JP2006063944A - ２次空気供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ２次空気供給装置の故障を適切に検出する。
【解決手段】 ＥＣＵは、エンジンに導入される空気量ＧＡが予め定められた空気量ＧＡ（０）以上であり、かつエンジン始動時水温ＴＷが予め定められた水温ＴＷ（０）以上である場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）が閉状態で、かつエアポンプが停止状態であるように制御したまま、電磁ＡＳＶを開状態にさせるステップ（Ｓ２０２）と、圧力を検出するステップ（Ｓ２０４）と、電磁ＡＳＶを閉状態にさせるステップ（Ｓ２０６）と、電磁ＡＳＶを開状態にしたときに検出された圧力に脈動があった場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）のいずれか一方が故障し、開状態のまま固着していると判定するステップ（Ｓ４０２）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、２次空気供給装置に関し、特に、２次空気供給装置の故障を検出可能な２次空気供給装置に関する。
従来より、エンジンのエギゾーストマニホールドに、エアポンプから圧送された２次空気を供給して排気ガス中のＣＯおよびＨＣを燃やし、ＣＯ2およびＨ2Ｏに化学変化させる２次空気供給装置が知られている。
特開２００３−８３０４８号公報（特許文献１）は、２次空気供給装置の構成部品の異常を判定可能な２次空気供給装置を開示する。特許文献１に記載の２次空気供給装置は、内燃機関の排気系の排気浄化装置より上流側に２次空気を供給する２次空気供給通路と、２次空気供給通路を開閉する開閉部と、開閉部の下流に配置される逆止弁と、２次空気供給通路上に配置される圧力センサと、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異常検出部とを含む。異常検出部は、開閉手段の開・閉制御時にそれぞれエアポンプを駆動させて、エアポンプの吐出圧を検出することで２次空気供給通路の詰まりを検出する。
この公報に記載の２次空気供給装置によれば、圧力センサによって圧力値と圧力変動値とをチェックすることで、その組み合わせに応じて各構成部品の故障モードを詳細に判定することができる。また、閉制御時にエアポンプを駆動させて吐出圧力の低下を検知することで、エアポンプの異常と２次空気供給通路の詰まりを同時に判定することができる。
特開２００３−８３０４８号公報
しかしながら、特開２００３−８３０４８号公報に記載の２次空気供給装置では、的確に異常を判定することができない場合があるという問題点がある。この２次空気供給装置は、２次空気供給通路を開閉する開閉部とその開閉部の下流に配置される逆止弁とが設けられていることを前提としている。ところが、この形態以外の２次空気供給装置については何等考慮されていない。したがって、２次空気供給装置の形態次第で、異常を的確に判断できない場合があり得る。また、エアポンプを駆動させて吐出圧を検知することで、２次空気供給通路の詰まりを同時に判定しているが、エアポンプを駆動させることが適切でない場合があり得る。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、故障を的確に検出することができる２次空気供給装置を提供することである。
第１の発明に係る２次空気供給装置は、複数の気筒が設けられた内燃機関の排気浄化装置より上流側に２次空気を供給する２次空気供給装置である。この２次空気供給装置は、空気ポンプから圧送された空気が流れる第１の空気通路を開閉する第１の開閉弁と、第１の開閉弁よりも下流側で第１の空気通路に接続され、かつ複数の気筒のうち、予め定められた気筒の排気側に接続された第２の空気通路を開閉する第２の開閉弁と、第１の開閉弁よりも下流側で、第１の空気通路に接続され、かつ第２の空気通路が接続された気筒とは異なる気筒の排気側に接続された第３の空気通路を開閉する第３の開閉弁と、空気ポンプと第１の開閉弁との間に設けられ、第１の空気通路の圧力を検出するための圧力検出手段と、第１の開閉弁が開状態となるように制御され、第２の開閉弁および第３の開閉弁が閉状態となるように制御され、かつ空気ポンプが停止状態となるように制御されている場合における圧力検出手段の検出結果に基づいて、２次空気供給装置の故障を検出するための故障検出手段とを含む。
第１の発明によると、第１の空気通路は第１の開閉弁により開閉され、第２の空気通路は第２の開閉弁により開閉され、第３の空気通路は第３の開閉弁により開閉される。第１の空気通路の圧力は、空気ポンプと第１の開閉弁との間に設けられた圧力検出手段により検出される。故障検出手段は、第１の開閉弁が開状態となるように制御され、第２の開閉弁および第３の開閉弁が閉状態となるように制御され、かつ空気ポンプが停止状態となるように制御されている場合における圧力検出手段の検出結果に基づいて２次空気供給装置の故障を検出する。たとえば、圧力検出手段により、圧力の変動が検出された場合、第２の空気通路および第３の空気通路の少なくともいずれか一方を介して、第１の空気通路に排気ガスが逆流している状態であるといえる。この場合、第２の開閉弁および第３の開閉弁の少なくともいずれか一方が故障し、開状態のまま固着していると考えられる。したがって、圧力変動が検出された場合は、第２の開閉弁および第３の開閉弁の少なくともいずれか一方が故障しているとして、２次空気供給装置の故障を検出することができる。これにより、２次空気供給装置の第２の開閉弁および第３の開閉弁の故障を的確に検出することができる。そのため、故障を的確に検出することができる２次空気供給装置を提供することができる。
