(57)【要約】【課題】二次空気実測用のエアフロメータを用いずとも二次空気量を測定できるようにし、適正な燃料噴射量制御を行えるようにする。【解決手段】本発明による二次空気量推定装置は、吸気系を個別に持つ各気筒群１０，３０のうちの第２気筒群３０の吸気通路から二次空気を取り出して排気浄化触媒２１，４１より上流側の排気通路へ供給する二次空気供給装置６０を備えた内燃機関１の二次空気量推定装置であって、二次空気を取り出さない第１気筒群１０の吸気通路に配設された第１吸入空気量検出手段５１と、第２気筒群３０の吸気通路における二次空気供給装置６０の二次空気取り出し位置より上流側に配設された第２吸入空気量検出手段５２と、これら吸入空気量検出手段５１，５２で検出された第１吸入空気量と第２吸入空気量とに基づいて二次空気量を推定する二次空気量推定手段５０と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2007009733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気系を個別に持つ複数の気筒群のうちのいずれかの気筒群の吸気通路から二次空気を取り出して、該二次空気を排気浄化触媒より上流側の排気通路へ供給する二次空気供給装置を備えた内燃機関の二次空気量推定装置であって、
二次空気を取り出さない第１気筒群の吸気通路に配設された第１吸入空気量検出手段と、
二次空気を取り出す第２気筒群の吸気通路における前記二次空気供給装置の二次空気取り出し位置より上流側に配設された第２吸入空気量検出手段と、
前記第１吸入空気量検出手段で検出された第１吸入空気量と前記第２吸入空気量検出手段で検出された第２吸入空気量とに基づいて二次空気量を推定する二次空気量推定手段と、を含むことを特徴とする二次空気量推定装置。
【請求項２】
前記二次空気量推定手段は、前記第１吸入空気量と前記第２吸入空気量との間の偏差に基づいて二次空気量を推定することを特徴とする請求項１記載の二次空気量推定装置。
【請求項３】
排気浄化触媒より上流側の排気通路に二次空気を供給する二次空気供給装置と、
該二次空気供給装置によって供給される二次空気量を推定する二次空気量推定装置と、
前記二次空気供給装置の二次空気供給位置より下流側で且つ前記排気浄化触媒より上流側の前記排気通路に配設される排気空燃比検出手段と、
前記二次空気量推定装置で推定された二次空気量と前記排気空燃比検出手段で検出された排気空燃比とを利用して、気筒内で燃焼した混合気の空燃比を推定する空燃比推定手段と、
該空燃比推定手段により推定された空燃比が目標空燃比となるように、前記気筒へ供給する燃料量と空気量の一方又は両方を制御する空燃比制御手段と、を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記空燃比推定手段は、前記二次空気量推定装置で推定された二次空気量、前記排気空燃比検出手段で検出された排気空燃比及び前記気筒に供給された燃料量を利用して前記気筒内で燃焼した混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記空燃比制御手段は、前記二次空気量推定装置で測定された二次空気量、前記排気空燃比検出手段で検出された排気空燃比及び前記気筒に供給された空気量を利用して前記気筒内で燃焼した混合気の空燃比を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記目標空燃比がリッチ失火限界空燃比又はその近傍であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記空燃比制御手段は、冷却水温度が暖機判定しきい値近くまで上昇した後は該冷却水温度の上昇に合わせて前記目標空燃比を暖機完了後の目標空燃比へ近づけることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記二次空気量推定装置が、請求項１又は請求項２記載の二次空気量推定装置であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次空気を排気通路に供給して排気中の未燃成分を酸化させることで排気を浄化する内燃機関の排気浄化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の暖機時など排気温度が十分に上昇していない時に、たとえばシリンダヘッドの排気ポートなど排気浄化触媒よりも上流側の排気通路へ二次空気を供給して、排気中の未燃成分を酸化させると共に排気温度を上昇させる二次空気供給装置を備えた排気浄化装置が提案されている。
