(57)【要約】【課題】排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段が設けられる場合に、気体供給手段の異常をより確実に検出できる異常検出装置を提供すること。【解決手段】排気ガスが流れる排気経路１１に酸素を含む気体を供給する気体供給手段２１の異常を検出する異常検出装置であって、排気経路における気体供給手段による気体の供給箇所１１ａよりも排気ガスの流れ方向の上流側の排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段１８と、排気経路における気体の供給箇所よりも排気ガスの流れ方向の下流側の排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段１３とを備え、上流側空燃比検出手段の検出結果と下流側空燃比検出手段の検出結果とに基づいて、気体供給手段の異常を検出する。【選択図】        図１
2009013791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流れる排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段の異常を検出する異常検出装置であって、
前記排気経路における前記気体供給手段による前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記排気経路における前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側の前記排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段とを備え、
前記上流側空燃比検出手段の検出結果と前記下流側空燃比検出手段の検出結果とに基づいて、前記気体供給手段の異常を検出する
ことを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の異常検出装置において、
前記排気ガスは、内燃機関から排出される前記排気ガスであり、
前記下流側空燃比検出手段により検出された前記排気ガスの空燃比は、前記内燃機関の空燃比制御に用いられる
ことを特徴とする異常検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の異常検出装置において、
前記上流側空燃比検出手段は、前記気体の供給箇所及び前記下流側空燃比検出手段をバイパスさせて前記排気ガスを流すバイパス通路に設けられ、
前記上流側空燃比検出手段により検出された前記排気ガスの空燃比は、前記バイパス通路の異常検出に用いられる
ことを特徴とする異常検出装置。
【請求項４】
排気ガスが流れる排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段の異常を検出する異常検出方法であって、
前記排気経路における前記気体供給手段による前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気ガスの空燃比を検出するステップと、
前記排気経路における前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側の前記排気ガスの空燃比を検出するステップと、
前記上流側の前記排気ガスの空燃比の検出結果と前記下流側の前記排気ガスの空燃比の検出結果とに基づいて、前記気体供給手段の異常を検出するステップとを備える
ことを特徴とする異常検出方法。
【請求項５】
請求項４記載の異常検出方法において、
更に、前記下流側の前記排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段の異常を検出するステップを備える
ことを特徴とする異常検出方法。
【請求項６】
排気経路に設けられ、前記排気経路を流れる排気ガスを浄化する上流側触媒と、
前記排気経路における前記上流側触媒の設置位置よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられ、前記排気経路を流れる前記排気ガスを浄化する下流側触媒と
を備える排気浄化装置を制御する排気浄化制御装置であって、
前記上流側触媒に流入する前記排気ガスをリッチに制御する制御手段と、
前記排気経路における前記上流側触媒の設置位置よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側において、前記リッチに制御された前記排気ガスに酸素を含む気体を供給する気体供給手段と、
前記排気経路における前記気体供給手段による前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側の前記リッチに制御された前記排気ガスを、前記上流側触媒をバイパスさせて前記下流側触媒に導くバイパス通路と、
前記上流側触媒の状態を検出または推定する触媒状態検出推定手段とを備え、
前記気体供給手段により前記気体を供給すると共に前記制御手段により前記排気ガスをリッチに制御する場合に、前記制御される前記排気ガスのリッチの度合いが、前記触媒状態検出推定手段により検出または推定された前記上流側触媒の状態に基づいて設定される
ことを特徴とする排気浄化制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の排気浄化制御装置において、
前記上流側触媒の状態が、予め定められた所定の状態に達した場合には、前記上流側触媒の状態が、前記所定の状態に達していない場合に比べて、前記制御される前記排気ガスのリッチの度合いが小さな値に設定される
ことを特徴とする排気浄化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検出装置、異常検出方法、及び排気浄化制御装置に関し、特に、排気ガスが流れる排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段の異常を検出する異常検出装置及び異常検出方法、及び気体供給手段を備えた排気浄化制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気経路に、空気（酸素を含む気体）を供給する気体供給装置（気体供給手段）が設けられることがある。気体供給装置は、例えば、内燃機関の冷間時において、排気経路に設けられた触媒を早期に暖機させる手段として設けられる。触媒を暖機させる場合に、燃料噴射量が増量されると共に触媒よりも上流側の排気経路に空気が供給される。この場合、筒内の空燃比を理論空燃比よりも濃くし、そこで発生した排気ガスと供給された空気中の酸素を反応させることによって、排気経路内で発熱させる。これにより、触媒に入る排気ガスの温度が上昇し、触媒の暖機が促進される。
