(57)【要約】【課題】可変動弁装置の作動に起因する誤検出を防止する。【解決手段】吸排気系に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、触媒上流側の排気空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比との一方から他方に強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御を実行する手段と、吸気弁及び排気弁の作動タイミングが所定のマスク領域内にあるか否かを判定する手段（Ｓ１０２）と、作動タイミングがマスク領域内にあると判定されたときアクティブ空燃比制御を禁止させる手段（Ｓ１０３）とを備える。不安定な酸素吸蔵容量算出値に基づく誤検出を未然に防止できる。【選択図】図８
2008045427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が、所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が所定範囲内にあると判定されたとき、前記アクティブ空燃比制御を実行中に中止若しくは中断させるか、又は前記アクティブ空燃比制御を実行前に禁止させるアクティブ空燃比制御停止手段と
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】
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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中に前記触媒の酸素吸蔵容量を算出する吸蔵容量算出手段と、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が、所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記吸蔵容量算出手段による酸素吸蔵容量の算出中に、前記判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が所定範囲内にあると判定されたとき、その算出された酸素吸蔵容量の値を無効化する無効化手段と
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３】
前記所定範囲が、前記吸気弁の作動タイミングが比較的進角側となる所定範囲であるか、又は前記排気弁の作動タイミングが比較的遅角側となる所定範囲であ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検出装置。
【請求項４】
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が、所定値を超えたか否かを判定する過渡判定手段と、
前記過渡判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が所定値を超えたと判定されたとき、前記アクティブ空燃比制御を実行中に中止若しくは中断させるか、又は前記アクティブ空燃比制御を実行前に禁止させる過渡時アクティブ空燃比制御停止手段と
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】
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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中に前記触媒の酸素吸蔵容量を算出する吸蔵容量算出手段と、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が、所定値を超えたか否かを判定する過渡判定手段と、
前記吸蔵容量算出手段による酸素吸蔵容量の算出中に、前記過渡判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が、所定値を超えたと判定されたとき、その算出された酸素吸蔵容量の値を無効化する過渡時無効化手段と
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。
【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。
【０００５】
かかる原理に基づいて触媒劣化検出を行う装置としては例えば特許文献１に開示されたものがある。この装置は、内燃機関の排気通路に直列に配置された上流触媒と下流触媒のうち下流触媒の異常を判定するものである。上流触媒と下流触媒との間の触媒間空燃比を検出する触媒間センサと、下流触媒の下流の触媒後空燃比を検出する触媒後センサとが設けられる。触媒後センサの出力のリッチからリーンへの又はその逆への切り替えに応じて上流触媒の上流の触媒前空燃比をリーンからリッチへ又はその逆へと切り替えるアクティブ空燃比制御が実行される。そしてこのアクティブ空燃比制御の実行中に下流触媒の酸素吸蔵容量が算出され、この算出値に基づいて下流触媒の異常が判定される。
