JP3309669B2 - Secondary air supply device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路中に介装
された触媒コンバータを早期に活性化させて排気ガスを
浄化させるための内燃機関の二次空気供給装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary air supply device for an internal combustion engine for purifying exhaust gas by activating a catalytic converter disposed in an exhaust passage at an early stage.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般に、自動車用エンジンに代表される
内燃機関では、機関本体から排出される排気中のＨＣ、
ＣＯ、ＮＯ_X等を除去すべく、排気通路の途中に三元触
媒等からなる触媒コンバータを介装している。そして、
この触媒コンバータは、理論空燃比近傍の環境で、その
転化性能（酸化反応）を十分に発揮し、また、その触媒
温度が所定の活性温度に達しないと転化性能を発揮でき
ない。従って、例えば特開平１−２２７８１４号公報等
に記載の如く、始動時には、触媒コンバータを早期に活
性化させるべく、空燃比をリッチ側にクランプして排気
通路内に二次空気を導入し、これにより、酸化反応によ
る発熱を促して昇温を図り、速やかな排気エミッション
の改善を図っている。2. Description of the Related Art Generally, in an internal combustion engine represented by an automobile engine, HC in exhaust gas discharged from an engine body,
CO, to remove the NO _X, etc., it is interposed catalytic converter comprising a three-way catalyst or the like in the middle of the exhaust passage. And
This catalytic converter sufficiently exhibits its conversion performance (oxidation reaction) in an environment near the stoichiometric air-fuel ratio, and cannot exhibit its conversion performance unless its catalyst temperature reaches a predetermined activation temperature. Therefore, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-227814, at the time of starting, in order to activate the catalytic converter early, the air-fuel ratio is clamped to the rich side and secondary air is introduced into the exhaust passage. As a result, the heat generated by the oxidation reaction is promoted to raise the temperature, thereby promptly improving the exhaust emission.

【０００３】そこで、前記公報等に記載の従来技術によ
る内燃機関の二次空気供給装置について、図１５〜図２
０を参照しつつ説明する。A secondary air supply device for an internal combustion engine according to the prior art described in the above-mentioned publications is disclosed in FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【０００４】まず、図１５は内燃機関の二次空気供給装
置の全体構成を示す構成説明図であって、機関本体１０
０には、その各気筒毎に吸気通路１０１及び排気通路１
０２がそれぞれ接続されている。この吸気通路１０１
は、その下流側がコレクタ部１０３から各気筒毎に延び
て二股に分岐した一対の吸気ポートとなり、その上流側
には図示せぬエアフローメータ及びスロットル弁等が設
けられている。また、吸気通路１０１の下流側には、後
述するコントロールユニット１１０からの噴射信号に応
じて燃料を噴射する燃料噴射弁１０４が各気筒毎にそれ
ぞれ設けられ、この燃料噴射弁１０４は燃料供給配管等
を介して燃料タンク（いずれも図示せず）に接続されて
いる。FIG. 15 is an explanatory view showing the overall structure of a secondary air supply device for an internal combustion engine.
0, the intake passage 101 and the exhaust passage 1 for each cylinder.
02 are respectively connected. This intake passage 101
On the downstream side, a pair of intake ports extending from the collector portion 103 for each cylinder and branching into two branches are provided, and an air flow meter, a throttle valve, and the like (not shown) are provided on the upstream side. Further, a fuel injection valve 104 for injecting fuel in accordance with an injection signal from a control unit 110 described later is provided for each cylinder on the downstream side of the intake passage 101. The fuel injection valve 104 is connected to a fuel supply pipe or the like. Are connected to a fuel tank (neither is shown).

【０００５】一方、排気通路１０２の途中には、図外の
マフラよりも上流側に位置して三元触媒等からなる触媒
コンバータ１０５が介装されており、二次空気導入路１
０６の一端側は触媒コンバータ１０５の上流側で排気通
路１０２の途中に接続されている。そして、この二次空
気導入路１０６の他端側にはエアポンプ１０７が設けら
れており、このエアポンプ１０７によって吸引された外
気は二次空気導入路１０６を介して排気通路１０２内に
供給されるようになっている。On the other hand, a catalyst converter 105 composed of a three-way catalyst or the like is interposed in the exhaust passage 102 at a position upstream of a muffler (not shown).
06 is connected to the exhaust converter 102 on the upstream side of the catalytic converter 105. An air pump 107 is provided at the other end of the secondary air introduction passage 106, and the outside air sucked by the air pump 107 is supplied to the exhaust passage 102 through the secondary air introduction passage 106. It has become.

【０００６】また、機関本体１００には冷却水温を検出
する水温センサ１０８が、触媒コンバータ１０５には触
媒温度を検出する触媒温度センサ１０９がそれぞれ設け
られており、これら各温度センサ１０８，１０９はコン
トロールユニット１１０に接続されている。The engine body 100 is provided with a water temperature sensor 108 for detecting a cooling water temperature, and the catalytic converter 105 is provided with a catalyst temperature sensor 109 for detecting a catalyst temperature. It is connected to the unit 110.

【０００７】機関を電気的に集中制御するコントロール
ユニット１１０は、ＣＰＵ等からなる演算回路、ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ等からなる記憶回路及び入出力回路等を備え
たマイクロコンピュータシステムとして構成されてい
る。このコントロールユニット１１０の入力側には各温
度センサ１０８，１０９に加えて図示せぬクランク角セ
ンサ等が接続され、コントロールユニット１１０の出力
側には燃料噴射弁１０４、エアポンプ１０７等が接続さ
れている。A control unit 110 for centrally controlling the engine electrically includes an arithmetic circuit including a CPU and the like.
It is configured as a microcomputer system having a storage circuit including M, RAM, and the like, an input / output circuit, and the like. The input side of the control unit 110 is connected to a crank angle sensor (not shown) in addition to the temperature sensors 108 and 109, and the output side of the control unit 110 is connected to the fuel injection valve 104, the air pump 107 and the like. .

【０００８】次に、図１６のフローチャートに基づき従
来技術の作用を説明する。Next, the operation of the prior art will be described with reference to the flowchart of FIG.

【０００９】即ち、図１６は二次空気の供給を制御する
二次空気制御処理を示し、まず、ステップ（以下、図中
ではステップを「Ｓ」と略記する。）２００では、水温
センサ１０８から機関本体１００の暖機状態を示すパラ
メータである水温Ｔ_Wを読込み、ステップ２０１では、
この現在の水温Ｔ_Wが例えば８０℃程度に予め設定され
た所定の水温Ｔ₁よりも低いか否かを判定する。そし
て、現在の水温Ｔ_Wが所定の水温Ｔ₁よりも高ければ、暖
機状態にあって燃料噴射量の始動後水温増量を行う必要
がないためリターンする。一方、暖機状態になければ、
このステップ２０１は「ＹＥＳ」と判定してステップ２
０２に移る。That is, FIG. 16 shows a secondary air control process for controlling the supply of the secondary air. First, in step (hereinafter, the step is abbreviated as “S” in the figure) 200, the water temperature sensor 108 It reads the water temperature T _W is a parameter indicating the warm-up state of the engine body 100, in step 201,
The current water temperature T _W is determined whether lower or not than a predetermined temperature T ₁ which is previously set to, for example, about 80 ° C.. Then, if the current water temperature T _W is higher than the predetermined water temperature T ₁ , the routine returns because there is no need to increase the water temperature after starting the fuel injection amount in the warm-up state. On the other hand,
This step 201 is determined as "YES" and the step 2
Move to 02.

【００１０】ステップ２０２では、λを「１．０」より
も低く設定することにより、空燃比をリッチ側に固定
し、ステップ２０３では、エアポンプ１０７に駆動信号
を出力し、二次空気導入路１０６を介して排気通路１０
２内に二次空気を送り込む。これにより、触媒コンバー
タ１０５では酸化反応が始まって発熱するため、ステッ
プ２０４では、触媒温度センサ１０９から触媒温度Ｔ_ec
を読込み、ステップ２０５では、この触媒温度Ｔ_ecが予
め設定された所定の触媒温度Ｔ₂に達するまで監視して
二次空気の供給を続行させる。ここで、この所定の触媒
温度Ｔ₂は触媒が活性化する温度であって熱劣化を生じ
ない程度に設定されている。In step 202, the air-fuel ratio is fixed to the rich side by setting λ to be lower than “1.0”. In step 203, a drive signal is output to the air pump 107, and the secondary air introduction passage 106 Through the exhaust passage 10
The secondary air is sent into 2. As a result, the oxidation reaction starts in the catalytic converter 105 and heat is generated. Therefore, in step 204, the catalyst temperature T _{ec is detected} from the catalyst temperature sensor 109.
In step 205, monitoring is performed until the catalyst temperature T _ec reaches a predetermined catalyst temperature T _2, and the supply of the secondary air is continued. Here, the catalyst temperature T ₂ of the predetermined is set so that a temperature at which the catalyst is activated not cause thermal degradation.

【００１１】そして、触媒コンバータ１０５の触媒温度
Ｔ_ecが所定の基準温度Ｔ₂に達したときには、ステップ
２０６で、エアポンプ１０７への通電を止めて二次空気
の供給を停止し、空燃比を理論空燃比近傍に設定する
（λ＝「１．０」）。When the catalyst temperature T _ec of the catalytic converter 105 has reached the predetermined reference temperature T ₂ , in step 206, the power supply to the air pump 107 is stopped to stop the supply of secondary air, and the air-fuel ratio is theoretically adjusted. It is set near the air-fuel ratio (λ = “1.0”).

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるものでは、冷却水温の低い冷間始動時に、
空燃比をリッチ側に固定して二次空気を供給することに
より、触媒コンバータ１０５の早期活性化を図っている
ものの、触媒コンバータ１０５の具体的な状態とは無関
係に、いわば機械的に昇温プロセス（空燃比をリッチ側
に固定＋二次空気導入）を実行しているに過ぎないた
め、例えば触媒コンバータ１０５が劣化していたり、あ
るいは低負荷低回転の運転条件が続いたりした場合に
は、この昇温プロセスにより、却って排気エミッション
が悪化する可能性がある。By the way, according to the above-mentioned prior art, at the time of a cold start with a low cooling water temperature,
By supplying secondary air with the air-fuel ratio fixed to the rich side, the catalytic converter 105 is activated early, but regardless of the specific state of the catalytic converter 105, the temperature rises mechanically, so to speak. Since only the process (fixing the air-fuel ratio to the rich side + introducing the secondary air) is being executed, for example, if the catalytic converter 105 has deteriorated or if the low-load low-speed operation condition continues, However, this heating process may worsen exhaust emissions.

【００１３】即ち、図１７は、昇温プロセスの燃料増量
値と触媒コンバータ１０５のＨＣ転化率（図中「ηＨ
Ｃ」と示す。）との関係を示すタイムチャートであっ
て、図１７中の上段には低水温増量補正による燃料噴射
量の増量値（太線斜め部分）及び二次空気供給に伴う燃
料増量値（細線水平部分）が示されている。また、中段
には正常な劣化していない触媒のＨＣ転化率の推移が、
下段には劣化等している触媒のＨＣ転化率の推移が示さ
れている。That is, FIG. 17 shows the fuel increase value in the temperature raising process and the HC conversion rate of the catalytic converter 105 (“ηH” in the figure).
C ". 17 is a time chart showing the relationship between the fuel injection amount and the fuel injection amount due to the low water temperature increase correction (oblique line in a thick line) and the fuel increase value accompanying a secondary air supply (horizontal line in a thin line). It is shown. In the middle stage, the transition of the HC conversion rate of the normally undegraded catalyst is
The lower part shows the transition of the HC conversion rate of the deteriorated catalyst.

