JP4096716B2

JP4096716B2 - Catalyst deterioration judgment device

Info

Publication number: JP4096716B2
Application number: JP2002342931A
Authority: JP
Inventors: 孝宏内田; 裕沢田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004176611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は触媒劣化判定装置に関し、特に、アクティブＡ／Ｆ制御を用いて触媒劣化を判定する装置に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、触媒上流の空燃比を強制的にリーン／リッチに変動させる制御（以下、アクティブＡ／Ｆ制御という）を行って、排気浄化触媒の劣化状態を判別する方法が公知である。例えば特開２００１−３２９８３２号公報には、アクティブＡ／Ｆ制御により触媒の最大酸素吸蔵量を検出し、これに基づいて触媒の劣化状態を判別する方法が記載されている。
【０００３】
アクティブＡ／Ｆ制御では、機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比をリッチ空燃比にして触媒に吸蔵された酸素を還元放出した後、空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比に反転させる。リーン空燃比下では排気中の酸素が触媒に吸蔵されていくため、触媒下流に設けられたセンサにより検出される空燃比は触媒の酸素吸蔵能力が飽和するまでの一定時間の間は理論空燃比に維持され、酸素吸蔵能力が飽和した後にリーン空燃比に変化する。その後、機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に反転させる。リッチ空燃比下では触媒に吸蔵された酸素が消費されていくため、触媒下流に設けられたセンサにより検出される空燃比は、触媒から酸素が消費されるまでの一定時間の間は理論空燃比に維持され、その後にリッチ空燃比に変化する。
【０００４】
そして、アクティブＡ／Ｆ制御による触媒劣化判定方法は、理論空燃比が維持されている時間に触媒に流入するガス量と、その時間における触媒上流の空燃比とに基づいて最大酸素吸蔵量を算出するものであり、リーン空燃比とリッチ空燃比の間で空燃比を反転させる毎に最大酸素吸蔵量を算出し、算出した値に基づいて触媒劣化の状態を判定する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３２９８３２号公報
【特許文献２】
特開平５−１３３２６４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１２５１１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、触媒が実際に吸蔵し、または排出する酸素量は測定回毎に異なり、空燃比センサなどの各センサの検出精度も一定ではないため、上記方法で検出した最大酸素吸蔵量にはバラツキが発生する。従って、触媒劣化の状態を正確に判定するためにはあらゆるバラツキを考慮する必要があり、バラツキの影響を排除するためには最大酸素吸蔵量のデータを多数取得しなければならない。このため、アクティブＡ／Ｆ制御を行う時間は、バラツキの影響を排除し得る最も長い時間に一律設定する必要がある。
【０００７】
しかし、アクティブＡ／Ｆ制御の実施時間を長くすると空燃比が理論空燃比から外れる時間が長くなり、エミッション、ドライバビリティが悪化するという問題が生じる。このため、エミッション、ドライバビリティの向上と、最大酸素吸蔵量の検出精度の確保、という相反する課題の双方を達成することは困難となっていた。
【０００８】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、エミッション、ドライバビリティの悪化を最小限に抑えるとともに、排気浄化触媒の劣化の度合いを精度良く判別することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の上流における空燃比を検出する第１の空燃比センサと、前記排気浄化触媒の下流における空燃比を検出する第２の空燃比センサと、前記第２の空燃比センサの出力値がリーン空燃比からリッチ空燃比に変化したときに前記排気浄化触媒の上流における空燃比を予め定められたリッチ空燃比からリーン空燃比に切換え、前記第２の空燃比センサの出力値がリッチ空燃比からリーン空燃比に変化したときに前記排気浄化触媒の上流における空燃比を予め定められたリーン空燃比からリッチ空燃比に切換える空燃比切換手段と、前記第２の空燃比センサの出力値がリッチ空燃比又はリーン空燃比を維持しているときの前記第１の空燃比センサの出力値に基づいて、前記空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比の間で切換える毎に前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を算出する手段と、前記酸素吸蔵量と前記酸素吸蔵量の算出回数とに基づいて、前記排気浄化触媒の劣化の度合いを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、所定のしきい値と前記酸素吸蔵量とを比較する比較手段を含み、
前記比較手段は、前記酸素吸蔵量の算出回数に応じて異なるように設定された前記しきい値と、前記酸素吸蔵量とを比較することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の上流における空燃比を検出する第１の空燃比センサと、前記排気浄化触媒の下流における空燃比を検出する第２の空燃比センサと、前記排気浄化触媒の上流における空燃比を所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比の間で切換える手段であって、前記第２の空燃比センサの出力値がリーン空燃比からリッチ空燃比に変化した後に前記排気浄化触媒の上流における空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比に切換え、前記第２の空燃比センサの出力値がリッチ空燃比からリーン空燃比に変化した後に前記排気浄化触媒の上流における空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に切換える空燃比切換手段と、前記空燃比切換手段により空燃比を切換えてから前記第２の空燃比センサにより検出された空燃比が前記所定のリッチ空燃比又はリーン空燃比を示すまでの期間において前記第１の空燃比センサにより検出された空燃比と、当該期間に内燃機関へ供給された燃料量とに基づいて、当該期間毎に前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を算出する手段と、前記酸素吸蔵量と前記酸素吸蔵量の算出回数とに基づいて、前記排気浄化触媒の劣化の度合いを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、前記酸素吸蔵量に応じて劣化の度合いの判定を保留する判定保留手段を含み、判定を保留する前記酸素吸蔵量の範囲が所定範囲である第１の劣化検出モードと、前記第１の劣化検出モードにて判定を保留した場合に前記酸素吸蔵量の算出回数を増やして実行され、判定を保留する前記酸素吸蔵量の範囲が前記所定範囲よりも狭く設定された第２の劣化検出モードと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明の一実施形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態にかかる触媒劣化判定装置及びその周辺の構造を説明するための図である。図１に示すように、内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。
【００１４】
エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０は、吸気通路１２を流れる空気流入量（Ｇａ）を検出するセンサである。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。
【００１５】
スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。また、サージタンク２８の更に下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３０が配置されている。
【００１６】
排気通路１４には、排気浄化触媒３２が設けられている。排気浄化触媒３２は流入する排気空燃比がリーンのときに排気中の酸素を吸着、吸収またはその両方にて選択的に保持（吸蔵）し、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比となったときに、吸蔵している酸素を排気中の還元成分（ＨＣ，ＣＯ）を用いて還元浄化するものである。
【００１７】
排気通路１４には、排気浄化触媒３２の上流に第１の空燃比センサ３５が、下流に第２の空燃比センサ３６がそれぞれ配置されている。第１の空燃比センサ３５、第２の空燃比センサ３６は、ともに排気ガス中の酸素濃度を検出するセンサである。第１の空燃比センサ３５、第２の空燃比センサ３６によれば、排気ガス中の酸素濃度に基づいて触媒３２の上流及び下流における空燃比を検出することができる。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の触媒劣化判別装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種センサおよび燃料噴射弁３０に加えて、内燃機関１０の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４２や、車速ＳＰＤを検出する車速センサ４４などが接続されている。
