JP2812082B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用内燃機
関へ導かれる吸気の吸気エネルギーの一部を電気エネル
ギーに変換して回収するようにした内燃機関の制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平２−２９１４２６号
公報には、エンジンの低負荷時におけるポンピング損失
低減と燃費向上とを目的とした「内燃機関の吸気制御装
置」が開示されている。

【０００３】この技術では、図６に示すように、エンジ
ン５１の燃焼室５２に吸気通路５３が接続されている。
吸気通路５３の途中には、吸気の流れにより回転するタ
ービン５４が配設されている。タービン５４は、ベルト
５５等を介してクランク軸５６に駆動連結されている。
また、前記吸気通路５３には、タービン５４の上流側と
下流側とを連通させるバイパス通路５７が設けられてい
る。吸気通路５３及びバイパス通路５７には、アクセル
ペダル５８の操作に連動して開閉されるスロットルバル
ブ５９，６０がそれぞれ設けられている。

【０００４】そして、エンジン５１の低負荷時には、バ
イパス通路５７のスロットルバルブ６０が完全に閉じら
れ、吸気通路５３のスロットルバルブ５９が若干開かれ
る。すると、全ての吸気が吸気通路５３を通ってタービ
ン５４に導かれ、同タービン５４を通過した後、燃焼室
５２に至る。この吸気の通過によりタービン５４が回転
する。タービン５４の回転はベルト５５等を介してクラ
ンク軸５６に伝達されて、吸気の有する吸気エネルギー
の一部が回収される。

【０００５】従って、エンジン５１の低負荷時にはポン
ピング損失が生ずるが、この損失は前記吸気エネルギー
の回収によって補われる。これにともない、低負荷時に
おける燃費が向上する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、エ
ンジン５１の低負荷時であればタービン５４が常に回転
されて、吸気エネルギーが回収される。従って、冷間始
動時においても吸気エネルギーが回収されることにな
る。

【０００７】ここで、冷間始動時には、吸気ポートの壁
面温度が低くなっている。このため、燃焼噴射弁等から
噴射されて壁面に付着した燃料は蒸発しにくい。このこ
とから、通常、冷間始動時には必要量よりも多くの燃料
が噴射される。加えて、冷間始動時には燃焼室の壁面温
度が低く、クエンチエリア（燃焼火炎が低温の壁面等で
冷却され、同燃焼火炎が伝播しない領域）が広くなって
いる。

【０００８】一方、上記のように冷間始動時に吸気エネ
ルギーが回収されると、吸気温度が低下することが確認
されている。吸気温度が低下すると、冷間時始動であっ
て吸気エネルギーが回収されない場合よりも多くの燃料
が噴射され、さらにクエンチエリアが広くなる。その結
果、未燃の炭化水素や一酸化炭素が増加するおそれがあ
る。また、吸気温度が低くなっていることから、排気通
路の触媒の温度上昇が遅くなる。従って、触媒の浄化率
が低下し、その分、触媒を通過して大気へ排出される炭
化水素や一酸化炭素の量が増加するおそれもある。

