(57)【要約】【課題】２次空気の供給終了直後における目標空燃比を適切に設定することで機関回転速度変動を抑制しドライバビリティを改善すること。【解決手段】２次空気供給機構による２次空気の供給終了直後（図８（ａ）に示す時刻ｔ２  ）の空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御におけるＡ／Ｆ（空燃比）センサによる触媒前空燃比に対する目標空燃比の初期値を、内燃機関の各種運転パラメータに基づき推定され内燃機関１０に供給され燃焼に寄与する燃焼空燃比に設定すると共に、この後の目標空燃比を初期値から１．０（理論空燃比）となるまで徐変するものである。これにより、２次空気の供給終了直後の空燃比Ｆ／Ｂ制御において、目標空燃比の初期値を適切に設定でき、この後理論空燃比まで徐変することで、図８（ｂ）に示す従来の２次空気供給制御に比べ、機関回転速度変動を抑制しドライバビリティを改善することができる。【選択図】      図８
2004263678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路途中に設置され、排出ガスを浄化する触媒と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内に２次空気を供給する２次空気供給機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の供給孔より下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関に供給される空燃比を各種運転パラメータに基づき推定する空燃比推定手段と、
前記２次空気供給機構による２次空気の供給終了直後の空燃比フィードバック制御における前記空燃比検出手段で検出される空燃比に対する目標空燃比の初期値を、このとき前記空燃比推定手段で推定される空燃比に設定すると共に、この後の前記目標空燃比を前記初期値から理論空燃比となるまで徐変する目標空燃比設定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給制御装置。
【請求項２】
前記各種運転パラメータは、機関回転速度、負荷、吸入空気量、冷却水温、始動後経過時間のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
【請求項３】
内燃機関の排気通路途中に設置され、排出ガスを浄化する触媒と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内に２次空気を供給する２次空気供給機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の供給孔より下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記２次空気供給機構による２次空気の供給終了直後の空燃比フィードバック制御における前記空燃比検出手段で検出される空燃比に対する目標空燃比の初期値を、このとき空燃比フィードバック制御を一時中断して所定時間経過の後に前記空燃比検出手段で検出される空燃比に設定すると共に、この後の前記目標空燃比を前記初期値から理論空燃比となるまで徐変する目標空燃比設定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気通路内の触媒に２次空気を供給し活性化を促進する内燃機関の２次空気供給制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の２次空気供給制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平５−１７１９７３号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、高容量のエアポンプを用いることなく触媒を早期に暖気する技術が示されている。
【特許文献】特開平５−１７１９７３号公報（第２頁）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、内燃機関に供給される空燃比をリッチ側に設定すると共に、２次空気を供給することにより触媒を早期に暖気し活性化することができる。しかし、２次空気の供給終了直後に、空燃比フィードバック制御における目標空燃比を理論空燃比に設定することで、内燃機関に供給される空燃比の急変に起因して機関回転速度に変動が現われ、ドライバビリティが悪化するという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、２次空気の供給終了直後における目標空燃比を適切に設定することで機関回転速度変動を抑制しドライバビリティを改善可能な内燃機関の２次空気供給制御装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の２次空気供給制御装置によれば、２次空気供給機構により触媒の上流側の排気通路内に供給される２次空気の供給終了直後の空燃比フィードバック制御における空燃比検出手段で検出される空燃比に対する目標空燃比の初期値が、目標空燃比設定手段にて内燃機関の各種運転パラメータに基づき空燃比推定手段で推定され、内燃機関に供給される空燃比に設定されると共に、この後の目標空燃比が初期値から理論空燃比となるまで徐変される。これにより、２次空気の供給終了直後の空燃比フィードバック制御において、目標空燃比の初期値が適切に設定され、この後理論空燃比まで徐変されるため、機関回転速度変動が抑制されドライバビリティが改善される。
