(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設置すると共に、該触媒の上流側と下流側にそれぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出するセンサを設置した排気浄化システムに適用される排気浄化用触媒の劣化検出装置であって、
上流側センサの出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段と、
下流側センサの出力を前記空燃比フィードバック制御に反映させるためのサブフィードバック制御を行うサブフィードバック制御手段と、
少なくとも前記下流側センサの出力に基づいて前記触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段とを備え、
前記触媒劣化判定手段は、触媒劣化判定期間中に前記サブフィードバック制御のフィードバックゲインを変更して前記触媒の劣化の有無を判定することを特徴とする排気浄化用触媒の劣化検出装置。
【請求項２】
前記触媒劣化判定手段は、触媒劣化判定実行条件が成立してから所定のディレイ期間経過後に前記サブフィードバック制御のフィードバックゲインを変更して前記触媒の劣化の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化用触媒の劣化検出装置。
【請求項３】
前記サブフィードバック制御手段は、前記下流側センサの出力に基づいて前記サブフィードバック制御の補正係数を積分項とスキップ項を用いて算出し、
前記触媒劣化判定手段は、前記サブフィードバック制御のフィードバックゲインを変更する際に、前記積分項と前記スキップ項のゲインを異ならせて変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化用触媒の劣化検出装置。
【請求項４】
前記触媒劣化判定手段は、触媒劣化判定期間中に前記サブフィードバック制御の補正係数をなまし処理することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気浄化用触媒の劣化検出装置。
【請求項５】
前記触媒劣化判定手段は、触媒劣化判定期間中に前記サブフィードバック制御のフィードバックゲインの変更量を内燃機関の運転状態に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排気浄化用触媒の劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化用の触媒の下流側に設置した酸素センサ又は空燃比センサの出力等に基づいて触媒の劣化を検出する排気浄化用触媒の劣化検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の自動車の排気浄化システムは、排気浄化用の触媒の上流側と下流側にそれぞれ空燃比センサ又は酸素センサを設置し、上流側センサの出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比にフィードバック制御すると共に、上流側センサの出力と下流側センサの出力の周波数比や振幅比等から触媒の劣化を検出するようにしたものがある。このものでは、空燃比フィードバック制御中は、空燃比フィードバック補正係数がリッチ側とリーン側に周期的に変動することで、上流側センサの出力（排出ガスの空燃比）が目標値を中心にしてリッチ側とリーン側に交互に変動し、その変動周期がエンジン運転状態等によって変化するため、その影響で、下流側センサの出力の挙動も変化する。従って、上流側センサの出力と下流側センサの出力の周波数比や振幅比等から触媒の劣化を検出する場合には、エンジン運転状態等による上流側センサの出力の挙動の変化の影響をできるだけ受けないようにする必要がある。
【０００３】
そこで、特開平５−１０１８２号公報では、触媒劣化判定期間中に、空燃比フィードバック補正係数の反転周期を強制的に変更して下流側センサの出力から触媒の劣化の有無を判定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、通常運転時は、触媒の排気浄化効率が最大となるように空燃比フィードバック補正係数の反転周期が制御されるため、この反転周期を強制的に変更（長く）すると、空燃比フィードバック制御の精度が低下して排気浄化効率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、排気浄化効率を低下させることなく、触媒劣化判定を精度良く行うことができる排気浄化用触媒の劣化検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の排気浄化用触媒の劣化検出装置は、空燃比フィードバック制御手段によって上流側センサの出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行うと共に、サブフィードバック制御手段によって下流側センサの出力を空燃比フィードバック制御に反映させる。そして、触媒劣化判定手段は、触媒劣化判定期間中にサブフィードバック制御のフィードバックゲインを変更して、少なくとも下流側センサの出力に基づいて触媒の劣化の有無を判定する。
【０００７】
このように、触媒劣化判定期間中にサブフィードバック制御のフィードバックゲインを変更すれば、空燃比フィードバック補正係数の反転周期を強制的に変更しなくても、下流側センサの出力の挙動に触媒の劣化状態を十分に反映させることができ、下流側センサの出力等から触媒劣化判定を精度良く行うことができる。しかも、下流側センサの出力を空燃比フィードバック制御に反映させるため、触媒内のリッチずれやリーンずれを修正できて、排出ガスを効率良く浄化することができる。
