(57)【要約】【課題】  所要の排気性能及び燃費性能を確保しつつ、触媒等を高精度に診断することができるようにされたエンジンの診断装置を提供する。【解決手段】  診断対象としての三元触媒の特性を検出するための入力信号生成手段（１１０）と、前記診断対象の特性を検出する特性検出手段（１４０）と、該特性検出手段（１４０）により検出された前記診断対象の特性及びエンジン（１０）の運転状態や環境条件に基づいて、前記入力信号生成手段（１１０）のパラメータを補正するパラメータ補正手段（１２０）と、を備えてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのいずれかの性能を診断する装置であって、診断対象の特性を検出するための入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する特性検出手段と、該特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記入力信号生成手段のパラメータを補正するパラメータ補正手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの診断装置。
【請求項２】
前記パラメータ補正手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、前記入力信号生成手段のパラメータを補正することを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
エンジンのいずれかの性能を診断する装置であって、診断対象の特性を検出するための入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する特性検出手段と、該特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記特性検出手段のパラメータを補正するパラメータ補正手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの診断装置。
【請求項４】
前記パラメータ補正手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、前記特性検出手段のパラメータを補正することを特徴とする請求項３に記載の診断装置。
【請求項５】
エンジンのいずれかの性能を診断する装置であって、診断対象の特性を検出するための入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する特性検出手段と、該特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記入力信号生成手段のパラメータを補正する第１のパラメータ補正手段と、前記特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記特性検出手段のパラメータを補正する第２のパラメータ補正手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの診断装置。
【請求項６】
前記第１及び第２のパラメータ補正手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、それぞれ前記入力信号生成手段及び前記特性検出手段のパラメータを補正することを特徴とする請求項５に記載の診断装置。
【請求項７】
エンジンのいずれかの性能を診断する装置であって、診断対象の特性を検出するための複数の入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する複数の特性検出手段と、該複数の特性検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の入力信号生成手段のいずれを用いるか、及び／又は、前記複数の特性検出手段のうちのいずれを用いるかを判定選択する判定選択手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの診断装置。
【請求項８】
前記判定選択手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、前記判定選択を行うことを特徴とする請求項７に記載の診断装置。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の診断装置において、前記診断対象は、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒とされ、前記入力信号生成手段は、目標空燃比を達成すべく空燃比調節手段に対する信号を生成供給するようにされ、前記特性検出手段は、前記触媒の上流及び下流に配在された排気成分検出手段を有し、前記診断時の目標空燃比に実空燃比が制御されたとき、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の応答時間差に基づいて、前記触媒の特性を検出するようにされ、前記パラメータ補正手段は、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記診断時の目標空燃比及びその持続時間を補正するようにされていることを特徴とする診断装置。
【請求項１０】
前記パラメータ補正手段は、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記診断時の目標空燃比の持続時間を、前記応答時間差よりも小さくなるように補正することを特徴とする請求項９に記載の診断装置。
【請求項１１】
前記パラメータ補正手段は、前記触媒下流の排気成分検出手段の出力が、前記診断時の目標空燃比相当の値に応答したときは、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の応答時間差を更新することを特徴とする請求項１０に記載の診断装置。
【請求項１２】
前記パラメータ補正手段は、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記触媒内の酸素貯蔵量を推定し、前記診断時の目標空燃比の持続時間を、前記目標空燃比が理論空燃比よりリーンのときは、前記酸素貯蔵量が所定値以上となるまでの時間とし、前記目標空燃比が理論空燃比よりリッチのときは、前記酸素貯蔵量が所定値以下となるまでの時間とすることを特徴とする請求項９に記載の診断装置。
【請求項１３】
前記パラメータ補正手段は、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記触媒内の最大酸素貯蔵量及び現在の酸素貯蔵量を推定し、前記診断時の目標空燃比の持続時間を、前記目標空燃比が理論空燃比よりリーンのときは、前記酸素貯蔵量の前記最大酸素貯蔵量に対する割合が所定値以上となるまでの時間とし、前記目標空燃比が理論空燃比よりリッチのときは、前記酸素貯蔵量の前記最大酸素貯蔵量に対する割合が所定値以下となるまでの時間とすることを特徴とする請求項９に記載の診断装置。
【請求項１４】
前記パラメータ補正手段は、前記触媒内の酸素貯蔵量を、直接的もしくは間接的に検出された空燃比、吸入空気量、及び触媒温度を加味して推定することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の診断装置。
【請求項１５】
