(57)【要約】【課題】内燃機関に供給される燃料の燃料性状を適切に考慮することによって、ＥＨＣの異常検出を精度良く行うことが可能な電気加熱式触媒の異常検出装置を提供する。【解決手段】電気加熱式触媒の異常検出装置は、内燃機関の排気通路上に設けられた電気加熱式触媒に対する異常検出を行う。具体的には、内燃機関に供給される燃料の燃料性状に基づいて異常検出を行う際に用いる判定値を変更し、変更した判定値及び電気加熱式触媒の温度に基づいて、電気加熱式触媒に対する異常検出を行う。これにより、燃料性状に応じて判定値を適切に変更することができ、燃料性状の違いに起因して電気加熱式触媒の温度が変化することによって生じ得る誤判定を適切に防止することが可能となる。したがって、上記の電気加熱式触媒の異常検出装置によれば、電気加熱式触媒の異常検出を精度良く行うことが可能となる。【選択図】図３
2009062923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路上に設けられた電気加熱式触媒に対する異常検出を行う電気加熱式触媒の異常検出装置であって、
前記電気加熱式触媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関に供給される燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、
前記燃料性状検出手段が検出した燃料性状に基づいて前記異常検出を行う際に用いる判定値を変更し、前記変更した判定値及び前記温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記電気加熱式触媒の異常検出を行う異常検出手段と、を備えることを特徴とする電気加熱式触媒の異常検出装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、前記燃料性状検出手段によって燃料性状が検出されるまでは、前記電気加熱式触媒に対する異常検出の実行を禁止することを特徴とする請求項１に記載の電気加熱式触媒の異常検出装置。
【請求項３】
前記燃料性状検出手段は、前記燃料性状として、前記内燃機関に供給される燃料中のアルコール含有量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気加熱式触媒の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路上に設けられた電気加熱式触媒の異常検出を行う電気加熱式触媒の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主として排気浄化を行う触媒の上流側の排気通路上に設けられ、酸化触媒などが担持されると共に電気ヒータを組み込んだ電気加熱式の触媒（以下、「電気加熱式触媒」又は「ＥＨＣ（Electrically Heated Catalyst）」と呼ぶ。）が知られている。また、このようなＥＨＣの異常を検出する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、触媒コンバータに流入する排気ガスの温度及びＥＨＣの温度に基づいて、ＥＨＣの異常を検出する技術が記載されている。更に、特許文献２には、ＥＨＣの非通電時に、ＥＨＣの下流側における排気温度を検出して、ＥＨＣへの短絡故障を検出する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３４８６２号公報
【特許文献２】特開平９−１５８７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、排気ガスの温度及びＥＨＣの温度を用いているため、温度センサが２つ必要となってしまい、コストアップする傾向にあった。また、ＥＨＣの温度を検出する温度センサのみを用いた場合には、ガソリン及びアルコールを混合した混合燃料を用いても走行可能なフレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ：Flexible Fuel Vehicle）などに適用されたＥＨＣに対して、精度良く異常検出を行うことが困難であった。具体的には、燃料性状（例えば、燃料中のアルコール濃度など）の違いにより排気ガス温度が変化して、ＥＨＣの温度も変化する傾向にあるため、このような燃料性状を考慮せずに異常検出を行うと、誤判定をしてしまう場合があった。更に、上記した特許文献２に記載された技術でも、このようなフレキシブル燃料自動車などに適用されたＥＨＣの異常を精度良く検出することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関に供給される燃料の燃料性状を適切に考慮することによって、ＥＨＣの異常検出を精度良く行うことが可能な電気加熱式触媒の異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、内燃機関の排気通路上に設けられた電気加熱式触媒に対する異常検出を行う電気加熱式触媒の異常検出装置は、前記電気加熱式触媒の温度を検出する温度検出手段と、前記内燃機関に供給される燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、前記燃料性状検出手段が検出した燃料性状に基づいて前記異常検出を行う際に用いる判定値を変更し、前記変更した判定値及び前記温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記電気加熱式触媒の異常検出を行う異常検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の電気加熱式触媒の異常検出装置は、内燃機関の排気通路上に設けられた電気加熱式触媒に対する異常検出を行うために好適に利用される。