(57)【要約】【課題】新たなセンサ類を設置せず、２次空気下流の空燃比にかかわらず２次空気流量を高精度に算出し、２次空気供給機構を含むシステム異常を精度良く検出すること。【解決手段】エアポンプ作動時における２次空気流量平均値ＱＡＩＡＶＥからエアポンプ停止時における２次空気流量平均値ＱＥＲＲＡＶＥが減算され補正算出された真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが上限流量ＫＨ1 と下限流量ＫＬ1 との間にないときには、２次空気供給機構を含むシステム異常と判定される（ステップＳ１１７〜ステップＳ１２２）。このため、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって経時変化や製品公差による２次空気流量ばらつきが好適に補正されることで、コスト上昇を抑えることができる。また、真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬの演算精度が向上されることで、２次空気供給機構を含むシステム異常の判定精度を向上することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路途中に設置され、排出ガスを浄化する触媒と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内に２次空気を供給する２次空気供給機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の供給孔より下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関に供給される空燃比を推定する空燃比推定手段と、
前記空燃比推定手段で推定された前記内燃機関に供給される空燃比と前記２次空気供給機構から２次空気が供給されているときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき前記２次空気供給機構からの２次空気流量を算出する２次空気流量演算手段と、
前記２次空気流量演算手段で算出された２次空気流量に基づいて、前記２次空気供給機構を含むシステム異常を判定する異常判定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、異常判定に用いる前記２次空気流量を所定期間の平均値または積算値とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、前記内燃機関に供給される空燃比の算出誤差を、前記内燃機関に供給される空燃比と前記２次空気供給機構から２次空気が供給されていないときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき算出し、前記２次空気流量演算手段で算出された２次空気流量を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項４】
内燃機関の排気通路途中に設置され、排出ガスを浄化する触媒と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内に２次空気を供給する２次空気供給機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の供給孔より下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関に供給される空燃比と前記２次空気供給機構から２次空気が供給されているときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比との空燃比偏差量が予め設定された所定範囲内にないときには、前記２次空気供給機構を含むシステム異常と判定する異常判定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、異常判定に用いる前記空燃比偏差量を所定期間の平均値または積算値とすることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項６】
前記異常判定手段は、前記空燃比偏差量の算出誤差を、前記内燃機関に供給される空燃比と前記２次空気供給機構から２次空気が供給されていないときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比との空燃比偏差量に基づき補正することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項７】
前記内燃機関の吸気通路内に供給される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記内燃機関に供給する燃料噴射量を各種運転パラメータに基づき算出する燃料噴射量演算手段とを具備し、
前記内燃機関に供給される空燃比は、前記吸入空気量と前記燃料噴射量とにより算出することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項８】
前記異常判定手段は、前記２次空気供給機構を含むシステム異常と判定したときには、２次空気供給及び空燃比フィードバック制御を停止することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【請求項９】
