JPH05263637A - 2次空気供給装置の診断装置 - Google Patents

2次空気供給装置の診断装置

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JPH05263637A
JPH05263637A JP4063204A JP6320492A JPH05263637A JP H05263637 A JPH05263637 A JP H05263637A JP 4063204 A JP4063204 A JP 4063204A JP 6320492 A JP6320492 A JP 6320492A JP H05263637 A JPH05263637 A JP H05263637A
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JP
Japan
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secondary air
air supply
fuel ratio
air
supply device
Prior art date
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Pending
Application number
JP4063204A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazumasa Oda
和正 小田
Toshio Ishii
俊夫 石井
Yutaka Takaku
豊 高久
Kouzou Katougi
工三 加藤木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
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Publication of JPH05263637A publication Critical patent/JPH05263637A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/14Systems for adding secondary air into exhaust

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】第一の手段は空気流量検出器を2つ設け、1つ
を2次空気供給量検出専用に用いる。第二の手段は2次
空気供給通路に絞りを設け、前後の差圧を検出すること
により2次空気供給量をモニタする。第三の手段は空燃
比検出器の上流に2次空気供給通路の供給口を設け、空
燃比検出器の出力信号により2次空気供給量をモニタす
る。 【効果】2次空気の供給量をモニタすることにより2次
空気供給装置の診断を行い、異常のある場合は運転者に
早急に点検、修理を促せられ、大気へのHC,COの排
出を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関において、触媒
温度が低温の際に三元触媒の温度上昇を速めたい場合
や、排気系中の未燃焼ガスを排気系にて再燃焼させる場
合に、吸気系より排気系に2次空気を導入する2次空気
供給装置の診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気系に三元触媒を設置し、
排気ガス中の炭化水素HC、一酸化炭素CO、酸化窒素
化合物NOxを浄化する技術において、三元触媒の浄化
能力が効率良くなる理論空燃比を中心に実空燃比を制御
するために、空燃比検出器を三元触媒より上流の排気系
に設置し、排気ガス中の酸素濃度を内燃機関制御装置に
フィードバックさせることは公知技術である。また、三
元触媒はその内部温度が低い場合浄化能力も低下するた
め、吸気系から排気系へと2次空気をバイパスさせ、排
気ガス中のHC,COを酸化させることにより発生する
反応熱を以って三元触媒の温度を高める2次空気供給装
置も公知技術である。ここで、内燃機関の2次空気供給
装置の診断装置として従来は、特開昭63−248908号公報
の様に供給装置が正常に作動しているか否かを診断する
ものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】米国加州のAir Resour
ces Boardにより提案された法律 On−Board Diagnostic
Phase IIにより、2次空気供給装置を持つ車は2次空気
の供給量をモニターすることを義務付けられることにな
る。本発明はこれに対応して2次空気の供給量を検出し
2次空気供給装置の動作を正確に診断することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題中2次空気供給
量をモニターするための手段として、本発明は下記の手
段を提供する。
【0005】(1)2次空気供給装置を持つ内燃機関にお
いて、内燃機関(燃焼室)に流入する空気流量を測定す
る第一の空気流量検出器と、2次空気供給量を測定する
第二の空気流量検出器を有する第一の手段。
【0006】(2)2次空気供給装置を持つ内燃機関にお
いて、2次空気供給通路に配置されたエアポンプと絞り
間及び絞り部の気圧を測定し、該2点間の気圧差から排
気系に供給される2次空気量を演算する第二の手段。
【0007】(3)2次空気供給装置を持つ内燃機関にお
いて、2次空気供給通路に配置されたエアポンプと絞り
間及び絞りと逆流防止のチェックバルブ間の気圧を測定
し、該2点間の気圧差から排気系に供給される2次空気
量を演算する第三の手段。 (4)2次空気供給装置を持つ内燃機関において、2次空
気供給口を空燃比検出器の上流側に配置し、該空燃比検
出器の出力信号から演算される空燃比補正係数αの変動
から排気系に供給される2次空気量を演算する第四の手
段。
【0008】
【作用】上記第一の手段においては、燃焼室に流入する
空気量を測定するために吸気系上流に設置する第一の空
気流量検出器と、2次空気供給通路内に配置された第二
の空気流量検出器を持ち、第一の空気流量検出器を基に
