WO2025013167A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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哲志 市橋
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Hitachi Astemo Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine equipped with a catalyst processing unit that performs processing to deal with the inactivation or deterioration of a catalyst that purifies the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the feedback correction coefficient is set to a value larger than normal, the second exhaust sensor feedback control is stopped, and the rich judgment delay time and the lean judgment delay time are set so that the sum of the rich judgment delay time and the lean judgment delay time is constant according to the ratio of the second exhaust sensor feedback control amount at the start of the judgment.
  • the difference in response time between the first exhaust sensor and the second exhaust sensor is detected, and the response delay time of the second exhaust sensor is corrected based on the engine load and exhaust temperature.
  • This value is corrected based on the period of the first exhaust sensor cycle time, and the catalyst deterioration is determined by comparing the corrected second exhaust sensor response delay time with the deterioration determination value.
  • the response delay time of the second exhaust sensor is corrected based on the engine load and exhaust temperature. For this reason, the process to deal with catalyst deterioration can only be performed when the internal combustion engine mounted on the vehicle is in a steady state, i.e., when the vehicle is in a limited range of driving conditions.
  • the object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can perform processing to deal with catalyst inactivation or deterioration over a wider range of driving conditions.
  • the control device for an internal combustion engine of the present invention includes a catalyst processing unit that performs processing corresponding to the inactivation or deterioration of a catalyst that purifies exhaust gas from an internal combustion engine.
  • the catalyst processing unit performs processing corresponding to the inactivation or deterioration of the catalyst based on the ratio of the amount of change in a second parameter to the amount of change in a first parameter.
  • the first parameter is an integrated value of a parameter corresponding to the torque of the internal combustion engine
  • the second parameter is an integrated value of a parameter corresponding to the capacity of oxygen that the catalyst can store from the exhaust gas.
  • processing to deal with catalyst inactivation or deterioration is performed based on the ratio of the amount of change in the second parameter to the amount of change in the first parameter, so processing to deal with catalyst inactivation or deterioration can be performed over a wider range of driving conditions.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of a main part of an internal combustion engine equipped with a control device (ECU) according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram showing a main configuration of a control unit (ECU) of the internal combustion engine shown in FIG. 1 .
  • 3 is a timing chart showing a method for determining a delay time of exhaust gas on a downstream side of a catalytic converter relative to exhaust gas on an upstream side of the catalytic converter in the control device (ECU) of FIG. 2.
  • 4 is a graph showing the relationship between an integrated value X1 of an instantaneous flow rate of exhaust gas in the internal combustion engine of FIG. 1 and an integrated value Y1 of a delay time obtained from the timing diagram of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the total flow rate X2 of exhaust gas from start-up in the internal combustion engine of FIG. 1 and the gradient Y2 of the integrated value Y1 relative to the integrated value X1 in FIG. 4 .
  • 3 is a flowchart showing a delay time calculation process performed by a delay time calculation unit of a catalyst treatment unit of a control device (ECU) of FIG. 2 .
  • 3 is a flowchart showing an integrated parameter calculation and determination process performed by an integrated parameter calculation and determination unit of a catalyst processing unit of a control device (ECU) of FIG. 2 .
  • Figure 1 shows the configuration of the main parts of a four-stroke internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
  • the engine body 1 of this internal combustion engine comprises an intake pipe 2 provided in an intake port, and a throttle valve 3 provided in the intake pipe 2 to adjust the amount of intake air supplied to the intake port from an air cleaner 4 according to the opening degree.
  • the throttle valve 3 is provided with a throttle sensor 5 that detects the opening of the throttle valve 3.
  • a fuel injection valve 6 that injects fuel is provided near the intake port of the intake pipe 2. Fuel is pumped from a fuel tank (not shown) to the fuel injection valve 6 by a fuel pump.
  • the intake pipe 2 is provided with an intake pressure sensor 7 that detects the intake pressure in the intake pipe 2, and an intake air temperature sensor 8 that detects the temperature of the intake air in the intake pipe 2.
  • an intake pressure sensor 7 that detects the intake pressure in the intake pipe 2
  • an intake air temperature sensor 8 that detects the temperature of the intake air in the intake pipe 2.
  • a catalytic converter 11 that reduces unburned components in the exhaust of the exhaust pipe 10
  • an oxygen concentration sensor 12 that detects the oxygen concentration in the exhaust are provided in the exhaust pipe 10 downstream of the catalytic converter 11 installed in the exhaust pipe 10.
  • An ignition plug 13 connected to an ignition device 14 is fixed to the engine body 1.
  • an ECU (electronic control unit) 15 issues an ignition timing command to the ignition device 14, a spark discharge occurs in the cylinder combustion chamber of the engine body 1.
  • the ECU 15 receives analog voltages indicating the detection values of the throttle sensor 5, intake pressure sensor 7, intake air temperature sensor 8, oxygen concentration sensor 12, cooling water temperature sensor 17, and atmospheric pressure sensor 20 that detects atmospheric pressure.
  • the fuel injection valve 6 is also connected to the ECU 15.
  • the ECU 15 also receives a signal indicating the rotational angle position of the crankshaft 18 from a crank angle sensor 19. That is, the crank angle sensor 19 magnetically or optically detects multiple protrusions provided at predetermined angles (e.g., 15 degrees) on the outer periphery of a rotor 19a that rotates in conjunction with the crankshaft 18, using a pickup 19b located near the outer periphery of the rotor 19a, and generates a pulse (crank signal) from the pickup 19b every time the crankshaft 18 rotates by the predetermined angle.
  • predetermined angles e.g. 15 degrees
  • crank angle sensor 19 outputs a signal indicating the reference angle to the ECU 15 each time the piston 9 reaches top dead center or each time the crankshaft 18 rotates 360 degrees.
  • Figure 2 shows the main components of the ECU 15.
  • the oxygen concentration sensor 12 which supplies the ECU 15 with a detection signal of the oxygen concentration in the exhaust, is provided with a sensor element 12a as a detection unit that is disposed in contact with the exhaust of an internal combustion engine having exhaust pulsation and detects the oxygen concentration in the exhaust, and a sensor heater 12b that is adjacent to the sensor element 12a and heats the sensor element 12a.
  • the sensor element 12a has a resistance value that changes in an approximately step-like manner when the exhaust gas from the internal combustion engine has an oxygen concentration close to stoichiometric, and the detection value obtained from the resistance value exhibits a pulse waveform with a peak value according to the temperature of the sensor element 12a and the exhaust pulsation.
