JP2019031913A - 触媒異常診断装置及び触媒異常診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排気通路に備えられた２つの浄化触媒のうちの下流側の浄化触媒として、パティキュレートフィルタに触媒成分を担持させた浄化触媒が用いられた場合に、２つの浄化触媒の異常の有無を判定可能な触媒異常診断装置及び触媒異常診断方法を提供する。【解決手段】酸素吸蔵放出性能を有する第１の浄化触媒と、第１の浄化触媒よりも下流側の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能及びパティキュレートフィルタの機能を有する第２の浄化触媒と、の異常診断を行う触媒異常診断装置は、排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように燃料噴射量を調整し、第１の浄化触媒の触媒性能を示す第１の判定値を求め、第２の浄化触媒の触媒性能を示す第２の判定値を求め、第１の判定値、第２の判定値、及び所定の判定基準値に基づいて第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の少なくとも一方の異常の有無を判定する。【選択図】図４

Description

本発明は、触媒異常診断装置及び触媒異常診断方法に関する。

内燃機関の排気通路には、排気を浄化するための浄化触媒が備えられている。ガソリンを燃料とする内燃機関において、排気中の有害物質の排出規制に対応するために、排気通路に２つの三元触媒が備えられる場合がある。三元触媒は、主に高温に晒されると、三元触媒に担持された貴金属の凝集によって酸化性能が劣化したり酸素吸蔵放出性能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）が低下したりして、還元性能が低下する場合がある。

これに対して、例えば特許文献１には、触媒の上流側排気センサの出力値がリッチ、リーンに連続波変調するように内燃機関を制御しながら、所定期間において下流側排気センサの出力値が下流側リッチ／リーン判定レベルを超えた回数を下流側排気センサの反転周波数として算出し、反転周波数と所定期間における上流側排気センサの反転周波数とから、周波数比を算出して、周波数比が予め設定された劣化判定所定値よりも大きいと排気浄化触媒が劣化していると判定する技術が開示されている。

特開２０１２−５２４６１号公報

ここで、２つの三元触媒がともに触媒としての機能のみを有する三元触媒である場合には、内燃機関の運転中のほとんどの期間に上流側の三元触媒の温度が下流側の三元触媒の温度を大幅に上回る状態となる。このため、上流側の三元触媒は下流側の三元触媒よりも劣化しやすくなっている。したがって、２つの三元触媒のうちの上流側の三元触媒が劣化していないと判定される場合には、下流側の三元触媒も劣化していないと見做すことが可能となっていた。上流側の三元触媒の酸素吸蔵放出性能は内燃機関全体の排気浄化能力と高い相関性を有することからも、上流側の三元触媒の劣化を診断することで排気浄化能力を担保することが可能となっていた。

しかしながら、近年、ガソリンを燃料とする内燃機関においても、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを排気通路に設けることが検討されている。その一態様として、パティキュレートフィルタに触媒成分を担持させた触媒を、２つの三元触媒のうちの下流側の三元触媒として用いることが検討されている。パティキュレートフィルタに粒子状物質が捕集されている状態でパティキュレートフィルタが高熱に曝されると、捕集されている粒子状物質が燃焼し始め、パティキュレートフィルタの温度が急激に上昇する。そうすると、担持されていた触媒成分が劣化し、還元性能の低下が促進することとなる。

つまり、２つの三元触媒のうち下流側の三元触媒の機能をパティキュレートフィルタに持たせた場合には、上流側の三元触媒が下流側の三元触媒よりも劣化しやすいという従来の特性から外れることになり、上流側に備えられた三元触媒の劣化の診断のみでは不十分となる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、排気通路に備えられた２つの浄化触媒のうちの下流側の浄化触媒として、パティキュレートフィルタに触媒成分を担持させた浄化触媒が用いられた場合に、２つの浄化触媒の異常の有無を判定可能な、新規かつ改良された触媒異常診断装置及び触媒異常診断方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内燃機関の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能を有する第１の浄化触媒と、第１の浄化触媒よりも下流側の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能及びパティキュレートフィルタの機能を有する第２の浄化触媒と、の異常診断を行う触媒異常診断装置において、排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように燃料噴射量を調整して診断状態を生成する燃料噴射制御部と、診断状態における第１の浄化触媒の上流の空燃比に関連する第１の状態値と第１の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第２の状態値とに基づいて第１の浄化触媒の触媒性能を示す第１の判定値を求める第１の触媒診断部と、診断状態における第１の状態値と第２の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第３の状態値とに基づいて第２の浄化触媒の触媒性能を示す第２の判定値を求める第２の触媒診断部と、第１の判定値、第２の判定値、及び所定の判定基準値に基づいて第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の少なくとも一方の異常の有無を判定する異常判定部と、を備える、触媒異常診断装置が提供される。

異常判定部は、第１の判定値が判定基準値を超え、かつ、第２の判定値が判定基準値以下の場合、第１の浄化触媒を性能劣化判定し、第２の判定値が判定基準値を超え、かつ、第１の判定値が判定基準値以下の場合、第２の浄化触媒を性能劣化判定してもよい。

異常判定部は、第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の少なくとも一方に異常が生じていると判定した場合、燃料噴射量の調整量を変更した診断状態で異常の有無を判定し、再び異常が生じていると判定した場合に異常を確定してもよい。

異常判定部は、第１の浄化触媒の性能劣化を判定した後に第２の浄化触媒の性能劣化を判定した場合、又は、第２の浄化触媒の性能劣化を判定した後に第１の浄化触媒の性能劣化を判定した場合、再び異常の有無を判定し、第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の両方の性能劣化か、又は、いずれか一方の性能劣化かを確定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値が判定基準値以下であり、かつ、第２の判定値が判定基準値を超えた場合、燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて、再び第２の浄化触媒の異常の有無を判定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値が判定基準値以下であり、かつ、第２の判定値が判定基準値を超えた場合、リッチ状態における燃料噴射量の調整量とリーン状態における燃料噴射量の調整量との差を拡大させて、再び第２の浄化触媒の異常の異常を判定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値が判定基準値以下であり、かつ、第２の判定値が判定基準値を超えた場合、リッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び第２の浄化触媒の異常の有無を判定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値と第２の判定値との差が第１の閾値未満であった場合、燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて、再び第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の異常の有無を判定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値と第２の判定値との差が第１の閾値未満であった場合、リッチ状態における燃料噴射量の調整量とリーン状態における燃料噴射量の調整量との差を拡大させて、再び第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の異常の有無を判定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値と第２の判定値との差が第１の閾値未満であった場合、リッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の異常の有無を判定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値及び第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が判定基準値を超えた場合、燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて再び異常の有無を判定し、対応する浄化触媒の異常を確定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値及び第２の判定値のうちの一方の判定値が判定基準値を超えた場合、リッチ状態における燃料噴射量の調整量とリーン状態における燃料噴射量の調整量との差を拡大させて再び異常の有無を判定し、対応する浄化触媒の異常を確定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値及び第２の判定値のうちの一方の判定値が判定基準値を超えた場合、リッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び異常の有無を判定し、対応する浄化触媒の異常を確定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値及び第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が判定基準値を超え、かつ、第１の判定値と第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、第２の浄化触媒を欠損異常判定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値及び第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が判定基準値を超え、かつ、第１の判定値と第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて再び異常の有無を判定し、第２の浄化触媒の欠損異常を確定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値及び第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が判定基準値を超え、かつ、第１の判定値と第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、リッチ状態における燃料噴射量の調整量とリーン状態における燃料噴射量の調整量との差を拡大させて再び異常の有無を判定し、第２の浄化触媒の欠損異常を確定してもよい。