【０００６】
請求項２の内燃機関の２次空気供給制御装置では、各種運転パラメータが機関回転速度、負荷、吸入空気量、冷却水温、始動後経過時間のうち少なくとも１つを有する。これら各種運転パラメータによれば、内燃機関に供給される空燃比が正確に推定算出される。これにより、２次空気を含む触媒に導入される空燃比に対する目標空燃比が適切に設定でき、２次空気の供給中や供給終了直後における空燃比フィードバック制御が好適に実行される。
【０００７】
請求項３の内燃機関の２次空気供給制御装置によれば、２次空気供給機構により触媒の上流側の排気通路内に供給される２次空気の供給終了直後の空燃比フィードバック制御における空燃比検出手段で検出される空燃比に対する目標空燃比の初期値が、空燃比フィードバック制御を一時中断して所定時間経過したのちの空燃比検出手段で検出される空燃比に設定されると共に、この後の目標空燃比が初期値から理論空燃比となるまで徐変される。これにより、２次空気の供給終了直後の空燃比フィードバック制御において、目標空燃比の初期値が適切に設定され、この後理論空燃比まで徐変されるため、機関回転速度変動が抑制されドライバビリティが改善される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１０】
図１において、１０は内燃機関であり、内燃機関１０の吸気通路１１の上流側には、図示しないエアクリーナを介して供給される吸入空気量を検出するエアフローメータ１２が配設されている。このエアフローメータ１２の下流側には内燃機関１０への吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３が配設されている。このスロットルバルブ１３にはその開度を検出するスロットル開度センサ１４が配設されている。吸気通路１１から内燃機関１０の各気筒の吸気ポート１５近傍には燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）１６が配設されている。
【００１１】
そして、スロットルバルブ１３にて設定される吸入空気量とインジェクタ１６にて噴射供給される燃料との混合気が、吸気バルブ１７が開くことによって内燃機関１０の燃焼室１８内に導入される。また、内燃機関１０のシリンダヘッド側には各気筒毎に点火プラグ１９が配設されている。この点火プラグ１９の火花放電によって燃焼室１８内の混合気が点火される。混合気は、燃焼室１８内で燃焼されたのち、排出ガスとして排気バルブ２１が開くことによって燃焼室１８から排気通路２２に排出される。
【００１２】
この排気通路２２途中には周知の三元触媒２３が配設され、その上流側には排出ガスの空燃比に応じてリニアな信号を出力するＡ／Ｆ（空燃比）センサ２４、下流側には排出ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサ２５がそれぞれ配設されている。また、内燃機関１０のクランクシャフト２６には、その回転角であるクランク角〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ  Ａｎｇｌｅ）〕を検出するクランク角センサ２７が配設されている。内燃機関１０の機関回転速度は、クランク角センサ２７で検出されるクランクシャフト２６が所定時間当たりに回転するクランク角に基づいて算出される。更に、内燃機関１０にはその冷却水温を検出する水温センサ２８が配設されている。
【００１３】
次に、排気通路２２内に外気を供給する２次空気供給機構３０の構成について説明する。Ａ／Ｆセンサ２４の上流側の排気通路２２には、２次空気を供給するための２次空気供給通路３１が接続されている。２次空気供給通路３１の大気側にはエアフィルタ３２が配設され、このエアフィルタ３２の下流側には２次空気を圧送するエアポンプ３３が配設されている。
【００１４】
このエアポンプ３３の排気通路２２側にはコンビネーションバルブ３４が配設されている。このコンビネーションバルブ３４は、２次空気供給通路３１を開閉する圧力駆動型の開閉弁３５及びその下流側の逆止弁３６が一体化され構成されている。コンビネーションバルブ３４の開閉弁３５は、吸気圧導入通路３７によって導かれる背圧によって開閉が切替えられる。この吸気圧導入通路３７は吸気通路１１に接続され、この吸気圧導入通路３７の途中に配設された電磁駆動型の切換弁３８によって開閉弁３５の背圧が大気圧と吸気圧との間で切換えられる。
【００１５】
つまり、２次空気を供給する場合には、吸気通路１１の吸気圧を導入するために切換弁３８を開弁する。そして、開閉弁３５に吸気圧を導入することにより開閉弁３５が開弁される。これにより、エアポンプ３３から吐出された２次空気が開閉弁３５を通過して逆止弁３６側に流れる。この逆止弁３６は、排気通路２２からの排出ガスの流込みを規制するものであって、エアポンプ３３の２次空気圧力が排出ガス圧力よりも高くなったときには、その圧力によって逆止弁３６が開弁され、２次空気が排気通路２２内に供給される。
