JP2020029780A - 気体供給経路の診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の内燃機関に気体を供給する気体供給装置における気体供給経路の気密性の診断について、診断時間を低減する。【解決手段】内燃機関１０の吸気経路１１または排気経路１２に接続される気体供給経路３１，３３と気体供給経路に気体を圧送するポンプ３２と気体供給経路のポンプよりも下流側に設けられた開閉弁３４とを備える気体供給装置を診断する診断システム４０は、ポンプを制御する送風制御部４４と、開閉弁を制御する弁制御部４５と、ポンプと開閉弁との間の気体供給経路内の気体の圧力検出値と流量検出値との少なくともいずれか一方を取得する検出部４１と、気体供給経路の気密性を診断する診断要求があった場合にポンプの作動中に開閉弁を閉弁した後ポンプの回転速度を所定範囲内に制御した状態で検出部が取得する圧力検出値と流量検出値との少なくともいずれか一方に基づいて気体供給経路の気密性診断を実行する診断部５０とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の内燃機関に気体を供給する気体供給装置について、その気体供給経路の気密性を診断する診断システムに関する。

内燃機関へ気体を供給する気体供給装置において、気体の供給量等を適切に制御するために、供給される気体が通過する気体供給経路の気密性を診断する技術が求められている。特許文献１には、内燃機関の吸気経路や排気経路にオゾンを供給するオゾン供給装置の故障診断装置が記載されている。この故障診断装置では、オゾン供給の停止時に、オゾン通路へ送気するエアポンプが停止した状態で排気遮断弁を閉状態にし、オゾン通路の通気を遮断する。その後、エアポンプを起動させてオゾン通路に送気し、オゾン通路の気密性を診断する。

特開２０１７−４４１６５号公報

特許文献１は、内燃機関の停止時等のエアポンプが停止している場合に診断を実行する技術に関し、エアポンプが駆動している場合に診断を実行することについて、考慮していない。例えば、内燃機関を無噴射状態として車両を低速走行させる際などのオゾンの要求量の低下時に、オゾン通路の気密性診断を実行したい場合がある。このような場合に、特許文献１のように、オゾン通路を遮断した後にエアポンプを起動させると、エアポンプの安定化のための待ち時間により診断開始が遅くなり、診断時間が長くなる。診断時間が長くなると、車両の走行中において限られた期間内に診断を完了することが困難となる。

上記の課題に鑑み、本発明は、車両の内燃機関に気体を供給する気体供給装置における気体供給経路の気密性の診断について、診断時間を低減する技術を提供することを目的とする。

本発明は、車両に搭載された内燃機関の吸気経路または排気経路に接続される気体供給経路と、前記気体供給経路に気体を圧送するポンプと、前記気体供給経路の前記ポンプよりも下流側に設けられた開閉弁とを備える気体供給装置を診断する診断システムを提供する。この診断システムは、前記ポンプを制御する送風制御部と、前記開閉弁を制御する弁制御部と、前記ポンプと前記開閉弁との間の前記気体供給経路内の気体の圧力検出値と流量検出値との少なくともいずれか一方を取得する検出部と、前記気体供給経路の気密性を診断する診断要求があった場合に、前記ポンプの作動中に前記開閉弁を閉弁した後、前記ポンプの回転速度を所定範囲内に制御した状態で、前記検出部が取得する前記圧力検出値と前記流量検出値との少なくともいずれか一方に基づいて前記気体供給経路の気密性診断を実行する診断部と、を備える。

本発明の診断システムによれば、診断部は、気体供給経路の気密性を診断する診断要求があった場合に、ポンプの作動中に開閉弁を閉弁した後、ポンプの回転速度を所定範囲内に制御する。このため、診断対象となる気体供給経路内の気体の圧力や流量の安定化に要する時間が短くなり、検出部が取得する圧力検出値や流量検出値を速やかに安定化させることができる。その結果、短い診断時間で、安定化した圧力検出値や流量検出値に基づいて気密性診断を実行することができるため、高い診断精度を維持することと、診断時間を低減することとを両立できる。また、本発明の診断システムによれば、診断時間が短いため、車両の走行中において限られた期間内に診断を完了することができる。

実施形態に係る排気浄化装置の概要図。 エアポンプの駆動時に閉弁した場合における気体供給経路内の気体流量の時間変化を示す概念図。 エアポンプの停止時に閉弁した場合における気体供給経路内の気体流量の時間変化を示す概念図。 気体供給経路内の流量検出値の時間変化について、閉弁後におけるエアポンプの回転速度の固定の有無を比較して示す図。 気体供給経路内の圧力検出値の時間変化について、閉弁後におけるエアポンプの回転速度の固定の有無を比較して示す図。 図４，５におけるエアポンプの回転速度の実測値を示す図。 第１実施形態に係る気密性診断処理のフローチャート。 第２実施形態に係る気密性診断処理のフローチャート。 第２実施形態に係る気密性診断処理のタイムチャート。 第３実施形態に係る気密性診断処理のフローチャート。 第３実施形態に係る気密性診断処理のタイムチャート。 第４実施形態に係る気密性診断処理のフローチャート。 第５実施形態に係る気密性診断処理のフローチャート。 第５実施形態に係る気密性診断処理のタイムチャート。

（第１実施形態）
図１に示すように、車両に搭載された排気浄化装置１は、内燃機関１０から排出される排気を浄化触媒層２１により浄化可能な装置として構成されている。オゾン供給装置３０は、浄化触媒層２１にオゾンを供給するために、排気浄化装置１に搭載されている。内燃機関１０は、ディーゼルエンジンであり、吸気管１１から吸入した空気は、過給装置１３によって圧縮されて内燃機関１０の燃焼室内に吸入され、この燃焼室内において、燃料噴射弁から噴射された燃料とともに燃焼に供される。

過給装置１３は、吸気管１１に配置された吸気コンプレッサ１４と、排気管１２に配置された排気タービン１５と、吸気コンプレッサ１４と排気タービン１５とを連結する回転軸１６とを備えている。内燃機関１０からの排気により排気タービン１５が回転されると、その回転に伴い吸気コンプレッサ１４が回転され、吸気の過給が行われる。なお、吸気管１１には、吸気コンプレッサ１４の下流側に熱交換器としてのインタクーラが配置されていてもよい。

