(57)【要約】【課題】吸気通路内に生じる負圧のみでは負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合においても、負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができる２次空気供給機構付き内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１の排気系において排気ガス浄化用触媒より上流側に２次空気を供給する２次空気供給通路１１と、２次空気供給通路１１上に配置されたエアポンプ１２と、内燃機関の吸気通路２０と負圧を利用し入力を倍力して出力する負圧式倍力装置３３とを接続する吸気負圧通路１６と、を備える。吸気通路内２０に生じる負圧、およびエアポンプ１２の吸引機能により生じる負圧の少なくともいずれか一方により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせる。吸気通路内に生じる負圧のみでは前記負圧式倍力装置に生じさせる負圧が所定値より小さいと判断される場合、エアポンプ１２の吸引機能により生じる負圧により負圧式倍力装置に負圧を生じさせる。【選択図】　図１
2004100560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系において排気ガス浄化用触媒より上流側に２次空気を供給する２次空気供給通路と、
該２次空気供給通路に配置されたエアポンプと、
前記内燃機関の吸気通路と負圧を利用し入力を倍力して出力する負圧式倍力装置とを接続する吸気負圧通路と、
を備えた２次空気供給機構付き内燃機関であって、
前記吸気通路内に生じる負圧、および前記エアポンプの吸引機能により生じる負圧の少なくともいずれか一方により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせることを特徴とする２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項２】
前記吸気通路内に生じる負圧のみでは前記負圧式倍力装置に生じさせる負圧が所定値より小さいと判断される場合、前記エアポンプの吸引機能により生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項３】
前記エアポンプの吸引機能により減圧され、前記吸気負圧通路に接続されるポンプ負圧通路と、
該ポンプ負圧通路と前記吸気負圧通路との接続点に設置され、弁の切り換えにより前記吸気通路内に生じる負圧か前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧のいずれかにより前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせる弁切換手段と、
該弁切換手段の弁の切り換えの制御を行う弁切換制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関へ吸入される混合気の燃焼のための点火時期を任意に設定することができる点火時期可変手段を備え、
該点火時期可変手段により点火時期が上死点後の所定角以上に遅角される場合、前記弁切換制御手段は、前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせるように弁を切り換えることを特徴とする請求項３に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項５】
前記吸気通路内に生じる負圧を検出する圧力検出手段を備え、
該圧力検出手段の検出値が前記所定値より小さい場合、前記弁切換制御手段は、前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせるように弁を切り換えることを特徴とする請求項３に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項６】
前記負圧式倍力装置への入力値を検出する入力値検出手段と、
前記負圧式倍力装置からの出力値を検出する出力値検出手段と、
を備え、
前記入力値検出手段および出力値検出手段により検出された値に基づき、前記弁切換制御手段は、前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせるように弁を切り換えることを特徴とする請求項３に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項７】
前記エアポンプの吸引機能により減圧され、前記吸気負圧通路に接続されるポンプ負圧通路と、
該ポンプ負圧通路上に設置され、該ポンプ負圧通路を開閉する開閉手段と、
該開閉手段の前記ポンプ負圧通路の開閉を制御する開閉制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項８】
前記内燃機関へ吸入される混合気の燃焼のための点火時期を任意に設定することができる点火時期可変手段を備え、
該点火時期可変手段により点火時期が上死点後の所定角以上に遅角される場合、前記開閉制御手段は、前記ポンプ負圧通路を開くことを特徴とする請求項７に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項９】