【０００８】
ところで、燃料カットや高負荷増量があった直後は、触媒内の状態がリッチ側又はリーン側にずれているため、触媒内の状態が中立状態（λ＝１）付近に戻るまでには暫く時間がかかる。触媒内の状態がリッチ側又はリーン側にずれた状態で、触媒劣化判定を行うと、下流側センサの出力が触媒内のリッチずれやリーンずれの影響を受けてしまい、触媒劣化判定を精度良く行うことができない。
【０００９】
また、通常制御時に、触媒下流側の空燃比の制御目標値を少しリッチ側に設定してサブフィードバック制御を行うシステムがあるが、このようなシステムでは、触媒劣化判定期間中に、触媒下流側の空燃比の制御目標値を理論空燃比（λ＝１）付近に切り換えた方が、下流側センサの出力に触媒劣化の影響が現れやすくなり、触媒劣化判定を精度良く行うことができる。しかし、触媒下流側の空燃比の制御目標値を理論空燃比付近に切り換えてから、実際に、触媒下流側の空燃比が制御目標値に収束するまでには暫く時間がかかるため、制御目標値を切り換えた直後に、触媒劣化判定を行うと、下流側センサの出力が空燃比のずれの影響を受けてしまい、触媒劣化判定を精度良く行うことができない。
【００１０】
そこで、請求項２のように、触媒劣化判定実行条件が成立してから所定のディレイ期間経過後にサブフィードバック制御のフィードバックゲインを変更して触媒劣化判定を行うようにすると良い。このようにすれば、燃料カットや高負荷増量があった直後に触媒劣化判定実行条件が成立した場合や、触媒劣化判定実行条件が成立した時に触媒下流側の空燃比の制御目標値を切り換える場合でも、ディレイ期間中に触媒内の状態を中立状態に戻して触媒下流側の空燃比を制御目標値に収束させてから、触媒劣化判定を開始することができ、触媒劣化判定を精度良く行うことができる。
【００１１】
また、請求項３のように、下流側センサの出力に基づいてサブフィードバック制御の補正係数を積分項とスキップ項を用いて算出する場合は、サブフィードバック制御のフィードバックゲインを変更する際に、積分項とスキップ項のゲインを異ならせて変更するようにしても良い。これにより、触媒劣化判定期間中のサブフィードバック制御の積分項とスキップ項をそれぞれ最適な値に設定することができる。
【００１２】
ところで、触媒劣化判定期間中にサブフィードバック制御の補正係数のスキップ項を大きくすると、空燃比制御系（センサ系）の応答遅れにより目標空燃比と実空燃比との間にずれが生じて、そのずれを無くすように一時的に過補正するため、空燃比がずれるおそれがある。
【００１３】
そこで、請求項４のように、触媒劣化判定期間中にサブフィードバック制御の補正係数をなまし処理するようにしても良い。このようにすれば、触媒劣化判定期間中にサブフィードバック制御の補正係数のスキップ項を大きくしても、サブフィードバック制御の補正係数の急激な変化がなまされて、空燃比制御系（センサ系）が十分に追従できるようになり、空燃比のずれを生じさせずに済む。
【００１４】
また、請求項５のように、サブフィードバック制御のフィードバックゲインの変更量を内燃機関の運転状態に応じて変更するようにしても良い。このようにすれば、全運転領域で、触媒の吸着限界を越えない範囲で、フィードバックゲインの変更量を大きくすることができ、触媒劣化判定精度を向上することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、スロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６が設けられている。
【００１６】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。
【００１７】
一方、エンジン１１の排気管２１（排気通路）の途中には、排出ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）を低減させる三元触媒等の触媒２２が設置されている。この触媒２２の上流側と下流側には、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出するセンサ２３，２４が設置されている。本実施形態（１）では、上流側センサ２３は、排ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサが用いられ、下流側センサ２４は、排ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサが用いられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２５や、エンジン回転数を検出するクランク角センサ２６が取り付けられている。
【００１８】
これら各種のセンサ出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された空燃比フィードバック制御プログラムとサブフィードバック制御プログラムを実行し、上流側センサ２３と下流側センサ２４の出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比λＴＧに制御する。この場合、空燃比フィードバック制御プログラムは、上流側センサ２３の出力に基づいて触媒２２上流側の排出ガスの空燃比を目標空燃比λＴＧに一致させるように空燃比（燃料噴射量）をフィードバック補正するための空燃比フィードバック補正係数（以下「メインＦ／Ｂ補正係数」と表記する）ＦＡＦ１を算出する。この機能が特許請求の範囲でいう空燃比フィードバック制御手段に相当する。
