(57)【要約】【課題】  故障を正確に診断可能な２次空気供給装置の異常診断装置を提供する。【解決手段】  ２次空気供給装置２００は、触媒１１２の上流側に設けられ、エキゾーストマニホールド１１０に２次空気を供給する。２次空気供給装置２００は、作動状態において２次空気を圧送するエアポンプ２１０と、エアポンプ２１０から圧送された２次空気をエキゾーストマニホールド１１０に供給する２次空気通路（第１空気通路２１２および第２空気通路２２０）と、２次空気通路２１２を開閉するＡＳＶ２１４とを備える。ＥＣＵ３００は、２次空気通路２１２に設けたプレッシャセンサ３０６で検出された２次空気通路圧力に基づいて、エアポンプ２１０およびＡＳＶ２１４の異常診断を行なう。ＥＣＵ３００は、背圧が所定値以上のときには、異常診断を停止する。これにより、ＡＳＶ２１４の閉故障についての誤診断が回避される。【選択図】        図１
2006183607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気浄化装置の上流側に配され、前記内燃機関の排気系に２次空気を供給する２次空気供給装置の異常診断装置であって、
前記２次空気供給装置は、
作動状態において、前記２次空気を圧送する空気ポンプと、
前記空気ポンプと前記排気系との間に配設され、前記圧送された前記２次空気を前記排気系に供給する２次空気通路と、
前記２次空気通路を開閉する開閉弁とを有し、
前記空気ポンプと前記開閉弁との間に配され、前記２次空気通路の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記排気系が高圧力であるか否かを判定する背圧判定手段と、
前記検出された前記２次空気通路の圧力に基づいて、前記空気ポンプおよび前記開閉弁の異常診断を行なう異常診断手段とを備え、
前記異常診断手段は、前記排気系が高圧力であると判定されたときに、前記開閉弁の異常診断を停止する、２次空気供給装置の異常診断装置。
【請求項２】
前記異常診断手段は、前記排気系が高圧力であると判定され、かつ前記検出された前記２次空気通路の圧力の圧力脈動が第１の所定の閾値よりも大きいときに、前記開閉弁の異常診断を停止する、請求項１に記載の２次空気供給装置の異常診断装置。
【請求項３】
前記異常診断手段は、
前記開閉弁の異常診断を行なう開閉弁異常診断手段を含み、
前記開閉弁異常診断手段は、前記排気系が高圧力であると判定され、かつ前記検出された前記２次空気通路の圧力の圧力脈動が前記第１の所定の閾値よりも大きいときにおいて、前記排気系が高圧力のときの前記２次空気通路の圧力と、前記排気系が低圧力のときの前記２次空気通路の圧力との圧力差が、所定の圧力差以下となることに基づいて、前記開閉弁を異常と診断する、請求項２に記載の２次空気供給装置の異常診断装置。
【請求項４】
前記第１の所定の閾値は、前記開閉弁が閉状態であって、前記２次空気通路に空気漏れが生じていないときに、前記圧力検出手段において検出される前記２次空気通路の圧力の圧力脈動である、請求項３に記載の２次空気供給装置の異常診断装置。
【請求項５】
前記背圧判定手段は、前記排気系の圧力を検出する背圧検出手段および前記排気系の圧力を推定する背圧推定手段の少なくとも一方を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の２次空気供給装置の異常診断装置。
【請求項６】
前記背圧判定手段は、前記内燃機関の運転条件が高負荷であることに基づいて、前記排気系が高圧力であると判定する、請求項５に記載の２次空気供給装置の異常診断装置。
【請求項７】
前記異常診断手段は、
前記空気ポンプの故障診断を行なう空気ポンプ故障診断手段をさらに含み、
前記空気ポンプ故障診断手段は、前記２次空気通路の圧力が第２の所定の閾値以下となることに基づいて、前記空気ポンプを異常と診断する、請求項６に記載の２次空気供給装置の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２次空気供給装置の異常診断装置に関し、特に、２次空気供給装置の異常を正確に診断可能な２次空気供給装置の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンのエキゾーストマニホールドに、エアポンプから圧送された２次空気を供給して排気ガス中のＣＯおよびＨＣを燃やし、ＣＯ２およびＨ２Ｏに化学変化させる２次空気供給装置が知られている。
【０００３】
具体的には、２次空気供給装置は、エアポンプを備え、三元触媒の配置位置の上流側において排気管に接続された２次空気通路を介して排気通路にエアを供給するとともに、２次空気通路に設けられ、２次空気通路を連通または遮断する開閉弁を介してエア供給を制御している。
【０００４】
このような２次空気供給装置においては、エアポンプや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ことから、その異常を検出する必要がある。そこで、２次空気供給装置の異常診断手段として、たとえば特許文献１は、エアポンプと開閉弁との間に設けられ、２次空気通路の圧力を検出する圧力検出手段と、エアポンプの作動状態と圧力検出手段の出力とに基づいて、エアポンプおよび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２次空気供給系の異常検出装置を開示する。
【０００５】
また、特許文献２は、排気通路内の圧力（背圧）とエアポンプの吐出圧とによって定まる締切背圧に着目し、締切背圧近傍で流れる小流量の２次空気を検出することにより、２次空気の供給不能状態と２次空気の供給能力低下状態との双方を検知することができる２次空気供給装置を開示する。
【０００６】
また、特許文献３は、２次空気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段で検出した２次空気通路圧力のデータに基づいて、排気管に２次空気を供給している状態での２次空気通路内の圧力脈動の最大値と最小値との差を算出する脈動圧力差算出手段と、算出した２次空気通路内の圧力脈動の最大値と最小値との差を、予め設定した判定値と比較し、差が判定値以下のとき、２次空気供給系が異常であると判定する異常判定手段とを備えた２次空気供給系の故障診断装置を開示する。
