(57)【要約】【課題】  出力向上を目的として搭載されているモータ駆動式ターボ（過給器）をモータ駆動式エアポンプとして活用することで、モータ駆動式エアポンプ無しでも排気管に適切な二次空気量を供給することができる二次空気供給装置を提供する。【解決手段】  エンジンの吸気系に設置したモータ駆動式過給器と、吸気管と排気管を連結するバイパス管と、バイパス管の途中に設置された流路可変バルブと、それらの駆動装置でもある電子制御装置とで構成する。さらに、エンジン始動後に、モータ駆動式過給器を作動し、流路可変バルブを開弁することで、バイパス管を経由して二次空気を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁の上流の吸気管にモータ駆動式過給器が設置され、前記モータ駆動式過給器の下流の吸気管と排気管とを連通するバイパス管を備え、前記バイパス管の途中に流路可変バルブを備え、機関の始動時に前記モータ駆動式過給器を駆動すると共に、前記流路可変バルブを制御して、前記排気管に新気を供給するエンジンの二次空気供給装置。
【請求項２】
前記バイパス管と排気管の接続位置より下流に設置された触媒を備え、排出ガスの空燃比またはリッチ／リーンを検出する空燃比センサを備え、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、前記モータ駆動式過給器の上流または下流の少なくとも一方に設置した吸入空気流量または吸気管内圧力を検出する空気量検出装置を備え、前記空気量検出装置によって検出された吸入空気量および前記運転状態検出手段によって検出した運転状態のパラメータに基づいて燃料供給量および燃料噴射時期を算出し、燃料供給若しくは燃料カットを実行する燃料供給装置を備え、前記運転状態検出手段の検出結果に応じて前記モータ駆動式過給器と前記流路可変バルブの作動状態を決定する過給器及び作動バルブ制御装置とを備え、機関の運転状態が二次空気要求状態と判定されたとき、前記モータ駆動式過給器を作動し、前記流路可変バルブを開弁状態することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項３】
前記触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段により触媒が不活性と判定されたとき、または活性した前記空燃比センサにより検出された空燃比が理論空燃比よりリッチと判定されたとき、またはエンジンのシリンダ内目標空燃比が理論空燃比よりリッチのとき、またはエンジン水温が所定温度以下の時、または排気ガス温度が所定温度以下のとき、前記何れかの１つまたは複数が成立したとき、前記機関が二次空気要求状態であると判定することを特徴とした請求項１に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項４】
前記モータ駆動式過給器の駆動量と前記流路可変バルブの開弁量の基本値は、前記運転状態検出手段の１つ以上のパラメータに基づいて設定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項５】
前記運転状態検出手段により高負荷運転または加速状態と判定されたとき、前記過給器及び作動バルブ制御装置は高出力要求状態と判定し、二次空気要求状態を解除するとともに、前記高出力要求状態に応じて前記モータ駆動過給器を作動し、前記流路可変バルブを全閉状態とすることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項６】
前記過給器及び作動バルブ制御装置の前記高出力要求状態が不成立の状態において、前記触媒の活性／不活性を判定する触媒活性判定手段により触媒が活性状態と判定したとき、またはエンジンのシリンダ内目標空燃比がリッチからリーンまたは理論空燃比に変更したとき、または前記燃料供給装置により燃料カットが実施しているとき、または排気ガス温度もしくは排気ガス温度推定値が所定温度以上のとき、またはスロットル弁が所定速度以上で開弁方向へ作動したとき、またはスロットル弁が全閉状態から開弁状態へ作動したとき、またはスロットル弁開度が所定開度以上のとき、またはスロットル弁が開弁状態から全閉状態または所定量以上閉弁方向へ作動したとき、前記いずれか１つ以上が前記当したとき、二次空気要求状態の解除と判定し、前記流路可変バルブを全閉状態または所定開度以下に変更するか、または前記モータ駆動式過給器の作動を停止するか、または吐出流量が減少する方向に前記モータ駆動式過給器を作動することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項７】
前記モータ駆動式過給器の上流と下流の両方に空気流量検出装置が設置され、前記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定しているとき、それぞれの空気流量検出装置で検出した空気流量の偏差から二次空気供給流量を算出することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項８】
