(57)【要約】【課題】排気ガスを浄化しつつ出力特性を向上させることができるエンジンおよびそれを備えた車両を提供する。【解決手段】エンジン７は、シリンダ７４、排気ポート１２、排気弁７８、２次空気供給管７３および電磁弁３４を有する。排気ポート１２の開口端が開放されている期間において、排気弁７８のリフト量が最大値の２分の１に到達する時点以降の所定期間に、電磁弁３４が開かれる。それにより、２次空気供給管７３から排気ポート１２へ空気が供給される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を有するシリンダと、
前記燃焼室内に開口する開口端を有し、前記燃焼室内の燃焼ガスを排出する排気ポートと、
前記排気ポートの前記開口端に設けられ、第１の期間において前記開口端を開放するとともに第２の期間において前記開口端を閉塞する排気弁と、
前記第１の期間内において、前記排気弁のリフト量が最大値の２分の１に到達するまでは前記排気ポートへの空気の供給を行わず、前記排気弁のリフト量が前記最大値の２分の１に到達する時点以降の所定の期間で前記排気ポートへ空気を供給する空気供給機構とを備えることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記空気供給機構は、前記排気弁のリフト量が前記最大値に到達する時点以降の所定の期間において、前記排気ポートへ空気を供給することを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
前記空気供給機構は、前記燃焼ガスが前記排気ポートから前記燃焼室へ流れている場合に前記排気ポートへ空気を供給することを特徴とする請求項１または２記載のエンジン。
【請求項４】
前記空気供給機構は、前記排気ポート内の圧力が前記燃焼室内の圧力より高い場合に前記排気ポートへ空気を供給することを特徴とする請求項１または２記載のエンジン。
【請求項５】
前記排気ポートの下流端に連結される排気管と、前記排気管に設けられる触媒装置とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン。
【請求項６】
前記空気供給機構は、前記第１の期間が終了するまで前記排気ポートへ空気を供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン。
【請求項７】
駆動輪と、
請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンと、
前記エンジンにより発生された動力を前記駆動輪に伝達する伝達機構とを備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次空気を用いて混合気の燃焼を行うエンジンおよびそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内部ＥＧＲ（排気ガス再循環：Exhaust Gas Recirculation）技術を用いたエンジンが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
内部ＥＧＲ技術を用いたエンジンでは、吸気行程において、排気ポート内の排気ガスがシリンダ内に吸入される。それにより、シリンダ内の酸素濃度が低下し、混合気の燃焼温度が低下する。その結果、エンジンの熱損失の低減および排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の低減が可能になる。また、シリンダ内に排気ガスが吸入されることにより、エンジンのポンプ損失を低減することができる。
【特許文献１】特開２００２−１７４１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、内部ＥＧＲ技術においては、上述したように、排気ガスがシリンダ内に吸入されるため、シリンダ内のＣＯ２（二酸化炭素）および水蒸気の量が多くなる。それにより、エンジンの燃焼効率が低下し、エンジンの出力特性を十分に向上させることができない。また、排気ガスがシリンダ内に供給されるため、シリンダ内のＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）が増加し、排気ガスを十分に浄化できない場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、排気ガスを浄化しつつ出力特性を向上させることができるエンジンおよびそれを備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）第１の発明に係るエンジンは、燃焼室を有するシリンダと、燃焼室内に開口する開口端を有し、燃焼室内の燃焼ガスを排出する排気ポートと、排気ポートの開口端に設けられ、第１の期間において開口端を開放するとともに第２の期間において開口端を閉塞する排気弁と、第１の期間内において、排気弁のリフト量が最大値の２分の１に到達するまでは排気ポートへの空気の供給を行わず、排気弁のリフト量が最大値の２分の１に到達する時点以降の所定の期間で排気ポートへ空気を供給する空気供給機構とを備えるものである。
【０００７】
このエンジンにおいては、排気弁が開放される第１の期間内において、排気弁のリフト量が最大値の２分の１に到達する時点以降の所定の期間で、空気供給機構により排気ポートに空気が供給される。
【０００８】
この場合、排気ポートに供給された空気は、排気ポート内の圧力変動による脈動により排気ポートから燃焼室内に流入する。それにより、燃焼室内の充填効率が向上し、燃焼効率が向上する。その結果、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）を低減することができるとともに、エンジンの出力特性を向上させることができる。
