(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出し、ストイキを境に出力値が急変する特性を有する触媒後センサと、
所定の診断実行条件が成立したとき、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチおよびリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を複数計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素吸蔵容量の値に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する判定手段と、
前記触媒後センサの出力が、前記診断実行条件の成立時直前にストイキ近傍の所定範囲内に維持されているとき、診断を禁止する禁止手段と、
を備え、
前記禁止手段は、所定時間内における前記触媒後センサ出力の変化率を逐次的に算出し、この変化率の最大値と最小値との積が負であるとき、診断を禁止する
ことを特徴とする触媒異常診断装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
所定の診断実行条件が成立したとき、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチおよびリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を複数計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素吸蔵容量の値に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒後センサの出力が、前記診断実行条件の成立時直前にストイキ近傍の所定範囲内に維持されているとき、少なくとも初回のリッチ制御時に、リッチからリーンへの切替タイミングを遅らせるディレイを実行する
ことを特徴とする触媒異常診断装置。
【請求項３】
前記ディレイにおけるディレイ時間が、吸入空気量に応じて変化させられる
ことを特徴とする請求項２に記載の触媒異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒の異常診断に係り、特に、内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用内燃機関において、その排気系には排気ガスを浄化するための触媒が設置されている。この触媒の中には酸素吸蔵能（Ｏ2ストレージ能）を有するものがある。この酸素吸蔵能を有する触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキ）よりも大きくなると、即ちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸蔵し、排気ガスの空燃比がストイキよりも小さくなると、即ちリッチになると吸蔵した酸素を放出する。例えばガソリンエンジンでは触媒に流入する排気ガスがストイキ近傍となるよう空燃比制御が行われるが、酸素吸蔵能を有する三元触媒を使用すると、運転条件により実際の空燃比がストイキから多少ズレてしまっても、三元触媒の酸素吸蔵・放出作用により、かかる空燃比ズレを吸収することができる。
【０００３】
ところで、触媒が劣化すると触媒の浄化率が低下するが、触媒の劣化度と酸素吸蔵能の低下度との間には相関関係がある。よって、酸素吸蔵能の低下を検出することで触媒の劣化ないし異常を検出することができる。一般的には、空燃比をリッチ及びリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を行い、触媒の酸素吸蔵容量を計測し、触媒の劣化を診断する方法（所謂Ｃｍａｘ法）が採用される。
【０００４】
例えば特許文献１に記載の装置では、触媒上流側の空燃比をリッチ又はリーンにシフトさせ、三元触媒における酸素ストレージ量を０又は最大量に初期化した後に触媒上流の空燃比を反転させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２９８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記Ｃｍａｘ法においては、触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサが設けられ、この触媒後センサの出力がリーンまたはリッチに反転するのに応答して、触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチおよびリーンに切り替えるようにしている。また、空燃比をリーンに制御しているリーン制御の最中と、空燃比をリッチに制御しているリッチ制御の最中とに、交互に酸素吸蔵容量を計測し、これら複数の酸素吸蔵容量の計測値に基づき、触媒が正常か否かを判定するようにしている。
【０００７】
一方、本発明者らの研究結果によれば、アクティブ空燃比制御の開始直前に、触媒後センサの出力がストイキ付近に維持されている場合、酸素吸蔵容量の初回の計測値が真の値に比べて顕著に小さくなることが判明した。このような計測誤差は診断精度を低下させ、最悪、正常な触媒を異常とする誤診断につながる虞もある。
【０００８】
そこで、本発明は以上の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、診断精度の低下および誤診断を防止し得る内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の態様によれば、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
所定の診断実行条件が成立したとき、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチおよびリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を複数計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素吸蔵容量の値に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する判定手段と、
前記触媒後センサの出力が、前記診断実行条件の成立時直前にストイキ近傍の所定範囲内に維持されているとき、診断を禁止する禁止手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
【００１０】
これによれば、アクティブ空燃比制御の開始直前に触媒後センサの出力がストイキ付近に維持されているような場合に、真の値に比べて顕著に小さい酸素吸蔵容量の初回の計測値を含めて診断を行うことを防止できる。よって、診断精度の低下および誤診断を未然に防止することができる。
【００１１】
