内燃機関の制御装置
【課題】ＡＳＶが異物を噛み込んだ状態を即座に解消するとともに、二次空気供給装置の異常診断における開固着異常であるとの誤診断を回避することを課題とする。
【解決手段】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ＡＳＶ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が備える制御部は、ＡＳＶを開状態として二次空気供給通路に二次空気を供給する二次空気供給制御（ＡＩ制御）に引き続いて、前記開閉手段に開閉動作をさせて異物除去を行う異物除去制御の実行を指令する。ＡＩ制御時にＡＶＳが噛み込んだ異物が即座に除去される。異物除去を行った後にＯＢＤを実施することにより、ＡＳＶが異物を噛み込んだことに起因する開固着異常の検出が抑制される。
【解決手段】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ＡＳＶ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が備える制御部は、ＡＳＶを開状態として二次空気供給通路に二次空気を供給する二次空気供給制御（ＡＩ制御）に引き続いて、前記開閉手段に開閉動作をさせて異物除去を行う異物除去制御の実行を指令する。ＡＩ制御時にＡＶＳが噛み込んだ異物が即座に除去される。異物除去を行った後にＯＢＤを実施することにより、ＡＳＶが異物を噛み込んだことに起因する開固着異常の検出が抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【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し、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（Ａ／Ｐ）やエアスイッチングバルブ（以下、ＡＳＶと略記する）の作動不良、二次空気を供給する流路の詰まり等の異常が生じると、排気ポートに正常に空気を送り込めないために、内燃機関の排気エミッションが悪化してしまう。このため、二次空気供給装置の故障診断（ＯＢＤ：On-Board-Diagnostics）が行われる。特許文献１には、二次空気供給装置の故障診断について開示されており、例えば、エアポンプとＡＳＶとの間に配置された圧力センサで検出した圧力値と圧力変動値から求める圧力挙動パターンを二次空気の供給時と停止時とでそれぞれ求める。そして、それぞれの場合における圧力挙動パターンの変化に基づいて装置の状態を判定する。ここで、ＡＳＶが異物を噛み込んだ場合、ＡＳＶが開状態で固着したとして、故障が発生しているとの診断がされることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８３０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二次空気供給（ＡＩ：Air Injection、以下ＡＩという）制御は、一般的に内燃機関の冷間始動時に行われる。内燃機関が冷間始動をする場合、二次空気を供給する配管中で生成された氷がＡＳＶに向かって移動することがある。そして、ＡＳＶが、そのハウジングと弁体との間に異物である氷を噛み込んでしまうことがある。仮にＡＳＶが氷を噛み込んだ状態で故障診断が行われると、ＡＳＶは開固着異常であると判断される。ところが、異物が氷である場合は、周囲の温度上昇に伴って氷は溶けてしまう。このため、ＡＳＶを点検しても異常の原因を突き止めることが困難である。このように、異常が検出されているにもかかわらず、その原因が特定できない場合は、部品交換をしなければならない。
【０００５】
異物が氷以外の場合にも同様の問題は生じ得る。すなわち、噛み込まれた異物が除去されれば異常は解消され、実際にはＡＳＶの故障は生じていないにもかかわらず、開固着異常であると判断されることがある。この場合も、ＡＳＶを点検しても異常の原因を突き止めることが困難であり、原因不明で部品交換をしなければならない。
【０００６】
そこで本明細書開示の内燃機関の制御装置は、異物を噛み込んだ状態を即座に解消するとともに、二次空気供給装置の異常診断における開固着異常であるとの誤診断を回避することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本明細書開示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、前記開閉手段を開状態として前記二次空気供給通路に二次空気を供給する二次空気供給制御に引き続いて、前記開閉手段に開閉動作をさせて異物除去を行う異物除去制御の実行を指令する制御部を備える。
【０００８】
二次空気供給制御に引き続いて異物除去制御を行うことにより、二次空気供給制御を行ったことに起因して開閉手段が噛み込んだ異物を即座に除去することができる。即座に異物を除去しておけば、以後の異常診断における開固着異常であるとの誤診断を回避することができる。
【０００９】
前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御における前記開閉手段の開閉回数を参酌して決定される。また、前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御の開始時点からの経過時間を参酌して決定される。異物除去制御をできるだけ短期間で終了させることにより、ＡＳＶが閉状態でエアポンプが動作する時間、回数を抑制し、異物除去制御を行う際のエアポンプ（Ａ／Ｐ）の負担を軽減することができる。
【００１０】
前記異物除去制御の終了条件は、前記開閉手段の開閉動作に伴う前記二次空気供給通路内の圧力状態を参酌して決定される。圧力状態を参酌することにより、ＡＳＶにおける異物噛み込みの有無を判断することができるため、異物噛み込みが解消していると判断したときは、即座に異物除去制御を終了することができる。
【００１１】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値を参酌して判断される。また、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値を参酌して判断されるようにすることもできる。前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１２】
また、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と前記開閉手段よりも下流側の圧力値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１３】
さらに、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値と、前記開閉手段よりも下流側の圧力変動値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１５】
前記エアポンプは、圧送空気量が可変であり、前記制御手段は、前記異物除去制御中に前記エアポンプの圧送空気量を前記異物除去制御が行われていない時間帯の圧送空気量よりも増量することができる。圧送空気量を増量することによって効率よく異物除去を行うことができる。
【００１６】
前記制御手段は、前記異物除去制御終了後に前記二次空気供給装置の故障診断制御（ＯＢＤ）を行う。二次空気供給制御（ＡＩ制御）におけるＡＳＶ開弁に起因する異物噛み込みを解消した後に故障診断を行うことにより、原因不明の開固着異常の検出が回避される。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書に開示された内燃機関の制御装置によれば、異物を噛み込んだ状態を即座に解消するとともに、二次空気供給装置の異常診断における開固着異常であるとの誤診断を回避することを課題とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例の内燃機関の制御装置を搭載したエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。
【図２】図２は、ＡＳＶ及び前側圧力センサを示す説明図である。
【図３】図３は、実施例の内燃機関の制御装置が行う全体制御を示すフロー図である。
【図４】図４は、実施例の内燃機関の制御装置が動作するときのタイムチャートの一例である。
【図５】図５は、実施例の内燃機関の制御装置が行う異物除去制御を示すフロー図である。
【図６】図６は、ＡＩ制御フラグの状態を示す説明図である。
【図７】図７は、実施例の内燃機関の制御装置が行う異物除去制御におけるＡＳＶの開閉制御を示すフロー図である。
【図８】図８は、図４におけるＸ部を拡大して示す説明図である。
【図９】図９は、他の実施例における圧力センサの配置を示す説明図である。
【図１０】図１０は、ＡＳＶ作動に伴う二次空気供給通路内の圧力状態の変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、さらに他の実施例における圧力センサの配置を示す説明図である。
【図１２】図１２は、圧送空気量が可変であるエアポンプにおける印加電圧と吐出量との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。
【実施例】
【００２０】
図１は、本明細書開示の発明にかかる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。図１にはエンジンの一部の構成のみを示している。図２は、ＡＳＶ２４及び前側圧力センサ２４１を示す説明図である。
【００２１】
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（Ａ／Ｐ）２２、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４を有する二次空気供給装置２１を備えている。二次空気供給通路２３は、連通孔２３ａによって、上流側通路２３１と下流側流路２３２とに区分けされている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
