(57)【要約】    【課題】  排気浄化触媒から剥離した貴金属が触媒下流に配置されるリアＯ２センサに付着した場合に、貴金属を失活させて、出力異常から回復させる。    【解決手段】  リアＯ２センサの出力異常を引き起こすレベルの貴金属の付着が判定された場合（貴金属付着フラグ＝１の場合）に、回復制御を実施する。具体的には、減速燃料カット中に、リアＯ２センサ加熱用のヒータへのデューティをアップする（Ｓ３３、Ｓ３４）。これにより、リアＯ２センサの温度を貴金属を失活させることができる温度まで上昇させる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路の排気浄化触媒下流にヒータを有する酸素センサを備え、この酸素センサを用いて空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、
前記酸素センサへの前記触媒から剥離した貴金属の付着状態を判定する貴金属付着判定手段と、
前記貴金属付着判定手段による貴金属の付着状態に基づいて、前記酸素センサを加熱するヒータにより、前記酸素センサの温度を通常制御時に使用される温度よりも上昇させる昇温手段と、
を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記昇温手段は、前記貴金属の付着が判定された場合に、リーン雰囲気にて、前記酸素センサ加熱用のヒータにより、前記酸素センサの温度を上昇させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記昇温手段は、前記貴金属の付着が判定された場合に、高負荷運転後のリーン雰囲気にて、前記酸素センサ加熱用のヒータにより、前記酸素センサの温度を上昇させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、前記貴金属の付着が判定された場合に、減速燃料カット時に、前記酸素センサ加熱用のヒータにより、前記酸素センサの温度を上昇させることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記貴金属付着判定手段は、リーン雰囲気での、前記酸素センサの出力に基づいて、前記酸素センサへの前記貴金属の付着状態を判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記貴金属付着判定手段は、減速燃料カット時の、前記酸素センサの出力に基づいて、前記酸素センサへの前記貴金属の付着状態を判定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記貴金属付着判定手段は、減速燃料カットの開始から所定時間経過後の、前記酸素センサの出力に基づいて、前記酸素センサへの前記貴金属の付着状態を判定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記貴金属付着判定手段は、減速燃料カットの開始から前記触媒の酸素ストレージ量が飽和するまでの飽和時間を算出する手段を有し、減速燃料カットの開始から前記飽和時間経過後の、前記酸素センサの出力に基づいて、前記酸素センサへの前記貴金属の付着状態を判定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記貴金属付着判定手段は、所定の判定条件にて強制的にリーンスパイクを実施し、リーンスパイク実施時の、前記酸素センサの出力に基づいて、前記酸素センサへの前記貴金属の付着状態を判定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
前記貴金属付着判定手段は、走行時間又は走行距離に基づいて、前記酸素センサへの前記貴金属の付着状態を判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１１】
前記貴金属付着判定手段は、高回転高負荷での走行時間又は走行距離に基づいて、前記酸素センサへの前記貴金属の付着状態を判定することを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に排気浄化触媒下流に配置される酸素センサの異常に対処する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、内燃機関の排気通路の排気浄化触媒の上流及び下流にそれぞれ酸素センサ（第１及び第２空燃比センサ）を設けて、空燃比フィードバック制御を行っている。具体的には、主に上流側の酸素センサの出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行い、下流側の酸素センサの出力で、空燃比フィードバック制御の補正と、上流側の酸素センサの異常診断とを行っている。
【０００３】
また、下流側の酸素センサにはヒータを付設し、適宜、ヒータに通電して、酸素センサを活性化させるようにしている。
