JP2003301717A - Catalytic deterioration determining method - Google Patents

Catalytic deterioration determining method

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JP2003301717A JP2002183164A JP2002183164A JP2003301717A JP 2003301717 A JP2003301717 A JP 2003301717A JP 2002183164 A JP2002183164 A JP 2002183164A JP 2002183164 A JP2002183164 A JP 2002183164A JP 2003301717 A JP2003301717 A JP 2003301717A
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康広 大井
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憲保 足立
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宏二 井手
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大介 小林
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俊太郎 岡崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalytic deterioration determining method for accurately determining whether or not a first catalyst equipped in an exhaust passage and a second catalyst on the downstream side are respectively deteriorated. <P>SOLUTION: This catalytic deterioration determining method respectively controls the air-fuel ration in the first and second lean air-fuel ratios in the time t1 to t2 and the time t2 to t3, and makes an oxygen storage quantity of the first and second catalysts reach a maximum quantity of oxygen storage, and next, controls the air-fuel ratio in the first rich air-fuel ratio up to the time t4 when first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 changes to a rich state, and estimates a maximum quantity of oxygen storage CSCmax of the first catalyst. Next, the method controls the air fuel ratio to the second rich air-fuel ratio leaner than the first rich air-fuel ratio up to the time t5 when second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 changes to a rich state, and estimates a maximum oxygen storage quantity CUFmax of the second catalyst, and determines whether or not the respective corresponding catalysts are deteriorated on the basis of the maximum oxygen storage quantities CSCmax, and CUFmax of the first and second catalysts. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気通
路に配設された触媒が劣化したか否かを判定するための
触媒劣化判定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst deterioration judging method for judging whether a catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine has deteriorated.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関の排気ガスを浄化す
るための三元触媒(本明細書においては、単に「触媒」
と云うこともある。)が、同機関の排気通路に配設され
ている。この触媒は、酸素を貯蔵(吸蔵)するO2スト
レージ機能(酸素貯蔵機能、酸素吸蔵機能)を有してい
て、流入するガスの空燃比がリッチである場合には貯蔵
している酸素によりHC,CO等の未燃成分を酸化する
とともに、流入するガスの空燃比がリーンである場合に
は窒素酸化物(NOx)を還元して同NOxから奪った
酸素を内部に貯蔵する。これにより、三元触媒は、機関
の空燃比が理論空燃比から偏移した場合でも、未燃成分
や窒素酸化物を浄化することができる。従って、三元触
媒が貯蔵し得る酸素量(以下、「酸素吸蔵量」と称呼す
る。)の最大値(以下、「最大酸素吸蔵量」と称呼す
る。)が大きいほど、三元触媒の浄化能力は高くなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a three-way catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine (in this specification, simply referred to as "catalyst")
Sometimes it is said. ) Is disposed in the exhaust passage of the engine. This catalyst has an O 2 storage function (oxygen storage function, oxygen storage function) for storing (storing) oxygen, and when the air-fuel ratio of the inflowing gas is rich, the stored oxygen causes HC In addition to oxidizing unburned components such as CO, when the air-fuel ratio of the inflowing gas is lean, nitrogen oxides (NOx) are reduced and oxygen taken from the NOx is stored inside. As a result, the three-way catalyst can purify unburned components and nitrogen oxides even when the air-fuel ratio of the engine deviates from the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the greater the maximum value of the amount of oxygen that can be stored in the three-way catalyst (hereinafter, referred to as “oxygen storage amount”) (hereinafter, referred to as “maximum oxygen storage amount”), the greater the purification of the three-way catalyst. The ability is high.

【0003】一方、触媒は燃料中に含まれる鉛や硫黄等
による被毒、或いは触媒に加わる熱により劣化し、触媒
の劣化が進行するほど最大酸素吸蔵量は低下する。従っ
て、触媒の最大酸素吸蔵量が推定できれば、同推定した
最大酸素吸蔵量に基いて同触媒が劣化したか否かを判定
することができる。
On the other hand, the catalyst deteriorates due to poisoning by lead or sulfur contained in the fuel or heat applied to the catalyst, and the maximum oxygen storage amount decreases as the deterioration of the catalyst progresses. Therefore, if the maximum oxygen storage amount of the catalyst can be estimated, it can be determined whether the catalyst has deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount.

【0004】特開平5−133264号公報の触媒劣化
度検出装置は、このような知見に基いてなされたもので
あって、機関の空燃比を所定のリッチ空燃比からリーン
空燃比(又は、その逆)に強制的に変化させ、その際に
おける触媒下流に配置した空燃比センサの出力の変化に
基いて同触媒の最大酸素吸蔵量を推定し、同推定した最
大酸素吸蔵量に基いて同触媒の劣化度を検出するように
なっている。
The catalyst deterioration detecting device of Japanese Patent Laid-Open No. 5-133264 is based on such knowledge, and the air-fuel ratio of the engine is changed from a predetermined rich air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio (or the air-fuel ratio thereof). The maximum oxygen storage amount of the catalyst is estimated based on the change in the output of the air-fuel ratio sensor located downstream of the catalyst at that time, and the maximum oxygen storage amount of the catalyst is estimated based on the estimated maximum oxygen storage amount. The deterioration degree of is detected.

【0005】より具体的に述べると、上記開示された装
置は、触媒上流の空燃比を所定のリッチな空燃比に制御
して触媒の酸素吸蔵量を「0」にしておき、その後、同
触媒の空燃比を所定のリーンな空燃比に制御し、触媒の
酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量以上となって触媒下流の空
燃比センサの出力がリーンへと変化するまでの時間と同
触媒に単位時間当りに流入した酸素量とを乗じること
で、同最大酸素吸蔵量を推定する。或いは、触媒上流の
空燃比を所定のリーンな空燃比に制御して酸素吸蔵量を
最大酸素吸蔵量としておき、その後、同触媒の空燃比を
所定のリッチな空燃比に制御し、触媒の酸素吸蔵量が
「0」となって触媒下流の空燃比センサの出力がリッチ
へと変化するまでの時間と同触媒内で単位時間当りに放
出(消費)された酸素量とを乗じることで、同最大酸素
吸蔵量を推定する。即ち、この装置は、触媒下流の空燃
比センサの出力変化と、前記所定のリッチ空燃比、又は
前記所定のリーン空燃比とを少なくとも利用して最大酸
素吸蔵量を求めるのである。
More specifically, the above disclosed apparatus controls the air-fuel ratio upstream of the catalyst to a predetermined rich air-fuel ratio to make the oxygen storage amount of the catalyst "0", and thereafter The air-fuel ratio is controlled to a predetermined lean air-fuel ratio, and the time until the oxygen storage amount of the catalyst exceeds the maximum oxygen storage amount and the output of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst changes to lean The maximum oxygen storage amount is estimated by multiplying by the amount of oxygen flowing in per hour. Alternatively, the air-fuel ratio upstream of the catalyst is controlled to a predetermined lean air-fuel ratio to set the oxygen storage amount to the maximum oxygen storage amount, and then the air-fuel ratio of the catalyst is controlled to a predetermined rich air-fuel ratio, and the oxygen By multiplying the time until the stored amount becomes "0" and the output of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst changes to rich, and the amount of oxygen released (consumed) per unit time in the same catalyst, Estimate the maximum oxygen storage amount. That is, this device obtains the maximum oxygen storage amount by using at least the output change of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst and the predetermined rich air-fuel ratio or the predetermined lean air-fuel ratio.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
始動直後の排気ガスを浄化するとするとともに、完全暖
機後の排気浄化性能を一層向上するため、機関の排気通
路にスタート・コンバータと云われる比較的小容量の第
1触媒を配設するともに、第1触媒よりも下流の排気通
路にアンダ・フロア・コンバータと云われる比較的容量
の大きい第2触媒を配設する構成が採用されることがあ
る。この場合、第1触媒は第2触媒に比べて機関の排気
ポートに近い位置に配設され、温度の高い排気ガスが流
入するから、始動から短期間内に暖機されて良好な排気
浄化機能を発揮する。一方、第2触媒は、第1触媒より
も暖機に要する時間が長いが、その容量が大きいことか
ら、一旦暖機した後においては優れた排気浄化機能を発
揮する。
By the way, in order to purify the exhaust gas immediately after the start of the internal combustion engine and to further improve the exhaust gas purification performance after the complete warm-up, it is called a start converter in the exhaust passage of the engine. The first catalyst having a relatively small capacity and the second catalyst having a relatively large capacity, which is called an under floor converter, are arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst. There is. In this case, the first catalyst is arranged closer to the exhaust port of the engine than the second catalyst, and the exhaust gas having a higher temperature flows in, so that the first catalyst is warmed up within a short period of time from the start and has a good exhaust purification function. Exert. On the other hand, the second catalyst takes a longer time to warm up than the first catalyst, but has a large capacity, and therefore exhibits an excellent exhaust gas purification function after once warmed up.

【0007】しかしながら、上記公報に開示された従来
の技術は、触媒下流に一つの空燃比センサのみを備える
構成をとっているから、同空燃比センサを第1触媒と第
2触媒との間に配設した場合には第2触媒の最大酸素吸
蔵量を推定できず、第2触媒の劣化判定を行うことがで
きないという問題がある。また、空燃比センサを第2触
媒の下流に配設した場合には、第1触媒と第2触媒とを
一つの触媒とみなすことによる触媒劣化判定は理論的に
は可能であるが、第1触媒が劣化した時点を特定するこ
とが困難である。
However, since the conventional technique disclosed in the above publication has a structure in which only one air-fuel ratio sensor is provided downstream of the catalyst, the same air-fuel ratio sensor is provided between the first catalyst and the second catalyst. When it is provided, there is a problem that the maximum oxygen storage amount of the second catalyst cannot be estimated and the deterioration of the second catalyst cannot be determined. Further, when the air-fuel ratio sensor is arranged downstream of the second catalyst, it is theoretically possible to judge the catalyst deterioration by considering the first catalyst and the second catalyst as one catalyst. It is difficult to identify when the catalyst has deteriorated.

【0008】従って、本発明の目的の一つは、第1触
媒、及び第2触媒の各々が劣化したか否かを判定するこ
とが可能な触媒劣化判定方法を提供することにある。ま
た、本発明の目的の他の一つは、触媒劣化判定時(触媒
劣化度検出時、最大酸素吸蔵量計測時)においても、エ
ミッションを極力悪化させない触媒劣化判定方法(触媒
劣化度検出方法)を提供することにある。
Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a catalyst deterioration judging method capable of judging whether each of the first catalyst and the second catalyst has deteriorated. Another object of the present invention is a catalyst deterioration determination method (catalyst deterioration degree detection method) that does not deteriorate emission as much as possible even during catalyst deterioration determination (when detecting the catalyst deterioration degree and measuring the maximum oxygen storage amount). To provide.

【0009】[0009]

【本発明の概要】上記目的を達成するため、本発明の触
媒劣化判定方法においては、内燃機関の排気通路に配設
された第1触媒よりも下流に第1触媒下流空燃比センサ
を配置し、前記第1触媒下流空燃比センサの下流に配設
された第2触媒よりも下流に第2触媒下流空燃比センサ
を配置する構成を前提とし、先ず、前記第1触媒が内部
に酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を吸蔵するとともに、
前記第2触媒が内部に酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を
吸蔵するように前記第1触媒上流の空燃比を理論空燃比
よりもリーンに制御する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, in the catalyst deterioration determining method of the present invention, a first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is arranged downstream of a first catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine. Assuming that the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is arranged downstream of the second catalyst arranged downstream of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor, first, the first catalyst stores oxygen inside. While storing oxygen to the limit
The air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio so that the second catalyst can store oxygen up to the limit where oxygen can be stored therein.

【0010】次いで、前記第1触媒上流の空燃比を、前
記第1触媒下流空燃比センサの出力が理論空燃比よりも
リッチな空燃比であることを示す時点まで、理論空燃比
よりもリッチな第1リッチ空燃比に制御し、前記第1触
媒上流の空燃比が前記第1リッチ空燃比に制御されてい
ることを利用して前記第1触媒の最大酸素吸蔵量を推定
する。つまり、第1リッチ空燃比のガスにより放出(消
費)される酸素量に基いて第1触媒の最大酸素吸蔵量を
推定する。
Next, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is made richer than the theoretical air-fuel ratio until the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor shows that the output is richer than the theoretical air-fuel ratio. The maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated by utilizing the fact that the first rich air-fuel ratio is controlled and the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first rich air-fuel ratio. That is, the maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated based on the amount of oxygen released (consumed) by the gas having the first rich air-fuel ratio.

【0011】その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前
記第2触媒下流空燃比センサの出力が理論空燃比よりも
リッチな空燃比であることを示す時点まで、理論空燃比
よりもリッチな第2リッチ空燃比に制御し、前記第1触
媒上流の空燃比が前記第2リッチ空燃比に制御されてい
ることを利用して前記第2触媒の最大酸素吸蔵量を推定
する。つまり、第2リッチ空燃比のガスにより放出(消
費)される酸素量に基いて第2触媒の最大酸素吸蔵量を
推定する。
Thereafter, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio until the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor shows that the output is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated by utilizing the fact that the second rich air-fuel ratio is controlled and the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second rich air-fuel ratio. That is, the maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated based on the amount of oxygen released (consumed) by the gas having the second rich air-fuel ratio.

【0012】そして、前記推定した第1触媒の最大酸素
吸蔵量に基いて同第1触媒が劣化しているか否かを判定
するとともに、前記推定した第2触媒の最大酸素吸蔵量
に基いて同第2触媒が劣化しているか否かを判定する。
Then, it is determined whether or not the first catalyst is deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount of the first catalyst, and the same is determined based on the estimated maximum oxygen storage amount of the second catalyst. It is determined whether the second catalyst has deteriorated.

【0013】これによれば、第1触媒が吸蔵している酸
素を消費し尽くした時点を第1触媒下流空燃比センサの
出力変化により確実に検知できるので、第1触媒の最大
酸素吸蔵量を精度良く推定することができ、第1触媒が
劣化したことを確実に判定することができる。また、第
2触媒が吸蔵している酸素を消費し尽くした時点を第2
触媒下流空燃比センサの出力変化により確実に検知でき
るので、第2触媒の最大酸素吸蔵量を精度良く推定する
ことができ、第2触媒が劣化したことを確実に判定する
ことができる。
According to this, the time when the oxygen stored in the first catalyst is exhausted can be reliably detected by the change in the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor, so that the maximum oxygen storage amount of the first catalyst can be determined. It is possible to make an accurate estimation and reliably determine that the first catalyst has deteriorated. In addition, the time when the oxygen stored in the second catalyst is exhausted
Since it is possible to reliably detect the change in the output of the catalyst downstream air-fuel ratio sensor, it is possible to accurately estimate the maximum oxygen storage amount of the second catalyst and to reliably determine that the second catalyst has deteriorated.

【0014】ところで、上記触媒劣化判定方法によれ
ば、第1リッチ空燃比の混合気によって第1触媒下流空
燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃比で
あることを示した後においても、第2リッチ空燃比の混
合気が第1触媒、従って、第2触媒に供給される。そし
て、この第2リッチ空燃比の混合気の供給は、第2触媒
の酸素吸蔵量が「0」になって第2触媒下流空燃比セン
サの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃比であること
を示す時点(以下、この時点のことを、単に「第2触媒
下流空燃比センサ出力リッチ反転時」とも称呼する。)
まで継続される。
By the way, according to the above-mentioned catalyst deterioration determination method, after it is shown that the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is richer than the theoretical air-fuel ratio due to the air-fuel mixture of the first rich air-fuel ratio. Also, the air-fuel mixture having the second rich air-fuel ratio is supplied to the first catalyst, and thus the second catalyst. The supply of the air-fuel mixture having the second rich air-fuel ratio is an air-fuel ratio in which the oxygen storage amount of the second catalyst becomes "0" and the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. A time point indicating that (hereinafter, this time point is also simply referred to as “at the time of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich inversion”).
Will continue until.

【0015】この場合、第2触媒下流空燃比センサ出力
リッチ反転時にて第2触媒の最大酸素吸蔵量は推定され
るから、もはや第1触媒上流の空燃比を理論空燃比より
もリッチな空燃比に維持する必要はない。また、この第
2触媒下流空燃比センサ出力リッチ反転時の直後におい
て、第1触媒上流の空燃比を理論空燃比よりもリッチな
空燃比に維持すると、第1触媒及び第2触媒の酸素吸蔵
量は「0」となっているから、未燃のCO,HCが大量
に排出されてしまう。従って、第2触媒下流空燃比セン
サ出力リッチ反転後においては、第1触媒上流の空燃比
を理論空燃比とするか、或いは、再度、最大酸素吸蔵量
を推定する必要があるなどの場合、同第1触媒上流の空
燃比を理論空燃比よりもリーン側の空燃比とすることが
好適である。
In this case, since the maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated at the time of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich inversion, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is no longer richer than the theoretical air-fuel ratio. There is no need to keep it. Further, immediately after this rich inversion of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output, if the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is maintained at an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen storage amount of the first catalyst and the second catalyst is increased. Is 0, so a large amount of unburned CO and HC will be emitted. Therefore, after the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich reversal, when it is necessary to set the air-fuel ratio upstream of the first catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio or to estimate the maximum oxygen storage amount again, It is preferable to set the air-fuel ratio upstream of the first catalyst to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

【0016】しかしながら、第2触媒下流空燃比センサ
出力リッチ反転時には、内燃機関の排気ポートから第2
触媒下流空燃比センサまでの排気通路及び触媒が形成す
る空間内に第2リッチ空燃比のガスが充填されているの
で、第2リッチ空燃比が理論空燃比から大きくかけ離れ
ているリッチ空燃比であるとすると、この充填されたガ
スに含まれる未燃CO,HCの量が多く、この結果、第
2触媒下流空燃比センサ出力リッチ反転後における第1
触媒上流の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリ
ーンな空燃比としても、同第2触媒下流空燃比センサ出
力リッチ反転時直後において未燃CO,HCが大量に大
気中に排出されてしまう。
However, at the time of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich reversal, the second port is removed from the exhaust port of the internal combustion engine.
Since the exhaust passage to the catalyst downstream air-fuel ratio sensor and the space formed by the catalyst are filled with the gas of the second rich air-fuel ratio, the second rich air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio which is far from the theoretical air-fuel ratio. Then, the amount of unburned CO and HC contained in the filled gas is large, and as a result, the first amount after the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich inversion is reversed.
Even if the air-fuel ratio upstream of the catalyst is set to the stoichiometric air-fuel ratio or an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, a large amount of unburned CO and HC is discharged into the atmosphere immediately after the inversion of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich. I will end up.

【0017】これに対し、第1リッチ空燃比を予め理論
空燃比に近いリッチ空燃比とし、且つ第1リッチ空燃比
と第2リッチ空燃比とを同一の空燃比として設定すれ
ば、第2触媒下流空燃比センサ出力リッチ反転時直後に
おいて大気中に排出される未燃CO,HCの量を低減で
きるが、これでは、第1触媒上流の空燃比を第1リッチ
空燃比に制御し始めてから第1触媒下流空燃比センサ出
力が理論空燃比よりもリッチな空燃比であることを示す
時点までの時間(即ち、第1触媒の最大酸素吸蔵量を算
出するための期間)が長くなってしまうという問題があ
る。
On the other hand, if the first rich air-fuel ratio is set in advance to a rich air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio and the first rich air-fuel ratio and the second rich air-fuel ratio are set to the same air-fuel ratio, the second catalyst Although it is possible to reduce the amount of unburned CO and HC discharged into the atmosphere immediately after the downstream air-fuel ratio sensor output rich reversal, this is the first time after the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first rich air-fuel ratio. It is said that the time until the time when the output of the 1-catalyst downstream air-fuel ratio sensor is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, the period for calculating the maximum oxygen storage amount of the first catalyst) becomes long. There's a problem.

【0018】従って、上記本発明の触媒劣化判定方法に
あっては、前記第2リッチ空燃比が、前記第1リッチ空
燃比よりもリーンな空燃比(即ち、理論空燃比よりもリ
ッチな空燃比ではあるが、第1リッチ空燃比よりも理論
空燃比に近い空燃比)に設定されることが好適である。
Therefore, in the above catalyst deterioration determination method of the present invention, the second rich air-fuel ratio is leaner than the first rich air-fuel ratio (that is, the air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio). However, it is preferable to set the air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio than the first rich air-fuel ratio).

【0019】これによれば、第2触媒下流空燃比センサ
の出力が理論空燃比よりもリッチな空燃比であることを
示した時点で、前述した排気通路及び触媒の空間に充填
されているガス中の未燃CO,HCの量が少なくなるか
ら、同第2触媒下流空燃比センサ出力リッチ反転時直後
における未燃CO,HCの排出量が低減され得るととも
に、第1リッチ空燃比は第2リッチ空燃比よりもリッチ
側の空燃比となるから、第1触媒の最大酸素吸蔵量の算
出期間(従って、第1触媒及び第2触媒の最大酸素吸蔵
量算出期間)が比較的短縮され得る。
According to this, at the time when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor shows that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the gas filled in the exhaust passage and the space of the catalyst described above. Since the amount of unburned CO and HC in the inside becomes small, the amount of unburned CO and HC discharged immediately after the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich inversion can be reduced, and the first rich air-fuel ratio becomes the second Since the air-fuel ratio is on the rich side of the rich air-fuel ratio, the maximum oxygen storage amount calculation period of the first catalyst (hence, the maximum oxygen storage amount calculation period of the first catalyst and the second catalyst) can be relatively shortened.

【0020】本発明の他の触媒劣化判定方法において
は、内燃機関の排気通路に配設された第1触媒よりも下
流に第1触媒下流空燃比センサを配置し、前記第1触媒
下流空燃比センサの下流に配設された第2触媒よりも下
流に第2触媒下流空燃比センサを配置する構成を前提と
し、先ず、前記第1触媒が内部に吸蔵している酸素を完
全に放出するとともに、前記第2触媒が内部に吸蔵して
いる酸素を完全に放出するように前記第1触媒上流の空
燃比を理論空燃比よりもリッチに制御する。
In another catalyst deterioration determination method of the present invention, a first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is arranged downstream of the first catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the first catalyst downstream air-fuel ratio is arranged. Assuming that the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is arranged downstream of the second catalyst arranged downstream of the sensor, first, the first catalyst completely releases the oxygen stored therein. The air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio so that the second catalyst completely releases the oxygen stored therein.

【0021】次いで、前記第1触媒上流の空燃比を、前
記第1触媒下流空燃比センサの出力が理論空燃比よりも
リーンな空燃比であることを示す時点まで、理論空燃比
よりもリーンな第1リーン空燃比に制御し、前記第1触
媒上流の空燃比が前記第1リーン空燃比に制御されてい
ることを利用して前記第1触媒の最大酸素吸蔵量を推定
する。つまり、第1リーン空燃比のガス中の酸素量に基
いて第1触媒の最大酸素吸蔵量を推定する。
Next, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor shows that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated by controlling the air-fuel ratio to the first lean air-fuel ratio and controlling the air-fuel ratio upstream of the first catalyst to the first lean air-fuel ratio. That is, the maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated based on the oxygen amount in the gas having the first lean air-fuel ratio.

【0022】その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前
記第2触媒下流空燃比センサの出力が理論空燃比よりも
リーンな空燃比であることを示す時点まで、理論空燃比
よりもリーンな第2リーン空燃比に制御し、前記第1触
媒上流の空燃比が前記第2リーン空燃比に制御されてい
ることを利用して前記第2触媒の最大酸素吸蔵量を推定
する。つまり、第2リーン空燃比のガス中の酸素量に基
いて第2触媒の最大酸素吸蔵量を推定する。
Thereafter, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the time when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor indicates that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated by utilizing the fact that the second lean air-fuel ratio is controlled and the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second lean air-fuel ratio. That is, the maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated based on the oxygen amount in the gas having the second lean air-fuel ratio.