吸気通路１４には、エアフロメータ、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。
スロットルバルブ１７は、ステップモータを用いたスロットルバイワイヤ方式を適用することが好ましいが、例えばステップモータの代わりにワイヤなどを介してアクセルペダル（図示しない）と連動し、スロットルバルブ１７の開度が変更されるような機械式スロットル機構を適用することもできる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
排気ポート１５には、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。
【００２８】
二次空気供給通路２３に装着されたＡＳＶ２４は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って二次空気供給通路２３を連通または閉鎖する。ＡＳＶ２４は、開閉手段の一例であり、ソレノイド式の開閉弁である。ＡＳＶ２４は、先端部に弁部２４ａ１が設けられたシャフト部材２４ａを備える。また、シャフト部材２４ａの周囲に配置されたソレノイド２４ｂを備える。さらに、バネ部材２４ｃを備える。バネ部材２４ｃは、コイルスプリングであるが、他の形式のバネ部材であってもよい。バネ部材は、シャフト部材２４ａが備えるバネ受け用の鍔部２４ａ２とソレノイド２４ｂの収容部との間に挟持され、シャフト部材２４ａを閉弁側に付勢している。ソレノイド２４ｂが通電されていないときは、弁部２４ａ１は閉状態となっている。ソレノイド２４ｂに通電されると、シャフト部材２４ａが押し下げられ、弁部２４ａ１が連通孔２３ａを開放し、開状態となる。シャフト部材２４ａが押し下げられるとバネ部材２４ｃは圧縮され、シャフト部材２４ａを閉弁方向へ移動させる付勢力を強める。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。
【００２９】
なお、ＡＳＶ２４は、ソレノイド式に限定されるものではなく、他のどのような形式の開閉弁であってもよい。例えば、ＡＳＶ２４は、バタフライ式の開閉弁やスライド式の開閉弁であってもよい。内燃機関の制御装置は、二次空気供給通路２３における上流側通路２３１の圧力、すなわち、ＡＳＶ２４の前側の圧力を検出する前側圧力センサ２４１を備えている。
【００３０】
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、エアフロメータ、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。
【００３１】
エンジンＥＣＵ１０は、イグニッションＯＦＦ後もデータを記憶保持するバックアップ用メモリとしてのスタンバイＲＡＭ１０ａを備えている。スタンバイＲＡＭ１０ａには、適宜更新される学習値等が記憶されるようになっている。なお、バックアップ用メモリとしてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いることも可能である。
【００３２】
そして、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の運転を制御する。また、このＥＣＵ１０は、本明細書開示の内燃機関の制御装置における制御部の機能を担い、ＡＩ制御、異物除去制御、故障診断制御に関する演算、指令を行う。
【００３３】
図３は、内燃機関の制御装置、具体的には、エンジンＥＣＵ１０が行う全体制御を示すフロー図である。エンジンＥＣＵ１０は、まず冷間始動時であること等、ＡＩ制御が必要であるときは、ＡＩ制御を行う（ステップＳ５１）。ＡＩ制御は、ＡＳＶ２４を開状態に保ち、二次空気供給通路２３に二次空気を供給する。ＡＳＶ２４の開状態は、排気ガスの状態に応じて決定されるが、通常２０秒〜３０秒の間である。ＡＳＶ２４は、一定期間、開状態を維持した後、閉状態に戻るが、このとき、連通孔２３ａの周囲に異物である氷を噛み込むことがある。そこで、ＡＩ制御が終了したら、これに引き続いて異物除去制御を行う（ステップＳ５２）。異物除去制御は、ＡＳＶ２４に開閉動作をさせることによって異物を除去する。そして、異物除去制御が終了した後にＯＢＤを行う（ステップＳ５３）。異物除去制御を経てＯＢＤを行うことにより、異物噛み込みに起因する開固着異常の検出を回避することができる。この結果、開固着異常が観測されたときにその原因が不明であるという状態を回避することができる。
【００３４】
つぎに、図４に示すタイムチャート、図５に示すフロー図を参照して、エンジンＥＣＵ１０が行うＡＩ制御及び異物除去制御について説明する。特に、ＡＩ制御から異物除去制御へ移行及び異物除去制御の終了条件の判定について詳述する。
【００３５】
まず、ステップＳ１では、ＡＩ制御履歴があるかないかを確認する。ＡＩ制御履歴は、イグニッションオフの動作とともに、消去される。このため、イグニッションがオンとされた直後に行われる第一巡目のステップＳ１の処理では、Ｙｅｓと判断し、ステップＳ２へ進む。
【００３６】
ステップＳ２では、ＡＩ作動条件、すなわち、ＡＩ制御が実施される条件が成立しているか否かを判断する。ＡＩ制御が実施され、ＡＩが作動する条件は、例えば、エンジン始動時の冷却水温や、吸気温度、内燃機関始動後の経過時間、バッテリ電圧等の各種パラメータを参照して判断する。ステップＳ２でＹｅｓと判断したときはステップＳ３へ進む。
【００３７】
ステップＳ３では、ＡＩ停止条件が不成立の状態であるか否かを判断する。ＡＩ制御は、通常、冷間始動時に触媒暖機が完了するまで行われる。本実施例では、エンジン吸入空気量の積算値が所定値を越えた場合にＡＩ停止条件が満たされたものと判断する。なお、ＡＩ停止条件として、水温上昇幅や、その他のパラメータを採用することができる。水温上昇幅を採用したときは、水温上昇幅が所定値を越えたことをＡＩ停止条件とすることができる。ステップＳ３でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ４へ進む。なお、ステップＳ３でＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。
【００３８】
ステップＳ４では、ＡＩ中断条件が不成立の状態であるか否かを判断する。ＡＩ制御は、例えば、車両が急加速状態になった場合などは中断する。このため、本実施例では、瞬時吸気量が所定値を越えた場合にＡＩ制御を中断する判断を行う。ステップＳ４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ５へ進む。なお、ステップＳ４でＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。
【００３９】
ステップＳ５では、実際にＡＩ制御を開始する。すなわち、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を始動し、ＡＳＶ２４を開状態とする。そして、図４に示すようにＡＩ制御フラグをＯＮとする。
【００４０】
ステップＳ６では、図４に示すように異物除去完了フラグをＯＦＦとしておく。ＡＳＶ２４は、ＡＩ制御に伴い開状態となると、氷（異物）を噛み込むおそれがある。そこで、ＡＳＶ２４がＡＩ制御に伴う開状態を経験したときには、必ず異物除去制御を行うことを担保するために、この時点で一旦異物除去完了フラグをＯＦＦにしておく。ステップＳ６の後、処理はリターンとなる。
【００４１】
イグニションオン後、ステップ１〜ステップ６の処理を行った後、再びステップＳ１の判断を行うとき、ステップＳ１における判断は再びＹｅｓとなる。再びステップＳ１でＹｅｓと判断した後に、ステップＳ３又はステップＳ４においてＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、ＡＩ制御履歴ありとの記録を行う。すなわち、ＡＩ制御が停止された場合や、中断された場合には、ＡＩ制御履歴ありとされる。ここで、図６を参照して、ＡＩ制御が中断した場合のＡＩ制御フラグについて説明する。ＡＩ制御フラグは、ＡＩ制御に伴ってＡＳＶ２４が開状態とされているときにＯＮとされる。そして、中断条件が成立し、ＡＳＶ２４が閉状態とされた状態のときにＯＦＦとされる。このように、ＡＩ制御が中断されたときであっても、それ以前にＡＩ制御フラグがＯＮとされていれば、ＡＩ制御履歴はありとする。要は、ＡＩ制御に伴って、ＡＳＶ２４が開状態となり、異物を噛み込むおそれがある状態を経験したときは、ＡＩ制御履歴はありとする。
【００４２】
ステップＳ７の後は、処理は再びリターンとなる。Ｓ７を経由して再びステップＳ１に戻ってきたときは、ステップＳ１においてＹｅｓと判断される。ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ８へ進む。
【００４３】
ステップＳ８では、異物除去完了フラグがＯＦＦとなっているか否かを判断する。ステップＳ６を経由した後、異物除去制御が行われていない場合は、ステップＳ８でＹｅｓと判断し、ステップＳ９へ進む。
【００４４】
ステップＳ９では、異物除去制御フラグがＯＦＦであるか否かを判断する。図４に示すようにＡＩ制御が行われているときは、異物除去制御フラグはＯＦＦとされている。ステップＳ１からの一連の制御がスタートした後、最初にステップＳ９の処理がされるときは、Ｙｅｓと判断される。ステップＳ９でＹｅｓと判断した後は、ステップＳ１０へ進む。
【００４５】
ステップＳ１０では、ＡＳＶ２４を一旦閉状態とする。このタイミングは、ＡＩ制御による触媒暖機が完了したと判断されるタイミングと一致している。ＡＩ制御が終了すると引き続き異物除去制御が行われる。ＡＳＶ２４を閉状態とすることは、ステップＳ１１以降で引き続き行われる異物除去制御に備えた措置となる。ＡＳＶ２４が閉状態とされたとき、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２の駆動は継続されているので、ＡＳＶ２４よりも上流側の圧力は上昇し始める。
