(57)【要約】【課題】触媒を早期活性化するために２次空気を排気通路内に導入する２次空気導入機構の異常の検出精度を向上すること。【解決手段】内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき算出され供給される燃料噴射量を２次空気導入機構３０による２次空気停止直後に空燃比補正のため減量した際、Ａ／Ｆセンサ２４による検出結果として所定値以上リーンとなったときには、２次空気導入機構３０による２次空気を停止状態としたにもかかわらず導入状態のままであり、２次空気導入機構３０が異常であると判定できる。このように、Ａ／Ｆセンサ２４からのＡ／Ｆセンサ値を用いて２次空気導入機構３０の異常が判定されることで、異常の検出精度を向上することができる。【選択図】　　　図１
2004084528.tif 000002
【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、排気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次空気を導入する２次空気導入機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設され、排気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噴射量演算手段と、
前記２次空気導入機構による２次空気の停止直後に空燃比補正のため燃料噴射量を減量した際、前記空燃比検出手段による検出結果として所定値以上リーンとなったときには、前記２次空気導入機構を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２】
内燃機関の排気通路途中に設置され、排気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次空気を導入する２次空気導入機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設され、排気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噴射量演算手段と、
前記２次空気導入機構による２次空気の導入直後に空燃比補正のため燃料噴射量を増量した際、前記空燃比検出手段による検出結果として所定値以上リッチとなったときには、前記２次空気導入機構を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３】
内燃機関の排気通路途中に設置され、排気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次空気を導入する２次空気導入機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設され、排気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噴射量演算手段と、
前記２次空気導入機構による２次空気の停止直後に空燃比補正のため燃料噴射量を減量した際、前記空燃比検出手段に基づく空燃比フィードバック補正係数またはそのなまし値が所定値以上に増加したときには、前記２次空気導入機構を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４】
内燃機関の排気通路途中に設置され、排気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次空気を導入する２次空気導入機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設され、排気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噴射量演算手段と、
前記２次空気導入機構による２次空気の導入直後に空燃比補正のため燃料噴射量を増量した際、前記空燃比検出手段に基づく空燃比フィードバック補正係数またはそのなまし値が所定値以下に減少したときには、前記２次空気導入機構を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】
内燃機関の吸気通路内に導入される吸気量を検出する吸気量検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気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次空気を導入する２次空気導入機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設され、排気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噴射量演算手段と、
前記内燃機関の定常時で前記２次空気導入機構に状態変化がないとき、前記内燃機関に供給される吸気量及び燃料噴射量から算出される空燃比と前記空燃比検出手段にて検出される空燃比との偏差の積算値をその積算回数にて除算した積算偏差平均値が、前記２次空気導入機構による２次空気の導入状態にもかかわらず所定値以下となるときには、前記２次空気導入機構を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６】
内燃機関の吸気通路内に導入される吸気量を検出する吸気量検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気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次空気を導入する２次空気導入機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設され、排気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噴射量演算手段と、
