(57)【要約】【課題】触媒の劣化判定しきい値を排気ガスの硫黄濃度に応じて好適な方法で変更、復帰させる。【解決手段】触媒の酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出値を所定の劣化判定しきい値ＯＳＣｓと比較して触媒の劣化を判定する。触媒上流側の排気ガスの硫黄濃度を検出し、この検出値が大のとき劣化判定しきい値を基準値ＯＳＣｓｂより小さい値ＯＳＣｓｃに変更する。その後、その上流側硫黄濃度が所定値未満となり、且つ、触媒から硫黄分を放出させるような所定の放出条件が成立したときに、劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂに復帰させる。様々な原因による排ガス硫黄濃度の変化に追従して劣化判定しきい値を変更することができ、また、触媒からの硫黄分放出後に劣化判定しきい値を復帰させることができる。【選択図】図５
2008128148.tif 000002
【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算出する吸蔵容量算出手段と、
前記吸蔵容量算出手段によって算出された酸素吸蔵容量を所定の劣化判定しきい値と比較して前記触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
前記触媒の上流側の排気ガスの硫黄濃度である触媒前硫黄濃度を検出する触媒前硫黄濃度検出手段と、
該触媒前硫黄濃度検出手段によって検出された触媒前硫黄濃度に応じて前記劣化判定しきい値を変更するしきい値変更手段と
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】
前記しきい値変更手段によって前記劣化判定しきい値が低硫黄濃度相当の所定の基準値から変更された後、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させるしきい値復帰手段をさらに備え、該しきい値復帰手段が、前記触媒前硫黄濃度検出手段によって検出された触媒前硫黄濃度が所定値未満となり、且つ、前記触媒から硫黄分を放出させるような所定の放出条件が成立したときに、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させ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】
触媒温度を検出又は推定する触媒温度検出手段と、前記触媒の上流側の排気ガスの空燃比を検出する触媒前空燃比検出手段とをさらに備え、
前記所定の放出条件が、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が所定値を超え、且つ、前記触媒前空燃比検出手段によって検出された触媒前空燃比が理論空燃比以下である状態が所定時間以上積算されたときに成立す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】
前記触媒の下流側の排気ガスの硫黄濃度である触媒後硫黄濃度を検出する触媒後硫黄濃度検出手段をさらに備え、
前記しきい値復帰手段が、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させる際に、該触媒後硫黄濃度検出手段によって検出された触媒後硫黄濃度が所定値未満となったときに前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させることを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項５】
前記触媒の下流側の排気ガスの硫黄濃度である触媒後硫黄濃度を検出する触媒後硫黄濃度検出手段をさらに備え、
前記しきい値復帰手段が、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させる際に、前記触媒後硫黄濃度検出手段によって検出された触媒後硫黄濃度に基づいて前記劣化判定しきい値を設定することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
【請求項６】
前記しきい値復帰手段が、前記触媒後硫黄濃度検出手段によって検出された触媒後硫黄濃度に応じて定まるオフセット量を、前記基準値から減じて前記劣化判定しきい値を算出設定す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】
前記しきい値変更手段が、前記触媒前硫黄濃度検出手段によって検出された触媒前硫黄濃度に応じて定まるオフセット量を、前記基準値から減じて前記劣化判定しきい値を算出設定す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】
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算出する吸蔵容量算出手段と、
前記吸蔵容量算出手段によって算出された酸素吸蔵容量を所定の劣化判定しきい値と比較して前記触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
