KR20130087608A

KR20130087608A - 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치

Info

Publication number: KR20130087608A
Application number: KR1020137017449A
Authority: KR
Inventors: 나오야 다카기; 마모루 요시오카; 다카시 와타나베
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2013-08-06
Also published as: EP2653683A1; US8776586B2; EP2653683B1; CN103261604B; JP5348336B2; WO2012081094A1; JPWO2012081094A1; KR101331370B1; US20130291630A1; CN103261604A; EP2653683A4

Abstract

전기 가열식 촉매의 온도가 상승했는지의 여부를 정확하게 검출함으로써 전기 가열식 촉매가 정상인지의 여부를 검출한다. 이 때문에, 내연 기관 (1) 의 시동시에 전기 가열식 촉매 (4) 에 유입되는 배기의 공연비를 리치 공연비로 하는 공연비 제어 장치 (10) 와, 전기 가열식 촉매 (4) 보다 하류측에 설치되어 배기 중의 산소 농도를 검지하는 하류측 검지 장치 (6) 와, 내연 기관 (1) 의 시동 후로서 공연비 제어 장치 (10) 에 의해 배기의 공연비가 리치 공연비로 되어 있을 때에 하류측 검지 장치 (6) 에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화하는 시기에 기초하여 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전되고 있는지의 여부를 판정하는 판정 장치 (10) 를 구비한다.

Description

전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치{DEVICE FOR DETECTING MALFUNCTION IN ELECTRICALLY HEATED CATALYST}

본 발명은, 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치에 관한 것이다.

전기 저항을 갖는 촉매 담체에 통전함으로써, 내연 기관의 냉간 시동시에 촉매의 온도를 상승시켜 그 촉매의 조기 활성화를 도모하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조.). 또, 촉매보다 하류측에 설치된 산소 농도 센서의 출력치에 기초하여 촉매의 이상을 판정하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조.). 또, 촉매보다 하류측에 설치된 산소 센서에 의해 검출되는 공연비의 리치와 린의 반전 주기가 소정 시간을 초과했을 때에 촉매가 활성화되었다고 판정하고, 기관 시동시부터 촉매 활성화까지 필요로 한 열량을 추측하여, 그 열량의 적산치에 따라 촉매의 열화를 판정하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 참조.).

그런데, 전기 가열식 촉매는, 통전되지 않으면 온도가 상승하지 않는다. 이 때문에, 전기 가열식 촉매의 온도를 알 수 있으면, 통전되고 있는지의 여부를 판정할 수 있기 때문에, 그 전기 가열식 촉매의 고장을 검출할 수 있다. 여기서, 전기 가열식 촉매에 통전되고 있는지의 여부를 판정할 때에, 예를 들어 발열체에 온도 센서를 장착하는 것이 생각된다. 그러나, 전기 가열식 촉매의 발열체에 사용되는 예를 들어 SiC 는 단단하고 무르다. 그리고, 열팽창도 하기 어렵기 때문에 온도 센서를 매립하는 것이 곤란하다. 또, 가공하는 비용 및 온도 센서를 추가하는 비용도 든다. 또한, 발열체의 전기 저항을 측정하고, 그 전기 저항에 기초하여 발열체의 온도를 추정하는 것도 생각되지만, 발열체의 온도와 전기 저항의 관계가 변화하는 경우가 있기 때문에, 온도를 정확하게 구하는 것이 곤란한 경우도 있다.

일본 공개특허공보 평05－248234호 일본 공개특허공보 2003－120382호 일본 공개특허공보 평09－004438호

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 전기 가열식 촉매의 온도가 상승했는지의 여부를 정확하게 검출함으로써 전기 가열식 촉매가 정상인지의 여부를 검출하는 것에 있다.

상기 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는,

내연 기관의 배기 통로에 설치되어 통전에 의해 발열하여 촉매를 가열하는 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치에 있어서,

상기 내연 기관의 시동시에 상기 전기 가열식 촉매에 유입되는 배기의 공연비를 리치 공연비로 하는 공연비 제어 장치와,

상기 전기 가열식 촉매보다 하류측에 설치되어 배기 중의 산소 농도를 검지하는 하류측 검지 장치와,

상기 내연 기관의 시동 후로서 상기 공연비 제어 장치에 의해 배기의 공연비가 리치 공연비로 되어 있을 때에 상기 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화하는 시기에 기초하여 상기 전기 가열식 촉매에 통전되고 있는지의 여부를 판정하는 판정 장치를 구비한다.

여기서, 공연비 제어 장치는, 판정 장치가 판정에 필요로 하는 기간에 있어서 배기의 공연비를 리치 공연비로 하고 있으면 된다. 또, 판정 장치는, 공연비 제어 장치에 의해 배기의 공연비가 리치 공연비로 되어 있는 기간에 한하여 판정을 실시해도 된다. 전기 가열식 촉매에 통전함으로써 촉매의 온도가 상승한다. 그렇게 하면, 촉매에 산소가 저장된다. 촉매에 저장되어 있는 산소는, 그 촉매를 통과하는 배기의 공연비가 리치 공연비로 되면 그 촉매로부터 방출된다. 그리고, 촉매로부터 산소가 방출되고 있는 동안은, 전기 가열식 촉매보다 하류측의 배기의 공연비가 대략 이론 공연비가 된다.

그러나, 전기 가열식 촉매가 고장나서 촉매의 온도가 상승하지 않으면, 촉매에 산소가 저장되지 않기 때문에, 촉매를 통과하는 배기의 공연비가 리치 공연비로 되어도 산소가 방출되지 않는다. 이 때문에, 전기 가열식 촉매보다 하류측의 배기의 공연비는 곧바로 리치 공연비가 된다. 이와 같이, 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화하는 시기가, 전기 가열식 촉매의 온도에 따라 변화한다. 즉, 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화하는 시기에 기초하여, 전기 가열식 촉매의 온도가 상승하고 있는지의 여부를 판정할 수 있다. 그리고, 전기 가열식 촉매의 온도가 상승하고 있으면, 전기 가열식 촉매에 대한 통전은 정상적으로 실시되고 있기 때문에, 그 전기 가열식 촉매는 정상이라고 판정할 수 있다. 또한, 내연 기관의 시동시에 리치 공연비가 되도록 제어해도, 내연 기관의 시동 전에는 전회의 내연 기관의 가동시의 배기가 배기 통로 내에 잔류하고 있다. 이 때문에, 내연 기관의 시동시에는 산소를 많이 함유한 가스가 전기 가열식 촉매를 통과한다. 이 때에, 촉매에 산소가 저장된다.