【００１４】さて、冷間始動時には、冷却水温に応じて
漸減する低水温増量補正係数による燃料増量が開始さ
れ、その後、二次空気供給に伴って空燃比がリッチ側に
クランプされる。ここで、図１７中の中段に示す通り、
触媒コンバータ１０５が劣化していない正常状態にあれ
ば、空燃比のリッチ側への固定と二次空気の供給とによ
り、酸化反応が始まって触媒温度が上昇し、触媒温度が
活性温度に近づくにつれてＨＣ転化率も上昇する。At the time of a cold start, fuel increase is started by a low water temperature increase correction coefficient which gradually decreases in accordance with the cooling water temperature, and thereafter, the air-fuel ratio is clamped to the rich side with the secondary air supply. Here, as shown in the middle part of FIG.
If the catalytic converter 105 is in a normal state where it has not deteriorated, the oxidation reaction starts and the catalyst temperature rises by fixing the air-fuel ratio to the rich side and supplying the secondary air, and as the catalyst temperature approaches the activation temperature, The HC conversion rate also increases.

【００１５】しかし、触媒コンバータ１０５が熱劣化し
ている場合、又は劣化していなくても低回転低負荷の運
転条件が続いたりした場合（図中、「劣化等」と示
す。）には、図１７中の下段に示す如く、昇温プロセス
の開始時刻ｔ₁から時間Δｔ遅れたある時刻ｔ₂で触媒の
活性が開始するため、このΔｔの間、リッチ側に固定さ
れた排気を浄化することができず、却って排気エミッシ
ョンが悪化しうる。However, if the catalytic converter 105 is thermally degraded, or if the low-rotation, low-load operating condition continues even if it is not degraded (shown as “deterioration etc.” in the figure), as shown in the lower part of FIG. 17, since the activity of the catalyst is started at a certain time t ₂ delayed Delta] t from the start time t ₁ of the heating process time, during this Delta] t, for purifying the exhaust which is fixed to the rich side And exhaust emissions may worsen.

【００１６】一方、図１８の特性図に示す如く、触媒の
劣化状態によって活性開始温度、活性終了温度（完全な
活性化温度）が異なり、触媒が劣化した場合には、一点
鎖線で示す通り、正常な劣化していない触媒（実線で示
す。）よりも活性開始温度、活性終了温度が高温側にシ
フトする。On the other hand, as shown in the characteristic diagram of FIG. 18, the activation start temperature and the activation end temperature (complete activation temperature) differ depending on the state of deterioration of the catalyst. The activation start temperature and the activation end temperature are shifted to a higher temperature side than a normal undegraded catalyst (shown by a solid line).

【００１７】従って、従来技術のように、触媒温度があ
る一定の温度に到達したときには、二次空気の供給及び
噴射量の増量を停止させる制御の場合は、たとえ劣化し
ていない正常な触媒であっても、活性終了後も昇温プロ
セスが続行されるため、図１９中の点線に示す如く、排
気エミッションが悪化する。なお、活性開始から活性終
了までの間（実線の立ち上がり部分）では、昇温プロセ
スによる触媒活性の効果の方がリッチ化によるエミッシ
ョンの悪化を上回るため、エミッションの悪化は生じな
い。一方、触媒が劣化している場合には、劣化によって
活性化の応答性が低下しているにも拘わらず、二次空気
の供給及び空燃比のリッチ化という昇温プロセスが開始
されるため、図２０中にＡ₁で示す如く、活性開始前に
排気エミッションが悪化する。これに加えて、完全に活
性化する前に昇温プロセスが停止するため、図２０中に
Ａ₂で示す如く、触媒の活性化速度が遅れて、完全活性
までの間でも排気エミッションが悪化する。Therefore, when the catalyst temperature reaches a certain temperature as in the prior art, the control for stopping the supply of the secondary air and the increase in the injection amount is not performed even if the normal catalyst is not deteriorated. Even if the activation is completed, the exhaust gas emission is deteriorated as shown by a dotted line in FIG. During the period from the start of the activation to the end of the activation (the rising portion of the solid line), the effect of the catalytic activity by the temperature raising process exceeds the deterioration of the emission due to the enrichment, and thus the deterioration of the emission does not occur. On the other hand, when the catalyst is deteriorated, the temperature rising process of supplying the secondary air and enriching the air-fuel ratio is started despite the fact that the response of activation is lowered due to the deterioration. as shown by a ₁ in FIG. 20, the exhaust emission is deteriorated before activity begins. In addition, since the temperature increase process is stopped before complete activation, as shown by A ₂ in FIG. 20, a delay activation rate of the catalyst, the exhaust emission deterioration in until full activity .

【００１８】本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みて
なされたもので、その目的は、触媒の劣化状態に応じて
二次空気を供給することにより、排気エミッションの悪
化を招来することなく、早期な触媒活性化を行うことが
できるようにした内燃機関の二次空気供給装置を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、簡易な構成
で触媒の劣化状態を監視して二次空気の供給を制御する
ことにある。The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to supply secondary air in accordance with the state of deterioration of the catalyst without causing deterioration of exhaust emission. It is an object of the present invention to provide a secondary air supply device for an internal combustion engine that can perform early catalyst activation. Another object of the present invention is to control the supply of secondary air by monitoring the deterioration state of the catalyst with a simple configuration.

【００１９】[0019]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、触媒
の劣化状態を検知し、この触媒の劣化状態に応じて二次
空気の供給時期を調整することにより、触媒の活性開始
時点から活性終了時点までの間で触媒の早期活性化を図
り、排気エミッションを改善している。即ち、本発明に
係る内燃機関の二次空気供給装置が採用する構成は、排
気通路の途中に介装された触媒コンバータの上流側に二
次空気を供給する二次空気供給手段と、機関の運転条件
を検出する運転条件検出手段と、この運転条件に基づい
て前記二次空気供給手段による二次空気の供給を制御す
る二次空気制御手段とを備えた内燃機関の二次空気供給
装置であって、燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御して
空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記触媒コンバー
タの劣化状態を検出する劣化状態検出手段と、前記触媒
コンバータの劣化状態に応じて二次空気の供給開始時期
および供給停止時期を判定するための基準温度をそれぞ
れ設定する基準温度設定手段と、前記排気通路の排気温
度を検出する排気温度検出手段と、を備え、前記二次空
気制御手段は、前記排気温度と前記基準温度とを比較し
て二次空気の供給開始および供給停止を制御し、前記空
燃比制御手段は、前記二次空気制御手段により二次空気
が供給されている間、空燃比をリッチ側にクランプする
ことを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention detects the state of deterioration of a catalyst and adjusts the supply timing of secondary air in accordance with the state of deterioration of the catalyst, so that the catalyst is activated from the start of activation. Until the end point, the catalyst is activated early to improve exhaust emissions. That is, the configuration adopted by the secondary air supply device of the internal combustion engine according to the present invention includes a secondary air supply unit that supplies secondary air to the upstream side of the catalytic converter interposed in the exhaust passage, A secondary air supply device for an internal combustion engine, comprising: operating condition detecting means for detecting operating conditions; and secondary air control means for controlling supply of secondary air by the secondary air supplying means based on the operating conditions. And control the amount of fuel injected from the fuel injector
Air-fuel ratio control means for controlling an air-fuel ratio, deterioration state detection means for detecting a deterioration state of the catalytic converter, and supply start timing of secondary air according to the deterioration state of the catalytic converter
And a reference temperature for determining supply stop timing it
It includes a reference temperature setting means for setting is, and a exhaust gas temperature detection means for detecting the exhaust temperature of the exhaust passage, the secondary air control unit, the secondary air by comparing said exhaust gas temperature and the reference temperature Supply start and supply stop of the
The fuel ratio control unit is configured to control the secondary air by the secondary air control unit.
While the air is supplied, the air-fuel ratio is clamped to the rich side .

【００２０】この請求項１の構成により、例えば触媒が
劣化している場合には二次空気の供給および空燃比のリ
ッチ側クランプの開始を遅らせる等の如く、触媒コンバ
ータの劣化状態に応じて二次空気供給および空燃比のリ
ッチ側クランプの開始ならびに停止を行うことができ、
排気エミッションの悪化を防止することができる。According to the configuration of the first aspect, for example, when the catalyst is deteriorated, the supply of the secondary air and the reset of the air-fuel ratio are performed.
The secondary air supply and the air-fuel ratio are reset according to the state of deterioration of the catalytic converter, such as delaying the start of the switch- side clamp.
The start and stop of the switch side clamp can be performed ,
Exhaust emissions can be prevented from deteriorating.

【００２１】また、請求項２では、前記基準温度設定手
段は前記触媒コンバータの劣化状態に応じて、二次空気
の供給開始時期を判定するための第１の基準温度と二次
空気の供給停止時期を判定するための第２の基準温度と
をそれぞれ設定し、前記排気温度検出手段は前記触媒コ
ンバータの上流側の上流側排気温度と前記触媒コンバー
タの下流側の下流側排気温度とをそれぞれ検出し、前記
二次空気制御手段は前記上流側排気温度が前記第１の基
準温度に達したときには二次空気の供給を開始する一
方、前記下流側排気温度が前記第２の基準温度に達した
ときに二次空気の供給を停止することを特徴としてい
る。According to a second aspect of the present invention, the reference temperature setting means determines a first reference temperature and a secondary air supply stop for judging a supply start time of the secondary air according to a deterioration state of the catalytic converter. A second reference temperature for determining a timing, and the exhaust gas temperature detecting means detects an upstream exhaust gas temperature on the upstream side of the catalytic converter and a downstream exhaust gas temperature on the downstream side of the catalytic converter, respectively. The secondary air control means starts the supply of secondary air when the upstream exhaust temperature reaches the first reference temperature, while the downstream exhaust temperature reaches the second reference temperature. It is characterized in that the supply of secondary air is sometimes stopped.

【００２２】この請求項２の構成により、触媒温度が第
１の基準温度に到達して活性が始まってから二次空気を
供給することができると共に、この劣化触媒の触媒温度
が第２の基準温度に達して十分に活性したときに二次空
気の供給を停止することができ、これにより、排気エミ
ッションの悪化を防止することができる。According to the structure of the second aspect, secondary air can be supplied after the catalyst temperature reaches the first reference temperature and the activation is started, and the catalyst temperature of the deteriorated catalyst is reduced to the second reference temperature. The supply of the secondary air can be stopped when the temperature reaches the temperature and the fuel cell is sufficiently activated, thereby preventing the deterioration of the exhaust emission.

【００２３】さらに、請求項３に係るものでは、前記排
気温度検出手段は、始動時冷却水温と機関回転数及び機
関負荷とに基づいて演算された予測上流側排気温度と触
媒コンバータの劣化状態に応じた所定の係数によって補
正された予測排気温度とに基づいて、前記下流側排気温
度を推定することを特徴としている。Further, according to the present invention, the exhaust gas temperature detecting means detects the predicted upstream exhaust gas temperature calculated based on the starting cooling water temperature, the engine speed and the engine load, and the deterioration state of the catalytic converter. The downstream exhaust gas temperature is estimated based on the predicted exhaust gas temperature corrected by the corresponding predetermined coefficient.

【００２４】この請求項３の構成により、例えばサーミ
スタ等の温度センサを用いることなく、排気温度を推定
して検出することができる。According to the configuration of the third aspect, the exhaust gas temperature can be estimated and detected without using a temperature sensor such as a thermistor.

【００２５】請求項４に係るものでは、前記劣化状態検
出手段は機関回転数と機関負荷とに基づいて演算された
予測排気温度を時間積分することにより、機関の運転履
歴に応じて前記触媒コンバータの劣化状態を推定して検
出することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, the deterioration state detecting means integrates the predicted exhaust gas temperature calculated based on the engine speed and the engine load with time, so that the catalytic converter according to the operating history of the engine. Is characterized by estimating and detecting the deterioration state of.

