JP2004108265A - 二次空気供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】、二次空気供給装置において、過度の二次空気の供給を抑制して、排気浄化触媒の床温を適正温度まで上昇させることができる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関１の排気系１０に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒１２と、排気浄化触媒１２の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段２０と、内燃機関１の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段２９と、内燃機関１の前回停止から今回始動するまでの間の経過時間算出手段２９により算出された時間が所定の時間以内のときに二次空気供給手段による二次空気の供給を禁止する二次空気供給禁止手段２８と、を具備した。
【選択図】図１
【解決手段】内燃機関１の排気系１０に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒１２と、排気浄化触媒１２の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段２０と、内燃機関１の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段２９と、内燃機関１の前回停止から今回始動するまでの間の経過時間算出手段２９により算出された時間が所定の時間以内のときに二次空気供給手段による二次空気の供給を禁止する二次空気供給禁止手段２８と、を具備した。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気中へ空気を供給する二次空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関では、排気浄化触媒へ電動エアポンプにより二次空気を供給する二次空気供給機構を設けることがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、機関始動時に二次空気を供給する技術があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２８３２０号公報（第４−７頁）
【特許文献２】
特開平５−２４８２３０号公報（第３−４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、機関の運転と停止とを短期間内に繰り返し行うと、その都度二次空気供給機構により二次空気の供給が実行されるため、電動エアポンプに過度の負担がかかり、該電動エアポンプの耐用期間が短くなる虞があった。さらに、繰り返し二次空気が供給されて排気浄化触媒の劣化を誘引する虞があった。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、二次空気供給装置において、過度の二次空気の供給を抑制して、排気浄化触媒の床温を適正温度まで上昇させることができる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明による二次空気供給装置は、以下の手段を採用した。即ち、第１の発明は、
内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、前記内燃機関の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段と、
前記内燃機関の前回停止から今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が所定の時間以内のときに前記二次空気供給手段による二次空気の供給を禁止する二次空気供給禁止手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の最大の特徴は、前回の機関運転時に上昇した排気浄化触媒の温度が低下する前に機関運転が再開された場合には、排気浄化触媒を昇温する必要がないため、二次空気供給禁止手段により二次空気の供給を禁止することにある。
【０００９】
このように構成された二次空気供給装置では、機関運転中に排気の温度若しくは二次空気供給手段により排気浄化触媒の温度が上昇される。排気浄化触媒の温度が上昇した後に機関を停止しても、該排気浄化触媒の温度が活性温度以下に低下する前に再度機関を始動させた場合には、二次空気を供給する必要はない。このような場合、二次空気供給禁止手段により二次空気の供給を禁止することにより、排気浄化触媒の過熱を抑制することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、前記内燃機関が前回停止してから今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が前記所定の時間以内であっても、前回機関運転時の前記二次空気供給手段による二次空気の供給状態により、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。機関停止時間が短くても前回の機関運転時に排気浄化触媒が所定の温度以上に上昇していない場合には、二次空気を供給することにより排気浄化触媒の温度上昇を図ることが可能となる。
【００１１】
本発明においては、前記内燃機関が前回停止してから今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が前記所定の時間以内であっても、前記二次空気供給禁止手段が前回二次空気の供給を禁止した後の前記二次空気供給手段による二次空気の供給状態により、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。短期間内に期間の始動、停止が繰り返された場合には、前回以前の機関運転時に供給された二次空気により排気浄化触媒の温度が上昇されている。しかし、機関停止時間が短くても前回以前の機関運転時に排気浄化触媒が所定の温度以上に上昇していない場合には、二次空気を供給することにより排気浄化触媒の温度上昇を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時間が所定時間よりも短いときには、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。機関運転中の排気浄化触媒の温度と二次空気の供給時間とには相関関係がある。従って、排気浄化触媒の温度上昇に必要となる二次空気の供給時間を予め求めておき、前回以前の機関運転時の二次空気供給時間と比較することにより、二次空気供給時間に基づいた二次空気の供給が可能となる。
【００１３】
本発明においては、前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時に前記内燃機関に吸入された新気の量が所定量よりも少ないときには、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。機関運転時に吸入された新気の量と排気浄化触媒の温度とには相関関係がある。従って、前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時に前記内燃機関に吸入された新気の量が少ないと排気浄化触媒の昇温が不十分となる。機関運転時に吸入された新気の量と排気浄化触媒の温度との関係を予め求めておくことにより、機関運転時に吸入された新気の量に基づいた二次空気の供給が可能となる。
【００１４】
本発明においては、前記経過時間算出手段により算出された時間に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、該触媒温度推定手段による触媒の推定温度に基づいて二次空気の供給量を決定する二次空気量決定手段と、をさらに備えることができる。機関始動時の排気浄化触媒の温度は、機関停止時間や外気温度等により変化するため、触媒温度推定手段はこれらの値に基づいて排気浄化触媒の温度を推定する。ところで、機関始動時の排気浄化触媒の温度により、排気浄化触媒を所定の温度まで上昇させるために必要となる二次空気の量が異なる。ここで、二次空気量決定手段により決定された量の二次空気を供給することにより、排気浄化触媒を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００１５】
上記課題を達成するために本発明による二次空気供給装置は、以下の手段を採用した。即ち、第２の発明は、
内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、前記内燃機関の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段と、
前記経過時間算出手段により算出された時間に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度推定手段により推定された前記排気浄化触媒の温度が所定の温度以上の場合に二次空気の供給制御を行う二次空気供給制御手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の最大の特徴は、機関始動時の排気浄化触媒の温度に基づいて、二次空気の供給制御を行うことにある。
【００１７】
このように構成された二次空気供給装置では、機関停止後から排気浄化触媒の温度が低下していく。ここで、排気浄化触媒の低下温度と内燃機関の運転停止時間とには相関がある。この関係を予め求めておくことにより、排気浄化触媒の温度に基づいた二次空気の供給制御が可能となる。
【００１８】
本発明においては、該触媒温度推定手段による触媒の推定温度に基づいて二次空気の供給量を決定する二次空気量決定手段をさらに備えることができる。排気浄化触媒の温度により必要となる二次空気の量が異なるため、機関始動時の排気浄化触媒の温度を推定し、この推定温度により二次空気の供給量を決定すれば、適正量の二次空気を供給することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る二次空気供給装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る二次空気供給装置を車両駆動用のガソリン機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係るエンジンとその吸排気系及び二次空気供給機構の概略構成を示す図である。図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ガソリン機関である。
【００２１】
エンジン１には、吸気枝管３が接続されており、吸気枝管３の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート１ａを介して連通している。
【００２２】
前記吸気枝管３は、吸気管４に接続されている。前記吸気管４における吸気枝管３の直上流に位置する部位には、該吸気管４内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁５が設けられている。このスロットル弁５には、スロットル開度に応じた電気信号を出力するスロットルセンサ６が取り付けられている。また、スロットル弁５の上流の吸気管４には、該吸気管４内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ７が取り付けられている。
【００２３】
また、吸気枝管３には、各気筒２に流入する吸気中へ燃料を噴射する燃料噴射弁８が備えられている。各燃料噴射弁８は、燃料を分配する燃料分配管９に接続されている。
【００２４】
このように構成された吸気系では、吸気は吸気管４を介して吸気枝管３に流入する。吸気枝管３に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配される。この際に燃料噴射弁８に駆動電流が印加されて燃料噴射弁８が開弁し、その結果、燃料噴射弁８から吸気枝管３内若しくは吸気ポート１ａ内へ燃料が噴射される。吸気枝管３内に噴射された燃料は吸気とともに混合気となって各気筒２に流入する。気筒２内では点火プラグ（図示省略）により点火された混合気が燃焼する。
【００２５】
一方、エンジン１には、排気枝管１０が接続され、排気枝管１０の各枝管が排気ポート１ｂを介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００２６】
前記排気枝管１０は、排気管１１と接続され、この排気管１１は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００２７】
前記排気管１１の途中には、三元触媒１２が設けられている。この三元触媒１２は、還元雰囲気でＮＯｘを還元浄化することができる。一方、三元触媒１２は、リーン空燃比のときに酸化作用が活発となり、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化させ浄化させることができる。そして、理論空燃比近傍のときに三元触媒１２は最も有効に働く。
【００２８】
前記三元触媒１２より上流の排気管１１には、該排気管１１内を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１３が取り付けられている。一方、三元触媒１２より下流の排気管１１には、該排気管１１内を流通する排気の酸素濃度に対応した電気信号を出力する酸素濃度センサ１４が取り付けられている。空燃比センサ１３により、三元触媒１２へ流入する排気の空燃比をフィードバック制御することができる。また、酸素濃度センサ１４により、大気中へ放出される排気が三元触媒１２により実際に浄化されているか否か検出することが可能となる。
【００２９】
このように構成された排気系では、エンジン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポート１ｂを介して排気枝管１０へ排出され、次いで、排気管１１を介して三元触媒１２へ流入し、有害ガス成分が浄化された後マフラーを介して大気中に放出される。
【００３０】
また、エンジン１には、各気筒２からの排気中に二次空気を供給するための二次空気供給機構が備えられている。
【００３１】
