(57)【要約】【課題】  エアアシスト−二次空気供給装置を備えた内燃機関において、きめ細かい総合的な最適制御を行い、今後益々厳しくなる排気規制をクリアすること。【解決手段】  機関始動から機関始動直後は、エアアシストと燃料噴射タイミングの最適化によって、混合気の質と混合気の最適形成を行い、その後、二次空気供給と点火時期のリタードによって触媒を早期に活性化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射手段に噴霧粒径を細かくするために空気を供給するエアアシストと排気管に空気を供給する二次空気供給とを行うエアアシスト−二次空気供給装置を設けた燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、
前記燃料噴射手段による燃料噴射のタイミングを可変設定する燃料噴射時期制御手段と、点火時期を可変設定する点火時期制御手段とを有し、
エアアシスト時には前記燃料噴射時期制御手段によってエアアシストに対応した燃料噴射タイミングを設定する制御と、二次空気供給時には前記点火時期制御手段によって点火時期をリタードさせる制御の少なくとも、何れか一方を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
エアアシスト時における燃料噴射タイミング制御は、内燃機関の状態に応じて燃料噴射タイミングを吸気行程噴射から排気行程噴射に移行させる制御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】
二次空気供給時の点火時期のリタード量を、内燃機関の冷却水温、エンジン回転数、排気ガスの温度あるいは触媒の温度のいずれか一つ或いは組み合わせによって決定す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４】
一つの空気供給手段を用いて、内燃機関の状態に応じて機関始動始動から所定の範囲まではエアアシストを行い、その後、二次空気供給に切り換え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５】
前記内燃機関の状態に応じて機関始動から所定の範囲が、機関始動からの時間、排気ガスの温度、燃料噴射回数、燃料噴射量、点火回数のいずれか、或いは組み合わせにより決まることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
内燃機関の吸入空気量の検出を、エアアシスト時には、吸気管圧力を検出する圧力センサの信号を用いて行う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。
【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係り、特に、燃料噴射式の内燃機関の冷機時の燃焼改善を行うために燃料を微細化して燃料を供給するエアアシストと触媒を早期に活性化するための二次空気供給とを行うエアアシスト−二次空気供給装置を設けた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気ポンプを使用して排気系へ二次空気を導入して排気中の有害成分を減少させるシステムと、吸気系へ噴射される燃料と一緒に補助空気（エアアシスト）を噴射して燃焼改善を図り、排気中の有害成分を減少させるシステムを両立させた排気対策用空気供給装置がある（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
この排気対策用空気供給装置では、排気系への二次空気供給システムと燃料噴射弁への補助空気供給システム（エアアシストシステム）とが一台の空気ポンプを共有して一部の構成要素が共通化され、システムを簡単化、消費電力節減、設置空間の縮小化が図られている。