触媒前硫黄濃度に応じて前記劣化判定しきい値を変更するしきい値変更手段であって、前記触媒前硫黄濃度が高い値から低い値に変化したとき、前記触媒から硫黄分を放出させるような所定の放出条件が成立したことを条件に、前記劣化判定しきい値を小さい値から大きい値に変更するしきい値変更手段と
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。この装置においては、空燃比を理論空燃比に対してリーンからリッチに又はその逆に強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御が実行され、このアクティブ空燃比制御の実行中に三元触媒が吸蔵可能な酸素量即ち酸素吸蔵容量が算出される。この算出された酸素吸蔵容量は所定のしきい値と比較され、酸素吸蔵容量がしきい値を超えていれば触媒正常、酸素吸蔵容量がしきい値以下のときには触媒劣化と判定される。
【０００６】
一方、硫黄濃度の高い燃料が給油された場合、排ガス中の硫黄成分によって触媒が被毒（Ｓ被毒）されてしまい、触媒の酸素吸放出反応が妨げられ、触媒の酸素吸蔵容量が低下する。よって、高い硫黄濃度の燃料が給油された場合にも、低硫黄濃度の燃料を前提として設定された触媒劣化判定しきい値を用いて触媒劣化判定を行うと、誤判定を引き起こす可能性がある。かかる問題に対処するため、特許文献２には、燃料補充の前後に算出された酸素吸蔵容量の差が所定値以上の場合、燃料中の硫黄成分による影響とみなして劣化判定しきい値を変更し、触媒の劣化判定を行う技術が開示されている。
【０００７】
なお、他の従来技術として、例えば特許文献３には、排出ガス中の硫黄成分濃度が所定値よりも高いときにＮＯｘ触媒の劣化判定を禁止し、燃料を給油したとき又は触媒再生処理後の積算走行距離が所定距離に達したとき又は触媒再生処理後の積算燃料消費量が所定量に達したときに、ＮＯｘ触媒の劣化判定禁止状態を解除する技術が開示されている。また、特許文献４には、ＮＯｘ吸収剤の上流側と下流側との排気通路内にＳＯｘセンサを具備する構成が開示されている。また、特許文献５には、三元触媒下流側のＯ２センサの出力軌跡長に基づき三元触媒の劣化を判定する装置において、今回と前回の給油後に算出された軌跡長平均値の差が大きいとき今回給油された燃料が高硫黄ガソリンであると判定し、この場合に劣化判定を保留する技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１３３２６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４８１３６号公報
【特許文献３】特開２００２−９７９３８号公報
【特許文献４】特許３３７６９３２号公報
【特許文献５】特開２００３−１４８１３７号公報
【特許文献６】特開２００５−３５１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前記特許文献２に記載の技術によっても誤判定の防止には未だ不十分と言わざるを得ない。即ち、特許文献２に記載の技術によれば、燃料補充の前後の酸素吸蔵容量の差に基づいて劣化判定しきい値を変更するので、燃料補充が行われたときしか硫黄影響を判断できないことになる。一方、燃料が何等補充されていないときにも、硫黄影響を判断できるほうが好ましい。例えば機関運転状態によっては排気ガス中の硫黄濃度が一時的に高くなることも考えられるからである。このように硫黄影響の判断時期はできるだけ広範であることが好ましい。
【００１０】
また、高硫黄濃度の燃料から低硫黄濃度の燃料に燃料が変更された場合には、時間の経過と共に触媒に付着した硫黄成分が脱離して硫黄影響が無くなるものと考えられる。このとき、劣化判定しきい値は低硫黄濃度燃料相当の値に復帰させるのが好ましいが、低硫黄濃度燃料の使用開始と同時に劣化判定しきい値を変更してしまうと、触媒に付着した硫黄成分が未だ完全に脱離していないうちに劣化判定しきい値が変更される可能性があり、誤判定に至る可能性がある。
【００１１】
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、その一の目的は、触媒劣化判定しきい値の変更設定に関して触媒のＳ被毒に関連する硫黄影響をできる限り広範な時期において反映可能と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。また、本発明の他の目的は、その硫黄影響が無くなったような場合に好適な方法で触媒劣化判定しきい値を変更或いは復帰させ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】
【００１２】
上記目的を達成するため、第１の発明は、
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装置であって、
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、
前記吸蔵容量算出手段によって算出された酸素吸蔵容量を所定の劣化判定しきい値と比較して前記触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
