JP2007263081A - 二次空気供給制御装置、二次空気供給装置、および空気供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次空気供給制御装置が、凍結による二次空気供給装置の異常判定を防止することができ、より好ましくは二次空気供給装置を可能な限り利用することができるようにする。
【解決手段】ＥＣＵ３０が、二次空気供給装置を駆動制御し、二次空気供給配管内の圧力に基づいて、二次空気供給装置の異常を判定する。また、ＥＣＵ３０が、二次空気供給弁１９の凍結の有無を推定し、二次空気供給弁１９が凍結していると推定したときに異常判定を禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気管側から排気管側へ二次空気を供給する二次空気供給装置、二次空気供給装置を制御する二次空気供給制御装置、および吸気管から燃焼室への空気の供給を制御する空気供給装置を制御する空気供給制御装置に関する。

従来より、エンジンの排気ガス中の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）を浄化するために排気通路の途中に三元触媒などが設けられているが、このような触媒は、所定の活性化温度にならないと十分な浄化機能を発揮できない。

そこで近年では、エンジンの冷間始動時などのような触媒が低温になっているときに、触媒を早期に活性化させるための二次空気供給装置が用いられている。この二次空気供給装置は、エンジンの吸気管と排気管とを接続する二次空気供給配管にエアバルブを配置して構成され、吸気管側から排気管側へ二次空気を供給するものである。すなわち、エンジンに供給する燃料の量を通常より多くして、シリンダからその未燃成分を排気させる一方、二次空気供給配管を介して触媒の上流側に二次空気を供給してその未燃成分を反応させる。これにより、その反応によって発生した反応熱で触媒を短時間で温めることができる。

しかし、この二次空気供給装置がその構成部分に異常が生じるなどして故障すると、触媒を温めることができなくなるため、触媒を短時間で活性化することができない。しかも、未燃成分が多く排出されるため、触媒の浄化能力がかえって低下してしまう。このため、二次空気供給装置の異常を早期に検出し、その異常が検出されたときには二次空気の供給を停止するなどの処置をとる必要がある。

そこで、二次空気供給装置の二次空気供給通路内の圧力の脈動レベルに基づいて、二次空気供給装置が異常か否かを判定する二次空気供給装置の異常判定装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−３２４５１２号公報

しかし、外気温が低いときなどに二次空気供給装置のエアバルブが凍結した場合には、その異常検出に問題が生じる。すなわち、その凍結によって二次空気供給通路内の圧力の脈動レベルが異常値を示し、二次空気供給装置が故障していると誤判定してしまう場合がある。そうなると、構成物品等に異常がなくてその凍結箇所が解ければ正常に稼働するにもかかわらず、二次空気供給装置の稼働が停止されるため、触媒の浄化機能を有効に活用できないという問題があった。

なお、このような問題は、上述のような二次空気供給装置のみならず、エンジンの燃焼室へ供給する吸入空気の流れを調整するバルブを備えた空気供給装置などの装置一般にも同様に発生するものである。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、凍結による二次空気供給装置の異常の誤判定を防止することができ、より好ましくは二次空気供給装置を可能な限り利用できるようにすることを目的とする。

また、本発明の他の目的は、凍結による空気供給装置の異常の誤判定を防止することができ、より好ましくは空気供給装置を可能な限り利用することができるようにすることである。

本発明では上記問題を解決するために、エンジンの排気管の触媒よりも上流位置に接続する二次空気供給配管に配設されたエアバルブを開閉し、前記排気管内へ二次空気を供給する二次空気供給装置を制御する二次空気供給制御装置であって、前記二次空気供給装置を駆動制御する制御手段と、前記二次空気供給配管内の圧力に基づいて、前記二次空気供給装置の異常を判定する異常判定手段と、前記エアバルブの凍結の有無を推定する凍結推定手段と、前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されたときに、前記異常判定手段による異常判定を禁止する異常判定禁止手段とを備えたことを特徴とする二次空気供給制御装置が提供される。

これにより、制御手段が、二次空気供給装置を駆動制御する。異常判定手段が、二次空気供給配管内の圧力に基づいて、二次空気供給装置の異常を判定する。凍結推定手段が、エアバルブの凍結の有無を推定する。異常判定禁止手段が、凍結推定手段によりエアバルブが凍結していると推定されたときに、異常判定手段による異常判定を禁止する。

また、本発明では、エンジンの吸気管の排気管の触媒よりも上流位置に接続する二次空気供給配管に配設されたエアバルブを開閉し、前記排気管内へ二次空気を供給する二次空気供給装置であって、前記二次空気供給装置を駆動制御する二次空気供給制御装置と、前記二次空気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段が検出した圧力に基づいて、二次空気供給系統の異常を判定する異常判定手段と、前記エンジンの温度または前記エンジンの雰囲気の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記エアバルブの凍結の有無を推定する凍結推定手段と、前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されたときに、前記異常判定手段による異常判定を禁止する異常判定禁止手段とを備えたことを特徴とする二次空気供給装置が提供される。

