(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置と、排気通路に２次空気を供給する２次空気供給装置とを備える内燃機関において、
排気温度を上昇させるときに、燃焼室での安定燃焼に必要かつ燃焼室内の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側とする第１燃料噴射量と、排気通路にて前記２次空気供給装置からの２次空気によって燃焼させる第２燃料噴射量とをそれぞれ算出し、前記第１燃料噴射量を排気行程にて噴射し、前記２次空気によって燃焼させる第２燃料噴射量を吸気行程にて噴射することを特徴とする内燃機関の排気温度制御装置。
【請求項２】
１回の燃料噴射で、排気行程燃料噴射量と吸気行程燃料噴射量との合計燃料噴射量を、吸気弁開時期をまたいで噴射することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気温度制御装置。
【請求項３】
燃料噴射を分割し、排気行程燃料噴射量と吸気行程燃料噴射量とを別々の時期に噴射することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気温度制御装置。
【請求項４】
吸気行程燃料噴射量を燃料噴射装置の最小燃料噴射量と比較し、比較結果に応じて、排気行程燃料噴射量と吸気行程燃料噴射量との合計燃料噴射量を吸気弁開時期をまたいで噴射する１回噴射と、排気行程燃料噴射量と吸気行程燃料噴射量とを別々の時期に噴射する分割噴射とを切換えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気温度制御装置。
【請求項５】
吸気行程燃料噴射量は、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチ失火限界となる燃料噴射量から排気行程燃料噴射量を減じた余裕分、および吸気行程噴射燃料の気化率に基づいて算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気温度制御装置。
【請求項６】
吸気行程燃料噴射量は、２次空気供給位置より下流側の排気の空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量から排気行程燃料噴射量を減じて算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気温度制御装置。
【請求項７】
吸気行程燃料噴射量は、
燃焼室内の混合気の空燃比がリッチ失火限界となる燃料噴射量から排気行程燃料噴射量を減じた余裕分、および吸気行程噴射燃料の気化率に基づいて算出した第１の吸気行程燃料噴射量と、
２次空気供給位置より下流側の排気の空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量から排気行程燃料噴射量を減じて算出した第２の吸気行程燃料噴射量とのうち、
小さい方とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の排気温度制御装置。
【請求項８】
前記排気通路に排気浄化触媒を備え、前記触媒の昇温要求があった時に、排気温度を上昇させることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動直後の排気浄化触媒の早期活性化などに用いる内燃機関の排気温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、排気通路に２次空気を供給する２次空気供給装置（エアポンプ）とを備え、燃料噴射弁により、主燃焼用の燃料の噴射とは別に、膨張行程から排気行程の間に燃料の追加噴射を行い、追加噴射された燃料を排気通路にて２次空気供給手段からの２次空気によって燃焼させることにより、排気温度を上昇させて、始動直後の排気浄化触媒の早期活性化を図るものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３２７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、膨張行程から排気行程の間に燃焼室内に追加噴射を行うという直噴エンジンに固有の技術であり、吸気通路に燃料を供給するエンジンには適用できない。
