JP3616683B2 - 内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、内燃エンジンから排出される排気ガスを浄化するためにエンジンの排気通路に２次エアを供給するエンジンのエアポンプの異常検出判定装置に関し、特に該エアポンプに供給される電流に基づいて２次エアの流量を演算し、エアポンプの異常検出を行うエアポンプの異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、内燃エンジンから排出される排気ガスを浄化するためにエンジンの排気通路に２次エアを供給するエアポンプの電圧および電流からエアポンプの２次エア吐出流量を演算し、エンジンの運転状態に基づいて設定した目標値との比較結果によりエアポンプへの電源供給／停止を制御するとともに、エアポンプの異常状態を検出して報知するエンジンの２次エアポンプ制御装置が知られている（特願平６−１９８８３６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の２次エアポンプ制御装置においては、２次エア流量に対するエアポンプの消費電流は車両のバッテリ電圧が変化した際バッテリ電圧の変化（１０〜１４．５Ｖ）に対してほぼ比例して変化するため、電流値に基づいて異常検知を行う場合精度の高い異常を検知することが困難であるという問題がある。
【０００４】
また、従来技術においては、エアポンプ作動開始時の異常検出を行うにあたって、エアポンプ起動時の消費電流の立ち上がり過渡特性が考慮されていないため、エアポンプが正常であっても異常と判定がなされる可能性があるという問題が残る。
【０００５】
さらに、エアポンプの異常検出のための電流または電圧基準値についてはエアポンプの個体バラツキが考慮されていないことから異常検出の精度に問題が残っていた。
【０００６】
本発明の目的は、内燃エンジンのエアポンプの異常を検出するに際し上述の問題に対しても電流値の検出精度を向上させ、当該エアポンプの異常検出を向上させることができる内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１記載の内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置は、内燃エンジンの排気管に設けられた触媒の上流側において前記排気管に接続され、前記排気管に２次エアを供給する電気式エアポンプと、前記エアポンプに印加される電流を検出する電流検出手段と、前記エアポンプに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記エアポンプの作動時の電流検出手段の出力値を所定の異常検出基準値と比較することにより前記エアポンプの異常を検出する異常検出手段とを備える内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置において、前記電圧検出手段の出力値に応じて前記電流検出手段の出力値または前記異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を補正する異常検出値パラメータ補正手段を備え、前記異常検出手段は、前記エアポンプの作動開始より所定時間経過後作動し、前記エンジンの作動状態が前記エンジンの点検時の前記エアポンプの異常検出基準値を修正する状態であるか否かを判別する運転状態判別手段と、前記エンジンの作動状態が前記エンジンの点検時の前記エアポンプの異常検出基準値を修正する状態であると判別された時、前記電流検出手段により検出された該運転状態時の電流値に応じて前記電流検出手段の出力値または前記異常検出手段の異常検出値のいずれか一方を修正する修正手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置によれば、電圧検出手段の出力値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を補正し、異常検出手段は、エアポンプ作動開始より所定時間経過後作動し、エンジンの作動状態がエンジンの点検時のエアポンプの異常検出基準値を修正する状態であると判別されたとき、電流検出手段により検出された該運転状態時の電流値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方を修正するので、補正された電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方は、エアポンプの２次エア流量に対して一義的に表され、エアポンプの作動開始直後における２次エア流量が安定しない領域においてエアポンプの異常検出の実行を禁止し、エアポンプが正常であるにもかかわらずエアポンプの流量不足という誤検知を防止することができるようになり、エアポンプについての電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を学習することによって、個々のエアポンプに対して電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を設定でき、機器の個体差を無くすことができると共に、エアポンプの経年変化にも対応することができ、もって精度の高い流量モニタを行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る内燃エンジン及びその制御装置の全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、センサ４は当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１５】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各燃料噴射弁６は図示しない燃料ポンプに接続されていると共に電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１６】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１７】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１８】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられている。エンジン回転数センサ１１は、エンジン１の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気筒判別センサ１２は、特定の気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００１９】
エンジン１の排気管１３には、上流側から順に電気加熱式触媒（以下「ＥＨＣ」という）１６、スタート触媒１７及び三元触媒１８が配置されており、これらの触媒は排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。ここで、スタート触媒１７は、主としてエンジン始動直後における排気ガス浄化のために設けられた小型の触媒である。
【００２０】
排気管１３には、さらに、ＥＨＣ１６の上流側に２次エアを供給する通路１４が接続されており、通路１４の途中には電気式エアポンプ１５が設けられている。エアポンプ１５の上流側において通路１４にコンビバルブ２３が設けられている。コンビバルブ２３は、エアポンプ１５から排気管１３へのエアの流れを許容すると共に排気管１３からエアポンプ１５へのエアの流れを禁止する一方向のリードバルブ２４と、リードバルブ２４に連結されたダイヤフラム弁２５とからなる。ダイヤフラム弁２５は、そのパイロット部が電磁弁２６を介してエンジン１の吸気管２に接続されている。電磁弁２６は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２１】