【００１９】
図１に示すシステムにおいて、本実施形態の触媒劣化判別装置は、アクティブＡ／Ｆ制御により触媒３２の最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）を検出し、Ｃｍａｘ値に基づいて触媒の劣化状態を判別する。
【００２０】
先ず、アクティブＡ／Ｆ制御によるＣｍａｘの検出方法を説明する。図２は、Ｃｍａｘの検出方法を示す模式図である。図２において、実線は第１の空燃比センサ３５により検出された空燃比を示しており、破線は第２の空燃比センサ３６により検出された空燃比を示している。また、図２は時刻ｔ_１において機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比をリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌからリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒに強制的に切換え、時刻ｔ_２において機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比をリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒからリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌに強制的に切換えた場合を示している。
【００２１】
図２に示すように、時刻ｔ_１において機関シリンダ内に供給される空燃比がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌからリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒに切換えられると、第１の空燃比センサ３５により検出される空燃比もリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌからリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒに変化する。また、機関シリンダ内に供給される空燃比がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒからリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌに切換えられると、第１の空燃比センサ３５により検出される空燃比もリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒからリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌに変化する。
【００２２】
第２の空燃比センサ３６により検出される空燃比は、図２に破線で示すように第１の空燃比センサ３５とは異なるパターンで変化する。すなわち、時刻ｔ_１において機関シリンダ内に供給される空燃比がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌからリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒに変化したときに、第２の空燃比センサ３６により検出される空燃比はリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌから理論空燃比まで変化し、Ｔ_Ｒ時間の間、理論空燃比に維持された後にリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒまで変化する。一方、時刻ｔ_２において機関シリンダ内に供給される空燃比がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒからリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌに変化したときに、第２の空燃比センサ３６により検出される空燃比はリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒから理論空燃比まで変化し、Ｔ_Ｌ時間の間、理論空燃比に維持された後にリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌまで変化する。
【００２３】
第２の空燃比センサ３６により検出された空燃比が、Ｔ_Ｒ時間またはＴ_Ｌ時間の間で理論空燃比に維持されるのは、触媒３２の持つＯ_２ストレージ機能による。すなわち、時刻ｔ_１以前において機関シリンダ内に供給される空燃比がリーンのときには排気ガス中に過剰の酸素が存在し、この過剰な酸素が触媒３２に吸着保持される。時刻ｔ_１において機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌからリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒに変化すると、排気ガス中には空燃比に応じた量のＣＯ，ＨＣ，Ｈ_２等の未燃成分が存在することになり、触媒３２に吸着された酸素がこれら未燃成分を酸化するために使用される。触媒３２に吸着保持された酸素がこれら未燃成分を酸化している間、すなわち、図２のＴ_Ｒ時間の間、第２の空燃比センサ３６により検出される空燃比は理論空燃比に維持される。そして、触媒３２に吸着保持された酸素がなくなると未燃成分の酸化作用は行われなくなるので、第２の空燃比センサ３６により検出される空燃比はリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒとなる。
【００２４】
時刻ｔ_２において機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒからリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌに変化すると、触媒３２による酸素の吸着作用が開始される。酸素の吸着作用が行われている間、すなわち図２のＴ_Ｌ時間の間、第２の空燃比センサ３６により検出される空燃比は理論空燃比に維持される。その後、触媒３２による酸素の吸着能力が飽和すると、酸素が触媒３２に吸着されなくなるので、第２の空燃比センサ３６により検出される空燃比はリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌとなる。酸素の吸着作用が行われている間は、排気ガス中の酸素が触媒３２に奪われ、排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯ，Ｈ_２等の未燃成分はＮＯｘから酸素を奪ってＮＯｘが還元される。触媒３２による酸素の吸着能力が飽和すると、排気ガス中の未燃成分は排気ガス中に含まれる酸素によって酸化されるためにＮＯｘの還元作用が行われなくなり、ＮＯｘが排出される。
【００２５】
触媒３２が吸着保持しうる最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）には上限があり、触媒３２の諸元からＣｍａｘの絶対量が定まる。Ｃｍａｘの絶対量が多くなれば酸化し得るＣＯ，ＨＣ，Ｈ_２等の未燃成分の量が増大し、還元しうるＮＯｘの量が増大するので排気ガスの浄化率が高くなる。Ｃｍａｘの絶対量が減少すれば酸化しうる未燃成分の量および還元しうるＮＯｘの量が低下して排気ガス浄化率が低下する。従って、Ｃｍａｘは触媒３２の劣化の度合いを表す特性値となる。図３はＣｍａｘと触媒３２の劣化度との関係を示している。このように、触媒３２のＣｍａｘを検出すれば触媒３２の劣化度を正確に検出することが可能となる。
【００２６】
図２におけるＴ_Ｒで示される間、機関シリンダ内にリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒの混合気が供給され、この間に機関シリンダ内に供給された燃料量をＦ_１とすると、シリンダ内に供給された混合気のうちの空気量は（Ａ／Ｆ）_Ｒ・Ｆ_１で表され、燃焼に必要な空気量は（理論空燃比）・Ｆ_１で表される。従って、機関シリンダ内では、（理論空燃比−（Ａ／Ｆ）_Ｒ）・Ｆ_１だけ空気量が不足することとなり、不足する空気のうちで酸素の占める割合を０．２３とすると、不足する酸素量は０．２３・（理論空燃比−（Ａ／Ｆ）_Ｒ）・Ｆ_１となる。機関シリンダ内に供給された燃料のうちの未燃分は、触媒３２に吸着保持されている酸素によって酸化され、Ｔ_Ｒ時間の間に触媒３２から放出されるので、不足分の酸素量０．２３・（理論空燃比−（Ａ／Ｆ）_Ｒ）・Ｆ_１は、触媒３２に吸着保持されている酸素の絶対量となる。時刻ｔ_１以前に第２の空燃比センサ３６の出力が（Ａ／Ｆ）_Ｌとなっているため、時刻ｔ_１の時点で触媒３２の酸素吸蔵能力は飽和している。従って、酸素量０．２３・（理論空燃比−（Ａ／Ｆ）_Ｒ）・Ｆ_１は、触媒３２の最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）となる。ここで、Ｔ_Ｒ時間内に機関シリンダへ供給された混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒは、第１の空燃比センサ３５の出力値から検出できる。従って、空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒと、Ｔ_Ｒ時間の間に機関シリンダ内に供給された燃料量Ｆ_１とから、触媒３２の最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）がわかることになる。
