(57)【要約】【課題】開閉弁下流の配管等の漏洩故障を他の故障と区別して判定することが可能な故障検出機能を有する２次空気供給装置およびこの２次空気供給装置を備えた内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＡＩ供給中の圧力挙動、供給中の圧力と停止後にＡＳＶを閉弁した状態でＡＰを駆動させた時の圧力との差、あるいは、供給停止後の排気管内のＡ／Ｆから他のＡＩ機器故障とは別にＡＳＶの下流側における漏洩（ホース外れ）等の故障が発生しているケース（ケース３）を正常な状態（ケース１）やＡＳＶの閉故障（ケース２）から判別する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に接続された供給管上に上流側からエアポンプ、圧力センサ、開閉弁が配置されて、排気系に２次空気を供給する２次空気供給装置であって、その構成部品の故障状態を、２次空気の供給制御時と非供給制御時における圧力および圧力変動から判定する故障診断部を備えている２次空気供給装置において、
前記故障診断部は、２次空気の供給制御時において前記圧力センサで検出した圧力から排気による圧力脈動がないと判定した場合には、検出した圧力値を第１所定値とこれより小さい第２所定値のそれぞれと比較し、検出した圧力値が前記第１所定値より大きい場合には前記開閉弁の閉弁故障と、前記第２所定値より小さい場合には前記開閉弁の閉弁故障と前記エアポンプの停止故障の双方と、前記第１所定値と前記第２所定値の間にある場合には、前記開閉弁下流での漏れありと判定することを特徴とする２次空気供給装置。
【請求項２】
内燃機関の排気系に接続された供給管上に上流側からエアポンプ、圧力センサ、開閉弁が配置されて、排気系に２次空気を供給する２次空気供給装置であって、その構成部品の故障状態を、２次空気の供給制御時と非供給制御時における圧力および圧力変動から判定する故障診断部を備えている２次空気供給装置において、
前記故障診断部は、２次空気供給制御時に排気による圧力脈動なしと判定した場合で、かつ、前記開閉弁開制御時と閉制御時の双方で前記エアポンプを駆動させたときの圧力差が所定値以上の場合に、開閉弁下流での漏れありと判定することを特徴とする２次空気供給装置。
【請求項３】
内燃機関の排気系に接続された供給管上に上流側からエアポンプ、圧力センサ、開閉弁が配置されて、排気系に２次空気を供給する２次空気供給装置であって、その構成部品の故障状態を、２次空気の供給制御時と非供給制御時における圧力および圧力変動から判定する故障診断部を備えている２次空気供給装置において、
排気系に配置される空燃比センサをさらに備えており、
前記故障診断部は、２次空気の供給制御時と非供給制御時における圧力および圧力変動から前記開閉弁の閉故障と判定した場合で、前記２次空気の供給制御終了後における前記空燃比センサの出力から所定以上のリーン状態と判定した場合には、開閉弁下流での漏れありと判定することを特徴とする２次空気供給装置。
【請求項４】
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、請求項１〜３のいずれかに記載の２次空気供給装置を備えており、
前記故障診断部が、前記開閉弁下流での漏れと判定した場合には、空燃比フィードバックによる燃料の学習制御において学習値をリッチ補正して制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記故障診断部が、前記開閉弁下流での漏れと判定した場合には、さらに燃料学習および燃料異常判定を停止することを特徴とする請求項１〜４記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に配置される排気浄化装置の上流側に２次空気を供給する２次空気供給装置とこの２次空気供給装置を備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、その構成部品の異常検出が可能な２次空気供給装置とこれを備える内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気浄化装置として、排気系に三元触媒を配置し、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ成分を低減して浄化を図る装置が知られている。さらに、排気管に接続された開閉弁を有する２次空気供給通路にエアポンプから空気を圧送することで、排気管内に２次空気を供給して酸素濃度を高くして、排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化させることにより排気ガスの浄化を促進する技術が知られている。
【０００３】
このような２次空気供給装置において、エアポンプや開閉弁といった構成部品に異常が生じると、排気ガスの浄化効率が低下してしまい、エミッションが悪化するため、その異常を早期に判定する必要がある。そこで、この種の異常を検出する技術として、特許文献１に開示されている技術が知られている。