第２の発明に係る２次空気供給装置においては、第１の発明の構成に加え、故障検出手段は、内燃機関に導入される空気量が予め定められた空気量よりも多い場合、２次空気供給装置の故障を検出するための手段を含む。
第２の発明によると、内燃機関に導入される空気量が予め定められた空気量よりも多い場合に、２次空気供給装置の故障が検出される。導入される空気量が多い場合は、排気ガスの量が十分に多い。そのため、第２の開閉弁および第３の開閉弁の少なくともいずれか一方が開状態で固着した場合に第１の空気通路に逆流する排気ガスによる圧力変動の振幅は大きくなる。これにより、第２の開閉弁および第３の開閉弁の少なくともいずれか一方が開状態で固着した場合は、圧力検出手段により圧力変動を精度よく検出することができる。そのため、２次空気供給装置の故障を検出する際の精度を向上することができる。その結果、的確に２次空気供給装置の故障を検出することができる。
第３の発明に係る２次空気供給装置においては、第１または２の発明の構成に加え、故障検出手段は、圧力検出手段により圧力変動が検出された場合、２次空気供給装置が故障していること検出するための手段を含む。
第３の発明によると、圧力検出手段により、圧力の変動が検出された場合、第２の空気通路および第３の空気通路の少なくともいずれか一方を介して、第１の空気通路に排気ガスが逆流している状態であるといえる。この場合、第２の開閉弁および第３の開閉弁の少なくともいずれか一方が故障し、開状態で固着していると考えられる。したがって、圧力変動が検出された場合は、第２の開閉弁および第３の開閉弁の少なくともいずれか一方が故障しているとして、２次空気供給装置が故障していること検出することができる。これにより、２次空気供給装置の第２の開閉弁および第３の開閉弁の故障を的確に検出することができる。
第４の発明に係る２次空気供給装置は、車両に搭載された内燃機関の排気浄化装置より上流側に２次空気を供給する２次空気供給装置である。この２次空気供給装置は、空気ポンプから圧送された空気の圧力を検出するための圧力検出手段と、車両の搭乗者が感じる音に関する情報を検出するための手段と、音の大きさが予め定められた値よりも大きい場合、空気ポンプを作動させるための手段と、空気ポンプが作動するように制御されている場合における圧力検出手段の検出結果に基づいて、２次空気供給装置の故障を検出するための故障検出手段とを含む。
第４の発明によると、車両の搭乗者が感じる音の大きさが予め定められた値よりも大きい場合、空気ポンプが作動される。これにより、空気ポンプの作動音が、他の音により搭乗者に聞こえ難くなる状況において、空気ポンプを作動させることができる。そのため、空気ポンプの作動音により搭乗者に与える違和感を抑制することができる。空気ポンプから圧送された空気の圧力は、圧力検出手段により検出される。故障検出手段は、空気ポンプが作動するように制御されている場合における圧力検出手段の検出結果に基づいて、２次空気供給装置の故障を検出する。たとえば、空気ポンプの作動により空気の圧力が上昇するにも関わらず、圧力検出手段により圧力上昇が検出されない場合は、圧力検出手段の故障を検出する。これにより、空気ポンプの作動音により搭乗者に与える違和感を抑制しつつ、２次空気供給装置の故障を検出することができる。そのため、適切に空気ポンプを作動させて、２次空気供給装置の故障を的確に検出することができる。その結果、故障を的確に検出することができる２次空気供給装置を提供することができる。
第５の発明に係る２次空気供給装置においては、第４の発明の構成に加え、音に関する情報は、車速、内燃機関の回転数および内燃機関に設けられたスロットルバルブの開度の少なくともいずれか１つである。
第５の発明によると、車速、内燃機関の回転数および内燃機関に設けられたスロットルバルブの開度の少なくともいずれか１つを、音に関する情報として検出することができる。
第６の発明に係る２次空気供給装置においては、第４または５の発明の構成に加え、内燃機関には、複数の気筒が設けられる。２次空気供給装置は、空気ポンプから圧送された空気が流れる第１の空気通路を開閉する第１の開閉弁と、第１の開閉弁よりも下流側で第１の空気通路に接続され、かつ複数の気筒のうち、予め定められた気筒の排気側に接続された第２の空気通路を開閉する第２の開閉弁と、第１の開閉弁よりも下流側で第１の空気通路に接続され、かつ第２の空気通路が接続された気筒とは異なる気筒の排気側に接続された第３の空気通路を開閉する第３の開閉弁とをさらに含む。故障検出手段は、各開閉弁が閉状態である場合に、圧力検出手段の検出結果に基づいて、２次空気供給装置の故障を検出するための手段を含む。
第６の発明によると、第１の空気通路は第１の開閉弁により開閉され、第２の空気通路は第２の開閉弁により開閉され、第３の空気通路は第３の開閉弁により開閉される。故障検出手段は、各開閉弁が閉状態である場合に、圧力検出手段の検出結果に基づいて、２次空気供給装置の故障を検出する。これにより、空気ポンプから圧送された空気を閉じ込め、圧力を上昇させることができる。そのため、圧力検出手段により検出される圧力が上昇するか否かに基づいて、２次空気供給装置の故障を検出することができる。
第７の発明に係る２次空気供給装置においては、第６の発明の構成に加え、故障検出手段は、圧力検出手段が圧力上昇を検出しない場合、２次空気供給装置が故障していることを検出するための手段を含む。
