(57)【要約】【課題】二次空気に逆流が発生した場合でも目標空燃比を維持すること。【解決手段】二次空気の噴射条件にある場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、内燃機関の排気に噴射した二次空気が、内燃機関の気筒内へ逆流する逆流割合を求める（ステップＳ１０２）。これは、エンジン負荷率とエンジン回転数とに応じて記述された逆流割合のデータマップから求める。二次空気の逆流割合を求めたら、内燃機関に噴射する燃料噴射量と、内燃機関の排気通路へ噴射する全二次空気噴射量とを算出する（ステップＳ１０３）。これにより、燃料供給手段である燃料噴射ポンプの制御及び二次空気流量調整弁の制御に、算出した燃料噴射量及び全二次空気噴射量を反映させることができる（ステップＳ１０４）。【選択図】        図４
2005090352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を備えた排気通路内に二次空気を噴射する内燃機関を制御するものであり、
前記内燃機関の排気通路内に噴射した前記二次空気が、前記内燃機関の気筒内へ逆流する逆流割合を求める逆流割合算出部と、
前記逆流割合に基づいて、前記気筒内の空燃比が目標気筒内空燃比に、前記触媒に流入する燃焼ガスの空燃比が目標触媒空燃比になるように、前記内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射量と前記排気通路内に噴射する二次空気噴射量とを算出する燃料・二次空気量算出部と、
を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記二次空気の前記逆流割合は、前記内燃機関の排気脈動に影響を与えるパラメータによって決定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
触媒を備えた排気通路内に二次空気を噴射する内燃機関を制御するにあたり、
前記内燃機関の排気通路内に噴射した二次空気が、前記内燃機関の気筒内へ逆流する逆流割合を求める逆流割合算出工程と、
前記逆流割合と、前記内燃機関の目標気筒内空燃比と、前記触媒の目標触媒空燃比と、前記内燃機関の吸入空気量とから、前記内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射量と前記排気通路内に噴射する二次空気噴射量とを算出する燃料・二次空気量算出工程と、
を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項４】
前記二次空気の前記逆流割合は、前記内燃機関の負荷率と回転数とによって決定されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次空気供給装置を備えた内燃機関の制御に関するものであり、さらに詳しくは、供給した二次空気に逆流が生じた場合でも、目標の空燃比を維持できる内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化には、内燃機関の排気通路途中に三元触媒を配置して、排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ成分を低減して排気を浄化する方法が広く採用されている。近年においては、特に冷間始動時における排気浄化性能を向上させるため、燃焼後の排気に二次空気を供給することにより排気中の酸素濃度を上昇させて、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化させることにより、排気の浄化を促進する技術が採用されてきている。
【０００３】