前記触媒の上流側の排気ガスの硫黄濃度である触媒前硫黄濃度を検出する触媒前硫黄濃度検出手段と、
該触媒前硫黄濃度検出手段によって検出された触媒前硫黄濃度に応じて前記劣化判定しきい値を変更するしきい値変更手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この第１の発明によれば、劣化判定しきい値が、触媒前硫黄濃度の検出値に応じて変更される。よって、燃料補充により燃料の硫黄濃度が変化した場合のみならず、他の様々な原因により触媒前硫黄濃度が変化した場合でも、これに追従して劣化判定しきい値を変更することができる。よって、触媒のＳ被毒に関連する硫黄影響をできる限り広範な時期において反映可能とすることができる。
【００１４】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記しきい値変更手段によって前記劣化判定しきい値が低硫黄濃度相当の所定の基準値から変更された後、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させるしきい値復帰手段をさらに備え、該しきい値復帰手段が、前記触媒前硫黄濃度検出手段によって検出された触媒前硫黄濃度が所定値未満となり、且つ、前記触媒から硫黄分を放出させるような所定の放出条件が成立したときに、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させることを特徴とする。
【００１５】
この第２の発明によれば、低硫黄濃度の燃料補充等により触媒前硫黄濃度が所定値未満となった場合であっても、直ちに劣化判定しきい値を基準値に復帰させるのではなく、触媒から硫黄分を放出させるような所定の放出条件が成立したときに劣化判定しきい値を復帰させるようにしている。よって、触媒からの硫黄分放出後に劣化判定しきい値を復帰させることができ、硫黄分放出前に劣化判定しきい値を復帰させることによる誤判定を防止できる。
【００１６】
また、第３の発明は、第２の発明において、
触媒温度を検出又は推定する触媒温度検出手段と、前記触媒の上流側の排気ガスの空燃比を検出する触媒前空燃比検出手段とをさらに備え、
前記所定の放出条件が、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が所定値を超え、且つ、前記触媒前空燃比検出手段によって検出された触媒前空燃比が理論空燃比以下である状態が所定時間以上積算されたときに成立することを特徴とする。
【００１７】
このような触媒温度が高温で且つ触媒雰囲気がストイキ若しくはリッチである状態が所定時間以上積算されることにより、触媒に付着していた硫黄成分が脱離され、触媒が再生される。
【００１８】
また、第４の発明は、第２又は第３の発明において、
前記触媒の下流側の排気ガスの硫黄濃度である触媒後硫黄濃度を検出する触媒後硫黄濃度検出手段をさらに備え、
前記しきい値復帰手段が、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させる際に、該触媒後硫黄濃度検出手段によって検出された触媒後硫黄濃度が所定値未満となったときに前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させることを特徴とする。
【００１９】
前記放出条件の成立により、触媒に付着していた硫黄分は一応脱離したものとみなすことができるが、この第４の発明によれば、その脱離が終了したか否かを確認することができる。これにより触媒劣化検出の信頼性を高めることができる。
【００２０】
また、第５の発明は、第２又は第３の発明において、
前記触媒の下流側の排気ガスの硫黄濃度である触媒後硫黄濃度を検出する触媒後硫黄濃度検出手段をさらに備え、
前記しきい値復帰手段が、前記劣化判定しきい値を前記基準値に復帰させる際に、前記触媒後硫黄濃度検出手段によって検出された触媒後硫黄濃度に基づいて前記劣化判定しきい値を設定することを特徴とする。
【００２１】
前記放出条件が成立した場合であっても、触媒からの実際の硫黄放出が終了していない場合には、触媒の硫黄付着量に応じた硫黄成分が触媒下流側に排出される。この第５の発明によれば、その排出された硫黄成分の濃度に応じて劣化判定しきい値を順次設定することができる。よって復帰時において硫黄付着量に応じた適切な劣化判定しきい値を常に設定することが可能となる。
【００２２】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記しきい値復帰手段が、前記触媒後硫黄濃度検出手段によって検出された触媒後硫黄濃度に応じて定まるオフセット量を、前記基準値から減じて前記劣化判定しきい値を算出設定することを特徴とする。
【００２３】
また、第７の発明は、第１乃至第６いずれかの発明において、
前記しきい値変更手段が、前記触媒前硫黄濃度検出手段によって検出された触媒前硫黄濃度に応じて定まるオフセット量を、前記基準値から減じて前記劣化判定しきい値を算出設定することを特徴とする。
【００２４】
また、第８の発明は、
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装置であって、
