(57)【要約】【課題】触媒の異常の有無を的確に判定することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の排気浄化装置は、排気通路１３に設けられるとともに酸素吸蔵能力を有する触媒１５を備え、同触媒１５を通じて排気を浄化する。電子制御装置２は、触媒１５が所定の温度のときの触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを求めるとともに、触媒１５の温度変化に対する最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの変化態様に基づいて同触媒１５の異常の有無を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられるとともに酸素吸蔵能力を有する触媒を備え、同触媒を通じて排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒が所定の温度のときの酸素吸蔵能力及び酸素放出能力の少なくとも一方を示すパラメータを求めるとともに、前記触媒の温度変化に対する前記パラメータの変化態様に基づいて同触媒の異常の有無を判定する判定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記判定手段は、前記触媒の温度が低温側の所定温度範囲内にあるときの前記パラメータと前記触媒の温度が高温側の所定温度範囲内にあるときの前記パラメータとの乖離度合が所定度合以下である場合に同触媒が異常であると判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒の酸素吸蔵能力を示すパラメータは、同触媒の酸素吸蔵量である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒の酸素吸蔵能力を示すパラメータは、同触媒の最大酸素吸蔵量である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒の酸素放出能力を示すパラメータは、同触媒の酸素放出量である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒の酸素放出能力を示すパラメータは、同触媒の最大酸素放出量である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒の酸素吸蔵能力及び前記酸素放出能力を示すパラメータは、同触媒の最大酸素吸蔵量と最大酸素放出量との平均値である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒に流入する排気の空燃比を、理論空燃比に対して強制的にリーン化させるリーン化制御と、理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御とを交互に行なうアクティブ空燃比制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記判定手段は、前記触媒の温度が上昇する際に同触媒の異常の有無を判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられるとともに酸素吸蔵能力を有する触媒を備え、同触媒を通じて排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置においては、排気通路に設けられる触媒を通じて、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）が酸化されるとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）が還元されることにより、これらが浄化される。ここで、触媒雰囲気が理論空燃比であるときにはＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの浄化反応（酸化還元反応）を同時に行なうことができる。しかし、触媒雰囲気が理論空燃比からずれたときにはＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの浄化反応を同時に行なうことができない。そこで、このような空燃比のずれによる排気浄化効率の低下を抑制するために、一時的な空燃比のずれから生じる酸素の過不足を補うことのできる酸素吸蔵能力を有する触媒が採用されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７―１５４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうした触媒に熱劣化等の異常が生じると、触媒の酸素吸蔵能力が低下することとなる。そのため、一時的な空燃比のずれから生じる酸素の過不足を好適に補うことができず、排気浄化効率が低下するといった問題が生じる。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の異常の有無を的確に判定することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられるとともに酸素吸蔵能力を有する触媒を備え、同触媒を通じて排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒が所定の温度のときの酸素吸蔵能力及び酸素放出能力の少なくとも一方を示すパラメータを求めるとともに、前記触媒の温度変化に対する前記パラメータの変化態様に基づいて同触媒の異常の有無を判定する判定手段を備えることをその要旨としている。
【０００７】