【０００６】
なお、他の従来技術として、例えば特許文献２には、機関負荷の変動が大であるとき触媒手段の劣化検出を禁止することが開示されている。また特許文献３には、バルブタイミング切換機構が異常であるときに触媒手段の劣化検出を禁止することが開示されている。また特許文献４には、バルブタイミング調整装置の異常が検出されたときに触媒劣化検出を禁止することが開示されている。また特許文献５には、吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を可変制御する内燃機関の制御装置において、排気浄化触媒の劣化判定時には、そうでないときに比して、吸気バルブの最大リフト量及び作用角の少なくとも一方を増大させる技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１７６６１５号公報
【特許文献２】特開平９−４１９５２号公報
【特許文献３】特開平６−４２３３８号公報
【特許文献４】特開平１１−１９０２３４号公報
【特許文献５】特開２００６−３７８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、内燃機関において、吸気弁（又は排気弁）の作動タイミングやリフトを変更可能とする可変動弁装置が設けられる場合がある。この場合、可変動弁装置によって吸気弁の作動タイミングやリフトが変更される結果、排気ガスの組成が変化し、この組成変化が酸素吸蔵容量の算出値に影響することがある。そしてその酸素吸蔵容量算出値が不安定にバラつき、誤判定、誤検出の原因ともなる虞がある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、可変動弁装置の作動に起因する誤検出を防止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】
上記目的を達成するため、第１の発明は、
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が、所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が所定範囲内にあると判定されたとき、前記アクティブ空燃比制御を実行中に中止若しくは中断させるか、又は前記アクティブ空燃比制御を実行前に禁止させるアクティブ空燃比制御停止手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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中に前記触媒の酸素吸蔵容量を算出する吸蔵容量算出手段と、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が、所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記吸蔵容量算出手段による酸素吸蔵容量の算出中に、前記判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方が所定範囲内にあると判定されたとき、その算出された酸素吸蔵容量の値を無効化する無効化手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記所定範囲が、前記吸気弁の作動タイミングが比較的進角側となる所定範囲であるか、又は前記排気弁の作動タイミングが比較的遅角側となる所定範囲であることを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明は、
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が、所定値を超えたか否かを判定する過渡判定手段と、
前記過渡判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が所定値を超えたと判定されたとき、前記アクティブ空燃比制御を実行中に中止若しくは中断させるか、又は前記アクティブ空燃比制御を実行前に禁止させる過渡時アクティブ空燃比制御停止手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明は、
吸排気系の少なくとも一方に可変動弁装置を備えた内燃機関にあって、そ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、
触媒上流側の排気空燃比を、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替え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中に前記触媒の酸素吸蔵容量を算出する吸蔵容量算出手段と、
前記可変動弁装置に関連された吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の、作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が、所定値を超えたか否かを判定する過渡判定手段と、
