(57)【要約】【課題】上流触媒と下流触媒の双方の劣化度を考慮する内燃機関の触媒劣化診断装置を提供することを課題とする。【解決手段】ＥＣＵ４は、排気通路３６の上流側に配置された上流触媒３８の累積された累積劣化度を算出し、上流触媒３８よりも下流側に配置された下流触媒４０の累積された累積劣化度を算出し、上流触媒３８の酸素吸蔵容量を算出し、上流触媒３８及び下流触媒４０の累積劣化度と上流触媒３８の酸素吸蔵容量とに基づいて下流触媒４０の酸素吸蔵容量を算出し、上流触媒３８及び下流触媒４０の酸素吸蔵容量に基づいて上流触媒３８及び下流触媒４０の劣化を診断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路の上流側に配置された上流触媒の累積された累積劣化度を算出する第１累積劣化度算出手段と、
前記上流触媒よりも下流側に配置された下流触媒の累積された累積劣化度を算出する第２累積劣化度算出手段と、
前記上流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第１吸蔵容量算出手段と、
前記上流触媒及び下流触媒の累積劣化度と前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第２吸蔵容量算出手段と、
前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて前記上流触媒及び下流触媒の劣化を診断する診断手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項２】
前記第２累積劣化度算出手段は、失火の発生中の有無、燃料カットの実行中の有無、及び排気ガスの空燃比に基づいて混合気の目標空燃比を制御するアクティブ空燃比制御の実行中の有無、の少なくとも一つを考慮して前記下流触媒の累積劣化度を算出する、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項３】
前記第２累積劣化度算出手段は、前記下流触媒の温度に基づいて前記下流触媒の劣化度を算出する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項４】
前記第２累積劣化度算出手段は、燃料カット中においては、前記上流触媒と前記下流触媒との間に配置された酸素センサの出力値を考慮して前記下流触媒の累積ストレスを算出する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項５】
前記診断手段は、前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量の合計に基づいて診断する、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項６】
前記第２吸蔵容量算出手段は、前記上流触媒の累積劣化度と前記下流触媒の累積劣化度との比と、前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて、前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の触媒劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気通路の上流触媒と下流触媒との間と、下流触媒の下流とに設けられた酸素センサを配置して、上流触媒の劣化判定を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９７３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術は、下流触媒の劣化を考慮せずに上流触媒の劣化判定を行う。