前記吸気通路内に生じる負圧を検出する圧力検出手段を備え、
該圧力検出手段の検出値が前記所定値より小さい場合、前記開閉制御手段は、前記ポンプ負圧通路を開くことを特徴とする請求項７に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項１０】
前記負圧式倍力装置への入力値を検出する入力値検出手段と、
前記負圧式倍力装置からの出力値を検出する出力値検出手段と、
を備え、
前記入力値検出手段および出力値検出手段により検出された値に基づき、前記開閉制御手段は、前記ポンプ負圧通路を開くことを特徴とする請求項７に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【請求項１１】
前記排気ガス浄化用触媒が所定の温度に達していない場合に、前記エアポンプが外気を吸引し前記排気ガス浄化用触媒より上流側に２次空気を供給するように２次空気の供給制御を行う２次空気供給制御手段を備え、
前記エアポンプの吸引機能により生じる負圧は、前記２次空気供給制御手段による２次空気供給制御中に生じるものであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の２次空気供給機構付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられ排気ガスを浄化する２次空気供給機構を備えた内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジンの排気通路には排気ガス浄化用触媒を備え、該排気ガス浄化用触媒によって排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の大気汚染物質が無害な水、二酸化炭素、窒素等に変換され、排気ガスが浄化されるようになっている。
【０００３】
しかし、かかる排気ガス浄化用触媒は所定の活性化温度（例えば、３５０℃）以上にならなければ十分な排気ガス浄化力が得られない。よって、エンジンの冷間始動時等においては、排気ガス浄化用触媒は排気ガスによって徐々に暖められることから、エンジン始動後におけるある程度の期間（例えば６０秒）は十分な排気ガス浄化力を備えていないことになる。その結果、排気ガス浄化用触媒が活性化温度に達するまでの間は、排気ガスが十分に浄化されず、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の大気汚染物質を含んだまま大気中に排出されてしまう。
【０００４】
そのため、エンジン始動直後等に排気ガス浄化用触媒を迅速に活性化温度まで高める必要がある。その手段として、排気通路内に２次空気を供給して酸素濃度を高くし、排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化させることにより排気ガスの温度を高める２次空気供給装置を用いている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、エンジン始動直後等の点火時期を上死点後に設定して（遅角させて）、混合気の燃焼によって生じる熱エネルギ中の排気損失の割合を高め、排気ガスの温度を高める手法も用いられている。
【０００６】
一方、従来、自動車等のブレーキ装置には、エンジンの混合気の吸入によって生成する負圧を利用した負圧式倍力装置が用いられている。図５は、エンジンの吸気管３００と負圧式倍力装置２００の接続状態を模式的に示した概略図である。
【０００７】
そして、図６は、負圧式倍力装置２００の一例を具体的に示したものであり、非作動状態を示したものである。図６において、Ａ，Ｂ両室はパワーダイヤフラム２０１及びパワーピストン２０２により隔離されている。Ａ室にはジョイント２１０が設けられており該ジョイント２１０を介してＡ室がエンジンの吸気管に接続され、エンジンの回転により生じた吸気負圧でＡ室は負圧になる。そして、該負圧式倍力装置が非作動状態では、Ａ，Ｂ両室はコントロールバルブ２０３の真空弁２０４を通じて連通しており、両室は負圧に保たれる。そのためパワーピストン２０２は、リターンスプリング２０８の付勢力により右方の停止位置に停止している。
【０００８】
そして、自動車等のブレーキペダルが踏み込み操作され、該ブレーキペダルと連結されているオペレーティングロッド２０６が左方へ押されると、コントロールバルブ２０３の真空弁２０４が閉じてＡ室とＢ室との連通が遮断された後に、大気弁２０５が開き、大気がＢ室に流入しＡ室との間に圧力差が生じる。すると、パワーダイヤフラム２０１に作用する圧力差によってパワーピストン２０２はスプリング２０５の付勢力に抗して左方へ動く。その結果、車輪の制動に寄与するプッシュロッド２０７が、ブレーキペダルに加えられた踏力の倍力で操作される。
【０００９】
このように、負圧式倍力装置は、Ａ室に生ずる負圧が大きいとブレーキペダルが踏み込まれた際にＢ室に流入する外気との圧力差が大きくなるため、小さい踏み込み力で高いブレーキ力を得ることができるが、Ａ室に生じる負圧が小さいとＢ室との圧力差が小さくなるため同じブレーキ力を得るにはその分大きな踏み込み力が必要となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−４４４５１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１２】
