JP4353157B2

JP4353157B2 - ２次空気供給装置および２次空気供給装置の異常検出方法

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Publication number: JP4353157B2
Application number: JP2005240377A
Authority: JP
Inventors: 真也近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-08-22
Also published as: US7770382B2; JP2007056706A; US20070039312A1

Description

この発明は、２次空気供給装置および２次空気供給装置の異常検出方法に関し、更に詳しくは、気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の各排気経路に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置および２次空気供給装置の異常検出方法に関する。

一般に、乗用車、トラックなどの車両に搭載される内燃機関では、その排気経路に、排気ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯ_xなどの有害物質を低減する三元触媒などを有する排気浄化装置が備えられている。この排気浄化装置は、作動温度の上昇に応じて、排気ガス中に含まれる有害物質の浄化能力が向上するものである。従って、作動温度が低いとき、例えば内燃機関の冷間始動時などにおいては、排気ガス中に含まれる有害物質を十分に低減することができない虞があった。

そこで、従来の内燃機関では、排気経路のうち排気浄化装置よりも上流側に酸化ガス、ここでは２次空気を供給する２次空気供給装置が備えられている。例えば内燃機関の冷間始動時などに、この２次空気供給装置が、排気浄化装置よりも上流側の排気配管に２次空気を供給することで、この排気配管を通過する排気ガスの酸素濃度を上昇する。従って、この排気ガス中に含まれる有害物質（ここでは、ＣＯ，ＨＣ）の酸化が促進され、排気ガス中に含まれる有害物質を低減することができる。

ここで、２次空気供給装置の異常が発生すると、例えば排気配管に２次空気を導入する２次空気供給配管が詰まったり、この２次空気供給配管を介して排気配管に２次空気を供給する２次空気供給ポンプが故障したりすると、排気経路に供給される２次空気の２次空気流量が低下することとなる。従って、排気ガス中に含まれる有害物質（ここでは、ＣＯ，ＨＣ）の酸化が促進されず、排気ガス中に含まれる有害物質を抑制することができないため、エミッションが悪化する虞がある。そこで、従来の内燃機関においては、２次空気供給装置の異常を検出する技術が提案されている。

例えば、特許文献１に示すように、２次空気を供給する２次空気供給通路上に圧力センサを配置し、この圧力センサで検出された圧力値と、圧力変動値とに基づいて、２次空気供給装置の異常を検出するものがある。

特開２００３−８３０４８号公報

ところで、内燃機関には、例えば、水平対向エンジンや、Ｖ型エンジンなど、少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群を備えるものがある。このような複数の気筒群を備える内燃機関では、排気経路が気筒群ごとに独立して備えられているものがある。排気経路が気筒群ごとに独立している内燃機関では、上記２次空気供給装置は、各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側の排気経路にそれぞれ２次空気を供給することとなる。

図８は、２次空気流量と、有害物質量との関係を示す図である。同図に示すように、排気経路に供給される２次空気の２次空気流量と、排気経路から内燃機関の外部に放出される排気ガスに含まれる有害物質の量とは、比例関係ではなく、２次空気流量が低下するほど、有害物質量が２次曲線的に、すなわち著しく増加する。従って、従来の複数の気筒群を備える内燃機関に備えられる２次空気供給装置においては、各排気経路に供給される２次空気流量を合わせた総流量が同一であっても、各排気経路に供給される２次空気流量の比率が異なると、各排気経路から内燃機関の外部に放出される排気ガスに含まれる有害物質の量を合わせた総有害物質量が変化することとなる。つまり、従来の複数の気筒群を備える内燃機関では、２次空気の総流量のみに基づいて２次空気供給装置の異常を検出することは、異常の検出精度が低いこととなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異常を確実に検出することができる２次空気供給装置および２次空気供給装置の異常検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置において、前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する２次空気流量取得手段と、前記取得された各２次空気流量に応じて各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を算出する有害物質量算出手段と、前記算出された各有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量以上である際に、２次空気供給装置の異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする。

また、この発明では、少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置の異常検出方法において、前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する手順と、前記取得された各２次空気流量に応じて各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を算出する手順と、前記算出された各有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量以上である際に、異常を検出する手順と、を含むことを特徴とする。

これらの発明によれば、各排気経路から排気される排気ガス中に含まれる有害物質量を各排気経路に供給される２次空気流量からそれぞれ算出し、この算出された各有害物質量を合わせた総有害物質量に基づいて、２次空気供給装置の異常を検出する。従って、各排気経路に供給される２次空気流量を合わせた総流量に基づいて２次空気供給装置の異常を検出する場合と比較して、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量の変化を精度良く予測することができるので、２次空気供給装置の異常を確実に検出することができる。