第７の発明によると、空気ポンプから圧送された空気の圧力が上昇するべき状況下において、圧力検出手段が圧力上昇を検出しない場合、圧力検出手段が故障しているといえる。したがって、圧力検出手段が圧力上昇を検出しない場合、２次空気供給装置が故障していることを検出することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る２次空気供給装置が搭載された車両について説明する。この車両には、エンジン１００とＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とが搭載される。本実施の形態に係る２次空気供給装置は、たとえばＥＣＵ３００が実行するプログラムにより実現される。
エンジン１００は、Ｖ型エンジンである。なお、エンジン１００の形式は、Ｖ型に限らない。エンジン１００には、エアクリーナ１０２から吸入された空気が、吸気管１０４およびインテークマニホールド１０６を介して導入される。空気は、インテークマニホールド１０６から８つの気筒１０８の燃焼室内に、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料とともに導入される。なお、気筒１０８の数は８つに限らない。
各気筒１０８に導入された空気と燃料との混合気は、点火プラグ（図示せず）により点火され、燃焼する。これにより、エンジン１００は駆動力を発生する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、気筒１０８に接続されたエギゾーストマニホールド１１０、１１２に導かれ、触媒１１４、１１６により浄化された後、車外に排出される。エンジン１００に導入される空気の量は、スロットルバルブ１２０により制御される。スロットルバルブ１２０の開度は、アクチュエータ１２２により制御される。
触媒１１４、１１６の冷間時には、触媒１１４、１１６は、排気ガスの浄化作用を十分に発揮することができない。そのため、エギゾーストマニホールド１１０、１１２に２次空気が供給される。２次空気により、排気ガス中のＣＯおよびＨＣが燃焼され、ＣＯ2およびＨ2Ｏに化学変化される。
本実施の形態において、２次空気には、エンジンルーム内の空気が用いられる。２次空気を供給するため、エアポンプ２００が設けられる。エアポンプ２００は、エンジンルーム内の空気を、第１空気通路２１０内に圧送する。
第１空気通路２１０上には、エアポンプ２００の下流に、電磁ＡＳＶ（Air Switching Valve）２１２が設けられる。電磁ＡＳＶ２１２は、ＥＣＵ３００から送信される制御信号に基づいて、開状態と閉状態とに選択的に切換える。これにより、電磁ＡＳＶ２１２は、第１空気通路２１０を開閉することができる。第１空気通路２１０には、第２空気通路２２０および第３空気通路２３０が接続される。
第２空気通路２２０の一端は、電磁ＡＳＶ２１２よりも下流で第１空気通路２１０に接続される。第２空気通路２２０の他端は、エンジン１００の一方のバンクに接続されたエギゾーストマニホールド１１０に接続される。すなわち、第２空気通路２２０の他端は、エンジン１００の一方のバンクに設けられた気筒１０８の排気側に接続される。
同様に、第３空気通路２３０の一端は、電磁ＡＳＶ２１２よりも下流で第１空気通路２１０に接続される。第３空気通路２３０の他端は、エンジン１００の他方のバンクに接続されたエギゾーストマニホールド１１２に接続される。すなわち、第３空気通路２３０の他端は、第２空気通路２２０が接続された気筒１０８とは異なる気筒１０８の排気側に接続される。
第２空気通路２２０上には、負圧ＡＳＶ（１）２２２が設けられる。負圧ＡＳＶ（１）２２２は、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）２２４に接続される。同様に、第３空気通路２３０上には、負圧ＡＳＶ（２）２３２が設けられる。負圧ＡＳＶ（２）２３２は、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）２３４に接続される。
ＶＳＶ２２４、２３４は、負圧タンク２４０に接続される。負圧タンク２４０は、チェック弁２４２を介して、スロットルバルブ１２０よりも下流側で、吸気管１０４に接続される。
チェック弁２４２は、負圧タンク２４０から吸気管１０４への空気の流れを許容するとともに、吸気管１０４から負圧タンク２４０への空気の流れを禁止する。これにより、負圧タンク２４０内の圧力は、負圧の状態になる。
ＶＳＶ２２４は、ＥＣＵ３００から送信される制御信号に基づいて、負圧ＡＳＶ（１）２２２に負圧タンク２４０からの負圧を導く状態と、負圧ＡＳＶ（１）２２２に大気圧を導く状態とに切換える。負圧ＡＳＶ（１）２２２に負圧タンク２４０からの負圧が導かれた場合、負圧ＡＳＶ（１）２２２は、開状態となる。負圧ＡＳＶ（１）２２２に大気圧が導かれた場合、負圧ＡＳＶ（１）２２２は閉状態となる。これにより、負圧ＡＳＶ（１）２２２は、第２空気通路２２０を開閉することができる。
同様に、ＶＳＶ２３４は、ＥＣＵ３００から送信される制御信号に基づいて、負圧ＡＳＶ（２）２３２に負圧タンク２４０からの負圧を導く状態と、負圧ＡＳＶ（２）２３２に大気圧を導く状態とに切換える。負圧ＡＳＶ（２）２３２に負圧タンク２４０からの負圧が導かれた場合、負圧ＡＳＶ（２）２３２は、開状態となる。負圧ＡＳＶ（２）２３２に大気圧が導かれた場合、負圧ＡＳＶ（２）２３２は閉状態となる。これにより、負圧ＡＳＶ（２）２３２は、第３空気通路２３０を開閉することができる。