【特許文献１】特開平９−２１３１２号公報
【特許文献２】特開平８−３１２３３７号公報
【特許文献３】特許３４４４４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の２次空気供給装置の異常診断手段は、いずれも、２次空気通路圧力に基づいて２次空気供給装置の異常を診断するものである。
【０００８】
しかしながら、エンジンの運転条件や２次空気供給装置の構成部品の仕様によっては、２次空気供給装置が正常であるときと、２次空気供給装置が異常であるときとで、２次空気通路圧力の大きさや圧力脈動が近似する場合がある。このような場合は、検出された２次空気通路圧力に基づいて、２次空気供給系の異常を正確に診断することが困難となり、誤診断が生じるおそれがある。
【０００９】
たとえば、エアポンプが正常に作動し、かつ開閉弁が開状態（正常状態に相当）であるときには、エンジンの運転条件によっては、検出される２次空気通路圧力の大きさおよび圧力脈動が、通常の検出値よりも相対的に大きくなる場合がある。
【００１０】
一方、エアポンプが作動状態であって、かつ開閉弁が閉故障しているときには、通常検出される２次空気通路圧力は、大きさが相対的に大きく、かつ圧力脈動が相対的に小さい値を示すが、開閉弁の仕様によっては、エアポンプから圧送される２次空気の供給量が増加するにつれて、大きさおよび圧力脈動のいずれもが相対的に大きくなる場合が生じる。
【００１１】
したがって、このような場合の２次空気通路圧力は、２次空気供給系の正常時と異常時とのいずれにおいても、その大きさおよび圧力脈動が相対的に大きいことから、２次空気供給系が正常／異常かの判別が難しくなる。
【００１２】
それゆえ、この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、異常を正確に診断可能な２次空気供給装置の異常診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のある局面によれば、内燃機関の排気浄化装置の上流側に配され、内燃機関の排気系に２次空気を供給する２次空気供給装置の異常診断装置であって、２次空気供給装置は、作動状態において、２次空気を圧送する空気ポンプと、空気ポンプと排気系との間に配設され、圧送された２次空気を排気系に供給する２次空気通路と、２次空気通路を開閉する開閉弁とを有する。２次空気供給装置の異常診断装置は、空気ポンプと開閉弁との間に配され、２次空気通路の圧力を検出する圧力検出手段と、排気系が高圧力であるか否かを判定する背圧判定手段と、検出された２次空気通路の圧力に基づいて、空気ポンプおよび開閉弁の異常診断を行なう異常診断手段とを備える。異常診断手段は、排気系が高圧力であると判定されたときに、開閉弁の異常診断を停止する。
【００１４】
好ましくは、異常診断手段は、排気系が高圧力であると判定され、かつ検出された２次空気通路の圧力の圧力脈動が第１の所定の閾値よりも大きいときに、開閉弁の異常診断を停止する。
【００１５】
好ましくは、異常診断手段は、開閉弁の異常診断を行なう開閉弁異常診断手段を含む。開閉弁異常診断手段は、排気系が高圧力であると判定され、かつ検出された２次空気通路の圧力の圧力脈動が第１の所定の閾値よりも大きいときにおいて、排気系が高圧力のときの２次空気通路の圧力と、排気系が低圧力のときの２次空気通路の圧力との圧力差が、所定の圧力差以下となることに基づいて、開閉弁を異常と診断する。
【００１６】
好ましくは、第１の所定の閾値は、開閉弁が閉状態であって、２次空気通路に空気漏れが生じていないときに、圧力検出手段において検出される２次空気通路の圧力の圧力脈動である。
【００１７】
好ましくは、背圧判定手段は、排気系の圧力を検出する背圧検出手段および排気系の圧力を推定する背圧推定手段の少なくとも一方を含む。
【００１８】
好ましくは、背圧判定手段は、内燃機関の運転条件が高負荷であることに基づいて、排気系が高圧力であると判定する。
【００１９】
好ましくは、異常診断手段は、空気ポンプの故障診断を行なう空気ポンプ故障診断手段をさらに含む。空気ポンプ故障診断手段は、２次空気通路の圧力が第２の所定の閾値以下となることに基づいて、空気ポンプを異常と診断する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、２次空気供給装置の異常診断が困難となる排気系が高圧力のときにおいては、異常診断を行なわないことから、当該条件下での誤診断を回避できる。そのため、２次空気供給装置の異常を正確に診断することができる。
【００２１】
さらに、この発明によれば、排気系が高圧力であって、かつ異常診断が特に困難となる２次空気通路圧力の圧力脈動が大きいときを限定して異常診断を行なわないこととすることにより、異常診断を行なう頻度を維持することができる。
【００２２】
また、この発明によれば、排気系が高圧力であって、かつ２次空気通路圧力の圧力脈動が大きいときには、異なる運転条件における２次空気通路圧力の圧力差に基づいて、異常診断を行なう構成とすることにより、異常診断を行なう頻度を確保しつつ、誤診断を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による２次空気供給装置の異常診断装置が搭載された車両の概略ブロック図である。
【００２５】
図１を参照して、車両には、エンジン１００と、２次空気供給装置２００と、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）とが搭載される。
【００２６】
エアクリーナ１０２から吸入された空気は、吸気管１０４およびインテークマニホールド１０６を介してエンジン１００に導入される。さらに、空気は、インテークマニホールド１０６から４つの気筒１０８の各々の燃焼室内に、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料とともに導入される。
【００２７】