【００２６】この請求項４の構成により、例えば空燃比
センサ等を用いることなく、触媒コンバータの劣化状態
を推定して検出することができる。According to this configuration, the deterioration state of the catalytic converter can be estimated and detected without using, for example, an air-fuel ratio sensor or the like.

【００２７】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を図１
〜図１４に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【００２８】まず、図１は、本発明の実施の態様に係る
内燃機関の二次空気供給装置の全体構成を示す構成説明
図であって、例えば４個、６個等の複数の図示せぬ気筒
を有する機関本体１には、各燃焼室（図示せず）内にそ
れぞれ対向して連通する吸気通路２と排気通路３とが接
続されている。吸気通路２は、その下流側がシリンダヘ
ッド内で二股に分岐する一対の吸気ポート（いずれも図
示せず）となり、その上流側はコレクタ部４を介して吸
気集合通路５に接続されている。そして、この吸気通路
２の下流側には各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられ、吸
気集合通路５の途中には吸入空気量を検出するためのエ
アフローメータ７が設けられている。FIG. 1 is an explanatory view showing the overall structure of a secondary air supply device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. An engine body 1 having cylinders is connected to an intake passage 2 and an exhaust passage 3 which face each other and communicate with each other in each combustion chamber (not shown). The downstream side of the intake passage 2 is a pair of intake ports (both not shown) branching into two in the cylinder head, and the upstream side thereof is connected to the intake collecting passage 5 via the collector 4. A fuel injection valve 6 is provided for each cylinder downstream of the intake passage 2, and an air flow meter 7 for detecting an intake air amount is provided in the middle of the intake collecting passage 5.

【００２９】一方、排気通路３は、その上流側がシリン
ダヘッド内で二股に分岐する一対の排気ポート（図示せ
ず）となり、その下流側は図外のマフラに接続され、さ
らに排気通路３の途中には例えば三元触媒等からなる触
媒コンバータ８が設けられている。また、この排気通路
３の途中には、その上流側から順番に、排気中の空燃比
（酸素濃度）を検出する第１の空燃比センサ９、触媒コ
ンバータ８の入口付近における上流側排気温度を検出す
る第１の排気温度センサ１０、触媒コンバータ８を通過
した排気中の空燃比を検出する第２の空燃比センサ１
１、触媒コンバータ８出口近傍における下流側排気温度
を検出する第２の排気温度センサ１２が設けられてい
る。On the other hand, the exhaust passage 3 has a pair of exhaust ports (not shown) branching upstream in the cylinder head on the upstream side, and a downstream side connected to a muffler (not shown). Is provided with a catalytic converter 8 composed of, for example, a three-way catalyst. In the middle of the exhaust passage 3, a first air-fuel ratio sensor 9 for detecting an air-fuel ratio (oxygen concentration) in the exhaust gas and an upstream exhaust gas temperature near the inlet of the catalytic converter 8 are arranged in order from the upstream side. A first exhaust gas temperature sensor 10 to be detected, a second air-fuel ratio sensor 1 to detect an air-fuel ratio in exhaust gas having passed through the catalytic converter 8
1. A second exhaust gas temperature sensor 12 for detecting a downstream exhaust gas temperature near the outlet of the catalytic converter 8 is provided.

【００３０】ここで、前記各空燃比センサ９，１１は、
排気中の残存酸素濃度に応じた起電力を検出信号として
出力するもので、例えばジルコニア管式の酸素センサが
使用される。そして、これら各空燃比センサ９，１１
は、理論空燃比を境に、その起電力がステップ状に急変
すると共に、常温程度では例えば２８０ｍＶ程度の基準
電圧を発生するものである。また、前記各排気温度セン
サ１０，１２は、例えばサーミスタ、熱電対等の温度検
出素子によって構成されている。Here, the air-fuel ratio sensors 9 and 11 are:
It outputs an electromotive force corresponding to the concentration of residual oxygen in the exhaust gas as a detection signal, and for example, a zirconia tube type oxygen sensor is used. These air-fuel ratio sensors 9, 11
The electromotive force changes abruptly in a stepwise manner at the stoichiometric air-fuel ratio, and generates a reference voltage of, for example, about 280 mV at about room temperature. Each of the exhaust gas temperature sensors 10 and 12 is constituted by a temperature detecting element such as a thermistor and a thermocouple.

【００３１】排気通路３の途中には、第１の空燃比セン
サ９と第１の排気温度センサ１０との間に位置して「二
次空気供給手段」としての二次空気供給部１３が設けら
れている。この二次空気供給部１３は、先端側が第１の
空燃比センサ９と第１の排気温度センサ１０との間で排
気通路３に連通した二次空気導入路１４と、この二次空
気導入路１４の他端側に接続されたエアポンプ１５とか
ら大略構成され、二次空気導入路１４の途中には、排気
ガスの逆流を防止するための逆止弁と二次空気の流通を
許可，遮断する開閉弁（いずれも図示せず）とが設けら
れている。そして、この二次空気供給部１３は、後述す
るコントロールユニット１８からの制御信号によってエ
アポンプ１５を駆動させ、開閉弁を開くことにより、図
示せぬエアフィルタ等を介して吸引した外気を加圧して
排気通路３内に吐出供給するようになっている。なお、
エアポンプ１５を廃止し、吸気集合通路５内の大気圧を
もって二次空気を送り込む構成としてもよい。但し、こ
の場合は、排気圧によって送り込める二次空気量が大き
く変動するため、加圧手段たるエアポンプ１５を用いる
方が有利である。In the middle of the exhaust passage 3, a secondary air supply section 13 is provided between the first air-fuel ratio sensor 9 and the first exhaust temperature sensor 10 as "secondary air supply means". Have been. The secondary air supply section 13 has a secondary air introduction passage 14 whose leading end communicates with the exhaust passage 3 between the first air-fuel ratio sensor 9 and the first exhaust gas temperature sensor 10, and a secondary air introduction passage. An air pump 15 is connected to the other end of the air passage 15 and a check valve for preventing exhaust gas from flowing back is provided in the middle of the secondary air introduction passage 14 to permit and shut off the flow of the secondary air. Open / close valves (both not shown) are provided. The secondary air supply unit 13 drives the air pump 15 according to a control signal from a control unit 18 described later, and opens the on-off valve to pressurize the outside air sucked through an air filter or the like (not shown). The discharge is supplied into the exhaust passage 3. In addition,
The air pump 15 may be omitted, and the secondary air may be sent at the atmospheric pressure in the intake collecting passage 5. However, in this case, since the amount of secondary air that can be sent in varies greatly due to the exhaust pressure, it is more advantageous to use the air pump 15 as the pressurizing means.

【００３２】１６は冷却水温を検出するための水温セン
サ、１７は機関回転数を検出するためのクランク角セン
サをそれぞれ示し、これら各センサ１６，１７は、前記
エアフローメータ７と共に「運転条件検出手段」を構成
しており、上述した各空燃比センサ９，１１、各排気温
度センサ１０，１２等と共にコントロールユニット１８
に接続されている。Reference numeral 16 denotes a water temperature sensor for detecting a cooling water temperature, and 17 denotes a crank angle sensor for detecting an engine speed. These sensors 16 and 17 are provided together with the air flow meter 7 as "operating condition detecting means". And the control unit 18 together with the air-fuel ratio sensors 9 and 11 and the exhaust gas temperature sensors 10 and 12 described above.
It is connected to the.

【００３３】機関を電気的に集中制御するコントロール
ユニット１８は、ＣＰＵ等の演算回路、ＲＯＭ，ＲＡＭ
等の記憶回路、入出力回路等を備えたマイクロコンピュ
ータシステムとして構成され、図２に示す内部機能を備
えている。A control unit 18 for centrally controlling the engine electrically includes an arithmetic circuit such as a CPU, a ROM and a RAM.
It is configured as a microcomputer system including a storage circuit, an input / output circuit, and the like, and has the internal functions shown in FIG.

【００３４】即ち、図２は、コントロールユニット１８
の制御機能を示す機能ブロック図であって、コントロー
ルユニット１８は、それぞれ後述する如く、触媒コンバ
ータ８の劣化状態を検出する「劣化状態検出手段」とし
ての劣化状態検出部２１と、二次空気の供給時期を判定
するための基準温度を設定する「基準温度設定手段」と
しての基準温度設定部２２と、各排気温度センサ１０，
１２と共に「排気温度検出手段」を構成する排気温度検
出部２３と、二次空気の供給を制御する「二次空気制御
手段」としての二次空気制御部２４と、空燃比を制御す
る空燃比制御部２５等とを備えている。That is, FIG.
3 is a functional block diagram showing control functions of the control unit 18. As described later, a control unit 18 includes a deterioration state detection unit 21 as “deterioration state detection means” for detecting a deterioration state of the catalytic converter 8, and a secondary air A reference temperature setting unit 22 as “reference temperature setting means” for setting a reference temperature for determining a supply timing;
12, an exhaust gas temperature detecting section 23 constituting an "exhaust gas temperature detecting means", a secondary air controlling section 24 as a "secondary air controlling means" for controlling supply of secondary air, and an air-fuel ratio for controlling an air-fuel ratio And a control unit 25 and the like.

【００３５】劣化状態検出部２１は、水温センサ１６か
らの水温Ｔ_Wと、クランク角センサ１７からの機関回転
数Ｎと、エアフローメータ７からの吸入空気量Ｑとに基
づいて触媒劣化検出が可能か否かを判定し、可能と判定
した場合には、各空燃比センサ９，１１がそれぞれ検出
した空燃比Ａ／Ｆ₁，Ａ／Ｆ₂の反転周期の比率Ｒを比率
演算部２１Ａで求め、この比率Ｒに基づいて劣化度−比
率マップ２１Ｂから触媒コンバータ８の劣化度Ｌを検出
するものである。The deterioration state detecting section 21 can detect catalyst deterioration based on the water temperature T _W from the water temperature sensor 16, the engine speed N from the crank angle sensor 17, and the intake air amount Q from the air flow meter 7. It is determined whether or not it is possible. If it is determined that it is possible, the ratio calculation unit 21A obtains the ratio R of the inversion cycle of the air-fuel ratios A / F ₁ and A / F ₂ detected by the air-fuel ratio sensors 9 and 11, respectively. The deterioration degree L of the catalytic converter 8 is detected from the deterioration degree-ratio map 21B based on the ratio R.

【００３６】また、基準温度設定部２２は、劣化状態検
出部２１が検出した触媒コンバータ８の劣化度Ｌに基づ
いて、二次空気の供給開始温度Ｔ_eon，二次空気の供給
停止温度Ｔ_eoffを、劣化度−開始温度マップ２２Ａ，劣
化度−停止温度マップ２２Ｂからそれぞれ読み出して設
定するものである。Further, based on the degree of deterioration L of the catalytic converter 8 detected by the deterioration state detecting section 21, the reference temperature setting section 22 supplies the secondary air supply start temperature T _eon and the secondary air supply stop temperature _Teoff. Are read from the deterioration degree-start temperature map 22A and the deterioration degree-stop temperature map 22B, respectively, and are set.

【００３７】一方、排気温度検出部２３は、排気温度セ
ンサ１０，１２からの検出信号を補正して例えば１〜５
Ｖ等の電圧信号に変換するようになっている。従って、
各排気温度センサ１０，１２から直接リニアに補正され
た所定の電圧信号が出力される場合等には排気温度検出
部２３を省略してもよい。On the other hand, the exhaust gas temperature detecting section 23 corrects the detection signals from the exhaust gas temperature sensors 10 and 12 to, for example, 1 to 5
The signal is converted into a voltage signal such as V. Therefore,
When a predetermined linearly corrected voltage signal is directly output from each of the exhaust gas temperature sensors 10 and 12, the exhaust gas temperature detector 23 may be omitted.