【００１９】
一方、サブフィードバック制御プログラムは、触媒２２下流側の空燃比を制御目標値（例えば理論空燃比）に一致させるように、下流側センサ２４の出力に基づいて触媒２２上流側の目標空燃比λＴＧを補正するためのサブフィードバック補正係数（以下「サブＦ／Ｂ補正係数」と表記する）ＦＡＦ２を次のようにして算出する。まず、下流側センサ２４の出力電圧が制御目標値（例えば理論空燃比）に相当する電圧（例えば０．４５Ｖ）より高いか低いかによって、リッチかリーンかを判定し、図４に示すように、リッチの期間中は、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２に積分項を積算する処理を繰り返し、リッチからリーンに反転する時に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２からスキップ項を減算する。そして、リーンの期間中は、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２から積分項を減算する処理を繰り返し、リーンからリッチに反転する時に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２にスキップ項を加算する。これにより、下流側センサ２４の出力のリーン／リッチが反転する毎に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２をリッチ／リーン側に交互にスキップさせて、触媒２２上流側の目標空燃比λＴＧをリッチ／リーン側に交互にスキップさせる。この機能が特許請求の範囲でいうサブフィードバック制御手段に相当する。
【００２０】
前記空燃比フィードバック制御プログラムは、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２で設定された目標空燃比λＴＧと上流側センサ２３の出力との偏差を小さくするようにメインＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１を算出すると共に、エンジン運転状態に応じてマップ等から基本燃料噴射量を算出し、この基本燃料噴射量をメインＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１と他の補正係数（例えば水温補正係数、学習補正係数等）で補正して、最終的な燃料噴射量を算出する。
【００２１】
更に、ＥＣＵ２７は、ＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された図２及び図３の触媒劣化判定プログラムを周期的に実行することで、触媒２２の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段として機能する。本プログラムによる触媒劣化判定方法の特徴は、触媒劣化判定期間中に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項のゲイン（倍率）を大きい値に変更して、下流側センサ２４の出力に触媒２２の劣化の有無の差が大きく現れるようにすることである。触媒２２が劣化すると、下流側センサ２４の出力の振幅と周波数が増加することから、例えば、次の▲１▼〜▲５▼のいずれかの方法で触媒２２の劣化の有無を判定すれば良い。
【００２２】
▲１▼センサ出力の軌跡長を用いる方法
触媒２２が劣化すると、下流側センサ２４の出力の振幅と周波数が増加して、下流側センサ２４の出力の軌跡長が増加する特性を利用して、触媒２２の劣化の有無を判定する。
【００２３】
▲２▼センサ出力の面積（センサ出力と目標値との差の積算値）を用いる方法
触媒２２の劣化により、下流側センサ２４の出力の振幅と周波数が増加すると、下流側センサ２４の出力の面積（センサ出力と目標値との差の積算値）が増加する特性を利用して、触媒２２の劣化の有無を判定する。
【００２４】
▲３▼センサ出力のリッチ／リーンの反転回数（周波数、周期）を用いる方法
触媒２２が劣化すると、下流側センサ２４の出力の周波数（リッチ／リーンの反転回数）が増加し、周期が短くなる特性を利用して、触媒２２の劣化の有無を判定する。
【００２５】
▲４▼センサ出力の振幅を用いる方法
触媒２２が劣化すると、下流側センサ２４の出力の振幅が増加する特性を利用して、触媒２２の劣化の有無を判定する。
【００２６】
尚、上記▲１▼〜▲４▼の方法は、下流側センサ２４の出力から算出した値のみで判定しても良いが、上流側センサ２３の出力の変動の影響を排除するために、上流側センサ２３の出力から算出した値と上流側センサ２３の出力から算出した値とを比較して、その比較結果から触媒２２の劣化の有無を判定することが好ましい。
【００２７】
▲５▼センサの応答遅れ時間を用いる方法
触媒２２が劣化すると、触媒２２のストレージ量（排出ガス成分の飽和吸着量）が減少するため、触媒２２で浄化されずに通り抜ける排出ガス成分が増加する。この関係で、目標空燃比λＴＧのリッチ／リーンを反転させてから下流側センサ２４の出力のリッチ／リーンが反転するまでの応答遅れ時間は、触媒２２が劣化すると短くなる。従って、下流側センサ２４の応答遅れ時間が所定の判定値以下であるか否かで、触媒２２の劣化の有無を判定することができる。
【００２８】
