JPH10205376A - 排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】触媒装置の劣化状態の判別のために該触媒装置
に供給する排気ガスを生成する混合気の空燃比の特別な
制御を行ったりすることなく、触媒装置の劣化状態を判
別することができ、特に、触媒装置の所要の浄化性能を
確保しつつ該触媒装置の劣化状態を精度よく判別するこ
とができる排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法を提
供する。 【解決手段】触媒装置４の下流側のＯ2 センサ７の出力
に基づき触媒装置４の所要の浄化性能が得られるように
触媒装置４の上流側の排気ガスの目標空燃比を求め、そ
の目標空燃比に触媒装置４の上流側の空燃比センサ６の
検出出力が収束するよう内燃機関１の空燃比を制御す
る。この制御時において、目標空燃比又は空燃比センサ
６の検出出力に基づき触媒装置４の劣化状態を判別す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に設けた触媒装置の劣化状態を判別する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のエンジン等の内燃機関にあって
は、環境保護の観点から、内燃機関の排気系に設けた触
媒装置により可能な限り排気ガスを清浄化することが望
まれている。このため、本願出願人は、触媒装置の上流
側に内燃機関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比セン
サを設けると共に、触媒装置の下流側に該触媒装置を通
過した排気ガスの特定成分の含有量、例えば酸素濃度を
検出する排気ガスセンサを設け、それらのセンサの出力
に基づき、内燃機関の空燃比を触媒装置の最適な浄化能
力が得られるようにフィードバック制御するシステムを
提案している（例えば特開平５−３２１７２１号公報、
特願平８−８４０４７号を参照）。
【０００３】このシステムでは、触媒装置を通過した排
気ガス中の例えば酸素濃度が所定の一定値になるように
触媒装置に進入する排気ガスの空燃比を制御すれば、触
媒装置による最適な浄化を行うことができるという知見
の基で、触媒装置の下流側の排気ガスセンサ（酸素濃度
センサ）の検出出力が所定値（一定値）となるように触
媒装置に進入する排気ガスの目標空燃比を求める。尚、
この場合、触媒装置の下流側の排気ガスセンサ（酸素濃
度センサ）の検出出力が所定値である時、触媒装置の上
流側の空燃比センサの出力値が理論空燃比になるように
目標空燃比に補正をかけてもよい。そして、前記空燃比
センサの検出出力がその目標空燃比に収束するように、
内燃機関中で燃焼させる混合気の空燃比をフィードバッ
ク制御する（内燃機関への燃料供給量をフィードバック
制御する）。
【０００４】一方、触媒装置は、その経時的劣化や不適
性な燃料使用等により浄化能力が低下していき、この劣
化がある程度進行した場合には、それを判別することが
望まれる。
【０００５】そして、このような触媒装置の劣化状態の
判別手法としては、例えば特許公報第２５２６６４０号
や、特開平７−１９０３３号公報に見られるものが知ら
れている。
【０００６】特許公報第２５２６６４０号のものでは、
内燃機関の通常的な運転時には、触媒装置の上流側及び
下流側にそれぞれ設けた酸素濃度センサの出力が、空燃
比のリーン側とリッチ側とで反転することを利用し、該
酸素濃度センサの出力の反転に応じて内燃機関への燃料
供給量を増減制御して、内燃機関の空燃比が理論空燃比
近傍に維持されるように該空燃比をフィードバック制御
する。そして、内燃機関の出力増量状態においては、内
燃機関への燃料供給量をオープンループ制御によって決
定し、このオープンループ制御の際に、触媒装置の上流
側の酸素濃度センサの出力がリーン側からリッチ側に反
転してから、下流側の酸素濃度センサの出力がリーン側
からリッチ側に反転するまでの時間を計測し、この計測
時間により触媒装置の劣化状態を判別するようにしてい
る。
【０００７】また、特開平７−１９０３３号公報のもの
では、前記特許公報第２５２６６４０号のものと同様に
触媒装置の上流側及び下流側にそれぞれ設けた酸素濃度
センサの出力の反転を利用して、該酸素濃度センサの出
力に応じて内燃機関の空燃比を目標値に維持するように
フィードバック制御する一方、このフィードバック制御
の際に、内燃機関の負荷や回転数が所定範囲内にあるこ
と等の所定条件が満たされた場合に、上流側及び下流側
の酸素濃度センサの出力に基づき、触媒装置の劣化状態
を判別する。この場合、この劣化状態の判別に際して
は、空燃比のフィードバック補正量を通常の場合よりも
大きくした状態で、上流側の酸素濃度センサの出力の反
転に対する下流側の酸素濃度センサの出力の反転の応答
遅れ時間や、下流側の酸素濃度センサの反転周期等を計
測し、それらの計測値に基づき触媒装置の劣化状態を判
別するようにしている。
【０００８】しかしながら、これらの劣化判別手法で
は、次のような不都合を生じるものとなっていた。
【０００９】すなわち、前記特許公報第２５２６６４０
号や特開平７−１９０３３号公報に見られる手法では、
触媒装置の適正な浄化性能が得られるように、内燃機関
の空燃比を触媒装置の上流側及び下流側の酸素濃度セン
サの出力に基づきフィードバック制御を行っている際に
は、触媒装置の劣化状態の判別を行うことができず、該
劣化状態の判別を行うためには、内燃機関の空燃比のオ
ープンループ制御を行ったり、空燃比のフィードバック
補正量を通常の場合よりも大きくしなければならない。
言い換えれば、触媒装置の劣化状態の判別を行うために
は、通常の場合と異なる特別な内燃機関の空燃比制御を
行わなければならず、このために、内燃機関の制御シス
テムの複雑化や煩雑化を生じやすいものとなっていた。
【００１０】特に、前記特許公報第２５２６６４０号や
特開平７−１９０３３号公報に見られる手法では、触媒
装置の劣化状態の判別を行うためには、通常の場合、す
なわち、触媒装置の適正な浄化性能が得られるような内
燃機関の空燃比の通常的な制御状態と異なる特別な（専
用的な）空燃比制御を行わなければならないため、該触
媒装置の劣化状態の判別の際には、触媒装置の適正な浄
化性能を確保することが困難である。
【００１１】また、触媒装置の適正な浄化性能を確保す
るように空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の
通常的な運転時には、触媒装置の劣化状態を判別するこ
とができないため、その判別を行うことができる機会が
少なく、従って、その劣化判別の信頼性に欠けるものと
なっていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、触媒装置の劣化状態の判別のために該触媒装置に
供給する排気ガスを生成する混合気の空燃比の特別な制
御を行ったりすることなく、触媒装置の劣化状態を判別
することができ、特に、触媒装置の所要の浄化性能を確
保しつつ該触媒装置の劣化状態を精度よく判別すること
ができる排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法を提供
することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願発明の発明者等は、
触媒装置の浄化能力について各種の実験・検討を行った
結果、次のようなデータ及び知見を得た。
【００１４】まず、図１及び図２は、燃料にガソリンを
使用する内燃機関の排気系に備えた触媒装置に該内燃機
関から供給される排気ガスの空燃比（触媒装置の上流側
の排気ガスの空燃比。これは内燃機関の内部で燃焼させ
る燃料と空気との混合気の空燃比に相当する）と、例え
ば窒素酸化物ＮＯx （図１）やハイドロカーボンＨＣ
（図２）の触媒装置による浄化率との関係を、触媒装置
の複数種（図では４種類）の劣化度合いにおいて計測し
たデータを示すものである。これらの図１、２に見られ
るように、触媒装置の浄化性能（浄化率）が最大となる
ような触媒装置の上流側の排気ガスの空燃比は、触媒装
置の劣化が進行するに従って、リーン側に変移してい
く。
【００１５】尚、図示はしないが、このような傾向は、
例えば一酸化炭素ＣＯについても同様である。また、本
願発明者等の各種実験・検討によれば、内燃機関の燃料
として、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を使用した場合
には、触媒装置の浄化性能が最大となるような触媒装置
の上流側の排気ガスの空燃比は、触媒装置の劣化が進行
するに従って、図１及び図２で示したものとは逆に、リ
ッチ側に変移することが判明した。これは、燃料成分の
分子構造の違いに起因するものと考えられる。
【００１６】このようにガソリン、ＣＮＧ、あるいは軽
油、アルコール等、触媒装置に供給される排気ガスを生
成する燃料の種類によって、触媒装置の浄化性能が最大
となるような触媒装置の上流側の排気ガスの空燃比の変
移方向の相違はあるものの、該空燃比は、触媒装置の劣
化が進行するに従って、リーン側もしくはリッチ側のい
ずれかの方向に変移していく。
【００１７】次に、図３は図１及び図２のデータの計測
に際して、触媒装置の下流側に設けた酸素濃度センサ
（Ｏ2 センサ）の出力を計測したデータを示すものであ
り、この図３と前記図１及び図２を対比して判るよう
に、酸素濃度センサの出力レベル（触媒装置を通過した
排気ガス中の酸素濃度）は、触媒装置によるＮＯx やＨ
Ｃ等の浄化率がほぼ最大となるような触媒装置の上流側
の排気ガスの空燃比の値において、触媒装置の劣化度合
いによらずにほぼ一定のレベルＶ0 となる。すなわち、
触媒装置の下流側の酸素濃度センサの出力がほぼ一定の
レベルＶ0 となるような触媒装置の上流側の排気ガスの
空燃比は、触媒装置によるＮＯx やＨＣ等の浄化率がほ
ぼ最大となるような排気ガスの空燃比である。
【００１８】以上のことから、例えば触媒装置によるＮ
Ｏx やＨＣ等の浄化性能が最大限に発揮されるように
（ＮＯx 等の浄化率が最大となるように）、あるいは、
触媒装置の下流側の浄化後の排気ガスの酸素濃度が所定
の一定値となるように該触媒装置に供給すべき排気ガス
の目標空燃比を求め、さらには、該触媒装置に実際に供
給する排気ガスの空燃比をその目標空燃比に制御した場
合、基本的には、その目標空燃比の値、あるいは、この
目標空燃比に制御される実際の排気ガスの空燃比の値が
触媒装置の劣化度合いに応じたものとなり、その値は、
触媒装置の劣化の進行に伴ってリーン側もしくはリッチ
側に変移することが判る。
【００１９】尚、触媒装置の触媒の特性の違い（具体的
には担持されている貴金属の種類やその担持量の違い）
によって、触媒装置の劣化に伴う排気ガスの空燃比のリ
ーン側もしくはリッチ側の変移度合いは変化する。すな
わち、例えば図１及び図２のものでは、触媒装置の新品
状態（図１及び図２の実線）から劣化状態（図１及び図
２の二点鎖線）までの触媒装置の上流側の排気ガスの空
燃比の変移量は約０．２Ａ／Ｆであるが、この変移量は
触媒の特性によって変化する。
【００２０】さらに、本願発明者等の各種実験・検討に
よれば、触媒装置の浄化性能が最大となるような、ある
いは、触媒装置の下流側の浄化後の排気ガスの酸素濃度
が所定の一定値となるような触媒装置の上流側の排気ガ
スの空燃比（以下、ここでの説明では浄化適正空燃比と
いう）は、触媒装置を流れる排気ガス量（排気ガスの流
量）や、触媒装置の活性状態等、触媒装置の動作状態の
影響も受け、特に排気ガス量の影響を受ける。すなわ
ち、図４は、例えば燃料としてガソリンを使用する内燃
機関の排気系に備えた触媒装置に関し、該触媒装置を流
れる排気ガス量と、該触媒装置の下流側に設けた酸素濃
度センサの出力が前記所定レベルＶ0 となるような前記
浄化適正空燃比との関係を、新品の触媒装置とある程度
劣化が進行した触媒装置とについて計測したデータを示
すものである。この場合、図４の白抜き点が新品の触媒
装置に対応した計測データを示し、黒点が劣化した触媒
装置に対応する計測データを示している。また、図４の
実線の曲線及び二点鎖線の曲線は、それぞれ新品の触媒
装置及び劣化した触媒装置に対応して、前記浄化適正空
燃比と排気ガス量との相関特性を表す曲線（計測データ
の全体的傾向を表す近似曲線で、該計測データから最小
二乗法等により求められるもの）である。
【００２１】この図４に見られるように、前記浄化適正
空燃比は、基本的には排気ガス量が大きくなる程、リー
ン側になる傾向がある。また、新品の触媒装置における
前記浄化適正空燃比と排気ガス量との相関特性を表す実
線の曲線と、劣化した触媒装置における前記浄化適正空
燃比と排気ガス量との相関特性を表す二点鎖線の曲線と
を対比すると、各排気ガス量における浄化適正空燃比
は、前述の如く新品の触媒装置よりも劣化した触媒装置
の方がリーン側に変移する。尚、図４の横軸の排気ガス
量は、より詳しくは、触媒装置の活性状態等により定ま
る触媒装置の実効体積に対する排気ガスの実流量の比
（実流量／実効体積）というべきもので、触媒装置の実
効体積は、触媒装置の活性状態の影響を多少受け、触媒
装置の活性化が不十分であると、該活性化が十分である
場合に比べて若干小さくなる。従って、前記浄化適正上
流空燃比は、排気ガスの実際の流量が一定であっても、
触媒装置の活性化が不十分である場合には、該活性化が
十分である場合に比べてリッチ側に移行する。
【００２２】このように、前記浄化適正空燃比は、基本
的には、前述の如く触媒装置の劣化度合いに応じたもの
となるのであるが、触媒装置を流れる排気ガス量や触媒
装置の活性状態等、該触媒装置の動作状態（特に排気ガ
ス量）の影響も受ける。
【００２３】また、前記図４を参照して明らかなよう
に、排気ガス量の変化に対する前記浄化適正空燃比の変
化度合い、例えば図４に示す偏差δを、新品の触媒装置
と劣化した触媒装置とで対比すると、該偏差δは、新品
の触媒装置よりも劣化した触媒装置の方が小さくなる傾
向がある。このように、排気ガス量の変化に対する前記
浄化適正上流空燃比の変化度合い、より一般的には、触
媒装置の動作状態の変化に対する前記浄化適正上流空燃
比の変化度合いも触媒装置の劣化度合いに応じたものと
なる。
【００２４】本発明の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判
別方法は、以上のような知見に基づきなされたもので、
その第１の態様は、前記の目的を達成するために、燃料
と空気との混合気の燃焼により生成された排気ガスを浄
化する触媒装置の劣化状態を判別する方法であって、前
記混合気の燃焼により生成した排気ガスを前記触媒装置
に供給する排気ガス供給工程と、該排気ガスの供給時に
前記触媒装置を通過した排気ガスの特定成分の含有量を
該触媒装置の下流側に設けた排気ガスセンサにより検出
する検出工程と、該排気ガスセンサの検出出力に基づき
前記触媒装置の所要の浄化性能を得るために前記触媒装
置に供給すべき前記排気ガスの目標空燃比を求める目標
空燃比算出工程と、その求めた目標空燃比のデータに基
づき前記触媒装置の劣化状態を判別する劣化判別工程と
から成ることを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２５】かかる本発明の第１の態様によれば、触媒
装置への排気ガスの供給時に前記目標空燃比算出工程に
おいて求められる目標空燃比は、該触媒装置の所要の浄
化性能を得るために前記触媒装置に供給すべき排気ガス
の空燃比として、該触媒装置による排気ガスの浄化結果
を表す前記排気ガスセンサの検出出力に基づいて求めら
れたものであるので、該目標空燃比は、該触媒装置の所
要の浄化性能（例えば最大の浄化性能）が得られるよう
な触媒装置の上流側の排気ガスの空燃比（これは前記浄
化適正空燃比に相当する）を表すものとなる。従って、
該目標空燃比の値や、触媒装置の動作状態の変化に対す
る該目標空燃比の変化度合い等が、前述の如く触媒装置
の劣化度合いに応じたものとなり、該目標空燃比のデー
タに基づいて触媒装置の劣化状態を判別することができ
る。この場合、触媒装置の劣化状態の判別は、演算によ
り求められた目標空燃比のデータに基づいて行われるの
で、その劣化状態に判別のために、触媒装置に供給する
排気ガスを生成する前記混合気の空燃比等の特別な（専
用的な）制御、例えば触媒装置の浄化性能を犠牲にする
ような混合気の空燃比制御を行ったりする必要がない。
【００２６】従って、本発明の第１の態様によれば、触
媒装置の劣化状態の判別のために該触媒装置に供給する
排気ガスを生成する混合気の空燃比の特別な制御を行っ
たりすることなく、触媒装置の劣化状態を判別すること
ができる。
【００２７】尚、本発明の第１の態様において、前記目
標空燃比のデータは、該目標空燃比そのもののみなら
ず、該目標空燃比を算出する過程で得られる目標空燃比
の調整量等、結果的に該目標空燃比を規定するもの含む
ものとする。
【００２８】かかる本発明の第１の態様では、前記触媒