近年、エミッション規制強化により、エンジン冷間時始動等において、より迅速に排気ガス浄化用触媒を活性化温度に高めなければならず、エンジンに供給する混合気の燃焼の点火時期をさらに遅角させる必要に迫られている。
【００１３】
このように、点火時期を遅角させると、混合気の燃焼により発生する熱エネルギ中の排気損失となる割合が高くなった分排気ガス温度が高められ、より迅速に排気ガス浄化用触媒が活性化温度に達するが、混合気の燃焼性の低下及び正味出力の低下によりエンジンの回転安定性が低下し、その分エンジンの混合気の吸入により発生する負圧が小さくなる。
【００１４】
そのため、エンジンの吸気負圧を利用した負圧式倍力装置は、十分な負圧を得ることができなくなりブレーキ性能が低下してしまう。
【００１５】
かかる問題に対応するために、従来よりも小さな負圧でも従来と同じブレーキ性能を確保しようとすると、装置自体の性能を向上させなければならなくなり、コストｕｐの要因となってしまう。
【００１６】
あるいは、ブレーキ装置自体の性能をそのままにして、点火時期の遅角量を制限し、排気ガス浄化用触媒自体の性能を向上させてエミッション規制強化に対応することも可能ではあるが、排気ガス浄化用触媒の性能を向上するためには、触媒貴金属量を増加する等しなければならず、コストｕｐの要因となってしまう。
【００１７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気通路内に生じる負圧のみでは負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合においても、負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができる２次空気供給機構付き内燃機関を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、排気ガス浄化用触媒より上流側に２次空気を供給するエアポンプを備え、吸気負圧にて負圧式倍力装置に負圧を生じさせ得る２次空気供給機構付き内燃機関において、吸気負圧のみならずエアポンプの吸引機能により生じる負圧により負圧式倍力装置に負圧を生じさせることを特徴とするものである。
【００１９】
そして、具体的な手段として、内燃機関の排気系において排気ガス浄化用触媒より上流側に２次空気を供給する２次空気供給通路と、該２次空気供給通路に配置されたエアポンプと、前記内燃機関の吸気通路と負圧を利用し入力を倍力して出力する負圧式倍力装置とを接続する吸気負圧通路と、を備えた２次空気供給機構付き内燃機関であって、前記吸気通路内に生じる負圧、および前記エアポンプの吸引機能により生じる負圧の少なくともいずれか一方により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせることを特徴とする。
【００２０】
ここで、負圧式倍力装置とは、例えば自動車等のブレーキ装置に用いられているものであり、ブレーキペダルの踏み込み力を入力とし、ブレーキ力（制動力）を出力とするもので、負圧を利用してブレーキペダルの踏み込み力を倍力してブレーキ力を出力するものである。
【００２１】
そして、このように構成された２次空気供給機構付き内燃機関では、負圧式倍力装置は内燃機関の吸気通路内に生じる負圧およびエアポンプの吸引機能により生じる負圧の少なくともいずれか一方により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせることができるので、負圧式倍力装置に安定して負圧を生じさせることができる。
【００２２】
また、前記吸気通路内に生じる負圧のみでは前記負圧式倍力装置に生じさせる負圧が所定値より小さいと判断される場合、前記エアポンプの吸引機能により生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせることが好適である。
【００２３】
ここで、所定値とは、車種毎に負圧式倍力装置に要求される性能（例えばブレーキペダルの踏み込み力に対するブレーキ力の割合）を発揮するのに必要とされる負圧の最小値をいう。そして、通常は吸気通路内に生じる負圧により負圧式倍力装置に負圧を生じさせ、吸気通路内に生じる負圧が前記所定値より小さいと判断される場合にのみ、エアポンプの吸引機能により生じる負圧で負圧式倍力装置に負圧を生じさせることでエアポンプの負荷を軽減することができる。
【００２４】
また、前記エアポンプの吸引機能により減圧され、前記吸気負圧通路に接続されるポンプ負圧通路と、該ポンプ負圧通路と前記吸気負圧通路との接続点に設置され、弁の切り換えにより前記吸気通路内に生じる負圧か前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧のいずれかにより前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせる弁切換手段と、該弁切換手段の弁の切り換えの制御を行う弁切換制御手段と、を備えることが好適である。