前記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定しているとき、シリンダ内目標空燃比と前記空燃比センサが検出した空燃比の空燃比偏差から二次空気供給流量を算出することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項９】
前記モータ駆動式過給器または前記流路可変バルブの少なくとも一方は、前記二次空気供給流量と予め設定した二次空気流量目標値に基づいて二次空気供給流量のフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１０】
前記モータ駆動式過給器と前記流路可変バルブの少なくとも一方は、排気ガスに二次空気を供給した状態の空燃比である二次空気目標空燃比と、前記空燃比センサの検出結果とに基づいて二次空気供給流量のフィードバックを行うことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１１】
前記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリーンと検出しているときは、前記モータ駆動式過給器の吐出流量が減少するように駆動力を調整し、前記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリッチと検出しているときは前記モータ駆動式過給器の吐出流量が増加するように駆動力を調整し、前記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比範囲内と検出しているときは駆動力の調整を停止または駆動力を固定または駆動力の調整範囲を小さくするように前記モータ駆動式過給器の駆動力をフィードバック制御することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１２】
前記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリーンと検出しているときは前記流路可変バルブを閉弁方向へ作動し、前記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリッチと検出しているときは前記流路可変バルブを開弁方向へ作動し、前記空燃比センサが二次空気目標空燃比範囲内と検出しているときは弁開度を固定または開弁範囲を小さくするまたは作動速度を遅くするように前記流路可変バルブの開弁位置をフィードバック制御することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１３】
前記二次空気供給流量が予め設定した前記二次空気流量目標値より多い場合は前記モータ駆動式過給器の吐出流量が減少するように駆動力を調整し、前記二次空気供給流量が予め設定した前記二次空気流量目標値より少ない場合は前記モータ駆動式過給器の吐出流量が増加するように駆動力を調整し、前記二次空気供給流量が予め設定した前記二次空気流量目標範囲内と検出しているときは駆動力の調整を停止または駆動力を固定または駆動力の調整範囲を小さくするように前記モータ駆動式過給器の駆動力をフィードバック制御することを特徴とする請求項９に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１４】
前記二次空気供給流量が予め設定した前記二次空気流量目標値より多い場合は前記流路可変バルブを閉弁方向へ作動し、前記二次空気供給流量が予め設定した前記二次空気流量目標値より少ない場合は前記流路可変バルブを開弁方向へ作動させ、前記二次空気供給流量が予め設定した前記二次空気流量目標範囲内と検出しているときは弁開度を固定または開弁範囲を小さくするまたは作動速度を遅くするように前記流路可変バルブの開弁位置をフィードバック制御することを特徴とする請求項９に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１５】
前記二次空気供給流量が前記二次空気流量目標値の所定範囲内のとき、または前記空燃比センサが所定の空燃比範囲のときは燃料供給量のフィードバック制御を許可することを特徴とした請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１６】
前記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定されている状態において、前記モータ駆動式過給器の下流に設置した空気流量検出装置の検出結果に基づいて燃料供給量を算出する事を特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１７】
前記過給器及び作動バルブ制御装置が前記二次空気要求状態のときは、前記モータ駆動式過給器の最大吐出流量が前記高出力要求状態よりも少なくなるように制限することを特徴とする請求項１および請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１８】
前記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定し、前記モータ駆動式過給器を非作動状態から作動状態に切り替えたとき、前記流路可変バルブを全閉から開弁するまでに遅延時間を設定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの二次空気供給装置。