これにより、二次空気供給制御装置が、二次空気供給装置を駆動制御する。圧力検出手段が、二次空気供給配管内の圧力を検出する。異常判定手段が、圧力検出手段が検出した圧力に基づいて、二次空気供給系統の異常を判定する。温度検出手段が、エンジンの温度またはエンジンの雰囲気の温度を検出する。凍結推定手段が、温度検出手段が検出した温度に基づいて、エアバルブの凍結の有無を推定する。異常判定禁止手段が、凍結推定手段によりエアバルブが凍結していると推定されたときに、異常判定手段による異常判定を禁止する。

また、本発明では、エンジンの吸気管に配設されたエアバルブを開閉制御し、前記吸気管から燃焼室への空気の供給を制御する空気供給装置を制御する空気供給制御装置であって、前記空気供給装置を駆動制御する制御手段と、前記空気供給装置の異常を判定する異常判定手段と、前記エアバルブの凍結の有無を推定する凍結推定手段と、前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されたときに、前記異常判定手段による異常判定を禁止する異常判定禁止手段とを備えたことを特徴とする空気供給制御装置が提供される。

これにより、制御手段が、空気供給装置を駆動制御する。異常判定手段が、空気供給装置の異常を判定する。凍結推定手段が、エアバルブの凍結の有無を推定する。異常判定禁止手段が、凍結推定手段によりエアバルブが凍結していると推定されたときに、異常判定手段による異常判定を禁止する。

本発明の二次空気供給制御装置によれば、エアバルブの凍結が推定されたときに二次空気供給装置の異常判定が禁止されるので、二次空気供給装置の異常の誤判定を防止することができる。

本発明の空気供給制御装置によれば、エアバルブの凍結が推定されたときに空気供給装置の異常判定が禁止されるので、空気供給装置の異常の誤判定を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
本実施の形態は、本発明のエンジン制御装置を、４気筒エンジンを搭載した車両に適用したものである。

図１は、本実施の形態のエンジン周辺の構成を表す概略構成図である。
この車両のエンジン１には、その吸排気系の上流側に吸気管２が接続され、下流側に排気管３が接続されている。吸気管２の上流側端部にはエアクリーナ４が設けられ、下流側端部には各気筒ごとに吸気通路を分けるインテークマニホールド５が設けられている。エアクリーナ４を介して吸気管２に導入された空気は、インテークマニホールド５を通って各気筒内に吸入される。吸気管２の中間部にはサージタンク６が設けられ、そのやや上流側にはスロットルバルブ７が設けられている。

インテークマニホールド５において、各気筒ごとに設けられた吸気ポートには、インジェクタ８がそれぞれ配置されている。このインジェクタ８は、図示しない燃料タンクから汲み上げられて調圧された燃料が供給され、通電制御により開弁して吸気ポート内に燃料を噴射する。このとき噴射された燃料は、上流側から導入される吸入空気と混合されて混合気となり、吸気弁９を介して各気筒の燃焼室１０に供給される。

各気筒の燃焼室１０には、スパークプラグ１１がそれぞれ配置されている。このスパークプラグ１１は、イグニッションコイル一体型のイグナイタ１２により生成された高電圧が印加されて点火用の火花を生成する。この点火により燃焼室１０内の混合気が燃焼し、ピストン１３を介してクランク軸１４に回転駆動力が与えられる。

排気管３の上流側端部には、各気筒ごとの排気通路を合流させて排気管３に接続するエキゾーストマニホールド１５が設けられ、排気管３の内部には、排気ガス浄化用の触媒コンバータ１６が配置されている。触媒コンバータ１６には、排気ガス中の未燃成分の酸化と窒素酸化物の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されている。燃焼室１０から排出された排気ガスは、このエキゾーストマニホールド１５を通って排気管３に導出され、触媒コンバータ１６で浄化されて図示しないマフラーへと送られる。

また、吸気管２のスロットルバルブ７より上流位置には、エンジン１を迂回してエキゾーストマニホールド１５の中間部と接続された二次空気供給配管１７が設けられている。この二次空気供給配管１７には、エアクリーナ４を介して吸気管２に導入された空気を二次空気供給配管１７内に引き込むためのエアポンプ１８が設けられている。

また、二次空気供給配管１７のエアポンプ１８より下流側には、エアポンプ１８によって吸気管２から引き込まれ、エキゾーストマニホールド１５へ供給される空気の流量を制御する二次空気供給弁１９（「エアバルブ」に該当する）が設けられている。

また、二次空気供給配管１７の二次空気供給弁１９の上流で、エアポンプ１８の下流には、二次空気供給配管１７内の空気の圧力を検出する圧力センサと、二次空気供給配管１７の配管の温度を検出する温度センサが一体化した配管センサ２０が設けられている。

また、エキゾーストマニホールド１５の燃焼室１０近傍には、二次空気供給配管１７のエアポンプ１８と二次空気供給弁１９の間に接続された排気供給配管２１が設けられている。この排気供給配管２１には、燃焼室１０から排出された高温の排気ガスを二次空気供給配管１７に引き込む量を制御する排気供給弁２２が設けられている。

また、吸気管２の最上流部には、吸気温センサが一体化したエアフローメータ２３が設けられ、吸入空気量と吸気温を検出できるようになっている。また、吸気管２のスロットルバルブ７の近傍には、スロットルバルブ７の開度を検出するスロットル開度センサ２４が設けられている。

また、エンジン１には、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ２５が設けられ、クランク軸１４の近傍には、エンジン回転数を算出するために、クランク軸１４の回転に伴う所定のクランク角ごとにクランク角信号を発生するクランク角センサ２６が配置されている。