好ましくは、前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒後センサの出力が所定のリーン判定値またはリッチ判定値に達する毎に、前記排気ガスの空燃比をリッチおよびリーンに切り替え、前記禁止手段は、前記触媒後センサの出力が前記診断実行条件の成立時直前に前記リーン判定値と前記リッチ判定値との間の範囲内に維持されているとき、診断を禁止する。
【００１２】
代替的に、前記禁止手段は、前記所定時間内における前記触媒後センサ出力の変化率を逐次的に算出し、この変化率の最大値と最小値との積が負であるとき、診断を禁止する。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
所定の診断実行条件が成立したとき、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチおよびリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を複数計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素吸蔵容量の値に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒後センサの出力が、前記診断実行条件の成立時直前にストイキ近傍の所定範囲内に維持されているとき、少なくとも初回のリッチ制御時に、リッチからリーンへの切替タイミングを遅らせるディレイと、リッチ振幅を基準値よりも増大させるリッチ振幅増大との少なくとも一方を実行する
ことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
【００１４】
これによれば、アクティブ空燃比制御の開始直前に触媒後センサの出力がストイキ付近に維持されているような場合に、ディレイおよびリッチ振幅増大の少なくとも一方により、触媒の活性を促進するなどして、酸素吸蔵容量の初回の計測値が顕著に小さくなることを防止できる。よってこの初回の計測値を含めて十分な精度で診断が実行可能となり、誤診断も未然に防止することができる。
【００１５】
好ましくは、前記ディレイにおけるディレイ時間と、前記リッチ振幅増大における振幅増大量との少なくとも一方が、吸入空気量に応じて変化させられる。
【００１６】
本発明の更なる他の態様によれば、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
所定の診断実行条件が成立したとき、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチおよびリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を複数計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素吸蔵容量の値に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記酸素吸蔵容量の値が計測される毎に前回の計測値から今回の計測値までの増加幅を算出し、この増加幅が所定値以下となる今回の計測値に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する
ことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
【００１７】
アクティブ空燃比制御の開始直前に触媒後センサの出力がストイキ付近に維持されているような場合、酸素吸蔵容量の計測値は、顕著に小さい値から次第に増加し、やがて一定値に収束する傾向にある。よって増加幅が所定値以下となる今回の計測値に基づき触媒が正常か否かを判定すれば、顕著に小さい計測値を診断対象から除外することができ、診断精度の低下および誤診断を未然に防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、診断精度の低下および誤診断を防止することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】触媒の構成を示す概略断面図である。
【図３】アクティブ空燃比制御のタイムチャートである。
【図４】図３と同様のタイムチャートであり、酸素吸蔵容量の計測方法を説明するための図である。
【図５】触媒前センサ及び触媒後センサの出力特性を示すグラフである。
【図６】アクティブ空燃比制御の実行前から実行後にかけての各値の推移を示すタイムチャートである。
【図７】異常診断処理の第１実施例を示すフローチャートである。
【図８】異常診断処理の第２実施例を示すフローチャートである。
【図９】異常診断処理の第３実施例を示すフローチャートである。
【図１０】触媒後センサの出力変化を示すタイムチャートである。
【図１１】触媒後センサの出力変化率の変化を示すタイムチャートである。
【図１２】触媒後センサの出力変化を示すタイムチャートである。
【図１３】触媒後センサの出力変化率の変化を示すタイムチャートである。
【図１４】異常診断処理の第４実施例を示すフローチャートである。
【図１５】ディレイ時間を決定するためのマップを示す図である。
【図１６】酸素吸蔵容量の計測毎の計測値と増加幅を示すタイムチャートである。
【図１７】計測回数に応じた増加幅を示すグラフである。
【図１８】異常診断処理の第５実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関たるエンジン１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態のエンジン１は自動車用多気筒エンジン（１気筒のみ図示）であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。
【００２２】
エンジン１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒ごとに取り付けられている。
【００２３】
各気筒の吸気ポートは吸気マニホールドを介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気集合通路をなす吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ９が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、エンジンに流入する空気量すなわち吸入空気量を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式スロットルバルブ１０とが設けられている。なお吸気ポート、吸気マニホールド、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。
【００２４】
吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタすなわち燃料噴射弁１２が気筒ごとに配設される。インジェクタ１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時に燃焼室３に吸入され、ピストン４で圧縮され、点火プラグ７で点火燃焼させられる。
【００２５】
一方、各気筒の排気ポートは、排気マニホールドを介して排気集合通路をなす排気管６に接続されている。これら排気ポート、排気マニホールド及び排気管６により排気通路が形成される。排気管６には、その上流側と下流側に、酸素吸蔵能を有する三元触媒からなる触媒即ち上流触媒１１及び下流触媒１９が直列に設けられている。例えば、上流触媒１１は排気マニホールドの直後に配置され、下流触媒１９は車両の床下などに配置される。
【００２６】
上流触媒１１の上流側及び下流側に、それぞれ、酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ、即ち触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８が設けられている。図５に示すように、触媒前センサ１７は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。他方、触媒後センサ１８は所謂Ｏ2センサからなり、理論空燃比を境に出力値が急変する特性（Ｚ特性）を持つ。
【００２７】
上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０及びインジェクタ１２等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、触媒前センサ１７、触媒後センサ１８のほか、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ１４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、インジェクタ１２、スロットルバルブ１０等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
【００２８】
触媒１１，１９は、これに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（ストイキ、例えばＡ／Ｆｓ＝１４．６）のときにＮＯｘ ，ＨＣおよびＣＯを同時に高効率で浄化する。よってこの特性に合わせて、ＥＣＵ２０は、エンジンの通常運転時、触媒１１，１９に流入する排気ガスの空燃比がストイキに一致するよう、燃焼室３に供給される混合気の空燃比（具体的にはインジェクタ１２からの燃料噴射量）を触媒前センサ１７の出力に基づきフィードバック制御する。
【００２９】
ここで、異常診断の対象となる上流触媒１１についてより詳細に説明する。なお下流触媒１９も上流触媒１１と同様に構成されている。図２に示すように、触媒１１においては、図示しない担体基材の表面上にコート材３１が被覆され、このコート材３１に微粒子状の触媒成分３２が多数分散配置された状態で担持され、触媒１１内部で露出されている。触媒成分３２は主にＰｔ，Ｐｄ等の貴金属からなり、ＮＯｘ ，ＨＣおよびＣＯといった排ガス成分を反応させる際の活性点となる。他方、コート材３１は、排気ガスと触媒成分３２との界面における反応を促進させる助触媒の役割を担うと共に、雰囲気ガスの空燃比に応じて酸素を吸放出可能な酸素吸蔵成分を含む。酸素吸蔵成分は例えば二酸化セリウムＣｅＯ2やジルコニアからなる。なお、「吸蔵」と同義で「吸収」または「吸着」を用いることもある。
【００３０】
例えば、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリーンであると、触媒成分３２の周囲に存在する酸素吸蔵成分が雰囲気ガスから酸素を吸収し、この結果ＮＯｘが還元され、浄化される。他方、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリッチであると、酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この放出された酸素によりＨＣおよびＣＯが酸化され、浄化される。
【００３１】
この酸素吸放出作用により、通常のストイキ空燃比制御に際して実際の空燃比がストイキに対して多少ばらついたとしても、このばらつきを吸収することができる。
【００３２】
ところで、新品状態の触媒１１では前述したように多数の触媒成分３２が均等に分散配置されており、排気ガスと触媒成分３２との接触確率が高い状態に維持されている。しかしながら、触媒１１が劣化してくると、一部の触媒成分３２に消失が見られるほか、触媒成分３２同士が排気熱で焼き固まって焼結状態になるものがある（図の破線参照）。こうなると排気ガスと触媒成分３２との接触確率が低下し、浄化率を落としめる原因となる。そしてこのほかに、触媒成分３２の周囲に存在するコート材３１の量、即ち酸素吸蔵成分の量が減少し、酸素吸蔵能自体が低下する。
【００３３】
このように、触媒１１の劣化度と触媒１１の酸素吸蔵能低下度との間には相関関係がある。そこで本実施形態では、特にエミッションへの影響が大きい上流触媒１１の酸素吸蔵能を検出することにより、上流触媒１１の劣化度を検出し、上流触媒１１の異常を診断することとしている。ここで触媒１１の酸素吸蔵能は、現状の触媒１１が吸蔵し得る最大酸素量である酸素吸蔵容量（ＯＳＣ；O2 Storage Capacity、単位はｇ）の大きさによって表される。
【００３４】
本実施形態の触媒異常診断は前述のＣｍａｘ法によるものを基本とする。そして異常診断に際しては、ＥＣＵ２０によりアクティブ空燃比制御が実行される。すなわちＥＣＵ２０は、触媒１１に供給される排気ガスの空燃比、具体的には燃焼室３内の混合気の空燃比を、ストイキＡ／Ｆｓを中心にリッチ及びリーンに交互に且つアクティブに所定周期分切り替える。
【００３５】
また、異常診断は、エンジン１の定常運転時で且つ触媒１１が活性温度域にあるときに実行される。触媒１１の温度（触媒床温）の検出については、温度センサを用いて直接検出してもよいが、本実施形態の場合にはエンジンの運転状態から推定することとしている。
【００３６】
例えばＥＣＵ２０は、エアフローメータ５によって検出された吸入空気量Ｇａに基づき、予め定められたマップまたは関数（以下、マップ等という）に従い、触媒１１の温度Ｔｃを推定する。なお、吸入空気量Ｇａ以外のパラメータ、例えばエンジン回転速度Ｎｅなどを触媒温度推定に用いるパラメータに含めてもよい。
【００３７】
以下、図３及び図４を用いて、上流触媒１１の酸素吸蔵容量の計測方法を説明する。
【００３８】
図３（Ａ）において、破線は目標空燃比Ａ／Ｆｔ、実線は触媒前センサ１７の出力（但し触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒへの換算値）を示す。また図３（Ｂ）において、実線は触媒後センサ１８の出力（但しその出力電圧Ｖｒ）を示す。
【００３９】
