JP3216067B2 - 内燃機関の触媒劣化検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系に設
けられ、排気ガスを浄化する触媒の劣化を検出する触媒
劣化検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の劣
化を検出する手法として、機関の排気通路の触媒の下流
側に設けた酸素濃度センサの出力の応じて機関に供給す
る混合気の空燃比をフィードバック制御し、その時の酸
素濃度センサ出力の反転周期を用いて触媒の劣化検出を
行うものが、既に本出願人により提案されている（特開
平６−２１２９５５号）。また、この手法において下流
側酸素濃度センサ出力の反転から反転までの時間が所定
の時間より長いときは、触媒が正常と判定して劣化検出
を終了すること（一発ＯＫ判定法）も提案されている
（同出願）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の一発ＯＫ判定法は機関運転状態が定常状態にあるこ
とを前提としたものであるため、運転状態の変動に伴う
空燃比の変動がある場合には、触媒が劣化しているにも
拘わらず、正常と誤判定することがあった。例えば、蒸
発燃料を一時的に貯蔵し、所定の機関運転状態で貯蔵し
た燃料を吸気系にパージする蒸発燃料処理装置を備えた
機関にあっては、機関の減速時にパージが行われ下流側
酸素濃度センサ出力がリッチ状態を示す値を比較的長時
間にわたって維持する、即ち長時間にわたって出力が反
転しないことがあり、このような場合には触媒が劣化し
ていても、正常と判定することがあった。

【０００４】本発明はこの問題を解決するためになされ
たものであり、機関運転状態の変動に伴う空燃比変動が
ある場合おける触媒劣化検知の精度を向上させることが
できる内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガスの浄化を行
う触媒手段と、該触媒手段の上流側に設けられ、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段と、
該触媒手段の下流側に設けられ、排気ガス中の酸素濃度
を検出する下流側酸素濃度検出手段と、該下流側酸素濃
度検出手段を用いて前記機関に供給する混合気の空燃比
を制御する空燃比制御手段と、該空燃比制御手段による
空燃比の制御時に前記下流側酸素濃度検出手段の出力の
反転周期を計測する計測手段と、前記計測された反転周
期に基づいて前記触媒手段の劣化を検出する第１の触媒
劣化検出手段とを備えた内燃機関の触媒劣化検出装置に
おいて、該空燃比制御手段による空燃比の制御時に前記
計測手段による前記反転周期の計測中に前記上流側酸素
濃度検出手段と前記下流側酸素濃度検出手段の出力の位
相差に基づいて前記触媒手段の劣化を検出する第２の触
媒劣化検出手段を備え、前記第１の触媒劣化検出手段
は、前記計測手段による前記反転周期の計測が終了した
後に前記触媒の劣化の検出を行い、前記第２の触媒劣化
検出手段は、前記上流側酸素濃度検出手段と前記下流側
酸素濃度検出手段の出力の位相差が所定値以上のときは
前記触媒手段は正常と判定する判定手段を有すると共
に、前記触媒手段が正常と判定されたときに前記触媒手
段の劣化の検出を終了するものである。

【０００６】

【０００７】

【作用】計測手段による下流側酸素濃度検出手段の出力
の反転周期の計測が終了した後は該計測された反転周期
に基づいて触媒手段の劣化を検出すると共に、計測手段
による前記反転周期の計測中に上流側酸素濃度検出手段
と下流側酸素濃度検出手段の出力の位相差に基づいて触
媒手段の劣化を検出し、上流側酸素濃度検出手段と下流
側酸素濃度検出手段の出力の位相差が所定値（ＴＳＴＧ
ＲＧ２）以上のときは、触媒手段が正常と判定し、触媒
手段の劣化の検出を終了する。

【０００８】

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００１０】図１は、本発明の一実施例に係る触媒劣化
検出装置が組込まれた内燃機関（以下「エンジン」とい
う）及びその制御装置の全体構成図であり、例えば４気
筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が
配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度
（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル
弁３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用
電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５
に供給する。

【００１１】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁
時間が制御される。

【００１２】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００１３】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）セ
ンサ１０及びＣＲＫセンサ１１はエンジン１の図示しな
いカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付けられている。
エンジン回転数センサ１０はエンジン１のクランク軸の
１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（以
下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、ＣＲＫセン
サ１１は所定のクランク角毎、例えば４５度のクランク
角度位置で信号パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」とい
う）を出力するものであり、これらの各信号パルスはＥ
ＣＵ５に供給される。

【００１４】排気管１２には排気ガスを浄化する三元触
媒（以下触媒という）Ｃが設けられ、触媒Ｃの上流位置
には、酸素濃度検出手段としての上流側Ｏ2センサＦＳ
が装着されているとともに、触媒Ｃの下流位置にも酸素
濃度検出手段としての下流側Ｏ2センサＲＳが装着さ
れ、それぞれ排気ガス中の酸素濃度を検出してその検出
値に応じた電気信号（ＦＶＯ２，ＲＶＯ２）がＥＣＵ５
に供給される。また触媒Ｃにはその温度を検出する触媒
温度（ＴＣＡＴ）センサ１３が装着され、検出された触
媒温度ＴＣＡＴに対応する電気信号がＥＣＵに供給され
る。

【００１５】ＥＣＵ５にはさらに、エンジン１が搭載さ
れた車両の速度を検出する車速センサ（ＶＨ）１７、大
気圧（ＰＡ）センサ１８が接続されており、これらのセ
ンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。

【００１６】吸気管２には、通路１９を介して燃料タン
クで発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ（図示せ
ず）が接続されており、通路１９の途中にパージ制御弁
２０が配設されている。パージ制御弁２０は、ＥＣＵ５
に接続されており、ＥＣＵ５によりその開閉が制御され
る。パージ制御弁２０は、エンジン１の所定運転状態に
おいて開弁され、キャニスタに貯蔵された蒸発燃料を吸
気管２に供給する。

【００１７】ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波
形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナロ
グ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する
入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００１８】ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメ
ータ信号に基づいて、後述するように、空燃比フィード
バック制御領域や空燃比フィードバック制御を行わない
複数の特定運転領域（以下「オープンループ制御領域」
という）の種々のエンジン運転状態を判別するととも
に、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式
（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料
噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。

【００１９】 ＴＯＵＴ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２…（１） ここに、Ｔｉは燃料噴射弁５の基本燃料噴射時間であ
り、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応
じて決定される。

【００２０】ＫＯ２は空燃比補正係数（以下、単に「補
正係数」という）であり、空燃比フィードバック制御
時、Ｏ2センサＦＳ，ＲＳにより検出された排気ガス中
の酸素濃度に応じて求められ、さらにオープンループ制
御領域では各運転領域に応じた値に設定される。

【００２１】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数
であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン
加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決
定される。

【００２２】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料
噴射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる
駆動信号を出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給す
るとともに、エンジン運転状態に応じたパージ制御弁２
０の開閉制御を行う。

