(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、
２次空気の供給源と、
前記供給源から前記排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、
前記エンジンの状態を判定する判定部と、
前記判定部により判定された前記エンジンの状態に基づいて前記第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段と、
前記エンジンの吸気量を調整するスロットルバルブとを備え、
前記エンジンの状態は、前記エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、前記第１の状態における窒素酸化物の量は前記第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、
前記経路切替手段は、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第１の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路を連通状態にし、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第２の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路のいずれか一方を連通状態にし、
前記判定部は、前記エンジンの回転速度および前記スロットルバルブの開度に基づいて前記第１および第２の状態を判定することを特徴とする２次空気供給システム。
【請求項２】
前記エンジンの回転速度、前記スロットルバルブの開度、前記第１の状態および前記第２の状態の関係を示す情報を記憶する記憶部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の２次空気供給システム。
【請求項３】
エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、
２次空気の供給源と、
前記供給源から前記排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、
前記エンジンの状態を判定する判定部と、
前記判定部により判定された前記エンジンの状態に基づいて前記第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段とを備え、
前記エンジンの状態は、前記エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、前記第１の状態における窒素酸化物の量は前記第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、
前記経路切替手段は、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第１の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路を連通状態にし、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第２の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路のいずれか一方を連通状態にし、
前記判定部は、前記エンジンの回転速度および前記エンジンの吸気ポート内の圧力に基づいて前記第１および第２の状態を判定することを特徴とする２次空気供給システム。
【請求項４】
エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、
２次空気の供給源と、
前記供給源から前記排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、
前記エンジンの状態を判定する判定部と、
前記判定部により判定された前記エンジンの状態に基づいて前記第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段と、
前記エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量を検出する第１の検出器とを備え、
前記エンジンの状態は、前記エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、前記第１の状態における窒素酸化物の量は前記第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、
前記経路切替手段は、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第１の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路を連通状態にし、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第２の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路のいずれか一方を連通状態にし、
前記判定部は、前記第１の検出器により検出された窒素酸化物の量に基づいて前記第１および第２の状態を判定することを特徴とする２次空気供給システム。
【請求項５】
前記エンジンの状態は、前記エンジンにかかる負荷に基づいて予め設定される第３の状態をさらに含み、
前記第３の状態における負荷は前記第１および第２の状態における負荷よりも高く、
前記経路切替手段は、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第３の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路を遮断状態にすることを特徴とする１〜４のいずれかに記載の２次空気供給システム。
【請求項６】
エンジンの燃焼室内の空燃比が所定の値になるように前記エンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、
前記排気通路内の酸素濃度を検出する第２の検出器とをさらに備え、
前記燃料供給装置は、
前記判定部により前記エンジンが第２の状態であると判定された場合に、前記第２の検出器により検出された酸素濃度に基づいて前記排気通路内の空燃比が略理論空燃比になるように前記エンジンへの燃料供給量を補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の２次空気供給システム。
【請求項７】
エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、
２次空気の供給源と、
前記供給源から前記排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、
前記エンジンの状態を判定する判定部と、
前記判定部により判定された前記エンジンの状態に基づいて前記第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段と、
エンジンの燃焼室内の空燃比が所定の値になるように前記エンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、
前記排気通路内の酸素濃度を検出する第２の検出器とを備え、
前記エンジンの状態は、前記エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、前記第１の状態における窒素酸化物の量は前記第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、
前記燃料供給装置は、前記判定部により前記エンジンが第２の状態であると判定された場合に、前記第２の検出器により検出された酸素濃度に基づいて前記排気通路内の空燃比が略理論空燃比になるように前記エンジンへの燃料供給量を補正し、
前記経路切替手段は、前記判定部により前記エンジンの状態が前記第１の状態であると判定された場合に前記第１および第２の経路を連通状態にし、前記判定部により前記エンジンの状態が第２の状態であると判定された場合に、前記燃料供給装置の前記補正量が小さくなるように前記第１および第２の経路のうちのいずれか一方を連通状態にすることを特徴とする２次空気供給システム。
【請求項８】
前記第１および第２の経路のうち少なくとも一方は前記エンジンの燃焼室から５０ｍｍ以内の位置において前記排気通路に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の２次空気供給システム。
【請求項９】
前記排気通路内の空燃比は、前記第１および前記第２の経路により供給される２次空気により１５以上に設定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の２次空気供給システム。
【請求項１０】
エンジンと、
駆動輪と、
前記エンジンにより発生された動力を前記駆動輪に伝達する伝達機構と、
前記エンジンから排出される排気ガスが流通する排気通路と、
前記排気通路に設けられ前記エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒装置と、
前記排気通路に２次空気を供給する請求項１〜９のいずれかに記載の２次空気供給システムとを備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに２次空気を供給する２次空気供給システムおよびそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両から排出される排気ガスの浄化を目的として、排気管に２次空気を供給する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載の２次空気導入装置においては、排気管に第１のチューブおよび第２のチューブが接続されている。これら第１および第２のチューブを介して排気管内に２次空気が供給される。それにより、排気管内の排気ガスが酸化され、排気ガスが浄化される。