装置に供給する前記排気ガスの空燃比が前記目標空燃比
算出工程で求められた前記目標空燃比になるように前記
混合気の空燃比を制御する空燃比制御工程を備えること
が好ましい（請求項２記載の発明）。
【００２９】このような空燃比制御工程を備えること
で、触媒装置に実際に供給される排気ガスの空燃比は、
触媒装置の所要の浄化性能を得るために該触媒装置に供
給すべき排気ガスの空燃比である前記目標空燃比に制御
されることとなり、触媒装置の所要の浄化性能を確保し
つつ触媒装置の劣化状態を判別することができる。
【００３０】この場合、前記空燃比制御工程における混
合気の空燃比の制御は、前記目標空燃比に基づいてフィ
ードフォワード的に行うようにすることも可能である
が、より好ましくは、前記空燃比制御工程は、前記触媒
装置に供給される排気ガスの空燃比を該触媒装置の上流
側に設けた空燃比センサにより検出し、その検出出力を
前記目標空燃比算出工程で求められた前記目標空燃比に
収束させるように前記混合気の空燃比をフィードバック
制御する（請求項３記載の発明）。
【００３１】このようなフィードバック制御を行うこと
で、触媒装置に実際に供給される排気ガスの空燃比（前
記空燃比センサの検出出力）を触媒装置の所要の浄化性
能が得られる前記目標空燃比に適正に制御することがで
き、ひいては、触媒装置による排気ガスの浄化状態が安
定化して、その浄化結果を表す前記排気ガスセンサの検
出出力も安定化する。従って、該排気ガスセンサの検出
出力に基づく前記目標空燃比の算出を適正に行うことが
でき、該目標空燃比に基づく触媒装置の劣化状態の判別
を適正に行うことができる。
【００３２】このようなフィードバック制御は、周知の
ＰＩＤ制御器等を用いて行うことも可能であるが、特に
好ましくは、前記空燃比制御工程における前記混合気の
空燃比のフィードバック制御は、前記目標空燃比算出工
程で求められた前記目標空燃比と前記空燃比センサの検
出出力とを入力として、該検出出力が前記目標空燃比に
収束するように前記混合気の空燃比を調整するための制
御量を算出して出力する漸化式形式のフィードバック制
御器の出力に応じて行う（請求項４記載の発明）。
【００３３】このように漸化式形式のフィードバック制
御器（具体的には例えば適応制御器）を用いて前記混合
気の空燃比のフィードバック制御を行うことで、周知の
ＰＩＤ制御器等を用いる場合に比して、混合気の燃焼状
態の変化等の影響を抑えつつ、触媒装置に実際に供給さ
れる排気ガスの空燃比（前記空燃比センサの検出出力）
を触媒装置の所要の浄化性能が得られる前記目標空燃比
により精度よく制御することができるようになり、ひい
ては、該触媒装置による排気ガスの浄化結果を表す前記
排気ガスセンサの検出出力に基づく前記目標空燃比の算
出をより精度よく行うことが可能となり、該目標空燃比
に基づく触媒装置の劣化状態の判別の精度を高めること
が可能となる。
【００３４】尚、漸化式形式のフィードバック制御器
は、前記混合気の空燃比を調整するための制御量の現在
以前の過去の時系列データを含む所定の漸化式によっ
て、新たな制御量を出力するものである。
【００３５】かかる第１の態様の本発明の劣化判別方法
は、特に、前記触媒装置は前記混合気を内部で燃焼させ
る内燃機関の排気系に備えられた触媒装置である場合に
好適である（請求項５記載の発明）。すなわち、本発明
の第１の態様は、前述の如く触媒装置の劣化状態を判別
するために混合気の特別な（専用的な）空燃比制御を行
う必要がないため、内燃機関の排気系に備えた触媒装置
の劣化状態の判別に際しては、該内燃機関の所要の運転
を行いつつ該触媒装置の劣化状態の判別を行うことがで
きる。特に、前述のように触媒装置に実際に供給される
排気ガスの空燃比（前記空燃比センサの検出出力）が前
記目標空燃比になるように混合気の空燃比を制御する場
合にあっては、該触媒装置を含めた内燃機関の排気系の
所要の排気性能を確保するように内燃機関を運転させつ
つ触媒装置の劣化状態を判別することができる。
【００３６】また、このように本発明の第１の態様を内
燃機関の排気系に適用する場合、特に、前記触媒装置が
前記混合気を複数の気筒内で燃焼させる内燃機関の各気
筒毎の排気ガスが合流する排気系に備えられた触媒装置
である場合にあっては、前記混合気の次のような空燃比
制御を行うことが好ましい。
【００３７】すなわち、触媒装置に供給される排気ガス
の空燃比を検出する空燃比センサを必ずしも必要としな
い本発明の第１の態様（請求項１及び２記載の発明）に
あっては、前記触媒装置が前記混合気を複数の気筒内で
燃焼させる内燃機関の各気筒毎の排気ガスが合流する排
気系に備えられた触媒装置である場合に、前記触媒装置
に供給される排気ガスの空燃比を該触媒装置の上流側に
設けた空燃比センサにより検出する工程と、該空燃比セ
ンサの検出出力に基づき、前記内燃機関の各気筒毎の混
合気の空燃比のばらつきを解消するように各気筒毎の混
合気の空燃比を制御する工程とを備える（請求項６記載
の発明）。
【００３８】また、触媒装置に供給される排気ガスの空
燃比を検出する空燃比センサを備えた本発明の第１の態
様（請求項３及び４記載の発明）にあっては、前記触媒
装置が前記混合気を複数の気筒内で燃焼させる内燃機関
の各気筒毎の排気ガスが合流する排気系に備えられた触
媒装置である場合に、前記空燃比制御工程は、前記空燃
比センサの検出出力に基づき、前記内燃機関の各気筒毎
の混合気の空燃比のばらつきを解消するように各気筒毎
の混合気の空燃比を制御する工程を含む（請求項７記載
の発明）。
【００３９】このように前記内燃機関が複数の気筒を有
するものである場合に、触媒装置の上流側の空燃比セン
サの検出出力に基づき、内燃機関の各気筒毎の混合気の
空燃比のばらつきを解消するように各気筒毎の混合気の
空燃比を制御することで、触媒装置に供給される排気ガ
スの空燃比が安定化して、前記排気ガスセンサの検出出
力も安定化し、ひいては、該排気ガスセンサの検出出力
に基づく前記目標空燃比の算出精度を高めて、該目標空
燃比に基づく触媒装置の劣化状態の判別の精度を高める
ことが可能となる。
【００４０】尚、内燃機関の各気筒毎の混合気の空燃比
のばらつきを解消するような各気筒毎の混合気の空燃比
の制御は、例えば内燃機関を各気筒毎の混合気の実空燃
比から前記空燃比センサの検出出力を生成するシステム
と考えてモデル化しておき、そのモデルに基づいて該空
燃比センサの検出出力から各気筒毎の実空燃比を推定
し、その各気筒毎の実空燃比の推定値を各気筒について
同一の目標値に収束させるように各気筒毎の混合気の空
燃比をフィードバック制御することで行うことが可能で
ある。
【００４１】以上説明した本発明の第１の態様にあって
は、前記劣化判別工程は、前記触媒装置への前記排気ガ
スの供給時に前記目標空燃比算出工程において求められ
た前記目標空燃比の複数のデータに基づき前記触媒装置
の劣化状態を判別する（請求項８記載の発明）。このよ
うに触媒装置の劣化状態の判別のために、前記目標空燃
比の複数のデータを使用することで、該目標空燃比の単
一のデータを使用する場合に比して触媒装置の劣化状態
の判別結果の信頼性を高めることができる。
【００４２】さらに、前記劣化判別工程は、前記触媒装
置への前記排気ガスの供給時に前記目標空燃比算出工程
において求められた少なくとも一つの前記目標空燃比の
データ又は該目標空燃比のデータから所定の処理により
生成してなる前記触媒装置の劣化度合いを表すデータを
所定の基準データと比較することにより前記触媒装置の
劣化状態を判別する（請求項９記載の発明）。すなわ
ち、前述したように触媒装置の所要の浄化性能を得るた
めに触媒装置に供給すべき排気ガスの空燃比である前記
目標空燃比の値や、触媒装置を流れる排気ガス量等、該
触媒装置の動作状態の変化に対する前記目標空燃比の変
化度合い等は、触媒装置の劣化度合いに応じたものとな
るので、少なくとも一つの前記目標空燃比のデータ又は
該目標空燃比のデータから所定の処理により生成してな
る前記触媒装置の劣化度合いを表すデータ（例えば目標
空燃比の複数のデータの平均値や前記目標空燃比の変化
度合い等）を所定の基準データと比較することで、触媒
装置の劣化状態を判別することができる。
【００４３】そして、この場合において、前記基準デー
タは前記触媒装置の動作状態に応じて設定されているこ
とが好ましい（請求項１０記載の発明）。すなわち、前
述したように触媒装置の所要の浄化性能を得るために触
媒装置に供給すべき排気ガスの空燃比である前記目標空
燃比は、触媒装置の排気ガス量や活性状態等の触媒装置
の動作状態の影響を受けるので、少なくとも一つの前記
目標空燃比のデータ又は該目標空燃比のデータから所定
の処理により生成してなる前記触媒装置の劣化度合いを
表すデータと比較する前記基準データを前記触媒装置の
動作状態に応じて設定しておくことで、該触媒装置の動
作状態によらずに該触媒装置の劣化状態の判別を適正に
行うことが可能となる。
【００４４】上記のような触媒装置の劣化状態の判別
は、より具体的には、次のような手法で行うことが可能
である。
【００４５】その一つの手法では、前記劣化判別工程
は、前記触媒装置への前記排気ガスの供給時に前記目標
空燃比算出工程において求められた少なくとも一つの前
記目標空燃比のデータの値をあらかじめ定めた所定の基
準値と比較し、該目標空燃比のデータの値が該基準値に
対してリーン側及びリッチ側のいずれの側にあるかを判
断することにより前記触媒装置の劣化状態を判別する
（請求項１１記載の発明）。
【００４６】すなわち、前記目標空燃比の値は、触媒装
置の劣化度合いを表し、該触媒装置の劣化の進行に伴い
リーン側及びリッチ側のいずれかの側に変移していくの
で（どちら側に変移するかは前記混合気の燃料の種類に
よる）、少なくとも一つの前記目標空燃比のデータの値
が所定の基準値に対してリーン側及びリッチ側のいずれ
の側にあるかを判断することで、前記触媒装置の劣化状
態を判別することができる。
【００４７】この場合、前記目標空燃比の値は、触媒装
置の動作状態（特に触媒装置を流れる排気ガス量）の影
響を受けるので、前記所定の基準値を前記触媒装置の動
作状態に応じて設定し、前記目標空燃比のデータの値と
比較する前記基準値は、該目標空燃比が求められた際の
前記触媒装置の動作状態に応じた基準値であることが好
ましい（請求項１２記載の発明）。このようにすること
で、触媒装置の動作状態によらずに触媒装置の劣化状態
を適正に判別することができる。
【００４８】あるいは、前記所定の基準値と比較する前
記目標空燃比のデータを、前記触媒装置の所定の動作状
態において求められた目標空燃比のデータとしてもよい
（請求項１３記載の発明）。このようにすることで、前
記基準値は、触媒装置の所定の動作状態に対応して定め
ておけばよいので、該基準値の設定が容易なものとな
る。
【００４９】また、前記目標空燃比に基づく触媒装置の
劣化状態の判別の他の手法では、前記劣化判別工程は、
前記触媒装置への前記排気ガスの供給時に前記目標空燃
比算出工程において求められた前記目標空燃比の複数の
データの値の平均値を前記触媒装置の劣化度合いを表す
データとして生成し、該平均値により示される前記触媒
装置の劣化度合いをあらかじめ定めた所定の基準値と比
較することにより前記触媒装置の劣化状態を判別する
（請求項１４記載の発明）。
【００５０】すなわち、前記目標空燃比の値は触媒装置
の劣化度合いに応じたものとなるので、該目標空燃比の
複数のデータの平均値も触媒装置の劣化度合いを表すも
のとなる（該平均値は、基本的には触媒装置の劣化の進
行に伴いリーン側及びリッチ側のいずれかの側に変移し
ていく）。従って、該平均値により示される触媒装置の
劣化度合いを所定の基準値と比較することにより前記触
媒装置の劣化状態を判別することができる。そして、こ
のとき、触媒装置の劣化状態の判別のために、目標空燃
比の複数のデータの平均値を用いることで、該目標空燃
比がなんらかの原因で、一時的に（ノイズ的に）変動し
たような場合でも、その影響を極力排除して、触媒装置
の劣化状態を判別することができ、その判別の信頼性を
高めることができる。
【００５１】この場合、上記平均値を求めるための目標
空燃比の複数のデータは、触媒装置の任意の動作状態に
おいて求められたものを使用してもよいが、前記平均値
を求めるための前記目標空燃比の複数のデータは、前記
触媒装置の所定の動作状態において求められた目標空燃
比のデータであることが好ましい（請求項１５記載の発
明）。このようにすることで、触媒装置の動作状態が目
標空燃比に及ぼす影響を排除して、触媒装置の劣化状態
を判別の精度をより高めることができる。
【００５２】また、前記目標空燃比に基づく触媒装置の
劣化状態の判別のさらに他の手法では、前記劣化判別工
程は、前記触媒装置への前記排気ガスの供給時に該触媒
装置の複数種の動作状態において前記目標空燃比算出工
程で求められた前記目標空燃比の複数のデータの値から
該目標空燃比の値と前記触媒装置の動作状態との相関特
性を前記触媒装置の劣化度合いを表すデータとして生成
し、該相関特性を前記触媒装置の動作状態に応じてあら
かじめ定めた基準特性と比較することにより前記触媒装
置の劣化状態を判別する（請求項１６記載の発明）。
【００５３】すなわち、触媒装置の各動作状態における
前記目標空燃比は、触媒装置の劣化の進行に伴ってリー
ン側もしくはリッチ側に変移していくため、触媒装置の
複数種の動作状態において求められた前記目標空燃比の
複数のデータの値から生成される該目標空燃比の値と触
媒装置の動作状態との相関特性も触媒装置の劣化の進行
に伴って変化する（例えば図４参照）。従って、該相関
特性を触媒装置の動作状態に応じて定めた基準特性と比
較することで触媒装置の劣化状態を判別することができ
る。そして、このとき、触媒装置の劣化状態の判別のた
めに目標空燃比の複数のデータの値から生成した該目標
空燃比の値と触媒装置の動作状態との相関特性を用いる
ことで、個々の目標空燃比のデータのノイズ的な変動の
影響を排除しつつ、触媒装置の動作状態が目標空燃比に
及ぼす影響を考慮して、触媒装置の劣化状態の判別を精
度よく行うことができる。
【００５４】この場合、前記相関特性は、目標空燃比の
複数のデータの値から種々の統計的手法によって生成す
ることが可能であるが、特に好ましくは、前記相関特性
は、前記目標空燃比の複数のデータから最小二乗法もし
くは逐次最小二乗法により求める（請求項１７記載の発
明）。
【００５５】このように前記相関特性を最小二乗法もし
くは逐次最小二乗法により求めることで、触媒装置の劣
化状態を判別する上で適正な相関特性を得ることができ
る。特に、逐次最小二乗法を用いた場合には、目標空燃
比の各データを得ながら、これと並行して前記相関特性
を求めることができるので、多数のデータをまとめて記
憶保持するような大容量のメモリを使用せずとも、前記
相関特性を求めることができる。
【００５６】また、前記目標空燃比に基づく触媒装置の
劣化状態の判別のさらに他の手法では、前記劣化判別工
程は、前記触媒装置への前記排気ガスの供給時に該触媒
装置の複数種の動作状態において前記目標空燃比算出工
程で求められた前記目標空燃比の複数のデータの値から
該触媒装置の動作状態の変化に対する該目標空燃比の値
の変化度合いを前記触媒装置の劣化度合いを表すデータ
として生成し、該変化度合いをあらかじめ定めた所定の
基準値と比較することにより前記触媒装置の劣化状態を
判別する（請求項１８記載の発明）。
【００５７】すなわち、前記図４を参照して説明したよ
うに、触媒装置の動作状態の変化に対する前記目標空燃
比の値の変化度合いは触媒装置の劣化に伴い変化する。
例えば触媒装置を流れる排気ガス量の変化に対する前記
目標空燃比の値の変化度合いは触媒装置の劣化に伴い小
さくなる。従って、上記変化度合いを所定の基準値と比
較することで、触媒装置の劣化状態を判別することがで
きる。
【００５８】また、前記目標空燃比に基づく触媒装置の
劣化状態の判別に際して、前述のように触媒装置の動作
状態を考慮する場合、前記触媒装置の動作状態は、少な
くとも該触媒装置を流れる排気ガス量を含むことが好ま
しい（請求項１９記載の発明）。これは、前記目標空燃
比に影響を及ぼす触媒装置の動作状態としては、該触媒
装置を流れる排気ガス量の影響が最も大きいからであ
る。
【００５９】尚、触媒装置の劣化状態の判別に際して触
媒装置の動作状態を考慮する場合、その動作状態（触媒
装置を流れる排気ガス量や触媒装置の活性状態）を把握
する必要がある。この場合、触媒装置を流れる排気ガス
量は、例えば該触媒装置を具備した排気ガス通路に設け
た流量センサにより検出して把握するようにすることが
可能であり、さらには内燃機関の排気系に備えた触媒装
置にあっては、該内燃機関の排気ガス量に相当する燃料
供給量や吸気量等の該内燃機関の運転状態から把握する
ようにしてもよい。また、触媒装置の活性状態は、該触
媒装置に設けた温度センサの検出温度等によって把握す
ることが可能であり、さらには、内燃機関の排気系に備
えた触媒装置にあっては、該内燃機関の機関温度や始動