前記内燃機関の定常時で前記２次空気導入機構の状態変化がないとき、前記内燃機関に供給される吸気量及び燃料噴射量から算出される供給空燃比と前記空燃比検出手段にて検出される計測空燃比との偏差の積算値をその積算回数にて除算した積算偏差平均値が、前記２次空気導入機構による２次空気の停止状態にもかかわらず所定値以上となるときには、前記２次空気導入機構を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。
【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装置に関連する先行技術文献としては、特公平７−７２５１４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、所望量の２次空気が排気通路内に供給されない場合における２次空気導入機構（２次空気導入装置）の異常を検出する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、空燃比検出器として排気ガスの空燃比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（Ｏ２　センサ）を用い、排気ガスのリーンまたはリッチを検出し、この空燃比検出器からのセンサ信号に基づき決定された空燃比補正係数を用いて２次空気導入機構の異常を判断している。このように、酸素センサを用いることで、排気ガスがリーンであるかリッチであるかは検出できるがそのリーン・リッチ度合いが分からないため２次空気導入機構の異常の検出精度が低いという不具合があった。
【０００４】
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、触媒を早期活性化するために２次空気を排気通路内に導入する２次空気導入機構の異常の検出精度を向上可能な内燃機関の２次空気供給異常検出装置の提供を課題としている。
【０００５】
【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、内燃機関の各種運転パラメータに基づき噴射量演算手段で算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構による２次空気停止直後に空燃比補正のため減量した際、触媒の上流側の排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設された空燃比検出手段による検出結果として空燃比が所定値以上リーンとなったときには、２次空気を停止状態としたにもかかわらず導入状態のままであり、異常判定手段により２次空気導入機構が異常であると判定される。このように、空燃比検出手段で検出された空燃比を用いて２次空気導入機構の異常が判定されることで、システム異常の検出精度が向上される。
【０００６】
請求項２の内燃機関の２次空気供給異常検出装置によれば、内燃機関の各種運転パラメータに基づき噴射量演算手段で算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構による２次空気導入直後に空燃比補正のため増量した際、触媒の上流側の排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設された空燃比検出手段による検出結果として空燃比が所定値以上リッチとなったときには、２次空気を導入状態としたにもかかわらず停止状態のままであり、異常判定手段により２次空気導入機構が異常であると判定される。このように、空燃比検出手段で検出された空燃比を用いて２次空気導入機構の異常が判定されることで、システム異常の検出精度が向上される。
【０００７】
請求項３の内燃機関の２次空気供給異常検出装置によれば、内燃機関の各種運転パラメータに基づき噴射量演算手段で算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構による２次空気停止直後に空燃比補正のため減量した際、触媒の上流側の排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設された空燃比検出手段に基づく空燃比フィードバック補正係数またはそのなまし値が所定値以上に増加したときには、２次空気を停止状態としたにもかかわらず導入状態のままであり、異常判定手段により２次空気導入機構が異常であると判定される。このように、空燃比検出手段に基づく空燃比フィードバック補正係数またはそのなまし値を用いて２次空気導入機構の異常が判定されることで、システム異常の検出精度が向上される。
【０００８】
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、内燃機関の各種運転パラメータに基づき噴射量演算手段で算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構による２次空気導入直後に空燃比補正のため増量した際、触媒の上流側の排気通路内で２次空気の導入孔より下流側に配設された空燃比検出手段に基づく空燃比フィードバック補正係数またはそのなまし値が所定値以下に減少したときには、２次空気を導入状態としたにもかかわらず停止状態のままであり、異常判定手段により２次空気導入機構が異常であると判定される。このように、空燃比検出手段に基づく空燃比フィードバック補正係数またはそのなまし値を用いて２次空気導入機構の異常が判定されることで、システム異常の検出精度が向上される。
【０００９】
請求項５の内燃機関の２次空気供給異常検出装置によれば、内燃機関の吸気通路内に導入され吸気量検出手段により検出される計測吸気量及び内燃機関の各種運転パラメータに基づき噴射量演算手段により算出される燃料噴射量から算出される供給空燃比と空燃比検出手段にて検出される計測空燃比とによる積算偏差平均値が２次空気導入機構による２次空気の導入状態にもかかわらず所定値以下となるときには、２次空気が導入状態とされているにもかかわらず停止状態となっているとして、異常判定手段により２次空気導入機構が異常であると判定される。このように、吸気量検出手段による計測吸気量及び各種運転パラメータに基づく燃料噴射量による供給空燃比と空燃比検出手段による計測空燃比との積算偏差平均値を用いて２次空気導入機構の異常が判定されることで、システム異常の検出精度が向上される。
