(57)【要約】    【課題】  排気通路１２に備えられる触媒１５の暖機要求時に、燃焼室９内の空燃比をリッチに制御するとともに、エアポンプ１６を作動させて触媒１５上流に２次空気を供給する場合に、燃焼室９内の空燃比を的確に制御可能とする。    【解決手段】  触媒１５の暖機完了後のアイドル運転時に、燃焼室９内の空燃比をストイキに制御するとともに、エアポンプ１６を作動させて２次空気を供給し、この状態で、空燃比センサ３６により検出される排気空燃比に基づいて、２次空気量を学習する。触媒１５の暖機要求時には、空燃比センサ３６により検出される排気空燃比と、２次空気量の学習値と、燃料噴射量とに基づいて、燃焼室内の空燃比を推定し、これが目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御する。【選択図】  図１
2007016607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に備えられる排気浄化触媒の上流に２次空気を供給可能な２次空気供給装置を備え、前記触媒の暖機要求時に、燃焼室内の空燃比をリッチに制御するとともに、前記２次空気供給装置を作動させて排気通路に２次空気を供給する内燃機関において、
前記触媒の暖機完了後の所定の運転条件にて、燃焼室内の空燃比をストイキに制御するとともに、前記２次空気供給装置を作動させて排気通路に２次空気を供給し、この状態で、排気通路の前記触媒上流で２次空気供給位置より下流側に設けた空燃比センサにより検出される排気空燃比に基づいて、２次空気量を学習する２次空気量学習手段を設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記触媒の暖機要求時に、前記空燃比センサにより検出される排気空燃比と、２次空気量の学習値と、燃料噴射量とに基づいて、燃焼室内の空燃比を推定する燃焼空燃比推定手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記触媒の暖機要求時に、前記燃焼空燃比推定手段により推定される燃焼室内の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御する燃焼空燃比フィードバック制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記２次空気供給装置は、２次空気量をデューティ制御可能であり、前記２次空気量学習手段は、デューティ比ごとに２次空気量を学習することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
排気通路に供給する２次空気量を検出する２次空気用エアフローメータを備え、前記２次空気量学習手段は、前記２次空気量エアフローメータにより検出される２次空気量の検出値と、前記空燃比センサにより検出される排気空燃比に基づいて算出される２次空気量の学習値とに基づいて、２次空気量の検出値に対する修正値を学習することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記所定の運転条件は、アイドル運転時であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次空気供給装置を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路に備えられる排気浄化触媒の暖機要求時（始動直後）に、燃焼室内の混合気の空燃比（燃焼空燃比）をリッチに制御するとともに、２次空気供給装置を作動させて排気通路の触媒上流に２次空気を供給することによって、排気通路での後燃えを促進し、触媒に流入する排気温度を上昇させて、触媒の早期活性化を図ることはよく知られている。