【０００３】
排気経路に、気体供給装置が設けられる場合に、気体供給装置により正常に空気（酸素を含む気体）が供給されているか否かが検出できることが望ましい。例えば、排気経路に設けられた空燃比センサ等により、気体供給装置の異常を検出することが考えられる。しかしながら、この場合、気体供給装置の異常を示すセンサの検出結果が得られたとしても、その検出結果が、真に気体供給装置の異常を検出したものであるか、センサ自体の異常等により生じた検出結果であるかが判別できないことがある。
【０００４】
触媒の暖機を促進するために、燃料噴射量の増量及び気体供給装置による空気の供給が行われる際に、排気経路に複数の触媒が直列に設けられている場合には、相対的に下流側に設けられた触媒（下流側触媒）における暖機が十分に促進されない場合がある。気体供給装置により供給される空気は、例えば、複数の触媒のうち最も上流側に設けられた触媒（上流側触媒）よりも上流側の排気経路に導かれる。この場合、上流側触媒の触媒暖機には有効であるが、下流側触媒には発熱した排気ガスが来ないため、下流側触媒を触媒暖機できないという問題がある。
【０００５】
特開２００５−２０７４０３号公報（特許文献１）には、二次エア流量を精度良く算出し、ひいては排気エミッションの改善に貢献する内燃機関の二次エア供給システムが開示されている。
【０００６】
上記特許文献１に記載の内燃機関の二次エア供給システムでは、排気管において触媒よりも上流側には二次エア配管が接続され、その二次エア配管の上流部には二次エアポンプが設けられている。また、二次エアポンプよりも下流側には、二次エア配管を開閉する開閉弁が設けられている。二次エアポンプと開閉弁との間には配管内圧力を検出する圧力センサが設けられている。ＥＣＵは、二次エアポンプの作動状態下で開閉弁の開放時に圧力センサにより検出した二次エア供給圧と、開閉弁の閉鎖時に圧力センサにより検出した締め切り圧との差圧に基づいて二次エア流量を算出する。
【０００７】
特開平６−６６１３３号公報（特許文献２）には、内燃機関において、排気浄化性能を向上する内燃機関の排気浄化装置が開示されている。
【０００８】
上記特許文献２に記載の内燃機関の排気浄化装置は、触媒上流側の排気通路を互いに並列な主排気通路とバイパス通路とにより構成し、バイパス通路には未燃ガス吸着材を介装する一方、主排気通路とバイパス通路と主排気通路及びバイパス通路の両方を選択的に排気が流通するように流路を切り換える切換弁を触媒温度及び吸着材温度により制御し、少なくとも吸着材に吸着された未燃ガスの脱離温度近傍では２次空気を吸着材上流側のバイパス通路に供給する構成とすることにより、吸着材の入口温度の急激な上昇を抑制し、吸着材の脱離行程において、触媒での雰囲気をリッチ化させず触媒の転化効率の悪化を防止する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２０７４０３号公報
【特許文献２】特開平６−６６１３３号公報
【特許文献３】特開平６−１０６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段が設けられる場合に、気体供給手段の異常をより確実に検出できることが望まれている。
【００１１】
複数の触媒が直列に設けられている排気経路における触媒の上流側に酸素を含む気体とリッチな排気ガスを供給して触媒を暖機する際に、相対的に下流側に設けられた触媒の暖機について従来十分な検討がなされていなかった。
【００１２】
本発明の目的は、排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段が設けられる場合に、気体供給手段の異常をより確実に検出できる異常検出装置を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、複数の触媒が直列に設けられている排気経路における触媒の上流側に酸素を含む気体とリッチな排気ガスを供給して触媒を暖機する際に、相対的に下流側に設けられた触媒の暖機を促進することができる排気浄化制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の異常検出装置は、排気ガスが流れる排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段の異常を検出する異常検出装置であって、前記排気経路における前記気体供給手段による前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記排気経路における前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側の前記排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段とを備え、前記上流側空燃比検出手段の検出結果と前記下流側空燃比検出手段の検出結果とに基づいて、前記気体供給手段の異常を検出することを特徴とする。
【００１５】
本発明の異常検出装置において、前記排気ガスは、内燃機関から排出される前記排気ガスであり、前記下流側空燃比検出手段により検出された前記排気ガスの空燃比は、前記内燃機関の空燃比制御に用いられることを特徴とする。
【００１６】
本発明の異常検出装置において、前記上流側空燃比検出手段は、前記気体の供給箇所及び前記下流側空燃比検出手段をバイパスさせて前記排気ガスを流すバイパス通路に設けられ、前記上流側空燃比検出手段により検出された前記排気ガスの空燃比は、前記バイパス通路の異常検出に用いられることを特徴とする。
【００１７】