このため下流触媒が劣化している場合であっても、上流触媒は正常であると判定される恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、上流触媒と下流触媒の双方の劣化度を考慮する内燃機関の触媒劣化診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、内燃機関の排気通路の上流側に配置された上流触媒の累積された累積劣化度を算出する第１累積劣化度算出手段と、前記上流触媒よりも下流側に配置された下流触媒の累積された累積劣化度を算出する第２累積劣化度算出手段と、前記上流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第１吸蔵容量算出手段と、前記上流触媒及び下流触媒の累積劣化度と前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する第２吸蔵容量算出手段と、前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて前記上流触媒及び下流触媒の劣化を診断する診断手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置によって達成できる。
【０００７】
下流触媒の累積劣化度を考慮して下流触媒の酸素吸蔵容量が算出され、上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて上流触媒及び下流触媒の劣化が診断される。このように、上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量に基づいて上流触媒及び下流触媒の劣化が診断されるので、触媒劣化の診断精度が向上する。
【０００８】
上記構成において、前記第２累積劣化度算出手段は、失火の発生中の有無、燃料カットの実行中の有無、及び排気ガスの空燃比に基づいて混合気の目標空燃比を制御するアクティブ空燃比制御の実行中の有無、の少なくとも一つを考慮して前記下流触媒の累積劣化度を算出する、構成を採用できる。
【０００９】
これにより、内燃機関の状態を考慮して下流触媒の累積劣化度を算出できる。従って、累積劣化度の算出精度が向上する。
【００１０】
上記構成において、前記第２累積劣化度算出手段は、前記下流触媒の温度に基づいて前記下流触媒の劣化度を算出する、構成を採用できる。
【００１１】
触媒は高温であるほど劣化しやすい。従って下流触媒の温度に基づいて上流触媒の劣化度を算出することにより、下流触媒の劣化度の算出精度が向上する。
【００１２】
上記構成において、前記第２累積劣化度算出手段は、燃料カット中においては、前記上流触媒と前記下流触媒との間に配置された酸素センサの出力値を考慮して前記下流触媒の累積劣化度を算出する、構成を採用できる。
【００１３】
リーン雰囲気下で燃料カットが実行された場合と、リッチ雰囲気下で燃料カットが実行された場合とでは、燃料カットが実行されてから下流触媒周囲がリーン雰囲気になるまでの期間は異なっている。この期間の相違により、下流触媒の劣化度も異なる。酸素センサの出力値を考慮することにより、この期間の相違を考慮することができる。これにより、下流触媒の累積劣化度の算出精度が向上する。
【００１４】
上記構成において、前記診断手段は、前記上流触媒及び下流触媒の酸素吸蔵容量の合計に基づいて診断する、構成を採用できる。
【００１５】
これにより、上流触媒及び下流触媒の双方の劣化度を考慮して触媒の劣化を診断できる。従って、下流触媒が劣化しているにも関わらず、上流触媒が劣化していないとの誤診断を防止できる。
【００１６】
上記構成において、前記第２吸蔵容量算出手段は、前記上流触媒の累積劣化度と前記下流触媒の累積劣化度との比と、前記上流触媒の酸素吸蔵容量とに基づいて、前記下流触媒の酸素吸蔵容量を算出する、構成を採用できる。
【００１７】
このように、簡単な方法で下流触媒の酸素吸蔵容量を算出できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上流触媒と下流触媒の双方の劣化度を考慮する内燃機関の触媒劣化診断装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施例に係るエンジンシステムの構成を示した模式図である。
【図２】図２は、ＥＣＵが実行する触媒劣化診断処理の一例を示したフローチャートである。
【図３】図３は、診断マップの例示図である。
【図４】図４は、ＥＣＵが実行する上流触媒の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。
【図５】図５は、劣化度算出マップの例示図である。