【００４６】
ステップＳ１０に引き続き行われるステップＳ１１では、異物除去制御フラグをＯＮとして、異物除去制御が実行されていることを示す。そして、ステップＳ１２において、異物除去制御を開始する。なお、ステップＳ１１の処理は、ステップＳ１０の処理、又は、ステップＳ１２の処理と同時に行ってもよい。
【００４７】
図７は、実施例の内燃機関の制御装置が行う異物除去制御におけるＡＳＶの開閉制御を示すフロー図である。まず、ステップＳ１１１において、ステップＳ１０においてＡＳＶ２４を閉状態としてから所定時間が経過したか否かを判断する。ここで、ＡＳＶ閉後の所定時間は、任意に決定することができる。例えば、ＡＩ制御におけるＡＳＶ２４の開期間よりも短い期間とすることができる。ＡＩ制御におけるＡＳＶの開期間が、２０秒〜３０秒の間に設定されている場合、所定時間は、この時間より短時間とする。本実施例では、５００ｍ秒としている。
【００４８】
ステップＳ１１１で所定時間の経過が確認され、Ｙｅｓと判断した後は、ステップＳ１１２へ進む。一方、Ｎｏと判断したときは、ステップＳ１１１の処理を繰り返す。ステップＳ１１２では、ＡＳＶ２４を開状態とする。そして、ステップＳ１１３において、ＡＳＶ２４を開状態とした後に所定時間が経過したか否かの判断を行う。本実施例では、５００ｍ秒としている。ステップＳ１１３で所定時間の経過が確認され、Ｙｅｓと判断した後は、ステップＳ１１４へ進む。一方、Ｎｏと判断したときは、ステップＳ１１３の処理を繰り返す。ステップＳ１１４では、ＡＳＶ２４を閉状態とする。
【００４９】
このように短い周期でＡＳＶ２４を開閉して連通孔２３ａ周辺に噛み込まれた異物を吹き飛ばし、除去する。なお、ＡＳＶ２４の開閉は、異物を砕き、除去し易くする効果も発揮し得る。
【００５０】
ステップＳ１２における異物除去制御の開始と合せて、異物除去制御終了条件の監視を開始する（ステップＳ１３）。具体的には、ＡＳＶ２４の開閉回数のカウントを開始する。閉状態から開状態に移行し、開状態が終了するまでの動作が一回とカウントされる。ステップＳ１３の後、処理はリターンとなる。
【００５１】
ステップＳ１３を経由して、再びステップＳ９の処理を行うとき、異物除去制御が実行されているため、異物除去制御フラグがＯＦＦではないとしてＮｏと判断する。そして、ステップＳ１４へ進む。
【００５２】
ステップＳ１４では、異物除去終了条件が充足されているかを判断する。具体的に、ＡＳＶ２４の開閉制御の回数を参酌して、その回数が予め定めた所定回数行われたか否かを判断する。ステップＳ１４でＮｏと判断したときは、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ステップＳ１２で開始した異物除去制御を継続する。そして、引き続き行われるステップＳ１６では、ステップＳ１３で開始した監視を継続する処理をする。ステップＳ１５、ステップＳ１６の処理は順番を入れ換えてもよいし、同時に行ってもよい。ステップＳ１６の後、処理はリターンとなる。
【００５３】
ステップＳ１４で、異物除去制御終了条件が充足したと判断し、Ｙｅｓと判断したときは、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、ＡＳＶ２４を閉状態とする。そして、ステップＳ１８では、異物除去制御フラグをＯＦＦとするとともに異物除去制御完了フラグをＯＮとしておく。
【００５４】
ステップＳ１８に続いて行われるステップＳ１９では、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を停止する。ＡＳＶ２４を閉状態にした後、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を停止するのは、排気ガスが二次空気供給通路２３内に浸入することを回避するためである。ステップＳ１９の後、処理はリターンとなる。
【００５５】
ステップＳ１８において異物除去完了フラグがＯＮとされた後に、再びステップＳ８の処理を行うとき、Ｎｏと判断する。そしてステップＳ２０においてＡＩ制御履歴を消去しておく。ステップＳ２０の後、処理はリターンとなる。
【００５６】
以上で、ＡＩ制御から異物除去制御までの一連の処理が完了する。異物除去制御が完了した後は、図３のフロー図に示すようにＯＢＤへ移行することができる（Ｓ５３）。ＡＳＶ２４に噛み込まれる異物が予め除去された状態でＯＢＤ制御を行うことができる。すなわち、予め異物除去が行われ、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んだことに起因する開固着異常の検出がされない状態でＯＢＤ制御が行われる。この結果、ＯＢＤ制御で原因不明の異常を検出する機会は減少する。原因不明の異常が検出されたときは、部品交換をしなければならない。原因不明の異常を検出する機会が減少すれば、メンテナンスコストの削減となる。なお、ＯＢＤには、ＡＳＶ２４の故障の故障診断だけでなく、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２の故障診断が含まれる。ＯＢＤは、従来知られている種々の方法を含め、他の方法で行うことができる。ＯＢＤは、例えば、二次空気供給停止時の圧力及び圧力変動値を前側圧力センサ２４１により測定し、これらの測定値に基づいて故障を判断することができる。
【００５７】
ＯＢＤに先行して異物除去制御を行うことにより、以下の効果も期待される。すなわち、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んだ状態は、二次空気を導入する配管内への排気ガスの逆流にも繋がる。排気ガスの逆流は、カーボンの付着や、他の異物侵入の原因になる。異物除去制御をＡＩ制御に引き続いて行っておくことにより、これらの不都合を早期に解消することができる。
【００５８】
上記実施例では、異物除去制御終了条件として、ＡＳＶ２４の開閉回数を採用している。この開閉回数のカウントに代えて、異物除去制御実施時間を採用することもできる。具体的には、異物除去制御の開始時点からの経過時間を参酌する。図４のタイムチャートに示すように、異物除去制御フラグをＯＮとするタイミングで異物除去制御実施時間の計測を開始する。そして、予め定めた時間が経過したときに異物除去制御終了条件が満たされたとして異物除去制御を終了することができる。異物除去制御をできるだけ短期間で終了させることにより、ＡＳＶが閉状態でエアポンプ（Ａ／Ｐ）２２が動作する時間、回数を抑制し、異物除去制御を行う際のエアポンプ（Ａ／Ｐ）２２の負担を軽減することができる。
【００５９】
また、異物除去制御終了条件は、ＡＳＶ２４の開閉動作に伴う二次空気供給通路２３内の圧力状態を参酌して決定してもよい。例えば、ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値（ＡＳＶ前圧力）を参酌して二次空気供給通路２３内の圧力状態を判断する。そして、異物除去制御終了条件が満たされているか否かを判断する。ＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値は、前側圧力センサ２４１により測定することができる。図４には、ＡＳＶ前圧力の変化が示されている。ＡＳＶ前圧力は、ＡＳＶ２４の開閉に応じて変化する。すなわち、ＡＳＶ２４が閉状態となると上昇し、開状態となると低下する。また、ＡＳＶ２４を開状態とすると、排気ポートと連通するため、排気脈動の影響が現れ、微小な上下動が観測される。
【００６０】
図８は、図４におけるＸ部を拡大して示す説明図である。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、ＡＳＶ２４を閉状態とすることにより、連通孔２３ａが閉塞されるため、ＡＳＶ前圧力として規定値Ｐｍａｘが観測される。このＰｍａｘが観測されたときは、異物が除去されたと判断することができるため、異物除去制御終了条件が満たされたと判断する。一方、図８中、破線で示すように、異常が認められるときは、連通孔２３ａが完全に閉塞できない状態となっている。このため、ＡＳＶ前圧力は、Ｐｍａｘまで到達しない。圧力状態を参酌することにより、ＡＳＶ２４における異物噛み込みの有無を判断することができるため、異物噛み込みが解消していると判断したときは、即座に異物除去制御を終了することができる。
【００６１】
また、他の条件として、前側圧力センサ２４１により観測されるＡＳＶ２４よりも上流側の圧力変動値Ｐａを参酌することもできる。連通孔２３ａが閉塞されていれば、排気脈動の影響は受けない。このため、ＡＳＶ２４を閉状態としているにもかかわらず、圧力変動値Ｐａが観測されているときは、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んだ状態であると判断することができる。一方、この圧力変動値Ｐａが観測されなくなれば、異物は除去されたと判断することができる。
【００６２】
さらに、他の条件として、ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値と、ＡＳＶ２４を開状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値との差分値Ｐｂを参酌することができる。ＡＳＶ２４を閉状態としたときに、異物を噛み込んでいなければ、差分値Ｐｂは所定値以上となる。このため、この差分値Ｐｂに応じて異物除去が完了した状態であるか否かを判断することができる。
【００６３】
上記実施例では、ＡＳＶ２４の上流側に前側圧力センサ２４１を装備している。これに対し、図９に示すように、前側圧力センサ２４１とともにＡＳＶ２４よりも下流側に設けられた後側圧力センサ２４２を装備して、これらのセンサによって得られる測定値に基づいて異物除去制御終了条件を判断することもできる。