各気筒１０８に導入された空気と燃料との混合気は、図示しない点火プラグにより点火されて燃焼する。これにより、エンジン１００は駆動力を発生する。燃焼後の混合気である排気ガスは、気筒１０８に接続されるエキゾーストマニホールド１１０に導かれ、触媒１１２によって浄化された後、車外に排出される。なお、エンジン１００に導入される空気の量は、スロットルバルブ１２０により制御される。スロットルバルブ１２０の開度は、アクチュエータ１２２により制御される。
【００２８】
触媒１１２の冷間時には、触媒１１２は、排気ガスの浄化作用を十分に発揮することができない。そこで、排気ガスの浄化を促進するために、エキゾーストマニホールド１１０には、２次空気が供給される。供給された２次空気により、排気ガス中のＣＯおよびＨＣが燃焼され、ＣＯ２およびＨ２Ｏに化学変化される。
【００２９】
本実施の形態において、２次空気には、エンジンルーム内の空気が用いられる。２次空気供給装置２００は、エアポンプ２１０と、ＡＳＶ（Air Switching Valve）２１４と、２次空気通路（第１空気通路２１２および第２空気通路２２０）とを備える。
【００３０】
エアポンプ２１０は、オン（作動）状態において、エンジンルーム内の空気を第１空気通路２１２に圧送する。
【００３１】
第１空気通路２１２上には、エアポンプ２１０の下流にＡＳＶ２１４が設けられる。
【００３２】
ＡＳＶ２１４は、ＥＣＵ３００から出力される制御信号に応じて、開状態と閉状態とを選択的に切換える。これにより、ＡＳＶ２１４は、第１空気通路２１２を開閉することができる。第１空気通路２１２は、ＡＳＶ２１４の下流で第２空気通路２２０に接続される。
【００３３】
第２次空気通路２２０は、一方端が第１空気通路２１２に接続され、他方端がエキゾーストマニホールド１１０に接続される。エキゾーストマニホールド１１０において、第２空気通路２２０の他方端は、各気筒１０８の排気側に接続される。
【００３４】
エアフローメータ３０２は、吸気管１０４に配され、エンジン１００に導入される空気量（以下、吸入空気量とも称する）を検出する。
【００３５】
スロットル開度センサ３０４は、スロットルバルブ１２０の開度を検出する。プレッシャセンサ３０６は、エアポンプ２１０とＡＳＶ２１４との間に設けられ、第１空気通路２１２内の圧力（以下、２次空気通路圧力とも称する）を検出する。
【００３６】
車速センサ３０８は、図示しない車輪の回転数を検出する。クランクポジションセンサ３１０は、エンジン１００のクランクシャフト（図示せず）の回転数、すなわちエンジン回転数を検出する。水温センサ３１２は、エンジン１００の冷却水の温度を検出する。
【００３７】
ＥＣＵ３００は、エアフローメータ３０２、スロットル開度センサ３０４、プレッシャセンサ３０６、車速センサ３０８、クランクポジションセンサ３１０および水温センサ３１２の各々から検出結果を示す信号を受ける。そして、ＥＣＵ３００は、これらのセンサの検出結果とメモリ３２０に記憶されたプログラムおよびマップとに基づいて、演算処理を実行する。これにより、ＥＣＵ３００は、車両が所望の状態となるように、車両に搭載された機器類を制御する。
【００３８】
さらに、本実施の形態において、ＥＣＵ３００は、２次空気供給装置２００の異常診断を行なう異常診断装置を構成する。ＥＣＵ３００は、以下に示す方法に従って、２次空気供給装置２００の異常を診断する。
【００３９】
最初に、本実施の形態に係る２次空気供給装置の異常診断装置が実行する異常診断方法の原理について説明する。
【００４０】
図２は、吸入空気量と２次空気通路圧力との関係を示すタイミングチャートである。詳細には、図２の左側は、２次空気供給装置２００の正常作動時における関係を示し、図２の右側は、２次空気供給装置２００の異常時（ＡＳＶ閉故障時）における関係を示す。また、いずれの関係においても、２次空気通路圧力は、瞬時値と、瞬時値から高周波成分を除去したフィルタ値とで表わされる。なお、以下において、２次空気通路圧力の瞬時値の変動幅を、２次空気通路圧力の圧力脈動とも称する。また、２次空気通路圧力のフィルタ値を、単に２次空気通路圧力とも称する。
【００４１】
図２を参照して、２次空気供給装置２００が正常に作動しているとき、すなわち、エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が開状態のときには、２次空気通路圧力は、吸入空気量の増加に従って、上昇する。また、２次空気通路圧力は、その瞬時値の波形から明らかなように、圧力脈動が大きいことが分かる。
【００４２】
ここで、ＡＳＶ２１４が開状態において、吸入空気量の増加に伴なって２次空気通路圧力が上昇するのは、吸入空気量が多いとき、すなわちエンジン１００が高負荷運転をしているときには、第１空気通路２１２と連通状態にある第２空気通路２２０に接続されるエキゾーストマニホールド１１０内の圧力（以下、背圧とも称する）が上昇することによる。また、２次空気通路圧力の圧力脈動は、エンジン１００の高負荷運転時における背圧の圧力脈動の大きさを反映している。
【００４３】
一方、２次空気供給装置２００が異常のとき、すなわち、エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が閉故障しているときには、２次空気通路圧力は、吸入空気量の増加とは無関係に、略一定値を維持する。そして、このときの２次空気通路圧力の圧力脈動は小さい。ここで、２次空気通路圧力が略一定値でかつ圧力脈動が小さいことは、ＡＳＶ２１４が閉状態であることによって、第１空気通路２１２と第２空気通路２２０とが遮断状態となり、背圧の影響を受けないことによる。
【００４４】
図２から明らかなように、２次空気供給装置２００が正常時と異常時とでは、２次空気通路圧力の波形に大きな差が生じる。したがって、図１のプレッシャセンサ３０６で検出された２次空気通路圧力の波形を図２の関係に照らし合わせることによって、２次空気供給装置２００の正常／異常を診断することができる。
【００４５】
しかしながら、２次空気供給装置２００においては、異常時（エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が閉故障のとき）であっても、図３に示すように、２次空気通路圧力に大きな圧力脈動が見られる場合がある。
【００４６】
図３は、２次空気供給装置２００の異常時における２次空気通路圧力の波形を示す図である。