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、
前記吸蔵容量算出手段によって算出された酸素吸蔵容量を所定の劣化判定しきい値と比較して前記触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
触媒前硫黄濃度に応じて前記劣化判定しきい値を変更するしきい値変更手段であって、前記触媒前硫黄濃度が高い値から低い値に変化したとき、前記触媒から硫黄分を放出させるような所定の放出条件が成立したことを条件に、前記劣化判定しきい値を小さい値から大きい値に変更するしきい値変更手段と
を備えたことを特徴とする。
【００２５】
この第８の発明によれば、第２の発明と同様に、燃料が高硫黄濃度の燃料から低硫黄濃度の燃料に変化したこと等により、触媒前硫黄濃度が高い値から低い値に変化した場合に、直ちに劣化判定しきい値が小さい値から大きい値に変更されず、触媒から硫黄分を放出させるような所定の放出条件が成立したことを条件に劣化判定しきい値が小さい値から大きい値に変更される。よって、触媒からの硫黄分放出後に劣化判定しきい値を変更させることができ、硫黄分放出前に劣化判定しきい値を変更することによる誤判定を防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、触媒劣化判定しきい値の変更設定に関して触媒のＳ被毒に関連する硫黄影響をできる限り広範な時期において反映可能とすることができ、また、その硫黄影響が無くなったような場合に好適な方法で触媒劣化判定しきい値を変更或いは復帰させ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】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、触媒１１の上流側には排気ガス中の硫黄濃度を検出するための硫黄濃度センサ１９が設置されている。硫黄濃度センサ１９は、排気ガス中のＳＯｘ濃度及びＨ２Ｓ濃度の合計濃度に比例した大きさの信号を出力する。硫黄濃度センサ１９は例えば特許文献６に開示されたものと同様のものが使用できる。
【００３３】
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、硫黄濃度センサ１９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。
【００３４】
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。ここで理解されるように、実際の触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒは目標空燃比Ａ／Ｆｔに一致するように制御されることとなる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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 Strage Capacity、単位はｇ）の大きさによって表される。
【００３９】
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。
【００４０】
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。そしてこのアクティブ空燃比制御の実行中に触媒の酸素吸蔵容量ＯＳＣが算出され、その算出値が所定の劣化判定しきい値と比較されて触媒の正常・劣化が判定される。
【００４１】
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。こうして検出又は推定された触媒１１の温度が、触媒１１の活性温度域にあたる所定の下限温度Ｔｃ１以上且つ上限温度Ｔｃ２以下であるとき、触媒１１の劣化検出が実行される。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最終的な触媒劣化判定がなされ、警告装置が作動させられる。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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が算出され、触媒１１の劣化が判定される。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
【数１】
2008128148.tif 000003
【００５３】
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。
【００５４】
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（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。
【００５５】
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が所定のしきい値ＯＳＣｓと比較される。そして、平均値ＯＣＳａｖがしきい値ＯＳＣｓを超えていれば触媒１１は正常、平均値ＯＣＳａｖがしきい値ＯＳＣｓ以下ならば触媒１１は劣化と判定される。