本発明の異常検出方法は、排気ガスが流れる排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段の異常を検出する異常検出方法であって、前記排気経路における前記気体供給手段による前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気ガスの空燃比を検出するステップと、前記排気経路における前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側の前記排気ガスの空燃比を検出するステップと、前記上流側の前記排気ガスの空燃比の検出結果と前記下流側の前記排気ガスの空燃比の検出結果とに基づいて、前記気体供給手段の異常を検出するステップとを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の異常検出方法において、更に、前記下流側の前記排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段の異常を検出するステップを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の排気浄化制御装置は、排気経路に設けられ、前記排気経路を流れる排気ガスを浄化する上流側触媒と、前記排気経路における前記上流側触媒の設置位置よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられ、前記排気経路を流れる前記排気ガスを浄化する下流側触媒とを備える排気浄化装置を制御する排気浄化制御装置であって、前記上流側触媒に流入する前記排気ガスをリッチに制御する制御手段と、前記排気経路における前記上流側触媒の設置位置よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側において、前記リッチに制御された前記排気ガスに酸素を含む気体を供給する気体供給手段と、前記排気経路における前記気体供給手段による前記気体の供給箇所よりも前記排気ガスの流れ方向の上流側の前記リッチに制御された前記排気ガスを、前記上流側触媒をバイパスさせて前記下流側触媒に導くバイパス通路と、前記上流側触媒の状態を検出または推定する触媒状態検出推定手段とを備え、前記気体供給手段により前記気体を供給すると共に前記制御手段により前記排気ガスをリッチに制御する場合に、前記制御される前記排気ガスのリッチの度合いが、前記触媒状態検出推定手段により検出または推定された前記上流側触媒の状態に基づいて設定されることを特徴とする。
【００２０】
本発明の排気浄化制御装置において、前記上流側触媒の状態が、予め定められた所定の状態に達した場合には、前記上流側触媒の状態が、前記所定の状態に達していない場合に比べて、前記制御される前記排気ガスのリッチの度合いが小さな値に設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の異常検出装置によれば、排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段が設けられる場合に、気体供給手段の異常をより確実に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の異常検出装置、異常検出方法、及び排気浄化制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１から図３を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、排気ガスが流れる排気経路に酸素を含む気体を供給する気体供給手段の異常を検出する異常検出装置及び異常検出方法、及び気体供給手段を備えた排気浄化制御装置に関する。
【００２４】
本実施形態では、排気管（排気経路、図１の符号１１参照）に設けられた触媒（図１の符号１２、１５参照）の暖機を促進するために、排気管１１に空気（酸素を含む気体）を供給するためのエアポンプ（気体供給手段、図１の符号２１参照）が設けられる。エンジン（内燃機関、図１の符号１参照）の筒内の空燃比を、理論空燃比よりもリッチとし、そこで発生した排気ガスと、エアポンプ２１により供給される空気中の酸素を反応させて排気管１１内で発熱させる。発熱した排気ガスの熱により、触媒（１２、１５）の暖機を促進する。
【００２５】
本実施形態では、エアポンプ２１により空気が正常に排気管１１に供給されているか否かの異常検出が行われる。排気管１１に正常に空気が供給されている場合と、空気が正常に供給されていない場合との間で生じる排気管１１内の空燃比の違いに基づいて異常検出が行われる。
【００２６】
異常検出は、エアポンプ２１により供給される空気が導入される空気導入部（供給箇所、図１の符号１１ａ参照）よりも下流側の排気ガスの空燃比を検出するセンサ（下流側空燃比検出手段、図１の符号１３、１４参照）の検出値と、バイパス通路（図１の符号１６参照）を流れる排気ガスの空燃比を検出するつまり検出センサ（上流側空燃比検出手段、図１の符号１８参照）の検出値とに基づいて行われる。後述するように、バイパス通路１６は、下流側に設けられた触媒（下流側触媒）１５の暖機を促進させるために、エンジン１から排出されるリッチな排気ガスを、下流側触媒１５の上流側に導くために設けられている。つまり検出センサ１８により、空気導入部１１ａよりも上流側の排気ガスの空燃比が検出される。
【００２７】
エアポンプ２１により正常に空気が供給されている場合には、空気導入部１１ａよりも下流側の排気管１１を流れる排気ガスは酸素過多の状態となり、センサ（１３、１４）で検出される空燃比はリーンとなる。一方、エアポンプ２１により正常に空気が供給されていない場合には、エンジン１から排出されるリッチな排気ガスがそのまま排気管１１を流れる。このため、センサ（１３、１４）で検出される空燃比はリッチとなる。従って、センサ（１３、１４）の検出結果に基づいて、エアポンプ２１により正常に空気が供給されているか否かが判定されることができる。
【００２８】
しかしながら、例えば、センサ（１３、１４）でリッチと検出された場合であっても、センサ（１３、１４）自体の異常により誤ってリッチと検出している可能性がある。例えば、エアポンプ２１が正常であるにもかかわらず、異常が発生したセンサ（１３、１４）でリッチと検出された場合には、エアポンプ２１の異常であると誤判定してしまうことがある。即ち、センサ（１３、１４）の検出結果だけでは、エアポンプ２１の異常検出において誤判定を行う可能性がある。
【００２９】
