(57)【要約】【課題】  排気通路の触媒に付着した燃料の燃焼によって触媒が溶損するのを防止する。【解決手段】  内燃機関（１）の排気通路（４、７）に設けられた触媒（５）よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置（３０）において、内燃機関の燃料噴射装置（６６）から噴射される燃料（Ｆ）のうちの触媒に付着する燃料の量を算出する触媒付着燃料算出手段（４０）を具備し、該触媒付着燃料算出手段によって算出される燃料量（ΣΔＦ）が所定の燃料量（ΣΔＦ０）よりも大きくなる場合には二次空気の供給を停止する。触媒付着燃料算出手段は、内燃機関において実際に噴射される燃料量（Ｆ）からストイキ状態を形成するのに必要な燃料量（Ｆｒ）を減じた差分（ΔＦ）を機関始動時からの経過時間（ｔ）にわたって積算しており、所定の燃料量は機関始動時における内燃機関の水温（Ｔｗ）に応じて定まるようにしてもよい。【選択図】      図４
2005320882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置において、
前記内燃機関の燃料噴射装置より噴射される燃料のうちの前記触媒に付着する燃料の量を算出する触媒付着燃料算出手段を具備し、該触媒付着燃料算出手段によって算出される燃料量が所定の燃料量よりも大きくなる場合には二次空気の供給を停止するようにした二次空気供給装置。
【請求項２】
前記触媒付着燃料算出手段は、前記内燃機関の前記燃料噴射装置より実際に噴射される燃料量からストイキ状態を形成するのに必要な燃料量を減じた差分を前記内燃機関の始動時からの経過時間にわたって積算することにより、前記触媒に付着する燃料の量を算出するようにした請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項３】
前記触媒付着燃料算出手段によって算出される燃料量が所定の燃料量よりも大きくなる場合には、さらに、前記燃料噴射装置より実際に噴射される燃料量が、前記ストイキ状態を形成するのに必要な燃料量になるようにした請求項２に記載の二次空気供給装置。
【請求項４】
さらに、前記燃料噴射装置より実際に噴射される燃料量から、前記内燃機関の燃焼室から前記触媒までに燃焼する燃料量を減じるようにした請求項２に記載の二次空気供給装置。
【請求項５】
前記所定の燃料量は前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の水温に応じて定まる請求項１から４のいずれか一項に記載の二次空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置よりも上流側に二次空気を供給する二次空気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、排気通路に酸化機能を有する触媒を配置し、排気ガス中の一酸化炭素（以下、「ＣＯ」と称する）、ハイドロカーボン（以下、「ＨＣ」と称する）、窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と称する）成分を低減して浄化を図るようにした排気浄化装置を設けることが知られている。
【０００３】
一方、排気通路に接続された開閉弁を有する二次空気供給通路にエアポンプから空気を圧送することにより排気管内に二次空気を供給する二次空気供給装置が知られている。この二次空気供給装置によって、排気管内に二次空気を供給して酸素濃度を高くし、それにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化させて排気ガスの浄化を行っている。
【０００４】
特許文献１においては前述した排気浄化装置と二次空気供給装置とを備えた内燃機関が開示されている。特許文献１に開示される内燃機関においては、触媒の浄化性能を有効に発揮するために、排気浄化装置の触媒が所定の活性温度に到達した時点から二次空気の供給が開始される。
【０００５】
ところで、排気ガスの浄化性能を発揮するためには排気浄化装置の触媒の温度を所定の活性温度以上に暖機する必要があるが、触媒の温度が活性温度よりも大幅に高くなると、触媒が熱劣化する傾向がある。このため、特許文献２においては排気浄化装置と二次空気供給装置とを備えた内燃機関が触媒の温度を検出する温度検出手段を具備することが開示されている。そして、温度検出手段により検出される触媒の温度が、触媒の熱劣化しうる所定の温度に到達すると、二次空気の供給を停止し、それにより、触媒が熱劣化するのを防止している（特許文献１および特許文献２を参照されたい）。
【特許文献１】特開平６−１０８８３３号公報