【００６４】
図１０は、ＡＳＶ２４の作動に伴う二次空気供給通路２３内の圧力状態の変化を示すグラフである。図１０は、説明を分かりやすくするため、模式的に波形を描き、波形の一部を誇張して描いている。図１０中、符号（ａ）は、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでおらず、ＡＳＶ２４が正常に作動しているときの上流側圧力の変化を示す。すなわち、ＡＳＶ２４が正常であるときに、前側圧力センサ２４１により測定される絶対圧の変化を示している。ＡＳＶ２４の上流側の圧力は、ＡＳＶ２４が開状態のときに、排気脈動の影響を受ける。ＡＳＶ２４が閉状態となったときに、ＡＳＶ２４の上流側の絶対圧は上昇する。そして、完全にＡＳＶ２４が閉じた状態となると、排気脈動の影響は観測されなくなる。図１０中、符号（ｂ）は、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいるときのＡＳＶ前圧力の変化を示している。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいるときは、ＡＳＶ２４の上流側も排気ポート１５側と連通状態となるため、排気脈動の影響が観測される。また、絶対圧の最大値も正常時と比較して低い。図１０中、符号（ｃ）は、ＡＳＶ２４の下流側圧力（ＡＳＶ後圧力）の変化を示す。ＡＳＶ２４の下流側の絶対圧は、常時、排気脈動の影響を受ける。
【００６５】
図１０中、符号（ｄ）は、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでおらず、正常に作動しているときのＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧の変化を示している。ＡＳＶ２４が開状態のとき、ＡＳＶ２４の上流側と下流側は、ともに排気脈動の影響を受ける。符号（ｄ）が示すグラフは、ともに排気脈動の影響を受けるＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧であるため、ＡＳＶ２４が開状態のときに観測される波形には、微小な上下動は現れていない。これに対し、ＡＳＶ２４が閉状態のときは、ＡＳＶ２４の下流側のみ、排気脈動の影響を受ける。符号（ｄ）が示すグラフは、排気脈動の影響を受けるＡＳＶ後圧力と、排気脈動の影響を受けないＡＳＶ前圧力との差圧であるため、ＡＳＶ２４が閉状態のときに観測される波形には、微小な上下動が現れている。
【００６６】
図１０中、符号（ｅ）は、ＡＳＶ２４に異物が噛み込まれたときのＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧の変化を示している。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいるときは、ＡＳＶ２４の上流側も排気ポート１５側と連通状態となるため、ＡＳＶ２４の上流側と下流側は、ともに排気脈動の影響を受ける。符号（ｅ）が示すグラフは、ともに排気脈動の影響を受けるＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧であるため、観測される波形には、微小な上下動は現れていない。
【００６７】
以上説明したように、前側圧力センサ２４１と後側圧力センサ２４２を用いることにより、種々の数値を得ることができる。得られた数値は、異物除去制御終了条件を判断するときに、用いることができる。
【００６８】
例えば、ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値（ＡＳＶ前圧力）とＡＳＶ２４よりも下流側の圧力値（ＡＳＶ後圧力）との差分値を参酌して判断する。ＡＳＶ２４を閉状態としたとき、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、ＡＳＶ２４の上流側の圧力は高くなるため、下流側との差分値は大きくなり、例えば、差分値Ｐｄ１１が観測される。一方、この差分値が、所定値よりも小さかったときは、ＡＳＶ２４が異物を噛み込み、上流側と下流側とが連通状態となっていると判断することができる。例えば、差分値Ｐｄ１１よりも小さい値である差分値Ｐｄ１２が観測されたときは、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいると判断する。異物除去制御を行ったことにより差分値が所定値を上回ったときは、異物除去が完了したとして、異物除去制御を終了させる。
【００６９】
また、図９に示すように、前側圧力センサ２４１及び後側圧力センサ２４２を備えた場合、以下の判断を行うこともできる。ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力変動値と、ＡＳＶ２４よりも下流側の圧力変動値との差分値を参酌して判断する。ＡＳＶ２４を閉状態としたとき、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、図１０中、符号（ｄ）で示すように、圧力変動値の差分値Ｐｄ２が観測される。すなわち、ＡＳＶ２４よりも上流側の圧力変動値と、ＡＳＶ２４よりも下流側の圧力変動値との差分値に、微小な上下動が観測される。一方、図１０中、符号（ｅ）で示すように、微小な上下動が観測されず、差分値Ｐｄ３がほぼ０に等しければ、上流側の圧力変動値も排気脈動の影響を受けていると判断することができる。すなわち、ＡＳＶ２４が異物を噛み込み、上流側と下流側とが連通状態となっていると判断することができる。異物除去制御を行ったことにより、差分値に微小な上下動が観測されたときは、異物除去が完了したとして、異物除去制御を終了させる。
【００７０】
また、図９に示すように、前側圧力センサ２４１及び後側圧力センサ２４２を備えた場合、以下の判断を行うこともできる。ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４の前後差圧値と、ＡＳＶ２４を開状態としたときのＡＳＶ２４の前後差圧値との差分値を参酌することができる。ＡＳＶ２４が開状態のときの前後差圧値は、ほぼ０となる。ＡＳＶ２４が閉状態のときの前後差圧値はＡＳＶ２４が開状態のときと比較して大きくなる。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、差分値Ｐｄ４が観測される。一方、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいれば、差分値Ｐｄ４よりも小さい値である差分値Ｐｄ５が観測される。異物除去制御を行ったことにより、ＡＳＶ２４の上流側と下流側とが遮断され、差分値が所定の値よりも大きくなったときは、異物除去が完了したとして、異物除去制御を終了させる。
【００７１】
このようにＡＳＶ２４の上流側の圧力と下流側の圧力との差分値を参酌する場合、前側圧力センサ２４１及び後側圧力センサ２４２との組み合わせに代えて、図１１に示すように前後差圧センサ２４３を装備することもできる。前後差圧センサ２４３を装備することにより、上記と同様にＡＳＶ２４の前後の圧力状態に基づく異物除去制御の終了条件判定を行うことができる。
【００７２】
以上説明したように、異物除去制御を行うことにより、ＯＢＤにおける誤診断を抑制することができる。ここで、異物除去をより効率よく行うために、以下の構成とすることもできる。
【００７３】
二次空気供給装置２１は、圧送空気量が可変であるエアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を装備する。そして、制御手段であるエンジンＥＣＵ１０は、異物除去制御中にエアポンプ２２の圧送空気量を異物除去制御が行われていない時間帯の圧送空気量よりも増量する。図１２は、エアポンプ２２の印加電圧と吐出流量との関係を示すグラフである。エンジンＥＣＵ１０は、異物除去制御が実行されているときに、印加電圧を上昇させる。これにより、圧送空気量が増量される。この結果、ＡＳＶ２４を通過する空気の勢いが増す。この結果、異物が除去され易くなる。
【００７４】
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、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】
【００７５】
１，２ エンジンシステム
１０ エンジンＥＣＵ（制御部）
１０ａ スタンバイＲＡＭ
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）
３１ 圧力センサ（圧力検出手段）
１００ エンジン
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【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し、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（Ａ／Ｐ）やエアスイッチングバルブ（以下、ＡＳＶと略記する）の作動不良、二次空気を供給する流路の詰まり等の異常が生じると、排気ポートに正常に空気を送り込めないために、内燃機関の排気エミッションが悪化してしまう。このため、二次空気供給装置の故障診断（ＯＢＤ：On-Board-Diagnostics）が行われる。特許文献１には、二次空気供給装置の故障診断について開示されており、例えば、エアポンプとＡＳＶとの間に配置された圧力センサで検出した圧力値と圧力変動値から求める圧力挙動パターンを二次空気の供給時と停止時とでそれぞれ求める。そして、それぞれの場合における圧力挙動パターンの変化に基づいて装置の状態を判定する。ここで、ＡＳＶが異物を噛み込んだ場合、ＡＳＶが開状態で固着したとして、故障が発生しているとの診断がされることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８３０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二次空気供給（ＡＩ：Air Injection、以下ＡＩという）制御は、一般的に内燃機関の冷間始動時に行われる。内燃機関が冷間始動をする場合、二次空気を供給する配管中で生成された氷がＡＳＶに向かって移動することがある。そして、ＡＳＶが、そのハウジングと弁体との間に異物である氷を噛み込んでしまうことがある。仮にＡＳＶが氷を噛み込んだ状態で故障診断が行われると、ＡＳＶは開固着異常であると判断される。ところが、異物が氷である場合は、周囲の温度上昇に伴って氷は溶けてしまう。このため、ＡＳＶを点検しても異常の原因を突き止めることが困難である。このように、異常が検出されているにもかかわらず、その原因が特定できない場合は、部品交換をしなければならない。
