(57)【要約】【課題】装置に過大な負荷を与えることなく二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】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、ＡＳＶ２４を備える二次空気供給装置２１と、エアポンプ２２からＡＳＶ２４までの間の二次空気供給通路２３の圧力を検出する圧力センサ３３とを備える。エンジンＥＣＵ１０は、異なる２点のエンジン出力において、エアポンプ２２が駆動中で、かつＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の圧力センサ３３の検出圧力から第１および第２圧力値を求め、第１および第２圧力値に基づいて、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定する。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。【選択図】  図４
2011220248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記エアポンプが駆動中で、かつ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第１圧力値と、
前記第１圧力値の検出時と異なる前記内燃機関の出力において、前記エアポンプが駆動中で、かつ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第２圧力値と、
前記第１圧力値と前記第２圧力値に基づいて、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する判定手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第１圧力値から前記二次空気供給装置が供給する二次空気の第１見かけ流量を算出し、前記第２圧力値から前記二次空気供給装置が供給する二次空気の第２見かけ流量を算出する算出手段を備え、
前記判定手段は、前記算出手段が算出した前記第１見かけ流量と前記第２見かけ流量とに基づいて、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定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。
【請求項３】
前記判定手段は、前記算出手段が算出した前記第１見かけ流量と前記第２見かけ流量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、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記算出手段が算出した前記第１見かけ流量と前記第２見かけ流量との差分に基づいて、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第１圧力値は、前記内燃機関が暖機運転を実行している間に前記圧力検出手段が検出する圧力値であって、
前記第２圧力値は、前記内燃機関が暖機運転を終了した後の運転を実行している間に前記圧力検出手段が検出する圧力値であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、エアポンプの経年劣化、二次空気を供給する流路やエアスイッチングバルブ（以下、ＡＳＶと略記する）の詰まり等の異常が生じると、排気ポートに供給する二次空気の流量が低下するために、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、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を早期に判定することが要求されている。
【０００３】
二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下の判定手法としては、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、ＡＳＶの開放時でかつエアポンプの駆動時に圧力センサが検出する圧力と、ＡＳＶの閉鎖時でかつエアポンプの駆動時に圧力センサが検出する圧力と、に基づいて二次空気の流量を算出し、算出結果から二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する技術が特許文献１および２に開示されている。
【０００４】
そして、その他本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献３〜５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６３７０９号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７４０３号公報
【特許文献３】特開２００６−１２５３３７号公報
【特許文献４】特開２００６−１３８２７９号公報
【特許文献５】特開２００８−０２５３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する際に、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と、エアポンプやＡＳＶに高い負荷がかかる。そのため、ＡＳＶ締め切り圧力の検出処理が繰り返されると、二次空気供給装置に過大な負荷を与えてしまう。
また、エアポンプの作動下でＡＳＶ締め切り圧力を検出すると、エアポンプ吸気口やＡＳＶ配管より異音が発生してしまう。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前記エアポンプが駆動中で、かつ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第１圧力値と、前記第１圧力値の検出時と異なる前記内燃機関の出力において、前記エアポンプが駆動中で、かつ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第２圧力値と、前記第１圧力値と前記第２圧力値に基づいて、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する判定手段と、を備える。
上記の構成により、エアポンプが駆動中で、かつ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から、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
【０００９】
特に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記第１圧力値から前記二次空気供給装置が供給する二次空気の第１見かけ流量を算出し、前記第２圧力値から前記二次空気供給装置が供給する二次空気の第２見かけ流量を算出する算出手段を備え、前記判定手段が、前記算出手段が算出した前記第１見かけ流量と前記第２見かけ流量とに基づいて、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する構成とすることができる。
上記の構成により、エアポンプが駆動中で、かつ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から二次空気の見かけ流量を算出し、算出した見かけ流量から二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記判定手段が、前記算出手段が算出した前記第１見かけ流量と前記第２見かけ流量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、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する構成とすることができる。