【特許文献２】特開平１−２２７８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、機関始動時などにおいて二次空気を供給する際には、内燃機関の燃焼室においてストイキ状態を形成するのに必要な量の燃料よりも多量の燃料が内燃機関の燃料噴射装置から噴射されている。これにより、二次的な燃焼が触媒上流において生じるので、触媒を所定の活性温度まで迅速に上昇させられる。
【０００７】
しかしながら、燃料は触媒上流において完全に燃焼した後で触媒に到達するわけではなく、燃料および燃料の未燃成分（以下、これらをまとめて適宜「燃料」と称する）の一部が触媒、特に触媒の上流端に付着して次第に堆積する。そして、触媒が或る温度に到達すると、触媒に付着した燃料が一気に燃焼して、触媒、特に触媒上流端の温度が極めて高くなり、それにより、触媒、特に触媒の上流端が溶損するようになる。特許文献２においては触媒の温度を検出することにより、触媒の温度に応じて二次空気の供給を停止しているものの、触媒に付着した燃料が燃焼を開始する温度の判断は一般に困難であり、また触媒の温度が比較的高くても実際には燃料が触媒にほとんど付着していない場合もあり、このような場合にまで、二次空気の供給を停止するのは好ましいものではない。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気通路に設けられた触媒に付着した燃料が燃焼することによって該触媒が溶損するのを防止することができる二次空気供給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】
【０００９】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒よりも上流側に二次空気を供給するようになっている二次空気供給装置において、前記内燃機関の燃料噴射装置より噴射される燃料のうちの前記触媒に付着する燃料の量を算出する触媒付着燃料算出手段を具備し、該触媒付着燃料算出手段によって算出される燃料量が所定の燃料量よりも大きくなる場合には二次空気の供給を停止するようにした二次空気供給装置が提供される。
【００１０】
すなわち１番目の発明においては、触媒付着燃料算出手段によって算出される触媒に付着した燃料量が所定の値よりも大きい場合には触媒に付着した燃料が燃焼して該触媒を溶損させる可能性があると判断して、二次空気の供給を停止している。これにより、触媒上流の酸素濃度が低下するので、触媒に付着した燃料が燃焼するのを回避し、従って、該触媒が溶損するのを防止することができる。また、１番目の発明においては、触媒に付着した燃料量に応じて二次空気の供給停止を判断しているので、触媒に付着した燃料が少なくて触媒が溶損する可能性がない場合にまで二次空気の供給を停止させてしまうのを回避することが可能となる。通常は二次空気は開閉弁を備えた二次空気供給通路にエアポンプによって供給されるので、二次空気を停止する場合には、開閉弁の閉鎖および／またはエアポンプの停止を行うようにする。
【００１１】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記触媒付着燃料算出手段は、前記内燃機関の前記燃料噴射装置より実際に噴射される燃料量からストイキ状態を形成するのに必要な燃料量を減じた差分を前記内燃機関の始動時からの経過時間にわたって積算することにより、前記触媒に付着する燃料の量を算出するようにした。
すなわち２番目の発明においては、所定の単位時間において実際に噴射した燃料量から燃焼室でストイキ状態を形成するのに必要な燃料量を減じた差分が当該単位時間における触媒に付着した燃料量であると判断できるので、この燃料量を機関始動時からの経過時間にわたって積算することにより、触媒に付着した燃料の総量を正確に算出することができる。
【００１２】
３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記触媒付着燃料算出手段によって算出される燃料量が所定の燃料量よりも大きくなる場合には、さらに、前記燃料噴射装置より実際に噴射される燃料量が、前記ストイキ状態を形成するのに必要な燃料量になるようにした。
すなわち３番目の発明においては、二次空気の供給停止後にストイキ状態を形成するのに必要な燃料のみを噴射するようにしているので、二次空気の供給停止後に燃料が触媒に付着するのをさらに防止することができる。
【００１３】
４番目の発明によれば、２番目の発明において、さらに、前記燃料噴射装置より実際に噴射される燃料量から、前記内燃機関の燃焼室から前記触媒までに燃焼する燃料量を減じるようにした。
