JP2008280889A - 酸素センサの異常検出装置および酸素センサの異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの排気管における触媒の下流側に設けられた酸素センサの異常をより適正に判定する。
【解決手段】エンジンの出力軸が回転している状態で燃料カットされたとき（Ｓ１００，Ｓ１１０）、エンジンの回転数Ｎｅに基づいて待機時間ＳＴを設定し（Ｓ１３０，Ｓ１４０）、設定した待機時間ＳＴだけ待機してから（Ｓ１５０）酸素センサからの酸素信号ＶＯの入力を開始して酸素信号ＶＯがリーン側に変化するまでの反応時間ＲＴを計測し（Ｓ１６０，Ｓ１７０）、計測した反応時間ＲＴが閾値ＲＴｒｅｆ未満のときには酸素センサは正常と判定し（Ｓ２００）、反応時間ＲＴが閾値ＲＴｒｅｆ以上のときには酸素センサは異常と判定する（Ｓ２１０）。この結果、待機時間ＳＴの間に酸素センサからの信号にノイズが乗っている場合でも異常の誤判定を防止でき、酸素センサの異常の判定をより適正なものとすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気系に触媒が設けられた内燃機関における該触媒の下流側の排気系に取り付けられた酸素センサの異常を検出する酸素センサの異常検出装置および酸素センサの異常検出方法に関する。

従来、この種の酸素センサの異常検出装置としては、エンジンがフューエルカットされたときに排気管に取り付けられた酸素センサの出力がリッチからリーンに反応するまでの反応時間を計測すると共にエンジンの回転数に基づいて閾値を設定し、計測した反応時間と設定した閾値とを比較することにより酸素センサの異常を検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、酸素センサの出力の反応時間が排気管を流れる排気ガスの流量により左右されることを考慮して、エンジンの回転数に基づいて閾値を設定することにより酸素センサの劣化をより適正に判定することができるとしている。
特開平０４−１６７５７号公報

しかしながら、上述した異常検出装置では、ノイズなどの原因により酸素センサの出力にバラツキが生じることについては考慮されていない。酸素センサの出力にバラツキが生じると、そのバラツキの程度によっては実際には酸素センサの出力がリーンに反応していないにも拘わらずその反応が検出される場合があり、これに基づいて酸素センサの反応時間が計測される結果、酸素センサの異常を誤判定してしまう。

本発明の酸素センサの異常検出装置および酸素センサの異常検出方法は、酸素センサの異常をより適正に検出することを主目的とする。

本発明の酸素センサの異常検出装置および酸素センサの異常検出方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の酸素センサの異常検出装置は、
排気系に触媒が設けられた内燃機関における該触媒の下流側の排気系に取り付けられた酸素センサの異常を検出する酸素センサの異常検出装置であって、
前記内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記内燃機関の出力軸が回転している状態で該内燃機関への燃料供給が遮断されたとき、前記検出された内燃機関の回転数に基づいて待機時間を設定し、該設定した待機時間だけ待機した後に前記酸素センサにより検出された信号の変化に基づいて該酸素センサの異常を判定する異常判定手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の酸素センサの異常検出装置では、内燃機関の出力軸が回転している状態で内燃機関への燃焼供給が遮断されたとき、内燃機関の回転数に基づいて待機時間を設定し、設定した待機時間が経過した後に酸素センサにより検出された信号の変化に基づいて酸素センサの異常を検出する。したがって、待機時間を待機している間に酸素センサからの信号のバラツキに起因する酸素センサの異常の誤判定を防止することができ、酸素センサの異常をより適正に検出することができる。

こうした本発明の酸素センサの異常検出装置において、前記異常判定手段は、前記検出された内燃機関の回転数が高いほど短くなる傾向に前記待機時間を設定する手段であるものとすることができる。これは、内燃機関の回転数の変化により排気系を流れる排気の流量が変化し、この排気系を流れる排気の流量によって酸素センサの反応時間が左右されると考えられることに基づく。

また、本発明の酸素センサの異常検出装置において、前記異常判定手段は、前記異常判定手段は、前記内燃機関の出力軸が回転している状態で該内燃機関への燃料供給が遮断されたときに前記酸素センサにより検出される信号がリーン側に変化するのに通常要する時間に基づいて前記待機時間を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、酸素センサの異常をより適正に検出することができる。

さらに、本発明の酸素センサの異常検出装置において、駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれた上述した各態様のいずれかの本発明の酸素センサの異常検出装置であって、前記動力出力装置は、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力により前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機とを備える装置であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力可能な３軸式動力入出力手段とを備える手段であるものとすることもできる。

本発明の酸素センサの異常検出方法は、
排気系に触媒が設けられた内燃機関における該触媒の下流側の排気系に取り付けられた酸素センサの異常を検出する酸素センサの異常検出方法であって、
前記内燃機関の出力軸が回転している状態で該内燃機関への燃料供給が遮断されたとき、前記内燃機関の回転数に基づいて待機時間を設定し、該設定した待機時間だけ待機した後に前記酸素センサにより検出された信号の変化に基づいて該酸素センサの異常を判定する
ことを特徴とする。

