JP2013189901A - 触媒劣化判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リア空燃比センサの応答性の劣化の有無にかかわらず触媒の劣化の有無の判定を高い精度で行う。
【解決手段】触媒劣化判定装置は、フロント空燃比センサ９の出力値とリア空燃比センサ１１の出力値との相関を基に触媒劣化診断値を算出する触媒劣化診断値算出部２１と、触媒劣化診断値と触媒劣化判定用しきい値との比較結果を基に触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定部２２と、リア空燃比センサ１１の応答時間を計測するセンサ応答時間計測部２３と、センサ応答時間計測部２３による応答時間の計測時のエンジン２への吸入空気量を算出する吸入空気量算出部２４と、応答時間と吸入空気量とを対応づけて記憶する記憶部２９と、記憶部２９に記憶された値を基に吸入空気量の変化に対する応答時間の変化の傾きを算出する傾き算出部２６と、傾き算出部２６が算出した傾きを基に触媒劣化診断値を補正する補正値算出部２７及び診断値補正部２８とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の排気管に配置された触媒の劣化を判定する技術に関する。

電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）における触媒診断は、排気管において触媒の上流側に配置したフロント空燃比センサの出力信号と下流側に配置したリア空燃比センサの出力信号との相関（例えば出力比）を基に触媒の劣化を判定している（例えば特許文献１、２参照）。

このような従来の技術としては、フロント空燃比センサの出力信号とリア空燃比センサの出力信号との相関を基に触媒劣化診断値を算出し、算出した触媒劣化診断値を基に触媒の劣化の判定を行う技術がある。よって、触媒劣化診断値の算出において、リア空燃比センサの出力値は重要な要素となる。

特開平８−１７７４６９号公報 特開２０００−３２８９３０号公報

しかし、リア空燃比センサの応答性が劣化してしまうと触媒の劣化の有無を判定する精度が低下してしまうといった問題がある。
そこで、本発明の目的は、リア空燃比センサの応答性の劣化の有無にかかわらず触媒の劣化の有無の判定を高い精度で行うことである。

前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様では、内燃機関の排気管に設けた触媒の劣化の有無の判定を前記排気管の前記触媒に対して上流側に設けた上流側排気ガス検出部と下流側に設けた下流側排気ガス検出部とを用いて行う触媒劣化判定装置であって、前記上流側排気ガス検出部の出力値と前記下流側排気ガス検出部の出力値との相関を基に前記触媒の劣化の有無を判定するための判定値を算出する判定値算出部と、前記判定値算出部が算出した判定値と予め設定された触媒劣化判定用しきい値との比較結果を基に前記触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化有無判定部と、前記下流側排気ガス検出部の出力値が燃料カット開始時から予め設定された応答時間計測用しきい値に達するまでの応答時間を計測する応答時間計測部と、前記応答時間計測部による応答時間の計測時の車両状態を検出する車両状態検出部と、前記応答時間計測部が計測した応答時間と前記車両状態検出部が検出した車両状態とを対応づけて記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された複数の応答時間及び当該応答時間に対応付けられている車両状態を基に当該車両状態の変化に対する当該応答時間の変化の傾きを算出する傾き算出部と、前記傾き算出部が算出した傾きを基に前記判定値又は前記予め設定された触媒劣化判定用しきい値を補正する補正部と、を有することを特徴とする触媒劣化判定装置を提供できる。
ここで、車両状態の変化に対する応答時間の変化の傾きは、触媒の劣化に応じた値を示す傾向がある。

（２）本発明の一態様では、前記傾き算出部が算出した傾きを基に前記判定値又は前記予め設定された触媒劣化判定用しきい値を補正するための補正値を算出する補正値算出部をさらに有し、前記補正部は、前記補正値算出部が算出した補正値を基に前記触媒劣化有無判定部が判定に用いる前記判定値又は前記予め設定された触媒劣化判定用しきい値を補正することができる。

（３）本発明の一態様では、前記車両状態検出部は、前記車両状態として前記応答時間計測部による応答時間の計測期間内の前記内燃機関への吸入空気量を検出することができる。