すなわち４番目の発明においては、触媒よりも上流において燃焼する燃料量を減じるようにしているので、触媒に付着した燃料の量をさらに正確に算出することができる。
【００１４】
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記所定の燃料量は前記内燃機関の始動時における前記内燃機関の水温に応じて定まる。
すなわち５番目の発明においては、内燃機関の水温が高い場合には所定の燃料量を低く設定すると共に、内燃機関の水温が低い場合には所定の燃料量を高く設定することにより、触媒が溶損するのをさらに確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
各発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた触媒に付着した燃料によって該触媒が溶損するのを防止することができるという共通の効果を奏しうる。
【００１６】
さらに、２番目の発明によれば、触媒に付着した燃料の総量を正確に算出することができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、二次空気の供給停止後に燃料が触媒に付着するのをさらに防止するという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、触媒に付着した燃料の量をさらに正確に算出することができるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、触媒が溶損するのをさらに確実に防止することができるという効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明に基づく二次空気供給装置を示す概略図である。本発明の二次空気供給装置３０は内燃機関１、例えば四気筒エンジンに取付られている。図１に示されるように内燃機関１の各気筒６５は排気マニホルド４を介して排気管７に連結されている。また、排気管７には酸化機能を有する触媒を担持した触媒コンバータ５が設けられている。触媒コンバータ５は排気浄化装置としての役目を果たす。さらに、排気管７においては温度センサ６が触媒コンバータ５の上流に設けられると共に、温度センサ１６が触媒コンバータ５の下流に設けられている。従って、触媒コンバータ５の上流および下流の温度を測定することによって、触媒コンバータ５内の触媒の温度を計測することが可能となる。なお、触媒コンバータ５内に温度センサを設置することにより、触媒の温度を直接的に計測するようにしてもよい。一方、内燃機関の各気筒６５に吸気ガスを供給する吸気管３にはステップモータ３ｄにより駆動されるスロットル弁３ａが設けられている。この吸気管３はエアクリーナ２に接続されている。エアクリーナ２とスロットル弁３ａとの間には空気量（一次空気量）を測定するためのエアフロメータ３ｂが設けられている。さらに、吸気温度を測定するための温度センサ３ｃが吸気管３に設けられている。
【００１８】
一方、燃料噴射弁６６は燃料供給管６１を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール６２に連結される。このコモンレール６２内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ６３から燃料が供給され、コモンレール６２内に供給された燃料は各燃料供給管６１を介して燃料噴射弁６６に供給される。コモンレール６２にはコモンレール６２内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ６４が取付けられ、燃料圧センサ６４の出力信号に基づいてコモンレール６２内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ６３の吐出量が制御される。
【００１９】
二次空気供給装置３０はエアクリーナ２０を介して空気を取り入れる空気取入管２１を有している。空気取入管２１は電動エアポンプ９に接続されており、二次空気供給管２２が電動エアポンプ９から延びている。図１においては二次空気供給管２２は四つの分岐管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに分岐しており、これら分岐管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは排気マニホルド４の各通路にそれぞれ接続している。
【００２０】
