WO2011111156A1 - 触媒劣化検出装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a catalyst deterioration detection device.
  • an exhaust purification catalyst is provided in the exhaust passage, and NOx, HC, and CO in the exhaust flowing through the exhaust passage are purified by the catalyst.
  • the catalyst has an oxygen storage function, and the stoichiometric air-fuel ratio control is performed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine to the stoichiometric air-fuel ratio. Is called.
  • the oxygen storage function of the catalyst means that the oxygen in the exhaust is occluded in the catalyst or the oxygen occluded in the catalyst is desorbed from the catalyst according to the oxygen concentration in the exhaust passing through the catalyst. It is a function to release into the exhaust.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas is richer than the value when the air-fuel ratio in the combustion chamber is set to the stoichiometric air-fuel ratio when the air-fuel ratio is burned, that is, the air-fuel mixture in the combustion chamber is the stoichiometric air-fuel ratio.
  • oxygen in the exhaust gas passing through the catalyst is occluded in the catalyst by the oxygen storage function of the catalyst described above.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas is less than the value when the air-fuel ratio in the combustion chamber is set to the stoichiometric air-fuel ratio, ie, the air-fuel ratio in the combustion chamber is less than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • oxygen stored in the catalyst is desorbed from the catalyst and released into the exhaust gas by the above-described oxygen storage function of the catalyst.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas is controlled so that the oxygen concentration in the exhaust gas matches the value when the air-fuel mixture in the combustion chamber is burned with the stoichiometric air-fuel ratio being the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the fuel injection amount of the internal combustion engine is adjusted according to the concentration.
  • a catalyst upstream sensor and a catalyst downstream sensor provided upstream and downstream of the catalyst in the exhaust passage are used.
  • the catalyst upstream sensor is provided upstream of the catalyst in the exhaust passage and outputs a signal based on the oxygen concentration in the exhaust.
  • the catalyst downstream sensor is provided downstream of the catalyst in the exhaust passage and outputs a signal based on the oxygen concentration in the exhaust.
  • the air-fuel mixture is combusted with the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the catalyst being the stoichiometric air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
  • the fuel injection amount of the internal combustion engine is adjusted according to the signal output from the catalyst upstream sensor so as to coincide with the time value.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine is controlled to converge to the stoichiometric air-fuel ratio while fluctuating between rich and lean.
  • the catalyst with an oxygen storage function and performing the theoretical air-fuel ratio control, it is possible to effectively purify three components such as NOx, HC, and CO in the exhaust gas.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas passing through the catalyst changes the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber to the stoichiometric air-fuel ratio. In this state, the value becomes higher than the value when the air-fuel mixture is burned, so that oxygen in the exhaust gas passing through the catalyst is occluded by the catalyst and NOx in the exhaust gas is reduced.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber fluctuates and becomes rich during the execution of the stoichiometric air-fuel ratio control
  • the oxygen concentration in the exhaust gas passing through the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio. Since the value is smaller than the value when the air-fuel mixture is burned in the state, oxygen stored in the catalyst is desorbed from the catalyst and HC and CO in the exhaust gas are oxidized. Therefore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber fluctuates between rich and lean during the execution of the stoichiometric air-fuel ratio control, as described above, NOx, HC, CO in the exhaust gas These three components are effectively purified.
  • oxygen storage amount the maximum value of the amount of oxygen stored in the catalyst (hereinafter simply referred to as oxygen storage amount) is obtained, and the catalyst is determined based on the oxygen storage amount. It has been proposed to determine the presence or absence of degradation. Such determination of the presence or absence of deterioration of the catalyst is executed by the following procedure, for example.
  • a change occurs in the signal of the catalyst upstream sensor (tb).
  • the amount of oxygen desorbed from the catalyst is calculated. Note that, regarding the determination that a change corresponding to the change in the air-fuel ratio has occurred in the signal of the catalyst downstream sensor, the signal is shown by a solid line in FIG. 8D with respect to the determination value H for determining that. Can be done based on what has been reached.
  • the forced change in the air-fuel ratio is performed from rich to lean
  • oxygen is stored in the catalyst during the period (tb to td).
  • the amount of oxygen stored in the catalyst during the above period is calculated, and the calculated amount of oxygen is used as the oxygen storage amount of the catalyst.
  • the oxygen storage amount obtained in this way changes as indicated by the solid line in FIG. 8C during the above period (tb to td).
  • oxygen is desorbed from the catalyst during the period (tb to td).
  • the amount of oxygen desorbed from the catalyst during the above period is calculated, and the calculated amount of oxygen is used as the oxygen storage amount of the catalyst.
  • the oxygen storage amount thus obtained also changes as indicated by a solid line in FIG. 8C during the period (tb to td).
  • the oxygen storage amount obtained at the end of the period (tb to td) is compared with the threshold value for deterioration determination. Specifically, if the oxygen storage amount is less than the threshold value, it can be determined that the oxygen storage function has deteriorated due to catalyst deterioration, and therefore it is determined that the catalyst has deteriorated. On the other hand, if the oxygen storage amount is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the oxygen storage function has not deteriorated due to catalyst deterioration, and therefore it is determined that the catalyst has not deteriorated (normal).
  • the oxygen storage amount required for use in the determination changes the air-fuel ratio of the internal combustion engine between rich and lean
  • the above-mentioned empty signal of the catalyst upstream sensor It is calculated as a value at the end of the period from when the change corresponding to the change in the fuel ratio occurs until the change corresponding to the change in the air-fuel ratio occurs in the signal of the catalyst downstream sensor. For this reason, the oxygen storage amount may be deviated from an appropriate value due to the influence of the deterioration of the response of the signal output from the catalyst downstream sensor to the change in the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst.
  • the oxygen storage amount is calculated.
  • the period of time is increased from “tb to td” to “tb to tf”.
  • the oxygen storage amount obtained at the end of the period (tb to tf) is a value that is too large as shown by a two-dot chain line in FIG. 8C with respect to an appropriate value (value at timing td) ( Value at timing tf).
  • the lean response time is measured as the response to the change of the signal output from the catalyst downstream sensor to the lean side, and the signal output from the catalyst downstream sensor is changed to the rich side. It is disclosed that the rich response time is measured as the responsiveness.
  • the lean response time corresponds to the time from the timing tb to the timing td (or tf) when the air-fuel ratio of the internal combustion engine is forcibly changed from rich to lean when considered in FIG.
  • the rich response time corresponds to the time from the timing tb to the timing td (or tf) when the air-fuel ratio of the internal combustion engine is forcibly changed from lean to rich when considered in FIG.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to appropriately determine whether or not the catalyst has deteriorated when the response of the signal output from the catalyst downstream sensor has deteriorated. It is an object of the present invention to provide a catalyst deterioration detection device that can perform the above-mentioned.
  • the calculation unit forcibly changes the air-fuel ratio of the internal combustion engine from rich to lean or from lean to rich to determine whether or not the catalyst has deteriorated.
  • the oxygen storage amount used for the determination is calculated. Since the oxygen storage amount obtained in this way is calculated using a catalyst downstream sensor with respect to a change in the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst, it is affected by the deterioration of the responsiveness of the signal change from the sensor. There is a risk of deviating from an appropriate value.
  • the measurement unit measures the response of the change in the signal output from the catalyst downstream sensor to the change in the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst.
  • the measurement unit determines whether one of the responsiveness of the catalyst downstream sensor when the air-fuel ratio of the internal combustion engine changes from lean to rich and the responsiveness of the catalyst downstream sensor when the air-fuel ratio changes from rich to lean.
  • the oxygen storage amount calculated by the calculation unit based on only the measured responsiveness is corrected by the correction unit.
  • the measurement of the responsiveness of the catalyst downstream sensor by the measurement unit is specifically performed as follows. That is, the response to the lean side of the signal output from the catalyst downstream sensor when the air-fuel ratio of the internal combustion engine is changed from rich to lean is measured, and the air-fuel ratio of the internal combustion engine is changed from lean to rich. The response to the rich side of the signal output from the catalyst downstream sensor is measured. Further, the calculation of the oxygen storage amount by the calculation unit is specifically performed as follows. That is, when the air-fuel ratio of the internal combustion engine is forcibly changed from rich to lean, the amount of oxygen stored in the catalyst is calculated as the oxygen storage amount obtained at the time of oxygen storage, and the air-fuel ratio of the internal combustion engine is forced.
  • the amount of oxygen desorbed from the catalyst when changing from lean to rich is calculated as the oxygen storage amount obtained at the time of oxygen desorption.
  • the oxygen storage amount obtained at the time of oxygen storage is corrected based on the response to the lean side of the catalyst downstream sensor, and the oxygen storage amount obtained at the time of oxygen desorption is adjusted to the response to the rich side of the catalyst downstream sensor. Based on correction.
  • the presence / absence of catalyst deterioration is determined as follows. That is, when only one of the response to the lean side and the response to the rich side of the downstream sensor of the catalyst has been measured, the oxygen storage amount and the threshold value corrected based on the response that the measurement has been completed And the presence or absence of deterioration of the catalyst is determined. In this case, if one of the response to the lean side and the response to the rich side of the downstream sensor of the catalyst can be measured, the oxygen storage amount is corrected based on the response and the corrected oxygen storage amount is used. The presence or absence of deterioration can be determined.
  • both the responsiveness to the lean side and the responsiveness to the rich side of the downstream sensor of the catalyst have been measured, and the oxygen storage amount and the oxygen desorption determined during the oxygen storage
  • the determination unit determines whether or not the catalyst has deteriorated as follows. That is, the oxygen storage amount corrected based on the response of the catalyst downstream sensor corresponding to the oxygen storage amount that has been calculated is compared with a threshold value, and the presence or absence of catalyst deterioration is determined based on the comparison.
  • both the responsiveness to the lean side and the responsiveness to the rich side of the downstream sensor of the catalyst have been measured, and the oxygen storage amount and the oxygen desorption determined during the oxygen storage
  • the determination unit determines whether or not the catalyst has deteriorated as follows. That is, the threshold value is compared with the value obtained by correcting the oxygen storage amount obtained during oxygen storage based on the response to the lean side of the catalyst downstream sensor, and the oxygen storage amount obtained during oxygen desorption is compared with the rich value of the catalyst downstream sensor. The value corrected based on the response to the side is compared with the threshold value. And the presence or absence of deterioration of a catalyst is judged based on those comparisons. In this case, the presence or absence of deterioration of the catalyst is determined using both the corrected value of the oxygen storage amount obtained during oxygen storage and the corrected value of the oxygen storage amount obtained during oxygen desorption. The result can be made accurate.
  • (A) to (d) are time charts showing changes in the air-fuel ratio of the engine, changes in the output signal of the air-fuel ratio sensor, changes in the required oxygen storage amount, and changes in the output signal of the oxygen sensor in active air-fuel ratio control. .
  • (A) to (d) are conventional examples of changes in the air-fuel ratio of the engine, changes in the output signal of the catalyst upstream sensor, changes in the required oxygen storage amount, and changes in the output signal of the catalyst downstream sensor in active air-fuel ratio control.
  • a throttle valve 13 is provided in an intake passage 3 connected to the combustion chamber 2 so as to be openable and closable, and air is taken into the combustion chamber 2 through the intake passage 3 and a fuel injection valve.
  • the fuel injected from 4 is supplied to the combustion chamber 2 through the intake passage 3.
  • the mixture of air and fuel supplied to the combustion chamber 2 is ignited by the spark plug 5 and burned.
  • the piston 6 reciprocates and the crankshaft 7 that is the output shaft of the engine 1 rotates.
  • the air-fuel mixture after burning in the combustion chamber 2 is sent out from the combustion chamber 2 to the exhaust passage 8 as exhaust.
  • Exhaust gas that passes through the exhaust passage 8 is discharged to the outside after purifying harmful components such as HC, CO, and NOx in the exhaust gas by the three-way catalyst of the catalytic converter 16 provided in the exhaust passage 8.