【００２７】
同様に、図２においてＴ_Ｌで示される間は、機関シリンダ内にリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌの混合気が供給され、この間に機関シリンダ内に供給された燃料量をＦ_２とすると、シリンダ内に供給された混合気のうちの空気量は（Ａ／Ｆ）_Ｌ・Ｆで表され、燃焼に必要な空気量は（理論空燃比）・Ｆ_２で表される。従って、機関シリンダ内では、（（Ａ／Ｆ）_Ｌ−理論空燃比）・Ｆ_２だけ空気量が過剰となり、過剰な空気のうちで酸素の占める割合を０．２３とすると、過剰な酸素量は０．２３・（（Ａ／Ｆ）_Ｌ−理論空燃比）・Ｆ_２となる。この過剰となる酸素量は、Ｔ_Ｌ時間の間に触媒３２に吸着されるので、過剰となる酸素量０．２３・（Ａ／Ｆ）_Ｌ−理論空燃比）・Ｆ_２は、触媒３２に吸着保持される酸素の絶対量となる。Ｔ_Ｒ時間の経過後に第２の空燃比センサ３６の出力が（Ａ／Ｆ）_Ｒとなっているため、時刻ｔ_２の時点では触媒３２が吸蔵していた酸素は全て排出されている。従って、酸素量０．２３・（（Ａ／Ｆ）_Ｌ−理論空燃比）・Ｆ_２は、触媒３２の最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）となる。ここで、Ｔ_Ｌ時間内に機関シリンダへ供給された混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌは、第１の空燃比センサ３５の出力値から検出できる。従って、空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌと、Ｔ_Ｌ時間の間に機関シリンダ内に供給された燃料量Ｆ_２とから、触媒３２の最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）がわかることになる。なお、燃料量Ｆ_１，Ｆ_２は、Ｔ_Ｒ時間またはＴ_Ｌ時間の間にＥＣＵ４０が燃料噴射弁３０へ指示した燃料噴射量（噴射弁の開度）から求めることができる。
【００２８】
Ｔ_Ｒ時間またはＴ_Ｌ時間に第１の空燃比センサ３５で検出される空燃比（（Ａ／Ｆ）_Ｒまたは（Ａ／Ｆ）_Ｌ）に変動が生じる場合は、Ｔ_Ｒ時間、Ｔ_Ｌ時間を更に細かく区分したΔＴ_Ｒ時間、ΔＴ_Ｌ時間毎に酸素吸蔵量ΔＯＳＡを求め、Ｔ_Ｒ時間またはＴ_Ｌ時間内でΔＯＳＡを積算することで、より正確にＣｍａｘ値を求めることができる。この場合、ΔＴ_Ｒ時間またはΔＴ_Ｌ時間におけるΔＯＳＡの算出式は以下の通りとなる。
ΔＯＳＡ＝０．２３・（理論空燃比−（Ａ／Ｆ）_Ｒ）・Ｆ_１
ΔＯＳＡ＝０．２３・（（Ａ／Ｆ）_Ｌ−理論空燃比）・Ｆ_２
【００２９】
これらのΔＯＳＡ算出式において、（Ａ／Ｆ）_Ｒ，（Ａ／Ｆ）_ＬはΔＴ_Ｒ時間またはΔＴ_Ｌ時間毎における第１の空燃比センサ３５の出力値である。また、Ｆ_１，Ｆ_２は、ΔＴ_Ｒ時間またはΔＴ_Ｌ時間毎において機関シリンダ内に供給された燃料量である。このように、微小時間ΔＴ_Ｒ，ΔＴ_Ｌ毎の第１の空燃比センサ３５の出力値に基づいてΔＯＳＡを算出し、Ｔ_Ｒ時間またはＴ_Ｌ時間におけるΔＯＳＡの合計を求めることで、触媒３２の上流における空燃比の変動を考慮した上でＣｍａｘ値を求めることができ、精度の高いＣｍａｘ算出が可能となる。
【００３０】
アクティブＡ／Ｆ制御では、リッチ空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｒとリーン空燃比（Ａ／Ｆ）_Ｌの間で空燃比を反転させる度に最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）を算出することができるため、反転回数を多くするほどＣｍａｘ値の算出回数を増やすことができる。算出したＣｍａｘ値にはバラツキがあるため、検出精度を高めるためにはＣｍａｘ値を複数回検出して平均化などの処理を行うことが望ましい。
【００３１】
一方、アクティブＡ／Ｆ制御の実行中は、空燃比が理論空燃比から外れるため、エミッション、ドライバビリティが悪化する恐れがある。従って、エミッション、ドライバビリティを向上させるためには、反転回数を少なくしてＣｍａｘ値の算出回数を最小限に抑え、短時間でアクティブＡ／Ｆ制御を終了させることが望ましい。
【００３２】
このため、本実施形態の触媒劣化判別装置は、アクティブＡ／Ｆ制御によりＣｍａｘ値を数回に渡って算出していく過程で、算出したＣｍａｘ値から触媒３２の劣化度合いが明確に判断できる場合は、その後のＣｍａｘ値の算出を行うことなくアクティブＡ／Ｆ制御を終了させる。
【００３３】
一方で、既に算出したＣｍａｘ値のみでは触媒３２の劣化度合いが判断できない場合には、引き続きアクティブＡ／Ｆ制御を継続してＣｍａｘ値を検出する。これにより、劣化判定が微妙な場合はＣｍａｘ値のデータ数を増加させて検出精度を高めることができるため、確実に劣化の度合いを判定することができる。
【００３４】
本実施形態では、このような制御を実現するため、所定のしきい値と算出したＣｍａｘ値を比較して劣化状態を判定するとともに、Ｃｍａｘ値の算出回数に応じてしきい値を変動させて、算出回数に応じた最適なしきい値で劣化判定を行うようにしている。
【００３５】
図４は、Ｃｍａｘ値の算出回数に応じて異なるしきい値を設定する方法を示す模式図である。図４はＣｍａｘの算出回数毎に、Ｃｍａｘ値の平均値の分布を模式的に表したものであり、縦軸はＣｍａｘ値の増減方向を示している。ここでは、算出した複数のＣｍａｘ値から平均値を求め、平均値と所定のしきい値を比較して劣化判定を行う。図４に示すように、Ｃｍａｘの算出回数が少ない「データ数少」の場合、算出値の平均値は、触媒３２が劣化していない（正常）な場合にはＣ１の範囲内で分散し、触媒が劣化している（異常）場合にはＣ２の範囲内で分散する。従って、バラツキを考慮した上で触媒３２が正常であると確実に判断できるのは、算出値の平均値が異常データバラツキ範囲Ｃ２の上限値以上となる場合である。よって、異常データバラツキ範囲Ｃ２の上限値Ｔ１が正常判定のしきい値となる。同様に、バラツキを考慮した上で触媒３２が異常であると確実に判断できるのは、算出値の平均値が正常データバラツキ範囲Ｃ１の下限値よりも小さい場合である。従って、正常データバラツキ範囲Ｃ１の下限値Ｔ２が異常判定のしきい値となる。そして、算出値の平均値がＣ１とＣ２の重複範囲、すなわちＴ２以上Ｔ３未満の場合は、算出値のバラツキを考慮すると正常、異常のいずれの場合も想定できるため、判定を保留にする。
【００３６】
Ｃｍａｘの算出回数が中程度の「データ数中」の場合、算出値の平均値は触媒が正常な場合にはＣ３の範囲内で分散し、触媒が異常な場合にはＣ４の範囲内で分散する。従って、触媒３２が正常であると確実に判断できるのは、算出値の平均値が異常データバラツキ範囲Ｃ４の上限値以上となる場合である。従って、異常データバラツキ範囲Ｃ４の上限値Ｔ３が正常判定のしきい値となる。同様に、触媒３２が異常であると確実に判断できるのは、算出値の平均値が正常データバラツキ範囲Ｃ３の下限値よりも小さい場合である。従って、正常データバラツキ範囲Ｃ３の下限値Ｔ３が異常判定のしきい値となる。そして、算出値の平均値がＣ３とＣ４の重複範囲、すなわちＴ３以上Ｔ４未満の場合は、バラツキを考慮すると正常、異常のいずれの場合も想定できるため、判定を保留にする。
【００３７】
Ｃｍａｘの算出回数が多い「データ数多」の場合、算出値の平均値は触媒が正常な場合にはＣ５の範囲内で分散し、触媒が異常な場合にはＣ６の範囲内で分散する。従って、触媒３２が正常であると確実に判断できるのは、算出値の平均値が異常データバラツキ範囲Ｃ６の上限値以上となる場合である。同様に、触媒３２が異常であると確実に判断できるのは、６回算出した値の平均値が正常データバラツキ範囲Ｃ５の下限値よりも小さい場合である。図４において、正常データバラツキ範囲Ｃ５の下限値と異常データバラツキ範囲Ｃ６の上限値とは等しいため、正常、異常判定のしきい値はともにＴ５で表現される。
【００３８】
このように、本実施形態ではＣｍａｘの算出回数を多くするほどＣｍａｘ値の分散する範囲が狭くなる点に着目し、算出回数に応じて異なるしきい値を設定し、判定保留の範囲を狭くするようにしている。これにより、触媒が正常、異常のいずれかであることが明らかな場合は少ない算出回数で劣化判定を終了させることができる。
【００３９】
また、少ない算出回数で判定が保留となる場合は、算出回数を増加することで算出値の精度を高めることができるため、確実に劣化判定を行うことができる。この際、図４の「データ数多」の場合に示すように、正常データバラツキ範囲と以上データバラツキ範囲が重複しないデータ数までＣｍａｘ値の算出を行うことにより、正常／異常判定のしきい値を１つに設定することができ、最終的に判定が保留となることはない。
【００４０】
図５に基づいて具体的な方法を説明する。図５の例では、Ｃｍａｘ算出回数２回、４回、６回のそれぞれに達した時点で劣化判定を行い、各算出回数毎に異なるしきい値を設定している。また、算出回数２回、および４回の場合には、正常データのバラツキ範囲と異常データのバラツキ範囲が重複するため、正常判定のしきい値と異常判定のしきい値の双方を設定している。そして、算出回数２回の場合には、初期正常判定のしきい値として正常Ｃｍａｘレベルを０．２、異常Ｃｍａｘレベルを０．０３とし、算出回数４回の場合には、中間正常判定のしきい値として正常レベルを０．１５、異常レベルを０．０６としている。算出回数６回の場合には、最終正常判定のしきい値を１つ設定し、正異常判定レベルを０．０８としている。
【００４１】
そして、算出回数２回の場合、２回算出したＣｍａｘの平均値が０．２以上である場合に触媒３２が正常であると判断し、平均値が０．０３よりも小さい場合に触媒３２が異常であると判断する。平均値が０．０３以上であり、かつ０．２よりも小さい場合は触媒劣化の判定を保留にして、引き続きアクティブＡ／Ｆ制御を行ってＣｍａｘを算出する。