前記パラメータ補正手段は、前記酸素貯蔵量が所定値以上もしくは所定値以下とならなくても、前記触媒下流の排気成分検出手段の出力が前記診断時の目標空燃比相当の値に応答したときは、前記最大酸素貯蔵量を更新することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の診断装置。
【請求項１６】
請求項７又は８に記載の診断装置において、前記診断対象は、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒とされ、第１の入力信号生成手段は、診断時に目標空燃比をステップ的に変更するようにされ、第１の特性検出手段は、前記触媒の上流及び下流に配在された排気成分検出手段を有し、前記目標空燃比のステップ変更時に、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の応答時間差に基づいて、前記触媒の特性を検出するようにされ、第２の入力信号生成手段は、前記診断時の目標空燃比を所定周波数で周期的に振動させるようにされ、第２の特性検出手段は、前記診断時の目標空燃比が所定周波数で周期的に振動せしめられたとき、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の出力信号の所定周波数成分に基づいて、前記触媒の特性を検出するようにされ、前記判定選択手段は、前記第１及び又は第２の特性検出手段の検出結果に基づいて、前記第１及び第２の入力信号生成手段のいずれを用いるか、及び又は、前記第１及び第２の特性検出手段のうちのいずれを用いるかを判定選択するようにされていることを特徴とする診断装置。
【請求項１７】
前記判定選択手段は、前記触媒の応答特性に基づいて、前記判定選択を行うことを特徴とする請求項１６に記載の診断装置。
【請求項１８】
前記触媒の応答特性は、直接的もしくは間接的に検出された前記触媒の酸素貯蔵性能、吸入空気量、空燃比、及び触媒温度に基づいて検出することを特徴とする請求項１７に記載の診断装置。
【請求項１９】
空燃比調節手段として、燃料噴射弁等の燃料供給手段及び又はスロットル弁等の吸気量調節手段が用いられていることを特徴とする請求項９から１８のいずれかに記載の診断装置。
【請求項２０】
前記排気成分検出手段は、Ｏ２センサもしくはA/Fセンサであることを特徴とする請求項９から１９のいずれかに記載の診断装置。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれかに記載の診断装置が適用されたエンジンを搭載した自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの諸性能のうちのいずれか（例えば、排気浄化用の触媒）を自己診断する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、北米、欧州、国内等の自動車用エンジンの自己診断規制強化にともない、エンジンの排気浄化性能に関わる各デバイスの診断精度も高精度化が要求されつつある。一方、排気規制及び燃費規制も年々強化されつつあり、排気性能、燃費性能を満たしつつ、オンボード自己診断を高精度に行うことが強く要望されている。
【０００３】
かかる要望に応えるべく、例えば、下記特許文献１には、エンジンの排気通路に設けられた三元触媒の上流側に配在された空燃比センサにおける検出空燃比のリッチ・リーン反転から下流側に配在された空燃比センサにおける検出空燃比のリッチ・リーンの反転までの遅れ期間に基づいて触媒劣化を判定する触媒劣化診断装置が開示されている。
【０００４】
また、例えば、下記特許文献２には、三元触媒の下流側の排気空燃比がリッチ又はリーンに張り付いている状態から、該下流側の排気空燃比を反転させるべく前記三元触媒の上流側の排気空燃比をリーン又はリッチに制御し、該上流側の排気空燃比の制御を開始してからの前記三元触媒に対する流入酸素量の過剰分又は不足分を積算し、前記下流側の排気空燃比がリーン又はリッチに反転した時点の前記積算値に基づいて触媒劣化を判定する触媒劣化診断装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７４０２５号公報（第１〜８頁、図１〜図１２）
【特許文献２】特開２００１−３２９８３２号公報（第１〜８頁、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来より、排気系の各デバイスの診断に関して、種種の提案がなされているが、いずれの提案も、デバイスの劣化（もしくは異常）を検出し得る装置ではあるものの、診断時の排気性能（排気浄化性能）及び燃費性能に格別の配慮はなされてはいない。例えば、触媒性能劣化の如何に関わらず、常に同じシーケンスの診断方式を実施しているので、触媒性能が劣化するにつれ診断時の排気悪化（排気エミッションの悪化）を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記の如くの従来の問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、所要の排気性能及び燃費性能を確保しつつ、触媒等を高精度に診断することができるようにされたエンジンの診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの診断装置の第１態様は、診断対象の特性を検出するための入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する特性検出手段と、該特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記入力信号生成手段のパラメータを補正するパラメータ補正手段と、を備える（図１参照）。
【０００９】
この場合、好ましくは、前記パラメータ補正手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、前記入力信号生成手段のパラメータを補正するようにされる。
【００１０】
すなわち、上記の如く、診断対象の特性検出（診断）を実施する場合に、何らかの信号を診断対象に入力してその応答を直接的もしくは間接的に検出する際、エンジンの運転状態や環境条件に応じて、前記入力信号を演算するパラメータを変更し、例えば排気性能及び燃費性能が最適となるようにする、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させることに加えて、診断対象そのものが、例えば、経時変化等により特性変化する場合は、該診断対象の特性に応じて、入力信号を演算するパラメータを変更し、同様に、例えば排気性能及び燃費性能の最適化を図る、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させるようになす。
【００１１】
本発明に係る診断装置の第２態様は、診断対象の特性を検出するための入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する特性検出手段と、該特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記特性検出手段のパラメータを補正するパラメータ補正手段と、を備える（図２参照）。
【００１２】
この場合、好ましくは、前記パラメータ補正手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、前記特性検出手段のパラメータを補正するようにされる。