【0023】そして、前記推定した第1触媒の最大酸素
吸蔵量に基いて同第1触媒が劣化しているか否かを判定
するとともに、前記推定した第2触媒の最大酸素吸蔵量
に基いて同第2触媒が劣化しているか否かを判定する。
Then, it is determined whether or not the first catalyst is deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount of the first catalyst, and the same is determined based on the estimated maximum oxygen storage amount of the second catalyst. It is determined whether the second catalyst has deteriorated.

【0024】これによれば、第1触媒の酸素吸蔵量が最
大酸素吸蔵量に達した時点を第1触媒下流空燃比センサ
の出力変化により確実に検知できるので、第1触媒の最
大酸素吸蔵量を精度良く推定でき、第1触媒が劣化した
ことを確実に判定することができる。また、第2触媒の
酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に達した時点を第2触媒下
流空燃比センサの出力変化により確実に検知できるの
で、第2触媒の最大酸素吸蔵量を精度良く推定でき、第
2触媒が劣化したことを確実に判定することができる。
According to this, since the time when the oxygen storage amount of the first catalyst reaches the maximum oxygen storage amount can be reliably detected by the output change of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor, the maximum oxygen storage amount of the first catalyst can be detected. Can be accurately estimated and the deterioration of the first catalyst can be reliably determined. In addition, since the time when the oxygen storage amount of the second catalyst reaches the maximum oxygen storage amount can be reliably detected by the output change of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor, the maximum oxygen storage amount of the second catalyst can be accurately estimated, It can be reliably determined that the second catalyst has deteriorated.

【0025】ところで、上記触媒劣化判定方法によれ
ば、第1リーン空燃比の混合気によって第1触媒下流空
燃比センサの出力が理論空燃比よりもリーンな空燃比で
あることを示した後においても、第2リーン空燃比の混
合気が第1触媒、従って、第2触媒に供給される。そし
て、この第2リーン空燃比の混合気の供給は、第2触媒
の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に到達し第2触媒下流空
燃比センサの出力が理論空燃比よりもリーンな空燃比で
あることを示す時点(以下、この時点のことを、単に
「第2触媒下流空燃比センサ出力リーン反転時」とも称
呼する。)まで継続される。
By the way, according to the above catalyst deterioration determination method, after it is shown that the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio due to the air-fuel mixture of the first lean air-fuel ratio. Also, the air-fuel mixture having the second lean air-fuel ratio is supplied to the first catalyst, and thus the second catalyst. The supply of the air-fuel mixture having the second lean air-fuel ratio is performed at an air-fuel ratio in which the oxygen storage amount of the second catalyst reaches the maximum oxygen storage amount and the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The process is continued until a time point indicating that there is such a time point (hereinafter, this time point will also be simply referred to as "the time when the lean output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is reversed").

【0026】この場合、第2触媒下流空燃比センサ出力
リーン反転時にて第2触媒の最大酸素吸蔵量は推定され
るから、もはや第1触媒上流の空燃比を理論空燃比より
もリーンな空燃比に維持する必要はない。また、この第
2触媒下流空燃比センサ出力リーン反転時の直後におい
て、第1触媒上流の空燃比を理論空燃比よりもリーンな
空燃比に維持すると、第1触媒及び第2触媒の酸素吸蔵
量は最大酸素吸蔵量となっているから、窒素酸化物NO
xが大量に排出されてしまう。従って、第2触媒下流空
燃比センサ出力リーン反転後においては、第1触媒上流
の空燃比を理論空燃比とするか、或いは、再度、最大酸
素吸蔵量を推定する必要があるなどの場合、同第1触媒
上流の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の空燃比とす
ることが好適である。
In this case, since the maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated at the time of lean reversal of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is no longer leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. There is no need to keep it. Further, immediately after the lean reversal of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output, if the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is maintained at an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen storage amounts of the first catalyst and the second catalyst are increased. Is the maximum oxygen storage amount, so nitrogen oxide NO
A large amount of x is discharged. Therefore, after the lean reversal of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output, if the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to the stoichiometric air-fuel ratio, or if it is necessary to estimate the maximum oxygen storage amount again, It is preferable to set the air-fuel ratio upstream of the first catalyst to an air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

【0027】しかしながら、第2触媒下流空燃比センサ
出力リーン反転時には、内燃機関の排気ポートから第2
触媒下流空燃比センサまでの排気通路及び触媒が形成す
る空間内に第2リーン空燃比のガスが充填されているの
で、第2リーン空燃比が理論空燃比から大きくかけ離れ
ているリーン空燃比であるとすると、この充填されたガ
スに含まれる窒素酸化物NOx量が多く、この結果、同
第2触媒下流空燃比センサ出力リーン反転時直後におい
て窒素酸化物NOxが大量に大気中に排出されてしま
う。
However, at the time of lean reversal of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output, the second port from the exhaust port of the internal combustion engine
Since the exhaust passage to the catalyst downstream air-fuel ratio sensor and the space formed by the catalyst are filled with the gas having the second lean air-fuel ratio, the second lean air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio that is largely different from the theoretical air-fuel ratio. Then, the amount of nitrogen oxide NOx contained in the filled gas is large, and as a result, a large amount of nitrogen oxide NOx is exhausted into the atmosphere immediately after the lean reversal of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output. .

【0028】これに対し、第1リーン空燃比を予め理論
空燃比に近いリーン空燃比とし、且つ第1リーン空燃比
と第2リーン空燃比とを同一の空燃比として設定すれ
ば、第2触媒下流空燃比センサ出力リーン反転時直後に
おいて大気中に排出される窒素酸化物NOx量を低減で
きるが、これでは、第1触媒上流の空燃比を第1リーン
空燃比に制御し始めてから第1触媒下流空燃比センサ出
力が理論空燃比よりもリーンな空燃比であることを示す
時点までの時間(即ち、第1触媒の最大酸素吸蔵量を算
出するための期間)が長くなってしまうという問題があ
る。
On the other hand, if the first lean air-fuel ratio is set in advance to a lean air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio and the first lean air-fuel ratio and the second lean air-fuel ratio are set to the same air-fuel ratio, the second catalyst The amount of nitrogen oxides NOx discharged into the atmosphere immediately after the lean inversion of the downstream air-fuel ratio sensor output can be reduced. However, with this, the first catalyst is controlled after the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to the first lean air-fuel ratio. There is a problem that the time until the downstream air-fuel ratio sensor output indicates that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, the period for calculating the maximum oxygen storage amount of the first catalyst) becomes long. is there.

【0029】従って、上記本発明の触媒劣化判定方法に
あっては、前記第2リーン空燃比が、前記第1リーン空
燃比よりもリッチな空燃比(即ち、理論空燃比よりもリ
ーンな空燃比ではあるが、第1リーン空燃比よりも理論
空燃比に近い空燃比)に設定されることが好適である。
Therefore, in the catalyst deterioration determination method of the present invention, the second lean air-fuel ratio is richer than the first lean air-fuel ratio (that is, the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. However, it is preferable to set the air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio than the first lean air-fuel ratio).

【0030】これによれば、第2触媒下流空燃比センサ
の出力が理論空燃比よりもリーンな空燃比であることを
示した時点で、前述した排気通路及び触媒の空間に充填
されているガス中の窒素酸化物NOxの量が少なくなる
から、第2触媒下流空燃比センサ出力リーン反転時直後
における窒素酸化物NOxの排出量が低減され得るとと
もに、第1リーン空燃比は第2リーン空燃比よりもリー
ン側の空燃比となるから、第1触媒の最大酸素吸蔵量の
算出期間(従って、第1触媒及び第2触媒の最大酸素吸
蔵量算出期間)が比較的短縮され得る。
According to this, at the time when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor shows that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the gas filled in the exhaust passage and the space of the catalyst described above. Since the amount of nitrogen oxide NOx in the inside becomes small, the emission amount of nitrogen oxide NOx immediately after the lean inversion of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output can be reduced, and the first lean air-fuel ratio becomes the second lean air-fuel ratio. Since the air-fuel ratio is leaner than that, the calculation period of the maximum oxygen storage amount of the first catalyst (hence, the maximum oxygen storage amount calculation period of the first catalyst and the second catalyst) can be relatively shortened.

【0031】なお、本発明においては、上記のように推
定された第1触媒の最大酸素吸蔵量に関する値と第2触
媒の最大酸素吸蔵量に関する値との和が所定の劣化判定
基準値以下か否かに基いて、第1触媒と第2触媒とを一
つの触媒装置とみなしたときの同触媒装置が劣化してい
るか否かを判定するように構成してもよい。
In the present invention, whether the sum of the value related to the maximum oxygen storage amount of the first catalyst and the value related to the maximum oxygen storage amount of the second catalyst estimated as described above is less than or equal to a predetermined deterioration determination reference value. Based on whether or not the first catalyst and the second catalyst are regarded as one catalyst device, it may be determined whether or not the catalyst device is deteriorated.

【0032】即ち、本発明によれば、内燃機関の排気通
路に配設された第1触媒と、前記第1触媒よりも下流の
前記排気通路に配設された第1触媒下流空燃比センサ
と、前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排
気通路に配設された第2触媒と、前記第2触媒よりも下
流の前記排気通路に配設された第2触媒下流空燃比セン
サと、を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、
前記第1触媒が内部に酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を
吸蔵するとともに、前記第2触媒が内部に酸素を吸蔵し
得る限界まで酸素を吸蔵するように前記第1触媒上流の
空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御し、そ
の後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下流
空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃比
であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリッチな
第1リッチ空燃比に制御し、前記第1触媒上流の空燃比
が前記第1リッチ空燃比に制御されていることを利用し
て前記第1触媒の最大酸素吸蔵量を推定し、その後、前
記第1触媒上流の空燃比を、前記第2触媒下流空燃比セ
ンサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるこ
とを示す時点まで、理論空燃比よりもリッチな第2リッ
チ空燃比に制御し、前記第1触媒上流の空燃比が前記第
2リッチ空燃比に制御されていることを利用して前記第
2触媒の最大酸素吸蔵量を推定し、前記推定した第1触
媒の最大酸素吸蔵量に応じた値と前記推定した第2触媒
の最大酸素吸蔵量に応じた値とに基いて同第1触媒及び
同第2触媒からなる触媒装置が劣化しているか否かを判
定する触媒劣化判定方法が提供され得る。
That is, according to the present invention, the first catalyst arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst. A second catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor, and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the second catalyst. A method for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising:
Theoretical air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set so that the first catalyst stores oxygen to the limit where it can store oxygen and the second catalyst stores oxygen to the limit where it can store oxygen inside. A time point at which the air-fuel ratio is controlled to be leaner than the air-fuel ratio, and thereafter, the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is shown to indicate that the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. Up to the stoichiometric air-fuel ratio, the first rich air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first rich air-fuel ratio is used to maximize the maximum oxygen of the first catalyst. The storage amount is estimated, and then the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is calculated from the stoichiometric air-fuel ratio until the time when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor shows an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Control to a rich second rich air-fuel ratio The maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated by utilizing that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second rich air-fuel ratio, and the estimated maximum oxygen storage amount of the first catalyst is set to the estimated maximum oxygen storage amount. Deterioration determination method for determining whether or not the catalyst device including the first catalyst and the second catalyst is deteriorated based on a value corresponding to the estimated maximum oxygen storage amount of the second catalyst Can be provided.

【0033】同様に、本発明によれば、内燃機関の排気
通路に配設された第1触媒と、前記第1触媒よりも下流
の前記排気通路に配設された第1触媒下流空燃比センサ
と、前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排
気通路に配設された第2触媒と、前記第2触媒よりも下
流の前記排気通路に配設された第2触媒下流空燃比セン
サと、を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、
前記第1触媒が内部に吸蔵している酸素を完全に放出す
るとともに、前記第2触媒が内部に吸蔵している酸素を
完全に放出するように前記第1触媒上流の空燃比を理論
空燃比よりもリッチな空燃比に制御し、その後、前記第
1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下流空燃比センサ
の出力が理論空燃比よりもリーンな空燃比であることを
示す時点まで、理論空燃比よりもリーンな第1リーン空
燃比に制御し、前記第1触媒上流の空燃比が前記第1リ
ーン空燃比に制御されていることを利用して前記第1触
媒の最大酸素吸蔵量を推定し、その後、前記第1触媒上
流の空燃比を、前記第2触媒下流空燃比センサの出力が
理論空燃比よりもリーンな空燃比であることを示す時点
まで、理論空燃比よりもリーンな第2リーン空燃比に制
御し、前記第1触媒上流の空燃比が前記第2リーン空燃
比に制御されていることを利用して前記第2触媒の最大
酸素吸蔵量を推定し、前記推定した第1触媒の最大酸素
吸蔵量に応じた値と前記推定した第2触媒の最大酸素吸
蔵量に応じた値とに基いて同第1触媒及び同第2触媒か
らなる触媒装置が劣化しているか否かを判定する触媒劣
化判定方法が提供され得る。
Similarly, according to the present invention, the first catalyst arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine and the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst. And a second catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor, and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the second catalyst. A method for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising:
The air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to the stoichiometric air-fuel ratio so that the first catalyst completely releases the oxygen stored therein and the second catalyst completely releases the oxygen stored therein. Control to a richer air-fuel ratio, then the air-fuel ratio of the first catalyst upstream, until the time when the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio, By controlling the first lean air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio and controlling the air-fuel ratio upstream of the first catalyst to the first lean air-fuel ratio, the maximum oxygen storage amount of the first catalyst is utilized. And then the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor indicates that the output is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The second lean air-fuel ratio is controlled to Utilizing the fact that the upstream air-fuel ratio is controlled to the second lean air-fuel ratio, the maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated, and a value corresponding to the estimated maximum oxygen storage amount of the first catalyst is obtained. A catalyst deterioration determination method for determining whether or not the catalyst device including the first catalyst and the second catalyst is deteriorated based on the estimated value corresponding to the maximum oxygen storage amount of the second catalyst can be provided. .

【0034】また、本発明によれば、内燃機関の排気通
路に配設された第1触媒と、前記第1触媒よりも下流の
前記排気通路に配設された第1触媒下流空燃比センサ
と、前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排
気通路に配設された第2触媒と、前記第2触媒よりも下
流の前記排気通路に配設された第2触媒下流空燃比セン
サと、を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、
前記第1触媒が内部に酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を
吸蔵するとともに、前記第2触媒が内部に酸素を吸蔵し
得る限界まで酸素を吸蔵するように前記第1触媒上流の
空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御し、そ
の後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下流
空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃比
であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリッチな
第1リッチ空燃比に制御し、前記第1触媒上流の空燃比
が前記第1リッチ空燃比に制御されていることを利用し
て前記第1触媒の最大酸素吸蔵量を第1触媒第1最大酸
素吸蔵量として推定し、その後、前記第1触媒上流の空
燃比を、前記第2触媒下流空燃比センサの出力が理論空
燃比よりもリッチな空燃比であることを示す時点まで、
理論空燃比よりもリッチな第2リッチ空燃比に制御し、
前記第1触媒上流の空燃比が前記第2リッチ空燃比に制
御されていることを利用して前記第2触媒の最大酸素吸
蔵量を第2触媒第1最大酸素吸蔵量として推定し、その
後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下流空
燃比センサの出力が理論空燃比よりもリーンな空燃比で
あることを示す時点まで、理論空燃比よりもリーンな第
1リーン空燃比に制御し、前記第1触媒上流の空燃比が
前記第1リーン空燃比に制御されていることを利用して
前記第1触媒の最大酸素吸蔵量を第1触媒第2最大酸素
吸蔵量として推定し、その後、前記第1触媒上流の空燃
比を、前記第2触媒下流空燃比センサの出力が理論空燃
比よりもリーンな空燃比であることを示す時点まで、理
論空燃比よりもリーンな第2リーン空燃比に制御し、前
記第1触媒上流の空燃比が前記第2リーン空燃比に制御
されていることを利用して前記第2触媒の最大酸素吸蔵
量を第2触媒第2最大酸素吸蔵量として推定し、(1)
前記第1触媒第1最大酸素吸蔵量と前記第1触媒第2最
大酸素吸蔵量とに基いて前記第1触媒が劣化しているか
否かを判定するとともに、前記第2触媒第1最大酸素吸
蔵量と前記第2触媒第2最大酸素吸蔵量とに基いて前記
第2触媒が劣化しているか否かを判定する触媒劣化判定
方法、又は(2)前記第1触媒第1最大酸素吸蔵量、前
記第1触媒第2最大酸素吸蔵量、前記第2触媒第1最大
酸素吸蔵量、及び前記第2触媒第2最大酸素吸蔵量に基
いて前記第1触媒と前記第2触媒とからなる触媒装置が
劣化しているか否かを判定する触媒劣化判定方法、を提
供することもできる。
Further, according to the present invention, the first catalyst arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst. A second catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor, and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the second catalyst. A method for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising:
Theoretical air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set so that the first catalyst stores oxygen to the limit where it can store oxygen and the second catalyst stores oxygen to the limit where it can store oxygen inside. When the air-fuel ratio is controlled to be leaner than the air-fuel ratio, and then the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is shown to indicate that the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is richer than the theoretical air-fuel ratio. Up to the stoichiometric air-fuel ratio, the first rich air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first rich air-fuel ratio is utilized to obtain the maximum oxygen of the first catalyst The storage amount is estimated as the first catalyst first maximum oxygen storage amount, and then the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is the air-fuel ratio at which the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is richer than the theoretical air-fuel ratio. Until the point
Control to the second rich air-fuel ratio, which is richer than the theoretical air-fuel ratio,
Using the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second rich air-fuel ratio, the maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated as the second catalyst first maximum oxygen storage amount, and thereafter, The first lean air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the time when the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor indicates that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated as the first catalyst second maximum oxygen storage amount by utilizing the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first lean air-fuel ratio. Then, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to a value leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the time when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor indicates that the output is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio is controlled to 2 lean and the upstream of the first catalyst is controlled. Ratio is estimated as the maximum oxygen storage amount of the second catalyst second maximum oxygen storage amount of the second catalyst by utilizing the fact that is controlled to the second lean air-fuel ratio, (1)
It is determined whether the first catalyst is deteriorated based on the first catalyst first maximum oxygen storage amount and the first catalyst second maximum oxygen storage amount, and the second catalyst first maximum oxygen storage amount is determined. A catalyst deterioration determining method for determining whether the second catalyst is deteriorated based on the amount and the second catalyst second maximum oxygen storage amount, or (2) the first catalyst first maximum oxygen storage amount, A catalyst device comprising the first catalyst and the second catalyst based on the first catalyst second maximum oxygen storage amount, the second catalyst first maximum oxygen storage amount, and the second catalyst second maximum oxygen storage amount. It is also possible to provide a catalyst deterioration judging method for judging whether or not the catalyst has deteriorated.

【0035】さらに、本発明によれば、内燃機関の排気
通路に配設された第1触媒と、前記第1触媒よりも下流
の前記排気通路に配設された第1触媒下流空燃比センサ
と、前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排
気通路に配設された第2触媒と、前記第2触媒よりも下
流の前記排気通路に配設された第2触媒下流空燃比セン
サと、を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、
前記第1触媒が内部に吸蔵している酸素を完全に放出す
るとともに、前記第2触媒が内部に吸蔵している酸素を
完全に放出するように前記第1触媒上流の空燃比を理論
空燃比よりもリッチな空燃比に制御し、その後、前記第
1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下流空燃比センサ
の出力が理論空燃比よりもリーンな空燃比であることを
示す時点まで、理論空燃比よりもリーンな第1リーン空
燃比に制御し、前記第1触媒上流の空燃比が前記第1リ
ーン空燃比に制御されていることを利用して前記第1触
媒の最大酸素吸蔵量を第1触媒第1最大酸素吸蔵量とし
て推定し、その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記
第2触媒下流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリ
ーンな空燃比であることを示す時点まで、理論空燃比よ
りもリーンな第2リーン空燃比に制御し、前記第1触媒
上流の空燃比が前記第2リーン空燃比に制御されている
ことを利用して前記第2触媒の最大酸素吸蔵量を第2触
媒第1最大酸素吸蔵量として推定し、その後、前記第1
触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下流空燃比センサの
出力が理論空燃比よりもリッチな空燃比であることを示
す時点まで、理論空燃比よりもリッチな第1リッチ空燃
比に制御し、前記第1触媒上流の空燃比が前記第1リッ
チ空燃比に制御されていることを利用して前記第1触媒
の最大酸素吸蔵量を第1触媒第2最大酸素吸蔵量として
推定し、その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第
2触媒下流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッ
チな空燃比であることを示す時点まで、理論空燃比より
もリッチな第2リッチ空燃比に制御し、前記第1触媒上
流の空燃比が前記第2リッチ空燃比に制御されているこ
とを利用して前記第2触媒の最大酸素吸蔵量を第2触媒
第2最大酸素吸蔵量として推定し、(1)前記第1触媒
第1最大酸素吸蔵量と前記第1触媒第2最大酸素吸蔵量
とに基いて前記第1触媒が劣化しているか否かを判定す
るとともに、前記第2触媒第1最大酸素吸蔵量と前記第
2触媒第2最大酸素吸蔵量とに基いて前記第2触媒が劣
化しているか否かを判定する触媒劣化判定方法、又は
(2)前記第1触媒第1最大酸素吸蔵量、前記第1触媒
第2最大酸素吸蔵量、前記第2触媒第1最大酸素吸蔵
量、及び前記第2触媒第2最大酸素吸蔵量とに基いて前
記第1触媒及び前記第2触媒からなる触媒装置が劣化し
ているか否かを判定する触媒劣化判定方法、を提供する
こともできる。
Further, according to the present invention, a first catalyst arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a first catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst. A second catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor, and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the second catalyst. A method for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising:
The air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to the stoichiometric air-fuel ratio so that the first catalyst completely releases the oxygen stored therein and the second catalyst completely releases the oxygen stored therein. Control to a richer air-fuel ratio, then the air-fuel ratio of the first catalyst upstream, until the time when the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio, By controlling the first lean air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio and controlling the air-fuel ratio upstream of the first catalyst to the first lean air-fuel ratio, the maximum oxygen storage amount of the first catalyst is utilized. Is estimated as the first catalyst first maximum oxygen storage amount, and then the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is determined so that the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Up to the point in time, the second that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio The maximum oxygen storage amount of the second catalyst is controlled to the second catalyst first maximum oxygen by utilizing the fact that the lean air-fuel ratio is controlled and the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second lean air-fuel ratio. Estimated as the storage amount, and then the first
The air-fuel ratio upstream of the catalyst is controlled to the first rich air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio until the time when the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor shows that the air-fuel ratio is richer than the theoretical air-fuel ratio. , The maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated as the first catalyst second maximum oxygen storage amount by utilizing the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first rich air-fuel ratio, and then , A second rich air richer than the stoichiometric air-fuel ratio until the time point when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The maximum oxygen storage amount of the second catalyst is set to the second catalyst second maximum oxygen storage amount by utilizing the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second rich air-fuel ratio by controlling the fuel ratio to the second catalyst. Estimate (1) the first catalyst the first maximum oxygen storage It is determined whether the first catalyst is deteriorated based on the first catalyst second maximum oxygen storage amount and the second catalyst first maximum oxygen storage amount and the second catalyst second maximum oxygen. A catalyst deterioration determination method for determining whether or not the second catalyst is deteriorated based on the stored amount, or (2) the first catalyst first maximum oxygen storage amount, the first catalyst second maximum oxygen storage amount , The second catalyst first maximum oxygen storage amount, and the second catalyst second maximum oxygen storage amount, it is determined whether the catalyst device including the first catalyst and the second catalyst is deteriorated. A catalyst deterioration determination method can also be provided.

