(57)【要約】  一部の排気系にＥＧＲ触媒付きＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、その排気集合管に配置された触媒の酸素吸蔵容量を精度良く求めて、その結果に基づいて触媒の劣化を正確に診断できるようにする。  本発明の内燃機関の触媒劣化診断装置は、主触媒に流入する排気ガスの空燃比をストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で強制的に変化させるアクティブ空燃比制御を実施する。そして、アクティブ空燃比制御の実施時に、主触媒の上流の空燃比センサ及び下流の酸素センサから出力される信号を用いて主触媒の酸素吸蔵容量を計測し、酸素吸蔵容量の計測結果から主触媒の劣化を診断する。本発明の触媒劣化診断装置によるアクティブ空燃比制御では、ＥＧＲ触媒付きＥＧＲ装置が停止している場合、ＥＧＲ装置が排気系に設けられていない気筒群の目標空燃比はストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で大きい振幅で変化させ、ＥＧＲ装置が排気系に設けられている気筒群の目標空燃比はストイキに保持する。
2011099164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの気筒群にグループ分けされた複数の気筒と、
気筒群ごとに設けられた排気系と、
各気筒群の排気系を１つに集合させてなる排気集合管と、
前記排気集合管に配置された酸素吸蔵能を有する主触媒と、
前記排気集合管において前記主触媒の上流側に取り付けられた空燃比センサと、
前記排気集合管において前記主触媒の下流側に取り付けられた酸素センサと、
一部の排気系に設けられたＥＧＲ触媒付きのＥＧＲ装置と、
を備える内燃機関の触媒劣化診断装置であって、
前記主触媒に流入する排気ガスの空燃比をストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で強制的に変化させるアクティブ空燃比制御を実施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施時に前記空燃比センサ及び酸素センサから出力される信号を用いて前記主触媒の酸素吸蔵容量を計測する計測手段と、
前記酸素吸蔵容量の計測結果から前記主触媒の劣化を診断する診断手段と、
を備え、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記ＥＧＲ装置が停止している場合、前記ＥＧＲ装置が排気系に設けられていない気筒群の目標空燃比をストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で変化させるように構成されている
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】
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記ＥＧＲ装置が停止している場合、前記ＥＧＲ装置が排気系に設けられている気筒群の目標空燃比をストイキに保持するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項３】
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記ＥＧＲ装置が停止している場合、前記ＥＧＲ装置が作動している場合に行うアクティブ空燃比制御よりも大きな振幅をもって、前記ＥＧＲ装置が排気系に設けられていない気筒群の目標空燃比を変化させるように構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２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、内燃機関の排気管に配置された触媒の劣化を診断する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の内燃機関は、排気ガスを浄化するための手段として触媒を備えている。特に、ストイキ運転を行う内燃機関（例えばガソリンエンジン）では、酸素吸蔵能を有する触媒、例えば三元触媒が用いられている。このような酸素吸蔵能を有する触媒の劣化状態を診断する方法としては、いわゆるＣｍａｘ法が知られている。Ｃｍａｘ法は触媒の酸素吸蔵容量（Ｃｍａｘ）を計測し、その計測結果から触媒の劣化を診断する方法である。【０００３】
