JP5515918B2

JP5515918B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP5515918B2
Application number: JP2010065473A
Authority: JP
Inventors: 真也近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: JP2011196295A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。特に、二次空気供給装置の技術に関する。

従来、内燃機関の排気ポートに外部から空気を送り込み、空気中の酸素と排気ガスとを反応させて排気ポート以降の排出ガスを酸化することで、ＨＣやＣＯなどの未燃ガス排出量を低減させる二次空気供給装置が知られている。このような二次空気供給装置は、エアポンプやエアスイッチングバルブ（以下、ＡＳＶと略記する）の作動不良、二次空気を供給する流路の詰まり等の異常が生じると、排気ポートに正常に空気を送り込めないために、内燃機関の排気エミッションが悪化してしまう。そのため、二次空気供給装置の異常を早期に判定することが要求されている。

このような二次空気供給装置の異常の判定手法として、エアポンプとＡＳＶとの間に配置された圧力センサで検出した圧力値と圧力変動値に基づいて、構成部品の異常を検出する異常検出部を備えることで、二次空気供給装置の異常を判定する技術が特許文献１開示されている。

また、エアポンプから圧送される二次空気を移送する空気通路と、空気通路を流通する二次空気を各気筒から排出される排気ガスの各通路に分配供給する分配通路と、空気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、エンジンが失火していない時に圧力検出手段が検出する圧力の推移波形の局所的な変化に基づいて、分配通路の詰まりを検出する技術が特許文献２に開示されている。

そして、エアポンプとＡＳＶとの間の二次空気供給通路に圧力センサを有し、エアポンプの作動下でＡＳＶの開放時に圧力センサが検出する圧力と、エアポンプの作動下でＡＳＶの閉鎖時に圧力センサが検出する圧力と、の差圧に基づいて、二次空気の流量を算出する技術が特許文献３に開示されている。

特開２００３−０８３０４８号公報特開２００４−１００５１９号公報特開２００５−２０７４０３号公報

このような二次空気供給装置のエアポンプは、製品ロットごとの性能バラツキや経年劣化等によって、二次空気の供給能力がそれぞれ異なっている。そのため、二次空気の供給通路の検出圧力に基づいて二次空気供給装置の異常を判定する場合には、各エアポンプの性能を考慮することが要求される。

しかしながら、特許文献１および２の技術では、二次空気の供給通路の検出圧力に基づいて二次空気供給装置の異常を判定するにあたり、各エアポンプの性能を考慮していない。そのため、二次空気供給装置の異常を精度良く判定することが困難である、といった問題がある。

また、特許文献３の技術では、エアポンプの作動下でＡＳＶを閉鎖して締め切り圧力を検出する際に、エアポンプやＡＳＶにより高い負荷がかかる。そのため、ＡＳＶ締め切り圧力の検出処理が繰り返されることで、二次空気供給装置に高い負荷を与えてしまうことから、装置の寿命が短縮してしまうおそれがある、といった問題点がある。更に、特許文献３の技術では、エアポンプの作動下でＡＳＶ締め切り圧力を検出する際に、エアポンプ吸気口やＡＳＶ配管より異音が発生してしまう、といった問題点もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、エアポンプが圧送する二次空気を内燃機関の排気系内に供給する二次空気供給通路と、前記二次空気供給通路を開閉する開閉手段と、を有する二次空気供給装置を備える内燃機関の制御装置であって、前記エアポンプから前記開閉手段までの間の前記二次空気供給通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段が検出する圧力値を学習値として記憶する学習値記憶手段と、前記開閉手段が前記二次空気供給通路を開通した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値が、前記学習値記憶手段が記憶する学習値よりも大きい場合に、前記二次空気供給装置に異常が有ると判定する判定手段と、を備える。
上記の構成により、エアポンプから開閉手段までの間の二次空気供給通路内の検出圧力に基づく学習値と、開閉手段が二次空気供給通路を開通した状態にしている間の検出圧力と、に基づいて、二次空気供給装置の異常の有無を判定することができる。よって、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる。

