(57)【要約】【課題】二次空気噴射（ＳＡＩ）装置のための故障診断システムを有する自動車及び故障診断方法の提供。【解決手段】故障診断システムを有する自動車は、エンジンと、吸気ラインと、排気ラインと、吸気ラインから分岐して排気ラインに合流するＳＡＩラインと、吸気ライン通過空気の圧力を測定する第１圧力センサーと、触媒装置と、排気ライン空燃比を検出する第１酸素センサーと、ＳＡＩポンプと、ＳＡＩラインを選択的に排気ラインに連通させるＳＡＩバルブと、ＳＡＩポンプ及びＳＡＩバルブを制御して触媒加熱を行う制御部と、を含み、制御部は、ＳＡＩポンプを駆動、ＳＡＩバルブを開け、ＳＡＩを行う状態で二次燃焼の空燃比を計算し、触媒加熱を完了した後、ＳＡＩバルブ閉状態で燃焼室空燃比を計算し、二次燃焼空燃比又は燃焼室空燃比を排気ラインの空燃比と比較して故障を判断する。【選択図】図３
2014020369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気を燃焼させて動力を発生させるエンジンと、
前記エンジンに空気を供給するための吸気ラインと、
前記エンジンから発生した排気ガスを車両外部に排出するための排気ラインと、
前記吸気ラインの分岐点から分岐して前記排気ラインの合流点で前記排気ラインに合流する二次空気噴射（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ａｉｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ＳＡＩ）ラインと、
前記吸気ラインに装着されて、吸気ラインを通過する吸入空気の圧力または吸入空気の量を測定する第１圧力センサーと、
前記排気ラインに装着されて、排気ガスに含まれている有害な成分を除去するように形成された触媒装置と、
前記合流点と前記触媒装置の間の排気ラインに装着されて、前記排気ラインの空燃比を検出する第１酸素センサーと、
前記ＳＡＩラインに装着されて、吸気ラインを通過する空気を前記ＳＡＩラインにポンピングするＳＡＩポンプと、
前記ＳＡＩラインに装着されて、前記ＳＡＩラインを選択的に前記排気ラインに連通させるＳＡＩバルブと、
前記ＳＡＩポンプ及びＳＡＩバルブを制御して触媒加熱を行う制御部と、を含み、
前記制御部は、ＳＡＩポンプを駆動し、ＳＡＩバルブを開けて、二次空気噴射を行う状態で二次燃焼の空燃比を計算し、ＳＡＩポンプを駆動し、ＳＡＩバルブを開けて、触媒加熱を完了した後、ＳＡＩバルブを閉じた状態で燃焼室空燃比を計算し、前記二次燃焼の空燃比または前記燃焼室空燃比を第１酸素センサから検出した排気ラインの空燃比と比較して故障を判断することを特徴とする二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項２】
前記制御部は、前記二次燃焼空燃比が前記排気ラインの空燃比より大きければ、ＳＡＩバルブスタックまたはＳＡＩライン漏洩に係る第１故障コードを保存することを特徴とする請求項１に記載の二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項３】
前記制御部は、前記二次燃焼空燃比が前記排気ラインの空燃比より小さければ、ＳＡＩ流量計算のためのモデリング値のエラーに係る第２故障コードを保存することを特徴とする請求項１に記載の二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項４】
前記制御部は、前記燃焼室空燃比が前記排気ラインの空燃比と異なれば、ＳＡＩバルブスタックに係る第３故障コードを保存することを特徴とする請求項１に記載の二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１圧力センサで測定された吸入空気の圧力または吸入空気の量と前記ＳＡＩポンプの回転速度を利用して、二次燃焼の空燃比を計算することを特徴とする請求項１に記載の二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項６】
前記制御部は、前記ＳＡＩポンプの回転速度と負荷による排気圧力を利用して、ＳＡＩバルブの前端と後端の間の圧力差を計算することを特徴とする請求項５に記載の二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項７】