【００２３】次に、触媒Ｃの劣化検出（劣化モニタ）に
ついて説明する。

【００２４】この触媒Ｃの劣化モニタを行う場合のフィ
ードバック制御は下流側Ｏ2センサＲＳの出力ＲＶＯ２
のみに基づいて行われる。そして出力ＲＶＯ２が所定の
基準電圧ＲＶＲＥＦに対してリーン側からリッチ側へ反
転した時点で、補正係数ＫＯ２を理論空燃比に対してリ
ッチ側からリーン側にスキップさせるためのリーン側ス
ペシャルＰ項ＰＬＳＰが発生し、この時点から出力ＲＶ
Ｏ２が逆方向に反転した時点までの時間ＴＬが検出され
る。また、出力ＲＶＯ２が基準値ＲＶＲＥＦに対してリ
ッチ側からリーン側へ反転した時点で、補正係数ＫＯ２
を理論空燃比に対してリーン側からリッチ側にスキップ
させるためのリッチ側スペシャルＰ項ＰＲＳＰが発生
し、この時点から出力ＲＶＯ２が逆方向に反転した時点
までの時間ＴＲが検出され、これらの反転時間（反転周
期）ＴＬ，ＴＲに基づいて触媒Ｃの劣化が判定される。

【００２５】図２のフローチャートに基づいて触媒劣化
モニタ処理の全体構成を説明する。本プログラムはタイ
マにより所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎にＣＰＵ５ｂ
で実行される。

【００２６】先ずステップＳ１では、劣化モニタを実行
するための前提条件（以下「前条件」という）が成立し
ているか否かを判別し、前条件が成立していないとき
は、劣化モニタを行わずに通常の燃料制御を行い（ステ
ップＳ６）、本プログラムを終了する。一方、前条件成
立時はステップＳ２に進み、下流側Ｏ２センサ出力ＲＶ
Ｏ２にもとづいて補正係数ＫＯ２を算出する。ついで、
反転時間ＴＬ，ＴＲの計測及び補正係数ＫＯ２の変化量
の積算値ＫＯ２ＳＵＭの算出を行い（ステップＳ３）、
積算値ＫＯ２ＳＵＭが所定上限値ＫＯ２ＳＵＭＬＭＴよ
り大きいか否かを判別する（ステップＳ４）。

【００２７】ステップＳ４でＫＯ２ＳＵＭ＞ＫＯ２ＳＵ
ＭＬＭＴが成立するときは、劣化モニタを実行すること
なく、ダウンカウントタイマｔＣＡＴＭに所定時間ＴＣ
ＡＴＭ（例えば５ｓｅｃ）をセットしてスタートさせ
（ステップＳ５）、前記ステップＳ６に進む。このタイ
マｔＣＡＴＭは、図３の処理で前条件判定に用いられ
る。

【００２８】一方、ステップＳ４でＫＯ２ＳＵＭ≦ＫＯ
２ＳＵＭＬＭＴが成立するときは、ステップＳ３におけ
る計測・算出処理（ＯＳＣ計測）が終了したか否かを判
別し（ステップＳ７）、終了していないときは、ステッ
プＳ８の劣化判定処理Ａを実行する。劣化判定処理Ａ
は、上流側Ｏ２センサ出力ＦＶＯ２が所定基準値ＦＶＲ
ＥＦに対して反転してから、下流側Ｏ２センサ出力ＲＶ
Ｏ２が所定基準値ＲＶＲＥＦに対して反転しないまま所
定時間（例えば０．３秒）経過したときは、後述する劣
化判定処理Ｂを実行することなく触媒Ｃが正常であると
判定する処理である。そして、劣化判定処理Ａの結果、
触媒Ｃが正常であると判定されたか否かを判別し（ステ
ップＳ１０）、正常と判定されたときはステップＳ１１
に進み、劣化モニタを終了し、そのことを示すべくフラ
グＦＤＯＮＥ６７を「１」に設定して、通常燃料制御を
行う。ステップＳ１０で正常と判定されなっかたとき
は、直ちに本プログラムを終了する。

【００２９】ステップＳ７でＯＳＣ計測が終了したとき
は、劣化判定処理Ｂを実行し（ステップＳ９）、前記ス
テップＳ１１に進む。劣化判定処理Ｂは、反転時間Ｔ
Ｌ，ＴＲ及び変化量積算値ＫＯ２ＳＵＭに基づいて、触
媒Ｃの劣化判定を行うものである。

【００３０】次に、上述したステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ８
及びＳ９の処理の詳細を順次説明する。

【００３１】図３は、図２のステップＳ１の前条件判定
処理のフローチャートである。

【００３２】先ず、ステップＳ２１では、フラグＦＧＯ
６７が「１」か否かを判別する。このフラグＦＧＯ６７
は、触媒劣化モニタ以外の例えばＯ２センサ劣化モニ
タ、蒸発燃料排出抑止系故障モニタ、フュエル系異常モ
ニタ等が実行中のとき「０」に設定され、他のモニタが
実行されていないとき「１」に設定されるフラグであ
る。フラグＦＧＯ６７が「０」であって、他のモニタが
実行中のときは、図２のステップＳ５と同様に、タイマ
ｔＣＡＴＭに所定時間ＴＣＡＴＭを設定してスタートさ
せ、前条件不成立とする。

【００３３】フラグＦＧＯ６７が「１」であって触媒劣
化モニタが許可されているときは、キャニスタから吸気
管２への蒸発燃料のパージをカットすべき運転状態のと
き「１」に設定されるフラグＦＰＧＳＣＮＴが「１」か
否かを判別し（ステップＳ２２）、ＦＰＧＳＣＮＴ＝１
であってパージカットすべき運転状態のときは、前記ス
テップＳ３０、Ｓ３２に進み、前条件不成立とする。Ｆ
ＰＧＣＮＴ＝０のときは、フラグＦＫＯ２ＬＭＴが
「１」か否かを判別する。フラグＦＫＯ２ＬＭＴは、補
正係数ＫＯ２が所定上限値又は下限値に所定時間以上貼
り付いている（ＫＯ２リミット貼り付き状態の）とき
「１」に設定されるフラグである。

【００３４】ＦＫＯ２ＬＭＴ＝１であってＫＯ２リミッ
ト貼り付き状態のときは、触媒劣化モニタの終了を
「１」で示すフラグＦＤＯＮＥ６７を「１」に設定して
前記ステップＳ３０に進む。