さらに、排気管３には酸素センサ２７が設けられている。本実施の形態では、この酸素センサ２７によりエンジン１の排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比（Ａ／Ｆ）を算出し、その空燃比が理論空燃比（本実施の形態では１４．５）よりも大きいか小さいかにより、リーンかリッチかを判定できるようになっている。そして、空燃比を理論空燃比に近づける空燃比フィードバック制御により燃料噴射制御を行っている。また、触媒コンバータ１６には、触媒の温度を検出する触媒温度センサ２８が設けられている。なお、酸素センサ２７が検出した酸素濃度から模擬した触媒模擬温度を使用してもよい。

そして、エンジン１の燃料噴射制御や点火時期制御、および二次空気供給制御は、マイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置（Electronic Control Unit：以下「ＥＣＵ」という）により実行される。本実施の形態においては、このＥＣＵ３０が二次空気供給制御装置を構成する。

図２は、このＥＣＵおよびその入出力を表すブロック図である。
ＥＣＵ３０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、各種の制御演算プログラムやデータを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）３２、演算過程の数値やフラグが所定領域に格納されるＲＡＭ（Random Access Memory）３３、演算処理の結果などが格納される不揮発性の記憶装置であるＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）３４、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ３５、各種デジタル信号が入出力される入出力インタフェース３６、計時用タイマ３７、イグニッションスイッチがオフされ、ＥＣＵ３０に実質的な動作電力が供給されなくなってからの時間（以下「ソーク時間」という）を計時するソークタイマ３８、およびこれら各機器がそれぞれ接続されるバスライン３９などを備えている。

このＥＣＵ３０は、エンジン１の状態を検出する各種センサからの出力信号を取り込むとともに、エンジン１に設けられた各種アクチュエータに駆動信号を出力する。すなわち、ＥＣＵ３０には、上述した配管センサ２０、エアフローメータ２３、スロットル開度センサ２４、水温センサ２５、クランク角センサ２６、酸素センサ２７、および触媒温度センサ２８の他にも、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４１、車両駆動軸の回転から車速を検出する車速センサ４２、外気温を検出する外気温センサ４３、イグニッションスイッチ４４、スタータスイッチ４５などのセンサ・スイッチ類が接続されるとともに、各気筒（＃１〜＃４）のインジェクタ８（ＩＮＪ１〜ＩＮＪ４）、イグナイタ１２（ＩＧＴ１〜ＩＧＴ４）、エアポンプ１８、二次空気供給弁１９、排気供給弁２２、燃料タンクから燃料を汲み上げてインジェクタ８に供給する燃料ポンプ４６、スロットルバルブ７を開閉するためのスロットル駆動モータ４７、エンジン１をクランキングさせるスタータモータ４８などの各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって所定の制御処理を行う。

次に、本実施の形態の二次空気供給制御装置の動作について説明する。
エンジン１に供給する燃料の量を通常より多くして、燃焼室１０からその未燃成分を排気させる。その一方、エアポンプ１８を駆動し、二次空気供給弁１９を開くことによって二次空気供給配管１７を介して触媒コンバータ１６の上流側に二次空気を供給してその未燃成分を反応させる。これにより、その反応によって発生した反応熱で触媒コンバータ１６を短時間で温めることができる。

次に、本実施の形態の二次空気供給制御について説明する。
図３は、二次空気が供給されているときの配管センサが検出した二次空気供給配管内の圧力を示す図である。

図３に示すように、配管内圧力グラフ５０において、横軸は時間を表し、縦軸は二次空気供給配管１７内の圧力を示している。配管内圧力グラフ５０には、エアポンプ１８および二次空気供給弁１９がともに正常な場合の圧力が上方実線で示した波線として、二次空気供給弁１９が異常である場合の圧力が破線で示した直線として、エアポンプ１８が異常である場合の圧力が下方実線で示した波線としてそれぞれ示されている。

配管センサ２０は、エアポンプ１８および二次空気供給弁１９がともに正常である場合、つまり、エアポンプ１８が正常に駆動し、二次空気供給弁１９が閉状態から開状態になる場合、エアポンプ１８を介して昇圧された圧力を検出する。また、燃焼室１から排気され、エキゾーストマニホールド１５を通過する排気ガスの排気脈動を検出する。したがって、エアポンプ１８による一定の圧力と、排気脈動をあわせた圧力を検出する。

一方、二次空気供給弁１９が構成物品の異常などにより閉じた状態のまま動かない異常である場合、エアポンプ１８を介して昇圧された圧力のみを検出し、排気脈動が検出されない。また、エアポンプ１８が駆動しない異常である場合、排気脈動のみが検出される。

このように、配管センサ２０が検出する二次空気供給配管１７内の圧力からエアポンプ１８もしくは二次空気供給弁１９の異常を検出することが可能となる。
次に、ＥＣＵ３０が行う二次空気供給制御処理について説明する。

図４は、ＥＣＵによる二次空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図４に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
〔ステップＳ１１〕エンジン１が始動すると、二次空気供給装置に対して二次空気供給開始の指示を行う。具体的には、二次空気供給弁１９に対して弁を開くように指示をする。また、エアポンプ１８に対して駆動するように指示をする。