エアポンプ１５は電源としてバッテリ２１に接続線３０を介して接続されている。接続線３０の途中には、エアポンプ１５の作動ＯＮ／ＯＦＦ切換を行うスイッチ３１が設けられている。スイッチ３１は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５からの制御信号により切換可能に構成されている。これにより、エアポンプ１５はスイッチ３１がＯＮのとき常時作動しており、コンビバルブ２３のＯＮ／ＯＦＦで排気管１３への２次エアの供給がＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２２】
また、接続線３０の途中には、接続線３０を流れるポンプ電流ＩＡＰを検出する電流検出手段としての電流センサ３２が設けられている。電流センサ３２は、ＥＣＵ５に接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。この電流センサ３２は断線等の異常を検出することもできる。さらに、接続線３０の途中には、エアポンプ１５に印加されるポンプ電圧ＶＡＰを検出する電圧検出手段としての電圧センサ３３が設けられている。電圧センサ３３は、ＥＣＵ５に接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２３】
ＥＨＣ１６は、ＥＣＵ５に接続されており、その作動がＥＣＵ５により制御される。また、三元触媒１８にはその温度ＴＣＡＴを検出する触媒温度センサ１９が設けられており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２４】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６、空気ポンプ１５、ＥＨＣ１６等の制御信号を出力する出力回路５ｄ等から構成される。ＥＣＵ５は、本発明の装置における異常検出手段、異常検出値パラメータ補正手段および修正手段を構成する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係るエアポンプ１５の異常検出装置を説明する。
【００２６】
エンジン１のイグニッションスイッチがＯＮ操作されると、ＥＣＵ５は、各種運転状態検出手段の検出結果（例えば、エンジン水温（ＴＷ）、吸気温（ＴＡ）、三元触媒温度（ＴＣＡＴ）に応じて、エアポンプの作動条件が満たされているか否かを判別し、該作動条件が満たされている場合は、スイッチ３１を閉としてエアポンプ１５にバッテリ２１の電源を所定時間だけ印加し、エアポンプ１５を駆動する。同時に、ＥＣＵ５は、ポンプＯＮ制御信号を送出して電磁弁２６を開とし、ダイヤフラム弁２５のパイロット部にエンジン１の吸気管２からの吸気負圧を印加する。この吸気負圧の作用によりダイヤフラム弁２５はリードバルブ２４を開とし、エアポンプ１５からの２次エアを排気管１３に供給する。これにより、一酸化炭素（ＣＯ）などの有害なガスを酸化したり、早期に触媒を活性化して排気浄化効率を向上させる。
【００２７】
エアポンプ１５へ供給される電源のポンプ電流ＩＡＰおよびポンプ電圧ＶＡＰは夫々電流センサ３２および電圧センサ３３により検出されてそれらの検出信号はＥＣＵ５に供給される。また、図示しない電圧センサによるバッテリ２１の電圧ＶＢの検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２８】
以下、ポンプ電流ＩＡＰをバッテリ電圧ＶＢに応じて補正する方法について説明する。
【００２９】
図２は、エアポンプ１５の電流−２次エア流量（Ｉ−Ｑ）特性図である。エアポンプ１５の特性としては、電圧が増加するに従い２次エア流量Ｑおよび電流Ｉが増加する（図２において破線で示される）。また、換言すれば、電圧が一定の場合は、２次エア流量が増加するに従い電流Ｉは減少する（図２において実線で示される）。従って、図２において、この特性曲線（実線）は電圧が高いほど電流が増加する側に移動する。また、この特性曲線はほぼ直線であり、傾きはほぼ一定である。
【００３０】
このように、エアポンプ１５の流量特性のうち電流−２次エア流量特性は、一般に電圧一定であれば、算出式
Ｉ ＝−ａ・Ｑ ＋ ｂ
で表わされる。ここで、Ｉはエアポンプ１５に供給されるポンプ電流であり、Ｑはエアポンプ１５が吐出する２次エア流量であり、ａおよびｂは定数である。
【００３１】
電圧Ｖが変化してもＩ−Ｑ特性曲線の傾きａはほぼ一定であるため、流量が０のとき、すなわちｙ切片であるｂの値を、例えば１２Ｖの所定の電圧に補正することによりＩ−Ｑ特性曲線を１次式に近似することができる。
【００３２】
例えば、電圧Ｖを１２Ｖに補正するとして、算出式の切片をｂ’とすると、ｂ’は
ｂ’＝１２・ｂ／Ｖ
となる。
【００３３】
よって、上記２式をエアポンプ１５に適用すると、ポンプ電流補正値ＩＡＰ’はバッテリ電圧ＶＢを１２Ｖに補正することにより、算出式
ＩＡＰ’＝−ａ・ＱＡＰ＋１２・ｂ／ＶＢ
で近似できる。ここに、ＱＡＰは、エアポンプ１５が吐出する２次エア流量であり、従来の手法により、エアポンプ１５のポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰに基づいて算出される。なお、バッテリ電圧ＶＢはポンプ電流ＶＡＰに置き換えることができる。
【００３４】
本実施の形態によれば、上記の演算をＥＣＵ５で行い、図３に示ようにほぼ一つの一次式で表すことができる。ここに、図３はエアポンプ１５の電流補正値−２次エア流量（Ｉ’−Ｑ）特性図である。
【００３５】
一方、エアポンプ１５の許容２次エア流量は、例えば、５０ｌ／ｍｉｎ（許容下限値）から３００ｌ／ｍｉｎ（許容上限値）であるので、図３から、ポンプ電流補正値ＩＡＰ’は１４Ａ（許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮ）から２２Ａ（許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸ）の範囲にあれば、エアポンプ１５は正常に運転されていると判断される。逆に、該ポンプ電流補正値ＩＡＰ’が１４Ａ（ＩｒｅｆＭＩＮ）以下、または２２Ａ（ＩｒｅｆＭＡＸ）以上であれば、エアポンプ１５の２次エア流量は３００ｌ／ｍｉｎ以上か、または５０ｌ／ｍｉｎ以下であるので、エアポンプ１５が異常であると判断できる。具体的には、エアポンプ１５の２次エア流量が５０ｌ／ｍｉｎ以下の場合は、２次ポンプ１５自体が故障しているか配管系が閉塞していると考えられ、エアポンプ１５の２次エア流量が３００ｌ／ｍｉｎ以上の場合は、配管系が破損して２次エアが漏洩しており、エアポンプ１５が過流量になっていると考えられる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態における、内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理を図４を参照しながら説明する。ここに、図４は、内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理のフローチャートである。本処理は所定時間毎に実行される。
【００３７】
まず、ステップＳ１で、エアポンプ（Ａ／Ｐ）の作動条件が成立したか否かを判定する。この場合の判定条件としては、例えば、エンジン１のイグニッションスイッチがＯＮ操作されること、エンジン水温（ＴＷ）、吸気温（ＴＡ）、三元触媒温度（ＴＣＡ）の夫々が所定範囲にあること等が挙げられる。
【００３８】