上記の構成により、エアポンプの性能をより精度よく反映した二次空気の流量低下の判定を実行することができる。
【００１１】
そして、本発明の内燃機関の制御装置は、前記判定手段が、前記算出手段が算出した前記第１見かけ流量と前記第２見かけ流量との差分に基づいて、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する構成とすることができる。
上記の構成により、算出手段が算出する見かけ流量の差分から二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
【００１２】
更に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記第１圧力値が、前記内燃機関が暖機運転を実行している間に前記圧力検出手段が検出する圧力値であって、前記第２圧力値が、前記内燃機関が暖機運転を終了した後の運転を実行している間に前記圧力検出手段が検出する圧力値である構成とすることができる。
上記の構成により、内燃機関の低負荷運転時に検出した第１圧力値と、中高負荷運転時に検出した第２圧力値と、に基づいて、前記二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。よって、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を精度よく判定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】エンジンＥＣＵが実行する二次空気供給装置の流量低下判定制御の一例を示している。
【図３】エンジン出力ごとの配管抵抗の初期値から作成した圧力−流量マップの一例を示している。
【図４】エンジンＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】エンジンＥＣＵが実行する二次空気供給装置の流量低下判定制御の一例を示している。
【図６】エンジンＥＣＵが実行する二次空気供給装置の流量低下判定制御の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【実施例１】
【００１６】
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。
【００１７】
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（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）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３３を備えている。
【００１８】
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。
【００１９】
エンジン１００のウォータジャケットには、冷却水の温度を測定するための水温センサ３１が設けられている。水温センサ３１は、ウォータジャケット内部を循環する冷却水の温度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０へ送信する。エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３１から送信される冷却水温の検出結果に基づいて、エンジン１００の温度を認識する。この場合、水温センサ３１は、エンジン１００内部の冷却水の温度を検出可能な任意の位置に設けることができる。
【００２０】
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。
【００２１】
吸気通路１４には、エアフロメータ３２、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３２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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
ＡＳＶ２４は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って二次空気供給通路２３を開通（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。
【００２６】
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３３が設けられている。圧力センサ３３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３３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３３は、本発明の圧力検出手段の一構成例である。
【００２７】
エンジンＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）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３１、エアフロメータ３２、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。
【００２８】
また、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、ＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の圧力センサ３３の検出結果に基づいて、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下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。
【００２９】
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ことができる。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。
【００３０】
そして、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が低負荷運転中、例えば、暖機運転中であるか否かを判断し、暖機運転中であると判断した場合に、圧力センサ３３が暖機運転中の所定の時間中に検出した圧力値の平均値（すなわち、第１圧力値）を算出する。この場合、エンジン１００が暖機運転中（低負荷運転中）であるか否かは、水温センサ３１が検出する冷却水温、エアフロメータ３２が検出する吸入空気量、エンジン１００の出力（回転数・負荷）の検出結果等に基づいて判断することができる。また、第１圧力値の算出に用いるための圧力値の検出時間は、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。
【００３１】
エンジンＥＣＵ１０は、算出した第１圧力値と、予め記憶した第１圧力値の検出時のエンジン出力（低負荷）における二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値と、に基づいて、二次空気の見かけ流量（第１見かけ流量）を算出する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、算出した第１見かけ流量をエンジンＥＣＵ１０のＲＡＭに記憶する。
