JPH0921312A - 内燃機関の排気2次エア供給系の異常検出装置 - Google Patents
内燃機関の排気2次エア供給系の異常検出装置Info
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Abstract
チを設け、エアポンプを作動させたとき、検出値が開弁
圧力より低く設定した値以下、ないしは開弁圧力より高
く設定した値以上のとき、エアポンプおよび/または開
閉弁が異常と判定する。 【効果】 圧力スイッチを設けるのみで検出できると共
に、開閉弁の異常も検出することができる。
Description
次エア供給系の異常検出装置に関し、より具体的には排
気系に2次エアを供給するエアポンプおよび開閉弁など
の異常を検出するものに関する。
して、排気系に三元触媒(キャタライザ)を設け、排気
ガス中のCO,HC,NOx成分を低減して浄化を図っ
ているが、触媒温度が活性化温度に至らない場合には浄
化作用を期待し得ず、冷間始動時などは活性化に長時間
を要するため、近時は電気的に加熱してその活性化を促
進するようにした電気加熱式触媒が用いられている。
え、通電されて発熱し、そこを通過する排気ガス中の未
燃焼成分を燃焼させて排気系雰囲気温度を昇温させ、電
気加熱式触媒およびその後段に配置された通例の触媒を
早期に活性化している。それと共に、排気系にエアポン
プを設けてエアを圧送し、排気ガス中のHC,COを酸
化させて排気ガスの浄化を促進している。
ポンプを備え、電気加熱式触媒の配置位置の上流側にお
いて排気管に接続されたエア供給通路を介してエアを供
給すると共に、エア供給通路に設けた開閉弁を介してエ
ア供給を制御している。そのような排気2次エア供給系
の一例としては、特開平6−42342号公報記載の技
術を挙げることができる。
ア供給系において、エアポンプないしは開閉弁に異常が
生じると、排気ガスの浄化効率が低下するため、その異
常を検出する必要がある。従来、印加電流および電圧を
検出してエアポンプの異常を検出することが行われてい
るが、印加電流および電圧を検出する検出手段を必要と
して構造が複雑であると共に、開閉弁の異常までは検出
することができなかった。
術の欠点を解消することにあり、排気2次エア供給系の
エアポンプおよび/または開閉弁などの異常を簡易に検
出できるようにした内燃機関の排気2次エア供給系の異
常検出装置を提供することを目的とする。
めに、請求項1項に係る内燃機関の排気2次エア供給系
の異常検出装置においては、内燃機関の排気系の排気ガ
スを浄化する触媒の上流側に設けられ、前記排気系にエ
アを供給するエア供給通路と、前記エア供給通路にエア
を供給するエアポンプと、前記エア供給通路のエアポン
プの下流側に設けられ、前記エア供給通路を開閉する開
閉弁と、前記エアポンプと開閉弁との間に設けられ、前
記エア供給通路の圧力を検出する圧力検出手段と、前記
エアポンプの作動状態および前記圧力検出手段の出力に
基づいて前記エアポンプまたは開閉弁の少なくともいず
れかの異常を検出する異常検出手段と、を備える如く構
成した。
は、前記エアポンプが作動している状態において、圧力
検出手段の出力が所定の圧力以下のとき、前記エアポン
プが異常であることを検出する如く構成した。
は、前記エアポンプが作動している状態において、圧力
検出手段の出力が前記開閉弁の開弁圧力より高い第1の
圧力以上のとき、前記開閉弁の異常を検出すると共に、
前記エアポンプが作動している状態において、圧力検出
手段の出力が前記開閉弁の開弁圧力より低い第2の圧力
以上で開弁圧力未満のとき、前記エアポンプの異常を検
出する如く構成した。
り替え弁を介して前記内燃機関の吸気系から負圧が供給
されるとき開弁する第1の開閉弁と前記開弁圧力以上の
圧力が作用するとき開弁する第2の開閉弁からなると共
に、前記異常検出手段は、前記切り替え弁により負圧の
供給が停止されている状態において、前記エアポンプが