ステップＳ１で、エアポンプ１５の作動条件が成立していなければ、エアポンプ１５を作動させずに（ステップＳ２）、本ルーチンを終了する。また、エアポンプ１５の作動条件が成立していれば、ステップＳ３に進み、エアポンプ１５を作動させ、続いてコンビバルブ２３を開とする（ステップＳ４）。次に、ステップＳ５で、エアポンプ１５の始動後所定時間、例えば１ｓｅｃが経過したか否かを判定する。ステップＳ５で所定時間が経過していなければ本ステップＳ５を繰り返し、所定時間経過後ステップＳ６に進む。ステップＳ５で所定時間経過するのを待つ理由は後述する。
【００３９】
ステップＳ６では、バッテリ電圧ＶＢ、エアポンプ１５のポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰを検出する。次に、ステップＳ７で、前述の算出式
ＩＡＰ’＝−ａ・ＱＡＰ＋１２・ｂ／ＶＢ
により、ポンプ電流補正値Ｉ’を算出する。ここに、ａおよびｂはエアーポンプ１５の機器毎に決められる定数であり、Ｑは、エアポンプ１５の２次エア流量であり、従来の手法により、ポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰに基づいて算出される。なお、前述した通り、バッテリ電圧ＶＢはポンプ電圧ＶＡＰに置き換えることができる。
【００４０】
次いで、ステップＳ８で、電流補正値Ｉ’が許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮより小さいか否かを判定する。電流補正値Ｉ’が許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮより小さい場合はエアポンプ１５の２次エア流量Ｑが許容上限値より大きく配管系が破損して２次エアが漏洩しており、エアポンプ１５が過流量になっていると考えられるので、ステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流補正値Ｉ’が許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮより大きい場合は、ステップＳ１０に進み、電流補正値Ｉ’が許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸより大きいか否かを判別する。電流補正値Ｉ’が許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸより大きい場合はエアポンプ１５の２次エア流量Ｑが許容下限値より小さくエアポンプ１５自体が故障しているか配管系が閉塞していると考えられるので、ステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流補正値Ｉ’が許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸより小さい場合は、電流補正値Ｉ’は許容範囲にあるので、ステップＳ１１に進み、エアポンプ１５は正常であると判別する。
【００４１】
本実施の形態によれば、バッテリ電圧ＶＢによって補正された電流補正値ＩＡＰ’は、バッテリ電圧ＶＢが変化しても、エアポンプ１５の２次エア流量に対して一義的に表わせるため常に精度の高い流量モニタを行うことができる。
【００４２】
以下、図５を参照しながら、本発明の実施の形態の変形例を説明する。ここに、図５は、内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理の他のフローチャートである。本処理は所定時間毎に実行される。
【００４３】
図５において、図４と同じステップには同じ参照番号が付されている。これらのステップの説明は図４の説明と同じである。以下、図４の説明と異なる点のみ記述する。
【００４４】
図５のフローチャートにおいては、ステップＳ６におけるバッテリ電圧ＶＢ、エアポンプ１５のポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰの検出の後、ステップＳ７で、図６のバッテリ電圧ＶＢに基づく許容電流値の補正チャート（バッテリ電圧１２Ｖを基準とする）により、許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正量ΔＩｒｅｆＭＩＮ、および許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸの補正量ΔＩｒｅｆＭＡＸを算出する。補正量ΔＩｒｅｆＭＩＮ、補正量ΔＩｒｅｆＭＡＸを許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮ、許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸに夫々加算することにより、補正値ＩｒｅｆＭＩＮ′、ＩｒｅｆＭＡＸ′を算出する。なお前述した通り、バッテリ電圧ＶＢはポンプ電圧ＶＡＰに置き換えることができる。
【００４５】
次いで、ステップＳ５８で、エアポンプ１５の電流値Ｉが許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より小さいか否かを判定する。電流値Ｉが補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より小さい場合は、前述の実施の形態の場合と同様の理由でステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流値Ｉが許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より大きい場合は、ステップＳ６０に進み、電流値Ｉが許容上限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より大きいか否かを判別する。電流値Ｉが補正値ＩｒｅｆＭＡＸ’より大きい場合は、前述の実施の形態の場合と同様の理由でステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流値Ｉが補正値ＩｒｅｆＭＡＸ’より小さい場合は、電流値Ｉは許容範囲にあるので、ステップＳ１１に進み、エアポンプ１５は正常であると判断する。
【００４６】
本変形例によれば、バッテリ電圧ＶＢによって補正された許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸの補正値ＩｒｅｆＭＡＸ’および許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’は、バッテリ電圧ＶＢが変化しても、エアポンプ１５に２次エア流量に対して一義的に表せるため常に精度の高い流量モニタを行うことができる。
【００４７】
図７は、エアポンプ１５の立ち上がり特性図である。図７によれば、エアポンプ１５の２次エア流量がサチュレートしてポンプ電流ＩＡＰが安定するまでに、約１ｓｅｃかかっている。従って、エアポンプ１５の起動時の立ち上がり過渡特性を考慮せずにエアポンプ１５の作動中に常時異常検出を行うと、エアポンプ１５が正常であっても異常判定がなされる可能性がある。
【００４８】
そこで、本実施の形態においては、エアポンプ１５の作動開始時において、エアポンプ１５のスイッチ３１が閉じたＯＮ後所定時間経過するまでは、エアポンプ１５の異常検出の実行を禁止する（図４および図５のステップＳ５）。ここに、前記所定時間とは、エアポンプ１５の２次エア流量がサチュレートするまでの時間であり、例えば、図７に示される例ではエアポンプ１５の始動後１〜２ｓｅｃである。
【００４９】
