JP2005105958A - 二次空気供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の搭乗者に不快を感じさせずに適切な異常検出が行える二次空気供給装置を提供すること。
【解決手段】エンジン２の排気系の排気浄化装置２２より上流側に向けて二次空気供給路１１を通じ二次空気を圧送するエアポンプ１２と、二次空気供給路１１を開閉するエアスイッチングバルブ１３と、そのエアスイッチングバルブ１３を閉じた状態でエアポンプ１２を作動させて装置作動の異常検出を行うものであり、車両から所定の音より大きい音が発せられていないときには異常検出を禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気系に配置される排気浄化装置の上流側に二次空気を供給する二次空気供給装置に関するものである。

従来、内燃機関の排気系に配置される排気浄化装置の上流側に二次空気を供給する二次空気供給装置として、特開２００３−８３０４８号公報に記載されるように、内燃機関の排気系の排気浄化装置より上流側に二次空気を供給する二次空気供給通路と、二次空気供給通路を開閉する開閉手段と、その開閉手段の下流に配置される逆止弁とを備える二次空気供給装置であって、二次空気供給通路上に圧力センサを設置し、その圧力センサで検出された圧力値と圧力変動値に基づいて構成部品の異常を検出するものが知られている。
特開２００３−８３０４８号公報

上述した二次空気供給装置にあっては、異常検出時において車両の搭乗者に不快を感じさせるおそれがある。すなわち、開閉手段の閉制御時において二次空気を二次空気供給路を通じてエアポンプで供給して異常検出を行う場合、エアポンプのエア吐出に伴い大きな音が発せられる。その際、車両の停止時などその音が車内に響き搭乗者が不快を感ずることととなる。

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、車両の搭乗者に不快を感じさせずに適切な異常検出が行える二次空気供給装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る二次空気供給装置は、内燃機関の排気系に配置される排気浄化装置の上流側に向け二次空気供給路を通じて二次空気を圧送する二次空気供給手段と、二次空気供給路を開閉する開閉手段と、開閉手段を閉じた状態で二次空気供給手段を作動させて少なくとも二次空気供給手段の作動の異常検出を行う異常検出手段と、内燃機関を搭載した車両から所定の音より大きい音が発せられていないときには異常検出手段の異常検出を禁止する異常検出禁止手段とを備えて構成される。

また本発明に係る二次空気供給装置は、前述の異常検出禁止手段が、車両の車速が所定より速い速度でないときには、異常検出手段の異常検出を禁止することを特徴とする。

また本発明に係る二次空気供給装置は、前述の異常検出禁止手段が、内燃機関の回転数が所定の回転数より高くないときには、異常検出手段の異常検出を禁止することを特徴とする。

これらの発明によれば、車両から大きい音が発せられていないときに作動異常の検出を禁止することにより、作動異常の検出に伴う騒音が静かな車内に響くなどの事態の発生を防止でき、装置の異常検出の際、車両の搭乗者に聴覚を通じて不快を感じさせることを防止することができる。

本発明によれば、車両の搭乗者に不快を感じさせずに適切な異常検出が行える二次空気供給装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１に本発明の第一実施形態に係る二次空気供給装置の構成概要図を示す。

図１に示すように、本実施形態に係る二次空気供給装置１は、内燃機関である多気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ。）２に取り付けられ、エンジン２の排気系に二次空気を供給するものである。エンジン２には、吸気管２０と排気管２１とが取り付けられている。吸気管２０には、スロットル２４が配置され、吸気フィルタ２５に接続されている。吸気フィルタ２５とスロットル２４の間には、空気量（一次空気量）を測定するためのエアフローメータ２６が配置されている。

一方、排気管２１下流には、三元触媒からなる排気浄化装置２２が配置されており、排気浄化装置の上流と下流の双方に排気中の酸素濃度を検知するためのＯ_２センサ３１、３２が配置されている。なお、Ｏ_２センサに代えて、Ａ／Ｆセンサ、リニアＯ_２センサを用いてもよい。

二次空気供給装置１は、二次空気を圧送するエアポンプ１２を備えている。エアポンプ１２は、二次空気供給路１１を通じてエンジン２の排気系に二次空気を圧送する二次空気供給手段として機能するものである。エアポンプ（ＡＰ）１２は、ＥＣＵ２３から制御信号を受けて駆動する。二次空気供給路１１は、エンジン２の排気系における排気浄化装置２２より上流側に接続され、二次空気を供給可能に構成されている。

