(57)【要約】  触媒に供給される排気ガスの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、このアクティブ空燃比制御の実行に伴って触媒の酸素吸蔵容量を計測する。酸素吸蔵容量計測値を所定の判定値と比較して触媒が正常か異常かを判定する。触媒の温度を取得し、取得触媒温度に基づいて判定値を設定する。触媒温度が所定温度以上のときに触媒温度の増加につれ判定値が減少するよう、判定値を設定する。
2010119554.tif 000002
【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、
前記触媒に供給される排気ガスの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計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
触媒温度が所定温度以上のときに触媒温度の増加につれ前記判定値が減少するよう、前記触媒温度取得手段によって取得された取得触媒温度に基づいて前記判定値を設定する判定値設定手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置。
【請求項２】
前記判定値設定手段が、予め定められた前記触媒温度と前記判定値との関係に従い、前記判定値を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒異常診断装置。
【請求項３】
前記判定値設定手段が、触媒温度が所定温度以上のときに触媒温度の増加につれ基準判定値が増加するような予め定められた触媒温度と基準判定値との関係に従い、前記取得触媒温度に対応した基準判定値を取得し、この取得した基準判定値を前記取得触媒温度に基づいて減少側に補正して前記判定値を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒異常診断装置。
【請求項４】
前記計測手段が、前記酸素吸蔵容量として、リーン制御時の吸蔵酸素量とリッチ制御時の放出酸素量とを計測するものであり、
前記判定手段が、前記吸蔵酸素量と前記放出酸素量との差または比を所定の差判定値と比較し、この比較結果にも基づいて前記触媒が正常か異常かを判定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の触媒異常診断装置。
【請求項５】
前記判定値設定手段が、触媒温度の増加に対する差判定値の増加率が前記所定温度を境に増加するよう、前記取得触媒温度に基づいて前記差判定値を設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の触媒異常診断装置。
【請求項６】
前記判定値設定手段が、予め定められた前記触媒温度と前記差判定値との関係に従い、前記差判定値を設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の触媒異常診断装置。
【請求項７】
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、
前記触媒に供給される排気ガスの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計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
を備え、
前記計測手段が、前記酸素吸蔵容量として、リーン制御時の吸蔵酸素量とリッチ制御時の放出酸素量とを計測するものであり、
前記触媒温度取得手段によって取得された取得触媒温度が所定温度以上のとき、前記判定手段が、前記吸蔵酸素量の計測値を前記判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する
ことを特徴とする触媒異常診断装置。
【請求項８】
前記所定温度が、酸素吸蔵容量計測値が最大となるような触媒温度である
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の触媒異常診断装置。
【請求項９】
前記所定温度が、約５００℃から約６５０℃までの範囲内にある温度である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項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ための装置に関する。
【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或いは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】
また、特許文献１には、三元触媒がリッチ雰囲気であってフューエルカットが実行されたとき、酸素吸蔵反応熱が触媒の所定位置で検出される時期を計測し、この検出時期に基づいて最大酸素吸蔵量を算出し、三元触媒の劣化度合いを判定する技術が開示されている。これは、触媒の劣化度合いが小さいほど吸蔵反応熱の検出時期が遅れるという特性を利用したものである。そして触媒床温が高温になるにつれ最大酸素吸蔵量が大きくなるという特性に鑑み、触媒床温によって最大酸素吸蔵量を補正することも行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３９４５号公報
