(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化触媒にリーン空燃比の排気とリッチ空燃比の排気とを交互に供給し、リーン空燃比排気の供給を開始してから触媒通過後の排気の空燃比がリーン空燃比に変化するまでの変化時間、またはリッチ空燃比排気の供給を開始してから触媒通過後の排気の空燃比がリッチ空燃比に変化するまでの変化時間、の少なくとも一方に基づいて触媒の劣化程度を判定する触媒劣化検出方法において、
前記触媒に供給する排気流量が多い場合には、少ない場合に比べて、前記触媒に交互に供給するリーン空燃比とリッチ空燃比の排気の空燃比を、理論空燃比に近づけるようにしたことを特徴とする、触媒劣化検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒劣化検出方法において、前記触媒劣化程度の判定時には、前記空燃比変化時間に基づいて触媒の酸素吸蔵量を推定し、推定した酸素吸蔵量に基づいて触媒の劣化程度を判定するとともに、前記触媒にリーン空燃比とリッチ空燃比の排気を交互に供給する際に、リーン空燃比とリッチ空燃比の排気の空燃比を、リーン空燃比排気供給時に単位時間当りに触媒に吸蔵される排気中の酸素量と、リッチ空燃比排気供給時に単位時間当りに触媒から排気中に放出される酸素量とが排気流量にかかわらずそれぞれ一定値になるように設定することを特徴とする触媒劣化検出方法。
【請求項３】
請求項１に記載の触媒劣化検出方法において、前記リーン空燃比とリッチ空燃比の排気の交互供給を開始後、最初のリッチ空燃比の排気の供給が終った後に、前記空燃比変化時間に基づく触媒劣化程度の判定を開始することを特徴とする触媒劣化検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の触媒劣化検出方法において、前記リーン空燃比とリッチ空燃比の排気の交互供給時の前記最初のリッチ空燃比排気供給時の排気空燃比は、２回目以降のリッチ空燃比排気供給時の排気空燃比より低く設定することを特徴とする触媒劣化検出方法。
【請求項５】
請求項１に記載の劣化検出方法において、前記触媒劣化程度の判定時には、前記空燃比変化時間に基づいて触媒の酸素吸蔵量を推定し、推定した酸素吸蔵量に基づいて触媒の劣化を判定するとともに、前記触媒にリーン空燃比とリッチ空燃比の排気を交互に供給する際に、前記リーン空燃比の排気の空燃比下限値と前記リッチ空燃比の排気の空燃比上限値とを、それぞれ触媒の酸素吸放出作用が生じる空燃比範囲内に設定したことを特徴とする、触媒劣化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化触媒の劣化検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三元触媒などの排気浄化触媒の劣化を検出する方法としては、触媒のＯ2ストレージ作用を利用する方法が知られている。
【０００３】
例えば、三元触媒では流入する排気の空燃比が理論空燃比を中心とした比較的狭い範囲にある場合にのみ排気中のＮＯX、ＨＣ、ＣＯの三成分を同時に浄化することが可能である。このため、三元触媒等ではセリウム（Ｃｅ）などの酸素貯蔵成分を触媒に担持させることにより、触媒にＯ2ストレージ機能を付与し排気浄化効率を向上させている。
【０００４】
Ｏ2ストレージ機能とは、触媒に担持された酸素貯蔵成分が、流入する排気の空燃比が理論空燃比よりリーンである場合には排気中の余剰酸素成分を吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比よりリッチである場合には吸蔵した酸素成分を排気中に放出する機能である。このＯ2ストレージ機能により、三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比から多少変動した場合でも触媒雰囲気を理論空燃比近傍に維持することが可能となるため、三元触媒による排気浄化を効率的に行うことが可能となる。
【０００５】
Ｏ2ストレージ機能は触媒の劣化とともに低下して行く。このためＯ2ストレージ機能を排気浄化触媒劣化のパラメータとして使用することができる。
Ｏ2ストレージ機能が低下すると、酸素貯蔵成分に貯蔵可能な酸素の量が低下する。
このため、Ｏ2ストレージ機能が正常である場合には、例えば流入する排気の空燃比が理論空燃比からずれた状態が多少長い時間継続した場合でも、触媒は十分な量の酸素を排気中から吸蔵したり、或は排気中に放出したりすることができるため、触媒雰囲気は理論空燃比に維持される。
【０００６】
すなわち、Ｏ2ストレージ機能が正常な場合には触媒に流入する排気の空燃比（触媒上流側排気空燃比）が変動して理論空燃比から多少ずれても、触媒を通過した後の排気の空燃比（触媒下流側排気空燃比）は理論空燃比近傍に維持され変動しない。
【０００７】
しかし、Ｏ2ストレージ機能が低下すると同一条件下でも触媒の酸素貯蔵成分に吸蔵、或は酸素貯蔵成分から放出される酸素の量が低下するため、触媒上流側排気空燃比が理論空燃比から変動した状態が比較的短時間継続しただけで、触媒下流側空燃比も上流側空燃比と同様に変動するようになる。
【０００８】
例えば特許文献１は、この触媒下流側空燃比の変動を検出することにより触媒のＯ2ストレージ機能の低下、すなわち触媒の劣化を検出する方法を開示している。
特許文献１の劣化検出方法では、所定時間当りの触媒上流側排気空燃比のリッチ／リーンの変化（反転）回数の触媒下流側排気空燃比のリッチ／リーンの変化（反転）回数に対する比に基づいて触媒の劣化を検出する。
【０００９】
例えば触媒が劣化していない場合（Ｏ2ストレージ機能が低下していない場合）には、上流側排気空燃比のリッチ／リーンの反転回数が多くても、触媒から吸放出される酸素により触媒下流側排気空燃比の変化は小さくなり、下流側ではリッチ／リーンの反転回数は少なくなる。このため触媒上流側排気空燃比の反転回数の触媒下流側排気空燃比の反転回数に対する比は小さな値になる。
【００１０】
一方、触媒が劣化している場合（Ｏ2ストレージ機能が低下している場合）には、触媒下流側排気空燃比の反転回数は上流側排気空燃比の反転回数に近づくようになるため、上記比の値は大きくなる。