作動しているときの前記圧力検出手段の出力に基づいて
前記エアポンプの異常を検出する如く構成した。
は、前記切り替え弁により負圧が供給されているときの
前記圧力検出手段の出力と、前記切り替え弁により負圧
の供給が停止されているときの前記圧力検出手段の出力
に基づいて、前記エアポンプの異常を検出する如く構成
した。
ポンプの作動状態および圧力検出手段の出力に基づいて
エアポンプまたは開閉弁の少なくともいずれかの異常を
検出する如く構成したので、排気2次エア供給系のエア
ポンプおよび/または開閉弁などの異常を容易に検出で
きると共に、構造としても簡易である。
うに、エアポンプが作動している状態において、圧力検
出手段の出力が所定の圧力以下のとき、エアポンプが異
常であることを検出する如く構成したので、排気2次エ
ア供給系のエアポンプおよび/または開閉弁などの異常
を容易に検出できると共に、構造としても簡易である。
うに、エアポンプが作動している状態において、圧力検
出手段の出力が開閉弁の開弁圧力より高い第1の圧力以
上のとき、開閉弁の異常を検出すると共に、エアポンプ
が作動している状態において、圧力検出手段の出力が開
閉弁の開弁圧力より低い第2の圧力以上で開弁圧力未満
のとき、エアポンプの異常を検出する如く構成したの
で、排気2次エア供給系のエアポンプおよび/または開
閉弁などの異常を容易に検出できると共に、構造として
も簡易である。
うに、開閉弁が吸気系から負圧が供給されるとき開弁す
る第1の開閉弁と開弁圧力以上の圧力が作用するとき開
弁する第2の開閉弁からなると共に、前記切り替え弁に
より負圧の供給が停止されている状態において、エアポ
ンプが作動しているときの圧力検出手段の出力に基づい
てエアポンプの異常を検出する如く構成したので、排気
2次エア供給系のエアポンプおよび/または開閉弁など
の異常を容易に検出できると共に、構造としても一層簡
易である。
うに、切り替え弁により負圧が供給されているときの圧
力検出手段の出力と、切り替え弁により負圧の供給が停
止されているときの圧力検出手段の出力に基づいて、エ
アポンプの異常を検出する如く構成したので、排気2次
エア供給系のエアポンプおよび/または開閉弁などの異
常を容易に検出できると共に、構造としても一層簡易で
ある。
の実施の形態を説明する。
次エア供給系の異常検出装置を概略的に示す全体図であ
る。
筒内燃機関を示し、吸気管12の先端に配置されたエア
クリーナ(図1で図示省略)から導入された吸気は、ス
ロットル弁14でその流量を調節されつつサージタンク
と吸気マニホルド(共に図示せず)を経て、各気筒へ流
入する。各気筒の吸気弁(図示せず)の付近には燃料噴
射弁16が設けられて燃料を噴射する。噴射されて吸気
と一体となった混合気は、各気筒内で図示しない点火プ
ラグで点火されて燃焼してピストン(図示せず)を駆動
する。
および排気マニホルド(図示せず)を介して排気管18
に送られる。排気管18には上流側から順に、電気加熱
式触媒(Electrically Heated Catalyst) (以下「EH
C」と言う)20、スタート触媒22および三元触媒2
4が配置され、排気ガス中のHC,CO,NOx成分な
どを浄化する。尚、スタート触媒22(ライトオフキャ
タリストとも通称される)も、主として機関始動直後の
排気ガス浄化効率向上のために設けられた、比較的小径
で小型の触媒である。
る担体は、素材を押し出し成形した後、焼結してセラミ
ック化し、次いで厚さ10cm程度に裁断して製作され
る金属セルからなる。金属セルにはスリットが適宜箇所
に穿設され、その間に電流路が形成され、それ自体が電
熱ヒータ構造とされる。電流路には正負極端子が設けら
れる。
端子26aが26bに切り換えられると、その正負極端
子はオルタネータ28に接続され、オルタネータ28よ
り電流の供給を受けて金属セルが発熱する。その結果、
EHC20はそこを通過する排気ガス中の未燃焼成分を