前記吸蔵容量算出手段による酸素吸蔵容量の算出中に、前記過渡判定手段により、前記作動タイミング及びリフトの少なくとも一方の変化速度が、所定値を超えたと判定されたとき、その算出された酸素吸蔵容量の値を無効化する過渡時無効化手段と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、可変動弁装置の作動に起因する誤検出を防止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】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。ここで可変動弁装置として、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅにはそれぞれ可変バルブタイミング機構（以下「ＶＶＴ」と称し、吸気側ＶＶＴを「ＶＶＴｉ」、排気側ＶＶＴを「ＶＶＴｅ」と称す）２１、２２が付設され、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングが可変となっている。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、ＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２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、吸気圧を検出する吸気圧センサ１６、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１９、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、ＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２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、吸気弁Ｖｉの開閉タイミング、排気弁Ｖｅの開閉タイミング等を制御する。なおスロットル開度は通常アクセル開度に応じた開度に制御される。
【００２２】
ＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２は同様の構成であり、ここでは吸気側のＶＶＴｉ２１のみ代表して説明する。ＶＶＴｉ２１は、クランク角に対する吸気カムシャフトの角度（カム角）を相対的に進角又は遅角させ、これにより、全気筒の吸気弁Ｖｉの作用角を一定に保ったまま、開閉時期を一斉に且つ同量ずつ進角又は遅角させるものである。吸気弁Ｖｉのリフト（１リフト当たりの最大リフト量）は変化しない。ＶＶＴｉ２１の詳細な構成は、例えば特開平８−２１８８２３号公報に開示されたものと同様である。ＶＶＴｉ２１にはカム角を検出するカム角センサが設けられ、カム角センサの出力はＥＣＵ２０に送られる。ＥＣＵ２０は、エンジン運転状態（例えば回転速度ＮＥ及び負荷率ＫＬ）に基づいてカム角の目標値を設定し、カム角センサにより検出される実際のカム角が目標値に一致するようにＶＶＴｉ２１を制御する。ＥＣＵ２０は、各カム角に対応する吸気弁Ｖｉの作動タイミング即ち開閉タイミングを算出可能である。
【００２３】
吸気弁Ｖｉの開閉タイミングは例えば図６に示すように変更可能である。即ち、クランク角に対するカム角の相対位置をＶＶＴｉ位置ｉｖｔと称すると、吸気弁Ｖｉの開タイミングは、ＶＶＴｉ位置ｉｖｔが最も遅角側の基準位置（ｉｖｔ＝０）にあるときのθｏ１から、ＶＶＴｉ位置ｉｖｔが最も進角側の最大進角位置（ｉｖｔ＝ｉｖｔ０）にあるときのθｏ２まで、変更可能である。この開タイミングの変更に合わせて閉タイミングもθｃ１からθｃ２まで変更可能である。但し開タイミングから閉タイミングまでの間の角度である作用角Δθと、１リフト当たりの最大リフト量とは一定である。なおＶＶＴｉ位置ｉｖｔはクランク角センサ１４とカム角センサとの検出値から算出される。
【００２４】
図示省略するが、排気弁Ｖｅについては吸気弁Ｖｉとは逆に、最も進角側が基準タイミングとなる。即ち、排気弁Ｖｅの開タイミングは、ＶＶＴｅ位置ｅｖｔが最も進角側の基準位置（ｅｖｔ＝０）にあるときのタイミングから、ＶＶＴｅ位置ｅｖｔが最も遅角側の最大遅角位置（ｅｖｔ＝ｅｖｔ０）にあるときのタイミングまで変更可能である。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、触媒１１が吸蔵し得る酸素量である酸素吸蔵容量（ＯＳＣ；O２ Storage Capacity、単位はｇ）の大きさによって表される。
【００３０】
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。
【００３１】
