(57)【要約】【課題】触媒内がリッチ雰囲気になり得ることを前提に触媒劣化を精度よく検出すること。【解決手段】触媒劣化検出装置は、エンジン１の排気を浄化する三元触媒１２に係り、エンジン１の空燃比（目標空燃比）をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて三元触媒１２を通過した排気の空燃比（触媒通過後空燃比）がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を三元触媒１２の酸素吸蔵量として計測し、その反転時間に基づき三元触媒１２の劣化を検出する。ここで、劣化検出装置は、目標空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから触媒通過後空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、目標空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒通過後空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比が所定値以上となってから三元触媒１２の劣化を検出するようになっている。【選択図】        図１
2007100556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気を浄化する触媒に係り、前記内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて前記触媒を通過した排気の空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を前記触媒の酸素吸蔵量として計測し、前記反転時間に基づき前記触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置において、
前記内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから前記触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、前記内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから前記触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比が所定値以上となってから前記触媒の劣化を検出する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】
内燃機関の排気を浄化する触媒に係り、前記内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて前記触媒を通過した排気の空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を前記触媒の酸素吸蔵量として計測し、前記反転時間に基づき前記触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置において、
前記内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから前記触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、前記内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから前記触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比が所定値未満となるときに前記触媒の劣化の検出を禁止する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】
内燃機関の排気を浄化するための触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置であって、
前記内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させるための空燃比反転手段と、
前記触媒を通過した排気の酸素濃度を検出するための酸素濃度検出手段と、
前記酸素濃度検出手段の検出値に基づき前記触媒を通過した排気の空燃比を判定するための空燃比判定手段と、
前記空燃比反転手段が前記内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて前記空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を前記触媒の酸素吸蔵量として計測し、前記反転時間に基づき前記触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
前記空燃比反転手段が前記内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから前記空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、前記空燃比反転手段が前記内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから前記空燃比判定手段により判定される空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比を算出するための反転時間比算出手段と、
前記算出される比が所定値以上となってから前記劣化判定手段による判定を許可する判定許可手段と
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４】
内燃機関の排気を浄化するための触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置であって、
前記内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させるための空燃比反転手段と、
前記触媒を通過した排気の酸素濃度を検出するための酸素濃度検出手段と、
前記酸素濃度検出手段の検出値に基づき前記触媒を通過した排気の空燃比を判定するための空燃比判定手段と、
前記空燃比反転手段が前記内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて前記空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を前記触媒の酸素吸蔵量として計測し、前記反転時間に基づき前記触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
前記空燃比反転手段が前記内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから前記空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、前記空燃比反転手段が前記内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから前記空燃比判定手段により判定される空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比を算出するための反転時間比算出手段と、
前記算出される比が所定値未満となるときに前記劣化判定手段による判定を禁止する判定禁止手段と
