(57)【要約】【課題】二次空気供給装置において、二次空気供給開始直後若しくは二次空気供給停止直後の一時的な空燃比の変動による排気エミッションの悪化を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、二次空気の供給を停止する二次空気供給停止手段と、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、二次空気供給中に内燃機関に供給する燃料を増量する燃料増量手段と、二次空気の供給が停止された場合であっても燃料増量手段による燃料の増量の停止を所定期間遅延させる燃料増量停止時期延長手段と、を具備した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、
前記二次空気供給手段による二次空気の供給を停止する二次空気供給停止手段と、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記二次空気供給手段により二次空気の供給が行われているときに内燃機関に供給する燃料を増量する燃料増量手段と、
前記二次空気供給停止手段により二次空気の供給が停止された場合であっても前記燃料増量手段による燃料の増量の停止を所定期間遅延させる燃料増量停止時期延長手段と、
を具備することを特徴とする二次空気供給装置。
【請求項２】
二次空気の供給時間を算出する二次空気供給時間算出手段をさらに備え、前記燃料増量停止時期延長手段は、二次空気供給時間算出手段により算出された時間が長いほど、二次空気供給停止後の燃料増量停止の遅延期間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項３】
二次空気の供給中に前記内燃機関に吸入された空気の量を算出する吸入空気量算出手段をさらに備え、前記燃料増量停止時期延長手段は、吸入空気量算出手段により算出された吸入空気量が多いほど、二次空気供給停止後の燃料増量停止の遅延期間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項４】
前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段をさらに備え、前記燃料増量停止時期延長手段は、二次空気供給中の排気浄化触媒の温度上昇が大きいほど、二次空気供給停止後の燃料増量停止の遅延期間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項５】
二次空気供給手段の作動から二次空気が所定量供給可能となる期間、燃料増量手段による燃料の増量を禁止する燃料増量開始時期遅延手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の二次空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気中へ空気を供給する二次空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関では、排気浄化触媒へ電動エアポンプにより二次空気を供給する二次空気供給機構を設けることがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、触媒内吸着物質量を考慮した空燃比制御を行う技術（例えば、特許文献２参照）及び二次空気の制御遅れを補正する技術があった（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２８３２０号公報（第４−７頁、図１）
【特許文献２】
特開平９−７２２３５号公報（第５−１４頁、図１）
【特許文献３】
特開昭６３−１７９１１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、二次空気供給機構を停止した直後では、排気浄化触媒が酸素過剰の状態となっており、この後車両が加速状態となった場合にはＮＯｘの浄化が困難となる。また、二次空気供給機構を始動した直後では、例えばエアポンプの回転数が上昇するまでに時間がかかり、二次空気の供給量が不足することがある。そのため、二次空気供給時に燃料の増量を行うと酸素不足となり排気エミッション悪化の虞がある。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、二次空気供給装置において、二次空気供給開始直後若しくは二次空気供給停止直後の一時的な空燃比の変動による排気エミッションの悪化を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明による二次空気供給装置は、以下の手段を採用した。即ち、
内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、前記二次空気供給手段による二次空気の供給を停止する二次空気供給停止手段と、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記二次空気供給手段により二次空気の供給が行われているときに内燃機関に供給する燃料を増量する燃料増量手段と、
前記二次空気供給停止手段により二次空気の供給が停止された場合であっても前記燃料増量手段による燃料の増量の停止を所定期間遅延させる燃料増量停止時期延長手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の最大の特徴は、二次空気供給停止後にも燃料の増量を行い、二次空気による酸素過剰の状態を速やかに解消することにある。