  • This three-way catalyst has an oxygen storage function in order to effectively remove the above three components in the exhaust gas.
  • the three-way catalyst has this oxygen storage function, and the stoichiometric air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio so that the oxygen concentration in the catalyst atmosphere converges to the value at the time of combustion of the air-fuel mixture at the stoichiometric air-fuel ratio.
  • an air-fuel ratio sensor 17 is provided upstream of the catalytic converter 16 as a catalyst upstream sensor that outputs a signal based on the oxygen concentration in the exhaust, and the oxygen concentration in the exhaust downstream of the catalytic converter 16.
  • An oxygen sensor 18 is provided as a catalyst downstream sensor that outputs a signal based on the above.
  • the air-fuel ratio sensor 17 outputs a linear signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the catalyst. That is, the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17 decreases as the oxygen concentration in the exhaust upstream of the catalyst decreases, and when the air-fuel mixture is burned at the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration X in the exhaust at that time For example, “0v” is set. Accordingly, the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17 becomes smaller than “0 v” as the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the catalyst becomes lighter due to the combustion of the air-fuel mixture richer than the stoichiometric air-fuel ratio (rich combustion). Become.
  • the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17 becomes a value larger than “0 v” as the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the catalyst increases due to combustion of the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (lean combustion). Become.
  • the oxygen sensor 18 outputs a rich signal or a lean signal according to the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst. That is, the output signal VO of the oxygen sensor 18 is, for example, “0.5 v” when the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst is a value (oxygen concentration X) when the air-fuel mixture is burned at the stoichiometric air-fuel ratio. Is output.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst becomes higher than the oxygen concentration X described above due to the lean combustion, a value smaller than “0.5 v” is output from the oxygen sensor 18 as a lean signal. Is done.
  • the air-fuel ratio control device includes an electronic control device 21 that executes various controls relating to the engine 1.
  • the electronic control unit 21 is a CPU that executes various arithmetic processes related to the above control, a ROM that stores programs and data necessary for the control, a RAM that temporarily stores the arithmetic results of the CPU, etc.
  • the input / output port for inputting / outputting is provided.
  • An accelerator position sensor 28 that detects the amount of depression (accelerator depression amount) of the accelerator pedal 27 that is depressed by the driver of the automobile.
  • a throttle position sensor 30 that detects the opening (throttle opening) of the throttle valve 13 provided in the intake passage 3.
  • An air flow meter 32 for detecting the amount of air taken into the combustion chamber 2 through the intake passage 3;
  • An intake pressure sensor 33 that detects a pressure (intake pressure) downstream of the throttle valve 13 in the intake passage 3.
  • a crank position sensor 34 that outputs a signal corresponding to the rotation of the crankshaft 7 and is used for calculation of the engine rotation speed or the like.
  • the output port of the electronic control device 21 is connected to the fuel injection valve 4, the spark plug 5, the drive circuit for the throttle valve 13, and the like.
  • the electronic control unit 21 grasps the engine operating state such as the engine speed and the engine load (the amount of air taken into the combustion chamber 2 per cycle of the engine 1) based on the detection signals input from the various sensors. To do.
  • the engine speed is obtained based on a detection signal from the crank position sensor 34.
  • the engine load is calculated from the intake air amount of the engine 1 obtained based on detection signals from the accelerator position sensor 28, the throttle position sensor 30, the air flow meter 32, and the like, and the engine rotation speed.
  • the electronic control unit 21 outputs command signals to various drive circuits connected to the output port according to the engine operating state such as the engine load and the engine speed.
  • fuel injection amount control, ignition timing control, intake air amount control, and the like in the engine 1 are performed through the electronic control unit 21.
  • the above theoretical air-fuel ratio control for effectively purifying the exhaust of the engine 1 with the three-way catalyst of the catalytic converter 16 is based on the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17 and the output signal VO from the oxygen sensor 18. Realized by adjusting. Specifically, the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor is set to the output signal VAF so that it matches the value when the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 of the engine 1 is burned at the stoichiometric air-fuel ratio (in this example, “0 v”). Based on this, the fuel injection amount of the engine 1 is increased or decreased.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 of the engine 1 is controlled so as to converge to the stoichiometric air-fuel ratio while fluctuating between rich and lean.
  • the rich and lean levels are converged to the stoichiometric air-fuel ratio as described above due to product variations of the air-fuel ratio sensor 17.
  • the center of fluctuation of the air-fuel ratio of the engine 1 that fluctuates in time will deviate from the theoretical air-fuel ratio.
  • the fluctuation center of the air-fuel ratio of the engine 1 that fluctuates between rich and lean by adjusting the fuel injection amount in accordance with the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17 matches the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the fuel injection amount of the engine 1 is also adjusted according to the signal output from the oxygen sensor 18.
  • active air-fuel ratio control is performed in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 in the engine 1 is forcibly switched between rich and lean at every predetermined timing.
  • the air-fuel ratio of the engine 1 is switched between rich and lean by such active air-fuel ratio control, a corresponding change occurs in the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17.
  • oxygen is stored in the three-way catalyst during the period. Then, the amount of oxygen stored in the three-way catalyst during the period is calculated, and the calculated amount of oxygen is used as the oxygen storage amount of the catalyst.
  • oxygen is desorbed from the three-way catalyst during the period. Then, the amount of oxygen desorbed from the three-way catalyst during the period is calculated, and the calculated amount of oxygen is used as the oxygen storage amount of the catalyst.
  • the oxygen storage amount for determining whether the three-way catalyst has deteriorated is a value obtained by changing the air-fuel ratio from rich to lean (oxygen storage amount OSC1 obtained at the time of oxygen storage) and the above-described empty storage amount. At least one of values obtained by changing the fuel ratio from lean to rich (oxygen storage amount OSC2 obtained during oxygen desorption) can be used.
  • the oxygen storage amount for determination of deterioration obtained as described above is less than the above threshold, it can be determined that the oxygen storage function has deteriorated due to deterioration of the three-way catalyst, and there is deterioration of the catalyst. It is possible to judge that. On the other hand, if the oxygen storage amount is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the oxygen storage function has not deteriorated due to the deterioration of the three-way catalyst. It is done.
  • Such determination of the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst is preferably performed at least once between the start of operation of the engine 1 and the end of operation. Note that when the determination of the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst is completed, the oxygen storage amount determined to be used for the determination is reset to “0”.
  • the active air-fuel ratio control it has been determined that the three-way catalyst has not been deteriorated once after the start of the engine 1, and the engine 1 is in a steady state within a predetermined engine operation region for deterioration determination.
  • the process starts when all the various execution conditions such as being in operation and the temperature of the three-way catalyst are in the activation temperature range are satisfied.
  • any one of the above-mentioned various execution conditions is not satisfied during execution of the active air-fuel ratio control, or when calculation and measurement of various values that are the purpose of execution of the control are completed The same control being executed is stopped.
  • the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17 corresponds to the change in FIG. Increase as shown in (b) (t2).
  • the exhaust gas having a high oxygen concentration passes through the three-way catalyst in response to the change of the air-fuel ratio to the lean side.
  • the oxygen in the exhaust gas is stored in the three-way catalyst, the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst remains thin while the storage is being performed. Therefore, the solid line in FIG.
  • the output signal VO of the oxygen sensor 18 does not change corresponding to the change of the air-fuel ratio to the lean side. Then, when oxygen cannot be stored in the three-way catalyst and exhaust gas having a high oxygen concentration flows downstream of the catalyst, a change corresponding to the change of the air-fuel ratio to the lean side occurs in the output signal VO of the oxygen sensor 18. .
  • the output signal VO reaches the lean determination value HL for determining that. It is possible to do based on what has been done.
  • the output signal VO reaches the lean determination value HL as described above (t3), the air-fuel ratio of the engine 1 is forcibly switched from lean to rich.
  • the total amount of oxygen stored in the catalyst represents the maximum value of oxygen stored in the three-way catalyst (oxygen storage amount).
  • This oxygen storage amount is determined as follows during the period (t2 to t3). That is, during the period (t2 to t3), the oxygen storage amount ⁇ OSC is calculated based on the following equation (1) as the amount of oxygen stored in the three-way catalyst every minute time.
  • ⁇ OSC ( ⁇ A / F) ⁇ Q ⁇ K (1)
  • ⁇ OSC Oxygen storage amount per minute time
  • ⁇ A / F Air-fuel ratio difference
  • Q Fuel injection amount K: Oxygen ratio
  • the air-fuel ratio difference ⁇ A / F in equation (1) is calculated from the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17. It represents the absolute value of the value obtained by subtracting the stoichiometric air-fuel ratio from the fuel ratio.
  • the fuel injection amount Q in the equation (1) is the fuel injection amount of the engine 1 that causes the air-fuel ratio obtained based on the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17, that is, the fuel injected from the fuel injection valve 4. Represents the amount.
  • the oxygen ratio K in the formula (1) represents the ratio of oxygen contained in the air. Note that.
  • a fixed value of “0.23” is used as the oxygen ratio K.
  • the oxygen storage amount ⁇ OSC for each minute time calculated based on the above formula (1) is integrated over the period (t2 to t3), and the value obtained by the integration is the value of the oxygen stored in the three-way catalyst.
  • the value obtained by the integration at the end of the period (t2 to t3) is the maximum amount of oxygen that can be stored in the three-way catalyst (oxygen storage amount).
  • the oxygen storage amount thus determined is the oxygen storage amount OSC1 determined when the three-way catalyst stores oxygen.
  • the output signal VAF of the air-fuel ratio sensor 17 corresponds to that change. Decrease as shown in (b) (t6).
  • the air-fuel ratio is switched from lean to rich, for example, when the output signal VO of the oxygen sensor 18 reaches the lean determination value HL as described above (t3 in FIG. 4).
  • the exhaust gas having a low oxygen concentration passes through the three-way catalyst in response to the change of the air-fuel ratio to the rich side.
  • the output signal VO of the oxygen sensor 18 does not change corresponding to the rich change in the air-fuel ratio.
  • the empty signal is output to the output signal VO of the oxygen sensor 18. A change corresponding to a change to the rich side of the fuel ratio occurs.
  • the output signal VO reaches the rich determination value HR for determining that. It is possible to do based on what has been done.
  • the output signal VO reaches the rich determination value HR as described above (t7), the air-fuel ratio of the engine 1 is forcibly switched from rich to lean.
  • the total value of the amount of oxygen desorbed from the catalyst represents the maximum value (oxygen storage amount) of the oxygen stored in the three-way catalyst.
  • This oxygen storage amount is obtained during the above period (t6 to t7) using the same method as in the period “t2 to t3” in FIG. That is, during the period (t6 to t7), the oxygen storage amount ⁇ OSC is calculated based on the above equation (1) as the amount of oxygen stored in the three-way catalyst every minute time.
  • the oxygen storage amount ⁇ OSC for each minute time calculated based on the equation (1) is integrated over the period (t6 to t7), and the value obtained by the integration is the amount of oxygen desorbed from the three-way catalyst. As required. For this reason, the value obtained by the integration at the end of the period (t6 to t7) is the maximum amount of oxygen that can be stored in the three-way catalyst (oxygen storage amount).
  • the oxygen storage amount obtained in this way is the oxygen storage amount OSC2 obtained when the three-way catalyst desorbs oxygen.
  • the active air-fuel ratio control is terminated after the oxygen storage amount necessary for determining whether the three-way catalyst has deteriorated is obtained. That is, when the oxygen storage amount necessary for determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated is one of the oxygen storage amount OSC1 and the oxygen storage amount OSC2, the oxygen storage amount is obtained after the oxygen storage amount is obtained. Air-fuel ratio control is terminated. Further, when the oxygen storage amount necessary for determining whether the three-way catalyst has deteriorated is both the oxygen storage amount OSC1 and the oxygen storage amount OSC2, the active air-fuel ratio is obtained after the oxygen storage amount is obtained. Control is terminated.
