(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設された第１触媒コンバータと、
該第１触媒コンバータの下流側に配設された第２触媒コンバータと、
前記第１触媒コンバータの下流側であって且つ前記第２触媒コンバータの上流側に位置して設けられた排気空燃比を検出する第１排気センサと、
前記第２触媒コンバータの下流側に位置して設けられた排気空燃比を検出する第２排気センサと、
内燃機関への燃料供給を一時的に停止する燃料カット手段と、
前記燃料カット手段により内燃機関への燃料供給を停止した後、燃料供給を復帰するとき、内燃機関の空燃比を一時的にリッチ空燃比側に制御した後、徐々に理論空燃比またはその近傍に戻すよう制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比制御手段により内燃機関の空燃比がリッチ空燃比側に制御されたとき、前記第１排気センサの出力と前記第２排気センサの出力のリッチ空燃比側への立ち上がり時間差を検出する立ち上がり時間差検出手段と、
前記触媒コンバータの劣化を判定する劣化判定モードと劣化の判定を行わない通常モードとを選択的に切り換えるモード切換手段と、
前記モード切換手段により前記劣化判定モードが選択されたとき、前記立ち上がり時間差検出手段により検出された前記立ち上がり時間差に基づき前記触媒コンバータの劣化を判定する劣化判定手段とを備え、
前記空燃比制御手段は、前記モード切換手段により前記劣化判定モードが選択されたときには、前記通常モードが選択されたときに比べて内燃機関の空燃比のリッチ化度合いを小さく制御するとともに該空燃比をリッチ空燃比側から理論空燃比またはその近傍に向けて大きな勾配で変化させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記空燃比制御手段は、少なくとも前記第１排気センサの出力がリッチ空燃比側へ立ち上がるまで内燃機関の空燃比をリッチ空燃比側に小さく制御した状態を維持し、その後、該空燃比をリッチ空燃比側から理論空燃比またはその近傍に向けて大きな勾配で変化させることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、触媒コンバータの劣化判定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関の排気通路には一般に排気浄化用の触媒コンバータが介装されている。この種の触媒コンバータにおいては、触媒の有する酸素ストレージ能力が触媒性能と相関性が高いことから、触媒劣化検出方法として、この酸素ストレージ能力の経時変化を監視することで触媒コンバータの劣化を判定する手法が広く採用されている。
このような触媒劣化検出方法では、触媒コンバータに流入する排気の空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比間において所定周期（例えば、空燃比フィードバック制御の変調周期）、所定振幅で変調させると、酸素ストレージ能力が高ければ酸素が触媒コンバータに吸蔵されるために触媒下流での排気空燃比の振幅が小さく或いは周期が長くなり、酸素ストレージ能力が低いと酸素は触媒コンバータにあまり吸蔵されることなく排出されるために触媒下流での排気空燃比の振幅や周期が触媒上流側に対して殆ど変化しないという特性を利用して、触媒コンバータの劣化を判定している。例えば、触媒上下流にそれぞれ設けた酸素センサ（Ｏ２センサ）からの酸素濃度出力値に基づいて劣化判定を行う場合は、触媒上下流間の出力周期比を検出し、この出力周期比を所定の基準値と比較することで、酸素ストレージ能力の低下、即ち触媒コンバータの劣化を判定している。
【０００３】
一方、最近では、車両の減速中等において燃料供給を停止する所謂燃料カットを実施可能な車両が開発されている。このような車両では、燃料カットからの燃料復帰時において、ＮＯｘの排出抑制のために、上記酸素ストレージ機能によって触媒コンバータに吸蔵された酸素を除去（パージ）すべく、還元剤として燃料を多めに供給して空燃比を一時的にリッチ化するようにしている。そして、このリッチ化の終了については、触媒下流に設けた酸素センサ（Ｏ２センサ）の出力がリーン空燃比側からリッチ空燃比側に変化したことをもって判定するようにしている。
【０００４】