【００３５】ＦＫＯ２ＬＭＴ＝０であってＫＯ２リミッ
ト貼り付き状態でないときは、さらに吸気温ＴＡが所定
上下限値ＴＡＣＡＴＣＨＫＬ（例えば−０．２℃）、Ｔ
ＡＣＡＴＣＨＫＨ（例えば１００℃）の範囲内にあるか
否か、エンジン水温ＴＷが所定上下限値ＴＷＣＡＴＣＨ
ＫＬ（例えば８０℃）、ＴＷＣＡＴＣＨＫＨ（例えば１
００℃）の範囲内にあるか否か、エンジン回転数ＮＥが
所定上下限値ＮＥＣＡＴＣＨＫＬ（例えば２８００ｒｐ
ｍ）、ＮＥＣＡＴＣＨＫＨ（例えば３２００ｒｐｍ）の
範囲内にあるか否か、吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定上下
限値ＰＢＣＡＴＣＨＫＬ（例えば４１０ｍｍＨｇ）、Ｐ
ＢＣＡＴＣＨＫＨ（例えば５１０ｍｍＨｇ）の範囲内に
あるか否か、車速Ｖが所定上下限値ＶＣＡＴＣＨＫＬ
（例えば３２ｋｍ／ｈ）、ＶＣＡＴＣＨＫＨ（例えば８
０ｋｍ／ｈ）の範囲内にあるか否かを判別し（ステップ
Ｓ２５）、これらの運転パラメータのすべてが所定上下
限値の範囲内にあるときは、さらに触媒Ｃの温度ＴＣＡ
Ｔが所定範囲（例えば３５０℃〜８００℃）内にあるか
否かを判別する（ステップＳ２６）。この触媒温度ＴＣ
ＡＴは、センサの検出値を用いるが、エンジン運転状態
に応じて推定した温度値を用いてもよい。

【００３６】触媒温度ＴＣＡＴが所定範囲内にあるとき
はさらに、当該車両がクルーズ状態にあるか否かを判別
する（ステップＳ２７）。この判別は、例えば車速Ｖの
変動が０．８ｋｍ／ｓｅｃ以下の状態が所定時間（例え
ば２秒）継続したか否か判別することにより行う。そし
て車両がクルーズ状態あるときは、吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａの変動量ΔＰＢ４（例えば５ｍｓｅｃの間の変化量）
が所定値ＰＢＣＡＴ（例えば１６ｍｍＨｇ）以下か否か
を判別する（ステップＳ２８）。ここで変動量ΔＰＢ４
が所定値ＰＢＣＡＴ以下のときは、さらに上流側Ｏ２セ
ンサ出力ＦＶＯ２に基づくフィードバック制御の実行中
か否かを判別する（ステップＳ２９）。

【００３７】そして、ステップＳ２５〜Ｓ２９のいずれ
かの答が否定（ＮＯ）のときは、前記ステップＳ３０に
進む一方、すべての答が肯定（ＹＥＳ）のとき、即ち運
転状態が所定の状態となったときは、ステップＳ３０で
スタートしたタイマｔＣＡＴＭのカウント値が「０」か
否かを判別する。最初はｔＣＡＴＭ＞０なので、前条件
不成立となり（ステップＳ３２）、運転状態が所定の状
態となってから所定時間ＴＣＡＴＭ（例えば５秒）経過
したとき、前条件成立と判定される。

【００３８】図４及び５は、図２のステップＳ２で実行
されるＫＯ２算出処理のフローチャートである。

【００３９】先ず、ステップＳ４１では、本処理及び後
述する処理で使用するカウンタ及びフラグの初期化を行
う。この初期化処理は図６に示すように行われる。

【００４０】同図のステップＳ７１では、前回下流側Ｏ
２センサ出力ＲＶＯ２に基づくフィードバック制御を行
ったか否かを判別し、この答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、既に初期化が完了しているので直ちに本処理を終了
する。今回からフィードバック制御を開始するときは、
ステップＳ７２に進み、反転時間ＴＬ，ＴＲをリセット
する（「０」とする）とともに、反転時間ＴＬ，ＴＲの
計測回数ｎＴＬ，ｎＴＲ、反転時間の積算値ＴＬＳＵ
Ｍ，ＴＲＳＵＭ、補正係数ＫＯ２のリーン側スペシャル
Ｐ項ＰＬＳＰ発生直後の値（以下「ＰＬＳＰ直後値」と
いう）の前回値ＫＯ２ＢＦと今回値ＫＯ２ＡＦ、補正係
数ＫＯ２の変化量の積算値ＫＯ２ＳＵＭ、劣化判定処理
Ａで使用される一発ＯＫ判定用カウンタＣＳＴＲＧ及び
「１」で反転時間ＴＬの計測を開始したことを示すＴＬ
計測フラグＦＴＬＳＴを「０」に設定する。

【００４１】次いで、下流側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２が
下流側基準値ＲＶＲＥＦ（例えば０．４５Ｖ）より小さ
いか否かを判別し（ステップＳ７３）、ＲＶＯ２＜ＲＶ
ＲＥＦが成立するときは、第１及び第２の下流側リッチ
フラグＦＡＦＲ１，ＦＡＦＲ２をともに「０」とする一
方（ステップＳ７４）、ＲＶＯ２≧ＲＶＲＥＦが成立す
るときは、第１及び第２の下流側リッチフラグを共に
「１」に設定する（ステップＳ７５）。ここで、第１の
下流側リッチフラグＦＡＦＲ１は、図７（ａ），（ｂ）
に示すように下流側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２が下流側基
準値ＲＶＲＥＦより高いリッチ状態のとき「１」に設定
されるフラグであり、第２の下流側リッチフラグＦＡＦ
Ｒ２は、図７（ｄ）に示すように第１のフラグＦＡＦＲ
１が反転した時点から一定時間遅延して第１のフラグＦ
ＡＦＲ１と同一値に設定されるフラグである。

【００４２】続くステップＳ７６では、上流側Ｏ２セン
サ出力ＦＶＯ２が上流側基準値ＦＶＲＥＦ（例えば０．
４５Ｖ）より小さいか否かを判別し、ＦＶＯ２＜ＦＶＲ
ＥＦが成立するときは、前回上流側リッチフラグＦＡＦ
１Ｂを「０」とする一方（ステップＳ７７）、ＲＶＯ２
≧ＲＶＲＥＦが成立するときは、前回上流側リッチフラ
グＦＡＦ１Ｂを「１」に設定する（ステップＳ７８）。
ここで、前回上流側リッチフラグＦＡＦ１Ｂは、本プロ
グラムの前回実行時にＦＶＯ２＞ＦＶＲＥＦであったと
き「１」に設定されるフラグである。

