(57)【要約】【課題】２次空気供給に伴う機関の回転数の低下を起因とする弊害の防止を図った内燃機関及び内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】ＥＣＵ５０は２次空気供給を行うか否かの検出を行い（Ｓ１００）、２次空気供給を行わないと認識した場合には、吸入空気量の補正は行わずに（Ｓ５００）、ルーチン処理を終了する。一方、Ｓ１００で、２次空気供給を行うと認識した場合には、車速が０であるか否かを検出し（Ｓ２００）、車速が０の場合には、吸入空気量補正Ａの処理を行って（Ｓ３００）、ルーチン処理を終了し、車速が０でない場合には、吸入空気量補正Ｂの処理を行って（Ｓ４００）、ルーチン処理を終了する。【選択図】　図３
2004100503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管内の排気浄化触媒が配設されている位置よりも上流側に、２次空気供給通路を介して２次空気を供給するエアポンプと、
吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段と、
機関始動直後のアイドル時であって、前記エアポンプにより２次空気の供給動作を行う場合に、前記調整手段による吸入空気量を増量補正する制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
排気管内の排気浄化触媒が配設されている位置よりも上流側に、２次空気供給通路を介して２次空気を供給するエアポンプと、
吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段と、
暖機期間中であって、アイドル終了後に、前記エアポンプにより２次空気の供給動作を行う場合に、前記調整手段による吸入空気量を増量補正する制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
排気管内の排気浄化触媒が配設されている位置よりも上流側に、２次空気供給通路を介して２次空気を供給するエアポンプと、
吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段と、
車速を検知する検知手段と、
を備え、車に搭載される内燃機関であって、
前記エアポンプにより２次空気の供給動作を行う場合に、前記調整手段による吸入空気量を増量補正する制御を行う制御手段を設けると共に、
該制御手段は、前記検知手段によって検知された車速が０である場合の増量補正と、前記検知手段によって検知された車速が０でない場合の増量補正とで、補正する増量の導出を、それぞれ異なるプロセスを用いて行うことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段が、車速が０である場合に用いるプロセスによって導出された補正する増量と、車速が０でない場合に用いるプロセスによって導出された補正する増量とでは、各々のプロセスに同一のデータを入力した場合には、後者により導出される補正増量の方が大きくなるように設定されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
２次空気供給の有無を認識する認識手段と、
車速を検出する検出手段と、
前記認識手段によって２次空気供給を行うことが認識された場合であって、前記検出手段によって車速が０であると検出された場合には、第１プロセスを用いて吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量の増量補正分を導出すると共に、前記認識手段によって２次空気供給を行うことが認識された場合であって、前記検出手段によって車速が０でないと検出された場合には、前記第１プロセスとは異なる第２プロセスを用いて前記吸入空気量の増量補正分を導出する導出手段と、該導出手段によって導出された増量補正分を加えた吸入空気量の空気吸入を行わせるように、吸入空気量を調整する調整手段に対して指示する指示手段と、
を備えることを特徴とする、車に搭載される内燃機関の制御装置。
【請求項６】
２次空気供給を行う際に、車速が０の場合と０でない場合とで、異なるプロセスを用いて吸入空気量の増量補正分を導出し、導出された増量補正分を加えた吸入空気量により燃焼室内に空気を送り込むように制御することを特徴とする、車に搭載される内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次空気供給機構を備えた内燃機関及び内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気管内に、排気浄化触媒を配設した排気浄化構造が知られている。排気浄化触媒は、排気ガスに含まれるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の大気汚染物質を無害なＨ２Ｏ，ＣＯ２，Ｎ２等に変換する機能を有する。
【０００３】
しかし、排気浄化触媒がその機能を十分発揮するためには、排気浄化触媒が一定の活性化温度（例えば、３５０℃以上）の環境下に置かれることが必要とされる。そのため、機関始動時などの冷間時においては、排気浄化触媒はその機能を十分に発揮しない。
【０００４】
そこで、冷間時における浄化を十分に行うために、２次空気供給機構を備えた内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
２次空気供給機構は、排気管内における排気浄化触媒の配設された位置よりも上流側に、エアポンプによって、２次空気供給通路を介して２次空気を供給するシステムである。
【０００６】
この機構により、排気管内に２次空気を供給することで、排気管内の酸素濃度を高くして、排気ガスに含まれるＨＣ，ＣＯを酸化して排気ガスの浄化を図ることができる。また、ＨＣ，ＣＯの酸化によって、排気ガスの温度を高めることができ、これにより、上述した排気浄化触媒の環境温度が活性化温度となるまでの時間を短縮する効果もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２２９８６１号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の２次空気供給を行う場合には、エアポンプを作動させるために、電気負荷が増加する。そのため、オルタネータによる発電負荷が増加し、機関に対する負荷が増加する。これにより、機関の回転数が低下してしまう。