【特許文献１】特開平５−４４４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今後益々厳しくなる排気規制対応のためには、前述の排気対策用空気供給装置のようなエアアシスト−二次空気供給装置を有する内燃機関において、よりきめ細かい総合的な最適制御を行うことが必要になってくる。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エアアシスト−二次空気供給装置を備えて、きめ細かい総合的な最適制御を行い、今後益々厳しくなる排気規制をクリアすることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による内燃機関の制御装置は、燃料噴射手段に噴霧粒径を細かくするために空気を供給するエアアシストと排気管に空気を供給する二次空気供給とを行うエアアシスト−二次空気供給装置を設けた燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、前記燃料噴射手段による燃料噴射のタイミングを可変設定する燃料噴射時期制御手段と、点火時期を可変設定する点火時期制御手段とを有し、エアアシスト時には前記燃料噴射時期制御手段によってエアアシストに対応した燃料噴射タイミングを設定する制御と、二次空気供給時には前記点火時期制御手段によって点火時期をリタードさせる制御の少なくとも、何れか一方を行う。
【０００７】
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、エアアシスト時における燃料噴射タイミング制御が、内燃機関の状態に応じて燃料噴射タイミングを吸気行程噴射から排気行程噴射に移行させる制御である。
【０００８】
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、二次空気供給時の点火時期のリタード量を、内燃機関の冷却水温、エンジン回転数、排気ガスの温度あるいは触媒の温度のいずれか一つ或いは組み合わせによって決定する。
【０００９】
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、一つの空気供給手段（エアポンプ）を用いて、内燃機関の状態に応じて機関始動から所定の範囲まではエアアシストを行い、その後、二次空気供給に切り換える。
【００１０】
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記内燃機関の状態に応じて機関始動から所定の範囲が、機関始動からの時間、排気ガスの温度、燃料噴射回数、燃料噴射量、点火回数のいずれか、或いは組み合わせにより決まる。
【００１１】
本発明による内燃機関の制御装置は、好ましくは、内燃機関の吸入空気量の検出を、エアアシスト時には、吸気管圧力を検出する圧力センサの信号を用いて行う
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、機関始動から機関始動直後は、エアアシストと燃料噴射タイミングの最適化が行われ、混合気の質と混合気の最適形成ができることから、燃焼の改善が可能となり、エンジンからの有害成分の排出量を低減できる。また、出てしまった有害成分については二次空気供給と点火時期のリタードによって触媒を早期に活性化し、浄化ができることから排ガス性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による内燃機関の制御装置の実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
図１は、本実施形態が適用されるエアアシスト−二次空気供給装置付き内燃機関の全体構成を示している。
【００１４】
図１において、内燃機関（エンジン）１０は、多気筒、例えば、４気筒からなるの多弁式のものであり、各気筒９毎に点火プラグ１２を配置され、吸気弁６、排気弁７と、気筒９内を往復動するピストン８とで燃焼室１１を構成している。
【００１５】
各気筒９には吸気弁６及び排気弁７によってそれぞれ開閉される吸気管１８及び排気管１９が接続されている。吸気管１８は二つの吸気ポートを有する分岐した吸気管として構成されている。
【００１６】
吸気管１８には、運転状態検出手段の一つであって、吸気流量を計測するエアフローセンサ（吸入空気量センサ）２と、スロットルバルブ３の開度を計測するスロットルセンサ４と、吸気管圧力を検出する圧力センサ３５が各々の適宜位置に配置されている。
【００１７】
また、内燃機関１０には、エンジン冷却水温を計測する水温センサ１４と、エンジン回転数を計測するクランク角センサ１３が各々の適宜位置に配置されている。
【００１８】
吸気管１８の上流部に設けられたエアクリーナ２０から流入された空気は、スロットルバルブ３で流量を調節され、燃料噴射装置である燃料インジェクタ１から所定の角度で吸気通路へ噴射されたガソリンと混合されて各気筒９に供給される。