具体的には、異常検出手段は、内燃機関に供給される燃料の燃料性状に基づいて異常検出を行う際に用いる判定値を変更し、変更した判定値及び電気加熱式触媒の温度に基づいて、電気加熱式触媒に対する異常検出を行う。これにより、内燃機関に供給される燃料の燃料性状に応じて判定値を適切に変更することができ、燃料性状の違いにより排気ガス温度が変化することで、電気加熱式触媒の温度が変化することによって生じ得る誤判定を防止することが可能となる。したがって、上記の電気加熱式触媒の異常検出装置によれば、電気加熱式触媒の異常を精度良く検出することが可能となる。
【０００９】
上記の電気加熱式触媒の異常検出装置の一態様では、前記異常検出手段は、前記燃料性状検出手段によって燃料性状が検出されるまでは、前記電気加熱式触媒に対する異常検出の実行を禁止する。この態様によれば、燃料性状を考慮しないことに起因する電気加熱式触媒の異常検出の誤判定を、適切に防止することが可能となる。
【００１０】
上記の電気加熱式触媒の異常検出装置において好適には、前記燃料性状検出手段は、前記燃料性状として、前記内燃機関に供給される燃料中のアルコール含有量を検出する。ガソリン及びアルコールを混合した混合燃料を用いて走行可能なフレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ）に電気加熱式触媒の異常検出装置が適用された場合に、燃料性状検出手段は、燃料中のアルコール含有量を燃料性状として検出することができる。
【００１１】
なお、本明細書においては、「アルコール」には、エチルアルコール（エタノール）やメチルアルコール（メタノール）などを含むものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係る電気加熱式触媒の異常検出装置が適用された車両１００の概略構成を示すブロック図である。なお、図１において、実線の矢印はガスの流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。
【００１４】
車両１００は、主に、吸気通路２と、エンジン（内燃機関）３と、燃料タンク４と、燃料配管５と、排気通路６と、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）７と、リレースイッチ８と、バッテリ９と、メイン触媒１０と、アルコール濃度センサ１１と、温度センサ１２と、Ａ／Ｆセンサ１３と、Ｏ２センサ１４と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２０と、を有する。車両１００は、ガソリン及びアルコールを混合した混合燃料を用いて走行可能な所謂フレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ）として構成されている。
【００１５】
エンジン３は、吸気通路２から吸気（空気）が供給されると共に、燃料タンク４に貯蔵された燃料が燃料配管５を介して供給される。エンジン３は、図示しない燃焼室で、吸気と燃料との混合気を燃焼させることによって、車両１００における動力を発生する。なお、エンジン３は、ＥＣＵ２０に対して運転状態を示す情報（例えば、冷却水の温度やエンジン回転数など）を供給すると共に、ＥＣＵ２０によって種々の制御が行われる。
【００１６】
燃料タンク４には、アルコール及びガソリンが混合された燃料（以下、「アルコール含有燃料」とも呼ぶ。）が貯蔵されている。燃料タンク４内に貯蔵された燃料は、燃料配管５を通過して、図示しないインジェクタによりエンジン３の燃焼室に噴射される。この燃料配管５中には、アルコール濃度を検出可能なアルコール濃度センサ１１が設けられている。アルコール濃度センサ１１は、検出したアルコール濃度に対応する検出信号Ｓ１１をＥＣＵ２０に供給する。なお、アルコール濃度センサ１１は、本発明における燃料性状検出手段に相当する。
【００１７】
エンジン３には排気通路６が接続されており、上記した燃焼によって発生した排気ガスは排気通路６より排出される。排気通路６中には、上流側から、Ａ／Ｆセンサ１３、ＥＨＣ７、Ｏ２センサ１４、及びメイン触媒１０が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１３は、排気ガスにおける空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するセンサである。
【００１８】