  • the obtained oxygen storage amount depends on the deterioration of the response of the change in the output signal VO of the oxygen sensor 18 to the change in the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst. There is a risk of deviating from the appropriate value due to the influence.
  • the oxygen storage amount OSC1 obtained at the end of the period (t2 to t4) is a value that is too large as shown by a two-dot chain line in FIG. 4C with respect to the appropriate value (value at timing t3). (Value at timing t4).
  • the response of the change in the output signal VO of the oxygen sensor 18 to the change in the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst is measured. Then, at least one of the responsiveness of the oxygen sensor 18 when the air-fuel ratio of the engine 1 changes from lean to rich and the responsiveness of the oxygen sensor 18 when the air-fuel ratio changes from rich to lean is measured. Then, the oxygen storage amount used for determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated is corrected based on the measured response. Specifically, the oxygen storage amount is directly determined based on the above responsiveness so that the oxygen storage amount used for determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated is greatly reduced as the measured response becomes worse than the reference value. Correct for weight loss.
  • the measurement of the responsiveness of the oxygen sensor 18 may be performed as follows. That is, when the air-fuel ratio of the engine 1 changes between rich and lean, when a change corresponding to the change occurs in the output signal VO of the oxygen sensor 18, the lean determination value after the output signal VO starts changing.
  • the response time to reach the HL or rich determination value HR is measured as a value corresponding to the responsiveness.
  • the response time measured in this way becomes a large value as the responsiveness of the oxygen sensor 18 deteriorates. In this case, as the response time becomes larger than the value when the response of the oxygen sensor 18 is not deteriorated (corresponding to the reference value), the oxygen storage amount used for determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated decreases. Will be greatly corrected.
  • This catalyst deterioration detection routine is periodically executed through the electronic control device 21 by, for example, a time interruption every predetermined time.
  • processing for measuring the responsiveness of the oxygen sensor 18 (S101, S102: FIG. 6) and processing for calculating the oxygen storage amounts OSC1, OSC2 (S103, S104) are executed.
  • the electronic control device 21 functions as a measurement unit when performing the above-described processing for measuring the responsiveness of the oxygen sensor 18, and functions as a calculation unit when performing the above-described processing for calculating the oxygen storage amounts OSC1, OSC2.
  • the oxygen storage amounts OSC1 and OSC2 used for the determination according to the responsiveness of the oxygen sensor 18 as follows. That is, the oxygen storage amount OSC1 (value obtained at the time of oxygen storage) is corrected based on the responsiveness of the change in the output signal VO of the oxygen sensor 18 to the lean side, and the oxygen storage amount OSC2 (value obtained at the time of oxygen desorption). Is corrected based on the response of the output signal VO of the oxygen sensor 18 to the rich side. Then, it is preferable to determine whether or not the three-way catalyst has deteriorated based on both the oxygen storage amount OSC1 and the oxygen storage amount OSC2 thus corrected, in order to make the determination accurate.
  • both the responsiveness of the change to the lean side and the responsiveness of the change to the rich side in the output signal VO of the oxygen sensor 18 are measured. Is done. Specifically, in the process of S101, it is determined whether or not the measurement of the responsiveness of the oxygen sensor 18 to the lean side and the responsiveness to the rich side is incomplete. If the determination is affirmative, it is determined that at least one of the responsiveness to the lean side and the responsiveness to the rich side has not been measured. A measurement process (S102) for performing measurement is executed.
  • the control is executed when the execution condition of the active air-fuel ratio control is satisfied.
  • the active air-fuel ratio control when the air-fuel ratio of the engine 1 is forcibly switched from rich to lean, the response of the oxygen sensor 18 to the lean side is measured, and the air-fuel ratio of the engine 1 is lean.
  • the response of the oxygen sensor 18 to the rich side is measured. Further, if the responsiveness measurement of the oxygen sensor 18 is performed not only when the active air-fuel ratio control is executed but also when possible, the measurement can be completed early.
  • the fuel injection from the fuel injection valve 4 is stopped by the fuel cut control of the engine 1 and the air-fuel ratio of the engine 1 is increased. There is a time to change from rich to lean. Note that the stop of fuel injection in the fuel cut control is executed more frequently than in the execution of the control accompanying the establishment of the execution condition of the active air-fuel ratio control.
  • the responsiveness of the oxygen sensor 18 to the lean side is also measured when the air-fuel ratio of the engine 1 changes from rich to lean as fuel injection is stopped in such fuel cut control.
  • the process of calculating the oxygen storage amounts OSC1, OSC2 (S103, S104) is subsequently executed. That is, first, in the process of S103, it is determined whether or not both the oxygen storage amounts OSC1, OSC2 are calculated. If the determination is negative, a calculation process (S104) for calculating an oxygen storage amount that has not been calculated among the oxygen storage amount OSC1 and the oxygen storage amount OSC2 is executed.
  • the same control is executed when the execution condition of the active air-fuel ratio control is satisfied.
  • the oxygen storage amount OSC1 is calculated as the oxygen storage amount obtained when the three-way catalyst stores oxygen.
  • the oxygen storage amount OSC2 is calculated as the oxygen storage amount obtained when the three-way catalyst desorbs oxygen.
  • the measurement frequency of one responsiveness may be different from the measurement frequency of the other responsiveness. Is expensive. From this, even if one of the responsiveness to the lean side and the responsiveness to the rich side in the oxygen sensor 18 can be measured, a situation occurs in which the other cannot be measured. It takes a long time to complete. In the present embodiment, even if the measurement of the responsiveness of the oxygen sensor 18 to the lean side is completed at an early stage, the situation where the measurement of the responsiveness of the oxygen sensor 18 to the rich side cannot be completed may occur. High nature.
  • the processing after S105 (FIG. 7) is executed to quickly complete the determination of the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst.
  • this series of processing it is first determined whether or not measurement of only one of the responsiveness to the lean side and the responsiveness to the rich side of the oxygen sensor 18 has been completed (S105). If the determination is affirmative, it is determined whether or not the calculation of the oxygen storage amount (OSC1 or OSC2) corresponding to the responsiveness of the oxygen sensor 18 that has completed measurement is completed (S106). If an affirmative determination is made here as well, an early determination process is performed in which the determination is made with the intention of completing the determination of whether or not the three-way catalyst has deteriorated at an early stage (S107).
  • the oxygen occlusion corresponding to the responsiveness based on the responsiveness of which the measurement has been completed among the responsiveness of the oxygen sensor 18 to the lean side and the responsiveness to the rich side.
  • the amount is corrected.
  • the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst is determined by comparing the corrected oxygen storage amount with a predetermined threshold value. Specifically, when the corrected oxygen storage amount is less than the threshold value, it is determined that the three-way catalyst has deteriorated (abnormal), while when the corrected oxygen storage amount is equal to or greater than the threshold value, the three-way catalyst has deteriorated. None (normal) is judged.
  • the oxygen occlusion amount is corrected based on the responsiveness and the corrected oxygen occlusion amount is used.
  • the presence or absence of deterioration of the original catalyst can be determined. Therefore, it takes a long time to complete the determination as in the case of determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated after measuring both the response to the lean side and the response to the rich side of the oxygen sensor 18. This is not the case, and the determination can be completed promptly and early.
  • the calculated oxygen storage amount (OSC1 or OSC2) is corrected based on the responsiveness of the oxygen sensor 18 corresponding thereto. Then, based on the comparison between the corrected oxygen storage amount and the threshold value, whether or not the three-way catalyst has deteriorated is determined in the same manner as described above.
  • the normal determination process for performing the same determination is executed (S111).
  • the oxygen storage amount OSC1 is corrected based on the response of the oxygen sensor 18 to the lean side
  • the oxygen storage amount OSC2 is corrected based on the response of the oxygen sensor 18 to the rich side. To do.
  • the determination of whether or not the three-way catalyst has deteriorated is executed using both the corrected oxygen storage amount OSC1 and the corrected oxygen storage amount OSC2.
  • the corrected oxygen storage amount OSC1 is compared with the threshold value, and the corrected oxygen storage amount OSC2 is compared with the threshold value.
  • the corrected oxygen storage amount OSC1 is less than the threshold value or the corrected oxygen storage amount OSC2 is less than the threshold value, it is determined that the three-way catalyst has deteriorated.
  • the corrected oxygen storage amount OSC1 is not less than the threshold value and the corrected oxygen storage amount OSC2 is not less than the threshold value, it is determined that the three-way catalyst is not deteriorated (normal). As described above, by determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated, it is possible to make the determination accurate.
  • the electronic control device 21 that performs the above-described early determination process and normal determination process functions as a correction unit and a determination unit. According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
  • the determination of whether or not the three-way catalyst has deteriorated is made based on the maximum value (oxygen storage amount) of the oxygen stored in the catalyst.
  • the oxygen storage amount is obtained, and the response of the change in the output signal VO of the oxygen sensor 18 to the change in the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst is measured. Is done. Then, at least one of the responsiveness of the oxygen sensor 18 when the air-fuel ratio of the engine 1 changes from lean to rich and the responsiveness of the oxygen sensor 18 when the air-fuel ratio changes from rich to lean is measured. Then, the oxygen storage amount used for determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated is corrected based on the measured response.
  • the oxygen storage amount used in the determination of the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst is greatly reduced so that the oxygen storage amount is measured as described above.
  • the amount of weight is corrected based on the response of the sensor 18. This suppresses the corrected oxygen storage amount used for determining whether the three-way catalyst has deteriorated from deviating from an appropriate value based on the deterioration of the responsiveness of the oxygen sensor 18. Since the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst is determined based on the corrected oxygen storage amount, even if the responsiveness of the oxygen sensor 18 deteriorates, the determination can be made appropriately.
  • the oxygen occlusion amount is corrected based on the responsiveness and the corrected oxygen occlusion amount is used.
  • the presence or absence of deterioration of the original catalyst can be determined. Therefore, it takes a long time to complete the determination as in the case of determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated after measuring both the response to the lean side and the response to the rich side of the oxygen sensor 18. This is not the case, and the determination can be completed promptly and early.
  • both the responsiveness to the lean side and the responsiveness to the rich side of the oxygen sensor 18 have been measured, and both the oxygen storage amount OSC1 and the oxygen storage amount OSC2 have been calculated.
  • the normal determination process is executed. That is, the value obtained by correcting the oxygen storage amount OSC1 based on the response of the oxygen sensor 18 to the lean side is compared with the threshold value, and the oxygen storage amount OSC2 is corrected based on the response of the oxygen sensor 18 to the rich side. The value and the threshold are compared. Based on these comparisons, the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst is determined. In this case, since the presence or absence of deterioration of the three-way catalyst is determined using both the corrected value of the oxygen storage amount OSC1 and the corrected value of the oxygen storage amount OSC2, the determination result is accurate. Will be able to.
  • the said embodiment can also be changed as follows, for example.
  • the determination as to whether the three-way catalyst has deteriorated is put on hold, and the oxygen storage amount OSC1
  • both the oxygen storage amount OSC2 and the oxygen storage amount OSC2 are less than the threshold value, it may be determined that the three-way catalyst has deteriorated.
  • the three-way catalyst has not deteriorated, and both the oxygen storage amount OSC1 and the oxygen storage amount OSC2 If both are less than the threshold, it may be determined that the three-way catalyst has deteriorated.
  • the process (normal determination process) of S111 in FIG. 8 in the catalyst deterioration detection routine may be omitted.
  • the process of S110 in FIG. 8 in the catalyst deterioration detection routine may be omitted.
  • An air-fuel ratio sensor may be provided instead of the oxygen sensor 18 as a catalyst downstream sensor.
  • An oxygen sensor may be provided instead of the air-fuel ratio sensor 17 as a catalyst upstream sensor.