【発明の開示】
【０００６】
上述のように、従来は、触媒温度が増加するにつれ触媒の酸素吸蔵容量は増大するというのが一般的知見であった。
【０００７】
これに対し、本発明者らは、鋭意研究の結果、これとは異なる新たな知見を獲得するに至った。この新たな知見によると、従来の一般的知見に基づく異常診断手法が不適切となり、診断精度や信頼性を悪化させる原因となる。
【０００８】
そこで本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その一の目的は、触媒の温度特性に関する新たな知見に基づく適切な診断手法を採用し、これを以て診断の精度および信頼性を向上し得る触媒異常診断装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の一形態によれば、
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、
前記触媒に供給される排気ガスの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計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
触媒温度が所定温度以上のときに触媒温度の増加につれ前記判定値が減少するよう、前記触媒温度取得手段によって取得された取得触媒温度に基づいて前記判定値を設定する判定値設定手段と、
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】
本発明者らは、鋭意研究の結果、触媒温度が所定温度以上の高温のときには、触媒温度が増加するにつれ酸素吸蔵容量計測値が減少するという、従来と逆の知見を得た。すなわち、触媒温度が増加するにつれ、酸素吸蔵容量計測値は始めのうちは徐々に増加するが、所定温度で最大となり、所定温度以上では徐々に減少するという逆転現象がある。これは、触媒の持つ酸素吸蔵容量自体が所定温度で飽和する一方、触媒の反応速度は所定温度以上でもなお上昇し続けることに起因する。
【００１１】
従って本発明の一形態によると、この新たな知見に基づく温度特性に合わせて判定値を適切に設定することができ、これを以て診断の精度および信頼性を向上することができる。
【００１２】
なお、触媒温度の「取得」には「検出」および「推定」が含まれる。
【００１３】
好ましくは、前記判定値設定手段が、予め定められた前記触媒温度と前記判定値との関係に従い、前記判定値を設定する。これにより、予め定められたマップまたは関数を利用して、比較的容易に判定値を設定することができる。
【００１４】
代替的に、前記判定値設定手段が、触媒温度が所定温度以上のときに触媒温度の増加につれ基準判定値が増加するような予め定められた触媒温度と基準判定値との関係に従い、前記取得触媒温度に対応した基準判定値を取得し、この取得した基準判定値を前記取得触媒温度に基づいて減少側に補正して前記判定値を設定してもよい。
【００１５】
これにより、従来の知見通りの温度特性に合わせた基準判定値を用いても好適に正異常判定できるようになる。
【００１６】
好ましくは、前記計測手段が、前記酸素吸蔵容量として、リーン制御時の吸蔵酸素量とリッチ制御時の放出酸素量とを計測するものであり、
前記判定手段が、前記吸蔵酸素量と前記放出酸素量との差または比を所定の差判定値と比較し、この比較結果にも基づいて前記触媒が正常か異常かを判定する。
【００１７】
本発明者らは、触媒の劣化度が小さいほど吸蔵酸素量と放出酸素量との差が大きいという別の知見をも得た。よってこの別の知見をも利用し、吸蔵酸素量と放出酸素量との差または比を所定の差判定値と比較して正異常判定することにより、診断の精度および信頼性を一層向上することができる。
【００１８】
好ましくは、前記判定値設定手段が、触媒温度の増加に対する差判定値の増加率が前記所定温度を境に増加するよう、前記取得触媒温度に基づいて前記差判定値を設定する。
【００１９】
本発明者らは、触媒温度が高くなるほど吸蔵酸素量に対して放出酸素量が少なくなる傾向にあり、これらの差が大きくなること、および、所定温度以上の温度領域においては差が所定温度未満のときより大きくなるという、更に別の知見を得た。よってこの更に別の知見に基づき、触媒温度の増加に対する差判定値の増加率が所定温度を境に増加するよう差判定値を設定することにより、診断の精度および信頼性を一層向上することができる。
【００２０】
好ましくは、前記判定値設定手段が、予め定められた前記触媒温度と前記差判定値との関係に従い、前記差判定値を設定する。これにより、予め定められたマップまたは関数を利用して、比較的容易に差判定値を設定することができる。
【００２１】
本発明の他の形態によれば、
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、
前記触媒に供給される排気ガスの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計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
を備え、
前記計測手段が、前記酸素吸蔵容量として、リーン制御時の吸蔵酸素量とリッチ制御時の放出酸素量とを計測するものであり、