【０００９】
このように機関の回転数が低下することによって、冷間時における機関始動直後のアイドル中のアイドル安定性が悪化する。そして、アイドル安定性の悪化により、機関ストールの可能性もある。
【００１０】
また、機関の回転数の低下により、排気ガス量も減少する。従って、２次空気供給による効果が減少してしまい、触媒の暖機性が低下し、排気特性が悪化してしまうという弊害もある。
【００１１】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、２次空気供給に伴う機関の回転数の低下を起因とする弊害の防止を図った内燃機関及び内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１３】
すなわち、本発明の内燃機関は、排気管内の排気浄化触媒が配設されている位置よりも上流側に、２次空気供給通路を介して２次空気を供給するエアポンプと、吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段と、機関始動直後のアイドル時であって、前記エアポンプにより２次空気の供給動作を行う場合に、前記調整手段による吸入空気量を増量補正する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
ここで、２次空気とは、内燃機関の燃焼室において燃焼行程を経たガスに対して再度供給される空気を意味する。以下も同様である。
【００１５】
また、調整手段としては、例えば、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）や、電子制御スロットルシステムなどが含まれる。以下も同様である。
【００１６】
本発明の構成によれば、機関始動直後のアイドル時における２次空気供給動作の際に、増量補正された吸入空気量となるように、燃焼室内に空気が送られる。従って、本発明の内燃機関は、２次空気供給動作に起因する機関の回転数の低下を抑制、あるいは防止する機能を発揮する。これにより、アイドル安定性を維持できる。また、排気ガス量の減少を抑制、あるいは防止することができるため、触媒の暖機性が向上する。
【００１７】
また、本発明の内燃機関は、排気管内の排気浄化触媒が配設されている位置よりも上流側に、２次空気供給通路を介して２次空気を供給するエアポンプと、吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段と、暖機期間中であって、アイドル終了後に、前記エアポンプにより２次空気の供給動作を行う場合に、前記調整手段による吸入空気量を増量補正する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の構成によれば、アイドル終了後の２次空気供給動作の際に、増量補正された吸入空気量となるように、燃焼室内に空気が送られる。従って、本発明の内燃機関は、２次空気供給動作に起因する機関の回転数の低下を抑制、あるいは防止する機能を発揮する。これにより、排気ガス量の減少を抑制、あるいは防止することができるため、触媒の暖機性が向上する。
【００１９】
また、本発明の内燃機関は、排気管内の排気浄化触媒が配設されている位置よりも上流側に、２次空気供給通路を介して２次空気を供給するエアポンプと、吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段と、車速を検知する検知手段と、を備え、車に搭載される内燃機関であって、
前記エアポンプにより２次空気の供給動作を行う場合に、前記調整手段による吸入空気量を増量補正する制御を行う制御手段を設けると共に、該制御手段は、前記検知手段によって検知された車速が０である場合の増量補正と、前記検知手段によって検知された車速が０でない場合の増量補正とで、補正する増量の導出を、それぞれ異なるプロセスを用いて行うことを特徴とする。
【００２０】
ここで、プロセスとしては、例えば、演算式にデータを入力（代入）して増量補正値を導出（演算・算出）する場合や、テーブル（表）を用いてデータから増量補正値を導出（選択）する場合等が挙げられる。以下、同様である。
【００２１】
本発明の構成によれば、２次空気供給動作の際に、増量補正された吸入空気量となるように、燃焼室内に空気が送られる。従って、本発明の内燃機関は、２次空気供給動作に起因する機関の回転数の低下を抑制、あるいは防止する機能を発揮する。これにより、アイドル安定性を維持することができ、また、触媒の暖機性が向上する。
【００２２】
また、本発明の構成によれば、車速が０の場合と０でない場合とで、増量補正の導出をそれぞれ異なるプロセスを用いて行うため、各々の場合に必要とされる吸入空気量に応じた適切な増量補正を行うことができる。従って、本発明の内燃機関は、２次空気供給動作に起因する機関の回転数の低下を、より的確に抑制、あるいは防止する機能を発揮する。
【００２３】
そして、本発明の構成において、前記制御手段が、車速が０である場合に用いるプロセスによって導出された補正する増量と、車速が０でない場合に用いるプロセスによって導出された補正する増量とでは、各々のプロセスに同一のデータを入力した場合には、後者により導出される補正増量の方が大きくなるように設定されているとよい。
【００２４】
このように設定する理由は次ぎの通りである。すなわち、通常、車速が０の場合よりも車速が０でない場合の方が、同条件下においては要求される吸入空気量が大きい。そこで、本発明では、車速が０でない場合の方が車速が０である場合に比べて、増量分が大きくなるようにする。このように、各々の場合に必要とされる吸入空気量に応じた適切な増量補正が行われるため、２次空気供給動作に起因する機関の回転数の低下を、より的確に抑制、あるいは防止することができる。