【００１０】
請求項６の内燃機関の２次空気供給異常検出装置によれば、内燃機関の吸気通路内に導入され吸気量検出手段により検出される計測吸気量及び内燃機関の各種運転パラメータに基づき噴射量演算手段で算出される燃料噴射量から算出される供給空燃比と空燃比検出手段にて検出される計測空燃比とによる積算偏差平均値が２次空気導入機構による２次空気の停止状態にもかかわらず所定値以上となるときには、２次空気が停止状態とされているにもかかわらず導入状態となっているとして、異常判定手段により２次空気導入機構が異常であると判定される。このように、吸気量検出手段による計測吸気量及び各種運転パラメータに基づく燃料噴射量による供給空燃比と空燃比検出手段による計測空燃比との積算偏差平均値を用いて２次空気導入機構の異常が判定されることで、システム異常の検出精度が向上される。
【００１１】
【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。
【００１２】
〈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。
【００１３】
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導入された吸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への吸気量を設定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にはスロットル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。
【００１４】
そして、スロットルバルブ１３にて設定される吸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の開閉タイミングに応じて内燃機関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、点火プラグ１９の火花放電によって燃焼室１８内の混合気に点火される。この燃焼室１８内で燃焼されたのちの排気ガスは、排気バルブ２１の開閉タイミングに応じて燃焼室１８から排気通路２２に排出される。
【００１５】
この排気通路２２途中には周知の三元触媒２３が配設され、その前後で上流側には排気ガスのＡ／Ｆ（空燃比）に応じたリニアなセンサ信号を出力するＡ／Ｆセンサ２４、下流側には排気ガスの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）〕によって機関回転速度を検出するクランク角センサ２７が配設されている。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。
【００１６】
次に、排気通路２２内に外気を２次空気として導入する２次空気導入機構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次空気を導入するための２次空気導入通路３１が接続されている。２次空気導入通路３１の最上流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。
【００１７】
このエアポンプ３３の下流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次空気導入通路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介して吸気通路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の駆動圧力が大気圧と吸気圧との間で切換えられる。
【００１８】
つまり、２次空気を導入する場合には、切換弁３８を吸気圧導入位置である「ＯＮ（オン）」に切換えて開閉弁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、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内に導入される。
【００１９】
一方、２次空気を停止する場合には、切換弁３８を大気圧導入位置である「ＯＦＦ（オフ）」に切換えて開閉弁３５に大気圧を導入することにより開閉弁３５が閉弁される。これにより、排気通路２２への２次空気が停止されると共に、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ため、逆止弁３６が自動的に閉弁され、排気通路２２内の排気ガスがエアポンプ３３側に逆流することが防止される。
【００２０】
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、ＥＣＵ４０からインジェクタ１６、点火プラグ１９、２次空気導入機構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。
【００２１】
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示す図２のフローチャートに基づき、図３を参照して説明する。ここで、図３は図２の処理に対応する２次空気の「ＯＮ」／「ＯＦＦ」、２次空気用燃料補正量及びＡ／Ｆセンサ値の遷移状態を示すタイムチャートである。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。
【００２２】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、２次空気「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、２次空気「ＯＦＦ」で２次空気導入機構３０が不作動状態であるとき（図３に示す時刻ｔ００〜時刻ｔ０１）にはステップＳ１０２に移行し、前回補正量（前回の２次空気用燃料補正量）から所定量αを減算した補正量が「０（零）」以上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、前回補正量から所定量αを減算した補正量が「０」以上と大きいときにはステップＳ１０３に移行し、前回補正量から所定量αを減算した補正量が今回の２次空気用燃料補正量とされる。