【００１９】
燃料インジェクタ１は、４気筒の内燃機関１０の各気筒９の上流側に一つずつ配設され、マルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）システム化された燃料噴射方式を採用している。
【００２０】
燃料タンク２１からの燃料は、燃料ポンプ２２によって吸引、加圧された後、プレッシャレギュレータ１５を備えた燃料管２３を通って燃料インジェクタ１の燃料入口に導かれ、余分な燃料は、燃料タンク２１に戻される。なお、燃料タンク２１から蒸発する燃料は、キャニスタ３６に捕捉され、大気中に放出されるのを抑制される。
【００２１】
気筒９で燃焼した排ガスは、排気管１９を通じて触媒コンバータ１６に導かれ、浄化された後に排出される。
【００２２】
排気管１９には、排ガス中の酸素濃度に比例して広域で、且つリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ１７が適宜位置に配置されている。
【００２３】
図２は、内燃機関１０に適用されるエアアシスト−二次空気供給装置の一つの実施形態を示している。
【００２４】
このエアアシスト−二次空気供給装置は、空気供給手段として、エアアシストと二次空気供給とで共有する一つの電動式のエアポンプ５０を有する。エアポンプ５０は、空気入口５１より空気を吸引し、空気を加圧（圧縮）して空気配管５２へ圧送する。空気配管５２には電磁式のエア切換バルブ５３が配置されている。
【００２５】
エア切換バルブ５３のエアアシスト側出口５３Ａと二次空気側出口５３Ｂの各々にはチェックバルブ５５、５６が設けられている。エア切換バルブ５３は、チェックバルブ５５、５６と協働して、エアポンプ５０の空気を空気配管５７によって燃料インジェクタ１へ送るエアアシスト側空気供給と、同じエアポンプ５０の空気を空気配管５８によって排気管１９へ送る二次空気側空気供給との空気供給先の切り換えを排他的に行う。
【００２６】
エアポンプ５０、エア切換バルブ５３の動作は、コントロールユニット１００によって制御される。
【００２７】
図３は、エアポンプ５０の流量−吐出圧力（Ｑ−Ｐ）特性を示している。図３では、横軸に空気流量（ｌ／ｍｉｎ）、縦軸に吐出圧力Ｐ（ｋＰａ）、電流Ｉ（Ａ）を取っている。
【００２８】
エアアシスト時には、燃料を微細化するために高圧力の確保が重要であり、これに対し二次空気供給時には圧力より空気量の確保のほうが重要である。
【００２９】
そこで、エアアシスト時には、エアポンプ５０の吐出圧力ＰをＰａｓに設定し、空気量（流量Ｑ）はＱａｓとする。
【００３０】
これに対し、二次空気供給時には、エアポンプ５０の吐出圧力Ｐをエアアシスト時よりも低い圧力Ｐｓｅｃに設定し、空気量（流量Ｑ）はエアアシスト時より多いＱｓｅｃとする。
【００３１】
チェックバルブ５５と５６の開弁圧力は個々に相違し、エアアシスト側のチェックバルブ５５の開弁圧力が二次空気側のチェックバルブ５６の開弁圧力よりも高く設定されている。
【００３２】
このような構成において、エアアシスト側の空気配管５７側に空気を供給する場合には、エア切換バルブ５３のバルブ５４を上昇移行させて弁ポート５３Ｃを閉じ、空気配管５２と二次空気側の空気配管５８との連通を遮断する。エアポンプ５０の吐出圧力Ｐが上昇し、所定値（設定圧）Ｐａｓに達すると、チェックバルブ５５が開き、空気配管５２とエアアシスト側の空気配管５７とが連通し、エアアシスト側に空気が供給される。
【００３３】
これに対し、二次空気側の空気配管５８に空気を供給する場合には、エア切換バルブ５３のバルブ５４を降下移行させて弁ポート５３Ｃを開く。二次空気供給時のエアポンプ５０の吐出圧力Ｐは、エアアシスト時の設定圧Ｐａｓより低い設定圧Ｐｓｅｃであり、この設定圧に応じて、エアアシスト側のチェックバルブ５６の開弁圧がエアアシスト側のチェックバルブ５５の開弁圧より低く設定されていることから、チェックバルブ５６だけが開弁してエアポンプ５０よりの空気は全て二次空気側の空気配管５８へ供給される。
なお、この二つのチェックバルブ５５、５６は、逆流防止の役目も持たせてある。
【００３４】
上述したエアアシスト−二次空気供給装置の配管構成をブロック図的に描くと、図４に示されているようになる。この配管構成は、図５に示されているように、エアアシスト側の空気配管５２ａ、電磁式のエア開閉弁５３ａ、チェックバルブ５５、空気配管５７と、二次空気側の空気配管５２ｂ、電磁式のエア開閉弁５３ｂ、チェックバルブ５６、空気配管５８とし、エアポンプ５０だけエアアシスト側と二次空気側とで共有し、空気供給通路を、エアアシスト側と二次空気側とで完全二重化することもできる。