その二次空気供給装置の供給する二次空気が吸気通路のエアフロメータよりも下流側から取り出されると、当該エアフロメータの実測値には二次空気量も含まれていることになるため、実際の燃焼室への吸入空気量を指示したものとはならない。したがって、その二次空気量の分を補正しなければ混合気の空燃比が目標値からずれてしまうことになる。そこで、特許文献１にあるように、二次空気量を計測する専用のエアフロメータを二次空気の通路へ設けて二次空気量を実測し、この実測された二次空気量を、吸気通路のエアフロメータによる実測値から差し引くことで、燃料噴射量算出のパラメータとなる吸入空気量を補正する技術が提案されている。
【特許文献１】実用新案登録第２５０６６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の技術では、二次空気量実測専用のエアフロメータを二次空気の通路へ設けなければならないが、吸気通路に設けられるメインのエアフロメータの他にさらにエアフロメータを設けることは、コストや搭載スペースを考えると見直しの余地がある。
また、実測した二次空気量により吸入空気量を補正して適正な燃料噴射量を算出する制御は行われているが、二次空気供給時の空燃比はオープン制御であり、排温上昇効果を高める余地が残されている。
【０００４】
このような技術背景に着目し、本発明の目的は、二次空気量実測用のエアフロメータを用いずとも二次空気量を把握することのできる二次空気量推定装置を提供することにある。
また、本発明のさらなる目的は、二次空気供給中の空燃比をフィードバック制御できるようにした排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による二次空気量推定装置は、吸気系を個別に持つ複数の気筒群のうちのいずれかの気筒群の吸気通路から二次空気を取り出して、該二次空気を排気浄化触媒より上流側の排気通路へ供給する二次空気供給装置を備えた内燃機関の二次空気量推定装置であって、二次空気を取り出さない第１気筒群の吸気通路に配設された第１吸入空気量検出手段と、二次空気を取り出す第２気筒群の吸気通路における二次空気供給装置の二次空気取り出し位置より上流側に配設された第２吸入空気量検出手段と、これら第１吸入空気量検出手段で検出された第１吸入空気量と第２吸入空気量検出手段で検出された第２吸入空気量とに基づいて二次空気量を推定する二次空気量推定手段と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、排気浄化触媒より上流側の排気通路に二次空気を供給する二次空気供給装置と、該二次空気供給装置によって供給される二次空気量を推定する二次空気量推定装置と、二次空気供給装置の二次空気供給位置より下流側で且つ排気浄化触媒より上流側の排気通路に配設される排気空燃比検出手段と、二次空気量推定装置で推定された二次空気量と排気空燃比検出手段で検出された排気空燃比とを利用して、気筒内で燃焼した混合気の空燃比を推定する空燃比推定手段と、該空燃比推定手段により推定された空燃比が目標空燃比となるように、気筒へ供給する燃料量と空気量の一方又は両方を制御する空燃比制御手段と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の二次空気量推定装置によれば、二次空気を取り出さない第１吸気通路と二次空気を取り出す第２吸気通路とがあることを利用し、その第２吸気通路については二次空気取り出し位置より上流側で二次空気量を含めた空気量を検出するようにして両吸気通路の検出値に違いを生じさせ、その違いから二次空気量を推定している。