電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２が開状態である場合、エアポンプ２００により圧送された空気は、第１空気通路２１０、第２空気通路２２０および第３空気通路２３０を介して、エギゾーストマニホールド１１０、１１２に供給される。これにより、２次空気が、各気筒１０８の排気側に供給される。
ＥＣＵ３００には、エアフローメータ３０２、スロットル開度センサ３０４、プレッシャセンサ３０６、車速センサ３０８、クランクポジションセンサ３１０および水温センサ３１２の検出結果を表す信号が送信される。
エアフローメータ３０２は、エンジン１００に導入される空気量を検出する。スロットル開度センサ３０４は、スロットル開度を検出する。プレッシャセンサ３０６は、エアポンプ２００と電磁ＡＳＶ２１２との間に設けられ、第１空気通路２１０内の圧力を検出する。車速センサ３０８は、車輪（図示せず）の回転数を検出する。ＥＣＵ３００は、車速センサ３０８により検出された車輪の回転数に基づいて、車速を検出する。クランクポジションセンサ３１０は、エンジン１００のクランクシャフト（図示せず）の回転数、すなわちエンジン回転数ＮＥを検出する。水温センサ３１２は、エンジン１００の冷却水の温度を検出する。
ＥＣＵ３００は、これらのセンサなどから送信された信号、メモリ３２０に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、演算処理を実行する。これにより、ＥＣＵ３００は、車両が所望の状態となるように、車両に搭載された機器類を制御する。また、本実施の形態において、ＥＣＵ３００は、電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２の故障を検出する。
図２を参照して、本実施の形態に係る２次空気供給装置のＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ３００は、ＡＩ（Air Injection）実行条件が成立したか否かを判別する。ここで、ＡＩとは、２次空気をエアポンプ２００で圧送して各気筒の排気側に供給することである。ＡＩ実行条件には、エンジン１００の冷却水の水温や、エンジン１００が始動してからの経過時間およびエンジン１００に導入される空気量などに関する条件が含まれる。ＡＩ実行条件には、周知の一般的な条件を利用すればよいため、ここではこれについてのさらなる詳細な説明は繰返さない。ＡＩ実行条件が成立した場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。そうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ２００に移される。
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２００を作動状態にする。Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、電磁ＡＳＶ２１２を開状態にする。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ３００は、ＶＳＶ２２４により、負圧タンク２４０からの負圧を負圧ＡＳＶ（１）２２２に導き、負圧ＡＳＶ（１）２２２を開状態にする。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ３００は、ＶＳＶ２３４により、負圧タンク２４０からの負圧を負圧ＡＳＶ（２）２３２に導き、負圧ＡＳＶ（２）２３２を開状態にする。
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ３００は、ＡＩ終了条件が成立したか否かを判別する。ＡＩ終了条件には、ＡＩを実行してからの経過時間や、触媒１１６の温度などに関する条件が含まれる。ＡＩ終了条件には、周知の一般的な条件を利用すればよいため、ここではこれについてのさらなる詳細な説明は繰返さない。ＡＩ終了条件が成立した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。そうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１０に戻される。
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ３００は、ＡＩを終了する。ＡＩの終了により、エアポンプ２００は停止される。電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２は、閉状態にされる。
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６から送信された信号に基づき、エアポンプ２００の背圧、すなわち第１空気通路２１０内の圧力を検出する。Ｓ１１６にて、ＥＣＵ３００は、電磁ＡＳＶ２１２を開状態にする。
Ｓ１１８にて、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６から送信された信号に基づき、エアポンプ２００の背圧、すなわち第１空気通路２１０内の圧力を検出する。Ｓ１２０にて、ＥＣＵ３００は、電磁ＡＳＶ２１２を閉状態にする。
Ｓ２００にて、ＥＣＵ３００は、エンジン１００に導入される空気量ＧＡが、予め定められた空気量ＧＡ（０）以上であり、かつエンジン１００の始動時の水温（冷却水の温度）ＴＷが予め定められた水温ＴＷ（０）以上であるか否かを判別する。
