JPH09195751A - 電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置 - Google Patents

電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置

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JPH09195751A
JPH09195751A JP8006742A JP674296A JPH09195751A JP H09195751 A JPH09195751 A JP H09195751A JP 8006742 A JP8006742 A JP 8006742A JP 674296 A JP674296 A JP 674296A JP H09195751 A JPH09195751 A JP H09195751A
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広樹 松岡
Masaaki Tanaka
正明 田中
Shigemitsu Iizaka
重光 飯坂
Michio Furuhashi
道雄 古橋
Toshinari Nagai
俊成 永井
Tadayuki Nagai
忠行 永井
Takashi Kawai
孝史 川合
Kenji Harima
謙司 播磨
Yuichi Goto
雄一 後藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気通路の触媒担体の上流側にヒータを備え
た内燃機関において、ヒータを利用して触媒を加熱し、
触媒の劣化判定条件を拡大する。 【解決手段】 排気通路２に少なくとも１つの触媒担体
３と触媒加熱用電気ヒータ４と触媒劣化検出手段30を持
つ触媒劣化検出装置において、触媒劣化判定条件の検出
手段101Aと電気ヒータ通電制御手段101Bとを設け、触媒
劣化判定条件の検出手段101Aに触媒担体３の劣化を検出
する条件の内の温度条件以外の条件が揃ったか否かを判
定させ、電気ヒータ通電制御手段101Bに触媒担体３の温
度条件以外の劣化判定条件が揃った時に、ＥＨＣ４にス
イッチ５をオンさせて電源６から通電を行なわせて温度
条件を満足させるようにする。この時、アイドル運転状
態検出手段102 により、機関のアイドル運転状態時のみ
にＥＨＣ４に通電を行なわせても良い。そして、ヒータ
通電時間≧所定時間で触媒劣化検出を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気ヒータを備えた
触媒の劣化検出装置に関し、特に、内燃機関の排気通路
に少なくとも１個設けられた触媒担体の劣化を検出する
際に、電気加熱式触媒に通電することによって、触媒担
体の劣化検出条件の範囲を拡大することができる電気ヒ
ータを備えた触媒の劣化検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載された内燃機関から排出され
る排気ガス中にはＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭
素）やＮＯx(窒素酸化物) 等の有害物質が含まれている
ので、内燃機関の排気通路には一般に排気ガスを浄化す
る排気ガス浄化装置としての触媒コンバータが設けられ
ている。ところが、この触媒コンバータに使用される三
元触媒は、触媒の温度が低い時 (不活性状態) には排気
ガス中の有害物質の浄化率が低いことが知られている。
したがって、内燃機関の冷間始動後の触媒コンバータが
不活性の状態では排気ガスの浄化が十分に行なえなかっ
た。
【０００３】そこで、触媒コンバータの上流側の排気通
路に、酸化触媒、或いは三元触媒が担持されると共に電
気ヒータを組み込んだ電気加熱式の第２の触媒コンバー
タ（ＥＨＣ：Electrically Heated Catalyst）を組み込
み、触媒コンバータが不活性の状態の時にこの第２の触
媒コンバータ（以後電気加熱式触媒という）を電気的に
加熱して酸化触媒、或いは三元触媒を活性化させ、有害
成分の浄化を促進させるようにした排気ガス浄化装置が
提案されている。
【０００４】ところで、触媒コンバータの中の触媒担体
は長期間使用すると、その浄化効率が低下して排気ガス
が十分に浄化されなくなる。また、失火等のように内燃
機関が故障した状態で運転された場合、短期間でもその
浄化効率が低下する恐れがある。そこで、近年、触媒の
劣化を診断する装置が種々提案されている。
【０００５】例えば、特開平６−３０７２３３号公報に
は、コストの上昇を招くことなく、触媒劣化状態診断の
精度を向上させるシステムが提案されている。この提案
のシステムでは、機関の吸入空気量、機関回転数、及び
燃料噴射量に基づいて機関の運転状態を推定し、この機
関の運転状態から排気ガスから触媒が受ける熱量を求め
