(57)【要約】【課題】触媒の恒久的劣化と被毒による一時的劣化とを区別して検出する。【解決手段】触媒の酸素吸蔵容量ＯＳＣを計測する手段と、触媒温度Ｔｃを検出又は推定する手段と、触媒温度の変化及びこの触媒温度の変化に対応した酸素吸蔵容量の変化の関係から触媒の被毒を検出する手段とを備える。触媒温度の変化（Ｔｂ−Ｔａ）とこの触媒温度の変化に対応した酸素吸蔵容量の変化（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）との間には一定の関係があり、また、触媒温度の変化に対応した酸素吸蔵容量の変化は触媒の被毒の有無（実線が被毒無し、破線が被毒有り）によって変化する。よってこの関係を利用することにより触媒の被毒の有無を好適に検出することができ、触媒の被毒による一時的劣化と恒久的劣化とを区別して検出することができる。【選択図】図５
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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配置された触媒の劣化を検出する装置であって、
前記触媒の酸素吸蔵容量を計測する吸蔵容量計測手段と、
触媒温度を検出又は推定する触媒温度検出手段と、
前記触媒温度検出手段によって検出又は推定された触媒温度の変化と、この触媒温度の変化に対応した、前記吸蔵容量計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の変化との関係から、前記触媒の被毒を検出する被毒検出手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項２】
前記被毒検出手段は、少なくとも２点の触媒温度における酸素吸蔵容量の変化量に基づき前記触媒の被毒を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項３】
前記被毒検出手段は、前記酸素吸蔵容量の変化量に基づく値を所定値と比較して前記触媒の被毒を検出し、前記所定値は、触媒温度が最も低温側となる１点における酸素吸蔵容量の値に応じて変化される
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する装置であって、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比を所定の中心空燃比に対しリッチ側又はリーン側に強制的に変化させ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時に前記触媒の酸素吸蔵容量を計測する吸蔵容量計測手段と、
前記アクティブ空燃比制御におけるリッチ側又はリーン側振幅の変化と、このリッチ側又はリーン側振幅の変化に対応した、前記吸蔵容量計測手段によって計測された前記酸素吸蔵容量の変化との関係から、前記触媒の被毒を検出する被毒検出手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項５】
前記被毒検出手段は、少なくとも２点のリッチ側又はリーン側振幅における酸素吸蔵容量の変化量に基づき前記触媒の被毒を検出する
ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項６】
前記被毒検出手段は、前記酸素吸蔵容量の変化量に基づく値を所定値と比較して前記触媒の被毒を検出し、前記所定値は、リッチ側又はリーン側振幅が最小となる１点における酸素吸蔵容量の値に応じて変化される
ことを特徴とする請求項５記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項７】
前記被毒検出手段による検出結果に応じて触媒の劣化検出を許可又は禁止する許否判定手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項８】
前記被毒検出手段によって触媒の被毒が検出されたときに前記触媒の被毒を回復するための被毒回復制御を実行する被毒回復制御手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【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配置された触媒の劣化を検出する触媒劣化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関では排気ガスを浄化するために排気通路に触媒が配置されている。このような触媒、例えば三元触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比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着保持し、触媒流入排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さくなると、即ちリッチになると吸着保持された酸素を放出するＯ２ストレージ機能を有する。従って、内燃機関の通常運転時、理論空燃比を中心として運転条件により混合気がリッチ側又はリーン側に振れてしまっても、触媒表面は理論空燃比に保たれ、三元触媒のもつＯ２ストレージ機能により、混合気がリーンになったときには過剰な酸素が触媒に吸着保持されるためにＮＯｘが還元され、混合気がリッチになったときには触媒に吸着保持された酸素が放出されるためにＨＣおよびＣＯが酸化され、これによりＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを同時に浄化できることになる。
【０００３】
そこで従来より触媒上流側の排気通路に排気空燃比を検出するための空燃比センサを配置し、排気空燃比がリーンになったときには燃料供給量を増量し、排気空燃比がリッチになったときには燃料供給量を減量させることにより、空燃比が理論空燃比を中心として制御されるためリッチ側又はリーン側に交互に振れてしまっても、それによってＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを同時に低減されるようになっている。
【０００４】
ところで、三元触媒が劣化すると排気ガス浄化率が低下する。三元触媒の劣化度とＯ２ストレージ機能の低下度との間にはともに貴金属を介する反応であるため相関関係がある。よって、Ｏ２ストレージ機能が低下したことを検出することで触媒が劣化したことを検出することができる。より具体的には、現状の触媒が吸蔵し得る最大酸素量としての酸素吸蔵容量を計測することで触媒の劣化が検出可能である。
【０００５】