【００２５】
このように、弁切換手段および弁切換制御手段を備え、吸気通路内に生じる負圧かポンプ負圧通路内に生じる負圧のいずれかにより負圧を生じさせるように制御するので、精度よく安定して負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることが可能である。
【００２６】
また、前記内燃機関へ吸入される混合気の燃焼のための点火時期を任意に設定することができる点火時期可変手段を備え、該点火時期可変手段により点火時期が上死点後の所定角以上に遅角される場合、前記弁切換制御手段は、前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせるように弁を切り換えることが好ましい。
【００２７】
具体的に吸気通路内に生じる負圧が前記所定値より小さいと判断する手段として点火時期を用いたものであり、予め、負圧式倍力装置がその性能を発揮するのに必要な所定の負圧量を安定して生じさせることができる点火時期の最大遅角量を把握しておき、点火時期可変手段により該最大遅角量よりも遅角された場合に、ポンプ負圧通路内に生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせるように弁を切り換えるようにすることで、簡易に負圧式倍力装置に安定して十分な負圧を生じさせることができる。
【００２８】
あるいは、前記吸気通路内に生じる負圧を検出する圧力検出手段を備え、該圧力検出手段の検出値が前記所定値より小さい場合、前記弁切換制御手段は、前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせるように弁を切り換えることが好適である。
【００２９】
このように、実際に吸気通路内に生じる負圧を検出する圧力検出手段を備えて、圧力検出手段の検出値が所定値より小さい場合に弁を切り換えるので、精度よく安定して負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができる。
【００３０】
また、前記負圧式倍力装置への入力値を検出する入力値検出手段と、前記負圧式倍力装置からの出力値を検出する出力値検出手段と、を備え、前記入力値検出手段および出力値検出手段により検出された値に基づき、前記弁切換制御手段は、前記ポンプ負圧通路内に生じる負圧により前記負圧式倍力装置に負圧を生じさせるように弁を切り換えることは好適である。
【００３１】
負圧式倍力装置に生じる負圧が小さい場合は、入力に対して倍力して出力する割合が小さいことから、このように、負圧式倍力装置への入力値と出力値とを検出して、その検出値に基づいて、負圧式倍力装置に必要な所定の負圧が生じているか否かを判断して弁を切り換えることで精度よく安定して負圧式倍力装置に負圧を生じさせることができる。
【００３２】
また、前記エアポンプの吸引機能により減圧され、前記吸気負圧通路に接続されるポンプ負圧通路と、該ポンプ負圧通路上に設置され、該ポンプ負圧通路を開閉する開閉手段と、該開閉手段の前記ポンプ負圧通路の開閉を制御する開閉制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００３３】
このように、吸気通路に生じる負圧により吸気負圧通路を介して常に負圧式倍力装置に負圧を生じさせ、ポンプ負圧通路には該通路を開閉する開閉手段を設け、該開閉手段の開閉を開閉制御手段を用いて制御し、例えば、吸気通路内に生じる負圧のみでは負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合にのみ、ポンプ負圧通路を開き、吸気通路内に生じる負圧にポンプ通路内に生じる負圧をプラスさせるので、エアポンプの負荷をさらに軽減することができる。
【００３４】
また、前記内燃機関へ吸入される混合気の燃焼のための点火時期を任意に設定することができる点火時期可変手段を備え、該点火時期可変手段により点火時期が上死点後の所定角以上に遅角される場合、前記開閉制御手段は、前記ポンプ負圧通路を開くことが好適である。
【００３５】
吸気通路内に生じる負圧が前記所定値より小さいと判断する手段として点火時期を用いて判断することにより、簡易に、必要に応じてポンプ負圧通路を開閉することができるので、簡易に負圧式倍力装置に安定して十分な負圧を生じさせることができる。
【００３６】
また、前記吸気通路内に生じる負圧を検出する圧力検出手段を備え、該圧力検出手段の検出値が前記所定値より小さい場合、前記開閉制御手段は、前記ポンプ負圧通路を開くことは好適である。
【００３７】
実際に吸気通路内に生じる負圧を検出して、該検出値が所定値より小さい場合にのみ、ポンプ負圧通路を開くことができるので、精度よく安定して負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができる。
【００３８】
また、前記負圧式倍力装置への入力値を検出する入力値検出手段と、前記負圧式倍力装置からの出力値を検出する出力値検出手段と、を備え、前記入力値検出手段および出力値検出手段により検出された値に基づき、前記開閉制御手段は、前記ポンプ負圧通路を開くことが好適である。
【００３９】