図２及び図３の触媒劣化判定プログラムは、上記▲１▼の方法を用いて触媒２２の劣化の有無を次のようにして判定する。まず、ステップ１０１で、前回の演算時から今回までの上流側センサ２３の出力変動量ΔＦｒｏｎｔ（ｉ）  を、今回の出力Ａ（ｉ）  と前回の出力Ａ（ｉ−１）  との差の絶対値から求める。
ΔＦｒｏｎｔ（ｉ）  ＝｜Ａ（ｉ）  −Ａ（ｉ−１）  ｜
【００２９】
この後、ステップ１０２で、前回の演算時から今回までの下流側センサ２４の出力変動量ΔＲｅａｒ（ｉ）  を、今回の出力Ｂ（ｉ）  と前回の出力Ｂ（ｉ−１）  との差の絶対値から求める。
ΔＲｅａｒ（ｉ）  ＝｜Ｂ（ｉ）  −Ｂ（ｉ−１）  ｜
【００３０】
次のステップ１０３で、触媒劣化判定実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、触媒劣化判定実行条件としては、例えば次のようなものがある。
▲１▼空燃比フィードバック制御中であること
▲２▼エンジン負荷（吸入空気量）が所定範囲内にあること
▲３▼エンジン回転数が所定範囲内にあること
▲４▼車速が所定範囲内にあること
▲５▼エンジン運転状態が安定していること
【００３１】
これら▲１▼〜▲５▼の条件が全て満たされた時に、触媒劣化判定実行条件が成立し、いずれか１つでも満たさない条件があれば、触媒劣化判定実行条件が不成立となり、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００３２】
触媒劣化判定実行条件が成立している場合は、ステップ１０４に進み、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のスキップ項のゲイン（倍率）を大きい値に変更し、次のステップ１０５で、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項のゲインも大きい値に変更する。この際、スキップ項と積分項のゲインの変更量は、同じでも良いが、異なる変更量に設定しても良い。
【００３３】
この後、ステップ１０６で、触媒劣化判定実行条件成立後の経過時間をカウントする判定時間カウンタをインクリメントし、この判定時間カウンタのカウント値が所定の積算開始時間（例えば５ｓｅｃ）に達するまでは、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。これは、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインを変更してから、空燃比制御系が安定するまで暫く待つためである。
【００３４】
その後、判定時間カウンタのカウント値が所定の積算開始時間に達した時点で、空燃比制御系が安定したと判断し、図３のステップ１０８に進み、上流側センサ２３の出力変動量ΔＦｒｏｎｔ（ｉ）  を積算し、出力変動量積算値ΣΔＦｒｏｎｔを更新する。
ΣΔＦｒｏｎｔ＝ΣΔＦｒｏｎｔ＋ΔＦｒｏｎｔ（ｉ）
【００３５】
更に、ステップ１０９で、下流側センサ２４の出力変動量ΔＲｅａｒ（ｉ）  を積算し、出力変動量積算値ΣΔＲｅａｒを更新する。
ΣΔＲｅａｒ＝ΣΔＲｅａｒ＋ΔＲｅａｒ（ｉ）
【００３６】
この後、ステップ１１０で、判定時間カウンタのカウント値が所定の積算終了時間（例えば３０ｓｅｃ）に達したか否かを判定し、積算終了時間に達していなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。その後、判定時間カウンタのカウント値が積算終了時間に達した時点で、ステップ１１１に進んで、上流側センサ２３の出力変動量積算値ΣΔＦｒｏｎｔを基準にして下流側センサ２４の出力変動量積算値ΣΔＲｅａｒの大きさを相対的に表す触媒劣化指標値ＭｏｎＰａｒａを算出する。
ＭｏｎＰａｒａ＝ΣΔＲｅａｒ／ΣΔＦｒｏｎｔ
【００３７】
この後、ステップ１１２で、触媒劣化指標値ＭｏｎＰａｒａを所定の劣化判定値と比較し、触媒劣化指標値ＭｏｎＰａｒａが劣化判定値以下であれば、触媒２２が正常と判定し（ステップ１１２）、触媒劣化指標値ＭｏｎＰａｒａが劣化判定値よりも大きければ、触媒２２の劣化と判定する（ステップ１１３）。
【００３８】
以上説明した図２及び図３の触媒劣化判定プログラムの実行例を図４のタイムチャートを用いて説明する。エンジン運転中に触媒劣化判定実行条件が成立すると、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項のゲイン（倍率）を大きい値に変更して、下流側センサ２４の出力に触媒２２の劣化の有無の差が大きく現れるようにする。触媒２２が正常な場合は、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項のゲインを大きい値に変更しても、下流側センサ２４の出力の振幅と周波数はそれほど大きくならないが、触媒２２が劣化している場合は、下流側センサ２４の出力の振幅と周波数がかなり大きくなる。このため、上流側センサ２３の出力を基準にして下流側センサ２４の出力を相対評価すれば、触媒２２の劣化の有無を精度良く判定することができる。しかも、本実施形態（１）では、下流側センサ２４の出力に基づいて触媒２２上流側の目標空燃比λＴＧを設定するサブフィードバック制御を行うため、触媒２２内のリッチずれやリーンずれを修正できて、排出ガスを効率良く浄化することができる。
【００３９】
尚、本実施形態（１）では、触媒劣化判定期間中にサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項の両方のゲインを変更するようにしたが、積分項とスキップ項のいずれか一方のみのゲインを変更するようにしても良い。
