JP2005264895A - 内燃機関の２次空気供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、気筒毎に独立して接続されたそれぞれの排気通路内に供給される２次空気量が同量となるように設定することでエミッションの悪化を抑止すること。
【解決手段】 Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１に対応して、酸素センサ２７による出力電圧に応じて、１つの２次空気制御弁４２が調整され、三元触媒１３，１３′の上流側で、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、２次空気制御弁４２から分岐され、配管径が互いに異なる２次空気通路４１，４１′を通って供給される２次空気量が同量となるように設定される。これにより、それぞれの排気通路１２，１２′内の排気ガスが２次空気の供給によって効率良く浄化され、エミッションの悪化を抑止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気通路内の触媒に２次空気を供給し活性化する内燃機関の２次空気供給制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の２次空気供給制御装置に関連する先行技術文献としては、特開２００３−３３６５２１号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、排気通路や２次空気通路の構成上の相違が複合して各排気通路内に設置された触媒による排気ガスの浄化特性に差が生じたり、暖機特性に差が生じる際に、片側の排気通路に２次空気を多く供給する等により２次空気の供給状態を差別化し、触媒による排気ガスの浄化特性や触媒の暖機特性の差を少なくする技術が示されている。

つまり、排気通路や２次空気通路に触媒位置の相違や圧力損失の相違等の構成上の相違が存在し、その相違に起因して各排気通路における排気ガスの浄化特性に差が発生することが潜在的に見込まれる場合であっても、それらの相違を補正するように各排気通路へ導入される２次空気量が差別化され、または内燃機関の運転状態に影響するパラメータが各排気通路に対応したシリンダ間で差別化され、その結果として、各触媒を通過して排出される排気ガスの浄化度のばらつきが改善され、従来よりも排気ガスの浄化度が良好に維持されると述べられている。
特開２００３−３３６５２１号公報（第２頁〜第７頁）

ところで、複数気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関にあっては、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に供給される２次空気量が変わる。特に、１つの２次空気制御弁にて複数の排気通路に２次空気を供給すると、排気行程が短い間隔となるときの後側になる排気通路内には２次空気が入り難い傾向がある。

また、内燃機関の気筒毎に独立して２次空気制御弁が設置されているものにあっても、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路の長さや連通方法により、それぞれの排気通路に供給される２次空気量が異なることがある。そして、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路にそれぞれ触媒が設置されており、排気通路が連通されていないときには、それぞれの排気通路内に供給される２次空気量が異なるとエミッションが悪化するという不具合があった。

そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、複数気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、気筒毎に独立して接続されたそれぞれの排気通路内に供給される２次空気量が同量となるように設定することでエミッションの悪化を抑止可能な内燃機関の２次空気供給制御装置の提供を課題としている。

請求項１の内燃機関の２次空気供給制御装置によれば、複数気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、２次空気供給手段にて複数気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁が調整され、内燃機関から排出される排気ガスを気筒毎に浄化する触媒の上流側で、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に、２次空気制御弁から分岐され、２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量となるように設定される。これにより、それぞれの排気通路内の排気ガスが２次空気の供給によって効率良く浄化され、エミッションの悪化が抑止されるという効果が得られる。

請求項２の内燃機関の２次空気供給制御装置によれば、複数気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、２次空気供給手段にて酸素濃度検出手段による検出値に応じて、複数気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁が調整され、内燃機関から排出される排気ガスを気筒毎に浄化する触媒の上流側で、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に、２次空気制御弁から分岐され、２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量となるように設定される。これにより、それぞれの排気通路内の排気ガスが２次空気の供給によって効率良く浄化され、エミッションの悪化が抑止されるという効果が得られる。

請求項３の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、片側の２次空気通路の配管径の少なくとも一部が変更、またはその２次空気通路における圧損が変えられることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に２次空気制御弁から分岐され、２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量に設定されるという効果が得られる。

請求項４の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、片側の２次空気通路途中にその配管径より大きな所定容量からなる容積室が設置されていることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に２次空気制御弁から分岐され、２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量に設定されるという効果が得られる。

請求項５の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路の配管径が大きく、またはその２次空気通路の圧損が小さくなるように設定されていることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に２次空気制御弁から分岐され、２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量に設定されるという効果が得られる。