또, 본 발명에 있어서는, 상기 판정 장치는, 상기 내연 기관이 시동되고 나서, 상기 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화할 때까지의 시간이,

소정 시간보다 긴 경우에 상기 전기 가열식 촉매에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있다고 판정하고,

소정 시간 이하의 경우에 상기 전기 가열식 촉매에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있지 않다고 판정할 수 있다.

요컨대, 전기 가열식 촉매가 정상이면, 리치 공연비의 배기가 통과할 때에 촉매로부터 산소가 방출되기 때문에, 하류측의 공연비가 대략 이론 공연비가 되는 기간이 비교적 길다. 한편, 전기 가열식 촉매의 온도가 상승하고 있지 않으면, 리치 공연비의 배기가 통과해도 산소가 방출되지 않기 때문에, 하류측의 공연비는 상류측과 동일한 리치 공연비가 된다. 또, 촉매의 온도의 상승량이 충분하지 않은 경우에는, 산소의 저장량이 그만큼 적어지기 때문에, 리치 공연비의 배기가 통과했을 때에 하류측에서 대략 이론 공연비가 되는 시간이 짧아진다. 이와 같이, 내연 기관이 시동되고 나서 촉매보다 하류측의 공연비가 리치 공연비가 될 때까지의 시간은, 촉매의 온도와 상관 관계에 있다. 이 시간에 기초하여, 촉매의 온도가 상승하고 있는지의 여부를 판정할 수 있기 때문에, 전기 가열식 촉매의 고장을 검출할 수 있다. 또한, 소정 시간은, 전기 가열식 촉매가 정상일 때와 고장나 있을 때의 경계에 있을 때의 임계치로서 설정할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는, 상기 전기 가열식 촉매보다 상류측에 설치되어 배기 중의 산소 농도를 검지하는 상류측 검지 장치를 구비하고,

상기 판정 장치는, 상기 내연 기관이 시동되고 나서, 상기 상류측 검지 장치 및 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 모두 리치 공연비를 나타내는 값이 될 때까지의 시간이,

요컨대, 전기 가열식 촉매가 정상이면, 리치 공연비의 배기가 통과할 때에 촉매로부터 산소가 방출되기 때문에, 전기 가열식 촉매보다 상류측의 공연비가 리치 공연비로 되어 있고, 또한, 하류측의 공연비가 대략 이론 공연비로 되어 있는 기간이 비교적 길다. 한편, 전기 가열식 촉매의 온도가 상승하고 있지 않으면, 리치 공연비의 배기가 통과해도 산소가 방출되지 않기 때문에, 상류측의 공연비 및 하류측의 공연비는 리치 공연비가 된다. 또, 촉매의 온도의 상승량이 충분하지 않은 경우에는, 산소의 저장량이 그만큼 적어지기 때문에, 리치 공연비의 배기가 통과했을 때에 하류측에서 대략 이론 공연비가 되는 시간이 짧아진다. 이와 같이, 내연 기관이 시동되고 나서 상류측 검지 장치 및 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 모두 리치 공연비를 나타내는 값이 될 때까지의 시간은, 촉매의 온도와 상관 관계에 있다. 즉, 이 시간에 기초하여, 촉매의 온도가 상승하고 있는지의 여부를 판정할 수 있기 때문에 전기 가열식 촉매의 고장을 검출할 수 있다. 그리고, 소정 시간은, 전기 가열식 촉매가 정상일 때와 고장나 있을 때의 경계에 있을 때의 임계치로서 설정할 수 있다.

또한, 상류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 되고 나서, 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값이 될 때까지의 시간이 소정 시간보다 긴지의 여부에 기초하여 전기 가열식 촉매가 정상인지의 여부를 판정해도 된다. 즉, 전기 가열식 촉매에 유입되는 배기의 공연비가 리치 공연비로 되고 나서, 전기 가열식 촉매로부터 유출되는 배기의 공연비가 리치 공연비가 될 때까지의 시간은, 촉매의 온도에 따라 변하기 때문에, 이 시간에 의해서도 전기 가열식 촉매의 고장 검출이 가능하다.

또, 본 발명에 있어서는, 상기 전기 가열식 촉매에 상기 내연 기관의 시동 전부터 통전할 수 있다.

그렇게 하면, 전기 가열식 촉매가 정상이면, 내연 기관의 시동시에는 전기 가열식 촉매의 온도가 높아지고 있어 산소의 흡장이 곧바로 가능해진다. 이 때문에, 고장 검출에 필요로 하는 시간을 단축함과 함께, 검출 정밀도를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는, 상기 전기 가열식 촉매에 통전했을 때의 그 전기 가열식 촉매의 전기 저항을 검지하는 저항 검지 장치와,

상기 저항 검지 장치에 의해 검지되는 전기 저항에 기초하여 상기 전기 가열식 촉매의 온도를 추정하는 추정 장치를 구비하고,

상기 판정 장치는, 상기 추정 장치에 의해 추정되는 상기 전기 가열식 촉매의 온도가 소정치보다 높을 때에, 상기 전기 가열식 촉매에 통전되고 있는지의 여부를 판정할 수 있다.

여기서, 전기 가열식 촉매의 전기 저항과 온도에는 상관 관계가 있기 때문에, 그 전기 저항에 기초하여 온도를 추정할 수 있다. 그러나, 이와 같이 추정되는 온도는 정밀도가 낮기 때문에, 이 온도에 기초하여 전기 가열식 촉매의 고장 검출을 실시하면 정밀도가 낮아진다. 그러나, 대강의 온도를 추정할 수는 있다. 여기서, 통전함으로써 전기 가열식 촉매의 온도가 충분히 높아지면, 통전의 필요가 없어지기 때문에 통전을 정지하는 경우가 있다. 이와 같이 통전을 정지한 후에는, 전기 가열식 촉매의 온도가 서서히 저하된다. 그리고, 내연 기관이 시동될 때까지의 시간이 길어지면, 온도의 저하에 의해 촉매의 활성을 유지할 수 없게 된다. 이와 같은 경우에는, 내연 기관의 시동 후에 산소의 저장량에 기초한 고장 검출을 실시하면, 통전이 실시되지 않았기 때문에 산소의 저장량이 적은 것인지, 통전은 실시되었지만 그 후에 온도가 저하되었기 때문에 산소의 저장량이 적은 것인지 판단할 수 없다. 또, 전기 가열식 촉매의 온도 상승에 시간이 걸려, 내연 기관의 시동시까지 전기 가열식 촉매의 온도를 충분히 상승시킬 수 없는 경우도 있다. 이 경우도, 전기 가열식 촉매의 고장 검출이 곤란해진다.