前記制御部には、前記ＳＡＩバルブの前端と後端の間の圧力差によるＳＡＩ流量計算のためのモデリング値が保存されていることを特徴とする請求項６に記載の二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１圧力センサで測定された吸入空気の圧力または吸入空気の量を利用して燃焼室空燃比を計算することを特徴とする請求項１に記載の二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車。
【請求項９】
エンジンに空気を供給するための吸気ラインに装着されて、吸入空気の圧力または量を測定する第１圧力センサー、エンジンから発生した排気ガスを排出するための排気ラインに装着されて、排気ラインの空燃比を検出する第１酸素センサー、触媒加熱のために前記排気ラインの排気ガスに空気を供給するＳＡＩライン、及び前記ＳＡＩラインに装着されているＳＡＩポンプ及びＳＡＩバルブを含む二次空気噴射装置の故障を診断する方法において、
触媒加熱条件を満たせば前記ＳＡＩポンプを駆動する段階と、
前記ＳＡＩバルブを開く段階と、
二次燃焼の空燃比を計算する段階と、
前記第１酸素センサーを利用して排気ラインの空燃比を検出する段階と、
前記二次燃焼の空燃比と前記排気ラインの空燃比を比較して、二次空気噴射装置の故障を判断する段階と、を含むことを特徴とする二次空気噴射装置のための故障診断方法。
【請求項１０】
前記二次燃焼の空燃比を計算する段階は、
吸入空気量を検出する段階と、
燃料噴射量を計算する段階と、
ＳＡＩバルブの前端と後端の間の圧力差を計算する段階と、
前記圧力差によるＳＡＩ流量を計算する段階と、
前記吸入空気量、前記燃料噴射量、及び前記ＳＡＩ流量を利用して、二次燃焼の空燃比を計算する段階と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の二次空気噴射装置のための故障診断方法。
【請求項１１】
前記二次燃焼の空燃比が前記排気ラインの空燃比より大きければ、ＳＡＩバルブスタックまたはＳＡＩライン漏洩に係る第１故障コードを保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の二次空気噴射装置のための故障診断方法。
【請求項１２】
前記二次燃焼の空燃比が前記排気ラインの空燃比より小さければ、ＳＡＩ流量計算のためのモデリング値のエラーに係る第２故障コードを保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の二次空気噴射装置のための故障診断方法。
【請求項１３】
エンジンに空気を供給するための吸気ラインに装着されて、吸入空気の圧力または量を測定する第１圧力センサー、エンジンから発生した排気ガスを排出するための排気ラインに装着されて、排気ラインの空燃比を検出する第１酸素センサー、触媒加熱のために前記排気ラインの排気ガスに空気を供給するＳＡＩライン、及び前記ＳＡＩラインに装着されているＳＡＩポンプ及びＳＡＩバルブを含む二次空気噴射装置の故障を診断する方法において、
触媒加熱条件を満たせば前記ＳＡＩポンプを駆動する段階と、
前記ＳＡＩバルブを開く段階と、
触媒加熱が完了したかを判断する段階と、
触媒加熱が完了すれば前記ＳＡＩバルブを閉じる段階と、
燃焼室空燃比を計算する段階と、
前記第１酸素センサーを利用して排気ラインの空燃比を検出する段階と、
前記燃焼室空燃比と前記排気ラインの空燃比を比較して、二次空気噴射装置の故障を判断する段階と、を含むことを特徴とする二次空気噴射装置のための故障診断方法。
【請求項１４】
前記燃焼室空燃比を計算する段階は、
吸入空気量を検出する段階と、
燃料噴射量を計算する段階と、
前記吸入空気量及び燃料噴射量を利用して燃焼室空燃比を計算する段階と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の二次空気噴射装置のための故障診断方法。
【請求項１５】
