(57)【要約】【課題】二次エア供給時の燃料量補正を適正に実施し、ひいてはドライバビリティや排気エミッションの改善を図る。【解決手段】二次エア供給システムとして、排気管２４において触媒３１よりも上流側には二次エア配管３５が接続され、その二次エア配管３５の上流部には二次エアポンプ３６が設けられている。ＥＣＵ４０は、二次エア供給時において、二次エア供給時用の目標空燃比を設定すると共に、触媒上流側の空燃比が目標空燃比となるようその都度の二次エア流量に応じて燃料噴射量を補正する。また、二次エア流量の増減を監視し、その増減に応じて目標空燃比をリーン側又はリッチ側に変更する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に二次エアを供給するための二次エア供給装置と、
前記排気通路に流入する二次エア流量を算出する流量算出手段と、
二次エア供給時の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
二次エア供給時において前記排気通路の二次エア供給口よりも下流側の空燃比が前記目標空燃比となるようその都度の二次エア流量に応じて燃料噴射量を補正する燃料量補正手段と、
二次エア流量の増減を監視し、その増減に応じて前記目標空燃比をリーン側又はリッチ側に変更する目標変更手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
前記目標変更手段は、二次エア流量の増量時に前記目標空燃比をリーン側に変更し、二次エア流量の減量時に前記目標空燃比をリッチ側に変更する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
前記流量算出手段により算出した二次エア流量に応じて前記目標空燃比の少なくともリッチ側のガード値を設定する手段を備え、
前記目標変更手段は、前記目標空燃比が前記ガード値に達した時に当該ガード値で目標空燃比を制限する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項４】
前記ガード値を、内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比として許容される許容燃焼空燃比と前記二次エア流量とに基づいて設定する請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項５】
前記許容燃焼空燃比を、内燃機関の温度に基づいて設定する請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項６】
前記燃料量補正手段は、二次エア供給時の目標空燃比と、内燃機関の吸入空気量に対する二次エア流量の変化とに基づいて二次エア供給時用の増量補正量を算出し、該増量補正量により燃料噴射量を補正する請求項１乃至５の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項７】
前記排気通路の二次エア供給口よりも下流側で空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、該空燃比検出手段により検出した空燃比を前記目標空燃比に一致させるよう空燃比フィードバック制御を実施する構成において、
前記燃料量補正手段は、前記二次エア流量に応じた燃料噴射量の補正に代えて、前記空燃比検出手段による検出空燃比と前記目標空燃比との偏差に応じて空燃比補正量を算出し、該空燃比補正量により燃料噴射量を補正する請求項１乃至６の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項８】
二次エア供給時において、前記空燃比補正量を算出するためのフィードバックゲインを二次エア流量又は排気通路で生じる排気脈動に応じて可変設定する請求項７に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項９】
二次エア供給時において前記二次エア流量に応じて前記空燃比補正量の少なくとも増量側の補正量ガード値を設定する手段を備え、
前記空燃比補正量が前記補正量ガード値に達した時に当該ガード値で空燃比補正量を制限する請求項７又は８に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１０】
前記補正量ガード値を前記二次エア流量と前記目標空燃比とに基づいて設定する請求項９に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１１】
二次エア供給を行わない通常の空燃比フィードバック制御時における空燃比補正量のガード値を少なくとも前記二次エア流量に基づいて補正することにより前記補正量ガード値を設定する請求項９に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１２】
前記補正量ガード値の変化率を規制する手段を備えた請求項９乃至１１の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１３】
内燃機関の排気通路に二次エアを供給するための二次エア供給装置と、
前記排気通路に流入する二次エア流量を算出する流量算出手段と、
前記排気通路の二次エア供給口よりも下流側における目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
前記排気通路の二次エア供給口よりも下流側における実際の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出した空燃比と前記目標空燃比との偏差に応じて空燃比補正量を算出する空燃比補正量算出手段と、を備え、
前記空燃比補正量算出手段により算出した空燃比補正量を用いて空燃比フィードバック制御を実施する内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
二次エア供給時において前記流量算出手段により算出した二次エア流量に応じて前記空燃比補正量の少なくとも増量側の補正量ガード値を設定するガード設定手段と、
前記ガード設定手段により設定した補正量ガード値により前記空燃比補正量を制限する補正量制限手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１４】
前記ガード設定手段は、前記二次エア流量と前記目標空燃比とに基づいて前記補正量ガード値を設定する請求項１３に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１５】
前記ガード設定手段は、二次エア供給を行わない通常の空燃比フィードバック制御時における空燃比補正量のガード値を少なくとも前記二次エア流量に基づいて補正することにより前記補正量ガード値を設定する請求項１３に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１６】
前記補正量ガード値の変化率を規制する手段を備えた請求項１３乃至１５の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１７】
前記ガード設定手段による補正量ガード値を第１の補正量ガード値として設定する一方、内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比として許容される許容燃焼空燃比に基づいて第２の補正量ガード値を設定し、
前記第１の補正量ガード値及び前記第２の補正量ガードにより前記空燃比補正量を制限する請求項１３乃至１６の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１８】
前記流量算出手段は、前記二次エア供給装置を二次エア供給状態として検出した二次エア供給圧と、前記二次エア供給状態とは異なる別状態で検出した基準圧とに基づいて二次エア流量を算出する請求項１乃至１７の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項１９】
前記基準圧は、前記二次エア供給装置に通じる二次エア供給経路を締め切り状態として検出した締め切り圧である請求項１８に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項２０】
前記流量算出手段は、前記二次エア供給装置を二次エア供給状態として検出した二次エア供給圧と、前記排気通路内の排気圧とに基づいて二次エア流量を算出する請求項１乃至１７の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気管には、排気を浄化するための触媒装置が設けられており、この触媒装置の浄化効率を向上させるべく、エアポンプの作動により触媒装置の上流側に二次エアを供給する技術が従来より提案されている。
【０００３】
