JP2009167937A

JP2009167937A - 車両の動力出力装置およびその制御方法

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Publication number: JP2009167937A
Application number: JP2008008080A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Nishigaki; 隆弘西垣; Kento Seguchi; 賢人瀬口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】確実にガスセンサの診断を実行することができる車両の動力出力装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置４２は、内燃機関１０の運転中に燃料カット条件が成立した場合に燃料供給部に燃料供給停止させる燃料カット処理を実行し、燃料カット処理が実行されたときに車両の１回の起動ごとに少なくとも１回、空燃比センサ３６の異常の有無を判定する異常判定処理を実行する。そして、制御装置４２は、異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済であるか否かに応じて、燃料カット処理を禁止して触媒３２の温度上昇を抑制する触媒劣化抑制処理を実行するか否かを決定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の動力出力装置およびその制御方法に関し、特に内燃機関とガスセンサとを含む車両の動力出力装置およびその制御方法に関する。

従来、内燃機関の電子制御式燃料噴射制御装置においては、燃料噴射を一時的に停止する減速時燃料カット、高回転時燃料カット、最高速燃料カット等が行われている。

減速時燃料カットは、スロットル弁が全閉でエンジン回転速度が所定値以上のときに、燃料供給の不必要な減速状態にあると判断し、燃料噴射を停止して、燃費の向上、排出ガスの浄化、および触媒の加熱防止を図るものである。

また、高回転時燃料カットは、エンジン回転速度のレッドゾーン以上への上昇によるエンジン破損を防止するため、所定の回転速度（例えば８０００ｒｐｍ）以上で燃料噴射を停止し、回転速度の上昇を抑えるものである。

さらに、最高速燃料カットは、例えば車速１８０ｋｍ以上でエンジン回転速度４５００ｒｐｍが所定時間続いたような場合に、燃料噴射を停止するものである。

しかしながら、そのような燃料カットの実行が、排気系に設けられた排気ガス浄化用の三元触媒を劣化させる原因となっていることが近年判明してきている。すなわち、燃料カットは、排気系において酸素過剰の雰囲気すなわちリーン雰囲気を誘発するものであるが、触媒の温度が高い状態において燃料カットを実行すると、触媒周辺が高温のリーン雰囲気となり、触媒が早期に劣化する。

そのような高温状態かつリーン雰囲気の下で触媒の劣化が促進される理由は、以下のように考えられている。すなわち、その理由は、「高温になるほど原子移動は、より活発化する。それ故、高温状態においては、触媒内の小粒のＰｔ（白金）は、活発化した原子移動により互いに結合して大粒のＰｔとなるとともに、酸素過剰のため酸化反応を起こして、Ｐｔの粒成長が促進される。粒成長したＰｔは、表面積が小さくなり、排気ガスに接触する面積が小さくなる。したがって、排気ガス浄化性能が低下する結果となる。」というものである。

このような触媒劣化抑制のために一定条件下で燃料カットを禁止する技術に関連する内容が特開２００５−７６４６８号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００５−７６４６８号公報特開２００３−９０２５１号公報特開２００７−１６７１２号公報特開２０００−１９３６３６号公報特開２００４−３５１３号公報

一方、内燃機関の排気通路には、空燃比センサが設けられている。混合気を完全燃焼させるため、空燃比センサや酸素センサの出力に基づいて、燃焼室へ送られる混合気が細かく調整される。

このように、空燃比センサや酸素センサは内燃機関を良好に稼動させるために重要な働きをしている部品である。したがって、空燃比センサや酸素センサ等の排気ガスの成分を検出するガスセンサに異常が発生していないかを定期的に自己診断を行なうことが望ましい。

排気ガスの成分を検出するガスセンサの診断を行なうには、燃料カット状態における出力を確認する。燃料カット状態において、ガスセンサから燃料リーンに対応する出力が得られた場合には正常であると判定し、燃料リッチに対応する出力が得られた場合には異常であると判定する。