吸気管１１には、吸気コンプレッサ１４の上流側となる位置に、吸気管１１を通過する空気量を検出する吸気量センサ１８が設けられている。排気管１２には、排気温度を検出する排気温度センサ２２と、排気圧力を検出する排気圧センサ２３と、エンジンで発生したＮＯｘ量を濃度として検出するＮＯｘセンサ２４が設けられている。排気温度センサ２２、排気圧センサ２３、ＮＯｘセンサ２４の下流側に、浄化触媒層２１が設けられている。

浄化触媒層２１は、ＮＯｘ吸蔵還元型の触媒を備えている。浄化触媒層２１は、周知のとおり、リーン燃焼時において排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵するとともに、例えばポスト噴射の実施時等において排気中に含まれるＨＣ、ＣＯといった還元成分を用いて、吸蔵したＮＯｘを還元除去するものである。浄化触媒層２１は、例えば、担体表面にコーティングされたアルミナに、還元触媒としての銀を担持させた構造を有する。内燃機関１０からの排気は、排気管１２を通過して浄化触媒層２１において浄化される。

オゾン供給装置３０は、エアポンプ３２と、オゾン生成器３３とを備えている。エアポンプ３２は、例えば電動ポンプであって、外部から吸入した空気を加圧してオゾン生成器３３に圧送することができる。エアポンプ３２の出口には、空気量センサ３５が設けられており、エアポンプ３２からオゾン生成器３３に送風する空気の流量を検出することができる。

オゾン生成器３３は、オゾン供給管３１と、エアポンプ３２となる位置に設置されている。オゾン生成器３３は、オゾン供給管３１を介して排気管１２に接続されている。オゾン供給管３１は、浄化触媒層２１およびＮＯｘセンサ２４の上流側、かつ、排気温度センサ２２および排気圧センサ２３の下流側となる位置において、排気管１２に接続されている。オゾン生成器３３およびオゾン供給管３１により、オゾン供給装置３０における気体供給路が構成されている。オゾン供給管３１の排気管１２側の端部は、接続部３７である。

オゾン供給管３１には、排気管１２からの排気の逆流を抑制する目的で、開閉弁３４が設けられている。開閉弁３４は、接続部３７とオゾン生成器３３との間に設けられている。開閉弁３４は、気体供給経路において、エアポンプ３２よりも下流側（排気管１２側）に設けられている。開閉弁３４は、排気管１２に対するオゾン供給時には開放され、オゾン供給の停止時には閉鎖される。オゾン供給管３１には、オゾン生成器３３と開閉弁３４との間となる位置において、ＮＯｘ量を濃度として検出する圧力センサ２５が設けられている。圧力センサ２５によって、オゾン生成器３３から浄化触媒層２１へ供給されるガス中のＮＯｘ量を検出することができる。

オゾン生成器３３は、ハウジング内に配置された複数の電極板と、電極板に電圧印加する電圧印加手段とを備えている。エアポンプ３２から供給された空気が複数の電極板によって隔てらえた流路を通過する際に、電圧印加手段によって複数の電極板間に高電圧が印加されて放電が起こると、電極板間の流路を流通する空気からオゾンが生成される。

オゾン生成器３３により生成されたオゾン（Ｏ３）は、オゾン供給管３１を介して、排気管１２において浄化触媒層２１の上流側に供給される。オゾンが供給されることにより、排気管１２から浄化触媒層２１に流入する排気中のＮＯをＮＯ２に酸化することができ、これによって、浄化触媒層２１におけるＮＯｘ吸蔵能力を高めることができる。特に、浄化触媒層２１の温度が低い場合には、ＮＯの吸蔵効率が低くなるため、浄化触媒層２１にオゾンを供給してＮＯをＮＯ２に酸化することが吸蔵効率確保のために好ましい。

内燃機関１０の運転時において、排気管１２にオゾン供給を行う場合には、エアポンプ３２およびオゾン生成器３３が駆動され、かつ開閉弁３４が開放されることにより、オゾン生成器３３を通過する空気と共にオゾンが排気管１２内に流入する。そして、浄化触媒層２１の上流側においてオゾンによりＮＯからＮＯ２への酸化反応が行われつつ、浄化触媒層２１においてＮＯ及びＮＯ２が吸蔵され、かつ還元浄化される。

吸気量センサ１８、排気温度センサ２２、排気圧センサ２３、ＮＯｘセンサ２４、圧力センサ２５および空気量センサ３５の検出値は、ＥＣＵ４０に出力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、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、前述した各種センサの検出信号に基づいて、内燃機関１０および排気浄化装置１の各種制御を実行する。ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の燃焼制御を実行する機能、オゾン供給装置３０からのオゾン供給量制御を実行する制御装置としての機能、および、オゾン供給装置３０について、内燃機関１０へオゾンを供給する気体供給経路の気密性を診断する診断システムとしての機能を有する。

ＥＣＵ４０は、検出部４１と、記憶部４２と、オゾン制御部４３と、送風制御部４４と、弁制御部４５と、診断部５０とを備えている。

検出部４１は、吸気量センサ１８、排気温度センサ２２、排気圧センサ２３、ＮＯｘセンサ２４、圧力センサ２５および空気量センサ３５の検出値等の各種センサの検出値を取得する。検出部４１は、エアポンプ３２と開閉弁３４との間の気体供給経路内の気体の圧力検出値Ｐとして、圧力センサ２５の検出値を取得できる。また、検出部４１は、エアポンプ３２と開閉弁３４との間の気体供給経路内の気体の流量検出値Ｆとして、空気量センサ３５の検出値を取得できる。検出部４１によって取得されたデータは、記憶部４２によって、ＥＣＵ４０に記憶されてもよい。

オゾン制御部４３は、内燃機関１０の運転状態に応じて、オゾン供給装置３０を運転し、浄化触媒層２１へのオゾン供給を実行する。例えば内燃機関１０のリーン燃焼時に、オゾン供給の要求が生じたとして、オゾン供給装置３０を運転し、排気管１２に対してオゾン供給を実行する。