前記内燃機関に供給される空燃比の算出誤差が大きくなる条件、または２次空気流量が安定しない条件、または吸入空気量が多く２次空気流量の比率が小さくなる条件では、ダイアグノーシス（Diagnosis:診断）を禁止することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の内燃機関の２次空気供給異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気通路内の触媒を活性化するために２次空気を供給する際の異常を検出する内燃機関の２次空気供給異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の２次空気供給異常検出の際、２次空気流量を圧力センサや流量センサを用いて直接的に検出する方式が考えられるが、新たなセンサ等にかかるコスト上昇が避けられない。
【０００３】
これに関連する先行技術文献としては、特開平６−１４６８６７号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、２次空気供給通路が開口している箇所よりも下流側、即ち、２次空気が供給される２次空気下流に排出ガス中の酸素（Ｏ2 ）濃度を検出するための酸素センサを設け、この酸素センサ出力が反転したときには、２次空気下流の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比になっていると判断できることから、このときの吸入空気量と機関運転状態とに基づき、２次空気供給機構から排気通路へ供給される２次空気流量（２次空気供給量）を求める手法が提案されている。
【特許文献】特開平６−１４６８６７号公報（第２頁〜第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、２次空気下流の空燃比が理論空燃比近傍で制御され酸素センサ出力が急変する状態でないと２次空気流量が求まらないことに加え、１回のタイミングで演算するために演算誤差が大きいという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、新たなセンサ類を設置することなく、２次空気下流の空燃比にかかわらず２次空気流量を高精度に算出し、２次空気供給機構を含むシステム異常を精度良く検出可能な内燃機関の２次空気供給異常検出装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の２次空気供給異常検出装置によれば、空燃比推定手段で推定された内燃機関に供給される空燃比と２次空気供給機構から２次空気が供給されているときに空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき２次空気流量演算手段で算出される２次空気供給機構からの２次空気流量に基づいて、異常判定手段によって２次空気供給機構を含むシステム異常が判定される。このように、２次空気下流の空燃比にかかわらず２次空気流量が高精度に算出されるため、２次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
【０００７】
請求項２の内燃機関の２次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、異常判定に用いる２次空気流量が所定期間の平均値または積算値とされることで、急峻な変化が平滑化され、２次空気流量の演算精度が向上されるため、２次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
【０００８】
請求項３の内燃機関の２次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、内燃機関に供給される空燃比の算出誤差が、内燃機関に供給される空燃比と２次空気供給機構から２次空気が供給されていないときに空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき算出され、２次空気流量演算手段による２次空気流量が補正されることで、２次空気流量の演算精度が向上され、２次空気供給機構を含むシステム異常の判定精度が向上される。
【０００９】
請求項４の内燃機関の２次空気供給異常検出装置によれば、異常判定手段によって内燃機関に供給される空燃比と２次空気供給機構から２次空気が供給されているときに空燃比検出手段で検出される空燃比との空燃比偏差量が、予め設定された所定範囲内にないときには、異常判定手段によって２次空気供給機構を含むシステム異常と判定される。このように、２次空気下流の空燃比にかかわらず空燃比偏差量が高精度に算出されるため、２次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
【００１０】
請求項５の内燃機関の２次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、異常判定に用いる空燃比偏差量が所定期間の平均値または積算値とされることで、急峻な変化が平滑化され、空燃比偏差量の演算精度が向上されるため、２次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
【００１１】
請求項６の内燃機関の２次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、空燃比偏差量の算出誤差が、内燃機関に供給される空燃比と２次空気供給機構から２次空気が供給されていないときに空燃比検出手段で検出される空燃比との空燃比偏差量に基づき補正されることで、空燃比偏差量の演算精度が向上され、２次空気供給機構を含むシステム異常の判定精度が向上される。
【００１２】
請求項７の内燃機関の２次空気供給異常検出装置によれば、更に、吸入空気量検出手段で内燃機関の吸気通路内に供給される吸入空気量が検出され、燃料噴射量演算手段で各種運転パラメータに基づき内燃機関に供給される燃料噴射量が算出されることで、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって構築できるためコスト上昇を抑えることができる。