【特許文献１】特開２００６−１８３５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動二輪車等の車両においては、上記２次空気を用いた排気ガスの浄化に加えて、触媒装置を用いた排気ガスの浄化が行われる。しかしながら、排気管に供給される２次空気の量が多くなると、触媒装置に流入する酸素量が多くなり触媒装置の浄化効率が低下する。そのため、単に上記の２次空気導入装置と触媒装置とを排気管に設けても、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることができる２次空気供給システムおよびそれを備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）第１の発明に係る２次空気供給システムは、エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、２次空気の供給源と、供給源から排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、エンジンの状態を判定する判定部と、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段と、エンジンの吸気量を調整するスロットルバルブとを備え、エンジンの状態は、エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、第１の状態における窒素酸化物の量は第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、経路切替手段は、判定部によりエンジンの状態が第１の状態であると判定された場合に第１および第２の経路を連通状態にし、判定部によりエンジンの状態が第２の状態であると判定された場合に第１および第２の経路のいずれか一方を連通状態にし、判定部は、エンジンの回転速度およびスロットルバルブの開度に基づいて第１および第２の状態を判定するものである。
【０００７】
この２次空気供給システムによれば、供給源から第１および第２の経路を介して排気通路に２次空気が供給される。それにより、エンジンの排気ガスに含まれる未燃成分の酸化反応が促進される。その結果、排気ガスに含まれる未燃成分が除去される。
【０００８】
ここで、排気ガスを効率よく浄化するためには、２次空気による浄化および触媒装置による浄化を適切に組み合わせなければならない。すなわち、排気通路内の空燃比がリーンになるように排気通路に２次空気を供給した場合、排気ガス中の未燃成分（ＨＣおよびＣＯ）を効率よく除去することができるが、触媒装置による窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率が低下する。また、排気通路内の空燃比が理論空燃比になるように排気通路に２次空気を供給した場合、触媒装置による排気ガスの浄化効率は向上するが、２次空気による未燃成分の除去量が減少する。
【０００９】
そこで、この２次空気供給システムにおいては、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて、経路切替手段により第１および第２の経路がそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替えられる。
【００１０】
この場合、エンジンの状態が２次空気による未燃成分の除去量を増加させるべき状態である場合には、第１および第２の経路を連通状態にすることにより２次空気の供給量を増加させることができる。それにより、排気ガス中の未燃成分の酸化反応が十分に促進される。その結果、排気ガス中の未燃成分が効率よく除去される。
【００１１】
また、エンジンの状態が触媒装置による排気ガスの浄化効率を向上させるべき状態である場合には、第１および第２の経路のうち少なくとも一方を遮断状態にすることにより２次空気の供給量を減少させることができる。それにより、排気通路内の空燃比が理論空燃比に近づくので、触媒装置による排気ガスの浄化効率が向上する。
【００１２】
このように、この２次空気供給システムによれば、判定部により判定されるエンジンの状態に基づいて排気通路に供給される２次空気の量を適切に調整することができる。それにより、２次空気による排気ガスの浄化および触媒装置による排気ガスの浄化を適切に組み合わせることができる。その結果、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることが可能になる。
【００１４】
この２次空気供給システムによれば、エンジンの状態が第１の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が少ない場合には、経路切替手段により第１および第２の経路が連通状態にされる。この場合、排気通路に十分な量の２次空気が供給されるので、排気ガスに含まれる未燃成分を効率よく除去することができる。また、排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が少ないので、触媒装置の浄化効率が低下しても、窒素酸化物が外部に排出されることを十分に防止することができる。
【００１５】
また、エンジンの状態が第２の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が多い場合には、経路切替手段により第１および第２の経路のいずれか一方が連通状態にされる。この場合、排気通路に供給される２次空気の量が減少し、排気通路内の空燃比が理論空燃比に近づく。それにより、触媒装置の浄化効率が向上するので、排気ガスに含まれる窒素酸化物を確実に除去することができる。
【００１６】
以上の結果、排気ガスの浄化効率を十分に向上させることが可能になる。
【００１８】
さらに、エンジンの回転速度およびスロットルバルブの開度に基づいて第１および第２の状態を容易に判定することができる。それにより、排気ガスの浄化効率を容易に向上させることができる。
【００１９】
（２）２次空気供給システムは、エンジンの回転速度、スロットルバルブの開度、第１の状態および第２の状態の関係を示す情報を記憶する記憶部をさらに備えてもよい。
【００２０】
この場合、記憶部に記憶される情報に基づいて、第１および第２の状態を確実に判定することができる。それにより、排気ガスの浄化効率を確実に向上させることができる。
【００２１】
（３）第２の発明に係る２次空気供給システムは、エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、２次空気の供給源と、供給源から排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、エンジンの状態を判定する判定部と、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段とを備え、エンジンの状態は、エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、第１の状態における窒素酸化物の量は第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、経路切替手段は、判定部によりエンジンの状態が第１の状態であると判定された場合に第１および第２の経路を連通状態にし、判定部によりエンジンの状態が第２の状態であると判定された場合に第１および第２の経路のいずれか一方を連通状態にし、判定部は、エンジンの回転速度およびエンジンの吸気ポート内の圧力に基づいて第１および第２の状態を判定するものである。
この２次空気供給システムによれば、供給源から第１および第２の経路を介して排気通路に２次空気が供給される。それにより、エンジンの排気ガスに含まれる未燃成分の酸化反応が促進される。その結果、排気ガスに含まれる未燃成分が除去される。
また、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて、経路切替手段により第１および第２の経路がそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替えられる。
このように、この２次空気供給システムによれば、判定部により判定されるエンジンの状態に基づいて排気通路に供給される２次空気の量を適切に調整することができる。それにより、２次空気による排気ガスの浄化および触媒装置による排気ガスの浄化を適切に組み合わせることができる。その結果、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることが可能になる。
この２次空気供給システムによれば、エンジンの状態が第１の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が少ない場合には、経路切替手段により第１および第２の経路が連通状態にされる。この場合、排気通路に十分な量の２次空気が供給されるので、排気ガスに含まれる未燃成分を効率よく除去することができる。また、排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が少ないので、触媒装置の浄化効率が低下しても、窒素酸化物が外部に排出されることを十分に防止することができる。
また、エンジンの状態が第２の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が多い場合には、経路切替手段により第１および第２の経路のいずれか一方が連通状態にされる。この場合、排気通路に供給される２次空気の量が減少し、排気通路内の空燃比が理論空燃比に近づく。それにより、触媒装置の浄化効率が向上するので、排気ガスに含まれる窒素酸化物を確実に除去することができる。
以上の結果、排気ガスの浄化効率を十分に向上させることが可能になる。
さらに、エンジンの回転速度およびエンジンの吸気ポート内の圧力に基づいて第１および第２の状態を容易に判定することができる。それにより、排気ガスの浄化効率を容易に向上させることができる。
【００２２】
