JP2010163932A - Catalyst degradation diagnostic device for internal combustion engine - Google Patents

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邦彦 中田
衛 ▲吉▼岡
Mamoru Yoshioka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst degradation diagnostic device for an internal combustion engine, which considers degradation levels of both upstream catalyst and downstream catalyst. <P>SOLUTION: An ECU 4 calculates an accumulated degradation level of the upstream catalyst 38 disposed on the upstream side of an exhaust passage 36, calculates an accumulated degradation level of the downstream catalyst 40 disposed on the downstream side from the upstream catalyst 38, calculates an oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38, calculates an oxygen storage capacity of the downstream catalyst 40 based on the accumulated degradation levels of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 and the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38, and diagnoses degradation of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 based on the oxygen storage capacities of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の触媒劣化診断装置に関する。   The present invention relates to a catalyst deterioration diagnosis apparatus for an internal combustion engine.

特許文献1には、排気通路の上流触媒と下流触媒との間と、下流触媒の下流とに設けられた酸素センサを配置して、上流触媒の劣化判定を行う技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for determining deterioration of an upstream catalyst by disposing oxygen sensors provided between an upstream catalyst and a downstream catalyst in an exhaust passage and downstream of the downstream catalyst.

特開2003−97334号公報JP 2003-97334 A

特許文献1に開示されている技術は、下流触媒の劣化を考慮せずに上流触媒の劣化判定を行う。このため下流触媒が劣化している場合であっても、上流触媒は正常であると判定される恐れがある。   The technique disclosed in Patent Document 1 determines the deterioration of the upstream catalyst without considering the deterioration of the downstream catalyst. For this reason, even if the downstream catalyst is deteriorated, the upstream catalyst may be determined to be normal.

本発明の目的は、上流触媒と下流触媒の双方の劣化度を考慮する内燃機関の触媒劣化診断装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine that takes into account the deterioration degree of both an upstream catalyst and a downstream catalyst.

上記目的は、内燃機関の排気通路の上流側に配置された上流触媒の累積された累積劣化度を算出する第1累積劣化度算出手段と、前記上流触媒よりも下流側に配置された下流触媒の累積された累積劣化度を算出する第2累積劣化度算出手段と、前記上流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第1吸蔵容量算出手段と、前記上流触媒及び下流触媒の累積劣化度と前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第2吸蔵容量算出手段と、前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて前記上流触媒及び下流触媒の劣化を診断する診断手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置によって達成できる。   The object is to provide a first cumulative deterioration degree calculating means for calculating a cumulative cumulative deterioration degree of an upstream catalyst disposed upstream of an exhaust passage of an internal combustion engine, and a downstream catalyst disposed downstream of the upstream catalyst. Second cumulative deterioration degree calculating means for calculating the accumulated cumulative deterioration degree of the first catalyst, first storage capacity calculating means for calculating the oxygen storage capacity of the upstream catalyst, the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst and the downstream catalyst, and the upstream Second storage capacity calculation means for calculating the oxygen storage capacity of the downstream catalyst based on the oxygen storage capacity of the catalyst, and diagnosis of deterioration of the upstream catalyst and downstream catalyst based on the oxygen storage capacity of the upstream catalyst and downstream catalyst This can be achieved by a catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine.

下流触媒の累積劣化度を考慮して下流触媒の酸素吸蔵容量が算出され、上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて上流触媒及び下流触媒の劣化が診断される。このように、上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて上流触媒及び下流触媒の劣化が診断されるので、触媒劣化の診断精度が向上する。   The oxygen storage capacity of the downstream catalyst is calculated in consideration of the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst, and the deterioration of the upstream catalyst and the downstream catalyst is diagnosed based on the oxygen storage capacity of the upstream catalyst and the downstream catalyst. Thus, since the deterioration of the upstream catalyst and the downstream catalyst is diagnosed based on the oxygen storage capacity of the upstream catalyst and the downstream catalyst, the diagnostic accuracy of the catalyst deterioration is improved.

上記構成において、前記第2累積劣化度算出手段は、失火の発生中の有無、燃料カットの実行中の有無、及び排気ガスの空燃比に基づいて混合気の目標空燃比を制御するアクティブ空燃比制御の実行中の有無、の少なくとも一つを考慮して前記下流触媒の累積劣化度を算出する、構成を採用できる。   In the above-described configuration, the second cumulative deterioration degree calculating means is an active air-fuel ratio that controls the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on whether misfire has occurred, whether fuel cut is being performed, and the air-fuel ratio of the exhaust gas. A configuration in which the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst is calculated in consideration of at least one of whether control is being executed or not can be adopted.

これにより、内燃機関の状態を考慮して下流触媒の累積劣化度を算出できる。従って、累積劣化度の算出精度が向上する。   Thereby, the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst can be calculated in consideration of the state of the internal combustion engine. Accordingly, the calculation accuracy of the cumulative deterioration degree is improved.

上記構成において、前記第2累積劣化度算出手段は、前記下流触媒の温度に基づいて前記下流触媒の劣化度を算出する、構成を採用できる。   The said structure WHEREIN: The said 2nd cumulative deterioration degree calculation means can employ | adopt the structure which calculates the deterioration degree of the said downstream catalyst based on the temperature of the said downstream catalyst.

触媒は高温であるほど劣化しやすい。従って下流触媒の温度に基づいて上流触媒の劣化度を算出することにより、下流触媒の劣化度の算出精度が向上する。   The catalyst is more susceptible to deterioration at higher temperatures. Therefore, by calculating the degree of deterioration of the upstream catalyst based on the temperature of the downstream catalyst, the calculation accuracy of the degree of deterioration of the downstream catalyst is improved.

上記構成において、前記第2累積劣化度算出手段は、燃料カット中においては、前記上流触媒と前記下流触媒との間に配置された酸素センサの出力値を考慮して前記下流触媒の累積劣化度を算出する、構成を採用できる。   In the above-described configuration, the second cumulative deterioration degree calculating means takes into account the output value of an oxygen sensor disposed between the upstream catalyst and the downstream catalyst during fuel cut, and the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst. It is possible to adopt a configuration that calculates

リーン雰囲気下で燃料カットが実行された場合と、リッチ雰囲気下で燃料カットが実行された場合とでは、燃料カットが実行されてから下流触媒周囲がリーン雰囲気になるまでの期間は異なっている。この期間の相違により、下流触媒の劣化度も異なる。酸素センサの出力値を考慮することにより、この期間の相違を考慮することができる。これにより、下流触媒の累積劣化度の算出精度が向上する。   The period from when the fuel cut is performed to when the fuel cut is performed under the rich atmosphere to when the fuel cut is performed until the downstream catalyst becomes a lean atmosphere is different. Due to the difference in the period, the degree of deterioration of the downstream catalyst is also different. By considering the output value of the oxygen sensor, the difference in this period can be taken into account. Thereby, the calculation accuracy of the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst is improved.