この本発明の酸素センサの異常検出方法によれば、内燃機関の出力軸が回転している状態で内燃機関への燃焼供給が遮断されたとき、内燃機関の回転数に基づいて待機時間を設定し、設定した待機時間が経過した後に酸素センサにより検出された信号の変化に基づいて酸素センサの異常を検出する。したがって、待機時間を待機している間に酸素センサからの信号のバラツキに起因する酸素センサの異常の誤判定を防止することができ、酸素センサの異常をより適正に検出することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての酸素センサの異常検出装置を備えるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード，エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モード，エンジン２２を燃料カットしてモータＭＧ１によりエンジン２２の回転が維持されるようエンジン２２をモータリングすると共にモータＭＧ２により要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御する燃料カット運転モードなどがある。

また、エンジン２２の制御としては、アクセル開度Ａｃｃや要求トルクＴｒ＊に対応する吸気弁開閉タイミングとなるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御すると共にエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊に対応するスロットル開度となるようスロットルバルブ１２４を制御し、吸入空気量に対して理論空燃比となる燃料噴射量に空燃比センサ１３５ａからの空燃比や酸素センサ１３５ｂからの酸素濃度に基づくフィードバック制御による補正などの各種補正を施した燃料噴射量が適切なタイミングで燃料噴射弁１２６から噴射されるよう燃料噴射弁１２６を制御し、燃焼室内の燃料が適切なタイミングで点火プラグ１３０により点火されるようイグニッションコイル１３８を制御する。

次に、こうして構成された実施例の酸素センサの異常検出装置の動作について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行される異常判定処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ここで、酸素センサの異常検出装置としては、酸素センサ１３５ｂと、エンジンＥＣＵ２４などが該当する。

異常判定処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２が燃料カット中か否か（ステップＳ１００）、エンジン２２のクランクシャフト２６が回転中か否か（ステップＳ１１０）、酸素センサ１３５ｂの異常判定処理の実行条件が成立しているか否か（ステップＳ１２０）をそれぞれ判定する。ここで、実行条件としては、この異常判定処理が実行済みでないことなどを挙げることができる。なお、異常判定処理が実行済みでないか否かの判定は、車両のシステム起動に伴って値０が設定され、異常判定処理の実行が完了したときに値１が設定されるフラグの値を調べることにより行なうことができる。エンジン２２が燃料カット中でないときやエンジン２２が燃料カット中でもクランクシャフト２６が回転中でないとき即ちエンジン２２が停止しているとき、異常判定処理の実行条件が成立していないときには、異常判定処理を実行すべきでないと判断し、何もせずに処理を終了する。

エンジン２２が燃料カット中で、エンジン２２のクランクシャフト２６が回転中で、異常判定処理の実行条件が成立しているときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ１３０）、入力した回転数Ｎｅに基づいて待機時間ＳＴを設定し（ステップＳ１４０）、設定した待機時間ＳＴが経過するのを待って（ステップＳ１５０）、酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯの入力を開始し（ステップＳ１６０）、入力した酸素信号ＶＯがリーン側に変化したときに（ステップＳ１７０）、酸素センサ１３５ｂから酸素信号ＶＯの入力を開始してからそれがリーン側に変化するまでの時間を反応時間ＲＴとして計測する（ステップＳ１８０）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０により検出されたクランクポジションに基づいてエンジンＥＣＵ２４により別途演算されたものを入力するものとした。また、待機時間ＳＴは、エンジン２２を燃料カットしてから酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯがリーン側の出力を示すまでの反応時間として酸素センサ１３５ｂの正常時に通常とりうる時間よりも若干短い時間に定めたものであり、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと待機時間ＳＴとの関係を予め求めて待機時間設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、回転数Ｎｅが与えられるとマップから対応する待機時間ＳＴを導出して設定するものとした。この待機時間設定用マップの一例を図４に示す。待機時間ＳＴは、図示するように、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど短くなるよう設定される。これは、エンジン２２が燃料カットされてから大気が排気管に導入されるまでに時間を要し、この時間はエンジン２２の回転数Ｎｅの大小によって長短することに基づく。このように、エンジン２２の回転数Ｎｅに応じた待機時間ＳＴだけ待機してから酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯの入力を開始するのは、酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯにノイズが乗っている場合に待機時間ＳＴの間に酸素信号ＶＯにバラツキが生じ、実際には酸素信号ＶＯがリーン側に変化していないにも拘わらずその変化が検出されてしまうのを抑制するためである。

こうして反応時間ＲＴを計測すると、計測した反応時間ＲＴと閾値ＲＴｒｅｆとを比較し（ステップＳ１９０）、反応時間ＲＴが閾値ＲＴｒｅｆ未満のときには酸素センサ１３５ｂは正常と判定し（ステップＳ２００）、反応時間ＲＴが閾値ＲＴｒｅｆ以上のときには酸素センサ１３５ｂは異常と判定して（ステップＳ２１０）、処理を終了する。ここで、閾値ＲＴｒｅｆは、酸素センサ１３５ｂが正常に機能しうるとみなすことができる時間の上限であり、酸素センサ１３５ｂの出力特性や用いる待機時間設定用マップなどにより設定される。