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Abstract

　三元触媒の劣化の有無の判断は、同触媒に吸蔵される酸素の量の最大値（酸素吸蔵量）に基づいて行われる。こうした三元触媒の劣化の有無の判断を行う際には、酸素吸蔵量が求められるとともに、触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する酸素センサ１８の出力信号の変化の応答性が測定される。そして、測定された応答性が基準値に対し悪化するほど、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる酸素吸蔵量が大きく減量されるよう、その酸素吸蔵量が上記測定された酸素センサ１８の応答性に基づき減量補正される。これにより、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる上記補正後の酸素吸蔵量が酸素センサ１８の上記応答性の悪化に基づき適正な値からずれることは抑制される。そして、上記補正後の酸素吸蔵量に基づき三元触媒の劣化の有無が判断されるため、酸素センサ１８の上記応答性が悪化したとしても、その判断を適正に行うことができる。

Description

触媒劣化検出装置
　本発明は、触媒劣化検出装置に関する。
　自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、排気通路に排気浄化用の触媒が設けられており、同触媒によって排気通路を流れる排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを浄化するようにしている。また、こうした排気中の三成分を効果的に浄化するため、触媒に酸素ストレージ機能を持たせるとともに、内燃機関の燃焼室内における混合気の空燃比を理論空燃比に制御する理論空燃比制御が行われる。
　ここで、触媒の酸素ストレージ機能とは、同触媒を通過する排気中の酸素濃度に応じて、排気中の酸素を触媒に吸蔵したり、同触媒に吸蔵されている酸素を触媒から脱離させて排気中に放出したりする機能のことである。詳しくは、排気中の酸素濃度が燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比とした状態で同混合気を燃焼させたときの値よりも濃い状態、すなわち燃焼室内の混合気を理論空燃比よりもリーンとなる空燃比で燃焼させた状態にあっては、上述した触媒の酸素ストレージ機能により、その触媒を通過する排気中の酸素が同触媒に吸蔵される。一方、排気中の酸素濃度が燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比とした状態で同混合気を燃焼させたときの値よりも薄い状態、すなわち燃焼室内の混合気を理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼させた状態にあっては、上述した触媒の酸素ストレージ機能により、その触媒に吸蔵されている酸素が同触媒から脱離して排気中に放出される。
　また、上記理論空燃比制御では、排気中の酸素濃度が燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比とした状態で同混合気を燃焼させたときの値と一致するよう、排気中の酸素濃度に応じて内燃機関の燃料噴射量が調整される。こうした理論空燃比制御では、特許文献１に示されるように排気通路における触媒の上流及び下流に設けられた触媒上流センサ及び触媒下流センサが用いられる。なお、触媒上流センサは、排気通路における触媒の上流に設けられて排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する。また、触媒下流センサは、排気通路における触媒の下流に設けられて排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する。
　これら触媒上流センサ及び触媒下流センサを用いた上記理論空燃比制御では、触媒上流の排気中の酸素濃度が燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比とした状態で同混合気を燃焼させたときの値と一致するよう、触媒上流センサから出力される信号に応じて内燃機関の燃料噴射量が調整される。これにより、内燃機関の燃焼室内における混合気の空燃比がリッチとリーンとの間で変動しながらも理論空燃比に収束するように制御される。ただし、触媒上流センサから出力される信号に応じた燃料噴射量の調整だけでは、同センサの製品ばらつき等に起因して上述したように理論空燃比に収束するようリッチとリーンとの間で変動する内燃機関の空燃比の変動中心が理論空燃比からずれる可能性がある。こうしたずれを補正するため、上記触媒上流センサからの信号に応じた燃料噴射量が調整によってリッチとリーンとの間で変動する内燃機関の空燃比の変動中心が理論空燃比と一致するよう、触媒下流センサから出力される信号に応じた内燃機関の燃料噴射量の調整も行われる。
　以上のように、触媒に酸素ストレージ機能を持たせるとともに理論空燃比制御を行うことにより、排気中におけるＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯといった三成分を効果的に浄化することが可能になる。詳しくは、理論空燃比制御の実行中、燃焼室内の混合気の空燃比が変動してリーンになると、触媒を通過する排気中の酸素濃度が燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比とした状態で同混合気を燃焼させたときの値よりも濃い値となるため、触媒を通過する排気中の酸素が触媒に吸蔵されて同排気中のＮＯｘが還元される。一方、理論空燃比制御の実行中、燃焼室内の混合気の空燃比が変動してリッチになると、触媒を通過する排気中の酸素濃度が燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比とした状態で同混合気を燃焼させたときの値よりも薄い値となるため、触媒に吸蔵されている酸素が同触媒から脱離して同排気中のＨＣ、ＣＯが酸化される。従って、理論空燃比制御の実行中、燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比に収束する過程でリッチとリーンとの間で変動する際、上述したように排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯといった三成分が効果的に浄化される。
　ところで、触媒においては、その劣化に伴って酸素ストレージ機能が低下するため、同触媒に吸蔵される酸素の量の最大値（以下、単に酸素吸蔵量という）を求め、その酸素吸蔵量に基づき触媒の劣化の有無を判断することが提案されている。こうした触媒の劣化の有無の判断は、例えば以下の手順で実行される。
　内燃機関の燃焼室で燃焼される混合気の空燃比が図８（ａ）に示されるように強制的にリッチとリーンとの間で変化されると（タイミングｔａ）、それに伴い図８（ｂ）に示されるように触媒上流センサの信号に変化が生じる（ｔｂ）。そして、触媒上流センサの信号の上記変化が生じてから触媒下流センサの信号に上記空燃比の変化に対応する変化が生じるまでの期間中（ｔｂ～ｔｄ）に、触媒に吸蔵される酸素の量もしくは同触媒から脱離される酸素の量が算出される。なお、触媒下流センサの信号に上記空燃比の変化に対応する変化が生じた旨の判断については、その旨判定するための判定値Ｈに対し上記信号が図８（ｄ）に実線で示されるように到達したことに基づいて行うことが可能である。
　ちなみに、上記空燃比の強制的な変化がリッチからリーンに向けて行われたとすると、上記期間中（ｔｂ～ｔｄ）には触媒に酸素が吸蔵されるようになる。そして、上記期間中に触媒に吸蔵される酸素の量が算出され、その算出された酸素の量が触媒の酸素吸蔵量とされる。なお、こうして求められる酸素吸蔵量は、上記間中（ｔｂ～ｔｄ）において図８（ｃ）に実線で示されるように推移する。一方、上記空燃比の強制的な変化がリーンからリッチに向けて行われたとすると、上記期間中（ｔｂ～ｔｄ）には触媒から酸素が脱離されるようになる。そして、上記期間中に触媒から脱離される酸素の量が算出され、その算出された酸素の量が触媒の酸素吸蔵量とされる。なお、こうして求められる酸素吸蔵量も、上記期間中（ｔｂ～ｔｄ）において図８（ｃ）に実線で示されるように推移する。
　そして、触媒の劣化の有無を判断するため、上記期間（ｔｂ～ｔｄ）の終了時点で求められた酸素吸蔵量と劣化判定用の閾値との比較が行われる。具体的には、上記酸素吸蔵量が閾値未満であれば、触媒の劣化による酸素ストレージ機能の低下が生じていると判断可能であるため、触媒の劣化ありの旨判断されることとなる。一方、上記酸素吸蔵量が閾値以上であれば、触媒の劣化による酸素ストレージ機能の低下が生じていないと判断可能であるため、触媒の劣化なし（正常）の旨判断されることとなる。
特開２００３－２４７４５１公報（段落［０００２］、［００１６］、［００２７］、［００３０］、図４）
　上述した触媒の劣化の有無の判断では、その判断に用いるために求められる酸素吸蔵量が、内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で変化させたときに触媒上流センサの信号の上記空燃比の変化に対応した変化が生じてから、触媒下流センサの信号に上記空燃比の変化に対応した変化が生じるまでの期間の終了時点の値として算出される。このため、上記酸素吸蔵量に関しては、触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する触媒下流センサから出力される信号の応答性の悪化による影響を受けて適正な値からずれるおそれがある。例えば、触媒下流センサの上記応答性の悪化が同センサの信号に図８（ｄ）に実線で示される推移から二点鎖線で示される推移への変化というかたちで現れると、酸素吸蔵量の算出される期間が「ｔｂ～ｔｄ」から「ｔｂ～ｔｆ」へと長くなる。その結果、上記期間（ｔｂ～ｔｆ）の終了時点で求められる酸素吸蔵量が、適正値（タイミングｔｄでの値）に対し図８（ｃ）に二点鎖線で示されるように大きすぎる値（タイミングｔｆでの値）となる。そして、このように適正値からずれた酸素吸蔵量に基づき触媒の劣化の有無が判断されると、その判断に誤りが生じるおそれがある。
　ちなみに、特許文献１には、触媒下流センサから出力される信号のリーン側への変化の応答性としてリーン応答時間を測定すること、及び、触媒下流センサから出力される信号のリッチ側への変化の応答性としてリッチ応答時間を測定することが開示されている。なお、上記リーン応答時間は、図８に当てはめて考えると、内燃機関の空燃比を強制的にリッチからリーンに変化させたときのタイミングｔｂからタイミングｔｄ（もしくはｔｆ）までの時間に相当する。また、上記リッチ応答時間は、図８に当てはめて考えると、内燃機関の空燃比を強制的にリーンからリッチに変化させたときのタイミングｔｂからタイミングｔｄ（もしくはｔｆ）までの時間に相当する。
　本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、触媒下流センサから出力される信号の応答性が悪化したときに、触媒の劣化の有無の判断を適正に行うことのできる触媒劣化検出装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の触媒劣化検出装置によれば、算出部により、内燃機関の空燃比を強制的にリッチからリーンまたはリーンからリッチの少なくとも一方に変化させて触媒の劣化の有無の判断に用いられる酸素吸蔵量が算出される。このように求められる酸素吸蔵量は、触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する触媒下流センサを利用して算出されるため、同センサからの信号の変化の応答性の悪化から影響を受けて適正な値からずれるおそれがある。このことを考慮して、測定部により、触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する触媒下流センサから出力される信号の変化の応答性が測定される。そして、測定部により内燃機関の空燃比のリーンからリッチへの変化時の触媒下流センサの上記応答性と同空燃比のリッチからリーンへの変化時の触媒下流センサの上記応答性との一方が測定されたとき、その測定された応答性のみに基づき上記算出部により算出された酸素吸蔵量が補正部により補正される。このように酸素吸蔵量を補正することにより、酸素吸蔵量が触媒下流センサの信号の変化の上記応答性の悪化による影響を受けて適正な値からずれることは抑制される。そして、上記補正後の酸素吸蔵量に基づき触媒の劣化の有無が判断部により判断されるため、触媒下流センサから出力される信号の応答性が悪化したとしても、その判断を適正に行うことができる。
　本発明の一態様では、測定部による触媒下流センサの上記応答性の測定が、具体的には次のように行われる。すなわち、内燃機関の空燃比をリッチからリーンに変化させたときの触媒下流センサから出力される信号のリーン側への応答性が測定されるとともに、内燃機関の空燃比をリーンからリッチに変化させたときの触媒下流センサから出力される信号のリッチ側への応答性が測定される。また、算出部による上記酸素吸蔵量の算出が、具体的には次のように行われる。すなわち、内燃機関の空燃比を強制的にリッチからリーンに変化させたときに触媒に吸蔵される酸素の量が酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量として算出されるとともに、内燃機関の空燃比を強制的にリーンからリッチに変化させたときに触媒から脱離される酸素の量が酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量として算出される。そして、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量は触媒下流センサのリーン側への応答性に基づき補正されるとともに、酸素脱離時に求めた前記酸素吸蔵量は触媒下流センサのリッチ側への応答性に基づき補正される。
　触媒の劣化の有無を正確に判定するためには、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量の補正後の値、及び酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量の補正後の値に基づき、触媒の劣化の有無を判断することが好ましい。ただし、こうした触媒の劣化の有無の判断を実現しようとすると、その判断の完了までに長い時間がかかることは避けられない。これは、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量の補正に用いられる触媒下流センサのリーン側への応答性と、酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量の補正に用いられる触媒下流センサのリッチ側への応答性とをそれぞれ測定しようとすると、それら両方の測定の完了に長い時間がかかるためである。詳しくは、触媒下流センサにおけるリーン側への応答性の測定とリッチ側への応答性の測定とにおいては、一方の応答性の測定頻度と他方の応答性の測定頻度とが異なる可能性が高い。このことから、触媒下流センサにおけるリーン側への応答性とリッチ側への応答性とのいずれか一方を測定できたとしても他方を測定できないという状況が生じ、そのために応答性の測定を完了するために長い時間がかかるようになる。