この場合、燃料カットからの燃料復帰時における空燃比のリッチ化を利用し、リッチ化開始後における触媒上流側の酸素センサと触媒下流側の酸素センサとの立ち上がり時間差（Ｏ２パージ時間）を監視するようにすれば、酸素ストレージ能力の低下、ひいては触媒コンバータの劣化を検出可能である。そこで、燃料カットを実施可能な車両では、触媒劣化検出方法として、燃料カットからの燃料復帰時における空燃比のリッチ化を利用することも選択可能である。
【０００５】
例えば、燃料カットからの燃料復帰時において、所定時間だけ計測した上流側排気センサの出力と下流側排気センサの出力との面積比や、これらセンサの出力電圧が所定の判定電圧を越えるまでの応答時間のズレを視て劣化判定を行う構成の装置が公知である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−８１６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、排気通路に配置される排気触媒コンバータが一つだけのものに限らず、直列に複数並んで配置されているような排気浄化システムが増加している。このような排気浄化システムでは、複数の排気触媒コンバータについて個々に劣化判定を行うことが要求されているが、上述した劣化判定の各手法をそのまま適用しようとしても、例えば以下に述べるような課題がある。
【０００７】
即ち、触媒上下流間の出力周期比を検出して触媒劣化を判定する手法の場合には、排気下流側に設けられた下流側触媒コンバータに上流側触媒コンバータを通過した後の排気が流入することとなるので、下流側触媒コンバータに流入する排気の空燃比の振幅が小さくなる。そのため、下流側触媒コンバータの上下流間で排気空燃比の振幅或いは周期に差が生じにくく、触媒上下流間の出力周期比を検出しても下流側触媒コンバータの劣化を的確に判定できない可能性がある。
【０００８】
また、燃料カットからの燃料復帰時における空燃比のリッチ化を利用する手法の場合には、そもそもＮＯxの排出を抑制すべく触媒コンバータに吸蔵された酸素をパージすることを目的としているため、最適な量の還元剤（ＨＣ、ＣＯ）を速やかに供給することが要求され、直列に並んだいずれの触媒コンバータにおいても触媒上流側の酸素センサと触媒下流側の酸素センサとの立ち上がり時間差（Ｏ２パージ時間）が小さくなってしまう。そのため、触媒コンバータが劣化しても立ち上がり時間差に変化が現われにくく、やはり下流側触媒コンバータの劣化を的確に判定できない可能性がある。この点については上記特許文献１に開示の技術においても同様である。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、触媒コンバータが排気通路に直列に複数並んで配置されているような場合であっても、上流側のみならず下流側の触媒コンバータの劣化判定を精度よく実施可能な内燃機関の排気浄化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】
上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配設された第１触媒コンバータと、該第１触媒コンバータの下流側に配設された第２触媒コンバータと、前記第１触媒コンバータの下流側であって且つ前記第２触媒コンバータの上流側に位置して設けられた排気空燃比を検出する第１排気センサと、前記第２触媒コンバータの下流側に位置して設けられた排気空燃比を検出する第２排気センサと、内燃機関への燃料供給を一時的に停止する燃料カット手段と、前記燃料カット手段により内燃機関への燃料供給を停止した後、燃料供給を復帰するとき、内燃機関の空燃比を一時的にリッチ空燃比側に制御した後、徐々に理論空燃比またはその近傍に戻すよう制御する空燃比制御手段と、前記空燃比制御手段により内燃機関の空燃比がリッチ空燃比側に制御されたとき、前記第１排気センサの出力と前記第２排気センサの出力のリッチ空燃比側への立ち上がり時間差を検出する立ち上がり時間差検出手段と、前記触媒コンバータの劣化を判定する劣化判定モードと劣化の判定を行わない通常モードとを選択的に切り換えるモード切換手段と、前記モード切換手段により前記劣化判定モードが選択されたとき、前記立ち上がり時間差検出手段により検出された前記立ち上がり時間差に基づき前記触媒コンバータの劣化を判定する劣化判定手段とを備え、前記空燃比制御手段は、前記モード切換手段により前記劣化判定モードが選択されたときには、前記通常モードが選択されたときに比べて内燃機関の空燃比のリッチ化度合いを小さく制御するとともに該空燃比をリッチ空燃比側から理論空燃比またはその近傍に向けて大きな勾配で変化させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記空燃比制御手段は、少なくとも前記第１排気センサの出力がリッチ空燃比側へ立ち上がるまで内燃機関の空燃比をリッチ空燃比側に小さく制御した状態を維持し、その後、該空燃比をリッチ空燃比側から理論空燃比またはその近傍に向けて大きな勾配で変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、燃料カット手段により内燃機関への燃料供給を停止した後、燃料供給を復帰するときには、ＮＯxの排出を抑えるために第１及び第２触媒コンバータに吸蔵された酸素をパージすべく、空燃比制御手段により内燃機関の空燃比を一時的にリッチ空燃比側に制御した後、徐々に理論空燃比またはその近傍に戻すよう制御する。このとき、モード切換手段により劣化判定モードが選択されたときには、通常モードが選択されたときに比べて内燃機関の空燃比のリッチ化度合いを小さく制御し、この状態で、立ち上がり時間差検出手段により検出された第１排気センサの出力と第２排気センサの出力のリッチ空燃比側への立ち上がり時間差に基づいて第２触媒コンバータの劣化を判定する。このように、劣化判定の際には空燃比のリッチ化度合を小さく制御するようにしたことで、第２触媒コンバータにおいて緩やかに酸素パージを進行させて上記立ち上がり時間差を大きくすることができ、第２触媒コバータの劣化に伴って生じる上記立ち上がり時間差の変化を容易に検出可能である。また、空燃比をリッチ空燃比側から理論空燃比またはその近傍に向けて大きな勾配で変化させており、リッチ空燃比側から理論空燃比またはその近傍への変化勾配を大きく制御することで、内燃機関の空燃比のリッチ化度合いを全体として容易に小さく制御できる。
【００１４】
従って、第１触媒コンバータのみならず下流側の第２触媒コンバータの劣化についても精度よく判定することができる。
【００１５】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置によれば、空燃比制御手段は、少なくとも第１排気センサの出力がリッチ空燃比側へ立ち上がるまで内燃機関の空燃比をリッチ空燃比側に小さく制御した状態を維持し、その後、該空燃比をリッチ空燃比側から理論空燃比またはその近傍に向けて大きな勾配で変化させる。これにより、第１触媒コンバータの酸素パージが終了して第２触媒コンバータの酸素パージが開始される時点で内燃機関の空燃比を速やかに理論空燃比またはその近傍に戻すようにできる。故に、とりわけ第２触媒コンバータの酸素パージを緩やかに進行させて上記立ち上がり時間差を大きくすることができるので、第２触媒コンバータの劣化をより一層精度よく判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されている。以下、この図に基づき排気浄化装置の構成を説明する。
同図に示すように、内燃機関であるエンジン本体（以下、単にエンジンという）１としては、例えば吸気管噴射型（Multi  Point  Injection：ＭＰＩ）４気筒ガソリンエンジンが採用される。
【００１７】
エンジン１のシリンダヘッド２には、気筒毎に点火プラグ４が取り付けられており、点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。
シリンダヘッド２には、気筒毎に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１０には、電磁式の燃料噴射弁（インジェクション）６が取り付けられており、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されている。
【００１８】
吸気マニホールド１０の燃料噴射弁６よりも上流側には、吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１４が設けられており、併せてスロットル弁１４の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１６が設けられている。さらに、スロットル弁１４の上流には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ１８が介装されている。エアフローセンサ１８としては、カルマン渦式やホットフィルム式エアフローセンサが使用される。
【００１９】
また、シリンダヘッド２には、気筒毎に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそれぞれ接続されている。