吸気通路に燃料を供給するエンジンの場合、燃料供給量の増量により、筒内Ａ／Ｆをリッチにして運転することで、排気通路に未燃分を多量に排出させ、これを２次空気供給装置からの２次空気によって燃焼させることで、排気温度を上昇させることが可能であり、Ａ／Ｆがリッチなほど、排温上昇効果が高いことが解っている。
【０００４】
しかし、過リッチによるリッチ失火や燃焼安定度悪化がネックであり、リッチ限界があることから、エミッションからの最適Ａ／Ｆを使用できないのが実状である。
本発明は、このような実状に鑑み、吸気通路に燃料を供給するエンジンにおいて、リッチ失火を防止しつつ、排気通路にて２次空気を最大限に活用して排気温度を十分に上昇させることができる内燃機関の排気温度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明では、排気温度を上昇させるときに、燃焼室での安定燃焼に必要かつ燃焼室内の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側とする第１燃料噴射量と、排気通路にて２次空気供給装置からの２次空気によって燃焼させる第２燃料噴射量とをそれぞれ算出し、前記第１燃料噴射量を排気行程にて噴射し、前記２次空気によって燃焼させる第２燃料噴射量を吸気行程にて噴射する構成とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、排気行程（吸気弁開弁前）にて噴射された燃料は吸気弁表面温度により気化されてから燃焼室内に吸入され、燃焼に寄与するのに対し、吸気行程（吸気弁開弁後）にて噴射された燃料は気化されることなく液滴のまま燃焼室内に吸入され、ほとんど燃焼されることなく排出される。従って、燃料噴射量を増やしても気化促進される燃料量を従来通りとすることで、筒内の燃焼Ａ／Ｆが過剰にリッチとならず、燃焼安定度の悪化を防止できる一方、排気通路での後燃え量が増加し、大幅な排温上昇が可能となり、触媒の早期活性→エミッション低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すエンジン（内燃機関）のシステム図である。
エンジン１の吸気通路２には、上流側から、エアクリーナ３、電制スロットル弁４、吸気マニホールド（コレクタ）５が設けられている。電制スロットル弁４は吸入空気量を制御するもので、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）３０からの信号により作動するステップモータ等により開度制御される。但し、アクセルペダルにワイヤ等で連結された機械式のスロットル弁を用いてもよい。
【０００８】
吸気マニホールド５の出口側のブランチ部には、各気筒の吸気ポート６に（吸気弁８傘部を指向して）燃料を噴射する燃料噴射弁７が取付けられている。燃料噴射弁７は、ＥＣＵ３０からエンジン回転に同期して出力される噴射パルス信号により、そのパルス幅によって定められる時間、ソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射する。
【０００９】
電制スロットル弁４の制御を受けた空気と、燃料噴射弁７から噴射された燃料は、吸気弁８が開いたときに、エンジン１の燃焼室９に吸入される。
燃焼室９内に吸入された空気と燃料は、混合気を形成し、ＥＣＵ３０により制御される点火時期にて、点火プラグ１０により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気弁１１を介して、排気通路１２（排気ポート１３）へ排出される。排気通路１２は、シリンダヘッド内に気筒毎に形成される排気ポート１３、これらの出口側に接続される排気マニホールド１４などから構成されており、排気マニホールド１４の集合部直下に三元触媒等の排気浄化触媒１５が設けられている。
【００１０】
ここで、排気通路１２の排気浄化触媒１５上流、特に排気の高温部であるシリンダヘッド内の各気筒の排気ポート１３に（排気弁１１傘部を指向して）２次空気を供給すべく、２次空気供給装置として、電動式エアポンプ１６が設けられ、その吐出側は、開閉弁（遮断弁）１７を介し、更に分配用のギャラリー１８を介して、気筒毎の排気ポート１３に開口する２次空気供給通路１９に接続されている。なお、ここでは２次空気を排気ポート１３に供給しているが、排気通路１２の触媒１５上流であればよく、また、気筒毎、気筒グループ毎、全気筒共通のいずれでもよい。
【００１１】