【特許文献１】特開平５−１８３９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気浄化触媒の下流側の酸素センサについては、その素子表面に、排気浄化触媒から剥離した貴金属（プラチナＰｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ）が付着することがある。酸素センサの素子表面に貴金属が付着すると、素子表面に付着した貴金属が触媒反応をすすことで酸素が消費されてしまう。このため、酸素センサの素子電極上で排気中の酸素が反応できなくなることから、実際の空燃比に対して出力ずれを生じる（酸素量を少側に誤検出する）。従って、正しい空燃比制御が困難となって、排気エミッションの悪化を招く虞がある。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑み、排気浄化触媒の下流側の酸素センサに触媒貴金属が付着した場合であっても、酸素センサとしての機能を回復できる内燃機関の空燃比制御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】
【０００６】
このため、本発明では、排気浄化触媒の下流側のヒータを有する酸素センサへの触媒貴金属の付着状態を判定し、当該触媒貴金属の付着状態に基づいて、酸素センサ加熱用のヒータにより、通常制御時の酸素センサの温度よりも上昇させる構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、酸素センサ加熱用のヒータにより酸素センサの温度を通常制御時のセンサ温度よりも上昇させるので、酸素センサに付着した触媒貴金属が失活する。より具体的には触媒貴金属がシンタリング（焼結）によって粒成長、凝集することで、付着した触媒貴金属の表面積が少なくなって反応性が低下する。この現象により、酸素センサの出力ずれを抑制して、酸素センサとしての機能を回復することができるという優れた効果を奏するのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す車両用の内燃機関（以下エンジンという）のシステム図である。
【０００９】
エンジン１の各気筒の燃焼室２には、エアクリーナ３から、吸気通路４によりスロットル弁５、マニホールド部６を経て空気が吸入される。マニホールド部６（又は燃焼室２）には、各気筒毎に燃料噴射弁７が設けられている。
【００１０】
燃料噴射弁７は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）であって、後述するエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）２０からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に調整された燃料を噴射供給する。従って、駆動パルス信号のパルス幅により燃料噴射量が制御される。
【００１１】
エンジン１の各燃焼室２には点火栓８が設けられており、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。
エンジン１の各燃焼室２からの排気は、排気通路９へ排出される。また、排気の一部はＥＧＲ通路１０によりＥＧＲ弁１１を介して吸気系へ還流される。
【００１２】
一方、排気通路９には、排気浄化触媒として、マニホールド直下の位置にマニホールド触媒１２が設けられている。マニホールド触媒１２としては、排気中のＣＯ、ＨＣの酸化とＮＯｘの還元とを行う三元触媒を用いる。更に下流側には、床下位置に、床下触媒１３が設けられている。
【００１３】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、後述のごとく演算処理して、燃料噴射弁７の作動を制御する。
【００１４】
前記各種センサとしては、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２１、エンジン１のクランク軸又はカム軸回転よりクランク角度と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ２２、吸気通路４にて吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ２３、エンジン１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２４が設けられている。
【００１５】
また、排気通路９のマニホールド触媒１２の上流側及び下流側には、それぞれ、排気中の酸素濃度に感応して、排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号（リッチ側で高電圧、リーン側で低電圧）を出力する酸素センサ２５、２６が設けられている。以下では、上流側酸素センサ２５をフロントＯ２センサ、下流側酸素センサをリアＯ２センサという。
【００１６】
尚、フロント及びリアＯ２センサ２５、２６としては、空燃比を広域でリニアに検出できるタイプのものでもよいし、ストイキを境として出力が変化するタイプのものでもよい。あるいは、フロントＯ２センサ２５を空燃比を広域でリニアに検出できるタイプのものとし、リアＯ２センサ２６をストイキを境として出力が変化するタイプのものとしてもよい。
【００１７】
また、フロント及びリアＯ２センサ２５、２６には、素子加熱用のヒータがそれぞれ内蔵されており、素子温度を活性温度（例えば７５０℃）に制御すべく、ＥＣＵ２０により各ヒータへの通電をデューティ制御している。
【００１８】
ここにおいて、ＥＣＵ２０は、前記各種センサからの信号を入力しつつ、後述する図２〜図４のフローチャートに従って、燃料噴射弁７による燃料噴射量を制御することで、空燃比を制御する。
【００１９】
図２は燃料噴射量（Ｔｉ）演算ルーチンを示し、所定時間毎に又はエンジン回転に同期して実行される。
Ｓ１では、エアフローメータ２３からの信号によって検出された吸入空気流量Ｑａとクランク角センサ２２からの信号によって算出されたエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、単位回転当たりのシリンダ吸入空気量に対応するストイキ相当の基本燃料噴射量Ｔｐを次式により演算する。
【００２０】
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ      但し、Ｋは定数。
Ｓ２では、エンジン運転状態（エンジン回転数及び負荷）に基づいて、燃空比補正係数ＴＦＢＹＡを設定する。ここで、目標空燃比をストイキとする場合は、ＴＦＢＹＡ＝１に設定する。
【００２１】
Ｓ３では、空燃比フィードバック制御（λコントロール）条件にて、後述する図３の空燃比フィードバック補正係数（ＡＬＰＨＡ）演算ルーチンにより演算されている空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを読込む。尚、空燃比フィードバック制御条件ではない場合は、ＡＬＰＨＡ＝１（又は前回値）に固定する。
【００２２】
Ｓ４では、基本燃料噴射量Ｔｐに燃空比補正係数ＴＦＢＹＡ及び空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを乗じて、最終的な燃料噴射量Ｔｉを次式により演算する。
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×ＡＬＰＨＡ
尚、実際には、水温補正、過渡補正、電圧補正など、各種補正が加わるが、ここでは省略した。
【００２３】
このようにして、燃料噴射量Ｔｉが演算されると、エンジン回転同期の所定の燃料噴射タイミングにて、燃料噴射量Ｔｉに対応するパルス幅をもつ駆動パルス信号が燃料噴射弁７に与えられて燃料噴射が行われる。
【００２４】
図３は空燃比フィードバック補正係数（ＡＬＰＨＡ）演算ルーチンを示し、所定時間毎に実行される。
Ｓ１１では、フロントＯ２センサ２５の出力電圧ＶＦを読込んで、ストイキ相当のスライスレベル電圧ＳＬと比較し、ＶＦ＜ＳＬの場合は上流側リーンと判定してＳ１２へ進み、ＶＦ＞ＳＬの場合は上流側リッチと判定してＳ１６へ進む。
【００２５】
〔上流側リーンの場合〕
Ｓ１２では、リッチからリーンへの反転直後か否かを判定し、反転直後の場合は比例制御（実際はステップ制御）のためＳ１３へ進む。
【００２６】
Ｓ１３では、後述する図４のステップ分補正値（ＰＨＯＳ）演算ルーチンにより演算されているステップ分補正値ＰＨＯＳを読込む。
次のＳ１４では、現在の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに、所定のステップ分Ｐ、ここでは特にステップ分Ｐにステップ分補正値ＰＨＯＳを加算補正した値（Ｐ＋ＰＨＯＳ）を加算して、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを次式のごとく増大側に更新し、本ルーチンを終了する。
【００２７】
ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ＋（Ｐ＋ＰＨＯＳ）
上流側リーンであるが、反転直後でない場合は、Ｓ１２から、積分制御のためＳ１５へ進む。
【００２８】
Ｓ１５では、現在の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに、所定の積分分Ｉ（<<Ｐ）を加算して、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを微小量増大側に更新し（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ＋Ｉ）、本ルーチンを終了する。
【００２９】
〔上流側リッチの場合〕
Ｓ１６では、リーンからリッチへの反転直後か否かを判定し、反転直後の場合は比例制御（実際はステップ制御）のためＳ１７へ進む。
【００３０】
