JP2011111895A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの排気管のうちの触媒よりも上流側に二次空気を供給するシステムにおいて、触媒の焼損を防止しながら触媒を早期に活性化できるようにする。
【解決手段】二次空気の供給中に触媒２１に流入する排出ガスの空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８）になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行い、この排気空燃比補正を行った状態で触媒２１に流入する排出ガス温度が適正温度領域（触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）になるように二次エアポンプ２６の吐出量を補正する二次空気量補正を行う。この二次空気量補正では、排出ガス温度が適正温度領域よりも低いときには二次エアポンプ２６の吐出量を増量補正して触媒２１の昇温を促進する。一方、排出ガス温度が適正温度領域よりも高いときには二次エアポンプ２６の吐出量を減量補正して触媒２１の温度が触媒保護限界温度を越えないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排出ガス通路のうちの排出ガス浄化用の触媒よりも上流側に二次空気を供給する二次エアポンプを備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。

近年、自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、排出ガスを十分に浄化して大気に放出することが要求されているため、排気管に排出ガス浄化用の触媒を設け、この触媒で排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するようにしている。一般に、排出ガス浄化用の触媒は、内燃機関の排出ガスで加熱されるが、所定温度まで昇温しないと活性化せず、その浄化能力を発揮できない。特に冷間始動時には、排出ガスの温度が低く、触媒が活性化するまでの時間が長くなる。

そこで、例えば、特許文献１（特開平８−７４５６８号公報）に示すように、内燃機関の排気管のうちの排出ガス浄化用の触媒よりも上流側にエアポンプにより二次空気（酸素）を供給して排出ガス中のＨＣやＣＯの酸化反応を促進し、その反応熱で触媒の昇温を促進する技術が知られている。この特許文献１では、内燃機関の吸入空気量と、理論空燃比よりもリーンに設定した目標テールパイプ空燃比とに基づいて二次空気供給量を設定し、その二次空気供給量に基づいてエアポンプを駆動制御するようにしている。

特開平８−７４５６８号公報（第２頁等）

ところで、排出ガス温度や排出ガス流量によって排出ガスの熱エネルギ（以下「排気エネルギ」という）が変化し、この排気エネルギによって触媒の温度が変化する。二次空気の供給中は、排出ガス中のＨＣやＣＯと二次空気（酸素）との酸化反応熱による排出ガス温度の上昇によって排気エネルギを適度に増大させることで、触媒の昇温を促進して触媒を早期に活性化させることが可能となる。

しかし、上記特許文献１の技術では、単に吸入空気量と目標テールパイプ空燃比から設定した二次空気供給量に基づいてエアポンプを駆動制御するだけであるため、排気エネルギに過不足が生じる可能性がある。仮に、排気エネルギが大き過ぎると、触媒の温度が高くなり過ぎて、触媒が焼損してしまう可能性があり、一方、排気エネルギが小さ過ぎると、触媒の昇温を十分に促進することができず、触媒を早期に活性化させることができなくなる可能性があり、排気エミッションの悪化が懸念される。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、触媒の焼損を防止しながら触媒を早期に活性化させることができ、排気エミッションを向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排出ガス通路のうちの排出ガス浄化用の触媒よりも上流側に二次空気を供給する二次エアポンプを備えた内燃機関の制御装置において、触媒の温度又はこれに関連性のある情報（以下これらを「触媒温度情報」と総称する）を検出又は推定する触媒温度情報取得手段と、二次空気の供給中に触媒に流入する排出ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という）が所定空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う排気空燃比補正手段と、二次空気の供給中に排気空燃比補正手段により排気空燃比補正を行った状態で触媒温度情報が所定の適正温度領域になるように二次エアポンプの吐出量を補正する二次空気量補正を行う二次空気量補正手段とを備えた構成としたものである。

二次空気の供給量（酸素の供給量）や燃料噴射量（ＨＣやＣＯの供給量）を変化させることで、排出ガス中のＨＣやＣＯと二次空気（酸素）との酸化反応量を変化させて、触媒に流入する排出ガスの温度（以下単に「排出ガス温度」という）を変化させることができると共に、二次空気の供給量の変化によって触媒に流入する排出ガスの流量（以下単に「排出ガス流量」という）を変化させることができる。従って、二次空気の供給量や燃料噴射量を変化させることで、排出ガス温度や排出ガス流量を変化させて、排気エネルギ（排出ガスの熱エネルギ）を変化させることができ、この排気エネルギに応じて触媒の温度が変化する。

このような特性を考慮に入れて、請求項１に係る発明は、排気空燃比が所定空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行った状態で、触媒温度情報が適正温度領域（例えば触媒が焼損に至らず且つ触媒の昇温を促進できる温度領域）になるように二次エアポンプの吐出量（つまり二次空気の供給量）を補正する二次空気量補正を行うことで、排気空燃比を所定空燃比に維持しながら触媒温度情報が適正温度領域になるように二次空気の供給量（酸素の供給量）と燃料噴射量（ＨＣやＣＯの供給量）を補正して、排気エネルギを変化させることができる。これにより、触媒温度情報が適正温度領域になるように排気エネルギを過不足なく適正に制御することができて、触媒の焼損を防止しながら触媒を早期に活性化させることが可能となり、排気エミッションを向上させることができる。

この場合、請求項２のように、触媒の温度又は触媒に流入する排出ガスの温度を触媒温度情報として検出するようにしても良い。或は、請求項３のように、触媒に流入する排出ガスの温度と内燃機関の運転状態（例えば、内燃機関の回転速度、吸入空気量等）のうちの少なくとも一方に基づいて触媒の温度を推定するようにしても良い。このようにして触媒温度情報を検出又は推定すれば、その触媒温度情報が適正温度領域になるように二次エアポンプの吐出量を補正する二次空気量補正を精度良く行うことができる。

また、請求項４のように、排気空燃比補正の際に排気空燃比（触媒に流入する排出ガスの空燃比）が１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比になるように燃料噴射量を補正するようにすると良い。このようにすれば、触媒に流入する排出ガス中のＨＣ量やＣＯ量を大幅に低減することができ、触媒の活性化前で十分な浄化能力を得られないときでも、ＨＣやＣＯの排出量（大気中へ排出されるＨＣ量やＣＯ量）を低減することができる。