【００４３】図４にもどり、ステップＳ４２では、下流
側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２が下流側基準値ＲＶＲＥＦよ
り小さいか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）で
ある場合、すなわち空燃比状態がリ−ン状態である場合
（図７（ｂ），Ｔ１，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ７，Ｔ１０）に
は、第１の下流側リッチフラグＦＡＦＲ１を０にセット
するとともに、スペシャルＰ項発生ディレー用カウンタ
のカウント値ＣＤＬＹＲから１を減算する（ステップＳ
４３）。次に、カウント値ＣＤＬＹＲが、リーン側スペ
シャルＰ項ＰＬＳＰ（リ−ンスキップ量）の発生を遅ら
せるための遅延時間ＴＲＤ（＜０、例えば−４０ｍｓｅ
ｃに設定される）より小さいか否かを判別し（ステップ
Ｓ４４）、その答が否定（ＮＯ）である場合には直ちに
ステップＳ４９に進む一方、その答が肯定（ＹＥＳ）で
ある場合には、カウント値ＣＤＬＹＲを遅延時間ＴＲＤ
（＜０）にセットして（ステップＳ４５）、ステップＳ
４９に進む。

【００４４】上記ステップＳ４２の答が否定（ＮＯ）で
ある場合、すなわち空燃比がリッチ状態である場合（図
７（ｂ），Ｔ２，Ｔ３，Ｔ６，Ｔ８，Ｔ９）には、第１
の下流側リッチフラグＦＡＦＲ１を１にセットするとと
もに、カウント値ＣＤＬＹＲに１を加算する。次に、カ
ウント値ＣＤＬＹＲが、リッチ側スペシャルＰ項ＰＲＳ
Ｐ（リッチスキップ量）の発生を遅らせるための遅延時
間ＴＬＤ（＞０、例えば４０ｍｓｅｃに設定される）よ
り大きいか否かを判別し（ステップＳ４７）、その答が
否定（ＮＯ）である場合には直ちにステップＳ４９に進
む一方、その答が肯定（ＹＥＳ）である場合には、カウ
ント値ＣＤＬＹＲをＴＬＤ（＞０）にセットして（ステ
ップＳ４８）、ステップＳ４９に進む。

【００４５】ステップＳ４９では、カウント値ＣＤＬＹ
Ｒが正から負あるいは負から正に反転したか否かを判別
し、その答が肯定（ＹＥＳ）である場合（図７（ｃ），
ｔ２，ｔ４，ｔ８，ｔ１０）には、ステップＳ５０で第
１の下流側リッチフラグＦＡＦＲ１が０であるか否かを
判別する。

【００４６】ステップＳ５０の答が肯定（ＹＥＳ）であ
る場合、すなわちカウント値ＣＤＬＹＲ反転後の出力Ｒ
ＶＯ２に応じた空燃比状態がリーン状態である場合（図
７（ｃ），ｔ４，ｔ１０）には、第２の下流側リッチフ
ラグＦＡＦＲ２を０にセットし（ステップＳ５１）、カ
ウント値ＣＤＬＹＲを遅延時間ＴＲＤにセットして（ス
テップＳ５２）、補正係数ＫＯ２の直前値にリッチ側ス
ペシャルＰ項ＰＲＳＰ（例えば０．０６８）を加算する
比例制御を行う（ステップＳ５３）。

【００４７】ステップＳ５０の答が否定（ＮＯ）である
場合、すなわちカウント値ＣＤＬＹＲ反転後の出力ＲＶ
Ｏ２に応じた空燃比状態がリッチ状態である場合（図７
（ｃ），ｔ２，ｔ８）には、第２の下流側リッチフラグ
ＦＡＦＲ２を１にセットし（ステップＳ５４）、カウン
ト値ＣＤＬＹＲを遅延時間ＴＬＤにセットして（ステッ
プＳ５５）、補正係数ＫＯ２の直前値からリーン側スペ
シャルＰ項ＰＬＳＰ（例えば０．０６８）を減算する比
例制御を行う（ステップＳ５６）。

【００４８】ステップＳ４９の答が否定（ＮＯ）である
場合、すなわちカウント値ＣＤＬＹＲが反転しない場合
には、ステップＳ５７で第２の下流側リッチフラグＦＡ
ＦＲ２が０であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥ
Ｓ）である場合には、ステップＳ５８でフラグＦＡＦＲ
１が０であるか否かを判別する。その答が否定（ＮＯ）
である場合、すなわちフラグＦＡＦＲ１が１であり、か
つフラグＦＡＦＲ２が０である場合（図７（ｂ），Ｔ
２，Ｔ６，Ｔ８）には、直ちにステップＳ６０に進み、
補正係数ＫＯ２の直前値にスペシャルＩ項ＩＲＳＰ（例
えば０．００００９１）を加算する積分制御を行う。一
方、ステップＳ５８の答が肯定（ＹＥＳ）である場合、
すなわちフラグＦＡＦＲ１，ＦＡＦＲ２が両方とも０で
ある場合（図７（ｂ），Ｔ１，Ｔ５，Ｔ７）には、カウ
ント値ＣＤＬＹＲを遅延時間ＴＲＤにセットして（ステ
ップＳ５９）、上記ステップＳ６０に進む。

【００４９】上記ステップＳ５７の答が否定（ＮＯ）で
ある場合には、ステップＳ６１で第１の下流側リッチフ
ラグＦＡＦＲ１が１であるか否かを判別する。その答が
否定（ＮＯ）である場合、すなわちフラグＦＡＦＲ１が
０であり、かつフラグＦＡＦＲ２が１である場合（図７
（ｂ），Ｔ４，Ｔ１０）には、直ちにステップＳ６３に
進み、補正係数ＫＯ２の直前値からスペシャルＩ項ＩＬ
ＳＰ（例えば０．００００９１）を減算する積分制御を
行う。一方、ステップＳ６１の答が肯定（ＹＥＳ）であ
る場合、すなわちフラグＦＡＦＲ１，ＦＡＦＲ２が両方
とも１である場合（図７（ｂ），Ｔ３，Ｔ９）には、カ
ウント値ＣＤＬＹＲを遅延時間ＴＬＤにセットして（ス
テップＳ６２）、上記ステップＳ６３に進む。

【００５０】上記ステップＳ５３，ステップＳ５６，ス
テップＳ６０あるいはステップＳ６３で補正係数ＫＯ２
を算出した後に、ステップＳ６４で補正係数ＫＯ２のリ
ミットチェックを行い、本プログラムを終了する。

【００５１】図４及び５のプログラムによれば、図７に
示すように、下流側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２の反転時点
（ｔ１，ｔ３，ｔ７，ｔ９）から所定時間（Ｔ２，Ｔ
４，Ｔ８，Ｔ１０）遅延して比例制御が実行され（ｔ
２，ｔ４，ｔ８，ｔ１０）、第２の下流側リッチフラグ
ＦＡＦＲ２＝０の期間中はＫＯ２値の増加方向の積分制
御が実行され（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ５〜Ｔ８）、ＦＡＦＲ２
＝１の期間中はＫＯ２値の減少方向の積分制御が実行さ
れる（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ９，Ｔ１０）。なお、時刻ｔ５〜
ｔ７間でセンサ出力ＲＶＯ２が短い周期で変動している
が、遅延時間ＴＲＤに対応する比例制御の遅延時間より
変動周期が短いため、第２の下流側リッチフラグＦＡＦ
Ｒ２が反転せず、比例制御は実行されない。

