CN103261604B - 电加热式催化剂的故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电加热式催化剂的故障检测装置，通过准确地检测电加热式催化剂的温度是否已上升来检测电加热式催化剂是否正常。为此，具备：空燃比控制装置（10），其将在内燃机（1）起动时流入电加热式催化剂（4）的排气的空燃比设为浓空燃比；下游侧检测装置（6），其被设置于比电加热式催化剂（4）靠下游，并检测排气中的氧浓度；判定装置（10），其基于在内燃机（1）起动后且在排气的空燃比被空燃比控制装置（10）设为浓空燃比时由下游侧检测装置（6）检测到的氧浓度变化到表示浓空燃比的值的时期，来判定是否已向电加热式催化剂（4）通电。

Description

电加热式催化剂的故障检测装置

技术领域

本发明涉及电加热式催化剂的故障检测装置。

背景技术

已知有一种通过对具有电阻的催化剂载持体进行通电，来在内燃机冷起动时使催化剂的温度上升从而实现该催化剂的快速活化的技术（例如参照专利文献1。）。另外，已知有一种基于在比催化剂靠下游侧设置的氧浓度传感器的输出值来判定催化剂的异常的技术（例如参照专利文献2。）。另外，已知有一种如下的技术，即在由在比催化剂靠下游侧设置的氧传感器检测的空燃比的浓空燃比和稀空燃比的反转周期超过了规定时间时判定为催化剂已经活化，推测自内燃机起动时起至催化剂活化为止所需的热量，并根据该热量的累计值来判定催化剂的劣化（例如参照专利文献3。）。

另外，对于电加热式催化剂而言，若不进行通电则温度不上升。因此，若知道了电加热式催化剂的温度则能够判定是否被通电，因此能够检测该电加热式催化剂的故障。这里，在判定是否已对电加热式催化剂进行了通电时，例如考虑对发热体安装温度传感器。但是，电加热式催化剂的发热体所使用的例如SiC硬且脆。并且，由于热膨胀也较难进行，所以难以嵌入安装温度传感器。另外，也要花费加工的费用以及追加温度传感器的费用。并且，虽然也考虑了测定发热体的电阻，并基于该电阻来推定发热体的温度，但是由于有时发热体的温度和电阻的关系发生变化，因此也存在难以准确地求出温度的情况。

专利文献1:日本特开平05－248234号公报

专利文献2:日本特开2003－120382号公报

专利文献3:日本特开平09－004438号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，通过准确地检测电加热式催化剂的温度是否已上升来检测电加热式催化剂是否正常。

为了实现上述课题，在本发明中，在被设置于内燃机的排气通路并通过通电来发热从而对催化剂进行加热的电加热式催化剂的故障检测装置中，具备：空燃比控制装置，其在所述内燃机起动时使流入所述电加热式催化剂的排气的空燃比成为浓空燃比；下游侧检测装置，其被设置于比所述电加热式催化剂靠下游侧并且检测排气中的氧浓度；和判定装置，其基于在所述内燃机起动后且在由所述空燃比控制装置使排气的空燃比成为浓空燃比时由所述下游侧检测装置检测的氧浓度变化到表示浓空燃比的值的时期，来判定是否已向所述电加热式催化剂通电。

这里，空燃比控制装置在判定装置进行判定所需的期间内使排气的空燃比成为浓空燃比即可。另外，判定装置也可以仅在由空燃比控制装置使排气的空燃比成为浓空燃比的期间进行判定。通过向电加热式催化剂进行通电，催化剂的温度上升。由此，氧被贮藏于催化剂。在催化剂中贮藏的氧在通过该催化剂的排气的空燃比成为浓空燃比时被从该催化剂释放。并且，在从催化剂释放氧的期间，比电加热式催化剂靠下游侧的排气的空燃比大致成为理论空燃比。

但是，若电加热式催化剂发生故障从而催化剂的温度不上升，则由于催化剂中没有贮藏氧，因此即使通过催化剂的排气的空燃比成为浓空燃比，氧也不被释放。因此，比电加热式催化剂靠下游侧的排气的空燃比立即成为浓空燃比。这样，由下游侧检测装置检测到的氧浓度变化到表示浓空燃比的值的时期根据电加热式催化剂的温度而变化。即，能够基于由下游侧检测装置检测到的氧浓度变化到表示浓空燃比的值的时期，来判定电加热式催化剂的温度是否在上升。并且，如果电加热式催化剂的温度在上升，则向电加热式催化剂的通电正常进行，因此能够判定为该电加热式催化剂正常。另外，即使以使得在内燃机起动时成为浓空燃比的方式进行控制，在内燃机起动前前次的内燃机运转时的排气也会残留在排气通路内。因此，在内燃机起动时，包含大量氧的气体通过电加热式催化剂。此时，氧被贮藏于催化剂。

另外，在本发明中，所述判定装置能够在自所述内燃机起动后起至由所述下游侧检测装置检测到的氧浓度变化到表示浓空燃比的值为止的时间长于规定时间的情况下，判定为向所述电加热式催化剂的通电被正常进行，在自所述内燃机起动后起至由所述下游侧检测装置检测的氧浓度变化到表示浓空燃比的值为止的时间在规定时间以下的情况下判定为向所述电加热式催化剂的通电没有被正常进行。