그래서, 추정 장치에 의해 추정되는 온도가 소정치보다 높은 것을, 전기 가열식 촉매의 고장 검출의 전제 조건으로 하고 있다. 즉, 추정되는 온도가 소정치보다 높을 때에 한하여, 고장 검출을 실시한다. 또한, 소정치는, 촉매가 활성화되어 있지 않다고 여겨지는 온도의 상한치로 해도 된다. 촉매의 온도가 이 상한치를 초과하면 촉매는 활성화되어 있다고 추정된다. 그리고, 추정되는 온도에 기초하여, 고장 검출을 실시할지의 여부를 판단함으로써, 검출 정밀도를 더욱 높일 수 있다.

상기 판정 장치가, 상기 전기 가열식 촉매에 통전되고 있다고 판정하는 것은, 상기 추정 장치에 의해 추정되는 상기 전기 가열식 촉매의 온도가 소정치보다 높은 경우에 한정할 수 있다.

이 경우에는, 추정되는 전기 가열식 촉매의 온도가 소정치 이하여도, 전기 가열식 촉매에 통전되고 있는지의 여부를 판정한다. 그리고, 추정되는 온도가 소정치보다 높은 것을, 전기 가열식 촉매에 통전되고 있다고 판정하는 조건의 하나로 하고 있다. 따라서, 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화하는 시기에 기초하면 전기 가열식 촉매에 통전되고 있다고 생각되는 경우여도, 추정되는 온도가 소정치 이하의 경우에는, 전기 가열식 촉매가 정상이라고는 판정되지 않는다. 이와 같이, 추정되는 온도와, 전기 가열식 촉매보다 하류측의 산소 농도에 기초하여 고장 검출을 실시함으로써, 검출 정밀도를 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 전기 가열식 촉매의 온도가 상승했는지의 여부를 정확하게 검출함으로써 전기 가열식 촉매가 정상인지의 여부를 검출할 수 있다.

도 1 은, 실시예에 관련된 내연 기관 및 전기 가열식 촉매의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 실시예 1 에 관련된 전기 가열식 촉매의 고장 판정 플로우를 나타낸 플로우 차트이다.
도 3 은, 전기 가열식 촉매에 통전했을 때의 전기 저항과 온도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4 는, 실시예 1 에 관련된 산소 센서를 사용한 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다.
도 5 는, 실시예 2 에 관련된 공연비 센서 및 산소 센서를 사용한 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다.
도 6 은, 실시예 3 에 관련된 전기 가열식 촉매의 가고장 판정 플로우를 나타낸 플로우 차트이다.
도 7 은, 가고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다.
도 8 은, 본 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다.
도 9 는, 본 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 다른 플로우 차트이다.

이하, 본 발명에 관련된 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치의 구체적인 실시양태에 대해 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 가능한 한 조합시킬 수 있다.

(실시예 1)

도 1 은, 본 실시예에 관련된 내연 기관 및 전기 가열식 촉매의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 내연 기관 (1) 은, 차량에 탑재되어 있고, 디젤 기관이거나, 또, 가솔린 기관이어도 된다. 또, 본 실시예에서는, 전동 모터 (2) 를 구비한 하이브리드 시스템을 채용해도 된다. 이 전동 모터 (2) 에 의해, 내연 기관 (1) 의 크랭크축을 회전시키는 것이나 차량을 구동할 수 있다.

내연 기관 (1) 에는 배기 통로 (3) 가 접속되어 있다. 배기 통로 (3) 의 도중에는, 전기 가열식 촉매 (4) 가 형성되어 있다. 전기 가열식 촉매 (4) 보다 상류측의 배기 통로 (3) 에는, 그 배기 통로 (3) 를 유통하는 배기의 공연비를 측정하는 공연비 센서 (5) 가 장착되어 있다. 또, 전기 가열식 촉매 (4) 보다 하류측의 배기 통로 (3) 에는, 그 배기 통로 (3) 를 유통하는 배기의 산소 농도를 측정하는 산소 센서 (6) 가 장착되어 있다. 공연비 센서 (5) 는, 배기의 공연비에 따른 신호를 출력한다. 즉, 공연비 센서 (5) 에 의하면, 공연비의 값을 검출할 수 있다. 또, 산소 센서 (6) 의 출력 신호는 이론 공연비를 경계로 급변한다. 이 때문에, 산소 센서 (6) 에 의하면, 배기의 공연비가 이론 공연비보다 리치측인지 또는 린측인지를 검출할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는 공연비 센서 (5) 가, 본 발명에 있어서의 상류측 검지 장치에 상당한다. 또, 본 실시예에 있어서는 산소 센서 (6) 가, 본 발명에 있어서의 하류측 검지 장치에 상당한다.

본 실시예에 관련된 전기 가열식 촉매 (4) 는, 발열체 및 촉매를 구비하여 구성되어 있다. 발열체에는, 통전에 의해 발열하는 재질인 것이 사용된다. 발열체의 재료에는, 예를 들어 SiC 를 사용할 수 있다. 발열체에는, 전극이 2 개 접속되어 있고, 그 전극간에 전압을 가함으로써 발열체에 통전된다. 이 발열체의 전기 저항에 의해 그 발열체가 발열한다.

이 발열체에 촉매를 담지시키거나, 또는 발열체보다 하류측에 촉매를 구비한다. 촉매는, 발열체로부터의 열을 받을 수 있는 범위에 구비되어 있으면 된다. 촉매에는, 예를 들어 산화 촉매, 삼원 촉매, 흡장 환원형 NOx 촉매, 선택 환원형 NOx 촉매 등을 들 수 있다. 이들 촉매에는, 산소를 저장하는 능력이 구비된다.