本実施の形態によれば、エアポンプ１５の作動開始直後における２次エア流量が安定しない領域においてエアポンプ１５の異常検出の実行を禁止するので、エアポンプ１５が正常であるにもかかわらずエアポンプ１５の流量不足という誤検知を防止することができるようになり、精度の高いエアポンプ１５の異常検出が可能となる。
【００５０】
以下、上述のエアポンプ１５の異常検出値の修正方法について説明する。
【００５１】
上述のエアポンプ１５の電流補正値ＩＡＰ’の算出式Ｉ＝−ａ・Ｑ＋ｂにおいて、ｙ切片にあたるｂがエアポンプ１５の機器毎に異なっていると、予め設定した異常判定値が機器によっては適合しなくなってしまうので、基準となるエアポンプに対して予め設定したｂの基準値を新車時のエアポンプ１５の初回運転時またはエンジン１の点検時に修正する。ここに、ｂとは、２次エア流量が０の時のポンプ電流ＩＡＰである。即ち、図１において、まず、コンビバルブ２３を閉じたまま、エアポンプ１５を作動させて２次エア流量が０の時のポンプ電流ＩＡＰを電流センサ３２により検出し、この検出されたポンプ電流ＩＡＰと、当該エアポンプ１５が属する機種において基準となるエアポンプに対して予め設定された２次エア流量が０の時のポンプ電流との差だけ、ｂの基準値を修正する。この修正は、具体的には、図８のフローチャートに従って行われる。ここに、図８は、エアポンプ１５の異常検出基準値を修正する処理のフローチャートである。本処理は所定時間毎に実行される。
【００５２】
まず、ステップＳ２１で、エアポンプ１５が作動しているか否かを判別し、エアポンプ１５が作動していなければ、直ちに本ルーチンを終了する。ステップＳ２１で、エアポンプ１５が作動していれば、ステップＳ２２に進み、新車時第１回目またはエンジンの点検時のエンジン始動であるエアポンプ１５の異常検出基準値修正の学習モードか否かを判別する。ステップＳ２２で、エンジン始動が異常判定値修正の学習モードでない場合は通常のエンジン始動であるので、ステップＳ２３に進み、図４に従って説明したような通常の異常検出処理を実行する。
【００５３】
ステップＳ２２で、判別の結果が異常検出基準値修正の学習モードである場合は、ステップＳ２４以降のエアポンプ１５の異常検出基準値の修正処理を実行する。
【００５４】
まず、コンビバルブ２３を閉じる（ステップＳ２４）。これにより、エアポンプ１５は２次エア電流が０の状態での作動することになる。次に、電流センサ３２によりエアポンプ１５の消費電流であるポンプ電流ＩＡＰを検出する（ステップＳ２５）。
【００５５】
ステップＳ２６では、当該エアポンプ１５が属する機種の基準となるエアポンプについて予め設定された２次エア流量が０の時の基準ポンプ電流ＩＲＥＦから、ステップＳ２５で検出された実際のポンプ電流ＩＡＰとの差を算出し、電流補正値ＤＩＲＥＦ（ＩＲＥＦ−ＩＡＰ）とする。次いで、ステップＳ２７で、下式のように、エアポンプ１５のポンプ電流ＩＡＰにおける許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸおよび許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮに夫々電流補正値ＤＩＲＥＦを加算して、エアポンプ１５の異常検出基準値の修正値とする。
【００５６】
ＩｒｅｆＭＡＸ＝ＩｒｅｆＭＡＸ＋ＤＩＲＥＦ
ＩｒｅｆＭＩＮ＝ＩｒｅｆＭＩＮ＋ＤＩＲＥＦ
本実施の形態によれば、エアポンプ１５の異常検出基準値を学習することによって、個々のエアポンプ１５に対して基準値を設定できるので、機器の個体差をなくすことができ、より精度の高い２次エア流量のモニタが可能となる。
【００５７】
なお、上述の実施の形態の変形例として、ステップＳ２７で、下式のようにエアポンプ１５のポンプ電流ＩＡＰに電流補正値ＤＩＲＥＦを加算して、この加算されたポンプ電流ＩＡＰを許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸおよび許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの夫々と比較することによりエアポンプ１５の異常を判定してもよい。
【００５８】
ＩＡＰ＝ＩＡＰ＋ＤＩＲＥＦ
本変形例によれば、個々のエアポンプ１５の電流特性を学習し、その学習したポンプ電流ＩＡＰを異常検出基準値と比較することによりエアポンプの異常を判別するので、機器の個体差をなくすことができ、より精度の高い２次エア流量のモニタが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置によれば、電圧検出手段の出力値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を補正し、異常検出手段は、エアポンプ作動開始より所定時間経過後作動し、エンジンの作動状態がエンジンの点検時のエアポンプの異常検出基準値を修正する状態であると判別されたとき、電流検出手段により検出された該運転状態時の電流値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方を修正するので、補正された電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方は、エアポンプの２次エア流量に対して一義的に表され、エアポンプの作動開始直後における２次エア流量が安定しない領域においてエアポンプの異常検出の実行を禁止し、エアポンプが正常であるにもかかわらずエアポンプの流量不足という誤検知を防止することができるようになり、エアポンプについての電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を学習することによって、個々のエアポンプに対して電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を設定でき、機器の個体差を無くすことができると共に、エアポンプの経年変化にも対応することができ、もって精度の高い流量モニタを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃エンジン及びその制御装置の全体の構成図である。
【図２】エアポンプ１５の電流−２次エア流量（Ｉ−Ｑ）特性図である。
【図３】エアポンプ１５の電流補正値−２次エア流量（Ｉ−Ｑ）特性図である。
【図４】内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理のフローチャートである。
【図５】内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理の他のフローチャートである。
【図６】バッテリ電圧ＶＢに基づく許容電流値の補正チャートを示すグラフである。
【図７】エアポンプ１５の立ち上がり特性図である。
【図８】エアポンプ１５の異常検出値を修正する処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃エンジン
２ 電子コントロールユニット
９ 吸気温センサ
１４ 通路
１５ エアポンプ
１６ 電気加熱式触媒
１８ 三元触媒
２３ コンビバルブ
３０ 接続線
３１ スイッチ
３２ 電流センサ
３３ 電圧センサ
【発明の属する技術の分野】