　そして、このことを考慮して、触媒の劣化の有無を速やかに且つ早期に完了すべく、次のように触媒の劣化の有無が判断される。すなわち、触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との一方のみ測定が完了しているとき、その測定が完了している応答性に基づき補正された酸素吸蔵量と閾値とを比較して触媒の劣化の有無が判断される。この場合、触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との一方を測定できれば、その応答性に基づき酸素吸蔵量を補正して同補正後の酸素吸蔵量を用いて触媒の劣化の有無を判断することができる。従って、触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方を測定してから触媒の劣化の有無を判断する場合のように同判断の完了までに長い時間がかかることはなく、その判断を速やかに且つ早期に完了することができるようになる。
　本発明の一態様では、触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しており、且つ、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量と酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量とのうちの一方のみが算出完了しているときには、判断部により次のように触媒の劣化の有無が判断される。すなわち、算出完了している酸素吸蔵量に対応する触媒下流センサの応答性に基づき補正された酸素吸蔵量を閾値と比較し、その比較に基づいて触媒の劣化の有無が判断される。この場合、触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しているとき、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量と酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量とのうちの一方が算出完了していれば、触媒の劣化の有無を判断することができる。従って、触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しているときにも、触媒の劣化の有無を速やかに判断して同判断を早期に完了することができる。
　本発明の一態様では、触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しており、且つ、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量と酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量との両方とも算出が完了しているとき、判断部により次のように触媒の劣化の有無が判断される。すなわち、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量を触媒下流センサのリーン側への応答性に基づき補正した値と閾値とが比較されるとともに、酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量を触媒下流センサのリッチ側への応答性に基づき補正した値と閾値とが比較される。そして、それらの比較に基づいて触媒の劣化の有無が判断される。この場合、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量の補正後の値と酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量の補正後の値との両方を用いて触媒の劣化の有無が判断されるため、その判断の結果を正確なものとすることができる。
本実施形態の触媒劣化検出装置が適用されるエンジン全体を示す略図。 排気中の酸素濃度の変化に対する空燃比センサの出力信号の変化を示すグラフ。 排気中の酸素濃度の変化に対する酸素センサの出力信号の変化を示すグラフ。 （ａ）～（ｄ）は、アクティブ空燃比制御におけるエンジンの空燃比の変化、空燃比センサの出力信号の変化、求められる酸素吸蔵量の変化、及び酸素センサの出力信号の変化を示すタイムチャート。 （ａ）～（ｄ）は、アクティブ空燃比制御におけるエンジンの空燃比の変化、空燃比センサの出力信号の変化、求められる酸素吸蔵量の変化、及び酸素センサの出力信号の変化を示すタイムチャート。 三元触媒の劣化の有無を判断する手順を示すフローチャート。 三元触媒の劣化の有無を判断する手順を示すフローチャート。 （ａ）～（ｄ）は、アクティブ空燃比制御におけるエンジンの空燃比の変化、触媒上流センサの出力信号の変化、求められる酸素吸蔵量の変化、及び触媒下流センサの出力信号の変化の従来例を示すタイムチャート。
　以下、本発明を自動車用エンジンに適用した一実施形態について、図１～図７を参照して説明する。
　図１に示されるエンジン１においては、その燃焼室２に繋がる吸気通路３にスロットルバルブ１３が開閉可能に設けられており、吸気通路３を通じて燃焼室２に空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁４から噴射された燃料が吸気通路３を介して燃焼室２に供給される。燃焼室２に供給された空気と燃料とからなる混合気は、点火プラグ５による点火が行われて燃焼する。そして、燃焼室２内で混合気が燃焼することにより、ピストン６が往復移動してエンジン１の出力軸であるクランクシャフト７が回転する。
　一方、燃焼室２にて燃焼した後の混合気は、排気として燃焼室２から排気通路８に送り出される。排気通路８を通過する排気は、同排気通路８に設けられた触媒コンバータ１６の三元触媒にて排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯxといった有害成分を浄化した後に外部に放出される。この三元触媒は、排気中における上記三成分を効果的に除去するために酸素ストレージ機能を有している。この酸素ストレージ機能を三元触媒に持たせるとともに、触媒雰囲気の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼時の値に収束するよう同混合気の空燃比を理論空燃比に制御する理論空燃比制御を行うことにより、三元触媒にて排気中におけるＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯといった三成分を効果的に浄化することができる。
　また、排気通路８において、触媒コンバータ１６の上流には排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する触媒上流センサとして空燃比センサ１７が設けられるとともに、触媒コンバータ１６の下流には排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する触媒下流センサとして酸素センサ１８が設けられている。
　上記空燃比センサ１７は、図２に示されるように、触媒上流の排気中の酸素濃度に応じたリニアな信号を出力する。
　すなわち、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦは、触媒上流の排気中の酸素濃度が薄くなるほど小さくなり、理論空燃比での混合気の燃焼が行われたときには、そのときの排気中の酸素濃度Ｘに対応して例えば「０ｖ」となる。従って、理論空燃比よりもリッチな混合気の燃焼（リッチ燃焼）に起因して触媒上流の排気中の酸素濃度が薄くなるほど、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦが「０ｖ」よりも小さい値になる。また、理論空燃比よりもリーンな混合気の燃焼（リーン燃焼）に起因して触媒上流の排気中の酸素濃度が濃くなるほど、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦが「０ｖ」よりも大きい値になる。
　上記酸素センサ１８は、図３に示されるように、触媒下流の排気中の酸素濃度に応じてリッチ信号又はリーン信号を出力する。
　すなわち、酸素センサ１８の出力信号ＶＯは、触媒下流の排気中の酸素濃度が理論空燃比での混合気の燃焼が行われたときの値（酸素濃度Ｘ）であるときには例えば「０．５ｖ」を出力する。そして、リーン燃焼が行われることに起因して触媒下流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度Ｘよりも濃くなると、酸素センサ１８からは「０．５ｖ」よりも小さい値がリーン信号として出力される。このリーン信号に関しては、触媒下流の排気中の酸素濃度が上記酸素濃度Ｘに対し大きくなる際、その酸素濃度Ｘ付近では酸素濃度の増加に対し「０．５ｖ」から減少側への急速な変化を示す一方、上記酸素濃度Ｘ付近から離れると酸素濃度の増加に対する減少側への変化が緩やかになる。
　また、リッチ燃焼が行われることに起因して触媒下流の排気中の酸素濃度が上述した酸素濃度Ｘよりも薄くなると、酸素センサ１８からは「０．５ｖ」よりも大きい値がリッチ信号として出力される。このリッチ信号に関しては、触媒下流の排気中の酸素濃度が上記酸素濃度Ｘに対し小さくなる際、その酸素濃度Ｘ付近では酸素濃度の減少に対し「０．５ｖ」から増大側への急速な変化を示す一方、上記酸素濃度Ｘ付近から離れると酸素濃度の減少に対する増大側への変化が緩やかになる。
　次に、本実施形態における触媒劣化検出装置の電気的構成について、図１を参照して説明する。
　この空燃比制御装置は、エンジン１に関する各種制御を実行する電子制御装置２１を備えている。電子制御装置２１は、上記制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
　電子制御装置２１の入力ポートには、上記空燃比センサ１７及び上記酸素センサ１８が接続される他、以下に示す各種センサ等が接続されている。
　・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル２７の踏み込み量（アクセル踏込量）を検出するアクセルポジションセンサ２８。
　・吸気通路３に設けられたスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ３０。
　・吸気通路３を通じて燃焼室２に吸入される空気の量を検出するエアフローメータ３２。
　・吸気通路３内におけるスロットルバルブ１３よりも下流側の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ３３。
　・クランクシャフト７の回転に対応する信号を出力し、エンジン回転速度の算出等に用いられるクランクポジションセンサ３４。
　電子制御装置２１の出力ポートには、燃料噴射弁４、点火プラグ５、及びスロットルバルブ１３の駆動回路等が接続されている。
　そして、電子制御装置２１は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき、エンジン回転速度やエンジン負荷（エンジン１の１サイクル当たりに燃焼室２に吸入される空気の量）といったエンジン運転状態を把握する。なお、エンジン回転速度はクランクポジションセンサ３４からの検出信号に基づき求められる。また、エンジン負荷は、アクセルポジションセンサ２８、スロットルポジションセンサ３０、及び、エアフローメータ３２等の検出信号に基づき求められるエンジン１の吸入空気量と上記エンジン回転速度とから算出される。電子制御装置２１は、エンジン負荷やエンジン回転速度といったエンジン運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうしてエンジン１における燃料噴射量制御、点火時期制御、及び吸入空気量制御等が電子制御装置２１を通じて実施される。
　触媒コンバータ１６の三元触媒でエンジン１の排気を効果的に浄化するための上記理論空燃比制御は、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦ及び酸素センサ１８からの出力信号ＶＯに基づき燃料噴射量を調整することによって実現される。詳しくは、空燃比センサの出力信号ＶＡＦがエンジン１の燃焼室２内の混合気を理論空燃比で燃焼させたときの値（この例では「０ｖ」）と一致するよう、同出力信号ＶＡＦに基づきエンジン１の燃料噴射量を増減させる。これにより、エンジン１の燃焼室２内における混合気の空燃比がリッチとリーンとの間で変動しながらも理論空燃比に収束するように制御される。ただし、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦに応じた燃料噴射量の調整だけでは、同空燃比センサ１７の製品ばらつき等に起因して上述したように理論空燃比に収束するようリッチとリーンとの間で変動するエンジン１の空燃比の変動中心が理論空燃比からずれる可能性がある。こうしたずれを補正するため、上記空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦに応じた燃料噴射量の調整によってリッチとリーンとの間で変動するエンジン１の空燃比の変動中心が理論空燃比と一致するよう、酸素センサ１８から出力される信号に応じたエンジン１の燃料噴射量の調整も行われる。
　次に、本実施形態における触媒コンバータ１６の三元触媒に対して行われるその劣化の有無の判断の概要を説明する。
　三元触媒における劣化の有無の判断は、その劣化に伴い同触媒の酸素ストレージ機能が低下することを利用して行われる。すなわち、三元触媒の酸素ストレージ機能によって決まる同触媒に吸蔵される酸素の量の最大値（以下、酸素吸蔵量という）が求められ、その求められた酸素吸蔵量に基づき同触媒の劣化の有無が判断される。
　上記酸素吸蔵量を求める際には、エンジン１における燃焼室２内の混合気の空燃比を所定タイミング毎に強制的にリッチとリーンとの間で切り換えるアクティブ空燃比制御が行われる。こうしたアクティブ空燃比制御により、エンジン１の空燃比がリッチとリーンとの間で切り換えられると、それに対応した変化が空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦに生じる。そして、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦの上記変化が生じてから酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比の変化に対応する変化が生じるまでの期間中に、三元触媒に吸蔵される酸素の量もしくは同触媒から脱離される酸素の量が算出される。ちなみに、上記空燃比の強制的な変化がリッチからリーンに向けて行われたとすると、上記期間中には三元触媒に酸素が吸蔵されるようになる。そして、上記期間中に三元触媒に吸蔵される酸素の量が算出され、その算出された酸素の量が触媒の酸素吸蔵量とされる。一方、上記空燃比の強制的な変化がリーンからリッチに向けて行われたとすると、上記期間中には三元触媒から酸素が脱離されるようになる。そして、上記期間中に三元触媒から脱離される酸素の量が算出され、その算出された酸素の量が触媒の酸素吸蔵量とされる。