負圧式倍力装置に生じる負圧が小さい場合は、入力に対して倍力して出力する割合が小さいことから、負圧式倍力装置への入力値と出力値を検出して、その検出値に基づいて、負圧式倍力装置に必要な所定の負圧が生じているか否かを判断してポンプ負圧通路を開閉するので、精度よく安定して負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができる。
【００４０】
そして、上述のように、吸気通路内に生じる負圧のみでは負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合、例えば、点火時期を大幅に遅角させた場合においても、エアポンプの吸入機能により生じる負圧を利用して負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができるので、負圧式倍力装置自体あるいは排気ガス浄化用触媒自体の性能を向上させることなく、エミッション規制強化に対応することができ、コスト上昇を防止することができる。
【００４１】
また、前記排気ガス浄化用触媒が所定の温度に達していない場合に、前記エアポンプが外気を吸引し前記排気ガス浄化用触媒より上流側に２次空気を供給するように２次空気の供給制御を行う２次空気供給制御手段を備え、前記エアポンプの吸引機能により生じる負圧は、前記２次空気供給制御手段による２次空気供給制御中に生じるものであることは好適である。
【００４２】
排気ガス浄化用触媒が所定の温度に達していない場合とは、該触媒が排気ガスを浄化し始める活性化温度に達していない場合をいい、かかる場合は２次空気を供給して迅速に該触媒が活性化温度に達するようにしている。そして、２次空気を供給する場合には、エアポンプが外気を吸引していることから、その際に生じる負圧で負圧式倍力装置に負圧を生じさせることにより簡易な構成で負圧式倍力装置に安定した負圧を生じさせることが可能となる。
【００４３】
なお、以上の各構成は、可能な限り互いに組み合わせることができる。例えば、吸気通路内に生じる負圧が前記所定値より小さいと判断する手段として、点火時期が上死点後の所定角以上に遅角されているか否かで判断する場合と吸気通路内に備えられた圧力検出手段による検出値が所定値より小さいか否かで判断する場合とを組み合わせて用いることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る２次空気供給機構付き内燃機関の構成を示す概略図である。この２次空気供給装置１は、自動車等に用いられる内燃機関である多気筒ガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」と呼ぶ。）に取り付けられるものである。
【００４６】
エンジン本体２には吸気通路としての吸気管２０と排気通路としての排気管２１とが取り付けられており、吸気管２０には、スロットル２４が配置され、吸気フィルタ２５に接続されている。吸気フィルタ２５とスロットル２４との間には、吸気管を通過する空気量を測定するためのエアフローメータ２６が配置されている。一方、排気管２１の下流には、排気ガス浄化用触媒を備える排気浄化装置２２が配置されており、排気浄化装置２２の上流と下流の双方に排気中の酸素濃度を検知するためのＯ２センサ３１，３２が配置されている。
【００４７】
また、２次空気供給装置１は、エンジン本体２とＯ２センサ３１との間に２次空気供給通路１１を備えており、この２次空気供給通路１１上に電気モータ駆動式のエアポンプ（ＡＰ）１２、エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）１３、逆止弁であるリード弁（ＲＶ）１４が配置されており、ＡＰ１２の上流には吸気フィルタ２７を配置している。そして、ＡＳＶ１３には、吸気管２０のスロットル２４下流から延びる吸気負圧通路としての配管１６が接続されいる。この配管１６にはさらに２次エアコントロールソレノイドバルブ（ＶＳＶ）１７が配置されており、制御装置１０がＶＳＶ１７を駆動することにより、吸気管２０の負圧でダイアフラムが引張られ、ＡＳＶ１３が開き、ＡＰ１２にて圧送された新気が２次空気供給通路１１を通りエンジンの排気ポートに２次空気が供給される。そして、ＡＰ１２とＡＳＶ１３との間には圧力センサ１５が配置されている。
【００４８】
かかる構成において、冷間始動時直後等の排気浄化装置２２に備えられた排気ガス浄化用触媒が活性化温度に達していない場合においては、２次空気供給制御を実施するようにしており、２次空気供給制御手段である制御装置１０がＶＳＶ１７を駆動させ、吸気管２０の負圧でＡＳＶ１３のダイアフラムが引張られてバルブを開く制御を行う。それとともに制御装置１０がＡＰ１２を駆動させ、吸気フィルタ２７を通過した空気を、ＡＳＶ１３と該ＡＳＶ１３の下流に設けられたＲＶ１４を通過させて２次空気供給通路１１を介して２次空気を排気ポートに供給するように制御している。そして、排気ポートに供給された２次空気は、エンジン本体２の燃焼室から排出された未燃焼ガス中のＨＣ、ＣＯと酸化することにより、排気ガスの温度を高め、排気ガス浄化用触媒が迅速に活性化温度に達するようにしている。
【００４９】