【図６】図６は、ＥＣＵが実行する下流触媒の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。
【図７】図７は、燃料カット実行前後での酸素センサの出力値の挙動の説明図である。
【図８】図８Ａ、Ｂは、上流触媒の劣化度と下流触媒を通過した排気ガスの浄化率との関係を示したグラフである。
【図９】図９Ａ、Ｂは、燃料カット期間と、上流触媒床内及び下流触媒床内の空燃比とを示した図である。
【図１０】図１０は、触媒の劣化度と走行距離との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本実施例に係るエンジンシステムの構成を示した模式図であり、自動車に搭載された多気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。図１では１つの気筒の構成を中心として示している。エンジン２には、燃焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ１２と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。
【００２２】
燃焼室１０に接続している吸気ポート１６は吸気バルブ（図示略）の駆動により開閉される。吸気ポート１６に接続された吸気通路２０の途中にはサージタンク２２が設けられ、サージタンク２２の上流側にはスロットルモータ２４によって開度が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。
【００２３】
このスロットルバルブ２６の開度により吸気量が調整される。スロットル開度はスロットル開度センサ２８により検出され、サージタンク２２内の吸気圧ＰＭは、サージタンク２２に設けられた吸気圧センサ３０により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。また、吸気通路２０にはエアフロメータ２１が配置されて、吸入空気量をＥＣＵ４に出力する。
【００２４】
燃焼室１０に接続している排気ポート３２は排気バルブ（図示略）の駆動により開閉される。排気ポート３２に接続された排気通路３６には、排気ガスを浄化すると共に、酸素吸蔵可能な上流触媒３８、下流触媒４０が設けられている。また、排気通路３６には、上流触媒３８の上流側に、空燃比センサ６４が、上流触媒３８と下流触媒４０との間に酸素センサ６６が配置されている。
【００２５】
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などから構成され、エンジン全体の作動を制御する。ＲＯＭには、後述する触媒劣化診断処理を実行するためのプログラムが格納されている。ＥＣＵ４は、第１累積劣化度算出手段、第２累積劣化度算出手段、第１吸蔵量算出手段、第２吸蔵量算出手段、診断手段に相当する。
【００２６】
このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ２８及び吸気圧センサ３０以外に、アクセルペダル４４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ５６からの信号を入力している。更に、ＥＣＵ４は、クランク軸５４の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５８、空燃比センサ６４、酸素センサ６６からそれぞれ信号を入力している。また、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ４１が設けられ、検出したエンジン冷却水温度は、ＥＣＵ４に出力される。ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、及びスロットル開度を適宜制御する。
【００２７】
ＥＣＵ４は、上流触媒３８に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように、燃料噴射量をアクティブ制御する。アクティブ制御とは、空燃比センサ６４の出力、或いはその出力と酸素センサ６６の出力とに基づいて燃料噴射量を制御するものである。
【００２８】