Ｃｍａｘ法では、目標空燃比をストイキを中心に振動させ、それにより触媒に流入する排気ガスの空燃比をリーン側とリッチ側との間で強制的に変化させるアクティブ空燃比制御が行われる。図４には、アクティブ空燃比制御によって目標空燃比を14.1と15.1との間で変化させたときの、触媒上流の実空燃比（実Ａ／Ｆ）の時間変化と、触媒下流に配置されたサブＯ２センサの出力値の時間変化とを併せて示している。Ｃｍａｘ法では、アクティブ空燃比制御の実施に伴って触媒上流の空燃比が変化してから、触媒下流のサブＯ２センサの出力値が閾値（0.5V）を超えて変化するまでの間、次の式によって計算される触媒の酸素吸蔵量或いは酸素脱離量の積算が行われる。
酸素吸蔵量or脱離量＝係数×（現在の空燃比−ストイキ）×燃料量噴射量【０００４】
上述の方法で酸素吸蔵量と酸素脱離量とをそれぞれ複数回計算し、それらの平均をとったものがＣｍａｘとされる。図４には、Ｃｍａｘに対する酸素吸蔵量の時間変化を他のグラフと時間軸を合わせて示している。【０００５】
ところで、内燃機関の排気系の構造として、例えば特開２００６−１１２２５１号公報に開示されているように、複数ある気筒を２つの気筒群にグループ分けして気筒群ごとに排気系を設け、その２系統の排気系を１つの排気集合管に集合させたものが知られている。また、そのような排気系の構造において、触媒を排気集合管に配置し、各気筒から排出される排気ガスを排気集合管の触媒でまとめて処理するようにしたものが知られている。さらに、そのような排気系の構造において、一方の排気系にＥＧＲ装置を設け、その排気系から取り出したＥＧＲガスを各気筒の吸気系に還流させるようにしたものが知られている。【０００６】
ここで問題となるのが、ＥＧＲ装置に触媒が設けられている場合である。以下、上述の排気系の構造において排気集合管に配置される触媒は主触媒と呼び、ＥＧＲ装置に設けられる触媒はＥＧＲ触媒と呼ぶものとする。各気筒から排出される排気ガスの浄化を担うのは主触媒であり、Ｃｍａｘ法による劣化診断の対象となるのも主触媒である。主触媒の劣化診断が行われる環境としては、ＥＧＲ装置が停止している状況と、ＥＧＲ装置が作動している状況の双方が考えられるが、ＥＧＲ触媒の存在はＥＧＲ装置が停止している状況での診断結果、より詳しくはＣｍａｘの計算結果に影響を及ぼす。【０００７】
ＥＧＲ装置が停止している場合、つまり、ＥＧＲバルブが全閉にされているときには、排気系から吸気系へのＥＧＲガスの還流はない。しかし、ＥＧＲバルブが全閉であっても排気圧の変動に伴って排気系とＥＧＲ管との間では排気ガスの流出入が起こり、それによりＥＧＲ触媒への排気ガスの流出入も起きる。図５は、ＥＧＲバルブが全閉の場合のタービン流入ガス量（総排気ガス量）とＥＧＲ触媒ガス量（ＥＧＲ触媒に流出入するガス量）がクランク角度によってどのように変化するかを調べた結果を示している。この図からは、ＥＧＲ触媒への排気ガスの流出入はＥＧＲバルブの全閉時に絶えず起きている現象であることが分かる。【０００８】
したがって、ＥＧＲバルブが全閉にされているときの排気ガスの流れをブロック線図で示すと図６のようになる。図中のαはＥＧＲ管へのガス呼吸の割合、すなわち、排気系とＥＧＲ管との間で流出入する排気ガスの割合である。全排気ガスのうち、主触媒（図中のＳ／Ｃ触媒）に直接流入するのは１−αの排気ガスであり、αの排気ガスは一度排気系からＥＧＲ触媒に入った後、再び排気系に出て主触媒に流入することになる。ＥＧＲ触媒に入った排気ガスは、ＥＧＲ触媒の酸素吸蔵量に応じてストイキ近傍まで浄化される。このため、主触媒には浄化されたαの排気ガスと、未浄化の１−αの排気ガスとが混合して流入することになる。【０００９】