特に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記学習値記憶手段が、前記開閉手段が前記二次空気供給通路を開通した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値が、前記学習値記憶手段が記憶する学習値よりも小さい場合に、前記学習値を前記圧力検出手段が検出する圧力値に更新して記憶する構成とすることができる。
上記の構成により、開閉手段が二次空気供給通路を開通した状態にしている間に検出される圧力値に基づいて学習値を更新できることから、エアポンプの性能を考慮した異常判定を実行することができる。よって、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる。

また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記判定手段が、前記開閉手段が前記二次空気供給通路を開通した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値が、前記学習値記憶手段が記憶する学習値よりも所定値以上大きい場合に、前記二次空気供給装置に異常が有ると判定する構成とすることができる。
上記の構成により、エアポンプが吸入する大気の温度や気圧の影響等を考慮しつつ、二次空気供給装置の異常判定を実行することができる。よって、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる。

そして、本発明の内燃機関の制御装置は、前記学習値記憶手段が、当該学習値記憶手段が記憶した学習値が初期化された場合に、前記開閉手段が前記二次空気供給通路を閉鎖した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値から前記エアポンプの性能を認識し、認識した前記エアポンプの性能に基づいて、前記学習値を設定して記憶する構成とすることができる。
上記の構成により、学習値記憶手段が記憶した学習値が初期化された場合に、エアポンプの性能を考慮した学習値の再設定を実行することができる。よって、再設定した学習値に基づいて、二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる。

実施例のエンジンシステムの一構成例を示した図である。エンジンＥＣＵが実行する二次空気供給装置の異常判定制御の一例を示している。エンジンＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。エンジンＥＣＵが実行する学習値の設定制御の一例を示している。バッテリクリア後の学習値の更新制御の一例を示している。エンジンＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置を搭載したエンジンシステム１の一構成例を示した図である。なお、図１にはエンジンの一部の構成のみを示している。

図１に示すエンジンシステム１は、動力源であるエンジン１００を備えており、エンジン１００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１０を備えている。また、エンジンシステム１は、エアポンプ２２、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４からなる二次空気供給装置２１を備えている。そして、エンジンシステム１は、エアポンプ２２とＡＳＶ２４との間の二次空気供給通路２３内の圧力を検出する圧力センサ３１を備えている。

エンジン１００は、車両に搭載される火花点火式の多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室１１を構成するピストン１２を備えている。各燃焼室１１のピストン１２は、エンジン１００のシリンダに摺動自在に嵌合されており、それぞれコネクティングロッドを介して出力軸部材であるクランクシャフトに連結されている（図示しない）。
吸気ポート１３に流入した吸入空気はインジェクタ２０から噴射された燃料と混合し、ピストン１２の上昇運動により燃焼室１１内で圧縮される。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサからのピストン１２の位置、および吸気カム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、燃焼室内の点火プラグ１８を点火させて圧縮混合ガスを着火させ、燃焼室１１内で膨張させてピストン１２を下降させる。この下降運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸回転に変更されることにより、エンジン１００は動力を得る。
この場合、エンジン１００は、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンに限られず、ガソリンとアルコールとを任意の割合で混合した燃料を使用するフレキシブルフューエルエンジンであってもよい。また、エンジン１００は、火花点火式に限られず、圧縮自着火式エンジンであってもよい。そして、エンジンシステム１は、エンジン１００と複数の電動モータとを組み合わせたハイブリッドシステムであってもよい。
なお、エンジン１００は、本発明の内燃機関の一構成例である。

各気筒の燃焼室１１には、それぞれ燃焼室１１と連通する吸気ポート１３と、吸気ポート１３に連結し、吸入空気を吸気ポート１３から燃焼室１１へと導く吸気通路１４とが接続されている。また、各気筒の燃焼室１１には、それぞれ燃焼室１１と連通する排気ポート１５と、燃焼室で発生した排気ガスをエンジン１００の外部へと導く排気通路１６が接続されている。