更に、請求項５のように、二次空気量補正の際に触媒温度情報が適正温度領域よりも低温側のときに二次エアポンプの吐出量を増量補正し、触媒温度情報が適正温度領域よりも高温側のときに二次エアポンプの吐出量を減量補正するようにすると良い。このようにすれば、触媒温度情報が適正温度領域よりも低温側のときには、触媒の昇温を十分に促進できないと判断して、二次エアポンプの吐出量を増量補正することで、排気エネルギを増加させて触媒の昇温を促進することができ、触媒を早期に活性化させることができる。一方、触媒温度情報が適正温度領域よりも高温側のときには、触媒の温度が触媒保護限界温度（触媒の焼損を防止できる上限温度）を越える可能性があると判断して、二次エアポンプの吐出量を減量補正することで、排気エネルギを減少させて触媒の温度が触媒保護限界温度を越えないようにすることができ、触媒の焼損を防止することができる。

また、本発明は、請求項６のように、内燃機関の排出ガス通路のうちの排出ガス浄化用の触媒よりも上流側に二次空気を供給する二次エアポンプを備えた内燃機関の制御装置において、触媒の温度又はこれに関連性のある情報（以下これらを「触媒温度情報」と総称する）を検出又は推定する触媒温度情報取得手段と、二次空気の供給中に触媒に流入する排出ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という）が所定空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う排気空燃比補正手段とを備え、この排気空燃比補正手段は、二次空気の供給中に触媒温度情報が所定の高温領域のときに排気空燃比補正を停止して触媒温度情報が高温領域よりも低温側の適正温度領域になるように燃料噴射量を補正する触媒温度優先空燃比補正を行う手段を有する構成としても良い。

請求項６に係る発明は、触媒温度情報が高温領域のときに排気空燃比補正を停止して触媒温度情報が高温領域よりも低温側の適正温度領域（例えば触媒が焼損に至らず且つ触媒の昇温を促進できる温度領域）になるように燃料噴射量を補正する触媒温度優先空燃比補正を行うことで、二次エアポンプの吐出量（つまり二次空気の供給量）を調整できないシステムの場合でも、触媒温度情報が適正温度領域になるように燃料噴射量（ＨＣやＣＯの供給量）を補正して、排気エネルギを変化させることができる。これにより、触媒温度情報が適正温度領域になるように排気エネルギを過不足なく適正に制御することができて、触媒の焼損を防止しながら触媒を早期に活性化させることが可能となり、排気エミッションを向上させることができる。

この場合、請求項７のように、触媒の温度又は触媒に流入する排出ガスの温度を触媒温度情報として検出するようにしても良い。或は、請求項８のように、触媒に流入する排出ガスの温度と内燃機関の運転状態（例えば、内燃機関の回転速度、吸入空気量等）のうちの少なくとも一方に基づいて触媒の温度を推定するようにしても良い。このようにして触媒温度情報を検出又は推定すれば、その触媒温度情報が適正温度領域になるように燃料噴射量を補正する触媒温度優先空燃比補正を精度良く行うことができる。

また、請求項９のように、触媒温度情報が高温領域よりも低温側のときに排気空燃比が１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比になるように燃料噴射量を補正することで排気空燃比補正を行うようにすると良い。このようにすれば、触媒温度情報が高温領域よりも低温側のときには、触媒に流入する排出ガス中のＨＣ量やＣＯ量を大幅に低減することができ、触媒の活性化前で十分な浄化能力を得られないときでも、ＨＣやＣＯの排出量（大気中へ排出されるＨＣ量やＣＯ量）を低減することができる。

更に、請求項１０のように、触媒温度情報が高温領域のときに排気空燃比が弱リーン空燃比よりもリーン側になるように燃料噴射量を減量補正することで触媒温度優先空燃比補正を行うようにすると良い。このようにすれば、触媒温度情報が高温領域のときには、触媒の温度が触媒保護限界温度（触媒の焼損を防止できる上限温度）を越える可能性があると判断して、排気空燃比が弱リーン空燃比よりもリーン側になるように燃料噴射量を減量補正することで、排気エネルギを減少させて触媒の温度が触媒保護限界温度を越えないようにすることができ、触媒の焼損を防止することができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２は実施例１の触媒温度制御メインルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図３は実施例１の始動時二次エアポンプ制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図４は実施例１の始動時最終噴射量演算ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図５は実施例１の始動後二次エアポンプ制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図６は実施例１の始動後最終噴射量演算ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図７はポンプ駆動カウンタの初期値αのテーブルの一例を概念的に示す図である。 図８は二次エアポンプ流量Ｖpumpのテーブルの一例を概念的に示す図である。 図９は始動時基本噴射量Ｑbsestaのテーブルの一例を概念的に示す図である。 図１０は始動時の二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルの一例を概念的に示す図である。 図１１は始動後基本噴射量Ｑbse のマップの一例を概念的に示す図である。 図１２は始動後の二次空気分噴射補正量Ｑair のマップの一例を概念的に示す図である。 図１３は排気エネルギと触媒５００℃到達時間との関係を示す図である。 図１４の（ａ）は排気空燃比と触媒流入ＨＣ量との関係を示す図であり、図１４の（ｂ）は排気空燃比と触媒流入ＣＯ量との関係を示す図であり、図１４の（ｃ）は排気空燃比と触媒流入ＮＯｘ量との関係を示す図である。 図１５は実施例１の触媒温度制御の実行例を示すタイムチャートである。 図１６は実施例２の触媒温度制御メインルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図１７は実施例２の始動時二次空気分噴射補正量演算ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図１８は実施例２の始動時最終噴射量演算ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図１９は実施例２の始動後二次空気分噴射補正量演算ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図２０は実施例２の始動後最終噴射量演算ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図２１は二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルの一例を概念的に示す図である。 図２２は排気空燃比と触媒温度との関係を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５と、このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１７が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１７の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１８が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１９が取り付けられ、各気筒の点火プラグ１９の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２０（排出ガス通路）には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２１が設けられ、この触媒２１の上流側に、触媒２１に流入する排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２２が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２３が取り付けられ、クランク軸２４の外周側には、クランク軸２４が所定クランク角回転する毎にクランク角信号（パルス信号）を出力するクランク角センサ２５が取り付けられている。このクランク角センサ２５の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