図１に示されるように二次空気供給管２２には制御弁Ｖ１が設けられている。図１に示される制御弁Ｖ１はエアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）であり、制御弁Ｖ１に接続されたバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）Ｖ１０が通路４１により内燃機関の吸気マニホルド３ｅに接続されている。制御弁Ｖ１はバキュームスイッチングバルブＶ１０により負圧が供給されることにより開放し、負圧が供給されない場合には閉鎖状態に維持される。つまり、バキュームスイッチングバルブＶ１０を開放とすることにより制御弁Ｖ１は開放し、バキュームスイッチングバルブＶ１０を閉鎖することにより制御弁Ｖ１は閉鎖する。この動作は後述するＥＣＵ４０によって制御され、それにより、二次空気供給管２２内を流れる二次空気量を調節することができる。なお、バキュームスイッチングバルブＶ１０および通路４１を排除すると共に制御弁Ｖ１として電磁弁を採用することにより、制御弁Ｖ１が後述するＥＣＵ４０により直接的に制御されるようにしてもよい。さらに、図示されるように、圧力センサ３３が二次空気供給管２２において電動エアポンプ９と制御弁Ｖ１との間に設けられている。なお、空気取入管２１が吸気管３に接続されていて、二次空気を吸気管３から取り入れるようにしてもよい。
【００２１】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。触媒コンバータ５の上流に設けられた温度センサ６および触媒コンバータ５の下流に設けられた温度センサ１６の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、エアフロメータ３ｂの出力信号も、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、二次空気供給管２２に設けられた圧力センサ３３の出力信号も、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。さらに、吸気通路に設けられた温度センサ３ｃ、および機関冷却水の水温センサ５５からの出力信号も、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２（いわゆる回転数センサ）が接続される。さらに、入力ポート４５には燃料圧を示す燃料圧センサ６４からの出力パルスが入力される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して内燃機関１の燃料噴射弁６６、スロットル弁３ａを制御するためのステップモータ３ｄ、二次空気供給管２２の制御弁Ｖ１および電動エアポンプ９に接続されている。
【００２２】
触媒コンバータ５内に配置されていて酸化機能を有する触媒としては、酸化触媒、三元触媒、または吸蔵されたＮＯｘを放出し還元浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を用いることができる。なお、ＮＯｘ触媒は燃焼室における平均空燃比がリッチになるとＮＯｘを放出する機能を有する。ＮＯｘ触媒は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。
【００２３】
この二次空気供給装置３０は、主に冷間始動時等の燃料濃度が高く、空燃比が小さく、かつ排気浄化装置としての触媒コンバータ５が十分に昇温しておらず、その機能が十分に発揮されにくい状況において使用される。そして、二次空気を触媒コンバータ５に供給することにより触媒コンバータ５における酸素濃度が高くなるので、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化することができるようになる。
【００２４】
図２は、本発明の第一の実施形態に基づく二次空気供給装置の動作ルーチンを示すフローチャートである。この動作ルーチンは電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２、またはＲＡＭ４３内にプログラムとして予め組み込まれていて、電子制御ユニット４０により実行されるものとする。以下、図２を参照しつつ、本発明の第一の実施形態に基づく二次空気供給装置３０の動作について説明する。
【００２５】
図２に示されるフローチャートのステップ１０１においては、内燃機関の図示しないイグニッションスイッチがＯＮ状態であるか否かが判定される。イグニッションスイッチがＯＮ状態である場合にはステップ１０２に進み、イグニッションスイッチがＯＮ状態でない場合には処理を終了する。
【００２６】