【００５２】図８は、図２のステップＳ３で実行され、
反転時間ＴＬ，ＴＲの計測及び積算値ＫＯ２ＳＵＭの算
出を行う処理のフローチャートである。

【００５３】ステップＳ８１では、第２の下流側リッチ
フラグＦＡＦＲ２が反転したか否かを判別し、反転した
ときは、このフラグＦＡＦＲ２が「１」か否かを判別す
る（ステップＳ９３）。そして、ＦＡＦＲ２＝Ｏのとき
は（図７、ｔ４）、反転時間ＴＲの計測を開始して（ス
テップＳ１０１）、本処理を終了する。またＦＡＦＲ２
＝１のときは（図７、ｔ２，ｔ８）、反転時間ＴＬの計
測を開始し、ＴＬ計測フラグＦＴＬＳＴを「１」に設定
する（ステップＳ９４）。次いで、次式（２）によりＰ
ＬＳＰ直後値の今回値ＫＯ２ＡＦを算出する（ステップ
Ｓ９５）。

【００５４】 ＫＯ２ＡＦ＝ＫＯ２−ＰＬＳＰ …（２） 続くステップＳ９６では、ＴＬ計測回数ｎＴＬが「０」
か否か、即ち第１回目のＴＬ計測か否かを判別し、第１
回目のときは直ちにステップＳ９８に進み、第２回目以
降のときは、次式（３）により積算値ＫＯ２ＳＵＭを算
出して、ステップＳ９８に進む。

【００５５】 ＫＯ２ＳＵＭ＝ＫＯ２ＳＵＭ＋｜ＫＯ２ＡＦ−ＫＯ２ＢＦ｜ …（３） ここで、右辺のＫＯ２ＳＵＭは、前回算出値であり、Ｋ
Ｏ２ＢＦはＰＬＳＰ直後値の前回値である。

【００５６】上記式（３）により、積算値ＫＯ２ＳＵＭ
は、リーン側スペシャルＰ項ＰＬＳＰ発生直後のＫＯ２
値の変化量の積算値として算出される。

【００５７】ステップＳ９８では、ＰＬＳＰ直後値の今
回値ＫＯ２ＡＦを前回値ＫＯ２ＢＦとし、次いで反転時
間ＴＲの計測回数ｎＴＲが所定値以上か否かを判別する
（ステップＳ９９）。そして、計測回数ｎＴＲが所定値
に達していなければ直ちに本処理を終了する一方、達し
ていれば反転時間の計測終了を示す計測終了フラグＦＯ
ＳＣＥＮＤを「１」に設定して（ステップＳ１００）、
本処理を終了する。

【００５８】前記ステップＳ８１で、第２の下流側リッ
チフラグＦＡＦＲ２が反転していないときは、ステップ
Ｓ８２で第１の下流側リッチフラグＦＡＦＲ１が反転し
たか否かを判別する。その結果、いずれのフラグも反転
していないときは、直ちに本処理を終了する。

【００５９】第２のフラグＦＡＦＲ２が反転せず、第１
のフラグＦＡＦＲ１のみが反転したときは、ステップＳ
８３に進み、図９の劣化判定処理Ａで使用する一発ＯＫ
判定用カウンタＣＳＴＲＧ及び反転フラグＦＨＡＮＴＥ
Ｎを「０」とし、次いで反転時間ＴＬ又はＴＲの計測中
か否かを判別する（ステップＳ８４）。その結果、計測
中でなければ直ちに本処理を終了する一方、計測中のと
きは、第１の下流側リッチフラグＦＡＦＲ１が「１」か
否かを判別する（ステップＳ８５）。

【００６０】ＦＡＦＲ１＝０のときは（図７、ｔ３，ｔ
９）、反転時間ＴＬの計測を終了し（ステップＳ８
６）、次式（４）により反転時間ＴＬの積算値ＴＬＳＵ
Ｍを算出すると共に、ＴＬ計測回数ｎＴＬを「１」だけ
インクリメントして（ステップＳ８７）、本処理を終了
する。

【００６１】 ＴＬＳＵＭ＝ＴＬＳＵＭ＋ＴＬ …（４） また、ステップＳ８５でＦＡＦＲ１＝１のときは（図
７、ｔ５）、反転時間ＴＲの計測を終了し（ステップＳ
８８）、次式（５）により反転時間ＴＲの積算値ＴＲＳ
ＵＭを算出すると共に、ＴＲ計測回数ｎＴＲを「１」だ
けインクリメントしする（ステップＳ８９）。

【００６２】 ＴＲＳＵＭ＝ＴＲＳＵＭ＋ＴＲ …（５） 次いで、反転時間ＴＲの計測回数ｎＴＲが「１」か否か
を判別し（ステップＳ９０）、ｎＴＲ＝１のときはさら
に反転時間ＴＬの計測回数ｎＴＬが「０」か否かを判別
する（ステップＳ９１）。そして、ｎＴＲ≠１のとき又
はｎＴＬ≠０のときは、直ちに本処理を終了し、ｎＴＲ
＝１かつｎＴＬ＝０のときは、ＴＲ計測回数の積算値Ｔ
ＲＳＵＭ及びＴＲ計測回数ｎＴＲを「０」に設定して
（ステップＳ９２）、本処理を終了する。

【００６３】ここで、ステップＳ９０〜Ｓ９２は、反転
時間の計測はＴＬの方から開始する必要があるので、Ｔ
Ｒから開始したときは、積算値ＴＲＳＵＭ及び計測回数
ｎＴＲをリセットするために設けられている。

【００６４】図８の処理により、図７（ｄ）に示す反転
時間ＴＬ，ＴＲの積算値ＴＬＳＵＭ，ＴＲＳＵＭ及びＰ
ＬＳＰ直後値（時刻ｔ２，ｔ８）の変化量｜ＫＯ２ＡＦ
−ＫＯ２ＢＦ｜の積算値ＫＯ２ＳＵＭが算出される。

【００６５】図９は、図２のステップＳ８で実行される
劣化判定処理Ａのフローチャートである。

【００６６】先ずステップＳ１１１では、一発ＯＫ判定
用カウンタＣＳＴＲＧのカウント値が第１の所定値ＴＳ
ＴＲＧ（例えば４秒に相当する値に設定される）より大
きいか否かを判別し、ＣＳＴＲＧ≦ＴＳＴＲＧが成立す
るときは、反転フラグＦＨＡＮＴＥＮが「１」か否かを
判別する（ステップＳ１１３）。最初はＦＨＡＮＴＥＮ
＝０なので（図８、ステップＳ８３参照）ステップＳ１
１４に進み、上流側Ｏ２センサ出力ＦＶＯ２が上流側基
準値ＦＶＲＥＦより高いとき（リッチ側のとき）「１」
に設定される上流側リッチフラグＦＡＦ１が、前回上流
側リッチフラグＦＡＦ１Ｂと同一か否かを判別する。Ｆ
ＡＦ１＝ＦＡＦ１Ｂであって、反転していないときは、
ステップＳ１１９に進み、さらに第１及び第２の下流側
リッチフラグＦＡＦＲ１，ＦＡＦＲ２が等しいか否かを
判別し、等しくないときは、直ちに本処理を終了する一
方、等しいときには、一発ＯＫ判定用カウンタＣＳＴＲ
Ｇを「１」だけインクリメントして（ステップＳ１２
０）、本処理を終了する。ステップＳ１２０の実行によ
り、図１０（ｆ）に示すように、カウンタＣＳＴＲＧの
値が増加する。