前記燃焼室空燃比が前記排気ラインの空燃比と異なれば、ＳＡＩバルブスタックに係る第３故障コードを保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の二次空気噴射装置のための故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車及び故障診断方法に係り、より詳しくは、故障診断のための別途の流量センサーを二次空気噴射（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ａｉｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ＳＡＩ）ラインに装着しなくても、二次空気噴射装置の故障を診断できる二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車及び故障診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、自動車業界は、厳格な排気規制に対応するために、排気を低減させるための多様な技術を研究しているが、これら技術のうちの一つは触媒ヒーティング（Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｈｅａｔｉｎｇ：触媒加熱）である。この触媒加熱とは、設定された時間以上エンジンが始動されない場合、触媒の活性化のために初期始動時のアイドル回転数（ｉｄｌｅ  ＲＰＭ）を上昇させる技術である。エンジン負荷に比べてアイドル回転数を上昇させれば排気ガスの温度が高まり、温度が高い排気ガスが触媒を通過しながら触媒の温度を高めるようになる。これによって触媒の活性化が迅速に行われて、排気を低減するようになる。
【０００３】
このような触媒加熱のために二次空気噴射（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ａｉｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ＳＡＩ）技術が研究されている。ＳＡＩ技術とは、吸入空気の一部を排気マニホールドまたは排気ラインに供給して、燃焼室から出る排気ガスを再燃焼させる技術である。排気ガスの再燃焼によって排気ガスの温度が上昇し、これによって触媒の温度を上昇させることができる。
【０００４】
次に、ＳＡＩ装置について、さらに詳細に説明する。ＳＡＩ装置は、エンジンに空気を供給するための吸気ライン、エンジンから発生した排気ガスを排出するための排気ライン、及び吸気ラインと排気ラインを連結するＳＡＩラインを含む。吸気ラインには空気フィルターが装着されており、排気ラインには触媒装置が装着されている。ＳＡＩラインの一端は空気フィルターの後端の吸気ラインに連結され、ＳＡＩラインの他端は触媒装置の前端の排気ラインに連結される。また、ＳＡＩラインにはＳＡＩバルブが装着されて、吸気ラインの空気を排気ラインに選択的に供給するようになる。つまり、ＳＡＩバルブが開かれれば、吸気ラインの空気がＳＡＩラインを通して排気ラインに供給されて、排気ラインの排気ガスを再燃焼させるようになる。また、ＳＡＩラインにはＳＡＩポンプが装着されている。ＳＡＩラインを介して空気を排気ラインに供給するためには、ＳＡＩラインの圧力が排気ガスの圧力より高くなければならない。したがって、ＳＡＩポンプは、ＳＡＩラインの圧力を高めることによって、排気ラインに空気を円滑に供給するようにする。
【０００５】
一方、ＳＡＩ装置の信頼性及びＯＢＤ（Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）法規を満足させるためには、ＳＡＩラインに流量センサーを装着してＳＡＩ流量を検出しなければならない。つまり、ＳＡＩラインに流入するＳＡＩ流量を検出することによって、ＳＡＩバルブのスタック（ｓｔｕｃｋ）等の故障を診断することができる。しかし、ＳＡＩラインに流量センサーを装着すれば製造コストが上昇することとなり、また、ＳＡＩラインのレイアウトを構成することが困難であるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−７４０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、故障診断のための別途の流量センサーをＳＡＩラインに装着しなくても、二次空気噴射装置の故障を診断できる二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明による二