JP4687681B2 - 内燃機関の触媒劣化判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に設けられる触媒の劣化を判定する装置に関するものである。

内燃機関では、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒によって排気成分の浄化が行われている。この触媒による排気成分の浄化は、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が所定の範囲内にある場合に効率よく行われる。そこで触媒の上流側に排気の酸素濃度を検出する酸素センサを設け、このセンサの出力信号に基づいて混合気の空燃比を検出し、この検出された空燃比が目標空燃比になるよう燃料噴射量に対する空燃比補正値を求めて燃料噴射量を増減補正する空燃比フィードバック制御が一般的には行われている。

また、触媒による排気成分の浄化状態を把握するために、同触媒の下流側にも排気の酸素濃度を検出する酸素センサを設け、このセンサの出力信号に基づいて触媒を通過した後の排気の空燃比を検出し、上記空燃比補正値に対する修正値を算出する、いわゆる空燃比のサブフィードバック制御を実行するものもある。

ここで、触媒の劣化が進行すると、たとえ混合気の空燃比が適切に制御されていても排気の浄化を十分に行うことができなくなる。そこで、従来、触媒の劣化を判定する装置が種々提案されている。

例えば特許文献１に記載の装置では、次のようにして触媒の劣化判定を行うようにしている。
触媒は、これを通過する排気の空燃比がリーンの時には排気中の酸素を吸蔵し、同空燃比がリッチのときには吸蔵した酸素を放出する酸素ストレージ作用を有している。そのため、触媒上流側の空燃比をリッチからリーンへ変更した場合、触媒での酸素吸蔵が完了した後に触媒下流側の空燃比はリーンとなり、触媒上流側の空燃比をリーンからリッチへ変更した場合には、触媒からの酸素放出が完了した後に触媒下流側の空燃比はリッチとなる。従って、触媒上流側の空燃比を変更した後の触媒下流側の空燃比の変化を監視することにより触媒の酸素吸蔵量を推定することができる。そしてこの酸素吸蔵量は、触媒の劣化が進行するにつれて少なくなる傾向にあるため、上記文献に記載の装置では、上記態様にて触媒の酸素吸蔵量を推定し、その推定された値に基づいて触媒の劣化判定を行うようにしている。
特開２００１−３２９８３２号公報

ところで、内燃機関では、加速時などにおいて、燃料噴射量の増量補正を通じて混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ化されることがある。こうした燃料の増量補正中には空気に対して燃料の量が過剰になるため、排気通路には未燃燃料が排出されやすくなる。このようにして排出される未燃燃料は、増量補正が終了した後、ある程度の時間が経過するまでは排気通路内に残留するため、増量補正が終了した後に上記酸素吸蔵量の算出を行う場合にあって、そうした未燃燃料が残留していると酸素吸蔵量が誤って算出されるおそれがあり、ひいては触媒の劣化判定にも悪影響を与えてしまうおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒の酸素吸蔵量を算出する際、より正解に酸素吸蔵量を算出することのできる内燃機関の触媒劣化判定装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に配設される排気浄化用の触媒の上流側空燃比を強制変更し、その上流側空燃比の強制変更後に変化する前記触媒の下流側空燃比に基づいて前記触媒の酸素吸蔵量を算出し、その算出された前記酸素吸蔵量に基づいて前記触媒の劣化判定を行う内燃機関の触媒劣化判定装置において、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるべく燃料噴射量が増量補正されて同増量補正が終了した後に前記酸素吸蔵量の算出を行うときには、前記増量補正の終了直後において前記酸素吸蔵量の算出を禁止する禁止期間を設定するとともに、前記禁止期間を前記増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど長くなるように可変設定する禁止手段を備えることをその要旨とする。

燃料噴射量の増量補正が行われてその増量補正が終了された後に酸素吸蔵量の算出を行う場合にあって、酸素吸蔵量の算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間は、増量補正時の補正値が大きいほど、あるいは補正値は小さくても増量補正の実行時間が長いときほど、長くなる。すなわち、酸素吸蔵量の算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間は、増量補正中に噴射された燃料のうちの増量分についてその総量が多いほど長くなる。

そこで、同構成では、燃料噴射量が増量補正されて、その増量補正が終了した後に酸素吸蔵量の算出を行うときには、増量補正の終了直後における酸素吸蔵量の算出を禁止するべく、上記禁止期間を設定するようにしている。これにより、上記増量補正が終了した直後から禁止期間が経過するまでは酸素吸蔵量の算出が禁止されるようになり、未燃燃料の残留分の影響を受けて酸素吸蔵量が誤って算出される期間を避けて酸素吸蔵量は算出されるようになる。また、上記禁止期間を、増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど長くなるように可変設定するようにしているため、酸素吸蔵量の算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間と関連づけて上記禁止期間は適切に設定されるようになる。

このように、同構成によれば、上記禁止期間を設定するとともに、その禁止期間を適切に設定することも可能になるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒の酸素吸蔵量を算出する際、より正解に酸素吸蔵量を算出することができるようになる。なお、同構成によれば、酸素吸蔵量をより正確に算出することができるようになるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒の劣化判定を行う場合の判定精度を高めることも可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置において、前記禁止手段は、前記増量補正が開始されてから終了するまで前記総増量分を算出するとともに、前記増量補正が終了した後の経過時間に対する判定値を前記総増量分が多いときほど大きくなるように設定し、前記経過時間が前記判定値に達するまでの期間を前記禁止期間とすることをその要旨とする。

同構成では、増量補正後の経過時間が所定の判定値に達するまでは、酸素吸蔵量の算出を禁止するようにしており、同判定値を、増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど大きくなるように可変設定するようにしている。そのため、総増量分が多いときほど、換言すれば酸素吸蔵量の算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間が長くなるときほど、禁止期間は長くなるように可変設定される。従って、同構成によれば、上記禁止期間の設定を適切に行うことができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置において、前記禁止手段は、前記増量補正が開始されてから終了するまで前記総増量分を算出し、前記増量補正が終了されてから前記総増量分を所定量ずつ減算していき、その減算された前記総増量分が所定値以下になるまでの期間を前記禁止期間とすることをその要旨とする。

同構成によれば、増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど、増量補正の終了後に減算が開始される同総増量分が上記所定値以下になるまでの期間が長くなる。そのため、総増量分が多いときほど、換言すれば酸素吸蔵量の算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間が長くなるときほど、禁止期間は長くなるように可変設定される。従って、同構成によっても、上記禁止期間の設定を適切に行うことができるようになる。

燃料噴射量の増量補正中における上記総増量分の算出を行う場合には、請求項４に記載の発明によるように、その増量補正中にあって所定時間毎に燃料の増量分を積算し、その積算値を上記総増量分とすることによりこれを算出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置において、前記禁止手段は、前記増量補正中に設定された増量補正値及び前記増量補正の実行時間をパラメータとするマップに基づいて前記禁止期間を設定するとともに、前記マップにおいては前記増量補正値が大きいほど、または前記増量補正の実行時間が長いほど、前記禁止期間が長くなるように当該禁止期間が設定されてなることをその要旨とする。

