WO2016121262A1 - エンジンユニット - Google Patents

Abstract

　簡単な制御でありながら、触媒の温度の推定の精度をより高めることができるエンジンユニットを提供する。スロットル弁（４５）は、吸気通路部（４１）のスロットル弁（４５）から吸気ポート（３３）までの燃焼室側容積が、吸気通路部（４１）の大気吸入口（４１ａ）からスロットル弁（４５）までの大気側容積よりも小さくなる位置に配置される。制御装置は、吸気通路部（４１）の燃焼室側容積が小さくなる位置に配置されたスロットル弁（４５）の開度とエンジン回転速度に基づいて、燃料供給装置（４２）の燃料供給量の制御と触媒（５３）の温度の推定を行う。

Description

エンジンユニット

　本発明は、エンジンユニットに関する。

　エンジンユニットにおいて、エンジン本体から排出された排ガスは触媒によって浄化される。従来、触媒の温度を推定する制御装置を備えたエンジンユニットが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

　特許文献１では、エンジンの回転速度とエンジンの負荷に基づいて、触媒の温度を推定している。具体的には、まず、定常運転状態のときの触媒の推定温度である定常推定温度が、エンジンの回転速度とエンジンの負荷に基づいて算出される。定常運転状態とは、エンジンユニットの運転状態が、加速状態でも減速状態でもない状態のことである。そして、算出された定常推定温度に対して、なまし係数を用いたなまし処理を行うことにより、触媒の推定温度が算出される。なまし係数は、エンジンの回転速度とエンジンの負荷によって決定される。

　また、特許文献２では、触媒の前端と後端の温度をそれぞれ推定している。触媒の前端は、触媒の排ガスの流れ方向の上流端である。触媒の後端は、触媒の排ガスの流れ方向の下流端である。具体的には、まず、定常運転状態のときの触媒の前端の推定温度である前端定常推定温度が、空気量、エンジンの回転速度、エンジンの負荷などに基づいて算出される。算出された前端定常推定温度と、前端用なまし係数と、前回の前端推定温度とを用いて、前端の推定温度が算出される。最初の「前回の前端推定温度」には、冷却水の温度、または吸気温度などが用いられる。また、触媒の後端の推定温度は、前端の推定温度と、後端用なまし係数と、前回の前端推定温度に基づいて算出される。前端用なまし係数および後端用なまし係数は、空気量、エンジンの回転速度、エンジンの負荷などに基づいて算出される。このように、触媒の前端と後端の温度を別々に推定することで、触媒の温度の推定の精度をさらに向上させている。

特開２００３－３４３２４２号公報 特開２０１１－２２０１７８号公報

　しかしながら、エンジンユニットの運転状態が加速状態または減速状態の場合には、特許文献１、２では、触媒の温度の推定の精度が低くなる恐れがある。つまり、特許文献１、２の方法で算出された触媒の推定温度は、実際の触媒の温度に対して誤差が大きくなるおそれがある。また、特許文献２では、触媒の前端と後端の温度を推定しているため、触媒の温度の推定のための制御が複雑になっている。

　本発明は、簡単な制御でありながら、触媒の温度の推定の精度をより高めることができるエンジンユニットを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

　本発明のエンジンユニットは、少なくとも１つの燃焼室を形成するエンジン本体と、前記燃焼室に形成された吸気ポートと大気から空気を吸入する大気吸入口とをつなぎ、その内部を、前記大気吸入口から前記吸気ポートに向かって空気が流れる吸気通路部と、前記燃焼室に形成された排気ポートと大気に排ガスを放出する大気放出口とをつなぎ、その内部を、前記排気ポートから前記大気放出口に向かって排ガスが流れる排気通路部と、前記排気通路部内に配置される触媒と、前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給装置と、前記吸気通路部に配置されたスロットル弁と、前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサと、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、前記スロットル開度センサの信号と前記エンジン回転速度センサの信号が入力され、前記燃料供給装置の燃料供給量を制御する制御装置と、を備える。前記スロットル弁は、１つの前記燃焼室に対して設けられる数が少なくとも１つ設けられ、かつ、前記吸気通路部の前記スロットル弁から前記吸気ポートまでの燃焼室側容積が、前記吸気通路部の前記大気吸入口から前記スロットル弁までの大気側容積よりも小さくなる位置に配置される。前記制御装置は、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度に基づいて、前記燃料供給装置の燃料供給量の制御と前記触媒の温度の推定を行う。

　本発明のエンジンユニットは、エンジン本体と、吸気通路部と、排気通路部と、触媒と、燃料供給装置と、スロットル弁と、スロットル開度センサと、エンジン回転速度センサと、制御装置とを備えている。エンジン本体は、少なくとも１つの燃焼室を形成する。吸気通路部は、燃焼室に形成された吸気ポートと大気から空気を吸入する大気吸入口とをつなぐ。吸気通路部は、その内部を、大気吸入口から吸気ポートに向かって空気が流れる。排気通路部は、燃焼室に形成された排気ポートと大気に排ガスを放出する大気放出口とをつなぐ。排気通路部は、その内部を、排気ポートから大気放出口に向かって排ガスが流れる。触媒は、排気通路部内に配置される。燃料供給装置は、燃焼室内に燃料を供給する。スロットル弁は、吸気通路部に配置される。スロットル開度センサは、スロットル弁の開度を検出する。エンジン回転速度センサは、エンジン回転速度を検出する。スロットル開度センサとエンジン回転速度センサの信号は、燃料供給装置の燃料供給量を制御する制御装置に入力される。スロットル弁は、１つの燃焼室に対して少なくとも１つ設けられる。さらに、吸気通路部のスロットル弁から吸気ポートまでの燃焼室側容積は、吸気通路部の大気吸入口からスロットル弁までの大気側容積よりも小さい。加えて、制御装置は、吸気通路部の燃焼室側容積が小さくなる位置に配置されたスロットル弁の開度とエンジン回転速度に基づいて、燃料供給装置の燃料供給量の制御と触媒の温度の推定を行う。そのため、スロットル弁の開度の変化に対して、燃焼室に吸入される空気量の変化の遅れを少なくできる。つまり、スロットル弁の開度の変化に対して、燃焼室内の燃焼の変化の遅れを少なくできる。したがって、スロットル弁の開度の変化に対して、触媒に到達した排ガスの温度の変化の遅れを少なくできる。これにより、エンジンユニットの運転状態が加速状態または減速状態であっても、簡単な制御で、触媒の温度をより精度よく推定することができる。また、スロットル弁の開度が大きいほど、スロットル弁の開度と吸入空気量との相関が高くなる。言い換えると、エンジン負荷が高いほど、上記相関が高くなる。そのため、吸気通路部の燃焼室側容積が小さくなる位置に配置されたスロットル弁の開度とエンジン回転速度に基づいて、触媒の温度を推定することで、高負荷領域における触媒の温度の推定の精度をより高めることができる。つまり、触媒が高温になるときの触媒の温度の推定の精度をより高めることができる。

　本発明のエンジンユニットにおいて、前記制御装置は、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度に基づいて、定常運転状態における前記触媒の温度の推定値である定常触媒推定温度を算出する定常触媒推定温度算出部と、前記定常触媒推定温度算出部によって算出された前記定常触媒推定温度をエンジンユニットの運転状態を示す情報に基づいて補正して、前記触媒の推定温度を算出する触媒推定温度算出部とを含むことが好ましい。

　この構成によると、定常触媒推定温度算出部は、定常運転状態における触媒の温度の推定値である定常触媒推定温度を算出する。触媒推定温度算出部は、定常触媒推定温度算出部によって算出された定常触媒推定温度を、エンジンユニットの運転状態を示す情報に基づいて補正して、触媒の推定温度を算出する。定常触媒推定温度算出部は、吸気通路部の燃焼室側容積が小さくなる位置に配置されたスロットル弁の開度とエンジン回転速度に基づいて、定常触媒推定温度を算出する。そのため、簡単な制御で、定常運転状態における触媒の温度を推定できる。そのため、簡単な制御で、触媒の温度をより精度よく推定することができる。

