JP2006250043A - Catalyst deterioration-detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒劣化検出装置に関する。 The present invention relates to a catalyst deterioration detection device.
従来から、内燃機関へ供給する空気と燃料のA/F(空燃比)をリッチ(濃空燃比燃焼状態)とリーン(希薄燃焼状態)との間で変化させる空燃比制御を実行することによって、排気通路上に設けられた触媒(排気浄化触媒)の劣化検出や酸素吸蔵能力(最大酸素吸蔵量)の評価などが行われている(以下、このような空燃比制御を「劣化検出制御」とも呼ぶ。)。一般的には、下流側の排気通路上に設けられた酸素センサ(O2センサ)の出力に基づいて、空燃比をリッチからリーン又はリーンからリッチへと切り替えることによって劣化検出制御を実行している。 Conventionally, by performing air-fuel ratio control that changes the A / F (air-fuel ratio) of air and fuel supplied to the internal combustion engine between rich (rich air-fuel ratio combustion state) and lean (lean combustion state), Deterioration detection of the catalyst (exhaust purification catalyst) provided on the exhaust passage and evaluation of the oxygen storage capacity (maximum oxygen storage amount) are carried out (hereinafter such air-fuel ratio control is also referred to as “deterioration detection control”). Call it.) Generally, deterioration detection control is executed by switching the air-fuel ratio from rich to lean or from lean to rich based on the output of an oxygen sensor (O 2 sensor) provided on the downstream exhaust passage. Yes.
ところで、劣化検出制御において、酸素センサの出力が反転するタイミングに対して空燃比を切り替えるタイミングがずれることによって、限界放出状態である触媒に更にリッチガス(酸素不足のガス)が流れてしまったり、限界吸蔵状態である触媒に更にリーンガス(酸素過多のガス)が流れてしまったりする場合がある。この場合、触媒は、供給されるガスを浄化できずに下流側に流してしまう。そのため、通常は、この触媒の下流側に別の触媒を設け、上流側の触媒が浄化できなかったガスを下流側の触媒に浄化させている。しかしながら、下流側の触媒も限界吸蔵状態又は限界放出状態である場合には、下流側の触媒は、上流側の触媒が浄化できなかったガスを浄化できずに、例えばNOxやHCやCOなどのガスを外部に排出してしまう可能性がある。これにより、下流側に別の触媒を設けても、劣化検出制御の実行によって、エミッションが悪化してしまうという問題が発生する場合があった。 By the way, in the deterioration detection control, the timing of switching the air-fuel ratio deviates from the timing at which the output of the oxygen sensor is reversed, so that rich gas (oxygen-deficient gas) flows further to the catalyst in the limit release state, or the limit In some cases, lean gas (oxygen-rich gas) may further flow into the occluded catalyst. In this case, the catalyst cannot purify the supplied gas and flows downstream. For this reason, normally, another catalyst is provided on the downstream side of this catalyst, and the gas that could not be purified by the upstream catalyst is purified by the downstream catalyst. However, when the downstream side catalyst is also in the limit occlusion state or the limit release state, the downstream side catalyst cannot purify the gas that the upstream side catalyst could not purify, such as NOx, HC, CO, etc. There is a possibility of exhausting gas to the outside. As a result, even when another catalyst is provided on the downstream side, there is a case in which emission deteriorates due to execution of the deterioration detection control.
上記のような問題を解決する方法として、例えば特許文献1には、排気通路中に2個の触媒を備え、上流側の触媒に対して劣化検出を行う触媒劣化検出装置において、下流側の触媒が吸蔵する酸素量(以下、「酸素吸蔵量」とも呼ぶ。)が所定条件を満たすときに限って触媒の劣化検出を行う方法が記載されている。詳しくは、下流側の触媒の下流側に設けられた酸素センサの出力が、リーン出力(空燃比をリッチからリーンに切り替えるために用いる酸素センサの出力の判定値)又はリッチ出力(空燃比をリーンからリッチに切り替えるために用いる酸素センサの出力の判定値)に張り付いていないかを判定し、リーン出力又はリッチ出力に張り付いていない場合に、触媒の劣化検出を行っている。更に、酸素センサの出力がリーン出力に張り付いている場合には、下流側の触媒が限界まで酸素を吸蔵している状態(限界吸蔵状態)であるので空燃比をリッチに維持し、酸素センサの出力がリッチ出力に張り付いている場合には、下流側の触媒が吸蔵する酸素を完全に放出している状態(限界放出状態)であるので空燃比をリーンに維持する空燃比制御を実行している。
As a method for solving the above problems, for example,
しかしながら、上記の特許文献1に記載された技術においては、下流側の触媒の酸素吸蔵状態(酸素吸蔵能力に対して実際の酸素吸蔵量が占めている割合の程度)に対して厳密に判定を行っておらず、更に、下流側の触媒を適切な酸素吸蔵状態にするための空燃比制御も厳密に行われていなかった。そのため、例えば、判定時には酸素センサの出力がリーン出力又はリッチ出力に張り付いていなくても、酸素センサの出力がリーン出力又はリッチ出力付近の値を出力しているために、劣化検出制御の実行開始時に下流側の触媒が限界吸蔵状態又は限界放出状態となってしまう可能性があった。
However, in the technique described in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、下流側の触媒の酸素吸蔵状態を適切に判別すると共に、下流側の触媒が適切な酸素吸蔵状態になるように空燃比制御を実行することによって、エミッションの悪化を生じさせることなく触媒の劣化検出を行うことが可能な触媒劣化検出装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to appropriately determine the oxygen storage state of the downstream catalyst and to prevent the downstream catalyst from appropriately storing oxygen. An object of the present invention is to provide a catalyst deterioration detection device capable of detecting deterioration of a catalyst without causing deterioration of emission by executing air-fuel ratio control so as to be in a state.
本発明の1つの観点では、触媒劣化検出装置は、内燃機関の排気通路に配置される第1の触媒と、前記第1の触媒の下流側の前記排気通路に配置される第2の触媒と、前記第1の触媒と前記第2の触媒との間の前記排気通路中に設けられ、当該排気通路中の酸素濃度を検出する第1の酸素濃度検出手段と、前記酸素濃度に基づいて、前記第1の触媒が、吸蔵する酸素を完全に放出している限界放出状態であるか、或いは限界まで酸素を吸蔵している限界吸蔵状態であるか否かを推定する酸素吸蔵状態推定手段と、前記第2の触媒が吸蔵する酸素量が、当該第2の触媒の酸素吸蔵能力の概ね半分の量となるように第1の空燃比制御を実行する第1の空燃比制御手段と、前記第1の触媒が前記限界放出状態又は前記限界吸蔵状態であると推定され、且つ、前記第1の空燃比制御の実行後に、前記第1の触媒の劣化検出を行うための第2の空燃比制御を実行する第2の空燃比制御手段と、を備える。 In one aspect of the present invention, a catalyst deterioration detection device includes a first catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a second catalyst disposed in the exhaust passage on the downstream side of the first catalyst. A first oxygen concentration detecting means provided in the exhaust passage between the first catalyst and the second catalyst for detecting the oxygen concentration in the exhaust passage, and based on the oxygen concentration, Oxygen storage state estimation means for estimating whether the first catalyst is in a limit release state in which the stored oxygen is completely released or in a limit storage state in which oxygen is stored up to the limit; The first air-fuel ratio control means for executing the first air-fuel ratio control so that the amount of oxygen stored by the second catalyst is approximately half of the oxygen storage capacity of the second catalyst; It is estimated that the first catalyst is in the limit release state or the limit storage state. And, after execution of the first air-fuel ratio control, and a second air-fuel ratio control means for executing a second air-fuel ratio control for performing the deterioration detection of the first catalyst.
上記の触媒劣化検出装置は、内燃機関へ供給する空気と燃料の空燃比をリッチとリーンとの間で変化させる空燃比制御を実行することによって、排気通路上に設けられた第1の触媒の劣化検出を行う装置である。第1の触媒の下流側には第2の触媒が設けられており、第1の触媒と第2の触媒との間の排気通路上には酸素濃度を検出する第1の酸素濃度検出手段(例えば、酸素センサ)が設けられている。酸素吸蔵状態推定手段は、第1の触媒が限界放出状態であるか、又は限界吸蔵状態であるかを推定する。第1の空燃比制御手段は、第2の触媒の酸素吸蔵量が、第2の触媒の酸素吸蔵能力の概ね半分の量となるように第1の空燃比制御を実行する。そして、第2の空燃比制御手段は、第1の触媒が限界放出状態又は限界吸蔵状態であり、且つ、上記の第1の空燃比制御の実行後に、第1の触媒の劣化検出を行うための第2の空燃比制御を実行する。 The above-described catalyst deterioration detection device executes air-fuel ratio control that changes the air-fuel ratio of air and fuel supplied to the internal combustion engine between rich and lean, thereby allowing the first catalyst provided on the exhaust passage to It is a device that performs deterioration detection. A second catalyst is provided on the downstream side of the first catalyst, and a first oxygen concentration detection means for detecting the oxygen concentration on the exhaust passage between the first catalyst and the second catalyst ( For example, an oxygen sensor) is provided. The oxygen storage state estimation means estimates whether the first catalyst is in a limit release state or a limit storage state. The first air-fuel ratio control means executes the first air-fuel ratio control so that the oxygen storage amount of the second catalyst is approximately half of the oxygen storage capacity of the second catalyst. The second air-fuel ratio control means detects the deterioration of the first catalyst after the first catalyst is in the limit release state or the limit storage state and the first air-fuel ratio control is performed. The second air-fuel ratio control is executed.