請求項６の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路途中にその配管径より大きな所定容量からなる容積室が設置されていることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に２次空気制御弁から分岐され、２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量に設定されるという効果が得られる。

請求項７の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、１つの２次空気制御弁をオープンループ制御または酸素濃度検出手段による検出値に応じて調整する際、排気通路内に供給される２次空気量に基づくアイドル時の空燃比偏差が０．５以下となるように設定されることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に２次空気制御弁から分岐され、２次空気通路を通って排気通路内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定されるという効果が得られる。

請求項８の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、排気通路のうち２次空気が入り難い側に配設された酸素濃度検出手段による検出値が用いられて２次空気フィードバック制御が実行されることで、排気通路内を両方共にリーン側に設定でき、排気ガスが２次空気の供給によって効率良く浄化され、エミッションの悪化が抑止されるという効果が得られる。

請求項９の内燃機関の２次空気供給制御装置では、内燃機関が２気筒からなり、気筒毎に独立して排気通路が接続されていても、１つの２次空気制御弁によってそれぞれの排気通路内に供給される２次空気量が同量となるよう良好に設定されるという効果が得られる。

請求項１０の内燃機関の２次空気供給制御装置によれば、２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、２次空気供給手段にて気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁が調整され、内燃機関から排出される排気ガスを気筒毎に浄化する触媒の上流側で、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に、それぞれの２次空気制御弁から２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量となるように設定される。これにより、それぞれの排気通路内の排気ガスが２次空気の供給によって効率良く浄化され、エミッションの悪化が抑止されるという効果が得られる。

請求項１１の内燃機関の２次空気供給制御装置によれば、２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、２次空気供給手段にて酸素濃度検出手段による検出値に応じて、気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁が調整され、内燃機関から排出される排気ガスを気筒毎に浄化する触媒の上流側で、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に、それぞれの２次空気制御弁から２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量となるように設定される。これにより、それぞれの排気通路内の排気ガスが２次空気の供給によって効率良く浄化され、エミッションの悪化が抑止されるという効果が得られる。

請求項１２の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、片側の２次空気通路の配管径の少なくとも一部が変更、またはその２次空気通路における圧損が変えられることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に、気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁から２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量に設定されるという効果が得られる。

請求項１３の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路の配管径が大きく、またはその２次空気通路の圧損が小さくなるように設定されていることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に、気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁から２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量に設定されるという効果が得られる。

請求項１４の内燃機関の２次空気供給制御装置における２次空気供給手段では、２つの２次空気制御弁をオープンループ制御または酸素濃度検出手段による検出値に応じて調整する際、排気通路内に供給される２次空気量に基づくアイドル時の空燃比偏差が０．５以下となるように設定されることで、内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路内に、気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁から２次空気通路を通って供給される２次空気量が同量に設定されるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例１にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された二輪車におけるＶ型４サイクル２気筒からなる内燃機関のうち排気通路の距離が短い気筒及びその周辺機器を示す概略構成図である。

図１において、内燃機関１はＶ型４サイクル２気筒の火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４を通過して吸気通路３内でインジェクタ（燃料噴射弁）５から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として吸気ポート６から各気筒内に分配供給される。また、内燃機関１のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ７が配設され、点火タイミング毎に点火コイル／イグナイタ８から高電圧が各気筒の点火プラグ７に印加され、各気筒内の混合気に点火される。そして、内燃機関１の各気筒で燃焼された排気ガスは排気ポート１１から排気通路１２の下流側に配設された三元触媒１３を通過して大気中に排出される。

エアクリーナ２内には吸気温センサ２１が配設され、吸気温センサ２１によってエアクリーナ２内に流入される吸気温ＴＨＡ〔℃〕が検出される。また、吸気通路３には吸気圧センサ２２が配設され、吸気圧センサ２２によってスロットルバルブ４の下流側の吸気圧ＰＭ〔ｋＰａ：キロパスカル〕が検出される。そして、スロットルバルブ４にはスロットル開度センサ２３が配設され、スロットル開度センサ２３によってスロットルバルブ４のスロットル開度ＴＡ〔°〕が検出される。また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が配設され、水温センサ２４によって内燃機関１内の冷却水温ＴＨＷ〔℃〕が検出される。そして、内燃機関１のクランクシャフト（図示略）にはクランク角センサ２５が配設され、クランク角センサ２５によってクランクシャフトの回転に伴い単位時間当たりに発生されるパルス数からなるクランク角信号に基づく機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕が検出される。更に、内燃機関１のカムシャフト（図示略）にはカム角センサ２６が配設され、カム角センサ２６によってカムシャフト回転角θ2 〔°ＣＡ（Crank Angle:クランク角）〕が検出される。