したがって、二次空気実測用のエアフロメータを用いずとも二次空気量を把握することができ、適正な燃料量設定を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の排気浄化装置によれば、二次空気供給中の排気空燃比を検出し、この実測された排気空燃比と排気中に供給された二次空気量とから気筒内で燃焼した混合気の空燃比を推定して、気筒内へ送り込む混合気の空燃比をフィードバック制御できるようにしている。したがって、二次空気供給中の空燃比を実測値に従い精度良く制御することができるようになり、たとえば目標空燃比をリッチ失火限界空燃比もしくはその近傍に設定することが可能となって、排温上昇効果をさらに高めて排気中の未燃成分をいっそう減少させることができる。
【０００９】
この排気浄化装置における二次空気量推定装置としては、二次空気通路に空気量検出手段を設けることにより二次空気量を実測する従来型のものを使用することも可能ではあるが、上記本発明に係る二次空気量推定装置を使用するのが最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に、本発明に係る二次空気量推定装置と排気浄化装置を含んだ内燃機関の実施形態につき、概略を図示している。
本実施形態の内燃機関は、車両に搭載される４サイクルのＶ型多気筒エンジン１で、そのＶ型機関の一方のバンクが第１気筒群１０、他方のバンクが第２気筒群３０となっており、それぞれ個別に吸気系を有している。
【００１１】
第１気筒群１０では、第１エアクリーナ１１に接続された吸気管１２が第１電制スロットル弁１３まで延設され、第１電制スロットル弁１３に続いて第１コレクタタンク１４と第１吸気マニホールド１５が接続されている。この第１エアクリーナ１１から第１吸気マニホールド１５まで続く通路が第１吸気通路となっている。
第１吸気マニホールド１５は各気筒の第１吸気ポート１６へ連通し、該第１吸気マニホールド１５に設けられた第１燃料噴射弁１７から燃料が噴射されることで、混合気が形成される。混合気は、図示せぬ吸気弁を介して第１点火栓１８を臨ませた燃焼室内へ送り込まれ燃焼する。
【００１２】
燃焼後の排気は、図示せぬ排気弁を介して各気筒の第１排気ポート１９から第１排気マニホールド２０へ排出され、該第１排気マニホールド２０から第１排気浄化触媒２１（たとえば三元触媒）を通って第１排気管２２へ送り出される。この第１排気マニホールド２０から第１排気管２２まで続く通路が第１排気通路となっている。
他方の第２気筒群３０も第１気筒群１０とほぼ同様の構成を持つ。すなわち、第２エアクリーナ３１に接続された吸気管３２が第２電制スロットル弁３３まで延設され、第２電制スロットル弁３３に続いて第２コレクタタンク３４と第２吸気マニホールド３５が接続されている。この第２エアクリーナ３１から第２吸気マニホールド３５まで続く通路が第２吸気通路となっている。
【００１３】
第２吸気マニホールド３５は各気筒の第２吸気ポート３６へ連通し、該第２吸気マニホールド３５に設けられた第２燃料噴射弁３７から燃料が噴射されることで、混合気が形成される。混合気は、図示せぬ吸気弁を介して第２点火栓３８を臨ませた燃焼室内へ送り込まれ燃焼する。
燃焼後の排気は、図示せぬ排気弁を介して各気筒の第２排気ポート３９から第２排気マニホールド４０へ排出され、該第２排気マニホールド４０から第２排気浄化触媒４１（たとえば三元触媒）を通って第２排気管４２へ送り出される。この第２排気マニホールド４０から第２排気管４２まで続く通路が第２排気通路となっている。
【００１４】
本発明に係る二次空気量推定手段、空燃比推定手段、そして空燃比制御手段を兼ねるＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５０は、第１エアフロメータ５１（第１吸入空気量検出手段）及び第２エアフロメータ５２（第２吸入空気量検出手段）による第１，第２吸入空気量Ｑ１，Ｑ２、水温センサ５３による機関冷却水の温度Ｔｗ、回転速度センサ５４による機関の回転速度Ｎ、アクセル開度センサ５５によるアクセル開度ＡＰＯ、そして、第１空燃比センサ５６（第１排気空燃比検出手段）及び第２空燃比センサ５７（第２排気空燃比検出手段）による第１，第２排気空燃比ＡＦ１，ＡＦ２の各検出信号を受信して演算処理を実行し、各種デバイスへ指令信号を出し制御する。