前記触媒温度取得手段によって取得された取得触媒温度が所定温度以上のとき、前記判定手段が、前記吸蔵酸素量の計測値を前記判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する
ことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
【００２２】
本発明者らの研究結果によれば、リッチ制御時における酸素放出反応は、リーン制御時における酸素吸蔵反応よりも触媒温度の影響を大きく受け、上述の逆転現象も、酸素放出反応時に顕著に現れると考えられる。
【００２３】
本発明の他の形態によれば、触媒温度が所定温度以上のとき、放出酸素量の計測値を用いず、吸蔵酸素量の計測値のみを用いて正異常判定を実行する。こうすることにより、逆転現象を生ずる放出酸素量を判定対象から除外することができ、高温時での診断精度と信頼性を向上することができる。
【００２４】
好ましくは、前記所定温度が、酸素吸蔵容量計測値が最大となるような触媒温度である。これにより、前述の逆転現象を忠実に反映した判定値等の設定が可能となる。
【００２５】
好ましくは、前記所定温度が、約５００℃から約６５０℃までの範囲内にある温度である。
【００２６】
本発明のさらに他の形態によれば、
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、
前記触媒に供給される排気ガスの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計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
触媒温度が所定温度以上のときに触媒温度の増加につれ判定値が増加するように予め設定された前記触媒温度と前記判定値との関係に従い、前記触媒温度取得手段によって取得された取得触媒温度に基づいて前記判定値を設定する判定値設定手段と、
前記取得触媒温度が前記所定温度以上のときに前記取得触媒温度に基づいて酸素吸蔵容量計測値を増加側に補正する計測値補正手段と、
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。
【００２７】
本発明によれば、触媒の温度特性に関する新たな知見に基づく適切な診断手法を採用し、これを以て診断の精度および信頼性を向上し得るという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、触媒の構成を示す概略断面図である。
【図３】図３は、アクティブ空燃比制御のタイムチャートである。
【図４】図４は、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】図５は、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】図６は、リッチ制御終了時付近で触媒から排出される排気ガスの酸素濃度の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、第１実施例に係る触媒温度Ｔｃと正常判定値Ｘ１および異常判定値Ｘ２との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、第１実施例の異常診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、触媒温度Ｔｃと補正係数Ｊとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、触媒温度Ｔｃと補正係数Ｈとの関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第２実施例の異常診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第３実施例に係る触媒温度Ｔｃと正常差判定値Ｙ１および異常差判定値Ｙ２との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、第３実施例の異常診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第４実施例の異常診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第４実施例に係る触媒温度Ｔｃと吸蔵正常判定値Ｚ１および吸蔵異常判定値Ｚ２との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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切り替える。
【００４４】
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）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。なお前述したように「検出」も「推定」も「取得」の概念に含まれる。
【００４５】