また、排気通路１２内の三元触媒１３の上流側には酸素（Ｏ₂ ）センサ（第１の酸素センサ）２７が配設され、酸素センサ２７によって排気通路１２の三元触媒１３の上流側の酸素濃度に対応する出力電圧ＶＯＸ〔Ｖ：ボルト〕が検出される。この酸素センサ２７に替えて空燃比（Ａ／Ｆ）センサを配設し、内燃機関１から排出される排気ガスにおける空燃比をリニアに検出してもよい。この他、車載バッテリ（図示略）には電源電圧センサ２９が配設され、電源電圧センサ２９によって電源電圧ＶB 〔Ｖ〕が検出される。

一方、燃料タンク３１内から燃料ポンプ３２で汲上げられた燃料は、燃料配管３３、燃料フィルタ３４、燃料配管３５、デリバリパイプ３６の順に圧送され、各気筒のインジェクタ５に分配供給される。デリバリパイプ３６内の余剰燃料は、プレッシャレギュレータ３７、リターン配管３８の経路にて燃料タンク３１内に戻される。このプレッシャレギュレータ３７によってデリバリパイプ３６内の燃圧（燃料圧力）と吸気圧との差圧が一定になるようにデリバリパイプ３６内の燃圧が調整される。

更に、エアクリーナ２と内燃機関１の排気ポート１１直後の排気通路１２とが２次空気通路４１にて接続され、その２次空気通路４１途中にはエアクリーナ２からの空気を２次空気として、排気通路１２内に適宜、導入するための２次空気制御弁（第１の２次空気制御弁）４２が配設されている。また、２次空気通路４１と排気通路１２との接続部位には、排気通路１２中の排気ガスが２次空気通路４１側に流込まないようリード弁４３が配設されている。

なお、本実施例において、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１のうち排気通路の距離が長い気筒に対応するものについては、必要に応じて排気通路１２′、三元触媒１３′、酸素センサ（第２の酸素センサ）２７′及びその出力電圧ＶＯＸ１〔Ｖ〕、２次空気通路４１′、２次空気制御弁（第２の２次空気制御弁）４２′、リード弁４３′等として区別するものとする。

内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）５０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ５１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ５２、各種データを格納するＲＡＭ５３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ５４等を中心に論理演算回路として構成され、上述の各種センサからの検出信号を入力する入力ポート５５及び各種アクチュエータとしてのインジェクタ５に燃料噴射時間（燃料噴射量に相当）ＴＡＵ、点火コイル／イグナイタ８に制御信号Ｉｇ、燃料ポンプ３２に制御信号Ｉｐや２次空気制御弁４２に制御信号Ｉａを出力する出力ポート５６に対しバス５７を介して接続されている。

次に、Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１において、その内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、１つの２次空気制御弁４２から分岐され２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量を同量に設定するための具体的な構成について、図２を参照して説明する。

ここで、図２は本発明の実施例１にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された二輪車の要部構成を示す概略図であり、図中の１４，１４′はマフラ、二点鎖線にて前後輪のタイヤ外径を示す。なお、図２の内燃機関１の上部に搭載されている吸気系及び燃料供給系については、図１にて説明されているため省略する。

図２では、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１において、２気筒のうち後輪側の気筒の排気行程を、その排気行程が短い間隔となるときの後側とする場合が想定されている。そこで、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量を同量に設定するため、１つの２次空気制御弁４２から分岐された２次空気通路４１，４１′のうち、後輪側の気筒の排気通路１２に接続された２次空気通路４１の配管径が前輪側の気筒の排気通路１２′に接続された２次空気通路４１′の配管径よりも大きくされている。