Ｓ１７では、後述する図４のステップ分補正値（ＰＨＯＳ）演算ルーチンにより演算されているステップ分補正値ＰＨＯＳを読込む。
次のＳ１８では、現在の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡから、所定のステップ分Ｐ、ここでは特にステップ分Ｐからステップ分補正値ＰＨＯＳを減算補正した値（Ｐ−ＰＨＯＳ）を減算して、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを次式のごとく減少側に更新し、本ルーチンを終了する。
【００３１】
ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ−（Ｐ−ＰＨＯＳ）
上流側リッチであるが、反転直後でない場合は、Ｓ１６から、積分制御のためＳ１９へ進む。
【００３２】
Ｓ１９では、現在の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡから、所定の積分分Ｉ（<<Ｐ）を減算して、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを微小量減少側に更新し（ＡＬＰＨＡ＝ＡＬＰＨＡ−Ｉ）、本ルーチンを終了する。
【００３３】
このようにして、図５に示すように、フロントＯ２センサ２５の出力電圧ＶＦの変化に従って、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが増減設定され、リッチ時には空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが減少せしめられて、燃料噴射量Ｔｉが減少側に補正され、逆にリーン時には空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが増大せしめられて、燃料噴射量Ｔｉが増大側に補正されることで、目標空燃比（ストイキ）に制御される。ここでのステップ分補正値ＰＨＯＳの効果については後述する。
【００３４】
図４はステップ分補正値（ＰＨＯＳ）演算ルーチンを示し、所定時間毎に実行される。
Ｓ２１では、リアＯ２センサ２６の出力電圧ＶＲを読込んで、ストイキ相当のスライスレベル電圧ＳＬと比較し、ＶＲ＜ＳＬの場合は下流側リーンと判定してＳ２２へ進み、ＶＲ＞ＳＬの場合は下流側リッチと判定してＳ２５へ進む。
【００３５】
〔下流側リーンの場合〕
Ｓ２２では、リッチからリーンへの反転直後か否かを判定し、反転直後の場合はステップ制御のためＳ２３へ進む。
【００３６】
Ｓ２３では、現在のステップ分補正値ＰＨＯＳに所定のステップ分ΔＰを加算して、ステップ分補正値ＰＨＯＳを増大側に更新し（ＰＨＯＳ＝ＰＨＯＳ＋ΔＰ）、本ルーチンを終了する。
【００３７】
下流側リーンであるが、反転直後でない場合は、Ｓ２２から、積分制御のためＳ２４へ進む。
Ｓ２４では、現在のステップ分補正値ＰＨＯＳに、所定の積分分ΔＩ（<<ΔＰ）を加算して、ステップ分補正値ＰＨＯＳを微小量増大側に更新し（ＰＨＯＳ＝ＰＨＯＳ＋ΔＩ）、本ルーチンを終了する。
【００３８】
従って、下流側リーンの場合、ステップ分補正値ＰＨＯＳは次第に増大されて、プラスの値となり、図３のフローのＳ１４での上流側リーン時の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの増大側へ更新が増強される一方、Ｓ１８での上流側リッチ時の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの減少側への更新が抑制されることから、制御空燃比をリッチ側にシフトすることができる。
【００３９】
〔下流側リッチの場合〕
Ｓ２５では、リーンからリッチへの反転直後か否かを判定し、反転直後の場合はステップ制御のためＳ２６へ進む。
【００４０】
Ｓ２６では、現在のステップ分補正値ＰＨＯＳから所定のステップ分ΔＰを減算して、ステップ分補正値ＰＨＯＳを減少側に更新し（ＰＨＯＳ＝ＰＨＯＳ−ΔＰ）、本ルーチンを終了する。
【００４１】
下流側リッチであるが、反転直後でない場合は、Ｓ２５から、積分制御のためＳ２７へ進む。
Ｓ２７では、現在のステップ分補正値ＰＨＯＳから、所定の積分分ΔＩ（<<ΔＰ）を減算して、ステップ分補正値ＰＨＯＳを微小量減少側に更新し（ＰＨＯＳ＝ＰＨＯＳ−ΔＩ）、本ルーチンを終了する。
【００４２】
従って、下流側リッチの場合、ステップ分補正値ＰＨＯＳは次第に減少されて、マイナスの値となり、図３のフローのＳ１４での上流側リーン時の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの増大側へ更新が抑制される一方、Ｓ１８での上流側リッチ時の空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの減少側への更新が増強されることから、制御空燃比をリーン側にシフトすることができる。
【００４３】