【００３５】
車両により空気配管の最適な搭載性は異なることから、空気供給通路構成を変更、対応させることが必要である。図４に示されている配管構成と、図５に示されている配管構成とで、このことに対する対応性が向上する。
【００３６】
図６は本装置に採用したエアポンプ５０の外観を、図７は本装置に使用したエアアシストノズル３０付きの燃料インジェクタ１の外観を示した。エアアシストノズル３０は、図８（ａ）、（ｂ）に示されているように、エアアシストのための空気入口３１を有する。エアアシストの空気は、空気空気入口３１から燃料噴孔３２に入り、燃料噴孔３２の燃料を微細化する。つまり、燃料噴孔３２より噴射される燃料が空気空気入口３１からのエアアシストの空気流によって微細化（霧化）される。
【００３７】
コントロールユニット１００は、車体あるいはエンジンルーム内に配置される電子制御式のものである。コントロールユニット１００は、図９に示されているように、マルチプロセッサユニット（ＭＰＵ）１５１と、書き換え可能な不揮発生メモリ（ＥＰ−ＲＯＭ）１５２と、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)１５３と、そして各種センサにより検出されたエンジン運転状態を表わす信号を入力し、各種アクチュエータを駆動する制御信号を出力する入出力回路であるＬＳＩ回路部品、すなわちＩ／ＯＬＳＩ１５４等により構成されている。
【００３８】
具体的には、Ｉ／ＯＬＳＩ１５４は、圧力センサ３５、エアフローセンサ２、クランク角センサ１３、スタータスイッチ１５７、空燃比センサ１７、水温センサ２９、バッテリ電圧センサ１６０及びスロットルセンサ２６からの出力信号が、必要に応じて上記Ｉ／ＯＬＳＩ内蔵のＡ−Ｄ変換器を介して、あるいは外部のＡ−Ｄ変換器を介して入力し、ＲＡＭ１５３にストアする。
【００３９】
ＭＰＵ１５１は、ＥＰ−ＲＯＭ１５２に書き込まれているコンピュータプログラムを実行し、ＲＡＭ１５３にストアされた各種センサよりの情報を参照して所定の演算を行い、エンジン制御用アクチュエータである燃料インジェクタ１、点火プラグ１２（イグニッションコイル）、燃料ポンプ２２、エアポンプ５０、エア切換バルブ５３の動作を制御する。
【００４０】
ここで、有害排出ガス削減の基本的な考え方について説明する。有害排出ガス削減の基本的な考え方は、図１０に示されているように、機関始動から機関始動直後の排気低減の為に、燃焼を改善して如何にエンジンから有害排気ガスを出さないようにするか、次に、触媒を早期に活性させて出てしまった有害排気ガスを如何に触媒で浄化するかである。
【００４１】
燃焼の改善は、機関燃焼室内での混合気の質及び形成を如何に最適にするかであり、触媒の早期活性化は、図２２に示されているように、触媒温度（排気ガスの温度）を如何に早く高くできるかである。触媒を早期に活性することで、破線から実線までの面積分有害排気ガスを低減できる。
【００４２】
図１２は、本実施形態によるエアアシスト−二次空気供給装置の動作タイミングを示している。図１２において、横軸は時間、或いはエンジンの状態を示す例えば排気ガスの温度、触媒の温度、エンジンパラメータ示す例えば燃料噴射回数、点火回数などである。
【００４３】
本実施形態では、機関始動直後のエンジンアウト有害排気ガスの低減のためのエアアシスト区間ＡＳと、触媒の早期活性化のための二次空気区間ＳＥＣの二つの制御区間が設定されている。
【００４４】
先ず、エアアシスト区間ＡＳについて説明する。スタータスイッチ１５７がオンされると、エアポンプ５０が作動し、エア切換バルブ５３は燃料インジェクタ１へ空気を送る側に作動する。エアポンプ５０よりの空気は、図８に示されている燃料インジェクタ１のエアアシストノズル３０の空気入口３１から燃料噴孔３２に入り、図８（ａ）にて左方向から流れていく燃料噴孔３２の燃料を微細化する。微細化された燃料は燃料噴孔３２より吸気ポートへ向けて噴射される。
【００４５】
図１３は、この時のアシスト空気量と粒径の関係を示している。図１３の横軸はエアアシストは粒径Ｄを示している。
【００４６】