て触媒温度を推定している。そして、推定触媒温度を触
媒の活性化温度領域を示す値である基準値と比較し、基
準値から推定温度が外れている場合には触媒の劣化判定
を行なわないようにして、触媒劣化の誤判定を防止する
ことが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−３０７２３３号公報に開示の触媒劣化診断システム
では、触媒温度を推定して触媒の活性化の判断を行なっ
ているために、推定精度が悪いと誤判定する可能性があ
る。また、排気ガスの熱で触媒が活性化した時に、触媒
劣化判定を行なっているので、触媒の劣化判定の機会
（時期）が限定されるという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、排気通路に設けられた
触媒担体の上流側に、電気ヒータを備えた内燃機関にお
いて、触媒の劣化判定を行なう際に電気ヒータに通電を
行なうことによって触媒を確実に活性化状態にし、触媒
の劣化判定時の温度条件の障害をなくして精度良く触媒
の劣化判定を行なわせることができる電気ヒータを備え
た触媒の劣化検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置の第１の発
明の形態は、図１に示すように、内燃機関１の排気通路
２に設けられた少なくとも１つの触媒担体３と、この触
媒単体３を強制的に加熱する電気ヒータ４と、触媒担体
３の劣化を検出する触媒劣化検出手段３０と、を備えた
電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置において、少な
くとも１つの触媒担体３の劣化を検出する条件のうち、
触媒担体３の温度条件以外の条件が揃ったか否かを判定
する触媒劣化判定条件の検出手段１０１Ａと、触媒担体
３の温度条件以外の劣化判定条件が揃った時に、電気ヒ
ータ４にスイッチ５をオンさせて電源６から通電を行な
う電気ヒータ通電制御手段１０１Ｂとを備えることを特
徴としている。
【０００９】また、第２の発明では、第１の発明に更
に、内燃機関のアイドル運転状態を検出するアイドル運
転状態検出手段１０２を加え、内燃機関１のアイドル運
転状態の時に、触媒劣化判定条件の検出手段１０１Ａが
触媒担体の温度条件以外の条件が揃ったか否かを判定す
ることを特徴としている。また、第３の発明では第１の
発明または第２の発明において、更に、内燃機関１の始
動完了を検出する始動完了検出手段１０３を加え、触媒
劣化判定条件の検出手段１０１Ａが、内燃機関１の始動
直後のアイドル運転状態の時に、触媒担体３の温度条件
以外の条件が揃ったか否かを判定することを特徴として
いる。
【００１０】また、第４の発明では、第１の発明に更
に、触媒担体３の温度を検出する触媒温度検出手段１０
４Ａと、触媒担体３の温度が活性化温度に達したか否か
を判定する触媒活性化判定手段１０４Ｂを加え、触媒担
体３が活性化していない時に限って電気ヒータ通電制御
手段１０１Ｂがスイッチ５をオンして電気ヒータ４に通
電を行なうことを特徴としている。
【００１１】また、第５の発明では、第４の発明に更
に、触媒担体３の温度が活性化温度に達していない場合
に、現在の触媒担体３の温度と活性化温度との温度差を
演算する活性化温度差演算手段１０５Ａと、演算された
温度差に応じて電気ヒータ４への通電時間を演算するヒ
ータ通電時間演算手段１０５Ｂとを加え、電気ヒータ通
電制御１０１Ｂ手段が、演算された通電時間だけスイッ
チ５をオンして電気ヒータに通電を行なうことを特徴と
している。
【００１２】更に、第６の発明では、第１から第５の発
明の何れかにおいて、更に、電気ヒータ通電制御手段１
０１Ｂの通電開始からの時間を計測する通電時間計測手
段１０６を設け、電気ヒータ４への通電時間が所定時間
を超えた時に、触媒劣化検出手段３０が触媒担体３の劣
化検出を実行することを特徴としている。第１の発明に
よれば、触媒の劣化判定を行なう時に確実に触媒を活性
化状態にすることができ、精度良く触媒の劣化判定が行
なえる。また、第２の発明によれば、アイドル運転状態
は排気ガス温度が安定しているため、触媒の活性化の推
定が精度良く行なえ、劣化判定の制御が更に向上する。
また、第３の発明では、始動直後に触媒の劣化の判定を
行なえるので、仮に触媒が劣化していても劣化状態のま
まで車両が走行することを未然に防ぐことができる。第
４の発明によれば、必要時に限って電気ヒータへの通電
が行なわれるので、電源への負荷を低減することができ
る。更に、第５の発明によれば、第４の発明に対して更
に効率的で省電力の電力供給が行なえる。最後に、第６
の発明によれば、確実に触媒が暖まって活性化した後に
劣化判定が実行できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図
２は本発明の電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置の