【０００９】このような不具合は、寒冷地、冬季等のエ
ンジン５１が低温となる条件下でより一層顕著となる。
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的は、吸気エネルギーの有効な回収を図りつつ、
吸気温度の低下にともなって発生する炭化水素及び一酸
化炭素の量を低減させることが可能な内燃機関の制御装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図１に示すように、内燃機関Ｍ１の吸気通
路Ｍ２に回転可能に設けられ、吸気の流れにより回転し
て吸気エネルギーを回転エネルギーに変換するための羽
根車Ｍ３と、前記羽根車Ｍ３の出力軸Ｍ４に連結され、
同羽根車Ｍ３の回転エネルギーから電力を取り出すとと
もに、外部からの電力供給により作動して前記羽根車Ｍ
３を強制的に回転駆動させる電動モータＭ５と、前記電
動モータＭ５に電力を供給する電源Ｍ６と、前記電源Ｍ
６から電動モータＭ５への電力の供給を許容又は阻止す
るスイッチ手段Ｍ７と、前記吸気通路Ｍ２において羽根
車Ｍ３をバイパスするバイパス通路Ｍ８と、前記バイパ
ス通路Ｍ８に開閉可能に設けられ、同バイパス通路Ｍ８
内を流れる吸気量を調整するスロットルバルブＭ９と、
前記スロットルバルブＭ９に連結されて、同スロットル
バルブＭ９の開度を調整する開度調整用アクチュエータ
Ｍ１０と、運転者により要求される前記スロットルバル
ブＭ９の要求スロットル開度を検出する要求スロットル
開度検出手段Ｍ１１と、前記吸気通路Ｍ２における前記
羽根車Ｍ３の下流側と、内燃機関Ｍ１の排気通路Ｍ１２
における排気ガス浄化用触媒Ｍ１３の上流側とを連通さ
せ、吸気の一部を排気通路Ｍ１２へ導く二次空気導入通
路Ｍ１４と、前記吸気通路Ｍ２における二次空気導入通
路Ｍ１４の分岐部分に設けられ、前記羽根車Ｍ３及び内
燃機関Ｍ１間を連通させる第１の連通状態と、前記羽根
車Ｍ３及び二次空気導入通路Ｍ１４間を連通させる第２
の連通状態とを選択的に切換え可能な連通状態切換え弁
Ｍ１５と、前記内燃機関Ｍ１に流入する吸気の温度を検
出する吸気温度検出手段Ｍ１６と、前記吸気温度検出手
段Ｍ１６による吸気温度が予め定めた所定値よりも高い
とき、前記スロットルバルブＭ９の開度が前記要求スロ
ットル開度検出手段Ｍ１１による要求スロットル開度に
応じた開度となるよう前記開度調整用アクチュエータＭ
１０を駆動させるとともに、前記連通状態切換え弁Ｍ１
５を第１の連通状態にさせ、前記電動モータＭ５に発電
動作をさせるべく前記スイッチ手段Ｍ７を制御する第１
の制御手段Ｍ１７と、前記吸気温度検出手段Ｍ１６によ
る吸気温度が前記所定値以下のとき、前記スロットルバ
ルブＭ９の開度が前記要求スロットル開度検出手段Ｍ１
１による要求スロットル開度よりも大きくなるよう前記
開度調整用アクチュエータＭ１０を駆動させるととも
に、前記連通状態切換え弁Ｍ１５を第２の連通状態にさ
せ、電源Ｍ６からの電力供給にて羽根車Ｍ３を回転させ
て二次空気を排気通路Ｍ１２へ供給させるべく前記スイ
ッチ手段Ｍ７を制御する第２の制御手段Ｍ１８とを備え
ている。

【００１１】

【作用】内燃機関Ｍ１の運転時には、スロットルバルブ
Ｍ９の要求スロットル開度が要求スロットル開度検出手
段Ｍ１１によって検出されるとともに、内燃機関Ｍ１に
流入する吸気の温度が吸気温度検出手段Ｍ１６によって
検出される。

【００１２】吸気温度検出手段Ｍ１６による吸気温度が
予め定めた所定値よりも高いと、第１の制御手段Ｍ１７
は、スロットルバルブＭ９の開度が前記要求スロットル
開度検出手段Ｍ１１による要求スロットル開度に応じた
開度となるように、開度調整用アクチュエータＭ１０を
駆動させる。

【００１３】第１の制御手段Ｍ１７は、連通状態切換え
弁Ｍ１５を第１の連通状態にする。すると、羽根車Ｍ３
及び内燃機関Ｍ１間が連通される。また、第１の制御手
段Ｍ１７は、電動モータＭ５に発電動作をさせるべくス
イッチ手段Ｍ７を制御する。このため、電動モータＭ５
に連結された羽根車Ｍ３は、吸気通路Ｍ２内の吸気の流
れにより回転する。この回転により、吸気の有する吸気
エネルギーが回転エネルギーに変換される。羽根車Ｍ３
の回転にともない電動モータＭ５が作動して、前記回転
エネルギーが電気エネルギーである電力に変換される。
このようにして、吸気エネルギーの一部が回収される。

【００１４】前記第１の連通状態では、吸気エネルギー
の一部回収にともない吸気温度が低下する。しかし、こ
のときの吸気温度は十分に高められているので、排気通
路Ｍ１２外へ排出される炭化水素及び一酸化炭素の量は
問題とならない程度に少ない。