図示するように、時刻ｔ１より前ではリーン制御が実行され、目標空燃比Ａ／Ｆｔはリーン空燃比Ａ／Ｆｌ（例えば１５．１）とされ、触媒１１には、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリーンガスが供給されている。このとき触媒１１は酸素を吸蔵し続けているが、飽和状態即ち満杯まで酸素を吸蔵した時点でそれ以上酸素を吸蔵できなくなる。この結果、リーンガスが触媒１１を通り抜けて触媒１１の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ１８の出力がリーン側に変化し、出力電圧Ｖｒが所定のリーン判定値ＶＬ（例えば０．２１Ｖ）に達した時点ｔ１で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ（例えば１４．１）に切り替えられる。これによりリッチ制御が開始され、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリッチガスが供給されるようになる。
【００４０】
リッチガスが供給されると、触媒１１は吸蔵酸素を放出し続ける。やがて触媒１１から吸蔵酸素が放出され尽くすとその時点で触媒１１は酸素を放出できなくなり、リッチガスが触媒１１を通り抜けて触媒１１の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ１８の出力がリッチ側に変化し、出力電圧Ｖｒが所定のリッチ判定値ＶＲ（例えば０．５９Ｖ）に達した時点ｔ２で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリーン空燃比Ａ／Ｆｌに切り替えられる。これにより再びリーン制御が開始され、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリーンガスが供給されるようになる。
【００４１】
再び、触媒１１が満杯まで酸素を吸蔵し、触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒがリーン判定値ＶＬに達すると、その時点ｔ３で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替えられ、リッチ制御が開始される。
【００４２】
こうして、触媒が酸素を吸放出する度に、或いは触媒後センサ１８の出力が反転する度に、リーン制御とリッチ制御とが交互に繰り返し実行される。
【００４３】
このアクティブ空燃比制御を実行しつつ、次の方法で触媒１１の酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測される。
【００４４】
触媒１１の有する酸素吸蔵容量が大きいほど、酸素を吸蔵或いは放出し続けることのできる時間が長くなる。つまり、触媒が劣化していない場合は触媒後センサ出力Ｖｒの反転周期（例えばｔ１からｔ２までの時間）が長くなり、触媒の劣化が進むほどその反転周期は短くなる。
【００４５】
そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量ＯＳＣが次のようにして計測される。図４に示すように、時刻ｔ１で目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替えられた直後、僅かに遅れて実際値としての触媒前空燃比Ａ／Ｆｆがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替わる。そして触媒前空燃比Ａ／ＦｆがストイキＡ／Ｆｓに達した時点ｔ１１から、次に触媒後センサ出力Ｖｒが反転する時点ｔ２まで、次式（１）により、所定の演算周期毎の酸素吸蔵容量ｄＯＳＣが逐次的に算出され、且つこの酸素吸蔵容量ｄＯＳＣが時刻ｔ１１から時刻ｔ２まで逐次的に積算される。こうして、リッチ制御時における最終積算値としての酸素吸蔵容量ＯＳＣ、すなわち図４にＯＳＣｂで示す放出酸素量が計測される。
【００４６】
【数１】
0005392615.tif 000002
【００４７】
Ｑは燃料噴射量であり、空燃比差ΔＡ／Ｆに燃料噴射量Ｑを乗じるとストイキに対し不足又は過剰分の空気量を算出できる。σは空気に含まれる酸素割合（約０．２３）を表す定数である。
【００４８】
リーン制御時にも同様に酸素吸蔵容量、すなわち図４にＯＳＣａで示す吸蔵酸素量が計測される。そしてリッチ制御とリーン制御が交互に行われる度に、放出酸素量と吸蔵酸素量が交互に計測される。
【００４９】
こうして複数ずつの放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値が得られたならば、次の方法により触媒の正異常判定が行われる。
【００５０】
まずＥＣＵ２０は、これら放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値の平均値ＯＳＣａｖを算出する。そしてこの平均値ＯＳＣａｖを所定の異常判定値αと比較する。ＥＣＵ２０は、平均値ＯＳＣａｖが異常判定値αより大きいときには触媒１１を正常と判定し、平均値ＯＳＣａｖが異常判定値α以下のときには触媒１１を異常と判定する。なお触媒を異常と判定した場合、その事実をユーザに知らせるため、チェックランプ等の警告装置（図示せず）を起動させるのが好ましい。
【００５１】
さて、前述したように本発明者らの研究結果によれば、アクティブ空燃比制御の開始直前に、触媒後センサ１８の出力がストイキ付近あるいは近傍に維持されている場合、酸素吸蔵容量の初回の計測値が真の値に比べて顕著に小さくなることが判明した。
【００５２】
これを図示して説明する。図６には、アクティブ空燃比制御の実行前から実行後にかけての各値の推移を示す。（Ａ）は触媒前センサ１７の出力（但し触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒへの換算値）、（Ｂ）は触媒後センサ１８の出力（但しその出力電圧Ｖｒ）、（Ｃ）は酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣを示す。時刻ｔ１でアクティブ空燃比制御が開始され、時刻ｔ２でアクティブ空燃比制御が終了されている。
【００５３】
アクティブ空燃比制御の開始前にはストイキ制御が実行されており、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒはストイキ付近（１４．５〜１４．７）に制御されている。そしてこのとき、触媒後センサ１８の出力Ｖｒもストイキ付近に維持されている。より具体的には、触媒後センサ１８は、これに供給される排気ガスの空燃比がストイキ付近のとき、リッチ判定値ＶＲ未満で且つリーン判定値ＶＬより大きい電圧を出力する。このＶＬ＜Ｖｒ＜ＶＲとなる範囲をストイキ範囲という。そして図示例では、アクティブ空燃比制御の開始直前に、触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されている。
【００５４】