このように第2の空燃比制御を実行する前に第1の空燃比制御を実行することにより、第1の酸素濃度検出手段の出力が反転してから空燃比を切り替えるまでの間にずれがあり、第1の触媒が下流側にリッチガス又はリーンガスを排出しても、第2の触媒は、酸素吸蔵能力の概ね半分の酸素を吸蔵する状態であるので、第1の触媒が浄化できずに放出したガスを高浄化率で浄化することが可能となる。したがって、触媒劣化検出装置は、劣化検出制御を実行することによって生じ得るエミッションの悪化を防止することができる。 As described above, by executing the first air-fuel ratio control before executing the second air-fuel ratio control, there is a difference between the time when the output of the first oxygen concentration detecting means is reversed and the time when the air-fuel ratio is switched. Yes, even if the first catalyst discharges the rich gas or lean gas downstream, the second catalyst is in a state of storing oxygen that is approximately half of the oxygen storage capacity, so the first catalyst cannot be purified. The released gas can be purified at a high purification rate. Therefore, the catalyst deterioration detection device can prevent the deterioration of the emission that may be caused by executing the deterioration detection control.
好適には、前記第2の空燃比制御手段は、前記内燃機関に供給する燃料と空気の空燃比をリッチ状態とリーン状態との間で変化させる空燃比制御を実行することができる。 Preferably, the second air-fuel ratio control means can execute air-fuel ratio control that changes the air-fuel ratio of the fuel and air supplied to the internal combustion engine between a rich state and a lean state.
上記の触媒劣化検出装置の一態様では、前記第1の空燃比制御手段は、前記内燃機関の燃料カットが終了した直後に実行され、前記第2の触媒が吸蔵する酸素量が前記酸素吸蔵能力の概ね半分の量となるまで、前記空燃比を弱リッチに設定し続ける。 In one aspect of the above-described catalyst deterioration detection device, the first air-fuel ratio control means is executed immediately after the fuel cut of the internal combustion engine is completed, and the amount of oxygen stored in the second catalyst is the oxygen storage capacity. The air-fuel ratio continues to be set to be slightly rich until it is approximately half of the amount.
この態様では、触媒劣化検出装置は、燃料カット終了後に第1の空燃比制御を実行する。詳しくは、触媒劣化検出装置は、空燃比を弱リッチに設定する制御を実行する。こうするのは、空燃比を弱リッチに設定することにより、燃料カット後に、第1の触媒が排気ガスを効果的に浄化することができるからである。即ち、触媒劣化検出装置は、燃料カットの直後に一般的に実行される、空燃比を弱リッチに設定する制御を利用して、第2の空燃比制御のための適切な酸素吸蔵状態に第1の触媒及び第2の触媒を設定している。これにより、燃料カット後において第1の触媒の浄化率を低下させずに、第1の触媒からの高浄化率を長時間得つつ、劣化検出制御のための適切な酸素吸蔵状態に第1の触媒及び第2の触媒を設定することが可能となる。 In this aspect, the catalyst deterioration detection device performs the first air-fuel ratio control after the fuel cut ends. Specifically, the catalyst deterioration detection device executes control for setting the air-fuel ratio to be slightly rich. This is because the first catalyst can effectively purify the exhaust gas after the fuel cut by setting the air-fuel ratio to be slightly rich. In other words, the catalyst deterioration detection device uses the control that is generally executed immediately after the fuel cut to set the air-fuel ratio to be slightly rich, and then enters the appropriate oxygen storage state for the second air-fuel ratio control. One catalyst and a second catalyst are set. As a result, the first catalyst is brought into an appropriate oxygen storage state for deterioration detection control while obtaining a high purification rate from the first catalyst for a long time without lowering the purification rate of the first catalyst after the fuel cut. It becomes possible to set the catalyst and the second catalyst.
上記の触媒劣化検出装置の他の一態様では、前記第1の空燃比制御手段は、前記第1の触媒が前記限界放出状態となってから、前記内燃機関が吸入した積算空気量が所定量に達するまで、前記空燃比を弱リッチに設定し続ける。 In another aspect of the catalyst deterioration detection device, the first air-fuel ratio control means may be configured such that the integrated air amount taken in by the internal combustion engine after the first catalyst enters the limit release state is a predetermined amount. The air / fuel ratio is continuously set to be slightly rich until the value reaches.
この態様では、触媒劣化検出装置は、内燃機関が吸入した積算空気量が所定量に達するまで空燃比を弱リッチに設定し続けることによって、第2の触媒の酸素吸蔵量を酸素吸蔵能力の概ね半分の量とする。これにより、第2の触媒の酸素吸蔵状態を確実に所望の状態に設定することが可能となる。 In this aspect, the catalyst deterioration detection device continues to set the air-fuel ratio to be slightly rich until the accumulated air amount taken in by the internal combustion engine reaches a predetermined amount, so that the oxygen storage amount of the second catalyst is substantially equal to the oxygen storage capacity. Half the amount. This makes it possible to reliably set the oxygen storage state of the second catalyst to a desired state.
上記の触媒劣化検出装置の他の一態様では、前記酸素濃度に基づいて、前記第1の触媒の酸素吸蔵能力を算出する吸蔵能力算出手段と、前記第1の触媒の酸素吸蔵能力に基づいて、前記第2の触媒の酸素吸蔵能力を予測する吸蔵能力予測手段と、を更に備え、前記第1の空燃比制御手段は、前記予測された前記第2の触媒の酸素吸蔵能力に基づいて前記所定量を算出し、前記内燃機関が吸入した積算空気量が当該所定量に達するまで、前記空燃比を弱リッチに設定し続ける。 In another aspect of the catalyst deterioration detection device, the storage capacity calculation means for calculating the oxygen storage capacity of the first catalyst based on the oxygen concentration, and the oxygen storage capacity of the first catalyst. Storage capacity prediction means for predicting the oxygen storage capacity of the second catalyst, the first air-fuel ratio control means based on the predicted oxygen storage capacity of the second catalyst. A predetermined amount is calculated, and the air-fuel ratio is continuously set to be slightly rich until the integrated air amount taken in by the internal combustion engine reaches the predetermined amount.
この態様では、吸蔵能力算出手段は、検出された酸素濃度に基づいて第1の触媒の酸素吸蔵能力を算出し、吸蔵能力予測手段は、第1の触媒の酸素吸蔵能力に基づいて第2の触媒の酸素吸蔵能力を予測する。そして、第1の空燃比制御手段は、予測された第2の触媒の酸素吸蔵能力に基づいて所定量を算出し、内燃機関が吸入した積算空気量が算出された所定量に達するまで空燃比を弱リッチ状態に設定する。この場合、算出された積算空気量の所定量は、第1の触媒及び第2の触媒の劣化度合いなどを反映したものとなっている。これにより、触媒劣化検出装置は、第2の触媒の劣化度合いなどの影響を受けることなく、第2の触媒を所望の酸素吸蔵状態に正確に設定すること可能となる。したがって、第2の空燃比制御の実行によって生じ得るエミッションの悪化を更に効果的に防止することができる。 In this aspect, the storage capacity calculation means calculates the oxygen storage capacity of the first catalyst based on the detected oxygen concentration, and the storage capacity prediction means uses the second catalyst based on the oxygen storage capacity of the first catalyst. Predict the oxygen storage capacity of the catalyst. Then, the first air-fuel ratio control means calculates a predetermined amount based on the predicted oxygen storage capacity of the second catalyst, and the air-fuel ratio until the integrated air amount taken in by the internal combustion engine reaches the calculated predetermined amount. Is set to a weak rich state. In this case, the predetermined amount of the calculated integrated air amount reflects the degree of deterioration of the first catalyst and the second catalyst. Thus, the catalyst deterioration detection device can accurately set the second catalyst in a desired oxygen storage state without being affected by the degree of deterioration of the second catalyst. Therefore, it is possible to more effectively prevent the deterioration of the emission that may occur due to the execution of the second air-fuel ratio control.
好ましくは、前記第1の空燃比制御手段は、前記第1の触媒の酸素吸蔵能力が既に算出されている場合には、前記第1の触媒が吸蔵する酸素量が当該酸素吸蔵能力の概ね半分の量となるまで、前記空燃比を弱リッチに設定する。これにより、燃料カット終了後における、燃費の悪化を防止すると共に、排気ガスに対する第1の触媒の浄化率を向上させることができる。 Preferably, when the oxygen storage capacity of the first catalyst has already been calculated, the first air-fuel ratio control means is configured such that the amount of oxygen stored in the first catalyst is approximately half of the oxygen storage capacity. The air-fuel ratio is set to be slightly rich until the amount reaches. As a result, it is possible to prevent deterioration of fuel consumption after the end of fuel cut and improve the purification rate of the first catalyst with respect to exhaust gas.
上記の触媒劣化検出装置の他の一態様では、前記第2の触媒の下流側の前記排気通路中に設けられ、当該排気通路中の酸素濃度を検出する第2の酸素濃度検出手段を更に備え、前記第2の空燃比制御手段は、前記酸素濃度検出手段の出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲にある場合にのみ、前記第2の空燃比制御を実行する。 In another aspect of the catalyst deterioration detection device, the apparatus further includes second oxygen concentration detection means provided in the exhaust passage on the downstream side of the second catalyst and detecting the oxygen concentration in the exhaust passage. The second air-fuel ratio control means executes the second air-fuel ratio control only when the output of the oxygen concentration detection means is approximately in the range of 0.3 to 0.5 (V).