特許文献１では、上記比の値が予め定めた値を越えた場合には触媒が劣化したと判定するようにしている。
【００１１】
ところが、上記下流側排気空燃比の反転回数は、触媒のＯ2ストレージ機能だけでなく触媒を通過する排気流量によっても大きな影響を受ける。すなわち、排気流量が大きい場合には小さい場合に比べて排気空燃比を理論空燃比に近づけるための単位時間当りの吸放出量が大きくなるため、後述するようにＯ2ストレージ機能が低下していなくても触媒下流側排気空燃比の変動が大きくなりやすくなり、正常な触媒であっても劣化していると誤判定される場合が生じる。
【００１２】
なお、特許文献１では触媒上流側と下流側の空燃比の反転回数比を用いて触媒劣化を判定しているが、触媒劣化のパラメータとしてＯ2ストレージ機能を使用する場合には、空燃比の反転回数以外を使用した場合であっても排気流量が大きい場合には劣化判定が不正確になる問題がある。
これを防止するため、特許文献１では排気流量が所定の流量より大きい場合には触媒が劣化したとの判定を行わないようにして誤判定を防止している。
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−２１２９３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３４７８４号公報
【特許文献３】特開平７−１１９４４６号公報
【特許文献４】特開平１１−２６４３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、特許文献１では排気流量が大きい場合には触媒の劣化判定を行わないようにすることにより、正常な触媒が劣化したと誤判定されることを防止している。
【００１５】
ところが、排気流量が大きい場合に全て触媒の劣化判定を行わないようにしていると、機関の運転パターンによっては劣化判定が行われる機会が大きく低下してしまい、実際に触媒が劣化しているにもかかわらず劣化判定が行われないまま触媒が使用される場合が生じる問題がある。
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑み排気流量にかかわらず正確に触媒の劣化判定を行うことが可能な触媒劣化検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、排気浄化触媒にリーン空燃比の排気とリッチ空燃比の排気とを交互に供給し、リーン空燃比排気の供給を開始してから触媒通過後の排気の空燃比がリーン空燃比に変化するまでの変化時間、またはリッチ空燃比排気の供給を開始してから触媒通過後の排気の空燃比がリッチ空燃比に変化するまでの変化時間、の少なくとも一方に基づいて触媒の劣化程度を判定する触媒劣化検出方法において、前記触媒に供給する排気流量が多い場合には、少ない場合に比べて、前記触媒に交互に供給するリーン空燃比とリッチ空燃比の排気の空燃比を、理論空燃比に近づけるようにしたことを特徴とする、触媒劣化検出方法が提供される。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の触媒劣化検出方法において、前記触媒劣化程度の判定時には、前記空燃比変化時間に基づいて触媒の酸素吸蔵量を推定し、推定した酸素吸蔵量に基づいて触媒の劣化程度を判定するとともに、前記触媒にリーン空燃比とリッチ空燃比の排気を交互に供給する際に、リーン空燃比とリッチ空燃比の排気の空燃比を、リーン空燃比排気供給時に単位時間当りに触媒に吸蔵される排気中の酸素量と、リッチ空燃比排気供給時に単位時間当りに触媒から排気中に放出される酸素量とが、排気流量にかかわらずそれぞれ一定値になるように設定することを特徴とする触媒劣化検出方法が提供される。
【００１９】
前述したように、Ｏ2ストレージ機能を備えた触媒ではリーン空燃比の排気が流入すると、排気中の酸素成分のうち排気空燃比を理論空燃比にするのに必要な酸素量に対して過剰な量の酸素が触媒に吸蔵され、触媒を通過後の排気の空燃比は理論空燃比になる。
【００２０】
また、リッチ空燃比の排気が触媒に流入すると、排気空燃比を理論空燃比にするのに必要な酸素量に対して不足する量の酸素が触媒から放出され、触媒通過後の排気の空燃比は理論空燃比になる。
【００２１】
一方、排気の空燃比を理論空燃比にするために単位時間当りに触媒から放出、または触媒に吸蔵する必要がある酸素量は流入する排気の流量が大きいほど、また排気空燃比の理論空燃比からの偏差が大きいほど大きくなる。
従って、例えば排気空燃比が同一の場合、流量が大きければそれに応じて触媒のうち酸素の吸放出を行う部分の軸線方向長さは大きくなる。
【００２２】
上記を、リッチ空燃比の排気が触媒に流入した場合を例にとって説明する。
図２は触媒の軸線方向（排気流方向）沿った断面を模式的に示している。図２において、（Ａ）は触媒に流入する排気空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に変化した直後の状態を示し、触媒の各部分の酸素貯蔵成分は吸蔵可能な最大量まで酸素を吸蔵しているものとする。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、リッチ空燃比の排気が触媒に流入すると、触媒からはＯ2ストレージ機能により酸素が排気中に放出される。このため、触媒に流入した排気の空燃比は触媒の軸線方向下流側になるほど上昇し、理論空燃比に到達する。
【００２４】
排気空燃比が理論空燃比に到達すると、触媒からの酸素放出は生じない。すなわち、触媒にリッチ空燃比の排気が流入すると、触媒入口から軸線方向下流側のある距離Ｌまでの区間Ｒでは酸素が放出され、区間Ｒより下流側では排気空燃比は理論空燃比になり、酸素は放出されない。このため触媒軸線方向に沿った排気の空燃比の分布は図２（Ａ）に示すように、リッチ空燃比（触媒入口）から次第に増加して区間Ｒの終端部では理論空燃比に到達する。
【００２５】
この状態では触媒入口に近いほど排気空燃比はリッチであるため、触媒からの酸素放出速度は上流側になるほど大きくなる。このため、触媒に吸蔵された酸素は入口側から放出し尽され、酸素の吸放出を行う触媒の区間Ｒは次第に下流側に移動して行く。すなわち、空燃比カーブの傾斜部Ｓは時間と共に下流側に向けて移動して行く。