しかし、触媒劣化抑制のために一定条件下で燃料カットを禁止する技術を採用する場合には、ガスセンサの診断を行なうことができない場合が考えられる。すなわち、イグニッションキースイッチをオンしてから走行し、イグニッションキーをオフするまでの間（以下、ワントリップと称する）に触媒劣化抑制を行なう条件が解除されなければ、車両が走行しても燃料カットが発生しないのでガスセンサの診断を行なう機会が発生しない。

このようなガスセンサは、重要な部品であるのでワントリップに一度は少なくとも診断を行なう機会を確保することが望ましい。

この発明の目的は、確実にガスセンサの診断を実行することができる車両の動力出力装置およびその制御方法を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の動力出力装置であって、内燃機関と、内燃機関に燃料を供給する燃料供給部と、内燃機関の排気を浄化する触媒と、内燃機関の排気から空燃比を検出するために使用するガスセンサと、内燃機関の制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関の運転中に燃料カット条件が成立した場合に燃料供給部に燃料供給停止させる燃料カット処理を実行し、燃料カット処理が実行されたときに車両の１回の起動ごとに少なくとも１回、ガスセンサの異常の有無を判定する異常判定処理を実行する。そして、制御装置は、異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済であるか否かに応じて、燃料カット処理を禁止して触媒の温度上昇を抑制する触媒劣化抑制処理を実行するか否かを決定する。

好ましくは、制御装置は、燃料カット条件が成立した場合において触媒の温度がしきい値よりも上昇すると判断されるときに、触媒劣化抑制処理を実行する。

好ましくは、制御装置は、異常判定処理において、ガスセンサの出力が燃料リーンに対応するものでないときに、ガスセンサが異常であると判定する。

好ましくは、ガスセンサは、空燃比センサまたは酸素センサである。
この発明の他の局面に従うと、内燃機関と、内燃機関に燃料を供給する燃料供給部と、内燃機関の排気を浄化する触媒と、内燃機関の排気から空燃比を検出するために使用するガスセンサとを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、内燃機関の運転中に燃料カット条件が成立するか否かを判断するステップと、燃料カット条件が成立した場合に燃料供給部に燃料供給停止させる燃料カット処理を実行するステップと、燃料カット処理が実行されたときに車両の１回の起動ごとに少なくとも１回、空燃比センサの異常の有無を判定する異常判定処理を実行するステップと、異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済か否かを判断するステップと、異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済か否かに応じて、燃料カット処理を禁止して触媒の温度上昇を抑制する触媒劣化抑制処理を実行するステップとを備える。

好ましくは、ガスセンサは、空燃比センサまたは酸素センサである。

本発明によれば、ガスセンサの診断を行なう機会が増え、ガスセンサの異常発生を早期に発見することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態の車両の動力出力装置が搭載する内燃機関１０およびその周辺の構造を説明するための図である。

図１を参照して、車両の動力出力装置１００は、内燃機関１０と、制御装置４２と、触媒３２とを含む。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組み付けられている。

エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０は、吸気通路１２を流れる吸入空気量ＧＡを検出するセンサである。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。

スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。また、サージタンクの更に下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３０が配置されている。

燃料噴射弁３０から噴射された燃料と吸気とが混合され、燃焼室で燃焼されることによりピストン４６が上下する。この上下運動が図示しないコンロッドおよびクランクシャフトによって回転運動に変換され、動力として内燃機関１０から出力される。

排気通路１４には、触媒３２が配置されている。触媒３２は、ある程度の酸素を吸蔵することができ、排気ガス中にＨＣやＣＯなどの未燃成分が含まれている場合は、吸蔵している酸素を用いてそれらを酸化し、また、排気ガス中にＮＯｘなどの酸化成分が含まれている場合は、それらを還元し、放出された酸素を吸蔵することができる。内燃機関１０から排出される排気ガスは、触媒３２の内部で処理されることにより浄化される。