この態様では、触媒劣化検出装置は、第2の触媒の下流側の排気通路中に第2の酸素濃度検出手段を備え、第2の空燃比制御手段は、酸素濃度検出手段の出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲にある場合にのみ、第2の空燃比制御を実行する。第2の酸素濃度検出手段から概ね0.3〜0.5(V)の範囲内の出力が得られた場合には、第2の触媒には酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素が吸蔵されている。したがって、第2の触媒の下流側に設けられた酸素濃度検出手段の出力に基づいて、第2の空燃比制御を実行するか否かを決定することができる。これによっても、触媒劣化検出装置は、劣化検出制御を実行することによって生じ得るエミッションの悪化を防止することができる。 In this aspect, the catalyst deterioration detection device includes the second oxygen concentration detection means in the exhaust passage downstream of the second catalyst, and the second air-fuel ratio control means has an output of the oxygen concentration detection means of approximately 0. The second air-fuel ratio control is executed only when it is in the range of 3 to 0.5 (V). When an output in the range of approximately 0.3 to 0.5 (V) is obtained from the second oxygen concentration detection means, oxygen of approximately half the oxygen storage capacity is stored in the second catalyst. Has been. Accordingly, it is possible to determine whether or not to execute the second air-fuel ratio control based on the output of the oxygen concentration detection means provided on the downstream side of the second catalyst. Also by this, the catalyst deterioration detection apparatus can prevent the deterioration of the emission that may be caused by executing the deterioration detection control.
上記の触媒劣化検出装置の他の一態様では、前記第1の空燃比制御手段は、前記第1の触媒が前記限界放出状態となってから、前記内燃機関が吸入した積算空気量が所定量に達するまで、前記空燃比を弱リッチに設定し続け、前記第2の空燃比制御手段は、前記積算空気量が前記所定量と達した後に、前記酸素濃度検出手段の出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲にある場合にのみ、前記第2の空燃比制御を実行する。 In another aspect of the catalyst deterioration detection device, the first air-fuel ratio control means may be configured such that the integrated air amount taken in by the internal combustion engine after the first catalyst enters the limit release state is a predetermined amount. The second air-fuel ratio control means continues to set the air-fuel ratio until the air reaches the predetermined amount until the integrated air amount reaches the predetermined amount until the output of the oxygen concentration detection means is approximately 0.3. The second air-fuel ratio control is executed only when it is in the range of -0.5 (V).
この態様では、触媒劣化検出装置は、内燃機関が吸入した積算空気量が所定量に達するまで空燃比を弱リッチに設定し続け、この後に酸素濃度検出手段の出力を判定し、酸素濃度検出手段の出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲にある場合にのみ第2の空燃比制御を実行する。これにより、第2の触媒の酸素吸蔵状態を、第2の空燃比制御を実行するための所望の状態に確実に設定することが可能となる。 In this aspect, the catalyst deterioration detection device continues to set the air-fuel ratio to be slightly rich until the integrated air amount taken in by the internal combustion engine reaches a predetermined amount, and thereafter determines the output of the oxygen concentration detection means, and the oxygen concentration detection means The second air-fuel ratio control is executed only when the output is in the range of approximately 0.3 to 0.5 (V). As a result, the oxygen storage state of the second catalyst can be reliably set to a desired state for executing the second air-fuel ratio control.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[触媒劣化検出装置の構成]
まず、本発明の実施形態に係る触媒劣化検出装置について、図1を用いて説明する。図1は、触媒劣化検出装置100を搭載した車両10の概略構成を示すブロック図である。
[Configuration of catalyst deterioration detector]
First, a catalyst deterioration detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
車両10は、内燃機関1と、触媒2a、2bと、ECU(Engine Control Unit)3と、吸気通路4と、排気通路5と、燃料噴射弁6と、A/Fセンサ7と、酸素センサ8aと、を備える。なお、本実施形態に係る触媒劣化検出装置100は、主として触媒2a、2b、ECU3、燃料噴射弁6、及び酸素センサ8aなどにより構成される。
The
内燃機関1は、燃焼室内の混合気を爆発させて動力を発生する装置である。内燃機関1は、吸気通路4より空気9aと燃料を導入し、そして、燃料を燃焼した後の排気ガス9bを排気通路5へ排出する。内燃機関1は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンとすることができる。
The
触媒2a、2bは、排気通路5上に設けられており、内燃機関1から排出される排気ガス9bを浄化する。触媒2aは、触媒2bよりも上流側の排気通路5上に設けられている。例えば、触媒2a、2bは、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)、HC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)などを浄化する三元触媒などを用いることができる。
The
燃料噴射弁6は、内燃機関1に供給する燃料の量(即ち、燃料噴射量)を調整することが可能な装置である。燃料噴射弁6は、後述するECU3から供給される制御信号S3によって制御される。
The fuel injection valve 6 is a device capable of adjusting the amount of fuel supplied to the internal combustion engine 1 (that is, the fuel injection amount). The fuel injection valve 6 is controlled by a control signal S3 supplied from an
A/Fセンサ7は、触媒2aの上流側の排気通路5上に設けられている。A/Fセンサ7は、排気ガス9bの空燃比を検出し、検出した空燃比に相当する信号S1をECU3に出力する。
The A /
一方、酸素センサ8aは、触媒2aと触媒2bとの間の排気通路5上に設けられている。酸素センサ8aは、触媒2aを通過した後の排気ガス9c中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に相当する信号S2aをECU3に出力する。このように、酸素センサ8aは第1の酸素濃度検出手段として機能する。
On the other hand, the
ECU3は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ECU3は、A/Fセンサ7及び酸素センサ8aから出力される信号S1及びS2aに基づいて燃料噴射弁6に対して制御信号S3を供給することにより、空燃比制御(即ち、空燃比のフィードバック制御)を実行する。具体的には、ECU3は、触媒2a、2bを適切な酸素吸蔵状態にするための空燃比制御(第1の空燃比制御)と、触媒2aの劣化を検出するための空燃比制御(第2の空燃比制御)、即ち劣化検出制御を実行する。
The
そして、ECU3は、劣化検出制御の実行中にA/Fセンサ7から出力される空燃比、及び酸素センサ8aから出力される酸素濃度などに基づいて触媒2aの劣化検出を行う。このように、ECU3は、本発明において、酸素吸蔵状態推定手段、第1の空燃比制御手段、第2の空燃比制御手段、吸蔵能力算出手段、及び吸蔵能力予測手段として機能する。なお、ECU3が行う具体的な処理については、詳細は後述する。
The
[劣化検出制御]
次に、触媒2aの劣化検出を行うために行われる劣化検出制御、及び触媒2aの劣化検出方法について図2を用いて説明する。
[Deterioration detection control]
Next, the deterioration detection control performed to detect the deterioration of the
図2は、ECU3が劣化検出制御を実行したときに得られるセンサ出力などを示した図であり、横軸は時間を示している。
FIG. 2 is a diagram showing a sensor output and the like obtained when the
図2(a)は、A/Fセンサ7から出力される空燃比を示している。この場合、A/Fセンサ7から出力される空燃比は、内燃機関1から排出される排気ガス9b中の燃料と空気の割合を示している。A/Fセンサ7は、空燃比がストイキ(理論空燃比)にあるときに所定値を出力し、空燃比がリッチであるときは出力がその所定値より小さくなり、空燃比がリーンであるときは出力がその所定値より大きくなる。
FIG. 2A shows the air-fuel ratio output from the A /
図2(b)は、酸素センサ8aから出力される酸素濃度を示している。この場合、酸素センサ8aの出力は、触媒2aの下流の排気ガス9c中の酸素濃度を示している。図2(b)に示すように、酸素センサ8aは、排気ガス9c中の酸素濃度が大きい(即ち、空燃比がリーン)ときは出力が小さくなり、排気ガス9c中の酸素濃度が小さい(即ち、空燃比がリッチ)ときは出力が大きくなる。