【００１６】
一方、２次空気を停止する場合には、エアポンプ３３が停止されると共に、切換弁３８を大気圧を導入する位置に切換えて開閉弁３５に大気圧を導入する。これにより、開閉弁３５が閉弁される。すると、排気通路２２への２次空気が停止され、逆止弁３６に２次空気の圧力が作用しなくなり排気通路２２側の圧力が高くなる。このため、逆止弁３６が自動的に閉弁され、排気通路２２内の排出ガスがエアポンプ３３側に逆流することが防止される。
【００１７】
４０はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）であり、ＥＣＵ４０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ４１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ４２、各種データ等を格納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４４、入出力回路４５及びそれらを接続するバスライン４６等からなる論理演算回路として構成されている。ＥＣＵ４０には、上述の各種センサ信号が入力され、入力される信号に基づいてＥＣＵ４０からインジェクタ１６、点火プラグ１９、２次空気供給機構３０のエアポンプ３３や切換弁３８等に制御信号が出力される。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における２次空気供給制御の処理手順を図２のフローチャートに基づき、図８を参照して説明する。ここで、図８（ａ）は、本実施例の２次空気供給制御に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャート、図８（ｂ）は、比較のため従来の２次空気供給制御に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。なお、この２次空気供給制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００１９】
図２において、ステップＳ１０１では、三元触媒２３を早期に暖気し活性化するための２次空気供給制御条件が成立しているかが判定される。この２次空気供給制御条件が成立するのは、水温センサ２８で検出された冷却水温が所定温度以上で、内燃機関１０の暖機後からの停止期間が短く、吸入空気量が比較的少ないとき等である。ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、２次空気供給制御条件が成立しているときにはステップＳ１０２に移行し、エアポンプ３３がＯＮ（オン）とされ（図８（ａ）に示す２次空気の供給中である時刻ｔ０  〜時刻ｔ２  参照）、本ルーチンを終了する。
【００２０】
このエアポンプ３３のＯＮ時には、上述したように、２次空気供給機構３０を構成する切換弁３８が開弁され、吸気圧導入通路３７を介してコンビネーションバルブ３４の開閉弁３５に吸気圧が導入されることにより開閉弁３５が開弁される。これにより、エアポンプ３３から吐出された２次空気が開閉弁３５を通過し、エアポンプ３３の２次空気圧力が排出ガス圧力よりも高くなるとコンビネーションバルブ３４の逆止弁３６が開弁され、２次空気が２次空気供給通路３１を通って２次空気供給孔３１ａから排気通路２２内に供給される。
【００２１】
一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、２次空気供給制御条件が不成立であるときにはステップＳ１０３に移行し、エアポンプ３３がＯＦＦ（オフ）とされ（図８（ａ）に示す２次空気供給停止である時刻ｔ０  以前、時刻ｔ２  以降参照）、本ルーチンを終了する。このエアポンプ３３のＯＦＦ時には、上述したように、２次空気供給機構３０を構成する切換弁３８が閉弁され、吸気圧導入通路３７を介してコンビネーションバルブ３４の開閉弁３５に大気圧が導入されることで開閉弁３５が閉弁される。これにより、排気通路２２側の圧力が高くなり、コンビネーションバルブ３４の逆止弁３６が自動的に閉弁される。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における燃料噴射制御の処理手順を図３のフローチャートに基づき、図８を参照して説明する。なお、この燃料噴射制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００２３】
図３において、ステップＳ２０１では、内燃機関１０が始動完了しているかが判定される。ここでは、内燃機関１０がクランキングにより機関回転速度が例えば、５００〔ｒｐｍ〕以上となり始動完了状態にあるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１０が未だ始動完了となっていないときにはステップＳ２０２に移行し、始動時制御処理として、水温センサ２８で検出される冷却水温等に基づく燃料噴射量の周知の始動時増量が実行され、本ルーチンを終了する。
【００２４】