上記構成において、前記診断手段は、前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量の合計に基づいて診断する、構成を採用できる。   The said structure can employ | adopt the structure which the said diagnostic means diagnoses based on the sum total of the oxygen storage capacity of the said upstream catalyst and a downstream catalyst.

これにより、上流触媒及び下流触媒の双方の劣化度を考慮して触媒の劣化を診断できる。従って、下流触媒が劣化しているにも関わらず、上流触媒が劣化していないとの誤診断を防止できる。   Thereby, the deterioration of the catalyst can be diagnosed in consideration of the deterioration degree of both the upstream catalyst and the downstream catalyst. Therefore, it is possible to prevent erroneous diagnosis that the upstream catalyst is not deteriorated even though the downstream catalyst is deteriorated.

上記構成において、前記第2吸蔵容量算出手段は、前記上流触媒の累積劣化度と前記下流触媒の累積劣化度との比と、前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて、前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する、構成を採用できる。   In the above configuration, the second storage capacity calculation means is configured to determine the oxygen content of the downstream catalyst based on the ratio of the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst and the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst and the oxygen storage capacity of the upstream catalyst. A configuration for calculating the storage capacity can be adopted.

このように、簡単な方法で下流触媒の酸素吸蔵容量を算出できる。   Thus, the oxygen storage capacity of the downstream catalyst can be calculated by a simple method.

本発明によれば、上流触媒と下流触媒の双方の劣化度を考慮する内燃機関の触媒劣化診断装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the catalyst deterioration diagnostic apparatus of an internal combustion engine which considers the deterioration degree of both an upstream catalyst and a downstream catalyst can be provided.

図1は、本実施例に係るエンジンシステムの構成を示した模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an engine system according to the present embodiment. 図2は、ECUが実行する触媒劣化診断処理の一例を示したフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of a catalyst deterioration diagnosis process executed by the ECU. 図3は、診断マップの例示図である。FIG. 3 is an exemplary diagram of a diagnostic map. 図4は、ECUが実行する上流触媒の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the calculation process of the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst executed by the ECU. 図5は、劣化度算出マップの例示図である。FIG. 5 is an exemplary diagram of a deterioration degree calculation map. 図6は、ECUが実行する下流触媒の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart showing an example of a calculation process of the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst executed by the ECU. 図7は、燃料カット実行前後での酸素センサの出力値の挙動の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the behavior of the output value of the oxygen sensor before and after the fuel cut is performed. 図8A、Bは、上流触媒の劣化度と下流触媒を通過した排気ガスの浄化率との関係を示したグラフである。8A and 8B are graphs showing the relationship between the degree of deterioration of the upstream catalyst and the purification rate of exhaust gas that has passed through the downstream catalyst. 図9A、Bは、燃料カット期間と、上流触媒床内及び下流触媒床内の空燃比とを示した図である。9A and 9B are views showing the fuel cut period and the air-fuel ratio in the upstream catalyst bed and in the downstream catalyst bed. 図10は、触媒の劣化度と走行距離との関係を示したグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the deterioration degree of the catalyst and the travel distance.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係るエンジンシステムの構成を示した模式図であり、自動車に搭載された多気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン(以下「エンジン」と略す)2及びその電子制御ユニット(以下、「ECU」と称す)4の概略構成を示している。図1では1つの気筒の構成を中心として示している。エンジン2には、燃焼室10内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ12と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ14とがそれぞれ設けられている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an engine system according to the present embodiment. A multi-cylinder in-cylinder injecting gasoline engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 2 mounted on an automobile and its electronic control unit ( Hereinafter, the schematic configuration of the ECU 4 is referred to as “ECU”. In FIG. 1, the configuration of one cylinder is mainly shown. The engine 2 is provided with a fuel injection valve 12 that directly injects fuel into the combustion chamber 10 and an ignition plug 14 that ignites the injected fuel.

燃焼室10に接続している吸気ポート16は吸気バルブ(図示略)の駆動により開閉される。吸気ポート16に接続された吸気通路20の途中にはサージタンク22が設けられ、サージタンク22の上流側にはスロットルモータ24によって開度が調節されるスロットルバルブ26が設けられている。   The intake port 16 connected to the combustion chamber 10 is opened and closed by driving an intake valve (not shown). A surge tank 22 is provided in the middle of the intake passage 20 connected to the intake port 16, and a throttle valve 26 whose opening degree is adjusted by a throttle motor 24 is provided upstream of the surge tank 22.

このスロットルバルブ26の開度により吸気量が調整される。スロットル開度はスロットル開度センサ28により検出され、サージタンク22内の吸気圧PMは、サージタンク22に設けられた吸気圧センサ30により検出されて、ECU4に読み込まれている。また、吸気通路20にはエアフロメータ21が配置されて、吸入空気量をECU4に出力する。   The intake air amount is adjusted by the opening degree of the throttle valve 26. The throttle opening is detected by a throttle opening sensor 28, and the intake pressure PM in the surge tank 22 is detected by an intake pressure sensor 30 provided in the surge tank 22, and is read into the ECU 4. An air flow meter 21 is disposed in the intake passage 20 to output the intake air amount to the ECU 4.

燃焼室10に接続している排気ポート32は排気バルブ(図示略)の駆動により開閉される。排気ポート32に接続された排気通路36には、排気ガスを浄化すると共に、酸素吸蔵可能な上流触媒38、下流触媒40が設けられている。また、排気通路36には、上流触媒38の上流側に、空燃比センサ64が、上流触媒38と下流触媒40との間に酸素センサ66が配置されている。   The exhaust port 32 connected to the combustion chamber 10 is opened and closed by driving an exhaust valve (not shown). An exhaust passage 36 connected to the exhaust port 32 is provided with an upstream catalyst 38 and a downstream catalyst 40 that purify exhaust gas and store oxygen. In the exhaust passage 36, an air-fuel ratio sensor 64 is disposed upstream of the upstream catalyst 38, and an oxygen sensor 66 is disposed between the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40.