【００１３】
すなわち、上記の如く、診断対象の特性検出（診断）を実施するとき、エンジンの運転状態や環境条件に応じて、特性検出手段（あるいは方式）のパラメータを変更し、例えば、排気性能及び燃費性能が最適となるようにする、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させることに加えて、診断対象そのものが、例えば、経時変化等により特性変化する場合は、該診断対象の特性に応じて、特性検出手段（あるいは方式）のパラメータを変更し、同様に例えば排気性能及び燃費性能の最適化を図る、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させるようになす。
【００１４】
本発明に係る診断装置の第３態様は、診断対象の特性を検出するための入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する特性検出手段と、該特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記入力信号生成手段のパラメータを補正する第１のパラメータ補正手段と、前記特性検出手段により検出された前記診断対象の特性に基づいて、前記特性検出手段のパラメータを補正する第２のパラメータ補正手段と、を備える（図３参照）。
【００１５】
この場合、好ましくは、前記第１及び第２のパラメータ補正手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、それぞれ前記入力信号生成手段及び前記特性検出手段のパラメータを補正するようにされる。
【００１６】
すなわち、上記の如く、診断対象の特性検出（診断）を実施する場合に、何らかの信号を診断対象に入力してその応答を直接的もしくは間接的に検出する際、エンジンの運転状態や環境条件に応じて、該入力信号を演算するパラメータ及び特性検出手段（あるいは方式）のパラメータを変更し、例えば排気性能及び燃費性能が最適となるようにする、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させることに加えて、診断対象そのものが、例えば、経時変化等により特性変化する場合は、該診断対象の特性に応じて、入力信号を演算するパラメータ及び特性検出手段（あるいは方式）のパラメータを変更し、同様に、例えば排気性能及び燃費性能の最適化を図る、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させるようになす。
【００１７】
本発明に係る診断装置の第４態様は、診断対象の特性を検出するための複数の入力信号生成手段と、前記診断対象の特性を検出する複数の特性検出手段と、該複数の特性検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の入力信号生成手段のいずれを用いるか、及び又は、前記複数の特性検出手段のうちのいずれを用いるかを判定選択する判定選択手段と、を備える（図４参照）。
【００１８】
この場合、好ましくは、前記判定選択手段は、前記診断対象の特性に代えて、又は、それに加味して、エンジンの運転状態及び又は環境条件に基づき、前記判定選択を行うようにされる。
【００１９】
すなわち、上記の如く、診断対象の特性検出（診断）を実施する場合に、何らかの信号を診断対象に入力してその応答を直接的もしくは間接的に検出する際、エンジンの運転状態や環境条件に応じて、複数の（第１及び第２の）入力信号生成手段並びに特性検出手段（あるいは方式）を切り換えて、例えば、排気性能及び燃費性能が最適となるようにする、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させることに加えて、診断対象そのものが、例えば、経時変化等により特性変化する場合は、該診断対象の特性に応じて、複数の（第１及び第２の）入力信号生成手段及び特性検出手段（あるいは方式）を切り換えて、同様に、例えば排気性能及び燃費性能の最適化を図る、あるいは、特性検出（診断）そのものの精度を向上させるようになす。
【００２０】
前記した第１態様の診断装置（図１参照）は、より具体的な好ましい態様では、前記診断対象は、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒とされ、前記入力信号生成手段は、目標空燃比を達成すべく空燃比調節手段に対する信号を生成供給するようにされ、前記特性検出手段は、前記触媒の上流及び下流に配在された排気成分検出手段を有し、前記診断時の目標空燃比に実空燃比が制御されたとき、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の応答時間差に基づいて、前記触媒の特性を検出するようにされ、前記パラメータ補正手段は、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記診断時の目標空燃比及びその持続時間を補正するようにされる（図５参照）。
【００２１】
すなわち、排気浄化用の触媒の特性検出（診断）を実施する場合、該触媒の上流及び下流に排気成分検出手段を配備し、特性検出（診断）時の、目標空燃比と該目標空燃比の持続時間を入力信号生成手段にて演算設定し、該目標空燃比に変更したときの触媒上流及び下流の排気成分検出手段の応答時間差から触媒の特性を検出（診断）する。さらに、前記目標空燃比及びその持続時間は、エンジンの運転状態や環境条件並びに診断対象の触媒の特性（診断結果）に基づいて、補正変更するようにされる。
【００２２】
この場合、前記パラメータ補正手段は、好ましくは、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記診断時の目標空燃比の持続時間を、前記応答時間差よりも小さくなるように補正するようにされる。
【００２３】
すなわち、前記目標空燃比の持続時間は、エンジンの運転状態や環境条件並びに診断対象の触媒の特性（診断結果）に基づいて、触媒下流の排気成分検出手段が応答する時間よりも小さくするように設定するものである。一般的に、触媒上流の空燃比を所定量変更すると、触媒上流の排気成分検出手段の応答と触媒下流の排気成分検出手段の応答には、排気の輸送時間以上の時間差が発生する。これは、触媒内の酸素貯蔵（脱離）性能によるもので、この酸素貯蔵性能から触媒性能を診断する方式が従来より存在する。しかし、触媒下流の排気成分検出手段が応答する場合、触媒の酸素貯蔵状態も平衡状態（一般にストイキ）から逸脱しており、排気悪化を招く。このことから、本態様では、診断時の目標空燃比を持続する時間を、排気成分検出手段が応答しないように設定するものである。
【００２４】
また、この場合、前記パラメータ補正手段は、好ましくは、前記触媒下流の排気成分検出手段の出力が、前記診断時の目標空燃比相当の値に応答したときは、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の応答時間差を更新するようにされる。
【００２５】