一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１０が始動完了となっているときにはステップＳ２０３に移行し、空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御条件が成立しているかが判定される。この空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が成立するのは、Ａ／Ｆセンサ２４が活性化しており内燃機関１０の運転状態が過渡状態でない定常状態にあるときである。ステップＳ２０３の判定条件が成立せず、即ち、Ａ／Ｆセンサ２４が非活性または内燃機関１０の運転状態が過渡状態にあり空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が成立しないときにはステップＳ２０４に移行し、後述のオープンループ制御処理が実行され、本ルーチンを終了する。
【００２５】
一方、ステップＳ２０３の判定条件が成立、即ち、Ａ／Ｆセンサ２４が活性化、かつ内燃機関１０の運転状態が定常状態にあり空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が成立するとき（図８（ａ）に示す時刻ｔ１  ）にはステップＳ２０５に移行し、後述の空燃比Ｆ／Ｂ制御処理が実行され、本ルーチンを終了する。
【００２６】
次に、図３の燃料噴射制御ルーチンのステップＳ２０４におけるオープンループ制御の処理手順を図４のフローチャートに基づき、図８を参照して説明する。
【００２７】
図４において、ステップＳ３０１では、機関回転速度及び吸入空気量に基づいて基本燃料噴射量ＴＰが算出される。次にステップＳ３０２に移行して、冷間始動時であるかが判定される。ステップＳ３０２の判定条件が成立、即ち、冷却水温が所定温度未満と低く冷間始動時であるときにはステップＳ３０３に移行し、エアポンプ３３がＯＮとなっているかが判定される。ステップＳ３０３の判定条件が成立、即ち、エアポンプ３３がＯＮで２次空気が２次空気供給通路３１を通って２次空気供給孔３１ａから排気通路２２内に供給されているとき（図８（ａ）に示す時刻ｔ０  〜時刻ｔ２  ）にはステップＳ３０４に移行する。
【００２８】
ステップＳ３０４では、エアポンプ３３からの２次空気供給に基づく燃料噴射量のエアポンプ補正量が算出される。次にステップＳ３０５に移行して、機関回転速度及び負荷に基づいて燃料噴射量の始動後補正量が算出される。次にステップＳ３０６に移行して、冷却水温に基づいて燃料噴射量の暖機補正量が算出される。次にステップＳ３０７に移行して、その他補正量１が算出される。
【００２９】
一方、ステップＳ３０３の判定条件が成立せず、即ち、エアポンプ３３がＯＦＦで２次空気が供給されていないとき（図８（ａ）に示す時刻ｔ０  以前、時刻ｔ２  以降）にはステップＳ３０８に移行し、機関回転速度及び負荷に基づいて燃料噴射量の始動後補正量が算出される。次にステップＳ３０９に移行して、冷却水温に基づいて燃料噴射量の暖機補正量が算出される。次にステップＳ３１０に移行して、内燃機関１０のその他の運転パラメータに基づいてその他補正量１が算出される。
【００３０】
一方、ステップＳ３０２の判定条件が成立せず、即ち、冷却水温が所定温度以上と高く冷間始動時でないときにはステップＳ３１１に移行し、内燃機関１０のその他の運転パラメータに基づいてその他補正量２が算出される。ステップＳ３０７、またはステップＳ３１０またはステップＳ３１１の処理ののちステップＳ３１２に移行し、最終的な燃料噴射量ＴＡＵが次式（１）にて算出され、本ルーチンを終了する。
【００３１】
【数１】
2004263678.tif 000003
【００３２】
次に、図３の燃料噴射制御ルーチンのステップＳ２０５における空燃比Ｆ／Ｂ制御の処理手順を図５のフローチャートに基づき、図８を参照して説明する。
【００３３】
図５において、ステップＳ４０１では、後述の目標空燃比設定処理が実行される。次にステップＳ４０２に移行して、ステップＳ４０１で設定された目標空燃比に対して空燃比Ｆ／Ｂ制御処理が実行され、本ルーチンを終了する。この空燃比Ｆ／Ｂ制御処理は、内燃機関１０の機関回転速度、負荷、吸入空気量、冷却水温、始動後経過時間のうち少なくとも１つに基づき推定算出され、内燃機関１０に供給され燃焼に寄与する空燃比である後述の燃焼空燃比を、周知のように、Ａ／Ｆセンサ２４にて検出される三元触媒２３に導入される触媒前空燃比（図８（ａ）参照）に基づき設定されるリッチディザ係数とリーンディザ係数とによる目標空燃比に対してリッチ側とリーン側とに振らせるよう燃料噴射量を調整するものである。
【００３４】
次に、図５の空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンのステップＳ４０１における目標空燃比設定の処理手順を図６のフローチャートに基づき、図８を参照して説明する。
【００３５】
図６において、ステップＳ５０１では、エアポンプ３３がＯＮからＯＦＦとなったかが判定される。ステップＳ５０１の判定条件が成立、即ち、エアポンプ３３がＯＮ→ＯＦＦで、エアポンプ３３からの２次空気の供給終了直後であるときにはステップＳ５０２に移行し、エアポンプ３３からの２次空気の供給終了直後であることを示すＡＰＯＦＦフラグが「１」にセットされる。一方、ステップＳ５０１の判定条件が成立せず、即ち、エアポンプ３３からの２次空気の供給終了直後でないときにはステップＳ５０２がスキップされる。