【００１５】
第１エアフロメータ５１は第１吸気通路の第１吸気管１２に設けられ、第２エアフロメータ５２は第２吸気通路の第２吸気管３２に設けられる。また、第１空燃比センサ５６は第１排気通路の第１排気マニホールド２０に設けられ、第１排気浄化触媒２１へ流入する排気の空燃比を検出し、第２空燃比センサ５７は第２排気通路の第２排気マニホールド４０に設けられ、第２排気浄化触媒４１へ流入する排気の空燃比を検出する。
【００１６】
このようなエンジン１における二次空気供給装置６０は、第２吸気管３２の第２エアフロメータ５２よりも下流側で且つ第２電制スロットル弁３３よりも上流側に開口した二次空気取り出し通路６１から、電動モータ駆動のポンプ６２により二次空気を取り出す。取り出した二次空気は、第１排気ポート１９に開口した第１二次空気供給通路６３と第２排気ポート３９に開口した第２二次空気供給通路６４とに分岐して排気中へ供給される。これら第１二次空気供給通路６３と第２二次空気供給通路６４とは流量が等しくなるように設計され、ＥＣＵ５０に制御される第１開閉弁６５と第２開閉弁６６とがそれぞれに配設されている。この二次空気供給装置６０の作動により取り出されて供給される二次空気の量について、後述するように、第１エアフロメータ５１と第２エアフロメータ５２とにより検出される空気量に基づきＥＣＵ５０が推定する。
【００１７】
エンジン１を制御するＥＣＵ５０は、機関回転中、所定時間毎に図２に示す目標スロットル開度算出ルーチンを実行する。
ルーチンスタート後、ステップＳ１１でＥＣＵ５０は、回転速度Ｎ、アクセル開度ＡＰＯ、水温Ｔｗを読み込む。継いでステップＳ１２において、現在クランキング中であるかどうかを判断する。その結果、クランキング中であればステップＳ１３へ進み、第１電制スロットル弁１３の目標開度ｔＴＶＯ１及び第２電制スロットル弁３３の目標開度ｔＴＶＯ２を、予め定められた始動用開度に設定し、リターンする。
【００１８】
一方、スタータモータによるクランキング中ではない、つまり機関が自律回転していると判断された場合はステップＳ１４へ進んで、アクセル開度ＡＰＯがほぼ０であるかどうかを判断する。なお、アクセル開度センサ５５の他にアイドルスイッチを備えている場合は、アイドルスイッチのオンオフで判断するようにしても良い。
当該判断の結果、アクセル開度ＡＰＯがほぼ０であったときはステップＳ１５へ進み、水温Ｔｗに基づいて目標アイドル回転速度ｔＮとアイドル吸入空気量基本値Ｑｂを算出する。目標アイドル回転速度ｔＮは、水温Ｔｗが低いときほど高くなる特性を持つ。またアイドル吸入空気量基本値Ｑｂは、対応する水温Ｔｗの条件（機関のフリクション条件）において目標アイドル回転速度ｔＮを実現するための基本的吸入空気量である。継いで、ステップＳ１６において目標アイドル回転速度ｔＮと実際の回転速度Ｎとに基づき、アイドル回転速度フィードバック空気量Ｑｆｂを算出する。そして、ステップＳ１７で、アイドル吸入空気量基本値Ｑｂにアイドル回転速度フィードバック空気量Ｑｆｂを加算して目標吸入空気量ｔＱを算出する。
【００１９】
一方、ステップＳ１４の判断でアクセル開度ＡＰＯがほぼ０でなかったときはステップＳ１８へ進み、回転速度Ｎとアクセル開度ＡＰＯとに基づいて目標吸入空気量ｔＱを算出する。