【００２６】
そして、この傾斜部Ｓ（区間Ｒ）が触媒下流側端部に到達した後は触媒からは理論空燃比に到達しないリッチ空燃比の排気が排出されるようになり、下流側ではリッチ空燃比の排気が検出されるようになる（図２（Ｂ）参照）。
【００２７】
この状態では、例えば、前述の特許文献１の方法では触媒下流側の排気空燃比が反転したと判断されるが、下流側でリッチ空燃比の排気が検出された時点では、長さＬの区間Ｒ内の触媒にはまだ酸素が吸蔵された状態である。すなわち、触媒下流側の排気空燃比が反転した時点では、触媒内にはまだ区間Ｒの長さＬに対応する量の酸素が未だ残留した状態となっている。
【００２８】
次に、図３（Ａ）、（Ｂ）は排気の流量図２に比べて大きい場合の図２（Ａ）、（Ｂ）と同様な図である。
前述したように、Ｏ2ストレージ機能における酸素最大放出速度は触媒の種類や劣化によって定り、排気流量によってはほとんど変化しない。ところが、排気流量が大きい場合には小さい場合に比べて排気の空燃比を変化させるために必要な単位時間当りの酸素吸放出量は大きくなる。
【００２９】
このため、排気流量が大きい場合には、単位時間当りに必要とされる酸素吸放出量に対応して図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように酸素の吸放出を行う触媒区間Ｒの長さは図２よりも大きい長さＬＬになり、空燃比の傾斜部分Ｓの勾配は図２に比べて緩やかになる。
この状態で、区間Ｒ（傾斜部Ｓ）が移動して触媒下流側端に到達すると、触媒下流側では排気空燃比は反転してリッチになる（図３（Ｂ））。
【００３０】
図２で説明したように、この状態では区間Ｒ部分の触媒にはまだ酸素が吸蔵されているが、区間Ｒの長さＬＬは図２のそれ（Ｌ）より長くなっているため、触媒を通過した排気の空燃比がリッチ空燃比に反転した状態での触媒に残留する酸素量は図２の場合より大きくなっている。
【００３１】
特許文献１をはじめとするＯ2ストレージ機能を利用した触媒の劣化判定方法のほとんどは、触媒に流入する排気空燃比をリーンとリッチとの間で変化させた後、触媒下流側の排気空燃比が上流側の空燃比に追従して変化（反転）した時点を、Ｏ2ストレージ機能により触媒に吸蔵された酸素の全量が放出された（または、Ｏ2ストレージにより触媒に最大量の酸素が吸蔵された）時点と仮定してＯ2ストレージによる酸素吸蔵量を推定し、この吸蔵量の低下により触媒の劣化を判断するものである。
【００３２】
ところが、図２、図３で説明したように実際には触媒下流側の排気空燃比がリッチまたはリーンに反転した時点では、未だ区間Ｒで示した部分には酸素が残留している（またはまだ酸素を吸蔵可能である）。区間Ｒの長さが短い場合（図２）には、この酸素量は比較的少ないため、触媒の劣化判定には大きな誤差は生じないが、区間Ｒの長さが大きい場合（図３）、すなわち排気流量が大きい場合にはこの部分に残留もしくは吸蔵可能な酸素量はかなり大きくなり、触媒の劣化判定に大きな誤差を生じる場合がある。
【００３３】
そこで、請求項１及び２の発明では、排気流量が大きい場合には小さい場合に比べて触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に近づけることにより上記の問題を解決している。
すなわち、本発明では流量が多い場合（図３）には流量が少ない場合（図２）に比べて、触媒劣化の判定時に触媒に流入させるリッチ／リーンの排気空燃比を、図３に点線で示すように図２のそれより理論空燃比に近づける。
【００３４】
前述したように、Ｏ2ストレージによる触媒の酸素の最大吸放出速度は排気流量や空燃比によってはほとんど変化しないため、図３に点線Ｉで示すように排気空燃比を理論空燃比に近づけた場合も排気空燃比の分布における傾斜部Ｓの傾きは変化しない。このため、流入排気の空燃比を理論空燃比に近づけた場合には、図３のように流量が多い場合であっても、酸素の吸放出を行う区間Ｒの長さは短くなる。
【００３５】
従って、この場合には、触媒下流側の排気空燃比が反転した時点（図３（Ｂ））においても触媒に残留する酸素量は図２の場合と同等まで低下するようになり、流量が多い場合にも触媒劣化判定に対する誤差を生じることを防止することができる。
【００３６】
なお、図３では触媒に流入する排気空燃比がリッチの場合を例にとって説明しているが、流入する排気空燃比がリーンの場合にも排気空燃比を理論空燃比に近づけることにより、上記と同様に流量が多い場合にも触媒劣化判定に対する誤差を防止できることは言うまでもない。
【００３７】
すなわち、図２、図３から判るように、排気流量にかかわらず酸素吸放出区間Ｒの長さが一定（例えば図２における長さＬ）になるように触媒に流入するリーン／リッチ排気の空燃比を調整すれば、排気流量の変化による触媒劣化判定に対する誤差を排除することができる。
この酸素吸放出区間Ｒの長さ（Ｌ、ＬＬ）は、単位時間当りに触媒から放出または吸入される酸素量に対応している。
【００３８】
請求項２の発明では、請求項１に加えて、単位時間に触媒から吸放出される酸素量が一定になるように（すなわち、酸素吸放出区間Ｒの長さが一定になるように）流入する排気の空燃比を制御することにより、触媒の劣化判定に対する流量変化の影響を排除して正確な触媒劣化判定を行うことを可能としている。
【００３９】
更に、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の触媒劣化検出方法において、前記リーン空燃比とリッチ空燃比の排気の交互供給を開始後、最初のリッチ空燃比の排気の供給が終った後に、前記空燃比変化時間に基づく触媒劣化程度の判定を開始することを特徴とする触媒劣化検出方法が提供される。
【００４０】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の触媒劣化検出方法において、前記リーン空燃比とリッチ空燃比の排気の交互供給時の前記最初のリッチ空燃比排気供給時の排気空燃比は、２回目以降のリッチ空燃比排気供給時の排気空燃比より低く設定することを特徴とする触媒劣化検出方法が提供される。
【００４１】
触媒のＯ2ストレージ機能に影響を与える要因としては、排気中の硫黄酸化物（ＳＯX）による酸素貯蔵成分の硫黄被毒がある。