【００６７】ステップＳ１１４でＦＡＦ１≠ＦＡＦ１Ｂ
となり、上流側リッチフラグＦＡＦ１が反転したとき
は、ステップＳ１１５に進み、カウンタＣＳＴＲＧをリ
セットすると共に、反転フラグＦＨＡＮＴＥＮを「１」
として、本処理を終了する。

【００６８】ステップＳ１１５で反転フラグＦＨＡＮＴ
ＥＮが「１」とされると、ステップＳ１１３の答が肯定
（ＹＥＳ）となり、ステップＳ１１６に進んで、上流側
リッチフラグＦＡＦ１が前回上流側リッチフラグＦＡＦ
１Ｂと同一か否かを判別する。ＦＡＦ１＝ＦＡＦ１Ｂで
あって反転していないときは、ステップＳ１１７で上流
側リッチフラグＦＡＦ１と第２の下流側リッチフラグＦ
ＡＦＲ２が等しいか否かを判別する。そしてＦＡＦ１≠
ＦＡＦＲ２のときは、ステップＳ１１７からＳ１１８に
進み、カウンタＣＳＴＲＧの値が第２の所定値ＴＳＴＲ
Ｇ２（例えば０．３秒に相当する値に設定される）より
小さいか否かを判別する。

【００６９】ステップＳ１１７またはＳ１１８の答が肯
定（ＹＥＳ）のときは、前記ステップＳ１１９に進み、
カウンタＣＳＴＲＧの値が第２の所定値ＴＳＴＲＧ２に
達する前に上流側リッチフラグＦＡＦ１が反転すると、
ステップＳ１１６の答が否定（ＮＯ）となり、ステップ
Ｓ１２２でカウンタＣＳＴＲＧがリセットされる。

【００７０】また、ステップＳ１１８でカウンタＣＳＴ
ＲＧの値が第２の所定値ＴＳＴＲＧ２に達すると、ステ
ップＳ１２１に進み、システム正常、即ち触媒Ｃは劣化
していないと判定し、そのことを示すべく正常判定フラ
グＦＯＫ６７を「１」に設定して、本処理を終了する。

【００７１】前記ステップＳ１１１でＣＳＴＲＧ＞ＴＳ
ＴＲＧが成立するときは、劣化モニタを中止し、前条件
判定用タイマｔＣＡＴＭに所定時間ＴＣＡＴＭをセット
してスタートさせ（ステップＳ１１２）、本処理を終了
する。

【００７２】次に図１０を参照して図９の劣化判定処理
Ａの内容を具体的に説明する。

【００７３】モニタを開始した時刻ｔ０では、上流側及
び下流側Ｏ２センサ出力ＦＶＯ２，ＲＶＯ２は共にリッ
チ側にあるとし、また反転フラグＦＨＡＮＴＥＮは
「０」である。時刻ｔ１になると、上流側Ｏ２センサ出
力ＦＶＯ２が反転し、反転フラグＦＨＡＮＴＥＮが
「０」から「１」に変化する。以後時刻ｔ５までは、反
転フラグＦＨＡＮＴＥＮは「１」のままであり、この間
上流側Ｏ２センサ出力ＦＶＯ２が反転するたびに、カウ
ンタＣＳＴＲＧがリセットされる（時刻ｔ２，ｔ３，ｔ
４）。

【００７４】時刻ｔ５になると、下流側Ｏ２センサ出力
ＲＶＯ２が反転し、反転フラグＦＨＡＮＴＥＮが「１」
から「０」に変化するとともに、カウンタＣＳＴＲＧが
リセットされる（図８、ステップＳ８３）。時刻ｔ５か
らｔ６の間は、ＦＡＦＲ１≠ＦＡＦＲ２であるので、カ
ウンタＣＳＴＲＧはカウントアップされない（ステップ
Ｓ１１９）。

【００７５】時刻ｔ７に上流側Ｏ２センサ出力ＦＶＯ２
が反転すると、反転フラグＦＨＡＮＴＥＮが「０」から
「１」に変化する。この時、上流側リッチフラグＦＡＦ
１と第２の下流側リッチフラグＦＡＦＲ２は等しいの
で、処理はステップＳ１１７からＳ１１９に進み、ステ
ップＳ１１８は実行されない。従って、カウンタＣＳＴ
ＲＧは、その値が第１の所定値ＴＳＴＲＧを越えない限
り、カウントアップされる。そして、時刻ｔ８になると
上流側Ｏ２センサ出力ＦＶＯ２が反転し、カウンタＣＳ
ＴＲＧがリセットされる。時刻ｔ８以後は、ＦＡＦ１≠
ＦＡＦＲ２となるので、処理はステップＳ１１７からＳ
１１８に進み、時刻ｔ９にカウンタＣＳＴＲＧの値が第
２の所定値ＴＳＴＲＧ２に達し、システム正常（触媒Ｃ
は劣化していない）と判定される。この判定を一発ＯＫ
判定と呼んでいる。なお、正常判定フラグＦＯＫ６７が
「１」に設定されると、図２のステップＳ１０の答が肯
定（ＹＥＳ）となり、劣化モニタが中止される。

【００７６】このように、図９の処理では、上流側Ｏ２
センサ出力ＦＶＯ２が反転してから、第２の所定値ＴＳ
ＴＲＧ２に相当する所定時間内に下流側Ｏ２センサ出力
ＲＶＯ２が反転しないとき、即ち上流側Ｏ２センサ出力
ＦＶＯ２と下流側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２の位相差が所
定以上のときは、触媒Ｃの酸素ストレージ能力は大きい
と判断し、システム正常と判定して劣化モニタを終了す
るようにしている。これにより、触媒ＯＫの判定を迅速
に行うことができる。また、例えばエンジンの減速時に
キャニスタから蒸発燃料がパージされ空燃比がリッチ状
態を継続するような場合には、上流側Ｏ２センサ出力Ｆ
ＶＯ２も下流側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２と同様にリッチ
状態（基準値ＦＶＲＥＦ，ＲＶＲＥＦより高い状態）を
継続するので、このような場合に、誤ってＯＫ判定をし
てしまうことを防止することができる。