また、二次エアの供給時には、内燃機関に供給される混合気の空燃比（燃焼空燃比）をリッチとすべく燃料噴射量が制御される。但しこのとき、触媒装置の入口部付近に設けた空燃比センサにより空燃比を検出し、当該検出値に基づいて空燃比フィードバック制御を実施すると、過剰に燃料増量が行われるおそれがある。例えば、内燃機関の運転状態変化等により二次エア流量が一時的に増加又は減少したりすると、その分過剰な燃料増量が行われ、ドライバビリティや排気エミッションの悪化等が生じる。そのため、一般にはこうした不都合を回避すべく、二次エア供給時には空燃比フィードバック制御が禁止されるようになっている。なお、例えば特許文献１では、二次エア供給時において、空燃比センサがリッチ信号を出力する場合には空燃比フィードバック制御を実施し、同空燃比センサがリーン信号を出力する場合には空燃比フィードバック制御を禁止するようにしている。
【０００４】
しかしながら、排気エミッションを好適に保つには、二次エア供給中であっても二次エア流量の増減に応じて空燃比フィードバック等の燃料量補正を実施するのが望ましい。それ故、二次エア供給時に燃料量補正を好適に実施することができる技術が望まれている。
【特許文献１】特許第２９１００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、二次エア供給時の燃料量補正を適正に実施し、ひいてはドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、二次エア供給時において、二次エア供給用の目標空燃比が設定されると共に、排気通路の二次エア供給口よりも下流側の空燃比が目標空燃比となるようその都度の二次エア流量に応じて燃料噴射量が補正される。このとき、内燃機関の運転条件等により二次エア流量が増量変化又は減量変化すると、燃料噴射量補正（例えば燃料増量）が過剰に行われたり、逆に不足したりして、その結果ドライバビリティや排気エミッションの悪化が生じる。これに対し本発明によれば、二次エア流量の増減に応じて目標空燃比がリーン側又はリッチ側に変更される。例えば、請求項２に記載したように、二次エア流量の増量時には目標空燃比がリーン側に変更され、二次エア流量の減量時には目標空燃比がリッチ側に変更される。これにより、二次エア供給時であっても燃料噴射量補正を適正に実施することができ、ひいてはドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、その都度の二次エア流量に応じて目標空燃比の少なくともリッチ側のガード値が設定され、目標空燃比が前記ガード値に達した時に当該ガード値で目標空燃比が制限される。もちろん、目標空燃比のガード値をリーン側及びリッチ側で設定することも可能である。この場合、二次エア流量の変化に伴い目標空燃比のガード値が変動しつつ、そのガード値で規定される所定範囲内で目標空燃比が設定される。これにより、前述の通り燃料噴射量補正が適正に実施できる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、前記ガード値が、内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比として許容される許容燃焼空燃比と二次エア流量とに基づいて設定される。この場合、内燃機関の燃焼空燃比（燃焼に供される混合気の空燃比）を、その都度の許容燃焼空燃比で規定される空燃比範囲内とすることができる。従って、燃焼空燃比の過リッチや過リーンを抑制することができる。
【０００９】
ここで、請求項５に記載したように、許容燃焼空燃比が、内燃機関の温度に基づいて設定されると良い。これにより、内燃機関の始動時等において暖機状態に応じて適切に燃焼空燃比を制御できる。内燃機関の温度は、冷却水温度や機関始動後の経過時間等から求められる。
【００１０】
燃料量補正手段は次の請求項６，７のように構成すると良く、かかる構成によれば、二次エア供給時において二次エア流量の増減に応じて適正なる燃料噴射量補正が実施される。すなわち、請求項６に記載の発明では、二次エア供給時の目標空燃比と、内燃機関の吸入空気量に対する二次エア流量の変化とに基づいて二次エア供給時用の増量補正量（後述する二次エア用補正係数ｆｓａｉに相当）が算出され、該増量補正量により燃料噴射量が補正される。また、請求項７に記載の発明では、二次エア流量に応じた燃料噴射量の補正に代えて、空燃比偏差に応じた燃料噴射量の補正が行われる。つまり、空燃比検出手段による検出空燃比と目標空燃比との偏差に応じて空燃比補正量（後述する空燃比補正係数ｆａｆに相当）が算出され、該空燃比補正量により燃料噴射量が補正される。
【００１１】
燃料量補正手段を上記の如く構成する場合、二次エア流量が変化すると、それに追従して燃料量補正が過剰に行われるおそれが生じるが、本発明では、上述したとおり二次エア流量の増減に応じて目標空燃比がリーン側又はリッチ側に変更されるために、過剰な燃料量補正が抑制できる。つまり、二次エア供給中であっても、請求項６，７のような燃料噴射量補正が継続できるようになる。
【００１２】
二次エア供給時において、前記空燃比補正量を算出するためのフィードバックゲインを二次エア流量又は排気通路で生じる排気脈動に応じて可変設定すると良い（請求項８）。つまり、二次エア供給時において、二次エア流量が変化したり或いは排気通路内での二次燃焼等により排気脈動が生じたりすると、空燃比検出結果が乱れ、空燃比フィードバック制御の精度が低下するため、かかる場合にはフィードバックゲインを低ゲインとする。これにより、制御のハンチング等が抑制できる。
【００１３】
また、請求項９に記載の発明では、二次エア供給時において二次エア流量に応じて前記空燃比補正量の少なくとも増量側の補正量ガード値が設定され、空燃比補正量が補正量ガード値に達した時に当該ガード値で空燃比補正量が制限される。具体的には、二次エア流量が多いほど補正量ガード値が大きくされると良い。もちろん、空燃比補正量の補正量ガード値を増量側及び減量側で設定することも可能である。
【００１４】
この場合、補正量ガード値で規定される所定範囲内で空燃比補正量が制限されることにより、過剰な燃料増量（すなわち燃料量の過補正）が回避でき、ドライバビリティの悪化等を抑制することができる。また、補正量ガード値が二次エア流量に応じて可変設定されるため、二次エア流量が変動してもそれに追従させて補正量ガード値を好適に設定できる。
【００１５】
請求項１０に記載の発明では、前記補正量ガード値が二次エア流量と目標空燃比とに基づいて設定される。具体的には、二次エア流量が多いほど補正量ガード値が大きくされる一方、目標空燃比がリーン側であるほど補正量ガード値が小さくされると良い。この場合、二次エア流量や目標空燃比が変動してもそれに追従させて補正量ガード値を好適に設定できる。
【００１６】
請求項１１に記載の発明では、二次エア供給を行わない通常の空燃比フィードバック制御時における空燃比補正量のガード値が少なくとも二次エア流量に基づいて補正されることにより前記補正量ガード値が設定される。一般に、通常の空燃比フィードバック制御では、過補正を防止してロバスト性を確保することなどを目的として空燃比補正量の上限側及び下限側のガード値が設定されている。かかる場合、上記のとおり通常の空燃比フィードバック制御時における空燃比補正量ガード値と二次エア流量とによって補正量ガード値が設定されることで、二次エア供給を行わない通常制御時と同様に、二次エア供給時においても過補正を防止してロバスト性を確保することができる。
【００１７】
請求項１２に記載の発明では、前記補正量ガード値の変化率が規制されるようになっており、該規制によって補正量ガード値の急変が防止される。これにより、空燃比補正量の急変に伴うドライバビリティの悪化等が抑制できる。
【００１８】
請求項１３に記載の発明では、空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃比設定手段により設定された目標空燃比との偏差に応じて空燃比補正量が算出され、その空燃比補正量を用いて空燃比フィードバック制御が実施される。そしてかかる構成において、二次エア供給時に、二次エア流量に応じて空燃比補正量の少なくとも増量側の補正量ガード値が設定され、その補正量ガード値により空燃比補正量が制限される。具体的には、二次エア流量が多いほど補正量ガード値が大きくされると良い。もちろん、空燃比補正量の補正量ガード値を増量側及び減量側で設定することも可能である。
【００１９】
この場合、補正量ガード値で規定される所定範囲内で空燃比補正量が制限されることにより、過剰な燃料増量（すなわち燃料量の過補正）が回避できる。また、補正量ガード値が二次エア流量に応じて可変設定されるため、二次エア流量が変動してもそれに追従させて補正量ガード値を好適に設定できる。以上により、二次エア供給時であっても燃料噴射量補正を適正に実施することができ、ひいてはドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる。
【００２０】