【００４０】
［実施形態（２）］
ところで、燃料カットや高負荷増量があった直後は、触媒２２内の状態がリッチ側又はリーン側にずれているため、触媒２２内の状態が中立状態（λ＝１）付近に戻るまでには暫く時間がかかる（図５参照）。触媒２２内の状態がリッチ側又はリーン側にずれた状態で、触媒劣化判定を行うと、下流側センサ２４の出力が触媒２２内のリッチずれやリーンずれの影響を受けてしまい、触媒劣化判定を精度良く行うことができない。
【００４１】
また、図７に示すように、通常制御時に、触媒２２下流側の空燃比の制御目標値を少しリッチ側に設定してサブフィードバック制御を行うシステムがあるが、このようなシステムでは、触媒劣化判定期間中に、触媒２２下流側の空燃比の制御目標値を理論空燃比（λ＝１）付近に切り換えた方が、下流側センサ２４の出力に触媒２２の劣化の影響が現れやすくなり、触媒劣化判定を精度良く行うことができる。しかし、触媒２２下流側の空燃比の制御目標値を理論空燃比付近に切り換えてから、実際に、触媒２２下流側の空燃比が制御目標値に収束するまでには暫く時間がかかるため、制御目標値を切り換えた直後に、触媒劣化判定を行うと、下流側センサ２４の出力が空燃比のずれの影響を受けてしまい、触媒劣化判定を精度良く行うことができない。
【００４２】
そこで、図５及び図６に示す本発明の実施形態（２）では、触媒劣化判定実行条件が成立してから所定のディレイ期間経過後に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項のゲインを大きい値に変更して触媒劣化判定を行うようにしている。本実施形態（２）では、ディレイ期間は、下流側センサ２４の出力のリッチ／リーンの反転回数によって設定されている。これは、下流側センサ２４の出力のリッチ／リーンが反転する毎に、触媒２２内の状態が中立状態に近付いていき、触媒２２下流側の空燃比が制御目標値に近付いていくことを考慮したものである。
【００４３】
本実施形態（２）で実行する図６の触媒劣化判定プログラムでは、まず、ステップ２０１で、触媒劣化判定実行条件が成立しているか否かを判定し、触媒劣化判定実行条件が成立していなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００４４】
その後、触媒劣化判定実行条件が成立した時点で、ステップ２０２に進み、下流側センサ２４の出力のリッチ／リーンが反転したか否かを判定し、リッチ／リーンが反転する毎に、ステップ２０３に進み、反転回数カウンタをインクリメントして反転回数をカウントする。
【００４５】
次のステップ２０４で、反転回数カウンタのカウント値が所定のゲイン変更開始値に達したか否かを判定し、ゲイン変更開始値に達していなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。その後、反転回数カウンタのカウント値がゲイン変更開始値に達した時点で、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインの変更が許可され、ステップ１０４，１０５に進み、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項のゲインを大きい値に変更する。これ以降の処理は、前記実施形態（１）で説明した図２のステップ１０６以降の処理と同じである。
【００４６】
以上説明した本実施形態（２）では、触媒劣化判定実行条件が成立してから所定のディレイ期間経過後にサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインを変更して、触媒劣化判定を行うようにしたので、燃料カットや高負荷増量があった直後に触媒劣化判定実行条件が成立した場合や、触媒劣化判定実行条件が成立した時に触媒２２下流側の空燃比の制御目標値を切り換える場合でも、ディレイ期間中に触媒２２内の状態を中立状態に戻して触媒２２下流側の空燃比を制御目標値に収束させてから、触媒劣化判定を開始することができ、触媒劣化判定を精度良く行うことができる。
【００４７】
［実施形態（３）］
上記実施形態（２）では、触媒劣化判定実行条件が成立してからサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインを変更するまでのディレイ期間を、下流側センサ２４の出力のリッチ／リーンの反転回数によって設定したが、図７及び図８に示す本発明の実施形態（３）では、ディレイ期間を触媒劣化判定実行条件成立後の経過時間によって設定する。
【００４８】
本実施形態（３）で実行する図８の触媒劣化判定プログラムでは、まず、ステップ３０１で、触媒劣化判定実行条件が成立しているか否かを判定し、触媒劣化判定実行条件が成立していなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００４９】
その後、触媒劣化判定実行条件が成立した時点で、ステップ３０２に進み、触媒劣化判定実行条件成立後の経過時間をカウントする判定時間カウンタをインクリメントし、この判定時間カウンタのカウント値が所定のゲイン変更開始値（例えば３ｓｅｃ）に達するまでは、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。そして、判定時間カウンタのカウント値がゲイン変更開始値に達した時点で、ステップ１０４，１０５に進み、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項のゲインを大きい値に変更する。この後、ステップ１０７に進み、判定時間カウンタのカウント値が所定の積算開始時間（例えば５ｓｅｃ）に達した時点で、前記実施形態（１）で説明した図２のステップ１０８以降の処理を実行し、触媒劣化判定を行う。