【００１３】
請求項８の内燃機関の２次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、２次空気供給機構を含むシステム異常と判定されたときには、２次空気供給及び空燃比フィードバック制御が停止されることで、空燃比ずれによる空燃比過補正が未然に防止される。
【００１４】
請求項９の内燃機関の２次空気供給異常検出装置では、内燃機関に供給される空燃比の算出誤差が大きくなる条件、または２次空気流量が安定しない条件、または吸入空気量が多く２次空気流量の比率が小さくなる条件では、ダイアグノーシスが禁止されることで、空燃比ずれによる空燃比過補正が未然に防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１６】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の２次空気供給異常検出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１７】
図１において、１０は内燃機関であり、内燃機関１０の吸気通路１１の上流側には、図示しないエアクリーナを介して供給される吸入空気量を検出するエアフローメータ１２が配設されている。このエアフローメータ１２の下流側には内燃機関１０への吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３が配設されている。このスロットルバルブ１３にはその開度を検出するスロットル開度センサ１４が配設されている。吸気通路１１から内燃機関１０の各気筒の吸気ポート１５近傍には燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）１６が配設されている。
【００１８】
そして、スロットルバルブ１３にて設定される吸入空気量とインジェクタ１６にて噴射供給される燃料との混合気が、吸気バルブ１７が開くことによって内燃機関１０の燃焼室１８内に導入される。また、内燃機関１０のシリンダヘッド側には各気筒毎に点火プラグ１９が配設されている。この点火プラグ１９の火花放電によって燃焼室１８内の混合気が点火される。混合気は、燃焼室１８内で燃焼されたのち、排出ガスとして排気バルブ２１が開くことによって燃焼室１８から排気通路２２に排出される。
【００１９】
この排気通路２２途中には周知の三元触媒２３が配設され、その上流側には排出ガスのＡ／Ｆ（空燃比）に応じてリニアな信号を出力するＡ／Ｆセンサ２４、下流側には排出ガスのＡ／Ｆが理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサ２５がそれぞれ配設されている。また、内燃機関１０のクランクシャフト２６には、その回転角であるクランク角〔°ＣＡ(Crank Angle）〕を検出するクランク角センサ２７が配設されている。機関回転速度ＮＥは所定時間当たりにクランクシャフト２６が回転した角度に基づいて算出される。更に、内燃機関１０にはその冷却水温を検出する水温センサ２８が配設されている。
【００２０】
次に、排気通路２２内に外気を供給する２次空気供給機構３０の構成について説明する。Ａ／Ｆセンサ２４の上流側の排気通路２２には、２次空気を供給するための２次空気供給通路３１が接続されている。２次空気供給通路３１の大気側にはエアフィルタ３２が配設され、このエアフィルタ３２の下流側には２次空気を圧送するエアポンプ３３が配設されている。
【００２１】
このエアポンプ３３の排気通路２２側にはコンビネーションバルブ３４が配設されている。このコンビネーションバルブ３４は、２次空気供給通路３１を開閉する圧力駆動型の開閉弁３５及びその下流側の逆止弁３６が一体化され構成されている。コンビネーションバルブ３４の開閉弁３５は、吸気圧導入通路３７によって導かれる背圧によって開閉が切替えられる。この吸気圧導入通路３７は吸気通路１１に接続され、この吸気圧導入通路３７の途中に配設された電磁駆動型の切換弁３８によって開閉弁３５の背圧が大気圧と吸気圧との間で切換えられる。
【００２２】
つまり、２次空気を供給する場合には、吸気通路１１の吸気圧を導入するために切換弁３８を開弁する。そして、開閉弁３５に吸気圧を導入することにより開閉弁３５が開弁される。これにより、エアポンプ３３から吐出された２次空気が開閉弁３５を通過して逆止弁３６側に流れる。この逆止弁３６は、排気通路２２からの排出ガスの流込みを規制するものであって、エアポンプ３３の２次空気圧力が排出ガス圧力よりも高くなったときには、その圧力によって逆止弁３６が開弁され、２次空気が排気通路２２内に供給される。
【００２３】
一方、２次空気を停止する場合には、エアポンプ３３が停止されると共に、切換弁３８を大気圧を導入する位置に切換えて開閉弁３５に大気圧を導入する。これにより、開閉弁３５が閉弁される。すると、排気通路２２への２次空気が停止され、逆止弁３６に２次空気の圧力が作用しなくなり排気通路２２側の圧力が高くなる。このため、逆止弁３６が自動的に閉弁され、排気通路２２内の排出ガスがエアポンプ３３側に逆流することが防止される。
【００２４】