エアポンプ１６の吸入側は、配管２０により、吸気通路２のエアクリーナ３下流（電制スロットル弁４上流に配置されるエアフローメータ３３より上流）に設けた２次空気取出口２１に接続されている。
ＥＣＵ３０には、アクセル開度センサ３１により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、クランク角センサ３２により検出されるエンジン回転速度Ｎ、エアフローメータ３３により検出される吸入空気量Ｑ、吸気温センサ３４により検出される吸気温Ｔａ、水温センサ３５により検出されるエンジン冷却水温Ｔｗ、空燃比センサ３６により検出される排気空燃比などが入力されている。この他、図示しないが、イグニッションスイッチ及びスタートスイッチを有するエンジンキースイッチからも信号が入力されている。
【００１２】
ＥＣＵ３０は、これらの入力信号より検出されるエンジン運転条件に基づいて、電制スロットル弁４の開度、燃料噴射弁７の燃料噴射時期及び燃料噴射量、点火プラグ１０の点火時期などを制御する。また、エアポンプ１６、開閉弁１７の作動を制御する。なお、開閉弁１７はエアポンプ１６のＯＮ時に開、ＯＦＦ時に閉とするもので、エアポンプ１６自体がＯＦＦ時の遮断機能を有しているときは省略できる。
【００１３】
次に、ＥＣＵ３０により実行される燃料・２次空気制御ルーチンについて、図２のフローチャートにより説明する。本ルーチンはエンジン回転中、所定時間ごとに実行される。
Ｓ１１では、吸入空気量Ｑ、エンジン回転速度Ｎ、アクセル開度ＡＰＯ、水温Ｔｗを読み込む。
Ｓ１２では、現在クランキング中（スタートスイッチＯＮ）であるか否かを判断する。
【００１４】
Ｓ１２で現在クランキング中であると判断された場合は、Ｓ１３へ進み、２次空気供給装置を停止状態とする。具体的には、エアポンプを駆動するモータヘの電力供給を遮断し、２次空気供給通路に配設された開閉弁を閉状態に制御する。
次のＳ１４では、始動時用の燃料噴射量Ｔｉと燃料噴射時期ＩＴを算出する。具体的には、基本燃料噴射量Ｔｐに始動時用の増量補正係数を乗じて燃料噴射量Ｔｉを算出するとともに、燃料噴射時期ＩＴを排気行程中（吸気弁開弁前）の所定時期に設定する。
【００１５】
なお、基本燃料噴射量Ｔｐは吸入空気量Ｑに対する理論空燃比相当の燃料噴射量であり、次式により所定時間毎に算出されている。
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ  （ただし、Ｋは係数）
また、本実施形態における燃料噴射量は全て燃料噴射弁の開弁時間として算出される。
Ｓ１２で現在クランキング中でないと判断された場合は、Ｓ１５へ進み、アクセル開度ＡＰＯがほぼ０（アイドル状態）であるか否かを判断する。なお、アクセル開度センサの他にアイドルスイッチを備えている場合は、アイドルスイッチがＯＮであるか否かを判断するようにしてもよい。
【００１６】
Ｓ１５でアクセル開度ＡＰＯがほぼ０であると判断された場合は、Ｓ１６へ進み、水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗthより低いか否かを判断する。ここでは水温Ｔｗを用いて触媒の暖機を判定しているが、触媒温度センサを備えている場合は触媒温度を使う。
Ｓ１６で水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗthより低いと判断された場合は、Ｓ１７へ進み、２次空気供給装置を作動状態とする。具体的には、エアポンプを駆動するモータヘ所定の電力を供給し、２次空気供給通路に配設された開閉弁を開状態に制御する。
【００１７】
次のＳ１８では、タイマＴの値が２次空気安定時間Ｔthより小さいか否かを判断する。タイマＴは、２次空気供給装置を作動状態としてからの経過時間を計測するタイマであり、この経過時間が２次空気安定時間Ｔth以上となるまでは所望の２次空気流量が得られない。
Ｓ１８でタイマＴの値が２次空気安定時間Ｔthより小さいと判断された場合は、Ｓ１９へ進み、通常時用の燃料噴射量Ｔｉと燃料噴射時期ＩＴを算出する。具体的には、基本燃料噴射量Ｔｐに各種補正係数ＣＯＥＦと空燃比フィードバック補正係数αを乗じて燃料噴射量Ｔｉ（＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ×α）を算出するとともに、燃料噴射時期ＩＴを排気行程中の所定時期に設定する。各種補正係数ＣＯＥＦは始動後増量補正係数や水温増量補正係数等をまとめたものであり、基本燃料噴射量Ｔｐに各種補正係数ＣＯＥＦを乗じることで安定燃焼に最低限必要な燃料噴射量が算出される。なお、空燃比センサ活性前および２次空気供給装置作動中は空燃比フィードバック補正係数αを１にクランプするので、本ステップ実行時のαは常に１となる。燃料噴射時期ＩＴは、燃料噴射（Ｔｉ）終了から吸気弁開時期ＩＶＯまでの時間が十分な時間（噴射した燃料が吸気弁の熱によって十分に気化する時間）となるように決定される（図４（Ａ）参照）。