本実施形態では、異常検出を行う際に、センサ（１３、１４）の検出値に加えて、つまり検出センサ１８の検出値が参照される。これにより、実際にエンジン１から排出される排気ガスがリッチであるか否かが確認された上でセンサ（１３、１４）の検出値に基づきエアポンプ２１の異常検出が行われる。例えば、エンジン１から排出される排気ガスがリーンである場合には、センサ（１３、１４）でリッチと検出されたとしても、エアポンプ２１の異常ではなくセンサ（１３、１４）の異常であると判定することが可能となる。よって、後述するように、センサ（１３、１４）の異常が生じた場合に、エアポンプ２１の異常検出において誤判定してしまうことが抑制される。
【００３０】
本実施形態では、触媒（１２、１５）の暖機促進のためにエアポンプ２１により供給される空気は、上流側に設けられた上流側触媒１２よりも上流側の排気管１１に導かれる。この場合、排気管１１を流れるリッチな排気ガスは、主として上流側触媒１２よりも上流側において酸素と反応してしまう。従って、エンジン１から排出されるリッチな排気ガスを全て上流側触媒１２に流入させた場合には、上流側触媒１２において熱の多くが吸収されてしまう。このため、上流側触媒１２の暖機には有効であるものの、下流側に設けられた下流側触媒１５には、発熱した排気ガスが来ないため、触媒暖機ができないという問題がある。
【００３１】
本実施形態では、エンジン１から排出されるリッチな排気ガスを、上流側触媒１２をバイパスさせて下流側触媒１５の上流側に導くバイパス通路（図１の符号１６参照）が設けられている。これにより、上流側触媒１２と下流側触媒１５との間の排気管１１において、バイパス通路１６を介して導かれたリッチな排気ガスとエアポンプ２１により供給される空気中の酸素との反応が生じる。よって、下流側触媒１５の暖機が促進され、下流側触媒１５の浄化率が向上する。
【００３２】
また、本実施形態では、下流側触媒１５の暖機を促進するために、上流側触媒１２の活性状態に応じて、エンジン１から排出される排気ガスのリッチの度合いが調節される。上流側触媒１２が活性した（暖機が完了した）後は、活性する前に比べて、排気ガスのリッチの度合いが低減される。これにより、以下に説明するように、下流側触媒１５よりも上流側の排気管１１において、排気ガス中の燃料成分とエアポンプ２１により供給される空気中の酸素との反応が促進される。
【００３３】
下流側触媒１５に流入する時点における排気ガスの温度は、上流側触媒１２に流入する時点の排気ガスの温度に比べて、低温となっている。酸素と燃料成分が反応しやすくなるような、酸素と燃料成分との排気ガス中における比率は、温度によって異なる。低温の場合には、高温の場合に比べて酸素に対する燃料成分の比率を低下させた方が、反応しやすくなる。
【００３４】
従って、上流側触媒１２の活性前は、リッチの度合いの高い排気ガスを供給することで上流側触媒１２の暖機にとってより有利な状況を実現することができる。一方、上流側触媒１２の活性後は、リッチの度合いを低下させた排気ガスを供給することで、下流側触媒１５の暖機にとってより有利な状況とすることができる。これにより、上流側触媒１２の暖機が速やかに行われるのみならず、下流側触媒１５の暖機をより促進させることが可能となる。
【００３５】
図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。図１において、符号１は、エンジン（内燃機関）を示す。エンジン１には、吸気マニホルド２が接続されている。吸気マニホルド２には、吸気管３が接続されている。吸気管３には、エアクリーナ４が設けられている。吸気管３におけるエアクリーナ４の設置位置よりも下流側には、スロットル弁５が設けられている。吸気管３には、スロットル弁５の開度を検出するスロットルセンサ６が設けられている。また、吸気管３には、エンジン１に供給される空気量を検出するエアフローメータ７が設けられている。
【００３６】
エンジン１には、排気マニホルド（排気経路）１０が接続されている。排気マニホルド１０には、排気管（排気経路）１１が接続されている。排気管１１には、排気ガスを浄化する上流側触媒１２及び下流側触媒１５が設けられている。下流側触媒１５は、上流側触媒１２の設置位置よりも排気管１１における排気ガスの流れ方向の下流側に設けられている。触媒（１２、１５）は、炭化水素（ＨＣ）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の３つの物質を酸化・還元反応によって同時に除去するいわゆる三元触媒であることができる。
【００３７】
排気管１１における上流側触媒１２の設置位置よりも排気ガスの流れ方向の上流側には、酸素センサ（Ａ／Ｆセンサ）１３が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１３は、空燃比に対してリニアな出力特性を示す酸素センサである。Ａ／Ｆセンサ１３により、上流側触媒１２に流入する排気ガスの空燃比が検出される。
【００３８】
排気管１１における上流側触媒１２の設置位置よりも排気ガスの流れ方向の下流側には、触媒コントロール制御用センサ１４が設けられている。触媒コントロール制御用センサ１４は、検出対象の排気ガスが理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかによって大きく出力が変化する特性を有する。触媒コントロール制御用センサ１４により、上流側触媒１２から流出される排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかの検出が行われる。
【００３９】
排気マニホルド１０及び排気管１１を含む排気経路には、上流側触媒１２をバイパスさせるバイパス通路１６が接続されている。バイパス通路１６における一端は、排気マニホルド１０の上流側接続部２５において排気マニホルド１０に接続されている。バイパス通路１６の他端は、排気管１１における触媒コントロール制御用センサ１４の設置位置と下流側触媒１５の設置位置との間の下流側接続部１１ｂにおいて排気管１１に接続されている。バイパス通路１６により、上流側触媒１２よりも上流側の排気ガスが、下流側触媒１５に供給される。
【００４０】