  • the sensor element 12a is a titania-type sensor element that is a resistive oxygen sensor whose resistance value changes according to the oxygen concentration.
  • the ECU 15 includes a heater controller 22 that controls the sensor heater 12b, a temperature calculation unit 23 that calculates a temperature value T that indicates the temperature of the sensor element 12a, and a voltage calculation unit 24 that converts the output signal of the sensor element 12a into a voltage value VHG that is a detection value that indicates the oxygen concentration in the exhaust gas.
  • the heater controller 22 controls the temperature of the sensor heater 12b by controlling the amount of current I supplied to the sensor heater 12b from a power source (storage battery) (not shown) using pulse width modulation (PWM) control by the ECU 15.
  • the temperature calculation unit 23 calculates the temperature value T by, for example, reading the heater voltage and the amount of current I applied to the sensor heater 12b with the ECU 15 to obtain the resistance value of the sensor heater 12b, and converting the resistance value using table data or a formula that indicates the correspondence between the heater resistance value and the temperature value T, which is prepared in advance in the ECU 15.
  • the ECU 15 also includes a rotation speed calculation unit 27 that calculates the rotation speed NE and angular speed NETC of the internal combustion engine based on the detection results of the crank angle sensor 19, an excess ratio calculation unit 25 that calculates an air excess ratio ⁇ based on the temperature value T from the temperature calculation unit 23, the voltage value VHG from the voltage calculation unit 24, and the angular speed NETC from the rotation speed calculation unit 27, and a torque calculation unit 26 that calculates a torque value TQ of the internal combustion engine based on the crank angular speed NETC of the internal combustion engine using, for example, the method described in Japanese Patent Publication No. 06254633.
  • the ECU 15 further includes a target value calculation unit 28 that calculates the target excess air ratio ⁇ cmd based on an estimated value of the amount of oxygen stored in the catalyst of the catalytic converter 11, a basic injection amount calculation unit 29 that calculates a basic injection amount BJ based on the rotation speed NE from the rotation speed calculation unit 27 and the pressure PM in the intake pipe 2 from the intake pressure sensor 7, a feedback coefficient calculation unit 30 that determines a feedback coefficient k for correcting the basic fuel injection amount BJ calculated by the basic injection amount calculation unit 29 so that the excess air ratio ⁇ calculated by the excess ratio calculation unit 25 matches the target excess air ratio ⁇ cmd, and an injection amount calculation unit 31 that calculates the fuel injection amount Ti to be supplied for one combustion of the internal combustion engine based on the feedback coefficient k and the basic injection amount BJ, and operates the fuel injection valve 6.
  • a target value calculation unit 28 that calculates the target excess air ratio ⁇ cmd based on an estimated value of the amount of oxygen stored in the catalyst of the catalytic converter 11
  • PID control is performed based on the deviation between the air excess ratio ⁇ and the target air excess ratio ⁇ cmd, and the feedback coefficient k is calculated.
  • the fuel injection valve 6 is opened for a corresponding time.
  • the ECU 15 further includes a catalyst processing unit 32 that performs processing corresponding to the inactivation or deterioration of the catalyst of the catalytic converter 11 that purifies the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the catalyst processing unit 32 uses a first parameter PM1 and a second parameter PM2 to perform this processing.
  • the catalyst processing unit 32 performs the processing corresponding to the inactivation or deterioration based on the ratio of the amount of change in the second parameter PM2 to the amount of change in the first parameter PM1.
  • the first parameter is the accumulated value of a parameter corresponding to the torque of the internal combustion engine (e.g., the instantaneous flow rate of exhaust gas flowing into the catalytic converter 11)
  • the second parameter PM2 is the accumulated value of a parameter corresponding to the amount of oxygen that the catalytic converter 11 can store from the exhaust gas (e.g., the delay time of the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalytic converter 11 relative to the exhaust gas upstream of the catalytic converter 11).
  • the first and second parameters PM1 and PM2 are respectively the accumulated value of the instantaneous exhaust flow rate Em and the accumulated value of the delay time Dt of the change in the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the catalytic converter 11 relative to the exhaust upstream of the catalytic converter 11.
  • the accumulated exhaust volume EXGFLSM is calculated by resetting the accumulated value to zero each time the exhaust gas flowing into the catalytic converter 11 exceeds the theoretical air-fuel ratio, and accumulating the exhaust gas on the rich side if it exceeds the rich side, and accumulating the exhaust gas on the lean side if it exceeds the lean side.
  • the accumulated exhaust volume EXGFLSM when accumulated on the rich side is shown as EXGFLSMr
  • EXGFLSMl the accumulated exhaust volume EXGFLSM when accumulated on the lean side
  • the voltage value VHG changes with a delay relative to the cumulative exhaust volume EXGFLSM, depending on the health of the catalytic converter 11, by the amount of exhaust passing through the catalytic converter 11. Therefore, based on the ratio of change in the cumulative value of this delay time (second parameter) relative to the cumulative value of the instantaneous flow rate of exhaust flowing into the catalytic converter 11 (first parameter), it is possible to perform processing for the catalytic converter 11 that corresponds to inactivity or deterioration, such as judging the degree of deterioration.
  • the delay time Dt at each point in time corresponds to the time RDt from when the accumulated exhaust volume EXGFLSM changes to the rich side and exceeds the rich side threshold value Rt until the voltage value VHG exceeds the rich side threshold value VHGRt, and the time LDt from when the accumulated exhaust volume EXGFLSM changes to the lean side and exceeds the lean side threshold value Lt until the voltage value VHG exceeds the lean side threshold value VHGLt.
  • the catalytic processing unit 32 includes a delay time calculation unit 33 that calculates the delay time Dt and instantaneous flow rate Em, an integrated parameter calculation and determination unit 34 that calculates the first and second parameters PM1 and PM2 by integrating the instantaneous flow rate Em and delay time Dt, respectively, and determines whether the catalyst in the catalytic converter 11 is inactive or deteriorated, and a fault diagnosis unit 35 that performs fault diagnosis based on the result of this determination.
  • Figure 4 is a graph in which the horizontal axis (x-axis) and vertical axis (y-axis) are the integrated values X1 and Y1 of the instantaneous flow rate Em and delay time Dt calculated by the delay time calculation unit 33.