【０００９】
また、排気ポート側から空気が供給されるので、燃焼室内において空気を均等に分散させることができる。それにより、混合気の安定した燃焼が可能となり、エンジンの出力が安定する。
【００１０】
また、排気ポートにおいて排気ガスと空気とが混合されるので、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを効率よく酸化させることができる。それにより、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【００１１】
また、排気ポート内の圧力変動による脈動により空気が効率よく燃焼室内に吸入されるので、排気ポートの下流側に触媒装置を設けた場合にも、排気ポートに供給された空気が触媒装置に大量に流入することを防止することができる。すなわち、触媒装置に過剰な酸素が流入することを防止することができる。それにより、触媒装置の浄化効率を向上させることができる。
【００１２】
さらに、排気弁のリフト量が最大値の２分の１に到達するまでは排気ポートへ空気が供給されない。この場合、排気ポートの開口端が開放されたときに燃焼室から排出される排気ガスとともに、過剰な空気が触媒装置に流入することを防止することができる。それにより、触媒装置の浄化効率をさらに向上させることができる。
【００１３】
（２）空気供給機構は、排気弁のリフト量が最大値に到達する時点以降の所定の期間において、排気ポートへ空気を供給してもよい。
【００１４】
この場合、排気ポートに供給された空気を十分効率よく燃焼室に流入させることができる。それにより、エンジンの燃焼効率を十分に向上させることができる。また、排気ポートの下流側に触媒装置を設けた場合には、その触媒装置に過剰な空気が流入することを十分に防止することができる。それにより、触媒装置の浄化効率を十分に向上させることができる。
【００１５】
（３）空気供給機構は、燃焼ガスが排気ポートから燃焼室へ流れている場合に排気ポートへ空気を供給してもよい。
【００１６】
この場合、排気ポートから燃焼室へ流入する燃焼ガスにより、排気ポートに供給された空気を燃焼室内に確実に流入させることができる。それにより、エンジンの燃焼効率を確実に向上させることができる。
【００１７】
（４）空気供給機構は、排気ポート内の圧力が燃焼室内の圧力より高い場合に排気ポートへ空気を供給してもよい。
【００１８】
この場合、排気ポート内と燃焼室内との圧力差により、排気ポートに供給された空気を燃焼室内に確実に流入させることができる。それにより、エンジンの燃焼効率を確実に向上させることができる。
【００１９】
（５）エンジンは、排気ポートの下流端に連結される排気管と、排気管に設けられる触媒装置とをさらに備えてもよい。
【００２０】
この場合、触媒装置により、エンジンの排気ガスを確実に浄化させることができる。また、このエンジンにおいては、触媒装置に過剰な空気（酸素）が流入することが防止されるので、触媒装置の浄化効率を向上させることができる。
【００２１】
（６）空気供給機構は、第１の期間が終了するまで排気ポートへ空気を供給してもよい。
【００２２】
この場合、排気ポートに供給された空気を燃焼室内に確実に流入させることができるとともに、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを十分に酸化させることができる。それにより、エンジンの出力特性を十分に向上させつつ、排気ガスを十分に浄化することができる。
【００２３】
（７）第２の発明に係る車両は、駆動輪と、第１の発明に係るエンジンと、エンジンにより発生された動力を駆動輪に伝達する伝達機構とを備えたものである。
【００２４】
この車両においては、エンジンにより発生された動力が伝達機構を介して駆動輪に伝達される。それにより、車両が走行する。
【００２５】
ここで、この車両においては第１の発明に係るエンジンが設けられている。それにより、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）を低減することができるとともに、エンジンの出力特性を向上させることができる。
【００２６】
また、排気ポート側から空気が供給されるので、燃焼室内において空気を均等に分散させることができる。それにより、混合気の安定した燃焼が可能となり、エンジンの出力が安定する。
【００２７】
また、排気ポートにおいて排気ガスと空気とが混合されるので、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを効率よく酸化させることができる。それにより、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【００２８】
また、排気ポートから燃焼室へ逆流する排気ガスにより空気が効率よく燃焼室内に吸入されるので、排気ポートの下流側に触媒装置を設けた場合にも、排気ポートに供給された空気が触媒装置に大量に流入することを防止することができる。すなわち、触媒装置に過剰な酸素が流入することを防止することができる。それにより、触媒装置の浄化効率を向上させることができる。
【００２９】
さらに、排気弁のリフト量が最大値の２分の１に到達するまでは排気ポートへ空気が供給されない。この場合、排気ポートの開口端が開放されたときに燃焼室から排出される排気ガスとともに、過剰な空気が触媒装置に流入することを防止することができる。それにより、触媒装置の浄化効率をさらに向上させることができる。
【００３０】