ＥＨＣ７は、触媒が担持されると共に電気ヒータを組み込んで構成されている。ＥＨＣ７は、リレースイッチ８を介してバッテリ９に接続されており、バッテリ９から供給される電力によって駆動される。リレースイッチ８は、ＥＨＣ７に対する電力供給のオン／オフを切り替え可能に構成されており、ＥＣＵ２０から供給される制御信号Ｓ８によって制御される。また、ＥＨＣ７には、ＥＨＣ７の温度を検出可能な温度センサ１２が設けられている。温度センサ１２は、検出したＥＨＣ７の温度に対応する検出信号Ｓ１２をＥＣＵ２０に供給する。なお、温度センサ１２は、本発明における温度検出手段に相当する。
【００１９】
ＥＨＣ７は、例えばエンジン３の冷始動時のようにＥＨＣ７及びメイン触媒１０の温度が低く活性状態にない場合に、ＥＣＵ２０によってリレースイッチ８がオンに制御されることによって通電される。これにより、ＥＨＣ７が発熱して温度上昇することで、ＥＨＣ７内の触媒を活性状態にすることができる。よって、冷始動時などにおいても、排気ガスを効果的に浄化することが可能となる。つまり、エンジン３の運転状況などによらずに、ＥＨＣ７内の触媒を活性状態に確保することができ、エミッションを効果的に低減することが可能となる
更に、排気通路６上には、排気ガス中の酸素濃度を検出可能なＯ２センサ１４が設けられていると共に、主として排気ガスの浄化を行うメイン触媒１０が設けられている。メイン触媒１０は、比較的大きな容量を有して構成され、例えば三元触媒などが用いられる。
【００２０】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ７の異常検出を行うための処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ７に対する異常検出として、例えば断線や非通電などの故障が生じているか否かを判定する。より詳しくは、ＥＣＵ２０は、温度センサ１２から供給される検出信号Ｓ１２及びアルコール濃度センサ１１から供給される検出信号Ｓ１１に基づいて、ＥＨＣ７に対する異常検出を行う。つまり、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ７の温度及び燃料中のアルコール含有量に基づいて、ＥＨＣ７の異常検出を行う。なお、アルコール含有量は、アルコール濃度センサ１１から供給される検出信号Ｓ１１に基づいて求められる量である。また、このようにアルコール含有量を用いて異常検出を行うことに限定はされず、アルコール含有量の代わりに、アルコール濃度をそのまま用いて異常検出を行っても良い。
【００２１】
このように、ＥＣＵ２０は、本発明における異常検出手段に相当する。なお、ＥＣＵ２０は車両１００における他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００２２】
［ＥＨＣの異常検出方法］
以下では、ＥＣＵ２０が行うＥＨＣ７の異常検出方法の実施形態について、具体的に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るＥＨＣ７の異常検出方法について説明する。
【００２４】
第１実施形態では、ＥＣＵ２０は、エンジン３に供給される燃料の燃料性状を考慮に入れて、ＥＨＣ７の温度に基づいてＥＨＣ７の異常検出を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、燃料性状としてエンジン３に供給される燃料中のアルコール含有量（アルコール濃度センサ１１から供給される検出信号Ｓ１１より求められる量）を用い、このアルコール含有量及びＥＨＣ７の温度に基づいてＥＨＣ７の異常検出を行う。より詳しくは、ＥＣＵ２０は、アルコール含有量に基づいて異常検出を行う際に用いる判定値（以下、「異常検出判定値」と呼ぶ。）を変更し、変更した異常検出判定値及びＥＨＣ７の温度に基づいてＥＨＣ７の異常検出を行う。この場合、ＥＣＵ２０は、アルコール含有量に応じた補正係数（以下、「判定値補正係数」と呼ぶ。）を用いて異常検出判定値を変更する。
【００２５】
このように燃料性状を考慮して異常検出を行う理由は、以下の通りである。通常、ＥＨＣ７の異常検出は、例えばリレースイッチ８をオンにした際において、ＥＨＣ７の温度上昇値などと異常検出判定値とを比較することによって行われる。言い換えると、ＥＨＣ７を通電した際に、ＥＨＣ７の温度上昇に基づいて、ＥＨＣ７が正常に発熱したか否かを判定することによって異常検出を行う。ここで、アルコール含有燃料を用いた場合には、ガソリンのみから成る燃料を用いた場合と比較して、発熱量が小さいため排気ガスの温度が低くなる傾向にある。よって、ＥＨＣ７自体の温度も低くなる傾向にある、つまりＥＨＣ７の温度上昇が小さくなる傾向にある。そのため、アルコール含有燃料の使用時において、ガソリンのみから成る燃料を使用する際に用いる異常検出判定値と同一の値を用いて異常検出を行った場合には、ＥＨＣ７の温度上昇値と異常検出判定値との差が比較的小さくなり、ＥＨＣ７が異常であると誤判定されてしまう可能性がある。したがって、本実施形態では、このようなアルコール含有量の違いにより排気ガス温度が変化することによって生じ得る、ＥＨＣ７の温度の変化による影響を抑制するために（つまりＥＨＣ７の異常検出の誤判定を防止するために）、アルコール含有量に基づいて変更した異常検出判定値を用いてＥＨＣ７の異常検出を行う。