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。所定のモデルを用いて触媒温度を推定することも可能であり、推定方法は特に限定されない。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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から全ての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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
【数１】
2010119554.tif 000003
【００５６】
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。Ｋは空気に含まれる酸素割合（約０．２３）を表す定数である。
【００５７】
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。
【００５８】
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、次のようにして触媒の正異常判定が行われる。
【００５９】
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を所定の判定値と比較する。この判定値として、本実施形態では、正常判定するための正常判定値と、異常判定するための異常判定値との二種類が用意されている。正常判定値は異常判定値より大きい。ＥＣＵ２０は、平均値ＯＳＣａｖが正常判定値以上のときには触媒１１を正常と判定し、平均値ＯＳＣａｖが異常判定値以下のときには触媒１１を異常と判定し、平均値ＯＳＣａｖが正常判定値未満で且つ異常判定値より大きいときには正異常判定を保留する。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。
【００６０】
ところで、前述したように、触媒の温度特性に関して、従来は、触媒温度が増加するにつれ触媒の酸素吸蔵容量は増大するというのが一般的知見であった。したがってこの温度特性に合わせて、例えば触媒温度の増加につれ判定値を増加するというような方法が一般的であった。
【００６１】
これに対し、本発明者らは、鋭意研究の結果、これとは異なる新たな知見（以下、第１の知見ともいう）を獲得するに至った。すなわち、触媒温度が一定以上高温となると、触媒温度が増加するにつれ触媒の酸素吸蔵容量計測値は減少するという逆の知見である。
【００６２】
図６は、リッチ制御終了時付近で触媒１１から排出される排気ガス（以下、出ガスという）の酸素濃度がどのように変化するかを示すグラフであり、特に触媒温度を変化させたときのグラフである。図中、四本の線ａ〜ｄが示され、ａ，ｂ，ｃ，ｄと進むにつれ触媒温度は次第に高くなっている。リッチ制御終了時付近なので、触媒を素通りするリッチガスの量が次第に増え、出ガス酸素濃度は次第に少なくなっていく。ＮＶＲは、触媒後センサ１８のリッチ判定値ＶＲに相当する酸素濃度であり、出ガス酸素濃度がこの酸素濃度ＮＶＲに達すると触媒後センサ１８の出力がリッチ側に反転し、空燃比がリーンに切り替えられる。線ａ〜ｄがそれぞれ酸素濃度ＮＶＲに達するタイミングをｔａ〜ｔｄで示す。
【００６３】
前述したように、触媒後センサ出力のリッチ側への反転が遅れるほど、演算周期毎の酸素吸蔵容量ｄＯＳＣの積算時間が長くなり、大きな酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測される。一方、線ａよりも線ｂの方が、また線ｂよりも線ｃの方が、酸素濃度ＮＶＲに達するタイミングが遅れている。よって線ａ，ｂ，ｃに関しては、従来の知見通り、触媒温度が高温化するにつれ大きな酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測されるということがいえる。
【００６４】
しかし、線ｃと線ｄに着目すると、線ｃよりも線ｄの方が、酸素濃度ＮＶＲに達するタイミングが早くなっている。よって線ｃ，ｄに関しては、従来の知見と異なり、触媒温度が高温化するにつれ小さな酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測されるという結果になる。この逆転現象が起こる触媒温度は、触媒によって異なるが、概ね約５００から約６５０℃までの範囲内の温度であり、図示例では約５００℃である。
【００６５】
この逆転現象が起こる理由は次のとおりと考えられる。すなわち、線ａ，ｂ，ｃに関して、触媒温度が増加すると、触媒の活性が増加して触媒の酸素吸蔵容量が増し、同時に触媒の反応速度が増加する。よって、線は右側に徐々にシフトし、同時に線の立ち下がり時の傾きは徐々に急となっていく。
【００６６】
ところが、線ｃ，ｄに関して、触媒がある高温値に達すると、触媒の酸素吸蔵容量は飽和して増加しなくなるが、触媒の反応速度はさらに増加して線の傾きはさらに急となる。
【００６７】
つまり、触媒温度の増加に対して酸素吸蔵容量の増加には限界があるが、反応速度の増加には限界がないと仮定することができる。この反応速度の増加の点が、酸素濃度ＮＶＲに達するタイミングひいては酸素吸蔵容量計測値の逆転現象が生ずる主な理由と考えられる。
【００６８】
ところで、触媒の酸素吸放出反応に関し、酸素放出速度は酸素吸蔵速度よりも遅いと考えられる。その理由は、酸素吸蔵反応が貴金属等からなる触媒成分３２を介さず、単に酸素が酸素吸蔵成分に吸着する反応であるのに対し、酸素放出反応は触媒成分３２を介する反応だからである。よって、酸素放出反応速度は触媒成分３２の活性状態に大きく影響され、酸素放出反応の方が酸素吸蔵反応よりも触媒温度の影響を大きく受ける。上述の逆転現象も、酸素放出反応時に顕著に現れると考えられる。