【００７７】なお、上流側Ｏ２センサ出力ＦＶＯ２が比
較的短い周期で反転しているときは（図１０、ｔ０〜ｔ
７）、下流側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２が反転しなくても
カウンタＣＳＴＲＧがリセットされるため、一発ＯＫ判
定はなされない。

【００７８】図１１は、図２のステップＳ９で実行され
る劣化判定処理Ｂのフローチャートである。

【００７９】先ずステップＳ１３１では、次式（６）に
より判定時間ＴＣＨＫを算出する。

【００８０】

【数１】 ここで、右辺のＫＯ２ＳＵＭ／（ＩＲＳＰ×ｎＴＲ）
は、補正係数ＫＯ２の変動量に応じた補正項であり、こ
れによる補正を行うことにより空燃比変動時においても
正確な劣化判定を行うことができる。その理由について
は、後述する。

【００８１】続くステップＳ１３２では、劣化判定しき
い値ＴＣＨＫＬＭＴを図１２に示すＴＣＨＫＬＭＴテー
ブルを検索して算出する。図１２において、横軸のＴＦ
ＡＶＥは、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量Ｔ
Ｆの平均値である。吸入空気量ＴＦは、基本燃料噴射時
間Ｔｉとエンジン回転数ＮＥの積に比例するので、Ｔｉ
×ＮＥ又はこれに定数を乗算したものを用い、平均値Ｔ
ＦＡＶＥ、周知のなまし係数を用いた算出式により算出
する。もちろん、吸入空気量自体をセンサで検出するよ
うにしてもよい。また、ＴＣＨＫＬＭＴＬは、劣化判定
下限値であり、例えば２００ｍｓｅｃに設定する。

【００８２】次に、判定時間ＴＣＨＫが劣化判定しきい
値ＴＣＨＫＬＭＴより小さいか否かを判別し（ステップ
Ｓ１３３）、ＴＣＨＫ≧ＴＣＨＫＬＭＴが成立するとき
は、触媒Ｃが劣化していないと判定し、正常判定フラグ
ＦＯＫ６７を「１」に設定して（ステップＳ１３５）、
本処理を終了する。

【００８３】一方、ＴＣＨＫ＜ＴＣＨＫＬＭＴが成立す
るときは、さらに判定時間ＴＣＨＫが劣化判定下限値Ｔ
ＣＨＫＬＭＴＬより大きいか否かを判別する（ステップ
Ｓ１３４）。そして、ＴＣＨＫ＞ＴＣＨＫＬＭＴＬが成
立するときは、触媒Ｃが劣化していると判定し、異常判
定フラグＦＦＳＤ６７を「１」に設定して（ステップＳ
１３６）、本処理を終了する。また、ＴＣＨＫ≦ＴＣＨ
ＫＬＭＴＬが成立するときは、ＴＣＨＫの値自体の精度
が疑わしいので判定を保留し、直ちに本処理を終了す
る。

【００８４】次に図１３を参照して、式（６）の補正項
ＫＯ２ＳＵＭ／（ＩＲＳＰ×ｎＴＲ）について説明す
る。

【００８５】同図において実線は空燃比変動のない定常
走行状態に対応し、破線は空燃比変動のある走行状態に
対応する。また、以下の説明では同図（ａ）に示す各点
Ａ〜Ｄ，Ｂ’〜Ｄ’における補正係数ＫＯ２の値をＫＯ
２（Ａ），ＫＯ２（Ｂ），…ＫＯ２（Ｄ’）と表す。

【００８６】先ず定常走行時の判定時間ＴＣＨＫは、補
正項がない場合、例えば次式（７）により算出される。

【００８７】 ＴＣＨＫ＝（（ＴＬ１＋ＴＲ１）／２＋（ＴＬ２＋ＴＲ２）／２ ＋（ＴＬ３＋ＴＲ３）／２）／３ …（７） 一方、空燃比変動時の判定時間ＴＣＨＫ’は、補正項が
ない場合、次式（８）、（９）により算出される。

【００８８】 ＴＣＨＫ’＝（（ＴＬ１’＋ＴＲ１）／２＋（ＴＬ２＋ＴＲ２）／２ ＋（ＴＬ３＋ＴＲ３’）／２）／３ …（８） ＴＬ１’＝ＴＬ１＋ＴＤ１，ＴＲ３’＝ＴＲ３＋ＴＤ２ …（９） 従って、空燃比変動により生ずる、式（９）のＴＤ１，
ＴＤ２を求めれば、判定時間ＴＣＨＫを補正することが
できる。

【００８９】ここで、下流側Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２に
基づくフィードバック制御時の補正係数ＫＯ２の値に注
目すると、定常的にはリッチ方向に追いかける量とリー
ン方向に追いかける量は等しくなる。等しくなければＫ
Ｏ２値は発散してしまうからである。従って、リーン側
スペシャルＰ項ＰＬＳＰによって減算された直後のＫＯ
２値は、定常走行時はすべて等しく、ＫＯ２（Ａ）＝Ｋ
Ｏ２（Ｂ）＝ＫＯ２（Ｃ）＝ＫＯ２（Ｄ）である。

【００９０】これに対し、空燃比変動時は図示した例で
は、ＫＯ２（Ａ）≠ＫＯ２（Ｂ’）＝ＫＯ２（Ｃ’）≠
ＫＯ２（Ｄ’）である。ここで、ＫＯ２（Ｂ’）及びＫ
Ｏ２（Ｄ’）は下記式（１０）、（１１）で表される。

【００９１】 ＫＯ２（Ｂ’）＝ＫＯ２（Ａ）−（ＴＬ１’＋ＴＬＤ）×Ｉ＋ＰＲＳＰ ＋（ＴＲ１＋ＴＲＤ）×Ｉ−ＰＬＳＰ …（１０） ＫＯ２（Ｄ’）＝ＫＯ２（Ｃ’）−（ＴＬ３’＋ＴＬＤ）×Ｉ＋ＰＲＳＰ ＋（ＴＲ３＋ＴＲＤ）×Ｉ−ＰＬＳＰ …（１１） ただし、ＩＲＳＰ＝ＩＬＳＰ＝Ｉとした。

【００９２】また、定常走行時のＫＯ２（Ｂ），ＫＯ２
（Ｄ）は、下記式（１２）、（１３）で表される。

【００９３】 ＫＯ２（Ｂ）＝ＫＯ２（Ａ）−（ＴＬ１＋ＴＬＤ）×Ｉ＋ＰＲＳＰ ＋（ＴＲ１＋ＴＲＤ）×Ｉ−ＰＬＳＰ …（１２） ＫＯ２（Ｄ）＝ＫＯ２（Ｃ）−（ＴＬ３＋ＴＬＤ）×Ｉ＋ＰＲＳＰ ＋（ＴＲ３＋ＴＲＤ）×Ｉ−ＰＬＳＰ …（１３） 従って（ＫＯ２（Ｂ’）−ＫＯ２（Ａ））は、以下のよ
うに算出される。

