(57)【要約】【課題】センサごとに調整を行うことなくセンサの個体差による影響を緩和して、触媒の長期使用を可能とする排気浄化用触媒の劣化診断装置及びその調整方法を提供する。【解決手段】排気浄化用触媒の排気下流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値を変化させる下流側酸素濃度センサのセンサ出力値を取得するプログラム（ステップＳ２３）と、その取得されたセンサ出力値に基づいて触媒の劣化度合を診断するプログラム（ステップＳ２７，Ｓ２８）と、その劣化度合の診断に際して上記下流側酸素濃度センサのセンサ出力値が所定の保証電圧範囲内に収まっている場合にだけ同診断の実行を許可するプログラム（ステップＳ２１）とを備えて且つ、その保証電圧範囲が、上記下流側酸素濃度センサの出力値可動範囲（「０〜１Ｖ」）から出力値上限及び出力値下限の両方の近傍を除いた範囲（「０．２〜０．８Ｖ」）として設定された構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気浄化用触媒の排気下流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値可動範囲の一端側から他端側へ又は他端側から一端側へ出力値を変化させる下流側酸素濃度センサについてそのセンサ出力値を取得する下流側出力取得手段と、該下流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値に基づいて前記触媒の劣化度合を診断する劣化診断手段と、を備える排気浄化用触媒の劣化診断装置において、
前記劣化診断手段による前記劣化度合の診断に際して前記下流側酸素濃度センサのセンサ出力値が所定の許可範囲内に収まっている場合にだけ同診断の実行を許可する診断許可手段を備えて且つ、この診断許可手段の前記許可範囲が、前記下流側酸素濃度センサの出力値可動範囲から出力値上限及び出力値下限の少なくとも一方の近傍を除いた範囲として設定されてなることを特徴とする排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項２】
前記許可範囲の設定により前記出力値可動範囲から除かれた部分は、同出力値可動範囲の端部であり、その出力値可動範囲の大部分は、前記許可範囲として残されてなる請求項１に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項３】
前記出力値可動範囲の少なくとも半分以上は、前記許可範囲として残されてなる請求項１又は２に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項４】
前記許可範囲は、前記触媒の劣化度合診断が可能な程度に大きい範囲として設定されてなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項５】
前記触媒の排気上流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値を変化させる上流側酸素濃度センサのセンサ出力値を取得する上流側出力取得手段を備え、
前記劣化診断手段が、前記下流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値と前記上流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値とを比較することにより両者のずれ度合に基づいて前記触媒の劣化度合を診断するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項６】
前記エンジンでの燃焼に供される燃料量を増減補正して前記触媒の排気上流側空燃比を所定の基準空燃比に対してリーン側及びリッチ側に振動させる空燃比振動手段を備える請求項５に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項７】
前記下流側酸素濃度センサは、排気中の酸素濃度が所定基準値の大小いずれの側にあるかに応じて２値的に出力値を変化させるものである請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項８】
前記下流側酸素濃度センサの劣化度合を示すパラメータの大小に応じて前記許可範囲を可変設定する範囲可変設定手段を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項９】
前記下流側酸素濃度センサの時々の出力値を逐次取得することによりその出力推移のピークを検出するピーク検出手段と、
前記ピーク検出手段により検出されたピークレベルに応じて前記許可範囲を可変設定する範囲可変設定手段と、
を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気浄化用触媒の劣化診断装置。
【請求項１０】
エンジンの排気浄化用触媒の排気下流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値可動範囲の一端側から他端側へ又は他端側から一端側へ出力値を変化させる下流側酸素濃度センサについてそのセンサ出力値を取得する下流側出力取得手段と、該下流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値に基づいて前記触媒の劣化度合を診断する劣化診断手段と、該劣化診断手段による前記劣化度合の診断に際して前記下流側酸素濃度センサのセンサ出力値が所定の許可範囲内に収まっている場合にだけ同診断の実行を許可する診断許可手段と、を備える排気浄化用触媒の劣化診断装置について、複数のセンサのうち任意の１つを前記下流側酸素濃度センサとして用いる場合に、それら複数のセンサにおいて一様の出力特性が得られる保証範囲を統計的に求めて、その保証範囲を前記許可範囲として設定することを特徴とする排気浄化用触媒劣化診断装置の調整方法。
【請求項１１】
前記複数のセンサに係る保証範囲を、それらセンサの製造過程又は検査過程で求める請求項１０に記載の排気浄化用触媒劣化診断装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば一般に空燃比制御等に用いられるＡ／ＦセンサやＯ2センサのような、排気中の酸素濃度変化に応じて出力値を変化させる酸素濃度センサを備え、そのセンサ出力値に基づいて、同センサの排気上流側に設けられた触媒の劣化度合を診断する排気浄化用触媒の劣化診断装置及びその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の排気浄化用触媒の劣化診断装置としては従来、例えば特許文献１，２に記載される装置がある。これらの装置では、診断対象とする排気浄化用の触媒（例えば三元触媒）の排気上流側と排気下流側とにそれぞれ酸素濃度センサを設け、それら酸素濃度センサのセンサ出力値を比較することによって、上記触媒の劣化度合を診断（劣化診断）するようにしている。
【０００３】
例えば自動車のエンジン制御システムとしては一般に、上記同様、排気浄化用触媒の上流側及び下流側に酸素濃度センサを設け、それらセンサの各出力値に基づいて、その触媒周辺の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御（帰還制御）するシステムが知られている。こうしたシステムにあっては、基本的には触媒上流側で空燃比（エンジンに吸入される空気の重量／燃料の重量）が理論空燃比（≒「１４．８」）に合わせこまれるため、この制御が正常になされていれば、触媒上流側の空燃比は、理論空燃比近傍でリーン側（理論空燃比よりも大側）及びリッチ側（理論空燃比よりも小側）を交互に行き来するような波形（空燃比波形）を描く。そして、こうした制御を実行しているシステムにおいて上記触媒が劣化した場合、その触媒は、排気浄化能力が低下することに起因して、触媒劣化以前と同一の空燃比波形の排気を流入して、触媒劣化以前のものとは異なった空燃比波形の排気を排出するようになる。
