JP2005315152A - Secondary air supply system of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly operate an air pump while protecting the air pump. <P>SOLUTION: As this secondary air supply system, a secondary air pipe 35 is connected to the upstream side of a catalyst 31 in an exhaust pipe 24, and a secondary air pump 36 is arranged in an upstream part of its secondary air pipe 35. An ECU 40 estimates the pump temperature before starting operation of the secondary air pump 36, and calculates operable time of the secondary air pump 36 on the basis of the estimated pump temperature. Whether or not to permit operation of the secondary air pump 36 is determined on the basis of the operable time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の二次エア供給システムに関するものである。   The present invention relates to a secondary air supply system for an internal combustion engine.

内燃機関の排気管には、排気を浄化するための触媒装置が設けられており、この触媒装置の浄化効率を向上させるべく、エアポンプの作動により触媒装置の上流側に二次エアを供給する技術が従来より提案されている。   A catalyst device for purifying exhaust gas is provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine, and in order to improve the purification efficiency of the catalyst device, a technique of supplying secondary air to the upstream side of the catalyst device by operating an air pump Has been proposed.

ここで、仮に二次エア供給が不足すると触媒装置が十分に暖機されないという不都合が生じ、同二次エア供給が過剰になると触媒装置が過熱されるという不都合が生じる。そのため、こうした不都合を回避すべくエアポンプの作動時間を設定し、その作動時間内でエアポンプを作動させる技術もある。   Here, if the secondary air supply is insufficient, the catalyst device is not sufficiently warmed up. If the secondary air supply is excessive, the catalyst device is overheated. Therefore, there is a technique for setting the operation time of the air pump to avoid such inconvenience and operating the air pump within the operation time.

例えば特許文献1では、内燃機関の停止時の冷却水温度と次の始動時の冷却水温度との温度差に応じて内燃機関の停止から始動までの停止時間を判断し、該停止時間が短い時間であった場合に、エアポンプの作動時間を補正するようにしていた。また、特許文献2では、二次エアの供給期間の開始タイミングと終了タイミングとを機関始動時の機関温度、触媒温度、吸気温度等で設定する構成としていた。   For example, in Patent Document 1, the stop time from the stop of the internal combustion engine to the start is determined according to the temperature difference between the coolant temperature at the time of stop of the internal combustion engine and the coolant temperature at the time of the next start, and the stop time is short. When it was time, the operation time of the air pump was corrected. Further, in Patent Document 2, the start timing and end timing of the secondary air supply period are set by the engine temperature, the catalyst temperature, the intake air temperature, and the like at the time of starting the engine.

上記特許文献1,2をはじめ既存の技術は、触媒活性の適正化や触媒装置の保護を図るべくエアポンプの作動時間を設定しているが、次の不都合が生じる。すなわち、エアポンプはDCモータ等を構成要素としており、そのエアポンプの保護や安定した作動を図るには、当該エアポンプを所定の作動温度範囲内で作動させることが必要となる。ところが既存の技術では、エアポンプの作動中に、当該エアポンプの温度が作動温度範囲を越えて過剰に上昇し、結果故障等を招くという不都合が生じる。そのため、エアポンプの保護を図るという観点もふまえて、エアポンプの作動時間を適正に設定できる技術が望まれている。   The existing techniques including the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 set the operation time of the air pump in order to optimize the catalyst activity and protect the catalyst device, but the following inconvenience occurs. That is, the air pump has a DC motor or the like as a constituent element, and it is necessary to operate the air pump within a predetermined operating temperature range in order to protect the air pump and achieve stable operation. However, in the existing technology, during the operation of the air pump, the temperature of the air pump rises excessively beyond the operating temperature range, resulting in inconveniences such as failure. For this reason, there is a demand for a technology that can appropriately set the operation time of the air pump in view of protecting the air pump.

また、二次エアシステムの故障診断等を実施するために機関始動時の触媒暖機時以外にもエアポンプを作動させる必要があり、こうしたエアポンプの再作動時にも、エアポンプの作動時間を適正に設定できる技術が望まれている。
特開2000−240434号公報 特許第3351835号公報
In addition, it is necessary to operate the air pump in addition to the catalyst warm-up at the time of starting the engine in order to perform failure diagnosis of the secondary air system, etc. Even when the air pump is restarted, the air pump operating time is set appropriately. A technology that can be used is desired.
JP 2000-240434 A Japanese Patent No. 3351835

本発明は、エアポンプの保護を図りつつ、当該エアポンプを適正に作動させることができる内燃機関の二次エア供給システムを提供することを主たる目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a secondary air supply system for an internal combustion engine that can appropriately operate the air pump while protecting the air pump.

