JP2010077957A - 2次空気供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エアポンプへの負荷を低減しつつ、異常診断を正確に行うことのできる2次空気供給装置を提供する。
【解決手段】排気系にエアインジェクション(AI)を行う2次空気供給装置10において、2次空気を供給するためのAI配管12と、AI配管12に配置された電動のエアポンプ(AP)14と、AP14への印加電流を検出する電流計32と、AI配管12の内部圧力を検出する圧力センサ34と、を備え、AI動作が行われている間の印加電流と内部圧力とに基づいて異常診断を実行する。好ましくは、内部圧力が所定値以上であり、且つ、印加電流が所定値以上である場合に、AI配管12の詰まりによる異常を判定する。また、内部圧力が所定値以上であり、且つ、印加電流が所定値未満である場合に、2次空気供給装置10を正常と判定する。また、内部圧力が所定値未満である場合に、AP14の異常を判定する。
【選択図】図3
【解決手段】排気系にエアインジェクション(AI)を行う2次空気供給装置10において、2次空気を供給するためのAI配管12と、AI配管12に配置された電動のエアポンプ(AP)14と、AP14への印加電流を検出する電流計32と、AI配管12の内部圧力を検出する圧力センサ34と、を備え、AI動作が行われている間の印加電流と内部圧力とに基づいて異常診断を実行する。好ましくは、内部圧力が所定値以上であり、且つ、印加電流が所定値以上である場合に、AI配管12の詰まりによる異常を判定する。また、内部圧力が所定値以上であり、且つ、印加電流が所定値未満である場合に、2次空気供給装置10を正常と判定する。また、内部圧力が所定値未満である場合に、AP14の異常を判定する。
【選択図】図3
Description
この発明は、2次空気供給装置に関し、特に、当該装置を構成する部品の故障検出が可能な2次空気供給装置に関する。
従来、例えば、特開2006−70835号公報に開示されているように、2次空気供給装置の異常検出の誤検出を抑制することのできる装置が提案されている。より具体的には、この装置は、排気浄化装置よりも上流側に2次空気を供給する2次空気通路と、ポンプと、ポンプを駆動するバッテリと、バッテリ電圧検出手段と、2次空気通路を開閉する開閉手段と、ポンプと開閉手段との間に配置された圧力センサと、を有している。そして、該開閉手段の開放時と閉鎖時とにおいて検出された2次空気通路の圧力値と圧力変化量に基づいて、構成部品の異常検出が行われる。
また、開閉手段の開放時におけるバッテリの電圧値と閉鎖時におけるバッテリの電圧値との間の電圧変化量が大きい場合には、2次空気通路を流れる空気についての流量変化量も大きくなり、従って圧力変化量も大きくなる。そこで、上記従来の2次空気供給装置では、かかる電圧変化量が所定の値より大きい場合に、異常検出を停止することとしている。これにより、圧力変化量が異常検出の結果に影響を与える程度に大きい場合に異常検出を停止することができるので、誤検出が行われる事態を防止することができる。
しかしながら、上記従来の2次空気供給装置のように、異常検出を実施する場合に、エアポンプの下流の通路を閉鎖した状態で当該エアポンプを駆動することとすると、エアポンプに過大な負荷がかかってしまう。このため、このような異常検出動作が繰り返し行われると、エアポンプが早期に故障してしまうおそれがある。このように、上記従来の2次空気供給装置は、エアポンプの保護の観点から十分な装置とは言えず、改善が望まれていた。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、エアポンプへの負荷を低減しつつ、異常診断を正確に行うことのできる2次空気供給装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気系に2次空気を供給するための2次空気供給装置において、
2次空気を供給するための供給配管と、
前記供給配管に配置された電動のエアポンプと、
前記エアポンプへの印加電流を検出する印加電流検出手段と、
前記供給配管の内部圧力を検出する内部圧力検出手段と、
2次空気の供給が行われている間に検出された前記印加電流と前記内部圧力とに基づいて、前記2次空気供給装置の異常診断を行う異常診断手段と、
を備えることを特徴とする。
2次空気を供給するための供給配管と、
前記供給配管に配置された電動のエアポンプと、
前記エアポンプへの印加電流を検出する印加電流検出手段と、
前記供給配管の内部圧力を検出する内部圧力検出手段と、
2次空気の供給が行われている間に検出された前記印加電流と前記内部圧力とに基づいて、前記2次空気供給装置の異常診断を行う異常診断手段と、
を備えることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明において、
前記エアポンプの下流の前記供給配管を開閉するための開閉装置を更に備え、
前記異常診断手段は、前記開閉装置が開き側に制御された状態で前記エアポンプを駆動している間に検出された前記印加電流と前記内部圧力とに基づいて、前記2次空気供給装置の異常診断を行うことを特徴とする。
前記エアポンプの下流の前記供給配管を開閉するための開閉装置を更に備え、