FIG. 2B shows the oxygen concentration output from the
次に、劣化検出制御について説明する。図2(a)と図2(b)に示されるように、劣化検出制御により目標空燃比がリーン状態からリッチ状態に変更されたときには(時刻t1)、触媒2aがそれまで吸蔵していた酸素を放出するため、排気ガス9c中の酸素濃度が大きくなり、酸素センサ8aの出力は小さくなる。但し、触媒2aの酸素吸蔵能力には限界があるので、触媒2aが吸蔵していた酸素を全て放出してしまうと排気ガス9c中の酸素濃度は急激に低下し、酸素センサ8aの出力は急激に増大する。即ち、酸素センサ8aの出力は反転する。そして、酸素濃度の低下により酸素センサ8aの出力値が所定の判定値13aまで増加すると、ECU3は目標空燃比をリッチ状態からリーン状態へと移行させる(時刻t2)。
Next, deterioration detection control will be described. As shown in FIGS. 2A and 2B, when the target air-fuel ratio is changed from the lean state to the rich state by the deterioration detection control (time t1), the oxygen that the
リーン状態においては、排気ガス9cは酸素が過多の状態となっているが、触媒2aがその酸素を吸蔵していくため、排気ガス9c中の酸素濃度は当初は増加しない。しかし、触媒2aが吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵すると、その後は排気ガス9c中の酸素濃度が急激に増加する。即ち、酸素センサ8aの出力は反転する。そして、酸素センサ8aの出力値が所定の判定値13bまで減少すると、ECU3は目標空燃比をリーン状態からリッチ状態へと変更する(時刻t3)。以後、同様の制御が繰り返される。
In the lean state, the
このように、触媒2aが酸素を放出しきった際に目標空燃比をリーンに切り替えることによって、即座に触媒2aに酸素を吸蔵させることができ、触媒2aが酸素を吸蔵しきった際に目標空燃比をリッチに切り替えることによって即座に触媒2aから酸素を放出させることができる。即ち、このような劣化検出制御を行うことにより、触媒2aから効果的に酸素を放出させることができると共に、触媒2aに効果的に酸素を吸蔵させることができる。
Thus, by switching the target air-fuel ratio to lean when the
図2(c)は、触媒2aから放出される酸素の量(酸素放出量)と触媒2aが吸蔵した酸素の量(酸素吸蔵量)を示している。酸素放出量及び酸素吸蔵量は、A/Fセンサ7からの出力や燃料噴射弁6の開度量などに基づいてECU3によって計算される量である。即ち、酸素放出量及び酸素吸蔵量は、排気ガス9b中の空燃比(A/F)と燃料噴射量などから算出される。
FIG. 2C shows the amount of oxygen released from the
図2(c)に示すように、空燃比がリッチである場合には触媒2aは酸素を一定の割合で放出し、空燃比がリーンである場合には触媒2aは酸素を一定の割合で吸蔵する。また、酸素センサ8aの出力が判定値13aに達したとき、言い換えると目標空燃比がリッチからリーンに反転される際に、触媒2aは酸素放出状態から酸素吸蔵状態に切り替わる。通常は、酸素センサ8aの出力が判定値13aに達したときに、触媒2aは吸蔵している酸素を完全に放出している。即ち、触媒2aは、限界放出状態にある。更に、酸素センサ8aの出力が判定値13bに達したとき、言い換えると目標空燃比がリーンからリッチに反転される際に、触媒2aは酸素放出状態から酸素吸蔵状態に切り替わる。通常は、酸素センサ8aの出力が判定値13bに達したときに、触媒2aは限界まで酸素を吸蔵している。即ち、触媒2aは、限界吸蔵状態にある。
As shown in FIG. 2C, when the air-fuel ratio is rich, the
酸素センサ8aの出力が判定値13aに達したとき、即ち酸素センサ8aの出力が反転したとき、酸素放出量は符号11で示す量になっている。また、酸素センサ8aの出力が判定値13bに達したとき、即ち酸素センサ8aの出力が反転したとき、酸素吸蔵量は符号12で示す量になっている。この場合、酸素放出量11は、触媒2aが吸蔵している酸素を概ね完全に放出した際の酸素量であり、酸素吸蔵量12は、触媒2aが概ね限界まで酸素を吸蔵したときの酸素量である。
When the output of the
ECU3は、A/Fセンサ7及び酸素センサ8aの出力に基づいて、上記の酸素放出量11と酸素吸蔵量12とを算出する。詳しくは、ECU3は、酸素センサ8aの出力が反転するまでに要した時間に基づいて酸素放出量11と酸素吸蔵量12とを算出する。具体的には、ECU3は、図2(b)中の時間T1に基づいて酸素放出量11を算出し、時間T2に基づいて酸素吸蔵量12を算出する。そして、ECU3は、これらの算出された酸素放出量11と酸素吸蔵量12とに基づいて、触媒2aの酸素吸蔵能力を算出する。例えば、ECU3は、酸素放出量11と酸素吸蔵量12との平均値を酸素吸蔵能力とする。
The
なお、ECU3は、A/Fセンサ7の出力、又は内燃機関1が吸入した積算空気量に基づいて酸素放出量11及び酸素吸蔵量12を算出してもよい。
The
更に、ECU3は、このようにして求められた酸素吸蔵能力に基づいて触媒2aの劣化検出を行う。例えば、ECU3は、求められた酸素吸蔵能力が所定値以上である場合に、触媒2aが正常であると判定し、酸素吸蔵能力が所定値未満である場合には、触媒2aが劣化していると判定する。
Further, the
ここで、劣化検出制御において、酸素センサ8aの出力が反転するタイミングに対して、空燃比を切り替えるタイミングがずれてしまう場合に生じる問題について、図3を用いて説明する。
Here, in the deterioration detection control, a problem that occurs when the timing for switching the air-fuel ratio deviates from the timing at which the output of the
図3は、酸素センサ8aの出力が反転するタイミングに対して、空燃比を切り替えたタイミングがずれてしまった場合における、各センサの出力の具体例を示している。図3(a)はA/Fセンサ7の出力を示し、図3(b)は酸素センサ8aの出力を示しており、それぞれ横軸は時間を示している。
FIG. 3 shows a specific example of the output of each sensor when the timing at which the air-fuel ratio is switched is deviated from the timing at which the output of the
図3に示すように、酸素センサ8aの出力がリッチからリーンに反転したタイミングに対して、空燃比をリッチからリーンに切り替えたタイミングが時間taだけずれていることがわかる。同様に、酸素センサ8aの出力がリーンからリッチに反転した時刻に対して、空燃比をリーンからリッチに切り替えたタイミングは時間tbだけずれている。
As shown in FIG. 3, it can be seen that the timing at which the air-fuel ratio is switched from rich to lean is shifted by the time ta with respect to the timing at which the output of the
このように、酸素センサ8aの出力が反転するタイミングに対して空燃比を切り替えたタイミングがずれると、触媒2aは、浄化しきれなかったガスを下流側に排出してしまう場合がある。具体的には、酸素センサ8aの出力がリッチからリーンに反転したタイミングに対して、空燃比をリッチからリーンに切り替えるタイミングがずれてしまうことによって、限界放出状態にある触媒2aに更にリッチガス(酸素不足のガス)が流れ込んでしまい、触媒2aはこのリッチガスを浄化できずに下流側に排出してしまう。一方、酸素センサ8aの出力がリーンからリッチに反転したタイミングに対して、空燃比をリーンからリッチに切り替えるタイミングがずれてしまうことによって、限界吸蔵状態にある触媒2aに更にリーンガス(酸素過多のガス)が流れ込んでしまい、触媒2aはこのリーンガスを浄化できずに下流側に排出してしまう。
Thus, if the timing at which the air-fuel ratio is switched with respect to the timing at which the output of the
基本的には、このような触媒2aが浄化できずに排出したガスは、触媒2aの下流側に位置する触媒2bによって浄化される。しかしながら、触媒2bも限界放出状態又は限界吸蔵状態である場合には、触媒2bも触媒2aが浄化できなかったガスを浄化できずに外部に排出してしまう場合がある。具体的には、触媒2aが下流側にリッチガスを排出してしまった際に、触媒2bも限界放出状態である場合には、触媒2bはこのリッチガスを浄化することができない。逆に、触媒2aが下流側にリーンガスを排出してしまった際に、触媒2bも限界吸蔵状態である場合には、触媒2bはこのリーンガスを浄化することができない。このように、触媒2aが浄化できなかったガスを触媒2bも浄化できなかった場合には、NOxやHCやCOなどが車両10の外部に放出されてしまう。
Basically, the gas discharged without being purified by the
以上のように、劣化検出制御においては、内燃機関1から排出された排気ガスを触媒2a及び触媒2bが共に浄化できず、エミッションが悪化してしまう可能性がある。したがって、本実施例に係る触媒劣化検出装置100は、上記のような不具合を生じさせないために、触媒2aに対する劣化検出制御の実行前に、後述する空燃比制御を実行する。
As described above, in the deterioration detection control, the exhaust gas discharged from the
[劣化検出制御前に行われる空燃比制御]
次に、劣化検出制御の実行前に行われる、本発明に係る空燃比制御の実施例について説明する。この空燃比制御は、主に、劣化検出制御を実行するための適切な状態(酸素吸蔵状態)に触媒2a、2bを設定するために実行される。
[Air-fuel ratio control performed before deterioration detection control]
Next, an embodiment of air-fuel ratio control according to the present invention that is performed before the execution of the deterioration detection control will be described. This air-fuel ratio control is mainly executed to set the
なお、以下で説明する空燃比制御は、主に、燃料カット(フューエルカット)後に実行される。一般的には、燃料カットの終了後に、触媒2aから高浄化率を得るために、空燃比を弱リッチに設定する制御が行われる。本発明に係る空燃比制御(以下、この空燃比制御を「燃料カット復帰後制御」と呼ぶ。)は、このような一般的に行われる空燃比制御を利用して、触媒2a、2bを所望の酸素吸蔵状態に設定する。
Note that the air-fuel ratio control described below is mainly executed after fuel cut (fuel cut). In general, after the fuel cut is completed, in order to obtain a high purification rate from the
(第1実施例)
まず、本発明に係る燃料カット復帰後制御の第1実施例について、図4及び図5を用いて説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the control after returning from fuel cut according to the present invention will be described with reference to FIGS.