【０００４】
図７（ａ）〜（ｃ）に、こうした空燃比波形を上記酸素濃度センサで検出した場合の各センサ出力例を示す。なお、この図７において、（ａ）は触媒上流側の酸素濃度センサによるセンサ出力例を示すタイムチャート、（ｂ）は触媒下流側の酸素濃度センサによる触媒正常時のセンサ出力例を示すタイムチャート、（ｃ）は触媒下流側の酸素濃度センサによる触媒劣化時のセンサ出力例を示すタイムチャートである。ここでは、上記触媒上流側及び触媒下流側の各センサとして、それぞれ２値検出式の酸素濃度センサ、いわゆるＯ2センサを用いた場合を例示している。図中の一点鎖線ＢＬ１，ＢＬ２は、それぞれ理論空燃比に相当する電圧値を示すものである。また各図に示されるように、これら酸素濃度センサは、出力電圧値「０Ｖ」から「１Ｖ」までを出力値可動範囲（出力値上限〜出力値下限）とするものである。
【０００５】
例えば同図７（ａ）に示されるような波形に触媒上流側の空燃比が制御される場合、この例では、触媒が正常であると、同図７（ｂ）に示されるような波形が上記触媒下流側センサの出力波形として得られる。他方、触媒が劣化していると、例えば同図７（ｃ）に示されるような波形が上記触媒下流側センサの出力波形として得られる。この図７（ｃ）に示されるように、この例に示される触媒から排出される排気の空燃比波形は、触媒の劣化が進行するほど（触媒の劣化度合が大きくなるほど）、その振幅が大きくなり、ひいてはその軌跡長が長くなる。なお、ここでは一例として、空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する場合について言及した。しかし、基準空燃比（例えば理論空燃比）のリーン側とリッチ側とを交互に振動するような空燃比波形を触媒上流側に積極的に作り出す制御、いわゆるディザ制御等を行った場合にも、基本的には、上記図７に示した波形と同様の波形が得られることになる。
【０００６】
上記特許文献１，２に記載の各装置は、こうした現象を利用して、触媒の劣化診断を行うものである。具体的には、例えば上記図７（ａ）〜（ｃ）に示したような出力波形、すなわち上記触媒上流側及び触媒下流側の２つの酸素濃度センサの各出力値（出力波形）について上記出力値可動範囲における両波形の振幅（周期でも代替可）や軌跡長を比較することによって、それら波形間の振幅比や軌跡長比を算出する。こうすることで、その比（比率）の大小に基づいて触媒が劣化しているか否かを診断する（例えば比率が大きいほど触媒の劣化度合が大きい旨診断する）ことができる。なおこの際、その求めた比率の大小は、例えば所定の閾値（劣化判定値）との比較により、比率がその劣化判定値よりも大きいか否かに基づいて判定する。
【特許文献１】特開２００２−７０６２５号公報
【特許文献２】特許第２６２６３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば上記のようなエンジン制御システムの各要素を大量生産して大量販売しようとする場合には通常、エンジン間で（ひいては該エンジンの搭載された車両間で）各種制御部品の特性に幾らかの個体差が生じることになる。上記酸素濃度センサも例外ではなく、大量生産された複数のセンサは、その個体差に起因してセンサ間で検出精度にばらつき（検出ばらつき）が生じている。しかも、こうした個体差をセンサごとに調整（例えばプログラムを適宜に変更）することは、現行の生産システムで考えた場合、手間がかかり過ぎて実情に即したものとはいえない。
【０００８】
このため、上記特許文献１，２に記載された装置を含めた従来の装置では、こうした検出ばらつきを予め想定して、最も検出精度の悪い（低い）センサ（厳密いえば、実際よりも劣化度合の小さい側に検出してしまうセンサ）に合わせて上記触媒の劣化診断に用いる閾値（劣化判定値）を決定していた。詳しくは上記触媒の劣化診断に際してその触媒が劣化しているにもかかわらず正常である旨診断（判定）されることのないように、その値を十分に小さく設定するようにしていた。こうすることで、上記触媒が劣化した場合には、確かにこれを看過することなく、的確に検出することが可能になる。
【０００９】
しかしながら、こうした劣化判定値によって上記触媒の劣化診断を行う場合には、正常な触媒まで、既に劣化している旨診断（判定）してしまうおそれがある。すなわちこの場合は、上記劣化判定値を最も検出精度の低いセンサ（劣化度合の小さい側に検出誤差の大きいセンサ）に合わせているため、検出精度の高いセンサ、又は実際よりも劣化度合の大きい側に検出してしまうセンサで触媒の診断を行った場合には、上述の検出ばらつきに起因して、実際の劣化度合よりも大きい側に誤診断されてしまうことになる。このような誤診断は、実質的に触媒の寿命を縮めてしまうものであり、好ましくない。しかも、特に近年は環境保護の観点から、排気規制がますます厳しくなってきており、触媒の寿命の確保が難しい実情にある。
【００１０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、センサごとに調整を行うことなくセンサの個体差による影響を緩和して、その個体差の範囲で比較的精度の低い酸素濃度センサを触媒下流側の酸素濃度検出に用いてその触媒の劣化診断を行った場合であれ、比較的精度の高いセンサに準ずるような、より高い精度でその触媒の劣化診断を行うことを可能とし、ひいてはその触媒の長期使用を可能とする排気浄化用触媒の劣化診断装置及びその調整方法を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
請求項１に記載の発明では、エンジンの排気浄化用触媒の排気下流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値可動範囲の一端側から他端側へ又は他端側から一端側へ出力値を変化させる下流側酸素濃度センサについてそのセンサ出力値を取得する下流側出力取得手段と、該下流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値に基づいて前記触媒の劣化度合を診断する劣化診断手段と、を備える排気浄化用触媒の劣化診断装置において、前記劣化診断手段による前記劣化度合の診断に際して前記下流側酸素濃度センサのセンサ出力値が所定の許可範囲内に収まっている場合にだけ同診断の実行を許可する診断許可手段を備えて且つ、この診断許可手段の前記許可範囲が、前記下流側酸素濃度センサの出力値可動範囲から出力値上限及び出力値下限の少なくとも一方の近傍を除いた範囲として設定されてなることを特徴とする。
【００１３】
発明者は、酸素濃度センサの個体差に起因した前述の検出ばらつき（出力値の相違）が、基本的には、出力値可動範囲の出力値上限近傍や出力値下限近傍において生じること、詳しくはその検出ばらつきが出力波形のピーク部分で生じることを見出し、上記装置を発明した。こうした構成にすることで、診断許可手段により診断の実行が制限されるとともに、この制限により各センサにおける検出ばらつきの少ないセンサ出力値を使って高い精度でその触媒の診断を行うことが可能になる。そしてこれにより、センサごとに調整を行うことなくセンサの個体差による影響が緩和され、その個体差の範囲で比較的精度の低い酸素濃度センサを触媒下流側の酸素濃度検出に用いてその触媒の劣化診断を行った場合であれ、比較的精度の高いセンサに準ずるような、より高い精度でその触媒の劣化診断を行うことが可能となり、ひいてはその触媒の長期使用が可能となる。
