
所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量比预定的阈值大的情况下，在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作，
所述电子控制单元构成为，在所推定出的冷凝水量是所述阈值以下的情况下，在所述内燃机停止时不实施将所述特定气门的升程量设为零的操作。
6.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述特定气门是进气门、并且在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作的情况下，控制所述内燃机的停止曲轴角度以使得所述特定汽缸以外的汽缸成为所述内燃机的下次起动时的最初的进气行程汽缸。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机包括使排气的一部分再循环到进气通路的EGR装置，
产生所述冷凝水或者冷凝水流入的所述端口是所述进气口，
所述特定气门是进气门。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机在进气通路包括压缩机和中冷器，
产生所述冷凝水或者冷凝水流入的所述端口是所述进气口，
所述特定气门是进气门。
9.根据权利要求7所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机在进气通路包括压缩机和中冷器，
产生所述冷凝水或者冷凝水流入的所述端口是所述进气口，
所述特定气门是进气门。
10.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
所述特定汽缸包括从所述中冷器到所述进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸。
11.根据权利要求9所述的内燃机的控制装置，
所述特定汽缸包括从所述中冷器到所述进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸。
12.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述特定汽缸包括从稳压罐到进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸，
所述特定气门是所述进气门。
13.根据权利要求7所述的内燃机的控制装置，
所述特定汽缸包括从稳压罐到进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸，
所述特定气门是所述进气门。
14.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
所述特定汽缸包括从稳压罐到进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸，
所述特定气门是所述进气门。
15.根据权利要求9所述的内燃机的控制装置，
所述特定汽缸包括从稳压罐到进气门为止的进气路径的长度比其他汽缸短的汽缸，
所述特定气门是所述进气门。
16.根据权利要求1～6、9～11、13～15中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机是向曲轴的旋转方向倾斜地搭载于车辆的V型发动机，
所述特定汽缸包括设置于构成所述V型发动机的两组汽缸中的，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，所述端口相对于燃烧室的连接方向与铅垂方向所成的角度较小的一组的汽缸。
17.根据权利要求7所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机是向曲轴的旋转方向倾斜地搭载于车辆的V型发动机，
所述特定汽缸包括设置于构成所述V型发动机的两组汽缸中的，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，所述端口相对于燃烧室的连接方向与铅垂方向所成的角度较小的一组的汽缸。
18.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机是向曲轴的旋转方向倾斜地搭载于车辆的V型发动机，
所述特定汽缸包括设置于构成所述V型发动机的两组汽缸中的，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，所述端口相对于燃烧室的连接方向与铅垂方向所成的角度较小的一组的汽缸。
19.根据权利要求12所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机是向曲轴的旋转方向倾斜地搭载于车辆的V型发动机，
所述特定汽缸包括设置于构成所述V型发动机的两组汽缸中的，关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，所述端口相对于燃烧室的连接方向与铅垂方向所成的角度较小的一组的汽缸。
20.根据权利要求1～6、9～11、13～15、17～19中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述内燃机停止时将所述特定气门的升程量设为零的操作，从所述内燃机的转速成为预定转速以下起开始。
21.根据权利要求7所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述内燃机停止时将所述特定气门的升程量设为零的操作，从所述内燃机的转速成为预定转速以下起开始。
22.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述内燃机停止时将所述特定气门的升程量设为零的操作，从所述内燃机的转速成为预定转速以下起开始。
23.根据权利要求12所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述内燃机停止时将所述特定气门的升程量设为零的操作，从所述内燃机的转速成为预定转速以下起开始。
24.根据权利要求16所述的内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述内燃机停止时将所述特定气门的升程量设为零的操作，从所述内燃机的转速成为预定转速以下起开始。
25.一种内燃机的控制方法，
所述内燃机包括多个汽缸和端口，所述端口包括与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口，所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在汽缸间产生差异，
所述控制方法包括：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，在电子控制单元预测到冷凝水的产生或冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，通过所述电子控制单元对特定汽缸实施将与所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作，
所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多,
关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，按每个汽缸推定所述内燃机的停止时的所述端口内的冷凝水量，
基于各汽缸的冷凝水量来决定所述特定汽缸。
26.一种内燃机的控制方法，
所述内燃机包括多个汽缸和端口，所述端口包括与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口，所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在汽缸间产生差异，
所述控制方法包括：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，在电子控制单元预测到冷凝水的产生或冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，通过所述电子控制单元对特定汽缸实施将与所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作，
所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多，
关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，推定所述内燃机整体的冷凝水量，
在所推定出的冷凝水量比预定的阈值大的情况下，在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作，
在所推定出的冷凝水量是所述阈值以下的情况下，在所述内燃机停止时不实施将所述特定气门的升程量设为零的操作。
27.一种内燃机的控制方法，
所述内燃机包括多个汽缸和端口，所述端口包括与所述多个汽缸的每一个对应的进气口和排气口，所述内燃机是如下内燃机：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的端口，由于所述多个汽缸的汽缸间的所述端口和/或与所述端口连接的管路的形状或配置的不同，导致在所述端口产生的或者向所述端口流入的冷凝水的量在汽缸间产生差异，
所述控制方法包括：关于所述进气口和所述排气口中的任一方的所述端口，在电子控制单元预测到冷凝水的产生或冷凝水的流入的情况下，在所述内燃机停止时，通过所述电子控制单元对特定汽缸实施将与所述端口对应的特定气门的升程量设为零的操作，
所述特定汽缸是如下汽缸：在对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方产生的冷凝水、或者向对应的所述进气口和对应的所述排气口中的任一方流入的冷凝水的量比所述多个汽缸中的其他汽缸多，
在所述特定气门是进气门、并且在所述内燃机停止时实施将所述特定气门的升程量设为零的操作的情况下，控制所述内燃机的停止曲轴角度以使得所述特定汽缸以外的汽缸成为所述内燃机的下次起动时的最初的进气行程汽缸。
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