一方、使用地域等によっては燃料中に硫黄（Ｓ）等の被毒物質が比較的高濃度で含まれていることがある。このような燃料が給油された場合、被毒物質が触媒に蓄積して触媒の性能が低下する被毒（例えばＳ被毒）が生ずる。被毒が発生すれば、触媒の酸素吸放出反応が妨げられて触媒の酸素吸蔵容量が低下する。一方、被毒物質濃度の低い燃料が再度給油されたりすると、被毒状態が解消されるので、被毒による触媒の性能低下や劣化は一時的なものである。よって、触媒劣化検出に際しては、被毒による一時的劣化と区別して検出を行わないと、一時的に性能が低下した、本来正常とみなすべき触媒を誤って劣化と判定してしまう可能性がある。即ち、触媒劣化検出は本来経時劣化等の回復不能な恒久的劣化を検出するものであるから、被毒による一時的劣化と区別する必要がある。
【０００６】
また、触媒温度によって触媒の酸素吸蔵容量が変化する特性があることも知られている。特許文献１は、触媒温度に対する酸素吸蔵容量の変化特性（ＯＳＣ特性）が、触媒が劣化しているときと燃料の硫黄濃度が高いときとで同じ様に低くなることから、両者を区別する必要がある旨、開示している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１２０２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、触媒の酸素吸蔵容量は、触媒温度と被毒の有無とによって変化する。このことを触媒劣化検出に有効に利用し、触媒の恒久的な劣化と被毒による一時的な劣化とを区別して検出できる装置は依然として好適なものが見当たらない。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の恒久的劣化と被毒による一時的劣化とを区別して検出することができる内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の形態は、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する装置であって、
前記触媒の酸素吸蔵容量を計測する吸蔵容量計測手段と、
触媒温度を検出又は推定する触媒温度検出手段と、
前記触媒温度検出手段によって検出又は推定された触媒温度の変化と、この触媒温度の変化に対応した、前記吸蔵容量計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の変化との関係から、前記触媒の被毒を検出する被毒検出手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明者らの試験研究の結果によれば、触媒温度の変化とこの触媒温度の変化に対応した酸素吸蔵容量の変化との間には一定の関係があり、即ち、触媒温度が高温側に変化するほど、酸素吸蔵容量の値は大きな値に変化することが判明している。また、触媒温度の変化に対応した酸素吸蔵容量の変化は、触媒の被毒が無ければ大きくなり、反対に触媒の被毒があれば小さくなることが判明している。本発明の第１の形態によれば、そのような関係を利用することにより触媒の被毒の有無を好適に検出することができる。そして、触媒の被毒による一時的劣化と恒久的劣化とを区別して検出することができる。
【００１２】
本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、
前記被毒検出手段は、少なくとも２点の触媒温度における酸素吸蔵容量の変化量に基づき前記触媒の被毒を検出する
ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の形態は、前記第２の形態において、
前記被毒検出手段は、前記酸素吸蔵容量の変化量に基づく値を所定値と比較して前記触媒の被毒を検出し、前記所定値は、触媒温度が最も低温側となる１点における酸素吸蔵容量の値に応じて変化される
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明者らの試験研究の結果によれば、触媒が新品に近いほど、触媒温度が最も低温側となる１点における酸素吸蔵容量の値が大きくなり、少なくとも２点の触媒温度における酸素吸蔵容量の変化量の値が大きくなることが判明している。よって本発明の第３の形態によれば、このような関係を考慮して所定値を変化させることによってさらに高精度で触媒被毒を検出することができる。
【００１５】
本発明の第４の形態は、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する装置であって、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比を所定の中心空燃比に対しリッチ側又はリーン側に強制的に変化させ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時に前記触媒の酸素吸蔵容量を計測する吸蔵容量計測手段と、
前記アクティブ空燃比制御におけるリッチ側又はリーン側振幅の変化と、このリッチ側又はリーン側振幅の変化に対応した、前記吸蔵容量計測手段によって計測された前記酸素吸蔵容量の変化との関係から、前記触媒の被毒を検出する被毒検出手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明者らの試験研究の結果によれば、アクティブ空燃比制御における中心空燃比に対するリッチ側又はリーン側振幅の変化と、このリッチ側又はリーン側振幅の変化に対応した酸素吸蔵容量の変化との間には一定の関係があり、即ち、リッチ側又はリーン側振幅が大きくなる方向に変化するほど、酸素吸蔵容量の値は大きな値に変化することが判明している。また、リッチ側又はリーン側振幅の変化に対応した酸素吸蔵容量の変化は、触媒の被毒が無ければ大きくなり、反対に触媒の被毒があれば小さくなることが判明している。よって本発明の第４の形態によれば、そのような関係を利用することにより触媒の被毒の有無を好適に検出することが可能となる。そして、触媒の被毒による一時的劣化と恒久的劣化とを区別して検出することができるようになる。
【００１７】
本発明の第５の形態は、前記第４の形態において、
前記被毒検出手段は、少なくとも２点のリッチ側又はリーン側振幅における酸素吸蔵容量の変化量に基づき前記触媒の被毒を検出する
ことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第６の形態は、前記第５の形態において、
前記被毒検出手段は、前記酸素吸蔵容量の変化量に基づく値を所定値と比較して前記触媒の被毒を検出し、前記所定値は、リッチ側又はリーン側振幅が最小となる１点における酸素吸蔵容量の値に応じて変化される
ことを特徴とする。
【００１９】