第1実施例に係る燃料カット復帰後制御の基本概念を、図4を用いて説明する。図4は、主に、触媒2a、2bと、排気通路5と、A/Fセンサ7と、酸素センサ8aを示している。なお、第1実施例に係る燃料カット復帰後制御は、触媒劣化検出装置100内のECU3によって実行される。
The basic concept of the control after fuel cut recovery according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 mainly shows the
なお、図4においては、触媒2a、2bの酸素吸蔵状態(酸素吸蔵能力に対して実際の酸素吸蔵量が占める割合の程度)を模式的に示しており、酸素吸蔵量をハッチングで示している。よって、全体がハッチングされている場合には、触媒2a、2bは限界吸蔵状態であるものとする。
FIG. 4 schematically shows the oxygen storage state of the
図4(a)は、燃料カットの終了直後の触媒2a、2bの状態を示している。燃料カット時には内燃機関1にリーンガスが供給され続けるので、燃料カットの終了直後には触媒2a、2bは限界吸蔵状態になっている。
FIG. 4A shows the state of the
ECU3は、このような燃料カット終了後に第1実施例に係る燃料カット復帰後制御を実行する。詳しくは、ECU3は、空燃比を弱リッチに設定する(例えば、空燃比を「14.2」などの値に設定する)制御を実行する。こうするのは、空燃比を弱リッチに設定することにより、燃料カットの直後に、触媒2aが効果的に排気ガスを浄化することができるからである。更に、ECU3は、触媒2aが限界放出状態となり、触媒2bが所望の酸素吸蔵状態になるまで、このような空燃比を弱リッチに設定する制御を継続する。具体的には、ECU3は、触媒2bから酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素が放出されるまで、即ち触媒2bの酸素吸蔵量が酸素吸蔵能力の概ね半分となるまで、空燃比を弱リッチに設定する(図4(b)参照)。そして、ECU3は、触媒2bの酸素吸蔵状態がこのような状態になった時点で、触媒2aに対する劣化検出制御を実行する。
The
ここで、ECU3による燃料カット復帰後制御の実行による、触媒2a、2bの酸素吸蔵状態の変化について説明する。燃料カット終了直後は触媒2a、2bは限界吸蔵状態であるが、燃料カット終了後に空燃比を弱リッチに設定することにより、限界吸蔵状態であった触媒2aは、徐々に酸素を放出することによって限界放出状態となる。そして、限界放出状態となった触媒2aに更にリッチガスが供給されるため、触媒2aは下流側にリッチガスを排出する。
Here, the change in the oxygen storage state of the
更に、このように下流側に排出されたリッチガスによって、限界吸蔵状態であった触媒2bは、徐々に酸素を放出していく。そして、リッチガスが更に触媒2bに供給されることによって、触媒2bは、酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を放出する、即ち酸素吸蔵量が酸素吸蔵能力の概ね半分の量となる。触媒2bの酸素吸蔵状態が上記のような状態になった時点で、ECU3は、空燃比を弱リッチに設定する燃料カット復帰後制御を終了する。
Further, the rich gas discharged downstream in this way causes the
以上の燃料カット復帰後制御を実行することにより、酸素センサ8aの出力が反転してから空燃比を切り替えるまでの間にずれがあり、触媒2aが下流側にリッチガス又はリーンガスを排出しても、触媒2bは限界放出状態でも限界吸蔵状態でもないため、供給されるリッチガス及びリーンガスの両方を浄化することができる。詳しくは、触媒2bは、酸素吸蔵能力の概ね半分の酸素を吸蔵している状態であるので、触媒2aが浄化できずに放出したリッチガス及びリーンガスの両方に対して、高浄化率で浄化することが可能となる。したがって、第1実施例に係る燃料カット復帰後制御によれば、劣化検出制御を実行することによって生じ得るエミッションの悪化を防止することができる。
By executing the above control after the fuel cut is restored, there is a difference between when the output of the
更に、本実施例に係る燃料カット復帰後制御は、燃料カットの直後に一般的に実行される、空燃比を弱リッチに設定する制御を利用したものとなっている。即ち、燃料カットの直後に一般的に実行される空燃比制御を利用して、劣化検出制御を実行するための適切な酸素吸蔵状態に触媒2a、2bを設定している。これにより、燃料カットの直後において、触媒2aからの高浄化率を長時間得つつ、劣化検出制御を実行するための適切な酸素吸蔵状態に触媒2a、2bを設定することが可能となる。
Furthermore, the control after the fuel cut recovery according to the present embodiment uses a control that is generally executed immediately after the fuel cut and sets the air-fuel ratio to be slightly rich. That is, the
次に、第1実施例に係る燃料カット復帰後制御において具体的に行われる処理(以下、この処理を「燃料カット復帰後処理」と呼ぶ。)について、図5のフローチャートを用いて説明する。燃料カット復帰後処理は、触媒2aの劣化検出制御を行うのに適切な酸素吸蔵状態に触媒2a、2bを設定するために実行され、燃料カット復帰後制御中に実行される。なお、この燃料カット復帰後処理は、ECU3によって、所定の周期で繰り返し実行される。
Next, processing that is specifically performed in the control after fuel cut return according to the first embodiment (hereinafter, this processing is referred to as “processing after fuel cut return”) will be described with reference to the flowchart of FIG. 5. The post-fuel-cut return processing is executed to set the
まず、ステップS101では、ECU3は、酸素センサ8aの出力が反転したか否かを判定している。詳しくは、ECU3は、酸素センサ8aの出力がリーンからリッチに反転したか否かを判定している。即ち、ECU3は、空燃比を弱リッチに設定する燃料カット復帰後制御によって、触媒2aが限界放出状態に達したか判定している。酸素センサ8aの出力が反転していれば(ステップS101;Yes)、処理はステップS103に進む。一方、酸素センサ8aの出力が反転していなければ(ステップS101;No)、処理はステップS102に進む。この場合は、ECU3は、燃料カット復帰後制御を継続して実行し(ステップS102)、当該フローを抜ける。
First, in step S101, the
ステップS103では、ECU3は、燃料カット復帰後制御を、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達するまで実行する。この場合、触媒2aは限界放出状態であるので、触媒2aを通過する排気ガスは浄化されずに触媒2bに流れ込む。したがって、積算空気量が所定量に達するまで燃料カット復帰後制御を実行することによって、触媒2bから所望の量の酸素を放出させることができる。即ち、触媒2bから酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を放出させる、言い換えると酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を触媒2b内に残留させることができる。なお、この積算空気量の所定量は、予め触媒2bの酸素吸蔵能力などに基づいて推定された値であり、ECU3内の図示しないメモリなどに記憶されている。以上の処理が終了すると、処理はステップS104に進む。
In step S103, the
ステップS104では、ECU3は、積算空気量が所定量に達したか否かを判定している。積算空気量が所定量に達している場合には(ステップS104;Yes)、処理はステップS105に進む。一方、積算空気量が所定量に達していない場合には(ステップS104;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、燃料カット復帰後制御を継続して実行する。
In step S104, the
ステップS105では、ECU3は、劣化検出制御の実行を許可する。この場合、触媒2aは限界放出状態にあり、触媒2bには酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素が吸蔵されている。したがって、ECU3は、劣化検出制御の実行を許可し、燃料カット復帰後制御を終了する。そして、ECU3は、劣化検出制御を実行する。
In step S105, the
このように、酸素センサ8aの出力が反転した後、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達するまで燃料カット復帰後制御を行うため、触媒2bの酸素吸蔵状態を確実に所望の酸素吸蔵状態に設定することが可能となる。
As described above, after the output of the
(第2実施例)
次に、第2実施例に係る燃料カット復帰後制御について、図6及び図7を用いて説明する。
(Second embodiment)
Next, the control after fuel cut recovery according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、第2実施例に係る燃料カット復帰後制御の基本概念について説明する。第2実施例に係る燃料カット復帰後制御も、前述した第1実施例に係る燃料カット復帰後制御と同様に、劣化検出制御前に実行され、触媒2bの酸素吸蔵量が酸素吸蔵能力の概ね半分の量に設定するための制御を行う。しかしながら、第2実施例に係る燃料カット復帰後制御は、触媒2bの酸素吸蔵量を酸素吸蔵能力の概ね半分に設定するための具体的な制御方法が、第1実施例に係る燃料カット復帰後制御とは異なる。詳しくは、第2実施例に係る燃料カット復帰後制御では、触媒2bの酸素吸蔵能力を予測し、この予測された酸素吸蔵能力に基づいて、内燃機関1に吸入させる積算空気量の所定量を決定する。こうして決定された積算空気量の所定量は、現在の触媒2bの状態(例えば、触媒2bの劣化の程度)などを考慮に入れた量となっている。これにより、現在の触媒2bの状態に応じた積算空気量を内燃機関1に吸入させるため、触媒2bを所望の酸素吸蔵状態に正確に設定することができる。
First, the basic concept of control after fuel cut recovery according to the second embodiment will be described. The control after the fuel cut return according to the second embodiment is also executed before the deterioration detection control similarly to the control after the fuel cut return according to the first embodiment described above, and the oxygen storage amount of the
触媒2bの酸素吸蔵能力の予測方法について、図6を用いて具体的に説明する。図6に示す図は、横軸に触媒2aの酸素吸蔵能力を示し、縦軸に触媒2bの酸素吸蔵能力を示している。図示のように、触媒2aの酸素吸蔵能力と触媒2bの酸素吸蔵能力は、概ね直線Aで示すような関係を有している。このような触媒2aと触媒2bの酸素吸蔵能力の関係は、劣化度合いを反映したものとなっている。即ち、直線Aで示す触媒2aと触媒2bの酸素吸蔵能力の関係は、触媒2aが劣化している場合には、触媒2bも触媒2aの劣化度合いに相当する程度劣化しているということを示している。例えば、触媒2aの酸素吸蔵能力が小さくなると、触媒2bの酸素吸蔵能力も小さくなっている。なお、触媒2aの酸素吸蔵能力と触媒2bの酸素吸蔵能力の関係を示すデータは、実験などにより予め求められており、ECU3内の図示しないメモリなどに記憶されている。
A method for predicting the oxygen storage capacity of the
ここで、第2実施例に係る燃料カット復帰後制御において具体的に行われる燃料カット復帰後処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。なお、この処理は触媒劣化検出装置100内のECU3によって実行され、所定の周期で繰り返し実行される。
Here, the post-fuel cut return processing that is specifically performed in the post-fuel cut return control according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is executed by the