からの経過時間等、該内燃機関の運転状態から把握する
ようにしてもよい。
【００６０】ところで、本発明の第１の態様に係わる前
記請求項２記載の発明のように、触媒装置に供給する排
気ガスの空燃比が前記目標空燃比になるように前記混合
気の空燃比を制御する場合には、該触媒装置に実際に供
給される排気ガスの空燃比は、基本的には前記目標空燃
比に合致する。このため、このような空燃比制御を行う
場合に、触媒装置に実際に供給される排気ガスの空燃比
を該触媒装置の上流側に設けた空燃比センサにより検出
すれば、その空燃比センサの検出出力は、前記目標空燃
比に相当するものとなり、従って、前記本発明の第１の
態様で触媒装置の劣化状態の判別のために用いる前記目
標空燃比の代わりに、該空燃比センサの検出出力を用い
ても、前記本発明の第１の態様と同様に触媒装置の劣化
状態を判別することが可能である。
【００６１】そこで、本発明の排気ガス浄化用触媒装置
の劣化判別方法の第２の態様は、前記の目的を達成する
ために、燃料と空気との混合気の燃焼により生成された
排気ガスを浄化する触媒装置の劣化状態を判別する方法
であって、前記混合気の燃焼により生成した排気ガスを
前記触媒装置に供給する排気ガス供給工程と、該排気ガ
スの供給時に前記触媒装置を通過した排気ガスの特定成
分の含有量を該触媒装置の下流側に設けた排気ガスセン
サにより検出する第１検出工程と、該排気ガスセンサの
検出出力に基づき前記触媒装置の所要の浄化性能を得る
ために前記触媒装置に供給すべき前記排気ガスの目標空
燃比を求める目標空燃比算出工程と、前記触媒装置に供
給する前記排気ガスの空燃比が前記目標空燃比算出工程
で求められた前記目標空燃比になるように前記混合気の
空燃比を制御する空燃比制御工程と、該混合気の空燃比
の制御状態において前記触媒装置に供給される排気ガス
の空燃比を該触媒装置の上流側に設けた空燃比センサに
より検出する第２検出工程と、該空燃比検出センサの検
出出力のデータに基づき前記触媒装置の劣化状態を判別
する劣化判別工程とから成ることを特徴とする（請求項
２０記載の発明）。
【００６２】かかる本発明の第２の態様によれば、触媒
装置への排気ガスの供給時に前記目標空燃比算出工程に
おいて求められる目標空燃比は、前記第１の態様につい
て説明した通り、触媒装置の所要の浄化性能（例えば最
大の浄化性能）が得られるような触媒装置の上流側の排
気ガスの空燃比（これは前記浄化適正空燃比に相当す
る）であるので、前記空燃比制御工程において触媒装置
に供給する排気ガスの空燃比が前記目標空燃比になるよ
うに前記混合気の空燃比を制御することで、その制御状
態における前記空燃比センサの検出出力（触媒装置に実
際に供給される排気ガスの検出空燃比）の値や、触媒装
置の動作状態の変化に対する該検出出力の変化度合い等
が、触媒装置の劣化度合いに応じたものとなる。従っ
て、空燃比センサの検出出力のデータに基づいて触媒装
置の劣化状態を判別することができる。また、この場
合、触媒装置に実際に供給される排気ガスの空燃比は、
触媒装置の所要の浄化性能を得るために該触媒装置に供
給すべき排気ガスの空燃比である前記目標空燃比に制御
されるので、触媒装置の所要の浄化性能を確保するよう
に該触媒装置に排気ガスを供給しつつ触媒装置の劣化状
態を判別することができる。
【００６３】従って、本発明の第２の態様によれば、触
媒装置の劣化状態の判別のために該触媒装置に供給する
排気ガスを生成する混合気の空燃比の特別な（触媒装置
の浄化性能を犠牲にするような）制御を行ったりするこ
となく、触媒装置の所要の浄化性能を確保しつつ触媒装
置の劣化状態を判別することができる。
【００６４】かかる本発明の第２の態様にあっては、前
記第１の態様に係わる請求項３乃至１９記載の発明と同
様の構成を採用することがより好ましい。
【００６５】すなわち、前記空燃比制御工程は、前記空
燃比センサの検出出力を前記目標空燃比算出工程で求め
られた前記目標空燃比に収束させるように前記混合気の
空燃比をフィードバック制御することが好ましい（請求
項２１記載の発明。これは、前記第１の態様に係わる請
求項３記載の発明に対応する）。
【００６６】この場合、前記空燃比制御工程における前
記混合気の空燃比のフィードバック制御は、前記目標空
燃比算出工程で求められた前記目標空燃比と前記空燃比
センサの検出出力とを入力として、該検出出力が前記目
標空燃比に収束するように前記混合気の空燃比を調整す
るための制御量を算出して出力する漸化式形式のフィー
ドバック制御器の出力に応じて行うことが特に好ましい
（請求項２２記載の発明。これは、前記第１の態様に係
わる請求項４記載の発明に対応する）。
【００６７】また、本発明の第２の態様は、前記触媒装
置は前記混合気を内部で燃焼させる内燃機関の排気系に
備えられた触媒装置である場合に特に好適である（請求
項２３記載の発明。これは、前記第１の態様に係わる請
求項５記載の発明に対応する）。
【００６８】この場合、前記触媒装置が前記混合気を複
数の気筒内で燃焼させる内燃機関の各気筒毎の排気ガス
が合流する排気系に備えられた触媒装置であるときに
は、前記空燃比制御工程は、前記空燃比センサの検出出
力に基づき、前記内燃機関の各気筒毎の混合気の空燃比
のばらつきを解消するように各気筒毎の混合気の空燃比
を制御する工程を含むことが好ましい（請求項２４記載
の発明。これは、前記第１の態様に係わる請求項６、７
記載の発明に対応する）。
【００６９】また、前記劣化判別工程は、前記触媒装置
への前記排気ガスの供給時に前記第２検出工程において
得られた前記空燃比センサの検出出力の複数のデータに
基づき前記触媒装置の劣化状態を判別することが好まし
い（請求項２５記載の発明。これは、前記第１の態様に
係わる請求項８記載の発明に対応する）。
【００７０】さらに、前記劣化判別工程は、前記触媒装
置への前記排気ガスの供給時に前記第２検出工程におい
て得られた前記空燃比センサの検出出力の少なくとも一
つのデータ又は該検出出力のデータから所定の処理によ
り生成してなる前記触媒装置の劣化度合いを表すデータ
を所定の基準データと比較することにより前記触媒装置
の劣化状態を判別する（請求項２６記載の発明。これ
は、前記第１の態様に係わる請求項９記載の発明に対応
する）。
【００７１】この場合、前記基準データは前記触媒装置
の動作状態に応じて設定することが好ましい（請求項２
７記載の発明。これは、前記第１の態様に係わる請求項
１０記載の発明に対応する）。
【００７２】そして、上記のような劣化状態の判別を行
うより具体的な一つの手法では、前記劣化判別工程は、
前記触媒装置への前記排気ガスの供給時に前記第２検出
工程において得られた前記空燃比センサの検出出力の少
なくとも一つのデータの値をあらかじめ定めた所定の基
準値と比較し、該検出出力のデータの値が該基準値に対
してリーン側及びリッチ側のいずれの側にあるかを判断
することにより前記触媒装置の劣化状態を判別する（請
求項２８記載の発明。これは、前記第１の態様に係わる
請求項１１記載の発明に対応する）。
【００７３】この場合、前記所定の基準値は前記触媒装
置の動作状態に応じて設定され、前記空燃比センサの検
出出力のデータの値と比較する前記基準値は、該検出出
力が得られた際の前記触媒装置の動作状態に応じた基準
値であることが好ましい（請求項２９記載の発明。これ
は、前記第１の態様に係わる請求項１２記載の発明に対
応する）。
【００７４】あるいは、前記所定の基準値と比較する前
記空燃比センサの検出出力のデータは、前記触媒装置の
所定の動作状態において該空燃比センサから得られたデ
ータを用いてもよい（請求項３０記載の発明。これは、
前記第１の態様に係わる請求項１３記載の発明に対応す
る）。
【００７５】また、前記空燃比センサの検出出力に基づ
く触媒装置の劣化状態の判別の他の手法では、前記劣化
判別工程は、前記触媒装置への前記排気ガスの供給時に
前記第２検出工程において得られた前記空燃比センサの
検出出力の複数のデータの値の平均値を前記触媒装置の
劣化度合いを表すデータとして生成し、該平均値により
示される前記触媒装置の劣化度合いをあらかじめ定めた
所定の基準値と比較することにより前記触媒装置の劣化
状態を判別する（請求項３１記載の発明。これは、前記
第１の態様に係わる請求項１４記載の発明に対応す
る）。
【００７６】この場合、前記平均値を求めるための前記
空燃比センサの検出出力の複数のデータは、前記触媒装
置の所定の動作状態において該空燃比センサから得られ
たデータであることが好ましい（請求項３２記載の発
明。これは、前記第１の態様に係わる請求項１５記載の
発明に対応する）。
【００７７】また、前記空燃比センサの検出出力に基づ
く触媒装置の劣化状態の判別のさらに他の手法では、前
記劣化判別工程は、前記触媒装置への前記排気ガスの供
給時に該触媒装置の複数種の動作状態において前記第２
検出工程で得られた前記空燃比センサの検出出力の複数
のデータの値から該検出出力の値と前記触媒装置の動作
状態との相関特性を前記触媒装置の劣化度合いを表すデ
ータとして生成し、該相関特性を前記触媒装置の動作状
態に応じてあらかじめ定めた基準特性と比較することに
より前記触媒装置の劣化状態を判別する（請求項３３記
載の発明。これは、前記第１の態様に係わる請求項１６
記載の発明に対応する）。
【００７８】この場合、前記相関特性は、前記空燃比セ
ンサの検出出力の複数のデータから最小二乗法もしくは
逐次最小二乗法により求めることが好ましい（請求項３
４記載の発明。これは、前記第１の態様に係わる請求項
１７記載の発明に対応する）。
【００７９】また、前記空燃比センサの検出出力に基づ
く触媒装置の劣化状態の判別のさらに他の手法では、前
記劣化判別工程は、前記触媒装置への前記排気ガスの供
給時に該触媒装置の複数種の動作状態において前記第２
検出工程で得られた前記空燃比センサの複数のデータの
値から該触媒装置の動作状態の変化に対する該検出出力
の値の変化度合いを前記触媒装置の劣化度合いを表すデ
ータとして生成し、該変化度合いをあらかじめ定めた所
定の基準値と比較することにより前記触媒装置の劣化状
態を判別する（請求項３５記載の発明。これは、前記第
１の態様に係わる請求項１８記載の発明に対応する）。
【００８０】また、前記空燃比センサの検出出力に基づ
く触媒装置の劣化状態の判別に際して、前述のように触
媒装置の動作状態を考慮する場合、前記触媒装置の動作
状態は、少なくとも該触媒装置を流れる排気ガス量を含
むことが好ましい（請求項３６記載の発明。これは、前
記第１の態様に係わる請求項１９記載の発明に対応す
る）。
【００８１】以上のように請求項２１乃至３６記載の発
明の構成を本発明の第２の態様において採用することに
よって、前記第１の態様に係わる請求項３乃至１９記載
の発明と全く同様の作用効果を奏することができる。
【００８２】また、以上説明した第１及び第２の態様の
本発明にあっては、前記目標空燃比算出工程は、前記排
気ガスセンサの検出出力が所定の適正値になるように前
記目標空燃比を求め、例えば前記排気ガスセンサによ
り、ＮＯx やＨＣ、ＣＯ等を検出する場合、それらの含
有量が最小となるように前記目標空燃比を求める（請求
項３７記載の発明）。これにより、前記目標空燃比は、
触媒装置の適正な浄化性能を得るために触媒装置に供給
すべき排気ガスの空燃比として求められることとなる。
【００８３】この場合、さらに好ましくは、前記排気ガ
スセンサとして、前記触媒装置を通過した排気ガス中の
酸素濃度を前記特定成分の含有量として検出する酸素濃
度センサを用い、前記所定の適正値を一定値とすること
が好ましい（請求項３８記載の発明）。
【００８４】すなわち、前述したように触媒装置の浄化
性能がほぼ最大となる状態では、触媒装置を通過した排
気ガスの酸素濃度は触媒装置の劣化等によらずにほぼ一
定の値となるので、前記排気ガスセンサとして酸素濃度
センサを用い、その酸素濃度センサの検出出力が所定の
一定値となるように前記目標空燃比を求めることで、該
目標空燃比は、触媒装置の劣化等によらずに触媒装置の
最適な浄化性能を得るために触媒装置に供給すべき排気
ガスの空燃比として求められることとなる。このため、
特に、触媒装置に供給される排気ガスの空燃比が前記目
標空燃比になるように前記混合気の空燃比を制御する前
記第２の態様の本発明や、本発明の第１の態様に係わる
請求項２乃至４記載の発明にあっては、触媒装置の劣化
等によらずに該触媒装置の最適な浄化性能を確保しつつ
触媒装置の劣化状態を判別することができる。また、排
気ガスセンサ（酸素濃度センサ）の検出出力の目標値を
一定値として、前記目標空燃比を求めることで、該目標
空燃比を安定して求めることができる。このため、該目
標空燃比に基づく触媒装置の劣化状態の判別を行う本発
明の第１の態様にあっては、該劣化状態の判別を安定し
て精度よく行うことができる。また、本発明の第２の態
様にあっても、触媒装置に供給される排気ガスの空燃比
（空燃比センサの検出出力）が上記のように安定して求
められる目標空燃比になるように制御されることで、該
空燃比センサの検出出力が安定し、該検出出力に基づく
触媒装置の劣化状態の判別を安定して精度よく行うこと
ができる。
【００８５】また、上記のように前記排気ガスセンサの
検出出力が所定の適正値になるように目標空燃比を求め
る場合、前記目標空燃比算出工程は、前記排気ガスセン
サの検出出力を入力として、該検出出力を前記所定の適
正値に収束させるように前記触媒装置に供給すべき排気
ガスの空燃比を調整するための制御量を算出して出力す
るスライディングモード制御器の出力に応じて前記目標
空燃比を求めることが特に好適である（請求項３９記載
の発明）。
【００８６】すなわち、スライディングモード制御器は
一般に、周知のＰＩＤ制御器等に比べて外乱や制御対象
の特性変化等の影響を受けにくいという優れた性質を有
している。従って、このようなスライディングモード制
御器により排気ガスセンサの検出出力が前記所定の適正
値になるように前記触媒装置に供給すべき排気ガスの空
燃比を調整するための制御量を算出して、この制御量に
応じて前記目標空燃比を求めることで、排気ガスセンサ
の検出出力を前記所定の適正値に収束させるために触媒
装置に供給すべき排気ガスの空燃比である前記目標空燃
比を高精度で安定して求めることができる。このため、
本発明の第１の態様にあっては、該目標空燃比に基づく
触媒装置の劣化状態の判別の精度をより高めることがで
き、また、本発明の第２の態様にあっても、触媒装置に
供給される排気ガスの空燃比（空燃比センサの検出出
力）が上記のように高精度で求められる目標空燃比にな
るように制御されることで、該空燃比センサの検出出力
に基づく触媒装置の劣化状態の判別の精度をより高める
ことができる。
【００８７】尚、以上説明した本発明の第１及び第２の
態様では、前記劣化判別工程において前記触媒装置が劣
化状態であると判別されたとき、警報を発することで、
触媒装置の交換の必要性を報知する（請求項４０記載の
発明）。
【００８８】
【発明の実施の形態】本発明（特に本発明の第１の態
様）の第１の実施形態を図５乃至図１０を参照して説明
する。尚、本実施形態で劣化状態の判別を行う触媒装置
は内燃機関の排気系に備えた触媒装置である（後述する
第２及び第３の実施形態においても同様）。
【００８９】まず、本実施形態で触媒装置の劣化状態を
判別するために用いる内燃機関の空燃比制御システムを
説明する。
【００９０】図５はこの空燃比制御システムの全体的構
成を示すブロック図であり、同図５において、１は本実
施形態において燃料（本実施形態ではガソリン）と空気
との混合気を燃焼させて排気ガスを生成する例えば４気
筒のエンジン（内燃機関）である。このエンジン１の各
気筒毎の排気管２がエンジン１の近傍で単一の主排気管
３に集合され、主排気管３に三元触媒を用いた二つの触
媒装置４，５が上流側から順に介装されている。尚、上
流側の触媒装置４が本実施形態において劣化状態を判別
する触媒装置である。また、下流側の触媒装置５はこれ
を省略してもよい。
【００９１】この空燃比制御システムは、触媒装置４の
上流側でエンジン１の各気筒毎の排気管２の集合箇所に
設けられた広域空燃比センサ６と、触媒装置４の下流側
（触媒装置５の上流側）で主排気管３に設けられた排気
ガスセンサとしてのＯ2 センサ（酸素濃度センサ）７
と、これらのセンサ６，７の出力等に基づき後述の制御
や触媒装置４の劣化状態の判別を行う制御ユニット８と
を具備する。尚、制御ユニット８には、前記広域空燃比
センサ６やＯ2 センサ７の他に、図示しない回転数セン
サや吸気圧センサ、冷却水温センサ等の各種のセンサの
検出信号が与えられるようになっている。
【００９２】広域空燃比センサ６は、Ｏ2 センサを用い
て構成され、触媒装置４の上流側の排気管２の集合箇所
における排気ガスの空燃比（これはエンジン１の内部で
燃焼させる混合気の空燃比に相当する）に応じたレベル
の信号を出力する。この場合、広域空燃比センサ６の出
力信号は、制御ユニット８に設けられたフィルタ９を介
して高周波ノイズが除去された後にリニアライザ１０に
よって、排気ガスの空燃比の広い範囲にわたって、それ