また、この発明では、少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置において、前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する２次空気流量取得手段と、前記取得された各２次空気流量のうち一方の２次空気流量に基づいて、前記各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量となる他方の所定２次空気流量を算出する所定２次空気流量算出手段と、前記取得された他方の２次空気流量が前記算出された他方の所定２次空気流量以下である際に、２次空気供給装置の異常を検出する異常検出手段と、を備えることを特徴とする。

また、この発明では、少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置の異常検出方法において、前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する手順と、前記取得された各２次空気流量のうち一方の２次空気流量に基づいて、前記各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量となる他方の所定２次空気流量を算出する手順と、前記取得された他方の２次空気流量が前記算出された他方の所定２次空気流量以下である際に、異常を検出する手順と、を含むことを特徴とする。

これらの発明によれば、各排気経路から排気される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量を所定総有害物質量とした際に、各排気経路に供給される２次空気流量のうち一方の２次空気流量から算出された他方の所定２次空気流量に基づいて、２次空気供給装置の異常を検出する。従って、各排気経路に供給される２次空気流量を合わせた総流量に基づいて２次空気供給装置の異常を検出する場合と比較して、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量の変化を精度良く予測することができるので、２次空気供給装置の異常を確実に検出することができる。

この発明にかかる２次空気供給装置および２次空気供給装置の異常検出方法は、各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量から算出された各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量に基づいて異常を検出するので、異常を確実に検出することができるという効果を奏する。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１にかかる２次空気供給装置の構成例を示す図である。図１に示すように、この実施例１にかかる２次空気供給装置１−１は、内燃機関４の各排気経路５，６にそれぞれ２次空気を供給するものである。この２次空気供給装置１−１は、２つの２次空気供給部２，３と、制御装置７とにより構成されている。ここで、内燃機関４は、図示しない２つの気筒群を有し、各気筒群が４つの気筒からなるＶ８のガソリンエンジンであり、気筒群ごと排気経路５，６が独立して備えられているものである。また、排気経路５、６は、それぞれ内燃機関側から、エキゾーストマニホールド５１，６１、排気浄化装置５２，６２、図示しない排気配管、図示しない消音装置の順番で構成されている。なお、内燃機関４は、Ｖ８のガソリンエンジンに限られるものではなく、少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群を有し、気筒群ごとに独立して排気経路が備えられるものであればいずれの内燃機関であっても良い。

２次空気供給部２は、排気経路５に備えられた排気浄化装置５１よりも上流側、ここではエキゾーストマニホールド５１に２次空気を供給するものである。また、この２次空気供給部３は、排気経路６に備えられた排気浄化装置６１よりも上流側、ここではエキゾーストマニホールド６１に２次空気を供給するものである。２次空気供給部２，３は、それぞれ２次空気供給ポンプ２１，３１と、圧力センサ２２，３２と、ＡＳＶ（エアスイッチングバルブ）２３，３３と、リード弁２４，３４とにより構成されている。

２次空気供給ポンプ２１，３１は、それぞれ２次空気供給配管２５，３５の途中に設けられている。この２次空気供給ポンプ２１，３１は、空気を吸引、加圧し、エキゾーストマニホールド側の２次空気供給配管２５，３５に吐出するものである。なお、この２次空気供給ポンプ２１，３１は、それぞれ制御装置７から出力されるポンプ駆動信号により駆動制御が行われるものである。

圧力センサ２２，３２は、それぞれ２次空気供給配管２５，３５の２次空気供給ポンプ２１，３１よりも下流側に設けられている。この圧力センサ２２，３２は、２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２を検出するものである。なお、この圧力センサ２２，３２により検出された２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２は、制御装置７に出力される。

ＡＳＶ２３，３３は、それぞれ２次空気供給配管２５，３５の２次空気供給ポンプ２１，３１よりも下流側に設けられている。このＡＳＶ２３，３３は、内燃機関４の図示しない吸気経路に発生する負圧が導入されることで開弁するものであり、この負圧の導入は、図示しない負圧導入弁により行われる。なお、この図示しない負圧導入弁は、制御装置７から出力される負圧導入信号により、開閉制御が行われるものである。従って、ＡＳＶ２３，３３は、制御装置７により開閉制御が行われる。