（４）本発明の一態様では、前記車両状態検出部は、前記車両状態として前記燃料カット開始時の前記内燃機関への吸入空気量を検出することができる。

（５）本発明の一態様では、前記車両状態検出部は、前記車両状態として前記燃料カット開始時の前記内燃機関の回転数を検出することができる。

（１）の態様の発明によれば、下流側排気ガス検出部の応答性の劣化の有無にかかわらず触媒の劣化の有無の判定を高い精度で行うことができる。

また、（１）の態様の発明によれば、複数の応答時間を取得して傾きを算出するため、傾き算出部が高い精度で傾きを算出できる。これにより、（１）の態様の発明では、触媒の劣化の有無の判定をより高い精度で行うことができる。

（２）の態様の発明によれば、補正値を介して判定値又は予め設定された触媒劣化判定用しきい値を補正できる。

（３）の態様の発明によれば、内燃機関への吸入空気量をパラメータとした応答時間のばらつき度合いを簡単に算出できる。

（４）の態様の発明によれば、燃料カット時の内燃機関への吸入空気量をパラメータとした応答時間のばらつき度合いを簡単に算出できる。

（５）の態様の発明によれば、燃料カット時の内燃機関の回転数をパラメータとした応答時間のばらつき度合いを簡単に算出できる。

本実施形態の車両の構成例を示す図である。 第１触媒が正常である場合の、フロント空燃比センサの出力信号及びリア空燃比センサの出力信号の一例を示す図である。 第１触媒が劣化している場合の、フロント空燃比センサの出力信号及びリア空燃比センサの出力信号の一例を示す図である。 エンジン制御装置の構成例を示すブロック図である。 出力の応答遅れが発生しているリア空燃比センサの出力信号の変化の一例を示す図である。 出力の応答遅れが発生しているリア空燃比センサの出力信号の波形の一例を示す図である。 リア空燃比センサの応答遅れ時間と触媒劣化診断値との関係を示す図である。 正常触媒の場合の、燃料カット中の平均吸入空気量とリア空燃比センサの応答時間との関係の一例を示す図である。 劣化触媒の場合の、燃料カット中の平均吸入空気量とリア空燃比センサの応答時間との関係の一例を示す図である。 リア空燃比センサの応答時間の出力電圧の経時変化の一例を示す図である。 リア空燃比センサが正常である場合の傾きについて、正常触媒の場合と劣化触媒の場合とで比較する図である。 傾きと補正値との関係を示すテーブルの一例を示す図である。 傾きと補正値との関係を示すテーブルの他の一例を示す図である。 補正値によって補正された触媒劣化診断値の一例を示す図である。 補正値算出処理の一例を示すフローチャートである。 触媒劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。 平均吸入空気量をパラメータとした、応答時間を記憶するためのマップの一例を示す図である。 平均吸入空気量に対する応答時間の分布の一例を示す図である。 リア空燃比センサの異常を判定するためのしきい値を大きくとった一例を示す図である。

本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、触媒劣化判定装置（触媒劣化診断装置とも言う。）を搭載した車両である。

（構成）
図１は、本実施形態の車両１の構成例を示す図である。
図１に示すように、車両１は、エンジン２と、エンジン２を制御するエンジン制御装置２０とを有している。

エンジン２は、吸気口に吸気管３が連結され排気口に排気管４が連結されている。吸気管３には、上流側から順番に、エアクリーナ５、エアフロセンサ（すなわち空気流量計）６、スロットル７、及びインジェクタ８がそれぞれ取り付けられている。また、排気管４には、上流側から順番に、フロント空燃比センサ９、第１触媒（例えばフロント触媒）１０、リア空燃比センサ１１、及び第２触媒（例えばリア触媒）１２がそれぞれ取り付けられている。すなわち、排気管４において、第１触媒１０を挟むように、フロント空燃比センサ９及びリア空燃比センサ１１が配置されている。

エンジン制御装置２０は、エンジン２等の各種制御を行う。
エンジン制御装置２０は、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）において構成されている。そのために、例えば、エンジン制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。ＲＯＭには、各種処理を実現する１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。

このエンジン制御装置２０には、エアフロセンサ６、インジェクタ８、フロント空燃比センサ９、リア空燃比センサ１１、及び内燃機関２の点火コイル１３がそれぞれ接続されている。これにより、エンジン制御装置２０は、点火コイル１３の点火タイミングを制御する。また、エンジン制御装置２０は、インジェクタ８によって燃料噴射タイミングや燃料噴射量を制御する。そして、エンジン制御装置２０は、エアフロセンサ６等の各種センサからの検出値を基に各種制御を行う。
そして、本実施形態では、エンジン制御装置２０は、第１触媒１０の劣化を判定する処理を行う。

