JP2897526B2

JP2897526B2 - 二次空気供給装置の故障診断方法

Info

Publication number: JP2897526B2
Application number: JP4108009A
Authority: JP
Inventors: 登喜司伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: US5325663A; JPH05302511A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等の内燃機関の排
気系へ二次空気を供給して排気ガスの浄化を行うための
二次空気供給装置に適用される故障診断方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば車両用内燃機関において
は、排気ガス規制と燃費低減とを両立させる方法とし
て、三元触媒及び酸素センサを用いて排気ガス中の一酸
化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、酸化窒素（ＮＯx
）を同時に酸化還元反応させ、この反応により排気ガ
スを浄化する方法が採用されている。この際、排気ガス
中の３成分を同時に効率よく浄化するためには、常に理
論空燃比の近傍で内燃機関を運転する必要がある。そこ
で、一般的には、内燃機関の排気の空燃比Ａ／Ｆを、排
気通路に設けられた酸素センサで検出し、その空燃比Ａ
／Ｆが理論空燃比に近づくように、燃料噴射弁からの燃
料噴射量を閉ループ制御（フィードバック制御）してい
る。

【０００３】この閉ループ制御を行うためにフィードバ
ック補正係数ＦＡＦが用いられている。フィードバック
補正係数ＦＡＦは酸素センサの出力信号の変化にともな
い変化する補正係数であり、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比
に制御されているとき、「１．０」を中心に変動する。

【０００４】また、前記内燃機関では、機関の特定運転
状態時、例えば冷却水温の低い暖機時や機関の減速運転
時等に触媒の浄化効率向上（触媒の暖機性向上）を目的
として、二次空気供給装置を作動させて前記酸素センサ
上流での排気通路に二次空気を供給している。そして、
このように二次空気を供給する場合は燃料噴射量をオー
プンループ制御し、二次空気供給停止と同時に酸素セン
サによる燃料噴射量の閉ループ制御を再開している。

【０００５】前記制御技術では、二次空気供給装置に何
らかの故障が生じた場合、エミッションが悪化する等の
問題が生ずる。そこで、例えば特開昭６３−１４３３６
２号公報には、二次空気供給装置の故障診断を行うため
の技術が開示されている。この技術では、燃料噴射量の
閉ループ制御が実行されているときに、二次空気供給装
置を作動させて排気通路に二次空気を供給する。そし
て、このときのフィードバック補正係数ＦＡＦの平均値
を求め、その平均値が所定時間にわたり基準値（１．
０）以下になった場合、二次空気供給装置を故障と判定
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴射量
の閉ループ制御を行っている内燃機関では、定常状態が
続けば、フィードバック補正係数ＦＡＦが前述のように
「１．０」近傍の値に収束する。しかし、車両減速後等
の過渡時には、フィードバック補正係数ＦＡＦの収束値
が「１．０」近傍からずれることがある。

【０００７】すなわち、燃料噴射弁からの燃料噴射量
は、（吸入空気量／エンジン回転数）から定まる基本噴
射量を、酸素センサの出力信号に応じたフィードバック
補正係数ＦＡＦで補正することによって算出されてい
る。このうちの吸入空気量は、エアフロメータ等の計量
器によって測定された値である。このエアフロメータの
測定精度は、例えば車両走行状態から減速状態へ移行し
て吸入空気量が少なくなったときにばらつく傾向があ
る。このため、車両減速時等の過渡時には、フィードバ
ック補正係数ＦＡＦの収束値が「１．０」からリーン側
あるいはリッチ側へずれることがある。

【０００８】従って、前記のように、フィードバック補
正係数ＦＡＦの収束値が過渡的に「１．０」近傍からず
れたまま二次空気が供給されると、二次空気供給装置が
たとえ正常に作動していても、診断のためにフィードバ
ック補正係数ＦＡＦの平均値と基準値（この場合、１．
０）とを用いる前記従来技術では、故障と誤判定してし
まうおそれがあった。

【０００９】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、フィードバック補正係数が過渡
的に基準値からずれた状態で二次空気が供給されても、
二次空気供給装置の作動状態を的確に把握することがで
き、誤診断を未然に防止できる二次空気供給装置の故障
診断方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、機関の運転状態が予め定めた所定状態のと
き、排気通路に設けられた空燃比センサによる空燃比が
理論空燃比となるように、フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆを用いて燃料噴射弁からの燃料噴射量を閉ループ制御
するとともに、機関の運転状態が前記所定状態以外のと
き二次空気供給装置を作動させて前記空燃比センサ上流
での排気通路へ二次空気を供給するようにした内燃機関
に用いられる方法であって、前記燃料噴射量の閉ループ
制御実行時に二次空気供給装置を作動させて排気通路へ
一時的に二次空気を供給し、その二次空気供給前のフィ
ードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶと、同二次空気
供給後のフィードバック補正係数ＦＡＦとの偏差を求
め、その偏差が予め定めた値よりも小さいときに二次空
気供給装置を故障と診断している。

【００１１】

【作用】二次空気供給装置の故障診断は燃料噴射量の閉
ループ制御実行時に行われる。この閉ループ制御実行時
には、排気通路に設けられた空燃比センサによる空燃比
が理論空燃比となるように、フィードバック補正係数を
用いて燃料噴射弁からの燃料噴射量が制御されている。