（４）第３の発明に係る２次空気供給システムは、エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、２次空気の供給源と、供給源から排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、エンジンの状態を判定する判定部と、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段と、エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量を検出する第１の検出器とを備え、エンジンの状態は、エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、第１の状態における窒素酸化物の量は第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、経路切替手段は、判定部によりエンジンの状態が第１の状態であると判定された場合に第１および第２の経路を連通状態にし、判定部によりエンジンの状態が第２の状態であると判定された場合に第１および第２の経路のいずれか一方を連通状態にし、判定部は、第１の検出器により検出された窒素酸化物の量に基づいて第１および第２の状態を判定するものである。
【００２３】
この２次空気供給システムによれば、供給源から第１および第２の経路を介して排気通路に２次空気が供給される。それにより、エンジンの排気ガスに含まれる未燃成分の酸化反応が促進される。その結果、排気ガスに含まれる未燃成分が除去される。
また、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて、経路切替手段により第１および第２の経路がそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替えられる。
このように、この２次空気供給システムによれば、判定部により判定されるエンジンの状態に基づいて排気通路に供給される２次空気の量を適切に調整することができる。それにより、２次空気による排気ガスの浄化および触媒装置による排気ガスの浄化を適切に組み合わせることができる。その結果、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることが可能になる。
この２次空気供給システムによれば、エンジンの状態が第１の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が少ない場合には、経路切替手段により第１および第２の経路が連通状態にされる。この場合、排気通路に十分な量の２次空気が供給されるので、排気ガスに含まれる未燃成分を効率よく除去することができる。また、排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が少ないので、触媒装置の浄化効率が低下しても、窒素酸化物が外部に排出されることを十分に防止することができる。
また、エンジンの状態が第２の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が多い場合には、経路切替手段により第１および第２の経路のいずれか一方が連通状態にされる。この場合、排気通路に供給される２次空気の量が減少し、排気通路内の空燃比が理論空燃比に近づく。それにより、触媒装置の浄化効率が向上するので、排気ガスに含まれる窒素酸化物を確実に除去することができる。
以上の結果、排気ガスの浄化効率を十分に向上させることが可能になる。
さらに、第１の検出器の検出結果に基づいて、第１および第２の状態を確実に判定することができる。それにより、排気ガスの浄化効率を確実に向上させることができる。
【００２４】
（５）エンジンの状態は、エンジンにかかる負荷に基づいて予め設定される第３の状態をさらに含み、第３の状態における負荷は第１および第２の状態における負荷よりも高く、経路切替手段は、判定部によりエンジンの状態が第３の状態であると判定された場合に第１および第２の経路を遮断状態にしてもよい。
【００２５】
エンジンの状態が高負荷状態である場合には、排気ガスの温度が上昇する。そこで、この２次空気供給システムでは、エンジンの状態が第３の状態すなわち高負荷状態である場合には、経路切替手段により第１および第２の経路が遮断状態にされる。それにより、排気通路への２次空気の供給が遮断されるので、排気ガス中の未燃成分の酸化が抑制される。
【００２６】
この場合、未燃成分の酸化反応による排気ガスの温度上昇が防止されるので、排気ガスの温度が過剰に上昇することが防止される。それにより、エンジンが高負荷状態になった場合にも、触媒装置の温度が過剰に上昇することが防止される。その結果、触媒装置の浄化効率の低下および触媒装置の劣化が防止される。
【００２７】
（６）２次空気供給システムは、エンジンの燃焼室内の空燃比が所定の値になるようにエンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、排気通路内の酸素濃度を検出する第２の検出器とをさらに備え、燃料供給装置は、判定部によりエンジンが第２の状態であると判定された場合に、第２の検出器により検出された酸素濃度に基づいて排気通路内の空燃比が略理論空燃比になるようにエンジンへの燃料供給量を補正してもよい。
【００２８】
この２次空気供給システムでは、エンジンの状態が第２の状態である場合には、第２の検出器により検出された酸素濃度に基づいてエンジンへの燃料供給量が補正される。それにより、排気通路内の空燃比が略理論空燃比に設定されるので、触媒装置の浄化効率が確実に向上する。
【００２９】
（７）第４の発明に係る２次空気供給システムは、エンジンの排気通路に２次空気を供給する２次空気供給システムであって、２次空気の供給源と、供給源から排気通路に２次空気を供給する第１および第２の経路と、エンジンの状態を判定する判定部と、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて第１および第２の経路をそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替える経路切替手段と、エンジンの燃焼室内の空燃比が所定の値になるようにエンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、排気通路内の酸素濃度を検出する第２の検出器とを備え、エンジンの状態は、エンジンの燃焼室から排出される窒素酸化物の量に基づいて予め設定される第１および第２の状態を含み、第１の状態における窒素酸化物の量は第２の状態における窒素酸化物の量よりも少なく、燃料供給装置は、判定部によりエンジンが第２の状態であると判定された場合に、第２の検出器により検出された酸素濃度に基づいて排気通路内の空燃比が略理論空燃比になるようにエンジンへの燃料供給量を補正し、経路切替手段は、判定部によりエンジンの状態が第１の状態であると判定された場合に第１および第２の経路を連通状態にし、判定部によりエンジンの状態が第２の状態であると判定された場合に、燃料供給装置の補正量が小さくなるように第１および第２の経路のうちのいずれか一方を連通状態にするものである。
【００３０】
この２次空気供給システムによれば、供給源から第１および第２の経路を介して排気通路に２次空気が供給される。それにより、エンジンの排気ガスに含まれる未燃成分の酸化反応が促進される。その結果、排気ガスに含まれる未燃成分が除去される。
また、判定部により判定されたエンジンの状態に基づいて、経路切替手段により第１および第２の経路がそれぞれ選択的に連通状態または遮断状態に切り替えられる。
このように、この２次空気供給システムによれば、判定部により判定されるエンジンの状態に基づいて排気通路に供給される２次空気の量を適切に調整することができる。それにより、２次空気による排気ガスの浄化および触媒装置による排気ガスの浄化を適切に組み合わせることができる。その結果、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることが可能になる。
この２次空気供給システムによれば、エンジンの状態が第１の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が少ない場合には、経路切替手段により第１および第２の経路が連通状態にされる。この場合、排気通路に十分な量の２次空気が供給されるので、排気ガスに含まれる未燃成分を効率よく除去することができる。また、排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が少ないので、触媒装置の浄化効率が低下しても、窒素酸化物が外部に排出されることを十分に防止することができる。
また、エンジンの状態が第２の状態である場合すなわち燃焼室から排出される窒素酸化物の量が多い場合には、経路切替手段により第１および第２の経路のいずれか一方が連通状態にされる。この場合、排気通路に供給される２次空気の量が減少し、排気通路内の空燃比が理論空燃比に近づく。それにより、触媒装置の浄化効率が向上するので、排気ガスに含まれる窒素酸化物を確実に除去することができる。
以上の結果、排気ガスの浄化効率を十分に向上させることが可能になる。
さらに、この２次空気供給システムでは、エンジンの状態が第２の状態である場合には、第２の検出器により検出された酸素濃度に基づいてエンジンへの燃料供給量が補正される。それにより、排気通路内の空燃比が略理論空燃比に設定されるので、触媒装置の浄化効率が確実に向上する。
また、燃料供給装置による燃料供給量の補正量を小さくすることができるので、エンジンに供給される燃料の増減を小さくすることができる。それにより、エンジンの出力の安定、車両のドライバビリティの向上および燃費の向上が可能になる。
【００３１】
（８）第１および第２の経路のうち少なくとも一方はエンジンの燃焼室から５０ｍｍ以内の位置において排気通路に接続されてもよい。
【００３２】
この場合、第１および第２の経路の少なくとも一方が燃焼室の近傍に配置されるので、第１または第２の経路から排気通路に供給される２次空気の一部を燃焼室内に流入させることができる。それにより、燃焼室内における混合気の燃焼を安定させることができるとともに、エンジンの出力を安定させることができる。
【００３３】
（９）排気通路内の空燃比は、第１および第２の経路により供給される２次空気により１５以上に設定されてもよい。
【００３４】