次に、排気管２０のうちの空燃比センサ２２よりも上流側（つまり触媒２１よりも上流側）に二次空気を供給する二次空気供給システムの構成を説明する。二次空気供給システムは、電気モータで駆動される二次エアポンプ２６から吐出する二次空気を、二次空気配管２７を通して各気筒の二次空気供給ノズル２８に分配して各気筒の排気マニホールド２９（排出ガス通路）に導入する。二次空気配管２７には、該二次空気配管２７を開閉すると共に排出ガスの逆流を防止する制御弁３０が設けられている。本実施例１では、二次エアポンプ２６として、二次空気の吐出量（つまり二次空気の供給量）を調整可能な吐出量可変型のエアポンプが用いられている。

また、排気管２０のうちの二次空気の導入位置（二次空気供給ノズル２８の接続部）よりも下流側には、触媒２１に流入する排出ガスの温度を検出する排気温センサ３２（触媒温度情報取得手段）が設けられている。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３３に入力される。このＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１８の燃料噴射量や点火プラグ１９の点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ３３は、エンジン１１の冷間始動時等に二次エアポンプ２６を駆動して排気管２０に二次空気を供給して、排出ガス中のＨＣやＣＯと二次空気（酸素）との酸化反応を促進し、その反応熱で触媒２１の昇温を促進する。その際、後述する図２乃至図６の触媒温度制御用の各ルーチンを実行することで、二次空気の供給中に触媒２１に流入する排出ガスの空燃比（以下単に「排気空燃比」という）が所定空燃比（例えば１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比）になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う排気空燃比補正手段として機能すると共に、この排気空燃比補正を行った状態で触媒２１に流入する排出ガスの温度（触媒温度情報）が所定の適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）になるように二次エアポンプ２６の吐出量を補正する二次空気量補正を行う二次空気量補正手段として機能する。

二次空気の供給量（酸素の供給量）や燃料噴射量（ＨＣやＣＯの供給量）を変化させることで、排出ガス中のＨＣやＣＯと二次空気（酸素）との酸化反応量を変化させて、触媒２１に流入する排出ガスの温度（以下単に「排出ガス温度」という）を変化させることができると共に、二次空気の供給量の変化によって触媒２１に流入する排出ガスの流量（以下単に「排出ガス流量」という）を変化させることができる。従って、二次空気の供給量や燃料噴射量を変化させることで、排出ガス温度や排出ガス流量を変化させて、排気エネルギ（排出ガスの熱エネルギ）を変化させることができ、この排気エネルギに応じて触媒２１の温度が変化する。

このような特性を考慮に入れて、本実施例１では、排気空燃比が所定空燃比（例えば１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比）になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行った状態で、排出ガス温度が適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）になるように二次エアポンプ２６の吐出量（つまり二次空気の供給量）を補正する二次空気量補正を行うことで、排気空燃比を所定空燃比に維持しながら排出ガス温度が適正温度領域になるように二次空気の供給量（酸素の供給量）と燃料噴射量（ＨＣやＣＯの供給量）を補正して、排気エネルギを変化させることができる。

尚、排気エネルギは、排出ガス温度と排出ガス流量で決まる熱負荷によって触媒２１を昇温させるエネルギのことであり、具体的には次式により算出できる。
排気エネルギ（Ｊ／ｓ）＝ｃ×排出ガス温度（Ｋ）×排出ガス流量（ｇ／ｓ）
ここで、ｃは排出ガスの比熱［Ｊ／（Ｋ×ｇ）］である。

以下、本実施例１でＥＣＵ３３が実行する図２乃至図６の触媒温度制御用の各ルーチンの処理内容を説明する。

［触媒温度制御メインルーチン］
図２に示す触媒温度制御メインルーチンは、図示しないＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）のオン後に所定周期（例えば４ｍｓ周期）で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、初期化処理を実行する。この初期化処理では、例えば、ＩＧスイッチのオン後にカウントアップされるカウンタＣＢＡＳＥのカウント値を初期値である「０」にセットし、エンスト判定フラグＸＥＮＳＴを初期値である「１」にセットする。ここで、ＸＥＮＳＴ＝１はエンスト（エンジン停止中）を意味し、ＸＥＮＳＴ＝０は非エンスト（エンジン回転中）を意味する。

ＩＧスイッチのオン後（本ルーチンの起動後）に、このステップ１０１の処理（初期化処理）を１回のみ実行し、その後は、ステップ１０２以降の処理を繰り返し実行する。
まず、ステップ１０２で、カウンタＣＢＡＳＥのカウント値を「１」だけカウントアップした後、ステップ１０３に進み、カウンタＣＢＡＳＥのカウント値が「１」であるか否かを判定する。このステップ１０３で、カウンタＣＢＡＳＥのカウント値が「１」であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、二次エアポンプ２６を作動させる期間（二次空気供給期間）を設定するためのポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値を初期値αにセットする。

この場合、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔの初期値αは、図７に示す初期値αのテーブルを参照して、始動時水温ｔｈｗｓｔ（冷却水温センサ２３で検出した現在の冷却水温）に応じた初期値αを算出する。この初期値αのテーブルは、始動時水温ｔｈｗｓｔが所定水温以下の領域では、始動時水温ｔｈｗｓｔが低くなるほど初期値αが大きくなって二次空気供給期間が長くなるように設定されているが、始動時水温ｔｈｗｓｔが所定水温よりも高い領域では、触媒２１を早期暖機する必要がないため、初期値αが０になって二次空気供給期間が０になる（つまり二次空気の供給を行わない）ように設定されている。初期値αのテーブルは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