【００４２】
算出回数２回のときに判定が保留となった場合は、更に２回のＣｍａｘ算出を行い、合計算出回数が４回の時に再び劣化判定を行う。ここでは、４回算出したＣｍａｘの平均値が０．１５以上である場合に触媒３２が正常であると判断し、平均値が０．０６よりも小さい場合に触媒３２が異常であると判断する。平均値が０．０６以上であり、かつ０．１５よりも小さい場合は触媒劣化の判定を保留にして、引き続きアクティブＡ／Ｆ制御を行ってＣｍａｘを算出する。
【００４３】
算出回数４回のときに判定が保留となった場合は、更に２回のＣｍａｘ算出を行い、合計算出回数が６回の時に再び劣化判定を行う。ここでは、正常判定のしきい値、異常判定のしきい値はともに０．０８であるため、６回算出したＣｍａｘの平均値が０．０８以上である場合に触媒３２が正常であると判断し、平均値が０．０８より小さい場合に触媒３２が異常であると判断する。算出回数が６回のときには、正常データバラツキ範囲と異常データバラツキ範囲は重複しておらず、判定が保留となることはないため、正常、異常のいずれかを判定し、劣化判定は終了する。
【００４４】
なお、図５において、Ｃｍａｘ算出回数が２回で判定保留とならずに正常、または異常と判定されるのは、例えば１５万マイル程度の走行距離まで使用された触媒を劣化判定した場合が該当する。また、Ｃｍａｘの算出回数が４回で判定保留とならずに正常、または異常と判定されるのは、１５万マイル程度の走行距離まで使用され、かつ、イオウ含有率の高い燃料で使用された触媒を劣化判定した場合が該当する。また、Ｃｍａｘの算出回数が６回で正常、または異常と判定されるのは、１５万マイル程度の走行距離まで使用され、かつ、イオウ含有率の高い燃料で使用された触媒を劣化判定した場合であって、更に、アクティブＡ／Ｆ制御の際に、第１の空燃比センサ３５及び第２の空燃比センサ３６の精度が最大に劣化している場合が該当する。このように、劣化の度合いが激しい触媒３２ほどＣｍａｘ値が低下するため、正常データバラツキ範囲と異常データバラツキ範囲が重複し易く、判定が保留となる可能性が高いため、より多くのＣｍａｘ値を算出することで検出精度が確保される。
【００４５】
次に、図６のフローチャートに基づいて、本実施形態にかかる触媒劣化判別装置における処理の手順を説明する。先ず、ステップＳ１では、アクティブＡ／Ｆ制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。実行条件が成立している場合はステップＳ２へ進み、実行条件が成立していない場合は初期に戻る（RETURN）。ここで、実行条件の成立とは、第１の空燃比センサ３５、第２の空燃比センサ３６の起動完了等をいう。
【００４６】
ステップＳ２では、Ｃｍａｘ値を検出する。ここでは、上述のようにＴ_Ｒ時間またはＴ_Ｌ時間の間に機関シリンダ内に供給された燃料量Ｆ_１，Ｆ_２からＣｍａｘ値を算出する。
【００４７】
次のステップＳ３では、現段階でのＣｍａｘの算出回数を求め、算出回数が１回、３回または５回の場合はステップＳ２に戻り、再度Ｃｍａｘを算出する。Ｃｍａｘの算出回数が１回、３回または５回ではないときはステップＳ４へ進み、Ｃｍａｘの算出回数が２回であるか否かを判定する。
【００４８】
ステップＳ４でＣｍａｘの算出回数が２回の場合はステップＳ５へ進み、Ｃｍａｘ値と初期正常判定のしきい値（＝０．２）を比較する。ここでＣｍａｘ値が初期正常判定のしきい値以上の場合はステップＳ６へ進み、触媒３２が正常であると判定する。一方、ステップＳ５でＣｍａｘ値が初期正常判定のしきい値よりも小さい場合はステップＳ７へ進み、Ｃｍａｘ値と初期異常判定のしきい値（＝０．０３）を比較する。
【００４９】
ステップＳ７でＣｍａｘ値が初期異常判定のしきい値よりも小さい場合は、ステップＳ８へ進み、触媒３２が異常であると判定する。一方、ステップＳ７でＣｍａｘ値が初期異常判定のしきい値以上の場合は、ステップＳ２へ戻り、再度Ｃｍａｘを算出する。
【００５０】
ステップＳ４でＣｍａｘの算出回数が２回ではない場合はステップＳ９へ進み、Ｃｍａｘの算出回数が４回であるか否かを判定する。ステップＳ９でＣｍａｘの算出回数が４回の場合はステップＳ１０へ進み、Ｃｍａｘ値と中間正常判定のしきい値（＝０．１５）を比較する。ここでＣｍａｘ値が中間判定のしきい値以上の場合はステップＳ１１へ進み、触媒３２が正常であると判定する。一方、ステップＳ１０でＣｍａｘ値が中間正常判定のしきい値よりも小さい場合はステップＳ１２へ進み、Ｃｍａｘ値と中間異常判定のしきい値（＝０．０６）を比較する。
【００５１】
ステップＳ１２でＣｍａｘ値が中間異常判定のしきい値よりも小さい場合は、ステップＳ１３へ進み、触媒３２が異常であると判定する。一方、ステップＳ１２でＣｍａｘ値が中間異常判定のしきい値以上の場合は、ステップＳ２へ戻り、再度Ｃｍａｘを算出する。
【００５２】
ステップＳ９でＣｍａｘの算出回数が４回ではない場合はステップＳ１４へ進み、Ｃｍａｘの算出回数が６回であるか否かを判定する。ステップＳ１４でＣｍａｘの算出回数が６回の場合はステップＳ１５へ進み、Ｃｍａｘ値と最終正常判定のしきい値（＝０．０８）を比較する。ここでＣｍａｘ値が最終正常判定のしきい値以上の場合はステップＳ６へ進み、触媒３２が正常であると判定する。一方、ステップＳ１５でＣｍａｘ値が最終正常判定のしきい値よりも小さい場合はステップＳ１６へ進み、触媒３２が異常であると判定する。
【００５３】
以上説明したように本実施形態によれば、正常データバラツキ範囲と異常データバラツキ範囲が重複している場合は、重複範囲での判定を保留とし、保留とした場合のみ更なるＣｍａｘを算出するようにしたため、Ｃｍａｘの算出回数を最小限に抑えることが可能となる。これにより、アクティブＡ／Ｆ制御を短期間で終了させることができ、触媒の劣化を早期に検出することができるとともに、エミッション、ドライバビリティの劣化を最小限に抑えることができる。また、判定が保留となる場合にはＣｍａｘを更に算出することで、算出値のＳ／Ｎ比を高めることができ、精度の高い判定が可能となる。従って、短期間でのＣｍａｘの算出完了、及びＣｍａｘの検出精度向上の両立を達成することができる。
【００５４】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００５５】
第１の発明によれば、酸素吸蔵量と酸素吸蔵量の算出回数に基づいて排気浄化触媒の劣化の度合いを判定するようにしたため、算出回数毎に異なる算出値のバラツキを考慮した上で触媒の劣化度合いを判定することが可能となる。
【００５６】
また、この発明によれば、算出回数に応じて異なるように設定されたしきい値と酸素吸蔵量とを比較するようにしたため、算出回数に応じた最適なしきい値で触媒の劣化度合いを判定することが可能となる。
【００５７】
第２の発明によれば、第２の劣化検出モードの判定を保留する酸素吸蔵量の範囲を第１の劣化検出モードに比べて狭く設定したため、触媒の劣化の度合いが明らかな場合は第１の劣化検出モードのみで判定を終了させることができ、更なる酸素吸蔵量の算出が不要となる。また、第１の劣化検出モードで判定が保留となる場合は、酸素吸蔵量の算出回数を増加させて第２の劣化検出モードで判定を行うため、精度の高い判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる触媒劣化判別装置及びその周辺の構造を示す模式図である。
【図２】アクティブＡ／Ｆ制御による最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）の検出方法を示す模式図である。
【図３】触媒に吸着保持される酸素の絶対量ＯＳと触媒の劣化度との関係を示す特性図である。
【図４】最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）の算出回数毎のしきい値の設定方法を示す模式図である。
【図５】本実施形態にかかる触媒劣化判別装置における劣化判定の方法を示す模式図である。
【図６】本実施形態にかかる触媒劣化判別装置における処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３２触媒
３５第１の空燃比センサ
３６第２の空燃比センサ
４０ＥＣＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst deterioration determination apparatus, and is particularly suitable for application to an apparatus for determining catalyst deterioration using active A / F control.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a method for determining a deterioration state of an exhaust purification catalyst by performing control for forcibly changing the air-fuel ratio upstream of the catalyst to lean / rich (hereinafter referred to as active A / F control) is known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-329832 describes a method of detecting the maximum oxygen storage amount of a catalyst by active A / F control and determining the deterioration state of the catalyst based on this.