本発明は、内燃エンジンから排出される排気ガスを浄化するためにエンジンの排気通路に２次エアを供給するエンジンのエアポンプの異常検出判定装置に関し、特に該エアポンプに供給される電流に基づいて２次エアの流量を演算し、エアポンプの異常検出を行うエアポンプの異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、内燃エンジンから排出される排気ガスを浄化するためにエンジンの排気通路に２次エアを供給するエアポンプの電圧および電流からエアポンプの２次エア吐出流量を演算し、エンジンの運転状態に基づいて設定した目標値との比較結果によりエアポンプへの電源供給／停止を制御するとともに、エアポンプの異常状態を検出して報知するエンジンの２次エアポンプ制御装置が知られている（特願平６−１９８８３６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の２次エアポンプ制御装置においては、２次エア流量に対するエアポンプの消費電流は車両のバッテリ電圧が変化した際バッテリ電圧の変化（１０〜１４．５Ｖ）に対してほぼ比例して変化するため、電流値に基づいて異常検知を行う場合精度の高い異常を検知することが困難であるという問題がある。
【０００４】
また、従来技術においては、エアポンプ作動開始時の異常検出を行うにあたって、エアポンプ起動時の消費電流の立ち上がり過渡特性が考慮されていないため、エアポンプが正常であっても異常と判定がなされる可能性があるという問題が残る。
【０００５】
さらに、エアポンプの異常検出のための電流または電圧基準値についてはエアポンプの個体バラツキが考慮されていないことから異常検出の精度に問題が残っていた。
【０００６】
本発明の目的は、内燃エンジンのエアポンプの異常を検出するに際し上述の問題に対しても電流値の検出精度を向上させ、当該エアポンプの異常検出を向上させることができる内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１記載の内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置は、内燃エンジンの排気管に設けられた触媒の上流側において前記排気管に接続され、前記排気管に２次エアを供給する電気式エアポンプと、前記エアポンプに印加される電流を検出する電流検出手段と、前記エアポンプに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記エアポンプの作動時の電流検出手段の出力値を所定の異常検出基準値と比較することにより前記エアポンプの異常を検出する異常検出手段とを備える内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置において、前記電圧検出手段の出力値に応じて前記電流検出手段の出力値または前記異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を補正する異常検出値パラメータ補正手段を備え、前記異常検出手段は、前記エアポンプの作動開始より所定時間経過後作動し、前記エンジンの作動状態が前記エンジンの点検時の前記エアポンプの異常検出基準値を修正する状態であるか否かを判別する運転状態判別手段と、前記エンジンの作動状態が前記エンジンの点検時の前記エアポンプの異常検出基準値を修正する状態であると判別された時、前記電流検出手段により検出された該運転状態時の電流値に応じて前記電流検出手段の出力値または前記異常検出手段の異常検出値のいずれか一方を修正する修正手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置によれば、電圧検出手段の出力値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を補正し、異常検出手段は、エアポンプ作動開始より所定時間経過後作動し、エンジンの作動状態がエンジンの点検時のエアポンプの異常検出基準値を修正する状態であると判別されたとき、電流検出手段により検出された該運転状態時の電流値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方を修正するので、補正された電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方は、エアポンプの２次エア流量に対して一義的に表され、エアポンプの作動開始直後における２次エア流量が安定しない領域においてエアポンプの異常検出の実行を禁止し、エアポンプが正常であるにもかかわらずエアポンプの流量不足という誤検知を防止することができるようになり、エアポンプについての電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を学習することによって、個々のエアポンプに対して電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を設定でき、機器の個体差を無くすことができると共に、エアポンプの経年変化にも対応することができ、もって精度の高い流量モニタを行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る内燃エンジン及びその制御装置の全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、センサ４は当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１５】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各燃料噴射弁６は図示しない燃料ポンプに接続されていると共に電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１６】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１７】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１８】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられている。エンジン回転数センサ１１は、エンジン１の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気筒判別センサ１２は、特定の気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００１９】
エンジン１の排気管１３には、上流側から順に電気加熱式触媒（以下「ＥＨＣ」という）１６、スタート触媒１７及び三元触媒１８が配置されており、これらの触媒は排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。ここで、スタート触媒１７は、主としてエンジン始動直後における排気ガス浄化のために設けられた小型の触媒である。
【００２０】
排気管１３には、さらに、ＥＨＣ１６の上流側に２次エアを供給する通路１４が接続されており、通路１４の途中には電気式エアポンプ１５が設けられている。エアポンプ１５の上流側において通路１４にコンビバルブ２３が設けられている。コンビバルブ２３は、エアポンプ１５から排気管１３へのエアの流れを許容すると共に排気管１３からエアポンプ１５へのエアの流れを禁止する一方向のリードバルブ２４と、リードバルブ２４に連結されたダイヤフラム弁２５とからなる。ダイヤフラム弁２５は、そのパイロット部が電磁弁２６を介してエンジン１の吸気管２に接続されている。電磁弁２６は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５からの制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２１】
エアポンプ１５は電源としてバッテリ２１に接続線３０を介して接続されている。接続線３０の途中には、エアポンプ１５の作動ＯＮ／ＯＦＦ切換を行うスイッチ３１が設けられている。スイッチ３１は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５からの制御信号により切換可能に構成されている。これにより、エアポンプ１５はスイッチ３１がＯＮのとき常時作動しており、コンビバルブ２３のＯＮ／ＯＦＦで排気管１３への２次エアの供給がＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２２】