【００３６】
次にステップＳ５０３に移行して、ＡＰＯＦＦフラグが「１」であるかが判定される。ステップＳ５０３の判定条件が成立、即ち、ＡＰＯＦＦフラグが「１」で、エアポンプ３３からの２次空気の供給終了直後であるとき（図８（ａ）に示す時刻ｔ２  ）にはステップＳ５０４に移行し、後述のエアポンプＯＦＦ時における目標空燃比設定処理が実行され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ５０３の判定条件が成立せず、即ち、ＡＰＯＦＦフラグが「０」で、エアポンプ３３からの２次空気の供給終了直後でないとき（図８（ａ）に示す時刻ｔ１  〜時刻ｔ２  ）にはステップＳ５０５に移行し、周知の通常目標空燃比設定処理が実行され、本ルーチンを終了する。
【００３７】
次に、図６の目標空燃比設定ルーチンのステップＳ５０４におけるエアポンプＯＦＦ時で２次空気の供給終了直後の目標空燃比設定の処理手順を図７のフローチャートに基づき、図８を参照して説明する。
【００３８】
図７において、ステップＳ６０１では、エアポンプＯＦＦ時で２次空気の供給終了直後であり、目標空燃比設定の初回であるかが判定される。ステップＳ６０１の判定条件が成立、即ち、目標空燃比設定の初回であるとき（図８（ａ）に示す時刻ｔ２  ）にはステップＳ６０２に移行し、内燃機関１０に供給され燃焼に寄与する空燃比である燃焼空燃比を推定する燃焼空燃比推定処理が実行される。この燃焼空燃比は、内燃機関１０の機関回転速度、負荷、吸入空気量、冷却水温、始動後経過時間のうち少なくとも１つに基づき推定算出される。次にステップＳ６０３に移行して、最終目標空燃比が理論空燃比に設定される。
【００３９】
次にステップＳ６０４に移行して、目標空燃比徐変量がステップＳ６０２で推定された目標空燃比の初期値としての燃焼空燃比とステップＳ６０３で設定された理論空燃比との差分に基づき算出される。次にステップＳ６０５に移行して、ステップＳ６０２で推定された燃焼空燃比がエアポンプＯＦＦ時の初回の目標空燃比とされ、本ルーチンを終了する。
【００４０】
一方、ステップＳ６０１の判定条件が成立せず、即ち、目標空燃比設定の初回でないとき（図８（ａ）に示す時刻ｔ２  を越え燃焼空燃比が１．０（理論空燃比）となるまでの期間）にはステップＳ６０６に移行し、今回の目標空燃比が前回目標空燃比にステップＳ６０４で算出された目標空燃比徐変量が加算され算出される。次にステップＳ６０７に移行して、目標空燃比が最終目標空燃比としての理論空燃比に到達したかが判定される。ステップＳ６０７の判定条件が成立せず、即ち、目標空燃比が未だ理論空燃比に到達していないときには、本ルーチンを終了する。
【００４１】
一方、ステップＳ６０７の判定条件が成立、即ち、目標空燃比が最終目標空燃比としての理論空燃比に到達したときにはステップＳ６０８に移行し、最終目標空燃比が目標空燃比とされる。次にステップＳ６０９に移行して、ＡＰＯＦＦフラグが「０」にセット、即ち、２次空気の供給終了直後の空燃比制御終了であるとされ、本ルーチンを終了する。
【００４２】
なお、図８（ｂ）に示す従来の２次空気供給制御では、上述の実施例と同様に、時刻ｔ０１〜時刻ｔ０２の期間に２次空気が供給されている。しかしながら、時刻ｔ０２の２次空気の供給終了直後、目標空燃比が１．０（理論空燃比）に設定されている。このため、時刻ｔ０２から燃焼空燃比が直ちに理論空燃比に向かって急変される。この燃焼空燃比の急変に起因して時刻ｔ０２以降で機関回転速度に大きな変動が現われ、ドライバビリティが悪化することが分かる。
【００４３】
このように、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置は、内燃機関１０の排気通路２２途中に設置され、排出ガスを浄化する三元触媒２３と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内に２次空気を供給する２次空気供給機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａより下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２４と、内燃機関１０に供給される空燃比を各種運転パラメータに基づき推定するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される空燃比推定手段と、２次空気供給機構３０による２次空気の供給終了直後の空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御におけるＡ／Ｆセンサ２４で検出される空燃比に対する目標空燃比の初期値を、このとき前記空燃比推定手段で推定される空燃比に設定すると共に、この後の目標空燃比を初期値から理論空燃比となるまで徐変するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される目標空燃比設定手段とを具備するものである。また、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置は、各種運転パラメータを機関回転速度、負荷、吸入空気量、冷却水温、始動後経過時間のうち少なくとも１つとするものである。