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、触媒上流側の排気空燃比である触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒを、所定のリッチ空燃比Ａ／Ｆｒとリーン空燃比Ａ／Ｆｌとの一方から他方に所定のタイミングで強制的に切り替える制御である。
【００３２】
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が所定の活性温度域にあるときに実行される。触媒１１の温度は、直接検出してもよいが、本実施形態の場合それをエンジン運転状態に基づき所定のマップ又は関数を用いて推定するようにしている。触媒１１の劣化検出はエンジンの１運転毎に１回実行され、少なくとも続けて２回、触媒１１が劣化状態にあると判定されたときに警告装置が作動させられる。
【００３３】
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の内部値である目標空燃比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の出力はそれぞれ触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒ及び触媒後空燃比Ａ／Ｆｒｒを表す。
【００３４】
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。よって触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒも目標空燃比Ａ／Ｆｔと同様にリッチ空燃比Ａ／Ｆｒとリーン空燃比Ａ／Ｆｌとに強制的に且つ交互に切り替えられる。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
このように、触媒後センサ１８の出力値が反転してリッチ判定値ＶＲ又はリーン判定値ＶＬに達したと同時に目標空燃比Ａ／Ｆｔがリーン空燃比Ａ／Ｆｌ又はリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに強制的に切り替えられる。
【００３９】
この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が算出され、触媒１１の劣化が判定される。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
【数１】
2008045427.tif 000003
【００４５】
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。
【００４６】
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、これを所定のしきい値（触媒劣化判定しきい値）と比較し、酸素吸蔵容量ＯＳＣ１がしきい値を超えていれば正常、酸素吸蔵容量ＯＳＣ１がしきい値以下ならば劣化、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、その平均値をしきい値と比較して最終的な劣化判定を行っている。
【００４７】
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。こうして複数サイクルの酸素吸蔵容量ＯＳＣｍ（ｍ＝１，２，・・・ｎ、ｎは２以上の整数）が繰り返し算出され、その平均値ＯＳＣａｖが所定のしきい値ＯＳＣｓと比較される。そして、平均値ＯＳＣａｖがしきい値ＯＳＣｓを超えていれば触媒１１は正常、平均値ＯＳＣａｖがしきい値ＯＳＣｓ以下ならば触媒１１は劣化と判定される。
【００４８】
なお、車両の走行距離等、触媒劣化度に相関する値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。
【００４９】
ここで、酸素吸蔵容量ＯＳＣと触媒温度との関係を図５に示す。見られるように、酸素吸蔵容量ＯＳＣは触媒温度が高くなるにつれ大きくなる傾向にある。酸素吸蔵容量ＯＳＣは新品の触媒で最大であり、触媒の劣化が進むにつれ減少してくる。そして、酸素吸蔵容量ＯＳＣがしきい値ＯＳＣｓ以下になった場合、触媒１１は劣化と判定される。
【００５０】
さて、本実施形態では可変動弁装置としてＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２が備えられているが、これらＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２の作動により、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの開閉タイミングが変更され、その結果、排気ガスの組成が変化し、この組成変化が酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出値に影響することがある。そしてその酸素吸蔵容量算出値が不安定となり、誤検出の原因ともなる虞がある。
【００５１】