オゾン供給装置３０の運転時に、オゾン制御部４３は、オゾン生成器３３を制御して、オゾン供給装置３０が供給するオゾン量を制御する。オゾン供給量を適正に制御することにより、浄化触媒層２１におけるＮＯｘ浄化を適正に実現できる。オゾン量の制御のために、オゾン制御部４３は、エアポンプ３２や開閉弁３４の制御を併せて行ってもよい。

オゾン制御部４３は、生成オゾン量が、浄化触媒層２１が必要とするオゾン量（以下、必要オゾン量と称する）に近づくように、オゾン供給装置３０をフィードバック制御するように構成されていてもよい。具体的には、必要オゾン量と、生成オゾン量との差が所定の閾値以下となるようにオゾン生成器を制御するように構成されていてもよい。

送風制御部４４は、気体供給経路に空気を圧送するエアポンプ３２を制御する。送風制御部４４は、オゾン供給装置３０の運転時には、オゾン制御部４３からの制御指令に基づいて、エアポンプ３２を制御する。また、送風制御部４４は、オゾン供給装置３０の気密性診断時には、診断部５０からの制御指令に基づいて、エアポンプ３２を制御する。

送風制御部４４は、エアポンプ３２の回転速度と、開閉弁３４の閉弁時のエアポンプ３２の加圧力との関係に基づいて、エアポンプ３２の回転速度を制御するように構成されていてもよい。エアポンプ３２の加圧力は、エアポンプ３２の回転速度に基づいて算出できる。エアポンプ３２の回転速度が速くなるほど、エアポンプ３２の加圧力は大きくなる。例えば、気密性診断の実行に適したエアポンプ３２の加圧力の下限値を加圧力閾値Ｃ０として設定し、エアポンプ３２の回転速度から算出される加圧力が加圧力閾値Ｃ０未満である場合に、エアポンプ３２の回転速度を高くする制御を実行するように構成されていてもよい。もしくは、例えば、送風制御部４４は、加圧力閾値Ｃ０を与えるエアポンプ３２の回転速度を回転速度閾値Ｒ０として算出し、エアポンプ３２の回転速度が回転速度閾値Ｒ０以下である場合に、エアポンプ３２の回転速度を高くする制御を実行してもよい。

オゾン供給装置３０により内燃機関１０にオゾンを供給している際には、エアポンプ３２を作動させた状態となっている。この状態となっている際に、診断要求があり、診断部５０による気密性の実行が行われる場合には、送風制御部４４は、診断部５０が気体供給経路の気密性の診断を完了するまでエアポンプ３２を停止することなく、エアポンプ３２の作動を継続させるように構成されていてもよい。エアポンプ３２を停止させることなく、オゾン供給装置３０の制御状態を、オゾン等の気体を内燃機関１０に供給する気体供給状態から、気体供給経路の気密性を診断する診断実行状態に移行させることにより、エアポンプ３２を速やかに安定化させることができ、ひいては、気密性診断の時間を短くすることができる。

弁制御部４５は、気体供給経路に設置された開閉弁３４を制御する。弁制御部４５は、オゾン供給装置３０の運転時には、オゾン制御部４３からの制御指令に基づいて、開閉弁３４を制御する。また、弁制御部４５は、オゾン供給装置３０の気密性診断時には、診断部５０からの制御指令に基づいて、開閉弁３４を制御する。

診断部５０は、気体供給経路の気密性を診断する診断要求があった場合に、エアポンプ３２の作動中において開閉弁３４を閉弁する。診断部５０は、弁制御部４５を介して開閉弁３４を閉弁した後、送風制御部４４を介してエアポンプの回転速度を所定範囲内に制御した状態で、検出部４１が取得する圧力検出値と流量検出値との少なくともいずれか一方に基づいて、気体供給経路の気密性の診断（気密性診断）を実行する。具体的には、圧力検出値については、所定の圧力閾値未満である場合に異常と判定し、所定の圧力閾値以上である場合に正常と判定する。また、流量検出値については、所定の流量閾値を超える場合に異常と判定し、所定の流量閾値以下である場合に正常と判定する。

図２、３に、開閉弁３４を閉弁する前後における検出部４１が取得する流量検出値Ｆの時間変化を概念的に示す。図２に示すように、時間ｔ０以降、エアポンプ３２が駆動している状態で、時間ｔ１に開閉弁３４を閉弁すると、時間ｔ１〜ｔ２の間に流量検出値Ｆは低下し、時間ｔ２以降、閉弁前よりも低い値で略一定となって安定化する。気体供給経路の気密性に異常がある場合には、漏れの箇所における気体の出入りによって気流が生じる。このため、時間ｔ２以降の流量検出値Ｆは、気体供給経路の気密性に異常がある場合（異常時）には、異常がない場合（正常時）よりも、高い値で安定化する。

図３に示すように、時間ｔ０〜ｔ１の間においてエアポンプ３２が停止している状態で、時間ｔ１に開閉弁３４を閉弁し、閉弁直後にエアポンプを起動すると、時間ｔ１〜ｔ３の間に流量検出値Ｆは一端上昇した後で低下し、時間ｔ３以降に略一定となって安定化する。開閉弁３４の閉弁後にエアポンプ３２を起動するため、エアポンプ３２の運転状態が安定化ための時間が追加される。このため、図３に示す時間ｔ１〜ｔ３までの時間は、図２に示す時間ｔ１〜ｔ２までの時間よりも長くなる。すなわち、エアポンプ３２の駆動時に開閉弁３４を閉弁した場合には、エアポンプ３２の停止時に開閉弁３４を閉弁した場合よりも、気体供給経路内の気体の流量の安定化に要する時間が短くなる。

同様に、エアポンプ３２の運転状態が安定化するまでの時間が長くなると、気体供給経路内の圧力が安定化するまでの時間が長くなる。すなわち、エアポンプ３２の駆動時に開閉弁３４を閉弁した場合には、エアポンプ３２の停止時に開閉弁３４を閉弁した場合よりも、気体供給経路内の気体の圧力の安定化に要する時間が短くなる。