【0036】なお、これらの各場合にも、前記第2リッ
チ空燃比は、前記第1リッチ空燃比よりもリーンな空燃
比であり、前記第2リーン空燃比は、前記第1リーン空
燃比よりもリッチな空燃比であることが、エミッション
を抑制するために好適であるが、これに限定されない。
In each of these cases, the second rich air-fuel ratio is leaner than the first rich air-fuel ratio, and the second lean air-fuel ratio is leaner than the first lean air-fuel ratio. A rich air-fuel ratio is suitable for suppressing emission, but is not limited to this.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明による触媒劣化判定
方法の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る触媒劣化判定方法を実
施する空燃比制御装置(触媒劣化判定装置)を火花点火
式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの
概略構成を示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a catalyst deterioration determining method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which an air-fuel ratio control device (catalyst deterioration determination device) for implementing a catalyst deterioration determination method according to an embodiment of the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder (4-cylinder) internal combustion engine 10. ing.

【0038】この内燃機関10は、シリンダブロック、
シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含
むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20
の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブ
ロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系
統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外
部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
The internal combustion engine 10 includes a cylinder block,
Cylinder block lower case, cylinder block portion 20 including an oil pan, and cylinder block portion 20
A cylinder head portion 30 fixed on the upper side, an intake system 40 for supplying a gasoline mixture to the cylinder block portion 20, and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block portion 20 to the outside. Contains.

【0039】シリンダブロック部20は、シリンダ2
1、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸2
4を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復
動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介して
クランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸2
4が回転するようになっている。シリンダ21とピスト
ン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼
室25を形成している。
The cylinder block portion 20 includes the cylinder 2
1, piston 22, connecting rod 23, and crankshaft 2
Includes 4. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 via the connecting rod 23, whereby the crankshaft 2
4 is designed to rotate. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

【0040】シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連
通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気
弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフト
を含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連
続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気
タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室2
5に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉す
る排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカム
シャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与え
る高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナ
イタ38、及び燃料を吸気ポート31内に噴射するイン
ジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。
The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake camshaft that drives the intake valve 32, and the phase angle of the intake camshaft is continuous. Variable intake timing device 33, actuator 33a of variable intake timing device 33, and combustion chamber 2
5, an exhaust port 34 that communicates with the exhaust port 5, an exhaust valve 35 that opens and closes the exhaust port 34, an exhaust camshaft 36 that drives the exhaust valve 35, a spark plug 37, and an igniter 38 that includes an ignition coil that generates a high voltage applied to the spark plug 37. And an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31.

【0041】吸気系統40は、吸気ポート31に連通し
同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテー
クマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に
設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸
気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、ス
ロットル弁駆動手段を構成するDCモータからなるスロ
ットル弁アクチュエータ43a、スワールコントロール
バルブ(以下、「SCV」と称呼する。)44、及びD
CモータからなるSCVアクチュエータ44aを備えて
いる。
The intake system 40 includes an intake pipe 41 including an intake manifold which communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and an inside of the intake pipe 41. There, a throttle valve 43 that makes the opening cross-sectional area of the intake passage variable, a throttle valve actuator 43a composed of a DC motor that constitutes throttle valve driving means, a swirl control valve (hereinafter referred to as "SCV") 44, and D
The SCV actuator 44a including a C motor is provided.

【0042】排気系統50は、排気ポート34に連通し
たエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホ
ールド51に接続されたエキゾーストパイプ(排気管)
52、エキゾーストパイプ52に配設(介装)された上
流側の第1触媒(上流側三元触媒、又はスタート・コン
バータとも云う。)53、及び第1触媒53の下流のエ
キゾーストパイプ52に配設(介装)された第2触媒
(下流側三元触媒、又は、車両のフロア下方に配設され
るため、アンダ・フロア・コンバータとも云う。)54
を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホー
ルド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を
構成している。
The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, and an exhaust pipe (exhaust pipe) connected to the exhaust manifold 51.
52, an upstream first catalyst (also referred to as an upstream three-way catalyst or a start converter) 53 disposed (interposed) in the exhaust pipe 52, and an exhaust pipe 52 downstream of the first catalyst 53. Installed (interposed) second catalyst (downstream side three-way catalyst, or because it is arranged below the floor of the vehicle, it is also called an under floor converter) 54.
Is equipped with. The exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 form an exhaust passage.

【0043】一方、このシステムは、熱線式エアフロー
メータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポ
ジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、
水温センサ65、第1触媒53の上流の排気通路に配設
された空燃比センサ66(以下、「最上流空燃比セン
サ」と称呼する。)、第1触媒53の下流であって第2
触媒54の上流の排気通路に配設された空燃比センサ6
7(以下、「第1触媒下流空燃比センサ67」と称呼す
る。)、第2触媒54の下流の排気通路に配設された空
燃比センサ68(以下、「第2触媒下流空燃比センサ6
8」と称呼する。)、及びアクセル開度センサ69を備
えている。
On the other hand, this system includes a heat ray type air flow meter 61, a throttle position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64,
The water temperature sensor 65, an air-fuel ratio sensor 66 (hereinafter referred to as the “upstream-stream air-fuel ratio sensor”) disposed in the exhaust passage upstream of the first catalyst 53, and downstream of the first catalyst 53 and second.
Air-fuel ratio sensor 6 disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst 54
7 (hereinafter referred to as "first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67"), an air-fuel ratio sensor 68 (hereinafter referred to as "second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 6") disposed in the exhaust passage downstream of the second catalyst 54.
8 ”. ), And an accelerator opening sensor 69.

【0044】熱線式エアフローメータ61は、吸気管4
1内を流れる吸入空気の質量流量に応じた電圧Vgを出力
するようになっている。かかるエアフローメータ61の
出力Vgと、計測された吸入空気量(流量)AFMとの関
係は、図2に示したとおりである。スロットルポジショ
ンセンサ62は、スロットル弁43の開度を検出し、ス
ロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになってい
る。カムポジションセンサ63は、インテークカムシャ
フトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が1
80°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2
信号)を発生するようになっている。クランクポジショ
ンセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に
幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が36
0°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力する
ようになっている。この信号は、エンジン回転速度NE
を表す。水温センサ65は、内燃機関10の冷却水の温
度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するように
なっている。
The hot-wire type air flow meter 61 includes the intake pipe 4
A voltage Vg is output according to the mass flow rate of the intake air flowing in the unit 1. The relationship between the output Vg of the air flow meter 61 and the measured intake air amount (flow rate) AFM is as shown in FIG. The throttle position sensor 62 detects the opening of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA. The cam position sensor 63 detects that the intake camshaft is rotated by 90 ° (that is, the crankshaft 24 is rotated by 1).
A signal (G2) with one pulse for every 80 ° rotation
Signal). The crank position sensor 64 has a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates by 10 °, and the crankshaft 24 has a 36 pulse width.
A signal having a wide pulse is output every time it rotates by 0 °. This signal indicates the engine speed NE
Represents The water temperature sensor 65 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

【0045】最上流空燃比センサ66は、図3に示した
ように、空燃比A/Fに応じた電流を出力し、この電流
に応じた電圧vabyfsを出力するようになっている。図3
から明らかなように、最上流空燃比センサ66によれ
ば、広範囲にわたる空燃比A/Fを精度良く検出するこ
とができる。第1触媒下流空燃比センサ67、及び第2
触媒下流空燃比センサ68は、図4に示したように、理
論空燃比において急変する電圧Voxs1,Voxs2をそれぞれ
出力するようになっている。より具体的に述べると、第
1,第2触媒下流空燃比センサ67,68は、空燃比が理
論空燃比よりもリーンのときは略0.1(V)、空燃比
が理論空燃比よりもリッチのときは略0.9(V)、及
び空燃比が理論空燃比のときは略0.5(V)の電圧を
出力するようになっている。アクセル開度センサ69
は、運転者によって操作されるアクセルペダル81の操
作量を検出し、同アクセルペダル81の操作量Accpを表
す信号を出力するようになっている。
As shown in FIG. 3, the most upstream air-fuel ratio sensor 66 outputs a current corresponding to the air-fuel ratio A / F and outputs a voltage vabyfs corresponding to this current. Figure 3
As is apparent from the above, the most upstream air-fuel ratio sensor 66 can accurately detect the air-fuel ratio A / F over a wide range. First catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67, and second
As shown in FIG. 4, the catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 outputs the voltages Voxs1 and Voxs2 that suddenly change in the theoretical air-fuel ratio. More specifically, the first and second catalyst downstream air-fuel ratio sensors 67, 68 have a value of about 0.1 (V) when the air-fuel ratio is leaner than the theoretical air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is lower than the theoretical air-fuel ratio. A voltage of about 0.9 (V) is output when the air-fuel ratio is rich, and a voltage of about 0.5 (V) is output when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio. Accelerator position sensor 69
Detects the operation amount of the accelerator pedal 81 operated by the driver and outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal 81.

【0046】更に、このシステムは電気制御装置70を
備えている。電気制御装置70は、互いにバスで接続さ
れたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プロ
グラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マッ
プ)、定数等を予め記憶したROM72、CPU71が
必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電
源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納
したデータを電源が遮断されている間も保持するバック
アップRAM74、及びADコンバータを含むインター
フェース75等からなるマイクロコンピュータである。
インターフェース75は、前記センサ61〜69と接続
され、CPU71にセンサ61〜69からの信号を供給
するとともに、同CPU71の指示に応じて可変吸気タ
イミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ
38、インジェクタ39、スロットル弁アクチュエータ
43a、及びSCVアクチュエータ44aに駆動信号を
送出するようになっている。
Furthermore, the system comprises an electric control unit 70. The electric control device 70 includes a CPU 71 connected to each other via a bus, a ROM 72 in which routines (programs) executed by the CPU 71, tables (lookup tables, maps), constants, etc. are stored in advance, and the CPU 71 temporarily stores data as necessary. The microcomputer 73 includes a RAM 73 for storing data in a memory, a backup RAM 74 for storing data while the power is on and holding the stored data even while the power is off, and an interface 75 including an AD converter.
The interface 75 is connected to the sensors 61 to 69, supplies signals from the sensors 61 to 69 to the CPU 71, and in response to an instruction from the CPU 71, the actuator 33a of the variable intake timing device 33, the igniter 38, the injector 39, and the throttle. A drive signal is sent to the valve actuator 43a and the SCV actuator 44a.

【0047】(触媒劣化判定の原理)ところで、第1,
第2触媒53,54等の三元触媒は、空燃比がほぼ理論
空燃比のときに未燃成分(HC,CO)を酸化し、同時
に窒素酸化物(NOx)を還元する機能を有する。更
に、三元触媒は、酸素貯蔵機能を有し、この酸素貯蔵機
能により空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移した
としても、HC,CO、及びNOxを浄化することがで
きる。即ち、機関の空燃比がリーンとなって三元触媒に
流入するガスにNOxが多量に含まれると、三元触媒は
NOxから酸素分子を奪ってNOxを還元してNOxを
浄化するとともに、その酸素を吸蔵する。また、機関の
空燃比がリッチになって三元触媒に流入するガスにH
C,COが多量に含まれると、三元触媒はこれらに吸蔵
していた酸素を与えて酸化し、これによりHC,COを
浄化する。
(Principle of Deterioration of Catalyst) By the way,
The three-way catalyst such as the second catalysts 53 and 54 has a function of oxidizing unburned components (HC, CO) and reducing nitrogen oxides (NOx) at the same time when the air-fuel ratio is substantially the stoichiometric air-fuel ratio. Furthermore, the three-way catalyst has an oxygen storage function, and even if the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio to a certain extent by this oxygen storage function, HC, CO, and NOx can be purified. That is, when the air-fuel ratio of the engine becomes lean and a large amount of NOx is contained in the gas flowing into the three-way catalyst, the three-way catalyst deprives NOx of oxygen molecules to reduce NOx and purifies NOx. Stores oxygen. In addition, the air-fuel ratio of the engine becomes rich and H
When a large amount of C and CO is contained, the three-way catalyst gives oxygen stored therein to oxidize them, thereby purifying HC and CO.

【0048】従って、三元触媒が連続的に流入する多量
のHC,COを効率的に浄化するためには、同三元触媒
が酸素を多量に貯蔵していなければならず、逆に連続的
に流入する多量のNOxを効率的に浄化するためには、
三元触媒が酸素を十分に貯蔵し得る状態になければなら
ないことになる。
Therefore, in order for the three-way catalyst to efficiently purify a large amount of HC and CO that continuously flow in, the three-way catalyst must store a large amount of oxygen, and conversely, it must be continuously stored. In order to efficiently purify a large amount of NOx flowing into the
The three-way catalyst would have to be in a condition to store sufficient oxygen.

【0049】以上のことから明らかなように、三元触媒
の浄化能力は、その三元触媒が貯蔵(吸蔵)し得る最大
の酸素量(最大酸素吸蔵量)に依存する。ところが、三
元触媒は燃料中に含まれる鉛や硫黄等による被毒、或い
は触媒に加わる熱により劣化するから、次第に最大酸素
吸蔵量が低下してくる。換言すると、第1,第2触媒5
3,54の各々の最大酸素吸蔵量を推定することができ
れば、同第1,第2触媒53,54の各々が劣化している
か否かを判定することができる。また、これらの判定結
果の組合せに基づけば、第1,2触媒53,54を一つ
の触媒装置とみなしたときの同触媒装置が劣化している
か否かも判定することができる。
As is clear from the above, the purifying ability of the three-way catalyst depends on the maximum oxygen amount (maximum oxygen storage amount) that can be stored (stored) in the three-way catalyst. However, the three-way catalyst deteriorates due to poisoning by lead or sulfur contained in the fuel or heat applied to the catalyst, so that the maximum oxygen storage amount gradually decreases. In other words, the first and second catalysts 5
If the maximum oxygen storage amount of each of the catalysts 3 and 54 can be estimated, it can be determined whether each of the first and second catalysts 53 and 54 is deteriorated. Further, based on the combination of these determination results, it is also possible to determine whether or not the first and second catalysts 53 and 54 are regarded as one catalyst device and the same catalyst device is deteriorated.

【0050】かかる知見に基き、本実施形態の触媒劣化
判定装置は、図5のタイムチャートに示した方法により
第1,第2触媒53,54の各々の最大酸素吸蔵量を推
定する。即ち、先ず、図5(A)に示したように、時刻
t1にて第1触媒53の上流のガスの空燃比(実際に
は、機関が吸入する混合気の空燃比であり、以下、単に
「第1触媒上流空燃比」と云うこともある。)を理論空
燃比よりもリーンな所定の第1リーン空燃比に制御す
る。
Based on such knowledge, the catalyst deterioration determining apparatus of this embodiment estimates the maximum oxygen storage amount of each of the first and second catalysts 53 and 54 by the method shown in the time chart of FIG. That is, first, as shown in FIG. 5A, at time t1, the air-fuel ratio of the gas upstream of the first catalyst 53 (actually, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture taken by the engine, The "first catalyst upstream air-fuel ratio" may be referred to)) is controlled to a predetermined first lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

【0051】これにより、第1触媒53にリーンな空燃
比のガスが流入するから、図5(C)に示したように、
第1触媒53の酸素吸蔵量は次第に増大し、時刻t2に
て最大酸素吸蔵量CSCmaxに達する。この結果、時刻
t2にて、第1触媒53から酸素を含むガス(リーン空
燃比のガス)が流出し始め、図5(B)に示したよう
に、第1触媒下流空燃比センサ67の出力Voxs1はリッ
チを示す値からリーンを示す値に変化する。この時刻t
1〜t2間の作動を第1モード(Mode=1)における作動
と呼ぶ。
As a result, a gas having a lean air-fuel ratio flows into the first catalyst 53, so that as shown in FIG.
The oxygen storage amount of the first catalyst 53 gradually increases and reaches the maximum oxygen storage amount CSCmax at time t2. As a result, at time t2, a gas containing oxygen (a gas with a lean air-fuel ratio) begins to flow out from the first catalyst 53, and as shown in FIG. 5B, the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67. Voxs1 changes from a value indicating rich to a value indicating lean. This time t
The operation between 1 and t2 is called the operation in the first mode (Mode = 1).

【0052】時刻t2にて、第1触媒下流空燃比センサ
67の出力Voxs1がリッチを示す値からリーンを示す値
に変化すると、本装置は第1触媒上流空燃比を理論空燃
比よりもリーンであるが前記第1リーン空燃比よりもリ
ッチな第2リーン空燃比に制御する(図5(A)を参
照)。これにより、第1触媒53にリーンな空燃比のガ
スが流入し、しかも、第1触媒53の酸素吸蔵量は最大
となっていて同第1触媒53は酸素を吸蔵することがで
きない状態にあるから、同第1触媒53から酸素を含む
ガスが流出し続ける。
At time t2, when the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 changes from a value indicating rich to a value indicating lean, this device makes the first catalyst upstream air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. However, the second lean air-fuel ratio is controlled to be richer than the first lean air-fuel ratio (see FIG. 5A). As a result, a gas having a lean air-fuel ratio flows into the first catalyst 53, and the oxygen storage amount of the first catalyst 53 is maximized, so that the first catalyst 53 cannot store oxygen. Therefore, the gas containing oxygen continues to flow out from the first catalyst 53.

【0053】この結果、図5(E)に示したように、時
刻t2以降において第2触媒54の酸素吸蔵量は次第に
増大し、時刻t3にて最大酸素吸蔵量CUFmaxに達す
る。この結果、時刻t3にて、第2触媒54から酸素を
含むガスが流出し始め、図5(D)に示したように、第
2触媒下流空燃比センサ68の出力Voxs2はリッチを示
す値からリーンを示す値に変化する。なお、時刻t2〜
t3間の作動を第2モード(Mode=2)における作動と呼
ぶ。
As a result, as shown in FIG. 5 (E), the oxygen storage amount of the second catalyst 54 gradually increases after time t2 and reaches the maximum oxygen storage amount CUFmax at time t3. As a result, at time t3, the gas containing oxygen starts to flow out from the second catalyst 54, and as shown in FIG. 5D, the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value indicating rich. The value changes to indicate lean. In addition, from time t2
The operation during t3 is referred to as the operation in the second mode (Mode = 2).

【0054】以上のように、第1,第2モード(Mode=
1,Mode=2)においては、第1触媒53が内部に酸素を吸
蔵し得る限界まで酸素を吸蔵するとともに、第2触媒5
4が内部に酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を吸蔵するよ
うに同第1触媒53の上流の空燃比が理論空燃比よりも
リーンに制御される。
As described above, the first and second modes (Mode =
In 1, Mode = 2), the first catalyst 53 stores oxygen to the limit where it can store oxygen, and the second catalyst 5
The air-fuel ratio upstream of the first catalyst 53 is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio so that 4 can store oxygen to the limit.

【0055】時刻t3にて、第2触媒下流空燃比センサ
68の出力Voxs2がリッチを示す値からリーンを示す値
に変化すると、本装置は第1触媒上流空燃比を理論空燃
比よりもリッチな第1リッチ空燃比に制御する。これに
より、第1触媒53にリッチな空燃比のガスが流入する
ため、第1触媒53の酸素が同第1触媒53に流入する
未燃HC,COの酸化のために消費される。これによ
り、第1触媒53の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量CSC
maxから減少して行く。そして、時刻t4になると、第
1触媒53の酸素吸蔵量は「0」となるから、第1触媒
53からリッチ空燃比のガスが流出し始め、第1触媒下
流空燃比センサ67の出力Voxs1はリーンを示す値から
リッチを示す値に変化する。この時刻t3〜t4間の作
動を第3モード(Mode=3)における作動と呼ぶ。
At time t3, when the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value indicating rich to a value indicating lean, the present apparatus makes the first catalyst upstream air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. Control to the first rich air-fuel ratio. As a result, a gas having a rich air-fuel ratio flows into the first catalyst 53, so that oxygen in the first catalyst 53 is consumed for oxidizing unburned HC and CO flowing into the first catalyst 53. As a result, the oxygen storage amount of the first catalyst 53 is the maximum oxygen storage amount CSC.
It decreases from max. Then, at time t4, the oxygen storage amount of the first catalyst 53 becomes “0”, so that the gas of the rich air-fuel ratio starts to flow out from the first catalyst 53, and the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 becomes The value indicating lean changes to the value indicating rich. The operation between the times t3 and t4 is called the operation in the third mode (Mode = 3).

【0056】本装置は、かかる時刻t3〜t4間におい
て、以下のようにして第1触媒53の最大酸素吸蔵量C
SCmaxを最大酸素吸蔵量CSCmax3として推定する。
即ち、第1触媒上流空燃比を第1リッチ空燃比に設定し
た時刻t3から、第1触媒下流空燃比センサ67の出力
Voxs1がリッチを示す値に変化する時刻t4までの間、
下記数1、及び下記数2に基いて酸素吸蔵量の変化量Δ
O2を算出するとともにこれを積算し、同時刻t4での積
算値を最大酸素吸蔵量CSCmax3として算出する。
In the present apparatus, during the time t3 to t4, the maximum oxygen storage amount C of the first catalyst 53 is as follows.
SCmax is estimated as the maximum oxygen storage amount CSCmax3.
That is, from the time t3 when the first catalyst upstream air-fuel ratio is set to the first rich air-fuel ratio, the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67
Until time t4 when Voxs1 changes to a value indicating rich,
Change Δ of oxygen storage amount based on the following Equation 1 and Equation 2
O2 is calculated and integrated, and the integrated value at the same time t4 is calculated as the maximum oxygen storage amount CSCmax3.

【0057】[0057]

【数1】 ΔO2=0.23・mfr・(stoich − abyfs)[Equation 1] ΔO2 = 0.23 ・ mfr ・ (stoich-abyfs)

【0058】[0058]

【数2】 CSCmax3=ΣΔO2(区間t=t3〜t4)[Equation 2] CSCmax3 = ΣΔO2 (section t = t3 to t4)

【0059】上記数1において、値「0.23」は大気
中に含まれる酸素の重量割合である。mfrは所定時間
(計算周期tsample)内の燃料噴射量Fiの合計量であ
り、stoichは理論空燃比(例えば、14.7)である。
abyfsは所定時間tsampleにおいて最上流空燃比センサ6
6により検出された空燃比A/Fである。なお、abyfs
は前記所定時間tsample内の最上流空燃比センサ66に
より検出された空燃比A/Fの平均値としてもよい。
In Expression 1, the value "0.23" is the weight ratio of oxygen contained in the atmosphere. mfr is the total amount of the fuel injection amount Fi within a predetermined time (calculation period tsample), and stoich is the theoretical air-fuel ratio (for example, 14.7).
abyfs is the most upstream air-fuel ratio sensor 6 at a predetermined time tsample
6 is the air-fuel ratio A / F detected by No. 6. Note that abyfs
May be an average value of the air-fuel ratio A / F detected by the most upstream air-fuel ratio sensor 66 within the predetermined time tsample.

【0060】この数1に示したように、所定時間tsampl
e内の噴射量の合計量mfrに、検出された空燃比A/
Fの理論空燃比からの偏移(stoich − abyfs)を乗じ
ることで、同所定時間tsampleにおける空気の不足量が
求められ、この空気の不足量に酸素の重量割合を乗じる
ことで同所定時間tsampleにおける酸素吸蔵量変化量
(吸蔵酸素の消費量)ΔO2が求められる。そして、数2
に示したように、酸素吸蔵量変化量ΔO2を時刻t3〜t
4に渡って積算することで、第1触媒53が酸素を最大
限貯蔵していた状態から酸素を総べて消費するまでの酸
素消費量、即ち最大酸素吸蔵量CSCmax3が推定・算出
される。このように、本実施形態では、第1触媒上流側
空燃比が第1リッチ空燃比に制御されていることを利用
して最大酸素吸蔵量CSCmax3を推定する。
As shown in the equation 1, the predetermined time tsampl
In the total injection amount mfr in e, the detected air-fuel ratio A /
By multiplying the deviation of stoichiometric air-fuel ratio of F (stoich-abyfs), the air shortage amount at the same predetermined time tsample is obtained, and by multiplying this air shortage amount by the oxygen weight ratio, The change amount of oxygen storage amount (consumption amount of stored oxygen) ΔO2 is calculated. And the number 2
As shown in, the oxygen storage amount change amount ΔO2 is calculated from time t3 to t3.
By integrating over 4, the oxygen consumption amount from the state where the first catalyst 53 stores the maximum amount of oxygen to the time when all the oxygen is consumed, that is, the maximum oxygen storage amount CSCmax3 is estimated and calculated. As described above, in the present embodiment, the maximum oxygen storage amount CSCmax3 is estimated by utilizing the fact that the first catalyst upstream side air-fuel ratio is controlled to the first rich air-fuel ratio.