【０００９】
二次空気の供給停止直後には、排気浄化触媒は酸素過剰な状態となっており、ＮＯｘの浄化が困難な状態となっている。一方、二次空気供給時には、燃料噴射量を増量して二次空気と反応させ、排気浄化触媒の温度上昇をより効果的に行うようにしている。ここで、燃料増量停止時期延長手段は、二次空気の供給停止後にも所定の期間燃料の増量を行う。所定の期間とは、排気浄化触媒の酸素過剰な状態を解消するために十分な期間である。このようにすることで、燃料の供給が過剰となるため、二次空気供給停止直後の酸素過剰な状態を解消することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、二次空気の供給時間を算出する二次空気供給時間算出手段をさらに備え、前記燃料増量停止時期延長手段は、二次空気供給時間算出手段により算出された時間が長いほど、二次空気供給停止後の燃料増量停止の遅延期間を長くすることができる。二次空気供給時には、排気浄化触媒に酸化雰囲気の排気が供給され、このときに、ＮＯｘ、Ｏ２等の酸化成分が排気浄化触媒に吸着して増加していく。一方で、触媒に吸着していたＨＣ、ＣＯ等の還元成分が酸化されて減少していく。排気浄化触媒への酸化成分の吸着量は、二次空気の供給時間と相関があり、二次空気の供給時間が長いほど酸化成分の吸着量が多くなる。従って、二次空気の供給時間が長くなるほど、燃料増量停止までの遅延期間を長くすることにより、触媒に吸着した酸化成分に応じた量の燃料を供給することが可能となる。
【００１１】
本発明においては、二次空気の供給中に前記内燃機関に吸入された空気の量を算出する吸入空気量算出手段をさらに備え、前記燃料増量停止時期延長手段は、吸入空気量算出手段により算出された吸入空気量が多いほど、二次空気供給停止後の燃料増量停止の遅延期間を長くすることができる。排気浄化触媒への酸化成分の吸着量は、二次空気の供給中に前記内燃機関に吸入された空気の量と相関があり、二次空気の供給中に前記内燃機関に吸入された空気の量が多いほど酸化成分の吸着量が多くなる。従って、二次空気の供給中に前記内燃機関に吸入された空気の量が多くなるほど、燃料増量停止までの遅延期間を長くすることにより、触媒に吸着した酸化成分に応じた量の燃料を供給することが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段をさらに備え、前記燃料増量停止時期延長手段は、二次空気供給中の排気浄化触媒の温度上昇が大きいほど、二次空気供給停止後の燃料増量停止の遅延期間を長くすることができる。排気浄化触媒に供給された二次空気の量が多くなるほど排気浄化触媒に吸着する酸化成分の量が多くなり、また、排気浄化触媒の温度上昇が大きくなる。従って、排気浄化触媒への酸化成分の吸着量は、排気浄化触媒の温度と相関があり、排気浄化触媒の温度上昇が大きいほど酸化成分の吸着量が多くなる。従って、排気浄化触媒の温度上昇が大きくなるほど、燃料増量停止までの遅延期間を長くすることにより、触媒に吸着した酸化成分に応じた量の燃料を供給することが可能となる。
【００１３】
本発明においては、二次空気供給手段の作動から二次空気が所定量供給可能となる期間、燃料増量手段による燃料の増量を禁止する燃料増量開始時期遅延手段をさらに備えることができる。装置の応答遅れから、二次空気供給手段が作動を開始してから実際に二次空気の供給が開始されるまで、さらに、予定された量の二次空気の供給が可能となるまでには、ある程度の時間を要する。そこで、二次空気供給手段が作動してから二次空気が実際に供給されるまでの期間は燃料増量開始時期遅延手段が燃料の増量を禁止する。これにより、二次空気供給開始直後の燃料の過剰供給を抑制することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る二次空気供給装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る二次空気供給装置を車両駆動用のガソリン機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係るエンジンとその吸排気系及び二次空気供給機構の概略構成を示す図である。図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ガソリン機関である。
【００１６】
エンジン１には、吸気枝管３が接続されており、吸気枝管３の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート１ａを介して連通している。
【００１７】
前記吸気枝管３は、吸気管４に接続されている。前記吸気管４における吸気枝管３の直上流に位置する部位には、該吸気管４内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁５が設けられている。このスロットル弁５には、スロットル開度に応じた電気信号を出力するスロットルセンサ６が取り付けられている。このスロットルセンサ６の出力信号により、スロットル弁５の開度を求めることができる。スロットル弁５の上流の吸気管４には、該吸気管４内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ７が取り付けられている。
