(57)【要約】【課題】ＯＳＣに基づく排気浄化触媒の劣化判定をより正確に行う。【解決手段】排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を検出する第１の検出手段と、排気浄化触媒から流出する排気の空燃比を検出する第２の検出手段と、リッチスパイク制御において排気の空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比に戻す途中に、ストイキ空燃比とリーン空燃比との間の中間空燃比に制御する期間を設ける制御手段と、リッチスパイク制御において排気の空燃比がリッチ空燃比から中間空燃比に切り替えられることにともなって変化する第１の検出手段による検出値と第２の検出手段による検出値とに基づいて排気浄化触媒のＯＳＣを推定する推定手段と、ＯＳＣに基づいて排気浄化触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする触媒劣化判定装置。【選択図】図４
2015017592.tif 000002
【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、酸素吸蔵能力を有する排気浄化触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定装置であって、
前記排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を検出する第１の検出手段と、
前記排気浄化触媒から流出する排気の空燃比を検出する第２の検出手段と、
排気の空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク制御を行う制御手段であって、前記リッチスパイク制御で排気の空燃比を前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に戻す途中に、排気の空燃比をストイキ空燃比と前記リーン空燃比との間の中間空燃比に制御する期間を設ける制御手段と、
前記リッチスパイク制御において排気の空燃比が前記リッチ空燃比から前記中間空燃比に切り替えられることにともなって変化する前記第１の検出手段による検出値と前記第２の検出手段による検出値とに基づいて前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定される酸素吸蔵能力に基づいて前記排気浄化触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
を備えることを特徴とする触媒劣化判定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記推定手段による前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力の推定が終わった後、排気の空燃比を前記中間空燃比から前記リーン空燃比へ戻す請求項１に記載の触媒劣化判定装置。
【請求項３】
前記排気浄化触媒の劣化の判定の実行要否を判定する要否判定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記要否判定手段により前記排気浄化触媒の劣化の判定を実行すると判定されるときに限り、前記リッチスパイク制御で排気の空燃比を前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に戻す途中に前記中間空燃比に制御する期間を設ける請求項１または２に記載の触媒劣化判定装置。
【請求項４】
前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段のいずれか一方又は両方の応答遅れ時間に応じて前記中間空燃比を決定する決定手段を更に備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒劣化判定装置。
【請求項５】
前記第１の検出手段の応答遅れ時間と前記第２の検出手段の応答遅れ時間のうち長い方の応答遅れ時間に応じて前記中間空燃比を決定する決定手段を更に備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒劣化判定装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記応答遅れ時間が長いほど前記中間空燃比をストイキ空燃比に近くする請求項３〜５のいずれか１項に記載の触媒劣化判定装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記決定手段により決定された中間空燃比と、前回の酸素吸蔵能力の推定で用いられた中間空燃比と、を比較し、ストイキ空燃比に近い方の中間空燃比を今回の酸素吸蔵能力の推定で用いる請求項４〜６のいずれか１項に記載の触媒劣化判定装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記リッチスパイク制御において排気の空燃比を前記リッチ空燃比から前記中間空燃比に切り替えることにともなう前記第１の検出手段による検出値と前記第２の検出手段による検出値との変化において前記第１の検出手段による検出値が前記第２の検出手段による検出値よりもリーンになる期間である計測期間が、前回のリッチスパイク制御において閾値より短かった場合、前記決定手段により決定された中間空燃比と、前回の酸素吸蔵能力の推定で用いられた中間空燃比をよりストイキ空燃比に近くなるように補正した中間空燃比と、を比較し、ストイキ空燃比に近い方の中間空燃比を今回のリッチ
スパイク制御において用いる請求項４〜６のいずれか１項に記載の触媒劣化判定装置。
【請求項９】
前記内燃機関が燃料カット運転を行ったときに、
前記第１の検出手段の検出値が、燃料カット運転を行う直前の運転状態に対応する検出値から燃料噴射をカットした状態に対応する検出値に変化するまでの時間に基づいて、前記第１の検出手段の応答遅れ時間を計測し、
前記第２の検出手段の検出値が、燃料カット運転を行う直前の運転状態に対応する検出値から燃料噴射をカットした状態に対応する検出値に変化するまでの時間に基づいて、前記第２の検出手段の応答遅れ時間を計測する、
計測手段を更に備え、
前記決定手段は、前記計測手段により計測される前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段の応答遅れ時間を用いて前記中間空燃比を決定する請求項４〜８のいずれか１項に記載の触媒劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の触媒劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーン空燃比のときに排気中の酸素を吸蔵し、吸蔵している酸素をリッチ空燃比のときに排気中に放出する酸素吸蔵能力（以下、ＯＳＣともいう。）を有する排気浄化触媒がある。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＳＲ触媒ともいう）や三元触媒がＯＳＣを有する場合もある。排気浄化触媒のＯＳＣは排気浄化触媒の劣化度合によって変化するため、排気浄化触媒のＯＳＣに基づいて排気浄化触媒の劣化判定をすることができる。
【０００３】