【0061】なお、本実施形態においては、時刻t3〜
t4間で第1触媒上流空燃比は一定の第1リッチ空燃比
であるから、時刻t3〜t4までの時間をΔt3、第1
空燃比をabyfR1、その間における単位時間当りの燃料供
給量をmfr3とすれば、上記数1及び上記数2から、
最大酸素吸蔵量CSCmax3は0.23・mfr3・(st
oich − abyfR1)・Δt3として簡単に求めることもで
きる。
In this embodiment, from time t3.
Since the first catalyst upstream air-fuel ratio is the constant first rich air-fuel ratio during t4, the time from time t3 to t4 is Δt3, the first
Assuming that the air-fuel ratio is abyfR1 and the fuel supply amount per unit time during that period is mfr3, from Equation 1 and Equation 2 above,
The maximum oxygen storage amount CSCmax3 is 0.23 · mfr3 · (st
It can also be easily obtained as oich-abyfR1) · Δt3.

【0062】時刻t4にて、第1触媒下流空燃比センサ
68の出力がリーンを示す値からリッチを示す値に変化
すると、本装置は第1触媒上流空燃比を理論空燃比より
もリッチな空燃比であって第1リッチ空燃比よりもリー
ンな第2リッチ空燃比に制御する。このとき、第1触媒
53の酸素吸蔵量は「0」となっているから、第2触媒
54にリッチな空燃比のガスが流入する。この結果、第
2触媒54が吸蔵している酸素は、同第2触媒54に流
入する未燃HC,COの酸化のために消費されるので、
第2触媒54の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量CUFmax
から減少して行く。
At time t4, when the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value indicating lean to a value indicating rich, the present apparatus changes the first catalyst upstream air-fuel ratio to an air richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The second rich air-fuel ratio, which is a fuel ratio and is leaner than the first rich air-fuel ratio, is controlled. At this time, since the oxygen storage amount of the first catalyst 53 is “0”, the gas having a rich air-fuel ratio flows into the second catalyst 54. As a result, the oxygen stored in the second catalyst 54 is consumed for the oxidation of unburned HC and CO flowing into the second catalyst 54,
The oxygen storage amount of the second catalyst 54 is the maximum oxygen storage amount CUFmax.
To decrease from.

【0063】そして、時刻t5になると、第2触媒54
の酸素吸蔵量は「0」となるから、第2触媒54からリ
ッチ空燃比のガスが流出し始め、第2触媒下流空燃比セ
ンサ68の出力Voxs2はリーンを示す値からリッチを示
す値に変化する。即ち、時刻t3〜t4の間に、第1触
媒53が内部に吸蔵している酸素を完全に放出するとと
もに、時刻t4〜t5の間に、第2触媒54が内部に吸
蔵している酸素を完全に放出するように、時刻t3〜t
5の間の第1触媒53の上流の空燃比が理論空燃比より
もリッチな空燃比に制御される。なお、時刻t4〜t5
間の作動を第4モード(Mode=4)における作動と呼ぶ。
Then, at time t5, the second catalyst 54
Since the oxygen storage amount of is 0, the rich air-fuel ratio gas starts to flow out from the second catalyst 54, and the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a lean value to a rich value. To do. That is, during the time t3 to t4, the first catalyst 53 completely releases the oxygen stored inside, and during the time t4 to t5, the second catalyst 54 stores the oxygen stored inside. Time t3 to t so as to release completely
The air-fuel ratio upstream of the first catalyst 53 during 5 is controlled to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. In addition, from time t4 to t5
The operation during the period is called the operation in the fourth mode (Mode = 4).

【0064】本装置は、時刻t4〜t5間において、上
記最大酸素吸蔵量CSCmax3を求めた場合と同様な下記
数3及び下記数4により示される計算を行うことで、第
2触媒54の最大酸素吸蔵量CUFmaxを最大酸素吸蔵
量CUFmax4として算出・推定する。なお、この場合に
おいても、時刻t4〜t5間で第1触媒上流空燃比は一
定の第2リッチ空燃比であるから、時刻t4〜t5まで
の時間をΔt4、第2空燃比をabyfR2、その間における
単位時間当りの燃料供給量をmfr4とすれば、最大酸
素吸蔵量CUFmax4は0.23・mfr4・(stoich
− abyfR2)・Δt4として簡単に求めることもでき
る。このように、本実施形態では、第1触媒上流側空燃
比が第2リッチ空燃比に制御されていることを利用して
最大酸素吸蔵量CUFmax4を推定する。
The present apparatus performs the calculations shown by the following equations 3 and 4 similar to the case where the maximum oxygen storage amount CSCmax3 is obtained between the times t4 and t5, whereby the maximum oxygen of the second catalyst 54 is The storage amount CUFmax is calculated and estimated as the maximum oxygen storage amount CUFmax4. Even in this case, since the first catalyst upstream air-fuel ratio is the constant second rich air-fuel ratio from time t4 to t5, the time from time t4 to t5 is Δt4, the second air-fuel ratio is abyfR2, and during that time. If the fuel supply amount per unit time is mfr4, the maximum oxygen storage amount CUFmax4 is 0.23 · mfr4 · (stoich
-AbyfR2) · Δt4 can be easily obtained. As described above, in the present embodiment, the maximum oxygen storage amount CUFmax4 is estimated by utilizing the fact that the first catalyst upstream side air-fuel ratio is controlled to the second rich air-fuel ratio.

【0065】[0065]

【数3】 ΔO2=0.23・mfr・(stoich − abyfs)[Equation 3] ΔO2 = 0.23 ・ mfr ・ (stoich-abyfs)

【0066】[0066]

【数4】CUFmax4=ΣΔO2(区間t=t4〜t5)[Formula 4] CUFmax4 = ΣΔO2 (section t = t4 to t5)

【0067】時刻t5にて、第2触媒下流空燃比センサ
68の出力Voxs2がリーンを示す値からリッチを示す値
に変化すると、本装置は第1触媒上流空燃比を理論空燃
比よりもリーンな前記第1リーン空燃比に制御する。こ
れにより、第1触媒53にリーンな空燃比のガスが流入
する。また、時刻t5の時点においては、第1触媒53
の酸素吸蔵量は「0」となっている。従って、時刻t5
以降において、第1触媒53内の酸素吸蔵量「0」から
増大し続け、時刻t6にて最大酸素吸蔵量CSCmaxに
達する。この結果、時刻t6にて、第1触媒53から酸
素を含むガスが流出し始め、第1触媒下流空燃比センサ
67の出力Voxs1はリッチを示す値からリーンを示す値
に変化する。この時刻t5〜t6間の作動を第5モード
(Mode=5)における作動と呼ぶ。
At time t5, when the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value indicating lean to a value indicating rich, the present apparatus makes the first catalyst upstream air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Control to the first lean air-fuel ratio. As a result, a gas having a lean air-fuel ratio flows into the first catalyst 53. Further, at the time t5, the first catalyst 53
The oxygen storage amount of is 0. Therefore, time t5
After that, the oxygen storage amount in the first catalyst 53 continues to increase from “0”, and reaches the maximum oxygen storage amount CSCmax at time t6. As a result, at time t6, the gas containing oxygen starts to flow out from the first catalyst 53, and the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 changes from a value indicating rich to a value indicating lean. The operation between the times t5 and t6 is called the operation in the fifth mode (Mode = 5).

【0068】本装置は、かかる時刻t5〜t6間におい
ても、以下のようにして第1触媒53の最大酸素吸蔵量
CSCmaxを最大酸素吸蔵量CSCmax5として推定す
る。即ち、第1触媒下流空燃比センサ67の出力Voxs1
がリーン空燃比を示す値となった時刻t6では、第1触
媒53の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量CSCmaxに到達
したことを意味するから、時刻t5〜t6までの間、下
記数5及び下記数6に基いて酸素吸蔵量の変化量ΔO2を
算出するとともにこれを積算し、同時刻t6での積算値
を最大酸素吸蔵量CSCmax5として推定・算出する。
The present apparatus estimates the maximum oxygen storage amount CSCmax of the first catalyst 53 as the maximum oxygen storage amount CSCmax5 in the following manner even during the time t5 to t6. That is, the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67
Indicates that the oxygen storage amount of the first catalyst 53 has reached the maximum oxygen storage amount CSCmax at the time t6 when becomes a value indicating the lean air-fuel ratio. The change amount ΔO2 of the oxygen storage amount is calculated based on the equation 6, and this is integrated, and the integrated value at the same time t6 is estimated and calculated as the maximum oxygen storage amount CSCmax5.

【0069】[0069]

【数5】 ΔO2=0.23・mfr・(abyfs − stoich)[Equation 5] ΔO2 = 0.23 · mfr · (abyfs − stoich)

【0070】[0070]

【数6】CSCmax5=ΣΔO2(区間t=t5〜t6)[Equation 6] CSCmax5 = ΣΔO2 (section t = t5 to t6)

【0071】この数5に示したように、所定時間tsampl
e内の噴射量の合計量mfrに、空燃比A/Fの理論空
燃比からの偏移(abyfs − stoich)を乗じることで、
同所定時間tsampleにおける空気の過剰量が求められ、
この空気の過剰量に酸素の重量割合を乗じることで同所
定時間tsampleにおける酸素吸蔵量変化量(吸蔵酸素
量)ΔO2が求められる。そして、数6に示したように、
酸素吸蔵量変化量ΔO2を時刻t5〜t6に渡って積算す
ることで、第1触媒53の酸素吸蔵量が「0」である状
態から酸素を最大限に吸蔵するまでの酸素量、即ち最大
酸素吸蔵量CSCmax5が推定・算出される。
As shown in the equation 5, the predetermined time tsampl
By multiplying the total amount mfr of the injection amount in e by the deviation (abyfs-stoich) of the air-fuel ratio A / F from the theoretical air-fuel ratio,
The excess amount of air at the same predetermined time tsample is calculated,
By multiplying the excess amount of air by the weight ratio of oxygen, the oxygen storage amount change amount (stored oxygen amount) ΔO2 at the same predetermined time tsample can be obtained. Then, as shown in Equation 6,
By integrating the oxygen storage amount change amount ΔO2 over the time t5 to t6, the oxygen amount from the state where the oxygen storage amount of the first catalyst 53 is “0” to the maximum oxygen storage, that is, the maximum oxygen The storage amount CSCmax5 is estimated and calculated.

【0072】なお、この場合においても、時刻t5〜t
6間で第1触媒上流空燃比は一定の第1リーン空燃比で
あるから、時刻t5〜t6までの時間をΔt5、第1リ
ーン空燃比をabyfL1、その間における単位時間当りの燃
料供給量をmfr5とすれば、最大酸素吸蔵量CSCma
x5は0.23・mfr5・(abyfL1 − stoich)・Δt
5として簡単に求めることもできる。このように、本実
施形態では、第1触媒上流側空燃比が第1リーン空燃比
に制御されていることを利用して最大酸素吸蔵量CSC
max5を推定する。
Even in this case, times t5 to t
Since the first catalyst upstream air-fuel ratio is a constant first lean air-fuel ratio between 6 and 6, the time from time t5 to t6 is Δt5, the first lean air-fuel ratio is abyfL1, and the fuel supply amount per unit time during that time is mfr5. If so, the maximum oxygen storage amount CSCma
x5 is 0.23 · mfr5 · (abyfL1 − stoich) · Δt
It can be easily calculated as 5. As described above, in the present embodiment, the maximum oxygen storage amount CSC is utilized by utilizing the fact that the first catalyst upstream side air-fuel ratio is controlled to the first lean air-fuel ratio.
Estimate max5.

【0073】時刻t6にて、第1触媒下流空燃比センサ
67の出力Voxs1がリッチを示す値からリーンを示す値
に変化すると、本装置は第1触媒上流空燃比を理論空燃
比よりもリーンな空燃比であって前記第1リーン空燃比
よりもリッチな前記第2リーン空燃比に制御する。この
場合、第1触媒53の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量CS
Cmaxに到達している。従って、第1触媒53からはリ
ーンな空燃比のガスが流出し、これが第2触媒54内に
流入する。一方、時刻t6の時点においては、第2触媒
54の酸素吸蔵量は「0」となっている。従って、時刻
t6以降において、第2触媒54内の酸素吸蔵量は
「0」から増大し続け、時刻t7にて最大酸素吸蔵量C
UFmaxに達する。この結果、時刻t7にて、第2触媒
54から酸素を含むガスが流出し始め、第2触媒下流空
燃比センサ68の出力Voxs2はリッチを示す値からリー
ンを示す値に変化する。この時刻t6〜t7間の作動を
第6モード(Mode=6)における作動と呼ぶ。
At time t6, when the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 changes from a value indicating rich to a value indicating lean, this device makes the first catalyst upstream air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio is controlled to the second lean air-fuel ratio which is richer than the first lean air-fuel ratio. In this case, the oxygen storage amount of the first catalyst 53 is the maximum oxygen storage amount CS
It has reached Cmax. Therefore, a gas having a lean air-fuel ratio flows out from the first catalyst 53, and this gas flows into the second catalyst 54. On the other hand, at the time t6, the oxygen storage amount of the second catalyst 54 is “0”. Therefore, after the time t6, the oxygen storage amount in the second catalyst 54 continues to increase from “0”, and at the time t7, the maximum oxygen storage amount C
Reach UFmax. As a result, at time t7, the gas containing oxygen starts to flow out from the second catalyst 54, and the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value indicating rich to a value indicating lean. The operation between the times t6 and t7 is called the operation in the sixth mode (Mode = 6).

【0074】本装置は、かかる時刻t6〜t7間におい
ても、以下のようにして第2触媒54の最大酸素吸蔵量
CUFmaxを最大酸素吸蔵量CUFmax6として推定す
る。即ち、下記数7及び下記数8に基いて酸素吸蔵量の
変化量ΔO2を算出するとともに積分し、同時刻t7での
積分値を最大酸素吸蔵量CUFmax6として算出する。
The present apparatus estimates the maximum oxygen storage amount CUFmax of the second catalyst 54 as the maximum oxygen storage amount CUFmax6 in the following manner even during the time t6 to t7. That is, the change amount ΔO2 of the oxygen storage amount is calculated and integrated based on the following equations 7 and 8, and the integrated value at the same time t7 is calculated as the maximum oxygen storage amount CUFmax6.

【0075】[0075]

【数7】 ΔO2=0.23・mfr・(abyfs − stoich)[Equation 7] ΔO2 = 0.23 · mfr · (abyfs − stoich)

【0076】[0076]

【数8】 CUFmax6=ΣΔO2(区間t=t6〜t7)[Equation 8] CUFmax6 = ΣΔO2 (section t = t6 to t7)

【0077】なお、この場合においても、時刻t6〜t
7間で第1触媒上流空燃比は一定の第2リーン空燃比で
あるから、時刻t6〜t7までの時間をΔt6、第2リ
ーン空燃比をabyfL2、その間における単位時間当りの燃
料供給量をmfr6とすれば、最大酸素吸蔵量CUFma
x6は0.23・mfr6・(abyfL2 − stoich)・Δt
6として簡単に求めることもできる。このように、本実
施形態では、第1触媒上流側空燃比が第2リーン空燃比
に制御されていることを利用して最大酸素吸蔵量CUF
max6を推定する。
Even in this case, times t6 to t
Since the first catalyst upstream air-fuel ratio is a constant second lean air-fuel ratio between 7 and 7, the time from time t6 to t7 is Δt6, the second lean air-fuel ratio is abyfL2, and the fuel supply amount per unit time during that time is mfr6. If so, the maximum oxygen storage amount CUFma
x6 is 0.23 · mfr6 · (abyfL2 − stoich) · Δt
It can be easily calculated as 6. As described above, in the present embodiment, the maximum oxygen storage amount CUF is utilized by utilizing the fact that the first catalyst upstream side air-fuel ratio is controlled to the second lean air-fuel ratio.
Estimate max6.

【0078】そして、本装置は、時刻t7にて機関に吸
入される混合気の空燃比を理論空燃比に戻すとともに、
同時刻t7以降において、第1,第2触媒53,54が劣
化しているか否かを以下のように判定する。
Then, this device returns the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the engine to the stoichiometric air-fuel ratio at time t7, and
After the same time t7, it is determined as follows whether or not the first and second catalysts 53 and 54 are deteriorated.

【0079】先ず、第1触媒53については、上記第1
触媒53の最大酸素吸蔵量CSCmax3が第1触媒劣化判
定基準値CSCRdnより小さいか否か、上記第1触媒5
3の最大酸素吸蔵量CSCmax5が第1触媒劣化判定基準
値CSCRupより小さいか否か、及び上記最大酸素吸蔵
量CSCmax3と上記最大酸素吸蔵量CSCmax5の平均値
である第1触媒53の平均最大酸素吸蔵量CSCmax
(=(CSCmax3+CSCmax5)/2)が第1触媒劣化判
定基準値CSCRaveより小さいか否かを判定する。
First, regarding the first catalyst 53,
Whether the maximum oxygen storage amount CSCmax3 of the catalyst 53 is smaller than the first catalyst deterioration determination reference value CSCRdn, the first catalyst 5
Whether the maximum oxygen storage amount CSCmax5 of 3 is smaller than the first catalyst deterioration determination reference value CSCRup, and the average maximum oxygen storage amount of the first catalyst 53 which is an average value of the maximum oxygen storage amount CSCmax3 and the maximum oxygen storage amount CSCmax5. Quantity CSCmax
It is determined whether (= (CSCmax3 + CSCmax5) / 2) is smaller than the first catalyst deterioration determination reference value CSCRave.

【0080】そして、上記最大酸素吸蔵量CSCmax3が
第1触媒劣化判定基準値CSCRdnより小さいこと、上
記最大酸素吸蔵量CSCmax5が第1触媒劣化判定基準値
CSCRupより小さいこと、及び、上記最大酸素吸蔵量
CSCmaxが第1触媒劣化判定基準値CSCRaveより小
さいことの、何れかが成立したときに、第1触媒53が
劣化したものと判定する。この場合、上記3つの条件の
うち、任意の二つの組み合わせが成立したときに第1触
媒53が劣化したと判定するように構成してもよく、同
3つの条件全てが成立したときにのみ第1触媒53が劣
化したと判定するように構成してもよい。
The maximum oxygen storage amount CSCmax3 is smaller than the first catalyst deterioration determination reference value CSCRdn, the maximum oxygen storage amount CSCmax5 is smaller than the first catalyst deterioration determination reference value CSCRup, and the maximum oxygen storage amount is When either of CSCmax is smaller than the first catalyst deterioration determination reference value CSCRave, it is determined that the first catalyst 53 is deteriorated. In this case, the first catalyst 53 may be determined to be deteriorated when any two combinations of the above three conditions are established, and the first catalyst 53 may be determined to be deteriorated only when all the three conditions are satisfied. It may be configured to determine that one catalyst 53 has deteriorated.

【0081】次に、第2触媒54については、上記第2
触媒54の最大酸素吸蔵量CUFmax4が第2触媒劣化判
定基準値CUFRdnより小さいか否か、上記第2触媒5
4の最大酸素吸蔵量CUFmax6が第2触媒劣化判定基準
値CUFRupより小さいか否か、及び上記最大酸素吸蔵
量CUFmax4と上記第2最大酸素吸蔵量CUFmax6の平
均値である第2触媒54の平均最大酸素吸蔵量CUFma
x(=(CUFmax4+CUFmax6)/2)が第2触媒劣化判
定基準値CUFRaveより小さいか否かを判定する。
Next, regarding the second catalyst 54,
Whether or not the maximum oxygen storage amount CUFmax4 of the catalyst 54 is smaller than the second catalyst deterioration determination reference value CUFRdn, the second catalyst 5
Whether the maximum oxygen storage amount CUFmax6 of 4 is smaller than the second catalyst deterioration determination reference value CUFRup, and the average maximum of the second catalyst 54 which is the average value of the maximum oxygen storage amount CUFmax4 and the second maximum oxygen storage amount CUFmax6. Oxygen storage capacity CUFma
It is determined whether x (= (CUFmax4 + CUFmax6) / 2) is smaller than the second catalyst deterioration determination reference value CUFRave.

【0082】そして、上記最大酸素吸蔵量CUFmax4が
第2触媒劣化判定基準値CUFRdnより小さいこと、上
記最大酸素吸蔵量CUFmax6が第2触媒劣化判定基準値
CUFRupより小さいこと、及び、上記平均最大酸素吸
蔵量CUFmaxが第2触媒劣化判定基準値CUFRaveよ
り小さいことの、何れかが成立したときに、第2触媒5
4が劣化したものと判定する。この場合においても、上
記3つの条件のうち、任意の二つの組み合わせが成立し
たときに第2触媒54が劣化したと判定するように構成
してもよく、同3つの条件全てが成立したときにのみ第
2触媒54が劣化したと判定するように構成してもよ
い。
The maximum oxygen storage amount CUFmax4 is smaller than the second catalyst deterioration determination reference value CUFRdn, the maximum oxygen storage amount CUFmax6 is smaller than the second catalyst deterioration determination reference value CUFRup, and the average maximum oxygen storage amount is When either the amount CUFmax is smaller than the second catalyst deterioration determination reference value CUF Rave, the second catalyst 5
It is determined that 4 is deteriorated. Also in this case, it may be configured to determine that the second catalyst 54 has deteriorated when any two combinations of the above three conditions are satisfied, and when all the three conditions are satisfied. Only the second catalyst 54 may be determined to be deteriorated.

【0083】更に、本装置は、第1,第2触媒53,54
を一つの触媒装置とみなしたときに、その触媒装置が劣
化したか否かを、下記数9が成立するか否かを判定する
ことにより判定する。
Further, the present apparatus has the first and second catalysts 53, 54.
Is regarded as one catalyst device, it is determined whether or not the catalyst device is deteriorated by determining whether the following formula 9 is satisfied.

【0084】[0084]

【数9】CSCmax+CUFmax>CRave[Equation 9] CSCmax + CUFmax> CRave

【0085】なお、数9の左辺におけるCSCmaxはC
SCmax3又はCSCmax5の何れかに置換してもよく、同
数9の左辺におけるCUFmaxはCUFmax4又はCUFm
ax6の何れかに置換してもよい。右辺のCRaveは、第1
触媒53と第2触媒54を一つの触媒装置と見なしたと
きに、同触媒装置の劣化を判定するための最大酸素吸蔵
量の基準値(触媒全体の劣化判定基準値)である。以上
が、本装置による触媒劣化判定方法の概要である。
CSCmax on the left side of the equation 9 is C
It may be replaced with either SCmax3 or CSCmax5, and CUFmax on the left side of the same number 9 is CUFmax4 or CUFm.
It may be replaced with any of ax6. CRave on the right side is the first
When the catalyst 53 and the second catalyst 54 are regarded as one catalyst device, it is a reference value of the maximum oxygen storage amount (a deterioration determination reference value of the entire catalyst) for determining deterioration of the catalyst device. The above is the outline of the catalyst deterioration determination method by the present apparatus.