【００１４】
なお、より高い精度で診断を行うためには、前記診断許可手段の前記許可範囲を、前記下流側酸素濃度センサの出力値可動範囲から、出力値上限及び出力値下限の一方の近傍だけでなく両方の近傍を除いた範囲とすることが有効である。
【００１５】
また、劣化診断を精度よく行うためには、上記許可範囲をなるべく広い範囲に設定することが重要になる。このため、前記許可範囲の大きさを考えた場合、請求項２に記載の発明のように、
・前記許可範囲の設定により前記出力値可動範囲から除かれた部分が、同出力値可動範囲の端部（例えばピーク部分）であり、その出力値可動範囲の大部分が、前記許可範囲として残された構成。
あるいは請求項３に記載の発明のように、
・前記出力値可動範囲の少なくとも半分以上が、前記許可範囲として残された構成。
あるいは請求項４に記載の発明のように、
・前記許可範囲が、前記触媒の劣化度合診断が可能な程度に大きい範囲として設定された構成。
といった構成が有効である。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、前記触媒の排気上流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値を変化させる上流側酸素濃度センサのセンサ出力値を取得する上流側出力取得手段を備え、前記劣化診断手段が、前記下流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値と前記上流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値とを比較することにより両者のずれ度合（例えば比率や差分等）に基づいて前記触媒の劣化度合を診断するものであることを特徴とする。こうした構成にすることで、前述したような、出力波形の振幅ずれや軌跡長ずれ（図７参照）等に基づいて、前記触媒の劣化度合を高い精度で診断することができるようになる。
【００１７】
またこの場合、請求項６に記載の発明のように、前記エンジンでの燃焼に供される燃料量を増減補正して前記触媒の排気上流側空燃比を所定の基準空燃比に対してリーン側及びリッチ側に振動させる空燃比振動手段を備える構成とすることが有効である。劣化診断を精度よく行うためには、上記構成のように空燃比振動手段を備える構成として、基準空燃比（例えば理論空燃比）のリーン側とリッチ側とを交互に振動するような空燃比波形を触媒上流側に積極的に作り出す制御、いわゆるディザ制御等を行うことが有効である。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、上記請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、前記下流側酸素濃度センサは、排気中の酸素濃度が所定基準値の大小いずれの側にあるかに応じて２値的に出力値を変化させるものであることを特徴とする。
【００１９】
前述した出力波形ピーク部分における検出ばらつきは、こうした２値検出式の酸素濃度センサ（いわゆるＯ2センサ）において特に顕著になる。したがって、上記請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明は、こうした構成に適用して特に有益である。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、上記請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、前記下流側酸素濃度センサの劣化度合を示すパラメータの大小に応じて前記許可範囲を可変設定する範囲可変設定手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
下流側酸素濃度センサの劣化度合が大きくなるほど同センサの出力値可動範囲は適性な範囲からずれて行くようになる。このため、上記構成のように、そのずれ具合に合わせて前記許可範囲を可変設定する（例えば範囲の大小や範囲の位置を可変とする）ことが有効である。
【００２２】
なお、前記下流側酸素濃度センサの劣化度合は、同センサの使用時間の長短に応じたものとなる。また、こうしたシステムの使用時間の長短は一般に、例えば所定のタイマ（計時手段）やイグニッションスイッチのオン回数等により、その検出が容易である。このため、上記請求項８に記載の装置を実現する上では、前記下流側酸素濃度センサの劣化度合を示すパラメータとして、同センサの使用時間の長短を示すパラメータを用いることが有効である。
【００２３】
また、前記下流側酸素濃度センサの使用時間の長短については、直接的に時間の経過を見ることによっても勿論確認することは可能であるが、これに限られることなく、例えば当該装置を自動車等の車両に搭載した場合には、車両の走行距離によって間接的にこれを確認することができる。特に自動車等の車両においては通常、他の制御でも走行距離の値を使用しているため、走行距離がプログラム上で算出（又は取得）されている。このため、上記請求項８に記載の装置を自動車等の車両に搭載した場合には、前記下流側酸素濃度センサの使用時間の長短を示すパラメータとして、前記エンジンの搭載された車両の走行距離を用いることが有効となる。
【００２４】
請求項９に記載の発明では、上記請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、前記下流側酸素濃度センサの時々の出力値を逐次取得することによりその出力推移のピークを検出するピーク検出手段と、前記ピーク検出手段により検出されたピークレベルに応じて前記許可範囲を可変設定する範囲可変設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
前述したように、酸素濃度センサでは検出ばらつきが出力波形のピーク部分にて特に顕著に生じる。このため、上記のようなピーク検出手段及び範囲可変設定手段を備えることで、前記許可範囲を設定する際にその範囲を、前述した検出ばらつきの生じるピーク部分だけを除いた適切な範囲に設定することが可能になる。
【００２６】
他方、こうした排気浄化用触媒の劣化診断装置を調整する方法としては、例えば請求項１０に記載の発明のように、エンジンの排気浄化用触媒の排気下流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値可動範囲の一端側から他端側へ又は他端側から一端側へ出力値を変化させる下流側酸素濃度センサについてそのセンサ出力値を取得する下流側出力取得手段と、該下流側出力取得手段により取得されたセンサ出力値に基づいて前記触媒の劣化度合を診断する劣化診断手段と、該劣化診断手段による前記劣化度合の診断に際して前記下流側酸素濃度センサのセンサ出力値が所定の許可範囲内に収まっている場合にだけ同診断の実行を許可する診断許可手段と、を備える排気浄化用触媒の劣化診断装置について、複数のセンサのうち任意の１つを前記下流側酸素濃度センサとして用いる場合に、それら複数のセンサにおいて一様の出力特性が得られる保証範囲を統計的に求めて、その保証範囲を前記許可範囲として設定する方法が有効である。
【００２７】
こうした方法によれば、上記複数のセンサにおける検出ばらつきの少ないセンサ出力値（出力範囲）を前記許可範囲として的確に設定することが可能になり、ひいてはその検出ばらつきの少ない範囲を使って高い精度で上記触媒の診断を行うことが可能になる。