【００２５】
また、本発明の車に搭載される内燃機関の制御装置は、２次空気供給の有無を認識する認識手段と、車速を検出する検出手段と、前記認識手段によって２次空気供給を行うことが認識された場合であって、前記検出手段によって車速が０であると検出された場合には、第１プロセスを用いて吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量の増量補正分を導出すると共に、前記認識手段によって２次空気供給を行うことが認識された場合であって、前記検出手段によって車速が０でないと検出された場合には、前記第１プロセスとは異なる第２プロセスを用いて前記吸入空気量の増量補正分を導出する導出手段と、該導出手段によって導出された増量補正分を加えた吸入空気量の空気吸入を行わせるように、吸入空気量を調整する調整手段に対して指示する指示手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の構成によれば、内燃機関が２次空気供給動作を行う際に、車速が０の場合と０でない場合のそれぞれに応じたプロセスによって導出された増量補正分を加えた吸入空気量により、燃焼室内に空気を送り込ませるように内燃機関に対して制御する。従って、内燃機関が、２次空気供給動作に起因する機関の回転数の低下を的確に抑制、あるいは防止する機能を発揮するように、適切な制御を行うことができる。
【００２７】
また、本発明の車に搭載される内燃機関の制御方法は、２次空気供給を行う際に、車速が０の場合と０でない場合とで、異なるプロセスを用いて吸入空気量の増量補正分を導出し、導出された増量補正分を加えた吸入空気量により燃焼室内に空気を送り込むように制御することを特徴とする。
【００２８】
本発明の制御方法によれば、内燃機関が２次空気供給動作を行う際に、車速が０の場合と０でない場合のそれぞれに応じたプロセスによって導出された増量補正分を加えた吸入空気量により、燃焼室内に空気を送り込ませることになる。従って、内燃機関は、２次空気供給動作に起因する機関の回転数の低下を的確に抑制、あるいは防止する機能を発揮する。
【００２９】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【００３０】
【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。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関及び内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法について説明する。本実施の形態においては、吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段として、アイドル回転数制御（アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ））を採用した構成を例に説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の基本構成を示すブロック図である。図２は２次空気制御弁の動作説明図である。図３は本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御プロセスのフローチャートである。図４は本発明の実施の形態に係る内燃機関の各部の状態変化量等の時間的推移を示すタイミングチャートである。
【００３３】
〔内燃機関の基本構成〕
図１に示すように、内燃機関としてのガソリンエンジンシステム（以下、エンジンと称する）１は、直列配置された４つの燃焼室（気筒）１１を形成するエンジン本体１０と、各燃焼室１１に空気を送り込むための吸気系２０と、各燃焼室１１における燃焼後のガスを排気するための排気系３０と、２次空気を供給するための２次空気供給系４０及び内燃機関の各構成の制御を行う制御手段としての（電子）制御装置（以下、ＥＣＵと称する）５０等を備えている。
【００３４】
エンジン本体１０は、シリンダブロックおよびシリンダヘッドを外郭部材とし、直列する４つの燃焼室１１を内部に備える。シリンダヘッドには、各燃焼室１１に空気及び燃料の混合気を導入するための吸気ポート２３と、各燃焼室１１から排気ガスを排出するための排気ポート３１とが形成されている。各燃焼室１１に対応する吸気ポート２３には燃料噴射弁１２が備えられている。燃料噴射弁１２は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁である。燃料噴射弁１２は、ＥＣＵ５０の指令信号に応じて適宜開弁し、燃焼室１１内に燃料を噴射供給する。
【００３５】
吸気系２０は、各燃焼室１１に導入される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。より具体的には、吸気系２０は、空気流路の上流から順に、吸気管２１と吸気マニホールド２２と吸気ポート２３とを備えている。これら吸気管２１，吸気マニホールド２２及び吸気ポート２３はそれぞれ連結されており、これらによって吸気通路を形成している。
【００３６】
吸気管２１の上流には、吸入空気に含まれる埃等を除去するフィルタを有するエアクリーナ２５が設けられている。
【００３７】
また、吸気管２１におけるエアクリーナ２５よりも下流側には、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じて連動するスロットル弁２４が設けられている。そして、スロットル弁２４の上流側と下流側をバイパスする通路に、アイドルスピードコントロールバルブ（以下、ＩＳＣＶと称する）２６が設けられている。
【００３８】
ＩＳＣＶ２６は、ＥＣＵ５０からの指示に従って、バイパス通路の空気の通路面積を調整して、吸入空気量を調整するものである。このＩＳＣＶ２６は、スロットル弁２４が閉じている期間中に空気を燃焼室１１に送り込むために用いられるものである。従って、ＩＳＣＶ２６は、通常、アイドル時にのみ利用されるが、本実施の形態においてはアイドル時以外にも利用されることがある。この点の詳細については、後述する。