この場合、第１および第２の経路が連通状態にされることにより、排気通路内の空燃比が１５以上に設定される。それにより、排気ガス中の未燃成分の酸化反応が確実に促進される。その結果、排気ガス中の未燃成分をより確実に除去することができる。
【００３５】
（１０）第５の発明に係る車両は、エンジンと、駆動輪と、エンジンにより発生された動力を駆動輪に伝達する伝達機構と、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気通路と、排気通路に設けられエンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒装置と、第１〜第４のいずれかの発明に係る２次空気供給システムとを備えたものである。
【００３６】
この車両においては、エンジンにより発生された動力が伝達機構を介して駆動輪に伝達される。それにより、車両が走行する。また、エンジンから排出される排気ガスは、排気通路内に設けられる触媒装置により浄化される。
【００３７】
また、この車両には、第１〜第４のいずれかの発明に係る２次空気供給システムが設けられている。したがって、エンジンの状態に応じた適切な量の２次空気が排気通路に供給される。それにより、２次空気による排気ガスの浄化および触媒装置による排気ガスの浄化を適切に組み合わせることができる。その結果、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、エンジンの状態に応じた適切な量の２次空気が排気通路に供給される。それにより、２次空気による排気ガスの浄化および触媒装置による排気ガスの浄化を適切に組み合わせることができる。その結果、排気ガスの浄化効率を効果的に向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態に係る２次空気供給システムおよびそれを備えた車両について図面を用いて説明する。なお、以下の説明においては、車両の一例として自動二輪車について説明する。
【００４０】
（Ａ）第１の実施の形態
（１）自動二輪車の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る２次空気供給システムを備えた自動二輪車を示す外観側面図である。
【００４１】
図１に示すように、自動二輪車１００はメインフレーム１を備える。メインフレーム１の前端部には、ヘッドパイプ２が設けられる。ヘッドパイプ２にフロントフォーク３が回動可能に設けられる。フロントフォーク３の下端に前輪４が回転可能に支持される。ヘッドパイプ２の上端には、ハンドル５が取り付けられる。
【００４２】
メインフレーム１の前方および側方を覆うようにカウル６が設けられる。メインフレーム１の中央部には、エンジン７が設けられる。エンジン７の上方には、エアクリーナボックス８が設けられる。エアクリーナボックス８とエンジン７の吸気ポート９とを接続するように、スロットルボディ１０が設けられる。
【００４３】
自動二輪車１００の前部には、エアクリーナボックス８の内部と外部とを連通させる吸気通路１１がカウル６に覆われるように設けられる。吸気通路１１の一端は、カウル６の前面において開口している。それにより、外気が吸気通路１１、エアクリーナボックス８、スロットルボディ１０および吸気ポート９を介してエンジン７内に吸入される。
【００４４】
エンジン７の排気ポート１２には、排気管１３の一端が接続される。排気管１３には、エンジン７から排出される排気ガスを浄化するための触媒装置１３ａが介挿される。触媒装置１３ａは、例えば、三元触媒からなる。排気管１３の他端には、マフラ装置１４が接続される。エンジン７の排気ガスは、排気ポート１２、排気管１３およびマフラ装置１４を介して外部に排出される。
【００４５】
エンジン７の上部には、シート１５が設けられる。シート１５の下部には、自動二輪車１００の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）１６が設けられる。ＥＣＵ１６の詳細は後述する。
【００４６】
エンジン７の後方に延びるように、メインフレーム１にリアアーム１７が接続される。リアアーム１７は、後輪１８および後輪ドリブンスプロケット１９を回転可能に保持する。エンジン７のクランクシャフト７１の回転力は、変速機（図示せず）およびチェーン２０を介して後輪ドリブンスプロケット１９に伝達される。それにより、後輪１８が回転する。
【００４７】
メインフレーム１の中央部に、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３が設けられる。第１の空気供給管７２の一端は、排気ポート１２に接続され、他端は、エアクリーナボックス８に接続される。同様に、第２の空気供給管７３の一端は、排気ポート１２に接続され、他端は、エアクリーナボックス８に接続される。第１および第２の空気供給管７２，７３の詳細は後述する。
【００４８】
（２）２次空気供給システムの構成
図２および図３は、本実施の形態に係る２次空気供給システムを示す概略図である。なお、図２にはエンジン７の縦断面図が示され、図３にはエンジン７の上面図が示されている。
【００４９】
図２および図３に示すように、本実施の形態に係る２次空気供給システム１０００は、エンジン７、ＥＣＵ１６、アクセル開度センサ３０、酸素センサ３１、エンジンスピードセンサ３２、スロットルセンサ３３、第１遮断弁３４、第２遮断弁３５、スロットルバルブ８１およびインジェクタ８２を含む。
【００５０】
図２に示すように、エンジン７は、シリンダ７４およびシリンダヘッド７５を有する。シリンダ７４内には、ピストン７６が上下動可能に設けられる。ピストン７６は、コンロッド７７およびクランク（図示せず）を介してクランクシャフト７１に連結される。
【００５１】
シリンダヘッド７５内には、混合気を燃焼させるための燃焼室７５１が形成される。また、シリンダヘッド７５には、燃焼室７５１とシリンダヘッド７５の外部とを連通させるように吸気ポート９および排気ポート１２が形成される。
【００５２】
吸気ポート９の下流側の開口端９ａに吸気弁７７が設けられ、排気ポート１２の上流側の開口端１２ａに排気弁７８が設けられる。シリンダヘッド７５内には、吸気弁７７を駆動するための吸気弁駆動装置７９および排気弁７８を駆動するための排気弁駆動装置８０が設けられる。なお、図２には、吸気弁駆動装置７９の１つのカムおよび排気弁駆動装置８０の１つのカムがそれぞれ示されている。スロットルバルブ８１およびインジェクタ８２は、スロットルボディ１０に設けられる。
【００５３】
図３に示すように、エンジン７は４つのシリンダ７４を有する。吸気ポート９、排気ポート１２、スロットルバルブ８１およびインジェクタ８２（図２参照）はシリンダ７４ごとに設けられる。各吸気ポート９のシリンダ７４側は２つの通路に分岐している。同様に、各排気ポート１２のシリンダ７４側は２つの通路に分岐している。したがって、各吸気ポート９はそれぞれ２つの開口端９ａを有し、各排気ポート１２はそれぞれ２つの開口端１２ａを有する。また、図２の吸気弁７７および排気弁７８は、シリンダ７４ごとに２つずつ設けられる。
【００５４】
図３に示すように、排気管１３の上流側は４つの通路１３１〜１３４に分岐している。通路１３１〜１３４は、各排気ポート１２にそれぞれ接続される。第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３の一端は、エアクリーナボックス８にそれぞれ接続される。第１の空気供給管７２の他端側は、４つの通路７２１〜７２４に分岐している。同様に、第２の空気供給管７３の他端側は、４つの通路７３１〜７３４に分岐している。
【００５５】
通路７２１〜７２４は、各排気ポート１２の一方の開口端１２ａの近傍にそれぞれ接続され、通路７３１〜７３４は、各排気ポート１２の排気管１３側にそれぞれ接続される。なお、通路７２１〜７２４と排気ポート１２との接続部は、開口端１２ａから５０ｍｍ以内の位置に設けられることが好ましい。また、通路７３１〜７３４と排気ポート１２との接続部は、通路７２１〜７２４と排気ポート１２との接続部から５０ｍｍ以上離間する位置に設けられることが好ましい。
【００５６】
本実施の形態においては、エアクリーナボックス８内の空気が第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３を介して排気ポート１２内に供給される。なお、以下の説明においては、エアクリーナボックス８内から排気ポート１２内に供給される空気を２次空気と称する。
【００５７】
通路７２１〜７２４には、逆止弁３６がそれぞれ設けられ、通路７３１〜７３４には、逆止弁３７がそれぞれ設けられている。これにより、排気ポート１２からエアクリーナボックス８への排気ガスの逆流が防止される。また、第１の空気供給管７２の通路７２１〜７２４より上流側に第１遮断弁３４が設けられ、第２の空気供給管７３の通路７３１〜７３４より上流側に第２遮断弁３５が設けられる。
【００５８】
アクセル開度センサ３０（図２）は、スロットルボディ１０のスロットルバルブ８１に近接する位置に設けられ、運転者によるアクセルグリップ（図示せず）の操作量（以下、アクセル開度と称する。）を検出する。酸素センサ３１は、排気管１３に設けられ、排気管１３内の酸素濃度を検出する。なお、図３に示すように、酸素センサ３１は、通路１３１〜１３４と触媒装置１３ａとの間に設けられる。
【００５９】
エンジンスピードセンサ３２（図２および図３）は、エンジン７（クランクシャフト７１）の回転速度（以下、エンジンスピードと称する。）を検出する。スロットルセンサ３３は、スロットルバルブ８１の開度（以下、スロットル開度と称する。）を検出する。
【００６０】
ＥＣＵ１６は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１６１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１６２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１６３およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１６４を含む。
【００６１】