　そして、三元触媒の劣化の有無を判断するため、上記期間の終了時点で求められた酸素吸蔵量と劣化判定用の閾値とを比較することが考えられる。なお、三元触媒の劣化の有無を判断するための酸素吸蔵量としては、上記空燃比をリッチからリーンに変化させることで求められる値（酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量ＯＳＣ１）と、上記空燃比をリーンからリッチに変化させることで求められる値（酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量ＯＳＣ２）とのうち、少なくとも一方を用いることができる。以上のようにして求められた劣化判断用の酸素吸蔵量が上記閾値未満であれば、三元触媒の劣化による酸素ストレージ機能の低下が生じていると判断可能であるため、同触媒の劣化ありの旨判断することが考えられる。一方、上記酸素吸蔵量が閾値以上であれば、三元触媒の劣化による酸素ストレージ機能の低下が生じていないと判断可能であるため、同触媒の劣化なし（正常）の旨判断することが考えられる。
　こうした三元触媒の劣化の有無の判断に関しては、エンジン１の運転開始から運転終了までの間に少なくとも一回は行うことが好ましい。なお、三元触媒の劣化の有無の判断が完了すると、その判断に用いるべく求められた酸素吸蔵量は「０」にリセットされることとなる。
　ここで、上記アクティブ空燃比制御の実行中における酸素吸蔵量の算出について、図４及び図５を参照して詳しく説明する。
　上記アクティブ空燃比制御に関しては、エンジン１の始動開始後に一度も三元触媒の劣化の有無の判断が完了していないこと、予め定められた劣化判定用のエンジン運転領域内にてエンジン１が定常運転中であること、三元触媒の温度が活性温度領域にあること、といった各種の実行条件すべての成立をもって開始される。また、アクティブ空燃比制御の実行中において、上述した各種の実行条件のいずれか一つでも不成立になった場合や、同制御の実行目的である各種の値の算出及び測定が完了した場合には、実行中の同制御が停止されることとなる。
　アクティブ空燃比制御において、エンジン１の空燃比が図４（ａ）のタイミングｔ１にて強制的にリッチからリーンに変えられると、その変化に対応して空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦが図４（ｂ）に示されるように増大する（ｔ２）。図中のタイミングｔ２以降では、上記空燃比のリーン側への変化に対応して酸素濃度の濃い排気が三元触媒を通過するようになる。しかし、上記排気中の酸素が三元触媒に吸蔵されることから、その吸蔵が行われている間は、触媒下流の排気中の酸素濃度が薄いままとなるため、図４（ｄ）に実線で示されるように酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比のリーン側への変化に対応する変化は生じない。そして、三元触媒に酸素を吸蔵しきれなくなって触媒下流に酸素濃度の濃い排気が流れるようになると、酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比のリーン側への変化に対応する変化が生じる。なお、酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比のリーン側への変化に対応する変化が生じた旨の判断については、その旨判断するためのリーン判定値ＨＬに対し上記出力信号ＶＯが到達したことに基づいて行うことが可能である。出力信号ＶＯが上述したようにリーン判定値ＨＬに到達すると（ｔ３）、エンジン１の空燃比が強制的にリーンからリッチに切り換えられる。
　空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦに上記空燃比のリッチからリーンへの変化が生じてから酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比の変化に対応する変化が生じるまでの期間中（ｔ２～ｔ３）に、同触媒に吸蔵される酸素の量の合計値は、三元触媒に吸蔵される酸素の量の最大値（酸素吸蔵量）を表すものとなる。この酸素吸蔵量が上記期間中（ｔ２～ｔ３）に次のようにして求められる。すなわち、上記期間中（ｔ２～ｔ３）、微小時間毎に三元触媒に吸蔵される酸素の量として、酸素吸蔵量ΔＯＳＣが次の式（１）に基づき算出される。
　　　　　　　　ΔＯＳＣ＝（ΔＡ／Ｆ）・Ｑ・Ｋ　　　…（１）
　　　　　　　　　　ΔＯＳＣ：微小時間毎の酸素吸蔵量
　　　　　　　　　　ΔＡ／Ｆ：空燃比差
　　　　　　　　　　Ｑ　　　：燃料噴射量
　　　　　　　　　　Ｋ　　　：酸素割合
　式（１）の空燃比差ΔＡ／Ｆは、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦから求められる空燃比から理論空燃比を減算した値の絶対値を表している。また、式（１）の燃料噴射量Ｑは、空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦに基づき求められる上記空燃比の原因となったエンジン１の燃料噴射量、すなわち燃料噴射弁４から噴射された燃料の量を表している。更に、式（１）の酸素割合Ｋは空気中に含まれる酸素の割合を表している。なお。ここでは酸素割合Ｋとして例えば「０．２３」という固定値が用いられている。そして、上記式（１）に基づき算出される微小時間毎の酸素吸蔵量ΔＯＳＣは上記期間（ｔ２～ｔ３）に亘って積分され、同積分により得られる値が三元触媒に吸蔵された酸素の量として求められる。このため、上記期間（ｔ２～ｔ３）の終了時点で上記積分により求められた値は、三元触媒に吸蔵可能な酸素の量の最大値（酸素吸蔵量）となる。こうして求められた酸素吸蔵量は、三元触媒の酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量ＯＳＣ１ということになる。
　アクティブ空燃比制御において、エンジン１の空燃比が図５（ａ）のタイミングｔ５にて強制的にリーンからリッチに変えられると、その変化に対応して空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦが図５（ｂ）に示されるように減少する（ｔ６）。なお、上記空燃比のリーンからリッチへの切り換えは、例えば、上述したように酸素センサ１８の出力信号ＶＯがリーン判定値ＨＬに到達した時点（図４のｔ３）で行われる。図５のタイミングｔ５以降では、上記空燃比のリッチ側への変化に対応して酸素濃度の薄い排気が三元触媒を通過するようになる。しかし、三元触媒に吸蔵されていた酸素が脱離して排気中に放出されることから、同触媒からの酸素の脱離が行われている間は、触媒下流の排気中の酸素濃度が濃いままとなるため、図５（ｄ）に実線で示されるように酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比のリッチ側への変化に対応する変化は生じない。そして、三元触媒に吸蔵されていた酸素が尽きて排気への酸素の放出ができなくなり、それによって触媒下流に酸素濃度の薄い排気が流れるようになると、酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比のリッチ側への変化に対応する変化が生じる。なお、酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比のリッチ側への変化に対応する変化が生じた旨の判断については、その旨判断するためのリッチ判定値ＨＲに対し上記出力信号ＶＯが到達したことに基づいて行うことが可能である。出力信号ＶＯが上述したようにリッチ判定値ＨＲに到達すると（ｔ７）、エンジン１の空燃比が強制的にリッチからリーンに切り換えられる。
　空燃比センサ１７の出力信号ＶＡＦに上記空燃比のリーンからリッチへの変化が生じてから酸素センサ１８の出力信号ＶＯに上記空燃比の変化に対応する変化が生じるまでの期間中（ｔ６～ｔ７）に、同触媒から脱離される酸素の量の合計値は、三元触媒に吸蔵されている酸素の量の最大値（酸素吸蔵量）を表すものとなる。この酸素吸蔵量が上記期間中（ｔ６～ｔ７）に図４の「ｔ２～ｔ３」の期間中と同様の手法を用いて求められる。すなわち、上記期間中（ｔ６～ｔ７）、微小時間毎に三元触媒に吸蔵される酸素の量として、酸素吸蔵量ΔＯＳＣが上記式（１）に基づき算出される。更に、式（１）に基づき算出される微小時間毎の酸素吸蔵量ΔＯＳＣは上記期間（ｔ６～ｔ７）に亘って積分され、同積分により得られる値が三元触媒から脱離した酸素の量として求められる。このため、上記期間（ｔ６～ｔ７）の終了時点で上記積分により求められた値は、三元触媒に吸蔵可能な酸素の量の最大値（酸素吸蔵量）となる。こうして求められた酸素吸蔵量は、三元触媒の酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量ＯＳＣ２ということになる。
　なお、アクティブ空燃比制御に関しては、三元触媒の劣化の有無の判定に必要な酸素吸蔵量が求められた後に終了される。すなわち、三元触媒の劣化の有無の判定に必要な酸素吸蔵量が上記酸素吸蔵量ＯＳＣ１と上記酸素吸蔵量ＯＳＣ２とのいずれか一方である場合には、その酸素吸蔵量が求められた後にアクティブ空燃比制御が終了される。また、三元触媒の劣化の有無の判定に必要な酸素吸蔵量が上記酸素吸蔵量ＯＳＣ１と上記酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方である場合には、それら酸素吸蔵量が求められた後にアクティブ空燃比制御が終了される。
　ところで、酸素吸蔵量に基づく三元触媒の劣化の有無の判断では、求められる酸素吸蔵量が触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する酸素センサ１８の出力信号ＶＯの変化の応答性の悪化による影響を受けて適正な値からずれるおそれがある。
　例えば、酸素センサ１８の上記応答性の悪化が同センサ１８の出力信号ＶＯに、図４（ｄ）に実線で示される推移から二点鎖線Ｌ１で示される推移への変化というかたちで現れると、酸素吸蔵量の算出される期間が「ｔ２～ｔ３」から「ｔ２～ｔ４」へと長くなる。その結果、上記期間（ｔ２～ｔ４）の終了時点で求められる酸素吸蔵量ＯＳＣ１が、適正値（タイミングｔ３での値）に対し図４（ｃ）に二点鎖線で示されるように大きすぎる値（タイミングｔ４での値）となる。また、酸素センサ１８の上記応答性の悪化が同センサ１８の出力信号ＶＯに、図５（ｄ）に実線で示される推移から二点鎖線Ｌ４で示される推移への変化というかたちで現れると、酸素吸蔵量の算出される期間が「ｔ６～ｔ７」から「ｔ６～ｔ８」へと長くなる。その結果、上記期間（ｔ６～ｔ８）の終了時点で求められる酸素吸蔵量ＯＳＣ２が、適正値（タイミングｔ７での値）に対し図５（ｃ）に二点鎖線で示されるように大きすぎる値（タイミングｔ８での値）となる。以上のように、適正値からずれた値となる酸素吸蔵量を用いて三元触媒の劣化の有無が判断されると、その判断に誤りが生じるおそれがある。
　そこで本実施形態では、触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する酸素センサ１８の出力信号ＶＯの変化の応答性を測定する。そして、エンジン１の空燃比のリーンからリッチへの変化時の酸素センサ１８の上記応答性と同空燃比のリッチからリーンへの変化時の酸素センサ１８の上記応答性との少なくとも一方が測定されたとき、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる酸素吸蔵量を上記測定された応答性に基づき補正する。詳しくは、測定された応答性が基準値に対し悪化するほど、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる酸素吸蔵量が大きく減量されるよう、その酸素吸蔵量を上記応答性に基づき直接的に減量補正する。これにより、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる上記補正後の酸素吸蔵量が酸素センサ１８の上記応答性の悪化に基づき適正な値からずれることは抑制される。そして、上記補正後の酸素吸蔵量に基づき三元触媒の劣化の有無が判断されるため、酸素センサ１８の上記応答性が悪化したとしても、その判断を適正に行うことができる。なお、測定された酸素センサ１８の上記応答性に関しては、上記補正後の酸素吸蔵量に基づく三元触媒の劣化の有無の判断が完了した後、クリアされることとなる。
　酸素センサ１８の上記応答性の測定に関しては、具体的には以下のように行うことが考えられる。すなわち、エンジン１の空燃比がリッチとリーンとの間で変化する際、その変化に対応する変化が酸素センサ１８の出力信号ＶＯに生じるとき、その出力信号ＶＯが変化開始してからリーン判定値ＨＬもしくはリッチ判定値ＨＲに至るまでの応答時間を上記応答性に対応する値として測定する。このように測定される上記応答時間は、酸素センサ１８の上記応答性の悪化に伴い大きい値となる。この場合、上記応答時間が酸素センサ１８の応答性の悪化なしのときの値（上記基準値に相当）に対し大きくなるほど、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる酸素吸蔵量が減量側に大きく補正されることとなる。
　次に、三元触媒の劣化の有無を判断する詳細な手順について、触媒劣化検出ルーチンを示す図６及び図７のフローチャートを参照して詳しく説明する。この触媒劣化検出ルーチンは、電子制御装置２１を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
　同ルーチンにおいては、まず酸素センサ１８の応答性を測定する処理（Ｓ１０１、Ｓ１０２：図６）、及び酸素吸蔵量ＯＳＣ１，ＯＳＣ２を算出する処理（Ｓ１０３、Ｓ１０４）が実行される。なお、電子制御装置２１は、酸素センサ１８の応答性を測定する上記処理を実施するときには測定部として機能し、酸素吸蔵量ＯＳＣ１，ＯＳＣ２を算出する上記処理を実施するときには算出部として機能する。
　三元触媒の劣化の有無を正確に判断するためには、その判断に用いられる酸素吸蔵量ＯＳＣ１，ＯＳＣ２を、それぞれ次のように酸素センサ１８の応答性に応じて補正することが好ましい。すなわち、酸素吸蔵量ＯＳＣ１（酸素吸蔵時に求めた値）を酸素センサ１８の出力信号ＶＯにおけるリーン側への変化の応答性に基づき補正するとともに、酸素吸蔵量ＯＳＣ２（酸素脱離時に求めた値）を酸素センサ１８の出力信号ＶＯにおけるリッチ側への変化の応答性に基づき補正する。そして、このように補正された酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方に基づき三元触媒の劣化の有無を判断することが、その判断を正確なものとするうえで好ましい。
　このため、酸素センサ１８の応答性を測定する処理（Ｓ１０１、Ｓ１０２）では、酸素センサ１８の出力信号ＶＯにおけるリーン側への変化の応答性とリッチ側への変化の応答性との両方の測定が行われる。具体的には、Ｓ１０１の処理において、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性や上記リッチ側への応答性の測定が未完であるか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性との少なくとも一方が測定完了していない旨判断され、それら応答性のうち測定完了していない応答性の測定を行うための測定処理（Ｓ１０２）が実行される。