このようにして、図５に示すように、リアＯ２センサ２６の出力電圧ＶＲの変化に従って、ステップ分補正値ＰＨＯＳが増減設定され、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの設定に反映されることで、フロントＯ２センサ２５のばらつきや劣化による制御空燃比のシフトを修正することにより、空燃比が常に最適に維持される。
【００４４】
ところで、マニホールド触媒１２の下流側のリアＯ２センサ２６については、その素子表面に、マニホールド触媒１２からから剥離した貴金属（プラチナＰｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ）が付着することがある。素子表面に貴金属が付着すると、極微量であっても、素子表面で触媒反応により酸素が消費されてしまい、素子電極上で反応できなくなることから、出力異常を生じる（酸素量を少側に誤検出する）。
【００４５】
そこで本発明では、リアＯ２センサ２６への触媒貴金属の付着状態を判定し、出力異常を引き起こすレベルの触媒貴金属の付着が判定された場合に、素子加熱用のヒータにより、リアＯ２センサ２６の温度を触媒貴金属を失活させることができる温度まで上昇させることで、Ｏ２センサとしての機能を回復させる。
【００４６】
特にリーン雰囲気下では、９００℃〜１０５０℃程度で、貴金属がシンタリング（焼結）を起こし、粒成長、凝集して、表面積が小さくなることで、反応性が低下し、酸素を消費しなくなる。また、凝集により隙間を生じ、この隙間を通って酸素が電極上に導かれるようになることも、検知性能の向上に寄与する。また、貴金属が金属状態から酸化物になることも反応性の低下に寄与し、これも検知性能の向上に寄与する。
【００４７】
図６はリアＯ２センサ回復制御ルーチンのフローチャートである。
Ｓ３１では、貴金属付着フラグ＝１か否かを判定する。貴金属付着フラグは、後述する貴金属付着判定ルーチン（図８〜図１１のいずれか１つ）により、リアＯ２センサ２６への出力電圧異常を引き起こすレベルの貴金属の付着が判定された場合にセットされる。
【００４８】
貴金属付着フラグ＝１の場合は、Ｓ３２へ進み、冷却水温Ｔｗが例えば８０℃以上（暖機完了後）か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ３３へ進む。
Ｓ３３では、減速燃料カット中か否かを判定する。減速燃料カットは、よく知られているように、燃費節減のため減速運転時に燃料噴射弁７の燃料噴射を停止するものである。具体的には、アクセル開度ＡＰＯ＝０（アクセルペダルからの足離し状態）で、かつエンジン回転数Ｎｅが所定の燃料カット回転数以上であることを条件（燃料カット開始条件）として、燃料カットを開始し、その後、運転者のアクセル操作によりアクセル開度ＡＰＯ＞０となるか、エンジン回転数Ｎｅが所定の燃料リカバー回転数以下となった時点で、燃料カットを終了し、燃料リカバー（燃料噴射再開）とする。
【００４９】
従って、貴金属付着フラグ＝１の場合に、暖機完了後に、燃料カットが開始されると、回復制御を開始すべく、Ｓ３４へ進む。
Ｓ３４では、リアＯ２センサ２６のヒータへのデューティをアップする。すなわち、デューティを、リアＯ２センサ２６を活性温度（７５０℃）に維持している３０％程度のデューティからアップして、１００％程度にすることで、リアＯ２センサ２６の温度を９００℃〜１０５０℃程度まで上昇させる。
【００５０】
このように、燃料カット下（リーン雰囲気、特に高負荷運転後のリーン雰囲気）にて、リアＯ２センサ２６の温度を９００℃〜１０５０℃程度まで上昇させることで、リアＯ２センサ２６に付着していた貴金属を失活させて、リアＯ２センサ２６の機能を回復させることができる。
【００５１】
その後、Ｓ３５では、燃料カット終了後、所定時間経過したか否かを判定し、燃料カット終了後、所定時間経過した時点で、Ｓ３６へ進む。
Ｓ３６では、リアＯ２センサ２６のヒータへのデューティをダウンする。すなわち、デューティをリアＯ２センサ２６を活性温度（７５０℃）に維持するための３０％程度のデューティに戻し、回復制御を終了する。
【００５２】
尚、燃料カットの開始から、燃料カット終了後、所定時間経過するまで、回復制御を行うのは、燃料カット終了後、燃料リカバーがなされたとしても、リアＯ２センサ２６の周囲はしばらくの間リーン雰囲気に保たれるからである。
【００５３】
最後に、Ｓ３７では、貴金属付着フラグ＝０にリセットし、本ルーチンを終了する。
図７にリアＯ２センサ回復制御のタイムチャートを示している。
本実施形態によれば、リアＯ２センサ２６の出力異常を引き起こすレベルの貴金属の付着が判定された場合に、リーン雰囲気にて、リアＯ２センサ２６加熱用のヒータにより、リアＯ２センサ２６の温度を貴金属を失活させることができる温度まで上昇させることにより、特にリーン雰囲気では貴金属がシンタリングを起こしやすく、また酸化しやすいことから、より効果的に貴金属の触媒作用を失活させて、Ｏ２センサとしての機能を回復させることができる。
【００５４】