次に、本実施形態における触媒の劣化判定の原理を図２及び図３を用いて説明する。
ここで、図２には、第１触媒１０が正常である場合の、フロント空燃比センサ９の出力信号（例えば出力電圧）及びリア空燃比センサ１１の出力信号（例えば出力電圧）の一例を示す。図３には、第１触媒１０が劣化している場合（すなわち、異常である場合）の、フロント空燃比センサ９の出力信号（例えば出力電圧）及びリア空燃比センサ１１の出力信号（例えば出力電圧）の一例を示す。

図２に示すように、第１触媒１０が正常である場合、第１触媒１０の上流側の空燃比の変化を該第１触媒１０が吸収するため、リア空燃比センサ１１の出力信号は、フロント空燃比センサ９の出力信号とは異なる波形を示すようになる。例えば、リア空燃比センサ１１の応答が遅くなるため、リア空燃比センサ１１の出力信号の周期は、フロント空燃比センサ９の出力信号の周期よりも長くなる。

その一方で、図３に示すように、第１触媒１０が劣化している場合、第１触媒１０の上流側の空燃比の変化を該第１触媒１０が吸収できないため、リア空燃比センサ１１の出力信号は、フロント空燃比センサ９の出力信号と似たような波形を示すようになる。例えば、リア空燃比センサ１１の応答が速くなるため、リア空燃比センサ１１の出力信号の周期は、フロント空燃比センサ９の出力信号の周期と同じぐらいになる。

このようなことから、本実施形態では、フロント空燃比センサ９の出力信号とリア空燃比センサ１１の出力信号との相関から第１触媒１０の劣化の有無を判定している。例えば、本実施形態では、そのような相関を示す値として、下記（１）式によって触媒劣化診断値Ａを算出し、算出した触媒劣化診断値Ａによって第１触媒１０の劣化の有無を判定している。

触媒劣化診断値Ａ＝（リア空燃比センサ１１の出力信号（例えば出力電圧）の積算値）／（フロント空燃比センサ９の出力信号（例えば出力電圧）の積算値） ・・・（１）

ここで、フロント空燃比センサ９の出力信号の積算値やリア空燃比センサ１１の出力信号の積算値は、それらの空燃比センサの出力信号の動きを積算したものである。具体的には、ここでいう積算値は、一定のサンプリング周期でモニタリングした出力信号の今回のサンプル出力信号と前回のサンプル出力信号との差分（すなわち信号の動き）を積分した値である。

（１）式の場合、算出される触媒劣化診断値Ａは、触媒が正常であることで各空燃比センサ９，１１が図２のような出力をする場合、触媒が劣化していることで各空燃比センサ９，１１が図３のような出力をする場合と比較して小さい値となる。
本実施形態では、以上のような原理によって第１触媒１０の劣化判定を行う。

図４は、そのような劣化判定を実現するエンジン制御装置２０の構成例を示すブロック図である。
図４に示すように、エンジン制御装置２０は、触媒劣化診断値算出部２１、触媒劣化判定部２２、センサ応答時間計測部２３、吸入空気量算出部２４、記憶処理部２５、傾き算出部２６、補正値算出部２７、診断値補正部２８、及び記憶部２９を有している。

触媒劣化診断値算出部２１は、前記（１）式によって触媒劣化診断値Ａを算出する。
触媒劣化判定部２２は、触媒劣化診断値算出部２１が算出した触媒劣化診断値Ａを基に第１触媒１０の劣化の有無を判定する。具体的には、触媒劣化判定部２２は、触媒劣化診断値Ａが触媒劣化判定用しきい値Ａ_ｔｈ以上である場合、第１触媒１０が劣化していると判定する。また、触媒劣化判定部２２は、触媒劣化診断値Ａが触媒劣化判定用しきい値Ａ_ｔｈ未満である場合、第１触媒１０が正常であると判定する。ここで、例えば、触媒劣化判定用しきい値Ａ_ｔｈは、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。

ところで、リア空燃比センサ１１が経年劣化等によって、リア空燃比センサ１１の出力に応答遅れが発生する場合がある。
図５には、出力の応答遅れが発生しているリア空燃比センサ１１の出力信号の変化の一例を示す。この図５では、燃料カットを行ったときのリア空燃比センサ１１の出力信号の変化を示す。
図５に示すように、リア空燃比センサ１１の出力信号は、正常な場合と比較して、立ち下がる時間が長くなる。