吸気通路１４には、エアフロメータ、スロットルバルブ１７およびスロットルポジションセンサが設置されている。エアフロメータおよびスロットルポジションセンサは、それぞれ吸気通路１４を通過する吸入空気量、スロットルバルブ１７の開度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０に送信する。エンジンＥＣＵ１０は、送信された検出結果に基づいて吸気ポート１３および燃焼室１１へ導入される吸入空気量を認識し、スロットルバルブ１７の開度を調整することで吸入空気量を調節する。
スロットルバルブ１７は、ステップモータを用いたスロットルバイワイヤ方式を適用することが好ましいが、例えばステップモータの代わりにワイヤなどを介してアクセルペダル（図示しない）と連動し、スロットルバルブ１７の開度が変更されるような機械式スロットル機構を適用することもできる。

排気通路１６の先には浄化触媒１９が設けられている。燃焼後の排気ガスは、排気弁が開いた際に排気ポート１５、排気通路１６から浄化触媒１９を通過してエンジン１００の外部へと排出される。浄化触媒１９は、エンジン１００の排ガスを浄化するために用いられるもので、例えば三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元型触媒などが適用される。

また、排気通路１６には、排気温センサ、Ａ／Ｆセンサ、Ｏ２センサが設けられていおり（図示しない）、燃焼後の排気ガスの温度、空燃比を検出し、その結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。エンジンＥＣＵ１０は、排気温センサ、Ａ／ＦセンサおよびＯ２センサの検出結果に基づいて燃焼室の燃焼情報を取得し、最適な燃焼状態となるように燃料噴射量を調整するフィードバック制御を実行する。

排気ポート１５には、エアポンプ２２、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４を備える二次空気供給装置２１が連結している。エアポンプ２２は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って、エンジン１００外部またはエアクリーナから取り込んだ二次空気を二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４を通じて排気ポート１５へと供給する。これにより、排気ポート１５中のＨＣやＣＯ等の未燃ガスを、供給された二次空気中の酸素とを反応させて再燃焼させることで、エンジン１００からの未燃ガスの排出量を低減させる。

ＡＳＶ２４は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って二次空気供給通路２３を連通または閉鎖する構成である。ＡＳＶ２４は、エアポンプ２２から排気ポート１５へと供給される二次空気の量を調節し、排気ガス中の未燃ガス量に見合った二次空気を排気ポート１５へと供給することで、浄化触媒１９の過剰な酸化反応を抑制する。ＡＳＶ２４は、電動式のバタフライバルブや電磁式の開閉弁等、二次空気供給通路２３を連通または閉鎖可能ないずれの構成も採用することができる。
なお、ＡＳＶ２４は、本発明の開閉手段の一構成例である。

エアポンプ２２とＡＳＶ２４との間の二次空気供給通路２３には、圧力センサ３１が設けられている。圧力センサ３１は、エアポンプ２２からＡＳＶ２４までの間の二次空気供給通路２３内の圧力を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０へ送信する。この場合、圧力センサ３１は、エアポンプ２２からＡＳＶ２４までの間の二次空気供給通路２３内の任意の位置に設置することができるが、よりエアポンプ２２の近傍に設置することが望ましい。これによって、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の詰まり等による圧力異常を広く検出することができる。
なお、圧力センサ３１は、本発明の圧力検出手段の一構成例である。

エンジンＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）と、を備えるコンピュータである。エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の各部に備えられたクランク角センサ、水温センサ、エアフロメータ、排気温センサ、Ａ／Ｆセンサ、Ｏ２センサ等の検出結果を読み込み、それら検出結果に基づいてスロットルバルブ１７の動作、点火プラグ１８の動作、インジェクタ２０の動作など、エンジン１００の運転動作を統合的に制御する。

また、エンジンＥＣＵ１０は、イグニッションＯＦＦ後もデータを記憶保持するバックアップ用メモリとしてのスタンバイＲＡＭ１０ａを備えている。スタンバイＲＡＭ１０ａには、適宜更新される学習値等が記憶されるようになっている。なお、バックアップ用メモリとしてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いることも可能である。