４０はＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）であり、ＥＣＵ４０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ４１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ４２、各種データ等を格納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４４、入出力回路４５及びそれらを接続するバスライン４６等からなる論理演算回路として構成されている。ＥＣＵ４０には、上述の各種センサ信号が入力され、入力される信号に基づいてＥＣＵ４０からインジェクタ１６、点火プラグ１９、２次空気供給機構３０のエアポンプ３３や切換弁３８等に制御信号が出力される。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の２次空気供給異常検出装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における２次空気供給異常検出の処理手順を図２のフローチャートを用いて説明する。また、図３を用いて、その動作について説明する。具体的には、図３には、図２で算出されるパラメータの動作が示されている。このパラメータは、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧ、２次空気供給通路３１より下流側で検出される２次空気下流空燃比λＡＦＳ、この２つのパラメータに基づき算出される２次空気流量ＱＡＩ〔ｇ／ｓｅｃ：グラム毎秒〕である。なお、この２次空気供給異常検出ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００２６】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、ダイアグノーシス（以下、単に『ダイアグ』と記す）条件成立しているかが判定される。このダイアグ条件としては、Ａ／Ｆセンサ２４が活性、運転条件が定常（急変なし）、エアポンプ３３が「ＯＮ」または「ＯＦＦ」に変化して所定時間継続（図３に示す時刻ｔ0 〜時刻ｔ1 ）、吸入空気量ＱＡＦＭが所定量α未満等が挙げられる。ここで、Ａ／Ｆセンサ２４の活性は、例えば、素子インピーダンスが所定値〔ｋΩ：キロオーム〕未満となったかによって判定できる。
【００２７】
ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、ダイアグ条件が全て成立しているとき（図３に示す時刻ｔ1 以降）にはステップＳ１０２に移行し、エアポンプ３３が作動中であるかが判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、エアポンプ３３が作動中で２次空気が供給されているときにはステップＳ１０３に移行し、２次空気「ＯＮ（供給）」を示す継続カウンタＣＯＮが「＋１」インクリメントされる。次にステップＳ１０４に移行して、エアフローメータ１２にて検出される吸入空気量ＱＡＦＭとインジェクタ１６より供給される燃料噴射量Ｆとから次式（１）にて内燃機関１０に供給されている機関供給空燃比λＥＮＧが算出される（図３参照）。なお、１４．５は理論空燃比近傍の値である。
【００２８】
【数１】
λＥＮＧ←ＱＡＦＭ／Ｆ／１４．５                        ・・・（１）
【００２９】
次にステップＳ１０５に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４信号に基づき２次空気供給通路３１より下流側の２次空気下流空燃比λＡＦＳが読込まれる。次にステップＳ１０６に移行して、エアポンプ３３が作動している時の２次空気流量ＱＡＩが次式（２）にて算出される（図３参照）。
【００３０】
【数２】
ＱＡＩ←λＡＦＳ／λＥＮＧ＊ＱＡＦＭ−ＱＡＦＭ          ・・・（２）
【００３１】
次にステップＳ１０７に移行して、ステップＳ１０６で算出されたエアポンプ３３が作動時の２次空気流量ＱＡＩが積算され２次空気流量積算値ＱＡＩＳＵＭが算出される。次にステップＳ１０８に移行して、ステップＳ１０３でインクリメントされた継続カウンタＣＯＮが所定値Ｋ1 を越えているかが判定される。ステップＳ１０８の判定条件が成立、即ち、継続カウンタＣＯＮが所定値Ｋ1 を越え大きいときにはステップＳ１０９に移行し、エアポンプ３３が作動時の２次空気流量ＱＡＩに対する２次空気流量平均値ＱＡＩＡＶＥが次式（３）にて算出される。
【００３２】
【数３】
ＱＡＩＡＶＥ←ＱＡＩＳＵＭ／ＣＯＮ                      ・・・（３）
【００３３】
一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、エアポンプ３３が停止時で２次空気が供給されていないときにはステップＳ１１０に移行し、２次空気「ＯＦＦ（停止）」を示す継続カウンタＣＯＦＦが「＋１」インクリメントされる。次にステップＳ１１１に移行して、エアフローメータ１２にて検出される吸入空気量ＱＡＦＭとインジェクタ１６より供給される燃料噴射量Ｆとから上式（１）にて内燃機関１０に供給されている機関供給空燃比λＥＮＧが算出される（図３参照）。次にステップＳ１１２に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４信号に基づき排気通路２２に接続された２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａより下流側の２次空気下流空燃比λＡＦＳが読込まれる。次にステップＳ１１３に移行して、エアポンプ３３が停止時の２次空気流量ＱＥＲＲが次式（４）にて算出される。
【００３４】
【数４】
ＱＥＲＲ←λＡＦＳ／λＥＮＧ＊ＱＡＦＭ−ＱＡＦＭ        ・・・（４）
【００３５】