【００４７】
詳細には、図３（Ａ）および図３（Ｂ）はいずれも、エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が閉故障しているときに、プレッシャセンサ３０６で検出される２次空気通路圧力の波形である。
【００４８】
図３（Ａ）を参照して、２次空気通路圧力は、フィルタ値が大きく、かつ圧力脈動が大きい。ＡＳＶ２１４が閉状態であるにも関わらず、圧力脈動が大きいのは、後述するように、ＡＳＶ２１４において、エキゾーストマニホールド１１０に接続される第２空気通路２２０から第１空気通路２１２への空気漏れが生じていることによる。
【００４９】
その結果、図３（Ａ）の２次空気通路圧力は、フィルタ値が大きく、かつ圧力脈動が大きいことから、図２の左側に示した正常時（エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が開状態のとき）であって、かつ吸入空気量が多いときの２次空気通路圧力との間に、ほとんど差が見られない。すなわち、ＡＳＶ２１４が閉故障であって、空気漏れが生じているときの２次空気通路圧力と、ＡＳＶ２１４が正常であって、エンジン１００が高負荷運転しているときの２次空気通路圧力とは、いずれも、２次空気通路圧力が大きく、かつ圧力脈動が大きい。そのため、このような場合は、２次空気供給装置２００が異常か否かの診断が困難となり、本来正常であるにも関わらず、異常と誤診断してしまうおそれがある。
【００５０】
これに対し、図３（Ｂ）は、ＡＳＶ２１４の閉故障時に検出される２次空気通路圧力の一般的な波形である。図３（Ｂ）に示す波形は、図３（Ａ）に示す波形と比較して、圧力脈動が小さい。したがって、上記のような誤診断する可能性はほとんど無いと言える。
【００５１】
ここで、図３（Ａ）に示したように、ＡＳＶ２１４において、閉故障時に空気漏れが生じるケースについて説明する。
【００５２】
再び図１を参照して、ＡＳＶ２１４は、エアポンプ２１０がオン（作動）状態において、上流側端面において、第１空気通路２１２を介してエアポンプ２１０から供給される２次空気の圧力を受け、下流側端面において、第２空気通路２２０を介してエキゾーストマニホールド１１０からの負圧（吸気圧力）を受ける。そして、これらの圧力はいずれも、ＡＳＶ２１４の上流側から下流側に向かって、ＡＳＶ２１４が開状態となるように作用する。このとき、これらの圧力の和がＡＳＶ２１４の閉じ圧力を越えると、ＡＳＶ２１４には、閉状態であるにも関わらず、空気漏れが発生する。
【００５３】
このような空気漏れを抑えるためには、ＡＳＶ２１４の閉じ圧力をさらに高めることが有効である。ところが、ＡＳＶ２１４の閉じ圧力を高くすれば、これに応じてＡＳＶ２１４を開くために必要な力も大きくする必要が生じる。これは、ＡＳＶ２１４を大型かつ高価なものとすることから、装置の規模およびコストの面で却って不利となる。さらに、２次空気供給装置２００において、エミッションの要求を受けて、より大量の２次空気の供給が求められている傾向を鑑みれば、ＡＳＶ２１４の閉故障時における空気漏れの問題は、その対策が今後益々困難となると予想される。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、２次空気供給装置２００の異常診断における誤診断を回避する方法として、様々な条件下において検出される２次空気通路圧力（フィルタ値、圧力脈動）の様相を、図４に示すような相関図として捉え、この相関図に基づいて、２次空気供給装置２００の異常診断を行なう構成とする。
【００５５】
図４は、２次空気通路圧力と圧力脈動との関係を示す図である。なお、図４の関係は、図１のプレッシャセンサ３０６における２次空気通路圧力の検出値に基づいて得られたものである。
【００５６】
図４を参照して、２次空気供給装置２００が正常のとき、すなわち、エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が開状態であるときには、２次空気通路圧力は、エアポンプ２１０がオンされると、エアポンプ２１０から供給される２次空気の圧力を受けて、所定値Ｐｏｎ以上となる領域ＲＮＣに分布する。
【００５７】
さらに、２次空気通路圧力は、領域ＲＮＣにおいて、エンジン１００の運転条件（背圧の大きさ）に応じて、２次空気通路圧力の圧力脈動が互いに異なる領域ＲＮＣ１〜ＲＮＣ３にそれぞれ分布する傾向を示す。詳細には、２次空気供給装置２００が正常のときであって、低負荷運転（背圧が相対的に小）のときには、２次空気通路圧力は、相対的に圧力脈動の小さい領域ＲＮＣ１を中心として分布する。そして、エンジン１００が高負荷運転となったことに応じて、エキゾーストマニホールド１１０内の背圧が上昇すると、２次空気通路圧力は、その背圧の大きさに応じて、相対的に圧力脈動の大きい領域ＲＮＣ２〜ＲＮＣ３へと分布の中心を変化させる。
【００５８】
さらに、領域ＲＮＣ１〜ＲＮＣ３は、運転条件がより高負荷となって背圧が増加したことに応じて、図中の白矢印で示すように、２次空気通路圧力が、より高圧側となる領域にそれぞれ移動する。例えば、背圧が相対的に小さいときの２次空気通路圧力に相当する領域ＲＮＣ１は、背圧の増加に伴なって領域ＲＮＣ４へと移動する。
【００５９】
一方、２次空気供給装置２００が故障しているとき、すなわち、エアポンプ２１０がオン状態であって、かつＡＳＶ２１４が閉状態であるときには、２次空気通路圧力は、２次空気通路圧力が相対的に高く、かつ圧力脈動が相対的に小さい領域ＲＮＢに分布する。
【００６０】
さらに、ＡＳＶ２１４において、閉故障時に上述した空気漏れが生じた場合には、２次空気通路圧力は、圧力脈動が増加して、図中の領域ＲＮＡに分布の中心を変化させる。
【００６１】
ここで、図４から明らかなように、２次空気通路圧力は、２次空気供給装置２００が正常時には、領域ＲＮＣ（領域ＲＮＣ１〜ＲＮＣ３）に分布する傾向を示し、２次空気供給装置２００が異常時（ＡＳＶ閉故障時）には、領域ＲＮＡ，ＲＮＢに分布する傾向を示す。
【００６２】