【００１５】一方、前記吸気温度検出手段Ｍ１６による
吸気温度が前記所定値以下であると、第２の制御手段Ｍ
１８は、前記スロットルバルブＭ９の開度が前記要求ス
ロットル開度検出手段Ｍ１１による要求スロットル開度
よりも大きくなるように、開度調整用アクチュエータＭ
１０を駆動させる。このため、バイパス通路Ｍ８を流れ
る吸気量が増加し、その分、羽根車Ｍ３を通過する吸気
量が減少し、吸気の流れによる羽根車Ｍ３の回転が規制
される。この回転の規制により、吸気エネルギーの回収
が減少し吸気温度の低下が抑制される。

【００１６】第２の制御手段Ｍ１８は連通状態切換え弁
Ｍ１５を第２の連通状態にさせる。すると、前記羽根車
Ｍ３及び二次空気導入通路Ｍ１４間が連通される。ま
た、第２の制御手段Ｍ１８は、電源Ｍ６にて羽根車Ｍ３
を回転させて吸気の一部を二次空気として排気通路Ｍ１
２へ供給させるべく前記スイッチ手段Ｍ７を制御する。
すると、電源Ｍ６からの電力供給により電動モータＭ５
が作動し、羽根車Ｍ３が強制的に回転駆動される。羽根
車Ｍ３の回転により空気の流れが生ずる。この空気流
は、二次空気として二次空気導入通路Ｍ１４を通り、排
気通路Ｍ１２における排気ガス浄化用触媒Ｍ１３の上流
へ導かれる。そして、二次空気供給により、内燃機関Ｍ
１の排出ガス成分のうち、炭化水素及び一酸化炭素が酸
化反応で浄化される。

【００１７】従って、上記吸気エネルギー回収の抑制に
より、炭化水素及び一酸化炭素の増加が防止されるのに
加え、二次空気供給によりさらに一層炭化水素及び一酸
化炭素が減少する。

【００１８】このように、吸気温度が所定値よりも高い
場合、羽根車Ｍ３及び電動モータＭ５は吸気エネルギー
回収機能を発揮する。また、吸気温度が所定値以下の場
合、羽根車Ｍ３及び電動モータＭ５は二次空気供給機能
を発揮する。換言すれば、吸気エネルギー回収用の羽根
車Ｍ３及び電動モータＭ５と、二次空気供給用の羽根車
Ｍ３及び電動モータＭ５とを別々に設けた場合に比べて
コンパクトとなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図２〜
図５に従って説明する。図２に示すように、車両には、
内燃機関としての多気筒ガソリンエンジン１が搭載され
ている。このガソリンエンジン１は気筒毎に燃焼室（図
示しない）を備えており、これらの燃焼室に吸気通路２
及び排気通路３が連通している。

【００２０】吸気通路２には、上流側（図の左側）から
ガソリンエンジン１へ向けて、エアクリーナ４、エアフ
ロメータ５、スロットルボディ６、羽根車１１、サージ
タンク８が順に配設されており、これらを介して外気が
ガソリンエンジン１に取り込まれる。スロットルボディ
６内には、バタフライ式のプライマリスロットルバルブ
９が回動可能に取付けられている。プライマリスロット
ルバルブ９は、アクセルペダル（図示しない）の操作に
連動して開閉され、下流側へ通過する吸気の量が調節さ
れる。

【００２１】前記羽根車１１は吸気の流れにより回転す
る。つまり、吸気の有する吸気エネルギーを回転エネル
ギーに変換する。羽根車１１の出力軸１２には電動モー
タ１３が連結されている。電動モータ１３は、羽根車１
１の回転にともない作動して、前記回転エネルギーを電
気エネルギーである電力に変換する。電動モータ１３の
負極は接地され、正極はダイオード１４を介して電源と
してのバッテリ１５に接続されている。バッテリ１５に
は、車両電気負荷１７及びオルタネータ１８が接続され
ている。そして、羽根車１１が吸気の流れにより回転す
ると、この回転に基づき電動モータ１３は電力を発生
（発電）し、この電力をダイオード１４を介しバッテリ
１５及び車両電気負荷１７に供給可能となっている。

【００２２】前記ダイオード１４には、スイッチ手段と
しての電磁式スイッチ１６が並列に接続されている。ス
イッチ１６は、バッテリ１５から電動モータ１３への電
力の供給を許容又は阻止するためのものであり、スイッ
チ１６がオン（閉路）されると（図２参照）、バッテリ
１５から電動モータ１３に電力が供給される。この電力
供給により、電動モータ１３が作動し、羽根車１１が強
制的に回転駆動される。また、スイッチ１６がオフ（開
路）されると（図３参照）、吸気の流れにより羽根車１
１が回転して、電動モータ１３が発電動作する。