に比例したレベルの信号に変換される。以下、本実施形
態では、出力信号をこのようにリニアライズしてなる広
域空燃比センサ６をＬＡＦセンサ６と称する。また、こ
のＬＡＦセンサ６により検出される触媒装置４の上流側
の排気ガス（触媒装置４にエンジン１から供給される排
気ガス）の空燃比を以下、ＣＡＴ前Ａ／Ｆと称する。
【００９３】触媒装置４の下流側のＯ2 センサ７は、触
媒装置４を通過した排気ガスの酸素濃度（これは触媒装
置４の下流側の排気ガスの空燃比に相当する）に応じた
レベルの信号を出力する。このＯ2 センサ７の出力信号
は、前記図３に示したような出力特性を有し、触媒装置
４に供給される排気ガスの空燃比が、該触媒装置４の最
大の浄化性能が得られるような空燃比の近傍の値となっ
ている状態で、触媒装置４を通過した排気ガス中の酸素
濃度にほぼ比例した高感度な変化を生じるものとなって
いる。尚、Ｏ2 センサ７の出力信号は制御ユニット８に
設けられたフィルタ１１により高周波ノイズが除去され
る。以下、このＯ2 センサ７により検出される触媒装置
４の下流側の排気ガスの酸素濃度をＣＡＴ後Ａ／Ｆと称
する。
【００９４】制御ユニット８はマイクロコンピュータを
用いて構成されたものであり、エンジン１の内部で燃焼
させる混合気の空燃比を制御するための機能的構成とし
て、エンジン１への基本燃料噴射量Ｔimを求める基本燃
料噴射量算出部１２と、エンジン１の排気還流率（エン
ジン１の吸入空気中に含まれる排気ガスの割合）や、エ
ンジン１の図示しないキャニスタのパージ時にエンジン
１に供給される燃料のパージ量、エンジン１の冷却水
温、吸気温等を考慮して基本燃料噴射量Ｔimを補正する
ための第１補正係数KTOTALを求める第１補正係数算出部
１３と、ＬＡＦセンサ６の箇所の目標空燃比（触媒装置
４に供給される排気ガスの目標空燃比）からその目標空
燃比に対応したエンジン１の吸入空気の充填効率を考慮
して基本燃料噴射量Ｔimを補正するための第２補正係数
KCMDM を求める第２補正係数算出部１４と、エンジン１
の基準空燃比KBS （ＬＡＦセンサ６の箇所の排気ガスの
基準空燃比）を設定する基準空燃比設定部１５と、その
基準空燃比KBS をＯ2 センサ７の出力に基づき補正して
ＬＡＦセンサ６の箇所の目標空燃比KCMDを求める目標空
燃比算出部１６と、この目標空燃比KCMDにＬＡＦセンサ
６により検出されるＣＡＴ前Ａ／Ｆを収束させるように
エンジン１の燃料噴射量（燃料供給量）をＬＡＦセンサ
６の出力に基づきフィードバック制御するフィードバッ
ク制御部１７とを備えている。
【００９５】この場合、基本燃料噴射量算出部１２は、
エンジン１の回転数と吸気圧とから、それらにより規定
される基準の燃料噴射量をあらかじめ設定されたマップ
を用いて求め、その基準の燃料噴射量をエンジン１の図
示しないスロットル弁の有効開口面積に応じて補正する
ことで基本燃料噴射量Ｔimを算出する。
【００９６】尚、このような基本燃料噴射量Ｔimや、前
記第１補正係数KTOTAL、第２補正係数KCMDM の具体的な
算出手法は、特開平５−７９３７４号公報等に本願出願
人が開示しているので、ここでは詳細な説明を省略す
る。また、第１補正係数KTOTAL及び第２補正係数KCMDM
による基本燃料噴射量Ｔimの補正は、第１補正係数KTOT
AL及び第２補正係数KCMDM を基本燃料噴射量Ｔimに乗算
することで行われ、これにより要求燃料噴射量Ｔcyl が
得られる。
【００９７】また、基準空燃比設定部１５は、エンジン
１の回転数と吸気圧とから、それらにより規定されるエ
ンジン１の基準空燃比KBS をあらかじめ設定されたマッ
プを用いて求める。
【００９８】目標空燃比算出部１６は、ＬＡＦセンサ６
の箇所からＯ2 センサ７の箇所にかけての主排気管３の
触媒装置４を含む排気系（図５で参照符号Ａを付した部
分）に存するむだ時間を考慮して、現在時刻からそのむ
だ時間後にＯ2 センサ７により検出されるＣＡＴ後Ａ／
Ｆの状態量（詳しくはＣＡＴ後Ａ／Ｆの値、及びその変
化量もしくは変化速度等の変化度合い。以下、同様）を
推定する状態予測部１８と、その状態予測部１８により
推定されたＣＡＴ後Ａ／Ｆの状態量に基づきノイズ等の
外乱の影響を考慮した適応スライディングモード制御を
用いてＯ2 センサ８の出力が所定の適正値に収束するよ
うに前記目標空燃比KCMDを規定する前記基準空燃比KBS
の補正量（触媒装置４に供給される排気ガスの空燃比の
調整量）を求める適応スライディングモード制御部１９
（スライディングモード制御器）とを具備し、該制御部
１９により求められた補正量により基準空燃比KBS を補
正する（補正量を基準空燃比KBS に加算する）ことで、
前記目標空燃比KCMDを算出する。
【００９９】ここで、前記状態予測部１８及び適応スラ
イディングモード制御部１９の詳細は、既に本願出願人
が例えば特願平８−８４０４７号にて説明しているの
で、ここでは詳細な説明を省略するが、その概要は次の
通りである。
【０１００】すなわち、状態予測部１８は、後述の適応
スライディングモード制御を用いて目標空燃比KCMDを求
めるに際して、前記排気系Ａに存するむだ時間を補償す
るために、ＬＡＦセンサ６及びＯ2 センサ７によりそれ
ぞれ検出されたＣＡＴ前Ａ／Ｆ及びＣＡＴ後Ａ／Ｆを用
いて上記むだ時間後のＣＡＴ後Ａ／Ｆの状態量を推定す
るものである。
【０１０１】この場合、状態予測部１８は、まず、前記
排気系Ａを例えば図６に示すように２次遅れ系でモデル
化してなるモデル、すなわちＣＡＴ前Ａ／Ｆを入力Ｕと
して、ＣＡＴ後Ａ／Ｆの値ｘ1M及びその変化度合いｘ2M
＝ｄｘ1M／ｄｔを出力する二次遅れ系のモデルの基で、
このモデルにより表される次式（１）の状態方程式を時
系列で解くことにより、このモデル上でのＣＡＴ後Ａ／
Ｆの状態量ｘ1M，ｘ2Mを求める。
【０１０２】
【数１】
【０１０３】ここで、図６及び式（２）中のＣM ，
ＫM ，ｂM は、排気系Ａをモデル化する上であらかじめ
定めた設定値であり、図６中のｓはラプラス演算子であ
る。また、式（１）を解くに際しては、入力Ｕ(t) とし
て、ＬＡＦセンサ６により実際に検出されたＣＡＴ前Ａ
／Ｆの値（実際にはＬＡＦセンサ６の出力レベル）、も
しくはこれに必要に応じてフィルタリングやスケーリン
グを施してなる値を用いる。
【０１０４】そして、状態予測部１８は、実際の排気系
Ａでは、ＬＡＦセンサ６により実際に検出されるＣＡＴ
前Ａ／Ｆ（＝Ｕ(t) ）を、排気系Ａに存するむだ時間後
に、図６に示したモデルに入力した場合に相当するもの
として、該モデル上で前述の如く求められたＣＡＴ後Ａ
／Ｆの状態量ｘ1M，ｘ2Mの時系列データや、Ｏ2 センサ
７の出力により実際に検出された現在時刻ｔのＣＡＴ後
Ａ／Ｆの値ｘ1 （Ｏ2センサ７の出力レベル）及びその
変化度合いｘ2 ＝ｄｘ1 ／ｄｔ（Ｏ2 センサ７の出力レ
ベルの変化度合い）を用いて、次式（２）により排気系
Ａのむだ時間ｄ後のＣＡＴ後Ａ／Ｆの状態量の推定値ｘ
1 ハット（＝ＣＡＴ後Ａ／Ｆの値の推定値）、ｘ2 ハッ
ト（ＣＡＴ後Ａ／Ｆの値の変化度合いの推定値）を求め
る。
【０１０５】
【数２】
【０１０６】ここで、式（２）において、ｅAtは状態方
程式（２）を解いた時に得られる行列指数関数であり、
ｄM は排気系Ａのむだ時間ｄの設定値（同定値）であ
る。
【０１０７】以下、上記式（２）により求められたＣＡ
Ｔ後Ａ／Ｆの状態量の推定値ｘ1 ハット，ｘ2 ハットを
推定状態量と称する。
【０１０８】また、前記適応スライディングモード制御
部１９は、例えばコロナ社により１９９４年１０月２０
日に発刊された「スライディングモード制御 −非線形
ロバスト制御の設計理論−」と題する文献の第１３４頁
〜第１３５頁に見られるような適応スライディングモー
ド制御という手法を用いて、外乱等の影響を極力排除し
つつ、ＣＡＴ後Ａ／Ｆを、前記図３に示したＯ2 センサ
７の出力レベルＶ0 に相当する所定値に整定させるよう
に前記目標空燃比KCMDを規定する基準空燃比KBS の補正
量を求めるものである。
【０１０９】この場合、適応スライディングモード制御
部１９は、ＣＡＴ後Ａ／Ｆを、前記図３に示したＯ2 セ
ンサ７の出力レベルＶ0 に相当する所定値（以下、これ
に参照符号ｑを付す）に整定させるために、前記状態予
測部１８により求められたＣＡＴ後Ａ／Ｆの推定状態量
ｘ1 ハット，ｘ2 ハットの目標値をそれぞれ「ｑ」、
「０」として、次式（３）の線形関数により表されるス
ライディングモード制御用の超平面σ＝０を設定してお
く。
【０１１０】
【数３】
【０１１１】尚、本実施形態では、適応スライディング
モード制御により制御すべき状態量はｘ1 ハット，ｘ2
ハットの二つ（二次元系）であるので、超平面σ＝０は
図７に示すように直線（これは切換線とも呼ばれる）と
なる。
【０１１２】そして、適応スライディングモード制御部
１９は、ＣＡＴ後Ａ／Ｆの推定状態量ｘ1 ハット，ｘ2
ハットを図７の矢印Ｚ1 で示すように、適応スライディ
ングモード制御の到達則及び適応則に従って超平面σ＝
０上に収束させ、さらに、矢印Ｚ2 で示すように所謂等
価制御入力によって、推定状態量ｘ1 ハット，ｘ2 ハッ
トを、超平面σ＝０上に拘束しつつｘ1 ハット＝ｑ且つ
ｘ2 ハット＝０となる超平面σ＝０上の平衡点Ｏに収束
させるように基準空燃比KBS の補正量を求める。
【０１１３】より具体的には、適応スライディングモー
ド制御部１９は、前記図６のモデルのＣＡＴ後Ａ／Ｆの
状態量ｘ1M，ｘ2Mをそれぞれ推定状態量ｘ1 ハット，ｘ
2 ハットで置き換えてなる排気系Ａのモデルの基で、例
えば次式（４）により、ＣＡＴ後Ａ／Ｆの推定状態量ｘ
1 ハット，ｘ2 ハットから基準空燃比KBS の補正量ｕ sl
を求める。
【０１１４】
【数４】
【０１１５】ここで、式（４）において、第１及び第２
項は、推定状態量ｘ1 ハット，ｘ2ハットを、超平面σ
＝０上に拘束しつつｘ1 ハット＝ｑ且つｘ2 ハット＝０
となる超平面σ＝０上の平衡点Ｏに収束させる機能を有
する等価制御入力項である。また、第３項は、推定状態
量ｘ1 ハット，ｘ2 ハットを、超平面σ＝０上に収束さ
せる機能を有する到達則項であり、同項中のＪ、αはあ
らかじめ定めた正の定数（０＜α＜１）、ｓｇｎ（σ）
は前記線形関数σ（式（３）参照）の符号関数である。
また、式（４）の第４項は推定状態量ｘ1 ハット，ｘ2
ハットを超平面σ＝０上に収束させる際に、外乱等の影
響を排除する機能を有する適応則項であり、同項中のＩ
はあらかじめ定めた定数（≧０）である。このＩは適応
則項のゲインを調整する目的で設けられているが、特に
ゲイン調整が不要な場合はＩ＝１とすればよい。またＩ
＝０の場合は、適応則項が「０」となるため、通常のス
ライディングモード制御となる。
【０１１６】以上説明した内容が状態予測部１８及び適
応スライディングモード制御部１９の概要であり、これ
らを備える目標空燃比算出部１６は、前述の如く適応ス
ライディングモード制御部１９により求められた補正量
ｕsl、あるいはこれに必要に応じてフィルタリングやス
ケーリングを施してなる値を前記基準空燃比KBS に加算
することで、前記目標空燃比KCMDを算出する。このよう
にして求められる目標空燃比KCMDは、Ｏ2 センサ７によ
り検出されるＣＡＴ後Ａ／Ｆを所定の適正値ｑに維持
し、触媒装置４の最適な浄化性能を得るために触媒装置
４に供給すべき排気ガスの空燃比である。
【０１１７】尚、本実施形態では、前記式（３）、
（４）中の係数ｋは適応スライディングモード制御部１
９において、推定状態量ｘ1 ハット，ｘ2 ハットの超平
面σ＝０への収束状況に応じて可変的に設定するのであ
るが、これについては特願平８−８４０４７号にて詳細
に説明しているので、ここでは説明を省略する。
【０１１８】また、本実施形態では、外乱等の影響を極
力排除するために、適応スライディングモード制御を用
いているが、通常的なスライディングモード制御（適応
則項を含まないもの）を用いて基準空燃比KBS の補正量
ｕslを求め、それを基準空燃比KBS に加算することで目
標空燃比KCMDを算出するようにしてもよい。
【０１１９】さらには状態予測部１８を省略し、Ｏ2 セ
ンサ７により検出されるＣＡＴ後Ａ／Ｆの状態量、すな
わちＣＡＴ後Ａ／Ｆの値、及びその変化量もしくは変化
速度等の変化度合いをそれぞれ「適正値ｑ」、「０」に
収束させるようにスライディングモード制御を用いて基
準空燃比KBS の補正量ｕslを求め、それを基準空燃比KB
S に加算することで目標空燃比KCMDを算出するようにし
てもよい。
【０１２０】図５に戻って、フィードバック制御部１７
は、本実施形態では、ＬＡＦセンサ６の出力により検出
されるＣＡＴ前Ａ／Ｆが前記目標空燃比KCMDに収束する
ように、エンジン１の各気筒への全体的な燃料噴射量を
フィードバック制御する大局的フィードバック制御部２
０と、エンジン１の各気筒毎の燃料噴射量をフィードバ
ック制御する局所的フィードバック制御部２１とにより
構成されている。
【０１２１】大局的フィードバック制御部２０は、ＬＡ
Ｆセンサ６の出力により検出されるＣＡＴ前Ａ／Ｆ（以
下、これを検出空燃比KACTと称する）が目標空燃比KCMD
に収束するように、前記要求燃料噴射量Ｔcyl を補正す
るフィードバック補正係数KFB （これは、エンジン１内
で燃焼させる混合気の調整量に相当する）を求めるもの
であり、次のような構成を具備する。
【０１２２】すなわち、大局的フィードバック制御部２
０は、ＬＡＦセンサ６からフィルタ２４，２５を介して
それぞれ得られる検出空燃比KACTをそれぞれ前記目標空
燃比算出部１６により前述の通り算出される目標空燃比
KCMDにより除算する（検出空燃比KACTと目標空燃比KCMD
との比KACT／KCMDを求める）除算部４７，４８と、その
比KACT／KCMDの目標値（＝１）を設定する目標値設定部
４９と、除算部４７による上記比KACT／KCMDが目標値設
定部４９による上記目標値（＝１）に収束するように
（KACT＝KCMDとなるように）周知のＰＩＤ制御を用いて
フィードバック補正係数KFB を求めるＰＩＤ制御部２２
と、このＰＩＤ制御部２２とは独立して、除算部４８に
よる上記比KACT／KCMDが目標値設定部４９による上記目
標値（＝１）に収束するように適応的にフィードバック
補正係数KFB を求める漸化式形式の制御器である適応制
御部２３（図ではＳＴＲと称している）と具備してい
る。尚、前記フィルタ２４，２５は、その周波数帯域が
それぞれＰＩＤ制御部２２及び適応制御部２３の制御特
性に合わせられている。
【０１２３】この場合、目標空燃比算出部１６により算
出される目標空燃比KCMDに対応するＣＡＴ前Ａ／ＦがＬ
ＡＦセンサ６により検出されるまでにはむだ時間ｄ’が
存在するため、除算部４７，４８により比KACT／KCMDを
求めるに際しては、各除算部４７，４８には、上記むだ
時間ｄ’分の調整を行うむだ時間調整部５０を介して目
標空燃比KCMDが与えられる。尚、上記むだ時間ｄ’は例
えばエンジン１のクランク角周期（所謂ＴＤＣ）の１２
サイクル分の時間である。
【０１２４】そして、大局的フィードバック制御部２０
は、前記ＰＩＤ制御部２２及び適応制御部２３により各
別に求められるフィードバック補正係数KFB を切換部２
４で適宜、切り換えて、いずれか一方のフィードバック
補正係数KFB を前記要求燃料噴射量Ｔcyl に乗算してこ
れを補正する。以下、ＰＩＤ制御部２２によるフィード
バック補正係数KFB をKLAFと称し、適応制御部２３によ
るフィードバック補正係数KFB をKSTRと称する。
【０１２５】ここで、前記適応制御部２３は、既に本願
出願人が例えば特願平８−８４０４７号にて詳細に説明
しているので、ここでは詳細な説明を省略するが、その
概要は次の通りである。
【０１２６】すなわち、適応制御部２３は、エンジン１
の運転状態の変化や特性変化等の動的な挙動変化を補償
しつつフィードバック補正係数KSTRを求める漸化式形式
の制御器であり、例えばＩ．Ｄ．ランダウ等により提唱
されているパラメータ調整則を用いて、複数の適応パラ
メータを設定し、設定した適応パラメータを用いてフィ
ードバック補正係数KSTRを算出する。
【０１２７】この場合、本実施形態では、適応制御部２
３の制御対象であるエンジン１が例えば３制御サイクル
分のむだ時間ｄp （エンジン１の燃焼サイクルの３サイ
クル分の時間）を持つ一次系のプラントと考えて、設定
する適応パラメータをｓ0 ，ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｂ0 の
５個とし、これらの適応パラメータｓ0 ，ｒ1 ，ｒ2，
ｒ3 ，ｂ0 を要素とするベクトル量である適応パラメー
タθハット(j) （ｊは制御サイクルの番数を示す。以
下、同様）を次式（５）により定義する。
【０１２８】
【数５】
【０１２９】そして、この適応パラメータθハット(j)
を次式（６）により算出する。
【０１３０】
【数６】
【０１３１】ここで、ζ(j) は次式（７）により定義さ
れるベクトル量であり、同式（７）中、KPは前記比KACT