【００５６】
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。
【００５７】
さて、基準となる触媒劣化判定しきい値ＯＳＣｓの値は、一般に広く普及されている低硫黄濃度の燃料（基準燃料と称す）を前提として設定されている。しかしながら、地域等によっては硫黄濃度がより高い燃料が給油される場合もあり得、こうなると排ガス中の硫黄成分によって触媒が被毒（Ｓ被毒）されてしまい、触媒の酸素吸蔵容量がより低い値へと変化する。燃料の硫黄濃度が高くなるほど酸素吸蔵容量ＯＳＣは低下する傾向にあり、また、このような酸素吸蔵容量の減少傾向は触媒温度が低温であるほど顕著である。よって、高硫黄濃度燃料が給油された場合にも同じしきい値ＯＳＣｓを用いて劣化判定を行うと、誤判定を引き起こす可能性がある。つまり、触媒のＳ被毒は、触媒自体は正常であるがその表面に硫酸塩が生成されてしまうために起こる一時的な劣化である。低硫黄濃度の燃料が再給油されたり、触媒雰囲気温度が高温になったりすれば、その硫酸塩は脱離されてしまって触媒は元の正常な状態に復帰する。それにも拘わらず、かかる一時的劣化を、触媒の交換を促すような恒久的な劣化と判定することは、誤判定となり、劣化検出の信頼性を落としめる結果ともなる。
【００５８】
図５には、同一の未劣化触媒を用いた場合であって、且つ燃料が低硫黄濃度の基準燃料から高硫黄濃度の燃料に変化した場合の、算出値としての酸素吸蔵容量ＯＳＣの変化を示す。図中、白抜き楕円で示されるのが、基準燃料使用時の酸素吸蔵容量ＯＳＣの分布領域であり、ドット入り楕円で示されるのが、高硫黄濃度燃料使用時の酸素吸蔵容量ＯＳＣの分布領域である。図示されるように、燃料の硫黄濃度が低硫黄濃度から高硫黄濃度に変化すると、酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出値は低下する。なお、図示例のグラフは横軸に吸入空気量ＧＡの値がとってあり、吸入空気量ＧＡが多くなるほど酸素吸蔵容量ＯＳＣは増加する傾向にある。基準燃料の使用を前提とした劣化判定しきい値ＯＳＣｓの基準値はＯＳＣｓｂで示されるが、高硫黄濃度燃料使用時にもこの基準劣化判定しきい値ＯＳＣｓｂを継続して使用すると、酸素吸蔵容量ＯＳＣがしきい値ＯＳＣｓｂ以下となって触媒劣化と誤判定される虞がある。
【００５９】
そこでこの問題を解決すべく、本実施形態では、燃料の硫黄濃度が低い値から高い値に変化した場合に、劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂからより小さい値ＯＳＣｓｃへと変更するようになっている。これにより高硫黄濃度燃料使用時に酸素吸蔵容量ＯＳＣがしきい値以下となることが防止され、誤判定が防止される。
【００６０】
特に、しきい値ＯＳＣｓは、硫黄濃度センサ１９により検出された触媒上流側の（即ち、触媒に供給される）排気ガス中の硫黄濃度（以下、触媒前硫黄濃度と称す）に応じて変更される。これによれば、燃料給油により燃料の硫黄濃度が変化した場合のみならず、他の様々な原因（例えば硫黄が排出されやすい機関運転状態になったこと）により触媒前硫黄濃度が変化した場合でも、これに追従して劣化判定しきい値を変更することができる。よって、触媒のＳ被毒に関連する硫黄影響をできる限り広範な時期において反映可能とすることができる。
【００６１】
以下、本実施形態における劣化判定しきい値の設定処理を図６に基づいて説明する。図示される処理はＥＣＵ２０によって触媒劣化検出の実行開始時毎に繰り返し行われる。
【００６２】
まずステップＳ１０１では、触媒劣化検出の実行条件が成立しているか否かが判断される。この実行条件とは例えば、１）内燃機関１が定常運転状態にあること、２）触媒１１の温度が所定の活性温度域にあること、のいずれをも満たすことである。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、実行条件が成立している場合にはステップＳ１０２に進む。
【００６３】
ステップＳ１０２では、硫黄濃度センサ１９により検出された触媒前硫黄濃度に対応したオフセット量ＯＦが算出される。そして次のステップＳ１０３で最終的な劣化判定しきい値ＯＳＣｓが算出設定され、本処理が終了される。
【００６４】
即ち、本実施形態においては、図５に示されるように、低硫黄濃度の基準燃料に対応した基準劣化判定しきい値ＯＳＣｓｂから所定のオフセット量ＯＦ（＞０）を減算して最終的な劣化判定しきい値ＯＳＣｓを算出設定するようになっている。そして、このオフセット量ＯＦと硫黄濃度との関係を予め定めたマップから、検出された触媒前硫黄濃度に対応したオフセット量ＯＦが取得される。
【００６５】
図７はマップの第１例を示し、これにおいてオフセット量ＯＦは、触媒前硫黄濃度が基準燃料使用時相当の低硫黄濃度のとき（即ち、基準燃料使用時における触媒前硫黄濃度の最大値となるような境界濃度Ｎ１未満であるとき）、ゼロとされ、他方、触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１以上であるとき、ゼロより大きい一定値ＯＦ１とされる。