以上の結果、車両の走行性を向上させつつ、排気ガスの浄化率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、排気ポート内の圧力変動による脈動により排気ポートから燃焼室内に流入する。それにより、燃焼室内の充填効率が向上し、燃焼効率が向上する。その結果、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）を低減することができるとともに、エンジンの出力特性を向上させることができる。
【００３２】
また、排気ポート側から空気が供給されるので、燃焼室内において空気を均等に分散させることができる。それにより、混合気の安定した燃焼が可能となり、エンジンの出力が安定する。
【００３３】
また、排気ポートにおいて排気ガスと空気とが混合されるので、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを効率よく酸化させることができる。それにより、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【００３４】
また、排気ポート内の圧力変動による脈動により空気が効率よく燃焼室内に吸入されるので、排気ポートの下流側に触媒装置を設けた場合にも、排気ポートに供給された空気が触媒装置に大量に流入することを防止することができる。すなわち、触媒装置に過剰な酸素が流入することを防止することができる。それにより、触媒装置の浄化効率を向上させることができる。
【００３５】
さらに、排気弁のリフト量が最大値の２分の１に到達するまでは排気ポートへ空気が供給されない。この場合、排気ポートの開口端が開放されたときに燃焼室から排出される排気ガスとともに、過剰な空気が触媒装置に流入することを防止することができる。それにより、触媒装置の浄化効率をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態に係るエンジンおよびそれを備えた車両について図面を用いて説明する。なお、以下の説明においては、車両の一例として自動二輪車について説明する。
【００３７】
（１）自動二輪車の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係るエンジンを備えた自動二輪車を示す外観側面図である。
【００３８】
図１に示すように、自動二輪車１００はメインフレーム１を備える。メインフレーム１の前端部には、ヘッドパイプ２が設けられる。ヘッドパイプ２にフロントフォーク３が回動可能に設けられる。フロントフォーク３の下端に前輪４が回転可能に支持される。ヘッドパイプ２の上端には、ハンドル５が取り付けられる。
【００３９】
メインフレーム１の前方および側方を覆うようにカウル６が設けられる。メインフレーム１の中央部には、エンジン７が設けられる。エンジン７の上方には、エアクリーナボックス８が設けられる。エアクリーナボックス８とエンジン７の吸気ポート９とを接続するように、スロットルボディ１０が設けられる。
【００４０】
自動二輪車１００の前部には、エアクリーナボックス８と外部とを連通させる吸気通路１１がカウル６に覆われるように設けられる。吸気通路１１の一端は、カウル６の前面において開口している。それにより外気が吸気通路１１、エアクリーナボックス８、スロットルボディ１０および吸気ポート９を介してエンジン７内に吸入される。
【００４１】
エンジン７の排気ポート１２には、排気管１３の一端が接続される。排気管１３には、エンジン７から排出される排気ガスを浄化するための触媒装置１３ａが介挿される。触媒装置１３ａは、例えば、三元触媒からなる。排気管１３の他端には、マフラ装置１４が接続される。エンジン７の排気ガスは、排気ポート１２、排気管１３およびマフラ装置１４を介して外部に排出される。
【００４２】
エンジン７の上部には、シート１５が設けられる。シート１５の下部には、自動二輪車１００の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）１６が設けられる。ＥＣＵ１６の詳細は後述する。
【００４３】
エンジン７の後方に延びるように、メインフレーム１にリアアーム１７が接続される。リアアーム１７は、後輪１８および後輪ドリブンスプロケット１９を回転可能に保持する。エンジン７のクランクシャフト７１の回転力は、変速機（図示せず）およびチェーン２０を介して後輪ドリブンスプロケット１９に伝達される。それにより、後輪１８が回転する。
【００４４】
メインフレーム１の中央部に、エアポンプ７２および２次空気供給管７３が設けられる。２次空気供給管７３の一端は、エンジン７の排気ポート１２に接続され、他端は、エアポンプ７２に接続される。
【００４５】
エンジン７のクランクシャフト７１の回転力は、伝達ベルト８０を介してエアポンプ７２に伝達される。それにより、エアポンプ７２から２次空気供給管７３を介して排気ポート１２に２次空気が供給される。排気ポート１２に２次空気を供給することによる効果については後述する。
【００４６】
（２）エンジンおよびその制御システムの構成
次に、図１のエンジン７およびその制御システムについて説明する。
【００４７】
図２は、エンジン７の制御システムの概略構成を示す図である。図２に示すように、本実施の形態に係る制御システム１０００は、エンジン７、ＥＣＵ１６、アクセル開度センサ３１、スロットルバルブ３２、スロットルセンサ３３、電磁弁３４、クランク角センサ３５、酸素センサ３６および２次空気供給管７３を含む。
【００４８】
エンジン７は、シリンダ７４を有する。シリンダ７４内には、ピストン７５が上下動可能に設けられる。ピストン７５は、コンロッド７６およびクランク（図示せず）を介してクランクシャフト７１に連結される。シリンダ７４内の上部には、混合気を燃焼させるための燃焼室７４ａが形成されている。燃焼室７４ａに連通するように吸気ポート９および排気ポート１２が形成されている。