一実施例を搭載した内燃機関１の全体構成を示す図であ
る。
【００１４】図２において、内燃機関１の吸気通路２０
にはエアクリーナ２３が設けられており、その下流側に
エアフローメータ２１とスロットル弁２２がある。エア
フローメータ２１には吸入空気量を検出するセンサであ
るエアフローセンサ２４が設けられており、このエアフ
ローセンサ２４の吸入空気量の検出値Ｑは、負荷量とし
てＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０に
送られる。
【００１５】スロットル弁２２には内燃機関１のアイド
ル状態を検出するためのアイドル検出スイッチ２５が設
けられており、このアイドル検出スイッチ２５の出力は
ＥＣＵ１０に送られる。また、内燃機関１の排気通路２
には通常の触媒コンバータ３が設けられており、この通
常の触媒コンバータ３の上流側に近接して電気加熱式触
媒４が設けられている。電気加熱式触媒４には三元触媒
が担持されると共に、電気ヒータが内蔵されている。７
は電気加熱式触媒４の電気ヒータの電極である。更に、
触媒コンバータ３には触媒の温度を検出する触媒温セン
サ１１が設けられることもある。この触媒温センサ１１
の出力もＥＣＵ１０に入力される。
【００１６】一方、内燃機関１の出力側には内燃機関１
の回転数を検出する回転数センサ８が設けられており、
また、内燃機関１の近傍には、内燃機関１によって駆動
されて発電を行う発電機（オルタネータ）９が設けられ
ている。オルタネータ９の発電によって得られた電力に
より、車両に搭載されたバッテリ６が充電されるように
なっている。このオルタネータ９にはその発電量を制御
する回路が組み込まれている。
【００１７】この実施例では、バッテリ６の出力端子
は、ＥＣＵ１０に入力されると共に、開閉スイッチであ
るリレー５を介して電気加熱式触媒４の電極７に入力さ
れるようになっている。このリレー５はＥＣＵ１０から
の制御信号によって、駆動されるようになっており、オ
ンされると電気加熱式触媒５にバッテリ６から通電が行
なわれて電気加熱式触媒５が加熱される。
【００１８】次に、以上のように構成された内燃機関の
電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置において、電気
加熱式触媒４（以後電気加熱式触媒４はＥＨＣ４と表記
する）への通電制御を、フローチャートを用いて説明す
る。図３は、本発明における触媒コンバータ３の劣化検
出条件の判定の手順を示すフローチャートである。この
フローチャートは所定時間毎に実行される。
【００１９】まず、ステップ３０１では内燃機関１の運
転状態パラメータ、例えば、吸入空気量Ｑ、アイドル検
出スイッチのオンオフ状態、機関回転数Ｎｅ、バッテリ
６の端子電圧Ｖｅ等、を読み込む。続くステップ３０２
においては、触媒コンバータ３が非活性状態か否かを判
定する。この触媒コンバータ３の非活性状態は、触媒温
センサ１１で触媒コンバータ３の温度を検出するか、或
いは、始動後からの積算吸入空気量を検出することによ
って判定することができる。ステップ３０２で触媒コン
バータ３が非活性状態であると判定した時にはステップ
３０３に進み、ここで機関の空燃比に変動がないかどう
かを判定する。
【００２０】なお、前述のステップ３０２は省略するこ
ともできる。ステップ３０２がある理由は、ＥＨＣ４へ
の通電制御を、特に触媒コンバータ３が非活性状態のと
きにのみ行わせるためである。即ち、ステップ３０２
は、ＥＨＣ４への不必要な通電制御を制御するために設
定されたものである。ステップ３０３で空燃比に変動が
なければステップ３０４に進み、機関の単位回転数当た
りの吸入空気量Ｇａが所定範囲内（Ｑ１≦Ｇａ≦Ｑ２）
に入っているか否かを判定する。そして、Ｑ１≦Ｇａ≦
Ｑ２の場合はステップ３０５に進み、ＥＨＣ４のヒータ
の断線検出等のダイアグノーシス（図にはダイアグと略
記）に異常がないか否かを判定し、異常がない場合にス
テップ３０６に進む。そして、ステップ３０６では、Ｅ
ＨＣ４のヒータに通電を行なうことによって触媒コンバ
ータ３の劣化検出条件の判定が可能であることを示すフ
ラグＦＥＨＣを１にしてこのルーチンを終了する。
【００２１】なお、以上説明した触媒コンバータ３の劣
化検出条件以外にも、ＥＨＣ４のヒータに電力を供給す
るバッテリ６の端子電圧Ｖｅが許容最低電圧Ｖ２と許容
最大電圧Ｖ１の間にあるか否かを判定し、ＥＨＣ４のヒ
ータに通電可能か否かを判定することもある。この判定
は、バッテリ電圧が所定値以下の場合には、ＥＨＣ４へ
の供給電力が安定しないためにＥＨＣ４のヒータへの通
電を避け、逆に、バッテリ電圧が所定値以上の場合に
は、高電圧が印加された場合に生じる電気負荷を軽減し
て触媒を保護するために行なう。そして、バッテリ６の
端子電圧Ｖｅが許容最低電圧Ｖ２と許容最大電圧Ｖ１の