그리고, 내연 기관 (1) 에는, 그 내연 기관 (1) 을 제어하기 위한 전자 제어 유닛인 ECU (10) 가 병설되어 있다. 이 ECU (10) 는, CPU 외에 각종 프로그램 및 맵을 기억하는 ROM, RAM 등을 구비하고 있어, 내연 기관 (1) 의 운전 조건이나 운전자의 요구에 따라 내연 기관 (1) 을 제어한다.

ECU (10) 에는, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 가 전기 배선을 통하여 접속되어 있고, 이들 센서의 출력 신호가 ECU (10) 에 입력된다. 또, ECU (10) 에는, 전기 가열식 촉매 (4) 가 전기 배선을 통하여 접속되어 있고, 그 ECU (10) 는 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전을 제어한다.

그리고 ECU (10) 는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시한다. 이 고장 검출에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있지 않을 때에 고장이라고 판정한다. 본 실시예에서는, 촉매의 산소 저장량에 기초한 판정을 실시한다.

여기서, 촉매가 활성화되면, 그 촉매에 배기 중의 산소가 저장된다. 따라서, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이면, 통전에 의해 촉매가 활성화되어, 산소가 저장된다. 한편, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나서 촉매의 온도가 상승하지 않으면, 촉매가 활성화되지 않기 때문에 산소가 저장되지 않는다. 이와 같이, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상인 경우와 고장나 있는 경우에서 촉매의 산소 저장량에 차이가 생긴다. 이 차이를 검출함으로써 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시할 수 있다.

먼저, 내연 기관 (1) 의 시동 전에 촉매가 활성화되도록 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전을 실시한다. 그 후, 내연 기관 (1) 을 시동시킨다. 이 때에는, 내연 기관 (1) 이 리치 공연비로 운전되도록, 연료 분사량 또는 흡입 공기량이 조절된다. 그리고, 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타내게 될 때까지의 시간이 소정 시간보다 길면, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이라고 판정하고, 이 시간이 소정 시간 이하이면, 전기 가열식 촉매 (4) 는 고장나 있다고 판정한다. 이 소정 시간은 실험 등에 의해 구할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는 내연 기관 (1) 의 시동시에 연료 분사량 또는 흡입 공기량을 조절함으로써 내연 기관 (1) 을 리치 공연비로 운전시키는 ECU (10) 가, 본 발명에 있어서의 공연비 제어 장치에 상당한다.

즉, 촉매가 활성화되어 있으면, 전기 가열식 촉매 (4) 에 유입되는 배기의 공연비가 리치 공연비일 때에, 촉매로부터 산소가 방출된다. 이 산소에 의해 배기의 공연비가 대략 이론 공연비가 된다. 즉, 전기 가열식 촉매 (4) 보다 하류측에서는 배기의 공연비가 이론 공연비가 된다. 그리고, 촉매로부터 산소가 방출되고 있는 동안에는, 산소 센서 (6) 의 출력치는 리치 공연비를 나타내지 않는다. 그 후, 촉매에 저장되어 있는 산소의 방출이 종료되면, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타내게 된다. 이와 같이, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이면, 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타내게 될 때까지는 어느 정도의 시간이 걸린다.

한편, 촉매가 활성화되어 있지 않으면, 전기 가열식 촉매 (4) 에 유입되는 배기의 공연비가 리치 공연비여도 촉매로부터 산소가 거의 방출되지 않는다. 이 때문에, 전기 가열식 촉매 (4) 보다 하류측의 배기의 공연비는 리치 공연비가 된다. 따라서, 내연 기관 (1) 의 시동 후 곧바로 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타내게 된다. 이와 같이, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있으면, 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타내게 될 때까지는 그다지 시간이 걸리지 않는다.

이상과 같이, 내연 기관 (1) 의 시동으로부터, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타낼 때까지의 시간에 기초하여 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있는지의 여부를 판정할 수 있다. 즉, 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시할 수 있다.

도 2 는, 본 실시예에 관련된 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 판정 플로우를 나타낸 플로우 차트이다. 본 루틴은, ECU (10) 에 의해 소정 시간마다 실행된다.

단계 S101 에서는, 촉매가 정상적인지의 여부가 판정된다. 즉, 촉매가 열화되어 있으면 산소 저장 능력이 저하되기 때문에, 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있는지의 여부의 판정이 곤란해진다. 이 때문에, 본 단계에 있어서, 촉매에 산소를 저장하는 능력이 있는지의 여부를 판정하고 있다. 촉매가 정상인지의 여부는, 전회의 내연 기관 (1) 의 가동시에 판정을 해 두고, 이 결과를 ECU (10) 에 기억시켜 둔다. 또한, 촉매가 정상인지 여부의 판정에는, 주지의 기술을 이용할 수 있다. 단계 S101 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S102 로 진행하고, 부정 판정이 이루어진 경우에는 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 정확하게 실시할 수 없을 가능성이 있기 때문에 본 루틴을 종료시킨다.

단계 S102 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출이 미완료인지의 여부가 판정된다. 단계 S102 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S103 으로 진행하고, 부정 판정이 이루어진 경우에는 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시할 필요는 없기 때문에 본 루틴을 종료시킨다.

단계 S103 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전이 완료되었는지의 여부가 판정된다. 본 단계에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이면, 촉매가 활성화되는 만큼의 전력이 공급되었는지의 여부가 판정되고 있다. 예를 들어, 통전 개시부터 소정의 시간이 경과했을 때에 통전을 완료한다. 또, 소정의 전력을 공급했을 때에 통전을 완료해도 된다. 또한, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도를 예를 들어 전기 저항에 의해 추정해 두고, 그 온도가 소정의 온도에 도달했을 때에 통전을 완료해도 된다. 이 온도의 추정에 대해서는 후술한다. 단계 S103 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S104 로 진행하고, 부정 판정이 이루어진 경우에는 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 판정을 실시할 수 있는 상태는 아니기 때문에 본 루틴을 종료시킨다.

단계 S104 에서는, 내연 기관 (1) 의 시동 요구가 있는지의 여부가 판정된다. 예를 들어, 하이브리드 차량에서는, 소정의 속도에 도달한 경우에 내연 기관 (1) 이 시동된다. 즉, 이와 같은 경우에 내연 기관 (1) 의 시동 요구가 있다고 판정된다. 또, 내연 기관 (1) 만으로 주행하는 차량의 경우에는, 예를 들어, 내연 기관 (1) 을 시동시키기 위한 스위치가 ON 으로 되었을 때에 내연 기관 (1) 의 시동 요구가 있다고 판정된다. 단계 S104 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S105 로 진행하고, 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S106 으로 진행한다.