即，如果电加热式催化剂正常，则在浓空燃比的排气通过时从催化剂释放氧，因此下游侧的空燃比大致成为理论空燃比的期间较长。另一方面，若电加热式催化剂的温度未上升，则即使浓空燃比的排气通过氧也不被释放，因此下游侧的空燃比与上游侧相同成为浓空燃比。另外，在催化剂的温度的上升量不充分的情况下，由于氧的贮藏量相应地减少，因此在浓空燃比的排气通过时，在下游侧大致成为理论空燃比的时间变短。这样，自内燃机起动后起至比催化剂靠下游侧的空燃比成为浓空燃比为止的时间与催化剂的温度具有相关关系。基于该时间，能够判定催化剂的温度是否在上升，因此能够检测电加热式催化剂的故障。另外，能够将规定时间设定为处于电加热式催化剂正常时和发生故障时的分界时的阈值。

另外，在本发明中，能够构成为，具备上游侧检测装置，所述上游侧检测装置被设置于比所述电加热式催化剂靠上游侧并且检测排气中的氧浓度，在自所述内燃机起动后起至由所述上游侧检测装置以及下游侧检测装置检测到的氧浓度都成为表示浓空燃比的值为止的时间长于规定时间的情况下，所述判定装置判定为向所述电加热式催化剂的通电被正常进行，在自所述内燃机起动后起至由所述上游侧检测装置以及下游侧检测装置检测的氧浓度都成为表示浓空燃比的值为止的时间在规定时间以下的情况下，所述判定装置判定为向所述电加热式催化剂的通电未被正常进行。

即，如果电加热式催化剂正常，则在浓空燃比的排气通过时从催化剂释放氧，因此比电加热式催化剂靠上游侧的空燃比成为浓空燃比并且下游侧的空燃比大致成为理论空燃比的期间较长。另一方面，若电加热式催化剂的温度未上升，则即使浓空燃比的排气通过，氧也不被释放，因此上游侧的空燃比以及下游侧的空燃比成为浓空燃比。另外，在催化剂的温度的上升量不充分的情况下，由于氧的贮藏量相应地减少，因此在浓空燃比的排气通过时，在下游侧大致成为理论空燃比的时间变短。这样，自内燃机起动后起至由上游侧检测装置以及下游侧检测装置检测的氧浓度都成为表示浓空燃比的值为止的时间与催化剂的温度具有相关关系。即，能够基于该时间来判定催化剂的温度是否在上升，因此能够检测电加热式催化剂的故障。并且，能够将规定时间设定为处于电加热式催化剂正常时和发生故障时的分界时的阈值。

另外，也可以基于自由上游侧检测装置检测到的氧浓度成为表示浓空燃比的值后起至由下游侧检测装置检测到的氧浓度成为表示浓空燃比的值为止的时间是否长于规定时间，来判定电加热式催化剂是否为正常。即，自流入电加热式催化剂的排气的空燃比成为浓空燃比后起至从电加热式催化剂流出的排气的空燃比成为浓空燃比为止的时间根据催化剂的温度而变化，因此也能够根据该时间来进行电加热式催化剂的故障检测。

另外，在本发明中，能够从所述内燃机起动前向所述电加热式催化剂进行通电。

由此，如果电加热式催化剂正常，则在内燃机起动时电加热式催化剂的温度变高，能够立即实现氧的吸留。因此，能够缩短故障检测所需的时间，并且提高检测精度。

另外，在本发明中，可以构成为，具备：电阻检测装置，其检测向所述电加热式催化剂通电时的该电加热式催化剂的电阻；和推定装置，其基于由所述电阻检测装置检测到的电阻来推定所述电加热式催化剂的温度，在由所述推定装置推定的所述电加热式催化剂的温度高于规定值时，所述判定装置能够判定是否已向所述电加热式催化剂通电。

这里，由于电加热式催化剂的电阻和温度具有相关关系，因此能够基于该电阻来推定温度。但是，由于这样推定的温度的精度较低，所以若基于该温度来进行电加热式催化剂的故障检测，则精度变低。但是，能够推定大致的温度。这里，如果通过通电，电加热式催化剂的温度变得足够高，则有时由于无需再通电而停止通电。在这样停止通电后，电加热式催化剂的温度逐渐降低。并且，若至内燃机起动为止的时间变长，则由于温度的下降，无法再维持催化剂的活性。在这种情况下，若在内燃机起动后进行基于氧的贮藏量的故障检测，则无法判断是由于未通电而导致氧的贮藏量少，还是由于虽然进行了通电但之后温度降低从而导致氧的贮藏量少。另外，还存在如下的情况，即电加热式催化剂的温度上升花费时间，在内燃机起动时之前无法使电加热式催化剂的温度充分上升。在这种情况下，也难以进行电加热式催化剂的故障检测。

于是，将由推定装置推定的温度高于规定值这一情况作为电加热式催化剂的故障检测的前提条件。即，仅在推定的温度高于规定值时才进行故障检测。另外，规定值可以被设为催化剂未活化的温度的上限值。若催化剂的温度超过了该上限值，则推定为催化剂已活化。并且，通过基于推定的温度来判断是否进行故障检测，能够进一步提高检测精度。