このような状況は、エンジンがストイキ制御中に定常運転している場合に起こることが多い。触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されているとは、触媒１１からストイキ付近の排気ガスが排出され続けていることを意味する。これはすなわち、触媒内部がリッチとリーンの間の中途半端な状態に置かれ、触媒内部の酸素吸放出反応が平衡状態に達していることを意味する。すると、触媒における酸素の吸放出反応の活性が低下していると考えられる。或いは、触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内のリーン寄りに維持されているときに初回計測値が小さくなりがちであることから、触媒が酸素により若干被毒された状態にあると考えられる。
【００５５】
かかる状態でアクティブ空燃比制御を開始し、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒをリッチおよびリーンに振っても、触媒内で酸素の吸放出が行われにくいことから、リッチガスまたはリーンガスが早めに触媒をすり抜け、触媒後センサ１８を早めに反転させる。結果的に、（１）式に基づく演算周期毎の酸素吸蔵容量ｄＯＳＣの積算時間が短くなり、初回の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣ１は真の値に比べて著しく小さくなってしまう。
【００５６】
一方、これ以降、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒのリッチまたはリーンへの切り替えを繰り返すに従い、触媒の活性が向上し、或いは触媒の酸素被毒状態が解消し、或いは触媒の酸素吸放出反応が起こる物理的範囲が拡大するなどの理由で、酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣは徐々に増加し、真の値に向かって徐々に収束していく。
【００５７】
こうして複数の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣを計測し、その平均値ＯＳＣａｖを求めても、初回の計測値ＯＳＣ１が著しく小さいことから平均値ＯＳＣａｖも小さくなってしまい、触媒が本来有する酸素吸蔵容量の値に対して平均値ＯＳＣａｖが大きく減少側にズレてしまう。このズレ、すなわち計測誤差が、診断精度を低下させ、正常な触媒を異常と判定する誤診断をもたらす可能性もある。
【００５８】
そこで、本実施形態では、このような診断精度の低下および誤診断を防止するため、アクティブ空燃比制御の開始直前に触媒後センサ出力がストイキ付近に維持されているようなときには、診断を禁止することとしている。これにより、真の値よりも顕著に小さい初回計測値ＯＳＣ１を含めて診断することを防止し、診断精度の低下および誤診断を防止することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では図６に示すように、アクティブ空燃比制御の開始時ｔ１から当該制御の所定周期（本実施形態では１周期）を終えるまでの期間Δｔｘを無効期間としている。この無効期間Δｔｘでは、アクティブ空燃比制御は実行するものの、その間の酸素吸蔵容量の計測は行わないか、または行ったとしても計測値を無効として平均値ＯＳＣａｖの算出に用いない。このような無効期間を定める理由は、エンジン運転状態に応じて変化するアクティブ空燃比制御開始直前の空燃比状態をできるだけ計測値に反映させないようにするためである。しかしながら、このような無効期間を設定しても、図示例の如く、アクティブ空燃比制御開始直前に触媒後センサ出力がストイキ付近に維持されているときには、初回の計測値ＯＳＣ１が著しく小さくなる。
【００６０】
なお、アクティブ空燃比制御の１周期とは、図３を参照して、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチに切り替えられた時点ｔ１から次にリッチに切り替えられる時点ｔ３までの期間、または目標空燃比Ａ／Ｆｔがリーンに切り替えられた時点ｔ２から次にリーンに切り替えられる時点（図示せず）までの期間をいう。また、アクティブ空燃比制御の半周期とは前記１周期の半分である。図３で言えばｔ１からｔ２までの期間、またはｔ２からｔ３までの期間をいう。
【００６１】
ここでＥＣＵ２０は、後述する所定の診断実行条件が成立した時点からアクティブ空燃比制御を開始するようになっている。またＥＣＵ２０は、現時点から所定時間前までの触媒後センサ１８の出力履歴を常時更新記憶するようになっている。従ってＥＣＵ２０は、診断実行条件の成立時、その時点から所定時間Δｔ（図６参照）前までの触媒後センサ１８の出力履歴に基づき、その所定時間Δｔの間の触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ付近あるいは近傍の所定範囲内に維持されているかどうかを判断する。
【００６２】
ここでストイキ付近の所定範囲とは、本実施形態では前述のストイキ範囲（ＶＬ＜Ｖｒ＜ＶＲ）が該当する。しかしながら、ストイキ付近の所定範囲を定める上限値および下限値は、必ずしもリッチ判定値ＶＲおよびリーン判定値ＶＬと等しくする必要はなく、多少異ならせてもよい。但し、明らかなリッチ相当の値（例えば約０．７５Ｖ）またはリーン相当の値（例えば約０．１５Ｖ）よりはストイキ寄りに設定する必要がある。所定時間Δｔは例えば３０（ｓ）である。
【００６３】
図７に、異常診断処理の第１実施例を示す。図示する処理はＥＣＵ２０により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００６４】
まずステップＳ１０１では、予め定められた診断実行条件が成立したか否かが判断される。この診断実行条件は、診断を実行するのに必要な基本的条件のことである。例えば、（１）エンジンが定常運転状態にある、（２）少なくとも上流触媒１１が活性化している、（３）触媒前センサ１７および触媒後センサ１８が活性化している、（４）現トリップ中で診断が未完了である、の４条件が成立したとき、診断実行条件が成立する。
【００６５】
（１）については、例えば、エアフローメータ５によって検出される吸入空気量Ｇａと、クランク角センサ１４の出力から計算されるエンジン回転速度Ｎｅの所定時間内における変動幅が所定範囲内に入っていれば、成立する。（２）については、ＥＣＵ２０によって推定される少なくとも上流触媒１１の温度が所定の活性温度域に入っていれば、成立する。（３）については、ＥＣＵ２０によって推定される触媒前センサ１７および触媒後センサ１８の素子温度が所定の活性温度域に入っていれば、成立する。（４）について、トリップとは、エンジンの１回の始動から停止までの期間のことをいう。本実施形態では１トリップ当たりに１回、診断を実行するようにしており、現トリップ中で未だ診断が１回も完了していない場合に（４）が成立する。
【００６６】
ステップＳ１０１で診断実行条件が成立していないと判断された場合、今回の処理が終了される。他方、ステップＳ１０１で診断実行条件が成立したと判断された場合、ステップＳ１０２に進む。