단계 S105 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 판정 처리가 이루어진다. 이 판정에 대해서는 후술한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 단계 S105 를 처리하는 ECU (10) 가, 본 발명에 있어서의 판정 장치에 상당한다.

단계 S106 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 추정된다. 내연 기관 (1) 의 시동 요구가 있을 때까지, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도를 추정한다. 이 추정은, 예를 들어 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전했을 때의 전기 저항에 기초하여 이루어진다. 또한, 이 때에는 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전되고 있지 않으므로, 그 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항을 검출하기 위해서 그 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전한다.

도 3 은, 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전했을 때의 전기 저항과 온도의 관계를 나타낸 도면이다. 이와 같이, 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항과 온도에는 상관 관계가 있어, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 낮아질수록, 그 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항이 커진다. 이 관계를 미리 실험 등에 의해 구하여 ECU (10) 에 기억시켜 두면, 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전했을 때의 전기 저항 R 에 기초하여 온도 T 를 추정할 수 있다. 단, 이 온도와 전기 저항의 관계는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 개체차나 경년 변화에 따라 변하는 경우가 있다. 그렇게 하면, ECU (10) 에 기억시킨 관계와 실제의 관계에 차이가 생기는 경우가 있다. 즉, 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항에 기초하여 온도를 추정해도 정밀도가 낮기 때문에, 추정되는 온도에 기초하여 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출은 실시하지 않는다. 이 추정되는 온도는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시하는 전제 조건이 성립되어 있는지의 여부를 판정하기 위해서 사용된다.

다음으로, 도 4 는, 실시예 1 에 관련된 산소 센서 (6) 를 사용한 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다. 본 루틴은, 상기 단계 S105 에서 실행된다.

단계 S201 에서는, 단계 S106 에서 추정된 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 소정치보다 높은지의 여부가 판정된다. 여기서 말하는 소정치는, 촉매가 활성화되어 있지 않다고 여겨지는 온도의 상한치이다. 즉, 촉매의 온도가 이 상한치를 초과하면 촉매는 활성화되어 있다고 여겨진다. 단계 S103 에서 통전이 완료되었다고 판정되어 있기 때문에, 본 단계가 처리될 때에는 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전은 실시되고 있지 않다. 그렇게 하면, 촉매의 온도가 서서히 저하되므로, 그 촉매의 온도가 활성 온도보다 낮아질 우려가 있다. 이 때문에, 본 단계에서는, 촉매가 활성화되어 있는지의 여부가 판정되고 있다. 촉매의 온도가 낮을 때에는, 산소 흡장량에 기초한 고장 검출이 곤란하기 때문에 고장 검출은 실시하지 않는다. 또한, 여기서 추정되는 온도는 정밀도가 낮기 때문에, 고장 검출에 사용하는 것은 아니고, 고장 검출을 실시하는 전제 조건이 성립되어 있는지의 여부의 판정에 사용하고 있다. 단계 S201 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S202 로 진행하고, 부정 판정이 이루어진 경우에는 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시할 수 없기 때문에 본 루틴을 종료시킨다.

단계 S202 에서는, 산소 센서 (6) 에서 리치 공연비가 검출되었는지의 여부가 판정된다. 즉, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타내고 있는지의 여부가 판정된다. 단계 S202 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S203 으로 진행하고, 부정 판정이 이루어진 경우에는 촉매로부터 산소가 한창 방출되고 있는 중이기 때문에 본 루틴을 종료시킨다.

단계 S203 에서는, 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타낼 때까지의 시간이 측정된다. 이 시간은, ECU (10) 에 내장되어 있는 타이머에 의해 카운트된다.

단계 S204 에서는, 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타낼 때까지의 시간이 소정 시간보다 긴지의 여부가 판정된다. 여기서 말하는 소정 시간은, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있을 때에 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타낼 때까지의 시간의 상한치이다. 즉, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이면, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타낼 때까지 걸리는 시간이 길어진다.

그리고, 단계 S204 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 촉매는 활성화되어 있기 때문에, 단계 S205 로 진행하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 정상이라고 판정된다. 한편, 단계 S204 에서 부정 판정이 이루어진 경우에는, 촉매는 활성화되어 있지 않기 때문에, 단계 S206 으로 진행하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 고장나 있다고 판정된다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에서는, 산소 센서 (6) 의 출력치에 기초하여 촉매가 활성화되어 있는지의 여부를 판정한다. 이로써, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 상승했는지의 여부를 판정할 수 있기 때문에, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상인지의 여부를 판정할 수 있다. 또, 내연 기관 (1) 의 시동시에는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 변화하기 어렵기 때문에, 이 때에 고장 검출을 실시함으로써, 고장 검출의 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 내연 기관 (1) 의 시동 전부터 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전하고 있지만, 이것 대신에, 내연 기관 (1) 의 시동 후 또는 시동과 동시에 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전을 개시해도 된다. 또한, 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전하고 나서 촉매가 활성화될 때까지는 시간이 걸리기 때문에, 내연 기관 (1) 의 시동 전부터 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전해 두면, 조기에 배기의 정화가 가능해진다. 또, 하이브리드 차량에 있어서는, 내연 기관 (1) 을 가동시키지 않고 전동 모터 (2) 만으로 주행이 가능하기 때문에, 내연 기관 (1) 의 시동 전에 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전하고 있을 때여도, 전동 모터 (2) 에 의해 주행이 가능하다.

또, 산소 센서 (6) 에 구비되는 촉매가 활성화될 때까지도 시간이 걸리지만, 전기 가열식 촉매 (4) 와 마찬가지로 내연 기관 (1) 의 시동 전부터 그 산소 센서 (6) 를 가열함으로써, 조기에 배기 중의 산소 농도를 측정할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 보다 하류측에 산소 센서 (6) 를 구비하고 있지만, 이것 대신에 공연비 센서를 구비하고 있어도 된다. 즉, 공연비에 따른 신호를 출력하는 공연비 센서를 구비하고, 내연 기관 (1) 의 시동으로부터, 그 공연비 센서에 의해 리치 공연비가 검출될 때까지의 시간에 기초하여 고장 검출을 실시해도 된다.