【００６６】
これによれば、基準燃料使用時には触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１未満となることから、オフセット量ＯＦがゼロとなり、最終的な劣化判定しきい値ＯＳＣｓが基準燃料使用時相当の基準値ＯＳＣｓｂとなる。他方、触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１以上となるような高硫黄濃度燃料が給油された場合には、オフセット量ＯＦがゼロより大きい一定値ＯＦ１となり、最終的な劣化判定しきい値ＯＳＣｓが基準値ＯＳＣｓｂから一定値ＯＦ１だけ引き下げられる。よって酸素吸蔵容量ＯＳＣがしきい値ＯＳＣｓ以下となることが防止され、誤判定が防止される。
【００６７】
なお、かかるオフセット量ＯＦの触媒前硫黄濃度に応じた切り替えはマップを用いずに行ってもよい。
【００６８】
図８はマップの第２例を示す。これにおいてオフセット量ＯＦは、触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１未満であるとき前記同様にゼロとされる。他方、触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１以上であるとき、オフセット量ＯＦは触媒前硫黄濃度の増加に応じて段階的に増加される。但しこのときのオフセット量ＯＦはゼロより大きい値である。
【００６９】
これによれば、高硫黄濃度燃料が給油された場合、触媒前硫黄濃度が高いほど段階的に高くなるオフセット量ＯＦが得られ、その結果、最終的な劣化判定しきい値ＯＳＣｓも基準値ＯＳＣｓｂから段階的に引き下げられる。触媒前硫黄濃度が増加すれば当然に触媒への硫黄付着量も増加し、酸素吸蔵容量ＯＳＣが低下することから、かかる方法によれば、そのような触媒のＳ被毒状態を考慮した適切な劣化判定しきい値ＯＳＣｓを設定することができる。
【００７０】
なお、かかるオフセット量ＯＦの触媒前硫黄濃度に応じた切り替えもマップを用いずに行ってもよい。
【００７１】
図９はマップの第３例を示す。これにおいてオフセット量ＯＦは、触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１未満であるとき前記同様にゼロとされる。他方、触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１以上であるとき、オフセット量ＯＦは触媒前硫黄濃度の増加に応じてリニアに増加される。但しこのときのオフセット量ＯＦはゼロより大きい値である。
【００７２】
これによっても第２例同様、高硫黄濃度燃料が給油されたときに触媒前硫黄濃度に比例して高くなるオフセット量ＯＦが得られ、最終的な劣化判定しきい値ＯＳＣｓが基準値ＯＳＣｓｂからリニアに引き下げられる。よって触媒のＳ被毒状態を考慮した適切な劣化判定しきい値ＯＳＣｓを設定することができる。
【００７３】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。この別の実施形態は前記実施形態と大略同様であり、以下、相違点を中心に説明し、同一部分については説明を割愛する。図中、同一部分については同一符号を用いる。
【００７４】
図１０に別の実施形態の構成が示される。これにおいては、前記実施形態の構成にさらに硫黄濃度センサ２１が追加して設けられている。この硫黄濃度センサ２１は触媒１１の下流側の排気通路に設置されている。以下、この追加された硫黄濃度センサ２１を触媒後硫黄濃度センサと称し、他方触媒上流側に設けられている硫黄濃度センサ１９を触媒前硫黄濃度センサと称す。
【００７５】
この別の実施形態は、概して、劣化判定しきい値ＯＳＣｓの低い値から高い値への変更に関し、特に、劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂより小さい値に変更した後の、基準値ＯＳＣｓｂへの変更或いは復帰に関する。即ち、高硫黄濃度の燃料が給油された後、基準燃料のような低硫黄濃度の燃料が給油された場合、時間の経過と共に触媒に付着した硫黄成分が脱離して硫黄影響が無くなるものと考えられる。このとき、劣化判定しきい値は低硫黄濃度燃料相当の高い値に復帰させるのが好ましいが、低硫黄濃度燃料の使用開始と同時に劣化判定しきい値を変更してしまうと、触媒に付着した硫黄成分が未だ完全に脱離していないうちに劣化判定しきい値が変更される可能性があり、誤判定に至る可能性がある。
【００７６】
そこで、この問題を解決するため、この別の実施形態では次のような処理を実行することにより、好適な方法で劣化判定しきい値を変更或いは復帰させることとしている。
【００７７】
図１１には劣化判定しきい値復帰処理の一例が示されている。当該処理は触媒劣化検出処理の実行中にＥＣＵ２０によって微小時間毎に繰り返し実行される。
【００７８】
まず、ステップＳ２０１において、触媒前硫黄濃度センサ１９によって検出された触媒前硫黄濃度が前記境界濃度Ｎ１以上となった履歴（これを高硫黄濃度履歴と称す）があるか否かが判定される。即ちここでは、例えば高硫黄濃度の燃料給油により、劣化判定しきい値ＯＳＣｓが基準値ＯＳＣｓｂより小さい値ＯＳＣｓｃに変更された履歴があるか否かが判定されている。そのような高硫黄濃度履歴が無い場合には本処理が終了され、他方、高硫黄濃度履歴がある場合にはステップＳ２０２に進む。