【請求項１９】
前記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態を解除し、前記モータ駆動式過給器を作動状態から非作動状態に切り替えたとき、前記流路可変バルブを開弁から全閉とするまでに遅延時間を設定することを特徴とする請求項６に記載のエンジン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、エンジンの二次空気供給装置に関し、特にモータ駆動式の過給器を備えたエンジンの二次空気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該特許文献１には、モータ駆動式エアポンプの消費電流とモータ回転数をパラメータとして二次空気供給量を制御する方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２０９５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータ駆動式エアポンプは、エンジン始動直後の短期間しか使用されないので、排気ガス浄化には効果的であるが、車両のコストアップや重量増加などの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明ではバッテリにより駆動されるモータ駆動式過給器をエンジンの始動時等に、二次空気供給用のモータ駆動式エアポンプとして兼用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、モータ駆動式過給器を、運転状態に応じてモータ駆動式エアポンプと過給器に使い分けるので、過給器の機能を確保しながら、二次空気供給装置としても機能することができる。これにより、出力向上と排気低減を両立しつつ、安価な二次空気供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
エンジンの排気系に触媒を設け排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を同時に浄化する排気ガス浄化装置が一般的である。しかし触媒は、活性温度以上のときには良好な浄化効率を発揮するが、活性温度以下ではほとんど浄化しない性質である。そのため低温からのエンジン始動直後などでは、触媒の温度も低く、かつ機関フリクション増大や燃焼不安定に対応するために空燃比のリッチ化を行っているので、排気ガス中のＣＯ，ＨＣ成分は浄化されずに排出されてしまう。そこで、従来技術では、始動後の空燃比がリッチ状態であっても、モータ駆動式エアポンプを駆動して触媒上流から二次空気を供給し、ＨＣと酸素の燃焼反応熱で触媒温度を上昇させることで、早期に排気ガスの浄化を可能とした装置が提案されている。本実施例では、出力向上や低燃費を目的として搭載されたモータ駆動式過給器をモータ駆動式エアポンプとしても活用することで、モータ駆動式エアポンプと同等の排気低減効果，重量増加の抑制、さらにはモータ駆動式エアポンプ無しによるコストアップ抑制を実現する二次空気供給装置の提供を目的とする。
【実施例１】
【０００８】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は本発明によるエンジン制御装置が適用される燃料噴射式内燃機関の全体システムを示している。エンジン本体：１は、各気筒の燃焼室：２にピストン：３を有し、ピストン３はコンロッド：４によってクランク軸に連結されている。
【００１０】
エンジン本体１の吸気系には、空気流量検出装置であるエアフローセンサ８，電力を動力源として駆動するモータ駆動式過給器５，空気流量検出装置であり吸気管内圧力を検出する圧力センサ９，吸入空気量を調整するスロットル弁１０，スロットル弁１０をバイパスして吸入空気量を調整するＩＳＣバルブ１４，吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ１６，モータ駆動式過給器５による過給時に空気をスロットル弁１０上流に還流するためのリリーフバルブ７が接続されており、吸気弁１１を通過して燃焼室２に空気が吸入される。そして気筒毎に燃料を供給する燃料噴射弁１２と燃焼室２内に点火コイル１９で発生した高電圧により火花スパークを発生する点火プラグ１３とが設けられている。
【００１１】
排気ガスは、エンジン本体１の排気弁１５が開いた時に燃焼室２から排出される。排気系には、三元触媒コンバータ１７，Ｏ2 センサ（または空燃比センサ）２５，排気温度センサ２８が接続されている。
【００１２】
エンジン本体１には、スロットル開度センサ２１，エンジン冷却水温センサ２２，ノックセンサ２３，クランク角センサ２４，カム角センサ２６が設けられている。これらの検出値は、電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）３０に入力される。
【００１３】
ＥＣＵ３０には、図２に示されているように、ＣＰＵ３１，エンジン制御やＡＴ制御のシステムプログラムと制御に必要なデータ等が書き込まれたＲＯＭ３２と、入力信号の値や演算結果等を記憶するワークメモリ等として使用されるＲＡＭ３３と、上述したセンサの入力信号を入力回路３５を介して入力したり、後述する駆動回路や出力回路へ信号を出力する入出力ポート３４とを有している。