請求項１４に記載の発明では、二次エア流量と目標空燃比とに基づいて前記補正量ガード値が設定される。具体的には、二次エア流量が多いほど補正量ガード値が大きくされる一方、目標空燃比がリーン側であるほど補正量ガード値が小さくされると良い。この場合、二次エア流量や目標空燃比が変動してもそれに追従させて補正量ガード値を好適に設定できる。
【００２１】
請求項１５に記載の発明では、二次エア供給を行わない通常の空燃比フィードバック制御時における空燃比補正量のガード値が少なくとも二次エア流量に基づいて補正されることにより前記補正量ガード値が設定される。この場合、二次エア供給を行わない通常制御時と同様に、二次エア供給時においても過補正を防止してロバスト性を確保することができる。
【００２２】
請求項１６に記載の発明では、前記補正量ガード値の変化率が規制されるようになっており、該規制によって補正量ガード値の急変が防止される。これにより、空燃比補正量の急変に伴うドライバビリティの悪化等が抑制できる。
【００２３】
請求項１７に記載の発明では、前記ガード設定手段による補正量ガード値（二次エア流量に応じて設定した補正量ガード値）が第１の補正量ガード値として設定される一方、内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比として許容される許容燃焼空燃比に基づいて第２の補正量ガード値が設定される。そして、第１の補正量ガード値及び第２の補正量ガードにより空燃比補正量が制限される。つまりこの場合、二次エア供給状態と内燃機関の燃焼状態との両方の観点において最適なる補正量ガード値の設定が可能となる。
【００２４】
請求項１８に記載の発明では、二次エア供給装置を二次エア供給状態として検出した二次エア供給圧と、前記二次エア供給状態とは異なる別状態で検出した基準圧とに基づいて二次エア流量が算出される。この場合、二次エア供給圧だけでなく基準圧も用いて二次エア流量が算出されるため、二次エア供給装置や付属の圧力センサが持つ製品公差等が存在したとしてもその製品公差等に影響されることなく精度良く二次エア流量を算出することができる。これにより、燃料噴射量の制御精度の向上を図ることができる。またこのとき、二次エア供給圧と基準圧との差圧に基づいて二次エア流量が算出されると良い。これにより、大気圧等が変動したとしてもその大気圧変動に影響されることなく、二次エア流量が精度良く算出できる。
【００２５】
また、請求項１９に記載したように、二次エア供給装置に通じる二次エア供給経路を締め切り状態とし、その締め切り状態で検出した締め切り圧を基準圧とすると良い。
【００２６】
また、請求項２０に記載の発明では、二次エア供給装置を二次エア供給状態として検出した二次エア供給圧と、排気通路内の排気圧とに基づいて二次エア流量が算出される。この場合、二次エア供給圧だけでなく排気圧も用いて二次エア流量が算出されるため、内燃機関の運転状態が変化すること等に起因して排気圧が変化しても、二次エア流量を精度良く算出することができる。これにより、燃料噴射量の制御精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
【００２８】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１にはＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１４と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１５とが設けられている。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００２９】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ２５が取り付けられており、点火プラグ２５には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
【００３０】
排気管２４には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられ、この触媒３１の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ３２（リニアＡ／Ｆセンサ、Ｏ2センサ等）が設けられている。また、エンジン１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ３３や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３４が取り付けられている。
【００３１】
また、二次エア供給システムとして、排気管２４において触媒３１よりも上流側には二次エア配管３５が接続され、その二次エア配管３５の上流部には二次エアポンプ３６が設けられている。二次エアポンプ３６は例えばＤＣモータ等より構成され、図示しない車載バッテリからの給電を受けて作動する。また、二次エアポンプ３６よりも下流側には、二次エア配管３５を開放又は閉鎖する開閉弁３７が設けられている。二次エアポンプ３６と開閉弁３７との間には、二次エア配管３５内の圧力を検出する圧力センサ３８が設けられている。
【００３２】
上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司るＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１９の燃料噴射量や点火プラグ２５による点火時期を制御する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン始動時の触媒３１の早期活性化などを図るべく、二次エアポンプ３６を作動させることにより二次エア供給を実施する。
【００３３】
次に、二次エア供給時に実施される燃料噴射量制御について説明する。ここで、二次エア供給時には、排気管２４に対して二次エアが供給され、その二次エア流量に応じて燃料増量が行われる。この場合、基本的に開閉弁３７＝開、二次エアポンプ３６＝ＯＮ（作動）としたときの圧力センサ３８の検出値（二次エア供給圧Ｐｓ）に基づいて二次エア流量を算出すればよいが、二次エアポンプ３６や圧力センサ３８が有する製品公差等に起因する算出精度の低下を防ぐため、本実施の形態では、二次エア供給圧Ｐｓと基準圧との差圧に基づいて二次エア流量を算出する。例えば、開閉弁３７＝閉、二次エアポンプ３６＝ＯＮの状態で基準圧としての締め切り圧Ｐ０を検出しておき、次の（１）式により二次エア流量Ｑａを算出する。
【００３４】
【数１】
2005337239.tif 000003
なお、上記（１）式において、ρは流体密度、Ｃは係数、Ａは管路断面積である。流体密度ρは温度特性を持つため、吸気温により流体密度ρを補正する構成とすることも可能である。
【００３５】
また、二次エア供給時には、通常時（二次エア非供給時）とは別の二次エア供給時用の目標空燃比を設定することとしており、例えば弱リーン空燃比を目標空燃比として燃料噴射量制御を実施する。この場合、空燃比を空気過剰率λで表し、エンジン燃焼室で燃焼に供される燃焼ガスの空燃比（燃焼空燃比）をλ１、触媒入口の空燃比をλ２とすると共に、エンジンに吸入される吸入空気量をｇａ、二次エア流量をｇｓａｉとすると、λ１，λ２は次の（２）式の関係となる。なお、ｇａ，ｇｓａｉは共に質量流量であり、特にｇｓａｉは、上述した二次エア流量Ｑａを質量換算したものである。
【００３６】
【数２】
2005337239.tif 000004
空燃比λ１（空気過剰率）の逆数は燃料過剰率であり、この燃料過剰率（１／λ１）が二次エア供給時の燃料増量補正係数（以下、これを二次エア用補正係数ｆｓａｉという）となる。つまり、触媒入口の空燃比λ２を目標空燃比λｔｇとする場合、前記（２）式より次の（３）式が得られる。
【００３７】
【数３】
2005337239.tif 000005
上記（３）式によれば、二次エア供給時における二次エア流量ｇｓａｉ、吸入空気量ｇａ及び目標空燃比λｔｇから二次エア用補正係数ｆｓａｉが算出できる。
【００３８】
図２は、燃料噴射量の算出処理を示すフローチャートであり、本処理は、例えば所定の時間周期でＥＣＵ４０により実行される。なお、図２の処理は、ＥＣＵ４０が実行する燃料噴射量の算出処理のうち、二次エア供給に関する処理を抽出したものである。
【００３９】
図２において、先ずステップＳ１０１では、二次エア供給の実行条件が成立しているか否かを判別し、実行条件成立時において、ステップＳ１０２では、開閉弁３７を開放すると共に二次エアポンプ３６を作動させることにより二次エア供給を開始する。その後、ステップＳ１０３では、圧力センサ３８の検出値等に基づいて二次エア流量を算出する。このとき特に、前述したように圧力センサ３８により検出した二次エア供給圧Ｐｓと基準圧（締め切り圧Ｐ０）との差圧に基づいて二次エア流量Ｑａを算出する。そして、この二次エア流量Ｑａを質量流量に換算しその結果を「二次エア流量ｇｓａｉ」とする。
【００４０】