エアアシストがない場合の粒径Ｄは約９０μｍであり、エアアシスト量Ｑを増やしていくにつれて粒径Ｄは細かくなり、約４０μｍ程度まで微細化され、微細化が飽和する。したがって、粒径Ｄはエアアシストによって９０μｍから４０μｍ程度まで微細化することができる。エアアシスト量Ｑは、粒径Ｄを４０μｍ程度まで微細化でき、空気量に対して感度の少ない最小限の値（設定値）Ｑａｓに設定した。このときの噴霧の状況を図１４に示す。
【００４７】
エアアシスト区間ＡＳは、図１２に示されているように、機関始動からの時間としているが、エアアシストの区間ＡＳは、エンジンの状態を示す、例えば、排気ガスの温度、触媒の温度、冷却水温、エンジンパラメータを示す、例えば燃料噴射回数、燃料量、点火回数などでのいずれか、或いは組み合わせによって設定することできる。
【００４８】
エンジン１０に与えられる熱量は燃料量で決まるので、燃料噴射回数と一噴射あたりの燃料量から逐次総噴射量を算出し、この総噴射量が所定値に達した時点で、エアアシストを停止することもできる。
【００４９】
なお、エアアシストによる空気は、エアフローセンサ２を通らないことから、エアアシスト区間ＡＳでは、吸入空気量の検出、換言すると、燃料噴射量演算に、圧力センサ３５の信号（吸気管圧力）を使用することとしている。
【００５０】
エアアシスト区間ＡＳにおける燃料噴射のタイミングは、図１５に示されているように、吸気行程で開始し、吸気弁やシリンダー内壁面あるいはピストン冠面の温度が温まり、燃料が気化される状態になれば、徐々に排気行程の方へ移行さるようしている。
【００５１】
この噴射タイミングを移行させる制御要因は、エンジン１０の状態を検出又は推定できるパラメータ、例えば、機関始動からの噴射回数、点火回数、エンジン回転数の積算値或いは冷却水温などである。
【００５２】
上述のエアアシストによって燃料インジェクタ１より噴射される燃料が微粒子（微細化）されることにより、燃焼室１１内において最適な混合気が形成される。このことにより、機関始動直後の燃焼が改善される。
【００５３】
したがって、点火時期をリタードさせて排気ガスの温度を早く上昇させることができる。点火時期のリタード量は、冷却水温、エンジン回転数、排気ガスの温度あるいは触媒の温度に応じて決めている。機関始動時の冷却水温で触媒の温度上昇を予測し、触媒の温度上昇が、この予測よりも遅い場合には、エンジン回転数を高くすると共に点火時期のリタードをより多くかけることが効果的である。
【００５４】
次に、二次空気区間ＳＥＣについて説明する。二次空気区間ＳＥＣの開始のタイミングと終了のタイミングは、機関始動からの経過時間、排気ガスの温度あるいは触媒の温度などで決めている。
【００５５】
図１６は、排気管１９、二次空気入口５８及び触媒１６の関係を示している。二次空気を、二次空気入口５８より触媒上流の排気管１９内に供給することにより、排気管１９内の未燃ガスが燃焼（図のＡ部）する。これにより、ＨＣが低減すると共に排気ガスの温度が上昇し、この二次空気供給領域より下流にある触媒１６が暖められる。したがって、二次空気を供給することによって触媒１６が早期に活性化される。
【００５６】
なお、二次空気は、排気ガス温度の高い部位、つまり、できるだけ排気弁の近くに供給することが望ましい。
【００５７】
二次空気区間ＳＥＣにおける吸入空気量の検出は、圧力センサ３５により検出される吸気管圧力、エアフローセンサ２によって検出される吸入空気流量のどちらを使用してもよい。
【００５８】
次に、上述の如き制御を実際に実現するためのコントロールユニット１００の具体例を、図１７を参照して説明する。
【００５９】
本実施形態におけるコントロールユニット１００は、従前の制御手段１０１（空気量算出手段、燃料量算出手段、点火時期算出手段、補機類制御手段、センサ、アクチュエータ故障診断手段及び通信手段など）に加えて、エアアシスト−二次空気制御部１１０を追加されている。
【００６０】
エアアシスト−二次空気制御部１１０は、空気量算出手段１０２、点火時期リタード手段１０３、燃料噴射時期制御手段１０４、エア制御手段１０５、エアポンプ制御手段１０６、エア供給切換手段１０７、エアポンプドライバ１０８、バルブドライバ１０９を含む。
【００６１】
エア制御手段１０５は、エアを供給可否判断、及びエアを燃料インジェクタ１側に供給するのか、排気管１９側に供給するのか判断を行う。エア制御手段１０５は、従来よりの制御手段１０１と情報のやり取りを行うと共に関係するところへ信号を出力するものである。