【００１４】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムやデータに基づいて前記入力信号を入出力ポート３４より読み込み、吸気管圧力，エンジン回転速度，クランク角度，車速，冷却水温度，スロットル開度，ノック信号等を検出、あるいはそれらの演算処理を行う。
【００１５】
ＣＰＵ３１は、さらに、演算処理の結果として、点火時期，インジェクタ駆動パルス幅に関する指令信号を入出力ポート３４を介して点火出力回路３６，燃料噴射弁駆動回路
３７，モータ駆動式過給器駆動回路３８，ＩＳＣバルブ駆動回路３９，流路調整装置４０，リリーフバルブ駆動回路４１へ出力し、点火時期制御，燃料噴射制御，モータ駆動式過給器の回転数制御，ＩＳＣバルブ制御，流路調整装置の流路調整制御，リリーフバルブ駆動制御等を実行する。また、上述したセンサや出力回路の故障を判定し、異常と判定された場合には、警告灯を点灯させる制御も行う。
【００１６】
また、空燃比センサ２５は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力し、ＥＣＵ３０は空燃比センサ２５によって検出した排気ガス中の酸素濃度に基づいて、目標空燃比となるように混合気（燃料噴射量）をフィードバック制御する機能も有している。
【００１７】
図３は、モータ駆動式過給器の作動決定手段の二次空気要求状態と高出力要求状態の成立，不成立時の、モータ駆動式過給器と流路調整装置、および燃料演算用空気流量検出装置の使用状態の基本的な状態を記載した例である。二次空気要求状態では、モータ駆動式過給器５を作動状態、流路調整装置６を開弁状態とする。この時の燃料演算用空気流量検出装置は、モータ駆動式過給器の下流に設置された圧力センサ９を使用し、燃料噴射量を決定する。また、モータ駆動式過給器の上流にあるエアフローセンサ８で検出した空気流量は、シリンダ吸入空気量と二次空気供給流量の総和であるため燃料噴射量の演算に使用しない。一方、エンジンが高負荷や加速時など高出力を要求する高出力要求状態では、モータ駆動式過給器５を作動状態，流路調整装置６を閉弁状態とすることで、二次空気供給を遮断し過給器本来の機能を確保する。また高出力要求状態の時にエアフローセンサ８で検出した空気流量は、シリンダ吸入空気量と同じなので、燃料演算用空気流量検出装置は、上流に設置されたエアフローセンサ８と下流に設置された圧力センサ９の、一方または両方を使用して燃料噴射量を決定する。なお、実施例では２つの空気流量検出装置をエアフローセンサ８と圧力センサ９としたが、本発明の効果は、このセンサに限定されることはない。また、モータ駆動式過給器の上流の空気流量検出装置が無い場合でも本発明の効果を得ることは可能である。
【００１８】
図４は、ＥＣＵ３０の制御ブロック図を示した一例である。ＥＣＵ３０のアナログ入力信号は、バッテリ電圧：１８Ａ，空燃比センサ信号ＡＦＲ：２５Ａ，吸気管圧力センサ信号：９Ａ，カム角度信号：２６Ａ，クランク角度信号：２４Ａ，エアフローセンサ信号
ＡＦＳ：８Ａ，水温センサ信号ＴＷ：２２Ａ，吸気温度センサ信号：１６Ａ，スロットル開度信号：２１Ａ，車速センサ信号：２７Ａ，排気温度センサ信号２８Ａなどがある。運転状態判定手段は、これらの信号をパラメータとするだけでなく、これらの情報から、加速状態，定常状態，高負荷状態，暖機途上状態など車両やエンジンの運転状態判別も行う。モータ駆動式過給器及び作動バルブ制御装置では、運転状態判定手段の情報を元にして、始動後に二次空気供給が必要とする二次空気要求状態か、それとも高負荷や加速時など高出力が必要とされる高出力要求状態かを判定する。
【００１９】
また、二次空気供給時の目標空燃比である二次空気目標空燃比や、実際に排気管へ流入した二次空気供給流量の算出、および二次空気供給時の目標流量となる二次空気流量目標値を算出する。そしてモータ駆動式過給器作動量演算手段では、二次空気流量目標値に基づき図５に記載の特性からモータ駆動式過給器の基本駆動量（駆動電流）を算出する。さらに、後述の図７や図８に記載のようにモータ駆動式過給器を駆動するタイミングを算出する。そして、前記の二次空気供給流量や二次空気目標空燃比に応じてフィードバックを行い最終的な駆動量を求め、モータ駆動式過給器駆動回路３８へ出力し、モータ駆動式過給器５を駆動する。また、流路調整装置演算手段では図６に記載の特性から流路面積の半分に相当するデューティを決定し、後述の図７や図８に記載のように開弁／閉弁するタイミングを算出する。そして前記の二次空気供給流量や二次空気目標空燃比に応じてフィードバックを行い最終的なデューティを決定し、流路調整装置駆動回路４０へ出力し、流路調整装置６を駆動する。なお、実施例ではモータ駆動式過給器駆動回路３８や流路調整装置駆動回路４０をＥＣＵ３０に内蔵した構成としているが、ＥＣＵに内蔵しなくても本発明の効果を得ることができる。
【００２０】
図５は、モータ駆動式過給器５の特性を示した一例である。横軸に駆動電流Ｉ（または消費電流）縦軸に吐出流量Ｑを示しており比例関係にある。横軸は、回転数でも同様の関係である。モータ駆動式過給器の駆動力は、駆動電流または回転数を調整することで制御する。二次空気要求状態は、排気系へ不足酸素分を空気供給するので、吸気系の空気供給である高出力要求状態よりも必要な空気流量は少ない。よって、二次空気要求状態のときは、一点破線で示したように供給空気量過多を防止するために吐出流量の上限または駆動電流の上限を設定するとともに、その上限は高出力要求状態の上限よりも低く設定する。なお、モータ駆動式過給器は、遠心ブロアー式やリショルム式，ルーツブロアー式の何れの方式でも可能である。