【００３２】
図２は、エンジンＥＣＵ１０が実行する二次空気供給装置２１の流量低下判定制御の一例を示している。二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４に堆積物がない場合（二次空気供給装置２１が新品相当の場合）、圧力センサ３３が検出する圧力値と二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値から、二次空気の実流量が算出される（図２（１）および（３）参照）。一方、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４に堆積物がある場合、それによって配管抵抗が増大するために、圧力センサ３３が検出する圧力値と二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値から、二次空気の見かけ流量が算出される（図２（２）および（４）参照）。このような見かけ流量を２点以上算出すると、見かけ上の圧力−流量線図（Ｐ−Ｑ線図）を求めることができ、見かけ上のＰ−Ｑ線図から二次空気の見かけ流量がゼロとなる圧力値（すなわち、ＡＳＶ２４の閉鎖時相当の圧力値）を求めることができる。この二次空気の見かけ流量がゼロとなる圧力値から現状のエアポンプ２２の性能を認識し、認識した現状のエアポンプ２２の性能から実Ｐ−Ｑ線図を求めることで、二次空気の実流量を精度よく算出することができる。このように、本実施例では、ＡＳＶ２４の開放時の検出圧力から、ＡＳＶ２４の閉鎖時相当の圧力値を算出し、それに基づいて二次空気の実流量を算出することで、二次空気の流量低下を判定することができる。
この場合、二次空気の見かけ流量は、予め台上実験等にて求めたエンジン出力ごとの配管抵抗の初期値から圧力−流量マップを作成し、エンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶しておくことで、容易に算出することができる（図３参照）。
【００３３】
エンジンＥＣＵ１０が実行する制御の説明に戻る。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が暖機運転を終了した後の中・高負荷運転中であるか否かを判断し、中・高負荷運転中であると判断した場合に、圧力センサ３３が中・高負荷運転中の所定の時間中に検出した圧力値から平均値（第２圧力値）を算出する。
この場合、中・高負荷運転中とは、エンジン１００の暖機運転が終了した後であって、その負荷（出力）が所定値以上の領域にあることをいい、例えばエンジン１００を搭載する車両が略一定の速度で定常走行している場合をいう。また、エンジン１００が中・高負荷運転中であるか否かは、暖機運転中（低負荷運転中）であるか否かの判断と同様の手法にて判断することができる。そして、第２圧力値の算出に用いるための圧力の検出時間は、第１圧力値の圧力検出時間の設定と同様の思考に基づき設定することができる。
【００３４】
エンジンＥＣＵ１０は、算出した第２圧力値と、予め記憶した第２圧力値の検出時のエンジン出力（中・高負荷）における二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値と、に基づいて、二次空気の見かけ流量（第２見かけ流量）を算出する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、算出した第２見かけ流量と、エンジンＥＣＵ１０のＲＡＭに記憶した第１見かけ流量から、見かけ上の圧力−流量線図（Ｐ−Ｑ線図）を求めて、二次空気の見かけ流量がゼロとなる圧力値を算出する（図２参照）。
【００３５】
エンジンＥＣＵ１０は、二次空気の見かけ流量がゼロとなる圧力値から、現状のエアポンプ２２の性能を認識し、認識した現状のエアポンプ２２の性能から実Ｐ−Ｑ線図を求める。そして、エンジンＥＣＵ１０は、求めた実Ｐ−Ｑ線図に基づいて第１見かけ流量および第２見かけ流量を補正し、現状における実際の二次空気の流量（第１実流量および第２実流量）を算出する。
【００３６】
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ため、それに伴って二次空気供給通路２３内の圧力が低下してゆく。一方、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４に堆積物が堆積してゆくと、それによって配管抵抗が増大するために二次空気供給通路２３内の圧力が上昇する。そのため、エアポンプ２２の性能低下による圧力低下分が配管抵抗の増大による圧力上昇によって相殺されてしまうために、配管内の検出圧力に基づいて二次空気の流量低下を精度よく判定することが困難になる。そこで、本実施例では、二次空気の見かけ流量から現状のエアポンプ２２の性能を認識し、認識した現状のエアポンプ２２の性能から実Ｐ−Ｑ線図を求めることで、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より精度よく反映した二次空気の流量低下判定の制御を実行することができる。
【００３７】
つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、実Ｐ−Ｑ線図から算出した第１実流量および第２実流量と、第１実流量および第２実流量の算出時と同じエンジン出力における二次空気の初期流量とを比較する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、第１実流量および第２実流量が初期流量を下回っている場合に、二次空気の流量が低下していると判定し、制御の処理を終了する。
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。
【００３８】
本実施例の制御を実行することで、エアポンプ２２が駆動中で、かつＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の検出圧力（第１および第２圧力値）から、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
また、第１および第２圧力値から算出した第１見かけ流量と第２見かけ流量からエアポンプ２２の性能を認識することで、認識したエアポンプ２２の性能をより精度よく反映した二次空気の流量低下判定を実行することができる。
そして、ＡＳＶ２４を開放しつつエアポンプ２２を駆動させて流量低下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。
【００３９】
この場合、エンジンＥＣＵ１０は、２点の圧力値の平均値（第１および第２圧力値）に限られずに、異なるエンジン出力において圧力センサ３３が検出する３点以上の圧力値の平均値に基づいて、より精度よく二次空気の流量低下を判定してもよい。また、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン使用環境や検出誤差等のバラツキを考慮した公差を含めて、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明の判定手段および算出手段の一構成例である。
【００４０】