【００７９】
ステップＳ２０２においては、触媒前硫黄濃度センサ１９によって検出される現在の触媒前硫黄濃度が境界濃度Ｎ１未満であるか否かが判断される。境界濃度Ｎ１未満でない場合には本処理が終了され、他方、境界濃度Ｎ１未満である場合には、触媒に硫黄分を付着させるような状態が終了した（例えば燃料が高硫黄濃度のものから低硫黄濃度のものに変更された）とみなして、ステップＳ２０３に進む。
【００８０】
ステップＳ２０３においては、触媒に付着した硫黄成分が脱離して放出されるような所定の放出条件が成立したか否かが判断される。この放出条件は、好ましくは、触媒の推定温度が比較的高温の所定値（例えば６５０℃）を超え、且つ触媒前硫黄濃度センサ１９によって検出される触媒前空燃比が理論空燃比以下（即ち、ストイキ若しくはリッチ）である状態が、ＥＣＵ２０によって所定時間以上積算されたときに成立する。このような触媒温度が高温で且つ触媒雰囲気がストイキ若しくはリッチである状態が所定時間以上積算されると、大抵は、触媒に付着していた硫黄成分としての硫酸塩が硫黄酸化物（ＳＯｘ）に分解されて触媒から脱離され、触媒が再生される。
【００８１】
ステップＳ２０３において、前記放出条件が成立していない場合には本処理が終了され、他方、前記放出条件が成立している場合には、触媒に付着した硫黄成分が一応脱離放出したものとみなして、ステップＳ２０４に進む。
【００８２】
ステップＳ２０４では、触媒後硫黄濃度センサ２１により検出された触媒後硫黄濃度が所定値より小さいか否かが判断される。即ち、ステップＳ２０３での放出条件の成立により、触媒に付着した硫黄成分は一応脱離したものとみなされるが、本ステップＳ２０４では、触媒後硫黄濃度センサ２１により、触媒下流側に脱離の結果生じる硫黄酸化物が排出されているかどうかを検出し、その脱離が終了したか否かを確認している。よって、ここでの所定値は、そのような脱離終了相当の比較的低い触媒後硫黄濃度の値が設定されている。
【００８３】
触媒後硫黄濃度が所定値以上の場合、本処理が終了される。他方、触媒後硫黄濃度が所定値未満の場合には、触媒からの硫黄成分脱離が完了したものとみなして、ステップＳ２０５に進む。
【００８４】
ステップＳ２０５においては、劣化判定しきい値ＯＳＣｓが基準値ＯＳＣｓｂに復帰設定される。これにより低硫黄濃度燃料に対応した適切な劣化判定しきい値ＯＳＣｓに設定することが可能となる。この後ステップＳ２０６において、ステップＳ２０１に関する高硫黄濃度履歴がクリアされ、本処理が終了される。
【００８５】
この別の実施形態によれば、燃料が高硫黄濃度のものから低硫黄濃度のものに変更された場合であっても、直ちに劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂに戻すのではなく、硫黄成分の脱離が終了するような所定の放出条件が成立した後に（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、好ましくはその脱離が完了したのを確認した後に（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂに戻すようにしている。よって、劣化判定しきい値ＯＳＣｓの復帰を硫黄成分脱離終了後に行うことができ、触媒に硫黄分が付着した状態で劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂに戻してしまうことを確実に防止できる。そして誤判定を防止し、触媒劣化検出の信頼性を高めることが可能となる。
【００８６】
次に、図１２には劣化判定しきい値復帰処理の変形例が示されている。この変形例にかかる処理も触媒劣化検出処理の実行中にＥＣＵ２０によって微小時間毎に繰り返し実行される。
【００８７】
この変形例にかかる処理において、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３は前記ステップＳ２０１〜Ｓ２０３と同様である。ステップＳ３０３に続くステップＳ３０４においては、触媒後硫黄濃度センサ２１により検出された触媒後硫黄濃度に応じたオフセット量ＯＦｘが算出される。そして次のステップＳ３０５において、劣化判定しきい値の基準値ＯＳＣｓｂからオフセット量ＯＦｘが減じられて新たな劣化判定しきい値が設定される。この後ステップＳ３０６において、ステップＳ３０１に関する高硫黄濃度履歴がクリアされ、本処理が終了される。
【００８８】
この変形例にかかる処理は、前記処理のように劣化判定しきい値ＯＳＣｓを一気に基準値ＯＳＣｓｂに復帰させるのではなく、放出条件が成立（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）した後に劣化判定しきい値ＯＳＣｓを触媒後硫黄濃度に応じて順次基準値ＯＳＣｓｂに復帰させるようにしている。具体的には、ステップＳ３０４において触媒後硫黄濃度に応じたオフセット量ＯＦｘが取得され、ステップＳ３０５において、このオフセット量ＯＦｘを基準値ＯＳＣｓｂから減算して劣化判定しきい値ＯＳＣｓを設定する。放出条件が成立しても、触媒からの実際の硫黄放出が終了していない場合には、触媒の硫黄付着量に応じた硫黄酸化物が触媒下流側に排出される。よってこの排出された硫黄酸化物の濃度に応じて劣化判定しきい値ＯＳＣｓを順次設定することにより、復帰時においても硫黄付着量に応じた適切な劣化判定しきい値ＯＳＣｓを常に設定することが可能となる。そして、基準値ＯＳＣｓｂへの復帰を徐々に行わせることもできる。