燃料噴射量の増量補正中に設定された増量補正値が大きいほど、または増量補正の実行時間が長いほど、増量補正中における燃料の総増量分は多くなる。そこで、同構成では、上記禁止期間を、増量補正中に設定された増量補正値及び増量補正の実行時間をパラメータとするマップに基づいて設定するとともに、同マップにおいては上記増量補正値が大きいほど、または増量補正の実行時間が長いほど、上記禁止期間が長くなるように当該禁止期間を設定するようにしている。そのため、総増量分が多いときほど、換言すれば酸素吸蔵量の算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間が長くなるときほど、禁止期間は長くなるように可変設定される。従って、同構成によっても、上記禁止期間の設定を適切に行うことができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置において、前記禁止手段は、前記総増量分が所定値に満たないときには、前記増量補正の終了直後から前記禁止期間が経過するまで前記酸素吸蔵量の算出を禁止する処理を中止することをその要旨とする。

燃料増量中の上記総増量分がある程度少なければ、排気通路に排出される未燃燃料の量は少なくなり、酸素吸蔵量の算出精度に与える影響も少なくなる。そこで、同構成によるように、上記総増量分が所定値に満たないときには、増量補正の終了直後から上記禁止期間が経過するまで酸素吸蔵量の算出を禁止する処理を中止することにより、酸素吸蔵量の算出を禁止する期間が不必要に設定されてしまうことを抑えることができるようになる。なお、同構成における上記所定値としては、酸素吸蔵量の算出精度に影響を与えない程度の総増量分を設定することが望ましい。

（第１実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の触媒劣化判定装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。

図１は、本発明にかかる触媒劣化判定装置が適用された車載用の内燃機関と、その周辺構成の概略構成を示している。
この図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１には、その通路面積を可変とするスロットルバルブ１５が設けられ、その開度制御によりエアクリーナ１４を通じて吸入される空気の量が調整されている。ここで吸入された空気の量（吸入空気量ＧＡ）は、エアフロメータ１６により検出されている。そして吸気通路１１に吸入された空気は、スロットルバルブ１５の下流に設けられた燃料噴射弁１７から噴射された燃料と混合され、その混合気は燃焼室に送られて燃焼される。

燃焼室での混合気の燃焼により生じた排気は、排気通路１３に排出される。この排気通路１３には、排気中の成分を浄化する排気浄化用の触媒１８が設けられている。この触媒１８は、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において、排気中のＨＣやＣＯを酸化するとともに同排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化する作用を有している。また、この触媒１８は、これを通過する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンの時には排気中の酸素を吸蔵し、同空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには吸蔵した酸素を放出するといった酸素ストレージ作用を有している。

触媒１８の上流側には該触媒１８の上流側空燃比を検出する空燃比センサ１９が設けられている。また、触媒１８の下流側には該触媒１８の下流側空燃比を検出する酸素センサ２０が設けられている。

空燃比センサ１９は、周知の限界電流式酸素センサである。この限界電流式酸素センサは、濃淡電池式酸素センサの検出部に拡散律速層と呼ばれるセラミック層を備えることにより排気中の酸素濃度に応じた出力電流が得られるセンサであり、排気中の酸素濃度と密接な関係にある空燃比が理論空燃比である場合には、その出力電流は「０」になる。また、空燃比がリッチになるにつれて出力電流は負の方向に大きくなり、空燃比がリーンになるにつれて出力電流は正の方向に大きくなる。従って、この空燃比センサ１９の出力に基づき、触媒１８の上流側空燃比についてそのリーン度合いやリッチ度合いを検出することができる。

また、酸素センサ２０は、周知の濃淡電池式の酸素センサである。この濃淡電池式酸素センサの出力特性は、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには約１Ｖ程度の出力が得られ、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときには約０Ｖ程度の出力が得られる。また、理論空燃比近傍でその出力電圧が大きく変化するようになっている。従って、この酸素センサ２０の出力に基づき、触媒１８の下流側空燃比がリーンとなっているかリッチとなっているかを検出することができる。なお、この酸素センサ２０は、触媒１８での排気浄化作用の状態を監視するために同触媒１８の下流側に設けられている。すなわち、空燃比センサ１９の出力がリッチを示しているときに酸素センサ２０の出力がリーンとなっているときには、触媒１８から酸素が放出されており、同触媒１８での酸化作用が促進されているといったことを把握できる。一方、空燃比センサ１９の出力がリーンを示しているときに酸素センサ２０の出力がリッチとなっているときには、触媒１８に酸素が吸蔵されており、同触媒１８での還元作用が促進されているといったことを把握できる。

上記触媒１８は、燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比近傍の狭い範囲（ウインドウ）でのみ、排気中の主要有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）のすべてを酸化還元反応により効率的に浄化する。そうした触媒１８を有効に機能させるには、混合気の空燃比を上記ウインドウの中心に合わせこむ、厳密な空燃比制御が必要となる。

そうした空燃比の制御は、電子制御装置２２により行われる。電子制御装置２２には、上記エアフロメータ１６や上記空燃比センサ１９、酸素センサ２０、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、あるいは機関回転速度を検出する回転速度センサを始めとする各種センサ類の検出信号が入力される。そしてそれらセンサ類の検出信号によって把握される内燃機関１０の運転状況に応じて、上記スロットルバルブ１５や燃料噴射弁１７等を駆動制御して、上記のような空燃比の制御を行っている。そうした電子制御装置２２による空燃比制御の概要は次の通りである。

まず電子制御装置２２は、上記アクセルペダルの操作量や機関回転速度の検出結果に応じて把握される吸入空気量の要求量を求め、それに応じた吸入空気量が得られるようにスロットルバルブ１５の開度を調整する。その一方、エアフロメータ１６により検出される吸入空気量の実測値に対して、理論空燃比が得られるだけの燃料量を求め、それにより燃料噴射弁１７からの燃料噴射量を調整する。これにより、燃焼室で燃焼される混合気の空燃比を、ある程度に理論空燃比に近づけることはできる。ただし、それだけでは上記要求される高精度の空燃比制御には不十分である。

そこで電子制御装置２２は、上記空燃比センサ１９の検出結果により、触媒１８の上流側の空燃比についてその実測値を把握し、この実測値と目標空燃比ＴＡＦ（通常は理論空燃比）との乖離度合に基づいて算出される空燃比フィードバック補正量に基づいて、燃料噴射弁１７の燃料噴射量をフィードバック補正している。この空燃比フィードバック制御により、要求される空燃比制御の精度が確保される。