【００１２】故障診断に際しては、前記燃料噴射量の閉
ループ制御実行時において、二次空気供給装置が作動さ
れて排気通路へ一時的に二次空気が供給される。このと
き、二次空気供給装置が正常に作動していれば、適正量
の二次空気が供給される。これにともない空燃比がリー
ンになろうとするので、前記空燃比を理論空燃比にする
べくフィードバック補正係数はリッチ側へ大きく増加す
る。一方、前記とは逆に二次空気供給装置が故障してい
れば、排気通路に供給される二次空気の量は前記適正量
以下となる。この際、空燃比はリーンになろうとする
が、その程度は前記正常作動時よりも小さい。このた
め、前記空燃比を理論空燃比にするためのフィードバッ
ク補正係数は、前記正常時ほど増加しない。

【００１３】そして、前記のように二次空気が供給され
ると、その二次空気供給前のフィードバック補正係数の
平均値ＦＡＦＡＶと、同二次空気供給後のフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦとの偏差が求められる。この偏差が予
め定めた値よりも小さいと、二次空気供給装置が故障と
診断される。

【００１４】このように本発明の診断方法では、二次空
気供給装置の作動状態の判断に一定の基準値が用いられ
ず、二次空気供給前のフィードバック補正係数の平均値
ＦＡＦＡＶと、二次空気供給後のフィードバック補正係
数ＦＡＦとの偏差が用いられる。このため、車両減速後
等の過渡時にフィードバック補正係数ＦＡＦの収束値が
基準値からずれ、この状態で二次空気が供給されても、
前記フィードバック補正係数ＦＡＦのずれに左右される
ことなく正確な診断を行うことが可能となる。また、二
次空気供給後にフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦ
ＡＶを算出する必要がないため、その平均値ＦＡＦＡＶ
を算出するのにかかる時間の分だけ上記診断に要する時
間を短縮できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図６に従って説明する。図１は、本実施例の故障診断方
法が適用される二次空気供給装置及びガソリンエンジン
の概略構成を示す図である。車両には、内燃機関として
の多気筒（本実施例では４気筒）ガソリンエンジン１が
搭載されている。このエンジン１は気筒毎に燃焼室（図
示しない）を備えており、これらの燃焼室に吸気通路２
及び排気通路３が連通している。

【００１６】吸気通路２には、上流側からエンジン１へ
向けて、エアクリーナ４、スロットルバルブ５、サージ
タンク６、吸気マニホルド７が順に配設されており、こ
れらを介して外気がエンジン１に取り込まれる。スロッ
トルバルブ５は吸気通路２を流通する吸入空気の量を調
節するためのものであり、アクセルペダル（図示しな
い）の操作に連動して開閉されるようになっている。ま
た、サージタンク６は吸入空気の脈動を平滑化させるた
めのものである。

【００１７】吸気マニホルド７には、各気筒に燃料を噴
射供給するための燃料噴射弁８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄが
取付けられている。そして、各燃料噴射弁８Ａ〜８Ｄか
ら噴射される燃料と吸気通路２内へ導入された外気とか
らなる混合気は、各燃焼室内へ導入される。各燃焼室に
導入された混合気に着火するために、エンジン１には点
火プラグ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄが取付けられている。
点火プラグ９Ａ〜９Ｄはディストリビュータ１１にて分
配された点火信号に基づいて駆動される。ディストリビ
ュータ１１はイグナイタ１２から出力される高電圧をエ
ンジン１のクランク角に同期して点火プラグ９Ａ〜９Ｄ
に分配する。そして、点火プラグ９Ａ〜９Ｄの点火によ
って燃焼室内へ導入された混合気が爆発・燃焼され、エ
ンジン１の駆動力が得られる。このように燃焼室で生成
した燃焼ガスは、排気通路３を通じて外部へ排出され
る。

【００１８】排気通路３には、エンジン１側から下流へ
向けて順に排気マニホルド１３及び触媒コンバータ１４
が配設されている。触媒コンバータ１４は排気ガス中の
炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、酸化窒素（Ｎ
Ｏｘ）を触媒の作用で浄化させる装置である。

【００１９】前記エンジン１の運転状態を検出するため
に、エアフロメータ１５、全閉スイッチ１６、スロット
ルセンサ１７、空燃比センサとしての酸素センサ１８、
水温センサ１９、回転数センサ２０、気筒判別センサ２
１、車速センサ２２等が設けられている。エアフロメー
タ１５は、エアクリーナ４の下流に設けられ、エンジン
１に吸入される空気量（吸入空気量Ｑ）を検出する。ス
ロットルセンサ１７はスロットルバルブ５の近傍に設け
られ、そのスロットルバルブ５の開度（スロットル開度
ＴＡ）を検出する。全閉スイッチ１６は同じくスロット
ルバルブ５の近傍に設けられ、同スロットルバルブ５が
全閉位置にあるときに「オン」されて全閉信号ＬＬを出
力する。