すなわち、触媒下流排気成分検出手段が応答する前に、診断時の目標空燃比への制御を終了してしまうと、触媒の酸素貯蔵性能を定量的に検出することはできない。しかし、触媒が劣化するにつれ、いずれ前記目標空燃比の持続時間でも、触媒下流の排気成分検出手段が応答するようになる。このときに、触媒の酸素貯蔵性能ひいては触媒性能診断が可能である。そして、触媒下流の排気成分検出手段が応答した場合、次回からの目標空燃比の持続時間を、さらに短縮化し、応答しないように図るものである。こうすることにより、ある一定の診断精度を満足するとともに、排気悪化を抑制することが可能となる。
【００２６】
また、前記パラメータ補正手段は、好ましくは、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記触媒内の酸素貯蔵量を推定し、前記診断時の目標空燃比の持続時間を、前記目標空燃比が理論空燃比よりリーンのときは、前記酸素貯蔵量が所定値以上となるまでの時間とし、前記目標空燃比が理論空燃比よりリッチのときは、前記酸素貯蔵量が所定値以下となるまでの時間とするようにされる。
【００２７】
すなわち、触媒内の酸素貯蔵量を推定し、該酸素貯蔵量が所定値以上もしくは所定値以下となったら、診断時の目標空燃比への制御を終了させ、触媒下流の排気成分検出手段が応答しないようにするものである。
【００２８】
また、前記パラメータ補正手段は、好ましくは、前記特性検出手段の検出結果に基づいて、前記触媒内の最大酸素貯蔵量及び現在の酸素貯蔵量を推定し、前記診断時の目標空燃比の持続時間を、前記目標空燃比が理論空燃比よりリーンのときは、前記酸素貯蔵量の前記最大酸素貯蔵量に対する割合が所定値以上となるまでの時間とし、前記目標空燃比が理論空燃比よりリッチのときは、前記酸素貯蔵量の前記最大酸素貯蔵量に対する割合が所定値以下となるまでの時間とするようにされる。
【００２９】
すなわち、触媒内の酸素貯蔵量を推定し、該酸素貯蔵量の前記最大酸素貯蔵量に対する割合が所定値以上もしくは所定値以下となったら、診断時の目標空燃比への制御を終了させ、触媒下流の排気成分検出手段が応答しないようにするものである。
【００３０】
この場合、前記パラメータ補正手段は、好ましくは、前記触媒内の酸素貯蔵量を、直接的もしくは間接的に検出された空燃比、吸入空気量、及び触媒温度を加味して推定するようにされる。
【００３１】
すなわち、触媒内の酸素貯蔵性能（あるいは酸素貯蔵速度、酸素脱離速度）は、空燃比、吸入空気量、及び触媒温度によって支配的に決まるという知見に基づくものである。
【００３２】
また、前記パラメータ補正手段は、前記酸素貯蔵量が所定値以上もしくは所定値以下とならなくても、前記触媒下流の排気成分検出手段の出力が前記診断時の目標空燃比相当の値に応答したときは、前記最大酸素貯蔵量を更新するようにされる。
【００３３】
すなわち、触媒下流の排気成分検出手段が応答する前に、診断時の目標空燃比への制御を終了してしまうので、触媒の酸素貯蔵性能は定量的に検出することはできない。しかし、触媒が劣化するにつれ、いずれ前記目標空燃比の持続時間でも、触媒下流の排気成分検出手段が応答するようになる。このとき、触媒の酸素貯蔵性能ひいては触媒性能診断が可能である。そして、触媒下流の排気成分検出手段が応答した場合、次回からの目標空燃比の持続時間は、さらに短縮化し、応答しないように図るために、最大酸素貯蔵量を更新するものである。こうすることにより、ある一定の診断精度を満足すると共に、排気悪化を抑制することが可能となる。
【００３４】
一方、前記した第４態様（図４参照）の診断装置は、より具体的な好ましい態様では、前記診断対象は、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒とされ、第１の入力信号生成手段は、診断時に目標空燃比をステップ的に変更するようにされ、第１の特性検出手段は、前記触媒の上流及び下流に配在された排気成分検出手段を有し、前記目標空燃比のステップ変更時に、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の応答時間差に基づいて、前記触媒の特性を検出するようにされ、第２の入力信号生成手段は、前記診断時の目標空燃比を所定周波数で周期的に振動させるようにされ、第２の特性検出手段は、前記診断時の目標空燃比が所定周波数で周期的に振動せしめられたとき、前記触媒上流及び下流の排気成分検出手段の出力信号の所定周波数成分に基づいて、前記触媒の特性を検出するようにされ、前記判定選択手段は、前記第１及び又は第２の特性検出手段の検出結果に基づいて、前記第１及び第２の入力信号生成手段のいずれを用いるか、及び又は、前記第１及び第２の特性検出手段のうちのいずれを用いるかを判定選択するようにされる。
【００３５】
すなわち、触媒の特性検出（診断）を実施する場合、触媒入口空燃比をステップ変化させて、そのときの触媒上下流の排気センサの応答時間差から触媒の特性を検出（診断）する方式と、触媒入口空燃比を所定周波数で振動させ、そのときの触媒上流及び下流の排気空燃比検出手段の出力の周波数成分から触媒の特性を検出（診断）する方式の２つの方式を用いて、エンジンの運転状態及び環境条件並びに診断対象の触媒の特性（診断結果）に基づいて、前記２つの方式のうち、どちらの方式で触媒を診断するかを判定選択して切り換えるものである。
【００３６】
前記判定選択手段は、好ましくは、前記触媒の応答特性に基づいて、前記判定選択を行うようにされる。
【００３７】
すなわち、前記したステップ応答方式と周波数応答方式のどちらかを選択するかは触媒の応答特性に基づくものである。例えば、ステップ応答方式は、触媒の応答特性が比較的長い場合に適用し、周波数応答方式は、触媒の応答特性が比較的短い場合に適用するものである。なお、応答特性とは、触媒上流空燃比から触媒下流空燃比までの伝達時間である。
【００３８】
この場合、前記触媒の応答特性は、好ましくは、直接的もしくは間接的に検出された前記触媒の酸素貯蔵性能、吸入空気量、空燃比、及び触媒温度に基づいて検出するようにされる。
【００３９】
前記触媒の応答特性は、触媒内の最大酸素貯蔵性能に相関がある。触媒内の酸素貯蔵量が飽和もしくは枯渇すると、触媒下流空燃比が触媒上流空燃比に変化する。酸素貯蔵速度及び酸素脱離速度は、空燃比、吸入空気量、触媒温度によって支配的に決まるという知見に基づくものである。
【００４０】
一方、本発明に係る診断装置の好ましい態様では、燃焼に供される空燃比を変化させる空燃比調節手段として、燃料噴射弁等の燃料供給手段及び又はスロットル弁等の吸気量調節手段が用いられる。
【００４１】
また、前記排気成分検出手段としては、好ましくは、Ｏ２センサもしくはA/Fセンサが用いられる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、診断対象の特性、エンジンの運転状態や環境条件に応じて、診断処理を最適化するので、排気性能及び燃費性能を損なうことなく、触媒等を高精度に診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図７は、本発明に係る診断装置の実施形態（各実施形態共通）を、それが適用された車載用エンジンの一例と共に示す概略構成図である。
【００４４】
図示のエンジン１０は、例えば４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４（図９参照）を有する多気筒エンジンであって、シリンダ１２と、このシリンダ１２の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５と、を有し、該ピストン１５上方には燃焼室１７が画成される。燃焼室１７には、点火プラグ３５が臨設されている。