一方、ＥＧＲ装置が作動してＥＧＲが行われているときの排気ガスの流れは図７に示される。この場合は、ＥＧＲ率をβとすると、全排気ガスのうち１−βの排気ガスが主触媒に流入する。残りのβの排気ガスはＥＧＲ触媒に流入し、ＥＧＲ触媒を通過した後に吸気系に還流される。したがって、この場合はＥＧＲ触媒によって浄化された排気ガスが主触媒に流入する排気ガスに混入することはない。【００１０】
図６と図７に示す２つのケースのうち、主触媒の劣化を診断する上で問題が生じるのは図６に示すケースである。図７に示すケースであれば、主触媒に流入する排気ガスの空燃比がＥＧＲ触媒の影響を受けることがないため、アクティブ空燃比制御により主触媒に流入する排気ガスの空燃比を狙い通りに制御することができる。しかし、図６に示すケースでは、アクティブ空燃比制御によって高い周波数で目標空燃比を振動させた場合、ＥＧＲ触媒がローパスフィルタとして機能することになる。このため、主触媒に流入する排気ガスの空燃比を狙い通りに制御することは難しい。【００１１】
図８には、図６に示すケースにおいてアクティブ空燃比制御を行ったときの、目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）の変化と、主触媒上流の実空燃比（実Ａ／Ｆ）の時間変化と、主触媒の下流に配置されたサブＯ２センサの出力値の時間変化とをＥＧＲ触媒がないと仮定した場合の仮想の実Ａ／Ｆの時間変化と併せて示している。また、図８には、Ｃｍａｘに対する酸素吸蔵量の時間変化を主触媒とＥＧＲ触媒のそれぞれについて他のグラフと時間軸を合わせて示している。この図からは、ＥＧＲ触媒の酸素吸蔵量によって主触媒上流の実Ａ／Ｆの値が変化していることが読み取れる。さらに、ＥＧＲ触媒は概ねその役割から酸化反応を強くされているため、リーンガスはリッチガスと比較して浄化されるのが早い。このため、触媒に流入する排気ガスの空燃比のリッチ−リーン反転時の時定数は異なったものになり、酸素の脱離と吸蔵の時間的なばらつきが生じやすい。したがって、図６に示すケースでは、酸素吸蔵量や酸素脱離量の各積算値のばらつきが大きく、Ｃｍａｘの推定精度を担保することが難しいことが分かる。【００１２】
また、ＥＧＲ触媒に流入する排気ガスの空燃比が振動的に変化すると、触媒上での酸化反応は促進されることになる。一般にＥＧＲは排気ガス温度の高い場（例えば、タービン上流）から取り出されている場合が多いので、酸化反応の程度によってはＥＧＲ触媒の温度がその上限温度を超えてしまうおそれがある。このため、アクティブ空燃比制御における振幅や周波数にはＥＧＲ触媒の上限温度の観点からの制約があり、その制約のために劣化診断を確実に実施できないことも起こりうる。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、一部の排気系にＥＧＲ触媒付きＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、その排気集合管に配置された触媒の酸素吸蔵容量を精度良く求めて、その結果に基づいて触媒の劣化を正確に診断できるようにすることを目的とする。
【００１４】
このため、本発明は次のような内燃機関の触媒劣化診断装置を提供する。
【００１５】
本発明の触媒劣化診断装置が適用される内燃機関は、複数の気筒を備える多気筒内燃機関である。前記内燃機関は、複数の気筒が少なくとも２つの気筒群にグループ分けされ、気筒群ごとに排気系が設けられている。各気筒群の排気系は１つの排気集合管に集合されている。前記排気集合管には酸素吸蔵能を有する主触媒が配置され、前記主触媒の上流側と下流側にそれぞれ空燃比センサが取り付けられている。また、前記内燃機関は、一部の排気系にＥＧＲ触媒付きのＥＧＲ装置を備えている。
【００１６】
本発明の触媒劣化診断装置は、前記主触媒に流入する排気ガスの空燃比をストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で強制的に変化させるアクティブ空燃比制御を実施する。そして、前記アクティブ空燃比制御の実施時に、前記空燃比センサ及び酸素センサから出力される信号を用いて前記主触媒の酸素吸蔵容量を計測し、前記酸素吸蔵容量の計測結果から前記主触媒の劣化を診断する。
【００１７】