【００３９】
このように、本実施の形態においては、吸気管２１から燃焼室１１内に送られる吸入空気量の調整を、スロットル弁２４とＩＳＣＶ２６により行うシステムを採用している。
【００４０】
排気系３０は、各燃焼室１１から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。より具体的には、排気系３０は、排気流路の上流から順に、排気ポート３１と排気マニホールド３２と排気管３３とを備えている。これら排気ポート３１，排気マニホールド３２及び排気管３３はそれぞれ連結されており、これらによって排気通路を形成している。
【００４１】
排気管３３には、触媒ケーシング３４が設けられている。触媒ケーシング３４は、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する機能を備えた排気浄化触媒（例えば、三元触媒）を内蔵している。
【００４２】
２次空気供給系４０は、エンジン１の外部から取り入れた空気を２次空気として各排気ポートに供給する機能を備える。電動式エアポンプ（以下、エアポンプと称する）４１は、ＥＣＵ５０の指令信号に基づいて作動し、導入通路４２を通じて吸気管２１の途中（スロットル弁２４の上流で、且つ、エアクリーナ２５の下流にあたる部位）から空気を吸入し、圧送通路４３を通じて主供給管４４に空気を圧送する。
【００４３】
主供給管４４に圧送された空気は、４本の分配管４５を通じて各排気ポート３１に供給される。なお、本実施の形態においては、２次空気の吐出量は一定である。
【００４４】
圧送通路４３及び主供給管４４の連結部位には、圧送通路４３及び主供給管４４の間を流れる空気の流路を開閉する２次空気制御弁４６が設けられている。
【００４５】
２次空気制御弁４６の内部には、ダイアフラム４６ａ及びこのダイアフラム４６ａの変形によって動作する弁体４６ｂが設けられている。弁体４６ｂは、ダイアフラム４６ａが変形した場合にのみ圧送通路４３及び主供給管４４の間を流れる空気の流路を解放する。
【００４６】
また、２次空気制御弁４６には、吸気系２０において発生する負圧（吸引力）をダイアフラム４６ａに作用させるための負圧通路４７が接続されている。負圧通路４７は、吸気マニホールド２２及び２次空気制御弁４６の間を連絡し、吸気マニホールド２２の側から２次空気制御弁４６の側に向かって、その通路途中に、逆止弁４７ａ、負圧タンク４７ｂ及び負圧制御弁４７ｃを順次備える。逆止弁４７ａは、負圧タンク４７ｂから吸気マニホールド２２に向かう空気の流れのみを許容し、吸気マニホールド２２から負圧タンク４７ｂに向かう空気の流れを規制する。負圧タンク４７ｂは、その内部を大気圧よりも低いガス圧に保持し得る耐圧性の容器である。負圧制御弁４７ｃは、電磁駆動式の開閉弁である。負圧制御弁４７ｃは、通常は閉弁状態にあるが、ＥＣＵ５０の指令信号に応じて適宜開弁する。
【００４７】
エンジン１の運転中、吸気マニホールド２２内に負圧が発生するため、負圧タンク４７ｂ内の圧力が低下し、大気圧を下回る（負圧に保持される）。このような条件下でＥＣＵ５０が負圧制御弁４７ｃを開くと、負圧タンク４７ｂ内の負圧（吸引力）が２次空気制御弁４６内のダイアフラム４６ａを変形させる。このダイアフラム４６ａの変形によって弁体４６ｂが動作し、圧送通路４３及び主供給管４４の間を流れる空気の流路を解放する。このときエアポンプ４１を作動させると、エンジン１外部から導入された空気（２次空気）がエアポンプ４１から主供給管４４に圧送され、分配管４５を通じて排気ポート３１に供給される。
【００４８】
また、エンジン１の各部位には、各種センサ６１〜６６が取り付けられている。これら各種センサ６１〜６６によって、各部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００４９】
例えば、吸気管に設けられたエアフロメータ６１は、吸入空気の流量（吸気量）に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ６２はスロットル弁２４に取り付けられ、同弁の開度に応じた検出信号を出力する。クランク角センサ６３は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。また排気管３３の触媒ケーシング３４上流及び下流に設けられた酸素濃度センサ６４，６５は、各々の配設部位において排気中の酸素濃度に応じ連続的に変化する検出信号を出力する。酸素濃度センサ６４，６５の検出信号は、機関燃焼に供される混合気の空燃比を反映し、排気中の酸化成分（酸素（Ｏ２）等）と還元成分（炭化水素（ＨＣ）等）の量を直接的に示す指標となる。また、圧力センサ６６は、２次空気供給系４０における圧送通路４３内の圧力Ｐに応じた検出信号を出力する。これら各センサ６１〜６６は、ＥＣＵ５０と電気的に接続されている。
【００５０】
ＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ及びタイマカウンタ等の他、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路や、外部出力回路等を備える。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びタイマカウンタ等と、外部入力回路や外部出力回路等とは、双方向性バスにより接続され、全体として論理演算回路を構成する。
【００５１】
このように構成されたＥＣＵ５０は、上記各種センサ６１〜６６の検出信号に基づき、燃料噴射弁１２の開閉弁動作を通じて各吸気ポート２３に燃料を噴射供給する制御（燃料噴射制御）や、負圧制御弁４７ｃの開閉弁動作及びエアポンプ４１の駆動を通じて各排気ポート３１に２次空気を供給する制御（２次空気供給制御）等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実施する。
【００５２】
〔２次空気供給制御〕
次に、２次空気供給制御について、詳しく説明する。
【００５３】