触媒の温度が高くなるほど、その酸素吸蔵能力及び酸素放出能力は大きくなる。ただし、劣化等の触媒の異常が生じると、触媒の温度が高くなっても、その酸素吸蔵能力及び酸素放出能力の変化態様は正常時のそれに比して小さなものとなる。上記構成によれば、触媒が所定の温度のときの酸素吸蔵能力及び酸素放出能力の少なくとも一方を示すパラメータを求めるとともに、触媒の温度変化に対するパラメータの変化態様に基づいて触媒の異常の有無を判定するようにしている。従って、触媒の異常の有無を的確に判定することができるようになる。
【０００８】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記判定手段は、前記触媒の温度が低温側の所定温度範囲内にあるときの前記パラメータと前記触媒の温度が高温側の所定温度範囲内にあるときの前記パラメータとの乖離度合が所定度合以下である場合に同触媒が異常であると判定することをその要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、触媒の温度が低温側の所定温度範囲内にある状態と、これよりも高い高温側の所定温度範囲内にある状態とにおいて触媒の酸素吸蔵能力及び酸素放出能力の少なくとも一方を示すパラメータを求め、これらパラメータの乖離度合に基づいて触媒の異常の有無の判定を行なうことができる。従って、当該判定を簡易なものとすることができるようになる。
【００１０】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒の酸素吸蔵能力を示すパラメータは、同触媒の酸素吸蔵量であることをその要旨としている。
【００１１】
同構成によれば、触媒の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして、触媒の酸素吸蔵量を用いていることから、触媒の酸素吸蔵能力を簡易且つ的確に把握することができる。
（４）請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明によるように、前記触媒の酸素吸蔵能力を示すパラメータは、同触媒の最大酸素吸蔵量であるといった態様をもって具体化することができる。
【００１２】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒の酸素放出能力を示すパラメータは、同触媒の酸素放出量であることをその要旨としている。
【００１３】
同構成によれば、触媒の酸素放出能力を示すパラメータとして、触媒の酸素放出量を用いていることから、触媒の酸素放出能力を簡易且つ的確に把握することができる。
（６）請求項５に記載の発明は、請求項６に記載の発明によるように、前記触媒の酸素放出能力を示すパラメータは、同触媒の最大酸素放出量であるといった態様をもって具体化することができる。
【００１４】
（７）請求項７に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒の酸素吸蔵能力及び酸素放出能力を示すパラメータは、同触媒の最大酸素吸蔵量と最大酸素放出量との平均値であることをその要旨としている。
【００１５】
触媒の最大酸素吸蔵量或いは最大酸素吸蔵量をパラメータとして触媒の酸素吸蔵能力或いは酸素放出量を把握する構成にあっては、同パラメータに含まれている誤差が大きい場合には、触媒の酸素吸蔵能力或いは酸素放出能力を的確に把握することができないおそれがある。
【００１６】
この点、上記構成によれば、触媒の酸素吸蔵能力及び酸素放出能力の少なくとも一方を示すパラメータとして、同触媒の最大酸素吸蔵量と最大酸素放出量との平均値を用いていることから、これら最大酸素吸蔵量及び最大酸素放出量のいずれか一方に含まれている誤差が大きい場合であっても、触媒の酸素吸蔵能力を的確に把握することができなくなることを回避することができるようになる。
【００１７】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒に流入する排気の空燃比を、理論空燃比に対して強制的にリーン化させるリーン化制御と、理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御とを交互に行なうアクティブ空燃比制御手段を備えることをその要旨としている。
【００１８】
同構成によれば、リーン化制御を通じて触媒に流入する排気の空燃比を強制的にリーン化させ、触媒に酸素を吸蔵させることができる。そして、このリーン化制御時における内燃機関の運転状態に基づいて触媒の酸素吸蔵量を算出するようにすれば、これを簡易且つ的確に求めることができるようになる。また、リッチ化制御を通じて触媒に流入する排気の空燃比を強制的にリッチ化させ、触媒から酸素を放出させることができる。そして、このリッチ化制御時における内燃機関の運転状態に基づいて触媒の酸素放出量を算出するようにすれば、これを簡易且つ的確に求めることができるようになる。
【００１９】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記判定手段は、前記触媒の温度が上昇する際に同触媒の異常の有無を判定することをその要旨としている。
【００２０】
同構成によれば、触媒の温度が上昇する際に同触媒の異常の有無の判定を行なうようにしていることから、触媒の温度が十分に高くなってから触媒の異常の有無の判定を行なう構成に比べて、当該判定を早期に行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態について、内燃機関及びこれを制御する電子制御装置の概略構成を示す概略図。
【図２】空燃比センサの出力特性を示すグラフ。
【図３】酸素センサの出力特性を示すグラフ。
【図４】同第１実施形態のアクティブ空燃比制御の実行中における、（ａ）目標空燃比、（ｂ）空燃比センサの出力電圧、（ｃ）酸素センサの出力電圧、及び（ｄ）触媒の酸素吸蔵量の推移を併せ示すタイミングチャート。