異常判定部は、第１の判定値及び第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が判定基準値を超え、かつ、第１の判定値と第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、リッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び異常の有無を判定し、第２の浄化触媒の欠損異常を確定してもよい。

異常判定部は、第１の浄化触媒又は第２の浄化触媒の少なくとも一方の性能劣化と、第２の浄化触媒の欠損異常とをともに判定した場合、性能劣化の判定を優先して確定してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内燃機関の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能を有する第１の浄化触媒と、第１の浄化触媒よりも下流側の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能及びパティキュレートフィルタの機能を有する第２の浄化触媒と、の異常診断を行う触媒異常診断方法において、排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように燃料噴射量を調整して診断状態を生成するステップと、診断状態における第１の浄化触媒の上流の空燃比に関連する第１の状態値と第１の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第２の状態値とに基づいて第１の浄化触媒の触媒性能を示す第１の判定値を求めるステップと、診断状態における第１の状態値と第２の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第３の状態値とに基づいて第２の浄化触媒の触媒性能を示す第２の判定値を求めるステップと、第１の判定値、第２の判定値、及び所定の判定基準値に基づいて第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒の少なくとも一方の異常の有無を判定するステップと、を備える、触媒異常診断方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、排気通路に備えられた２つの浄化触媒のうちの下流側の浄化触媒として、パティキュレートフィルタに触媒成分を担持させた浄化触媒が用いられた場合に、２つの浄化触媒の異常の有無を判定することができる。

本発明の実施の形態に係る排気浄化システムの構成例を示す模式図である。 同実施形態に係る触媒異常診断装置の構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係る触媒異常診断方法の一例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る触媒異常診断方法の異常判定処理の第１の例を示すフローチャートである。 第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒がともに正常である場合のセンサ値を示す説明図である。 第１の浄化触媒が性能劣化し第２の浄化触媒が正常である場合のセンサ値を示す説明図である。 第１の浄化触媒及び第２の浄化触媒がともに性能劣化している場合のセンサ値を示す説明図である。 同実施形態に係る触媒異常診断方法の異常判定処理の第２の例を示すフローチャートである。 燃料噴射量の調整量を変更した場合のセンサ値を示す説明図である。 同実施形態に係る触媒異常診断方法の異常判定処理の第３の例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る触媒異常診断方法の異常判定処理の第４の例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る触媒異常診断方法の異常判定処理の第５の例を示すフローチャートである。 第１の浄化触媒が性能劣化し第２の浄化触媒が欠損異常である場合のセンサ値を示す説明図である。 浄化触媒の性能劣化判定を欠損異常判定に優先させる例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．内燃機関の排気系の構成例＞
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る触媒異常診断装置を適用可能な内燃機関の排気系の構成例を説明する。本実施形態に係る触媒異常診断装置は、ガソリンを燃料とする内燃機関の排気系に適用される。

図示した内燃機関１０は、燃焼室１１と、ピストン１３と、吸気弁２１と、排気弁２３と、燃料噴射弁１５と、点火プラグ１７とを備える。ピストン１３は燃焼室１１内を上下動する。吸気弁２１は、吸気通路１９と燃焼室１１との間に設けられ、排気弁２３は、排気通路３１と燃焼室１１との間に設けられる。燃料噴射弁１５及び点火プラグ１７は、先端が燃焼室１１内に臨むように備えられている。燃料噴射弁１５及び点火プラグ１７は、制御装置５０により通電制御される。

内燃機関１０では、ピストン１３の下降時に吸気弁２１が開かれて吸気通路１９から燃焼室１１へと吸気が行われるとともに燃料噴射弁１５から燃料が噴射されて燃焼室１１内に混合気が形成される（吸気行程）。次のピストン１３の上昇時には吸気弁２１が閉じられ、形成された混合気が圧縮される（圧縮行程）。圧縮された混合気は点火プラグ１７により点火されて膨張し、ピストン１３を押し下げる（膨張行程）。次のピストン１３の上昇時には排気弁２３が開かれ、排気通路３１に燃焼ガス（排気）が排出される（排気行程）。

排気通路３１には、第１の浄化触媒３３と第２の浄化触媒３５とが備えられている。第２の浄化触媒３５は、第１の浄化触媒３３の下流側に備えられている。第１の浄化触媒３３は、酸素吸蔵放出性能を有する触媒であり、例えばセラミック製のハニカム状の担体の表面に触媒成分が担持されている。第１の浄化触媒３３は、触媒成分の担持と併せて、あるいは触媒成分の担持に代えて、ウォッシュコートが形成されたものでもよい。第１の浄化触媒３３は、例えば三元触媒として機能し、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯ_X）を酸化あるいは還元する。例えば第１の浄化触媒３３は、排気がリッチ状態のときに排気中の酸素を吸着し、排気がリーン状態のときに吸着していた酸素を放出して排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X等を分解する。

第２の浄化触媒３５は、酸素吸蔵放出性能及びパティキュレートフィルタ（以下、「ＧＰＦ：Gasoline Particulate Filter」ともいう。）の機能を有する触媒である。第２の浄化触媒３５は、例えばセラミック製のハニカム状のフィルタ担体の表面に触媒成分が担持されている。第２の浄化触媒３５は、触媒成分の担持と併せて、あるいは触媒成分の担持に代えて、ウォッシュコートが形成されたものでもよい。第２の浄化触媒３５は、例えば三元触媒として機能し、排気中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯ_Xを酸化あるいは還元する。例えば第２の浄化触媒３５は、排気がリッチ状態のときに排気中の酸素を吸着し、排気がリーン状態のときに吸着していた酸素を放出して排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X等を分解する。また、第２の浄化触媒３５は、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する。第２の浄化触媒３５に捕集されたＰＭは、高温下で燃焼される。

第１の浄化触媒３３の上流には第１の排気センサ４１が備えられている。第１の浄化触媒３３の下流、かつ、第２の浄化触媒３５の上流には第２の排気センサ４３が備えられている。第２の浄化触媒３５の下流には第３の排気センサ４５が備えられている。第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３及び第３の排気センサ４５のセンサ信号は、制御装置５０に入力される。

第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３及び第３の排気センサ４５は、それぞれ燃焼ガスの空燃比に関連する状態値を検出するセンサである。例えば第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３及び第３の排気センサ４５は、それぞれ空燃比センサ又は酸素濃度センサであってもよい。空燃比センサは、状態値として空燃比（Ａ／Ｆ）を検出し、酸素濃度センサは、状態値として酸素濃度を検出する。空燃比センサは、ラムダセンサであってもよい。例えば排気センサにより検出される状態値は、混合気の空燃比がストイキ状態（理論空燃比、ラムダ値＝１）よりもリッチ状態（燃料過多状態、ラムダ値＜１）になると低下し、リーン状態（燃料過少状態、ラムダ値＞１）になると上昇する。

本実施形態に係る内燃機関１０の排気系は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５により排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_Xを分解するとともに、第２の浄化触媒３５により排気中のＰＭを捕集して、排気を浄化する。

なお、図１においては、一つの燃焼室１１が図示されているが、内燃機関１０は複数の燃焼室１１を備えていてもよい。その場合、内燃機関１０が、それぞれ複数の燃焼室１１を含む複数のバンクを有する場合には、当該バンクごとに、第１の浄化触媒３３、第２の浄化触媒３５、第１の排気センサ４１、第２の排気センサ４３及び第３の排気センサ４５が備えられていてもよい。