その後、ステップＳ１０４では、エンジン回転速度や吸入空気量等の運転条件パラメータを読み込む。ステップＳ１０５では、二次エア供給時用の目標空燃比λｔｇを算出する。ここで、目標空燃比λｔｇの算出処理の詳細を図３に基づいて説明する。
【００４１】
図３において、ステップＳ２０１では、例えば二次エア供給時用として用意された目標空燃比マップを用い、その都度のエンジン回転速度や負荷等に基づいて目標空燃比ベース値λｂａｓｅを算出する。このとき、二次エア供給時における排気エミッションが最適な状態となるよう目標空燃比ベース値λｂａｓｅが算出され、例えばλｂａｓｅ＝１．０５とされる。
【００４２】
続くステップＳ２０２では、リーン側の許容燃焼空燃比とリッチ側の許容燃焼空燃比とを設定する。この許容燃焼空燃比は、エンジンで燃焼に供される空燃比（供給空燃比）として許容される空燃比範囲を規定するものである。リーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比は、例えばエンジン水温やエンジン始動後の経過時間に基づいて設定されれば良く、より具体的には図４の関係に基づいて設定される。図４によれば、全体としてエンジン水温が高いほどリーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比がストイキ側にシフトされ、暖機完了状態（例えば水温≧８０℃）では、例えば、リーン側の許容燃焼空燃比＝１．０、リッチ側の許容燃焼空燃比＝０．７とされる。
【００４３】
その後、ステップＳ２０３では、前記設定したリーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比と二次エア流量ｇｓａｉとに基づいて目標空燃比のリーン側ガードλｍａｘとリッチ側ガードλｍｉｎとを算出する。具体的には、次の（４）式によりリーン側ガードλｍａｘとリッチ側ガードλｍｉｎとを算出する。（４）式において、λｌｅａｎはリーン側の許容燃焼空燃比、λｒｉｃｈはリッチ側の許容燃焼空燃比である。
【００４４】
【数４】
2005337239.tif 000006
その後、ステップＳ２０４では、目標空燃比ベース値λｂａｓｅをリーン側ガードλｍａｘ、リッチ側ガードλｍｉｎでガードしつつ、最終目標空燃比λｔｇを算出する。このとき、λｍｉｎ＜λｂａｓｅ＜λｍａｘであればλｔｇ＝λｂａｓｅとされ、λｂａｓｅ≦λｍｉｎであればλｔｇ＝λｍｉｎとされ、λｂａｓｅ≧λｍａｘであればλｔｇ＝λｍａｘとされる。
【００４５】
図２の説明に戻り、ステップＳ１０５の処理後ステップＳ１０６に進み、前記（３）式を用い、その時の二次エア流量ｇｓａｉ、吸入空気量ｇａ及び最終目標空燃比λｔｇに基づいて二次エア用補正係数ｆｓａｉを算出する。
【００４６】
一方、二次エア供給の実行条件不成立の場合には、ステップＳ１０７に進み、ｆｓａｉ＝１とする。
【００４７】
上記の如く二次エア用補正係数ｆｓａｉを算出した後、ステップＳ１０８では、エンジン回転速度や吸入空気量等の運転条件パラメータに基づいて算出した基本噴射量Ｔｐに二次エア用補正係数ｆｓａｉを掛け合わせ、その積を最終噴射量ＴＡＵとする。
【００４８】
次に、図５のタイムチャートを用い、二次エア流量の変化に伴い最終目標空燃比λｔｇ等がどう設定されるかをより具体的に説明する。図５では、ｔ１以前、ｔ２〜ｔ３、ｔ４以降の各期間において二次エア流量がそれぞれｇ１，ｇ２，ｇ３（ｇ１＜ｇ２＜ｇ３）となっている。空燃比の挙動を表すチャート部分には、最終目標空燃比λｔｇとリッチ側ガードλｍｉｎと検出空燃比（検出λ）とを図示しており、そのうち特にリッチ側ガードλｍｉｎを一点鎖線で図示している（但し、ｔ２以降はλｔｇ＝λｍｉｎ）。タイミングｔ２以前は、λｔｇ＝λｂａｓｅとなっている。
【００４９】
図５では、時間の経過に伴い二次エア流量がｇ１→ｇ２→ｇ３と増加しており、前記（４）式によれば、二次エア流量の増加に伴いリッチ側ガードλｍｉｎが大きくなり、λ１→λ２→λ３となる。この場合、タイミングｔ２以前はλｂａｓｅ＞λｍｉｎであり、λｔｇ＝λｂａｓｅとされる。また、タイミングｔ２以降はλｂａｓｅ≦λｍｉｎであり、λｔｇ＝λｍｉｎとされる。特にタイミングｔ３以降、二次エア流量の増加に伴いリッチ側ガードλｍｉｎと共に最終目標空燃比λｔｇがリーン側に変更される。
【００５０】
二次エア流量の増加時には、それに伴い二次エア用補正係数ｆｓａｉが大きくなり、燃料増量が行われる。これにより、排気管内において未燃燃料と二次エアとの反応が促進され、触媒３１の温度上昇が効果的に行われる。ただし、タイミングｔ３以降は、リッチ側ガードλｍｉｎと共に最終目標空燃比λｔｇがリーン側に変更されることで、それ以上の二次エア用補正係数ｆｓａｉの変更が制限される。燃焼空燃比については、タイミングｔ３以降それ以上のリッチ側への変更が制限される。タイミングｔ３以降、二次エア用補正係数ｆｓａｉや燃焼空燃比が上記の如く制限されることで、ドライバビリティや排気エミッションの悪化が抑制される。
【００５１】
図６には、二次エア流量、空燃比、燃焼空燃比について実機での計測結果を示す。図６では、空燃比の挙動を表すチャート部分において太線が最終目標空燃比λｔｇの挙動を示している。
【００５２】
例えば期間Ｔ１では一時的に二次エア流量が増加するが、その際、リッチ側ガードλｍｉｎと共に最終目標空燃比λｔｇがリーン側に変更される。そのため、燃焼空燃比のリッチ化が所定空燃比（リッチ側の許容燃焼空燃比）で制限される。また、期間Ｔ２では一時的に二次エア流量が減少するが、その際、リーン側ガードλｍａｘと共に最終目標空燃比λｔｇがリッチ側に変更される。そのため、燃焼空燃比のリーン化が所定空燃比（リーン側の許容燃焼空燃比）で制限される。
【００５３】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５４】
二次エア供給時において、二次エア流量の増減に応じてリーン側ガードλｍａｘ、リッチ側ガードλｍｉｎを設定し、それらλｍａｘ，λｍｉｎにより最終目標空燃比λｔｇを制限するようにしたため、二次エア供給時であっても燃料噴射量補正を適正に実施することができ、ひいてはドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる。
【００５５】
リーン側ガードλｍａｘ、リッチ側ガードλｍｉｎをリーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比と二次エア流量とに基づいて算出するようにしたため、二次エア供給時における燃焼空燃比の過リッチや過リーンが抑制できる。
【００５６】
二次エア供給圧Ｐｓと締め切り圧Ｐ０（基準圧）との差圧に基づいて二次エア流量Ｑａを算出するようにしたため、大気圧が変動したとしてもその大気圧変動に影響されることなく、二次エア流量Ｑａが算出できる。また、二次エアポンプ３６や圧力センサ３８が持つ製品公差等が存在したとしても、又は二次エア配管３５にて圧損が生じても二次エア流量Ｑａの算出精度を高めることができる。このように二次エア流量Ｑａを精度良く算出できることから、燃料噴射量の制御精度の向上を図ることができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、二次エア流量ｇｓａｉ、吸入空気量ｇａ及び目標空燃比λｔｇに応じて二次エア用補正係数ｆｓａｉを算出し、この二次エア用補正係数ｆｓａｉに基づいて燃料噴射量の補正を実施したが、これに代えて、本第２の実施の形態では、空燃比センサ３２による検出空燃比と目標空燃比との偏差に応じて空燃比補正係数ｆａｆを算出し、この空燃比補正係数ｆａｆに基づいて燃料噴射量の補正を実施する。空燃比補正係数ｆａｆは、基本的に検出空燃比と目標空燃比との偏差にフィードバックゲインを乗算して算出される。
【００５８】
また本実施の形態では、二次エア供給時において空燃比補正係数ｆａｆを所定範囲で制限すべく、該空燃比補正係数ｆａｆの上限ガードα１と下限ガードα２とを設定する。そして、それら各ガード値で規定される設定範囲（α１〜α２）内で空燃比補正係数ｆａｆを制限するようにしている。上記の上下限ガードα１，α２が「補正量ガード値」に相当する。
【００５９】
各ガードα１，α２は、通常（すなわち、二次エア供給時でない場合）の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上限ガードｇｄｈとｆａｆ下限ガードｇｄｌが、二次エア流量ｇｓａｉ、吸入空気量ｇａ及び目標空燃比λｔｇにて決定される補正項で各々補正されることで算出されるようになっている。通常の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上下限ガードｇｄｈ，ｇｄｌは、過補正によるオーバーシュート等の発生を抑制するためのガード値として設定され、例えばｇｄｈ＝１．０＋Ｋ、ｇｄｌ＝１．０−Ｋとされている（ただしＫ＞０である）。
【００６０】