以上説明した実施例の酸素センサの異常検出装置によれば、エンジン２２が燃料カット中でクランクシャフト２６が回転中で酸素センサ１３５ｂの異常の有無を判定する異常判定処理の実行条件が成立しているときには、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて待機時間ＳＴを設定し、設定した待機時間ＳＴだけ待機してから酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯの入力を開始して酸素信号ＶＯがリーン側に変化するまでの反応時間ＲＴを計測し、計測した反応時間ＲＴと閾値ＲＴｒｅｆとの比較により酸素センサ１３５ｂに異常が生じているか否かを判定するから、待機時間ＳＴの間に酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯにノイズが乗っている場合でもこれに起因する異常の誤判定を抑制することができる。この結果、酸素センサ１３５ｂの異常をより適正に判定することができる。

実施例の酸素センサの異常検出装置では、車両のシステム起動毎に１回の頻度で酸素センサ１３５ｂの異常の有無を判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、如何なる頻度およびタイミングで酸素センサ１３５ｂの異常の有無を判定するものとしても構わない。

実施例では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。更に、図７の変形例の自動車３２０に例示するように、エンジン２２からの動力をオートマチックトランスミッション３３０により変速して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力して走行する通常の自動車の構成としても構わない。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、クランクポジションセンサ１４０とクランクポジションセンサ１４０に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算するエンジンＥＣＵ２４とが「機関回転数検出手段」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６が回転中の状態で燃料カットされたとき、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて待機時間ＳＴを設定し、設定した待機時間ＳＴだけ待機してから酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯの入力を開始して酸素信号ＶＯがリーン側に変化するまでの反応時間ＲＴを計測し、計測した反応時間ＲＴと閾値ＲＴｒｅｆとの比較により酸素センサ１３５ｂに異常が生じているか否かを判定する図３の異常判定処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「異常判定手段」に相当する。また、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当する。また、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。また、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「機関回転数検出手段」としては、クランクポジションセンサ１４０とクランクポジションセンサ１４０に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算するエンジンＥＣＵ２４とに限定されるものではなく、回転数センサなど、内燃機関の回転数を検出するものであれば如何なるものであっても構わない。「異常判定手段」としては、エンジン２２のクランクシャフト２６が回転中の状態で燃料カットされたとき、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて待機時間ＳＴを設定し、設定した待機時間ＳＴだけ待機してから酸素センサ１３５ｂからの酸素信号ＶＯの入力を開始して酸素信号ＶＯがリーン側に変化するまでの反応時間ＲＴを計測し、計測した反応時間ＲＴと閾値ＲＴｒｅｆとの比較により酸素センサ１３５ｂに異常が生じているか否かを判定するものに限定されるものではなく、内燃機関の出力軸が回転している状態で内燃機関への燃料供給が遮断されたとき、内燃機関の回転数に基づいて待機時間を設定し、設定した待機時間だけ待機した後に酸素センサにより検出された信号の変化に基づいて酸素センサの異常を判定するものであれば如何なるものであっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかに軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としての酸素センサの異常検出装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行される異常判定処理の一例を示すフローチャートである。 待機時間設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、３２０ 自動車、３３０ オートマチックトランスミッション、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 排気系に触媒が設けられた内燃機関における該触媒の下流側の排気系に取り付けられた酸素センサの異常を検出する酸素センサの異常検出装置であって、
   前記内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   前記内燃機関の出力軸が回転している状態で該内燃機関への燃料供給が遮断されたとき、前記検出された内燃機関の回転数に基づいて待機時間を設定し、該設定した待機時間だけ待機した後に前記酸素センサにより検出された信号の変化に基づいて該酸素センサの異常を判定する異常判定手段と
   を備える酸素センサの異常検出装置。
2. 前記異常判定手段は、前記検出された内燃機関の回転数が高いほど短くなる傾向に前記待機時間を設定する手段である請求項１記載の酸素センサの異常検出装置。
3. 前記異常判定手段は、前記内燃機関の出力軸が回転している状態で該内燃機関への燃料供給が遮断されたときに前記酸素センサにより検出される信号がリーン側に変化するのに通常要する時間に基づいて前記待機時間を設定する手段である請求項１または２記載の酸素センサの異常検出装置。
4. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれた請求項１ないし３いずれか記載の酸素センサの異常検出装置であって、
   前記動力出力装置は、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力により前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機とを備える装置である
   酸素センサの異常検出装置。
5. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力可能な３軸式動力入出力手段とを備える手段である請求項４記載の酸素センサの異常検出装置。
6. 排気系に触媒が設けられた内燃機関における該触媒の下流側の排気系に取り付けられた酸素センサの異常を検出する酸素センサの異常検出方法であって、
   前記内燃機関の出力軸が回転している状態で該内燃機関への燃料供給が遮断されたとき、前記内燃機関の回転数に基づいて待機時間を設定し、該設定した待機時間だけ待機した後に前記酸素センサにより検出された信号の変化に基づいて該酸素センサの異常を判定する
   ことを特徴とする酸素センサの異常検出方法。

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