特許文献１では、排気通路の触媒上流で２次空気供給位置より下流側に空燃比センサを設け、２次空気供給時に、前記空燃比センサの信号に基づいて、触媒上流側の排気通路内の空燃比（排気空燃比）をストイキに制御している。
【特許文献１】特開平５−０１８２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように、排気通路内の排気空燃比をコントロールするだけでは、排温上昇効果が不十分であり、特に近年の厳しい排気規制に対応できるような短時間での排温上昇を可能とするために、筒内の燃焼空燃比を最適値にコントロールすることが望まれている。
燃焼空燃比を最適値にコントロールするためには、排気空燃比から燃焼空燃比を精度良く推定する必要があり、その推定のためには、２次空気供給装置からの２次空気量（流量）を正確に把握する必要がある。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑み、２次空気供給装置から２次空気量を事前に学習しておくことにより、排気空燃比からの燃焼空燃比の精度良い推定を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明では、触媒の暖機完了後の所定の運転条件にて、燃焼空燃比をストイキに制御するとともに、２次空気供給装置を作動させて排気通路に２次空気を供給し、この状態で、排気通路の前記触媒上流で２次空気供給位置より下流側に設けた空燃比センサにより検出される排気空燃比に基づいて、２次空気量を学習する構成とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、事前に２次空気量を学習しておくことにより、触媒の暖機要求時に、排気空燃比から燃焼空燃比の精度の良い推定が可能となる。この結果、燃焼空燃比を最適値に制御することが可能となり、排温上昇効果を向上させて、触媒の早期活性化によるＨＣ低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図である。
内燃機関１の吸気通路２には、上流側から、エアクリーナ３、電制スロットル弁４、吸気マニホールド（コレクタ）５が設けられている。電制スロットル弁４は吸入空気量を制御するもので、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）３０からの信号により作動するステップモータ等により開度制御される。但し、アクセルペダルにワイヤ等で連結された機械式のスロットル弁を用いてもよい。
【０００８】
吸気マニホールド５の出口側のブランチ部には、各気筒の吸気ポート６に（吸気弁８傘部を指向して）燃料を噴射する燃料噴射弁７が取付けられている。燃料噴射弁７は、ＥＣＵ３０から機関回転に同期して出力される噴射パルス信号により、そのパルス幅によって定められる時間、ソレノイドに通電されて開弁し、プレッシャレギュレータにより所定圧力に調圧された燃料を噴射する。
【０００９】
電制スロットル弁４の制御を受けた空気と、燃料噴射弁７から噴射された燃料は、吸気弁８が開いたときに、内燃機関１の燃焼室９に吸入される。
燃焼室９内に吸入された空気と燃料は、混合気を形成し、ＥＣＵ３０により制御される点火時期にて、点火プラグ１０により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気弁１１を介して、排気通路１２（排気ポート１３）へ排出される。排気通路１２は、シリンダヘッド内に気筒毎に形成される排気ポート１３、これらの出口側に接続される排気マニホールド１４などから構成されており、排気マニホールド１４の集合部直下に三元触媒等の排気浄化触媒１５が設けられている。
【００１０】