【００２０】また、酸素センサ１８は排気マニホルド１
３と触媒コンバータ１４との間に設けられ、排気ガス中
の酸素濃度、すなわち排気通路３における空燃比Ａ／Ｆ
を検出する。水温センサ１９はウォータアウトレットハ
ウジング等に取付けられ、エンジン１の冷却水の温度
（冷却水温ＴＨＷ）を検出する。回転数センサ２０は、
前記ディストリビュータ１１に内蔵されたロータ（図示
しない）の回転からエンジン１の回転数（エンジン回転
数ＮＥ）を検出する。気筒判別センサ２１は、同じくデ
ィストリビュータ１１のロータの回転に応じてエンジン
１のクランク角の変化を所定の割合で検出する。車速セ
ンサ２２はエンジン１に駆動連結されたトランスミッシ
ョン（図示しない）に設けられ、車速ＳＰＤを検出す
る。

【００２１】加えて、排気通路３へ空気を導入する二次
空気供給装置２４が設けられている。この二次空気供給
装置２４は、エンジン１の特定運転状態時、例えば冷却
水温ＴＨＷの低い暖機時やエンジン１の減速運転時等に
触媒の浄化効率を向上させる（触媒の暖機性を向上させ
る）ためのものである。本実施例では、この二次空気供
給装置２４として、排気通路３の脈動を利用して吸気通
路２から空気を直接吸引するエアサクション方式の装置
（ＡＳ）が用いられている。

【００２２】二次空気供給装置２４は連通路２５、逆止
弁２６、ＡＳＶ（エアスイッチングバルブ）２７、ＶＳ
Ｖ（バキュームスイッチングバルブ）２８等から構成さ
れている。連通路２５は、吸気通路２におけるエアクリ
ーナ４とエアフロメータ１５との間から分岐し、エンジ
ン１を迂回して、前記酸素センサ１８よりも上流側の排
気マニホルド１３に接続されている。この連通路２５に
より吸気通路２と排気通路３とが相互に連通され、同吸
気通路２内の空気の一部が連通路２５を通り、二次空気
として排気マニホルド１３へ導かれるようになってい
る。また、逆止弁２６は、排気通路３側から吸気通路２
側への空気の逆流を防止するためのリード弁を備えてい
る。

【００２３】ＡＳＶ２７は、前記連通路２５の途中に配
設されたケース２９と、そのケース２９内に張設された
ダイヤフラム３１と、同ダイヤフラム３１に連結され、
かつ連通路２５を開閉する弁体３２と、同連通路２５を
閉塞する方向（図１の下方）へ弁体３２を付勢するばね
３３とを備えている。ケース２９内において、ばね３３
が収容された側の空間であるばね室３４は、導入通路３
５を介してスロットルバルブ５下流の吸気通路２に連通
されている。そして、ＡＳＶ２７は、ばね室３４に負圧
が導かれたときに弁体３２が開弁するように構成されて
いる。この負圧導入のために、前記導入通路３５の途中
にＶＳＶ２８が介在されている。

【００２４】ＶＳＶ２８はソレノイド２８ａを備えてお
り、そのソレノイド２８ａへの電気信号により前記導入
通路３５が開閉制御される。詳しくは、ソレノイド２８
ａが励磁されると導入通路３５が開放されてばね室３４
が吸気通路２に連通される。そして、スロットルバルブ
５下流での負圧がばね室３４に導かれる。その結果、ダ
イヤフラム３１がばね３３の付勢力に抗して上方へ撓
み、弁体３２が開弁されて吸気通路２と排気通路３とが
連通し、同吸気通路２内の空気が排気マニホルド１３へ
導かれる。これとは逆に、ソレノイド２８ａが消磁され
るとばね室３４が大気に開放される。その結果、ばね３
３の付勢力によって弁体３２が閉弁状態に保たれ、連通
路２５が遮断されて二次空気が排気マニホルド１３に導
かれない。

【００２５】前記各燃料噴射弁８Ａ〜８Ｄ、イグナイタ
１２及びＶＳＶ２８は電子制御装置（以下、単に「ＥＣ
Ｕ」という）３６に電気的に接続されている。またＥＣ
Ｕ３６には、エアフロメータ１５、全閉スイッチ１６、
スロットルセンサ１７、酸素センサ１８、水温センサ１
９、回転数センサ２０、気筒判別センサ２１及び車速セ
ンサ２２がそれぞれ接続されている。そして、ＥＣＵ３
６はこれらのエアフロメータ１５、全閉スイッチ１６及
び各センサ１７〜２２からの出力信号に基づき、燃料噴
射弁８Ａ〜８Ｄ、イグナイタ１２及びＶＳＶ２８を制御
する。

【００２６】次に、ＥＣＵ３６の電気的構成について図
２のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ３６は中央処
理装置（ＣＰＵ）３７と、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）
３８と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３９と、バ
ックアップＲＡＭ４１と、外部入力回路４２と、外部出
力回路４３とを備え、これらは互いにバス４４によって
接続されている。ＣＰＵ３７は、予め設定された制御プ
ログラムに従って各種演算処理を実行し、ＲＯＭ３８は
ＣＰＵ３７で演算処理を実行するために必要な制御プロ
グラムや初期データを予め記憶している。また、ＲＡＭ
３９はＣＰＵ３７の演算結果を一時記憶する。バックア
ップＲＡＭ４１は、電源が切られた後にも各種データを
保持するように、バッテリによってバックアップされて
いる。