そして、このようなリア空燃比センサ１１の出力の応答遅れが大きくなると、実際に劣化している第１触媒１０を正常な触媒であると誤判定してしまう場合がある。つまり、図２を用いて説明したように、本実施形態では、リア空燃比センサ１１の応答が遅くなることを利用して第１触媒１０が正常であることを判定している。そのために、リア空燃比センサ１１が劣化し出力の応答遅れが発生してしまうと、同様な結果として第１触媒１０が正常であるとの誤判定をしてしまう。

ここで、図６及び図７を用いてさらに説明する。図６には、出力の応答遅れが発生しているリア空燃比センサ１１の出力信号の波形の一例を示す。また、図７には、リア空燃比センサ１１の応答遅れ時間と触媒劣化診断値Ａとの関係を示す。

図６に示すように、第１触媒１０が劣化している場合でも、リア空燃比センサ１１の出力信号の波形は、図２に示した第１触媒１０が正常である場合のリア空燃比センサ１１の出力信号の波形と似たような形になる。これによって、第１触媒１０が正常であるとの誤判定をしてしまう。

また、図７に示すように、第１触媒１０が劣化していることを本来示す触媒劣化診断値Ａが、リア空燃比センサ１１の応答遅れ時間が長くなると小さくなってしまい、触媒劣化診断値Ａが触媒劣化判定用しきい値Ａ_ｔｈ未満となってしまう。これによって、第１触媒１０が正常であるとの誤判定をしてしまう。

以上のようなことから、本実施形態では、第１触媒１０の劣化の有無を正確に判定できるように触媒劣化診断値Ａを補正している。具体的には、本実施形態では、燃料カット中の平均吸入空気量の変化に対するリア空燃比センサ１１の応答時間の変化の傾きがリア空燃比センサ１１の異常の有無にかかわらず略同一の値になることを利用して、触媒劣化診断値Ａを補正している。以下に具体的に説明する。

先ず、図８には、正常触媒の場合の、燃料カット中の平均吸入空気量とリア空燃比センサ１１の応答時間との関係の一例を示す。また、図９には、劣化触媒の場合の、燃料カット中の平均吸入空気量とリア空燃比センサ１１の応答時間との関係の一例を示す。また、図８及び図９には、リア空燃比センサ１１が正常である場合（すなわち、リア空燃比センサ：ＯＫ）の関係及びリア空燃比センサ１１に応答遅れが発生しており異常である場合（すなわち、リア空燃比センサ：ＮＧ）の関係をそれぞれ示す。

ここで、図１０を用いてリア空燃比センサ１１の応答時間及び平均吸入空気量を説明しておく。この図１０には、リア空燃比センサ１１の応答時間の出力電圧（すなわち出力信号）の経時変化の一例を示す。

図１０に示すように、リア空燃比センサ１１の応答時間は、燃料カット開始時を起点としてリア空燃比センサ１１の出力電圧が応答時間判定用電圧Ｖ_ｔｈに立ち下がるまでの時間となる。ここで、応答時間判定用電圧Ｖ_ｔｈは、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。

また、平均吸入空気量は、応答時間内の空気流量の平均値である。具体的には、燃料カット開始時からリア空燃比センサ１１の出力電圧が応答時間判定用電圧Ｖ_ｔｈに立ち下がるまでの期間内の吸入空気量を積算し、積算した吸入空気量と応答時間とを基に平均吸入空気量（例えば、積算した吸入空気量／応答時間）が算出される。

このようなリア空燃比センサ１１の応答時間と平均吸入空気量との関係で示される図８に示すように、正常触媒の場合では、リア空燃比センサ１１が正常の場合と異常の場合とを比較すると、リア空燃比センサ１１の応答時間の値そのものは異なる（すなわち、定量的には異なる側面がある）。その一方で、リア空燃比センサ１１が正常の場合と異常の場合とで、平均吸入空気量の変化に対するリア空燃比センサ１１の応答時間の変化の傾きが略同一の値になる（すなわち、定性的には一致する側面がある）。