なお、本実施例で採り上げたＭＰＩエンジンの構造自体は公知のものであるため、その詳細については説明を省略する。
排気マニホールド１２の他端には排気管２０が接続されており、この排気管２０の中間部分或いは比較的上流部分には、排気浄化触媒装置の一つである三元触媒（第１触媒コンバータ）３０が上流側触媒コンバータとして介装されている。
【００２０】
三元触媒３０は、空燃比がストイキオ（理論空燃比＝値１４．７）またはその近傍であるときにＨＣ、ＣＯを酸化除去するとともにＮＯxを還元除去可能な触媒であり、担体に活性貴金属として銅（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），銀（Ａｇ），白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）のいずれかを有している。このような貴金属は、セリウム（Ｃｅ）、ジルコニア（Ｚｒ）等の酸素吸蔵材を含む場合の他、この種の酸素吸蔵材を含まない場合においても、酸素吸蔵機能（Ｏ２ストレージ機能）を有している。故に、三元触媒３０は、排気空燃比（排気Ａ／Ｆ）がリーン空燃比（リーンＡ／Ｆ）である酸化雰囲気中においてＯ２を吸蔵すると、排気Ａ／Ｆがリッチ空燃比（リッチＡ／Ｆ）となり還元雰囲気となるまでそのＯ２をストレージＯ２として保持し、このストレージＯ２を還元雰囲気中に放出することにより解離Ｏが除去され、例えば還元雰囲気状態においてもＨＣやＣＯを酸化除去可能である。
【００２１】
なお、三元触媒３０は、比較的エンジン１に近い位置に配設されているため、高温の排ガスの供給を受けて早期に活性可能である。
排気管２０の下流部分には、排気浄化触媒装置の一つであるＨＣトラップ触媒（第２触媒コンバータ）４０及び三元触媒５０が下流側触媒コンバータとして介装されている。
ＨＣトラップ触媒４０は、主としてエンジン１の始動時において、燃料の不完全燃焼により排出される炭化水素（ＨＣ）を吸蔵した後、一定温度に達すると吸蔵したＨＣを脱離する機能を有するものである。しかしながら、ＨＣトラップ触媒４０は、少量ながら担体に上述したような貴金属を併せ有しており、上記三元触媒３０と同様にＯ２ストレージ機能をも有している。
【００２２】
また、三元触媒５０は、主としてＨＣトラップ触媒４０から脱離したＨＣを下流側で還元除去するものであって、上記三元触媒３０と同様の機能を有している。
そして、排気管２０の三元触媒３０よりも上流側、三元触媒３０とＨＣトラップ触媒４０との間、ＨＣトラップ触媒４０と三元触媒５０との間には、排気中のＯ２濃度を検出することで排気Ａ／Ｆを検出するＯ２センサ２２、Ｏ２センサ（第１排気センサ）２４、Ｏ２センサ（第２排気センサ）２６がそれぞれ配設されている。
【００２３】
ＥＣＵ（電子コントロールユニット）６０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。このＥＣＵ６０により、エンジン１を含めた排気浄化装置の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ６０の入力側には、上述したＴＰＳ１６、エアフローセンサ１８、Ｏ２センサ２２、２４、２６の他、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４２等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。クランク角センサ４２からの情報に基づいてエンジン回転速度Ｎeを検出可能である。
【００２４】
一方、ＥＣＵ６０の出力側には、上述の燃料噴射弁６、点火コイル８、スロットル弁１４等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等がそれぞれ出力される。詳しくは、各種センサ類からの検出情報に基づき燃焼空燃比（燃焼Ａ／Ｆ）が適正な目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）に設定され、通常はＯ２センサ２２からの情報に基づき目標Ａ／Ｆがストイキオまたはその近傍にフィードバック（Ａ／Ｆ−Ｆ／Ｂ）制御され、この目標Ａ／Ｆに応じた量の燃料が適正なタイミングで燃料噴射弁６から噴射され、またスロットル弁１４が適正な開度に調整され、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火が実施される。
【００２５】