　本発明のエンジンユニットにおいて、前記触媒推定温度算出部は、前記定常触媒推定温度算出部によって算出された前記定常触媒推定温度を、少なくとも、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度に基づいて補正して、前記触媒の推定温度を算出することが好ましい。

　この構成によると、触媒推定温度算出部は、定常触媒推定温度算出部によって算出された定常触媒推定温度を、少なくとも、吸気通路部の燃焼室側容積が小さくなる位置に配置されたスロットル弁の開度の信号に基づいて、定常触媒推定温度を補正する。そのため、簡単な制御で、触媒の温度をより精度よく推定することができる。

　本発明のエンジンユニットにおいて、前記触媒推定温度算出部は、前記定常触媒推定温度算出部によって算出された前記定常触媒推定温度を、少なくとも、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度センサの信号に基づいて補正して、前記触媒の前記推定温度を算出することが好ましい。

　この構成によると、触媒推定温度算出部は、定常触媒推定温度の補正に、吸気通路部の燃焼室側容積が小さくなる位置に配置されたスロットル弁の開度を用いる。それに加えて、触媒推定温度算出部は、定常触媒推定温度の補正に、エンジン回転速度センサの信号も用いる。そのため、触媒の温度の推定の精度をより高めることができる。

　本発明のエンジンユニットにおいて、前記触媒は、前記排気通路部の前記排気ポートから前記触媒の上流端までの容積が、前記排気通路部の前記触媒の下流端から前記大気放出口までの容積よりも小さくなる位置に配置されていることが好ましい。

　この構成によると、排気通路部の排気ポートから触媒の上流端までの容積は、排気通路部の触媒の下流端から大気放出口までの容積よりも小さい。それにより、触媒に到達した排ガスの温度と酸素濃度を、エンジン本体から排出された時点の排ガスの温度と酸素濃度により近づけることができる。したがって、スロットル弁の開度の変化に対して、触媒に到達した排ガスの温度と酸素濃度の変化の遅れを少なくできる。そのため、スロットル弁の開度に基づいた触媒の温度の推定の精度をより高めることができる。

　本発明のエンジンユニットは、前記排気通路部の前記触媒よりも排ガスの流れ方向の上流に設けられ、前記排気通路部の排ガスの酸素濃度を検出する酸素センサであって、前記排気通路部の前記排気ポートから前記酸素センサまでの容積が、前記排気通路部の前記酸素センサから前記大気放出口までの容積よりも小さくなる位置に配置された前記酸素センサを有し、前記制御装置は、少なくとも、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度と前記酸素センサの信号に基づいて、前記燃料供給装置の燃料供給量を制御することが好ましい。

　この構成によると、制御装置は、吸気通路部の燃焼室側容積が小さくなる位置に配置されたスロットル弁の開度とエンジン回転速度センサに加えて、酸素センサの信号を用いて、燃料供給量を制御する。酸素センサは、排気通路部の触媒よりも上流に配置される。上述したように、排気通路部の排気ポートから触媒の上流端までの容積は、排気通路部の触媒の下流端から大気放出口までの容積よりも小さい。したがって、当然ながら、排気通路部の排気ポートから酸素センサまでの容積は、排気通路部の酸素センサから大気放出口までの容積よりも小さい。それにより、酸素センサで検知される排ガスの酸素濃度を、燃焼室から排出された時点の排ガスの酸素濃度により近づけることができる。そのため、燃料供給量の制御の精度をより高めることができる。つまり、混合気の空燃比を目標空燃比により近づける燃料供給量に制御できる。したがって、触媒の温度の推定を、スロットル開度と、エンジン回転速度と、目標空燃比とに基づいて行うことで、触媒の温度の推定の精度をより高めることができる。

実施形態に係るエンジンユニットが適用された自動二輪車の左側面図である。 エンジンユニットの模式図である。 マフラーの断面模式図である。 エンジンユニットの制御ブロック図である。 スロットル開度とエンジン回転速度と定常触媒推定温度との関係を示すマップである。 補正定常触媒推定温度と触媒推定温度の一例を示すグラフである。 スロットル開度とエンジン回転速度と増量補正領域との関係を示すマップである。

　以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、本発明のエンジンユニットが適用された自動二輪車の一例である。なお、以下の説明において、前後方向とは、自動二輪車１の後述するシート９に着座したライダーから視た車両前後方向のことである。左右方向とは、シート９に着座したライダーから視たときの車両左右方向のことである。車両左右方向は、車幅方向と同じである。また、図１中の矢印Ｆ方向と矢印Ｂ方向は、前方と後方を表しており、矢印Ｕ方向と矢印Ｄ方向は、上方と下方を表している。

　[自動二輪車の全体構成]
　図１に示すように本実施形態の自動二輪車１は、前輪２と、後輪３と、車体フレーム４とを備えている。車体フレーム４は、その前部にヘッドパイプ４ａを有する。ヘッドパイプ４ａには、ステアリングシャフト（図示せず）が回転可能に挿入されている。ステアリングシャフトの上端部は、ハンドルユニット５に連結されている。ハンドルユニット５には、一対のフロントフォーク６の上端部が固定されている。フロントフォーク６の下端部は、前輪２を支持している。

　ハンドルユニット５には、右グリップ（図示せず）と左グリップ１２が設けられている。右グリップは、エンジンの出力を調整するアクセルグリップである。また、左グリップ１２の前方には、ブレーキレバー１３が設けられている。

　車体フレーム４には、一対のスイングアーム７が揺動可能に支持されている。スイングアーム７の後端部は、後輪３を支持している。各スイングアーム７の揺動中心より後方の位置には、リヤサスペンション８の一端部が取り付けられている。リヤサスペンション８の他端部は、車体フレーム４に取り付けられている。

　車体フレーム４の上部には、シート９と燃料タンク１０が支持されている。燃料タンク１０は、シート９の前方に配置されている。また、車体フレーム４には、エンジンユニット１１が搭載されている。エンジンユニット１１は、燃料タンク１０の下方に配置されている。また、車体フレーム４には、各種センサなどの電子機器に電力を供給するバッテリ（図示せず）が搭載されている。

　[エンジンユニットの構成]
　エンジンユニット１１は、自然空冷式のエンジンである。エンジンユニット１１は、４ストローク式の単気筒エンジンである。４ストローク式のエンジンとは、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程（膨張行程）、および排気行程を繰り返すエンジンである。エンジンユニット１１は、エンジン本体２０と、吸気ユニット４０と、排気ユニット５０を有する。

　エンジン本体２０は、クランクケース２１と、シリンダボディ２２と、シリンダヘッド２３と、ヘッドカバー２４とを備えている。シリンダボディ２２は、クランクケース２１の上端部に取り付けられる。シリンダヘッド２３は、シリンダボディ２２の上端部に取り付けられる。ヘッドカバー２４は、シリンダヘッド２３の上端部に取り付けられる。

　エンジン本体２０の少なくとも一部の表面には、フィン部２５が形成されている。フィン部２５は、シリンダボディ２２の表面と、シリンダヘッド２３の表面に形成されている。フィン部２５は、複数のフィンで構成されている。各フィンは、エンジン本体２０の表面から突出して形成されている。フィン部２５は、シリンダボディ２２とシリンダヘッド２３のほぼ全周に形成されている。フィン部２５は、エンジン本体２０で発生した熱を放熱させる。