ここで、排気通路１２の排気浄化触媒１５上流、特に排気の高温部であるシリンダヘッド内の各気筒の排気ポート１３に（排気弁１１傘部を指向して）２次空気を供給すべく、２次空気供給装置として、電動式エアポンプ１６が設けられ、その吐出側の２次空気供給通路１７は、開閉弁（遮断弁）１８を介し、更に分配用のギャラリー１９を介して、各気筒の排気ポート１３に開口する２次空気供給通路２０に分岐している。なお、ここでは２次空気を排気ポート１３に供給しているが、排気通路１２の触媒１５上流であればよく、また、気筒毎、気筒グループ毎、全気筒共通のいずれでもよい。
【００１１】
エアポンプ１６の吸入側は、配管２１により、吸気通路２のエアクリーナ３下流（電制スロットル弁４上流に配置されるエアフローメータ３３より上流）に設けた２次空気取出口２２に接続されている。
ＥＣＵ３０には、アクセル開度センサ３１により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、クランク角センサ３２により検出される機関回転速度Ｎ、エアフローメータ３３により検出される吸入空気量Ｑ、吸気温センサ３４により検出される吸気温Ｔａ、水温センサ３５により検出される機関冷却水温Ｔｗ、空燃比センサ３６により検出される排気空燃比ｒＡＦなどが入力されている。空燃比センサ３６は、排気通路１２の触媒１５上流で、２次空気供給位置より下流側に設けられている。
【００１２】
ＥＣＵ３０は、これらの入力信号より検出される機関運転条件に基づいて、電制スロットル弁４の開度、燃料噴射弁７の燃料噴射時期及び燃料噴射量、点火プラグ１０の点火時期などを制御する。また、エアポンプ１６、開閉弁１８の作動を制御する。なお、開閉弁１８はエアポンプ１６のＯＮ時に開、ＯＦＦ時に閉とするもので、エアポンプ１６自体がＯＦＦ時の遮断機能を有しているときは省略できる。
【００１３】
次に、ＥＣＵ３０により実行される燃料噴射量算出ルーチンと、２次空気制御・２次空気量学習ルーチンとについて、説明する。
図２は、燃料噴射量算出ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは機関回転中、所定時間ごとに実行される。
Ｓ１１では、吸入空気量Ｑ、機関回転速度Ｎ、水温Ｔｗ、空燃比ｒＡＦを読み込む。
【００１４】
Ｓ１２では、吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。基本燃料噴射量Ｔｐは吸入空気量Ｑに対する理論空燃比（ストイキ）相当の燃料噴射量であり、次式により算出される。
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ  （ただし、Ｋは係数）
Ｓ１３では、空燃比センサが活性しているか否かを判断する。具体的には、空燃比センサに設けられたヒータヘの通電が所定時間行われたとき活性完了と判断する。
【００１５】
Ｓ１３で空燃比センサが活性していると判断された場合はＳ１４へ進み、２次空気供給装置が停止状態にあるか否かを判断する。２次空気供給装置は、触媒暖機要求時（触媒未活性時；機関冷機時）と触媒暖機完了後（機関暖機完了後）の２次空気量学習時とに作動状態となる（詳細は後述）。
Ｓ１４で２次空気供給装置が停止状態にあると判断された場合はＳ１５へ進み、目標空燃比ｔＡＦを理論空燃比ＡＦｓに、目標当量比ｔＦＡを１に設定する。
【００１６】
次のＳ１６では、目標空燃比ｔＡＦと実際の空燃比ｒＡＦとの偏差ｄＡＦ＝ｔＡＦ−ｒＡＦを算出する。
次のＳ１７では、偏差ｄＡＦに基づいて空燃比フィードバック補正係数αを算出する。
Ｓ１４で２次空気供給装置が停止状態にないと判断された場合はＳ１８へ進み、水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗｔｈより低いか否かを判断する。ここでは水温Ｔｗを用いて触媒の暖機を判定しているが、触媒温度センサを備えている場合は触媒温度を使う。
【００１７】