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒に係り、詳しくは、その触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気通路には、排気を浄化するための触媒を内蔵した触媒コンバータが設けられる。触媒として、例えば、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸化窒素（ＮＯｘ）を浄化することのできる三元触媒が使われる。
【０００３】
ここで、触媒が何らかの原因で劣化すると、触媒の持つ排気浄化能力が低下して排気の悪化を見過ごすことになるので、触媒の劣化を早期に検出する必要がある。そこで、触媒の劣化を検出する装置が種々提案されている。下記の特許文献１には、その装置の一例が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の装置は、内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときに触媒を通過した排気の空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を触媒の酸素吸蔵量として計測し、その反転時間に基づき触媒の劣化を検出するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１０６４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載の装置において、例えば、急加速時等において、内燃機関への供給燃料（噴射燃料）が増量されて触媒内がリッチ雰囲気になった場合に、触媒を通過した排気の空燃比に関する反転時間を用いて触媒の劣化を検出したのでは、反転時間の計測に誤差が生じ、触媒が劣化したことを誤って判定する懸念があった。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、触媒内がリッチ雰囲気になり得ることを前提として触媒の劣化を精度よく検出することを可能とした内燃機関の触媒劣化検出装置。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒に係り、内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて触媒を通過した排気の空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を触媒の酸素吸蔵量として計測し、反転時間に基づき触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置において、内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比が所定値以上となってから触媒の劣化を検出することを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成において、例えば、内燃機関への供給燃料（噴射燃料）が増量されて触媒内がリッチ雰囲気になると、内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間が通常時に比べて短くなり、触媒の酸素吸蔵量は通常時に比べて少なくなる。一方、内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間が通常時に比べて長くなる。このため、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が通常時に比べて小さくなる。ここで、上記発明の構成によれば、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値以上となってから触媒の劣化を検出する。リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値以上となるときとは、触媒内がリッチ雰囲気とならないときを想定している。従って、触媒内がリッチ雰囲気とならないときに触媒の劣化が検出されることになる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒に係り、内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて触媒を通過した排気の空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を触媒の酸素吸蔵量として計測し、反転時間に基づき触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置において、内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比が所定値未満となるときに触媒の劣化の検出を禁止することを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成において、内燃機関への供給燃料（噴射燃料）が増量されて触媒内がリッチ雰囲気になると、内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間が通常時に比べて短くなり、触媒の酸素吸蔵量は通常時に比べて少なくなる。一方、内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間が通常時に比べて長くなる。このため、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が通常時に比べて小さくなる。ここで、上記発明の構成によれば、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値未満となるときに触媒の劣化の検出を禁止する。リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値未満となるときとは、触媒内がリッチ雰囲気となるときを想定している。従って、触媒内がリッチ雰囲気となるときに触媒の劣化が検出されることはない。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、内燃機関の排気を浄化するための触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置であって、内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させるための空燃比反転手段と、触媒を通過した排気の酸素濃度を検出するための酸素濃度検出手段と、酸素濃度検出手段の検出値に基づき触媒を通過した排気の空燃比を判定するための空燃比判定手段と、空燃比反転手段が内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を触媒の酸素吸蔵量として計測し、反転時間に基づき触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、空燃比反転手段が内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、空燃比反転手段が内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから空燃比判定手段により判定される空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比を算出するための反転時間比算出手段と、算出される比が所定値以上となってから劣化判定手段による判定を許可する判定許可手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成において、内燃機関への供給燃料（噴射燃料）が増量されて触媒内がリッチ雰囲気になると、内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間が通常時に比べて短くなり、触媒の酸素吸蔵量は通常時に比べて少なくなる。