【００３８】さらに、二次空気制御部２４は、その基本
的機能として、水温センサ１６からの水温Ｔ_Wとクラン
ク角センサ１７からの機関回転数Ｎとエアフローメータ
７からの吸入空気量Ｑとに基づいて、二次空気の供給が
可能な運転域であるか否かを判定する他、さらに、特徴
的機能として、基準温度設定部２２が設定した二次空気
の供給開始温度Ｔ_eon，供給停止温度Ｔ_eoffと各排気温
度センサ１０，１２からの排気温度とを比較することに
より、二次空気の供給時期を判定する判定部２４Ａを備
えている。Further, the secondary air control unit 24 has, as its basic functions, the water temperature T _W from the water temperature sensor 16, the engine speed N from the crank angle sensor 17, and the intake air amount Q from the air flow meter 7. In addition to judging whether or not the operation range is within the range in which the supply of the secondary air is possible, as a characteristic function, the supply start temperature T _{eon of the} secondary air set by the reference temperature setting unit 22 and the supply stop are set. A determination unit 24A that determines the supply time of the secondary air by comparing the temperature _Teoff with the exhaust gas temperature from each of the exhaust gas temperature sensors 10 and 12 is provided.

【００３９】空燃比制御部２５は、機関の運転条件に応
じて燃料噴射弁６からの燃料噴射量を演算設定するもの
で、通常走行時には、空燃比フィードバック補正係数に
よって空燃比を理論空燃比近傍に収束させる一方、二次
空気制御部２４の判定部２４Ａから二次空気の供給開始
信号が出力されたときには、空燃比をリッチ側にクラン
プしてオープンループで噴射量を制御するようになって
いる。The air-fuel ratio control unit 25 calculates and sets the amount of fuel injection from the fuel injection valve 6 according to the operating conditions of the engine. During normal driving, the air-fuel ratio is adjusted to a value close to the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio feedback correction coefficient. On the other hand, when the secondary air supply start signal is output from the determination unit 24A of the secondary air control unit 24, the air-fuel ratio is clamped to the rich side to control the injection amount in an open loop. I have.

【００４０】次に、本実施態様の作用について図３〜図
８を参照しつつ説明する。まず、図３は、触媒コンバー
タ８の劣化状態を検出する触媒劣化検出処理のフローチ
ャートであって、ステップ１では、水温センサ１６が検
出した水温Ｔ_Wと予め８０℃程度に設定された第１の基
準水温Ｔ_WS1とを比較する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, FIG. 3 is a flowchart of a catalyst deterioration detection process for detecting a deterioration state of the catalytic converter 8, and in step 1, a water temperature T _W detected by the water temperature sensor 16 and a first temperature set to about 80 ° C. Compare with the reference water temperature T _WS1 .

【００４１】このステップ１で、「ＹＥＳ」と判定した
ときは、機関本体１の暖機が終了している場合なので、
ステップ２に移って、空燃比のフィードバック制御中か
否かを判定する。そして、フィードバック制御が行われ
ている場合には、ステップ２では「ＹＥＳ」と判定し
て、ステップ３に移り、機関本体１が定常運転中である
か否か、即ち、機関回転数Ｎ及び機関負荷Ｔが所定の定
常値ＣＯＮＳＴであるか否か（Ｔ，Ｎ＝ＣＯＮＳＴ）を
判定する。ここで、機関負荷Ｔは、クランク角センサ１
７が検出した機関回転数Ｎとエアフローメータ７が検出
した吸入空気量Ｑとから求められる（Ｔ＝Ｑ／Ｎ）。If the determination in step 1 is "YES", it means that the warm-up of the engine body 1 has been completed.
Moving to step 2, it is determined whether or not the air-fuel ratio feedback control is being performed. If the feedback control is being performed, "YES" is determined in the step 2, and the process proceeds to a step 3, where it is determined whether or not the engine body 1 is in a steady operation, that is, the engine speed N and the engine speed. It is determined whether or not the load T is a predetermined steady value CONST (T, N = CONST). Here, the engine load T is the crank angle sensor 1
7 is obtained from the engine speed N detected by the engine 7 and the intake air amount Q detected by the air flow meter 7 (T = Q / N).

【００４２】このステップ３でも「ＹＥＳ」と判定した
ときは、触媒劣化検出を精度良く行うことができるた
め、後述の処理ステップを実行する。一方、前記各ステ
ップ１〜３のいずれかで「ＮＯ」と判定した場合は、例
えば暖機終了前、加減速実行中の如く、空燃比信号の比
を精度良く検出できないため、ステップ１に戻って、条
件が成立するのを待つ。If the determination in step 3 is also "YES", the processing steps described later are executed because the catalyst deterioration can be accurately detected. On the other hand, if “NO” is determined in any of the above Steps 1 to 3, since the ratio of the air-fuel ratio signal cannot be accurately detected, for example, before the end of warm-up or during acceleration / deceleration, the flow returns to Step 1. Wait for the condition to be satisfied.

【００４３】次に、ステップ４では、各空燃比センサ
９，１１を介して、触媒コンバータ８の上流側，下流側
の空燃比Ａ／Ｆ₁，Ａ／Ｆ₂をそれぞれ検出し、続くステ
ップ５では、比率演算部２１Ａにより、この第１の空燃
比センサ９が検出した上流側空燃比Ａ／Ｆ₁と第２の空
燃比センサ１１が検出した下流側空燃比Ａ／Ｆ₂との比
率Ｒを演算する。そして、ステップ６では、この各空燃
比信号Ａ／Ｆ₁，Ａ／Ｆ₂の比率Ｒに基づいて図４に示す
劣化度−比率マップ２１Ｂを参照することにより、触媒
コンバータ８の劣化度Ｌを検出し、これをメモリに記憶
する。Next, in step 4, the air-fuel ratios A / F ₁ and A / F ₂ on the upstream and downstream sides of the catalytic converter 8 are detected via the air-fuel ratio sensors 9 and 11, respectively. The ratio R of the upstream air-fuel ratio A / F ₁ detected by the first air-fuel ratio sensor 9 and the downstream air-fuel ratio A / F ₂ detected by the second air-fuel ratio sensor 11 is calculated by the ratio calculation unit 21A. Is calculated. In step 6, the deterioration degree L of the catalytic converter 8 is determined by referring to the deterioration degree-ratio map 21B shown in FIG. 4 based on the ratio R of each of the air-fuel ratio signals A / F ₁ and A / F ₂ . Detect and store this in memory.

【００４４】ここで、各空燃比信号Ａ／Ｆ₁，Ａ／Ｆ₂の
比率Ｒと触媒コンバータ８の劣化状態（劣化度Ｒ）との
関係について、図４を参照しつつ説明する。まず、触媒
コンバータ８が劣化していない場合は、触媒の酸素スト
レージ能力によって、下流側の空燃比センサ１１の検出
信号Ａ／Ｆ₂は、リッチ，リーンの反転を長い周期で繰
り返す。一方、触媒コンバータ８が劣化するにつれて、
酸素ストレージ能力も低下するため、下流側の空燃比セ
ンサ１１は、第１の空燃比センサ９に近似した周期で反
転するようになる。従って、触媒コンバータ８の劣化が
進行するにつれて、空燃比信号の比率Ｒは徐々に「１．
０」の値に近づき、これにより、反転周期の比率Ｒで触
媒コンバータ８の劣化状態を検出することができる。Here, the relationship between the ratio R of each of the air-fuel ratio signals A / F ₁ and A / F _{2 and} the state of deterioration (degree of deterioration R) of the catalytic converter 8 will be described with reference to FIG. First, when the catalytic converter 8 has not deteriorated, the detection signal A / F ₂ of the air-fuel ratio sensor 11 on the downstream side repeats the rich / lean inversion repeatedly in a long cycle due to the oxygen storage capacity of the catalyst. On the other hand, as the catalytic converter 8 deteriorates,
Since the oxygen storage capacity is also reduced, the air-fuel ratio sensor 11 on the downstream side is inverted at a cycle similar to that of the first air-fuel ratio sensor 9. Therefore, as the deterioration of the catalytic converter 8 progresses, the ratio R of the air-fuel ratio signal gradually becomes “1.
It approaches the value of “0”, whereby the deterioration state of the catalytic converter 8 can be detected by the ratio R of the inversion cycle.

【００４５】次に、図５に基づき、本実施態様による触
媒の劣化状態に応じた二次空気の制御処理を説明する。Next, a control process of the secondary air according to the deterioration state of the catalyst according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【００４６】まず、ステップ１１では、図３と共に上述
した通り、触媒コンバータ８の劣化度Ｒを検出し、ステ
ップ１２では、図示せぬスタートスイッチをモニタして
機関本体１が始動したか否かを判定する。このステップ
１２で機関本体１の始動が確認されると、ステップ１３
では、水温センサ１６，クランク角センサ１７，エアフ
ローメータ７からの信号によって、始動時水温Ｔ_WINT，
水温Ｔ_W，機関回転数Ｎ，機関負荷Ｔを検出し、ステッ
プ１４では、この水温Ｔ_Wが例えば８０℃程度に予め設
定された第２の基準水温Ｔ_WS2以下であるか否かを判定
する。なお、前記ステップ１２で「ＮＯ」と判定した場
合、前記ステップ１４で「ＮＯ」と判定した場合は、そ
れぞれ始動前，暖機終了の如く、二次空気を供給する必
要がないため、リターンする。First, in step 11, the degree of deterioration R of the catalytic converter 8 is detected as described above with reference to FIG. 3, and in step 12, a start switch (not shown) is monitored to determine whether the engine body 1 has started. judge. If the start of the engine body 1 is confirmed in step 12, the process proceeds to step 13
Then, based on signals from the water temperature sensor 16, the crank angle sensor 17, and the air flow meter 7, the starting water temperature T _WINT ,
The water temperature T _W , the engine speed N, and the engine load T are detected, and in a step S14, it is determined whether or not the water temperature T _W is equal to or lower than a second reference water temperature T _WS2 set in advance to, for example, about 80 ° C. . If the determination in step 12 is "NO" and the determination in step 14 is "NO", the process returns because there is no need to supply secondary air, such as before starting and warming up. .

【００４７】一方、水温Ｔ_Wが第２の基準水温Ｔ_WS2より
も低いときは、機関本体１が冷機状態（冷間始動時）で
あり、二次空気の供給を必要とする場合のため、ステッ
プ１４は「ＹＥＳ」と判定してステップ１５に移り、こ
のステップ１５では、現在の運転条件から二次空気の供
給が可能な運転域にあるか否かを判定する。On the other hand, when the water temperature T _W is lower than the second reference water temperature T _WS2 , the engine body 1 is in a cold state (during a cold start) and the secondary air needs to be supplied. Step 14 determines "YES" and proceeds to step 15. In step 15, it is determined whether or not the current operating condition is in an operating range in which the secondary air can be supplied.