【図５】触媒の温度とその最大酸素吸蔵量との関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態における低温側最大酸素吸蔵量の算出処理の手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態における高温側最大酸素吸蔵量の算出処理の手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態における触媒の異常判定処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
以下、図１〜図８を参照して、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を、ポート噴射式のガソリンエンジン（以下、内燃機関１）の排気浄化装置として具体化した第１実施形態について、詳細に説明する。
【００２３】
図１は、内燃機関１及びこれを制御する電子制御装置の概略構成を示す。
図１に示すように、内燃機関１は、吸気通路１１、燃焼室１２、及び排気通路１３を備えている。吸気通路１１は燃焼室１２に対して空気を供給する通路である。また、吸気通路１１には、同通路１１の吸気ポートに対して燃料を噴射する燃料噴射弁１４が設けられている。吸気通路１１のスロットルバルブを通じて供給される空気と燃料噴射弁１４から噴射された燃料とが混合され、こうして混合された混合気が燃焼室１２に供給される。燃焼室１２において混合気はピストンによって圧縮され、こうして圧縮された混合気が点火プラグにより火花点火されることにより燃焼する。そして、燃焼により発生する膨張エネルギにより、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフトが回転することとなる。
【００２４】
また、燃焼の際に発生した排気は、排気通路１３を通じて外部に排出される。排気通路１３には、酸素吸蔵能力を有する触媒１５が設けられている。触媒１５は、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）を酸化するとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元することにより、これらを浄化する。また、触媒１５は、同触媒１５に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンのときには排気に含まれる酸素を吸蔵する一方、同触媒１５に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチのときには自身が吸蔵している酸素を放出する。このため、触媒１５の雰囲気が理論空燃比からずれたときであっても、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの浄化反応を同時に行なうことができる。
【００２５】
こうした内燃機関１の各種制御は、電子制御装置２により行われる。
電子制御装置２は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読込専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えている。ここでＣＰＵは、内燃機関１の各種制御に係る各種演算処理を実施し、ＲＯＭは各種制御に使用するプログラムやデータを記憶する。また、ＲＡＭは、内燃機関１の各部に設けられた各種センサの検出結果やＣＰＵの演算結果を一時記憶する。また、Ｉ／Ｏは、電子制御装置２と外部との信号の入出力を媒介する。
【００２６】
こうした電子制御装置２には、内燃機関１の各部に設けられたセンサの検出結果やスイッチの作動状態等の情報が入力されている。具体的には、クランクシャフトの回転速度である機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ２１、及びスロットルバルブを通じて燃焼室１２に供給される空気の量（吸気量）ＧＡを検出する吸気量センサ２２が設けられている。また、触媒１５に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサ２３、及び触媒１５から流出する排気の酸素濃度を検出する酸素センサ２４が設けられている。
【００２７】
また、触媒１５の温度Ｔを検出する触媒温度センサ２５が設けられている。尚、本実施形態では、触媒温度センサ２５として、触媒１５の温度Ｔを直接検出する構成を採用している。しかし、触媒１５の温度Ｔを検出する構成はこれに限られるものではなく、触媒１５の排気下流側に排気の温度を検出する排気温度センサを設け、同排気温度センサの検出結果に基づいて触媒１５の温度Ｔを推定する構成とすることもできる。
【００２８】
また、これらセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられている。
ここで、図２及び図３を参照して、空燃比センサ２３及び酸素センサ２４の出力特性について説明する。尚、図２は、実際の空燃比と空燃比センサ２３の出力電圧Ｖａｆとの関係を示すグラフである。また、図３は、実際の空燃比と酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘとの関係を示すグラフ。
【００２９】
図２に示すように、空燃比センサ２３は、実際の空燃比に比例する電圧Ｖａｆを出力するものであり、空燃比が小さいほど、すなわち空燃比がリーン側であるほど大きな電圧Ｖａｆを出力する。ちなみに、空燃比が理論空燃比のときには電圧Ｖ１を出力するものとする。
【００３０】
図３に示すように、酸素センサ２４は、実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側であるときには約１．０Ｖの電圧Ｖｏｘを出力し、実際の空燃比が理論空燃比よりもリーン側であるときには約０Ｖの電圧Ｖｏｘを出力するものである。また、実際の空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側へ（或いは、リーン側からリッチ側へ）変化するときには電圧Ｖｏｘは急激に変化する。ちなみに、実際の空燃比が理論空燃比のときには「０Ｖ」と「１．０Ｖ」との間の電圧Ｖ２を出力するものとする。