ステップＳ１７又はステップＳ１８で目標吸入空気量ｔＱを算出した後はステップＳ１９へ進み、回転速度Ｎと目標吸入空気量ｔＱとに基づいて第１電制スロットル弁目標開度ｔＴＶＯ１及び第２電制スロットル弁目標開度ｔＴＶＯ２を算出する。本例の場合、各気筒群１０，３０の発生トルクを等しくするため、各電制スロットル弁１３，３３を通過する空気量が等しくなるように二つの目標開度ｔＴＶＯ１，ｔＴＶＯ２を算出する。両気筒群１０，３０の吸気通路は、同一スロットル開度で同一空気量が吸気管１２，３２から吸気マニホールド１５，３５を通って流れるよう設計されているので、二つの目標開度ｔＴＶＯ１，ｔＴＶＯ２は通常は等しくなるが、ただし、吸気通路を構成する部品の個体差や経年変化によって偏差が生じ得るので、当該偏差を解消する開度補正を行う場合に異なる値となり得る。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、上記ルーチンで算出した各電制スロットル弁目標開度ｔＴＶＯ１，ｔＴＶＯ２と各電制スロットル弁１３，３３の実際の開度とに基づいて、スロットル弁のアクチュエータを駆動制御する。
次に、機関の暖機時に二次空気供給装置６０を作動させるＥＣＵ５０の制御ルーチンについて、図３を参照して説明する。当該制御ルーチンは、機関回転中、所定時間毎に実行される。
【００２１】
まず、ルーチンスタート後、ステップＳ２１でＥＣＵ５０は、アクセル開度ＡＰＯと水温Ｔｗを読み込む。そしてステップＳ２２で、現在クランキング中であるかどうかを判断する。クランキング中であった場合は、ステップＳ２３へ進んで二次空気供給装置６０を停止状態とする。具体的には、ポンプ６２の駆動モータへの電力供給を遮断し、各二次空気供給通路６３，６４に配設されている開閉弁６５，６６を閉状態に制御する。本実施形態のエンジン１では、二次空気供給装置６０のポンプ６２を駆動する電動モータの電力はスタータモータと共通のバッテリで賄うようにしているので、クランキング中はスタータモータによる機関の始動を優先させるために、二次空気供給装置６０を停止させるものである。
【００２２】
一方、ステップＳ２２でクランキング中ではないと判断された場合は、ステップＳ２４へ進み、水温Ｔｗが暖機判定しきい値Ｔｗｔｈより低いかどうかを判断する。暖機判定しきい値Ｔｗｔｈは、排気浄化触媒２１，４１が活性する温度に到達するときの水温を示す値であり、予め実験を行って適切な値が求められる。なお、水温センサ５３の他に触媒温度センサを備えているのであれば、触媒温度を直接判断して活性温度になったかどうかを判断するようにできる。また、より簡易には、機関始動時の水温Ｔｗに応じて、設定した触媒暖機完了時間が経過したかどうかを判断するようにしても良い。
【００２３】
ステップＳ２４で水温Ｔｗが暖機判定しきい値Ｔｗｔｈより低いと判断された場合には、ステップＳ２５へ進んでアクセル開度ＡＰＯがほぼ０であるかどうかを判断する。そして、アクセル開度ＡＰＯがほぼ０であればステップＳ２６へ進み、二次空気供給装置６０を作動させる。具体的には、ポンプ６２の駆動モータへ電力供給し、各二次空気供給通路６３，６４に配設された開閉弁６５，６６を開状態に制御する。
【００２４】
一方、ステップＳ２４で水温Ｔｗが暖機判定しきい値Ｔｗｔｈ以上であると判断された場合及びステップＳ２５でアクセル開度ＡＰＯがほぼ０ではないと判断された場合には、ステップＳ２７へ進み、二次空気供給装置６０を停止状態とする。アクセル開度ＡＰＯがほぼ０ではないとき、すなわち機関がアイドル運転状態にないときには排気圧力が高くなるため、アイドル運転時と同じ電力を使っても得られる二次空気量は少なくなる。このため本実施形態のエンジン１では、排気浄化触媒２１，４１の温度が活性温度より低いときであっても、アイドル運転でなければ、二次空気供給装置６０を停止するようにしている。非アイドル運転時は排気の流量が多くその温度も高いので、二次空気の供給を停止しても触媒活性までの時間が大幅に長くなるようなことはない。
【００２５】
続いて、上記のような目標スロットル開度及び二次空気供給制御と共に実行される燃料噴射量算出ルーチンにつき、図４を参照して説明する。このルーチンも、機関回転中、所定時間毎にＥＣＵ５０が実行する。
ルーチンスタート後、ステップＳ３１においてＥＣＵ５０は、第１吸入空気量Ｑ１、第２吸入空気量Ｑ２、第１排気空燃比ＡＦ１、第２排気空燃比ＡＦ２、回転速度Ｎ、水温Ｔｗを読み込む。継いでステップＳ３２で、第１吸入空気量Ｑ１と回転速度Ｎとに基づいて第１気筒群１０の基本燃料噴射量Ｔｐ１を算出し、第２吸入空気量Ｑ２と回転速度Ｎとに基づいて第２気筒群３０の基本燃料噴射量Ｔｐ２を算出する。各基本燃料噴射量Ｔｐ１，Ｔｐ２は、理論空燃比を実現する燃料量として算出される。