次に、本発明の実施例１にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ５０内のＣＰＵ５１における２次空気供給制御の処理手順を示す図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、この２次空気供給制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ５１にて繰返し実行される。また、本実施例で用いられる各マップはＲＯＭ５２内に予め記憶されている。

図３において、まず、ステップＳ１０１では、減速時であるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、クランク角センサ２５にて検出されたクランク角信号に基づく機関回転速度ＮＥ、スロットル開度センサ２３にて検出されたスロットル開度ＴＡ、吸気圧センサ２２にて検出された吸気圧ＰＭ等の変化量が予め設定された所定量以下であり、減速時でないと判定されるときにはステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、機関回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭをパラメータとしてマップ（図示略）に基づき２次空気制御弁４２の基本制御量が算出される。次にステップＳ１０３に移行して、機関回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭにより２次空気フィードバック制御を実行すべき領域であるかが判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、２次空気フィードバック制御を実行すべき領域であるときにはステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、酸素センサ２７からの出力電圧ＶＯＸが読込まれ、排気通路１２，１２′内の空燃比のリッチ／リーン判定が実行される。次にステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０４によるリッチ／リーン判定に基づき開閉駆動される２次空気制御弁４２による２次空気フィードバック制御処理が実行され、本ルーチンを終了する。なお、この２次空気フィードバック制御処理で排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量は、リッチ判定のとき増加、リーン判定のとき減少される。

ここで、ステップＳ１０４において、酸素センサ２７が排気通路１２，１２′のうち２次空気が入り難い側に配設された酸素センサであるならば、排気通路１２，１２′内を両方共にリーン側に設定でき、結果として、排気ガス中のＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）を２次空気の供給によって効率良く浄化させ、エミッションの悪化を抑止することができる。

一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、即ち、２次空気フィードバック制御を実行すべき領域でないときには、ステップＳ１０２で算出された２次空気制御弁４２の基本制御量に応じた２次空気量が排気通路１２，１２′に供給され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、減速時であると判定されるときにはステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、２次空気制御弁４２が閉じられ、排気通路１２，１２′内への２次空気供給が遮断され、本ルーチンを終了する。

このように、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置は、Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１であって、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′と、排気通路１２，１２′中にそれぞれ設置され、内燃機関１から排出される排気ガスを気筒毎に浄化する三元触媒１３，１３′と、三元触媒１３，１３′の上流側の排気通路１２，１２′中に配設され、内燃機関１から排出される排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段としての酸素センサ２７，２７′と、２気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁４２を酸素センサ２７（酸素センサ２７′）による検出値である出力電圧ＶＯＸ（ＶＯＸ１）に応じて調整する際、２次空気制御弁４２から分岐され、排気ポート１１，１１′近傍の排気通路１２，１２′に接続された２次空気通路４１，４１′を通って三元触媒１３，１３′の上流側の排気通路１２，１２′内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定する１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段とを具備するものである。

つまり、Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１に対応して、酸素センサ２７による出力電圧ＶＯＸに応じて、この２気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁４２が調整され、内燃機関１から排出される排気ガスを気筒毎に浄化する三元触媒１３，１３′の上流側で、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、２次空気制御弁４２から分岐され、２次空気通路４１，４１′を通って供給される２次空気量が同量となるように設定される。これにより、それぞれの排気通路１２，１２′内の排気ガスが２次空気の供給によって効率良く浄化され、エミッションの悪化を抑止することができる。

なお、上記実施例では、酸素センサ２７（酸素センサ２７′）を用い、その検出値に応じて調整するとしているが、酸素センサ２７（酸素センサ２７′）を用いることなく、オープンループ制御としてもよい。

このような内燃機関の２次空気供給制御装置は、Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１であって、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′と、排気通路１２，１２′中にそれぞれ設置され、内燃機関１から排出される排気ガスを気筒毎に浄化する三元触媒１３，１３′と、２気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁４２から分岐され、排気ポート１１，１１′近傍の排気通路１２，１２′に接続された２次空気通路４１，４１′を通って三元触媒１３，１３′の上流側の排気通路１２，１２′内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定する１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段とを具備するものであり、上述の実施例と同様の作用・効果が期待できる。