另外，在本发明中，可以构成为，具备：电阻检测装置，其检测向所述电加热式催化剂通电时的该电加热式催化剂的电阻；和推定装置，其基于由所述电阻检测装置检测到的电阻来推定所述电加热式催化剂的温度，能够仅在由所述推定装置推定的所述电加热式催化剂的温度高于规定值的情况下，所述判定装置才判定为已向所述电加热式催化剂通电。

在这种情况下，即使推定的电加热式催化剂的温度在规定值以下，也判定是否已向电加热式催化剂通电。并且，将推定的温度高于规定值这一情况设为判定为已向电加热式催化剂通电的条件之一。因此，即使在如果基于由下游侧检测装置检测的氧浓度变化到表示浓空燃比的值的时期能够认为已向电加热式催化剂通电这样的情况下，在推定的温度在规定值以下时，也不会判定为电加热式催化剂为正常。这样，通过基于推定的温度和比电加热式催化剂靠下游侧的氧浓度来进行故障检测，能够进一步地提高检测精度。

根据本发明，通过准确地检测电加热式催化剂的温度是否已上升，能够检测电加热式催化剂是否正常。

附图说明

图1是表示实施例涉及的内燃机以及电加热式催化剂的概略构成的图。

图2是表示实施例1涉及的电加热式催化剂的故障判定流程的流程图。

图3是表示向电加热式催化剂通电时的电阻和温度之间的关系的图。

图4是表示实施例1涉及的使用氧传感器的故障判定处理的流程的流程图。

图5是表示实施例2涉及的使用空燃比传感器以及氧传感器的故障判定处理的流程的流程图。

图6是表示实施例3涉及的电加热式催化剂的临时故障判定流程的流程图。

图7是表示临时故障判定处理的流程的流程图。

图8是表示正式故障判定处理的流程的流程图。

图9是表示正式故障判定处理的流程的其他的流程图。

具体实施方式

以下参照附图来说明本发明涉及的电加热式催化剂的故障检测装置的具体实施方式。另外，以下的实施例能够在可能的范围内进行组合。

实施例1

图1是表示本实施例涉及的内燃机以及电加热式催化剂的概略构成的图。内燃机1被安装于车辆，可以是柴油内燃机，还可以是汽油内燃机。另外，在本实施例中，也可以采用具备电动马达2的混合动力***。利用该电动马达2，能够使内燃机1的曲轴旋转或对车辆进行驱动。

内燃机1与排气通路3连接。在排气通路3的途中设置有电加热式催化剂4。在比电加热式催化剂4靠上游侧的排气通路3，安装有测定流过该排气通路3的排气的空燃比的空燃比传感器5。另外，在比电加热式催化剂4靠下游侧的排气通路3中，安装有测定流过该排气通路3的排气的氧浓度的氧传感器6。空燃比传感器5输出对应于排气的空燃比的信号。即，利用空燃比传感器5，能够检测空燃比的值。另外，氧传感器6的输出信号以理论空燃比为界限而骤变。因此，利用氧传感器6，能够检测排气的空燃比与理论空燃比相比是浓空燃比侧还是稀空燃比侧。另外，在本实施例中，空燃比传感器5相当于本发明的上游侧检测装置。另外，在本实施例中氧传感器6相当于本发明的下游侧检测装置。

本实施例涉及的电加热式催化剂4具备发热体以及催化剂而构成。对于发热体而言，使用通过通电发热的材质的发热体。对于发热体的材料而言，例如能够使用SiC。在发热体上连接有2个电极，通过在该电极间施加电压来使发热体通电。该发热体由于该发热体的电阻而发热。

在该发热体上载持催化剂，或者在比发热体靠下游侧设置催化剂。催化剂可应对能够接受来自发热体的热的范围内即可。对于催化剂而言，例如能够列举氧化催化剂、三元催化剂、吸留还原型NOx催化剂、选择还原型NOx催化剂等。这些催化剂具有贮藏氧的能力。

并且，在内燃机1中，同时设置有用于控制该内燃机1的电子控制单元、即ECU10。该ECU10除了具有CPU之外，还具有存储各种程序以及映射的ROM、RAM等，根据内燃机1的运转条件或驾驶员的要求来控制内燃机1。

ECU10与空燃比传感器5以及氧传感器6借助电布线而被连接，这些传感器的输出信号被输入ECU10。另外，ECU10与电加热式催化剂4借助电布线而被连接，该ECU10控制向电加热式催化剂4的通电。

并且，ECU10进行电加热式催化剂4的故障检测。在该故障检测中，在向电加热式催化剂4的通电未被正常进行时判定为是故障。在本实施例中，进行基于催化剂的氧贮藏量的判定。

这里，若催化剂活化，则排气中的氧被贮藏于该催化剂。因此，如果电加热式催化剂4正常，则通过通电催化剂活化，氧被贮藏。另一方面，如果电加热式催化剂4发生故障从而催化剂的温度未上升，则由于催化剂未活化，所以氧未被贮藏。这样，在电加热式催化剂4正常的情况下和发生故障的情况下，催化剂的氧贮藏量产生差异。通过检测该差异，能够进行电加热式催化剂4的故障检测。