本発明者らの試験研究の結果によれば、触媒が新品に近いほど、リッチ側又はリーン側振幅が最小となる１点における酸素吸蔵容量の値が大きくなり、少なくとも２点のリッチ側又はリーン側振幅における酸素吸蔵容量の変化量の値が大きくなることが判明している。よって本発明の第６の形態によれば、このような関係を考慮して所定値を変化させることによってさらに高精度で触媒被毒を検出することができる。
【００２０】
本発明の第７の形態は、前記第１乃至第６の形態において、
前記被毒検出手段による検出結果に応じて触媒の劣化検出を許可又は禁止する許否判定手段を備える
ことを特徴とする。
【００２１】
この本発明の第７の形態によれば、触媒の被毒有りと判定したときに触媒の劣化検出を禁止することができ、これにより、一時的に被毒した触媒を誤って恒久的劣化と判定してしまうことを防止することができる。
【００２２】
本発明の第８の形態は、前記第１乃至第７の形態において、
前記被毒検出手段によって触媒の被毒が検出されたときに前記触媒の被毒を回復するための被毒回復制御を実行する被毒回復制御手段を備える
ことを特徴とする。
【００２３】
これにより触媒の一時的な被毒状態を解消することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、触媒の恒久的劣化と被毒による一時的劣化とを区別して検出することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づき説明する。
【００２６】
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。内燃機関１は車両用多気筒エンジン（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。
【００２７】
内燃機関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。さらにシリンダヘッドにはインジェクタ（燃料噴射弁）１２が気筒ごとに配設され、燃焼室３内に直接燃料噴射するようになっている。ピストン４はいわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には凹部４ａが形成されている。そして内燃機関１では、燃焼室３内に空気を吸入させた状態で、インジェクタ１２からピストン４の凹部４ａに向けて燃料が直接噴射される。これにより点火プラグ７の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）され、安定した成層燃焼が実行される。
【００２８】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管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、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とが組み込まれている。なお吸気ポート、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。
【００２９】
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管６に接続されており、排気管６には、Ｏ２ストレージ機能を有する三元触媒からなる触媒１１が取り付けられている。なお排気ポート、枝管及び排気管６により排気通路が形成される。触媒１１の上流側と下流側とにそれぞれ排気空燃比を検出するための触媒前センサ及び触媒後センサ１７，１８が設置されている。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電流信号を出力する。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電圧が急変する特性を持つ。
【００３０】
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、内燃機関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、スロットルバルブ１０の開度を検出するスロットル開度センサ２２、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、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２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。
【００３１】
触媒１１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）Ａ／Ｆｓ（例えば１４．６）のときにＮＯｘ ，ＨＣおよびＣＯを同時に浄化する。そしてこれに対応して、ＥＣＵ２０は、内燃機関の通常運転時、触媒１１に流入する触媒上流側の排気空燃比即ち触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒが理論空燃比Ａ／Ｆｓになるように空燃比を制御する。具体的にはＥＣＵ２０は、理論空燃比Ａ／Ｆｓに等しい目標空燃比Ａ／Ｆｔを設定すると共に、触媒前センサ１７により検出された触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒが目標空燃比Ａ／Ｆｔに一致するように、インジェクタ１２から噴射される燃料噴射量を制御する。これにより触媒１１に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍に保たれ、触媒１１において最大の浄化性能が発揮されるようになる。ここで理解されるように、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒは常に目標空燃比Ａ／Ｆｔに一致するように制御されることとなる。
【００３２】
ここで、触媒１１についてより詳細に説明する。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保持され、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収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。例えば、触媒成分３２及びコート材３１の雰囲気ガスが理論空燃比Ａ／Ｆｓよりリッチであると、触媒成分３２の周囲に存在する酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この結果、放出された酸素によりＨＣおよびＣＯといった未燃成分が酸化され、浄化される。逆に、触媒成分３２及びコート材３１の雰囲気ガスが理論空燃比Ａ／Ｆｓ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が還元浄化される。
