(57)【要約】【課題】  排気ガス中の未燃燃料を増量すると共に排気ガス中に酸素を供給し、これら排気ガス中の未燃燃料と酸素とを反応させる場合において、排気ガス中の未燃燃料も排気ガス中に供給された酸素も無駄にすることなく、これら未燃燃料と酸素とを反応させる。【解決手段】  燃料供給手段１２から供給される燃料と酸素供給手段１４から供給される酸素とを所定の合流地点で合流させてこれら燃料と酸素とを反応させ、該反応によって発生する熱でもって排気通路１１内に配置されている触媒１３の温度を上昇させる。触媒の温度を上昇させるべきときには、燃料供給手段から最初に供給された燃料と酸素供給手段から最初に供給された酸素とが所定の合流地点に略同時に到達するように燃料供給手段から燃料を供給し始めるタイミングと酸素供給手段から酸素を供給し始めるタイミングとの少なくとも一方を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を供給する燃料供給手段と、酸素を供給する酸素供給手段とを具備し、前記燃料供給手段から供給される燃料と前記酸素供給手段から供給される酸素とを所定の合流地点で合流させてこれら燃料と酸素とを反応させ、該反応によって発生する熱でもって排気通路内に配置されている触媒の温度を上昇させる内燃機関の酸素供給装置において、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記燃料供給手段から最初に供給された燃料と上記酸素供給手段から最初に供給された酸素とが上記所定の合流地点に略同時に到達するように上記燃料供給手段から燃料を供給し始めるタイミングと上記酸素供給手段から酸素を供給し始めるタイミングとの少なくとも一方を制御することを特徴とする酸素供給装置。
【請求項２】
上記酸素供給手段が酸素を吐出するポンプと該ポンプを所定の接続地点で上記触媒上流の排気通路に接続する酸素供給管とを有する手段であって上記触媒の温度を上昇させるべきときには上記ポンプから酸素供給管を介して上記触媒上流の排気通路に酸素を供給する手段であり、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記酸素供給手段から最初に供給された酸素が上記所定の合流地点に到達するタイミングが上記ポンプの吐出圧と上記酸素供給管の流抵抗と上記ポンプから上記所定の接続地点までの酸素供給管内の容積と上記触媒上流の排気通路内の圧力との少なくとも１つに基づいて推定されることを特徴とする請求項１に記載の酸素供給装置。
【請求項３】
上記ポンプが空気を吐出するエアポンプであることを特徴とする請求項２に記載の酸素供給装置。
【請求項４】
上記燃料供給手段が内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁であって、上記触媒の温度を上昇させるべきときには通常の量よりも多い量の燃料を噴射する燃料噴射弁であり、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記燃料噴射弁から最初に供給された燃料が上記所定の合流地点に到達するタイミングが上記燃焼室に吸入される空気の量と上記燃料噴射弁に通常の量よりも多い量の燃料を噴射すべき命令が発せられたタイミングとの少なくとも１つに基づいて推定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の酸素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の酸素供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の排気管内に配置された三元触媒の温度を上昇させるために、三元触媒上流の排気ポートに空気を供給する二次空気供給装置が開示されている。この二次空気供給装置から三元触媒上流の排気ポートに空気が供給されると、供給された空気中の酸素が排気ガス中の未燃燃料と反応し、そのときに発生する反応熱でもって排気ガスの温度が上昇せしめられ、この温度上昇せしめられた排気ガスによって三元触媒の温度が上昇せしめられる。
【０００３】
また、特許文献１のように三元触媒の温度を上昇させるために三元触媒上流の排気ポートに空気を供給するときに、排気ガス中の未燃燃料が多ければ、二次空気供給装置から排気ポートに供給された空気中の酸素と排気ガス中の未燃燃料との反応により発生する熱量が多くなり、その分、三元触媒の温度を速やかに上昇させることができる。そこで、特許文献１では、三元触媒の温度を上昇させるために二次空気供給装置から三元触媒上流の排気ポートに空気を供給するときには、燃料噴射弁から噴射される燃料を増量することによって、排気ガス中の未燃燃料を多くするようにしている。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の二次空気供給装置は、電動式のエアポンプを有し、このエアポンプから排気ポートに空気が供給されるのであるが、この場合、エアポンプから排気ポートに空気を供給するべくエアポンプに電力を供給してからエアポンプが定格量の空気を吐出するようになるまでには時間がかかり、また、エアポンプからの空気が実際に排気ポートに供給されるまでにも時間がかかる。