間にある場合だけＥＨＣ４のヒータに通電を行なうよう
にしている。
【００２２】一方、ステップ３０２で触媒コンバータ３
が既に活性化している場合、ステップ３０３で空燃比に
変動がある場合、ステップ３０４でＧａ＜Ｑ１またはＧ
ａ＞Ｑ２と判定された場合、及び、ステップ３０５にお
いてダイアグノーシスに異常が検出された場合はステッ
プ３０７に進む。そして、ステップ３０７ではＥＨＣ４
のヒータに通電を行なうフラグＦＥＨＣの値を０にして
このルーチンを終了する。
【００２３】図４は、本発明におけるＥＨＣ４への通電
制御の第１の実施例の制御手順を示すフローチャートで
ある。ステップ４０１では、ＥＨＣ４のヒータに通電を
行なうフラグＦＥＨＣが１であるか否かを判定する。そ
して、ＦＥＨＣ＝０の場合はこのルーチンを終了し、Ｆ
ＥＨＣ＝１の場合はステップ４０２に進み、現在ＥＨＣ
４のヒータが通電状態（以後オンという）か否かを判定
する。そして、ＥＨＣ４のヒータがオンでない場合には
ステップ４０３に進み、ＥＨＣ４のヒータをオンすると
共に、ＥＨＣ４のヒータへの通電時間をクリアしてこの
ルーチンを終了する。
【００２４】このようにしてＥＨＣ４のヒータがオンさ
れると、次にステップ４０２に進んで来た時にはＥＨＣ
４のヒータがオン状態であるのでステップ４０４に進
む。ステップ４０４ではＥＨＣ４のヒータへの通電時間
の計測を行い、続くステップ４０５ではＥＨＣ４のヒー
タへの通電時間が所定時間αを越えたか否かを判定す
る。ヒータ通電時間が所定時間αに満たない場合はこの
ルーチンを終了し、ヒータ通電時間が所定時間αに達し
た時はステップ４０６に進む。この所定時間αは、ＥＨ
Ｃ４のヒータに通電を開始してから触媒コンバータ３が
十分に暖機される時間である。
【００２５】ステップ４０６では、触媒コンバータ３の
劣化検出を実行する。触媒コンバータ３の劣化検出は、
図示しない触媒劣化検出装置によって行なわれる。触媒
劣化検出装置は軌跡比による劣化検出法、或いは周期比
による劣化検出法等によって触媒コンバータ３の劣化の
度合いを検出する。触媒の劣化検出方法については従来
から公知であるので、これ以上の説明は省略する。
【００２６】ステップ４０６では、触媒コンバータ３の
劣化検出条件が全て成立したことを示す触媒の劣化検出
条件成立信号を発生する。この触媒の劣化検出条件成立
信号は図示しない触媒劣化検出装置に入力され、触媒劣
化検出装置は軌跡比による劣化検出法、或いは周期比に
よる劣化検出法等によって触媒コンバータ３の劣化の度
合いを検出する。触媒の劣化検出方法については従来か
ら公知であるので、これ以上の説明は省略する。
【００２７】そして、ステップ４０７では触媒の劣化検
出が終了したか否かを判定し、触媒の劣化検出が終了し
ていないと判定した場合は、ＥＨＣ４のヒータへの通電
を継続し、劣化検出が終了すればステップ４０８におい
てＥＨＣ４のヒータを非通電状態（以後オフという）に
し、フラグＦＥＨＣをクリアしてこのルーチンを終了す
る。
【００２８】このように、第１の実施例では、図３に示
した手順によって、触媒コンバータ３の劣化検出条件の
うち、触媒温度条件を除く他の条件が揃った場合に、図
４に示す手順によってＥＨＣ４のヒータに通電を行い、
触媒コンバータ３の劣化検出条件の範囲を広げている。
この結果、触媒の劣化判定を行なう時に確実に触媒を活
性化状態にすることができ、精度良く触媒の劣化判定が
行なえる。
【００２９】図５(a) は本発明におけるＥＨＣ４への通
電制御の第２の実施例の制御手順を示すフローチャート
である。第２の実施例は第１の実施例においてＥＨＣ４
のヒータへの通電を、機関のアイドル運転状態に限定し
たものである。従って、図４で説明した第１の実施例の
制御手順のステップと同じ制御を示すステップには同じ
ステップ番号を付してその説明を省略する。
【００３０】ステップ５０１では、ＥＨＣ４のヒータに
通電を行なうフラグＦＥＨＣが１であるか否かを判定す
る。そして、ＦＥＨＣ＝１の場合はステップ５０２に進
み、機関が減速状態であるか否かを判定する。機関の減
速状態の判定は、機関のスロットル弁２２に設けたアイ
ドル検出スイッチ２５がスロットル弁２２の全閉状態を
検出し、機関の回転数Ｎｅの変化が負の状態、或いは、
車両の車速が減少する状態等によって行なうことができ
る。このようにして機関の減速状態が検出されるとステ
ップ５０２からステップ５０３に進む。
【００３１】ステップ５０３では車速が所定速度β以下
かどうかが判定される。車速が高い場合には排気ガス温
度も高く、触媒コンバータ３は暖まっている場合が多い
ので、この場合はＥＨＣ４のヒータへの通電は行なわな
い。車速≦所定速度βの場合はステップ５０３に進み現
在ＥＨＣ４のヒータがオン（通電状態）か否かを判定す
る。そして、ＥＨＣ４のヒータがオンでない場合にはス
テップ５０５に進み、ＥＨＣ４のヒータをオンすると共
に、アイドル運転の継続時間をクリアしてこのルーチン