ところで、ステップ１０１においてイグニッションスイッチがＯＮ状態である場合、つまり本発明における内燃機関が始動したときの機関回転数、吸入空気量、燃料量、積算燃料量、エアポンプの状態および触媒温度は図３に示される通りである。図３に示されるように、回転数センサ５２により計測される機関回転数は機関始動時刻ｔ０から増大し、所定の最大値を越えた後で低下し、次いで、所定の値に次第に漸近するようになる。このことに伴い、エアフロメータ３ｂにより計測される機関吸入空気量（一次空気量）も機関回転数と概ね同様な挙動を示す。
【００２７】
再び、図２を参照すると、図２のステップ１０２において、燃料噴射弁６６によって各気筒６５に所定の単位時間において噴射される燃料量Ｆを取得する。この燃料量Ｆは燃料圧センサ６４からの信号を通じて電子制御ユニット４０において算出される。次いでステップ１０３においては、後述するように燃料量Ｆから基準燃料量Ｆｒを減じることにより燃料量の差分ΔＦを算出する。
【００２８】
図４は燃料量と時間との関係を詳細に示す図３の場合と同様の図であり、図４における縦軸は噴射される燃料量Ｆを示しており、横軸は時刻ｔを示している。図４を参照しつつ、図２のステップ１０２およびステップ１０３について説明する。ステップ１０２においては、機関始動時刻ｔ０直後の所定の単位時間ｔ（ｉ）における燃料量Ｆを求める。図４に示されるように、単位時間ｔ（ｉ）における燃料量Ｆ全体のうちの一部の燃料量Ｆｒは、内燃機関の燃焼室をストイキ状態にするのに必要な燃料量である。この基準燃料量Ｆｒは、エアフロメータ３ｂから得られる機関吸入空気量と理論空燃比とを用いて算出される。図４に示されるように、燃料量Ｆから基準燃料量Ｆｒを減ずることにより、燃料量の差分ΔＦが算出される。この燃料量の差分ΔＦは、触媒コンバータ５内の触媒に付着する燃料量に相当する。次いで、所定の単位時間ｔ（ｉ）の次の所定の単位時間ｔ（ｉ＋１）においても、燃料量の差分ΔＦを同様に算出し、以降、各単位時間ｔ（ｉ＋２）、ｔ（ｉ＋３）、…における燃料量の差分ΔＦをそれぞれ算出する。
【００２９】
再び図２を参照して、ステップ１０４に進み、各所定の単位時間における燃料量の差分ΔＦのそれぞれを積算して、積算燃料量ΣΔＦを算出する。図４を参照して分かるように、燃料量Ｆを示す実線と横軸とにより形成される領域のうち、基準燃料量Ｆｒを示す領域Ｚ１を減じた領域Ｚ２の面積が積算燃料量ΣΔＦに相当する。
【００３０】
次いで図２におけるステップ１０５に進み、ステップ１０３において算出された積算燃料量ΣΔＦが積算燃料量判定値ΣΔＦ０よりも大きいか否かが判定される。ここで、積算燃料量判定値ΣΔＦ０は触媒に付着した燃料が触媒を溶損させる程度に燃焼するのに十分な燃料量である。積算燃料量判定値ΣΔＦ０は実験などにより予め求められていて、電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２またはＲＡＭ４３に予め記憶されている。ステップ１０５において積算燃料量ΣΔＦが積算燃料量判定値ΣΔＦ０よりも大きくない場合には、ステップ１０２に戻って処理を繰り返す。図３における積算燃料量と時刻との関係から分かるように、積算燃料量ΣΔＦは時間が経過するにつれて増大するので、処理を繰り返すことにより、積算燃料量ΣΔＦは積算燃料量判定値ΣΔＦ０を越える状態になる。
【００３１】
一方、ステップ１０５において積算燃料量ΣΔＦが積算燃料量判定値ΣΔＦ０よりも大きい場合にはステップ１０６に進む。積算燃料量ΣΔＦは触媒コンバータ５内の触媒に付着した燃料量に相当しうるので、積算燃料量ΣΔＦが積算燃料量判定値ΣΔＦ０よりも大きい場合には、燃焼して触媒を溶損させるのに十分な量の燃料が触媒に付着しているものと判断できる。従って、このような場合にはステップ１０６において、二次空気供給装置３０の電動エアポンプ９を停止し（図３におけるエアポンプの状態と時刻との関係を参照されたい）、それにより、二次空気の供給を停止する。なお、電動エアポンプ９が停止する時刻を時刻ｔ１としている。電動エアポンプ９を停止することにより、排気管７の触媒コンバータ５における酸素濃度が低下し、触媒に付着した燃料が燃焼するのに十分な量の酸素が供給されなくなる。
【００３２】
特に図４から分かるように、時刻ｔ１において電動エアポンプ９を停止するのと同時に、燃料噴射弁６６からの噴射量Ｆのうちの差分ΔＦ分を減らすることにより基準燃料量Ｆｒのみを噴射するようにする。このため、時刻ｔ１以降においては噴射される燃料のほとんど全てが内燃機関１の各気筒６５において燃焼し、燃料は下流にはほとんど流れないようになる。このように、二次空気の供給停止と同時に、差分ΔＦの燃料を除いた基準燃料量Ｆｒのみを噴射するようにしている。このため、燃料が触媒にさらに付着するのを防止することができる。
【００３３】