一方、上記ステップ１０３で、カウンタＣＢＡＳＥのカウント値が「１」ではないと判定された場合には、上記ステップ１０４の処理を飛ばして、ステップ１０５に進む。
ステップ１０５では、エンスト状態（エンジン停止状態）であるか否かを判定する。この場合、例えば、クランク角センサ２５からのクランク信号を検出してから所定期間が経過するまでに次のクランク信号を検出できないときにエンスト状態であると判定する。

このステップ１０５で、エンスト状態ではないと判定された場合には、ステップ１０６に進み、エンジン始動完了状態であるか否かを、例えば、エンジン回転速度が所定回転速度（完爆判定値）以上である否かによって判定する。

このステップ１０６で、エンジン始動完了状態ではない（つまりエンジン始動完了前）と判定された場合には、ステップ１０７に進み、後述する図３の始動時二次エアポンプ制御ルーチンを実行した後、１０８に進み、後述する図４の始動時最終噴射量演算ルーチンを実行する。

その後、上記ステップ１０６で、エンジン始動完了状態である（つまりエンジン始動完了後）と判定された場合には、ステップ１０９に進み、後述する図５の始動後二次エアポンプ制御ルーチンを実行した後、ステップ１１０に進み、後述する図６の始動後最終噴射量演算ルーチンを実行する。

［始動時二次エアポンプ制御ルーチン］
図３に示す始動時二次エアポンプ制御ルーチンは、前記図２の触媒温度制御メインルーチンのステップ１０７で実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値と、冷却水温センサ２３で検出した冷却水温ｔｈｗを読み込んだ後、ステップ２０２に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいか否かを判定する。

このステップ２０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいと判定されれば、ステップ２０３に進み、図８に示す二次エアポンプ流量Ｖpump（二次エアポンプ２６の吐出量）のテーブルを参照して、冷却水温ｔｈｗに応じた二次エアポンプ流量Ｖpumpを算出する。この二次エアポンプ流量Ｖpumpを実現するように二次エアポンプ２６が制御される。

二次エアポンプ流量Ｖpumpのテーブルは、冷却水温ｔｈｗが所定水温以下の領域では、冷却水温ｔｈｗが低くなるほど二次エアポンプ流量Ｖpumpが大きくなるように設定されているが、冷却水温ｔｈｗが所定水温よりも高い領域（二次空気の供給を行わない領域）では、二次エアポンプ流量Ｖpumpが０になるように設定されている。二次エアポンプ流量Ｖpumpのテーブルは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

一般に、冷却水温ｔｈｗが低いほど、触媒２１の温度が低く、触媒２１の暖機を完了するまでに、より大きな排気エネルギが必要になる。また、二次エアポンプ流量Ｖpump（二次エアポンプ２６の吐出量）を大きくして二次空気の供給量を多くすることで、排出ガス流量を増加させて排気エネルギを大きくすることができる。そこで、図８のテーブルにより、冷却水温ｔｈｗが低くなるほど二次エアポンプ流量Ｖpumpを大きくすることで、触媒２１を昇温させるエネルギである排気エネルギを大きくするようにしている。

本発明者の試験結果によると、図１３に示すように、二次エアポンプ流量を大きくして排気エネルギを大きくするほど、触媒５００℃到達時間（触媒２１の温度が５００℃に到達するまでの時間）が短縮されて、触媒２１の昇温に有利であることが判明した。
この後、ステップ２０４に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値を所定のサンプリング時間ｓａｍｐｔｉｍｅ（例えば２００ｍｓ）だけ減少させる。

一方、上記ステップ２０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０以下であると判定された場合には、ステップ２０３以降の処理を行うことなく、本ルーチン終了する。
以上説明した図３の始動時二次エアポンプ制御ルーチンにより、冷却水温ｔｈｗに応じて二次エアポンプ流量Ｖpump（二次エアポンプ２６の吐出量）を制御する。

［始動時最終噴射量演算ルーチン］
図４に示す始動時最終噴射量演算ルーチンは、前記図２の触媒温度制御メインルーチンのステップ１０８で実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、冷却水温センサ２３で検出した冷却水温ｔｈｗと、二次エアポンプ流量Ｖpumpを読み込んだ後、ステップ３０２に進み、図９に示す始動時基本噴射量Ｑbsestaのテーブルを参照して、冷却水温ｔｈｗに応じた始動時基本噴射量Ｑbsestaを算出する。この始動時基本噴射量Ｑbsestaのテーブルは、冷却水温ｔｈｗが低くなるほど始動時基本噴射量Ｑbsestaが大きくなるように設定されている。始動時基本噴射量Ｑbsestaののテーブルは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ３０３に進み、図１０に示す始動時の二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルを参照して、二次エアポンプ流量Ｖpumpに応じた二次空気分噴射補正量Ｑair を算出する。この始動時の二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルは、噴射燃料のウエット分（吸気ポートの内壁等に付着する燃料）も見込んで排気空燃比（触媒２１に流入する排出ガスの空燃比）が弱リーン空燃比（例えば１８）になるように、二次エアポンプ流量Ｖpumpに応じて二次空気分噴射補正量Ｑair が設定されている。始動時の二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

尚、冷却水温ｔｈｗに応じて二次エアポンプ流量Ｖpumpが変化する（図８参照）ため、冷却水温ｔｈｗをパラメータとする二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルを用いて、冷却水温ｔｈｗに応じた二次空気分噴射補正量Ｑair を算出することで、二次エアポンプ流量Ｖpumpに応じた二次空気分噴射補正量Ｑair を算出するようにしても良い。

ここで、排気空燃比が弱リーン空燃比になるように二次空気分噴射補正量Ｑair を設定する理由は、排気空燃比が弱リーン空燃比であると、触媒２１に流入する前の段階で、排出ガス中のＨＣ量やＣＯ量を大幅に低減できるからである。

図１４の（ａ），（ｂ）に示すように、二次エアポンプ流量の大小に拘らず、排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８付近）の領域において、触媒流入ＨＣ量（触媒２１に流入する排出ガス中のＨＣ量）や触媒流入ＣＯ量（触媒２１に流入する排出ガス中のＣＯ量）を大幅に低減できる。一方、図１４の（ｃ）に示すように、排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８付近）の領域では、触媒流入ＮＯｘ量（触媒２１に流入する排出ガス中のＮＯｘ量）が増加するが、エンジン始動時等は安定した燃焼が得られないことで、絶対的にＨＣ量やＣＯ量が増加するため、ＨＣ量やＣＯ量の低減を優先させる。