排気浄化触媒のＯＳＣを推定する方法として、例えば、排気の空燃比をストイキ空燃比近傍でリッチ空燃比とリーン空燃比に交互に変化させたときの、排気浄化触媒の上流及び下流における排気の空燃比の変化に基づいて、推定する方法がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
また、排気の空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク制御の実施時に、排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に戻るときの排気浄化触媒の上流及び下流における排気の空燃比の変化に基づいて、排気浄化触媒のＯＳＣを推定する方法もある。
【０００５】
排気浄化触媒の上流及び下流の排気の空燃比は、排気浄化触媒の上流及び下流の排気通路にそれぞれ設けた空燃比センサを用いて検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０８４５１号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リッチスパイク制御は、例えばＮＳＲ触媒を備えた内燃機関においてＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために定期的に行われる。従って、ＮＯｘ還元のためのリッチスパイク制御の実施時にＯＳＣの推定も行うようにすれば、ＯＳＣの推定に係る燃料消費を抑制できるという利点がある。
【０００８】
リッチスパイク制御においてリッチ空燃比からリーン空燃比へ切り替えるときの排気の空燃比の変化は、ストイキ空燃比近傍でリッチ空燃比とリーン空燃比に交互に切り替えるときの排気の空燃比の変化と比較して、空燃比の変化幅が大きく、またリーン側の空燃比のリーンの度合が大きい（よりリーンである）。
【０００９】
空燃比センサには応答遅れがあり、応答特性が速くない空燃比センサでは、空燃比の変化幅が大きく、変化が急激な場合、精度良く空燃比の変化を検出できないことがある。また、空燃比センサの公差は空燃比がリーンになるほど大きくなる傾向があるため、空燃比を切り替えるときのリーン側の空燃比のリーンの度合が大きい（よりリーンである）場合、正確な検出値が得られないことが懸念される。
【００１０】
そのため、リッチスパイク制御の実施時にＯＳＣを推定する場合、空燃比センサの応答
特性や公差の影響により精度良くＯＳＣを推定することができず、ＯＳＣに基づく排気浄化触媒の劣化判定を正確に行えないという課題があった。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ＯＳＣに基づく排気浄化触媒の劣化判定をより正確に行うことができる内燃機関の触媒劣化判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、ＯＳＣを有する排気浄化触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定装置であって、
前記排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を検出する第１の検出手段と、
前記排気浄化触媒から流出する排気の空燃比を検出する第２の検出手段と、
排気の空燃比をリーン空燃比から一時的にリッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク制御を行う制御手段であって、前記リッチスパイク制御で排気の空燃比を前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に戻す途中に、排気の空燃比をストイキ空燃比と前記リーン空燃比との間の中間空燃比に制御する期間を設ける制御手段と、
前記リッチスパイク制御において排気の空燃比が前記リッチ空燃比から前記中間空燃比に切り替えられることにともなって変化する前記第１の検出手段による検出値と前記第２の検出手段による検出値とに基づいて前記排気浄化触媒のＯＳＣを推定する推定手段と、
前記推定手段により推定されるＯＳＣに基づいて前記排気浄化触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
を備えることを特徴とする触媒劣化判定装置である。
【００１３】
本発明の触媒劣化判定装置によれば、リッチスパイク制御において排気の空燃比がリッチ空燃比から中間空燃比へ切り替えられるときの第１の検出手段と第２の検出手段による検出値に基づいてＯＳＣの推定が行われる。中間空燃比は、ストイキ空燃比よりリーン側かつリッチスパイク制御におけるリーン空燃比よりストイキ空燃比に近い空燃比である。ＯＳＣの推定を行うときのリッチ空燃比から中間空燃比への排気の空燃比の変化は、リッチスパイク制御におけるリッチ空燃比からリーン空燃比への排気の空燃比の変化と比較して、空燃比の変化幅が小さく、またリーン側の空燃比のリーンの度合が小さい。
【００１４】
ＯＳＣの推定を行うときの空燃比の変化における変化幅が小さく、空燃比の変化が緩やかになるため、第１の検出手段及び第２の検出手段に応答遅れがあっても、応答遅れに起因する検出精度の低下が起こりにくい。また、ＯＳＣの推定を行うときの空燃比の変化におけるリーン側の空燃比のリーンの度合が小さいため、第１の検出手段及び第２の検出手段の公差がリーンになるほど大きくなる傾向を有していても、公差の影響による検出精度の低下を軽減できる。
【００１５】
従って、本発明の触媒劣化判定装置によれば、リッチスパイク制御の実施時に、第１の検出手段及び第２の検出手段の検出値に基づいて、精度良くＯＳＣを推定することができる。これにより、ＯＳＣに基づく排気浄化触媒の劣化判定を正確に行うことが可能になる。
【００１６】
本発明において、前記制御手段は、前記推定手段による前記排気浄化触媒のＯＳＣの推定が終わった後、排気の空燃比を前記中間空燃比から前記リーン空燃比へ戻すとよい。
【００１７】
これにより、リッチスパイク制御において空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へ戻す途中に中間空燃比に制御する期間はＯＳＣの推定に必要な期間に限られることになるため、ＯＳＣの推定に係る燃料消費を抑えることができる。
【００１８】
本発明において、前記排気浄化触媒の劣化の判定の実行要否を判定する要否判定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記要否判定手段により前記排気浄化触媒の劣化の判定を実行すると判定されるときに限り、前記リッチスパイク制御で排気の空燃比を前記リッチ空燃比から前記リーン空燃比に戻す途中に前記中間空燃比に制御する期間を設けるとよい。
【００１９】
リッチスパイク制御は、例えばＮＳＲ触媒のＮＯｘ還元処理等のために定期的に実行されるが、ＮＯｘ還元処理の実施頻度と触媒劣化判定の実施頻度とは同じであるとは限らない。一般に触媒劣化判定の実行頻度の方が少ない。従って、ＮＯｘ還元処理等の他の目的のためのリッチスパイク制御が実施されるたびに必ずしも毎回触媒劣化判定のためのＯＳＣの推定を行う必要はない。ＯＳＣの推定を行わない場合、リッチスパイク制御においてリッチ空燃比からリーン空燃比へ切り替える途中に中間空燃比に制御する期間を設けなくても良い。中間空燃比に制御する期間を設けるのは、第１の検出手段及び第２の検出手段の検出精度の低下を抑制し、ＯＳＣを正確に推定するためだからである。
【００２０】