【００３３】
このような酸素吸放出作用により、通常の空燃比制御の際に触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒが理論空燃比Ａ／Ｆｓに対し多少ばらついたとしても、ＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯといった三つの排気ガス成分を同時浄化することができる。よって通常の空燃比制御において、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒを敢えて理論空燃比Ａ／Ｆｓを中心に微小振動させ、酸素の吸放出を繰り返させることにより排ガス浄化を行うことも可能である。
【００３４】
ところで、新品状態の触媒１１では前述したように細かい粒子状の触媒成分３２が多数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との接触確率の低下を引き起こし、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。
【００３５】
このように、触媒１１の劣化度と触媒１１の持つ酸素吸蔵能の低下度とは相関関係にある。そこで本実施形態では、触媒１１の酸素吸蔵能を検出することにより触媒１１の劣化度を検出ないし判定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 Strage Capacity、単位はｇ）の大きさによって表される。
【００３６】
以下、本実施形態における触媒の劣化検出について説明する。
【００３７】
本実施形態では、触媒１１の劣化検出の際にＥＣＵ２０によるアクティブ空燃比制御が実行される。ここでアクティブ空燃比制御とは、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒを、所定の中心空燃比Ａ／Ｆｃに対しリッチ側又はリーン側に強制的に変化させる制御である。なおリッチ側に変化されたときの空燃比をリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ、リーン側に変化されたときの空燃比をリーン空燃比Ａ／Ｆｌと称す。このアクティブ空燃比制御によって触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒがリッチ側又はリーン側に変化されているときに触媒の酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測される。
【００３８】
ここで触媒１１の劣化検出は、内燃機関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、本実施形態の場合内燃機関の運転状態から推定することとしている。ＥＣＵ２０は、エアフローメータ５によって検出される吸入空気量ＧＡ、クランク角センサ１４の出力に基づいて算出される機関回転速度ＮＥ、及びスロットル開度センサ２２の検出値に基づいて算出される機関負荷ＫＬの少なくとも一つに基づいて、予め実験等を通じて設定されたマップ又は関数を利用し、触媒１１の温度を推定する。
【００３９】
触媒の劣化検出は、内燃機関の１トリップ当たりに少なくとも１回実行され、少なくとも２トリップ連続で触媒劣化が検出されたときに、最終的に触媒異常との診断がなされ、チェックランプ等の警告装置が作動させられる。なお１トリップとは１回のエンジンの始動から停止までの期間をいう。
【００４０】
図３（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、アクティブ空燃比制御実行時における触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８の出力が実線で示されている。また、図３（Ａ）には、ＥＣＵ２０内部で発生される目標空燃比Ａ／Ｆｔが破線で示されている。触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８の出力値はそれぞれ触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒ及び触媒後空燃比Ａ／Ｆｒｒの値を表す。
【００４１】
図３（Ａ）に示されるように、目標空燃比Ａ／Ｆｔは、中心空燃比としての理論空燃比Ａ／Ｆｓを中心として、そこからリッチ側に所定の振幅（リッチ振幅Ａｒ、Ａｒ＞０）だけ離れた空燃比（リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ）と、そこからリーン側に所定の振幅（リーン振幅Ａｌ、Ａｌ＞０）だけ離れた空燃比（リーン空燃比Ａ／Ｆｌ）とに強制的に、且つ交互に切り替えられる。そしてこの目標空燃比Ａ／Ｆｔの切り替えないし振動に追従するようにして、実際値としての触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒも、目標空燃比Ａ／Ｆｔに対し僅かな時間遅れを伴って切り替わる。このことから目標空燃比Ａ／Ｆｔと触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒとは時間遅れがあること以外等価であることが理解されよう。
【００４２】
図示例においてリッチ振幅Ａｒとリーン振幅Ａｌとは等しい。例えば理論空燃比Ａ／Ｆｓ＝１４．６、リッチ空燃比Ａ／Ｆｒ＝１４．１、リーン空燃比Ａ／Ｆｌ＝１５．１、リッチ振幅Ａｒ＝リーン振幅Ａｌ＝０．５である。通常の空燃比制御の場合に比べ、アクティブ空燃比制御の場合は空燃比の振り幅が大きく、即ちリッチ振幅Ａｒとリーン振幅Ａｌとの値は大きい。
【００４３】
ところで、目標空燃比Ａ／Ｆｔが切り替えられるタイミングは、触媒後センサ１８の出力がリッチからリーンに、又はリーンからリッチに切り替わるタイミングである。ここで図示されるように触媒後センサ１８の出力電圧は理論空燃比Ａ／Ｆｓを境に急変し、触媒後空燃比Ａ／Ｆｒｒが理論空燃比Ａ／Ｆｓより小さいリッチ側の空燃比であるときその出力電圧がリッチ判定値ＶＲ以上となり、触媒後空燃比Ａ／Ｆｒｒが理論空燃比Ａ／Ｆｓより大きいリーン側の空燃比であるときその出力電圧がリーン判定値ＶＬ以下となる。ここでＶＲ＞ＶＬであり、例えばＶＲ＝０．５９（Ｖ）、ＶＬ＝０．２１（Ｖ）である。
【００４４】
図３（Ａ），（Ｂ）に示されるように、触媒後センサ１８の出力電圧がリッチ側の値からリーン側に変化してリーン判定値ＶＬに等しくなった時（時刻ｔ１）、目標空燃比Ａ／Ｆｔはリーン空燃比Ａ／Ｆｌからリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替えられる。その後、触媒後センサ１８の出力電圧がリーン側の値からリッチ側に変化してリッチ判定値ＶＲに等しくなった時（時刻ｔ２）、目標空燃比Ａ／Ｆｔはリッチ空燃比Ａ／Ｆｒからリーン空燃比Ａ／Ｆｌに切り替えられる。