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車は、混合気を燃焼させて動力を発生させるエンジンと、前記エンジンに空気を供給するための吸気ラインと、前記エンジンから発生した排気ガスを車両外部に排出するための排気ラインと、前記吸気ラインの分岐点から分岐して前記排気ラインの合流点で前記排気ラインに合流する二次空気噴射（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ａｉｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ＳＡＩ）ラインと、前記吸気ラインに装着されて、吸気ラインを通過する吸入空気の圧力または吸入空気の量を測定する第１圧力センサーと、前記排気ラインに装着されて、排気ガスに含まれている有害な成分を除去するように形成された触媒装置と、前記合流点と前記触媒装置の間の排気ラインに装着されて、前記排気ラインの空燃比を検出する第１酸素センサーと、前記ＳＡＩラインに装着されて、吸気ラインを通過する空気を前記ＳＡＩラインにポンピングするＳＡＩポンプと、前記ＳＡＩラインに装着されて、前記ＳＡＩラインを選択的に前記排気ラインに連通させるＳＡＩバルブと、前記ＳＡＩポンプ及びＳＡＩバルブを制御して触媒加熱を行う制御部と、を含み、前記制御部は、ＳＡＩポンプを駆動し、ＳＡＩバルブを開けて、二次空気噴射を行う状態で二次燃焼の空燃比を計算し、ＳＡＩポンプを駆動し、ＳＡＩバルブを開けて、触媒加熱を完了した後、ＳＡＩバルブを閉じた状態で燃焼室空燃比を計算し、前記二次燃焼の空燃比または前記燃焼室空燃比を第１酸素センサから検出した排気ラインの空燃比と比較して故障を判断することを特徴とする。このような二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車において、前記制御部は、前記二次燃焼空燃比が前記排気ラインの空燃比より大きければ、ＳＡＩバルブスタックまたはＳＡＩライン漏洩に係る第１故障コードを保存することが好ましく、また、前記制御部は、前記二次燃焼空燃比が前記排気ラインの空燃比より小さければ、ＳＡＩ流量計算のためのモデリング値のエラーに係る第２故障コードを保存することが好適であり、さらには、前記制御部は、前記燃焼室空燃比が前記排気ラインの空燃比と異なれば、ＳＡＩバルブスタックに係る第３故障コードを保存することが良く、またさらに、前記制御部は、前記第１圧力センサで測定された吸入空気の圧力または吸入空気の量と前記ＳＡＩポンプの回転速度を利用して、二次燃焼の空燃比を計算することが好ましい。そして、前記制御部は、前記ＳＡＩポンプの回転速度と負荷による排気圧力を利用して、ＳＡＩバルブの前端と後端の間の圧力差を計算することが好ましく、また、前記制御部には、前記ＳＡＩバルブの前端と後端の間の圧力差によるＳＡＩ流量計算のためのモデリング値が保存されていることが好適であり、さらには、前記制御部は、前記第１圧力センサで測定された吸入空気の圧力または吸入空気の量を利用して燃焼室空燃比を計算することが好ましい。また、上記目的を達成するための本発明による二次空気噴射装置のための故障診断方法は、エンジンに空気を供給するための吸気ラインに装着されて、吸入空気の圧力または量を測定する第１圧力センサー、エンジンから発生した排気ガスを排出するための排気ラインに装��されて、排気ラインの空燃比を検出する第１酸素センサー、触媒加熱のために前記排気ラインの排気ガスに空気を供給するＳＡＩライン、及び前記ＳＡＩラインに装着されているＳＡＩポンプ及びＳＡＩバルブを含む二次空気噴射装置の故障を診断する方法において、触媒加熱条件を満たせば前記ＳＡＩポンプを駆動する段階と、前記ＳＡＩバルブを開く段階と、二次燃焼の空燃比を計算する段階と、前記第１酸素センサーを利用して排気ラインの空燃比を検出する段階と、前記二次燃焼の空燃比と前記排気ラインの空燃比を比較して、二次空気噴射装置の故障を判断する段階と、を含むことを特徴とする。