【００１８】
また、吸気枝管３には、各気筒２に流入する吸気中へ燃料を噴射する燃料噴射弁８が備えられている。各燃料噴射弁８は、燃料を分配する燃料分配管９に接続されている。
【００１９】
このように構成された吸気系では、吸気は吸気管４を介して吸気枝管３に流入する。吸気枝管３に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配される。この際に燃料噴射弁８に駆動電流が印加されて燃料噴射弁８が開弁し、その結果、燃料噴射弁８から吸気枝管３内若しくは吸気ポート１ａ内へ燃料が噴射される。吸気枝管３内に噴射された燃料は吸気とともに混合気となって各気筒２に流入する。気筒２内では点火プラグ（図示省略）により点火された混合気が燃焼する。
【００２０】
一方、エンジン１には、排気枝管１０が接続され、排気枝管１０の各枝管が排気ポート１ｂを介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００２１】
前記排気枝管１０は、排気管１１と接続され、この排気管１１は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００２２】
前記排気管１１の途中には、三元触媒１２が設けられている。この三元触媒１２は、還元雰囲気でＮＯｘを還元浄化することができる。一方、三元触媒１２は、リーン空燃比のときに酸化作用が活発となり、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化させ浄化させることができる。そして、理論空燃比近傍のときに三元触媒１２は最も有効に働く。
【００２３】
前記三元触媒１２より上流の排気管１１には、該排気管１１内を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１３が取り付けられている。一方、三元触媒１２より下流の排気管１１には、該排気管１１内を流通する排気の酸素濃度に対応した電気信号を出力する酸素濃度センサ１４が取り付けられている。空燃比センサ１３により、三元触媒１２へ流入する排気の空燃比をフィードバック制御することができる。また、酸素濃度センサ１４により、大気中へ放出される排気が三元触媒１２により実際に浄化されているか否か検出することが可能となる。
【００２４】
このように構成された排気系では、エンジン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポート１ｂを介して排気枝管１０へ排出され、次いで、排気管１１を介して三元触媒１２へ流入し、有害ガス成分が浄化された後マフラーを介して大気中に放出される。
【００２５】
また、エンジン１には、各気筒２からの排気中に二次空気を供給するための二次空気供給機構が備えられている。
【００２６】
二次空気供給機構は、各気筒２の排気ポート１ｂから排気枝管１０へ流入する排気中へ二次空気を噴射する二次空気噴射弁２０を備えている。各二次空気噴射弁２０は、空気分配管２１に接続されている。空気分配管２１には、空気導入管２２ａの一端が接続され、該空気導入管２２ａの他端は吸気枝管３の負圧を導入して開閉するエアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）２４に備わる二次空気室２４ｂの出口側に接続されている。このＡＳＶ２４は、吸気枝管３の負圧を導入する負圧室２４ａ、二次空気が流通する二次空気室２４ｂ、負圧室２４ａに負圧が導入されたときに該負圧室２４ａ方向へ移動するロッド２４ｃ、該ロッド２４ｃの移動により開閉する開閉弁２４ｄ、エアポンプ２３側から二次空気噴射弁２０側へのみ空気を流通させるリードバルブ２４ｅを備えて構成されている。
【００２７】
二次空気室２４ｂの入口側には空気導入管２２ｂの一端が接続され、該空気導入管２２ｂの他端は、エアポンプ２３に接続されている。このエアポンプ２３は、電気モータを駆動源として作動するポンプである。エアポンプ２３とＡＳＶ２４との間の空気導入管２２ｂには、該空気導入管２２ｂを流通する二次空気の圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ２７が取り付けられている。
【００２８】
また、負圧室２４ａは負圧導入管２５を介して吸気枝管３と接続されている。負圧導入管２５の途中には、駆動電圧の印加により開閉するバキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）２６が設けられている。
【００２９】
このように構成された二次空気供給機構では、エアポンプ２３に電力を供給すると該エアポンプ２３が回転し、その回転に応じた空気が吐出される。エアポンプ２３から吐出された空気は、空気導入管２２ｂ内の圧力を上昇させる。一方、ＶＳＶ２６に駆動電圧が印加されると、該ＶＳＶ２６が開弁して、負圧室２４ａに吸気枝管３の負圧が導入される。負圧室２４ａに導入された負圧により、ロッド２４ｃが負圧室２４ａ側に誘引される。ロッド２４ｃと接続された開閉弁２４ｄは開弁し、空気導入管２２ａと空気導入管２２ｂとを連通させる。エアポンプ２３により昇圧された空気は空気導入管２２ｂから空気導入管２２ａを流通して空気分配管２１に到達する。そして、空気分配管２１に到達した空気は、各二次空気噴射弁２０に分配され、各二次空気噴射弁２０から排気ポート１ｂ内に噴射される。排気ポート１ｂに噴射された空気は、排気中の未燃燃料と反応して排気の温度を上昇させる。この温度が上昇した排気により、三元触媒１２の温度を上昇させることが可能となる。