リード弁２４，３４は、それぞれ２次空気供給配管２５，３５の２次空気供給ポンプ２１，３１よりも下流側に設けられている。このリード弁２４，３４は、２次空気供給ポンプ側からエキゾーストマニホールド側への空気の流入のみを許容するものである。従って、内燃機関４から排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド５１，６１から２次空気供給部２，３を介して、内燃機関の外部に流出することを防止することができる。

２次空気供給配管２５，３５は、それぞれ一方の端部がエキゾーストマニホールド５，６と連通しており、他方の端部が図示しないエアフィルタを介して内燃機関４の外部、あるいはこの内燃機関４の図示しない吸気経路と連通している。つまり、２次空気供給装置１−１は、内燃機関４の外部の空気を各排気経路５，６に供給することとなる。

制御装置７は、この２次空気供給装置１−１による２次空気供給制御、すなわち２次空気供給装置１−１による内燃機関４の各排気経路５，６への２次空気の供給を制御するものである。また、この制御装置７は、２次空気供給装置１−１の異常を検出するものでもある。この制御装置７は、２次空気の２次空気流量を取得する２次空気流量取得手段、有害物質量を算出する有害物質量算出手段、異常を検出する異常検出手段としての機能を備える。この制御装置７は、各２次空気供給部２，３の圧力センサ２２，３２により検出された２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２などの入力信号が入力される。また、この制御装置７は、２次空気供給ポンプ２１，３１の駆動制御を行うポンプ駆動信号、図示しない負圧導入弁の開閉制御を行う負圧導入信号などの出力信号を出力する。また、制御装置７は、この入力信号に基づいて異常を検出するものである。

具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、記憶部７３とにより構成されている。この処理部７２は、２次空気流量取得手段であるＡＩ流量取得部７４と、有害物質量算出手段である有害物質量算出部７５と、異常検出手段である異常検出部７６とを備える。また、処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、２次空気供給装置１−１の異常検出方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、この２次空気供給装置１−１の異常検出方法を実現させるものであっても良い。記憶部７３は、２次空気流量（以下、単に「ＡＩ流量」と称する）と有害物質量とのマップや、ＡＩ流量と２次空気供給配管内の平均圧力とのマップなどを格納されている。また、この記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な不揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。なお、制御装置７は、単独で構成される必要はなく、内燃機関４の運転を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）が２次空気流量取得手段、有害物質量算出手段、異常検出手段としての機能を有していても良い。

次に、実施例１にかかる２次空気供給装置１−１による２次空気供給制御方法、特に２次空気供給装置１−１の異常検出方法について説明する。図２は、実施例１にかかる２次空気供給装置の異常検出方法のフローを示す図である。また、図３は、ＡＩ流量と、平均圧力とのマップを示す図である。また、図４は、ＡＩ流量と、有害物質量との関係を示す図である。まず、制御装置７の処理部７２は、２次空気供給制御が実行、すなわちＡＩ実行条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳＴ１０１）。ここでは、処理部７２には、図示しないＥＣＵから制御装置７に出力された冷却水温度、吸気温度、始動後経過時間、バッテリ電圧、機関回転数、機関負荷などにより、ＡＩ実行条件が成立しているか否かを判断する。

次に、制御装置７の処理部７２は、ＡＩ実行条件が成立していると判断すると、２次空気の供給が行っているか否か、すなわちＡＩ実行中であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０２）。つまり、制御装置７により２次空気供給ポンプ２１，３１が駆動され、かつＡＳＶ２３，３３が開弁することで、内燃機関４の外部の空気が各２次空気供給部２，３から各排気経路５，６に供給されているか否かを判断する。なお、処理部７２は、ＡＩ実行条件が成立していないと判断すると、このＡＩ実行条件が成立するまで判断を繰り返す。

次に、処理部７２のＡＩ流量取得部７４は、処理部７２がＡＩ実行中であると判断すると、所定時間の２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２を取得する（ステップＳＴ１０３）。つまり、ＡＩ流量取得部７４は、各圧力センサ２２，３２によりそれぞれ検出された各２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２を取得し続ける。なお、処理部７２は、ＡＩ実行中でないと判断すると、同図のステップＳＴ１０１に戻り、ＡＩ実行条件が成立しているか否かを判断する。また、所定時間とは、少なくとも２次空気供給ポンプ２１，３１におけるポンプ脈動による２次空気供給配管２５，３５内の圧力変動を取得することができる時間である。