【００２８】
また、請求項１１に記載の発明では、上記請求項１０に記載の方法において、前記複数のセンサに係る保証範囲を、それらセンサの製造過程又は検査過程で求めるようにする。こうすることで、例えばセンサの製造メーカ等において容易且つ的確に前記許可範囲を求めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る排気浄化用触媒の劣化診断装置及びその調整方法を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の装置は、例えば４輪自動車用エンジンとしてのレシプロ式エンジンを対象にしたエンジン制御システムに搭載されている。そしてこのシステムも、前述した従来のシステムと同様、触媒の上流側及び下流側に酸素濃度センサを設け、それらセンサの各出力値に基づいて、その触媒周辺の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御（帰還制御）している。
【００３０】
はじめに、図１を参照して、本実施形態に係る排気浄化用触媒の劣化診断装置（触媒診断装置）が搭載された車両制御システムの概略構成について説明する。なお、本実施形態の制御対象としては、多気筒（例えば４気筒）エンジンを想定している。しかしこの図１においては説明の便宜上、１つのシリンダ（気筒）のみを図示している。
【００３１】
同図１に示されるように、このエンジン制御システムは、エンジン１０（内燃機関）を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０等を有して構築されている。
【００３２】
ここで制御対象とされるエンジン１０は、火花点火式レシプロエンジンであり、基本的には、シリンダブロック１０ａによりシリンダ（気筒）２０が形成されて構成されている。シリンダブロック１０ａには、冷却水の通路となる冷却水路１０ｂと、その冷却水路１０ｂを通じてエンジン１０内を主に循環する冷却水を対象にしてその温度（冷却水温）を検出する水温センサ１０ｃとが設けられており、その冷却水によりエンジン１０が冷却されている。また、シリンダ２０内には、ピストン２０ａが収容され、そのピストン２０ａの往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。このクランク軸の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ１０ｄが配設され、そのクランク軸の回転角度や回転速度が検出可能とされている。また、シリンダブロック１０ａの上端面にはシリンダヘッドが固定されており、そのシリンダヘッドとピストン２０ａ上面との間には燃焼室２０ｂが形成されている。
【００３３】
シリンダヘッドには、燃焼室２０ｂに開口する吸気ポートと排気ポートとが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれクランク軸に連動するカム軸に取り付けられたカムによって駆動される吸気弁２１と排気弁２２とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、エンジン１０の各シリンダに外気（新気）を吸入するための吸気管３０（吸気マニホールド）が接続され、排気ポートには、エンジン１０の各シリンダからの燃焼ガス（排気）を排出するための排気管（排気マニホールド）４０が接続されている。そして、吸気管３０の中途には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で通路面積の拡大（拡径）されたサージタンク３０ａが設けられ、このサージタンク３０ａには吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ３０ｂが設けられている。
【００３４】
エンジン１０の吸気系を構成する吸気管３０には、吸気管３０最上流部のエアクリーナ３１を通じて吸入される新気量を検出するためのエアフロメータ３２が設けられている。さらに、このエアフロメータ３２の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁３３（吸気絞り弁）と、このスロットル弁３３の開度（スロットル弁開度）や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ３３ａとが設けられており、その下流側に設けられた上記サージタンク３０ａへ送る空気量を調節することができるようになっている。
【００３５】
また吸気管３０は、サージタンク３０ａの下流側で、エンジン１０の各シリンダへ空気を導入するように分岐している。そして、この吸気管３０の分岐路には、各シリンダの吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式（又はピエゾ駆動式等）のインジェクタ３５（燃料噴射弁）がそれぞれ取り付けられている。こうして、このインジェクタ３５により、吸気通路、特に各シリンダの吸気ポートに対して、燃料（ガソリン）が噴射供給（ポート噴射）されるようになっている。
【００３６】
エンジン１０では、上記インジェクタ３５により噴射された燃料（厳密には吸入空気との混合気）に対して点火を行うことでその燃料を燃焼させるようにしている。このため、エンジン１０のシリンダヘッドには、点火コイル等からなる点火装置１５ａ等を備えた点火プラグ１５が、シリンダ毎に取り付けられている。すなわち、このエンジン１０において点火を行う際には、ＥＣＵ５０により、上記点火プラグ１５に対して、所望の点火時期で高電圧が印加される。そして、この高電圧の印加により、各点火プラグ１５の対向電極間に火花放電が発生し、この発生した火花放電によって、燃焼室２０ｂ内に導入された混合気が着火、燃焼する。なお、このエンジン１０は、４ストロークエンジンである。すなわち、このエンジン１０では、吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で逐次実行される。
【００３７】
一方、エンジン１０の排気系を構成する排気管４０には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒４１が設けられ、この触媒４１の上流側及び下流側には、それぞれ触媒上流側及び触媒下流側の排気を対象にしてその酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサ４１ａ及び下流側酸素濃度センサ４１ｂが設けられている。なお、本実施形態では、上記酸素濃度センサ４１ａとして、排気中の酸素濃度（ひいては空燃比）に応じたリニアな電気信号を出力する酸素濃度センサ、いわゆるリニア検出式のＡ／Ｆセンサを用いることとする。また一方、上記酸素濃度センサ４１ｂとしては、排気中の酸素濃度が所定基準値（ここでは理論空燃比に設定）の大小いずれの側にあるかに応じて２値的に出力値を変化させる酸素濃度センサ、いわゆる２値検出式のＯ2センサを用いることとする。そして、特にこの酸素濃度センサ４１ｂは、大気中と排気中の酸素濃度の差で発生する起電力から、所定基準値（理論空燃比）に対して濃いか（リッチか）薄いか（リーンか）を検出するものであり、その検出に際しては対象とする排気の空燃比がリッチ及びリーンのいずれかによってその出力電圧を反転させる。
【００３８】