【００３１】
電子制御装置２は、上記各センサ２１〜２５をはじめとする各種センサの検出結果により把握される機関運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、機関回転速度ＮＥ及び吸気量ＧＡ等に基づいて燃料噴射量Ｑを算出し、同燃料噴射量Ｑに応じて燃料噴射弁１４を制御する燃料噴射制御を実行する。
【００３２】
また、空燃比センサ２３の検出結果に基づいて混合気の空燃比ＡＦを推定し、こうして推定された空燃比が目標空燃比ＴＡＦに一致するように、燃料噴射量Ｑに対する空燃比補正値を算出して燃料噴射量を増減補正する空燃比フィードバック制御を実行する。
【００３３】
また、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では、混合気の空燃比ＡＦを制御することにより、触媒１５に流入する排気の空燃比を、理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と、理論空燃比に対して強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う。
【００３４】
また、電子制御装置２は、アクティブ空燃比制御の実行中に、触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを推定する。
ここで、図４を参照して、アクティブ空燃比制御の実行態様及び最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの推定態様について説明する。尚、図４は、アクティブ空燃比制御の実行中における、（ａ）目標空燃比ＴＡＦ、（ｂ）空燃比センサ２３の出力電圧Ｖａｆ、（ｃ）酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘ、及び（ｄ）触媒１５の酸素吸蔵量Ｃの推移を併せ示すタイミングチャートである。
【００３５】
図４に示すように、タイミングｔ１において触媒１５に酸素が吸蔵されているときに目標空燃比ＴＡＦを強制的にリッチにすると（ａ）、触媒１５に吸蔵されていた酸素が放出されるようになるため（ｄ）、酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘは酸素の多い状態、すなわち理論空燃比よりもリーン側の空燃比に対応した「０Ｖ」となる（ｃ）。そして、タイミングｔ２において触媒１５に吸蔵されていた酸素がなくなり（ｄ）、触媒１５から酸素が放出されなくなると、酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘは「０Ｖ」から、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に対応した「１．０Ｖ」へと反転する（リッチ反転）（ｃ）。ここで、アクティブ空燃比制御では、酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘが電圧Ｖ２を超えて上昇することをもって、目標空燃比ＴＡＦを強制的にリーンにする（ａ）。これにより、触媒１５に酸素が再び吸蔵されるようになるため（ｄ）、すなわち触媒１５から酸素が放出されないようになるため、酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘは理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に対応した「１．０Ｖ」となる（ｃ）。そして、タイミングｔ３において触媒１５が新たに酸素を吸蔵することができなくなると、すなわち触媒１５の酸素吸蔵量Ｃが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに達すると、触媒１５から酸素が放出されるようになるため（ｄ）、酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘは理論空燃比よりもリーン側の空燃比に対応した「０Ｖ」へと反転する（リーン反転）（ｃ）。
【００３６】
このように、アクティブ空燃比制御の実行中において、酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘがリッチ反転してから次にリーン反転するまでの期間（ｔ２〜ｔ３）に触媒１５に流入した酸素量を算出し、この算出値を触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとする。また、酸素センサ２４の出力電圧Ｖｏｘがリーン反転してから次にリッチ反転するまでの期間（ｔ１〜ｔ２）に触媒１５から流出した酸素量を算出し、この算出値を触媒１５の最大酸素放出量Ｄｍａｘとする。尚、酸素量の算出態様としては、そのときどきの燃料噴射量及び空燃比センサ２３の検出結果等に基づいてそのときどきの流入或いは流出する酸素量を求めるとともに、これを積算するといった従来一般の算出態様を用いている。
【００３７】
ところで、前述したように、こうした触媒１５に熱劣化等の異常が生じると、触媒１５の酸素吸蔵能力が低下することとなる。そのため、一時的な空燃比のずれから生じる酸素の過不足を好適に補うことができず、排気浄化効率が低下するといった問題が生じる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、電子制御装置２を通じて、触媒１５が所定の温度のときの触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを求めるとともに、触媒１５の温度変化に対する最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの変化態様に基づいて同触媒１５の異常の有無を判定するようにしている。