【００２１】
図６は、流路調整装置６の特性を示した一例である。横軸に駆動ＤＵＴＹ、縦軸に流路面積Ａ（開弁量）を示しており、比例関係にある。流路調整装置が全閉時（ＤＵＴＹ＝０％）は、流路面積Ａが０（mm2 ）なので、吸気系と排気系を連結しているバイパス管は閉栓状態なので、二次空気を供給することは出来ない。開弁しているときの基本開弁量DUTYは７０％に設定し、フィードバックを行うときの開弁量の調整代を確保する。
【００２２】
図７は、二次空気要求状態のタイミングを示した一例である。二次空気要求状態と判定（ＯＮ）されたとき、モータ駆動式過給器を同時に作動（ＯＮ）させる。しかし、モータ駆動式過給器が非作動（停止）の場合、回転を開始するまでの時定数や所定の回転数に到達するまでの遅れが生じること、バイパス管に逆止弁が無い場合には同時にＯＮすると排気管の排圧が高い時に排気ガスが吸気側に逆流するので、流路調整装置は遅延時間Ｔ１経過後にＯＮとする。基本開弁量となるＤＵＴＹ７０％が与えられる。また、二次空気要求状態が解除されたときも、モータ駆動式過給器の応答遅れがあるので、遅延時間Ｔ２経過後にＯＦＦとし、ＤＵＴＹ０％に変更する。
【００２３】
図８は、二次空気要求状態から高出力要求状態への切り替わり時のタイミングを示した一例である。図７で説明した通り二次空気要求状態にあるときモータ駆動式過給器は作動状態（ＯＮ）にあり、流路調整装置もＤＵＴＹ７０％で開弁（ＯＮ）している。この状態にあるとき、高出力要求状態が成立（ＯＮ）すると、二次空気要求状態が解除されるので、流路調整装置は即時ＤＵＴＹ０％に変更する。この場合、遅延時間Ｔ２は無しとするか０秒に設定する。これにより排気系への空気供給が遮断されるので、モータ駆動式過給器での圧縮空気は全て吸気系へ流れるので、高出力要求に対する応答性悪化への影響はない。
【００２４】
図９は、エンジン始動後からモータ駆動式過給器による二次空気供給を行った場合のタイミング図で、図７を例にしている。運転状態判定手段により始動後と判定されたのち、エンジン回転数が目標回転数付近となった状態で二次空気要求状態が成立し、モータ駆動式過給器への通電を開始し駆動する。過給器から圧縮された二次空気が吐出され、遅延時間経過後に流路調整装置が開弁する。開弁後から排気系へ二次空気が供給されるとともに二次空気供給流量が算出される。その後、触媒が活性状態と判定されたとき、またはエンジンの目標空燃比がリッチからリーンまたは理論空燃比に変更されたとき、または前記燃料供給装置により燃料カットが実施されているとき、または排気ガス温度もしくは排気ガス温度推定値が所定温度以上のとき、またはスロットル弁が所定速度以上で開弁方向へ作動したとき、またはスロットル弁が全閉状態から開弁状態へ作動したとき、またはスロットル弁開度が所定開度以上のとき、またはスロットル弁が開弁状態から全閉状態または所定量以上閉弁方向へ作動したとき、前記いずれか１つ以上が前記当したときに二次空気要求状態が解除されると、遅延時間経過後に流路調整装置が全閉しモータ駆動式過給器による二次空気供給が終了する。
【００２５】
図１０は、エンジン始動後に二次空気要求状態から高出力要求状態への切り替わった場合のタイミング図で、図８を例にしている。
【００２６】
図１１は、二次空気供給流量の算出方法を示した図である。
【００２７】
方法１は、モータ駆動式過給器の上流と下流に設置した２つの空気流量検出装置から求める方法である。二次空気要求状態の時、上流の空気流量検出装置が検出する空気量ＱＡは、シリンダ吸入空気量ＱＢと二次空気供給流量Ｑｃの和である。下流の空気流量検出装置がスロットル弁の下流に設置されている場合は、その空気流量検出装置が検出した空気量がＱＢなので、ＱＡとＱＢの差分からＱｃを算出できる。
【００２８】
Ｑｃ＝ＱＡ−ＱＢ                                                  …（１）
方法２は、空燃比から二次空気供給流量を求める方法である。二次空気を供給していないときは、空燃比センサ２５で検出した空燃比ＡＦＲとシリンダ内目標空燃比ＡＦＴは一致する。しかし二次空気要求状態の時は、排気ガスに二次空気が注入されているので、空燃比ＡＦＲとシリンダ内目標空燃比ＡＦＴは不一致となる。シリンダ内目標空燃比ＡＦＴの時点でシリンダ吸入空気量ＱＢは判明しており、空燃比ＡＦＲは上流の空気流量検出装置が検出する空気量ＱＡの結果である。（２）式はシリンダ内目標空燃比ＡＦＴと空燃比ＡＦＲの比率とシリンダ吸入空気量ＱＢの関係からＱＡを算出する式で、算出したＱＡを上記（１）に適用することで二次空気供給流量Ｑｃを算出可能である。方法２の場合は、シリンダ吸入空気量ＱＢが判ればよいので、スロットル弁の下流に設置した１つの空気流量検出装置だけで検出できる。
【００２９】
ＱＡ＝ＡＦＲ÷ＡＦＴ×ＱＢ                                        …（２）