このような二次空気供給技術において、三元触媒に高い浄化効率を発揮させるためには、排気の空燃比を理論空燃比近傍に制御することが好ましい。このため、例えば特許文献１には、次のような空燃比制御技術が開示されている。すなわち、Ｏ2センサ又は空燃比センサの測定値により求めた排気の空燃比を、供給する二次空気量に対するフィードバック補正に用いて、排気を目標の空燃比に制御する。さらに、排気の目標空燃比と二次空気導入による排気の空燃比変化から、燃料噴射量の学習制御を実行し、内燃機関に供給する空気の空燃比を目標の空燃比に制御する。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５２３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、排気通路に二次空気を供給するにあたっては、排気の脈動により二次空気が気筒内へ逆流することがあり、かかる場合に気筒内及び触媒における空燃比が影響を受ける場合がある。特許文献１に開示された技術では、供給した二次空気の逆流を考慮していないため、気筒内及び触媒における空燃比を目標値通りに制御できないという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気通路に供給した二次空気に逆流が発生した場合でも、気筒内及び触媒の目標空燃比を維持できる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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、触媒を備えた排気通路内に二次空気を噴射する内燃機関を制御するものであり、前記内燃機関の排気通路内に噴射した前記二次空気が、前記内燃機関の気筒内へ逆流する逆流割合を求める逆流割合算出部と、前記逆流割合に基づいて、前記気筒内の空燃比が目標気筒内空燃比に、前記触媒に流入する燃焼ガスの空燃比が目標触媒空燃比になるように、前記内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射量と前記排気通路内に噴射する二次空気噴射量とを算出する燃料・二次空気量算出部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の制御装置は、内燃機関の気筒内に逆流する二次空気の逆流割合を予測し、当該逆流割合に基づいて、内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射量と、内燃機関の燃焼ガスに噴射する二次空気の噴射量とを、気筒内及び触媒の目標とする空燃比になるように決定する。これにより、二次空気の逆流が発生しても、内燃機関の運転状況に応じた最適
な気筒内空燃比及び触媒空燃比で運転できる。その結果、冷間始動時における燃焼安定性の向上、排気浄化能の安定化、及び触媒の温度上昇促進を実現できる。
【０００９】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記二次空気の前記逆流割合は、前記内燃機関の排気脈動に影響を与えるパラメータによって決定されることを特徴とする。
【００１０】
二次空気の逆流は、内燃機関の排気脈動と相関が強いので、排気脈動に影響を与えるパラメータ（内燃機関の負荷率と回転数）が決定されれば、二次空気の逆流割合はほぼ一定に定まる。これにより、二次空気の逆流割合を簡易に、かつ実用上十分な精度で予測できるので、内燃機関の運転状況に応じた最適な気筒内空燃比及び触媒空燃比で運転できる。その結果、冷間始動時における燃焼安定性の向上、排気浄化能の安定化、及び触媒の温度上昇促進を実現できる。
【００１１】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、触媒を備えた排気通路内に二次空気を噴射する内燃機関を制御するにあたり、前記内燃機関の排気通路内に噴射した二次空気が、前記内燃機関の気筒内へ逆流する逆流割合を求める逆流割合算出工程と、前記逆流割合と、前記内燃機関の目標気筒内空燃比と、前記触媒の目標触媒空燃比と、前記内燃機関の吸入空気量とから、前記内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射量と前記排気通路内に噴射する二次空気噴射量とを算出する燃料・二次空気量算出工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
この内燃機関の制御方法は、予め求めた二次空気の逆流割合と、目標気筒内空燃比と、目標触媒空燃比と、内燃機関の吸入空気量とから、内燃機関に対する燃料噴射量と二次空気噴射量とを算出する。これにより、二次空気の逆流が発生しても、内燃機関の運転状況に応じた最適な気筒内空燃比及び触媒空燃比で運転できる。その結果、冷間始動時における燃焼安定性の向上、排気浄化能の安定化、及び触媒の温度上昇促進を実現できる。
【００１３】