アクセル開度センサ３０（図２）により検出されたアクセル開度、酸素センサ３１により検出された酸素濃度、エンジンスピードセンサ３２により検出されたエンジンスピード、およびスロットルセンサ３３により検出されたスロットル開度は、Ｉ／Ｆ１６１を介してＣＰＵ１６２に与えられる。ＲＯＭ１６３には、ＣＰＵ１６２の制御プログラムが記憶される。ＲＡＭ１６４には、２次空気供給システム１０００に関する種々のデータが記憶される。また、ＲＡＭ１６４は、ＣＰＵ１６２の作業領域として機能する。
【００６２】
ＣＰＵ１６２は、アクセル開度センサ３０の検出値に基づいてスロットルバルブ８１の開閉動作を制御する。なお、本実施の形態においては、アクセル開度とスロットル開度との関係を示すデータがＲＡＭ１６４に記憶されている。ＣＰＵ１６２は、アクセル開度センサ３０の検出値およびＲＡＭ１６４に記憶されているデータに基づいてスロットルバルブ８１を制御する。
【００６３】
また、本実施の形態においては、アクセルグリップ（図示せず）とスロットルバルブ８１とが機械的に連結されている。この場合、例えば、スロットルバルブ８１の開閉動作を機械的に規制することができるので、アクセルグリップの操作量に応じたスロットル開度の上限値を設定することができる。
【００６４】
また、ＣＰＵ１６２は、インジェクタ８２を制御することにより、燃焼室７５１内の混合気の空燃比を調整する。本実施の形態においては、ＣＰＵ１６２により燃焼室７５１内の混合気の空燃比が例えばリッチ側に設定される。
【００６５】
また、ＣＰＵ１６２は、エンジンスピードセンサ３２およびスロットルセンサ３３の検出値に基づいて第１遮断弁３４および第２遮断弁３５の開閉動作を制御する。それにより、エアクリーナボックス８から排気ポート１２へ供給される２次空気の量が調整される。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、エンジンスピード、スロットル開度、第１遮断弁３４の開閉状態、および第２遮断弁３５の開閉状態の関係を示す情報がＲＡＭ１６４に記憶されている。ＣＰＵ１６２は、エンジンスピードセンサ３２の検出値、スロットルセンサ３３の検出値およびＲＡＭ１６４に記憶されている情報に基づいて第１遮断弁３４および第２遮断弁３５を制御する。また、ＣＰＵ１６２は、酸素センサ３１の検出値に基づいて、インジェクタ８２の燃料噴射量を補正する。ＣＰＵ１６２の制御動作の詳細は後述する。
【００６７】
（３）排気ポートへの２次空気の供給量
図４は、一般的なエンジンの排気ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、およびＯ２（酸素）の量（含有率）の一例を示す図である。なお、図４において、縦軸は排気ガス中のＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ、およびＯ２の量を示し、横軸はエンジンの燃焼室内の空燃比（Ａ／Ｆ）を示す。また、図４において、“△”はＨＣの量を示し、“◇”はＮＯｘの量を示し、“○”はＣＯの量を示し、“●”はＯ２の量を示す。
【００６８】
一般に、自動四輪車では、エンジンの燃焼室内の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）になるように燃料量が制御される。この場合、図４に示すように、排気ガス中のＨＣおよびＣＯの量はＮＯｘの量に比べて少なくなる傾向がある。
【００６９】
一方、自動二輪車においては、エンジンの出力を大きくするとともに良好なドライバビリティを得るために、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチ側に設定される場合がある。この場合、図４に示すように、排気ガス中のＮＯｘの量は減少するが、ＨＣおよびＣＯの量が増加する。したがって、自動二輪車の排気ガスを効率よく浄化するためには、排気ガス中のＨＣおよびＣＯを効率よく除去することが重要である。
【００７０】
そこで、本実施の形態に係る自動二輪車１００においては、エアクリーナボックス８から排気ポート１２内に２次空気が供給される。この２次空気により排気ガス中のＨＣおよびＣＯの酸化が促進される。それにより、ＨＣおよびＣＯが効率よく除去される。以下、本発明者らが見出した２次空気による排気ガスの浄化特性について説明する。
【００７１】
図５は、２次空気によるＴＨＣ（全炭化水素）およびＣＯの浄化特性を示す図である。図５において縦軸は、排気ガスに含まれるＴＨＣおよびＣＯの量を示し、横軸は排気ポート１２内に供給される２次空気量を示す。なお、２次空気量の“ａ”は排気ガスの空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）になる２次空気量を示し、“ｂ”は排気ガスの空燃比が１７になる２次空気量を示す。また、図５において一点鎖線はＣＯの量を示し、実線はＴＨＣの量を示す。なお、図５は、燃焼室７５１（図２）内の混合気の空燃比が１３に設定されている場合の浄化特性を示す。
【００７２】
図５に示すように、排気ガスに含まれるＴＨＣおよびＣＯの量は、排気ポート１２内に供給される２次空気量の増加に従って減少し、排気ガスの空燃比が約１７以上になることにより最小となる。このように、排気ポート１２内に十分に２次空気を供給することによりＣＯおよびＴＨＣを効率よく除去することができる。特に、排気ガスの空燃比を約１７に設定することによりＣＯおよびＴＨＣを確実に除去できることが分かる。
【００７３】
しかしながら、排気ガスの空燃比を常に１７に設定した場合、触媒装置１３ａに流入する酸素量が増加し、触媒装置１３ａによる排気ガスの浄化効率が低下する。そこで、本発明者らは、種々のシミュレーションおよび実験等に基づいて、排気ポート１２内への２次空気の供給量をエンジン７の状態に応じて決定した。それにより、エンジン７（図１）の排気ガスを効率よく浄化しつつ、エンジン７の燃焼効率（出力）を向上させることを可能にした。以下、種々のシミュレーションおよび実験等に基づいて本発明者らが見出した２次空気の適切な供給量について詳細に説明する。
【００７４】
図６〜図８は、ＮＥＤＣ（New European Driving Cycle）モードに基づく試験結果を示す図である。図６は排気ガス中のＮＯｘの検出結果を示し、図７は排気ガス中のＨＣの検出結果を示し、図８は排気ガス中のＣＯの検出結果を示す。図６〜図８において、縦軸はスロットル開度を示し、横軸はエンジンスピードを示す。なお、図６〜図８においては、ＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯの検出結果が“○”で示される。図６〜図８に示される“○”の大きさは、各成分の検出量に比例する。したがって、例えば、図６において“○”の直径が大きくなる条件では、ＮＯｘの検出量が多くなる。
【００７５】
図６に示すように、エンジン７が高速かつ高負荷の状態である場合には、エンジン７から排出されるＮＯｘの量が多くなる。また、図７に示すように、エンジン７が低速または低負荷の状態である場合には、エンジン７から排出されるＨＣの量が多くなる。また、図８に示すように、エンジン７から排出されるＣＯの量は大きく変化しない。本発明者らは、これら図６〜図８に示される関係に基づいて、エンジン７の状態に応じた２次空気の供給量を決定した。以下、詳細に説明する。
【００７６】
図９は、エンジンスピード、スロットル開度、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５の関係を示す図である。図９において、“０”は、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５がともに開かれることを示し、“１”は、第１遮断弁３４が開かれかつ第２遮断弁３５が閉じられることを示し、“２”は、第１遮断弁３４が閉じられかつ第２遮断弁３５が開かれることを示し、“３”は、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５がともに閉じられることを示す。以下、図９に示される関係を選択情報と称する。
【００７７】
なお、図９に示す選択情報は、ＲＡＭ１６４（またはＲＯＭ１６３）（図２）に記憶される。ＣＰＵ１６２は、図９に示す選択情報に基づいて第１遮断弁３４および第２遮断弁３５を制御する。なお、図９においては、１６００ｒｐｍ、１８００ｒｐｍ、・・・、８０００ｒｐｍおよび８５００ｒｐｍ、ならびに０．４９ｄｅｇ、０．９８ｄｅｇ、・・・、１１．９６ｄｅｇおよび１４．０４ｄｅｇに対応する選択情報が示されているが、実際には、ＲＡＭ１６４（またはＲＯＭ１６３）には、任意のエンジンスピードおよび任意のスロットル開度に対応する選択情報が記憶されている。例えば、エンジンスピードが１７００ｒｐｍでスロットル開度が０．５５ｄｅｇの場合には第１遮断弁３４および第２遮断弁３５がともに開かれることを示すデータが選択情報に含まれている。
【００７８】
図６および図９に示すように、エンジン７から排出されるＮＯｘの量が少ない領域においては、ＣＰＵ１６２の制御により、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５がともに開かれる。それにより、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３から排気ポート１２内へ２次空気が流入する。
【００７９】
この場合、排気ポート１２および排気管１３内の排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。それにより、排気ガス中のＨＣおよびＣＯの酸化が促進され、ＨＣおよびＣＯが効率よく除去される。また、エンジン７から排出されるＮＯｘの量が十分に少ないので、ＮＯｘが排気管１３から外部に排出されることを防止することができる。以上の結果、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【００８０】
また、ＨＣおよびＣＯの酸化が促進されることにより、排気ガスの温度が上昇する。それにより、触媒装置１３ａの温度を上昇させることができる。したがって、触媒装置１３ａの温度が低い場合（例えば、エンジン７の始動時）にも、触媒装置１３ａを短時間で活性化させることができる。それにより、排気ガスを確実に浄化することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態においては、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３から排気ポート１２内に流入する２次空気により、排気ガスの空燃比が約１７になるように、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３の寸法等が設定される。