【００２３】そして、前記吸気通路２を介して導入され
る吸気は、燃料噴射弁（図示しない）から噴射された燃
料と混合され、燃焼室内に取り込まれる。取り込まれた
混合気は点火プラグ（図示しない）の点火によって爆発
され、その後、排気通路３に排出される。

【００２４】排気通路３の途中には触媒コンバータ２３
が配設されている。触媒コンバータ２３内には、排気ガ
ス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、酸化窒
素（ＮＯｘ）を浄化させるための排気ガス浄化用触媒２
３ａが内蔵されている。

【００２５】前記吸気通路２における羽根車１１の上流
からはバイパス通路１９が分岐している。このバイパス
通路１９の他端は、吸気通路２における羽根車１１の下
流に連通状態で接続されている。本実施例では、バイパ
ス通路１９の一端が、スロットルボディ６内における前
記プライマリスロットルバルブ９の直下流から分岐さ
れ、他端がサージタンク８に接続されている。

【００２６】前記スロットルボディ６内におけるプライ
マリスロットルバルブ９の下流には、バラフライ式のセ
カンダリスロットルバルブ２１が回動可能に取付けられ
ている。セカンダリスロットルバルブ２１の近傍には、
開度調整用アクチュエータとしてのステップモータ２２
が配設されている。両者２１，２２は相互に駆動連結さ
れ、ステップモータ２２の駆動軸の回転量に応じてセカ
ンダリスロットルバルブ２１が開度調整され、バイパス
通路１９内を流れる吸気の量が調節される。

【００２７】前記羽根車１１及び電動モータ１３を利用
して排気通路３に二次空気を供給するために２本の二次
空気導入通路２４，２５が設けられている。二次空気導
入通路２４は、エアクリーナ４とエアフロメータ５との
間の吸気通路２から分岐し、エアフロメータ５と羽根車
１１との間の吸気通路２に連通状態で接続されている。
また、二次空気導入通路２５は、羽根車１１とサージタ
ンク８との間の吸気通路２から分岐し、ガソリンエンジ
ン１と触媒コンバータ２３との間の排気通路３に連通状
態で接続されている。

【００２８】前記吸気通路２における二次空気導入通路
２５の分岐部分には、連通状態切換え弁としての電磁式
の三方弁２６が設けられている。この三方弁２６は、羽
根車１１及びガソリンエンジン１間を連通させる第１の
連通状態（図３参照）と、羽根車１１及び二次空気導入
通路２５間を連通させる第２の連通状態（図２参照）と
を選択的に切換え可能である。

【００２９】前記吸気通路２における二次空気導入通路
２４の接続部分には、電磁式の三方弁２７が設けられて
いる。この三方弁２７は、エアフロメータ５及び羽根車
１１間を連通させる第３の連通状態（図３参照）と、二
次空気導入通路２４及び羽根車１１間を連通させる第４
の連通状態（図２参照）とを選択的に切換え可能であ
る。

【００３０】前記ガソリンエンジン１の運転状態を検出
するために、以下のセンサが設けられている。まず、ガ
ソリンエンジン１のウォータアウトレットハウジング
（図示しない）には、吸気温度検出手段としての水温セ
ンサ２８が設けられている。水温センサ２８は、温度に
より抵抗値の大きく変化するサーミスタを内蔵し、水温
の変化をサーミスタの抵抗値の変化で検出する。本実施
例では、この水温センサ２８により検出される冷却水温
ＴＨＷで、吸気温度を代用している。

【００３１】また、プライマリスロットルバルブ９の近
傍には、要求スロットル開度検出手段としてのスロット
ル開度センサ２９が設けられている。このスロットル開
度センサ２９は、プライマリスロットルバルブ９の開度
（プライマリスロットル開度θｐ）を検出する。

【００３２】さらに、エンジンコンピュータ３１が設け
られており、同コンピュータ３１はスタータスイッチ等
からの検出信号に応じて始動判定信号を出力する。前記
水温センサ２８、スロットル開度センサ２９及びエンジ
ンコンピュータ３１は、第１の制御手段及び第２の制御
手段としてのコントローラ３２の入力側に電気的に接続
されている。このコントローラ３２の出力側には、ステ
ップモータ２２、三方弁２６，２７及びスイッチ１６が
電気的に接続されている。そして、コントローラ３２
は、水温センサ２８からの冷却水温信号及びエンジンコ
ンピュータ３１からの始動判定信号に基づき、両三方弁
２６，２７及びスイッチ１６を駆動制御する。