〔ステップＳ１２〕外気温センサ４３から外気温を受け取り、外気温が所定値より低いか否かを判断する。たとえば、外気温が０℃より低いか否かを判断する。これによって、二次空気供給弁１９が凍結し、二次空気供給装置が正常に作動しないおそれがあるか否かを判断する。外気温が所定値より低いと判断した場合には、処理をステップＳ１４へ進め、外気温が所定値以上と判断した場合には、処理をステップＳ１３へ進める。

〔ステップＳ１３〕二次空気供給装置の故障検出を行う。具体的には、配管センサ２０から二次空気供給配管１７内の圧力を受け取り、エアポンプ１８と二次空気供給弁１９の故障を検出する。

〔ステップＳ１４〕二次空気供給装置に対して二次空気供給停止の指示を行う。具体的には、二次空気供給弁１９に対して弁を閉じるように指示をする。また、エアポンプ１８に対して停止するように指示をする。

〔ステップＳ１５〕二次空気供給配管１７の温度を監視する。具体的には、配管センサ２０から二次空気供給配管１７の温度をたとえば一定時間間隔で受け取る。
〔ステップＳ１６〕二次空気供給配管１７が温まったか否かを判断する。具体的には、二次空気供給配管１７の温度がエンジン始動時に凍結していたとしても解けたと予想される所定温度になったか否かを判断する。二次空気供給配管１７が所定温度以上になったと判断した場合には、処理をステップＳ１７へ進め、二次空気供給配管１７が所定温度以上にはなっていないと判断した場合には、処理を終了する。

〔ステップＳ１７〕二次空気供給装置に対して二次空気供給再開の指示を行う。具体的には、二次空気供給弁１９に対して再度弁を開くように指示をする。また、エアポンプ１８に対して再度駆動するように指示をする。

なお、ステップＳ１２において、外気温が所定値より低いか否かを判断したが、現在の外気温が凍結のおそれがないときでも、その判断の直前に低い温度であった場合などは、二次空気供給装置が凍結していることがある。したがって、イグニッションスイッチ４４がオフされた後、一定のソーク時間ごとに車両の状態を検出するときに外気温を記憶することにより、より精度よく凍結のおそれがあるか否かを判断できる。

図５は、一定のソーク時間ごとに外気温を記憶したときの温度変化を示す図である。
図５に示すように、温度変化グラフ５１は、３時間前から現在までの１時間おきの外気温の変化を示している。温度変化グラフ５１より、３時間前は８℃を超えており、それから徐々に気温が下がり、２時間前は０℃と８℃の間になり、１時間前は０℃以下になり、現在は再度０℃を超えたことがわかる。

つまり、１時間前に０℃以下になっており、このときに二次空気供給装置が凍結した可能性がある。また、現在は０℃以上になっているものの、１時間前に二次空気供給装置が凍結し、まだ凍結したままであるおそれがある。

したがって、温度履歴に０℃以下となった情報が記憶されている場合には、いったん凍結していたとしても確実に解けているであろう温度にならない限り凍結のおそれがあると判断するようにする。

このようにすると、現在の外気温のみに基づいて凍結しているか否かを判断した場合、現在は０℃を超えているので凍結していないと判断してしまうが、温度履歴に基づいて凍結しているか否かを判断した場合には、凍結しているおそれがあると判断することが可能となる。

たとえば、ソークタイマ３８がエンジン停止後のソーク時間を計時し、１時間ごとにＥＣＵ３０を一時的に起動する。ＥＣＵ３０は、１時間ごとに水温センサ２５からエンジン冷却水の温度も受け取りＥＥＰＲＯＭ３４に記憶する。そして、ＥＣＵ３０は、エンジン１が始動するときに、ＥＥＰＲＯＭ３４から記憶されているエンジン冷却水の温度履歴を読み出す。そして、温度履歴に０℃以下となった情報が記憶されている場合、二次空気供給制御処理における凍結しているおそれがあると判断するときに用いる温度の閾値を引き上げる。

次に、ＥＣＵ３０が行う二次空気供給制御処理において、二次空気供給装置が凍結しているおそれがあるか否かを判断するための凍結判断温度を変更する凍結判断温度変更処理について説明する。

図６は、ＥＣＵによる凍結判断温度変更処理の手順を示すフローチャートである。以下、図６に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
〔ステップＳ２１〕エンジン１を始動すると、ＥＥＰＲＯＭ３４から外気温の温度履歴を読み出し、外気温が二次空気供給装置が凍結するおそれがある温度より低い温度になったか否かを判断する。低い温度になった場合には、処理をステップＳ２２へ進め、低い温度にならなかった場合には、処理をステップＳ２３へ進める。

〔ステップＳ２２〕凍結しているおそれがあるか否かを判断するための凍結判断温度をいったん凍結したとしても解けていると判断できる温度に変更する。たとえば、凍結判断温度を０℃から８℃に上げる。こうすることによって、一旦凍結してしまったとしても確実に解けている外気温にならない限り凍結のおそれがあると判断することができる。

〔ステップＳ２３〕凍結しているおそれがあるか否かを判断するための凍結判断温度は変更しない。たとえば、凍結判断温度を０℃のままとする。ＥＥＰＲＯＭ３４から読み出した温度履歴から凍結しているおそれがないと判断されると現在の外気温のみに基づいて二次空気供給装置が凍結しているおそれがあるか否かを判断すれば足りるからである。