【００４９】
吸気ポート９の下流側の開口端に吸気弁７７が開閉自在に配置され、排気ポート１２の上流側の開口端に排気弁７８が開閉自在に配置される。燃焼室７４ａにおいて燃焼した混合気（燃焼ガス）は、排気ポート１２および排気管１３を介して排気ガスとして外部へ流出する。
【００５０】
アクセル開度センサ３１は、ハンドル５（図１）に設けられるアクセルグリップの開度（アクセル開度）を検出する。スロットルバルブ３２は、スロットルボディ１０内に設けられ、シリンダ７４内に吸入される空気量を調整する。スロットルセンサ３３は、スロットルバルブ３２の開度（スロットル開度）を検出する。
【００５１】
排気ポート１２の燃焼室７４ａ側には、２次空気供給管７３の一端が接続される。電磁弁３４は、２次空気供給管７３内に設けられる。電磁弁３４の開閉動作は、ＥＣＵ１６により制御される。ＥＣＵ１６の制御により電磁弁３４が開かれることにより、２次空気供給管７３から排気ポート１２へ２次空気が供給される。クランク角センサ３５は、クランクシャフト７１の回転角度（クランク角）を検出する。酸素センサ３６は、排気管１３内の酸素濃度を検出する。
【００５２】
ＥＣＵ１６は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１６１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１６２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１６３およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１６４を含む。
【００５３】
アクセル開度センサ３１により検出されたアクセル開度、スロットルセンサ３３により検出されたスロットル開度、クランク角センサ３５により検出されたクランク角および酸素センサ３６により検出された酸素濃度は、Ｉ／Ｆ１６１を介してＣＰＵ１６２に与えられる。ＲＯＭ１６３には、ＣＰＵ１６２の制御プログラムが記憶される。ＲＡＭ１６４には、制御システム１０００に関する種々のデータが記憶される。また、ＲＡＭ１６４は、ＣＰＵ１６２の作業領域として機能する。
【００５４】
ＣＰＵ１６２は、アクセル開度センサ３１の検出値および酸素センサ３６の検出値に基づいてスロットルバルブ３２の開閉動作を制御する。また、ＣＰＵ１６２は、スロットルセンサ３３の検出値、クランク角センサ３５の検出値、酸素センサ３６の検出値およびＲＡＭ１６４に記憶されるデータに基づいて電磁弁３４の開閉動作を制御する。ＣＰＵ１６２の制御動作の詳細は後述する。
【００５５】
（３）２次空気の供給時期
本発明者らは、エンジン７の排気ガスを浄化しつつ、エンジン７の燃焼効率（出力）を向上させるために、種々のシミュレーションおよび実験等に基づいて２次空気の適切な供給時期を見出した。以下、２次空気の適切な供給時期について詳細に説明する。
【００５６】
図３は、２次空気の供給時期の説明を行うための図である。図３において、（ａ）は燃焼室７４ａ（図２）から排気ポート１２（図２）へ流出する排気ガスの流量を示す図であり、（ｂ）は燃焼室７４ａ内の圧力と排気ポート１２内の圧力との関係を示す図であり、（ｃ）は吸気弁７７（図２）および排気弁７８（図２）のリフト量（変位量）を示す図である。なお、図３は、エンジン７の回転速度が３０００ｒｐｍの場合のデータの一例を示している。
【００５７】
なお、図３（ａ）〜（ｃ）の横軸は、クランク角を示し、図３（ａ）の縦軸は流量を示し、図３（ｂ）の縦軸は圧力を示し、図３（ｃ）の縦軸はリフト量を示す。図３（ａ）〜（ｃ）のクランク角が０°、３６０°および７２０°のときは、エンジン７のピストン７５が上死点に位置する。
【００５８】
また、図３（ｂ）において、実線は排気ポート１２内の圧力を示し、点線は燃焼室７４ａ内の圧力を示す。また、図３（ｃ）において、実線は排気弁７８のリフト量を示し、点線は吸気弁７７のリフト量を示す。
【００５９】
図３（ａ）および（ｃ）に示すように、排気弁７８が閉じられている場合には、燃焼室７４ａから排気ポート１２へ流出する排気ガス（以下、流出ガスと略記する。）の流量は０となる。流出ガスの流量は、排気弁７８が開かれてからクランク角が約１５０°になるまで排気弁７８のリフト量の増加とともに増加する。その後、流出ガスの流量は減少し、クランク角が約２０５°のときに０になる。
【００６０】
クランク角が約２０５°から約２４５°の間においては、排気ガスが排気ポート１２から燃焼室７４ａへと逆流する。その後、排気ガスは再び燃焼室７４ａから排気ポート１２へと流れ、クランク角が約２６０°になるまで流出ガスの流量は増加する。その後、流出ガスの流量は再び減少し、クランク角が約３４５°のときに０になる。
【００６１】
クランク角が３４５°から３８０°の間においては、排気ガスが再び排気ポート１２から燃焼室７４ａへと逆流する。その後、流出ガスの流量はわずかに増加し、クランク角が約３９０°になったときに排気弁７８が閉じられることにより、流出ガスの流量は０になる。
【００６２】
本実施の形態においては、排気ガスが逆流する上記２つの期間（以下、逆流期間と称する。）のうちクランク角が３４５°から３８０°の期間に電磁弁３４（図２）が開かれ、２次空気供給管７３（図２）から排気ポート１２に２次空気が供給される。この場合、排気ポート１２から燃焼室７４ａへ逆流する排気ガスにより、２次空気を効率よく燃焼室７４ａ内に供給することができる。それにより、エンジン７の充填効率が向上し、燃焼効率が向上する。２次空気の効果の詳細は後述する。
【００６３】