エンジン１は、機関始動時等、エンジン本体１０の温度が十分に高くなっていない条件下（冷間時）において、機関運転を行う場合には、燃料噴射弁１２を通じて燃焼室１１内に供給する燃料の量を増量する。すなわち、機関燃焼に供する混合気をリッチ化して、機関燃焼の安定化や暖機の促進を図る。
【００５４】
ところが、機関燃焼に供する混合気をリッチ化すれば、排気中の未燃燃料（ＨＣ、ＣＯ等）の量が増大することになる。しかも、このような燃料の増量が要求される条件下では、排気系３０に設けられた排気浄化触媒の温度も低く、当該触媒が十分に活性化する温度（活性温度）に達していないのが通常である。
【００５５】
このためエンジン１では、冷間始動時等、排気浄化触媒の温度が活性温度に達していない条件下で機関燃焼に供する混合気をリッチ化する場合には、２次空気供給制御を実施する。これにより、各燃焼室１１から排出された直後の排気ガスに空気を混入し、排気中に含まれる未燃燃料成分（ＨＣ、ＣＯ）の酸化反応を促す。従って、排気浄化触媒の上流において未燃燃料成分の浄化を促進でき、また、その反応熱によって排気浄化触媒の活性化を早めることができる。
【００５６】
図２は、２次空気供給系４０を構成する２次空気制御弁４６、負圧制御弁４７ｃ及びエアポンプ４１の機能を概略的に説明する模式図である。
【００５７】
２次空気制御弁４６の内部は、３つの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に区画されている。第１空間Ｓ１は負圧通路４７に、第２空間Ｓ２は圧送通路４３に、第３空間Ｓ３は主供給管４４に各々連通している。第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２の間を仕切るダイアフラム４６ａは、弁体４６ｂと一体に形成されている。また、第２空間Ｓ２及び第３空間Ｓ３の境界には、両空間Ｓ２，Ｓ３を相互に連通させる連通孔４６ｄが設けられている。第１空間Ｓ１側に収容されたスプリング４６ｃは、弁体４６ｂが連通孔４６ｄを塞ぐように、ダイアフラム４６ａを第２空間Ｓ２側に付勢する。
【００５８】
このため、図２（ａ）に示すように、負圧制御弁４７ｃが閉弁状態にある場合、第２空間Ｓ２（圧送通路４３）及び第３空間Ｓ３（主供給管４４）は弁体４６ｂによって相互に遮断される。
【００５９】
他方、図２（ｂ）に示すように、負圧制御弁４７ｃが開弁状態にある場合、第１空間Ｓ１内が負圧になることで（大気圧を下回ることで）、ダイアフラム４６ａを第１空間Ｓ１側に吸引する力が発生する。そして、このダイアフラム４６ａを第１空間Ｓ１側に吸引する力がスプリング４６ｃの付勢力を上回り、弁体４６ｂが連通孔４６ｄの開口端面から離間する。この結果、第２空間Ｓ２（圧送通路４３）及び第３空間Ｓ３（主供給管４４）が相互に連通するようになる。
【００６０】
２次空気供給制御の実施に際しては、ＥＣＵ５０の指令信号に基づき負圧制御弁４７ｃの開弁とエアポンプ４１の作動とが同時に行われることで、エアポンプ４１から圧送される空気が圧送通路４３から主供給管４４へ移送され、さらに各分配管４５を通じて各排気ポート３１に供給される。
【００６１】
第３空間Ｓ３に設けられたリード弁４６ｅは、第２空間Ｓ２から第３空間Ｓ３を経て主供給管４４に向かう空気の流れを許容する一方、主供給管４４から第３空間Ｓ３を経て第２空間Ｓ２へ向かう空気の流れを規制する。何らかの理由で弁体４６ｂが連通孔４６ｄから離間したまま固着したような場合、このリード弁４６ｅが、主供給管４４から圧送通路４３へのガスの逆流を防止する（図２（ｃ））。
【００６２】
〔吸入空気量の増量補正制御〕
特に、図３及び図４を参照して、吸入空気量の増量補正制御について説明する。
【００６３】
図４は、同一時間軸における、機関の回転数と、車速と、スロットル弁の開度と、ＡＩ実行フラグのＯＮ・ＯＦＦと、エアポンプの電圧と、ＩＳＣ補正量（吸入空気量の増量補正値）と、触媒床温の時間的推移を示している。なお、吸入空気量は機関の回転数に比例するため回転数と同じ推移となる。
【００６４】
また、図４においては、横軸は時間経過を示し、縦軸に関しては、ＡＩ実行フラグはＯＮとＯＦＦを示し、その他は、それぞれに応じた物理量等を示す。ただし、各部の状態変化量等における時間的推移の相互関係が明確であれば十分であるので、縦軸における単位や数値等については省略している。
【００６５】
また、図４中、ＡＩ実行フラグＯＮの期間は、２次空気噴射（ＡＩ）を行うように指示する期間を示し、ＡＩ実行フラグＯＦＦの期間は、２次空気噴射（ＡＩ）の指示を行っていない期間を示している。従って、実質的に、ＡＩ実行フラグＯＮの期間は、２次空気供給が行われている期間と一致し、ＡＩ実行フラグＯＦＦの期間は、２次空気供給が行われていない期間と一致すると考えてよい。
【００６６】
ここで、２次空気供給は一定条件を満たす場合に行われる。２次空気供給が行われる一定条件は、主として、環境条件や機関への負荷が一定以下であることによって定められる。
【００６７】
具体的には、（１）水温（冷却水の温度）が一定範囲にある場合（通常、−１５℃〜３０℃），（２）吸気温度（通常、−１５℃〜３０℃），（３）始動経過時間（例えば、機関始動から２秒後），（４）バッテリー電圧，（５）負荷条件，（６）ＡＩ実行経過時間，（７）積算空気量，（８）ＡＩシステムが正常であること等，の少なくとも１の要素によって定められる。通常は、これら複数の要素から総合的に判断して定められる。
【００６８】
図４に示すタイミングチャートにおいては、機関始動直後の暖機が十分となる前に加速し、機関への負荷が一定量を越えたために、ＡＩ実行フラグがＯＦＦとなり、その後、未だ暖機が十分となる前に減速したことによって、再びＡＩ実行フラグがＯＮとなった場合における各部の状態の推移を示している。
【００６９】
まず、冷間時に機関を始動すると、通常、ＡＩ実行条件を満たすため、ＡＩ実行フラグがＯＮとなり、２次空気供給が行われる。従って、エアポンプ４１が作動するためエアポンプ電圧が必要となる。そして、アクセルが踏まれず、スロットル弁２４が閉じている間（図４中Ｔ１の期間）は、２次空気供給が行われる。このＴ１期間は、いわゆるファーストアイドルの期間である。
【００７０】