また、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置の１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段は、片側の２次空気通路４１の配管径の少なくとも一部を変更するよう具体的には、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１の配管径を大きく、または片側の２次空気通路４１における圧損を変えるよう具体的には、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１における圧損を小さく設定するものである。

つまり、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１では、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの前側の配管径が細い２次空気通路４１′よりも配管径が大きく、その圧損が小さくなるように設定されていることとなる。これにより、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に１つの２次空気制御弁４２から２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量が同量に設定されることとなる。

そして、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置の１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段は、排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量に基づくアイドル時の空燃比偏差が０．５以下となるように設定するものである。

これにより、２気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁４２を酸素センサ２７による検出値である出力電圧ＶＯＸに応じて調整する際、排気通路１２，１２′内のアイドル時の空燃比偏差が０．５以下となるように設定されることで、２次空気制御弁４２から分岐され、排気ポート１１，１１′近傍の排気通路１２，１２′に接続された２次空気通路４１，４１′を通って排気通路１２，１２′内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定される。

更に、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置の１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段は、排気通路１２，１２′のうち２次空気が入り難い側に配設された酸素センサ２７による検出値である出力電圧ＶＯＸを用いて２次空気フィードバック制御を実行するものである。

このように、図３のステップＳ１０４で述べたように、排気通路１２，１２′のうち２次空気が入り難い側に配設された酸素センサからの出力電圧が読込まれるようにすれば、排気通路１２，１２′内を両方共にリーン側に設定でき、結果として、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）を効率良く浄化させることができる。

次に、Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１において、その内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、１つの２次空気制御弁４２から２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量を同量に設定するための具体的な構成としての図２の変形例について、図４、図５及び図６を参照して説明する。

ここで、図２と同様、図４、図５及び図６はＶ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１を搭載した二輪車の要部構成を示す概略図であり、図中の１４，１４′はマフラ、二点鎖線にて前後輪のタイヤ外径を示す。なお、図２と同様、図４、図５及び図６の内燃機関１の上部に搭載されている吸気系及び燃料供給系については、図１にて説明されているため省略する。

図４では、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１において、２気筒のうち後輪側の気筒の排気行程を、その排気行程が短い間隔となるときの後側とする場合が想定されている。そこで、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量を同量に設定するため、１つの２次空気制御弁４２から分岐された２次空気通路４１，４１′の配管径は同じであるが、後輪側の気筒の排気通路１２に接続された２次空気通路４１途中にその配管径より大きな所定容量からなる容積室４４が設置されている。

このような内燃機関の２次空気供給制御装置は、１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段が、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１途中にその配管径より大きな所定容量からなる容積室４４を設置するものである。

したがって、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１では、容積室４４に貯留されている所定容量の２次空気によって、排気通路１２内に供給される２次空気量が確保されることとなる。これにより、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に１つの２次空気制御弁４２から２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量が同量に設定されることとなる。

図５では、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１において、２気筒のうち後輪側の気筒の排気行程を、その排気行程が短い間隔となるときの後側とする場合が想定されており、システム簡素化のため、排気通路１２，１２′が三元触媒１３，１３′の上流側で連通され、その部位に排気通路１２，１２′中の酸素濃度を検出する１つの酸素センサ２７が配設されている。そこで、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量を同量に設定するため、１つの２次空気制御弁４２から分岐された２次空気通路４１，４１′の配管径は同じであるが、前輪側の気筒の排気通路１２′に接続された２次空気通路４１′の配管径の一部を小さくするための絞り部４５′が形成されている。

このような内燃機関の２次空気供給制御装置は、１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段が、片側の２次空気通路４１′の配管径の少なくとも一部を変更、またはその２次空気通路４１′における圧損を変えるよう絞り部４５′を形成するものである。

つまり、図５に示すように、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの前側の２次空気通路４１′内に絞り部４５′が形成されていることで、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１よりも配管径が一部で小さくされ、その圧損が大きくなるように設定されていることとなる。これにより、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に１つの２次空気制御弁４２から２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量が同量に設定されることとなる。