例えば、酸素貯蔵成分であるセリウム（Ｃｅ）は排気中にＳＯX（硫黄酸化物）が存在するとリーン空燃比下では、ＳＯXと結合して硫酸塩を形成する。硫酸塩を形成したセリウムはもはやリーン空燃比下でも酸素とは結合できないため、セリウムと硫酸塩の形で結合したＳＯX量が増大するほど酸素の吸放出に関与できるセリウムの量が減少し、結果としてＯ2ストレージ機能は低下してしまう。
【００４２】
従って、この状態からＯ2ストレージ機能に基づく触媒劣化判定を行うと、硫黄被毒によるＯ2ストレージ機能の低下のために実際には劣化していない触媒が劣化したと誤判定される場合がある。
一方、セリウムとＳＯXとの結合力は比較的弱いためリッチ空燃比雰囲気ではＳＯXは容易にセリウムから脱離し、セリウムは本来のＯ2ストレージ機能を回復する。
【００４３】
そこで、請求項３と４の発明では、触媒にリッチ／リーンの空燃比の排気を交互に供給してＯ2ストレージ機能の低下に基づいて触媒の劣化を判定する際には常に、ＳＯXがセリウムから脱離した状態、すなわち最初のリッチ空燃比排気の供給が終了した後のリーン空燃比排気の供給時から触媒劣化判定を開始するようにしている。
これにより、ＳＯX被毒に影響を受けることなく正確に触媒の劣化判定を行うことが可能となる。
【００４４】
また、セリウムからのＳＯXの脱離速度は空燃比が低い程（リッチな程）大きくなる。従って、上記最初のリッチ空燃比排気供給の際の排気空燃比は２回目以降のリッチ空燃比排気の空燃比より低く設定し、最初のリッチ空燃比排気供給時にＳＯXを完全にセリウムから脱離させておくことが好ましい。
【００４５】
一方、請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の劣化検出方法において、前記触媒劣化程度の判定時には、前記空燃比変化時間に基づいて触媒の酸素吸蔵量を推定し、推定した酸素吸蔵量に基づいて触媒の劣化を判定するとともに、前記触媒にリーン空燃比とリッチ空燃比の排気を交互に供給する際に、前記リーン空燃比の排気の空燃比下限値と前記リッチ空燃比の排気の空燃比上限値とを、ぞれぞれ触媒の酸素吸放出作用が生じる空燃比範囲内に設定したことを特徴とする、触媒劣化検出方法が提供される。
【００４６】
触媒のＯ2ストレージ機能は空燃比に影響を受け、理論空燃比近傍になるほど触媒の酸素の吸放出作用は低下する。このため、触媒にリッチ空燃比とリーン空燃比の排気を交互に供給する場合には、リーン空燃比時の空燃比の下限値及びリッチ空燃比時の空燃比上限値が、それぞれ十分に理論空燃比から離れていないと、触媒の酸素吸放出作用が低下してしまうため、正確に触媒の酸素吸蔵量を推定することができない。
【００４７】
本発明では、リーン空燃比排気の空燃比下限値とリッチ空燃比排気の空燃比上限値とを、それぞれ触媒への酸素吸蔵と触媒からの酸素の放出が生じる空燃比範囲に設定したことにより、酸素の吸放出が十分に行われるようになり、正確に触媒の酸素吸蔵量を推定することができるため、触媒の劣化判定を正確に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００４８】
各請求項に記載の発明によれば、排気流量にかかわらず正確に排気浄化触媒の劣化判定を行うことが可能となる共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態の概略構成を模式的に示す図である。
【００５０】
図１において、１は自動車用ガソリンエンジン、３はエンジン１の排気通路、５は排気通路３上に配置された排気浄化触媒を示している。本実施形態では、排気浄化触媒５としては流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の領域にある場合に排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯXの３成分を同時に浄化可能な三元触媒が使用されている。
【００５１】
触媒５は、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形成し、このアルミナ層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属触媒成分を担持させるとともに、担体のアルミナ層に貴金属触媒成分に加えて、酸素貯蔵成分としてセリウムＣｅ等の金属酸化物成分を加え、Ｏ2ストレージ機能（酸素貯蔵機能）を持たせている。
【００５２】
アルミナ層上に担持されたセリウムは、触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比より高いときに（排気空燃比がリーンのときに）排気中の酸素と結合してセリア（酸化セリウムＩＶ：ＣｅＯ2）を形成し酸素を貯蔵する。また、流入する排気の空燃比が理論空燃比以下のときに（排気空燃比がリッチのときに）は、セリアは酸素を放出して酸化セリウムＩＩＩ（Ｃｅ2Ｏ3）になるため酸素が放出される。すなわち、セリウムを触媒上に担持させることにより、触媒に流入する排気がリッチ空燃比のときには触媒から酸素が放出され、リーン空燃比のときには過剰な酸素が触媒に吸蔵されるＯ2ストレージ作用が行われ、触媒５に流入する排気の空燃比が多少リッチまたはリーンに変動した場合でも、触媒５通過後の排気空燃比は理論空燃比近傍になる。
このＯ2ストレージ機能を持たせることにより、触媒５のＨＣ、ＣＯ、ＮＯXの三成分が同時に浄化されるようになり、排気浄化効率が向上する。
【００５３】
図１に３０で示すのは、エンジン１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、例えば公知の形式のマイクロコンピュータとして構成され、機関の燃料噴射、点火時期などの基本制御を行う他、本実施形態では、後述するように排気浄化触媒５の劣化の程度を判定する劣化判定操作を行う。
【００５４】
これらの制御を行うため、ＥＣＵ３０の入力ポートには、エンジン１の吸気通路に設けられた吸気圧センサ３３から機関吸気圧力ＰＭに対応する電圧信号が、またエンジン１のクランク軸近傍に配置されたクランク角センサ３５からクランク軸一定回転角度毎にパルス信号が、それぞれ供給されている。