【００１８】
Ｓ１８でタイマＴの値が２次空気安定時間Ｔth以上であると判断された場合は、Ｓ２０へ進み、２次空気導入時用の燃料噴射量Ｔｉと燃料噴射時期ＩＴを算出する。本ステップの処理については後に図３に基づいて詳細に説明する。なお、２次空気が安定して供給されている状態において、２次空気導入時用の制御（リッチ化）を行うのは、ＨＣ排出の悪化を防止するためである。
【００１９】
Ｓ１５でアクセル開度ＡＰＯが０より大きいと判断された場合、又はＳ１６で水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗth以上であると判断された場合は、Ｓ２１へ進み、通常時用の燃料噴射量Ｔｉと燃料噴射時期ＩＴを算出する（Ｓ１９と同様）。
次のＳ２２では、カウンタＣの値が所定値Ｃthより小さいか否かを判断する。カウンタＣは、燃料制御が２次空気導入時用から通常時用へ切換わったときにリセットされ、エンジンが１回転する毎にカウントアップされるカウンタである。
【００２０】
Ｓ２２でカウンタＣの値が所定値Ｃthより小さいと判断された場合は、Ｓ２３へ進み、２次空気供給装置を作動状態とする。燃料制御を切換えた直後は前制御の影響が残っている（２次空気導入時用の燃料噴射が既に実行された気筒の排気行程が終了していない等）可能性があるので、燃料制御を切換えてからしばらくの間は２次空気の供給を縦続するためである。
【００２１】
Ｓ２２でカウンタＣの値が所定値Ｃth以上であると判断された場合は、Ｓ２４へ進み、２次空気供給装置を停止状態とする。
次に、図２のルーチンのＳ２０の処理（２次空気導入時用の燃料噴射量Ｔｉ、燃料噴射時期ＩＴの算出）について、その詳細を、図３のフローチャート（第１実施形態）により説明する。
【００２２】
Ｓ３１では、基本燃料噴射量Ｔｐに２次空気導入時用の各種補正係数ＣＯＥＦ２を乗じて排気行程中（吸気弁開弁前）の燃料噴射量Ｔｉｅ（＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ２）を算出する。排気行程燃料噴射量Ｔｉｅは、吸気弁開時期ＩＶＯをまたいで実行される燃料噴射の前半（吸気弁開時期ＩＶＯ前）の燃料噴射量であり、安定燃焼に最低限必要な燃料噴射量として算出される。なお、通常時の排気行程噴射と比較すると噴射燃料の気化時間が短いので、これを考慮した噴射量を算出する。具体的には、水温等の条件が同じであるとき、２次空気導入時用の各種補正係数ＣＯＥＦ２を通常時用の各種補正係数ＣＯＥＦより若干増量側の値とする。
【００２３】
Ｓ３２では、リッチ失火限界燃料噴射量Ｔｐ２と最大燃料噴射量Ｔｉｍを算出する。
リッチ失火限界燃料噴射量Ｔｐ２は、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチ失火限界空燃比となる燃料噴射量であり、次式により算出される。
Ｔｐ２＝Ｋ２×Ｑ／Ｎ  （ただし、Ｋ２はＫより大きい係数）
最大燃料噴射量Ｔｉｍは、排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量であり、２次空気流量Ｑ２を用いて、次式により算出される。
【００２４】
Ｔｉｍ＝Ｋ×（Ｑ＋Ｑ２）／Ｎ
なお、２次空気流量Ｑ２は、２次空気供給用のエアポンプの設計流量であり、予め定まっている。本実施形態では、２次空気の供給が安定してから２次空気導入時用の燃料制御を開始するので、上式中の２次空気流量Ｑ２として設計流量を使用することができる。排圧の影響を考慮し、エンジン回転速度Ｎや吸入空気量Ｑに応じて２次空気流量Ｑ２の値を補正するようにすればなおよい。
【００２５】
Ｓ３３では、水温Ｔｗに基づいて吸気行程噴射燃料気化率Ｖを算出する。吸気行程噴射燃料気化率Ｖは、吸気行程中（吸気弁開弁後）に噴射した燃料のうち点火時期までに気化する燃料の割合を示す値であり、水温Ｔｗが高いほど、すなわち吸気行程噴射燃料が付着するボア壁温度が高いときほど、値が大きくなる。なお、水温Ｔｗに加えて吸気温Ｔａも考慮するとよい。点火時期までに気化しなかった燃料は膨張行程中に燃焼熱を受けて気化し、排気行程において既燃焼ガスとともに排出される。この未燃燃料が２次空気により排気ポート内および排気マニホールド内で燃焼する。