また、次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、前記内燃機関の制御方法において、前記二次空気の前記逆流割合は、前記内燃機関の負荷率と回転数とによって決定されることを特徴とする。
【００１４】
この内燃機関の制御方法では、二次空気の逆流と相関の強いパラメータである内燃機関の負荷率と回転数とから二次空気の逆流割合を求める。これにより、二次空気の逆流割合を簡易に、かつ実用上十分な精度で予測できるので、内燃機関の運転状況に応じた最適な気筒内空燃比及び触媒空燃比で運転できる。その結果、冷間始動時における燃焼安定性の向上、排気浄化能の安定化、及び触媒の温度上昇促進を実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、この発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法によれば、内燃機関の排気通路に供給した二次空気に逆流が発生した場合でも、気筒内及び触媒の目標空燃比を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における実施例の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明は、通常の火花点火型のエンジン、火花点火型の直噴エンジン、ディーゼルエンジン、４ストロークエンジン、２ストロークエンジンその他の内燃機関に適用できる。
【実施例】
【００１７】
この実施例の本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気通路内に二次空気を供給することにより内燃機関の排気の浄化を促進する内燃機関の制御に用いられるものであり、次の点に特徴がある。すなわち、この内燃機関の制御装置は、排気通路内に噴射した二次空気が気筒内へ逆流する割合を求める逆流割合算出部と、この逆流割合に基づいて、気筒内の空燃比が目標気筒内空燃比に、触媒に流入する燃焼ガス（排気）の空燃比が目標触媒空燃比になるように、燃料噴射量と二次空気噴射量とを算出する燃料・二次空気量算出部と、を有するものである。
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を備えた二次空気供給装置の構成を示す概略図である。図２は、気筒内へ逆流する二次空気を示す模式図である。本発明に係る内燃機関の制御装置１０は、排気通路に二次空気が供給される内燃機関の制御に用いられるものであり、二次空気の供給量と燃料噴射量とを制御対象に含む。まず、二次空気供給装置１について説明する。図１に示す二次空気供給装置１は、内燃機関であるガソリンエンジン２（以下エンジン２という）に取り付けられて、エンジン２の暖機運転時における排気浄化性能を向上させるものである。エンジン２は、吸気通路２０と、排気通路２１とが取り付けられている。吸気通路２０にはスロットル２４が取り付けられており、この開度を調整することによりエンジン２の出力を制御する。また、吸気通路２０の入口にはエアフィルタ２５が備えられており、エンジン２に取り込まれる空気を浄化する。
【００１９】
吸気通路２０は、吸気マニホールド２０ｍを介してエンジン２の各気筒２ｓに接続される。また、燃料供給手段である燃料噴射ポンプ２７から、吸気マニホールド２０ｍ内に燃料が噴射される。この燃料は、吸気通路２０に取り込まれた空気と混合されて混合気を形成する。そして、この混合気が各気筒２ｓ内に導入され、点火プラグにより着火されて燃焼し、エンジン２を駆動する。
【００２０】
吸気通路２０のエアフィルタ２５とスロットル２４との間には、エアフローメータ２６が設けられており、一次空気量、すなわち、エンジン２に供給される燃料の燃焼用に用いられる空気の量を計測してＥＣＵ（Engine Control Unit）２３へ送る。排気通路２１の下流には、三元触媒からなる排気浄化装置２２が備えられており、排気浄化装置２２の上流と下流とにはそれぞれＯ2センサ３１、３２が配置される。このＯ2センサ３１、３２によって、排気中の酸素濃度を測定する。
【００２１】
二次空気供給装置１は、吸気通路２０のエアフィルタ２５とエアフローメータ２６との間から分岐させた二次空気供給通路１１を備える。二次空気供給通路はエンジン２の排気通路２１に二次空気、すなわち排気（燃焼ガス）の浄化を促進するために用いる空気を供給する。図１に示すように、二次空気供給通路１１の末端部には、複数の二次空気供給ノズル１９が取り付けられており、各二次空気供給ノズル１９は、エンジン２のそれぞれの気筒２ｓに対応した排気通路２１の排気マニホールド２１ｍ内へ二次空気を供給する。