／KCMDである。また、Γ(j) は適応パラメータθハット
の設定速度を決定するゲイン行列、ｅアスタリスク(j)
は適応パラメータθハットの推定誤差を示すものであ
り、それぞれ式（８）、（９）のような漸化式で表され
る。
【０１３２】
【数７】
【０１３３】
【数８】
【０１３４】
【数９】
【０１３５】尚、式（９）中の「Ｄ（Ｚ-1）」は収束性
を調整するための漸近安定な多項式であり、本実施形態
では、Ｄ（Ｚ-1）＝１としている。
【０１３６】適応制御部２３はこのように前記式（６）
により算出した適応パラメータθハット（ｓ0 ，ｒ1 ，
ｒ2 ，ｒ3 ，ｂ0 ）と、前記除算部４８により求められ
た比KP（＝KACT／KCMD）と、適応制御部２３が過去に求
めたフィードバック補正係数KSTRとを用いて、次式（１
０）の漸化式により今回のフィードバック補正係数KSTR
を求める。
【０１３７】
【数１０】
【０１３８】ここで、式（１０）中のKPTRは比KP（＝KA
CT／KCMD）の目標値（＝１）である。
【０１３９】適応制御部２３は、このようにエンジン１
の動的な挙動変化を補償するために、適応パラメータを
調整しつつ、ＬＡＦセンサ６の検出空燃比KACTと目標空
燃比算出部１６により算出された目標空燃比KCMDとの比
KP＝KACT／KCMDをその目標値「１」に収束させるように
フィードバック補正係数KSTRを算出する漸化式形式の制
御器である。
【０１４０】尚、適応制御部２３と共に、大局的フィー
ドバック制御部２０に具備したＰＩＤ制御部２２は、一
般のＰＩＤ制御と同様に、ＬＡＦセンサ６の検出空燃比
KACTと、その目標空燃比KCMDとの偏差から、比例項（Ｐ
項）、積分項（Ｉ項）及び微分項（Ｄ項）を算出し、そ
れらの各項の総和をフィードバック補正係数KLAFとして
算出する。この場合、本実施形態では、フィードバック
補正係数KLAFを燃料噴射量に乗算して該燃料噴射量を補
正するので、検出空燃比KACTと、その目標空燃比KCMDと
の偏差が「０」のときに、フィードバック補正係数KLAF
を「１」とするため、積分項（Ｉ項）の初期値を“１”
としている。また、比例項、積分項及び微分項のゲイン
は、エンジン１の回転数と吸気圧とから、あらかじめ定
められたマップを用いて決定される。
【０１４１】また、大局的フィードバック制御部２０の
前記切換部２４は、エンジン１の冷却水温の低温時や、
高速回転運転時、吸気圧の低圧時等、エンジン１の燃焼
が不安定なものとなりやすい場合、あるいは、目標空燃
比KCMDの変化が大きい時や、空燃比のフィードバック制
御の開始直後等、これに応じたＬＡＦセンサ６の検出空
燃比KACTが、そのＬＡＦセンサ６の応答遅れ等によっ
て、信頼性に欠ける場合、あるいは、エンジン１のアイ
ドル運転時のようエンジン１の運転状態が極めて安定し
ていて、適応制御部２３による高ゲイン制御を必要とし
ない場合には、ＰＩＤ制御部２２により求められるフィ
ードバック補正係数KLAFを燃焼噴射量を補正するための
フィードバック補正係数KFB として出力し、上記のよう
な場合以外の状態で、適応制御部２３により求められる
フィードバック補正係数KSTRを燃焼噴射量を補正するた
めのフィードバック補正係数KFB として出力する。これ
は、適応制御部２３が、高ゲイン制御で、ＬＡＦセンサ
６の検出空燃比KACTを急速に目標空燃比KCMDに収束させ
るように機能するため、上記のようにエンジン１の燃焼
が不安定となったり、ＬＡＦセンサ６の検出空燃比KACT
の信頼性に欠ける等の場合に、適応制御部２３のフィー
ドバック補正係数KSTRを用いると、かえって空燃比の制
御が不安定なものとなる虞れがあるからである。
【０１４２】このような切換部２４の作動は、例えば特
願平７−２２７３０３号に本願出願人が詳細に開示して
いるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【０１４３】一方、以上説明した大局的フィードバック
制御部２０と共にフィードバック制御部１７を構成する
局所的フィードバック制御部２１は、ＬＡＦセンサ６の
検出空燃比KACT（エンジン１の気筒毎の排気管２の集合
部の空燃比）から、各気筒毎の混合気の実空燃比#nA/F
(n=1,2,3,4) を推定するオブザーバ２６と、このオブザ
ーバ２６により推定された各気筒毎の混合気の実空燃比
#nA/F から各気筒毎の混合気の空燃比のばらつきを解消
するよう、ＰＩＤ制御を用いて各気筒毎の燃料噴射量の
フィードバック補正係数#nKLAF（これは各気筒毎の混合
気の調整量に相当する）をそれぞれ求める複数（気筒数
個）のＰＩＤ制御部２７とを具備する。
【０１４４】ここで、オブザーバ２６は、それを簡単に
説明すると、各気筒毎の混合気の実空燃比#nA/F の推定
を次のように行うものである。すなわち、エンジン１か
らＬＡＦセンサ６にかけてのシステムを、各気筒毎の混
合気の実空燃比#nA/F を入力として、排気管２の集合部
にＬＡＦセンサ６により検出される排気ガスの空燃比
（ＣＡＴ前Ａ／Ｆ）を出力するシステムと考え、これ
を、ＬＡＦセンサ６の検出応答遅れ（例えば一次遅れ）
や、排気管２の集合部の空燃比に対する各気筒毎の空燃
比の時間的寄与度を考慮して、モデル化する。そして、
そのモデルの基で、ＬＡＦセンサ６の検出空燃比KACTか
ら、逆算的に各気筒毎の実空燃比#nA/F を推定する。
【０１４５】尚、このようなオブザーバ２６は、本願出
願人が例えば特開平７−８３０９４号公報に詳細に開示
しているので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【０１４６】また、局所的フィードバック制御部２１の
各ＰＩＤ制御部２７は、ＬＡＦセンサ６の検出空燃比KA
CTを、前回のサイクルタイムで各ＰＩＤ制御部２７によ
り求められたフィードバック補正係数#nKLAFの全気筒に
ついての平均値により除算してなる値を各気筒の混合気
の空燃比の目標値（これは各気筒について同一）とし
て、その目標値とオブザーバ２６により求められた各気
筒毎の実空燃比#nA/F との偏差が解消するように、今回
サイクルタイムにおける、各気筒毎のフィードバック補
正係数#nKLAFを求める。そして、局所的フィードバック
制御部２１は、前記要求燃料噴射量Ｔcyl に大局的フィ
ードバック制御部２０のフィードバック補正係数KFB を
乗算・補正してなる値に、各気筒毎のフィードバック補
正係数#nKLAFを乗算することで、各気筒の出力燃焼噴射
量#nＴout(n=1,2,3,4)を求める。
【０１４７】このようにして求められた各気筒の出力燃
焼噴射量#nＴout は、制御ユニット８に備えた付着補正
部２８により吸気管の壁面付着を考慮した補正が各気筒
毎になされた後、エンジン１の図示しない燃料噴射装置
に与えられ、その付着補正がなされた出力燃料噴射量#n
Ｔout で、エンジン１の各気筒への燃料噴射が行われる
ようになっている。尚、上記付着補正については、本願
出願人が例えば特開平８−２１２７３号公報に詳細に開
示しているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１４８】以上説明したように構築されている空燃比
制御システムでは、図８のフローチャートに示すように
エンジン１の空燃比（詳しくはエンジン１の各気筒内で
燃焼させる混合気の空燃比）を制御する。
【０１４９】すなわち、まず、前記ＬＡＦセンサ６及び
Ｏ2 センサ７を含む各種センサの出力が読み込まれた後
（ＳＴＥＰ８−１）、基本燃料噴射量算出部１２によっ
て、前述の如くエンジン１の回転数及び吸気圧に対応す
る燃料噴射量をスロットル弁の有効開口面積に応じて補
正してなる基本燃料噴射量Ｔimが求められる（ＳＴＥＰ
８−２）。さらに、第１補正係数算出部１３によって、
エンジン１の冷却水温やキャニスタのパージ量等に応じ
た第１補正係数KTOTALが算出され（ＳＴＥＰ８−３）、
また、基準空燃比設定部１５によって、エンジン１の回
転数及び吸気圧に応じた基準空燃比KBS が設定される
（ＳＴＥＰ８−４）。
【０１５０】次いで、目標空燃比算出部１６において、
適応スライディングモード制御部１９によって算出され
た基準空燃比補正量ｕslが図示しないメモリから読みだ
され（ＳＴＥＰ８−５）、この基準空燃比補正量ｕslを
ＳＴＥＰ８−４で設定された基準空燃比KBS に加算し
て、該基準空燃比KBS を補正することで、目標空燃比KC
MDが求められる（ＳＴＥＰ８−６）。
【０１５１】また、局所的フィードバック制御部２１に
おいて、オブザーバ２６によりＬＡＦセンサ６の出力か
ら推定された各気筒毎の混合気の実空燃比#nA/F に基づ
き、ＰＩＤ制御部２７により、各気筒毎のばらつきを解
消するようにフィードバック補正係数#nKLAFが算出され
（ＳＴＥＰ８−７）、さらに、大局的フィードバック制
御部２０により、フィードバック補正係数KFB が算出さ
れる（ＳＴＥＰ８−８）。
【０１５２】この場合、大局的フィードバック制御部２
０では、前記ＰＩＤ制御部２２及び適応制御部２３がそ
れぞれ独立にフィードバック補正係数KLAF及びKSTRを求
めており、これらの補正係数KLAF及びKSTRが、前述の如
く切換部２４において、エンジン１の燃焼やＬＡＦセン
サ６の検出空燃比が不安定なものとなりやすい状態であ
るか否か等、適応制御を行うべき運転領域であるか否か
に応じて切り換えられて、フィードバック補正係数KFB
として出力される。
【０１５３】尚、フィードバック補正係数KFB を、フィ
ードバック補正係数KLAFからフィードバック補正係数KS
TRに切り換える際には、該補正係数KFB の急変を回避す
るために、適応制御部２３は、今回のサイクルタイムに
限り、補正係数KFB （＝KSTR）を前回の補正係数KFB
（＝KLAF）に保持するように、補正係数KSTRを求める。
同様に、補正係数KFB を、補正係数KSTRから補正係数KL
AFに切り換える際には、ＰＩＤ制御部２２は、自身が前
回のサイクルタイムで求めた補正係数KLAFが、前回の補
正係数KFB （＝KSTR）であったものとして、今回の補正
係数KLAFを算出する。
【０１５４】このようにしてフィードバック補正係数KF
B が求められた後、さらに、前記ＳＴＥＰ８−６で求め
られた目標空燃比KCMDに応じた第２補正係数KCMDM が第
２補正係数算出部１４により算出される（ＳＴＥＰ８−
９）。
【０１５５】次いで、制御ユニット８は、前述のように
求められた基本燃料噴射量Ｔimに、第１補正係数KTOTA
L、第２補正係数KCMDM 、フィードバック補正係数KFB
、及び各気筒毎のフィードバック補正係数#nKLAFを乗
算することで、各気筒毎の出力燃料噴射量#nＴout を求
める（ＳＴＥＰ８−１０）。そして、この各気筒毎の出
力燃料噴射量#nＴout が、付着補正部２８によって、エ
ンジン１の吸気管の壁面付着を考慮した補正を施した後
（ＳＴＥＰ８−１１）、エンジン１の図示しない燃料噴
射装置に出力される（ＳＴＥＰ８−１２）。
【０１５６】そして、エンジン１にあっては、各気筒毎
の出力燃料噴射量#nＴout に従って、各気筒への燃料噴
射が行われる。
【０１５７】以上のような制御処理によって、前記目標
空燃比算出部１６により、触媒装置４の下流側のＯ2 セ
ンサ７により検出されるＣＡＴ後Ａ／Ｆ（酸素濃度）が
所定値ｑになるように、換言すれば触媒装置４の最適な
浄化性能が得られるように目標空燃比KCMD（触媒装置４
に供給すべき排気ガスの空燃比）が算出され、さらに、
ＬＡＦセンサ６により検出されるＣＡＴ前Ａ／Ｆ（＝KA
CT）が、算出された目標空燃比KCMDに収束するように、
エンジン１への燃料供給量が制御される。これにより、
エンジン１の各気筒内で燃焼させる混合気の空燃比が触
媒装置４の最適な浄化性能を確保し得るような排気ガス
を生成するように制御される。
【０１５８】この場合、目標空燃比KCMDの算出は、収束
安定性の高いスライディングモード制御を用いて行うた
め、触媒装置４の最適な浄化性能を安定して確保する上
で的確な目標空燃比KCMD（触媒装置４に供給すべき排気
ガスの空燃比）が精度よく求められ、特に、本実施形態
では、触媒装置４を含む排気系Ａに存するむだ時間ｄを
状態予測部１８により補償しつつ外乱等の影響を考慮し
た適応スライディングモード制御を用いて目標空燃比KC
MDを算出するため、極めて高精度で安定して触媒装置４
の最適な浄化性能が得られる目標空燃比KCMDを求めるこ
とができる。また、ＣＡＴ前Ａ／Ｆを目標空燃比KCMDに
フィードバック制御部１７により制御するに際しては、
局所的フィードバック制御部２１により、エンジン１の
気筒毎の空燃比のばらつきを解消しつつ、基本的には適
応制御部２３により求めたフィードバック補正係数KSTR
を使用して制御を行うため、高い安定性を有して、ＣＡ
Ｔ前Ａ／Ｆが迅速に目標空燃比KCMD（触媒装置４の最適
な浄化性能を得るために触媒装置４に供給すべき排気ガ
スの空燃比）に収束制御される。
【０１５９】次に、かかる空燃比制御システムを用いた
本実施形態における触媒装置４の劣化状態の判別手法を
説明する。
【０１６０】前記図５を参照して、前述した空燃比制御
システムには、目標空燃比算出部１６により算出された
目標空燃比KCMDを基づいて触媒装置４の劣化状態を判別
する触媒劣化判別装置１００と、その判別結果に応じて
警報を発する警報発生器１０１とが備えられている。警
報発生器１０１は例えば警報ランプやブザーにより構成
されたものであり、その警報ランプの点灯もしくは点
滅、あるいはブザーの鳴動により警報を発生するもので
ある。
【０１６１】本実施形態では前記触媒劣化判別装置１０
０は所定のサイクルタイム毎に図９のフローチャートに
示す処理を行って触媒装置４の劣化状態を判別する。す
なわち、触媒劣化判別装置１００はまず、触媒装置４の
劣化状態を判別するための所要の条件が成立しているか
否かを判断する（ＳＴＥＰ９−１）。ここで、判断する
条件は、例えば今回のエンジン１の運転状態において、
劣化状態の判別を未だ行っていないか否か（後述のフラ
グF-CATJUDが「０」であるか否か）、前述の如くエンジ
ン１の空燃比の制御が行われているか否か、Ｏ2 センサ
７の出力レベルがほぼ、前記ＣＡＴ後Ａ／Ｆの所定値ｑ
に相当するレベルＶ0 （図３参照）に制御されているか
否か、触媒装置４が十分に活性化しているか否か（より
具体的には、触媒装置４の温度が、該触媒装置４の十分
な活性化が確保されるような温度範囲にあるか否か）等
であり、これらの条件が成立していない場合には（ＳＴ
ＥＰ９−１でＮＯ）、今回のサイクル処理を終了する。
尚、触媒装置４が十分に活性しているか否かの判断は、
本実施形態では例えばエンジン１の冷却水温やエンジン
１の始動からの経過時間等に基づいて行う。この場合、
触媒装置４の温度を温度センサにより直接的に検出し、
その検出温度に基づいて触媒装置４の活性化の判断を行
うようにしてもよい。
【０１６２】ＳＴＥＰ９−１の条件が成立している場合
には、触媒劣化判別装置１００は、前記目標空燃比算出
部１６により算出された目標空燃比KCMDを取り込み（目
標空燃比KCMDのサンプリング）、その平均値を上記サイ
クルタイム毎に算出していく（ＳＴＥＰ９−２）。さら
に、この目標空燃比KCMDの平均値の算出が完了したか否
かを、その平均値の算出演算を所定回数、あるいは所定
時間行ったか否かにより判断し（ＳＴＥＰ９−３）、目
標空燃比KCMDの平均値の算出が完了するまで、前記ＳＴ
ＥＰ９−１〜９−３の処理・判断を上記サイクルタイム
毎に繰り返す。
【０１６３】このようにして目標空燃比KCMDの複数のサ
ンプリングデータの平均値の算出を完了すると、次に、
触媒劣化判別装置１００は、算出した目標空燃比KCMDの
平均値から、例えば図１１に示すようにあらかじめ定め
られたデータテーブルに基づき、触媒装置４の劣化度合
いT/AGEDを求める（ＳＴＥＰ９−４）。この場合、前述
したように、触媒装置４が劣化していくに従って、目標
空燃比KCMD（ＣＡＴ前Ａ／Ｆの目標値）はリーン側に変
移していくので、図１０のデータテーブルでは、目標空
燃比KCMDの平均値がリーン側に移行する程、触媒装置４
の劣化度合いT/AGEDの値が大きくなるように設定されて
いる。尚、この場合、目標空燃比KCMDの平均値そのもの
を、触媒装置４の劣化度合いT/AGEDに相当するものとし
て用いてもよい。
【０１６４】次いで、触媒劣化判別装置１００は、エラ
ー等を排除するために、求めた劣化度合いT/AGEDの値が
所定の上限値及び下限値の範囲内にあるか否かを判断し
（ＳＴＥＰ９−５，９−６）、この条件が満たされた場
合には、図示しないメモリに劣化度合いT/AGEDの値を記
憶保持する（ＳＴＥＰ９−７）。
【０１６５】尚、ＳＴＥＰ９−５，９−６の条件が満た
されない場合には、求めた劣化度合いT-AGEDの値を記憶
保持することなく、再びＳＴＥＰ９−１からの処理・判
断を繰り返して触媒装置４の劣化度合いを求める。
【０１６６】このようにして触媒装置４の劣化度合いT/
AGEDを求めてメモリに記憶保持する処理は、エンジン１