アクティブ制御では、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である場合には燃料噴射量が減量され、リーン側である場合には燃料噴射量が増量される。これにより、空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲内に維持される。上記した上流触媒３８は、空燃比が理論空燃比近傍である場合に、高い浄化性能を発揮する。
【００２９】
次に、ＥＣＵ４が実行する触媒劣化診断処理について説明する。図２は、ＥＣＵ４が実行する触媒劣化診断処理の一例を示したフローチャートである。
【００３０】
ＥＣＵ４は、触媒劣化の診断条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、吸入空気量及び機関回転速度が略一定になっているなど、エンジン２が定常運転状態にあり、かつ触媒温度が活性温度領域にあれば条件成立と判定される。条件不成立の場合には、触媒劣化診断処理は実行されず、条件成立の場合には、ステップＳ２の処理が実行される。
【００３１】
ＥＣＵ４は、上流触媒３８、下流触媒４０の累積劣化度を読み込む（ステップＳ２、Ｓ３）。上流触媒３８、下流触媒４０の累積劣化度の算出については後述する。次に、ＥＣＵ４は、上流触媒３８の酸素吸蔵容量を算出する（ステップＳ４）。上流触媒３８の酸素吸蔵容量の算出は以下の方法により行う。
【００３２】
触媒前空燃比がリーンである場合に、上流触媒３８に流入する排気ガス中の酸素過剰量ΔOSAは、次式により求めることができる。
ΔOSA＝（A/F−A/Fstoichi）×燃料噴射量×α ・・・（１）
但し、A/Fstoichiは、理論空燃比であり、αは空気中の酸素の比率である。
一方、触媒前空燃比がリッチである場合に、上流触媒３８に流入する排気ガス中の酸素不足量ΔOSAは、次式により求めることができる。
ΔOSA＝（A/Fstoichi−A/F）×燃料噴射量×α ・・・（２）
【００３３】
従って、│A/F−A/Fstoichi│＝ΔA/Fとすれば、触媒前空燃比がリッチである場合、およびリーンである場合を区別することなく、上流触媒３８に流入する排気ガス中の酸素の過不足量ΔOSAを次式の通り表すことができる。
ΔOSA＝ΔA/F×燃料噴射量×α ・・・（３）
【００３４】
ＥＣＵ４は、酸素センサ６６の出力が反転する毎に、酸素吸蔵量ＯＳＡをクリアし、以後、次式に示すように酸素過不足量ΔOSAの積算値を酸素吸蔵量OSAとして算出する。
OSA＝ΣΔOSA
＝Σ（ΔA/F×燃料噴射量×α） ・・・（４）
【００３５】
酸素センサ６６の出力が反転するのは、上流触媒３８内の酸素が全て放出された時点、および上流触媒３８内に酸素が一杯に吸蔵された時点の何れかである。前者の場合は、その後、上流触媒３８に酸素が一杯に吸蔵されて酸素センサ６６の出力が再び反転するまで、酸素過剰量ΔOSAを積算することで上流触媒３８の酸素吸蔵容量を求めることができる。また、後者の場合も、その後、上流触媒３８内の酸素が全て放出されて酸素センサ６６の出力が再び反転するまで酸素不足量ΔOSAを積算することで上流触媒３８の酸素吸蔵容量を求めることができる。つまり、何れの場合において、酸素センサ６６の出力が反転した時点では、その時点で算出されている酸素吸蔵量OSAは、上流触媒３８の酸素吸蔵容量として認識することができる。このような方法によりＥＣＵ４は上流触媒３８の酸素吸蔵量を算出している。尚、その他公知の方法によって、ＥＣＵ４は上流触媒３８の酸素吸蔵量を算出してもよい。
【００３６】
次に、ＥＣＵ４は、下流触媒４０の酸素吸蔵容量を算出する（ステップＳ５）。具体的には、上流触媒３８の累積劣化度Fr_Sと下流触媒４０の累積劣化度Rr_Sの比と、上流触媒３８の酸素吸蔵容量Fr_Cmaxと下流触媒４０との酸素吸蔵容量Rr_Cmaxとの比が等しいものとして、以下の式により下流触媒４０の酸素吸蔵容量Rr_Cmaxを算出する。
Rr_Cmax=Fr_Cmax*Rr_S/Fr_S・・・（５）
【００３７】
このようにＥＣＵ４は簡易な方法で下流触媒４０の酸素吸蔵容量を算出する。尚、下流触媒４０の酸素吸蔵容量を、上述した上流触媒３８の酸素吸蔵容量を算出と同様の方法で算出することも考えられる。しかしながら、下流触媒４０まで上記と同様の方法で酸素吸蔵容量を算出しようとすると、下流触媒４０より下流側の排気ガスの空燃比がリッチ、リーン間で反転するまで下流触媒４０に流入する排気ガスの空燃比を、リーン又はリッチの何れかの側に制御する必要がある。このためエミッションが悪化する恐れがある。