【００６７】
ステップＳ１０２では、診断実行条件の成立時点ｔ１から所定時間Δｔ（図６参照）前までの期間内（すなわち診断実行条件の成立時直前の所定時間Δｔ内）における触媒後センサ出力Ｖｒが、ストイキ範囲内に維持されているか否かが判断される。
ストイキ範囲内に維持されていると判断された場合には、ステップＳ１０３に進んで診断が禁止される。すなわち、診断実行条件が成立しているにも拘わらず、アクティブ空燃比制御は開始、実行されず、酸素吸蔵容量の計測も実行されない。
【００６８】
他方、ストイキ範囲内に維持されてないと判断された場合には、ステップＳ１０４に進んで診断が実行される。このときには直ちにアクティブ空燃比制御が開始、実行され、前述の方法に従って酸素吸蔵容量が複数計測され、触媒の正異常が判定される。
【００６９】
次に、異常診断処理の第２実施例を図８を参照しつつ説明する。この第２実施例はステップＳ２０１，Ｓ２０３，Ｓ２０４が第１実施例のステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０４と同様であり、ステップＳ２０２のみが第１実施例のステップＳ１０２と相違する。
【００７０】
ステップＳ２０２では、診断実行条件の成立時点ｔ１から所定時間Δｔ（図６参照）前までの期間内（すなわち診断実行条件の成立時直前の所定時間Δｔ内）における触媒後センサ出力Ｖｒが、リッチ判定値ＶＲより小さい値に維持されているか否かが判断される。維持されていると判断された場合にはステップＳ２０３に進んで診断が禁止され、維持されてないと判断された場合にはステップＳ２０４に進んで診断が実行される。
【００７１】
所定時間Δｔ内の触媒後センサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲより小さい値に維持されている場合（すなわち０≦Ｖｒ＜ＶＲに維持されている場合）も、その所定時間Δｔ内に触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ付近の所定範囲内に維持されているとみなして、診断を禁止する。特にこの場合には、触媒後センサ１８がリーン寄りの出力を発しており、触媒内がリーン雰囲気となっていて、触媒表面が酸素により被毒して一時的な不活性状態になっていることが考えられる。よってこの場合も、初回の計測値が顕著に小さくなることが予想されるから、診断を禁止する。
【００７２】
次に、異常診断処理の第３実施例を図９を参照しつつ説明する。この第３実施例も、ステップＳ３０１，Ｓ３０３，Ｓ３０４が第１実施例のステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０４と同様であり、ステップＳ３０２のみが第１実施例のステップＳ１０２と相違する。
【００７３】
ステップＳ３０２では、診断実行条件の成立時点ｔ１から所定時間Δｔ（図６参照）前までの期間内（すなわち診断実行条件の成立時直前の所定時間Δｔ内）における触媒後センサ出力Ｖｒの変化率Ｄが逐次的に算出される。そしてこの変化率Ｄの最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの積が算出され、この積が負であるか否かが判断される。積が負であると判断された場合にはステップＳ３０３に進んで診断が禁止され、積が負でない（すなわちゼロまたは正である）と判断された場合にはステップＳ３０４に進んで診断が実行される。
【００７４】
より詳しくは、ＥＣＵ２０は、前記酸素吸蔵容量ｄＯＳＣの算出間隔と同様の所定の演算周期τ（例えば１６ｍｓ）毎に、触媒後センサ出力変化率Ｄを順次算出していく。今回の触媒後センサ出力をＶｒn、前回の触媒後センサ出力をＶｒn-1とすると、今回の触媒後センサ出力変化率Ｄnは次式（２）で求められる。
【００７５】
【数２】
0005392615.tif 000003
【００７６】
なお、式（２）から、触媒後センサ出力変化率Ｄが触媒後センサ出力Ｖｒの微分値に相当することが明白である。
【００７７】
図１０及び図１１には、触媒後センサ出力Ｖｒの変化と、これに対応する触媒後センサ出力変化率Ｄの変化とを示す。これら図１０及び図１１に示すのは、触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されていない場合、より具体的には触媒後センサ出力Ｖｒがリッチな値に維持されている場合である。この場合、触媒後センサ出力Ｖｒは、その取り得る最大値付近に維持され、或いは張り付いている。
【００７８】
図１０に示すように、触媒後センサ出力Ｖｒは、時刻ｔ１１とｔ１２で僅かに値が減少しているだけで、その他の期間では一定となっている。この場合、図１１に示すように、触媒後センサ出力変化率Ｄは、時刻ｔ１１とｔ１２で一瞬負の値となるが、その他の期間ではゼロに維持される。従って、触媒後センサ出力変化率の最大値Ｄｍａｘはゼロ、触媒後センサ出力変化率の最小値Ｄｍｉｎは負の値となり、これら最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎの積はゼロとなる。
【００７９】
つまり、触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されていない場合には、触媒後センサ出力Ｖｒはリッチな値（最大値）かリーンな値（最小値）のいずれかに張り付き、変動しない。よって触媒後センサ出力変化率の最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎの積はゼロとなり、負とならない。
【００８０】
他方、図１２及び図１３にも同様の図を示すが、これらの場合は、触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されている場合である。この場合、図１２に示すように、触媒後センサ出力Ｖｒはストイキ付近で絶えず変動している。すると図１３に示すように、触媒後センサ出力変化率Ｄも絶えず変動するようになり、その最大値Ｄｍａｘは正の値、その最小値Ｄｍｉｎは負の値となり、これら最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎの積は負の値となる。
【００８１】
よって、触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されている場合には、触媒後センサ出力変化率の最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎの積は負となる。
【００８２】