【００５０】
以上説明した本実施形態（３）でも、前記実施形態（２）と同じ効果を得ることができる。
尚、上記実施形態（２），（３）では、触媒劣化判定実行条件成立後に常にディレイ期間が設定されるが、燃料カットや高負荷増量があった直後に触媒劣化判定実行条件が成立した場合や、触媒劣化判定実行条件が成立した時に触媒２２下流側の空燃比の制御目標値を切り換える場合のみにディレイ期間を設定し、これ以外の場合には、ディレイ期間を省いて直ちにサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインを変更するようにしても良い。
【００５１】
［実施形態（４）］
上記各実施形態（１）では、触媒劣化判定期間中に、ゲインを変更したサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２を直接算出するようにしたが、図９に示す本発明の実施形態（４）では、触媒劣化判定期間中も、通常制御時と同じゲインでサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２を算出し、このサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２をメインＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１（触媒２２上流側の目標空燃比λＴＧ）に反映させる際に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインを変更させる。この際、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のスキップ項と積分項は、同じゲインに変更しても良いが、異なるゲインに変更しても良い。
【００５２】
また、触媒劣化判定期間中に、積分項のゲインを通常制御時より小さい値に変更しても良い。つまり、触媒劣化判定は、エンジン運転状態が安定している時に行うため、積分項のゲインを大きくすると、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の変化量が大きくなり過ぎて、それまで安定していた空燃比がずれるおそれがある。従って、積分項のゲインを小さくした方が空燃比の安定性は向上する。但し、スキップ項のゲインは通常制御時より大きい値に変更する必要がある。スキップ項のゲインが小さいと、下流側センサ２４の出力のリッチ／リーンが反転しなくなるおそれがあるためである。
【００５３】
［実施形態（５）］
ところで、触媒劣化判定期間中にサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のスキップ項を大きくすると、空燃比制御系の応答遅れが生じて空燃比がずれるおそれがある。
【００５４】
そこで、図１０に示す本発明の実施形態（５）では、触媒劣化判定期間中に、通常制御時と同じゲインで算出したサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２をメインＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１（触媒２２上流側の目標空燃比λＴＧ）に反映させる際に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のスキップ項のゲインを通常制御時より大きい値に変更すると共に、該サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２をなまし処理（フィルタ処理）する。このようにすれば、触媒劣化判定期間中にサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のスキップ項を大きくしても、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の急激な変化がなまされて、空燃比制御系が十分に追従できるようになり、空燃比制御系の応答遅れを生じさせずに済む。
【００５５】
尚、本実施形態（５）では、触媒劣化判定期間中にサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のスキップ項のゲインのみを変更するようにしたが、積分項のゲインも変更するようにしても良い。また、本実施形態（５）では、触媒劣化判定期間中に算出したサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２をメインＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１に反映させる際に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインの変更となまし処理を行うようにしたが、触媒劣化判定期間中に、ゲインを変更したサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２を直接算出してなまし処理したり、或は、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２を算出する際に、ゲインの変更となまし処理を同時に行うようにしても良い。
【００５６】
［実施形態（６）］