排気通路１４には、さらに、触媒３２の上流に配置される空燃比センサ３６と、触媒３２の下流側に配置される酸素センサ３８と、触媒３２の温度を検出する温度センサ４０とが設けられる。

空燃比センサ３６は、排気ガス中の空燃比（Air-Fuel Ratio)を検出するセンサである。一方、酸素センサ３８は、排気ガス中の酸素濃度が所定値を越える前後で大きく出力を変化させるセンサである。

空燃比センサ３６出力を観測することにより、触媒３２に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいて、内燃機関１０で燃焼に付された混合気の空燃比を検出することができる。

また、酸素センサ３８の出力を観測することにより、触媒３２で処理された後の排気ガスが燃料リッチであるか（ＨＣ、ＣＯを含むか）、または燃料リーンであるか（ＮＯｘを含むか）を判断することができる。

本実施形態の車両の動力出力装置１００は、図１に示すように、制御装置４２を備えている。制御装置４２には、上述した各種センサおよび燃料噴射弁３０に加えて、内燃機関１０の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４４などが接続されている。

図１に示す車両の動力出力装置１００において、内燃機関１０から排出される排気ガスは、触媒３２で浄化される。触媒３２は、内燃機関１０に近い位置に配置されていることから、内燃機関１０の始動後、早期に活性温度にまで昇温する。このため、触媒３２は、内燃機関１０の始動直後から、高い排気ガス浄化能力を発揮する。

次に、空燃比センサの原理について説明する。
図２は、空燃比と排気中の酸素濃度との関係および空燃比と排気中の一酸化炭素濃度との関係を示す特性図である。

図２を参照して、リーン空燃比領域にあっては酸素濃度が空燃比に対してほぼリニアに変化する一方、リッチ空燃比領域にあっては未燃ガスであるＣＯ濃度が空燃比に対してほぼリニアに変化する。空燃比センサは、後述するように、この関係を利用するものである。

図３は、空燃比センサの一構成例を示す断面図である。
図３を参照して、空燃比センサ３６は、内燃機関の排気通路１４の内部に向けて突き出して設けられている。空燃比センサ３６は、カバー６１と、センサ本体６３と、ヒータ６８とを含む。カバー６１は断面カップ状の形状を有し、その周壁にはカバー内外を連通する多数の小孔６２が形成されている。

センサ本体６３において、試験管状に形成された酸素イオン導電性固体電解質層６４の外表面には排気側電極層６６が固着される一方、その内表面には大気側電極層６７が固着されている。また、排気側電極層６６の外側には、プラズマ溶射法等により拡散抵抗層６５が形成されている。固体電解質層６４は、例えば、本実施形態においては、ＺｒＯ２（ジルコニア素子）にＣａＯ等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性酸化物焼結体を含む（以下、固体電解質層６４をセンサ素子とも称する）。拡散抵抗層６５は、アルミナ等の耐熱性無機物質を含む。排気側電極層６６および大気側電極層６７は、共に、白金等の触媒活性の高い貴金属を含み、その表面には多孔質の化学メッキ等が施されている。

ヒータ６８は、大気側電極層６７内に収容されており、その発熱エネルギによってセンサ本体６３を加熱し、固体電解質層６４を活性化させる。ヒータ６８は、固体電解質層６４を活性化するのに十分な発熱容量を有している。

固体電解質層６４は、高温活性状態で素子両端に酸素濃度差が生じると、濃度の高い側から低い側へと酸素イオンを通す特性（酸素電池特性）を有する。また、固体電解質層６４は、その両端に電位差が与えられると、陰極から陽極に向けて、電位差に応じた酸素イオンの移動を引き起こそうとする特性（酸素ポンプ特性）を有する。