ここで、エアポンプに電力が供給され始まったと同時に燃料噴射弁から噴射される燃料を増量し始めてしまうと、エアポンプから排気ポートに実際に供給される空気の量が十分な量にならないうちに、排気ガス中の未燃燃料の量が多くなってしまう。したがって、これによると、空気と反応せずに排気ガス中に残る未燃燃料が多くなり、未燃燃料が大気中に放出されてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献１では、エアポンプに電力が供給され始まったとしても、エアポンプから排気ポートに実際に供給される空気が十分な量となるまで、燃料噴射弁から噴射される燃料の増量を待機するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２４７８８号公報
【非特許文献１】「内燃機関の燃料供給制御装置」、トヨタ技術公開集、西暦２００３年１月３１日、発行番号１４１４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したように、特許文献１では、三元触媒の温度を上昇させる場合において、燃料噴射弁から噴射される燃料の増量を開始するタイミングを決定するとき、エアポンプに電力が供給されてからエアポンプから排気ポートに供給される空気の量が十分な量となるまでの時間しか考慮していない。しかしながら、実際には、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を増量し始めてから、未燃燃料を多く含む排気ガスが排気ポートに到達するまでにも時間がかかる。
【０００８】
したがって、エアポンプから排気ポートに供給される空気の量が十分な量となったときに、燃料噴射量を増量し始めたのでは、エアポンプから排気ポートに供給される空気が無駄になってしまう。
【０００９】
こうした事情に鑑み、本発明の目的は、排気ガス中の未燃燃料を増量すると共に排気ガス中に酸素を供給し、これら排気ガス中の未燃燃料と酸素とを反応させる場合において、排気ガス中の未燃燃料も排気ガス中に供給された酸素も無駄にすることなく、これら未燃燃料と酸素とを反応させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、燃料を供給する燃料供給手段と、酸素を供給する酸素供給手段とを具備し、前記燃料供給手段から供給される燃料と前記酸素供給手段から供給される酸素とを所定の合流地点で合流させてこれら燃料と酸素とを反応させ、該反応によって発生する熱でもって排気通路内に配置されている触媒の温度を上昇させる内燃機関の酸素供給装置において、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記燃料供給手段から最初に供給された燃料と上記酸素供給手段から最初に供給された酸素とが上記所定の合流地点に略同時に到達するように上記燃料供給手段から燃料を供給し始めるタイミングと上記酸素供給手段から酸素を供給し始めるタイミングとの少なくとも一方を制御する。
【００１１】
２番目の発明では、１番目の発明において、上記酸素供給手段が酸素を吐出するポンプと該ポンプを所定の接続地点で上記触媒上流の排気通路に接続する酸素供給管とを有する手段であって上記触媒の温度を上昇させるべきときには上記ポンプから酸素供給管を介して上記触媒上流の排気通路に酸素を供給する手段であり、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記酸素供給手段から最初に供給された酸素が上記所定の合流地点に到達するタイミングが上記ポンプの吐出圧と上記酸素供給管の流抵抗と上記ポンプから上記所定の接続地点までの酸素供給管内の容積と上記触媒上流の排気通路内の圧力との少なくとも１つに基づいて推定される。
【００１２】
３番目の発明では、２番目の発明において、上記ポンプが空気を吐出するエアポンプである。
【００１３】
４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、上記燃料供給手段が内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁であって、上記触媒の温度を上昇させるべきときには通常の量よりも多い量の燃料を噴射する燃料噴射弁であり、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記燃料噴射弁から最初に供給された燃料が上記所定の合流地点に到達するタイミングが上記燃焼室に吸入される空気の量と上記燃料噴射弁に通常の量よりも多い量の燃料を噴射すべき命令が発せられたタイミングとの少なくとも１つに基づいて推定される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料供給手段から最初に供給された燃料と酸素供給手段から最初に供給された酸素とが略同時に合流せしめられるので、燃料も酸素も無駄にすることなく、これら燃料と酸素とを反応させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１において、１は内燃機関の本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気ポート、７は吸気弁、８は排気ポート、９は排気弁をそれぞれ示している。吸気ポート６には、吸気管１０が接続されている。一方、排気ポート８には、排気管１１が接続されている。シリンダヘッド３には、吸気ポート６に燃料を噴射することによって燃焼室５に燃料を供給する燃料噴射弁１２が取り付けられている。また、排気管１１内には、三元触媒１３が配置されている。