請求項1に記載の発明では、エアポンプの作動開始前にポンプ温度を推定し、該推定したポンプ温度に基づいてエアポンプの作動可能時間を算出する。そして、算出した作動可能時間に基づいてエアポンプの作動を許可するかどうかを判定する。この場合、作動開始前のポンプ温度が比較的低ければ作動可能時間を比較的長くし、ポンプ温度が比較的高ければ作動可能時間を比較的短くする。以上により、作動中におけるエアポンプの過剰な温度上昇を抑制し、当該エアポンプの保護を図ることができる。また、所望とする作動時間内でエアポンプを適正に作動させることができる。仮に内燃機関の運転途中でエアポンプを再作動させる場合にもエアポンプの作動条件を適正に判断できる。   According to the first aspect of the present invention, the pump temperature is estimated before the operation of the air pump is started, and the operable time of the air pump is calculated based on the estimated pump temperature. Then, it is determined whether or not the operation of the air pump is permitted based on the calculated operable time. In this case, if the pump temperature before starting operation is relatively low, the operable time is relatively long, and if the pump temperature is relatively high, the operable time is relatively short. As described above, excessive temperature rise of the air pump during operation can be suppressed, and the air pump can be protected. In addition, the air pump can be appropriately operated within a desired operation time. Even when the air pump is restarted during the operation of the internal combustion engine, the operating condition of the air pump can be properly determined.

請求項2に記載したように、エアポンプの作動開始後にポンプ温度がその時々の推定温度から所定の作動上限温度に達するまでの所要時間を、前記作動可能時間として算出すると良い。これにより、その都度可能なポンプ作動時間が的確に把握できる。   According to a second aspect of the present invention, the time required for the pump temperature to reach the predetermined operating upper limit temperature from the estimated temperature at the time after starting the operation of the air pump may be calculated as the operable time. Thereby, the possible pump operation time can be accurately grasped each time.

請求項3に記載の発明では、その都度要求されるエアポンプの作動要求時間を設定し、作動可能時間が作動要求時間よりも長い場合にエアポンプの作動を許可する。この場合、所望とする作動要求時間内でエアポンプを確実に作動させることができる。また、作動可能時間が短いのにエアポンプを作動させると、その後直ぐにエアポンプの停止及び再作動が必要となり、結果としてエアポンプの作動/作動停止が繰り返される。これに対し本発明によれば、こうした不都合が回避でき、エアポンプの作動/作動停止の繰り返しによるドライバビリティの悪化が防止できる。   In the invention described in claim 3, the required operation time of the air pump is set each time, and the operation of the air pump is permitted when the operable time is longer than the required operation time. In this case, the air pump can be reliably operated within a desired operation request time. Further, if the air pump is operated even though the operable time is short, the air pump must be stopped and restarted immediately thereafter, and as a result, the air pump is repeatedly operated / stopped. On the other hand, according to the present invention, such inconvenience can be avoided, and deterioration of drivability due to repeated operation / stop of the air pump can be prevented.

請求項4に記載の発明では、エアポンプを含む二次エアシステムの故障診断を実施する際、故障診断に要する所要時間を作動要求時間として設定する。これにより、二次エアシステムの故障診断が確実に実施できる。複数の故障診断処理を選択的に実施する場合には、その都度の故障診断内容に応じて作動要求時間を適宜設定すると良い。   According to the fourth aspect of the present invention, when the failure diagnosis of the secondary air system including the air pump is performed, the time required for the failure diagnosis is set as the operation request time. Thereby, the failure diagnosis of a secondary air system can be implemented reliably. When a plurality of failure diagnosis processes are selectively performed, the operation request time may be appropriately set according to the contents of failure diagnosis each time.

また、請求項5に記載の発明では、ポンプ停止中の時間経過に応じてポンプ温度を逐次推定する。エアポンプの作動停止後、基本的には時間の経過に伴いポンプ温度が低下すると考えられる。この場合、温度センサ等の付加的な構成を要さずともポンプ停止中におけるポンプ温度の変化を確実に把握できる。   Moreover, in invention of Claim 5, pump temperature is estimated one by one according to progress of time during a pump stop. After the operation of the air pump is stopped, it is considered that the pump temperature basically decreases with the passage of time. In this case, it is possible to reliably grasp the change in the pump temperature while the pump is stopped without requiring an additional configuration such as a temperature sensor.

請求項6に記載の発明では、エアポンプ周囲の環境温度に応じた温度勾配を設定し且つポンプ停止中の時間経過に応じてポンプ温度を逐次推定する。これにより、例えばエアポンプが周囲からの受熱によりなかなか温度低下しない場合等にもポンプ温度が正確に把握できる。   In the sixth aspect of the present invention, a temperature gradient corresponding to the ambient temperature around the air pump is set, and the pump temperature is sequentially estimated according to the passage of time while the pump is stopped. Thereby, for example, when the temperature of the air pump is not easily lowered due to heat received from the surroundings, the pump temperature can be accurately grasped.