【００６２】
エアアシスト時には、その間の吸入空気量を検出するために、圧力センサ３５を有するものでは、空気量算出手段１０２が圧力センサ３５によって検出される吸気管圧力より吸入空気量を算出する。但し、もともと圧力センサ３５で空気量を検出している、いわゆるスピードデンシティ方式においては不要である。
【００６３】
エア制御手段１０５からエアポンプ制御手段１０６へ起動信号、停止信号が送られるとエアポンプドライバ１０８によってエアポンプ５０の起動、停止が行われる。
【００６４】
エア供給切換手段１０７へ指令信号が送られると、バルブドライバ１０９によってエア切換バルブ５３の切換駆動が行われる。
【００６５】
エア制御手段１０５が出力する指令信号によって点火時期リタード手段１０３、燃料噴射時期制御手段１０４の所定の制御が行われる。
【００６６】
点火時期リタード手段１０３は、点火時期を可変設定する点火時期制御手段であり、二次空気供給時には点火時期をリタードさせる。二次空気供給時における点火時期のリタード量は、エンジン１０の冷却水温、エンジン回転数、排気ガスの温度あるいは触媒の温度のいずれか一つ或いは組み合わせによって最適値に決定される。
【００６７】
燃料噴射時期制御手段１０４は燃料インジェクタ１７による燃料噴射のタイミングを可変設定するものであり、エアアシスト時にはエアアシストに対応した燃料噴射タイミング、つまり、内燃機関の状態に応じて燃料噴射タイミングを吸気行程噴射から排気行程噴射に移行させる燃料噴射タイミングの設定を行う。
【００６８】
なお、エアアシスト−二次空気制御部１１０の各制御手段を従来よりの制御手段１０１の外に出してエアサブシステムとして新たなコントロールユニットを設定することもできる。また、従来よりの制御手段１０１を含めて一つのコントロールユニットに内蔵することもできる。
【００６９】
図１８は、本発明を採用した時の触媒温度の測定結果を示している。横軸に機関始動からの時間、縦軸に触媒の温度を示している。本発明では、従来に比べて４００℃に達成する時間を２５秒前後短縮早くすることが確認できた。
【００７０】
図１９は、触媒出口のＨＣの測定結果を示している。本発明では、従来に比べてＨＣのピークが低くなり、ＨＣ減少も早くすることができることが確認できた。
【００７１】
図２０は、米国における排気測定のＬＡ４−ＣＨモードでのＨＣ測定結果を示したもので、本発明では、従来に比べてＨＣを４５％低減できた。また、図２１は、同測定モードでのＮＯｘの測定結果を示したもので、本発明では、従来に比べてＮＯｘを６０％低減できた。
【００７２】
本発明によるエアアシスト−二次空気供給装置では、一台のエアポンプ５０によってエアアシストシステム（ＡＡＩ）と二次空気システムとが成立するかがポイントであることから、この成立性確認のために基礎実験を行ったのでその結果についての説明を行う。
【００７３】
この基礎実験は、実機で、時間軸でエアアシストを機関始動からどの程度行なう必要があるか、二次空気をどこから行なえばよいかについのテストを行なった。
【００７４】
図２２は、エアアシストを機関始動からどの期間に亘って行えばよいかについてテストを行なった結果を示している。横軸は時間軸、縦軸にＨＣ、Ａ／Ｆ及びエンジン回転数を示した。
【００７５】
エンジンアウト（エンジンの排気弁から触媒の間で排気ガスをサンプリング）のＨＣに着目してみると、従来（エアアシストなし）とエアアシスト（ＡＡＩ）機関始動で略同等となるのが、１６秒近傍である。但し、チャートでは排気ガスは遅れがあることから、１６秒から４秒をマイナスして１２秒程度であることが確認できた。
【００７６】
これは、機関始動から１２秒経過すると従来のエアアシストがなくとも吸気管内壁面、吸気弁、燃焼室内壁面及びピストン冠面などが温まり、付着したガソリンが気化されるためにエアアシストありとの差がなくなるものと考えられる。
【００７７】
以上の結果から、エアアシスト手段を作動させる範囲は、従来（エアアシストなし）とエアアシスト（ＡＡＩ）機関始動で略同等となるところに設定を行えばよいことが分かった。
【００７８】
次に、上記と同様に実機で、二次空気の作動開始時期についてテストを行なった。二次空気の目的は、触媒を早期に活性化することであることから、触媒の温度を如何に早く上昇させるかである。
【００７９】
このテストは、二次空気を、図２４に示されているように、全気筒に導入、図２５に示されているように、１気筒のみに導入、図２６に示されているように、排気マニホールド集合部へ導入することで行なった。結果を図２３に示す。