【００２６】
次に、図２を参照して、上記した判定値補正係数の求め方について説明する。図２は、アルコール含有量（横軸）と判定値補正係数（縦軸）との関係の一例を示した図である。ここで、判定値補正係数は「１」以下の値であるものとする。図２より、アルコール含有量が大きいほど、小さな値を有する判定値補正係数が得られることがわかる。この場合、小さな値を有する判定値補正係数からは、比較的小さな値を有する異常検出判定値が得られることとなる。したがって、アルコール含有量が大きいほど、異常検出において、小さな値を有する異常検出判定値が用いられることとなる。
【００２７】
よって、アルコール含有量が大きいために排気ガス温度が低くなり、ＥＨＣ７の温度上昇が小さくなっても、このような小さな値を有する異常検出判定値を用いることによって、ＥＨＣ７に対する誤判定を防止することが可能となる。つまり、アルコール含有量の違いにより排気ガス温度が変化することによって生じ得る、ＥＨＣ７の温度の変化による影響を抑制することができる。したがって、ＥＨＣ７の発熱状態を精度良く判定することができ、ＥＨＣ７の異常検出を正確に行うことが可能となる。なお、図２で示すようなアルコール含有量と判定値補正係数との関係は、例えば車両ごとに求められて、ＥＣＵ２０内に予め記憶される。
【００２８】
図３は、異常検出判定値を決定するための処理（以下、「異常検出判定値の決定処理」と呼ぶ。）を示すフローチャートである。この異常検出判定値の決定処理は、ＥＣＵ２０によって実行されると共に、所定のタイミングで実行される。例えば、この処理は、給油後などにおいて実行される。
【００２９】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、現在使用中の燃料中にアルコールが含有されているか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ２０は、アルコール濃度センサ１１から供給される検出信号Ｓ１１に基づいて、このような判定を行う。アルコールが含有されている場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、アルコールが含有されていない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に進む。
【００３０】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、現在使用中の燃料中にアルコールが含有されているため、異常検出判定値に対する補正を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、図２で示すようなアルコール含有量と判定値補正係数との関係を参照して、現在のアルコール含有量（アルコール濃度センサ１１から供給される検出信号Ｓ１１より求まる量）に対応する判定値補正係数を得る。そして、ＥＣＵ２０は、得られた判定値補正係数に基づいて異常検出判定値に対する補正を実行する。例えば、ＥＣＵ２０は、基準となる異常検出判定値に対して判定値補正係数を乗算することによって、異常検出判定値に対する補正を行う。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。
【００３１】
これに対して、ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、現在使用中の燃料中にアルコールが含有されていないため（つまり現在使用中の燃料はガソリンのみから成るため）、異常検出判定値に対する補正を実行しない。この場合には、ＥＣＵ２０は、例えば基準となる異常検出判定値をそのまま用いる。そして、処理はステップＳ１０４に進む。
【００３２】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２０は、異常検出判定値を決定する処理を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、前述したステップＳ１０２若しくはステップＳ１０３の処理を実行することによって得られた異常検出判定値を、正しい判定値として保存する。言い換えると、ＥＣＵ２０は、現在使用中の燃料における燃料性状（アルコール含有量）に応じた補正処理の実行後の異常検出判定値をストアする。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００３３】
以上説明した第１実施形態によれば、エンジン３に供給される燃料の燃料性状を適切に考慮に入れることで、ＥＨＣ７の異常を精度良く検出することが可能となる。具体的には、エンジン３に供給される燃料中のアルコール含有量に応じて異常検出判定値を適切に補正することができるので、この異常検出判定値及びＥＨＣ７の温度に基づいて、ＥＨＣ７の異常検出を精度良く行うことが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るＥＨＣ７の異常検出方法について説明する。
【００３５】