二次空気供給路１１には、エアフィルタ１８、エアポンプ１２、エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）１３がエア吸入側からエンジン排気系側に向けて順次配設されている。エアスイッチングバルブ１３は、二次空気供給路１１を開閉する開閉手段として機能するものであり、開状態時に二次空気の流通を許容し、閉状態時に二次空気の流通を禁止する。エアスイッチングバルブ１３の開閉制御は、例えば電磁弁１７の開閉を通じて行われる。

電磁弁１７は、吸気管２０とエアスイッチングバルブ１３との間を接続する配管１６上に配設されている。この電磁弁１７が開状態となることにより、配管１６を通じてエアスイッチングバルブ１３がエア吸引される。このエア吸引により、エアスイッチングバルブ１３が開状態となる。一方、電磁弁１７が閉状態となることにより、エアスイッチングバルブ１３のエア吸引が停止する。これにより、エアスイッチングバルブ１３が閉状態となる。このエアスイッチングバルブ１３には、エンジン排気系側からエア吸入側へのエアの逆流を防止するエア逆止弁１４が内蔵されている。

二次空気供給路１１におけるエアポンプ１２とエアスイッチングバルブ１３の間には、圧力センサ１５が設けられている。圧力センサ１５は、エアポンプ１２の吐出圧を検出するセンサであり、エアポンプ吐出圧検出手段として機能する。

二次空気供給装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２３を備えている。ＥＣＵ２３は、二次空気供給装置１全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ２３は、エアポンプ１２に接続され、エアポンプ１２に作動制御信号を出力し、エアポンプ１２の作動制御手段として機能する。また、ＥＣＵ２３は、電磁弁１７に接続され、電磁弁１７に作動制御信号を出力し、電磁弁１７の作動制御手段として機能する。

ＥＣＵ２３は、圧力センサ１５と接続され、圧力センサ１５の出力信号を入力する。また、ＥＣＵ２３は、Ｏ_２センサ３１、３２とそれぞれ接続され、Ｏ_２センサ３１、３２の出力信号をそれぞれ入力する。

さらに、ＥＣＵ２３は、エンジン２の駆動制御するエンジンＥＣＵ（図示なし）と相互に情報をやりとりできるよう接続されている。なお、ＥＣＵ２３は、エンジンＥＣＵの一部を構成するものであってもよい。

次に本実施形態に係る二次空気供給装置の動作について説明する。

まず、二次空気供給装置１における二次空気供給の基本動作について説明する。二次空気供給装置１は、例えば、車両の冷間始動時等の燃料濃度が高く、空燃比（Ａ／Ｆ）が小さく、かつ、排気浄化装置２２が充分に昇温しておらずその機能が充分に発揮されにくい状態において、電磁弁１７を開くことで吸気管２０内の負圧をエアスイッチングバルブ１３に導いてエアスイッチングバルブ１３の開制御を行う。

その際、エアポンプ１２を駆動させることでエアフィルタ１８を通過したエアを二次空気として二次空気供給路１１を介し排気管２１内に導く。これにより、排気中の酸素濃度が上昇し、そのＡ／Ｆが上がり、排気中のＨＣ、ＣＯの排気管２１における二次燃焼が促進される。従って、排気ガスの浄化向上が図れる。また、排気温度を上昇させることで排気浄化装置２２の三元触媒の昇温を促進することによりエミッションの悪化が抑制できる。なお、ＡＳＶ１３と電磁弁１７の組み合わせに代えて、ＡＳＶ１３部分に直接、電磁弁を使用してもよい。

次に、二次空気供給装置１における異常検出について説明する。

図２に本実施形態に係る二次空気供給装置１の異常検出処理のフローチャートを示す。本図のＳ１０に示すように、まず異常検出前提条件が成立しているか否かが判断される。異常検出前提条件としては、例えばエアポンプ（ＡＰ）１２が作動可能であること、エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）１３が正常に作動すること、エアポンプ１２に所定の電源電圧が印加されていること、本異常検出処理が未実施であることが設定される。