【００３９】
ここで、図５を参照して、本実施形態における触媒１５の異常判定の原理について説明する。尚、図５は、触媒１５の温度Ｔとその最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとの関係を示したグラフである。また、同図において、実線は正常な触媒１５を示しており、一点鎖線は劣化等の生じた異常な触媒１５を示している。
【００４０】
図５に実線及び一点鎖線にて示すように、触媒１５は、その温度Ｔが高くなるほど、その最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘは大きくなる。ただし、同一の温度（例えば第１の所定温度ＴＬ、第２の所定温度ＴＨ）においては、異常な触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘは、正常な触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘよりも少なくなる。また、異常な触媒１５においては正常な触媒１５に比べて、第１の所定温度ＴＬにおける最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘと第２の所定温度ＴＨにおける最大酸素吸蔵量ＣＨｍａｘとの乖離度合が小さくなる。
【００４１】
このように、本実施形態では、触媒１５の温度Ｔが高くなるほど、その酸素吸蔵能力は大きくなるが、劣化等の触媒１５の異常が生じると、触媒１５の温度Ｔが高くなっても、その酸素吸蔵能力の変化態様は正常時のそれに比して小さなものとなることを利用して触媒１５の異常判定を行なうようにしている。具体的には、触媒１５が第１の所定温度ＴＬを含む低温側の所定温度範囲（ＴＬ１≦ＴＬ≦ＴＬ２）内にあるときの最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘを求める。また、触媒１５が第１の所定温度ＴＬよりも高い第２の所定温度ＴＨを含む高温側の所定温度範囲（ＴＨ１≦ＴＨ≦ＴＨ２、ＴＨ１＞ＴＬ２）内にあるときの最大酸素吸蔵量ＣＨｍａｘを求める。そして、これら最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘ，ＣＨｍａｘの偏差ΔＣｍａｘ（＝ＣＨｍａｘ−ＣＬｍａｘ）が所定値α以下である場合に触媒１５が異常であると判定するようにしている。これにより、触媒１５の異常の有無を的確に判定するようにしている。また、本実施形態では、触媒１５の温度が上昇する際に触媒１５の異常の有無を判定するようにしている。
【００４２】
次に、図６〜図８を参照して、触媒１５の異常判定の処理手順について説明する。
図６は、低温側最大酸素吸蔵量の算出処理手順を示すフローチャートである。尚、このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置２により所定期間毎に繰り返し実行される。
【００４３】
図６に示すように、この一連の処理では、電子制御装置２は、まず、ステップＳ１１において、触媒１５の温度Ｔが低温側の所定温度範囲（ＴＬ１≦Ｔ≦ＴＬ２）内にあるか否かを判断する。ここで、低温側の所定温度範囲の下限温度ＴＬ１は、触媒１５の活性化温度βよりも高い値に設定されている（ＴＬ１＞β）。ステップＳ１１の判断処理の結果、触媒１５の温度Ｔが低温側の所定温度範囲内にある場合（ステップＳ１１：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ１２に進んで、アクティブ空燃比制御を実行するとともに、次に、ステップＳ１３に進んで、触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを算出して、これを低温側最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘとする。
【００４４】
一方、触媒１５の温度Ｔが低温側の所定温度範囲内にない場合（ステップＳ１１：「ＮＯ」）には、低温側最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘを算出することができないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４５】
図７は、高温側最大酸素吸蔵量の算出処理手順を示すフローチャートである。尚、このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置２により所定期間毎に繰り返し実行される。
【００４６】
図７に示すように、この一連の処理では、電子制御装置２は、まず、ステップＳ２１において、触媒１５の温度Ｔが高温側の所定温度範囲（ＴＨ１≦Ｔ≦ＴＨ２）内にあるか否かを判断する。ここで、高温側の所定温度範囲の下限温度ＴＨ１は、低温側の所定温度範囲の上限温度ＴＬ２よりも高い値に設定されている（ＴＨ１＞ＴＬ２）。ステップＳ２１の判断処理の結果、触媒１５の温度Ｔが高温側の所定温度範囲内にある場合（ステップＳ２１：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ２２に進んで、アクティブ空燃比制御を実行するとともに、次に、ステップＳ２３に進んで、触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを算出して、これを高温側最大酸素吸蔵量ＣＨｍａｘとする。
【００４７】
一方、触媒１５の温度Ｔが高温側の所定温度範囲内にない場合（ステップＳ２１：「ＮＯ」）には、高温側最大酸素吸蔵量ＣＨｍａｘを算出することができないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４８】