【００２３】
次にステップＳ１０４に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４からのＡ／Ｆセンサ値が読込まれる。次にステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０４で読込まれたＡ／Ｆセンサ値が予め設定された判定値１以上であるかが判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成立、即ち、Ａ／Ｆセンサ２４によるＡ／Ｆセンサ値が判定値１以上と大きいときにはステップＳ１０６に移行して、２次空気供給異常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００２４】
つまり、図３において、２次空気が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」となった直後では、２次空気用燃料補正量がそれまでの所定量から「０」に減量される。このとき２次空気導入機構３０が正常であれば、Ａ／Ｆセンサ値は、図３の時刻ｔ００以降で正常時として細い実線にて示すように、一旦リッチ側に多少振れる程度でストイキ（理論空燃比）に戻る。ところが、２次空気導入機構３０が異常であると２次空気が、図３の時刻ｔ００以降で太い二点鎖線にて示す「ＯＮ」の導入状態のままとなり、Ａ／Ｆセンサ値は、図３の時刻ｔ００以降で異常時として太い二点鎖線にて示すように、判定値１を越え大きくリーン側に振れるのである。こののち、Ａ／Ｆ（空燃比）フィードバック制御が実行されておれば、Ａ／Ｆセンサ値は２次空気導入機構３０の正常時と同様に、ストイキに戻ることとなる。なお、２次空気導入機構３０が異常、かつＡ／Ｆフィードバック制御が実行されていなければ、Ａ／Ｆセンサ値は、図３の時刻ｔ００以降で太い破線にて示すように、リーン状態のままとなる。
【００２５】
一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、前回補正量から所定量αを減算した補正量が「０」未満と小さいときにはステップＳ１０７に移行し、補正量が「０」とされたのち、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１０５の判定条件が成立せず、即ち、Ａ／Ｆセンサ２４によるＡ／Ｆセンサ値が判定値１未満と小さいときには、２次空気供給正常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００２６】
一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、２次空気「ＯＮ」で２次空気導入機構３０が作動状態であるとき（図３に示す時刻ｔ００以前、時刻ｔ０１以降）にはステップＳ１０８に移行し、前回補正量（前回の２次空気用燃料補正量）に所定量βを加算した補正量が所定値以下であるかが判定される。ステップＳ１０８の判定条件が成立、即ち、前回補正量に所定量βを加算した補正量が所定値以下と小さいときにはステップＳ１０９に移行し、前回補正量に所定量βを加算した補正量が今回の２次空気用燃料補正量とされる。
【００２７】
次にステップＳ１１０に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４からのＡ／Ｆセンサ値が読込まれる。次にステップＳ１１１に移行して、ステップＳ１１０で読込まれたＡ／Ｆセンサ値が予め設定された判定値２以下であるかが判定される。ステップＳ１１１の判定条件が成立、即ち、Ａ／Ｆセンサ２４によるＡ／Ｆセンサ値が判定値２以下と小さいときにはステップＳ１０６に移行して、２次空気供給異常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００２８】
つまり、図３において、２次空気が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」となった直後では、２次空気用燃料補正量がそれまでの「０」から所定量に増量される。このとき２次空気導入機構３０が正常であれば、Ａ／Ｆセンサ値は、図３の時刻ｔ０１以降で正常時として細い実線にて示すように、一旦リーン側に多少振れる程度でストイキ（理論空燃比）に戻る。ところが、２次空気導入機構３０が異常であると２次空気が、図３の時刻ｔ０１以降で太い二点鎖線にて示すように、「ＯＦＦ」の停止状態のままとなり、Ａ／Ｆセンサ値は、図３の時刻ｔ０１以降で異常時として太い二点鎖線にて示すように、判定値２を越え大きくリッチ側に振れるのである。こののち、Ａ／Ｆフィードバック制御が実行されておれば、Ａ／Ｆセンサ値は２次空気導入機構３０の正常時と同様に、ストイキに戻ることとなる。なお、２次空気導入機構３０が異常、かつＡ／Ｆフィードバック制御が実行されていなければ、図３の時刻ｔ０１以降で太い破線にて示すように、Ａ／Ｆセンサ値はリッチ状態のままとなる。
【００２９】
一方、ステップＳ１０８の判定条件が成立せず、即ち、前回補正量に所定量βを加算した補正量が所定値を越え大きいときにはステップＳ１１２に移行し、補正量が所定値とされたのち、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１１１の判定条件が成立せず、即ち、Ａ／Ｆセンサ２４によるＡ／Ｆセンサ値が判定値２を越え大きいときには、２次空気供給正常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００３０】