Ｓ１０にて異常検出前提条件が成立していないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、異常検出前提条件が成立していると判断されたときには、車両の車速が所定の車速Ａより速いか否かが判断される（Ｓ１２）。車両の車速は、例えば車両に設置される車速センサ（図示なし）により検出された車速値が用いられる。車速Ａは、予めＥＣＵ２３に設定される車速値である。車速Ａは、その車速で車両走行している際の車内の騒音発生状態に基づいて設定され、例えば４０ｋｍ／ｈに設定される。

Ｓ１２にて車両の車速が所定の車速Ａより速くないときには、車両から発せられる音が所定より大きくないと判断され、異常検出を実行せずに、制御処理を終了する。一方、車両の車速が所定の車速Ａより速いと判断されたときには、エアポンプ１２が作動してオン状態となり、エアスイッチングバルブ１３が閉弁する（Ｓ１４）。

すなわち、ＥＣＵ２３からエアポンプ１２に作動制御信号が出力され、それに応じてエアポンプ１２が作動する。また、ＥＣＵ２３から電磁弁１７に作動停止制御信号が出力され、電磁弁１７が閉弁する。これにより、エアスイッチングバルブ１３に対するエア吸引が停止し、エアスイッチングバルブ１３が閉弁する。

そして、Ｓ１６に移行し、エアポンプ１２が作動してから所定時間のＢ[秒]が経過したか否かが判断される。所定時間のＢは、予めＥＣＵ２３に設定される時間値である。このＳ１６にてエアポンプ１２の作動開始時から所定時間Ｂが経過してない判断されたときには、制御処理を終了する。一方、エアポンプ１２の作動開始時から所定時間Ｂが経過している判断されたときには、エアポンプ１２の吐出圧の読み込みが行われる（Ｓ１８）。エアポンプ１２の吐出圧の読み込みは、圧力センサ１５の検出信号に基づいて行われる。

そして、Ｓ２０に移行し、エアポンプ１２の吐出圧（ＰＡＩ）が所定の圧力値Ｃ[ｋＰａ]より大きいか否かが判断される。所定の圧力値Ｃは、予めＥＣＵ２３に設定される圧力値である。このＳ２０にてエアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｃより大きくないと判断されたときには、エアポンプ１２の流量が低下して異常であると判定される（Ｓ２２）。そして、Ｓ３４に移行する。

一方、Ｓ２０にてエアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｃより大きいと判断されたときには、エアポンプ１２の流量が正常であると判定される（Ｓ２４）。そして、二次空気供給制御の作動時（ＡＩ作動時：エアポンプ１２の作動時及びエアスイッチングバルブ１３の開弁時）におけるエアポンプ１２の吐出圧（ＰＡＩ−１）の読み込みが行われる（Ｓ２６）。このエアポンプ１２の吐出圧の読み込みは、圧力センサ１５の検出信号に基づいて行われる。

そして、Ｓ２８に移行し、エアポンプ１２の吐出圧（ＰＡＩ−１）が所定の圧力値Ｄ[ｋＰａ]より小さいか否かが判断される。所定の圧力値Ｄは、予めＥＣＵ２３に設定される圧力値であり、上述した圧力値Ｃより低い値に設定される。このＳ２８にてエアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｄより小さくないと判断されたときには、二次空気供給路１１（ＡＩライン）に閉塞が生じており、異常であると判定される（Ｓ３２）。一方、エアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｄより小さいと判断されたときには、二次空気供給路１１に閉塞が生じておらず、正常であると判定される（Ｓ３０）。そして、Ｓ３４に移行し、エアポンプ１２がオフ状態とされ、制御処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る二次空気供給装置１によれば、車両の車速が所定より速い車速であるときにエアスイッチングバルブ１３を閉弁した状態でエアポンプ１２を作動させて異常検出を行い、車両の車速が所定より速い車速でないときにエアスイッチングバルブ１３を閉弁した状態でエアポンプ１２を作動させる異常検出を行わず禁止する。

すなわち、車速が所定より速くなく車両から大きい音が発せられていないときに作動異常の検出を禁止することにより、作動異常の検出に伴う騒音が静かな車内に響くなどの事態の発生を防止でき、車両の搭乗者に聴覚を通じて不快を感じさせることを防止でき、適切な異常検出が可能となる。