次に、処理部７２のＡＩ流量取得部７４は、所定時間取得し続けた２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２から２次空気供給配管２５，３５内の平均圧力Ｐ１，Ｐ２を算出する（ステップＳＴ１０４）。このように、取得された各圧力ｐ１，ｐ２をそれぞれ各平均圧力Ｐ１，Ｐ２とすることで、圧力から算出される各ＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２に対する２次空気供給ポンプ２１，３１のポンプ脈動による影響を抑制することができる。

次に、処理部７２のＡＩ流量取得部７４は、各２次空気供給部２，３から各排気経路５，６にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量、すなわちＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２を算出する（ステップＳＴ１０５）。ＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２は、２次空気供給ポンプ２１，３１のポンプ吐出圧、すなわち２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２が上昇するほど、２次曲線的に、すなわち比例して増加する場合よりも著しく増加する。ここでは、ＡＩ流量取得部７４は、上記算出された２次空気供給配管２５，３５内の平均圧力Ｐ１，Ｐ２と、上記ＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２とポンプ吐出圧との関係に基づいた図３に示すＡＩ流量と平均圧力とのマップと、からＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２を算出する。これにより、ＡＩ流量取得部７４は、各排気経路５，６にそれぞれ供給されるＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２を取得する。

次に、処理部７２の有害物質量算出部７５は、各排気経路５，６から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量Ｓ１，Ｓ２を算出する（ステップＳＴ１０６）。有害物質量Ｓ１，Ｓ２は、図４に示すように、各２次空気供給部２，３から各排気経路５，６に供給される２次空気の２次空気流量、すなわちＡＩ流量が減少するほど、２次曲線的に、すなわち比例して増加するよりも著しく増加する。ここでは、有害物質量算出部７５は、上記算出されたＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２と、同図に示すこのＡＩ流量と有害物質量とのマップと、から有害物質量Ｓ１，Ｓ２を算出する。

次に、処理部７２の異常検出部７６は、上記算出された有害物質量Ｓ１，Ｓ２を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量ＳＡ以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０７）。ここで、所定総有害物質量ＳＡとは、例えばエキゾーストマニホールド５１，６１に２次空気を導入する各２次空気供給配管２５，３５が詰まったり、この２次空気供給配管を介してエキゾーストマニホールド５，６に２次空気を供給する２次空気供給ポンプ２１，３１が故障したりすることで、２次空気供給部２，３のうち少なくともいずれか一方のＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２が低下した際に、２次空気供給装置１−１が異常であると判断する各排出経路５，６から排出される排気ガス中に含まれる有害物物質の総量である。

そして、処理部７２の異常検出部７６は、上記算出された有害物質量Ｓ１，Ｓ２を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量ＳＡ以上であると判断すると、２次空気供給装置１−１の異常を検出する（ステップＳＴ１０８）。ここで、制御装置７により２次空気供給装置１−１の異常が検出された場合には、例えばこの内燃機関４が搭載された車両の運転者に異常を表示したり、警告音を発生したり、記憶部７３に異常を検出したことを格納したりする。なお、異常検出部７６は、上記算出された有害物質量Ｓ１，Ｓ２を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量ＳＡ未満であると判断すると、同図ステップＳＴ１０１に戻り、ＡＩ実行条件が成立しているか否かを判断する。

以上のように、上記実施例１にかかる２次空気供給装置１−１では、各排気経路５，６から排気される排気ガス中に含まれる有害物質量Ｓ１，Ｓ２を各排気経路５，６に供給される２次空気の量Ｑ１，Ｑ２からそれぞれ算出し、この算出された各有害物質量Ｓ１，Ｓ２を合わせた総有害物質量に基づいて、２次空気供給装置１−１の異常を検出する。従って、各排気経路５，６に供給される２次空気流量Ｑ１，Ｑ２を合わせた総流量に基づいて２次空気供給装置の異常を検出する場合と比較して、内燃機関４から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量の変化を精度良く予測することができるので、２次空気供給装置１−１の異常を確実に検出することができる。

図５は、実施例２にかかる２次空気供給装置の概略構成例を示す図である。図５に示す２次空気供給装置１−２が図１に示す２次空気供給装置１−１と異なる点は、取得された各２次空気流量のうち一方の２次空気流量に基づいて、各排出経路５，６から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量となる他方の所定２次空気流量を算出し、取得された他方の２次空気流量と比較する点である。なお、図５に示す２次空気供給装置１−２の基本的構成は、図１に示す２次空気供給装置１−１の基本的構成と同様であるため、その説明は省略する。