そして、２次空気供給装置２００が正常時には、エンジン１００が高負荷運転となると、背圧の増加に伴なって、領域ＲＮＣが高圧側に移動して領域ＲＮＡ，ＲＮＢに接近する。このため、背圧が大きいときには、検出された２次空気通路圧力に基づいて、ＡＳＶ２１４の閉故障を正確に診断することが困難となる。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、２次空気供給装置２００の異常診断において、高負荷運転のとき、すなわち、背圧が大きいときには、ＡＳＶ２１４の閉故障の診断を行なわないこととする。なお、背圧の大きさについては、ＥＣＵ３００がエキゾーストマニホールド１１０内に設けた背圧計測手段（図示せず）から検出結果を受けることによって得ることができる。もしくは、エアフローメータ３０２で検出される吸入空気量、またはスロットル開度センサ３０４で検出されるスロットルバルブ１２０の開度およびクランクポジションセンサ３１０で検出されるエンジン回転数などに基づいて、ＥＣＵ３００が背圧を推定する構成としても良い。
【００６４】
また、本実施の形態においては、ＡＳＶ２１４が閉故障か否かを診断するための圧力脈動の所定の閾値Ｐｒ１を、図４中の太実線で示される領域ＲＮＣと領域ＲＮＡ，ＲＮＢとの境界線に一致させるように設定する。すなわち、圧力脈動の所定の閾値Ｐｒ１は、２次空気通路圧力の大きさとの関係において可変するように設定される。特に、圧力脈動の所定の閾値Ｐｒ１は、高圧側において、ＡＳＶ２１４の閉故障時の空気漏れを考慮して、空気漏れの無いときの圧力脈動の上限値である所定値Ｐｒ２（図中太点線に相当）よりも高い値に設定される。
【００６５】
以下に、この発明の実施の形態１による２次空気供給装置２００の異常診断方法をフローチャートに従って説明する。
【００６６】
図５は、この発明の実施の形態１による２次空気供給装置の異常診断装置が実行する異常診断動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下に示す２次空気供給装置２００の異常診断は、実際には、ＥＣＵ３００がメモリ３２０に予め記憶されたプログラムを実行することによって行われる。
【００６７】
図５を参照して、ＥＣＵ３００は、最初に、ＯＮ時実行条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＯＮ時実行条件とは、ＥＣＵ３００がエアポンプ２１０をオンして作動状態とし、かつＡＳＶ２１４を開状態として、２次空気をエアポンプ２１０で圧送して各気筒１０８の排気側に供給するための条件であり、エンジン１００が始動してからの経過時間およびエンジン１００に導入される空気量などに関する条件が含まれる。
【００６８】
そして、ＥＣＵ３００は、ＯＮ時実行条件が成立したと判定すると、２次空気供給装置２００の異常診断を開始する。詳細には、最初に、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６で検出された２次空気通路圧力において、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１１）。なお、所定の閾値Ｐｒ１は、図４中の太実線に相当し、２次空気通路圧力の大きさに応じて可変する。すなわち、ＥＣＵ３００は、２次空気通路圧力の検出値が太実線よりも上側に位置するか、もしくは太実線よりも下側に位置するかを判断する。
【００６９】
そして、ＥＣＵ３００は、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１よりも大きいとき、すなわち、２次空気通路圧力が図４の太実線よりも上側に位置するときには、ＡＳＶ２１４が開状態であって正常であると判断する（ステップＳ１２）。
【００７０】
一方、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１以下のとき、すなわち、２次空気通路圧力が図４の太実線よりも下側に位置するときには、ＥＣＵ３００は、現時点の運転条件における背圧が所定値Ｐαよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、所定値Ｐαは、図４の相関図において、ＡＳＶ２１４が正常時の領域ＲＮＣが、ＡＳＶ２１４が閉故障時の領域ＲＮＡ，ＲＮＢに近接するときの背圧に相当する。
【００７１】
そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１３において、背圧が所定値Ｐα以下であると判定すると、ＡＳＶ２１４が閉故障であると判断する（ステップＳ１４）。これは、背圧が小さいときには、領域ＲＮＣと領域ＲＮＡ，ＲＮＢとが完全に分離しており、ＡＳＶ２１４が故障しているか否かを容易に判別できることによる。
【００７２】
一方、ＥＣＵ３００は、背圧が所定値Ｐαよりも大きいときには、ＡＳＶ２１４の異常診断を行なわない。これは、図４に示すように、背圧が高いときには、ＡＳＶ正常時の領域ＲＮＣとＡＳＶ閉故障時の領域ＲＮＡ，ＲＮＢとが近接し、ＡＳＶ２１４が故障しているか否かの判別が困難となることによる。これにより、本来正常であるＡＳＶ２１４を誤って閉故障と診断することを回避することができる。
【００７３】
以上のステップＳ１１〜Ｓ１４に基づいてＡＳＶ２１４の異常診断を行なうと、ＥＣＵ３００は、続いて、２次空気通路圧力（ＰＡＩ）が所定値Ｐｏｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお、所定値Ｐｏｎは、図４の一点鎖線に相当し、エアポンプ２１０がオンされたことに応じて正常に作動したときに、プレッシャセンサ３０６で検出される２次空気通路圧力のフィルタ値に相当する。
【００７４】
そして、ステップＳ１５において、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎよりも大きいときには、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２１０が正常であると判断する（ステップＳ１６）。一方、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎ以下のときには、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２１０が正常に作動しない、いわゆるオフ故障であると判断する（ステップＳ１７）。