【００５５】
ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３５から入力するクランク角パルス信号の周波数から機関回転数ＮＥを算出するとともに、基準位置（例えば、＃１気筒の圧縮上死点）からのパルス数に基づいて現在のクランク角を算出する。
【００５６】
また、ＥＣＵ３０は上記により算出した機関回転数ＮＥと吸気圧センサ３３で検出したエンジン吸気圧力ＰＭとに基づいて、エンジン１の各気筒における燃焼空燃比を目標空燃比（本実施形態では理論空燃比）に維持するための燃料噴射量を算出する。
【００５７】
また、本実施形態では触媒５の下流側に空燃比センサ３１が配置され、排気浄化触媒５通過後の排気の空燃比に対応する電圧信号をＥＣＵ３０に供給している。
本実施形態の空燃比センサ３１としては、排気中の酸素濃度を検出し、理論空燃比を境にして空燃比がリッチかリーンかに応じて出力が急変する、いわゆるＺ形出力の酸素センサ、あるいは広い空燃比範囲で排気空燃比と１対１に対応した信号を出力する、いわゆるリニア空燃比センサのいずれもが使用可能である。
【００５８】
次に、本実施形態の触媒劣化判定操作について説明する。
本実施形態では、触媒に流入する排気の空燃比をリッチ／リーンに交互に変化させ、排気浄化触媒５を通過した排気の空燃比が流入する排気の空燃比に応じて変化するタイミングを計測することにより、触媒５の劣化程度を判定する。
【００５９】
詳細には、後述するように、触媒劣化判定操作においては、ＥＣＵ３０は、まず触媒５に流入する排気の空燃比（すなわち、機関の運転空燃比）が所定のリッチまたはリーンの空燃比に維持されるように機関１の燃料噴射量を制御する。
【００６０】
例えば機関１の運転空燃比が所定のリーン空燃比ＡＦＬになるように燃料噴射量が制御されると、図２で説明したようにＯ2ストレージ作用により触媒５には排気中の理論空燃比に対して過剰な酸素が吸蔵され、触媒５を通過した排気の空燃比は理論空燃比近傍に維持される（図２（Ａ）参照）。
【００６１】
そして、図２（Ｂ）に示したように触媒の酸素貯蔵成分が吸蔵した酸素で飽和するにつれて触媒の酸素吸放出区間Ｒは下流側に移動し、吸放出区間Ｒが触媒下流側端部に到達すると触媒を通過した排気の空燃比は上流側に追従してリッチ空燃比になる。
この状態では、吸放出区間Ｒ部分では一部酸素吸蔵能力を残すところはあるものの、概略触媒５は吸蔵可能な最大量の酸素を吸蔵した状態にある。
【００６２】
ＥＣＵ３０は、この状態（すなわち触媒下流側の空燃比センサ３１で検出した排気の空燃比がリッチ空燃比に変化したこと）を検出すると、次に触媒５に流入する排気の空燃比が所定のリッチ空燃比ＡＦＲになるように機関１への燃料噴射量を制御する。
【００６３】
これにより、触媒５に流入する排気の空燃比はリーンからリッチに変化し、今度は触媒５にＯ2ストレージ機能により吸蔵された酸素が排気に放出されるようになり、触媒５を通過した排気の空燃比は理論空燃比近傍に維持されるようになる。そして、触媒５に吸蔵された酸素の全量が放出されると、触媒５を通過した排気の空燃比はリッチ空燃比に変化する。
ＥＣＵ３０は、このタイミングを空燃比センサ３１により検出すると再び触媒５に流入する排気空燃比を所定の リーン空燃比ＡＦＬになるようにする。
【００６４】
ＥＣＵ３０は、上記のように空燃比をリッチとリーンとに交互に切替えて触媒５に供給し、空燃比を切替えた時点から触媒下流側の空燃比センサ３１センサ出力が追従して変化するまでの時間に応じて、酸素吸放出量カウンタの値を積算することにより、触媒がそれぞれのリッチ／リーンサイクルで吸放出した酸素量を算出する。酸素吸放出量カウンタについては後に詳述する。
【００６５】
触媒が劣化してＯ2ストレージ機能が低下すると、それに応じて上記リッチ／リーンサイクルで吸放出される酸素量は低下する。本実施形態では、ＥＣＵ３０は上記により算出した酸素吸放出量があるレベルまで低下したときに触媒が使用上問題を生じるまで劣化したと判断するようにしている。
【００６６】
ところが、図２、図３を用いて説明したように排気流量が多い場合には、リッチ／リーンの空燃比（ＡＦＲ、ＡＦＬ）を排気流量が少ない場合と同じにしていると、触媒の酸素吸放出区間Ｒの長さが大きくなり、下流側で排気空燃比が変化した時点では酸素の吸放出は完了していないため、正確にＯ2ストレージ機能の低下を検出することができなくなる。
【００６７】
そこで、本実施形態では排気流量に応じてリッチ／リーンの空燃比（ＡＦＬ、ＡＦＲ）を変更し、上記問題を解決している（図３）。
以下、本実施形態の触媒劣化判定操作について図４から図８を用いて具体的に説明する。
【００６８】
図４は、本実施形態の触媒劣化判定操作の全体を示すフローチャートである。本操作は、例えば、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
図４ステップ４０１から４１３は、触媒劣化判定の準備操作を示している。
【００６９】
すなわち、図４の操作が実行される毎に、まずステップ４０１では現在劣化判定の実行条件が成立しているか否かが判定される。
【００７０】
本実施形態における劣化判定の実行条件は、例えば機関１の暖機が完了していること、排気浄化触媒５が触媒活性化温度に到達していること、機関が定常運転状態にあり機関運転空燃比をリッチ／リーンに切替え可能であること、触媒下流側空燃比センサ３１温度が活性化温度に到達していること、等である。
【００７１】
上記条件のいずれか一つまたはそれ以上が成立していない場合には、触媒劣化判定操作は開始されず、ステップ４３３で後述するカウンタΣＯＳＬ、ＯＳＬ、ΣＯＳＲ、ＯＳＲ、Ｍ、Ｎがクリア（＝０）され、機関１は通常の目標空燃比（例えば理論空燃比）で運転される。また、劣化判定操作が実行中であった場合には実行は中止される。
【００７２】
ステップ４０１で触媒劣化判定の実行条件が成立した場合には、次にステップ４０３では判定の完了条件が成立しているか否かが判定される。
後述するように、本操作ではリッチ空燃比とリーン空燃比とで、それぞれ所定の回数だけ酸素の吸放出量を測定した時に触媒が劣化しているか否かの判断を行い判定を完了する。
【００７３】