ECU4は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などから構成され、エンジン全体の作動を制御する。ROMには、後述する触媒劣化診断処理を実行するためのプログラムが格納されている。ECU4は、第1累積劣化度算出手段、第2累積劣化度算出手段、第1吸蔵量算出手段、第2吸蔵量算出手段、診断手段に相当する。   The ECU 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and controls the operation of the entire engine. The ROM stores a program for executing a catalyst deterioration diagnosis process described later. The ECU 4 corresponds to first cumulative deterioration degree calculating means, second cumulative deterioration degree calculating means, first storage amount calculating means, second storage amount calculating means, and diagnostic means.

このECU4は、スロットル開度センサ28及び吸気圧センサ30以外に、アクセルペダル44の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ56からの信号を入力している。更に、ECU4は、クランク軸54の回転からエンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサ58、空燃比センサ64、酸素センサ66からそれぞれ信号を入力している。また、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ41が設けられ、検出したエンジン冷却水温度は、ECU4に出力される。ECU4は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン2の燃料噴射時期、燃料噴射量、及びスロットル開度を適宜制御する。   In addition to the throttle opening sensor 28 and the intake pressure sensor 30, the ECU 4 inputs a signal from an accelerator opening sensor 56 that detects the depression amount of the accelerator pedal 44. Further, the ECU 4 receives signals from an engine speed sensor 58, an air-fuel ratio sensor 64, and an oxygen sensor 66 that detect the engine speed NE from the rotation of the crankshaft 54, respectively. Further, a water temperature sensor 41 for detecting the engine coolant temperature is provided, and the detected engine coolant temperature is output to the ECU 4. The ECU 4 appropriately controls the fuel injection timing, the fuel injection amount, and the throttle opening of the engine 2 based on the detection contents from the various sensors described above.

ECU4は、上流触媒38に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように、燃料噴射量をアクティブ制御する。アクティブ制御とは、空燃比センサ64の出力、或いはその出力と酸素センサ66の出力とに基づいて燃料噴射量を制御するものである。   The ECU 4 actively controls the fuel injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 38 becomes the stoichiometric air-fuel ratio. In the active control, the fuel injection amount is controlled based on the output of the air-fuel ratio sensor 64 or the output thereof and the output of the oxygen sensor 66.

アクティブ制御では、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合には燃料噴射量が減量され、リーン側である場合には燃料噴射量が増量される。これにより、空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲内に維持される。上記した上流触媒38は、空燃比が理論空燃比近傍である場合に、高い浄化性能を発揮する。
In the active control, the fuel injection amount is decreased when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the fuel injection amount is increased when it is lean. As a result, the air-fuel ratio is maintained within a predetermined range near the stoichiometric air-fuel ratio. The above-described upstream catalyst 38 exhibits high purification performance when the air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio.

次に、ECU4が実行する触媒劣化診断処理について説明する。図2は、ECU4が実行する触媒劣化診断処理の一例を示したフローチャートである。   Next, the catalyst deterioration diagnosis process executed by the ECU 4 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the catalyst deterioration diagnosis process executed by the ECU 4.

ECU4は、触媒劣化の診断条件が成立したか否かを判定する(ステップS1)。例えば、吸入空気量及び機関回転速度が略一定になっているなど、エンジン2が定常運転状態にあり、かつ触媒温度が活性温度領域にあれば条件成立と判定される。条件不成立の場合には、触媒劣化診断処理は実行されず、条件成立の場合には、ステップS2の処理が実行される。   The ECU 4 determines whether or not a diagnosis condition for catalyst deterioration is satisfied (step S1). For example, if the engine 2 is in a steady operation state and the catalyst temperature is in the active temperature range, such as the intake air amount and the engine rotational speed are substantially constant, it is determined that the condition is satisfied. When the condition is not satisfied, the catalyst deterioration diagnosis process is not executed, and when the condition is satisfied, the process of step S2 is executed.

ECU4は、上流触媒38、下流触媒40の累積劣化度を読み込む(ステップS2、S3)。上流触媒38、下流触媒40の累積劣化度の算出については後述する。次に、ECU4は、上流触媒38の酸素吸蔵容量を算出する(ステップS4)。上流触媒38の酸素吸蔵容量の算出は以下の方法により行う。   The ECU 4 reads the cumulative deterioration levels of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 (steps S2 and S3). Calculation of the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 will be described later. Next, the ECU 4 calculates the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38 (step S4). The calculation of the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38 is performed by the following method.

触媒前空燃比がリーンである場合に、上流触媒38に流入する排気ガス中の酸素過剰量ΔOSAは、次式により求めることができる。
ΔOSA=(A/F−A/Fstoichi)×燃料噴射量×α ・・・(1)
但し、A/Fstoichiは、理論空燃比であり、αは空気中の酸素の比率である。
一方、触媒前空燃比がリッチである場合に、上流触媒38に流入する排気ガス中の酸素不足量ΔOSAは、次式により求めることができる。
ΔOSA=(A/Fstoichi−A/F)×燃料噴射量×α ・・・(2)
When the pre-catalyst air-fuel ratio is lean, the oxygen excess amount ΔOSA in the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 38 can be obtained by the following equation.
ΔOSA = (A / F−A / Fstoichi) × fuel injection amount × α (1)
Where A / Fstoichi is the stoichiometric air-fuel ratio, and α is the ratio of oxygen in the air.
On the other hand, when the pre-catalyst air-fuel ratio is rich, the oxygen deficiency ΔOSA in the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 38 can be obtained by the following equation.
ΔOSA = (A / Fstoichi−A / F) × fuel injection amount × α (2)

従って、│A/F−A/Fstoichi│=ΔA/Fとすれば、触媒前空燃比がリッチである場合、およびリーンである場合を区別することなく、上流触媒38に流入する排気ガス中の酸素の過不足量ΔOSAを次式の通り表すことができる。
ΔOSA=ΔA/F×燃料噴射量×α ・・・(3)
Therefore, if | A / F−A / Fstoichi | = ΔA / F, the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 38 can be distinguished without distinguishing when the pre-catalyst air-fuel ratio is rich or lean. The oxygen excess / deficiency ΔOSA can be expressed by the following equation.
ΔOSA = ΔA / F × fuel injection amount × α (3)