また、図９に示すように、劣化触媒の場合でも、リア空燃比センサ１１が正常の場合と異常の場合とを比較すると、リア空燃比センサ１１の応答時間の値そのものは異なる（すなわち、定量的には異なる側面がある）。その一方で、リア空燃比センサ１１が正常の場合と異常の場合とで、平均吸入空気量の変化に対するリア空燃比センサ１１の応答時間の変化の傾きが略同一の値になる（すなわち、定性的には一致する側面がある）。

図１１では、リア空燃比センサ１１が正常である場合について、正常触媒の場合と劣化触媒の場合とで比較している。この図１１に示すように、劣化触媒では、正常触媒の場合よりも傾きが小さくなる。なお、図１１には示していないが、リア空燃比センサ１１が異常である場合についても、同様に、劣化触媒では、正常触媒の場合よりも傾きが小さくなる（図８、図９参照）。

このように、燃料カット中の平均吸入空気量の変化に対するリア空燃比センサ１１の応答時間の変化の傾きが、リア空燃比センサ１１の異常の有無によらず、触媒の劣化の有無に応じた値をとる。

次に、本実施形態では、このようにして得られる傾きを基に、触媒劣化診断値Ａを補正する。例えば、本実施形態では、図１２や図１３に示すテーブルを用いて傾きに対応する補正値を取得する。ここで、図１２及び図１３に示すように、傾きが大きいほど、補正値は小さくなる。すなわち、第１触媒１０の劣化度が低いほど、補正値は小さくなる。また、図１３に示す例では、傾きが１．０から１０．０の範囲で変化するとき、補正値が１．０から０．０の範囲で変化する。

そして、本実施形態では、補正値によって、前記傾きが小さくなるほど触媒劣化診断値Ａを大きくするような補正を行う。そのため、本実施形態では、下記（２）式又は下記（３）式によって触媒劣化診断値Ａを補正する。
補正後の触媒劣化診断値Ａ＝補正前の触媒劣化診断値Ａ×補正値 ・・・（２）
補正後の触媒劣化診断値Ａ＝補正前の触媒劣化診断値Ａ＋補正値 ・・・（３）

以上のようにして、本実施形態では、燃料カット中の平均吸入空気量の変化に対するリア空燃比センサ１１の応答時間の変化の傾きがリア空燃比センサ１１の異常の有無にかかわらず略同一の値になることを利用して、触媒劣化診断値Ａを補正している。
これによって、触媒劣化診断値Ａは、前記傾きが小さいほど、すなわち、第１触媒１０の劣化度合いが高いほど、大きくなるように補正される。

図１４には、補正値によって補正された触媒劣化診断値Ａの一例を示す。
図１４に示すように、触媒劣化診断値Ａは、補正値によって補正されることで、触媒劣化判定用しきい値Ａ_ｔｈ以上の値をとるようになる。これによって、触媒劣化判定部２２は、リア空燃比センサ１１に応答遅れが発生した場合でも、触媒劣化診断値Ａを基に第１触媒１０が劣化していることを正しく判定できる。このように、本実施形態では、リア空燃比センサ１１に応答遅れが発生した場合でも、第１触媒１０を正常であるとの誤判定をしてしまうような応答遅れ領域を無くして第１触媒１０の劣化の有無を判定できる。

以上のように、本実施形態では、第１触媒１０の劣化の有無を正確に判定できるように、触媒劣化診断値の補正値を算出し、算出した補正値によって補正した触媒劣化診断値Ａを基に第１触媒１０の劣化を判定している。

次に、その処理の具体例を図１５及び図１６を参照しつつ説明する。
図１５は、エンジン制御装置２０が行う触媒劣化診断値の補正値を算出するための補正値算出処理の一例を示すフローチャートである。また、図１６は、補正値によって補正した触媒劣化診断値を用いた触媒劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。また、図４に示すセンサ応答時間計測部２３、吸入空気量算出部２４、傾き算出部２６、記憶処理部２５、補正値算出部２７、診断値補正部２８、及び記憶部２９は、図１５及び図１６に示す処理を実現するための構成となる。以下、図１５及び図１６に示す処理に沿って、図４に示すエンジン制御装置２０の構成の処理を説明する。

先ず、図１５を用いて触媒劣化診断値の補正値算出処理を説明する。
図１５に示すように、先ず、ステップＳ１では、センサ応答時間計測部２３は、リア空燃比センサ１１の応答時間を計測する（図１０参照）。ここで、センサ応答時間計測部２３は、水温、エンジン回転速度、リア空燃比センサの状態（例えば電圧や活性判定）等の条件を絞り込んで応答時間を計測することもできる。これによって、センサ応答時間計測部２３は、安定して応答時間を計測することができる。
次に、ステップＳ２では、吸入空気量算出部２４は、平均吸入空気量を算出する。