ステップ４０３では、リッチ空燃比とリーン空燃比とでそれぞれ所定の回数の測定が完了しているか否かを、後述するカウンタＭとＮとの値を用いて判定し、完了している場合にはステップ４３１の劣化判定を行い劣化判定操作を完了する。
ステップ４３１の劣化判定については後述する。
【００７４】
ステップ４０３で完了条件が成立していない場合には、ステップ４０５に進み、今回の操作実行がステップ４０１の実行条件が成立してから最初の操作実行であるか否かが判定され、最初の実行であった場合にのみステップ４０７から４１３が実行される。
【００７５】
ステップ４０７から４１３では、まず現在機関がリッチ空燃比で運転されているか否かが判定され（ステップ４０７）、リッチ空燃比運転されている場合には空燃比フラグＡＦＸを０（リーン）に（ステップ４０９）、リッチ空燃比運転されていない場合には空燃比フラグＡＦＸを１（リッチ）に（ステップ４１１）に、それぞれセットするとともにステップ４１３では計測完了フラグＸの値を０にセットする。
【００７６】
フラグＡＦＸは、後述するＯ2ストレージ機能（酸素吸放出量）計測のためのリーン空燃比制御とリッチ空燃比制御とのどちらを行うかを定めるためのフラグであり、ＡＦＸ＝１の場合にはリッチ空燃比制御（酸素放出量の計測）が、ＡＦＸ＝０の場合にはリーン空燃比制御（酸素吸蔵量の計測）が、それぞれ行われる。
【００７７】
すなわち、実行条件成立後最初の操作時にステップ４０７から４１３を実行することにより、実行条件成立時に機関がリッチ空燃比で運転されている場合には、リーン空燃比制御が行われ、リーン空燃比で運転されている場合にはリッチ空燃比制御が行われるようになり、実行条件成立時の排気浄化触媒の酸素吸蔵状態に応じた酸素吸蔵量の計測が行われるようになる。
【００７８】
ステップ４１３のフラグＸは、各回のリーン空燃比制御またはリッチ空燃比制御における酸素吸蔵量の計測が終了したか否かを示すフラグである。
ステップ４１３の実行後、或はステップ４０５で最初の実行でない場合にはステップ４０７から４１３をスキップしてステップ４０５の次に、ステップ４１５が実行される。
【００７９】
ステップ４１５では、計測終了フラグＸの値が１（終了）にセットされているか否かを判断し、Ｘ＝０（未了）の場合にはステップ４２１に進む。また、Ｘ＝１（終了）の場合にはステップ４１７でフラグＡＦＸの値を反転させ（すなわち、現在ＡＦＸの値が０であれば１に、１であれば０に、値を切替える操作を行い）、ステップ４１９ではフラグＸの値を０（未了）にセットする。
【００８０】
ステップ４１５から４１９を実行することにより、計測が終了していない場合（Ｘ＝０）にはフラグＡＦの値は変更されず、計測が終了した場合（Ｘ＝０）にはステップ４１７でフラグＡＦの値が反転される。これにより、計測が終了する毎にリッチ空燃比制御とリーン空燃比制御とが交互に切替えられ、触媒５にはリッチ空燃比の排気とリーン空燃比の排気とが交互に供給されるようになる。
【００８１】
ステップ４２１から４２９は酸素吸放出量の計測操作である。
ステップ４２１から４２９では、フラグＡＦＸの値に応じて機関１を所定のリーン空燃比ＡＦＬまたはリッチ空燃比ＡＦＲで運転し、触媒５の酸素吸蔵量または酸素放出量を算出する。
【００８２】
更に本実施形態ではステップ４０１の実行条件が成立してから最初のリッチ空燃比制御時には、触媒のセリアに吸蔵された硫黄酸化物を脱離させるための硫黄被毒回復操作を行う。
すなわち、ステップ４２１では空燃比フラグＡＦＸの値が１（リッチ）にセットされているか否かが判断され、１にセットされていた場合にはリッチ空燃比制御を行うべくステップ４２３に進む。このとき、ステップ４２３では今回のリッチ空燃比制御がステップ４０１で実行条件が成立後最初のリッチ空燃比制御か否かを判断し、最初のリッチ空燃比制御で会った場合には通常のリッチ空燃比制御（ステップ４２７）を行わず、代りに硫黄（ＳＯX）被毒回復制御（ステップ４２５）を行う。
【００８３】
図５は、ステップ４２５の硫黄被毒回復操作の詳細を示すフローチャートである。硫黄被毒回復操作では、まず機関１の目標空燃比ＡＦＴが予め定めたリッチ空燃比ＡＦＲＳに設定される（図５ステップ４２５−０１）。ＡＦＲＳは後述するリッチ空燃比制御時の空燃比下限値ＲＭＩＮに近い値であり、通常のリッチ空燃比制御（ステップ４２７）時の目標空燃比よりかなり低い（リッチな）空燃比である。
【００８４】
目標空燃比ＡＦＴがＡＦＲＳにセットされると、別途実行される燃料噴射量演算操作では、機関の吸入空気量ＧＡに基づいて機関１の運転空燃比をＡＦＲＳに維持するのに必要な燃料噴射量が算出され、各気筒の燃料噴射弁からの燃料噴射量が算出した値になるように燃料噴射が行われる。これにより、機関１の運転空燃比は目標値ＡＦＴにセットされ、触媒５にはかなり空燃比の低い（ＡＦＲＳ）リッチ空燃比の排気が供給される。
【００８５】
ステップ４２５−０３は硫黄被毒回復操作が完了したか否かの判定を示す。本実施形態では、通常のリッチ空燃比制御時と同様、触媒５下流側の空燃比センサ３１出力ＯＸＳがリッチ空燃比相当値を示したときに硫黄被毒回復操作を終了し、ステップ４２５−０５でフラグＸの値を１にセットする。
これにより、次回図４の操作が実行されるとステップ４１５から４１９では空燃比フラグＡＦＸが反転されるため、次回の操作ではリーン空燃比制御が開始される。
【００８６】
このように、最初のリッチ空燃比制御時には通常より低い空燃比の（すなわちリッチの程度が大きい）排気を触媒に供給することにより、触媒の酸素貯蔵成分セリウムと結合していた硫黄成分の脱離が完全に行われるようになり、触媒は本来のＯ2ストレージ機能を発揮することができるようになる。
【００８７】
図５に示すように、本実施形態では最初のリッチ空燃比制御（硫黄被毒回復制御）時には酸素放出量の計測は行われない。
なお、ステップ４２５−０３におけるＯＸＲはリッチ空燃比判定のための基準値である。本実施形態では、例えばＺ形出力特性を有する空燃比センサなどのように空燃比がリッチであるほど出力が大きくなる空燃比センサ３１が使用されており、ステップ４２５−０３では、センサ３１出力が判定値ＯＸＲを越えた場合に触媒を通過した排気空燃比がリッチ空燃比になったと判定するようにしている。
【００８８】