【００８２】
また、図６および図９に示すように、エンジン７から排出されるＮＯｘの量が多くなる領域においては、ＣＰＵ１６２の制御により、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５のうち少なくとも１つが閉じられる。それにより排気ポート１２内に供給される２次空気の量が減少する。
【００８３】
詳細には、エンジン７が高負荷となる領域では、ＣＰＵ１６２により第１遮断弁３４および第２遮断弁３５がともに閉じられる。それにより、排気ポート１２内への２次空気の供給が停止される。
【００８４】
ここで、エンジン７が高負荷となる場合には、排気ガスの温度が高くなる。そこで、本実施の形態においては、排気ポート１２内への２次空気の供給を停止することにより、排気ガス中のＨＣおよびＣＯの酸化を抑制する。それにより、ＨＣおよびＣＯの酸化反応による排気ガスの温度上昇を防止することができる。その結果、触媒装置１３ａの温度が過剰に上昇することを防止することができ、触媒装置１３ａの浄化効率の低下および触媒装置１３ａの劣化を防止することができる。なお、本実施の形態においては、触媒装置１３ａの温度が約９００℃以上にならないように、ＣＰＵ１６２により第１遮断弁３４および第２遮断弁３５が閉じられる。
【００８５】
また、エンジン７が高負荷となる領域以外の領域では、ＣＰＵ１６２により第１遮断弁３４および第２遮断弁３５のうち一方の弁が開かれるとともにインジェクタ８２の燃料噴射量が調整される。それにより、排気ガスの空燃比が理論空燃比に設定される。その結果、触媒装置１３ａの浄化効率が最大となり、排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを効率よく除去することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態においては、排気ガスの空燃比を理論空燃比にするために、エンジン７の状態に基づいて第１遮断弁３４または第２遮断弁３５が選択的に開かれる。以下、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５の選択方法について説明する。
【００８７】
図１０は、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５の選択方法の一例を説明するための図である。図１０において、縦軸は２次空気の量を示し、横軸はエンジンスピードを示す。また、一点鎖線は、第１の空気供給管７２から排気ポート１２内に流入する２次空気量を示し、二点鎖線は、第２の空気供給管７３から排気ポート１２内に流入する２次空気量を示す。また、点線は、燃焼室７５１（図２）内の混合気の空燃比を１３にした状態で排気ポート１２（排気管１３）内の排気ガスの空燃比を理論空燃比にするために必要な２次空気量（以下、目標２次空気量と称する。）を示す。なお、図１０に示す関係は、スロットル開度によって異なる。
【００８８】
図１０に示す例では、エンジンスピードが約２０００ｒｐｍ〜約３３００ｒｐｍの領域では、第１の空気供給管７２から排気ポート１２内に流入する２次空気量と目標２次空気量との差が、第２の空気供給管７３から排気ポート１２内に流入する２次空気量と目標２次空気量との差より小さい。そのため、エンジンスピードが２０００ｒｐｍ〜３３００ｒｐｍの領域では、第１遮断弁３４が開かれる。
【００８９】
一方、エンジンスピードが約３３００ｒｐｍ以上の領域では、第２の空気供給管７３から排気ポート１２内に流入する２次空気量と目標２次空気量との差が、第１の空気供給管７２から排気ポート１２内に流入する２次空気量と目標２次空気量との差より小さい。そのため、エンジンスピードが３３００ｒｐｍ以上の領域では、第２遮断弁３５が開かれる。
【００９０】
以上のように、本実施の形態においては、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５を選択的に開くことにより、排気ポート１２内に供給される２次空気量を容易に目標２次空気量に近づけることができる。それにより、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【００９１】
なお、本実施の形態においては、排気ガスの空燃比を理論空燃比に設定する場合、ＣＰＵ１６２によってインジェクタ８２の燃料噴射量が調整される。詳細には、ＣＰＵ１６２は、酸素センサ３１によって検出される酸素濃度に基づいて排気管１３内の空燃比を算出する。そして、ＣＰＵ１６２は、算出した空燃比と理論空燃比との差に基づいて、インジェクタ８２の燃料噴射量を調整する。
【００９２】
ここで、本実施の形態においては、第１の空気供給管７２または第２の空気供給管７３から排気ポート１２内に流入する２次空気量と目標２次空気量との差が小さくなるように第１遮断弁３４および第２遮断弁３５が選択的に開かれる。それにより、排気ガスの空燃比を容易に理論空燃比に近づけることができる。この場合、燃料噴射量の補正量を少なくすることができるので、エンジン７の出力を容易に安定させることができる。その結果、自動二輪車１００の快適な走行が可能になる。
【００９３】
（４）ＣＰＵの制御動作
次に、２次空気量を調整する際のＣＰＵ１６２の制御動作について図面を用いて説明する。なお、以下の説明においては、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５がともに開かれる場合（図９の選択情報が“０”の領域）のエンジン７（自動二輪車１００）の状態をリーン状態と称する。また、第１遮断弁３４のみが開かれる場合（図９の選択情報が“１”の領域）のエンジン７の状態を第１選択状態と称する。また、第２遮断弁３５のみが開かれる場合（図９の選択情報が“２”の領域）のエンジン７の状態を第２選択状態と称する。また、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５がともに閉じられる場合（図９の選択情報が“３”の領域）のエンジン７の状態を第３選択状態と称する。
【００９４】
図１１は、ＣＰＵ１６２の制御動作を示すフローチャートである。
【００９５】
図１１に示すように、ＣＰＵ１６２は、エンジンスピードセンサ３２（図２）およびスロットルセンサ３３（図２）からエンジンスピードおよびスロットル開度を取得する（ステップＳ１）。
【００９６】
次に、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ１において取得したエンジンスピードおよびスロットル開度ならびにＲＡＭ１６４に記憶される選択情報（図９参照）に基づいて、現在のエンジン７の状態がリーン状態であるか否かを判別する（ステップＳ２）。エンジン７がリーン状態である場合、ＣＰＵ１６２は、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５を開く（ステップＳ３）。その後、ＣＰＵ１６２はステップＳ１の処理に戻る。
【００９７】
ステップＳ２においてエンジン７がリーン状態ではない場合、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ１において取得したエンジンスピードおよびスロットル開度ならびにＲＡＭ１６４に記憶される選択情報に基づいて、現在のエンジン７の状態が第１選択状態であるか否かを判別する（ステップＳ４）。エンジン７が第１選択状態である場合、ＣＰＵ１６２は、第１遮断弁３４を開きかつ第２遮断弁３５を閉じる（ステップＳ５）。
【００９８】
次に、ＣＰＵ１６２は、酸素センサ３１（図２）により検出される酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を算出する（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ６で算出した排気ガスの空燃比が理論空燃比であるか否かを判別する（ステップＳ７）。排気ガスの空燃比が理論空燃比である場合、ＣＰＵ１６２は、インジェクタ８２の燃料噴射量を調整することなくステップＳ１の処理に戻る。なお、ステップＳ７においては、排気ガスの空燃比が理論空燃比を含む所定の範囲内（例えば、Ａ／Ｆ＝１４．２〜１４．９）の値である場合に、空燃比が理論空燃比であると判別される。
【００９９】
ステップＳ７において排気ガスの空燃比が理論空燃比でない場合、ＣＰＵ１６２は、インジェクタ８２の燃料噴射量を調整する（ステップＳ８）。その後、ＣＰＵ１６２はステップＳ７の処理に戻る。ＣＰＵ１６２は、ステップＳ７において排気ガスの空燃比が理論空燃比であると判別されるまで、ステップＳ６〜ステップＳ８の処理を繰り返す。
【０１００】
ステップＳ４においてエンジン７が第１選択状態ではない場合、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ１において取得したエンジンスピードおよびスロットル開度ならびにＲＡＭ１６４に記憶される選択情報に基づいて、現在のエンジン７の状態が第２選択状態であるか否かを判別する（ステップＳ９）。エンジン７が第２選択状態である場合、ＣＰＵ１６２は、第１遮断弁３４を閉じかつ第２遮断弁３５を開く（ステップＳ１０）。その後、ステップＳ６の処理に進む。
【０１０１】
ステップＳ９においてエンジン７が第２選択状態ではない場合、ＣＰＵ１６２は、現在のエンジン７の状態が第３選択状態であると判別し、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５を閉じる（ステップＳ１１）。その後、ＣＰＵ１６２はステップＳ１に戻る。
【０１０２】
（５）本実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態においては、エンジン７の状態に応じて排気ポート１２（排気管１３）内に供給される２次空気の量が調整される。詳細には、エンジン７から排出されるＮＯｘの量が少ない場合には、排気ガスの空燃比がリーンになるように排気ポート１２内に２次空気が供給される。それにより、排気ガス中の未燃成分（ＨＣおよびＣＯ）を効率よく除去することができる。