首先，在内燃机1起动前对电加热式催化剂4进行通电以便催化剂活化。然后，使内燃机1起动。此时，调节燃料喷射量或者进气量，使得内燃机1以浓空燃比运转。并且，如果自内燃机1起动后起至氧传感器6的输出值表示为浓空燃比为止的时间比规定时间长，则判定为电加热式催化剂4正常，如果该时间在规定时间以下，则判定为电加热式催化剂4发生了故障。该规定时间可以通过实验等求得。另外，在本实施例中，通过在内燃机1起动时调节燃料喷射量或者调节进气量来使内燃机1以浓空燃比运转的ECU10相当于本发明的空燃比控制装置。

即，如果催化剂活化，则在流入电加热式催化剂4的排气的空燃比为浓空燃比时，从催化剂释放氧。排气的空燃比因该氧而大致成为理论空燃比。即，在比电加热式催化剂4靠下游侧，排气的空燃比成为理论空燃比。并且，在从催化剂释放氧的期间，氧传感器6的输出值未表示浓空燃比。之后，若催化剂所贮藏的氧的释放结束，则氧传感器6的输出值成为表示浓空燃比。这样，如果电加热式催化剂4正常，则在自内燃机1起动后起至氧传感器6的输出值表示为浓空燃比为止需要花费一定程度的时间。

另一方面，如果催化剂未活化，则即使流入电加热式催化剂4的排气的空燃比是浓空燃比，也基本不从催化剂释放氧。因此，比电加热式催化剂4靠下游侧的排气的空燃比成为浓空燃比。因此，在内燃机1起动后氧传感器6的输出值立刻就表示为浓空燃比。这样，如果电加热式催化剂4发生故障，则在自内燃机1起动后起至氧传感器6的输出值表示为浓空燃比为止基本不花费时间。

如上所述，基于自内燃机1起动起至氧传感器6的输出值表示为浓空燃比为止的时间，能够判定向电加热式催化剂4的通电是否被正常进行。即，能够进行电加热式催化剂4的故障检测。

图2是表示本实施例涉及的电加热式催化剂4的故障判定流程的流程图。本程序由ECU10每隔规定的时间来执行。

在步骤S101中，判定催化剂是否正常。即，若催化剂劣化则氧贮藏能力下降，因此难以判定向电加热式催化剂4的通电是否被正常进行。因此，在本步骤中，判定催化剂是否有贮藏氧的能力。对于催化剂是否正常而言，在前次的内燃机1运转时进行判定，并将其结果存储于ECU10。另外，对于催化剂是否正常的判定而言，能够使用周知的技术。在步骤S101中为肯定判定的情况下进入步骤S102，在为否定判定的情况下，由于存在无法准确地进行电加热式催化剂4的故障检测的可能性，因此结束本程序。

在步骤S102中，判定电加热式催化剂4的故障检测是否没有完成。在步骤S102中为肯定判定的情况下进入步骤S103，在为否定判定的情况下，由于无需进行电加热式催化剂4的故障检测，因此结束本流程。

在步骤S103中，判定向电加热式催化剂4的通电是否已经完成。在本步骤中，如果电加热式催化剂4正常，则判定是否仅供给了使催化剂活化的电力。例如，在自通电开始起经过了规定的时间时完成通电。另外，也可以在供给了规定的电力时完成通电。并且，也可以例如利用电阻来推定电加热式催化剂4的温度，在该温度达到了规定的温度时完成通电。关于该温度的推定在后面说明。在步骤S103中为肯定判定的情况下进入步骤S104，在为否定判定的情况下，由于不是能够进行电加热式催化剂4的故障判定的状态，因此结束本流程。

在步骤S104中，判定是否有内燃机1的起动要求。例如，在混合动力车辆中，在达到规定速度的情况下内燃机1被起动。即，在这样的情况下判定为有内燃机1的起动要求。另外，在是仅利用内燃机1来行驶的车辆的情况下，例如在用于使内燃机1起动的开关为ON时判定为有内燃机1的起动要求。在步骤S104中为肯定判定的情况下进入步骤S105，在为否定判定的情况下进入步骤S106。

在步骤S105中，进行电加热式催化剂4的故障判定处理。关于该判定在后面说明。另外，在本实施例中，处理步骤S105的ECU10相当于本发明的判定装置。

在步骤S106中，推定电加热式催化剂4的温度。推定电加热式催化剂4的温度直至有内燃机1的起动要求。该推定例如基于向电加热式催化剂4通电时的电阻来进行。另外，在此时，由于未向电加热式催化剂4通电，所以为了检测该电加热式催化剂4的电阻而向该电加热式催化剂4通电。

图3是表示向电加热式催化剂4通电时的电阻和温度之间的关系的图。这样，电加热式催化剂4的电阻和温度具有相关关系，电加热式催化剂4的温度越低，则该电加热式催化剂4的电阻越大。如果预先通过实验等求出该关系并存储于ECU10，则能够基于向电加热式催化剂4通电时的电阻R来推定温度T。其中，该温度和电阻的关系有时会根据电加热式催化剂4的个体差异或随时间的变化而改变。由此，ECU10所存储的关系和实际的关系有时会产生偏差。即，即使基于电加热式催化剂4的电阻来推定温度，精度也较低，因此不进行基于推定的温度来进行电加热式催化剂4的故障检测的处理。该推定的温度被用于判定进行电加热式催化剂4的故障检测的前提条件是否已经成立。