ECU4は、酸素センサ66の出力が反転する毎に、酸素吸蔵量OSAをクリアし、以後、次式に示すように酸素過不足量ΔOSAの積算値を酸素吸蔵量OSAとして算出する。
OSA=ΣΔOSA
=Σ(ΔA/F×燃料噴射量×α) ・・・(4)
The ECU 4 clears the oxygen storage amount OSA every time the output of the oxygen sensor 66 is inverted, and thereafter calculates the integrated value of the oxygen excess / deficiency ΔOSA as the oxygen storage amount OSA as shown in the following equation.
OSA = ΣΔOSA
= Σ (ΔA / F × fuel injection amount × α) (4)

酸素センサ66の出力が反転するのは、上流触媒38内の酸素が全て放出された時点、および上流触媒38内に酸素が一杯に吸蔵された時点の何れかである。前者の場合は、その後、上流触媒38に酸素が一杯に吸蔵されて酸素センサ66の出力が再び反転するまで、酸素過剰量ΔOSAを積算することで上流触媒38の酸素吸蔵容量を求めることができる。また、後者の場合も、その後、上流触媒38内の酸素が全て放出されて酸素センサ66の出力が再び反転するまで酸素不足量ΔOSAを積算することで上流触媒38の酸素吸蔵容量を求めることができる。つまり、何れの場合において、酸素センサ66の出力が反転した時点では、その時点で算出されている酸素吸蔵量OSAは、上流触媒38の酸素吸蔵容量として認識することができる。このような方法によりECU4は上流触媒38の酸素吸蔵量を算出している。尚、その他公知の方法によって、ECU4は上流触媒38の酸素吸蔵量を算出してもよい。   The output of the oxygen sensor 66 is inverted either when all the oxygen in the upstream catalyst 38 is released or when the oxygen is fully stored in the upstream catalyst 38. In the former case, thereafter, the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38 can be obtained by accumulating the excess oxygen amount ΔOSA until oxygen is fully stored in the upstream catalyst 38 and the output of the oxygen sensor 66 is reversed again. . Also in the latter case, thereafter, the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38 can be obtained by integrating the oxygen deficiency ΔOSA until all the oxygen in the upstream catalyst 38 is released and the output of the oxygen sensor 66 is reversed again. it can. That is, in any case, when the output of the oxygen sensor 66 is reversed, the oxygen storage amount OSA calculated at that time can be recognized as the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38. By such a method, the ECU 4 calculates the oxygen storage amount of the upstream catalyst 38. The ECU 4 may calculate the oxygen storage amount of the upstream catalyst 38 by other known methods.

次に、ECU4は、下流触媒40の酸素吸蔵容量を算出する(ステップS5)。具体的には、上流触媒38の累積劣化度Fr_Sと下流触媒40の累積劣化度Rr_Sの比と、上流触媒38の酸素吸蔵容量Fr_Cmaxと下流触媒40との酸素吸蔵容量Rr_Cmaxとの比が等しいものとして、以下の式により下流触媒40の酸素吸蔵容量Rr_Cmaxを算出する。
Rr_Cmax=Fr_Cmax*Rr_S/Fr_S・・・(5)
Next, the ECU 4 calculates the oxygen storage capacity of the downstream catalyst 40 (step S5). Specifically, the ratio of the cumulative deterioration degree Fr_S of the upstream catalyst 38 and the cumulative deterioration degree Rr_S of the downstream catalyst 40 and the ratio of the oxygen storage capacity Fr_Cmax of the upstream catalyst 38 and the oxygen storage capacity Rr_Cmax of the downstream catalyst 40 are equal. Then, the oxygen storage capacity Rr_Cmax of the downstream catalyst 40 is calculated by the following equation.
Rr_Cmax = Fr_Cmax * Rr_S / Fr_S (5)

このようにECU4は簡易な方法で下流触媒40の酸素吸蔵容量を算出する。尚、下流触媒40の酸素吸蔵容量を、上述した上流触媒38の酸素吸蔵容量を算出と同様の方法で算出することも考えられる。しかしながら、下流触媒40まで上記と同様の方法で酸素吸蔵容量を算出しようとすると、下流触媒40より下流側の排気ガスの空燃比がリッチ、リーン間で反転するまで下流触媒40に流入する排気ガスの空燃比を、リーン又はリッチの何れかの側に制御する必要がある。このためエミッションが悪化する恐れがある。   In this way, the ECU 4 calculates the oxygen storage capacity of the downstream catalyst 40 by a simple method. It is also conceivable to calculate the oxygen storage capacity of the downstream catalyst 40 in the same manner as the calculation of the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38 described above. However, if the oxygen storage capacity is calculated by the same method as described above up to the downstream catalyst 40, the exhaust gas flowing into the downstream catalyst 40 until the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream from the downstream catalyst 40 is rich and reverses between leans. It is necessary to control the air-fuel ratio of the engine to either the lean side or the rich side. For this reason, the emission may be deteriorated.

次に、ECU4は、上流触媒38と下流触媒40とのそれぞれの酸素吸蔵容量を加算して上流触媒38及び下流触媒40全体の酸素吸蔵容量T_Cmaxを算出する(ステップS6)。次にECU4は、全体の酸素吸蔵容量T_Cmaxが劣化判定値Kobd未満であるか否かを判定する(ステップS7)。詳細には、ECU4は、予めROMに記憶された診断マップに基づいて、触媒の劣化状態を診断する。図3は、診断マップの例示図である。T_Cmaxの値が、診断マップ上の診断曲線Kにより区分けされた正常診断領域又は異常診断領域の何れに位置するか判断する。   Next, the ECU 4 adds the respective oxygen storage capacities of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 to calculate the oxygen storage capacity T_Cmax of the entire upstream catalyst 38 and downstream catalyst 40 (step S6). Next, the ECU 4 determines whether or not the overall oxygen storage capacity T_Cmax is less than the deterioration determination value Kobd (step S7). Specifically, the ECU 4 diagnoses the deterioration state of the catalyst based on a diagnostic map stored in advance in the ROM. FIG. 3 is an exemplary diagram of a diagnostic map. It is determined whether the value of T_Cmax is located in the normal diagnosis region or the abnormal diagnosis region divided by the diagnosis curve K on the diagnosis map.