前記異常診断手段は、前記開閉装置が開き側に制御された状態で前記エアポンプを駆動している間に検出された前記印加電流と前記内部圧力とに基づいて、前記2次空気供給装置の異常診断を行うことを特徴とする。
第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値以上であり、且つ、前記印加電流が所定値以上である場合に、前記供給配管の詰まりによる異常を判定することを特徴とする。
前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値以上であり、且つ、前記印加電流が所定値以上である場合に、前記供給配管の詰まりによる異常を判定することを特徴とする。
第4の発明は、第1または第2の発明において、
前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値以上であり、且つ、前記印加電流が所定値未満である場合に、前記2次空気供給装置を正常と判定することを特徴とする。
前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値以上であり、且つ、前記印加電流が所定値未満である場合に、前記2次空気供給装置を正常と判定することを特徴とする。
第5の発明は、第1または第2の発明において、
前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値未満である場合に、前記エアポンプの異常を判定することを特徴とする。
前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値未満である場合に、前記エアポンプの異常を判定することを特徴とする。
供給配管に詰まり等が発生し、該供給配管を流れる2次空気の流量が減少すると、エアポンプへの印加電流は大きくなる。また、該供給配管を流れる2次空気の流量が減少すると、該供給配管の内部圧力は小さくなる。第1の発明によれば、2次空気の供給が行われている間の内部圧力と印加電流とに基づいて、2次空気供給装置の異常診断が行われる。このため、本発明によれば、エアポンプの負荷を低減しつつ、異常診断を正確に実施することができる。
第2の発明によれば、エアポンプの下流に配置された開閉装置が開き側に制御された状態でエアポンプを駆動している間に、異常診断が実行される。開閉装置が開き側に制御された状態でエアポンプを駆動する場合には、該エアポンプに過大な負荷がかかることはない。このため、本発明によれば、エアポンプの負荷を低減しつつ、異常診断を正確に実施することができる。
第3の発明によれば、内部圧力が所定値以上であり、且つ、印加電流が所定値以上である場合に、供給配管の詰まりによる異常が判定される。印加電流が所定値以上である場合には、供給配管を流通する2次空気の流量が正常時よりも少ないと判断することができる。一方、内部圧力が所定値以上である場合には、少なくとも、エアポンプは正常に動作していると判断することができる。このため、本発明によれば、かかる場合に、供給配管の詰まりによる異常を判定することができる。
第4の発明によれば、内部圧力が所定値以上であり、且つ、印加電流が所定値未満である場合に、2次空気供給装置が正常と判定される。内部圧力が所定値以上である場合には、少なくとも、エアポンプは正常に動作していると判断することができる。また、印加電流が所定値未満である場合には、供給配管を流通する2次空気の流量が正常時と同量と判断することができる。このため、本発明によれば、かかる場合に、2次空気供給装置が正常と判定することができる。
内部圧力が所定値未満である場合には、エアポンプは正常に動作していない可能性が高い。このため、第5の発明によれば、内部圧力が所定値未満である場合に、エアポンプの異常を判定することができる。
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
[実施の形態の構成]
図1は、本発明の実施の形態としての2次空気供給装置を備える内燃機関の概略構成を説明するための図である。図1に示すとおり、本実施の形態の2次空気供給装置10は、内燃機関2に取り付けられるものである。内燃機関2は車両に搭載され、その動力源とされているものとする。
[実施の形態の構成]
図1は、本発明の実施の形態としての2次空気供給装置を備える内燃機関の概略構成を説明するための図である。図1に示すとおり、本実施の形態の2次空気供給装置10は、内燃機関2に取り付けられるものである。内燃機関2は車両に搭載され、その動力源とされているものとする。
内燃機関2には、吸気管3、および排気管4が接続されている。吸気管3の上流端にはエアフィルタ5が配置され、その下流側には、吸入空気量を調整するためのスロットル6が配置されている。また、排気管4の途中には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒7が配置されている。
図1に示すように、本実施の形態の2次空気供給装置10は、エアインジェクション(AI)配管12を備えている。AI配管12の一端は、吸気管3におけるエアフィルタ5とスロットル6との間に接続されている。また、AI配管12の他端は、排気管4における排気浄化触媒7の上流に接続されている。AI配管12の途中には、電気モータの動力で駆動するエアポンプ(AP)14が配置されている。また、AP14には、当該モータへ印加されている印加電流を検出するための電流計32が設けられている。