【００９４】 ＫＯ２（Ｂ’）−ＫＯ２（Ａ）＝ＫＯ２（Ｂ’）−ＫＯ２（Ｂ） （∵ＫＯ２（Ａ）＝ＫＯ２（Ｂ）） ＝（ＴＬ１−ＴＬ１’）×Ｉ （∵式（１０）−式（１２）） ＝−ＴＤ１×Ｉ …（１４） （∵式（９）） また、式（１１）−式（１３）より、 ＫＯ２（Ｄ’）−ＫＯ２（Ｄ）＝ＫＯ２（Ｃ’）−ＫＯ２（Ｃ） ＋（ＴＲ３’−ＴＲ３）×Ｉ よって、 ＫＯ２（Ｄ’）−ＫＯ２（Ｃ’）＝ＫＯ２（Ｄ）−ＫＯ２（Ｃ） ＋（ＴＲ３’−ＴＲ３）×Ｉ ＝（ＴＲ３’−ＴＲ３）×Ｉ （∵ＫＯ２（Ｄ）＝ＫＯ２（Ｃ）） ＝ＴＤ２×Ｉ …（１５） （∵式（９）） 従って、式（１４）、（１５）より、ＴＤ１，ＴＤ２は
下記のようになる。

【００９５】 ＴＤ１＝｜ＫＯ２（Ｂ’）−ＫＯ２（Ａ）｜／Ｉ …（１６） ＴＤ２＝｜ＫＯ２（Ｄ’）−ＫＯ２（Ｃ’）｜／Ｉ …（１７） 式（１６）、（１７）から、空燃比変動の補正項は、リ
ーン側スペシャルＰ項ＰＬＳＰ発生直後のＫＯ２値の変
化量｜ＫＯ２ＡＦ−ＫＯ２ＢＦ｜をＩ項で除算する、即
ち変化量積算値ＫＯ２ＳＵＭをＩＲＳＰ×ｎＴＲで除算
することにより得られることがわかる。従って、上記式
（６）によれば、空燃比変動の影響を排除した判定時間
ＴＣＨＫを得ることができる。

【００９６】以上のように、本実施例によれば触媒の劣
化判定実行中に空燃比変動がある場合でも、判定時間Ｔ
ＣＨＫを変化量積算値ＫＯ２ＳＵＭに応じて補正するこ
とによりその変動の影響を排除し、正確な劣化判定を行
うことができる。

【００９７】また、図２のステップＳ４により、変化量
積算値ＫＯ２ＳＵＭが所定値より大きいときは、劣化モ
ニタを禁止するようにしたので、空燃比変動量が大きい
ときに不正確な判定が実施されることを防止することが
できる。

【００９８】なお、上述した実施例では、反転時間Ｔ
Ｌ，ＴＲは比例制御の実行時点から、下流側Ｏ２センサ
出力ＲＶＯ２が反転するまでの時間（図７、Ｔ３，Ｔ
５，Ｔ９）としたが、これに限るものではなく、下流側
Ｏ２センサ出力ＲＶＯ２の反転時間（図７、Ｔ２＋Ｔ
３，Ｔ４＋Ｔ５，Ｔ８＋Ｔ９）としてもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、計
測手段による前記反転周期の計測が終了した後は該計測
された反転周期に基づいて触媒手段の劣化を検出すると
共に、計測手段による前記反転周期の計測中に上流側酸
素濃度検出手段と下流側酸素濃度検出手段の出力の位相
差に基づいてに基づいて触媒手段の劣化を検出し、上流
側酸素濃度検出手段と下流側酸素濃度検出手段の出力の
位相差が所定値（ＴＳＴＧＲＧ２）以上のときは、触媒
手段が正常と判定し、触媒手段の劣化の検出を終了する
ので、触媒手段の正常の判定を迅速に判定することがで
き、加えて、例えば、パージ燃料の影響で下流側酸素濃
度検出手段の出力が反転しない状態が比較的長時間継続
しても、劣化している触媒手段を正常と誤判定すること
を防止することができる。

【０１００】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる内燃機関及びその制
御装置の構成を示す図である。

【図２】触媒の劣化判定を行う処理の全体構成を示すフ
ローチャートである。

【図３】前条件の判定を行う処理のフローチャートであ
る。

【図４】空燃比補正係数を算出する処理のフローチャー
トである。

【図５】空燃比補正係数を算出する処理のフローチャー
トである。

【図６】カウンタ及びフラグの初期化を行う処理のフロ
ーチャートである。

【図７】空燃比補正係数算出手法を説明するための図で
ある。

【図８】反転時間（ＴＲ，ＴＬ）及び変化量積算値（Ｋ
Ｏ２ＳＵＭ）を算出する処理のフローチャートである。

【図９】劣化判定処理Ａのフローチャートである。

【図１０】劣化判定処理Ａの内容を説明するための図で
ある。

【図１１】劣化判定処理Ｂのフローチャートである。

【図１２】劣化判定しきい値を算出するためのテーブル
を示す図である。

【図１３】空燃比変動時の判定時間（ＴＣＨＫ）の補正
を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ 電子コントロールユニット（空燃比制御手段、触媒
劣化検出手段、判定手段） ６ 燃料噴射弁 １２ 排気管 Ｃ 三元触媒 ＦＳ 上流側Ｏ２センサ ＲＳ 下流側Ｏ２センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３０５Ｋ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 F01N 11/00 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
   の浄化を行う触媒手段と、該触媒手段の上流側に設けら
   れ、排気ガス中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検
   出手段と、該触媒手段の下流側に設けられ、排気ガス中
   の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段と、該下
   流側酸素濃度検出手段を用いて前記機関に供給する混合
   気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、該空燃比制御
   手段による空燃比の制御時に前記下流側酸素濃度検出手
   段の出力の反転周期を計測する計測手段と、前記計測さ
   れた反転周期に基づいて前記触媒手段の劣化を検出する
   第１の触媒劣化検出手段とを備えた内燃機関の触媒劣化
   検出装置において、 該空燃比制御手段による空燃比の制御時に前記計測手段
   による前記反転周期の計測中に前記上流側酸素濃度検出
   手段と前記下流側酸素濃度検出手段の出力の位相差に基
   づいて前記触媒手段の劣化を検出する第２の触媒劣化検
   出手段を備え、前記第１の触媒劣化検出手段は、前記計
   測手段による前記反転周期の計測が終了した後に前記触
   媒の劣化の検出を行い、 前記第２の触媒劣化検出手段は、前記上流側酸素濃度検
   出手段と前記下流側酸素濃度検出手段の出力の位相差が
   所定値以上のときは前記触媒手段は正常と判定する判定
   手段を有すると共に、前記触媒手段が正常と判定された
   ときに前記触媒手段の劣化の検出を終了することを特徴
   とする内燃機関の触媒劣化検出装置。