なお、本実施形態に係る二次空気供給装置の異常検出処理において、Ｓ１２の車速が速いか否かの判断は、所定の設定値Ａにヒステリシスを設けておくことが望ましい。例えば、Ｓ１２の条件として用いた設定値Ａに対し、その条件が成立して異常検出が行われているときに用いる設定値をＡより低い値Ａ−αに設定する。これにより、異常検出処理の実施、不実施を頻繁に繰り返すようなハンチングを未然に防止することができる。
（第二実施形態）
次に第二実施形態に係る二次空気供給装置について説明する。

本実施形態に係る二次空気供給装置は、図１に示す第一実施形態に係る二次空気供給装置と同様なハード構成を有するものであるが、第一実施形態に係る二次空気供給装置が車速が所定より速くないときに異常検出を行わないものであるのに対し、本実施形態に係る二次空気供給装置はエンジン２の回転数に応じて異常検出を実行するか否かを決定するものである。本実施形態に係る二次空気供給装置における二次空気供給の基本動作は、第一実施形態に係る二次空気供給装置と同様である。

図３に本実施形態に係る二次空気供給装置の異常検出処理のフローチャートを示す。本図のＳ５０に示すように、まず異常検出前提条件が成立しているか否かが判断される。この異常検出前提条件としては、例えばエアポンプ１２が作動可能であること、エアスイッチングバルブ１３が正常に作動すること、エアポンプ１２に所定の電源電圧が印加されていること、本異常検出処理が未実施であることが設定される。

Ｓ５０にて異常検出前提条件が成立していないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、異常検出前提条件が成立していると判断されたときには、エンジン２の回転数ＮＥが所定の回転数Ｅ[ｒｐｍ]より高いか否かが判断される（Ｓ５２）。エンジン２の回転数ＮＥは、例えばクランク角センサ（図示なし）などにより検出された回転数値が用いられる。回転数Ｅは、予めＥＣＵ２３に設定される回転数値である。回転数Ｅは、その回転数でエンジン２が駆動した際の車内の騒音発生状態に基づいて設定される。

Ｓ５２にてエンジン２の回転数ＮＥが所定の回転数Ｅより高くないときには、車両から発せられる音が所定より大きくないと判断され、異常検出を実行せずに、制御処理を終了する。一方、エンジン２の回転数ＮＥが所定の回転数Ｅより高いと判断されたときには、エアポンプ１２が作動してオン状態となり、エアスイッチングバルブ１３が閉弁する（Ｓ５４）。

そして、Ｓ５６に移行し、エアポンプ１２が作動してから所定時間のＢ秒が経過したか否かが判断される。このＳ５６にてエアポンプ１２の作動開始時から所定時間Ｂ秒が経過してない判断されたときには、制御処理を終了する。一方、エアポンプ１２の作動開始時から所定時間Ｂ秒が経過している判断されたときには、エアポンプ１２の吐出圧の読み込みが行われる（Ｓ５８）。

そして、Ｓ６０に移行し、エアポンプ１２の吐出圧（ＰＡＩ）が所定の圧力値Ｃ[ｋＰａ]より大きいか否かが判断される。このＳ６０にてエアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｃより大きくないと判断されたときには、エアポンプ１２の流量が低下して異常であると判定される（Ｓ６２）。そして、Ｓ７４に移行する。

一方、Ｓ６０にてエアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｃより大きいと判断されたときには、エアポンプ１２の流量が正常であると判定される（Ｓ６４）。そして、二次空気供給制御の作動時（ＡＩ作動時：エアポンプ１２の作動時及びエアスイッチングバルブ１３の開弁時）におけるエアポンプ１２の吐出圧（ＰＡＩ−１）の読み込みが行われる（Ｓ６６）。

そして、Ｓ６８に移行し、エアポンプ１２の吐出圧（ＰＡＩ−１）が所定の圧力値Ｄ[ｋＰａ]より小さいか否かが判断される。このＳ６８にてエアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｄより小さくないと判断されたときには、二次空気供給路１１（ＡＩライン）に閉塞が生じており、異常であると判定される（Ｓ７２）。一方、エアポンプ１２の吐出圧が所定の圧力値Ｄより小さいと判断されたときには、二次空気供給路１１に閉塞が生じておらず、正常であると判定される（Ｓ７０）。そして、Ｓ７４に移行し、エアポンプ１２がオフ状態とされ、制御処理を終了する。