【００４８】即ち、機関本体１の運転条件が例えば高回
転高負荷であるときは、排気エネルギが大きいため、触
媒コンバータ８の昇温が早く、早期に活性化する。従っ
て、この高回転高負荷の運転条件で二次空気を供給する
と共に空燃比をリッチ側にクランプした場合には、この
リッチ化によって却って排気エミッションが悪化するお
それがあるため、運転条件に応じて二次空気の供給が妥
当であるか否かを判定する必要がある。このため、図６
の二次空気供給の領域マップに示す如く、機関回転数Ｎ
と機関負荷Ｔとによって、二次空気の供給域を予め設定
してあり、機関本体１の運転条件がこの領域マップに入
ったときに、二次空気の供給を許可している。That is, when the operating condition of the engine body 1 is, for example, a high rotation and a high load, since the exhaust energy is large, the temperature of the catalytic converter 8 rises quickly and is quickly activated. Therefore, when the secondary air is supplied and the air-fuel ratio is clamped to the rich side under the high rotation speed and high load operation condition, the exhaust gas emission may be deteriorated due to the enrichment. It is necessary to determine whether the supply of the secondary air is appropriate. For this reason, FIG.
As shown in the secondary air supply area map, the engine speed N
The supply area of the secondary air is set in advance based on the engine load T and the engine load T, and the supply of the secondary air is permitted when the operating condition of the engine body 1 enters this area map.

【００４９】なお、図６中には、始動時水温Ｔ_WINTが例
えば２０℃程度の場合の二次空気供給域（図中の斜線部
分）と、始動時水温Ｔ_WINTが−４０℃程度の場合の二次
空気供給域（外側の実線部分）とが示されている。ここ
で、始動時水温Ｔ_WINTが低いほど二次空気供給域が広が
るのは、始動時水温Ｔ_WINTが低いほど、触媒温度が低い
ため、触媒を活性化させるために必要なエネルギが大き
くなるからである。FIG. 6 shows the secondary air supply area (shaded area in the figure) when the starting water temperature T _WINT is, for example, about 20 ° C. and the case where the starting water temperature T _WINT is about −40 ° C. (The outer solid line portion) is shown. Here, the secondary air feed zone the lower starting temperature T _WINT spread is, the lower the starting temperature T _WINT, since the catalyst temperature is low, because the energy required for activating the catalyst is increased It is.

【００５０】そして、ステップ１６では、前記ステップ
１１で検出記憶した触媒コンバータ８の劣化度Ｒを参照
し、ステップ１７では、この劣化度Ｌに基づき、図７に
示す劣化度−開始温度マップ２２Ａと図８に示す劣化度
−停止温度マップ２２Ｂとから、二次空気の供給開始温
度Ｔ_eonと停止温度Ｔ_eoffとをそれぞれ読出して検出す
る。即ち、従来技術の項で述べたように、触媒の劣化が
進むほど、触媒の活性開始温度及び活性終了温度が高く
なるため、これら各マップ２２Ａ，２２Ｂから触媒の劣
化度Ｌに応じた二次空気の供給開始温度Ｔ_eonと停止温
度Ｔ_eoffとを第１の基準温度，第２の基準温度として設
定するのである。なお、これら各マップ２２Ａ，２２Ｂ
は、各機関の特性毎に、実機試験、シュミレーション等
によって予め求められるものである。In step 16, the deterioration degree R of the catalytic converter 8 detected and stored in step 11 is referred to. In step 17, the deterioration degree-start temperature map 22A shown in FIG. The secondary air supply start temperature T _eon and the stop temperature T _eoff are read and detected from the deterioration degree-stop temperature map 22B shown in FIG. That is, as described in the section of the prior art, the more the catalyst deteriorates, the higher the activation start temperature and the activation end temperature of the catalyst become. The air supply start temperature T _eon and the stop temperature T _eoff are set as a first reference temperature and a second reference temperature. In addition, these maps 22A, 22B
Are obtained in advance by actual machine tests, simulations, and the like for each characteristic of each engine.

【００５１】次に、ステップ１８では、第１の排気温度
センサ１０を介して触媒コンバータ８の上流側における
上流側排気温度Ｔ_e1を検出し、ステップ１９では、この
上流側排気温度Ｔ_e1が前記ステップ１７で設定した「第
１の基準温度」としての供給開始温度Ｔ_eonに達するま
で監視し、達したときには活性化が開始された場合であ
るから、「ＹＥＳ」と判定してステップ２０に移る。こ
のステップ２０では、判定部２４Ａにより、二次空気供
給部１３を介して排気通路３内に二次空気を供給すると
共に、空燃比制御部２５を介して空燃比をリッチ側にク
ランプし（オープンループ制御）、触媒コンバータ８の
酸化反応による発熱を促す。なお、この二次空気量は、
機関負荷Ｔ，機関回転数Ｎと同期させて、常に触媒コン
バータ８の上流側の空燃比を一定に保持し、その空気過
剰率λを「１」よりも大きく設定するのが好ましい。Next, in step 18, via the first exhaust temperature sensor 10 detects an upstream-side exhaust temperature T _e1 on the upstream side of the catalytic converter 8, in step 19, the upstream-side exhaust temperature T _e1 is the Monitoring is performed until the supply start temperature T _eon as the “first reference temperature” set in step 17 is reached, and when the supply start temperature T _eon is reached, activation has been started. . In step 20, the determination unit 24A supplies the secondary air into the exhaust passage 3 via the secondary air supply unit 13 and clamps the air-fuel ratio to the rich side via the air-fuel ratio control unit 25 (open). Loop control), to promote heat generation due to the oxidation reaction of the catalytic converter 8. In addition, this secondary air amount is
It is preferable that the air-fuel ratio on the upstream side of the catalytic converter 8 is always kept constant in synchronization with the engine load T and the engine speed N, and the excess air ratio λ is set to be larger than “1”.

【００５２】そして、ステップ２１では、第２の排気温
度センサ１２を介して触媒コンバータ８の下流側におけ
る下流側排気温度Ｔ_e2を検出し、ステップ２２では、こ
の下流側排気温度Ｔ_e2が前記ステップ１７で設定した
「第２の基準温度」としての停止温度Ｔ_eoffに達したか
否かを判定する。このステップ２２で「ＮＯ」と判定し
たときは、まだ下流側排気温度Ｔ_e2が二次空気の停止温
度Ｔ_eoffに達していない場合のため、二次空気供給及び
空燃比のリッチ化という昇温プロセスを続行したまま、
ステップ２１に戻る。Then, at step 21, the downstream exhaust temperature _Te2 downstream of the catalytic converter 8 is detected via the second exhaust gas temperature sensor 12, and at step 22, this downstream exhaust temperature _Te2 is determined by the above-mentioned step. It is determined whether or not the stop temperature _Teoff as the “second reference temperature” set at 17 has been reached. When it is determined "NO" in this step 22, for if it is not already the downstream exhaust temperature T _e2 reaches the secondary air stop temperature T _eoff, heating of the secondary air supply and enrichment of the air-fuel ratio While continuing the process,
Return to step 21.

【００５３】一方、前記ステップ２２で「ＹＥＳ」と判
定したときは、下流側排気温度Ｔ_e2が停止温度Ｔ_eoffに
達し、触媒コンバータ８の活性化が完全に終了した場合
のため、ステップ２３に移って、判定部２４Ａにより、
二次空気の供給を停止すると共に、空燃比のリッチ側ク
ランプを解除し、通常の空燃比フィードバック制御を行
う。ここで、第２の排気温度センサ１２を介して触媒コ
ンバータ８の下流側の排気温度Ｔ_e2を測定するのは、単
に排気の温度のみならず、触媒コンバータ８の温度を含
めて検出するためであり、これにより、精度良く触媒温
度の変化を知ることができる。Meanwhile, when it is determined "YES" in the step 22, the downstream exhaust temperature T _e2 reaches the stop temperature T _eoff, in case the activation of the catalytic converter 8 is completely finished, the step 23 Moving on, by the determination unit 24A,
The supply of the secondary air is stopped, the air-fuel ratio rich-side clamp is released, and normal air-fuel ratio feedback control is performed. Here, the reason for measuring the exhaust gas temperature T _e2 on the downstream side of the catalytic converter 8 via the second exhaust gas temperature sensor 12 is to detect not only the temperature of the exhaust gas but also the temperature of the catalytic converter 8. Yes, this makes it possible to know the change in the catalyst temperature with high accuracy.

【００５４】このように構成される本実施態様によれ
ば、以下の効果を奏する。According to the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.

【００５５】第１に、触媒コンバータ８の劣化状態（劣
化度Ｌ）を検出する劣化状態検出部２１と、触媒コンバ
ータ８の劣化状態（劣化度Ｌ）に応じて二次空気の供給
時期を判定するための基準温度（開始温度Ｔ_eon，停止
温度Ｔ_eoff）を設定する基準温度設定部２２と、排気通
路３の排気温度（Ｔ_e1，Ｔ_e2）を検出する排気温度検出
部２３とを設け、二次空気制御部２４は前記排気温度
（Ｔ_e1，Ｔ_e2）と前記基準温度（Ｔ_eon，Ｔ_eoff）とを
比較して二次空気の供給時期を設定する構成としたた
め、触媒コンバータ８が熱等で劣化して活性開始温度，
活性終了温度が変動した場合でも、その劣化度Ｌに応じ
て二次空気の供給時期を調整して設定することができ
る。この結果、従来技術の項で述べたように、活性開始
前から空燃比をリッチ化したり、活性終了前にリッチ化
を停止したりすることを未然に防止することができ、無
駄な昇温プロセスの実行を排除して、排気エミッション
を大幅に改善することができる。First, a deterioration state detecting section 21 for detecting the deterioration state (deterioration degree L) of the catalytic converter 8 and determining the supply timing of the secondary air according to the deterioration state (deterioration degree L) of the catalytic converter 8 A reference temperature setting unit 22 for setting a reference temperature (start temperature T _eon , stop temperature T _eoff ) and an exhaust temperature detection unit 23 for detecting the exhaust temperature (T _e1 , T _e2 ) of the exhaust passage 3 are provided. Since the secondary air control unit 24 is configured to compare the exhaust gas temperature (T _e1 , T _e2 ) with the reference temperature (T _eon , T _eoff ) to set the supply timing of the secondary air, the secondary air control unit 24 Degrades due to heat, etc.
Even when the activation end temperature fluctuates, the supply timing of the secondary air can be adjusted and set according to the degree of deterioration L. As a result, as described in the section of the prior art, it is possible to prevent the air-fuel ratio from being enriched before the start of the activation or to stop the enrichment before the end of the activation. , And exhaust emissions can be significantly improved.

【００５６】第２に、基準温度設定部２２によって二次
空気の供給開始温度Ｔ_eon及び供給停止温度Ｔ_eoffをそ
れぞれ設定すると共に、排気温度検出部２３及び各排気
温度センサ１０，１２によって触媒コンバータ８の上流
側排気温度Ｔ_e1，Ｔ_e2をそれぞれ検出し、上流側排気温
度Ｔ_e1が開始温度Ｔ_eonに達したときには二次空気の供
給を行い、下流側排気温度Ｔ_e2が停止温度Ｔ_eoffに達し
たときには二次空気の供給を停止する具体的構成を採用
したため、触媒コンバータ８の劣化度Ｌに応じて速やか
に二次空気の供給を開始，停止させることができる。Second, the supply start temperature T _eon and the supply stop temperature T _eoff of the secondary air are respectively set by the reference temperature setting section 22, and the catalytic converter is set by the exhaust temperature detecting section 23 and the exhaust temperature sensors 10 and 12. the upstream exhaust temperature T _e1, T _e2 8 respectively detected, performs the supply of secondary air when the upstream exhaust gas temperature T _e1 reaches the starting temperature T _eon, stopping the downstream-side exhaust temperature T _e2 temperature T _eoff Is adopted, the supply of the secondary air is stopped, so that the supply of the secondary air can be started and stopped immediately according to the degree of deterioration L of the catalytic converter 8.