この後、ステップ３０４に進み、二次空気分以外の各種の補正（例えばスロットル開度補正やエンジン回転速度補正等）を行うために、エンジン運転状態（例えばスロットル開度やエンジン回転速度等）に基づいて各種の補正量を合計した始動時各種補正量Ｑsubstaをマップ等により演算した後、ステップ３０５に進み、始動時基本噴射量Ｑbsestaに二次空気分噴射補正量Ｑair と始動時各種補正量Ｑsubstaを加算して、始動時最終噴射量Ｑreqstaを求める。この始動時最終噴射量Ｑreqstaを実現するように燃料噴射弁１８が制御される。

Ｑreqsta←Ｑbsesta＋Ｑair ＋Ｑsubsta
以上説明した図４の始動時最終噴射量演算ルーチンにより、エンジン始動完了前に排気空燃比が弱リーン空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う。

［始動後二次エアポンプ制御ルーチン］
図５に示す始動後二次エアポンプ制御ルーチンは、前記図２の触媒温度制御メインルーチンのステップ１０９で実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値と、排気温センサ３２で検出した排出ガス温度ｔｈｇａｓと、冷却水温センサ２３で検出した冷却水温ｔｈｗを読み込んだ後、ステップ４０２に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいか否かを判定する。

このステップ４０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいと判定されれば、ステップ４０３に進み、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）よりも高いか否かによって、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域よりも高温側であるか否かを判定する。ここで、適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）は、触媒２１の焼損を防止できる上限温度である触媒保護限界温度ＣＡＴＴから余裕度αを差し引いた温度に設定されている。

このステップ４０３で、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）よりも高い（排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域よりも高温側である）と判定された場合には、このままの二次エアポンプ流量Ｖpumpでは触媒２１の温度が触媒保護限界温度ＣＡＴＴを超える可能性があると判断して、ステップ４０４に進み、二次エアポンプ流量Ｖpumpを所定量Ｘだけ減量補正することで、排気エネルギを減少させて触媒２１の温度が触媒保護限界温度ＣＡＴＴを越えないようにする。

Ｖpump(i) ←Ｖpump(i-1) −Ｘ
ここで、Ｖpump(i-1) は、図３の始動時二次エアポンプ制御ルーチンで算出した二次エアポンプ流量Ｖpumpである。

一方、上記ステップ４０３で、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）以下であると判定された場合には、ステップ４０５に進み、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の低温側限界値（ＣＡＴＴ−β）よりも低いか否かによって、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域よりも低温側であるか否かを判定する。ここで、適正温度領域の低温側限界値（ＣＡＴＴ−β）は、触媒２１の昇温を促進できる下限温度に設定されている。

このステップ４０５で、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の低温側限界値（ＣＡＴＴ−β）よりも低い（排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域よりも低温側である）と判定された場合には、このままの二次エアポンプ流量Ｖpumpでは触媒２１の昇温を十分に促進できないと判断して、ステップ４０６に進み、二次エアポンプ流量Ｖpumpを所定量Ｙだけ増量補正することで、排気エネルギを増加させて触媒２１の昇温を促進する。
Ｖpump(i) ←Ｖpump(i-1) ＋Ｙ

また、上記ステップ４０３で排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）以下であると判定され、且つ、上記ステップ４０５で排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の低温側限界値（ＣＡＴＴ−β）以上であると判定された場合には、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域であるため、ステップ４０７に進み、現在の二次エアポンプ流量Ｖpumpを保持する。
Ｖpump(i) ←Ｖpump(i-1)

この後、ステップ４０８に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値を所定のサンプリング時間ｓａｍｐｔｉｍｅ（例えば２００ｍｓ）だけ減少させる。
一方、上記ステップ４０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０以下であると判定された場合には、ステップ４０３以降の処理を行うことなく、本ルーチン終了する。

以上説明した図５の始動後二次エアポンプ制御ルーチンにより、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域になるように二次エアポンプ流量Ｖpump（二次エアポンプ２６の吐出量）を補正する二次空気量補正を行う。

［始動後最終噴射量演算ルーチン］
図６に示す始動後最終噴射量演算ルーチンは、前記図２の触媒温度制御メインルーチンのステップ１１０で実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１で、クランク角センサ２５で検出したエンジン回転速度Ｎe と、エアフローメータ１３で検出した吸入空気量Ｇa と、冷却水温センサ２３で検出した冷却水温ｔｈｗと、二次エアポンプ流量Ｖpumpを読み込む。

この後、ステップ５０２に進み、図１１に示す始動後基本噴射量Ｑbse のマップを参照して、エンジン回転速度Ｎe と吸入空気量Ｇa に応じた始動後基本噴射量Ｑbse を算出する。この始動後基本噴射量Ｑbse のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ５０３に進み、図１２に示す始動後の二次空気分噴射補正量Ｑair のマップを参照して、二次エアポンプ流量Ｖpumpと冷却水温ｔｈｗに応じた二次空気分噴射補正量Ｑair を算出する。この始動後の二次空気分噴射補正量Ｑair のマップは、噴射燃料のウエット分（吸気ポートの内壁等に付着する燃料）も見込んで排気空燃比（触媒２１に流入する排出ガスの空燃比）が弱リーン空燃比（例えば１８）になるように、二次エアポンプ流量Ｖpumpと冷却水温ｔｈｗに応じて二次空気分噴射補正量Ｑair が設定されている。始動後の二次空気分噴射補正量Ｑair のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ５０４に進み、二次空気分以外の各種の補正（例えばスロットル開度補正やエンジン回転速度補正等）を行うために、エンジン運転状態（例えばスロットル開度やエンジン回転速度等）に基づいて各種の補正量を合計した始動後各種補正量Ｑsub をマップ等により演算した後、ステップ５０５に進み、始動後基本噴射量Ｑbse に二次空気分噴射補正量Ｑair と始動後各種補正量Ｑsub を加算して、始動後最終噴射量Ｑreq を求める。この始動後最終噴射量Ｑreq を実現するように燃料噴射弁１８が制御される。
Ｑreq ←Ｑbse ＋Ｑair ＋Ｑsub