燃焼室への燃料噴射量を演算し、排気系へ供給される2
次空気供給量は第二の空気流量検出器から測定する。
【0009】第二及び第三の手段において、2次空気供
給通路内に配置された絞りにより、絞り上流に設置され
たエアーポンプが作動すると絞り前後に気圧差が生じ
る。ここで第二の手段においてはエアーポンプと絞り間
及び絞り部の気圧差から、第三の手段においてはエアー
ポンプと絞り間及び絞りとチェックバルブ間の気圧差か
ら、2次空気供給量を演算することができる。
【0010】第四の手段において、機関内を理論空燃比
に制御する所謂空燃比フィードバック中であるとき、2
次空気供給装置が作動してない場合は実空燃比と理論空
燃比の比率(空燃比補正値α)は一定値となっている。
ここで2次空気供給装置が作動すると空燃比検出器が2
次空気供給口の下流に配置されているため、2次空気供
給量に対応して空燃比補正値αが変動する。よって、空
燃比補正値αの変動値から2次空気供給量を演算するこ
とができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に従い説明する。
【0012】図1は本発明第一の手段の2次空気供給装
置を表す全体図である。1は内燃機関、2は吸入系、3
は排気系を示し、該吸入系2にはエアークリーナー4、
第一の空気流量検出器5が設置され、また、該排気系3
には空燃比検出器6、触媒温度検出器7を備えた三元触
媒8が設置される。内燃機関制御装置9は該空気流量検
出器5の出力信号Qa、クランク角度信号Pos12、基
準信号Ref13及び水温信号Tw11等の情報を取り込
み、燃料噴射量Tiを演算し、燃料噴射装置10の噴射
量を制御する。内燃機関制御装置9はまた、内燃機関1
内の空燃比を排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比検
出器6の信号により検知し、該内燃機関1内の空燃比を
理論空燃比となるよう燃料噴射量Tiを補正する所謂空
燃比フィードバック制御を行う。
【0013】該三元触媒8には排気ガス中のHC,CO
を浄化する作用が有るが、低温時は浄化能力が低くなる
特性を持つ。この場合2次空気供給装置により該吸入系
2から該内燃機関1をバイパスして該排気系3へ2次空
気を供給し、HC,COの酸化反応を促進させ、触媒温
度の上昇を速める。また例えば、加速時等の空燃比フィ
ードバック制御を行わない所謂オープンループ状態にお
いては、高出力を得るために燃料噴射量を増やしリッチ
状態にすることがある。この場合、排気ガス中のHC,
COが特に多くなるため、2次空気を供給することによ
り排気系内での排気ガス浄化を行い三元触媒8の浄化作
用を助成する。
【0014】2次空気供給通路21上には第二の空気流
量検出器26,エアーポンプ22が設置される。2次空
気供給量Q2は該第二空気流量検出器26により直接求
めることができ、内燃機関制御装置9より2次空気供給
装置を作動させる信号を出力しているも拘らず、求めた
2次空気流量Q2 が予め定められた値以下の場合、ある
いは、内燃機関制御装置9が制御するだけの2次空気量
が供給されていない場合、2次空気供給装置に異常が発
生したものと判断し、警告灯を点灯させ運転者に点検,
修理を促す。
【0015】図2は上記内容を実現するためのフローチ
ャートである。
【0016】まず手段30で触媒温度検出器7の信号や
内燃機関制御装置9内部の状態により、2次空気の供給
領域か否かの判断を行う。2次空気供給領域であるなら
ば手段31により、供給すべき2次空気量Q2outを2次
空気供給後の空燃比が理論空燃比となる様に内燃機関制
御装置9にて演算する。手段32にて、2次空気量Q2o
utとなる様にエアーポンプを作動させる。手段33に
て、第二の空気流量検出器の信号Q2in と手段31にて
演算した2次空気量Q2outとの比較を行い、予め定めら
れた値ΔQ以内にあれば手段35にて正常と診断し、処
理を終了する。手段33の比較においてその差が予め定
められた値ΔQを超えた場合は、手段34にて2次空気
供給装置を異常と診断し、警告灯の点灯や手段33にお
ける比較結果の内燃機関制御装置9への記録等を行う。
【0017】図3は本発明第二の手段の2次空気供給装
置を表す全体図である。1〜10,21,22は図1に
示した本発明第一の手段に同じである。2次空気供給通
路21上にはエアーポンプ22,絞り23,チェックバ
ルブ24が設置される。25は該エアーポンプ22の下
流と、該絞り23の下流に検出点をもつ差圧検出器であ
る。2次空気供給装置が非作動時はチェックバルブ24
の働きにより、排気系3から2次空気供給通路21への
逆流を防止する。三元触媒8が低温時には内燃機関制御
装置9よりエアーポンプ22を作動させ、2次空気を供
給する。このとき、エアーポンプ22下流に位置する該
絞り23により、その前後に気圧差ΔPを生じる。ベル
ヌーイの定理により、単位時間当りの2次空気流量Q
は、該気圧差ΔP、2次空気供給通路21の開口面積A
0、絞り10の開口面積A1を用いて下記の様に求めるこ
とができる。
【0018】 Q=A0*A1*√((2ΔP)/{ρ*(A0 2−A1 2)}) ここで、ρは流体密度を表す。
【0019】2次空気流量Q2 を求めた後の異常発生の
判断方法と処置については第一の手段に同じである。
【0020】図4は本発明第三の手段の2次空気供給装
置を表す全体図である。1〜10,21,22は図1に
示した本発明第一及び第二の手段に同じである。三元触
媒8の暖機や加速補正等のため空燃比オープンループ制
御とし空燃比がリッチであるときの空燃比をA,2次空
気を供給したときの空燃比をBとする。このときの燃料
噴射量をFとすると、2次空気供給量Q2は次の様に求
めることができる。
【0021】Q2=F*(B−A) 次に図4において空燃比フィードバック制御中であると
き、空燃比は理論空燃比に制御されている。この時の空
燃比補正係数αをα1 とする。内燃機関制御装置9はエ
アーポンプ22の回転数を制御することにより予め定め
た量の2次空気を供給することができる。2次空気が供
給されると空燃比検出器6の出力はリーンを示すため空