こうしたシステムの中で電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ５０である。このＥＣＵ５０には、上記各種センサの他、運転者（ドライバ）によるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ５０ａ等の各種センサからの検出信号が逐次入力される。このＥＣＵ５０は、それら各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記インジェクタ３５や点火装置１５ａ等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行うものである。
【００３９】
より詳しくは、このＥＣＵ５０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成されている。そして、このマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（車載バッテリ等のバックアップ電源により給電されているＲＡＭ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、及び通信装置等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、空燃比制御や触媒診断処理に係るプログラムをはじめとするエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
【００４０】
ところで、本実施形態に係る上記システムにおいても、酸素濃度センサ４１ａ，４１ｂの各出力値に基づいて、前述した従来のシステムと同様、触媒４１周辺の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するようにしている。次に、この空燃比フィードバック制御について説明する。
【００４１】
この空燃比フィードバック制御に際しては、上流側酸素濃度センサ４１ａの出力信号に基づいて、触媒４１上流側の空燃比を目標空燃比に一致させるような補正係数、すなわち空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ１を算出する。また、下流側酸素濃度センサ４１ｂの出力信号に基づいて、別の補正係数、すなわちサブフィードバック補正係数ＦＡＦ２を算出する。そして、これらの補正係数に基づいて、上記インジェクタ３５の燃料噴射量を制御する。
【００４２】
例えば下流側酸素濃度センサ４１ｂの出力電圧が理論空燃比に相当する基準電圧よりも高いか低いかによって、リッチかリーンかを判定する。そして、この判定によりリッチである旨判定されている間は、補正係数ＦＡＦ２に積分項を積算（加算）する処理を繰り返しつつ、リッチからリーンに反転する時に補正係数ＦＡＦ２からスキップ項を減算する。他方、リーンである旨判定されている間は、補正係数ＦＡＦ２から積分項を減算する処理を繰り返しつつ、リーンからリッチに反転する時に補正係数ＦＡＦ２にスキップ項を加算する。すなわち、この補正係数ＦＡＦ２は、上記下流側酸素濃度センサ４１ｂの出力電圧がリーン／リッチを反転する毎にその値が正側（リッチ側）と負側（リーン側）とに交互にスキップ（急増又は急減）されるような傾向を示すものとなる。また一方、上記補正係数ＦＡＦ１は、この補正係数ＦＡＦ２（特にその中心値）から算出、設定された目標空燃比と酸素濃度センサ４１ａの出力信号との偏差を小さくするような値として算出される。そして、上記燃料噴射量の制御に際しては、予め実験等により作成したマップ等に基づいて、エンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を算出するとともに、この基本燃料噴射量を、上記補正係数ＦＡＦ１や他の補正係数（例えば水温補正係数や学習補正係数等）により補正することで、最終的な燃料噴射量を算出するようにしている。
【００４３】
そして本実施形態でも、前述した従来のシステムと同様、こうして制御される空燃比の挙動（図７参照）を利用して、上記触媒４１の劣化度合を診断するようにしている。ただし、本実施形態では、下流側酸素濃度センサ４１ｂのセンサ出力値の大きさに基づいて診断の実行を制限するようにしている。これにより、センサ個体差による検出ばらつきの少ないセンサ出力値を使って高い精度でその触媒の診断を行うことが可能になる。
【００４４】
次に、図２〜図５を参照して、この触媒劣化診断処理について説明する。なお、図２及び図３は、それぞれ当該診断処理の処理手順を示すフローチャートである。詳しくは、図２の処理で当該診断処理に係る実行条件（診断実行条件）の成否が判定され、その実行条件が成立する場合にのみ、図３に示す診断処理（ステップＳ２５以降の処理）が実行されることになる。なお、これら図２及び図３の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、それぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。
【００４５】
同図２に示すように、この一連の処理では、まず以下の各条件についてそれぞれその成否を判定する。
・所定の運転条件が成立していること（ステップＳ１１）。詳しくは、過渡運転や燃料カット等の運転モードを除く定常運転モード（触媒４１周辺の空燃比を理論空燃比に制御する運転モード）を検出する。この所定の運転条件は、例えばエンジン回転速度、車両速度、エンジン負荷、冷却水温等が、それぞれ所定範囲内にある場合に成立する。
・酸素濃度センサ４１ａ，４１ｂ（第１センサ及び第２センサ）が両方とも正常であること（ステップＳ１２）。
・酸素濃度センサ４１ａ，４１ｂ（第１センサ及び第２センサ）が両方とも活性状態であること（ステップＳ１３）。例えばヒータの駆動量（通電量）又はセンサ出力信号の有無等に基づいて、各センサの活性状態の有無を判断する。
・触媒４１が活性状態であること（ステップＳ１４）。例えば吸入空気量の積算値や、冷却水温、エンジン始動からの経過時間等に基づいて、触媒４１の活性状態の有無を判断する。また、触媒４１に温度センサを設けて触媒床温を直接的に検出することによっても、同触媒４１の活性状態の有無を検出することは可能である。
【００４６】
そして、これらステップＳ１１〜Ｓ１４での判定結果に基づき、上記診断実行条件が成立しているか否かを判断する。詳しくは、これらステップＳ１１〜Ｓ１４では、上記条件の全てを同時に満足するか否かを判断する。そして、これらステップＳ１１〜Ｓ１４において、これら全ての条件を同時に満足すると判断された場合には、実行条件が成立しているとして、続くステップＳ１４１にて、実行条件成立フラグに「１」を設定（実行条件成立フラグ＝１）した後、この図２の一連の処理を終了する。他方、ステップＳ１１〜Ｓ１４において、上記条件のうち１つでも満たさない旨判断された場合には、実行条件が成立していないとして、ステップＳ１４２にて、実行条件成立フラグに「０」を設定（実行条件成立フラグ＝０）した後、この図２の一連の処理を終了する。
【００４７】
一方、図３の処理では、まずステップＳ２１で、下流側酸素濃度センサ４１ｂ（第２センサ）の出力電圧が保証電圧範囲内にあるか否かを判断する。そして、ここで同第２センサの出力電圧が保証電圧範囲内にない旨判断された場合には、この図３の一連の処理を終了する。すなわち、同第２センサの出力電圧が保証電圧範囲内にある旨判断されるまで、このステップＳ２１の処理が繰り返し実行されることになる。そして、同第２センサの出力電圧が保証電圧範囲内にある旨判断された場合には、次のステップＳ２２へ進むようになる。
【００４８】