排気管１１には、排気管１１に空気（酸素を含む気体）を供給するエアポンプ２１が接続されている。エアポンプ２１は、空気供給通路２２を介して排気管１１に接続されている。空気供給通路２２は、排気管１１におけるＡ／Ｆセンサ１３の設置位置よりも上流側の空気導入部１１ａにおいて排気管１１に接続されている。空気導入部１１ａは、排気経路における上流側接続部２５よりも下流側となるように設定されている。これは、バイパス通路１６に、エンジン１から排出された状態の排気ガス、即ち、エアポンプ２１により供給される空気が混合されていない状態の排気ガスを流入させるためである。
【００４１】
空気供給通路２２には、空気供給通路２２を開閉する開閉弁２３が設けられている。バイパス通路１６には、バイパス通路１６を流れる排気ガスの空燃比を検出するつまり検出センサ１８が設けられている。つまり検出センサ１８は、例えば、Ａ／Ｆセンサ１３と同様の酸素センサであることができる。つまり検出センサ１８により、エアポンプ２１で供給される空気が混合されていない状態の排気ガス（エンジン１から排出された状態の排気ガス）の空燃比が検出されることができる。
【００４２】
エンジン１が搭載される車両（図示せず）には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）を有する車両制御部２０が設けられている。車両制御部２０には、スロットルセンサ６、エアフローメータ７、Ａ／Ｆセンサ１３、触媒コントロール制御用センサ１４、及びつまり検出センサ１８が接続されており、それぞれの検出結果を示す信号が車両制御部２０に入力される。
【００４３】
エアポンプ２１及び開閉弁２３は、車両制御部２０に接続されており、それぞれ車両制御部２０により制御される。エンジン１は、車両制御部２０に接続されており、車両制御部２０により、燃料噴射量、点火時期等のエンジン１の動作が制御される。車両制御部２０は、本実施形態の制御手段及び触媒状態検出推定手段としての機能を有する。
【００４４】
車両制御部２０は、Ａ／Ｆセンサ１３及び触媒コントロール制御用センサ１４のそれぞれから入力される情報に基づいて、エンジン１に供給される混合気の空燃比を制御する。具体的には、Ａ／Ｆセンサ１３により検出される空燃比に基づいて、燃料の噴射量がフィードバック制御（排気ガスコントロール制御）される。Ａ／Ｆセンサ１３により検出される空燃比の目標空燃比からの偏差に基づいて、混合気の空燃比を目標空燃比とするような燃料の噴射量に対する補正量（排気ガスコントロール燃料補正量）が設定される。
【００４５】
また、排気ガスコントロール制御と合わせて、触媒コントロール制御用センサ１４により検出される空燃比に基づいて、上記燃料の噴射量に対するフィードバック制御（触媒コントロール制御）が行われる。触媒コントロール制御用センサ１４により検出される空燃比に基づいて、その空燃比を理論空燃比に近づけるような燃料の噴射量に対する補正量（触媒コントロール燃料補正量）が設定される。
【００４６】
図２及び図３を参照して本実施形態の動作について説明する。図２は、本実施形態の制御が行われた場合のタイムチャートである。図３は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００４７】
図２において、（ａ）は燃料噴射量、（ｂ）はエアポンプ起動フラグ、（ｃ）はエアポンプ故障フラグ、（ｄ）はＡ／Ｆセンサ（エンジン出ガス制御センサ）１３の検出値、（ｅ）は触媒コントロール制御用センサ１４の検出値、（ｆ）は、つまり検出センサ１８の検出値、（ｇ）は下流側触媒１５の温度を示す。
【００４８】
図２において、実線（符号２０１、２０３、２０５、２０７、２０９、２１１、２１３）は、エアポンプ２１により正常に空気が供給された場合のそれぞれの値の推移を示し、破線（符号２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４）は、エアポンプ２１により空気が正常に供給されなかった場合のそれぞれの値の推移を示す。
【００４９】
図３のフローチャートを参照して、本実施形態の動作について説明する。
【００５０】
ステップＳ１０では、車両制御部２０により、バイパス通路１６のつまり検出済みであるか否かが判定される。バイパス通路１６のつまり検出は、公知のつまり検出方法によることができる。つまり検出の結果、バイパス通路１６につまりが発生していないと判定された場合には、ステップＳ１０において肯定判定がなされる。ステップＳ１０の判定は、例えば、つまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）とＡ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）との比較結果に基づいて行われる。その判定の結果、つまり検出済みであると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）には、ステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）には、本制御フローは終了される。
【００５１】
ステップＳ２０では、車両制御部２０により、Ａ／Ｆセンサ１３、触媒コントロール制御用センサ１４、及びつまり検出センサ１８がそれぞれ正常に作動しているか否かが判定される。ステップＳ２０の判定は、例えば、各センサ（１３、１４、１８）の検出結果を示す信号に基づいて行われる。その判定の結果、Ａ／Ｆセンサ１３、触媒コントロール制御用センサ１４、及びつまり検出センサ１８がそれぞれ正常に作動していると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）には、ステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）には、本制御フローは終了される。
【００５２】
ステップＳ３０では、車両制御部２０により、エアポンプ２１が駆動される。図２に示す例では、時刻Ｔ１において、エアポンプ２１が駆動される。エアポンプ２１による空気の供給量は、後述するステップＳ６０で燃料の噴射量が増量された場合に、排気ガス中の燃料成分等を十分に反応させることができるだけの酸素量に基づいて設定される。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。
【００５３】
ステップＳ４０では、車両制御部２０により、エアポンプ起動フラグ（２０３、２０４）がＯＮにされる。ステップＳ４０が実行されるとステップＳ５０に進む。
【００５４】