【００２７】外部入力回路４２には、前述したエアフロ
メータ１５、全閉スイッチ１６、スロットルセンサ１
７、酸素センサ１８、水温センサ１９、回転数センサ２
０、気筒判別センサ２１及び車速センサ２２がそれぞれ
接続されている。また、外部出力回路４３には、前述し
た燃料噴射弁８Ａ〜８Ｄ、イグナイタ１２及びＶＳＶ２
８がそれぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ３７は外
部入力回路４２を介してエアフロメータ１５、全閉スイ
ッチ１６及び各センサ１７〜２２からの出力信号を入力
値として読み込む。また、ＣＰＵ３７はこれら入力値に
基づき、外部出力回路４３を介して燃料噴射弁８Ａ〜８
Ｄ、イグナイタ１２及びＶＳＶ２８を駆動制御する。

【００２８】より詳しくは、ＣＰＵ３７はスロットルセ
ンサ１７、水温センサ１９、車速センサ２２等の検出信
号に基づき、そのときのエンジン１が空燃比Ａ／Ｆのフ
ィードバック制御を行うべき運転状態であるか否かを判
断する。そして、フィードバック制御を行うべき運転状
態であると、ＣＰＵ３７は排気の空燃比Ａ／Ｆを酸素セ
ンサ１８の出力信号により検出し、その空燃比Ａ／Ｆが
理論空燃比となるように燃料噴射弁８Ａ〜８Ｄからの燃
料噴射量を調整する。この燃料噴射量の調整を行うため
に、ＣＰＵは次式に基づき燃料噴射弁８Ａ〜８Ｄの実燃
料噴射時間ＴＡＵを算出する。

【００２９】ＴＡＵ＝Ｋ×（Ｑ／ＮＥ）×ＦＡＦここで、Ｋは定数、Ｑは吸入空気量、ＮＥはエンジン回
転数であり、Ｋ・（Ｑ／ＮＥ）は理論空燃比を得るよう
に設定された基本燃料噴射時間である。また、ＦＡＦは
酸素センサ１８の出力信号の変化にともない変化するフ
ィードバック補正係数であり、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃
比となるように前記基本燃料噴射時間Ｋ・（Ｑ／ＮＥ）
を補正する。

【００３０】ＣＰＵ３７は前記フィードバック補正係数
ＦＡＦを以下のようにして求める。ＣＰＵ３７は、図３
で示すように、酸素センサ１８からの出力電圧Ｖと理論
空燃比に対応する基準電圧Ｖｒとを比較し、出力電圧Ｖ
が基準電圧Ｖｒよりも高ければリッチと判定し、基準電
圧Ｖｒよりも低ければリーンと判定する。ＣＰＵ３７は
リッチの場合、前回の検出結果と比較し、リーンからリ
ッチに反転したか否かを判断する。ＣＰＵ３７はリーン
からリッチに反転すると、ＦＡＦ−ＲＳ（ＲＳはスキッ
プ量）を新たなフィードバック補正係数ＦＡＦとすると
ともに、リーンからリッチに反転がないとＦＡＦ−ＫＩ
（ＫＩは積分量，ＲＳ≫ＫＩ）を新たなフィードバック
補正係数ＦＡＦとする。

【００３１】また、ＣＰＵ３７は酸素センサ１８からの
信号に基づく空燃比Ａ／Ｆがリーンの場合、前回の検出
結果と比較し、リッチからリーンに反転したか否かを判
断する。ＣＰＵ３７はリッチからリーンに反転すると、
ＦＡＦ＋ＲＳを新たなフィードバック補正係数ＦＡＦと
するとともに、リッチからリーンに反転がないとＦＡＦ
＋ＫＩを新たなフィードバック補正係数ＦＡＦとする。

【００３２】従って、リッチとリーンとの間で反転があ
ると、ＣＰＵ３７は燃料噴射量を増減するべくフィード
バック補正係数ＦＡＦを階段状に変化（スキップ）させ
るとともに、リッチ又はリーンのときにはフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦを徐々に増減させる。

【００３３】なお、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比に制御さ
れているとき、フィードバック補正係数ＦＡＦは「１．
０」を中心に変動する。併せて、ＣＰＵ３７はフィード
バック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを算出する。そのた
めに例えば、空燃比Ａ／Ｆがリッチとリーンとの間で反
転し、スキップ量ＲＳ分だけフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦが変化する毎に、そのスキップ直前のフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦと前回のスキップ直前のフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦとの平均をとって、これをＦＡＦＡＶ
としている。その他にも、過去数回のスキップ直前にお
けるフィードバック補正係数ＦＡＦの平均をとって、こ
れをＦＡＦＡＶとしてもよい。

【００３４】ＣＰＵ３７は前述した式に基づき実燃料噴
射時間ＴＡＵを算出すると、外部出力回路４３を介して
燃料噴射弁８Ａ〜８Ｄに、前記実燃料噴射時間ＴＡＵに
応じた駆動信号を出力する。この信号の出力により、燃
料噴射弁８Ａ〜８Ｄの開弁時間が制御されて所定量の燃
料が噴射される。このようにして空燃比Ａ／Ｆが理論空
燃比となるようにフィードバック制御が行われる。