【００１６】
三元触媒１３は、その温度が或る温度（いわゆる活性温度）よりも高いとき、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にあると、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および、窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に高い浄化率で浄化する触媒である。
【００１７】
さらに、シリンダヘッド３には、排気ポート８に空気を噴射する二次空気供給装置１４が接続されている。二次空気供給装置１４は、電力が供給されると作動するタイプの電動式のエアポンプ１５を有する。エアポンプ１５は、空気供給管１６を介して排気ポート８に接続され、空気供給管１６の排出口１７が排気ポート８内に開口している。空気供給管１６には、該空気供給管１６を開放したり遮断したりする制御弁１８と、排気ポート８からの排気ガスが空気供給管１６を逆流することを防止する逆止弁１９が配置されている。また、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６には、該空気供給管１６内の圧力を検出する圧力センサ２０が取り付けられている。本実施形態では、この圧力センサ２０からの出力に基づいて、空気供給管１６内の圧力を推定するのみならず、空気供給管１６内を流れる空気の流量をも推定する。
【００１８】
ところで、エアポンプ１５に電力が供給されると、エアポンプ１５は、エアフィルタ２１を介して空気を吸入し、この吸入した空気を空気供給管１６へと吐出する。ここで、制御弁１８が閉弁されていると、空気は制御弁１８から下流へは流れないので、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力が徐々に上昇する。本実施形態では、少なくとも、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力が燃焼室５から排出された排気ガスが空気供給管１６内を逆流しない程度の圧力にまで上昇している条件を満たしたときに、制御弁１８が開弁される。制御弁１８が開弁せしめられると、空気供給管１６を介して排気ポート８に空気が供給されることになる。
【００１９】
ところで、本実施形態では、三元触媒１３の温度が所定温度（特に、いわゆる活性温度）よりも低いときには、以下のようにして、三元触媒１３の温度を所定温度（特に、活性温度）にまで上昇させる。すなわち、三元触媒１３の温度が所定温度よりも低いときには、燃料噴射弁１２から噴射する燃料の量（以下「燃料噴射量」ともいう）を通常時の燃料噴射量（すなわち、三元触媒１３の温度が所定温度よりも高いときに内燃機関を駆動するために要求される燃料の量）よりも多くすると共に、二次空気供給装置１４から排気ポート８に空気を供給する。これによれば、燃焼室５からは未燃燃料を多く含んだ排気ガス（以下「リッチ排気ガス」ともいう）が排出され、この排気ガスに二次空気供給装置１４からの空気が合流せしめられ、これら未燃燃料と空気（特に、空気中の酸素）とが酸化反応を起こす。このため、排気ガスの温度が上昇せしめられ、この温度上昇せしめられた排気ガスが三元触媒１３に流入する。これにより、三元触媒１３の温度が上昇せしめられることになる。そして、三元触媒１３の温度が所定温度に達したとき、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に戻すと共に、二次空気供給装置１４から排気ポート８への空気の供給を停止する。
【００２０】
なお、三元触媒１３の温度を所定温度にまで上昇させるときに燃料噴射量を多くする量（以下「増量分燃料量」という）と二次空気供給装置１４から供給する空気の量（以下「空気供給量」という）とは、例えば、それぞれ、予め設定された一定の量でもよいし、所定温度に対する三元触媒１３の温度に応じて決定される量でもよい。ここで、増量分燃料量と空気供給量とを所定温度に対する三元触媒１３の温度に応じて決定する場合、三元触媒１３の温度をより早期に所定温度に到達させるという観点では、所定温度に対して三元触媒１３の温度が低いほど、増量分燃料量と空気供給量とを多くするのが好ましい。
【００２１】
ところで、本実施形態では、三元触媒１３の温度が所定温度よりも低いときには、基本的には、上述したようにして、三元触媒１３の温度を所定温度にまで上昇させるが、このとき、排気ガス中の未燃燃料も二次空気供給装置１４から供給された空気も無駄にすることなく、これら未燃燃料と空気とを反応させるという観点から、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くし始めるタイミングと、二次空気供給装置１４から排気ポート８へ空気を供給し始めるタイミング（本実施形態では、エアポンプ１５に電力を供給し始めるタイミング）とを以下のように制御する。