【００４５】
燃料の燃焼に供せられる空気は、吸気通路２０の始端部に設けられたエアクリーナ２１から取り入れられ、エアフローセンサ２４を通り、電制スロットル弁２５を通ってコレクタ２７に入り、このコレクタ２７から前記吸気通路２０の下流端（吸気ポート）に配在された吸気弁２８を介して各気筒#１、#２、#３、#４の燃焼室１７に吸入される。また、前記吸気通路２０の下流部分（分岐通路部）には、燃料噴射弁３０が臨設されている。
【００４６】
燃焼室１７に吸入された空気と燃料噴射弁３０から噴射された燃料との混合気は、点火プラグ３５により点火されて爆発燃焼せしめられ、その燃焼廃ガス（排気）は、燃焼室１７から排気弁４８を介して排気通路４０の上流部分を形成する個別通路部４０Ａ（図９参照）に排出され、その個別通路部４０Ａから排気集合通路部４０Ｂに設けられた三元触媒５０に流入して浄化された後、外部に排出される。
【００４７】
また、排気通路４０における三元触媒５０より下流側にはＯ２センサ５２が配在され、排気通路４０（排気集合通路部４０Ａ）における触媒５０より上流側にはＡ／Ｆセンサ５１が配在されている。
【００４８】
前記Ａ／Ｆセンサ５１は、排気中に含まれる酸素の濃度に対して線形の出力特性を持つ。排気中の酸素濃度と空燃比の関係はほぼ線形になっており、したがって、酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ５１により、前記排気集合部４０Ｂにおける空燃比を求めることが可能となる。また、前記Ｏ２センサ５２からの信号により、三元触媒５０下流の酸素濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを求めることができる。
【００４９】
また、燃焼室１７から排気通路４０に排出された排気ガスの一部は、必要に応じてＥＧＲ通路４１を介して吸気通路２０に導入され、吸気通路２０の分岐通路部を介して各気筒の燃焼室１７に還流される。前記ＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ率を調整するためのＥＧＲバルブ４２が介装されている。
【００５０】
そして、本実施形態の制御装置１においては、エンジン１０の種々の制御を行うため、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット１００が備えられている。
【００５１】
コントロールユニット１００は、基本的には、図８に示される如くに、ＣＰＵ１０１、入力回路１０２、入出力ポート１０３、ＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０５等で構成される。
【００５２】
コントロールユニット１００には、入力信号として、エアフローセンサ２４により検出される吸入空気量に応じた信号、スロットルセンサ２８により検出されるスロットル弁２５の開度に応じた信号、クランク角センサ３７から得られるクランクシャフト１８の回転（エンジン回転数）・位相をあらわす信号、排気通路４０における三元触媒５０より下流側に配在されたＯ２センサ５２により検出される排気中の酸素濃度に応じた信号、排気通路４０における触媒５０より上流側の排気集合通路部４０Ｂに配在されたＡ／Ｆセンサ５１により検出される酸素濃度（空燃比）に応じた信号、シリンダ１２に配設された水温センサ１９により検出されるエンジン冷却水温に応じた信号、アクセルセンサ３６から得られるアクセルペダル３９の踏み込み量（運転者の要求トルクを示す）に応じた信号等が供給される。
【００５３】
コントロールユニット１００においては、Ａ／Ｆセンサ５１、Ｏ２センサ５２、スロットルセンサ２８、エアフローセンサ２４、クランク角センサ３７、水温センサ１６、及びアクセルセンサ３６、等の各センサの出力が入力され、入力回路１０２にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート１０３に送られる。入力ポートの値はＲＡＭ１０４に保管され、ＣＰＵ１０１内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ１０５に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ操作量を表す値はＲＡＭ１０４に保管された後、出力ポート１０３に送られる。
【００５４】
点火プラグ３５に対する作動信号は点火出力回路１１６内の一次側コイルの通流時はＯＮとなり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時点である。出力ポート１０３にセットされた点火プラグ３５用の信号は点火出力回路１１６で点火に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグ３５に供給される。また、燃料噴射弁３０の駆動信号（空燃比制御信号）は開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路１１７で燃料噴射弁３０を開弁するのに十分なエネルギーに増幅されて燃料噴射弁３０に供給される。電制スロットル弁２５の目標開度を実現する駆動信号は、電制スロットル弁駆動回路１１８を経て、電制スロットル弁３０に送られる。
【００５５】
コントロールユニット１００では、Ａ／Ｆセンサ５１の信号から三元触媒５０上流の空燃比を算出し、Ｏ２センサ５２の信号から、三元触媒５０下流の酸素濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを算出する。また、両センサ５１、５２の出力を用いて三元触媒５０の浄化効率が最適となるよう燃料噴射量もしくは吸入空気量を逐次補正するフィードバック制御を行うとともに、触媒５０（の劣化度）を診断するようにされる。
【００５６】
［第１実施形態：One-Shot 運転状態、劣化状態、オンラインチューニング］
次に、本発明の第１実施形態におけるコントロールユニット１００が実行する三元触媒５０の劣化診断処理内容を具体的に説明する。
【００５７】
図９は、第１実施形態の制御システム図で、コントロールユニット１００は、機能ブロック図で示されている如くの、入力信号生成手段である基本燃料噴射量演算手段１１０と、パラメータ変更手段とされる空燃比補正項演算手段１２０と、劣化診断許可判定手段１３０と、特性検出手段とされる応答遅れ時間演算手段１４０、及び、劣化度判定演算手段１５０と、を備えている。
【００５８】
ここで、通常時は、全気筒（#１、#２、#３、#４）において燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるように、基本燃料噴射量演算手段１１０及び空燃比補正項演算手段１２０により基本燃料噴射量Tp及び空燃比補正項Lalphaが演算され、その基本燃料噴射量Tp及び空燃比補正項Lalphaから各気筒（#１、#２、#３、#４）の燃料噴射量（それに相当するパルス幅を持った駆動パルス）Tiが設定されて、各気筒の燃料噴射弁３０に供給される。それに対し、劣化診断許可時は、空燃比を所定値、所定時間、理論空燃比からシフトし、Ａ／Ｆセンサ５１とＯ２センサ５２の応答遅れ時間から、三元触媒５０の特性（劣化）診断を行う。
【００５９】
以下、各処理手段を詳細に説明する。
＜１．基本燃料噴射量演算手段１１０：図１０参照＞