ここで、空気量ＧＡ（０）は、電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２が開状態である場合に、第１空気通路２１０まで逆流した排気ガスによる圧力変動が、プレッシャセンサ３０６により検出されるような値である。水温ＴＷ（０）は、たとえばＥＣＵ３００が作動可能であるときのＥＣＵ３００の温度に対応した水温である。
エンジン１００に導入される空気量ＧＡがＧＡ（０）以上であり、かつエンジン１００の始動時の水温ＴＷがＴＷ（０）以上である場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。そうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。なお、空気量ＧＡおよび水温ＴＷに関する条件のほか、それら以外の条件が満たされた場合に、処理をＳ２０２に移すようにしてもよい。
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２００を停止させるように制御し、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２を閉状態にさせるように制御した状態で、電磁ＡＳＶ２１２を開状態にさせる。
Ｓ２０４にて、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６から送信された信号に基づき、エアポンプ２００の背圧、すなわち第１空気通路２１０内の圧力を検出する。Ｓ２０６にて、ＥＣＵ３００は、電磁ＡＳＶ２１２を閉状態にする。
Ｓ３００にて、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２００が停止され、電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２の全てが閉状態である場合に、圧力の脈動、すなわち圧力変動があった否かを判別する。圧力変動があった場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ３０２に移される。そうでない場合（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ４００に移される。
Ｓ３０２にて、ＥＣＵ３００は、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方と電磁ＡＳＶ２１２とが故障し、開状態のまま、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方と電磁ＡＳＶ２１２とが固着していると判別する。
Ｓ４００にて、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２００が停止するように制御され、かつ負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２が閉状態となるように制御され、電磁ＡＳＶ２１２が開状態である場合に、圧力の脈動、すなわち圧力変動があった否かを判別する。圧力変動があった場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ４０２に移される。そうでない場合（Ｓ４００にてＮＯ）、この処理は終了する。Ｓ４０２にて、ＥＣＵ３００は、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方が故障し、開状態のまま固着していると判別する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る２次空気供給装置のＥＣＵ３００の動作について説明する。
運転者がイグニッションスイッチ（図示せず）をオンにし、車両システムを起動させると、ＡＩ実行条件が成立したか否かが判別される（Ｓ１００）。ＡＩ実行条件が成立した場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、図３に示すように、時刻Ｔ（１）においてエアポンプ２００が作動する（Ｓ１０２）。
エアポンプ２００の作動後、時刻Ｔ（２）において電磁ＡＳＶ２１２が開状態にされる（Ｓ１０４）。その後、時刻Ｔ（３）において負圧ＡＳＶ（１）２２２が開状態にされる（Ｓ１０６）。さらにその後、時刻Ｔ（４）において負圧ＡＳＶ（２）２３２が開状態にされる（Ｓ１０８）。
これにより、エアポンプ２００により圧送された２次空気が、第１空気通路２１０、第２空気通路２２０および第３空気通路２３０を介して、各気筒１０８の排気側に供給される（ＡＩが実行される）。
この状態で、ＡＩ終了条件が成立すると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、エアポンプ２００が停止され、電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２は、閉状態にされて、時刻Ｔ（５）において、ＡＩが終了する（Ｓ１１２）。
ＡＩが終了すると（Ｓ１１２）、プレッシャセンサ３０６により第１空気通路２１０内の圧力が検出される（Ｓ１１４）。その後、時刻Ｔ（６）において電磁ＡＳＶ２１２が開状態にされ（Ｓ１１６）、再び第１空気通路２１０内の圧力が検出され（Ｓ１１８）、時刻Ｔ（７）において、電磁ＡＳＶ２１２が閉状態にされる（Ｓ１２０）。