　図２は、エンジンユニット１１を模式的に示した図である。図２に示すように、クランクケース２１は、クランク軸２６、スタータモータ（図示せず）、変速機（図示せず）、発電機（図示せず）等を収容している。変速機は、クランク軸２６の回転速度と後輪３の回転速度との比を変化させる装置である。クランク軸２６の回転は、変速機を介して後輪３に伝達されるようになっている。スタータモータは、エンジン始動時にクランク軸２６を回転させる。スタータモータは、バッテリ（図示せず）からの電力により作動する。発電機は、クランク軸２６の回転力によって電力を生成する。その電力で、バッテリが充電される。なお、スタータモータと発電機を配置する代わりに、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator)を配置してもよい。ＩＳＧは、スタータモータと発電機が一体化された装置である。

　クランクケース２１には、エンジン回転速度センサ７１が設けられている。エンジン回転速度センサ７１は、クランク軸２６の回転速度、即ち、エンジン回転速度を検出する。エンジン回転速度とは、単位時間当たりのクランク軸２６の回転数のことである。

　シリンダボディ２２には、シリンダ孔２２ａが形成されている。シリンダ孔２２ａには、ピストン２８が摺動可能に収容されている。ピストン２８は、コネクティングロッド２９を介してクランク軸２６に連結されている。また、エンジン本体２０には、エンジン温度センサ７２が設けられている。エンジン温度センサ７２は、エンジン本体２０の温度を検出する。具体的には、シリンダボディ２２の温度を検出する。

　シリンダヘッド２３の下面とシリンダ孔２２ａとピストン２８によって、燃焼室３０（図２参照）が形成される。燃焼室３０には、点火プラグ３１の先端部が配置されている。点火プラグの先端部は、火花放電を発生させる。この火花放電によって、燃焼室３０内の混合気は点火される。点火プラグ３１は、点火コイル３２に接続されている。点火コイル３２は、点火プラグ３１の火花放電を生じさせるための電力を蓄える。

　シリンダヘッド２３の燃焼室３０を画定する面には、吸気ポート３３と排気ポート３４が形成されている。つまり、吸気ポート３３と排気ポート３４は、燃焼室３０に形成される。吸気ポート３３は、吸気バルブ３５によって開閉される。排気ポート３４は、排気バルブ３６によって開閉される。吸気バルブ３５および排気バルブ３６は、シリンダヘッド２３内に収容された動弁装置（図示せず）によって開閉駆動される。動弁装置は、クランク軸２６と連動して作動する。

　エンジンユニット１１は、吸気ポート３３と、大気に面する大気吸入口４１ａとをつなぐ吸気通路部４１を有する。なお、通路部とは、経路を囲んで経路を形成する壁体等を意味し、経路とは対象が通過する空間を意味する。大気吸入口４１ａは大気から空気を吸入する。大気吸入口４１ａから吸い込まれた空気は、吸気通路部４１内を吸気ポート３３に向かって流れる。吸気通路部４１の一部は、エンジン本体２０に形成されており、吸気通路部４１の残りの部分は、吸気ユニット４０に形成されている。吸気ユニット４０は、エンジン本体２０に接続された吸気管を有する。さらに、吸気ユニット４０は、インジェクタ４２とスロットル弁４５を有する。以下の説明において、吸気通路部４１における空気の流れ方向の上流および下流を、単に上流および下流という場合がある。

　エンジンユニット１１は、排気ポート３４と、大気に面する大気放出口６４ａとをつなぐ排気通路部５１を有する。燃焼室３０で発生した燃焼ガスは、排気ポート３４を介して排気通路部５１に排出される。燃焼室から排出された燃焼ガスを、排ガスと称する。排ガスは排気通路部５１内を大気放出口６４ａに向かって流れる。排気通路部５１の一部は、エンジン本体２０に形成されており、排気通路部５１の残りの部分は、排気ユニット５０に形成されている。排気ユニット５０は、エンジン本体２０に接続された排気管５２（図１参照）を有する。さらに、排気ユニット５０は、触媒５３とマフラー５４を有する。マフラー５４は、排ガスによる騒音を低減する装置である。以下の説明において、排気通路部５１における排ガスの流れ方向の上流および下流を、単に上流および下流という場合がある。

　吸気通路部４１には、インジェクタ４２が配置されている。インジェクタ４２は、大気吸入口４１ａから吸い込まれた空気に対して燃料を噴射する。より詳細には、インジェクタ４２は、吸気通路部４１内の空気に対して燃料を噴射する。インジェクタ４２は、本発明の燃料供給装置に相当する。インジェクタ４２は、燃料ホース４３を介して燃料タンク１０に接続されている。燃料タンク１０の内部には、燃料ポンプ４４が配置されている。燃料ポンプ４４は、燃料タンク１０内の燃料を燃料ホース４３へと圧送する。

　吸気通路部４１には、スロットル弁４５が設けられる。スロットル弁４５は、インジェクタ４２よりも上流に配置される。吸気通路部４１の大気吸入口４１ａからスロットル弁４５までの容積を、大気側容積Ｖ１とする。吸気通路部４１のスロットル弁４５から吸気ポート３３までの容積を、燃焼室側容積Ｖ２とする。燃焼室側容積Ｖ２は、大気側容積Ｖ１よりも小さい。吸気通路部４１の内側に形成される経路を、吸気経路と称する。吸気通路部４１の任意の部位の経路長とは、この部位の内側に形成される経路の長さのことである。図２に示すように、吸気通路部４１の大気吸入口４１ａからスロットル弁４５までの経路長を、経路長Ｄ１とする。吸気通路部４１のスロットル弁４５から吸気ポート３３までの経路長を、経路長Ｄ２とする。経路長Ｄ２は、経路長Ｄ１より短い。つまり、スロットル弁４５は、燃焼室３０に近い位置に配置されている。

　スロットル弁４５は、スロットルワイヤを介して、アクセルグリップ（図示せず）に接続されている。ライダーがアクセルグリップを回動操作することによって、スロットル弁４５の開度が変更される。エンジンユニット１１は、スロットル弁４５の開度を検出するスロットル開度センサ（スロットルポジションセンサ）７３を有する。以下、スロットル弁４５の開度を、スロットル開度という。スロットル開度センサ７３は、スロットル弁４５の位置を検出することにより、スロットル開度を表す信号を出力する。

　吸気通路部４１には、吸気圧センサ７４と、吸気温センサ７５が設けられている。吸気圧センサ７４は、吸気通路部４１の内部圧力を検出する。吸気通路部４１の内部圧力を、吸気圧という。吸気温センサ７５は、吸気通路部４１内の空気の温度を検出する。吸気通路部４１内の空気の温度を、吸気温度という。

　排気通路部５１内には、触媒５３が配置されている。触媒５３は、排気ユニット５０の排気管５２内に配置されている（図１参照）。排気通路部５１の排気ポート３４から触媒５３の上流端までの容積を、容積Ｖ３とする。排気通路部５１の触媒５３の下流端から大気放出口６４ａまでの容積を、容積Ｖ４とする。容積Ｖ３は、容積Ｖ４より小さい。排気通路部５１の内側に形成される経路を、排気経路と称する。排気通路部５１の任意の部位の経路長とは、この部位の内側に形成される経路の長さのことである。図２に示すように、排気通路部５１の排気ポート３４から触媒５３の上流端までの経路長を、経路長Ｄ３とする。排気通路部５１の触媒５３の下流端から大気放出口６４ａまでの経路長を、経路長Ｄ４とする。経路長Ｄ３は、経路長Ｄ４よりも短い。つまり、触媒５３は、燃焼室３０に近い位置に配置されている。図１に示すように、触媒５３は、エンジン本体２０の下方に配置されている。