二次空気供給機構は、各気筒２から排気ポート１ｂ若しくは排気枝管１０へ流入する排気中へ二次空気を噴射する二次空気噴射弁２０を備えている。各二次空気噴射弁２０は、空気分配管２１に接続されている。空気分配管２１には、空気導入管２２ａの一端が接続され、該空気導入管２２ａの他端は吸気枝管３の負圧を導入して開閉するエアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）２４に備わる二次空気室２４ｂの出口側に接続されている。このＡＳＶ２４は、吸気枝管３の負圧を導入する負圧室２４ａ、二次空気が流通する二次空気室２４ｂ、負圧室２４ａに負圧が導入されたときに該負圧室２４ａ方向へ移動するロッド２４ｃ、該ロッド２４ｃの移動により開閉する開閉弁２４ｄ、エアポンプ２３側から二次空気噴射弁２０側へのみ空気を流通させるリードバルブ２４ｅを備えて構成されている。
【００３２】
二次空気室２４ｂの入口側には空気導入管２２ｂの一端が接続され、該空気導入管２２ｂの他端は、エアポンプ２３に接続されている。このエアポンプ２３は、電気モータを駆動源として作動するポンプである。エアポンプ２３とＡＳＶ２４との間の空気導入管２２ｂには、該空気導入管２２ｂを流通する二次空気の圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ２７が取り付けられている。
【００３３】
また、負圧室２４ａは負圧導入管２５を介して吸気枝管３と接続されている。負圧導入管２５の途中には、駆動電圧の印加により開閉するバキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）２６が設けられている。
【００３４】
このように構成された二次空気供給機構では、エアポンプ２３に電力を供給すると該エアポンプ２３が回転し、その回転に応じた空気が吐出される。エアポンプ２３から吐出された空気は、空気導入管２２ｂ内の圧力を上昇させる。一方、ＶＳＶ２６に駆動電圧が印加されると、該ＶＳＶ２６が開弁して、負圧室２４ａに吸気枝管３の負圧が導入される。負圧室２４ａに導入された負圧により、ロッド２４ｃが負圧室２４ａ側に誘引される。ロッド２４ｃと接続された開閉弁２４ｄは開弁し、空気導入管２２ａと空気導入管２２ｂとを連通させる。エアポンプ２３により昇圧された空気は空気導入管２２ｂから空気導入管２２ａを流通して空気分配管２１に到達する。そして、空気分配管２１に到達した空気は、各二次空気噴射弁２０に分配され、各二次空気噴射弁２０から排気ポート１ｂ若しくは排気枝管１０内に噴射される。排気ポート１ｂ若しくは排気枝管１０内に噴射された空気は、排気中の未燃燃料と反応して排気の温度を上昇させる。この温度が上昇した排気により、三元触媒１２の温度を上昇させることが可能となる。
【００３５】
エアポンプ２３の回転を停止させ、同時にＶＳＶ２６を閉弁させると、開閉弁２４ｄが閉じて空気の流通が停止する。この場合、リードバルブ２４ｅは、排気ポート１ｂからの排気の逆流を防ぐ。
【００３６】
エアポンプ２３の作動状態は、圧力センサ２７の出力信号により監視されている。
【００３７】
尚、本実施の形態では、開閉弁２４ｄの開閉をＶＳＶ２６により制御しているが、これに代えて電磁弁を用いても良い。
【００３８】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２８が併設されている。このＥＣＵ２８は、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００３９】
ＥＣＵ２８には、各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ２８に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２８には、燃料噴射弁８、エアポンプ２３、ＶＳＶ２６等が電気配線を介して接続され、これらを制御することが可能になっている。また、前記ＥＣＵ２８は、各種アプリケーションプログラム及び各種制御マップを記憶している。
【００４０】
ここで、従来の二次空気供給装置では、エンジン始動時に二次空気を供給して排気浄化触媒を速やかに昇温させていた。しかし、二次空気供給の実行の可否を冷却水温や吸気温により判断していたため、エンジン暖機中にエンジンの始動、停止が繰り返されると、その都度二次空気の供給制御が行われ、エアポンプ２３の耐用期間が短くなったり排気浄化触媒の劣化を誘引したりしていた。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、エンジン停止（ソーク）時間をカウントするソークタイマ２９を備え、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止する。このソークタイマ２９は、ＥＣＵ２８に接続されている。
【００４２】
ここで、エンジン停止後から触媒の温度が低下するが、触媒の温度が活性温度よりも低くなるまでには時間がかかる。触媒の温度が活性温度よりも低くなるまで二次空気の供給を行わないようにすることで、エアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
【００４３】
図２は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。また、ＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。
【００４４】
エンジン始動後フラグがＯＦＦとなった場合には、ソークタイマ値がリセットされる。そして、エンジン停止中にはソークタイマが０からカウントされ、ソークタイマ値が所定の値Ｔ１よりも大きくなった場合には、触媒の温度が活性温度よりも低くなったとして、次回エンジン始動時に二次空気の供給を行う。一方、ソークタイマ値が所定の値Ｔ１となる前にエンジンが再始動された場合には、触媒の昇温は必要がないとして二次空気の供給は行わない。
【００４５】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００４６】
図３は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【００４７】
ステップＳ１０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【００４８】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００４９】
ステップＳ１０２では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【００５０】
ステップＳ１０３では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上であるか否か判定する。所定値Ｔ１は、三元触媒１２の温度が活性温度よりも低くなるまでの時間であり、実験等により予め求めてＥＣＵ２８に記憶させおく。また、三元触媒１２の低下温度は外気温度により変化するため、所定値Ｔ１は外気温をパラメータとしてマップ化しておいても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。
【００５１】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０４では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【００５３】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００５４】
ステップＳ１０５では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグに１（ＯＮ）が代入される。
【００５５】
ステップＳ１０６では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグに０（ＯＦＦ）が代入される。
【００５６】
このようにして、ソーク時間ＴｓｏａｋからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジン停止（ソーク）時間をカウントするソークタイマ２９を備え、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。即ち、本実施の形態では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても、前回機関運転中の二次空気供給時間が所定時間よりも短い場合若しくは前回機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値が所定値よりも少ない場合には二次空気を供給する。
【００５８】
尚、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【００５９】
ここで、前回機関運転中に二次空気を供給した時間が短い場合には、触媒へ十分な量の空気を供給できずに触媒の温度上昇が不十分となる虞がある。そこで、本実施の形態では、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間として予め実験等により求めておき、前回機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間よりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。これにより、短期間内に機関の始動、停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００６０】
また、前回機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値は、触媒の温度と相関がある。そこで、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる吸入空気量の積算値を所定値として予め実験等により求めておき、前回機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値が前記所定値よりも少ない場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行うようにしても良い。これにより、短期間で機関運転及び停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００６１】
図４は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。また、ＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。ＡＩ−ＯＮカウンタは、実際に二次空気を供給した時間を示すカウンタである。ＡＩ−ＯＮカウンタの項目では、実線はエンジン運転毎の二次空気供給時のＡＩ−ＯＮカウンタの値（二次空気供給時間）を示し、破線は前回の二次空気供給実行時間（ＡＩ実行時間）を示している。積算空気量とは、エアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値である。積算空気量の項目では、実線はエンジン運転毎の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示し、破線は前回二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示している。
【００６２】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００６３】
図５は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。本フローでは、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間Ｔａｉとし、前回機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間Ｔａｉよりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。
【００６４】
ステップＳ２０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【００６５】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。
【００６６】
ステップＳ２０２では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【００６７】
ステップＳ２０３では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上であるか否か判定する。所定値Ｔ１は、三元触媒１２の温度が活性温度よりも低くなるまでの時間であり、実験等により予め求めてＥＣＵ２８に記憶させおく。また、三元触媒１２の低下温度は外気温度により変化するため、所定値Ｔ１は外気温度をパラメータとしてマップ化しておいても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。
【００６８】
ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進む。
【００６９】
ステップＳ２０４では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【００７０】
ステップＳ２０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。
【００７１】
ステップＳ２０５では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグに１（ＯＮ）が代入される。
【００７２】
ステップＳ２０６では、前回ＡＩ制御が実施された時間（ＡＩ実行時間）Ｔａｉが読み込まれる。この前回ＡＩ実行時間Ｔａｉは、図４中のＡＩ−ＯＮカウンタによるカウント値であり、破線で示されている値である。
【００７３】
ステップＳ２０７では、前回ＡＩ実行時間Ｔａｉが所定値Ｔ２よりも短いか否か判定される。所定値Ｔ２は、例えば８０秒で触媒の昇温に必要な時間である。前回ＡＩ実行時間Ｔａｉが所定値Ｔ２よりも短い場合には、触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を実行する。尚、所定値Ｔ２は、水温により変化する変数としても良いし、この値をマップ化したものを使用しても良い。
【００７４】
ステップＳ２０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。
【００７５】
ステップＳ２０８では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグに０（ＯＦＦ）が代入される。