【００３０】
エアポンプ２３の回転を停止させ、同時にＶＳＶ２６を閉弁させると、開閉弁２４ｄが閉じて空気の流通が停止する。この場合、リードバルブ２４ｅは、排気ポート１ｂからの排気の逆流を防ぐ。
【００３１】
エアポンプ２３の作動状態は、圧力センサ２７の出力信号により監視されている。
【００３２】
尚、本実施の形態では、開閉弁２４ｄの開閉をＶＳＶ２６により制御しているが、これに代えて電磁弁を用いても良い。
【００３３】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）２８が併設されている。このＥＣＵ２８は、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００３４】
ＥＣＵ２８には、各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ２８に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２８には、燃料噴射弁８、エアポンプ２３、ＶＳＶ２６等が電気配線を介して接続され、これらを制御することが可能になっている。また、前記ＥＣＵ２８は、各種アプリケーションプログラム及び各種制御マップを記憶している。
【００３５】
例えば、燃料噴射弁制御では、ＥＣＵ２８は、先ず、燃料噴射弁８から噴射される燃料量を決定し、次いで燃料噴射弁８から燃料を噴射する時期を決定する。
【００３６】
燃料噴射量を決定する場合は、ＥＣＵ２８は、該ＥＣＵ２８に記憶されている機関回転数とエアフローメータ７（吸入空気量）の出力信号とを読み出す。ＥＣＵ２８は、燃料噴射量制御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記吸入空気量に対応した基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を算出する。ＥＣＵ２８は、アクセル開度、吸気温度、冷却水温等をセンサにより読み込み、この値に基づいて前記基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時間を決定する。
【００３７】
燃料噴射時期を決定する場合は、ＥＣＵ２８は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記エアフローメータ７（吸入空気量）の出力信号に対応した基本燃料噴射時期を算出する。ＥＣＵ２８は、アクセル開度、吸気温度、冷却水温等をセンサにより読み込み、この値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正し、最終的な燃料噴射時期を決定する。
【００３８】
燃料噴射時間と燃料噴射時期とが決定されると、ＥＣＵ２８は、前記燃料噴射時期とクランクポジションセンサ（図示省略）の出力信号とを比較し、前記クランクポジションセンサの出力信号が前記燃料噴射開始時期と一致した時点で燃料噴射弁８に対する駆動電力の印加を開始する。ＥＣＵ２８は、燃料噴射弁８に対する駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁８に対する駆動電力の印加を停止する。
【００３９】
尚、燃料噴射制御においてエンジン１の運転状態がアイドル運転状態にある場合には、ＥＣＵ２８は、冷却水温や、車室内用空調装置のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとしてエンジン１の目標アイドル回転数を算出する。そして、ＥＣＵ２８は、実際のアイドル回転数が目標アイドル回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００４０】
ところで、二次空気の供給を行うと三元触媒１２には酸化雰囲気の排気が流通し、ＮＯｘ、Ｏ２等の酸化成分が該三元触媒１２に吸着される。従って、二次空気供給時及び供給停止直後の三元触媒１２では酸化雰囲気となっている。このような酸化雰囲気では、三元触媒１２のＮＯｘ還元能力が低下するため、二次空気供給停止直後の車両加速時等にＮＯｘが該三元触媒１２で浄化されず大気中へ放出される虞がある。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、二次空気供給停止直後に燃料噴射弁８から噴射される燃料量を増量し、一時的にリッチ空燃比とし、三元触媒１２の酸素過剰な状態を解消させる。ここで、二次空気供給中には、燃料噴射弁８から噴射される燃料量の増量（ＡＩ増量）を行い、排気の温度を上昇させて三元触媒１２の温度を速やかに上昇させている。本実施の形態では、このＡＩ増量の停止時期を二次空気供給停止時期よりも後にすることで、二次空気供給停止直後にリッチ空燃比を作り出す。
【００４２】
ところで、二次空気の供給中に燃料の増量（ＡＩ増量）を行うと、排気の温度が上昇し、三元触媒１２の昇温を速やかに行うことができる。しかし、エアポンプ２３は、電力を供給してから定格量の空気を吐出するまでに時間がかかり、さらに、空気が空気導入管２２ｂから空気導入管２２ａを流通して空気分配管２１に到達し、各二次空気噴射弁２０から排気ポート１ｂ内に噴射されるまでにも時間がかかる。このため、二次空気供給開始直後では二次空気の噴射量が少なく、このときに燃料増量（ＡＩ増量）を行うと、燃料過多となりＨＣやＣＯが大気中へ放出される虞がある。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、二次空気供給開始から二次空気の流量が十分な量となるまでの間、ＡＩ増量を行わないようにしても良い。