ここで、電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２の全てが閉状態であるように制御されている場合に、すなわち時刻Ｔ（５）から時刻Ｔ（６）の間に、図７において一点鎖線で示すように、圧力の脈動（圧力変動）があれば、第１空気通路２１０内に、排気ガスが逆流している状態であるといえる。
この場合、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方と電磁ＡＳＶ２１２とが開状態のまま固着していると考えられる。したがって、圧力変動がある場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方と電磁ＡＳＶ２１２とが故障していると判定される（Ｓ３０２）。
また、時刻Ｔ（５）から時刻Ｔ（６）の間に圧力変動がなくても（Ｓ３００にてＮＯ）、エアポンプ２００が停止するように制御され、かつ負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２が閉状態となるように制御され、電磁ＡＳＶ２１２が開状態である場合、すなわち時刻Ｔ（６）から時刻Ｔ（７）の間に、図７において一点鎖線で示すように圧力変動があれば、第１空気通路２１０内に、排気ガスが逆流している状態であるといえる。
この場合は、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方が開状態のまま固着したため、第２空気通路２２０および第３空気通路２３０の少なくともいずれか一方を介して排気ガスが逆流したと考えられる。
したがって、圧力変動がある場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方が故障していると判定される（Ｓ４０２）。
一方、ＡＩ実行条件が成立していない場合（Ｓ１００）でも、エンジン１００に導入される空気量ＧＡがＧＡ（０）以上であり、かつ始動時水温ＴＷがＴＷ（０）以上である場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２の故障判定が行なわれる。
負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２の故障判定を行なうため、ＡＩが実行されていない状態、すなわち、エアポンプ２００を停止させるように制御し、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２を閉状態にさせるように制御した状態で、電磁ＡＳＶ２１２が開状態にされる（Ｓ２０２）。
この状態で、プレッシャセンサ３０６により第１空気通路２１０内の圧力が検出されて（Ｓ２０４）、電磁ＡＳＶ２１２が閉状態にされる（Ｓ２０６）。電磁ＡＳＶ２１２が開状態にされてから閉状態にされるまでの間に圧力変動があれば、第１空気通路２１０内に、排気ガスが逆流している状態であるといえる。
この場合は、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方が開状態のまま固着したため、第２空気通路２２０および第３空気通路２３０の少なくともいずれか一方を介して排気ガスが逆流したと考えられる。
したがって、圧力変動がある場合（Ｓ４００にてＹＥＳ）、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２のうちの少なくともいずれか一方が故障していると判定される（Ｓ４０２）。
このとき、エンジン１００に導入される空気量ＧＡは、ＧＡ（０）以上である。そのため、排気ガスの量は十分に多くなり、プレッシャセンサ３０６により検出される圧力変動の振幅は大きくなる。したがって、プレッシャセンサ３０６は、精度よく圧力変動を検出することができ、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２の故障検出を精度よく行なうことができる。
以上のように、本実施の形態に係る２次空気供給装置のＥＣＵは、エンジンに吸入される空気量ＧＡが予め定められた空気量ＧＡ（０）以上である場合、電磁ＡＳＶを開状態にさせる。このとき、エアポンプが停止するように制御され、かつ負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）が閉状態となるように制御されている。この状態で、プレッシャセンサにより圧力変動が検出された場合、ＥＣＵは、負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）の少なくともいずれか一方が故障し、開状態のまま固着していると判定する。これにより、逆止弁の代わりに負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）が設けられた２次空気供給装置において、負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）の故障を検出することができる。
＜第２の実施の形態＞
図４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。前述の第１の実施の形態においては、ＥＣＵは、電磁ＡＳＶ、負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）の故障を検出していたが、本実施の形態において、ＥＣＵは、プレッシャセンサの故障を検出する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図４を参照して、本実施の形態に係る２次空気供給装置のＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、ＥＣＵ３００は、前述の第１の実施の形態におけるプログラムに加えて、以下に説明するプログラムを実行する。