  • the integrated parameter calculation and determination unit 34 determines whether the catalytic converter 11 is inactive or deteriorated based on the ratio of the amount of change in the integrated value Y1 (second parameter PM2) to the amount of change in the integrated value X1 (first parameter PM1), i.e., the slope of the graph curve in Figure 4.
  • the graph curve GC3 in FIG. 5 is a graph curve for a new, healthy catalytic converter 11
  • the graph curve GC4 is a graph curve that is the threshold (boundary) between a healthy catalytic converter 11 and an unhealthy one
  • the graph curve for an unhealthy catalytic converter 11 will be located below the graph curve GC4. Therefore, if a graph curve GC5 (with a small gradient Y2) is obtained for a catalytic converter 11 that is located below the graph curve GC4, then the catalytic converter 11 can be determined to be deteriorated and unhealthy.
  • FIG. 6 shows the delay time calculation process by the delay time calculation unit 33. This process is performed at predetermined time intervals.
  • the instantaneous flow rate Em of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 11 is obtained based on the torque TQ calculated from the crank angular velocity NETC and the temperature value T of the sensor element 12a from the temperature calculation unit 23 (step S1).
  • the torque TQ can be calculated, for example, by the method described in Japanese Patent Publication No. 06254633.
  • Em The instantaneous flow rate Em is calculated using a simple calculation model according to the following equation (1).
  • Em (TQ/MaxTQ) ⁇ (NE/120) ⁇ (TExbd/TSO2) ⁇ Disp ⁇ A (1)
  • TQ is the current torque calculated based on the crank angular acceleration NETC mentioned above
  • MaxTQ is the maximum torque (constant)
  • (TQ/MaxTQ) is the volumetric efficiency
  • NE is the rotational speed of the internal combustion engine mentioned above
  • (NE/120) is the number of exhausts per second.
  • TExbd is the exhaust temperature when the exhaust valve is open (a constant determined in advance taking into account the Carnot cycle)
  • TSO2 is the temperature T of the sensor element 12a estimated based on the resistance value of the sensor heater 12b described above
  • (TExbd/TSO2) is the calculated value of the expansion rate due to a decrease in exhaust temperature.
  • Disp is the displacement of the internal combustion engine (constant).
  • A is a coefficient (constant) for adjusting the physical quantity of the exhaust passing volume (liter) and is a coefficient for converting it into an amount per unit time.
  • a rich/lean estimated value R is obtained to determine whether the exhaust gas in front of the catalytic converter 11 is rich or lean (step S2).
  • the rich/lean estimated value R is obtained by dividing the torque TQ calculated by the torque calculation unit 26 by the injection amount Ti calculated by the injection amount calculation unit 31.
  • step S3 it is determined whether the rich/lean estimated value R is smaller than a predetermined value corresponding to the theoretical air-fuel ratio (step S3). If it is determined to be smaller, the exhaust gas in front of the catalytic converter 11 is deemed to be rich, and the inflow exhaust gas amount Er flowing into the catalytic converter 11 is calculated by multiplying the instantaneous flow rate Em by the rich/lean estimated value R. Then, the calculated inflow exhaust gas amount Er is added to the accumulated value up to the previous time to calculate the accumulated flow rate EXGFLSMr (step S4).
  • step S7 it is determined whether the voltage value VHG from the voltage calculation unit 24 based on the output signal of the sensor element 12a is equal to or less than the rich side threshold value VHGRt. If it is determined that the voltage value VHG is equal to or less than the threshold value VHGRt, the timer that started timing in step S6 is stopped, and the measured delay time Dt is corrected according to the instantaneous flow rate Em (step S8), the corrected delay time Dtc and the instantaneous flow rate Em are recorded (step S9), and the delay time calculation process is terminated.
  • the correction of the delay time Dt according to the instantaneous flow rate Em is performed by obtaining a correction coefficient corresponding to the instantaneous flow rate Em based on a table that associates the instantaneous flow rate Em with a correction coefficient, and multiplying the delay time Dt by the obtained correction coefficient.
  • the corrected delay time Dtc corresponds to the delay time RDt in FIG. 3.
  • step S3 if it is determined in step S3 that the rich/lean estimated value R is not smaller than the predetermined value corresponding to the theoretical air-fuel ratio, the exhaust gas in front of the catalytic converter 11 is deemed to be lean, and the inflow exhaust gas amount El flowing into the catalytic converter 11 is calculated by multiplying the instantaneous flow rate Em by the rich/lean estimated value R. Then, the calculated inflow exhaust gas amount El is added to the accumulated value up to the previous time to calculate the accumulated flow rate EXGFLSMl (step S10).
  • step S11 it is determined whether the integrated value EXGFLSMl is equal to or greater than the lean side threshold value Lt (step S11). If it is determined that it is equal to or greater than the threshold value Lt, a timer that measures the delay time is started (step S12), and the process proceeds to step S13. If it is determined that it is not equal to or greater than the threshold value Lt, the process proceeds directly to step S13.
  • step S13 it is determined whether the voltage value VHG from the voltage calculation unit 24 based on the output signal of the sensor element 12a is equal to or greater than the lean side threshold value VHGLt. If it is determined that the voltage value VHG is equal to or greater than the threshold value VHGLt, the timer that started timing in step S12 is stopped and the measured delay time Dt is corrected according to the instantaneous flow rate Em (step S8), the corrected delay time Dtc and the instantaneous flow rate Em are recorded (step S9), and the delay time calculation process is terminated.
  • the corrected delay time Dtc corresponds to the delay time LDt in FIG. 3.
  • step S13 If it is determined in step S13 that the delay time is not greater than or equal to the threshold value VHGLt, the delay time calculation process ends.
  • the gradient Y2 per unit time of the graph curve of the graph shown in FIG. 4, which is configured with the integrated value X1 on the x-axis and the integrated value Y1 on the y-axis, is calculated (step S23).
  • This gradient Y2 is the ratio of the increase in the integrated value Y1 to the increase in the integrated value X1 per unit time.
  • the instantaneous flow rate Em is added to the total exhaust flow rate X2, which is the integrated value of the instantaneous flow rate from the start of the internal combustion engine, and the gradient Y2 is re-arranged with the total flow rate X2 as the x-axis (step S24).