要否判定手段は、例えば、前回の触媒劣化判定を実行してから所定の時間経過した場合に、触媒劣化判定を実行すると判定する。所定の時間とは、例えば、標準的な内燃機関の使用態様にて触媒劣化の進行が予想される時間である。
【００２１】
本発明において、前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段のいずれか一方又は両方の応答遅れ時間に応じて前記中間空燃比を決定する決定手段を更に備えるとよい。
【００２２】
空燃比の変化の検出精度は、第１の検出手段や第２の検出手段の応答特性に依存する。第１の検出手段や第２の検出手段の応答特性が遅くても、空燃比の変化幅が小さければ、空燃比の変化の検出精度の低下を抑制できる。従って、第１の検出手段や第２の検出手段の応答特性の指標である応答遅れ時間に応じて、十分な検出精度が得られる空燃比の変化幅になるように中間空燃比を決定することにより、第１の検出手段の検出値及び第２の検出手段の検出値に基づくＯＳＣの推定を精度良く行うことができる。本発明では、第１の検出手段の検出値及び第２の検出手段の検出値の両方を用いてＯＳＣの推定を行うので、第１の検出手段及び第２の検出手段の両方の応答遅れ時間に応じて中間空燃比を決定するのが望ましい。
【００２３】
本発明において、前記第１の検出手段の応答遅れ時間と前記第２の検出手段の応答遅れ時間のうち長い方の応答遅れ時間に応じて前記中間空燃比を決定する決定手段を更に備えるとよい。
【００２４】
本発明では、第１の検出手段の検出値及び第２の検出手段の検出値の両方を用いてＯＳＣの推定を行うので、第１の検出手段及び第２の検出手段のうち応答特性がより遅い方の応答遅れ時間に応じて中間空燃比を決定することにより、より確実に空燃比の変化の検出精度の低下を抑制でき、ＯＳＣの推定を精度良く行うことが可能になる。
【００２５】
本発明において、前記決定手段は、前記応答遅れ時間が長いほど前記中間空燃比をストイキ空燃比に近くするとよい。
【００２６】
第１の検出手段や第２の検出手段の応答特性が遅くても、空燃比の変化幅が小さければ、空燃比の変化の検出精度の低下を抑制できる。中間空燃比をストイキ空燃比に近くする（よりリーンの度合の小さい空燃比にする）ことにより、空燃比がリッチ空燃比から中間空燃比へ切り替えられるときの空燃比の変化幅が小さくなる。よって、空燃比の変化の検出精度の低下を抑制できる。
【００２７】
本発明において、前記制御手段は、前記決定手段により決定された中間空燃比と、前回のＯＳＣの推定で用いられた中間空燃比と、を比較し、ストイキ空燃比に近い方の中間空燃比を今回のＯＳＣの推定で用いるとよい。
【００２８】
これにより、ＯＳＣの推定のためにリッチスパイク制御において空燃比をリッチ空燃比から中間空燃比へ切り替えるときの空燃比の変化幅をより適切に設定できる。
【００２９】
本発明において、前記制御手段は、前記リッチスパイク制御において排気の空燃比を前記リッチ空燃比から前記中間空燃比に切り替えることにともなう前記第１の検出手段による検出値と前記第２の検出手段による検出値との変化において前記第１の検出手段による検出値が前記第２の検出手段による検出値よりもリーンになる期間である計測期間が、前回のリッチスパイク制御において閾値より短かった場合、前記決定手段により決定された中間空燃比と、前回のＯＳＣの推定で用いられた中間空燃比をよりストイキ空燃比に近くなるように補正した中間空燃比と、を比較し、ストイキ空燃比に近い方の中間空燃比を今回のリッチスパイク制御において用いるとよい。
【００３０】
閾値は、計測期間がこの閾値より短い場合、空燃比の変化の傾きが大きく、空燃比の変化が急激になり、第１の検出手段や第２の検出手段の応答遅れのために空燃比の変化を精度良く検出できない可能性があると判断できるように定められる。或いは、閾値は、推定手段の処理速度（計算速度）に基づいて定められる。すなわち、計測期間が閾値より短い場合、推定手段による第１の検出手段及び第２の検出手段の検出値の取得処理やＯＳＣの推定処理を適切に実行するために必要な時間が確保できない可能性があると判断できるように定められる。
【００３１】
計測期間が閾値より短かった場合、今回のリッチスパイク制御においてＯＳＣの推定のために設定された中間空燃比では、空燃比の変化幅を小さくする程度が不十分であったと考えられる。上記の構成によれば、次回のリッチスパイク制御におけるＯＳＣの推定のために設定される中間空燃比がよりストイキ空燃比に近くなるため、空燃比の変化幅を更に小さくすることができ、第１の検出手段や第２の検出手段の応答遅れによる空燃比の変化の検出精度の低下をより確実に抑制できる。
【００３２】
本発明において、前記内燃機関が燃料カット運転を行ったときに、
前記第１の検出手段の検出値が、燃料カット運転を行う直前の運転状態に対応する検出値から燃料噴射をカットした状態に対応する検出値に変化するまでの時間に基づいて、前記第１の検出手段の応答遅れ時間を計測し、
前記第２の検出手段の検出値が、燃料カット運転を行う直前の運転状態に対応する検出値から燃料噴射をカットした状態に対応する検出値に変化するまでの時間に基づいて、前記第２の検出手段の応答遅れ時間を計測する、
計測手段を更に備え、
前記決定手段は、前記計測手段により計測される前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段の応答遅れ時間を用いて前記中間空燃比を決定するとよい。
【００３３】
第１の検出手段や第２の検出手段の応答特性には個体差によるばらつきがあり、また使用過程の経時劣化等により変化する。上記の構成によれば、第１の検出手段や第２の検出手段の実際の応答特性に基づいて中間空燃比を決定することができるので、第１の検出手段や第２の検出手段の応答遅れに起因する検出精度の低下をより確実に抑制できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、ＯＳＣに基づく排気浄化触媒の劣化判定をより正確に行うことができる内燃機関の触媒劣化判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。
【図２】リッチスパイク制御の実施時の第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値の時間変化の一例を示す図である。
【図３】リッチスパイク制御の実施時の第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値の時間変化の一例を示す図であり、排気の空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へ戻す途中に中間空燃比に制御する期間を設けた場合を示す。
【図４】実施例１に係る触媒劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例１に係る中間空燃比の決定処理を示すフローチャートである。
【図６】実施例１に係る空燃比センサの応答遅れ時間と中間空燃比との対応関係を示す図である。
【図７】実施例２に係る触媒劣化判定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ガソリン機関である。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。