【００２２】
すなわち、三元触媒１３の温度を上昇させるときに、排気ガス中の未燃燃料も二次空気供給装置１４から供給された空気も無駄にすることなく、これら未燃燃料と空気とを反応させるためには、燃料噴射量が通常時の燃料噴射量よりも増量されたことによって通常時の量よりも多い量の未燃燃料を含んでいる排気ガス（リッチ排気ガス）と二次空気供給装置１４から供給される空気とが、これらリッチ排気ガスと空気とが合流する地点（本実施形態では、排気ポート８に開口する空気供給管１６の排出口１７近傍の地点であり、以下この地点を「合流地点」という）に、少なくとも、略同時に到達するようにすればよい。
【００２３】
そこで、本実施形態では、燃焼室５から排出されるリッチ排気ガスと二次空気供給装置１４から供給される空気とが合流地点に略同時に到達するように、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くし始めるタイミングと、二次空気供給装置１４から排気ポート８へ空気を供給し始めるタイミング（本実施形態では、エアポンプ１５に電力を供給し始めるタイミング）とを制御する。
【００２４】
図２および図３は、上述した実施形態に従って三元触媒１３の温度を上昇させるために燃料噴射量の増量と制御弁１８の開弁とを制御するルーチンの一例を示している。図２および図３のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、エアポンプ１５に電力を供給してから空気が合流地点に到達するまでにかかる最短の時間ＴＡが算出される。すなわち、二次空気供給装置１４から合流地点に空気を供給するときには、まず始めに、エアポンプ１５に電力が供給される。すると、エアポンプ１５が作動し始める。このとき、制御弁１８は閉弁されたままに維持される。そして、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力が或る所定の圧力に達したとき、制御弁１８を開弁することが許可される。ここで、制御弁１８を開弁すると、空気は制御弁１８を通過し、空気供給管１６を介して合流地点に達することになる。したがって、エアポンプ１５に電力が供給され始まってから空気が合流地点に達するまでには、或る一定の時間がかかることになる。ステップ１０では、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力が或る所定の圧力に達したと同時に制御弁１８を開弁させた場合に、エアポンプ１５に電力を供給してから合流地点に空気が到達するまでの時間ＴＡが算出されるのである。
【００２５】
ここで、時間ＴＡは、その時間ＴＡに影響を与えるエアポンプ１５の吐出圧、空気供給管１６の流抵抗、エアポンプ１５から空気供給管１６の排出口１７までの空気供給管１６内の容積、三元触媒１３上流の排気通路（これは、排気管１１と排気ポート８とを合わせて表現するものである）内の圧力等のパラメータの少なくとも１つに基づいて算出される。傾向としては、エアポンプ１５の吐出圧が高いほど、そして、空気供給管１６の流抵抗が小さいほど、そして、エアポンプ１５から空気供給管１６の排出口１７までの空気供給管１６内の容積が小さいほど、そして、三元触媒１３上流の排気通路内の圧力が低いほど、時間ＴＡは短い。
【００２６】
そして、次に、ステップ１１において、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも増量させるための命令（以下「増量命令」という）を発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでにかかる最短の時間ＴＢが算出される。すなわち、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも増量するときには、まず始めに、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くさせるための命令が燃料噴射弁１２に発せられる。すると、燃料噴射弁１２は、その直後の燃料噴射時に通常の燃料噴射量よりも多い量の燃料を噴射する。そして、その直後の排気行程において、リッチ排気ガスが燃焼室５から排気ポート８に排出されて合流地点に達することになる。したがって、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くさせるための命令が燃料噴射弁１２に発せられてからリッチ排気ガスが合流地点に達するまでにも、或る一定の時間がかかることになる。ステップ１１では、燃料噴射量を通常の燃料噴射量よりも増量させるための命令を燃料噴射弁１２に発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでの時間ＴＢが算出されるのである。
【００２７】