捕捉して燃焼させ、その化学反応熱で更に昇温して活性
化温度に迅速に到達すると共に、排気系の雰囲気温度を
昇温させて後段のスタート触媒22および三元触媒24
の活性化も促進する。
の上流側にエア供給通路30が接続されており、エア供
給通路30の他端にはエアポンプ32が設けられて2次
エア(空気)を供給し、EHC20の加熱作動時の未燃
焼成分の燃焼を促進して排気ガスの浄化を促進する。こ
の排気2次エア供給系については、後述する。
クランク軸(共に図示せず)の周囲にはピストン(図示
せず)の所定クランク角度ごとに信号を出力するクラン
ク角センサ(図1に「NE」と示す)36と、特定気筒
の特定クランク角度で信号を出力する気筒判別センサ
(図1に「CYL」と示す)38が設けられる。
じた信号を出力するスロットル開度センサ(図1に「θ
TH」と示す)40が接続されると共に、吸気管12は
スロットル弁14下流で分岐され、分岐路42の末端に
は管内の吸気圧力(絶対圧力)に応じた信号を出力する
絶対圧センサ(図1に「PBA」と示す)44が設けら
れる。
には吸入空気の温度に応じた信号を出力する吸気温セン
サ(図1に「TA」と示す)46が設けられると共に、
機関のシリンダブロックなどの適宜位置には機関冷却水
温に応じた信号を出力する水温センサ(図1に「TW」
と示す)48が設けられる。
30の上流側に、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力信
号を出力する第1のO2 センサ(酸素濃度センサ)50
が設けられると共に、スタート触媒22と三元触媒24
の間には第2のO2 センサ52が設けられる。また、第
2のO2 センサ52の付近には、排気系の雰囲気温度に
応じた信号を出力する排気温センサ(図1に「Tca
t」と示す)53が設けられる。
2もヒータ部を備え、通電回路(図1では図示省略)を
介して通電されると、検出素子を加熱する。尚、かかる
O2センサは例えば特開平1−232246号および特
開平2−24550号公報より公知なので、その構造の
説明は省略する。
(以下「ECU」と言う)54に送られる。
4b、記憶手段54c、および出力回路54dよりな
る。入力回路54aは、各種センサからの入力信号波形
を整形する、信号レベルを所定レベルに変換する、アナ
ログ信号値をデジタル信号値に変換する、などの処理を
行う。記憶手段54cは、CPU54bが実行する各種
演算プログラムおよび演算結果などを記憶する。
基づき、出力回路54dを介して、後述の如く切換スイ
ッチ26の端子26aを端子26bに接続し、オルタネ
ータ28の出力を接続してEHC20へ通電する。オル
タネータ28はレギュレータ56を備えており、CPU
54bは出力回路54dを介してデューティパルスをレ
ギュレータ56に出力し、オルタネータ28の発電電圧
を目標の値に制御する。
子26cに切り換えられると、オルタネータ28の出力
はバッテリ58の正電極に接続され、バッテリ58を充
電する。バッテリ58の正電極は線60を介して前記し
た排気2次エア供給系の空気ポンプ32のモータ(図示
せず)を含む電気負荷に接続される。CPU54bはそ
のモータの制御を通じて空気ポンプ32の動作を制御す
ると共に、燃料噴射弁16の開弁時間を調節することで
燃料噴射制御を行う。
系について詳述する。
供給するエア供給通路30は前記の如く、前記EHC2
0などの配置位置の上流側において排気管18に接続さ
れる。他方、エアポンプ32はエアクリーナ70と第2
の通路72を介して接続しており、エアクリーナ70で
濾過された新気を通路72を介して吸引し、エア供給通
路30を介して排気管18に圧送する。エアポンプ32
のモータ(図示せず)の駆動回路(図示せず)は、前記
した線60にスイッチ74を介して接続される。ECU
54はスイッチ74の開閉を通じて、エアポンプ32の
動作を制御する。
下「カットバルブ」と言う)76が設けられる。カット