【００４４】
図２は、二次空気供給前後の空燃比等の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ＡＩ実行時間は、二次空気供給制御が行われた時間を示している。ＡＩフラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。エアポンプ電圧は、エアポンプ２３に印加される電圧を示している。ＡＩ増量は、通常の運転状態に燃料噴射弁８から噴射される燃料量から増量された燃料量を示している。Ａ／Ｆは、三元触媒１２の上流側の排気の空燃比を示している。ＮＯｘ及びＨＣは、三元触媒１２の下流側の排気中のＮＯｘ及びＨＣの量を示している。スロットル開度は、スロットル弁５の開度を示している。また、実線は本実施の形態によるＡＩ制御を行った場合の値を示し、破線は、本実施の形態によるＡＩ制御を行わなかった場合の値を示している。
【００４５】
エンジンが始動され、二次空気供給の実行条件が成立するとＡＩフラグがＯＮとなりＡＩ実行時間がカウントされる。ＡＩフラグがＯＮとなると同時にエアポンプ２３に電圧が印加されるが、エアポンプ２３の回転が安定するまでに時間がかかる。この間はエアポンプ２３に印加される電圧も安定しない。一方、二次空気の供給により、三元触媒１２上流の空燃比は徐々に増加していき、二次空気の供給が安定したところで、ＡＩ増量が開始される。ＡＩフラグがＯＮとなってからＡＩ増量が開始されるまでの期間は図２中で「ｏｎディレー」として示されている。エンジン始動時の燃料増量によりＨＣが多量に三元触媒１２に流入し、しかも、該三元触媒１２の温度が低いために、ＨＣの流出量が多くなっている。
【００４６】
一方、Ａの期間では、スロットル弁５が開弁されると、ＡＩフラグがＯＦＦとなり、ＡＩ実行時間のカウントが終了する。同時に、エアポンプ２３への電力の供給も停止される。このとき仮にＡＩ増量を停止させると、三元触媒１２上流の空燃比は、破線で示すように徐々に理論空燃比近傍まで低下する。この場合、三元触媒１２では酸化雰囲気のためＮＯｘの浄化率が低く、三元触媒１２の下流に流出するＮＯｘの量が多くなる。
【００４７】
一方、ＡＩ増量を停止させる時期を遅延させた場合には、三元触媒１２上流の排気の空燃比は、リッチ空燃比まで低下する。このため、三元触媒１２の酸化雰囲気を速やかに解消することができ、三元触媒１２から流出するＮＯｘの量を減少させることが可能となる。ＡＩフラグがＯＦＦとなってからＡＩ増量が停止されるまでの期間は図２中で「ｏｆｆディレー」として示されている。
【００４８】
また、Ｂの期間では、仮にＡＩフラグＯＮと同時にＡＩ増量を開始したとすると、二次空気量が少ないにもかかわらず燃料が増量されるため、三元触媒１２の上流の排気の空燃比は、リッチ空燃比となる。これにより、三元触媒１２で酸化されないＨＣが該三元触媒１２の下流へ流出する。
【００４９】
ＡＩ増量を開始する時期を遅延させた場合には、三元触媒１２上流の空燃比は、理論空燃比よりも低くなることがない。従って、三元触媒１２の下流へ未燃燃料がほとんど流出しなくなる。
【００５０】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００５１】
図３は、本実施の形態による二次空気供給停止時の燃料増量停止時期の遅延を行うフローを示したフローチャート図である。
【００５２】
ステップＳ１０１では、エンジン１始動時の冷却水温ＴＨＷＳＴを取り込む。冷却水温ＴＨＷＳＴは、エンジン１の冷却水通路に設けられ、冷却水温ＴＨＷＳＴに応じた信号を出力する水温センサ（図示省略）により検出する。
【００５３】
ステップＳ１０２では、冷却水温ＴＨＷＳＴからＡＩ増量値ＫＦＡＩを算出する。ＡＩ増量値とは、二次空気供給時の燃料噴射量の増量値である。冷却水温ＴＨＷＳＴとＡＩ増量値ＫＦＡＩとの関係は予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２８に記憶させておく。そして、このマップに検出された冷却水温ＴＨＷＳＴを代入してＡＩ増量値ＫＦＡＩを算出する。
【００５４】
ステップＳ１０３では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件を満たした場合に、二次空気の供給が行われる。
【００５５】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。
【００５６】
ステップＳ１０４では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグＸＡＩに１（ＯＮ）が代入される。
【００５７】
ステップＳ１０５では、ＡＩ実行条件が成立していないときにカウントされるＡＩｏｆｆカウンタＣＡＩｏｆｆをクリアする。
【００５８】
ステップＳ１０６では、ＡＩ実行条件が成立しているときにカウントされるＡＩｏｎカウンタＣＡＩｏｎをカウントアップする。
【００５９】
ステップＳ１０７では、ＡＩ増量値ＫＦＡＩの量の燃料を通常の燃料噴射量に加えてＡＩ増量を行う。