ここで、時間ＴＢは、その時間ＴＢに影響を与える燃焼室５に吸入される空気の量、燃料噴射量を増量させるための命令が発せられたタイミング等のパラメータの少なくとも１つに基づいて算出される。傾向としては、燃焼室５に吸入される空気の量が多いほど、そして、燃料噴射量を増量させるための命令が発せられたタイミングが燃料噴射弁１２から燃料を噴射するタイミングに近いほど、時間ＴＢは短い。
【００２８】
そして、次に、ステップ１２において、三元触媒１３の温度ＴＣが所定の温度ＴＣｔｈよりも低い（ＴＣ＜ＴＣｔｈ）か否かが判別される。すなわち、ステップ１２では、エアポンプ１５を作動させて合流地点へ空気を供給すると共に燃料噴射量を通常時の量よりも増量してリッチ排気ガスを合流地点へ供給すべきであるか否か判別される。ここで、ＴＣ≧ＴＣｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０に進み、燃料噴射量の増量が行われていないとき、すなわち、燃料噴射量が通常時の燃料噴射量とされているときには、そのまま、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に維持し、燃料噴射量の増量が行われているときには、燃料噴射量の増量を終了して燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に戻す。
【００２９】
そして、次に、ステップ２１において、制御弁１８が閉弁しているときにはその閉弁状態を維持し、制御弁１８が開弁しているときには制御弁１８を閉弁する。次いで、ステップ２２において、エアポンプ１５の作動が停止されているときには、その停止状態を維持し、エアポンプ１５が作動せしめられているときには、その作動を停止し、ルーチンを終了する。
【００３０】
一方、ステップ１２において、ＴＣ＜ＴＣｔｈであると判別されたときには、ステップ１３に進んで、エアポンプ１５がその作動を許可してよい状態にあるか否かが判別される。すなわち、前回のエアポンプ１５の作動時の作動時間が比較的長いと、エアポンプ１５自体の温度が高くなっており、この状態でエアポンプ１５を作動させると、エアポンプ１５が焼きついてしまう可能性がある。また、前回のエアポンプ１５の作動が停止されてから経過した時間が比較的短いときに、エアポンプ１５を再び作動させると、エアポンプ１５の作動と停止が短時間の間に繰り返されることになり、エアポンプ１５のドライバを劣化させてしまうことにもなる。
【００３１】
そこで、ステップ１３では、前回のエアポンプ１５の作動時の作動時間が比較的短くなっており、並びに／或いは、前回のエアポンプ１５の作動時の作動時間は比較的長いが前回のエアポンプ１５の作動が停止されてからエアポンプ１５の温度を十分低くするほどの長い時間が経過し、並びに／或いは、前回のエアポンプ１５の作動が停止されてからエアポンプ１５のドライバを劣化させないほどの長い時間が経過しているときに、エアポンプ１５がその作動を許可してよい状態にあると判断する。
【００３２】
ステップ１３において、エアポンプ１５がその作動を許可してよい状態にないと判別されたときには、上述したのと同様に、ステップ２０〜ステップ２２が実行される。一方、ステップ１３において、エアポンプ１５がその作動を許可してよい状態にあると判別されたときには、ルーチンはステップ１４に進む。
【００３３】
ステップ１４では、ステップ１０で算出された時間ＴＡとステップ１１で算出された時間ＴＢとが比較される。すなわち、エアポンプ１５に電力を供給してから合流地点に空気が到達するまでの時間ＴＡと、増量命令を燃料噴射弁１２に発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでの時間ＴＢとが比較される。
【００３４】
ここで、時間ＴＡが時間ＴＢよりも長い（ＴＡ＞ＴＢ）と判別されたとき、すなわち、合流地点には、空気よりもリッチ排気ガスのほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ１５において、エアポンプ１５に電力を供給してエアポンプ１５の作動を開始させる。そして、ステップ１６において、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐｔｈを超えた（Ｐ＞Ｐｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｐ≦Ｐｔｈであると判別されたときには、Ｐ＞Ｐｔｈであると判別されるまで、ステップ１６が繰り返される。一方、ステップ１６において、Ｐ＞Ｐｔｈであると判別されたときには、ステップ１７に進んで、制御弁１８を開弁させる。
【００３５】
次いで、ステップ１８において、ステップ１０で算出された時間ＴＡとステップ１１で算出された時間ＴＢとの差分の時間ΔＴが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔＴが経過していないと判別されたときには、時間ΔＴが経過したと判別されるまで、ステップ１８が繰り返される。一方、ステップ１８において、時間ΔＴが経過したと判別されたときには、ステップ１９に進んで、増量命令を燃料噴射弁１２に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