バルブ76は、エアスイッチングバルブ(前記した「第
1の開放弁」)80とリードバルブ(前記した「第2の
開放弁」)82とからなる。エアスイッチングバルブ8
0はダイアフラム(図示せず)を備え、ダイアフラムで
画成された室(図示せず)は通路84を介して前記した
吸気管12にスロットル弁14の下流側で接続される。
「切り替え弁」)86が介挿され、ECU54より駆動
されて通路84を開放する。そのとき、吸気圧力(負
圧)(PBAで示す)がバキュームタンク88を介して
ダイアフラムで画成された前記室に導入され、弁体80
aを弁座80bから図において上方にリフトさせる。
ート材からなり、一端のみが弁座80bの裏面に取着さ
れる。前記の如く、エアスイッチングバルブ80の弁体
80aが上方にリフトされると、エアポンプ32より圧
送されたエアは矢印で示す如く、弁体80aと弁座80
bの間に形成された間隙を通ってリードバルブ82の面
上に作用する。
押圧力が所定以上の圧力(前記した開弁圧力)に達した
とき、その自由端が弁座80bの裏面を離れ、エアはよ
って生じた間隙を通って矢印で示す如く、排気管18に
向けて流れ、EHC20などに到達して排気ガスの酸化
を促進する。尚、リードバルブ82のプレート材の平面
積は弁座80bの開口面積より大きく形成されてチェッ
クバルブを構成し、排気管18側から排気ガスがエア供
給通路30を通ってエアポンプ32側へ流れるのを塞止
する。
32の配置位置とカットバルブ76との間において2個
の圧力スイッチP1,P2(前記した「圧力検出手
段」)が設けられる。第1の圧力スイッチP1は、後で
図4に示すように、エア供給通路30の圧力、即ち、エ
アポンプ32の吐出圧がリードバルブ82の開弁圧力よ
り低い第1の設定値に達したとき、オンすると共に、第
2の圧力スイッチP2は、リードバルブ開弁圧力より高
い第2の設定値に達したとき、オンするような特性を与
えられている。
次エア供給系の異常検出装置の動作を示すフロー・チャ
ートである。また図4はその動作を説明するタイミング
・チャートである。
10においてスイッチ74をオンし、エアポンプ32を
オン(作動)させると共に、ソレノイドバルブ86をオ
ンして吸気圧力(負圧)PBAを導入してエアスイッチ
ングバルブ80を開弁する。尚、排気2次エア供給系は
EHC20の加熱作動時の酸化促進を意図することか
ら、図示しない別ルーチンでEHC20の通電制御が行
われるとき、それと同期して本プログラムが起動され
る。
の経過を確認する。これは図4に示す如く、エアポンプ
32のインペラ32aの回転が安定してエア供給通路3
0内の圧力が所期の値まで上がるまでの応答遅れ、換言
すれば、異常検出動作を行うまでの待機時間である。
14に進み、そこで第1の圧力スイッチP1がオンした
か否か判断し、肯定されるときはS16に進んで第2の
圧力スイッチP2のスイッチがオンしたか否か判断す
る。
ると、通路内圧力(ポンプ吐出圧)は第1設定値を超え
て上昇し、エアスイッチングバルブ80は開弁されてい
ることから、その後にリードバルブ82の開弁圧力に達
したところでリードバルブ82が開弁されてエアが排気
管18に流れるため、通路内圧力(ポンプ吐出圧)はリ
ードバルブ開弁圧力付近、即ち、第2の圧力スイッチP
2がオンする第2設定値未満に保たれるはずである。
ると共に、第2の圧力スイッチP2がオンしないとき
は、エアポンプ32およびカットバルブ76は共に正常
と判定することができるので、S18においてその旨を
判定し、S20に進んで所定時間、例えばEHC20の
通電が停止されるのと同期させてスイッチ74をオフ
し、エアポンプ32を停止(オフ)する。
オンではないと判断されるときはS22に進み、その状
態がt1時間継続しているか否か判断する。そして肯定
されるときはS24に進んでエアポンプ32が異常と判
定し、S26に進んでエアポンプ32を停止(オフ)
し、S28に進んでチェックランプ(警告灯)を点灯す