(실시예 2)

본 실시예는, 상기 단계 S105 에서 실시하는 처리가 실시예 1 과 상이하다. 그 밖의 장치 등은 실시예 1 과 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 본 실시예에서는, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 의 출력치를 이용하여 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시한다.

여기서, 도 5 는, 실시예 2 에 관련된 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 를 사용한 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다. 본 루틴은, 상기 단계 S105 에서 실행된다. 또한, 실시예 1 에서 나타낸 플로우 차트와 동일한 처리가 이루어지는 단계에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

단계 S301 에서는, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 의 출력치의 추이가 판독된다. 즉, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 의 출력치를 ECU (10) 에 기억해 두고, 그 출력치의 추이를 얻는다.

단계 S302 에서는, 촉매가 활성화되어 있는지의 여부가 연산된다. 본 단계에서는, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 의 출력치의 추이에 기초하여 촉매가 활성화되어 있는지의 여부를 연산한다. 여기서, 공연비 센서 (5) 의 출력치는, 전기 가열식 촉매 (4) 로부터의 영향을 받지 않는다. 그리고, 공연비 센서 (5) 에 의해 검출되는 공연비는, 전기 가열식 촉매 (4) 에 유입되기 전의 배기의 공연비이다. 따라서, 공연비 센서 (5) 의 출력치는, 내연 기관 (1) 의 시동 후부터 곧바로 리치 공연비를 나타내게 되고, 그 후도 리치 공연비로 추이된다.

한편, 산소 센서 (6) 의 출력치는, 실시예 1 에서 설명한 바와 같이, 전기 가열식 촉매 (4) 로부터의 영향을 받는다. 이 때문에, 촉매가 활성화되어 있는지의 여부에 의해 산소 센서 (6) 의 출력치의 추이는 상이하다. 그리고, 내연 기관 (1) 의 시동시에 촉매가 활성화되어 있으면, 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 에서 모두 리치 공연비가 검출될 때까지의 시간이 길어진다. 따라서, 이 시간이 예를 들어 소정 시간보다 길 때에 촉매가 활성화되어 있다고 판정한다. 여기서 말하는 소정 시간은, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있을 때에 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타낼 때까지의 시간의 상한치이다.

또, 공연비 센서 (5) 의 출력치의 추이와, 산소 센서 (6) 의 출력치의 추이를 비교함으로써 촉매가 활성화되어 있는지의 여부를 판정할 수도 있다. 즉, 내연 기관 (1) 의 시동시에 촉매가 활성화되어 있으면, 공연비 센서 (5) 의 출력치가 리치 공연비로 되고 나서, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비가 될 때까지의 시간이 길어진다. 따라서, 이 시간을 측정하고, 예를 들어 그 시간이 소정 시간보다 길면 촉매가 활성화되어 있다고 한다.

단계 S303 에서는, 단계 S302 에 있어서 촉매가 활성화되어 있다고 연산되었는지의 여부가 판정된다. 그리고, 단계 S303 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S205 로 진행하고 촉매는 활성화되어 있다고 하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 정상이라고 판정된다. 한편, 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S206 으로 진행하고 촉매는 활성화되어 있지 않다고 하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 고장나 있다고 판정된다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 의 출력치에 기초하여 촉매가 활성화되어 있는지의 여부를 판정함으로써, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 상승했는지의 여부를 판정할 수 있기 때문에, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상인지의 여부를 판정할 수 있다.

(실시예 3)

본 실시예에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항에 기초하여 추정되는 그 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도를 병용하여 고장 검출을 실시한다. 즉, 산소 센서 (6) 의 출력치가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화할 때까지의 시간과, 전기 저항에 기초하여 추정되는 온도에 기초하여 고장 검출을 실시한다. 이와 같이, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 상승하고 있는지의 여부를 2 개의 상이한 수법에 의해 각각 검출하여 그것들을 비교함으로써, 고장 검출의 정밀도를 높일 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전 후, 내연 기관 (1) 의 시동 요구가 없는 경우여도 내연 기관 (1) 을 시동시켜 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출을 실시한다. 이와 같이, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고온에서 안정되어 있을 때에 적극적으로 내연 기관 (1) 을 시동시킴으로써, 고장 검출의 정밀도를 높일 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 내연 기관 (1) 에 연료를 공급하여 시동시키기 전에, 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전시키면서 전동 모터 (2) 에 의해 내연 기관 (1) 의 크랭크축을 회전시킨다. 이로써, 내연 기관 (1) 으로부터 공기를 배출시켜, 전기 가열식 촉매 (4) 에 공기를 보낸다. 그렇게 하면, 촉매에 미리 충분한 산소를 저장시켜 둘 수 있기 때문에, 고장 검출의 정밀도를 높일 수 있다. 또, 고장 검출에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 내연 기관 (1) 의 시동시에, 배기로 전기 가열식 촉매 (4) 가 냉각되는 것의 억제와, 미연 연료의 배출의 억제와, 단시간에 고장 검출의 완료를 실현하도록 내연 기관 (1) 을 제어한다. 여기서, 내연 기관 (1) 의 시동시에는 온도가 낮은 배기가 전기 가열식 촉매 (4) 에 유입된다. 이 배기로 전기 가열식 촉매 (4) 가 냉각되는 것을 억제하면, 배기의 정화율을 높은 채로 유지할 수 있다. 또, 미연 연료의 배출을 억제하면, 대기 중에 미연 연료가 방출되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 단시간에 고장 검출을 완료시킬 수 있으면, 내연 기관 (1) 의 운전 상태의 영향을 받기 어렵게 할 수 있기 때문에 고장 검출의 정밀도를 높게 할 수 있다. 그리고, 예를 들어, 점화 시기가 상사점보다 진각측이 되도록, 또한, 공연비가 이론 공연비보다 리치측이 되도록 내연 기관 (1) 을 제어한다. 이로써, 연소 상태를 안정시키고 또한 연소 가스 온도를 높게 할 수 있기 때문에, 배기로 전기 가열식 촉매 (4) 가 냉각되는 것의 억제와, 미연 연료의 배출의 억제와, 단시간에 고장 검출의 완료를 실현할 수 있다.