【００３３】また、コントローラ３２は、スロットル開
度センサ２９からのスロットル開度信号に基づき、ステ
ップモータ２２を駆動制御する。すなわち、コントロー
ラ３２のメモリには、図５に示すマップが予め記憶され
ている。このマップには、プライマリスロットル開度θ
ｐに対するセカンダリスロットルバルブ２１の開度（セ
カンダリスロットル開度θｓ）が規定されている。この
セカンダリスロットル開度θｓは、運転者の要求する要
求スロトル開度に相当する。本実施例では、プライマリ
スロットル開度θｐが、「０（全閉状態）」から所定開
度αまでの範囲では、セカンダリスロットル開度θｓが
「０（全閉状態）」に設定されている。そして、プライ
マリスロットル開度θｐが所定開度α以上になると、そ
の増加にともないセカンダリスロットル開度θｓが増加
するように設定されている。

【００３４】前記コントローラ３２は図５のマップか
ら、そのときのプライマリスロットル開度θｐに応じた
セカンダリスロットル開度θｓを読出し、その開度とな
るようにステップモータ２２を駆動制御する。

【００３５】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果を説明する。図４のフローチャートは、コ
ントローラ３２によって実行されるルーチンを示してお
り、所定のタイミングで実行される。処理がこのルーチ
ンへ移行すると、コントローラ３２は、まずステップ１
０１でエンジン始動時か否かを判定する。そのために、
エンジンコンピュータ３１からの始動判定信号出力の有
無を判定する。始動判定信号を読み込むと、コントロー
ラ３２はエンジン始動時であると判断し、ステップ１０
２で水温センサ２８による冷却水温ＴＨＷを読み込む。

【００３６】次に、コントローラ３２はステップ１０３
において、前記冷却水温ＴＨＷが予め定められた所定値
β以下であるか否かを判断する。この所定値βは実験に
より求められた値であって、吸気エネルギーが回収され
ることにより、排気ガス中の未燃の炭化水素や一酸化炭
素が急増すると予測される際の最低水温である。

【００３７】ステップ１０１においてエンジン始動時で
ない場合、及びステップ１０３において冷却水温ＴＨＷ
が所定値βよりも高い場合には、コントローラ３２はガ
ソリンエンジン１が暖機状態にあると判断してステップ
１０４へ移行する。

【００３８】ステップ１０４において、コントローラ３
２はスロットル開度センサ２９によるプライマリスロッ
トル開度θｐを読み込む。次に、コントローラ３２はス
テップ１０５において、図５のマップを用い、前記プラ
イマリスロットル開度θｐに対応するセカンダリスロッ
トル開度θｓを求める。そして、図４のステップ１０６
でコントローラ３２は、セカンダリスロットルバルブ２
１の実際の開度を前記ステップ１０５でのセカンダリス
ロットル開度θｓに一致させるべく、ステップモータ２
２を回転駆動させるための駆動信号を出力する。

【００３９】続いて、コントローラ３２はステップ１０
７において、三方弁２７を第３の連通状態にさせるため
の切換え信号を出力するとともに、三方弁２６を第１の
連通状態にさせるための切換え信号を出力する。する
と、図３で示すように、エアフロメータ５及び羽根車１
１間が連通されて、二次空気導入通路２４が遮断され
る。また、羽根車１１及びガソリンエンジン１間が連通
されて二次空気導入通路２５が遮断される。

【００４０】従って、この場合には、図３において矢印
で示すように、吸気は主にエアクリーナ４、エアフロメ
ータ５、スロットルボディ６、羽根車１１、サージタン
ク８を順に通過してガソリンエンジン１の燃焼室に導入
される。

【００４１】さらに、コントローラ３２は図４のステッ
プ１０８で、スイッチ１６をオフ（開路）動作させるた
めの信号を出力する。すると、バッテリ１５やオルタネ
ータ１８から電動モータ１３への電力供給が停止され
る。これにともない電動モータ１３の作動が停止され、
同電動モータ１３による羽根車１１の回転駆動が停止さ
れる。