以上の特性を利用して、所定時間Δｔ内における触媒後センサ出力Ｖｒが、ストイキ範囲内に維持されているか否かが判断される。所定時間Δｔ内における最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎの積が負の値であれば、所定時間Δｔ内における触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されているとみなして、診断が禁止される。他方、所定時間Δｔ内における最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎの積が負の値でなければ、所定時間Δｔ内における触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ範囲内に維持されていないとみなして、診断が実行される。
【００８３】
次に、他の実施形態を説明する。前記実施形態（基本実施形態という）は、触媒後センサ出力Ｖｒが診断実行条件の成立時直前にストイキ近傍の所定範囲内に維持されているとき、診断を禁止するものであった。これに対し、本実施形態は、触媒後センサ出力Ｖｒが診断実行条件の成立時直前にストイキ近傍の所定範囲内に維持されているとき、アクティブ空燃比制御における少なくとも初回のリッチ制御時に、リッチからリーンへの切替タイミングを遅らせるディレイと、リッチ振幅を基準値よりも増大させるリッチ振幅増大との少なくとも一方を実行するものである。
【００８４】
これを詳しく説明する。アクティブ空燃比制御のリッチ制御時にリッチからリーンへの切替タイミングを遅らせるディレイとは、図３に矢印Ｐで示すように、目標空燃比Ａ／Ｆｔをリッチ空燃比Ａ／Ｆｒからリーン空燃比Ａ／Ｆｌに切り替えるタイミングを、触媒後センサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲに達したタイミングｔ２より遅らせる制御である。このときのディレイ時間Δｔｄは、一定値としてもよいが、本実施形態では吸入空気量Ｇａに応じて変化させるようにしている。
【００８５】
他方、アクティブ空燃比制御のリッチ制御時にリッチ振幅を基準値よりも増大させるリッチ振幅増大とは、図３に矢印Ｑで示すように、リッチ制御時におけるリッチ振幅を基準値ＡｒよりもΔＡｒだけ増大させる制御である。より端的に言えばリッチ深さを深くする制御である。例えば、リッチ振幅の基準値Ａｒは１４．６（Ａ／Ｆｓ）−１４．１（Ａ／Ｆｒ）＝０．５である。また振幅増大量ΔＡｒは、本実施形態では一定値（例えば０．２）とするが、吸入空気量Ｇａに応じて変化させてもよい。リッチ振幅増大後のリッチ振幅は０．５（Ａｒ）＋０．２（ΔＡｒ）＝０．７であり、このときの目標空燃比Ａ／Ｆｔは１４．６−０．７＝１３．９である。
【００８６】
ディレイにより、リッチガスをより長い時間触媒に供給できる。またリッチ振幅増大により、よりリッチなガスを触媒に供給できる。よって所定時間Δｔ内で触媒が不活性な状態となり、或いは酸素被毒したとしても、ディレイおよびリッチ振幅増大により、触媒における酸素放出反応を強制的に活発化して触媒の活性化を促進すると共に、酸素被毒状態を解消することができる。
【００８７】
それ故、初回の酸素吸蔵容量計測値は増大して誤差が少なくなり、これを平均値ＯＳＣａｖの算出に使用できるようになる。よってこの初回計測値を含めて診断しても、十分な診断精度を確保し、誤診断を防止できる。
【００８８】
一方、初回計測値が使用可能となれば、その分早く全計測および診断を終了させることができるので、診断頻度の向上も図れる。なお、図６に示したように酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣは計測毎に徐々に増加する傾向にあるので、初回計測値ＯＳＣ１が増大すればその後の計測値も増大し、すべての計測値を真の値に近づけることができる。よってこのことも診断精度向上と誤診断防止に繋がる。
【００８９】
ところで、アクティブ空燃比制御における初回のリッチ制御とは、図６（Ａ）にＲで示すような１周期目の中でのリッチ制御のことである。この初回のリッチ制御Ｒは無効期間Δｔｘ内に属している。しかしながら、無効期間Δｔｘ内でディレイおよびリッチ振幅増大の少なくとも一方を実行しても、無効期間Δｔｘ内で触媒活性化および酸素被毒状態解消を終えられ、無効期間Δｔｘ後の１回目の計測時により大きな計測値を得られる。従って初回のリッチ制御が無効期間Δｔｘ内に属していても何等問題はない。
【００９０】
他方、ディレイおよびリッチ振幅増大の少なくとも一方を実行するのは、必ずしも無効期間Δｔｘ内でなくてもよい。例えば図６（Ａ）に示すような時刻ｔ１から開始するリーン制御中のみを無効期間とするならば（つまり無効期間は最初の半周期のみ）、次の初回のリッチ制御時は無効期間でなくなる。しかし、この初回のリッチ制御時にディレイおよびリッチ振幅増大の少なくとも一方を実行しても、この時に触媒活性化および酸素被毒状態解消を実行し、より大きな計測値を得られる。また、ディレイを行うとｄＯＳＣの積算時間が増え、リッチ振幅増大を行うと（１）式におけるΔＡ／Ｆが増大することから、これらによって直接的に計測値が増大する可能性が高い。従って、初回のリッチ制御が無効期間Δｔｘ内に属していなくても何等問題はない。
【００９１】
なお、ディレイおよびリッチ振幅増大の少なくとも一方を実行するのは、必ずしも初回のリッチ制御時のみでなくてもよい。効果が不十分な場合は、例えば２回目のリッチ制御時にもそれらを実行してよい。
【００９２】
アクティブ空燃比制御における初回の空燃比制御をリッチ制御にするか、リーン制御にするかは、アクティブ空燃比制御開始時点の触媒後センサ出力Ｖｒに応じて決定される。すなわち、その時点での触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ相当（例えば０．５Ｖ）よりもリッチ側であればリーン制御から開始し、逆にストイキ相当よりもリーン側であればリッチ制御から開始する。図６の例の場合、ストイキ相当よりもリッチ側であるのでリーン制御から開始している。
【００９３】
図１４に、本実施形態に係る異常診断処理の実施例（便宜上、第４実施例とする）を示す。この第４実施例は、初回のリッチ制御時にディレイのみを実行するものである。しかしながら、リッチ振幅増大のみを実行するものとしてもよいし、ディレイとリッチ振幅増大の両方を実行するものとしてもよい。
【００９４】
ステップＳ４０１は第１実施例のステップＳ１０１と同様である。ステップＳ４０１で診断実行条件が成立したと判断された場合、ステップＳ４０２に進んで、診断が開始、実行される。そしてこれと同時にアクティブ空燃比制御が開始、実行される。
【００９５】
次いでステップＳ４０３で、現時点が初回のリッチ制御時であるか否かが判断される。初回のリッチ制御時でなければ今回の処理が終了され、初回のリッチ制御時であればステップＳ４０４に進む。
【００９６】
ステップＳ４０４では、必要なタイミングでディレイが実行される。ここでは吸入空気量Ｇａに応じたディレイ時間Δｔｄがマップ等に基づき決定される。図１５には、ディレイ時間Δｔｄを決定するためのマップの一例を示し、吸入空気量Ｇａが多くなるほど短いディレイ時間Δｔｄが設定される。こうする理由は、吸入空気量Ｇａが多くなるほど触媒に多くのリッチガスが供給され、触媒活性化および酸素被毒状態解消が促進されるからである。ＥＣＵ２０は、エアフローメータ５により検出された実際の吸入空気量Ｇａに対応したディレイ時間Δｔｄをマップから読み取り、このディレイ時間Δｔｄだけリーンへの切替タイミングを遅らせる。