【００３８】
次に、ＥＣＵ４は、上流触媒３８と下流触媒４０とのそれぞれの酸素吸蔵容量を加算して上流触媒３８及び下流触媒４０全体の酸素吸蔵容量T_Cmaxを算出する（ステップＳ６）。次にＥＣＵ４は、全体の酸素吸蔵容量T_Cmaxが劣化判定値Kobd未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。詳細には、ＥＣＵ４は、予めＲＯＭに記憶された診断マップに基づいて、触媒の劣化状態を診断する。図３は、診断マップの例示図である。T_Cmaxの値が、診断マップ上の診断曲線Ｋにより区分けされた正常診断領域又は異常診断領域の何れに位置するか判断する。
【００３９】
T_Cmaxが劣化判定値Kobd未満の場合には、ＥＣＵ４は、正常であると診断し（ステップＳ８）、T_Cmaxが劣化判定値Kobdを超えている場合には、ＥＣＵ４は、異常であると診断する（ステップＳ９）。
【００４０】
以上のようにＥＣＵ４は、上流触媒３８、下流触媒４０の双方の劣化度を考慮して触媒の異常診断を行う。これにより、触媒劣化の診断精度が向上する。
【００４１】
次に、ＥＣＵ４が実行する上流触媒３８の累積劣化度の算出について説明する。図４は、ＥＣＵ４が実行する上流触媒３８の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。尚、ＥＣＵ４は、上流触媒３８の累積劣化度の算出処理を、例えば２００msec毎に実行する。
【００４２】
図４に示すように、ＥＣＵ４は、上流触媒３８の温度を算出する（ステップＳ１０）。温度の算出は、エアフロメータ２１によって検出されたクランク角センサ５８の出力に基づいて算出される機関回転速度、及びスロットル開度センサ２８の検出値に基づいて算出される機関負荷の少なくとも一つに基づいて、予め実験等を通じて設定されたマップ又は関数を利用し、上流触媒３８の温度を推定する。尚、上流触媒３８の温度の算出はその他公知の方法でおこなってもよい。
【００４３】
次に、ＥＣＵ４は、エンジン２の失火の有無を判定する（ステップＳ１１）。失火の有無の判定は、点火プラグ１４で火花を飛ばす前後での燃焼室１０内の圧力の変化に基づいて判定する。尚、失火の有無の判定は、それ以外の公知の方法で行ってもよい。
【００４４】
失火が発生している場合には、ＥＣＵ４は、失火に応じた上流触媒３８の劣化度を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、触媒温度に関連付けされた上流触媒３８の劣化度数を示したマップに基づいて算出する。図５は、劣化度を算出するための劣化度算出マップの例示図である。図５に示すように、触媒温度が高いほど上流触媒３８の劣化度数が大きくなるように設定されている。尚、劣化度算出マップには、後述する、燃料カットの有無、アクティブ制御の有無、リッチ雰囲気の有無毎に、劣化度数が規定されている。尚、後述する、下流触媒４０の劣化度を算出する際も、図５に示したマップと同様のマップを参照するが、上流触媒３８と下流触媒４０との種類が異なっている場合には、それぞれに応じたマップに基づいて、それぞれの劣化度を算出する。
【００４５】
次に、ＥＣＵ４は、上流触媒３８の累積劣化度を算出する（ステップＳ１８）。具体的には、前回まで算出した上流触媒３８の劣化度数の累積値に、今回算出した劣化度数を加算することにより算出する。
【００４６】
失火が発生していない場合には、ＥＣＵ４は、燃料カットの有無について判定する（ステップＳ１３）。燃料カットの有無は、ＥＣＵ４は燃料カットフラグに基づいて判定する。燃料カット中は、上流触媒３８周辺はリーン雰囲気となるため、上流触媒３８の劣化が進行する。
【００４７】
燃料カット中である場合には、ＥＣＵ４は、劣化度数を算出する（ステップＳ１４）。具体的には、前述した劣化度算出マップに基づいて算出する。次に、ＥＣＵ４は、ステップＳ１８の処理を実行する。
【００４８】