【００５７】第３に、二次空気の供給と空燃比のリッチ
側へのクランプとを、触媒コンバータ８の劣化状態
（Ｌ）に応じて制御するため、不要な燃料増量（リッチ
化）を防止して、燃費を向上することができる。Third, since the supply of the secondary air and the clamping of the air-fuel ratio to the rich side are controlled according to the deterioration state (L) of the catalytic converter 8, unnecessary fuel increase (enrichment) is prevented. As a result, fuel efficiency can be improved.

【００５８】第４に、触媒コンバータ８が劣化している
場合には、その触媒温度（Ｔ_e2）が上昇するまで、二次
空気の供給を開始しない構成のため、従来技術で述べた
図１７中の時間Δｔの分だけ、エアポンプ１５の無駄な
駆動を防止することができ、エアポンプ１５の耐久性も
向上する。Fourth, when the catalytic converter 8 has deteriorated, the supply of secondary air is not started until the catalyst temperature (T _e2 ) rises. Unnecessary driving of the air pump 15 can be prevented by the medium time Δt, and the durability of the air pump 15 is also improved.

【００５９】次に、図９〜図１４に基づいて本発明の第
２の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、前
記第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。本実施形態の特徴
は、触媒コンバータ８の劣化度と触媒コンバータ８の上
流側排気温度及び下流側排気温度とを、空燃比センサ及
び排気温度センサを用いることなく、機関の運転状態か
らそれぞれ推定して検出するようにした点にある。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The feature of this embodiment is that the degree of deterioration of the catalytic converter 8 and the exhaust gas temperature on the upstream side and the exhaust gas on the downstream side of the catalytic converter 8 are estimated from the operating state of the engine without using an air-fuel ratio sensor and an exhaust gas temperature sensor. The point is to detect.

【００６０】即ち、図９は、本実施態様によるコントロ
ールユニットの機能ブロック図を示し、第１の実施態様
と同様に、劣化状態検出部３１、排気温度検出部３２、
二次空気制御部２４等を備えている。FIG. 9 is a functional block diagram of the control unit according to the present embodiment. As in the first embodiment, the deterioration state detecting unit 31, the exhaust gas temperature detecting unit 32, and the like are shown in FIG.
A secondary air control unit 24 and the like are provided.

【００６１】しかし、この劣化状態検出部３１は、水温
Ｔ_W，機関回転数Ｎ，吸入空気量Ｑに基づいて機関本体
１の運転履歴を排気温度積分値ΣＰｄｔとして演算する
運転履歴演算部３１Ａと、この積分値ΣＰｄｔから劣化
度Ｌを求めるための排気温度積分値−劣化度マップ３１
Ｂとから構成されており、第１の空燃比センサ９，第２
の空燃比センサ１１を用いずに、触媒コンバータ８の劣
化状態を推定して検出するものである。However, the deterioration state detection unit 31 includes an operation history calculation unit 31A that calculates the operation history of the engine body 1 as the exhaust gas temperature integrated value ΣPdt based on the water temperature T _W , the engine speed N, and the intake air amount Q. Exhaust gas temperature integrated value-deterioration degree map 31 for obtaining the degree of deterioration L from the integrated value ΣPdt
B, the first air-fuel ratio sensor 9, the second
The present embodiment estimates and detects the deterioration state of the catalytic converter 8 without using the air-fuel ratio sensor 11 of FIG.

【００６２】また、排気温度検出部３２は、水温Ｔ_W，
機関回転数Ｎ，吸入空気量Ｑに基づいて、触媒コンバー
タ８の上流側排気温度及び下流側排気温度をそれぞれ推
定して検出するものであり、上流側排気温度を求めるた
めの第１の係数ｋを設定した第１の係数マップ３２Ａ
と、下流側排気温度を求めるための第２の係数ｈを設定
した第２の係数マップ３２Ｂとを備えて構成されてい
る。Further, the exhaust gas temperature detector 32 detects the water temperature T _W ,
It estimates and detects the upstream exhaust temperature and the downstream exhaust temperature of the catalytic converter 8 based on the engine speed N and the intake air amount Q. A first coefficient k for obtaining the upstream exhaust temperature is used. The first coefficient map 32A in which is set
And a second coefficient map 32B in which a second coefficient h for obtaining the downstream side exhaust temperature is set.

【００６３】次に、図１０のフローチャートに基づき、
本実施態様による触媒コンバータ８の劣化度Ｌを推定検
出する処理について説明する。Next, based on the flowchart of FIG.
A process for estimating and detecting the degree of deterioration L of the catalytic converter 8 according to the present embodiment will be described.

【００６４】まず、ステップ３１〜３３は、前記第１の
実施態様で述べた図３中のステップ１〜３と同一の処理
を行うもので、水温Ｔ_Wが第１の基準水温Ｔ_WS1よりも低
いか否か（ステップ３１）、フィードバック制御中であ
るか否か（ステップ３２）及び定常運転中であるか否か
（ステップ３３）の３条件を満たしていることを確認す
る。First, Steps 31 to 33 perform the same processing as Steps 1 to 3 in FIG. 3 described in the first embodiment, and the water temperature T _W is higher than the first reference water temperature T _WS1. It is confirmed whether three conditions are satisfied, that is, whether it is low (step 31), whether feedback control is being performed (step 32), and whether steady operation is being performed (step 33).

【００６５】次に、ステップ３４では、機関回転数Ｎと
機関負荷Ｔとから、その運転条件における排気温度Ｐを
推定し、ステップ３５では、この予測された排気温度Ｐ
を時間積分して積分値ΣＰｄｔを算出し、ステップ３６
では、この積分値ΣＰｄｔに基づいて、図１１に示す排
気温度積分値−劣化度マップ３１Ｂから触媒コンバータ
８の劣化度Ｌを推定して検出し、これをメモリに記憶す
る。Next, at step 34, the exhaust gas temperature P under the operating conditions is estimated from the engine speed N and the engine load T. At step 35, the predicted exhaust gas temperature P
Is integrated over time to calculate an integral value ΣPdt, and step 36
Then, based on the integrated value ΣPdt, the degree of deterioration L of the catalytic converter 8 is estimated and detected from the exhaust temperature integrated value-deterioration degree map 31B shown in FIG. 11, and is stored in the memory.

【００６６】即ち、機関回転数Ｎと機関負荷Ｔとが分か
れば、低回転低負荷なら低温、高回転高負荷なら高温の
如く、その運転条件による排気温度Ｐを理論的に求める
ことができる。そして、この予測された排気温度Ｐの時
間積分値ΣＰｄｔは、機関本体１の運転履歴を示してお
り、図１１に示す如く、劣化度Ｌと相関がある。つま
り、運転者の年齢、性別、好み等によって、機関本体１
は様々な運転条件で使用されるが、機関本体１が高回転
高負荷で使用される傾向にあるときは、排気温度Ｐが上
昇して触媒コンバータ８の熱劣化が進行し易く、低回転
低負荷で使用される傾向にあるときは、排気温度Ｐが低
いため、熱劣化の度合が少ない。従って、機関本体１の
運転履歴を予測排気温度Ｐを介して検知することによ
り、触媒コンバータ８の劣化度Ｌを推定して求めること
ができる。That is, if the engine speed N and the engine load T are known, the exhaust temperature P according to the operating conditions can be theoretically obtained, such as low temperature at low rotation and low load and high temperature at high rotation and high load. The predicted time integral value ΣPdt of the exhaust gas temperature P indicates the operation history of the engine body 1 and has a correlation with the deterioration degree L as shown in FIG. That is, the engine body 1 depends on the driver's age, gender, preferences, and the like.
Is used under various operating conditions, but when the engine body 1 tends to be used at a high speed and a high load, the exhaust gas temperature P rises, and the thermal deterioration of the catalytic converter 8 is apt to progress. When the load tends to be used, since the exhaust gas temperature P is low, the degree of thermal deterioration is small. Therefore, by detecting the operation history of the engine body 1 via the predicted exhaust gas temperature P, the degree of deterioration L of the catalytic converter 8 can be estimated and obtained.

【００６７】次に、図１２のフローチャートに基づき、
二次空気制御処理を説明する。Next, based on the flowchart of FIG.
The secondary air control processing will be described.

【００６８】まず、ステップ４１〜４７は、図１０に示
すフローチャートによって触媒コンバータ８の劣化度Ｌ
をステップ４１で推定検出する点を除き、前記第１の実
施態様で述べた図５に示すステップ１１〜１７と同一の
処理を行うものである。First, steps 41 to 47 are performed according to the flowchart shown in FIG.
Is performed in the same manner as in the steps 11 to 17 shown in FIG.

【００６９】即ち、劣化度Ｌを推定検出した後（ステッ
プ４１）、機関本体１の始動を監視し（ステップ４
２）、次に、始動時水温Ｔ_WINT，水温Ｔ_W，機関回転数
Ｎ，機関負荷Ｔをそれぞれ検出する（ステップ４３）。
そして、水温Ｔ_Wが第２の基準水温Ｔ_WS2よりも低いか否
かを判定した後（ステップ４４）、二次空気の供給域で
あるか否かを判定し（ステップ４５）、二次空気の供給
域に入っている場合は、前記ステップ４１で推定検出し
た触媒コンバータ８の劣化度Ｌを参照し（ステップ４
６）、この劣化度Ｌに応じた二次空気の供給開始温度Ｔ
_eon及び供給停止温度Ｔ_eoffをそれぞれ設定する（ステ
ップ４７）。That is, after the deterioration degree L is estimated and detected (step 41), the start of the engine body 1 is monitored (step 4).
2) Then, the starting water temperature T _WINT , the water temperature T _W , the engine speed N, and the engine load T are detected (step 43).
Then, after determining whether or not the water temperature T _W is lower than the second reference water temperature T _WS2 (step 44), it is determined whether or not it is in the secondary air supply area (step 45), and the secondary air is determined. If it is within the supply range, the deterioration degree L of the catalytic converter 8 estimated and detected in step 41 is referred to (step 4).
6), the secondary air supply start temperature T according to the degree of deterioration L
_eon and the supply stop temperature _Teoff are set (step 47).

【００７０】次に、ステップ４８では、排気温度検出部
３２によって、触媒コンバータ８の上流側排気温度Ｔ_e1
を下記数１に従い、推定して検出する。Next, at step 48, the exhaust gas temperature detector 32 detects the exhaust gas temperature T _e1 on the upstream side of the catalytic converter 8.
Is estimated and detected according to the following equation 1.

【００７１】[0071]

【数１】Ｔ_e1＝Ｔ_WINT＋Σ（Ｐ・ｋ）ｄｔ ここで、前記数１中のＰは機関の運転条件で定まる予測
排気温度、ｋは時間ｔに応じた第１の係数をそれぞれ示
している。つまり、触媒コンバータ８の上流側の排気温
度Ｔ_e1は、その初期値が始動時水温Ｔ_WINTと実質的に同
一であり、その後、機関本体１の始動後経過時間ｔと予
測排気温度Ｐとに応じて徐々に上昇していく。図１３の
第１の係数マップ３２Ａに示す如く、始動後の時間ｔが
短い間は排気ガスの温度が排気系（排気通路３の壁部
等）に奪われるため、第１の係数ｋの値は小さいが、時
間ｔが経過するにつれて排気系による吸熱の度合が低下
するため、係数ｋの値は徐々に「１．０」に近づいてい
く。従って、この係数ｋを予め求めておくことにより、
始動時水温Ｔ_WINTに係数ｋで補正した予測排気温度Ｐの
積分値を加算して、上流側排気温度Ｔ_e1を求めることが
できる。T _e1 = T _WINT + Σ (P · k) dt Here, P in the above expression 1 represents a predicted exhaust gas temperature determined by the operating conditions of the engine, and k represents a first coefficient corresponding to time t. ing. That is, the initial value of the exhaust gas temperature T _e1 on the upstream side of the catalytic converter 8 is substantially the same as the starting water temperature T _WINT , and thereafter, the elapsed time t after the start of the engine body 1 and the predicted exhaust gas temperature P It gradually rises accordingly. As shown in the first coefficient map 32A of FIG. 13, while the time t after the start is short, the temperature of the exhaust gas is taken by the exhaust system (the wall of the exhaust passage 3, etc.), so that the value of the first coefficient k Is small, but as the time t elapses, the degree of heat absorption by the exhaust system decreases, so that the value of the coefficient k gradually approaches “1.0”. Therefore, by obtaining this coefficient k in advance,
The upstream exhaust gas temperature T _e1 can be obtained by adding the integral value of the predicted exhaust gas temperature P corrected by the coefficient k to the starting water temperature T _WINT .