＜２．触媒異常診断装置の構成例＞
次に、本実施形態に係る触媒異常診断装置の構成例を説明する。本実施形態において、制御装置５０が触媒異常診断装置として機能する。

図２は、触媒異常診断装置５０の構成例を示すブロック図である。触媒異常診断装置５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサと電気回路を備えて構成されている。触媒異常診断装置５０の一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。

触媒異常診断装置５０は、燃料噴射制御部５１と、第１の触媒診断部５３と、第２の触媒診断部５５と、異常判定部５７と、記憶部５９とを備えている。このうち、燃料噴射制御部５１、第１の触媒診断部５３、第２の触媒診断部５５及び異常判定部５７は、プロセッサによるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能である。触媒異常診断装置５０は、第１の排気センサ４１のセンサ信号Ｓ１、第２の排気センサ４３のセンサ信号Ｓ２及び第３の排気センサ４５のセンサ信号Ｓ３を取得可能になっている。

（記憶部）
記憶部５９は、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）との記憶素子を含む。記憶部５９は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やストレージ装置等の他の記憶装置を含んでもよい。記憶部５９は、プロセッサにより実行されるソフトウェアプログラム、演算処理に使用される種々のパラメータ、取得したセンサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対応する状態値、あるいは演算処理の結果を記憶する。

（燃料噴射制御部）
燃料噴射制御部５１は、内燃機関１０の燃料噴射弁１５の駆動を制御し、燃焼室１１への燃料噴射制御を行う。例えば燃料噴射制御部５１は、内燃機関１０の回転数及び車両の要求加速度に基づいて燃料指示噴射量を求め、燃料噴射弁１５に供給する通電時間及び通電時期を制御する。また、燃料噴射制御部５１は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の異常診断を行う際に、内燃機関１０から排出される排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように燃料噴射量を調整して、診断状態を生成する。

排気の空燃比をリッチ状態にする場合、燃料噴射制御部５１は、燃料指示噴射量を増量する。つまり、燃料噴射量の調整量は正の値となる。また、排気の空燃比をリーン状態にする場合、燃料噴射制御部５１は、燃料指示噴射量を減量する。つまり、燃料噴射量の調整量は負の値となる。燃料噴射制御部５１は、リッチ状態とリーン状態とを一定周期で繰り返すように燃料噴射量を調整してもよい。これにより、それぞれの排気センサのセンサ信号のＳ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）が上昇し、異常診断を容易にすることができる。

（第１の触媒診断部）
第１の触媒診断部５３は、診断状態における第１の浄化触媒３３の上流の空燃比に関連する第１の状態値Ｄ１と、第１の浄化触媒３３の下流の空燃比に関連する第２の状態値Ｄ２とに基づいて、第１の浄化触媒３３の触媒性能を示す第１の判定値Ｒ１を求める。第１の状態値Ｄ１は、第１の排気センサ４１のセンサ信号Ｓ１に基づいて得られる状態値であり、例えば空燃比又は酸素濃度を示す。診断状態においては、排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すため、第１の状態値Ｄ１は、排気の空燃比の変動に追従するようにリッチ状態とリーン状態とを繰り返す。

第２の状態値Ｄ２は、第２の排気センサ４３のセンサ信号Ｓ２に基づいて得られる状態値であり、例えば空燃比又は酸素濃度を示す。第１の浄化触媒３３が劣化していない状態では第１の浄化触媒３３の酸素吸蔵放出性能が高く、第１の浄化触媒３３の下流側に流出する酸素は少ないことから、第２の状態値Ｄ２は継続的にリッチ状態を示す。一方、第１の浄化触媒３３の劣化が進行すると第１の浄化触媒３３の酸素吸蔵放出性能が低下し、第１の浄化触媒３３の下流側に酸素が流出しやすくなることから第２の状態値Ｄ２はリッチ状態とリーン状態とを繰り返す。このとき、第１の浄化触媒３３の劣化が進行するほどリッチ状態とリーン状態との反転周期が短くなる。

第１の触媒診断部５３は、例えば第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数に対する第２の状態値Ｄ２がリーン状態からリッチ状態に反転する回数の比を第１の判定値Ｒ１とする。この場合、第１の判定値Ｒ１は、第１の浄化触媒３３の劣化が進行するほど大きい値を示す。第１の判定値Ｒ１は、第１の状態値Ｄ１の軌跡の波長に対する第２の状態値Ｄ２の軌跡の波長の比であってもよい。この場合、第１の判定値Ｒ１は、第１の浄化触媒３３の劣化が進行するほど小さい値を示す。さらに、第１の判定値Ｒ１は、第１の状態値Ｄ１の積分値に対する第２の状態値Ｄ２の積分値の比であってもよい。この場合、第１の判定値Ｒ１は、第１の浄化触媒３３の劣化が進行するほど大きい値を示す。なお、第１の状態値Ｄ１の変化と第２の状態値Ｄ２の変化との間に時間差が生じるため、第１の判定値Ｒ１を求める際には当該時間差を考慮して、第１の判定値Ｒ１の算出に用いる第１の状態値Ｄ１及び第２の状態値Ｄ２を選択してもよい。

（第２の触媒診断部）
第２の触媒診断部５５は、診断状態における第１の浄化触媒３３の上流の空燃比に関連する第１の状態値Ｄ１と、第２の浄化触媒３５の下流の空燃比に関連する第３の状態値Ｄ３とに基づいて、第２の浄化触媒３５の触媒性能を示す第２の判定値Ｒ２を求める。第３の状態値Ｄ３は、第３の排気センサ４５のセンサ信号Ｓ３に基づいて得られる状態値であり、例えば空燃比又は酸素濃度を示す。少なくとも第２の浄化触媒３５が劣化していない状態では第２の浄化触媒３５の酸素吸蔵放出性能が高く、第２の浄化触媒３５の下流側に流出する酸素は少ないことから、第３の状態値Ｄ３は継続的にリッチ状態を示す。一方、第２の浄化触媒３５の劣化が進行すると第２の浄化触媒３５の酸素吸蔵放出性能が低下し、第２の浄化触媒３５の下流側に酸素が流出しやすくなることから第３の状態値Ｄ３はリッチ状態とリーン状態とを繰り返しやすくなる。このとき、第２の浄化触媒３５の劣化が進行するほどリッチ状態とリーン状態との反転周期が短くなる。

第２の触媒診断部５５は、例えば第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数に対する第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数の比を第２の判定値Ｒ２とする。この場合、第２の判定値Ｒ２は、第２の浄化触媒３５の劣化が進行するほど大きい値を示す。第２の判定値Ｒ２は、第１の状態値Ｄ１の波長に対する第３の状態値Ｄ３の波長の比であってもよい。この場合、第２の判定値Ｒ２は、第２の浄化触媒３５の劣化が進行するほど小さい値を示す。さらに、第２の判定値Ｒ２は、第１の状態値Ｄ１の積分値に対する第３の状態値Ｄ３の積分値の比であってもよい。この場合、第２の判定値Ｒ２は、第２の浄化触媒３５の劣化が進行するほど大きい値を示す。なお、第１の状態値Ｄ１の変化と第３の状態値Ｄ３の変化との間に時間差が生じるため、第２の判定値Ｒ２を求める際には当該時間差を考慮して、第２の判定値Ｒ２の算出に用いる第１の状態値Ｄ１及び第３の状態値Ｄ３を選択してもよい。

なお、第１の浄化触媒３３の劣化度合いが小さい場合、第２の浄化触媒３５に到達する排気中の酸素濃度が低くなり、第２の浄化触媒３５の劣化度合いが第３の状態値Ｄ３に反映されにくくなる。この場合、診断状態を生成するための燃料噴射量の調整量を変更することにより、第２の浄化触媒３５の劣化度合いを第３の状態値Ｄ３に反映させやすくすることができる。