AP14の下流側には、エアスイッチングバルブ(ASV)16が配置され、このASV16には、吸気管3のスロットル6の下流から延びる配管20が接続されている。配管20の途中には、電磁弁22が配置されている。ASV16の下流側には、AI配管の内部圧力を検出するための圧力センサ34が配置されている。また、圧力センサ34の更に下流には、逆止弁18が配置されている。
本実施の形態のシステムは、図1に示すとおり、ECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30の入力部には、上述した電流計32、圧力センサ34の他、内燃機関2を制御するための各種センサが接続されている。また、ECU30の出力部には、上述したAP14、電磁弁22の他、内燃機関2を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU30は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。
[実施の形態の動作]
(エアインジェクション動作)
内燃機関2では、排気浄化触媒7の暖機促進等を目的として、排気管4に新気を導入するエアインジェクション(AI)動作が行われる場合がある。より具体的には、内燃機関2へのAI動作要求が検出されると、電磁弁22が開弁されるとともに、AP14が駆動される。電磁弁22が開弁されるとASV16に吸気管3の負圧が導かれて、ASV16が開弁される。これにより、エアフィルタ5を通過した新気を、AI配管12を介して排気管4へ導入することができる。
(エアインジェクション動作)
内燃機関2では、排気浄化触媒7の暖機促進等を目的として、排気管4に新気を導入するエアインジェクション(AI)動作が行われる場合がある。より具体的には、内燃機関2へのAI動作要求が検出されると、電磁弁22が開弁されるとともに、AP14が駆動される。電磁弁22が開弁されるとASV16に吸気管3の負圧が導かれて、ASV16が開弁される。これにより、エアフィルタ5を通過した新気を、AI配管12を介して排気管4へ導入することができる。
(2次空気供給装置の故障検出動作)
次に、図2を参照して、本実施の形態の2次空気供給装置10の故障検出動作について説明する。本実施の形態の2次空気供給装置10は、AI動作が行われている状態でのAP14への印加電流A、およびAI配管12の内部圧力Pに基づいて、当該装置の構成部品の異常有無を判定する。
次に、図2を参照して、本実施の形態の2次空気供給装置10の故障検出動作について説明する。本実施の形態の2次空気供給装置10は、AI動作が行われている状態でのAP14への印加電流A、およびAI配管12の内部圧力Pに基づいて、当該装置の構成部品の異常有無を判定する。
先ず、内部圧力Pが低い場合には、AI配管12を介して排気管4へ導入される空気流量(以下、「AI流量」と称する)が低下していると判断することができる。そこで、内部圧力Pが所定の判定値よりも小さい場合には、AP14に異常が発生していると判断することができる。
一方、内部圧力Pが所定の判定値よりも小さい場合には、少なくともAP14に異常は発生していないと判断することができる。次に、AP14への印加電流Aが高い場合には、AP14への負荷が大きいと判断することができる。そこで、印加電流Aと正常時の印加電流Arefとの偏差が所定の判定値以上に大きい場合には、AI配管12に詰まりによる異常が発生していると判断することができる。
ここで、所定の判定値は、AI流量と印加電流Aとの関係に従い決定される。図2は、AI流量Qと印加電流Aとの関係を示す図である。この図に示すとおり、AI流量Qが低下するほど、すなわちAI配管12が詰まるほど、AP14への印加電流Aは増加する。そこで、AI流量が、異常を判定する所定のレベル(AI流量低下判定レベル)まで低下した場合の印加電流と正常時の印加電流Arefとの偏差を判定値とする。これにより、AI配管12の詰まりによる異常を正確に判定することができる。
次に、内部圧力Pが所定の判定値よりも小さく、且つ、AP14への印加電流Aが所定の判定値未満の場合には、AP14の異常およびAI配管12に詰まりがともに発生していない正常状態であると判断することができる。
このように、本実施の形態の2次空気供給装置10によれば、AI動作の実行中に、すなわちASV16を開いた状態で異常診断を行うことができるので、AP14への負荷が低減される。このため、エアポンプの寿命を効果的に延ばすことができる。また、エアポンプへの付加を低減することにより、エアポンプへの要求を下げることができるので、コストを効果的に削減することができる。
また、本実施の形態の2次空気供給装置10によれば、異常診断のためのAI動作が妨げられることがない。このため、排気浄化触媒7の暖機が早くなり、エミッションを効果的に低減することができる。
[実施の形態における具体的処理]
次に、図3を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図3は、ECU30が、AI動作の実行中に異常診断を実行するルーチンのフローチャートである。