  • step S26 if it is determined that the gradient Y2 is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the catalytic converter 11 is healthy (step S26). In this case, this gradient Y2 is further compared with the gradient Y2 when a new catalytic converter 11 is used, and the degree of deterioration is calculated (step S27). The result is then notified to the fault diagnosis unit 35 (step S28), and the integrated parameter calculation and determination process is terminated.
  • the first parameter PM1 is an integrated value of a parameter corresponding to the torque of the internal combustion engine
  • the second parameter PM2 is an integrated value of a parameter corresponding to the amount of oxygen that the catalytic converter 11 can store from the exhaust gas.
  • the first parameter PM1 is the integrated value of the instantaneous flow rate of exhaust gas flowing into the catalytic converter 11
  • the second parameter PM2 is the integrated value of the delay time of the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalytic converter 11 relative to the exhaust gas upstream of the catalytic converter 11. Therefore, when the instantaneous flow rate exceeds the spatial volume of the catalytic converter 11, the reduction in delay time due to the instantaneous flow rate suddenly becomes dominant. Correction of the delay time can be performed by multiplying the correction coefficient that increases as the instantaneous flow rate increases.
  • the first parameter may be an integrated value of a parameter corresponding to the torque of the internal combustion engine, and the integrated value of the intake flow rate, the integrated value of the fuel injection amount, or the integrated value of the heat amount applied to the catalyst may be used as the first parameter.
  • the second parameter may be an integrated value of a parameter corresponding to the amount of oxygen that the catalytic converter 11 can store from the exhaust gas, so the integrated value of the difference between the peak value or bottom value of the oxygen concentration may be used as the second parameter.

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Abstract

より広い走行状態の範囲で触媒の不活性又は劣化に対応する処理が行える内燃機関の制御装置を提供する。制御装置（１５）は、内燃機関の排気を浄化する触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行う触媒処理部（３３）を備える。触媒処理部（３３）は、第１パラメータの変化量に対する第２パラメータの変化量の割合に基づいて触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行う。第１パラメータとしては、内燃機関のトルクに対応するパラメータの積算値が用いられ、第２パラメータとしては、触媒が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータの積算値が用いられる。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行う触媒処理部を備える内燃機関の制御装置に関する。
　従来、内燃機関の排気を浄化する触媒の劣化を判定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の装置では、内燃機関の排気通路の途中に設けられた触媒の上流側及び下流側の排気通路に配置された第１排気センサ及び第２排気センサの検出信号によって空燃比をフィードバック制御しつつ触媒の劣化が判定される。
　具体的には、劣化判定時にフィードバック補正係数を通常時よりも大きく設定して第２排気センサフィードバック制御が停止され、かつ判定開始時の第２排気センサフィードバック制御量の比率に応じてリッチ判定遅れ時間とリーン判定遅れ時間との和が一定になるように該リッチ判定遅れ時間と該リーン判定遅れ時間とが設定される。
　そして、第１排気センサと第２排気センサの応答時間の差が検出され、この第２排気センサの応答遅れ時間がエンジン負荷と排気温度によって補正される。この値が第１排気センサ周期時間の周期によって補正され、補正後の第２排気センサ応答遅れ時間と劣化判定値との比較により触媒の劣化が判定される。
特開平６－８１６３２号公報