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、排気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次空気を導入する２次空気導入機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気導入通路３１の２次空気導入孔３１ａより下流側に配設され、排気ガス中の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ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される噴射量演算手段と、２次空気導入機構３０による２次空気の停止直後に空燃比補正のため燃料噴射量を減量した際、Ａ／Ｆセンサ２４による検出結果として判定値１以上リーンとなったときには、２次空気導入機構３０を異常と判定する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。
【００３１】
つまり、内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構３０による２次空気停止直後に空燃比補正のため減量した際、Ａ／Ｆセンサ２４による検出結果として判定値１以上リーンとなったときには、２次空気を停止状態としたにもかかわらず導入状態のままであり、２次空気導入機構３０が異常であると判定できる。このように、Ａ／Ｆセンサ値を用いて２次空気導入機構３０の異常が判定されることで、異常の検出精度を向上することができる。
【００３２】
また、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、排気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次空気を導入する２次空気導入機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気導入通路３１の２次空気導入孔３１ａより下流側に配設され、排気ガス中の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ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される噴射量演算手段と、２次空気導入機構３０による２次空気の導入直後に空燃比補正のため燃料噴射量を増量した際、Ａ／Ｆセンサ２４による検出結果として判定値２以上リッチとなったときには、２次空気導入機構３０を異常と判定する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。
【００３３】
つまり、内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構３０による２次空気導入直後に空燃比補正のため増量した際、Ａ／Ｆセンサ２４による検出結果として判定値２以上リッチとなったときには、２次空気を導入状態としたにもかかわらず停止状態のままであり、２次空気導入機構３０が異常であると判定できる。このように、Ａ／Ｆセンサ値を用いて２次空気導入機構３０の異常が判定されることで、異常の検出精度を向上することができる。
【００３４】
〈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、図５は図４の処理に対応する２次空気の「ＯＮ」／「ＯＦＦ」、Ａ／Ｆ（空燃比）フィードバック燃料補正係数のなまし値及びＡ／Ｆセンサ値の遷移状態を示すタイムチャートである。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。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。
【００３５】
図４において、まず、ステップＳ２０１で、２次空気「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、２次空気「ＯＦＦ」で２次空気導入機構３０が不作動状態であるとき（図５に示す時刻ｔ１０〜時刻ｔ１１）にはステップＳ２０２に移行し、前回補正量（前回の２次空気用燃料補正量）から所定量γを減算した補正量が「０」以上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、前回補正量から所定量γを減算した補正量が「０」以上と大きいときにはステップＳ２０３に移行し、前回補正量から所定量γを減算した補正量が今回の２次空気用燃料補正量とされる。
【００３６】
次にステップＳ２０４に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４からのＡ／Ｆセンサ値に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数が平滑化されたなまし値が読込まれる。次にステップＳ２０５に移行して、ステップＳ２０４で読込まれたＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が予め設定された判定値３以上であるかが判定される。ステップＳ２０５の判定条件が成立、即ち、Ａ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値３以上と大きいときにはステップＳ２０６に移行して、２次空気供給異常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００３７】
つまり、図５において、２次空気が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」となった直後では、Ａ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値は、２次空気導入機構３０が正常であれば、図５の時刻ｔ１０以降で正常時として細い実線にて示すように、Ａ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値を減少させるよう多少変化するのみである。ところが、２次空気導入機構３０が異常であるとＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が、図５の時刻ｔ１０以降で太い二点鎖線にて示すように、増加させるよう判定値３を越え大きく振れ、この結果、Ａ／Ｆセンサ値は、図５の時刻ｔ１０以降で異常時として太い二点鎖線にて示すように、大きくリーン側に振れるのである。こののち、Ａ／Ｆフィードバック制御が実行されておれば、Ａ／Ｆセンサ値は２次空気導入機構３０の正常時と同様に、ストイキに戻ることとなる。なお、２次空気導入機構３０が異常、かつＡ／Ｆフィードバック制御が実行されていなければ、Ａ／Ｆセンサ値は、図５の時刻ｔ１０以降で太い破線にて示すように、リーン状態のままとなる。