【００４５】
このような空燃比変化を行うアクティブ空燃比制御を実行しつつ、次のようにして触媒１１の酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測され、触媒１１の劣化が判定される。
【００４６】
図３を参照して、時刻ｔ１より前では目標空燃比Ａ／Ｆｔがリーン空燃比Ａ／Ｆｌとされ、触媒１１にはリーンガスが流入されている。このとき触媒１１では酸素を吸収し続けているが、一杯に酸素を吸収した時点でそれ以上酸素を吸収できなくなり、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。こうなると触媒後空燃比Ａ／Ｆｒｒがリーン側に変化し、触媒後センサ１８の出力電圧がリーン判定値ＶＬに達した時点（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、或いは反転される。このように目標空燃比Ａ／Ｆｔは触媒後センサ１８の出力をトリガにして反転される。
【００４７】
そして今度は触媒１１にリッチガスが流入されることとなる。このとき触媒１１では、それまで吸蔵されていた酸素が放出され続ける。よって触媒１１の下流側にはほぼ理論空燃比Ａ／Ｆｓの排気ガスが流出し、触媒後空燃比Ａ／Ｆｒｒがリッチにならないことから、触媒後センサ１８の出力は反転しない。触媒１１から酸素が放出され続けるとやがて触媒１１からは全ての吸蔵酸素が放出され尽くし、その時点でそれ以上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。こうなると触媒後空燃比Ａ／Ｆｒｒがリッチ側に変化し、触媒後センサ１８の出力電圧がリッチ判定値ＶＲ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。
【００４８】
酸素吸蔵容量ＯＳＣが大きいほど、酸素を吸収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目標空燃比Ａ／Ｆｔ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目標空燃比Ａ／Ｆｔの反転周期は短くなる。
【００４９】
そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量ＯＳＣが以下のようにして算出される。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／Ｆｆｒ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／Ｆｆｒが理論空燃比Ａ／Ｆｓに達した時点ｔ１１から、次に目標空燃比Ａ／Ｆｔが反転する時点ｔ２まで、次式（１）により微小時間毎の酸素吸蔵容量ｄＣが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量ｄＣが時刻ｔ１１から時刻ｔ２まで積分される。こうしてこの酸素放出サイクルにおける酸素吸蔵容量ＯＳＣ１即ち放出酸素量が算出される。
【００５０】
【数１】
2008175181.tif 000003
【００５１】
ここで、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）である。
【００５２】
基本的には、この１回で算出された酸素吸蔵容量ＯＳＣ１を用い、これを所定の劣化判定値と比較し、酸素吸蔵容量ＯＳＣ１が劣化判定値を超えていれば正常、酸素吸蔵容量ＯＳＣ１が劣化判定値以下ならば劣化、というように触媒の劣化を判定できる。しかしながら、本実施形態では精度を向上させるため、リーン側でも同様に酸素吸蔵容量（この場合酸素吸収量）を算出し、必要に応じてリッチ側とリーン側とで複数回算出を繰り返し、その平均値を劣化判定値と比較して最終的な劣化判定を行っている。
【００５３】
具体的には、図４に示すように、時刻ｔ２で目標空燃比Ａ／Ｆｔがリーン空燃比Ａ／Ｆｌに切り替えられた後、前式（１）により微小時間毎の酸素吸蔵容量ｄＣが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量ｄＣが、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒが理論空燃比Ａ／Ｆｓに達した時点ｔ２１から、次に目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ側に反転する時点ｔ３まで積分される。こうしてこの酸素吸収サイクルにおける酸素吸蔵容量ＯＳＣ２即ち吸収酸素量が算出される。前回サイクルの酸素吸蔵容量ＯＳＣ１と今回サイクルの酸素吸蔵容量ＯＳＣ２とはほぼ等しい値となるはずである。こうして複数の酸素吸蔵容量ＯＳＣ１，ＯＳＣ２，・・・ＯＳＣｎ（例えばｎは５以上）が繰り返し算出され、その平均値ＯＣＳａｖが所定の劣化判定値ＯＳＣｓと比較される。そして、平均値ＯＣＳａｖが劣化判定値ＯＳＣｓを超えていれば触媒１１は正常、平均値ＯＣＳａｖが劣化判定値ＯＳＣｓ以下ならば触媒１１は劣化と判定される。
【００５４】
なお、車両の走行距離等、触媒劣化の進行に相関するパラメータに応じて酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出回数ｎを変化させてもよい。例えば走行距離が比較的少なく明らかに劣化が相当程度進んでいないと想定できる場合はｎを少ない値とし、走行距離が比較的多く劣化が相当程度進んでいる可能性のある場合はｎを多い値とする。
【００５５】
さて、前述したように、硫黄（Ｓ）等の被毒物質が比較的高濃度で含まれている燃料が給油されると、触媒がその被毒物質によって被毒（例えばＳ被毒）され、触媒が一時的な劣化状態に陥る。例えばＳ被毒の場合だと、触媒１１内部の活性点としての触媒成分３２と、酸素吸蔵成分を含むコート材３１とが硫酸塩で覆われてしまい、反応が妨げられてしまう。この硫酸塩は、低硫黄濃度の燃料が再給油されたりすれば脱離可能であり、触媒は回復可能である。よって信頼性の高い確実な触媒劣化検出を行うためには、このような一時的な劣化を恒久的な劣化と区別する必要がある。
【００５６】
そこでこの問題を解決するため、本実施形態では以下のようにして触媒の被毒を検出することとしている。
【００５７】