次に、ステップＳ３では、記憶処理部２５は、前記ステップＳ１で計測した応答時間を記憶部２９に記憶する。このとき、記憶処理部２５は、前記ステップＳ２で算出した平均吸入空気量を対応付けて記憶する。例えば、記憶処理部２５は、平均吸入空気量をパラメータとしたマップに応答時間を記憶する。

図１７には、そのマップの一例を示す。
図１７に示すように、マップには、センサ応答時間計測部２３が計測した応答時間を平均吸入空気量に対応付けて記憶していく。

次に、ステップＳ４では、記憶処理部２５は、応答時間の記憶数を計数するカウント値ＣＮＴ［ｉ］を下記（４）式を用いて算出する。
ＣＮＴ［ｉ］＝ＣＮＴ［ｉ−１］＋１ ・・・（４）
ここで、ｉは、処理のサンプリング毎に１ずつ増える値である。

次に、ステップＳ５では、記憶処理部２５は、前記ステップＳ４で算出したカウント値ＣＮＴ［ｉ］がカウント値判定用しきい値ＣＮＴ_ｔｈ以上であるか否かを判定する。ここで、カウント値判定用しきい値ＣＮＴ_ｔｈは、後述する応答時間の分布が得られる程度の応答時間のサンプル数に相当する。カウント値判定用しきい値ＣＮＴ_ｔｈは、例えば、実験的、経験的、又は理論的に予め設定された値である。

記憶処理部２５は、カウント値ＣＮＴ［ｉ］がカウント値判定用しきい値ＣＮＴ_ｔｈ以上であると判定すると（ＣＮＴ［ｉ］≧ＣＮＴ_ｔｈ）、ステップＳ６に進む。また、記憶処理部２５は、カウント値ＣＮＴ［ｉ］がカウント値判定用しきい値ＣＮＴ_ｔｈ未満であると判定すると（ＣＮＴ［ｉ］＜ＣＮＴ_ｔｈ）、前記ステップＳ１から再び処理を行う。

ステップＳ６では、傾き算出部２６は、傾きを算出する。具体的には、傾き算出部２６は、記憶部２９に記憶されている応答時間と平均吸入空気量との対からなる複数の値を基に、平均吸入空気量の変化に対する応答時間の変化の傾きを算出する。

図１８には、前記対からなる値を基に得られる平均吸入空気量に対する応答時間の分布の一例を示す。
傾き算出部２６は、この図１８に示すような分布から平均吸入空気量の変化に対する応答時間の変化の傾きを算出する。また、このとき、応答時間については、図１７のマップ中に示すような同一の平均吸入空気量で得られる応答時間の平均値を用いることもできる。
なお、傾き算出部２６は、グラフ上に実際に値をプロットした分布を基に傾きを得ても良いが、演算によって傾きを算出することもできる。

次に、ステップＳ７では、補正値算出部２７は、前記ステップＳ６で算出した傾きを基に、触媒劣化診断値Ａを補正するための補正値を算出する。すなわち、補正値算出部２７は、図１２や図１３に示す例のテーブルを用いて傾きに対応する補正値を取得する。
そして、エンジン制御装置２０は、当該図１５に示す処理を終了する。

次に、図１６に示す触媒劣化判定処理を説明する。
図１６に示すように、先ず、ステップＳ２１では、触媒劣化診断値算出部２１は、前記（１）式によって触媒劣化診断値Ａを算出する。

次に、ステップＳ２２では、診断値補正部２８は、前記ステップＳ２１で算出した触媒劣化診断値Ａを補正する。具体的には、診断値補正部２８は、前述の触媒劣化診断値の補正値取得処理で取得した補正値を基に前記ステップＳ２１で算出した触媒劣化診断値Ａを補正する（前記（２）式、（３）式参照）。