【００３８】
一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立せず、即ち、前回補正量から所定量γを減算した補正量が「０」未満と小さいときにはステップＳ２０７に移行し、補正量が「０」とされたのち、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ２０５の判定条件が成立せず、即ち、Ａ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値３未満と小さいときには、２次空気供給正常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、２次空気「ＯＮ」で２次空気導入機構３０が作動状態であるとき（図５に示す時刻ｔ１０以前、時刻ｔ１１以降）にはステップＳ２０８に移行し、前回補正量に所定量δを加算した補正量が所定値以下であるかが判定される。ステップＳ２０８の判定条件が成立、即ち、前回補正量に所定量δを加算した補正量が所定値以下と小さいときにはステップＳ２０９に移行し、前回補正量に所定量δを加算した補正量が今回の２次空気用燃料補正量とされる。
【００４０】
次にステップＳ２１０に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４からのＡ／Ｆセンサ値に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数が平滑化されたなまし値が読込まれる。次にステップＳ２１１に移行して、ステップＳ２１０で読込まれたＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が予め設定された判定値４以下であるかが判定される。ステップＳ２１１の判定条件が成立、即ち、Ａ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値４以下と小さいときにはステップＳ２０６に移行して、２次空気供給異常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００４１】
つまり、図５に示すように、２次空気が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」となった直後では、Ａ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値は、２次空気導入機構３０が正常であれば、図５の時刻ｔ１１以降で正常時として細い実線にて示すように、一時的に多少増加され変化するのみである。ところが、２次空気導入機構３０が異常であるとＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値は、図５の時刻ｔ１１以降で太い二点鎖線にて示すように、減少され判定値４を越え大きく振れ、この結果、Ａ／Ｆセンサ値は、図５の時刻ｔ１１以降で異常時として太い二点鎖線にて示すように、大きくリッチ側に振れるのである。こののち、Ａ／Ｆフィードバック制御が実行されておれば、Ａ／Ｆセンサ値は２次空気導入機構３０の正常時と同様に、ストイキに戻ることとなる。なお、２次空気導入機構３０が異常、かつＡ／Ｆフィードバック制御が実行されていなければ、Ａ／Ｆセンサ値は、図５の時刻ｔ１１以降で太い破線にて示すように、リッチ状態のままとなる。
【００４２】
一方、ステップＳ２０８の判定条件が成立せず、即ち、前回補正量に所定量δを加算した補正量が所定値を越え大きいときにはステップＳ２１２に移行し、補正量が所定値とされたのち、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ２１１の判定条件が成立せず、即ち、Ａ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値４を越え大きいときには、２次空気供給正常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００４３】
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、排気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次空気を導入する２次空気導入機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気導入通路３１の２次空気導入孔３１ａより下流側に配設され、排気ガス中の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ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される噴射量演算手段と、２次空気導入機構３０による２次空気の停止直後に空燃比補正のため燃料噴射量を減量した際、Ａ／Ｆセンサ２４に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値３以上に増加したときには、２次空気導入機構３０を異常と判定する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。
【００４４】