[0003]
In the active A / F control, the air-fuel ratio supplied to the engine cylinder is made rich to the air-fuel ratio, the oxygen stored in the catalyst is reduced and released, and then the air-fuel ratio is reversed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. . Under the lean air-fuel ratio, oxygen in the exhaust gas is stored in the catalyst, so the air-fuel ratio detected by the sensor provided downstream of the catalyst is the stoichiometric air-fuel ratio for a certain period of time until the oxygen storage capacity of the catalyst is saturated. The air-fuel ratio changes to a lean air-fuel ratio after the oxygen storage capacity is saturated. Thereafter, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder is reversed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. Since the oxygen stored in the catalyst is consumed under the rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio detected by the sensor provided downstream of the catalyst is the stoichiometric air-fuel ratio for a certain period of time until oxygen is consumed from the catalyst. And then the rich air-fuel ratio is changed.
[0004]
The catalyst deterioration determination method based on active A / F control calculates the maximum oxygen storage amount based on the amount of gas flowing into the catalyst while the theoretical air-fuel ratio is maintained and the air-fuel ratio upstream of the catalyst at that time. The maximum oxygen storage amount is calculated every time the air-fuel ratio is inverted between the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio, and the state of catalyst deterioration is determined based on the calculated value.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-329832 A
[Patent Document 2]
JP-A-5-133264
[Patent Document 3]
JP 11-125112 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the amount of oxygen actually occluded or exhausted by the catalyst varies from measurement to measurement, and the detection accuracy of each sensor such as an air-fuel ratio sensor is not constant, so the maximum oxygen storage amount detected by the above method varies. appear. Therefore, it is necessary to consider every variation in order to accurately determine the state of catalyst deterioration, and in order to eliminate the influence of the variation, a large amount of data on the maximum oxygen storage amount must be acquired. For this reason, it is necessary to uniformly set the time for performing the active A / F control to the longest time during which the influence of variation can be eliminated.
[0007]
However, if the execution time of the active A / F control is lengthened, the time during which the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio becomes longer, causing a problem that emissions and drivability deteriorate. For this reason, it has been difficult to achieve both of the conflicting problems of improving emission and drivability and ensuring the detection accuracy of the maximum oxygen storage amount.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to minimize the deterioration of emission and drivability and accurately determine the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a first invention provides an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, a first air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst, and the exhaust purification catalyst. A second air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio downstream of the exhaust air-fuel ratio, and an air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst when the output value of the second air-fuel ratio sensor changes from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio. When the output value of the second air-fuel ratio sensor changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst is determined in advance. Air-fuel ratio switching means for switching from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio; and the first air-fuel ratio sensor when the output value of the second air-fuel ratio sensor maintains a rich air-fuel ratio or a lean air-fuel ratio. Each time the air-fuel ratio is switched between a lean air-fuel ratio and a rich air-fuel ratio, means for calculating the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst, and the number of times the oxygen storage amount and the oxygen storage amount are calculated. Determination means for determining the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst based on,
  The determination means includes a comparison means for comparing a predetermined threshold value with the oxygen storage amount,
  The comparison means compares the oxygen storage amount with the threshold value set differently depending on the number of times the oxygen storage amount is calculated.It is characterized by that.
[0011]
  First2The invention ofAn exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, a first air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst, and a second air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio downstream of the exhaust purification catalyst And means for switching the air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst between a predetermined rich air-fuel ratio and a predetermined lean air-fuel ratio, wherein the output value of the second air-fuel ratio sensor is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. The air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst is changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio after the change to, and the exhaust purification catalyst after the output value of the second air-fuel ratio sensor changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. The air-fuel ratio switching means for switching the air-fuel ratio upstream of the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, and after the air-fuel ratio is switched by the air-fuel ratio switching means, the second air-fuel ratio sensor The air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor during the period until the detected air-fuel ratio shows the predetermined rich air-fuel ratio or lean air-fuel ratio, and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine during the period The degree of deterioration of the exhaust purification catalyst is determined based on the means for calculating the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst for each period and the oxygen storage amount and the number of times of calculation of the oxygen storage amount. Determination means,
  The determination means includes a determination hold means for holding the determination of the degree of deterioration according to the oxygen storage amount, a first deterioration detection mode in which a range of the oxygen storage amount for holding the determination is a predetermined range; When the determination is suspended in the first deterioration detection mode, the calculation is performed by increasing the number of calculations of the oxygen storage amount, and the range of the oxygen storage amount for which the determination is suspended is set to be narrower than the predetermined range. And at least a deterioration detection mode.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.
[0013]
FIG. 1 is a diagram for explaining a catalyst deterioration determination device according to an embodiment of the present invention and a structure around it. As shown in FIG. 1, an intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with the internal combustion engine 10. The intake passage 12 includes an air filter 16 at an upstream end. The air filter 16 is assembled with an intake air temperature sensor 18 for detecting the intake air temperature THA (that is, the outside air temperature).
[0014]
An air flow meter 20 is disposed downstream of the air filter 16. The air flow meter 20 is a sensor that detects an air inflow amount (Ga) flowing through the intake passage 12. A throttle valve 22 is provided downstream of the air flow meter 20. A throttle sensor 24 that detects the throttle opening degree TA and an idle switch 26 that is turned on when the throttle valve 22 is fully closed are disposed in the vicinity of the throttle valve 22.
[0015]
A surge tank 28 is provided downstream of the throttle valve 22. Further, a fuel injection valve 30 for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine 10 is disposed further downstream of the surge tank 28.
[0016]
An exhaust purification catalyst 32 is provided in the exhaust passage 14. The exhaust purification catalyst 32 selectively retains (occludes) oxygen in the exhaust by adsorbing, absorbing, or both when the inflowing exhaust air-fuel ratio is lean, and the inflowing exhaust air-fuel ratio is the stoichiometric or rich air. When the fuel ratio is reached, the stored oxygen is reduced and purified using the reducing components (HC, CO) in the exhaust.
[0017]
In the exhaust passage 14, a first air-fuel ratio sensor 35 is disposed upstream of the exhaust purification catalyst 32, and a second air-fuel ratio sensor 36 is disposed downstream. Both the first air-fuel ratio sensor 35 and the second air-fuel ratio sensor 36 are sensors that detect the oxygen concentration in the exhaust gas. According to the first air-fuel ratio sensor 35 and the second air-fuel ratio sensor 36, the air-fuel ratio upstream and downstream of the catalyst 32 can be detected based on the oxygen concentration in the exhaust gas.
[0018]
As shown in FIG. 1, the catalyst deterioration determination device of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. In addition to the various sensors and the fuel injection valve 30 described above, the ECU 40 is connected to a water temperature sensor 42 that detects the coolant temperature THW of the internal combustion engine 10, a vehicle speed sensor 44 that detects the vehicle speed SPD, and the like.
[0019]
In the system shown in FIG. 1, the catalyst deterioration determination device of the present embodiment detects the maximum oxygen storage amount (Cmax) of the catalyst 32 by active A / F control, and determines the deterioration state of the catalyst based on the Cmax value.
[0020]
First, a method for detecting Cmax by active A / F control will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing a Cmax detection method. In FIG. 2, the solid line indicates the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor 35, and the broken line indicates the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36. FIG. 2 shows time t₁The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder at lean air-fuel ratio (A / F)_LTo rich air-fuel ratio (A / F)_RForcibly switched to time t₂The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder at the rich air-fuel ratio (A / F)_RTo lean air-fuel ratio (A / F)_LThe case where it is forcibly switched is shown.
[0021]
As shown in FIG.₁Is the lean air-fuel ratio (A / F)._LTo rich air-fuel ratio (A / F)_RIs switched to the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor 35, the lean air-fuel ratio (A / F)_LTo rich air-fuel ratio (A / F)_RTo change. The air-fuel ratio supplied into the engine cylinder is rich air-fuel ratio (A / F)_RTo lean air-fuel ratio (A / F)_LThe air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor 35 is also rich air-fuel ratio (A / F)_RTo lean air-fuel ratio (A / F)_LTo change.