また、電子制御装置２２は、上記酸素センサ２０の検出結果に基づいて上記空燃比フィードバック補正量に対する修正を行う。この修正処理では、酸素センサ２０の出力に基づいて算出されるサブフィードバック補正量が増減補正され、同サブフィードバック補正量によって上記空燃比フィードバック補正量は修正される。具体的には、酸素センサ２０の出力がリッチを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリーン寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリーン側に近づいていくように、サブフィードバック補正量が一定量ずつマイナス側に増大される。一方、酸素センサ２０の出力がリーンを示している間は、触媒１８上流側の空燃比が一定量ずつリッチ寄りに変化するように、すなわち触媒１８上流側の空燃比が少しずつリッチ側に近づいていくように、サブフィードバック補正量が一定量ずつプラス側に増大される。このようなサブフィードバック制御により、触媒１８の浄化作用が有効に活用される。

このように本実施形態では、空燃比の制御と触媒１８とを用いて排気の浄化を行うようにしている。
また、電子制御装置２２は、機関運転状態が所定の状態にあるときには、燃料噴射量を増量補正して、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させる。そうした所定の状態としては、例えば内燃機関１０が定常状態から加速状態に移行して出力を増大させる必要があるとき、あるいは混合気の燃焼温度についてその過昇温を抑えるとき、あるいは内燃機関１０が定常状態から弱い減速状態に移行した際の失火の発生を抑えるとき等が挙げられる。また、燃料噴射量を増量補正するときには、機関運転状態に基づいて設定される目標空燃比ＴＡＦが理論空燃比よりもリッチ側に設定され、実際の空燃比が、そのようにリッチ側に設定された目標空燃比ＴＡＦとなるように、基本燃料噴射量に対する増量補正値である増量係数ＲＫが設定される。

他方、上記触媒１８の劣化が進行すると、たとえ空燃比制御が適切に行われていたとしても排気を十分に浄化することができなくなる。そこで、本実施形態では、以下のような態様で触媒１８の劣化判定を行うようにしている。

上述したように、触媒１８は酸素ストレージ作用を有しており、同触媒１８の酸素吸蔵量は、当該触媒１８の劣化が進行するにつれて少なくなる傾向にある。そこで、本実施形態では、触媒１８の酸素吸蔵量を推定し、その推定された値に基づいて触媒１８の劣化判定を行うようにしている。

この酸素吸蔵量による触媒１８の劣化判定に際しては、次のようなアクティブ制御を通じて同触媒１８の酸素吸蔵量Ｃが求められる。このアクティブ制御では、酸素センサ２０の出力が反転する毎に、目標空燃比（触媒１８の上流側空燃比）ＴＡＦがリッチからリーンへ、またはリーンからリッチへと反転される。

図２に、上記アクティブ制御が実行されるときの目標空燃比ＴＡＦ、酸素センサ２０により検出された触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦ、及び酸素吸蔵量Ｃの変化態様をそれぞれ示す。

この図２に示すように、時刻ｔ１において、酸素センサ２０の出力がリーンの状態でアクティブ制御が開始されると、目標空燃比ＴＡＦは理論空燃比からリッチ側に変更される。このように目標空燃比ＴＡＦがリッチ側に強制変更されると燃料噴射量が増量され、その結果、触媒１８の上流側空燃比はリッチになる。

触媒１８の上流側空燃比が理論空燃比よりもリッチになっている間、触媒１８からは酸素が放出される。そのため、酸素センサ２０により検出される触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦはリーンとなる。そして、触媒１８に吸蔵されていた酸素が全て放出されると、リッチ化されている排気に触媒１８からの酸素が供給されなくなるため、下流側空燃比ＲＡＦはリッチに反転する（時刻ｔ２）。このような酸素センサ２０の出力反転によって、触媒１８に吸蔵されていた酸素が全て放出されたことがわかる。

時刻ｔ２において、酸素センサ２０の出力がリーンからリッチに反転すると、目標空燃比ＴＡＦは理論空燃比よりもリーン側に変更される。このように目標空燃比ＴＡＦがリーン側に強制変更されると燃料噴射量が減量され、その結果、触媒１８の上流側空燃比はリーンになる。

触媒１８の上流側空燃比が理論空燃比よりもリーンになっている間、触媒１８は酸素を吸蔵する。そのため、酸素センサ２０により検出される触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦはリッチとなる。そして、触媒１８による酸素の吸蔵が限界にまで達すると、リーン化されている排気中の酸素が触媒１８に吸蔵されなくなるため、下流側空燃比ＲＡＦはリーンに反転する（時刻ｔ３）。このような酸素センサ２０の出力反転によって、触媒１８の酸素吸蔵量が限界量（最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘ）に達したことがわかる。

時刻ｔ３において、酸素センサ２０の出力がリッチからリーンに反転すると、目標空燃比ＴＡＦは再び理論空燃比よりもリッチ側に変更される。
触媒１８の上流側空燃比が理論空燃比よりもリッチになっている間、触媒１８からは酸素が放出される。そのため、酸素センサ２０により検出される触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦはリーンとなる。そして、触媒１８に吸蔵されていた酸素が全て放出されると、リッチ化されている排気に触媒１８からの酸素が供給されなくなるため、下流側空燃比ＲＡＦはリッチに反転する（時刻ｔ４）。このような酸素センサ２０の出力反転によって、触媒１８に吸蔵されていた酸素、すなわち最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの全てが放出されたことがわかる。

このようにアクティブ制御の実行中では、触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦに基づいて触媒１８の上流側空燃比が強制変更される。そしてこの強制変更後に変化する下流側空燃比ＲＡＦの変化態様に基づき、触媒１８に吸蔵された酸素が全て放出された状態や、触媒１８の酸素吸蔵量が限界量に達した状態を把握することができる。従って、触媒１８の上流側空燃比がリーンであり、かつ触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦがリッチである期間に触媒１８へ流入した酸素の量を積算すれば、触媒１８の酸素吸蔵量Ｃを推定することができる。他方、触媒１８の上流側空燃比がリッチであり、かつ触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦがリーンである期間に触媒１８へ流入した排気の酸素不足量を積算すれば、触媒１８の酸素放出量ＣＯＵＴを推定することができる。なお、触媒１８から放出される酸素は、もともと触媒１８に吸蔵されていた酸素であるため、この酸素放出量ＣＯＵＴは上記酸素吸蔵量Ｃと概ね同じような値となり、実質的には酸素吸蔵量を示す値となる。

そして、触媒１８の酸素ストレージ作用は触媒１８の劣化度合に応じて低下していくため、触媒１８の酸素吸蔵量が所定の判定値に満たない場合には、触媒１８が許容できないほど劣化していると判断される。

図３に、触媒１８の劣化判定についてその処理手順を示す。なお、この処理は上記アクティブ制御が実行されているときに、上記電子制御装置２２によって所定の実行周期毎に繰り返し実行される。なお、アクティブ制御の実行条件は適宜設定することができるが、例えば触媒１８が活性化温度に達しており、空燃比フィードバック制御が実行されていることや、吸入空気量ＧＡが適切な範囲内の量になっていることなどをその条件とすることができる。