【０００５】
異物が氷以外の場合にも同様の問題は生じ得る。すなわち、噛み込まれた異物が除去されれば異常は解消され、実際にはＡＳＶの故障は生じていないにもかかわらず、開固着異常であると判断されることがある。この場合も、ＡＳＶを点検しても異常の原因を突き止めることが困難であり、原因不明で部品交換をしなければならない。
【０００６】
そこで本明細書開示の内燃機関の制御装置は、異物を噛み込んだ状態を即座に解消するとともに、二次空気供給装置の異常診断における開固着異常であるとの誤診断を回避することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本明細書開示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、前記開閉手段を開状態として前記二次空気供給通路に二次空気を供給する二次空気供給制御に引き続いて、前記開閉手段に開閉動作をさせて異物除去を行う異物除去制御の実行を指令する制御部を備える。
【０００８】
二次空気供給制御に引き続いて異物除去制御を行うことにより、二次空気供給制御を行ったことに起因して開閉手段が噛み込んだ異物を即座に除去することができる。即座に異物を除去しておけば、以後の異常診断における開固着異常であるとの誤診断を回避することができる。
【０００９】
前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御における前記開閉手段の開閉回数を参酌して決定される。また、前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御の開始時点からの経過時間を参酌して決定される。異物除去制御をできるだけ短期間で終了させることにより、ＡＳＶが閉状態でエアポンプが動作する時間、回数を抑制し、異物除去制御を行う際のエアポンプ（Ａ／Ｐ）の負担を軽減することができる。
【００１０】
前記異物除去制御の終了条件は、前記開閉手段の開閉動作に伴う前記二次空気供給通路内の圧力状態を参酌して決定される。圧力状態を参酌することにより、ＡＳＶにおける異物噛み込みの有無を判断することができるため、異物噛み込みが解消していると判断したときは、即座に異物除去制御を終了することができる。
【００１１】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値を参酌して判断される。また、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値を参酌して判断されるようにすることもできる。前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１２】
また、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と前記開閉手段よりも下流側の圧力値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１３】
さらに、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値と、前記開閉手段よりも下流側の圧力変動値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値との差分値を参酌して判断されるようにしてもよい。
【００１５】
前記エアポンプは、圧送空気量が可変であり、前記制御手段は、前記異物除去制御中に前記エアポンプの圧送空気量を前記異物除去制御が行われていない時間帯の圧送空気量よりも増量することができる。圧送空気量を増量することによって効率よく異物除去を行うことができる。
【００１６】
前記制御手段は、前記異物除去制御終了後に前記二次空気供給装置の故障診断制御（ＯＢＤ）を行う。二次空気供給制御（ＡＩ制御）におけるＡＳＶ開弁に起因する異物噛み込みを解消した後に故障診断を行うことにより、原因不明の開固着異常の検出が回避される。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書に開示された内燃機関の制御装置によれば、異物を噛み込んだ状態を即座に解消するとともに、二次空気供給装置の異常診断における開固着異常であるとの誤診断を回避することを課題とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例の内燃機関の制御装置を搭載したエンジンシステムの概略構成を示す説明図である。
【図２】図２は、ＡＳＶ及び前側圧力センサを示す説明図である。
【図３】図３は、実施例の内燃機関の制御装置が行う全体制御を示すフロー図である。
【図４】図４は、実施例の内燃機関の制御装置が動作するときのタイムチャートの一例である。
【図５】図５は、実施例の内燃機関の制御装置が行う異物除去制御を示すフロー図である。
【図６】図６は、ＡＩ制御フラグの状態を示す説明図である。
【図７】図７は、実施例の内燃機関の制御装置が行う異物除去制御におけるＡＳＶの開閉制御を示すフロー図である。
【図８】図８は、図４におけるＸ部を拡大して示す説明図である。
【図９】図９は、他の実施例における圧力センサの配置を示す説明図である。
【図１０】図１０は、ＡＳＶ作動に伴う二次空気供給通路内の圧力状態の変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、さらに他の実施例における圧力センサの配置を示す説明図である。
【図１２】図１２は、圧送空気量が可変であるエアポンプにおける印加電圧と吐出量との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。
【実施例】
【００２０】
図１は、本明細書開示の発明にかかる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。図１にはエンジンの一部の構成のみを示している。図２は、ＡＳＶ２４及び前側圧力センサ２４１を示す説明図である。
【００２１】
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（Ａ／Ｐ）２２、二次空気供給通路２３およびＡＳＶ２４を有する二次空気供給装置２１を備えている。二次空気供給通路２３は、連通孔２３ａによって、上流側通路２３１と下流側流路２３２とに区分けされている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
吸気通路１４には、エアフロメータ、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。
スロットルバルブ１７は、ステップモータを用いたスロットルバイワイヤ方式を適用することが好ましいが、例えばステップモータの代わりにワイヤなどを介してアクセルペダル（図示しない）と連動し、スロットルバルブ１７の開度が変更されるような機械式スロットル機構を適用することもできる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
排気ポート１５には、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。
【００２８】
二次空気供給通路２３に装着されたＡＳＶ２４は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って二次空気供給通路２３を連通または閉鎖する。ＡＳＶ２４は、開閉手段の一例であり、ソレノイド式の開閉弁である。ＡＳＶ２４は、先端部に弁部２４ａ１が設けられたシャフト部材２４ａを備える。また、シャフト部材２４ａの周囲に配置されたソレノイド２４ｂを備える。さらに、バネ部材２４ｃを備える。バネ部材２４ｃは、コイルスプリングであるが、他の形式のバネ部材であってもよい。バネ部材は、シャフト部材２４ａが備えるバネ受け用の鍔部２４ａ２とソレノイド２４ｂの収容部との間に挟持され、シャフト部材２４ａを閉弁側に付勢している。ソレノイド２４ｂが通電されていないときは、弁部２４ａ１は閉状態となっている。ソレノイド２４ｂに通電されると、シャフト部材２４ａが押し下げられ、弁部２４ａ１が連通孔２３ａを開放し、開状態となる。シャフト部材２４ａが押し下げられるとバネ部材２４ｃは圧縮され、シャフト部材２４ａを閉弁方向へ移動させる付勢力を強める。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。
【００２９】
なお、ＡＳＶ２４は、ソレノイド式に限定されるものではなく、他のどのような形式の開閉弁であってもよい。例えば、ＡＳＶ２４は、バタフライ式の開閉弁やスライド式の開閉弁であってもよい。内燃機関の制御装置は、二次空気供給通路２３における上流側通路２３１の圧力、すなわち、ＡＳＶ２４の前側の圧力を検出する前側圧力センサ２４１を備えている。
【００３０】
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、エアフロメータ、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。
【００３１】