T_Cmaxが劣化判定値Kobd未満の場合には、ECU4は、正常であると診断し(ステップS8)、T_Cmaxが劣化判定値Kobdを超えている場合には、ECU4は、異常であると診断する(ステップS9)。   When T_Cmax is less than the deterioration determination value Kobd, the ECU 4 is diagnosed as normal (step S8), and when T_Cmax exceeds the deterioration determination value Kobd, the ECU 4 is diagnosed as abnormal ( Step S9).

以上のようにECU4は、上流触媒38、下流触媒40の双方の劣化度を考慮して触媒の異常診断を行う。これにより、触媒劣化の診断精度が向上する。   As described above, the ECU 4 performs catalyst abnormality diagnosis in consideration of the deterioration degree of both the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40. Thereby, the diagnostic accuracy of catalyst deterioration improves.

次に、ECU4が実行する上流触媒38の累積劣化度の算出について説明する。図4は、ECU4が実行する上流触媒38の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。尚、ECU4は、上流触媒38の累積劣化度の算出処理を、例えば200msec毎に実行する。   Next, calculation of the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst 38 executed by the ECU 4 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a process for calculating the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst 38 executed by the ECU 4. Note that the ECU 4 executes a process for calculating the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst 38 every 200 msec, for example.

図4に示すように、ECU4は、上流触媒38の温度を算出する(ステップS10)。温度の算出は、エアフロメータ21によって検出されたクランク角センサ58の出力に基づいて算出される機関回転速度、及びスロットル開度センサ28の検出値に基づいて算出される機関負荷の少なくとも一つに基づいて、予め実験等を通じて設定されたマップ又は関数を利用し、上流触媒38の温度を推定する。尚、上流触媒38の温度の算出はその他公知の方法でおこなってもよい。   As shown in FIG. 4, the ECU 4 calculates the temperature of the upstream catalyst 38 (step S10). The temperature is calculated based on at least one of the engine speed calculated based on the output of the crank angle sensor 58 detected by the air flow meter 21 and the engine load calculated based on the detected value of the throttle opening sensor 28. Based on this, the temperature of the upstream catalyst 38 is estimated using a map or function set in advance through experiments or the like. The temperature of the upstream catalyst 38 may be calculated by other known methods.

次に、ECU4は、エンジン2の失火の有無を判定する(ステップS11)。失火の有無の判定は、点火プラグ14で火花を飛ばす前後での燃焼室10内の圧力の変化に基づいて判定する。尚、失火の有無の判定は、それ以外の公知の方法で行ってもよい。   Next, the ECU 4 determines whether the engine 2 has misfired (step S11). The determination of the presence or absence of misfire is made based on the change in the pressure in the combustion chamber 10 before and after the spark is blown by the spark plug 14. The determination of the presence or absence of misfire may be performed by other known methods.

失火が発生している場合には、ECU4は、失火に応じた上流触媒38の劣化度を算出する(ステップS12)。具体的には、触媒温度に関連付けされた上流触媒38の劣化度数を示したマップに基づいて算出する。図5は、劣化度を算出するための劣化度算出マップの例示図である。図5に示すように、触媒温度が高いほど上流触媒38の劣化度数が大きくなるように設定されている。尚、劣化度算出マップには、後述する、燃料カットの有無、アクティブ制御の有無、リッチ雰囲気の有無毎に、劣化度数が規定されている。尚、後述する、下流触媒40の劣化度を算出する際も、図5に示したマップと同様のマップを参照するが、上流触媒38と下流触媒40との種類が異なっている場合には、それぞれに応じたマップに基づいて、それぞれの劣化度を算出する。   If misfire has occurred, the ECU 4 calculates the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 according to the misfire (step S12). Specifically, the calculation is performed based on a map showing the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 associated with the catalyst temperature. FIG. 5 is an exemplary diagram of a deterioration degree calculation map for calculating the deterioration degree. As shown in FIG. 5, the higher the catalyst temperature, the higher the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 is set. In the deterioration degree calculation map, the degree of deterioration is defined for each of the presence / absence of fuel cut, presence / absence of active control, and presence / absence of rich atmosphere, which will be described later. Note that, when calculating the degree of deterioration of the downstream catalyst 40, which will be described later, a map similar to the map shown in FIG. 5 is referred to. However, if the types of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 are different, Each deterioration degree is calculated based on the map corresponding to each.

次に、ECU4は、上流触媒38の累積劣化度を算出する(ステップS18)。具体的には、前回まで算出した上流触媒38の劣化度数の累積値に、今回算出した劣化度数を加算することにより算出する。   Next, the ECU 4 calculates the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst 38 (step S18). Specifically, it is calculated by adding the currently calculated deterioration frequency to the cumulative value of the deterioration frequency of the upstream catalyst 38 calculated up to the previous time.

失火が発生していない場合には、ECU4は、燃料カットの有無について判定する(ステップS13)。燃料カットの有無は、ECU4は燃料カットフラグに基づいて判定する。燃料カット中は、上流触媒38周辺はリーン雰囲気となるため、上流触媒38の劣化が進行する。   If no misfire has occurred, the ECU 4 determines whether or not there is a fuel cut (step S13). The ECU 4 determines whether or not there is a fuel cut based on the fuel cut flag. During the fuel cut, the upstream catalyst 38 and its surroundings are in a lean atmosphere, so the deterioration of the upstream catalyst 38 proceeds.

燃料カット中である場合には、ECU4は、劣化度数を算出する(ステップS14)。具体的には、前述した劣化度算出マップに基づいて算出する。次に、ECU4は、ステップS18の処理を実行する。   When the fuel is being cut, the ECU 4 calculates the deterioration frequency (step S14). Specifically, it is calculated based on the above-described deterioration degree calculation map. Next, the ECU 4 executes the process of step S18.

燃料カット中ではない場合には、ECU4は、アクティブ空燃比制御の実行中の有無について判定する(ステップS15)。詳細には、ECU4は、アクティブ空燃比制御のフラグに基づいて判定する。アクティブ制御の実行中の場合には、ECU4は、劣化度算出マップに基づいて、アクティブ制御に応じた上流触媒38の劣化度を算出する(ステップS16)。   If the fuel is not being cut, the ECU 4 determines whether or not active air-fuel ratio control is being executed (step S15). Specifically, the ECU 4 makes a determination based on an active air-fuel ratio control flag. When active control is being executed, the ECU 4 calculates the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 according to the active control based on the deterioration degree calculation map (step S16).