本処理が開始されると、まず、目標空燃比ＴＡＦが切り替わったか否か、具体的にはリッチからリーンに切り替わったか否かが判断される（ステップＳ２００）。そして、目標空燃比ＴＡＦが切り替わっていないと判断される場合には（ステップＳ２００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、目標空燃比ＴＡＦが切り替わったと判断される場合、すなわち先の図２における時刻ｔ２の状態であると判断される場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、次式（１）に基づいて酸素吸蔵量Ｃが積算される（Ｓ２１０）。

今回の酸素吸蔵量Ｃ＝前回の酸素吸蔵量Ｃ
＋０．２３×ΔＡ／Ｆ×燃料噴射量Ｑ …（１）

ここで、「今回の酸素吸蔵量Ｃ」とは、今回の実行周期で算出される最新の酸素吸蔵量Ｃであり、「前回の酸素吸蔵量Ｃ」とは、前回の実行周期で算出された過去の酸素吸蔵量Ｃである。また、「０．２３」は空気中の酸素の割合であり、「ΔＡ／Ｆ」は空燃比センサ１９によって検出された空燃比から理論空燃比を減じた値である。また、「燃料噴射量Ｑ」は、本処理とは別に実行される燃料噴射制御において設定される値であり、本処理実行時に内燃機関１０に供給された燃料量である。上記式（１）において、「ΔＡ／Ｆ×燃料噴射量Ｑ」で得られる値は、本処理の実行周期の間に触媒１８に流入した未燃焼の空気量に相当する値であり、これに「０．２３」を乗じた値は未燃焼の酸素量に相当する。そしてこの未燃焼の酸素が触媒１８に吸蔵される。従って、上記式（１）によって、今回の実行周期における最新の酸素吸蔵量Ｃが算出される。

次に、触媒１８の下流側空燃比ＲＡＦが反転したか否か、より具体的にはリッチからリーンに反転したか否かが判断される（ステップＳ２２０）。そして、下流側空燃比ＲＡＦが反転していない旨判断される場合には（ステップＳ２２０：ＮＯ）、次回の実行周期にて再びステップＳ２１０の処理が実行され、下流側空燃比ＲＡＦが反転するまで酸素吸蔵量Ｃの積算が繰り返される。

一方、下流側空燃比ＲＡＦが反転したと判断される場合、すなわち先の図２における時刻ｔ３の状態であると判断される場合には（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、現在の酸素吸蔵量Ｃが触媒１８の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとして設定される（Ｓ２３０）。

そして、この最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが所定の劣化判定値α以上であるか否かが判定され（Ｓ２４０）、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが劣化判定値α以上である場合には（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、触媒１８の劣化が許容範囲内であり、触媒１８に「劣化なし」と判定されて（Ｓ２５０）、本処理は終了される。一方、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが劣化判定値α未満である場合には（Ｓ２４０：ＮＯ）、触媒１８の劣化が許容範囲を超えており、触媒１８に「劣化あり」と判定されて（Ｓ２６０）、本処理は終了される。

なお、本実施形態では、触媒１８の酸素吸蔵量Ｃを求めるようにしているが、上記酸素放出量ＣＯＵＴを求め、これを所定の判定値と比較するようにしても触媒１８の劣化判定を行うことができる。また、酸素吸蔵量Ｃ及び酸素放出量ＣＯＵＴを求め、これらの平均値と所定の判定値とを比較するようにしてもよい。

ところで、上述したように、内燃機関１０では、その機関運転状態が所定の状態にあるときに燃料噴射量の増量補正が行われる。こうした燃料の増量補正中には空気に対して燃料の量が過剰になるため、排気通路１３には未燃燃料が排出されやすくなる。このようにして排出される未燃燃料は、増量補正が終了した後、ある程度の時間が経過するまでは排気通路１３内に残留するため、増量補正が終了した後に上記酸素吸蔵量Ｃの算出を行う場合、そうした未燃燃料が残留していると酸素吸蔵量Ｃが誤って算出されることがあり、ひいては触媒１８の劣化判定にも悪影響を与えてしまうおそれがある。なお、未燃燃料が酸素吸蔵量Ｃの算出精度を低下させる原因については、例えば酸素センサ２０や触媒１８に未燃燃料が付着してしまい、酸素吸蔵量Ｃの算出が不安定になってしまうことなどが考えられる。

ここで、燃料噴射量の増量補正が行われてその増量補正が終了された後に酸素吸蔵量Ｃの算出を行う場合、酸素吸蔵量Ｃの算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路１３内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間（以下、影響時間という）は、次のような傾向にある。すなわち、増量補正時に設定される増量補正値が大きいほど、あるいは増量補正値は小さくても増量補正の実行時間が長いときほど長くなる。換言すれば、上記影響時間は、増量補正中に噴射された燃料のうちの増量分についてその総量が多いほど長くなる。

そこで、本実施形態では、燃料噴射量が増量補正されて、その増量補正が終了した後に酸素吸蔵量Ｃの算出を行うときには、増量補正の終了直後における酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する禁止期間を設けるようにしている。そして、その禁止期間については、増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど長くなるように可変設定することにより、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の酸素吸蔵量Ｃを算出する際、より正解に酸素吸蔵量Ｃを算出することができるようにしている。

以下、増量補正が終了した直後の酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止するマスク処理について、図４〜図６を併せ参照して説明する。
図４に、そのマスク処理の処理手順を示す。なお、本処理は、電子制御装置２２によって所定周期毎に繰り返し実行される。また、本処理は、上記禁止手段を構成している。

本処理が開始されるとまず、燃料噴射量の増量補正が行われているか否かが判定される（Ｓ３００）。そして、増量補正が行われている場合には（Ｓ３００：ＹＥＳ）、次式（２）に基づいてリッチカウンタＲＣが算出される（Ｓ３１０）。

今回のリッチカウンタＲＣ＝前回のリッチカウンタＲＣ＋
｛（吸入空気量ＧＡ／目標空燃比ＴＡＦ）−（吸入空気量ＧＡ／１４．７）｝…（２）

上記式（２）において、「今回のリッチカウンタＲＣ」とは、今回の実行周期で算出される最新のリッチカウンタＲＣであり、「前回のリッチカウンタＲＣ」とは、前回の実行周期で算出された過去のリッチカウンタＲＣである。また、「（吸入空気量ＧＡ／目標空燃比ＴＡＦ）」で得られる値は、エアフロメータ１６で検出された現在の吸入空気量ＧＡと現在設定されている目標空燃比ＴＡＦとに基づいて算出される現在の燃料噴射量である。また、「（吸入空気量ＧＡ／１４．７）」で得られる値は、エアフロメータ１６で検出された現在の吸入空気量ＧＡに対して完全燃焼可能な燃料噴射量である。従って、燃料噴射量が増量補正されているときに「（吸入空気量ＧＡ／目標空燃比ＴＡＦ）−（吸入空気量ＧＡ／１４．７）」で得られる値は、増量補正された燃料噴射量のうち、燃焼室で燃焼されない可能性のある増量分の燃料量となり、理論空燃比に対して余分に噴射された燃料の量を示す値になる。そして、そうした増量分の燃料量を「前回のリッチカウンタＲＣ」に加算して得られる「今回のリッチカウンタＲＣ」とは、燃料噴射量の増量補正中にあって所定時間毎に燃料の増量分を積算した積算値となる。従って、上記式（２）により、燃料噴射量の増量補正が開始されてから、今回、本処理が実行されるまでの間に噴射された燃料についてその総増量分が算出される。