ここで、図４を参照して、上記ステップＳ２１の判断処理についてさらに詳しく説明する。なお、この図４は、上記下流側酸素濃度センサ４１ｂ（第２センサ）の出力特性を示す図であり、同図４において、（ａ）は空気過剰率λ（＝「実際の空燃比／理論空燃比」）により排気中の空燃比の推移を示すタイムチャート、（ｂ）は、同空燃比の推移に対応した下流側酸素濃度センサ４１ｂの出力電圧の推移を示すタイムチャートである。また、図４（ｂ）において、二点鎖線Ｌ１（製品１）、実線Ｌ２（製品２）、破線Ｌ３（製品３）は、それぞれ上記センサ４１ｂとして任意に選択された３つのセンサ（製品１〜３）の出力波形を示している。
【００４９】
同図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記センサ４１ｂとして用いられる３つのセンサは、空燃比が理論空燃比（λ＝「１」）である場合に、その理論空燃比に相当する基準電圧ＢＬ２（例えば約「５Ｖ」）を出力する。そして、空燃比がリッチ側（λ＝「０．９」）に制御された場合には、出力電圧が増大する。他方、空燃比がリーン側（λ＝「１．１」）に制御された場合には、出力電圧が減少する。この際、これら３つのセンサ（製品１〜３）間には、図４（ｂ）に示すように、前述したセンサ個体差に起因して、出力特性にばらつき（検出ばらつき）が生じている。
【００５０】
本実施形態で用いる上記センサ４１ｂとしても、先の図７に示した例で用いたセンサと同様、出力電圧値「０Ｖ」から「１Ｖ」までの範囲を出力値可動範囲（出力値上限〜出力値下限）とするものを想定している。ただし実際には、図４（ｂ）に示すように、前述したセンサ個体差に起因して、この範囲についてもセンサ間での誤差（検出ばらつき）が生じることになる。そして発明者の実験等により、このセンサ間での誤差（出力値の相違）が、同図４（ｂ）に示すように、同出力値可動範囲の出力値上限近傍及び出力値下限近傍において生じること、詳しくはその誤差が出力波形のピーク部分で生じることが確認されている。本実施形態では、大量生産されたセンサの中から任意の１つを選択して上記センサ４１ｂとして採用する場合に、それら大量生産された全てのセンサにおいて一様の出力特性が得られる保証範囲を統計的に（例えば統計的に信頼性のおける数のセンサについてそれぞれデータを取得して）求めるようにしている。具体的には、上記図４（ｂ）に示す３つのセンサの例であれば、一様の出力特性が得られる範囲、すなわち出力値上限「１Ｖ」近傍及び出力値下限「０Ｖ」近傍を除く保証電圧上限（ThreshＨ）「０．２Ｖ」〜保証電圧下限（ThreshＬ）「０．８Ｖ」の範囲（固定値）を求める。そして、その求めた保証範囲を上記ステップＳ２１における保証電圧範囲として設定する。具体的には、この保証電圧範囲は、例えば製造メーカ等によりそれらセンサの製造過程又は検査過程で求められる。こうすることで、各センサにおける検出ばらつきの少ないセンサ出力値（出力範囲）を使って高い精度でその触媒の診断を行うことが可能になる。
【００５１】
このように、上記ステップＳ２１の判断処理に用いられる保証電圧範囲は、大量生産された各センサにおいて一様の出力特性が得られる保証範囲（固定値）として設定される。図３に示す先の一連の処理の説明に戻る。
【００５２】
同図３に示すように、先のステップＳ２１に続くステップＳ２２では、上流側酸素濃度センサ４１ａ（第１センサ）の出力電圧Ａについて、今回値Ａ(i)と前回値Ａ(i-1)との差分絶対値（第１センサの出力変動量ΔFront）を算出してこれを、適宜の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭ）に格納する（ΔFront(i)＝｜Ａ(i)−Ａ(i-1)｜）。次いで、ステップＳ２３では、下流側酸素濃度センサ４１ｂ（第２センサ）の出力電圧Ｂについて、今回値Ｂ(i)と前回値Ｂ(i-1)との差分絶対値（第２センサの出力変動量ΔRear）を算出してこれを、適宜の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭ）に格納する（ΔRear(i)＝｜Ｂ(i)−Ｂ(i-1)｜）。さらに、続くステップＳ２４では、実行条件成立フラグに「１」が設定されているか否かを判断する。そしてこれにより、先の診断実行条件（図２のステップＳ１１〜Ｓ１４）が成立するまで、上記ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理が繰り返し実行されることになる。ただし一方、上記図２の一連の処理により実行条件成立フラグに「１」が設定され、このステップＳ２４にて実行条件成立フラグに「１」が設定されている旨判断されると、次のステップＳ２５へ進むようになる。
【００５３】
ステップＳ２５では、判定時間カウンタ（初期値は「０」に設定）をインクリメント（判定時間カウンタ＝判定時間カウンタ＋１）する。次いで、ステップＳ２６では、判定時間カウンタが所定の積算開始時間（例えば「３０秒間」）よりも長いか否かを判断する。そして、このステップＳ２６で判定時間カウンタが積算開始時間よりも長い旨判断されるまで、すなわち積算開始時間を経過した旨判断されるまで、上記ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理が繰り返し実行されることになる。ただし一方、上記積算開始時間を経過した旨判断された場合には、次のステップＳ２７へ進むようになる。
【００５４】
このステップＳ２７では、上記第１及び第２センサの出力変動量ΔFront，ΔRearに基づいて、診断対象とする触媒４１の劣化度合を示す触媒劣化指標値ＭＰを算出する。詳しくは、上記下流側酸素濃度センサ４１ｂ（第２センサ）の出力電圧が保証電圧範囲内にあること（ステップＳ２１）を条件にして上記ステップＳ２２，Ｓ２３にてそれぞれ逐次算出された第１及び第２センサの出力変動量ΔFront，ΔRearの比率として、この触媒劣化指標値ＭＰ（＝ΣΔRear／ΣΔFront）を算出する。なお、上記出力変動量ΔFront，ΔRearは、それぞれ上記第１及び第２センサの出力値の単位時間あたりの変動量の積算値、いわば各センサの出力値による出力波形の軌跡長に相当するものであり、上記触媒劣化指標値ＭＰは、その積算値について両センサ間でのずれ度合を比率（第２センサの出力値／第１センサの出力値）として示すものである。
【００５５】
そして、次のステップＳ２８では、上記触媒劣化指標値ＭＰの大小に基づいて、上記触媒４１の劣化の有無を判断（診断）する。詳しくは、同触媒劣化指標値ＭＰを所定の閾値（劣化判定値）と比較する。そして、その比較の結果、同触媒劣化指標値ＭＰが劣化判定値よりも大きければ、上記触媒４１が劣化している旨判断して、続くステップＳ２８１で、劣化時の処理として予め定められた処理（例えば警告灯の点灯等）を実行する。他方、同触媒劣化指標値ＭＰが劣化判定値以下であれば、上記触媒４１が劣化していない旨判断して、続くステップＳ２８２で、未劣化時の処理として予め定められた処理（例えば判定結果をＥＥＰＲＯＭに格納する等）を実行する。そして、これらステップＳ２８１，Ｓ２８２の処理をもって、図３の一連の処理は終了する。なお、これらステップＳ２８１，Ｓ２８２においては、処理終了の際に、判定時間カウンタがリセットされる。これにより、少なくとも上記診断実行条件（図２のステップＳ１１〜Ｓ１４）の成立している間は、上記判定時間カウンタが積算開始時間を経過する都度、上記ステップＳ２７，Ｓ２８の診断処理が実行されることになる。
【００５６】