また、接続線３０の途中には、接続線３０を流れるポンプ電流ＩＡＰを検出する電流検出手段としての電流センサ３２が設けられている。電流センサ３２は、ＥＣＵ５に接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。この電流センサ３２は断線等の異常を検出することもできる。さらに、接続線３０の途中には、エアポンプ１５に印加されるポンプ電圧ＶＡＰを検出する電圧検出手段としての電圧センサ３３が設けられている。電圧センサ３３は、ＥＣＵ５に接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２３】
ＥＨＣ１６は、ＥＣＵ５に接続されており、その作動がＥＣＵ５により制御される。また、三元触媒１８にはその温度ＴＣＡＴを検出する触媒温度センサ１９が設けられており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２４】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６、空気ポンプ１５、ＥＨＣ１６等の制御信号を出力する出力回路５ｄ等から構成される。ＥＣＵ５は、本発明の装置における異常検出手段、異常検出値パラメータ補正手段および修正手段を構成する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係るエアポンプ１５の異常検出装置を説明する。
【００２６】
エンジン１のイグニッションスイッチがＯＮ操作されると、ＥＣＵ５は、各種運転状態検出手段の検出結果（例えば、エンジン水温（ＴＷ）、吸気温（ＴＡ）、三元触媒温度（ＴＣＡＴ）に応じて、エアポンプの作動条件が満たされているか否かを判別し、該作動条件が満たされている場合は、スイッチ３１を閉としてエアポンプ１５にバッテリ２１の電源を所定時間だけ印加し、エアポンプ１５を駆動する。同時に、ＥＣＵ５は、ポンプＯＮ制御信号を送出して電磁弁２６を開とし、ダイヤフラム弁２５のパイロット部にエンジン１の吸気管２からの吸気負圧を印加する。この吸気負圧の作用によりダイヤフラム弁２５はリードバルブ２４を開とし、エアポンプ１５からの２次エアを排気管１３に供給する。これにより、一酸化炭素（ＣＯ）などの有害なガスを酸化したり、早期に触媒を活性化して排気浄化効率を向上させる。
【００２７】
エアポンプ１５へ供給される電源のポンプ電流ＩＡＰおよびポンプ電圧ＶＡＰは夫々電流センサ３２および電圧センサ３３により検出されてそれらの検出信号はＥＣＵ５に供給される。また、図示しない電圧センサによるバッテリ２１の電圧ＶＢの検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２８】
以下、ポンプ電流ＩＡＰをバッテリ電圧ＶＢに応じて補正する方法について説明する。
【００２９】
図２は、エアポンプ１５の電流−２次エア流量（Ｉ−Ｑ）特性図である。エアポンプ１５の特性としては、電圧が増加するに従い２次エア流量Ｑおよび電流Ｉが増加する（図２において破線で示される）。また、換言すれば、電圧が一定の場合は、２次エア流量が増加するに従い電流Ｉは減少する（図２において実線で示される）。従って、図２において、この特性曲線（実線）は電圧が高いほど電流が増加する側に移動する。また、この特性曲線はほぼ直線であり、傾きはほぼ一定である。
【００３０】
このように、エアポンプ１５の流量特性のうち電流−２次エア流量特性は、一般に電圧一定であれば、算出式
Ｉ ＝−ａ・Ｑ ＋ ｂ
で表わされる。ここで、Ｉはエアポンプ１５に供給されるポンプ電流であり、Ｑはエアポンプ１５が吐出する２次エア流量であり、ａおよびｂは定数である。
【００３１】
電圧Ｖが変化してもＩ−Ｑ特性曲線の傾きａはほぼ一定であるため、流量が０のとき、すなわちｙ切片であるｂの値を、例えば１２Ｖの所定の電圧に補正することによりＩ−Ｑ特性曲線を１次式に近似することができる。
【００３２】
例えば、電圧Ｖを１２Ｖに補正するとして、算出式の切片をｂ’とすると、ｂ’は
ｂ’＝１２・ｂ／Ｖ
となる。
【００３３】
よって、上記２式をエアポンプ１５に適用すると、ポンプ電流補正値ＩＡＰ’はバッテリ電圧ＶＢを１２Ｖに補正することにより、算出式
ＩＡＰ’＝−ａ・ＱＡＰ＋１２・ｂ／ＶＢ
で近似できる。ここに、ＱＡＰは、エアポンプ１５が吐出する２次エア流量であり、従来の手法により、エアポンプ１５のポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰに基づいて算出される。なお、バッテリ電圧ＶＢはポンプ電流ＶＡＰに置き換えることができる。
【００３４】
本実施の形態によれば、上記の演算をＥＣＵ５で行い、図３に示ようにほぼ一つの一次式で表すことができる。ここに、図３はエアポンプ１５の電流補正値−２次エア流量（Ｉ’−Ｑ）特性図である。
【００３５】
一方、エアポンプ１５の許容２次エア流量は、例えば、５０ｌ／ｍｉｎ（許容下限値）から３００ｌ／ｍｉｎ（許容上限値）であるので、図３から、ポンプ電流補正値ＩＡＰ’は１４Ａ（許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮ）から２２Ａ（許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸ）の範囲にあれば、エアポンプ１５は正常に運転されていると判断される。逆に、該ポンプ電流補正値ＩＡＰ’が１４Ａ（ＩｒｅｆＭＩＮ）以下、または２２Ａ（ＩｒｅｆＭＡＸ）以上であれば、エアポンプ１５の２次エア流量は３００ｌ／ｍｉｎ以上か、または５０ｌ／ｍｉｎ以下であるので、エアポンプ１５が異常であると判断できる。具体的には、エアポンプ１５の２次エア流量が５０ｌ／ｍｉｎ以下の場合は、２次ポンプ１５自体が故障しているか配管系が閉塞していると考えられ、エアポンプ１５の２次エア流量が３００ｌ／ｍｉｎ以上の場合は、配管系が破損して２次エアが漏洩しており、エアポンプ１５が過流量になっていると考えられる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態における、内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理を図４を参照しながら説明する。ここに、図４は、内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理のフローチャートである。本処理は所定時間毎に実行される。
【００３７】
まず、ステップＳ１で、エアポンプ（Ａ／Ｐ）の作動条件が成立したか否かを判定する。この場合の判定条件としては、例えば、エンジン１のイグニッションスイッチがＯＮ操作されること、エンジン水温（ＴＷ）、吸気温（ＴＡ）、三元触媒温度（ＴＣＡ）の夫々が所定範囲にあること等が挙げられる。
【００３８】
ステップＳ１で、エアポンプ１５の作動条件が成立していなければ、エアポンプ１５を作動させずに（ステップＳ２）、本ルーチンを終了する。また、エアポンプ１５の作動条件が成立していれば、ステップＳ３に進み、エアポンプ１５を作動させ、続いてコンビバルブ２３を開とする（ステップＳ４）。次に、ステップＳ５で、エアポンプ１５の始動後所定時間、例えば１ｓｅｃが経過したか否かを判定する。ステップＳ５で所定時間が経過していなければ本ステップＳ５を繰り返し、所定時間経過後ステップＳ６に進む。ステップＳ５で所定時間経過するのを待つ理由は後述する。