なお、図３（ｂ）に示すように、逆流期間においては、燃焼室７４ａ内の圧力が排気ポート１２内の圧力より低くなっている。したがって、燃焼室７４ａ内の圧力が排気ポート１２内の圧力より低くなっている場合に排気ポート１２に２次空気を供給してもよい。
【００６４】
（４）ＥＣＵの制御動作
図３に示した関係は、エンジン７の回転速度およびスロットル開度に応じて変化する。そこで、本実施の形態においては、エンジン７が製造された際に、実験およびシミュレーションにより、エンジン７の回転速度、スロットル開度および排気ガスが逆流する期間（逆流期間）の関係が予め導出される。ＥＣＵ１６のＲＡＭ１６４には、その導出された関係が記憶される。ＥＣＵ１６のＣＰＵ１６２は、ＲＡＭ１６４に記憶された上記の関係に基づいて、電磁弁３４の開閉動作を制御する。
【００６５】
図４は、ＣＰＵ１６２の制御動作を示すフローチャートである。
【００６６】
図４に示すように、ＣＰＵ１６２は、まず、クランク角センサ３５からクランク角を取得する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ１で取得したクランク角に基づいてエンジン７の回転速度を算出する（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ１６２は、スロットルセンサ３３からスロットル開度を取得する（ステップＳ３）。
【００６７】
次に、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ１で取得したクランク角、ステップＳ２で算出したエンジン７の回転速度、ステップＳ３で取得したスロットル開度およびＲＡＭ１６４に記憶される関係から逆流期間を算出する（ステップＳ４）。なお、このとき、ＣＰＵ１６２は、算出した逆流期間を電磁弁３４の開放期間（以下、電磁弁開放期間と称する。）として設定する。
【００６８】
次に、ＣＰＵ１６２は、酸素センサ３６から酸素濃度を取得する（ステップＳ５）。次に、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ５において取得した酸素濃度に基づいて、排気管１３内の空燃比を算出する（ステップＳ６）。
【００６９】
次に、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ６で算出した空燃比と目標空燃比との差を算出する（ステップＳ７）。なお、目標空燃比は、例えば、エンジン７の回転速度およびスロットル開度等に応じて予め設定されており、ＥＣＵ１６（図２）のＲＡＭ１６４に記憶されている。
【００７０】
次に、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ７で算出した差に基づいて、排気管１３内の空燃比が目標空燃比となるように、ステップＳ４で設定した電磁弁開放期間を補正する（ステップＳ８）。なお、ステップＳ８においては、ＣＰＵ１６２は、例えば、電磁弁３４を閉じる時期を調整することにより、電磁弁開放期間を補正する。
【００７１】
その後、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ８で補正した電磁弁開放期間に基づいて電磁弁３４を開放する（ステップＳ９）。これにより、逆流期間に排気ポート１２に２次空気が供給される。
【００７２】
なお、ステップＳ４において算出される逆流期間（電磁弁開放期間）は、エンジン７のオーバーラップ期間（吸気弁７７と排気弁７８とが同時に開放されている期間）内の期間である。例えば、図３（ａ）の例では、ステップＳ４において、遅角側の逆流期間が電磁弁開放期間として設定される。したがって、本実施の形態においては、２次空気はオーバーラップ期間中に燃焼室７４ａ内に吸入される。
【００７３】
また、本実施の形態においては、排気管１３（図２）内の空燃比が目標空燃比になるように、排気ポート１２に供給される２次空気の量が調整される。それにより、エンジン７の出力特性を容易に向上させることができる。さらに、目標空燃比が理論空燃比である場合には、触媒装置１３ａの浄化効率が向上する。
【００７４】
なお、図４の例においては、ＣＰＵ１６２により電磁弁開放期間が調整されることにより排気管１３内の空燃比が調整されているが、燃料噴射期間が調整されることにより排気管１３内の空燃比が調整されてもよい。
【００７５】
また、図４の例では、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ３においてスロットル開度を取得しているが、クランク角を取得（ステップＳ１）する前またはエンジン回転速度を算出（ステップＳ２）する前にスロットル開度を取得してもよい。
【００７６】
（５）本実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態においては、排気ガスが排気ポート１２（図２）から燃焼室７４ａ（図２）へ逆流する際に、排気ポート１２に２次空気が供給される。この場合、排気ポート１２から燃焼室７４ａへ逆流する排気ガスにより、２次空気が効率よく燃焼室７４ａ内に供給される。それにより、エンジン７（図２）の充填効率が向上し、燃焼効率が向上する。その結果、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）を低減することができるとともに、エンジン７の出力特性を向上させることができる。
【００７７】
また、吸気ポート９（図２）および排気ポート１２の両方から燃焼室７４ａに空気が供給されるので、燃焼室７４ａにおいて空気を均等に分散させることができる。それにより、混合気の安定した燃焼が可能となり、エンジン７の出力が安定する。
【００７８】