図７は、本実施の形態における燃料噴射量の算出処理を示すフローチャートであり、本処理は、例えば所定の時間周期でＥＣＵ４０により実行される。本処理は前記図２に代えて実行され、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５は前記図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０５に共通するものとなっている。
【００６１】
図７において、まずステップＳ３０１では、二次エア供給の実行条件が成立しているか否かを判別し、実行条件成立時において、ステップＳ３０２では、開閉弁３７を開放すると共に二次エアポンプ３６を作動させることにより二次エア供給を開始する。ステップＳ３０３では、圧力センサ３８の検出値等に基づいて二次エア流量ｇｓａｉを算出する。その後、ステップＳ３０４では、エンジン回転速度や吸入空気量等の運転条件パラメータを読み込む。
【００６２】
ステップＳ３０５では、二次エア供給時用の目標空燃比λｔｇを算出する。このとき、前記図３で詳しく説明したように、マップ等により二次エア供給時用の目標空燃比ベース値λｂａｓｅを算出するとともに、エンジン水温やエンジン始動後の経過時間に基づいて設定されたリーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比と二次エア流量ｇｓａｉとに基づいて目標空燃比のリーン側ガードλｍａｘとリッチ側ガードλｍｉｎとを算出する（前記（４）式参照）。そして、目標空燃比ベース値λｂａｓｅをリーン側ガードλｍａｘ、リッチ側ガードλｍｉｎでガードして最終目標空燃比λｔｇを算出する。このとき、λｍｉｎ＜λｂａｓｅ＜λｍａｘであればλｔｇ＝λｂａｓｅとされ、λｂａｓｅ≦λｍｉｎであればλｔｇ＝λｍｉｎとされ、λｂａｓｅ≧λｍａｘであればλｔｇ＝λｍａｘとされる。
【００６３】
目標空燃比λｔｇの算出後、ステップＳ３０６では、二次エア供給時用の空燃比補正係数ｆａｆを算出する。ここで、空燃比補正係数ｆａｆの算出処理の詳細を図８に基づいて説明する。
【００６４】
図８において、ステップＳ４０１では、その時の目標空燃比λｔｇと空燃比センサ３２による検出空燃比との偏差に基づいて空燃比補正係数のベース値ｆａｆｂａｓｅを算出する。次に、ステップＳ４０２，Ｓ４０３では、ｆａｆ上限ガードα１を算出する。すなわち、まずは、以下の（５）式を用い、通常（二次エア供給時でない場合）の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上限ガードｇｄｈと、二次エア流量ｇｓａｉと、吸入空気量ｇａと、目標空燃比λｔｇとに基づいて上限ガードベース値α１ｂａｓｅを算出する。
【００６５】
【数５】
2005337239.tif 000007
また、以下の（６）式を用い、上限ガードベース値α１ｂａｓｅに対して急変防止のための演算処理を実施し、その結果を上限ガードα１とする。（６）式において、Δはガード値の変更幅である。本実施の形態では、Δを固定値とするが、同Δを可変設定することも可能である。
【００６６】
【数６】
2005337239.tif 000008
その後、ステップＳ４０４，Ｓ４０５では、ｆａｆ下限ガードα２を算出する。すなわち、まずは、以下の（７）式を用い、通常（二次エア供給時でない場合）の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ下限ガードｇｄｌと、二次エア流量ｇｓａｉと、吸入空気量ｇａと、目標空燃比λｔｇとに基づいて下限ガードベース値α２ｂａｓｅを算出する。
【００６７】
【数７】
2005337239.tif 000009
また、以下の（８）式を用い、下限ガードベース値α２ｂａｓｅに対して急変防止のための演算処理を実施し、その結果を下限ガードα２とする。
【００６８】
【数８】
2005337239.tif 000010
ただし、ガード値の急変防止処理としては、上記（６）式，（８）式によるもの以外に、なまし演算等の平滑化処理を実施するようにしても良い。
【００６９】
そして、ステップＳ４０６では、空燃比補正係数のベース値ｆａｆｂａｓｅを上限ガードα１及び下限ガードα２でガードし、最終の空燃比補正係数ｆａｆを算出する。このとき、α２＜ｆａｆｂａｓｅ＜α１であればｆａｆ＝ｆａｆｂａｓｅとされ、ｆａｆｂａｓｅ≦α２であればｆａｆ＝α２とされ、ｆａｆｂａｓｅ≧α１であればｆａｆ＝α１とされる。
【００７０】
図７の処理に戻り、二次エア供給の実行条件不成立の場合にはステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、その都度のエンジン運転状態に基づいて目標空燃比λｔｇを算出し、続くステップＳ３０８では、目標空燃比λｔｇと検出空燃比との偏差に基づいて空燃比補正係数ｆａｆを算出する。ステップＳ３０７，Ｓ３０８は通常制御時の演算処理である。
【００７１】
上記の如く空燃比補正係数ｆａｆを算出した後、ステップＳ３０９では、エンジン回転速度や吸入空気量等の運転条件パラメータに基づいて算出した基本噴射量Ｔｐに空燃比補正係数ｆａｆを掛け合わせ、その積を最終噴射量ＴＡＵとする。
【００７２】
図９は、二次エア供給時における空燃比制御の様子を示すタイムチャートである。図９では、ｔ１１以前、ｔ１２〜ｔ１３、ｔ１４以降の各期間において二次エア流量がそれぞれｇ１，ｇ２，ｇ３（ｇ１＜ｇ２＜ｇ３）となっている（前記図５のタイムチャートと同様）。空燃比の挙動を表すチャート部分には、最終目標空燃比λｔｇとリッチ側ガードλｍｉｎと検出空燃比（検出λ）とを図示しており、そのうち特にリッチ側ガードλｍｉｎを一点鎖線で図示している（但し、ｔ１２以降はλｔｇ＝λｍｉｎ）。タイミングｔ１２以前は、λｔｇ＝λｂａｓｅとなっている。吸入空気量ｇａは一定としている。
【００７３】
なお図９は概ね、空燃比補正係数ｆａｆと該ｆａｆの上下限ガードα１，α２以外は前記図５に準ずるものとなっている。
【００７４】
図９では、二次エア流量の変化（増加）に伴いリッチ側ガードλｍｉｎが変化する（λ１→λ２→λ３）。このとき、タイミングｔ１２以降はλｂａｓｅ≦λｍｉｎとなり、最終目標空燃比λｔｇがリッチ側ガードλｍｉｎでガードされる。そして、タイミングｔ１３以降において、リッチ側ガードλｍｉｎによって目標空燃比λｔｇがリーン側に変更される。
【００７５】
また、二次エア流量の増加にはそれに伴う目標空燃比λｔｇの変更によって、空燃比補正係数ｆａｆ（より詳しくは、ｆａｆなまし値）が大きくなる。ただしタイミングｔ１３以降は、リッチ側ガードλｍｉｎと共に最終目標空燃比λｔｇがリーン側に変更されることで、それ以上の空燃比補正係数ｆａｆの変更が制限される。
【００７６】
ｆａｆの上下限ガードα１，α２は、基本的に通常（二次エア供給時でない場合）の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上下限ガードｇｄｈ，ｇｄｌにより設定され、その都度の二次エア流量と目標空燃比λｔｇとに応じて適宜変更される。この場合、タイミングｔ１３以前は目標空燃比λｔｇが一定であり、二次エア流量に応じて上下限ガードα１，α２が図示の如く推移する。
【００７７】
燃焼空燃比は、タイミングｔ１３以降それ以上のリッチ側への変更が制限される。タイミングｔ１３以降、空燃比補正係数ｆａｆや燃焼空燃比が上記の如く制限されることで、ドライバビリティや排気エミッションの悪化が抑制される。
【００７８】
上記図８で説明したように、二次エア供給時におけるｆａｆ上下限ガードα１，α２の設定時には、まずは上下限ガードのベース値α１ｂａｓｅ，α２ｂａｓｅを算出し、そのベース値に対して急変防止処理を施して最終的に上下限ガードα１，α２を決定している（前記（６），（８）式参照）。その効果を図１０により説明する。なお図１０では、効果を明確にすべく、急変防止処理を行わない場合のチャート（ａ）と、急変防止処理を行う場合のチャート（ｂ）とを並べて示す。（ａ），（ｂ）共に、図示の全期間を通じて二次エアが供給されており、（ａ）ではタイミングｔａで、（ｂ）ではタイミングｔｂで、それぞれ空燃比フィードバック制御が開始されるものとしている。
【００７９】
（ａ）の場合、タイミングｔａで空燃比フィードバック制御が開始されることに伴い、ｆａｆ上下限ガードα１，α２がその時の二次エア流量ｇｓａｉと、吸入空気量ｇａと、目標空燃比λｔｇとに基づいて設定される。このとき、下限ガードα２により空燃比補正係数ｆａｆが強制的に増大され、それにより燃焼空燃比がステップ的にリッチ側に移行する。故に、ドライバビリティの悪化等が生じる。
【００８０】
これに対して（ｂ）の場合、タイミングｔｂで空燃比フィードバック制御が開始された後、ｆａｆ上下限ガードα１，α２が徐々に変化（増加）する。つまり、ｆａｆ上下限ガードα１，α２の変化率が規制される。故に、燃焼空燃比が徐々にリッチ側に移行し、ドライバビリティの悪化等が抑制される。
【００８１】