Ｓ１８で水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗｔｈより低いと判断された場合はＳ１９へ進み、目標空燃比ｔＡＦを所定のリッチ空燃比ＡＦｒに設定するとともに、このリッチ空燃比ＡＦｒに基づいて目標当量比ｔＦＡを設定する（ｔＦＡ＝ＡＦｓ／ＡＦｒ）。本ステップに処理が進むのは触媒暖機のために２次空気供給装置を作動させている場合であり、この場合は目標空燃比ｔＡＦを理論空燃比よりリッチ側にして積極的に未燃ＨＣを排出するようにする。本発明では、２次空気導入時の燃焼空燃比を高精度に制御可能であり、２次空気導入時の目標空燃比ｔＡＦをリッチ失火限界空燃比の近傍に設定することができる。このような設定により、より多くの未燃ＨＣを排出することができ、２次燃焼（排気ポートや排気通路内での燃焼）により排気温度を十分に高めて触媒の早期活性化を図ることができる。なお、リッチ空燃比ＡＦｒはリッチ失火限界空燃比近傍の固定値でよいが、吸気温度Ｔａ等の環境条件を考慮して可変設定することもできる。
【００１８】
次のＳ２０では、実際の空燃比ｒＡＦと２次空気量学習値Ｑ２（前回のトリップ中に算出され、メモリに格納されていたもの）と現在の燃料噴射量Ｔｉとに基づき、次式により燃焼室内の燃焼空燃比ｒＡＦｃを算出する。
ｒＡＦｃ＝ｒＡＦ−Ｑ２×Ｒ／Ｔｉ
すなわち、２次空気が混入した状態で検出される排気の空燃比ｒＡＦから２次空気の影響を除いたものが燃焼空燃比ｒＡＦｃである。なお、係数Ｒは２次空気量学習時と現在の排気圧力の差による影響を考慮するための係数である。本ステップに処理が進む冷機アイドル運転時は２次空気量の学習が行われる暖機完了後アイドル運転時より吸入空気量Ｑが多い（排気圧力が高い）ので、２次空気供給装置を同じように作動させても２次空気量が少なくなる。このため現在の吸入空気量Ｑ（２次空気量学習時の吸入空気量との差）に応じて係数Ｒ（＜１）を設定し、排気圧力差による影響を補正する。また、２次空気量学習時は２次空気供給装置を作動させるものの２次燃焼はほとんど発生しないので、２次燃焼の有無に起因する排気圧力差も係数Ｒで考慮するようにする。
【００１９】
次のＳ２１では、目標空燃比ｔＡＦと燃焼空燃比ｒＡＦｃとの偏差ｄＡＦ＝ｔＡＦ−ｒＡＦｃを算出する。
次のＳ２２では、偏差ｄＡＦに基づいて空燃比フィードバック補正係数αを算出する。本ステップの処理はＳ１７の処理と全く同じでよいが、２次空気導入時用に適合した専用の制御ゲインを用いて空燃比フィードバック補正係数αを算出すればなおよい。
【００２０】
Ｓ１８で水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗｔｈ以上であると判断された場合はＳ２３へ進み、目標当量比ｔＦＡを１に設定する。本ステップに処理が進むのは２次空気量を学習するために２次空気供給装置を作動させている場合であり、この場合は理論空燃比運転を行う。
次のＳ２４では、空燃比フィードバック補正係数αを１に固定する。すなわち、２次空気量学習時の空燃比制御はオープン制御となる。２次空気量の学習は、空燃比フィードバック補正係数αの学習値αＬが算出済みであり、吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎとがともに安定した暖機完了後のアイドル運転時にのみ実行されるので、オープン制御でも精度よく理論空燃比を実現できる。
【００２１】
Ｓ１３で空燃比センサが活性していないと判断された場合はＳ２５へ進み、水温Ｔｗ等に基づいて目標当量比ｔＦＡを算出する。本ステップに処理が進むのは始動時や始動直後の冷機時であるから、ここで算出される目標当量比ｔＦＡは１より大きい値となる。
次のＳ２６では、空燃比フィードバック補正係数αを１に固定する。
Ｓ１７、Ｓ２２、Ｓ２４又はＳ２６での空燃比フィードバック補正係数αの算出後は、Ｓ２７へ進む。
【００２２】
Ｓ２７では、基本燃料噴射量Ｔｐ、目標当量比ｔＦＡ、空燃比フィードバック補正係数α、空燃比フィードバック補正係数αの学習値αＬに基づき、次式により燃料噴射量Ｔｉを算出する。