本発明の触媒劣化診断装置の１つの特徴は、前記アクティブ空燃比制御における具体的な操作にある。本発明の触媒劣化診断装置によるアクティブ空燃比制御では、前記ＥＧＲ装置が停止している場合、前記ＥＧＲ装置が排気系に設けられていない気筒群の目標空燃比をストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で変化させることが行われる。このような操作が行われることで、前記主触媒に流入する排気ガスの空燃比に前記ＥＧＲ触媒が与える影響を小さくすることができる。
【００１８】
より好ましい態様では、前記アクティブ空燃比制御において、前記ＥＧＲ装置が停止している場合、前記ＥＧＲ装置が排気系に設けられている気筒群の目標空燃比をストイキに保持することが行われる。このような操作が行われることで、前記主触媒に流入する排気ガスの空燃比に前記ＥＧＲ触媒が与える影響をより小さくすることができる。
【００１９】
別のより好ましい態様では、前記アクティブ空燃比制御において、前記ＥＧＲ装置が停止している場合、前記ＥＧＲ装置が作動している場合に行うアクティブ空燃比制御よりも大きな振幅をもって、前記ＥＧＲ装置が排気系に設けられていない気筒群の目標空燃比を変化させることが行われる。このような操作が行われることで、前記主触媒に流入する排気ガスの空燃比に前記ＥＧＲ触媒が与える影響をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の触媒劣化診断装置が適用された内燃機関のシステム図である。
【図２】本発明の実施の形態において行われる劣化判定のための空燃比制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図２に示す劣化判定のための空燃比制御ルーチンの実施結果を示す図である。
【図４】アクティブ空燃比制御を実施した場合の各センサの出力値と触媒の酸素吸蔵量の変化を示す図である。
【図５】ＥＧＲバルブが全閉の場合の排気系の各ガス流量のクランク角度による変化を示す図である。
【図６】ＥＧＲ触媒付きのＥＧＲ装置が設けられた排気系における、ＥＧＲバルブが全閉にされているときの排気ガスの流れを示すブロック線図である。
【図７】ＥＧＲ触媒付きのＥＧＲ装置が設けられた排気系における、ＥＧＲ装置が作動してＥＧＲが行われているときの排気ガスの流れを示すブロック線図である。
【図８】ＥＧＲ触媒付きのＥＧＲ装置が設けられた排気系において、ＥＧＲバルブを全閉にしてアクティブ空燃比制御を実施した場合の各センサの出力値と触媒の酸素吸蔵量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図３の各図を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態の触媒劣化診断装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。本実施の形態にかかる内燃機関２は、火花点火式の４ストロークレシプロエンジン（以下、単にエンジンという）である。また、図１には１つの気筒４しか示されていないが、本実施の形態のエンジン２は、４つの気筒４を直列に備える直列４気筒エンジンでもある。また、筒内インジェクタ１８によって燃料を筒内に直接噴射する直噴エンジンでもあり、排気ガスのエネルギを利用して新気を圧縮するターボ過給機１４を備えたターボエンジンでもある。
【００２３】
本実施の形態では、エンジン２が有する４つの気筒４は２気筒ずつ２つの気筒群にグループ分けされている。爆発が連続しない第１気筒と第４気筒が１つの気筒群とされ、同じく爆発が連続しない第２気筒と第３気筒が１つの気筒群とされている。エンジン２はこれら気筒群ごとに排気系８，１０を備えている。各排気系８，１０は、２つの気筒の排気ガスを集合させる排気マニホールド８ａ，１０ａと、排気マニホールドの出口に接続される排気管８ｂ，１０ｂとによって構成されている。各排気系８，１０の排気管８ｂ，１０ｂは、ターボ過給機１４のタービン部において１つの排気集合管１２に接続されている。
【００２４】