【００３９】
ステップＳ６では、バッテリ電圧ＶＢ、エアポンプ１５のポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰを検出する。次に、ステップＳ７で、前述の算出式
ＩＡＰ’＝−ａ・ＱＡＰ＋１２・ｂ／ＶＢ
により、ポンプ電流補正値Ｉ’を算出する。ここに、ａおよびｂはエアーポンプ１５の機器毎に決められる定数であり、Ｑは、エアポンプ１５の２次エア流量であり、従来の手法により、ポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰに基づいて算出される。なお、前述した通り、バッテリ電圧ＶＢはポンプ電圧ＶＡＰに置き換えることができる。
【００４０】
次いで、ステップＳ８で、電流補正値Ｉ’が許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮより小さいか否かを判定する。電流補正値Ｉ’が許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮより小さい場合はエアポンプ１５の２次エア流量Ｑが許容上限値より大きく配管系が破損して２次エアが漏洩しており、エアポンプ１５が過流量になっていると考えられるので、ステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流補正値Ｉ’が許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮより大きい場合は、ステップＳ１０に進み、電流補正値Ｉ’が許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸより大きいか否かを判別する。電流補正値Ｉ’が許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸより大きい場合はエアポンプ１５の２次エア流量Ｑが許容下限値より小さくエアポンプ１５自体が故障しているか配管系が閉塞していると考えられるので、ステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流補正値Ｉ’が許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸより小さい場合は、電流補正値Ｉ’は許容範囲にあるので、ステップＳ１１に進み、エアポンプ１５は正常であると判別する。
【００４１】
本実施の形態によれば、バッテリ電圧ＶＢによって補正された電流補正値ＩＡＰ’は、バッテリ電圧ＶＢが変化しても、エアポンプ１５の２次エア流量に対して一義的に表わせるため常に精度の高い流量モニタを行うことができる。
【００４２】
以下、図５を参照しながら、本発明の実施の形態の変形例を説明する。ここに、図５は、内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理の他のフローチャートである。本処理は所定時間毎に実行される。
【００４３】
図５において、図４と同じステップには同じ参照番号が付されている。これらのステップの説明は図４の説明と同じである。以下、図４の説明と異なる点のみ記述する。
【００４４】
図５のフローチャートにおいては、ステップＳ６におけるバッテリ電圧ＶＢ、エアポンプ１５のポンプ電圧ＶＡＰおよびポンプ電流ＩＡＰの検出の後、ステップＳ７で、図６のバッテリ電圧ＶＢに基づく許容電流値の補正チャート（バッテリ電圧１２Ｖを基準とする）により、許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正量ΔＩｒｅｆＭＩＮ、および許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸの補正量ΔＩｒｅｆＭＡＸを算出する。補正量ΔＩｒｅｆＭＩＮ、補正量ΔＩｒｅｆＭＡＸを許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮ、許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸに夫々加算することにより、補正値ＩｒｅｆＭＩＮ′、ＩｒｅｆＭＡＸ′を算出する。なお前述した通り、バッテリ電圧ＶＢはポンプ電圧ＶＡＰに置き換えることができる。
【００４５】
次いで、ステップＳ５８で、エアポンプ１５の電流値Ｉが許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より小さいか否かを判定する。電流値Ｉが補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より小さい場合は、前述の実施の形態の場合と同様の理由でステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流値Ｉが許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より大きい場合は、ステップＳ６０に進み、電流値Ｉが許容上限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’より大きいか否かを判別する。電流値Ｉが補正値ＩｒｅｆＭＡＸ’より大きい場合は、前述の実施の形態の場合と同様の理由でステップＳ９に進みエアポンプ１５が異常であると判別する。電流値Ｉが補正値ＩｒｅｆＭＡＸ’より小さい場合は、電流値Ｉは許容範囲にあるので、ステップＳ１１に進み、エアポンプ１５は正常であると判断する。
【００４６】
本変形例によれば、バッテリ電圧ＶＢによって補正された許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸの補正値ＩｒｅｆＭＡＸ’および許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの補正値ＩｒｅｆＭＩＮ’は、バッテリ電圧ＶＢが変化しても、エアポンプ１５に２次エア流量に対して一義的に表せるため常に精度の高い流量モニタを行うことができる。
【００４７】
図７は、エアポンプ１５の立ち上がり特性図である。図７によれば、エアポンプ１５の２次エア流量がサチュレートしてポンプ電流ＩＡＰが安定するまでに、約１ｓｅｃかかっている。従って、エアポンプ１５の起動時の立ち上がり過渡特性を考慮せずにエアポンプ１５の作動中に常時異常検出を行うと、エアポンプ１５が正常であっても異常判定がなされる可能性がある。
【００４８】
そこで、本実施の形態においては、エアポンプ１５の作動開始時において、エアポンプ１５のスイッチ３１が閉じたＯＮ後所定時間経過するまでは、エアポンプ１５の異常検出の実行を禁止する（図４および図５のステップＳ５）。ここに、前記所定時間とは、エアポンプ１５の２次エア流量がサチュレートするまでの時間であり、例えば、図７に示される例ではエアポンプ１５の始動後１〜２ｓｅｃである。
【００４９】
本実施の形態によれば、エアポンプ１５の作動開始直後における２次エア流量が安定しない領域においてエアポンプ１５の異常検出の実行を禁止するので、エアポンプ１５が正常であるにもかかわらずエアポンプ１５の流量不足という誤検知を防止することができるようになり、精度の高いエアポンプ１５の異常検出が可能となる。
【００５０】
以下、上述のエアポンプ１５の異常検出値の修正方法について説明する。
【００５１】