【００７６】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回ＡＩ実行時間ＴａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【００７７】
尚、本実施の形態では、前回ＡＩ実行時間Ｔａｉに代えて前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉに基づいてＡＩ制御実行の可否を判定しても良い。前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉは、触媒の床温と相関関係があるため、この値が小さいと触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を行う。例えば、予め実験等により触媒の昇温が十分となるＡＩ実行中の積算吸入空気量を所定値αとして求めておき、前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ない場合には、二次空気の供給を行うようにしても良い。このように、前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉを用いて二次空気供給実行の可否を判定する場合には、前記ステップＳ２０６に代えて、前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉを読み込み、ステップＳ２０７に代えて、積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ないか否か判定する。
【００７８】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ソーク時間Ｔｓｏａｋが一定の時間を超えない場合であっても、前回ＡＩ実行時間Ｔａｉが短い場合又は前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉが少ない場合にはＡＩ制御を実行することができる。このようにして、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができるとともに、前回のエンジン運転中に供給された二次空気の量が少ない場合には、触媒を活性化させるために二次空気を供給することができる。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。即ち、本実施の形態では、エンジン始動、停止が短い期間で繰り返された場合には、前回よりも前のエンジン運転中に供給された二次空気量をも考慮して、二次空気の供給を行う。尚、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【００８０】
ここで、前回機関運転中に二次空気を供給した時間が短い場合には、触媒へ十分な量の空気を供給できずに触媒の温度上昇が不十分となる虞がある。エンジンの始動、停止が短期間で繰り返し行われた場合には、前回若しくは、前々回以前に供給された二次空気により触媒が昇温されているため、エンジン始動時には、ある程度触媒の温度は高くなっている。
【００８１】
そこで、本実施の形態では、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間として予め実験等により求めておき、前回以前の機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間よりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。これにより、短期間内に機関の始動、停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００８２】
また、前回以前の機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値は、触媒の温度と相関がある。そこで、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる吸入空気量の積算値を所定値として予め実験等により求めておき、前回以前の機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値が前記所定値よりも少ない場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行うようにしても良い。これにより、短期間で機関運転及び停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００８３】
尚、前回以前の二次空気供給量によりエンジン始動時の触媒の温度が変化するため、前回以前の二次空気供給量に基づいて二次空気の供給量を決定するようにしても良い。
【００８４】
図６は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。また、ＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。ＡＩ−ＯＮカウンタは、実際に二次空気を供給した時間を示すカウンタである。ＡＩ−ＯＮカウンタの項目では、実線はエンジン運転毎のＡＩ−ＯＮカウンタの値（二次空気供給時間）を示し、破線は前回以前の二次空気供給実行時間（ＡＩ実行時間）の積算値を示している。ここで、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上となった場合には、触媒の温度が低下してしまっているため、前回以前の二次空気供給実行時間（ＡＩ実行時間）の積算値を０に戻して二次空気の供給を行う。積算空気量とは、エアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値である。積算空気量の項目では、実線がエンジン運転毎の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示し、破線は前回以前の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示している。ここで、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上となった場合には、触媒の温度が低下してしまっているため、前回以前の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を０に戻して二次空気の供給を行う。
【００８５】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００８６】
図７は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。本フローでは、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間Ｔａｉとし、前回以前の機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間Ｔａｉよりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。
【００８７】
ステップＳ３０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【００８８】
ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１０へ進む。
【００８９】
ステップＳ３０２では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【００９０】
ステップＳ３０３では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上であるか否か判定する。所定値Ｔ１は、三元触媒１２の温度が活性温度よりも低くなるまでの時間であり、実験等により予め求めてＥＣＵ２８に記憶させおく。また、三元触媒１２の低下温度は外気温度により変化するため、所定値Ｔ１は外気温をパラメータとしてマップ化しておいても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。
【００９１】
ステップＳ３０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０８へ進む。
【００９２】
ステップＳ３０４では、前回ＡＩ制御が実施された時間（ＡＩ実行時間）Ｔａｉの積算値がクリアされる。ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上である場合には、触媒の温度が活性温度以下まで低下しているので、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉによらず二次空気の供給が行われる。これに伴い、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉがクリアされる。
【００９３】
ステップＳ３０５では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【００９４】
ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１０へ進む。
【００９５】
ステップＳ３０６では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグがＯＮとされ、ＸＡＩに１が代入される。
【００９６】
ステップＳ３０７では、前回ルーチン時のＸＡＩが１で且つ今回ルーチン時のＸＡＩが０であるか否か判定される。即ち、前回ルーチンでは二次空気の供給が行われ、且つ今回ルーチンでは二次空気の供給が行われていないか否か判定される。
【００９７】
ステップＳ３０７で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを終了し、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１１に進む。
【００９８】
ステップＳ３０８では、前回以前のＡＩ制御が実施された時間（ＡＩ実行時間）の積算値ΣＴａｉが読み込まれる。この前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉは、図６中のＡＩ−ＯＮカウンタによりカウントされた値を積算したものであり、破線で示されている値である。
【００９９】
ステップＳ３０９では、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが所定値Ｔ２よりも短いか否か判定される。所定値Ｔ２は、例えば８０秒で触媒の昇温に必要な時間である。前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが所定値Ｔ２よりも短い場合には、触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を実行する。尚、所定値Ｔ２は、水温により変化する変数としても良いし、この値をマップ化したものを使用しても良い。
【０１００】
ステップＳ３０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１０へ進む。
【０１０１】
ステップＳ３１０では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグがＯＦＦとされ、ＸＡＩに０が代入される。
【０１０２】
ステップＳ３１１では、ＡＩ実行時間Ｔａｉの積算値に今回のＡＩ実行時間Ｔａｉを加算したものを新たにＡＩ実行時間Ｔａｉの積算値として記憶させる。
【０１０３】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【０１０４】
尚、本実施の形態では、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉに代えて前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉに基づいてＡＩ制御実行の可否を判定しても良い。前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉは、触媒の床温と相関関係があるため、この値が小さいと触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を行う。例えば、予め実験等により触媒の昇温が十分となるＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値を所定値αとして求めておき、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ない場合には、二次空気の供給を行うようにしても良い。このように、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉを用いて二次空気供給実行の可否を判定する場合には、前記ステップＳ３０８に代えて、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉを読み込み、ステップＳ３０９に代えて、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ないか否か判定する。
【０１０５】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【０１０６】
また、本実施の形態においては、ステップＳ３０９で肯定判定がなされた場合には、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉから今回の二次空気供給時間を算出しても良い。前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉと今回二次空気供給時間との関係は、予め実験等によりもとめてマップ化しておく。このようにして求めた二次空気供給時間が経過するまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１０７】