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４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、エアポンプ２２が駆動中で、かつＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の検出圧力（第１および第２圧力値）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の性能に基づいて二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定する制御を実行する。
【００４１】
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３３の検出結果を常に受信する。
【００４２】
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。
【００４３】
ステップＳ２で、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が暖機運転中であるか否かを判断する。ここで、エンジン１００が暖機運転中であるか否かの判断手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１００が暖機運転中でない場合（ステップＳ２／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ５へ進む。エンジン１００が暖機運転中である場合（ステップＳ２／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ３へ進む。
【００４４】
ステップＳ３で、エンジンＥＣＵ１０は、圧力センサ３３が暖機運転中の所定の時間中に検出した圧力値の平均値（第１圧力値）を算出する。ここで、第１圧力値の検出時間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Ｓ３の処理を終えると、次のステップＳ４へ進む。
【００４５】
ステップＳ４で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３で算出した第１圧力値と、予め記憶した第１圧力値の検出時のエンジン出力（低負荷）における二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値と、に基づいて、二次空気の見かけ流量（第１見かけ流量）を算出し、エンジンＥＣＵ１０のＲＡＭに記憶する。ここで、見かけ流量の算出手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Ｓ４の処理を終えると、次のステップＳ５へ進む。
【００４６】
ステップＳ２の判断がＮＯの場合、またはステップＳ４の処理の後に、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ５へ進む。ステップＳ５で、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１００が所定の中・高負荷運転中であるか否かを判断する。ここで、エンジン１００が中・高負荷運転中であるか否かの判断手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１００が中・高負荷運転中でない場合（ステップＳ５／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ８へ進む。エンジン１００が中・高負荷運転中である場合（ステップＳ５／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ６へ進む。
【００４７】
ステップＳ６で、エンジンＥＣＵ１０は、圧力センサ３３が中・高負荷運転中の所定の時間中に検出した圧力値の平均値（第２圧力値）を算出する。ここで、第２圧力値の検出時間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Ｓ６の処理を終えると、次のステップＳ７へ進む。
【００４８】
ステップＳ７で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６で算出した第２圧力値と、予め記憶した第２圧力値の検出時のエンジン出力（中・高負荷）における二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗の初期値と、に基づいて、二次空気の見かけ流量（第２見かけ流量）を算出し、エンジンＥＣＵ１０のＲＡＭに記憶する。ここで、見かけ流量の算出手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Ｓ７の処理を終えると、次のステップＳ８へ進む。
【００４９】
ステップＳ５の判断がＮＯの場合、またはステップＳ７の処理の後に、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ８へ進む。ステップＳ８で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ４およびステップＳ７で算出した第１および第２見かけ流量から、見かけ上の圧力−流量線図（Ｐ−Ｑ線図）を求めて、二次空気の見かけ流量がゼロとなる圧力値を算出する（図２参照）。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ８の処理を終えると、次のステップＳ９へ進む。
【００５０】
ステップＳ９で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ８で算出した二次空気の見かけ流量がゼロとなる圧力値から、実Ｐ−Ｑ線図（すなわち、現状のエアポンプ２２の性能）を認識する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、認識した実Ｐ−Ｑ線図に基づいて第１および第２見かけ流量を補正し、現状における実際の二次空気の流量（第１および第２実流量）を算出する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ９の処理を終えると、次のステップＳ１０へ進む。
【００５１】
ステップＳ１０で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ９で算出した二次空気の第１および第２実流量と、第１および第２実流量の算出時と同じエンジン出力における二次空気の初期流量とを比較する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、第１実流量および第２実流量が初期流量を下回っている場合に、二次空気の流量が低下していると判定する。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。
【００５２】
以上のように、本実施例のエンジンシステムは、異なる２点のエンジン出力（例えば、暖機運転中および中・高速運転中）において、エアポンプが駆動中で、かつＡＳＶが二次空気供給通路を開通した状態にしている間の圧力センサの検出圧力から第１および第２圧力値を求め、求めた第１および第２圧力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二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定する制御を実行する。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
【実施例２】
【００５３】