また、特に高負荷運転後のリーン雰囲気にて行うことにより、より具体的には、減速燃料カット時に行うことにより、図７のタイムチャートにも示されているように、排気温度も高く、したがってリアＯ２センサ２６の温度が高い状態から、ヒータデューティアップにより、リアＯ２センサ２６の温度を速やかかつ確実に所望の温度まで上昇させることができる。
【００５５】
尚、本実施形態のように、減速燃料カットを待って回復制御を行う他、触媒貴金属の付着が判定されたときに、可能であれば、強制的にリーンスパイクを行って、回復制御を実施するようにしてもよい。
【００５６】
次に、貴金属付着判定ルーチンの第１〜第４実施例を図８〜図１１のフローチャートにより説明する。
図８は貴金属付着判定ルーチンの第１実施例のフローチャートである。
【００５７】
Ｓ１０１では、冷却水温Ｔｗが例えば８０℃以上（暖機完了後）か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ１０２へ進む。
Ｓ１０２では、減速燃料カット中か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ１０３へ進む。
【００５８】
従って、暖機完了後に、燃料カットが開始されると、燃料カット時のリアＯ２センサ２６の出力に基づいて貴金属付着判定を実施すべく、Ｓ１０３へ進む。
Ｓ１０３では、燃料カットの開始から所定時間経過後のリアＯ２センサ２６の出力に基づいて貴金属付着判定を実施すべく、燃料カットの開始から所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経過した時点で、Ｓ１０４へ進む。ここでいう所定時間とは、燃料カット開始後、マニホールド触媒１２下流側のリアＯ２センサ２６がリーン雰囲気となるまでの時間であり、予め実験等により定めたものである。
【００５９】
Ｓ１０４では、リアＯ２センサ２６の出力電圧を測定する。
Ｓ１０５では、測定されたリアＯ２センサ２６の出力電圧が略０Ｖになっているかを判定する。
【００６０】
燃料カット時のリーン雰囲気では、リアＯ２センサ２６の出力電圧は正常であれば０Ｖとなり、０Ｖを超える場合は、センサ素子表面に付着した触媒貴金属の触媒作用で酸素が消費された結果であり、出力異常を生じるレベルの貴金属が付着していると判定できる。
【００６１】
従って、Ｓ１０５での判定の結果、ＹＥＳ（出力電圧＝０）の場合は、正常であるので、そのまま本ルーチンを終了するが、ＮＯ（出力電圧≠０）の場合は、Ｓ１０６へ進んで、貴金属付着フラグ＝１にセットするのである。
【００６２】
貴金属付着フラグ＝１にセットされると、前述の図６のリアＯ２センサ回復制御ルーチンにより、次回の燃料カット時に回復制御が実施される。
本実施例の貴金属付着判定手段によれば、リーン雰囲気での、リアＯ２センサ２６の出力に基づいて、リアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を判定することにより、リアＯ２センサ２６の出力異常を引き起こすレベルの貴金属の付着を確実に判定することができる。
【００６３】
また、特に本実施例の貴金属付着判定手段によれば、減速燃料カット時の、リアＯ２センサ２６の出力に基づいて、リアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を判定することにより、減速燃料カットを利用して、判定を実施することができる。
【００６４】
また、特に本実施例の貴金属付着判定手段によれば、減速燃料カットの開始から所定時間経過後の、リアＯ２センサ２６の出力に基づいて、リアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を判定することにより、燃料カット開始後にリアＯ２センサ２６がリーン雰囲気となるのを待って実施することで、判定精度を向上させることができる。
【００６５】
図９は貴金属付着判定ルーチンの第２実施例のフローチャートである。
Ｓ２０１では、冷却水温Ｔｗが例えば８０℃以上（暖機完了後）か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ２０２へ進む。
【００６６】
Ｓ２０２では、空燃比フィードバック制御（λコントロール）中か否かを判定する。λコントロール中にフロント及びリアＯ２センサ２５、２６の信号に基づいてマニホールド触媒１２のＯ２ストレージ量を推定可能だからである。
【００６７】
λコントロール中は、Ｓ２０３へ進み、フロント及びリアＯ２センサ２５、２６の信号に基づいてマニホールド触媒１２のＯ２ストレージ量を推定する。
Ｓ２０４では、減速燃料カット中か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ２０５へ進む。
【００６８】
従って、暖機完了後に、λコントロールトール状態から、燃料カットが開始されると、燃料カット時のリアＯ２センサ２６の出力に基づいて貴金属付着判定を実施すべく、Ｓ２０５へ進む。
【００６９】