図４〜６に、開閉弁３４の閉弁後に、エアポンプ３２の回転速度を固定した場合（実線で示す）と、固定しなかった場合（破線で示す）とを比較して、流量検出値Ｆ、圧力検出値Ｐおよびエアポンプ３２の回転速度Ｒの実測値の時間変化を示す。なお、図４〜６において時間軸のスケールは一致している。

図６に破線で示すように、開閉弁３４の閉弁後にエアポンプ３２の回転速度Ｒが所定範囲内となるように制御しない場合には、回転速度Ｒは、一旦上昇した後で低下し、略一定の回転速度に安定化する。図４，５に破線で示すように、流量検出値Ｆおよび圧力検出値Ｐは、図６に破線で示す回転速度Ｒの変化に応じた変化を示す。流量検出値Ｆおよび圧力検出値Ｐは、回転速度Ｒが一旦上昇した後で低下している期間において、同様に、一旦上昇した後で低下し、その後、略一定に安定化する。

これに対し、図６に実線で示すように、開閉弁３４の閉弁後にエアポンプ３２の回転速度が所定範囲内となるように制御すると、略一定に安定化させることができる。その結果、図４，５に実線で示すように、流量検出値Ｆおよび圧力検出値Ｐについても、開閉弁３４の閉弁後に大きく変動することなく、速やかに略一定に安定化させることができる。

図２〜６を用いて説明したとおり、診断部５０によれば、エアポンプ３２の作動中に開閉弁３４を閉弁した後、エアポンプ３２の回転速度Ｒを所定範囲内に制御するため、圧力検出値Ｐや流量検出値Ｆが安定化するまでの時間を短くすることができる。その結果、短い診断時間で、安定化した圧力検出値Ｐや流量検出値Ｆに基づいて診断を実行することができるため、高い診断精度を維持することと、診断時間を低減することとを両立できる。また、診断時間が短いため、車両の走行中において限られた期間内に診断を完了することができる。例えば、内燃機関１０を無噴射状態として車両を低速走行させる際などには、オゾンの要求量が低下し、または不要とされる場合がある。このような場合に、オゾン供給時にはオゾン通路となる気体供給経路の気密性診断を実行することが可能となる。

診断部５０は、状態判定部５１と、オゾン量推定部５２と、診断実行部５３とを備えている。

状態判定部５１は、気密性の診断要求があり、開閉弁３４が閉弁された後に、検出部４１が取得する圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆとの少なくともいずれか一方に基づいて、エアポンプ３２から開閉弁３４までの気体供給経路内が、気密安定状態であるか否かを判定する。なお、気密安定状態とは、気密性の診断に用いる所定のパラメータが安定化した状態であり、具体的には、例えば、圧力検出値Ｐと、流量検出値Ｆとの少なくともいずれか一方が略一定に安定化した場合に、気密安定状態であると判定してもよい。または、例えば、圧力検出値Ｐと、流量検出値Ｆとの双方が略一定に安定化した場合に、気密安定状態であると判定してもよい。気密安定状態であると判定するための条件を、圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆのいずれか一方のみが安定化したことに設定するのか、双方が安定化したことに設定するのかについて、気密性の異常判定の条件に対応させて選択してもよい。例えば、圧力検出値Ｐに基づいて気密性の異常判定を実行する場合には、圧力検出値Ｐが安定化したことを条件として気密安定状態であると判定してもよい。

オゾン量推定部５２は、エアポンプ３２の出口から開閉弁３４までの気体供給経路内のオゾン量を推定する。オゾン量の推定は、例えば、ＮＯｘセンサ２４の検出値に基づいて、推定することができる。診断対象となる気体供給経路のエアポンプ３２の出口から開閉弁３４の間にＮＯｘセンサ等を設置して、その検出値からオゾン量を推定してもよい。

診断実行部５３は、気密性診断の精度を向上させるために、状態判定部５１によって、気体供給経路内が気密安定状態であると判定された後に、気密性の診断を実行する。気密性診断の精度をより向上させるためには、診断実行部５３は、状態判定部５１によって、気体供給経路内が気密安定状態であると判定した後に、所定時間以上経過した時点で、気体供給経路の気密性の診断を実行するように構成されていることがより好ましい。診断実行部５３は、必要とする診断結果の精度に応じて、状態判定部５１による気密安定状態の判定があったことのみを条件として診断を開始するのか、気密性安定状態の判定時から所定時間が経過した後に診断を開始するのかについて選択可能であってもよい。

診断実行部５３は、オゾン生成器３３がオゾンを供給していないことを条件として、気体供給経路の気密性の診断を実行する。診断実行部５３は、オゾン生成器３３がオゾンを供給している時に診断要求があった場合には、オゾン生成器３３によるオゾンの供給を停止させた後で、気体供給経路の気密性の診断を実行する。例えば、診断実行部５３が、オゾン制御部４３にオゾンの供給停止指令を送信し、この指令によってオゾン制御部４３がオゾン生成器３３の放電板への電圧印加を停止することにより、オゾン生成を停止させることができる。

診断実行部５３は、オゾン量推定部５２が推定するオゾン量が所定の残留閾値以下となったことを条件として、気体供給経路の気密性の診断を実行するように構成されていることが好ましい。診断要求があった際に、オゾン量推定部５２が推定するオゾン量が所定の残留閾値を超えている場合には、診断実行部５３は、気体供給経路内のオゾンを掃気するための制御指令を送風制御部４４に送信し、エアポンプ３２を用いて掃気を行ってもよい。掃気後に気密性の診断実行に移行する際に、送風制御部４４は、掃気のために作動しているエアポンプ３２を停止しないで、気密性の診断が完了するまでエアポンプ３２を作動させた状態に制御することが好ましい。

診断部５０は、内燃機関１０の燃焼休止運転時に、気体供給経路の気密性の診断を実行するように構成されていてもよい。なお、燃焼休止運転時とは、内燃機関１０が燃焼を一次的に休止させて運転する状態である時であり、具体的には、無噴射状態で車両を低速走行させている状態等が該当する。例えば、内燃機関１０の運転時に診断要求があった場合に、内燃機関１０の燃焼休止運転時であることを条件として、気密性の診断を実行してもよい。内燃機関１０の燃焼休止運転時は、オゾン供給装置３０によるオゾンの供給を休止しても、排気中のＮＯｘ量が問題となるレベルまで上昇しない。このため、診断部５０により、内燃機関１０の燃焼休止運転時に気体供給経路の気密性の診断を実行する場合には、排気中のＮＯｘ量を増加させることなく、速やかに気密性の診断を実行できる。