第２実施形態でも、前述した第１実施形態と同様に、ＥＣＵ２０は、エンジン３に供給される燃料の燃料性状を考慮に入れて、ＥＨＣ７の異常検出を行う。つまり、アルコール含有量に基づいて異常検出判定値を変更し、変更した異常検出判定値及びＥＨＣ７の温度に基づいてＥＨＣ７の異常検出を行う。しかしながら、第２実施形態では、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ７の異常検出の実行時において、燃料性状の検出が完了していない場合には、ＥＨＣ７に対する異常検出の実行を禁止する。つまり、ＥＣＵ２０は、アルコール含有量の検出が完了していない場合には、ＥＨＣ７に対する異常検出を実行しない。これにより、燃料性状を考慮しないことに起因するＥＨＣ７の異常検出の誤判定を、適切に防止することが可能となる。
【００３６】
図４は、第２実施形態に係る処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０によって実行されると共に、所定のタイミングで実行される。例えば、当該処理は、給油後などにおいて実行される。
【００３７】
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ２０は、現在使用中の燃料中のアルコール含有量の検出が完了しているか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ２０は、アルコール濃度センサ１１によって、燃料中のアルコール含有量の検出が完了しているか否かを判定する。アルコール含有量の検出が完了している場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０３に進み、アルコール含有量の検出が完了していない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０２に進む。
【００３８】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ７に対する異常検出の実行を禁止する。こうするのは、アルコール含有量が検出されていない状態で異常検出を行うことにより、誤判定が生じてしまうことを防止するためである。上記のステップＳ２０２の処理が終了すると、処理はステップＳ２０１に戻る。つまり、アルコール含有量の検出が完了するまで、ステップＳ２０１及びＳ２０２の処理を繰り返し実行する。
【００３９】
これに対して、ステップＳ２０３では、ＥＣＵ２０は、アルコール含有量の検出が完了しているため、前述した異常検出判定値の決定処理（図３参照）を実行する。つまり、ＥＣＵ２０は、アルコール含有量に基づいて異常検出判定値を補正する処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、図２で示すようなアルコール含有量と判定値補正係数との関係に基づいて、現在のアルコール含有量に対応する判定値補正係数を得て、得られた判定値補正係数に基づいて異常検出判定値に対する補正を実行する。なお、現在使用中の燃料中にアルコールが含有されていない場合（現在使用中の燃料がガソリンのみから成る場合）には、異常検出判定値に対する補正を実行しない。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０４に進む。
【００４０】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ２０は、ＥＨＣ７に対する異常検出の実行を許可する。そして、処理は当該フローを抜ける。この後、ＥＣＵ２０は、上記のようにして補正された異常検出判定値、及び温度センサ１２から得られたＥＨＣ７の温度に基づいて、ＥＨＣ７に対する異常検出を実行する。
【００４１】
以上説明した第２実施形態によれば、燃料性状を考慮しないことに起因するＥＨＣ７の異常検出の誤判定を適切に防止することが可能となる。
【００４２】
なお、上記では、燃料性状としてエンジン３に供給される燃料中のアルコール含有量を用いる実施形態を示したが、燃料性状としてアルコール含有量を用いることに限定はされない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る電気加熱式触媒の異常検出装置が適用された車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】アルコール含有量と判定値補正係数との関係の一例を示した図である。
【図３】第１実施形態に係る異常検出判定値の決定処理を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
２  吸気通路
３  エンジン（内燃機関）
４  燃料タンク
５  燃料配管
６  排気通路
７  電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
８  リレースイッチ
９  バッテリ
１０  メイン触媒
１１  アルコール濃度センサ
１２  温度センサ
２０  ＥＣＵ
１００  車両
【図１】
2009062923.tif 000003
【図２】
2009062923.tif 000004
【図３】
2009062923.tif 000005
【図４】
2009062923.tif 000006