このような二次空気噴射装置のための故障診断方法において、前記二次燃焼の空燃比を計算する段階は、吸入空気量を検出する段階と、燃料噴射量を計算する段階と、ＳＡＩバルブの前端と後端の間の圧力差を計算する段階と、前記圧力差によるＳＡＩ流量を計算する段階と、前記吸入空気量、前記燃料噴射量、及び前記ＳＡＩ流量を利用して、二次燃焼の空燃比を計算する段階と、を含むことが好ましく、また、前記二次燃焼の空燃比が前記排気ラインの空燃比より大きければ、ＳＡＩバルブスタックまたはＳＡＩライン漏洩に係る第１故障コードを保存する段階をさらに含むことが好適であり、さらには、前記二次燃焼の空燃比が前記排気ラインの空燃比より小さければ、ＳＡＩ流量計算のためのモデリング値のエラーに係る第２故障コードを保存する段階をさらに含むことが好ましい。また、上記目的を達成するための本発明による他の二次空気噴射装置のための故障診断方法は、エンジンに空気を供給するための吸気ラインに装着されて、吸入空気の圧力または量を測定する第１圧力センサー、エンジンから発生した排気ガスを排出するための排気ラインに装着されて、排気ラインの空燃比を検出する第１酸素センサー、触媒加熱のために前記排気ラインの排気ガスに空気を供給するＳＡＩライン、及び前記ＳＡＩラインに装着されているＳＡＩポンプ及びＳＡＩバルブを含む二次空気噴射装置の故障を診断する方法において、触媒加熱条件を満たせば前記ＳＡＩポンプを駆動する段階と、前記ＳＡＩバルブを開く段階と、触媒加熱が完了したかを判断する段階と、触媒加熱が完了すれば前記ＳＡＩバルブを閉じる段階と、燃焼室空燃比を計算する段階と、前記第１酸素センサーを利用して排気ラインの空燃比を検出する段階と、前記燃焼室空燃比と前記排気ラインの空燃比を比較して、二次空気噴射装置の故障を判断する段階と、を含むことを特徴とする。このような別の二次空気噴射装置のための故障診断方法において、前記燃焼室空燃比を計算する段階は、吸入空気量を検出する段階と、燃料噴射量を計算する段階と、前記吸入空気量及び燃料噴射量を利用して燃焼室空燃比を計算する段階と、を含むことが好ましく、また、前記燃焼室空燃比が前記排気ラインの空燃比と異なれば、ＳＡＩバルブスタックに係る第３故障コードを保存する段階をさらに含むことが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＳＡＩラインに別途の流量センサーを装着しなくても、車両に既に装着されているセンサーを利用してＳＡＩ装置の故障を診断することができる。したがって、製造原価を節減し、また、ＳＡＩ装置のレイアウトを容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による二次空気噴射装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明による二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明による二次空気噴射装置のための故障診断方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明による二次空気噴射装置のための故障診断方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】ＳＡＩバルブの前端と後端の間の圧力差によるＳＡＩ流量の一例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。第１実施形態による二次空気噴射装置は、その構成図を図１に示したように、吸気ライン１０、エンジン２０、二次空気噴射（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ａｉｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ＳＡＩ）ライン３０、及び排気ライン４０を含む。
【００１２】
吸気ライン１０は、エンジン２０に空気を供給するためのものであり、吸気ライン１０には、エアフィルター１２、第１圧力センサー１４、第２圧力センサー１６、及びスロットルバルブ１８が装着されている。エアフィルター１２は、吸気ライン１０に流入する空気に含まれている異物をろ過する役割を果たす。第１圧力センサー１４は、エアフィルター１２の後端の吸気ライン１０に装着されており、吸気ライン１０を通過する空気の圧力を測定する。第１圧力センサー１４で測定された圧力を利用すれば、吸気ライン１０を通過する空気の流量が分かる。つまり、空気の圧力による空気の流量計算のためのモデリング値が保存されているので、空気の圧力を利用して空気の流量を計算することができる。第１圧力センサー１４の代わりに第１流量センサー（図示せず）を使用することも可能である。第２圧力センサー１６は、第１圧力センサー１４の後端（下流側）の吸気ライン１０に装着されており、吸気マニホールド内の圧力を測定する。スロットルバルブ１８は、第２圧力センサー１６の後端の吸気ライン１０に装着されており、エンジン１０の燃焼室に供給される空気の量を調節する。