【００３５】また、ＣＰＵ３７はスロットルセンサ１
７、全閉スイッチ１６、水温センサ１９、車速センサ２
２等の検出信号に基づき、エンジン１が二次空気供給装
置２４を作動させるべき特定運転状態であるか否かを判
断する。そして、ＣＰＵ３７はエンジン１が特定運転状
態にあるとき、外部出力回路４３を介してＶＳＶ２８に
駆動信号を出力し、ソレノイド２８ａを励磁させる。こ
の励磁により二次空気供給装置２４が作動し、排気マニ
ホルド１３に二次空気が供給される。なお、前記特定運
転状態としては、例えば冷却水温ＴＨＷが「５０℃以
下」でかつスロットル開度ＴＡが全開でない状態（暖機
状態）、全閉信号ＬＬが「オン」でかつ車速ＳＰＤが
「４ｋｍ／Ｈ以上」である状態（減速状態）等が挙げら
れる。

【００３６】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果を、図４，５のフローチャート及び図６の
タイミングチャートに従って説明する。図４，５のフロ
ーチャートはＣＰＵ３７によって実行される各処理のう
ち、二次空気供給装置２４の故障診断を行うためのルー
チンを示しており、所定時間（０．０６５秒）毎の定時
割り込みで起動される。

【００３７】このルーチンでは診断終了フラグＸＪＡＳ
Ｅが用意されている。診断終了フラグＸＪＡＳＥは、以
前に二次空気供給装置２４の診断が行われたか否かを判
定するためのものである。そして、診断終了フラグＸＪ
ＡＳＥは、イグニションキーがオン操作されたときに実
行されるイニシャルルーチンで「０」に設定され、診断
が終了したときに「１」に設定されるようになってい
る。

【００３８】以前に二次空気供給装置２４の診断が行わ
れていない状態で本ルーチンへ移行すると（図６のタイ
ミングｔ１）、ＣＰＵ３７は図４のステップ１０１で診
断終了フラグＸＪＡＳＥが「０」であるか否かを判定す
る。ここでは診断終了フラグＸＪＡＳＥが「０」であ
る。そのため、ＣＰＵ３７は以前に二次空気供給装置２
４の診断が行われていないと判断し、次のステップ１０
２〜１０６の判定処理を実行する。ステップ１０２〜１
０６の処理は、エンジン１が故障診断を行うことのでき
る状態にあるか否かを判定するための処理である。

【００３９】ＣＰＵ３７は、まずステップ１０２におい
て、水温センサ１９による冷却水温ＴＨＷが所定範囲
（８０℃≦ＴＨＷ＜１００℃）に属するか否か、つま
り、エンジン１が暖機後の状態にあるか否かを判定す
る。ＣＰＵ３７は、ステップ１０３において、全閉スイ
ッチ１６からの全閉信号ＬＬが出力されているか否かを
判定する。またＣＰＵ３７は、ステップ１０４におい
て、回転数センサ２０によるエンジン回転数ＮＥが所定
値（例えば１０００ｒｐｍ）未満であるか否かを判定
し、ステップ１０５において、車速センサ２２による車
速ＳＰＤが所定値（例えば２ｋｍ／Ｈ）未満であるか否
かを判定する。

【００４０】さらに、ＣＰＵ３７はステップ１０６にお
いて、燃料噴射量のフィードバック制御実行条件が成立
しているか否かを判定する。実行条件としては、例え
ば、酸素センサ１８から出力される信号の反転時間が所
定時間よりも短いこと等が挙げられる。なお、この実行
条件には、「二次空気供給装置２４の停止」は含まれな
い。これは、前記実行条件中に「二次空気供給装置２４
の停止」を含むと、二次空気供給中に燃料噴射量のフィ
ードバック制御が中断されてしまい、以降の故障診断が
できなくなるからである。

【００４１】前記ステップ１０２〜１０６の判定条件が
一つでも満たされないと、ＣＰＵ３７は図５のステップ
１１９へ移行し、診断実行カウンタＣＪＡＳを「０」に
クリアする。この診断実行カウンタＣＪＡＳは、診断期
間における二次空気供給装置２４の作動タイミングや、
フィードバック補正係数ＦＡＦの操作タイミングを採る
ためのものであり、診断開始から診断終了までの時間を
計測するようになっている。

【００４２】ＣＰＵ３７は、ステップ１２０でＶＳＶ２
８のソレノイド２８ａを消磁するための信号を出力し、
このルーチンを終了する。すると、ばね室３４が大気に
開放され、ＡＳＶ２７の弁体３２が閉弁状態に保たれ、
連通路２５が遮断される。従って、このときには二次空
気が排気マニホルド１３に導かれない。そして、フィー
ドバック補正係数ＦＡＦを用いた空燃比Ａ／Ｆのフィー
ドバック制御が行われる。