ステップＳ５０では、車両制御部２０により、開閉弁２３が開かれる。これにより、エアポンプ２１で圧送される空気が空気供給通路２２を介して排気管１１に供給される。ステップＳ５０が実行されると、ステップＳ６０に進む。
【００５５】
ステップＳ６０では、車両制御部２０により、燃料の噴射量が増量される。ステップＳ６０では、エンジン１に供給される燃料の量が、理論空燃比に対応する量よりも大きな値に設定される。図２に示す例では、時刻Ｔ１において、燃料噴射量（２０１、２０２）が増量される。その結果、エンジン１から排出される排気ガスは、リッチとなる。これにより、リッチな排気ガスとエアポンプ２１により供給される空気中の酸素が反応して発熱し、触媒暖機が実現される。下流側触媒１５では、バイパス通路１６を介して供給されるリッチな排気ガスの反応熱により暖機が促進される。これにより、下流側触媒１５の温度２１３が上昇する。ステップＳ６０が実行されると、ステップＳ７０に進む。
【００５６】
ステップＳ７０では、車両制御部２０により、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値（２０９、２１０）が共にリーンで、且つ、つまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）がリッチであるか否かが判定される。ステップＳ７０では、エアポンプ２１により正常に空気が供給されているか否かが判定される。
【００５７】
上記ステップＳ６０で燃料噴射量（２０１、２０２）が増量され、エンジン１から排出される排気ガスがリッチとなったことに対応して、つまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）は、リッチを示す。上述したように、つまり検出センサ１８は、エンジン１から排出された状態の排気ガスの空燃比を検出する。従って、エアポンプ２１により正常に空気が供給されているか否かは、つまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）に影響を与えない。
【００５８】
これに対して、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値（２０９、２１０）は、エアポンプ２１により空気が正常に供給されているか否かによって異なる値を示す。
【００５９】
エアポンプ２１により空気が正常に供給されている場合には、排気ガスにおいて酸素過多の状態となる。この場合、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値２０７、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２０９は、共にリーンとなる。従って、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値２０７、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２０９が共にリーンである場合に、エアポンプ２１により空気が正常に供給されていると判定することが可能である。ただし、エアポンプ２１により正常に空気が供給されていない場合であっても、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値２０７、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２０９が共にリーンを示す場合がある。例えば、エンジン１から排出される排気ガスの空燃比が何らかの理由でリーンとなっている場合などである。
【００６０】
本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値（２０９、２１０）に加えて、つまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）が参照されることにより、より確実にエアポンプ２１により空気が正常に供給されているか否かが判定されることができる。エアポンプ２１により空気が正常に供給されていると判定する条件として、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値２０７、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２０９が共にリーンであるという条件に、さらに、つまり検出センサ１８の検出値２１１がリッチである（エンジン１から実際にリッチな排気ガスが排出されている）という条件が加えられることで、誤判定を行うことが抑制される。
【００６１】
なお、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値（２０９、２１０）が共にリーンで、且つ、つまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）がリッチであるという条件が成立しない場合（ステップＳ７０−Ｎ）には、エアポンプ２１により正常に空気が供給されていない場合の他に、Ａ／Ｆセンサ１３、または触媒コントロール制御用センサ１４に異常が生じている場合が考えられる。この場合、エアポンプ２１の異常であるのか、センサ（１３、１４）の異常であるのかの判定（ステップＳ１５０）に進む。
【００６２】
ステップＳ７０の判定の結果、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値２０７、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２０９が共にリーンで、且つ、つまり検出センサ１８の検出値２１１がリッチであると判定された場合（ステップＳ７０−Ｙ）には、ステップＳ８０に進み、そうでない場合（ステップＳ７０−Ｎ）には、ステップＳ１５０に進む。
【００６３】
ステップＳ８０では、車両制御部２０において、エアポンプ２１により空気が正常に供給されていると判断され、ステップＳ９０に進む。
【００６４】
ステップＳ９０では、車両制御部２０により、上流側触媒１２の暖機判定が行われたか否かが判定される。ステップＳ９０の判定は、例えば、エンジン１に供給された空気量の積算値（積算空気量）に基づいて行われる。上流側触媒１２の暖機が完了した（上流側触媒１２が活性した）と判定された場合に、ステップＳ９０で肯定判定がなされる。