また、エンジン本体２の燃焼室に供給された混合気は、ピストンによって圧縮された後、点火プラグによって所定のタイミングで点火されるようになっているが、この点火時期はエンジンＥＣＵ２３によって回転数等のエンジンの運転状態に応じて自在に変えられるようになっている。そして、その範囲は、正味出力を大きく得ることができ、上死点より所定量進角したタイミングであるＭＢＴから、上死点以降の大幅に遅角されたタイミング（例えば、上死点後３５°）までである。
【００５０】
そして、冷間始動時直後等の排気浄化装置２２に備えられた排気ガス浄化用触媒が活性化温度に達していない場合においては、混合気の燃焼の点火時期を上死点後に大幅に遅角させて、混合気の燃焼によって生じる熱エネルギ中の排気損失の割合を高めることにより排気ガスの温度を高めて排気ガス浄化用触媒を迅速に活性化温度に達するようにしている。
【００５１】
なお、２次空気供給装置１の動作を制御する制御装置１０には、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ２３と相互に情報をやりとりできるよう接続されているほか、圧力センサ１５、Ｏ２センサ３１，３２の出力信号が入力されるとともに、上述のようにＡＰ１２のモータ駆動とＶＳＶ１７の開閉を制御するようになっている。また、制御装置１０は、エンジンＥＣＵ２３の一部をなしていてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態においては、配管１６は、途中で分岐しており、その１つの枝は上述のようにＡＳＶ１３に接続され、他の枝はチェックバルブ２８，弁切換手段である３方弁３０を介して負圧式倍力装置３３に接続されている。また、２次空気供給通路１１には該通路と分岐している配管１８が設けられており、該配管１８はポンプ負圧通路として機能し、チェックバルブ２９を介して前記３方弁３０に接続されている。そして、制御装置１０が３方弁３０の弁の切り換えを行い、吸気管２０側の弁かエアポンプ１２側の弁のいずれかを開くようにしている。
【００５３】
かかる構成において、排気浄化装置２２に備えられた排気ガス浄化用触媒が活性化温度に達し、エンジン本体２の混合気の燃焼の点火時期を遅角させていない場合においては、エンジン回転は安定し、負圧式倍力装置３３は、その性能を発揮するのに必要な所定の負圧をエンジンの吸気管側から十分に得ることができるので、制御装置１０は３方弁３０の配管１６側の弁を開きエンジンの吸入負圧を取り入れるようにしている。なお、負圧式倍力装置に必要とされる、その性能を発揮するのに必要な所定の負圧値とは、車種毎に要求される、ブレーキペダルの踏み込み力に対する所望のブレーキ力を発生するのに必要とされる負圧の最小値のことをいう。
【００５４】
しかし、上述のように点火時期を大幅に遅角させた場合、混合気の着火性・燃焼性が低下して正味出力が不足気味となり、その結果エンジン本体２の回転安定性が低下する。それにしたがって、エンジンの回転から生じる吸気負圧も小さくなるため、負圧式倍力装置３３は、その倍力性能を確保するのに必要な所定の負圧をエンジンの吸気管側から安定して得ることができなくなる。
【００５５】
一方、点火時期が大幅に遅角されている間で、２次空気供給制御が実施され、２次空気が供給されている間は、ＡＰ１２は駆動させられて、２次空気供給通路１１にはエアフィルタ２７からＡＰ１２へ空気が流れている。そして、ポンプ負圧通路である配管１８には負圧が生じている。
【００５６】
そこで、点火時期を大幅に遅角させた場合、上述したようにエンジンの吸入負圧が小さくなり、負圧式倍力装置３３がその性能を発揮するのに必要な所定の負圧をエンジンの吸気管側から得ることができなくなるので、制御装置１０は３方弁３０の配管１８側の弁を開き、ＡＰ１２の空気の圧送から生じる負圧で負圧式倍力装置に負圧を生じさせるようにする。
【００５７】
図２に示すフローチャートは、図１に示す負圧式倍力装置３３に生じさせる負圧の切り換えを行う３方弁３０の弁の切り換えのルーチンを示している。まず初めにステップ１００において２次空気供給制御中であるか否かが判別される。２次空気供給制御中であるときにはステップ１０１に進み、２次空気供給制御中でないときにはステップ１０３に進み３方弁３０の吸気管側の弁が開弁せしめられる。
【００５８】
ステップ１０１においては点火時期の遅角量が所定角αより大きいか否かが判別される。該点火時期の遅角量が所定角αより大きい場合は、ステップ１０２に進み３方弁３０のＡＰ１２側の弁が開弁せしめられ、遅角量が所定角α以下である場合は、ステップ１０３に進み３方弁３０の吸気管側の弁が開弁せしめられる。
【００５９】
なお、負圧式倍力装置，エンジンの仕様，車体の重さ等によって負圧式倍力装置に必要な負圧量、その負圧を安定して発生することができるエンジンの点火時期等は異なってくるものであるため、各車種毎に負圧式倍力装置に必要な所定の負圧量を把握しておき、その負圧を安定して発生することができるエンジンの点火時期の最大遅角量αは予め実験する等して決定する。
【００６０】