【００７５】
以上のように、この発明の実施の形態１による２次空気供給装置の異常診断装置によれば、ＡＳＶ閉故障の診断が難しい条件下（背圧が大きいときに相当）においては、２次空気供給装置の異常診断を行なわないことから、当該条件下での誤診断を回避でき、異常診断の精度を向上することができる。
【００７６】
なお、当該条件下においても異常診断が可能なエアポンプについては、異常診断を行なうことから、エアポンプの異常診断を行なう頻度を十分に確保することができる。
【００７７】
［実施の形態２］
先の実施の形態１では、２次空気供給装置２００の異常診断において、背圧が大きいとき（エンジン１００の運転条件が高負荷のとき）には、ＡＳＶ閉故障の診断を行なわない構成について開示した。これは、背圧が大きいときには、ＡＳＶ正常時の２次空気通路圧力（フィルタ値および圧力脈動）とＡＳＶ閉故障時の２次空気通路圧力とが近似し、ＡＳＶ２１４が故障しているか否かの診断が困難となることによる。
【００７８】
しかしながら、背圧が大きいときであっても、２次空気通路圧力の圧力脈動が相対的に小さいとき、すなわち、２次空気通路圧力が図４の相関図における領域ＲＮＢに位置するときであれば、ＡＳＶ２１４が閉故障か否かを判断することができる。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、２次空気供給装置２００の故障診断方法の変更例について説明する。これによれば、先の実施の形態１に対して、誤診断を回避しつつ、さらに故障診断を行なう頻度を上げることが可能となる。なお、本実施の形態による２次空気供給装置の異常診断装置およびそれを搭載した車両の構成は、図１に示す構成と同じであることから、その詳細な説明は繰り返さない。
【００８０】
図６は、この発明の実施の形態２による２次空気供給装置の異常診断装置が実行する異常診断動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下に示す２次空気供給装置２００の故障診断は、ＥＣＵ３００がメモリ３２０に予め記憶されているプログラムを実行することによって行われる。
【００８１】
図６を参照して、ＥＣＵ３００は、最初に、ＯＮ時実行条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ２０）。そして、ＥＣＵ３００は、ＯＮ時実行条件が成立したと判定すると、２次空気供給装置２００の異常診断を開始する。
【００８２】
まず、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６で検出された２次空気通路圧力において、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２１）。このときの所定の閾値Ｐｒ１は、実施の形態１と同様に、図４中の太実線で示される圧力脈動に相当する。
【００８３】
そして、ＥＣＵ３００は、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１よりも大きいとき、すなわち、２次空気通路圧力が図４の太実線よりも上側に位置するときには、ＡＳＶ２１４が開状態であって正常であると診断する（ステップＳ２２）。
【００８４】
一方、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１以下のとき、すなわち、２次空気通路圧力が図４の太実線よりも下側に位置するときには、ＥＣＵ３００は、続いて、現時点の運転条件における背圧が所定値Ｐαよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００８５】
このとき、ＥＣＵ３００は、背圧が所定値Ｐα以下であると判定すると、ＡＳＶ２１４が閉故障であると判断する（ステップＳ２４）。これは、背圧が低いときには、ＡＳＶ２１４が故障しているか否かを容易に判別できることによる。
【００８６】
一方、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２３において背圧が所定値Ｐαよりも大きいときには、さらに、２次空気通路圧力の圧力脈動が、所定値Ｐｒ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２５）。このときの所定値Ｐｒ２は、図４の相関図における太点線に該当し、ＡＳＶ２１４が閉故障であって、かつ空気漏れが発生していないときにおいて通常検出される２次空気通路圧力の圧力脈動の上限値に相当する。
【００８７】
ここで、ＥＣＵ３００は、圧力脈動が所定値Ｐｒ２以下のときには、２次空気通路圧力が図４中の領域ＲＮＢに位置すると判断し、ＡＳＶ２１４が閉故障であると診断する（ステップＳ２６）。一方、２次空気通路圧力の圧力脈動が所定値Ｐｒ２よりも大きいときには、ＡＳＶ２１４の異常診断を行なわない。これは、図４の相関図において、ＡＳＶ２１４が閉故障であって、空気漏れが発生しているときに２次空気通路圧力が分布する領域ＲＮＡと、ＡＳＶ２１４が正常（開状態）であって、かつ背圧が大きいときに２次空気通路圧力が分布する領域ＲＮＣ２とが近接することから、ＡＳＶ２１４が閉故障か否かの診断が困難なことによる。
【００８８】
以上のステップＳ２１〜Ｓ２６に基づいてＡＳＶ２１４の異常診断を行なうと、ＥＣＵ３００は、続いて、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎよりも大きいときには、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２１０が正常であると判断する（ステップＳ２８）。一方、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎよりも小さいときには、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２１０がオフ故障であると判断する（ステップＳ２９）。
【００８９】
以上のように、この発明の実施の形態２による２次空気供給装置の異常診断装置によれば、ＡＳＶ閉故障の診断が難しい条件下（背圧が大きいときであって、かつ圧力脈動が大きいとき）においてのみ、２次空気供給装置の異常診断を行なわないことから、当該条件下での誤診断を回避でき、正確に故障を診断することができる。