図５には、後述する触媒被毒検出の第１及び第２の態様で利用する触媒温度Ｔｃと酸素吸蔵容量ＯＳＣとの関係を示す。なおこの関係は試験等を通じて得られた結果である。図中、実線と破線は、同一の触媒で比較した場合の触媒温度Ｔｃと酸素吸蔵容量ＯＳＣとの関係を示し、実線は被毒が無い場合、破線は被毒がある場合である。図から分かるように、いずれの場合も、酸素吸蔵容量ＯＳＣは触媒温度Ｔｃが高くなるほど増加する傾向にある。その理由は、触媒温度Ｔｃが高くなるほど貴金属からなる触媒成分３２の反応能力が増加するためである。一方、触媒温度Ｔｃの上昇に対する酸素吸蔵容量ＯＳＣの増加度合い（グラフの傾き）は、被毒がある場合と無い場合とで異なり、被毒がある場合は被毒が無い場合に比べて増加度合いが少なくなる。即ち、触媒温度Ｔｃの変化と、この触媒温度Ｔｃの変化に対応した酸素吸蔵容量ＯＳＣの変化との関係は、被毒がある場合と無い場合とで相違する。
【００５８】
よって、本実施形態では、かかる関係に着目し、触媒温度Ｔｃの変化と、この触媒温度Ｔｃの変化に対応した酸素吸蔵容量ＯＳＣの変化との関係から、触媒の被毒の有無を検出する。具体的には、少なくとも２点の触媒温度における酸素吸蔵容量の変化量から触媒の被毒を検出する。
【００５９】
例えば、図５を参照して、触媒温度Ｔｃが低温側の第１温度Ｔａのとき、被毒がある場合と無い場合とでは同一の酸素吸蔵容量ＯＳＣａである。これに対し、触媒温度Ｔｃが高温側の第２温度Ｔｂのとき、被毒が無い場合の酸素吸蔵容量はＯＳＣｂ１であるが、被毒がある場合の酸素吸蔵容量はＯＳＣｂ１より低いＯＳＣｂ２である。よって、この２点の触媒温度Ｔａ，Ｔｂにおける酸素吸蔵容量の変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）に基づく値を所定値と比較することにより、被毒の有無を検出することができる。酸素吸蔵容量の変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）に基づく値が所定値以上の場合被毒無し、酸素吸蔵容量の変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）に基づく値が所定値未満の場合被毒有りといったように被毒の有無を検出することができる。
【００６０】
なお、３点以上の触媒温度における酸素吸蔵容量の変化量に基づく値から被毒を検出してもよい。
【００６１】
ここで、好ましくは、前記所定値が、触媒温度Ｔｃが最も低温側となる１点（Ｔａ）における酸素吸蔵容量（ＯＳＣａ）の値に応じて変化される。触媒が新品に近い（即ち、劣化が少ない）ほど、触媒温度Ｔｃが最も低温側となる１点（Ｔａ）における酸素吸蔵容量（ＯＳＣａ）の値が大きくなり、２点間の酸素吸蔵容量変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）の値も大きくなる（即ち、グラフの傾きが急になる）ことが試験によって判明している。よってこのような関係を考慮することによってさらに高精度で触媒被毒を検出できるようになる。
【００６２】
以下、触媒被毒検出の第１の態様を図６に基づいて説明する。図示される処理のルーチンはＥＣＵ２０によって所定時間毎に繰り返し実行される。
【００６３】
まずステップＳ１０１では、前記アクティブ空燃比制御の実行を伴った酸素吸蔵容量計測の前提条件が成立しているか否かが判断される。この前提条件とは前述の触媒劣化検出実行前提条件と同様であり、内燃機関１が定常運転状態にあり且つ触媒温度が所定の活性温度域にあれば条件成立となる。条件が成立していない場合には本処理が終了され、他方、条件が成立している場合にはステップＳ１０２に進む。
【００６４】
ステップＳ１０２では、推定値としての触媒温度Ｔｃの値が取得される。ステップＳ１０３では、この触媒温度Ｔｃの値が所定の第１温度域Ａにあるか否かが判断される。第１温度域Ａは、図５に示すように、前記第１温度Ｔａを含んでその付近となるような温度域である。言い換えれば第１温度域Ａは、第１下限温度Ｔａｌと第１上限温度Ｔａｈとの間の温度域（Ｔａｌ＜Ｔｃ＜Ｔａｈ）であり、この温度域に前記第１温度Ｔａが含まれる。
【００６５】
触媒温度Ｔｃの値が第１温度域Ａにある場合、ステップＳ１０６に進んで、その時点での酸素吸蔵容量即ち第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａが計測される。そしてステップＳ１０７に進む。なお、第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａは、前述したように複数の酸素吸蔵容量の平均値であるのが好ましい。
【００６６】
他方、触媒温度Ｔｃの値が所定の第１温度域Ａにない場合、ステップＳ１０４に進んで、触媒温度Ｔｃの値が所定の第２温度域Ｂにあるか否かが判断される。第２温度域Ｂは、図５に示すように、前記第２温度Ｔｂを含んでその付近となるような温度域である。言い換えれば第２温度域Ｂは、第２下限温度Ｔｂｌと第２上限温度Ｔｂｈとの間の温度域（Ｔｂｌ＜Ｔｃ＜Ｔｂｈ）であり、この温度域に前記第２温度Ｔｂが含まれる。
【００６７】
触媒温度Ｔｃの値が第２温度域Ｂにある場合、ステップＳ１０５に進んで、その時点での酸素吸蔵容量即ち第２酸素吸蔵容量ＯＳＣｂが計測され、その後ステップＳ１０７に進む。この第２酸素吸蔵容量ＯＳＣｂも複数の酸素吸蔵容量の平均値であるのが好ましい。他方、触媒温度Ｔｃの値が第２温度域Ｂにない場合、本処理が終了される。
【００６８】
ステップＳ１０７では、２点の触媒温度における酸素吸蔵容量即ち第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａ及び第２酸素吸蔵容量ＯＳＣｂの計測が終了したか否かが判断される。計測が終了していない場合は本処理が終了され、他方、計測が終了している場合はステップＳ１０８に進む。
【００６９】
ステップＳ１０８では、第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａ及び第２酸素吸蔵容量ＯＳＣｂの変化量に基づく値としての酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣの値が算出される。酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣは次式（１）で定義される。
ΔＯＳＣ＝（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）／（Ｔｂ−Ｔａ）  ・・・（１）
【００７０】