【００２６】
次に、ステップＳ３３へ進んで、現在クランキング中であるかどうかを判断する。そしてクランキング中であれば、ステップＳ３４で、第１気筒群１０の燃料噴射量Ｔｉ１及び第２気筒群３０の燃料噴射量Ｔｉ２を予め定められている始動用噴射量に設定する。
一方、ステップＳ３３でクランキング中でなければ、ステップＳ３５へ進み、第１、第２空燃比センサ５６，５７が未活性かどうかを判断する。一例として、各空燃比センサ５６，５７におけるヒータへの通電時間が所定時間に満たない場合を未活性と判断する。
【００２７】
当該判断の結果、未活性であると判断された場合はステップＳ３６へ進み、第１気筒群１０の基本燃料噴射量Ｔｐ１に各種補正係数ＣＯＥＦ（始動後増量補正係数や水温増量補正係数等を合わせたもの）を乗じて第１気筒群１０の燃料噴射量Ｔｉ１を算出すると共に、第２気筒群３０の燃料噴射量Ｔｉ２を第１気筒群１０の燃料噴射量Ｔｉ１と同じ量に設定する。通常は、クランキング終了直後に二次空気供給が開始され、二次空気の供給が開始されると、第２エアフロメータ５２により検出される第２吸入空気量Ｑ２は二次空気量を含んだ値となって、第２電制スロットル弁３３を通って気筒へ供給される吸入空気量を正確に示した値ではなくなるため、第２吸入空気量Ｑ２に基づく第２気筒群３０の基本燃料噴射量Ｔｐ２を使うことができなくなる。そこで本例では、第２気筒群３０の燃料噴射量Ｔｉ２を第１気筒群１０の燃料噴射量Ｔｉ１と同じ量に設定することで対処している。ただし、始動直後に運転者が発車操作をしたような場合など、本ステップＳ３６の実行時に二次空気供給が停止されていることも考えられるので、二次空気供給の開始／停止を判断し、二次空気供給が停止されているときには第２気筒群３０の基本燃料噴射量Ｔｐ２に各種補正係数ＣＯＥＦを乗じて第２気筒群３０の燃料噴射量Ｔｉ２を算出するようにすると、なお良い。
【００２８】
本ステップＳ３６が実行されるとき、つまりクランキング終了から空燃比センサ活性完了までの期間では、各種補正係数ＣＯＥＦによる増量補正が行われるので、気筒内空燃比（気筒内に形成する混合気の空燃比）は理論空燃比よりもややリッチ側となる。クランキング終了直後に二次空気供給が開始されると、リッチ燃焼で発生する燃料の未燃成分は二次空気により排気通路内で燃焼する。ただし、各種補正係数ＣＯＥＦによる増量は機関の安定燃焼を確保する最低限の増量とされるので、このときの二次燃焼による排温上昇効果はそれほど大きいものではない。
【００２９】
一方、ステップＳ３５で空燃比センサ５６，５７が活性状態にあると判断された場合は、ステップＳ３６へ進んで二次空気供給装置６０が作動状態にあるかどうかを判断する。
その結果、二次空気供給装置６０が作動していれば、ステップＳ３８へ進み、二次燃焼による排温上昇効果を高めるための燃料噴射量Ｔｉ１，Ｔｉ２を算出する。一例として、リッチ失火限界空燃比もしくはその近傍を目標とした気筒内空燃比が形成されるような燃料噴射量Ｔｉ１，Ｔｉ２を算出し、排気通路に排出される未燃成分を最大限に増加させる。ただし、リッチ失火限界空燃比又はその近傍を目標とした燃料噴射量をオープン制御により設定すると、実際にリッチ失火が発生して機関の安定性を損なう可能性を否定できないので、本実施形態の場合は、フィードバック制御により二次空気供給時の燃料噴射量Ｔｉ１，Ｔｉ２を算出するようにしている（図５を参照して後述）。
【００３０】
ステップＳ３７で二次空気供給装置６０が停止状態にあると判断された場合には、ステップＳ３９へ進み、第１気筒群１０の基本燃料噴射量Ｔｐ１に第１フィードバック補正係数α１を乗じて第１気筒群１０の燃料噴射量Ｔｉ１を算出し、また、第２気筒群３０の基本燃料噴射量Ｔｐ２に第２フィードバック補正係数α２を乗じて第２気筒群３０の燃料噴射量Ｔｉ２を算出する。第１フィードバック補正係数α１は、暖機完了後の目標空燃比（理論空燃比）と第１排気空燃比ＡＦ１との偏差に基づいて算出され、第２フィードバック補正係数α２は、同じ目標空燃比と第２排気空燃比ＡＦ２との偏差に基づいて算出される。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、機関回転に同期して実行される燃料噴射ルーチン（図示略）において、第１燃料噴射弁１７に対し燃料噴射量Ｔｉ１に応じた駆動パルスを出力し、第２燃料噴射弁３７に対し燃料噴射量Ｔｉ２に応じた駆動パルスを出力する。