【００４３】図４における前記ステップ１０２〜１０６
の判定条件が全て満たされると（図４のタイミングｔ
２）、ＣＰＵ３７はエンジン１が故障診断を行うことの
できる状態になったと判断し、ステップ１０７へ移行す
る。

【００４４】ステップ１０７において、ＣＰＵ３７は診
断実行カウンタＣＪＡＳの値を「１」インクリメントす
る。この場合、「０」から「１」にする。このときの診
断実行カウンタＣＪＡＳが「０」から「１」になるまで
の時間は０．０６５秒である。そして、ＣＰＵ３７はス
テップ１０８において、診断実行カウンタＣＪＡＳの値
が「２」以上であるか否かを判定する。すなわち、診断
実行カウンタＣＪＡＳによるカウント動作が開始されて
から０．１３秒が経過したか否かを判定する。タイミン
グｔ２ではＣＪＡＳ＝１であり、ステップ１０８の判定
条件が満たされないので、ＣＰＵ３７は以降の処理を行
わず、このルーチンを終了する。

【００４５】なお、前記のように診断実行カウンタＣＪ
ＡＳの値が「２」未満のときにルーチンを終了させるよ
うにしたのは、次の理由による。エンジン１が診断処理
を行うことのできる状態になってから０．０６５秒未満
のときには、診断実行カウンタＣＪＡＳの値が「０」で
あるか「１」であるかが不明であり、信頼性が低い。そ
のため、診断実行カウンタＣＪＡＳの値が確実に「１」
以上となるとき、つまりこの場合、診断実行カウンタＣ
ＪＡＳが２回以上カウント動作したときに、次の処理
（ステップ１０９）へ移行するようにしている。

【００４６】前記ステップ１０８の判定条件が満たされ
ると（図６のタイミングｔ３）、ＣＰＵ３７は故障診断
を開始する。まず、ＣＰＵ３７は図５のステップ１０９
において、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶ
の算出処理を停止する。この処理により、以後の平均値
ＦＡＦＡＶとして、タイミングｔ３の直前（タイミング
ｔ２）の値が保持される。

【００４７】また、ＣＰＵ３７はステップ１１０でＶＳ
Ｖ２８のソレノイド２８ａを励磁するための信号を出力
する。すると、導入通路３５が開放されてばね室３４が
吸気通路２に連通される。そして、スロットルバルブ５
下流での負圧がばね室３４に導かれる。その結果、ＡＳ
Ｖ２７の弁体３２が開弁されて吸気通路２と排気通路３
とが連通し、同吸気通路２内の空気が二次空気として排
気マニホルド１３へ導かれる。

【００４８】続いて、ＣＰＵ３７は診断時間短縮のため
にステップ１１１でフィードバック補正係数ＦＡＦの積
分量ＫＩを変更する。本実施例では、タイミングｔ３以
前の値よりも大きくするべく、積分量ＫＩを「１．５
（％／秒）」に変更する。

【００４９】次に、ＣＰＵ３７はステップ１１２におい
て、前記診断実行カウンタＣＪＡＳの値が「１５」以上
であるか否かを判定する。すなわち、二次空気の供給が
開始されてから約１秒が経過したか否かを判定する。タ
イミングｔ３では、診断実行カウンタＣＪＡＳの値が
「２」であり、前記ステップ１１２の判定条件が満たさ
れないので、ＣＰＵ３７は以降の処理を行わず、本ルー
チンを終了する。

【００５０】前記のような処理が繰り返し実行される
と、ステップ１０７の処理により診断実行カウンタＣＪ
ＡＳの値が「１」ずつ増えてゆく。また、二次空気供給
装置２４が正常に作動していて、適正量の二次空気が排
気マニホルド１３に供給されていれば、その二次空気に
よって空燃比Ａ／Ｆはリーンになろうとする。そのた
め、この空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比となるように、フィ
ードバック補正係数ＦＡＦは図６において実線で示すよ
うに積分量ＫＩずつ増加してゆく。

【００５１】そして、前記ステップ１１２の条件（ＣＪ
ＡＳ≧１５）が満たされると（図５のタイミングｔ
４）、ＣＰＵ３７はステップ１１３でフィードバック補
正係数ＦＡＦ算出のためのスキップを停止する。

【００５２】また、ＣＰＵ３７はステップ１１４におい
て、そのときのフィードバック補正係数ＦＡＦと前記ス
テップ１０９でのフィードバック補正係数の平均値ＦＡ
ＦＡＶとの偏差ΔＦＡＦを求め、その偏差ΔＦＡＦが予
め定められた所定値α以上であるか否かを判定する。偏
差ΔＦＡＦが所定値α以上である（ΔＦＡＦ≧α）と、
ＣＰＵ３７はステップ１１６で二次空気供給装置２４が
正常に作動しているものと判定する。

【００５３】そして、ＣＰＵ３７は本実施例の故障診断
を終了するためにステップ１１８で診断終了フラグＸＪ
ＡＳＥを「１」に設定し、前述したステップ１１９以降
の処理を行う。すなわち、ステップ１１９で診断実行カ
ウンタＣＪＡＳを「０」にクリアする。また、ＣＰＵ３
７はステップ１２０でＶＳＶ２８のソレノイド２８ａを
消磁するための信号を出力し、このルーチンを終了す
る。すると、ＡＳＶ２７の弁体３２によって連通路２５
が遮断され、二次空気が排気マニホルド１３に導入され
なくなる。そして、故障診断前のフィードバック補正係
数の平均値ＦＡＦＡＶを用いた空燃比Ａ／Ｆのフィード
バック制御が再開される。