【００２２】
また、二次空気供給通路１１には、吸気通路２０側から順に、電気モータ駆動のＡＰ（エアポンプ）１２、ＡＳＶ（エアスイッチング弁）１３、二次空気供給手段である二次空気流量調整弁１８、及び逆止弁であるＲＶ（リード弁）１４が配置される。また、ＡＰ１２とＡＳＶ１３との間には、圧力センサ１５が配置される。ＡＳＶ１３には、吸気通路２０のスロットル２４の下流から延びる配管１６が接続されており、この配管１６にはさらに電磁弁１７が設けられる。
【００２３】
二次空気供給装置１を制御する内燃機関の制御装置１０は、二次空気量の決定及び燃料噴射量を決定するため、エンジン２を制御するＥＣＵ２３と相互に情報をやり取りできる
ように接続される。また、二次空気を排気通路２１内へ供給するため、ＡＰ１２の駆動と電磁弁１７の開閉と二次空気流量調整弁１８の開閉とを制御する。なお、内燃機関の制御装置１０は、ＥＣＵ２３とは別個に構成してもよいし、ＥＣＵ２３の一部として構成してもよい。
【００２４】
二次空気供給装置は、冷間始動時のように燃料濃度が高く、かつ排気浄化装置２２が十分に昇温していないためその機能が十分に発揮されにくい場合に使用される。このような場合、エンジン気筒内の空燃比（Air Fuel Ratio：Ａ／Ｆ）はエンジン２の理想空燃比よりも小さく、排気浄化装置２２の空燃比は三元触媒の理想空燃比よりも大きく設定される。エンジン２が冷間始動時にある場合、内燃機関の制御装置１０が電磁弁１７を開くことで、吸気通路２０内の負圧をＡＳＶ１３に導いてＡＳＶ１３を開くとともに、エアポンプ１２を駆動することで、二次空気供給通路１１を介してエアフィルタ２５を通過した空気の一部を排気通路２１内へ導く。これによって、エンジン２の排気中における酸素濃度を上昇させることにより排気の空燃比を上昇させて、排気中のＨＣ、ＣＯの排気通路２１内における二次燃焼を促進して排気の浄化を促進する。同時に、排気温度を上昇させることにより、排気浄化装置２２中の三元触媒を昇温させることで、エミッションの悪化を抑制する。次に、二次空気の逆流について説明する。
【００２５】
図２に示すように、二次空気供給ノズル１９から二次空気を排気通路２１に供給すると、排気脈動等が原因で、供給した二次空気の一部が逆流して気筒２ｓの排気ポート２ｅｘから気筒２ｓ内へ流入することがある。気筒２ｓに供給される燃焼用の空気をａ１、供給した全二次空気をａ２逆流した二次空気（逆流二次空気）をａ２ｒ、排気浄化装置２２へ流れる二次空気をａ２ｃとすると、二次空気の逆流が発生した場合、気筒２ｓ内の空気量は、ａ１＋ａ２ｒとなる。一方、排気浄化装置２２へ流れる二次空気ａ２ｃは、ａ２ｃ＝ａ２−ａ２ｒとなる。
【００２６】
これによって、気筒２ｓ内で燃焼に供される空気の量は、エンジン２の運転条件等からＥＣＵ２３が定めた空気量よりも多くなるので、その運転条件における目標気筒内空燃比よりも気筒内空燃比は大きくなる。一方、排気浄化装置２２の三元触媒へ流れる二次空気ａ２ｃは、供給される全二次空気ａ２よりも逆流二次空気ａ２ｒ分だけ少なくなるので、排気浄化装置２２の触媒空燃比は目標触媒空燃比よりも小さくなる。このように、二次空気の逆流が発生する条件下においては、気筒２ｓ内及び排気浄化装置における実際の空燃比に、それぞれの目標空燃比に対する狂いが発生することになる。その結果、エンジン２の燃焼が不安定になったり、排気の浄化が不十分になったり、排気浄化装置２２内の三元触媒の温度上昇が遅れたりする。
【００２７】
かかる問題を解決するため、この実施例の本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法では、次のような構成をとる。本発明者らは、エンジン２回転数やエンジン２の負荷率（充填効率）といった排気脈動に影響を与えるパラメータが与えられれば、二次空気の逆流割合は、二次空気の供給量に関わらずほぼ一定であることを見出し、かかる点に着目して本発明に至った。すなわち、本発明では、エンジン２の回転数やエンジン２の負荷率といった排気脈動に影響を与えるパラメータに応じた二次空気の逆流割合を予め求めておき、前記パラメータに応じて得られた前記逆流割合に基づいて、エンジン２に対する燃料噴射量と、エンジン２の排気通路２１に供給する全二次空気量を求める。次に、本発明の実施例に係る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。