を終了する。
【００３２】このようにしてＥＨＣ４のヒータがオンさ
れると、同じ条件で次にステップ５０４に進んで来た時
にはＥＨＣ４のヒータがオン状態であるのでステップ５
０６に進む。ステップ５０６では機関がアイドル状態か
否かを判定する。機関のアイドル状態の判定は、スロッ
トル弁２２に設けたアイドル検出スイッチ２５がスロッ
トル弁２２の全閉状態を検出していることによって行な
う。機関がアイドル運転状態の時はステップ５０７に進
み、アイドル運転の継続時間を計測する。
【００３３】続くステップ５０８ではアイドル運転の継
続時間が所定時間γを越えたか否かを判定する。アイド
ル運転の継続時間が所定時間γに満たない場合はこのル
ーチンを終了し、アイドル運転の継続時間が所定時間γ
に達した時は、第１の実施例で説明したステップ４０６
以降と同じ手順で触媒コンバータ３の劣化検出を実行
し、触媒の劣化検出が終了するとＥＨＣ４のヒータをオ
フ（非通電状態）にし、フラグＦＥＨＣをクリアしてこ
のルーチンを終了する。
【００３４】なお、ステップ５０１でＦＥＨＣ＝０と判
定された場合、ステップ５０２で機関が減速状態でない
と判定された場合、ステップ５０３で車速＞所定速度β
と判定された場合、ステップ５０６でアイドル運転状態
でないと判定された場合、及びステップ５０８でアイド
ル運転の継続時間が所定時間γ未満であると判定された
場合はそのままこのルーチンを終了する。
【００３５】なお、図５(a) の制御手順では、機関の減
速状態の後の車速が低い場合のアイドル状態において触
媒の劣化検出条件を判定するようにしたが、図５(b) に
示すように、ステップ５０１とステップ５０２の代わり
にステップ５０１′を設け、機関の始動直後のアイドル
状態において触媒の劣化検出条件を判定するようにして
も良い。
【００３６】図６(a) 〜(e) は車両が減速をおこなって
車速が低下し、その後にアイドル状態になった場合の第
２の実施例の具体的な制御を示すタイムチャートであ
る。図６(a) は車両の車速が時刻ｔ１から減少を始め、
時刻ｔ３以降においてアイドル運転状態になった時の車
速を示している。図５(a) のステップ５０３で説明した
ように、車速が時刻ｔ２において所定速度βになり、以
後所定速度βを下回ると、図６(b) に示すように、ＥＨ
Ｃ４のヒータがオンにされる。そして、図６(c) に示す
ように、車両がアイドル運転状態になった時刻ｔ３を過
ぎると、アイドル運転状態の継続時間が計数される。
【００３７】図６(e) に示すように、触媒温度は車速が
減速された時刻ｔ１以降は低くなるが、時刻ｔ２におい
てＥＨＣ４のヒータに通電が行なわれると、再び上昇す
る。触媒温度はヒータの通電により上昇し、所定時間後
にほぼ一定の温度になる。触媒の温度がほぼ一定になっ
た時刻ｔ４においてアイドル運転状態の継続時間が、図
６(c) に示すように所定時間γに達するので、図６(d)
に示すように、触媒コンバータ３の劣化検出条件成立信
号が発生される。以上のように、第２の実施例では、本
来、触媒コンバータ３の劣化検出条件が不成立の状態で
も、ＥＨＣ４に通電することによって触媒コンバータ３
の劣化検出条件を成立させることができる。
【００３８】このように、第２の実施例では、図５に示
した手順によって、第１の実施例における触媒コンバー
タ３の劣化検出条件の成立の判定を、機関のアイドル運
転状態の時のみに行なっている。この結果、アイドル運
転状態は排気ガス温度が安定しているため、触媒の活性
化の推定が精度良く行なえ、劣化判定の制御が更に向上
する。
【００３９】図７は本発明におけるＥＨＣ４への通電制
御の第３の実施例の制御手順を示すフローチャートであ
る。第３の実施例はＥＨＣ４のヒータへの通電を、触媒
コンバータ３の温度に応じて実行したものである。な
お、この第３の実施例の制御手順において前述の実施例
の制御手順のステップと同じ制御を示すステップには同
じステップ番号を付してその説明を省略する。
【００４０】ステップ７０１では、ＥＨＣ４のヒータに
通電を行なうフラグＦＥＨＣが１であるか否かを判定す
る。そして、ＦＥＨＣ＝１の場合はステップ７０２に進
み、触媒温度の検出、或いは触媒温度の推定を行なう。
触媒温度の検出は、触媒コンバータ３に設けた触媒温検
出センサ１１の検出値によって行う。また、触媒コンバ
ータ３に触媒温検出センサ１１が設けられていない場合
には、触媒コンバータ３の温度を推定することによって
求める。
【００４１】触媒コンバータ３の温度の推定は、吸入空
気量Ｇａ、機関回転数Ｎｅと機関負荷によって求めた排
気ガス温度、触媒コンバータ３の放熱量や、空燃比、車
速、或いは外気温度による走行風による触媒コンバータ
３の冷却度のようなパラメータを利用して行なうことが
できる。このようにして触媒コンバータ３の触媒温が検
出されると、ステップ７０３において触媒温が目標触媒
温度（目標値）から所定温度Ｋ（℃）以上低いか否かを