次に、図５を参照して、本発明に係るフィードバック制御式の二次空気供給時燃料噴射量算出サブルーチン（図４のステップＳ３８の詳細処理）を説明する。
【００３２】
ステップＳ４１でＥＣＵ５０は、第１吸入空気量Ｑ１と第２吸入空気量Ｑ２とに基づいて二次空気量の推定値ｅＱｓを算出する。本実施形態では、第１電制スロットル弁１３を通過する空気量と第２電制スロットル弁３３を通過する空気量とが等しくなるように、各スロットル弁１３，３３の目標開度ｔＴＶＯ１，ｔＴＶＯ２を設定している（図２のステップＳ１９）ので、第２吸入空気量Ｑ２から第１吸入空気量Ｑ１を減じて得られる偏差は、第２吸気管３２から二次空気取り出し通路６１へ取り出された（ポンプ６２により吸引された）空気量に相当すると言える。そして、本実施形態の場合、取り出された二次空気は、二つの二次空気供給通路６３，６４へ二等分されて各気筒群１０，３０の排気通路に供給されるので、Ｑ２−Ｑ１で得られる偏差の半分が第１、第２各気筒群１０，３０のそれぞれに対し供給される推定二次空気量ｅＱｓとして算出される。なお、二次空気供給通路６３，６４の分配設定が５０：５０でない場合は、その配分率に応じて気筒群毎の推定二次空気量を算出するようにする。
【００３３】
継いでステップＳ４２では、第１排気空燃比ＡＦ１、推定二次空気量ｅＱｓ及び燃料噴射量Ｔｉ１（当該燃焼時の燃料噴射量）に基づいて気筒内空燃比の推定値ｅＡＦを数式１により算出する。なお、第２排気空燃比ＡＦ２、推定二次空気量ｅＱｓ及び燃料噴射量Ｔｉ２（当該燃焼時の燃料噴射量）に基づいた数式２を使用してもほぼ同じ値を得られるはずであり、どちらの数式を使っても差し支えない。
【００３４】
【数１】
2007009733.tif 000003
【００３５】
【数２】
2007009733.tif 000004
上記数式１又は数式２のいずれかを使用する例の他に、数式１，２の両方を計算してその平均値を最終的な推定気筒内空燃比ｅＡＦとすることも可能である。また、二次空気供給通路６３，６４の分配設定が５０：５０でない場合は、それぞれの分配率から第１気筒群１０の推定二次空気量と第２気筒群３０の推定二次空気量とを算出し、第１気筒群１０の推定二次空気量を使って数式１の演算を行い、第２気筒群３０の推定二次空気量を使って数式２の演算を行う用にすればよい。
【００３６】
ステップＳ４３へ進むと、水温Ｔｗに基づいて気筒内空燃比の目標値ｔＡＦを算出する。この目標空燃比ｔＡＦは、本例の場合、基本的にはリッチ失火限界空燃比近傍の値、すなわちリッチ失火限界空燃比よりも僅かにリーン側の値に設定される。ただし、二次空気供給終了時点での目標値急変を防止するため、図６に示すように、水温Ｔｗが上昇して暖機判定しきい値Ｔｗｔｈにある程度近づいた後には、水温Ｔｗの上昇に合わせて目標空燃比ｔＡＦを暖機完了後の目標空燃比（理論空燃比）へ近づける特性を持たせてある。
【００３７】
続いて、ステップＳ４４において、推定気筒内空燃比ｅＡＦと目標空燃比ｔＡＦとに基づいて二次空気供給時のフィードバック補正係数αｓを算出する。具体的には、推定気筒内空燃比ｅＡＦと目標空燃比ｔＡＦとの偏差に比例ゲインを乗じて得られる比例分と、当該偏差の積分値に積分ゲインを乗じて得られる積分分とを加算して、フィードバック補正係数αｓを算出する。
【００３８】
ステップＳ４５へ進むと、第１気筒群１０の基本燃料噴射量Ｔｐ１にフィードバック補正係数αｓを乗じて第１気筒群１０の燃料噴射量Ｔｉ１を算出し、第２気筒群３０の燃料噴射量Ｔｉ２は燃料噴射量Ｔｉ１と同じ量に設定する。