そして、暖機が十分になる前に、アクセルが踏み込まれてスロットル弁２４が開き、車が走り出すと、機関への負荷が一定以上となり、ＡＩ実行条件を満たさなくなり、ＡＩ実行フラグがＯＦＦとなって、２次空気供給が行われなくなる。そして、車速が一定以上に保たれて、機関への負荷が一定以上である間（図４中Ｔ２の期間）は、２次空気供給は行われない。
【００７１】
その後、暖機が十分になる前に、アクセルの踏み込みを解除し、スロットル弁２４を閉じて、車速が一定以下になると、機関への負荷が一定以下となって、再びＡＩ実行条件が満たされる。すると、ＡＩ実行フラグがＯＮとなって、２次空気供給が再開される（図４中Ｔ３の期間）。２次空気供給が再開されると、再びエアポンプ電圧が必要となる。
【００７２】
ここで、２次空気供給の動作中は、エアポンプ電圧が必要となるが、この電圧は、不図示のオルタネータにより得られる。また、オルタネータは機関による動力によって発電能力を発揮する。従って、エアポンプの作動により、オルタネータの発電負荷が増加するため、機関の負荷も増加することになる。これにより、機関の回転数が低下してしまう。図４中、点線ｐ１，ｐ２は、エアポンプ動作に基づく機関の負荷増加に対して、何ら対処しなかった場合の回転数の変動を示している。
【００７３】
また、機関の回転数が低いと、排気ガス量も少ないため、２次空気供給による効果が少なく、触媒の暖機性も低い。従って、触媒床温の温度上昇率が低い。図４中、点線ｑ１は、エアポンプ動作に基づく機関の負荷増加に対して、何ら対処しなかった場合の触媒床温の変動を示している。
【００７４】
このように機関の回転数が低下するとアイドル安定性が悪化し、また、触媒床温の温度上昇率が低いと、触媒の活性化温度になるまでの時間が遅くなるため、排気特性が悪化してしまう。
【００７５】
そこで、本実施の形態に係る内燃機関においては、エアポンプ動作によって機関の負荷が増加して、機関の回転数が減少する場合に、吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を増量補正して、機関の回転数の減少を抑制、あるいは防止するように制御するようにした。
【００７６】
図３は、吸入空気量を増量補正するための処理ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、ＥＣＵ５０によって、適宜繰り返し行われる。例えば、機関の運転中、周期的に繰り返し行うようにしても良いし、一定期間のみ繰り返し行うようにしても良い。
【００７７】
ここで、ＥＣＵ５０は、少なくとも、２次空気供給の有無を認識する認識手段と、車速を検出する手段と、吸入空気量の増量補正分を導出する導出手段と、増量補正分を加えた吸入空気量で吸入を行うようにアイドル回転数制御すべく指示する指示手段とを備えている。なお、車速を検出する手段に関しては、このルーチンに関する限りは、車速が０であるか否かを検出できれば十分である。
【００７８】
このルーチンの処理がスタートすると、ＥＣＵ５０は２次空気供給を行うか否かの検出を行う（Ｓ１００）。より具体的には、ＡＩ実行条件を満たすか否かの判定によってＡＩ実行条件を満たすと判定されれば２次空気供給を行うと判断することができる。また、ＡＩ実行フラグのＯＮ・ＯＦＦを検出するようにして、ＡＩ実行フラグがＯＮであれば、２次空気供給を行うと判断することもできる。
【００７９】
そして、Ｓ１００で、２次空気供給を行わないと認識した場合には、吸入空気量の補正は行わずに（Ｓ５００）、ルーチン処理を終了する。
【００８０】
一方、Ｓ１００で、２次空気供給を行うと認識した場合には、吸入空気量の増量補正を行う。
【００８１】
ここで、補正すべき増量分は、通常、車速が０の場合（主としてアイドル時（図中期間Ｔ１））と、車速が０でない場合（通常、減速時（図中期間Ｔ３））とで、適正量がそれぞれ異なる。
【００８２】
そこで、本実施の形態においては、吸入空気量の増量補正分を導出するにあたり、車速が０の場合と０でない場合とで、異なるプロセスによって、各々増量補正分を導出するようにしている。
【００８３】
従って、Ｓ１００で、２次空気供給を行うと認識した場合には、車速が０であるか否かを検出する（Ｓ２００）。そして、車速が０の場合には、吸入空気量補正Ａの処理を行って（Ｓ３００）、ルーチン処理を終了する。一方、車速が０でない場合には、吸入空気量補正Ｂの処理を行って（Ｓ４００）、ルーチン処理を終了する。
【００８４】
ここで、吸入空気量補正Ａ（以下、単に補正Ａと称する）及び吸入空気量補正Ｂ（以下、単に補正Ｂと称する）に関して、更に詳しく説明する。
【００８５】
吸入空気量の増量補正を行うに際しては、補正する増量分を決定しなければならない。この増量分は、環境等によって適正量が異なるため、環境等に応じた適正量を導出する必要がある。従って、本実施の形態においては、環境等に関する、ある検出された値（入力データ）を入力することで、補正すべき増量分を導出（出力）するプロセスを用いている。
【００８６】
このプロセスの具体例としては、演算式を用いたものや、テーブルを用いたものが挙げられる。前者の場合には、ＥＣＵ５０に備えられた記憶装置に予め所定の演算式を記憶させておき、環境等に関して検出されたデータを、この演算式に代入して、補正すべき増量分を算出することができる。また、後者の場合には、ＥＣＵ５０に備えられた記憶装置に予め所定のテーブルを記憶させておき、環境等に関して検出されたデータに基づいて、テーブルから、補正すべき増量分を選択して導くことができる。
【００８７】
そして、補正Ａと補正Ｂの場合では、それぞれ増量補正量の適正値が異なるため、補正量の導出プロセスが異なる。以下、説明の便宜上、補正Ａによる補正量の導出プロセスを第１プロセスと称し、補正Ｂによる補正量の導出プロセスを第２プロセスと称する。このように、導出プロセスがそれぞれ異なり、上記の具体例でいえば、用いるべき演算式あるいはテーブルがそれぞれ異なる。
【００８８】
従って、ＥＣＵ５０に備えられた記憶装置には、第１プロセスで用いる演算式あるいはテーブルと、第２プロセスで用いる演算式あるいはテーブルのいずれをも記憶させておき、いずれの補正を行うかによって、用いる演算式あるいはテーブルを選択する必要がある。