アクティブ制御が実行されていない場合には、ECU4は、上流触媒38に流入する排気ガスはリッチ雰囲気下であるとして、劣化度算出マップに基づいて上流触媒38の劣化度を算出する(ステップS17)。   When the active control is not executed, the ECU 4 calculates the deterioration degree of the upstream catalyst 38 based on the deterioration degree calculation map, assuming that the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 38 is in a rich atmosphere (step S17). .

尚、失火時や燃料カット時において、上流触媒38の劣化が進行する。失火時は、吸入空気量が多く酸素が燃焼によって消費されないため、上流触媒38に多くの酸素が供給されるからである。燃料カット時は、スロットル弁26の開度はある程度制御されるものの、燃焼は行われないため、上流触媒38周辺はリーン雰囲気となるからである。   Note that the deterioration of the upstream catalyst 38 proceeds at the time of misfire or fuel cut. This is because at the time of misfire, the amount of intake air is large and oxygen is not consumed by combustion, so that a large amount of oxygen is supplied to the upstream catalyst 38. This is because when the fuel is cut, the degree of opening of the throttle valve 26 is controlled to some extent, but combustion is not performed, so that the vicinity of the upstream catalyst 38 is in a lean atmosphere.

このように、ECU4は、失火の発生中の有無、燃料カットの実行中の有無、及び排気ガスの空燃比に基づいて混合気の目標空燃比を制御するアクティブ空燃比制御の実行中の有無、に応じて、上流触媒38の劣化度を算出する。このようにエンジン2の状態に応じて劣化度を算出することにより、上流触媒38の累積劣化度の算出精度が向上する。   Thus, the ECU 4 determines whether misfire has occurred, whether fuel cut is being performed, and whether active air-fuel ratio control for controlling the target air-fuel ratio of the mixture based on the air-fuel ratio of the exhaust gas is being performed, Accordingly, the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 is calculated. By calculating the deterioration degree according to the state of the engine 2 in this way, the calculation accuracy of the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst 38 is improved.

次に、ECU4が実行する下流触媒40の累積劣化度の算出について説明する。図6は、ECU4が実行する下流触媒40の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。尚、下流触媒40の累積劣化度の算出処理は、大部分で上流触媒38の累積劣化殿算出処理と共通している。このため、共通部分の処理については説明を省略する。   Next, calculation of the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst 40 executed by the ECU 4 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the calculation process of the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst 40 executed by the ECU 4. The calculation process for the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst 40 is in common with the cumulative deterioration calculation process for the upstream catalyst 38. For this reason, the description of the common part processing is omitted.

図6に示すように、ECU4は、ステップS23で肯定判定の場合、即ち燃料カット実行中の場合には、酸素センサ66の出力値を読み込み(ステップS131)、出力値が0.05V未満であるか否かを判定する(ステップS132)。酸素センサ66の出力電圧値が0.05V未満の場合には、ECU4はステップS24の処理を実行する。0.05Vを超えている場合には、ECU4は、ステップS25の処理を実行する。この理由について説明する。   As shown in FIG. 6, in the case of an affirmative determination in step S23, that is, when the fuel cut is being executed, the ECU 4 reads the output value of the oxygen sensor 66 (step S131), and the output value is less than 0.05V. It is determined whether or not (step S132). When the output voltage value of the oxygen sensor 66 is less than 0.05V, the ECU 4 executes the process of step S24. If it exceeds 0.05 V, the ECU 4 executes the process of step S25. The reason for this will be described.

図7は、燃料カット実行前後での酸素センサ66の出力値の挙動の説明図である。酸素センサ66は、1〜0Vまでの範囲内の電圧値を出力し、酸素が多いほど、低い電圧値を出力する。燃料を含まない空気が酸素センサ66に供給された場合には、酸素センサ66の出力値は0.05V未満を示す。   FIG. 7 is an explanatory diagram of the behavior of the output value of the oxygen sensor 66 before and after the fuel cut is executed. The oxygen sensor 66 outputs a voltage value within a range of 1 to 0 V, and outputs a lower voltage value as the amount of oxygen increases. When air that does not contain fuel is supplied to the oxygen sensor 66, the output value of the oxygen sensor 66 is less than 0.05V.

図7に示すように、リッチ雰囲気下で燃料カットが実行された場合、燃料フラグがONとなってからある程度の期間が経過した後に、酸素センサ66の出力値がリーン状態を示す。これは、燃料カットが実行されてから所定の期間は、リーン雰囲気の空気が上流触媒38に流入して、上流触媒38が酸素を吸蔵するからである。このため、上流触媒38よりも下流側は、所定期間リッチ雰囲気となる。上流触媒38に吸蔵された酸素量が容量の上限に達した時点で、上流触媒38よりも下流側がリーン雰囲気となる。   As shown in FIG. 7, when a fuel cut is performed in a rich atmosphere, the output value of the oxygen sensor 66 indicates a lean state after a certain period of time has elapsed since the fuel flag was turned on. This is because the air in the lean atmosphere flows into the upstream catalyst 38 for a predetermined period after the fuel cut is executed, and the upstream catalyst 38 occludes oxygen. For this reason, the downstream side of the upstream catalyst 38 has a rich atmosphere for a predetermined period. When the amount of oxygen stored in the upstream catalyst 38 reaches the upper limit of the capacity, the downstream side of the upstream catalyst 38 becomes a lean atmosphere.

また、図7に示したように、リーン雰囲気下で燃料カットが実行された場合、燃料カットが実行されてから、比較的早くに酸素センサ66の出力値が更に低下する。これは、以下の理由に基づく。リーン雰囲気下においては上流触媒38に吸蔵された酸素量は既に容量の上限近くにあるため、燃料カットが実行されると、直ちに上流触媒38に吸蔵された酸素量は容量の上限に達する。このため、上流触媒38よりも下流側には燃料が混合していない空気が供給されることになるからである。   Further, as shown in FIG. 7, when the fuel cut is executed in a lean atmosphere, the output value of the oxygen sensor 66 further decreases relatively quickly after the fuel cut is executed. This is based on the following reason. In the lean atmosphere, the amount of oxygen stored in the upstream catalyst 38 is already near the upper limit of the capacity, so that when the fuel cut is executed, the amount of oxygen stored in the upstream catalyst 38 immediately reaches the upper limit of the capacity. For this reason, air that is not mixed with fuel is supplied downstream from the upstream catalyst 38.