Ｓ５００にて、ＥＣＵ３００は、ＡＩが非作動時か否かを判別する。ここで、ＡＩの非作動時とは、前述したＡＩ実行条件が成立していない状態を意味する。ＡＩ非作動時である場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ５０２に移される。そうでない場合（Ｓ５００にてＮＯ）、この処理は終了する。
Ｓ５０２にて、ＥＣＵ３００は、車速Ｖが予め定められた車速Ｖ（０）以上であり、エンジン回転数ＮＥが予め定められた回転数ＮＥ（０）以上であり、かつスロットル開度ＴＨが予め定められた開度ＴＨ（０）以上であるか否かを判別する。車速ＶがＶ（０）以上であり、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（０）以上であり、かつスロットル開度ＴＨがＴＨ（０）以上である場合（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、処理はＳ５０４に移される。そうでない場合（Ｓ５０２にてＮＯ）、この処理は終了する。
なお、車速ＶがＶ（０）以上であるという条件、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（０）以上であるという条件およびスロットル開度ＴＨがＴＨ（０）以上であるという条件の少なくともいずれか一つの条件が満たされた場合、処理をＳ５０４に移すようにしてもよい。
Ｓ５０４にて、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２００を作動させる。Ｓ５０６にて、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６から送信される信号に基づいて、エアポンプ２００の背圧、すなわち第１空気通路２１０内の圧力を検出する。
Ｓ５０８にて、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６により検出された圧力が上昇したか否かを判別する。圧力が上昇した場合（Ｓ５０８にてＹＥＳ）、処理はＳ５１０に移される。そうでない場合（Ｓ５１２にてＮＯ）、処理はＳ５１２に移される。
Ｓ５１０にて、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６が正常であると判定する。Ｓ５１２にて、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６が故障していると判定する。このとき、プレッシャセンサ３０６の故障とは、プレッシャセンサ３０６およびエアポンプ２００の少なくともいずれか一方の故障を意味する。
以上のような構造、およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るＥＣＵ３００の動作について説明する。
車両システムの起動中において、ＡＩ実行条件が成立しておらず、ＡＩが非作動時である場合（Ｓ５００にてＹＥＳ）、車速ＶがＶ（０）以上であり、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（０）以上であり、かつスロットル開度ＴＨがＴＨ（０）以上であるか否かが判別される。
車速ＶがＶ（０）以上であり、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（０）以上であり、かつスロットル開度ＴＨがＴＨ（０）以上である場合（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、エアポンプ２００が作動される（Ｓ５０４）。
ＡＩが非作動時である場合、すなわち、電磁ＡＳＶ２１２、負圧ＡＳＶ（１）２２２および負圧ＡＳＶ（２）２３２が閉状態である場合にエアポンプ２００を作動させると、エアポンプ２００から圧送された空気は、第１空気通路２１０内に閉じ込められる。そのため、エアポンプ２００の作動音は大きくなる。したがって、エアポンプ２００の作動音により搭乗者に違和感を与えるおそれがある。
しかしながら、車速ＶがＶ（０）以上であり、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（０）以上であり、かつスロットル開度ＴＨがＴＨ（０）以上である場合は、ロードノイズ、エンジン１００の作動音および排気音（まとめてノイズという）が大きい場合であるといえる。このような場合にエアポンプ２００を作動させると、これらのノイズによりエアポンプ２００の作動音が、搭乗者には聞こえ難くなるので、違和感を抑制することができる。
エアポンプ２００が作動すると（Ｓ５０４）、第１空気通路２１０内の圧力が検出される（Ｓ５０６）。エアポンプ２００が作動すると空気が圧送されるため、第１空気通路２１０内の圧力は上昇する。そのため、プレッシャセンサ３０６が正常であれば、プレッシャセンサ３０６により検出される圧力は上昇する。
したがって、圧力が上昇した場合（Ｓ５０８にてＹＥＳ）、プレッシャセンサ３０６が正常であると判定される（Ｓ５１０）。一方、圧力が上昇しなければ（Ｓ５０８にてＮＯ）、プレッシャセンサ３０６が故障していると判定される。