図３に示されるように、センサ本体６３には、大気側電極層６７を正極性、排気側電極層６６を負極性とする一定のバイアス電圧が印加されている。排気空燃比がリーンのときには、酸素ポンプ特性により、排気側電極層６６から大気側電極層６７へと酸素イオンの移動が起こる。その結果、バイアス電圧源の正極から、大気側電極層６７、固体電解質層６４および排気側電極層６６を介して、バイアス電圧源の負極へと電流が流れる。

このとき流れる電流の大きさは、バイアス電圧を一定値以上にすれば、排気中から拡散抵抗層６５を通って排気側電極層６６へと拡散によって流入する酸素量に対応する。従って、この限界電流の大きさを検出すれば、酸素濃度を知ることができ、ひいては図２にて説明したようにリーン領域における空燃比を知ることができる。

一方、排気空燃比がリッチのときには酸素電池特性が働き、この酸素電池特性は大気側電極層６７から排気側電極層６６へと酸素イオンの移動を引き起こそうとする。すなわち、酸素電池特性はバイアス電圧と逆向きに作用する。空燃比センサでは、酸素電池特性による起電力がバイアス電圧に打ち勝つように構成されているため、大気側電極層６７から、バイアス電圧源を通って、排気側電極層６６へと電流が流れる。このとき流れる電流の大きさは、固体電解質層６４中を大気側電極層６７から排気側電極層６６へと移送される酸素イオンの量によって決まる。その酸素イオンは、排気中から拡散抵抗層６５を通って排気側電極層６６へと拡散によって流入する一酸化炭素などの未燃ガスと排気側電極層６６において反応（燃焼）するものであるため、酸素イオン移動量は未燃ガスの濃度に対応する。従って、この限界電流の大きさを検出すれば、未燃ガス濃度を知ることができ、ひいては図２にて説明したようにリッチ領域における空燃比を知ることができる。

また、排気空燃比が理論空燃比のときには、排気側電極層６６へ流入する酸素および未燃ガスの量が化学当量比となっているため、排気側電極層６６の触媒作用によって両者は完全に燃焼する。したがって、排気側電極層６６では酸素がなくなるため、酸素電池特性および酸素ポンプ特性により移送されるべき酸素イオンが生じない。その結果、排気空燃比が理論空燃比のときには、回路を流れる電流は生じない。

図４は、図１の制御装置４２が実行する空燃比センサ診断処理および触媒劣化抑制処理の処理構造を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図１、図４を参照して、まずステップＳ１において、燃料カットフラグＦがゼロであるか否かが判断される。燃料カットフラグは、制御装置４２中に設けられたメモリやレジスタ等の記憶領域に記憶されているフラグであり、燃料カット処理が実行中であるときには１に設定され、燃料カット処理が実行されていないときには０に設定される。ステップＳ１において燃料カットフラグＦ＝０である場合にはステップＳ２に処理が進み、Ｆ＝１である場合にはステップＳ６に処理が進む。

ステップＳ２では、燃料カット条件が成立しているか否かが判断される。燃料カット条件は、例えば減速時燃料カット、高回転時燃料カット、最高速燃料カット等に対応する条件である。

一方、ステップＳ６では、燃料カット解除条件が成立しているか否かが判断される。基本的には、燃料カット解除条件は、燃料カット条件が成立しなくなることとしても良いが、頻繁な燃料カットのオンオフを防止するため、ヒステリシスを設けても良い。

ステップＳ２において燃料カット条件が成立していない場合（ステップＳ２でＮＯ）、またはステップＳ６において燃料カット解除条件が成立している場合（ステップＳ６でＹＥＳ）には、ステップＳ１１に処理が進み燃料カットフラグがＦ＝０に設定され、燃料カットは解除されステップＳ１２において通常エンジン制御が実行される。ステップＳ１２の通常エンジン制御が実行されるように設定が変更されると、ステップＳ１３において制御がメインルーチンに移される。

ステップＳ２において燃料カット条件が成立している場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ステップＳ３に処理が進み、触媒３２の温度がしきい値である設定温度より高いか否かが判断される。触媒３２が高温であるときに燃料カットを行なうと触媒３２の劣化が進行することが分かっているので、触媒劣化抑制制御を行なう必要があるからである。