接着，图4是表示实施例1涉及的使用氧传感器6的故障判定处理的流程的流程图。本程序在上述步骤S105中被执行。

在步骤S201中，判定在步骤S106中推定出的电加热式催化剂4的温度是否高于规定值。这里所说的规定值是使催化剂不活化的温度的上限值。即，若催化剂的温度超过了该上限值，则催化剂活化。由于在步骤S103中判定为通电已经完成，所以在本步骤被处理时未进行过向电加热式催化剂4的通电。由此，由于催化剂的温度逐渐下降，因此存在该催化剂的温度变得低于活性温度的可能性。因此，在本步骤中，判定催化剂是否已活化。在催化剂的温度较低时，由于难以进行基于氧吸留量的故障检测，因此不进行故障检测。另外，由于这里推定的温度的精度较低，因此不被用于故障检测，而是用于进行故障检测的前提条件是否已成立的判定。在步骤S201中为肯定判定的情况下进入步骤S202，在为否定判定的情况下，由于无法进行电加热式催化剂4的故障检测，因此结束本程序。

在步骤S202中，利用氧传感器6判定是否检测到浓空燃比。即，判定氧传感器6的输出值是否表示浓空燃比。在步骤S202中为肯定判定的情况下进入步骤S203，在为否定判定的情况下，由于处于从催化剂释放氧的过程中，因此结束本程序。

在步骤S203中，测定自内燃机1起动后起至氧传感器6的输出值表示浓空燃比为止的时间。该时间由内置于ECU10的定时器来计算。

在步骤S204中，判定自内燃机1起动后起至氧传感器6的输出值表示浓空燃比为止的时间是否长于规定时间。这里所说的规定时间是在电加热式催化剂4发生故障时，自内燃机1起动后起至氧传感器6的输出值表示浓空燃比为止的时间的上限值。即，如果电加热式催化剂4正常，则至氧传感器6的输出值表示浓空燃比为止所需的时间变长。

并且，在步骤S204中为肯定判定的情况下，由于催化剂已活化，因此进入步骤S205，判定为电加热式催化剂4正常。另一方面，在步骤S204中为否定判定的情况下，由于催化剂未活化，因此进入步骤S206，判定为电加热式催化剂4发生故障。

在以上说明的那样的本实施例中，基于氧传感器6的输出值来判定催化剂是否已活化。由此，能够判定电加热式催化剂4的温度是否已经上升，因此能够判定电加热式催化剂4是否正常。另外，在内燃机1起动时，由于电加热式催化剂4的温度难以变化，因此通过在此时进行故障检测，能够提高故障检测的精度。

另外，在本实施例中，虽然从内燃机1起动前起就向电加热式催化剂4进行通电，但也可以代替其而在内燃机1起动后或者与起动同时地开始向电加热式催化剂4通电。另外，由于自向电加热式催化剂4通电后起至催化剂活化为止花费时间，因此如果自内燃机1起动前就向电加热式催化剂4通电，则能够尽早地进行排气的净化。另外，在混合动力车辆中，由于不使内燃机1运转而仅利用电动马达2就能够行驶，因此即使在内燃机1起动前已经向电加热式催化剂4进行了通电的时候，也能够利用电动马达2来行驶。

另外，虽然在氧传感器6所具备的催化剂活化之前也花费时间，但是通过与电加热式催化剂4同样地从内燃机1起动前就对该氧传感器6进行加热，能够尽早地测定排气中的氧浓度。

另外，在本实施例中，虽然在比电加热式催化剂4靠下游侧设置有氧传感器6，但是也可以代替其而设置空燃比传感器。即，可以设置输出与空燃比对应的信号的空燃比传感器，基于自内燃机1起动起至由该空燃比传感器检测到浓空燃比为止的时间来进行故障检测。

实施例2

在本实施例中，在上述步骤S105中进行的处理与实施例1不同。其他装置等与实施例1相同，因此省略说明。另外，在本实施例中，利用空燃比传感器5以及氧传感器6的输出值来进行电加热式催化剂4的故障检测。

这里，图5是表示实施例2涉及的使用空燃比传感器5以及氧传感器6的故障判定处理的流程的流程图。本程序在上述步骤S105中被执行。另外，对进行与实施例1中示出的流程图相同的处理的步骤赋予相同的附图标记并省略说明。

在步骤S301中，读入空燃比传感器5以及氧传感器6的输出值的变化。即，将空燃比传感器5以及氧传感器6的输出值存储于ECU10，并得到该输出值的变化。

在步骤S302中，运算催化剂是否已活化。在本步骤中，基于空燃比传感器5以及氧传感器6的输出值的变化来运算催化剂是否已活化。这里，空燃比传感器5的输出值不受来自电加热式催化剂4的影响。并且，由空燃比传感器5检测到的空燃比是流入电加热式催化剂4前的排气的空燃比。因此，空燃比传感器5的输出值在内燃机1起动后立刻就表示为浓空燃比，之后也以浓空燃比变化。