以上第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、二次エア供給時において目標空燃比λｔｇをリーン側／リッチ側の各ガードλｍａｘ，λｍｉｎで制限するようにしたため、目標空燃比λｔｇが適正に設定できる。また、二次エア供給時において二次エア流量ｇｓａｉと目標空燃比λｔｇに応じて設定されるｆａｆ上下限ガードα１，α２によって空燃比補正係数ｆａｆを制限するようにした。これにより、過剰な燃料増量（すなわち燃料量の過補正）が回避できる。ｆａｆ上下限ガードα１，α２が二次エア流量ｇｓａｉに応じて可変設定されるため、二次エア流量ｇｓａｉや目標空燃比λｔｇが変動してもそれに追従させてｆａｆ上下限ガードα１，α２を好適に設定できる。以上により、二次エア供給時であっても燃料噴射量補正を適正に実施することができ、エンジンの運転状態が安定する。したがって、ドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる。
【００８２】
二次エア供給時のｆａｆ上下限ガードα１，α２を、通常の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上下限ガードｇｄｈ，ｇｄｌを二次エア流量ｇｓａｉや目標空燃比λｔｇで補正することにより算出する構成としたため、二次エア供給を行わない通常制御時と同様に、二次エア供給時においても過補正を防止してロバスト性を確保することができる。
【００８３】
二次エア供給時のｆａｆ上下限ガードα１，α２に対して急変防止処理を施す構成としたため、上下限ガードα１，α２の急変に起因したドライバビリティの悪化等が抑制できる。
【００８４】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、上記第２の実施の形態と同様に、空燃比補正係数ｆａｆに基づいて燃料噴射量の補正を実施する構成としている。また特に、二次エア供給時における空燃比補正係数ｆａｆを所定範囲に制限すべく、２つのｆａｆ設定範囲を設定する。すなわち、通常（二次エア供給時でない場合）の空燃比フィードバック制御時における上下限ガードに基づいて第１のｆａｆ設定範囲（α１〜α２）を設定するとともに、エンジンの燃焼空燃比（燃焼室内に流入した混合気の空燃比）のリッチ側／リーン側の各ガード値に基づいて第２のｆａｆ設定範囲（β１〜β２）を設定する。そして、第１のｆａｆ設定範囲内であり、かつ第２のｆａｆ設定範囲内であるように空燃比補正係数ｆａｆを制限するようにしている。
【００８５】
第１のｆａｆ設定範囲としては、上限ガードα１と下限ガードα２とを設定する。このとき、各ガードα１，α２は、通常の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上限ガードｇｄｈとｆａｆ下限ガードｇｄｌが、二次エア流量ｇｓａｉ、吸入空気量ｇａ及び目標空燃比λｔｇにて決定される補正項で各々補正されることで算出されるようになっている。通常の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上下限ガードｇｄｈ，ｇｄｌは、過補正によるオーバーシュート等の発生を抑制するためのガード値として設定され、例えばｇｄｈ＝１．０＋Ｋ、ｇｄｌ＝１．０−Ｋとされている（ただしＫ＞０である）。第１のｆａｆ設定範囲を規定するための各ガードα１，α２は、上記第２の実施の形態で説明した各ガードα１，α２に準ずるものとなっている。
【００８６】
また、第２のｆａｆ設定範囲としては、上限ガードβ１と下限ガードβ２とを設定する。このとき、各ガードβ１，β２は、エンジンのリーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比λｌｅａｎ，λｒｉｃｈに基づいて設定される。なお、上下限ガードα１，α２が「第１の補正量ガード値」に相当し、上下限ガードβ１，β２が「第２の補正量ガード値」に相当する。
【００８７】
図１１は、本実施の形態における燃料噴射量の算出処理を示すフローチャートであり、本処理は、前記図２等に代えてＥＣＵ４０により実行される。
【００８８】
図１１において、まずステップＳ５０１では、エンジン回転速度や吸入空気量等の運転条件パラメータに基づいて基本噴射量Ｔｐを算出し、続くステップＳ５０２では、始動後増量や暖機増量等よりなるオープン燃料補正係数ｆｏｐｎを算出する。このとき、オープン燃料補正係数ｆｏｐｎは、テーブル又は数式等を用いて始動時水温や始動後の水温変化等に基づいて算出される。ステップＳ５０３では、その都度のエンジン運転状態に基づいて目標空燃比λｔｇを算出する。
【００８９】
その後、ステップＳ５０４では、二次エア供給の実行条件が成立しているか否かを判別し、実行条件成立時において、ステップＳ５０５では、開閉弁３７を開放すると共に二次エアポンプ３６を作動させることにより二次エア供給を開始する。ステップＳ５０６では、圧力センサ３８の検出値等に基づいて二次エア流量ｇｓａｉを算出する。
【００９０】
その後、ステップＳ５０７では、二次エア供給時用の空燃比補正係数ｆａｆを算出する。ここで、空燃比補正係数ｆａｆの算出処理の詳細を図１２に基づいて説明する。なお、図１２の処理の一部（ステップＳ６０１〜Ｓ６０５）は前記図８の処理（ステップＳ４０１〜Ｓ４０５）に重複しており、重複する処理については説明を適宜簡略する。
【００９１】
図１２において、ステップＳ６０１では、その時の目標空燃比λｔｇと空燃比センサ３２による検出空燃比との偏差に基づいて空燃比補正係数のベース値ｆａｆｂａｓｅを算出する。
【００９２】
次に、ステップＳ６０２，Ｓ６０３では、ｆａｆ上限ガードα１を算出する。すなわち、前記（５）式を用い、通常（二次エア供給時でない場合）の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ上限ガードｇｄｈと、二次エア流量ｇｓａｉと、吸入空気量ｇａと、目標空燃比λｔｇとに基づいて上限ガードベース値α１ｂａｓｅを算出する。また、前記（６）式を用い、上限ガードベース値α１ｂａｓｅに対して急変防止のための演算処理を実施し、その演算結果を上限ガードα１とする。
【００９３】
ステップＳ６０４，Ｓ６０５では、ｆａｆ下限ガードα２を算出する。すなわち、前記（７）式を用い、通常（二次エア供給時でない場合）の空燃比フィードバック制御時におけるｆａｆ下限ガードｇｄｌと、二次エア流量ｇｓａｉと、吸入空気量ｇａと、目標空燃比λｔｇとに基づいて下限ガードベース値α２ｂａｓｅを算出する。また、前記（８）式を用い、下限ガードベース値α２ｂａｓｅに対して急変防止のための演算処理を実施し、その演算結果を下限ガードα２とする。
【００９４】
そして、ステップＳ６０６では、空燃比補正係数のベース値ｆａｆｂａｓｅを上限ガードα１及び下限ガードα２でガードし、ガード処理後の空燃比補正係数ｆａｆを算出する。このとき、α２＜ｆａｆｂａｓｅ＜α１であればｆａｆ＝ｆａｆｂａｓｅとされ、ｆａｆｂａｓｅ≦α２であればｆａｆ＝α２とされ、ｆａｆｂａｓｅ≧α１であればｆａｆ＝α２とされる。
【００９５】
その後、ステップＳ６０７〜Ｓ６０９では、エンジンの許容燃焼空燃比を基に、第２のｆａｆ設定範囲における上限ガードβ１と下限ガードβ２とを算出する。すなわち、ステップＳ６０７では、リーン側の許容燃焼空燃比λｌｅａｎとリッチ側の許容燃焼空燃比λｒｉｃｈとを設定する。リーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比λｌｅａｎ，λｒｉｃｈは、例えばエンジン水温やエンジン始動後の経過時間に基づいて設定されれば良く、より具体的には前記図４の関係に基づいて設定される。また、ステップＳ６０８では、以下の（９）式を用い、リッチ側の許容燃焼空燃比λｒｉｃｈとオープン燃料補正係数ｆｏｐｎとに基づいて上限ガードβ１を算出する。
【００９６】
【数９】
2005337239.tif 000011
また、ステップＳ６０９では、以下の（１０）式を用い、リーン側の許容燃焼空燃比λｌｅａｎとオープン燃料補正係数ｆｏｐｎとに基づいて下限ガードβ２を算出する。
【００９７】
【数１０】
2005337239.tif 000012
最後に、ステップＳ６１０では、空燃比補正係数ｆａｆ（前記ステップＳ６０６で求めたｆａｆ）を上限ガードβ１及び下限ガードβ２でガードして最終の空燃比補正係数ｆａｆを算出する。このとき、空燃比補正係数ｆａｆが上限ガードβ１以上であれば当該ｆａｆがβ１でガードされ、空燃比補正係数ｆａｆが下限ガードβ２以下であれば当該ｆａｆがβ２でガードされる。
【００９８】
図１１の処理に戻り、二次エア供給の実行条件不成立の場合にはステップＳ５０８に進み、目標空燃比λｔｇと検出空燃比との偏差に基づいて空燃比補正係数ｆａｆを算出する。ステップＳ５０８は通常制御時の演算処理である。
【００９９】
上記の如く空燃比補正係数ｆａｆを算出した後、ステップＳ５０９では、基本噴射量Ｔｐにオープン燃料補正係数ｆｏｐｎと空燃比補正係数ｆａｆとを掛け合わせ、その積を最終噴射量ＴＡＵとする（ＴＡＵ＝Ｔｐ×ｆｏｐｎ×ｆａｆ）。
【０１００】