【００３６】
一方、ステップ１４において、ＴＡ≦ＴＢであると判別されたとき、すなわち、合流地点には、リッチ排気ガスよりも空気のほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ２３に進んで、増量命令を燃料噴射弁１２に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
【００３７】
次いで、ステップ２４において、ステップ１０で算出された時間ＴＡとステップ１１で算出された時間ＴＢとの差分の時間ΔＴが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔＴが経過していないと判別されたときには、時間ΔＴが経過したと判別されるまで、ステップ２４が繰り返される。一方、ステップ２４において、時間ΔＴが経過したと判別されたときには、ステップ２５に進んで、エアポンプ１５に電力を供給してエアポンプ１５の作動を開始させる。そして、ステップ２６において、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐｔｈを超えた（Ｐ＞Ｐｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｐ≦Ｐｔｈであると判別されたときには、Ｐ＞Ｐｔｈであると判別されるまで、ステップ２６が繰り返される。一方、ステップ２６において、Ｐ＞Ｐｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２７に進んで、制御弁１８を開弁させる。
【００３８】
なお、上述したルーチンの例は、増量命令を発すると同時にエアポンプ１５に電力を供給し始めた場合に、合流地点にリッチ排気ガスよりも空気のほうが早く到達することがある場合を前提にしたものであるが、増量命令を発すると同時にエアポンプ１５に電力を供給し始めたときに如何なる場合であっても空気よりもリッチ排気ガスのほうが合流地点に早く到達する場合には、図４および図５に示したルーチンに従って三元触媒１３の温度を上昇させるために燃料噴射量の増量と制御弁１８の開弁とを制御してもよい。
【００３９】
すなわち、図４および図５のルーチンでは、始めに、ステップ３０において、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力が所定の圧力を超えている状態で制御弁１８を開弁したときに、制御弁１８を開弁してから空気が合流地点に到達するまでにかかる時間Ｔａが算出される。ここで、時間Ｔａは、図２および図３のルーチンに関連して説明したのと同様に、その時間Ｔａに影響を与えるエアポンプ１５の吐出圧、空気供給管１６の流抵抗、エアポンプ１５から空気供給管１６の排出口１７までの空気供給管１６内の容積、三元触媒１３上流の排気通路内の圧力等のパラメータの少なくとも１つに基づいて算出される。
【００４０】
そして、次に、ステップ３１において、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも増量させるための命令（増量命令）を発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでにかかる時間Ｔｂが算出される。ここで、時間Ｔｂも、図２および図３のルーチンに関連して説明したのと同様に、その時間Ｔｂに影響を与える燃焼室５に吸入される空気の量、燃料噴射量を増量させるための命令が発せられたタイミング等のパラメータの少なくとも１つに基づいて算出される。
【００４１】
そして、次に、ステップ３２において、三元触媒１３の温度ＴＣが所定の温度ＴＣｔｈよりも低い（ＴＣ＜ＴＣｔｈ）か否かが判別される。ここで、ＴＣ≧ＴＣｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０に進み、燃料噴射量の増量が行われていないとき、すなわち、燃料噴射量が通常時の燃料噴射量とされているときには、そのまま、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に維持し、燃料噴射量の増量が行われているときには、燃料噴射量の増量を終了して燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に戻す。そして、次に、ステップ４１において、制御弁１８が閉弁しているときにはその閉弁状態を維持し、制御弁１８が開弁しているときには制御弁１８を閉弁する。次いで、ステップ４２において、エアポンプ１５の作動が停止されているときには、その停止状態を維持し、エアポンプ１５が作動せしめられているときには、その作動を停止し、ルーチンを終了する。
【００４２】
一方、ステップ４２において、ＴＣ＜ＴＣｔｈであると判別されたときには、ステップ４３に進んで、図２のステップ１３と同様にして、エアポンプ１５がその作動を許可してよい状態にあるか否かが判別される。ステップ３３において、エアポンプ１５がその作動を許可してよい状態にないと判別されたときには、上述したのと同様に、ステップ４０〜ステップ４２が実行される。一方、ステップ３３において、エアポンプ１５がその作動を許可してよい状態にあると判別されたときには、ステップ３４に進んで、エアポンプ１５に電力を供給してエアポンプ１５の作動を開始させる。