また、エンジン１は、車両の減速走行時において燃料供給を停止し、燃料カット（以下、略してＦ／Ｃともいう）を実施することが可能に構成されている（燃料カット手段）。つまり、このエンジン１では、運転者がアクセルペダル（図示せず）の踏み込みを中止し且つエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度以上の場合において、ＥＣＵ６０からの指令により燃料噴射弁６からの燃料噴射を停止して適宜燃料カットを行うようにしている。そして、このエンジン１では、燃料カットを実施した後、エンジン回転速度Ｎeが復帰回転速度以下となり燃料供給を復帰させた直後、即ち燃料カット復帰直後には、十分なエンジン出力を得るべく、或いはＮＯx発生を抑制するために燃料カットによって三元触媒３０、ＨＣトラップ触媒４０及び三元触媒５０の貴金属に多量に吸蔵されたストレージＯ２を還元除去（Ｏ２パージ）すべく、ＥＣＵ６０により目標Ａ／Ｆを一時的にリッチＡ／Ｆに設定してリッチＡ／Ｆ側に制御するようにしている（空燃比制御手段）。なお、燃料カットは、全気筒について実施するようにしてもよいし、一部気筒についてのみ実施するようにしてもよい。
【００２６】
さらに、本発明に係る排気浄化装置では、燃料カット復帰時において、触媒の劣化を判定する劣化判定モードと、それ以外（劣化の判定を行わない）の通常モードとを選択可能に構成されており（モード切換手段）、ＥＣＵ６０において、劣化判定モードを選択することにより、目標Ａ／Ｆのリッチ化開始後におけるＯ２センサ２２、２４、２６からの情報に基づき、特に劣化し易い三元触媒３０及びＨＣトラップ触媒４０の劣化判定を行うようにしている（劣化判定手段）。
【００２７】
即ち、目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆ側に制御すると、排気中のＨＣ、ＣＯによって三元触媒３０等に多量に吸蔵されたストレージＯ２が前段に位置する上流側の三元触媒３０から順に還元除去される。具体的には、前段の三元触媒３０のＯ２パージが完了すると排気中のＨＣ、ＣＯは三元触媒３０の下流側に流出して中段に位置するＨＣトラップ触媒４０のＯ２パージが開始され、ＨＣトラップ触媒４０のＯ２パージが完了すると排気中のＨＣ、ＣＯは今度はＨＣトラップ触媒４０の下流側に流出して後段に位置する三元触媒５０のＯ２パージが開始される。この際、ＥＣＵ６０は、三元触媒３０及びＨＣトラップ触媒４０のそれぞれ上流側のＯ２センサ２２、２４とそれぞれ下流側のＯ２センサ２４、２６との各立ち上がり時間差（Ｏ２パージ時間）を検出し監視することで三元触媒３０及びＨＣトラップ触媒４０の劣化判定を行う（立ち上がり時間差検出手段）。
【００２８】
詳しくは、触媒コンバータのＯ２ストレージ能力と劣化とは相関があり、Ｏ２ストレージ能力が低下すると触媒コンバータは劣化したと判定できるため、三元触媒３０の上流側のＯ２センサ２２と下流側のＯ２センサ２４との立ち上がり時間差が所定時間より短くなったときには三元触媒３０はＯ２ストレージ能力が低下して劣化したと判定し、ＨＣトラップ触媒４０の上流側のＯ２センサ２４と下流側のＯ２センサ２６との立ち上がり時間差が所定時間より短くなったときにはＨＣトラップ触媒４０はＯ２ストレージ能力が低下して劣化したと判定するようにしている。
【００２９】
以下、上記のように構成された本発明に係る排気浄化装置の制御内容及び作用について説明する。
図２を参照すると、ＥＣＵ６０により実行される本発明に係る触媒劣化判定制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、図３を参照すると、図２の制御ルーチンの実行結果が燃料噴射量補正係数、燃焼Ａ／Ｆ、Ｏ２センサ電圧、Ｏ２ストレージ率（＝実Ｏ２ストレージ量／最大Ｏ２ストレージ量）毎にそれぞれタイムチャートで示されている。以下図３を参照しながら図２のフローチャートに沿い本発明に係る排気浄化装置の触媒劣化判定制御内容について説明する。なお、図３中の符号（２２）、（２４）、（２６）、（３０）、（４０）はそれぞれＯ２センサ２２、２４、２６及び三元触媒３０、ＨＣトラップ触媒４０の各符号に対応する。
【００３０】