（１）式から理解されるように、酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣは図５のグラフの傾きに相当する値である。次いで、ステップＳ１０９において、酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣが所定値αと比較される（図５参照）。この所定値αは、前述したように、ステップＳ１０３で触媒温度Ｔｃが第１温度域Ａにあると判断された場合にステップＳ１０６で計測された第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａの値に応じて変化される。即ち、所定値αは、ステップＳ１０６で計測された第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａの値に基づき、所定のマップ又は関数から算出され、第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａの値が大きくなるほど大きい値に設定される。
【００７１】
酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣが所定値αより小さい場合、触媒が硫黄等の被毒物質によって被毒されているとみなされ、即ち触媒の被毒有りと検出される。こうなるとステップＳ１１０において触媒の劣化検出を行うことが禁止される。これにより、被毒した触媒を誤って劣化と判定してしまうことが防止される。
【００７２】
他方、酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣが所定値α以上の場合、触媒は被毒していないとみなされ、即ち触媒の被毒無しということが検出される。こうなるとステップＳ１１１において触媒の劣化検出を行うことが許可される。これによりその後、別の劣化検出ルーチンに従って触媒劣化検出が行われることとなる。以上のようにして、触媒被毒の有無の検出と同時に触媒劣化検出の許否判定がなされる。
【００７３】
このように本実施形態によれば、触媒の被毒の有無を検出して触媒の一時的劣化を恒久的劣化と区別して検出することができる。そして、触媒被毒を検出したときには触媒の劣化検出を禁止するので、一時的劣化を恒久的劣化と認識してしまう誤判定を防止し、触媒劣化検出の信頼性を高めることができる。
【００７４】
次に、触媒被毒検出の第２の態様を図７に基づいて説明する。この第２の態様は図６に示した第１の態様とほぼ同様であり、即ち、本態様のステップＳ２０１〜Ｓ２１１は前記ステップＳ１０１〜Ｓ１１１と同じである。異なるのは、ステップＳ２１０の次にステップＳ２１２が追加されている点である。このステップＳ２１２では、触媒の被毒を回復するための被毒回復制御が実行される。この被毒回復制御は、触媒温度が高温（例えば６５０℃以上）のときに排気空燃比を強制的に理論空燃比より低いリッチ側の値にする制御である。これにより、触媒に付着していた被毒物質（硫酸塩等）を脱離させ、触媒を被毒のない状態に回復させることができる。
【００７５】
次に、触媒被毒検出の第３の態様を説明する。
【００７６】
図８には、この第３の態様で利用する、アクティブ空燃比制御におけるリッチ振幅Ａｒ又はリーン振幅Ａｌと、酸素吸蔵容量ＯＳＣとの関係を示す。この関係も試験等を通じて得られた結果である。ここでリッチ振幅Ａｒ及び酸素吸蔵容量ＯＳＣの関係と、リーン振幅Ａｌ及び酸素吸蔵容量ＯＳＣの関係とはほぼ同じであるため、便宜上、ここでは前者の関係についてのみ説明する。
【００７７】
図中、実線と破線は同一の触媒におけるリッチ振幅Ａｒと酸素吸蔵容量ＯＳＣとの関係を示し、実線は被毒が無い場合、破線は被毒がある場合である。図から分かるようにこの関係は、図５に示した触媒温度Ｔｃと酸素吸蔵容量ＯＳＣとの関係に類似している。
【００７８】
酸素吸蔵容量ＯＳＣはリッチ振幅Ａｒが大きくなるほど増加する傾向にある。その理由は、リッチ振幅Ａｒが大きくなるほど、触媒１１のコート材３１の表面からより深い位置まで、また、より下流側の位置まで、酸素吸放出に利用できるようになるからである。しかしながら、被毒がある場合と無い場合では、リッチ振幅Ａｒの増加に対する酸素吸蔵容量ＯＳＣの増加度合い（グラフの傾き）が異なり、被毒がある場合は被毒が無い場合に比べて増加度合いが少なくなる。即ち、リッチ振幅Ａｒの変化と、このリッチ振幅Ａｒの変化に対応した酸素吸蔵容量ＯＳＣの変化との関係は、被毒がある場合と無い場合とで相違する。
【００７９】
よって、この第３の態様では、かかる関係に着目し、リッチ振幅Ａｒの変化と、このリッチ振幅Ａｒの変化に対応した酸素吸蔵容量ＯＳＣの変化との関係から、触媒の被毒を検出する。具体的には、少なくとも２点のリッチ振幅Ａｒにおける酸素吸蔵容量の変化量に基づき触媒の被毒を検出する。
【００８０】
例えば、図８を参照して、リッチ振幅Ａｒが比較的小さい第１振幅Ａｒａのとき、被毒がある場合と無い場合とでは同一の酸素吸蔵容量ＯＳＣａである。これに対し、リッチ振幅Ａｒが比較的大きい第２振幅Ａｒｂのとき、被毒が無い場合の酸素吸蔵容量はＯＳＣｂ１であるが、被毒がある場合の酸素吸蔵容量はＯＳＣｂ１より低いＯＳＣｂ２である。よって、この２点のリッチ振幅Ａｒａ，Ａｒｂにおける酸素吸蔵容量の変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）に基づく値を所定値と比較することにより、被毒の有無を検出することができる。酸素吸蔵容量の変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）に基づく値が所定値以上の場合被毒無し、酸素吸蔵容量の変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）に基づく値が所定値未満の場合被毒有りといったように被毒の有無を検出することができる。
【００８１】
なお、３点以上のリッチ振幅における酸素吸蔵容量の変化量に基づく値から被毒を検出してもよい。
【００８２】
ここで、好ましくは、前記所定値が、リッチ振幅Ａｒが最も小さい１点（Ａｒａ）における酸素吸蔵容量（ＯＳＣａ）の値に応じて変化される。触媒が新品に近い（即ち、劣化が少ない）ほど、リッチ振幅Ａｒが最も小さい１点（Ａｒａ）における酸素吸蔵容量（ＯＳＣａ）の値が大きくなり、２点間の酸素吸蔵容量変化量（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）の値も大きくなる（即ち、グラフの傾きが急になる）ことが試験によって判明しているからである。よってこのような関係を考慮することによってさらに高精度で触媒被毒を検出できるようになる。
【００８３】
以上のようなことは、他方のリーン振幅Ａｌについてもいえることである。
【００８４】
この触媒被毒検出の第３の態様を図９に基づいて説明する。図示される処理のルーチンもＥＣＵ２０によって所定時間毎に繰り返し実行される。
【００８５】
まずステップＳ３０１では、前記ステップＳ１０１同様、酸素吸蔵容量計測前提条件が成立しているか否かが判断される。条件が成立していない場合には本処理が終了され、他方、条件が成立している場合にはステップＳ３０２に進む。