の運転が行われる毎に行われ、そのエンジン１の運転毎
に、メモリに記憶保持した触媒装置４の劣化度合いT/AG
EDの平均値T/AGEDAVE が算出されていく（ＳＴＥＰ９−
８）。この場合、劣化度合いT/AGEDの平均値T/AGEDAVE
の算出は、エンジン１の所定の複数回（例えば過去６
回）分の運転時に得られた触媒装置４の劣化度合いT/AG
EDについて行われる。
【０１６７】次いで、ＳＴＥＰ９−１の条件判断で使用
するフラグF/CATJUDを「１」にセットした後（ＳＴＥＰ
９−９）、触媒装置４の劣化度合いの平均値T/AGEDAVE
の値に基づき、触媒装置４が既に劣化状態にあるか否か
を判断する（ＳＴＥＰ９−１０）。尚、ＳＴＥＰ９−９
で「１」にセットされるフラグF/CATJUDは今回のエンジ
ン１の運転時に触媒装置４の劣化度合いT/AGEDの算出及
び記憶保持が行われたか否かを判断するためのものであ
り、エンジン１の運転が開始される毎に「０」にリセッ
トされる。
【０１６８】前記ＳＴＥＰ９−１０の触媒装置４の劣化
状態の判別では、劣化度合いの平均値T/AGEDAVE を例え
ば図１０に示す所定の基準値Ｔ0 と比較し、T/AGEDAVE
＞Ｔ0 である場合には、触媒装置４が劣化状態であると
判断して、その劣化状態であるか否かを示すフラグF/CA
TNG を「１」にセットする（ＳＴＥＰ９−１１）。ま
た、劣化度合いの平均値T/AGEDAVE が基準値Ｔ0 以下で
あるとき、触媒装置４がまだ劣化していないと判断し
て、フラグF/CATNG を「０」にセットする（ＳＴＥＰ９
−１２）。
【０１６９】そして、触媒装置４が劣化状態であると判
断して、フラグF/CATNG を「１」にセットしたときに
は、前記警報発生器１０１による警報を行い（ＳＴＥＰ
８−１３）、これにより触媒装置４の交換を促す。
【０１７０】尚、上記のようなＳＴＥＰ９−１０におけ
る劣化状態の判別は、前記目標空燃比KCMDの複数のサン
プリングデータの平均値を図１０に示す所定の基準値Ｋ
0 と比較し、該目標空燃比KCMDの平均値が基準値Ｋ0 に
対してリーン側にあるかリッチ側にあるかを判断するこ
とと基本的には同じことである。
【０１７１】このようにして、本実施形態によれば、前
述の空燃比制御システムによりエンジン１の空燃比（詳
しくはエンジン１の各気筒内で燃焼させる混合気の空燃
比）を、触媒装置４の最適な浄化性能が得られるように
制御しつつ、触媒装置４の劣化状態の判別を行うことが
できる。
【０１７２】この場合、前述の如く、本実施形態の空燃
比制御システムでは、スライディングモード制御を用い
て、触媒装置４の最適な浄化性能を得るために触媒装置
４に供給すべき排気ガスの空燃比である前記目標空燃比
KCMDを算出し、しかも、適応制御を用いてエンジン１の
空燃比を制御することで、ＬＡＦセンサ６により検出さ
れるＣＡＴ前Ａ／Ｆ（触媒装置４に実際に供給される排
気ガスの空燃比）を精度よく安定して前記目標空燃比KC
MDに制御することができるので、触媒装置４の最適な浄
化性能が得られる目標空燃比KCMDを極めて高精度で安定
して求めることができる。このため、この空燃比制御時
の目標空燃比KCMDを用いて精度よく安定して触媒装置４
の劣化状態を判別することができる。
【０１７３】また、エンジン１の運転時の目標空燃比KC
MDの複数のサンプリングデータの平均値を求めて触媒装
置４の劣化度合いを把握し、さらに、エンジン１の過去
複数回分の劣化度合いの平均値により、触媒装置４の劣
化状態を判別するため、その判別結果の信頼性を高める
ことができる。
【０１７４】尚、本実施形態では、目標空燃比KCMDに及
ぼす触媒装置４の動作状態としての排気ガス量（触媒装
置４を流れる排気ガスの流量）や触媒装置４の活性状態
のうち、排気ガス量を考慮していないが、例えば触媒装
置４の十分な活性化が確認さ、且つ、エンジン１から触
媒装置４に供給される排気ガス量（これはエンジン１の
燃料供給量等から把握することが可能である）が所定量
もしくはその近傍に存するような触媒装置４の所定の動
作状態において算出された目標空燃比KCMDの複数のサン
プリングデータの平均値を求め、該平均値により触媒装
置４の劣化度合いを把握して、該触媒装置４の劣化状態
の判別を行うようにしてもよい。このようにすると、触
媒装置４の劣化状態の判別の精度（信頼性）をより高め
ることができる。
【０１７５】次に、本発明の第１の態様の第２の実施形
態を図５並びに図１１及び図１２を参照して説明する。
尚、本実施形態は、前記第１の実施形態で説明した空燃
比制御システムを用いて前記触媒装置４の劣化状態の判
別を行うものであり、その劣化状態の判別の手法が第１
の実施形態のものと相違するものである。従って、第１
の実施形態と同一部分については、第１の実施形態と同
一の参照符号を用いて説明を省略する。
【０１７６】図５を参照して、本実施形態では、前述の
第１の実施形態のものと同様に、触媒劣化判別装置１０
０及び警報発生器１０１が備えられ、この場合、触媒劣
化判別装置１００には、目標空燃比算出部１６により算
出された目標空燃比KCMDの他、図５に仮想線で示すよう
に例えば前記基本燃料噴射量算出部１２により算出され
る基本燃料噴射量Ｔimがエンジン１の排気ガス量を示す
ものとして与えられる。
【０１７７】そして、本実施形態では触媒劣化判別装置
１００は、触媒装置４を流れる排気ガス量を含めて触媒
装置４の動作状態が前記ＣＡＴ前Ａ／Ｆの目標空燃比KC
MDに及ぼす影響を考慮し、所定のサイクルタイム毎に図
１１のフローチャートに示す処理を行って触媒装置４の
劣化状態を判別する。
【０１７８】すなわち、触媒劣化判別装置１００はま
ず、前述の第１の実施形態のものと全く同様に触媒装置
４の劣化状態を判別するための所要の条件が成立してい
るか否か（触媒装置４が十分に活性化しているか否かを
含む）を判断し（ＳＴＥＰ１１−１）、この条件が成立
している場合には、前記目標空燃比KCMDと、例えば前記
基本燃料噴射量Ｔimにより把握されるエンジン１の排気
ガス量との組データ（図１１に白抜きの点で示す）を上
記サイクルタイム毎にサンプリングし（ＳＴＥＰ１１−
２）、それらのサンプリングデータを近似する多項式曲
線の式（目標空燃比KCMDと排気ガス量との相関特性を示
す多項式）を逐次最小二乗法により逐次更新しつつ算出
していく（ＳＴＥＰ１１−３）。そして、この近似式の
算出が完了したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１１−
４）。この場合、近似式の算出の完了の判断は、例えば
逐次最小二乗法による近似式の更新が所定回数行われた
か否かにより行う。
【０１７９】尚、前述の組データを記憶しておき、所定
個数分のデータが集まった時点で通常的な最小二乗法に
より上記近似式の算出を行うようにしてもよい。
【０１８０】このようにして、図１２に実線ａで示すよ
うに目標空燃比KCMDと排気ガス量との相関特性を近似的
に表す多項式曲線の式が求められる。
【０１８１】次いで、求められた多項式曲線の式により
示される各排気ガス量における目標空燃比KCMDの値が所
定の上限及び下限レベルの範囲内にあるか否かを判断し
（ＳＴＥＰ１１−５、１１−６）、その範囲内に無い場
合には、再びＳＴＥＰ１１−１からの処理・判断を行っ
て目標空燃比KCMDと排気ガス量との相関特性を表す多項
式曲線の式を求める。
【０１８２】そして、ＳＴＥＰ１１−５、１１−６の条
件が満たされた場合には、求められた多項式曲線の式を
図示しないメモリに記憶保持し（ＳＴＥＰ１１−７）、
さらに、前述の第１の実施形態のものと同様に劣化状態
の判別を行ったか否かを示すフラグフラグF/CATJUDを
「１」にセットした後（ＳＴＥＰ１１−８）、上記多項
式曲線の式に基づいて触媒装置４の劣化状態を判別する
（ＳＴＥＰ１１−９）。
【０１８３】この場合、求められた多項式曲線の式によ
り示される各排気ガス量における目標空燃比KCMDの値
が、例えば図１２に破線ｂで示すようにあらかじめ定め
られた基準曲線（排気ガス量に対する目標空燃比の基準
特性）により示される値よりも大きい場合（図１２の実
線ａのように多項式曲線が基準曲線ｂよりも上側（空燃
比のリッチ側）にある場合）に、触媒装置４がまだ劣化
していないと判断して、該触媒装置４が劣化状態である
か否かを示すフラグF/CATNG を「０」にセットする（Ｓ
ＴＥＰ１１−１０）。また、求められた多項式曲線の式
により示される各排気ガス量における目標空燃比KCMDの
値が、前記基準曲線ｂにより示される値よりも小さい場
合（図１２の仮想線ｃのように多項式曲線が基準曲線ｂ
よりも下側（空燃比のリーン側）にある場合）に、触媒
装置４が劣化状態であると判断して、フラグF/CATNG を
「１」にセットし（ＳＴＥＰ１１−１１）、さらに、前
記警報発生器１０１による警報を行って（ＳＴＥＰ１１
−１２）、これにより触媒装置４の交換を促す。
【０１８４】尚、求められた多項式曲線が基準曲線ｂと
交差することも考えられる。この場合、多項式曲線と基
準曲線ｂとが交差した時に（多項式曲線の一部が基準曲
線ｂよりも下側になった時に）触媒装置４の劣化状態で
あると判別してもよく、あるいは、多項式曲線の全体が
基準曲線ｂよりも下側になった時に（多項式曲線と基準
曲線ｂとの交差状態がなくなった時に）触媒装置４の劣
化状態であると判別してもよい。このような処置は、基
準曲線ｂの設定を含めて実験データ等に基づいて定めれ
ばよい。
【０１８５】このようにして、本実施形態によっても、
前述の空燃比制御システムによりエンジン１の空燃比
を、触媒装置４の最適な浄化性能が得られるように制御
しつつ、触媒装置４の劣化状態の判別を適正に行うこと
ができる。この場合、触媒装置４の活性化状態において
得られた目標空燃比KCMDと排気ガス量との相関特性を示
す多項式曲線の式を求めることで、排気ガス量等の触媒
装置４の動作状態によらずにより精度よく触媒装置４の
劣化状態を判別することができる。また、上記多項式曲
線の式を求めるに際しては、逐次最小二乗法を用いるた
め、その多項式曲線の式を求めるための目標空燃比KCMD
と排気ガス量との組の多数のサンプリングデータを記憶
保持せずとも、該多項式曲線の式を求めることができ、
メモリの容量を低減することができる。
【０１８６】次に、本発明の第１の態様の第３の実施形
態を前記図４及び図５、並びに図１３を参照して説明す
る。尚、本実施形態は、前記第１の実施形態で説明した
空燃比制御システムを用いて前記触媒装置４の劣化状態
の判別を行うものであり、その劣化状態の判別の手法が
前記第１及び第２の実施形態のものと相違するものであ
る。従って、第１及び第２の実施形態と同一部分につい
ては詳細な説明を省略する。
【０１８７】図５を参照して、本実施形態では、前述の
第２の実施形態のものと同様に、触媒劣化判別装置１０
０には、目標空燃比算出部１６により算出された目標空
燃比KCMDの他、例えば前記基本燃料噴射量算出部１２に
より算出される基本燃料噴射量Ｔimがエンジン１の排気
ガス量を示すものとして与えられるようになっている。
【０１８８】そして、本実施形態では触媒劣化判別装置
１００は、所定のサイクルタイム毎に図１３のフローチ
ャートに示す処理を行って触媒装置４の劣化状態を判別
する。
【０１８９】すなわち、触媒劣化判別装置１００はま
ず、前述の第１の実施形態における前記ＳＴＥＰ９−１
（図９参照）や第２の実施形態における前記ＳＴＥＰ１
１−１と全く同様に触媒装置４の劣化状態を判別するた
めの所要の条件が成立しているか否か（触媒装置４が十
分に活性化しているか否かを含む）を判断し（ＳＴＥＰ
１３−１）、この条件が成立していない場合いは、今回
の処理を終了する。
【０１９０】そして、ＳＴＥＰ１３−１の条件が成立し
ている場合には、触媒劣化判別装置１００はさらに、触
媒装置４を流れる排気ガス量が比較的大きなものとなる
エンジン１の高負荷運転状態であるか否かを判断する
（ＳＴＥＰ１３−２）。この判断は、例えば前記基本燃
料噴射量Ｔimにより把握される排気ガス量が、前記図４
に参照符号ΔH を付した所定範囲内に存するか否かによ
り行われ、排気ガス量が該所定範囲ΔH に存する場合
に、前記高負荷運転状態であると判断される。
【０１９１】ＳＴＥＰ１３−２で、前記高負荷運転状態
であると判断した場合には、触媒劣化判別装置１００
は、該高負荷運転状態において前記目標空燃比算出部１
６により算出された目標空燃比KCMDを取り込み、その平
均値KCMD/Hを上記サイクルタイム毎に算出していく（Ｓ
ＴＥＰ１３−３）。さらに、この高負荷運転状態におけ
る目標空燃比KCMDの平均値KCMD/Hの算出が完了したか否
かを、その平均値KCMD/Hの算出演算を所定回数、あるい
は所定時間行ったか否かにより判断し（ＳＴＥＰ１３−
４）、該平均値KCMD/Hの算出が完了するまで、前記ＳＴ
ＥＰ１３−１からの処理・判断を上記サイクルタイム毎
に繰り返す。そして、高負荷運転状態における目標空燃
比KCMDの平均値KCMD/Hの算出が完了した場合には、該平
均値KCMD/Hの算出が完了したか否かを表すフラグF/HCAL
の値を「１」に設定する（F/HCAL＝１は平均値KCMD/Hの
算出完了を示す。ＳＴＥＰ１３−５）。
【０１９２】一方、ＳＴＥＰ１３−２で、前記高負荷運
転状態でないと判断した場合には、触媒劣化判別装置１
００は、さらに、触媒装置４を流れる排気ガス量が比較
的小さなものとなるエンジン１の低負荷運転状態である
か否かを判断する（ＳＴＥＰ１３−６）。この判断は、
前記ＳＴＥＰ１３−２の判断の場合と同様、例えば前記
基本燃料噴射量Ｔimにより把握される排気ガス量が、前
記図４に参照符号ΔLを付した所定範囲内に存するか否
かにより行われ、排気ガス量が該所定範囲ΔLに存する
場合に、前記低負荷運転状態であると判断される。
【０１９３】そして、触媒劣化判別装置１００は、ＳＴ
ＥＰ１３−６で低負荷運転状態でないと判断した場合
（このとき前記高負荷運転状態でもない）には、今回の
サイクルタイムの処理を終了し、低負荷運転状態である
と判断した場合には、該低負荷運転状態において前記目
標空燃比算出部１６により算出された目標空燃比KCMDを
取り込み、その平均値KCMD/Lを上記サイクルタイム毎に
算出していく（ＳＴＥＰ１３−７）。さらに、前記高負
荷運転状態の場合と同様に、該低負荷運転状態における
目標空燃比KCMDの平均値KCMD/Lの算出が完了したか否か
を判断し（ＳＴＥＰ１３−８）、該平均値KCMD/Lの算出
が完了するまで、前記ＳＴＥＰ１３−１からの処理・判
断を上記サイクルタイム毎に繰り返す。そして、低負荷
運転状態における目標空燃比KCMDの平均値KCMD/Lの算出
が完了した場合には、該平均値KCMD/Lの算出が完了した
か否かを表すフラグF/LCALの値を「１」に設定する（F/
LCAL＝１は平均値KCMD/Lの算出完了を示す。ＳＴＥＰ１
３−９）。
【０１９４】このようにして、高負荷運転状態における
目標空燃比KCMDの平均値KCMD/H、あるいは、低負荷運転
状態における目標空燃比KCMDの平均値KCMD/Lの算出が完
了すると、触媒劣化判別装置１００は、前記フラグF/LC
AL、F/HCALの値に基づき両者の平均値KCMD/H及びKCMD/L
の算出が完了したか否かを判断し（ＳＴＥＰ１３−１
０，１３−１１）、いずれか一方の平均値算出が完了し
ていない場合には、ＳＴＥＰ１３−１かの処理を繰り返
す。
【０１９５】そして、触媒劣化判別装置１００は、平均
値KCMD/H及びKCMD/Lの両者の算出が完了した場合には、
それらの偏差DKCMD （＝KCMD/H−KCMD/L）を算出する
（ＳＴＥＰ１３−１２）。この偏差DKCMD は、前記図４
に示した偏差δに相当するもので、触媒装置４の動作状
態の変化（より詳しくは排気ガス量の変化）に対する目
標空燃比KCMDの変化度合いを示すものである。従って、
該偏差DKCMD は、触媒装置４の劣化度合いを表すもので
ある。
【０１９６】次いで、触媒劣化判別装置１００は、エラ
ー等を排除するために、求めた偏差DKCMD が所定の上限
値及び下限値の範囲内にあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ
１３−１３）、この条件が満たされた場合には、図示し
ないメモリに偏差DKCMD の値を記憶保持する（ＳＴＥＰ
１３−１４）。
【０１９７】尚、ＳＴＥＰ１３−１３の条件が満たされ
ない場合には、求めた偏差DKCMD の値を記憶保持するこ
となく、再びＳＴＥＰ１３−１からの処理・判断を繰り
返して偏差DKCMD を求める。
【０１９８】このようにして触媒装置４の劣化度合いを
表す偏差DKCMD を求めてメモリに記憶保持する処理は、
エンジン１の運転が行われる毎に行われ、そのエンジン
１の運転毎に、メモリに記憶保持した偏差DKCMD の平均
値DKCMD/AVE が算出されていく（ＳＴＥＰ１３−１
５）。この場合、偏差DKCMD の平均値DKCMD/AVE の算出
は、エンジン１の所定の複数回（例えば過去６回）分の