つまり、内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構３０による２次空気停止直後に空燃比補正のため減量した際、Ａ／Ｆセンサ２４に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値３以上に増加したときには、２次空気を停止状態としたにもかかわらず導入状態のままであり、２次空気導入機構３０が異常であると判定できる。このように、Ａ／Ｆセンサ２４に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値を用いて２次空気導入機構３０の異常が判定されることで、異常の検出精度を向上することができる。
【００４５】
また、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、排気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次空気を導入する２次空気導入機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気導入通路３１の２次空気導入孔３１ａより下流側に配設され、排気ガス中の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ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される噴射量演算手段と、２次空気導入機構３０による２次空気の導入直後に空燃比補正のため燃料噴射量を増量した際、Ａ／Ｆセンサ２４に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値４以下に減少したときには、２次空気導入機構３０を異常と判定する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。
【００４６】
つまり、内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき算出され供給される燃料噴射量を、２次空気導入機構３０による２次空気導入直後に空燃比補正のため増量した際、Ａ／Ｆセンサ２４に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値が判定値４以下に減少したときには、２次空気を導入状態としたにもかかわらず停止状態のままであり、２次空気導入機構３０が異常であると判定できる。このように、Ａ／Ｆセンサ２４に基づくＡ／Ｆフィードバック補正係数のなまし値を用いて２次空気導入機構３０の異常が判定されることで、異常の検出精度を向上することができる。
【００４７】
〈実施例３〉
図６は本発明の実施の形態の第３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。
【００４８】
図６において、まず、ステップＳ３０１で、内燃機関１０が定常運転であるかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１０が定常運転で急加減速時にないときにはステップＳ３０２に移行し、２次空気導入機構３０に状態変化が有るかが判定される。ステップＳ３０２の判定条件が成立せず、即ち、２次空気導入機構３０に状態変化がないときにはステップＳ３０３に移行し、エアフローメータ１２による計測吸気量が読込まれる。次にステップＳ３０４に移行して、燃料噴射時間から燃料噴射量が算出される。
【００４９】
次にステップＳ３０５に移行して、ステップＳ３０３で読込まれた計測吸気量がステップＳ３０４で算出された燃料噴射量にて除算され供給Ａ／Ｆ（空燃比）が算出される。次にステップＳ３０６に移行して、Ａ／Ｆセンサ２４による計測Ａ／Ｆが読込まれる。次にステップＳ３０７に移行して、回数カウンタＮが所定回数ε以上であるかが判定される。ステップＳ３０７の判定条件が成立、即ち、回数カウンタＮが所定回数ε以上と大きいときにはステップＳ３０８に移行し、ステップＳ３０５で算出された供給Ａ／ＦからステップＳ３０６で読込まれた計測Ａ／Ｆを減算した値の絶対値の合計値が回数カウンタＮにて除算され積算偏差平均値が算出される。
【００５０】
次にステップＳ３０９に移行して、２次空気「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ３０９の判定条件が成立、即ち、２次空気「ＯＮ」で２次空気導入機構３０が作動状態であるときにはステップＳ３１０に移行し、ステップＳ３０８で算出された積算偏差平均値が予め設定された判定値５以下であるかが判定される。ステップＳ３１０の判定条件が成立、即ち、積算偏差平均値が判定値５以下と小さいときにはステップＳ３１１に移行し、２次空気導入機構３０が「ＯＮ」とならず、即ち、２次空気供給されない２次空気供給異常であるとして、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３１０の判定条件が成立せず、即ち、積算偏差平均値が判定値５を越え大きいときには２次空気供給正常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ３０９の判定条件が成立せず、即ち、２次空気「ＯＦＦ」で２次空気導入機構３０が不作動状態であるときにはステップＳ３１２に移行し、ステップＳ３０８で算出された積算偏差平均値が予め設定された判定値６以上であるかが判定される。