그 밖의 장치 등은 실시예 1 과 동일하므로 설명을 생략한다. 도 6 은, 본 실시예에 관련된 전기 가열식 촉매 (4) 의 가고장 판정 플로우를 나타낸 플로우 차트이다. 또한, 상기 실시예에서 나타낸 플로우 차트와 동일한 처리가 이루어지는 단계에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

단계 S401 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전 중인지의 여부가 판정된다. 즉, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 한창 상승되고 있는지의 여부가 판정된다. 단계 S401 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S402 로 진행하고, 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S103 으로 진행한다.

단계 S402 에서는, 촉매 린화 처리가 실시되어 있지 않은지의 여부가 판정된다. 촉매 린화 처리란, 내연 기관 (1) 에 연료를 공급하여 시동시키기 전에, 전기 가열식 촉매 (4) 에 공기를 보내는 처리이다. 촉매 린화 처리에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 에 공기를 보내기 위해서, 내연 기관 (1) 에 대한 연료 공급은 실시하지 않고, 또한, 내연 기관 (1) 의 크랭크축을 전동 모터 (2) 에 의해 회전시킨다. 즉, 내연 기관 (1) 으로부터 공기를 배출시킨다. 이 때에, 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전한다. 이로써, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도 상승에 수반하여, 그 전기 가열식 촉매 (4) 에 산소가 저장된다. 즉, 내연 기관 (1) 의 시동 전에 촉매에 산소를 저장시켜 둘 수 있다.

단계 S402 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S403 으로 진행한다. 또, 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S404 로 진행한다.

단계 S403 에서는 촉매 린화 처리가 실시된다. 촉매 린화 처리는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 상기 소정치보다 높아질 때까지 실시된다.

단계 S404 에서는 가고장 판정 처리가 실시된다. 가고장 판정 처리는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도의 추정치로부터 그 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상인지의 여부를 판정하는 처리이다. 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도는, 그 전기 가열식 촉매 (4) 에 통전했을 때의 그 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항에 기초하여 추정된다. 상세한 것에 대해서는 후술한다.

또, 단계 S401 에서 부정 판정이 이루어졌을 때에는, 단계 S103 으로 진행하고, 전기 가열식 촉매 (4) 에 대한 통전이 완료되었는지의 여부가 판정된다. 그리고, 단계 S103 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S405 로 진행한다.

단계 S405 에서는 내연 기관 (1) 이 시동된다. 이 때에는, 내연 기관 (1) 에 연료가 공급된다. 본 단계에서는, 고장 검출을 실시하기 위해서 내연 기관 (1) 을 시동시키고 있다.

단계 S406 에서는 본 고장 판정 처리가 실시된다. 본 고장 판정 처리에 대해서는 후술한다.

단계 S407 에서는 내연 기관 (1) 이 정지된다. 즉, 본 고장 판정 처리가 실시되고 있는 동안만 내연 기관 (1) 이 가동된다.

다음으로, 단계 S404 에서 실시되는 가고장 판정 처리에 대해 설명한다. 도 7 은, 가고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다.

단계 S501 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항으로부터 그 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도가 추정된다. 이 추정은, 도 3 에 나타낸 관계로부터 얻어진다. 또한, 본 실시예에 있어서는 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항을 검지하는 ECU (10) 가, 본 발명에 있어서의 저항 검지 장치에 상당한다. 또, 본 실시예에 있어서는 단계 S501 에 있어서 전기 가열식 촉매 (4) 의 온도를 추정하는 ECU (10) 가, 본 발명에 있어서의 추정 장치에 상당한다.

단계 S502 에서는, 단계 S501 에서 추정되는 온도가 소정치보다 높은지의 여부가 판정된다. 여기서 말하는 소정치는, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있다고 여겨지는 온도의 상한치로, 미리 설정해 둔다.

그리고, 단계 S502 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S503 으로 진행하고, 가판정에서는 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이라고 여겨진다. 또, 단계 S502 에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S504 로 진행하고, 가판정에서는 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있다고 여겨진다. 여기서, 전기 가열식 촉매 (4) 의 전기 저항에 기초하여 온도를 추정해도 정밀도가 낮기 때문에, 가판정의 정밀도는 낮다. 이 때문에, 온도의 추정치만에 의한 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출은 실시하지 않고, 후술하는 산소 센서 (6) 의 출력치를 병용하여 고장 검출을 실시한다.

다음으로, 단계 S406 에서 실시되는 본 고장 판정 처리에 대해 설명한다. 도 8 은, 본 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 플로우 차트이다. 또한, 상기 플로우 차트와 동일한 처리가 이루어지는 단계에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

단계 S601 에서는, 단계 S203 에서 측정되는 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서의 경과 시간이 소정 시간보다 길고, 또한, 상기 가판정에서 정상으로 되었는지의 여부가 판정된다. 이 소정 시간은 단계 S204 에서 설명한 소정 시간과 동일하다. 여기서, 단계 S203 에서 측정되는 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서의 경과 시간이 소정 시간보다 길다는 것은, 촉매의 산소 저장량이 충분히 많았다는 것이고, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상일 가능성이 높다. 또, 가판정에서 정상으로 된 경우에도, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상일 가능성이 높다. 그래서, 본 실시예에서는, 단계 S203 에서 측정되는 경과 시간이 소정 시간보다 길고, 또한, 상기 가판정에서 정상으로 되었을 때에, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이라고 판정하고 있다.

즉, 단계 S601 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 단계 S205 로 진행하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 정상이라고 판정된다. 한편, 단계 S601 에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S602 로 진행한다.

단계 S602 에서는, 단계 S203 에서 측정되는 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서의 경과 시간이 소정 시간보다 짧고, 또한, 상기 가판정에서 고장으로 되었는지의 여부가 판정된다. 단계 S203 에서 측정되는 경과 시간이 소정 시간보다 짧다는 것은, 촉매의 산소 저장량이 충분하지 않다는 것이며, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있을 가능성이 높다. 또, 가판정에서 고장으로 된 경우에도, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있을 가능성이 높다. 그래서, 본 실시예에서는, 단계 S203 에서 측정되는 경과 시간이 소정 시간보다 짧고, 또한, 상기 가판정에서 고장으로 되었을 때에, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있다고 판정하고 있다.

즉, 단계 S602 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 단계 S206 으로 진행하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 고장나 있다고 판정된다. 한편, 단계 S602 에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S603 으로 진행한다.