【００２８】
図３は、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を示す機能説明図である。図４は、本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。内燃機関の制御装置１０は、記憶部４１と、作動条件判定部４２と、逆流割合算出部４３と、燃料・二次空気量算出部４４とを含んで構成される。ここで、作
動条件判定部４２と、逆流割合算出部４３と、燃料・二次空気量算出部４４とが、本発明に係る内燃機関の制御方法を実行する部分となり、これらを処理部１０ｐとする。また、記憶部４１と、作動条件判定部４２と、逆流割合算出部４３と、燃料・二次空気量算出部４４とは、内燃機関の制御装置１０の入出力ポート（Ｉ／Ｐ）４５を介して接続される。これにより、記憶部４１と、作動条件判定部４２と、逆流割合算出部４３と、燃料・二次空気量算出部４４とは、それぞれ双方向でデータをやり取りできるようになっている。なお、必要に応じて片方向でデータを送信あるいは取得してもよい。
【００２９】
また、内燃機関の制御装置１０とＥＣＵ２３とは、内燃機関の制御装置１０の入出力ポート（Ｉ／Ｐ）４５を介して接続されており、両者間で相互にデータをやり取りすることができる。これにより、内燃機関の制御装置１０がＥＣＵ２３のエンジン制御データを取得したり、内燃機関の制御装置１０の制御をＥＣＵ２３のエンジン制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。さらに、内燃機関の制御装置１０には、入出力ポート（Ｉ／Ｐ）４５を介して二次空気流量調整弁１８が接続されており、内燃機関の制御装置１０がエンジン２の排気通路２１に供給する二次空気量を調整できるようになっている。
【００３０】
記憶部４１には、本発明に係る内燃機関の制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、後述する逆流割合ｋのデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部４１は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００３１】
また、上記コンピュータプログラムは、処理部１０ｐやＥＣＵ２３にすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る内燃機関の制御方法の処理手順を実現できるものであってもよい。処理部１０ｐは、メモリ及びＣＰＵにより構成されている。この処理部１０ｐは、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアにより、作動条件判定部４２、逆流割合算出部４３、及び燃料・二次空気量算出部４４の機能を実現するものであってもよい。
【００３２】
この内燃機関の制御装置１０がエンジン２に対する二次空気量と燃料供給量とを制御するにあたって、作動条件判定部４２が二次空気の噴射（Air Injection：ＡＩ）条件にあるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定においては、作動条件判定部４２がエンジン２の水温データや触媒温度データその他のデータをＥＣＵ２３から取得し、記憶部４１に格納された二次空気噴射条件判定マップを読み出して取得した前記諸データと比較する。そして、二次空気の噴射条件にあると判定した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、次の処理手順へと移行し、二次空気の噴射条件ではないと判定した場合は（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理手順が終了する。
【００３３】
二次空気の噴射条件にある場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、逆流割合算出部４３が、排気通路２１に噴射した二次空気が、気筒２ｓ内へ逆流する逆流割合ｋを求める（ステップＳ１０２）。これは、エンジン負荷率（充填効率）ＫＬとエンジン回転数ＮＥとに応じて記述された逆流割合ｋのデータマップを逆流割合算出部４３が記憶部４１から読み出し、ＥＣＵ２３から取得したエンジン回転数ＮＥとエンジン負荷率ＫＬとを前記データマップに与えることにより、逆流割合ｋが求められる。