Ｔｉ＝Ｔｐ×ｔＦＡ×（α＋αＬ）
燃料噴射量Ｔｉが算出されると、燃料噴射弁に対し、機関回転に同期した燃料噴射時期にて、Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号が出力されて、燃料噴射が行われる。
【００２３】
図３は、２次空気制御・２次空気量学習ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、機関回転中、所定時間ごとに実行される。
Ｓ３１では、吸入空気量Ｑ、機関回転速度Ｎ、アクセル開度ＡＰＯ、水温Ｔｗ、空燃比ｒＡＦを読み込む。
Ｓ３２では、アクセル開度ＡＰＯがほぼ０であるか否かを判断する。なお、アクセル開度センサの他にアイドルスイッチを備えている場合は、アイドルスイッチがＯＮであるか否かを判断するようにしてもよい。
【００２４】
Ｓ３２でアクセル開度ＡＰＯがほぼ０であると判断された場合はＳ３３へ進み、水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗｔｈより低いか否かを判断する。Ｓ１８の場合と同様に、触媒温度センサを備えている場合は触媒温度を使う。
Ｓ３３で水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗｔｈより低いと判断された場合はＳ３４へ進み、２次空気供給装置を作動状態とする。具体的には、エアポンプを駆動するモータヘ所定の電力を供給し、２次空気供給通路に配設された開閉弁を開状態に制御する。本ステップに処理が進む条件のとき、図２のフローではＳ１９〜Ｓ２２の処理が実行される。
【００２５】
Ｓ３３で水温Ｔｗが触媒暖機判定水温Ｔｗｔｈ以上であると判断された場合はＳ３５へ進み、吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎとがともに安定しているか否かを判断する。具体的には、吸入空気量Ｑが暖機完了後アイドル運転時の平均的な空気量近傍の値を示しているか否か、および、機関回転速度Ｎが暖機完了後の目標アイドル回転速度近傍の値を示しているか否かを判断する。
【００２６】
Ｓ３５で吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎとがともに安定していると判断された場合はＳ３６へ進み、空燃比フィードバック補正係数αの学習値αＬが算出済み（すなわち学習完了）であるか否かを判断する。
Ｓ３６で空燃比フィードバック補正係数αの学習値αＬが算出済みであると判断された場合はＳ３７へ進み、２次空気供給装置を作動状態とする（Ｓ３４と同様）。本ステップに処理が進む条件のとき、図２のフローではＳ２３、Ｓ２４の処理が実行される。
【００２７】
次のＳ３８では、空燃比ｒＡＦが安定しているか否かを判断する。具体的には、空燃比ｒＡＦの前回値と今回値の偏差が微小である状態が所定回数連続して検出された場合に空燃比ｒＡＦが安定していると判断する。なお、２次空気供給装置を作動状態としてからの経過時間が所定時間を超えたか否かを判断するようにしてもよい。
Ｓ３８で空燃比ｒＡＦが安定していると判断された場合はＳ３９へ進み、空燃比ｒＡＦと現在の燃料噴射量Ｔｉと吸入空気量Ｑとに基づいて、次式により２次空気量学習値Ｑ２を算出する。
【００２８】
Ｑ２＝ｒＡＦ×Ｔｉ−Ｑ
算出した２次空気量学習値Ｑ２を使用するのは次回のトリップにおける冷機時なので、次回のトリップまで値を保持しておけるようバッテリバックアップ付きのメモリに２次空気量学習値Ｑ２を格納する。新たな２次空気量学習値Ｑ２が算出されたときは古い２次空気量学習値Ｑ２を破棄して新たな２次空気量学習値Ｑ２をメモリに格納するようにしてもよいし、加重平均した値をメモリに格納するようにしてもよい。
【００２９】