基本的に、ポンプ温度は、ポンプ停止中において時間の経過と共に低下し続けるが、吸入空気温度又は冷却水温度まで低下すると、その付近で収束すると考えられる。故に、請求項7に記載したように、ポンプ停止中の時間経過に応じて推定したポンプ温度と、内燃機関の吸入空気温度又は冷却水温度の少なくとも一方とを比較し、高い方をポンプ温度推定値とすると良い。   Basically, the pump temperature continues to decrease with the passage of time while the pump is stopped, but when the temperature decreases to the intake air temperature or the cooling water temperature, the pump temperature is considered to converge in the vicinity thereof. Therefore, as described in claim 7, the pump temperature estimated according to the passage of time during the pump stop and at least one of the intake air temperature or the cooling water temperature of the internal combustion engine are compared, and the higher one is estimated as the pump temperature. Value is good.

請求項8に記載の発明では、ポンプ作動中の時間経過に応じてポンプ温度を逐次推定する。この場合、ポンプ停止中だけでなくポンプ作動中もポンプ温度の変化が逐次推定されるため、内燃機関の運転期間全般を通じてポンプ温度の監視が可能となる。なおこの場合、エアポンプ周囲の環境温度に応じた温度勾配を設定し且つポンプ作動中の時間経過に応じてポンプ温度を逐次推定すると良い。   In invention of Claim 8, pump temperature is estimated one by one according to progress of time during a pump operation | movement. In this case, since the change in the pump temperature is sequentially estimated not only when the pump is stopped but also during the pump operation, the pump temperature can be monitored throughout the operation period of the internal combustion engine. In this case, it is preferable to set a temperature gradient according to the ambient temperature around the air pump and sequentially estimate the pump temperature according to the passage of time during the pump operation.

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット(以下、ECUという)を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図1を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an engine control system is constructed for an in-vehicle multi-cylinder gasoline engine that is an internal combustion engine. In the control system, an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) is used as a center to control the fuel injection amount. And control of ignition timing. First, an overall schematic configuration diagram of the engine control system will be described with reference to FIG.

図1に示すエンジン10において、吸気管11にはDCモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ14と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ15とが設けられている。スロットルバルブ14の下流側にはサージタンク16が設けられ、このサージタンク16には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ17が設けられている。また、サージタンク16には、エンジン10の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド18が接続されており、吸気マニホールド18において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁19が取り付けられている。   In the engine 10 shown in FIG. 1, the intake pipe 11 is provided with a throttle valve 14 whose opening degree is adjusted by an actuator such as a DC motor, and a throttle opening degree sensor 15 for detecting the throttle opening degree. A surge tank 16 is provided downstream of the throttle valve 14, and an intake pipe pressure sensor 17 for detecting the intake pipe pressure is provided in the surge tank 16. The surge tank 16 is connected to an intake manifold 18 that introduces air into each cylinder of the engine 10. In the intake manifold 18, an electromagnetically driven fuel injection that injects fuel near the intake port of each cylinder. A valve 19 is attached.

エンジン10の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ21及び排気バルブ22が設けられており、吸気バルブ21の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室23内に導入され、排気バルブ22の開動作により燃焼後の排ガスが排気管24に排出される。エンジン10のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ25が取り付けられており、点火プラグ25には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ25の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室23内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。   An intake valve 21 and an exhaust valve 22 are respectively provided at the intake port and the exhaust port of the engine 10. When the intake valve 21 is opened, a mixture of air and fuel is introduced into the combustion chamber 23. The exhaust gas after combustion is discharged to the exhaust pipe 24 by the opening operation. A spark plug 25 is attached to each cylinder of the cylinder head of the engine 10, and a high voltage is applied to the spark plug 25 at a desired ignition timing through an ignition device (not shown) including an ignition coil. By applying this high voltage, a spark discharge is generated between the opposing electrodes of each spark plug 25, and the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 23 is ignited and used for combustion.

排気管24には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を浄化するための三元触媒等の触媒31が設けられ、この触媒31の上流側には排ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ32(リニアA/Fセンサ、O2センサ等)が設けられている。また、エンジン10のシリンダブロックには、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ33や、エンジンの所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ34が取り付けられている。吸気温センサ39は、吸気管上流部のエアクリーナ等に設けられ、吸入空気の温度を検出する。   The exhaust pipe 24 is provided with a catalyst 31 such as a three-way catalyst for purifying CO, HC, NOx and the like in the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is detected on the upstream side of the catalyst 31 with exhaust gas as a detection target. An air-fuel ratio sensor 32 (linear A / F sensor, O2 sensor, etc.) for detecting the above is provided. The cylinder block of the engine 10 has a coolant temperature sensor 33 that detects the temperature of engine coolant, and a crank angle that outputs a rectangular crank angle signal at every predetermined crank angle of the engine (for example, at a cycle of 30 ° CA). A sensor 34 is attached. The intake air temperature sensor 39 is provided in an air cleaner or the like upstream of the intake pipe and detects the temperature of the intake air.