同様に、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉに代えて前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉに基づいてＡＩ制御実行の可否を判定した場合であって、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが所定値Ｔ２よりも短いと判定された場合には、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉから今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量を求めても良い。このようにして求めた今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量が吸入されるまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ソーク時間Ｔｓｏａｋが一定の時間を超えない場合であっても、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが短い場合又は前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉが少ない場合にはＡＩ制御を実行することができる。このようにして、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができるとともに、前回以前のエンジン運転中に供給された二次空気の量が少ない場合には、触媒を活性化させるために二次空気を供給することができる。
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。即ち、本実施の形態では、ソーク時間Ｔｓｏａｋに基づいて三元触媒１２の床温を推定し、この温度に基づいて二次空気供給実行の可否を判断する。ここで、ソーク時間Ｔｓｏａｋと三元触媒１２の床温（触媒温度）とには相関があるため、ソーク時間Ｔｓｏａｋから三元触媒１２の床温（触媒温度）を求めることができる。例えば、ソーク時間Ｔｓｏａｋと三元触媒１２の床温との関係を予め実験等により求めておき、これをマップ化しておいても良い。ここで、機関停止時の三元触媒１２の温度は、外気温度の影響も受けるため、外気温度とソーク時間Ｔｓｏａｋと三元触媒１２の床温との関係を予め求めてマップ化しても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。また、三元触媒１２の床温に基づいて二次空気供給時間を決定しても良い。尚、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【０１０９】
図８は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、触媒の推定温度、エンジン負荷の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。またＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。触媒推定温度は、エンジン運転中はエアフローメータ７で検出される吸入空気量から、エンジン停止中は外気温度及びソーク時間と触媒温度とのマップから求める。
【０１１０】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【０１１１】
図９は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【０１１２】
ステップＳ４０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【０１１３】
ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了する。
【０１１４】
ステップＳ４０２では、前回エンジン停止時の触媒床温Ｋｃａｔｏを取り込む。触媒床温Ｋｃａｔｏは、エンジンに吸入された新気の量と相関がある。そこで、エアフローメータ７により検出される吸入空気量の積算値と触媒床温Ｋｃａｔｏとの関係を予め実験等により求めておくことで、エアフローメータ７の出力信号から触媒床温Ｋｃａｔｏを算出することができる。
【０１１５】
ステップＳ４０３では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【０１１６】
ステップＳ４０４では、エンジン停止中の触媒の温度低下Ｋｄｏｗｎを算出する。エンジン停止中の触媒の温度低下Ｋｄｏｗｎは、外気温度及びソーク時間Ｔｓｏａｋと相関関係があり、外気温度が低いほど、また、ソーク時間Ｔｓｏａｋが長いほど、温度低下Ｋｄｏｗｎは大きくなる。温度低下Ｋｄｏｗｎ及び外気温度とソーク時間Ｔｓｏａｋとの関係を実験等により求めてマップ化しておくことにより、外気温度及びソーク時間Ｔｓｏａｋから温度低下Ｋｄｏｗｎを算出することができる。
【０１１７】
ステップＳ４０５では、前回エンジン停止時の触媒床温Ｋｃａｔｏからエンジン停止中の触媒の温度低下Ｋｄｏｗｎを減じることにより、現在の触媒温度を算出する。この温度を初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔとして記憶させる。この初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔは、外気温度以上である。
【０１１８】
ステップＳ４０６では、エンジンが始動されたか否か判定する。ここでは、例えばエンジン回転数が４００回転／分を超えた場合、即ち、エンジン始動後フラグがＯＮとなっている場合にエンジンが始動されたと判定される。エンジンが始動された場合には、エンジン始動フラグＸＡＳＴに１が代入されている。
【０１１９】
ステップＳ４０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４１２へ進む。
【０１２０】
ステップＳ４０７では、触媒の温度が推定される。触媒の推定温度Ｋｃａｔは、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔにエンジン負荷マップより求まる温度上昇ΔＫを加えて算出される。温度上昇ΔＫを求めるためのエンジン負荷マップは、機関回転数と機関負荷（燃料噴射量又はアクセル開度）と温度上昇ΔＫとをパラメータするマップであり予め実験等により求めてＥＣＵ２８に記憶させておく。
【０１２１】
ステップＳ４０８では、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔが所定値Ｋ１以下であるか否か判定する。所定値Ｋ１は、触媒活性温度であり、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔが所定値Ｋ１よりも高い場合には、二次空気を供給する必要はなく、従って二次空気の供給は行われない。
【０１２２】
ステップＳ４０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４１３へ進む。
【０１２３】
ステップＳ４０９では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【０１２４】
ステップＳ４０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４１０へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４１３へ進む。
【０１２５】
ステップＳ４１０では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグがＯＮとされ、ＸＡＩに１が代入される。
【０１２６】
ステップＳ４１１では、前回ルーチン時のＸＡＳＴが１で且つ今回ルーチン時のＸＡＳＴが０であるか否か判定される。即ち、前回ルーチンではエンジン運転中で、且つ今回ルーチンではエンジン停止中であるか否か判定される。
【０１２７】
ステップＳ４１１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４１２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【０１２８】
ステップＳ４１２では、触媒の温度が推定される。触媒の推定温度Ｋｃａｔは、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔにエンジン負荷マップより求まる温度上昇ΔＫを加えて算出される。温度上昇ΔＫを求めるためのエンジン負荷マップは、機関回転数と機関負荷（燃料噴射量又はアクセル開度）と温度上昇ΔＫとをパラメータするマップであり予め実験等により求めてＥＣＵ２８に記憶させておく。
【０１２９】
ステップＳ４１３では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグがＯＦＦとされ、ＸＡＩに０が代入される。
【０１３０】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋから触媒床温Ｋｃａｔを推定し、ＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【０１３１】
尚、本実施の形態においては、ステップＳ４０８で肯定判定がなされた場合には、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔに基づいて二次空気供給時間（ＡＩ実行時間）を定めても良い。初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔと二次空気供給時間（ＡＩ実行時間）との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておく。このようにして求めた二次空気供給時間が経過するまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１３２】
同様に、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔに基づいて今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量を求めても良い。初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔと吸入空気量の積算値との関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。このようにして求めた今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量が吸入されるまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１３３】
また、第１から第３の実施の形態においても、本実施の形態と同様にしてソーク時間Ｔｓｏａｋから触媒床温を算出し、この触媒床温に基づいて二次空気の供給量を決定することができる。
【０１３４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ソーク時間Ｔｓｏａｋから触媒床温を算出することができ、触媒床温が低い場合にはＡＩ制御を実行することができる。このようにして、触媒床温が高い場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明に係る二次空気供給装置では、機関停止時間から二次空気供給実行の可否を判定し、二次空気の供給が必要でない場合には二次空気の供給を禁止することで、エアポンプの耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンとその吸排気系及び二次空気供給機構の概略構成を示す図である。
【図２】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図３】第１の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図４】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図５】第２の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図６】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図７】第３の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図８】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、触媒の推定温度、エンジン負荷の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図９】第４の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン
１ａ・・・吸気ポート
１ｂ・・・排気ポート
２・・・・気筒
３・・・・吸気枝管
４・・・・吸気管
５・・・・スロットル弁
６・・・・スロットルセンサ
７・・・・エアフローメータ
８・・・・燃料噴射弁
９・・・・燃料分配管
１０・・・排気枝管
１１・・・排気管
１２・・・三元触媒
１３・・・空燃比センサ
１４・・・酸素濃度センサ
２０・・・二次空気噴射弁
２１・・・空気分配管
２２ａ・・空気導入管
２２ｂ・・空気導入管
２３・・・エアポンプ
２４・・・エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）
２４ａ・・負圧室
２４ｂ・・二次空気室
２４ｃ・・ロッド
２４ｄ・・開閉弁
２４ｅ・・リードバルブ
２５・・・負圧導入管
２６・・・バキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）
２７・・・圧力センサ
２８・・・ＥＣＵ
２９・・・ソークタイマ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気中へ空気を供給する二次空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関では、排気浄化触媒へ電動エアポンプにより二次空気を供給する二次空気供給機構を設けることがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、機関始動時に二次空気を供給する技術があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２８３２０号公報（第４−７頁）
【特許文献２】
特開平５−２４８２３０号公報（第３−４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、機関の運転と停止とを短期間内に繰り返し行うと、その都度二次空気供給機構により二次空気の供給が実行されるため、電動エアポンプに過度の負担がかかり、該電動エアポンプの耐用期間が短くなる虞があった。さらに、繰り返し二次空気が供給されて排気浄化触媒の劣化を誘引する虞があった。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、二次空気供給装置において、過度の二次空気の供給を抑制して、排気浄化触媒の床温を適正温度まで上昇させることができる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明による二次空気供給装置は、以下の手段を採用した。即ち、第１の発明は、