次に、ステップＳ３１０にて更新されたリッチカウンタＲＣが所定の判定値Ａ以上であるか否かが判定される（Ｓ３２０）。このステップＳ３２０の処理は、次の理由により行われる。

すなわち、燃料増量中にあって燃料の総増量分がある程度少なければ、排気通路１３に排出される未燃燃料の量は少なくなり、酸素吸蔵量Ｃの算出精度に与える影響も少なくなる。そこで、燃料の総増量分に相当する上記リッチカウンタＲＣが上記判定値Ａに満たないときには、増量補正の終了直後から上記禁止期間が経過するまで酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止するといった処理を中止することにより、酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する期間が不必要に設定されてしまうことを抑えるようにしている。なお、上記判定値Ａとしては、酸素吸蔵量Ｃの算出精度に影響を与えない程度の総増量分が設定されている。

そして、ステップＳ３２０にて、リッチカウンタＲＣが判定値Ａに満たない場合には（Ｓ３２０：ＮＯ）、本処理は、一旦、終了される。
一方、リッチカウンタＲＣが判定値Ａ以上である場合には（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、上記禁止期間を設定する処理を行うために、マスク実行フラグＭＦが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に変更されて（Ｓ３３０）、本処理は一旦終了される。このマスク実行フラグＭＦが「ＯＮ」に設定されているときは、上記アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が禁止されることにより、酸素吸蔵量Ｃの算出は禁止される。

こうして燃料噴射量の増量補正が行われている間は、上記リッチカウンタＲＣの算出・更新が行われる。
他方、上記ステップＳ３００にて、燃料噴射量の増量補正が行われていないと判定される場合には（Ｓ３００：ＮＯ）、上記マスク実行フラグＭＦが「ＯＮ」に設定されているか否かが判定される（Ｓ３４０）。そして、マスク実行フラグＭＦが「ＯＦＦ」に設定されている場合には（Ｓ３４０：ＮＯ）、上述したような禁止期間を設定することなく、本処理は一旦終了される。

一方、マスク実行フラグＭＦが「ＯＮ」に設定されている場合には（Ｓ３４０：ＹＥＳ）、後述するマスクカウンタＭＣの算出が行われているか否かが判定される（Ｓ３５０）。そして、マスクカウンタＭＣの算出が未だ行われていない場合には（Ｓ３５０：ＮＯ）、リッチカウンタＲＣの最終値、すなわち燃料噴射量の増量補正が終了した直後のリッチカウンタＲＣの値に基づいて判定値Ｂが設定される（Ｓ３６０）。この判定値Ｂは、図５に示すように、リッチカウンタＲＣの最終値が大きいほど、その値は大きくなるように可変設定される。

こうして判定値Ｂが設定された後、あるいはステップＳ３５０にてマスクカウンタＭＣの算出が行われていると判定されることにより、すでに判定値Ｂが設定されている場合には（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、次式（３）に基づいて上記マスクカウンタＭＣの算出・更新が行われる（Ｓ３７０）。

今回のマスクカウンタＭＣ＝前回のマスクカウンタＭＣ＋増分値ｉ …（３）

上記式（３）において、「今回のマスクカウンタＭＣ」とは、今回の実行周期で算出される最新のマスクカウンタＭＣであり、「前回のマスクカウンタＭＣ」とは、前回の実行周期で算出された過去のマスクカウンタＭＣである。また、増分値ｉには適宜の数値、例えば「１」等が設定されている。なお、マスクカウンタＭＣの初期値は「０」に設定されており、本処理が繰り返し行われて、このステップＳ３７０の処理が実行されるたびに、マスクカウンタＭＣの値は増分値ｉずつ増大されていく。

次に、マスクカウンタＭＣが上記判定値Ｂ以上であるか否かが判定される（Ｓ３８０）。そして、マスクカウンタＭＣが判定値Ｂ未満である場合には（Ｓ３８０：ＮＯ）、燃料噴射量の増量補正が終了されてからの経過時間が、未だ上記影響時間内にあると判断されて、本処理は一旦終了される。

一方、マスクカウンタＭＣが判定値Ｂ以上である場合には（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、燃料噴射量の増量補正が終了されてから上記影響時間が十分に経過しており、酸素吸蔵量Ｃを正常に算出することができるようになっている。そのため、マスク実行フラグＭＦが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に変更されて（Ｓ３９０）、上記アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が許可される。そして、マスクカウンタＭＣが「０」にリセットされて（Ｓ４００）、本処理は一旦終了される。

図６に、上記マスク処理実行時における各種値の変化態様を示す。
燃料噴射量の増量補正が開始されると（時刻ｔ１）、リッチカウンタＲＣの算出が開始され、その値は徐々に大きくなっていく。そして、リッチカウンタＲＣの値が判定値Ａ以上になると（時刻ｔ２）、マスク実行フラグＭＦが「ＯＮ」に設定される。その後、増量補正が終了すると（時刻ｔ３）、リッチカウンタＲＣの更新が停止される。このように増量補正が開始されてから終了するまでリッチカウンタＲＣの値は更新されることにより、増量補正が終了した時点でのリッチカウンタＲＣの最終値には、増量補正中における燃料の総増量分が反映される。

そして、増量補正が終了した時点で（時刻ｔ２）、そのときのリッチカウンタＲＣの値に基づき判定値Ｂが設定されるともに、マスクカウンタＭＣの算出が開始され、同マスクカウンタＭＣは、増量補正終了後の時間経過とともにその値は徐々に大きくなっていく。そして、マスクカウンタＭＣが判定値Ｂに達すると（時刻ｔ４）、マスク実行フラグＭＦが「ＯＦＦ」に設定されることにより、増量補正終了後における上記アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が許可されるとともに、リッチカウンタＲＣは「０」にリセットされる。

このように、増量補正が終了した直後からマスクカウンタＭＣが判定値Ｂに達するまでは、酸素吸蔵量Ｃの算出が禁止されることにより、増量補正の終了直後において酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する禁止期間（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）が設定される。こうした禁止期間が設けられることにより、増量補正による未燃燃料の残留分の影響を受けて酸素吸蔵量Ｃが誤って算出される期間を避けて酸素吸蔵量Ｃは算出される。

また、上記判定値Ｂは、増量補正が終了した時点でのリッチカウンタＲＣの値が大きいときほど、大きい値になるように可変設定される。そのため、増量補正中の総増量分が多いときほど、マスクカウンタＭＣが判定値Ｂに達するまでの時間は長くなる。このように燃料の総増量分が多く上記影響時間が長いときほど、上記禁止期間は長くなるように可変設定されるため、酸素吸蔵量Ｃの算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路１３内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間（上記影響時間）と関連づけて上記禁止期間は適切に設定される。