【００７２】そして、この上流側排気温度Ｔ_e1が触媒コ
ンバータ８の劣化度Ｌに応じた二次空気の供給開始温度
Ｔ_eonに達したか否かを判定し（ステップ４９）、達し
たときには二次空気の供給及び空燃比のリッチ化を行い
（ステップ５０）、次に、ステップ５１では、排気温度
検出部３２によって、触媒コンバータ８の下流側の排気
温度Ｔ_e2を下記数２に基づき、推定して検出する。[0072] Then, the two when this upstream exhaust temperature T _e1 is determined whether reaches the supply start temperature T _eon of the secondary air in accordance with the deterioration level L of the catalytic converter 8 (step 49), reaching The supply of the secondary air and the enrichment of the air-fuel ratio are performed (step 50). Next, in step 51, the exhaust gas temperature detector 32 estimates the exhaust gas temperature _Te2 downstream of the catalytic converter 8 based on the following _equation (2). To detect.

【００７３】[0073]

【数２】Ｔ_e2＝Ｔ_e1＋Σ（Ｐ・ｈ）ｄｔ ここで、前記数２中のｈは、触媒コンバータ８の劣化度
Ｌに逆比例して変化する第２の係数であり、図１４の第
２の係数マップ３２Ｂに示す如く、触媒コンバータ８の
劣化度Ｌが小さい場合にはｈは大きく、劣化度Ｌが大き
くなるにつれて逆にｈは小さくなる。即ち、触媒コンバ
ータ８が劣化していないときは、酸化反応による発熱が
大きく、劣化が進むと発熱量も低下するためである。従
って、数１により推定された上流側排気温度Ｔ_e1に、第
２の係数ｈで補正した予測排気温度Ｐの積分値を加算し
ていくことにより、第２の排気温度センサ１２を用いる
ことなく、下流側排気温度Ｔ_e2を求めることができる。T _e2 = T _e1 + Σ (P · h) dt Here, h in the above equation 2 is a second coefficient that changes in inverse proportion to the degree of deterioration L of the catalytic converter 8, and FIG. As shown in the second coefficient map 32B, when the degree of deterioration L of the catalytic converter 8 is small, h increases, and as the degree of deterioration L increases, h decreases. That is, when the catalytic converter 8 is not deteriorated, the heat generated by the oxidation reaction is large, and as the deterioration proceeds, the calorific value decreases. Therefore, by adding the integrated value of the predicted exhaust gas temperature P corrected by the second coefficient h to the upstream exhaust gas temperature T _e1 estimated by _{Expression 1} , the second exhaust gas temperature sensor 12 can be used. , The downstream exhaust temperature _Te2 can be obtained.

【００７４】そして、この推定された下流側排気温度Ｔ
_e2がステップ４７で設定された二次空気の供給停止温度
Ｔ_eoffに達したか否かを判定し（ステップ５２）、達し
たときには、二次空気の供給を停止すると共に空燃比の
クランプを解除してフィードバック制御を行う。The estimated downstream exhaust gas temperature T
_It is determined whether or not _e2 has reached the secondary air supply stop temperature _Teoff set in step 47 (step 52). When it has reached, the secondary air supply is stopped and the air-fuel ratio clamp is released. To perform feedback control.

【００７５】かくして、このように構成される本実施態
様でも、触媒コンバータ８の劣化度Ｌに応じて二次空気
の供給時期を制御するため、前記第１の実施態様とほぼ
同一の作用効果を発揮する他、以下の効果を奏する。Thus, also in the present embodiment having the above-described configuration, since the supply timing of the secondary air is controlled according to the degree of deterioration L of the catalytic converter 8, almost the same operation and effect as in the first embodiment are obtained. In addition to the above, it has the following effects.

【００７６】第１に、始動時水温Ｔ_WINT，機関回転数
Ｎ，機関負荷Ｔに基づいて数１により演算された上流側
排気温度Ｔ_e1と、触媒コンバータ８の劣化度Ｌに応じた
第２の係数ｈで補正された予測排気温度Ｐとに基づい
て、前記数２により推定して検出する構成としたため、
排気温度センサ１０，１２を用いることなく、触媒コン
バータ８の上流側及び下流側の排気温度を推定して検出
することができ、全体構造の簡素化及び組立作業の作業
性を向上しつつ、排気エミッションを大幅に改善するこ
とができる。First, an upstream-side exhaust gas temperature T _e1 calculated by the equation (1) based on the starting water temperature T _WINT , the engine speed N, and the engine load T, and a second value corresponding to the degree of deterioration L of the catalytic converter 8. Based on the estimated exhaust gas temperature P corrected by the coefficient h,
Without using the exhaust gas temperature sensors 10 and 12, the exhaust gas temperature on the upstream side and the downstream side of the catalytic converter 8 can be estimated and detected, and the exhaust gas can be obtained while simplifying the overall structure and improving the workability of the assembling work. Emissions can be greatly improved.

【００７７】第２に、劣化状態検出部３１は、機関回転
数Ｎと機関負荷Ｔとに基づいて演算された予測排気温度
Ｐを時間積分することにより、機関本体１の運転履歴に
応じて触媒コンバータ８の劣化度Ｌを推定して検出する
構成としたため、各空燃比センサ９，１１を用いること
なく、触媒コンバータ８の劣化状態を簡易に検出するこ
とができ、全体構造及び組立作業を簡素化することがで
きる。Second, the deterioration state detecting section 31 integrates the predicted exhaust gas temperature P calculated based on the engine speed N and the engine load T with time, so that the catalyst can be changed in accordance with the operation history of the engine body 1. Since the configuration is such that the degree of deterioration L of the converter 8 is estimated and detected, the deterioration state of the catalytic converter 8 can be easily detected without using each of the air-fuel ratio sensors 9 and 11, and the overall structure and assembly work are simplified. Can be

【００７８】なお、前記第２の実施例では、触媒コンバ
ータ８の劣化度Ｌと、上流側排気温度Ｔ_e1及び下流側排
気温度Ｔ_e2との双方を推定して検出する場合を例示した
が、これに限らず、いずれか一方のみを推定して検出す
る構成としてもよい。In the second embodiment, the case where the deterioration degree L of the catalytic converter 8 and both the upstream exhaust temperature _Te1 and the downstream exhaust temperature _Te2 are estimated and detected is described. The present invention is not limited to this, and may be configured to estimate and detect only one of them.

【００７９】また、前記各空燃比センサ９，１１は「上
流側空燃比検出手段」，「下流側空燃比検出手段」とし
て、前記比率演算部２１Ａは「空燃比信号の反転周期の
比率を求める比率演算手段」として、前記運転履歴演算
部３１Ａは「機関の運転条件に基づいて運転履歴を予測
演算する運転履歴演算手段」として、空燃比制御部２５
は「二次空気の供給時に燃料噴射量を調整して空燃比を
リッチ側にクランプ可能な空燃比制御手段」として、判
定部２４Ａは「排気温度が基準温度に到達したか否かを
判定する判定手段」として、それぞれ把握できる。Each of the air-fuel ratio sensors 9 and 11 serves as “upstream air-fuel ratio detecting means” and “downstream air-fuel ratio detecting means”, and the ratio calculating section 21A obtains “the ratio of the inversion cycle of the air-fuel ratio signal”. The operation history calculation unit 31A functions as a “ratio calculation unit” and the air-fuel ratio control unit 25A functions as a “operation history calculation unit that predicts and calculates an operation history based on the operating conditions of the engine”.
Is determined as “air-fuel ratio control means capable of adjusting the fuel injection amount at the time of supply of the secondary air to clamp the air-fuel ratio to the rich side”, and the determining unit 24A determines “whether or not the exhaust gas temperature has reached the reference temperature. Each can be grasped as "determination means."

【００８０】[0080]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係る内燃機
関の二次空気供給装置によれば、触媒コンバータの劣化
状態を検出する劣化状態検出手段と、触媒コンバータの
劣化状態に応じて二次空気の供給時期を判定するための
基準温度を設定する基準温度設定手段と、排気通路の排
気温度を検出する排気温度検出手段とを設け、二次空気
制御手段は排気温度と基準温度とを比較して二次空気の
供給時期を設定する構成としたため、例えば触媒が劣化
している場合には二次空気の供給および空燃比のリッチ
側クランプの開始を遅らせる等の如く、触媒コンバータ
の劣化状態に応じて二次空気供給および空燃比のリッチ
側クランプの開始ならびに停止を行うことができ、排気
エミッションの悪化を防止することができる。As described in detail above, according to the secondary air supply device for an internal combustion engine according to the present invention, the deterioration state detecting means for detecting the deterioration state of the catalytic converter and the secondary air supply means according to the deterioration state of the catalytic converter. Reference temperature setting means for setting a reference temperature for determining the supply timing of the secondary air, and exhaust temperature detecting means for detecting the exhaust temperature of the exhaust passage are provided, and the secondary air control means determines the exhaust temperature and the reference temperature. Since the configuration is such that the supply timing of the secondary air is set by comparison, for example, when the catalyst is deteriorated, the supply of the secondary air and the richness of the air-fuel ratio are performed.
Secondary air supply and rich air-fuel ratio depending on the state of deterioration of the catalytic converter, such as delaying the start of the side clamp
The start and stop of the side clamp can be performed , and deterioration of exhaust emission can be prevented.

【００８１】請求項２では、基準温度設定手段は触媒コ
ンバータの劣化状態に応じて、二次空気の供給開始時期
を判定するための第１の基準温度と二次空気の供給停止
時期を判定するための第２の基準温度とをそれぞれ設定
し、排気温度検出手段は触媒コンバータの上流側の上流
側排気温度と触媒コンバータの下流側の下流側排気温度
とをそれぞれ検出し、二次空気制御手段は上流側排気温
度が第１の基準温度に達したときには二次空気の供給を
開始する一方、下流側排気温度が第２の基準温度に達し
たときに二次空気の供給を停止する構成のため、触媒温
度が第１の基準温度に到達して活性が始まってから二次
空気を供給することができると共に、この劣化触媒の触
媒温度が第２の基準温度に達して十分に活性したときに
二次空気の供給を停止することができ、これにより、排
気エミッションの悪化を防止することができる。In the present invention, the reference temperature setting means determines the first reference temperature for determining the supply start time of the secondary air and the supply stop timing of the secondary air in accordance with the deterioration state of the catalytic converter. Exhaust gas temperature detecting means respectively detects an upstream exhaust gas temperature on the upstream side of the catalytic converter and a downstream exhaust gas temperature on the downstream side of the catalytic converter. Starts the supply of secondary air when the upstream exhaust temperature reaches the first reference temperature, and stops the supply of secondary air when the downstream exhaust temperature reaches the second reference temperature. Therefore, secondary air can be supplied after the catalyst temperature reaches the first reference temperature and activation starts, and when the catalyst temperature of the deteriorated catalyst reaches the second reference temperature and is sufficiently activated. Supply of secondary air to It can be stopped, which makes it possible to prevent the deterioration of the exhaust emission.