そして、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の運転状態に基づいて二次空気供給装置２１の運転を制御し、更に、圧力センサ３１の検出結果に基づいて二次空気供給装置２１の異常の有無を判定する制御を実行する。以下に、エンジンＥＣＵ１０が実行する制御について説明する。

図２は、エンジンＥＣＵ１０が実行する二次空気供給装置２１の異常判定制御の一例を示している。エンジンＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがＯＮされると各種センサの検出結果を読み込み、二次空気供給装置２１の作動条件が成立していると判断すると、二次空気供給装置２１の運転制御の実行を開始する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン水温、エンジン始動後の経過時間、バッテリ電圧、エンジン回転数および負荷、吸気温、吸入空気量等の検出結果に基づいて、二次空気供給装置２１の作動条件が成立しているか否かを判断する。

エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１の運転制御の実行を開始すると、エアポンプ２２を駆動させつつ、ＡＳＶ２４を開放して二次空気供給通路２３を連通させて、二次空気供給通路２３内の検出圧力の取り込みを開始する。この場合、ＡＳＶ２４の開度は任意に設定することができるが、全開とすることが望ましい。そして、エンジンＥＣＵ１０は、所定の時間中に検出した圧力値の平均値を算出する。この場合、圧力値の平均値の算出に用いるための検出時間は、二次空気供給通路２３内の圧力値の平均値を精度良く検出可能な任意の検出時間を適用することができる。また、圧力値の平均値は、検出した圧力値をなまし処理等することで算出することができる。

エンジンＥＣＵ１０は、算出した圧力値の平均値と、エンジンＥＣＵ１０のスタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した二次空気供給装置２１の異常判定用の圧力値（学習値）とを比較し、学習値が圧力値の平均値よりも大きいか否か（圧力値の平均値が学習値よりも小さいか否か）を判断する。学習値が圧力値の平均値よりも大きい場合、エンジンＥＣＵ１０は、検出した圧力値の平均値が現状のエアポンプ２２が供給可能な二次空気の圧力値であると判断し、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した学習値を、検出した圧力値の平均値に更新する。

二次空気供給装置２１は、例えば長期間の使用によるエアポンプ２２の経年劣化によって、徐々に二次空気の供給性能が低下してゆく。エアポンプ２２の供給性能が低下すると、それに伴って圧力センサ３１の検出圧力も低下するため、検出圧力の低下分にあわせて二次空気供給装置２１の異常判定用の圧力値（学習値）を更新することが要求される。そのため、学習値が圧力値の平均値よりも大きい場合に、二次空気供給装置２１の異常を判定するための学習値を更新することで、現状のエアポンプ２２の供給性能、すなわちポンプの性能劣化を考慮した異常判定の制御を実行することができる。
この場合、エンジンＥＣＵ１０は、記憶した学習値が検出した圧力値の平均値よりも著しく大きい場合（すなわち、検出した圧力値の平均値が記憶した学習値よりも著しく小さい場合）は、記憶した学習値の更新を実行せずに、二次空気供給装置２１のエアポンプ２２の供給性能に異常が有ると判定してもよい。

学習値が圧力値の平均値よりも大きくない場合、エンジンＥＣＵ１０は、記憶した学習値の更新を実行しないで、検出した圧力値の平均値が記憶した学習値よりも所定値以上大きいか否かを判断する制御を実行する。ここで、圧力値の所定値は、エアポンプ２２が吸入する大気の温度や気圧の影響等を考慮しつつ、二次空気供給装置２１に異常が有ると判定できる任意の値に設定することができ、例えば、記憶した学習値に対するマップ値で設定することができる。