前記各実施形態（１）〜（６）では、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２を積分項とスキップ項を用いて算出したが、図１１に示す本発明の実施形態（６）では、積分項のみを用いてサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２を算出し、触媒劣化判定期間中にサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２をメインＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ１（触媒２２上流側の目標空燃比λＴＧ）に反映させる際に、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２にスキップ項を加算することで、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインを変更する。
尚、本実施形態（６）においても、触媒劣化判定期間中にサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２の積分項のゲインを変更するようにしても良い。
【００５７】
［実施形態（７）］
図１２に示す本発明の実施形態（７）では、触媒劣化判定期間中に、下流側センサ２４の出力のリッチ／リーンを判定する際に、２つの判定値（リッチ判定値とリーン判定値）を設定して、リッチ／リーンの判定にヒステリシス特性を持たせる。これにより、リッチ／リーンの判定を安定させると共に、リッチ／リーンの反転の検出タイミングを通常制御時よりも少し遅らせて、下流側センサ２４の出力の振幅と周波数を増加させ、下流側センサ２４の出力から触媒２２の劣化の有無を判別しやすくする。
【００５８】
この場合、リッチ判定値とリーン判定値は、固定値でも良いが、エンジン運転状態（例えば負荷、エンジン回転数等）に応じて変更するようにしても良い。つまり、下流側センサ２４の出力の振幅は、温度によって変化し、例えば、高温になると、下流側センサ２４の出力の振幅が小さくなるため、リッチ／リーン判定値が制御目標値から離れすぎていると、高温時にリッチ／リーンを判定できなくなるおそれがある。下流側センサ２４の温度（出力の振幅）は、エンジン運転状態によって変化するため、エンジン運転状態に応じてリッチ／リーン判定値を変更すれば、下流側センサ２４の温度変化による出力変化に応じてリッチ／リーン判定値を適正値に変更することができ、全運転領域で、確実にリッチ／リーンの判定を行うことができる。
【００５９】
［その他の実施形態］
上記各実施形態（１）〜（７）において、触媒劣化判定期間中のサブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインの変更量をエンジン運転状態に応じて変更しても良い。このようにすれば、全運転領域で、触媒２２の吸着限界を越えない範囲で、サブＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦ２のゲインの変更量を大きくすることができ、触媒劣化判定精度を向上することができる。
【００６０】
また、上記各実施形態（１）〜（７）では、上流側センサ２３に空燃比センサを用い、下流側センサ２４に酸素センサを用いたが、下流側センサ２４にも空燃比センサを用いても良く、勿論、上流側センサ２３と下流側センサ２４の両方に酸素センサを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）の触媒劣化判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その１）
【図３】実施形態（１）の触媒劣化判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その２）
【図４】実施形態（１）の触媒劣化判定方法を説明するタイムチャート
【図５】実施形態（２）の触媒劣化判定方法を説明するタイムチャート
【図６】実施形態（２）の触媒劣化判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図７】実施形態（３）の触媒劣化判定方法を説明するタイムチャート
【図８】実施形態（３）の触媒劣化判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図９】実施形態（４）の触媒劣化判定方法を説明するタイムチャート
【図１０】実施形態（５）の触媒劣化判定方法を説明するタイムチャート
【図１１】実施形態（６）の触媒劣化判定方法を説明するタイムチャート
【図１２】実施形態（７）の触媒劣化判定方法を説明するタイムチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、２０…燃料噴射弁、２１…排気管（排気通路）、２２…触媒、２３…上流側センサ、２４…下流側センサ、２７…ＥＣＵ（空燃比フィードバック制御手段，サブフィードバック制御手段，触媒劣化判定手段）。
【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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【図１１】
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【図１２】
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