本実施形態に係る排気浄化用触媒の劣化診断装置及びその調整方法によれば、センサごとに調整（例えばプログラムの変更等）を行うことなくセンサの個体差による影響が緩和され、その個体差の範囲で比較的精度の低い酸素濃度センサを触媒４１下流側の酸素濃度検出に用いてその触媒４１の劣化診断を行った場合であれ、比較的精度の高いセンサに準ずるような、より高い精度でその触媒４１の劣化診断を行うことが可能となり、ひいてはその触媒４１の長期使用が可能となる。
【００５７】
次に図５を参照して、本実施形態の装置により高い診断精度が得られる様子についてさらに説明する。ここでは、先の図３のステップＳ２１の判断処理を行わない装置（前述した従来の装置に準ずる装置）を比較例に用いて、この比較例の診断態様を図５（ａ）に、本実施形態の診断態様を図５（ｂ）にそれぞれ示して、両者を対比しつつ説明を行う。なお、これら図５（ａ）及び（ｂ）に示す各グラフにおいて、縦軸は先の図３のステップＳ２７で算出される触媒劣化指標値ＭＰ（劣化度合検出値）を示しており、また横軸は実際の触媒４１の劣化度合（真値）を示している。また、これら図５（ａ）及び（ｂ）は、同一劣化状態（劣化時及び未劣化時の各状態）の同一触媒について、上記センサ４１ｂとして任意に選択された３つのセンサ（製品１〜３）の出力値によりそれぞれ上記触媒劣化指標値ＭＰを求めた結果を示すものである。すなわち、これら各図において、点Ｐ１ａ（製品１）、点Ｐ２ａ（製品２）、及び点Ｐ３ａ（製品３）は、未劣化時の触媒４１の触媒劣化指標値ＭＰを、また点Ｐ１ｂ（製品１）、点Ｐ２ｂ（製品２）、及び点Ｐ３ｂ（製品３）は、劣化時の触媒４１の触媒劣化指標値ＭＰを、それぞれ示している。
【００５８】
同図５（ａ）に示されるように、ここに示す比較例では、センサの個体差、詳しくは先の図４に示した出力波形ピーク部分のばらつきに起因して、各センサ（製品１〜３）による未劣化時及び劣化時の検出データにばらつき（検出ばらつき）が生じることになる。このため、上記ステップＳ２８で用いる所定の閾値（劣化判定値）を設定する際にはこの値が、上記３つのセンサの中で最も検出誤差の大きいセンサ、しかも劣化度合の小さくなる側に大きいセンサ（製品３）による触媒劣化時のデータ（点Ｐ３ｂ）においてもその劣化を、的確に検出することができる程度に小さな値として設定される。また一方、上記３つのセンサの中で最も検出誤差の大きいセンサ、しかも劣化度合の大きくなる側に大きいセンサ（製品１）による触媒未劣化時のデータ（点Ｐ１ａ）は、上記センサ（製品３）による触媒未劣化時のデータ（点Ｐ３ａ）よりも大きな値となる。すなわち、上記のように劣化判定値が設定され、このセンサ（製品１）により触媒の診断が行われた場合、その触媒の寿命は、同センサ（製品１）による触媒未劣化時のデータ（点Ｐ１ａ）と、上記センサ（製品３）による触媒劣化時のデータ（点Ｐ３ｂ）との差分値（余裕度）に相関する（余裕度が大きいほど触媒の寿命は長くなる）ものとなる。
【００５９】
この点、本実施形態の装置によれば、図５（ｂ）に示されるように検出ばらつきが小さくなるため、劣化判定値が上記のように（すなわち点Ｐ３ｂに合わせて）設定された場合であれ、上記センサ（製品１）による触媒未劣化時のデータ（点Ｐ１ａ）と、上記センサ（製品３）による触媒劣化時のデータ（点Ｐ３ｂ）との差分値（余裕度）、すなわち触媒４１の寿命が大きく（長く）なる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係る排気浄化用触媒の劣化診断装置及びその調整方法によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
【００６１】
（１）エンジン１０の排気浄化用触媒４１の排気下流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値可動範囲の一端側から他端側へ又は他端側から一端側へ出力値を変化させる下流側酸素濃度センサ４１ｂについてそのセンサ出力値を取得するプログラム（下流側出力取得手段、図３のステップＳ２１，Ｓ２３）と、その取得されたセンサ出力値に基づいて触媒４１の劣化度合を診断するプログラム（劣化診断手段、図３のステップＳ２７，Ｓ２８）と、を備える。こうした排気浄化用触媒の劣化診断装置において、上記ステップＳ２７，Ｓ２８の処理による劣化度合の診断に際して上記センサ４１ｂのセンサ出力値が所定の保証電圧範囲（許可範囲、図４参照）内に収まっている場合にだけ同診断の実行を許可するプログラム（診断許可手段、図３のステップＳ２１）を備えて且つ、このステップＳ２１における保証電圧範囲が、上記センサ４１ｂの出力値可動範囲（「０〜１．０Ｖ」）から出力値上限及び出力値下限の両方の近傍を除いた範囲（「０．２〜０．８Ｖ」）として設定された構成とした。こうした構成にすることで、診断の実行が制限され、この制限により各センサ（例えば図５に例示した製品１〜３）における検出ばらつきの少ないセンサ出力値を使って高い精度でその触媒４１の診断を行うことが可能になる。そしてこれにより、センサごとに調整を行うことなくセンサの個体差による影響が緩和され、その個体差の範囲で比較的精度の低い酸素濃度センサ（例えば図５に例示した製品１）を触媒下流側の酸素濃度検出に用いてその触媒の劣化診断を行った場合であれ、比較的精度の高いセンサに準ずるような、より高い精度でその触媒４１の劣化診断を行うことが可能となり、ひいては診断余裕度（図５）を大きくしてその触媒４１の長期使用が可能となる。
【００６２】
（２）上記保証電圧範囲の設定により上記出力値可動範囲から除かれた部分が、同出力値可動範囲の端部（ピーク部分）であり、その出力値可動範囲の大部分（半分以上）が、上記保証電圧範囲として残された構成とした。そしてこれにより、触媒４１の劣化度合診断を行うようにした。こうすることで、上記触媒４１の劣化度合診断を精度良く行うことが可能になる。
【００６３】
（３）触媒４１の排気上流側にて排気中の酸素濃度変化に応じて出力値を変化させる（リニアに変化させる）上流側酸素濃度センサ４１ａ（Ａ／Ｆセンサ）のセンサ出力値を取得するプログラム（上流側出力取得手段、図３のステップＳ２２）を備え、上記ステップＳ２７，Ｓ２８において、上記ステップＳ２３の処理により取得されたセンサ出力値と上記ステップＳ２２の処理により取得されたセンサ出力値とを比較（本実施形態では各出力値の変動量の積算値を比較）することにより両者のずれ度合（比率）に基づいて上記触媒４１の劣化度合を診断するようにした。こうした構成にすることで、上記触媒４１の劣化度合を高い精度で診断することができるようになる。
【００６４】
（４）上記下流側酸素濃度センサ４１ｂとして、排気中の酸素濃度が所定基準値（例えば理論空燃比に相当する電圧値）の大小いずれの側にあるかに応じて２値的に出力値を変化させるセンサ、いわゆる２値検出式のＯ2センサを用いるようにした。こうしたＯ2センサを用いることで、空燃比フィードバック制御等の制御性を高めることが可能になる。
【００６５】
（５）また、こうした排気浄化用触媒の劣化診断装置を調整する方法として、複数のセンサのうち任意の１つを上記下流側酸素濃度センサ４１ｂとして用いる場合に、それら複数のセンサにおいて一様の出力特性が得られる保証範囲を統計的に求めて、その保証範囲を上記保証電圧範囲（図３のステップＳ２１）として設定するようにした。これにより、上記複数のセンサにおける検出ばらつきの少ないセンサ出力値（出力範囲）を上記保証電圧範囲として的確に設定することが可能になり、ひいてはその検出ばらつきの少ない範囲を使って高い精度で上記触媒４１の診断を行うことが可能になる。
【００６６】
（６）上記複数のセンサに係る保証範囲（保証電圧範囲）を、それらセンサの製造過程又は検査過程で求めるようにした。こうすることで、例えばセンサの製造メーカ等において容易且つ的確に上記保証電圧範囲を求めることが可能になる。