制御装置７は、同図に示すように、２次空気の２次空気流量を取得する２次空気流量取得手段、各２次空気流量のうち一方の２次空気流量から総有害物質量が所定総有害物質量となる他方の２次空気流量を算出する所定２次空気流量算出手段、異常を検出する異常検出手段としての機能を備える。従って、処理部７２は、２次空気流量取得手段であるＡＩ流量取得部７４と、異常検出手段である異常検出部７６と、所定ＡＩ流量算出手段である所定ＡＩ流量算出部７７とを備える。また記憶部７３は、一方のＡＩ流量と他方のＡＩ流量とのマップなどが格納されている。

ここで、実施例２にかかる２次空気供給装置１−２の２次空気供給制御方法、特に２次空気供給装置１−２の異常検出方法について説明する。図６は、実施例２にかかる２次空気供給装置の異常検出方法のフローを示す図である。図７は、一方のＡＩ流量と他方の所定ＡＩ流量とのマップを示す図である。なお、図６に示す２次空気供給装置１−２の異常検出方法のうち、図２に示す２次空気供給装置１−１の異常検出方法と同一部分については、簡略化して説明する。

まず、制御装置７の処理部７２は、２次空気供給制御が実行、すなわちＡＩ実行条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳＴ２０１）。次に、処理部７２は、ＡＩ実行条件が成立していると判断すると、２次空気の供給が行っているか否か、すなわちＡＩ実行中であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０２）。なお、処理部７２は、ＡＩ実行条件が成立していないと判断すると、このＡＩ実行条件が成立するまで判断を繰り返す。

次に、処理部７２のＡＩ流量取得部７４は、処理部７２がＡＩ実行中であると判断すると、所定時間の２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２を取得する（ステップＳＴ２０３）。なお、処理部７２は、ＡＩ実行中でないと判断すると、同図のステップＳＴ２０１に戻り、ＡＩ実行条件が成立しているか否かを判断する。次に、ＡＩ流量取得部７４は、所定時間取得し続けた２次空気供給配管２５，３５内の圧力ｐ１，ｐ２から２次空気供給配管２５，３５内の平均圧力Ｐ１，Ｐ２を算出する（ステップＳＴ２０４）。

次に、処理部７２のＡＩ流量取得部７４は、各２次空気供給部２，３から各排気経路５，６にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量、すなわちＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２を算出する（ステップＳＴ２０５）。ここでは、ＡＩ流量取得部７４は、上記算出された２次空気供給配管内２５，３５の平均圧力Ｐ１，Ｐ２と、図３のＡに示すＡＩ流量と平均圧力とのマップと、からＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２を算出し、取得する。

次に、処理部７２の所定ＡＩ流量算出部７７は、上記算出されたＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２のうちいずれか一方のＡＩ流量（この実施例では、Ｑ１）から他方の所定ＡＩ流量（この実施例では、Ｑ２´）を算出する（ステップＳＴ２０６）。ここでは、所定ＡＩ流量算出部７７は、上記算出されたＡＩ流量Ｑ１と、図７に示すこの一方のＡＩ流量と他方の所定ＡＩ流量とのマップと、から他方の所定ＡＩ流量Ｑ２´を算出する。このマップは、一方のＡＩ流量と他方の所定ＡＩ流量との関係が、各排出経路５，６から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量となるように設定されている。なお、所定総有害物質量とは、上記実施例１と同様に、２次空気供給部２，３のうち少なくともいずれか一方のＡＩ流量Ｑ１，Ｑ２が低下した際に、２次空気供給装置１−２が異常であると判断する各排出経路５，６から排出される排気ガス中に含まれる有害物質の総量である。

次に、処理部７２の異常検出部７６は、上記取得されたＡＩ流量Ｑ２が上記算出された所定ＡＩ流量Ｑ２´以下であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０７）。つまり、取得された他方のＡＩ流量Ｑ２が、各排出経路５，６から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量を所定総有害物質量とすることができる所定ＡＩ流量Ｑ２´以下であるか否かを判断する。

そして、処理部７２の異常検出部７６は、上記取得された他方のＡＩ流量Ｑ２が他方の所定ＡＩ流量Ｑ２´以下であると判断すると、２次空気供給装置１−２の異常を検出する（ステップＳＴ２０８）。なお、異常検出部７６は、上記取得された他方のＡＩ流量Ｑ２が他方の所定ＡＩ流量Ｑ２´を超えると判断すると、同図ステップＳＴ２０１に戻り、ＡＩ実行条件が成立しているか否かを判断する。