図６では、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１において、２気筒のうち前輪側の気筒の排気行程を、その排気行程が短い間隔となるときの後側とする場合が想定されている。そこで、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量を同量に設定するため、１つの２次空気制御弁４２から分岐された２次空気通路４１，４１′の配管径は同じであるが、後輪側の気筒の排気通路１２に接続された２次空気通路４１の配管径の一部を小さくするための絞り部４５が形成されている。更に、２次空気通路４１の配管長を長くし、鋭角状に屈折させ形成されている。

このような内燃機関の２次空気供給制御装置は、１つの２次空気制御弁４２、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段が、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１′の配管径を大きく、またはその２次空気通路４１′における圧損を小さく設定するものである。

ここで、図６に示すように、２次空気通路４１は、その途中に絞り部４５が形成され、その配管長が長くされ、その途中で鋭角状に屈折され形成されている。したがって、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１′では、相対的に配管径が大きく、その圧損が小さくなるように設定されていることとなる。これにより、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に１つの２次空気制御弁４２から２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量が同量に設定されることとなる。

図７は本発明の実施例２にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された二輪車の要部構成を示す概略図であり、図中の１４，１４′はマフラ、二点鎖線にて前後輪のタイヤ外径を示す。なお、本発明の実施例２にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された二輪車におけるＶ型４サイクル２気筒からなる内燃機関及びその周辺機器、また、内燃機関１の上部に搭載されている吸気系及び燃料供給系については、上述の実施例１の概略構成図を示す図１と同様であり、その詳細な説明を省略する。また、図中、上述の実施例１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。

Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１において、その内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、気筒毎に独立して設置された２つの第１の２次空気制御弁４２及び第２の２次空気制御弁４２′からそれぞれ２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って２次空気がそれぞれ供給される。

図７では、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１において、２気筒のうち後輪側の気筒の排気行程を、その排気行程が短い間隔となるときの後側とする場合が想定されている。そこで、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量を同量に設定するため、気筒毎に独立して設置された２つの第１の２次空気制御弁４２及び第２の２次空気制御弁４２′からそれぞれ２次空気通路４１，４１′のうち、後輪側の気筒の排気通路１２に接続された２次空気通路４１の配管径が前輪側の気筒の排気通路１２′に接続された２次空気通路４１′の配管径よりも大きくされている。

次に、本発明の実施例２にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ５０内のＣＰＵ５１における２次空気供給制御の処理手順のを示す図８のフローチャートに基づいて説明する。なお、この２次空気供給制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ５１にて繰返し実行される。また、本実施例で用いられる各マップはＲＯＭ５２内に予め記憶されている。

図８において、まず、ステップＳ２０１では、減速時であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、クランク角センサ２５にて検出されたクランク角信号に基づく機関回転速度ＮＥ、スロットル開度センサ２３にて検出されたスロットル開度ＴＡ、吸気圧センサ２２にて検出された吸気圧ＰＭ等の変化量が予め設定された所定量以下であり、減速時でないと判定されるときにはステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２では、機関回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭをパラメータとしてマップ（図示略）に基づき第１の２次空気制御弁４２の基本制御量及び第２の２次空気制御弁４２′の基本制御量がそれぞれ算出される。次にステップＳ２０３に移行して、機関回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭにより２次空気フィードバック制御を実行すべき領域であるかが判定される。ステップＳ２０３の判定条件が成立、即ち、２次空気フィードバック制御を実行すべき領域であるときにはステップＳ２０４に移行する。

ステップＳ２０４では、第１の酸素センサ２７からの出力電圧ＶＯＸが読込まれ、排気通路１２内の空燃比のリッチ／リーン判定が実行される。次にステップＳ２０５に移行して、ステップＳ２０４によるリッチ／リーン判定に基づき開閉駆動される第１の２次空気制御弁４２による２次空気フィードバック制御処理が実行される。なお、この２次空気フィードバック制御処理で排気通路１２内に供給される２次空気量は、リッチ判定のとき増加、リーン判定のとき減少される。

次にステップＳ２０６に移行して、第２の酸素センサ２７′からの出力電圧ＶＯＸ１が読込まれ、排気通路１２′内の空燃比のリッチ／リーン判定が実行される。次にステップＳ２０７に移行して、ステップＳ２０６によるリッチ／リーン判定に基づき開閉駆動される第２の２次空気制御弁４２′による２次空気フィードバック制御処理が実行され、本ルーチンを終了する。なお、この２次空気フィードバック制御処理で排気通路１２′内に供給される２次空気量は、リッチ判定のとき増加、リーン判定のとき減少される。