【００２６】
Ｓ３４では、２種類の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１、Ｔｉｉ２を算出する。
一方の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１は、燃焼室内の混合気（点火時期において形成されている混合気）の空燃比をリッチ失火限界空燃比とする吸気行程燃料噴射量であり、次式により算出される。
Ｔｉｉ１＝（Ｔｐ２−Ｔｉｅ）／Ｖ
ここでは、排気行程中の噴射燃料が全て点火時期までに気化して混合気を形成すると仮定し、これをリッチ失火限界燃料噴射量Ｔｐ２から減じて余裕分を算出するとともに、この余裕分を吸気行程噴射燃料気化率Ｖで除して吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１を算出する。実際には、排気行程中の噴射燃料が全て点火時期までに気化するわけではないが、リッチ失火を確実に防止するため、上記仮定に基づいて吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１を算出している。
【００２７】
他方の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ２は、排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比とする吸気行程燃料噴射量であり、次式により算出される．
Ｔｉｉ２＝Ｔｉｍ−Ｔｉｅ
すなわち、最大燃料噴射量Ｔｉｍから排気行程燃料噴射量Ｔｉｅを減じた残りが吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ２である。
【００２８】
Ｓ３５では、２種類の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１、Ｔｉｉ２のうちの小さいほうを最終的な吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉとする。Ｔｉｉ１が選択された場合、点火時期における燃焼室内の混合気の空燃比はリッチ失火限界空燃比となり、排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比は理論空燃比よりリーン側となる。Ｔｉｉ２が選択された場合、点火時期における燃焼室内の混合気の空燃比はリッチ失火限界空燃比よりリーン側となり、排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比は理論空燃比となる。
【００２９】
Ｓ３６では、排気行程燃料噴射量Ｔｉｅと吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉとを加算して燃料噴射量Ｔｉ（＝Ｔｉｅ＋Ｔｉｉ）を算出する。なお、Ｔｉｉ２が選択された場合の燃料噴射量Ｔｉは最大燃料噴射量Ｔｉｍになる。
Ｓ３７では、排気行程燃料噴射量Ｔｉｅとエンジン回転速度Ｎに基づいて燃料噴射時期ＩＴを算出する。具体的には、排気行程燃料噴射量Ｔｉｅをエンジン回転速度Ｎでクランク角度に変換した値を吸気弁開時期から減じて燃料噴射時期ＩＴ（噴射開始クランク角度）を算出する。図示しない燃料噴射実行ルーチン（エンジン回転に同期して実行）では、クランク角度が燃料噴射時期ＩＴとなったときに燃料噴射量Ｔｉ相当の長さを持った噴射パルス信号を該当気筒の燃料噴射弁へ出力する。これにより、図４（Ｃ）に示す２次空気導入時用の燃料噴射を行うことができる。
【００３０】
次に本実施形態の効果について説明する。
始動時の触媒早期活性化を目的として、排気通路に２次空気を供給するシステムにおいて、排温上昇効果を最大とする場合、筒内の燃焼Ａ／Ｆは可能な限りリッチとすることが望ましい。
しかし、後燃えに利用する未燃ＨＣ増加を目的として燃料噴射量を多くすると、全ての燃料が吸気弁で気化促進され、筒内が過剰にリッチとなる。すなわち、図４（Ａ）に示すように、通常時用燃料制御では、燃料噴射終了から吸気弁開弁（ＩＶＯ）までに十分な気化時間をとるように、燃料噴射時期を排気行程なかばに設定しており、図４（Ｂ）に示すように、通常時用燃料制御のままリッチ化した場合、リッチ化分も吸気弁表面温度で気化が促進されるため、筒内が過剰にリッチとなる。