【００８２】請求項３に係るものでは、排気温度検出手
段は、始動時冷却水温と機関回転数及び機関負荷とに基
づいて演算された予測上流側排気温度と触媒コンバータ
の劣化状態に応じた所定の係数によって補正された予測
排気温度とに基づいて、下流側排気温度を推定する構成
のため、例えばサーミスタ等の温度センサを用いること
なく、排気温度を推定して簡易に検出することができ
る。According to the third aspect of the present invention, the exhaust temperature detecting means is configured to determine a predetermined upstream exhaust temperature calculated based on the cooling water temperature at start-up, the engine speed and the engine load, and a predetermined value according to the deterioration state of the catalytic converter. Since the downstream exhaust temperature is estimated based on the predicted exhaust temperature corrected by the coefficient, the exhaust temperature can be estimated and easily detected without using a temperature sensor such as a thermistor.

【００８３】請求項４に係るものでは、劣化状態検出手
段は機関回転数と機関負荷とに基づいて演算された予測
排気温度を時間積分することにより、機関の運転履歴に
応じて触媒コンバータの劣化状態を推定して検出する構
成のため、例えば空燃比センサ等を用いることなく、触
媒コンバータの劣化状態を推定して簡易に検出すること
ができる。According to the fourth aspect of the present invention, the deterioration state detecting means integrates the predicted exhaust gas temperature calculated based on the engine speed and the engine load with time, thereby deteriorating the catalytic converter in accordance with the operation history of the engine. Since the state is estimated and detected, the deterioration state of the catalytic converter can be estimated and easily detected without using, for example, an air-fuel ratio sensor or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施の態様に係る内燃機関の二
次空気供給装置の全体構成を示す構成説明図である。FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an overall configuration of a secondary air supply device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１中のコントロールユニットの機能を示す機
能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing functions of a control unit in FIG.

【図３】触媒劣化の検出処理を示すフローチャートであ
る。FIG. 3 is a flowchart showing a process for detecting catalyst deterioration.

【図４】各空燃比信号の比率と劣化度の関係を示す劣化
度−比率マップである。FIG. 4 is a deterioration-ratio map showing the relationship between the ratio of each air-fuel ratio signal and the degree of deterioration.

【図５】二次空気の制御処理を示すフローチャートであ
る。FIG. 5 is a flowchart showing a control process of secondary air.

【図６】二次空気の供給域を示すマップである。FIG. 6 is a map showing a supply area of secondary air.

【図７】劣化度と二次空気供給の開始温度との関係を示
す劣化度−開始温度マップである。FIG. 7 is a deterioration degree-start temperature map showing the relationship between the degree of deterioration and the start temperature of secondary air supply.

【図８】劣化度と二次空気供給の停止温度との関係を示
す劣化度−停止温度マップである。FIG. 8 is a deterioration degree-stop temperature map showing the relationship between the degree of deterioration and the stop temperature of secondary air supply.

【図９】本発明の第２の実施態様に係る内燃機関の二次
空気供給装置の機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram of a secondary air supply device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

【図１０】劣化状態の検出処理を示すフローチャートで
ある。FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of detecting a deterioration state.

【図１１】予測された排気温度の積分値と劣化度との関
係を示す排気温度積分値−劣化度マップである。FIG. 11 is an exhaust temperature integral value-deterioration degree map showing a relationship between a predicted exhaust temperature integral value and a degree of deterioration.

【図１２】二次空気の制御処理を示すフローチャートで
ある。FIG. 12 is a flowchart illustrating a control process of secondary air.

【図１３】第１の係数ｋを求めるための第１の係数マッ
プである。FIG. 13 is a first coefficient map for obtaining a first coefficient k.

【図１４】第２の係数ｈを求めるための第２の係数マッ
プである。FIG. 14 is a second coefficient map for obtaining a second coefficient h.

【図１５】従来技術による内燃機関の二次空気供給装置
の全体構成図である。FIG. 15 is an overall configuration diagram of a secondary air supply device for an internal combustion engine according to a conventional technique.

【図１６】二次空気の制御処理を示すフローチャートで
ある。FIG. 16 is a flowchart showing a control process of secondary air.

【図１７】燃料の増量値と触媒コンバータのＨＣ転化率
との関係を示すタイムチャートである。FIG. 17 is a time chart showing a relationship between a fuel increase value and an HC conversion rate of a catalytic converter.

【図１８】触媒の入口排気温度とＨＣ転化率との関係を
示す特性図である。FIG. 18 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a catalyst inlet exhaust gas temperature and an HC conversion rate.

【図１９】触媒が劣化していない場合におけるＨＣ転化
率の特性を示す特性図である。FIG. 19 is a characteristic diagram showing characteristics of HC conversion when the catalyst is not deteriorated.

【図２０】触媒が劣化した場合におけるＨＣ転化率の特
性を示す特性図である。FIG. 20 is a characteristic diagram showing characteristics of HC conversion when the catalyst is deteriorated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…機関本体 ３…排気通路 ７…エアフローメータ（運転条件検出手段） ８…触媒コンバータ ９…第１の空燃比センサ １０…第１の排気温度センサ １１…第２の空燃比センサ １２…第２の排気温度センサ １３…二次空気供給部（二次空気供給手段） １６…水温センサ（運転条件検出手段） １７…クランク角センサ（運転条件検出手段） １８…コントロールユニット ２１，３１…劣化状態検出部（劣化状態検出手段） ２２…基準温度設定部（基準温度設定手段） ２３，３２…排気温度検出部（排気温度検出手段） ２４…二次空気制御部（二次空気制御手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine main body 3 ... Exhaust passage 7 ... Air flow meter (operating condition detection means) 8 ... Catalytic converter 9 ... 1st air-fuel ratio sensor 10 ... 1st exhaust temperature sensor 11 ... 2nd air-fuel ratio sensor 12 ... 2nd Exhaust gas temperature sensor 13: secondary air supply unit (secondary air supply means) 16: water temperature sensor (operating condition detecting means) 17 ... crank angle sensor (operating condition detecting means) 18 ... control units 21, 31 ... deterioration state detection Units (deterioration state detecting means) 22 ... Reference temperature setting unit (reference temperature setting unit) 23, 32 ... Exhaust temperature detecting unit (exhaust temperature detecting unit) 24 ... Secondary air control unit (Secondary air control unit)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｆ ３１０Ｐ ＺＡＢ ＺＡＢ 45/00 ３６０ 45/00 ３６０Ｃ ３７６ ３７６Ｃ ＺＡＢ ＺＡＢ (56)参考文献 特開 平７−11948（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−187226（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−227814（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−288229（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−63046（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−224640（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−208153（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26332（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/36 F01N 9/00 F02D 41/14 F02D 45/00 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI F02D 41/14 310 F02D 41/14 310F 310P ZAB ZAB 45/00 360 45/00 360C 376 376C ZAB ZAB (56) JP-A-7-11948 (JP, A) JP-A-5-187226 (JP, A) JP-A-1-227814 (JP, A) JP-A-6-288229 (JP, A) JP-A-7-63046 (JP, A) JP-A-7-224640 (JP, A) JP-A-7-208153 (JP, A) JP-A-6-26332 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB Name) F01N 3/08-3/36 F01N 9/00 F02D 41/14 F02D 45/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 排気通路の途中に介装された触媒コンバ
ータの上流側に二次空気を供給する二次空気供給手段
と、機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、こ
の運転条件に基づいて前記二次空気供給手段による二次
空気の供給を制御する二次空気制御手段とを備えた内燃
機関の二次空気供給装置であって、燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御して空燃比を制御す
る空燃比制御手段と、 前記触媒コンバータの劣化状態を検出する劣化状態検出
手段と、 前記触媒コンバータの劣化状態に応じて二次空気の供給
開始時期および供給停止時期を判定するための基準温度
をそれぞれ設定する基準温度設定手段と、 前記排気通路の排気温度を検出する排気温度検出手段
と、を備え、 前記二次空気制御手段は、前記排気温度と前記基準温度
とを比較して二次空気の供給開始および供給停止を制御
し、 前記空燃比制御手段は、前記二次空気制御手段により二
次空気が供給されている間、空燃比をリッチ側にクラン
プする ことを特徴とする内燃機関の二次空気供給装置。A secondary air supply means for supplying secondary air to an upstream side of a catalytic converter interposed in an exhaust passage; an operating condition detecting means for detecting an operating condition of the engine; A secondary air control device for controlling the supply of secondary air by the secondary air supply device based on the secondary air supply device, wherein the secondary air supply device controls the fuel injection amount from a fuel injection valve. Control the air-fuel ratio
Air-fuel ratio control means, deterioration state detection means for detecting the deterioration state of the catalytic converter, and supply of secondary air according to the deterioration state of the catalytic converter.
Includes a reference temperature setting means for setting start time and the reference temperature for determining the supply stop time, respectively, and an exhaust temperature detection means for detecting the exhaust temperature of the exhaust passage, the secondary air control means, wherein Control the start and stop of secondary air supply by comparing the exhaust temperature with the reference temperature
The air-fuel ratio control means is controlled by the secondary air control means.
While the secondary air is being supplied, the air-fuel ratio is clamped to the rich side.
A secondary air supply device for an internal combustion engine. 【請求項２】 前記基準温度設定手段は前記触媒コンバ
ータの劣化状態に応じて、二次空気の供給開始時期を判
定するための第１の基準温度と二次空気の供給停止時期
を判定するための第２の基準温度とをそれぞれ設定し、 前記排気温度検出手段は前記触媒コンバータの上流側の
上流側排気温度と前記触媒コンバータの下流側の下流側
排気温度とをそれぞれ検出し、 前記二次空気制御手段は前記上流側排気温度が前記第１
の基準温度に達したときには二次空気の供給を開始する
一方、前記下流側排気温度が前記第２の基準温度に達し
たときに二次空気の供給を停止することを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関の二次空気供給装置。2. The method according to claim 1, wherein the reference temperature setting means determines a first reference temperature for determining a supply start time of the secondary air and a supply stop timing of the secondary air in accordance with a deterioration state of the catalytic converter. The exhaust gas temperature detecting means detects an upstream exhaust gas temperature on the upstream side of the catalytic converter and a downstream exhaust gas temperature on the downstream side of the catalytic converter, respectively. The air control means determines that the upstream exhaust temperature is equal to the first exhaust temperature.
The supply of the secondary air is started when the reference temperature reaches the second reference temperature, and the supply of the secondary air is stopped when the downstream exhaust temperature reaches the second reference temperature. 4. A secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 1. 【請求項３】 前記排気温度検出手段は、始動時冷却水
温と機関回転数及び機関負荷とに基づいて演算された予
測上流側排気温度と触媒コンバータの劣化状態に応じた
所定の係数によって補正された予測排気温度とに基づい
て、前記下流側排気温度を推定することを特徴とする請
求項２に記載の内燃機関の二次空気供給装置。3. The exhaust temperature detecting means is corrected by a predetermined coefficient corresponding to a predicted upstream exhaust temperature calculated based on a cooling water temperature at start-up, an engine speed and an engine load, and a deterioration state of a catalytic converter. The secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the downstream exhaust gas temperature is estimated based on the predicted exhaust gas temperature. 【請求項４】 前記劣化状態検出手段は機関回転数と機
関負荷とに基づいて演算された予測排気温度を時間積分
することにより、機関の運転履歴に応じて前記触媒コン
バータの劣化状態を推定して検出することを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の内燃機関の二次
空気供給装置。4. The deterioration state detection means estimates the deterioration state of the catalytic converter in accordance with the operation history of the engine by time-integrating the predicted exhaust temperature calculated based on the engine speed and the engine load. The secondary air supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary air supply device performs detection.