【００３７】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流から順に、三元触媒３、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４（以下、ＮＳＲ触媒４という。）、選択還元型ＮＯｘ触媒５（以下、ＳＣＲ触媒５という。）が備えられている。三元触媒３は、触媒雰囲気が理論空燃比のときにＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを最大効率で浄化する。また、三元触媒３は、ＯＳＣを有している。すなわち、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときに過剰分の酸素を吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比であるときに不足分の酸素を放出することにより、排気を浄化する。このようなＯＳＣの作用により、三元触媒３がＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを理論空燃比以外であっても浄化することができる。なお、三元触媒３の代わりに、新たに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えてもよい。
【００３８】
ＮＳＲ触媒４は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。ＮＳＲ触媒４に供給する還元剤には、内燃機関１から排出される未燃燃料であるＨＣまたはＣＯを利用することができる。ＮＳＲ触媒４は、ＯＳＣを有している。すなわち、ＮＳＲ触媒４は、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときに酸素を吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比であるときに酸素を放出する。
【００３９】
なお、三元触媒３またはＮＳＲ触媒４を排気が通過するときに、排気中のＮＯｘがＨＣまたはＨ２と反応してアンモニア（ＮＨ３）が生成されることがある。例えば、水性ガスシフト反応または水蒸気改質反応により排気中のＣＯやＨ２ＯからＨ２が発生すれば、該Ｈ２が三元触媒３またはＮＳＲ触媒４においてＮＯと反応してＮＨ３が生成される。そして、三元触媒３またはＮＳＲ触媒４を通過する排気の空燃比がストイキ空燃比以下のときにＮＨ３が生成される。なお、本実施例においては三元触媒３またはＮＳＲ触媒４が、本発明における排気浄化触媒に相当する。
【００４０】
なお、本実施例では、ＮＳＲ触媒４を排気浄化触媒として説明するが、ＯＳＣを有する三元触媒を排気浄化触媒としても同様に考えることができる。また、三元触媒３及びＮＳ
Ｒ触媒４を合わせて、本発明における排気浄化触媒としてもよい。
【００４１】
ＳＣＲ触媒５は、還元剤を吸着しておき、ＮＯｘが通過するときに、吸着していた還元剤によりＮＯｘを選択還元する。ＳＣＲ触媒５へ供給する還元剤には、三元触媒３またはＮＳＲ触媒４にて生成されるＮＨ３を利用することができる。
【００４２】
三元触媒３よりも下流でＮＳＲ触媒４よりも上流の排気通路２には、排気の空燃比を検出する第１の空燃比センサ１２が取り付けられている。第１の空燃比センサ１２により、内燃機関１の排気の空燃比、または、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比を検出することができる。第１の空燃比センサ１２は、本発明の第１の検出手段に相当する。
【００４３】
また、ＮＳＲ触媒４よりも下流で且つＳＣＲ触媒５よりも上流の排気通路２には、排気の空燃比を検出する第２の空燃比センサ１３が取り付けられている。第２の空燃比センサ１３により、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比を検出することができる。第２の空燃比センサ１３は、本発明の第２の検出手段に相当する。
【００４４】
内燃機関１には、該内燃機関１へ燃料を供給する噴射弁６が取り付けられている。さらに、内燃機関１には、点火プラグ９が設けられている。
【００４５】
内燃機関１には、吸気通路７が接続されている。吸気通路７の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル８が設けられている。また、スロットル８よりも上流の吸気通路７には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１５が取り付けられている。
【００４６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
【００４７】
また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１６を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１７、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１８が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００４８】
ＥＣＵ１０には、噴射弁６、スロットル８、点火プラグ９が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁６の開閉時期及びスロットル８の開度が制御される。
【００４９】
例えばＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１７により検出されるアクセル開度とクランクポジションセンサ１８により検出される機関回転数とから要求吸入空気量を決定する。そして、エアフローメータ１５により検出される吸入空気量が要求吸入空気量となるように、スロットル８の開度が制御される。このときに変化する吸入空気量に応じた燃料噴射量を供給するように噴射弁６を制御する。このときに設定される空燃比は、内燃機関１の運転状態に応じて設定される空燃比である。なお、本実施例に係る内燃機関１は、リーンバーン運転が実施される。ただし、内燃機関１の冷間始動時や高負荷運転時等においては、ストイキ運転が実施される。リーンバーン運転時には、混合気の空燃比が例えば２３となるように、噴射弁６またはスロットル８が制御される。また、ストイキ運転時には、混合気の空燃比が例えば１４．５となるように、噴射弁６またはスロットル８が制御される。
【００５０】
ＥＣＵ１０には、記憶装置１１が接続されており、ＥＣＵ１０は記憶装置１１にデータ等を記憶させ、また、記憶装置１１に記憶されているデータ等を記憶装置１１から取得す
ることができる。
【００５１】
ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されているＮＯｘの還元処理を実施する。ＮＳＲ触媒４に吸蔵されているＮＯｘの還元時には、噴射弁６から噴射する燃料の量またはスロットル８の開度を調整することにより、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比を一時的に所定のリッチ空燃比まで低下させるリッチスパイク制御を実施する。
【００５２】