一方、内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間が通常時に比べて長くなる。このため、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が通常時に比べて小さくなる。ここで、上記発明の構成によれば、判定許可手段は、反転時間比算出手段により算出されるリッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値未満となってから劣化判定手段による触媒の劣化の判定を許可する。リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値以上となるときとは、触媒内がリッチ雰囲気とならないときを想定している。従って、触媒内がリッチ雰囲気とならないときに触媒の劣化が検出されることになる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、内燃機関の排気を浄化するための触媒の劣化を検出する内燃機関の触媒劣化検出装置であって、内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させるための空燃比反転手段と、触媒を通過した排気の酸素濃度を検出するための酸素濃度検出手段と、酸素濃度検出手段の検出値に基づき触媒を通過した排気の空燃比を判定するための空燃比判定手段と、空燃比反転手段が内燃機関の空燃比をリッチとリーンとの間で反転させたときから、その反転に応じて空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチとリーンとの間で反転するまでの反転時間を触媒の酸素吸蔵量として計測し、反転時間に基づき触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、空燃比反転手段が内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから空燃比判定手段により判定される空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間に対する、空燃比反転手段が内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから空燃比判定手段により判定される空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間の比を算出するための反転時間比算出手段と、算出される比が所定値未満となるときに劣化判定手段による判定を禁止する判定禁止手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成において、内燃機関への供給燃料（噴射燃料）が増量されて触媒内がリッチ雰囲気になると、内燃機関の空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリッチへ反転するまでのリッチ反転時間が通常時に比べて短くなり、触媒の酸素吸蔵量は通常時に比べて少なくなる。一方、内燃機関の空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒を通過した排気の空燃比がリーンへ反転するまでのリーン反転時間が通常時に比べて長くなる。このため、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が通常時に比べて小さくなる。ここで、上記発明の構成によれば、判定禁止手段は、反転時間比算出手段により算出されるリッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値以上となるときに劣化判定手段による触媒の劣化の判定を禁止する。リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比が所定値未満となるときとは、触媒内がリッチ雰囲気となるときを想定している。従って、触媒内がリッチ雰囲気となるときに触媒の劣化が検出されることはない。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１乃至４に記載の発明によれば、触媒内がリッチ雰囲気になり得ることを前提としてその触媒の劣化を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明における内燃機関の触媒劣化検出装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１に、自動車に搭載されたエンジンシステムの概略構成図を示す。周知の構造を有する多気筒のエンジン１は、吸気通路２を通じて供給される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路３を通じて排出させることにより、ピストン（図示しない）を動作させてクランクシャフト４を回転させ、動力を得るようになっている。
【００１９】
吸気通路２に設けられたスロットルバルブ５は、同通路２を流れて各気筒に吸入される空気量（吸気量）を調節するために開閉される。このバルブ５は、運転席に設けられたアクセルペダル６の操作に連動して作動する。スロットルバルブ５に対して設けられたスロットルセンサ２１は、このバルブ５の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路２に設けられたエアフローメータ２２は、吸気通路２を流れる吸気量Ｇａを計測し、その計測値に応じた電気信号を出力する。
【００２０】
各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁（インジェクタ）７は、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射供給する。各インジェクタ７には、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料パイプ等より構成される燃料供給装置（図示略）により燃料が圧送される。
【００２１】
各気筒に対応してエンジン１に設けられた点火プラグ８は、イグナイタ９から出力される高電圧を受けて点火動作をする。各点火プラグ８の点火時期は、イグナイタ９による高電圧の出力タイミングにより決定される。
【００２２】
排気通路３に設けられた触媒コンバータ１１は、エンジン１から排出される排気を浄化するための三元触媒１２を内蔵する。周知のように、三元触媒１２は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行う。これにより排気中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ、ＮＯｘ）を、無害な二酸化炭素（ＣＯ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び窒素（Ｎ2）に清浄化する。三元触媒１２の持つ排気清浄化特性は、エンジン１の設定空燃比により大きく変わる。即ち、空燃比が薄い（リーン）ときは、燃焼後の酸素（Ｏ2）の量が多くなり、酸化作用が活発に、還元作用が不活発になる。この酸化と還元のバランスがとれたとき（理論空燃比に近付いたとき）、三元触媒１２は最も有効に働くことになる。
【００２３】