另外，氧传感器6的输出值如在实施例1中所说明的那样，受到来自电加热式催化剂4的影响。因此，根据催化剂是否活化，氧传感器6的输出值的变化不同。并且，如果在内燃机1起动时催化剂已活化，则自内燃机1起动后起至在空燃比传感器5以及氧传感器6中都检测到浓空燃比为止的时间变长。因此，在该时间例如长于规定时间时判定为催化剂已活化。这里所说的规定时间是在电加热式催化剂4发生故障时自内燃机1起动后起至空燃比传感器5以及氧传感器6的输出值表示浓空燃比为止的时间的上限值。

另外，也能够通过对空燃比传感器5的输出值的变化、和氧传感器6的输出值的变化进行比较，来判定催化剂是否已活化。即，如果在内燃机1起动时催化剂已活化，则自空燃比传感器5的输出值成为浓空燃比后起至氧传感器6的输出值成为浓空燃比为止的时间变长。因此，对该时间进行测定，如果例如该时间长于规定时间，则设为催化剂已活化。

在步骤S303中，判定在步骤S302中催化剂是否已被运算为已活化。并且，在步骤S303中为肯定判定的情况下进入步骤S205，视为催化剂已活化来判定为电加热式催化剂4正常。另一方面，在为否定判定的情况下进入步骤S206，视为催化剂未活化来判定为电加热式催化剂4发生了故障。

根据以上说明的那样的本实施例，通过基于空燃比传感器5以及氧传感器6的输出值来判定催化剂是否已活化，能够判定电加热式催化剂4的温度是否已上升，因此能够判定电加热式催化剂4是否正常。

实施例3

在本实施例中，同时利用基于电加热式催化剂4的电阻推定的该电加热式催化剂4的温度来进行故障检测。即，根据氧传感器6的输出值变化至表示浓空燃比的值为止的时间和基于电阻推定的温度来进行故障检测。这样，通过利用2种不同的手法来分别检测电加热式催化剂4的温度是否已上升，并对其进行比较，能够提高故障检测的精度。

另外，在本实施例中，在对电加热式催化剂4通电后，即使是没有内燃机1的起动要求的情况下，也使内燃机1起动来进行电加热式催化剂4的故障检测。这样，通过在电加热式催化剂4为高温处于稳定状态时来积极地起动内燃机1，能够提高故障检测的精度。

另外，在本实施例中，在向内燃机1供给燃料来使其起动前，在对电加热式催化剂4通电的同时利用电动马达2使内燃机1的曲轴旋转。由此，使空气从内燃机1排出，并向电加热式催化剂4送入空气。由此，能够使催化剂预先贮藏充足的氧，因此能够提高故障检测的精度。另外，能够缩短故障检测所需要的时间。

并且，在本实施例中，在内燃机1起动时，控制内燃机1使得实现因排气导致电加热式催化剂4被冷却这一情况的抑制、未燃燃料的排出的抑制、和短时间内的故障检测的完成。这里，在内燃机1起动时，温度较低的排气流入电加热式催化剂4。如果抑制了因该排气导致电加热式催化剂4被冷却这一情况，则能够将排气的净化率维持在较高的状态。另外，如果抑制了未燃燃料的排出，则能够抑制向大气中释放未燃燃料的情况。并且，如果能够在短时间内完成故障检测，则能够难以受到内燃机1的运转状态的影响，因此能够提高故障检测的精度。并且，控制内燃机1使得例如点火正时与上止点相比为靠前侧，并且空燃比与理论空燃比相比为浓空燃比侧。由此，能够使燃烧状态稳定且使燃烧气体温度变高，因此能够实现因排气导致电加热式催化剂4被冷却这一情况的抑制、未燃燃料的排出的抑制、和在短时间内的故障检测的完成。

其他装置等由于与实施例1相同，因此省略说明。图6是表示本实施例涉及的电加热式催化剂4的临时故障判定流程的流程图。另外，对进行与上述实施例中示出的流程图相同的处理的步骤赋予相同附图标记，并省略说明。

在步骤S401中，判定是否正在向电加热式催化剂4通电。即，判定电加热式催化剂4的温度是否正在上升。在步骤S401中为肯定判定的情况下进入步骤S402，在为否定判定的情况下进入步骤S103。

在步骤S402中，判定是否未进行催化剂稀空燃比化处理。所谓催化剂稀空燃比化处理是指，在向内燃机1供给燃料来起动之前向电加热式催化剂4送入空气的处理。在催化剂稀空燃比化处理中，为了向电加热式催化剂4送入空气，不进行向内燃机1的燃料供给，并且利用电动马达2使内燃机1的曲轴旋转。即，从内燃机1排出空气。此时，向电加热式催化剂4通电。由此，伴随着电加热式催化剂4的温度上升，向该电加热式催化剂4贮藏氧。即，能够在内燃机1起动前向催化剂贮藏氧。