【００１３】
エンジン２０は、吸気ライン１０を通じて供給された空気と、インジェクタ（図示せず）によって噴射された燃料を燃焼させて、動力を発生させる。エンジン２０には燃焼室が形成されており、この記燃焼室には点火プラグ（図示せず）が装着されて、燃焼室に供給された混合気を燃焼させる。インジェクタは吸気ライン１０に装着されてもよく、燃焼室に装着されてもよい。
【００１４】
ＳＡＩライン３０は、吸気ライン１０に位置する分岐点１３から分岐して排気ライン４０に合流する。分岐点１３はエアフィルター１２の後端（下流側）に位置する。ＳＡＩライン３０にはＳＡＩポンプ３２とＳＡＩバルブ３４が装着されており、吸気ライン１０を通過する空気の一部を排気ライン４０に供給するようになっている。ＳＡＩポンプ３２は、吸気ライン１０を通過する空気をＳＡＩライン３０にポンピングする（送り込む）。また、ＳＡＩポンプ３２は、ＳＡＩライン３０を通過する空気の圧力を高めて、空気が排気ライン４０に円滑に供給されるようにする。ＳＡＩポンプ３２は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によって制御される。ＳＡＩバルブ３４は、ＳＡＩライン３０と排気ライン４０を選択的に連通する。つまり、ＳＡＩバルブ３４が開けられると、ＳＡＩライン３０を通過する空気が排気ライン４０に供給されて、排気ガスを再燃焼させる。反対に、ＳＡＩバルブ３４が閉じられると、ＳＡＩライン３０を通過する空気が排気ライン４０に供給されない。
【００１５】
排気ライン４０は、エンジン２０で発生した排気ガスを車両外部に排出するようになっている。排気ライン４０には第１酸素センサー４２、触媒装置４４、及び第２酸素センサー４６が装着されている。第１酸素センサー４２は排気ライン４０の空燃比を検出する。ここで、排気ライン４０の空燃比とは、エンジン２０から排出された排気ガスに含まれている酸素と燃料の比を意味する。第１酸素センサー４２により検出された排気ラインの空燃比によってエンジン２０の作動が制御される。触媒装置４４は、第１酸素センサー４２の後端（下流側）の排気ライン４０に装着されている。触媒装置４４は、排気ガスに含まれている有害な成分を除去する役割を果たす。触媒装置４４としては三元触媒装置が用いられるが、これに限定されない。第２酸素センサー４６は、触媒装置４４の後端（下流側）の排気ライン４０に装着されている。第２酸素センサー４６は、触媒装置４４を通過した排気ガスの空燃比を検出する。したがって、第２酸素センサー４６の検出値に基づいて触媒装置４４が正常に作動しているかを判断する。
【００１６】
一方、吸気ライン１０と排気ライン４０の間にはターボチャージャ５０が装着されている。ターボチャージャ５０は、排気ガスのエネルギーを利用して吸入する空気の量を増加させる。ターボチャージャ５０は、吸気ライン１０に装着されているコンプレッサ５２、排気ライン４０に装着されているタービン５４、及びコンプレッサ５２とタービン５４を連結する連結軸５６を含む。また、タービン５４の前端（上流側）の排気ライン４０には合流点４１が位置し、ＳＡＩライン３０と排気ライン４０は合流点４１で合流する。ＳＡＩバルブ３４は合流点４１付近のＳＡＩライン３０に装着される。
【００１７】
この第１実施形態による二次空気噴射装置のための故障診断システムを有する自動車は、そのブロック図を図２に示したように、第１圧力センサー１４及び第１酸素センサー４２から検出された空気の圧力または空気の流量及び排気ラインの空燃比に基づいて、二次空気噴射装置の故障を判断するための制御部６０を含む。
【００１８】