ここで、図３における触媒温度と時刻との関係を参照すると、点線Ｙ０は二次空気の供給を継続した場合を示しており、実線Ｙ１は二次空気の供給を時刻ｔ１において停止した場合を示している。二次空気の供給を継続した場合（点線Ｙ０）には、触媒温度が温度Ｔｐに到達すると、触媒上に付着した燃料が燃焼するようになって触媒温度が急激に上昇し、それにより、触媒、特に触媒の上流端が溶損するようになる。一方、二次空気の供給を停止した場合（実線Ｙ１）には、触媒温度は温度Ｔｐに到達せず、また、二次空気の供給を停止したために酸素濃度が低下しているので、触媒上に付着した燃料は燃焼せず、従って、触媒温度もほとんど上昇しない。このため、本発明においては、触媒に付着した燃料量に応じて二次空気の供給を停止するようにしているので、触媒コンバータ５の触媒上の燃料が燃焼して、触媒を溶損させるのを防止することができる。
【００３４】
また、図３に示される積算燃料量ΣΔＦと時刻ｔとの関係から分かるように、時刻ｔ１において電動エアポンプ９を停止しない場合には積算燃料量ΣΔＦは点線Ｘ０で示されるように上昇する、一方、時刻ｔ１において電動エアポンプ９を停止した場合には前述したように差分ΔＦ分の燃料が噴射されなくなるので、実線Ｘ１で示されるように積算燃料量ΣΔＦはほとんど上昇しないようになる。
【００３５】
なお、触媒の溶損現象は触媒上に付着した燃料が燃焼することによって生じるのであるから、触媒上に付着した燃料量が所定の値（ΣΔＦ０）よりも大きい場合に触媒コンバータ５内の触媒が温度Ｔｐに到達したとしても、二次空気の供給が既に停止されているのであるから触媒に付着した燃料は燃焼せず、従って、触媒が溶損する危険性はほとんどない。
【００３６】
一方、従来技術のように触媒温度に応じて二次空気の供給停止を判断する場合には、触媒を燃焼させるほどの燃料が触媒に付着していない場合であっても、二次空気の供給を停止させる事態が生じうる。これに対し、本発明においては、触媒に付着した積算燃料量ΣΔＦに応じて二次空気の供給停止を判断しているので、触媒が溶損する可能性がない場合に二次空気の供給を停止させてしまうのを回避することが可能となる。
【００３７】
再び図２を参照すると、ステップ１０７において、電動エアポンプ９の容量および圧力センサ３３により測定される二次空気供給管２２内の圧力値より、二次空気供給装置３０によって機関始動時刻ｔ０以降に内燃機関１に供給された二次空気量Ｑを取得する。次いで、ステップ１０８に進み、この二次空気量Ｑが所定の二次空気量Ｑ０より大きいか否かが判定される。所定の二次空気量Ｑ０は実験などにより予め求められていて、電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２またはＲＡＭ４３に予め記憶されているものとする。ステップ１０８において二次空気量Ｑが所定の二次空気量Ｑ０よりも大きい場合には、触媒の暖機などのために十分な量の二次空気が供給されたものとして、ステップ１０９に進んで電動エアポンプ９を停止し、二次空気の供給を停止する。一方、二次空気量Ｑが所定の二次空気量Ｑ０よりも大きくない場合には、ステップ１０２に戻って処理を繰り返す。このように、本発明においては、二次空気量Ｑに応じて二次空気の供給を停止することよりも、触媒に付着した積算燃料量ΣΔＦに応じて二次空気の供給を停止すること、つまり触媒の溶損を防止することを優先している。
【００３８】
なお、図２に示されるステップ１０６およびステップ１０９においては、電動エアポンプ９を直接的に停止することにより二次空気の供給を停止しているが、制御弁Ｖ１のみを閉鎖する場合、および制御弁Ｖ１の閉鎖と電動エアポンプ９の停止との両方を行うような場合も本発明における二次空気の供給停止に含まれるものとする。
【００３９】
図４を参照して説明したように、図２のステップ１０３においては、ストイキ状態を形成するのに必要な基準燃料量Ｆｒを燃料量Ｆから減じることにより、燃料量の差分ΔＦを算出している。ところが、内燃機関１の気筒６５において燃焼しきらなかった燃料の一部は排気マニホルド４および排気管７を通過する際に燃焼する可能性がある。従って、所定の単位時間ｔ（ｉ）において触媒に付着した燃料の量として燃料量の差分ΔＦを求める際に、排気マニホルド４および排気管７において燃焼した燃料分を考慮しておくのが好ましい。
【００４０】
図５は燃料量と時間との関係を詳細に示す他の図であり、図４の場合と同様に図５における縦軸は噴射される燃料量Ｆを示しており、横軸は時刻ｔを示している。図５に示される実施形態においては単位時間ｔ（ｉ）における燃料量Ｆから、理論空燃比を形成するのに必要な基準燃料量Ｆｒと、排気マニホルド４および排気管７において燃焼した燃焼済燃料量Ｆｐの両方を減じるようにしている。このため、図２のステップ１０４において積算燃料量ΣΔＦを算出する際に、図５において燃焼済燃料量Ｆｐに関する領域Ｚ３と基準燃料量Ｆｒを示す領域Ｚ１とが減算される状態になる。従って、図５に示される実施形態の場合には、積算燃料量ΣΔＦを図４に示される場合よりも正確に算出することができる。