まず、ステップS201では、ECU3は、酸素センサ8aの出力が反転したか否かを判定している。即ち、ECU3は、空燃比を弱リッチに設定する燃料カット復帰後制御によって、触媒2aが限界放出状態となったか否かを判定している。酸素センサ8aの出力が反転していれば(ステップS201;Yes)、処理はステップS203に進む。一方、酸素センサ8aの出力が反転していなければ(ステップS201;No)、処理はステップS202に進む。この場合は、ECU3は、燃料カット復帰後制御を継続して実行し(ステップS202)、当該フローを抜ける。
First, in step S201, the
ステップS203では、ECU3は、触媒2aの酸素吸蔵能力を算出する。具体的には、ECU3は、燃料カットの終了後から、酸素センサ8aの出力がリーンからリッチに反転するまでの時間に基づいて、触媒2aの酸素吸蔵能力を算出する。そして、処理はステップS204に進む。
In step S203, the
ステップS204では、ECU3は、触媒2aの酸素吸蔵能力に基づいて触媒2bの酸素吸蔵能力を予測する。詳しくは、ECU3は、記憶している、触媒2aの酸素吸蔵能力と触媒2bの酸素吸蔵能力の関係(例えば、図6中の直線A)に基づいて、触媒2bの酸素吸蔵能力を予測する。そして、ECU3は、この予測した触媒2bの酸素吸蔵能力に基づいて、内燃機関1に吸入させる積算空気量の所定量を算出する。こうして算出される積算空気量の所定量は、触媒2bの劣化度合いを考慮に入れた量となっている。即ち、積算空気量の所定量は、現在の触媒2bの劣化度合いに応じた酸素吸蔵能力に基づいて決定される。これにより、現在の触媒2bの劣化度合いなどに応じた触媒2bの適切な酸素吸蔵状態に、触媒2bを設定することができる。よって、例えば、触媒2が現在の酸素吸蔵能力の半分以上の酸素を放出してしまうことはない。以上の処理が終了すると、処理はステップS205に進む。
In step S204, the
ステップS205では、ECU3は、燃料カット復帰後制御を、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量(ステップS204で予測された量)に達するまで実行する。このように、積算空気量が所定量に達するまで燃料カット復帰後制御を実行することによって、触媒2bから酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を放出させる、言い換えると酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を触媒2b内に残留させることができる。以上の処理が終了すると、処理はステップS206に進む。
In step S205, the
ステップS206では、ECU3は、積算空気量が所定量に達したか否かを判定している。積算空気量が所定量に達している場合には(ステップS206;Yes)、処理はステップS206に進み、積算空気量が所定量に達していない場合には(ステップS206;No)、処理は当該フローを抜ける。
In step S206, the
ステップS207では、ECU3は、劣化検出制御の実行を許可する。そして、ECU3は、燃料カット復帰後制御を終了し、劣化検出制御を実行する。
In step S207, the
以上の第2実施例に係る燃料カット復帰後制御によれば、触媒2a、2bの劣化度合いなどを考慮に入れて、内燃機関1に吸入させる積算空気量の所定量を決定するため、触媒2bの劣化度合いなどの影響を受けることなく、触媒2bを所望の酸素吸蔵状態に正確に設定することできる。即ち、現在の触媒2bの劣化度合いに応じた酸素吸蔵能力に基づいて所定量を決定するため、触媒2bが現在の酸素吸蔵能力の半分以上の酸素を放出してしまうことはない。以上により、排気ガスに対する触媒2aの高浄化率を得るための、空燃比を弱リッチに設定する制御を長時間実行することができる。更に、劣化検出制御によって生じ得るエミッションの悪化を更に効果的に防止することができる。
According to the control after the fuel cut recovery according to the second embodiment described above, the predetermined amount of the integrated air amount to be taken into the
(第3実施例)
次に、第3実施例に係る燃料カット復帰後制御について、図8及び図9を用いて説明する。
(Third embodiment)
Next, control after fuel cut recovery according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
第3実施例に係る燃料カット復帰後制御は、触媒2aの酸素吸蔵能力の算出履歴がある場合に実行される。即ち、第3実施例に係る燃料カット復帰後制御は、第2実施例に係る燃料カット復帰後処理において、触媒2aの酸素吸蔵能力を算出した後に実行される。
The control after returning from the fuel cut according to the third embodiment is executed when there is a calculation history of the oxygen storage capacity of the
第3実施例に係る燃料カット復帰後制御も、上記の第1実施例及び第2実施例に係る燃料カット復帰後制御と同様に、燃料カット終了後に実行される。しかし、第3実施例に係る燃料カット復帰後制御は、劣化検出制御によるエミッション悪化を防止することを目的として実行されるのではなく、燃料カット終了後において、燃費の悪化を防止すること、及び排気ガスに対する触媒2aの浄化率を向上させることを主目的として実行される。
The control after the fuel cut recovery according to the third embodiment is also executed after the fuel cut ends, similarly to the control after the fuel cut recovery according to the first embodiment and the second embodiment. However, the control after the fuel cut return according to the third embodiment is not executed for the purpose of preventing the emission deterioration due to the deterioration detection control, but prevents the deterioration of the fuel consumption after the fuel cut ends, and The main purpose is to improve the purification rate of the
図8を用いて、第3実施例に係る燃料カット復帰後制御の基本概念について説明する。図8も、触媒2a、2bの酸素吸蔵状態を模式的に示しており、酸素を吸蔵している量をハッチングで示している。
With reference to FIG. 8, the basic concept of the control after fuel cut recovery according to the third embodiment will be described. FIG. 8 also schematically shows the oxygen storage state of the
図8(a)は、燃料カットの終了直後の触媒2a、2bの状態を示している。燃料カット時には内燃機関1にリーンガスが供給され続けるため、燃料カットの終了直後には触媒2a、2bは限界吸蔵状態になっている。
FIG. 8A shows the state of the
ECU3は、このような燃料カット終了後に、第3実施例に係る燃料カット復帰後制御を実行する。詳しくは、ECU3は、空燃比を弱リッチに設定する制御を実行する。この場合、ECU3は、触媒2aから酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素が放出されるまで、即ち触媒2aの酸素吸蔵量が酸素吸蔵能力の概ね半分となるまで(図8(b)参照)、空燃比を弱リッチに設定する。詳しくは、ECU3は、過去に算出された触媒2aの酸素吸蔵能力に基づいて、内燃機関1に吸入させる積算空気量の所定量を算出し、内燃機関1が吸入した積算空気量がこの所定量に達した時点で燃料カット復帰後制御を終了する。
The
ここで、第3実施例に係る燃料カット復帰後制御において具体的に行われる燃料カット復帰後処理について、図9のフローチャートを用いて説明する。なお、この処理も触媒劣化検出装置100内のECU3が行う。
Here, the post-fuel cut return processing specifically performed in the post-fuel cut return control according to the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is also performed by the
ステップS301では、ECU3は、触媒2aの酸素吸蔵能力の算出履歴があるか否かを判定する。詳しくは、ECU3は、現在のトリップ中に、即ち内燃機関1を始動させてから現在に至るまでの間に、触媒2aの酸素吸蔵能力の算出履歴があるか否かを判定する。酸素吸蔵能力の算出履歴がある場合には(ステップS301;Yes)、処理はステップS302に進む。一方、酸素吸蔵能力の算出履歴がない場合には(ステップS301;No)、処理は当該フローを抜ける。この場合には、ECU3は、前述した第2実施例に係る燃料カット復帰後処理を実行することができる。
In step S301, the
ステップS302では、ECU3は、触媒2aから酸素吸蔵能力の概ね半分の酸素が放出されるまで燃料カット復帰後制御を実行する。即ち、ECU3は、触媒2aの酸素吸蔵量が酸素吸蔵能力の概ね半分となるまで、空燃比を弱リッチに設定する。具体的には、ECU3は、過去に算出された触媒2aの酸素吸蔵能力に基づいて内燃機関1に吸入させる積算空気量の所定量を算出し、積算空気量がこの所定量に達するまで燃料カット復帰後制御を実行する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S302, the
以上の第3実施例に係る燃料カット復帰後制御によれば、燃料カット終了後における、燃費の悪化を防止すると共に、排気ガスに対する触媒2aの浄化率を向上させることができる。
According to the control after the fuel cut recovery according to the third embodiment described above, it is possible to prevent the deterioration of the fuel consumption after the end of the fuel cut and to improve the purification rate of the
(第4実施例)
次に、第4実施例に係る燃料カット復帰後制御について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, control after fuel cut recovery according to the fourth embodiment will be described.
第4実施例に係る燃料カット復帰後制御は、図10に示す触媒劣化検出装置101によって実行される。図10は、触媒劣化検出装置101を搭載した車両11に概略構成を示すブロック図である。
The control after the fuel cut recovery according to the fourth embodiment is executed by the catalyst
本実施例に係る触媒劣化検出装置101は、触媒2bの下流側の排気通路5上に酸素センサ8bが設けられている点で、前述した触媒劣化検出装置100とは構成が異なる。この酸素センサ8bは、触媒2bを通過した後の排気ガス9d中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に相当する信号S2bをECU3に出力する。このように、酸素センサ8bは、第2の酸素濃度検出手段として機能する。なお、触媒劣化検出装置101においては、触媒劣化検出装置100と同一の構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
The catalyst
本実施例に係る燃料カット復帰後制御は、酸素センサ8bの出力に基づいて実行される点で、前述した燃料カット復帰後制御と異なる。以下で、本実施例に係る燃料カット復帰後制御について詳細に説明する。 The control after return from fuel cut according to this embodiment is different from the control after return from fuel cut described above in that it is executed based on the output of the oxygen sensor 8b. Hereinafter, the post-fuel cut return control according to the present embodiment will be described in detail.