【００８９】
ここで、通常、車速が０の場合よりも車速が０でない場合の方が、同条件下においては要求される吸入空気量が大きい。従って、同一のデータを基に各プロセスで増量補正分を導出すると、第２プロセスで導出される増量補正量の方が大きくなるように、各プロセスにおける演算式あるいはテーブルは設定されている。
【００９０】
次に、補正する増量を導出するためのプロセスに入力するデータについて説明する。なお、以下に説明する入力データに関しては、第１プロセス及び第２プロセスのいずれにも好適に利用できるものもあるし、いずれか一方にのみ好適に利用でき、他方には不向きなものもある。すなわち、各プロセスにおける状態によって入力データが不安定なもの（検出データが著しく変化するもの）は利用するべきではない。
【００９１】
補正する増量を適正量とするためには、環境等に適したものとする必要がある。具体的には、水温（冷却水の温度），吸入空気量，機関の目標回転数と実測された回転数との差等に適した補正量とする必要がある。
【００９２】
従って、これらの検出データから、必要な補正増量分を導出するプロセスを設ければよい。なお、複数の検出データに基づいて、総合的に補正量を導出するようにすれば、より適正な補正量を導出できると考えられるが、一つの検出データから、補正量を導出するプロセスとしても問題はないと考えられる。
【００９３】
ここで、上記の各検出データを入力データとして用いる場合について簡単に説明する。
【００９４】
水温が高ければ高いほど、要求される補正増量は小さくなる。従って、水温を入力データとして補正増量を導出する場合には、水温が高ければ高いほど、導出される補正量は小さくなるプロセスとする必要がある。
【００９５】
また、実測された吸入空気量が大きければ大きいほど、要求される補正増量は小さくなる。従って、吸入空気量を入力データとして補正増量を導出する場合には、実測された吸入空気量が大きければ大きいほど、導出される補正量は小さくなるプロセスとする必要がある。
【００９６】
また、機関の目標回転数と実測された回転数との差が大きければ大きいほど、要求される補正増量は大きくなる。従って、この差を入力データとして補正増量を導出する場合には、この差が大きければ大きいほど、導出される補正量は大きくなるプロセスとする必要がある。
【００９７】
ここで、入力データの読み込み時に関しては、少なくとも補正増量の導出動作開始時（図３中Ｓ３００，Ｓ４００）よりも以前であれば良く、例えば、２次空気供給の有無の認識時（図３中Ｓ１００）の前に行うようにすれば良い。
【００９８】
また、目標とすべき補正増量が導出された場合に、この補正増量分をそのまま加算した量を吸入空気量として、空気を吸入するように制御した場合には、機関の回転数が急激に大きくなって、機関に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００９９】
そこで、実際に補正する補正増量は、段階的に増加させていき、徐々に本来目標とする補正増量となるようにすると好適である。勿論、第１プロセス，第２プロセスのいずれも同様である。
【０１００】
具体的には、入力データに基づいて導出された目標補正増量をＱ，導出する補正増量（調整手段に指示する補正量）をＱｎ，現在の補正増量をＱｎ−１，段階補正するべき予め定めた値ｑとすると、Ｑｎ＝Ｑｎ−１＋ｑ（Ｑｎ≦Ｑ）（式１）となるように、導出すべく補正増量Ｑｎを求めるようにすれば良い。
【０１０１】
なお、目標補正増量Ｑが導出された場合に、式１による補正増量の算出を、補正増量Ｑｎ＝Ｑとなるまで繰り返し行い、ＱｎがＱになるまでは、Ｑｎが算出される度に吸入空気量の増量補正を逐次指示することができる。あるいは、１回の目標補正増量Ｑの導出に対しては、式１による補正増量の算出は１回のみとして、図３に示すルーチン１回の処理に対して、導出される補正増量は１つとして、これに基づいて吸入空気量の増量補正をするように指示するようにすることもできる。
【０１０２】
以上のように、ＥＣＵ５０は、２次空気供給を行う場合には、車速が０の場合と０でない場合とで、異なるプロセスを用いて、吸入空気の補正増量を導出する。
【０１０３】
そして、ＥＣＵ５０は導出された補正増量分を加えた吸入空気量によって空気吸入が行われるようにアイドル回転数制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、ＩＳＣＶ２６に対して、バイパス通路の通路面積を大きくして、吸入空気量の増量補正を行うように指示する。
【０１０４】
以上のように、吸入空気量の増量補正を行った場合における各部の状態変化等について、図４のタイミングチャートに基づいて説明する。
【０１０５】
図４に示す期間Ｔ１は、ファーストアイドル期間であり、２次空気供給動作が行われ、かつ、車速が０の期間である。従って、第１プロセスによって補正増加量が導出される（図３に示す吸入空気量補正Ａによる補正量の導出）。
【０１０６】
従って、図４に示すように、期間Ｔ１の間は、ＩＳＣ補正が行われる。すなわち、図中矢印Ｘに示す分だけの補正量が加算された吸入空気量によって燃焼室内に空気が送り込まれる。
【０１０７】
これに伴って、機関の回転数が増加する。すなわち、図中点線ｐ１から実線の位置まで、矢印ｘ１分だけ回転数が増加する。また、回転数の増加に伴って、排気量も増えるため、触媒床温の増加率も増加する。すなわち、図中点線ｑ１から実線の位置まで、矢印ｘ２分だけ、触媒床温の増加率が増加する。
【０１０８】
また、図４に示す期間Ｔ２は、減速を行っている期間であり、２次空気供給動作が行われ、かつ、車速が０ではない期間である。従って、第２プロセスによって補正増加量が導出される（図３に示す吸入空気量補正Ｂによる補正量の導出）。
【０１０９】
従って、図４に示すように、期間Ｔ３の間は、ＩＳＣ補正が行われる。すなわち、図中矢印Ｙに示す分だけの補正量が加算された吸入空気量によって燃焼室内に空気が送り込まれる。
【０１１０】