以上のようなフィードバック制御により、二次空気供給中の気筒内空燃比を精度良く制御することが可能となり、リッチ失火が発生しない範囲で限界近くまで気筒内空燃比をリッチ化することができる。これにより、各気筒群１０，３０からその排気通路へ排出される未燃成分の量を増やすことができ、当該未燃成分を二次空気により燃焼させることで大幅な排温上昇効果を得ることができる。なお、上記実施形態では燃料量のみの制御を説明しているが、吸入空気量の制御を実行するようにしても同様の効果を得ることは可能である。
【００３９】
図７に示すのは、図５のステップＳ４２相当の演算処理のステップＳ５１であり、推定気筒内空燃比ｅＡＦを算出する他の例である。ステップＳ５１の場合は吸入空気量Ｑ１を利用して、数式３又は数式４の演算を行う、あるいは両数式４，５の演算結果の平均を取るようにして、推定気筒内空燃比ｅＡＦを算出している。
【００４０】
【数３】
2007009733.tif 000005
【００４１】
【数４】
2007009733.tif 000006
なお、以上の制御例の他にも、第２吸入空気量Ｑ２から推定二次空気量ｅＱｓを減算することにより、第２気筒群３０に送られた吸入空気量を算出し、第２気筒群３０の燃料噴射量Ｔｉ２を基準として空燃比の制御を行う方式も可能であり、これに、排気空燃比検出による気筒内空燃比推定に基づくフィードバック制御を併用することも可能である。たとえばこの場合の数式３及び数式４は、それぞれｅＡＦ＝（Ｑ２−ｅＱｓ）×ＡＦ１／Ｑ２，ｅＡＦ＝（Ｑ２−ｅＱｓ）×ＡＦ２／Ｑ２となる。
【００４２】
この他にも、上記の実施形態ではＶ型エンジンを例にして説明しているが、それぞれ吸気系を持つ気筒群が３以上あるエンジンにも応用可能であるし、吸気系を個別に持たせた気筒群を持つ直列型のエンジンであっても応用可能である。また、推定された二次空気量に基づいて、二次空気供給装置による二次空気量を制御することも容易に構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る排気浄化装置を備えたエンジンの実施形態を示した概略図。
【図２】図１のエンジンにおいてＥＣＵが実行する目標スロットル開度算出ルーチンのフローチャート。
【図３】図１のエンジンにおいてＥＣＵが実行する二次空気供給装置制御ルーチンのフローチャート。
【図４】図１のエンジンにおいてＥＣＵが実行する燃料噴射量算出ルーチンのフローチャート。
【図５】図１のエンジンにおいてＥＣＵが実行する二次空気供給時燃料噴射量算出ルーチンのフローチャート。
【図６】水温（Ｔｗ）が暖機判定しきい値（Ｔｗｔｈ）に近づいたときの目標空燃比（ｔＡＦ）の特性を示したグラフ。
【図７】図５のステップＳ４２に相当する推定気筒内空燃比（ｅＡＦ）算出ステップの他の例を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００４４】
１  エンジン
１０  第１気筒群
１１  第１エアクリーナ
１２  第１吸気管
１３  第１電制スロットル弁
１４  第１コレクタタンク
１５  第１吸気マニホールド
１６  第１吸気ポート
１７  第１燃焼噴射弁
１８  第１点火栓
１９  第１排気ポート
２０  第１排気マニホールド
２１  第１排気浄化触媒
２２  第１排気管
３０  第２気筒群
３１  第２エアクリーナ
３２  第２吸気管
３３  第２電制スロットル弁
３４  第２コレクタタンク
３５  第２吸気マニホールド
３６  第２吸気ポート
３７  第２燃焼噴射弁
３８  第２点火栓
３９  第２排気ポート
４０  第２排気マニホールド
４１  第２排気浄化触媒
４２  第２排気管
５０  ＥＣＵ
５１  第１エアフロメータ
５２  第２エアフロメータ
５３  水温センサ
５４  回転速度センサ
５５  アクセル開度センサ
５６  第１空燃比センサ
５７  第２空燃比センサ
６０  二次空気供給装置
６１  二次空気取り出し通路
６２  ポンプ
６３  第１二次空気供給通路
６４  第２二次空気供給通路
６５  第１開閉弁
６６  第２開閉弁
【図１】
2007009733.tif 000007
【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】
2007009733.tif 000013