【０００４】
この技術は、２次空気供給装置の作動制御時と非作動制御時における２次空気供給通路内の圧力挙動をそれぞれ検出し、圧力と圧力脈動の組み合わせに応じて故障個所の診断を行うものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−８３０４８号公報（段落００１９〜００５８、図１〜図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に２次空気供給系の開閉弁下流側は、排気系の配管とフレキシブルホース等を用いて接続されている。これにより、製造、メンテナンスが容易になるが、金属製等の固定配管を用いた場合と比較して、ホースの外れや損傷により漏洩が発生する可能性が高くなる。このため、これらの漏洩故障を検出する必要があるが、上記の技術では、漏洩が起きた場合に、開閉弁の閉異常と誤判定してしまい、正確な判定が行えない可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、開閉弁下流の配管等の漏洩故障を他の故障と区別して判定することが可能な故障検出機能を有する２次空気供給装置およびこの２次空気供給装置を備えた内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る２次空気供給装置は、内燃機関の排気系に接続された供給管上に上流側からエアポンプ、圧力センサ、開閉弁が配置されて、排気系に２次空気を供給する２次空気供給装置であって、その構成部品の故障状態を、２次空気の供給制御時と非供給制御時における圧力および圧力変動から判定する故障診断部を備えている２次空気供給装置において、この故障診断部は、２次空気の供給制御時において圧力センサで検出した圧力から排気による圧力脈動がないと判定した場合には、検出した圧力値を第１所定値とこれより小さい第２所定値のそれぞれと比較し、検出した圧力値が第１所定値より大きい場合には開閉弁の閉弁故障と、第２所定値より小さい場合には開閉弁の閉弁故障とエアポンプの停止故障の双方と、第１所定値と第２所定値の間にある場合には、開閉弁下流での漏れありとそれぞれ判定することを特徴とする。
【０００９】
２次空気供給装置の開閉弁下流側で漏洩がある場合、エアポンプと開閉弁が正常に作動している場合には、エアポンプから吐出された空気は、漏洩部から外へ流出する。その結果、この場合の２次空気の供給制御時における圧力検出手段の検出値は、開閉弁下流で漏れがない場合に比べて低下するが、エアポンプが停止している場合に比べると、高い圧力を示す。また、この漏洩部が存在するため、開閉弁上流側と排気系とは実際には連通しないので、排気系の圧力変動の影響を受けることがない。そのため、圧力検出手段で検出される圧力には排気による圧力脈動が生じない。したがって、この条件から漏洩の存在を判定することができる。
【００１０】
あるいは、故障診断部は、２次空気供給制御時に排気による圧力脈動なしと判定した場合で、かつ、開閉弁開制御時と閉制御時の双方でエアポンプを駆動させたときの圧力差が所定値以上の場合に、開閉弁下流での漏れありと判定してもよい。
【００１１】
開閉弁とエアポンプが正常に動作している場合、開閉弁を閉止した状態でエアポンプを強制的に作動させると、圧力検出手段で検出される圧力は、開閉弁が開弁している場合よりも高くなる。このとき、開閉弁によって開閉弁下流側は圧力検出手段から遮断されているため、圧力検出手段は開閉弁下流の影響を受けない。つまり、この時の圧力挙動は、開閉弁下流の漏洩の有無にかかわらない。前述したように、開閉弁が開弁された状態でエアポンプを作動させた場合には、その圧力値は開閉弁下流で漏洩のない場合のほうが、漏洩のある場合よりも高くなる。この結果、開弁時と閉弁時それぞれのエアポンプ作動時の圧力の差は、漏洩のある場合のほうが、漏洩のない場合に比べて高くなる。したがって、この条件からも漏洩の存在を判定することができる。
【００１２】
また、排気系に配置される空燃比センサをさらに備えており、故障診断部は、２次空気の供給制御時と非供給制御時における圧力および圧力変動から開閉弁の閉故障と判定した場合で、２次空気の供給制御終了後における空燃比センサの出力から所定以上のリーン状態と判定した場合には、開閉弁下流での漏れありと判定してもよい。
【００１３】
開閉弁下流に漏洩部が存在すると、この漏洩部を通じて排気管と大気とが連通する。この結果、２次空気供給制御後も、通常負圧となっている排気系へと大気が流入することになり、本来の制御状態よりもリーン側に排気の空燃比がずれることになる。したがって、この条件からも漏洩の存在を判定することができる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、その内燃機関が本発明に係る２次空気供給装置を備えており、故障診断部が、開閉弁下流での漏れと判定した場合には、空燃比フィードバックによる燃料の学習制御において学習値をリッチ補正して制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