【００８０】
二次空気の作動開始時期は、各方式共に機関始動よいことが確認できた。これは、新規空気を排気管へ導入すると、未燃ガスの燃焼が行われる触媒出口の温度が８０℃程度以上（但し、本温度は触媒のレイアウトにより異なる）であるところから行えばよいことが分かった。触媒出口温度は、全気筒導入が一番高く、集合部導入が一番低いことも確認できた。
【００８１】
また、ＨＣの排出レベルは、全気筒導入が一番少なく、集合部導入が一番多いことが分かった。これは、全気筒導入は、排出された未燃ガスへ空気が十分に供給されることから燃焼、温度は高くなり、ＨＣは少なくなったものと考える。
【００８２】
上記二つのテストから、機関始動からの時間軸で、エアアシストと二次空気供給の必要期間が互いにラップしないことが確認できたことから、一つのエアポンプで、エアアシストシステムと二次空気システムが成立することが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明による一実施形態の制御装置が適用されるエアアシスト−二次空気供給装置付き内燃機関の全体構成を示す構成図。
【図２】エアアシスト−二次空気供給装置の一つの実施形態の要部を示す概略構成図。
【図３】エアポンプのＰ−Ｑ特性を示すグラフ。
【図４】本実施形態によるエアアシスト−二次空気供給装置をブロック図的に示す説明図。
【図５】エアアシスト−二次空気供給装置の他の実施形態をブロック図的に示す説明図。
【図６】エアアシスト−二次空気供給装置に用いられるエアポンプの外観を示す側面図。
【図７】エアアシスト−二次空気供給装置が適用される内燃機関に用いられるエアアシストノズル付きの燃料インジェクタの外観を示す側面図。
【図８】（ａ）エアアシストノズルの部分的断面図、（ｂ）はそれの正面図。
【図９】本発明によるエアアシスト−二次空気供給装置付き内燃機関の制御装置の一つの実施形態を示すブロック図。
【図１０】内燃機関の排気低減の考え方を示すグラフ。
【図１１】触媒温度の上昇特性を示すグラフ。
【図１２】本発明によるエアアシスト−二次空気供給装置のエアアシスト区間と二次空気区間とを示すタイミングチャート。
【図１３】エアアシスト量と燃料の粒径との関係を示すグラフ。
【図１４】エアアシストノズル付き燃料インジェクタの噴霧を示す図。
【図１５】エアアシスト時の燃料噴射タイミングを示すタイミングチャート。
【図１６】二次空気供給状態説明図。
【図１７】本実施形態のエアアシスト−二次空気供給制御を実際に実現するためのコントロールユニットの具体例を示すブロック図。
【図１８】本発明を採用した触媒温度の測定結果を示すグラフ。
【図１９】本発明を採用した排気ガスの測定結果を示すグラフ。
【図２０】本発明を採用したＬＡ４―ＣＨモードの排気ガス測定結果を示すグラフ図。
【図２１】本発明を採用したＬＡ４―ＣＨモードの排気ガス測定結果を示すグラフ図。
【図２２】排気ガスに関する基礎テスト結果を示すグラフ。
【図２３】触媒の昇温に関する基礎テスト結果を示すグラフ。
【図２４】二次空気の入れ方（全気筒）を示す説明図。
【図２５】二次空気の入れ方（一つの気筒）を示す説明図。
【図２６】二次空気の入れ方（排気マニホールドの集合部）を示す説明図。
【符号の説明】
【００８４】
１      燃料インジェクタ
２      エアフローセンサ
３      スロットルバルブ
１０    エンジン
１１    燃焼室
１２    点火プラグ
１３    クランク角センサ
１６    触媒
１８    吸気管
１９    排気管
２２    燃料ポンプ
３０    エアアシストノズル
３５    圧力センサ
５０    エアポンプ
５３    エア切換バルブ
５５、５６  チェックバルブ
１００  コントロールユニット
１１０  エアアシスト−二次空気制御部
１０２  空気量算出手段
１０３  点火時期リタード手段
１０４  燃料噴射時期制御手段
１０５  エア制御手段
１０６  エアポンプ制御手段
１０７  エア供給切換手段
１０８  エアポンプドライバ
１０９  バルブドライバ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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