　しかしながら、上記特許文献１の装置によれば、第２排気センサの応答遅れ時間の補正を、エンジン負荷及び排気温度に基づいて実施している。このため、触媒の劣化に対応する処理を、車両に搭載された内燃機関が定常状態にある場合、すなわち車両が限定された走行状態の範囲にある場合でしか実施することができない。
　本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、より広い走行状態の範囲で触媒の不活性又は劣化に対応する処理が行える内燃機関の制御装置を提供することにある。
　本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気を浄化する触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行う触媒処理部を備える。該触媒処理部は、第１パラメータの変化量に対する第２パラメータの変化量の割合に基づいて触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行う。第１パラメータとしては、内燃機関のトルクに対応するパラメータの積算値が用いられ、第２パラメータとしては、触媒が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータの積算値が用いられる。
　本発明によれば、第１パラメータの変化量に対する第２パラメータの変化量の割合に基づいて触媒の不活性又は劣化に対応する処理が行われるので、より広い走行状態の範囲で触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置（ＥＣＵ）を備える内燃機関の主要部の構成の模式図である。 図１の内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）の主要構成を示すブロック図である。 図２の制御装置（ＥＣＵ）において触媒コンバータの上流側の排気に対する下流側の排気の遅れ時間を求める方法を示すタイミング図である。 図１の内燃機関における排気の瞬時流量の積算値Ｘ１と、図３のタイミング図で得られる遅れ時間の積算値Ｙ１との関係を示すグラフである。 図１の内燃機関における排気の始動からの総流量Ｘ２と、図４における積算値Ｘ１に対する積算値Ｙ１の勾配Ｙ２との関係を示すグラフである。 図２の制御装置（ＥＣＵ）の触媒処理部の遅れ時間算出部による遅れ時間の算出処理を示すフローチャートである。 図２の制御装置（ＥＣＵ）の触媒処理部の積算パラメータ算出・判定部による積算パラメータ算出・判定処理を示すフローチャートである。
　以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る４サイクル形式の内燃機関の主要部の構成を示す。同図に示すように、この内燃機関の機関本体１は、吸入ポートに設けられた吸気管２と、吸気管２内に設けられてエアクリーナ４から吸入ポートに供給される吸気の量を開度に応じて調整するスロットル弁３とを備える。
　スロットル弁３には、スロットル弁３の開度を検出するスロットルセンサ５が設けられる。吸気管２の吸入ポート近傍には、燃料を噴射する燃料噴射弁６が設けられる。燃料噴射弁６には、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって燃料が圧送される。
　吸気管２には、吸気管２における吸気圧を検出する吸気圧センサ７及び吸気管２内の吸入空気の温度を検出する吸気温センサ８が設けられる。機関本体１の排気ポートに連結された排気管１０内には、排気管１０の排気中の未燃焼成分を低減させる触媒コンバータ１１及び排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１２が設けられる。酸素濃度センサ１２は、排気管１０に介装された触媒コンバータ１１より下流側の排気管１０内の排気中における酸素濃度を検出するものである。
　機関本体１には、点火装置１４に接続された点火プラグ１３が固着される。ＥＣＵ（電子制御ユニット）１５が点火装置１４に対して点火タイミングの指令を発することにより、機関本体１のシリンダ燃焼室内で火花放電が生じる。
　ＥＣＵ１５には、スロットルセンサ５、吸気圧センサ７、吸気温センサ８、酸素濃度センサ１２、冷却水温センサ１７、及び大気圧を検出する大気圧センサ２０のそれぞれの検出値を示すアナログ電圧が入力される。また、ＥＣＵ１５には、上記の燃料噴射弁６が接続される。
　ＥＣＵ１５には、さらに、クランク角度センサ１９からのクランク軸１８の回転角度位置を示す信号が入力される。すなわち、クランク角度センサ１９は、クランク軸１８に連動して回転するロータ１９ａの外周に所定角度（例えば、１５度）毎に設けられた複数の凸部を、ロータ１９ａの外周近傍に配置されたピックアップ１９ｂによって磁気的あるいは光学的に検出し、ピックアップ１９ｂからクランク軸１８の所定角度の回転毎にパルス（クランク信号）を発生する。
　具体的には、クランク角度センサ１９は、ピストン９が上死点に至る毎に、又はクランク軸１８が３６０度回転する毎に基準角度を示す信号をＥＣＵ１５に出力する。
　図２は、ＥＣＵ１５における主要な構成を示す。同図に示すように、ＥＣＵ１５に排気中の酸素濃度の検出信号を供給する酸素濃度センサ１２は、排気脈動を有する内燃機関の排気に接するように設けられて排気中の酸素濃度を検出する検出部としてのセンサ素子１２ａと、センサ素子１２ａに隣接してセンサ素子１２ａを加熱するセンサヒータ１２ｂとを備える。
　センサ素子１２ａは、内燃機関の排気がストイキメトリック近傍の酸素濃度である際に略ステップ状に変化する抵抗値を有し、該抵抗値から求める検出値がセンサ素子１２ａの温度と前記排気脈動とに応じた波高値を有するパルス波状を呈する。センサ素子１２ａとしては、本実施形態では、酸素濃度に応じて抵抗値が変化する抵抗型酸素センサであるチタニア型のセンサ素子が用いられる。
　ＥＣＵ１５は、センサヒータ１２ｂを制御するヒータ制御器２２と、センサ素子１２ａの温度を示す温度値Ｔを算出する温度算出部２３と、センサ素子１２ａの出力信号を、排気中の酸素濃度を示す検出値としての電圧値ＶＨＧに変換する電圧算出部２４とを備える。
　ヒータ制御器２２によるセンサヒータ１２ｂの温度の制御は、不図示の電源（蓄電池）からセンサヒータ１２ｂに供給される通電電流量ＩをＥＣＵ１５でパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより行われる。また、温度算出部２３による温度値Ｔの算出は、たとえば、センサヒータ１２ｂに印加されたヒータ電圧及び通電電流量Ｉの各値をＥＣＵ１５で読み取ってセンサヒータ１２ｂの抵抗値を求め、該抵抗値を、ＥＣＵ１５に予め準備されたヒータ抵抗値及び温度値Ｔ間の対応関係を示すテーブルデータあるいは計算式によって換算することにより行われる。
　また、ＥＣＵ１５は、クランク角度センサ１９の検出結果に基づいて内燃機関の回転速度ＮＥ及び角速度ＮＥＴＣを算出する回転速度演算部２７と、温度算出部２３からの温度値Ｔ、電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧ、及び回転速度演算部２７からの角速度ＮＥＴＣに基づいて空気過剰率λを算出する過剰率算出部２５と、内燃機関のクランク角速度ＮＥＴＣに基づき、例えば特許０６２５４６３３号公報に記載の方法で内燃機関のトルク値ＴＱを算出するトルク演算部２６とを備える。