また、二次エア供給システムとして、排気管24において触媒31よりも上流側には二次エア配管35が接続され、その二次エア配管35の上流部には二次エア供給装置としての二次エアポンプ36が設けられている。二次エアポンプ36は例えばDCモータ等より構成され、図示しない車載バッテリからの給電を受けて作動する。また、二次エアポンプ36よりも下流側には、二次エア配管35を開放又は閉鎖する開閉弁37が設けられている。二次エアポンプ36と開閉弁37との間には、二次エア配管35内の圧力を検出する圧力センサ38が設けられている。   Further, as a secondary air supply system, a secondary air pipe 35 is connected upstream of the catalyst 31 in the exhaust pipe 24, and a secondary air supply device as a secondary air supply device is connected upstream of the secondary air pipe 35. An air pump 36 is provided. The secondary air pump 36 is composed of, for example, a DC motor or the like, and operates by receiving power from a vehicle battery (not shown). An on-off valve 37 that opens or closes the secondary air pipe 35 is provided downstream of the secondary air pump 36. A pressure sensor 38 that detects the pressure in the secondary air pipe 35 is provided between the secondary air pump 36 and the on-off valve 37.

上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司るECU40に入力される。ECU40は、CPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁19の燃料噴射量や点火プラグ25による点火時期を制御する。また、ECU40は、エンジン始動時の触媒31の早期活性化などを図るべく、二次エアポンプ36を作動させることにより二次エア供給を実施する。   The outputs of the various sensors described above are input to the ECU 40 that controls the engine. The ECU 40 is configured mainly by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and executes various control programs stored in the ROM, so that the fuel injection amount and ignition of the fuel injection valve 19 according to the engine operating state. The ignition timing by the plug 25 is controlled. In addition, the ECU 40 supplies the secondary air by operating the secondary air pump 36 in order to activate the catalyst 31 at the time of starting the engine early.

次に、触媒31に対して二次エアを供給すべく二次エアポンプ36を作動させるための制御手順について説明する。特に本実施の形態では、二次エアポンプ36の作動停止中にポンプ温度tpm(例えば二次エアポンプ36を構成するDCモータのブラシ部温度)を推定し、そのポンプ温度tpmに基づいて二次エアポンプ36の作動可能時間TAを算出することとしている。作動可能時間TAは、二次エアポンプ36の作動開始後、ポンプ作動温度範囲の上限温度(例えば150℃)に達するまでの所要時間であり、作動開始時のポンプ温度tpmが低いほど長い時間に、逆に作動開始時のポンプ温度tpmが高いほど短い時間とされる。そして、作動可能時間TAが、二次エアポンプ36の作動時間として要求される作動要求時間TBよりも長いことを条件に、二次エアポンプ36の作動を許可するようにしている。   Next, a control procedure for operating the secondary air pump 36 to supply secondary air to the catalyst 31 will be described. Particularly in the present embodiment, the pump temperature tpm (for example, the temperature of the brush portion of the DC motor constituting the secondary air pump 36) is estimated while the operation of the secondary air pump 36 is stopped, and the secondary air pump 36 is based on the pump temperature tpm. The operable time TA is calculated. The operable time TA is a time required for reaching the upper limit temperature (for example, 150 ° C.) of the pump operating temperature range after the operation of the secondary air pump 36 is started, and the longer the pump temperature tpm at the start of the operation, Conversely, the higher the pump temperature tpm at the start of operation, the shorter the time. The operation of the secondary air pump 36 is permitted on the condition that the operable time TA is longer than the operation request time TB required as the operation time of the secondary air pump 36.

また本実施の形態では、エンジン運転中に二次エア供給システムの故障診断を実施することとしており、その故障診断に際して二次エアポンプ36が再作動される。この場合、故障診断に要する時間が作動要求時間TBに相当し、故障診断項目に対応させて作動要求時間TBを設定する。例えば、故障診断項目として、(1)二次エアシステムの漏れ検出と、(2)二次エアポンプ36の誤作動検出とが設定されている場合、故障診断として(1)のみ実施するか、(2)のみ実施するか、又は(1)+(2)を実施するかなどに応じてその都度の作動要求時間TBを設定すると良い。   Further, in the present embodiment, a failure diagnosis of the secondary air supply system is performed during engine operation, and the secondary air pump 36 is reactivated during the failure diagnosis. In this case, the time required for failure diagnosis corresponds to the operation request time TB, and the operation request time TB is set corresponding to the failure diagnosis item. For example, if (1) leakage detection of the secondary air system and (2) malfunction detection of the secondary air pump 36 are set as failure diagnosis items, only (1) is performed as failure diagnosis ( It is preferable to set the operation request time TB for each time depending on whether only 2) is implemented or (1) + (2) is implemented.