ステップＳ３において触媒温度＞設定温度が成立している場合（ステップＳ３でＹＥＳ）にはステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４では、空燃比センサ３６の出力電流ＩＬ異常が判定済みであるか否かが判断される。空燃比センサ３６の出力電流ＩＬ異常判定処理は、後にステップＳ１０で説明される処理であり、たとえば、燃料カット時に空燃比センサが燃料リーンに対応する出力を正しく出力するか否かを確認するものである。空燃比センサは重要な部品であるため、車両起動後できるだけ早い時期に一度診断を行なうことが望ましい。したがって、車両起動後にまだ一度も空燃比センサ３６の出力電流ＩＬ異常が判定されていなければ、燃料カット条件が成立したときに速やかに空燃比センサの診断を実行する。

したがって、ステップＳ４において空燃比センサの電流ＩＬ異常の判定済でなければ（ステップＳ４でＮＯ）ステップＳ７に処理が進む。また、ステップＳ６において燃料カット解除条件が成立していない場合や、ステップＳ３において触媒温度が設定温度以下で触媒を保護する必要が無い場合には、やはりステップＳ７に処理が進む。

ステップＳ７においては、燃料カットフラグＦが１に設定される。そして、ステップＳ８において燃料カット制御が行なわれる。そして、ステップＳ９において、空燃比センサのＩＬ異常判定済か否かが再度判断される。ステップＳ９でまだ空燃比センサのＩＬ異常が判定されていなければ、ステップＳ１０に処理が進み、空燃比センサのＩＬ異常判定処理が実行される。なお、ステップＳ９を設けず、ステップＳ８の燃料カット制御後に必ずステップＳ１０の処理が実行されるようにしても良い。またステップＳ９において、前回の判定から一定時間が経過していた場合にはステップＳ１０に処理を進めるようにしても良い。なお、ステップＳ１０の処理の詳細については、後に図５で説明する。

ステップＳ１０の処理が実行された場合、ステップＳ９で既に空燃比センサのＩＬ異常が判定済であった場合には、ステップＳ１３に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ４において空燃比センサの電流ＩＬ異常の判定済であれば、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、触媒劣化抑制制御が実行される。より具体的には、ステップＳ２において燃料カット条件が成立していても、触媒温度が設定温度よりも高ければ燃料カットは行なわれない。そして、ステップＳ１３に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

図５は、図４のステップＳ１０における空燃比センサの異常判定処理を説明するためのフローチャートである。

図５を参照して、まず、ステップＳ１０２では、現在、燃料カット状態にあり且つその燃料カット状態に移行してから一定時間が経過しているか否か、すなわち空燃比が燃料リーンをしめす所定値（たとえば１８）よりも大きくなっているはずの状態にあるか否かを判定する。かかる条件が満足されればステップＳ１０４に進む一方、満足されなければ本ルーチンを終了する。

ステップＳ１０４では、交流電圧パルスを空燃比センサの入力直流電圧に重畳せしめ、出力交流電流パルスを測定することにより、素子インピーダンスＺを検出する。次いで、ステップＳ１０６では、素子インピーダンス検出値Ｚに対応する素子温度Ｔを求める。

図６は、ステップＳ１０６で参照されるマップであり、素子温度に対する素子抵抗の関係を記憶したものである。図６に示すように、たとえば素子温度３０Ωであれば、素子温度が７００℃であることを知ることができる。

次いで、ステップＳ１０８では、素子温度Ｔに対応する判定基準値ＩＲを決定する。判定基準値ＩＲは、素子温度Ｔに対応させて予めマップに定められており、素子温度Ｔに基づいてマップから得ることができる。