[0022]
The air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 changes in a pattern different from that of the first air-fuel ratio sensor 35 as shown by a broken line in FIG. That is, time t₁Is the lean air-fuel ratio (A / F)._LTo rich air-fuel ratio (A / F)_RThe air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 when the air-fuel ratio changes to the lean air-fuel ratio (A / F)_LChanges from the stoichiometric air-fuel ratio to T_RRich air-fuel ratio (A / F) after being maintained at the stoichiometric air-fuel ratio for a period of time_RChange to. On the other hand, time t₂Is the rich air-fuel ratio (A / F)_RTo lean air-fuel ratio (A / F)_LThe air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 when the air-fuel ratio changes to the rich air-fuel ratio (A / F)_RChanges from the stoichiometric air-fuel ratio to T_LLean air-fuel ratio (A / F) after being maintained at the stoichiometric air-fuel ratio for a period of time_LChange to.
[0023]
The air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 is T_RTime or T_LThe stoichiometric air-fuel ratio is maintained for a period of time because the catalyst 32 has O₂It depends on the storage function. That is, time t₁When the air-fuel ratio supplied into the engine cylinder is lean before, excess oxygen exists in the exhaust gas, and this excess oxygen is adsorbed and held by the catalyst 32. Time t₁The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder at the lean air-fuel ratio (A / F)_LTo rich air-fuel ratio (A / F)_RThe amount of CO, HC, H corresponding to the air-fuel ratio is contained in the exhaust gas.₂Thus, oxygen adsorbed on the catalyst 32 is used to oxidize these unburned components. While oxygen adsorbed and held by the catalyst 32 oxidizes these unburned components, that is, T in FIG._RDuring the time, the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. When the oxygen adsorbed and held by the catalyst 32 runs out, the unburned component is no longer oxidized, and the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 is a rich air-fuel ratio (A / F)._RIt becomes.
[0024]
Time t₂The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder at the rich air-fuel ratio (A / F)_RTo lean air-fuel ratio (A / F)_LWhen changed to, the oxygen adsorption action by the catalyst 32 is started. While oxygen is adsorbed, that is, T in FIG._LDuring the time, the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. Thereafter, when the oxygen adsorption capacity of the catalyst 32 is saturated, oxygen is no longer adsorbed by the catalyst 32, so the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 36 is a lean air-fuel ratio (A / F)._LIt becomes. While the oxygen adsorbing action is performed, oxygen in the exhaust gas is deprived by the catalyst 32, and HC, CO, H contained in the exhaust gas.₂Such unburned components take oxygen from NOx and reduce NOx. When the oxygen adsorption capacity of the catalyst 32 is saturated, the unburned components in the exhaust gas are oxidized by the oxygen contained in the exhaust gas, so that the NOx reduction action is not performed and NOx is discharged.
[0025]
There is an upper limit to the maximum oxygen storage amount (Cmax) that the catalyst 32 can adsorb and hold, and the absolute amount of Cmax is determined from the specifications of the catalyst 32. CO, HC, H that can be oxidized if the absolute amount of Cmax increases₂As the amount of unburned components such as the amount increases and the amount of NOx that can be reduced increases, the exhaust gas purification rate increases. If the absolute amount of Cmax is decreased, the amount of unburned components that can be oxidized and the amount of NOx that can be reduced are decreased, and the exhaust gas purification rate is decreased. Therefore, Cmax is a characteristic value indicating the degree of deterioration of the catalyst 32. FIG. 3 shows the relationship between Cmax and the degree of deterioration of the catalyst 32. Thus, if the Cmax of the catalyst 32 is detected, the degree of deterioration of the catalyst 32 can be accurately detected.
[0026]
T in FIG._RIn the engine cylinder, the rich air-fuel ratio (A / F)_RThe amount of fuel supplied into the engine cylinder during this period is F₁Then, the amount of air in the air-fuel mixture supplied into the cylinder is (A / F)_R・ F₁The amount of air required for combustion is (theoretical air-fuel ratio) · F₁It is represented by Therefore, in the engine cylinder, (theoretical air-fuel ratio-(A / F)_R) ・ F₁Therefore, if the proportion of oxygen in the insufficient air is 0.23, the insufficient oxygen amount is 0.23 · (theoretical air-fuel ratio-(A / F)_R) ・ F₁It becomes. The unburned portion of the fuel supplied into the engine cylinder is oxidized by oxygen adsorbed and held by the catalyst 32, and T_RSince it is released from the catalyst 32 over time, the amount of oxygen deficient is 0.23 · (theoretical air-fuel ratio-(A / F)_R) ・ F₁Is the absolute amount of oxygen adsorbed and held by the catalyst 32. Time t₁Previously, the output of the second air-fuel ratio sensor 36 was (A / F)_LTherefore, time t₁At this point, the oxygen storage capacity of the catalyst 32 is saturated. Therefore, oxygen amount 0.23 · (theoretical air-fuel ratio-(A / F)_R) ・ F₁Is the maximum oxygen storage amount (Cmax) of the catalyst 32. Where T_RAir-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder in time_RCan be detected from the output value of the first air-fuel ratio sensor 35. Therefore, the air-fuel ratio (A / F)_RAnd T_RThe amount of fuel F supplied into the engine cylinder over time₁From this, the maximum oxygen storage amount (Cmax) of the catalyst 32 is known.
[0027]
Similarly, in FIG._LIn the engine cylinder, a lean air-fuel ratio (A / F)_LThe amount of fuel supplied into the engine cylinder during this period is F₂Then, the amount of air in the air-fuel mixture supplied into the cylinder is (A / F)_L・ The amount of air required for combustion is expressed as F (theoretical air-fuel ratio).₂It is represented by Therefore, in the engine cylinder, ((A / F)_L-Theoretical air-fuel ratio) ・ F₂If the amount of air is excessive and the proportion of oxygen in the excess air is 0.23, the excess oxygen amount is 0.23 · ((A / F)_L-Theoretical air-fuel ratio) ・ F₂It becomes. This excess oxygen amount is T_LSince it is adsorbed by the catalyst 32 over time, the excess oxygen amount is 0.23 · (A / F)_L-Theoretical air-fuel ratio) ・ F₂Is the absolute amount of oxygen adsorbed and held by the catalyst 32. T_RAfter a lapse of time, the output of the second air-fuel ratio sensor 36 is (A / F)_RTherefore, time t₂At this time, all the oxygen stored in the catalyst 32 is exhausted. Therefore, oxygen amount 0.23 · ((A / F)_L-Theoretical air-fuel ratio) ・ F₂Is the maximum oxygen storage amount (Cmax) of the catalyst 32. Where T_LAir-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder in time_LCan be detected from the output value of the first air-fuel ratio sensor 35. Therefore, the air-fuel ratio (A / F)_LAnd T_LThe amount of fuel F supplied into the engine cylinder over time₂From this, the maximum oxygen storage amount (Cmax) of the catalyst 32 is known. Fuel amount F₁, F₂T_RTime or T_LIt can be determined from the fuel injection amount (opening angle of the injection valve) that the ECU 40 has instructed to the fuel injection valve 30 during the time.
[0028]
T_RTime or T_LThe air-fuel ratio ((A / F)) detected by the first air-fuel ratio sensor 35 in time_ROr (A / F)_L) If there is a fluctuation_RTime, T_LΔT that further classifies time_RTime, ΔT_LThe oxygen storage amount ΔOSA is obtained every time, and T_RTime or T_LBy accumulating ΔOSA within the time, the Cmax value can be obtained more accurately. In this case, ΔT_RTime or ΔT_LThe calculation formula of ΔOSA in time is as follows.
ΔOSA = 0.23 · (theoretical air-fuel ratio− (A / F)_R) ・ F₁
ΔOSA = 0.23 · ((A / F)_L-Theoretical air-fuel ratio) ・ F₂
[0029]
In these ΔOSA calculation formulas, (A / F)_R, (A / F)_LIs ΔT_RTime or ΔT_LThis is the output value of the first air-fuel ratio sensor 35 at each time. F₁, F₂Is ΔT_RTime or ΔT_LThis is the amount of fuel supplied into the engine cylinder every hour. Thus, the minute time ΔT_R, ΔT_LΔOSA is calculated based on the output value of each first air-fuel ratio sensor 35, and T_RTime or T_LBy obtaining the sum of ΔOSA in time, the Cmax value can be obtained in consideration of the fluctuation of the air-fuel ratio upstream of the catalyst 32, and the Cmax can be calculated with high accuracy.