（異常判定部）
異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１、第２の判定値Ｒ２及び所定の判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅに基づいて、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の少なくとも一方の異常の有無を判定する。例えば異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、かつ、第２の判定値Ｒ２が判定基準値以下の場合、第１の浄化触媒３３が性能劣化していると判定する。また、異常判定部５７は、第２の判定値Ｒ２が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、かつ、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下の場合、第２の浄化触媒３５が性能劣化していると判定する。

＜３．触媒異常診断装置の動作例＞
次に、本実施形態に係る触媒異常診断装置５０の動作例を説明する。以下、触媒異常診断装置５０による触媒異常診断方法の基本的な処理の流れを説明した後に、異常判定の具体例を説明する。

（３−１．基本動作）
図３は、触媒異常診断装置５０による触媒異常診断方法の基本的な処理の一例を示すフローチャートである。まず、触媒異常診断装置５０の燃料噴射制御部５１は、燃料噴射量を調整して診断状態を形成する（ステップＳ１１）。例えば燃料噴射制御部５１は、内燃機関１０の回転数及び車両の要求加速度に基づいて算出した燃料指示噴射量に対して、あらかじめ設定した正の値の調整量及び負の値の調整量を一定周期で加算し、排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように制御する。

次いで、触媒異常診断装置５０の第１の触媒診断部５３は、第１の排気センサ４１のセンサ信号Ｓ１に基づいて得られる第１の状態値Ｄ１と第２の排気センサ４３のセンサ信号Ｓ２に基づいて得られる第２の状態値Ｄ２とに基づいて第１の浄化触媒３３の触媒性能を示す第１の判定値Ｒ１を求める（ステップＳ１３）。例えば第１の触媒診断部５３は、第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数に対する第２の状態値Ｄ２がリーン状態からリッチ状態に反転する回数の比を第１の判定値Ｒ１とする。

次いで、触媒異常診断装置５０の第２の触媒診断部５５は、第１の状態値Ｄ１と第３の排気センサ４５のセンサ信号Ｓ３に基づいて得られる第３の状態値Ｄ３とに基づいて第２の浄化触媒３５の触媒性能を示す第２の判定値Ｒ２を求める（ステップＳ１５）。例えば第２の触媒診断部５５は、第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数に対する第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数の比を第２の判定値Ｒ２とする。

図３に戻り、触媒異常診断装置５０の異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１、第２の判定値Ｒ２及び判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅに基づいて第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の少なくとも一方の異常の有無を判定する（ステップＳ１７）。異常の有無の判定方法の例は、後で説明する。

次いで、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の少なくとも一方に異常が有ったか否かを判別する（ステップＳ１９）。第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５がいずれも正常であった場合（Ｓ１９／Ｎｏ）、触媒異常診断装置５０はそのまま本ルーチンを終了する。一方、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の少なくとも一方に異常が有った場合（Ｓ１９／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、当該異常を運転者等に知らせるために警告処理を行う（ステップＳ２１）。例えば異常判定部５７は、インストルメントパネル内の警告ランプを点灯させたり、警告音を鳴らしたり、表示機器に表示させたりして、警告処理を行ってもよい。その後、触媒異常診断装置５０は本ルーチンを終了する。このとき、異常判定部５７は、内燃機関１０の駆動制御をフェールセーフモードに移行させてもよい。

（３−２．異常判定処理の具体例）
以下、上記のステップＳ１７において実行される異常判定処理の具体例の幾つかを説明する。

（第１の例）
図４は、異常判定処理の第１の例を示すフローチャートである。まず、異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、第２の判定値Ｒ２が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下となっているか否かを判別する（ステップＳ２１）。Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ２の関係を満たす場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３が性能劣化を生じていると判定する（ステップＳ２５）。

一方、Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ２の関係を満たさない場合（Ｓ２１／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の判定値Ｒ２が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、かつ、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下となっているか否かを判別する（ステップＳ２３）。Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たす場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５が性能劣化を生じていると判定する（ステップＳ２７）。一方、Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たさない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５のいずれも異常と判定せずに異常判定処理を終了する。

ここで、図５〜図７を参照して、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の異常の有無による第１の状態値Ｄ１、第２の状態値Ｄ２及び第３の状態値Ｄ３の違いについて説明する。図５〜図７は、それぞれ時間経過に伴う燃料噴射量の調整量ｄＱ、第１の状態値Ｄ１、第２の状態値Ｄ２及び第３の状態値Ｄ３の推移を模式的に示している。

図５は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５がともに正常である場合の例を示している。燃料噴射量の調整量ｄＱが一定周期で正の値及び負の値に繰り返し設定されると、第１の浄化触媒３３の上流に設けられた第１の排気センサ４１により検出される第１の状態値Ｄ１は、排気の空燃比がリッチ状態及びリーン状態に切り換わることに対応して上昇及び低下を繰り返す。第１の浄化触媒３３が正常である場合、第１の浄化触媒３３の下流側に流出する酸素は極少ないために、第１の浄化触媒３３の下流に設けられた第２の排気センサ４３により検出される第２の状態値Ｄ２は、リッチ状態を示す値に維持される。

また、第１の浄化触媒３３の下流側に流出する酸素が極少ないということは、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量が極少ないということであり、さらに、第２の浄化触媒３５が正常である場合、第２の浄化触媒３５の下流側に流出する酸素は極少なくなるために、第２の浄化触媒３５の下流に設けられた第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３は、リッチ状態を示す値に維持される。

つまり、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５がともに正常である場合、第１の状態値Ｄ１は排気の空燃比の状態に応じて上昇及び低下を繰り返す一方、第２の状態値Ｄ２及び第３の状態値Ｄ３はリッチ状態を示す値に維持される。第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第２の状態値Ｄ２がリーン状態からリッチ状態に反転する回数の比である第１の判定値Ｒ１はごく小さい値になる。また、第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数の比である第２の判定値Ｒ２はごく小さい値になる。したがって、第１の判定値Ｒ１及び第２の判定値Ｒ２はいずれもあらかじめ設定した判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下の値となって、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５がいずれも正常判定される。なお、判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅは、浄化触媒の劣化の許容範囲に応じて、適切な値に設定される。

図６は、第１の浄化触媒３３に過大な性能劣化が生じている一方、第２の浄化触媒３５が正常である場合の例を示している。燃料噴射量の調整量ｄＱが一定周期で正の値及び負の値に繰り返し設定されると、第１の浄化触媒３３の上流に設けられた第１の排気センサ４１により検出される第１の状態値Ｄ１は、排気の空燃比がリッチ状態及びリーン状態に切り換わることに対応して上昇及び低下を繰り返す。第１の浄化触媒３３に過大な性能劣化が生じている場合、第１の浄化触媒３３の酸素吸蔵放出性能が低下し、第１の浄化触媒３３の下流側への酸素の流出が繰り返される。このため、第１の浄化触媒３３の下流に設けられた第２の排気センサ４３により検出される第２の状態値Ｄ２は、リッチ状態を示す値とリーン状態を示す値とで繰り返される。

また、第１の浄化触媒３３に過大な性能劣化が生じている場合、第１の浄化触媒３３の下流側に酸素が流出するものの、第２の浄化触媒３５が正常である場合には、第２の浄化触媒３５の下流側に流出する酸素は極少なくなる。このため、第２の浄化触媒３５の下流に設けられた第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３は、リッチ状態を示す値に維持される。