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、算出した見かけ上の圧力−流量線図（Ｐ−Ｑ線図）の傾きに基づいて、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定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。
【００５４】
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。
【００５５】
図５は、エンジンＥＣＵ１０が実行する二次空気供給装置２１の流量低下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。そして、エンジンＥＣＵ１０は、実施例１の制御と同様に、異なる２点のエンジン出力（例えば、暖機運転中および中・高速運転中）において、エアポンプ２２が駆動中で、かつＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の圧力センサ３３の検出結果から第１および第２圧力値を求める。更に、エンジンＥＣＵ１０は、求めた第１および第２圧力値から二次空気の第１および第２見かけ流量を算出し、つづいて、見かけ上の圧力−流量線図（Ｐ−Ｑ線図）の傾きを算出する。
【００５６】
エンジンＥＣＵ１０は、算出した見かけ上のＰ−Ｑ線図の傾きと、予めエンジンＥＣＵ１０のＲＯＭ等に記憶した二次空気供給装置２１の初期Ｐ−Ｑ線図の傾きとを比較する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、見かけ上のＰ−Ｑ線図の傾きが二次空気供給装置２１の初期Ｐ−Ｑ線図の傾きよりも小さい場合に、二次空気の流量が低下していると判定し、制御の処理を終了する。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。
【００５７】
二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗が上昇すると、二次空気供給通路２３内の圧力値および配管抵抗の初期値から算出される見かけ上のＰ−Ｑ線図の傾きがより小さくなる（図５参照）。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が駆動中で、かつＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の検出圧力（第１および第２圧力値）から、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
【００５８】
また、本実施例の制御によると、より簡便な演算処理にて二次空気の流量低下を判定することができることから、ＣＰＵの演算処理能力の要求値を低減することができ、それによるシステムの低コスト化が期待できる。
【００５９】
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、算出した見かけ上の圧力−流量線図（Ｐ−Ｑ線図）の傾きに基づいて、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定する制御を実行することにより、装置に過大な負荷を与えることなく、より簡便な演算処理にて二次空気の流量低下を判定することができる。
【実施例３】
【００６０】
つづいて、本発明の実施例３について説明する。本実施例のエンジンシステム３は、エンジンＥＣＵ１０が、算出した第１見かけ流量と第２見かけ流量との差分に基づいて、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定する制御を実行する点でエンジンシステム１および２と相違している。
【００６１】
以下に、エンジンシステム３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および２と同様の制御についてはその詳細な説明を省略する。
【００６２】
図６は、エンジンＥＣＵ１０が実行する二次空気供給装置２１の流量低下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。そして、エンジンＥＣＵ１０は、実施例１および２の制御と同様に、異なる２点のエンジン出力（例えば、暖機運転中および中・高速運転中）において、エアポンプ２２が駆動中で、かつＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の圧力センサ３３の検出結果から第１および第２圧力値を求める。更に、エンジンＥＣＵ１０は、求めた第１および第２圧力値から二次空気の第１および第２見かけ流量を算出し、つづいて、第１見かけ流量と第２見かけ流量との差分を算出する。
【００６３】
エンジンＥＣＵ１０は、圧力センサ３３の検出結果から求めた第１および第２圧力値と、予めエンジンＥＣＵ１０のＲＯＭ等に記憶した二次空気供給装置２１の初期Ｐ−Ｑ線図の傾きとから、現状における二次空気の実流量の差分を算出する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、算出した第１見かけ流量と第２見かけ流量との差分と二次空気供給装置２１の実流量の差分とを比較し、見かけ流量の差分が実流量の差分よりも大きい場合に、二次空気の流量が低下していると判定し、制御の処理を終了する。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。
【００６４】
二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４の配管抵抗が上昇すると、二次空気供給通路２３内の圧力値および配管抵抗の初期値から算出される見かけ流量の差分がより大きくなる（図６参照）。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が駆動中で、かつＡＳＶ２４が二次空気供給通路２３を開通した状態にしている間の検出圧力（第１および第２圧力値）から、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。よって、装置に過大な負荷を与えることなく、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定することができる。
【００６５】
また、実施例２と同様に、本実施例の制御によると、より簡便な演算処理にて二次空気の流量低下を判定することができることから、ＣＰＵの演算処理能力の要求値を低減することができ、それによるシステムの低コスト化が期待できる。
【００６６】
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、算出した第１見かけ流量と第２見かけ流量との差分に基づいて、二次空気供給装置２１が供給する二次空気の流量低下を判定する制御を実行することにより、装置に過大な負荷を与えることなく、より簡便な演算処理にて二次空気の流量低下を判定することができる。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１，２  エンジンシステム
１０  エンジンＥＣＵ（判定手段，算出手段）
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
２４  ＡＳＶ（開閉手段）
３３  圧力センサ（圧力検出手段）
１００  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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【図６】
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