従って、燃料カットが実行された場合であっても、下流触媒40周辺が直ちにリーン雰囲気とならない場合もある。このような場合を考慮して、ECU4は、酸素センサ66の出力値に基づいて、下流触媒40の劣化度を累積する。これにより、下流触媒40の累積劣化度の算出精度が向上する。   Therefore, even when the fuel cut is executed, there are cases where the vicinity of the downstream catalyst 40 does not immediately become a lean atmosphere. In consideration of such a case, the ECU 4 accumulates the degree of deterioration of the downstream catalyst 40 based on the output value of the oxygen sensor 66. Thereby, the calculation accuracy of the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst 40 is improved.

以上のように、ECU4は、上流触媒38、下流触媒40の酸素吸蔵容量に基づいて、上流触媒38、下流触媒40の劣化が診断する。これにより触媒劣化の診断精度が向上する。   As described above, the ECU 4 diagnoses the deterioration of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 based on the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40. This improves the accuracy of diagnosis of catalyst deterioration.

ここで、上流触媒38と下流触媒40との双方の劣化度を算出することにより触媒劣化診断を行うことによる重要性について簡単に説明する。図8A、Bは、上流触媒38の劣化度と下流触媒40を通過した排気ガスの浄化率との関係を示したグラフである。   Here, the importance of performing the catalyst deterioration diagnosis by calculating the deterioration degrees of both the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 will be briefly described. 8A and 8B are graphs showing the relationship between the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 and the purification rate of the exhaust gas that has passed through the downstream catalyst 40.

図8Aのグラフは、上流触媒38の劣化度と排気ガス中のHC成分全体の量との関係を示している。HCの浄化率は、上流触媒38の性能に依存し、下流触媒40の劣化度によって大きな影響は受けない。図8Bのグラフは、上流触媒38の劣化度と排気ガス中のNOx成分の量との関係を示している。NOxの浄化率は、下流触媒40の性能に大きく依存する。従って、従来の触媒劣化の診断方法のように上流触媒38のみの劣化を診断する場合、ご診断を避けるために、下流触媒40の劣化度が大きいとの前提で、上流触媒38の劣化を診断していた。このため、上流触媒38が正常であるにもかかわら、劣化していると診断される恐れがあった。しかしながら、本実施例のように、上流触媒38、下流触媒40の双方の劣化度を考慮して診断するため、診断精度が向上する。   The graph in FIG. 8A shows the relationship between the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 and the total amount of HC components in the exhaust gas. The HC purification rate depends on the performance of the upstream catalyst 38 and is not greatly affected by the degree of deterioration of the downstream catalyst 40. The graph in FIG. 8B shows the relationship between the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 and the amount of NOx component in the exhaust gas. The NOx purification rate greatly depends on the performance of the downstream catalyst 40. Therefore, when diagnosing the deterioration of only the upstream catalyst 38 as in the conventional method for diagnosing catalyst deterioration, in order to avoid the diagnosis, the deterioration of the upstream catalyst 38 is diagnosed on the assumption that the degree of deterioration of the downstream catalyst 40 is large. Was. For this reason, there is a possibility that it is diagnosed that the upstream catalyst 38 is deteriorated although it is normal. However, as in this embodiment, the diagnosis is performed in consideration of the degree of deterioration of both the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40, so that the diagnostic accuracy is improved.

次に、燃料カット期間によって上流触媒38と下流触媒40との劣化状態が変わることについて説明する。図9A、Bは、燃料カット期間と、上流触媒38床内及び下流触媒40床内の空燃比とを示した図である。図9Aは、燃料カット期間が比較的短い場合を示しており、図9Bは、燃料カット期間が比較的長い場合を示している。尚、燃料カット期間は、エンジンの運転状態に応じて変更されている。   Next, it will be described that the deterioration state of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 changes depending on the fuel cut period. 9A and 9B are views showing the fuel cut period and the air-fuel ratio in the upstream catalyst 38 bed and the downstream catalyst 40 bed. FIG. 9A shows a case where the fuel cut period is relatively short, and FIG. 9B shows a case where the fuel cut period is relatively long. The fuel cut period is changed according to the operating state of the engine.

図9Aは、1回で燃料カットフラグがONとなる期間が2.0secであり、それが計5回実行される場合を示している。従って、図9Aに示した例においては、燃料カット期間の合計期間は、10.0secである。上流触媒38周辺の雰囲気は、燃料フラグがONとなってから、0.5sec程度のタイムラグをおいてリッチからリーンへと移行する。また、下流触媒40床内での空燃比は、燃料フラグがONとなってから、1.5sec程度のタイムラグをおいてリッチからリーンへと移行する。従って、下流触媒40床内が酸素過多状態である期間は、燃料カット1回に対して、0.5secである。よって、下流触媒40床内が酸素過多状態である期間の合計は、2.5secである。   FIG. 9A shows a case where the period during which the fuel cut flag is turned ON once is 2.0 sec and is executed five times in total. Therefore, in the example shown in FIG. 9A, the total period of the fuel cut period is 10.0 sec. The atmosphere around the upstream catalyst 38 shifts from rich to lean after a time lag of about 0.5 sec after the fuel flag is turned on. The air-fuel ratio in the downstream catalyst 40 bed shifts from rich to lean after a time lag of about 1.5 sec after the fuel flag is turned on. Therefore, the period in which the downstream catalyst 40 bed is in the oxygen-excess state is 0.5 sec for one fuel cut. Therefore, the total period in which the downstream catalyst 40 bed is in an oxygen-excess state is 2.5 sec.