検出した圧力値の平均値が記憶した学習値よりも所定値以上大きくない場合、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１に詰まり等の異常がないと判定する。一方、検出した圧力値の平均値が記憶した学習値よりも所定値以上大きい場合、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１に詰まり等の異常が有ると判定する。エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１に詰まり等の異常が有ると判定した場合、二次空気供給装置２１の異常を任意の方法でユーザに報知する制御を実行する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１に詰まり等の異常が有ると判定した場合に、二次空気供給装置２１の作動を禁止するフェイルセーフ制御を実行してもよい。
エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００の運転要求がある間、すなわちイグニッションスイッチがＯＮの間、上記の制御の処理を繰り返す。

本実施例の制御を実行することで、ＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間に検出される圧力値の平均値に基づいて学習値を更新し、更新した学習値と検出された圧力値の平均値とに基づいて、二次空気供給装置２１の異常判定を実行することができる。よって、ＡＳＶ２４を開放しつつエアポンプ２２の性能を考慮した異常判定を実行することができることから、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置２１の異常を精度良く判定することができる。また、ＡＳＶ２４を開放しつつエアポンプ２２を駆動させて異常判定を実行できることから、エアポンプ２２およびＡＳＶ２４からの異音の発生を抑制することができる上に、ＡＳＶ２４の閉じ力の要求値を低下することができる。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明の学習値記憶手段および判定手段の一構成例である。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、エンジンシステム１の動作を説明する。図３は、エンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例のエンジンシステム１は、ＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間に検出される圧力値の平均値に基づいて学習値を更新し、更新した学習値と検出された圧力値の平均値とに基づいて、二次空気供給装置２１の異常を判定する制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、二次空気供給装置２１の作動条件が成立すると開始し、エンジン１００の運転中に以下の制御の処理を繰り返す。また、エンジンＥＣＵ１０は、その制御の処理中、圧力センサ３１の検出結果を常に受信する。

まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１で、エアポンプ２２を駆動させつつ、ＡＳＶ２４を開放して二次空気供給通路２３を連通させて、二次空気供給通路２３内の検出圧力の取り込みを開始する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。

ステップＳ２で、エンジンＥＣＵ１０は、圧力センサ３１が所定の時間中に検出した圧力値の平均値を算出する。ここで、圧力の検出時間および圧力値の平均値の算出方法については前述したために、その詳細な説明は省略する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ２の処理を終えると、次のステップＳ３へ進む。

ステップＳ３で、エンジンＥＣＵ１０は、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した二次空気供給装置２１の異常判定用の圧力値が初期値から学習値に更新されているか否かを判断する。ここで、初期値とは、二次空気供給装置２１の新品時において平均的なエアポンプ２２が供給可能な二次空気の圧力値を適用することができ、消失するおそれがないエンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されることが望ましい。記憶した圧力値が初期値から学習値に更新されている場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）、エンジンＥＣＵ１０は、初期値の更新制御が必要でないと判断し、ステップＳ７へ進む。記憶した圧力値が初期値から学習値に更新されていない場合（ステップＳ３／ＮＯ）は、エンジンＥＣＵ１０は、初期値の更新制御が必要であると判断し、次のステップＳ４へ進む。

ステップＳ４で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ２で算出した圧力値の平均値と、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した初期値とを比較し、記憶した初期値が算出した圧力値の平均値よりも大きいか否かを判断する。記憶した初期値が算出した圧力値の平均値よりも大きい場合（ステップＳ４／ＹＥＳ）、エンジンＥＣＵ１０は、次のステップＳ５へ進み、ステップＳ２で算出した圧力値の平均値を学習値として記憶する。記憶した初期値が算出した圧力値の平均値よりも大きくない場合（ステップＳ４／ＮＯ）は、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６へ進み、初期値を学習値として記憶する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ５またはステップＳ６の処理を終えると、次のステップＳ７へ進む。