本演算手段１１０では、エンジン１０の吸入空気量に基づいて任意の運転状態において目標トルクと目標空燃比を同時に実現する燃料噴射量を演算する。具体的には、図１０に示されるように、基本燃料噴射量Tpを演算する。ここに、Kは定数であり、吸入空気量に対して常に理論空燃比を実現するよう調節させる値である。またCylはエンジンの気筒数（ここでは４）を表す。
【００６０】
＜２．空燃比補正項演算手段１２０：図１１参照＞
本演算手段１２０では、Ａ／Ｆセンサ５１で検出される空燃比に基づいて、任意の運転状態において触媒５０入口の空燃比が目標空燃比となるようF/B（フィードバック）制御するための補正項を求める。具体的には、図１１に示されるように、目標空燃比TabfとA/Fセンサ検出空燃比Rabfとの偏差Dltabfから、空燃比補正項LalphaをPI制御により演算する。空燃比補正項Lalphaは前述の基本燃料噴射量Tpに乗ぜられる。
【００６１】
＜３．劣化診断許可判定手段１３０：図１２参照＞
本演算手段１３０では、三元触媒５０の劣化診断の許可判定を行う。具体的には、図１２に示されるように、Twn≧TwndagかつNedagH≧Ne≧NedagLかつQadagH≧Qa≧QadagLかつΔNe≦DNedagかつΔQa≦Dqadagのとき、劣化診断許可フラグFpdag=1とし、診断を許可する。それ以外のときは診断禁止し、Fpdag=0とする。
ここに
Twn：エンジン冷却水温
Ne：エンジン回転数
Qa：吸入空気量
ΔNe：エンジン回転数変化率
ΔQa：吸入空気量変化率
である。ΔNe及びΔQaは前回jobで演算される値と今回jobで演算される値との差としてもよい。
【００６２】
＜４．目標空燃比演算手段１２２：図１３参照＞
本演算手段１２２では、空燃比補正項演算手段１２０（図１１）において、目標空燃比の演算を行う。具体的には、図１３に示される処理にて行う。すなわち、Fpdag=1となってから、T_dag[s]経過するまでは、Fpdag_r=1とし、目標空燃比を診断時用目標空燃比Tabf1とする。それ以外は、通常の目標空燃比Tabf0とする。T_dag[s]は、目標空燃比をTabf1にしたときに、Ｏ２センサ５２の出力がTabf1相当に応答する時間よりも短くなるように設定し、（三元触媒５０の）劣化指数Ind_det及び吸入空気量Qaに基づいて決めるものとする。すなわち、Ａ／Ｆセンサ５１の出力がTabf1相当になってからＯ２センサ５２の出力がTabf1相当になるまでには、遅れ時間が発生するが、これは、前述のように三元触媒５０の酸素貯蔵・放出性能に依存し、その性能を前記劣化指数Ind_det及び吸入空気量Qaから与えるものとしている。なお、本例では、Tabf0は理論空燃比相当の値とし、Tabf1は理論空燃比から所定値リーンにシフトした値とする。Tabf1の値は、実験から診断精度、排気性能の双方から決めるのが望ましい。
【００６３】
＜５．応答遅れ時間演算手段１４０：図１４参照＞
本演算手段１４０では、目標空燃比がTabf1までリーンシフトした際の、Ａ／Ｆセンサ５１とＯ２センサ５２の応答遅れ時間を演算する。具体的には、図１４に示されるように、目標空燃比演算手段１２２で演算されるFpdag_r=1となっている期間（前述のように本来はＯ２センサ５２の出力がTabf1相当の値に応答する前に、Fpdag_r=0とするが）であるにも拘わらず、Ｏ２センサ５２の出力が、応答したとき、すなわちＯ２センサ５２の出力RVO2＜KRVO2となったとき、三元触媒５０の酸素貯蔵能力が劣化したと判断し、そのときの応答遅れ時間T_detを演算する。具体的には、図中に示されるように、Rabf＞Tabf1−K_Tabf1となってから、RVO2＜KRVO2となるまでの時間を応答遅れ時間T_detとする。
【００６４】
＜６．劣化度判定演算手段１５０：図１５参照＞
本演算手段１５０では、三元触媒５０の劣化判定を行う。具体的には、図１５に示されるように、応答遅れ時間T_detと吸入空気量Qaから劣化指数Ind_detを求める。劣化指数Ind_det≦Ind_det_NGのときは、触媒性能が限界まで劣化したと判断し、例えば、劣化報知器６０（図９参照）を点灯すべく、Fdet=1とする。なお、劣化限界を表すInd_det_NGは、目標とする排気性能（診断性能）に応じて決めることになる。また、新たに演算された劣化指数Ind_detは、次回の診断時の目標空燃比Tabf1の持続時間T_dagを演算する際に用いる（図１３）。
以上のように、診断時は、触媒５０の下流のＯ２センサ５２の出力が応答しない程度（排気が悪化しない）に触媒５０の入口空燃比をシフトさせる。しかしながら、触媒５０が劣化してくると、Ｏ２センサ５２の出力は応答するようになり、この場合、触媒劣化を検出するとともに、次回の診断時の入口空燃比シフト時間を触媒５０の下流のＯ２センサ５２の出力が応答しない程度調整するものである。
【００６５】
［第２実施形態：One-Shot(by 酸素貯蔵量) 運転状態、劣化状態、オンラインチューニング］
次に、本発明の第２実施形態におけるコントロールユニット１００が実行する三元触媒５０の劣化診断処理内容を具体的に説明する。
【００６６】
図１６は、第２実施形態の制御システム図で、コントロールユニット１００は、機能ブロック図で示されている如くの、第１実施形態と同様な、入力信号生成手段である基本燃料噴射量演算手段１１０と、パラメータ変更手段とされる空燃比補正項演算手段１２０と、劣化診断許可判定手段１３０と、に加えて、特性検出手段とされるＯＳＣ指数演算手段２４０、及び、劣化度判定演算手段２５０と、を備えている。
【００６７】
本実施形態でも、劣化診断許可時は、空燃比を所定値、所定時間、理論空燃比からシフトし、Ａ／Ｆセンサ５１とＯ２センサ５２の応答遅れ時間から、三元触媒５０の特性（劣化）診断を行う。
【００６８】
以下、各処理手段を詳細に説明する。
本実施形態の基本燃料噴射量演算手段１１０は第１実施形態のもの（図１０）と同じ、また、空燃比補正項演算手段１２０は、第１実施形態のもの（図１１）と目標空燃比演算手段以外は略同じ、劣化診断許可判定手段１３０も第１実施形態のもの（図１３）と同じであるので、詳述しない。
【００６９】
＜７．目標空燃比演算手段２２２：図１７参照＞
本演算手段２２２では、空燃比補正項演算手段１２０（図１６）において、目標空燃比の演算を行う。具体的には、図１７に示される処理にて行う。すなわちFpdag=1かつInd_OSC＜Tg_OSCのときは、Fpdag_r=1とし、目標空燃比を診断時用目標空燃比Tabf1とする。それ以外は、通常の目標空燃比Tabf0とする。ここに、Ind_OSCはOSC指数を示し触媒内の貯蔵酸素量を表す。Tg_OSCは目標OSC指数を示す。Tg_OSCは、目標空燃比をTabf1にしたときに、Ｏ２センサ５２の出力がTabf1相当に応答するときのOSC指数（Ind_OSC）よりも小さくなるように設定しする。すなわち、Ａ／Ｆセンサ５１の出力がTabf1相当になってからＯ２センサ５２の出力がTabf1相当になるまでには、遅れ時間が発生するが、これは、前述のように三元触媒５０の酸素貯蔵・放出性能に依存し、その酸素貯蔵状態をOSC指数で与えるものとしている。なお、本例では、Tabf0は理論空燃比相当の値とし、Tabf1は理論空燃比から所定値リーンにシフトした値とする。Tabf1の値は、実験から診断精度、排気性能の双方から決めるのが望ましい。
【００７０】
＜８．ＯＳＣ指数演算手段２４０：図１８参照＞