先ずステップＳ１０では、燃料カットを終了して燃料供給を復帰させたか否か、即ち燃料カット復帰時であるか否かを判定する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはこのルーチンを抜ける一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、リッチＡ／Ｆ制御条件が成立しているか否かを判別する。具体的な条件としては、（１）スロットル弁１４が全閉且つ燃料カットを規定時間以上継続したか、（２）エンジン１の始動後所定時間が経過したか、（３）エンジン回転速度Ｎeが所定値未満（例えば、復帰回転速度未満）であるか等である。ステップＳ１２で判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはこのルーチンを抜ける一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合（即ち、上述したリッチＡ／Ｆ制御条件（１）〜（３）等が全て成立している場合）にはステップＳ１４に進む。
【００３１】
ステップＳ１４では、劣化判定モードが選択されているか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で劣化判定モードが選択されておらず通常モードであると判定された場合には、ステップＳ３０に進み、通常時におけるリッチＡ／Ｆ制御を開始する。
ステップＳ３０では、リッチＡ／Ｆ制御のうちフェーズ１の制御を実行する。燃料カット復帰直後には、既燃ガスが残留する通常時とは異なり、各気筒の筒内には新気しか存在しないので、フェーズ１では各気筒の燃料カット復帰直後の最初の１サイクルについてのみ特に燃料供給量を増大させて燃料噴射を行う（例えば、燃料噴射量補正係数２．０）。この場合、目標Ａ／Ｆは例えば値１２である。
【００３２】
ステップＳ３２では、フェーズ１の制御を終了したか否かを判別する。上述したように、フェーズ１については各気筒の燃料カット復帰直後の最初の１サイクルについてのみ行うため、具体的には、クランク角センサ４２からの情報に基づき、各気筒の最初の１サイクルが終了したか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはフェーズ１の制御を継続し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ３４に進む。
【００３３】
ステップＳ３４では、リッチＡ／Ｆ制御のうち通常時における通常フェーズ２の制御を実行する。通常フェーズ２の制御では、フェーズ１での目標Ａ／Ｆ（例えば、値１２）を維持するように燃料供給量を設定して燃料噴射を行う（例えば、燃料噴射量補正係数１．３）。このように目標Ａ／Ｆ（例えば、値１２）を維持するようにすると、最上流側の三元触媒３０のＯ２パージが速やかに完了し、三元触媒３０の下流側のＯ２センサ２４の出力がリッチＡ／Ｆ側に早期に立ち上がる（図３中の破線（２４）、（３０）参照）。
【００３４】
ステップＳ３６では、通常フェーズ２の制御を終了したか否かを判別する。具体的には、Ｏ２センサ２４の出力がリッチＡ／Ｆ側に所定値以上まで立ち上がったか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には通常フェーズ２の制御を継続し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ３８に進む。
ステップＳ３８では、リッチＡ／Ｆ制御のうち通常時における通常フェーズ３の制御を実行する。通常フェーズ３の制御では、目標Ａ／Ｆ（例えば、値１２）を徐々にストイキオまたはその近傍まで戻すようにして燃料供給量を変化させる。このように目標Ａ／Ｆを徐々にストイキオまたはその近傍まで戻すように燃料供給量を変化させると、次段に位置するＨＣトラップ触媒４０についてもＯ２パージが比較的速やかに完了し、ＨＣトラップ触媒４０の下流側のＯ２センサ２６の出力がリッチＡ／Ｆ側に早期に立ち上がる（図３中の破線（２６）、（４０）参照）。さらに、引き続き、後段に位置する三元触媒５０についてもＯ２パージが比較的速やかに完了する。
【００３５】
ステップＳ４０では、通常フェーズ３の制御を終了したか否かを判別する。具体的には、目標Ａ／Ｆがストイキオまたはその近傍まで到達したかを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には通常フェーズ３の制御を継続し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ４２に進み、リッチＡ／Ｆ制御を終了して、上記フィードバック制御を再開する。
このように、通常モードでは、三元触媒３０、ＨＣトラップ触媒４０及び三元触媒５０に吸蔵されたストレージＯ２が早急に除去され、燃料カット復帰後において三元触媒３０、ＨＣトラップ触媒４０及び三元触媒５０の触媒機能を速やかに回復することができる。