るなどのウォーニング動作を行う。尚、S22で否定さ
れるときはノイズないしは一過的な原因と考えられるの
で、S14に戻って異常と判定しない。
が続くときは、エアポンプ32自体が作動していない、
例えばインペラ32aが固着するなどして所期の吐出流
量が得られていないと判断できるからである。尚、それ
以外にも、リードバルブ82が開放したまま固着、いわ
ゆるオープンスティックが生じている、ないしはエア供
給通路30に漏れが生じていることも考えられる。
オンと判断されるときはS30に進み、その状態がt2
時間継続したか否か、別言すればノイズや一過的なもの
ではないことを確認し、S32に進んでカットバルブ異
常と判定する。即ち、通路内圧力(ポンプ吐出圧)が第
2設定値以上となるのは、エアスイッチングバルブ80
および/またはリードバルブ82が固着して開放しな
い、いわゆるクローズスティック(ないしはエア供給通
路30の詰まり)と判断することができるのでS32に
進み、カットバルブ78の異常と判定し、先と同様に、
S26,S28と進む。
たので、排気2次エア供給系のエアポンプおよびカット
バルブ、ないしはエア供給通路の異常を容易に検出する
ことができる。また圧力スイッチを2個設けるのみで足
りるので、構成としても簡易である。
タイミング・チャートである。
スイッチP2のみ用いると共に、エアポンプおよびエア
スイッチングバルブの作動に時間差を与えることで、エ
アポンプおよびカットバルブの異常を検出するようにし
た。即ち、EHC20の加熱動作に同期させて行う通常
の排気2次エア供給制御の終了付近で、異常判定を行う
ようにした。
オン(エアスイッチングバルブ80を開弁)すると共
に、エアポンプ32を作動(オン)させる。そのとき、
圧力スイッチP2がオンすれば、第1の実施の形態と同
様にカットバルブ異常と判定することができる。
20の通電制御が終了した時点で、それと同期させてソ
レノイドバルブ86をオフしてエアスイッチングバルブ
80を閉弁する。そして、それから第1の実施の形態の
t0時間と同様に設けた適宜な応答遅れ時間t3が経過
したところで、圧力スイッチP2がオンしたか否か判断
する。
は作動を継続していると共に、カットバルブ76は閉弁
していることから、通路内圧力(吐出圧)は上昇し続
け、第2設定値を超える筈である。従って、圧力スイッ
チP2がオンしないときは、カットバルブ76のエアス
イッチングバルブ80および/またはリードバルブ82
がオープンスティック、ないしは少なくとも漏れが生じ
た、あるいはエア供給通路30に漏れが生じたと判定す
ることができる。
が経過した後、エアポンプ32もオフ(停止)させる。
そして、応答遅れ時間t4後の圧力スイッチP2がオン
したか否か判断する。
から吐出圧はポンプ側に抜け、通路内圧力は低下して同
図に示す如く第2設定値を下回る筈である。従って、こ
のとき圧力スイッチP2がオンしていれば、エアポンプ
32が止まっていないと判断することができ、エアポン
プ異常と判定することができる。
止に時間差を持たせるとき、図5の下部に示す時刻t
5,t6,t7の時点の圧力スイッチP2の出力を経時
的に検出することでも異常を判定することができる。こ
こで、時刻t5はソレノイドバルブ86を消磁した直後
の時点、時刻t6はエアポンプ32を停止した直後の時
点、時刻t7はさらにその後の吐出圧が低下するに十分
な時間が経過した時点を意味する。
あれば、図5から明らかな如く、時刻t5では圧力スイ
ッチ出力はOFF、時刻t6ではON、時刻t7ではO
FFとなる筈である。即ち、 OFF−ON−OFF であれば、正常と判断することができる。
ットバルブのクローズスティック、エア供給通路の詰ま
りと判断することができる。何故ならば、正常の場合と
比べると時刻t5での出力のみが相違するが、t5で吐
出圧が第2設定値を超えるのは、ソレノイドOFF前か
ら供給路が閉塞していた、即ち、カットバルブのクロー
ズスティックなどと判断できるからである。