【0086】<実際の作動>次に、上記のように構成さ
れた空燃比制御装置(及び、触媒劣化判定装置)の実際
の作動について、電気制御装置70のCPU71が実行
するルーチン(プログラム)をフローチャートにより示
した図6〜図17を参照しながら説明する。
<Actual Operation> Next, regarding the actual operation of the air-fuel ratio control device (and the catalyst deterioration determination device) configured as described above, a routine (program) executed by the CPU 71 of the electric control device 70 is executed. This will be described with reference to FIGS. 6 to 17 shown by the flowcharts.

【0087】(通常の空燃比制御)CPU71は、図6
に示した最終燃料噴射量Fiの計算、及び燃料噴射の指
示を行うルーチンを、各気筒のクランク角が各吸気上死
点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°C
A)となる毎に、繰り返し実行するようになっている。
従って、任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク
角度になると、CPU71はステップ600から処理を
開始してステップ605に進み、エアフローメータ61
により計測された吸入空気量AFMと、エンジン回転速
度NEとに基いて、機関の空燃比を理論空燃比とするた
めの基本燃料噴射量Fbaseをマップから求める。
(Normal Air-Fuel Ratio Control) The CPU 71 is shown in FIG.
The routine for calculating the final fuel injection amount Fi and instructing the fuel injection shown in FIG. 2 is performed by setting the crank angle of each cylinder to a predetermined crank angle before each intake top dead center (for example, BTDC 90 ° C
Each time it becomes A), it is repeatedly executed.
Therefore, when the crank angle of any cylinder reaches the predetermined crank angle, the CPU 71 starts the process from step 600 and proceeds to step 605, where the air flow meter 61
Based on the intake air amount AFM measured by and the engine rotation speed NE, the basic fuel injection amount Fbase for making the air-fuel ratio of the engine the stoichiometric air-fuel ratio is obtained from the map.

【0088】次いで、CPU71はステップ610に進
み、基本燃料噴射量Fbaseに係数Kを乗じた値に後述す
る空燃比フィードバック補正量DFiを加えた値を最終
燃料噴射量Fiとして設定する。この係数Kの値は、通
常は「1.00」であり、後述するように、触媒劣化判
定を行うために強制的に空燃比を変更するとき、「1.
00」以外の所定値に設定される。次いで、CPU71
はステップ615に進み、同ステップ615にて同最終
燃料噴射量Fiの燃料を噴射するための指示をインジェ
クタ39に対して行う。その後、CPU71はステップ
620に進み、その時点の燃料噴射量合計量mfrに最
終燃料噴射量Fiを加えた値を、新たな燃料噴射量積算
値mfrに設定する。この燃料噴射量積算値mfrは、
後述する酸素吸蔵量の算出の際に用いられる。その後、
CPU71はステップ695に進み、本ルーチンを一旦
終了する。以上により、フィードバック補正された最終
燃料噴射量Fiの燃料が吸気行程を迎える気筒に対して
噴射される。
Next, the CPU 71 proceeds to step 610 and sets a value obtained by adding a later-described air-fuel ratio feedback correction amount DFi to the value obtained by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by the coefficient K as the final fuel injection amount Fi. The value of the coefficient K is normally "1.00", and as will be described later, when the air-fuel ratio is forcibly changed to make catalyst deterioration determination, "1.
It is set to a predetermined value other than "00". Then the CPU 71
Advances to step 615, and in step 615, the injector 39 is instructed to inject the fuel of the final fuel injection amount Fi. After that, the CPU 71 proceeds to step 620, and sets a value obtained by adding the final fuel injection amount Fi to the total fuel injection amount mfr at that time to the new fuel injection amount integrated value mfr. This fuel injection amount integrated value mfr is
It is used when calculating the oxygen storage amount described later. afterwards,
The CPU 71 proceeds to step 695 to end this routine once. As described above, the feedback-corrected fuel of the final fuel injection amount Fi is injected into the cylinder that is approaching the intake stroke.

【0089】次に、上記空燃比フィードバック補正量D
Fiの算出について説明すると、CPU71は図7に示
したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行してい
る。従って、所定のタイミングになると、CPU71は
ステップ700から処理を開始し、ステップ705に進
んでフィードバック制御条件が成立しているか否かを判
定する。空燃比フィードバック制御条件は、例えば、機
関の冷却水温THWが第1所定温度以上であり、機関の一
回転当りの吸入空気量(負荷)が所定値以下であり、最
上流空燃比センサ66が正常であり、且つ、後述する触
媒劣化判定実行中フラグHANの値が「0」のときに成
立する。なお、触媒劣化判定実行中フラグHANは、後
述するように、その値が「1」のとき触媒劣化判定のた
めに強制的に空燃比を変更する空燃比制御を実行してい
ることを示し、その値が「0」のとき同触媒劣化判定の
ための空燃比制御を実行していないことを示す。
Next, the air-fuel ratio feedback correction amount D
The calculation of Fi will be described. The CPU 71 repeatedly executes the routine shown in FIG. 7 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU 71 starts the process from step 700 and proceeds to step 705 to determine whether or not the feedback control condition is satisfied. The air-fuel ratio feedback control conditions are, for example, that the engine cooling water temperature THW is equal to or higher than the first predetermined temperature, the intake air amount (load) per revolution of the engine is equal to or lower than a predetermined value, and the most upstream air-fuel ratio sensor 66 is normal. And the value of the later-described catalyst deterioration determination execution flag HAN is "0". As will be described later, the catalyst deterioration determination execution flag HAN indicates that when the value is "1", the air-fuel ratio control for forcibly changing the air-fuel ratio for catalyst deterioration determination is being executed. When the value is "0", it indicates that the air-fuel ratio control for determining the catalyst deterioration is not executed.

【0090】いま、空燃比フィードバック制御条件が成
立しているものとして説明を続けると、CPU71はス
テップ705にて「Yes」と判定してステップ710
に進み、現時点の最上流空燃比センサ66の出力vabyfs
と後述するサブフィードバック制御量vafsfbとの和(va
byfs+vafsfb)を図3に示したマップに基いて変換する
ことにより、現時点における第1触媒53の上流側制御
用空燃比abyfsを求める。
Continuing with the description assuming that the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 705 to determine step 710.
The output of the most upstream air-fuel ratio sensor 66 at the present time vabyfs
And the sub feedback control amount vafsfb described later (va
Byfs + vafsfb) is converted based on the map shown in FIG. 3 to obtain the upstream control air-fuel ratio abyfs of the first catalyst 53 at the present time.

【0091】次に、CPU71はステップ715に進
み、現時点からNストローク(N回の吸気行程)前に吸
気行程を迎えた気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量
Mc(k−N)を前記求めた上流側制御用空燃比abyfs
で除することにより、現時点からNストローク前の筒内
燃料供給量Fc(k−N)を求める。値Nは、内燃機関
の排気量、燃焼室25から最上流空燃比センサ66まで
の距離等により異なる値である。
Next, the CPU 71 proceeds to step 715 and sets the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) which is the intake air amount of the cylinder which has reached the intake stroke N strokes (N intake strokes) before the present time. The obtained upstream side control air-fuel ratio abyfs
By dividing by, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) N strokes before is calculated. The value N varies depending on the displacement of the internal combustion engine, the distance from the combustion chamber 25 to the most upstream air-fuel ratio sensor 66, and the like.

【0092】このように、現時点からNストローク前の
筒内燃料供給量Fc(k−N)を求めるために、現時点
からNストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を
上流側制御用空燃比abyfsで除するのは、燃焼室25内
で燃焼された混合気が最上流空燃比センサ66に到達す
るまでには、Nストロークに相当する時間を要している
からである。なお、筒内吸入空気量Mcは、各気筒の吸
気行程毎に、その時点のエアフローメータ61の出力A
FMと、エンジン回転速度NEとに基いて求められ(例
えば、エアフローメータ61の出力AFMに一次遅れ処
理を施した値をエンジン回転速度NEで除することによ
り求められ)、各吸気行程に対応してRAM73内に記
憶されている。
Thus, in order to obtain the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) N strokes before the present time, the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) before the N stroke before the present time is controlled upstream. The reason for dividing by the air-fuel ratio abyfs is that it takes a time equivalent to N strokes for the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 25 to reach the most upstream air-fuel ratio sensor 66. The in-cylinder intake air amount Mc is the output A of the air flow meter 61 at that time for each intake stroke of each cylinder.
It is determined based on FM and the engine speed NE (for example, it is determined by dividing the output AFM of the air flow meter 61 subjected to the first-order delay processing by the engine speed NE), and corresponds to each intake stroke. Are stored in the RAM 73.

【0093】次いで、CPU71はステップ720に進
み、現時点からNストローク前の筒内吸入空気量Mc
(k−N)を現時点からNストローク前の時点における
目標空燃比abyfr(k−N)(この例では、理論空燃
比)で除することにより、現時点からNストローク前の
目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)を求める。そし
て、CPU71はステップ725に進んで目標筒内燃料
供給量Fcr(k−N)から筒内燃料供給量Fc(k−
N)を減じた値を筒内燃料供給量偏差DFcとして設定
する。つまり、筒内燃料供給量偏差DFcは、Nストロ
ーク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す
量となる。次に、CPU71はステップ730に進み、
下記数10に基いて空燃比フィードバック補正量DFi
を求める。
Next, the CPU 71 proceeds to step 720, and the cylinder intake air amount Mc N strokes before the present time Mc.
By dividing (k−N) by the target air-fuel ratio abyfr (k−N) (theoretical air-fuel ratio in this example) at the time N strokes before the present time, the target in-cylinder fuel supply amount N strokes before the current time. Determine Fcr (k−N). Then, the CPU 71 proceeds to step 725 and proceeds from the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N) to the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−
A value obtained by subtracting N) is set as the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc. That is, the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is an amount representing the excess or deficiency of the fuel supplied into the cylinder at the time before N strokes. Next, the CPU 71 proceeds to step 730,
Air-fuel ratio feedback correction amount DFi
Ask for.

【0094】[0094]

【数10】 DFi=(Gp・DFc+Gi・SDFc)・KFB[Equation 10] DFi = (Gp · DFc + Gi · SDFc) · KFB

【0095】上記数10において、Gpは予め設定され
た比例ゲイン、Giは予め設定された積分ゲインであ
る。なお、数10の係数KFBはエンジン回転速度N
E、及び筒内吸入空気量Mc等により可変とすることが
好適であるが、ここでは「1」としている。また、値S
DFcは筒内燃料供給量偏差DFcの積分値であり、次
のステップ735にて更新される。即ち、CPU71
は、ステップ735にてその時点における筒内燃料供給
量偏差DFcの積分値SDFcに上記ステップ725に
て求めた筒内燃料供給量偏差DFcを加えて、新たな筒
内燃料供給量偏差の積分値SDFcを求め、ステップ7
95にて本ルーチンを一旦終了する。
In the above equation 10, Gp is a preset proportional gain, and Gi is a preset integral gain. The coefficient KFB of the equation 10 is the engine speed N
It is preferable to be variable depending on E, the cylinder intake air amount Mc, etc., but here it is set to "1". Also, the value S
DFc is an integrated value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc, and is updated in the next step 735. That is, the CPU 71
Is a new integrated value of the in-cylinder fuel supply amount deviation obtained by adding the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc obtained in step 725 to the integrated value SDFc of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc at step 735. Find SDFc, Step 7
This routine is once ended at 95.

【0096】以上により、空燃比フィードバック補正量
DFiが比例積分制御により求められ、この空燃比フィ
ードバック補正量DFiが前述した図6のステップ61
0、及びステップ615により燃料噴射量に反映される
ので、Nストローク前の燃料供給量の過不足が補償さ
れ、空燃比の平均値が目標空燃比abyfrと略一致せしめ
られる。
From the above, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is obtained by the proportional-plus-integral control, and this air-fuel ratio feedback correction amount DFi is described in step 61 of FIG.
Since the fuel injection amount is reflected by 0 and step 615, the excess or deficiency of the fuel supply amount before N strokes is compensated, and the average value of the air-fuel ratio is made to substantially match the target air-fuel ratio abyfr.

【0097】一方、ステップ705の判定時において、
空燃比フィードバック制御条件が不成立であると、CP
U71は同ステップ705にて「No」と判定してステ
ップ740に進み、空燃比フィードバック補正量DFi
の値を「0」に設定し、ステップ795に進んで本ルー
チンを一旦終了する。このように、空燃比フィードバッ
ク制御条件が不成立であるとき(触媒劣化判定実行中を
含む)は、空燃比フィードバック補正量DFiを「0」
として空燃比(基本燃料噴射量Fbase)の補正を行わな
い。
On the other hand, at the time of determination in step 705,
If the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied, CP
U71 makes a “No” determination at step 705 to proceed to step 740, where the air-fuel ratio feedback correction amount DFi
Is set to "0", and the routine proceeds to step 795 to end this routine once. As described above, when the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied (including during catalyst deterioration determination execution), the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is set to “0”.
As a result, the air-fuel ratio (basic fuel injection amount Fbase) is not corrected.

【0098】次に、第1触媒下流空燃比センサ67の出
力Voxs1に基く空燃比フィードバック制御について説明
する。なお、かかる制御はサブフィードバック制御とも
呼ばれる。このサブフィードバック制御により、サブフ
ィードバック制御量vafsfbが算出される。
Next, the air-fuel ratio feedback control based on the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 will be described. Note that such control is also called sub feedback control. By this sub feedback control, the sub feedback control amount vafsfb is calculated.

【0099】CPU71は、サブフィードバック制御量
vafsfbを求めるために、図8に示したルーチンを所定時
間の経過毎に実行している。従って、所定のタイミング
になると、CPU71はステップ800から処理を開始
し、ステップ805に進んでサブフィードバック制御条
件が成立しているか否かを判定する。サブフィードバッ
ク制御条件は、例えば、前述したステップ705での空
燃比フィードバック制御条件に加え、機関の冷却水温TH
Wが前記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上のと
き、及び第1触媒下流空燃比センサ67が正常であると
きに成立する。
The CPU 71 controls the sub feedback control amount.
In order to obtain vafsfb, the routine shown in FIG. 8 is executed every time a predetermined time elapses. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU 71 starts the process from step 800 and proceeds to step 805 to determine whether or not the sub feedback control condition is satisfied. The sub feedback control conditions include, for example, the cooling water temperature TH of the engine in addition to the air-fuel ratio feedback control conditions in step 705 described above.
It is established when W is equal to or higher than the second predetermined temperature which is higher than the first predetermined temperature, and when the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 is normal.

【0100】いま、サブフィードバック制御条件が成立
しているものとして説明を続けると、CPU71はステ
ップ805にて「Yes」と判定してステップ810に
進み、所定の目標値Voxrefから現時点の第1触媒下流空
燃比センサ67の出力Voxs1を減じることにより、出力
偏差量DVoxsを求める。この目標値Voxsrefは、第1触
媒53の浄化効率が良好(最良)となるように定めら
れ、ここでは、理論空燃比に対応した値に設定されてい
る。次に、CPU71はステップ815に進み、下記数
11に基いてサブフィードバック制御量vafsfbを求め
る。
Continuing the description assuming that the sub feedback control condition is satisfied, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 805 to proceed to step 810, at which a predetermined target value Voxref for the first catalyst at the present time is reached. The output deviation amount DVoxs is obtained by subtracting the output Voxs1 of the downstream air-fuel ratio sensor 67. The target value Voxsref is determined so that the purification efficiency of the first catalyst 53 is good (best), and is set here to a value corresponding to the theoretical air-fuel ratio. Next, the CPU 71 proceeds to step 815 and obtains the sub feedback control amount vafsfb based on the following Expression 11.

【0101】[0101]

【数11】 vafsfb=Kp・DVoxs+Ki・SDVoxs[Equation 11] vafsfb = Kp · DVoxs + Ki · SDVoxs

【0102】上記数11において、Kpは予め設定され
た比例ゲイン、Kiは予め設定された積分ゲインであ
る。また、SDVoxsは、出力偏差量DVoxsの積分値で
あって、次のステップ820にて更新される値である。
即ち、CPU71は、ステップ820に進むと、その時
点における出力偏差量の積分値SDVoxsに上記ステッ
プ810にて求めた出力偏差量DVoxsを加えて、新た
な出力偏差量の積分値SDVoxsを求め、その後、ステ
ップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
In Equation 11, Kp is a preset proportional gain, and Ki is a preset integral gain. SDVoxs is an integrated value of the output deviation amount DVoxs and is a value updated in the next step 820.
That is, when the CPU 71 proceeds to step 820, it adds the output deviation amount DVoxs obtained in step 810 to the integrated value SDVoxs of the output deviation amount at that time point to obtain a new integrated value SDVoxs of the output deviation amount, and thereafter. , Proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

【0103】このようにして、サブフィードバック制御
量vafsfbが求められ、この値は前述した図7のステップ
710にて最上流空燃比センサ66の実際の出力に加え
られ、その和(vabyfs + vafsfb)が図3に示したマッ
プに基いて前記上流側制御用空燃比abyfsに変換され
る。換言すると、第1触媒下流空燃比センサ67の出力
Voxs1に基いて求められる上流側制御用空燃比abyfsは、
最上流空燃比センサ66が実際に検出している空燃比に
対して、サブフィードバック制御量vafsfbに相当する分
だけ異なる空燃比として求められる。
In this way, the sub feedback control amount vafsfb is obtained, and this value is added to the actual output of the most upstream air-fuel ratio sensor 66 in step 710 of FIG. 7 described above, and the sum (vabyfs + vafsfb) Is converted to the upstream side control air-fuel ratio abyfs on the basis of the map shown in FIG. In other words, the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67
The upstream control air-fuel ratio abyfs calculated based on Voxs1 is
An air-fuel ratio different from the air-fuel ratio actually detected by the most upstream air-fuel ratio sensor 66 by an amount corresponding to the sub feedback control amount vafsfb is obtained.

【0104】この結果、前述した図7のステップ715
にて計算される筒内燃料供給量Fc(k−N)が第1触
媒下流空燃比センサ67の出力Voxs1に応じて変化する
ので、ステップ725,730によって空燃比フィード
バック補正量DFiが同第1触媒下流空燃比センサ67
の出力Voxs1に応じて変更せしめられる。これにより、
第1触媒53の下流側の空燃比が目標値Voxsrefに一致
するように、機関の空燃比が制御せしめられる。
As a result, the above-mentioned step 715 of FIG. 7 is performed.
Since the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) calculated in step 1 changes in accordance with the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is set to the first by the steps 725 and 730. Catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67
The output can be changed according to the output Voxs1. This allows
The air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio on the downstream side of the first catalyst 53 matches the target value Voxsref.

【0105】例えば、機関の平均的な空燃比がリーンで
あるために第1触媒下流空燃比センサ67の出力Voxs1
が理論空燃比よりもリーンである空燃比に対応した値を
示すと、ステップ810にて求められる出力偏差量DV
oxsが正の値となるので、ステップ815にて求められ
るサブフィードバック制御量vafsfbは正の値となる。従
って、ステップ710にて求められるabyfsは最上流空
燃比センサ66が実際に検出している空燃比よりもリー
ンな値(より大きな値)として求められる。このため、
ステップ715にて求められる筒内燃料供給量Fc(k
−N)は小さい値となり、筒内燃料供給量偏差DFcは
大きい値として求められるので、空燃比フィードバック
補正量DFiが大きい正の値となる。これにより、図6
のステップ610にて求められる最終燃料噴射量Fi
は、基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、機関の
空燃比がリッチとなるように制御される。
For example, since the average air-fuel ratio of the engine is lean, the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67
Indicates a value corresponding to an air-fuel ratio that is leaner than the theoretical air-fuel ratio, the output deviation amount DV obtained in step 810
Since oxs has a positive value, the sub feedback control amount vafsfb obtained in step 815 has a positive value. Therefore, abyfs obtained in step 710 is obtained as a value (larger value) leaner than the air-fuel ratio actually detected by the most upstream air-fuel ratio sensor 66. For this reason,
In-cylinder fuel supply amount Fc (k
-N) is a small value, and the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is obtained as a large value, so the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is a large positive value. As a result, FIG.
Final fuel injection amount Fi obtained in step 610 of
Becomes larger than the basic fuel injection amount Fbase, and is controlled so that the air-fuel ratio of the engine becomes rich.

【0106】反対に、機関の平均的な空燃比がリッチで
あるために第1触媒下流空燃比センサ67の出力Voxs1
が理論空燃比よりもリッチ空燃比に対応した値を示す
と、ステップ810にて求められる出力偏差量DVoxs
が負の値となるので、ステップ815にて求められるサ
ブフィードバック制御量vafsfbは負の値となる。従っ
て、ステップ710にて求められるabyfsは最上流空燃
比センサ66が実際に検出している空燃比よりもリッチ
な値(より小さな値)として求められる。このため、ス
テップ815にて求められる筒内燃料供給量Fc(k−
N)は大きい値となり、筒内燃料供給量偏差DFcは負
の値として求められるので、空燃比フィードバック補正
量DFiが負の値となる。これにより、図7のステップ
710にて求められる最終燃料噴射量Fiは、基本燃料
噴射量Fbaseよりも小さくなって、機関の空燃比がリー
ンとなるように制御される。
On the contrary, since the average air-fuel ratio of the engine is rich, the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 is increased.
Indicates a value corresponding to the rich air-fuel ratio rather than the stoichiometric air-fuel ratio, the output deviation amount DVoxs obtained in step 810.
Has a negative value, the sub feedback control amount vafsfb obtained in step 815 has a negative value. Therefore, abyfs obtained in step 710 is obtained as a richer value (smaller value) than the air-fuel ratio actually detected by the most upstream air-fuel ratio sensor 66. Therefore, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k-
N) is a large value, and the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is obtained as a negative value, so the air-fuel ratio feedback correction amount DFi becomes a negative value. As a result, the final fuel injection amount Fi obtained in step 710 of FIG. 7 becomes smaller than the basic fuel injection amount Fbase, and the air-fuel ratio of the engine is controlled to be lean.

【0107】(触媒劣化判定のための空燃比制御)次
に、触媒劣化の判定を行うための空燃比制御について説
明する。CPU71は図9〜図15のフローチャートに
より示された各ルーチンを所定時間の経過毎に実行する
ようになっている。
(Air-fuel ratio control for determining catalyst deterioration) Next, the air-fuel ratio control for determining catalyst deterioration will be described. The CPU 71 executes each routine shown by the flowcharts of FIGS. 9 to 15 every time a predetermined time elapses.

【0108】従って、所定のタイミングになると、CP
U71は図9のステップ900から処理を開始し、ステ
ップ905に進んで触媒劣化判定実行中フラグHANの
値が「0」であるか否かを判定する。いま、触媒劣化判
定のための空燃比制御を行っておらず、且つ、触媒劣化
判定条件が成立していないとして説明を続けると、触媒
劣化判定実行中フラグHANの値は「0」となってい
る。従って、CPU71はステップ905にて「Ye
s」と判定してステップ910に進み、先に説明した図
6のステップ610にて使用される係数Kの値を1.0
0に設定する。
Therefore, when the predetermined timing comes, the CP
U71 starts the process from step 900 of FIG. 9, proceeds to step 905, and determines whether or not the value of the catalyst deterioration determination execution flag HAN is “0”. Now, assuming that the air-fuel ratio control for catalyst deterioration determination is not performed and the catalyst deterioration determination condition is not satisfied, the value of the catalyst deterioration determination executing flag HAN becomes “0”. There is. Therefore, the CPU 71 sends “Yes” at step 905.
s ”and proceeds to step 910, where the value of the coefficient K used in step 610 of FIG. 6 described above is 1.0.
Set to 0.