　さらに、ＥＣＵ１５は、目標とする空気過剰率λｃｍｄを触媒コンバータ１１の触媒における貯蔵酸素量の推定値等に基づいて算出する目標値演算部２８と、回転速度演算部２７からの回転速度ＮＥ、及び吸気圧センサ７からの吸気管２内の圧力ＰＭに基づいて基本噴射量ＢＪを算出する基本噴射量演算部２９と、過剰率算出部２５により算出された空気過剰率λを目標空気過剰率λｃｍｄに一致させるべく、基本噴射量演算部２９が算出した基本燃料噴射量ＢＪを補正するためのフィードバック係数ｋを求めるフィードバック係数演算部３０と、フィードバック係数ｋ及び基本噴射量ＢＪに基づいて、内燃機関の１回の燃焼のために供給される燃料噴射量Ｔｉを算出し、燃料噴射弁６を作動させる噴射量演算部３１とを備える。
　フィードバック係数演算部３０においては、空気過剰率λと目標空気過剰率λｃｍｄとの偏差に基づいたＰＩＤ制御が行われてフィードバック係数ｋが演算される。噴射量演算部３１によりフィードバック係数ｋ及び基本噴射量ＢＪに基づいて算出される燃料噴射量Ｔｉに基づき、これに対応する時間だけ、燃料噴射弁６が開弁される。而して、機関本体１のシリンダ燃焼室内には空気過剰率λと目標空気過剰率λｃｍｄとの比較に基づいた上記ＰＩＤ制御のフィードバック係数ｋに応じた量の燃料が噴射される。
　ＥＣＵ１５は、さらに、内燃機関の排気を浄化する触媒コンバータ１１の触媒の不活性化又は劣化に対応する処理を行う触媒処理部３２を備える。触媒処理部３２では、この処理を行うために、第１パラメータＰＭ１及び第２パラメータＰＭ２が用いられる。触媒処理部３２は、上記不活性又は劣化に対応する処理を、第１パラメータＰＭ１の変化量に対する第２パラメータＰＭ２の変化量の割合に基づいて行う。
　第１パラメータとして、内燃機関のトルクに対応するパラメータ（例えば、触媒コンバータ１１に流入する排気の瞬時流量）の積算値が用いられ、第２パラメータＰＭ２として、触媒コンバータ１１が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータ（例えば、触媒コンバータ１１の上流側の排気に対する下流側の排気の空燃比変化の遅れ時間）の積算値が用いられる。
　内燃機関のトルクに対応するパラメータ、及び触媒コンバータ１１が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータは、前者が大きくなるほど後者が大きくなる関係を有するとともに、前者が大きくなるほど後者の積算値が大きくなる関係を有する。
　本実施形態では、第１、第２パラメータＰＭ１、ＰＭ２として、それぞれ、排気の瞬時流量Ｅｍの積算値及び触媒コンバータ１１の上流側の排気に対する下流側の排気の空燃比変化の遅れ時間Ｄｔの積算値が用いられる。
　図３は、遅れ時間Ｄｔを求める方法を示す。図３においては、触媒コンバータ１１に流入する排気（排気の瞬時流量）を積算した積算排気体積ＥＸＧＦＬＳＭ（ＥＸＧＦＬＳＭｒ、ＥＸＧＦＬＳＭｌ）の時間変化が示されている。また、図３においては、触媒コンバータ１１下流の酸素濃度センサ１２からの信号に応じて電圧算出部２４が出力する電圧値ＶＨＧの時間変化が示されている。両時間変化における時間軸は同一である。
　積算排気体積ＥＸＧＦＬＳＭは、触媒コンバータ１１に流入する排気が理論空燃比を超える毎に積算値をゼロにリセットし、リッチ側に超えた場合には該排気をリッチ側に積算し、リーン側に超えた場合には、リーン側に積算して求めたものである。図３では、リッチ側に積算した場合の積算排気体積ＥＸＧＦＬＳＭをＥＸＧＦＬＳＭｒとし、リーン側に積算した場合の積算排気体積ＥＸＧＦＬＳＭをＥＸＧＦＬＳＭｌとして示している。
　電圧値ＶＨＧは、積算排気体積ＥＸＧＦＬＳＭに対して、排気が触媒コンバータ１１を通る分だけ、触媒コンバータ１１の健全度合いに応じ、遅れて変化する。したがって、触媒コンバータ１１に流入する排気の瞬時流量の積算値（第１パラメータ）に対するこの遅れ時間の積算値（第２パラメータ）の変化の割合に基づき、触媒コンバータ１１について、劣化程度の判定などの不活性又は劣化に対応する処理を行うことができる。
　具体的には、各時点での遅れ時間Ｄｔとして、積算排気体積ＥＸＧＦＬＳＭがリッチ側に変化する場合にリッチ側の閾値Ｒｔを超えてから、電圧値ＶＨＧがそのリッチ側の閾値ＶＨＧＲｔを超えるまでの時間ＲＤｔや、積算排気体積ＥＸＧＦＬＳＭがリーン側に変化する場合にリーン側の閾値Ｌｔを超えてから、電圧値ＶＨＧがそのリーン側の閾値ＶＨＧＬｔを超えるまでの時間ＬＤｔが該当する。
　ただし、遅れ時間Ｄｔは、排気流量による影響を受ける。すなわち、遅れ時間Ｄｔは、排気流量が少ない場合には影響がないが、排気流量が、触媒コンバータ１１の触媒の空間容積を超えると、排気流量の増大に応じた遅れ時間Ｄｔの縮小が急に支配的となる。そこで、遅れ時間Ｄｔは、排気の瞬時流量の増大に応じて増大する補正値を乗じることにより、補正される。遅れ時間Ｄｔの補正は、瞬時流量に応じた補正が適している。
　触媒処理部３２は、上記の遅れ時間Ｄｔ及び瞬時流量Ｅｍを求める遅れ時間算出部３３と、瞬時流量Ｅｍ及び遅れ時間Ｄｔをそれぞれ積算して第１、第２パラメータＰＭ１、ＰＭ２を求め、触媒コンバータ１１の触媒の不活性又は劣化に関する判定を行う積算パラメータ算出・判定部３４と、この判定結果に基づいて故障診断を行う故障診断部３５とを備える。
　図４は、遅れ時間算出部３３が求める瞬時流量Ｅｍ及び遅れ時間Ｄｔの各積算値Ｘ１及びＹ１をそれぞれ横軸（ｘ軸）及び縦軸（ｙ軸）とするグラフである。積算パラメータ算出・判定部３４は、この積算値Ｘ１（第１パラメータＰＭ１）の変化量に対する積算値Ｙ１（第２パラメータＰＭ２）の変化量の割合、すなわち図４のグラフ曲線の傾きに基づいて、触媒コンバータ１１についての不活性又は劣化に関する判定を行う。
　例えば、図４において、触媒コンバータ１１が新品で健全に機能する場合には、グラフ曲線ＧＣ１のように、触媒コンバータ１１が活性化するポイントＰを超えて活性化が進むに伴い、勾配が増加して上向きに変化する。これに対し、触媒コンバータ１１が劣化している場合には、グラフ曲線ＧＣ２のように、グラフ曲線ＧＣ１に比べて、勾配が変化しないか、又は増加の程度が少ない。
　図５は、この図４のグラフ曲線の勾配を利用して触媒コンバータ１１の劣化の程度を判定するためのグラフである。グラフの横軸（ｘ軸）は、排気の総流量、すなわち内燃機関の始動を開始してから内燃機関が排出した排気の総体積Ｘ２である。グラフの縦軸（ｙ軸）は、上記遅れ時間Ｄｔの積算値Ｙ１の勾配Ｙ２、すなわち単位時間における積算値Ｘ１の変化量に対する積算値Ｙ１の変化量の割合である。
　図５のグラフに示されるように、総体積Ｘ２の値がＸ２ｔ以上になった場合に、グラフ曲線の勾配Ｙ２の変化が一定化する。この一定化した状態において、勾配Ｙ２の値に基づく判定を行うことにより、触媒コンバータ１１の不活性又は劣化に関する判定を確実に行うことができる。