また、エンジンの吸気管に生じる負圧を検出する圧力検出手段である圧力センサを配管１６上に設けて、上記弁の切り換えのルーチンのステップ１０１において、点火時期の遅角量が所定角αより大きいか否かで判別する代わりに、該圧力センサにて検出した負圧が負圧式倍力装置に必要な所定の負圧量よりも小さいか否かで判別してもよい。かかる場合は、検出された圧力値が所定の負圧量よりも小さい場合は、ステップ１０２に進み３方弁３０のＡＰ１２側の弁が開弁せしめられ、検出された圧力値が所定の負圧量以上である場合は、ステップ１０３に進み３方弁３０のエンジンの吸気管側の弁が開弁せしめられる。
【００６１】
また、かかる場合は、２次空気供給制御中ならば、特に点火時期を大幅に遅角させた場合に限らず、エンジンの回転から生じる吸気負圧では負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合すべてにおいて、３方弁３０の弁を切り換えることによりエアポンプ１２が２次空気を供給する際に生じる負圧で負圧式倍力装置に負圧を生じさせることができる。
【００６２】
また、負圧式倍力装置への入力値（例えばブレーキ踏み込み力）を検出する入力値検出手段と、負圧式倍力装置からの出力値（例えばブレーキ力）を検出する出力値検出手段と、を設けて、上記弁の切り換えのルーチンのステップ１０１において、点火時期の遅角量が所定角αより大きいか否かで判別する代わりに、該検出手段から検出された入力値および出力値に基づき、例えば、出力値を入力値で除した値が各車種毎に負圧式倍力装置に要求される所定値より小さいか否かで判別してもよい。
【００６３】
また、上述は、２次空気供給制御中である場合において、例えば点火時期を大幅に遅角させた場合等、エンジンの回転から生じる吸気負圧では負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合に、エアポンプによる２次空気供給の際に生じる負圧で負圧式倍力装置に負圧を生じさせることについて述べたが、２次空気供給制御中ではない場合においても、エンジンの吸気管に生じる負圧を検出する圧力検出手段である圧力センサ、又は、負圧式倍力装置への入力値を検出する入力値検出手段と負圧式倍力装置からの出力値を検出する出力値検出手段等によって、エンジンの回転から生じる吸気負圧では負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができないことが検知されたら、エアポンプを駆動させることによって、エアポンプの吸引機能によってに生じる負圧で負圧式倍力装置に負圧を生じさせることができる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図３には、第２の実施の形態に係る２次空気供給機構付き内燃機関の構成を示す概略図が示されている。上記第１の実施の形態では、ポンプ負圧通路としての配管１８と吸気負圧通路としての配管１６との接続点に３方弁を使用して、点火時期の遅角量に応じて、エンジンの吸気管側の弁かエアポンプ側の弁のいずれかを開弁させていたが、本実施の形態においては、配管１８と配管１６との接続点には何も使用せずに、該接続点とＡＰ１２側のチェックバルブ２９との間には通路を開閉する手段である電磁弁３４を設け、エンジンの吸気管側と負圧式倍力装置３３はチェックバルブ２８を介して接続しているだけにしてある。
【００６５】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６６】
本実施の形態においては、負圧式倍力装置３３は、エンジンの吸気管に負圧が発生する場合は常にその負圧を利用している。そして、上述したようにエンジンの点火時期を大幅に遅角させた場合で、負圧式倍力装置３３がその性能を発揮するのに必要な負圧をエンジンの吸気管から取り入れることができない場合は、制御装置１０が開閉手段としての電磁弁３４を開弁しＡＰ１２の駆動による負圧をエンジンの吸気負圧にプラスさせ、点火時期の遅角による吸気管負圧の低下を補助するようにしている。
【００６７】
図４に示すフローチャートは、図３に示す負圧式倍力装置３３への負圧をＡＰ１２の２次空気供給の際に生ずる負圧で補助させるか否かを決定するルーチンを示している。まず初めにステップ２００において２次空気供給制御中であるか否かが判別される。２次空気供給制御中であるときにはステップ２０１に進み、２次空気供給制御中でないときにはステップ２０３に進み電磁弁３４は閉じたままにしておく。
【００６８】
ステップ２０１においては点火時期の遅角量が所定角αより大きいか否かが判別される。該点火時期の遅角量が所定角αより大きい場合は、ステップ２０２に進み電磁弁３４が開弁せしめられ、遅角量が所定角α以下である場合は、ステップ２０３に進み電磁弁３４は閉じたままにしておく。
【００６９】
このように本実施の形態においては、負圧式倍力装置３３はエンジンの吸入負圧を常に取り入れ、その負圧では十分でない場合にのみＡＰ１２の駆動による負圧を取り入れ補助させるので、第１の実施の形態に比べるとＡＰ１２の負荷を抑えることができる。
【００７０】
なお、第１の実施の形態と同様に、負圧式倍力装置，エンジンの仕様，車体の重さ等によって負圧式倍力装置に必要な負圧量、その負圧を安定して発生することができるエンジンの点火時期の遅角量等は異なってくるものであるため、各車種毎に負圧式倍力装置に必要な負圧量を把握しておき、その負圧を安定して発生することができるエンジンの点火時期の最大遅角量αは予め実験する等して決定する。
【００７１】