内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、前記内燃機関の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段と、
前記内燃機関の前回停止から今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が所定の時間以内のときに前記二次空気供給手段による二次空気の供給を禁止する二次空気供給禁止手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の最大の特徴は、前回の機関運転時に上昇した排気浄化触媒の温度が低下する前に機関運転が再開された場合には、排気浄化触媒を昇温する必要がないため、二次空気供給禁止手段により二次空気の供給を禁止することにある。
【０００９】
このように構成された二次空気供給装置では、機関運転中に排気の温度若しくは二次空気供給手段により排気浄化触媒の温度が上昇される。排気浄化触媒の温度が上昇した後に機関を停止しても、該排気浄化触媒の温度が活性温度以下に低下する前に再度機関を始動させた場合には、二次空気を供給する必要はない。このような場合、二次空気供給禁止手段により二次空気の供給を禁止することにより、排気浄化触媒の過熱を抑制することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、前記内燃機関が前回停止してから今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が前記所定の時間以内であっても、前回機関運転時の前記二次空気供給手段による二次空気の供給状態により、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。機関停止時間が短くても前回の機関運転時に排気浄化触媒が所定の温度以上に上昇していない場合には、二次空気を供給することにより排気浄化触媒の温度上昇を図ることが可能となる。
【００１１】
本発明においては、前記内燃機関が前回停止してから今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が前記所定の時間以内であっても、前記二次空気供給禁止手段が前回二次空気の供給を禁止した後の前記二次空気供給手段による二次空気の供給状態により、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。短期間内に期間の始動、停止が繰り返された場合には、前回以前の機関運転時に供給された二次空気により排気浄化触媒の温度が上昇されている。しかし、機関停止時間が短くても前回以前の機関運転時に排気浄化触媒が所定の温度以上に上昇していない場合には、二次空気を供給することにより排気浄化触媒の温度上昇を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時間が所定時間よりも短いときには、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。機関運転中の排気浄化触媒の温度と二次空気の供給時間とには相関関係がある。従って、排気浄化触媒の温度上昇に必要となる二次空気の供給時間を予め求めておき、前回以前の機関運転時の二次空気供給時間と比較することにより、二次空気供給時間に基づいた二次空気の供給が可能となる。
【００１３】
本発明においては、前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時に前記内燃機関に吸入された新気の量が所定量よりも少ないときには、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することができる。機関運転時に吸入された新気の量と排気浄化触媒の温度とには相関関係がある。従って、前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時に前記内燃機関に吸入された新気の量が少ないと排気浄化触媒の昇温が不十分となる。機関運転時に吸入された新気の量と排気浄化触媒の温度との関係を予め求めておくことにより、機関運転時に吸入された新気の量に基づいた二次空気の供給が可能となる。
【００１４】
本発明においては、前記経過時間算出手段により算出された時間に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、該触媒温度推定手段による触媒の推定温度に基づいて二次空気の供給量を決定する二次空気量決定手段と、をさらに備えることができる。機関始動時の排気浄化触媒の温度は、機関停止時間や外気温度等により変化するため、触媒温度推定手段はこれらの値に基づいて排気浄化触媒の温度を推定する。ところで、機関始動時の排気浄化触媒の温度により、排気浄化触媒を所定の温度まで上昇させるために必要となる二次空気の量が異なる。ここで、二次空気量決定手段により決定された量の二次空気を供給することにより、排気浄化触媒を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００１５】
上記課題を達成するために本発明による二次空気供給装置は、以下の手段を採用した。即ち、第２の発明は、
内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、前記内燃機関の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段と、
前記経過時間算出手段により算出された時間に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度推定手段により推定された前記排気浄化触媒の温度が所定の温度以上の場合に二次空気の供給制御を行う二次空気供給制御手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の最大の特徴は、機関始動時の排気浄化触媒の温度に基づいて、二次空気の供給制御を行うことにある。
【００１７】
このように構成された二次空気供給装置では、機関停止後から排気浄化触媒の温度が低下していく。ここで、排気浄化触媒の低下温度と内燃機関の運転停止時間とには相関がある。この関係を予め求めておくことにより、排気浄化触媒の温度に基づいた二次空気の供給制御が可能となる。
【００１８】
本発明においては、該触媒温度推定手段による触媒の推定温度に基づいて二次空気の供給量を決定する二次空気量決定手段をさらに備えることができる。排気浄化触媒の温度により必要となる二次空気の量が異なるため、機関始動時の排気浄化触媒の温度を推定し、この推定温度により二次空気の供給量を決定すれば、適正量の二次空気を供給することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る二次空気供給装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る二次空気供給装置を車両駆動用のガソリン機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係るエンジンとその吸排気系及び二次空気供給機構の概略構成を示す図である。図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ガソリン機関である。
【００２１】
エンジン１には、吸気枝管３が接続されており、吸気枝管３の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート１ａを介して連通している。
【００２２】
前記吸気枝管３は、吸気管４に接続されている。前記吸気管４における吸気枝管３の直上流に位置する部位には、該吸気管４内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁５が設けられている。このスロットル弁５には、スロットル開度に応じた電気信号を出力するスロットルセンサ６が取り付けられている。また、スロットル弁５の上流の吸気管４には、該吸気管４内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ７が取り付けられている。
【００２３】
また、吸気枝管３には、各気筒２に流入する吸気中へ燃料を噴射する燃料噴射弁８が備えられている。各燃料噴射弁８は、燃料を分配する燃料分配管９に接続されている。
【００２４】
このように構成された吸気系では、吸気は吸気管４を介して吸気枝管３に流入する。吸気枝管３に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配される。この際に燃料噴射弁８に駆動電流が印加されて燃料噴射弁８が開弁し、その結果、燃料噴射弁８から吸気枝管３内若しくは吸気ポート１ａ内へ燃料が噴射される。吸気枝管３内に噴射された燃料は吸気とともに混合気となって各気筒２に流入する。気筒２内では点火プラグ（図示省略）により点火された混合気が燃焼する。
【００２５】
一方、エンジン１には、排気枝管１０が接続され、排気枝管１０の各枝管が排気ポート１ｂを介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００２６】
前記排気枝管１０は、排気管１１と接続され、この排気管１１は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００２７】
前記排気管１１の途中には、三元触媒１２が設けられている。この三元触媒１２は、還元雰囲気でＮＯｘを還元浄化することができる。一方、三元触媒１２は、リーン空燃比のときに酸化作用が活発となり、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化させ浄化させることができる。そして、理論空燃比近傍のときに三元触媒１２は最も有効に働く。
【００２８】
前記三元触媒１２より上流の排気管１１には、該排気管１１内を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１３が取り付けられている。一方、三元触媒１２より下流の排気管１１には、該排気管１１内を流通する排気の酸素濃度に対応した電気信号を出力する酸素濃度センサ１４が取り付けられている。空燃比センサ１３により、三元触媒１２へ流入する排気の空燃比をフィードバック制御することができる。また、酸素濃度センサ１４により、大気中へ放出される排気が三元触媒１２により実際に浄化されているか否か検出することが可能となる。
【００２９】
このように構成された排気系では、エンジン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポート１ｂを介して排気枝管１０へ排出され、次いで、排気管１１を介して三元触媒１２へ流入し、有害ガス成分が浄化された後マフラーを介して大気中に放出される。
【００３０】
また、エンジン１には、各気筒２からの排気中に二次空気を供給するための二次空気供給機構が備えられている。
【００３１】
二次空気供給機構は、各気筒２から排気ポート１ｂ若しくは排気枝管１０へ流入する排気中へ二次空気を噴射する二次空気噴射弁２０を備えている。各二次空気噴射弁２０は、空気分配管２１に接続されている。空気分配管２１には、空気導入管２２ａの一端が接続され、該空気導入管２２ａの他端は吸気枝管３の負圧を導入して開閉するエアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）２４に備わる二次空気室２４ｂの出口側に接続されている。このＡＳＶ２４は、吸気枝管３の負圧を導入する負圧室２４ａ、二次空気が流通する二次空気室２４ｂ、負圧室２４ａに負圧が導入されたときに該負圧室２４ａ方向へ移動するロッド２４ｃ、該ロッド２４ｃの移動により開閉する開閉弁２４ｄ、エアポンプ２３側から二次空気噴射弁２０側へのみ空気を流通させるリードバルブ２４ｅを備えて構成されている。
【００３２】
二次空気室２４ｂの入口側には空気導入管２２ｂの一端が接続され、該空気導入管２２ｂの他端は、エアポンプ２３に接続されている。このエアポンプ２３は、電気モータを駆動源として作動するポンプである。エアポンプ２３とＡＳＶ２４との間の空気導入管２２ｂには、該空気導入管２２ｂを流通する二次空気の圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ２７が取り付けられている。
【００３３】
また、負圧室２４ａは負圧導入管２５を介して吸気枝管３と接続されている。負圧導入管２５の途中には、駆動電圧の印加により開閉するバキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）２６が設けられている。
【００３４】
このように構成された二次空気供給機構では、エアポンプ２３に電力を供給すると該エアポンプ２３が回転し、その回転に応じた空気が吐出される。エアポンプ２３から吐出された空気は、空気導入管２２ｂ内の圧力を上昇させる。一方、ＶＳＶ２６に駆動電圧が印加されると、該ＶＳＶ２６が開弁して、負圧室２４ａに吸気枝管３の負圧が導入される。負圧室２４ａに導入された負圧により、ロッド２４ｃが負圧室２４ａ側に誘引される。ロッド２４ｃと接続された開閉弁２４ｄは開弁し、空気導入管２２ａと空気導入管２２ｂとを連通させる。エアポンプ２３により昇圧された空気は空気導入管２２ｂから空気導入管２２ａを流通して空気分配管２１に到達する。そして、空気分配管２１に到達した空気は、各二次空気噴射弁２０に分配され、各二次空気噴射弁２０から排気ポート１ｂ若しくは排気枝管１０内に噴射される。排気ポート１ｂ若しくは排気枝管１０内に噴射された空気は、排気中の未燃燃料と反応して排気の温度を上昇させる。この温度が上昇した排気により、三元触媒１２の温度を上昇させることが可能となる。
【００３５】
エアポンプ２３の回転を停止させ、同時にＶＳＶ２６を閉弁させると、開閉弁２４ｄが閉じて空気の流通が停止する。この場合、リードバルブ２４ｅは、排気ポート１ｂからの排気の逆流を防ぐ。
【００３６】
エアポンプ２３の作動状態は、圧力センサ２７の出力信号により監視されている。
【００３７】
尚、本実施の形態では、開閉弁２４ｄの開閉をＶＳＶ２６により制御しているが、これに代えて電磁弁を用いても良い。