以上のように、本実施の形態においては、車速ＶがＶ（０）以上であり、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（０）以上であり、かつスロットル開度ＴＨがＴＨ（０）以上である場合、エアポンプを作動させて、プレッシャセンサの故障検出を行なう。これにより、エアポンプの作動音を、ロードノイズ、エンジンの作動音および排気ノイズによりかき消し、搭乗者に与える違和感を抑制することができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第１の実施の形態に係る２次空気供給装置の制御ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る２次空気供給装置のＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る２次空気供給装置のＥＣＵにより制御されるエアポンプ、電磁ＡＳＶ、負圧ＡＳＶ（１）および負圧ＡＳＶ（２）の状態を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る２次空気供給装置のＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
符号の説明
１００ エンジン、１０２ エアクリーナ、１０４ 吸気管、１０６ インテークマニホールド、１０８ 気筒、１１０，１１２ エギゾーストマニホールド、１１４，１１６ 触媒、１２０ スロットルバルブ、１２２ アクチュエータ、２００ エアポンプ、２１０ 第１空気通路、２１２ 電磁ＡＳＶ、２２０ 第２空気通路、２２２，２３２ 負圧ＡＳＶ、２２４，２３４ ＶＳＶ、２３０ 第３空気通路、２４０ 負圧タンク、２４２ チェック弁、３０２ エアフローメータ、３０４ スロットル開度センサ、３０６ プレッシャセンサ、３０８ 車速センサ、３１０ クランクポジションセンサ、３１２ 水温センサ、３２０ メモリ。

Claims (7)

  1. 複数の気筒が設けられた内燃機関の排気浄化装置より上流側に２次空気を供給する２次空気供給装置であって、
    空気ポンプから圧送された空気が流れる第１の空気通路を開閉する第１の開閉弁と、
    前記第１の開閉弁よりも下流側で前記第１の空気通路に接続され、かつ前記複数の気筒のうち、予め定められた気筒の排気側に接続された第２の空気通路を開閉する第２の開閉弁と、
    前記第１の開閉弁よりも下流側で、前記第１の空気通路に接続され、かつ前記第２の空気通路が接続された気筒とは異なる気筒の排気側に接続された第３の空気通路を開閉する第３の開閉弁と、
    前記空気ポンプと前記第１の開閉弁との間に設けられ、前記第１の空気通路の圧力を検出するための圧力検出手段と、
    前記第１の開閉弁が開状態となるように制御され、前記第２の開閉弁および前記第３の開閉弁が閉状態となるように制御され、かつ前記空気ポンプが停止状態となるように制御されている場合における前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記２次空気供給装置の故障を検出するための故障検出手段とを含む、２次空気供給装置。
  2. 前記故障検出手段は、前記内燃機関に導入される空気量が予め定められた空気量よりも多い場合、前記２次空気供給装置の故障を検出するための手段を含む、請求項１に記載の２次空気供給装置。
  3. 前記故障検出手段は、前記圧力検出手段により圧力変動が検出された場合、前記２次空気供給装置が故障していること検出するための手段を含む、請求項１または２に記載の２次空気供給装置。
  4. 車両に搭載された内燃機関の排気浄化装置より上流側に２次空気を供給する２次空気供給装置であって、
    空気ポンプから圧送された空気の圧力を検出するための圧力検出手段と、
    前記車両の搭乗者が感じる音に関する情報を検出するための手段と、
    前記音の大きさが予め定められた値よりも大きい場合、前記空気ポンプを作動させるための手段と、
    前記空気ポンプが作動するように制御されている場合における前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記２次空気供給装置の故障を検出するための故障検出手段とを含む、２次空気供給装置。
  5. 前記音に関する情報は、車速、前記内燃機関の回転数および前記内燃機関に設けられたスロットルバルブの開度の少なくともいずれか１つである、請求項４に記載の２次空気供給装置。
  6. 前記内燃機関には、複数の気筒が設けられ、
    前記２次空気供給装置は、
    前記空気ポンプから圧送された空気が流れる第１の空気通路を開閉する第１の開閉弁と、
    前記第１の開閉弁よりも下流側で前記第１の空気通路に接続され、かつ前記複数の気筒のうち、予め定められた気筒の排気側に接続された第２の空気通路を開閉する第２の開閉弁と、
    前記第１の開閉弁よりも下流側で前記第１の空気通路に接続され、かつ前記第２の空気通路が接続された気筒とは異なる気筒の排気側に接続された第３の空気通路を開閉する第３の開閉弁とをさらに含み、
    前記故障検出手段は、各前記開閉弁が閉状態である場合に、前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記２次空気供給装置の故障を検出するための手段を含む、請求項４または５に記載の２次空気供給装置。
  7. 前記故障検出手段は、前記圧力検出手段が圧力上昇を検出しない場合、前記２次空気供給装置が故障していることを検出するための手段を含む、請求項６に記載の２次空気供給装置。
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