上述したように、開閉弁下流に漏洩があると、排気空燃比がリーン側へと移行する。排気空燃比がリーンの状態が続くと、排気浄化触媒による排気浄化性能が低下し、エミッションの悪化を招くため、空燃比フィードバックによる燃料の学習制御において学習値をリッチ補正することで、排気空燃比を所定の状態に保つ制御を行い、エミッションの悪化を抑制する。
【００１６】
故障診断部が、開閉弁下流での漏れと判定した場合には、さらに燃料学習および燃料異常判定を停止することが好ましい。このように漏洩箇所からの流入がある場合には、燃料学習および燃料異常判定を正確に行うことができないため、学習および異常判定を禁止して冷間始動時や非フィードバック制御時におけるエミッションの悪化を抑制する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明に係る２次空気供給装置を搭載した内燃機関の構成を示す概略図である。この２次空気供給装置１は、内燃機関である多気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ。）２に取り付けられるものである。このエンジン２は、４サイクルエンジンである。ここで、エンジン２には吸気管２０と排気管２１とが取り付けられており、吸気管２０には、スロットル２４が配置され、吸気フィルタ２５に接続されている。吸気フィルタ２５とスロットル２４の間には、空気量（一次空気量）を測定するためのエアフローメータ２６が配置されている。一方、排気管２１下流には、３元触媒からなる排気浄化装置２２が配置されており、排気浄化装置の上流と下流の双方に排気中の酸素濃度を検知するためのＯ２センサ３１、３２が配置されている。なお、Ｏ２センサに代えて、Ａ／Ｆセンサ、リニアＯ２センサを用いてもよい。また、エンジン２には、その回転数Ｎｅを検出する回転数センサ２７が取り付けられ、その出力は、エンジンＥＣＵ２３に入力されている。
【００１９】
２次空気供給装置１は、吸気管２０の吸気フィルタ２５とスロットル２４との間の位置と排気管２１のエンジン２と上流側Ｏ２センサ３１との間を接続する２次空気供給通路１１を備えている。そして、この２次空気供給通路１１は、金属またはセラミックなどからなる固定配管部１１ａと１１ｃの間にゴムホースやフレキシブルホース等の可撓式配管部１１ｂが配置されている。そして、この２次空気供給通路１１の上流側固定配管部１１ａ上に吸気管２０側から電気モータ駆動式のエアポンプ（ＡＰ）１２、エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）１３、逆止弁であるリード弁（ＲＶ）１４が配置される。そして、ＡＰ１２とＡＳＶ１３との間に圧力センサ１５が配置されている。このＡＳＶ１３には、吸気管２０のスロットル２４下流から延びる配管１６が接続されており、この配管１６上には三方弁１７が配置されている。三方弁１７の他のポートは、配管１８、フィルタ１９を介して外気へと接続されている。
【００２０】
２次空気供給装置１の動作を制御する制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等で構成されており、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ２３と相互に情報をやりとりできるよう接続されているほか、圧力センサ１５、Ｏ２センサ３１、３２の出力信号が入力されるとともに、ＡＰ１２のモータ駆動と三方弁１７の開閉を制御する。なお、制御装置１０は、エンジンＥＣＵ２３の一部をなしていてもよい。この制御装置１０は、本発明に係る故障診断装置を含んでいる。なお、故障診断部を制御装置１０から独立させることも可能であり、また、別のシステム、例えば、車両の故障診断装置に組み込んでもよい。
【００２１】
この２次空気供給装置１は、所定の条件を満たしたときに、２次空気供給制御（以下、ＡＩ制御と称する。）を実行する。この所定の条件とは、例えば、冷間始動時等の燃料濃度が高く、空燃比（Ａ／Ｆ）が小さく、かつ、排気浄化装置２２が充分に昇温しておらずその機能が充分に発揮されにくい状態が挙げられる。このような条件を満たしたときには、制御装置１０は三方弁１７を制御して、配管１６を吸気管２０へと連通させることにより、吸気管２０内の負圧をＡＳＶ１３に導いて、ＡＳＶ１３を開制御するとともに、ＡＰ１２を駆動させる。これにより、エアフィルタ２５を通過した空気の一部が２次空気供給通路１１を介して排気管２１内へと導かれる。この結果、排気中の酸素濃度が上昇し、そのＡ／Ｆが上がり、排気中のＨＣ、ＣＯの排気管２１における２次燃焼が促されて排気の浄化が図られるとともに、排気温度が上昇することにより排気浄化装置２２の３元触媒の昇温が促進されてエミッションの悪化が抑制される。なお、ＡＳＶ１３と三方弁１７の組み合わせに代えて、ＡＳＶ１３部分に直接、電磁弁を使用することもできる。