次にステップＳ１１４に移行して、ステップＳ１１３で算出されたエアポンプ３３が停止時の２次空気流量ＱＥＲＲが積算され２次空気流量積算値ＱＥＲＲＳＵＭが算出される。次にステップＳ１１５に移行して、ステップＳ１１０でインクリメントされた継続カウンタＣＯＦＦが所定値Ｋ2 を越えているかが判定される。ステップＳ１１５の判定条件が成立、即ち、継続カウンタＣＯＦＦが所定値Ｋ2 を越え大きいときにはステップＳ１１６に移行し、エアポンプ３３が停止時の２次空気流量ＱＥＲＲにおける次空気流量平均値ＱＥＲＲＡＶＥが次式（５）にて算出される。
【００３６】
【数５】
ＱＥＲＲＡＶＥ←ＱＥＲＲＳＵＭ／ＣＯＦＦ                ・・・（５）
【００３７】
ステップＳ１０９またはステップＳ１１６の処理ののちステップＳ１１７に移行し、ステップＳ１０９で算出されたエアポンプ３３が作動時の２次空気流量平均値ＱＡＩＡＶＥからステップＳ１１６で算出されたエアポンプ３３が停止時の２次空気流量平均値ＱＥＲＲＡＶＥが減算され、真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが算出される。次にステップＳ１１８に移行して、ステップＳ１１７で算出された真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが予め設定された上限流量ＫＨ1 を越えているかが判定される。ステップＳ１１８の判定条件が成立せず、即ち、真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが上限流量ＫＨ1 以下と少ないときにはステップＳ１１９に移行し、真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが予め設定された下限流量ＫＬ1 未満であるかが判定される。ステップＳ１１９の判定条件が成立せず、即ち、真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが上限流量ＫＨ1 と下限流量ＫＬ1 との範囲内にあるときにはステップＳ１２０に移行し、２次空気供給システムが正常と判定され（図３参照）、本ルーチンを終了する。
【００３８】
一方、ステップＳ１１８の判定条件が成立、即ち、真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが上限流量ＫＨ1 を越え多いときにはステップＳ１２１に移行し、２次空気供給システムにおける流量過多異常と判定され（図３参照）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１１９の判定条件が成立、即ち、真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが下限流量ＫＬ1 未満と少ないときにはステップＳ１２２に移行し、２次空気供給システムにおける流量不足異常と判定され（図３参照）、本ルーチンを終了する。
【００３９】
なお、ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、ダイアグ条件が１つでも不成立であるとき（図３に示す時刻ｔ1 以前）、またはステップＳ１０８の判定条件が成立せず、即ち、継続カウンタＣＯＮが所定値Ｋ1 以下と小さいとき、またはステップＳ１１５の判定条件が成立せず、即ち、継続カウンタＣＯＦＦが所定値Ｋ2 以下と小さいときには何もすることなく、本ルーチンを終了する。
【００４０】
このように、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置は、内燃機関１０の排気通路２２途中に設置され、排出ガスを浄化する三元触媒２３と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内に２次空気を供給する２次空気供給機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａより下流側に配設され、排出ガス中のＡ／Ｆ（空燃比）を検出する空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２４と、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧを推定するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される空燃比推定手段と、前記空燃比推定手段で推定された内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧと２次空気供給機構３０から２次空気が供給されているときにＡ／Ｆセンサ２４で検出される２次空気下流空燃比λＡＦＳとに基づき２次空気供給機構３０からの２次空気流量ＱＡＩを算出するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される２次空気流量演算手段と、前記２次空気流量演算手段で算出された２次空気流量ＱＡＩに基づいて、２次空気供給機構３０を含むシステム異常を判定するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段とを具備するものである。
【００４１】
また、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段は、異常判定に用いる２次空気流量ＱＡＩを所定期間積算され平均された２次空気流量平均値ＱＡＩＡＶＥとするものである。そして、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段は、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧの算出誤差を、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧと２次空気供給機構３０から２次空気が供給されていないときにＡ／Ｆセンサ２４で検出される２次空気下流空燃比λＡＦＳとに基づき２次空気流量ＱＥＲＲを算出し、ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される２次空気流量演算手段で算出された２次空気流量ＱＡＩを補正するものである。