【００３６】
一方、ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）で劣化判定モードが選択されていると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、劣化判定時におけるリッチＡ／Ｆ制御を開始する。
ステップＳ１６では、リッチＡ／Ｆ制御のうちフェーズ１の制御を実行する。このフェーズ１の制御は上記通常時の制御と同様であり、説明を省略する。
【００３７】
ステップＳ１８では、フェーズ１の制御を終了したか否かを上記ステップＳ３２の場合と同様に判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはフェーズ１を継続し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、リッチＡ／Ｆ制御のうち劣化判定時における判定フェーズ２を実行する。判定フェーズ２の制御では、目標Ａ／Ｆのリッチ化度合いが上記通常フェーズ２の場合よりも小さく（目標Ａ／Ｆが大きく）なるように目標Ａ／Ｆを設定し（例えば、値１３）、この目標Ａ／Ｆとなるように上記通常フェーズ２の場合よりも小さく燃料供給量を設定して燃料噴射を行う（例えば、燃料噴射量補正係数１．１５）。このように目標Ａ／Ｆ（例えば、値１３）を設定して燃料噴射を行うようにすると、最上流側の三元触媒３０のＯ２パージの速度が上記通常時よりも低下し（即ちＯ２パージが緩やかに進行し）、三元触媒３０の下流側のＯ２センサ２４の出力が上流側のＯ２センサ２２の出力に対してある程度時間をおいてリッチＡ／Ｆ側に立ち上がる（図３中の実線（２４）、（３０）参照）。
【００３８】
つまり、三元触媒３０の上流側のＯ２センサ２２と下流側のＯ２センサ２４との立ち上がり時間差が通常時に比べて大きく（Ｏ２パージ時間が通常時に比べて長く）なる。
ステップＳ２２では、判定フェーズ２の制御を終了したか否かを上記ステップＳ３６の場合と同様に判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には判定フェーズ２の制御を継続し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ２４に進む。
【００３９】
ステップＳ２４では、リッチＡ／Ｆ制御のうち劣化判定時における判定フェーズ３の制御を実行する。判定フェーズ３の制御では、目標Ａ／Ｆの変化勾配を上記通常フェーズ３の場合よりも大きくしてストイキオまたはその近傍まで戻すように燃料供給量を変化させ（例えば、通常フェーズ３の制御の４倍程度大きな変化勾配）、上記フィードバック制御を再開するようにする。
【００４０】
このように目標Ａ／Ｆを速やかにストイキオまたはその近傍まで戻すように燃料供給量を変化させると、上記判定フェーズ２の制御に加えてリッチ化度合いが全体として小さくなり、次段に位置するＨＣトラップ触媒４０のＯ２パージが三元触媒３０の場合と同様に緩やかに進行し、ＨＣトラップ触媒４０の下流側のＯ２センサ２６の出力が上流側のＯ２センサ２４の出力に対してある程度時間をおいてリッチＡ／Ｆ側に立ち上がる（図３中の実線（２６）、（４０）参照）。
【００４１】
つまり、図３に白抜き矢印で示すように、下流側に位置するＨＣトラップ触媒４０についても上流側のＯ２センサ２４と下流側のＯ２センサ２６との立ち上がり時間差が通常時に比べて大きく（Ｏ２パージ時間が通常時に比べて長く）なる。
さらには、後段に位置する三元触媒５０のＯ２パージについても三元触媒３０やＨＣトラップ触媒４０の場合と同様に緩やかに進行する。
【００４２】
ステップＳ２６では、判定フェーズ３の制御を終了したか否かを上記ステップＳ４０の場合と同様に判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には判定フェーズ３の制御を継続し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８では、三元触媒３０及びＨＣトラップ触媒４０の劣化判定を行う。即ち、上述したように、三元触媒３０の上流側のＯ２センサ２２と下流側のＯ２センサ２４との立ち上がり時間差、ＨＣトラップ触媒４０の上流側のＯ２センサ２４と下流側のＯ２センサ２６との立ち上がり時間差に基づいて劣化判定を行う。
【００４３】