図9Bは、1回で燃料カットフラグがONとなる期間が5.0secであり、それが計2回実行される場合を示している。従って、図9Aに示した例においては、燃料カット期間の合計期間は、図9Aに示した場合と同様の10.0secである。下流触媒40床内が酸素過多状態である期間は、燃料カット1回に対して、3.5secである。よって、下流触媒40床内が酸素過多状態である期間の合計は、7.0secである。   FIG. 9B shows a case where the period during which the fuel cut flag is turned ON once is 5.0 sec and is executed twice in total. Therefore, in the example shown in FIG. 9A, the total period of the fuel cut period is 10.0 sec as in the case shown in FIG. 9A. The period during which the downstream catalyst 40 bed is in the oxygen-excess state is 3.5 sec for one fuel cut. Therefore, the total period during which the downstream catalyst 40 bed is in the oxygen-excess state is 7.0 sec.

このように、燃料カットの合計期間が同じであっても、下流触媒40床内が酸素過多状態である期間は相違する場合がある。これは、燃料カットの合計期間が同じであっても、下流触媒40の劣化度には差が生じる場合があることを示している。   Thus, even if the total period of fuel cut is the same, the period during which the downstream catalyst 40 bed is in an oxygen-excess state may differ. This indicates that there may be a difference in the degree of deterioration of the downstream catalyst 40 even if the total period of the fuel cut is the same.

図10は、触媒の劣化度と走行距離との関係を示したグラフである。尚、図10には、上述した、燃料カット期間が比較的長い場合と短い場合とでの上流触媒38と下流触媒40との劣化度合いを示している。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the deterioration degree of the catalyst and the travel distance. FIG. 10 shows the degree of deterioration of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 when the fuel cut period is relatively long and short as described above.

図10に示すように、1回の燃料カット期間が比較的長く設定してエンジンを継続的に運転させた場合、上流触媒38と下流触媒40とは双方とも早期に劣化しやすい。一方、1回の燃料カット期間が比較的短く設定してエンジンを継続的に運転させた場合、上流触媒38と下流触媒40とは双方とも劣化しにくいが、上流触媒38の劣化と下流触媒40の劣化とで大きな差が生じる。従って、従来のように上流触媒38の劣化状態に基づいて触媒の劣化の診断を行うと、誤判定を起こす恐れがある。   As shown in FIG. 10, when the engine is continuously operated with one fuel cut period set to be relatively long, both the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 are likely to deteriorate at an early stage. On the other hand, when the engine is continuously operated with a single fuel cut period set to be relatively short, both the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 are unlikely to deteriorate, but the deterioration of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 There is a big difference between the degradation of Therefore, if the deterioration of the catalyst is diagnosed based on the deterioration state of the upstream catalyst 38 as in the prior art, an erroneous determination may occur.

しかしながら、本実施例のように、上流触媒38、下流触媒40の劣化の双方を考慮して触媒の劣化診断を行うので、上記のような場合であっても診断の精度を維持できる。   However, since the deterioration diagnosis of the catalyst is performed in consideration of both the deterioration of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 as in this embodiment, the accuracy of the diagnosis can be maintained even in the above case.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

2 エンジン
4 ECU
36 排気通路
38 上流触媒
40 下流触媒
64 空燃比センサ
66 酸素センサ

2 Engine 4 ECU
36 Exhaust passage 38 Upstream catalyst 40 Downstream catalyst 64 Air-fuel ratio sensor 66 Oxygen sensor

Claims (6)

内燃機関の排気通路の上流側に配置された上流触媒の累積された累積劣化度を算出する第1累積劣化度算出手段と、
前記上流触媒よりも下流側に配置された下流触媒の累積された累積劣化度を算出する第2累積劣化度算出手段と、
前記上流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第1吸蔵容量算出手段と、
前記上流触媒及び下流触媒の累積劣化度と前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第2吸蔵容量算出手段と、
前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて前記上流触媒及び下流触媒の劣化を診断する診断手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。
First cumulative deterioration degree calculating means for calculating a cumulative cumulative deterioration degree of an upstream catalyst disposed upstream of the exhaust passage of the internal combustion engine;
Second cumulative deterioration degree calculating means for calculating a cumulative cumulative deterioration degree of a downstream catalyst disposed downstream of the upstream catalyst;
First storage capacity calculation means for calculating the oxygen storage capacity of the upstream catalyst;
Second storage capacity calculation means for calculating the oxygen storage capacity of the downstream catalyst based on the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst and the downstream catalyst and the oxygen storage capacity of the upstream catalyst;
And a diagnostic means for diagnosing degradation of the upstream catalyst and downstream catalyst based on oxygen storage capacities of the upstream catalyst and downstream catalyst.
前記第2累積劣化度算出手段は、失火の発生中の有無、燃料カットの実行中の有無、及び排気ガスの空燃比に基づいて混合気の目標空燃比を制御するアクティブ空燃比制御の実行中の有無、の少なくとも一つを考慮して前記下流触媒の累積劣化度を算出する、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。   The second cumulative deterioration degree calculating means is executing active air-fuel ratio control that controls the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on whether misfire has occurred, whether fuel cut is being performed, and the air-fuel ratio of the exhaust gas. 2. The catalyst deterioration diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising: calculating a cumulative deterioration degree of the downstream catalyst in consideration of at least one of the presence or absence of the catalyst. 前記第2累積劣化度算出手段は、前記下流触媒の温度に基づいて前記下流触媒の劣化度を算出する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。   3. The catalyst deterioration diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the second cumulative deterioration degree calculation unit calculates a deterioration degree of the downstream catalyst based on a temperature of the downstream catalyst. 前記第2累積劣化度算出手段は、燃料カット中においては、前記上流触媒と前記下流触媒との間に配置された酸素センサの出力値を考慮して前記下流触媒の累積ストレスを算出する、ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。   The second cumulative deterioration degree calculating means calculates a cumulative stress of the downstream catalyst in consideration of an output value of an oxygen sensor arranged between the upstream catalyst and the downstream catalyst during fuel cut. The catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3. 前記診断手段は、前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量の合計に基づいて診断する、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。   5. The catalyst deterioration diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the diagnosis unit makes a diagnosis based on a total of oxygen storage capacities of the upstream catalyst and the downstream catalyst. 前記第2吸蔵容量算出手段は、前記上流触媒の累積劣化度と前記下流触媒の累積劣化度との比と、前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて、前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する、ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。   The second storage capacity calculation means calculates the oxygen storage capacity of the downstream catalyst based on the ratio of the cumulative deterioration degree of the upstream catalyst and the cumulative deterioration degree of the downstream catalyst and the oxygen storage capacity of the upstream catalyst. An apparatus for diagnosing catalyst deterioration in an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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