[0030]
In active A / F control, rich air-fuel ratio (A / F)_RAnd lean air-fuel ratio (A / F)_LSince the maximum oxygen storage amount (Cmax) can be calculated every time the air-fuel ratio is reversed during the period of time, the number of calculation of the Cmax value can be increased as the number of inversions is increased. Since the calculated Cmax value varies, it is desirable to detect the Cmax value a plurality of times and perform processing such as averaging in order to improve the detection accuracy.
[0031]
On the other hand, while the active A / F control is being executed, the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, so there is a risk that emissions and drivability will deteriorate. Therefore, in order to improve emission and drivability, it is desirable to reduce the number of inversions to minimize the number of Cmax calculation times, and to finish active A / F control in a short time.
[0032]
For this reason, the catalyst deterioration determination device of the present embodiment can clearly determine the degree of deterioration of the catalyst 32 from the calculated Cmax value in the process of calculating the Cmax value several times by active A / F control. Terminates the active A / F control without calculating the subsequent Cmax value.
[0033]
On the other hand, if the degree of deterioration of the catalyst 32 cannot be determined only by the already calculated Cmax value, the active A / F control is continued to detect the Cmax value. Thereby, when the deterioration determination is delicate, the number of data of the Cmax value can be increased and the detection accuracy can be increased, so that the degree of deterioration can be reliably determined.
[0034]
In the present embodiment, in order to realize such control, the deterioration state is determined by comparing a predetermined threshold value with the calculated Cmax value, and the threshold value is changed according to the number of times the Cmax value is calculated. The deterioration determination is performed with an optimum threshold value according to the number of calculations.
[0035]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a method of setting different threshold values depending on the number of Cmax value calculations. FIG. 4 schematically shows the distribution of the average value of Cmax values for each number of Cmax calculations, and the vertical axis indicates the direction of increase / decrease of the Cmax value. Here, an average value is obtained from a plurality of calculated Cmax values, and the average value is compared with a predetermined threshold value to determine deterioration. As shown in FIG. 4, when the number of Cmax calculations is small and the number of data is small, the average value of the calculated values is dispersed within the range of C1 when the catalyst 32 is not deteriorated (normal). When the catalyst is deteriorated (abnormal), it is dispersed within the range of C2. Accordingly, it is possible to reliably determine that the catalyst 32 is normal in consideration of the variation when the average value of the calculated values is equal to or greater than the upper limit value of the abnormal data variation range C2. Therefore, the upper limit value T1 of the abnormal data variation range C2 becomes a normal determination threshold value. Similarly, it is possible to reliably determine that the catalyst 32 is abnormal in consideration of the variation when the average value of the calculated values is smaller than the lower limit value of the normal data variation range C1. Accordingly, the lower limit value T2 of the normal data variation range C1 becomes the abnormality determination threshold value. When the average value of the calculated values is an overlapping range of C1 and C2, that is, T2 or more and less than T3, it is possible to assume either normal or abnormal considering the variation of the calculated values.
[0036]
When the number of times Cmax is calculated is “medium”, the average value of the calculated values is dispersed within the range of C3 when the catalyst is normal, and within the range of C4 when the catalyst is abnormal. To do. Therefore, it can be determined with certainty that the catalyst 32 is normal when the average value of the calculated values is not less than the upper limit value of the abnormal data variation range C4. Accordingly, the upper limit value T3 of the abnormal data variation range C4 is a threshold value for normality determination. Similarly, it can be reliably determined that the catalyst 32 is abnormal when the average value of the calculated values is smaller than the lower limit value of the normal data variation range C3. Therefore, the lower limit value T3 of the normal data variation range C3 becomes the abnormality determination threshold value. Then, when the average value of the calculated values is an overlapping range of C3 and C4, that is, between T3 and less than T4, it is possible to assume both normal and abnormal cases considering variation, so the determination is put on hold.
[0037]
In the case of “large number of data” where the number of Cmax calculations is large, the average value of the calculated values is dispersed within the range of C5 when the catalyst is normal, and is dispersed within the range of C6 when the catalyst is abnormal. Therefore, it can be determined with certainty that the catalyst 32 is normal when the average value of the calculated values is not less than the upper limit value of the abnormal data variation range C6. Similarly, it can be reliably determined that the catalyst 32 is abnormal when the average value of the values calculated six times is smaller than the lower limit value of the normal data variation range C5. In FIG. 4, since the lower limit value of the normal data variation range C5 and the upper limit value of the abnormal data variation range C6 are equal, both the normal and abnormal determination threshold values are represented by T5.
[0038]
Thus, in this embodiment, paying attention to the fact that the range in which Cmax values are dispersed becomes narrower as the number of Cmax calculations is increased, a different threshold is set according to the number of calculations, thereby narrowing the determination pending range. I am doing so. As a result, when it is clear that the catalyst is normal or abnormal, the deterioration determination can be completed with a small number of calculations.
[0039]
In addition, when the determination is put on hold with a small number of calculations, the accuracy of the calculated value can be increased by increasing the number of calculations, so that the deterioration determination can be reliably performed. At this time, as shown in the case of “large number of data” in FIG. 4, the Cmax value is calculated up to the number of data that does not overlap the normal data variation range and the normal data variation range, thereby determining the normal / abnormal determination threshold value. Can be set to one, and determination is not put on hold in the end.
[0040]
A specific method will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 5, deterioration determination is performed when the Cmax calculation count reaches 2, 4, and 6 times, and a different threshold is set for each calculation count. In addition, when the number of calculations is 2 and 4, the normal data variation range and the abnormal data variation range overlap, so both the normal determination threshold value and the abnormality determination threshold value are set. Yes. When the number of calculations is 2, the normal Cmax level is set to 0.2 and the abnormal Cmax level is set to 0.03 as the initial normal determination threshold. When the number of calculations is 4, the intermediate normal determination is performed. As a threshold, a normal level is 0.15 and an abnormal level is 0.06. When the number of calculations is 6, the threshold value for final normal determination is set to 1 and the normal / abnormal determination level is set to 0.08.
[0041]
When the number of calculations is two, the catalyst 32 is determined to be normal when the average value of Cmax calculated twice is 0.2 or more, and when the average value is smaller than 0.03, the catalyst 32 is determined to be normal. Judge as abnormal. When the average value is 0.03 or more and is smaller than 0.2, the determination of catalyst deterioration is suspended and active A / F control is subsequently performed to calculate Cmax.
[0042]
If the determination is put on hold when the calculation count is 2, the Cmax calculation is further performed twice, and the deterioration determination is performed again when the total calculation count is 4. Here, when the average value of Cmax calculated four times is 0.15 or more, it is determined that the catalyst 32 is normal, and when the average value is smaller than 0.06, it is determined that the catalyst 32 is abnormal. . When the average value is 0.06 or more and smaller than 0.15, the determination of catalyst deterioration is suspended, and the active A / F control is subsequently performed to calculate Cmax.
[0043]
If the determination is put on hold when the calculation number is 4, the Cmax calculation is further performed twice, and the deterioration determination is performed again when the total calculation number is 6. Here, since the threshold value for normality determination and the threshold value for abnormality determination are both 0.08, it is determined that the catalyst 32 is normal when the average value of Cmax calculated six times is 0.08 or more. When the average value is smaller than 0.08, it is determined that the catalyst 32 is abnormal. When the number of calculations is 6, the normal data variation range and the abnormal data variation range do not overlap and the determination is not suspended, so that either normal or abnormal is determined, and the deterioration determination ends.
[0044]
In FIG. 5, the Cmax calculation count is 2 and the determination is normal or abnormal without being suspended, for example, when the deterioration of a catalyst used up to a travel distance of about 150,000 miles is determined. To do. In addition, it was used up to a travel distance of about 150,000 miles and was used with a fuel with a high sulfur content that the number of Cmax calculations was 4 and it was determined to be normal or abnormal without being suspended. This corresponds to the case where the deterioration of the catalyst is judged. In addition, when Cmax is calculated six times, it is judged normal or abnormal when the deterioration of a catalyst that has been used up to a travel distance of about 150,000 miles and has been used with fuel having a high sulfur content is determined. Further, this corresponds to the case where the accuracy of the first air-fuel ratio sensor 35 and the second air-fuel ratio sensor 36 has deteriorated to the maximum during active A / F control. Thus, since the Cmax value decreases as the degree of deterioration of the catalyst 32 is more severe, the normal data variation range and the abnormal data variation range tend to overlap, and the determination is likely to be suspended. By calculating, the detection accuracy is ensured.