【００４２】
更に、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置は、内燃機関１０の吸気通路１１内に供給される吸入空気量ＱＡＦＭを検出する吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ１２と、内燃機関１０に供給する燃料噴射量Ｆを各種運転パラメータである吸入空気量ＱＡＦＭ及びクランク角センサ２７による機関回転速度ＮＥに基づき算出するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される燃料噴射量演算手段とを具備し、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧは、吸入空気量ＱＡＦＭと燃料噴射量Ｆとにより算出するものである。
【００４３】
つまり、エアポンプ３３作動時における２次空気流量平均値ＱＡＩＡＶＥからエアポンプ３３停止時における２次空気流量平均値ＱＥＲＲＡＶＥが減算され補正されることで真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが算出され、この真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬが予め設定された所定範囲内としての上限流量ＫＨ1 と下限流量ＫＬ1 との間にないときには、２次空気供給機構３０を含むシステム異常と判定される。このため、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって経時変化や製品公差による２次空気流量ばらつきが好適に補正されることで、コスト上昇を抑えることができる。また、インジェクタ１６からの燃料噴射量ばらつき等が好適に補正され真の２次空気流量ＱＡＩＲＥＡＬの演算精度が向上されることで、２次空気供給機構３０を含むシステム異常の判定精度を向上することができる。
【００４４】
更にまた、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段は、２次空気供給機構３０を含むシステム異常と判定したときには、２次空気供給及び空燃比フィードバック制御を停止するものである。加えて、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置は、内燃機関１０に供給される空燃比の算出誤差が大きくなる条件、または２次空気流量が安定しない条件、または吸入空気量が多く２次空気流量の比率が小さくなる条件では、ダイアグを禁止するものである。これにより、Ａ／Ｆずれによる空燃比過補正を防止することができる。
【００４５】
ところで、上記実施例では、エアポンプ３３作動時に算出された２次空気流量が予め設定された所定範囲内にないときにおける２次空気供給機構３０を含むシステム異常判定について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、例えば、エアポンプ３３が停止条件であるにもかかわらず、エアポンプ３３が作動状態となり、かつ２次空気供給機構３０等にも何らかの異常があって２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａから２次空気が排気通路２２内に供給されているようなシステム異常にも対処することができる。
【００４６】
〈実施例２〉
図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の２次空気供給異常検出装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における２次空気供給異常検出の処理手順を示すフローチャートであり、上述の図３のタイムチャートを参照して説明する。なお、この２次空気供給異常検出ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関の２次空気供給異常検出装置の構成は上述の第１実施例における図１の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【００４７】
図４において、まず、ステップＳ２０１で、上述の実施例と同様、Ａ／Ｆセンサ２４が活性、運転条件が定常（急変なし）、エアポンプ３３が「ＯＮ」または「ＯＦＦ」に変化して所定時間継続（図３に示す時刻ｔ0 〜時刻ｔ1 ）、吸入空気量ＱＡＦＭが所定量α未満等のダイアグ条件が成立しているかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、ダイアグ条件が全て成立しているとき（図３に示す時刻ｔ1 以降）にはステップＳ２０２に移行し、エアポンプ３３が作動中であるかが判定される。ステップＳ２０２の判定条件が成立、即ち、エアポンプ３３が作動中で２次空気が供給されているときにはステップＳ２０３に移行し、エアフローメータ１２にて検出される吸入空気量ＱＡＦＭとインジェクタ１６より供給される燃料噴射量Ｆとから上式（１）にて内燃機関１０に供給されている機関供給空燃比λＥＮＧが算出される（図３参照）。
【００４８】