ステップ４２３ら４２５で最初のリッチ空燃比制御が完了してフラグＸが１にセットされると、次の図４の操作ではフラグＡＦＸの値が反転されステップ４２９のリーン空燃比制御が実行される。
【００８９】
図６はステップ４２９で実行されるリーン空燃比制御の詳細を示すフローチャートである。
図６のリーン空燃比制御では、まずステップ４２９−０１でリーン空燃比制御時の目標空燃比ＡＦＬが、
ＡＦＬ＝ＡＦＳＴ／（１−（Ｃ１／ＧＡ））……（１）
として算出される。
【００９０】
（１）式において、ＡＦＳＴは理論空燃比、ＧＡは機関吸入空気流量（重量流量）である。
前述したように、本実施形態ではリーン空燃比制御時には単位時間当りに触媒５に吸蔵される酸素量が流量にかかわらず一定値になるように排気空燃比ＡＦＬが設定される。
【００９１】
今、空燃比がＡＦＬ（リーン）であった場合、単位時間内に機関に供給される燃料量（重量）ＧＬは、ＧＬ＝ＧＡ／ＡＦＬで表される。
ところが、ＧＬの量の燃料が完全燃焼して理論空燃比ＡＦＳＴの排気を生成するために必要な空気量は、ＡＦＳＴ×ＧＬでしかない。すなわち、空燃比ＡＦＬ、流量ＧＡの排気には、理論空燃比の排気に対してＧＡ−ＡＦＳＴ×ＧＬの流量の余剰の空気が含まれていることになる。これを酸素量に換算すると、余剰の酸素量はＣ0×（ＧＡ−ＡＦＳＴ×ＧＬ）となる（Ｃ0は空気中の酸素濃度）。
【００９２】
触媒通過後、触媒の有するＯ2ストレージ機能により排気中の酸素が触媒に吸蔵されて排気空燃比は理論空燃比になるのであるから、触媒５には単位時間当りに上記余剰量の酸素Ｃ0×（ＧＡ−ＡＦＳＴ×ＧＬ）が吸蔵される。
【００９３】
従って、吸気（排気）流量ＧＡにかかわらず上記単位時間当りの触媒の酸素吸蔵量を一定にするためには、
（ＧＡ−ＡＦＳＴ×ＧＬ）×Ｃ0＝ＣＯＮＳＴ（一定）
となる必要がある。
【００９４】
ＧＬ＝ＧＡ／ＡＦＬの関係を用いて上記式を変形すると、
（ＧＡ−ＡＦＳＴ×ＧＡ／ＡＦＬ）＝Ｃ１（一定値）となり、この式を更に変形すると、
ＡＦＬ＝ＡＦＳＴ／（１−（Ｃ１／ＧＡ））……（１）
が得られる。
【００９５】
（１）式から判るように、リーン空燃比目標値ＡＦＬは排気流量ＧＡが大きくなるほど理論空燃比ＡＦＳＴに近づくようになる。
ステップ４２９−０１では上記（１）式を用いてリーン空燃比制御時の目標空燃比ＡＦＬを算出する。
【００９６】
また、ステップ４２９−０１で算出した目標空燃比はステップ４２９−０３から４２９−１１で上限値がＬＭＡＸ、下限値がＬＭＩＮの範囲を越えないように制限される。上限値ＬＭＡＸは機関の運転に影響が生じない空燃比の上限値、下限値ＬＭＩＮはセリアで十分に酸素の吸蔵が行われ、触媒の酸素吸蔵作用が生じる範囲のリーン空燃比とされる。
【００９７】
なお、上記（１）式における定数Ｃ１（単位時間当りの酸素吸蔵量）、空燃比の上下限値ＬＭＡＸ、ＬＭＩＮは、触媒や機関の種類に応じて異なってくるため、実際の触媒と機関とを用いた実験により最適値を決定することが好ましい。
【００９８】
ステップ４２９−１１では、ステップ４２９−０１で算出された空燃比目標値ＡＦＬが上下限値の間にある場合には、ステップ４２９−０１で算出した値が、算出されたＡＦＬが上下限値の範囲を越える場合には上限値または下限値が実際の空燃比目標値ＡＦＴとして設定される。
【００９９】
そして、ステップ４２９−１３では、既に図５の硫黄被毒回復操作が完了しているか否かが判定され、完了している場合にはステップ４２９−１５で酸素吸蔵量カウンタＯＳＬの値がカウントアップされる。
【０１００】
ステップ４２９−１３で硫黄被毒回復操作が完了していない場合には、ステップ４２９−１５はスキップしてステップ４２９−１７に進む。
【０１０１】
この場合には後述するように酸素吸蔵量の計測は行われない。すなわち、酸素吸蔵量（吸放出量）の計測は常に最初のリッチ空燃比制御（硫黄被毒回復操作）が完了した直後のリーン空燃比制御時から開始される。
【０１０２】
次に、酸素吸蔵量カウンタＯＳＬについて説明する。
カウンタＯＳＬはリーン空燃比制御開始時から触媒に吸蔵された酸素量を表すカウンタである。
前述したように、触媒に流入する排気の流量がＧＡ、機関の単位時間当りの燃料噴射量がＧＬとすると、触媒には単位時間当りにＣ0×（ＧＡ−ＡＦＳＴ×ＧＬ）の量の酸素が吸蔵される（ＡＦＳＴは理論空燃比、Ｃ0は空気中の酸素濃度）。従って図４（図６）の操作の実行間隔をΔｔとすると、触媒の酸素吸蔵量ＯＳＬは図６の操作が実行される毎にΔＯＳＬ＝Δｔ×Ｃ0×（ＧＡ−ＡＦＳＴ×ＧＬだけ増大する。
【０１０３】
ステップ４２９−１５では、上記式によりカウンタＯＳＬの増分ΔＯＳＬを算出し、ＯＳＬの値をΔＯＳＬだけ増大する。なお、前述したように本実施形態ではΔＯＳＬの値は略一定値になるように空燃比目標値ＡＦＬが設定されている。
【０１０４】
上記によりカウンタＯＳＬの値を増大後、ステップ４２９−１７では、触媒５の下流側空燃比センサ３１出力がリーン空燃比相当値ＯＸＬより小さくなったか否か、すなわち触媒通過後の排気空燃比がリーン側に反転したか否かが判断される。
ステップ４２９−１７で触媒通過後の排気空燃比がリーン側に反転していた場合には、触媒は吸蔵可能な最大量まで酸素を吸蔵したことを意味する。
【０１０５】
そこで、この場合にはステップ４２９−１９で今回のリーン空燃比制御における触媒酸素吸蔵量ＯＳＬを前回までの計測値に積算して積算値ΣＯＳＬを求め、ステップ４２９−２１ではカウンタＯＳＬをクリアするとともに、リーン空燃比計測回数カウンタＮの値を１だけ増大し、ステップ４２９−２５では今回の計測が終了したことを示すためにフラグＸの値が１をセットする。これにより、次回に図４の操作が実行されると、ステップ４２９のリーン空燃比制御の代りにステップ４２７のリッチ空燃比制御が実行されるようになる。
【０１０６】
また、ステップ４２９−１７で排気空燃比がリーン側に反転していない場合には、ステップ４２７−１９から４２７−２５はスキップされ、フラグＸの値は０に保持されるため、次回に図４の操作が行われた時にもリーン空燃比制御とカウンタＯＳＬの増大とが継続される。
【０１０７】
図７は図４ステップ４２７のリッチ空燃比制御操作の詳細を説明するフローチャートである。
図７のリッチ空燃比制御操作は、図６のリーン空燃比制御操作と同様な操作である。