判定する。そして、触媒温＜〔目標値−Ｋ〕の場合には
ステップ７０４に進んでＥＨＣ４のヒータをオンしてス
テップ７０７に進む。一方、触媒温≧〔目標値−Ｋ〕の
場合はステップ７０５に進み、触媒温が目標触媒温度
（目標値）から所定温度Ｋ℃以上高いか否かを判定す
る。〔目標値−Ｋ〕≦触媒温＜〔目標値＋Ｋ〕の場合は
そのままステップ７０７に進み、触媒温≧〔目標値＋
Ｋ〕の場合はステップ７０６においてＥＨＣ４のヒータ
をオフしてステップ７０７に進む。
【００４２】そして、ステップ７０７では触媒コンバー
タ３の触媒温が、触媒の劣化判定の許容温度範囲である
Ｔ１≦触媒温≦Ｔ２の範囲に入ったか否かを判定し、Ｔ
１≦触媒温≦Ｔ２の範囲に入った場合のみステップ４０
６に進み、第１の実施例で説明したステップ４０６以降
と同じ手順で触媒コンバータ３の劣化検出を実行し、触
媒の劣化検出が終了するとＥＨＣ４のヒータをオフし、
フラグＦＥＨＣをクリアしてこのルーチンを終了する。
【００４３】また、ステップ７０１でＦＥＨＣ＝０と判
定された場合と、ステップ７０７で触媒温＜Ｔ１、又は
触媒温＞Ｔ２と判定された場合はそのままこのルーチン
を終了する。図８(a) 〜(d) は車両が加速を行なった後
に高速の定常運転を行い、その後に減速して中速の定常
運転を行い、その後に減速をおこなって車速が低下し、
その後にアイドル状態になった場合の第３の実施例の具
体的な制御を示すタイムチャートである。
【００４４】図８(a) は車両の車速が時刻ｔ１０から加
速を行なった後に、時刻ｔ１１において高速の定常運転
に入り、その後の時刻ｔ１３から減速して時刻ｔ１４に
おいて中速の定常運転を行い、その後に時刻１８から再
度減速をおこなって車速が低下し、時刻ｔ２０でアイド
ル状態になった場合の車速を示している。この運転状況
において、触媒コンバータ３の触媒温が図８(b) のよう
になったとする。
【００４５】今、その他の触媒の劣化判定条件が揃い、
図８(c) に示すように、時刻ｔ１２でＦＥＨＣ＝１にな
ったとする。この場合は、図７のステップ７０３で説明
したように、時刻ｔ１５において触媒温度が〔目標値−
Ｋ〕を下回った時点でＥＨＣ４のヒータがオンされる。
この結果、触媒コンバータ３の触媒温度は破線で示すよ
うに上昇し、所定の温度まで達して安定するようにな
る。
【００４６】一方、その他の触媒の劣化判定条件が揃
い、図８(d) に示すように、時刻ｔ１７でＦＥＨＣ＝１
になった場合は、この時点で触媒温度が〔目標値−Ｋ〕
を下回っているので、直ちにＥＨＣ４のヒータがオンさ
れる。この結果、触媒コンバータ３の触媒温度は一点鎖
線で示すように上昇し、所定の温度まで達して安定する
ようになる。
【００４７】このように、第３の実施例でも、本来、触
媒コンバータ３の劣化検出条件が不成立の状態でも、Ｅ
ＨＣ４に通電することによって触媒コンバータ３の劣化
検出条件を成立させることができる。以上説明したよう
に、第３の実施例では、図７に示した手順によって、触
媒の温度が触媒の劣化検出を行なうことができる目標温
度から所定温度範囲だけかけ離れている時のみに、ＥＨ
Ｃ４のヒータへの通電を行なっている。この結果、必要
時に限って電気ヒータへの通電が行なわれるので、電源
への負荷を低減することができる。
【００４８】図９は本発明におけるＥＨＣ４への通電制
御の第４の実施例の制御手順を示すフローチャートであ
る。第４の実施例はＥＨＣ４のヒータに供給する電力量
を、触媒コンバータ３の温度に応じて行なうものであ
る。なお、この第４の実施例の制御手順において前述の
実施例の制御手順のステップと同じ制御を示す部分の図
示は省略してある。
【００４９】ステップ９０１では、ＥＨＣ４のヒータに
通電を行なうフラグＦＥＨＣが１であるか否かを判定す
る。そして、ＦＥＨＣ＝０の場合はこのルーチンを終了
し、ＦＥＨＣ＝１の場合はステップ９０２に進む。ステ
ップ９０２では触媒コンバータ３への供給電力の演算を
実行したフラグＦＣＡＬが１であるか否かを判定する。
ＦＣＡＬ＝０の場合は触媒コンバータ３への供給電力の
演算をまだ行なっていないので、ステップ９０３に進
み、触媒温度の検出、或いは触媒温度の推定を行なう。
触媒温度の検出または推定は前述の通りである。
【００５０】このようにして触媒コンバータ３の触媒温
が検出されるとステップ９０４に進み、ここで、予め求
められている触媒温の目標触媒温度（目標値）との温度
差に応じた供給電力のマップを用いて、現在の触媒温と
目標値との温度差に応じた触媒コンバータ３への供給電
力量が演算される。そして、続くステップ９０５におい
て求められた供給電力から、ＥＨＣ４のヒータへの通電
時間が演算され、ステップ９０６において、触媒コンバ
ータ３への供給電力の演算を実行したフラグＦＣＡＬを
１にする。
【００５１】続くステップ９０７では、現在ＥＨＣ４の
ヒータがオンか否かを判定する。そして、ＥＨＣ４のヒ
ータがオンでない場合にはステップ９０８に進み、ＥＨ