　例えば、図５中のグラフ曲線ＧＣ３が新品で健全な触媒コンバータ１１についてのグラフ曲線であり、グラフ曲線ＧＣ４が健全な触媒コンバータ１１と不健全なものとの閾値（境界）となるグラフ曲線であるとすれば、不健全な触媒コンバータ１１についてのグラフ曲線は、グラフ曲線ＧＣ４の下側に位置する。したがって、触媒コンバータ１１についてグラフ曲線ＧＣ４の下側に位置するような（勾配Ｙ２が小さい）グラフ曲線ＧＣ５が得られたとすれば、その触媒コンバータ１１は、劣化して不健全であると判定することができる。
　図６は、遅れ時間算出部３３による遅れ時間算出処理を示す。この処理は、所定時間間隔を置いたタイミングごとに実施される。処理を開始すると、まず、クランク角速度ＮＥＴＣから算出されるトルクＴＱと、温度算出部２３からのセンサ素子１２ａの温度値Ｔとに基づき、触媒コンバータ１１に流入する排気の瞬時流量Ｅｍを取得する（ステップＳ１）。トルクＴＱの算出は、例えば特許０６２５４６３３号公報に記載の方法で行うことができる。
　瞬時流量Ｅｍは、簡易的な算出モデルにより、次式（１）により算出される。
　　Em=(TQ/MaxTQ)×(NE/120)×(TExbd/TSO2)×Disp×A　　　　（１）
　ここで、ＴＱは、上述のクランク角加速度ＮＥＴＣに基づいて算出される現在トルクであり、ＭａｘＴＱは、最大トルク（定数）であり、（ＴＱ／ＭａｘＴＱ）は、体積効率である。ＮＥは、上述の内燃機関の回転速度であり、（ＮＥ／１２０）は、１秒当たりの排気回数である。
　ＴＥｘｂｄは、排気バルブの開時における排気温度（カルノーサイクルを考慮して予め定められる定数）であり、ＴＳＯ２は、上述のセンサヒータ１２ｂの抵抗値に基づいて推定されるセンサ素子１２ａの温度Ｔであり、（ＴＥｘｂｄ／ＴＳＯ２）は、排気温度低下による膨張率の算出値である。Ｄｉｓｐは、内燃機関の排気量である（定数）。Ａは、排気通過量（liter）の物理量調整の係数（定数）であり、単位時間あたりの量に変換するための係数である。
　次に、触媒コンバータ１１の前側の排気についてリッチ又はリーンであるかを判定するためのリッチ・リーン推定値Ｒを取得する（ステップＳ２）。リッチ・リーン推定値Ｒの取得は、トルク演算部２６が算出するトルクＴＱを、噴射量演算部３１により算出される噴射量Ｔｉで除することにより得られる。
　次に、リッチ・リーン推定値Ｒが、理論空燃比に相当する所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３）。小さいと判定した場合には、触媒コンバータ１１の前側の排気がリッチであるとみなし、触媒コンバータ１１に流入する流入排気量Ｅｒを、瞬時流量Ｅｍにリッチ・リーン推定値Ｒを乗じて算出する。そして、算出した流入排気量Ｅｒを、前回までの積算値に加えて積算流量ＥＸＧＦＬＳＭｒを算出する（ステップＳ４）。
　次に、積算流量ＥＸＧＦＬＳＭｒが、リッチ側の閾値Ｒｔ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。閾値Ｒｔ以下であると判定した場合には、遅れ時間を計測する計時タイマによる計時を開始し（ステップＳ６）、ステップＳ７に進む。閾値Ｒｔ以下でないと判定した場合には、そのままステップＳ７に進む。
　ステップＳ７では、センサ素子１２ａの出力信号に基づく電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧがリッチ側の閾値ＶＨＧＲｔ以下であるか否かを判定する。閾値ＶＨＧＲｔ以下であると判定した場合には、ステップＳ６で計時を開始した計時タイマを停止して計時された遅れ時間Ｄｔを、瞬時流量Ｅｍに応じて補正し（ステップＳ８）、補正した遅れ時間Ｄｔｃと瞬時流量Ｅｍを記録し（ステップＳ９）、遅れ時間算出処理を終了する。
　ここで、遅れ時間Ｄｔの瞬時流量Ｅｍに応じた補正は、瞬時流量Ｅｍと補正係数とを対応付けたテーブルに基づき、瞬時流量Ｅｍに対応する補正係数を取得し、取得した補正係数を遅れ時間Ｄｔに乗算することにより行われる。補正された遅れ時間Ｄｔｃは、図３における遅れ時間ＲＤｔに相当する。
　ステップＳ７で、閾値ＶＨＧＲｔ以下ではないと判定した場合には、そのまま遅れ時間算出処理を終了する。
　一方、ステップＳ３において、リッチ・リーン推定値Ｒが、理論空燃比に相当する所定値よりも小さくはないと判定した場合には、触媒コンバータ１１の前側の排気がリーンであるとみなし、触媒コンバータ１１に流入する流入排気量Ｅｌを、瞬時流量Ｅｍにリッチ・リーン推定値Ｒを乗じて算出する。そして、算出した流入排気量Ｅｌを、前回までの積算値に加えて積算流量ＥＸＧＦＬＳＭｌを算出する（ステップＳ１０）。
　次に、積算値ＥＸＧＦＬＳＭｌが、リーン側の閾値Ｌｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。閾値Ｌｔ以上であると判定した場合には、遅れ時間を計測する計時タイマによる計時を開始し（ステップＳ１２）、ステップＳ１３に進む。閾値Ｌｔ以上ではないと判定した場合には、そのままステップＳ１３に進む。
　ステップＳ１３では、センサ素子１２ａの出力信号に基づく電圧算出部２４からの電圧値ＶＨＧがリーン側の閾値ＶＨＧＬｔ以上であるか否かを判定する。閾値ＶＨＧＬｔ以上であると判定した場合には、ステップＳ１２で計時を開始した計時タイマを停止して計時された遅れ時間Ｄｔを、瞬時流量Ｅｍに応じて補正し（ステップＳ８）、補正した遅れ時間Ｄｔｃと瞬時流量Ｅｍを記録し（ステップＳ９）、遅れ時間算出処理を終了する。補正した遅れ時間Ｄｔｃは、図３における遅れ時間ＬＤｔに相当する。
　ステップＳ１３で、閾値ＶＨＧＬｔ以上ではないと判定した場合には、そのまま遅れ時間算出処理を終了する。
　図７は、積算パラメータ算出・判定部３４による積算パラメータ算出・判定処理を示す。この処理は、図６の遅れ時間算出処理と同じ、所定時間間隔を置いたタイミングごとに実施される。図７に示すように、処理を開始すると、まず、遅れ時間算出処理により記録された排気の瞬時流量Ｅｍを、その積算値Ｘ１（前回までの積算値）に加算して積算するとともに、遅れ時間算出処理により記録された遅れ時間Ｄｔｃを、その積算値Ｙ１に加算して積算する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。
　そして、積算値Ｘ１をｘ軸、積算値Ｙ１をｙ軸として構成される図４に示すようなグラフのグラフ曲線の単位時間当たりの勾配Ｙ２を算出する（ステップＳ２３）。この勾配Ｙ２は、単位時間における積算値Ｘ１の増加量に対する積算値Ｙ１の増加量の割合である。
　次に、瞬時流量Ｅｍを、内燃機関の始動開始からの瞬時流量の積算値である排気の総流量Ｘ２に加算して積算し、総流量Ｘ２をｘ軸として、勾配Ｙ２を再度整理する（ステップＳ２４）。
　すなわち、総流量Ｘ２をｘ軸とし、上記の勾配Ｙ２をｙ軸として構成される図５に示すようなグラフのグラフ曲線において、勾配Ｙ２は、総流量Ｘ２が所定値Ｘ２ｔを超える判定領域（Ｘ２＞Ｘ２ｔ）において所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。