具体的には、排気ガス中の組成成分としては未燃成分としてのＨＣ，ＣＯと、酸化成分としてのＮＯｘとに大別されるが、これらＨＣ，ＣＯとＮＯｘとの割合が吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの開閉タイミングによって変化する。そして吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの開閉タイミングがある特定領域となると、その排ガス中の組成割合の変化に起因して、算出される酸素吸蔵容量ＯＳＣの値が不安定となり、真の値から比較的大きくずれることがある。このような値を劣化判定しきい値ＯＳＣｓと比較して劣化判定を行うことは、適切ではなく、誤判定、誤検出に及ぶ可能性もある。
【００５２】
本発明者による試験研究の結果によれば、吸気弁Ｖｉの開閉タイミングを進角させると、燃焼温度が低下してＮＯｘが減少する傾向にあり、排気弁Ｖｅの開閉タイミングを遅角させても同様の傾向があることが判明した。アクティブ空燃比制御によって触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒを同一の値に制御していても、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの開閉タイミングによって排ガス成分が異なり、触媒後センサ１８の感知する排ガスが異なるため、同一の酸素吸蔵容量算出値を得られなくなり、ひいては真の値から比較的大きくずれた値が算出されることがある。
【００５３】
図７は、酸素吸蔵容量算出値が不安定となるような領域に吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの開閉タイミングがあるときの触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８の出力変化の様子を示す。図示例は特に、排ガス中のＮＯｘ割合が少なく（つまりＨＣ，ＣＯの割合が多く）、触媒後センサ１８がリッチを検出し難いような排ガス成分となっているときを示す。このとき、触媒後センサ１８は通常の場合（図３参照）のようにリーンからリッチに急速に反転せず、なだらかに反転するようになる。従って目標空燃比Ａ／Ｆｔの反転タイミング、ひいては酸素吸蔵容量算出値もばらつくようになる。酸素吸蔵容量ＯＳＣを正確に算出するには、触媒後センサ１８の出力が明確に反転することが要求されるが、かかる状態では酸素吸蔵容量ＯＳＣを正確に算出するのが困難である。
【００５４】
そこで、ＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２の作動に起因する誤検出を防止するため、本実施形態ではＥＣＵ２０により次のような第１乃至第４の処理の少なくとも一つを実行することとしている。
【００５５】
図８には第１の処理にかかるルーチンを示す。このルーチンはＥＣＵ２０により微小時間毎に繰り返し実行される。まずステップＳ１０１において、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立しているか否かが判断される。例えば、エンジン始動後、最初に内燃機関１が定常運転状態となり、且つ、触媒１１の推定温度が所定の活性温度域に入ったときに、この条件は成立となる。アクティブ空燃比制御の実行条件が成立していない場合には、ステップＳ１０３に進んでアクティブ空燃比制御が禁止される。これによってアクティブ空燃比制御は不実行となる。他方、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立している場合にはステップＳ１０２に進む。
【００５６】
ステップＳ１０２においては、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングが所定のマスク領域にあるか否かが判断される。マスク領域とは酸素吸蔵容量算出値が不安定となるような吸排気弁の作動タイミング領域であり、図９にＭで示されるようなハッチング領域である。ここで図９は、ＶＶＴｉ位置ｉｖｔ及びＶＶＴｅ位置ｅｖｔとマスク領域Ｍとの関係を示すマップで、予め実験等を通じて作成され、ＥＣＵ２０に記憶されている。
【００５７】
図６を参照して説明したように、ＶＶＴｉ位置ｉｖｔは最遅角側の基準位置０から大きくなるほど進角し、これに伴って吸気弁Ｖｉの開タイミングが基準タイミングθｏ１から徐々に進角する（早くなる）。また、ＶＶＴｅ位置ｅｖｔは最進角側の基準位置０から大きくなるほど遅角し、これに伴って排気弁Ｖｅの開タイミングが基準タイミングから徐々に遅角する（遅れる）。
【００５８】