エンジンＥＣＵ１０は、イグニッションＯＦＦ後もデータを記憶保持するバックアップ用メモリとしてのスタンバイＲＡＭ１０ａを備えている。スタンバイＲＡＭ１０ａには、適宜更新される学習値等が記憶されるようになっている。なお、バックアップ用メモリとしてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いることも可能である。
【００３２】
そして、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の運転を制御する。また、このＥＣＵ１０は、本明細書開示の内燃機関の制御装置における制御部の機能を担い、ＡＩ制御、異物除去制御、故障診断制御に関する演算、指令を行う。
【００３３】
図３は、内燃機関の制御装置、具体的には、エンジンＥＣＵ１０が行う全体制御を示すフロー図である。エンジンＥＣＵ１０は、まず冷間始動時であること等、ＡＩ制御が必要であるときは、ＡＩ制御を行う（ステップＳ５１）。ＡＩ制御は、ＡＳＶ２４を開状態に保ち、二次空気供給通路２３に二次空気を供給する。ＡＳＶ２４の開状態は、排気ガスの状態に応じて決定されるが、通常２０秒〜３０秒の間である。ＡＳＶ２４は、一定期間、開状態を維持した後、閉状態に戻るが、このとき、連通孔２３ａの周囲に異物である氷を噛み込むことがある。そこで、ＡＩ制御が終了したら、これに引き続いて異物除去制御を行う（ステップＳ５２）。異物除去制御は、ＡＳＶ２４に開閉動作をさせることによって異物を除去する。そして、異物除去制御が終了した後にＯＢＤを行う（ステップＳ５３）。異物除去制御を経てＯＢＤを行うことにより、異物噛み込みに起因する開固着異常の検出を回避することができる。この結果、開固着異常が観測されたときにその原因が不明であるという状態を回避することができる。
【００３４】
つぎに、図４に示すタイムチャート、図５に示すフロー図を参照して、エンジンＥＣＵ１０が行うＡＩ制御及び異物除去制御について説明する。特に、ＡＩ制御から異物除去制御へ移行及び異物除去制御の終了条件の判定について詳述する。
【００３５】
まず、ステップＳ１では、ＡＩ制御履歴があるかないかを確認する。ＡＩ制御履歴は、イグニッションオフの動作とともに、消去される。このため、イグニッションがオンとされた直後に行われる第一巡目のステップＳ１の処理では、Ｙｅｓと判断し、ステップＳ２へ進む。
【００３６】
ステップＳ２では、ＡＩ作動条件、すなわち、ＡＩ制御が実施される条件が成立しているか否かを判断する。ＡＩ制御が実施され、ＡＩが作動する条件は、例えば、エンジン始動時の冷却水温や、吸気温度、内燃機関始動後の経過時間、バッテリ電圧等の各種パラメータを参照して判断する。ステップＳ２でＹｅｓと判断したときはステップＳ３へ進む。
【００３７】
ステップＳ３では、ＡＩ停止条件が不成立の状態であるか否かを判断する。ＡＩ制御は、通常、冷間始動時に触媒暖機が完了するまで行われる。本実施例では、エンジン吸入空気量の積算値が所定値を越えた場合にＡＩ停止条件が満たされたものと判断する。なお、ＡＩ停止条件として、水温上昇幅や、その他のパラメータを採用することができる。水温上昇幅を採用したときは、水温上昇幅が所定値を越えたことをＡＩ停止条件とすることができる。ステップＳ３でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ４へ進む。なお、ステップＳ３でＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。
【００３８】
ステップＳ４では、ＡＩ中断条件が不成立の状態であるか否かを判断する。ＡＩ制御は、例えば、車両が急加速状態になった場合などは中断する。このため、本実施例では、瞬時吸気量が所定値を越えた場合にＡＩ制御を中断する判断を行う。ステップＳ４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ５へ進む。なお、ステップＳ４でＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。
【００３９】
ステップＳ５では、実際にＡＩ制御を開始する。すなわち、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を始動し、ＡＳＶ２４を開状態とする。そして、図４に示すようにＡＩ制御フラグをＯＮとする。
【００４０】
ステップＳ６では、図４に示すように異物除去完了フラグをＯＦＦとしておく。ＡＳＶ２４は、ＡＩ制御に伴い開状態となると、氷（異物）を噛み込むおそれがある。そこで、ＡＳＶ２４がＡＩ制御に伴う開状態を経験したときには、必ず異物除去制御を行うことを担保するために、この時点で一旦異物除去完了フラグをＯＦＦにしておく。ステップＳ６の後、処理はリターンとなる。
【００４１】
イグニションオン後、ステップ１〜ステップ６の処理を行った後、再びステップＳ１の判断を行うとき、ステップＳ１における判断は再びＹｅｓとなる。再びステップＳ１でＹｅｓと判断した後に、ステップＳ３又はステップＳ４においてＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、ＡＩ制御履歴ありとの記録を行う。すなわち、ＡＩ制御が停止された場合や、中断された場合には、ＡＩ制御履歴ありとされる。ここで、図６を参照して、ＡＩ制御が中断した場合のＡＩ制御フラグについて説明する。ＡＩ制御フラグは、ＡＩ制御に伴ってＡＳＶ２４が開状態とされているときにＯＮとされる。そして、中断条件が成立し、ＡＳＶ２４が閉状態とされた状態のときにＯＦＦとされる。このように、ＡＩ制御が中断されたときであっても、それ以前にＡＩ制御フラグがＯＮとされていれば、ＡＩ制御履歴はありとする。要は、ＡＩ制御に伴って、ＡＳＶ２４が開状態となり、異物を噛み込むおそれがある状態を経験したときは、ＡＩ制御履歴はありとする。
【００４２】
ステップＳ７の後は、処理は再びリターンとなる。Ｓ７を経由して再びステップＳ１に戻ってきたときは、ステップＳ１においてＹｅｓと判断される。ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ８へ進む。
【００４３】
ステップＳ８では、異物除去完了フラグがＯＦＦとなっているか否かを判断する。ステップＳ６を経由した後、異物除去制御が行われていない場合は、ステップＳ８でＹｅｓと判断し、ステップＳ９へ進む。
【００４４】
ステップＳ９では、異物除去制御フラグがＯＦＦであるか否かを判断する。図４に示すようにＡＩ制御が行われているときは、異物除去制御フラグはＯＦＦとされている。ステップＳ１からの一連の制御がスタートした後、最初にステップＳ９の処理がされるときは、Ｙｅｓと判断される。ステップＳ９でＹｅｓと判断した後は、ステップＳ１０へ進む。
【００４５】
ステップＳ１０では、ＡＳＶ２４を一旦閉状態とする。このタイミングは、ＡＩ制御による触媒暖機が完了したと判断されるタイミングと一致している。ＡＩ制御が終了すると引き続き異物除去制御が行われる。ＡＳＶ２４を閉状態とすることは、ステップＳ１１以降で引き続き行われる異物除去制御に備えた措置となる。ＡＳＶ２４が閉状態とされたとき、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２の駆動は継続されているので、ＡＳＶ２４よりも上流側の圧力は上昇し始める。
【００４６】
ステップＳ１０に引き続き行われるステップＳ１１では、異物除去制御フラグをＯＮとして、異物除去制御が実行されていることを示す。そして、ステップＳ１２において、異物除去制御を開始する。なお、ステップＳ１１の処理は、ステップＳ１０の処理、又は、ステップＳ１２の処理と同時に行ってもよい。
【００４７】
図７は、実施例の内燃機関の制御装置が行う異物除去制御におけるＡＳＶの開閉制御を示すフロー図である。まず、ステップＳ１１１において、ステップＳ１０においてＡＳＶ２４を閉状態としてから所定時間が経過したか否かを判断する。ここで、ＡＳＶ閉後の所定時間は、任意に決定することができる。例えば、ＡＩ制御におけるＡＳＶ２４の開期間よりも短い期間とすることができる。ＡＩ制御におけるＡＳＶの開期間が、２０秒〜３０秒の間に設定されている場合、所定時間は、この時間より短時間とする。本実施例では、５００ｍ秒としている。
【００４８】
ステップＳ１１１で所定時間の経過が確認され、Ｙｅｓと判断した後は、ステップＳ１１２へ進む。一方、Ｎｏと判断したときは、ステップＳ１１１の処理を繰り返す。ステップＳ１１２では、ＡＳＶ２４を開状態とする。そして、ステップＳ１１３において、ＡＳＶ２４を開状態とした後に所定時間が経過したか否かの判断を行う。本実施例では、５００ｍ秒としている。ステップＳ１１３で所定時間の経過が確認され、Ｙｅｓと判断した後は、ステップＳ１１４へ進む。一方、Ｎｏと判断したときは、ステップＳ１１３の処理を繰り返す。ステップＳ１１４では、ＡＳＶ２４を閉状態とする。
【００４９】
このように短い周期でＡＳＶ２４を開閉して連通孔２３ａ周辺に噛み込まれた異物を吹き飛ばし、除去する。なお、ＡＳＶ２４の開閉は、異物を砕き、除去し易くする効果も発揮し得る。
【００５０】
ステップＳ１２における異物除去制御の開始と合せて、異物除去制御終了条件の監視を開始する（ステップＳ１３）。具体的には、ＡＳＶ２４の開閉回数のカウントを開始する。閉状態から開状態に移行し、開状態が終了するまでの動作が一回とカウントされる。ステップＳ１３の後、処理はリターンとなる。
【００５１】
ステップＳ１３を経由して、再びステップＳ９の処理を行うとき、異物除去制御が実行されているため、異物除去制御フラグがＯＦＦではないとしてＮｏと判断する。そして、ステップＳ１４へ進む。
【００５２】
ステップＳ１４では、異物除去終了条件が充足されているかを判断する。具体的に、ＡＳＶ２４の開閉制御の回数を参酌して、その回数が予め定めた所定回数行われたか否かを判断する。ステップＳ１４でＮｏと判断したときは、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ステップＳ１２で開始した異物除去制御を継続する。そして、引き続き行われるステップＳ１６では、ステップＳ１３で開始した監視を継続する処理をする。ステップＳ１５、ステップＳ１６の処理は順番を入れ換えてもよいし、同時に行ってもよい。ステップＳ１６の後、処理はリターンとなる。