【００４２】このため、上記の吸気の通過により羽根車
１１が回転し、同羽根車１１に連結された電動モータ１
３が作動して電力が発生される。すなわち、羽根車１１
によって吸気エネルギーの一部が回転エネルギーに変換
される。そして、その回転エネルギーが電動モータ１３
によって電気エネルギーに変換される。この変換により
得られた電力はダイオード１４を介してバッテリ１５及
び車両電気負荷１７に供給される。このように吸気エネ
ルギーが回収されて電気エネルギーとして利用される。
なお、このときの吸気温度は十分に高められているの
で、上記のように吸気エネルギーが回収されて吸気温度
が低下したとしても、排出ガス中の炭化水素及び一酸化
炭素の量は問題とならないほど少ない。

【００４３】また、温間時において、スロットル開度が
大きい、いわゆるガソリンエンジン１の高回転・高負荷
状態においては、プライマリスロットル開度θｐは大き
くなる。そして、プライマリスロットル開度θｐが所定
開度αを超えた状態においては、セカンダリスロットル
開度θｓも上昇する。従って、図３に示すように、コン
トローラ３２はプライマリスロットル開度θｐが大きい
ほどセカンダリスロットルバルブ２１が開放されるよう
ステップモータ２２を駆動制御する。すると、エアクリ
ーナ４からの吸入空気は羽根車１１を経てサージタンク
８内に導入されるとともに、バイパス通路１９を通って
直接サージタンク８内に導入される。従って、ガソリン
エンジン１の高回転・高負荷状態においては、吸気エネ
ルギーの回収よりもむしろ吸入空気の確保を優先させる
ことができる。

【００４４】一方、図４のステップ１０３において、冷
却水温ＴＨＷが所定値β以下であると、コントローラ３
２はガソリンエンジン１が冷えている（冷間始動時であ
る）と判断してステップ１０９へ移行する。ステップ１
０９において、コントローラ３２は、セカンダリスロッ
トルバルブ２１を全開にするべく、ステップモータ２２
に駆動信号を出力する。すなわち、セカンダリスロット
ルバルブ２１の実際の開度を、図５のマップより求めた
セカンダリスロットル開度θｓよりも大きくする。する
と、図２で示すように、バイパス通路１９が開放され
る。そのため、吸気は主にエアクリーナ４、エアフロメ
ータ５、スロットルボディ６、サージタンク８を順に通
過してガソリンエンジン１の燃焼室に導入される。

【００４５】続いて、コントローラ３２は図４のステッ
プ１１０において、三方弁２７を第４の連通状態にする
ための切換え信号を出力するとともに、三方弁２６を第
２の連通状態にするための切換え信号を出力する。する
と、図２で示すように、二次空気導入通路２４及び羽根
車１１間が連通されて、エアフロメータ５及び三方弁２
７間の吸気通路２が閉塞される。また、羽根車１１及び
二次空気導入通路２５間が連通されて、三方弁２６及び
サージタンク８間が閉塞される。

【００４６】従って、この場合には、吸気の通過による
羽根車１１の回転がなく、電動モータ１３が発電機能を
発揮しない。このため、発電による吸気エネルギーの回
収がなく、吸気温度がさらに低下することがなくなる。
その結果、冷間始動時を含む低負荷時に吸気エネルギー
を回収した従来技術とは異なり、過剰な燃料噴射が行わ
れてクエンチエリアが拡大し、未燃の炭化水素や一酸化
炭素が増加するのを防止できる。

【００４７】また、吸気温度の低下がなくなることか
ら、排気ガス浄化用触媒２３ａの温度上昇の遅れを防止
できる。従って、前記触媒２３ａの浄化率低下がなく、
同触媒２３ａを通過して大気へ排出される炭化水素及び
一酸化炭素の量が増加するのを防止できる。

【００４８】さらに、コントローラ３２は図４のステッ
プ１１１で、スイッチ１６をオン（閉路）動作させるた
めの信号を出力する。すると、バッテリ１５やオルタネ
ータ１８から電動モータ１３へ電力が供給される。この
電力供給により電動モータ１３が作動し、羽根車１１が
強制的に回転駆動される。