燃比補正係数αはα>1となり、実空燃比はリッチとな
る。空燃比検出器6の出力が理論空燃比を示すまで実空
燃比は小さく(リッチに)なり、空燃比検出器6の出力
が理論空燃比を示す空燃比に制御される。この時の空燃
比補正係数αをα2とし燃料噴射量の増加分をΔTiと
すると、2次空気供給量Q2は次の様に求めることがで
きる。
【0022】Q2=14.7*ΔTi =14.7*Coef*(α2−α1)*Tp ここでCoefは水温補正等の補正係数群である。
【0023】α2 を求める手段として、触媒の下流に配
置された第二の空燃比検出器6′の出力変化を使用して
も良い。
【0024】また、空燃比フィードバック制御中におい
て2次空気を供給した場合、図5に示すように、空燃比
検出器6あるいは空燃比検出器6′の出力信号が再び理
論空燃比を示すまで多少の時間Tを要する。この時間T
をより小さくするために、2次空気供給装置の作動と動
時に燃料補正のゲインを大きくする方法(図6)や2次
空気供給装置の作動と動時に補正後の空燃比補正係数を
推定してその値に設定する方法(図7)が考えられる。
【0025】2次空気流量Q2 を求めた後の異常発生の
判断方法と処置については第一及び第二の手段に同じで
ある。
【0026】
【発明の効果】以上の様に本発明の第一から第三の手段
により2次空気の供給量をモニターすることができ、2
次空気供給装置の異常を検出し運転手に警告することが
可能なため、早急な点検,修理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の手段の全体図である。
【図2】第一の手段実現のフローチャートである。
【図3】第二の手段の全体図である。
【図4】第三の手段の全体図である。
【図5】空燃比補正係数の変動(a)を示す図である。
【図6】空燃比補正係数の変動(b)を示す図である。
【図7】空燃比補正係数の変動(c)を示す図である。
【符号の説明】
1…内燃機関、2…吸気系、3…排気系、4…エアーク
リーナー、5…第一の空気流量検出器、6…空燃比検出
器、7…触媒温度検出器、8…三元触媒、9…内燃機関
制御装置、10…燃料噴射装置、21…2次空気供給通
路、22…エアーポンプ、23…絞り、24…チェック
バルブ、25…差圧検出器、26…第二の空気流量検出
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 俊夫 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 高久 豊 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 加藤木 工三 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気系に2次空気を供給する2
    次空気供給装置において、2次空気供給量の目標値を演
    算する内燃機関制御装置と2次空気供給量の計測手段を
    有し、該目標供給量と該計測手段による供給量計測値と
    の差が予め定められた値より大きい場合に2次空気供給
    装置に異常ありと判定することを特徴とする2次空気供
    給装置の診断装置。
  2. 【請求項2】請求項1における2次空気供給装置の診断
    装置において、2次空気供給量の計測手段を2次空気導
    入口下流に設置した第二の空気流量検出器とすることを
    特徴とした2次空気供給装置の診断装置。
  3. 【請求項3】請求項1における2次空気供給装置の診断
    装置において、2次空気供給通路に設けられたエアポン
    プ及び逆流防止用のチェックバルブ間に設置された絞
    り、該エアポンプと該絞り間の気圧P0と該絞り部の気
    圧P1を測定する気圧検出器を有し、2次空気供給量の
    計測手段が該2点間の気圧差を用いた演算であることを
    特徴とする2次空気供給装置の診断装置。
  4. 【請求項4】請求項1における2次空気供給装置の診断
    装置において、2次空気供給通路に設けられたエアポン
    プ及び逆流防止用のチェックバルブ間に設置された絞
    り、該エアポンプと該絞り間の気圧P0と該絞りと該チ
    ェックバルブ間の気圧P2を測定する気圧検出器を有
    し、2次空気供給量の計測手段が該2点間の気圧差を用
    いた演算であることを特徴とする2次空気供給装置の診
    断装置。
  5. 【請求項5】請求項1における2次空気供給装置の診断
    装置において、排気系に設置された空燃比検出器の出力
    信号により機関内の空燃比を理論空燃比に制御する燃料
    制御装置及び該空燃比検出器の上流側に配置された2次
    空気供給口を有し、2次空気供給量の計測手段が該燃料
    制御装置の空燃比補正値αの変動値を用いた演算である
    ことを特徴とする2次空気供給装置の診断装置。
JP4063204A 1992-03-19 1992-03-19 2次空気供給装置の診断装置 Pending JPH05263637A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998044246A1 (de) * 1997-03-27 1998-10-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung des sekundärluftmassenstroms einer abgasreinigungsanlage
EP1207280A2 (de) * 2000-11-17 2002-05-22 Pierburg Aktiengesellschaft Sekundärluftzuführeinheit
JP2009156223A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Yamaha Motor Co Ltd 2次空気供給システムおよび車両

Cited By (4)

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