時点で圧力が低下しないことから、エアポンプ止まらず
と判断でき、OFF−OFF−OFFであれば、エアポ
ンプ作動せず、エアポンプ流量不足、カットバルブのオ
ープンスティック、エア供給通路に抜け、孔あり、カッ
トバルブの漏れ大などと判断することができる。これ
は、時刻t6で圧力が上がらないからである。
レノイドバルブとエアポンプの停止に時間差を与える如
く構成したので、排気2次エア供給系の異常を容易に検
出することができると共に、絶対的ではないが、かなり
の確度で異常箇所を推測することができる。更に、圧力
スイッチの個数を1個としたので、構成としても一層簡
易である。
力スイッチを用いたが、圧力センサを用いても良い。
給系のエアポンプおよび/または開閉弁などの異常を容
易に検出できると共に、構造としても簡易である。
系のエアポンプおよび/または開閉弁などの異常を容易
に検出できると共に、構造としても簡易である。
系のエアポンプおよび/または開閉弁などの異常を容易
に検出できると共に、構造としても簡易である。
系のエアポンプおよび/または開閉弁などの異常を容易
に検出できると共に、構造としても一層簡易である。
系のエアポンプおよび/または開閉弁などの異常を容易
に検出できると共に、構造としても一層簡易である。
の異常検出装置を全体的に示す概略図である。
である。
る。
トである。
作の別の例を示すタイミング・チャートである。
Claims (5)
- 【請求項1】a.内燃機関の排気系の排気ガスを浄化す
る触媒の上流側に設けられ、前記排気系にエアを供給す
るエア供給通路と、 b.前記エア供給通路にエアを供給するエアポンプと、 c.前記エア供給通路のエアポンプの下流側に設けら
れ、前記エア供給通路を開閉する開閉弁と、 d.前記エアポンプと開閉弁との間に設けられ、前記エ
ア供給通路の圧力を検出する圧力検出手段と、 および e.前記エアポンプの作動状態および前記圧力検出手段
の出力に基づいて前記エアポンプまたは開閉弁の少なく
ともいずれかの異常を検出する異常検出手段と、を備え
たことを特徴とする内燃機関の排気2次エア供給系の異
常検出装置。 - 【請求項2】 前記異常検出手段は、前記エアポンプが
作動している状態において、圧力検出手段の出力が所定
の圧力以下のとき、前記エアポンプが異常であることを
検出することを特徴とする請求項1項記載の内燃機関の
排気2次エア供給系の異常検出装置。 - 【請求項3】 前記異常検出手段は、前記エアポンプが
作動している状態において、圧力検出手段の出力が前記
開閉弁の開弁圧力より高い第1の圧力以上のとき、前記
開閉弁の異常を検出すると共に、前記エアポンプが作動
している状態において、圧力検出手段の出力が前記開閉
弁の開弁圧力より低い第2の圧力以上で開弁圧力未満の
とき、前記エアポンプの異常を検出するようにしたこと
を特徴とする請求項1項または2項記載の内燃機関の排
気2次エア供給系の異常検出装置。 - 【請求項4】 前記開閉弁が、切り替え弁を介して前記
内燃機関の吸気系から負圧が供給されるとき開弁する第
1の開閉弁と前記開弁圧力以上の圧力が作用するとき開
弁する第2の開閉弁からなると共に、前記異常検出手段
は、前記切り替え弁により負圧の供給が停止されている
状態において、前記エアポンプが作動しているときの前
記圧力検出手段の出力に基づいて前記エアポンプの異常
を検出することを特徴とする請求項1項記載の内燃機関
の排気2次エア供給系の異常検出装置。 - 【請求項5】 前記異常検出手段は、前記切り替え弁に
より負圧が供給されているときの前記圧力検出手段の出
力と、前記切り替え弁により負圧の供給が停止されてい
るときの前記圧力検出手段の出力に基づいて、前記エア
ポンプの異常を検出するようにしたことを特徴とする請
求項4項記載の内燃機関の排気2次エア供給系の異常検
出装置。
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