以上のような処理を行うことにより、二次空気供給弁１９が凍結のおそれがあるか否かを推定することができ、凍結のおそれがあるときには故障検出を行わないので、故障検出における凍結による誤判定を防ぐことができる。

また、二次空気供給配管１７が凍結のおそれがないと判断できる温度まで温まると、二次空気供給装置の故障検出処理を再開するので、外気温が低くても二次空気供給装置の故障検出が可能になるとともに、二次空気供給装置を利用することが可能となる。

また、外気温の履歴を記憶することにより、エンジン始動前の外気温を知ることができるので、エンジン始動前に二次空気供給装置が凍結したおそれがあるか否かを知ることができる。したがって、エンジン始動時の気温によらず二次空気供給装置が凍結しているおそれがあるか否かを判断することができるので、より精度よく凍結のおそれがあるか否かを判断することができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の二次空気供給制御装置は、二次空気供給制御処理において外気温から二次空気供給装置が凍結しているおそれがあるか否かを判断する前に二次空気供給装置の故障検出を行うことが異なる以外は、上記第１の実施の形態と同様である。このため、上記第１の実施の形態とほぼ同様の部分については同一の符号を用いるなどして適宜その説明を省略する。

図７は、本実施の形態のＥＣＵによる二次空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図７に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
〔ステップＳ３１〕エンジン１が始動すると、二次空気供給制御（以下「ＡＩ制御」という）を開始するように指示をする。具体的には、二次空気供給弁１９に対して弁を開くように指示をする。また、エアポンプ１８に対して駆動するように指示をする。

〔ステップＳ３２〕二次空気供給装置の故障検出を開始するように指示をする。
〔ステップＳ３３〕二次空気供給弁１９に異常があるか否かを判断する。具体的には、上述図３のように配管センサ２０から二次空気供給配管１７内の圧力を受け取り、二次空気供給弁１９に異常があるか否かを判断する。異常があると判断した場合には、処理をステップＳ３４へ進め、異常がないと判断した場合には、処理をステップＳ３８へ進める。

〔ステップＳ３４〕外気温が所定値より低いか否かを判断する。つまり、外気温が低いことによって二次空気供給装置が凍結しているおそれがあるか否かを判断する。なお、第１の実施の形態でも示したように、外気温の履歴に基づいて凍結のおそれがあるか否かを判断してもよい。外気温が所定値より低い場合には、処理をステップＳ３５へ進め、所定値以上の場合には、処理をステップＳ３７へ進める。

〔ステップＳ３５〕ＡＩ制御を停止するように指示する。つまり、エアポンプ１８に対して停止するように指示をする。
〔ステップＳ３６〕二次空気供給配管１７の温度を監視し、二次空気供給配管１７が温まったか否かを判断する。二次空気供給配管１７が所定温度以上になったと判断した場合には、処理をステップＳ３１へ進める。

〔ステップＳ３７〕二次空気供給弁１９が故障していると判断する。つまり、外気温が低くないことから凍結のおそれはなく、ステップＳ３３で検出した二次空気供給弁１９の異常は故障によるものであると判断する。

〔ステップＳ３８〕エアポンプ１８に異常があるか否かを判断する。具体的には、上述図３のように配管センサ２０から二次空気供給配管１７内の圧力を受け取り、エアポンプ１８に異常があるか否かを判断する。異常があると判断した場合には、処理をステップＳ３９へ進め、異常がないと判断した場合には、処理をステップＳ４２へ進める。

〔ステップＳ３９〕エアポンプ１８が故障していると判断する。エアポンプ１８は凍結のおそれがないことから、ステップＳ３８で検出したエアポンプ１８の異常は故障によるものであると判断する。

〔ステップＳ４０〕二次空気供給弁１９に対して弁を閉じるように指示をする。
〔ステップＳ４１〕二次空気供給装置に対してＡＩ制御を停止するように指示する。つまり、エアポンプ１８に対して停止するように指示をする。

〔ステップＳ４２〕触媒コンバータ１６が所定の温度以上になったか否かを判断する。エアポンプ１８と二次空気供給弁１９に異常がなく二次空気供給装置が正常に作動していると判断できることから、ＡＩ制御を続けて触媒コンバータ１６の三元触媒が活性化する温度まで二次空気を供給し続ける。触媒コンバータ１６が所定の温度より高くなった場合には、処理をステップＳ４０へ進める。

以上のような処理を行うことにより、二次空気供給弁１９が凍結のおそれがあるか否かを推定することができ、凍結のおそれがあるときにはＡＩ制御を停止し、二次空気供給配管１７の温度に基づいてＡＩ制御を再開するので、故障検出における凍結による誤判定を防ぐことができる。

また、二次空気供給配管１７が凍結のおそれがないと判断できる温度まで温まると、二次空気供給装置の故障検出処理を再開するので、外気温が低くても二次空気供給装置の故障検出が可能になるとともに、二次空気供給装置を利用することが可能となる。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態の二次空気供給制御装置は、二次空気供給制御処理において外気温から二次空気供給装置が凍結しているおそれがあると判断しても二次空気供給装置を駆動し続けることが異なる以外は、上記第２の実施の形態と同様である。このため、上記第２の実施の形態とほぼ同様の部分については同一の符号を用いるなどして適宜その説明を省略する。