このように本実施形態によれば、上記禁止期間を設定するとともに、その禁止期間を適切に設定することも可能になるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の酸素吸蔵量Ｃを算出する際、より正解に酸素吸蔵量Ｃを算出することができるようになる。また、酸素吸蔵量Ｃをより正確に算出することができるようになるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の劣化判定を行う場合の判定精度を高めることも可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるべく燃料噴射量が増量補正されて同増量補正が終了した後に酸素吸蔵量Ｃの算出を行うときには、増量補正の終了直後において酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する禁止期間を設定するようにしている。そのため、未燃燃料の残留分の影響を受けて酸素吸蔵量Ｃが誤って算出される期間を避けて酸素吸蔵量Ｃは算出することができるようになる。

また、その禁止期間を、増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど長くなるように可変設定するようにしている。そのため、酸素吸蔵量Ｃの算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路１３内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間と関連づけて上記禁止期間を適切に設定することができる。

従って、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の酸素吸蔵量Ｃを算出する際、より正解に酸素吸蔵量Ｃを算出することができるようになる。また、酸素吸蔵量Ｃをより正確に算出することができるようになるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の劣化判定を行う場合の判定精度を高めることも可能になる。

（２）燃料噴射量の増量補正が開始されてから終了するまで、上記リッチカウンタＲＣの算出・更新を行うことで増量補正中における燃料の総増量分を算出するようにしている。そして、増量補正終了後の経過時間に対する判定値Ｂを上記総増量分が多いときほど、すなわちリッチカウンタＲＣの最終値が大きいときほど大きくなるように設定し、増量補正終了後の経過時間を示すマスクカウンタＭＣが上記判定値Ｂに達するまでの期間を上述した禁止期間とするようにしている。これにより、総増量分が多いときほど、換言すれば酸素吸蔵量Ｃの算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路１３内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間が長くなるときほど、上記禁止期間は長くなるように可変設定されるようになり、同禁止期間の設定を適切に行うことができるようになる。

（３）燃料噴射量の増量補正中にあって所定時間毎に、より詳細には上記マスク処理の実行周期毎に燃料の増量分を積算したリッチカウンタＲＣを算出するようにしている。そのため、燃料噴射量の増量補正中における燃料の総増量分を適切に算出することができる。

（４）燃料増量中の上記総増量分がある程度少なければ、排気通路１３に排出される未燃燃料の量は少なくなり、酸素吸蔵量Ｃの算出精度に与える影響も少なくなる。そこで、上記総増量分を示すリッチカウンタＲＣが予め設定された上記判定値Ａに満たないときには、増量補正の終了直後から上記禁止期間が経過するまで酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止するといった処理を中止するようにしている。そのため、酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する期間が不必要に設定されてしまうことを抑えることができるようになる。
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、燃料噴射量の増量補正が終了した直後からの経過時間が、同増量補正中に噴射された燃料の総増量分に基づいて設定された判定値Ｂに達するまで酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止するようにした。一方、本実施形態では、そうした禁止期間を別の態様で設定するようにしており、この点が第１実施形態とは異なっている。そこで以下では、その相違点を中心に、本実施形態にかかる劣化判定装置を説明する。

図７に、本実施形態で実行されるマスク処理の処理手順を示す。なお、本処理も、電子制御装置２２によって所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、燃料噴射量の増量補正が行われているか否かが判定される（Ｓ５００）。そして、増量補正が行われている場合には（Ｓ５００：ＹＥＳ）、次式（４）に基づいてリッチカウンタＲＣが算出される（Ｓ５１０）。

今回のリッチカウンタＲＣ＝前回のリッチカウンタＲＣ＋
｛目標燃料噴射量×（増量係数ＲＫ−１）×係数Ｔ …（４）

上記式（４）において、「今回のリッチカウンタＲＣ」とは、今回の実行周期で算出される最新のリッチカウンタＲＣであり、「前回のリッチカウンタＲＣ」とは、前回の実行周期で算出された過去のリッチカウンタＲＣである。また、「目標燃料噴射量」とは、機関運転状態に基づいて設定される基本燃料噴射量に対して上記増量係数ＲＫを反映させた値であり、燃料噴射弁１７から噴射される燃料量は、この目標燃料噴射量に制御される。こうした目標燃料噴射量に「（増量係数ＲＫ−１）」を乗算して得られる「目標燃料噴射量×（増量係数ＲＫ−１）」の値は、増量補正された燃料噴射量のうち、燃焼室で燃焼されない可能性のある増量分の燃料量となり、理論空燃比に対して余分に噴射された燃料の量を示す値になる。

また、係数Ｔは、次式（５）で示される値である。

係数Ｔ＝機関回転速度ＮＥ／６０×クランクシャフト１回転当たりの燃料噴射回数
×１秒間当たりのマスク処理実行回数 …（５）

上記のように定義される係数Ｔを「目標燃料噴射量×（増量係数ＲＫ−１）」に乗算した「目標燃料噴射量×（増量係数ＲＫ−１）×係数Ｔ」の値は、本処理の実行周期毎における燃料の増量分を示す値になる。そして、この「目標燃料噴射量×（増量係数ＲＫ−１）×係数Ｔ」といった値を「前回のリッチカウンタＲＣ」に加算して得られる「今回のリッチカウンタＲＣ」とは、燃料噴射量の増量補正中にあって所定時間毎、すなわち本処理の実行周期毎の燃料の増量分を積算した積算値となる。従って、上記式（５）により、燃料噴射量の増量補正が開始されてから、今回、本処理が実行されるまでの間に噴射された燃料についてその総増量分が算出される。

こうして燃料噴射量の増量補正が行われている間は、上記リッチカウンタＲＣの算出・更新が行われる。
他方、上記ステップＳ５００にて、燃料噴射量の増量補正が行われていないと判定される場合には（Ｓ５００：ＮＯ）、リッチカウンタＲＣが「０」以下であるか否かが判定される（Ｓ５２０）。そして、リッチカウンタＲＣが「０」以下となっている場合には（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、上記アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が許可されて（Ｓ５３０）、本処理は一旦終了される。このように増量補正が行われておらず、かつリッチカウンタＲＣが「０」以下となっている場合には、上述したような禁止期間を設けることなく、本処理は一旦終了される。

一方、リッチカウンタＲＣが「０」を超えている場合には（Ｓ５２０：ＮＯ）、次式（６）に基づいてリッチカウンタＲＣの減算が行われて（Ｓ５４０）、本処理は一旦終了される。

今回のリッチカウンタＲＣ＝前回のリッチカウンタＲＣ−減算値ｄ …（６）

上記式（６）において、「今回のリッチカウンタＲＣ」とは、今回の実行周期で算出される最新のリッチカウンタＲＣであり、「前回のリッチカウンタＲＣ」とは、前回の実行周期で算出された過去のリッチカウンタＲＣである。また、減算値ｄは、燃料噴射量の増量補正が終了した直後から減算が開始されるリッチカウンタＲＣの値についてこれが「０」になるまでの時間を決める値であり、そうした時間が上記影響時間に相当する時間となるように適切な値が設定されている。そして、本処理が繰り返し行われて、このステップＳ５４０の処理が実行されるたびに、リッチカウンタＲＣの値は減算値ｄずつ減少されていく。