制御部６０は、第１圧力センサー１４に電気的に接続されて、吸気ライン１０を通過する空気の圧力に対する信号の伝達を受ける。制御部６０は、空気の圧力に基づいて吸気ライン１０を通過する空気の流量を計算する。したがって、制御部６０には空気の圧力による空気の流量計算のためのモデリング値が保存できる。なお、これとは異なって、第１圧力センサー１４に代えて、又は追加して第１流量センサーを設けた場合には、制御部６０に、吸気ライン１０に装着された第１流量センサーから空気の流量に対する信号が直接伝達される。また、制御部６０は、第１酸素センサー４２に電気的に接続されて、排気ラインの空燃比に対する信号の伝達を受ける。制御部６０は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のプロセッサで具現でき、上記設定されたプログラムは、後述する実施形態による二次空気噴射装置のための故障診断方法の各段階を行うようにプログラミングされたものとすることができる。したがって、制御部６０は、本実施形態による二次空気噴射装置のための故障診断方法の各段階を行うために、ＳＡＩポンプ３２とＳＡＩバルブ３４を制御するようになっている。
【００１９】
以下、本発明の第２実施形態による二次空気噴射装置のための故障診断方法について、詳細に説明する。第２実施形態による二次空気噴射装置のための故障診断方法は、そのフローチャートを図３に示したように、ＳＡＩが行われる途中のＳＡＩ装置の故障を診断する方法であり、エンジン２０が始動されると開始する（Ｓ１００）。エンジン２０が始動されると、制御部６０は触媒加熱（触媒ヒーティング）条件を満すかを判断する（Ｓ１１０）。ここで、触媒加熱条件は、エンジン２０が設定された時間以上始動されない場合に満たされることとする。また、上記設定された時間は８時間とすることができる。
【００２０】
Ｓ１１０段階で、触媒加熱条件を満たさなければ、制御部６０は第２実施形態による故障診断方法を終了する。Ｓ１１０段階で、触媒加熱条件を満たせば、制御部６０はＳＡＩポンプ３２を駆動させる（Ｓ１２０）。ＳＡＩポンプ３２の駆動によりＳＡＩライン３０の圧力が設定圧力以上になると、制御部６０はＳＡＩバルブ３４を開いて（オープンして）、排気ライン４０に空気を供給する（Ｓ１３０）。この場合、排気ライン４０に供給された空気によって排気ガスが再燃焼される。この状態で、第１圧力センサー１４は吸気ライン１０を通過する空気の圧力を検出して、対応する信号を制御部６０に伝達する。この場合、制御部６０は、空気の圧力による空気の流量計算のためのモデリング値に基づいて吸入空気量を検出する（Ｓ１４０）。また、制御部６０は、吸入空気量により燃料噴射量を計算し（Ｓ１５０）、これによってインジェクタを制御する。上述したとおり、ＳＡＩポンプ３２はＰＷＭ信号によって制御される。したがって、制御部６０は、ＰＷＭ信号によるＳＡＩポンプ３２の回転速度を計算して、ＳＡＩポンプ３２の回転速度によるＳＡＩバルブ３４の前端（上流側）の圧力を計算することができる。また、制御部６０は、排気ガスの圧力（つまり、ＳＡＩバルブ３４の後端（下流側）の圧力を計算する。上記排気ガスの圧力はエンジン負荷により決定され、制御部６０にはエンジン負荷による排気ガスの圧力が貯蔵されたマップが備えられている。
【００２１】
その後、制御部６０は、ＳＡＩバルブ３４の前端（上流側）と後端（下流側）の間の圧力差を計算し（Ｓ１６０）、この圧力差によるＳＡＩ流量を計算する（Ｓ１７０）。図５に示したように、制御部６０にはＳＡＩバルブ３４の前端と後端の間の圧力差によるＳＡＩ流量を計算するのためのモデリング値が保存されている。したがって、制御部６０は上記圧力差を利用してＳＡＩ流量を計算する。その後、制御部６０は二次燃焼の空燃比を計算する（Ｓ１８０）。ここで、二次燃焼の空燃比とは、ＳＡＩライン３０の空気が排気ライン４０に供給されて排気ガスが再燃焼される時点での空燃比を意味する。二次燃焼の空燃比は、次の式１によって計算される。
【００２２】
〔式１〕
λ１＝（Ｎ＋Ｍ）／Ｆ
ここで、λ１は、二次燃焼の空燃比であり、Ｎは、吸入空気量であり、Ｍは、ＳＡＩ流量であり、Ｆは、燃料量である。
【００２３】
また、第１酸素センサー４２は、排気ライン４０の空燃比を検出して（Ｓ１９０）、これに対応する信号を制御部６０に伝達する。制御部６０は、二次燃焼の空燃比が排気ラインの空燃比と同一であるかを判断する（Ｓ２００）。
【００２４】