Ｓ２０５では、マニホールド触媒１２の最新のＯ２ストレージ量から、燃料カット開始後のリーン雰囲気で、Ｏ２ストレージ量が飽和するまでの時間、言い換えれば、触媒のＯ２ストレージキャパシティ（ＯＳＣ）を満たすまでの飽和時間を算出する。更に言い換えれば、残容量＝ＯＳＣ−現Ｏ２ストレージ量を算出し、残容量に対応する時間（飽和時間）を求める。
【００７０】
Ｓ２０６では、燃料カットの開始から飽和時間が経過したか否かを判定し、飽和時間が経過した時点で、Ｓ２０７へ進む。
Ｓ２０７では、リアＯ２センサ２６の出力電圧を測定し、Ｖ１とする。飽和時間の経過後からリアＯ２センサ２６の雰囲気がリーンになると考えられるので、リーンになる前の出力電圧を知るためである。
【００７１】
Ｓ２０８では、飽和時間の経過後、更に所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経過した時点で、Ｓ２０９へ進む。ここでの所定時間は、リーン化により出力電圧が降下するのを検出するための時間である。
【００７２】
Ｓ２０９では、リアＯ２センサ２６の出力電圧を測定し、Ｖ２とする。
Ｓ２１０では、出力電圧の降下代Ｖ１−Ｖ２を所定値と比較し、Ｖ１−Ｖ２≧所定値か否かを判定する。
【００７３】
燃料カット時のリーン雰囲気では、リアＯ２センサ２６の出力電圧は正常であれば０Ｖまで大きく降下するので、Ｖ１−Ｖ２＜所定値の場合は、センサ素子表面に付着した触媒貴金属の触媒作用で酸素が消費された結果であり、出力異常を生じるレベルの貴金属が付着していると判定できる。
【００７４】
従って、Ｓ２１０での判定の結果、ＹＥＳ（Ｖ１−Ｖ２≧所定値）の場合は、正常であるので、そのまま本ルーチンを終了するが、ＮＯ（Ｖ１−Ｖ２＜所定値）の場合は、Ｓ２１１へ進んで、貴金属付着フラグ＝１にセットするのである。
【００７５】
貴金属付着フラグ＝１にセットされると、前述の図６のリアＯ２センサ回復制御ルーチンにより、次回の燃料カット時に回復制御が実施される。
本実施例の貴金属付着判定手段によれば、減速燃料カットの開始からマニホールド触媒１２のＯ２ストレージ量が飽和するまでの飽和時間を算出する手段を有し、減速燃料カットの開始から前記飽和時間経過後の、リアＯ２センサ２６の出力に基づいて、リアＯ２センサへの貴金属の付着状態を判定することにより、リアＯ２センサ２６がリーン雰囲気となる状況をより正確に捉えて、判定精度をより向上させることができる。
【００７６】
図１０は貴金属付着判定ルーチンの第３実施例のフローチャートである。
Ｓ３０１では、冷却水温Ｔｗが例えば８０℃以上（暖機完了後）か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ３０２へ進む。
【００７７】
Ｓ３０２では、空燃比フィードバック制御（λコントロール）中か否かを判定する。λコントロール中にフロント及びリアＯ２センサ２５、２６の信号に基づいてマニホールド触媒１２のＯ２ストレージ量を推定可能だからである。
【００７８】
λコントロール中は、Ｓ３０３へ進み、フロント及びリアＯ２センサ２５、２６の信号に基づいてマニホールド触媒１２のＯ２ストレージ量を推定する。
Ｓ３０４では、所定の判定条件か否かを判定する。すなわち、リアＯ２センサ２６の貴金属付着判定のため、リーンスパイクを実施するが、貴金属付着判定は１トリップ１回程度で十分であり、また運転性等からリーンスパイク実施可能条件にてのみ行う必要があるので、これらを満たす条件か否かを判定する。条件を満たす場合は、Ｓ３０５へ進む。
【００７９】
従って、暖機完了後に、λコントロールトール状態から、所定の判定条件（リーンスパイク実施可能条件）となると、リアＯ２センサ２６の出力に基づいて貴金属付着判定を実施すべく、Ｓ３０５へ進む。
【００８０】
Ｓ３０５では、マニホールド触媒１２の最新のＯ２ストレージ量に基づいて、触媒のＯ２ストレージ量を飽和させた上で、触媒下流をリーン雰囲気にするために必要な、目標リーンスパイク量（目標リーン空燃比）及び時間を算出する。
【００８１】
Ｓ３０６では、算出された目標リーンスパイク量及び時間でリーンスパイクを実施したときの、リアＯ２センサ２６の出力電圧の降下代ΔＶをしきい値として算出する。
Ｓ３０７では、リアＯ２センサ２６の出力電圧を測定し、Ｖ１とする。リアＯ２センサ２６の雰囲気がリーンになる前の出力電圧を知るためである。
【００８２】
Ｓ３０８では、算出された目標リーンスパイク量及び時間で、リーンスパイクを実施する。すなわち、リーンスパイク時間の間、目標空燃比を目標リーンスパイク量相当リーン側に設定して制御する。
【００８３】
Ｓ３０９では、リーンスパイクの実施後、触媒のＯ２ストレージ量が飽和し、更に触媒下流がリーン雰囲気になる所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間経過した時点で、Ｓ３１０へ進む。
【００８４】
Ｓ３１０では、リアＯ２センサ２６の出力電圧を測定し、Ｖ２とする。