このリッチスパイク制御は、例えば、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されているＮＯｘ量が所定量となった場合に実施される。ＮＳＲ触媒４に吸蔵されているＮＯｘ量は、たとえば、ＮＳＲ触媒４に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒４から流出するＮＯｘ量と、の差を積算することにより算出される。ＮＳＲ触媒４に流入するＮＯｘ量と、ＮＳＲ触媒４から流出するＮＯｘ量とは、センサを取り付けることにより検出できる。また、内燃機関１を搭載する車両の走行距離に応じてリッチスパイク制御を行ってもよい。
【００５３】
また、ＥＣＵ１０は、リーン空燃比のときにリッチスパイク制御を実施することにより、ＮＳＲ触媒４にてＮＨ３を生成させる。このリッチスパイク制御は、ＳＣＲ触媒５が吸着しているＮＨ３量が所定量まで減少したときに実施される。また、所定の間隔でリッチスパイク制御を実施するとしてもよい。
【００５４】
ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられることにともなって変化する第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３による検出値に基づいてＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定し、推定したＯＳＣに基づいてＮＳＲ触媒４の劣化を判定する。本実施例では、ＥＣＵ１０は、上述したＮＯｘ還元処理等のために実施されるリッチスパイク制御において、空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられるときに、上記のＯＳＣの推定を行う。ＮＯｘ還元処理等のためのリッチスパイク制御の実施時にＯＳＣの推定も行えるため、ＯＳＣの推定に係る燃料消費を抑制することができる。ここで、本実施例では、ＯＳＣの推定が行われるリッチスパイク制御の実施時には、ＥＣＵ１０は、排気の空燃比をリッチ空燃比（例えば１２）からリーン空燃比（例えば２３）に戻す途中に、排気の空燃比をストイキ空燃比と前記リーン空燃比（例えば２３）との間の中間空燃比（例えば１８）に制御する期間を設ける。つまり、ＥＣＵ１０は、リッチ空燃比からリーン空燃比へ一気に戻すのではなく、一旦、リッチ空燃比から中間空燃比へ戻す。そして、ＥＣＵ１０は、排気の空燃比がリッチ空燃比から中間空燃比へ戻されることにともなって変化する第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３による検出値に基づいてＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定する。
【００５５】
図２、図３に、リッチスパイク制御の実施時の第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値の変化の一例を示す。図２は、リッチ空燃比からリーン空燃比へ戻した場合を示し、図３は、リッチ空燃比から中間空燃比へ戻した場合を示す。なお、本実施例では、ＮＳＲ触媒４の上流に三元触媒３が配置されているため、排気の空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられると、リーン空燃比下で三元触媒３に吸蔵された酸素が放出される。そのため、リッチスパイク制御の実施時には、図２、図３に示すように、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比はストイキ空燃比まで低下した後しばらくの間ストイキ空燃比に保たれる。三元触媒３の酸素の放出が完了すると、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比に変化する。
【００５６】
ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比に変化すると、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されている酸素が放出されるので、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比がリッチになっても、しばらくの期間は、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比はストイキ空燃比に保たれる。ＮＳＲ触媒４に吸蔵されている酸素が全て放出されると、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比もリッチになる。つまり、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比の変
化に対し、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比の変化は、ＮＳＲ触媒４が吸蔵していた酸素量に応じて遅れる。ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比とＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比の差分を積算した値（図２、図３の斜線部Ａ）に基づいてＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定することができる。
【００５７】
同様に、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられたときは、ＮＳＲ触媒４に酸素が吸蔵されていくので、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比がリーンになっても、しばらくの期間は、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比はストイキ空燃比に保たれる。ＮＳＲ触媒４の酸素吸蔵量が上限に達すると、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比もリーンになる。つまり、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比の変化に対し、ＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比の変化は、ＮＳＲ触媒４のＯＳＣに応じて遅れる。ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比とＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比の差分を積算した値（図２の斜線部Ｂ、図３の斜線部Ｃ）に基づいてＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定することができる。
【００５８】
ここで、ＮＯｘ還元のためのリッチスパイク制御において排気の空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられたときは、還元剤はＮＯｘ還元反応でも消費されるため、図２，図３の斜線部Ａに基づいてＯＳＣを推定するには、ＮＯｘ還元反応における還元剤の消費の影響を除外する必要がある。一方、排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられたときは、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ還元反応が完了した後であるため、図２の斜線部Ｂ又は図３の斜線部Ｃには、ＮＯｘ還元反応の影響は含まれない。従って、リッチスパイク制御の実施時にＯＳＣの推定を行う場合、排気の空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へ切り替えられることに伴うＮＳＲ触媒４の上流と下流の排気の空燃比の変化に基づいて推定することで、より正確にＯＳＣを推定することができる。