以上説明した図６の始動後最終噴射量演算ルーチンにより、エンジン始動完了後に排気空燃比が弱リーン空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う。
尚、エンジン始動完了後にエンストし、その後、再始動した場合には、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値の残り値を継続して用い、図３〜図６のルーチンを実行する。

図１５のタイムチャートを用いて本実施例１の触媒温度制御の実行例を説明する。
ＩＧスイッチがオンされた時点ｔ1 からエンジン回転速度が所定回転速度（完爆判定値）以上になってエンジン始動完了と判定される時点ｔ2 まで（つまりエンジン始動完了前）は、冷却水温ｔｈｗに応じて二次エアポンプ流量Ｖpump（二次エアポンプ２６の吐出量）を制御する。

その後、エンジン始動完了と判定された時点ｔ2 以降（つまりエンジン始動完了後）は、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）になるように二次エアポンプ流量Ｖpump（二次エアポンプ２６の吐出量）を補正する二次空気量補正を次のようにして行う。

図１５中にＡで示すように、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の低温側限界値（ＣＡＴＴ−β）よりも低いときには、触媒２１の昇温を十分に促進できないと判断して、二次エアポンプ流量Ｖpumpを増量補正する。これにより、排気エネルギを増加させて触媒２１の昇温を促進することができ、触媒２１を早期に活性化させることができる。

図１５中にＢで示すように、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）以下で、且つ、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の低温側限界値（ＣＡＴＴ−β）以上のときには、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域であるため、現在の二次エアポンプ流量Ｖpumpを保持する。

図１５中にＣで示すように、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）よりも高いときには、触媒２１の温度が触媒保護限界温度ＣＡＴＴを超える可能性があると判断して、二次エアポンプ流量Ｖpumpを減量補正する。これにより、排気エネルギを減少させて触媒２１の温度が触媒保護限界温度ＣＡＴＴを越えないようにすることができ、触媒２１の焼損を防止することができる。

以上説明した本実施例１では、二次空気の供給中に排気空燃比が所定空燃比（例えば１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比）になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行った状態で、排出ガス温度が適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）になるように二次エアポンプ２６の吐出量（つまり二次空気の供給量）を補正する二次空気量補正を行うようにしたので、排気空燃比を所定空燃比に維持しながら排出ガス温度が適正温度領域になるように二次空気の供給量（酸素の供給量）と燃料噴射量（ＨＣやＣＯの供給量）を補正して、排気エネルギを変化させることができる。これにより、排出ガス温度が適正温度領域になるように排気エネルギを過不足なく適正に制御することができて、触媒２１の焼損を防止しながら触媒２１を早期に活性化させることが可能となり、排気エミッションを向上させることができる。

しかも、本実施例１では、排気空燃比補正の際に排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８）になるように燃料噴射量を補正するようにしたので、触媒２１に流入する排出ガス中のＨＣ量やＣＯ量を大幅に低減することができ、触媒２１の活性化前で十分な浄化能力を得られないときでも、ＨＣやＣＯの排出量（大気中へ排出されるＨＣ量やＣＯ量）を低減することができる。

次に、図１６乃至図２２を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、二次エアポンプ２６として、二次空気の吐出量（つまり二次空気の供給量）を調整できない吐出量一定型のエアポンプが用いられている。その他のシステム構成は、前記実施例１で説明した図１の構成と同じである。

また、ＥＣＵ３３は、エンジン１１の冷間始動時等に二次エアポンプ２６を駆動して排気管２０に二次空気を供給して、排出ガス中のＨＣやＣＯと二次空気（酸素）との酸化反応を促進し、その反応熱で触媒２１の昇温を促進する。その際、後述する図１６乃至図２０の触媒温度制御用の各ルーチンを実行することで排気空燃比補正手段として機能し、二次空気の供給中に排気空燃比（触媒２１に流入する排出ガスの空燃比）が所定空燃比（例えば１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比）になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行うが、排出ガス温度が所定の高温領域のときには排気空燃比補正を停止して排出ガス温度が高温領域よりも低温側の適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）になるように燃料噴射量を補正する触媒温度優先空燃比補正を行う。この触媒温度優先空燃比補正では、排気空燃比が弱リーン空燃比よりもリーン側になるように燃料噴射量を減量補正する。
以下、本実施例２でＥＣＵ３３が実行する図１６乃至図２０の触媒温度制御用の各ルーチンの処理内容を説明する。

［触媒温度制御メインルーチン］
図１６に示す触媒温度制御メインルーチンは、前記実施例１で説明した図２のルーチンのステップ１０７〜１１０の処理を、ステップ１０７ａ〜１１０ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図２と同じである。

本ルーチンでは、ステップ１０６で、エンジン始動完了状態ではない（つまりエンジン始動完了前）と判定された場合には、ステップ１０７ａに進み、後述する図１７の始動時二次空気分噴射補正量演算ルーチンを実行した後、１０８ａに進み、後述する図１８の始動時最終噴射量演算ルーチンを実行する。

その後、上記ステップ１０６で、エンジン始動完了状態である（つまりエンジン始動完了後）と判定された場合には、ステップ１０９ａに進み、後述する図１９の始動後二次空気分噴射補正量演算ルーチンを実行した後、ステップ１１０ａに進み、後述する図２０の始動後最終噴射量演算ルーチンを実行する。

［始動時二次空気分噴射補正量演算ルーチン］
図１７に示す始動時二次空気分噴射補正量演算ルーチンは、前記図１６の触媒温度制御メインルーチンのステップ１０７ａで実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ６０１で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値と、冷却水温センサ２３で検出した冷却水温ｔｈｗを読み込んだ後、ステップ６０２に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいか否かを判定する。