【0109】次いで、CPU71はステップ915にて
触媒劣化判定条件が成立しているか否かを判定する。こ
の触媒劣化判定条件は、冷却水温THWが所定温度以上で
あり、図示しない車速センサにより得られた車速が所定
の高車速以上であり、スロットル弁開度TAの単位時間あ
たりの変化量が所定量以下である、機関が定常運転され
ている場合に成立する。更に、触媒劣化判定条件に、前
回の触媒劣化判定から所定時間以上が経過したこと、前
回の触媒劣化判定から車両が所定距離以上運転されたこ
と、前回の触媒劣化判定から内燃機関10が所定時間以
上運転されたことの任意の一つ、又は一つ以上を触媒劣
化判定条件に加えても良い。現段階では、上述したよう
に、触媒劣化判定条件は成立していないから、CPU7
1はステップ915にて「No」と判定してステップ9
95に進み、本ルーチンを一旦終了する。
Next, the CPU 71 determines in step 915 whether or not the catalyst deterioration determination condition is satisfied. The catalyst deterioration determination condition is that the cooling water temperature THW is equal to or higher than a predetermined temperature, the vehicle speed obtained by a vehicle speed sensor (not shown) is equal to or higher than a predetermined high vehicle speed, and the change amount of the throttle valve opening TA per unit time is a predetermined amount. The following is true when the engine is in steady operation. Further, the catalyst deterioration determination condition is that a predetermined time or more has passed since the last catalyst deterioration determination, that the vehicle has been operated for a predetermined distance or more since the last catalyst deterioration determination, and the internal combustion engine 10 has been operated for a predetermined time since the last catalyst deterioration determination. Any one of the above operations or one or more may be added to the catalyst deterioration determination condition. At this stage, as described above, the catalyst deterioration determination condition is not satisfied, so the CPU 7
1 is determined to be “No” in Step 915, and Step 9 is performed.
The program then proceeds to 95 to end this routine once.

【0110】次に、先に説明した図5の時刻t1のよう
に、その時点では触媒劣化判定のための空燃比制御を行
っていないが、触媒劣化判定条件が成立したものとして
説明を続けると、この場合、CPU71はステップ90
5にて「Yes」と判定してステップ910に進み、同
ステップ910にて係数Kの値を1.00に設定する。
次いで、CPU71は、触媒劣化条件が成立しているの
で、ステップ915にて「Yes」と判定してステップ
920に進み、同ステップ920にて触媒劣化判定実行
中フラグHANの値を「1」に設定する。
Next, like the time t1 in FIG. 5 described above, the air-fuel ratio control for determining the catalyst deterioration is not performed at that time, but the description will be continued assuming that the catalyst deterioration determination condition is satisfied. In this case, the CPU 71 makes a step 90
In step 5, the determination is “Yes” and the process proceeds to step 910. In step 910, the value of the coefficient K is set to 1.00.
Next, since the catalyst deterioration condition is satisfied, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 915 to proceed to step 920, at which step 920 sets the value of the catalyst deterioration determination execution flag HAN to “1”. Set.

【0111】そして、CPU71はステップ925に進
み、第1モードに移行するためにModeの値を「1」に設
定するとともに、続くステップ930にて係数Kの値を
0.98に設定し、ステップ995に進んで本ルーチン
を一旦終了する。これにより、前述の空燃比フィードバ
ック制御条件が成立しなくなるから、CPU71は図7
のステップ705にて「No」と判定してステップ74
0に進むようになり、空燃比フィードバック補正量DF
iの値は0に設定される。この結果、図6のステップ6
10の実行により、基本燃料噴射量Fbaseが0.98倍
された値が最終燃料噴射量Fiとして算出され、この最
終燃料噴射量Fiの燃料が噴射されるので、機関の空燃
比は理論空燃比よりもリーンな前記第1リーン空燃比に
制御される。
Then, the CPU 71 proceeds to step 925, sets the value of Mode to "1" for shifting to the first mode, and sets the value of the coefficient K to 0.98 in the following step 930, The routine proceeds to 995 to end this routine once. As a result, the above-mentioned air-fuel ratio feedback control condition is no longer satisfied, so the CPU 71 executes the process shown in FIG.
Step 705, it is judged as “No” and Step 74
0, the air-fuel ratio feedback correction amount DF
The value of i is set to 0. As a result, step 6 in FIG.
By executing Step 10, a value obtained by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by 0.98 is calculated as the final fuel injection amount Fi, and fuel of this final fuel injection amount Fi is injected, so the air-fuel ratio of the engine is the theoretical air-fuel ratio. The lean air-fuel ratio is controlled to be leaner than the above.

【0112】以降、CPU71は図9のルーチンの処理
をステップ900から繰り返し実行するが、触媒劣化判
定実行中フラグHANの値が「1」となっていることか
ら、ステップ905にて「No」と判定して直ちにステ
ップ995に進み、本ルーチンを一旦終了するようにな
る。
Thereafter, the CPU 71 repeatedly executes the processing of the routine of FIG. 9 from step 900, but since the value of the catalyst deterioration determination in-progress flag HAN is "1", it is judged "No" in step 905. Upon making a determination, the process immediately proceeds to step 995 to end this routine once.

【0113】一方、CPU71は図10に示した第1モ
ード制御ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行し
ている。従って、所定のタイミングとなると、CPU7
1はステップ1000から処理を開始してステップ10
05に進み、Modeの値が「1」であるか否かを判定す
る。この場合、先の図9のステップ925の処理により
Modeの値は「1」となっているので、CPU71はステ
ップ1005にて「Yes」と判定してステップ101
0に進み、第1触媒下流空燃比センサの出力Voxs1が理
論空燃比よりもリッチな空燃比を示す値から同理論空燃
比よりもリーンな空燃比を示す値に変化したか否かを判
定する。現時点では、機関の空燃比を第1リーン空燃比
に変更した直後であるから、第1触媒下流空燃比センサ
出力Voxs1は理論空燃比よりもリッチな空燃比を示して
いる。従って、CPU71はステップ1010にて「N
o」と判定し、ステップ1095にて本ルーチンを一旦
終了する。
On the other hand, the CPU 71 repeatedly executes the first mode control routine shown in FIG. 10 every elapse of a predetermined time. Therefore, at a predetermined timing, the CPU 7
1 starts the process from step 1000 and then starts step 10
In step 05, it is determined whether the Mode value is "1". In this case, the processing of step 925 in FIG.
Since the value of Mode is “1”, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 1005 to determine at step 101
Going to 0, it is determined whether the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor has changed from a value showing an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio to a value showing an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio. . At this time, since the air-fuel ratio of the engine has been changed to the first lean air-fuel ratio, the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 shows an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the CPU 71 returns to “N
It is determined to be “o”, and this routine is once ended in step 1095.

【0114】以降、CPU71は図10のステップ10
00〜1010を繰り返し実行する。また、空燃比は第
1リーン空燃比に維持されているから、所定の時間が経
過すると図5の時刻t2のように第1触媒下流空燃比セ
ンサ出力Voxs1はリッチを示す値からリーンを示す値に
変化する。これにより、CPU71はステップ1010
に進んだとき、同ステップ1010にて「Yes」と判
定してステップ1015に進み、Modeの値を「2」に設
定するとともに、続くステップ1020にて係数Kの値
を0.99に設定し、その後ステップ1095にて本ル
ーチンを一旦終了する。
After that, the CPU 71 causes the step 10 in FIG.
00 to 1010 are repeatedly executed. Further, since the air-fuel ratio is maintained at the first lean air-fuel ratio, the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 shows a lean value from a lean value after a predetermined time, as at time t2 in FIG. Changes to. This causes the CPU 71 to execute the step 1010.
When the process proceeds to step 1010, it is determined “Yes” in the same step 1010, the process proceeds to step 1015, the value of Mode is set to “2”, and the value of the coefficient K is set to 0.99 in the following step 1020. After that, this routine is once ended in step 1095.

【0115】この結果、図6のステップ610の実行に
より、基本燃料噴射量Fbaseが0.99倍された値が最
終燃料噴射量Fiとして算出され、この最終燃料噴射量
Fiの燃料が噴射されるので、機関の空燃比は理論空燃
比よりもリーンであって、前記第1リーン空燃比よりも
リッチである前記第2リーン空燃比に制御される。
As a result, by executing step 610 of FIG. 6, a value obtained by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by 0.99 is calculated as the final fuel injection amount Fi, and the fuel of this final fuel injection amount Fi is injected. Therefore, the air-fuel ratio of the engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and is controlled to the second lean air-fuel ratio which is richer than the first lean air-fuel ratio.

【0116】CPU71は、第2モード(Mode=2)とな
ると、以降、同様なモード制御を実行し、モードを第3
モードから第4,第5,第6モードへと順次切換えると
ともに、各モードに応じた制御を実行して行く。簡単に
説明すると、図11にそのルーチンをフローチャートに
より示した第2モードにおいては、ステップ1105に
てModeの値が「2」であるか否かを判定し、Modeの値が
「2」であればステップ1105からステップ1110
に進み、同ステップ1110にて第2触媒下流空燃比セ
ンサ68の出力Voxs2が理論空燃比よりリッチな空燃比
を示す値から同理論空燃比よりリーンな空燃比を示す値
に変化したか否かをモニタする。
When the second mode (Mode = 2) is reached, the CPU 71 thereafter executes the same mode control and sets the mode to the third mode.
The mode is sequentially switched to the fourth, fifth, and sixth modes, and control according to each mode is executed. In brief, in the second mode of which the routine is shown in the flowchart of FIG. 11, it is determined in step 1105 whether or not the value of Mode is “2”, and if the value of Mode is “2”. For example, step 1105 to step 1110
In step 1110, whether the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 has changed from a value indicating an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio to a value indicating an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio. To monitor.

【0117】そして、図5の時刻t3に示したように、
第2触媒下流空燃比センサ68の出力Voxs2が理論空燃
比よりリッチな空燃比を示す値から同理論空燃比よりリ
ーンな空燃比を示す値に変化すると、ステップ1115
に進んで第3モードに移行すべくModeの値を「3」に設
定し、続くステップ1120にて係数Kの値を1.02
に設定する。この結果、機関の空燃比が理論空燃比より
リッチな前記第1リッチ空燃比に制御される。
Then, as shown at time t3 in FIG.
When the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value indicating an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a value indicating an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, step 1115
The value of Mode is set to "3" to shift to the third mode by proceeding to step 3, and the value of the coefficient K is set to 1.02 in the following step 1120.
Set to. As a result, the air-fuel ratio of the engine is controlled to the first rich air-fuel ratio which is richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

【0118】同様に、図12にそのルーチンをフローチ
ャートにより示した第3モードにおいては、ステップ1
205にてModeの値が「3」であるか否かを判定し、Mo
deの値が「3」であればステップ1205からステップ
1210に進み、同ステップ1210にて第1触媒下流
空燃比センサ67の出力Voxs1が理論空燃比よりリーン
な空燃比を示す値から同理論空燃比よりリッチな空燃比
を示す値に変化したか否かをモニタする。
Similarly, in the third mode whose flowchart is shown in FIG.
At 205, it is determined whether or not the value of Mode is “3”, and Mo
If the value of de is "3", the process proceeds from step 1205 to step 1210, and in step 1210, the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 shows a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio. It is monitored whether or not the value has changed to a value indicating an air-fuel ratio richer than the fuel ratio.

【0119】そして、図5の時刻t4に示したように、
第1触媒下流空燃比センサ67の出力Voxs1が理論空燃
比よりリーンな空燃比を示す値から同理論空燃比よりリ
ッチな空燃比を示す値に変化すると、ステップ1210
からステップ1215に進んで第4モードに移行すべく
Modeの値を「4」に設定し、続くステップ1220にて
係数Kの値を1.01に設定する。この結果、機関の空
燃比が、理論空燃比よりリッチであるが前記第1リッチ
空燃比よりもリーンな前記第2リッチ空燃比に制御され
る。
Then, as shown at time t4 in FIG.
If the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 changes from a value that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a value that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, step 1210
From step 1215 to move to the fourth mode
The value of Mode is set to "4", and the value of the coefficient K is set to 1.01 in the following step 1220. As a result, the air-fuel ratio of the engine is controlled to the second rich air-fuel ratio which is richer than the stoichiometric air-fuel ratio but leaner than the first rich air-fuel ratio.

【0120】同様に、図13にそのルーチンをフローチ
ャートにより示した第4モードにおいては、ステップ1
305にてModeの値が「4」であるか否かを判定し、Mo
deの値が「4」であればステップ1305からステップ
1310に進み、同ステップ1310にて第2触媒下流
空燃比センサ68の出力Voxs2が理論空燃比よりリーン
な空燃比を示す値から同理論空燃比よりリッチな空燃比
を示す値に変化したか否かをモニタする。
Similarly, in the fourth mode whose routine is shown in the flowchart of FIG. 13, step 1
At 305, it is determined whether the value of Mode is “4”, and Mo
If the value of de is "4", the process proceeds from step 1305 to step 1310, and in step 1310, the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 shows an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio. It is monitored whether or not the value has changed to a value indicating an air-fuel ratio richer than the fuel ratio.

【0121】そして、図5の時刻t5に示したように、
第2触媒下流空燃比センサ68の出力Voxs2が理論空燃
比よりリーンな空燃比を示す値から同理論空燃比よりリ
ッチな空燃比を示す値に変化すると、ステップ1310
からステップ1315に進んで第5モードに移行すべく
Modeの値を「5」に設定し、続くステップ1320にて
係数Kの値を0.98に設定する。この結果、機関の空
燃比が、前記第1リーン空燃比に制御される。
Then, as shown at time t5 in FIG.
When the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value showing an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a value showing an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, step 1310
To step 1315 to shift to the fifth mode
The value of Mode is set to "5", and the value of the coefficient K is set to 0.98 in the following step 1320. As a result, the air-fuel ratio of the engine is controlled to the first lean air-fuel ratio.

【0122】同様に、図14にそのルーチンをフローチ
ャートにより示した第5モードにおいては、ステップ1
405にてModeの値が「5」であるか否かを判定し、Mo
deの値が「5」であればステップ1405からステップ
1410に進み、同ステップ1410にて第1触媒下流
空燃比センサ67の出力Voxs1が理論空燃比よりリッチ
な空燃比を示す値から同理論空燃比よりリーンな空燃比
を示す値に変化したか否かをモニタする。
Similarly, in the fifth mode whose routine is shown in the flowchart of FIG. 14, step 1
At 405, it is determined whether the value of Mode is "5", and Mo
If the value of de is “5”, the process proceeds from step 1405 to step 1410, and in step 1410, the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 shows an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio. It is monitored whether the air-fuel ratio is leaner than the fuel ratio.

【0123】そして、図5の時刻t6に示したように、
第1触媒下流空燃比センサ67の出力Voxs1が理論空燃
比よりリッチな空燃比を示す値から同理論空燃比よりリ
ーンな空燃比を示す値に変化すると、ステップ1410
からステップ1415に進んで第6モードに移行すべく
Modeの値を「6」に設定し、続くステップ1420にて
係数Kの値を0.99に設定する。この結果、機関の空
燃比が、前記第2リーン空燃比に制御される。
Then, as shown at time t6 in FIG.
When the output Voxs1 of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 changes from a value showing an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a value showing an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, step 1410
To step 1415 to shift to the sixth mode
The value of Mode is set to "6", and the value of the coefficient K is set to 0.99 in the following step 1420. As a result, the air-fuel ratio of the engine is controlled to the second lean air-fuel ratio.

【0124】また、図15にそのルーチンをフローチャ
ートにより示した第6モードにおいては、ステップ15
05にてModeの値が「6」であるか否かを判定し、Mode
の値が「6」であればステップ1505からステップ1
510に進み、同ステップ1510にて第2触媒下流空
燃比センサ68の出力Voxs2が理論空燃比よりリッチな
空燃比を示す値から同理論空燃比よりリーンな空燃比を
示す値に変化したか否かをモニタする。
In the sixth mode, the routine of which is shown in the flow chart of FIG.
In 05, it is determined whether or not the value of Mode is "6", and Mode
If the value of is 6 then steps 1505 to 1
Proceeding to 510, at step 1510, it is determined whether or not the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 has changed from a value showing an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a value showing a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio. Monitor.

【0125】そして、図5の時刻t7に示したように、
第2触媒下流空燃比センサ68の出力Voxs2が理論空燃
比よりリッチな空燃比を示す値から同理論空燃比よりリ
ーンな空燃比を示す値に変化すると、ステップ1510
からステップ1515に進み、Modeの値を「0」に再設
定し、続くステップ1520にて触媒劣化判定実行中フ
ラグHANの値を「0」に設定した後、ステップ159
5に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、C
PU71は図9のルーチンを実行する際、ステップ90
5にて「Yes」と判定してステップ910に進むの
で、係数Kの値が1.00に戻される。また、他の空燃
比フィードバック制御条件、及び他のサブフィードバッ
ク制御条件が成立していれば、CPU71はステップ7
05、及びステップ805にて「Yes」と判定するか
ら、空燃比フィードバック制御、及びサブフィードバッ
ク制御が再開される。
Then, as shown at time t7 in FIG.
If the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value showing an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a value showing an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, step 1510 is executed.
To Step 1515, the value of Mode is reset to "0", and the value of the catalyst deterioration determination execution flag HAN is set to "0" at Step 1520, and then Step 159
The routine proceeds to step 5 to end this routine once. This gives C
The PU 71 executes step 90 when executing the routine of FIG.
Since it is determined to be “Yes” in Step 5 and the process proceeds to Step 910, the value of the coefficient K is returned to 1.00. If the other air-fuel ratio feedback control conditions and the other sub-feedback control conditions are satisfied, the CPU 71 determines in step 7
Since it is determined to be “Yes” at 05 and step 805, the air-fuel ratio feedback control and the sub feedback control are restarted.

【0126】以上、説明したように、触媒劣化判定条件
が成立すると、機関の空燃比が第1リーン空燃比、第2
リーン空燃比、第1リッチ空燃比、第2リッチ空燃比、
第1リーン空燃比、及び第2リーン空燃比の順に強制的
に制御される。
As described above, when the catalyst deterioration determination condition is satisfied, the air-fuel ratio of the engine becomes the first lean air-fuel ratio and the second air-fuel ratio.
Lean air-fuel ratio, first rich air-fuel ratio, second rich air-fuel ratio,
The first lean air-fuel ratio and the second lean air-fuel ratio are forcibly controlled in this order.

【0127】(酸素吸蔵量の推定と触媒劣化判定)次
に、触媒劣化の判定を行うための最大酸素吸蔵量の推
定、及び推定された最大酸素吸蔵量に基く触媒劣化の判
定における作動について説明する。CPU71は図1
6,17のフローチャートにより示された各ルーチンを
所定時間の経過毎に実行するようになっている。
(Estimation of Oxygen Storage Quantity and Catalyst Deterioration Judgment) Next, the operation of estimating the maximum oxygen storage quantity for determining the catalyst deterioration and determining the catalyst deterioration based on the estimated maximum oxygen storage quantity will be described. To do. CPU 71 is shown in FIG.
The routines shown by the flowcharts 6 and 17 are executed each time a predetermined time elapses.

【0128】従って、所定のタイミングになると、CP
U71は図16のステップ1600から処理を開始し、
ステップ1605に進んで下記数12により酸素吸蔵量
変化量ΔO2を求める。
Therefore, at a predetermined timing, CP
U71 starts the process from step 1600 of FIG.
In step 1605, the oxygen storage amount change amount ΔO2 is calculated by the following equation 12.

【0129】[0129]

【数12】 ΔO2=0.23・mfr・(abyfs − stoich)[Equation 12] ΔO2 = 0.23 · mfr · (abyfs − stoich)

【0130】次いで、CPU71はステップ1610に
進んでModeの値が「3」であるか否かを判定し、Modeの
値が「3」であれば同ステップ1610にて「Yes」
と判定してステップ1615に進む。そして、CPU7
1は、ステップ1615にてその時点の第3モードの酸
素吸蔵量OSA3に上記酸素吸蔵量変化量ΔO2の絶対値
を加えた値を新たな酸素吸蔵量OSA3として設定し、
その後ステップ1650に進む。なお、酸素吸蔵量変化
量ΔO2の絶対値を加えることとしたのは、上記数1と上
記数12との比較から明らかなように、数12によれば
第3モードにおける酸素吸蔵量変化量ΔO2が負の値とし
て算出されるからである。
Next, the CPU 71 proceeds to step 1610 and determines whether or not the value of Mode is "3". If the value of Mode is "3", "Yes" in the same step 1610.
And proceeds to step 1615. And CPU7
In step 1615, a value obtained by adding the absolute value of the oxygen storage amount change amount ΔO2 to the oxygen storage amount OSA3 in the third mode at that time is set as a new oxygen storage amount OSA3 in step 1615.
After that, it proceeds to step 1650. It should be noted that the reason why the absolute value of the oxygen storage amount change amount ΔO2 is added is that, as is clear from the comparison between the above equation 1 and the above equation 12, according to the equation 12, the oxygen storage amount change amount ΔO2 in the third mode is Is calculated as a negative value.

【0131】このような処置(ステップ1600〜16
15)は、Modeの値が「3」である限り繰り返し実行さ
れる。この結果、第1触媒53の上流の空燃比が第1リ
ッチ空燃比とされる第3モード(Mode=3)において、第
1触媒53の酸素吸蔵量OSA3が算出されて行く。な
お、ステップ1610での判定において「No」と判定
される場合、CPU71は同ステップ1610からステ
ップ1620に直接進む。
Such a procedure (steps 1600 to 16)
15) is repeatedly executed as long as the value of Mode is "3". As a result, the oxygen storage amount OSA3 of the first catalyst 53 is calculated in the third mode (Mode = 3) in which the air-fuel ratio upstream of the first catalyst 53 is the first rich air-fuel ratio. When the determination in step 1610 is “No”, the CPU 71 directly proceeds from step 1610 to step 1620.

【0132】CPU71は、ステップ1620に進んだ
場合、Modeの値が「4」であるか否かを判定し、Modeの
値が「4」であれば同ステップ1620にて「Yes」
と判定してステップ1625に進む。そして、CPU7
1は、ステップ1625にてその時点の第4モードの酸
素吸蔵量OSA4に上記酸素吸蔵量変化量ΔO2の絶対値
を加えた値を新たな酸素吸蔵量OSA4として設定し、
その後ステップ1650に進む。なお、酸素吸蔵量変化
量ΔO2の絶対値を加えることとしたのは、上記数3と上
記数12との比較から明らかなように、数12によれば
第4モードにおける酸素吸蔵量変化量ΔO2が負の値とし
て算出されるからである。
If the CPU 71 proceeds to step 1620, it determines whether or not the value of Mode is "4", and if the value of Mode is "4", "Yes" at step 1620.
And proceeds to step 1625. And CPU7
In step 1625, a value obtained by adding the absolute value of the oxygen storage amount change amount ΔO2 to the fourth mode oxygen storage amount OSA4 at that time is set as a new oxygen storage amount OSA4.
After that, it proceeds to step 1650. It should be noted that the absolute value of the oxygen storage amount change amount ΔO2 is added, as is clear from the comparison between the above equation 3 and the above equation 12, according to the equation 12, the oxygen storage amount change amount ΔO2 in the fourth mode is shown. Is calculated as a negative value.

【0133】このような処置(ステップ1600,16
05,1610,1620,1625)は、Modeの値が
「4」である限り繰り返し実行される。この結果、第1
触媒53の上流の空燃比が第2リッチ空燃比とされる第
4モード(Mode=4)において、第2触媒54の酸素吸蔵
量OSA4が算出されて行く。なお、ステップ1620
での判定において「No」と判定される場合、CPU7
1は同ステップ1620からステップ1630に直接進
む。
Such measures (steps 1600, 16
05, 1610, 1620, 1625) is repeatedly executed as long as the value of Mode is “4”. As a result, the first
In the fourth mode (Mode = 4) in which the air-fuel ratio upstream of the catalyst 53 is the second rich air-fuel ratio, the oxygen storage amount OSA4 of the second catalyst 54 is calculated. Note that step 1620
If it is determined to be “No” in the determination in
1 directly proceeds from step 1620 to step 1630.