次に、ステップＳ２３では、触媒劣化判定部２２は、前記ステップＳ２２で補正した触媒劣化診断値Ａを基に第１触媒１０の劣化の有無を判定する。具体的には、触媒劣化判定部２２は、触媒劣化診断値Ａが触媒劣化判定用しきい値Ａ_ｔｈ以上であると判定すると（Ａ≧Ａ_ｔｈ）、ステップＳ２４に進む。また、触媒劣化判定部２２は、触媒劣化診断値Ａが触媒劣化判定用しきい値Ａ_ｔｈ未満であると判定すると（Ａ＜Ａ_ｔｈ）、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２４では、触媒劣化判定部２２は、第１触媒１０が劣化していると決定する。そして、触媒劣化判定部２２は、当該図１６に示す処理を終了する。
ステップＳ２５では、触媒劣化判定部２２は、第１触媒１０が正常であると決定する。そして、触媒劣化判定部２２は、当該図１６に示す処理を終了する。

（動作、作用等）
次に、エンジン制御装置２０の触媒劣化診断時の動作例、その作用等を説明する。
エンジン制御装置２０は、補正値算出処理として、リア空燃比センサ１１の応答時間を計測するとともに平均吸入空気量を算出し、応答時間を平均吸入空気量に対応づけて記憶部２９に記憶する（前記ステップＳ１乃至前記ステップＳ３）。そして、エンジン制御装置２０は、相当数の応答時間を記憶部２９に記憶すると、記憶部２９に記憶されている応答時間及び平均吸入空気量を基に傾きを算出し、算出した傾きを基に補正値を算出する（前記ステップＳ４乃至前記ステップＳ７）。

そして、エンジン制御装置２０は、触媒劣化判定処理として、触媒劣化診断値を算出し、算出した触媒劣化診断値を先に取得した補正値を基に補正する（前記ステップＳ２１、前記ステップＳ２２）。それから、エンジン制御装置２０は、補正した触媒劣化診断値を基に第１触媒１０の劣化の有無を判定する（前記ステップＳ２３乃至前記ステップＳ２５）。

これによって、エンジン制御装置２０は、リア空燃比センサ１１が異常である場合でも、触媒劣化診断値Ａを基に第１触媒１０が劣化していることを正しく判定できる（図１４参照）。

なお、リア空燃比センサ１１の異常を検出することによって、第１触媒１０の劣化の有無を正しく判定するようなことも考えられる。例えば、この場合、リア空燃比センサ１１が異常である場合に応答遅れが生じることを利用して、応答時間を監視することでリア空燃比センサ１１の異常を検出する。

しかし、リア空燃比センサ１１の応答遅れは、第１触媒１０の劣化度によって大きく変化することから、それに応じて、リア空燃比センサ１１の応答遅れ（すなわち、リア空燃比センサ１１の異常）を判定するためのしきい値を大きくとる必要がある。

図１９には、リア空燃比センサ１１の異常を判定するためのしきい値（具体的には、応答遅れ判定用しきい値）を大きくとった一例を示す。このように、しきい値を大きくとってしまうと、リア空燃比センサ１１の応答遅れを検出できない場合があり、その結果、応答遅れが発生しているリア空燃比センサ１１の出力信号を基に、劣化している第１触媒１０を正常であると誤判定してしまう場合がある。すなわち、リア空燃比センサ１１の応答遅れを基にリア空燃比センサ１１の異常を判定するためのしきい値を適切な値に設定することは比較的難しく、このような状況の下で第１触媒１０の劣化の有無を判定しても、高い精度で判定結果を得ることができない。

これに対して、本実施形態では、燃料カット中の平均吸入空気量の変化に対するリア空燃比センサ１１の応答時間の変化の傾きがリア空燃比センサ１１の異常の有無にかかわらず略一定の値となることを利用して、簡単かつ高い精度で第１触媒１０の劣化の有無を判定できる。

また、前述の実施形態では、フロント空燃比センサ９は、例えば、上流側排気ガス検出部を構成する。また、リア空燃比センサ１１は、例えば、下流側排気ガス検出部を構成する。また、触媒劣化診断値算出部２１は、例えば、判定値算出部を構成する。また、触媒劣化判定部２２は、例えば、触媒劣化有無判定部を構成する。また、センサ応答時間計測部２３は、例えば、応答時間計測部を構成する。また、吸入空気量算出部２４は、例えば、車両状態検出部を構成する。また、診断値補正部２８は、例えば、補正部を構成する。また、触媒劣化診断値算出部２１、触媒劣化判定部２２、センサ応答時間計測部２３、吸入空気量算出部２４、傾き算出部２６、補正値算出部２７、診断値補正部２８、及び記憶部２９は、例えば、触媒劣化判定装置を構成する。