【００２２】
本発明に係る２次空気供給装置は、構成部品すなわち、ＡＰ１２、ＡＳＶ１３、ＲＶ１４や２次空気供給通路１１の異常を検出する故障診断部を備えているものである。具体的には、制御装置１０が、２次空気供給通路１１上に配置される圧力センサ１５で検出される圧力挙動に基づいて構成部品の故障検出を行う。
【００２３】
以下、この故障診断動作のいくつかを具体的に説明する。まず、故障診断動作の第１の制御形態について図２の処理フローを参照して説明する。この故障診断処理は、車両の電源がオンにされてから制御装置１０により処理が開始され、故障検出が終了するまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００２４】
最初に、ＡＩ制御を実行する条件（ＡＩ実行条件）が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２）。この実行条件は、エンジンＥＣＵ２３から送られるエンジン冷却水温、吸気温、始動経過時間、バッテリー電圧、負荷条件等により決定される。ここで、ＡＩ制御を終了する条件が満たされた場合もＡＩ実行条件不成立とされる。
【００２５】
ＡＩ実行条件が成立したと判定された場合には、ステップＳ４へと移行してＡＩ制御を実行中か否かを判定する。ＡＩ制御実行中の場合には、ステップＳ６へと移行してＡＩ実行中の異常検出条件が成立しているか否かを判定する。この異常検出条件は、ＡＩ実行開始から所定の経過時間が経過し、車速、負荷、エンジン回転数が所定の範囲内にあり、アイドル回転状態であると判定される場合に満たされる。
【００２６】
ＡＩ実行中の異常検出条件が成立した場合には、圧力値Ｐと圧力平均値（なまし値）Ｐｓｍを読み込む（ステップＳ８）。この圧力なまし値Ｐｓｍは、今回のタイムステップで検出した圧力値をＰｓ、前回のタイムステップにおける圧力なまし値の計算結果をＰｓｍ＿ｏｌｄとするとき、Ｐｓｍ＝｛（ｎ−１）×Ｐｓｍ＿ｏｌｄ＋Ｐｓ｝／ｎで表せる。図３は、こうして求められるＰｓｍとＰｓの時間変化を合わせて示している。ここで、圧力変動の周期の長さＴに対して、タイムステップΔｔが十分に短く（例えば、４×Δｔ≦Ｔ）、かつ、なまし値を求める際の係数ｎが十分に大きい（例えば、ｎ×Δｔ≧２×Ｔ）ときには、Ｐｓｍはサンプリング期間（ｎ×Δｔ）内における圧力値Ｐｓの平均値に近似した値となる。なお、処理開始後のタイムステップ数がｎに満たない場合には、ｎの代わりにタイムステップ数を用いればよい。このようになまし値を用いて計算を行うことで、過去のタイムステップにおける圧力値を記憶しておく必要がなく、必要なメモリ量を軽減することができるともに、計算が簡略化され、制御装置１０内の計算機資源を有効に活用することができる。
【００２７】
次に、圧力脈動積算値ΔＰｓｕｍを算出する（ステップＳ１０）。この圧力脈動積算値ΔＰｓｕｍは、前回のタイムステップにおける圧力脈動積算値をΔＰｓｕｍ＿ｏｌｄとするとき、ΔＰｓｕｍ＝（ｎ−１）／ｎ×ΔＰｓｕｍ＿ｏｌｄ＋｜Ｐｓ−Ｐｓｍ｜で表せる。これは、圧力値Ｐｓと平均値（正確には、圧力なまし値Ｐｓｍ）との差分の絶対値をｎ回分のタイムステップについて積算した値Σ｜Ｐｓ−Ｐｓｍ｜のなまし値である。ｎ回分のタイムステップの積算値を正確に求めるためには、ｎ回分の各差分値を記憶しておく必要があるが、このようになまし値を用いることで、上述の圧力なまし値の計算の場合と同様に、過去のｎ回分のタイムステップにおける計算結果を記憶しておく必要がなく、必要なメモリ量を軽減することができるともに、計算が簡略化され、制御装置１０内の計算機資源を有効に活用することができる。
【００２８】
なお、計算機資源に余裕がある場合には、ｎ回分のタイムステップの値を格納しておいて、平均値や積算値を正確に計算することも可能である。また、本実施形態では、圧力脈動の判定に圧力脈動積算値ΔＰｓｕｍを用いているが、Ｐｓを時間ｔ−圧力ｐの座標軸にプロットした際のプロットされた線の軌跡の長さＬｐｓの所定区間内の積算値を用いてもよい（実際の計算ではなまし値を用いてもよい。）。このＬｐｓは、１タイムステップについては、√（Δｔ２＋（Ｐｓ−Ｐｓ＿ｏｌｄ）２）で表せる（Ｐｓ＿ｏｌｄは圧力Ｐｓの前回値である）。もちろん、圧力脈動を所定期間内における実際の圧力の振幅値（最大圧力値と最小圧力値の差）により求めてもよい。
【００２９】