【0134】同様に、CPU71はステップ1630に
進んだ場合、Modeの値が「5」であるか否かを判定し、
Modeの値が「5」であればステップ1635に進み、そ
の時点の第5モードの酸素吸蔵量OSA5に上記酸素吸
蔵量変化量ΔO2を加えた値を新たな酸素吸蔵量OSA5
として設定し、その後ステップ1650に進む。
Similarly, when the CPU 71 proceeds to step 1630, it determines whether the value of Mode is "5",
If the value of Mode is "5", the process proceeds to step 1635, and a value obtained by adding the oxygen storage amount change amount ΔO2 to the oxygen storage amount OSA5 of the fifth mode at that time is a new oxygen storage amount OSA5.
, And then proceeds to step 1650.

【0135】このような処置(ステップ1600,16
05,1610,1620,1630,1635)は、M
odeの値が「5」である限り繰り返し実行される。この
結果、第1触媒53の上流の空燃比が第1リーン空燃比
とされる第5モード(Mode=5)において、第1触媒53
の酸素吸蔵量OSA5が算出されて行く。なお、ステッ
プ1630での判定において「No」と判定される場
合、CPU71は同ステップ1630からステップ16
40に直接進む。
Such measures (steps 1600, 16
05, 1610, 1620, 1630, 1635) is M
It is repeatedly executed as long as the value of ode is "5". As a result, in the fifth mode (Mode = 5) in which the air-fuel ratio upstream of the first catalyst 53 is set to the first lean air-fuel ratio, the first catalyst 53
The oxygen storage amount OSA5 of is calculated. If the result of the determination in step 1630 is “No”, the CPU 71 proceeds from step 1630 to step 16
Go directly to 40.

【0136】同様に、CPU71はステップ1640に
進んだ場合、Modeの値が「6」であるか否かを判定し、
Modeの値が「6」であればステップ1645に進み、そ
の時点の第6モードの酸素吸蔵量OSA6に上記酸素吸
蔵量変化量ΔO2を加えた値を新たな酸素吸蔵量OSA6
として設定し、その後ステップ1650に進む。
Similarly, when the CPU 71 proceeds to step 1640, it determines whether or not the value of Mode is "6",
If the value of Mode is "6", the process proceeds to step 1645, and a value obtained by adding the oxygen storage amount change amount ΔO2 to the oxygen storage amount OSA6 of the sixth mode at that time is a new oxygen storage amount OSA6.
, And then proceeds to step 1650.

【0137】このような処置(ステップ1600,16
05,1610,1620,1630,1640,164
5)は、Modeの値が「6」である限り繰り返し実行され
る。この結果、第1触媒53の上流の空燃比が第2リー
ン空燃比とされる第6モード(Mode=6)において、第2
触媒54の酸素吸蔵量OSA6が算出されて行く。な
お、ステップ1640での判定において「No」と判定
される場合、CPU71は同ステップ1640からステ
ップ1650に直接進む。
Such a procedure (steps 1600, 16
05, 1610, 1620, 1630, 1640, 164
5) is repeatedly executed as long as the value of Mode is "6". As a result, in the sixth mode (Mode = 6) in which the air-fuel ratio upstream of the first catalyst 53 is the second lean air-fuel ratio,
The oxygen storage amount OSA6 of the catalyst 54 is calculated. If the result of the determination in step 1640 is “No”, the CPU 71 directly proceeds from step 1640 to step 1650.

【0138】そして、CPU71は、ステップ1650
に進むと、同ステップ1650にて燃料噴射量Fiの合
計量mfrを「0」に設定し、その後ステップ1695
に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Then, the CPU 71 proceeds to step 1650.
In step 1650, the total amount mfr of the fuel injection amount Fi is set to “0”, and then step 1695.
Then, the routine ends once by going to.

【0139】また、CPU71は図17に示した触媒劣
化判定のためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し
実行するようになっている。従って、所定のタイミング
になると、CPU71はステップ1700から処理を開
始し、ステップ1705に進んで触媒劣化判定実行中フ
ラグHANの値が「1」から「0」に変化したか否かを
モニタする。このとき、第6モードが終了して、先に説
明した図15のステップ1520にて触媒劣化判定実行
中フラグHANの値が「0」に変更されると、CPU7
1はステップ1705にて「Yes」と判定してステッ
プ1710に進む。なお、触媒劣化判定実行中フラグH
ANの値が変化していなければ、CPU71はステップ
1705からステップ1795に直接進んで本ルーチン
を一旦終了する。
Further, the CPU 71 is adapted to repeatedly execute the routine for catalyst deterioration determination shown in FIG. 17 every time a predetermined time elapses. Therefore, at a predetermined timing, the CPU 71 starts the process from step 1700 and proceeds to step 1705 to monitor whether or not the value of the catalyst deterioration determination execution flag HAN has changed from “1” to “0”. At this time, when the sixth mode ends and the value of the catalyst deterioration determination execution flag HAN is changed to “0” in step 1520 of FIG. 15 described above, the CPU 7
In step 1705, 1 is determined as “Yes” and the process proceeds to step 1710. In addition, the catalyst deterioration determination execution flag H
If the value of AN has not changed, the CPU 71 proceeds directly from step 1705 to step 1795 to end the present routine tentatively.

【0140】いま、第6モードが終了した直後であると
すると、触媒劣化判定実行中フラグHANの値が「1」
から「0」に変更された直後であるから、CPU71は
ステップ1705からステップ1710に進み、その時
点の酸素吸蔵量OSA3,OSA4,OSA5、及びO
SA6を、最大酸素吸蔵量CSCmax3(第1触媒第1最
大酸素吸蔵量),CUFmax4(第2触媒第1最大酸素吸
蔵量),CSCmax5(第1触媒第2最大酸素吸蔵量)、
及びCUFmax6(第2触媒第2最大酸素吸蔵量)として
格納する。次いで、CPU71はステップ1715に進
み、同ステップ1715にて最大酸素吸蔵量CSCmax3
と最大酸素吸蔵量CSCmax5の平均値を、第1触媒53
の平均最大酸素吸蔵量CSCmaxとして格納する。
Now, assuming that it is immediately after the end of the sixth mode, the value of the catalyst deterioration determination execution flag HAN is "1".
Immediately after the change from "0" to "0", the CPU 71 proceeds from step 1705 to step 1710, and the oxygen storage amounts OSA3, OSA4, OSA5, and O at that time are stored.
SA6 is the maximum oxygen storage amount CSCmax3 (first catalyst first maximum oxygen storage amount), CUFmax4 (second catalyst first maximum oxygen storage amount), CSCmax5 (first catalyst second maximum oxygen storage amount),
And CUFmax6 (second catalyst second maximum oxygen storage amount). Next, the CPU 71 proceeds to step 1715, and at step 1715, the maximum oxygen storage amount CSCmax3.
And the average value of the maximum oxygen storage amount CSCmax5, the first catalyst 53
It is stored as the average maximum oxygen storage amount CSCmax.

【0141】次に、CPU71はステップ1720に進
んで平均最大酸素吸蔵量CSCmaxが第1触媒劣化判定
基準値CSCRave以下か否かを判定し、平均最大酸素
吸蔵量平均値CSCmaxが第1触媒劣化判定基準値CS
CRave以下であるとき、ステップ1725にて第1触
媒劣化判定結果フラグXSCRの値を「1」に設定し、
これにより第1触媒53が劣化したことを示す。他方、
ステップ1720の判定において、平均最大酸素吸蔵量
CSCmaxが第1触媒劣化判定基準値CSCRaveより大
きいとき、CPU71はステップ1730に進んで第1
触媒劣化判定結果フラグXSCRの値を「0」に設定
し、これにより第1触媒53が劣化していないことを示
す。
Next, the CPU 71 proceeds to step 1720 to determine whether the average maximum oxygen storage amount CSCmax is less than or equal to the first catalyst deterioration determination reference value CSCRave, and the average maximum oxygen storage amount average value CSCmax is the first catalyst deterioration determination. Reference value CS
If CRave or less, the value of the first catalyst deterioration determination result flag XSCR is set to "1" in step 1725,
This indicates that the first catalyst 53 has deteriorated. On the other hand,
When the average maximum oxygen storage amount CSCmax is larger than the first catalyst deterioration determination reference value CSCRave in the determination of step 1720, the CPU 71 proceeds to step 1730 to perform the first
The value of the catalyst deterioration determination result flag XSCR is set to "0", which indicates that the first catalyst 53 has not deteriorated.

【0142】次いで、CPU71はステップ1735に
進み、最大酸素吸蔵量CUFmax4と最大酸素吸蔵量CU
Fmax6の平均値を第2触媒54の平均最大酸素吸蔵量C
UFmaxとして格納し、続くステップ1740にて平均
最大酸素吸蔵量CUFmaxが第2触媒劣化判定基準値C
UFRave以下か否かを判定する。そして、平均触媒最
大酸素吸蔵量CUFmaxが第2触媒劣化判定基準値CU
FRave以下であるとき、CPU71はステップ174
5にて第2触媒劣化判定結果フラグXUFRの値を
「1」に設定し、これにより第2触媒54が劣化したこ
とを示す。他方、ステップ1740の判定において、平
均最大酸素吸蔵量CUFmaxが第2触媒劣化判定基準値
CUFRaveより大きいとき、CPU71はステップ1
750に進んで第2触媒劣化判定結果フラグXUFRの
値を「0」に設定し、これにより第2触媒54が劣化し
ていないことを示す。
Next, the CPU 71 proceeds to step 1735 and proceeds to the maximum oxygen storage amount CUFmax4 and the maximum oxygen storage amount CU.
The average value of Fmax6 is the average maximum oxygen storage amount C of the second catalyst 54.
It is stored as UFmax, and in the subsequent step 1740, the average maximum oxygen storage amount CUFmax is the second catalyst deterioration determination reference value C.
It is determined whether it is less than or equal to UFRave. The average catalyst maximum oxygen storage amount CUFmax is the second catalyst deterioration determination reference value CU.
If it is equal to or less than FRave, the CPU 71 proceeds to step 174.
In step 5, the value of the second catalyst deterioration determination result flag XUFR is set to "1" to indicate that the second catalyst 54 has deteriorated. On the other hand, when it is determined in step 1740 that the average maximum oxygen storage amount CUFmax is larger than the second catalyst deterioration determination reference value CUFRave, the CPU 71 determines in step 1
In step 750, the value of the second catalyst deterioration determination result flag XUFR is set to "0", which indicates that the second catalyst 54 has not deteriorated.

【0143】次に、CPU71はステップ1755に進
んで第1触媒53の最大酸素吸蔵量に関する値である平
均最大酸素吸蔵量CSCmaxと第2触媒54の最大酸素
吸蔵量に関する値である平均最大酸素吸蔵量CUFmax
との和が触媒全体劣化判定基準値CRave以下か否かを
判定する。そして、CPU71は、前記和が触媒全体劣
化判定基準値CRave以下であるとき、ステップ176
0にて触媒全体判定結果フラグXALLRの値を「1」
に設定し、これにより第1触媒53及び第2触媒54が
全体として劣化したことを示す。他方、ステップ175
5の判定において、前記和が触媒全体劣化判定基準値C
Raveより大きいとき、CPU71はステップ1765
に進んで触媒全体判定結果フラグXALLRの値を
「0」に設定し、これにより第1触媒53及び第2触媒
54が全体としては劣化していないことを示す。
Next, the CPU 71 proceeds to step 1755 and proceeds to step 1755. The average maximum oxygen storage amount CSCmax which is the value relating to the maximum oxygen storage amount of the first catalyst 53 and the average maximum oxygen storage amount which is the value relating to the maximum oxygen storage amount of the second catalyst 54. Quantity CUFmax
And the total catalyst deterioration determination reference value CRave or less. Then, the CPU 71, when the sum is less than or equal to the catalyst overall deterioration determination reference value CRave, the step S176
At 0, the value of the catalyst overall determination result flag XALLR is set to "1".
Is set to indicate that the first catalyst 53 and the second catalyst 54 have deteriorated as a whole. On the other hand, step 175
In the determination of 5, the sum is the catalyst deterioration determination reference value C
When it is larger than Rave, the CPU 71 proceeds to step 1765.
Then, the value of the overall catalyst determination result flag XALLR is set to "0", which indicates that the first catalyst 53 and the second catalyst 54 are not deteriorated as a whole.

【0144】次いで、CPU71はステップ1770に
進み、酸素吸蔵量OSA3,OSA4,OSA5、及び
OSA6の各々の値を総べて「0」に設定し、ステップ
1795に進んで本ルーチンを一旦終了する。このよう
にして、第1,第2触媒53,54の各最大酸素吸蔵量
CSCmax,CUFmax、及びそれらの和がそれぞれ対応
する基準値より小さいか否かが判定され、対応する基準
値より小さいとき、対応する触媒が劣化したものと判定
される。
Next, the CPU 71 proceeds to step 1770 to set all the values of the oxygen storage amounts OSA3, OSA4, OSA5 and OSA6 to "0", and proceeds to step 1795 to end this routine once. In this way, it is determined whether or not the maximum oxygen storage amounts CSCmax, CUFmax of the first and second catalysts 53, 54, and their sums are smaller than the corresponding reference values, respectively, and when it is smaller than the corresponding reference values. , It is determined that the corresponding catalyst has deteriorated.

【0145】以上、説明したように、本発明による触媒
劣化判定装置の触媒劣化判定方法によれば、第1触媒5
3、及び第2触媒54の下流に、それぞれ第1触媒下流
空燃比センサ67、及び第2触媒下流空燃比センサ68
を配置したので、各触媒の酸素吸蔵量が「0」となった
とき、及び最大酸素吸蔵量となったときを確実に検出す
ることができ、その結果、第1触媒53、及び第2触媒
54の最大酸素吸蔵量CSCmax,CUFmaxを精度良く
求めることができる。従って、第1触媒53、及び第2
触媒54が劣化しているか否かを独立して精度よく判定
することができる。また、第1触媒53、及び第2触媒
54を一つの触媒装置として見たとき、その触媒装置全
体が劣化したか否かを判定することもできる。
As described above, according to the catalyst deterioration judging method of the catalyst deterioration judging device of the present invention, the first catalyst 5
3, the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor 67 and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 are provided downstream of the third catalyst 54 and the second catalyst 54, respectively.
Is arranged, it is possible to reliably detect when the oxygen storage amount of each catalyst becomes “0” and when it reaches the maximum oxygen storage amount, and as a result, the first catalyst 53 and the second catalyst The maximum oxygen storage amounts CSCmax and CUFmax of 54 can be accurately obtained. Therefore, the first catalyst 53, and the second
It is possible to independently and accurately determine whether or not the catalyst 54 is deteriorated. Further, when the first catalyst 53 and the second catalyst 54 are viewed as one catalyst device, it is possible to determine whether or not the entire catalyst device has deteriorated.

【0146】また、触媒劣化判定実行中において、第1
リーン空燃比の混合気によって第1触媒53の酸素吸蔵
量が最大酸素吸蔵量に到達した後においては、第1リー
ン空燃比よりもリッチ側の第2リーン空燃比の混合気が
第1,第2触媒53,54に流入するようにした(図5
の時刻t2〜t3、及びt6〜t7を参照。)。
During the catalyst deterioration determination execution, the first
After the oxygen storage amount of the first catalyst 53 reaches the maximum oxygen storage amount due to the lean air-fuel ratio mixture, the mixture of the second lean air-fuel ratio that is richer than the first lean air-fuel ratio is The two catalysts 53 and 54 are allowed to flow (see FIG. 5).
See times t2 to t3 and t6 to t7. ).

【0147】このように第2リーン空燃比を第1リーン
空燃比よりもリッチ側(理論空燃比に近い側)の空燃比
とするのは次の理由による。第2リーン空燃比の混合気
が第1,第2触媒53,54に流入することで第2触媒
下流空燃比センサ68の出力Voxs2が理論空燃比よりも
リッチな空燃比を示す値から理論空燃比よりもリーンな
空燃比を示す値となったとき(図5の時刻t3及びt7
を参照。)、内燃機関10の排気ポート34から第2触
媒下流空燃比センサ68までの排気通路51,52及び
触媒53,54により形成される空間内に第2リーン空
燃比のガスが充填されているので、第2リーン空燃比が
理論空燃比から大きくかけ離れているリーン空燃比(例
えば、第1リーン空燃比と同一の空燃比)であるとする
と、この充填されたガスに含まれる窒素酸化物NOx量
が多く、同第2触媒下流空燃比センサ出力リーン反転時
直後において窒素酸化物NOxが大量に大気中に排出さ
れてしまう。これに対し、上記実施形態のように、第2
リーン空燃比を第1リーン空燃比よりも理論空燃比に近
い空燃比とすることにより、第2触媒下流空燃比センサ
出力リーン反転時において、前記空間中に含まれる窒素
酸化物NOx量を相対的に低減でき、従って、その後に
おいて、窒素酸化物NOxが大量に排出されることを回
避できる。
The reason why the second lean air-fuel ratio is made richer than the first lean air-fuel ratio (the side closer to the stoichiometric air-fuel ratio) is as follows. Since the air-fuel mixture having the second lean air-fuel ratio flows into the first and second catalysts 53 and 54, the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 shows the air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio. When the air-fuel ratio becomes leaner than the fuel ratio (at times t3 and t7 in FIG. 5).
See. ), Since the space formed by the exhaust passages 51, 52 and the catalysts 53, 54 from the exhaust port 34 of the internal combustion engine 10 to the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 is filled with the gas having the second lean air-fuel ratio. , And the second lean air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio that is significantly different from the stoichiometric air-fuel ratio (for example, the same air-fuel ratio as the first lean air-fuel ratio), the amount of nitrogen oxide NOx contained in the filled gas. However, a large amount of nitrogen oxide NOx is exhausted into the atmosphere immediately after the lean reversal of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output. On the other hand, as in the above embodiment, the second
By setting the lean air-fuel ratio to an air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio than the first lean air-fuel ratio, the amount of nitrogen oxide NOx contained in the space is relatively changed at the time of lean reversal of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output. Therefore, a large amount of nitrogen oxide NOx can be avoided thereafter.

【0148】また、第1リーン空燃比は第2リーン空燃
比よりもリーン側に設定されているから、第1触媒53
の酸素吸蔵量を最大酸素吸蔵量に到達させるまでの期間
(図5の時刻t1〜t2、及びt5〜t6)を相対的に
短くすることができ、最大酸素吸蔵量を算出するための
期間(図5の時刻t1〜t7)も相対的に短くできる。
Since the first lean air-fuel ratio is set to the leaner side than the second lean air-fuel ratio, the first catalyst 53
It is possible to relatively shorten the period (time t1 to t2 and t5 to t6 in FIG. 5) until the maximum oxygen storage amount of the oxygen storage amount is reached, and the period for calculating the maximum oxygen storage amount ( Times t1 to t7) in FIG. 5 can also be relatively short.

【0149】同様に、触媒劣化判定実行中において、第
1リッチ空燃比の混合気によって第1触媒53の酸素吸
蔵量が「0」になった後においては、第1リッチ空燃比
よりもリーン側の第2リッチ空燃比の混合気が第1,第
2触媒53,54に流入するようにした(図5の時刻t
4〜t5を参照。)。
Similarly, during execution of the catalyst deterioration determination, after the oxygen storage amount of the first catalyst 53 becomes "0" due to the air-fuel mixture of the first rich air-fuel ratio, the lean side of the first rich air-fuel ratio is obtained. The air-fuel mixture having the second rich air-fuel ratio of is made to flow into the first and second catalysts 53 and 54 (time t in FIG. 5).
See 4-t5. ).

【0150】このように第2リッチ空燃比を第1リッチ
空燃比よりもリーン側(理論空燃比に近い側)の空燃比
とするのは次の理由による。第2リッチ空燃比の混合気
が第1,第2触媒53,54に流入することで第2触媒
下流空燃比センサ68の出力Voxs2が理論空燃比よりも
リーンな空燃比を示す値から理論空燃比よりもリッチな
空燃比を示す値となったとき(図5の時刻t5を参
照。)、内燃機関10の排気ポート34から第2触媒下
流空燃比センサ68までの排気通路51,52及び触媒
53,54により形成される空間内に第2リッチ空燃比
のガスが充填されているので、第2リッチ空燃比が理論
空燃比から大きくかけ離れているリッチ空燃比(例え
ば、第1リッチ空燃比と同一の空燃比)であるとする
と、この充填されたガスに含まれる未燃CO,HCの量
が多く、同第2触媒下流空燃比センサ出力リッチ反転時
直後において未燃CO,HCが大量に大気中に排出され
てしまう。これに対し、上記実施形態のように、第2リ
ッチ空燃比を第1リッチ空燃比よりも理論空燃比に近い
空燃比とすることにより、第2触媒下流空燃比センサ出
力リッチ反転時において、前記空間中に含まれる未燃C
O,HC量を相対的に低減でき、従って、その後におい
て、未燃CO,HCが大量に排出されることを回避でき
る。
The reason why the second rich air-fuel ratio is made leaner than the first rich air-fuel ratio (the side closer to the stoichiometric air-fuel ratio) is as follows. When the air-fuel mixture having the second rich air-fuel ratio flows into the first and second catalysts 53 and 54, the output Voxs2 of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 shows a leaner air-fuel ratio than the theoretical air-fuel ratio. When the air-fuel ratio becomes richer than the fuel ratio (see time t5 in FIG. 5), the exhaust passages 51 and 52 from the exhaust port 34 of the internal combustion engine 10 to the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor 68 and the catalyst. Since the gas formed by the second rich air-fuel ratio is filled in the space formed by 53 and 54, the second rich air-fuel ratio is significantly different from the stoichiometric air-fuel ratio. If the air-fuel ratio is the same), the amount of unburned CO and HC contained in this filled gas is large, and a large amount of unburned CO and HC is present immediately after the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich inversion. Being discharged into the atmosphere Mau. On the other hand, as in the above embodiment, by setting the second rich air-fuel ratio to an air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio than the first rich air-fuel ratio, the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output rich reverse Unburned C contained in the space
It is possible to relatively reduce the amounts of O and HC, and therefore it is possible to avoid that a large amount of unburned CO and HC is discharged thereafter.

【0151】また、第1リッチ空燃比は第2リッチ空燃
比よりもリッチ側に設定されているから、第1触媒53
の酸素吸蔵量を消費して「0」に到達させるまでの期間
(図5の時刻t3〜t4)を相対的に短くすることがで
き、最大酸素吸蔵量を算出するための期間(図5の時刻
t1〜t7)を相対的に短くできる。
Since the first rich air-fuel ratio is set to be richer than the second rich air-fuel ratio, the first catalyst 53
It is possible to relatively shorten the period (time t3 to t4 in FIG. 5) until the oxygen storage amount is consumed to reach “0”, and the period for calculating the maximum oxygen storage amount (see FIG. 5). Times t1 to t7) can be relatively shortened.

【0152】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採
用することができる。例えば、各触媒の最大酸素吸蔵量
の算出方法は、各触媒内における反応を記述した式に基
いて求めるようにすることもできる。また。上記第1リ
ッチ空燃比、上記第2リッチ空燃比、上記第1リーン空
燃比、及び上記第2リーン空燃比は、一定としていたが
可変としてもよい。その場合、第2リッチ空燃比は第1
リッチ空燃比よりリーンであることが好適であり、第2
リーン空燃比は第1リーン空燃比よりリッチであること
が好適である。更に、上記第1リッチ空燃比と上記第2
リッチ空燃比は等しいリッチ空燃比であってもよい。ま
た、上記第1リーン空燃比と上記第2リーン空燃比は、
等しいリーン空燃比であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, the maximum oxygen storage amount of each catalyst may be calculated based on the equation describing the reaction in each catalyst. Also. Although the first rich air-fuel ratio, the second rich air-fuel ratio, the first lean air-fuel ratio, and the second lean air-fuel ratio are constant, they may be variable. In that case, the second rich air-fuel ratio is the first
It is preferable that the air-fuel ratio is leaner than the rich air-fuel ratio.
The lean air-fuel ratio is preferably richer than the first lean air-fuel ratio. Further, the first rich air-fuel ratio and the second rich air-fuel ratio
The rich air-fuel ratios may be equal rich air-fuel ratios. The first lean air-fuel ratio and the second lean air-fuel ratio are
It may be the same lean air-fuel ratio.