図７に、ＥＣＵ４０が実行する気密性診断処理のフローチャートを示す。図７に示す処理は、エアポンプ３２が駆動している状態で実行される。

まず、ステップＳ１０１では、診断要求があったか否かを判定する。診断要求があった場合には、ステップＳ１０５に進む。診断要求が無かった場合には、処理を終了する。

ステップＳ１０５では、開閉弁３４を閉弁する。開閉弁３４を閉弁することにより、エアポンプ３２の出口から開閉弁３４までの気体供給経路が封止される。開閉弁３４を閉弁する前後において、エアポンプ３２は駆動状態にある。その後、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、エアポンプ３２に回転速度Ｒを所定の回転速度Ｒ１に固定する。その後、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、気体供給経路内の圧力検出値が所定の圧力閾値未満であるか否かを判定する。具体的には、圧力センサ２５によって検出されるオゾン供給管３１内の圧力検出値Ｐが圧力閾値Ｐ０未満であるか否かを判定する。Ｐ＜Ｐ０である場合には、ステップＳ１１２に進み、気密性診断の結果が異常であると判定する。Ｐ≧Ｐ０である場合には、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、気体供給経路内の流量検出値が所定の流量閾値を超えているか否かを判定する。具体的には、空気量センサ３５によって検出されるエアポンプ３２の出口における気体の流量検出値Ｆが流量閾値Ｆ０を超えているか否かを判定する。Ｆ＞Ｆ０である場合には、ステップＳ１１２に進み、気密性診断の結果が異常であると判定する。Ｆ≦Ｆ０である場合には、ステップＳ１１４に進み、気密性診断の結果が正常であると判定した後で、処理を終了する。

ステップＳ１１０，Ｓ１１１のうちの少なくともいずれか一方において肯定的判定があった場合には、ステップＳ１１２に進み、異常判定が行われる。すなわち、気体供給経路内の圧力検出値Ｐと、流量検出値Ｆとの一方または双方が、所定の閾値によって規定される範囲外である場合に、異常判定が行われる。これに対し、ステップＳ１１０，Ｓ１１１の双方において否定的判定があった場合には、ステップＳ１１４に進み、正常判定が行われる。

ステップＳ１１２における異常判定があった場合には、さらに、ステップＳ１１３に進んで、車両に搭載された表示装置に、気密性が異常であるとの判定結果が表示される。なお、ステップＳ１１４において正常判定が行われた場合には、正常である旨の通知を行わないで診断を終了する場合を例示して説明したが、判定結果が正常である旨の通知を行ってもよい。

図７に示す気密性診断処理によれば、ステップＳ１０５において、エアポンプ３２の作動中に開閉弁３４を閉弁した後、ステップＳ１０６において、エアポンプ３２の回転速度Ｒを所定範囲内に制御する。このため、圧力検出値Ｐや流量検出値Ｆが安定化するまでの時間を短くすることができる。その結果、ステップＳ１１０およびＳ１１１における判定処理において、安定化した圧力検出値Ｐや流量検出値Ｆを用いて判定を実行することができる。

（第２実施形態）
図８に、第２実施形態に係る気密性診断処理のフローチャートを示す。本処理は、診断実行部５３が、状態判定部５１によって気体供給経路内が気密安定状態であると判定された後に、所定時間以上経過した時点で、気体供給経路の気密性の診断を実行するように構成されている場合に実行される処理の一例である。ステップＳ２０１，Ｓ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２１２〜Ｓ２１４の処理は、図７におけるステップＳ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１１２〜Ｓ１１４の処理と同様であるため、Ｓ１００番台の番号をＳ２００番台に読み替えることにより説明を省略する。

ステップＳ２０６において、エアポンプ３２の回転速度Ｒを所定の回転速度Ｒ１に固定した後、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆの双方が気密安定状態となった後、所定の時間ｔｓが経過しているか否かを判定する。すなわち、圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆの双方が気密安定状態となった時点から現在までの経過時間ｔが、時間閾値ｔｓ以上であるか否かを判定する。ｔ≧ｔｓである場合には、ステップＳ２１０に進む。ｔ＜ｔｓである場合には、ステップＳ２０９に戻り、ｔ≧ｔｓとなるまでステップＳ２０９に示す処理を繰り返す。

ステップＳ２１０では、気体供給経路内の圧力検出値が所定の圧力閾値未満であるという条件と、気体供給経路内の流量検出値が所定の流量閾値を超えているという条件との双方を満たすか否かを判定する。具体的には、圧力センサ２５によって検出されるオゾン供給管３１内の圧力検出値Ｐが圧力閾値Ｐ０未満であり（Ｐ＜Ｐ０）、かつ、空気量センサ３５によって検出されるエアポンプ３２の出口における気体の流量検出値Ｆが流量閾値Ｆ０を超えている（Ｆ＞Ｆ０）である場合には、ステップＳ２１２に進み、異常判定を行った後、ステップＳ２１３に進む。それ以外の場合、すなわち、Ｐ≧Ｐ０である場合や、Ｆ≦Ｆ０である場合には、ステップＳ２１４に進み、正常判定を行った後で、処理を終了する。

図９に、図８に示す気密性診断処理のタイムチャートを示す。図９において、横軸は時間を示しており、縦軸は、上から順に、エアポンプ３２の回転速度Ｒ、開閉弁３４の開閉状態、圧力検出値Ｐ、流量検出値Ｆをそれぞれ示している。

時間ｔ１０〜ｔ１１の間、開閉弁３４は開状態で、エアポンプ３２が駆動され、回転速度Ｒが変動して圧力検出値Ｐおよび流量検出値Ｆが変動している。

時間ｔ１１において、診断要求があったため、開閉弁３４が閉弁され、回転速度Ｒは、所定の回転速度Ｒ１に制御される。これにより、時間ｔ１１〜ｔ１２に示す過渡期間の間、圧力検出値Ｐは上昇し、流量検出値Ｆは低下する。