一方、ステップＳ２０３の判定条件が成立せず、即ち、２次空気フィードバック制御を実行すべき領域でないときには、ステップＳ２０２で算出された第１の２次空気制御弁４２の基本制御量及び第２の２次空気制御弁４２′の基本制御量に応じた２次空気量がそれぞれ排気通路１２，１２′に供給され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、減速時であると判定されるときにはステップＳ２０８に移行する。ステップＳ２０８では、第１の２次空気制御弁４２及び第２の２次空気制御弁４２′が共に閉じられ、排気通路１２，１２′内への２次空気供給が遮断され、本ルーチンを終了する。

このように、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置の２つの２次空気制御弁４２，４２′、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段は、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１の配管径を大きく、またはその２次空気通路４１における圧損を小さく設定するものである。

つまり、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１では、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの前側の配管径が細い２次空気通路４１′よりも配管径が大きく、その圧損が小さくなるように設定されていることとなる。これにより、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁４２，４２′からそれぞれ２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量が同量に設定されることとなる。

次に、Ｖ型４サイクル２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関１において、その内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、２つの２次空気制御弁４２，４２′から２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量を同量に設定するための具体的な構成としての図７の変形例について、図９を参照して説明する。

ここで、図７と同様、図９はＶ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１を搭載した二輪車の要部構成を示す概略図であり、図中の１４，１４′はマフラ、二点鎖線にて前後輪のタイヤ外径を示す。なお、図９の内燃機関１の上部に搭載されている吸気系及び燃料供給系については、図１にて説明されているため省略する。

図９では、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１において、２気筒のうち後輪側の気筒の排気行程を、その排気行程が短い間隔となるときの後側とする場合が想定されている。そこで、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に供給される２次空気量を同量に設定するため、気筒毎に独立して設置された２つの第１の２次空気制御弁４２及び第２の２次空気制御弁４２′に接続されたそれぞれの２次空気通路４１，４１′の配管径は同じであるが、前輪側の気筒の排気通路１２′に接続された２次空気通路４１′の配管径の一部を小さくするための絞り部４５′が形成されている。なお、図９では、絞り部４５′が２次空気制御弁４２′の上流側に形成されているが、２次空気制御弁４２′の下流側に形成されていてもよい。

また、図９に示すように、排気通路１２，１２′がそれぞれの酸素センサ２７，２７′と三元触媒１３，１３′との間で細い配管にて連通されている。これにより、排気通路１２，１２′内における排気ガスの相互の流動はないが、排気通路１２，１２′内の圧力変動が相互に緩和され、内燃機関１の各気筒の充填効率が向上されることとなる。

このように、本実施例の内燃機関の２次空気供給制御装置の２つの２次空気制御弁４２，４２′、２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′等からなる２次空気供給系及びＥＣＵ５０等にて達成される２次空気供給手段は、片側の２次空気通路４１′の配管径の少なくとも一部を変更、またはその２次空気通路４１′における圧損を変えるよう絞り部４５′を形成するものである。

つまり、図９に示すように、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの前側の２次空気通路４１′内に絞り部４５′が形成されていることで、排気行程が短い間隔となるときの後側の２次空気通路４１よりも配管径が一部で小さくされ、その圧損が大きくなるように設定されていることとなる。これにより、内燃機関１の気筒毎に独立して接続された排気通路１２，１２′内に、気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁４２，４２′からそれぞれ２次空気通路４１，４１′、リード弁４３，４３′を通って供給される２次空気量が同量に設定されることとなる。

ところで、上記実施例及び変形例では、Ｖ型４サイクル２気筒からなる内燃機関１を想定した２次空気供給について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、複数気筒または２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関に適用することで、同様の作用・効果が期待できる。