【００４１】
図６は、本発明の第二の実施形態に基づく二次空気供給装置の動作ルーチンを示すフローチャートである。この動作ルーチンは電子制御ユニット４０のＲＯＭ４２、またはＲＡＭ４３内にプログラムとして予め組み込まれているものとする。図６に示されるフローチャートのステップ２０１からステップ２０９は、図２に示されるフローチャートのステップ１０１から１０９と同様であるので説明を省略する。
【００４２】
図６においては、ステップ２０１においてイグニッションスイッチがＯＮ状態にあると判定された場合には、ステップ３０１に進む。そして、ステップ３０１においては、水温センサ５５を用いて内燃機関１の水温Ｔｗを検出する。次いでステップ３０２において、ステップ２０５で使用される積算燃料量ΣΔＦ０の値を水温Ｔｗを通じて決定する。図７は、積算燃料量判定値ΣΔＦ０と機関水温Ｔｗとの関係を示す図である。図７において縦軸は積算燃料量判定値ΣΔＦ０を示しており、横軸は水温Ｔｗを示している。例えば内燃機関１の前回停止時からの経過時間が比較的短い場合には機関水温Ｔｗも比較的高くなっており、このため、触媒コンバータ５内の触媒の温度も比較的高いと判断される。このような場合には、積算燃料量判定値ΣΔＦ０は比較的小さくて足りるので、図６のステップ２０５で使用される積算燃料量判定値ΣΔＦ０は図２のステップ１０５の場合よりも小さい値が採用される。同様に、内燃機関１の前回停止時からの経過時間が比較的長い場合には機関水温Ｔｗは常温付近まで低下しているので、触媒温度も比較的低くなっており、図６のステップ２０５で使用される積算燃料量判定値ΣΔＦ０は図２のステップ１０５の場合よりも大きい値が採用されることとなる。
【００４３】
図８は積算燃料量および触媒温度と時間との関係を示す図３と同様の図である。前述したように機関水温Ｔｗが比較的高い場合には、積算燃料量判定値ΣΔＦ０は低くなる。ここで、通常の場合よりも低くされた積算燃料量判定値を積算燃料量判定値ΣΔＦ０’とする。この場合には、図８の上方のグラフに示されるように、積算燃料量ΣΔＦは比較的短時間で積算燃料量判定値ΣΔＦ０’に到達する。従って、図８の下方のグラフに示されるように、電動エアポンプ９を停止して二次空気の供給を停止する時刻ｔ１’は前述した時刻ｔ１よりも早くなる。一方、機関水温Ｔｗが比較的低い場合には、前述したのと同様な理由から、二次空気の供給を停止する時刻ｔ１’’（図示しない）は時刻ｔ１よりも遅くなる。このように、機関水温Ｔｗに基づいて積算燃料量判定値ΣΔＦ０を設定することにより、このような設定をしない場合よりも正確な積算燃料量判定値ΣΔＦ０を得ることができ、従って、触媒コンバータ５内の触媒が溶損するのをさらに防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に基づく二次空気供給装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に基づく二次空気供給装置の動作ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】機関回転数、吸入空気量、燃料量、積算燃料量、エアポンプの状態および触媒温度と時間との関係を示す図である。
【図４】燃料量と時間との関係を詳細に示す図である。
【図５】燃料量と時間との関係を詳細に示す他の図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に基づく二次空気供給装置の動作ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】積算燃料量判定値と機関水温との関係を示す図である。
【図８】積算燃料量および触媒温度と時間との関係を示す他の図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…内燃機関
４…排気マニホルド
５…触媒コンバータ
７…排気管
３０…二次空気供給装置
４０…電子制御ユニット
６６…燃料噴射弁
Ｆ…燃料量
ΔＦ…燃料量の差分
ΣΔＦ…積算燃料量
ΣΔＦ０…積算燃料量判定値
Ｔｗ…機関水温
【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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