図１３は、二次エア供給時における空燃比制御の様子を示すタイムチャートである。図１３では、タイミングｔ２１で空燃比フィードバック制御が開始され、その後、タイミングｔ２３で二次エア流量が増量されるようになっている。空燃比補正係数ｆａｆの挙動を表すチャート部分には、第１のｆａｆ設定範囲を規定するための上下限ガードα１，α２を一点鎖線で、第２のｆａｆ設定範囲を規定するための上下限ガードβ１，β２を点線で示している。吸入空気量ｇａは一定としている。
【０１０１】
さて図１３において、タイミングｔ２１で空燃比フィードバック制御が開始されると、目標空燃比λｔｇと検出空燃比（検出λ）との偏差を解消すべく空燃比補正係数ｆａｆが算出される。このとき、目標空燃比λｔｇよりも検出空燃比がリーンであるため、空燃比補正係数ｆａｆが増大される。また、第１のｆａｆ設定範囲を規定するための上下限ガードα１，α２がその時の二次エア流量に応じて設定され、空燃比補正係数ｆａｆはα１〜α２の範囲に収まるようガードされつつ変化する。ただしタイミングｔ２１〜ｔ２２では、急変防止処理によって上下限ガードα１，α２が徐々に増加側に変化する。
【０１０２】
タイミングｔ２２では上下限ガードα１，α２の変化が一旦収束するが、タイミングｔ２３以降、二次エア流量の増量に伴い上下限ガードα１，α２が再び増加側に変化する。そして、タイミングｔ２４では、第１のｆａｆ設定範囲を規定する上限ガードα１が、第２のｆａｆ設定範囲を規定する上限ガードβ１を上回るため、それ以降上限ガードβ１によって空燃比補正係数ｆａｆがガードされる。
【０１０３】
燃焼空燃比は、タイミングｔ２４以降それ以上のリッチ側への変更が制限される（リッチ側の許容燃焼空燃比λｒｉｃｈで制限される）。タイミングｔ２４以降、空燃比補正係数ｆａｆや燃焼空燃比が上記の如く制限されることで、ドライバビリティや排気エミッションの悪化が抑制される。
【０１０４】
以上第３の実施の形態によれば、二次エア供給時において２つのｆａｆ設定範囲（α１〜α２，β１〜β２）を設定し、それら２つのｆａｆ設定範囲により空燃比補正係数ｆａｆを制限するようにした。この場合、二次エア供給状態とエンジンの燃焼状態との両方の観点において最適なる空燃比補正係数ｆａｆの制限が可能となる。以上により、二次エア供給時であっても燃料噴射量補正を適正に実施することができ、エンジンの運転状態が安定する。したがって、ドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる。
【０１０５】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態の一部を変更したものであり、その変更箇所について以下に説明する。本実施の形態では、二次エア供給に伴う燃料補正係数として、二次エア用補正係数ｆｓａｉと空燃比補正係数ｆａｆとを用いる。
【０１０６】
図１４は、本実施の形態における燃料噴射量の算出処理を示すフローチャートであり、本処理は、前記図１１に代えてＥＣＵ４０により実行される。ここでは、前記図１１と重複する処理について説明を簡略する。
【０１０７】
図１４では、まず基本噴射量Ｔｐ、燃料補正係数ｆｏｐｎ及び目標空燃比λｔｇを算出する（ステップＳ７０１〜Ｓ７０３）。次に、二次エア供給の実行条件成立時において、開閉弁３７の開放と二次エアポンプ３６の作動により二次エア供給を開始するとともに、圧力センサ３８の検出値等に基づいて二次エア流量ｇｓａｉを算出する（ステップＳ７０５，Ｓ７０６）。
【０１０８】
その後、ステップＳ７０７では、二次エア用補正係数ｆｓａｉを算出する。このとき、図１６の関係を用い、エンジン始動後の経過時間に基づいて二次エア用補正係数ｆｓａｉが算出される。
【０１０９】
ステップＳ７０８では、二次エア供給時用の空燃比補正係数ｆａｆを算出する。ここで、空燃比補正係数ｆａｆの算出処理の詳細を図１５に基づいて説明する。なお、図１５の処理は、ステップＳ８０８，Ｓ８１０のみが前記図１１の処理と相違しており、重複する処理については説明を適宜簡略する。
【０１１０】
図１５では、まず空燃比偏差に基づいて空燃比補正係数のベース値ｆａｆｂａｓｅを算出する（ステップＳ８０１）。次に、ステップＳ８０２〜Ｓ８０６において、ｆａｆ上限ガードα１とｆａｆ下限ガードα２とを算出する（前記図１１のステップＳ６０２〜Ｓ６０６と同様）。簡単に説明すると、前記（５）式を用いて上限ガードベース値α１ｂａｓｅを算出するとともに、前記（６）式を用いて上限ガードベース値α１ｂａｓｅに対して急変防止処理を実施し、その演算結果をｆａｆ上限ガードα１とする。また、前記（７）式を用いて下限ガードベース値α２ｂａｓｅを算出するとともに、前記（８）式を用いて下限ガードベース値α２ｂａｓｅに対して急変防止処理を実施し、その演算結果をｆａｆ下限ガードα２とする。そして、空燃比補正係数のベース値ｆａｆｂａｓｅを上限ガードα１、下限ガードα２でガードする。
【０１１１】
その後、ステップＳ８０７〜Ｓ８０９では、エンジンの許容燃焼空燃比を基に、第２のｆａｆ設定範囲における上限ガードβ１と下限ガードβ２とを算出する。すなわち、ステップＳ８０７では、リーン側の許容燃焼空燃比λｌｅａｎとリッチ側の許容燃焼空燃比λｒｉｃｈとを設定する（前記図１１のステップＳ６０７と同様）。また、ステップＳ８０８では、以下の（１１）式を用い、リッチ側の許容燃焼空燃比λｒｉｃｈとオープン燃料補正係数ｆｏｐｎと二次エア用補正係数ｆｓａｉとに基づいて上限ガードβ１を算出する。
【０１１２】
【数１１】
2005337239.tif 000013
また、ステップＳ８０９では、以下の（１２）式を用い、リーン側の許容燃焼空燃比λｌｅａｎとオープン燃料補正係数ｆｏｐｎと二次エア用補正係数ｆｓａｉとに基づいて下限ガードβ２を算出する。
【０１１３】
【数１２】
2005337239.tif 000014
最後に、ステップＳ８１０では、空燃比補正係数ｆａｆ（前記ステップＳ８０６で求めたｆａｆ）を上限ガードβ１及び下限ガードβ２でガードして最終の空燃比補正係数ｆａｆを算出する。このとき、空燃比補正係数ｆａｆが上限ガードβ１以上であれば当該ｆａｆがβ１でガードされ、空燃比補正係数ｆａｆが下限ガードβ２以下であれば当該ｆａｆがβ２でガードされる。
【０１１４】
図１４の処理に戻り、二次エア供給の実行条件不成立の場合にはステップＳ７０９に進み、空燃比偏差に基づいて空燃比補正係数ｆａｆを算出する。ステップＳ７０９は通常制御時の演算処理である。
【０１１５】
上記の如く空燃比補正係数ｆａｆを算出した後、ステップＳ７１０では、基本噴射量Ｔｐに対してオープン燃料補正係数ｆｏｐｎと二次エア用補正係数ｆｓａｉと空燃比補正係数ｆａｆとを掛け合わせ、その積を最終噴射量ＴＡＵとする（ＴＡＵ＝Ｔｐ×ｆｏｐｎ×ｆｓａｉ×ｆａｆ）。
【０１１６】
図１７は、二次エア供給時における空燃比制御の様子を示すタイムチャートである。図１７では、タイミングｔ３２で空燃比フィードバック制御が開始され、その後、タイミングｔ３３で二次エア流量が増量されるようになっている。空燃比補正係数ｆａｆの挙動を表すチャート部分には、第１のｆａｆ設定範囲を規定するための上下限ガードα１，α２を一点鎖線で、第２のｆａｆ設定範囲を規定するための上下限ガードβ１，β２を点線で示している。吸入空気量ｇａは一定としている。
【０１１７】
さて図１７では、タイミングｔ３１以降、二次エア用補正係数ｆｓａｉが増加する。この二次エア用補正係数ｆｓａｉの増加に伴い、第２のｆａｆ設定範囲を規定する上限ガードβ１が減少する。
【０１１８】
そして、タイミングｔ３２で空燃比フィードバック制御が開始されると、目標空燃比λｔｇと検出空燃比（検出λ）との偏差を解消すべく空燃比補正係数ｆａｆが算出される。このとき、既に二次エア用補正係数ｆｓａｉによって燃料増量が行われており、それにより検出空燃比が目標空燃比λｔｇ付近に収束しているため、空燃比補正係数ｆａｆはさほど変化しない。また、第１のｆａｆ設定範囲を規定するための上下限ガードα１，α２もフィードバック開始前と同様の値で保持される。
【０１１９】
その後、タイミングｔ３３で二次エア流量の増量に伴い上下限ガードα１，α２が増加側に変化する。タイミングｔ３４では、第１のｆａｆ設定範囲を規定する上限ガードα１が、第２のｆａｆ設定範囲を規定する上限ガードβ１を上回るため、それ以降上限ガードβ１によって空燃比補正係数ｆａｆがガードされる。
【０１２０】
燃焼空燃比は、タイミングｔ３４以降それ以上のリッチ側への変更が制限される（リッチ側の許容燃焼空燃比λｒｉｃｈで制限される）。タイミングｔ３４以降、空燃比補正係数ｆａｆや燃焼空燃比が上記の如く制限されることで、ドライバビリティや排気エミッションの悪化が抑制される。
【０１２１】
以上第４の実施の形態によれば、上記第３の実施の形態と同様に、二次エア供給時において２つのｆａｆ設定範囲（α１〜α２，β１〜β２）を設定し、それら２つのｆａｆ設定範囲により空燃比補正係数ｆａｆを制限するようにしたため、二次エア供給状態とエンジンの燃焼状態との両方の観点において最適なる空燃比補正係数ｆａｆの制限が可能となる。以上により、二次エア供給時であっても燃料噴射量補正を適正に実施することができ、エンジンの運転状態が安定する。したがって、ドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる。