このステップ６０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいと判定されれば、ステップ６０３に進み、図２１に示す二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルを参照して、冷却水温ｔｈｗに応じた二次空気分噴射補正量Ｑair を算出する。この二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルは、冷却水温ｔｈｗが所定水温以下の領域では、噴射燃料のウエット分（吸気ポートの内壁等に付着する燃料）も見込んで排気空燃比（触媒２１に流入する排出ガスの空燃比）が弱リーン空燃比（例えば１８）になるように、冷却水温ｔｈｗに応じて二次空気分噴射補正量Ｑair が設定されているが、冷却水温ｔｈｗが所定水温よりも高い領域（二次空気の供給を行わない領域）では、二次空気分噴射補正量Ｑair が０になるように設定されている。二次空気分噴射補正量Ｑair のテーブルは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ６０４に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値を所定のサンプリング時間ｓａｍｐｔｉｍｅ（例えば２００ｍｓ）だけ減少させる。
一方、上記ステップ６０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０以下であると判定された場合には、ステップ６０３以降の処理を行うことなく、本ルーチン終了する。

［始動時最終噴射量演算ルーチン］
図１８に示す始動時最終噴射量演算ルーチンは、前記図１６の触媒温度制御メインルーチンのステップ１０８ａで実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ７０１で、冷却水温センサ２３で検出した冷却水温ｔｈｗと、二次空気分噴射補正量Ｑair を読み込んだ後、ステップ７０２に進み、図９に示す始動時基本噴射量Ｑbsestaのテーブルを参照して、冷却水温ｔｈｗに応じた始動時基本噴射量Ｑbsestaを算出する。

この後、ステップ７０３に進み、二次空気分以外の各種の補正（例えばスロットル開度補正やエンジン回転速度補正等）を行うために、エンジン運転状態（例えばスロットル開度やエンジン回転速度等）に基づいて各種の補正量を合計した始動時各種補正量Ｑsubstaをマップ等により演算した後、ステップ７０４に進み、始動時基本噴射量Ｑbsestaに二次空気分噴射補正量Ｑair と始動時各種補正量Ｑsubstaを加算して、始動時最終噴射量Ｑreqstaを求める。この始動時最終噴射量Ｑreqstaを実現するように燃料噴射弁１８が制御される。
Ｑreqsta←Ｑbsesta＋Ｑair ＋Ｑsubsta

以上説明した図１７の始動時二次空気分噴射補正量演算ルーチン及び図１８の始動時最終噴射量演算ルーチンにより、エンジン始動完了前に排気空燃比が弱リーン空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う。

［始動後二次空気分噴射補正量演算ルーチン］
図１９に示す始動後二次空気分噴射補正量演算ルーチンは、前記図１６の触媒温度制御メインルーチンのステップ１０９ａで実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ８０１で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値と、排気温センサ３２で検出した排出ガス温度ｔｈｇａｓを読み込んだ後、ステップ８０２に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいか否かを判定する。

このステップ８０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０よりも大きいと判定されれば、ステップ８０３に進み、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）よりも高いか否かによって、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域よりも高温側の高温領域であるか否かを判定する。

このステップ８０３で、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）よりも高い（排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域よりも高温側の高温領域である）と判定された場合には、このままの二次エアポンプ流量Ｖpumpでは触媒２１の温度が触媒保護限界温度ＣＡＴＴを超える可能性があると判断して、ステップ８０４に進み、二次空気分噴射補正量Ｑair を所定量Ｚだけ減量補正することで、排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８）よりもリーン側になるように二次空気分噴射補正量Ｑair を補正する。

Ｑair(i)←Ｑair(i-1)−Ｚ
ここで、Ｑair(i-1)は、図１７の始動時二次空気分噴射補正量演算ルーチンで算出した二次空気分噴射補正量Ｑair である。また、排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８）よりもリーン側になるように二次空気分噴射補正量Ｑair を補正する理由は、図２２に示すように、二次エアポンプ流量の大小に拘らず、二次空気分噴射補正量を減量補正して排気空燃比をリーン方向に補正することで触媒２１の温度を低くできるからである。

一方、上記ステップ８０３で、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）以下である（排出ガス温度ｔｈｇａｓが高温領域よりも低温側である）と判定された場合には、ステップ８０５に進み、現在の二次空気分噴射補正量Ｑair を保持する。
Ｑair(i)←Ｑair(i-1)

この後、ステップ８０６に進み、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値を所定のサンプリング時間ｓａｍｐｔｉｍｅ（例えば２００ｍｓ）だけ減少させる。
一方、上記ステップ８０２で、ポンプ駆動カウンタｐｕｍｐｃｎｔのカウント値が０以下であると判定された場合には、ステップ８０３以降の処理を行うことなく、本ルーチン終了する。

［始動後最終噴射量演算ルーチン］
図２０に示す始動後最終噴射量演算ルーチンは、前記図１６の触媒温度制御メインルーチンのステップ１１０ａで実行されるサブルーチンであり、所定周期（例えば２００ｍｓ周期）で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ９０１で、クランク角センサ２５で検出したエンジン回転速度Ｎe と、エアフローメータ１３で検出した吸入空気量Ｇa と、冷却水温センサ２３で検出した冷却水温ｔｈｗと、二次空気分噴射補正量Ｑair を読み込む。

この後、ステップ９０２に進み、図１１に示す始動後基本噴射量Ｑbse のマップを参照して、エンジン回転速度Ｎe と吸入空気量Ｇa に応じた始動後基本噴射量Ｑbse を算出する。

この後、ステップ９０３に進み、二次空気分以外の各種の補正（例えばスロットル開度補正やエンジン回転速度補正等）を行うために、エンジン運転状態（例えばスロットル開度やエンジン回転速度等）に基づいて各種の補正量を合計した始動後各種補正量Ｑsub をマップ等により演算した後、ステップ９０４に進み、始動後基本噴射量Ｑbse に二次空気分噴射補正量Ｑair と始動後各種補正量Ｑsub を加算して、始動後最終噴射量Ｑreq を求める。この始動後最終噴射量Ｑreq を実現するように燃料噴射弁１８が制御される。
Ｑreq ←Ｑbse ＋Ｑair ＋Ｑsub