【００９７】
ここでは、初回のリッチ制御の開始時点において検出された吸入空気量Ｇａに基づき、ディレイ時間Δｔｄを決定する。但し診断時、エンジンは定常運転状態にあり、吸入空気量Ｇａはほぼ一定である。よって他のタイミング（例えば診断開始時）で検出された吸入空気量Ｇａに基づきディレイ時間Δｔｄを決定してもよい。
【００９８】
リッチ振幅増大を行う場合も同様に、マップ等に従って、吸入空気量Ｇａに応じた振幅増大量ΔＡｒを決定すればよい。このとき前記同様の理由で、吸入空気量Ｇａが多くなるほど少ない振幅増大量ΔＡｒを設定するのが好ましい。
【００９９】
次に、更なる他の実施形態を説明する。本実施形態は、酸素吸蔵容量の値が計測される毎に前回の計測値から今回の計測値までの増加幅を算出し、この増加幅が所定値以下となる今回の計測値に基づき、触媒が正常か否かを判定するものである。
【０１００】
これを詳しく説明する。図６を参照して既に説明したように、アクティブ空燃比制御の開始直前に触媒後センサ出力Ｖｒがストイキ付近に維持されていると、触媒の活性が低下するなどの理由で、初回の酸素吸蔵容量計測値が低下する。しかし、アクティブ空燃比制御のリッチおよびリーンへの切り替えを繰り返すに従い、触媒の活性が向上していくなどの理由で、酸素吸蔵容量計測値は徐々に増大し一定値に収束していく。
【０１０１】
そこでこの特性を利用して診断を行う。まず図１６に示すように、酸素吸蔵容量の値を計測する毎に前回の計測値から今回の計測値までの増加幅ΔＯＳＣｎ（但しｎ＝１，２，３・・・）を算出する。図示例では、２回目の計測終了時から増加幅ΔＯＳＣｎを算出しており、ΔＯＳＣ１＝ＯＳＣ２−ＯＳＣ１である。この場合、今回の計測値がＯＳＣ２、前回の計測値がＯＳＣ１、今回の増加幅がΔＯＳＣ１である。このような増加幅ΔＯＳＣｎの算出は、アクティブ空燃比制御の終了時まで行う。
【０１０２】
次に、算出した複数の増加幅ΔＯＳＣｎの中から、予め実験的に定められた所定値ΔＯＳＣｓ以下となるものを抽出する。図１６に示した例の場合、図１７に示すように、１回目と２回目の増加幅ΔＯＳＣ１、ΔＯＳＣ２は、所定値ΔＯＳＣｓより大きいので、採用しない。逆に３回目の増加幅ΔＯＳＣ３は、所定値ΔＯＳＣｓ以下なので、採用する。
【０１０３】
酸素吸蔵容量計測値が増加しながら一定値に収束する傾向にあるので、計測初期に近いほど増加幅ΔＯＳＣは不採用となる傾向にあり、計測初期から離れるほど増加幅ΔＯＳＣは採用となる傾向にある。
【０１０４】
こうして、所定値ΔＯＳＣｓ以下となる増加幅ΔＯＳＣｎを抽出したら、増加幅ΔＯＳＣｎを与えた今回の計測値のみに基づき、触媒が正常か否かを判定する。具体的には、抽出された増加幅ΔＯＳＣｎを与えた今回の計測値のみにより平均値ＯＳＣａｖを算出し、この平均値ＯＳＣａｖを異常判定値αと比較して、触媒が正常か異常かを判定する。
【０１０５】
例えば、３回目以降の増加幅ΔＯＳＣ３，ΔＯＳＣ４，・・・が抽出されたならば、これら増加幅を与えた今回の計測値ＯＳＣ４，ＯＳＣ５，・・・のみに基づき正異常判定を実行する。これにより、真の値に比べて顕著に小さい計測値ＯＳＣ１，ＯＳＣ２，ＯＳＣ３を診断対象から除外することができ、診断精度の低下および誤診断を未然に防止することができる。
【０１０６】
図１８に、本実施形態に係る異常診断処理の実施例（便宜上、第５実施例とする）を示す。
【０１０７】
ステップＳ５０１は第１実施例のステップＳ１０１と同様である。ステップＳ５０１で診断実行条件が成立したと判断された場合、ステップＳ５０２に進んでアクティブ空燃比制御が実行され、同時に酸素吸蔵容量ＯＳＣの計測が実行される。
【０１０８】
ステップＳ５０３では、１回の酸素吸蔵容量の計測が終了したか否かが判断される。計測が終了してなければステップＳ５０７に進み、計測が終了していればステップＳ５０４に進む。
【０１０９】
ステップＳ５０４では、計測終了により得られた計測値を今回の計測値として、増加幅ΔＯＳＣが算出される。そしてこの増加幅ΔＯＳＣが所定値ΔＯＳＣｓ以下かどうかが判断される。
所定値ΔＯＳＣｓ以下と判断された場合、ステップＳ５０５に進んで、その増加幅ΔＯＳＣを与えた今回の計測値ＯＳＣは、採用となり、ＥＣＵ２０のメモリに記憶される。他方、所定値ΔＯＳＣｓより大きいと判断された場合、ステップＳ５０６に進んで、その増加幅ΔＯＳＣを与えた今回の計測値ＯＳＣは、不採用となり、直ちに破棄される。
【０１１０】
この後、ステップＳ５０７において、アクティブ空燃比制御と酸素吸蔵容量計測が終了したか否かが判断される。終了してなければ今回の処理が終了され、終了したならばステップＳ５０８に進む。
【０１１１】
ステップＳ５０８では、採用且つ記憶された今回の計測値ＯＳＣのみに基づき、平均値ＯＳＣａｖが算出され、正異常判定が実行される。これにより診断処理が終了となる。
【０１１２】
以上、本発明の実施形態について詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えばエンジンは自動車用以外であってもよいし、直噴式等であってもよい。前記実施形態では排気ガス流量の代用値として吸入空気量を用い、吸入空気量に応じてディレイ時間等を変化させるようにしたが、排気ガス流量を直接検出し、これに応じてディレイ時間等を変化させてもよい。
【０１１３】
本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  内燃機関
６  排気管
１１  上流触媒
１２  インジェクタ
１７  触媒前センサ
１８  触媒後センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
0005392615.tif 000004
【図２】
0005392615.tif 000005
【図３】
0005392615.tif 000006
【図４】
0005392615.tif 000007
【図５】
0005392615.tif 000008
【図６】
0005392615.tif 000009
【図７】
0005392615.tif 000010
【図８】
0005392615.tif 000011
【図９】
0005392615.tif 000012
【図１０】
0005392615.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
0005392615.tif 000015
【図１３】
0005392615.tif 000016
【図１４】
0005392615.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
0005392615.tif 000019
【図１７】
0005392615.tif 000020
【図１８】
0005392615.tif 000021