【００３４】
図５−１は、二次空気の逆流割合のデータマップ例を示す説明図である。図５−１に示すように、逆流割合ｋは、例えば、エンジン負荷率ＫＬが大きくエンジン回転数が小さいときには小さく設定される。そして、エンジン負荷率が小さくなるとともに中程度の大きさまで変化させる。また、エンジン負荷率ＫＬが大きい場合には、エンジン回転数ＮＥの
上昇とともに逆流割合ｋは中程度の大きさからさらに大きくなるように設定される。エンジン回転数ＮＥが大きいときには、エンジン負荷率ＫＬの増大とともに、逆流割合ｋは中程度の大きさまで小さくなるように変化させる。
【００３５】
この逆流割合ｋのデータマップは、例えば、予め実験や数値シミュレーションによる解析によって求めることができる。また、実験や数値シミュレーションによって得られた逆流割合ｋを、エンジン負荷率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとの近似関数ｆ（ＫＬ、ＮＥ）として表し、この近似関数ｆ（ＫＬ、ＮＥ）を記憶部４１に格納しておいてもよい。このようにすれば、データマップと比較してデータ量を少なくすることができるので、記憶部４１を効率的に利用できる。
【００３６】
また、逆流割合ｋは、排気脈動の変化により変化するので、上記エンジン負荷率ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥの他にも、排気脈動を変化させる要因を、逆流割合ｋを決定するためのパラメータとして用いてもよい。排気脈動を変化させる要因としては、例えば可変吸気、可変排気エンジンであれば吸気ポート長や排気管断面積等を、可変バルブタイミングエンジンであればバルブタイミングを、気筒停止エンジンであれば気筒停止の設定パラメータを、逆流割合ｋを決定するためのパラメータとして用いることができる。このように、エンジンの種類に応じてパラメータを追加すれば、よりそのエンジンの特性に適合した制御ができるので、気筒２ｓ内の燃焼やエミッションがより安定する。
【００３７】
逆流割合ｋを求めたら、燃料・二次空気量算出部４４が、エンジン２に噴射する燃料噴射量ｆｑと、エンジン２の排気通路２１へ噴射する全二次空気噴射量ａ２ｑとを算出する（ステップＳ１０３）。これは、次の式（１）、（２）から求めることができる。
ｆｑ＝ａ１ｑ×（１−ｋ）／（ＡＦ１−ＡＦ２×ｋ）・・・（１）
ａ２ｑ＝ａ１ｑ×（１−ＡＦ１）／（ＡＦ１−ＡＦ２×ｋ）・・・（２）
ここで、ａ１ｑは、エンジン２の吸気ポート２ｉｎから流入した空気であり、エアフローメータ２６により測定される。ＡＦ１は、目標気筒内空燃比であり、ＡＦ２は目標触媒空燃比である。なお、式（１）、（２）は、次の式（３）、（４）を連立させて解くことにより求めることができる。
ＡＦ１＝（ａ１ｑ＋ａ２×ｋ）／ｆｑ・・・（３）
ＡＦ２＝（ａ１ｑ＋ａ２）／ｆｑ・・・（４）
【００３８】
目標気筒内空燃比ＡＦ１及び目標触媒空燃比ＡＦ２は、エンジンの水温に対するこれらの設定マップから求めることができる。図５−２、図５−３は、エンジン水温に対する気筒内空燃比及び触媒空燃比の設定マップを示す説明図である。図５−２に示すように、目標気筒内空燃比ＡＦ１は、エンジン水温ＴＥがある程度の水温ＴＥ１になるまでは理想空燃比よりも小さく設定される。これは、冷間時における燃焼安定性を向上させるためである。そして、エンジン水温ＴＥが前記水温ＴＥ１よりも大きくなったら、水温の上昇とともに目標気筒内空燃比ＡＦ１を徐々に上昇させ、完全暖機状態（水温ＴＥ２）になったら、目標気筒内空燃比ＡＦ１を理想空燃比に設定する。
【００３９】
一方、目標触媒空燃比ＡＦ２は、図５−３に示すように、エンジン水温ＴＥがある程度の水温ＴＥ３になるまでは理想空燃比よりも大きく設定される。これは、冷間時においては、排気中における酸素濃度を上昇させることにより排気の浄化を促進するとともに、触媒温度の上昇を促進するためである。そして、エンジン水温ＴＥが前記水温ＴＥ３よりも大きくなったら、水温の上昇とともに目標触媒空燃比ＡＦ２を徐々に上昇させ、完全暖機状態（水温ＴＥ４）になったら、目標触媒空燃比ＡＦ２を理想空燃比に設定する。