また、排気ガスに混合されるように２次空気が供給されるので、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを効率よく酸化させることができる。それにより、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【００７９】
また、排気ガスの逆流期間に同期して２次空気が排気ポート１２に供給されるので、２次空気を確実に燃焼室７４ａに吸入させることができる。それにより、触媒装置１３ａに過剰な酸素が流入することを防止することができる。その結果、触媒装置１３ａの浄化効率を十分に向上させることができる。
【００８０】
（６）２次空気供給期間の他の例
上記においては、遅角側の逆流期間（図３参照）に同期して２次空気が排気ポート１２に供給されているが、２次空気の供給期間は上記の例に限定されない。
【００８１】
例えば、進角側の逆流期間（図３参照）と遅角側の逆流期間との間の任意の時点から遅角側の逆流期間の終了時点までの期間に排気ポート１２に２次空気が供給されてもよい。また、排気弁７８のリフト量が最大となる時点から排気弁７８が閉じられるまでの期間に排気ポート１２に２次空気が供給されてもよい。また、排気弁７８のリフト量が最大リフト量の２分の１に到達した時点から排気弁７８が閉じられるまでの期間に排気ポート１２に２次空気が供給されてもよい。また、進角側の逆流期間の開始時点から排気弁７８が閉じられるまでの期間に排気ポート１２に２次空気が供給されてもよい。
【００８２】
これらの場合、遅角側の逆流期間の前に燃焼室７４ａから流出する排気ガス中のＨＣおよびＣＯを確実に酸化させることができる。それにより、排気ガスを確実に浄化しつつ、エンジン７の燃焼効率を向上させることができる。
【００８３】
（７）２次空気供給期間のさらに他の例
エンジン７の状態に応じて複数の異なる２次空気供給期間を設定してもよい。例えば、上記で説明した遅角側の逆流期間を第１の供給期間とし、排気弁７８が開かれている期間を第２の供給期間として設定してもよい。この場合、第１および第２の供給期間を選択的に用いて２次空気を供給することにより、広範囲の運転領域において、排気ガスの浄化率およびエンジン７の燃焼効率を十分に向上させることができる。
【００８４】
まず、第２の供給期間において排気ポート１２に２次空気を供給した場合の効果について説明する。
【００８５】
図５は、排気ポート１２（図２）に供給される２次空気の量を調整することにより排気管１３（図２）内の空燃比を変化させた場合におけるＴＨＣ（全炭化水素）およびＣＯの浄化率を示す図である。図５において（ａ）は、ＴＨＣの浄化率を示し、（ｂ）はＣＯの浄化率を示す。なお、図５の例においては、燃焼室７４ａ（図２）内の空燃比が１３になるように、燃焼室７４ａ内に吸入される空気量が調整されている。
【００８６】
図５において、縦軸は浄化率を示し、横軸は排気管１３内の空燃比を示す。また、一点鎖線は、第２の供給期間において排気ポート１２に２次空気を供給した場合の浄化率を示し、実線は、２次空気を連続的に排気ポート１２に供給した場合の浄化率を示す。
【００８７】
なお、図５における浄化率とは、燃焼室７４ａから排出される排気ガスに含まれるＴＨＣまたはＣＯのうち、排気ポート１２および排気管１３において酸化により浄化されるＴＨＣまたはＣＯの割合を示した数値である。例えば、ＴＨＣの浄化率が７０％の場合には、燃焼室７４ａから排出される排気ガスに含まれるＴＨＣのうち７０％のＴＨＣが酸化により浄化されている。
【００８８】
また、第２の供給期間に排気ポート１２に２次空気を供給する場合（一点鎖線で示す値）と、連続的に排気ポート１２に２次空気を供給する場合（実線で示す値）とで、エンジン７の４行程（吸気行程、燃焼行程、膨張行程および排気行程）期間中に排気ポート１２に供給される２次空気の総量は同じである。例えば、図５（ａ）の点Ａの値となる場合にエンジン７の４行程期間中に排気ポート１２に供給される２次空気の総量と、点Ｂの値となる場合にエンジン７の４行程期間中に排気ポート１２に供給される２次空気の総量とは等しい。
【００８９】
図５に示すように、第２の供給期間において２次空気を排気ポート１２に供給する場合、２次空気を連続的に排気ポート１２に供給する場合に比べてＴＨＣおよびＣＯの浄化率が高くなる。このことから、第２の供給期間において排気ポート１２に２次空気を供給することにより、排気ガスを十分に浄化することができることが分かる。
【００９０】
次に、第１および第２の供給期間の選択方法について説明する。
【００９１】
図６は、スロットルバルブ３２（図２）を全開にした状態でのエンジン７の出力トルクと回転速度との関係を示す図である。図６において、縦軸はエンジン７の出力トルクを示し、横軸はエンジン７の回転速度を示す。また、点線は２次空気を連続的に排気ポート１２に供給した場合のエンジン７の出力トルクを示し、実線は２次空気を供給しない場合のエンジン７の出力トルクを示す。
【００９２】
図６の例では、エンジン７の回転速度が２０００ｒｐｍのとき、および３０００ｒｐｍ〜４５００ｒｐｍの範囲では、排気ポート１２に２次空気を供給した場合の方が、エンジン７の出力トルクが大きくなっている。これは、エンジン７の回転速度が２０００ｒｐｍのとき、および３０００ｒｐｍ〜４５００ｒｐｍの範囲では、十分な量の２次空気が燃焼室７４ａ内に吸入され、エンジン７の燃焼効率が向上したためであると考えられる。
【００９３】
すなわち、エンジン７の回転速度が２０００ｒｐｍ、および３０００ｒｐｍ〜４５００の範囲では、排気ポート１２から燃焼室７４ａへの排気ガスの逆流が適度に発生していると考えられる。したがって、エンジン７の回転速度が２０００ｒｐｍのとき、および３０００ｒｐｍ〜４５００ｒｐｍの範囲では、第１の供給期間において２次空気を供給することにより、エンジン７の燃焼効率を確実に向上させることができると考えられる。