運転時に得られた偏差DKCMD について行われる。
【０１９９】次いで、前記第１の実施形態におけるＳＴ
ＥＰ９−９と同様、エンジン１の運転毎に前記偏差DKCM
D の算出及び記憶保持が行われたか否かを示すフラグF/
CATJUDを「１」にセットした後（ＳＴＥＰ１３−１
６）、前記偏差DKCMD の平均値DKCMD/AVE の値に基づ
き、触媒装置４が既に劣化状態にあるか否かを判断する
（ＳＴＥＰ１３−１７）。
【０２００】この場合、前記図４を参照して前述した如
く、偏差DKCMD あるいはその平均値DKCMD/AVE は、触媒
装置４の劣化の進行に伴って小さくなっていくので、前
記ＳＴＥＰ１３−１７の触媒装置４の劣化状態の判別で
は、偏差DKCMD の平均値DKCMD/AVE を所定の基準値（例
えば図１２の破線で示す基準特性の傾き）と比較し、DK
CMD/AVE ＜基準値である場合には、触媒装置４が劣化状
態であると判断して、その劣化状態であるか否かを示す
フラグF-CATNG を「１」にセットする（ＳＴＥＰ１３−
１８）。また、偏差DKCMD の平均値DKCMが基準値以上で
あるときには、触媒装置４がまだ劣化していないと判断
して、フラグF-CATNG を「０」にセットする（ＳＴＥＰ
１３−１９）。
【０２０１】そして、触媒装置４が劣化状態であると判
断して、フラグF-CATNG を「１」にセットしたときに
は、前記警報発生器１０１による警報を行い（ＳＴＥＰ
１３−２０）、これにより触媒装置４の交換を促す。
【０２０２】このようにして、本実施形態によっても、
前述の空燃比制御システムによりエンジン１の空燃比
を、触媒装置４の最適な浄化性能が得られるように制御
しつつ、触媒装置４の劣化状態の判別を適正に行うこと
ができる。この場合、触媒装置４の劣化状態の判別のた
めに触媒装置４の排気ガス量の変化に対する目標空燃比
KCMDの変化度合い、より詳しくは、前記高負荷運転状態
における目標空燃比KCMDの平均値KCMD/Hと低負荷運転状
態における目標空燃比KCMDの平均値KCMD/Lの偏差DKCMD
を用いるので、前記Ｏ2 センサ７の製品毎のばらつきに
起因して、空燃比制御システム毎に、前記目標空燃比KC
MDのオフセットが生じても、前記偏差DKCMD はその影響
を受けない。従って、空燃比制御システム毎に、触媒装
置４の劣化状態の判別のための基準値を調整したりする
ことなく、前記偏差DKCMD を該基準値と比較すること
で、適正な劣化状態の判別を行うことができる。
【０２０３】ところで、以上説明した第１乃至第３の各
実施形態は、本発明の第１の態様の実施形態を示すもの
であるが、本発明の第２の態様にあっても、前記第１乃
至第３の実施形態と全く同様の実施形態を構築すること
ができる。すなわち、前述の空燃比制御システムでは、
ＬＡＦセンサ６により検出されるＣＡＴ前Ａ／Ｆ（＝KA
CT）が前記目標空燃比KCMDに収束するように（KACT＝KC
MDとなるように）エンジン１の空燃比が制御されるた
め、その制御時においては基本的には、ＣＡＴ前Ａ／Ｆ
（触媒装置４に実際に供給される排気ガスの空燃比）は
目標空燃比KCMDに合致する。従って、前記第１乃至第３
の各実施形態において、触媒装置４の劣化状態を判別す
るために、目標空燃比KCMDの代わりに、ＬＡＦセンサ６
によるＣＡＴ前Ａ／Ｆの検出値KACTを用いても、前記第
１乃至第３の各実施形態と全く同様に触媒装置４の劣化
状態を判別することができ、このように、目標空燃比KC
MDの代わりにＬＡＦセンサ６によるＣＡＴ前Ａ／Ｆの検
出値KACT（検出空燃比）を用いることで、前記第１乃至
第３の各実施形態にそれぞれ対応する本発明の第２の態
様の実施形態が構築されることとなる。すなわち、前記
第１乃至第３の各実施形態における触媒装置４の劣化状
態の判別処理に際して、目標空燃比KCMDの代わりにＬＡ
Ｆセンサ６によるＣＡＴ前Ａ／Ｆの検出値KACT（検出空
燃比）を用いたものが、本発明の第２の態様の実施形態
である。
【０２０４】尚、以上説明した第１乃至第３の各実施形
態（本発明の第２の態様の実施形態を含む）では、目標
空燃比KCMDあるいは検出空燃比KACTの平均値や、該目標
空燃比KCMDあるいは検出空燃比KACTと触媒装置４の動作
状態（詳しくは排気ガス量）との相関特性、触媒装置４
の動作状態の変化に対する目標空燃比KCMDあるいは検出
空燃比KACTの変化度合いを用いて触媒装置４の劣化状態
を判別するものを説明したが、目標空燃比KCMDあるいは
検出空燃比KACTの単一のデータもしくは複数のデータの
値を所定の基準値（例えば前記図１０に示した基準値Ｋ
0 ）と比較し、それらのデータの値が該基準値よりもリ
ーン側に変移した場合に触媒装置４が劣化状態であると
判別するようにしてもよい。
【０２０５】そして、この場合にあっては、上記基準値
を例えば前記図１２に破線で示した基準特性に従って排
気ガス量に応じて設定しておき、目標空燃比KCMDあるい
は検出空燃比KACTの単一のデータもしくは複数のデータ
の値を、それらのデータが得られた際の排気ガス量に対
応する基準値と比較することで、触媒装置４の劣化状態
を判別するようにしてもよい。さらには、上記基準値を
排気ガス量だけでなく、触媒装置４の活性状態にも応じ
たものに設定しておき、目標空燃比KCMDあるいは検出空
燃比KACTの単一のデータもしくは複数のデータの値を、
それらのデータが得られた際の排気ガス量及び触媒装置
４の活性状態に対応する基準値と比較することで、触媒
装置４の劣化状態を判別するようにしてもよい。
【０２０６】あるいは、触媒装置４の劣化状態を判別す
るために、触媒装置４の所定の動作状態（排気ガス量や
触媒装置４の活性状態の特定の状態）において得られた
目標空燃比KCMDあるいは検出空燃比KACTの単一のデータ
もしくは複数のデータの値を、上記所定の動作状態に対
応させてあらかじめ定めた基準値と比較することで、触
媒装置４の劣化状態を判別するようにしてもよい。
【０２０７】また、以上説明した各実施形態では、図１
４（ａ）に示ように二つの触媒装置４，５を排気系に備
えたものにおいて、上流側の触媒装置４の上流側及び下
流側にＬＡＦセンサ６及びＯ2 センサ７を備えた空燃比
制御システムを用いて触媒装置４の劣化状態の判別を行
うものを示したが、図１４（ｂ）に示すように触媒装置
４の上流側と触媒装置５の下流側とにそれぞれＬＡＦセ
ンサ６及びＯ2 センサ７を備えて空燃比制御を行うシス
テムについても本発明を適用することができる。さらに
は、図１４（ｃ）に示すように単一の触媒装置４’を備
えたものにおいて、その上流側及び下流側にＬＡＦセン
サ６及びＯ2 センサ７を備えて空燃比制御を行うシステ
ムや、図１４（ｄ）に示すように、単一の触媒装置４’
の上流側にＬＡＦセンサ６を設けると共に触媒装置４’
を構成する複数（図では２個）の触媒床４'aのうちの一
つの触媒床４'aの下流側にＯ2 センサ７を設けて空燃比
制御を行うシステムについても本発明を適用することが
できる。あるいは、図１４（ｅ）に示すように、二つの
触媒装置４，５を排気系に備えたものにおいて、上流側
の触媒装置４の上流側にＬＡＦセンサ６を設けると共
に、下流側の触媒装置５を構成する複数（図では２個）
の触媒床５ａのうちの一つの触媒床５ａの下流側にＯ2
センサ７を設けて空燃比制御を行うシステムについても
本発明を適用することができる。
【０２０８】また、前記各実施形態では、触媒装置４が
十分に活性化している状態で、触媒装置４の劣化状態を
判別するようにしたが、例えば前記第１の実施形態にお
いて図１０に示した基準値Ｔ0 もしくはＫ0 、前記第２
の実施形態において図１２に示した基準特性、前記第３
の実施形態における基準値を触媒装置４の活性状態に応
じて設定しておけば、排気ガス量だけでなく、触媒装置
４の活性状態にもよらずに触媒装置４の劣化状態を判別
するようにすることも可能である。
【０２０９】また、前記第２及び第３の各実施形態で
は、基本燃料噴射量Ｔimにより排気ガス量を把握するよ
うにしたが、これを前記第１及び第２の補正係数KTOTA
L、KCMDM により補正してなる前記要求燃料噴射量Ｔcyl
や、さらには、これを前記フィードバック補正係数KFB
により補正してなる値により排気ガス量を把握するよ
うにしてもよく、もしくはエンジン１の回転数と吸気圧
とから所定の近似式等に基づいて排気ガス量を算出して
もよく、あるいは、排気ガス量もしくはこれに相当する
吸気流量をエアフローメータ等の流量センサ等により直
接的に検出して把握するようにしてもよい。
【０２１０】また、前記各実施形態では、触媒装置の下
流側の排気ガスの特定成分の含有量を検出するセンサと
して酸素濃度を検出するＯ2 センサ７を使用した空燃比
制御システムについて説明したが、ＮＯx やハイドロカ
ーボン、ＣＯを検出するセンサを触媒装置の下流側に設
け、そのセンサにより検出されるガス濃度が最も少なく
なるように（触媒装置によるＮＯx やハイドロカーボ
ン、ＣＯの浄化率が最大となるように）空燃比制御を行
うシステムについても本発明を適用することができる。
【０２１１】また、以上説明した各実施形態では、触媒
装置の劣化に従って上流側の排気ガスの空燃比がリーン
側に変移するものを示したが、内燃機関の燃料として例
えばＣＮＧを使用した場合等、触媒装置の劣化に従って
空燃比がリッチ側に変移するような場合にも触媒装置の
劣化状態を判別することができる。この場合には、例え
ば触媒装置の上流側の目標空燃比もしくは検出空燃比が
ある基準値に対してリッチ側に変移した場合に、触媒装
置の劣化状態であると判別すればよい。
【０２１２】また、前記各実施形態における空燃比制御
システムでは、エンジン１の空燃比を、ＬＡＦセンサ６
による検出空燃比KACTが目標空燃比KCMDに収束するよう
にフィードバック制御するものを示したが、目標空燃比
KCMDからフィードフォワード的にエンジン１の空燃比を
制御するようにしてもよく、さらには、本発明の第１の
態様にあっては、エンジン１の空燃比を必ずしも目標空
燃比KCMDに応じて制御する必要はなく、該目標空燃比KC
MDとは独立的にエンジン１の空燃比を制御するようにし
てもよい。
【０２１３】さらには、前記各実施形態では、エンジン
１の排気系に備えた触媒装置４の劣化状態を判別するも
のを示したが、該触媒装置４の単体の劣化状態を判別す
るような場合には、エンジン１とは別の燃焼機器によっ
て混合気を燃焼させることで生成した排気ガスを触媒装
置４に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の触媒装置の劣化判別方法の原理を説明
するための線図。
【図２】本発明の触媒装置の劣化判別方法の原理を説明
するための線図。
【図３】本発明の触媒装置の劣化判別方法の原理を説明
するための線図。
【図４】本発明の触媒装置の劣化判別方法の原理を説明
するための線図。
【図５】本発明の実施形態で用いる内燃機関の空燃比制
御システムの構成を示すブロック図。
【図６】図５のシステムで使用するモデルのブロック
図。
【図７】図５のシステムで使用するスライディングモー
ド制御の説明図。
【図８】図５のシステムの作動を説明するためのフロー
チャート。
【図９】図１０のシステムを用いた触媒装置の劣化判別
手法の第１の実施形態を説明するためのフローチャー
ト。
【図１０】図９の劣化判別手法を説明するための線図。
【図１１】図５のシステムを用いた触媒装置の劣化判別
手法の第２の実施形態を説明するためのフローチャー
ト。
【図１２】図１１の劣化判別手法を説明するための線
図。
【図１３】図５のシステムを用いた触媒装置の劣化判別
手法の第３の実施形態を説明するためのフローチャー
ト。
【図１４】内燃機関の空燃比制御システムの種々の態様
を示す説明図。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、４…触媒装置、６…ＬＡＦ
センサ（空燃比センサ）、７…Ｏ2 センサ（排気ガスセ
ンサ）、１９…適応スライディングモード制御部（スラ
イディングモード制御器）、２３…適応制御部（漸化式
形式のフィードバック制御器）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ 7/00 7/00 Ａ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｚ (72)発明者 安井 裕司 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料と空気との混合気の燃焼により生成さ
    れた排気ガスを浄化する触媒装置の劣化状態を判別する
    方法であって、 前記混合気の燃焼により生成した排気ガスを前記触媒装
    置に供給する排気ガス供給工程と、 該排気ガスの供給時に前記触媒装置を通過した排気ガス
    の特定成分の含有量を該触媒装置の下流側に設けた排気
    ガスセンサにより検出する検出工程と、 該排気ガスセンサの検出出力に基づき前記触媒装置の所
    要の浄化性能を得るために前記触媒装置に供給すべき前
    記排気ガスの目標空燃比を求める目標空燃比算出工程
    と、 その求めた目標空燃比のデータに基づき前記触媒装置の
    劣化状態を判別する劣化判別工程とから成ることを特徴
    とする排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  2. 【請求項２】前記触媒装置に供給する前記排気ガスの空
    燃比が前記目標空燃比算出工程で求められた前記目標空
    燃比になるように前記混合気の空燃比を制御する空燃比
    制御工程を備えたことを特徴とする請求項１記載の排気
    ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  3. 【請求項３】前記空燃比制御工程は、前記触媒装置に供
    給される排気ガスの空燃比を該触媒装置の上流側に設け
    た空燃比センサにより検出し、その検出出力を前記目標
    空燃比算出工程で求められた前記目標空燃比に収束させ
    るように前記混合気の空燃比をフィードバック制御する
    ことを特徴とする請求項２記載の排気ガス浄化用触媒装
    置の劣化判別方法。
  4. 【請求項４】前記空燃比制御工程における前記混合気の
    空燃比のフィードバック制御は、前記目標空燃比算出工
    程で求められた前記目標空燃比と前記空燃比センサの検
    出出力とを入力として、該検出出力が前記目標空燃比に
    収束するように前記混合気の空燃比を調整するための制
    御量を算出して出力する漸化式形式のフィードバック制
    御器の出力に応じて行うことを特徴とする請求項３記載
    の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  5. 【請求項５】前記触媒装置は前記混合気を内部で燃焼さ
    せる内燃機関の排気系に備えられた触媒装置であること
    を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排気ガ
    ス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  6. 【請求項６】前記触媒装置は前記混合気を複数の気筒内
    で燃焼させる内燃機関の各気筒毎の排気ガスが合流する
    排気系に備えられた触媒装置であり、前記触媒装置に供
    給される排気ガスの空燃比を該触媒装置の上流側に設け
    た空燃比センサにより検出する工程と、該空燃比センサ
    の検出出力に基づき、前記内燃機関の各気筒毎の混合気
    の空燃比のばらつきを解消するように各気筒毎の混合気
    の空燃比を制御する工程とを備えたことを特徴とする請
    求項１又は２記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別
    方法。
  7. 【請求項７】前記触媒装置は前記混合気を複数の気筒内
    で燃焼させる内燃機関の各気筒毎の排気ガスが合流する
    排気系に備えられた触媒装置であり、前記空燃比制御工
    程は、前記空燃比センサの検出出力に基づき、前記内燃
    機関の各気筒毎の混合気の空燃比のばらつきを解消する
    ように各気筒毎の混合気の空燃比を制御する工程を含む
    ことを特徴とする請求項３又は４記載の排気ガス浄化用
    触媒装置の劣化判別方法。
  8. 【請求項８】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への前
    記排気ガスの供給時に前記目標空燃比算出工程において
    求められた前記目標空燃比の複数のデータに基づき前記
    触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項
    １乃至７のいずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装置の