　触媒５３は、三元触媒である。三元触媒とは、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）の３物質を酸化または還元することで除去する触媒である。なお、触媒５３は、炭化水素、一酸化炭素、および窒素酸化物のいずれか１つまたは２つを除去する触媒であってもよい。触媒５３は、酸化還元触媒でなくてもよい。触媒５３は、酸化または還元のいずれか一方だけで有害物質を除去する酸化触媒または還元触媒であってもよい。触媒５３は、排ガス浄化作用を有する貴金属が基材に付着された構成となっている。本実施形態の触媒５３は、メタル基材の触媒である。なお、触媒５３は、セラミック基材の触媒であってもよい。

　排気通路部５１の触媒５３よりも上流には、酸素センサ７６が配置されている。排気通路部５１の排気ポート３４から酸素センサ７６までの容積を、容積Ｖ３ａとする。排気通路部５１の酸素センサ７６から触媒５３の上流端までの容積を、容積Ｖ３ｂとする。容積Ｖ３ａは、容積Ｖ３ｂよりも大きい。排気通路部５１の排気ポート３４から酸素センサ７６までの経路長を、経路長Ｄ３ａとする。排気通路部５１の酸素センサ７６から触媒５３の上流端までの経路長を、経路長Ｄ３ｂとする。経路長Ｄ３ｂは、経路長Ｄ３ａよりも短い。つまり、酸素センサ７６は、触媒５３に近い位置に配置されている。

　酸素センサ７６は、排ガス中の酸素濃度を検出する。酸素センサ７６は、排ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。酸素センサ７６は、混合気の空燃比がリッチ状態のときは電圧値の高い信号を出力し、空燃比がリーン状態のときは電圧値の低い信号を出力する。リッチ状態とは、目標空燃比に対して燃料が過剰な状態をいう。リーン状態とは、目標空燃比に対して空気が過剰な状態をいう。つまり、酸素センサ７６は、混合気の空燃比がリッチ状態とリーン状態のどちらで有るかを検出する。酸素センサ７６は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなるセンサ素子部を有する。このセンサ素子部が、高温に加熱されて活性化状態となったときに、酸素センサ７６は酸素濃度を検知できる。なお、酸素センサ７６として、排ガスの酸素濃度に応じたリニアな検出信号を出力するリニアＡ／Ｆセンサを用いてもよい。リニアＡ／Ｆセンサは、排ガス中の酸素濃度の変化を連続的に検出する。

　マフラー５４は、排気通路部５１の触媒５３より下流に設けられている。図３に示すように、マフラー５４は、外筒６０と、外筒６０に収容された３つのパイプ６１～６３と、テールパイプ６４とを有する。外筒６０の内部は、２つのセパレータ６５、６６によって３つの膨張室６０ａ、６０ｂ、６０ｃに仕切られている。第１パイプ６１の一端は、排気管５２に接続される（図１参照）。第１パイプ６１は、セパレータ６５を貫通する第３パイプ６３の内側に挿通されている。第１パイプ６１の外周面と第３パイプ６３の内周面との間には隙間が形成されている。第１パイプ６１は、２つのセパレータ６５、６６を貫通する。第１パイプ６１の他端は、第１膨張室６０ａ内に配置されている。第２パイプ６２は、２つのセパレータ６５、６６を貫通する。第２パイプ６２は、第１膨張室６０ａと第２膨張室６０ｂを連通させる。第３パイプ６３は、第２膨張室６０ｂと第３膨張室６０ｃを連通させる。テールパイプ６４は、第３膨張室６０ｃと外筒６０の外側の空間を連通させる。テールパイプ６４の端部は、外筒６０の外部に露出している。テールパイプ６４の端部が、大気放出口６４ａを形成している。マフラー５４内には、第１パイプ６１、第１膨張室６０ａ、第２パイプ６２、第２膨張室６０ｂ、第３パイプ６３と第１パイプ６１の隙間、第３膨張室６０ｃ、テールパイプ６４の順で排ガスが流れる経路が形成されている。マフラー５４内に形成される経路の長さは、マフラー５４の最大長さよりも長い。外筒６０の内面とパイプ６１～６４の外面の間には、例えばグラスウール等の吸音材が配置されていてもよいが、配置されていなくてもよい。なお、マフラー５４の内部の構造は、図３に示す模式図の構造に限らない。

　図４に示すように、エンジンユニット１１は、エンジンユニット１１の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０を有する。ＥＣＵ８０は、本発明の制御装置に相当する。ＥＣＵ８０は、エンジン回転速度センサ７１、エンジン温度センサ７２、スロットル開度センサ７３、吸気圧センサ７４、吸気温センサ７５、酸素センサ７６等の各種センサと接続されている。ＥＣＵ８０には、各種センサの信号が入力される。また、ＥＣＵ８０は、点火コイル３２、インジェクタ４２、燃料ポンプ４４等と接続されている。

　ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭやＲＡＭに記憶されたプログラムや各種データに基づいて情報処理を実行する。これにより、ＥＣＵ８０は複数の機能処理部の各機能を実現させる。図４に示すように、ＥＣＵ８０は、機能処理部として、触媒温度推定部８１、燃料供給量制御部８２、点火時期制御部８３などを有する。さらに、ＥＣＵ８０は、作動指示部８４を有する。作動指示部８４は、各機能処理部の情報処理の結果に基づいて、点火コイル３２、インジェクタ４２、燃料ポンプ４４等に対して動作指令信号を送信する。点火時期制御部８３は、センサ７１～７６等の信号に基づいて、点火時期を制御する。点火時期とは、点火プラグ３１の放電タイミングのことである。以下、触媒温度推定部８１と燃料供給量制御部８２について詳しく説明する。

　触媒温度推定部８１は、スロットル弁４５の開度とエンジン回転速度に基づいて、触媒５３の温度の推定を行う。つまり、触媒温度推定部８１は、スロットル開度センサ７３の信号とエンジン回転速度センサ７１の信号に基づいて、触媒５３の温度の推定を行う。触媒温度推定部８１は、所定のサイクルで、触媒５３の温度の推定を行う。所定のサイクルとは、例えば所定時間ごとであってもよく、それ以外であってもよい。触媒温度推定部８１は、定常触媒推定温度算出部８５と、触媒推定温度算出部８６とを有する。

　定常触媒推定温度算出部８５は、スロットル開度センサ７３の信号とエンジン回転速度センサ７１の信号に基づいて、定常触媒推定温度Ｅａを算出する。定常触媒推定温度Ｅａは、定常運転状態における触媒５３の温度の推定値である。定常運転状態とは、エンジン回転速度およびスロットル開度が一定で運転されている状態のことである。定常運転状態では、触媒５３の温度も一定となる。また、定常運転状態では、燃料供給量は後述する基本燃料供給量である。

　定常触媒推定温度算出部８５は、図５に示すマップを用いて、定常触媒推定温度Ｅａを求める。図５のマップは、エンジン回転速度とスロットル開度に対して定常触媒推定温度Ｅａを対応付けたマップである。このマップはＲＯＭに記憶されている。このマップは、例えば、実際に定常運転を行ったときの触媒５３の温度の測定値に基づいて作成される。但し、定常運転を行うことができない低負荷領域および低回転領域については、実測値に基づいて補完した値を使用している。図５中のＣｍａｘは、エンジン回転速度の上限値を示しており、Ｋｍａｘは、スロットル開度の上限値を示している。

　触媒推定温度算出部８６は、定常触媒推定温度算出部８５によって算出された定常触媒推定温度Ｅａを補正して、触媒推定温度Ｅｄを算出する。触媒推定温度Ｅｄは、触媒５３の実際の温度の推定値である。

　触媒推定温度算出部８６は、まず、点火時期、大気圧、外気温、吸気温、空燃比等に基づいて、定常触媒推定温度Ｅａを補正する。触媒推定温度算出部８６は、定常触媒推定温度Ｅａを補正して、補正定常触媒推定温度Ｅｂを算出する。図６中、太線の破線のグラフは、補正定常触媒推定温度Ｅｂの一例を示している。