【００６５】
ステップＳ９０の判定の結果、上流側触媒１２の暖機判定が行われたと判定された場合（ステップＳ９０−Ｙ）には、ステップＳ１００に進み、そうでない場合（ステップＳ９０−Ｎ）には、ステップＳ１１０に進む。
【００６６】
ステップＳ１００では、車両制御部２０により、燃料の噴射量が減量される。図２に示す例では、時刻Ｔ３において上流側触媒１２の暖機判定が行われ、燃料噴射量２０１が減量される。ステップＳ１００では、下流側触媒１５の暖機がより促進されるように、エンジン１から排出される排気ガスの空燃比が調節される。エンジン１に供給される吸気の空燃比におけるリッチの度合いが、低減される。
【００６７】
これにより、ステップＳ１００が実行された後にエンジン１から排出される排気ガスは理論空燃比よりもリッチであるが、ステップＳ１００が実行される前に比べて、理論空燃比に近い空燃比となる。よって、下流側触媒１５よりも上流側の排気管１１において、排気ガス中の燃料成分とエアポンプ２１により供給される空気中の酸素とが反応しやすい状態（比率）とされる。その結果、下流側触媒１５の暖機が促進される。ステップＳ１００が実行されると、ステップＳ１１０に進む。
【００６８】
ステップＳ１１０では、車両制御部２０により、下流側触媒１５の暖機判定が行われたか否かが判定される。ステップＳ１１０の判定は、例えば、エンジン１に供給された空気量の積算値（積算空気量）に基づいて行われる。下流側触媒１５の暖機が完了した（下流側触媒１５が活性した）と判定された場合に、ステップＳ１１０で肯定判定がなされる。
【００６９】
ステップＳ１１０の判定の結果、下流側触媒１５の暖機判定が行われたと判定された場合（ステップＳ１１０−Ｙ）には、ステップＳ１２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１１０−Ｎ）には、本制御フローは終了される。
【００７０】
ステップＳ１２０では、車両制御部２０により、開閉弁２３が閉じられる。ステップＳ１２０が実行されると、ステップＳ１３０に進む。
【００７１】
ステップＳ１３０では、車両制御部２０により、エアポンプ２１が停止される。ステップＳ１３０の次は、ステップＳ１４０に進む。
【００７２】
ステップＳ１４０では、車両制御部２０により、エアポンプ起動フラグ２０３がＯＦＦとされる。図２に示す例では、時刻Ｔ４においてエアポンプ起動フラグ２０３がＯＦＦとされる。ステップＳ１４０が実行されると、本制御フローは終了される。
【００７３】
ステップＳ７０において否定判定がなされてステップＳ１５０に進むと、ステップＳ１５０では、車両制御部２０により、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）、触媒コントロール制御用センサ１４の検出値（２０９、２１０）、及びつまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）が全てリッチであるか否かが判定される。ステップＳ１５０では、Ａ／Ｆセンサ１３または触媒コントロール制御用センサ１４における異常を示す検出結果が、真にエアポンプ２１の異常を検出したものか、Ａ／Ｆセンサ１３または触媒コントロール制御用センサ１４自体の異常等によるものかが判定される。
【００７４】
エンジン１から排出される排気ガスの空燃比（つまり検出センサ１８の検出値２１２）がリッチである場合に、エアポンプ２１により空気が正常に供給されていないと、リッチな排気ガスがそのまま排気管１１を流れる。従って、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値２０８、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２１０が共にリッチであれば、エアポンプ２１による空気の供給が正常に行われていないと判断することができる。
【００７５】
一方、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）、触媒コントロール制御用センサ１４の検出値（２０９、２１０）、及びつまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）が全てリッチである場合以外の場合には、Ａ／Ｆセンサ１３または触媒コントロール制御用センサ１４自体の異常である可能性が高い。例えば、Ａ／Ｆセンサ１３と触媒コントロール制御用センサ１４とで検出結果が食い違う場合には、いずれかの異常であると考えられる。あるいは、エンジン１から排出される排気ガスの空燃比（つまり検出センサ１８の検出値２１１、２１２）がリッチでないにもかかわらず、Ａ／Ｆセンサ１３または触媒コントロール制御用センサ１４においてリッチと検出された場合には、リッチと検出されたセンサの異常であると判定されることができる。
【００７６】
なお、Ａ／Ｆセンサ１３及び触媒コントロール制御用センサ１４のいずれか一方が異常であると判定された場合に、もう一方のセンサの検出値とつまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）とに基づいて、エアポンプ２１により空気が正常に供給されているか否かについて再判定が行われることができる。
【００７７】
ステップＳ１５０の判定の結果、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値２０８、触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２１０、及びつまり検出センサ１８の検出値２１２が全てリッチであると判定された場合（ステップＳ１５０−Ｙ）には、ステップＳ１６０に進み、そうでない場合（ステップＳ１５０−Ｎ）には、ステップＳ１９０に進む。
【００７８】
ステップＳ１６０では、車両制御部２０において、エアポンプ２１の故障、空気供給通路２２の詰まり、開閉弁２３の動作不良等の異常が生じて空気が正常に供給されていないと判定される。ステップＳ１６０の次は、ステップＳ１７０に進む。
【００７９】
ステップＳ１７０では、車両制御部２０により、エアポンプ故障フラグ２０６がＯＮとされる。図２に示す例では、時刻Ｔ２においてエアポンプ２１の故障と判定され、エアポンプ故障フラグ２０６がＯＮとされる。ステップＳ１７０が実行されると、ステップＳ１８０に進む。