まず、酸素センサ8bの出力と触媒2bの浄化率との関係について説明する。
First, the relationship between the output of the oxygen sensor 8b and the purification rate of the
図11は、実験的に得られた、上記の酸素センサ8bの出力と触媒2bの浄化率との関係の具体例を示す図である。図11(a)は、横軸に酸素センサ8bの出力(V)を示し、縦軸にNOxの浄化率(%)を示している。図11(b)は、横軸に酸素センサ8bの出力(V)を示し、縦軸にHCの浄化率(%)を示している。ここで、図11に示す浄化率は、排気ガス(NOx、HC)に対する、触媒2bの浄化率を示している。NOxはリーンガス中に主に含まれ、HCはリッチガス中に主に含まれる。なお、図11は、60km/h、80km/h、100km/hの速度で車両11を運転させたときの結果を重ねて表示している。
FIG. 11 is a diagram showing a specific example of the relationship between the output of the oxygen sensor 8b and the purification rate of the
図11(a)に示すように、酸素センサ8bの出力が概ね0.2〜0.6(V)の範囲にあるときに、NOxに対する触媒2bの浄化率が高いことがわかる。即ち、酸素センサ8bから概ね0.2〜0.6(V)の範囲の出力が得られるような触媒2bの酸素吸蔵状態において、触媒2bはNOxを高浄化率で浄化している。更に、図11(b)に示すように、酸素センサ8bの出力が小さいとき(例えば、酸素センサ8bの出力が0.2(V)程度である場合)に、HCに対する触媒2bの浄化率が最も高いことがわかる。即ち、酸素センサ8bから小さな出力が得られるような触媒2bの酸素吸蔵状態において、触媒2bはHCを高浄化率で浄化している。
As shown in FIG. 11A, it can be seen that when the output of the oxygen sensor 8b is approximately in the range of 0.2 to 0.6 (V), the purification rate of the
以上から、酸素センサ8bから概ね0.3〜0.5(V)の範囲の出力が得られるような状況において、触媒2bはNOx及びHCを共に高浄化率で浄化することができることがわかる。したがって、酸素センサ8bの出力から概ね0.3〜0.5(V)の範囲内の出力が得られた場合に、触媒2aが浄化できずに放出したリッチガス及びリーンガスを、触媒2bは高浄化率で浄化することができる。なお、酸素センサ8bから概ね0.3〜0.5(V)の範囲内の出力が得られる状況とは、触媒2bは酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を吸蔵している状態にあるといえる。
From the above, it can be seen that the
したがって、第4実施例に係る燃料カット復帰後制御においては、ECU3は、燃料カット終了後に空燃比を弱リッチに設定する制御を行うが、この制御を酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0、5(V)の範囲内に入るまで継続する。言い換えると、ECU3は、空燃比を弱リッチに設定する制御を、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0、5(V)の範囲内に入った時点で終了する。よって、本実施例に係る燃料カット復帰後制御によっても、触媒2aを限界放出状態に設定し、且つ、触媒2bの酸素吸蔵量を酸素吸蔵能力の概ね半分の量に設定することが可能となる。そして、この後、ECU3は劣化検出制御を実行する。即ち、ECU3は、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にある場合にのみ、劣化検出制御を実行する。
Therefore, in the control after the fuel cut recovery according to the fourth embodiment, the
酸素センサ8bの出力の具体例を図12に示す。図12は、横軸に時間、縦軸に酸素センサ8bの出力を示している。この場合、酸素センサ8bは符号Bで示すような出力を発生している。具体的には、ECU3が空燃比を弱リッチに設定する燃料カット復帰後制御を実行しているため、触媒2aは徐々に酸素を放出しており、酸素センサ8bの出力は徐々に下降している。そして、時刻Cにおいて、酸素センサ8bの出力は0.3〜0.5(V)の範囲内に入る。そのため、ECU3は、時刻Cにおいて、燃料カット復帰後制御を終了し、劣化検出制御を実行する。
A specific example of the output of the oxygen sensor 8b is shown in FIG. FIG. 12 shows time on the horizontal axis and the output of the oxygen sensor 8b on the vertical axis. In this case, the oxygen sensor 8b generates an output as indicated by symbol B. Specifically, since the
以上のような、第4実施例に係る燃料カット復帰後制御によっても、酸素センサ8aの出力が反転してから空燃比を切り替えるまでの間にずれがあり、触媒2aが下流側にリッチガス又はリーンガスを排出してしまっても、触媒2bは限界放出状態でも限界吸蔵状態でもないため、供給されるリッチガス及びリーンガスを浄化することができる。詳しくは、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0、5(V)の範囲にある場合には、触媒2bは酸素吸蔵能力の概ね半分の酸素を吸蔵する状態にあるので、触媒2aが浄化できずに放出したリッチガスとリーンガスの両方を高浄化率で浄化することが可能となる。よって、第4実施例に係る燃料カット復帰後制御によれば、劣化検出制御を実行することによって生じ得る、エミッションの悪化を防止することができる。
Even after the fuel cut return control according to the fourth embodiment as described above, there is a difference between the time when the output of the
ここで、第4実施例に係る燃料カット復帰後制御において具体的に行われる燃料カット復帰後処理について、図13のフローチャートを用いて説明する。なお、この処理は触媒劣化検出装置101内のECU3によって実行される。
Here, the post-fuel cut return processing specifically performed in the post-fuel cut return control according to the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is executed by the
ステップS401では、ECU3は、劣化検出制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ECU3は、燃料カットの終了から所定時間が経過し、且つ内燃機関1の回転数及び負荷が許容範囲内であるか否かを判定する。燃料カットの終了から所定時間が経過している場合には、触媒2a、2bは、劣化検出制御のための所望の酸素吸蔵状態に概ね設定されている。即ち、触媒2aは限界放出状態にあり、且つ、触媒2bは酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を吸蔵している状態にある。劣化検出の実行条件が成立している場合(ステップS401;Yes)は、処理はステップS402に進み、劣化検出の実行条件が成立していない場合(ステップS401;No)は、処理は当該フローを抜ける。
In step S401, the
ステップS402では、ECU3は、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にあるか否かを判定する。即ち、ECU3は、酸素センサ8bの出力に基づいて、触媒2bの酸素吸蔵状態が劣化検出制御の実行を許可してよい状態であるか否かを判定している。具体的には、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にある場合には、触媒2bは酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を吸蔵している状態にあるため、触媒2bの酸素吸蔵状態は劣化検出制御を許可してもよい状態であるといえる。酸素センサ8bの出力が上記の範囲内にある場合(ステップS402;Yes)には、処理はステップS403に進み、酸素センサ8bの出力が上記の範囲内にない場合(ステップS402;No)には、処理は当該フローを抜ける。
In step S402, the
ステップS403では、ECU3は、劣化検出制御の実行を許可する。この場合、触媒2aは限界放出状態にあり、触媒2bには酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素が吸蔵されている。したがって、ECU3は、劣化検出制御の実行を許可し、燃料カット復帰後制御を終了する。そして、ECU3は、劣化検出制御を実行する。
In step S403, the
なお、上記では、酸素センサ8bの出力に対する判定を燃料カット直後に行う実施例について示したが、この代わりに、燃料カットの直後以外のタイミングで酸素センサ8bの出力に対して判定を行ってもよい。例えば、燃料カット直後以外のタイミングで酸素センサ8bの出力に対して判定を行って、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にある場合には劣化検出制御を実行してもよい。この場合には、劣化検出制御を実行するための、その他の条件(内燃機関1の負荷など)が満たされている必要がある。 In the above description, the example in which the determination with respect to the output of the oxygen sensor 8b is performed immediately after the fuel cut has been described, but instead the determination with respect to the output of the oxygen sensor 8b may be performed at a timing other than immediately after the fuel cut. Good. For example, when the output of the oxygen sensor 8b is determined at a timing other than immediately after the fuel cut, and the output of the oxygen sensor 8b is approximately in the range of 0.3 to 0.5 (V), the deterioration detection control is performed. May be executed. In this case, other conditions (such as the load of the internal combustion engine 1) for executing the deterioration detection control need to be satisfied.