　次に、勾配Ｙ２が所定値以上であると判定した場合には、触媒コンバータ１１は健全であると判定する（ステップＳ２６）。この場合、さらに、この勾配Ｙ２と新品の触媒コンバータ１１を用いた場合の勾配Ｙ２とを比較し、劣化の度合いを算出する（ステップＳ２７）。そして、その結果を故障診断部３５に通知し（ステップＳ２８）、積算パラメータ算出・判定処理を終了する。
　一方、ステップＳ２５において、勾配Ｙ２が所定値以上ではないと判定した場合には、触媒コンバータ１１は健全ではないと判定し（ステップＳ２９）、その結果を故障診断部３５に通知し（ステップＳ２８）、積算パラメータ算出・判定処理を終了する。故障診断部３５は、通知された劣化の度合いの算出結果や健全か否かの判定結果に基づき、触媒コンバータ１１が故障しているか、あるいはどの程度劣化しているかなどの診断を行い、その結果をユーザに知らせるなどの処理を行う。
　以上説明したように、本実施形態によれば、第１パラメータＰＭ１の変化量に対する第２パラメータＰＭ２の変化量の割合に基づいて触媒コンバータ１１の不活性化又は劣化に関する判定が行われる。そして、第１パラメータＰＭ１は、内燃機関のトルクに対応するパラメータの積算値であり、第２パラメータＰＭ２は、触媒コンバータ１１が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータの積算値である。このため、簡易な構成で、かつより広い走行状態の範囲で触媒コンバータ１１の劣化度合いを定量化し、触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行うことができる。
　また、内燃機関のトルクに対応するパラメータが大きくなるほど、触媒コンバータ１１が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータは大きくなるので、これらのパラメータ間の相関性を利用して、触媒コンバータ１１の劣化度合いを容易に判定することができる。
　また、内燃機関のトルクに対応するパラメータが大きくなるほど、触媒コンバータ１１が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータの積算値は大きくなるので、これらのパラメータ及び積算値間の相関性を利用して、触媒コンバータ１１の劣化度合いを容易に判定することができる。
　また、第１パラメータＰＭ１として、触媒コンバータ１１に流入する排気の瞬時流量の積算値を用い、第２パラメータＰＭ２として、触媒コンバータ１１の上流側の排気に対する下流側の排気の空燃比変化の遅れ時間の積算値を用いている。このため、瞬時流量が触媒コンバータ１１の空間容積を超えると瞬時流量による遅れ時間の縮小が急に支配的となる遅れ時間の補正を、瞬時流量の増大に応じて増大する補正係数を乗算することにより行うことができる。
　なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、適宜変形して実施することができる。例えば、第１パラメータは、内燃機関のトルクに対応するパラメータの積算値であればよいので、第１パラメータとして、吸気流量の積算値や、燃料噴射量の積算値、触媒に付与した熱量の積算値を用いてもよい。
　また、第２パラメータは、触媒コンバータ１１が排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータの積算値であればよいので、第２パラメータとして、酸素濃度のピーク値又はボトム値の差の積算値を用いてもよい。
　１…機関本体、２…吸気管、３…スロットル弁、４…エアクリーナ、５…スロットルセンサ、６…燃料噴射弁、７…吸気圧センサ、８…吸気温センサ、９…ピストン、１０…排気管、１１…触媒コンバータ、１２…酸素濃度センサ、１２ａ…センサ素子（検出部）、１２ｂ…センサヒータ、１３…点火プラグ、１４…点火装置、１５…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、１７…冷却水温センサ、１８…クランク軸、１９…クランク角度センサ、１９ａ…ロータ、１９ｂ…ピックアップ、２０…大気圧センサ、２２…ヒータ制御器、２３…温度算出部、２４…電圧算出部、２５…過剰率算出部、２６…トルク演算部、２７…回転速度演算部、２８…目標値演算部、２９…基本噴射量演算部、３０…フィードバック係数演算部、３１…噴射量演算部、３２…触媒処理部、３３…遅れ時間算出部、３４…積算パラメータ算出・判定部、３５…故障診断部、ＣＧ１～ＣＧ５…グラフ曲線。
 

Claims (6)

  1. 　内燃機関の排気を浄化する触媒の不活性又は劣化に対応する処理を行う触媒処理部を有する内燃機関の制御装置であって、
    　前記触媒処理部は、第１パラメータの変化量に対する第２パラメータの変化量の割合に基づいて前記処理を行うように構成され、
    　前記第１パラメータは、前記内燃機関のトルクに対応するパラメータの積算値であり、
    　前記第２パラメータは、前記触媒が前記排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータの積算値であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記内燃機関のトルクに対応するパラメータが大きくなるほど、前記触媒が前記排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータは大きくなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記内燃機関のトルクに対応するパラメータが大きくなるほど、前記触媒が前記排気から吸蔵可能な酸素の容量に対応するパラメータの積算値は大きくなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記第１パラメータは、前記触媒に流入する前記排気の瞬時流量の積算値、前記内燃機関における吸気流量の積算値、前記内燃機関における燃料噴射量の積算値、又は前記触媒に付与した熱量の積算値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記第２パラメータは、前記触媒の上流側の前記排気に対する下流側の前記排気の空燃比変化の遅れ時間の積算値、又は前記触媒の上流側の前記排気に対する下流側の前記排気の酸素濃度のピーク値又はボトム値の差の積算値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　前記第１パラメータは、前記触媒に流入する前記排気の瞬時流量の積算値であり、前記第２パラメータは、前記触媒の上流側の前記排気に対する下流側の前記排気の空燃比変化の遅れ時間の積算値であり、該遅れ時間は、該瞬時流量の増大に応じて増大する補正係数を乗算することにより補正されるものであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
     
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