図９には、参考として、吸排気弁の開タイミングと、排ガス中のＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘの合計量に対するＮＯｘ量の割合（ＮＯｘ割合）Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５との関係を示す。但しＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３＞Ｎ４＞Ｎ５である。見られるように、吸気弁Ｖｉの開タイミングが早まるほどＮＯｘ割合が減少し、排気弁Ｖｅの開タイミングが遅くなるほどＮＯｘ割合が減少する。このマップでは、酸素吸蔵容量ＯＳＣを安定して算出できなくなるような低いＮＯｘ割合Ｎ４，Ｎ５を示す吸排気弁開タイミング領域をマスク領域Ｍとしている。マスク領域Ｍは、少なくとも、吸気弁Ｖｉの開タイミングが比較的進角側の所定範囲にあるか、又は排気弁Ｖｅの開タイミングが比較的遅角側の所定範囲にある領域であるのが好ましい。
【００５９】
さて、図８に戻って、ステップＳ１０２においては、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングがマスク領域Ｍにあるか否かが判断される。具体的には、クランク角センサ１４及びカム角センサの検出値に基づいて算出される実際のＶＶＴｉ位置ｉｖｔ及びＶＶＴｅ位置ｅｖｔが、図９のマップにおけるマスク領域Ｍ内にあるか否かが判断される。マスク領域Ｍにないと判断された場合は、ステップＳ１０４においてアクティブ空燃比制御が実行され、他方、マスク領域Ｍにあると判断された場合は、ステップＳ１０３においてアクティブ空燃比制御が禁止される。よってマスク領域内にあると判断された場合、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立しているにも拘わらず、アクティブ空燃比制御はその実行前に禁止される。
【００６０】
なお、アクティブ空燃比制御の実行中に、ＶＶＴｉ位置ｉｖｔ及びＶＶＴｅ位置ｅｖｔのいずれかが変更され、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングがマスク領域Ｍに入ったとき、アクティブ空燃比制御がその実行途中で中断されたり、中止されたりしてもよい。ここで中断とは、その後吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングがマスク領域Ｍから抜け出たときに、アクティブ空燃比制御が再開されることを意味する。また中止とは、その時点でアクティブ空燃比制御が完全に終了され、その後吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングがマスク領域Ｍから抜け出たときでも、アクティブ空燃比制御が再開されないことを意味する。中断の場合、その中断時点でのサイクルの酸素吸蔵容量算出値のみが破棄又は無効化され、それ以外のサイクルの酸素吸蔵容量算出値が最終的な酸素吸蔵容量ＯＳＣａｖの算出に用いられる。中止の場合、中止以前の酸素吸蔵容量算出値は一切破棄又は無効化され、最終的な酸素吸蔵容量ＯＳＣａｖも算出されない。
【００６１】
このように、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングが所定範囲内にあるとき、アクティブ空燃比制御は停止され、即ち、アクティブ空燃比制御は、実行前に禁止されるか、又は実行中に中断若しくは中止される。よって、酸素吸蔵容量ＯＳＣを安定して算出できなくなるような排ガス組成成分であるときの酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出や触媒劣化判定を回避し、触媒劣化の誤判定や誤検出を未然に防止することができる。
【００６２】
次に、図１０には第２の処理にかかるルーチンを示す。このルーチンもＥＣＵ２０により微小時間毎に繰り返し実行される。まずステップＳ２０１において、前記ステップＳ１０１と同様、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立しているか否かが判断される。アクティブ空燃比制御の実行条件が成立していない場合には、本処理が終了され、他方、アクティブ空燃比制御の実行条件が成立している場合にはステップＳ２０２に進む。
【００６３】
ステップＳ２０２においては、アクティブ空燃比制御が実行されると共に、このアクティブ空燃比制御の実行中に、各サイクルの酸素吸蔵容量ＯＳＣｍが順次算出される。
【００６４】
次のステップＳ２０３においては、前記ステップＳ１０３と同様、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングが所定のマスク領域内にあるか否かが判断される。マスク領域内にないと判断された場合は、本処理が終了され、アクティブ空燃比制御と酸素吸蔵容量の算出とが引き続き実行される。他方、マスク領域内にあると判断された場合は、ステップＳ２０４において、その時点のサイクルの酸素吸蔵容量算出値ＯＳＣｍが破棄され又は無効化される。
【００６５】
この第２の処理は、あるサイクルの酸素吸蔵容量ＯＳＣｍの算出中に、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングがマスク領域に入った場合、アクティブ空燃比制御及び酸素吸蔵容量算出は停止しないで続行しつつ、そのマスク領域に入ったサイクルの酸素吸蔵容量算出値のみを無効化するものである。アクティブ空燃比制御が続行される点で前記第１の処理の中断とは異なる。アクティブ空燃比制御及び酸素吸蔵容量算出が続行され、マスク領域に入ってないサイクルの酸素吸蔵容量算出値を利用して触媒劣化検出を行えるので、触媒劣化検出の機会をできるだけ多く確保できる。この第２の処理によっても前記第１の処理と同様の作用効果を発揮できる。