【００５３】
ステップＳ１４で、異物除去制御終了条件が充足したと判断し、Ｙｅｓと判断したときは、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、ＡＳＶ２４を閉状態とする。そして、ステップＳ１８では、異物除去制御フラグをＯＦＦとするとともに異物除去制御完了フラグをＯＮとしておく。
【００５４】
ステップＳ１８に続いて行われるステップＳ１９では、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を停止する。ＡＳＶ２４を閉状態にした後、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を停止するのは、排気ガスが二次空気供給通路２３内に浸入することを回避するためである。ステップＳ１９の後、処理はリターンとなる。
【００５５】
ステップＳ１８において異物除去完了フラグがＯＮとされた後に、再びステップＳ８の処理を行うとき、Ｎｏと判断する。そしてステップＳ２０においてＡＩ制御履歴を消去しておく。ステップＳ２０の後、処理はリターンとなる。
【００５６】
以上で、ＡＩ制御から異物除去制御までの一連の処理が完了する。異物除去制御が完了した後は、図３のフロー図に示すようにＯＢＤへ移行することができる（Ｓ５３）。ＡＳＶ２４に噛み込まれる異物が予め除去された状態でＯＢＤ制御を行うことができる。すなわち、予め異物除去が行われ、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んだことに起因する開固着異常の検出がされない状態でＯＢＤ制御が行われる。この結果、ＯＢＤ制御で原因不明の異常を検出する機会は減少する。原因不明の異常が検出されたときは、部品交換をしなければならない。原因不明の異常を検出する機会が減少すれば、メンテナンスコストの削減となる。なお、ＯＢＤには、ＡＳＶ２４の故障の故障診断だけでなく、エアポンプ（Ａ／Ｐ）２２の故障診断が含まれる。ＯＢＤは、従来知られている種々の方法を含め、他の方法で行うことができる。ＯＢＤは、例えば、二次空気供給停止時の圧力及び圧力変動値を前側圧力センサ２４１により測定し、これらの測定値に基づいて故障を判断することができる。
【００５７】
ＯＢＤに先行して異物除去制御を行うことにより、以下の効果も期待される。すなわち、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んだ状態は、二次空気を導入する配管内への排気ガスの逆流にも繋がる。排気ガスの逆流は、カーボンの付着や、他の異物侵入の原因になる。異物除去制御をＡＩ制御に引き続いて行っておくことにより、これらの不都合を早期に解消することができる。
【００５８】
上記実施例では、異物除去制御終了条件として、ＡＳＶ２４の開閉回数を採用している。この開閉回数のカウントに代えて、異物除去制御実施時間を採用することもできる。具体的には、異物除去制御の開始時点からの経過時間を参酌する。図４のタイムチャートに示すように、異物除去制御フラグをＯＮとするタイミングで異物除去制御実施時間の計測を開始する。そして、予め定めた時間が経過したときに異物除去制御終了条件が満たされたとして異物除去制御を終了することができる。異物除去制御をできるだけ短期間で終了させることにより、ＡＳＶが閉状態でエアポンプ（Ａ／Ｐ）２２が動作する時間、回数を抑制し、異物除去制御を行う際のエアポンプ（Ａ／Ｐ）２２の負担を軽減することができる。
【００５９】
また、異物除去制御終了条件は、ＡＳＶ２４の開閉動作に伴う二次空気供給通路２３内の圧力状態を参酌して決定してもよい。例えば、ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値（ＡＳＶ前圧力）を参酌して二次空気供給通路２３内の圧力状態を判断する。そして、異物除去制御終了条件が満たされているか否かを判断する。ＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値は、前側圧力センサ２４１により測定することができる。図４には、ＡＳＶ前圧力の変化が示されている。ＡＳＶ前圧力は、ＡＳＶ２４の開閉に応じて変化する。すなわち、ＡＳＶ２４が閉状態となると上昇し、開状態となると低下する。また、ＡＳＶ２４を開状態とすると、排気ポートと連通するため、排気脈動の影響が現れ、微小な上下動が観測される。
【００６０】
図８は、図４におけるＸ部を拡大して示す説明図である。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、ＡＳＶ２４を閉状態とすることにより、連通孔２３ａが閉塞されるため、ＡＳＶ前圧力として規定値Ｐｍａｘが観測される。このＰｍａｘが観測されたときは、異物が除去されたと判断することができるため、異物除去制御終了条件が満たされたと判断する。一方、図８中、破線で示すように、異常が認められるときは、連通孔２３ａが完全に閉塞できない状態となっている。このため、ＡＳＶ前圧力は、Ｐｍａｘまで到達しない。圧力状態を参酌することにより、ＡＳＶ２４における異物噛み込みの有無を判断することができるため、異物噛み込みが解消していると判断したときは、即座に異物除去制御を終了することができる。
【００６１】
また、他の条件として、前側圧力センサ２４１により観測されるＡＳＶ２４よりも上流側の圧力変動値Ｐａを参酌することもできる。連通孔２３ａが閉塞されていれば、排気脈動の影響は受けない。このため、ＡＳＶ２４を閉状態としているにもかかわらず、圧力変動値Ｐａが観測されているときは、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んだ状態であると判断することができる。一方、この圧力変動値Ｐａが観測されなくなれば、異物は除去されたと判断することができる。
【００６２】
さらに、他の条件として、ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値と、ＡＳＶ２４を開状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値との差分値Ｐｂを参酌することができる。ＡＳＶ２４を閉状態としたときに、異物を噛み込んでいなければ、差分値Ｐｂは所定値以上となる。このため、この差分値Ｐｂに応じて異物除去が完了した状態であるか否かを判断することができる。
【００６３】
上記実施例では、ＡＳＶ２４の上流側に前側圧力センサ２４１を装備している。これに対し、図９に示すように、前側圧力センサ２４１とともにＡＳＶ２４よりも下流側に設けられた後側圧力センサ２４２を装備して、これらのセンサによって得られる測定値に基づいて異物除去制御終了条件を判断することもできる。
【００６４】
図１０は、ＡＳＶ２４の作動に伴う二次空気供給通路２３内の圧力状態の変化を示すグラフである。図１０は、説明を分かりやすくするため、模式的に波形を描き、波形の一部を誇張して描いている。図１０中、符号（ａ）は、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでおらず、ＡＳＶ２４が正常に作動しているときの上流側圧力の変化を示す。すなわち、ＡＳＶ２４が正常であるときに、前側圧力センサ２４１により測定される絶対圧の変化を示している。ＡＳＶ２４の上流側の圧力は、ＡＳＶ２４が開状態のときに、排気脈動の影響を受ける。ＡＳＶ２４が閉状態となったときに、ＡＳＶ２４の上流側の絶対圧は上昇する。そして、完全にＡＳＶ２４が閉じた状態となると、排気脈動の影響は観測されなくなる。図１０中、符号（ｂ）は、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいるときのＡＳＶ前圧力の変化を示している。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいるときは、ＡＳＶ２４の上流側も排気ポート１５側と連通状態となるため、排気脈動の影響が観測される。また、絶対圧の最大値も正常時と比較して低い。図１０中、符号（ｃ）は、ＡＳＶ２４の下流側圧力（ＡＳＶ後圧力）の変化を示す。ＡＳＶ２４の下流側の絶対圧は、常時、排気脈動の影響を受ける。
【００６５】
図１０中、符号（ｄ）は、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでおらず、正常に作動しているときのＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧の変化を示している。ＡＳＶ２４が開状態のとき、ＡＳＶ２４の上流側と下流側は、ともに排気脈動の影響を受ける。符号（ｄ）が示すグラフは、ともに排気脈動の影響を受けるＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧であるため、ＡＳＶ２４が開状態のときに観測される波形には、微小な上下動は現れていない。これに対し、ＡＳＶ２４が閉状態のときは、ＡＳＶ２４の下流側のみ、排気脈動の影響を受ける。符号（ｄ）が示すグラフは、排気脈動の影響を受けるＡＳＶ後圧力と、排気脈動の影響を受けないＡＳＶ前圧力との差圧であるため、ＡＳＶ２４が閉状態のときに観測される波形には、微小な上下動が現れている。
【００６６】
図１０中、符号（ｅ）は、ＡＳＶ２４に異物が噛み込まれたときのＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧の変化を示している。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいるときは、ＡＳＶ２４の上流側も排気ポート１５側と連通状態となるため、ＡＳＶ２４の上流側と下流側は、ともに排気脈動の影響を受ける。符号（ｅ）が示すグラフは、ともに排気脈動の影響を受けるＡＳＶ前圧力とＡＳＶ後圧力との差圧であるため、観測される波形には、微小な上下動は現れていない。