なお、前記(1)の漏れ検出では、開閉弁37を閉鎖して二次エアポンプ36を所定時間(例えば5秒程度)作動させ、その時の圧力変化(圧力センサ38の検出値)や空燃比変化(空燃比センサ32の検出値)に基づいて漏れ検出を実施する。また、前記(2)の誤作動検出では、開閉弁37を閉鎖して二次エアポンプ36を所定時間(例えば1秒程度)作動させ、その時の圧力変化(圧力センサ38の検出値)に基づいてポンプ誤作動検出を実施する。   In the leak detection of (1), the on-off valve 37 is closed and the secondary air pump 36 is operated for a predetermined time (for example, about 5 seconds). Leak detection is performed based on (the detection value of the air-fuel ratio sensor 32). In the malfunction detection of (2), the on-off valve 37 is closed and the secondary air pump 36 is operated for a predetermined time (for example, about 1 second), and the pressure change at that time (detected value of the pressure sensor 38) is used. Perform pump malfunction detection.

次に、ECU40により実行されるポンプ温度tpmの推定処理と、二次エアポンプ36の作動許可判定処理とを説明する。図2は、ポンプ温度推定処理を示すフローチャートであり、図3は、エアポンプ作動許可判定処理を示すフローチャートである。これらの処理は所定の時間周期にてECU40により実行される。   Next, an estimation process of the pump temperature tpm executed by the ECU 40 and an operation permission determination process for the secondary air pump 36 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing pump temperature estimation processing, and FIG. 3 is a flowchart showing air pump operation permission determination processing. These processes are executed by the ECU 40 at a predetermined time period.

図2において、先ずステップS101では、吸気温センサ39の検出値より算出した吸気温taと、水温センサ33の検出値より算出したエンジン水温twとを読み込む。続くステップS102では、今現在、二次エアポンプ36が作動中であるか否かを判別する。ポンプ作動中の場合、ステップS103に進んでポンプ温度ベース値tbaseを算出し、ポンプ停止中の場合、ステップS104に進んでポンプ温度ベース値tbaseを算出する。   In FIG. 2, first, in step S <b> 101, the intake air temperature ta calculated from the detected value of the intake air temperature sensor 39 and the engine water temperature tw calculated from the detected value of the water temperature sensor 33 are read. In the subsequent step S102, it is determined whether or not the secondary air pump 36 is currently operating. When the pump is operating, the process proceeds to step S103 to calculate the pump temperature base value tbase. When the pump is stopped, the process proceeds to step S104 to calculate the pump temperature base value tbase.

このとき、ステップS103では、ポンプ温度tpmの前回値にΔt1を加算してtbaseの今回値を算出する(tbase=tpm前回値+Δt1)。Δt1は、ポンプ作動中の吸気温taやエンジン水温twに基づいて可変設定される温度勾配であり、例えば図4(a)のΔt1設定マップを参照して設定される。同マップでは、吸気温が高いほど又は水温が高いほど、Δt1が大きい値とされる。このステップS103により、ポンプ作動中の時間経過に伴う温度上昇が逐次推定できる。   At this time, in step S103, Δt1 is added to the previous value of the pump temperature tpm to calculate the current value of tbase (tbase = tpm previous value + Δt1). Δt1 is a temperature gradient that is variably set based on the intake air temperature ta and the engine water temperature tw during the pump operation, and is set, for example, with reference to a Δt1 setting map in FIG. In the map, the higher the intake air temperature or the higher the water temperature, the larger Δt1 is. By this step S103, it is possible to sequentially estimate the temperature rise with the passage of time during the pump operation.

また、ステップS104では、ポンプ温度tpmの前回値からΔt2を減算してtbaseの今回値を算出する(tbase=tpm前回値−Δt2)。Δt2は、ポンプ停止中の吸気温taやエンジン水温twに基づいて可変設定される温度勾配であり、例えば図4(b)のΔt2設定マップを参照して設定される。同マップでは、吸気温が低いほど又は水温が低いほど、Δt2が大きい値とされる。このステップS104により、ポンプ停止中の時間経過に伴う温度下降が逐次推定できる。   In step S104, the current value of tbase is calculated by subtracting Δt2 from the previous value of the pump temperature tpm (tbase = tpm previous value−Δt2). Δt2 is a temperature gradient that is variably set based on the intake air temperature ta and the engine water temperature tw when the pump is stopped. For example, Δt2 is set with reference to a Δt2 setting map in FIG. In the map, Δt2 is set to a larger value as the intake air temperature is lower or the water temperature is lower. By this step S104, it is possible to sequentially estimate the temperature decrease with the passage of time while the pump is stopped.

ポンプ温度ベース値tbaseの算出後、ステップS105では、吸気温ta、エンジン水温tw、ポンプ温度ベース値tbaseを比較し、その中で最も高い温度をポンプ温度tpmとして推定する。   After calculating the pump temperature base value tbase, in step S105, the intake air temperature ta, the engine water temperature tw, and the pump temperature base value tbase are compared, and the highest temperature among them is estimated as the pump temperature tpm.