【００５４】ところで、前記タイミングｔ３におけるス
テップ１１０の処理が実行されたときに二次空気供給装
置２４が故障していると、排気マニホルド１３に供給さ
れる二次空気は正常時よりも少なくなる。このときの空
燃比Ａ／Ｆは、二次空気供給装置２４の正常作動時ほど
リーンとならない。

【００５５】そして、図６のタイミングｔ４ａにおいて
酸素センサ１８からの信号に基づく空燃比Ａ／Ｆがリー
ンからリッチに反転したとする。このとき、前記ステッ
プ１１３においてフィードバック補正係数ＦＡＦのスキ
ップが停止されている。このため、フィードバック補正
係数ＦＡＦは、図６において二点鎖線で示すように積分
量ＫＩ（＝１．５）ずつ減少する。この減少は、酸素セ
ンサ１８からの信号に基づく空燃比Ａ／Ｆがリッチから
リーンに反転するまで行われる。

【００５６】そのため、二次空気供給装置２４の故障時
には、図６のタイミングｔ４におけるステップ１１４の
判定条件（ΔＦＡＦ≧α）が満たされない。この場合、
ＣＰＵ３７はステップ１１５へ移行し、診断実行カウン
タＣＪＡＳが７７以下であるか否かを判定する。すなわ
ち、診断実行カウンタＣＪＡＳによるカウント動作が開
始されてから約５秒が経過したか否かを判定する。ここ
での５秒は診断が終了する時間である。タイミングｔ４
ではＣＪＡＳ＝１５であり、ステップ１１５の判定条件
が満たされないので、ＣＰＵ３７は以降の処理を行わず
このルーチンを終了する。

【００５７】酸素センサ１８からの信号に基づく空燃比
Ａ／Ｆがリッチからリーンに反転する（図６のタイミン
グｔ５）と、フィードバック補正係数ＦＡＦは、積分量
ＫＩ（＝１．５）ずつ増加する。この増加は空燃比Ａ／
Ｆがリーンからリッチに反転するタイミングｔ６で減少
に転ずる。そして、この減少は空燃比Ａ／Ｆがリッチか
らリーンに反転するタイミングｔ７で増加に転ずる。

【００５８】ステップ１１５における判定条件が満たさ
れると（図６のタイミングｔ８）、ＣＰＵ３７はステッ
プ１１６で二次空気供給装置２４が故障しているものと
判定する。つまり、ΔＦＡＦ＜αの状態が所定時間（こ
の場合５秒間）続くと、ＣＰＵ３７は二次空気供給装置
２４を作動させるための信号を出力しているにもかかわ
らず、同二次空気供給装置２４が故障していて二次空気
が適正量供給されていないと判断し、ステップ１１７で
故障と診断する。

【００５９】そして、ＣＰＵ３７は本実施例の故障診断
を終了するためにステップ１１８で診断終了フラグＸＪ
ＡＳＥを「１」に設定し、ステップ１１９で診断実行カ
ウンタＣＪＡＳを「０」にクリアし、ステップ１２０で
ＶＳＶ２８のソレノイド２８ａを消磁するための信号を
出力し、このルーチンを終了する。すると、ＡＳＶ２７
の弁体３２によって連通路２５が遮断され、二次空気が
排気マニホルド１３に導入されなくなる。そして、故障
診断前のフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを
用いた空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御が再開され
る。

【００６０】なお、タイミングｔ８以降においては、診
断終了フラグＸＪＡＳＥが「１」となり、ステップ１０
１の判定条件が満たされない。そのため、ＣＰＵ３７は
ステップ１０２以降の処理は行わずに、このルーチンを
終了する。つまり、エンジン１の始動後、前述した二次
空気供給装置２４の診断は１回のみ行われることにな
る。

【００６１】このように本実施例では、燃料噴射量のフ
ィードバック制御実行時に二次空気供給装置２４を作動
させて排気通路３へ一時的に二次空気を供給する（ステ
ップ１１０，１２０）。このとき、二次空気供給装置２
４が正常に作動していれば、適正量の二次空気が供給さ
れる。これにともない空燃比Ａ／Ｆがリーンになろうと
するので、前記空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比にするべくフ
ィードバック補正係数ＦＡＦはリッチ側へ大きく増加す
る。一方、前記とは逆に二次空気供給装置２４が故障し
ていれば、排気通路３に供給される二次空気の量は前記
適正量以下となる。この際、空燃比Ａ／Ｆはリーンにな
ろうとするが、その程度は前記正常作動時よりも小さ
い。このため、前記空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比にするた
めのフィードバック補正係数ＦＡＦは正常時ほど増加し
ない。

【００６２】このことから、本実施例では二次空気供給
前のフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶと、同
二次空気供給後のフィードバック補正係数ＦＡＦとの偏
差ΔＦＡＦを求め、その偏差ΔＦＡＦが所定値αよりも
小さいときに二次空気供給装置２４を故障と診断するよ
うにした（ステップ１１４〜１１７）。