つまり、第１の浄化触媒３３に過大な性能劣化が生じ、第２の浄化触媒３５が正常である場合、第１の状態値Ｄ１は排気の空燃比の状態に応じて上昇及び低下を繰り返し、第２の状態値Ｄ２は第１の状態値Ｄ１よりも短い周期で上昇及び低下を繰り返す。また、第３の状態値Ｄ３はリッチ状態を示す値に維持される。第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第２の状態値Ｄ２がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の三角の数）の比である第１の判定値Ｒ１は、図５の例に比べて大きい値になる。また、第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数の比である第２の判定値Ｒ２はごく小さい値になる。したがって、第１の判定値Ｒ１はあらかじめ設定した判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超える一方、第２の判定値Ｒ２は判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下の値となって、第１の浄化触媒３３の性能劣化が生じていると判定される。

図７は、第１の浄化触媒３３に僅かな性能劣化が生じ、第２の浄化触媒３５に過大な性能劣化が生じている場合の例を示している。燃料噴射量の調整量ｄＱが一定周期で正の値及び負の値に繰り返し設定されると、第１の浄化触媒３３の上流に設けられた第１の排気センサ４１により検出される第１の状態値Ｄ１は、排気の空燃比がリッチ状態及びリーン状態に切り換わることに対応して上昇及び低下を繰り返す。第１の浄化触媒３３に僅かな性能劣化が生じている場合、第１の浄化触媒３３の酸素吸蔵放出性能の低下に応じて、第１の浄化触媒３３の下流側への少量の酸素の流出が繰り返される。このため、第１の浄化触媒３３の下流に設けられた第２の排気センサ４３により検出される第２の状態値Ｄ２は、リッチ状態を示す値とリーン状態を示す値とで繰り返される。

また、第２の浄化触媒３５に過大な性能劣化が生じている場合、第２の浄化触媒３５の酸素吸蔵放出性能が低下し、第１の浄化触媒３３の下流側に流出した酸素の一部又は全部が第２の浄化触媒３５の下流側に流出する。このため、第２の浄化触媒３５の下流に設けられた第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３は、リッチ状態を示す値とリーン状態を示す値とで繰り返される。このとき、第２の浄化触媒３５の劣化度合いが第１の浄化触媒３３の劣化度合いよりも大きいために、第３の状態値Ｄ３は第２の状態値Ｄ２よりも短い周期で上昇及び低下を繰り返す。

つまり、第１の浄化触媒３３に僅かな性能劣化が生じ、第２の浄化触媒３５に過大な性能劣化が生じている場合、第１の状態値Ｄ１は排気の空燃比の状態に応じて上昇及び低下を繰り返し、第２の状態値Ｄ２及び第３の状態値Ｄ３は上昇及び低下を繰り返す。したがって、第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第２の状態値Ｄ２がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の三角の数）の比である第１の判定値Ｒ１は、図５の例に比べて大きい値になる。また、第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の×印の数）の比である第２の判定値Ｒ２は、図５の例に比べて大きい値になる。

第２の浄化触媒３５の劣化度合いは第１の浄化触媒３３の劣化度合いよりも大きい場合、第３の状態値Ｄ３が上昇及び低下を繰り返す周期は、第２の状態値Ｄ２が上昇及び低下を繰り返す周期よりも短くなる。つまり、第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の×印の数）は、第２の状態値Ｄ２がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の三角の数）よりも多くなる。したがって、第２の判定値Ｒ２はあらかじめ設定した判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超える一方、第１の判定値Ｒ１は判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下の値となって、第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じていると判定される。

なお、異常判定処理を繰り返し実行した際に、第１の浄化触媒３３の性能劣化が生じていると判定された後に第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じていると判定された場合、あるいは、第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じていると判定された後に第１の浄化触媒３３の性能劣化が生じていると判定された場合に、異常判定部５７は、引き続き異常判定処理を実行して、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の両方の異常であるのか、あるいはいずれか一方の異常であるのかを確定してもよい。

（第２の例）
上述の図７に示す例において、第１の浄化触媒３３の性能劣化が極僅かである場合、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量が少なくなると、第２の浄化触媒３５の酸素吸蔵放出性能が第３の状態値Ｄ３に反映されにくくなる場合がある。この場合には、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量が増加するように燃料噴射量の調整量ｄＱを変更してもよい。

図８は、異常判定処理の第２の例を示すフローチャートである。まず、異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、第２の判定値Ｒ２が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下となっているか否かを判別する（ステップＳ２１）。Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ２の関係を満たす場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３が性能劣化を生じていると判定する（ステップＳ２５）。

一方、Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ２の関係を満たさない場合（Ｓ２１／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の判定値Ｒ２が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、かつ、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下となっているか否かを判別する（ステップＳ２３）。Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たさない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５のいずれも異常と判定せずに異常判定処理を終了する。

一方、第２の例では、Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たす場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の性能劣化の仮異常設定がされているか否かを判別する（ステップＳ２９）。仮異常設定は、ステップＳ３１において設定される情報であり、一度第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じているおそれがあると判定された場合に設定される。仮異常設定がされていない場合（Ｓ２９／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じているおそれがあるとして、仮異常設定する（ステップＳ３１）。例えば異常判定部５７は、仮異常フラグを立てる処理を行ってもよい。

次いで、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量を増加させて異常診断を実行するために、燃料噴射量の調整量ｄＱを変更させる（ステップＳ３３）。例えば異常判定部５７は、燃料噴射量の調整量ｄＱの平均値を減少させて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。燃料噴射量の調整量ｄＱの平均値を減少させることにより、排気の空燃比は全体としてリーン側にスライドするため排気中の酸素量が増加し、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量が増加し、第２の浄化触媒３５の異常診断を容易にすることができる。

また、異常判定部５７は、リッチ状態における燃料噴射量の調整量ｄＱとリーン状態における燃料噴射量の調整量ｄＱとの差を拡大させて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。調整量ｄＱの増減幅を拡大させることにより、排気のリッチ状態とリーン状態とで排気センサにより検出される状態値の波長が長く、あるいは、反転回数が多くなって、第２の浄化触媒３５の異常診断を容易にすることができる。

また、異常判定部５７は、排気のリッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期が拡大するように燃料噴射量の調整量ｄＱを切り替えさせて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。排気のリッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期を拡大させることにより、排気のリッチ状態とリーン状態とで排気センサにより検出される状態値の波長が長く、あるいは、反転回数が多くなって、第２の浄化触媒３５の異常診断を容易にすることができる。

ステップＳ３１及びステップＳ３３を経た後、再びステップＳ２３でＲ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たしている場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、ステップＳ２９において仮異常設定がされていると判定し（Ｓ２９／Ｙｅｓ）、第２の浄化触媒３５の性能が劣化していると確定する（ステップＳ２７）。つまり、異常判定処理の第２の例では、第１の浄化触媒３３の劣化度合いが小さい場合において、判定結果がより明確に現れるように燃料噴射量の調整量ｄＱを変更して第２の浄化触媒３５の異常の有無が判定されることになり、第２の浄化触媒３５の異常診断結果の信頼性を高めることができる。

図９は、図７の例から、燃料噴射量の調整量ｄＱを変更した場合の例を示している。図９に示した例では、燃料噴射量の調整量ｄＱを負の値にする際の調整量ｄＱの減少幅が図７の例よりも大きくなっている。これにより、燃料噴射量の調整量ｄＱの平均値は図７の例よりも減少し、また、燃料噴射量の調整量ｄＱの増減幅が拡大している。これに伴って、第１の浄化触媒３３の上流に設けられた第１の排気センサ４１により検出される第１の状態値Ｄ１の増減幅が拡大している。