図８は、触媒１５の異常判定の処理手順を示すフローチャートである。尚、これらのフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置２により所定期間毎に繰り返し実行される。
【００４９】
図８に示すように、この一連の処理では、電子制御装置２は、まず、ステップＳ３１において、低温側最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘ及び高温側最大酸素吸蔵量ＣＨｍａｘの算出が完了しているか否かを判断する。ここで、これら最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘ，ＣＨｍａｘの算出が完了している場合（ステップＳ３１：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ３２に進んで、これら最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘ，ＣＨｍａｘの偏差ΔＣｍａｘ（＝ＣＨｍａｘ−ＣＬｍａｘ）を算出する。そして、次に、ステップＳ３３に進んで、偏差ΔＣｍａｘが所定値α以下であるか否かを判断する。ここで、所定値αは、触媒１５を用いた実験等を通じて予め設定されている。ステップＳ３１の判断処理の結果、偏差ΔＣｍａｘが所定値α以下である場合（ステップＳ３３：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ３４に進んで、触媒１５が異常である旨判定して、この一連の処理を一旦終了する。
【００５０】
一方、偏差ΔＣｍａｘが所定値α以下ではない場合（ステップＳ３３：「ＮＯ」）には、次に、ステップＳ３５に進んで、触媒１５が正常である旨判定して、この一連の処理を一旦終了する。
【００５１】
他方、低温側最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘ及び高温側最大酸素吸蔵量ＣＨｍａｘのいずれか一方の算出が完了していない場合（ステップＳ３１：「ＮＯ」）には、触媒１５の異常判定の実行条件が成立していないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００５２】
尚、本実施形態における電子制御装置２が本発明に係る判定手段及びアクティブ空燃比制御手段に相当する。
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示す作用効果（１）〜（４）が得られるようになる。
【００５３】
（１）内燃機関１の排気浄化装置は、内燃機関１の排気通路１３に設けられるとともに酸素吸蔵能力を有する触媒１５を備え、同触媒１５を通じて排気を浄化する。電子制御装置２は、触媒１５が所定の温度のときの触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを求めるとともに、触媒１５の温度変化に対する最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの変化態様に基づいて同触媒１５の異常の有無を判定するようにしている。これにより、触媒１５の異常の有無を的確に判定することができる。また、触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして、同触媒１５の最大酸素吸蔵量を用いていることから、触媒１５の酸素吸蔵能力を簡易且つ的確に把握することができるようになる。
【００５４】
（２）電子制御装置２は、触媒１５の温度Ｔが低温側の所定温度範囲（ＴＬ１≦Ｔ≦ＴＬ２）内にあるときの最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘと触媒１５の温度Ｔが高温側の所定温度範囲（ＴＨ１≦Ｔ≦ＴＨ２）内にあるときの最大酸素吸蔵量ＣＨｍａｘとの偏差ΔＣｍａｘ（＝ＣＨｍａｘ−ＣＬｍａｘ）が所定値α以下である場合に触媒１５が異常であると判定するようにしている。これにより、触媒１５の異常の有無の判定を簡易なものとすることができるようになる。
【００５５】
（３）電子制御装置２は、触媒１５に流入する排気の空燃比を、理論空燃比に対して強制的にリーン化させるリーン化制御と、理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御とを交互に行なうアクティブ空燃比制御を実行するようにしている。これにより、リーン化制御を通じて触媒１５に流入する排気の空燃比を強制的にリーン化させ、触媒１５に酸素を吸蔵させることができる。そして、このリーン化制御時における内燃機関１の運転状態に基づいて触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘ，ＣＨｍａｘを算出するようにしていることから、最大酸素吸蔵量ＣＬｍａｘ，ＣＨｍａｘを簡易且つ的確に求めることができるようになる。
【００５６】
（４）電子制御装置２は、触媒１５の温度が上昇する際に触媒１５の異常の有無を判定するようにしている。これにより、触媒１５の温度が十分に高くなってから触媒１５の異常の有無の判定を行なう構成に比べて、当該判定を早期に行なうことができるようになる。
［第２実施形態］
以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置を具体化した第２実施形態について詳細に説明する。
【００５７】
先の第１実施形態では、触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを用いるようにしている。これに対して、本実施形態では、触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして、同触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと最大酸素放出量Ｄｍａｘとの平均値Ｅｍａｘを用いるようにしている点が、上記第１実施形態と相違している。
【００５８】