これに伴って、機関の回転数が増加する。すなわち、図中点線ｐ２から実線の位置まで、矢印ｙ１分だけ回転数が増加する。また、回転数の増加に伴って、排気量も増えるため、触媒床温の増加率も増加する。すなわち、図中点線ｑ２から実線の位置まで、矢印ｙ２分だけ、触媒床温の増加率が増加する。なお、点線ｑ２はアイドル時のみＩＳＣ補正を行った場合の様子を示したものである。
【０１１１】
このように、２次空気の供給動作を起因として減少した機関回転数を、吸入空気量を増量補正することによって、回転数を大きくするようにした。従って、ファーストアイドル期間（図４中、期間Ｔ１）においては、アイドル安定性を維持することができると共に、触媒の暖機性が向上した。また、減速期間（図４中、期間Ｔ３）においても、触媒の暖機性が向上した。
【０１１２】
なお、これまでの説明においては、２次空気の吐出量が一定の装置に関して説明したが、２次空気の吐出量を可変制御可能な装置にも同様の構成を適用することができる。
【０１１３】
すなわち、アイドル安定性に関しては、２次空気の吐出量が一定の場合であっても、２次空気の吐出量が可変制御可能な場合であっても、２次空気の供給中に、吸入空気量を増量補正することで、アイドル安定性が維持されることに異論はない。
【０１１４】
一方、触媒の暖機性に関しては、２次空気の吐出量が可変制御可能な場合には、２次空気の吐出量を制御することで、触媒の暖機性を維持することが考えられる。
【０１１５】
しかし、触媒床温の増加率を高めるために、２次空気の吐出量を大きくすればするほど、機関への負荷が大きくなり、機関の回転数が減少することになる。従って、この場合にも、吸入空気量を増量する補正を行うことで、触媒床温の増加率を高める効果を相乗的に高めることができる意義がある。
【０１１６】
また、本実施の形態においては、車速が０の場合と車速が０ではない場合のいずれについても、それぞれに応じた適正量によって、吸入空気量を増量補正することが可能な内燃機関について説明した。
【０１１７】
しかし、内燃機関によっては、車速が０の場合、すなわち、ファーストアイドル時においては、補正を行わなくとも十分なアイドル安定性が維持される場合がある。あるいは、車速が０ではない場合には、補正を行わなくとも、安定した触媒の暖機性が維持される場合がある。
【０１１８】
従って、このような場合には、２次空気供給を行う場合であって、かつ、車速が０ではない場合のみ吸入空気の増量補正を行うように構成された内燃機関としても良いし、あるいは、２次空気供給を行う場合であって、かつ、車速が０の場合のみ吸入空気の増量補正を行うように構成された内燃機関としても良い。
【０１１９】
（第２の実施の形態）
図５には、本発明の第２の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、吸気管から燃焼室内に送られる吸入空気量を調整する調整手段として、アイドル回転数制御（アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ））を採用した構成について説明した。本実施の形態においては、この調整手段として、電子制御スロットルシステムを採用した構成を例にして説明する。
【０１２０】
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。
【０１２１】
本実施の形態においては、吸気管２１に設けられたスロットル弁２７は、ＥＣＵ５０の指令信号に応じてその開度を変更し、吸入空気の流路面積（流量）を調整する電子制御式のバタフライ弁を採用している。
【０１２２】
スロットル弁２７の開度は、アクセルペダル（図示略）の踏込量に、エンジン１の運転状態を反映する各種パラメータを加味して決定される。
【０１２３】
本実施の形態においては、まず、ＥＣＵ５０は、上述の第１の実施の形態で説明したのと同様に、第１プロセスあるいは第２プロセスによって、補正する増量を導出する。そして、ＥＣＵ５０は、この増量分を加えた吸入空気量によって空気吸入が行われるように制御を行う。具体的には、本実施の形態では、ＥＣＵ５０は、スロットル弁２７の開度を、その開度によって、導出された増量分を加味した吸入空気量となるように決定する。
【０１２４】
以上のように、電子制御スロットルシステムによって吸入空気量の調整を行った場合であっても、上記第１の実施の形態の場合と同様の効果を得ることは言うまでもない。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２次空気供給に伴う機関の回転数の低下を起因とする弊害を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の基本構成を示すブロック図である。
【図２】２次空気制御弁の動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御プロセスのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る内燃機関の各部の状態変化量等の時間的推移を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　エンジン（ガソリンエンジンシステム）
１０　エンジン本体
１１　燃焼室
１２　燃料噴射弁
２０　吸気系
２１　吸気管
２２　吸気マニホールド
２３　吸気ポート
２４　スロットル弁
２５　エアクリーナ
２７　スロットル弁
３０　排気系
３１　排気ポート
３２　排気マニホールド
３３　排気管
３４　触媒ケーシング
４０　２次空気供給系
４１　エアポンプ
４２　導入通路
４３　圧送通路
４４　主供給管
４５　分配管
４６　２次空気制御弁
４６ａ　ダイアフラム
４６ｂ　弁体
４６ｃ　スプリング
４６ｄ　連通孔
４６ｅ　リード弁
４７　負圧通路
４７ａ　逆止弁
４７ｂ　負圧タンク
４７ｃ　負圧制御弁
６１　エアフロメータ
６２　スロットル開度センサ
６３　クランク角センサ
６４，６５　酸素濃度センサ
６６　圧力センサ
【図１】
2004100503.tif 000003
【図２】
2004100503.tif 000004
【図３】
2004100503.tif 000005
【図４】
2004100503.tif 000006
【図５】
2004100503.tif 000007