（本実施形態の変形例）
本実施形態では、フロント空燃比センサ９の出力信号とリア空燃比センサ１１の出力信号との相関を示す値を前記（１）式によって算出することを具体的に説明した。しかし、フロント空燃比センサ９の出力信号とリア空燃比センサ１１の出力信号との相関を示す値は、この式によって算出されることに限定されるものではない。

また、本実施形態では、傾きを算出する際の車両状態として平均吸入空気量を用いているが、これに限定されないことは言うまでもない。例えば、本実施形態では、燃料カット開始時の吸入空気量や燃料カット時のエンジン回転数を車両状態とすることもできる。すなわち、本実施形態では、図１７に示すように、設定した平均吸入空気量のマップに応答時間を記憶しているが、これに限定されるものではなく、例えば、設定したエンジン回転数のマップに応答時間を記憶できる。また、本実施形態では、設定した燃料カット開始時の吸入空気量のマップに応答時間を記憶できる。

これによって、本実施形態では、燃料カット開始時の吸入空気量の変化に対する応答時間の変化の傾きを算出したり、燃料カット時のエンジン回転数の変化に対する応答時間の変化の傾きを算出したりする。そして、本実施形態では、そのようにして算出した傾きを基に補正値を算出し、算出した補正値を基に触媒劣化診断値を補正する。

また、本実施形態では、補正値によって触媒劣化診断値を補正しているが、補正値によって触媒劣化判定用しきい値を補正することができる。この場合、補正値は、傾きが小さいほど触媒劣化判定用しきい値を小さくするような値に設定される。

また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

２ エンジン、６ エアフロセンサ、９ フロント空燃比センサ、１０ 第１触媒、１１ リア空燃比センサ、２０ エンジン制御装置、２１ 触媒劣化診断値算出部、２２ 触媒劣化判定部、２３ センサ応答時間計測部、２４ 吸入空気量算出部、２５ 記憶処理部、２６ 傾き算出部、２７ 補正値算出部、２８ 診断値補正部、２９ 記憶部

Claims (5)

1. 内燃機関の排気管に設けた触媒の劣化の有無の判定を前記排気管の前記触媒に対して上流側に設けた上流側排気ガス検出部と下流側に設けた下流側排気ガス検出部とを用いて行う触媒劣化判定装置であって、
   前記上流側排気ガス検出部の出力値と前記下流側排気ガス検出部の出力値との相関を基に前記触媒の劣化の有無を判定するための判定値を算出する判定値算出部と、
   前記判定値算出部が算出した判定値と予め設定された触媒劣化判定用しきい値との比較結果を基に前記触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化有無判定部と、
   前記下流側排気ガス検出部の出力値が燃料カット開始時から予め設定された応答時間計測用しきい値に達するまでの応答時間を計測する応答時間計測部と、
   前記応答時間計測部による応答時間の計測時の車両状態を検出する車両状態検出部と、
   前記応答時間計測部が計測した応答時間と前記車両状態検出部が検出した車両状態とを対応づけて記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された複数の応答時間及び当該応答時間に対応付けられている車両状態を基に当該車両状態の変化に対する当該応答時間の変化の傾きを算出する傾き算出部と、
   前記傾き算出部が算出した傾きを基に前記判定値又は前記予め設定された触媒劣化判定用しきい値を補正する補正部と、
   を有することを特徴とする触媒劣化判定装置。
2. 前記傾き算出部が算出した傾きを基に前記判定値又は前記予め設定された触媒劣化判定用しきい値を補正するための補正値を算出する補正値算出部をさらに有し、
   前記補正部は、前記補正値算出部が算出した補正値を基に前記触媒劣化有無判定部が判定に用いる前記判定値又は前記予め設定された触媒劣化判定用しきい値を補正することを特徴とする請求項１に記載の触媒劣化判定装置。
3. 前記車両状態検出部は、前記車両状態として前記応答時間計測部による応答時間の計測期間内の前記内燃機関への吸入空気量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒劣化判定装置。
4. 前記車両状態検出部は、前記車両状態として前記燃料カット開始時の前記内燃機関への吸入空気量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒劣化判定装置。
5. 前記車両状態検出部は、前記車両状態として前記燃料カット開始時の前記内燃機関の回転数を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒劣化判定装置。

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