　触媒推定温度算出部８６は、スロットル開度センサ７３の信号とエンジン回転速度センサ７１の信号に基づいて、補正定常触媒推定温度Ｅｂを補正する。触媒推定温度算出部８６は、補正定常触媒推定温度Ｅｂを補正して、遅れ補正触媒推定温度Ｅｃを算出する。したがって、触媒推定温度算出部８６は、スロットル開度センサ７３の信号とエンジン回転速度センサ７１の信号等に基づいて、定常触媒推定温度Ｅａを補正しているといえる。以下、補正定常触媒推定温度Ｅｂの補正について具体的に説明する。触媒推定温度算出部８６は、スロットル開度センサ７３の信号とエンジン回転速度センサ７１の信号等に基づいて、なまし係数Ｃを算出する。このなまし係数Ｃと、例えば以下の式とを用いて、遅れ補正触媒推定温度Ｅｃを算出する。なお、なまし係数Ｃの算出方向はこれ以外であってもよい。

　遅れ補正触媒推定温度Ｅｃ＝前回の遅れ補正触媒推定温度Ｅｃ＋（補正定常触媒推定温度Ｅｂ－前回の遅れ補正触媒推定温度Ｅｃ）／なまし係数Ｃ

　なお、エンジンユニット１１の始動後、最初に遅れ補正触媒推定温度Ｅｃを算出する場合には、「前回の遅れ補正触媒推定温度Ｅｃ」は無い。この場合、「前回の遅れ補正触媒推定温度Ｅｃ」として、吸気温センサ７５の信号に基づいて算出される吸気温を使用する。または、「前回の遅れ補正触媒推定温度Ｅｃ」として、エンジン温度センサ７２によって検出されるエンジン温度を使用する。

　図６中、太線の実線のグラフは、遅れ補正触媒推定温度Ｅｃを示している。図６の遅れ補正触媒推定温度Ｅｃは、太線の破線で示した補正定常触媒推定温度Ｅｂをなまし係数Ｃで補正して算出された値である。定常運転状態でない場合、触媒５３の実際の温度は、補正定常触媒推定温度Ｅｂおよび定常触媒推定温度Ｅａに対して遅れて追従することになる。そこで、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいたなまし係数Ｃを用いた補正を行う。それにより、遅れ補正触媒推定温度Ｅｃを、補正定常触媒推定温度Ｅｂおよび定常触媒推定温度Ｅａに対して遅れて追従する値にすることができる。

　触媒推定温度算出部８６は、算出された遅れ補正触媒推定温度Ｅｃを、燃料供給量で補正して、触媒推定温度Ｅｄを算出する。より具体的には、燃料供給量と、この燃料噴射量を算出する際に用いられる基本燃料供給量との差に基づいて補正する。基本燃料供給量の詳細は後述する。燃料供給量が基本燃料供給量と同じである場合には、触媒推定温度Ｅｄは、遅れ補正触媒推定温度Ｅｃと同じとする。図６中、太線の一点鎖線のグラフは、触媒推定温度Ｅｄを示している。図６の触媒推定温度Ｅｄは、太線の実線で示した遅れ補正触媒推定温度Ｅｃを、燃料供給量で補正して算出された値である。図６中の期間Ｂでは、燃料供給量は、基本燃料供給量より多い。図６中の期間Ｂ以外の期間では、燃料供給量は、基本燃料供給量と同じである。そのため、図６の期間Ｂより前の期間では、触媒推定温度Ｅｄは、遅れ補正触媒推定温度Ｅｃと同じである。

　このように、触媒推定温度算出部８６は、燃料供給量、点火時期、大気圧、外気温、吸気温、空燃比等に基づいて定常触媒推定温度Ｅａを補正する。触媒５３に流入する排ガスの熱量は、燃料供給量、点火時期、大気圧、外気温、吸気温、空燃比等の変化に応じて変化する。したがって、これらの要素に基づいて定常触媒推定温度Ｅａを補正することにより、触媒推定温度Ｅｄを触媒５３の実際の温度により近づけることができる。

　燃料供給量制御部８２は、インジェクタ４２の燃料供給量を決定する。燃料供給量とは、燃料噴射量である。より具体的には、燃料供給量制御部８２は、インジェクタ４２による燃料噴射時間を制御する。燃焼効率と、触媒５３の浄化効率を高めるには、混合気の空燃比は理論空燃比（ストイキオメトリ）であることが好ましい。燃料供給量制御部８２は、必要に応じて、燃料供給量を増減させる。

　燃料供給量制御部８２は、基本燃料供給量算出部８７と、酸素センサ補正部８８と、酸素センサ補正キャンセル部８９と、触媒温度補正部９０とを有する。

　基本燃料供給量算出部８７は、エンジン回転速度センサ７１、吸気圧センサ７４、スロットル開度センサ７３の信号に基づいて、基本燃料供給量を算出する。具体的には、基本燃料供給量算出部８７は、まず、吸入空気量マップを用いて、吸入空気量を求める。吸入空気量マップは、２種類ある。１つ目は、スロットル開度およびエンジン回転速度に対して吸入空気量を対応付けたマップである。２つ目は、吸気圧およびエンジン回転速度に対して吸入空気量を対応付けたマップである。このマップはＲＯＭに記憶されている。スロットル開度が所定値未満の場合には、吸気圧およびエンジン回転速度に対して吸入空気量を対応付けたマップを使用する。一方、スロットル開度が所定値以上の場合には、スロットル開度およびエンジン回転速度に対して吸入空気量を対応付けたマップを使用する。基本燃料供給量算出部８７は、吸入空気量マップから求めた吸入空気量に基づいて、目標空燃比を達成できる基本燃料供給量を算出する。

　酸素センサ補正部８８は、酸素センサ７６の信号に基づいて、基本燃料供給量を補正する。具体的には、酸素センサ７６の信号がリーン状態を示す信号の場合、次回の燃料供給量が増えるように基本燃料供給量を補正する。一方、酸素センサ７６の信号がリッチ状態を示す信号の場合、次回の燃料供給量が減るように基本燃料供給量を補正する。

　酸素センサ補正キャンセル部８９は、所定のキャンセル条件が満たされると、酸素センサ補正部８８による基本燃料供給量の補正を一時的にキャンセルする。キャンセル条件は、触媒温度補正部９０によって基本燃料供給量を補正していることが含まれる。つまり、触媒温度補正部９０により基本燃料供給量を補正しないときに、酸素センサ補正部８８による基本燃料供給量の補正はキャンセルされずに実行される。また、酸素センサ補正キャンセル部８９が補正をキャンセルするとは、以下の処理を実行することである。即ち、酸素センサ補正部８８による演算処理を停止させ、酸素センサ補正部８８による基本燃料供給量の補正をリセットする。

　触媒温度補正部９０は、触媒温度推定部８１によって算出された触媒推定温度Ｅｄに基づいて、基本燃料供給量を補正する。触媒温度補正部９０は、まず、触媒推定温度Ｅｄが、所定の燃料増量温度Ｔｂ以上である否かを判定する。触媒推定温度Ｅｄが、燃料増量温度Ｔｂ未満の場合には、触媒温度補正部９０は基本燃料供給量を補正しない。触媒推定温度Ｅｄが、燃料増量温度Ｔｂ以上である場合には、触媒温度補正部９０は、基本燃料供給量を増量させるように補正する。このとき、触媒温度補正部９０は、スロットル開度センサ７３の信号とエンジン回転速度センサ７１の信号に基づいて、基本燃料供給量を補正する。具体的には、図７に示すマップを用いて、基本燃料供給量を補正する。図７のマップは、スロットル開度とエンジン回転速度に、増量補正領域Ａ１、Ａ２を対応付けたマップである。スロットル開度とエンジン回転速度が増量補正領域Ａ１内にある場合には、例えば、基本燃料供給量の１０％分増量させる。スロットル開度とエンジン回転速度が増量補正領域Ａ２内にある場合には、例えば、基本燃料供給量の２０％分増量させる。