【００４９】その結果、吸気通路２のエアクリーナ４を
通過した吸気の一部は、二次空気導入通路２４及び吸気
通路２を介して羽根車１１に吸引される。この吸気は羽
根車１１の回転により二次空気として吐出され、吸気通
路２及び二次空気導入通路２５を介して排気通路３にお
ける触媒コンバータ２３上流に供給される。この二次空
気の供給により、ガソリンエンジン１の排出ガス成分の
うち、炭化水素及び一酸化炭素が酸化反応で浄化され
る。

【００５０】このように本実施例では、冷却水温ＴＨＷ
が所定値βよりも高いときには、セカンダリスロットル
開度θｓがスロットル開度センサ２９によるプライマリ
スロットル開度θｐに応じた開度となるようステップモ
ータ２２を駆動させるとともに（ステップ１０４〜１０
６）、三方弁２６を第１の連通状態にさせ（ステップ１
０７）、前記電動モータ１３に発電動作をさせるべくス
イッチ１６をオフ動作（開路）させるようにした（ステ
ップ１０８）。また、冷却水温ＴＨＷが所定値β以下の
ときには、セカンダリスロットル開度θｓがスロットル
開度センサ２９によるプライマリスロットル開度θｐよ
りも大きな開度（全開）となるようステップモータ２２
を駆動させるとともに（ステップ１０９）、三方弁２６
を第２の連通状態にさせ（ステップ１１０）、バッテリ
１５からの電力供給にて羽根車１１を回転させて二次空
気を排気通路３へ供給させるべくスイッチ１６をオン動
作（閉路）させるようにした（ステップ１１１）。

【００５１】このため、冷間始動時に電動モータ１３に
よる発電を停止させて吸気温度の低下を防止できる。ま
た、この冷間始動時には電動モータ１３の機能を完全に
止めてしまうのではなく、同電動モータ１３を二次空気
供給用として機能させる。このため、吸気エネルギーの
回収停止及び二次空気供給により、単に吸気エネルギー
の回収停止を行った場合よりも、排気ガスの浄化を効果
的に行うことが可能となる。

【００５２】また、吸気エネルギー回収用の羽根車及び
電動モータと、二次空気供給用の羽根車及び電動モータ
とを別々に設けた場合に比べてコンパクトとなり、コス
トも低く抑えることができる。

【００５３】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば以下のように発明の趣旨から
逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。 （１）前記実施例では、吸気温度検出手段として水温セ
ンサ２８を用いて吸気温度に相当する冷却水温ＴＨＷを
検出する構成としたが、その外のセンサとして例えば吸
気温センサを用い、吸気温度を直接検出するようにして
もよい。

【００５４】（２）前記実施例では、冷却水温ＴＨＷが
所定値β以下のとき、セカンダリスロットルバルブ２１
を一律に全開にさせたが、図５のマップから求められた
セカンダリスロットル開度θｓに所定値（一定値）を加
算するようにしてもよい。また、このときの加算値をプ
ライマリスロットル開度θｐに応じて変化させてもよ
い。

【００５５】（３）前記実施例では、プライマリスロッ
トルバルブ９の開度を検出するスロットル開度センサ２
９の検出結果のみをセカンダリスロットル開度θｓに反
映させているが、その外にも、例えばトランクションコ
ントロールシステム（ＴＲＣ）からの情報をセカンダリ
スロットルバルブ２１に反映させることもできる。すな
わち、路面が濡れているとき等に、セカンダリスロット
ルバルブ２１の開度を幾分小さくするように設定しても
よい。また、オートマチックトランスミッションを備え
たエンジンにおいては、その変速時の情報をセカンダリ
スロットル開度θｓに反映させて、同開度を幾分小さく
するように設定してもよい。

【００５６】（４）前記実施例におけるプライマリスロ
ットルバルブ９を省略し、セカンダリスロットルバルブ
２１によってプライマリスロットルバルブ９の機能を代
用させてもよい。