図８は、本実施の形態のＥＣＵによる二次空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図８に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
〔ステップＳ５１〕エンジン１が始動すると、二次空気供給制御（ＡＩ制御）を開始する。

〔ステップＳ５２〕外気温が所定値より低いか否かを判断する。つまり、外気温が低いことによって二次空気供給装置が凍結しているおそれがあるか否かを判断する。なお、第１の実施の形態でも示したように、外気温の履歴に基づいて凍結のおそれがあるか否かを判断してもよい。外気温が所定値より低い場合には、処理をステップＳ５４へ進め、所定値以上の場合には、処理をステップＳ５３へ進める。

〔ステップＳ５３〕二次空気供給装置の故障検出を開始する。
〔ステップＳ５４〕ＡＩ制御の終了条件が成立しているか否かを判断する。つまり、触媒コンバータ１６が所定の温度より高くなった場合、二次空気供給装置が故障している場合には、ＡＩ制御を終了する。終了条件が成立した場合には、処理をステップＳ５５へ進める。

〔ステップＳ５５〕ＡＩ制御を停止するように指示をする。
以上のような処理を行うことにより、二次空気供給弁１９が凍結のおそれがあるか否かを推定することができ、凍結のおそれがあるときには故障検出を行わないので、故障検出における凍結による誤判定を防ぐことができる。

また、凍結のおそれがあるときでもＡＩ制御を停止しないことによって、ＡＩ制御開始時は凍結していることによって正常に動作しなくても、駆動中に凍結が解けることによって少しの時間でも二次空気供給装置を利用することができるようになる。

以上のような二次空気供給制御処理は、二次空気供給装置に対してだけでなく、空気を供給する装置一般である空気供給装置にも適用することが可能である。
以下に、空気供給装置を制御する空気供給制御処理について説明する。

〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、凍結判断処理と故障検出処理を行う対象が空気を供給する装置一般である空気供給装置の１つであるスロットルバルブ７であるということが異なる以外は、上記第２の実施の形態と同様である。このため、上記第２の実施の形態とほぼ同様の部分については同一の符号を用いるなどして適宜その説明を省略する。

図９は、本実施の形態のＥＣＵによる空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図９に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
〔ステップＳ６１〕スロットルバルブ７の故障検出を開始する。

〔ステップＳ６２〕スロットルバルブ７に異常があるか否かの判断を行う。たとえば、スロットルバルブ７に対して出された開度指示値と、スロットル開度センサ２４が検知した開度値とが所定値以上違う場合には、スロットルバルブ７が異常であると判断する。異常があると判断した場合には、処理をステップＳ６３へ進め、異常がないと判断した場合には、処理をステップＳ６７へ進める。

〔ステップＳ６３〕退避走行ができるように制御を行う。たとえば、スロットルバルブ７を迂回するように不図示のバイパス通路が形成されており、このバイパス通路には、迂回させる空気の流量を調整するアイドルスピードコントロールバルブ（以下「ＩＳＣＶ」という）が配置されているとき、このＩＳＣＶの開度を制御して吸入空気量を調整することによりエンジン回転数を調整するなどして退避走行できるように制御する。

〔ステップＳ６４〕外気温が所定値より低く、かつエンジン冷却水の温度が所定値以下であるか否かを判断する。外気温が低温であり、かつエンジン冷却水の温度が低温であるということは、外気温が低温である環境に長時間車両が停車されており、スロットルバルブ７が凍結しているおそれがあることを意味する。なお、第１の実施の形態で示したように、外気温の履歴に基づいて凍結のおそれがあるか否かを判断してもよい。外気温が低温であり、かつエンジン冷却水の温度が低温であると判断された場合には、処理をステップＳ６５へ進め、外気温およびエンジン冷却水の温度の少なくとも一方が低温でないと判断された場合には、処理をステップＳ６６へ進める。

〔ステップＳ６５〕エンジン冷却水の温度が所定値より高くなったか否かを判断する。つまり、エンジン１が温まったことによってスロットルバルブ７が凍結しているおそれがなくなったか否かを判断する。スロットルバルブ７が凍結しているおそれがなくなった場合には、再度故障検出処理を行うことにより故障による異常だったかを判断することができる。したがって、エンジン冷却水の温度が所定値以上になった場合には、処理をステップＳ６１へ進める。

〔ステップＳ６６〕スロットルバルブ７が故障していると判断する。つまり、凍結のおそれがないことからステップＳ６２で判断された異常は故障による異常であると判断される。

〔ステップＳ６７〕スロットルバルブ７に異常がない場合には、通常の制御を行う。
以上のような処理を行うことにより、スロットルバルブ７が凍結のおそれがあるか否かを推定することができるので、故障検出における凍結による誤判定を防ぐことができる。

〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、凍結判断処理と故障検出処理を行う対象がエンジンの燃焼を促進させる目的で混合気の流れを制御する吸気流バルブであるということが異なる以外は、上記第４の実施の形態と同様である。このため、上記第４の実施の形態とほぼ同様の部分については同一の符号を用いるなどして適宜その説明を省略する。

図１０、図１１は、本実施の形態のＥＣＵによる空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。図１０、図１１に示すフローチャートは、本来１つのフローチャートであるが、便宜上２つの図に分けて説明する。以下、図１０、図１１に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