ステップＳ３の判断がＹＥＳの場合、またはステップＳ５、ステップＳ６の処理の後に、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ７へ進む。ステップＳ７で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ２で算出した圧力値の平均値と、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した学習値とを比較し、記憶した学習値が算出した圧力値の平均値よりも大きいか否か（圧力値の平均値が学習値よりも小さいか否か）を判断する。記憶した学習値が算出した圧力値の平均値よりも大きくない場合（ステップＳ７／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、学習値の更新を実行する必要がないと判断し、ステップＳ１１へ進む。記憶した学習値が算出した圧力値の平均値よりも大きい場合（ステップＳ７／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１に詰まり等の異常が無いと判断し、次のステップＳ８へ進む。

ステップＳ８で、エンジンＥＣＵ１０は、記憶した学習値がステップＳ２で算出した圧力値の平均値よりも所定値以上大きいか否かを判断する。ここで、所定値とは、エアポンプ２２の供給性能に異常が有ると判断できる任意の値に設定することができる。記憶した学習値が算出した圧力値の平均値よりも所定値以上大きくない場合（ステップＳ８／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２２の供給性能に異常が無いと判断し、ステップＳ１０へ進む。記憶した学習値が算出した圧力値の平均値よりも所定値以上大きい場合（ステップＳ８／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は、次のステップＳ９へ進む。

ステップＳ９で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２２の供給性能に異常が有ると判定し、ユーザに異常を報知する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ９の処理を終えると、制御の処理を終了する。

ステップＳ８の判断がＮＯの場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０で、エンジンＥＣＵ１０は、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した学習値を、ステップＳ２で算出した圧力値の平均値に更新する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１０の処理を終えると、制御の処理を終了する。

ステップＳ７の判断がＮＯの場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ２で算出した圧力値の平均値がスタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した学習値よりも所定値以上大きいか否かを判断する制御を実行する。ここで、圧力値の所定値については前述したために、その詳細な説明は省略する。算出した圧力値の平均値が記憶した学習値よりも所定値以上大きくない場合（ステップＳ１１／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１に詰まり等の異常が無いと判断し、制御の処理を終了する。算出した圧力値の平均値が記憶した学習値よりも所定値以上大きい場合（ステップＳ１１／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は、次のステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２で、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１に詰まり等の異常が有ると判定し、ユーザに異常を報知する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１２の処理を終えると、制御の処理を終了する。

この制御を実行することで、ＡＳＶ２４を開放しつつエアポンプ２２の性能を考慮した異常判定を実行することができることから、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置２１の異常を精度良く判定することができる。

以上のように、本実施例のエンジンシステムは、エンジンＥＣＵが、ＡＳＶが二次空気供給通路を開通した状態にしている間の検出圧力の平均値とエンジンＥＣＵに記憶した学習値とに基づいて二次空気供給装置の異常を判定しつつ、学習値が検出圧力の平均値よりも大きい場合に学習値を更新する制御を実行する。よって、ＡＳＶを開放しつつエアポンプの性能を考慮した異常判定が実行可能であることから、高い負荷を与えることなく二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる。

つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例のエンジンシステム２は、エンジンＥＣＵ１０が、記憶した学習値が初期化された場合に、ＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を閉鎖した状態にしている間に圧力センサ３１が検出する圧力値の平均値からエアポンプ２２の性能を認識し、認識したエアポンプ２２の性能に基づいて、学習値を設定して記憶する制御を実行する点でエンジンシステム１と相違している。

以下に、エンジンシステム２においてエンジンＥＣＵ１０が実行する制御について説明する。なお、実施例１と同様の制御についてはその詳細な説明を省略する。

図４は、エンジンＥＣＵ１０が実行する学習値の設定制御の一例を示している。エンジンＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがＯＮされると各種センサの検出結果を読み込み、二次空気供給装置２１の作動条件が成立していると判断すると、二次空気供給装置２１の運転制御の実行を開始する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１の運転制御の実行を開始すると、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した二次空気供給装置２１の異常判定用の学習値が初期化されているか否かを判断する。