次に、圧力脈動積算値ΔＰｓｕｍとしきい値ΔＰ０とを比較することで脈動の有無を判定する（ステップＳ１２）。ΔＰ０は、２次空気供給通路１１を通じて圧力センサ１５へと伝わる排気脈動に伴う脈動発生を、圧力センサ１５の測定誤差やエアポンプ１２の吐出圧変動に伴う脈動から正確に識別できる値に設定される。ΔＰｓｕｍがΔＰ０を超えている場合には、脈動があり、ＡＳＶ１３は正常に開弁していると判定し、ステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４では、圧力なまし値Ｐｓｍとしきい値Ｐ０（本発明における第２の所定値）とを比較することで、圧力上昇の有無を判定する。ここで、Ｐ０は大気圧より若干高い値に設定されている。ＰｓｍがＰ０を超えている場合には、ＡＰ１２の作動に伴い、その吐出圧による圧力上昇が見られると判定して、ステップＳ１６へと移行して、この圧力なまし値ＰｓｍからＡＰ１２による空気流量Ｑを算出する。ＰｓｍとＱとの対応関係は、図４に示される線図のように予め把握され、制御装置１０内のＲＡＭ等にマップ形式や関数の形式で格納されている。
【００３０】
次に、こうして求めた空気量Ｑをしきい値Ｑ０と比較する（ステップＳ１８）。ここで、Ｑ０は、２次空気供給量として必要十分な量が設定されている。ＱがＱ０以上の場合、２次空気供給量は十分であると判定して、ステップＳ２０へ移行し、ＡＩ制御実行中は機器が正常に機能していたことを示すフラグＸＡＩＯＮＯＫに１をセットして、ＡＩ故障検出終了を示すフラグをセットして（ステップＳ２４）処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ１８でＱがＱ０未満であった場合には、空気供給量が低下しているものと判定して、流量低下を表すフラグＸＦＡＩＤＯＷＮに１をセットして（ステップＳ２２）、ステップＳ２４へ移行した後処理を終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ１４で圧力なまし値Ｐｓｍがしきい値Ｐ０以下であった場合には、ＡＰ１２の吐出圧による圧力上昇が見られないことから、ＡＰ１２が作動していないものと判定して、ステップＳ２６へと移行し、ＡＰ１２のオフ故障を示すＸＦＡＰＯＦＦに１をセットし（ステップＳ２６）、ステップＳ２４へと移行した後処理を終了する。
【００３３】
また、ステップＳ１２でΔＰｓｕｍがしきい値ΔＰ０以下であった場合には、圧力脈動がなく、圧力センサ１５の下流側で空気供給通路１１と排気管２１との連通が阻害されているものと判定し、ステップＳ２８へと移行して圧力なまし値Ｐｓｍとしきい値Ｐ１（本発明における第１の所定値）を比較する。このＰ１は前述したＰ０より大きな値に設定されている。ＰｓｍがＰ１を超えている場合には、ＡＰ１２は作動しているが、下流側のＡＳＶ１３が閉弁したままであると判定し、ステップＳ３０へと移行して、ＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬに１をセットして、ステップＳ２４へと移行した後処理を終了する。
【００３４】
一方、ＰｓｍがＰ１未満の場合には、ステップＳ３２へと移行して圧力なまし値Ｐｓｍとしきい値Ｐ０とを比較する。ＰｓｍがＰ０を超えている場合には、ＡＰ１２が作動し、ＡＳＶ１３も正常に開弁しているが、その下流の可撓式配管部１１ｂでホース外れ等が発生し、空気供給通路１１が排気管２１へつながっていない状態に陥っているものと判定し、ステップＳ３４へと移行してホース外れ異常フラグＸＦＡＩＬＥＡＫに１をセットしてステップＳ２４へと移行し、処理を終了する。
【００３５】
反対に、ＰｓｍがＰ０以下の場合には、ＡＰ１２の吐出圧がなく、不作動であると判定し、ＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬに１を（ステップＳ３６）、ＡＰ１２のオフ故障フラグＸＦＡＰＯＦＦに１を（ステップＳ３８）それぞれセットしてステップＳ２４へと移行して処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６で判定結果がノーであった場合には、いずれの場合もステップＳ４０へと移行してＡＩ故障検出が終了しているか否かを判定する。判定結果がイエスの場合には、処理を終了し、未検出の場合のみ最初に戻り、検出処理を続行する。
【００３７】
この故障診断処理によれば、ホース外れ等のＡＳＶ１３下流側の配管からの漏洩異常を他の故障状態と識別して判定することが可能である。また、他の構成部品の異常についても正確な判定を行うことができる。
【００３８】
次に、故障診断動作の第２の制御形態について図５の処理フローを参照して説明する。この処理は、図２に示される処理フローと基本部分は共通するが、ホース外れ等の判定をＡＩ制御の停止状態で行う点が相違する。そのため、本処理は車両の電源がオンにされてから制御装置１０により所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００３９】