〔ステップＳ７１〕吸気流バルブが故障して開いたままとなってしまっていないかの検出を開始する。
〔ステップＳ７２〕吸気流バルブが開いたままとなっている異常である開異常があるか否かを判断する。たとえば、不図示の吸気量バルブの角度センサから吸気量バルブの角度を受け取り、吸気量バルブが開いたままとなっているか否かを判断する。開異常があると判断された場合には、処理をステップＳ７３へ進め、開異常がないと判断された場合には、処理をステップＳ７７へ進める。

〔ステップＳ７３〕外気温が所定値より低く、かつエンジン冷却水の温度が所定値以下であるか否かを判断する。外気温が低温であり、かつエンジン冷却水の温度が低温であるということは、吸気流バルブが凍結しているおそれがあることを意味する。外気温が低温であり、かつエンジン冷却水の温度が低温であると判断された場合には、処理をステップＳ７４へ進め、外気温およびエンジン冷却水の温度の少なくとも一方が低温でないと判断された場合には、処理をステップＳ７６へ進める。

〔ステップＳ７４〕吸気流バルブが凍結して開いたままとなっており排気ガス成分が悪化するので、その旨を通知する。
〔ステップＳ７５〕エンジン冷却水の温度が所定値より高くなったか否かを判断する。つまり、エンジン１が温まったことによって吸気流バルブが凍結しているおそれがなくなったか否かを判断する。吸気流バルブが凍結しているおそれがなくなった場合には、再度開故障検出処理を行うことにより故障による異常だったかを判断することができる。したがって、エンジン冷却水の温度が所定値以上になった場合には、処理をステップＳ７１へ進める。

〔ステップＳ７６〕吸気流バルブが故障していると判断する。つまり、凍結のおそれがないことからステップＳ７２で判断された開異常は故障による異常であると判断される。
〔ステップＳ７７〕吸気流バルブが故障して閉じたままとなってしまっていないかの検出を開始する。

〔ステップＳ７８〕吸気流バルブが閉じたままとなっている異常である閉異常があるか否かを判断する。たとえば、不図示の吸気量バルブの角度センサから吸気量バルブの角度を受け取り、吸気量バルブが閉じたままとなっているか否かを判断する。閉異常があると判断された場合には、処理をステップＳ７９へ進め、閉異常がないと判断された場合には、処理をステップＳ８５へ進める。

〔ステップＳ７９〕外気温が所定値より低く、かつエンジン冷却水の温度が所定値以下であるか否かを判断する。外気温が低温であり、かつエンジン冷却水の温度が低温であると判断された場合には、処理をステップＳ８０へ進め、外気温およびエンジン冷却水の温度の少なくとも一方が低温でないと判断された場合には、処理をステップＳ８１へ進める。

〔ステップＳ８０〕燃焼室１０に吸入される空気量が少ないか否かを判断する。たとえば、インテークマニホールド５の吸気流バルブの下流に設けた不図示の吸入空気量センサから吸入空気量を受け取り、吸入される空気量が少ないか否かを判断する。吸入空気量が少ないということは吸気流バルブの穴を氷がふさいでしまっているおそれがあるか否かの判断である。吸入空気量が少ない、またはエンジン回転数が急低下した場合には、処理をステップＳ８１へ進め、吸入空気量が少なくなく、かつエンジン回転数が急低下していない場合には、処理をステップＳ８２へ進める。

〔ステップＳ８１〕吸気流バルブが故障していると判断する。つまり、凍結のおそれがないことからステップＳ７８で判断された閉異常は故障による異常であると判断される。また、上述ステップＳ８０の判断によって閉故障と判断された場合には、厳密には閉故障ではないが、吸気流バルブの穴を氷がふさいでしまっている状態というのは、エンジン１に大きなダメージを与えるおそれがあるので、閉故障として取り扱う。

〔ステップＳ８２〕アクセルが踏まれたか否かを判断する。アクセルが踏まれた場合には処理を、ステップＳ８３へ進め、アクセルが踏まれていない場合には、処理をステップＳ８４へ進める。

〔ステップＳ８３〕吸気流バルブが閉異常の場合には、吸気流バルブに設けられた穴からしか空気が流れなくなるので、吸気流バルブが正常に開いたときに比べて通過できる空気量が少なくなるため、加速性能が悪化する。したがって、その旨をユーザに通知する。

〔ステップＳ８４〕エンジン冷却水の温度が所定値より高くなったか否かを判断する。つまり、エンジン１が温まったことによって吸気流バルブが凍結しているおそれがなくなったか否かを判断する。吸気流バルブが凍結しているおそれがなくなった場合には、再度閉故障検出処理を行うことにより故障による異常だったかを判断することができる。したがって、エンジン冷却水の温度が所定値以上になった場合には、処理をステップＳ７７へ進める。

以上のような処理を行うことにより、吸気流バルブが凍結のおそれがあるか否かを推定することができるので、故障検出における凍結による誤判定を防ぐことができる。
なお、外気温が低温であるというような条件により、二次空気供給装置が凍結しているおそれがあると判断したときには、二次空気供給配管１７に燃焼室１０から排出された高温の排気ガスが導入されるように排気供給弁２２を制御してもよい。