エンジンＥＣＵ１０は、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した学習値が初期化されていると判断すると、エアポンプ２２を駆動させつつ、ＡＳＶ２４を閉鎖（全閉）して二次空気供給通路２３を閉塞させて、二次空気供給通路２３内の検出圧力の取り込みを開始する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、所定の時間中に検出した圧力値の平均値を算出し、算出した圧力値の平均値に基づいて、エアポンプ２２の供給性能を認識する。この場合、圧力の検出時間および圧力値の平均値の算出方法については、実施例１と同様であるために、その詳細な説明は省略する。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、認識したエアポンプ２２の供給性能と、予め記憶した二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値と、に基づいて学習値を算出し、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶する。この場合、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値は、予め計測した値を例えばエンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶しておくことができる。また、学習値の算出は、予め台上実験等にてポンプ性能と配管抵抗の初期値との相関マップを作成し、エンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶しておくことで、容易に認識することができる。
エンジンＥＣＵ１０は、学習値の算出および記憶が完了すると、制御の処理を終了する。

例えば、エンジン１００を搭載する車両の整備時のバッテリクリアにより、二次空気供給装置２１の異常判定用の学習値が初期化（リセット）される場合がある。ここで、バッテリクリアとは、車両が搭載するバッテリが行うスタンバイＲＡＭ１０ａに対する電力の供給が、前回のエンジン停止から現在までに途絶えることで、スタンバイＲＡＭ１０ａの記憶した学習値が消失することをいう。スタンバイＲＡＭ１０ａの記憶した学習値がリセットされると、エンジンＥＣＵ１０は、例えばＲＯＭに記憶された初期値を読み込んで再び検出圧力に基づく学習値の更新制御を実行する。しかしながら、二次空気供給装置２１が長期間にわたって使用されていると、エアポンプ２２の経年劣化による性能低下や、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の増大が生じている。この場合、圧力センサ３１が検出する圧力値の平均値がバッテリクリア時の学習値を上回ってしまい、学習値の更新制御を実行しても、バッテリクリア前の学習値に到達することができない（図５参照）ために、二次空気供給装置２１の異常判定の精度が大幅に低下してしまう。

そのため、本実施例の制御を実行することで、エアポンプ２２の経年劣化による性能低下や、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の増大を反映して、初期化された学習値を精度良く再設定することができる。よって、再設定された学習値に基づいて、二次空気供給装置２１の異常を精度良く判定することができる。

また、本実施例の制御は、ＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を閉鎖しつつエアポンプ２２を駆動するが、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した学習値が初期化された場合にのみ実行するものである。そのため、二次空気供給装置２１に与える負荷、および異音の発生を最小限に抑制することができる。

この場合、エンジンＥＣＵ１０は、ＡＳＶ２４閉鎖時の圧力値を検出した後に、ＡＳＶ２４開放（全開）時の圧力値の平均値を求めて、認識したエアポンプ２２の供給性能と、ＡＳＶ２４を開放時に検出した圧力値の平均値と、に基づいて学習値を算出・記憶することもできる。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、エンジンシステム２の動作を説明する。図６は、エンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例のエンジンシステム２は、記憶した学習値が初期化された場合に、ＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を閉鎖した状態にしている間に圧力センサ３１が検出する圧力値の平均値からエアポンプ２２の性能を認識し、認識したエアポンプ２２の性能に基づいて、学習値を設定して記憶する制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、二次空気供給装置２１の作動条件が成立すると開始し、学習値の設定および記憶が完了すると終了する。また、エンジンＥＣＵ１０は、その制御の処理中、圧力センサ３１の検出結果を常に受信する。

まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１３で、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した二次空気供給装置２１の異常判定用の学習値が初期化されているか否かを判断する。ここで、学習値の初期化とは、スタンバイＲＡＭ１０ａに記憶した学習値が消失していることをいい、例えばバッテリクリアの有無で判断することができる。記憶した学習値が初期化されていない場合（ステップＳ１３／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、制御の処理を終了する。記憶した学習値が初期化されている場合（ステップＳ１３／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は、二次空気供給装置２１の異常判定用の学習値を再設定する必要があると判断し、次のステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２２を駆動させつつ、ＡＳＶ２４を閉鎖して二次空気供給通路２３を閉塞させて、二次空気供給通路２３内の検出圧力の取り込みを開始する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１４の処理を終えると、次のステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１４における二次空気供給通路２３内の検出圧力の取り込み開始から所定時間が経過したか否かを判断する。ここで、検出圧力の取り込みの所定時間とは、二次空気供給通路２３内の圧力値の平均値を精度良く検出可能な任意の時間を適用することができる。検出圧力の取り込み開始から所定時間が経過していない場合（ステップＳ１５／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１４に戻り、検出圧力の取り込み開始から所定時間が経過するまで上記の制御を繰り返す。検出圧力の取り込み開始から所定時間が経過している場合（ステップＳ１５／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は、次のステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６で、エンジンＥＣＵ１０は、圧力センサ３１が所定時間中に検出した圧力値の平均値を算出し、算出結果に基づいてエアポンプ２２の供給性能を認識する。ここで、圧力値の平均値の算出方法およびポンプ性能の認識方法については前述したために、その詳細な説明は省略する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１６の処理を終えると、次のステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１６にて認識したエアポンプ２２の供給性能と、予め記憶した二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値と、に基づいて学習値を算出し、算出した学習値をスタンバイＲＡＭ１０ａに記憶する。ここで、学習値の算出については前述したために、その詳細な説明は省略する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１７の処理を終えると、制御の処理を終了する。

この制御を実行することで、エアポンプ２２の経年劣化による性能低下や、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の増大を反映して、初期化された学習値を精度良く再設定することができる。

以上のように、本実施例のエンジンシステムは、エンジンＥＣＵが、記憶した学習値が初期化された場合に、ＡＳＶが二次空気供給通路を閉鎖した状態にしている間に圧力センサが検出する圧力値の平均値からエアポンプの性能を認識し、認識したエアポンプの性能に基づいて、学習値を設定して記憶する制御を実行することにより、エアポンプの経年劣化による性能低下や、二次空気供給通路およびＡＳＶの配管抵抗の増大を反映して、初期化された学習値を精度良く再設定することができる。よって、再設定された学習値に基づいて、二次空気供給装置の異常を精度良く判定することができる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１，２エンジンシステム
１０エンジンＥＣＵ（学習値記憶手段，判定手段）
１０ａスタンバイＲＡＭ
１５排気ポート
２１二次空気供給装置
２２エアポンプ
２３二次空気供給通路
２４ＡＳＶ（開閉手段）
３１圧力センサ（圧力検出手段）
１００エンジン

Claims

エアポンプが圧送する二次空気を内燃機関の排気系内に供給する二次空気供給通路と、前記二次空気供給通路を開閉する開閉手段と、を有する二次空気供給装置を備える内燃機関の制御装置であって、
前記エアポンプから前記開閉手段までの間の前記二次空気供給通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段が検出する圧力値を学習値として記憶する学習値記憶手段と、
前記開閉手段が前記二次空気供給通路を開通した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値が、前記学習値記憶手段が記憶する学習値よりも大きい場合に、前記二次空気供給装置に異常が有ると判定する判定手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
前記学習値記憶手段は、前記開閉手段が前記二次空気供給通路を開通した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値が、前記学習値記憶手段が記憶する学習値よりも小さい場合に、前記学習値を前記圧力検出手段が検出する圧力値に更新して記憶することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記判定手段は、前記開閉手段が前記二次空気供給通路を開通した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値が、前記学習値記憶手段が記憶する学習値よりも所定値以上大きい場合に、前記二次空気供給装置に異常が有ると判定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
前記学習値記憶手段は、当該学習値記憶手段が記憶した学習値が初期化された場合に、前記開閉手段が前記二次空気供給通路を閉鎖した状態にしている間に前記圧力検出手段が検出する圧力値から前記エアポンプの性能を認識し、認識した前記エアポンプの性能に基づいて、前記学習値を設定して記憶することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。