【００９０】
これは、先の実施の形態１に対して、異常診断を行なわない条件をより限定することに相当することから、異常診断を行なう頻度をさらに高めることができる。
【００９１】
なお、当該条件下においても異常診断が可能なエアポンプについては、異常診断を行なうことから、エアポンプの故障診断を行なう頻度を十分に確保することができる。
【００９２】
［実施の形態３］
先の実施の形態１および２は、ＡＳＶ２１４が閉故障か否かの診断が困難な条件下では、異常診断を行なわないことによって、異常診断の精度を高めるものであった。
【００９３】
これに対して、本実施の形態は、上記のような異常診断が困難な条件下においては、新たな診断方法を用いて異常診断を行なうことを特徴とする。これによれば、異常診断の精度を維持しながら、異常診断を行なう頻度を一層高めることができる。以下に、本実施の形態による新たな診断方法について説明する。なお、本実施の形態による２次空気供給装置の異常診断装置およびそれを搭載した車両の構成は、図１に示す構成と同じであることから、その詳細な説明は繰り返さない。
【００９４】
再び図２を参照して、２次空気供給装置２００が正常に作動しているとき、すなわち、エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が開状態のときには、２次空気通路圧力は、吸入空気量の増加に従って上昇する。
【００９５】
これは、先述のように、エンジン１００が高負荷運転をしているときには、吸入空気量の増加とともに、エキゾーストマニホールド１１０内の背圧が増加し、さらに、ＡＳＶ２１４が正常時（開状態）においては、背圧の増加に伴なって、エキゾーストマニホールド１１０に接続される第２空気通路２２０と連通する第１空気通路２１２の圧力が上昇することによる。
【００９６】
一方、２次空気供給装置２００が故障しているとき、すなわち、エアポンプ２１０がオンされ、かつＡＳＶ２１４が閉故障のときには、２次空気通路圧力は、背圧の増加とは無関係に略一定値を維持する。
【００９７】
そこで、本実施の形態では、背圧が大きいときには、上記の背圧と２次空気通路圧力との関係に基づいて、ＡＳＶ２１４が閉故障か否かを診断する診断方法を新たに行なうこととする。詳細には、圧力レベルが互いに異なる２つの背圧について、それぞれの背圧時における２次空気通路圧力を検出する。このとき、背圧が相対的に高いときに検出される２次空気通路圧力をＰＡＩ１とし、背圧が相対的に低いときに検出される２次空気通路圧力をＰＡＩ２とすると、ＡＳＶ２１４が正常であれば、ＰＡＩ１とＰＡＩ２との間には、ＰＡＩ１＞ＰＡＩ２の関係が成立する。一方、ＡＳＶ２１４が閉故障していれば、ＰＡＩ１とＰＡＩ２とは略等しいことから、上記の関係が成り立たない。すなわち、ＰＡＩ１とＰＡＩ２との間に上記の関係が成り立つか否かによって、ＡＳＶ２１４が故障しているか否かを診断することができる。
【００９８】
そして、このような診断方法を先の実施の形態２に示す診断方法に付加すれば、背圧が大きいときであっても、ＡＳＶ２１４の異常診断が可能となるため、異常診断を行なう頻度をさらに高めることができる。
【００９９】
図７は、この発明の実施の形態３による２次空気供給装置の異常診断装置が実行する異常診断動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下に示す２次空気供給装置２００の異常診断は、ＥＣＵ３００がメモリ３２０に予め記憶されるプログラムを実行することによって行なわれる。
【０１００】
図７を参照して、ＥＣＵ３００は、まず、現時点の運転条件における背圧が所定値Ｐβよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。なお、所定値Ｐβは、エンジン１００が高負荷運転をしているときに、上記の背圧計測手段もしくは背圧推定手段によって得られる背圧であって、相対的に高い圧力レベルに設定される。
【０１０１】
そして、ＥＣＵ３００は、背圧が所定値Ｐβよりも大きいと判定すると、フラグＦ１をセットし、このときプレッシャセンサ３０６にて検出される２次空気通路圧力のフィルタ値をＰＡＩ１としてフラグＦ１に記憶する（ステップＳ４１）。
【０１０２】
一方、ＥＣＵ３００は、背圧が所定値Ｐβ以下であると判定すると、さらに、背圧が所定値Ｐγよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４２）。このときの所定値Ｐγは、エンジン１００が低負荷運転をしているときに、上記の背圧計測手段もしくは背圧推定手段によって得られる背圧であって、相対的に低い圧力レベルに設定される。
【０１０３】
そして、ＥＣＵ３００は、背圧が所定値Ｐγよりも小さいと判定すると、フラグＦ２をセットし、このときプレッシャセンサ３０６にて検出される２次空気通路圧力のフィルタ値をＰＡＩ２としてフラグＦ２に記憶する（ステップＳ４３）。
【０１０４】
以上のステップＳ４０〜Ｓ４３に示す動作によって、フラグＦ１，Ｆ２には、互いに異なる背圧における２次空気通路圧力のフィルタ値ＰＡＩ１，ＰＡＩ２がそれぞれ記憶される。次に、ＥＣＵ３００は、セットされたフラグＦ１，Ｆ２に基づいて２次空気供給装置２００の異常診断を行なう。
【０１０５】
まず、ＥＣＵ３００は、ＯＮ時実行条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ４４）。そして、ＥＣＵ３００は、ＯＮ時実行条件が成立したと判定すると、２次空気供給装置２００の異常診断を開始する。
【０１０６】
詳細には、ＥＣＵ３００は、プレッシャセンサ３０６で検出された２次空気通路圧力において、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４５）。
【０１０７】
そして、ＥＣＵ３００は、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１よりも大きいとき、すなわち、２次空気通路圧力が図４の太実線よりも上側に位置するときには、ＡＳＶ２１４が開状態であって正常であると判断する（ステップＳ４６）。