【００３８】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２８が併設されている。このＥＣＵ２８は、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００３９】
ＥＣＵ２８には、各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ２８に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２８には、燃料噴射弁８、エアポンプ２３、ＶＳＶ２６等が電気配線を介して接続され、これらを制御することが可能になっている。また、前記ＥＣＵ２８は、各種アプリケーションプログラム及び各種制御マップを記憶している。
【００４０】
ここで、従来の二次空気供給装置では、エンジン始動時に二次空気を供給して排気浄化触媒を速やかに昇温させていた。しかし、二次空気供給の実行の可否を冷却水温や吸気温により判断していたため、エンジン暖機中にエンジンの始動、停止が繰り返されると、その都度二次空気の供給制御が行われ、エアポンプ２３の耐用期間が短くなったり排気浄化触媒の劣化を誘引したりしていた。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、エンジン停止（ソーク）時間をカウントするソークタイマ２９を備え、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止する。このソークタイマ２９は、ＥＣＵ２８に接続されている。
【００４２】
ここで、エンジン停止後から触媒の温度が低下するが、触媒の温度が活性温度よりも低くなるまでには時間がかかる。触媒の温度が活性温度よりも低くなるまで二次空気の供給を行わないようにすることで、エアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
【００４３】
図２は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。また、ＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。
【００４４】
エンジン始動後フラグがＯＦＦとなった場合には、ソークタイマ値がリセットされる。そして、エンジン停止中にはソークタイマが０からカウントされ、ソークタイマ値が所定の値Ｔ１よりも大きくなった場合には、触媒の温度が活性温度よりも低くなったとして、次回エンジン始動時に二次空気の供給を行う。一方、ソークタイマ値が所定の値Ｔ１となる前にエンジンが再始動された場合には、触媒の昇温は必要がないとして二次空気の供給は行わない。
【００４５】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００４６】
図３は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【００４７】
ステップＳ１０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【００４８】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００４９】
ステップＳ１０２では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【００５０】
ステップＳ１０３では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上であるか否か判定する。所定値Ｔ１は、三元触媒１２の温度が活性温度よりも低くなるまでの時間であり、実験等により予め求めてＥＣＵ２８に記憶させおく。また、三元触媒１２の低下温度は外気温度により変化するため、所定値Ｔ１は外気温をパラメータとしてマップ化しておいても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。
【００５１】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０４では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【００５３】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００５４】
ステップＳ１０５では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグに１（ＯＮ）が代入される。
【００５５】
ステップＳ１０６では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグに０（ＯＦＦ）が代入される。
【００５６】
このようにして、ソーク時間ＴｓｏａｋからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジン停止（ソーク）時間をカウントするソークタイマ２９を備え、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。即ち、本実施の形態では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても、前回機関運転中の二次空気供給時間が所定時間よりも短い場合若しくは前回機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値が所定値よりも少ない場合には二次空気を供給する。
【００５８】
尚、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【００５９】
ここで、前回機関運転中に二次空気を供給した時間が短い場合には、触媒へ十分な量の空気を供給できずに触媒の温度上昇が不十分となる虞がある。そこで、本実施の形態では、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間として予め実験等により求めておき、前回機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間よりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。これにより、短期間内に機関の始動、停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００６０】
また、前回機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値は、触媒の温度と相関がある。そこで、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる吸入空気量の積算値を所定値として予め実験等により求めておき、前回機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値が前記所定値よりも少ない場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行うようにしても良い。これにより、短期間で機関運転及び停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００６１】
図４は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。また、ＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。ＡＩ−ＯＮカウンタは、実際に二次空気を供給した時間を示すカウンタである。ＡＩ−ＯＮカウンタの項目では、実線はエンジン運転毎の二次空気供給時のＡＩ−ＯＮカウンタの値（二次空気供給時間）を示し、破線は前回の二次空気供給実行時間（ＡＩ実行時間）を示している。積算空気量とは、エアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値である。積算空気量の項目では、実線はエンジン運転毎の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示し、破線は前回二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示している。
【００６２】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００６３】
図５は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。本フローでは、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間Ｔａｉとし、前回機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間Ｔａｉよりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。
【００６４】
ステップＳ２０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【００６５】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。
【００６６】
ステップＳ２０２では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【００６７】
ステップＳ２０３では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上であるか否か判定する。所定値Ｔ１は、三元触媒１２の温度が活性温度よりも低くなるまでの時間であり、実験等により予め求めてＥＣＵ２８に記憶させおく。また、三元触媒１２の低下温度は外気温度により変化するため、所定値Ｔ１は外気温度をパラメータとしてマップ化しておいても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。
【００６８】
ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進む。
【００６９】
ステップＳ２０４では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【００７０】
ステップＳ２０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。
【００７１】
ステップＳ２０５では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグに１（ＯＮ）が代入される。
【００７２】
ステップＳ２０６では、前回ＡＩ制御が実施された時間（ＡＩ実行時間）Ｔａｉが読み込まれる。この前回ＡＩ実行時間Ｔａｉは、図４中のＡＩ−ＯＮカウンタによるカウント値であり、破線で示されている値である。
【００７３】
ステップＳ２０７では、前回ＡＩ実行時間Ｔａｉが所定値Ｔ２よりも短いか否か判定される。所定値Ｔ２は、例えば８０秒で触媒の昇温に必要な時間である。前回ＡＩ実行時間Ｔａｉが所定値Ｔ２よりも短い場合には、触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を実行する。尚、所定値Ｔ２は、水温により変化する変数としても良いし、この値をマップ化したものを使用しても良い。
【００７４】
ステップＳ２０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。
【００７５】
ステップＳ２０８では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグに０（ＯＦＦ）が代入される。
【００７６】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回ＡＩ実行時間ＴａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【００７７】
尚、本実施の形態では、前回ＡＩ実行時間Ｔａｉに代えて前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉに基づいてＡＩ制御実行の可否を判定しても良い。前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉは、触媒の床温と相関関係があるため、この値が小さいと触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を行う。例えば、予め実験等により触媒の昇温が十分となるＡＩ実行中の積算吸入空気量を所定値αとして求めておき、前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ない場合には、二次空気の供給を行うようにしても良い。このように、前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉを用いて二次空気供給実行の可否を判定する場合には、前記ステップＳ２０６に代えて、前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉを読み込み、ステップＳ２０７に代えて、積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ないか否か判定する。
【００７８】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ソーク時間Ｔｓｏａｋが一定の時間を超えない場合であっても、前回ＡＩ実行時間Ｔａｉが短い場合又は前回ＡＩ実行中の積算吸入空気量ＧＡＳＵＭａｉが少ない場合にはＡＩ制御を実行することができる。このようにして、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができるとともに、前回のエンジン運転中に供給された二次空気の量が少ない場合には、触媒を活性化させるために二次空気を供給することができる。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。即ち、本実施の形態では、エンジン始動、停止が短い期間で繰り返された場合には、前回よりも前のエンジン運転中に供給された二次空気量をも考慮して、二次空気の供給を行う。尚、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【００８０】
ここで、前回機関運転中に二次空気を供給した時間が短い場合には、触媒へ十分な量の空気を供給できずに触媒の温度上昇が不十分となる虞がある。エンジンの始動、停止が短期間で繰り返し行われた場合には、前回若しくは、前々回以前に供給された二次空気により触媒が昇温されているため、エンジン始動時には、ある程度触媒の温度は高くなっている。