燃料噴射量の調整量ｄＱを変更した結果、第１の浄化触媒３３に流入する酸素量が増加し、第１の浄化触媒３３の劣化度合いが小さい場合であっても、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量を増加させることができる。このため、第２の浄化触媒３５の下流側に設けられた第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３の波長が短くなり、あるいは反転回数が多くなる。その結果、第２の浄化触媒３５の異常診断が容易になり、異常の有無の判定結果の信頼性を高めることができる。

（第３の例）
図１０は、異常判定処理の第３の例を示すフローチャートである。第２の例において述べたとおり、第１の浄化触媒３３の劣化度合いが小さい場合には、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量が少なくなって、第２の浄化触媒３５の異常診断の信頼性が低下するおそれがある。この場合、第１の浄化触媒３３の下流に設けられた第２の排気センサ４３により検出される第２の状態値Ｄ２の変化の軌跡と、第２の浄化触媒３５の下流に設けられた第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３の変化の軌跡とが近似し、第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２との差が小さくなる。そこで、第３の例では、第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２との差が小さい場合に、燃料噴射量の調整量ｄＱが変更される。

まず、異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２との差の絶対値が、あらかじめ設定した閾値（第１の閾値）α以上となっているか否かを判別する（ステップＳ４１）。閾値αは、第２の浄化触媒３５の異常診断が適切に行われるように、あらかじめ適切な値に設定される。第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２との差の絶対値が閾値α以上である場合（Ｓ４１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、図４を参照して説明した手順に沿って第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定する（ステップＳ２１〜ステップＳ２７）。一方、第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２との差の絶対値が閾値α未満の場合（Ｓ４１／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量を増加させて異常診断を実行するために、燃料噴射量の調整量ｄＱを変更させる（ステップＳ４３）。

上述のステップＳ３３と同様に、例えば異常判定部５７は、燃料噴射量の調整量ｄＱの平均値を減少させて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。また、異常判定部５７は、リッチ状態における燃料噴射量の調整量ｄＱとリーン状態における燃料噴射量の調整量ｄＱとの差を拡大させて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。あるいは、異常判定部５７は、排気のリッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期が拡大するように燃料噴射量の調整量ｄＱを切り替えさせて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。

第３の例によっても、燃料噴射量の調整量ｄＱを変更した結果、第１の浄化触媒３３に流入する酸素量が増加し、第１の浄化触媒３３の劣化度合いが小さい場合であっても、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量を増加させることができる。このため、第２の浄化触媒３５の下流側に設けられた第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３の波長が短くなり、あるいは反転回数が多くなる。その結果、第２の浄化触媒３５の異常診断が容易になり、異常の有無の判定結果の信頼性を高めることができる。

（第４の例）
図１１は、異常判定処理の第４の例を示すフローチャートである。第４の例では、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５だけでなく第１の浄化触媒３３についても、一度性能劣化していると判定された場合に仮異常設定を行い、燃料噴射量の調整量ｄＱを変更して二度目の異常診断を行い、性能劣化が生じていると確定する。

まず、異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、第２の判定値Ｒ２が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下となっているか否かを判別する（ステップＳ２１）。Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ２の関係を満たす場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３の性能劣化の仮異常設定がされているか否かを判別する（ステップＳ５１）。仮異常設定は、ステップＳ５５において設定される情報であり、一度第１の浄化触媒３３の性能劣化が生じているおそれがあると判定された場合に設定される。仮異常設定がされていない場合（Ｓ５１／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３の性能劣化が生じているおそれがあるとして、仮異常設定する（ステップＳ５５）。例えば異常判定部５７は、仮異常フラグを立てる処理を行ってもよい。

一方、Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ２の関係を満たさない場合（Ｓ２１／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の判定値Ｒ２が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、かつ、第１の判定値Ｒ１が判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅ以下となっているか否かを判別する（ステップＳ２３）。Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たさない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５のいずれも異常と判定せずに異常判定処理を終了する。

一方、第２の例では、Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たす場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の性能劣化の仮異常設定がされているか否かを判別する（ステップＳ５３）。仮異常設定は、ステップＳ５５において設定される情報であり、一度第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じているおそれがあると判定された場合に設定される。仮異常設定がされていない場合（Ｓ５３／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じているおそれがあるとして、仮異常設定する（ステップＳ５５）。例えば異常判定部５７は、仮異常フラグを立てる処理を行ってもよい。

異常判定部５７は、ステップＳ５５で仮異常設定をした場合、燃料噴射量の調整量ｄＱを変更させる（ステップＳ５７）。上述のステップＳ３３と同様に、例えば異常判定部５７は、燃料噴射量の調整量ｄＱの平均値を減少させて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。また、異常判定部５７は、リッチ状態における燃料噴射量の調整量ｄＱとリーン状態における燃料噴射量の調整量ｄＱとの差を拡大させて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。さらに、異常判定部５７は、排気のリッチ状態とリーン状態とを繰り返す周期が拡大するように燃料噴射量の調整量ｄＱを切り替えさせて、再び第２の浄化触媒３５の異常の有無を判定してもよい。

ステップＳ５１及びステップＳ５５を経た後、再びステップＳ５１でＲ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ２の関係を満たしている場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、ステップＳ５１において仮異常設定がされていると判定し（Ｓ５１／Ｙｅｓ）、第１の浄化触媒３３の性能が劣化していると確定する（ステップＳ２５）。また、ステップＳ５１及びステップＳ５５を経た後、再びステップＳ２３でＲ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ≧Ｒ１の関係を満たしている場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、ステップＳ５３において仮異常設定がされていると判定し（Ｓ５３／Ｙｅｓ）、第２の浄化触媒３５の性能が劣化していると確定する（ステップＳ２７）。つまり、異常判定処理の第４の例では、判定結果がより明確に現れるように燃料噴射量の調整量ｄＱを変更して第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の異常の有無が判定されることになり、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の異常診断結果の信頼性を高めることができる。

（第５の例）
図１２は、異常判定処理の第５の例のフローチャートを示している。ここまでに説明した異常判定処理の第１の例〜第４の例は、主として浄化触媒の性能劣化が生じているか否かを判定する例である。これに対して、異常判定処理の第５の例は、主として第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じているか否かを判定する例である。例えば第２の浄化触媒３５が高温下に置かれ、捕集されているＰＭが燃焼して高熱に晒されると、触媒担体でもあるＧＰＦが欠損するおそれがある。この場合、触媒としての機能及びＧＰＦとしての機能が失われ、排気浄化性能が悪化することになるため、第２の浄化触媒３５の欠損異常の判定も重要となる。

まず、異常判定部５７は、第１の判定値Ｒ１及び第２の判定値Ｒ２がいずれも判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超えており、かつ、第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２との差の絶対値があらかじめ設定した閾値（第２の閾値）βを下回っているか否かを判別する（ステップＳ６１）。第２の浄化触媒３５が欠損している場合、第２の浄化触媒３５に到達する排気は、酸素量を維持したまま第２の浄化触媒３５の下流側に流出するため、第２の浄化触媒３５の上流に設けられている第２の排気センサ４３により検出される第２の状態値Ｄ２と、第２の浄化触媒３５の下流に設けられている第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３とはほぼ同じ値を示すことになる。このため、第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２とは同等の値を示す。この場合、第１の判定値Ｒ１及び第２の判定値Ｒ２がいずれも判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超える。閾値βは、例えば誤差を考慮してゼロに近い値に適宜設定される。

Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ、かつ、Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ、かつ、｜Ｒ１−Ｒ２｜＜βの関係を満たさない場合（Ｓ６１／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の欠損異常は生じていないとして異常判定処理を終了する。一方、Ｒ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ、かつ、Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ、かつ、｜Ｒ１−Ｒ２｜＜βの関係を満たしている場合（Ｓ６１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の欠損異常の仮異常設定がされているか否かを判別する（ステップＳ６３）。仮異常設定は、ステップＳ６７において設定される情報であり、一度第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じているおそれがあると判定された場合に設定される。仮異常設定がされていない場合（Ｓ６３／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じているおそれがあるとして、仮異常設定する（ステップＳ６７）。例えば異常判定部５７は、仮異常フラグを立てる処理を行ってもよい。

ステップＳ６７を経た後、再びステップＳ６１でＲ１＞Ｒ＿ｔｈｒｅ、かつ、Ｒ２＞Ｒ＿ｔｈｒｅ、かつ、｜Ｒ１−Ｒ２｜＜βの関係を満たしている場合（Ｓ６１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、ステップＳ６３において仮異常設定がされていると判定し（Ｓ６３／Ｙｅｓ）、第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じていると確定する（ステップＳ６５）。異常判定処理の第５の例では、少なくとも二度第２の浄化触媒３５の欠損異常の有無が判定されることになり、第２の浄化触媒３５の欠損異常の有無の判定結果の信頼性を高めることができる。なお、ステップＳ６３及びステップＳ６７を省略して、一度の判定で第２の浄化触媒３５の欠損異常を確定してもよい。

図７は、第１の浄化触媒３３に性能劣化が生じ、第２の浄化触媒３５に欠損異常が生じている場合の例を示している。燃料噴射量の調整量ｄＱが一定周期で正の値及び負の値に繰り返し設定されると、第１の浄化触媒３３の上流に設けられた第１の排気センサ４１により検出される第１の状態値Ｄ１は、排気の空燃比がリッチ状態及びリーン状態に切り換わることに対応して上昇及び低下を繰り返す。第１の浄化触媒３３に性能劣化が生じている場合、第１の浄化触媒３３の酸素吸蔵放出性能が低下し、第１の浄化触媒３３の下流側への酸素の流出が繰り返される。このため、第１の浄化触媒３３の下流に設けられた第２の排気センサ４３により検出される第２の状態値Ｄ２は、リッチ状態を示す値とリーン状態を示す値とで繰り返される。

また、第２の浄化触媒３５に欠損異常が生じている場合には、第２の浄化触媒３５の上流の酸素量と下流の酸素量とがほぼ等しくなる。このため、第２の浄化触媒３５の下流に設けられた第３の排気センサ４５により検出される第３の状態値Ｄ３は、時間差が生じること以外、第２の状態値Ｄ２と同様の変化を示す。つまり、第２の浄化触媒３５に欠損異常が生じている場合、第２の状態値Ｄ２と第３の状態値Ｄ３とは、同様の変化を示す。

第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第２の状態値Ｄ２がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の三角の数）の比である第１の判定値Ｒ１は、第１の状態値Ｄ１がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の白丸の数）に対する第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数（図中の×印の数）の比である第２の判定値Ｒ２は等しくなる。この場合、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の性能劣化が生じることにもなるため、第１の判定値Ｒ１及び第２の判定値Ｒ２は、判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超える。したがって、第１の判定値Ｒ１及び第２の判定値Ｒ２がいずれも判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅを超え、かつ、第１の判定値Ｒ１と第２の判定値Ｒ２との差が閾値β未満となって、第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じていると判定される。

なお、第５の例において第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じていると判定された場合であっても、第１の例〜第４の例により浄化触媒の性能劣化が生じていると判定された場合には、性能劣化の判定結果を優先して診断結果を確定してもよい。図１４は、浄化触媒の性能劣化を優先して確定する処理の例を示すフローチャートである。

異常判定部５７は、第１の例〜第４の例の異常判定処理のいずれかを実行するとともに、第５の例の異常判定処理を実行した後、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の少なくとも一方の性能劣化が生じているか否かを判別する（ステップＳ７１）。浄化触媒の性能劣化が生じている場合（Ｓ７１／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の欠損異常の有無にかかわらず、浄化触媒の性能劣化を確定する（ステップＳ７５）。一方、浄化触媒の性能劣化が生じていない場合（Ｓ７１／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じているか否かを判別する（ステップＳ７３）。第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じている場合（Ｓ７３／Ｙｅｓ）、異常判定部５７は、第２の浄化触媒３５の欠損異常を確定する（ステップＳ７７）。一方、第２の浄化触媒３５の欠損異常が生じていない場合（Ｓ７３／Ｎｏ）、異常判定部５７は、第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５に異常が無いとして、異常判定処理を終了する。

なお、第１の例〜第５の例において、第１の状態値Ｄ１、第２の状態値Ｄ２及び第３の状態値Ｄ３がリーン状態からリッチ状態に反転する回数を用いて第１の判定値Ｒ１及び第２の判定値Ｒ２を求めていたが、第１の判定値Ｒ１は、第１の状態値Ｄ１の波長に対する第２の状態値Ｄ２の波長の比であってもよい。また、第２の判定値Ｒ２は、第１の状態値Ｄ１の波長に対する第３の状態値Ｄ３の波長の比であってもよい。さらに、第１の判定値Ｒ１は、第１の状態値Ｄ１の積分値に対する第２の状態値Ｄ２の積分値の比であってもよい。また、第２の判定値Ｒ２は、第１の状態値Ｄ１の積分値に対する第３の状態値Ｄ３の積分値の比であってもよい。

以上のように、本実施形態に係る触媒異常診断装置５０は、排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように燃料噴射量を調整して診断状態を生成し、第１の浄化触媒３３の上流の空燃比に関連する第１の状態値Ｄ１と第１の浄化触媒３３の下流の空燃比に関連する第２の状態値Ｄ２とに基づいて第１の浄化触媒３３の触媒性能を示す第１の判定値Ｒ１を求め、第１の状態値Ｄ１と第２の浄化触媒３５の下流の空燃比に関連する第３の状態値Ｄ３とに基づいて第２の浄化触媒３５の触媒性能を示す第２の判定値Ｒ２を求め、第１の判定値Ｒ１、第２の判定値Ｒ２、及び判定基準値Ｒ＿ｔｈｒｅに基づいて第１の浄化触媒３３及び第２の浄化触媒３５の少なくとも一方の異常の有無を判定する。これにより、第２の浄化触媒３５が、酸素吸蔵放出性能及びＧＰＦの機能を有する触媒であり、第２の浄化触媒３５の劣化が第１の浄化触媒３３の劣化よりも進行した場合であっても、当該劣化が生じていることを検知することができる。

また、本実施形態に係る触媒異常診断装置５０において、一度触媒の異常が生じていると判定された後、燃料噴射量の調整量ｄＱを変更して異常診断を行い、再び触媒の異常が生じていると判定された場合に、触媒の異常を確定するようにした場合には、異常診断結果の信頼性を高めることができる。

また、本実施形態に係る触媒異常診断装置５０において、一度触媒の異常が生じていると判定された後、第２の浄化触媒３５に到達する酸素量が増加するように燃料噴射量の調整量ｄＱを変更して異常診断を行うようにした場合には、第２の浄化触媒３５に対する異常診断結果の信頼性を高めることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記実施形態で説明した異常判定方法の第１の例〜第５の例を適宜組み合わせたものも本発明の技術的範囲に属する。