【００６７】
以上説明したように、前側圧力センサ２４１と後側圧力センサ２４２を用いることにより、種々の数値を得ることができる。得られた数値は、異物除去制御終了条件を判断するときに、用いることができる。
【００６８】
例えば、ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力値（ＡＳＶ前圧力）とＡＳＶ２４よりも下流側の圧力値（ＡＳＶ後圧力）との差分値を参酌して判断する。ＡＳＶ２４を閉状態としたとき、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、ＡＳＶ２４の上流側の圧力は高くなるため、下流側との差分値は大きくなり、例えば、差分値Ｐｄ１１が観測される。一方、この差分値が、所定値よりも小さかったときは、ＡＳＶ２４が異物を噛み込み、上流側と下流側とが連通状態となっていると判断することができる。例えば、差分値Ｐｄ１１よりも小さい値である差分値Ｐｄ１２が観測されたときは、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいると判断する。異物除去制御を行ったことにより差分値が所定値を上回ったときは、異物除去が完了したとして、異物除去制御を終了させる。
【００６９】
また、図９に示すように、前側圧力センサ２４１及び後側圧力センサ２４２を備えた場合、以下の判断を行うこともできる。ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４よりも上流側の圧力変動値と、ＡＳＶ２４よりも下流側の圧力変動値との差分値を参酌して判断する。ＡＳＶ２４を閉状態としたとき、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、図１０中、符号（ｄ）で示すように、圧力変動値の差分値Ｐｄ２が観測される。すなわち、ＡＳＶ２４よりも上流側の圧力変動値と、ＡＳＶ２４よりも下流側の圧力変動値との差分値に、微小な上下動が観測される。一方、図１０中、符号（ｅ）で示すように、微小な上下動が観測されず、差分値Ｐｄ３がほぼ０に等しければ、上流側の圧力変動値も排気脈動の影響を受けていると判断することができる。すなわち、ＡＳＶ２４が異物を噛み込み、上流側と下流側とが連通状態となっていると判断することができる。異物除去制御を行ったことにより、差分値に微小な上下動が観測されたときは、異物除去が完了したとして、異物除去制御を終了させる。
【００７０】
また、図９に示すように、前側圧力センサ２４１及び後側圧力センサ２４２を備えた場合、以下の判断を行うこともできる。ＡＳＶ２４を閉状態としたときのＡＳＶ２４の前後差圧値と、ＡＳＶ２４を開状態としたときのＡＳＶ２４の前後差圧値との差分値を参酌することができる。ＡＳＶ２４が開状態のときの前後差圧値は、ほぼ０となる。ＡＳＶ２４が閉状態のときの前後差圧値はＡＳＶ２４が開状態のときと比較して大きくなる。ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいなければ、差分値Ｐｄ４が観測される。一方、ＡＳＶ２４が異物を噛み込んでいれば、差分値Ｐｄ４よりも小さい値である差分値Ｐｄ５が観測される。異物除去制御を行ったことにより、ＡＳＶ２４の上流側と下流側とが遮断され、差分値が所定の値よりも大きくなったときは、異物除去が完了したとして、異物除去制御を終了させる。
【００７１】
このようにＡＳＶ２４の上流側の圧力と下流側の圧力との差分値を参酌する場合、前側圧力センサ２４１及び後側圧力センサ２４２との組み合わせに代えて、図１１に示すように前後差圧センサ２４３を装備することもできる。前後差圧センサ２４３を装備することにより、上記と同様にＡＳＶ２４の前後の圧力状態に基づく異物除去制御の終了条件判定を行うことができる。
【００７２】
以上説明したように、異物除去制御を行うことにより、ＯＢＤにおける誤診断を抑制することができる。ここで、異物除去をより効率よく行うために、以下の構成とすることもできる。
【００７３】
二次空気供給装置２１は、圧送空気量が可変であるエアポンプ（Ａ／Ｐ）２２を装備する。そして、制御手段であるエンジンＥＣＵ１０は、異物除去制御中にエアポンプ２２の圧送空気量を異物除去制御が行われていない時間帯の圧送空気量よりも増量する。図１２は、エアポンプ２２の印加電圧と吐出流量との関係を示すグラフである。エンジンＥＣＵ１０は、異物除去制御が実行されているときに、印加電圧を上昇させる。これにより、圧送空気量が増量される。この結果、ＡＳＶ２４を通過する空気の勢いが増す。この結果、異物が除去され易くなる。
【００７４】
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、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】
【００７５】
１，２ エンジンシステム
１０ エンジンＥＣＵ（制御部）
１０ａ スタンバイＲＡＭ
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）
３１ 圧力センサ（圧力検出手段）
１００ エンジン
【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、
前記開閉手段を開状態として前記二次空気供給通路に二次空気を供給する二次空気供給制御に引き続いて、前記開閉手段に開閉動作をさせて異物除去を行う異物除去制御の実行を指令する制御部を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御における前記開閉手段の開閉回数を参酌して決定される請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御の開始時点からの経過時間を参酌して決定される請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記異物除去制御の終了条件は、前記開閉手段の開閉動作に伴う前記二次空気供給通路内の圧力状態を参酌して決定される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と前記開閉手段よりも下流側の圧力値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値と、前記開閉手段よりも下流側の圧力変動値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記エアポンプは、圧送空気量が可変であり、
前記制御手段は、前記異物除去制御中に前記エアポンプの圧送空気量を前記異物除去制御が行われていない時間帯の圧送空気量よりも増量する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記異物除去制御終了後に前記二次空気供給装置の故障診断制御を行う請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【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、
前記開閉手段を開状態として前記二次空気供給通路に二次空気を供給する二次空気供給制御に引き続いて、前記開閉手段に開閉動作をさせて異物除去を行う異物除去制御の実行を指令する制御部を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御における前記開閉手段の開閉回数を参酌して決定される請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記異物除去制御の終了条件は、前記異物除去制御の開始時点からの経過時間を参酌して決定される請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記異物除去制御の終了条件は、前記開閉手段の開閉動作に伴う前記二次空気供給通路内の圧力状態を参酌して決定される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力値と前記開閉手段よりも下流側の圧力値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段よりも上流側の圧力変動値と、前記開閉手段よりも下流側の圧力変動値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記二次空気供給通路内の圧力状態は、前記開閉手段を閉状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値と、前記開閉手段を開状態としたときの前記開閉手段の前後差圧値との差分値を参酌して判断される請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記エアポンプは、圧送空気量が可変であり、
前記制御手段は、前記異物除去制御中に前記エアポンプの圧送空気量を前記異物除去制御が行われていない時間帯の圧送空気量よりも増量する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記異物除去制御終了後に前記二次空気供給装置の故障診断制御を行う請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３６４２３（Ｐ２０１３−３６４２３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４３７０（Ｐ２０１１−１７４３７０）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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