図１２は、二次空気流量によるフィードバック動作図を説明した一例である。本例のフィードバック動作としては、二次空気流量目標値の目標範囲内に到達するまでは、モータ駆動式過給器の駆動電流を調整し、目標範囲内になったら流路調整装置を調整して二次空気流量目標値に収束させる２ステップ方式である。ＲＯＭ３２には運転状態に応じた二次空気流量目標値と目標範囲が設定されている。モータ駆動式過給器の作動直後は、二次空気流量目標値に到達するまで、ある程度の時間を要する。図１１で説明した方法で算出した二次空気供給流量が二次空気流量の目標範囲内に到達すれば、モータ駆動式過給器の駆動電流を保持させて供給する二次空気を安定化させる。しかし二次空気供給流量算出時の検出遅れや空気の慣性運動などにより二次空気供給流量は目標値をオーバーシュートしてしまう。オーバーシュートしても、目標範囲内であれば、モータ駆動式過給器の駆動電流での微調整は行わず、流路調整装置のＤＵＴＹにより最終調整を行う。図１２の場合はオーバーシュートしているので流路面積を小さくするようにＤＵＴＹを下げて、二次空気供給流量を目標値に収束させる。オーバーシュートして目標範囲を超過した場合には、流路調整装置を基本開弁量のＤＵＴＹ７０％に戻し、モータ駆動式過給器の駆動電流を調整し二次空気を安定化させる。その後目標範囲内に収まった後に流路調整装置にて調整する。なお、アンダーシュートが発生した場合も上記と逆の操作が行われる。
【００３０】
図１３は、空燃比によるフィードバック動作図を説明した一例である。本例のフィードバック動作としては、二次空気供給時の目標空燃比の目標範囲内に到達するまでは、モータ駆動式過給器の駆動電流を調整し、目標範囲内になったら流路調整装置を調整して二次空気目標空燃比に収束させる２ステップ方式である。ＲＯＭ３２には運転状態に応じた二次空気目標空燃比と目標範囲が設定されている。モータ駆動式過給器の作動直後は、二次空気供給流量が目標値に到達するまでは、排気ガスへの空気供給不足により空燃比センサの検出値はリッチとなる。その後、二次空気目標空燃比に到達すれば、モータ駆動式過給器の駆動電流を保持させて供給する二次空気を安定化させる。しかし空燃比センサの時定数や、空燃比センサの設置位置，吸気系容積，空気慣性などの影響により二次空気目標空燃比をオーバーシュートしてしまう。しかしオーバーシュートしても目標範囲内であれば、モータ駆動式過給器の駆動電流での微調整は行わず、流路調整装置のＤＵＴＹを下げて、空気流量を調整することで二次空気目標空燃比に収束させる。オーバーシュートして目標範囲を超過した場合には、流路調整装置を基本開弁量のＤＵＴＹ７０％に戻し、モータ駆動式過給器の駆動電流を調整し二次空気を安定化させる。その後目標範囲内に収まった後に流路調整装置にて調整する。なお、アンダーシュートが発生した場合も上記と逆の操作が行われる。
【００３１】
図１４は、本実施例のフローチャートを示した一例である。ステップ２００で１０ｍｓルーチンでの演算処理が起動される。ステップ２０１では、エンジンが始動後状態であるかを判定する。もし始動時と判定された場合は、ステップ２２１にジャンプし終了する。始動後であれば、ステップ２０２で運転状態が判定される。そしてステップ２０３と204は過給器及び作動バルブ制御装置に前記当する。ステップ２０３では高出力要求状態が成立しているかを判定する。不成立であればステップ２０４にて二次空気要求状態が成立しているかを判定する。成立であれば、ステップ２０５の処理に入る。ステップ２０５から２１１まではモータ駆動式過給器の作動量決定手段と流路調整装置演算手段に前記当する処理である。まずステップ２０５では、二次空気供給時の目標空燃比である二次空気目標空燃比、実際に排気管へ流入した二次空気供給流量の算出，二次空気供給時の目標流量となる二次空気流量目標値を算出，モータ駆動式過給器作動量演算手段で二次空気流量目標値に基づきモータ駆動式過給器の基本駆動量（駆動電流）を算出する。その後ステップ
２０６では、流路調整装置の基本開弁量を決定する。本実施例では図６で説明した通り
ＤＵＴＹ７０％を基本値としている。ステップ２０７は、図１２と図１３で説明したフィードバック制御による調整量を決定する。ステップ２０８では流路調整装置の開弁タイミングを判定するためのディレイ時間Ｔ１を判定する。ディレイ時間Ｔ１に未達であれば、ステップ２０９にてディレイ時間Ｔ１のタイマーをカウントアップし、ステップ２１２でモータ駆動式過給器を作動する。ディレイ時間Ｔ１を経過していれば、ステップ２１０にて流路調整装置を開弁する。このときの開弁量は、ステップ２０６で決定したＤＵＴＹとなるが、図１２と図１３で説明したフィードバック制御による調整を行い最終的に流路調整装置の開弁量が決定する。ステップ２０４で二次空気要求状態が解除または不成立の場合、ステップ２１３にジャンプしてモータ駆動式過給器の作動停止処理を行う。二次空気要求状態が成立から不成立となった場合は、流路調整装置の閉弁タイミングを判定するためのディレイ時間Ｔ２を判定する。ディレイ時間Ｔ２が未経過ならばステップ２１５でディレイ時間Ｔ２のタイマーをカウントアップする。ディレイ時間Ｔ２を経過していればステップ２１６にてＤＵＴＹ＝０％として流路調整装置を全閉にする。ステップ２０３で、高出力要求状態と判定された場合は、ステップ２１７へジャンプし、二次空気要求状態とは異なるモータ駆動式過給器の基本駆動量に基づいて駆動する。このとき、高出力要求状態の前に二次空気要求状態であった場合は、ステップ２１８にて流路調整装置の開閉タイミングであるディレイ時間Ｔ１とＴ２をクリアする。そしてステップ２１９でＤＵＴＹ＝０％にし流路調整装置を全閉にする。なお、ステップ２２０では、過給圧フィードバック制御などにより駆動量を調整し、ステップ２１２にジャンプし終了する。