(第5実施例)
次に、第5実施例に係る燃料カット復帰後制御について説明する。なお、第5実施例に係る燃料カット復帰後制御は、酸素センサ8bを有する触媒劣化検出装置101によって実行される。
(5th Example)
Next, control after fuel cut recovery according to the fifth embodiment will be described. The control after the fuel cut recovery according to the fifth embodiment is executed by the catalyst
第5実施例においても、前述した第4実施例に係る燃料カット復帰後制御と同様に、燃料カット後に空燃比を弱リッチとする制御を、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内に入るまで実行する。しかし、第5実施例に係る燃料カット復帰後制御では、燃料カット後に空燃比を弱リッチとする制御を、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達するまで実行し、積算空気量が所定量に達した時点での酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にあるときに限って、劣化検出制御を実行する。
Also in the fifth embodiment, as in the control after the fuel cut recovery according to the fourth embodiment described above, the output of the oxygen sensor 8b is approximately 0.3-0. Execute until it falls within the range of 5 (V). However, in the control after the fuel cut recovery according to the fifth embodiment, the control to make the air-fuel ratio slightly rich after the fuel cut is executed until the integrated air amount sucked by the
第5実施例に係る燃料カット復帰後制御において具体的に行われる燃料カット復帰後処理について、図14のフローチャートを用いて説明する。なお、この処理は触媒劣化検出装置101内のECU3によって実行される。
The post-fuel-cut return processing that is specifically performed in the post-fuel-cut return control according to the fifth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is executed by the
ステップS501では、ECU3は、酸素センサ8aの出力が反転したか否かを判定している。即ち、ECU3は、空燃比を弱リッチに設定する燃料カット復帰後制御によって、触媒2aが限界放出状態に達したか判定している。酸素センサ8aの出力が反転していれば(ステップS501;Yes)、処理はステップS503に進む。一方、酸素センサ8aの出力が反転していなければ(ステップS501;No)、処理はステップS502に進む。この場合には、ECU3は、燃料カット復帰後制御を継続して実行し(ステップS502)、当該フローを抜ける。
In step S501, the
ステップS503では、ECU3は、燃料カット復帰後制御を、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達するまで実行する。この場合、触媒2aは限界放出状態であるので、触媒2aを通過する排気ガスは浄化されずに触媒2bに流れ込む。したがって、積算空気量が所定量に達するまで燃料カット復帰後制御を実行することによって、触媒2bから酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を放出させることができる、即ち酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素を触媒2b内に残留させることができる。なお、この積算空気量の所定量は、予め触媒2bの酸素吸蔵能力などに基づいて算出されており、ECU3内の図示しないメモリなどに記憶されている。以上の処理が終了すると、処理はステップS504に進む。
In step S503, the
ステップS504では、ECU3は、酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にあるか否かを判定する。即ち、ECU3は、酸素センサ8bの出力に基づいて、触媒2bの酸素吸蔵状態が劣化検出制御の実行を許可してもよい状態であるか否かを判定している。この場合には、ステップS503において、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達しているので、酸素センサ8bの出力は概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にある可能性が高い。しかし、例えば触媒2bが劣化している場合には、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達した際に、触媒2bの酸素吸蔵量が酸素吸蔵能力の半分以下になっている可能性がある。このような場合には、酸素センサ8bの出力は、0.3(V)以下となっている。以上から、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達していても、ステップS504において酸素センサ8bの出力に対して更に判定を行うことによって、触媒2bの酸素吸蔵状態を慎重に判断している。
In step S504, the
酸素センサ8bの出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲内にある場合(ステップS504;Yes)には、処理はステップS505に進み、酸素センサ8bの出力が上記の範囲内にない場合(ステップS504;No)には、処理は当該フローを抜ける。 When the output of the oxygen sensor 8b is approximately in the range of 0.3 to 0.5 (V) (step S504; Yes), the process proceeds to step S505, and the output of the oxygen sensor 8b is within the above range. If there is not (step S504; No), the process exits the flow.
ステップS505では、ECU3は、劣化検出制御の実行を許可する。この場合、触媒2aは限界放出状態にあり、触媒2bには酸素吸蔵能力の概ね半分の量の酸素が吸蔵されている。したがって、ECU3は、劣化検出制御の実行を許可し、燃料カット復帰後制御を終了する。そして、ECU3は、劣化検出制御を実行する。
In step S505, the
このように、第5実施例に係る燃料カット復帰後制御では、酸素センサ8aの出力が反転した後、内燃機関1が吸入した積算空気量が所定量に達するまで燃料カット復帰後制御を行うと共に、この制御の後に酸素センサ8bの出力に対して判定を行う。これにより、第5実施例に係る燃料カット復帰後制御によれば、触媒2bの酸素吸蔵状態を所望の状態に確実に設定することが可能となる。
As described above, in the control after returning from fuel cut according to the fifth embodiment, after the output of the
なお、本発明では、酸素センサ8bの出力の判定に用いる所定範囲を0.3〜0.5(V)に設定することに限定はされない。この所定範囲は、内燃機関1や酸素センサ8bや触媒2a、2bの種類などに応じて変動する値であるので、実験などによって決定することが好ましい。即ち、実験などによって触媒2bと酸素センサ8bの出力の関係を求め、求められた関係に基づいて、触媒2bから最適な浄化率が得られたときの酸素センサ8bの出力を所定範囲として決定することが好ましい。
In the present invention, the predetermined range used for determining the output of the oxygen sensor 8b is not limited to being set to 0.3 to 0.5 (V). Since this predetermined range is a value that varies depending on the types of the
なお、本発明は、触媒2aの劣化検出のための劣化検出制御を、燃料カットの終了後に実行することに限定されない。言い換えると、本発明は、燃料カットの終了直後に、劣化検出制御を行うための適切な酸素吸蔵状態に触媒2a、2bを設定する制御(燃料カット復帰後制御)を実行することに限定はされない。内燃機関1などの状態が劣化検出制御を実行可能な状態であれば、燃料カットの終了後以外のタイミングで、劣化検出制御を行うための適切な酸素吸蔵状態に触媒2a、2bを設定する制御を実行して、この制御の後に、劣化検出制御を実行してもよい。
Note that the present invention is not limited to executing the deterioration detection control for detecting the deterioration of the
1 内燃機関
2a、2b 触媒
3 ECU
5 排気通路
6 燃料噴射弁
7 A/Fセンサ
8a、8b 酸素センサ
10、11 車両
100、101 触媒劣化検出装置
1
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の触媒の下流側の前記排気通路に配置される第2の触媒と、
前記第1の触媒と前記第2の触媒との間の前記排気通路中に設けられ、当該排気通路中の酸素濃度を検出する第1の酸素濃度検出手段と、
前記酸素濃度に基づいて、前記第1の触媒が、吸蔵する酸素を完全に放出している限界放出状態であるか、或いは限界まで酸素を吸蔵している限界吸蔵状態であるか否かを推定する酸素吸蔵状態推定手段と、
前記第2の触媒が吸蔵する酸素量が、当該第2の触媒の酸素吸蔵能力の概ね半分の量となるように第1の空燃比制御を実行する第1の空燃比制御手段と、
前記第1の触媒が前記限界放出状態又は前記限界吸蔵状態であると推定され、且つ、前記第1の空燃比制御の実行後に、前記第1の触媒の劣化検出を行うための第2の空燃比制御を実行する第2の空燃比制御手段と、を備えることを特徴とする触媒劣化検出装置。 A first catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A second catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst;
First oxygen concentration detection means provided in the exhaust passage between the first catalyst and the second catalyst and detecting an oxygen concentration in the exhaust passage;
Based on the oxygen concentration, it is estimated whether or not the first catalyst is in a limit release state in which the stored oxygen is completely released or in a limit storage state in which oxygen is stored up to the limit. Means for estimating the oxygen storage state,
First air-fuel ratio control means for executing the first air-fuel ratio control so that the amount of oxygen stored by the second catalyst is approximately half of the oxygen storage capacity of the second catalyst;
It is estimated that the first catalyst is in the limit release state or the limit storage state, and a second empty space for detecting deterioration of the first catalyst after execution of the first air-fuel ratio control. And a second air-fuel ratio control means for executing the fuel-fuel ratio control.
前記第1の触媒の酸素吸蔵能力に基づいて、前記第2の触媒の酸素吸蔵能力を予測する吸蔵能力予測手段と、を更に備え、
前記第1の空燃比制御手段は、前記予測された前記第2の触媒の酸素吸蔵能力に基づいて前記所定量を算出し、前記内燃機関が吸入した積算空気量が当該所定量に達するまで、前記空燃比を弱リッチに設定し続けることを特徴とする請求項4に記載の触媒劣化検出装置。 A storage capacity calculating means for calculating the oxygen storage capacity of the first catalyst based on the oxygen concentration;
A storage capacity predicting means for predicting the oxygen storage capacity of the second catalyst based on the oxygen storage capacity of the first catalyst;
The first air-fuel ratio control means calculates the predetermined amount based on the predicted oxygen storage capacity of the second catalyst, and until the accumulated air amount taken in by the internal combustion engine reaches the predetermined amount, 5. The catalyst deterioration detection device according to claim 4, wherein the air-fuel ratio is continuously set to be slightly rich.
前記第2の空燃比制御手段は、前記酸素濃度検出手段の出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲にある場合にのみ、前記第2の空燃比制御を実行することを特徴とする請求項3に記載の触媒劣化検出装置。 A second oxygen concentration detection means provided in the exhaust passage on the downstream side of the second catalyst and detecting an oxygen concentration in the exhaust passage;
The second air-fuel ratio control means executes the second air-fuel ratio control only when the output of the oxygen concentration detection means is approximately in the range of 0.3 to 0.5 (V). The catalyst deterioration detection device according to claim 3.
前記第2の空燃比制御手段は、前記積算空気量が前記所定量に達した後に、前記酸素濃度検出手段の出力が概ね0.3〜0.5(V)の範囲にある場合にのみ、前記第2の空燃比制御を実行することを特徴とする請求項7に記載の触媒劣化検出装置。
The first air-fuel ratio control means sets the air-fuel ratio to be slightly rich until the integrated air amount taken in by the internal combustion engine reaches a predetermined amount after the first catalyst enters the limit release state. continue,
The second air-fuel ratio control means is only when the output of the oxygen concentration detection means is in a range of approximately 0.3 to 0.5 (V) after the integrated air amount reaches the predetermined amount. The catalyst deterioration detection device according to claim 7, wherein the second air-fuel ratio control is executed.
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