【００８１】
そこで、本実施の形態では、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間として予め実験等により求めておき、前回以前の機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間よりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。これにより、短期間内に機関の始動、停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００８２】
また、前回以前の機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値は、触媒の温度と相関がある。そこで、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる吸入空気量の積算値を所定値として予め実験等により求めておき、前回以前の機関運転中の二次空気供給時にエアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値が前記所定値よりも少ない場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行うようにしても良い。これにより、短期間で機関運転及び停止を繰り返した場合であっても、触媒の温度を所定の温度まで上昇させることが可能となる。
【００８３】
尚、前回以前の二次空気供給量によりエンジン始動時の触媒の温度が変化するため、前回以前の二次空気供給量に基づいて二次空気の供給量を決定するようにしても良い。
【００８４】
図６は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。また、ＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。ＡＩ−ＯＮカウンタは、実際に二次空気を供給した時間を示すカウンタである。ＡＩ−ＯＮカウンタの項目では、実線はエンジン運転毎のＡＩ−ＯＮカウンタの値（二次空気供給時間）を示し、破線は前回以前の二次空気供給実行時間（ＡＩ実行時間）の積算値を示している。ここで、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上となった場合には、触媒の温度が低下してしまっているため、前回以前の二次空気供給実行時間（ＡＩ実行時間）の積算値を０に戻して二次空気の供給を行う。積算空気量とは、エアフローメータ７で検出された吸入空気量の積算値である。積算空気量の項目では、実線がエンジン運転毎の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示し、破線は前回以前の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を示している。ここで、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上となった場合には、触媒の温度が低下してしまっているため、前回以前の二次空気供給時の吸入空気量の積算値を０に戻して二次空気の供給を行う。
【００８５】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【００８６】
図７は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。本フローでは、触媒の温度が活性温度まで上昇するために必要となる二次空気供給時間を所定時間Ｔａｉとし、前回以前の機関運転中の二次空気供給時間がこの所定時間Ｔａｉよりも短い場合には、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１よりも短い場合であっても二次空気の供給を行う。
【００８７】
ステップＳ３０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【００８８】
ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１０へ進む。
【００８９】
ステップＳ３０２では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【００９０】
ステップＳ３０３では、ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上であるか否か判定する。所定値Ｔ１は、三元触媒１２の温度が活性温度よりも低くなるまでの時間であり、実験等により予め求めてＥＣＵ２８に記憶させおく。また、三元触媒１２の低下温度は外気温度により変化するため、所定値Ｔ１は外気温をパラメータとしてマップ化しておいても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。
【００９１】
ステップＳ３０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０８へ進む。
【００９２】
ステップＳ３０４では、前回ＡＩ制御が実施された時間（ＡＩ実行時間）Ｔａｉの積算値がクリアされる。ソーク時間Ｔｓｏａｋが所定値Ｔ１以上である場合には、触媒の温度が活性温度以下まで低下しているので、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉによらず二次空気の供給が行われる。これに伴い、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉがクリアされる。
【００９３】
ステップＳ３０５では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【００９４】
ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１０へ進む。
【００９５】
ステップＳ３０６では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグがＯＮとされ、ＸＡＩに１が代入される。
【００９６】
ステップＳ３０７では、前回ルーチン時のＸＡＩが１で且つ今回ルーチン時のＸＡＩが０であるか否か判定される。即ち、前回ルーチンでは二次空気の供給が行われ、且つ今回ルーチンでは二次空気の供給が行われていないか否か判定される。
【００９７】
ステップＳ３０７で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを終了し、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１１に進む。
【００９８】
ステップＳ３０８では、前回以前のＡＩ制御が実施された時間（ＡＩ実行時間）の積算値ΣＴａｉが読み込まれる。この前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉは、図６中のＡＩ−ＯＮカウンタによりカウントされた値を積算したものであり、破線で示されている値である。
【００９９】
ステップＳ３０９では、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが所定値Ｔ２よりも短いか否か判定される。所定値Ｔ２は、例えば８０秒で触媒の昇温に必要な時間である。前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが所定値Ｔ２よりも短い場合には、触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を実行する。尚、所定値Ｔ２は、水温により変化する変数としても良いし、この値をマップ化したものを使用しても良い。
【０１００】
ステップＳ３０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３１０へ進む。
【０１０１】
ステップＳ３１０では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグがＯＦＦとされ、ＸＡＩに０が代入される。
【０１０２】
ステップＳ３１１では、ＡＩ実行時間Ｔａｉの積算値に今回のＡＩ実行時間Ｔａｉを加算したものを新たにＡＩ実行時間Ｔａｉの積算値として記憶させる。
【０１０３】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【０１０４】
尚、本実施の形態では、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉに代えて前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉに基づいてＡＩ制御実行の可否を判定しても良い。前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉは、触媒の床温と相関関係があるため、この値が小さいと触媒の昇温が不十分であるとして二次空気の供給を行う。例えば、予め実験等により触媒の昇温が十分となるＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値を所定値αとして求めておき、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ない場合には、二次空気の供給を行うようにしても良い。このように、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉを用いて二次空気供給実行の可否を判定する場合には、前記ステップＳ３０８に代えて、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉを読み込み、ステップＳ３０９に代えて、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉが所定値αよりも少ないか否か判定する。
【０１０５】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋ及び前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉからＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【０１０６】
また、本実施の形態においては、ステップＳ３０９で肯定判定がなされた場合には、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉから今回の二次空気供給時間を算出しても良い。前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉと今回二次空気供給時間との関係は、予め実験等によりもとめてマップ化しておく。このようにして求めた二次空気供給時間が経過するまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１０７】
同様に、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉに代えて前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉに基づいてＡＩ制御実行の可否を判定した場合であって、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが所定値Ｔ２よりも短いと判定された場合には、前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉから今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量を求めても良い。このようにして求めた今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量が吸入されるまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ソーク時間Ｔｓｏａｋが一定の時間を超えない場合であっても、前回以前のＡＩ実行時間の積算値ΣＴａｉが短い場合又は前回以前のＡＩ実行中の積算吸入空気量の積算値ΣＧＡＳＵＭａｉが少ない場合にはＡＩ制御を実行することができる。このようにして、ソーク時間が一定の時間を超えない場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができるとともに、前回以前のエンジン運転中に供給された二次空気の量が少ない場合には、触媒を活性化させるために二次空気を供給することができる。
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して以下の点で相違する。即ち、本実施の形態では、ソーク時間Ｔｓｏａｋに基づいて三元触媒１２の床温を推定し、この温度に基づいて二次空気供給実行の可否を判断する。ここで、ソーク時間Ｔｓｏａｋと三元触媒１２の床温（触媒温度）とには相関があるため、ソーク時間Ｔｓｏａｋから三元触媒１２の床温（触媒温度）を求めることができる。例えば、ソーク時間Ｔｓｏａｋと三元触媒１２の床温との関係を予め実験等により求めておき、これをマップ化しておいても良い。ここで、機関停止時の三元触媒１２の温度は、外気温度の影響も受けるため、外気温度とソーク時間Ｔｓｏａｋと三元触媒１２の床温との関係を予め求めてマップ化しても良い。外気温度は、外気の温度に応じた信号を出力する外気温度センサ（図示省略）を備えることにより検出する。また、三元触媒１２の床温に基づいて二次空気供給時間を決定しても良い。尚、適用対象となるエンジン１やその他ハードウェアの基本構成については、第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【０１０９】
図８は、ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、触媒の推定温度、エンジン負荷の時間推移を示したタイムチャート図である。ここで、ソークタイマ値とは、前回エンジン停止からの経過時間を示した値である。始動後フラグとは、エンジンが始動して例えば回転数が４００回転／分を超えた場合にＯＮとなるフラグである。またＡＩ実行フラグとは、二次空気を供給する必要がある場合にＯＮとなるフラグである。触媒推定温度は、エンジン運転中はエアフローメータ７で検出される吸入空気量から、エンジン停止中は外気温度及びソーク時間と触媒温度とのマップから求める。
【０１１０】
次に、本実施の形態による二次空気供給制御について説明する。
【０１１１】