【００６３】従って、本実施例の診断方法によると、二
次空気供給装置２４の作動状態診断のためにフィードバ
ック補正係数ＦＡＦの基準値（１．０）が用いられず、
二次空気供給前のフィードバック補正係数ＦＡＦの平均
値ＦＡＦＡＶと、二次空気供給後のフィードバック補正
係数ＦＡＦとの偏差ΔＦＡＦで二次空気供給装置２４の
作動状態が判断される。このため、車両減速後等の過渡
時にフィードバック補正係数ＦＡＦの収束値が基準値か
らずれ、この状態で二次空気が供給されても、そのフィ
ードバック補正係数ＦＡＦのずれに左右されることな
く、故障診断を正確に行うことができる。

【００６４】さらに、本実施例では、前記したように二
次空気供給前のフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦ
ＡＶに対する二次空気供給後のフィードバック補正係数
ＦＡＦの変化量（偏差ΔＦＡＦ）によって故障診断を行
っている。このため、従来技術とは異なり、二次空気供
給後に故障診断のためにフィードバック補正係数の平均
値ＦＡＦＡＶを求める必要がなく、その分診断に要する
時間を短縮できる。また、本実施例ではフィードバック
補正係数ＦＡＦ算出のための積分量ＫＩを大きな値に切
替えるとともに（ステップ１１１）、スキップを診断開
始直後のみ許可している（ステップ１１３）。そのた
め、これらの処理によって、さらに診断時間の短縮を図
ることができる。

【００６５】このように診断時間が短くなることは車両
の排気特性上有利である。つまり、二次空気供給時に
は、燃料噴射量のフィードバック制御によって排気マニ
ホルド１３での空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比となるもの
の、燃焼室での空燃比がリッチとなり、ＨＣやＣＯが増
加する。このため、排気特性向上の観点からはフィード
バック制御中の二次空気供給時間を短くすることが望ま
しい。これに対し、本実施例では前記診断時間が短くな
るので、ＨＣやＣＯの増加を抑えることができる。

【００６６】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば以下のように発明の趣旨から
逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。（１）前記実施例において、運転席のインストルメント
パネル等に警告灯を設け、二次空気供給装置２４が異常
であると判定されたときに、この警告灯を点灯するよう
にしてもよい。

【００６７】（２）前記実施例では本発明を４気筒のエ
ンジン１に具体化したが、それ以外の気筒数のエンジン
に具体化してもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、燃
料噴射量の閉ループ制御実行時に二次空気供給装置を作
動させて排気通路へ一時的に二次空気を供給し、その二
次空気供給前のフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦ
ＡＶと、同二次空気供給後のフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦとの偏差が予め定めた値よりも小さいときに二次空
気供給装置を故障と診断するようにしたので、フィード
バック補正係数ＦＡＦの収束値が過渡的に基準値からず
れた状態で二次空気が供給されても、そのずれに左右さ
れることなく二次空気供給装置の作動状態を的確に把握
することが可能となり、誤診断を未然に防止できるとい
う優れた効果を奏する。また、二次空気供給後にフィー
ドバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを算出する必要が
ないため、その平均値ＦＡＦＡＶを算出するのにかかる
時間の分だけ上記診断に要する時間を短縮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例の故障診断方法が
適用される二次空気供給装置及びエンジンの概略構成図
である。

【図２】一実施例におけるＥＣＵの電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図３】一実施例において、酸素サンセの出力電圧とフ
ィードバック補正係数との対応関係を示す図である。

【図４】一実施例において、ＣＰＵによって実行される
故障診断ルーチンを説明するフローチャートである。

【図５】一実施例において、ＣＰＵによって実行される
故障診断ルーチンを説明するフローチャートである。

【図６】一実施例において、二次空気供給装置の作動状
態、フィードック補正係数、診断終了フラグ及び診断実
行カウンタの対応関係を説明するタイミングチャートで
ある。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、３…排気通路、８Ａ〜
８Ｄ…燃料噴射弁、１８…酸素センサ、２４…二次空気
供給装置、Ａ／Ｆ…空燃比、ＦＡＦ…フィードバック補
正係数、ΔＦＡＦ…偏差

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の運転状態が予め定めた所定状態の
とき、排気通路に設けられた空燃比センサによる空燃比
が理論空燃比となるように、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦを用いて燃料噴射弁からの燃料噴射量を閉ループ制
御するとともに、機関の運転状態が前記所定状態以外の
とき二次空気供給装置を作動させて前記空燃比センサ上
流での排気通路へ二次空気を供給するようにした内燃機
関に用いられる方法であって、前記燃料噴射量の閉ループ制御実行時に二次空気供給装
置を作動させて排気通路へ一時的に二次空気を供給し、
その二次空気供給前のフィードバック補正係数の平均値
ＦＡＦＡＶと、同二次空気供給後のフィードバック補正
係数ＦＡＦとの偏差を求め、その偏差が予め定めた値よ
りも小さいときに二次空気供給装置を故障と診断するこ
とを特徴とする二次空気供給装置の故障診断方法。