【００６７】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６８】
・エンジン１０での燃焼に供される燃料量を増減補正して上記触媒４１の排気上流側空燃比を所定の基準空燃比（例えば理論空燃比）に対してリーン側及びリッチ側に振動させるプログラム（空燃比振動手段）を備える構成とすることも有効である。劣化診断を精度よく行うためには、こうしたプログラムにより上記基準空燃比（例えば理論空燃比）のリーン側とリッチ側とを交互に振動するような空燃比波形を触媒上流側に積極的に作り出す制御、いわゆるディザ制御等を行うことが有効である。そして、こうしたディザ制御を行う際には、例えば上記触媒４１の劣化診断を行う期間中、上記補正係数ＦＡＦ２の積分項とスキップ項のゲイン（倍率）をより大きい値に変更して、空燃比をリッチ側とリーン側とに周期的に大きく反転させる。こうすることで、上記下流側酸素濃度センサ４１ｂの出力の挙動に触媒４１の劣化の有無の差が大きく現れるようになり、ひいては上記劣化診断を高い精度で行うことが可能になる。
【００６９】
・触媒４１の診断方法は用途等に応じて適宜に変更可能である。例えばセンサ出力の積算値（例えばセンサ出力と目標値との差の積算値）や、センサ出力の周期、あるいはセンサ出力のリッチ／リーンの反転回数（周波数や周期に相関）等について、上記触媒４１の上流側と下流側との酸素濃度（センサ出力）を比較することで、それらセンサ出力のずれ度合に基づいて上記診断を行うようにしてもよい。また、上流側センサの出力値によらず、エンジン運転状態等に基づいて予め基準値を求めておくなどして、その基準値と下流側酸素濃度センサ４１ｂのセンサ出力値との比較に基づいて上記診断を行うようにしてもよい。
【００７０】
・上記実施形態では、上記ステップＳ２１の判断処理に用いられる保証電圧範囲を固定値としたが、これを可変値とすることも可能である。
【００７１】
例えばステップＳ２１にて取得した上記下流側酸素濃度センサ４１ｂの時々の出力値を適宜の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭ）に逐次格納してその出力推移のピークを検出するプログラム（ピーク検出手段）と、その検出されたピークレベル（極大値及び極小値）に応じて上記保証電圧範囲を可変設定するプログラム（範囲可変設定手段）とを備える構成が有効である。こうすることで、上記保証電圧範囲を設定する際にその範囲を、前述した出力値可動範囲（極小値〜極大値）から検出ばらつきの生じるピーク部分だけを除いた適切な範囲に設定することが可能になる。
【００７２】
・また、例えば図６に示すように、正常時には同図６（ａ）に示すような出力波形が得られる下流側酸素濃度センサ４１ｂも、経年変化等による性能劣化が進むと、同図６（ｂ）に示すような振幅ずれ（この例では振幅の減少）が生じたり、あるいは同図６（ｃ）に示すような基準ずれ（基準値ＢＬ２と振動中心とのずれ）が生じたりする。なお、図６（ｃ）には、振幅ずれに加えて基準ずれが併せ生じた場合を示している。
【００７３】
こうした現象に鑑みて、上記実施形態の装置を、下流側酸素濃度センサ４１ｂの劣化度合を示すパラメータの大小に応じて上記保証電圧範囲を可変設定する（例えば範囲の大小や範囲の位置を可変とする）プログラム（範囲可変設定手段）をさらに備える構成とすることも有効である。またこの場合、下流側酸素濃度センサ４１ｂの劣化度合は、同センサ４１ｂの使用時間の長短に応じたものとなる。このため、例えば所定のタイマ（計時手段）やイグニッションスイッチのオン回数等により、上記センサ４１ｂの劣化度合を示すパラメータを検出する構成なども有効である。さらにこの場合、下流側酸素濃度センサ４１ｂの使用時間の長短についてはこれを、直接的に時間の経過を見ることによって確認することが可能である。しかしこれに限られることなく、例えば当該装置を自動車等の車両に搭載した場合には、車両の走行距離によって間接的にこれを確認することができる。特に自動車等の車両においては通常、他の制御でも走行距離の値を使用しているため、その値を用いるようにしてもよい。
【００７４】
・上流側酸素濃度センサ４１ａとして２値検出式のＯ2センサを用いるようにしてもよい。また、下流側酸素濃度センサ４１ｂとしてリニア検出式のＡ／Ｆセンサを用いることも可能である。
【００７５】
・上記ステップＳ２１における保証電圧範囲を、下流側酸素濃度センサ４１ｂの出力値可動範囲から、出力値上限及び出力値下限の一方の近傍だけを除いた範囲としてもよい。
【００７６】
・要は、触媒の劣化診断に際して下流側酸素濃度センサのセンサ出力値が所定の許可範囲内に収まっている場合にだけ同診断の実行を許可するプログラム（診断許可手段）を備えて且つ、その許可範囲が、下流側酸素濃度センサの出力値可動範囲から出力値上限及び出力値下限の少なくとも一方の近傍を除いた範囲として設定された構成であれば、前記（１）の効果と同様の効果又は準ずる効果が得られ、所期の目的は達成されることになる。
【００７７】
・本発明に係る排気浄化用触媒の劣化診断装置が診断対象とする触媒は、三元触媒に限られず、用途等に応じて任意の触媒に適用することができる。ただし現状での実用性を考えれば、本発明に係る装置は、ガソリン系エンジンにおいて三元触媒の診断を行う場合に用いて特に有益である。
【００７８】
・制御対象とするエンジンの種類（ディーゼルエンジンも含む）やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。
【００７９】
・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る排気浄化用触媒の劣化診断装置及びその調整方法の一実施形態について、該装置及び方法の適用されたエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】本実施形態に係る触媒劣化診断について、特にその実行条件に係る処理の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同触媒劣化診断の処理内容を示すフローチャート。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ下流側酸素濃度センサ（第２センサ）の出力特性を示すタイムチャート。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、比較例と対比して、本実施形態の装置による触媒劣化診断の診断精度を示す図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ下流側酸素濃度センサ（第２センサ）の出力劣化特性を示すタイムチャート。
【図７】従来の排気浄化用触媒の劣化診断装置の一例について、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれその触媒劣化診断態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００８１】
１０…エンジン、２０…シリンダ（気筒）、３５…インジェクタ、４１…排気浄化用触媒、４１ａ…上流側酸素濃度センサ、４１ｂ…下流側酸素濃度センサ、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。
【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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