次いで、ステップＳ１１０では、空燃比センサ３６の現在の実際の出力電流値ＩＬを求める。

図７は、空燃比センサ３６の現在の実際の出力電流値ＩＬの空燃比による変化を示した特性図である。

図７に示すように、所定時間燃料カット状態が継続すると、空燃比は１８以上となり、センサ出力電流はＩＬ１となる。このように基準値ＩＲよりもＩＬ１が大きければセンサは正常である。

図５のステップＳ１１２では、実電流値ＩＬと基準値ＩＲとを比較し、ＩＬ＜ＩＲのときにはステップＳ１１４に処理が進む一方、ＩＬ≧ＩＲのときにはステップＳ１１６に処理が進む。

ステップＳ１１４では、空燃比センサが１８より小さい空燃比を示しているため、センサ異常と判定され、この結果が診断結果としてメモリに記憶される。一方、ステップＳ１１６では、センサは正常と判定され、この結果が診断結果として制御装置４２に内蔵されたメモリに記憶される。ステップＳ１１４又はＳ１１６の実行後、本ルーチンは終了する。

なお、上述の実施形態においては、素子インピーダンスＺを検出し、その素子インピーダンスＺから素子温度Ｔを求め、その素子温度Ｔから判定基準値ＩＲを決定しているが、素子インピーダンスＺから直接に判定基準値ＩＲを求めるマップを準備しておいてももちろんよい。

最後に、本実施の形態の車両の動力出力装置およびその制御方法について図１等を用いて総括的に説明する。

図１に示すように、車両の動力出力装置１００は、内燃機関１０と、内燃機関１０に燃料を供給する燃料供給部（燃料噴射弁３０）と、内燃機関１０の排気を浄化する触媒３２と、内燃機関１０の排気から空燃比を検出する空燃比センサ３６と、内燃機関１０の制御を行なう制御装置４２とを備える。制御装置４２は、内燃機関１０の運転中に燃料カット条件が成立した場合に燃料供給部に燃料供給停止させる燃料カット処理を実行し、燃料カット処理が実行されたときに車両の１回の起動ごとに少なくとも１回、空燃比センサ３６の異常の有無を判定する異常判定処理を実行する。そして、制御装置４２は、異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済であるか否かに応じて、燃料カット処理を禁止して触媒３２の温度上昇を抑制する触媒劣化抑制処理を実行するか否かを決定する。

好ましくは、制御装置４２は、燃料カット条件が成立した場合において触媒３２の温度がしきい値よりも上昇すると判断されるときに、触媒劣化抑制処理を実行する。

好ましくは、制御装置４２は、異常判定処理において、空燃比センサ３６の出力が燃料リーンに対応するものでないときに（図５ステップＳ１１２および図７でＩＬ＜ＩＲ）、空燃比センサ３６が異常であると判定する。

図１、図４を参照して、本実施の形態に示された車両の動力装置の制御方法は、内燃機関１０と、内燃機関１０に燃料を供給する燃料供給部と、内燃機関１０の排気を浄化する触媒３２と、内燃機関１０の排気から空燃比を検出する空燃比センサ３６とを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、内燃機関１０の運転中に燃料カット条件が成立するか否かを判断するステップＳ２と、燃料カット条件が成立した場合に燃料供給部に燃料供給停止させる燃料カット処理を実行するステップＳ８と、燃料カット処理が実行されたときに車両の１回の起動ごとに少なくとも１回、空燃比センサ３６の異常の有無を判定する異常判定処理を実行するステップＳ１０と、異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済か否かを判断するステップＳ４と、異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済か否かに応じて、燃料カット処理を禁止して触媒３２の温度上昇を抑制する触媒劣化抑制処理を実行するステップＳ５とを備える。

空燃比センサの故障を検出するためには、燃料カットを実行している必要があるが、触媒劣化抑制制御中は通常燃料カットが禁止される。空燃比センサの電流ＩＬ異常検出は、１トリップ中に１回診断が実行される。空燃比センサは重要な部品であるためできるだけ早い時期に診断実行の機会を確保したい。