燃料カット中ではない場合には、ＥＣＵ４は、アクティブ空燃比制御の実行中の有無について判定する（ステップＳ１５）。詳細には、ＥＣＵ４は、アクティブ空燃比制御のフラグに基づいて判定する。アクティブ制御の実行中の場合には、ＥＣＵ４は、劣化度算出マップに基づいて、アクティブ制御に応じた上流触媒３８の劣化度を算出する（ステップＳ１６）。
【００４９】
アクティブ制御が実行されていない場合には、ＥＣＵ４は、上流触媒３８に流入する排気ガスはリッチ雰囲気下であるとして、劣化度算出マップに基づいて上流触媒３８の劣化度を算出する（ステップＳ１７）。
【００５０】
尚、失火時や燃料カット時において、上流触媒３８の劣化が進行する。失火時は、吸入空気量が多く酸素が燃焼によって消費されないため、上流触媒３８に多くの酸素が供給されるからである。燃料カット時は、スロットル弁２６の開度はある程度制御されるものの、燃焼は行われないため、上流触媒３８周辺はリーン雰囲気となるからである。
【００５１】
このように、ＥＣＵ４は、失火の発生中の有無、燃料カットの実行中の有無、及び排気ガスの空燃比に基づいて混合気の目標空燃比を制御するアクティブ空燃比制御の実行中の有無、に応じて、上流触媒３８の劣化度を算出する。このようにエンジン２の状態に応じて劣化度を算出することにより、上流触媒３８の累積劣化度の算出精度が向上する。
【００５２】
次に、ＥＣＵ４が実行する下流触媒４０の累積劣化度の算出について説明する。図６は、ＥＣＵ４が実行する下流触媒４０の累積劣化度の算出処理の一例を示したフローチャート図である。尚、下流触媒４０の累積劣化度の算出処理は、大部分で上流触媒３８の累積劣化殿算出処理と共通している。このため、共通部分の処理については説明を省略する。
【００５３】
図６に示すように、ＥＣＵ４は、ステップＳ２３で肯定判定の場合、即ち燃料カット実行中の場合には、酸素センサ６６の出力値を読み込み（ステップＳ１３１）、出力値が０．０５Ｖ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３２）。酸素センサ６６の出力電圧値が０．０５Ｖ未満の場合には、ＥＣＵ４はステップＳ２４の処理を実行する。０．０５Ｖを超えている場合には、ＥＣＵ４は、ステップＳ２５の処理を実行する。この理由について説明する。
【００５４】
図７は、燃料カット実行前後での酸素センサ６６の出力値の挙動の説明図である。酸素センサ６６は、１〜０Ｖまでの範囲内の電圧値を出力し、酸素が多いほど、低い電圧値を出力する。燃料を含まない空気が酸素センサ６６に供給された場合には、酸素センサ６６の出力値は０．０５Ｖ未満を示す。
【００５５】
図７に示すように、リッチ雰囲気下で燃料カットが実行された場合、燃料フラグがＯＮとなってからある程度の期間が経過した後に、酸素センサ６６の出力値がリーン状態を示す。これは、燃料カットが実行されてから所定の期間は、リーン雰囲気の空気が上流触媒３８に流入して、上流触媒３８が酸素を吸蔵するからである。このため、上流触媒３８よりも下流側は、所定期間リッチ雰囲気となる。上流触媒３８に吸蔵された酸素量が容量の上限に達した時点で、上流触媒３８よりも下流側がリーン雰囲気となる。
【００５６】
また、図７に示したように、リーン雰囲気下で燃料カットが実行された場合、燃料カットが実行されてから、比較的早くに酸素センサ６６の出力値が更に低下する。これは、以下の理由に基づく。リーン雰囲気下においては上流触媒３８に吸蔵された酸素量は既に容量の上限近くにあるため、燃料カットが実行されると、直ちに上流触媒３８に吸蔵された酸素量は容量の上限に達する。このため、上流触媒３８よりも下流側には燃料が混合していない空気が供給されることになるからである。
【００５７】
従って、燃料カットが実行された場合であっても、下流触媒４０周辺が直ちにリーン雰囲気とならない場合もある。このような場合を考慮して、ＥＣＵ４は、酸素センサ６６の出力値に基づいて、下流触媒４０の劣化度を累積する。これにより、下流触媒４０の累積劣化度の算出精度が向上する。
【００５８】
以上のように、ＥＣＵ４は、上流触媒３８、下流触媒４０の酸素吸蔵容量に基づいて、上流触媒３８、下流触媒４０の劣化が診断する。これにより触媒劣化の診断精度が向上する。
【００５９】
ここで、上流触媒３８と下流触媒４０との双方の劣化度を算出することにより触媒劣化診断を行うことによる重要性について簡単に説明する。図８Ａ、Ｂは、上流触媒３８の劣化度と下流触媒４０を通過した排気ガスの浄化率との関係を示したグラフである。