また、エンジンの吸気管に生じる負圧を検出する圧力検出手段である圧力センサを配管１６上に設けて、上記電磁弁３４の弁開閉ルーチンのステップ２０１において、点火時期の遅角量が所定角αより大きいか否かで判別する代わりに、該圧力センサにて検出した負圧が負圧式倍力装置に必要な所定の負圧量よりも小さいか否かで判別してもよい。かかる場合は、検出された圧力値が所定の負圧量よりも小さい場合は、ステップ２０２に進み電磁弁３４が開弁せしめられ、検出された圧力値が所定の負圧量以上である場合は、ステップ２０３に進み電磁弁３４は閉じたままにしておく。
【００７２】
また、かかる場合は、２次空気供給制御中ならば、特に点火時期を大幅に遅角させた場合に限らず、エンジンの回転から生じる吸気負圧では負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合すべてにおいて、電磁弁３４の弁を開くことによりエアポンプ１２が２次空気を供給する際に生じる負圧を吸気管負圧にプラスさせることができる。
【００７３】
また、負圧式倍力装置への入力値（例えばブレーキ踏み込み力）を検出する入力値検出手段と、負圧式倍力装置からの出力値（例えばブレーキ力）を検出する出力値検出手段と、を設けて、上記弁の切り換えのルーチンのステップ２０１において、点火時期の遅角量が所定角αより大きいか否かで判別する代わりに、該検出手段から検出された入力値および出力値に基づき、例えば、出力値を入力値で除した値が各車種毎に負圧式倍力装置に要求される所定値より小さいか否かで判別してもよい。
【００７４】
また、上述は、２次空気供給制御中である場合において、例えば点火時期を大幅に遅角させた場合等、エンジンの回転から生じる吸気負圧では負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合に、エアポンプによる２次空気供給の際に生じる負圧で負圧式倍力装置に負圧を生じさせることについて述べたが、２次空気供給制御中ではない場合においても、エンジンの吸気管に生じる負圧を検出する圧力検出手段である圧力センサ、又は、負圧式倍力装置への入力値を検出する入力値検出手段と負圧式倍力装置からの出力値を検出する出力値検出手段等によってエンジンの回転から生じる吸気負圧では負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができないことが検知されたら、エアポンプを駆動させることによって、エアポンプの吸引機能によってに生じる負圧を吸気管負圧にプラスさせることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、吸気通路に生じる負圧により負圧式倍力装置に十分な負圧を生じさせることができない場合でも、２次空気供給装置のエアポンプによる２次空気供給の際に生じる負圧を利用することにより、あるいは吸気通路に生じる負圧が小さくなった分をエアポンプによる２次空気供給の際に生じる負圧で補助することで、負圧式倍力装置にその性能の発揮するのに十分な負圧を生じさせることができる。
【００７６】
したがって、点火時期の大幅遅角に伴い、エンジンの吸気負圧が減少しても、負圧式倍力装置自体の性能を向上させたり点火時期の遅角量を制限して排気ガス浄化用触媒自体の性能を向上させたりする必要がないので、低コストでエミッション規制強化に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る２次空気供給機構付き内燃機関を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係る２次空気供給機構付き内燃機関の弁切換手段の弁の切り換えルーチンを示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係る２次空気供給機構付き内燃機関を示す概略図である。
【図４】第２の実施の形態に係る２次空気供給機構付き内燃機関の電磁弁の弁の開閉ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】従来の技術のエンジンの吸気管と負圧式倍力装置との接続状態を示す概略図である。
【図６】負圧式倍力装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１　２次空気供給装置
２　エンジン
１０　制御装置
１１　２次空気供給通路
１２　エアポンプ（ＡＰ）
１３　エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）
１４　リード弁（ＲＶ）
１５　圧力センサ
１６　配管
１７，３１　電磁弁
１８　ポンプ負圧通路
２０　吸気管
２１　排気管
２２　排気浄化装置
２３　エンジンＥＣＵ
２４　スロットル
２５，２７　吸気フィルタ
２６　エアフローメータ
２８，２９　チェックバルブ
３０　３方弁（弁切換手段）
３１，３２　Ｏ２センサ
３３　負圧式倍力装置
３４　電磁弁（開閉手段）
【図１】
2004100560.tif 000003
【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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