次にステップＳ２０４に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４信号に基づき排気通路２２に接続された２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａより下流側の２次空気下流空燃比λＡＦＳが読込まれる。次にステップＳ２０５に移行して、ステップＳ２０４で読込まれた２次空気下流空燃比λＡＦＳからステップＳ２０３で算出された機関供給空燃比λＥＮＧが減算され、エアポンプ３３が作動時の空燃比偏差量ΔλＯＮが算出される（図３に示す２次空気下流空燃比λＡＦＳと機関供給空燃比λＥＮＧとの空燃比偏差量）。次にステップＳ２０６に移行して、ステップＳ２０５で算出されたエアポンプ３３が作動時の空燃比偏差量ΔλＯＮが積算され空燃比偏差量積算値ΔλＯＮＳＵＭが算出される。
【００４９】
一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立せず、即ち、エアポンプ３３が停止時で２次空気が供給されていないときにはステップＳ２０７に移行し、エアフローメータ１２にて検出される吸入空気量ＱＡＦＭとインジェクタ１６より供給される燃料噴射量Ｆとから上式（１）にて内燃機関１０に供給されている機関供給空燃比λＥＮＧが算出される（図３参照）。次にステップＳ２０８に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４信号に基づき排気通路２２に接続された２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａより下流側の２次空気下流空燃比λＡＦＳが読込まれる。次にステップＳ２０９に移行して、ステップＳ２０８で読込まれた２次空気下流空燃比λＡＦＳからステップＳ２０７で算出された機関供給空燃比λＥＮＧが減算されエアポンプ３３が停止時の空燃比偏差量ΔλＯＦＦが算出される。
【００５０】
次にステップＳ２１０に移行して、ステップＳ２０９で算出されたエアポンプ３３が停止時の空燃比偏差量ΔλＯＦＦが積算され空燃比偏差量積算値ΔλＯＦＦＳＵＭが算出される。ステップＳ２０６またはステップＳ２１０の処理ののちステップＳ２１１に移行し、所定時間積算されたかが判定される。ステップＳ２１１の判定条件が成立、即ち、所定時間積算されたときにはステップＳ２１２に移行し、ステップＳ２０６で算出された空燃比偏差量積算値ΔＯＮＳＵＭからステップＳ２１０で算出された空燃比偏差量積算値ΔＯＦＦＳＵＭが減算され異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが算出される。
【００５１】
次にステップＳ２１３に移行して、ステップＳ２１２で算出された異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが予め設定された上限値ＫＨ2 を越えているかが判定される。ステップＳ２１３の判定条件が成立せず、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが上限値ＫＨ2 以下と少ないときにはステップＳ２１４に移行し、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが予め設定された下限値ＫＬ2 未満であるかが判定される。ステップＳ２１４の判定条件が成立せず、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが上限値ＫＨ2 と下限値ＫＬ2 との範囲内にあるときにはステップＳ２１５に移行し、２次空気供給システムが正常と判定され、本ルーチンを終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ２１３の判定条件が成立、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが上限値ＫＨ2 を越え多いときにはステップＳ２１６に移行し、２次空気供給システムにおける流量過多異常と判定され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２１４の判定条件が成立、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが下限値ＫＬ2 未満と少ないときにはステップＳ２１７に移行し、２次空気供給システムにおける流量不足異常と判定され、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、ダイアグ条件が１つでも不成立であるとき（図３に示す時刻ｔ1 以前）、またはステップＳ２１１の判定条件が成立せず、即ち、所定時間積算されていないときには何もすることなく、本ルーチンを終了する。
【００５３】
このように、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置は、内燃機関１０の排気通路２２途中に設置され、排出ガスを浄化する三元触媒２３と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内に２次空気を供給する２次空気供給機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気供給通路３１の２次空気供給孔３１ａより下流側に配設され、排出ガス中のＡ／Ｆ（空燃比）を検出する空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２４と、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧを推定するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される空燃比推定手段と、前記空燃比推定手段で推定された内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧと２次空気供給機構３０から２次空気が供給されているときにＡ／Ｆセンサ２４で検出される２次空気下流空燃比λＡＦＳとの空燃比偏差量ΔλＯＮに基づいて、２次空気供給機構３０を含むシステム異常を判定するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段とを具備するものである。