時間ｔ１２以降は、圧力検出値Ｐは、所定の圧力閾値Ｐ０よりも高い値で略一定となり、安定化する。また、流量検出値Ｆは、所定の流量閾値Ｆ０よりも低い値で略一定となり、安定化する。時間ｔ１２において、圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆの双方が安定化したため、時間ｔ１２は気密安定状態となった時点として認識される。

時間ｔ１２からの経過時間がｔｓである時間ｔ１３において、気密性の診断が開始される。この場合、Ｐ≧Ｐ０かつＦ≦Ｆ０であるため、正常判定が行われる。

図８に示す気密性診断処理によれば、ステップＳ２０９に示す処理によって、気体供給経路内が気密安定状態となった時点から所定時間ｔｓ以上経過したことを条件として、ステップＳ２１０以降の気密性の診断が実行される。このため、圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆが確実に安定化した状態で、精度よく気密性の診断を実行することができる。

なお、第２実施形態におけるステップＳ２１０の処理は、第１実施形態におけるステップＳ１１０，Ｓ１１１の処理に置き換えてもよく、逆に、第１実施形態におけるステップＳ１１０，Ｓ１１１の処理を第２実施形態におけるステップＳ２１０の処理に置き換えてもよい。ステップＳ１１０，Ｓ１１１と同様の処理を含む第３〜第５実施形態についても同様に、ステップＳ２１０の処理と相互に置き換えてもよい。

（第３実施形態）
図１０に、第３実施形態に係る気密性診断処理のフローチャートを示す。本処理は、送風制御部４４は、エアポンプ３２の回転速度Ｒと、開閉弁３４の閉弁時のエアポンプ３２の加圧力との関係に基づいて、エアポンプ３２の回転速度Ｒを制御するように構成されている場合に実行される処理の一例である。ステップＳ３０１，Ｓ３０５，Ｓ３０６，Ｓ３１０〜Ｓ３１４の処理は、図７におけるステップＳ１０１，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１１０〜Ｓ１１４の処理と同様であるため、Ｓ１００番台の番号をＳ３００番台に読み替えることにより説明を省略する。ステップＳ３０９の処理は、図８に示すステップＳ２０９の処理と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ３０６において、エアポンプ３２の回転速度Ｒを所定の回転速度Ｒ１に固定した後、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、回転速度Ｒが所定の回転速度閾値Ｒ０以上であるか否かを判定する。この回転速度閾値Ｒ０は、気密性診断の実行に適したエアポンプ３２の加圧力の下限値である加圧力閾値Ｃ０に基づいて算出された回転速度である。回転速度Ｒが回転速度閾値Ｒ０に満たない場合には、エアポンプ３２からの送風による加圧力は、加圧力閾値Ｃ０よりも低くなる。ステップＳ３０７において、Ｒ＜Ｒ０と判定された場合には、ステップＳ３０９に進み、回転速度Ｒを上昇させ、ステップＳ３０７に戻る。ステップＳ３０７において、Ｒ≧Ｒ０と判定された場合には、ステップＳ３０９以降の処理に進み、気密性診断が実行される。

図１１に、図１０に示す気密性診断処理のタイムチャートを示す。図１１において、横軸は時間を示しており、縦軸は、上から順に、エアポンプ３２の回転速度Ｒ、開閉弁３４の開閉状態、圧力検出値Ｐ、流量検出値Ｆをそれぞれ示している。

時間ｔ２０〜ｔ２１の間、開閉弁３４は開状態で、エアポンプ３２が駆動され、回転速度Ｒが変動して圧力検出値Ｐおよび流量検出値Ｆが変動している。

時間ｔ２１において、診断要求があったため、開閉弁３４が閉弁され、回転速度Ｒは、所定の回転速度Ｒ１に制御される。さらに、時間ｔ２１〜ｔ２２に示す回転速度上昇期間において、回転速度ＲがＲ≧Ｒ０を満たすまで、回転速度Ｒを上昇する制御が実行される。

時間ｔ２２以降、回転速度Ｒは、Ｒ≧Ｒ０を満たす回転速度に固定されて維持される。時間ｔ２２〜ｔ２３に示す過渡期間の間、圧力検出値Ｐは上昇し、流量検出値Ｆは低下する。時間ｔ２３以降は、圧力検出値Ｐは、所定の圧力閾値Ｐ０よりも高い値で略一定となって安定化し、流量検出値Ｆは、所定の流量閾値Ｆ０よりも低い値で略一定となって安定化する。時間ｔ２３において、圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆの双方が安定化したため、時間ｔ１２は気密安定状態となった時点として認識される。時間ｔ２３からの経過時間がｔｓである時間ｔ２４において、気密性の診断が開始される。この場合、Ｐ≧Ｐ０かつＦ≦Ｆ０であるため、正常判定が行われる。

図１０に示す気密性診断処理によれば、ステップＳ３０７，Ｓ３０８によって、エアポンプ３２の回転速度Ｒを、加圧力閾値Ｃ０以上を確保可能な回転速度であるＲ０以上となる値で固定した上で、ステップＳ３１０以降の気密性の診断が実行される。このため、診断対象となる気体供給経路内を十分に加圧した状態で、より精度よく気密性の診断を実行することができる。

（第４実施形態）
図１２に、第４実施形態に係る気密性診断処理のフローチャートを示す。本処理は、診断実行部５３が、オゾン生成器３３がオゾンを供給していないことを条件として気体供給経路の気密性の診断を実行するように構成されている場合の処理の一例である。ステップＳ４０１，Ｓ４０５〜Ｓ４１４の処理は、図１０におけるステップＳ３０１，Ｓ３０５〜Ｓ３１４の処理と同様であるため、Ｓ３００番台の番号をＳ４００番台に読み替えることにより説明を省略する。

ステップＳ４０１において、診断要求があった場合に、ステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２では、オゾン供給装置３０のオゾン生成器３３によるオゾン生成が停止中であるか否かを判定する。オゾン生成が停止中である場合には、ステップＳ４０５以降の処理に進み、気密性の診断が実行される。オゾン生成が停止中ではない場合、すなわち、オゾン生成器３３によってオゾンが生成されている場合には、ステップＳ４０２に戻る。