Ｓ３２でアクセル開度ＡＰＯが０より大きいと判断された場合、Ｓ３５で吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎのいずれかが安定していないと判断された場合、およびＳ３６で空燃比フィードバック補正係数αの学習値αＬが算出済みでないと判断された場合はＳ４０へ進み、２次空気供給装置を停止状態とする。具体的には、エアポンプを駆動するモータヘの電力供給を遮断し、２次空気供給通路に配設された開閉弁を閉状態に制御する。
【００３０】
本実施形態によれば、触媒の暖機要求時に、燃焼室内の空燃比をリッチに制御するとともに、２次空気供給装置を作動させて排気通路に２次空気を供給する場合に、触媒の暖機完了後の所定の運転条件にて、燃焼室内の空燃比をストイキに制御するとともに、２次空気供給装置を作動させて排気通路に２次空気を供給し、この状態で、空燃比センサにより検出される排気空燃比に基づいて、２次空気量を学習しておくことにより、触媒の暖機要求時に、排気空燃比から燃焼空燃比の精度の良い推定が可能となる。
【００３１】
すなわち、触媒の暖機要求時に、空燃比センサにより検出される排気空燃比と、２次空気量の学習値と、燃料噴射量とに基づいて、燃焼室内の空燃比を精度良く推定することができる。
また、触媒の暖機要求時に、上記のように推定される燃焼室内の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御することにより、燃焼空燃比を目標空燃比に制御して、排温上昇効果を向上させて、触媒の早期活性化によるＨＣ低減が可能となる。
【００３２】
また、２次空気量の学習する触媒暖機完了後の所定の運転条件をアイドル運転時とすることにより、２次空気量の学習精度を向上させることができる。
次に本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のシステム構成は基本的に図１と同じとする。ただし、２次空気供給通路１７に配設される弁１８を、開閉弁から、デューティ制御により流量を制御可能な２次空気量制御弁に変更する。
【００３３】
燃料噴射量算出ルーチンは、基本的に図２と同じとする。ただし、図２のＳ２０については後述する。
２次空気制御・２次空気量学習ルーチンについては、図３から図４に変更する。
図４は、第２実施形態での２次空気制御・２次空気量学習ルーチンである。本ルーチンも、機関回転中、所定時間ごとに実行される。
【００３４】
Ｓ５１〜Ｓ５３は、Ｓ３１〜Ｓ３３と同じである。
Ｓ５４では、触媒の暖機要求時の２次空気供給に際し、水温Ｔｗ等に基づいて目標排気空燃比ｔＡＦ２を算出する。目標排気空燃比ｔＡＦ２は、２次空気が混入した状態の排気に対する目標空燃比であり、理論空燃比よりリーン側の範囲で、例えば２次燃焼を得にくい条件（排気ポート壁温や排気通路壁温が低い）では大きな値（リーン側の値）に、２次燃焼を得やすい条件では理論空燃比寄りの値に設定する。
【００３５】
次のＳ５５では、目標排気空燃比ｔＡＦ２と空燃比ｒＡＦとの偏差ｄＡＦ２＝ｔＡＦ２−ｒＡＦを算出する。
次のＳ５６では、偏差ｄＡＦ２に基づいて２次空気量制御弁のデューティ指令値ＤＵを算出する。ここでは、偏差ｄＡＦ２に制御ゲインＧを乗じた値をデューティ指令値ＤＵの前回算出値ＤＵｚに加算することでデューティ指令値ＤＵを算出するようにしている（ＤＵ＝ＤＵｚ＋Ｇ×ｄＡＦ２）。
【００３６】
次のＳ５７では、エアポンプを駆動するモータヘ所定の電力を供給する。
Ｓ５８、Ｓ５９は、Ｓ３５、Ｓ３６と同じである。
Ｓ６０では、２次空気量学習時の２次空気供給に際し、デューティ指令値ＤＵに対する２次空気量の制御特性を学習するために任意のデューティ指令値ＤＵを設定する。例えば、デューティ指令値ＤＵを１０％に設定し、後述のＳ６３でこのデューティ指令値に対する２次空気量学習値Ｑ２の算出が行われるまでこのデューティ指令値を維持する。ＤＵ＝１０％におけるＱ２の算出が行われたらデューティ指令値ＤＵを２０％に設定し、ＤＵ＝２０％におけるＱ２の算出が行われるまでこのデューティ指令値を維持する。このような処理をＤＵ＝１００％まで順に実行する。