以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘをパラメータとして触媒１５の酸素吸蔵能力を把握する構成にあっては、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに含まれている誤差が大きい場合には、触媒１５の酸素吸蔵能力を的確に把握することができないおそれがある。そこで、本実施形態では、触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして、同触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと最大酸素放出量Ｄｍａｘとの平均値Ｅｍａｘ（＝（Ｃｍａｘ＋Ｄｍａｘ）／２）を用いるようにしている。これにより、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに含まれている誤差が大きい場合であっても、触媒１５の酸素吸蔵能力を的確に把握することができなくなることを回避するようにしている。
【００５９】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、先の第１実施形態の作用効果（１）〜（４）に加えて、以下に示す作用効果（５）が得られるようになる。
（５）触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして、同触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと最大酸素放出量Ｄｍａｘとの平均値Ｅｍａｘ（＝（Ｃｍａｘ＋Ｄｍａｘ）／２）を用いるようにしている。これにより、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに含まれている誤差が大きい場合であっても、触媒１５の酸素吸蔵能力を的確に把握することができなくなることを回避することができるようになる。
【００６０】
尚、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００６１】
・本発明に係る内燃機関は、上記各実施形態にて例示したようなポート噴射式のエンジンに限られるものではない。すなわち、直接噴射式のエンジンに対しても本発明を適用することができる。
【００６２】
・上記各実施形態では、低温側の所定温度範囲の下限温度ＴＬ１を触媒１５の活性化温度よりも高い値に設定しているが、これを触媒１５の活性化温度よりも低い値とすることもできる。
【００６３】
・上記各実施形態によるように、触媒１５の温度Ｔが上昇する際に同触媒１５の異常の有無の判定を行なうようにすることが、当該判定を早期に行なう上では望ましい。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、触媒１５の温度Ｔが低下する際に同触媒１５の異常の有無を判定するようにしてもよい。また、触媒１５の温度Ｔの上昇時或いは低下時の双方において当該判定を行なうようにすることもできる。
【００６４】
・上記第１実施形態では、触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして、同触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘのみを用いるものについて例示した。また、上記第２実施形態では、同触媒１５の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと最大酸素放出量Ｄｍａｘとの平均値Ｅｍａｘ（＝（Ｃｍａｘ＋Ｄｍａｘ）／２）を用いるものについて例示した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとして、触媒１５の最大酸素放出量Ｄｍａｘのみを用いるものとしてもよい。
【００６５】
・触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとしては、上記各実施形態や変形例にて例示したような最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘや最大酸素放出量Ｄｍａｘに限られるものではなく、他に例えば、単位時間当りの触媒１５の酸素吸蔵量や酸素放出量とすることもできる。すなわち、触媒１５の酸素吸蔵能力に応じて変化するパラメータであればよく、これを任意のパラメータとすることができる。
【００６６】
・上記各実施形態及び変形例では、触媒１５が低温側の所定温度範囲内にあるときの同触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータと、触媒１５が高温側の所定温度範囲内にあるときの同触媒１５の酸素吸蔵能力を示すパラメータとの差に基づいて触媒１５の異常の有無の判定を行なうようにしている。しかし、触媒１５の異常判定の態様はこれに限られるものではなく、他に例えば、これらパラメータの比に基づいて触媒１５の異常の有無の判定を行うようにしてもよい。
【００６７】
要するに、触媒が所定の温度のときの酸素吸蔵能力及び酸素放出能力の少なくとも一方を示すパラメータを求めるとともに、触媒の温度変化に対する上記パラメータの変化態様に基づいて同触媒の異常の有無を判定するものであればよい。
【符号の説明】
【００６８】
１…内燃機関、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…排気通路、１４…燃料噴射弁、１５…触媒、２…電子制御装置、２１…機関回転速度センサ、２２…吸気量センサ、２３…空燃比センサ、２４…酸素センサ、２５…触媒温度センサ。
【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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