図１２に示す処理によれば、オゾン生成中には、気密性診断処理が実行されないため、内燃機関１０がオゾンを必要としている場合に、気密性診断が実行されてオゾンの供給が妨げられること防止できる。また、オゾン生成中に気密性の診断を実行すると、開閉弁３４を遮断することにより、オゾンが気体供給経路を逆流してオゾン供給装置３０が故障することや、オゾンが漏出することが懸念される。図１２に示す処理によれば、オゾン生成中には気密診断処理が実行されないため、オゾン供給装置３０の故障やオゾンの漏出を防止できる。

（第５実施形態）
図１３に、第５実施形態に係る気密性診断処理のフローチャートを示す。本処理は、診断実行部５３が、オゾン生成器３３がオゾンを供給している時に診断要求があった場合には、オゾン生成器３３によるオゾンの供給を停止させた後で、掃気を行い、気体供給経路の気密性の診断を実行するように構成されている場合の処理の一例である。ステップＳ５０１，Ｓ５０５〜Ｓ５１４の処理は、図１０におけるステップＳ３０１，Ｓ３０５〜Ｓ３１４の処理と同様であるため、Ｓ３００番台の番号をＳ５００番台に読み替えることにより説明を省略する。

ステップＳ５０１において、診断要求があった場合に、ステップＳ５０２に進む。ステップＳ５０２では、オゾン供給装置３０のオゾン生成器３３によるオゾン生成が停止中であるか否かを判定する。オゾン生成が停止中である場合には、ステップＳ５０５以降の処理に進み、気密性の診断が実行される。オゾン生成が停止中ではない場合には、ステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３では、オゾン生成器３３によるオゾンの供給が停止される。例えば、オゾン生成器３３の放電板への電圧印加を停止させることにより、オゾン生成を停止させることができる。その後、ステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４では、気体供給経路内の掃気が実行される。例えば、ＮＯｘセンサ２４の検出値に基づいてオゾン量を算出し、算出したオゾン量が所定の残留閾値以下となるまで、エアポンプ３２の送風による掃気を行う。その後、ステップＳ５０５以上の処理に進み、気密性の診断が実行される。

図１４に、図１３に示す気密性診断処理のタイムチャートを示す。図１４において、横軸は時間を示しており、縦軸は、上から順に、エアポンプ３２の回転速度Ｒ、開閉弁３４の開閉状態、オゾンの供給状態、圧力検出値Ｐ、流量検出値Ｆをそれぞれ示している。

時間ｔ３０〜ｔ３１の間、オゾン生成器３３によりオゾンが生成され、オゾン供給がオン状態となっている。時間ｔ３１において、気密性診断の要求があったため、オゾン生成器３３に対して停止要求が成され、オゾン供給状態がオン状態からオフ状態に切替えられる。時間ｔ３１〜ｔ３２の間、気体供給経路の掃気が実行される。掃気機関において、開閉弁３４は開状態で、エアポンプ３２が駆動され、回転速度Ｒが変動して圧力検出値Ｐおよび流量検出値Ｆが変動している。

時間ｔ３２において、掃気が完了したため、開閉弁３４が閉弁され、回転速度Ｒは、所定の回転速度Ｒ１に制御される。なお、回転速度Ｒ１については、Ｒ１≧Ｒ０であるため、回転速度Ｒを上昇する制御は実行されず、直ちに開閉弁３４が閉弁される。

時間ｔ３２〜ｔ３３に示す過渡期間の間、圧力検出値Ｐは上昇し、流量検出値Ｆは低下する。時間ｔ３３以降は、圧力検出値Ｐは、所定の圧力閾値Ｐ０よりも高い値で略一定となって安定化し、流量検出値Ｆは、所定の流量閾値Ｆ０よりも低い値で略一定となって安定化する。時間ｔ３３において、圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆの双方が安定化したため、時間ｔ１２は気密安定状態となった時点として認識される。時間ｔ３３からの経過時間がｔｓである時間ｔ３４において、気密性の診断が開始される。この場合、Ｐ≧Ｐ０かつＦ≦Ｆ０であるため、正常判定が行われる。

図１３に示す処理によれば、オゾン生成中に気密性の診断要求があった場合に、オゾン生成を停止させ、さらに、気体供給経路内を掃気した上で、気密性の診断を実行できる。このため、オゾン逆流によるオゾン供給装置３０の故障や、オゾンの漏出を防止できる。

上記の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

ＥＣＵ４０は、検出部４１と、送風制御部４４と、弁制御部４５と、診断部５０とを備える。検出部４１は、送風制御部４４が制御するエアポンプ３２と、弁制御部４５が制御する開閉弁３４との間の気体供給経路内の気体の圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆとの少なくともいずれか一方を取得する。診断部５０は、オゾン生成器３３とオゾン供給管３１とを含む気体供給経路について、その気密性を診断する診断要求があった場合に、エアポンプ３２の作動中に開閉弁３４を閉弁するように弁制御部４５に制御指令を行なった後、エアポンプ３２の回転速度Ｒを所定範囲内に制御するように送風制御部４４に制御指令を行う。そして、この状態で、診断部５０は、検出部４１が取得する圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆとの少なくともいずれか一方に基づいて、エアポンプ３２の下流から開閉弁３４の間の気体供給経路について、気密性診断を実行する。このため、短い診断時間で、安定化した圧力検出値Ｐや流量検出値Ｆに基づいて高精度に診断を実行することができる。また、診断時間が短いため、車両の走行中において、内燃機関１０の燃焼を一次的に休止させて運転する燃焼休止運転時等の限られた期間内に診断を完了することができる。

診断部５０は、検出部４１が取得する圧力検出値Ｐと流量検出値Ｆとの少なくともいずれか一方に基づいて、気体供給経路内が、気密性の診断に用いる所定のパラメータが安定化した気密安定状態であることを判定する状態判定部５１を備えている。そして、診断部５０は、状態判定部５１により気体供給経路内が気密安定状態であると判定されてから所定時間以上経過した時点で、気体供給経路の気密性の診断を実行する。このため、気密性診断の精度をより向上させることができる。