【０１０３】
また、２次空気により排気ガスの未燃成分を除去することができるので、触媒装置１３ａの触媒容積を低減することができる。その結果、自動二輪車１００の製造コストを低減することができる。
【０１０４】
なお、リーン状態においては、排気ポート１２内の排気ガスの空燃比は約１５以上に設定されることが好ましい。
【０１０５】
また、エンジン７から排出されるＮＯｘの量が多い場合には、排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように排気ポート１２内に供給される２次空気の量が調整される。それにより、触媒装置１３ａによる排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【０１０６】
また、エンジン７が高負荷となる場合には、排気ポート１２内への２次空気の供給が停止される。それにより、未燃成分の酸化反応による排気ガスの温度上昇を防止することができる。その結果、触媒装置１３ａの過剰な温度上昇を防止することができるので、触媒装置１３ａの信頼性を向上させることができる。
【０１０７】
また、本実施の形態においては、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５を選択的に開くことにより、排気ポート１２（排気管１３）内に供給される２次空気量を容易に目標２次空気量に近づけることができる。この場合、排気ガスの空燃比を理論空燃比にするために必要となる燃料噴射量の補正量を低減することができる。それにより、エンジン７の出力の安定、自動二輪車１００のドライバビリティの向上および燃費の向上が可能になる。
【０１０８】
また、内部ＥＧＲ（Internal Exhaust Gas Recirculation）量が多くなる条件下、すなわちエンジン７が低速および低負荷となる場合には、通路７２１〜７２４から２次空気が供給される。この場合、通路７２１〜７２４は開口端１２ａの近傍に接続されているので、２次空気を燃焼室７５１内へ流入させることができる。それにより、燃焼室７５１内における混合気の燃焼を安定させることができる。なお、燃焼室７５１内への２次空気の流入を防止したい場合には、第１遮断弁３４を閉じて第２遮断弁３５を開けばよい。
【０１０９】
また、所定の条件下では第１遮断弁３４が閉じられるとともに第２遮断弁３５が開かれる。この場合、排気ガス中の未燃成分の酸化反応を促進させつつ燃焼室７５１近傍の排気ガスの温度上昇を防止することができる。それにより、排気ガスを十分に浄化しつつ、排気ガスからシリンダヘッド７５への熱移動を防止することができる。その結果、シリンダヘッド７５の温度上昇を防止することができるので、シリンダヘッド７５の劣化を防止することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態においては、第２の空気供給管７３はシリンダヘッド７５内の前方側に配置されている。この場合、第２の空気供給管７３の熱および第２の空気供給管７３内の排気ガスの熱をシリンダヘッド７５の前面から効率よく放出することができる。それにより、第２の空気供給管７３およびシリンダヘッド７５の温度上昇を防止することができる。その結果、第２の空気供給管７３およびシリンダヘッド７５の劣化を確実に防止することができる。
【０１１１】
（６）変形例
上記実施の形態では、酸素センサ３１の検出値に基づいてＣＰＵ１６２により排気ガスの空燃比が算出されるが、インジェクタ８２の燃料噴射量および燃焼室７５１内への吸入空気量に基づいて排気ガスの空燃比が算出されてもよい。なお、燃焼室７５１内への吸入空気量は、吸気ポート９に吸気圧センサを設けることにより検出することができる。
【０１１２】
また、上記実施の形態においては、エンジンスピードおよびスロットル開度に基づいてエンジン７の状態が判別されているが、エンジン７の状態の判別方法は上記の例に限定されない。例えば、吸気ポート９内に圧力センサを設け、その圧力センサにより検出される吸気ポート９内の圧力（負圧）およびエンジンスピードに基づいてＣＰＵ１６２がエンジン７の状態を判別してもよい。
【０１１３】
また、例えば、排気ポート１２または排気管１３にＮＯｘセンサを設け、そのＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの量に基づいてＣＰＵ１６２がエンジン７の状態を判別してもよい。また、例えば、排気ポート１２の開口端１２ａ近傍に温度センサを設け、その温度センサにより検出される排気ガスの温度に基づいてＣＰＵ１６２がエンジン７の状態を判別してもよい。
【０１１４】
また、上記実施の形態においては、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３が排気ポート１２に接続されているが、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３の一方または両方が排気管１３に接続されてもよい。
【０１１５】
また、上記実施の形態においては、スロットルバルブ８１がＣＰＵ１６２により電気的に開閉されているが、スロットルバルブ８１が機械的に開閉されてもよい。
【０１１６】
また、上記実施の形態においては、排気管１３に１つの酸素センサ３１が設けられる場合について説明したが、シリンダ７４ごとに酸素センサ３１が設けられてもよい。例えば、各通路１３１〜１３４に酸素センサ３１が設けられてもよい。
【０１１７】
また、上記実施の形態においては、４気筒エンジンを備える２次空気供給システム１０００について説明したが、エンジン７は４気筒エンジンに限定されず、２気筒エンジン、６気筒エンジン、８気筒エンジン等であってもよい。また、エンジン７が単気筒エンジンであってもよい。
【０１１８】
また、上記実施の形態においては、インジェクタ８２の燃料噴射量を調整することにより排気ガスの空燃比を補正しているが、スロットル開度の調整またはスロットル開度および燃料噴射量の調整により排気ガスの空燃比を補正してもよい。
【０１１９】
また、上記実施の形態においては、２次空気の供給源としてエアクリーナボックス８を用いているが、２次空気の供給源はエアクリーナボックス８に限定されない。例えば、スロットルボディ１０を２次空気の供給源として用いてもよい。
【０１２０】
また、上記実施の形態においては、２次空気供給システム１０００を自動二輪車１００に設けた場合について説明したが、２次空気供給システム１０００を三輪自動車または四輪自動車等の他の車両に設けてもよい。
【０１２１】
なお、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５の開閉動作には、ヒステリシス特性を持たせることが好ましい。この場合、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５の不要な開閉動作を防止することができる。それにより、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５の劣化が防止される。
【０１２２】
また、排気ガスの空燃比がリッチ側（酸素不足）にならないように２次空気を供給してもよい。この場合、排気ガス中の未燃成分（ＨＣおよびＣＯ）が外部に排出されることを防止することができる。
【０１２３】
また、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３の寸法、ならびに逆止弁３６，３７の配置位置等は、排気ポート１２内および排気管１３内の排気ガスの空燃比および燃焼室７５１内の混合気の空燃比を所望の値に設定できるようにそれぞれ決定される。例えば、混合気の空燃比が１３に設定された状態で第１遮断弁３４および第２遮断弁３５が開かれることにより排気ガスの空燃比が１７になるように、上記の寸法等が決定される。
【０１２４】
（Ｂ）第２の実施の形態
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る２次空気供給システム１００１を示す概略図である。
【０１２５】
第２の実施の形態に係る２次空気供給システム１００１が図３の２次空気供給システム１０００と異なるのは以下の点である。
【０１２６】
図１２に示すように、本実施の形態においては、エアクリーナボックス８から排気ポート１２への２次空気供給経路として、第１の共通管７０１、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３が設けられる。
【０１２７】
第１の共通管７０１の一端はエアクリーナボックス８に接続され、第１の共通管７０１の他端は第３遮断弁３８に接続される。また、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３の一端は第３遮断弁３８に接続される。
【０１２８】
本実施の形態においては、エアクリーナボックス８から第１の共通管７０１に流入する２次空気が、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３の一方または両方を介して排気ポート１２内に供給される。
【０１２９】
図１３は、第３遮断弁３８の構造の一例を説明するための図である。なお、図１３において（ａ）は、第１の共通管７０１から第１および第２の空気供給管７２，７３への２次空気の流入を遮断する場合の第３遮断弁３８の状態を示す。また、（ｂ）は、第１の共通管７０１から第１の空気供給管７２への２次空気の流入を可能にするとともに第１の共通管７０１から第２の空気供給管７３への２次空気の流入を遮断する場合の第３遮断弁３８の状態を示す。また、（ｃ）は、第１の共通管７０１から第１および第２の空気供給管７２，７３への２次空気の流入を可能にする場合の第３遮断弁３８の状態を示す。
【０１３０】
図１３に示すように、第３遮断弁３８は円筒部３８０、第１電磁コイル３８１、第２電磁コイル３８２、第３電磁コイル３８３、弁棒３８４、遮断板３８５およびコア３８６を有する。
【０１３１】