【００５９】
しかし、図２に示すように、空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へ一気に戻した場合、ＮＳＲ触媒４の酸素吸蔵量が短時間で上限に達してしまうため、ＮＳＲ触媒４の下流の排気の空燃比がストイキ空燃比に保たれる時間が短い。従って、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比がＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比よりリーンになる期間（ＮＳＲ触媒４に流入する排気の空燃比とＮＳＲ触媒４から流出する排気の空燃比とに差が生じる期間）が短い。ＯＳＣの推定処理は、この期間（以下、計測期間という）における第１の空燃比センサ１２と第２の空燃比センサ１３による検出値に基づいて行うため、この期間が短過ぎると、ＥＣＵ１０の処理速度によっては検出値の取得処理や推定演算処理が適切に実行できない可能性がある。
【００６０】
また、計測期間が短く、かつ、空燃比の変化幅が大きいため、空燃比の変化が急激になる。空燃比センサの応答特性には個体差や経時変化によるばらつきがあり、応答特性が遅い空燃比センサでは、急激な空燃比の変化を精度良く検出できない。また、空燃比センサの公差は、空燃比がリーンになるほど大きくなる傾向がある。以上のことから、リッチスパイク制御において排気の空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えたことにともなうＮＳＲ触媒４の上流及び下流の排気の空燃比の変化に基づいてＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定すると、精度良くＯＳＣを推定できないことが懸念される。
【００６１】
一方、図３に示すように、空燃比をリッチ空燃比から中間空燃比に戻した場合、ＮＳＲ触媒４の酸素吸蔵量が上限に達するのに図２の場合よりも時間がかかるため、ＮＳＲ触媒４の下流の排気の空燃比がストイキ空燃比に保たれる時間が長くなる。従って長い計測期間を確保することができ、ＥＣＵ１０が推定処理を適切に行うことが可能になる。
【００６２】
また、計測期間が長くなり、かつ、空燃比の変化幅も小さくなるため、空燃比の変化が緩やかになる。従って、空燃比センサの応答特性が遅くても、空燃比の変化を精度良く検
出することができる。また、空燃比を切り替えるときのリーン側の空燃比が図２の場合よりもストイキ空燃比に近くなるため、検出値における公差の影響が小さくなり、精度良い検出値が得られるようになる。
【００６３】
そこで、本実施例では、ＮＯｘ還元処理等のためのリッチスパイク制御の実施時にＯＳＣの推定を行う場合、リッチ空燃比からリーン空燃比へ戻す途中に、図３に示すように、排気の空燃比をストイキ空燃比と前記リーン空燃比との間の中間空燃比に制御する期間を設ける。ＥＣＵ１０は、排気の空燃比がリッチ空燃比から中間空燃比に切り替えられることにともなって変化する第１の空燃比センサ１２による検出値と第２の空燃比センサ１３による検出値とに基づいて、ＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定する。これにより、ＮＳＲ触媒４のＯＳＣを精度良く推定することが可能になるので、推定したＯＳＣに基づいて正確にＮＳＲ触媒４の劣化判定を行うことが可能になる。ＥＣＵ１０は、ＯＳＣの推定が終わった後、図３に示すように、排気の空燃比をリーン空燃比まで戻す。従って、中間空燃比に維持される期間は、ＯＳＣの推定に必要な期間に限られるので、ＯＳＣの推定に係る燃料消費の増大を抑えることができる。
【００６４】
なお、本実施例において、リッチスパイク制御を行うとともに、ＯＳＣの推定を行う場合に、リッチスパイク制御で排気の空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へ戻す途中に排気の空燃比を中間空燃比に制御する期間を設けるＥＣＵ１０が、本発明の制御手段に相当する。また、リッチスパイク制御において排気の空燃比をリッチ空燃比から中間空燃比へ切り替えたことにともなって変化する第１の空燃比センサ１２による検出値と第２の空燃比センサ１３による検出値とに基づいて、ＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定するＥＣＵ１０が、本発明の推定手段に相当する。また、推定したＯＳＣに基づいてＮＳＲ触媒４の劣化を判定するＥＣＵ１０が、本発明の劣化判定手段に相当する。
【００６５】
図４のフローチャートに基づき、本実施例に係る触媒劣化判定処理について説明する。このフローチャートで示す処理は、ＮＯｘ還元処理等のためのリッチスパイク制御の実施時にＥＣＵ１０によって実行される。
【００６６】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御において空燃比をリーン空燃比に切り替える条件（リッチ運転を終了する条件）が成立したか判定する。例えばＮＯｘ還元処理のためのリッチスパイク制御の実施時の場合、ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘが全て還元されたと判断できる場合に、空燃比をリーン空燃比に切り替える条件が成立したと判定する。空燃比をリーン空燃比に切り替える条件が成立したと判定した場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１０２に進み、そうでない場合、このフローチャートの処理を抜ける。
【００６７】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１０は、触媒劣化判定を実行するか否かを判定する。ＮＯｘ還元処理のためのリッチスパイク制御は、例えば１分おき等、比較的短い間隔で実行されるが、触媒劣化判定はそれほど頻繁に行う必要は無い。ＮＳＲ触媒４の劣化状態がそのような短い時間で大きく変化することは通常考えられないからである。ＥＣＵ１０は、例えば、前回触媒劣化判定を実行してからの経過時間をカウントしておき、経過時間が所定時間を超えた場合に、触媒劣化判定を実行する、と判定する。所定時間は、例えば、標準的な内燃機関の使用態様にて触媒劣化の進行が予想される時間に基づいて定めることができる。更に、正確な触媒劣化判定ができるように、内燃機関１の運転状態が安定しているか否か（例えば吸入空気量が所定範囲内の値であるか）を判定し、安定していると判定される場合に、触媒劣化判定を実行する、と判定するようにしても良い。触媒劣化判定を実行する、と判定した場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０３へ進む。触媒劣化判定を実行しない、と判定した場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０８へ進む。