この場合、上述したようにＯ２センサ２２とＯ２センサ２４との立ち上がり時間差、Ｏ２センサ２４とＯ２センサ２６との立ち上がり時間差は通常時に比べて大きくなっているので、三元触媒３０やＨＣトラップ触媒４０の劣化に伴って生じる上記各立ち上がり時間差の変化代を感度よく容易に検出可能であり、三元触媒３０やＨＣトラップ触媒４０の劣化を精度よく判定可能である。
【００４４】
これにより、三元触媒３０の上流側のＯ２センサ２２と下流側のＯ２センサ２４との立ち上がり時間差が所定時間より短くなったときには三元触媒３０はＯ２ストレージ能力が低下して劣化したと正確に判定でき、ＨＣトラップ触媒４０の上流側のＯ２センサ２４と下流側のＯ２センサ２６との立ち上がり時間差が所定時間より短くなったときにはＨＣトラップ触媒４０はＯ２ストレージ能力が低下して劣化したと正確に判定できる。
【００４５】
特に、ここでは、三元触媒３０の下流側に設けられたＯ２センサ２４の出力がリッチＡ／Ｆ側へ立ち上がるまで目標Ａ／Ｆを通常フェーズ２の場合よりも小さく（目標Ａ／Ｆが大きく）維持し（例えば、値１３）、Ｏ２センサ２４の出力がリッチＡ／Ｆ側へ立ち上がった後、目標Ａ／Ｆをストイキオまたはその近傍に向けて大きな勾配で変化させるようにしている。故に、三元触媒３０のＯ２パージが終了して下流側のＨＣトラップ触媒４０のＯ２パージが開始される時点で目標Ａ／Ｆを速やかにストイキオまたはその近傍に戻すようにでき、判定フェーズ２の制御に加えてリッチ化度合いを全体として容易に小さくでき、とりわけ下流側のＨＣトラップ触媒４０のＯ２パージを緩やかに進行させてＯ２センサ２４とＯ２センサ２６との立ち上がり時間差を大きくすることが可能である。これにより、三元触媒３０の下流側でありながらもＨＣトラップ触媒４０の劣化を精度よく判定することができる。
【００４６】
このように、本発明に係る排気浄化装置では、燃料カット復帰時において、上流側の三元触媒３０のみならず下流側のＨＣトラップ触媒４０の劣化についても精度よく判定することができる。
劣化判定を実施し終えたら、通常モードの場合と同様、ステップＳ４２に進み、リッチＡ／Ｆ制御を終了する。
【００４７】
これにより、三元触媒３０やＨＣトラップ触媒４０の劣化判定を正確に行いながら、三元触媒３０、ＨＣトラップ触媒４０及び三元触媒５０に吸蔵されたストレージＯ２が除去され、三元触媒３０、ＨＣトラップ触媒４０及び三元触媒５０の触媒機能を良好に回復させることができる。
以上で本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、後段に位置する最下流側の三元触媒５０については熱影響を受け難いことから劣化判定を行っていないが、この三元触媒５０の下流側に別途Ｏ２センサを設け、このＯ２センサの出力と三元触媒５０の上流側のＯ２センサ２６の出力とから立ち上がり時間差を求め、この立ち上がり時間差に基づいて三元触媒５０の劣化判定をも行うようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、排気管２０に三元触媒３０、ＨＣトラップ触媒４０及び三元触媒５０をこの順で配設するようにしたが、これに限られず、Ｏ２ストレージ能力を有した複数の触媒コンバータを直列に配設するような排気浄化システムであれば、触媒コンバータの種類、数量、配設順序は如何なるものであってもよい。
また、上記実施形態では、エンジン１を吸気管噴射型ガソリンエンジンとしたが、これに限られず、エンジン１は例えば筒内噴射型ガソリンエンジン等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る触媒劣化判定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】触媒劣化判定制御の実行結果を燃料噴射量補正係数、燃焼Ａ／Ｆ、Ｏ２センサ電圧、Ｏ２ストレージ率毎に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１  エンジン本体
６  燃料噴射弁
２０  排気管
２２  Ｏ２センサ
２４  Ｏ２センサ（第１排気センサ）
２６  Ｏ２センサ（第２排気センサ）
３０  三元触媒（第１触媒コンバータ）
４０  ＨＣトラップ触媒（第２触媒コンバータ）
５０  三元触媒
６０  ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
【図１】
0004636273.tif 000002
【図２】
0004636273.tif 000003
【図３】
0004636273.tif 000004