図９は、本実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【０１１２】
ステップＳ４０１では、エンジンスイッチがＩＧの位置となっているか否か判定される。エンジンスイッチがＩＧの位置となると、エンジン始動に必要な電力が供給され、その後エンジンスイッチをＳＴＡＲＴの位置となることによりエンジンが始動される。従って、エンジンスイッチがＩＧの位置となった後でなければ、エンジンを始動させることができない。反対に、エンジンスイッチがＩＧの位置となればエンジン始動の可能性がある。以上により、本実施の形態では、エンジンスイッチがＩＧの位置となった場合に、二次空気供給実行の可否を判定する。尚、エンジンスイッチがＳＴＡＲＴの位置となったか否かにより判定しても良い。
【０１１３】
ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了する。
【０１１４】
ステップＳ４０２では、前回エンジン停止時の触媒床温Ｋｃａｔｏを取り込む。触媒床温Ｋｃａｔｏは、エンジンに吸入された新気の量と相関がある。そこで、エアフローメータ７により検出される吸入空気量の積算値と触媒床温Ｋｃａｔｏとの関係を予め実験等により求めておくことで、エアフローメータ７の出力信号から触媒床温Ｋｃａｔｏを算出することができる。
【０１１５】
ステップＳ４０３では、前回エンジン停止からの今回エンジン始動までの時間（ソーク時間）Ｔｓｏａｋを取り込む。ＥＣＵ２８はソークタイマ２９へアクセスしてソーク時間Ｔｓｏａｋを取り込む。
【０１１６】
ステップＳ４０４では、エンジン停止中の触媒の温度低下Ｋｄｏｗｎを算出する。エンジン停止中の触媒の温度低下Ｋｄｏｗｎは、外気温度及びソーク時間Ｔｓｏａｋと相関関係があり、外気温度が低いほど、また、ソーク時間Ｔｓｏａｋが長いほど、温度低下Ｋｄｏｗｎは大きくなる。温度低下Ｋｄｏｗｎ及び外気温度とソーク時間Ｔｓｏａｋとの関係を実験等により求めてマップ化しておくことにより、外気温度及びソーク時間Ｔｓｏａｋから温度低下Ｋｄｏｗｎを算出することができる。
【０１１７】
ステップＳ４０５では、前回エンジン停止時の触媒床温Ｋｃａｔｏからエンジン停止中の触媒の温度低下Ｋｄｏｗｎを減じることにより、現在の触媒温度を算出する。この温度を初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔとして記憶させる。この初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔは、外気温度以上である。
【０１１８】
ステップＳ４０６では、エンジンが始動されたか否か判定する。ここでは、例えばエンジン回転数が４００回転／分を超えた場合、即ち、エンジン始動後フラグがＯＮとなっている場合にエンジンが始動されたと判定される。エンジンが始動された場合には、エンジン始動フラグＸＡＳＴに１が代入されている。
【０１１９】
ステップＳ４０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４１２へ進む。
【０１２０】
ステップＳ４０７では、触媒の温度が推定される。触媒の推定温度Ｋｃａｔは、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔにエンジン負荷マップより求まる温度上昇ΔＫを加えて算出される。温度上昇ΔＫを求めるためのエンジン負荷マップは、機関回転数と機関負荷（燃料噴射量又はアクセル開度）と温度上昇ΔＫとをパラメータするマップであり予め実験等により求めてＥＣＵ２８に記憶させておく。
【０１２１】
ステップＳ４０８では、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔが所定値Ｋ１以下であるか否か判定する。所定値Ｋ１は、触媒活性温度であり、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔが所定値Ｋ１よりも高い場合には、二次空気を供給する必要はなく、従って二次空気の供給は行われない。
【０１２２】
ステップＳ４０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４１３へ進む。
【０１２３】
ステップＳ４０９では、二次空気供給（ＡＩ）実行条件が成立しているか否か判定される。ＡＩ実行条件は、例えば、（１）冷却水温若しくは吸気温度が所定値以下、（２）バッテリ電圧が所定値以上、（３）ＡＩ実行中のエアフローメータ７により検出された吸入空気量の積算値が所定値以下、（４）エンジン負荷が所定値以下、（５）故障診断装置によるＡＩシステムの診断結果が正常、等である。これらの条件が満たされない場合には、二次空気の供給は行われない。
【０１２４】
ステップＳ４０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４１０へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４１３へ進む。
【０１２５】
ステップＳ４１０では、ＡＩ制御が実施され、ＡＩ実行フラグがＯＮとされ、ＸＡＩに１が代入される。
【０１２６】
ステップＳ４１１では、前回ルーチン時のＸＡＳＴが１で且つ今回ルーチン時のＸＡＳＴが０であるか否か判定される。即ち、前回ルーチンではエンジン運転中で、且つ今回ルーチンではエンジン停止中であるか否か判定される。
【０１２７】
ステップＳ４１１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４１２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【０１２８】
ステップＳ４１２では、触媒の温度が推定される。触媒の推定温度Ｋｃａｔは、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔにエンジン負荷マップより求まる温度上昇ΔＫを加えて算出される。温度上昇ΔＫを求めるためのエンジン負荷マップは、機関回転数と機関負荷（燃料噴射量又はアクセル開度）と温度上昇ΔＫとをパラメータするマップであり予め実験等により求めてＥＣＵ２８に記憶させておく。
【０１２９】
ステップＳ４１３では、ＡＩ制御が実施されず、ＡＩ実行フラグがＯＦＦとされ、ＸＡＩに０が代入される。
【０１３０】
このようにして、ソーク時間Ｔｓｏａｋから触媒床温Ｋｃａｔを推定し、ＡＩ制御実行の可否を判定することが可能となる。
【０１３１】
尚、本実施の形態においては、ステップＳ４０８で肯定判定がなされた場合には、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔに基づいて二次空気供給時間（ＡＩ実行時間）を定めても良い。初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔと二次空気供給時間（ＡＩ実行時間）との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておく。このようにして求めた二次空気供給時間が経過するまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１３２】
同様に、初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔに基づいて今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量を求めても良い。初期触媒温度Ｋｃａｔｉｎｔと吸入空気量の積算値との関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。このようにして求めた今回のＡＩ実行中の積算吸入空気量が吸入されるまで二次空気を供給することにより、触媒を活性化させるために必要となる量の二次空気をより正確に供給する事ができる。
【０１３３】
また、第１から第３の実施の形態においても、本実施の形態と同様にしてソーク時間Ｔｓｏａｋから触媒床温を算出し、この触媒床温に基づいて二次空気の供給量を決定することができる。
【０１３４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ソーク時間Ｔｓｏａｋから触媒床温を算出することができ、触媒床温が低い場合にはＡＩ制御を実行することができる。このようにして、触媒床温が高い場合には二次空気の供給を停止してエアポンプ２３の耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明に係る二次空気供給装置では、機関停止時間から二次空気供給実行の可否を判定し、二次空気の供給が必要でない場合には二次空気の供給を禁止することで、エアポンプの耐用期間の短縮及び触媒の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンとその吸排気系及び二次空気供給機構の概略構成を示す図である。
【図２】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図３】第１の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図４】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図５】第２の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図６】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、ＡＩ−ＯＮカウンタ値、機関吸入空気量の積算値の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図７】第３の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【図８】ソークタイマ値、エンジン始動後フラグ値、ＡＩ実行フラグ値、触媒の推定温度、エンジン負荷の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図９】第４の実施の形態による二次空気供給制御のフローを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・エンジン
１ａ・・・吸気ポート
１ｂ・・・排気ポート
２・・・・気筒
３・・・・吸気枝管
４・・・・吸気管
５・・・・スロットル弁
６・・・・スロットルセンサ
７・・・・エアフローメータ
８・・・・燃料噴射弁
９・・・・燃料分配管
１０・・・排気枝管
１１・・・排気管
１２・・・三元触媒
１３・・・空燃比センサ
１４・・・酸素濃度センサ
２０・・・二次空気噴射弁
２１・・・空気分配管
２２ａ・・空気導入管
２２ｂ・・空気導入管
２３・・・エアポンプ
２４・・・エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）
２４ａ・・負圧室
２４ｂ・・二次空気室
２４ｃ・・ロッド
２４ｄ・・開閉弁
２４ｅ・・リードバルブ
２５・・・負圧導入管
２６・・・バキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）
２７・・・圧力センサ
２８・・・ＥＣＵ
２９・・・ソークタイマ
Claims (8)
- 内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、前記内燃機関の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段と、
前記内燃機関の前回停止から今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が所定の時間以内のときに前記二次空気供給手段による二次空気の供給を禁止する二次空気供給禁止手段と、
を具備することを特徴とする二次空気供給装置。 - 前記内燃機関が前回停止してから今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が前記所定の時間以内であっても、前回機関運転時の前記二次空気供給手段による二次空気の供給状態により、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給装置。
- 前記内燃機関が前回停止してから今回始動するまでの間の前記経過時間算出手段により算出された時間が前記所定の時間以内であっても、前記二次空気供給禁止手段が前回二次空気の供給を禁止した後の前記二次空気供給手段による二次空気の供給状態により、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給装置。
- 前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時間が所定時間よりも短いときには、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することを特徴とする請求項２または３に記載の二次空気供給装置。
- 前回以前の機関運転中の二次空気供給手段による二次空気の供給時に前記内燃機関に吸入された新気の量が所定量よりも少ないときには、前記二次空気供給禁止手段によらず二次空気を供給することを特徴とする請求項２または３に記載の二次空気供給装置。
- 前記経過時間算出手段により算出された時間に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、該触媒温度推定手段による触媒の推定温度に基づいて二次空気の供給量を決定する二次空気量決定手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の二次空気供給装置。
- 内燃機関の排気系に設けられ排気中の有害成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流の排気中へ二次空気を供給する二次空気供給手段と、前記内燃機関の運転が停止されてから経過した時間を算出する経過時間算出手段と、
前記経過時間算出手段により算出された時間に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度推定手段により推定された前記排気浄化触媒の温度が所定の温度以上の場合に二次空気の供給制御を行う二次空気供給制御手段と、
を具備することを特徴とする二次空気供給装置。 - 該触媒温度推定手段による触媒の推定温度に基づいて二次空気の供給量を決定する二次空気量決定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の二次空気供給装置。
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