【００５７】（５）前記実施例における図５のマップの
特性を適宜変更してもよい。例えば、同図において破線
で示すように変更してもよい。 （６）前記実施例における二次空気導入通路２４の一端
を大気に開放させてもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、吸
気温度が予め定めた所定値よりも高いときには、スロッ
トルバルブの開度を要求スロットル開度に応じた開度に
させるとともに、羽根車及び内燃機関間を連通させて電
動モータに発電動作をさせるようにしたので、吸気エネ
ルギーを効果的に回収して有効利用できる。また、吸気
温度が前記所定値以下のときには、スロットルバルブの
開度を要求スロットル開度よりも大きくするとともに、
羽根車及び二次空気導入通路間を連通させ、電源にて羽
根車を回転させて吸気の一部を二次空気として排気通路
へ供給させるようにしたので、吸気エネルギー回収に起
因する炭化水素及び一酸化炭素の増大を防止できるばか
りでなく、二次空気供給により炭化水素及び一酸化炭素
を減少できる。また、一組の羽根車及び電動モータによ
って、エネルギー回収と二次空気供給とを行っているの
で、コンパクト化及び低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念構成を示す図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例において、冷間始
動時でのガソリンエンジンの制御装置の状態を示す概略
構成図である。

【図３】一実施例において、冷間始動時以外でのガソリ
ンエンジンの制御装置の状態を示す概略構成図である。

【図４】一実施例において、コントローラによって実行
される処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図５】一実施例において、プライマリスロットル開度
に対するセカンダリスロットル開度が規定されたマップ
を示す図である。

【図６】従来技術の概略構成図である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのガソリンエンジン、２…吸気通
路、３…排気通路、１１…羽根車、１２…出力軸、１３
…電動モータ、１５…電源としてのバッテリ、１６…ス
イッチ手段としてのスイッチ、１９…バイパス通路、２
１…セカンダリスロットルバルブ、２２…開度調整用ア
クチュエータとしてのステップモータ、２３ａ…排気ガ
ス浄化用触媒、２５…二次空気導入通路、２６…連通状
態切換え弁としての三方弁、２８…吸気温度検出手段と
しての水温センサ、２９…要求スロットル開度検出手段
としてのスロットル開度センサ、３２…第１の制御手段
及び第２の制御手段としてのコントローラ、θｓ…要求
スロットル開度としてのセカンダリスロットル開度、β
…所定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｋ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 41/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路に回転可能に設けら
   れ、吸気の流れにより回転して吸気エネルギーを回転エ
   ネルギーに変換するための羽根車と、 前記羽根車の出力軸に連結され、同羽根車の回転エネル
   ギーから電力を取り出すとともに、外部からの電力供給
   により作動して前記羽根車を強制的に回転駆動させる電
   動モータと、 前記電動モータに電力を供給する電源と、 前記電源から電動モータへの電力の供給を許容又は阻止
   するスイッチ手段と、前記吸気通路において羽根車をバ
   イパスするバイパス通路と、 前記バイパス通路に開閉可能に設けられ、同バイパス通
   路内を流れる吸気量を調整するスロットルバルブと、 前記スロットルバルブに連結されて、同スロットルバル
   ブの開度を調整する開度調整用アクチュエータと、 運転者により要求される前記スロットルバルブの要求ス
   ロットル開度を検出する要求スロットル開度検出手段
   と、 前記吸気通路における前記羽根車の下流側と、内燃機関
   の排気通路における排気ガス浄化用触媒の上流側とを連
   通させ、吸気の一部を排気通路へ導く二次空気導入通路
   と、 前記吸気通路における二次空気導入通路の分岐部分に設
   けられ、前記羽根車及び内燃機関間を連通させる第１の
   連通状態と、前記羽根車及び二次空気導入通路間を連通
   させる第２の連通状態とを選択的に切換え可能な連通状
   態切換え弁と、 前記内燃機関に流入する吸気の温度を検出する吸気温度
   検出手段と、 前記吸気温度検出手段による吸気温度が予め定めた所定
   値よりも高いとき、前記スロットルバルブの開度が前記
   要求スロットル開度検出手段による要求スロットル開度
   に応じた開度となるよう前記開度調整用アクチュエータ
   を駆動させるとともに、前記連通状態切換え弁を第１の
   連通状態にさせ、前記電動モータに発電動作をさせるべ
   く前記スイッチ手段を制御する第１の制御手段と、 前記吸気温度検出手段による吸気温度が前記所定値以下
   のとき、前記スロットルバルブの開度が前記要求スロッ
   トル開度検出手段による要求スロットル開度よりも大き
   くなるよう前記開度調整用アクチュエータを駆動させる
   とともに、前記連通状態切換え弁を第２の連通状態にさ
   せ、電源からの電力供給にて羽根車を回転させて二次空
   気を排気通路へ供給させるべく前記スイッチ手段を制御
   する第２の制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機
   関の制御装置。