【0153】また、上記実施形態においては、触媒劣化
判定条件が成立したときに、その時点の第1触媒下流空
燃比センサ出力Voxs1、及び第2触媒下流空燃比センサ
出力Voxs2に拘らず第1触媒上流空燃比を第1リーン空
燃比に設定していたが、触媒劣化判定条件成立時におけ
る第1触媒下流空燃比センサ出力Voxs1、及び第2触媒
下流空燃比センサ出力Voxs2に応じて、酸素吸蔵量推定
のために最初に設定される第1触媒上流空燃比を異なる
空燃比に設定することが、エミッションを低減する上で
好ましい。
Further, in the above embodiment, when the catalyst deterioration determination condition is satisfied, the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 at that time are not used. Although the upstream air-fuel ratio was set to the first lean air-fuel ratio, the oxygen storage amount is changed according to the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 when the catalyst deterioration determination condition is satisfied. Setting the first catalyst upstream air-fuel ratio initially set for estimation to a different air-fuel ratio is preferable in order to reduce emissions.

【0154】具体的に述べると、触媒劣化判定条件が成
立したとき、第1触媒下流空燃比センサ出力Voxs1、及
び第2触媒下流空燃比センサ出力Voxs2が共にリッチな
空燃比であることを示している場合には、上記実施形態
のとおり、第1モードから第1触媒上流空燃比の制御を
始める。即ち、第1触媒上流空燃比を第1リーン空燃比
とする。
Specifically, when the catalyst deterioration determination condition is satisfied, it is shown that both the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 are rich air-fuel ratios. If so, control of the first catalyst upstream air-fuel ratio is started from the first mode as in the above embodiment. That is, the first catalyst upstream air-fuel ratio is set to the first lean air-fuel ratio.

【0155】一方、触媒劣化判定条件が成立したとき、
第1触媒下流空燃比センサ出力Voxs1がリーン、及び第
2触媒下流空燃比センサ出力Voxs2がリッチであること
を示している場合、第1触媒上流空燃比を第2リーン空
燃比とする第2モードから制御を開始する。
On the other hand, when the catalyst deterioration determination condition is satisfied,
When the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 is lean and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 is rich, the second mode in which the first catalyst upstream air-fuel ratio is the second lean air-fuel ratio Start control from.

【0156】また、触媒劣化判定条件が成立したとき、
第1触媒下流空燃比センサ出力Voxs1、及び第2触媒下
流空燃比センサ出力Voxs2が共にリーンな空燃比である
ことを示している場合には、第1触媒上流空燃比を第1
リッチ空燃比とする第3モードから制御を開始する。こ
の場合、最初の第3モード,第4モードにおいて推定さ
れる最大酸素吸蔵量は正確ではないので、同最大酸素吸
蔵量を触媒劣化判定には使用せず、第6モードの終了後
に再度第3モード,第4モードを順に実行して各モード
で各最大酸素吸蔵量を測定し、それらの最大酸素吸蔵量
を触媒劣化判定に使用することが好ましい。なお、この
場合、最初の第5モードで得られる第1触媒53の最大
酸素吸蔵量は第1触媒第1最大酸素吸蔵量、次の第6モ
ードで得られる第2触媒54の最大酸素吸蔵量は第2触
媒第1最大酸素吸蔵量、次の第3モードで得られる第1
触媒53の最大酸素吸蔵量は第1触媒第2最大酸素吸蔵
量、次の第4モードで得られる第2触媒54の最大酸素
吸蔵量は第2触媒第2最大酸素吸蔵量に相当する。
When the catalyst deterioration determination condition is satisfied,
When both the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 indicate a lean air-fuel ratio, the first catalyst upstream air-fuel ratio is set to the first
The control is started from the third mode in which the rich air-fuel ratio is set. In this case, since the maximum oxygen storage amount estimated in the first third mode and the fourth mode is not accurate, the same maximum oxygen storage amount is not used for the catalyst deterioration determination, and the third oxygen storage amount is again used after the sixth mode ends. It is preferable that the maximum oxygen storage amount is measured in each mode by sequentially executing the mode and the fourth mode, and the maximum oxygen storage amount is used for catalyst deterioration determination. In this case, the maximum oxygen storage amount of the first catalyst 53 obtained in the first fifth mode is the first catalyst first maximum oxygen storage amount, and the maximum oxygen storage amount of the second catalyst 54 obtained in the next sixth mode. Is the second catalyst first maximum oxygen storage amount, the first obtained in the following third mode
The maximum oxygen storage amount of the catalyst 53 corresponds to the first catalyst second maximum oxygen storage amount, and the maximum oxygen storage amount of the second catalyst 54 obtained in the following fourth mode corresponds to the second catalyst second maximum oxygen storage amount.

【0157】そして、第1触媒第1最大酸素吸蔵量と第
1触媒第2最大酸素吸蔵量とに基づいて(例えば、それ
らの平均値に基づいて)、第1触媒53が劣化している
か否かを判定し、第2触媒第1最大酸素吸蔵量と第2触
媒第2最大酸素吸蔵量とに基づいて(例えば、それらの
平均値に基づいて)、第2触媒54が劣化しているか否
かを判定してもよい。また、これら4つの最大酸素吸蔵
量(の平均値)に基づいて、第1触媒53と第2触媒5
4とを一つの触媒装置とみなしたときの、同触媒装置が
劣化しているか否かを判定してもよい。
Whether the first catalyst 53 is deteriorated based on the first catalyst first maximum oxygen storage amount and the first catalyst second maximum oxygen storage amount (for example, based on their average value). It is determined whether the second catalyst 54 is deteriorated based on the second catalyst first maximum oxygen storage amount and the second catalyst second maximum oxygen storage amount (for example, based on their average value). You may judge whether. In addition, based on (the average value of) these four maximum oxygen storage amounts, the first catalyst 53 and the second catalyst 5
It may be determined whether or not the catalyst devices 4 and 4 are deteriorated when they are regarded as one catalyst device.

【0158】更に、触媒劣化判定条件が成立したとき、
第1触媒下流空燃比センサ出力Voxs1がリッチ、及び第
2触媒下流空燃比センサ出力Voxs2がリーンであること
を示している場合、第1触媒上流空燃比を第2リッチ空
燃比とする第4モードから制御を開始する。この場合、
最初の第4モードにおいて推定される最大酸素吸蔵量は
正確ではないので同最大酸素吸蔵量を触媒劣化判定には
利用しないように構成する。そして、第5、第6モード
の実行後に第3、第4モードを実行し、これらのモード
において推定された最大酸素吸蔵量を触媒劣化判定に使
用するように構成することが好適である。なお、この場
合(触媒劣化判定条件が成立したとき、第1触媒下流空
燃比センサ出力Voxs1がリッチ、及び第2触媒下流空燃
比センサ出力Voxs2がリーンであることを示している場
合)には、NOxの排出量を低減するため、第1リッチ
空燃比から制御を開始し、第2触媒下流空燃比センサ出
力Voxs2がリーンからリッチを示す値に反転した時点か
ら、上記第5、6、3、4モードを順に実行して最大酸
素吸蔵量を求めるように構成してもよい。
Furthermore, when the catalyst deterioration determination condition is satisfied,
When the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 is rich and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 is lean, the fourth mode in which the first catalyst upstream air-fuel ratio is the second rich air-fuel ratio Start control from. in this case,
Since the maximum oxygen storage amount estimated in the first fourth mode is not accurate, the maximum oxygen storage amount is not used for catalyst deterioration determination. It is preferable that the third and fourth modes are executed after the fifth and sixth modes are executed, and the maximum oxygen storage amount estimated in these modes is used for catalyst deterioration determination. In this case (when the catalyst deterioration determination condition is satisfied, it is indicated that the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs1 is rich and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 is lean), In order to reduce the NOx emission amount, the control is started from the first rich air-fuel ratio, and from the time when the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor output Voxs2 is inverted from the lean value to the rich value, the fifth, sixth, third, The four modes may be sequentially executed to obtain the maximum oxygen storage amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明による触媒劣化判定方法を実行する空
燃比制御装置(触媒劣化判定装置)を搭載した内燃機関
の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine equipped with an air-fuel ratio control device (catalyst deterioration determination device) that executes a catalyst deterioration determination method according to the present invention.

【図2】 図1に示したエアフローメータの出力電圧と
計測された吸入空気量との関係を示したマップである。
FIG. 2 is a map showing a relationship between an output voltage of the air flow meter shown in FIG. 1 and a measured intake air amount.

【図3】 図1に示した最上流空燃比センサの出力電圧
と空燃比との関係を示したマップである。
FIG. 3 is a map showing the relationship between the output voltage of the most upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio.

【図4】 図1に示した第1触媒下流空燃比センサ、及
び第2触媒下流空燃比センサの出力電圧と空燃比との関
係を示したマップである。
FIG. 4 is a map showing the relationship between the output voltage of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor and the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio.

【図5】 図1に示した触媒劣化判定装置が触媒劣化判
定を実行する際の制御される第1触媒上流の空燃比、各
空燃比センサの出力、各触媒の酸素吸蔵量の変化を示し
たタイムチャートである。
5 shows changes in the air-fuel ratio upstream of the first catalyst, the output of each air-fuel ratio sensor, and the oxygen storage amount of each catalyst when the catalyst deterioration determination device shown in FIG. 1 executes the catalyst deterioration determination. It is a time chart.

【図6】 図1に示したCPUが実行する燃料噴射量計
算のためのルーチンを示したフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a routine for calculating a fuel injection amount executed by the CPU shown in FIG.

【図7】 図1に示したCPUが実行する空燃比フィー
ドバック補正量を計算するためのルーチンを示したフロ
ーチャートである。
7 is a flow chart showing a routine for calculating an air-fuel ratio feedback correction amount executed by the CPU shown in FIG.

【図8】 図1に示したCPUが実行するサブフィード
バック制御量を計算するためのルーチンを示したフロー
チャートである。
8 is a flowchart showing a routine for calculating a sub feedback control amount executed by the CPU shown in FIG.

【図9】 図1に示したCPUが実行する触媒劣化判定
を開始するか否かを決定するためのルーチンを示したフ
ローチャートである。
9 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 1 for determining whether or not to start catalyst deterioration determination.

【図10】 図1に示したCPUが実行する第1モード
のルーチンを示したフローチャートである。
10 is a flowchart showing a first mode routine executed by the CPU shown in FIG.

【図11】 図1に示したCPUが実行する第2モード
のルーチンを示したフローチャートである。
11 is a flowchart showing a second mode routine executed by the CPU shown in FIG.

【図12】 図1に示したCPUが実行する第3モード
のルーチンを示したフローチャートである。
12 is a flowchart showing a third mode routine executed by the CPU shown in FIG.

【図13】 図1に示したCPUが実行する第4モード
のルーチンを示したフローチャートである。
13 is a flowchart showing a fourth mode routine executed by the CPU shown in FIG.

【図14】 図1に示したCPUが実行する第5モード
のルーチンを示したフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing a fifth mode routine executed by the CPU shown in FIG.

【図15】 図1に示したCPUが実行する第6モード
のルーチンを示したフローチャートである。
15 is a flowchart showing a sixth mode routine executed by the CPU shown in FIG.

【図16】 図1に示したCPUが実行する酸素吸蔵量
を算出するためのルーチンを示したフローチャートであ
る。
16 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 1 for calculating an oxygen storage amount.

【図17】 図1に示したCPUが実行する触媒劣化判
定を行うためのルーチンを示したフローチャートであ
る。
17 is a flowchart showing a routine for determining catalyst deterioration executed by the CPU shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…内燃機関、25…燃焼室、39…インジェクタ、
52…エキゾーストパイプ(排気管)、53…三元触媒
(第1触媒、前段触媒)、54…三元触媒(第2触媒、
後段触媒)、66…最上流空燃比センサ、67…第1触
媒下流空燃比センサ、68…第2触媒下流空燃比セン
サ、70…電気制御装置、71…CPU。
10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 39 ... Injector,
52 ... Exhaust pipe (exhaust pipe), 53 ... Three-way catalyst (first catalyst, pre-catalyst), 54 ... Three-way catalyst (second catalyst,
Second-stage catalyst), 66 ... Most upstream air-fuel ratio sensor, 67 ... First catalyst downstream air-fuel ratio sensor, 68 ... Second catalyst downstream air-fuel ratio sensor, 70 ... Electric control device, 71 ... CPU.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/14 310 F02D 41/14 310F 45/00 314 45/00 314Z 368 368F (72)発明者 大井 康広 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 足立 憲保 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 井手 宏二 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 小林 大介 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 岡崎 俊太郎 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 加藤 直人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G084 BA09 BA24 DA00 DA10 DA27 EA02 EA03 EA11 EC04 FA07 FA10 FA20 FA30 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA17 AA23 AA28 AB03 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DB04 DB06 DB07 DB08 DB10 DB13 DC01 EA00 EA01 EA05 EA07 EA16 EA30 EA34 EA38 FB10 FB11 FB12 HA03 HA08 HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 JA33 JB09 LA03 MA01 NA07 NA09 NB01 PA01Z PA11Z PD09Z PE01Z PE04Z PE08Z Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02D 41/14 310 F02D 41/14 310F 45/00 314 45/00 314Z 368 368F (72) Inventor Yasuhiro Oi Toyota, Aichi Prefecture City, Toyota-Cho, Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Noriho Adachi, Toyota-Cho, Aichi Prefecture Toyota-Cho, Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor, Koji Ide, Toyota-City, Aichi Toyota-Cho, 1 Incorporated (72) Inventor Daisuke Kobayashi 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Shuntaro Okazaki 1-cho, Toyota-cho, Aichi Toyota Motor Corporation (72) Inventor Naoto Kato 1 Toyota Town, Toyota-shi, Aichi F-term in Toyota Motor Corporation (reference) 3G084 BA09 BA24 DA00 DA10 DA27 EA02 EA03 EA11 EC04 FA07 FA10 FA20 FA30 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA17 AA23 AA28 AB03 BA14 BA15 BA02 BA32 BA33 BA33 BA33 BA33 CB07 CB08 DA01 DA02 DB04 DB06 DB07 DB08 DB10 DB13 DC01 EA00 EA01 EA05 EA07 EA16 EA30 EA34 EA38 FB10 FB11 FB12 HA03 HA08 HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 JA33 JB09 LA03 MA01 NA07 NA09 NB01 PA01 PE01 PE01 PE04 PEZ PE09Z0409

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関の排気通路に配設された第1触媒
と、 前記第1触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
1触媒下流空燃比センサと、 前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排気通
路に配設された第2触媒と、 前記第2触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
2触媒下流空燃比センサと、 を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、 前記第1触媒が内部に酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を
吸蔵するとともに、前記第2触媒が内部に酸素を吸蔵し
得る限界まで酸素を吸蔵するように前記第1触媒上流の
空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御し、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリッチ
な第1リッチ空燃比に制御し、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第1リッチ空燃比に制
御されていることを利用して前記第1触媒の最大酸素吸
蔵量を推定し、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第2触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリッチ
な第2リッチ空燃比に制御し、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第2リッチ空燃比に制
御されていることを利用して前記第2触媒の最大酸素吸
蔵量を推定し、 前記推定した第1触媒の最大酸素吸蔵量に基いて同第1
触媒が劣化しているか否かを判定するとともに、前記推
定した第2触媒の最大酸素吸蔵量に基いて同第2触媒が
劣化しているか否かを判定する触媒劣化判定方法。
1. A first catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, a first catalyst downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst, and the first catalyst downstream. An internal combustion engine comprising: a second catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the air-fuel ratio sensor; and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the second catalyst. The method for determining catalyst deterioration according to claim 1, wherein the first catalyst stores oxygen up to a limit at which oxygen can be stored therein, and the second catalyst stores oxygen up to a limit at which oxygen can be stored therein. The air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and thereafter, the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The theoretical air-fuel ratio The maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated by utilizing the fact that the first rich air-fuel ratio is controlled to be extremely rich and the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first rich air-fuel ratio. Then, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to the second richer than the stoichiometric air-fuel ratio until the time when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor indicates that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. It is controlled to a rich air-fuel ratio, the maximum oxygen storage amount of the second catalyst is estimated by utilizing that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second rich air-fuel ratio, and the estimated first Based on the maximum oxygen storage capacity of the catalyst
A catalyst deterioration determination method for determining whether or not the catalyst is deteriorated and determining whether or not the second catalyst is deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount of the second catalyst.
【請求項2】請求項1に記載の触媒劣化判定方法におい
て、 前記第2リッチ空燃比は、前記第1リッチ空燃比よりも
リーンな空燃比であることを特徴とする触媒劣化判定方
法。
2. The catalyst deterioration determination method according to claim 1, wherein the second rich air-fuel ratio is an air-fuel ratio leaner than the first rich air-fuel ratio.
【請求項3】内燃機関の排気通路に配設された第1触媒
と、 前記第1触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
1触媒下流空燃比センサと、 前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排気通
路に配設された第2触媒と、 前記第2触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
2触媒下流空燃比センサと、 を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、 前記第1触媒が内部に吸蔵している酸素を完全に放出す
るとともに、前記第2触媒が内部に吸蔵している酸素を
完全に放出するように前記第1触媒上流の空燃比を理論
空燃比よりもリッチな空燃比に制御し、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリーンな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリーン
な第1リーン空燃比に制御し、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第1リーン空燃比に制
御されていることを利用して前記第1触媒の最大酸素吸
蔵量を推定し、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第2触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリーンな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリーン
な第2リーン空燃比に制御し、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第2リーン空燃比に制
御されていることを利 用して前記第2触媒の最大酸素吸蔵量を推定し、前記推
定した第1触媒の最大酸素吸蔵量に基いて同第1触媒が
劣化しているか否かを判定するとともに、前記推定した
第2触媒の最大酸素吸蔵量に基いて同第2触媒が劣化し
ているか否かを判定する触媒劣化判定方法。
3. A first catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, a first catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst, and the first catalyst downstream. An internal combustion engine comprising: a second catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the air-fuel ratio sensor; and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the second catalyst. The method for determining catalyst deterioration according to claim 1, wherein the first catalyst completely releases the oxygen stored therein and the second catalyst completely releases the oxygen stored therein. The air-fuel ratio upstream of the catalyst is controlled to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and thereafter, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to an air-fuel ratio in which the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It is leaner than the theoretical air-fuel ratio until the time when it shows that it is the fuel ratio. A first lean air-fuel ratio is controlled, and the maximum oxygen storage amount of the first catalyst is estimated by utilizing the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first lean air-fuel ratio, and then the The air-fuel ratio upstream of the first catalyst is set to a second lean air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the time when the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor indicates that the output is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The maximum oxygen storage amount of the second catalyst is controlled by utilizing the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second lean air-fuel ratio, and the estimated maximum oxygen of the first catalyst is controlled. A catalyst for determining whether or not the first catalyst is deteriorated based on the stored amount, and for determining whether or not the second catalyst is deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount of the second catalyst Deterioration determination method.
【請求項4】請求項3に記載の触媒劣化判定方法におい
て、 前記第2リーン空燃比は、前記第1リーン空燃比よりも
リッチな空燃比であることを特徴とする触媒劣化判定方
法。
4. The catalyst deterioration determination method according to claim 3, wherein the second lean air-fuel ratio is an air-fuel ratio richer than the first lean air-fuel ratio.
【請求項5】内燃機関の排気通路に配設された第1触媒
と、 前記第1触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
1触媒下流空燃比センサと、 前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排気通
路に配設された第2触媒と、 前記第2触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
2触媒下流空燃比センサと、 を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、 前記第1触媒が内部に酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を
吸蔵するとともに、前記第2触媒が内部に酸素を吸蔵し
得る限界まで酸素を吸蔵するように前記第1触媒上流の
空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御するス
テップと、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリッチ
な第1リッチ空燃比に制御するステップと、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第2触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリッチな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリッチ
で且つ前記第1リッチ空燃比よりリーンな第2リッチ空
燃比に制御するステップと、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第1リッチ空燃比に制
御されていることを利用して前記第1触媒の最大酸素吸
蔵量を推定するステップと、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第2リッチ空燃比に制
御されていることを利用して前記第2触媒の最大酸素吸
蔵量を推定するステップと、 を含んだ触媒劣化判定方法。
5. A first catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, a first catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst, and the first catalyst downstream. An internal combustion engine comprising: a second catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the air-fuel ratio sensor; and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the second catalyst. The method for determining catalyst deterioration according to claim 1, wherein the first catalyst stores oxygen up to a limit at which oxygen can be stored therein, and the second catalyst stores oxygen up to a limit at which oxygen can be stored therein. A step of controlling the air-fuel ratio upstream of the first catalyst to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and thereafter, changing the air-fuel ratio of the first catalyst upstream from the stoichiometric air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio. Up to the point that the air-fuel ratio is also rich A step of controlling to a first rich air-fuel ratio which is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and thereafter, an air-fuel ratio where the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Until the time point indicating that the second rich air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio and leaner than the first rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is the first rich air-fuel ratio. The step of estimating the maximum oxygen storage amount of the first catalyst by utilizing the fact that it is controlled to the fuel ratio, and the fact that the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second rich air-fuel ratio is utilized. Estimating the maximum oxygen storage amount of the second catalyst according to the present invention.
【請求項6】内燃機関の排気通路に配設された第1触媒
と、 前記第1触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
1触媒下流空燃比センサと、 前記第1触媒下流空燃比センサよりも下流の前記排気通
路に配設された第2触媒と、 前記第2触媒よりも下流の前記排気通路に配設された第
2触媒下流空燃比センサと、 を備えた内燃機関の触媒劣化判定方法であって、 前記第1触媒が内部に吸蔵している酸素を完全に放出す
るとともに、前記第2触媒が内部に吸蔵している酸素を
完全に放出するように前記第1触媒上流の空燃比を理論
空燃比よりもリッチな空燃比に制御するステップと、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第1触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリーンな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリーン
な第1リーン空燃比に制御するステップと、 その後、前記第1触媒上流の空燃比を、前記第2触媒下
流空燃比センサの出力が理論空燃比よりもリーンな空燃
比であることを示す時点まで、理論空燃比よりもリーン
で且つ前記第1リーン空燃比よりリッチな第2リーン空
燃比に制御するステップと、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第1リーン空燃比に制
御されていることを利用して前記第1触媒の最大酸素吸
蔵量を推定するステップと、 前記第1触媒上流の空燃比が前記第2リーン空燃比に制
御されていることを利用して前記第2触媒の最大酸素吸
蔵量を推定するステップと、 を含んだ触媒劣化判定方法。
6. A first catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, a first catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the first catalyst, and the first catalyst downstream. An internal combustion engine comprising: a second catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the air-fuel ratio sensor; and a second catalyst downstream air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the second catalyst. The method for determining catalyst deterioration according to claim 1, wherein the first catalyst completely releases the oxygen stored therein and the second catalyst completely releases the oxygen stored therein. A step of controlling the air-fuel ratio upstream of the catalyst to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio; and thereafter, the air-fuel ratio of the first catalyst upstream is controlled so that the output of the first catalyst downstream air-fuel ratio sensor is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The theoretical air-fuel ratio A step of controlling the first lean air-fuel ratio to be extremely lean, and thereafter, the air-fuel ratio of the first catalyst upstream should be such that the output of the second catalyst downstream air-fuel ratio sensor is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Up to the point of time at which the second lean air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and richer than the first lean air-fuel ratio, and the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the first lean air-fuel ratio. Is used to estimate the maximum oxygen storage amount of the first catalyst, and the air-fuel ratio upstream of the first catalyst is controlled to the second lean air-fuel ratio. (2) A method of estimating catalyst deterioration including the step of estimating the maximum oxygen storage amount of the catalyst.
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