【００８６】
ステップＳ３０２では、比較的小さいリッチ振幅及びリーン振幅である第１リッチ振幅Ａｒａ及び第１リーン振幅Ａｌａ（Ａｒａ＝Ａｌａ）でアクティブ空燃比制御が実行される。そして、ステップＳ３０３では、この第１リッチ振幅Ａｒａ及び第１リーン振幅Ａｌａに対応した酸素吸蔵容量即ち第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａが計測される。第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａは前述したように複数の酸素吸蔵容量の平均値であるのが好ましい。
【００８７】
次に、ステップＳ３０４では、リッチ振幅及びリーン振幅が変更され、比較的大きいリッチ振幅及びリーン振幅である第２リッチ振幅Ａｒｂ及び第２リーン振幅Ａｌｂ（Ａｒｂ＝Ａｌｂ）でアクティブ空燃比制御が実行される。このときの第２リッチ振幅Ａｒｂ及び第２リーン振幅Ａｌｂは、前記第１リッチ振幅Ａｒａ及び第１リーン振幅Ａｌａに比べ、例えば空燃比で０．５〜１程度大きい値である。そして、ステップＳ３０５では、この第２リッチ振幅Ａｒｂ及び第２リーン振幅Ａｌｂに対応した酸素吸蔵容量即ち第２酸素吸蔵容量ＯＳＣｂが計測される。第２酸素吸蔵容量ＯＳＣｂも複数の酸素吸蔵容量の平均値であるのが好ましい。
【００８８】
次に、ステップＳ３０６では、第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａ及び第２酸素吸蔵容量ＯＳＣｂの変化量に基づく値としての酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣの値が計算される。酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣは次式（２）で定義される。
ΔＯＳＣ＝（ＯＳＣｂ−ＯＳＣａ）／（Ａｒｂ−Ａｒａ）  ・・・（２）
【００８９】
（２）式における分母は（Ａｌｂ−Ａｌａ）でも構わない。（２）式から理解されるように、酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣは図８のグラフの傾きに相当する値である。次いで、ステップＳ３０７において、酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣが所定値βと比較される（図８参照）。この所定値βは、ステップＳ３０３で計測された第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａの値に応じて変化される。即ち、所定値αは、ステップＳ３０３で計測された第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａの値に基づき、所定のマップ又は関数から算出され、第１酸素吸蔵容量ＯＳＣａの値が大きくなるほど大きい値に設定される。
【００９０】
酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣが所定値βより小さい場合、触媒が硫黄等の被毒物質によって被毒されているとみなされ、即ち触媒の被毒が検出される。するとステップＳ３０８において触媒劣化検出が禁止され、ステップＳ３０９において前記ステップＳ２１２と同様、触媒被毒回復制御が実行される。
【００９１】
他方、酸素吸蔵容量変化率ΔＯＳＣが所定値β以上の場合、触媒は被毒していないとみなされ、即ち、触媒の被毒無しということが検出される。こうなるとステップＳ３１０において触媒劣化検出が許可される。
【００９２】
このようにこの第３の態様によれば、アクティブ空燃比制御時の振幅変化と酸素吸蔵容量変化との関係を利用して、前記第１及び第２の態様と同様に、好適に触媒被毒の有無を検出することができる。そして、前記第１及び第２の態様と同様の作用効果を発揮することができる。
【００９３】
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。例えば上述の内燃機関は直噴式であったが、吸気ポート（吸気通路）噴射式或いは両噴射方式を兼ね備えるデュアル噴射式の内燃機関にも本発明は適用可能である。前記実施形態では触媒後センサ１８として所謂Ｏ２センサを用いたが、触媒前センサ１７と同様の空燃比センサを用いることも可能である。また同様に、触媒前センサ１７として所謂Ｏ２センサを用いることも可能である。
【００９４】
なお、上述の実施形態においては、ＥＣＵ２０が本発明にいう吸蔵容量計測手段、触媒温度検出手段、被毒検出手段、アクティブ空燃比制御手段、許否判定手段、被毒回復制御手段の少なくとも一部を構成する。
【００９５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】触媒の構成を示す概略断面図である。
【図３】アクティブ空燃比制御を説明するためのタイムチャートである。
【図４】図３と同様のタイムチャートであり、酸素吸蔵容量の算出方法を説明するための図である。
【図５】触媒温度と酸素吸蔵容量との関係を示すグラフである。
【図６】触媒被毒検出の第１の態様に関するフローチャートである。
【図７】触媒被毒検出の第２の態様に関するフローチャートである。
【図８】リッチ振幅（又はリーン振幅）と酸素吸蔵容量との関係を示すグラフである。
【図９】触媒被毒検出の第３の態様に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１  内燃機関
５  エアフローメータ
６  排気管
１１  触媒
１２  インジェクタ
１５  アクセル開度センサ
１７  触媒前センサ
１８  触媒後センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＯＳＣ  酸素吸蔵容量
ΔＯＳＣ  酸素吸蔵容量変化率
Ｔｃ  触媒温度
Ｔａ  第１温度
Ｔｂ  第２温度
Ａ／Ｆｓ  理論空燃比（中心空燃比）
Ａｒａ  第１リッチ振幅
Ａｌａ  第１リーン振幅
Ａｒｂ  第２リッチ振幅
Ａｌｂ  第２リーン振幅
α、β  所定値
【図１】
2008175181.tif 000004
【図２】
2008175181.tif 000005
【図３】
2008175181.tif 000006
【図４】
2008175181.tif 000007
【図５】
2008175181.tif 000008
【図６】
2008175181.tif 000009
【図７】
2008175181.tif 000010
【図８】
2008175181.tif 000011
【図９】
2008175181.tif 000012