【００６８】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１０は、中間空燃比を取得する。本実施例では、ＥＣＵ１０は、別処理にて決定され、記憶装置１１に記憶された中間空燃比の情報を記憶装置から読み出すことによって中間空燃比を取得する。中間空燃比の決定処理については後述する。
【００６９】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、排気の空燃比を中間空燃比に切り替える。すなわち、中間空燃比での運転を開始する。中間空燃比での運転開始後、ＥＣＵ１０は、第１の空燃比センサ１２による検出値及び第２の空燃比センサ１３による検出値を取得し続ける。
【００７０】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１０は、第１の空燃比センサ１２による検出値と第２の空燃比センサ１３による検出値との差分がゼロになったか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、第１の空燃比センサ１２による検出値と第２の空燃比センサ１３による検出値との差分がゼロとみなすことができる所定の範囲内の値になった場合に、差分がゼロになったと判定する。差分がゼロになったと判定されるまでステップＳ１０５の処理が繰り返される。差分がゼロになったと判定したら、ＥＣＵ１０はステップＳ１０６へ進む。
【００７１】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１０は、ＮＳＲ触媒４のＯＳＣを算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、計測期間における第１の空燃比センサ１２による検出値と第２の空燃比センサ１３による検出値との差分の積算値、燃料噴射量、空気中の酸素の質量割合等に基づく所定の演算によりＮＳＲ触媒４のＯＳＣを算出する。更に、ＥＣＵ１０は、算出したＯＳＣに基づき、ＮＳＲ触媒４の劣化判定を行う。例えば、算出したＯＳＣが閾値を下回っていた場合に、ＮＳＲ触媒４が劣化していると判定し、エンジンチェックランプの点灯等の警告処理を実行する。
【００７２】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ１０は、中間空燃比での運転を終了する。
【００７３】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御を終了する。すなわち、空燃比をリーン空燃比に切り替える。
【００７４】
図５のフローチャートに基づき、本実施例に係る中間空燃比の決定処理について説明する。このフローチャートで示す処理は、内燃機関１の運転中、定期的にＥＣＵ１０により実行される。
【００７５】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ１０は、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の応答遅れ時間の計測実行条件が成立するか否かを判定する。計測実行条件は、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の応答遅れ時間を正確に計測することが可能であるか否かを判断できる条件であり、ＥＣＵ１０は、例えば、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３が活性状態であるか否か、吸入空気量が所定範囲内の値であるか否か、ＮＳＲ触媒４の温度が所定範囲内の値であるか否か、等を判定する。計測実行条件が成立すると判定した場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０２に進む。それ以外の場合、ＥＣＵ１０はこのフローチャートの処理を抜ける。
【００７６】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ１０は、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の応答遅れ時間の計測処理を実行する。応答遅れ時間の計測処理は、続くステップＳ２０３及びステップＳ２０４からなる。
【００７７】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ１０は、燃料カット運転が開始されたか否かを判定する。燃料カット運転が開始されたと判定した場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０４へ進む。それ以外の場合、ＥＣＵ１０はこのフローチャートの処理を抜ける。
【００７８】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、燃料カット運転の開始後の第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値を取得し続け、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値が、燃料カット運転の直前の運転状態に対応する値から、燃料噴射をカットした状態に対応する値に変化するまでの時間を求める。ＥＣＵ１０は、この時間を応答遅れ時間として記憶装置１１に記憶する。ＥＣＵ１０は、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３のそれぞれについて応答遅れ時間を求め、記憶装置１１に記憶する。以上で第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の応答遅れ時間の計測処理が終了する。
【００７９】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ１０は、図６に示す空燃比センサの応答遅れ時間と中間空燃比との対応関係に基づき、中間空燃比を決定する。本実施例では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０４で求めた第１の空燃比センサ１２の応答遅れ時間と第２の空燃比センサ１３の応答遅れ時間のうち長い方の応答遅れ時間に応じた中間空燃比を図６の対応関係に基づき求め、これを中間空燃比として決定する。図６に示す対応関係は、マップ又は関数として予め定められ、記憶装置１１に記憶されている。上述したように、中間空燃比がストイキ空燃比に近いほど、リッチスパイク制御で排気の空燃比をリッチ空燃比から中間空燃比に切り替えるときの空燃比の変化幅が小さくなり、かつ、リーン側の空燃比のリーンの度合が小さくなるので、計測期間が長くなる。従って、空燃比センサの応答遅れ時間が長いほど中間空燃比がストイキ空燃比に近くなるように中間空燃比を決定することにより、空燃比センサの応答特性が遅い場合でも精度良くＯＳＣを推定することが可能になる。ＥＣＵ１０は、決定した中間空燃比を記憶装置１１に記憶させる。
【００８０】
本実施例では、以上の処理により中間空燃比を決定するＥＣＵ１０が、本発明の決定手段に相当する。
【００８１】
本実施例に係る触媒劣化判定装置によれば、ＮＯｘ還元処理等のためのリッチスパイク制御において排気の空燃比がリッチ空燃比から戻されるときの第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値に基づいて精度良くＮＳＲ触媒４のＯＳＣを推定することができ、正確にＮＳＲ触媒４の劣化判定を行うことができる。