図１は本発明の実施例１及び実施例２にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された二輪車におけるＶ型４サイクル２気筒からなる内燃機関のうちの１気筒及びその周辺機器を示す概略構成図である。 図２は本発明の実施例１にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された二輪車の要部構成を示す概略図である。 図３は本発明の実施例１にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける２次空気供給制御の処理手順を示すフローチャートである。 図４は図２の変形例を示す概略図である。 図５は図２の他の変形例を示す概略図である。 図６は図２のその他の変形例を示す概略図である。 図７は本発明の実施例２にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置が適用された二輪車の要部構成を示す概略図である。 図８は本発明の実施例２にかかる内燃機関の２次空気供給制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける２次空気供給制御の処理手順を示すフローチャートである。 図９は図７の変形例を示す概略図である。

符号の説明

１ 内燃機関
１１ 排気ポート
１２ 排気通路
１３ 三元触媒
２７ 酸素（Ｏ₂ ）センサ
４１ ２次空気通路
４２ ２次空気制御弁
５０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (14)

1. 複数気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、
   前記内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路と、
   前記排気通路中にそれぞれ設置され、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記気筒毎に浄化する触媒と、
   前記複数気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁から分岐され、排気ポート近傍の前記排気通路に接続された２次空気通路を通って前記触媒の上流側の前記排気通路内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定する２次空気供給手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給制御装置。
2. 複数気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、
   前記内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路と、
   前記排気通路中にそれぞれ設置され、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記気筒毎に浄化する触媒と、
   前記触媒の上流側の前記排気通路中に配設され、前記内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
   前記複数気筒に対して設置された１つの２次空気制御弁を前記酸素濃度検出手段による検出値に応じて調整する際、前記２次空気制御弁から分岐され、排気ポート近傍の前記排気通路に接続された２次空気通路を通って前記触媒の上流側の前記排気通路内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定する２次空気供給手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給制御装置。
3. 前記２次空気供給手段は、片側の前記２次空気通路の配管径の少なくとも一部を変更、またはその２次空気通路における圧損を変えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
4. 前記２次空気供給手段は、片側の前記２次空気通路途中にその配管径より大きな所定容量からなる容積室を設置することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
5. 前記２次空気供給手段は、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の前記２次空気通路の配管径を大きく、またはその２次空気通路における圧損を小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
6. 前記２次空気供給手段は、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の前記２次空気通路途中にその配管径より大きな所定容量からなる容積室を設置することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
7. 前記２次空気供給手段は、前記排気通路内に供給される２次空気量に基づくアイドル時の空燃比偏差が０．５以下となるように設定することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
8. 前記２次空気供給手段は、前記排気通路のうち２次空気が入り難い側に配設された前記酸素濃度検出手段による検出値を用いて２次空気フィードバック制御を実行することを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか１つに記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
9. 前記内燃機関は、２気筒からなることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
10. ２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、
    前記内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路と、
    前記排気通路中にそれぞれ設置され、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記気筒毎に浄化する触媒と、
    前記気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁から排気ポート近傍の前記排気通路に接続された２次空気通路を通って前記触媒の上流側の前記排気通路内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定する２次空気供給手段と
    を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給制御装置。
11. ２気筒からなり各気筒の燃焼行程が不等間隔に発生する内燃機関において、
    前記内燃機関の気筒毎に独立して接続された排気通路と、
    前記排気通路中にそれぞれ設置され、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記気筒毎に浄化する触媒と、
    前記触媒の上流側の前記排気通路中に配設され、前記内燃機関から排出される排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
    前記気筒毎に独立して設置された２つの２次空気制御弁を前記酸素濃度検出手段による検出値に応じて調整する際、前記２次空気制御弁から排気ポート近傍の前記排気通路に接続された２次空気通路を通って前記触媒の上流側の前記排気通路内にそれぞれ供給される２次空気量が同量となるように設定する２次空気供給手段と
    を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給制御装置。
12. 前記２次空気供給手段は、片側の前記２次空気通路の配管径の少なくとも一部を変更、またはその２次空気通路における圧損を変えることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
13. 前記２次空気供給手段は、各気筒のうち排気行程が短い間隔となるときの後側の前記２次空気通路の配管径を大きく、またはその２次空気通路における圧損を小さく設定することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２に記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
14. 前記２次空気供給手段は、前記排気通路内に供給される２次空気量に基づくアイドル時の空燃比偏差が０．５以下となるように設定することを特徴とする請求項１０乃至請求項１３に記載の内燃機関の２次空気供給制御装置。
    
    

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