　燃料供給量制御部８２は、酸素センサ補正部８８および触媒温度補正部９０以外にも、基本燃料供給量を補正する補正部を有していてもよい。燃料供給量制御部８２は、例えば、吸気温度、エンジン温度、外気温度、大気圧等に基づいて、基本燃料供給量を補正する補正部を有していてもよい。また、燃料噴射量制御部８２は、加減速時の過渡特性に応じて基本燃料供給量を補正する補正部を有していてもよい。

　燃料供給量制御部８２は、酸素センサ補正部８８または触媒温度補正部９０によって、基本燃料供給量を補正して、燃料供給量を算出する。酸素センサ補正部８８および触媒温度補正部９０以外の補正部がある場合には、この補正部によって基本燃料供給量をさらに補正して、燃料供給量を算出する。算出された燃料供給量に応じて、作動指示部８４は燃料ポンプ４４およびインジェクタ４２を駆動させる。

　燃料供給量が増加すると、インジェクタ４２から供給された燃料の気化熱が増加する。それにより、排ガスの熱量が低下して、触媒５３の温度が低下する。また、燃料供給量を増加することにより、排ガス中の酸素濃度が低下する。排ガスの酸素濃度が低くなると、触媒５３における化学反応が低減し、触媒５３の温度が低下する。本実施形態では、触媒推定温度Ｅｄが燃料増量温度Ｔｂ以上の場合に、燃料供給量を増加させる。それにより、触媒５３の温度を低下させて、触媒５３が過熱により劣化するのを防止できる。その結果、触媒５３による排気浄化性能を維持できる。なお、図７中の増量補正領域Ａ１、Ａ２とそれぞれに対応する補正値は、定常運転時に触媒５３の温度が、所定の上限温度Ｔａを超えないように設定されている。上限温度Ｔａは、燃料増量温度Ｔｂよりも高い温度である。上限温度Ｔａは、触媒５３の熱劣化が生じる温度よりも低めに設定される。なお、図６では、燃料増加中の触媒推定温度Ｅｄは上限温度Ｔａと完全に一致しているが、触媒推定温度Ｅｄが上限温度Ｔａと一致しない場合もある。例えば、外気温や吸気温が高い場合や、大気圧が高い場合は、補正定常触媒推定温度Ｅｂが定常触媒推定温度Ｅａより若干高くなる場合がある。このような場合は、燃料増加中の触媒推定温度Ｅｄが上限温度Ｔａより若干高くなる。また、例えば外気温が低い場合には、燃料増加中の触媒推定温度Ｅｄが上限温度Ｔａより若干低くなる場合がある。

　本実施形態のエンジンユニット１１は以下の特徴を有する。
　スロットル開度センサ７３とエンジン回転速度センサ７１の信号は、インジェクタ４２の燃料供給量を制御するＥＣＵ８０に入力される。スロットル弁４５は、１つの燃焼室３０に対して少なくとも１つ設けられる。さらに、燃焼室側容積Ｖ２は大気側容積Ｖ１よりも小さい。大気側容積Ｖ１は、吸気通路部４１の大気吸入口４１ａからスロットル弁４５までの容積である。燃焼室側容積Ｖ２は、吸気通路部４１のスロットル弁４５から吸気ポート３３までの容積である。加えて、ＥＣＵ８０は、燃焼室側容積Ｖ２が小さくなる位置に配置されたスロットル弁４５の開度とエンジン回転速度に基づいて、インジェクタ４２の燃料供給量の制御と触媒５３の温度の推定を行う。そのため、スロットル弁４５の開度の変化に対して、燃焼室３０に吸入される空気量の変化の遅れを少なくできる。つまり、スロットル弁４５の開度の変化に対して、燃焼室３０内の燃焼の変化の遅れを少なくできる。したがって、スロットル弁４５の開度の変化に対して、触媒５３に到達した排ガスの温度の変化の遅れを少なくできる。これにより、エンジンユニット１１の運転状態が加速状態または減速状態であっても、簡単な制御で、触媒５３の温度をより精度よく推定することができる。また、スロットル弁４５の開度が大きいほど、スロットル弁４５の開度と吸入空気量との相関が高くなる。言い換えると、エンジン負荷が高いほど、上記相関が高くなる。そのため、燃焼室側容積Ｖ２が小さくなる位置に配置されたスロットル弁４５の開度とエンジン回転速度に基づいて、触媒推定温度Ｅｄを算出することで、高負荷領域における触媒５３の温度の推定の精度をより高めることができる。つまり、触媒５３が高温になるときの触媒５３の温度の推定の精度をより高めることができる。

　定常触媒推定温度算出部８５は、定常運転状態における触媒５３の温度の推定値である定常触媒推定温度Ｅａを算出する。触媒推定温度算出部８６は、定常触媒推定温度算出部８５によって算出された定常触媒推定温度を、エンジンユニット１１の運転状態を示す情報に基づいて補正して、触媒推定温度Ｅｄを算出する。定常触媒推定温度算出部８５は、燃焼室側容積Ｖ２が小さくなる位置に配置されたスロットル弁４５の開度とエンジン回転速度に基づいて、定常触媒推定温度Ｅａを算出する。そのため、簡単な制御で、定常運転状態における触媒５３の温度を推定できる。そのため、簡単な制御で、触媒５３の温度をより精度よく推定することができる。

　触媒推定温度算出部８６は、少なくとも、燃焼室側容積Ｖ２が小さくなる位置に配置されたスロットル弁４５の開度に基づいて定常触媒推定温度Ｅａを補正する。そのため、簡単な制御で、触媒５３の温度をより精度よく推定することができる。さらに、触媒推定温度算出部８６は、少なくとも、燃焼室側容積Ｖ２が小さくなる位置に配置されたスロットル弁４５の開度とエンジン回転速度に基づいて定常触媒推定温度Ｅａを補正する。そのため、触媒５３の温度の推定の精度をより高めることができる。

　触媒５３は、容積Ｖ３が容積Ｖ４よりも小さくなる位置に配置されている。容積Ｖ３は、排気通路部５１の排気ポート３４から触媒５３までの容積である。容積Ｖ４は、排気通路部５１の触媒５３から大気放出口６４ａまでの容積である。それにより、触媒５３に到達した排ガスの温度と酸素濃度を、エンジン本体２０から排出された時点の排ガスの温度と酸素濃度により近づけることができる。したがって、スロットル弁４５の開度の変化に対して、触媒５３に到達した排ガスの温度と酸素濃度の変化の遅れを少なくできる。そのため、スロットル弁４５の開度に基づいた触媒５３の温度の推定の精度をより高めることができる。

　本実施形態では、燃料供給量制御部８２は、スロットル開度センサ７３の信号とエンジン回転速度センサ７１の信号に加えて、酸素センサ７６の信号を用いて、燃料供給量を制御する。酸素センサ７６は、排気通路部５１の触媒５３よりも上流に配置される。上述したように、触媒５３は、容積Ｖ３が容積Ｖ４よりも小さくなるような位置に配置されている。したがって、当然ながら、排気通路部５１の排気ポート３４から酸素センサ７６までの容積は、排気通路部５１の酸素センサ７６から大気放出口６４ａまでの容積よりも小さい。それにより、酸素センサ７６で検知される排ガスの酸素濃度を、燃焼室３０から排出された時点の排ガスの酸素濃度により近づけることができる。そのため、燃料供給量の制御の精度をより高めることができる。つまり、混合気の空燃比を目標空燃比により近づける燃料供給量に制御できる。スロットル開度とエンジン回転速度に対して定常触媒推定温度Ｅａを対応付けた図５のマップは、混合気の空燃比が目標空燃比に近い場合を想定している。上述したように、混合気の空燃比を目標空燃比により近づけるように燃料供給量に制御できる。そのため、図５のマップを使った触媒５３の温度の推定の精度をより高めることができる。つまり、触媒５３の温度の推定を、触媒スロットル開度と、エンジン回転速度センサと、目標空燃比とに基づいて行うことで、触媒の温度の推定の精度をより高めることができる。