１０ 内燃機関
３１ 排気通路
３３ 第１の浄化触媒
３５ 第２の浄化触媒
４１ 第１の排気センサ
４３ 第２の排気センサ
４５ 第３の排気センサ
５０ 触媒異常診断装置
５１ 燃料噴射制御部
５３ 第１の触媒診断部
５５ 第２の触媒診断部
５７ 異常判定部

Claims (19)

1. 内燃機関の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能を有する第１の浄化触媒と、前記第１の浄化触媒よりも下流側の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能及びパティキュレートフィルタの機能を有する第２の浄化触媒と、の異常診断を行う触媒異常診断装置において、
   排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように燃料噴射量を調整して診断状態を生成する燃料噴射制御部と、
   前記診断状態における前記第１の浄化触媒の上流の空燃比に関連する第１の状態値と前記第１の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第２の状態値とに基づいて前記第１の浄化触媒の触媒性能を示す第１の判定値を求める第１の触媒診断部と、
   前記診断状態における前記第１の状態値と前記第２の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第３の状態値とに基づいて前記第２の浄化触媒の触媒性能を示す第２の判定値を求める第２の触媒診断部と、
   前記第１の判定値、前記第２の判定値、及び所定の判定基準値に基づいて前記第１の浄化触媒及び前記第２の浄化触媒の少なくとも一方の異常の有無を判定する異常判定部と、
   を備える、触媒異常診断装置。
2. 前記異常判定部は、
   前記第１の判定値が前記判定基準値を超え、かつ、前記第２の判定値が前記判定基準値以下の場合、前記第１の浄化触媒を性能劣化判定し、
   前記第２の判定値が前記判定基準値を超え、かつ、前記第１の判定値が前記判定基準値以下の場合、前記第２の浄化触媒を性能劣化判定する、請求項１に記載の触媒異常診断装置。
3. 前記異常判定部は、前記第１の浄化触媒及び前記第２の浄化触媒の少なくとも一方に異常が生じていると判定した場合、前記燃料噴射量の調整量を変更した診断状態で異常の有無を判定し、再び異常が生じていると判定した場合に前記異常を確定する、請求項１又は２のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
4. 前記異常判定部は、前記第１の浄化触媒の性能劣化を判定した後に前記第２の浄化触媒の性能劣化を判定した場合、又は、前記第２の浄化触媒の性能劣化を判定した後に前記第１の浄化触媒の性能劣化を判定した場合、再び前記異常の有無を判定し、前記第１の浄化触媒及び前記第２の浄化触媒の両方の性能劣化か、又は、いずれか一方の性能劣化かを確定する、請求項２又は３に記載の触媒異常診断装置。
5. 前記異常判定部は、前記第１の判定値が前記判定基準値以下であり、かつ、前記第２の判定値が前記判定基準値を超えた場合、前記燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて、再び前記第２の浄化触媒の異常の有無を判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
6. 前記異常判定部は、前記第１の判定値が前記判定基準値以下であり、かつ、前記第２の判定値が前記判定基準値を超えた場合、前記リッチ状態における前記燃料噴射量の調整量と前記リーン状態における前記燃料噴射量の調整量との差を拡大させて、再び前記第２の浄化触媒の異常の異常を判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
7. 前記異常判定部は、前記第１の判定値が前記判定基準値以下であり、かつ、前記第２の判定値が前記判定基準値を超えた場合、前記リッチ状態と前記リーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び前記第２の浄化触媒の異常の有無を判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
8. 前記異常判定部は、前記第１の判定値と前記第２の判定値との差が第１の閾値未満であった場合、前記燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて、再び前記第１の浄化触媒及び前記第２の浄化触媒の異常の有無を判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
9. 前記異常判定部は、前記第１の判定値と前記第２の判定値との差が第１の閾値未満であった場合、前記リッチ状態における前記燃料噴射量の調整量と前記リーン状態における前記燃料噴射量の調整量との差を拡大させて、再び前記第１の浄化触媒及び前記第２の浄化触媒の異常の有無を判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
10. 前記異常判定部は、前記第１の判定値と前記第２の判定値との差が第１の閾値未満であった場合、前記リッチ状態と前記リーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び前記第１の浄化触媒及び前記第２の浄化触媒の異常の有無を判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
11. 前記異常判定部は、前記第１の判定値及び前記第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が前記判定基準値を超えた場合、前記燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて再び前記異常の有無を判定し、対応する浄化触媒の異常を確定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
12. 前記異常判定部は、前記第１の判定値及び前記第２の判定値のうちの一方の判定値が前記判定基準値を超えた場合、前記リッチ状態における前記燃料噴射量の調整量と前記リーン状態における前記燃料噴射量の調整量との差を拡大させて再び前記異常の有無を判定し、対応する浄化触媒の異常を確定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
13. 前記異常判定部は、前記第１の判定値及び前記第２の判定値のうちの一方の判定値が前記判定基準値を超えた場合、前記リッチ状態と前記リーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び前記異常の有無を判定し、対応する浄化触媒の異常を確定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
14. 前記異常判定部は、前記第１の判定値及び前記第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が前記判定基準値を超え、かつ、前記第１の判定値と前記第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、前記第２の浄化触媒を欠損異常判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒異常診断装置。
15. 前記異常判定部は、前記第１の判定値及び前記第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が前記判定基準値を超え、かつ、前記第１の判定値と前記第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、前記燃料噴射量の調整量の平均値を減少させて再び前記異常の有無を判定し、前記第２の浄化触媒の欠損異常を確定する、請求項１４に記載の触媒異常診断装置。
16. 前記異常判定部は、前記第１の判定値及び前記第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が前記判定基準値を超え、かつ、前記第１の判定値と前記第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、前記リッチ状態における前記燃料噴射量の調整量と前記リーン状態における前記燃料噴射量の調整量との差を拡大させて再び前記異常の有無を判定し、前記第２の浄化触媒の欠損異常を確定する、請求項１４に記載の触媒異常診断装置。
17. 前記異常判定部は、前記第１の判定値及び前記第２の判定値のうちの少なくとも一方の判定値が前記判定基準値を超え、かつ、前記第１の判定値と前記第２の判定値との差が第２の閾値未満であった場合、前記リッチ状態と前記リーン状態とを繰り返す周期を拡大させて、再び前記異常の有無を判定し、前記第２の浄化触媒の欠損異常を確定する、請求項１４に記載の触媒異常診断装置。
18. 前記異常判定部は、前記第１の浄化触媒又は前記第２の浄化触媒の少なくとも一方の性能劣化と、前記第２の浄化触媒の欠損異常とをともに判定した場合、前記性能劣化の判定を優先して確定する、請求項１４に記載の触媒異常診断装置。
19. 内燃機関の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能を有する第１の浄化触媒と、前記第１の浄化触媒よりも下流側の排気通路に備えられた酸素吸蔵放出性能及びパティキュレートフィルタの機能を有する第２の浄化触媒と、の異常診断を行う触媒異常診断方法において、
    排気の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを繰り返すように燃料噴射量を調整して診断状態を生成するステップと、
    前記診断状態における前記第１の浄化触媒の上流の空燃比に関連する第１の状態値と前記第１の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第２の状態値とに基づいて前記第１の浄化触媒の触媒性能を示す第１の判定値を求めるステップと、
    前記診断状態における前記第１の状態値と前記第２の浄化触媒の下流の空燃比に関連する第３の状態値とに基づいて前記第２の浄化触媒の触媒性能を示す第２の判定値を求めるステップと、
    前記第１の判定値、前記第２の判定値、及び所定の判定基準値に基づいて前記第１の浄化触媒及び前記第２の浄化触媒の少なくとも一方の異常の有無を判定するステップと、
    を備える、触媒異常診断方法。
    

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