【００６６】
次に、図１１には第３の処理にかかるルーチンを示す。このルーチンもＥＣＵ２０により微小時間毎に繰り返し実行される。まずステップＳ３０１において、アクティブ空燃比制御が実行中であるか否かが判断される。アクティブ空燃比制御が実行中でない場合は本処理が終了され、他方、アクティブ空燃比制御が実行中である場合はステップＳ３０２に進む。
【００６７】
ステップＳ３０２においては、吸気弁Ｖｉの作動タイミングの変化速度Ｗｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングの変化速度Ｗｅの少なくとも一方が、所定のしきい値Ｗｓを超えたか否かが判定される。即ち、例えばエンジン運転状態が一時的に過渡状態になった場合など、ＶＶＴｉ２１又はＶＶＴｅ２２が急速に作動されて吸気弁Ｖｉ又は排気弁Ｖｅの開閉タイミングが急速に変化した場合、空燃比、エンジン負荷率、吸入空気量及び触媒後センサ検出値の少なくとも一つに影響を与え、酸素吸蔵容量算出値が不安定になり、誤判定、誤検出をもたらす虞がある。そこでこの第３の処理では、このようなバルブタイミングの急速変化に起因する誤判定、誤検出を防止するようにしている。
【００６８】
このステップＳ３０２では具体的には、ＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２のカム角センサの検出値に基づいて、ＶＶＴｉ位置ｉｖｔ及びＶＶＴｅ位置ｅｖｔの変化速度が算出され、この変化速度が所定のしきい値と比較される。これら二者の算出比較方法は同様なので、代表して吸気側についてのみ述べると、図１２に示すように、現時点である時刻ｔ２とそれより微小時間前の時刻ｔ１におけるＶＶＴｉ位置ｉｖｔ１，ｉｖｔ２の差Δｉｖｔ＝ｉｖｔ２−ｉｖｔ１が算出され、その差Δｉｖｔの絶対値が、ＶＶＴｉ位置ｉｖｔの変化速度とされる。このＶＶＴｉ位置ｉｖｔの変化速度は吸気弁作動タイミング変化速度Ｗｉに等しい値である。そして、その差Δｉｖｔの絶対値が、所定のしきい値Δｉｖｔｓを超えたか否かが判断される。このしきい値Δｉｖｔｓは、吸気弁作動タイミング変化速度のしきい値Ｗｓに等しい値である。
【００６９】
こうして、吸気弁作動タイミング変化速度Ｗｉ及び排気弁作動タイミング変化速度Ｗｅのいずれもしきい値Ｗｓを超えていないと判定された場合、本処理が終了され、アクティブ空燃比制御及びこれに伴う酸素吸蔵容量算出が続行される。他方、吸気弁作動タイミング変化速度Ｗｉ及び排気弁作動タイミング変化速度Ｗｅの少なくとも一方がしきい値Ｗｓを超えていると判定された場合、ステップＳ３０３においてアクティブ空燃比制御が中断される。これにより、不安定な酸素吸蔵容量算出値に基づく誤判定、誤検出を未然に防止することができる。
【００７０】
なお、ここでいう中断とは第１の処理で述べたのと同様の意味である。この中断のほか、第１の処理で述べたのと同様に、アクティブ空燃比制御が中止されてもよく、さらには、アクティブ空燃比制御の実行前にアクティブ空燃比制御が禁止されてもよい。
【００７１】
次に、図１３には第４の処理にかかるルーチンを示す。このルーチンもＥＣＵ２０により微小時間毎に繰り返し実行される。まずステップＳ４０１において、前記ステップＳ３０１と同様、アクティブ空燃比制御が実行中であるか否かが判断される。アクティブ空燃比制御が実行中でない場合は本処理が終了され、他方、アクティブ空燃比制御が実行中である場合はステップＳ４０２に進む。
【００７２】
ステップＳ４０２においては、前記ステップＳ３０２と同様、吸気弁Ｖｉの作動タイミングの変化速度Ｗｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングの変化速度Ｗｅの少なくとも一方が、所定のしきい値Ｗｓを超えたか否かが判定される。
【００７３】
吸気弁作動タイミング変化速度Ｗｉ及び排気弁作動タイミング変化速度Ｗｅのいずれもしきい値Ｗｓを超えていないと判定された場合、本処理が終了され、アクティブ空燃比制御及びこれに伴う酸素吸蔵容量算出が続行される。他方、吸気弁作動タイミング変化速度Ｗｉ及び排気弁作動タイミング変化速度Ｗｅの少なくとも一方がしきい値Ｗｓを超えていると判定された場合、ステップＳ４０３において、前記ステップＳ２０４と同様、その時点のサイクルの酸素吸蔵容量算出値ＯＳＣｍが破棄され又は無効化される。これによっても不安定な酸素吸蔵容量算出値に基づく誤判定、誤検出を未然に防止することができる。
【００７４】