　以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。また、後述する変更例は適宜組み合わせて実施することができる。なお、本明細書において「好ましい」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。

　上記実施形態において、基本燃料供給量算出部８７は、２つの吸入空気量マップを用いて、基本燃料供給量を算出する。しかし、基本燃料供給量の算出方法は、これに限らない。上述の２つの吸入空気量マップのうちの一方だけを使って、基本燃料供給量を算出してもよい。また、吸入空気量マップの代わりに、以下の噴射量マップまたは噴射時間マップを用いて、基本燃料噴射量を算出してもよい。噴射量マップは、２種類ある。１つ目の噴射量マップは、スロットル開度およびエンジン回転速度に対して噴射量を対応付けたマップである。２つ目の噴射量マップは、吸気圧およびエンジン回転速度に対して噴射量を対応付けたマップである。この２つの噴射量マップの少なくとも一方を用いて、基本燃料供給量を算出してもよい。噴射時間マップも噴射量マップと同様に２種類ある。２つの噴射時間マップの少なくとも一方を用いて、基本燃料供給量を算出してもよい。

　上記実施形態の触媒温度推定部８１は、エンジン回転速度の全ての回転速度領域とスロットル開度の全ての開度領域について、触媒５３の温度を推定している。しかし、触媒５３の温度を推定する領域はこれに限定されない。例えば、エンジン回転速度が所定の回転速度以上の場合であって、且つ、スロットル開度が所定の開度以上である場合に、触媒５３の温度を推定してもよい。

　上記実施形態では、定常触媒推定温度Ｅａは、まず、点火時期、大気圧等で補正される。その後、なまし係数Ｃで補正される。そして、燃料供給量で補正されて、触媒推定温度Ｅｄが算出される。しかし、定常触媒推定温度Ｅａを補正する順番は上記に限定されない。

　上記実施形態の触媒推定温度算出部８６は、燃料供給量、点火時期、大気圧、外気温、吸気温、空燃比に基づいて、定常触媒推定温度Ｅａを補正している。しかし、この補正は行わなくてもよい。つまり、定常触媒推定温度Ｅａとなまし係数Ｃだけで、触媒推定温度Ｅｄを算出してもよい。また、上述の補正項目の一部だけを用いて、定常触媒推定温度Ｅａを補正してもよい。また、上述の補正項目以外の補正項目を用いて、定常触媒推定温度Ｅａを補正してもよい。

　触媒推定温度算出部８６は、少なくともスロットル開度センサ７３の信号に基づいて定常触媒推定温度Ｅａを補正している。しかし、触媒推定温度算出部８６は、スロットル開度センサ７３の信号以外のエンジンユニット１１の運転状態を示す情報に基づいて定常触媒推定温度Ｅａを補正してもよい。エンジンユニット１１の運転状態を示す情報とは、例えば、エンジン回転速度、吸気圧、点火時期、冷却水の温度、エンジン本体の温度、吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射時間、大気圧、吸気温度、外気温度などである。

　上記実施形態の触媒推定温度算出部８６は、定常触媒推定温度Ｅａを、燃料供給量に基づいて補正している。しかし、燃料供給量に基づいた補正を行わなくてもよい。この場合、遅れ補正触媒推定温度Ｅｃが、そのまま触媒推定温度Ｅｄとなる。

　上記実施形態では、触媒温度推定部８１によって算出された触媒推定温度Ｅｄを用いて、燃料供給量の制御を行っている。しかし、触媒推定温度Ｅｄを用いた燃料供給量の制御の方法は上記実施形態で述べた方法に限定されるものではない。また、触媒推定温度Ｅｄは、燃料供給量の制御以外の制御や評価に用いてもよい。

　上記実施形態では、触媒温度補正部９０により基本燃料供給量を補正するときは、酸素センサ補正部８８による基本燃料供給量の補正は行わない。しかし、酸素センサ７６としてリニアＡ／Ｆセンサを用いた場合には、触媒温度補正部９０と酸素センサ補正部８８の両方によって基本燃料供給量を補正してもよい。

　エンジン本体２０は、エンジン本体２０に発生するノッキングを検知するノッキングセンサを有していてもよい。この場合、点火時期制御部８３は、ノッキングセンサの信号に基づいて、点火時期を制御してもよい。具体的には、ノッキングを検知したときに点火時期を遅角して、ノッキングを検知しないときに点火時期を進角させる。

　上記実施形態では、酸素センサ７６は、容積Ｖ３ａが容積Ｖ３ｂよりも大きくなるように配置されている。しかし、酸素センサ７６は、容積Ｖ３ａが容積Ｖ３ｂよりも小さくなるように配置されていてもよい。なお、容積Ｖ３ａは、排気通路部５１の排気ポート３４から酸素センサ７６までの容積である。容積Ｖ３ｂは、排気通路部５１の酸素センサ７６から触媒５３の上流端までの容積である。
　また、上記実施形態では、酸素センサ７６は、経路長Ｄ３ａが経路長Ｄ３ｂよりも長くなるように配置されている。しかし、酸素センサ７６は、経路長Ｄ３ａが経路長Ｄ３ｂよりも短くなるように配置されていてもよい。なお、経路長Ｄ３ａは、排気通路部５１の排気ポート３４から酸素センサ７６までの経路長である。経路長Ｄ３ｂは、排気通路部５１の酸素センサ７６から触媒５３の上流端までの経路長である。

　上記実施形態では、触媒５３はエンジン本体の下方に配置されているが、触媒５３の配置位置は排気通路部５１内であれば特に限定されない。触媒５３は、マフラー５４内に配置されていてもよい。触媒５３は、容積Ｖ３が容積Ｖ４より大きくなるような位置に配置されてもよい。触媒５３は、エンジン本体２０の前方に配置されていてもよい。また、排気通路部５１内に、複数の触媒が配置されていてもよい。この場合、複数の触媒のうち、少なくとも１つの触媒の温度を推定する。温度が推定される触媒は、容積Ｖ３が容積Ｖ４より大きくなるような位置に配置されていることが好ましいが、この配置位置でなくてもよい。

　上記実施形態では、インジェクタ４２は、吸気通路部４１内に燃料を噴射するように配置されているが、燃焼室３０内に燃料を噴射するように配置されていてもよい。インジェクタ４２は、エンジン本体２０に配置されてもよい。

　上記実施形態では、インジェクタ４２が本発明の燃料供給装置に相当する。しかし、本発明の燃料供給装置は、インジェクタに限らない。本発明の燃料供給装置は、燃焼室内に燃料を供給する装置であればよい。本発明の燃料供給装置は、例えば、負圧により燃焼室に燃料を供給するキャブレターであってもよい。

　上記実施形態では、１つの燃焼室３０に対して、スロットル弁４５は１つだけ設けられる。しかし、１つの燃焼室３０に対して、複数のスロットル弁４５が設けられてもよい。よって、１つの燃焼室３０に対して、スロットル弁４５は少なくとも１つ設けられる。つまり、１つの燃焼室３０から大気吸入口４１ａに至る１つの吸気通路部４１に対して、スロットル弁４５は少なくとも１つ設けられる。