【００８９】
ここで、触媒の硫黄付着量が多いほど触媒後硫黄濃度は高くなると考えられる。よってオフセット量ＯＦｘの算出に際しては、図８及び図９に示したマップと同様の傾向を持つ別のマップを使用するのが好ましい（但し、入力値が異なる）。触媒後硫黄濃度が低いほどオフセット量ＯＦｘが小さくなるようなマップを使用することにより、触媒の硫黄付着量の減少即ち触媒後硫黄濃度の減少に応じて徐々に劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂに近づけていくことが可能になる。そして、触媒後硫黄濃度が所定値Ｎｘ１未満となったときオフセット量ＯＦｘがゼロになるようなマップを使用することにより、触媒後硫黄濃度が低硫黄濃度燃料相当になったとき劣化判定しきい値ＯＳＣｓを基準値ＯＳＣｓｂに完全に戻すことが可能になる。
【００９０】
なお、この別マップを用いた場合、放出条件成立直後に触媒後硫黄濃度が所定値Ｎｘ１未満であれば、即座に劣化判定しきい値ＯＳＣｓが基準値ＯＳＣｓｂに戻される。また、オフセット量が所定硫黄濃度を境に２値に変化する図７のマップに類似の別マップを用いれば、図１１に示したような一気に復帰させる処理が実行可能となる。
【００９１】
以上述べたように、本発明の一実施形態によれば、触媒前硫黄濃度を検出してそれに応じた劣化判定しきい値を設定するので、触媒のＳ被毒状態に応じた適切な劣化判定しきい値を設定できるほか、燃料補充の有無に拘わらず常に硫黄影響を考慮した適切な劣化判定しきい値を設定でき、広範な時期において劣化判定しきい値を適正化することができる。また、本発明の別の実施形態によれば、劣化判定しきい値を低硫黄濃度相当の値に復帰させる際にも所定の硫黄放出条件が成立したときに劣化判定しきい値を復帰させるので、好適な方法で劣化判定しきい値を復帰させることができる。
【００９２】
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算出手段、劣化判定手段、しきい値変更手段、しきい値復帰手段、触媒温度検出手段を構成する。また、触媒前硫黄濃度センサ１９が触媒前硫黄濃度検出手段を構成し、触媒後硫黄濃度センサ２１が触媒後硫黄濃度検出手段を構成する。さらに、触媒前センサ１７が触媒前空燃比検出手段を構成し、触媒後センサ１８が触媒後空燃比検出手段を構成する。
【００９３】
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。
【００９４】
前記別の実施形態の図１１に示された復帰処理においては、ステップＳ２０４にて触媒後硫黄濃度センサ２１により触媒後硫黄濃度が所定値より小さくなったことを確認してから劣化判定しきい値を復帰させるようにした。しかしながら、この確認のステップは省略することもでき、この場合触媒後硫黄濃度センサ２１も省略可能となる。
【００９５】
また、劣化判定しきい値ＯＳＣｓの算出方法に関して、前記実施形態では基準値ＯＳＣｓｂからオフセット量ＯＦ（ＯＦｘ）を減算して算出するようにしたが、他の方法で劣化判定しきい値ＯＳＣｓを算出しても構わない。
【００９６】
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】
【００９７】
【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】燃料の硫黄濃度が変化した場合の酸素吸蔵容量算出値の分布の推移と、これに伴う劣化判定しきい値の変更とを説明するためのグラフである。
【図６】劣化判定しきい値の設定処理に関するフローチャートである。
【図７】オフセット量算出マップの第１例である。
【図８】オフセット量算出マップの第２例である。
【図９】オフセット量算出マップの第３例である。
【図１０】本発明の別の実施形態の構成を示す概略図である。
【図１１】劣化判定しきい値の復帰処理の一例に関するフローチャートである。
【図１２】劣化判定しきい値の復帰処理の変形例に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１  内燃機関
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
１９  触媒前硫黄濃度センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１  触媒後硫黄濃度センサ
ＯＳＣ  酸素吸蔵容量
ＯＳＣｓ  劣化判定しきい値
ＯＳＣｓｂ  劣化判定しきい値の基準値
ＯＦ，ＯＦｘ  オフセット量
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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