【００４４】
つまり、２次空気供給機構３０による２次空気の供給終了直後の空燃比Ｆ／Ｂ制御におけるＡ／Ｆセンサ２４による空燃比に対する目標空燃比の初期値を、内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき推定され内燃機関１０に供給され燃焼に寄与する空燃比に設定すると共に、この後の目標空燃比を初期値から理論空燃比となるまで徐変するものである。これにより、２次空気の供給終了直後の空燃比Ｆ／Ｂ制御において、目標空燃比の初期値を適切に設定でき、この後理論空燃比まで徐変することで、機関回転速度変動を抑制しドライバビリティを改善することができる。
【００４５】
次に、上述の実施例における図７のエアポンプＯＦＦ次目標空燃比設定の処理手順の変形例を示す図９のフローチャートに基づき、図１１を参照して説明する。ここで、図１１は、本変形例の２次空気供給制御に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【００４６】
図９において、ステップＳ７０１、ステップＳ７０３、ステップＳ７０４及びステップＳ７０６〜ステップＳ７０９については、上述の実施例におけるステップＳ６０１、ステップＳ６０３、ステップＳ６０４及びステップＳ６０６〜ステップＳ６０９に対応しているため、その詳細な説明を省略する。ここで、ステップＳ７０２では、後述の実空燃比算出処理が実行される。また、ステップＳ７０５では、ステップＳ７０２で算出され、実空燃比（図１１の時刻ｔ３  に示す実空燃比参照）がエアポンプＯＦＦ時の初回の目標空燃比とされ、本ルーチンを終了する。
【００４７】
次に、図９のエアポンプＯＦＦ時目標空燃比設定ルーチンのステップＳ７０２における実空燃比算出の処理手順を図１０のフローチャートに基づき、図１１を参照して説明する。
【００４８】
図１０において、ステップＳ８０１では、空燃比Ｆ／Ｂ制御が一時中断のため停止される（図１１に示す時刻ｔ２  ）。次にステップＳ８０２に移行して、所定時間（図１１に示す時刻ｔ２  〜時刻ｔ３  の期間）が経過しているかが判定される。この所定時間としては、２次空気供給終了したのちＡ／Ｆセンサ２４で空燃比が安定して検出可能となる期間が予め設定されている。ステップＳ８０２で、所定時間が経過するとステップＳ８０３に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４で検出される空燃比検出値が読込まれる。次にステップＳ８０４に移行して、ステップＳ８０３で読込まれた空燃比検出値が実空燃比とされ、本ルーチンを終了する。なお、上述のように、燃焼空燃比は推定算出によるものであるが、実空燃比はＡ／Ｆセンサ２４で実際に検出される空燃比検出値である。また、ステップＳ８０１における空燃比Ｆ／Ｂ制御の停止時間としては、所定時間より長くＡ／Ｆセンサ２４からの空燃比検出値が読込可能な最小時間（図１１に示す時刻ｔ２  〜時刻ｔ４  の期間）が設定される。
【００４９】
このように、本変形例の内燃機関の２次空気供給制御装置は、内燃機関１０の排気通路２２途中に設置され、排出ガスを浄化する三元触媒２３と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内に２次空気を供給する２次空気供給機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａより下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２４と、２次空気供給機構３０による２次空気の供給終了直後の空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御におけるＡ／Ｆセンサ２４で検出される空燃比に対する目標空燃比の初期値を、このとき空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時中断して所定時間経過ののちにＡ／Ｆセンサ２４で検出される空燃比検出値である実空燃比に設定すると共に、この後の目標空燃比を初期値から理論空燃比となるまで徐変するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される目標空燃比設定手段とを具備するものである。
【００５０】
つまり、２次空気供給機構３０による２次空気の供給終了直後の空燃比Ｆ／Ｂ制御におけるＡ／Ｆセンサ２４による空燃比に対する目標空燃比の初期値を、空燃比Ｆ／Ｂ制御を一時中断して所定時間経過したのちのＡ／Ｆセンサ２４による実空燃比に設定すると共に、この後の目標空燃比を初期値から理論空燃比となるまで徐変するものである。これにより、２次空気の供給終了直後の空燃比Ｆ／Ｂ制御において、目標空燃比の初期値を適切に設定でき、この後理論空燃比まで徐変することで、機関回転速度変動を抑制しドライバビリティを改善することができる。
【００５１】