Ｃ４のヒータをオンすると共に、ＥＨＣ４のヒータへの
通電時間をクリアしてこのルーチンを終了する。このよ
うにしてＦＣＡＬの値が１にされ、かつ、ＥＨＣ４のヒ
ータがオンされると、次にステップ９０２に進んで来た
時にはＦＣＡＬ＝１であるので、ステップ９０３〜９０
６は飛ばされてステップ９０７に進む。ステップ９０７
ではＥＨＣ４のヒータが既にオンされているのでステッ
プ９０９に進み、ここでＥＨＣ４のヒータへの通電時間
の計測を行う。続くステップ９１０ではＥＨＣ４のヒー
タへの通電時間がステップ９０５で演算された所定時間
を越えたか否かを判定する。ヒータ通電時間が所定時間
に満たない場合はこのルーチンを終了し、ヒータ通電時
間が所定時間に達した時はステップ９１１に進む。
【００５２】ステップ９１１ではヒータをオフし、ＦＣ
ＡＬの値をクリアしてステップ４０６に進み、第１の実
施例で説明したステップ４０６以降と同じ手順で触媒コ
ンバータ３の劣化検出を実行し、触媒の劣化検出が終了
するとＥＨＣ４のヒータをオフし、フラグＦＥＨＣをク
リアしてこのルーチンを終了する。このように、第４の
実施例でも、本来、触媒コンバータ３の劣化検出条件が
不成立の状態でも、ＥＨＣ４に通電することによって触
媒コンバータ３の劣化検出条件を成立させることができ
る。
【００５３】以上説明したように、第４の実施例では、
図９に示した手順によって、触媒の温度と触媒の劣化検
出を行なうことができる目標温度との温度差に応じた電
力量を供給できるように、ＥＨＣ４のヒータへの通電を
行なっている。この結果、必要時に限って電気ヒータへ
の通電が行なわれるので、電源への負荷を低減すること
ができる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排気通路に設けられた触媒担体の上流側に、電気ヒータ
を備えた内燃機関において、触媒の劣化判定を行なう際
に電気ヒータに通電を行なうことによって触媒を確実に
活性化状態にし、触媒の劣化判定時の温度条件の障害を
なくして精度良く触媒の劣化判定を行なわせるようにし
たので、精度良く触媒の劣化判定を行なうことができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装
置の原理構成を示す原理構成図である。
【図２】本発明の電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装
置の一実施例を搭載した内燃機関の構成を示す図であ
る。
【図３】本発明における触媒劣化検出条件の判定の手順
を示すフローチャートである。
【図４】本発明における電気加熱式触媒の通電制御の第
１の実施例の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】(a) は本発明における電気加熱式触媒の通電制
御の第２の実施例の制御手順を示すフローチャート、
(b) は第２の実施例の変形例を示す(a) のフローチャー
トの一部を変更した部分フローチャートである。
【図６】(a) はある車両の運転パターンにおける車速の
推移を示す線図、(b) は(a) の車速の推移において第２
の実施例の制御手順によってオンされるヒータのオンオ
フ特性を示す線図、(c) は(a) の運転パターンにおける
アイドル運転状態の継続時間の推移を示す線図、(d) は
(a) の運転パターンにおいて第２の実施例の制御手順に
よって出力される劣化検出条件成立信号の波形を示す線
図、(e) は(a) の運転パターンにおいて第２の実施例の
制御手順によって変化する触媒コンバータの触媒温度の
推移を示す線図である。
【図７】本発明における電気加熱式触媒の通電制御の第
３の実施例の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】(a) はある車両の運転パターンにおける車速の
推移を示す線図、(b) は(a) の車速の推移において変化
する触媒コンバータの触媒温度の推移と、この触媒温度
の推移が第３の実施例の制御手順によって変化する様子
を示す線図、(c) はＦＥＨＣが時刻ｔ１２においてオン
された状態を示す線図、(d) はＦＥＨＣが時刻ｔ１２に
おいてオンされた状態を示す線図である。
【図９】本発明における電気加熱式触媒の通電制御の第