【０１２２】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【０１２３】
上記第１の実施の形態等では、二次エア供給時において、二次エア流量の変化による燃焼空燃比等の過変動を抑制すべく、二次エア流量の増減に応じてリーン側ガードλｍａｘ、リッチ側ガードλｍｉｎを設定したが、この構成を変更する。例えば、吸入空気量に対する二次エア流量の変化を二次エアパラメータとし（二次エアパラメータ＝（ｇａ＋ｇｓａｉ）／ｇａ）、二次エア供給時において、二次エアパラメータが所定範囲γ１〜γ２内にあるか否かを判別する（但しγ１＜γ２である）。そして、二次エアパラメータが所定範囲γ１〜γ２内にあれば、最終目標空燃比λｔｇを目標空燃比ベース値λｂａｓｅとする。これに対し、二次エア流量ｇｓａｉの減少により二次エアパラメータ＜γ１になれば、最終目標空燃比λｔｇを目標空燃比ベース値λｂａｓｅよりもリッチ側に変更し、二次エア流量ｇｓａｉの増加により二次エアパラメータ＞γ２になれば、最終目標空燃比λｔｇを目標空燃比ベース値λｂａｓｅよりもリーン側に変更する。この場合、二次エアパラメータの変化量に比例するように最終目標空燃比λｔｇを変更すると良い。かかる構成であっても、前記同様、二次エア供給時に燃料噴射量補正を適正に実施することができ、ひいてはドライバビリティや排気エミッションの改善を図ることができる。
【０１２４】
目標空燃比λｔｇを制限するためのガード値として、リッチ側ガードλｍｉｎのみを設定することも可能である。
【０１２５】
また、空燃比補正係数ｆａｆを制限するためのガード値として、上限側のガード値（α１，β１）のみを設定しても良い。
【０１２６】
上記実施の形態では、図４の関係を用い、エンジン水温に基づいてリーン側／リッチ側の許容燃焼空燃比λｌｅａｎ，λｒｉｃｈを算出したが、その算出に際し補正パラメータによる補正を適宜実施しても良い。補正パラメータとしては、負荷（吸入空気量、筒内充填空気量、吸気管圧力）、点火時期、始動時水温、始動後経過時間、吸排気バルブのバルブタイミング、吸排気バルブのバルブリフト量、ＥＧＲ量、タンブル／スワール等の吸気渦流の状態、燃料性状、外気温、吸気温、燃料温度、大気圧等が考えられる。
【０１２７】
また、上記第４の実施の形態では、図１６の関係を用い、エンジン始動後の経過時間に基づいて二次エア用補正係数ｆｓａｉを算出したが、その算出に際し補正パラメータによる補正を適宜実施しても良い。補正パラメータとしては、始動時水温、水温、負荷（吸入空気量、筒内充填空気量、吸気管圧力）、オープン燃料補正係数、点火時期、触媒温度、エンジン停止時間、外気温、吸気温、二次エア流量等が考えられる。
【０１２８】
空燃比フィードバック制御を実施する場合において、二次エア流量が変化したり或いは排気管２４内での二次燃焼等により排気脈動が生じたりすると、二次エアが安定して供給できないために空燃比検出結果が乱れ、空燃比フィードバック制御の精度が低下する。そのため、二次エア流量や排気脈動に応じてフィードバックゲインを可変設定するようにしても良い。そのゲイン設定手法として具体的には、先ずその都度のエンジン運転状態に応じて排気脈動の影響度を推定し、その推定結果に基づいてフィードバックゲインを設定する。このとき、排気脈動の影響は振幅と周期により異なるため、図１８の（ａ）に示すように、エンジン回転速度と負荷に応じて排気脈動の影響度を推定する。図１８の（ａ）によれば、振幅が大きいほど（高負荷ほど）排気脈動の影響度が大きいと推定される。但し、振幅が大きくても周期が早い場合（高回転の場合）は振幅が相殺され、排気脈動の影響度が小さくなると推定される。また、図１８の（ｂ）に示すように、排気脈動の影響が大きいほどフィードバックゲインを小さくし、逆に排気脈動の影響が小さいほどフィードバックゲインを大きくする。
【０１２９】
或いは、図１９に示すように、二次エア流量が多いほどフィードバックゲインを小さくし、逆に二次エア流量が少ないほどフィードバックゲインを大きくする。以上により、二次エア流量の変化や排気脈動が生じる場合であっても、制御のハンチング等が抑制できる。
【０１３０】
上記各実施の形態では、二次エア供給時において目標空燃比ベース値λｂａｓｅをリーン値（例えばλｂａｓｅ＝１．０５）として燃料噴射量制御を実施したが、この目標空燃比ベース値λｂａｓｅをストイキ（λ＝１．０）としても良い。
【０１３１】
上記各実施の形態では、二次エア供給圧と締め切り圧（基準圧）との差圧に基づいて二次エア流量を算出する構成としたが、これに代えて、二次エア供給圧と排気管内の排気圧とに基づいて二次エア流量を算出する構成としても良い。例えば、二次エア供給圧と排気圧との差圧に基づいて二次エア流量を算出する。この場合、二次エア供給圧だけでなく排気圧も用いて二次エア流量が算出されるため、エンジン運転状態が変化すること等に起因して排気圧が変化しても、二次エア流量を精度良く算出することができる。これにより、燃料噴射量の制御精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】燃料噴射量算出処理を示すフローチャートである。
【図３】目標空燃比算出処理を示すフローチャートである。
【図４】水温と許容燃焼空燃比との関係を示す図である。
【図５】二次エア供給時における各パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図６】二次エア流量、空燃比、燃焼空燃比について実機での計測結果を示すタイムチャートである。
【図７】第２の実施の形態における燃料噴射量算出処理を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態における空燃比補正係数ｆａｆの算出処理を示すフローチャートである。
【図９】二次エア供給時における各パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図１０】上下限ガードの急変防止処理の効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】第３の実施の形態における燃料噴射量算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施の形態における空燃比補正係数ｆａｆの算出処理を示すフローチャートである。
【図１３】二次エア供給時における各パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図１４】第４の実施の形態における燃料噴射量算出処理を示すフローチャートである。
【図１５】第４の実施の形態における空燃比補正係数ｆａｆの算出処理を示すフローチャートである。
【図１６】始動後経過時間と二次エア用補正係数ｆｓａｉとの関係を示す図である。
【図１７】二次エア供給時における各パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図１８】（ａ）は排気脈動の影響を推定するためのマップ、（ｂ）は排気脈動の影響とフィードバックゲインとの関係を示す図である。
【図１９】二次エア流量とフィードバックゲインとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０…内燃機関としてのエンジン、２４…排気管、３２…空燃比検出手段としての空燃比センサ、３５…二次エア配管、３６…二次エアポンプ、４０…流量算出手段、目標空燃比設定手段、燃料量補正手段、目標変更手段、空燃比補正量算出手段、ガード設定手段及び補正量制限手段としてのＥＣＵ。
【図１】
2005337239.tif 000015
【図２】
2005337239.tif 000016
【図３】
2005337239.tif 000017
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005337239.tif 000021
【図８】
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【図９】
2005337239.tif 000023
【図１０】
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【図１１】
2005337239.tif 000025
【図１２】
2005337239.tif 000026
【図１３】
2005337239.tif 000027
【図１４】
2005337239.tif 000028
【図１５】
2005337239.tif 000029
【図１６】
2005337239.tif 000030
【図１７】
2005337239.tif 000031
【図１８】
2005337239.tif 000032
【図１９】
2005337239.tif 000033