上述のエアポンプ１５の電流補正値ＩＡＰ’の算出式Ｉ＝−ａ・Ｑ＋ｂにおいて、ｙ切片にあたるｂがエアポンプ１５の機器毎に異なっていると、予め設定した異常判定値が機器によっては適合しなくなってしまうので、基準となるエアポンプに対して予め設定したｂの基準値を新車時のエアポンプ１５の初回運転時またはエンジン１の点検時に修正する。ここに、ｂとは、２次エア流量が０の時のポンプ電流ＩＡＰである。即ち、図１において、まず、コンビバルブ２３を閉じたまま、エアポンプ１５を作動させて２次エア流量が０の時のポンプ電流ＩＡＰを電流センサ３２により検出し、この検出されたポンプ電流ＩＡＰと、当該エアポンプ１５が属する機種において基準となるエアポンプに対して予め設定された２次エア流量が０の時のポンプ電流との差だけ、ｂの基準値を修正する。この修正は、具体的には、図８のフローチャートに従って行われる。ここに、図８は、エアポンプ１５の異常検出基準値を修正する処理のフローチャートである。本処理は所定時間毎に実行される。
【００５２】
まず、ステップＳ２１で、エアポンプ１５が作動しているか否かを判別し、エアポンプ１５が作動していなければ、直ちに本ルーチンを終了する。ステップＳ２１で、エアポンプ１５が作動していれば、ステップＳ２２に進み、新車時第１回目またはエンジンの点検時のエンジン始動であるエアポンプ１５の異常検出基準値修正の学習モードか否かを判別する。ステップＳ２２で、エンジン始動が異常判定値修正の学習モードでない場合は通常のエンジン始動であるので、ステップＳ２３に進み、図４に従って説明したような通常の異常検出処理を実行する。
【００５３】
ステップＳ２２で、判別の結果が異常検出基準値修正の学習モードである場合は、ステップＳ２４以降のエアポンプ１５の異常検出基準値の修正処理を実行する。
【００５４】
まず、コンビバルブ２３を閉じる（ステップＳ２４）。これにより、エアポンプ１５は２次エア電流が０の状態での作動することになる。次に、電流センサ３２によりエアポンプ１５の消費電流であるポンプ電流ＩＡＰを検出する（ステップＳ２５）。
【００５５】
ステップＳ２６では、当該エアポンプ１５が属する機種の基準となるエアポンプについて予め設定された２次エア流量が０の時の基準ポンプ電流ＩＲＥＦから、ステップＳ２５で検出された実際のポンプ電流ＩＡＰとの差を算出し、電流補正値ＤＩＲＥＦ（ＩＲＥＦ−ＩＡＰ）とする。次いで、ステップＳ２７で、下式のように、エアポンプ１５のポンプ電流ＩＡＰにおける許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸおよび許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮに夫々電流補正値ＤＩＲＥＦを加算して、エアポンプ１５の異常検出基準値の修正値とする。
【００５６】
ＩｒｅｆＭＡＸ＝ＩｒｅｆＭＡＸ＋ＤＩＲＥＦ
ＩｒｅｆＭＩＮ＝ＩｒｅｆＭＩＮ＋ＤＩＲＥＦ
本実施の形態によれば、エアポンプ１５の異常検出基準値を学習することによって、個々のエアポンプ１５に対して基準値を設定できるので、機器の個体差をなくすことができ、より精度の高い２次エア流量のモニタが可能となる。
【００５７】
なお、上述の実施の形態の変形例として、ステップＳ２７で、下式のようにエアポンプ１５のポンプ電流ＩＡＰに電流補正値ＤＩＲＥＦを加算して、この加算されたポンプ電流ＩＡＰを許容上限値ＩｒｅｆＭＡＸおよび許容下限値ＩｒｅｆＭＩＮの夫々と比較することによりエアポンプ１５の異常を判定してもよい。
【００５８】
ＩＡＰ＝ＩＡＰ＋ＤＩＲＥＦ
本変形例によれば、個々のエアポンプ１５の電流特性を学習し、その学習したポンプ電流ＩＡＰを異常検出基準値と比較することによりエアポンプの異常を判別するので、機器の個体差をなくすことができ、より精度の高い２次エア流量のモニタが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置によれば、電圧検出手段の出力値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を補正し、異常検出手段は、エアポンプ作動開始より所定時間経過後作動し、エンジンの作動状態がエンジンの点検時のエアポンプの異常検出基準値を修正する状態であると判別されたとき、電流検出手段により検出された該運転状態時の電流値に応じて電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方を修正するので、補正された電流検出手段の出力値または異常検出手段の異常検出値のいずれか一方は、エアポンプの２次エア流量に対して一義的に表され、エアポンプの作動開始直後における２次エア流量が安定しない領域においてエアポンプの異常検出の実行を禁止し、エアポンプが正常であるにもかかわらずエアポンプの流量不足という誤検知を防止することができるようになり、エアポンプについての電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を学習することによって、個々のエアポンプに対して電流検出手段の出力基準値または異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を設定でき、機器の個体差を無くすことができると共に、エアポンプの経年変化にも対応することができ、もって精度の高い流量モニタを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃エンジン及びその制御装置の全体の構成図である。
【図２】エアポンプ１５の電流−２次エア流量（Ｉ−Ｑ）特性図である。
【図３】エアポンプ１５の電流補正値−２次エア流量（Ｉ−Ｑ）特性図である。
【図４】内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理のフローチャートである。
【図５】内燃エンジンのエアポンプの異常検出を行う処理の他のフローチャートである。
【図６】バッテリ電圧ＶＢに基づく許容電流値の補正チャートを示すグラフである。
【図７】エアポンプ１５の立ち上がり特性図である。
【図８】エアポンプ１５の異常検出値を修正する処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃エンジン
２ 電子コントロールユニット
９ 吸気温センサ
１４ 通路
１５ エアポンプ
１６ 電気加熱式触媒
１８ 三元触媒
２３ コンビバルブ
３０ 接続線
３１ スイッチ
３２ 電流センサ
３３ 電圧センサ
Claims (1)
- 内燃エンジンの排気管に設けられた触媒の上流側において前記排気管に接続され、前記排気管に２次エアを供給する電気式エアポンプと、前記エアポンプに印加される電流を検出する電流検出手段と、前記エアポンプに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記エアポンプの作動時の電流検出手段の出力値を所定の異常検出基準値と比較することにより前記エアポンプの異常を検出する異常検出手段とを備える内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置において、前記電圧検出手段の出力値に応じて前記電流検出手段の出力値または前記異常検出手段の異常検出基準値のいずれか一方を補正する異常検出値パラメータ補正手段を備え、前記異常検出手段は、前記エアポンプの作動開始より所定時間経過後作動し、前記エンジンの作動状態が前記エンジンの点検時の前記エアポンプの異常検出基準値を修正する状態であるか否かを判別する運転状態判別手段と、前記エンジンの作動状態が前記エンジンの点検時の前記エアポンプの異常検出基準値を修正する状態であると判別された時、前記電流検出手段により検出された該運転状態時の電流値に応じて前記電流検出手段の出力値または前記異常検出手段の異常検出値のいずれか一方を修正する修正手段とを備えることを特徴とする内燃エンジンのエアポンプの異常検出装置。
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