【００３２】
本実施例の実施の形態を以下列挙する。
【００３３】
さらに、上記バイパス管と排気管の接続位置より下流に設置された触媒と、排気管に設置され排出ガスの空燃比またはリッチ／リーンを検出する空燃比センサと、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記モータ駆動式過給器の上流または下流の少なくとも一方に設置したエンジンの吸入空気流量または吸気管内圧力を検出する空気量検出装置と、上記空気量検出装置にて検出した空気量および上記運転状態のパラメータに基づいて燃料供給量および燃料噴射時期を算出し燃料供給／燃料カットを実行する燃料供給装置を備え、上記運転状態検出手段の検出結果に応じて上記モータ駆動過給器の作動状態を決定する過給器及び作動バルブ制御装置と、上記過給器及び作動バルブ制御装置により二次空気要求状態と判定されたときに、上記二次空気要求判定に応じて上記モータ駆動過給器を作動し、上記流路可変バルブを開弁状態とすることで、エンジンにとって最適な時期に二次空気を供給することができる。
【００３４】
また、上記過給器及び作動バルブ制御装置は、上記触媒の活性／不活性を判定する触媒活性判定手段により触媒が不活性と判定されたとき、または上記空燃比センサの活性／不活性を判定する空燃比センサ活性判定手段により空燃比センサが不活性と判定されたとき、または活性した上記空燃比センサにより検出された空燃比が理論空燃比よりリッチと判定されたとき、またはエンジンの目標空燃比が理論空燃比よりリッチのとき、またはエンジン水温が所定温度以下の時、または排気ガス温度もしくは排気ガス温度推定値が所定温度以下のとき、前期いずれか１つ以上が該当したときに上記モータ駆動式過給器を作動決定とすることで、始動後から適切にモータ駆動式過給器を作動することが可能となる。
【００３５】
さらに、上記モータ駆動式過給器の駆動量と上記流路可変バルブの開弁量の基本値は、エンジン水温やエンジン回転数など上記運転状態検出手段の１つ以上のパラメータに基づいて設定することにより、適切な二次空気を設定できる。
【００３６】
さらに、上記過給器及び作動バルブ制御装置は、上記触媒の活性／不活性を判定する触媒活性判定手段により触媒が活性状態と判定されたとき、またはエンジンの目標空燃比がリッチからリーンまたは理論空燃比に変更されたとき、または上記燃料供給装置により燃料カットが実施されているとき、または排気ガス温度もしくは排気ガス温度推定値が所定温度以上のとき、またはスロットル弁が所定速度以上で開弁方向へ作動したとき、またはスロットル弁が全閉状態から開弁状態へ作動したとき、またはスロットル弁開度が所定開度以上のとき、またはスロットル弁が開弁状態から全閉状態または所定量以上閉弁方向へ作動したとき、上記いずれか１つ以上が該当したとき、二次空気要求状態の解除と判定し、上記流路可変バルブを全閉状態または所定開度以下に変更する、または上記モータ駆動式過給器を作動停止することで排気管への空気供給を禁止し、モータ駆動式過給器の作動時間や消費電力を適切に設定することが可能となる。
【００３７】
さらに、上記運転状態検出手段により高負荷運転または加速状態と判定されたとき、上記過給器及び作動バルブ制御装置は高出力要求状態と判定し、二次空気要求状態を解除するとともに、上記高出力要求状態に応じて上記モータ駆動過給器を作動し、上記流路可変バルブを全閉状態とすることで動力性能の低下を防止できる。
【００３８】
さらに、上記モータ駆動式過給器の上流と下流に設置した２つの空気流量検出装置が設置され、上記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定されている状態において、それぞれの空気流量検出装置で検出した空気流量の偏差から、排気系に供給した二次空気供給流量を算出することができる。
【００３９】
また空気流量検出装置が１つであっても、上記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定されている状態において、上記シリンダ内目標空燃比と上記空燃比センサの出力結果との空燃比偏差から、二次空気供給流量を算出することもできる。
【００４０】
さらに、算出した上記二次空気供給流量と予め設定された二次空気流量目標値に基づいて二次空気供給流量のフィードバックを行うことにより適切な二次空気を供給することが可能となる。
【００４１】
また空気流量検出装置が１つであっても、排気ガスに二次空気を供給した状態の空燃比である二次空気目標空燃比と、上記空燃比センサの検出結果とに基づいて二次空気供給流量のフィードバックを行うことにより適切な二次空気を供給することが可能となる。
【００４２】