この第４の処理も、前記第２の処理と同様、あるサイクルの酸素吸蔵容量ＯＳＣｍの算出中に、吸気弁作動タイミング変化速度Ｗｉ及び排気弁作動タイミング変化速度Ｗｅの少なくとも一方がしきい値Ｗｓを超えた場合、アクティブ空燃比制御及び酸素吸蔵容量算出は停止しないで続行しつつ、そのしきい値Ｗｓを超えた時点が含まれるサイクルの酸素吸蔵容量算出値ＯＳＣｍのみを無効化するものである。アクティブ空燃比制御が続行される点で前記第３の処理の中断とは異なる。アクティブ空燃比制御及び酸素吸蔵容量算出が続行され、その無効サイクル以外のサイクルの酸素吸蔵容量算出値を利用して触媒劣化検出を行えるので、触媒劣化検出の機会をできるだけ多く確保できる利点がある。この第４の処理によっても前記第３の処理と同様の作用効果を発揮できる。
【００７５】
なお、上述の実施形態においては、ＥＣＵ２０及びインジェクタ１２によってアクティブ空燃比制御手段が構成され、ＥＣＵ２０によって判定手段、アクティブ空燃比制御停止手段、吸蔵容量算出手段、無効化手段、過渡判定手段、過渡時アクティブ空燃比制御停止手段、過渡時無効化手段が構成される。
【００７６】
以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、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。
【００７７】
前記実施形態では吸気側と排気側との両方に可変動弁装置（ＶＶＴｉ２１及びＶＶＴｅ２２）を設けたが、いずれか一方（例えば吸気側）のみに可変動弁装置を設けることも可能である。また、前記実施形態では吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅの作動タイミングのみを可変としたが、作動タイミングとリフトとの両方を可変としてもよく、或いはリフトのみ可変としてもよい。さらには作用角を可変としてもよい。これら各動弁パラメータの吸気側／排気側及び可変／固定の組み合わせは任意であり、また、各動弁パラメータとマスク領域との比較、或いは各動弁パラメータの変化速度としきい値との比較も任意である。
【００７８】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、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、均等物が本発明に含まれる。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】
【００７９】
【図１】本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の基本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】酸素吸蔵容量と触媒温度との関係を示すグラフであり、触媒劣化判定方法を説明するための図である。
【図６】吸気側可変バルブタイミング機構（ＶＶＴｉ）の作動と吸気弁の開閉タイミングの変更の様子とを説明するためのタイミング図である。
【図７】酸素吸蔵容量算出値が不安定となるような領域に吸排気弁作動タイミングがあるときの触媒前センサ及び触媒後センサの出力変化の様子を示すタイムチャートである。
【図８】第１の処理のフローチャートである。
【図９】マスク領域を示すマップである。
【図１０】第２の処理のフローチャートである。
【図１１】第３の処理のフローチャートである。
【図１２】吸排気弁作動タイミング変化速度の算出方法と、算出された変化速度及びしきい値の比較とを説明するための図である。
【図１３】第４の処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１  内燃機関
３  燃焼室
６  排気管
１１  触媒
１２  インジェクタ
１７  触媒前センサ
１８  触媒後センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１  吸気側可変バルブタイミング機構（ＶＶＴｉ）
２２  排気側可変バルブタイミング機構（ＶＶＴｅ）
Ａ／Ｆ  空燃比
Ａ／Ｆｆｒ  触媒前空燃比
Ａ／Ｆｒｒ  触媒後空燃比
Ａ／Ｆｔ  目標空燃比
Ａ／Ｆｓ  理論空燃比
Ａ／Ｆｒ  リッチ空燃比
Ａ／Ｆｌ  リーン空燃比
ＯＳＣ  触媒の酸素吸蔵容量
ＯＳＣｓ  劣化判定しきい値
Ｍ  マスク領域
ｉｖｔ  ＶＶＴｉ位置
ｅｖｔ  ＶＶＴｅ位置
Ｗｉ  吸気弁作動タイミング変化速度
Ｗｅ  排気弁作動タイミング変化速度
Ｗｓ  しきい値
【図１】
2008045427.tif 000004
【図２】
2008045427.tif 000005
【図３】
2008045427.tif 000006
【図４】
2008045427.tif 000007
【図５】
2008045427.tif 000008
【図６】
2008045427.tif 000009
【図７】
2008045427.tif 000010
【図８】
2008045427.tif 000011
【図９】
2008045427.tif 000012
【図１０】
2008045427.tif 000013
【図１１】
2008045427.tif 000014
【図１２】
2008045427.tif 000015
【図１３】
2008045427.tif 000016