    劣化判別方法。
  9. 【請求項９】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への前
    記排気ガスの供給時に前記目標空燃比算出工程において
    求められた少なくとも一つの前記目標空燃比のデータ又
    は該目標空燃比のデータから所定の処理により生成して
    なる前記触媒装置の劣化度合いを表すデータを所定の基
    準データと比較することにより前記触媒装置の劣化状態
    を判別することを特徴とする請求項乃至１乃至８のいず
    れかに記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  10. 【請求項１０】前記基準データは前記触媒装置の動作状
    態に応じて設定されていることを特徴とする請求項９記
    載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  11. 【請求項１１】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に前記目標空燃比算出工程におい
    て求められた少なくとも一つの前記目標空燃比のデータ
    の値をあらかじめ定めた所定の基準値と比較し、該目標
    空燃比のデータの値が該基準値に対してリーン側及びリ
    ッチ側のいずれの側にあるかを判断することにより前記
    触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項
    １乃至７のいずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装置の
    劣化判別方法。
  12. 【請求項１２】前記所定の基準値は前記触媒装置の動作
    状態に応じて設定され、前記目標空燃比のデータの値と
    比較する前記基準値は、該目標空燃比が求められた際の
    前記触媒装置の動作状態に応じた基準値であることを特
    徴とする請求項１１記載の排気ガス浄化要触媒装置の劣
    化判別方法。
  13. 【請求項１３】前記所定の基準値と比較する前記目標空
    燃比のデータは、前記触媒装置の所定の動作状態におい
    て求められた目標空燃比のデータであることを特徴とす
    る請求項１１記載の排気ガス浄化要触媒装置の劣化判別
    方法。
  14. 【請求項１４】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に前記目標空燃比算出工程におい
    て求められた前記目標空燃比の複数のデータの値の平均
    値を前記触媒装置の劣化度合いを表すデータとして生成
    し、該平均値により示される前記触媒装置の劣化度合い
    をあらかじめ定めた所定の基準値と比較することにより
    前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請
    求項１乃至７のいずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装
    置の劣化判別方法。
  15. 【請求項１５】前記平均値を求めるための前記目標空燃
    比の複数のデータは、前記触媒装置の所定の動作状態に
    おいて求められた目標空燃比のデータであることを特徴
    とする請求項１４記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化
    判別方法。
  16. 【請求項１６】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に該触媒装置の複数種の動作状態
    において前記目標空燃比算出工程で求められた前記目標
    空燃比の複数のデータの値から該目標空燃比の値と前記
    触媒装置の動作状態との相関特性を前記触媒装置の劣化
    度合いを表すデータとして生成し、該相関特性を前記触
    媒装置の動作状態に応じてあらかじめ定めた基準特性と
    比較することにより前記触媒装置の劣化状態を判別する
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の排
    気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  17. 【請求項１７】前記相関特性は、前記目標空燃比の複数
    のデータから最小二乗法もしくは逐次最小二乗法により
    求めることを特徴とする請求項１６記載の排気ガス浄化
    用触媒装置の劣化判別方法。
  18. 【請求項１８】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に該触媒装置の複数種の動作状態
    において前記目標空燃比算出工程で求められた前記目標
    空燃比の複数のデータの値から該触媒装置の動作状態の
    変化に対する該目標空燃比の値の変化度合いを前記触媒
    装置の劣化度合いを表すデータとして生成し、該変化度
    合いをあらかじめ定めた所定の基準値と比較することに
    より前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とす
    る請求項１乃至７のいずれかに記載の排気ガス浄化用触
    媒装置の劣化判別方法。
  19. 【請求項１９】前記触媒装置の動作状態は、少なくとも
    該触媒装置を流れる排気ガス量を含むことを特徴とする
    請求項１０、１２、１３、１５、１６、１７及び１８の
    いずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方
    法。
  20. 【請求項２０】燃料と空気との混合気の燃焼により生成
    された排気ガスを浄化する触媒装置の劣化状態を判別す
    る方法であって、 前記混合気の燃焼により生成した排気ガスを前記触媒装
    置に供給する排気ガス供給工程と、 該排気ガスの供給時に前記触媒装置を通過した排気ガス
    の特定成分の含有量を該触媒装置の下流側に設けた排気
    ガスセンサにより検出する第１検出工程と、 該排気ガスセンサの検出出力に基づき前記触媒装置の所
    要の浄化性能を得るために前記触媒装置に供給すべき前
    記排気ガスの目標空燃比を求める目標空燃比算出工程
    と、 前記触媒装置に供給する前記排気ガスの空燃比が前記目
    標空燃比算出工程で求められた前記目標空燃比になるよ
    うに前記混合気の空燃比を制御する空燃比制御工程と、 該混合気の空燃比の制御状態において前記触媒装置に供
    給される排気ガスの空燃比を該触媒装置の上流側に設け
    た空燃比センサにより検出する第２検出工程と、 該空燃比検出センサの検出出力のデータに基づき前記触
    媒装置の劣化状態を判別する劣化判別工程とから成るこ
    とを特徴とする排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方
    法。
  21. 【請求項２１】前記空燃比制御工程は、前記空燃比セン
    サの検出出力を前記目標空燃比算出工程で求められた前
    記目標空燃比に収束させるように前記混合気の空燃比を
    フィードバック制御することを特徴とする請求項２０記
    載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  22. 【請求項２２】前記空燃比制御工程における前記混合気
    の空燃比のフィードバック制御は、前記目標空燃比算出
    工程で求められた前記目標空燃比と前記空燃比センサの
    検出出力とを入力として、該検出出力が前記目標空燃比
    に収束するように前記混合気の空燃比を調整するための
    制御量を算出して出力する漸化式形式のフィードバック
    制御器の出力に応じて行うことを特徴とする請求項２１
    記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  23. 【請求項２３】前記触媒装置は前記混合気を内部で燃焼
    させる内燃機関の排気系に備えられた触媒装置であるこ
    とを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれかに記載の
    排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  24. 【請求項２４】前記触媒装置は前記混合気を複数の気筒
    内で燃焼させる内燃機関の各気筒毎の排気ガスが合流す
    る排気系に備えられた触媒装置であり、前記空燃比制御
    工程は、前記空燃比センサの検出出力に基づき、前記内
    燃機関の各気筒毎の混合気の空燃比のばらつきを解消す
    るように各気筒毎の混合気の空燃比を制御する工程を含
    むことを特徴とする請求項２３記載の排気ガス浄化用触
    媒装置の劣化判別方法。
  25. 【請求項２５】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に前記第２検出工程において得ら
    れた前記空燃比センサの検出出力の複数のデータに基づ
    き前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする
    請求項２０乃至２４のいずれかに記載の排気ガス浄化用
    触媒装置の劣化判別方法。
  26. 【請求項２６】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に前記第２検出工程において得ら
    れた前記空燃比センサの検出出力の少なくとも一つのデ
    ータ又は該検出出力のデータから所定の処理により生成
    してなる前記触媒装置の劣化度合いを表すデータを所定
    の基準データと比較することにより前記触媒装置の劣化
    状態を判別することを特徴とする請求項乃至２０乃至２
    ５のいずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判
    別方法。
  27. 【請求項２７】前記基準データは前記触媒装置の動作状
    態に応じて設定されていることを特徴とする請求項２６
    記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  28. 【請求項２８】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に前記第２検出工程において得ら
    れた前記空燃比センサの検出出力の少なくとも一つのデ
    ータの値をあらかじめ定めた所定の基準値と比較し、該
    検出出力のデータの値が該基準値に対してリーン側及び
    リッチ側のいずれの側にあるかを判断することにより前
    記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求
    項２０乃至２４のいずれかに記載の排気ガス浄化用触媒
    装置の劣化判別方法。
  29. 【請求項２９】前記所定の基準値は前記触媒装置の動作
    状態に応じて設定され、前記空燃比センサの検出出力の
    データの値と比較する前記基準値は、該検出出力が得ら
    れた際の前記触媒装置の動作状態に応じた基準値である
    ことを特徴とする請求項２８記載の排気ガス浄化要触媒
    装置の劣化判別方法。
  30. 【請求項３０】前記所定の基準値と比較する前記空燃比
    センサの検出出力のデータは、前記触媒装置の所定の動
    作状態において該空燃比センサから得られたデータであ
    ることを特徴とする請求項２８記載の排気ガス浄化要触
    媒装置の劣化判別方法。
  31. 【請求項３１】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に前記第２検出工程において得ら
    れた前記空燃比センサの検出出力の複数のデータの値の
    平均値を前記触媒装置の劣化度合いを表すデータとして
    生成し、該平均値により示される前記触媒装置の劣化度
    合いをあらかじめ定めた所定の基準値と比較することに
    より前記触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とす
    る請求項２０乃至２４のいずれかに記載の排気ガス浄化
    用触媒装置の劣化判別方法。
  32. 【請求項３２】前記平均値を求めるための前記空燃比セ
    ンサの検出出力の複数のデータは、前記触媒装置の所定
    の動作状態において該空燃比センサから得られたデータ
    であることを特徴とする請求項３１記載の排気ガス浄化
    用触媒装置の劣化判別方法。
  33. 【請求項３３】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に該触媒装置の複数種の動作状態
    において前記第２検出工程で得られた前記空燃比センサ
    の検出出力の複数のデータの値から該検出出力の値と前
    記触媒装置の動作状態との相関特性を前記触媒装置の劣
    化度合いを表すデータとして生成し、該相関特性を前記
    触媒装置の動作状態に応じてあらかじめ定めた基準特性
    と比較することにより前記触媒装置の劣化状態を判別す
    ることを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれかに記
    載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  34. 【請求項３４】前記相関特性は、前記空燃比センサの検
    出出力の複数のデータから最小二乗法もくは逐次最小二
    乗法により求めることを特徴とする請求項３３記載の排
    気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  35. 【請求項３５】前記劣化判別工程は、前記触媒装置への
    前記排気ガスの供給時に該触媒装置の複数種の動作状態
    において前記第２検出工程で得られた前記空燃比センサ
    の複数のデータの値から該触媒装置の動作状態の変化に
    対する該検出出力の値の変化度合いを前記触媒装置の劣
    化度合いを表すデータとして生成し、該変化度合いをあ
    らかじめ定めた所定の基準値と比較することにより前記
    触媒装置の劣化状態を判別することを特徴とする請求項
    ２０乃至２４のいずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装
    置の劣化判別方法。
  36. 【請求項３６】前記触媒装置の動作状態は、少なくとも
    該触媒装置を流れる排気ガス量を含むことを特徴とする
    請求項２７、２９、３０、３２、３３、３４及び３５の
    いずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方
    法。
  37. 【請求項３７】前記目標空燃比算出工程は、前記排気ガ
    スセンサの検出出力が所定の適正値になるように前記目
    標空燃比を求めること特徴とする請求項１乃至３６のい
    ずれかに記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方
    法。
  38. 【請求項３８】前記排気ガスセンサは、前記触媒装置を
    通過した排気ガス中の酸素濃度を前記特定成分の含有量
    として検出する酸素濃度センサであり、前記所定の適正
    値は一定値であることを特徴とする請求項３７記載の排
    気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  39. 【請求項３９】前記目標空燃比算出工程は、前記排気ガ
    スセンサの検出出力を入力として、該検出出力を前記所
    定の適正値に収束させるように前記触媒装置に供給すべ
    き排気ガスの空燃比を調整するための制御量を算出して
    出力するスライディングモード制御器の出力に応じて前
    記目標空燃比を求めることを特徴とする請求項３７又は
    ３８記載の排気ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
  40. 【請求項４０】前記劣化判別工程において前記触媒装置
    が劣化状態であると判別されたとき、警報を発すること
    を特徴とする請求項１乃至３９のいずれかに記載の排気
    ガス浄化用触媒装置の劣化判別方法。
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