次に、図3を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図3は、ECU30が、AI動作の実行中に異常診断を実行するルーチンのフローチャートである。
図3に示すルーチンでは、先ず、AI作動条件が成立しているか否かが判定される(ステップ100)。ここでは、具体的には、排気浄化触媒7の暖機要求が出されているか否か、所定の条件が成立しているか否か等が判定される。その結果、AI作動条件が成立していないと判断された場合には、2次空気供給装置10の異常診断を行うことができないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
一方、上記ステップ100において、AI作動条件が成立していると判定された場合には、AI作動要求が出されていると判断されて、次のステップに移行し、AI動作が実行中か否かが判定される(ステップ102)。その結果、未だAI動作が実行されていないと判定された場合には、2次空気供給装置10の異常診断を行うことができないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。
一方、上記ステップ102において、AI動作が実行中であると判定された場合には、2次空気供給装置10の異常診断を行うことができると判断されて、次のステップに移行し、所定期間のAI配管12の内部圧力Pが読み込まれる。ここでは、具体的には、所定期間の圧力センサ34の検出信号が読み込まれる。次に、内部圧力Pの平均値Pmが算出される(ステップ106)。
次に、所定期間のAP14への印加電流Aが読み込まれる(ステップ108)。ここでは、具体的には、所定期間の電流計32の検出信号が読み込まれる。次に、印加電流Aの平均値Amが算出される(ステップ110)。
次に、内部圧力Pの平均値Pmが所定の判定値以上か否かが判定される(ステップ112)。ここでは、具体的には、上記ステップ106において算出された内部圧力の平均値Pmと予め設定された所定の判定値との大小関係が比較される。その結果、Pm≧判定値の成立が認められない場合には、AI流量が異常と判定される程度に低下していると判断されて、次のステップに移行し、AP14の異常が判定される(ステップ114)。
一方、上記ステップ112において、Pm≧判定値の成立が認められた場合には、AI流量は正常、すなわちAP14は正常と判断されて、次のステップに移行し、正常時の印加電流値Arefが読み込まれる(ステップ116)。ここでは、具体的には、2次空気供給装置10に異常が発生していない場合の印加電流として、予め設定された値が読み込まれる。
次に、印加電流Aの平均値Amと正常時の印加電流Arefとの偏差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される(ステップ118)。ここでは、具体的には、上記ステップ110において算出された印加電流の平均値Amと上記ステップ116において読み込まれた正常時の印加電流Arefとの偏差と、予め設定された所定の判定値と大小関係が比較される。その結果、Am−Aref<判定値の成立が認められない場合には、AI配管12に詰まりが発生することにより、AP14への負荷が増加していると判断されて、次のステップに移行し、AI配管12の詰まりによる異常が判定される(ステップ120)。
一方、上記ステップ118において、Am−Aref<判定値の成立が認められた場合には、AI配管12に詰まりが発生していないと判断されて、次のステップに移行し、2次空気供給装置10の正常が判定される(ステップ122)。
以上説明したとおり、本実施の形態の次空気供給装置10によれば、AI動作の実行中に、すなわちASV16を開いた状態で異常診断を行うことができるので、AP14への負荷が低減される。このため、エアポンプの寿命を効果的に延ばすことができる。また、エアポンプへの付加を低減することにより、エアポンプへの要求を下げることができるので、コストを効果的に削減することができる。
また、本実施の形態の2次空気供給装置10によれば、異常診断のためのAI動作が妨げられることがない。このため、排気浄化触媒7の暖機が早くなり、エミッションを効果的に低減することができる。
ところで、上述した実施の形態においては、内部圧力Pの所定期間の平均値Pmと所定の判定値とを比較して、2次空気供給装置10の異常を判定することとしているが、判定に使用する値は平均値Pmに限られない。すなわち、内部圧力Pを直接判定に使用することとしてもよい。また、印加電流についても同様で、所定期間の平均値Amに替えて印加電流Aを直接判定に使用することとしてもよい。
また、上述した実施の形態においては、印加電流Aの平均値Amと正常時の印加電流Arefとの偏差と所定の判定値とを比較して、2次空気供給装置10の異常を判定することとしているが、判定に使用する値は偏差(Am−Aref)に限られない。すなわち、異常と判定される印加電流の判定値を予め設定し、印加電流Aあるいはその平均値Amと当該判定値とを比較して異常判定を行うこととしてもよい。