【００８０】
ステップＳ１８０では、車両制御部２０により、開閉弁２３が閉じられる。ステップＳ１８０が実行されると、本制御フローは終了される。
【００８１】
ステップＳ１５０で否定判定がなされてステップＳ１９０に進むと、ステップＳ１９０では、車両制御部２０により、Ａ／Ｆセンサ１３または触媒コントロール制御用センサ１４において異常が発生したと判定される。なお、ステップＳ１９０に進む条件としては、エンジン１から排出される排気ガスの空燃比が何らかの理由でリーンとなっている場合が含まれる。この場合、エアポンプ２１により空気が正常に供給されているか否かにかかわらずＡ／Ｆセンサ１３の検出値２０７、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値２０９は、共にリーンとなる。この場合、エンジン１から排出される排気ガスの空燃比が所望どおりリッチとなったときに、再度本制御フローに基づいてエアポンプ２１の異常検出が行われることができる。ステップＳ１９０が実行されると、本制御フローは終了される。
【００８２】
本実施形態によれば、排気マニホルド１０及び排気管１１を含む排気経路における、空気導入部１１ａよりも上流側の排気ガスを下流側触媒１５に導くバイパス通路１６が設けられている。これにより、エアポンプ２１により空気を供給する（ステップＳ３０）と共にエンジン１の排気ガスをリッチとする（ステップＳ６０）触媒暖機が行われる場合に、下流側触媒１５の上流側の排気管１１においてリッチな排気ガスと酸素とが反応して発熱する。よって、下流側触媒１５の暖機が促進されて下流側触媒１５の浄化率が向上する。
【００８３】
また、上流側触媒１２が活性したとして暖機判定が行われた場合（ステップＳ９０−Ｙ）には、暖機判定が行われていない場合（ステップＳ９０−Ｎ）に比べて、燃料の噴射量が減量される（ステップＳ１００）。これにより、上流側触媒１２の暖機判定後は、下流側触媒１５の上流の排気管１１における排気ガス中の燃料成分と酸素とがより反応しやすい状態とされる。よって、上流側触媒１２の暖機判定後に燃料の噴射量が変更されない場合に比べて、下流側触媒１５の暖機が促進されることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、エアポンプ２１により空気が正常に供給されているか否かの判定が、Ａ／Ｆセンサ１３及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値に加えて、つまり検出センサ１８の検出値に基づいて行われる。これにより、Ａ／Ｆセンサ１３や触媒コントロール制御用センサ１４自体の異常であるにもかかわらず、エアポンプ２１の異常であると誤判定してしまうこと等が抑制される。よって、つまり検出センサ１８の検出値が参照されない場合に比べて、エアポンプ２１により正常に空気が供給されているか否かがより確実に判定されることができる。
【００８５】
本実施形態では、空燃比制御に用いられるＡ／Ｆセンサ１３と触媒コントロール制御用センサ１４、及びバイパス通路１６のつまり検出に用いられるつまり検出センサ１８を利用して異常検出が行われる。よって、新たに異常検出のためのセンサを設けることなく、エアポンプ２１の異常検出を行うことができる。
【００８６】
（第１実施形態の第１変形例）
第１実施形態の第１変形例について説明する。
【００８７】
上記第１実施形態では、エアポンプ２１の異常判定を行う際に、空気導入部１１ａよりも下流側の排気管１１における空燃比の検出値として、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値、及び触媒コントロール制御用センサ１４の検出値の両方が用いられたが、両者のうちいずれか一方の値のみが参照されてもよい。
【００８８】
例えば、空気導入部１１ａよりも下流側の排気管１１における空燃比の検出値として、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値が用いられる場合について説明すると、ステップＳ７０では、車両制御部２０により、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）がリーンで、且つつまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）がリッチであるか否かが判定される。
【００８９】
また、ステップＳ１５０では、車両制御部２０により、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値（２０７、２０８）、及びつまり検出センサ１８の検出値（２１１、２１２）が共にリッチであるか否かが判定される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の異常検出装置、異常検出方法、及び排気浄化制御装置の第１実施形態に係る装置の概略構成図である。
【図２】本発明の異常検出装置、異常検出方法、及び排気浄化制御装置の第１実施形態の制御が行われる場合のタイムチャートである。
【図３】本発明の異常検出装置、異常検出方法、及び排気浄化制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１  エンジン
２  吸気マニホルド
３  吸気管
４  エアクリーナ
５  スロットル弁
６  スロットルセンサ
７  エアフローメータ
１０  排気マニホルド
１１  排気管
１１ａ  空気導入部
１１ｂ  下流側接続部
１２  上流側触媒
１３  Ａ／Ｆセンサ
１４  触媒コントロール制御用センサ
１５  下流側触媒
１６  バイパス通路
１８  つまり検出センサ
２０  車両制御部
２１  エアポンプ
２２  空気供給通路
２３  開閉弁
２５  上流側接続部
２０１、２０２  燃料噴射量
２０３、２０４  エアポンプ起動フラグ
２０５、２０６  エアポンプ故障フラグ
２０７、２０８  Ａ／Ｆセンサの検出値
２０９、２１０  触媒コントロール制御用センサの検出値
２１１、２１２  つまり検出センサの検出値
２１３、２１４  下流側触媒の温度
【図１】
2009013791.tif 000003
【図２】
2009013791.tif 000004
【図３】
2009013791.tif 000005