第１の共通管７０１は、円筒部３８０の一端に接続され、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３は、円筒部３８０の一端側の外周部に接続される。第１〜第３電磁コイル３８１〜３８３は、円筒部３８０の外周面に設けられる。
【０１３２】
弁棒３８４は、円筒部３８０内に収容される。弁棒３８４の一端には、円板状の遮断板３８５が設けられる。遮断板３８５は、円筒部３８０の内周面に沿って摺動可能に設けられる。弁棒３８４の他端には、コア３８６が設けられる。
【０１３３】
この第３遮断弁３８においては、ＣＰＵ１６２（図２）によって第１電磁コイル３８１〜第３電磁コイル３８３が選択的に通電されることにより電磁力が発生する。それにより、円筒部３８０内において、コア３８６が第１電磁コイル３８１の内方の位置（図１３（ａ））、第２電磁コイル３８２の内方の位置（図１３（ｂ））、および第３電磁コイル３８３の内方の位置（図１３（ｂ））のいずれかの位置に移動する。
【０１３４】
その結果、遮断板３８５が、第１の共通管７０１から第１および第２の空気供給管７２，７３への２次空気の流入を遮断する位置（図１３（ａ））、第１の共通管７０１から第１の空気供給管７２への２次空気の流入を可能にするとともに第１の共通管７０１から第２の空気供給管７３への２次空気の流入を遮断する位置（図１３（ｂ））、および第１の共通管７０１から第１および第２の空気供給管７２，７３への２次空気の流入を可能にする位置（図１３（ｃ））のいずれかの位置に移動する。
【０１３５】
以上のように、本実施の形態においては、第３遮断弁３８によって排気ポート１２内に供給される２次空気の量を調整することができる。この場合、２次空気の量を調整するために複数の弁を設ける必要がないので、２次空気供給システム１００１の低コスト化が可能になる。
【０１３６】
なお、第１の空気供給管７２の円筒部３８０への接続部（以下、第１の接続部と称する。）および第２の空気供給管７３の円筒部３８０への接続部（以下、第２の接続部と称する。）の位置は図１３の例に限定されない。例えば、第１の接続部と第２の接続部とが図１３とは逆の位置に設けられてもよい。
【０１３７】
（Ｃ）第３の実施の形態
図１４は、第３の実施の形態に係る２次空気供給システム１００２を示す概略図である。
【０１３８】
第３の実施の形態に係る２次空気供給システム１００２が図３の２次空気供給システム１０００と異なるのは以下の点である。
【０１３９】
図１４に示すように、本実施の形態においては、エアクリーナボックス８から排気ポート１２への２次空気供給経路として、第１の空気供給管７２、第２の空気供給管７３および４つの第２の共通管７０２が設けられる。
【０１４０】
通路７２１の一端および通路７３１の一端は共通の逆止弁３９１に接続され、通路７２２の一端および通路７３２の一端は共通の逆止弁３９１に接続され、通路７２３の一端および通路７３３の一端は共通の逆止弁３９１に接続され、通路７２４の一端および通路７３４の一端は共通の逆止弁３９１に接続される。
【０１４１】
各逆止弁３９１には、第２の共通管７０２の一端がそれぞれ接続される。各第２の共通管７０２の他端は、それぞれ排気ポート１２に接続される。
【０１４２】
本実施の形態においては、エアクリーナボックス８から第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３に流入した２次空気は、逆止弁３９１で合流した後第２の共通管７０２を介して排気ポート１２内に供給される。
【０１４３】
この場合、排気ポート１２内に２次空気を供給するために複数の供給管を排気ポート１２に接続する必要がないので、２次空気供給システム１００２の構成を簡略化することができる。
【０１４４】
なお、第２の共通管７０２は排気ポート１２に接続されてもよく、排気管１３に接続されてもよい。また、第２の共通管７０２は、開口端１２ａ近傍に接続されてもよく、開口端１２ａから離間する位置に接続されてもよい。
【０１４５】
（Ｄ）第４の実施の形態
図１５は、第４の実施の形態に係る２次空気供給システム１００３を示す概略図である。
【０１４６】
第４の実施の形態に係る２次空気供給システム１００３が図１２の２次空気供給システム１００１と異なるのは以下の点である。
【０１４７】
図１５に示すように、本実施の形態においては、エアクリーナボックス８から排気ポート１２への２次空気供給経路として、第１の共通管７０１、第１の空気供給管７２、第２の空気供給管７３および４つの第２の共通管７０２が設けられる。
【０１４８】
通路７２１の一端および通路７３１の一端は共通の逆止弁３９１に接続され、通路７２２の一端および通路７３２の一端は共通の逆止弁３９１に接続され、通路７２３の一端および通路７３３の一端は共通の逆止弁３９１に接続され、通路７２４の一端および通路７３４の一端は共通の逆止弁３９１に接続される。
【０１４９】
各逆止弁３９１には、第２の共通管７０２の一端がそれぞれ接続される。各第２の共通管７０２の他端は、それぞれ排気ポート１２に接続される。
【０１５０】
本実施の形態においては、第３遮断弁３８によって排気ポート１２内に供給される２次空気の量を調整することができる。この場合、２次空気の量を調整するために複数の弁を設ける必要がないので、２次空気供給システム１００３の低コスト化が可能になる。
【０１５１】
また、エアクリーナボックス８から第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３に流入した２次空気は、逆止弁３９１で合流した後第２の共通管７０２を介して排気ポート１２内に供給される。
【０１５２】
この場合、排気ポート１２内に２次空気を供給するために複数の供給管を排気ポート１２に接続する必要がないので、２次空気供給システム１００３の構成を簡略化することができる。
【０１５３】
（Ｅ）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１５４】
上記実施の形態では、排気ポート１２および排気管１３が排気通路の例であり、エアクリーナボックス８またはスロットルボディ１０が供給源の例であり、第１の空気供給管７２および第２の空気供給管７３が第１および第２の経路の例であり、ＣＰＵ１６２が判定部の例であり、第１遮断弁３４および第２遮断弁３５または第３遮断弁３８が経路切替手段の例であり、リーン状態が第１の状態の例であり、第１選択状態および第２選択状態が第２の状態の例であり、第３選択状態が第３の状態の例であり、ＲＯＭ１６３またはＲＡＭ１６４が記憶部の例であり、ＮＯｘセンサが第１の検出器の例であり、インジェクタ８２が燃料供給装置の例であり、酸素センサ３１が第２の検出器の例であり、後輪１８が駆動輪の例であり、後輪ドリブンスプロケット１９およびチェーン２０が伝達機構の例である。
【０１５５】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明は、自動二輪車、自動三輪車および自動四輪車等の種々の車両に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】第１の実施の形態に係る２次空気供給システムを備えた自動二輪車を示す外観側面図である。
【図２】２次空気供給システムを示す概略図である。
【図３】２次空気供給システムを示す概略図である。
【図４】排気ガスに含まれるＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ、およびＯ２の量の一例を示す図である。
【図５】２次空気によるＴＨＣおよびＣＯの浄化特性を示す図である。
【図６】ＮＥＤＣモードに基づく試験結果を示す図である。
【図７】ＮＥＤＣモードに基づく試験結果を示す図である。
【図８】ＮＥＤＣモードに基づく試験結果を示す図である。
【図９】エンジンスピード、スロットル開度、第１遮断弁および第２遮断弁の関係を示す図である。
【図１０】第１遮断弁および第２遮断弁の選択方法の一例を説明するための図である。
【図１１】ＣＰＵの制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態に係る２次空気供給システムを示す概略図である。
【図１３】第３遮断弁の構造の一例を説明するための図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る２次空気供給システムを示す概略図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る２次空気供給システムを示す概略図である。
【符号の説明】
【０１５８】
７    エンジン
８    エアクリーナボックス
９    吸気ポート
１０    スロットルボディ
１２    排気ポート
１３    排気管
１３ａ    触媒装置
１６    ＥＣＵ
３０    アクセル開度センサ
３１    酸素センサ
３２    エンジンスピードセンサ
３３    スロットルセンサ
３４    第１遮断弁
３５    第２遮断弁
３８    第３遮断弁
７２    第１の空気供給管
７３    第２の空気供給管
８１    スロットルバルブ
８２    インジェクタ
１６２    ＣＰＵ
１６３    ＲＯＭ
１６４    ＲＡＭ
７５１    燃焼室
１０００，１００１，１００２，１００３    ２次空気供給システム
【図１】
0004986838.tif 000002
【図２】
0004986838.tif 000003
【図３】
0004986838.tif 000004
【図４】
0004986838.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004986838.tif 000007
【図７】
0004986838.tif 000008
【図８】
0004986838.tif 000009
【図９】
0004986838.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0004986838.tif 000012
【図１２】
0004986838.tif 000013
【図１３】
0004986838.tif 000014
【図１４】
0004986838.tif 000015
【図１５】
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