目標空燃比がTabf1までリーンシフトした際に、三元触媒５０に貯蔵される酸素量をＯＳＣ指数として演算する。具体的には、図１８に示されるように、Fpdag=1かつRabf＞Tabf0＋K_Tabf0のとき、OSC指数（Ind_OSC）を演算する。Ind_OSCは、（V_Ads_r×K_Qa×Qa）の積算値で表される。また、V_Ads_rは、V_AdsとV_Desの差で表される。正味酸素貯蔵速度V_Ads_rは、酸素貯蔵速度V_Adsと酸素脱離速度V_Desの差で表される。さらに、V_AdsとV_DesはRabfに基づいて決められる。
【００７１】
＜９．劣化度判定演算手段２５０：図１９参照＞
本演算手段２５０、三元触媒５０の劣化判定を行う。具体的には、図１９に示されるように、目標空燃比演算手段２２２で演算されるFpdag_r=1となっている期間（前述のように本来はＯ２センサ５２の出力がTabf1相当の値に応答する前にTabf0に戻すよう目標OSC指数(Tg_OSC)を決めておりFpdag_r=0とするが）であるにも拘わらず、Ｏ２センサ５２の出力が、応答したとき、RVO2＜KRVO2となったとき、三元触媒５０の酸素貯蔵能力が劣化したと判断し、そのときのOSC指数(Ind_OSC)を新たな目標OSC指数(Tg_OSC0)として定義する。Tg_OSC0≦Ind_det_NGのときは、触媒性能が限界まで劣化したと判断し、例えば、劣化報知器６０を点灯すべく、Fdet=1とする。なお、劣化限界を表すInd_det_NGは、目標とする排気性能（診断性能）に応じて決めることになる。また、新たに演算された目標OSC指数(Tg_OSC0)は、次回診断時の目標空燃比Tabf1の持続時間を決定するための目標OSC指数として用いる（図１７）。以上のように、診断時は、触媒下流のＯ２センサ５２の出力が応答しない程度（排気が悪化しない）に触媒入口空燃比をシフトさせる。しかしながら、触媒が劣化してくると、Ｏ２センサ５２の出力は応答するようになり、この場合、触媒劣化を検出するとともに、次回の診断時の入口空燃比シフト時間を触媒下流のＯ２センサ５２の出力が応答しない程度調整する。
【００７２】
［第３実施形態：Step応答-周波数応答、運転状態、劣化状態］
次に、本発明の第３実施形態におけるコントロールユニット１００が実行する三元触媒５０の劣化診断処理内容を具体的に説明する。
【００７３】
図２０は、第３実施形態の制御システム図で、コントロールユニット１００は、機能ブロック図で示されている如くの、第１実施形態と同様な、入力信号生成手段である基本燃料噴射量演算手段１１０と、パラメータ変更手段とされる空燃比補正項演算手段１２０と、劣化診断許可判定手段１３０と、に加えて、特性検出手段とされる特性演算手段３４０と、劣化度判定演算手段３５０と、診断方式選択手段３６０と、を備えている。
【００７４】
ここで、本実施形態では、２つの劣化診断方式を用いる。すなわち、空燃比を所定値、所定時間、理論空燃比からシフトし、Ａ／Ｆセンサ５１とＯ２センサ５２の応答遅れ時間から、三元触媒５０の特性（劣化）診断を行うステップ応答方式と、空燃比を所定周波数で振動させて、そのときのＡ／Ｆセンサ５１とＯ２センサ５２の出力信号の周波数成分の比較結果から、三元触媒５０の特性（劣化）診断を行う周波数応答方式の２つである。診断許可時は、運転状態等に応じて、どちらの方式で診断するかを選択する。劣化診断許可時は、空燃比を所定値、所定時間、理論空燃比からシフトし、Ａ／Ｆセンサ５１とＯ２センサ５２の応答遅れ時間から、三元触媒５０の特性（劣化）診断を行う。
【００７５】
以下、各処理手段を詳細に説明する。
本実施形態の基本燃料噴射量演算手段１１０は第１実施形態のもの（図１０）と同じ、また、空燃比補正項演算手段１２０は、第１実施形態のもの（図１１）と目標空燃比演算手段以外は略同じ、劣化診断許可判定手段１３０も第１実施形態のもの（図１３）と同じであるので、詳述しない
【００７６】
＜１０．診断方式選択手段３６０：図２１参照＞
本選択手段３６０では、上述の２つの劣化診断方式のどちらを用いて三元触媒５０の特性を診断するかを選択するものである。具体的には、図２１に示されるように、劣化指数(Ind_det)と吸入空気量(Qa)との比Ind_det／Qaを診断方式選択指数(Ind_Sel)とする。Ind_Sel≧Ind_Sel0のとき、方式選択フラグF_sel=1とする。診断方式選択指数(Ind_Sel)は、Qaが大きいほど、小さくなり、また、触媒５０が劣化しているほど、小さくなる。すなわち、触媒５０の伝達特性（遅れ時間）が短いほど、Ind_Selは小さくなる。このInd_Selが所定値Ind_Sel0以上のとき、触媒５０の伝達特性が大きいと判断し、F_sel=1とし、後述のように、触媒５０の伝達特性が大きいときに有利なステップ応答方式を選択する。また、Ind_Selが所定値Ind_Sel0以下のとき、触媒５０の伝達特性が小さいと判断し、F_sel=0とし、後述のように、触媒５０の伝達特性が小さいときに有利な周波数応答方式を選択する。
【００７７】
＜１１．目標空燃比演算手段３２２：図２２参照＞
本演算手段３２２では、空燃比補正項演算手段１２０（図２０）において目標空燃比の演算を行う。具体的には、図２２に示される処理にて行う。すなわち、F_sel=1のときは、ステップ応答方式目標空燃比演算手段３２２Ａで演算される目標空燃比(Tabf)とフラグFpdag_rを演算する。また、F_sel=0のときは、周波数応答方式目標空燃比演算手段３２２Ｂで演算される目標空燃比(Tabf)とフラグFpdag_rを演算する。
【００７８】
＜１２．ステップ応答方式目標空燃比演算手段３２２Ａ：図２３参照＞
本演算手段３２２Ａでは、ステップ応答方式の目標空燃比を演算する。具体的には、図２３に示される処理にて行う。すなわちFpdag=1となってから、T_dag[s]経過するまでは、Fpdag_r=1とし、目標空燃比を診断時用目標空燃比Tabf1とする。それ以外は、通常の目標空燃比Tabf0とする。T_dag[s]は、目標空燃比をTabf1にしたときに、Ｏ２センサ５２の出力がTabf1相当に応答する時間よりも短くなるように設定し、（三元触媒５０の）劣化指数Ind_det及び吸入空気量Qaに基づいて決めるものとする。すなわち、Ａ／Ｆセンサ５１の出力がTabf1相当になってからＯ２センサ５２の出力がTabf1相当になるまでには、遅れ時間が発生するが、これは、前述のように三元触媒５０の酸素貯蔵・放出性能に依存し、その性能を前記劣化指数Ind_det及び吸入空気量Qaから与えるものとしている。なお、本例では、Tabf0は理論空燃比相当の値とし、Tabf1は理論空燃比から所定値リーンにシフトした値とする。Tabf1の値は、実験から診断精度、排気性能の双方から決めるのが望ましい。
【００７９】
＜１３．周波数応答方式目標空燃比演算手段３２２Ｂ：図２４参照＞
本演算手段３２２Ｂでは、周波数応答方式の目標空燃比を演算する。具体的には、図２４に示される処理にて行う。すなわちFpdag_r=Fpdagとし、Fpdag_r=1のとき、目標空燃比をTabf1LとTabf1Rを周波数fa[Hz]で切り換えるものである。それ以外は、通常の目標空燃比Tabf0とする。本例では、Tabf0は理論空燃比相当の値とし、Tabf1Rは理論空燃比から所定値リッチにシフトした値とし、Tabf1Lは理論空燃比から所定値リーンにシフトした値とする。Tabf1R(L)及びfaの値は、実験から診断精度、排気性能の双方から決めるのが望ましい。
【００８０】
＜１４．特性演算手段３４０：図２５参照＞