まず、第１の制御形態と異なり、最初に、ステップＳ８、Ｓ１０の処理を行うことにより、圧力値Ｐ、圧力なまし値Ｐｓｍと、圧力脈動積算値ΔＰｓｕｍを検出する。ステップＳ２〜Ｓ２６の処理は第１の実施形態と同様である。一方、ステップＳ１２でΔＰｓｕｍがしきい値ΔＰ０以下であった場合には、ＡＳＶ１３が閉弁しているものと推定して、さらに、圧力なまし値Ｐｓｍとしきい値Ｐ０とを比較する（ステップＳ３２）。ＰｓｍがＰ０を超えている場合には、ＡＰ１２は作動していると判定し、ステップＳ３０へと移行してＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬに１をセットしてステップＳ２４へと移行する。一方、ＰｓｍがＰ０以下の場合には、ＡＰ１２も不作動であると判定し、ＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬに１を（ステップＳ３６）、ＡＰ１２のオフ故障フラグＸＦＡＰＯＦＦに１を（ステップＳ３８）それぞれセットしてステップＳ２４へと移行する。
【００４０】
ステップＳ２４終了後は、ステップＳ２５へと移行してＡＩ制御中の圧力値をＰａｓｖｏｐに格納して処理を終了する。
【００４１】
また、ステップＳ２〜Ｓ６からＳ４０へと移行し、ＡＩ制御中の故障判定が終了したと判定された場合には、まず、ステップＳ４２へと移行し、ホース外れ検出処理が終了しているか否かを判定する。検出処理が終了している場合には、その後の処理をスキップして処理を終了する。
【００４２】
検出処理が未了の場合には、ステップＳ４４でまずＡＰ１２作動フラグＸＡＰをオン、ＡＳＶ１３の開弁フラグＸＡＳＶをオフにすることでＡＳＶ１３を閉止させたままＡＰ１２を作動させる。そして、ＡＳＶ１３の閉弁状態でのＡＰ１２の作動時間が所定時間を超えているかを判定する（ステップＳ４６）。作動時間が所定時間以下の場合には、圧力値が安定しておらず、ホース外れ検出を正確に行うことができないためその後の処理をスキップして終了することにより所定時間に達するまで待機する。所定時間に達したらステップＳ４８へと移行してＡＳＶ１３閉止時点での圧力なまし値ＰｓｍをＰａｓｖｏｆｆに格納する。そして、このＡＳＶ１３閉止時点との圧力なまし値ＰａｓｖｏｆｆとＡＩ制御時の圧力なまし値Ｐａｓｖｏｐ（ステップＳ２５で記憶）との差ΔＰを算出する（ステップＳ５０）。
【００４３】
続いて、こうして求めたΔＰをしきい値αと比較する（ステップＳ５２）。このαはＡＳＶ１３が正常に機能している場合に、ＡＳＶ１３の閉弁中とＡＳＶ１３の開弁中にそれぞれＡＰ１２を作動させた場合の圧力の差より小さな値に設定されている。ΔＰがαより小さく両者の圧力差が小さい場合は、配管のつまりまたはＡＳＶ１３の閉弁異常と判定し、ステップＳ５４へと移行して、ＡＩ制御中の故障判定で設定したＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬを調べる。ＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬが１に設定されている場合には、ＡＳＶ１３の閉弁異常によるものと判定し、ステップＳ６４へと移行して、ホース外れ検出が終了した旨をフラグに設定して、処理を終了する。一方、ＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬが０、つまり、ＡＩ制御中の故障判定ではＡＳＶ１３が正常に機能していたと判定されていた場合には、配管詰まりと判定しステップＳ５６へと移行して配管詰まりフラグＸＦＡＩＪＡＭに１を設定した後、ステップＳ６４を経由して処理を終了する。
【００４４】
ステップＳ５２でΔＰがαより大きいと判定された場合には、ステップＳ５８へと移行してＡＩ制御中の故障判定で設定したＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬを調べる。ＸＦＡＳＶＣＬの値が０に設定されていた場合、つまり、ＡＩ制御中の故障判定ではＡＳＶ１３が正常に機能していたと判定されていた場合は、この圧力さΔＰは、ＡＳＶ１３の開弁状態と閉弁状態との違いによるものであり、機器は正常と判定して、ステップＳ６４を経由してそのまま処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ５８でＸＦＡＳＶＣＬの値が１と判定された場合は、ＡＩ制御中の故障判定ではＡＳＶ１３が閉弁状態と判定した場合であるが、実際にはＡＳＶ１３はＡＩ制御中は開弁しており、ＡＳＶ１３より下流側で漏洩があった場合であると判定し、ＸＦＡＳＶＣＬを閉弁異常のない状態を示す０に変更し（ステップＳ６０）、ホース外れ異常フラグＸＦＡＩＬＥＡＫに１をセットして（ステップＳ６２）、ステップＳ６４を経由して処理を終了する。
【００４６】
この処理においても、他の構成部品の異常と区別してホース外れ等のＡＳＶ１３より下流側における配管の異常を検出することが可能となる。したがって、正確な機器異常判定を行うことができる。
【００４７】
次に、故障診断動作の第３の制御形態について、図６の処理フローを参照して説明する。この処理は図２に示される処理フローと基本部分は共通するが、ＡＩ制御の停止時点で行うホース外れ検出の判定を圧力センサ１５ではなくＯ２センサ３１（またはＡ／Ｆセンサ）により行う点が相違する。