【００３１】
これにより、燃焼が不安定となり、エンジン振動が車両運転性を悪化させる。また、過渡のＡ／Ｆ変動時などにリッチ失火に至る可能性がある。また、全ての供給燃料の気化が促進されると、未燃のまま排出させたい燃料までも燃焼に関わるので、燃焼室から排出する未燃ＨＣが減少し、効率よく排温上昇効果が得られない。
そこで、本発明では、燃焼室での安定燃焼に必要な燃料噴射量（Ｔｉｅ）と、排気通路にて２次空気によって燃焼させる燃料噴射量（Ｔｉｉ）とをそれぞれ算出し、前記安定燃焼に必要な燃料噴射量（Ｔｉｅ）を排気行程にて噴射し、前記２次空気によって燃焼させる燃料噴射量（Ｔｉｉ）を吸気行程にて噴射する。
【００３２】
特に本実施形態では、図４（Ｃ）に示すように、１回の燃料噴射で、排気行程燃料噴射量Ｔｉｅと吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉとの合計燃料噴射量を、吸気弁開時期ＩＶＯをまたいで噴射する。
これによれば、排気行程（吸気弁開弁前）にて噴射された燃料は吸気弁表面温度により気化されてから燃焼室内に吸入され、吸気行程（吸気弁開弁後）にて噴射された燃料は気化されることなく液滴のまま燃焼室内に吸入される。
【００３３】
従って、排気行程にて噴射された燃料は燃焼室内での燃焼に寄与するのに対し、吸気行程にて噴射された燃料の多くは燃焼されることなく排出される。
従って、燃料噴射量を増やしても気化促進される燃料量を従来通りとすることで、筒内の燃焼Ａ／Ｆが過剰にリッチとならず（供給Ａ／Ｆがリッチでも燃焼Ａ／Ｆはそれよりリーンとなり）、燃焼安定度の悪化やリッチ失火を防止できる。その一方、排気通路での後燃え量が増加し、大幅な排温上昇が可能となり、触媒の早期活性→エミッション低減が可能となる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉは、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチ失火限界となる燃料噴射量Ｔｐ２から排気行程燃料噴射量Ｔｉｅを減じた余裕分、および吸気行程噴射燃料の気化率Ｖに基づいて算出することにより（Ｔｉｉ＝Ｔｉｉ１の場合）、リッチ失火限界を考慮して、燃料噴射量の最適化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉは、２次空気供給位置より下流側（触媒入口）の排気の空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量Ｔｉｍから排気行程燃料噴射量Ｔｉｅを減じて算出することにより（Ｔｉｉ＝Ｔｉｉ２の場合）、触媒での浄化効率を考慮して、燃料噴射量の最適化を図ることができる。すなわち、供給２次空気量に対して必要以上に未燃ＨＣが排出されることなくなり、テールパイプＨＣの悪化を防ぐことができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、吸気行程燃料噴射量は、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチ失火限界となる燃料噴射量Ｔｐ２から排気行程燃料噴射量Ｔｉｅを減じた余裕分、および吸気行程噴射燃料の気化率Ｖに基づいて算出した第１の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１と、２次空気供給位置より下流側（触媒入口）の排気の空燃比が理論空燃比となる燃料噴射量Ｔｉｍから排気行程燃料噴射量Ｔｉｅを減じて算出した第２の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ２とのうち、小さい方とすることにより、リッチ失火限界、触媒での浄化効率を考慮して、燃料噴射量の最適化を図ることができる。
【００３６】
次に本発明の第２実施形態について図５および図６に基づいて説明する。
図５は、図２のルーチンのＳ２０の処理（２次空気導入時用の燃料噴射量Ｔｉ、燃料噴射時期ＩＴの算出）について、第２実施形態を示すフローチャートであり、図３の代わりに実行される。