そこで、市場での故障検出をできるだけ早く実施するため、触媒劣化抑制制御よりも空燃比センサ故障を検出するための燃料カットを本実施の形態では優先させている。これにより空燃比センサ故障の発見率が向上する。

なお、本実施の形態においては、ガスセンサの一例として空燃比センサ３６の故障検出を行なう場合について説明したが、ガスセンサは空燃比センサに限定されるものではない。たとえば、酸素センサ３８についても空燃比センサと同様燃料カットを実行して故障検出を行なうので、酸素センサ３８に関する故障検出に対して本発明を適用することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の車両の動力出力装置が搭載する内燃機関１０およびその周辺の構造を説明するための図である。空燃比と排気中の酸素濃度との関係および空燃比と排気中の一酸化炭素濃度との関係を示す特性図である。空燃比センサの一構成例を示す断面図である。図１の制御装置４２が実行する空燃比センサ診断処理および触媒劣化抑制処理の処理構造を示したフローチャートである。図４のステップＳ１０における空燃比センサの異常判定処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０６で参照されるマップであり、素子温度に対する素子抵抗の関係を記憶したものである。空燃比センサ３６の現在の実際の出力電流値ＩＬの空燃比による変化を示した特性図である。

符号の説明

１０内燃機関、１２吸気通路、１４排気通路、１６エアフィルタ、１８吸気温センサ、２０エアフロメータ、２２スロットルバルブ、２４スロットルセンサ、２６アイドルスイッチ、２８サージタンク、３０燃料噴射弁、３２触媒、３６空燃比センサ、３８酸素センサ、４０温度センサ、４２制御装置、４４水温センサ、４６ピストン、６１カバー、６２小孔、６３センサ本体、６４固体電解質層、６５拡散抵抗層、６６排気側電極層、６７大気側電極層、６８ヒータ、１００動力出力装置。

Claims

内燃機関と、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給部と、
前記内燃機関の排気を浄化する触媒と、
前記内燃機関の排気から空燃比を検出するために使用するガスセンサと、
前記内燃機関の制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記内燃機関の運転中に燃料カット条件が成立した場合に前記燃料供給部に燃料供給停止させる燃料カット処理を実行し、前記燃料カット処理が実行されたときに車両の１回の起動ごとに少なくとも１回、前記ガスセンサの異常の有無を判定する異常判定処理を実行し、
前記制御装置は、前記異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済であるか否かに応じて、前記燃料カット処理を禁止して前記触媒の温度上昇を抑制する触媒劣化抑制処理を実行するか否かを決定する、車両の動力出力装置。
前記制御装置は、前記燃料カット条件が成立した場合において前記触媒の温度がしきい値よりも上昇すると判断されるときに、前記触媒劣化抑制処理を実行する、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
前記制御装置は、前記異常判定処理において、前記ガスセンサの出力が燃料リーンに対応するものでないときに、前記ガスセンサが異常であると判定する、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
前記ガスセンサは、空燃比センサまたは酸素センサである、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
内燃機関と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給部と、前記内燃機関の排気を浄化する触媒と、前記内燃機関の排気から空燃比を検出するために使用するガスセンサとを備える車両の動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の運転中に燃料カット条件が成立するか否かを判断するステップと、
前記燃料カット条件が成立した場合に前記燃料供給部に燃料供給停止させる燃料カット処理を実行するステップと、
前記燃料カット処理が実行されたときに車両の１回の起動ごとに少なくとも１回、前記ガスセンサの異常の有無を判定する異常判定処理を実行するステップと、
前記異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済か否かを判断するステップと、
前記異常判定処理が車両起動後に少なくとも１回実行済か否かに応じて、前記燃料カット処理を禁止して前記触媒の温度上昇を抑制する触媒劣化抑制処理を実行するステップとを備える、車両の動力出力装置の制御方法。
前記ガスセンサは、空燃比センサまたは酸素センサである、請求項５に記載の車両の動力出力装置の制御方法。