【００４８】
具体的には、図６に示されるように、ステップＳ２〜Ｓ４０までの処理は図５に示される第２の実施形態とほぼ同様であり、圧力値Ｐ、圧力なまし値Ｐｓｍと、圧力脈動積算値ΔＰｓｕｍを検出するステップＳ８とステップＳ１０の処理が図２に示される第１の実施形態と同様にステップＳ６とステップＳ１２の間に行われる点のみが相違する。
【００４９】
ステップＳ４０でＡＩ制御中の故障判定が終了したと判定された場合には、まず、ステップＳ６６へと移行し、ホース外れ検出処理が終了しているか否かを判定する。そして、ＡＩ制御の終了後に所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ６８）。作動時間が所定時間以下の場合には、排気管２１内のＡ／Ｆ挙動にＡＩ制御の影響が残っていると判定し、その後のホース外れ検出処理をスキップして処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ６８で所定時間経過したと判定された場合は、排気管２１内のＡ／Ｆ挙動にＡＩ制御の影響が残っていないと判定し、ステップＳ７０へと移行してＡＩ制御中の故障判定で設定したＡＳＶ１３の閉異常フラグＸＦＡＳＶＣＬを調べる。ＸＦＡＳＶＣＬが０の場合には、ＡＩ制御中の故障判定では正常であった場合であり、ホース外れはないと判定してステップＳ８０へと移行し、ホース外れの検出が終了したことを示すフラグ値をセットして終了する。
【００５１】
一方、ＸＦＡＳＶＣＬが１の場合、つまりＡＩ制御中の故障判定ではＡＳＶ１３の閉故障と判定された場合は、実際にはホース外れである可能性もあるため、ホース外れの判定に入る。まず空燃比フィードバック制御を停止して（ステップＳ７２）Ｏ２センサ３１で測定した酸素濃度から排気管２１内におけるＡ／Ｆを算出し、これをしきい値βと比較する。このしきい値βは、ＡＩ非制御時の標準的な状態における排気管２１内のＡ／Ｆ値より若干リーン側に設定されている。
【００５２】
算出した排気管２１内のＡ／Ｆがしきい値β未満（リッチ側の場合）には、排気管２１内への予想外の空気流入はないから、ホース外れなしと判定してステップＳ８０へと移行し、ホース外れの検出が終了したことを示すフラグ値をセットして終了する。一方、Ａ／Ｆがしきい値β以上、つまりリーン側にずれている場合には、ホース外れ等により漏洩箇所から排気管２１内へと排気脈動に伴うエアサクション効果によって空気流入が発生しているものと判定し、ＸＦＡＳＶＣＬを閉弁異常のない状態を示す０に変更し（ステップＳ７６）、ホース外れ異常フラグＸＦＡＩＬＥＡＫに１をセットして（ステップＳ７８）、ステップＳ８０を経由して処理を終了する。
【００５３】
この制御形態によれば、上述した他の制御形態と同様にホース外れ等の故障を他の機器の故障と判別することができる。また、他の実施形態と異なり、ＡＳＶ１３が閉故障している場合でもホースはずれを独立に検出できるという利点を有している。
【００５４】
ここで説明したように、ホース外れ等のＡＳＶ１３の下流側で漏洩が発生した場合、排気脈動によるエアサクション効果により、ＡＩ供給停止後も漏洩箇所から排気管２１内へと空気が流入するため、排気Ａ／Ｆがリーン側へずれてしまう。図７は、このような排気Ａ／Ｆのずれに対応する制御を示す制御フローである。この制御は、制御装置１０がエンジンＥＣＵ２３と協働して行うものであり、車両の電源がオンにされた後、所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００５５】
まず、ＡＩ機器の故障検出（ホース外れ検出を含む。）が終了しているか否かを判定する。故障検出が終了していない場合にはその後の処理をスキップして終了する。故障検出が終了していた場合には、ステップＳ８４、Ｓ８６でＡＳＶ１３の開異常フラグＸＦＡＳＶＯＰとホース外れ異常フラグＸＦＡＩＬＥＡＫのいずれかに１がセットされていないかを判定する。ここで、ＡＳＶ１３の開異常フラグＸＦＡＳＶＯＰの設定は、例えば、ＡＩ供給停止時にＡＳＶ１３を閉止制御してＡＰ１２を作動させた場合の圧力センサ１５で測定した圧力挙動がＡＩ供給制御中と同様の傾向を示す場合にＡＳＶ１３の開弁故障と見てＸＦＡＳＶＯＰを１に設定すればよい。
【００５６】
ステップＳ８４とＳ８６の判定結果がいずれもノーであった場合、つまり、ＡＳＶ１３の開故障がなく、ホース外れもない場合には、そのまま処理を終了する。いずれかの故障が発生していたと判定された場合には、ステップＳ８０へと移行し、エンジンＥＣＵ２３における燃料制御値（燃料学習値）をリッチ側へと補正して使用することで、排気管２１内におけるＡ／Ｆがリーン側へずれるのを防止する。そして、燃料フィードバックにおける学習を禁止し（ステップＳ９０）、燃料性状の車載診断（ＯＢＤ：  Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ）システムによる検出を中止して（ステップＳ９２）処理を終了する。これにより、誤った学習による冷間始動時やフィードバック制御オープン時におけるエミッション悪化を抑制する。