【００４０】
燃料・二次空気量算出部４４は、ＥＣＵ２３内に格納されている前記マップから目標気筒内空燃比ＡＦ１及び目標触媒空燃比ＡＦ２を取得し、また、逆流割合算出部４３から逆
流割合ｋを取得して、上記式（１）、（２）から燃料噴射量ｆｑ及び全二次空気噴射量ａ２ｑを算出する。そして、燃料・二次空気量算出部４４は、算出した燃料噴射量ｆｑ及び全二次空気噴射量ａ２ｑをＥＣＵ２３に送り、ＥＣＵ２３のエンジン制御マップにこの情報を割り込ませる。これにより、燃料供給手段である燃料噴射ポンプ２７の制御及び二次空気流量調整弁１８の制御に、算出した燃料噴射量ｆｑ及び全二次空気噴射量ａ２ｑを反映させる（ステップＳ１０４）。このような構成により、二次空気の逆流が発生しても、エンジン２の運転状況に応じた最適な気筒内空燃費及び触媒空燃比でエンジン２を運転できるので、冷間始動時における燃焼安定性の向上、排気浄化能の安定化、及び触媒の温度上昇促進を実現できる。
【００４１】
以上、この実施例に係る本発明では、気筒２ｓ内に逆流する二次空気の割合を予測して、当該逆流割合に基づいて、エンジン２に対する燃料噴射量と、二次空気の噴射量とを決定する。これにより、二次空気の逆流が発生しても、エンジン２の運転状況に応じた最適な気筒内空燃費及び触媒空燃比で運転できる。その結果、冷間始動時における燃焼安定性の向上、排気浄化能の安定化、及び触媒の温度上昇促進を実現できる。
【００４２】
また、排気の二次燃焼を促進させて排気浄化能及び触媒の昇温促進を図るためには、二次空気と排気とを十分に混合させることが必要である。このためには、二次空気供給ノズル１９を排気通路２１のより上流側、すなわち排気ポート２ｅｘに近い位置に配置して、排気通路２１内へ二次空気を噴射することが好ましい。しかし、二次空気供給ノズル１９を排気通路２１の上流側へ配置すると、逆流した二次空気により気筒内空燃比が大きく影響を受けるため、排気通路の上流側へ二次空気供給ノズル１９を配置するには限界がある。
【００４３】
本発明によれば、二次空気供給ノズル１９を排気通路２１の上流側に配置して二次空気の逆流が発生しやすくなっても、エンジン２の運転状況に応じた最適な気筒内空燃費及び触媒空燃比を維持できる。逆流による影響を極小にできる。これにより、排気通路２１のより上流側へ二次空気供給ノズル１９を配置して、二次空気と排気との混合を十分に促進して、排気浄化能及び触媒の昇温促進を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法は、排気に対して二次空気を供給する内燃機関に有用であり、特に、気筒内及び触媒の空燃比を適正に制御することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を備えた二次空気供給装置の構成を示す概略図である。
【図２】気筒内へ逆流する二次空気を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を示す機能説明図である。
【図４】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５−１】二次空気の逆流割合のデータマップ例を示す説明図である。
【図５−２】エンジン水温に対する気筒内空燃比及び触媒空燃比の設定マップを示す説明図である。
【図５−３】エンジン水温に対する気筒内空燃比及び触媒空燃比の設定マップを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  二次空気供給装置；  ２  エンジン；  ２ｓ  気筒；  １０  制御装置；  １１  
二次空気供給通路；  １８  二次空気流量調整弁；１９  二次空気供給ノズル；２０  吸気通路；  ２１  排気通路；  ２２  排気浄化装置；  ２６  エアフローメータ；  ２７
燃料噴射ポンプ；  ４１  記憶部；  ４２  作動条件判定部；  ４３  逆流割合算出部；  ４４  燃料・二次空気量算出部
【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５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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