【００６９】
以上の検討から、酸素吸蔵容量計測値が最大となる触媒温度（以下、ピーク温度という）が存在すると考えられる。このピーク温度に対して触媒温度が高くなるにつれ、酸素吸蔵容量計測値は減少し、このピーク温度未満の領域では、触媒温度が高くなるにつれ酸素吸蔵容量計測値は増加するという温度特性がある。このピーク温度を境に低温側の知見が従来の知見である。これに対し、本発明は、ピーク温度を境に高温側の知見を提供し、且つこれを利用して高精度で信頼性の高い適切な診断を実現するものである。
【００７０】
以下、本実施形態の異常診断に関する実施例を説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７１】
［第１実施例］
図７には、第１実施例で用いられる触媒温度Ｔｃと酸素吸蔵容量ＯＳＣとの関係、より具体的には触媒温度Ｔｃと正常判定値Ｘ１および異常判定値Ｘ２との関係を示す。この関係は、前述の温度特性に合わせて予め実験等に基づき作製され、ＥＣＵ２０にマップ等の形で記憶されている。Ｔｃｐは前述のピーク温度であり、予め実験等に基づき設定された値である。このピーク温度Ｔｃｐは、触媒によって異なるが、概ね約５００から約６５０℃までの範囲内の温度である。
【００７２】
なおピーク温度Ｔｃｐは、所定の劣化度を有する触媒、例えば劣化のない新品触媒のピーク温度とするのが好適である。
【００７３】
図から分かるように、触媒温度Ｔｃがピーク温度Ｔｃｐのときに正常判定値Ｘ１および異常判定値Ｘ２のいずれもが最大となる。そして触媒温度Ｔｃがピーク温度Ｔｃｐ以上のとき、触媒温度Ｔｃの増加につれ正常判定値Ｘ１および異常判定値Ｘ２のいずれもが減少する。なお触媒温度Ｔｃがピーク温度Ｔｃｐ未満のときには、従来通り、触媒温度Ｔｃの増加につれ正常判定値Ｘ１および異常判定値Ｘ２のいずれもが増加する。
【００７４】
以下、ＥＣＵ２０によって実行される第１実施例の異常診断処理の手順を図８を参照しつつ説明する。
【００７５】
まずステップＳ１０１では、前述の如きアクティブ空燃比制御が実行されると共に、酸素吸蔵容量ＯＳＣすなわち吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとが複数ずつ計測される。
【００７６】
次いでステップＳ１０２では、これら吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとの平均値ＯＳＣａｖが算出される。
【００７７】
ステップＳ１０３では、推定値としての触媒温度Ｔｃが取得される。この触媒温度Ｔｃは、所定時点で推定された触媒温度であってもよいし、所定期間で推定された触媒温度の平均値であってもよい。本実施例では、例えば、ＯＳＣ計測終了時点での推定触媒温度Ｔｃが取得される。
【００７８】
ステップＳ１０４では、この取得された触媒温度Ｔｃに基づき、図７に示した関係（マップ等）に従い、正常判定値Ｘ１および異常判定値Ｘ２が算出される。
【００７９】
ステップＳ１０５では、平均値ＯＳＣａｖと正常判定値Ｘ１とが比較される。ＯＳＣａｖ≧Ｘ１であれば、ステップＳ１０６に進んで触媒１１は正常と判定される。他方、ＯＳＣａｖ＜Ｘ１であればステップＳ１０７に進む。
【００８０】
ステップＳ１０７では、平均値ＯＳＣａｖと異常判定値Ｘ２とが比較される。ＯＳＣａｖ≦Ｘ２であれば、ステップＳ１０８に進んで触媒１１は異常と判定される。
【００８１】
他方、ＯＳＣａｖ＞Ｘ２であれば、ステップＳ１０９に進んで触媒１１の正異常判定は保留される。
【００８２】
このように、ピーク温度Ｔｃｐ以上での温度領域で、触媒温度Ｔｃの増加につれ判定値Ｘ１，Ｘ２が減少するよう判定値Ｘ１，Ｘ２が設定されているので、実際の推定触媒温度Ｔｃがピーク温度Ｔｃｐ以上の高温であるとき、酸素吸蔵容量計測値を適切な判定値と比較して正異常判定することができる。よってかかる高温域での診断精度を向上し、高い信頼性を確保できる。
【００８３】
ここで、仮にピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域において、従来の知見に基づく温度特性に合わせて、図７に仮想線Ｖ１で示すように判定値を設定すると、判定値が正常側にずれるので、異常側に判定し易くなる。よって正常と判定すべき触媒に対して正異常判定を保留したり異常と判定したりする誤診断の問題が生ずるが、本実施形態によればこの誤診断を未然に防止することができる。
【００８４】
なお、ピーク温度Ｔｃｐ未満の温度領域では、従来の知見通り、触媒温度Ｔｃの増加につれ判定値Ｘ１，Ｘ２が増加するように判定値Ｘ１，Ｘ２が設定されているので、かかる温度領域でも図８の処理により正確な正異常判定をすることができる。
【００８５】
この第１実施例では以下の如き変形例も可能である。すなわち、ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域においても、従来の知見に基づく温度特性に合わせて基準判定値を予め設定しておき、この基準判定値を推定触媒温度に基づいて補正して、最終的な判定値を設定する方法である。
【００８６】