【００６０】
ステップＳ１０８では、ＡＩ制御が停止され、ＸＡＩに０が代入される。また、ＡＩｏｎカウンタＣＡＩｏｎがクリアされる。
【００６１】
ステップＳ１０９では、ＡＩｏｆｆカウンタＣＡＩｏｆｆをカウントアップする。
【００６２】
ステップＳ１１０では、前回のルーチン実行後のＸＡＩの値が１又は前回のルーチン実行後のＸＤＬＹの値が１であるか否か判定する。ここで、ＸＤＬＹは、ＡＩ増量停止時に燃料を徐々に減少させている期間中１とされているフラグである。
【００６３】
ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１３へ進む。
【００６４】
ステップＳ１１１では、ＸＤＬＹに１が代入される。
【００６５】
ステップＳ１１２では、ＡＩｏｆｆカウンタＣＡＩｏｆｆがディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆ以下であるか否か判定される。ディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆは、二次空気の供給が停止されてからＡＩ増量が停止される際の減量開始までの時間であり、予め実験等により求めておく。
【００６６】
ステップＳ１１２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進む。
【００６７】
ステップＳ１１３では、ＡＩ増量値ＫＦＡＩに０が代入される。
【００６８】
ステップＳ１１４では、ＡＩ増量値ＫＦＡＩにαｎを乗じた値を新たにＡＩ増量値ＫＦＡＩとする。ＡＩ増量の停止時に燃料噴射量の急激な減少による空燃比の変動を抑制するために燃料が徐々に減少させられる。ここで、αは、０よりも大きく１よりも小さい値で、ｎは、１以上の整数である。
【００６９】
ステップＳ１１５では、ＡＩ増量値ＫＦＡＩが所定値β以下であるか否か判定される。所定値βは、ＡＩ増量値が小さくなって０としても空燃比の変動が許容範囲となる値であり、予め求めておきＥＣＵ２８に記憶させておく。
【００７０】
ステップＳ１１５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００７１】
ステップＳ１１６では、ＸＤＬＹに０が代入される。
【００７２】
このようにして、二次空気供給時のＡＩ増量の終了時期の遅延を行うことが可能となる。
【００７３】
尚、本実施の形態では、エアポンプ２３作動遅れ等を考慮して、ＡＩ増量開始時期を遅延させても良い。
【００７４】
図４は、ＡＩ増量開始時期を遅延させるフローを示したフローチャート図である。この図４に示されるフローは、図３に示されるフロー中のステップＳ１０７に置き換わるものである。
【００７５】
ステップＳ１０７ａでは、ＡＩｏｎカウンタＣＡＩｏｎが所定値Ｔｆｄｌｙｏｎ以上であるか否か判定される。所定値Ｔｆｄｌｙｏｎは、ＡＩフラグがＯＮとなってからＡＩ増量が行われるまでの遅延時間であり、予め実験等により求めておく。
【００７６】
ステップＳ１０７ａで肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７ｂへ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７ｃへ進む。
【００７７】
ステップＳ１０７ｂでは、ＡＩ増量値がＫＦＡＩに設定される。
【００７８】
ステップＳ１０７ｃでは、ＡＩ増量値が０に設定される。
【００７９】
このようにして、二次空気供給開始から所定値Ｔｆｄｌｙｏｎが経過するまでは、ＡＩ増量値は０となりＡＩ増量開始時期の遅延を行うことが可能となる。これにより、エアポンプ２３等の始動時の応答遅れによる二次空気の流量不足に起因した空燃比の低下を抑制することができる。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＡＩ増量の停止時期を遅延することにより、二次空気供給停止時の三元触媒１２における酸素過剰の状態を解消して、三元触媒１２からのＮＯｘの排出量を低減することができる。また、ＡＩ増量の始時期を遅延することにより、二次空気の不足による燃料過多を抑制して、三元触媒１２からのＨＣの排出量を低減することができる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。即ち、本実施の形態では、ＡＩ制御の実行時間に基づいて、ＡＩ増量の停止時期を可変とする。尚、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【００８１】
ここで、二次空気の供給時間と三元触媒に吸着する酸化成分とには相関があり、二次空気の供給時間が長いほど三元触媒に吸着する酸化成分が多くなる。従って、二次空気の供給時間が長いほどディレー時間Ｔａｉｏｆｆｄｌｙを長くする。この関係は予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２８に記憶しておく。
【００８２】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００８３】
図５及び図６は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。図５中の▲１▼、▲２▼、▲３▼と図６中の▲１▼、▲２▼、▲３▼とは夫々対応している。