[0045]
Next, based on the flowchart of FIG. 6, the procedure of the process in the catalyst deterioration determination apparatus according to the present embodiment will be described. First, in step S1, it is determined whether or not an execution condition for active A / F control is satisfied. If the execution condition is satisfied, the process proceeds to step S2. If the execution condition is not satisfied, the process returns to the initial state (RETURN). Here, the establishment of the execution condition means completion of starting of the first air-fuel ratio sensor 35 and the second air-fuel ratio sensor 36, and the like.
[0046]
In step S2, the Cmax value is detected. Here, as described above, T_RTime or T_LThe amount of fuel F supplied into the engine cylinder over time₁, F₂Cmax value is calculated from
[0047]
In the next step S3, the number of Cmax calculations at the current stage is obtained. If the number of calculations is 1, 3, or 5, the process returns to step S2 and Cmax is calculated again. If the number of Cmax calculations is not 1, 3, or 5, the process proceeds to step S4, and it is determined whether the number of Cmax calculations is 2.
[0048]
If the number of Cmax calculations is two in step S4, the process proceeds to step S5, where the Cmax value is compared with the initial normal determination threshold value (= 0.2). If the Cmax value is equal to or greater than the initial normal determination threshold value, the process proceeds to step S6, where it is determined that the catalyst 32 is normal. On the other hand, if the Cmax value is smaller than the initial normal determination threshold value in step S5, the process proceeds to step S7, and the Cmax value is compared with the initial abnormality determination threshold value (= 0.03).
[0049]
If the Cmax value is smaller than the initial abnormality determination threshold value in step S7, the process proceeds to step S8, where it is determined that the catalyst 32 is abnormal. On the other hand, if the Cmax value is greater than or equal to the initial abnormality determination threshold value in step S7, the process returns to step S2 and Cmax is calculated again.
[0050]
If the number of Cmax calculations is not two in step S4, the process proceeds to step S9, and it is determined whether or not the number of Cmax calculations is four. If the number of Cmax calculations is 4 in step S9, the process proceeds to step S10, and the Cmax value is compared with the intermediate normality determination threshold (= 0.15). If the Cmax value is equal to or greater than the intermediate determination threshold value, the process proceeds to step S11 to determine that the catalyst 32 is normal. On the other hand, if the Cmax value is smaller than the intermediate normality determination threshold value in step S10, the process proceeds to step S12, and the Cmax value is compared with the intermediate abnormality determination threshold value (= 0.06).
[0051]
When the Cmax value is smaller than the threshold value for determining the intermediate abnormality in step S12, the process proceeds to step S13, and it is determined that the catalyst 32 is abnormal. On the other hand, if the Cmax value is greater than or equal to the threshold value for determining the intermediate abnormality in step S12, the process returns to step S2 and Cmax is calculated again.
[0052]
If the number of Cmax calculations is not four in step S9, the process proceeds to step S14, and it is determined whether or not the number of Cmax calculations is six. If the number of Cmax calculations is 6 in step S14, the process proceeds to step S15, and the Cmax value is compared with the final normal determination threshold (= 0.08). If the Cmax value is equal to or greater than the final normal determination threshold value, the process proceeds to step S6 to determine that the catalyst 32 is normal. On the other hand, when the Cmax value is smaller than the final normal determination threshold value in step S15, the process proceeds to step S16, and it is determined that the catalyst 32 is abnormal.
[0053]
As described above, according to the present embodiment, when the normal data variation range and the abnormal data variation range overlap, the determination in the overlap range is put on hold, and only when the hold is put on, further Cmax is calculated. Therefore, it is possible to minimize the number of times Cmax is calculated. Thereby, active A / F control can be completed in a short period of time, catalyst deterioration can be detected at an early stage, and emission and drivability deterioration can be minimized. In addition, when the determination is suspended, the S / N ratio of the calculated value can be increased by further calculating Cmax, and a highly accurate determination is possible. Therefore, it is possible to achieve both the completion of the calculation of Cmax in a short period and the improvement of the detection accuracy of Cmax.
[0054]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0055]
According to the first aspect of the invention, the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst is determined based on the oxygen storage amount and the number of calculations of the oxygen storage amount. It is possible to determine the degree of deterioration of the.
[0056]
  Also thisAccording to the invention, since the threshold value set differently according to the number of calculations is compared with the oxygen storage amount, the degree of deterioration of the catalyst can be determined with the optimum threshold value according to the number of calculations. Is possible.
[0057]
  First2According to the invention, since the range of the oxygen storage amount for which the determination in the second deterioration detection mode is suspended is set narrower than that in the first deterioration detection mode, the first deterioration occurs when the degree of catalyst deterioration is clear. The determination can be completed only in the detection mode, and further calculation of the oxygen storage amount is not necessary. Further, when the determination is put on hold in the first deterioration detection mode, the determination is made in the second deterioration detection mode by increasing the number of times of calculating the oxygen storage amount, so that a highly accurate determination is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a catalyst deterioration determination device according to an embodiment of the present invention and a structure around it.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for detecting a maximum oxygen storage amount (Cmax) by active A / F control.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between an absolute amount OS of oxygen adsorbed and held by a catalyst and a degree of deterioration of the catalyst.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a threshold value setting method for each calculation count of the maximum oxygen storage amount (Cmax).
FIG. 5 is a schematic diagram showing a deterioration determination method in the catalyst deterioration determination apparatus according to the present embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure in the catalyst deterioration determination apparatus according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
32 Catalyst
35 First air-fuel ratio sensor
36 Second air-fuel ratio sensor
40 ECU

Claims

An exhaust purification catalyst for purifying the exhaust gas of the internal combustion engine;
A first air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst;
A second air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio downstream of the exhaust purification catalyst;
A means for switching an air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst between a predetermined rich air-fuel ratio and a predetermined lean air-fuel ratio, wherein an output value of the second air-fuel ratio sensor changes from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio. After that, the air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, and after the output value of the second air-fuel ratio changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the upstream of the exhaust purification catalyst Air-fuel ratio switching means for switching the air-fuel ratio at lean from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio;
The first air-fuel ratio sensor detects the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor until the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor indicates the predetermined rich air-fuel ratio or lean air-fuel ratio. Means for calculating an oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst for each period based on the detected air-fuel ratio and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine during the period;
Determination means for determining the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst based on the oxygen storage amount and the number of calculations of the oxygen storage amount ;
The determination means includes a comparison means for comparing a predetermined threshold value with the oxygen storage amount,
The comparison means compares the threshold value, which is set differently depending on the number of times the oxygen storage amount is calculated, with the oxygen storage amount .

An exhaust purification catalyst for purifying the exhaust gas of the internal combustion engine;
A first air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst;
A second air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio downstream of the exhaust purification catalyst;
A means for switching an air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst between a predetermined rich air-fuel ratio and a predetermined lean air-fuel ratio, wherein an output value of the second air-fuel ratio sensor changes from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio. After that, the air-fuel ratio upstream of the exhaust purification catalyst is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, and after the output value of the second air-fuel ratio changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the upstream of the exhaust purification catalyst Air-fuel ratio switching means for switching the air-fuel ratio at lean from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio;
The first air-fuel ratio sensor detects the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor until the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor indicates the predetermined rich air-fuel ratio or lean air-fuel ratio. Means for calculating an oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst for each period based on the detected air-fuel ratio and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine during the period;
Determination means for determining the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst based on the oxygen storage amount and the number of calculations of the oxygen storage amount;
The determination means includes a determination hold means for holding the determination of the degree of deterioration according to the oxygen storage amount,
A first deterioration detection mode in which the range of the oxygen storage amount for which determination is suspended is a predetermined range;
When the determination is suspended in the first deterioration detection mode, the calculation is performed by increasing the number of calculations of the oxygen storage amount, and the range of the oxygen storage amount for which the determination is suspended is set to be narrower than the predetermined range. At least with you that catalytic deterioration determining apparatus wherein the degradation detection mode, the.