具体的には、例えば正常判定値Ｘ１に関して、ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域において、図７に仮想線Ｖ１で示すような、従来の知見に基づく温度特性に合わせた基準正常判定値を予め設定する。図示の如き触媒温度Ｔｃと基準正常判定値Ｖ１との関係は、予めマップ等としてＥＣＵ２０に記憶しておく。そして、推定触媒温度Ｔｃに対応した基準正常判定値Ｖ１をマップ等から算出し、この基準正常判定値Ｖ１を推定触媒温度Ｔｃに基づき補正する。例えば、図９に示すようなマップ等に従って推定触媒温度Ｔｃに対応した補正係数Ｊを算出し、この補正係数Ｊを基準正常判定値Ｖ１に乗じて、その結果を正常判定値Ｘ１とする。ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域において、補正係数Ｊが、触媒温度Ｔｃの増加につれ１から徐々に減少するように予め定められているので、基準正常判定値Ｖ１は減少側に補正され、補正量は触媒温度の増加につれ増大する。こうして図７にＸ１で示す正常判定値と同じ正常判定値を得ることが可能となる。
【００８７】
なお、この方法は異常判定値Ｘ２に関しても可能である。
【００８８】
代替的に、図示省略するが、ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域において上記基準判定値Ｖ１のような特性の判定値を用いると共に、酸素吸蔵容量計測値を増大側に補正して判定値と比較することも可能である。この場合、例えば図１０に示すようなマップ等に従って推定触媒温度Ｔｃに対応した補正係数Ｈを算出し、この補正係数Ｈを酸素吸蔵容量計測値に乗じて酸素吸蔵容量計測値を補正する。ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域において、補正係数Ｈが、触媒温度Ｔｃの増加につれ１から徐々に増加するように予め定められているので、酸素吸蔵容量計測値は増加側に補正され、補正量は触媒温度の増加につれ増大する。こうして判定値が従来の知見に基づく特性であっても、この特性に合わせた酸素吸蔵容量計測値の補正が可能となり、適切な正異常判定を実行可能となる。
【００８９】
［第２実施例］
次に、第２実施例を説明する。この第２実施例は、本発明者らによる別の新たな知見（以下、第２の知見ともいう）に基づくものである。
【００９０】
すなわち、吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとを個別に計測した場合、触媒の劣化度が小さいほど、つまり触媒が正常側であるほど、吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとの差ΔＯＳＣ＝ＯＳＣａ−ＯＳＣｂは大きくなることが判明した。そこでこの第２の知見に基づき、異常診断が以下の如く実行される。
【００９１】
図１１に、ＥＣＵ２０によって実行される第２実施例の異常診断処理の手順を示す。ここでは第１実施例を併用した例を示す。
【００９２】
まずステップＳ２０１では、前述の如きアクティブ空燃比制御が実行されると共に、酸素吸蔵容量ＯＳＣすなわち吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとが複数ずつ計測される。
【００９３】
次いでステップＳ２０２では、複数の吸蔵酸素量ＯＳＣａの平均値すなわち平均吸蔵酸素量ＯＳＣａａｖと、複数の放出酸素量ＯＳＣｂの平均値すなわち平均放出酸素量ＯＳＣｂａｖとが算出される。
【００９４】
ステップＳ２０３では、酸素吸蔵容量ＯＳＣの平均値ＯＳＣａｖが式：ＯＳＣａｖ＝（ＯＳＣａａｖ＋ＯＳＣｂａｖ）／２により算出される。
【００９５】
ステップＳ２０４では、平均吸蔵酸素量ＯＳＣａａｖと平均放出酸素量ＯＳＣｂａｖとの差ΔＯＳＣ＝ＯＳＣａａｖ−ＯＳＣｂａｖが算出される。
【００９６】
ステップＳ２０５では、前記ステップＳ１０３と同様、推定触媒温度Ｔｃが取得される。ステップＳ２０６では、前記ステップＳ１０４と同様、推定触媒温度Ｔｃに基づき正常判定値Ｘ１および異常判定値Ｘ２が算出される。
【００９７】
ステップＳ２０７では、前記ステップＳ１０５と同様、平均値ＯＳＣａｖと正常判定値Ｘ１とが比較される。ＯＳＣａｖ≧Ｘ１であれば、ステップＳ２０９に進んで、触媒１１は正常と判定される。他方、ＯＳＣａｖ＜Ｘ１であればステップＳ２０８に進む。
【００９８】
ステップＳ２０８では、差ΔＯＳＣが所定の正常差判定値Ｙ１と比較される。この正常差判定値Ｙ１は、予め定められた定数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ΔＯＳＣ≧Ｙ１であれば、ステップＳ２０９に進んで触媒１１は正常と判定される。このように平均値ＯＳＣａｖのみで正常判定できない場合でも差ΔＯＳＣによる正常判定が可能である。他方、ΔＯＳＣ＜Ｙ１であればステップＳ２１０に進む。
【００９９】
ステップＳ２１０では、平均値ＯＳＣａｖと異常判定値Ｘ２とが比較される。ＯＳＣａｖ＞Ｘ２であれば、ステップＳ２１３に進んで触媒１１の正異常判定は保留される。他方、ＯＳＣａｖ≦Ｘ２であればステップＳ２１１に進む。
【０１００】