さらに、上記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリーンと検出しているときは、上記モータ駆動式過給器の吐出流量が減少するように駆動力を調整し、上記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリッチと検出しているときは上記モータ駆動式過給器の吐出流量が増加するように駆動力を調整し、上記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比範囲内と検出しているときは駆動力の調整を停止または駆動力を固定または駆動力の調整範囲を小さくするので、目標空燃比に基づいて適切な二次空気を供給できる。
【００４３】
さらに、上記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリーンと検出しているときは上記流路可変バルブを閉弁方向へ作動し、上記空燃比センサが予め設定した二次空気目標空燃比よりもリッチと検出しているときは上記流路可変バルブを開弁方向へ作動し、上記空燃比センサが二次空気目標空燃比範囲内と検出しているときは弁開度を固定または開弁範囲を小さくするまたは作動速度を遅くすることで、目標空燃比に基づいて適切な二次空気を供給できる。
【００４４】
さらに、上記二次空気供給流量が予め設定した上記二次空気流量目標値より多い場合は上記モータ駆動式過給器の吐出流量が減少するように駆動力を調整し、上記二次空気供給流量が予め設定した上記二次空気流量目標値より少ない場合は上記モータ駆動式過給器の吐出流量が増加するように駆動力を調整し、上記二次空気供給流量が予め設定した上記二次空気流量目標範囲内と検出しているときは駆動力の調整を停止または駆動力を固定または駆動力の調整範囲を小さくするので、適切な二次空気を供給できる。
【００４５】
さらに、上記二次空気供給流量が予め設定した上記二次空気流量目標値より多い場合は上記流路可変バルブを閉弁方向へ作動し、上記二次空気供給流量が予め設定した上記二次空気流量目標値より少ない場合は上記流路可変バルブを開弁方向へ作動させ、上記二次空気供給流量が予め設定した上記二次空気流量目標範囲内と検出しているときは弁開度を固定または開弁範囲を小さくするまたは作動速度を遅くすることで、適切な二次空気を供給できる。
【００４６】
さらに、上記二次空気供給流量が上記二次空気流量目標値の所定範囲内のとき、または上記空燃比センサが所定の空燃比範囲のときに燃料供給量のフィードバック制御を許可することにより、二次空気量が安定した状態で空燃比調整が可能となる。
【００４７】
さらに、上記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定されている状態において、上記モータ駆動式過給器の下流に設置した空気流量検出装置の検出結果に基づいて燃料供給量を算出する事で、二次空気の影響を受けずに正確な燃料供給量を算出することができる。
【００４８】
さらに、上記過給器及び作動バルブ制御装置が上記二次空気要求状態のときは、上記モータ駆動式過給器の最大吐出流量が上記高出力要求状態よりも少なくすることで、二次空気の過剰供給を防止することができる。
【００４９】
さらに、上記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態と判定し、上記モータ駆動式過給器を非作動状態から作動状態に切り替えたとき、上記流路可変バルブを全閉から開弁するまでに遅延時間を設定することで、モータ駆動式過給器の応答遅れによる排気ガス逆流を防止できる。
【００５０】
また、上記過給器及び作動バルブ制御装置が二次空気要求状態を解除し、上記モータ駆動式過給器を作動状態から非作動状態に切り替えたとき、上記流路可変バルブを開弁から全閉とするまでに遅延時間を設定することで、急激な空燃比変動を防止でき、燃料制御のフィードバックへの影響を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】エンジン制御装置の構成図。
【図２】ＥＣＵの構成図。
【図３】制御ブロック図。
【図４】制御状態。
【図５】モータ駆動式過給器駆動特性図の例。
【図６】流路調整装置特性図の例。
【図７】モータ駆動式過給器による二次空気供給時のタイミング図。
【図８】モータ駆動式過給器による二次空気供給時のタイミング図。
【図９】始動後のモータ駆動式過給器による二次空気供給時の動作例。
【図１０】始動後のモータ駆動式過給器による二次空気供給時の動作例。
【図１１】二次空気流量算出の説明図。
【図１２】流量によるフィードバック動作図。
【図１３】空燃比によるフィードバック動作図。
【図１４】本発明の一実施例のフローチャート。
【符号の説明】
【００５２】
１…エンジン本体、２…燃焼室、３…ピストン、４…コンロッド、５…モータ駆動式過給器、６…流路調整装置、７…リリーフバルブ、８…エアフローセンサ、９…圧力センサ、１０…スロットル弁、１１…吸気バルブ、１２…燃量噴射弁、１３…点火プラグ、１４…ＩＳＣバルブ、１５…排気バルブ、１６…吸気温度センサ、１７…三元触媒コンバータ、１９…点火コイル、２０…バイパス管、２１…スロットル開度センサ、２２…エンジン冷却水温センサ、２３…ノックセンサ、２４…クランク角センサ、２５…空燃比センサ、
２６…カム角センサ、２８…排気温度センサ、３０…電子制御装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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