【００３７】
次のＳ６１では、エアポンプを駆動するモータヘ所定の電力を供給する。
Ｓ６２は、Ｓ３８と同じである。
Ｓ６３では、２次空気量学習時であるので、Ｓ３９と同じ演算式により２次空気量学習値Ｑ２を算出する。本実施形態では、Ｓ６０で設定したデューティ指令値ＤＵに対応させて２次空気量学習値Ｑ２をメモリに格納する。すなわち、デューティ指令値ＤＵに対応させて２次空気量学習値Ｑ２を記憶させた制御テーブルを作成・更新する。
【００３８】
Ｓ６４では、２次空気供給を停止する場合であるので、デューティ指令値ＤＵを０％に設定する。
次のＳ６５では、エアポンプを駆動するモータヘの電力供給を遮断する。
本実施形態では、デューティ指令値に対応させて２次空気量学習値Ｑ２を得ているので、図２のＳ２０での処理は次のようになる。
【００３９】
図２のＳ２０では、そのときのデューティ指令値ＤＵ（図４のＳ５６で算出されたＤＵ）に対応する２次空気量学習値Ｑ２をメモリから読み出し、この２次空気量学習値Ｑ２に基づいて、燃焼空燃比ｄＡＦｃ＝ｒＡＦ−Ｑ２×Ｒ／Ｔｉを算出する。これにより、所望の排気空燃比を実現するべく２次空気量をデューティ制御する本実施形態においても燃焼室内の燃焼空燃比を目標空燃比ｔＡＦへ精度よく合わせ込むことができる。
【００４０】
次に本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態のシステム構成は、基本的に図１と同じとする。ただし、第２実施形態と同様、２次空気供給通路１７に配設される弁１８を、開閉弁から、デューティ制御により流量を制御可能な２次空気制御弁に変更する。また、図１に点線で示してあるように、２次空気通路１７に、実際の２次空気量（ｒＱ２）を検出するための２次空気用エアフローメータ４０を配設する。
【００４１】
燃料噴射量算出ルーチンは、基本的に図２と同じとする。ただし、図２のＳ１１に２次空気量ｒＱ２の読み込みを追加する。また、図２のＳ２０における演算式をｒＡＦｃ＝ｒＡＦ−ｆ（ｒＱ２）／Ｔｉに変更する。これについては後述する。
２次空気制御・２次空気量学習ルーチンについては、図４から図５に変更する。
図５は、第３実施形態での２次空気制御・２次空気量学習ルーチンである。本ルーチンも、機関回転中、所定時間ごとに実行される。
【００４２】
Ｓ７１では、吸入空気量Ｑ、機関回転速度Ｎ、アクセル開度ＡＰＯ、水温Ｔｗ、空燃比ｒＡＦ、２次空気量（検出値）ｒＱ２を読み込む。
Ｓ７２〜Ｓ７９は、図４のＳ５２〜Ｓ５９と同じである。
Ｓ８０では、２次空気量学習時の２次空気供給に際し、２次空気用エアフローメータの検出値ｒＱ２に対する修正式を求めるために任意のデューティ指令値ＤＵを設定する。例えば、デューティ指令値ＤＵを１０％に設定し、後述のＳ８４でデータの保存が行われるまでこのデューティ指令値を維持する。ＤＵ＝１０％におけるデータの保存が行われたらデューティ指令値ＤＵを２０％に設定し、ＤＵ＝２０％におけるデータの保存が行われるまでこのデューティ指令値を維持する。このような処理をＤＵ＝１００％まで順に実行する。
【００４３】
Ｓ８１、Ｓ８２は、図４のＳ６１、Ｓ６２と同じである。
Ｓ８３では、現在の２次空気量検出値ｒＱ２を変数ｘ(n) （ｎは正の整数）に保存するとともに、空燃比ｒＡＦと現在の燃料噴射量Ｔｉと吸入空気量Ｑとから算出される２次空気量ｒＡＦ×Ｔｉ−Ｑを変数ｙ(n) に保存する。このとき、ｘ(2) 、ｘ(3) 、・・・、ｘ(n) にそれまで保存されていた値をそれぞれｘ(1) 、ｘ(2) 、・・・、ｘ(n-1) に移しておく。同様にして、ｙ(2) 、ｙ(3) 、・・・、ｙ(n) にそれまで保存されていた値をそれぞれｙ(1) 、ｙ(2) 、・・・、ｙ(n-1) に移しておく。