なお、本異常検出処理におけるＳ５０、５４〜７４の各処理は、第一実施形態に係る二次空気供給装置におけるＳ１０、１４〜３４の各処理と同様に行えばよい。

以上のように、本実施形態に係る二次空気供給装置によれば、エンジン２の回転数が所定より回転数より高いときにエアスイッチングバルブ１３を閉弁した状態でエアポンプ１２を作動させて異常検出を行い、エンジン２の回転数が所定の回転数Ｅより高くないときにエアスイッチングバルブ１３を閉弁した状態でエアポンプ１２を作動させる異常検出を行わず禁止する。

すなわち、エンジン２の回転数が所定より高くなく車両から大きい音が発せられていないときに作動異常の検出を禁止することにより、作動異常の検出に伴う騒音が静かな車内に響くなどの事態の発生を防止でき、車両の搭乗者に聴覚を通じて不快を感じさせることを防止でき、適切な異常検出が可能となる。

なお、本実施形態に係る二次空気供給装置の異常検出処理において、Ｓ５２のエンジン２の回転数が高いか否かの判断は、所定の設定値Ｅにヒステリシスを設けておくことが望ましい。例えば、Ｓ５２の条件として用いた設定値Ｅに対し、その条件が成立して異常検出が行われているときに用いる設定値をＥより低い値Ｅ−αに設定する。これにより、異常検出処理の実施、不実施を頻繁に繰り返すようなハンチングを未然に防止することができる。

また、上述した各実施形態では、車速が所定より速くない場合、エンジン２の回転数が所定より高くない場合に、車両から発せられる音が所定より大きくないとして異常検出を禁止するものであったが、本発明に係る二次空気供給装置はそのようなものに限られるものではなく、車両から所定の音より大きい音が発せられていないときに異常検出を禁止するものであれば、その他の場合に異常検出を禁止するものであってもよい。

例えば、エンジン２の負荷が所定より小さい場合に異常検出を禁止するもの、車両に搭載されるオーディオの音が所定より小さい場合に異常検出を禁止するもの、ワイパー速度が所定より遅い場合に異常検出を禁止するもの、空調ファンの風量が所定より小さい場合に異常検出を禁止するものである。また、これらの車速、エンジン回転数、エンジン負荷、オーディオ音量、ワイパー速度、空調ファン風量の異常検出禁止条件のうち二つ以上の組み合わせに基づいて、異常検出の実施、不実施を決定してもよい。この場合、複数組み合わせた禁止条件の設定値を単独で禁止条件とした場合に比べて下げて設定することが好ましい。これにより過度の異常検出禁止が防止できる。

本発明の第一実施形態に係る二次空気供給装置の構成概要図である。 図１の二次空気供給装置における異常検出処理のフローチャートである。 第二実施形態に係る二次空気供給装置の異常検出処理のフローチャートである。

符号の説明

１…二次空気供給装置、２…エンジン、１１…二次空気供給路、１２…エアポンプ、１３…エアスイッチングバルブ、１５…圧力センサ、１７…電磁弁、２０…吸気管、２１…排気管、２２…排気浄化装置、２３…ＥＣＵ。

Claims (3)

1. 内燃機関の排気系に配置される排気浄化装置の上流側に向け二次空気供給路を通じて二次空気を圧送する二次空気供給手段と、
   前記二次空気供給路を開閉する開閉手段と、
   前記開閉手段を閉じた状態で前記二次空気供給手段を作動させて、少なくとも前記二次空気供給手段の作動の異常検出を行う異常検出手段と、
   前記内燃機関を搭載した車両から所定の音より大きい音が発せられていないときには、前記異常検出手段の異常検出を禁止する異常検出禁止手段と、
   を備えた二次空気供給装置。
2. 前記異常検出禁止手段は、前記車両の車速が所定より速い速度でないときには、前記異常検出手段の異常検出を禁止することを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給装置。
3. 前記異常検出禁止手段は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数より高くないときには、前記異常検出手段の異常検出を禁止することを特徴とする請求項１に記載の二次空気供給装置。

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