ここで、ステップ４２７−０１のＡＦＲはリッチ空燃比制御時の目標空燃比を示す。この目標空燃比ＡＦＲは、リッチ空燃比制御中にＯ2ストレージ機能により触媒から放出される酸素量（すなわち、排気を理論空燃比にするために単位時間当り必要とされる酸素量が一定になるように設定され、前述の（１）式と同様な考え方で、
ＡＦＲ＝ＡＦＳＴ／（１＋（Ｃ２／ＧＡ））
として算出される（Ｃ２は定数）。
【０１０８】
すなわち、リッチ空燃比ＡＦＲは流量ＧＡが大きくなるほど理論空燃比ＡＦＳＴに近づくように設定される。
また、ステップ４２７−０３から４２７−０７におけるＲＭＡＸ、ＲＭＩＮは、それぞれＡＦＲの上限値と下限値とを表し、ＲＭＡＸはセリアから十分な酸素が放出され、触媒からの酸素放出作用が生じる範囲の空燃比に、ＲＭＩＮは機関が安定して運転可能な下限空燃比とされる。
なお、ＲＭＡＸ、ＲＭＩＮもＬＭＡＸ、ＬＭＩＮと同様、実際の機関と触媒とを用いた実験で決定することが好ましい。
【０１０９】
ステップ４２７−１１のＯＳＲ及びΔＯＳＲは、酸素放出量カウンタとその増分（図４の操作の実行間隔毎に触媒から放出される酸素量）を表す。
前述したように、この場合も本実施形態では、ΔＯＳＲは一定になるようにリッチ空燃比目標値ＡＦＲが設定されている。
【０１１０】
ステップ４２７−１７から４２７−２５では、触媒通過後の排気がリッチ空燃比側に反転（ＯＸＳ＞ＯＸＲ）したか否かが判定され、反転した場合にはカウンタＯＳＲの積算値ΣＯＳＲが算出されるとともに、リッチ空燃比計測回数カウンタＭの値がカウントアップされるのは図７の操作と同様である。
【０１１１】
次に、図６、図７の操作で算出したΣＯＳＬ、ΣＯＳＲを用いた触媒５の劣化程度の判定について説明する。
前述したように、本実施形態では図４のステップ４０３で所定の条件（計測完了条件）が成立した場合に、ステップ４３１の劣化判定が行われる。
ここで、ステップ４０３の計測完了条件とは、図６ステップ４２９−２３でカウントアップされるカウンタＮの値と、図７ステップ４２７−２３でカウントアップされるカウンタＭの値との両方が所定値Ｎ１に到達したことである。
【０１１２】
すなわち、本実施形態では触媒の劣化判定はリーン空燃比とリッチ空燃比とで酸素級放出量を計測した回数が、それぞれ所定値Ｎ１に到達したときに行われる。このように、リッチ／リーン空燃比の交互供給を十分な回数行った後に触媒劣化判定を行うことにより、劣化判定結果に触媒劣化判定操作開始時の触媒の酸素吸蔵状態の影響が生じることが防止され、正確な触媒劣化判定が行われる。
【０１１３】
図８はステップ４３１で実行される触媒劣化判定の詳細を説明するフローチャートである。
図８、ステップ４３１−１は劣化判定用Ｏ2ストレージ量ＯＳＣＭＡＸの算出を示す。本実施形態では、Ｎ回のリーン空燃比制御で触媒に吸蔵された酸素量の合計ΣＯＳＬから１回のリーン空燃比制御における酸素吸蔵量平均値（１／Ｎ）ΣＯＳＬを求め、同様にして求めた１回のリッチ空燃比制御における酸素放出量平均値（１／Ｍ）ΣＯＳＲとの平均値（１／２）（（１／Ｎ）ΣＯＳＬ＋（１／Ｍ）ΣＯＳＲ）をＯＳＣＭＡＸとして定義する。
そして、ステップ４３１−３では、上記により求めたＯＳＣＭＡＸが予め定めた基準値ＯＳＣＲＥＦ以上か否かを判断する。
【０１１４】
ＯＳＣＭＡＸ≧ＯＳＣＲＥＦである場合には、触媒の酸素の吸蔵および放出能力は十分に大きくＯ2ストレージ機能は低下していないと判断され、ステップ４３１−５では劣化フラグＸＦの値は０にセットされる。
一方、ステップ４３１−５でＯＳＣＭＡＸ＜ＯＳＣＲＥＦであった場合には触媒の酸素吸放出能力が低くなっておりＯ2ストレージ機能が低下していると判定されるため、ステップ４３１−７ではフラグＸＦの値は１にセットされる。
【０１１５】
フラグＸＦの値が１（劣化）にセットされると、本実施形態では別途ＥＣＵ３０により実行される操作により、車両運転席に設置されたアラームランプが点灯され、運転者に触媒の劣化が報知される。
【０１１６】
上記操作を終了後、ステップ４３１−９では、カウンタ積算値ΣＯＳＬ、ΣＯＳＲ、カウンタＭ、Ｎがクリアされ、次回の劣化判定に備えられる。
なお、図４の判定操作では、リーン空燃比制御時における触媒の酸素吸蔵量ＯＳＬとリッチ空燃比制御時における触媒の酸素放出量ＯＳＲとの両方を計測し、これらの平均値に基づいて触媒の劣化を判定しているが、ＯＳＬとＯＳＲとの両方を用いる代りにＯＳＬまたはＯＳＲのいずれか一方のみを用いて触媒劣化を判定するようにすることも可能である。
【０１１７】
上述したように、本実施形態では触媒を通過する排気流量に応じて触媒劣化判定時のリーン空燃比とリッチ空燃比排気の空燃比を、それぞれ流量が大きいほど理論空燃比に近づけるようにしたことにより、流量にかかわらず正確な劣化判定を行うことを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】触媒の酸素吸放出作用と排気流量との関係を説明する図である。
【図３】触媒の酸素吸放出作用と排気流量との関係を説明する図である。
【図４】触媒劣化判定操作を説明するフローチャートである。
【図５】図４の硫黄被毒回復操作の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】図４のリーン空燃比制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図７】図４のリッチ空燃比制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図８】図４の触媒劣化判定ステップの詳細を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１    機関本体
３    排気通路
５    三元触媒
３０    ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３１    排気空燃比センサ
【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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