【００４４】
Ｓ８４では、保存されているｎ個のｘ(i) 、ｙ(i) に対しｙ(i) ≒ｆ〔ｘ(i) 〕が成立する修正式ｆを決定する。例えば修正式ｆを１次式とする場合、ｎ個のｘ(i) 、ｙ(i) に対しｙ(i) ≒ａ×ｘ(i) ＋ｂが成立するように係数ａ、ｂを決定する。この修正式ｆは、２次空気量検出値ｒＱ２を、空燃比ｒＡＦと現在の燃料噴射量Ｔｉと吸入空気量Ｑとから算出される２次空気量ｒＡＦ×Ｔｉ−Ｑに近づける修正式である。なお、決定した修正式ｆ（例えば係数ａ、ｂ）はバッテリバックアップ付きのメモリに格納しておく。
【００４５】
Ｓ８５、Ｓ８６は、図４のＳ６４、Ｓ６５と同じである。
本実施形態では、２次空気用エアフローメータを備えるとともに、その検出値に対する修正式を学習しているので、図２のＳ２０での処理は次のようになる。
図２のＳ２０では、２次空気量検出値ｒＱ２を修正式ｆで修正した値に基づいて、燃焼空燃比ｒＡＦｃを算出する。詳しくは、実際の空燃比ｒＡＦと、２次空気量検出値ｒＱ２を修正式ｆで修正した値ｆ（ｒＱ２）と、現在の燃料噴射量Ｔｉとに基づき、次式により燃焼空燃比ｒＡＦｃを算出する。
【００４６】
ｒＡＦＣ＝ｒＡＦ−ｆ（ｒＱ２）／Ｔｉ
これにより、２次空気用エアフローメータに劣化や汚れが生じて検出特性が変化しても燃焼室内の燃焼空燃比を目標空燃比ｔＡＦへ精度よく合わせ込むことができる。
なお、修正式ｆを求める代わりに、２次空気量検出値ｒＱ２に対応させて修正値を記憶させた制御テーブルを作成・更新するようにしてもよい。
【００４７】
なお、以上の説明では、２次空気量を学習する触媒暖機完了後の所定の運転条件をアイドル運転時としたが、減速運転時で燃料カットしていない条件としてもよい。定常判定が難しいということはあるが、減速運転中であれば、学習のために２次空気を供給しても、運転者に違和感を与えることがないのでよい。
また、Ｖ型内燃機関において、各バンクへ供給するように分岐させた２次空気通路にそれぞれ２次空気流量制御弁を設けて、バンク毎に２次空気量を制御する場合は、排気通路にバンク毎に空燃比センサを設けて、バンク毎に排気空燃比を検出することで、バンク毎に２次空気量を学習可能とするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図２】燃料噴射量算出ルーチンのフローチャート
【図３】２次空気制御・２次空気量学習ルーチンのフローチャート
【図４】第２実施形態の２次空気制御・２次空気量学習ルーチンのフローチャート
【図５】第３実施形態の２次空気制御・２次空気量学習ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
【００４９】
１    内燃機関
２    吸気通路
３    エアクリーナ
４    電制スロットル弁
５    吸気マニホールド
６    吸気ポート
７    燃料噴射弁
８    吸気弁
９    燃焼室
１０  点火プラグ
１１  排気弁
１２  排気通路
１３  排気ポート
１４  排気マニホールド
１５  排気浄化触媒
１６  エアポンプ
１７  ２次空気供給通路
１８  開閉弁（第１実施形態）、２次空気量制御弁（第２、第３実施形態）
１９  ギャラリー
２０  気筒毎の２次空気供給通路
２１  配管
２２  ２次空気取出口
３０  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
３１  アクセル開度センサ
３２  クランク角センサ
３３  エアフローメータ
３４  吸気温センサ
３５  水温センサ
３６  空燃比センサ
４０  ２次空気用エアフローメータ
【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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