Ｓ３１１では、出力電圧の実際の降下代Ｖ１−Ｖ２をしきい値ΔＶと比較し、Ｖ１−Ｖ２≧ΔＶか否かを判定する。
【００８５】
リーンスパイク時には、リアＯ２センサ２６の出力電圧は正常であれば０Ｖまで大きく降下するので、Ｖ１−Ｖ２＜ΔＶの場合は、センサ素子表面に付着した触媒貴金属の触媒作用で酸素が消費された結果であり、出力異常を生じるレベルの貴金属が付着していると判定できる。
【００８６】
従って、Ｓ３１１での判定の結果、ＹＥＳ（Ｖ１−Ｖ２≧ΔＶ）の場合は、正常であるので、そのまま本ルーチンを終了するが、ＮＯ（Ｖ１−Ｖ２＜ΔＶ）の場合は、Ｓ３１２へ進んで、貴金属付着フラグ＝１にセットするのである。
【００８７】
貴金属付着フラグ＝１にセットされると、前述の図６のリアＯ２センサ回復制御ルーチンにより、回復制御が実施される。
本実施例の貴金属付着判定手段によれば、所定の判定条件にて強制的にリーンスパイクを実施し、リーンスパイク実施時の、リアＯ２センサ２６の出力に基づいて、リアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を判定することにより、減速燃料カットを待たずに判定することができといった効果が得られる。
【００８８】
図１１は貴金属付着判定ルーチンの第４実施例のフローチャートである。
本実施例は、走行時間又は走行距離が増えるほどリアＯ２センサ２６への貴金属の付着量が増えることから、走行時間又は走行距離に基づいてリアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を予測する。また、マニホールド触媒１２からの貴金属の剥離は高回転高負荷時に顕著であることから、特に本実施例は、高回転高負荷での走行時間（又は走行距離）に基づいて、リアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を予測する。
【００８９】
Ｓ４０１では、エンジン始動時（電源投入時）か否かを判定し、エンジン始動時は、Ｓ４０２へ進んで、エンジン停止中も記憶内容を保持可能なバックアップＲＡＭから、前回までの高回転高負荷での走行時間の積算値ΣＴを読込む。
【００９０】
Ｓ４０３では、高回転高負荷か否かを判定し、ＹＥＳの場合のみ、Ｓ４０４〜Ｓ４０６へ進む。
Ｓ４０４では、高回転高負荷での走行時間の積算値ΣＴを本ルーチンの実行時間隔ΔＴ分アップして更新する（ΣＴ＝ΣＴ＋ΔＴ）。
【００９１】
Ｓ４０５では、更新された積算値ΣＴより貴金属付着量を推定する。
Ｓ４０６では、推定された貴金属付着量を所定値と比較し、貴金属付着量≧所定値か否かを判定する。
【００９２】
この判定で、ＹＥＳの場合は、Ｓ４０７へ進んで、貴金属付着フラグ＝１にセットする。貴金属付着フラグ＝１にセットされると、前述の図６のリアＯ２センサ回復制御ルーチンにより、回復制御が実施される。また、本実施例の場合は、図６のルーチンでの回復制御の実施後に、Ｓ３７で貴金属付着フラグ＝０にリセットすると同時に積算値ΣＴ＝０にリセットする。
【００９３】
Ｓ４０８では、エンジン停止時か否かを判定し、エンジン停止時は、Ｓ４０９へ進んで、積算値ΣＴをバックアップＲＡＭに書込んで、次回の始動時まで記憶保持させる。
本実施例の貴金属付着判定手段によれば、走行時間又は走行距離に基づいて、リアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を判定することにより、簡易に判定することができる。
【００９４】
また、本実施例の貴金属付着判定手段によれば、高回転高負荷での走行時間又は走行距離に基づいて、リアＯ２センサ２６への貴金属の付着状態を判定することにより、簡易ながら精度良く判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】Ｔｉ演算ルーチンのフローチャート
【図３】ＡＬＰＨＡ演算ルーチンのフローチャート
【図４】ＰＨＯＳ演算ルーチンのフローチャート
【図５】ＡＬＰＨＡ及びＰＨＯＳのタイムチャート
【図６】リアＯ２センサ回復制御ルーチンのフローチャート
【図７】リアＯ２センサ回復制御のタイムチャート
【図８】貴金属付着判定ルーチンの第１実施例を示すフローチャート
【図９】貴金属付着判定ルーチンの第２実施例を示すフローチャート
【図１０】貴金属付着判定ルーチンの第３実施例を示すフローチャート
【図１１】貴金属付着判定ルーチンの第４実施例を示すフローチャート
【符号の説明】
【００９６】
１  エンジン
４  吸気通路
７  燃料噴射弁
９  排気通路
１２  マニホールド触媒
１３  床下触媒
２０  ＥＣＵ
２５  フロントＯ２センサ
２６  リア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】
2009156151.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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