　上記実施形態のエンジンユニット１１は、自然空冷式のエンジンユニットである。しかし、本発明の空冷式エンジンユニットは、強制空冷式のエンジンユニットであってもよい。強制空冷式のエンジンユニットは、シュラウドとファンを備える。シュラウドは、エンジン本体の少なくとも一部を覆うように配置される。ファンの駆動により、シュラウド内に空気が導入される。

　上記実施形態のエンジンユニット１１は、空冷式であるが、本発明のエンジンユニットは、水冷式のエンジンユニットでもよい。本実施形態のエンジン温度センサ７２は、エンジン本体２０の温度を直接検出する。しかし、エンジンユニット１１が水冷式の場合、エンジン温度センサ７２は、冷却水の温度を検知することで、エンジン本体２０の温度を間接的に検知してもよい。

　上記実施形態のエンジンユニット１１は、単気筒エンジンユニットであるが、本発明のエンジンユニットは、複数の燃焼室を有する多気筒エンジンユニットでもよい。この場合、複数の燃焼室３０の数より、大気吸入口４１ａの数が少なくても良い。つまり、１つの燃焼室３０に対して形成される吸気通路部４１の一部は、別の燃焼室３０に対して形成される吸気通路部４１の一部を兼ねていてもよい。大気吸入口４１ａの数は１つであってもよい。また、複数の燃焼室３０の数より、大気放出口６４ａの数が少なくても良い。つまり、１つの燃焼室３０に対して形成される排気通路部５１の一部は、別の燃焼室３０に対して形成される排気通路部５１の一部を兼用していてもよい。大気放出口６４ａの数は１つであってもよい。また、燃焼室３０の数が４以上の奇数の場合、大気放出口６４ａは左右に１つずつ配置されてもよい。

　本発明の燃焼室は、主燃焼室と、主燃焼室につながる副燃焼室とを有する構成であってもよい。この場合、主燃焼室と副燃焼室とによって、１つの燃焼室が形成される。

　上記実施形態は、スポーツタイプの自動二輪車に本発明のエンジンユニットを適用した一例である。しかし、本発明のエンジンユニットの適用対象はスポーツタイプの自動二輪車に限定されない。本発明のエンジンユニットは、スポーツタイプ以外の自動二輪車に適用してもよい。例えば、スクータタイプの自動二輪車に、本発明のエンジンユニットを適用してもよい。また、本発明のエンジンユニットは、自動二輪車以外のリーン車両に適用してもよい。リーン車両とは、右旋回時に車両の右方に傾斜し、左旋回時に車両の左方に傾斜する車体フレームを有する車両である。また、本発明のエンジンユニットは、自動二輪車以外の鞍乗型車両に適用してもよい。なお、鞍乗型車両とは、乗員が鞍にまたがるような状態で乗車する車両全般を指している。鞍乗型車両には、自動二輪車、三輪車、四輪バギー（ＡＴＶ：All Terrain Vehicle（全地形型車両））、水上バイク、スノーモービル等が含まれる。

　本明細書において、吸気通路部４１の任意の部位の経路長とは、この部位の内側に形成される経路の長さのことである。排気通路部５１の任意の部位の経路長についても同様の定義である。本明細書において、経路長は、経路の真ん中のラインの経路長を言う。マフラー５４の膨張室（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）の経路長は、膨張室の流入口の真ん中から膨張室の流出口の真ん中を最短で結んだ経路の長さを意味する。本明細書において、触媒５３の上流端とは、触媒５３において燃焼室３０からの経路長が最も短くなる端を意味する。触媒５３の下流端とは、触媒５３において燃焼室３０からの経路長が最も長くなる端を意味する。触媒５３以外の要素の上流端および下流端についても同様の定義が適用される。

　１１　エンジンユニット
　２０　エンジン本体
　３０　燃焼室
　３１　点火プラグ（点火装置）
　３２　点火コイル（点火装置）
　３３　吸気ポート
　３４　排気ポート
　４１　吸気通路部
　４１ａ　大気吸入口
　４２　インジェクタ（燃料供給装置）
　４５　スロットル弁
　５１　排気通路部
　５３　触媒
　６４ａ　大気放出口
　７１　エンジン回転速度センサ
　７３　スロットル開度センサ
　７４　吸気圧センサ
　７６　酸素センサ
　８０　ＥＣＵ（制御装置）
　８１　触媒温度推定部
　８２　燃料供給量制御部
　８５　定常触媒推定温度算出部
　８６　触媒推定温度算出部

                                                                                

Claims (6)

1. 　少なくとも１つの燃焼室を形成するエンジン本体と、
   　前記燃焼室に形成された吸気ポートと大気から空気を吸入する大気吸入口とをつなぎ、その内部を、前記大気吸入口から前記吸気ポートに向かって空気が流れる吸気通路部と、
   　前記燃焼室に形成された排気ポートと大気に排ガスを放出する大気放出口とをつなぎ、その内部を、前記排気ポートから前記大気放出口に向かって排ガスが流れる排気通路部と、
   　前記排気通路部内に配置される触媒と、
   　前記燃焼室内に燃料を供給する燃料供給装置と、
   　前記吸気通路部に配置されたスロットル弁と、
   　前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサと、
   　エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、
   　前記スロットル開度センサの信号と前記エンジン回転速度センサの信号が入力され、前記燃料供給装置の燃料供給量を制御する制御装置と、を備え、
   　前記スロットル弁は、１つの前記燃焼室に対して設けられる数が少なくとも１つ設けられ、かつ、前記吸気通路部の前記スロットル弁から前記吸気ポートまでの燃焼室側容積が、前記吸気通路部の前記大気吸入口から前記スロットル弁までの大気側容積よりも小さくなる位置に配置され、
   　前記制御装置は、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度に基づいて、前記燃料供給装置の燃料供給量の制御と前記触媒の温度の推定を行うことを特徴とするエンジンユニット。
2. 　前記制御装置は、
   　前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度に基づいて、定常運転状態における前記触媒の温度の推定値である定常触媒推定温度を算出する定常触媒推定温度算出部と、
   　前記定常触媒推定温度算出部によって算出された前記定常触媒推定温度をエンジンユニットの運転状態を示す情報に基づいて補正して、前記触媒の推定温度を算出する触媒推定温度算出部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジンユニット。
3. 　前記触媒推定温度算出部は、
   　前記定常触媒推定温度算出部によって算出された前記定常触媒推定温度を、少なくとも、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度に基づいて補正して、前記触媒の推定温度を算出することを特徴とする請求項２に記載のエンジンユニット。
4. 　前記触媒推定温度算出部は、
   　前記定常触媒推定温度算出部によって算出された前記定常触媒推定温度を、少なくとも、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度に基づいて補正して、前記触媒の前記推定温度を算出することを特徴とする請求項３に記載のエンジンユニット。
5. 　前記触媒は、前記排気通路部の前記排気ポートから前記触媒の上流端までの容積が、前記排気通路部の前記触媒の下流端から前記大気放出口までの容積よりも小さくなる位置に配置されていることを特徴とする請求項２～４の何れかに記載のエンジンユニット。
6. 　前記排気通路部の前記触媒よりも排ガスの流れ方向の上流に設けられ、前記排気通路部内の排ガスの酸素濃度を検出する酸素センサであって、前記排気通路部の前記排気ポートから前記酸素センサまでの容積が、前記排気通路部の前記酸素センサから前記大気放出口までの容積よりも小さくなる位置に配置された前記酸素センサを有し、
   　前記制御装置は、
   　少なくとも、前記吸気通路部の前記燃焼室側容積が小さくなる位置に配置された前記スロットル弁の開度と前記エンジン回転速度と前記酸素センサの信号に基づいて、前記燃料供給装置の燃料供給量を制御することを特徴とする請求項５に記載のエンジンユニット。

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