ところで、上記実施例及び変形例では、２次空気供給機構３０をコンビネーションバルブ３４を用い吸気圧導入通路３７の途中に配設された切換弁３８によって開閉弁３５の背圧を大気圧と吸気通路１１側の吸気圧との間で切換える構成を採用しているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、吸気通路１１側の吸気圧を利用することなく、２次空気供給通路３１の途中に電磁駆動弁を配設してエアポンプ３３のＯＮ／ＯＦＦに連動させ、電磁駆動弁を開／閉するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける２次空気供給制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は図３におけるオープンループ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は図３における空燃比Ｆ／Ｂ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は図５における目標空燃比設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は図６におけるエアポンプＯＦＦ時目標空燃比設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は図２乃至図７の２次空気供給制御に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を従来の２次空気供給制御と比較して示すタイムチャートである。
【図９】図９は図７のエアポンプＯＦＦ時目標空燃比設定の処理手順の変形例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は図９における実空燃比算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は図９及び図１０の２次空気供給制御の変形例に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０    内燃機関
２２    排気通路
２３    三元触媒
２４    Ａ／Ｆ（空燃比）センサ
２７    クランク角センサ
３０    ２次空気供給機構
３１    ２次空気供給通路
３１ａ  ２次空気供給孔
４０    ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【図１】
2004263678.tif 000004
【図２】
2004263678.tif 000005
【図３】
2004263678.tif 000006
【図４】
2004263678.tif 000007
【図５】
2004263678.tif 000008
【図６】
2004263678.tif 000009
【図７】
2004263678.tif 000010
【図８】
2004263678.tif 000011
【図９】
2004263678.tif 000012
【図１０】
2004263678.tif 000013
【図１１】
2004263678.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月8日(2003.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の２次空気供給制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平５−１７１９７３号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、高容量のエアポンプを用いることなく触媒を早期に暖機する技術が示されている。
【特許文献】特開平５−１７１９７３号公報（第２頁）


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、内燃機関に供給される空燃比をリッチ側に設定すると共に、２次空気を供給することにより触媒を早期に暖機し活性化することができる。しかし、２次空気の供給終了直後に、空燃比フィードバック制御における目標空燃比を理論空燃比に設定することで、内燃機関に供給される空燃比の急変に起因して機関回転速度に変動が現われ、ドライバビリティが悪化するという不具合があった。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図２において、ステップＳ１０１では、三元触媒２３を早期に暖機し活性化するための２次空気供給制御条件が成立しているかが判定される。この２次空気供給制御条件が成立するのは、水温センサ２８で検出された冷却水温が所定温度以上で、内燃機関１０の暖機後からの停止期間が短く、吸入空気量が比較的少ないとき等である。ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、２次空気供給制御条件が成立しているときにはステップＳ１０２に移行し、エアポンプ３３がＯＮ（オン）とされ（図８（ａ）に示す２次空気の供給中である時刻ｔ0 〜時刻ｔ2 参照）、本ルーチンを終了する。