このように、本実施形態におけるマスク処理では、燃料噴射量の増量補正が開始されてから終了するまでは、上記式（４）によるリッチカウンタＲＣの算出・更新が行われることで、燃料噴射量の増量補正中における燃料の総増量分が算出される。そして、その増量補正が終了するとリッチカウンタＲＣの減算が開始され、所定周期毎に減算されるリッチカウンタＲＣの値が「０」以下になると、燃料噴射量の増量補正が終了されてから十分に時間が経過している、より詳細には上記影響時間が十分に経過しており、酸素吸蔵量Ｃを正常に算出することができるようになっていると判断される。そのため、アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が許可される。

図８に、上記マスク処理実行時における各種値の変化態様を示す。
燃料噴射量の増量補正が開始されると（時刻ｔ１）、上記アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が禁止されるとともに、リッチカウンタＲＣの算出が開始され、同リッチカウンタＲＣの値は徐々に大きくなっていく。そして、燃料噴射量の増量補正が終了すると（時刻ｔ２）、上記式（４）に基づいたリッチカウンタＲＣの算出・更新が停止される。このように増量補正が開始されてから終了するまでリッチカウンタＲＣの値は更新されることにより、増量補正が終了した時点でのリッチカウンタＲＣの最終値には、増量補正中における燃料の総増量分が反映される。

そして、増量補正が終了した時点で（時刻ｔ２）、上記式（６）に基づいたリッチカウンタＲＣの減算が開始され、上記マスク処理の実行周期毎に減少されるリッチカウンタＲＣの値が「０」以下になると（時刻ｔ３）、アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が許可される。

このように、増量補正が終了した直後から減算が開始されるリッチカウンタＲＣについてその値が「０」以下になるまでは、劣化判定処理の実行が禁止されることにより、増量補正の終了直後において酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する禁止期間（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）が設定される。こうした禁止期間が設けられることにより、増量補正による未燃燃料の残留分の影響を受けて酸素吸蔵量Ｃが誤って算出される期間を避けて酸素吸蔵量Ｃは算出されるようになる。

また、増量補正中に増大されたリッチカウンタＲＣを、その増量補正が終了した後、減算値ｄずつ減算していき、その減算された値が「０」以下になるまでは、劣化判定処理の実行を禁止するようにしている。この場合、増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど、すなわち増量補正の終了時点におけるリッチカウンタＲＣが大きいときほど、増量補正の終了後に減算が開始されるリッチカウンタＲＣが「０」以下になるまでの期間は長くなる。このように、本実施形態においても、燃料の総増量分が多く上記影響時間が長いときほど、上記禁止期間は長くなるように可変設定されるため、酸素吸蔵量Ｃの算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路１３内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間（上記影響時間）と関連づけて上記禁止期間は適切に設定される。

このように本実施形態によっても、上記禁止期間を設定するとともに、その禁止期間を適切に設定することが可能になるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の酸素吸蔵量Ｃを算出する際、より正解に酸素吸蔵量Ｃを算出することができるようになる。また、酸素吸蔵量Ｃをより正確に算出することができるようになるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の劣化判定を行う場合の判定精度を高めることも可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態の（１）及び（３）の作用効果に加え、次のような効果を得ることもできる。
（５）燃料噴射量の増量補正が開始されてから終了するまで、上記リッチカウンタＲＣの算出・更新を行うことで増量補正中における燃料の総増量分を算出するようにしている。そして、同増量補正が終了されてからリッチカウンタＲＣを減算値ｄずつ減算していき、その減算されたリッチカウンタＲＣが「０」以下になるまでの期間を上述した禁止期間とするようにしている。これにより、総増量分が多いときほど、換言すれば酸素吸蔵量Ｃの算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路１３内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間が長くなるときほど、上記禁止期間は長くなるように可変設定されるようになり、同禁止期間の設定を適切に行うことができるようになる。
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、燃料噴射量の増量補正が終了した直後からの経過時間が、同増量補正中に噴射された燃料の総増量分に基づいて設定された判定値Ｂに達するまで酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止するようにした。一方、本実施形態では、そうした禁止期間を別の態様で設定するようにしており、この点が第１実施形態とは異なっている。そこで以下では、その相違点を中心に、本実施形態にかかる劣化判定装置を説明する。

図９に、本実施形態で実行されるマスク処理の処理手順を示す。なお、本処理も、電子制御装置２２によって所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、燃料噴射量の増量補正が終了した直後か否かが判定される（Ｓ６００）。

そして、燃料噴射量の増量補正が終了した直後である場合には（Ｓ６００：ＹＥＳ）、増量補正中に設定された増量係数ＲＫ及び増量補正が実行された時間である増量時間ＲＴに基づいてマスク時間ＭＴが設定される（Ｓ６１０）。この増量係数ＲＫは、第２実施形態で説明した増量係数ＲＫと同一の値である。すなわち、機関運転状態に基づいて設定される値であって、燃料噴射量の増量補正を行う際に、基本燃料噴射量に対する増量補正値として設定される値である。また、マスク時間ＭＴは、燃料噴射量の増量補正が終了した直後から上記影響時間が経過するまで酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する上記禁止期間を設定するための値であって、電子制御装置２２の記憶装置に予め用意された設定マップを参照して設定される。

この設定マップは、図１０に示すように、増量係数ＲＫが大きいほど、または増量時間ＲＴが長いほど、すなわち燃料噴射量の増量補正中における燃料の総増量分が多く、上記影響時間が長いときほど、設定されるマスク時間ＭＴは長くなるように当該マスク時間ＭＴの値は設定されている。

一方、上記ステップＳ６００にて、燃料噴射量の増量補正が終了した直後ではないと判定される場合には（Ｓ６００：ＮＯ）、同増量補正の終了直後から上記設定されたマスク時間ＭＴが経過しているか否かが判定される（Ｓ６２０）。そして、マスク時間ＭＴが未だ経過していない場合には（Ｓ６２０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。また、マスク時間ＭＴが経過している場合には（Ｓ６２０：ＹＥＳ）、アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が許可されて（Ｓ６３０）、本処理は一旦終了される。

このように、本実施形態におけるマスク処理では、上記増量係数ＲＫ及び増量時間ＲＴに基づいて、いわば燃料噴射量の増量補正中における燃料の総増量分に応じて上記禁止期間に相当するマスク時間ＭＴを可変設定するようにしている。そして、その増量補正が終了した直後からマスク時間ＭＴが経過していれば、燃料噴射量の増量補正が終了されてから十分に時間が経過している、より詳細には上記影響時間が十分に経過しており、酸素吸蔵量Ｃを正常に算出することができるようになっていると判断される。そのため、アクティブ制御及び劣化判定処理の実行が許可される。