Ｓ２００段階で、二次燃焼の空燃比が排気ラインの空燃比と同一であれば、ＳＡＩ装置に故障が発生していないことなので、制御部６０は触媒加熱が完了したかを判断する（Ｓ２１０）。触媒加熱は、触媒装置４４の温度が設定温度（例えば、触媒活性化温度）以上であれば完了したことと判断する。Ｓ２００段階で、触媒加熱が完了しなかったら、制御部６０はＳ１２０段階に戻ってＳＡＩポンプ３２を駆動し続ける。Ｓ２００段階で、触媒加熱が完了したら、制御部６０はＳＡＩバルブ３４を閉じ（Ｓ２２０）、ＳＡＩポンプ３２の駆動を停止する（Ｓ２３０）。
【００２５】
一方、Ｓ２００段階で、次燃焼の空燃比が排気ラインの空燃比と同一でなければ、制御部６０は、二次燃焼の空燃比が排気ラインの空燃比より大きいかを判断する（Ｓ２４０）。このＳ２４０段階で、二次燃焼の空燃比が排気ラインの空燃比より大きければ、制御部６０は第１故障コードを保存し（Ｓ２５０）、二次燃焼の空燃比が排気ラインの空燃比より小さければ、制御部６０は第２故障コードを保存する（Ｓ２６０）。第１故障コードは、ＳＡＩバルブスタックまたはＳＡＩライン漏洩に係る故障コードであり、第２故障コードは、ＳＡＩ流量計算のためのモデリング値のエラーに係る故障コードである。故障コードを保存した後、制御部６０はＳＡＩバルブ３４を直ちに閉じ（Ｓ２２０）、ＳＡＩポンプ３２を停止する。
【００２６】
以下、本発明の第３実施形態による二次空気噴射装置のための故障診断方法について、詳細に説明する。第３実施形態による二次空気噴射装置のための故障診断方法は、そのフローチャートを図４に示したように、ＳＡＩが完了した後、ＳＡＩ装置の故障を診断する方法であり、エンジン２０が始動されると開始する（Ｓ３００）。エンジン２０が始動されると、制御部６０は触媒加熱条件を満すかを判断する（Ｓ３１０）。このＳ３１０段階で、触媒加熱条件を満たせば、制御部６０はＳＡＩポンプ３２を駆動し（Ｓ３２０）、ＳＡＩバルブ３４を開いて（Ｓ３３０）、触媒装置４４を加熱する。
【００２７】
その後、制御部６０は、触媒加熱が完了したかを判断する（Ｓ３４０）。このＳ３４０段階で、触媒加熱が完了しなかったら、制御部６０はＳ３２０段階に戻り、万一、触媒加熱が完了したら、制御部６０はＳＡＩバルブ３４を閉じ（Ｓ３５０）、吸入空気量を検出する（Ｓ３６０）。また、制御部６０は燃料噴射量を計算する（Ｓ３７０）。その後、制御部６０は燃焼室空燃比を計算する（Ｓ３８０）。ここで、燃焼室空燃比とは、エンジン２０の燃焼室における空燃比を意味する。燃焼室空燃比は、次の式２によって計算される。
【００２８】
〔式２〕
λ２＝Ｎ／Ｆ
ここで、λ２は、燃焼室空燃比であり、Ｎは、吸入空気量であり、Ｆは、燃料量である。
【００２９】
また、第１酸素センサー４２は排気ラインの空燃比を検出して（Ｓ３９０）、これに対する信号を制御部６０に伝達する。制御部６０は、燃焼室空燃比が排気ラインの空燃比と同一であるかを判断する（Ｓ４００）。ＳＡＩバルブ３４がクローズされた場合には排気ライン４０に空気が直接供給できず、燃焼室に供給された空気だけが排気ラインを通過するようになる。そのために、ＳＡＩ装置が故障しなかったら、燃焼室空燃比は排気ラインの空燃比と同一でなければならない。Ｓ４００段階で、燃焼室空燃比が排気ラインの空燃比と同一であれば、制御部６０は、ＳＡＩが正常に行われていることと判断して、ＳＡＩポンプ３２の駆動を停止する（Ｓ４１０）。Ｓ４００段階で、燃焼室空燃比が排気ラインの空燃比と同一でなければ、制御部６０は第３故障コードを保存し（Ｓ４２０）、ＳＡＩポンプ３２の駆動を停止する（Ｓ４１０）。第３故障コードは、ＳＡＩバルブスタックに係る故障コードである。
【００３０】
上述したとおり、本発明によれば、既存のＳＡＩ装置に設置されていたセンサーを利用してＳＡＩ装置の故障を診断することができる。これにより、製造原価が節減され、また、ＳＡＩ装置のレイアウトを容易に構成することができる。以上、本発明に係る好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲によって示した範囲内で、その均等概念から導き出されるすべての変更形態が本発明に包含される。
【符号の説明】
【００３１】
１０  吸気ライン
１２  エアフィルター
１４  第１圧力センサー
１６  第２圧力センサー
１８  スロットルバルブ
２０  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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