【００８２】
なお、本実施例では、ＮＯｘ還元処理のためのリッチスパイク制御の実施時にＯＳＣの推定を行う例を説明したが、リーン運転中に行われるリッチスパイク制御であれば、ＮＯｘ還元処理時のリッチスパイク制御に限らない。
【００８３】
また、本実施例では、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の両方の応答遅れ時間を計測し、長い方の応答遅れ時間に応じて中間空燃比を決定する例を説明したが、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３のいずれか一方の応答遅れ時間に応じて中間空燃比を決定しても良い。いずれか一方の空燃比センサの応答遅れ時間に応じて中間空燃比を決定する場合、当該一方の空燃比センサについてのみ応答遅れ時間の計測を行えばよい。
【００８４】
また、本実施例では、燃料カット運転時の空燃比センサの検出値の変化に基づいて空燃比センサの応答遅れ時間を計測する例を説明したが、空燃比センサの応答遅れ時間の計測方法はこれに限らない。例えば、空燃比をストイキ空燃比近傍でリッチ空燃比及びリーン空燃比に交互に切り替えるアクティブ制御を行ったときの空燃比センサの検出値の軌跡長に基づいて応答遅れ時間を求めることもできる。
【００８５】
（実施例２）
本実施例では、実施例１との相違点を中心に説明し、実施例１と同じ内容の構成要素に
ついては同じ符号及び名称を用いて説明を省略する。
【００８６】
本実施例では、ＥＣＵ１０は、ＯＳＣの推定処理における中間空燃比の情報を記憶装置１１に記憶させ、次回のＯＳＣの推定処理の実行時に前回のＯＳＣの推定処理における中間空燃比の情報を参照して中間空燃比を決定する。
【００８７】
図７は、本実施例に係る触媒劣化判定処理を示すフローチャートである。このフローチャートで示す処理は、ＮＯｘ還元処理等のためのリッチスパイク制御の実施時にＥＣＵ１０によって実行される。
【００８８】
ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理は実施例１と同様である。
【００８９】
ステップＳ１０３に続くステップＳ７００において、ＥＣＵ１０は、記憶装置１１から前回のＯＳＣの推定処理における中間空燃比の情報を取得する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０３で取得した中間空燃比と、記憶装置１１から取得した中間空燃比と、を比較し、よりストイキ空燃比に近い方の中間空燃比を、今回のＯＳＣの推定処理において用いる中間空燃比として決定する。
【００９０】
続くステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理は実施例１と同様である。
【００９１】
ステップＳ１０６に続くステップＳ７０１において、ＥＣＵ１０は、今回のＯＳＣの推定処理における計測期間を求める。具体的には、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０４で取得した第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値から、リッチ空燃比から中間空燃比に切り替えた後、第１の空燃比センサ１２の検出値と第２の空燃比センサ１３の検出値の差分がある閾値（例えば０．１）より大きくなったタイミング（或いは、第１の空燃比センサ１２の検出値が第２の空燃比センサ１３の検出よりリーンになったタイミング）を開始時とし、その後、第１の空燃比センサ１２による検出値と第２の空燃比センサ１３による検出値との差分がある閾値（例えば０．１）より小さくなったタイミング（差分が略ゼロになったとみなせるタイミング）を終了時とし、前記開始時から前記終了時までの時間間隔を計測期間として求める。
【００９２】
ステップＳ７０２において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７０１で求めた計測期間が閾値より短いか否かを判定する。閾値は、計測期間がこの閾値より短い場合、空燃比の変化の傾きが大きく、空燃比の変化が急激になり、第１の検出手段や第２の検出手段の応答遅れのために空燃比の変化を精度良く検出できない可能性があると判断できるように定められる。或いは、閾値は、ＥＣＵ１０の処理速度に基づいて定められる。すなわち、計測期間が閾値より短い場合、ＥＣＵ１０による第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の検出値の取得処理やＯＳＣの推定処理を適切に実行するために必要な時間が確保できない可能性があると判断できるように定められる。計測期間が閾値より短い場合、ＥＣＵ１０はステップＳ７０３に進む。それ以外の場合、ＥＣＵ１０はステップＳ７０４に進む。
【００９３】
ステップＳ７０３において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７００で決定した今回の中間空燃比をよりストイキ空燃比に近い値に補正したうえで、記憶装置１１に今回の中間空燃比として記憶させる。
【００９４】
ステップＳ７０４において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７００で決定した今回の中間空燃比を記憶装置１１に記憶させる。
【００９５】
続くステップＳ１０７〜ステップＳ１０８の処理は実施例１と同様である。
【００９６】
本実施例によれば、第１の空燃比センサ１２及び第２の空燃比センサ１３の応答遅れ時間に応じて求めた中間空燃比が、計測期間を確保するために不十分である場合には、次回以降のＯＳＣの推定処理において、よりストイキ空燃比に近い中間空燃比が用いられる。従って、次回以降のＯＳＣの推定処理における空燃比の変化がより緩やかになり、十分な計測期間が確保されるようになる。よって、より確実にＮＳＲ触媒４のＯＳＣの推定精度の向上とＮＳＲ触媒４の劣化判定の正確性の向上を図ることが可能となる。
【００９７】
本実施例において、ステップＳ７０３で中間空燃比をストイキ空燃比に近い値に補正する際に、ガードを設けるようにすると良い。すなわち、補正後の中間空燃比がガード値よりストイキ空燃比に近い場合、補正を行わない、或いは、ガード値を補正後の中間空燃比とする。ガード値は、ストイキ空燃比よりもリーン側の値であり、かつ、ＯＳＣの推定が可能な値として定める。或いは、リッチスパイク制御においてリッチ空燃比からリーン空燃比へ戻す途中に中間空燃比に制御する期間を設けることに起因する燃料消費が多くなり過ぎないように定めることもできる。
【符号の説明】
【００９８】
１：内燃機関
２：排気通路
３：三元触媒
４：ＮＳＲ触媒
５：ＳＣＲ触媒
６：噴射弁
７：吸気通路
８：スロットル
９：点火プラグ
１０：ＥＣＵ
１１：記憶装置
１２：第１の空燃比センサ
１３：第２の空燃比センサ
１５：エアフローメータ
１６：アクセルペダル
１７：アクセル開度センサ
１８：クランクポジションセンサ
【図１】
2015017592.tif 000003
【図２】
2015017592.tif 000004
【図３】
2015017592.tif 000005
【図４】
2015017592.tif 000006
【図５】
2015017592.tif 000007
【図６】
2015017592.tif 000008
【図７】
2015017592.tif 000009