【０１０８】
一方、圧力脈動が所定の閾値Ｐｒ１以下のとき、すなわち、２次空気通路圧力が図４の太実線よりも下側に位置するときには、ＥＣＵ３００は、現時点の運転条件における背圧が所定値Ｐαよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４７）。
【０１０９】
このとき、ＥＣＵ３００は、背圧が所定値Ｐα以下と判定すると、ＡＳＶ２１４が閉故障であると判断する（ステップＳ４８）。これは、背圧が低いときには、図４において、ＡＳＶ２１４が正常時の領域ＲＮＣと、ＡＳＶ２１４が閉故障時の領域ＲＮＡ，ＲＮＢとが完全に分離しており、ＡＳＶ２１４が故障しているか否かを容易に診断できることによる。
【０１１０】
一方、ＥＣＵ３００は、背圧が所定値Ｐαよりも大きいときには、続いて、２次空気通路圧力の圧力脈動が所定値Ｐｒ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４９）。このときの所定値Ｐｒ２は、図４の相関図中の太点線に相当し、ＡＳＶ２１４が閉故障であって、かつ空気漏れが発生していないときにおいて通常検出される２次空気通路圧力の圧力脈動の上限値に相当する。
【０１１１】
そして、ＥＣＵ３００は、圧力脈動が所定値Ｐｒ２以下のときには、２次空気通路圧力が図４中の領域ＲＮＢに位置すると判断し、ＡＳＶ２１４が閉故障であると判断する（ステップＳ５０）。
【０１１２】
一方、ＥＣＵ３００は、２次空気通路圧力の圧力脈動が所定値Ｐｒ２よりも大きいときには、先述した新たな診断方法に基づいてＡＳＶ２１４の異常診断を行なう。
【０１１３】
詳細には、ＥＣＵ３００は、フラグＦ１，Ｆ２の各々に２次空気通路圧力ＰＡＩ１，ＰＡＩ２が記憶されてセットが完了していると判断すると（ステップＳ５１）、２次空気通路圧力ＰＡＩ１とＰＡＩ２との圧力差（＝ＰＡＩ１−ＰＡＩ２）が所定の圧力差ΔＰＡＩ０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５２）。このときの所定の圧力差ΔＰＡＩ０は、ＡＳＶ２１４が正常であるときに、背圧Ｐβ，Ｐγの違いに応じて２次空気通路圧力に現われる圧力差の実測値に相当する。
【０１１４】
そして、ＥＣＵ３００は、ＰＡＩ１とＰＡＩ２との圧力差が所定の圧力差ΔＰＡＩ０よりも大きいと判定すると、ＡＳＶ２１４が正常であると判断する（ステップＳ５３）。一方、ＰＡＩ１とＰＡＩ２との圧力差が所定の圧力差ΔＰＡＩ０以下であると判定すると、ＡＳＶ２１４が閉故障であると判断する（ステップＳ５４）。なお、フラグＦ１，Ｆ２のいずれもがセットされていないときには、ＥＣＵ３００は、上記の異常診断を行なわない。
【０１１５】
以上のステップＳ４４〜Ｓ５４に基づいてＡＳＶ２１４の異常診断を行なうと、ＥＣＵ３００は、続いて、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５５）。そして、ステップＳ５５において、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎよりも大きいときには、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２１０が正常であると判断する（ステップＳ５６）。一方、２次空気通路圧力ＰＡＩが所定値Ｐｏｎ以下のときには、ＥＣＵ３００は、エアポンプ２１０がオフ故障であると判断する（ステップＳ５７）。
【０１１６】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、ＡＳＶ閉故障の診断が難しい条件下（背圧が大きいときであって、かつ圧力脈動が大きいとき）においては、別の診断方法を用いて異常診断を行なうことから、誤診断を回避して異常診断の精度を確保しながら、異常診断を行なう頻度をさらに高めることができる。
【０１１７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
この発明は、２次空気供給装置の異常診断装置およびそれを搭載した車両に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】この発明の実施の形態１による２次空気供給装置が搭載された車両の概略ブロック図である。
【図２】吸入空気量と２次空気通路圧力との関係を示すタイミングチャートである。
【図３】２次空気供給装置の故障時における２次空気通路圧力の波形を示す図である。
【図４】２次空気通路圧力と圧力脈動との関係を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による２次空気供給装置の異常診断装置が実行する異常診断動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２による２次空気供給装置の異常診断装置が実行する異常診断動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３による２次空気供給装置の異常診断装置が実行する異常診断動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１００  エンジン、１０２  エアクリーナ、１０４  吸気管、１０６  インテークマニホールド、１０８  気筒、１１０  エキゾーストマニホールド、１１２  触媒、１２０  スロットルバルブ、２００  ２次空気供給装置、２１０  エアポンプ、２１２  第１空気通路、２１４  ＡＳＶ、２２０  第２空気通路、３００  ＥＣＵ、３０２  エアフローメータ、３０４  スロットル開度センサ、３０６  プレッシャセンサ、３０８  車速センサ、３１０  クランクポジションセンサ、３１２  水温センサ、３２０  メモリ。
【図１】
2006183607.tif 000003
【図２】
2006183607.tif 000004
【図３】
2006183607.tif 000005
【図４】
2006183607.tif 000006
【図５】
2006183607.tif 000007
【図６】
2006183607.tif 000008
【図７】
2006183607.tif 000009