【００５４】
また、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段は、異常判定に用いる空燃比偏差量ΔλＯＮを所定期間積算した空燃比偏差量積算値ΔλＯＮＳＵＭとするものである。そして、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段は、空燃比偏差量ΔλＯＮの算出誤差を、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧと２次空気供給機構３０から２次空気が供給されていないときにＡ／Ｆセンサ２４で検出される２次空気下流空燃比λＡＦＳとの空燃比偏差量ΔλＯＦＦに基づき補正するものである。
【００５５】
更に、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置は、内燃機関１０の吸気通路１１内に供給される吸入空気量ＱＡＦＭを検出する吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ１２と、内燃機関１０に供給する燃料噴射量Ｆを各種運転パラメータである吸入空気量ＱＡＦＭ及びクランク角センサ２７による機関回転速度ＮＥに基づき算出するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される燃料噴射量演算手段とを具備し、内燃機関１０に供給される機関供給空燃比λＥＮＧは、吸入空気量ＱＡＦＭと燃料噴射量Ｆとにより算出するものである。
【００５６】
つまり、エアポンプ３３作動時における空燃比偏差量積算値ΔλＯＮＳＵＭからエアポンプ３３停止時における空燃比偏差量積算値ΔλＯＦＦＳＵＭが減算され補正されることで異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが算出され、この異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭが予め設定された所定範囲内としての上限値ＫＨ2 と下限値ＫＬ2 との間にないときには、２次空気供給機構３０を含むシステム異常と判定される。このため、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって経時変化や製品公差による２次空気流量ばらつきが好適に補正されることで、コスト上昇を抑えることができる。また、インジェクタ１６による燃料噴射量ばらつき等が好適に補正され異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλＲＥＡＬＳＵＭの演算精度が向上されることで、２次空気供給機構３０を含むシステム異常の判定精度を向上することができる。
【００５７】
更にまた、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置のＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される異常判定手段は、２次空気供給機構３０を含むシステム異常と判定したときには、２次空気供給及び空燃比フィードバック制御を停止するものである。加えて、本実施例の内燃機関の２次空気供給異常検出装置は、内燃機関１０に供給される空燃比の算出誤差が大きくなる条件、または２次空気流量が安定しない条件、または吸入空気量が多く２次空気流量の比率が小さくなる条件では、ダイアグを禁止するものである。これにより、Ａ／Ｆずれによる空燃比過補正を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の第１実施例及び第２実施例にかかる内燃機関の２次空気供給異常検出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の２次空気供給異常検出装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける２次空気供給異常検出の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は図２の処理に対応する機関供給空燃比、２次空気下流空燃比、２次空気流量の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図４】図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の２次空気供給異常検出装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける２次空気供給異常検出の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０    内燃機関
１１    吸気通路
１２    エアフローメータ
２２    排気通路
２３    三元触媒
２４    Ａ／Ｆ（空燃比）センサ
２７    クランク角センサ
３０    ２次空気供給機構
３１    ２次空気供給通路
３１ａ  ２次空気供給孔
４０    ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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