ステップＳ２１１では、差ΔＯＳＣが所定の異常差判定値Ｙ２と比較される。この異常差判定値Ｙ２も、予め定められた定数としてＥＣＵ２０に記憶されている。Ｙ２はＹ１より小さな値である。ΔＯＳＣ＞Ｙ２であれば、ステップＳ２１３に進んで触媒１１の正異常判定は保留される。他方、ΔＯＳＣ≦Ｙ２であれば、ステップＳ２１２に進んで触媒１１は異常と判定される。平均値ＯＳＣａｖと差ΔＯＳＣの両方がそれぞれ所定値より小さい場合に異常判定するので、異常判定の精度を向上できる。
【０１０１】
このように、第１実施例に係る高温側の適切な判定値Ｘ１，Ｘ２に加え、吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとの差ΔＯＳＣによっても正異常判定を行うので、診断精度と信頼性を一層向上できる。
【０１０２】
［第３実施例］
次に、第３実施例を説明する。この第３実施例は、本発明者らによるさらに別の新たな知見（以下、第３の知見ともいう）に基づくものである。
【０１０３】
すなわち、触媒温度が高くなるほど、吸蔵酸素量ＯＳＣａに対して放出酸素量ＯＳＣｂが少なくなる傾向にあり、差ΔＯＳＣは大きくなる傾向にあることが判明した。そして特に、ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域においては、前述の逆転現象の影響により、その差ΔＯＳＣはピーク温度Ｔｃｐ未満のときより大きくなることが判明した。
【０１０４】
そこでこの第３実施例では、触媒温度Ｔｃの増加に対する差判定値Ｙ１，Ｙ２の増加率がピーク温度Ｔｃｐを境に増加するよう、推定触媒温度Ｔｃに基づいて差判定値Ｙ１，Ｙ２を設定する。
【０１０５】
図１２には、第３実施例で用いられる触媒温度Ｔｃと差ΔＯＳＣとの関係、より具体的には触媒温度Ｔｃと正常差判定値Ｙ１および異常差判定値Ｙ２との関係を示す。この関係は第３の知見に基づき予め実験等を経て作製され、ＥＣＵ２０にマップ等の形で記憶されている。図から分かるように、触媒温度Ｔｃの増加に対する差判定値Ｙ１，Ｙ２の増加率（つまり線Ｙ１，Ｙ２の傾き）は、ピーク温度Ｔｃｐを境に増加され、すなわちピーク温度Ｔｃｐ未満のときよりピーク温度Ｔｃｐ以上のときの方が大きくされている。
【０１０６】
従ってこの関係に従って差判定値Ｙ１，Ｙ２を設定することにより、第３の知見を反映させた適切な差判定値Ｙ１，Ｙ２を設定することができ、全ての触媒温度領域（特にピーク温度Ｔｃｐ以上の触媒温度領域）において、差ΔＯＳＣに基づく適切な正異常判定を実行できる。これにより、診断精度と信頼性を一層向上できる。
【０１０７】
図１３に、ＥＣＵ２０によって実行される第３実施例の異常診断処理の手順を示す。ここでは第１実施例を併用しない例を示すが、第２実施例と同様に第１実施例を併用した例とすることも可能である。
【０１０８】
ステップＳ３０１では、アクティブ空燃比制御が実行されると共に、酸素吸蔵容量ＯＳＣすなわち吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとが複数ずつ計測される。
【０１０９】
次いでステップＳ３０２では、これら複数ずつの吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとから、平均吸蔵酸素量ＯＳＣａａｖと平均放出酸素量ＯＳＣｂａｖとが算出される。
【０１１０】
ステップＳ３０３では、平均吸蔵酸素量ＯＳＣａａｖと平均放出酸素量ＯＳＣｂａｖとの差ΔＯＳＣ＝ＯＳＣａａｖ−ＯＳＣｂａｖが算出される。
【０１１１】
ステップＳ３０４では、前記ステップＳ１０３と同様、推定触媒温度Ｔｃが取得される。そしてステップＳ３０５では、この取得された触媒温度Ｔｃに基づき、図１２に示した関係（マップ等）に従い、正常差判定値Ｙ１および異常差判定値Ｙ２が算出される。
【０１１２】
ステップＳ３０６では、差ΔＯＳＣが正常差判定値Ｙ１と比較される。ΔＯＳＣ≧Ｙ１であれば、ステップＳ３０７に進んで、触媒１１は正常と判定される。他方、ΔＯＳＣ＜Ｙ１であればステップＳ３０８に進む。
【０１１３】
ステップＳ３０８では、差ΔＯＳＣが異常差判定値Ｙ２と比較される。ΔＯＳＣ≦Ｙ２であれば、ステップＳ３０９に進んで触媒１１は異常と判定される。他方、ΔＯＳＣ＞Ｙ２であれば、ステップＳ３１０に進んで触媒１１の正異常判定は保留される。
【０１１４】
［第４実施例］
次に、第４実施例を説明する。既に述べたように、酸素放出反応は、酸素吸蔵反応よりも触媒温度の影響を大きく受け、上述の逆転現象も、酸素放出反応時に顕著に現れる。
【０１１５】
そこでこの第４実施例では、触媒温度Ｔｃがピーク温度Ｔｃｐ以上の高温時、放出酸素量ＯＳＣｂの計測値を用いず、吸蔵酸素量ＯＳＣａの計測値のみを用いて正異常判定を実行する。こうすることにより、高温時に逆転現象を生ずる放出酸素量ＯＳＣｂを判定対象から除外することができ、高温時における診断精度と信頼性を向上し、併せて診断自体を簡略化することができる。
【０１１６】
図１４に、ＥＣＵ２０によって実行される第４実施例の異常診断処理の手順を示す。
【０１１７】
まずステップＳ４０１では、アクティブ空燃比制御が実行されると共に、酸素吸蔵容量ＯＳＣすなわち吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとが複数ずつ計測される。
【０１１８】
次いでステップＳ４０２では、これら複数ずつの吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとから、平均吸蔵酸素量ＯＳＣａａｖと平均放出酸素量ＯＳＣｂａｖとが算出される。