【００４３】
次いで、ステップ３５において、エアポンプ１５と制御弁１８との間の空気供給管１６内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐｔｈを超えた（Ｐ＞Ｐｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｐ≦Ｐｔｈであると判別されたときには、Ｐ＞Ｐｔｈであると判別されるまで、ステップ３５が繰り返される。一方、ステップ３５において、Ｐ＞Ｐｔｈであると判別されたときには、ステップ３６に進む。
【００４４】
ステップ３６では、ステップ３０で算出された時間Ｔａとステップ３１で算出された時間Ｔｂとが比較される。すなわち、制御弁１８を開弁してから合流地点に空気が到達するまでの時間Ｔａと、増量命令を燃料噴射弁１２に発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでの時間Ｔｂとが比較される。ここで、時間Ｔａが時間Ｔｂよりも長い（Ｔａ＞Ｔｂ）と判別されたとき、すなわち、合流地点には、空気よりもリッチ排気ガスのほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ３７に進んで、制御弁１８を開弁させる。
【００４５】
次いで、ステップ３８において、ステップ３０で算出された時間Ｔａとステップ３１で算出された時間Ｔｂとの差分の時間ΔＴが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔＴが経過していないと判別されたときには、時間ΔＴが経過したと判別されるまで、ステップ３８が繰り返される。一方、ステップ３８において、時間ΔＴが経過したと判別されたときには、ステップ３９に進んで、増量命令を燃料噴射弁１２に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
【００４６】
一方、ステップ３６において、Ｔａ≦Ｔｂであると判別されたとき、すなわち、合流地点には、リッチ排気ガスよりも空気のほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ４３に進んで、増量命令を燃料噴射弁１２に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
【００４７】
次いで、ステップ４４において、ステップ３０で算出された時間Ｔａとステップ３１で算出された時間Ｔｂとの差分の時間ΔＴが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔＴが経過していないと判別されたときには、時間ΔＴが経過したと判別されるまで、ステップ４４が繰り返される。一方、ステップ４４において、時間ΔＴが経過したと判別されたときには、ステップ４５に進んで、制御弁１８を開弁させる。
【００４８】
なお、上述した実施形態は、三元触媒の温度を上昇させるべきときに三元触媒上流の排気通路に空気を供給するものに本発明を適用したものであるが、より一般的には、三元触媒の温度を三元触媒上流の排気通路に酸素を供給するものに本発明は適用可能である。また、上述した実施形態は、三元触媒を具備するものにおいて該三元触媒の温度を上昇させる場合に本発明を適用したものであるが、より一般的には、排気ガス中の特定成分を浄化する触媒を具備するものにおいて該触媒の温度を上昇させる場合に本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の二次空気供給装置を備えた内燃機関を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態に従って燃料噴射量の増量と制御弁の開弁とを制御するルーチンの一例の一部を示した図である。
【図３】本発明の１実施形態に従って燃料噴射量の増量と制御弁の開弁とを制御するルーチンの一例の一部を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態に従って燃料噴射量の増量と制御弁の開弁とを制御するルーチンの一例の一部を示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態に従って燃料噴射量の増量と制御弁の開弁とを制御するルーチンの一例の一部を示した図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    機関本体
５    燃焼室
８    排気ポート
１１    排気管
１２    燃料噴射弁
１３    三元触媒
１４    二次空気供給装置
１５    エアポンプ
１８    制御弁
【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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