送風制御部４４は、エアポンプ３２の回転速度Ｒと、開閉弁３４の閉弁時のエアポンプ３２の加圧力との関係に基づいて、エアポンプ３２の加圧力が所定の加圧力閾値Ｃ０以上となるように、エアポンプ３２の回転速度Ｒを高くする。診断対象となる気体供給経路内を十分に加圧した状態で気密性の診断を実行できるため、気密性診断の精度をより向上させることができる。

また、送風制御部４４は、オゾン供給装置３０がエアポンプ３２を作動させて内燃機関１０に気体を供給している際に診断要求があった場合に、診断部５０が気体供給経路の気密性診断を完了するまでエアポンプ３２を停止しないように構成されていてもよい。エアポンプ３２を停止させることなく、オゾン供給装置３０の制御状態を気体供給状態から診断実行状態に移行させることにより、エアポンプ３２を速やかに安定化させることができ、ひいては、気密性診断の時間を短くすることができる。

診断部５０は、オゾン生成器３３がオゾンを供給していないことを条件として、気体供給経路の気密性の診断を実行する。このため、オゾン逆流によるオゾン供給装置３０の故障や、オゾンの漏出を防止できる。また、内燃機関１０がオゾンを必要としている場合に、気密性診断が実行されてオゾンの供給が妨げられること防止できる。

診断部５０は、気体供給経路内のオゾン量を推定するオゾン量推定部５２を備えている。そして、診断部５０は、オゾン生成器３３がオゾンを供給している時に診断要求があった場合に、オゾン生成器３３によるオゾンの供給を停止させ、オゾン量推定部５２が推定するオゾン量が所定の残留閾値以下となったことを条件として、気体供給経路の気密性の診断を実行する。このため、オゾン逆流によるオゾン供給装置３０の故障や、オゾンの漏出を防止できる。

診断部５０は、内燃機関１０の燃焼休止運転時に気体供給経路の気密性診断を実行するように構成されていてもよい。このタイミングで気密性診断を実行することによって、排気中のＮＯｘ量を増加させることなく、速やかに気密性の診断を実行できる。

なお、上記の実施形態においては、気体供給装置の一例として、オゾン供給装置３０を挙げ、オゾンを内燃機関１０の排気管１２に供給する場合を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、気体供給経路は、内燃機関に供給される任意の気体であってよく、オゾンに限定されない。また、ポンプは、エアポンプ３２に限定されず、ポンプにより気体供給経路に圧送される気体は、空気に限定されない。ポンプが圧送する気体と、気体供給装置が供給される気体とは、一致していてもよいし、相違していてもよい。また、気体供給経路は、内燃機関の吸気経路に気体を供給する経路であってもよく、排気経路に気体を供給する経路に限定されない。例えば、気体供給装置は、内燃機関の吸気経路に空気を圧送する装置等であってもよい。

１０…内燃機関、１１…吸気管、１２…排気管、３１…オゾン供給管、３２…エアポンプ、３３…オゾン生成器、４０…ＥＣＵ、４１…検出部、４４…送風制御部、４５…弁制御部、５０…診断部

Claims (8)

1. 車両に搭載された内燃機関（１０）の吸気経路（１１）または排気経路（１２）に接続される気体供給経路（３１，３３）と、前記気体供給経路に空気を圧送するポンプ（３２）と、前記気体供給経路の前記ポンプよりも下流側に設けられた開閉弁（３４）とを備える気体供給装置（３０）を診断する診断システム（４０）であって、
   前記ポンプ（３２）を制御する送風制御部（４４）と、
   前記開閉弁（３４）を制御する弁制御部（４５）と、
   前記ポンプと前記開閉弁との間の前記気体供給経路内の気体の圧力検出値と流量検出値との少なくともいずれか一方を取得する検出部（４１）と、
   前記気体供給経路の気密性を診断する診断要求があった場合に、前記ポンプの作動中に前記開閉弁を閉弁した後、前記ポンプの回転速度を所定範囲内に制御した状態で、前記検出部が取得する前記圧力検出値と前記流量検出値との少なくともいずれか一方に基づいて前記気体供給経路の気密性診断を実行する診断部（５０）と、を備える診断システム。
2. 前記診断部は、前記検出部が取得する前記圧力検出値と流量検出値との少なくともいずれか一方に基づいて、前記気体供給経路内が気密安定状態であることを判定する状態判定部（５１）を備え、
   前記状態判定部が前記気体供給経路内が気密安定状態であると判定してから所定時間以上経過した時点で、前記気体供給経路の気密性診断を実行する請求項１に記載の診断システム。
3. 前記送風制御部は、前記ポンプの回転速度と、前記開閉弁の閉弁時の前記ポンプの加圧力との関係に基づいて、前記加圧力が所定の加圧力以上となるように、前記ポンプの回転速度を高くする請求項１または２に記載の診断システム。
4. 前記送風制御部は、前記気体供給装置が前記ポンプを作動させて前記内燃機関に気体を供給している際に前記診断要求があった場合に、前記診断部が前記気体供給経路の気密性診断を完了するまで前記ポンプを停止しない請求項１〜３のいずれかに記載の診断システム。
5. 前記気体供給装置は、前記気体供給経路の前記ポンプと前記開閉弁との間となる位置にオゾン生成器（３３）を備え、前記内燃機関の吸気経路または排気経路に前記オゾン生成器により生成されたオゾンを供給可能なオゾン供給装置として機能する請求項１〜４のいずれかに記載の診断システム。
6. 前記診断部は、前記オゾン生成器がオゾンを供給していないことを条件として、前記気体供給経路の気密性診断を実行する請求項５に記載の診断システム。
7. 前記診断部は、前記気体供給経路内のオゾン量を推定するオゾン量推定部（５２）を備え、
   前記診断要求があった場合に、前記オゾン生成器によるオゾンの供給を停止させ、前記オゾン量推定部が推定するオゾン量が所定の残留閾値以下となったことを条件として、前記気体供給経路の気密性診断を実行する請求項５または６に記載の診断システム。
8. 前記診断部は、前記内燃機関の燃焼休止運転時に前記気体供給経路の気密性診断を実行する請求項５〜７のいずれかに記載の診断システム。

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