二次空気供給弁１９が凍結している場合、二次空気供給配管１７に燃焼室１０から排出された高温の排気ガスが導入されることにより、より短時間で凍結を解かすことが可能となる。また、凍結しているおそれがあると判断するときに用いる温度の閾値は何℃に設定してもよい。

また、図１１のステップＳ８０において、燃焼室１０に吸入される空気量が少ないか否かによって、吸気流バルブの穴を氷がふさいでしまっているおそれがあるか否かを判断したが、特にインテークマニホールド５の吸気流バルブの下流に不図示の吸入空気量センサ設けなくても、燃焼室１０に吸入される空気量が少ないことによりエンジン１の回転数が上昇しなくなるので、クランク角センサ２６を用いてエンジン１の回転数を得ることによって、吸気流バルブの穴を氷がふさいでしまっているおそれがあるか否かを判断してもよい。

本実施の形態のエンジン周辺の構成を表す概略構成図である。 このＥＣＵおよびその入出力を表すブロック図である。 二次空気が供給されているときの配管センサが検出した二次空気供給配管内の圧力を示す図である。 ＥＣＵによる二次空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。 一定のソーク時間ごとに外気温を記憶したときの温度変化を示す図である。 ＥＣＵによる凍結判断温度変更処理の手順を示すフローチャートである。 本実施の形態のＥＣＵによる二次空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。 本実施の形態のＥＣＵによる二次空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。 本実施の形態のＥＣＵによる空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。 本実施の形態のＥＣＵによる空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。 本実施の形態のＥＣＵによる空気供給制御処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気管
３ 排気管
４ エアクリーナ
５ インテークマニホールド
６ サージタンク
７ スロットルバルブ
８ インジェクタ
９ 吸気弁
１０ 燃焼室
１１ スパークプラグ
１２ イグナイタ
１３ ピストン
１４ クランク軸
１５ エキゾーストマニホールド
１６ 触媒コンバータ
１７ 二次空気供給配管
１８ エアポンプ
１９ 二次空気供給弁
２０ 配管センサ
２１ 排気供給配管
２２ 排気供給弁
２３ エアフローメータ
２４ スロットル開度センサ
２５ 水温センサ
２６ クランク角センサ
２７ 酸素センサ
２８ 触媒温度センサ
３０ ＥＣＵ

Claims (7)

1. エンジンの排気管の触媒よりも上流位置に接続する二次空気供給配管に配設されたエアバルブを開閉し、前記排気管内へ二次空気を供給する二次空気供給装置を制御する二次空気供給制御装置であって、
   前記二次空気供給装置を駆動制御する制御手段と、
   前記二次空気供給配管内の圧力に基づいて、前記二次空気供給装置の異常を判定する異常判定手段と、
   前記エアバルブの凍結の有無を推定する凍結推定手段と、
   前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されたときに、前記異常判定手段による異常判定を禁止する異常判定禁止手段と、
   を備えたことを特徴とする二次空気供給制御装置。
2. 前記凍結推定手段は、前記エンジンの温度または前記エンジンの雰囲気の温度に基づいて、前記エアバルブの凍結の有無を推定することを特徴とする請求項１記載の二次空気供給制御装置。
3. 前記制御手段は、前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されたときに、前記二次空気供給装置の駆動制御を行わないことを特徴とする請求項１記載の二次空気供給制御装置。
4. 前記凍結推定手段により、前記エアバルブが凍結していると推定された後に、前記エアバルブの凍結がなくなったと判定されると、
   前記制御手段は、前記二次空気供給装置の駆動制御を行い、
   前記異常判定手段は、前記二次空気供給装置の異常を判定すること、
   を特徴とする請求項２または請求項３記載の二次空気供給制御装置。
5. 前記制御手段は、前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されるときに、前記二次空気供給配管の前記エアバルブより上流側と前記排気管とを接続する排気供給配管に配設された排気供給弁を開制御して、前記排気管内の排気ガスを前記エアバルブに供給することを特徴とする請求項１記載の二次空気供給制御装置。
6. エンジンの排気管の触媒よりも上流位置に接続する二次空気供給配管に配設されたエアバルブを開閉し、前記排気管内へ二次空気を供給する二次空気供給装置であって、
   前記二次空気供給装置を駆動制御する二次空気供給制御装置と、
   前記二次空気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段が検出した圧力に基づいて、二次空気供給系統の異常を判定する異常判定手段と、
   前記エンジンの温度または前記エンジンの雰囲気の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記エアバルブの凍結の有無を推定する凍結推定手段と、
   前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されたときに、前記異常判定手段による異常判定を禁止する異常判定禁止手段と、
   を備えたことを特徴とする二次空気供給装置。
7. エンジンの吸気管に配設されたエアバルブを開閉制御し、前記吸気管から燃焼室への空気の供給を制御する空気供給装置を制御する空気供給制御装置であって、
   前記空気供給装置を駆動制御する制御手段と、
   前記空気供給装置の異常を判定する異常判定手段と、
   前記エアバルブの凍結の有無を推定する凍結推定手段と、
   前記凍結推定手段により前記エアバルブが凍結していると推定されたときに、前記異常判定手段による異常判定を禁止する異常判定禁止手段と、
   を備えたことを特徴とする空気供給制御装置。
   

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