排気集合管１２には２つの三元触媒２０，２２が直列に配置されている。上流側の三元触媒２０が、本実施の形態の触媒劣化診断装置による診断対象である主触媒である。主触媒２０の上流側には広域空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサ）４０が取り付けられている。主触媒２０の下流側にはジルコニア酸素センサ（以下、サブＯ２センサ）４２が取り付けられている。なお、本発明における空燃比センサとしては、広域空燃比センサだけでなくジルコニア酸素センサを用いることもできる。逆に本発明における酸素センサとしては、ジルコニア酸素センサだけでなく広域空燃比センサを用いることもできる。
【００２５】
本実施の形態のエンジン２は、排気系から吸気管６へ排気ガスを還流させるＥＧＲ装置３０を備えている。ＥＧＲ装置３０は、前記の２系統の排気系８，１０のうち排気系８にのみ設けられている。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ管３２によって排気管８ｂと吸気管６とを接続している。ＥＧＲ管３２にはＥＧＲバルブ３４が設けられている。ＥＧＲ管３２においてＥＧＲバルブ３４の排気側にはＥＧＲクーラ３６が設けられ、さらにその排気側にはＥＧＲ触媒３８が設けられている。
【００２６】
本実施の形態のエンジン２の制御系には、ＥＣＵ１００が備えられる。ＥＣＵ１００は、エンジン２のシステム全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵ１００の出力側には、前述の筒内インジェクタ１８やＥＧＲバルブ３４等のアクチュエータが接続され、ＥＣＵ１００の入力側には、前述のＡ／Ｆセンサ４０やサブＯ２センサ４２等のセンサが接続されている。ＥＣＵ１００は、各センサからの信号を受けて所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。なお、ＥＣＵ１００に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示すように他にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
【００２７】
本実施の形態の触媒劣化診断装置は、ＥＣＵ１００の１つの機能として実現されている。ＥＣＵ１００が触媒劣化診断装置として機能する場合、ＥＣＵ１００は、３つの信号処理ユニット、すなわち、アクティブ空燃比制御ユニット１０２、Ｃｍａｘ計測ユニット１０４及び診断ユニット１０６の組み合わせで表現される。これら信号処理ユニットは、それぞれが専用のハードウェアで構成されていてもよいし、ハードウェアは共有してソフトウェアによって仮想的に構成されるものでもよい。
【００２８】
アクティブ空燃比制御ユニット１０２は、主触媒２０に流入する排気ガスの空燃比をストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で強制的に変化させるアクティブ空燃比制御を実施する。アクティブ空燃比制御はオープンループ制御であり、筒内吸入空気量と目標空燃比とから燃料噴射量を決定し、筒内インジェクタ１８による燃料噴射時間を制御する。
【００２９】
Ｃｍａｘ計測ユニット１０４は、アクティブ空燃比制御の実施に伴って主触媒２０の酸素吸蔵容量、すなわち、Ｃｍａｘの計測を行う。詳しくは、Ａ／Ｆセンサ４０の出力値が変化してからサブＯ２センサ４２の出力値が閾値（0.5V）を超えて変化するまでの間、現在の空燃比のストイキに対する偏差と現在の燃料噴射量とから単位時間当たりの酸素吸蔵量（或いは酸素脱離量）を計算し、それを積算していく。そして、その積算値の計算を複数回行い、それらの平均をとったものをＣｍａｘとして算出する。
【００３０】
診断ユニット１０６は、Ｃｍａｘの計測値を所定の劣化基準値と比較する。Ｃｍａｘが劣化基準値よりも大きければ主触媒２０は劣化していないと判断され、Ｃｍａｘが劣化基準値以下になっていれば主触媒２０は劣化していると判断される。
【００３１】
本実施の形態の触媒劣化診断装置の１つの特徴は、前記アクティブ空燃比制御における具体的な操作の内容にある。図２は、アクティブ空燃比制御ユニット１０２により行われる劣化判定のための空燃比制御のルーチンを示すフローチャートである。前記のアクティブ空燃比制御はこの空燃比制御ルーチンに従って実施される。