Ｓ４１では、基本燃料噴射量Ｔｐに各種補正係数ＣＯＥＦを乗じて排気行程燃料噴射量Ｔｉｅ（＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ）を算出する。本実施形態では、排気行程噴射時期ＩＴｅを通常時の噴射時期と同じように設定する（Ｓ４６）ので、通常時と同じ各種補正係数ＣＯＥＦを使って排気行程燃料噴射量Ｔｉｅを算出している。
【００３７】
Ｓ４２では、リッチ失火限界燃料量Ｔｐ２と最大燃料噴射量Ｔｉｍを算出する（図３のＳ３２と同様）。
Ｓ４３では、水温Ｔｗに基づいて吸気行程噴射燃料気化率Ｖを算出する（図３のＳ３３と同様）。本実施形態の吸気行程噴射時期は吸気行程のなかばに設定されるので、同じ水温で比較した場合、第１実施形態の吸気行程噴射燃料気化率Ｖより本実施形態の吸気行程噴射燃料気化率Ｖのほうが小さくなる。
【００３８】
Ｓ４４では、２種類の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１、Ｔｉｉ２を算出する（図３のＳ３４と同様）。
Ｓ４５では、２種類の吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉ１、Ｔｉｉ２のうちの小さいほうを最終的な吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉとする（図３のＳ３５と同様）。
Ｓ４６では、排気行程燃料噴射量Ｔｉｅとエンジン回転速度Ｎに基づいて排気行程燃料噴射時期ＩＴｅを算出する。前述の通り、排気行程燃料噴射時期ＩＴｅは通常時の噴射時期と同じ設定とする（図６参照）。
【００３９】
Ｓ４７では、吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉとエンジン回転速度Ｎに基づいて吸気行程燃料噴射時期ＩＴｉを算出する。吸気行程燃料噴射時期ＩＴｉは、噴射燃料の気化量が最も少なくなる時期に設定される（図６参照）。噴射燃料が吸気弁の位置に到達する時点で吸気弁が最大リフトとなるように噴射時期を設定すると燃料が液滴のままボア壁まで到達しやすくなり、噴射燃料の気化量が少なくなる。また、吸気弁を通過するときの吸気流速（小さいほど気化量が少なくなる）や燃焼室内に流入してから点火時期までの時間（短いほど気化量が少なくなる）も考慮する。
【００４０】
図示しない燃料噴射実行ルーチンでは、排気行程燃料噴射時期ＩＴｅと吸気行程燃料噴射時期ＩＴｉに有効な値が設定されている場合に２回噴射を行う。
本実施形態では、燃焼室での安定燃焼に必要な燃料噴射量と、排気通路にて２次空気によって燃焼させる燃料噴射量とをそれぞれ算出し、前記安定燃焼に必要な燃料噴射量を排気行程にて噴射し、前記２次空気によって燃焼させる燃料噴射量を吸気行程にて噴射する際に、図６に示すように、燃料噴射を分割し、排気行程燃料噴射量Ｔｉｅと吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉとを別々の時期に噴射する。
【００４１】
具体的には、排気行程燃料噴射量Ｔｉｅを排気行程のなかばに噴射し、吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉを吸気行程のなかばに噴射する。
これによれば、燃焼室での安定燃焼に必要な燃料は、排気行程の早い時期に噴射して、吸気弁開弁までの気化時間をより十分にとることができ、より燃焼安定性を向上させることができる。
【００４２】
その一方、２次空気によって燃焼させる燃料は、吸気行程の遅い時期に噴射することで、点火までの気化時間を短くでき、また噴射時期が吸気弁部の開口面積が大きくなって吸気流速が遅くなる時期となることから、より気化しづらくなり、より後燃え量が増加して、排温上昇効果をより高めることができる。
なお、吸気行程燃料噴射は、できるだけ遅くして、吸気弁閉時期ＩＶＣ近くで噴射を終了させる方が、気化時間が短くなり、燃焼に寄与しづらくなるのでよい。但し、噴射燃料が吸気弁に付着しない程度とする。
【００４３】
また、分割噴射の場合、通常燃焼分とリッチ化分とを明確に分けることできるので、多少の噴射タイミングのばらつきに影響を受けないという利点もある。
次に本発明の第３実施形態について図７に基づいて説明する。
図７は、図２のルーチンのＳ２０の処理（２次空気導入時用の燃料噴射量Ｔｉ、燃料噴射時期ＩＴの算出）について、第３実施形態を示すフローチャートである。
【００４４】