【００９４】
一方、エンジン７の回転速度が２５００ｒｐｍのとき、および５０００ｒｐｍ以上の領域では、排気ポート１２に２次空気を供給した場合と、供給しない場合とでエンジン７の出力トルクに大きな差が生じていない。これは、エンジン７の回転速度が２５００ｒｐｍのとき、および５０００ｒｐｍ以上の領域では、排気ポート１２から燃焼室７４ａへの排気ガスの逆流がほとんど発生していないためであると考えられる。したがって、エンジン７の回転速度が２５００ｒｐｍのとき、および５０００ｒｐｍ以上の領域では、第２の供給期間において２次空気を供給することにより、燃焼室７４ａから継続的に排出される排気ガスのＨＣおよびＣＯを効率よく酸化させることができると考えられる。
【００９５】
以上のように、エンジン７の状態に応じて第１および第２の供給期間のうち適切な供給期間を選択し２次空気を供給することにより、エンジン７の広範囲な運転領域において、排気ガスの浄化率およびエンジン７の出力トルクを十分に向上させることが可能となる。
【００９６】
（８）２次空気供給期間のさらに他の例
２次空気の供給期間は、エンジン７の出力トルクと回転速度との関係に基づいて設定されてもよい。
【００９７】
図７は、エンジン７の運転状態と、上記の第１および第２の供給期間との関係の一例を示す図である。図７において、縦軸はエンジン７の出力トルクを示し、横軸はエンジン７の回転速度を示す。
【００９８】
本例では、図７に示すように、エンジン７の回転速度が１２００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの運転領域においては、第１の供給期間において排気ポート１２に２次空気が供給される。ここで、自動二輪車１００のエンジン７においては、吸気弁７７（図２）と排気弁７８（図２）とのオーバーラップ期間が５０°以上に設定される場合がある。それにより、エンジン７の回転速度が中低速の場合に、排気ポート１２から燃焼室７４ａへの排気ガスの逆流が発生しやすくなる。この場合、第１の供給期間において２次空気を排気ポート１２に供給することにより、２次空気を効率よく燃焼室７４ａに吸入させることができる。それにより、エンジン７の回転速度が中低速である場合に、エンジン７の燃焼効率を向上させることができる。その結果、自動二輪車１００の走行性を向上させつつ、排気ガスを十分に浄化することが可能となる。
【００９９】
また、本例では、エンジン７の回転速度が５０００ｒｐｍから６０００ｒｐｍの範囲でかつ出力トルクが所定値以下の運転領域においては、第２の供給期間において２次空気が排気ポート１２に供給される。この場合、エンジン７の回転速度が高速の場合に、２次空気により排気ガスを十分に浄化することができる。
【０１００】
また、エンジン７の高回転かつ高出力の運転領域においては、２次空気が供給されない。この場合、過剰な酸素が流入することにより触媒装置１３ａ（図１）が高温になることを防止することができる。それにより、触媒装置１３ａの耐久性を確実に向上させることができる。
【０１０１】
なお、図７の関係は、例えば、ＥＣＵ１６（図２）のＲＡＭ１６４（図２）に記憶される。この場合、ＥＣＵ１６のＣＰＵ１６２（図２）は、エンジン７に設けられる図示しないトルクセンサの検出値、クランク角センサ３５（図２）の検出値（回転速度）およびＲＡＭ１６４に記憶される上記の関係に基づいて２次空気の供給期間を決定することができる。
【０１０２】
また、図７に示す関係は、エンジン７の回転速度とスロットル開度との関係としてＲＡＭ１６４に記憶されてもよい。この場合、ＣＰＵ１６２はスロットルセンサ３３（図２）の検出値、クランク角センサ３５の検出値およびＲＡＭ１６４に記憶される関係に基づいて２次空気の供給期間を決定することができる。
【０１０３】
なお、エンジン７の回転速度が１２００ｒｐｍから６０００ｒｐｍの範囲外の運転領域においても２次空気を供給してもよい。
【０１０４】
（９）他の実施の形態
上記実施の形態においては、エンジン７を自動二輪車１００に設けた場合について説明したが、エンジン７を三輪自動車または四輪自動車等の他の自動車に設けてもよい。
【０１０５】
また、吸気ポート９またはスロットルボディ１０にブーストセンサを設け、ブーストセンサによりエンジン７の吸気量を検出してもよい。この場合、エンジン７の低負荷時においても、吸気量をより正確に検出することができる。それにより、排気管１３内の空燃比を容易に目標空燃比に近づけることができる。その結果、エンジン７の出力特性をさらに容易に向上させることができる。また、例えば、目標空燃比を理論空燃比とすることにより、触媒装置１３ａの浄化効率をさらに向上させることができる。
【０１０６】
また、２次空気供給期間（電磁弁開放期間）を決定する際に、ブーストセンサの検出値をさらに考慮することにより、より適切な２次空気供給期間を決定することが可能となる。
【０１０７】
また、上記実施の形態においては、エアポンプ７２（図１）から排気ポート１２（図２）への２次空気の供給の開始および停止を電磁弁３４（図２）を用いて電気的に行っているが、エアポンプ７２から排気ポート１２への２次空気の供給の開始および停止を機械的に行ってもよい。
【０１０８】
図８〜図１０は、エアポンプ７２から排気ポート１２への２次空気の供給の開始および停止を機械的に行うための構成の一例を示す図である。
【０１０９】
図８〜図１０に示すように、本例におけるエンジン７は、吸気カム８１、排気カム８２、ロッカーアーム８３、プッシュロッド８４、油圧アクチュエータ８５および２次空気調整弁８６を有する。また、２次空気供給管７３は、エアポンプ７２（図１）側の第１の供給管７３１および排気ポート１２側の第２の供給管７３２を含む。