【００３２】
図２のフローチャートによれば、最初のステップＳ２において、触媒劣化判定制御の実施要求の有無が判定される。触媒劣化判定制御とは、Ｃｍａｘの計測のための空燃比制御、すなわち、アクティブ空燃比制御を指す。前記の実施要求は、主触媒２０の劣化を診断する状況になった場合に発せられる要求である。そのような要求が無い場合には、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、通常の空燃比制御、すなわち、Ａ／Ｆセンサ４０とサブＯ２センサ４２の信号に基づいた空燃比フィードバック制御が行われる。次のステップＳ２２では、所定のフラグxafscylがオフにされる。このフラグxafscylの意味については後述する。
【００３３】
ステップＳ２において前記の実施要求が検出された場合は、ステップＳ４の判定が行われる。ステップＳ４では、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立しているかどうかがエンジン２の運転状態や運転条件から判定される。未だ実行条件が成立していないのであれば、ステップＳ２０において通常の空燃比制御が続けられる。そして、ステップＳ２２においてフラグxafscylはオフのままにされる。
【００３４】
ステップＳ４においてアクティブ空燃比制御の実行条件が成立した場合は、次にステップＳ６の判定が行われる。ステップＳ６では、ＥＧＲが停止中かどうか、すなわち、ＥＧＲバルブ３４が全閉になっているかどうか判定される。ＥＧＲが停止中でない場合は、さらにステップＳ１４の判定が行なわれる。ステップＳ１４では、フラグxafscylがオフかどうかが判定される。このフラグxafscylはＥＧＲが停止中している状態でアクティブ空燃比制御が行われる場合にオンにされるフラグである。
【００３５】
ステップＳ１４においてフラグxafscylがオフであった場合には、ステップＳ１６の処理が行われる。ステップＳ１６では、全気筒において目標空燃比が劣化判定用に変更される。劣化判定用の目標空燃比は、ストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で所定の周期で振動する矩形波信号とされる。排気系にＥＧＲ装置３０が設けられているかどうかに関係なく、全ての気筒において目標空燃比の振動の振幅は同一とされる。そして、ステップＳ２２においてフラグxafscylはオフのままにされる。
【００３６】
一方、ステップＳ１４においてフラグxafscylがオンであった場合には、ステップＳ２０の処理が行われる。ステップＳ２０において一旦、通常の空燃比制御が行われた後、続くステップＳ２２においてフラグxafscylはオンからオフに変更される。フラグxafscylがオフに変更されることで、次回のステップＳ１４の判定の結果は肯定になる。したがって、この場合は次回の制御周期においてステップＳ１６のアクティブ空燃比制御が行われることになる。
【００３７】
ステップＳ６においてＥＧＲが停止中であった場合には、ステップＳ８及びステップ１６においてアクティブ空燃比制御が行われる。まず、ステップＳ８では、ＥＧＲ装置３０が設けられていない排気系１０に接続された気筒群の目標空燃比が劣化判定用に変更される。ここで設定される目標空燃比は、ステップＳ１６の場合と同様、ストイキを中心にリーン側とリッチ側との間で所定の周期で振動する矩形波信号である。ただし、ステップＳ１６で設定される目標空燃比よりも振動の振幅を大きくされている。これは、排気系１０の排気ガスはＥＧＲ触媒３８の影響を受けないので、その空燃比の振幅を大きくすることで、主触媒２０に流入する排気ガスの空燃比信号のＳＮ比を高めることができるからである。
【００３８】
ステップＳ１０では、ＥＧＲ装置３０が設けられている排気系８に接続された気筒群の目標空燃比が変更される。ここで設定される目標空燃比はストイキであり、ステップＳ１６やステップＳ８の場合と異なり目標空燃比を振動させることは行なわれない。これは、ＥＧＲ触媒３８に流入する排気ガスの空燃比をストイキに保持することによって、ＥＧＲ触媒３８への流出入の前後で空燃比に変化が生じるのを防ぐためである。つまり、ＥＧＲ触媒３８の空燃比への影響を排除するためである。また、ＥＧＲ触媒３８に流入する排気ガスの空燃比の振動を抑えることで、触媒上での酸化反応を緩和して触媒温度の上昇を防止するという狙いもある。次のステップＳ１２では、フラグxafscylがオンに変更される。