尚、上述した実施の形態においては、AI配管12が前記第1の発明における「供給配管」に相当している。また、ECU30が、上記ステップ104の処理を実行することにより、前記第1の発明における「内部圧力検出手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより、前記第1の発明における「印加電流検出手段」が、上記ステップ112、または116の処理を実行することにより、前記第1の発明における「異常診断手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態においては、ASV16が前記第2の発明における「開閉装置」に相当している。
また、上述した実施の形態においては、ECU30が、上記ステップ120の処理を実行することにより、前記第3の発明における「異常診断手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態においては、ECU30が、上記ステップ122の処理を実行することにより、前記第4の発明における「異常診断手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態においては、ECU30が、上記ステップ114の処理を実行することにより、前記第5の発明における「異常診断手段」が、それぞれ実現されている。
2 内燃機関
3 吸気管
4 排気管
5 エアフィルタ
6 スロットル
7 排気浄化触媒
10 2次空気供給装置
12 エアインジェクション(AI)配管
14 エアポンプ(AP)
16 エアスイッチングバルブ(ASV)
18 逆止弁
20 配管
22 電磁弁
30 ECU(Electronic Control Unit)
32 電流計
34 圧力センサ
3 吸気管
4 排気管
5 エアフィルタ
6 スロットル
7 排気浄化触媒
10 2次空気供給装置
12 エアインジェクション(AI)配管
14 エアポンプ(AP)
16 エアスイッチングバルブ(ASV)
18 逆止弁
20 配管
22 電磁弁
30 ECU(Electronic Control Unit)
32 電流計
34 圧力センサ
Claims (5)
- 内燃機関の排気系に2次空気を供給するための2次空気供給装置において、
2次空気を前記排気系へ供給するための供給配管と、
前記供給配管に配置された電動のエアポンプと、
前記エアポンプへの印加電流を検出する印加電流検出手段と、
前記供給配管の内部圧力を検出する内部圧力検出手段と、
2次空気の供給が行われている間に検出された前記印加電流と前記内部圧力とに基づいて、前記2次空気供給装置の異常診断を行う異常診断手段と、
を備えることを特徴とする2次空気供給装置。 - 前記エアポンプの下流の前記供給配管を開閉するための開閉装置を更に備え、
前記異常診断手段は、前記開閉装置が開き側に制御された状態で前記エアポンプを駆動している間に検出された前記印加電流と前記内部圧力とに基づいて、前記2次空気供給装置の異常診断を行うことを特徴とする請求項1記載の2次空気供給装置。 - 前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値以上であり、且つ、前記印加電流が所定値以上である場合に、前記供給配管の詰まりによる異常を判定することを特徴とする請求項1または2記載の2次空気供給装置。
- 前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値以上であり、且つ、前記印加電流が所定値未満である場合に、前記2次空気供給装置を正常と判定することを特徴とする請求項1または2記載の2次空気供給装置。
- 前記異常診断手段は、前記内部圧力が所定値未満である場合に、前記エアポンプの異常を判定することを特徴とする請求項1または2記載の2次空気供給装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008250685A JP2010077957A (ja) | 2008-09-29 | 2008-09-29 | 2次空気供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2010077957A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013131746A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Asml Netherlands Bv | ポンプシステム、二酸化炭素供給システム、抽出システム、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法 |
-
2008
- 2008-09-29 JP JP2008250685A patent/JP2010077957A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013131746A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Asml Netherlands Bv | ポンプシステム、二酸化炭素供給システム、抽出システム、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法 |
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