【０１１９】
ステップＳ４０３では、酸素吸蔵容量ＯＳＣの平均値ＯＳＣａｖが式：ＯＳＣａｖ＝（ＯＳＣａａｖ＋ＯＳＣｂａｖ）／２により算出される。
【０１２０】
ステップＳ４０４では、前記ステップＳ１０３と同様、推定触媒温度Ｔｃが取得される。
【０１２１】
ステップＳ４０５では、取得された推定触媒温度Ｔｃが前記ピーク温度Ｔｃｐと比較される。
【０１２２】
Ｔｃ≧Ｔｃｐである場合、ステップＳ４０６に進んで、平均吸蔵酸素量ＯＳＣａａｖが所定の吸蔵正常判定値Ｚ１と比較される。この吸蔵正常判定値Ｚ１は、図１５に示すような関係すなわちマップ等に従い、ステップＳ４０４で取得された推定触媒温度Ｔｃに基づき算出される値である。図示するように、吸蔵正常判定値Ｚ１および吸蔵異常判定値Ｚ２は、ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域においても、従来の知見通り、触媒温度Ｔｃの増加につれ増大するように予め設定されている。これは、ピーク温度Ｔｃｐ以上の温度領域においても、吸蔵酸素量ＯＳＣａは触媒温度Ｔｃの増加につれ増大する傾向にあることに対応するものである。
【０１２３】
この比較の結果、ＯＳＣａａｖ≧Ｚ１である場合には、ステップＳ４０７に進んで、触媒１１は正常と判定される。他方、ＯＳＣａａｖ＜Ｚ１である場合にはステップＳ４０８に進む。
【０１２４】
ステップＳ４０８では、平均吸蔵酸素量ＯＳＣａａｖが所定の吸蔵異常判定値Ｚ２と比較される。ＯＳＣａａｖ≦Ｚ２であれば、ステップＳ４０９に進んで触媒１１は異常と判定される。他方、ＯＳＣａａｖ＞Ｚ２であれば、ステップＳ４１０に進んで触媒１１の正異常判定は保留される。
【０１２５】
ところで、ステップＳ４０５においてＴｃ＜Ｔｃｐである場合には、通常のＣｍａｘ法に従って正異常判定がなされる。すなわち、まずステップＳ４１１において平均値ＯＳＣａｖが正常判定値Ａ１と比較される。この正常判定値Ａ１と後述の異常判定値Ａ２とは、予め記憶されたマップ等に従い、ステップＳ４０４で取得された推定触媒温度Ｔｃに基づき算出される値である。正常判定値Ａ１および異常判定値Ａ２は、図１５に示したのと同様の特性を有し、触媒温度Ｔｃの増加につれ増大するように予め設定されている。但し正常判定値Ａ１および異常判定値Ａ２の値自体は吸蔵正常判定値Ｚ１および吸蔵異常判定値Ｚ２と異なる。平均値ＯＳＣａｖは放出酸素量ＯＳＣｂをも加味した値だからである。
【０１２６】
ＯＳＣａｖ≧Ａ１であれば、ステップＳ４０７に進んで触媒１１は正常と判定される。他方、ＯＳＣａｖ＜Ａ１であればステップＳ４１２に進む。
【０１２７】
ステップＳ４１２では、平均値ＯＳＣａｖが異常判定値Ａ２と比較される。ΔＯＳＣ≦Ａ２であれば、ステップＳ４０９に進んで触媒１１は異常と判定される。他方、ΔＯＳＣ＞Ａ２であれば、ステップＳ４１０に進んで触媒１１の正異常判定は保留される。
【０１２８】
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、エンジンの用途や形式は任意であり、例えば車両用以外であってもよいし、直噴式等であってもよいし、圧縮着火式内燃機関であってもよい。また前記実施形態では、正常判定するための判定値と異常判定するための判定値との二種類が用意されたが、一種類の判定値で正異常判定を行ってもよい。酸素吸蔵容量ＯＳＣについても、複数の平均値とせずに一つの値のみで正異常判定を行ってもよい。但し当然ながら複数の平均値とする方が精度向上等のために好ましい。第２および第３実施例において、吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとの差ΔＯＳＣ＝ＯＳＣａ−ＯＳＣｂの代わりに、吸蔵酸素量ＯＳＣａと放出酸素量ＯＳＣｂとの比ＯＳＣａ／ＯＳＣｂを用いてもよい。この場合も前記の説明が同様に適用可能である。
【０１２９】
触媒温度がピーク温度Ｔｃｐ以上に達したか否かを判断するには次のような方法もある。すなわち、吸入空気量が大である（負荷が大である）定常運転状態が長く維持されるほど、触媒温度は上昇する。よって、定常運転維持時間と吸入空気量とに基づき、触媒温度がピーク温度Ｔｃｐ以上に達したか否かを判断することが可能である。
【０１３０】
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。
【図１】
2010119554.tif 000004
【図２】
2010119554.tif 000005
【図３】
2010119554.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010119554.tif 000009
【図７】
2010119554.tif 000010
【図８】
2010119554.tif 000011
【図９】
2010119554.tif 000012
【図１０】
2010119554.tif 000013
【図１１】
2010119554.tif 000014
【図１２】
2010119554.tif 000015
【図１３】
2010119554.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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