在步骤S402中为肯定判定的情况下进入步骤S403。另外，在为否定判定的情况下进入步骤S404。

在步骤S403中，实施催化剂稀空燃比化处理。催化剂稀空燃比化处理被实施直至电加热式催化剂4的温度高于上述规定值。

在步骤S404中，实施临时故障判定处理。临时故障判定处理是根据电加热式催化剂4的温度的推定值来判定该电加热式催化剂4是否正常的处理。电加热式催化剂4的温度基于向该电加热式催化剂4通电时的该电加热式催化剂4的电阻而被推定。详细说明后述。

另外，在步骤S401中为否定判定时，进入步骤S103，判定向电加热式催化剂4的通电是否已经完成。并且，在步骤S103中为肯定判定的情况下进入步骤S405。

在步骤S405中，内燃机1被起动。此时，向内燃机1供给燃料。在本步骤中，为了进行故障检测而起动内燃机1。

在步骤S406中，实施正式故障判定处理。针对正式故障判定处理在后面进行说明。

在步骤S407中，内燃机1被停止。即，仅在正式故障判定处理被实施的期间使内燃机1工作。

接着，对在步骤S404中实施的临时故障判定处理进行说明。图7是表示临时故障判定处理的流程的流程图。

在步骤S501中，根据电加热式催化剂4的电阻来推定该电加热式催化剂4的温度。该推定根据图3所示的关系而得出。另外，在本实施例中，检测电加热式催化剂4的电阻的ECU10相当于本发明的电阻检测装置。另外，在本实施例中，在步骤S501中推定电加热式催化剂4的温度的ECU10相当于本发明的推定装置。

在步骤S502中，判定在步骤S501中推定的温度是否高于规定值。这里所指的规定值是成为电加热式催化剂4发生故障的温度的上限值，被预先设定。

并且，在步骤S502中为肯定判定的情况下进入步骤S503，在临时判定中设为电加热式催化剂4正常。另外，在步骤S502中为否定判定的情况下进入步骤S504，在临时判定中视为电加热式催化剂4发生了故障。这里，由于即使基于电加热式催化剂4的电阻来推定温度，精度也较低，因此临时判定的精度较低。因此，不进行仅基于温度的推定值的电加热式催化剂4的故障检测，而是同时使用后述的氧传感器6的输出值来进行故障检测。

接着，对在步骤S406中实施的正式故障判定处理进行说明。图8是表示正式故障判定处理的流程的流程图。另外，对进行与上述流程相同的处理的步骤赋予相同附图标记并省略说明。

在步骤S601中，判定是否是在步骤S203中测定的自内燃机1起动后起的经过时间长于规定时间、且在上述临时判定中被认为正常。该规定时间与在步骤S204中说明的规定时间相同。这里，在步骤S203中测定的自内燃机1起动后起的经过时间长于规定时间是指，催化剂的氧贮藏量足够多，电加热式催化剂4为正常的可能性较高。另外，在临时判定中为正常的情况下，电加热式催化剂4为正常的可能性也较高。于是，在本实施例中，在步骤S203中测定的经过时间长于规定时间，且在上述临时判定中为正常时，判定为电加热式催化剂4为正常。

即，在步骤S601中为肯定判定的情况下，进入步骤S205，判定为电加热式催化剂4为正常。另一方面，在步骤S601中为否定判定的情况下进入步骤S602。

在步骤S602中，判定是否是在步骤S203中测定的自内燃机1起动后起的经过时间短于规定时间，且在上述临时判定中为故障。在步骤S203中测定的经过时间短于规定时间是指，催化剂的氧贮藏量不够充足，电加热式催化剂4发生了故障的可能性较高。另外，在临时判定中为故障的情况下，电加热式催化剂4发生了故障的可能性也较高。于是，在本实施例中，在步骤S203中测定的经过时间短于规定时间，且在上述临时判定中为故障时，判定为电加热式催化剂4发生了故障。

即，在步骤S602中为肯定判定的情况下，进入步骤S206，判定为电加热式催化剂4发生了故障。另一方面，在步骤S602中为否定判定的情况下进入步骤S603。

在步骤S603中，搁置电加热式催化剂4是否为正常的判定。即，由于步骤S203中测定的自内燃机1起动后起的经过时间和临时判定的结果产生了矛盾，所以搁置最终判定（正式判定）。例如，由于在内燃机1的运转状态恶化时氧传感器6的输出值不稳定，所以有时上述经过时间的测定产生错误。在这种情况下，通过再次进行故障检测，能够提高精度。另外，在步骤S603中，也可以判定为电加热式催化剂4发生了故障。

另外，在步骤S406中实施的正式故障判定处理中，如实施例2中所说明的那样，也能够进行使用空燃比传感器5和氧传感器6的输出值的判定。图9是表示正式故障判定处理的流程的其他的流程图。另外，对进行与上述流程图相同的处理的步骤赋予相同的附图标记，并省略说明。

在步骤S701中，判定是否是在步骤S302中催化剂活化，且在上述临时判定中为正常。在步骤S302中运算为催化剂活化是指，催化剂的氧贮藏量足够多，电加热式催化剂4为正常的可能性较高。另外，在临时判定中为正常的情况下，电加热式催化剂4为正常的可能性也较高。于是，在本实施例中，在步骤S302中被运算为催化剂活化，且在上述临时判定中为正常时，判定为电加热式催化剂4为正常。