次に図3において、ステップS201では、今現在、二次エアポンプ36が停止しているか否かを判別し、ステップS202では、二次エアポンプ36の作動が許可されているか否かを判別する。ポンプ停止中であり且つポンプ作動非許可であれば、ステップS203に進み、二次エアポンプ36の作動要求時間TBを設定する。このとき、エンジン始動時における触媒暖機時間に応じて作動要求時間TBを設定する。又は、例えば次に実行される故障診断項目に対応させて作動要求時間TBを設定する。   Next, in FIG. 3, in step S201, it is determined whether or not the secondary air pump 36 is currently stopped. In step S202, it is determined whether or not the operation of the secondary air pump 36 is permitted. If the pump is stopped and the pump operation is not permitted, the process proceeds to step S203, and the operation request time TB of the secondary air pump 36 is set. At this time, the operation request time TB is set according to the catalyst warm-up time when the engine is started. Alternatively, for example, the operation request time TB is set corresponding to the failure diagnosis item to be executed next.

その後、ステップS204は、前記図2の処理にて推定したポンプ温度tpmを読み込み、続くステップS205では、ポンプ温度tpmに基づいて二次エアポンプ36の作動可能時間TAを算出する。この作動可能時間TAは、例えば図5の関係に基づき、ポンプ温度tpmが高いほど短く、逆にポンプ温度tpmが低いほど長くなるよう算出される。   Thereafter, step S204 reads the pump temperature tpm estimated in the process of FIG. 2, and in the subsequent step S205, the operable time TA of the secondary air pump 36 is calculated based on the pump temperature tpm. For example, based on the relationship shown in FIG. 5, the operable time TA is calculated to be shorter as the pump temperature tpm is higher, and conversely, as the pump temperature tpm is lower.

その後、ステップS206では、作動可能時間TAが作動要求時間TBよりも長いか否かを判別する。そして、TA>TBであれば、ステップS207で二次エアポンプ36の作動を許可する。TA≦TBであれば、ステップS208で二次エアポンプ36の作動を非許可とする。   Thereafter, in step S206, it is determined whether or not the operable time TA is longer than the operation request time TB. If TA> TB, the operation of the secondary air pump 36 is permitted in step S207. If TA ≦ TB, the operation of the secondary air pump 36 is not permitted in step S208.

二次エアポンプ36の作動が許可された後は、ステップS202がYESとなり、ステップS209で作動要求時間TBをセットする。これにより、二次エアポンプ36の作動が開始される。   After the operation of the secondary air pump 36 is permitted, step S202 becomes YES, and the operation request time TB is set in step S209. Thereby, the operation of the secondary air pump 36 is started.

また、二次エアポンプ36の作動中はステップS201からステップS210に移行し、作動終了のタイミングとなったか否かを判別する。所望とする故障診断等が完了していれば、或いは二次エアポンプ36の作動開始からの経過時間が作動要求時間TBに達していれば、ステップS210を肯定判別してステップS208に進み、二次エアポンプ36の作動を非許可とする。   Further, during the operation of the secondary air pump 36, the process proceeds from step S201 to step S210, and it is determined whether or not the operation end timing has come. If the desired failure diagnosis or the like has been completed, or if the elapsed time from the start of operation of the secondary air pump 36 has reached the operation request time TB, an affirmative determination is made in step S210 and the process proceeds to step S208. The operation of the air pump 36 is not permitted.

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described above in detail, the following excellent effects can be obtained.

二次エアポンプ36の作動停止中に推定したポンプ温度tpmに基づいて二次エアポンプ36の作動可能時間TAを算出し、該作動可能時間TAとその都度の作動要求時間TBとの比較により二次エアポンプ36の作動を許可するかどうかを判定するようにした。これにより、作動中における二次エアポンプ36の過剰な温度上昇を抑制し、当該エアポンプ36の保護を図ることができる。また、所望とする作動要求時間TB内で二次エアポンプ36を適正に作動させることができる。   Based on the pump temperature tpm estimated during the operation stop of the secondary air pump 36, the operable time TA of the secondary air pump 36 is calculated, and the secondary air pump is compared by comparing the operable time TA and the required operation time TB in each case. It was determined whether to allow 36 operations. Thereby, an excessive temperature rise of the secondary air pump 36 during operation can be suppressed, and the air pump 36 can be protected. Further, the secondary air pump 36 can be appropriately operated within the desired operation request time TB.

この場合、エンジン運転中には、エンジンからの受熱等によりポンプ温度が変化するため、既存の技術のようにエンジン始動時の水温等から二次エアポンプ36の作動時間を設定する構成では、二次エアポンプ36を十分に保護することができない。これに対して本実施の形態によれば、ポンプ温度を常時監視しそのポンプ温度から二次エアポンプ36の作動時間を設定するため、二次エアポンプ36を十分に保護できる。エンジンの運転途中で二次エアポンプ36を再作動させる場合にも二次エアポンプ36を適正に作動させることができる。従って、二次エアシステムの故障診断のために二次エアポンプ36を再作動する場合にも、二次エアポンプ36の保護を図りつつ、二次エアシステムの故障診断が確実に実施できる。   In this case, since the pump temperature changes due to heat received from the engine or the like during engine operation, in the configuration in which the operation time of the secondary air pump 36 is set from the water temperature or the like at the time of engine start as in the existing technology, The air pump 36 cannot be sufficiently protected. On the other hand, according to the present embodiment, the pump temperature is constantly monitored and the operation time of the secondary air pump 36 is set based on the pump temperature, so that the secondary air pump 36 can be sufficiently protected. Even when the secondary air pump 36 is restarted during the operation of the engine, the secondary air pump 36 can be appropriately operated. Therefore, even when the secondary air pump 36 is restarted for failure diagnosis of the secondary air system, the failure diagnosis of the secondary air system can be reliably performed while protecting the secondary air pump 36.