【００５７】
図８は、ＡＩ機器正常時（ケース１）と、ＡＳＶ１３の閉故障時（ケース２）と、ホース外れ時（ケース３）におけるＡＩ供給・停止制御に伴う圧力値とＡ／Ｆの時間変化を示すタイミングチャートである。
【００５８】
ケース１の場合には、ＡＩ供給制御中に圧力センサ１５で測定される圧力挙動は、排気脈動に伴う脈動を有し、その平均圧力（なまし値）は、Ｐ１より高いものとなる。そして、ＡＰ１２を作動させたままＡＳＶ１３を閉止すると、平均圧力（なまし値）は、ΔＰａだけ増加する。一方、Ａ／Ｆは、２次空気供給時には、供給される２次空気によってストイキ点よりもリーン側へと移行するが、供給を停止すると、ストイキ点に略一致する。
【００５９】
ケース２の場合には、ＡＳＶ１３が閉止しているため、その制御状態にかかわらず、ケース１のＡＳＶ１３閉止時のＡＰ作動中と同様に高い圧力を示す。つまり、開弁制御時の圧力値が高く、脈動がないことから閉弁異常を検出できる。
【００６０】
ケース３の場合には、ＡＳＶ１３の下流側でホース外れが起きているため、排気管２の脈動が圧力センサ１５に伝わらないため圧力脈動は見られず、また、漏洩により圧力値自体もＰ１より低くなる。第１の制御形態ではこの挙動の違いを利用してホースはずれを検出している。また、ＡＳＶ１３閉止時の圧力挙動はケース１、２と同様になるため、開弁時と閉弁時の圧力差ΔＰｂはケース１に比べて大きくなる。第２の制御形態ではこの挙動の違いを利用してホースはずれを検出している。一方、Ａ／Ｆは、ＡＩ供給時は、供給を見越して燃料制御量をリッチ側へと補正しているため、実際にＡＩ供給が行われない本ケースでは、排気管２１内のＡ／Ｆはリッチ側へずれる。また、ＡＩ供給停止後は排気脈動に伴うエアサクションで漏洩箇所から外気が排気管２内へと進入するため、Ａ／Ｆはリッチ側へとずれる。第３の制御形態ではこの挙動の違いを利用してホースはずれを検出している。
【００６１】
以上の説明では、いずれかの挙動の違いを利用してホース外れ等のＡＳＶ１３の下流側での漏洩判定を行ったが、複数の挙動の違いを組み合わせて判定を行えばさらに正確な故障判定を行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＡＩ供給中の圧力挙動、供給中の圧力と停止後にＡＳＶを閉弁した状態でＡＰを駆動させた時の圧力との差、あるいは、供給停止後の排気管内のＡ／Ｆから他のＡＩ機器故障とは別にＡＳＶ１３の下流側における漏洩（ホース外れ）等の故障を判別することができる。
【００６３】
漏洩判定時には、排気管内に空気が流入するため、燃料の学習制御における学習値をリッチ補正して制御を行うことで、排気管内のＡ／Ｆがリーン側へとずれるのを防止することが好ましい。さらに、燃料学習及び燃料異常判定を停止すれば冷間始動時等のエミッション悪化が抑制され好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２次空気供給装置を搭載した内燃機関の構成を示す概略図である。
【図２】図１の第１の制御形態の処理フローである。
【図３】図１の圧力センサ位置における圧力挙動パターンを模式的に示す図である。
【図４】圧力と空気流量の関係を示す線図である。
【図５】図１の第２の制御形態の処理フローである。
【図６】図１の第３の制御形態の処理フローである。
【図７】図１の装置における燃料制御を説明するフローチャートである。
【図８】図１の装置において、ＡＩ機器の状態の異なる３つのケースについてＡＩ供給・停止制御に伴う圧力値とＡ／Ｆの時間変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…２次空気供給装置、２…エンジン、１０…制御装置、１１…２次空気供給通路、１２…エアポンプ（ＡＰ）、１３…エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）、１４…リード弁（ＲＶ）、１５…圧力センサ、１６…配管、１７…三方弁、１８…配管、１９…フィルタ、２０…吸気管、２１…排気管、２２…排気浄化装置、２３…エンジンＥＣＵ、２４…スロットル、２５…吸気フィルタ、２６…エアフローメータ、２７…回転数センサ、３１、３２…Ｏ２センサ。
【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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【図７】
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【図８】
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