即，在步骤S701中为肯定判定的情况下，进入步骤S205，判定为电加热式催化剂4为正常。另一方面，在步骤S701中为否定判定的情况下进入步骤S702。

在步骤S702中，判定是否是在步骤S302中催化剂未活化，且在上述临时判定中为故障。在步骤S302中被运算为催化剂未活化是指，催化剂的氧贮藏量不够充足，电加热式催化剂4发生了故障的可能性较高。另外，在临时判定中为故障的情况下，电加热式催化剂4发生了故障的可能性也较高。于是，在本实施例中，在步骤S302中被运算为催化剂未活化，且在上述临时判定中为故障时，判定为电加热式催化剂4发生了故障。

即，在步骤S702中为肯定判定的情况下，进入步骤S206，判定为电加热式催化剂4发生了故障。另一方面，在步骤S702中为否定判定的情况下，进入步骤S603并搁置判定。

如上所述，根据本实施例，通过同时使用基于氧传感器6的故障判定和基于电阻的故障判定，能够进一步地提高电加热式催化剂4的故障检测的精度。

图中附图标记说明：

1…内燃机；2…电动马达；3…排气通路；4…电加热式催化剂；5…空燃比传感器；6…氧传感器；10…ECU。

Claims (8)

1.一种电加热式催化剂的故障检测装置，所述电加热式催化剂被设置于内燃机的排气通路并通过通电来发热从而对催化剂进行加热，在所述电加热式催化剂的故障检测装置中，具备：

空燃比控制装置，其在所述内燃机起动时使流入所述电加热式催化剂的排气的空燃比成为浓空燃比；

下游侧检测装置，其被设置于比所述电加热式催化剂靠下游侧并且检测排气中的氧浓度；和

判定装置，其基于在所述内燃机起动后且在由所述空燃比控制装置使排气的空燃比成为浓空燃比时由所述下游侧检测装置检测到的氧浓度变化到表示浓空燃比的值的时期，来判定是否正在向所述电加热式催化剂通电。

2.根据权利要求1所述的电加热式催化剂的故障检测装置，其中，

在自所述内燃机起动后起至由所述下游侧检测装置检测到的氧浓度变化到表示浓空燃比的值为止的时间长于规定时间的情况下，所述判定装置判定为向所述电加热式催化剂的通电被正常进行，

在自所述内燃机起动后起至由所述下游侧检测装置检测到的氧浓度变化到表示浓空燃比的值为止的时间在规定时间以下的情况下，所述判定装置判定为向所述电加热式催化剂的通电未被正常进行。

3.根据权利要求1所述的电加热式催化剂的故障检测装置，其中，

具备上游侧检测装置，所述上游侧检测装置被设置于比所述电加热式催化剂靠上游侧并且检测排气中的氧浓度，

在自所述内燃机起动后起至由所述上游侧检测装置以及下游侧检测装置检测到的氧浓度都成为表示浓空燃比的值为止的时间长于规定时间的情况下，所述判定装置判定为向所述电加热式催化剂的通电被正常进行，

在自所述内燃机起动后起至由所述上游侧检测装置以及下游侧检测装置检测到的氧浓度都成为表示浓空燃比的值为止的时间在规定时间以下的情况下，所述判定装置判定为向所述电加热式催化剂的通电未被正常进行。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电加热式催化剂的故障检测装置，其中，

从所述内燃机起动前向所述电加热式催化剂通电。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的电加热式催化剂的故障检测装置，其中，具备：

电阻检测装置，其检测向所述电加热式催化剂通电时的该电加热式催化剂的电阻；和

推定装置，其基于由所述电阻检测装置检测到的电阻，来推定所述电加热式催化剂的温度，

在由所述推定装置推定的所述电加热式催化剂的温度高于规定值时，所述判定装置判定是否正在向所述电加热式催化剂通电。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的电加热式催化剂的故障检测装置，其中，具备：

电阻检测装置，其检测向所述电加热式催化剂通电时的该电加热式催化剂的电阻；和

推定装置，其基于由所述电阻检测装置检测到的电阻，来推定所述电加热式催化剂的温度，

仅在由所述推定装置推定的所述电加热式催化剂的温度高于规定值的情况下，所述判定装置才判定为正在向所述电加热式催化剂通电。

7.根据权利要求4所述的电加热式催化剂的故障检测装置，其中，具备：

电阻检测装置，其检测向所述电加热式催化剂通电时的该电加热式催化剂的电阻；和

推定装置，其基于由所述电阻检测装置检测到的电阻，来推定所述电加热式催化剂的温度，

在由所述推定装置推定的所述电加热式催化剂的温度高于规定值时，所述判定装置判定是否正在向所述电加热式催化剂通电。

8.根据权利要求4所述的电加热式催化剂的故障检测装置，其中，具备：

电阻检测装置，其检测向所述电加热式催化剂通电时的该电加热式催化剂的电阻；和

推定装置，其基于由所述电阻检测装置检测到的电阻，来推定所述电加热式催化剂的温度，

仅在由所述推定装置推定的所述电加热式催化剂的温度高于规定值的情况下，所述判定装置才判定为正在向所述电加热式催化剂通电。