作動可能時間TA>作動要求時間TBであることを条件に二次エアポンプ36の作動を許可するため、二次エアポンプ36が不要に再作動される(すなわち作動/作動停止が繰り返される)といった不都合が回避でき、その不要なポンプ再作動によるドライバビリティの悪化等が防止できる。   Since the operation of the secondary air pump 36 is permitted on the condition that the operable time TA> the operation required time TB, there is a disadvantage that the secondary air pump 36 is unnecessarily restarted (that is, the operation / deactivation is repeated). This can be avoided, and deterioration of drivability due to unnecessary pump reactivation can be prevented.

また、二次エアポンプ36の作動中及び作動停止中において、その都度の水温や吸気温に応じて設定した温度勾配に基づき、時間経過に応じてポンプ温度tpmを逐次推定するようにしたため、温度センサ等の付加的な構成を要さずともポンプ作動中及び停止中におけるポンプ温度tpmの変化を確実に把握できる。   In addition, during the operation of the secondary air pump 36 and when the operation is stopped, the pump temperature tpm is sequentially estimated over time based on the temperature gradient set according to the water temperature and the intake air temperature each time. The change of the pump temperature tpm during the pump operation and the stop can be surely grasped without requiring an additional configuration such as the above.

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。   In addition, this invention is not limited to the content of description of the said embodiment, For example, you may implement as follows.

作動要求時間TBを固定時間として設定することも可能である。この場合、二次エアポンプ36の作動条件として最も厳しい条件(例えば、作動時間が最長となる条件)を基準に固定の作動要求時間TBを設定すると良い。   It is also possible to set the operation request time TB as a fixed time. In this case, the fixed operation request time TB may be set based on the most severe condition (for example, the condition in which the operation time is longest) as the operation condition of the secondary air pump 36.

二次エアシステムの故障診断のために二次エアポンプ36を再作動させる場合、診断実施のための最短の時間周期を決めておき、その時間周期に達したことと、作動可能時間TA>作動要求時間TBであることとが両方満たされた場合に、二次エアポンプ36の再作動を許可するように構成しても良い。   When the secondary air pump 36 is restarted for failure diagnosis of the secondary air system, the shortest time period for performing the diagnosis is determined, the time period has been reached, and the operable time TA> operation request The configuration may be such that the secondary air pump 36 is allowed to restart when both the time TB is satisfied.

上記実施の形態では、二次エアポンプ36の作動中、作動停止中の何れの場合にもポンプ温度tpmを継続的に推定したが、これに代えて、二次エアポンプ36の作動停止中にのみポンプ温度tpmを継続的に推定するようにしても良い。本構成においても、次のポンプ作動時における二次エアポンプ36の過熱が抑制できる。この場合、例えば、二次エアポンプ36の作動停止タイミングでは作動上限温度(例えば150℃)をその時のポンプ温度tpmとして推定すると良い。   In the above-described embodiment, the pump temperature tpm is continuously estimated in both cases where the secondary air pump 36 is in operation and stopped. However, instead of this, the pump is only used while the secondary air pump 36 is stopped. The temperature tpm may be continuously estimated. Also in this configuration, overheating of the secondary air pump 36 during the next pump operation can be suppressed. In this case, for example, at the operation stop timing of the secondary air pump 36, the operation upper limit temperature (for example, 150 ° C.) may be estimated as the pump temperature tpm at that time.

エンジン始動時において、前回のエンジン停止時における水温と今回のエンジン始動時における水温とを比較することにより、ポンプ温度を推定しても良い。なおこのとき、バッテリクリア等により前回のエンジン停止時における水温が不明であれば、二次エアポンプ36の許容限界温度を代わりに用いると良い。   When the engine is started, the pump temperature may be estimated by comparing the water temperature at the previous engine stop and the water temperature at the current engine start. At this time, if the water temperature at the time of the previous engine stop is unknown due to battery clear or the like, the allowable limit temperature of the secondary air pump 36 may be used instead.

二次エアポンプ36に温度センサを付設し、該温度センサの検出信号に基づいてポンプ温度を求めても良い。この場合、温度センサを新たに要件となるが、二次エアポンプ36の保護を図りつつ、当該エアポンプ36を適正に作動させるといった本発明の目的は達せられる。   A temperature sensor may be attached to the secondary air pump 36, and the pump temperature may be obtained based on a detection signal of the temperature sensor. In this case, a temperature sensor is newly required, but the object of the present invention is achieved such that the air pump 36 is properly operated while the secondary air pump 36 is protected.