【０１１０】
吸気カム８１および排気カム８２は、図示しない伝達機構により伝達されるクランクシャフト７１の回転力により回転される。吸気カム８１および排気カム８２の回転動作により、吸気弁７７および排気弁７８が駆動される。
【０１１１】
吸気カム８１の外周面には、ロッカーアーム８３の一端が当接される。ロッカーアーム８３の他端には、プッシュロッド８４の先端が当接される。ロッカーアーム８３は、プッシュロッド８４の先端部を回転中心として吸気カム８１の回転動作に連動して回動する。
【０１１２】
プッシュロッド８４は、軸方向に沿った前後方向に移動可能に設けられており、油圧アクチュエータ８５により駆動される。なお、図８および図９は、プッシュロッド８４が油圧アクチュエータ８５により押し出されていない状態を示し、図１０は、プッシュロッド８４が油圧アクチュエータ８５により押し出されている状態を示している。
【０１１３】
２次空気調整弁８６は、円盤部８６１および軸部８６２を有する。円盤部８６１は軸部８６２の一端に設けられている。吸気カム８１が回転することにより、軸部８６２の他端とロッカーアーム８３の中央部とが離間する状態（図８）および当接する状態（図９）に周期的に変化する。
【０１１４】
軸部８６２は図示しない付勢部材により、軸方向においてロッカーアーム８３側に向かって付勢されている。それにより、図８に示すように、軸部８６２とロッカーアーム８３とが離間している場合には、円盤部８６１により、第１の供給管７３１と第２の供給管７３２との連通部が閉塞される。その結果、エアポンプ７２（図１）から排気ポート１２への２次空気の供給が阻止される。
【０１１５】
また、図９に示すように、軸部８６２がロッカーアーム８３により押し込まれることにより、円盤部８６１が移動し、第１の供給管７３１と第２の供給管７３２とが連通される。それにより、エアポンプ７２から排気ポート１２へ２次空気が供給される。
【０１１６】
なお、図１０に示すように、プッシュロッド８４が油圧アクチュエータ８５により押し出されている場合には、吸気カム８１の回転位置に関係なく軸部８６２とロッカーアーム８３とが離間した状態が維持される。そのため、プッシュロッド８４が押し出されている場合には、円盤部８６１により第１の供給管７３１と第２の供給管７３２との連通部が閉塞される状態が維持される。したがって、本例においては、油圧アクチュエータ８５を作動させることにより、排気ポート１２への２次空気の供給を継続的に停止することができる。
【０１１７】
以上のように、本例においては、吸気カム８１の回転動作を利用することにより、エアポンプ７２から排気ポート１２への２次空気の供給の開始および停止を行うことができる。すなわち、本例においては、２次空気の供給の開始および停止を機械的に行うことができる。それにより、電磁弁３４を設ける場合に比べてエンジン７の製造コストを低減することができる。
【０１１８】
（１０）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１１９】
上記実施の形態では、２次空気供給管および電磁弁３４が空気供給機構の例であり、後輪１８が駆動輪の例であり、変速機、チェーン２０および後輪ドリブンスプロケット１９が伝達機構の例である。
【０１２０】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、種々の自動車に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るエンジンを備えた自動二輪車を示す外観側面図である。
【図２】エンジンの制御システムの概略構成を示す図である。
【図３】２次空気の供給時期の説明を行うための図である。
【図４】ＣＰＵの制御動作を示すフローチャートである。
【図５】排気ポートに供給される２次空気の量を調整することにより排気管内の空燃比を変化させた場合におけるＴＨＣおよびＣＯの浄化率を示す図である。
【図６】スロットルバルブを全開にした状態でのエンジンの出力トルクと回転速度との関係を示す図である。
【図７】エンジンの運転状態と第１および第２の供給期間との関係の一例を示す図である。
【図８】エアポンプから排気ポートへの２次空気の供給の開始および停止を機械的に行うための構成の一例を示す図である。
【図９】エアポンプから排気ポートへの２次空気の供給の開始および停止を機械的に行うための構成の一例を示す図である。
【図１０】エアポンプから排気ポートへの２次空気の供給の開始および停止を機械的に行うための構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１    メインフレーム
７    エンジン
１２    排気ポート
１３    排気管
１３ａ    触媒装置
１８    後輪
１９    後輪ドリブンスプロケット
２０    チェーン
３４    電磁弁
７１    クランクシャフト
７３    ２次空気供給管
７４    シリンダ
７４ａ    燃焼室７４
７８    排気弁
１００  自動二輪車
【図１】
2008267330.tif 000003
【図２】
2008267330.tif 000004
【図３】
2008267330.tif 000005
【図４】
2008267330.tif 000006
【図５】
2008267330.tif 000007
【図６】
2008267330.tif 000008
【図７】
2008267330.tif 000009
【図８】
2008267330.tif 000010
【図９】
2008267330.tif 000011
【図１０】
2008267330.tif 000012