４の実施例の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関 ２…排気通路 ３…通常の触媒コンバータ（触媒担体） ４…電気加熱式触媒（ＥＨＣ） ５…開閉スイッチ（リレー） ６…バッテリ ８…回転数センサ ９…オルタネータ １０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット） １１…触媒温センサ ２０…吸気通路 ２１…エアフローメータ ２４…エアフローセンサ ２５…アイドル検出スイッチ ３０…触媒劣化検出手段 １０１Ａ…触媒の劣化判定条件の検出手段 １０１Ｂ…ヒータ通電制御手段 １０２…アイドル運転状態検出手段 １０３…機関の始動完了検出手段 １０４Ａ…触媒温度検出手段 １０４Ｂ…触媒活性化判定手段 １０５Ａ…ヒータ通電演算手段 １０５Ｂ…活性化温度差演算手段 １０６Ａ…通電時間計測手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１０Ｄ 45/00 ３１０ ３６０Ｃ ３６０ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＣ (72)発明者 古橋 道雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永井 俊成 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永井 忠行 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 川合 孝史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 播磨 謙司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 後藤 雄一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた少なく
    とも１つの触媒担体と、この触媒担体を強制的に加熱す
    る電気ヒータと、前記触媒担体の劣化を検出する触媒劣
    化検出手段と、を備えた電気ヒータを備えた触媒の劣化
    検出装置であって、 前記少なくとも１つの触媒担体の劣化を検出する条件の
    うち、触媒担体の温度条件以外の条件が揃ったか否かを
    判定する触媒劣化判定条件の検出手段と、 前記触媒担体の温度条件以外の劣化判定条件が揃った時
    に、前記電気ヒータに通電を行なう電気ヒータ通電制御
    手段と、 を備えることを特徴とする電気ヒータを備えた触媒の劣
    化検出装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電気ヒータを備えた触
    媒の劣化検出装置であって、更に、内燃機関のアイドル
    運転状態を検出するアイドル運転状態検出手段を備えて
    おり、 前記触媒劣化判定条件の検出手段は、内燃機関がアイド
    ル運転状態の時に、前記触媒担体の温度条件以外の条件
    が揃ったか否かを判定することを特徴とする電気ヒータ
    を備えた触媒の劣化検出装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電気ヒータを備
    えた触媒の劣化検出装置であって、更に、内燃機関の始
    動完了を検出する始動完了検出手段を備えており、 前記触媒劣化判定条件の検出手段は、内燃機関の始動直
    後のアイドル運転状態の時に、前記触媒担体の温度条件
    以外の条件が揃ったか否かを判定することを特徴とする
    電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の電気ヒータを備えた触
    媒の劣化検出装置であって、 前記触媒担体の温度を検出する触媒温度検出手段と、 前記触媒担体の温度が活性化温度に達したか否かを判定
    する触媒活性化判定手段を備えており、 前記電気ヒータ通電制御手段は、前記触媒担体が活性化
    していない時に限って前記電気ヒータに通電を行なうこ
    とを特徴とする電気ヒータを備えた触媒の劣化検出装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の電気ヒータを備えた触
    媒の劣化検出装置であって、 前記触媒担体の温度が活性化温度に達していない場合
    に、現在の触媒担体の温度と前記活性化温度との温度差
    を演算する活性化温度差演算手段と、 演算された前記温度差に応じて前記電気ヒータへの通電
    時間を演算するヒータ通電時間演算手段とを備えてお
    り、 前記電気ヒータ通電制御手段は、演算された通電時間だ
    け前記電気ヒータに通電を行なうことを特徴とする電気
    ヒータを備えた触媒の劣化検出装置。
  6. 【請求項６】 請求項１から５の何れか１項に記載の電
    気ヒータを備えた触媒の劣化検出装置であって、更に、 前記電気ヒータ通電制御手段の通電開始からの時間を計
    測する通電時間計測手段と、 前記触媒劣化検出手段が、電気ヒータへの通電時間が所
    定時間を超えた時に、前記触媒担体の劣化判定を実行す
    ることを特徴とする電気ヒータを備えた触媒の劣化検出
    装置。
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