以上のように、上記実施例２にかかる２次空気供給装置１−２では、各排気経路５，６から排気される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量を所定総有害物質量とした際に、各排気経路５，６に供給される２次空気の２次空気流量Ｑ１，Ｑ２のうち一方の２次空気流量Ｑ１から算出された他方の所定２次空気流量Ｑ２´に基づいて、２次空気供給装置１−２の異常を検出する。従って、各排気経路５，６に供給される２次空気の２次空気流量Ｑ１，Ｑ２を合わせた総流量に基づいて２次空気供給装置の異常を検出する場合と比較して、内燃機関４から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量の変化を精度良く予測することができるので、２次空気供給装置１−２の異常を確実に検出することができる。

なお、上記実施例１、２における２次空気供給装置１−１，１−２は、異常を検出するのみであるが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、各排気経路５，６にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を変化させる流量変化手段を備え、異常を検出した際に、この流量変化手段により、各排気経路５，６の少なくともいずれか一方に供給される２次空気の２次空気流量を増加しても良い。この場合は、各２次空気供給部２，３の２次空気供給ポンプ２１，３１の出力を制御装置７から出力されるポンプ駆動信号に応じて変化することができる構成とし、異常検出部７６が２次空気供給装置１−１，１−２の異常を検出した際に、２次空気供給ポンプ２１，３１の少なくともいずれか一方の出力を増加させて、各排気経路５，６の少なくともいずれか一方に供給される２次空気の２次空気流量を増加させる。

以上のように、この発明にかかる２次空気供給装置および２次空気供給装置の異常検出方法は、複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の各排気経路に２次空気を供給する２次空気供給装置および２次空気供給装置の異常検出方法に有用であり、特に、２次空気供給装置の異常を確実に検出するのに適している。

実施例１にかかる２次空気供給装置の概略構成例を示す図である。実施例１にかかる２次空気供給装置の異常検出方法のフローを示す図である。ＡＩ流量と、平均圧力との関係を示す図である。ＡＩ流量と、有害物質量との関係を示す図である。実施例２にかかる２次空気供給装置の概略構成例を示す図である。実施例２にかかる２次空気供給装置の異常検出方法のフローを示す図である。一方のＡＩ流量と、他方の所定ＡＩ流量との関係を示す図である。２次空気流量と、有害物質量との関係を示す図である。

符号の説明

１−１，１−２２次空気供給装置
２，３２次空気供給部
２１，３１２次空気供給ポンプ
２２，３２圧力センサ
２３，３３ＡＳＶ
２４，３４リード弁
２５，３５２次空気供給配管
４内燃機関
５，６排気経路
５１，６１エキゾーストマニホールド
５２，６２排気浄化装置
７制御装置
７１入出力部
７２処理部
７３記憶部
７４ＡＩ流量取得部
７５有害物質量算出部
７６異常検出部
７７所定ＡＩ流量算出部

Claims

少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置において、
前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する２次空気流量取得手段と、
前記取得された各２次空気流量に応じて各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を算出する有害物質量算出手段と、
前記算出された各有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量以上である際に、前記２次空気供給装置の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする２次空気供給装置。
少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置において、
前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する２次空気流量取得手段と、
前記取得された各２次空気流量のうち一方の２次空気流量に基づいて、前記各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量となる他方の所定２次空気流量を算出する所定２次空気流量算出手段と、
前記取得された他方の２次空気流量が前記算出された他方の所定２次空気流量以下である際に、前記２次空気供給装置の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする２次空気供給装置。
少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置の異常検出方法において、
前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する手順と、
前記取得された各２次空気流量に応じて各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を算出する手順と、
前記算出された各有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量以上である際に、異常を検出する手順と、
を含むことを特徴とする２次空気供給装置の異常検出方法。
少なくとも１以上の気筒からなる複数の気筒群ごとに独立して排気経路を備える内燃機関の当該各排気経路のうち、当該各排気経路に備えられた排気浄化装置よりも上流側に２次空気をそれぞれ供給する２次空気供給装置の異常検出方法において、
前記各排気経路にそれぞれ供給される２次空気の２次空気流量を取得する手順と、
前記取得された各２次空気流量のうち一方の２次空気流量に基づいて、前記各排出経路から排出される排気ガス中に含まれる有害物質量を合わせた総有害物質量が所定総有害物質量となる他方の所定２次空気流量を算出する手順と、
前記取得された他方の２次空気流量が前記算出された他方の所定２次空気流量以下である際に、異常を検出する手順と、
を含むことを特徴とする２次空気供給装置の異常検出方法。