【００８４】
ステップＳ２０１からステップＳ２０４までは、図３中のステップＳ１０１からステップＳ１０４までと同様の処理がなされる。
【００８５】
ステップＳ２０５では、前回ルーチン時のＸＡＩの値が０であるか否か判定される。
【００８６】
ステップＳ２０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０７へ進む。
【００８７】
ステップＳ２０６では、ＡＩ作動開始時のカウンタの値ＣＡＩｏｎｓｔが読み込まれる。
【００８８】
ステップＳ２０７からステップＳ２０９までは、図３中のステップＳ１０５からステップＳ１０７までと同様の処理がなされる。
【００８９】
ステップＳ２１０では、図３中ステップＳ１０８と同様の処理がなされる。
【００９０】
ステップＳ２１１では、前回ルーチン時のＸＡＩの値が１であるか否か判定される。
【００９１】
ステップＳ２１１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２１２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２１８へ進む。
【００９２】
ステップＳ２１２では、ＡＩ作動終了時のカウンタの値ＣＡＩｏｎｅｎｄが読み込まれる。
【００９３】
ステップＳ２１３では、ＡＩ作動時間ＣＡＩｏｎｅｘが算出される。ＡＩ作動時間ＣＡＩｏｎｅｘは、ＡＩ作動終了時のカウンタの値ＣＡＩｏｎｅｎｄからＡＩ作動開始時のカウンタの値ＣＡＩｏｎｓｔを減じて求められる。
【００９４】
ステップＳ２１４では、ディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆが算出される。ＡＩ作動時間ＣＡＩｏｎｅｘとディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆとの関係を予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２８に記憶させておき、このマップにＡＩ作動時間ＣＡＩｏｎｅｘを代入してディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆが算出される。
【００９５】
ステップＳ２１５では、ＡＩ実行条件が成立しているときにカウントされるＡＩｏｎカウンタＣＡＩｏｎをクリアする。
【００９６】
ステップＳ２１６では、ＸＤＬＹに１が代入される。
【００９７】
ステップＳ２１７では、ＡＩｏｆｆカウンタＣＡＩｏｆｆがディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆ以下であるか否か判定される。ディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆは、二次空気の供給が停止されてからＡＩ増量を停止するまでの時間であり、ステップＳ２１４で算出された値である。
【００９８】
ステップＳ２１７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２２１へ進む。
【００９９】
ステップＳ２１８では、前回ルーチン時のＸＤＬＹの値が１であるか否か判定される。
【０１００】
ステップＳ２１８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２１５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２１９へ進む。
【０１０１】
ステップＳ２１９では、ＡＩ実行条件が成立しているときにカウントされるＡＩｏｎカウンタＣＡＩｏｎをクリアする。
【０１０２】
ステップＳ２２０からステップＳ２２３までは、図３中のステップＳ１１３からステップＳ１１６までと同様の処理がなされる。
【０１０３】
このようにして、二次空気供給時間に応じてＡＩ増量の停止時期を可変とすることが可能となる。
【０１０４】
尚、本実施の形態では、二次空気供給時間に代えて、二次空気の供給中にエンジン１に吸入された新気の総量（積算空気量）に基づいてＡＩ増量の停止時期を可変としても良い。
【０１０５】
図７は、積算空気量とディレー時間との関係を示した図である。二次空気供給時にエンジン１に吸入される新気の量と三元触媒１２に吸着する酸化成分の量とには相関があり、このときの吸入新気量が多いほど酸化成分の付着量が多くなる。従って、吸入新気量が多いほどディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆを長くする。
【０１０６】
次に、積算空気量に基づいてＡＩ増量の停止時期を可変とした二次空気供給制御について説明する。
【０１０７】
説明は、図５及び図６のフロートチャートと異なるステップについてのみ説明する。
【０１０８】
ステップＳ２０６では、ＡＩ作動開始時のカウンタの値ＣＡＩｏｎｓｔに代えて、ＡＩ作動開始時の吸入空気量の総量（積算空気量）ＧＡｓｕｍｓｔが読み込まれる。単位時間当たりにエンジン１に吸入される新気の量（吸入空気量）は、エアフローメータ７の出力信号から求めることができる。ＥＣＵ２８は、この値を積算して積算空気量を算出する。
【０１０９】
ステップＳ２１２では、ＡＩ作動終了時のカウンタの値ＣＡＩｏｎｅｎｄに代えて、ＡＩ作動終了時の積算空気量ＧＡｓｕｍｅｎｄが読み込まれる。
【０１１０】