【００６０】
図８Ａのグラフは、上流触媒３８の劣化度と排気ガス中のＨＣ成分全体の量との関係を示している。ＨＣの浄化率は、上流触媒３８の性能に依存し、下流触媒４０の劣化度によって大きな影響は受けない。図８Ｂのグラフは、上流触媒３８の劣化度と排気ガス中のＮＯｘ成分の量との関係を示している。ＮＯｘの浄化率は、下流触媒４０の性能に大きく依存する。従って、従来の触媒劣化の診断方法のように上流触媒３８のみの劣化を診断する場合、ご診断を避けるために、下流触媒４０の劣化度が大きいとの前提で、上流触媒３８の劣化を診断していた。このため、上流触媒３８が正常であるにもかかわら、劣化していると診断される恐れがあった。しかしながら、本実施例のように、上流触媒３８、下流触媒４０の双方の劣化度を考慮して診断するため、診断精度が向上する。
【００６１】
次に、燃料カット期間によって上流触媒３８と下流触媒４０との劣化状態が変わることについて説明する。図９Ａ、Ｂは、燃料カット期間と、上流触媒３８床内及び下流触媒４０床内の空燃比とを示した図である。図９Ａは、燃料カット期間が比較的短い場合を示しており、図９Ｂは、燃料カット期間が比較的長い場合を示している。尚、燃料カット期間は、エンジンの運転状態に応じて変更されている。
【００６２】
図９Ａは、１回で燃料カットフラグがＯＮとなる期間が２．０ｓｅｃであり、それが計５回実行される場合を示している。従って、図９Ａに示した例においては、燃料カット期間の合計期間は、１０．０ｓｅｃである。上流触媒３８周辺の雰囲気は、燃料フラグがＯＮとなってから、０．５ｓｅｃ程度のタイムラグをおいてリッチからリーンへと移行する。また、下流触媒４０床内での空燃比は、燃料フラグがＯＮとなってから、１．５ｓｅｃ程度のタイムラグをおいてリッチからリーンへと移行する。従って、下流触媒４０床内が酸素過多状態である期間は、燃料カット１回に対して、０．５ｓｅｃである。よって、下流触媒４０床内が酸素過多状態である期間の合計は、２．５ｓｅｃである。
【００６３】
図９Ｂは、１回で燃料カットフラグがＯＮとなる期間が５．０ｓｅｃであり、それが計２回実行される場合を示している。従って、図９Ａに示した例においては、燃料カット期間の合計期間は、図９Ａに示した場合と同様の１０．０ｓｅｃである。下流触媒４０床内が酸素過多状態である期間は、燃料カット１回に対して、３．５ｓｅｃである。よって、下流触媒４０床内が酸素過多状態である期間の合計は、７．０ｓｅｃである。
【００６４】
このように、燃料カットの合計期間が同じであっても、下流触媒４０床内が酸素過多状態である期間は相違する場合がある。これは、燃料カットの合計期間が同じであっても、下流触媒４０の劣化度には差が生じる場合があることを示している。
【００６５】
図１０は、触媒の劣化度と走行距離との関係を示したグラフである。尚、図１０には、上述した、燃料カット期間が比較的長い場合と短い場合とでの上流触媒３８と下流触媒４０との劣化度合いを示している。
【００６６】
図１０に示すように、１回の燃料カット期間が比較的長く設定してエンジンを継続的に運転させた場合、上流触媒３８と下流触媒４０とは双方とも早期に劣化しやすい。一方、１回の燃料カット期間が比較的短く設定してエンジンを継続的に運転させた場合、上流触媒３８と下流触媒４０とは双方とも劣化しにくいが、上流触媒３８の劣化と下流触媒４０の劣化とで大きな差が生じる。従って、従来のように上流触媒３８の劣化状態に基づいて触媒の劣化の診断を行うと、誤判定を起こす恐れがある。
【００６７】
しかしながら、本実施例のように、上流触媒３８、下流触媒４０の劣化の双方を考慮して触媒の劣化診断を行うので、上記のような場合であっても診断の精度を維持できる。
【００６８】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
２  エンジン
４  ＥＣＵ
３６  排気通路
３８  上流触媒
４０  下流触媒
６４  空燃比センサ
６６  酸素センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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