本演算手段３４０では、三元触媒５０の特性を演算する。すなわち、F_sel=1のときは、ステップ応答方式遅れ時間演算手段３４０Ａで遅れ時間(T_det)を演算する。また、F_sel=0のときは、周波数応答方式特性演算手段３４０ＢでPower0,Power1,Phase0,Phase1を演算する。
【００８１】
＜１５．ステップ応答方式遅れ時間演算手段３４０Ａ：図２６参照＞
本演算手段３４０Ａでは、ステップ応答方式が選択された場合の三元触媒５０の遅れ時間を演算する。目標空燃比がTabf1までリーンシフトした際の、Ａ／Ｆセンサ５１とＯ２センサ５２の応答遅れ時間を演算する。具体的には、図２６に示されるように、目標空燃比演算手段３２２で演算されるFpdag_r=1となっている期間（前述のように本来はＯ２センサ５２の出力がTabf1相当の値に応答する前に、Fpdag_r=0とするが）であるにも拘わらず、Ｏ２センサ５２の出力が、応答したとき、すなわちＯ２センサ５２の出力RVO2＜KRVO2となったとき、三元触媒５０の酸素貯蔵能力が劣化したと判断し、そのときの応答遅れ時間T_detを演算する。具体的には、図中に示されるように、Rabf＞Tabf1−K_Tabf1となってから、RVO2＜KRVO2となるまでの時間を応答遅れ時間T_detとする。
【００８２】
＜１６．周波数応答方式特性演算手段３４０Ｂ：図２７参照＞
本演算手段３４０Ｂでは、周波数応答方式が選択されたときの三元触媒５０の特性を演算する。具体的には、図２７に示されるように、RabfとRVO2の信号から、DFT(Discrete Fourier Transform)を用いて、周波数fa[Hz]のパワー(Power0,Power1)及び位相（Phase0,Phase1）を演算する。
【００８３】
＜１７．劣化度判定演算手段３５０：図２８参照＞
本演算手段３５０では、三元触媒５０の劣化度を判定する。すなわち、F_sel=1のときは、ステップ応答方式劣化度判定演算手段３５０Ａで三元触媒５０の劣化度を判定し、F_sel=0のときは、周波数応答方式劣化度判定演算手段３５０Ｂで三元触媒５０の劣化度を判定する。
【００８４】
＜１８．ステップ応答方式劣化度判定演算手段３５０Ａ：図２９参照＞
本演算手段３５０Ａでは、ステップ応答方式が選択された場合の三元触媒５０の劣化判定を行う。具体的には、図２９に示されるように、応答遅れ時間T_detと吸入空気量Qaから劣化指数Ind_detを求める。劣化指数Ind_det≦Ind_det_NGのときは、触媒性能が限界まで劣化したと判断し、例えば、劣化報知器６０を点灯すべく、Fdet=1とする。なお、劣化限界を表すInd_det_NGは、目標とする排気性能（診断性能）に応じて決めることになる。また、新たに演算された劣化指数Ind_detは、次回の診断時の目標空燃比Tabf1の持続時間T_dagを演算する際に用いる（図２３参照）。以上のように、診断時は、触媒５０下流のＯ２センサ５２の出力が応答しない程度（排気が悪化しない）に触媒５０入口空燃比をシフトさせる。しかしながら、触媒５０が劣化してくると、Ｏ２センサ５２の出力は応答するようになり、この場合、触媒５０の劣化を検出するとともに、次回の診断時の入口空燃比シフト時間を触媒５０下流のＯ２センサ５２の出力が応答しない程度に調整する。
【００８５】
＜１９．周波数応答方式劣化度判定演算手段３５０Ｂ：図３０参照＞
本演算手段３５０Ｂでは、周波数応答方式が選択された場合の三元触媒５０の劣化判定を行う。具体的には、図３０に示されるように、Phase2―Phase1≧（所定値Ａ）かつ（Power2／Power1）≧（所定値Ｂ）のとき、触媒性能が限界まで劣化したと判断し、例えば、劣化報知器６０を点灯すべく、Fdet=1とする。（Power2／Power1）は劣化指数Ind_detとする。なお、劣化限界を表す所定値Ａ及び所定値Ｂは、目標とする排気性能（診断性能）に応じて決めることになる。
【００８６】
以上のように、本発明の実施形態においては、診断対象とされる三元触媒５０の特性、エンジンの運転状態や環境条件に応じて、診断処理を最適化するようにされるので、排気性能及び燃費性能を損なうことなく、三元触媒５０を高精度に診断することができる、
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る診断装置の第１態様の説明に供される図。
【図２】本発明に係る診断装置の第２態様の説明に供される図。
【図３】本発明に係る診断装置の第３態様の説明に供される図。
【図４】本発明に係る診断装置の第４態様の説明に供される図。
【図５】本発明に係る第１態様の診断装置のより具体的な好ましい態様を示す図
【図６】本発明に係る第４態様の診断装置のより具体的な好ましい態様を示す図
【図７】本発明に係る診断装置の実施形態（各実施形態共通）を、それが適用された車載用エンジンの一例と共に示す概略構成図。
【図８】各実施形態におけるコントロールユニットの内部構成図。
【図９】第１実施形態の制御システム図。
【図１０】第１実施形態における基本燃料噴射量演算手段を示す図。
【図１１】第１実施形態における空燃比補正項演算手段を示す図。
【図１２】第１実施形態における劣化診断許可判定手段を示す図。
【図１３】第１実施形態における目標空燃比演算手段を示す図。
【図１４】第１実施形態における応答遅れ時間演算手段を示す図。
【図１５】第１実施形態における劣化度判定演算手段を示す図。
【図１６】第２実施形態の制御システム図。
【図１７】第２実施形態における目標空燃比演算手段を示す図。
【図１８】第２実施形態におけるＯＳＣ指数演算手段を示す図。
【図１９】第２実施形態におけるにおける劣化度判定演算手段を示す図。
【図２０】第３実施形態の制御システム図。
【図２１】第３実施形態における診断方式選択手段を示す図。
【図２２】第３実施形態における目標空燃比演算手段を示す図。
【図２３】第３実施形態におけるステップ応答方式目標空燃比演算手段を示す図。
【図２４】第３実施形態における周波数応答方式目標空燃比演算手段を示す図。
【図２５】第３実施形態における特性演算手段を示す図。
【図２６】第３実施形態におけるステップ応答方式応答遅れ時間演算手段を示す図。
【図２７】第３実施形態における周波数応答方式特性演算手段を示す図。
【図２８】第３実施形態における劣化度判定演算手段を示す図。
【図２９】第３実施形態におけるステップ応答方式劣化度判定演算手段を示す図。
【図３０】第３実施形態における周波数応答方式劣化度判定演算手段を示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１、２、３  第１、第２、第３実施形態の診断装置
１０  エンジン
１９  水温センサ
２４  エアフローセンサ
３０  燃料噴射弁
３６  クランク角センサ
５０  三元触媒
５１  Ａ／Ｆセンサ
５２  Ｏ２センサ
１００  コントロールユニット
１１０  基本燃料噴射量演算手段
１２０  空燃比補正項演算手段
１２２  目標空燃比演算手段
１３０  劣化診断許可判定手段
１４０  応答遅れ時間演算手段
１５０  劣化度判定演算手段
２４０  ＯＳＣ指数演算手段
２５０  劣化度判定演算手段
３４０  特性演算手段
３５０  劣化度判定演算手段
３６０  診断方式選択手段
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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