ステップＳ２１３では、ＡＩ作動時間ＣＡＩｏｎｅｘに代えて、ＡＩ作動時間中の積算空気量ＧＡｓｕｍｅｘが算出される。ＡＩ作動時間中の積算空気量ＧＡｓｕｍｅｘは、ＡＩ作動終了時の積算空気量ＧＡｓｕｍｅｎｄからＡＩ作動開始時の積算空気量ＧＡｓｕｍｓｔを減じて求める。
【０１１１】
ステップＳ２１４では、ディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆが算出される。ディレー時間Ｔｆｄｌｙｏｆｆは、図７に示すマップへＡＩ作動時間中の積算空気量ＧＡｓｕｍｅｘを代入して算出される。
【０１１２】
このようにして、二次空気供給時にエンジン１に吸入される空気量に応じてＡＩ増量の停止時期を可変とすることが可能となる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、二次空気供給時間又は二次空気の供給中の積算空気量に代えて、二次空気供給中の三元触媒１２の温度上昇分に基づいてＡＩ増量の停止時期を可変としても良い。
【０１１４】
ここで、二次空気供給中の三元触媒１２の上昇温度と三元触媒１２に吸着した酸化成分の量とには相関がある。即ち、二次空気の供給量が多くなると、三元触媒１２に吸着する酸化成分の量が多くなる一方で、三元触媒１２の床温の温度上昇が大きくなる。
【０１１５】
従って、二次空気供給停止時の三元触媒１２の温度上昇が大きいときほどディレー時間Ｔａｉｏｆｆｄｌｙを長くする。この関係は予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２８に記憶しておく。また、三元触媒１２の床温は、該三元触媒１２に温度センサを設けることにより検出することが可能となる。ＥＣＵ２８は、二次空気供給開始時と停止時とで三元触媒１２の温度を検出して、二次空気供給時の上昇温度を算出する。
【０１１６】
このようにして、二次空気供給時の三元触媒１２の上昇温度に応じてＡＩ増量の停止時期を可変とすることが可能となる。
【０１１７】
尚、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、エアポンプ２３作動遅れ等を考慮して、ＡＩ増量開始時期を遅延させても良い。
【０１１８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＡＩ増量の停止時期を二次空気供給時間、二次空気供給中の積算空気量、二次空気供給中の三元触媒の温度上昇からＡＩ増量の停止時期を可変とすることができる。従って、三元触媒１２に吸着した酸化成分に応じたＨＣの供給が可能となり、三元触媒１２の酸化雰囲気を解消することが可能となる。これにより、排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明に係る二次空気供給装置では、二次空気の供給停止時に燃料増量の停止時期を遅延させて、触媒における酸素過剰の状態を解消することができる。また、燃料供給停止時期を可変とし、触媒の酸素吸着量に応じた燃料の増量を行うことができる。さらに、二次空気供給開始時に燃料増量の開始時期を遅延させて、二次空気供給開始直後の空燃比の低下を抑制することができる。
【０１２０】
以上により、排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンとその吸排気系及び二次空気供給機構の概略構成を示す図である。
【図２】二次空気供給前後の空燃比等の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図３】第１の実施の形態による二次空気供給停止時の燃料増量停止時期の遅延を行うフローを示したフローチャート図である。
【図４】ＡＩ増量開始時期を遅延させるフローを示したフローチャート図である。
【図５】第２の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図６】第２の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図７】積算空気量とディレー時間との関係を示した図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン
１ａ・・・吸気ポート
１ｂ・・・排気ポート
２・・・・気筒
３・・・・吸気枝管
４・・・・吸気管
５・・・・スロットル弁
６・・・・スロットルセンサ
７・・・・エアフローメータ
８・・・・燃料噴射弁
９・・・・燃料分配管
１０・・・排気枝管
１１・・・排気管
１２・・・三元触媒
１３・・・空燃比センサ
１４・・・酸素濃度センサ
２０・・・二次空気噴射弁
２１・・・空気分配管
２２ａ・・空気導入管
２２ｂ・・空気導入管
２３・・・エアポンプ
２４・・・エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）
２４ａ・・負圧室
２４ｂ・・二次空気室
２４ｃ・・ロッド
２４ｄ・・開閉弁
２４ｅ・・リードバルブ
２５・・・負圧導入管
２６・・・バキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）
２７・・・圧力センサ
２８・・・ＥＣＵ
【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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