　このＳ１０２の測定処理では、酸素センサ１８の上記応答性の測定を目的として、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立したときに同制御を実行する。そして、アクティブ空燃比制御において、エンジン１の空燃比がリッチからリーンに強制的に切り換えられたときに酸素センサ１８の上記リーン側への応答性が測定されるとともに、エンジン１の空燃比がリーンからリッチに強制的に切り換えられたときに酸素センサ１８の上記リッチ側への応答性が測定される。また、上記アクティブ空燃比制御の実行時だけでなく、可能な機会をとらえて酸素センサ１８の上記応答性の測定を行うようにすれば、その測定を早期に完了することができるようになる。アクティブ空燃比の実行時以外で上記応答性の測定を行うことの可能な機会としては、例えばエンジン１のフューエルカット制御にて燃料噴射弁４からの燃料噴射が停止されてエンジン１の空燃比がリッチからリーンに変わるときがあげられる。なお、上記フューエルカット制御での燃料噴射の停止は、アクティブ空燃比制御の実行条件の成立に伴う同制御の実行と比較して、高い頻度で実行されることとなる。Ｓ１０２の処理では、こうしたフューエルカット制御での燃料噴射の停止に伴いエンジン１の空燃比がリッチからリーンに変化する際にも、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性が測定される。
　上述した酸素センサ１８の応答性を測定する処理（Ｓ１０１、Ｓ１０２）が実行されると、続いて酸素吸蔵量ＯＳＣ１，ＯＳＣ２を算出する処理（Ｓ１０３、Ｓ１０４）が実行される。すなわち、まずＳ１０３の処理において、酸素吸蔵量ＯＳＣ１，ＯＳＣ２が両方とも算出されているか否かが判断される。ここで否定判定であれば、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２とのうち、算出されていない酸素吸蔵量の算出を行うための算出処理（Ｓ１０４）が実行される。
　このＳ１０４の算出処理では、酸素吸蔵量ＯＳＣ１，ＯＳＣ２の算出を目的として、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立したときに同制御を実行する。そして、アクティブ空燃比制御において、エンジン１の空燃比がリッチからリーンに強制的に切り換えられたとき、上記酸素吸蔵量ＯＳＣ１が三元触媒の酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量として算出される。また、アクティブ空燃比制御において、エンジン１の空燃比がリーンからリッチに強制的に切り換えられたとき、上記酸素吸蔵量ＯＳＣ２が三元触媒の酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量として算出される。
　三元触媒の劣化の有無を正確に判断するためには、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性に基づき補正した酸素吸蔵量ＯＳＣ１と、酸素センサ１８の上記リッチ側への応答性に基づき補正した酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方に基づき、三元触媒の劣化の有無を判断することが好ましいことは、上述したとおりである。ただし、こうした三元触媒の劣化の有無の判断を実現しようとすると、その判断の完了までに長い時間がかかることは避けられない。これは、酸素吸蔵量ＯＳＣ１の補正に用いられる酸素センサ１８の上記リーン側への応答性と、酸素吸蔵量ＯＳＣ２の補正に用いられる酸素センサ１８の上記リッチ側への応答性とをそれぞれ測定しようとすると、それら両方の測定の完了に長い時間がかかるためである。
　詳しくは、酸素センサ１８における上記リーン側への応答性の測定と上記リッチ側への応答性の測定とにおいては、一方の応答性の測定頻度と他方の応答性の測定頻度とが異なる可能性が高い。このことから、酸素センサ１８における上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性とのいずれか一方を測定できたとしても他方を測定できないという状況が生じ、そのために応答性の測定を完了するために長い時間がかかるようになる。なお、本実施形態では、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性の測定が早期に完了しても、酸素センサ１８の上記リッチ側への応答性の測定を完了できない、という状況が生じる可能性が高い。これは、上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性の測定との両方を行うことの可能なアクティブ空燃比制御の実行頻度が比較的低いのに対し、上記リーン側への応答性の測定のみを行うことの可能な上記フューエルカット制御での燃料噴射の停止が高い頻度で実行されるためである。
　触媒劣化検出ルーチンにおいては、以上のような実情に鑑み、三元触媒の劣化の有無の判断を速やかに完了すべくＳ１０５（図７）以降の処理が実行される。この一連の処理では、まず酸素センサ１８の上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性との一方のみが測定完了しているか否かが判断される（Ｓ１０５）。ここで肯定判定であれば、測定完了している酸素センサ１８の上記応答性に対応した酸素吸蔵量（ＯＳＣ１もしくはＯＳＣ２）の算出が完了しているか否かが判断される（Ｓ１０６）。そして、ここでも肯定判定であれば、早期に三元触媒の劣化の有無の判断を完了することを意図して同判断を行う早期判定処理が実行される（Ｓ１０７）。
　この早期判定処理（Ｓ１０７）では、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性とのうち、測定が完了している応答性に基づき同応答性に対応した酸素吸蔵量が補正される。そして、補正後の酸素吸蔵量と予め定められた閾値とを比較して三元触媒の劣化の有無が判断される。詳しくは、上記補正後の酸素吸蔵量が閾値未満であるときには三元触媒の劣化あり（異常）の旨判断される一方、上記補正後の酸素吸蔵量が閾値以上であるときには三元触媒の劣化なし（正常）の旨判断される。この場合、酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との一方を測定できれば、その応答性に基づき酸素吸蔵量を補正して同補正後の酸素吸蔵量を用いて三元触媒の劣化の有無を判断することができる。従って、酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方を測定してから三元触媒の劣化の有無を判断する場合のように同判断の完了までに長い時間がかかることはなく、その判断を速やかに且つ早期に完了することができるようになる。
　一方、Ｓ１０５で否定判定がなされると、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性との両方とも測定が完了しているか否かが判断される（Ｓ１０８）。そして、これら両方の応答性の測定が完了していることに基づき肯定判定がなされると、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方の算出が完了しているか否かが判断される（Ｓ１０９）。ここで否定判定であれば、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との一方の算出が完了しているか否かが判断される（Ｓ１１０）。そして、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との一方の算出が完了しており、Ｓ１１０の処理で肯定判定がなされた場合には、上記早期判定処理（Ｓ１０７）が実行される。ここでは、算出の完了した酸素吸蔵量（ＯＳＣ１もしくはＯＳＣ２）が、それに対応した酸素センサ１８の上記応答性に基づき補正される。そして、補正後の酸素吸蔵量と閾値との比較に基づき、上記と同様に三元触媒の劣化の有無が判断される。
　また、上記Ｓ１０９の処理において、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方の算出が完了していることに基づき肯定判定がなされると、三元触媒の劣化の有無の判断を正確なものとすることを意図して同判断を行う通常判定処理が実行される（Ｓ１１１）。この通常判定処理（Ｓ１１１）では、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性に基づき酸素吸蔵量ＯＳＣ１を補正するとともに、酸素センサ１８の上記リッチ側への応答性に基づき酸素吸蔵量ＯＳＣ２を補正する。そして、上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ１と上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方を用いて三元触媒の劣化の有無の判断が実行される。
　詳しくは、上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ１と閾値との比較が行われるとともに、上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ２と閾値との比較が行われる。そして、上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ１が閾値未満であるか、或いは上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ２が閾値未満である場合には、三元触媒の劣化ありの旨判断される。また、上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ１が閾値以上であり、且つ上記補正後の酸素吸蔵量ＯＳＣ２が閾値以上であることに基づき、三元触媒の劣化なし（正常）の旨判断される。以上のように、三元触媒の劣化の有無の判断を行うことにより、その判断を結果を正確なものとすることができる。
　なお、上述した早期判定処理及び通常判定処理を実施する電子制御装置２１は補正部及び判断部として機能する。
　以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
　（１）三元触媒の劣化の有無の判断は、同触媒に吸蔵される酸素の量の最大値（酸素吸蔵量）に基づいて行われる。こうした三元触媒の劣化の有無の判断を行う際には、上記酸素吸蔵量が求められるとともに、触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する酸素センサ１８の出力信号ＶＯの変化の応答性が測定される。そして、エンジン１の空燃比のリーンからリッチへの変化時の酸素センサ１８の上記応答性と同空燃比のリッチからリーンへの変化時の酸素センサ１８の上記応答性との少なくとも一方が測定されたとき、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる酸素吸蔵量が上記測定された応答性に基づき補正される。詳しくは、測定された応答性が基準値に対し悪化するほど、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる上記酸素吸蔵量が大きく減量されるよう、その酸素吸蔵量が上記測定された酸素センサ１８の応答性に基づき減量補正される。これにより、三元触媒の劣化の有無の判断に用いられる上記補正後の酸素吸蔵量が酸素センサ１８の上記応答性の悪化に基づき適正な値からずれることは抑制される。そして、上記補正後の酸素吸蔵量に基づき三元触媒の劣化の有無が判断されるため、酸素センサ１８の上記応答性が悪化したとしても、その判断を適正に行うことができる。
　（２）酸素センサ１８における上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性との一方のみが測定完了しているときには、三元触媒の劣化の有無の判断を早期に完了できるよう早期判定処理が実施される。この早期判定処理では、酸素センサ１８の上記リーン側への応答性と上記リッチ側への応答性とのうち、測定が完了している応答性に基づき同応答性に対応した酸素吸蔵量が補正される。そして、補正後の酸素吸蔵量と予め定められた閾値とを比較して三元触媒の劣化の有無が判断される。この場合、酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との一方を測定できれば、その応答性に基づき酸素吸蔵量を補正して同補正後の酸素吸蔵量を用いて三元触媒の劣化の有無を判断することができる。従って、酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方を測定してから三元触媒の劣化の有無を判断する場合のように同判断の完了までに長い時間がかかることはなく、その判断を速やかに且つ早期に完了することが可能になる。
　（３）酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しており、且つ、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２とのうちの一方のみが算出完了しているときにも、上記早期判定処理が実行される。すなわち、算出完了している酸素吸蔵量（ＯＳＣ１もしくはＯＳＣ２）に対応する酸素センサ１８の上記応答性に基づき補正された酸素吸蔵量を閾値と比較し、その比較に基づいて三元触媒の劣化の有無が判断される。この場合、酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しているとき、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２とのうちの一方が算出完了していれば、三元触媒の劣化の有無を判断することができる。従って、酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方の測定が完了しているときにも、三元触媒の劣化の有無を速やかに判断して同判断を早期に完了することができる。
　（４）酸素センサ１８のリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しており、且つ、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方が算出完了しているときには、上記通常判定処理が実行される。すなわち、酸素吸蔵量ＯＳＣ１を酸素センサ１８のリーン側への応答性に基づき補正した値と閾値とが比較されるとともに、酸素吸蔵量ＯＳＣ２を酸素センサ１８のリッチ側への応答性に基づき補正した値と閾値とが比較される。そして、それらの比較に基づいて三元触媒の劣化の有無が判断される。この場合、酸素吸蔵量ＯＳＣ１の補正後の値と酸素吸蔵量ＯＳＣ２の補正後の値との両方を用いて三元触媒の劣化の有無が判断されるため、その判断の結果を正確なものとすることができるようになる。
　（５）上記通常判定処理においては、酸素吸蔵量ＯＳＣ１の補正後の値が閾値以上であり、且つ酸素吸蔵量ＯＳＣ２の補正後の値が閾値以上であることに基づき、三元触媒の劣化なし（正常）の旨判断される。一方で、酸素吸蔵量ＯＳＣ１の補正後の値が閾値未満であるか、或いは酸素吸蔵量ＯＳＣ２の補正後の値が閾値未満である場合には、三元触媒の劣化ありの旨判断される。このように三元触媒の劣化ありの旨の判断を厳しく行うことで、実際に三元触媒に劣化が生じたときにはその旨の判断を直ちに行うことができるようになる。
　なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
　・上記通常判定処理において、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との一方が閾値未満であって他方が閾値以上である場合に三元触媒の劣化の有無の判断を保留とし、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方ともが閾値未満である場合に三元触媒の劣化ありの旨判断してもよい。
　・上記通常判定処理において、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との少なくとも一方が閾値以上である場合に三元触媒の劣化なしの旨判断し、酸素吸蔵量ＯＳＣ１と酸素吸蔵量ＯＳＣ２との両方ともが閾値未満である場合に三元触媒の劣化ありの旨判断してもよい。
　・触媒劣化検出ルーチンにおける図８のＳ１１１の処理（通常判定処理）を省略してもよい。
　・触媒劣化検出ルーチンにおける図８のＳ１１０の処理を省略してもよい。
　・上記Ｓ１１１の処理とＳ１１０との処理との両方を省略してもよい。この場合、図７のＳ１０８及びＳ１０９の処理も不要となるため、これらの処理も省略される。
　・触媒下流センサとして酸素センサ１８の代わりに空燃比センサを設けてもよい。
　・触媒上流センサとして空燃比センサ１７の代わりに酸素センサを設けてもよい。
　１…エンジン、２…燃焼室、３…吸気通路、４…燃料噴射弁、５…点火プラグ、６…ピストン、７…クランクシャフト、８…排気通路、１３…スロットルバルブ、１６…触媒コンバータ、１７…空燃比センサ、１８…酸素センサ、２１…電子制御装置、２７…アクセルペダル、２８…アクセルポジションセンサ、３０…スロットルポジションセンサ、３２…エアフローメータ、３３…吸気圧センサ、３４…クランクポジションセンサ。

Claims (4)

  1. 　内燃機関の排気通路における触媒の上流に設けられて排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する触媒上流センサと、
    　前記排気通路における前記触媒の下流に設けられて排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する触媒下流センサと、
    　前記触媒下流の排気中の酸素濃度の変化に対する前記触媒下流センサから出力される信号の変化の応答性を測定する測定部と、
    　内燃機関の空燃比を強制的にリッチからリーンまたはリーンからリッチの少なくとも一方に変化させて前記触媒の酸素吸蔵量を算出する算出部と、
    　前記測定部により測定された応答性に基づき前記算出部により算出された前記酸素吸蔵量を補正する補正部と、
    　前記補正部により補正された酸素吸蔵量に基づき前記触媒の劣化の有無を判断する判断部と、
    を備え、
    　前記補正部は、前記測定部によって内燃機関の空燃比のリーンからリッチへの変化時の前記応答性と同空燃比のリッチからリーンへの変化時の前記応答性との一方が測定されたとき、その測定された応答性のみに基づいて酸素吸蔵量を補正する
    ことを特徴とする触媒劣化検出装置。
  2. 　前記算出部は、
    　内燃機関の空燃比を強制的にリッチからリーンに変化させ、前記触媒上流センサの信号に前記空燃比の変化に対応する変化が生じてから、前記触媒下流センサの信号に前記空燃比の変化に対応する変化が生じたことを判定する判定値に対し前記信号が達するまでの期間中に、前記触媒に吸蔵される酸素の量を算出し、それを酸素吸蔵時に求めた触媒の酸素吸蔵量とするとともに、
    　内燃機関の空燃比を強制的にリーンからリッチに変化させ、前記触媒上流センサの信号に前記空燃比の変化に対応する変化が生じてから、前記触媒下流センサの信号に前記空燃比の変化に対応する変化が生じたことを判定する判定値に対し前記信号が達するまでの期間中に、前記触媒から脱離される酸素の量を算出し、それを酸素脱離時に求めた触媒の酸素吸蔵量とするものであり、
    　前記測定部は、
    　内燃機関の空燃比をリッチからリーンに変化させたときの前記触媒下流センサから出力される信号のリーン側への応答性を測定するとともに、
    　内燃機関の空燃比をリーンからリッチに変化させたときの前記触媒下流センサから出力される信号のリッチ側への変化の応答性を測定するものであり、
    　前記補正部は、
    　前記触媒下流センサのリーン側への応答性が基準値に対し悪化するほど前記酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量を減量側に大きく補正するとともに、
    　前記触媒下流センサのリッチ側への応答性が基準値に対し悪化するほど前記酸素脱離時に求めた前記酸素吸蔵量を減量側に大きく補正するものであり、
    　前記判断部は、前記触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との一方のみ測定が完了しているとき、その測定が完了している応答性に基づき補正された酸素吸蔵量と閾値とを比較して前記触媒の劣化の有無を判断する
    ことを特徴とする請求項１記載の触媒劣化検出装置。
  3. 　前記判断部は、前記触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しており、且つ、前記酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量と前記酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量とのうちの一方のみが算出完了しているとき、同算出完了している酸素吸蔵量に対応する前記触媒下流センサの応答性に基づき補正された酸素吸蔵量と前記閾値とを比較して前記触媒の劣化の有無を判断する請求項２記載の触媒劣化検出装置。
  4. 　前記判断部は、前記触媒下流センサのリーン側への応答性とリッチ側への応答性との両方とも測定が完了しており、且つ、酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量と酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量との両方とも算出が完了しているとき、前記酸素吸蔵時に求めた酸素吸蔵量を前記触媒下流センサのリーン側への応答性に基づき補正した値と前記閾値とを比較するとともに、前記酸素脱離時に求めた酸素吸蔵量を前記触媒下流センサのリッチ側への応答性に基づき補正した値と前記閾値とを比較し、それらの比較に基づき前記触媒の劣化の有無を判断する請求項３記載の触媒劣化検出装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016002955A1 (ja) * 2014-07-04 2016-01-07 ヤマハ発動機株式会社 ビークルおよび単気筒４ストロークエンジンユニット
WO2016002962A1 (ja) * 2014-07-04 2016-01-07 ヤマハ発動機株式会社 ビークルおよび単気筒４ストロークエンジンユニット
WO2016152898A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 本田技研工業株式会社 自動二輪車
CN111305937A (zh) * 2018-12-11 2020-06-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 三元催化剂氧储存模型

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140188371A1 (en) * 2011-09-13 2014-07-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
WO2013179373A1 (ja) * 2012-05-28 2013-12-05 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定システム
DE102013201228A1 (de) * 2013-01-25 2014-07-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage
JP6376169B2 (ja) * 2016-04-20 2018-08-22 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
FR3065487B1 (fr) * 2017-04-21 2019-04-26 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de determination du vieillissement d'un catalyseur de ligne d'echappement de vehicule automobile
FR3076572B1 (fr) * 2018-01-11 2019-12-13 Psa Automobiles Sa Procede d’estimation du vieillissement d’un catalyseur pour moteur thermique
JP7107080B2 (ja) * 2018-08-07 2022-07-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN110284947A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 潍柴动力股份有限公司 一种三元催化器老化检测方法及装置
KR20210077433A (ko) * 2019-12-17 2021-06-25 현대자동차주식회사 삼원 촉매를 이용한 배기 가스 정화 장치 및 그 제어 방법
JP7372440B2 (ja) * 2020-03-05 2023-10-31 本田技研工業株式会社 触媒劣化診断装置
CN114704362A (zh) * 2021-04-26 2022-07-05 长城汽车股份有限公司 稀燃nox捕集器故障检测方法、装置、车辆、介质及设备
IT202300024141A1 (it) * 2023-11-14 2025-05-14 Marelli Europe Spa Un metodo per determinare la capacita' di immagazzinare ossigeno di un convertitore catalitico di un impianto di scarico dei gas esausti di un motore a combustione interna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09310636A (ja) * 1996-05-20 1997-12-02 Unisia Jecs Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP2004003405A (ja) * 2002-06-03 2004-01-08 Toyota Motor Corp 触媒劣化判定装置
JP2005098205A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP2009299541A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6993899B2 (en) * 2001-06-20 2006-02-07 Ford Global Technologies, Llc System and method for controlling catalyst storage capacity
US6976382B2 (en) 2002-02-20 2005-12-20 Denso Corporation Abnormality diagnosing apparatus of exhaust gas sensor
JP3988073B2 (ja) 2002-02-20 2007-10-10 株式会社デンソー 排出ガスセンサの異常診断装置
JP4655731B2 (ja) 2005-04-07 2011-03-23 株式会社豊田中央研究所 触媒劣化検出装置・エンジン制御装置およびその方法
JP4679335B2 (ja) * 2005-11-01 2011-04-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
JP4221025B2 (ja) * 2006-12-25 2009-02-12 三菱電機株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP5062529B2 (ja) * 2008-02-28 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 触媒の劣化を診断するための装置及び方法
JP5029718B2 (ja) * 2010-03-18 2012-09-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5062307B2 (ja) * 2010-08-06 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09310636A (ja) * 1996-05-20 1997-12-02 Unisia Jecs Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP2004003405A (ja) * 2002-06-03 2004-01-08 Toyota Motor Corp 触媒劣化判定装置
JP2005098205A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JP2009299541A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016002955A1 (ja) * 2014-07-04 2016-01-07 ヤマハ発動機株式会社 ビークルおよび単気筒４ストロークエンジンユニット
WO2016002962A1 (ja) * 2014-07-04 2016-01-07 ヤマハ発動機株式会社 ビークルおよび単気筒４ストロークエンジンユニット
TWI611098B (zh) * 2014-07-04 2018-01-11 山葉發動機股份有限公司 車輛及單缸四衝程引擎單元
TWI627348B (zh) * 2014-07-04 2018-06-21 Yamaha Motor Co Ltd Vehicle and single-cylinder four-stroke engine unit
WO2016152898A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 本田技研工業株式会社 自動二輪車
CN111305937A (zh) * 2018-12-11 2020-06-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 三元催化剂氧储存模型

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