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the engine control system in embodiment of invention. ポンプ温度の推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the estimation process of pump temperature. 二次エアポンプの作動許可判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation permission determination process of a secondary air pump. Δt1,Δt2の設定マップを示す図である。It is a figure which shows the setting map of (DELTA) t1, (DELTA) t2. ポンプ温度と作動可能時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between pump temperature and operation possible time.

符号の説明Explanation of symbols

10…エンジン、24…排気管、31…触媒、36…二次エアポンプ、40…ECU。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 24 ... Exhaust pipe, 31 ... Catalyst, 36 ... Secondary air pump, 40 ... ECU.

Claims (8)

エアポンプの作動により内燃機関の排気通路に二次エアを供給する内燃機関の二次エア供給システムにおいて、
前記エアポンプの作動開始前にポンプ温度を推定するポンプ温度推定手段と、
前記推定したポンプ温度に基づいてエアポンプの作動可能時間を算出する作動可能時間算出手段と、
前記算出した作動可能時間に基づいてエアポンプの作動を許可するかどうかを判定する作動許可判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の二次エア供給システム。
In a secondary air supply system of an internal combustion engine that supplies secondary air to an exhaust passage of the internal combustion engine by operation of an air pump,
A pump temperature estimating means for estimating a pump temperature before starting the operation of the air pump;
Operable time calculating means for calculating an operable time of the air pump based on the estimated pump temperature;
An operation permission determining means for determining whether to permit the operation of the air pump based on the calculated operable time;
A secondary air supply system for an internal combustion engine, comprising:
前記作動可能時間算出手段は、前記エアポンプの作動開始後にポンプ温度がその時々の推定温度から所定の作動上限温度に達するまでの所要時間を、前記作動可能時間として算出する請求項1に記載の内燃機関の二次エア供給システム。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the operable time calculating unit calculates a time required for the pump temperature to reach a predetermined operating upper limit temperature from the estimated temperature at the time after the operation of the air pump is started as the operable time. Engine secondary air supply system. その都度要求されるエアポンプの作動要求時間を設定する作動要求設定手段を更に備え、
前記作動許可判定手段は、前記作動可能時間が前記作動要求時間よりも長い場合にエアポンプの作動を許可する請求項1又は2に記載の内燃機関の二次エア供給システム。
It further comprises an operation request setting means for setting an operation request time of the air pump required each time,
3. The secondary air supply system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the operation permission determination unit permits the operation of an air pump when the operable time is longer than the operation request time.
前記エアポンプを含む二次エアシステムの故障診断を実施する構成であって、前記作動要求時間設定手段は、前記故障診断に要する所要時間を作動要求時間として設定する請求項3に記載の内燃機関の二次エア供給システム。   4. The internal combustion engine according to claim 3, wherein a failure diagnosis of a secondary air system including the air pump is performed, and the operation request time setting unit sets a time required for the failure diagnosis as an operation request time. Secondary air supply system. 前記ポンプ温度推定手段は、ポンプ停止中の時間経過に応じてポンプ温度を逐次推定する請求項1乃至4の何れかに記載の内燃機関の二次エア供給システム。   The secondary air supply system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the pump temperature estimating means sequentially estimates the pump temperature according to the passage of time while the pump is stopped. 前記ポンプ温度推定手段は、エアポンプ周囲の環境温度に応じた温度勾配を設定し且つポンプ停止中の時間経過に応じてポンプ温度を逐次推定する請求項1乃至4の何れかに記載の内燃機関の二次エア供給システム。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the pump temperature estimation means sets a temperature gradient according to an ambient temperature around the air pump and sequentially estimates the pump temperature according to a lapse of time while the pump is stopped. Secondary air supply system. 前記ポンプ温度推定手段は、ポンプ停止中の時間経過に応じて推定したポンプ温度と、内燃機関の吸入空気温度又は冷却水温度の少なくとも一方とを比較し、高い方をポンプ温度推定値とする請求項5又は6に記載の内燃機関の二次エア供給システム。   The pump temperature estimating means compares the pump temperature estimated according to the passage of time while the pump is stopped and at least one of the intake air temperature or the cooling water temperature of the internal combustion engine, and sets the higher one as the estimated pump temperature value. Item 7. A secondary air supply system for an internal combustion engine according to Item 5 or 6. ポンプ作動中の時間経過に応じてポンプ温度を逐次推定する手段を更に備えた請求項5乃至7の何れかに記載の内燃機関の二次エア供給システム。   The secondary air supply system for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7, further comprising means for sequentially estimating a pump temperature in accordance with a lapse of time during operation of the pump.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014180242A (en) * 2013-03-19 2014-09-29 Tanaka Koki Kk Farm product conveying device

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