단계 S603 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상인지의 여부의 판정이 보류된다. 즉, 단계 S203 에서 측정되는 내연 기관 (1) 이 시동되고 나서의 경과 시간과 가판정의 결과가 모순되어 있기 때문에, 최종적인 판정 (본 판정) 을 보류한다. 예를 들어, 내연 기관 (1) 의 운전 상태가 악화된 경우에는 산소 센서 (6) 의 출력치가 안정되지 않기 때문에, 상기 경과 시간의 측정을 잘못하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 고장 검출을 재차 실시함으로써 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 단계 S603 에서는, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있다고 판정해도 된다.

또한, 단계 S406 에서 실시되는 본 고장 판정 처리에서는, 실시예 2 에서 설명한 바와 같이, 공연비 센서 (5) 및 산소 센서 (6) 의 출력치를 이용한 판정을 실시할 수도 있다. 도 9 는, 본 고장 판정 처리의 플로우를 나타낸 다른 플로우 차트이다. 또한, 상기 플로우 차트와 동일한 처리가 이루어지는 단계에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

단계 S701 에서는, 단계 S302 에서 촉매가 활성화되어 있다고 여겨지고, 또한, 상기 가판정에서 정상으로 되었는지의 여부가 판정된다. 단계 S302 에서 촉매가 활성화되어 있다고 연산되었다는 것은, 촉매의 산소 저장량이 충분히 많았다는 것이며, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상일 가능성이 높다. 또, 가판정에서 정상으로 된 경우에도, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상일 가능성이 높다. 그래서, 본 실시예에서는, 단계 S302 에서 촉매가 활성화되어 있다고 연산되고, 또한, 상기 가판정에서 정상으로 되었을 때에, 전기 가열식 촉매 (4) 가 정상이라고 판정하고 있다.

즉, 단계 S701 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 단계 S205 로 진행하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 정상이라고 판정된다. 한편, 단계 S701 에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S702 로 진행한다.

단계 S702 에서는, 단계 S302 에서 촉매가 활성화되어 있지 않다고 여겨지고, 또한, 상기 가판정에서 고장으로 되었는지의 여부가 판정된다. 단계 S302 에서 촉매가 활성화되어 있지 않다고 연산되었다는 것은, 촉매의 산소 저장량이 충분하지 않다는 것이며, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있을 가능성이 높다. 또, 가판정에서 고장으로 된 경우에도, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있을 가능성이 높다. 그래서, 본 실시예에서는, 단계 S302 에서 촉매가 활성화되어 있지 않다고 연산되고, 또한, 상기 가판정에서 고장으로 되었을 때에, 전기 가열식 촉매 (4) 가 고장나 있다고 판정하고 있다.

즉, 단계 S702 에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 단계 S206 으로 진행하여 전기 가열식 촉매 (4) 는 고장나 있다고 판정된다. 한편, 단계 S702 에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 단계 S603 으로 진행하여 판정이 보류된다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 산소 센서 (6) 에 기초한 고장 판정과 전기 저항에 기초한 고장 판정을 병용함으로써, 전기 가열식 촉매 (4) 의 고장 검출의 정밀도를 보다 높일 수 있다.

1 : 내연 기관
2 : 전동 모터
3 : 배기 통로
4 : 전기 가열식 촉매
5 : 공연비 센서
6 : 산소 센서
10 : ECU

Claims

내연 기관의 배기 통로에 설치되어 통전에 의해 발열하여 촉매를 가열하는 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치에 있어서,
상기 내연 기관의 시동시에 상기 전기 가열식 촉매에 유입되는 배기의 공연비를 리치 공연비로 하는 공연비 제어 장치와,
상기 전기 가열식 촉매보다 하류측에 설치되어 배기 중의 산소 농도를 검지하는 하류측 검지 장치와,
상기 내연 기관의 시동 후로서 상기 공연비 제어 장치에 의해 배기의 공연비가 리치 공연비로 되어 있을 때에 상기 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화하는 시기에 기초하여 상기 전기 가열식 촉매에 통전되고 있는지의 여부를 판정하는 판정 장치를 구비하는, 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 판정 장치는, 상기 내연 기관이 시동되고 나서, 상기 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 리치 공연비를 나타내는 값으로 변화할 때까지의 시간이,
소정 시간보다 긴 경우에 상기 전기 가열식 촉매에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있다고 판정하고,
소정 시간 이하의 경우에 상기 전기 가열식 촉매에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있지 않다고 판정하는, 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 가열식 촉매보다 상류측에 설치되어 배기 중의 산소 농도를 검지하는 상류측 검지 장치를 구비하고,
상기 판정 장치는, 상기 내연 기관이 시동되고 나서, 상기 상류측 검지 장치 및 하류측 검지 장치에 의해 검지되는 산소 농도가 모두 리치 공연비를 나타내는 값이 될 때까지의 시간이,
소정 시간보다 긴 경우에 상기 전기 가열식 촉매에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있다고 판정하고,
소정 시간 이하의 경우에 상기 전기 가열식 촉매에 대한 통전이 정상적으로 실시되고 있지 않다고 판정하는, 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 가열식 촉매에 상기 내연 기관의 시동 전부터 통전하는, 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 가열식 촉매에 통전했을 때의 그 전기 가열식 촉매의 전기 저항을 검지하는 저항 검지 장치와,
상기 저항 검지 장치에 의해 검지되는 전기 저항에 기초하여 상기 전기 가열식 촉매의 온도를 추정하는 추정 장치를 구비하고,
상기 판정 장치는, 상기 추정 장치에 의해 추정되는 상기 전기 가열식 촉매의 온도가 소정치보다 높을 때에, 상기 전기 가열식 촉매에 통전되고 있는지의 여부를 판정하는, 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 가열식 촉매에 통전했을 때의 그 전기 가열식 촉매의 전기 저항을 검지하는 저항 검지 장치와,
상기 저항 검지 장치에 의해 검지되는 전기 저항에 기초하여 상기 전기 가열식 촉매의 온도를 추정하는 추정 장치를 구비하고,
상기 판정 장치가, 상기 전기 가열식 촉매에 통전되고 있다고 판정하는 것은, 상기 추정 장치에 의해 추정되는 상기 전기 가열식 촉매의 온도가 소정치보다 높은 경우에 한정되는, 전기 가열식 촉매의 고장 검출 장치.