ステップＳ３１２の判定条件が成立、即ち、積算偏差平均値が判定値６以上と大きいときにはステップＳ３１３に移行し、２次空気導入機構３０が「ＯＦＦ」とならず、即ち、２次空気供給されっぱなしの２次空気供給異常であるとして、本ルーチンを終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ３０１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１０が過渡運転で急加減速時にあるとき、またはステップＳ３０２の判定条件が成立、即ち、２次空気導入機構３０に状態変化があるとき、またはステップＳ３０７の判定条件が成立せず、即ち、回数カウンタＮが所定回数ε未満と小さいとき、またはステップＳ３１２の判定条件が成立せず、即ち、積算偏差平均値が判定値６未満と小さいときには２次空気供給正常であるとして、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の吸気通路１１内に導入される吸気量を検出する吸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の排気通路２２途中に設置され、排気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次空気を導入する２次空気導入機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気導入通路３１の２次空気導入孔３１ａより下流側に配設され、排気ガス中の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ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される噴射量演算手段と、内燃機関１０の定常時で２次空気導入機構３０に状態変化がないとき、内燃機関１０に供給される吸気量及び燃料噴射量から算出される供給Ａ／ＦとＡ／Ｆセンサ２４にて検出される計測Ａ／Ｆとの偏差の積算値をその積算回数にて除算した積算偏差平均値が、２次空気導入機構３０による２次空気の導入状態にもかかわらず判定値５以下となるときには、２次空気導入機構３０を異常と判定する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】
つまり、内燃機関１０の吸気通路１１内に導入されエアフローメータ１２により検出される計測吸気量及び内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき算出される燃料噴射量とから算出される供給Ａ／ＦとＡ／Ｆセンサ２４にて検出される計測Ａ／Ｆとによる積算偏差平均値が２次空気導入機構３０による２次空気の導入状態にもかかわらず判定値５以下となるときには、２次空気が導入状態とされているにもかかわらず停止状態となっていると分かり、２次空気導入機構３０が異常であると判定できる。このように、エアフローメータ１２による計測吸気量及び各種運転パラメータに基づく燃料噴射量による供給Ａ／ＦとＡ／Ｆセンサ２４による計測Ａ／Ｆとの積算偏差平均値を用いて２次空気導入機構３０の異常が判定されることで、異常の検出精度を向上することができる。
【００５５】
また、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内に導入される吸気量を検出する吸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の排気通路２２途中に設置され、排気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次空気を導入する２次空気導入機構３０と、三元触媒２３の上流側の排気通路２２内で２次空気導入通路３１の２次空気導入孔３１ａより下流側に配設され、排気ガス中の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ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される噴射量演算手段と、内燃機関１０の定常時で２次空気導入機構３０に状態変化がないとき、内燃機関１０に供給される吸気量及び燃料噴射量から算出される供給Ａ／ＦとＡ／Ｆセンサ２４にて検出される計測Ａ／Ｆとの偏差の積算値をその積算回数にて除算した積算偏差平均値が、２次空気導入機構３０による２次空気の停止状態にもかかわらず判定値６以上となるときには、２次空気導入機構３０を異常と判定する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。
【００５６】
つまり、内燃機関１０の吸気通路１１内に導入されエアフローメータ１２により検出される計測吸気量及び内燃機関１０の各種運転パラメータに基づき算出される燃料噴射量とから算出される供給Ａ／ＦとＡ／Ｆセンサ２４にて検出される計測Ａ／Ｆとによる積算偏差平均値が２次空気導入機構３０による２次空気の停止状態にもかかわらず判定値６以上となるときには、２次空気が停止状態とされているにもかかわらず導入状態となっていると分かり、２次空気導入機構３０が異常であると判定できる。このように、エアフローメータ１２による計測吸気量及び各種運転パラメータに基づく燃料噴射量による供給Ａ／ＦとＡ／Ｆセンサ２４による計測Ａ／Ｆとの積算偏差平均値を用いて２次空気導入機構３０の異常が判定されることで、異常の検出精度を向上することができる。
【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実施例乃至第３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の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等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。
【図５】図５は図４の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図６】図６は本発明の実施の形態の第３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次空気導入機構
３１　　２次空気導入通路
３１ａ　２次空気導入孔
【図１】
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【図２】
2004084528.tif 000004
【図３】
2004084528.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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