【００３９】
以上説明した空燃比制御の結果、特に、ステップＳ６の判定条件が成立した場合に実施されるアクティブ空燃比制御の結果を図３に示す。図３の最上段には、ＥＧＲ装置３０が設けられていない排気系１０に接続された気筒群（ＥＧＲ取り出しでない気筒群）の目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）の設定と、それによって生じる排気管１０ｂ内の実空燃比（実Ａ／Ｆ）の時間変化が示されている。上から２段目には、ＥＧＲ装置３０が設けられている排気系８に接続された気筒群（ＥＧＲ取り出し気筒群）の実Ａ／Ｆの時間変化が示されている。そして、上から３段目には、主触媒２０に流入する排気ガス（触媒入ガス）の実Ａ／Ｆの時間変化が示されている。主触媒２０に流入する排気ガスの実Ａ／Ｆは、排気系１０からの排気ガスの実Ａ／Ｆと、排気系８からの排気ガスの実Ａ／Ｆとを平均したものになっている。上から４段目には、サブＯ２センサ４２の出力値の時間変化が示されている。そして、最下段には、Ｃｍａｘに対する酸素吸蔵量の時間変化が示されている。
【００４０】
図８の３段目のチャートから分かるように、ステップＳ８及びＳ１０のアクティブ空燃比制御によれば、主触媒２０に流入する排気ガスの空燃比がＥＧＲ触媒３８の影響を受けることを排除して、主触媒２０に流入する排気ガスの空燃比を狙い通りに制御することができる。このため、主触媒２０に流入する排気ガスの空燃比のリッチ−リーン反転時の時定数に差異は生じず、酸素の脱離と吸蔵の時間的なばらつきが生じることはない。したがって、本実施の形態の触媒劣化診断装置によれば、Ｃｍａｘの推定精度を担保することが可能であり、高い精度で求めたＣｍａｘに基づいて主触媒２０の劣化を正確に診断することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態のエンジン２は直列エンジンであるが、本発明はＶ型エンジンにも適用可能である。Ｖ型エンジンであれば、左右のバンクのそれぞれを気筒群とみなすことができる。この場合、左バンクの排気系と右バンクの排気系の何れか一方にＥＧＲ付きのＥＧＲ装置が設けられていればよい。
【００４２】
また、上述の実施の形態のエンジン２は直噴のターボエンジンであるが、直噴エンジンであることやターボエンジンであることは本発明の触媒劣化診断装置を適用する上で必須の事項ではない。
【００４３】
また、ＥＧＲバルブ３４が全閉の状況で劣化診断が行われる場合、より好ましくは、アクティブ空燃比制御の実施に先立ってＥＧＲ触媒３８の酸素吸蔵量をリーンにしておくようにする。その方法としては、例えば、ＥＧＲ装置を作動させてＥＧＲを行いながらリーン運転を行えばよい。そうすることで、アクティブ空燃比制御の実施中にＥＧＲ触媒３８の浄化率が大幅に変化するのを防止することができるからである。
【符号の説明】
【００４４】
２  エンジン
４  気筒
６  吸気管
８，１０  排気系
８ａ，１０ａ  排気マニホールド
８ｂ，１０ｂ  排気管
１２  排気集合管
２０  主触媒（三元触媒）
３０  ＥＧＲ装置
３２  ＥＧＲ管
３４  ＥＧＲバルブ
３８  ＥＧＲ触媒
４０  Ａ／Ｆセンサ
４２  サブＯ２センサ
１００  ＥＣＵ
【図１】
2011099164.tif 000003
【図２】
2011099164.tif 000004
【図３】
2011099164.tif 000005
【図４】
2011099164.tif 000006
【図５】
2011099164.tif 000007
【図６】
2011099164.tif 000008
【図７】
2011099164.tif 000009
【図８】
2011099164.tif 000010
【国際調査報告】
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