このように本実施形態によっても、上記禁止期間を設定するとともに、その禁止期間を適切に設定することが可能になるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の酸素吸蔵量Ｃを算出する際、より正解に酸素吸蔵量Ｃを算出することができるようになる。また、酸素吸蔵量Ｃをより正確に算出することができるようになるため、燃料噴射量の増量補正が行われた後に触媒１８の劣化判定を行う場合の判定精度を高めることも可能になる。

以上説明したように、本実施形態によっても、第１実施形態で説明した（１）の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることもできる。
（６）増量補正中に設定された増量補正値である上記増量係数ＲＫ及び増量補正の実行時間である上記増量時間ＲＴをパラメータとする設定マップに基づき、上記禁止期間に相当するマスク時間ＭＴを設定するようにしている。そして、その設定マップにおいては増量係数ＲＫが大きいほど、または増量時間ＲＴが長いほど、マスク時間ＭＴが長くなるように当該マスク時間ＭＴを可変設定するようにしている。そのため、燃料噴射量の増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど、換言すれば酸素吸蔵量Ｃの算出に対する影響が抑えられる程度にまで排気通路１３内に残留した未燃燃料が減少するのに要する時間が長くなるときほど、同増量補正が終了した後における酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止する禁止期間は長くなるように可変設定される。従って、本実施形態によっても、同禁止期間の設定を適切に行うことができるようになる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第１実施形態において、リッチカウンタＲＣが判定値Ａ以上となっていることを条件にマスク実行フラグＭＦを「ＯＮ」にする処理を省略するようにしてもよい。この場合には、燃料噴射量の増量補正が開始されたときに、あるいは燃料噴射量の増量補正が終了された直後に、マスク実行フラグＭＦを「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に変更するようにすればよい。

・第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、燃料噴射量の増量補正中におけるリッチカウンタＲＣの値が上記判定値Ａに満たないときには、増量補正の終了直後から上記禁止期間が経過するまで酸素吸蔵量Ｃの算出を禁止するといった処理を中止するようにしてもよい。

・上記総増量分を示すリッチカウンタＲＣの算出に際し、第１実施形態では、空燃比や吸入空気量ＧＡをパラメータとする上記式（２）を用いるようにし、第２実施形態では、目標燃料噴射量や増量係数ＲＫ等をパラメータとする上記式（４）を用いるようにした。しかし、この他の態様で、そうしたリッチカウンタＲＣを算出するようにしてもよい。例えば、第１実施形態において上記式（４）を用いてリッチカウンタＲＣを算出するようにしてもよく、第２実施形態において上記式（２）を用いてリッチカウンタＲＣを算出するようにしてもよい。要は、上記総増量分に相当する値や総増量分そのものを示す値を算出するようにすればよい。

・第３実施形態では、マスク時間ＭＴを、増量係数ＲＫ及び増量時間ＲＴに基づいて設定するようにしたが、燃料噴射量の増量補正中における空燃比及び増量時間ＲＴに基づいて設定するようにしてもよい。すなわち、増量係数ＲＫについては、燃料噴射量の増量補正中に設定された増量補正値そのもの以外に、そうした増量補正値に相関する値を用いるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、実際の空燃比が、理論空燃比よりもリッチ側に設定された目標空燃比ＴＡＦとなるように上記増量係数ＲＫを設定するようにしたが、この他の態様で増量係数ＲＫを設定するようにしてもよい。例えば、機関運転状態に基づいて直接増量係数ＲＫを設定するようにしてもよい。

・上述した空燃比センサ１９及び酸素センサ２０は、排気の酸素濃度、ひいては混合気の空燃比を検出することのできるセンサであればよい。従って空燃比センサ１９を空燃比のリッチあるいはリーンのみを検出することのできる酸素センサに変更することもできる。また、酸素センサ２０を空燃比の度合（リッチ度合やリーン度合）に応じた出力がリニアに得られる空燃比センサに変更することもできる。

本発明にかかる触媒劣化判定装置の第１実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 酸素吸蔵量の推定態様を説明するためのタイミングチャート。 同実施形態における触媒の劣化判定処理についてその手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるマスク処理についてその手順を示すフローチャート。 リッチカウンタに基づいて設定される判定値についてその設定態様を示すグラフ。 同実施形態のマスク処理を実行したときの各種値の変化態様を示すタイミングチャート。 第２実施形態におけるマスク処理についてその手順を示すフローチャート。 同実施形態のマスク処理を実行したときの各種値の変化態様を示すタイミングチャート。 第３実施形態におけるマスク処理についてその手順を示すフローチャート。 増量係数及び増量時間に基づいてマスク時間を設定するマップの概念図。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…吸気通路、１３…排気通路、１４…エアクリーナ、１５…スロットルバルブ、１６…エアフロメータ、１７…燃料噴射弁、１８…触媒 、１９…空燃比センサ、２０…酸素センサ、２２…電子制御装置。

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に配設される排気浄化用の触媒の上流側空燃比を強制変更し、その上流側空燃比の強制変更後に変化する前記触媒の下流側空燃比に基づいて前記触媒の酸素吸蔵量を算出し、その算出された前記酸素吸蔵量に基づいて前記触媒の劣化判定を行う内燃機関の触媒劣化判定装置において、
   混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるべく燃料噴射量が増量補正されて同増量補正が終了した後に前記酸素吸蔵量の算出を行うときには、前記増量補正の終了直後において前記酸素吸蔵量の算出を禁止する禁止期間を設定するとともに、前記禁止期間を前記増量補正中における燃料の総増量分が多いときほど長くなるように可変設定する禁止手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の触媒劣化判定装置。
2. 前記禁止手段は、前記増量補正が開始されてから終了するまで前記総増量分を算出するとともに、前記増量補正が終了した後の経過時間に対する判定値を前記総増量分が多いときほど大きくなるように設定し、前記経過時間が前記判定値に達するまでの期間を前記禁止期間とする
   請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
3. 前記禁止手段は、前記増量補正が開始されてから終了するまで前記総増量分を算出し、前記増量補正が終了されてから前記総増量分を所定量ずつ減算していき、その減算された前記総増量分が所定値以下になるまでの期間を前記禁止期間とする
   請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
4. 前記禁止手段は、前記増量補正中にあって所定時間毎に燃料の増量分を積算し、その積算値を前記総増量分とする
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
5. 前記禁止手段は、前記増量補正中に設定された増量補正値及び前記増量補正の実行時間をパラメータとするマップに基づいて前記禁止期間を設定するとともに、前記マップにおいては前記増量補正値が大きいほど、または前記増量補正の実行時間が長いほど、前記禁止期間が長くなるように当該禁止期間が設定されてなる
   請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
6. 前記禁止手段は、前記総増量分が所定値に満たないときには、前記増量補正の終了直後から前記禁止期間が経過するまで前記酸素吸蔵量の算出を禁止する処理を中止する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。

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