以上説明した図１９の始動後二次空気分噴射補正量演算ルーチン及び図２０の始動後最終噴射量演算ルーチンにより、エンジン始動完了後に、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）以下のとき（排出ガス温度ｔｈｇａｓが高温領域よりも低温側のとき）には、現在の二次空気分噴射補正量Ｑair を保持することで、排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８）になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う。これにより、触媒２１に流入する排出ガス中のＨＣ量やＣＯ量を大幅に低減することができ、触媒２１の活性化前で十分な浄化能力を得られないときでも、ＨＣやＣＯの排出量（大気中へ排出されるＨＣ量やＣＯ量）を低減することができる。

一方、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域の高温側限界値（ＣＡＴＴ−α）よりも高いとき（排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域よりも高温側の高温領域のとき）には、触媒２１の温度が触媒保護限界温度ＣＡＴＴを越える可能性があると判断して、排出ガス温度ｔｈｇａｓが適正温度領域になるように燃料噴射量を補正する触媒温度優先空燃比補正を行う。この触媒温度優先空燃比補正では、二次空気分噴射補正量Ｑair を所定量Ｚだけ減量補正することで、排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８）よりもリーン側になるように燃料噴射量を減量補正する。これにより、排気エネルギを減少させて触媒２１の温度が触媒保護限界温度ＣＡＴＴを越えないようにすることができ、触媒２１の焼損を防止することができる。

以上説明した本実施例２では、二次空気の供給中に、排出ガス温度が高温領域よりも低温側のとき）には、排気空燃比が弱リーン空燃比（例えば１８）になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行い、排出ガス温度が高温領域のときには、排気空燃比補正を停止して排出ガス温度が高温領域よりも低温側の適正温度領域（例えば触媒２１が焼損に至らず且つ触媒２１の昇温を促進できる温度領域）になるように燃料噴射量を補正する触媒温度優先空燃比補正を行うようにしたので、二次エアポンプ２６の吐出量（つまり二次空気の供給量）を調整できないシステムの場合でも、排出ガス温度が適正温度領域になるように燃料噴射量（ＨＣやＣＯの供給量）を補正して、排気エネルギを変化させることができる。これにより、排出ガス温度が適正温度領域になるように排気エネルギを過不足なく適正に制御することができて、触媒２１の焼損を防止しながら触媒２１を早期に活性化させることが可能となり、排気エミッションを向上させることができる。

尚、上記各実施例１，２では、触媒温度情報として、排出ガス温度（触媒２１に流入する排出ガスの温度）を排気温センサ３２で検出するようにしたが、触媒２１の温度をセンサで直接検出するようにしても良い。或は、排出ガス温度やエンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度、吸入空気量、吸気管圧力、燃料噴射量、供給空燃比等のうちの少なくとも１つ）に基づいて触媒２１の温度を推定するようにしても良い。

その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１８…燃料噴射弁、１９…点火プラグ、２０…排気管（排出ガス通路）、２２…空燃比センサ、２３…冷却水温センサ、２５…クランク角センサ、２６…二次エアポンプ、２７…二次空気配管、２８…二次空気供給ノズル、２９…排気マニホールド（排出ガス通路）、３０…制御弁、３２…排気温センサ（触媒温度情報取得手段）、３３…ＥＣＵ（排気空燃比補正手段，二次空気量補正手段）

Claims (10)

1. 内燃機関の排出ガス通路のうちの排出ガス浄化用の触媒よりも上流側に二次空気を供給する二次エアポンプを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記触媒の温度又はこれに関連性のある情報（以下これらを「触媒温度情報」と総称する）を検出又は推定する触媒温度情報取得手段と、
   前記二次空気の供給中に前記触媒に流入する排出ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という）が所定空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う排気空燃比補正手段と、
   前記二次空気の供給中に前記排気空燃比補正手段により前記排気空燃比補正を行った状態で前記触媒温度情報が所定の適正温度領域になるように前記二次エアポンプの吐出量を補正する二次空気量補正を行う二次空気量補正手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記触媒温度情報取得手段は、前記触媒の温度又は前記触媒に流入する排出ガスの温度を前記触媒温度情報として検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記触媒温度情報取得手段は、前記触媒に流入する排出ガスの温度と内燃機関の運転状態のうちの少なくとも一方に基づいて前記触媒の温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記排気空燃比補正手段は、前記排気空燃比補正の際に前記排気空燃比が１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比になるように燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記二次空気量補正手段は、前記二次空気量補正の際に前記触媒温度情報が前記適正温度領域よりも低温側のときに前記二次エアポンプの吐出量を増量補正し、前記触媒温度情報が前記適正温度領域よりも高温側のときに前記二次エアポンプの吐出量を減量補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 内燃機関の排出ガス通路のうちの排出ガス浄化用の触媒よりも上流側に二次空気を供給する二次エアポンプを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記触媒の温度又はこれに関連性のある情報（以下これらを「触媒温度情報」と総称する）を検出又は推定する触媒温度情報取得手段と、
   前記二次空気の供給中に前記触媒に流入する排出ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という）が所定空燃比になるように燃料噴射量を補正する排気空燃比補正を行う排気空燃比補正手段とを備え、
   前記排気空燃比補正手段は、前記二次空気の供給中に前記触媒温度情報が所定の高温領域のときに前記排気空燃比補正を停止して前記触媒温度情報が前記高温領域よりも低温側の適正温度領域になるように燃料噴射量を補正する触媒温度優先空燃比補正を行う手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 前記触媒温度情報取得手段は、前記触媒の温度又は前記触媒に流入する排出ガスの温度を前記触媒温度情報として検出することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記触媒温度情報取得手段は、前記触媒に流入する排出ガスの温度と内燃機関の運転状態のうちの少なくとも一方に基づいて前記触媒の温度を推定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記排気空燃比補正手段は、前記触媒温度情報が前記高温領域よりも低温側のときに前記排気空燃比が１６から１８の範囲内の空燃比である弱リーン空燃比になるように燃料噴射量を補正することで前記排気空燃比補正を行うことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記排気空燃比補正手段は、前記触媒温度情報が前記高温領域のときに前記排気空燃比が前記弱リーン空燃比よりもリーン側になるように燃料噴射量を減量補正することで前記触媒温度優先空燃比補正を行うことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。

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