Ｓ５１では、第２実施形態（図５）のＳ４１〜Ｓ４５と同じ処理を実施して、２回噴射用の排気行程燃料噴射量Ｔｉｅと吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉを算出する。
Ｓ５２では、吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉが燃料噴射弁の最小燃料噴射量Ｔｉmin より大きいか否かを判断する。最小燃料噴射量Ｔｉmin は、燃料噴射弁の仕様によって予め定まる値であり、燃料噴射弁はこれ以下の量の燃料を精度よく噴射することができない。
【００４５】
Ｓ５２で吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉが燃料噴射弁の最小燃料噴射量Ｔｉmin より大きいと判断された場合は、Ｓ５３へ進み、第２実施形態（図５）のＳ４６、Ｓ４７と同じ処理を実施して、排気行程燃料噴射時期ＩＴｅと吸気行程燃料噴射時期ＩＴｉを算出する。
Ｓ５２で吸気行程燃料噴射量Ｔｉｉが燃料噴射弁の最小燃料噴射量Ｔｉmin 以下であると判断された場合は、Ｓ５４へ進み、第１実施形態（図３）のＳ３１〜Ｓ３７と同じ処理を実施して、１回噴射での燃料噴射量Ｔｉと燃料噴射時期ＩＴを算出する。
【００４６】
本実施形態では、燃焼室での安定燃焼に必要な燃料噴射量と、排気通路にて２次空気によって燃焼させる燃料噴射量とをそれぞれ算出し、前記安定燃焼に必要な燃料噴射量を排気行程にて噴射し、前記２次空気によって燃焼させる燃料噴射量を吸気行程にて噴射する際に、吸気行程燃料噴射量を燃料噴射装置（燃料噴射弁）の最小燃料噴射量と比較し、比較結果に応じて、排気行程燃料噴射量と吸気行程燃料噴射量との合計燃料噴射量を吸気弁開時期をまたいで噴射する１回噴射と、排気行程燃料噴射量と吸気行程燃料噴射量とを別々の時期に噴射する分割噴射とを切換える。
【００４７】
本実施形態によれば、分割噴射により第２実施形態と同様の効果が得られる他、リッチ化燃料の量が少なくなるときには１回噴射に切換えることで、燃料噴射制御不可能となる事態を回避できる。
図８は、始動後（ファーストアイドル）２０秒後の排気マニホールド入口温度（℃）とＨＣ排出量（g/km）との関係を示している。これからわかるように、始動直後の排気温度を上昇させることで、エミッションを向上させることができる。
【００４８】
図９は排温別（高、中、低）に始動後の時間経過に伴う触媒出口ＨＣ濃度（ppm ）の推移を示したもので、これも排温上昇を早めることで、エミッションを向上できることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】燃料・２次空気制御ルーチンのフローチャート
【図３】２次空気導入時用のサブルーチンの第１実施形態のフローチャート
【図４】第１実施形態の２次空気導入時用燃料制御の説明図
【図５】２次空気導入時用のサブルーチンの第２実施形態のフローチャート
【図６】第２実施形態の２次空気導入時用燃料制御の説明図
【図７】２次空気導入時用のサブルーチンの第３実施形態のフローチャート
【図８】排温上昇の効果を示す図
【図９】排温上昇の効果を示す図
【符号の説明】
【００５０】
１    エンジン
２    吸気通路
３    エアクリーナ
４    電制スロットル弁
５    吸気マニホールド
６    吸気ポート
７    燃料噴射弁
８    吸気弁
９    燃焼室
１０  点火プラグ
１１  排気弁
１２  排気通路
１３  排気ポート
１４  排気マニホールド
１５  排気浄化触媒
１６  エアポンプ
１７  開閉弁
１８  ギャラリー
１９  ２次空気供給通路
２０  配管
２１  ２次空気取出口
３０  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
３１  アクセル開度センサ
３２  クランク角センサ
３３  エアフローメータ
３４  吸気温センサ
３５  水温センサ
３６  空燃比センサ
【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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【図８】
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【図９】
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