排気通路３において、三元触媒１２の上流側には空燃比センサ２３が、下流側には酸素センサ２４がそれぞれ設けられる。空燃比センサ２３は、エンジン１から排気通路３へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを電流値として検出し、これを電圧値に変換して空燃比を検出するようになっている。酸素センサ２４は、三元触媒１２を通過した排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。この実施形態で、酸素センサ２４は、本発明の酸素濃度検出手段に相当する。
【００２４】
エンジン１に設けられた回転速度センサ２５は、クランクシャフト４の角速度、即ち、エンジン回転速度ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられ水温センサ２６は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
【００２５】
この実施形態で、前述したスロットルセンサ２１、エアフローメータ２２、空燃比センサ２３、酸素センサ２４、回転速度センサ２５及び水温センサ２６等は、エンジン１又は自動車の運転状態を検出するための運転状態検出手段に相当する。
【００２６】
運転席に設けられた警告ランプ１３は、三元触媒１２の劣化を運転者に警告するために点灯するようになっている。
【００２７】
この実施形態で、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、スロットルセンサ２１、エアフローメータ２２、空燃比センサ２３、酸素センサ２４、回転速度センサ２５及び水温センサ２６等から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ３０は、これらの入力信号に基づいて空燃比制御を含む燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行し、各インジェクタ７及びイグナイタ９を制御する。併せて、ＥＣＵ３０は、上記信号に基づいて触媒劣化検出処理を実行し、警告ランプ１８を制御する。
【００２８】
ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ７を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射タイミングを制御することである。空燃比制御とは、少なくとも空燃比センサ２３からの出力信号に基づいてインジェクタ７を制御することにより、エンジン１の空燃比を理論空燃比等の所定の空燃比にフィードバック制御することである。従って、この実施形態では、インジェクタ７及びＥＣＵ３０等により、少なくとも空燃比センサ２３の出力信号に基づきエンジン１の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するための空燃比制御手段が構成される。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグナイタ９を制御することにより、各点火プラグ８による点火時期を制御することである。
【００２９】
触媒劣化検出処理とは、所定条件下で行われるものであり、酸素センサ２４からの出力信号に基づいて三元触媒１２の劣化を検出をすることである。
【００３０】
この実施形態で、ＥＣＵ３０は、本発明の空燃比反転手段、空燃比判定手段、劣化判定手段、反転時間比算出手段、判定許可手段及び判定禁止手段に相当する。ＥＣＵ３０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等よりなる周知の構成を備えたものである。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ＥＣＵ（ＣＰＵ）３０は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
【００３１】
次に、ＥＣＵ３０が実行する触媒劣化検出処理の内容について説明する。図２に「触媒劣化検出処理ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ３０は、このルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。
【００３２】
先ず、ステップ１００で、ＥＣＵ３０は、触媒劣化検出のための前提条件が成立したか否かを判断する。前提条件として、ＥＣＵ３０は、エンジン１の暖機後であること、サブフィードバック制御実行中であること、吸気量Ｇａが所定範囲内であること及び触媒床温が所定範囲内であることが挙げられる。これらの条件が全て成立している場合に、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１１０へ移行する。
【００３３】
ステップ１１０で、ＥＣＵ３０は、図３（ａ）に示すように、目標空燃比をリッチとリーンとの間で反転する。すなわち、ＥＣＵ３０は、インジェクタ７からの燃料噴射量を制御することで、エンジン１の空燃比をリッチとリーンとの間で強制的に反転させる。
【００３４】
次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ３０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、目標空燃比をリーンからリッチへ反転させたときから三元触媒１２を通過した排気の空燃比（触媒通過後空燃比）がリーンからリッチへ反転するまでの「リッチ反転時間」を算出する。ここで、ＥＣＵ３０は、酸素センサ２４の検出値に基づいて触媒通過後空燃比を判定する。
【００３５】
次に、ステップ１２１で、ＥＣＵ３０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、目標空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒通過後空燃比がリッチからリーンへ反転するまでの「リーン反転時間」を算出する。
【００３６】
次に、ステップ１２２で、ＥＣＵ３０は、リッチ反転時間とリーン反転時間との平均値を「反転平均時間」として算出する。この反転平均時間は、三元触媒１２の酸素吸蔵量を反映しており、この反転平均時間に基づいて三元触媒１２の劣化を検出することができる。
【００３７】
次に、ステップ１２３で、ＥＣＵ３０は、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比を「反転時間比」として算出する。
【００３８】
その後、ステップ１３０で、ＥＣＵ３０は、反転時間比が所定値未満であるか否かを判断する。ここで、所定値として、例えば「１／３」を当てはめることができる。反転時間比が所定値未満である場合、ＥＣＵ３０は、三元触媒１２の劣化判定（劣化検出）を禁止すべく処理をステップ１００へ戻す。反転時間比が所定値未満でない場合、すなわち反転時間比が所定値以上である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１４０へ移行する。
【００３９】
ステップ１４０で、ＥＣＵ３０は、ステップ１３０の否定判断が規定回数以上なされたか否かを判断する。ここで、規定回数として、例えば「２回」を当てはめることができる。ステップ１３０の否定判断が規定回数未満である場合、ＥＣＵ３０は、三元触媒１２の劣化判定（劣化検出）を禁止すべく処理をステップ１００へ戻す。ステップ１３０の否定判断が規定回数以上である場合、ＥＣＵ３０は、三元触媒１２の劣化判定（劣化検出）を許可して劣化検出を行うべく処理をステップ１５０へ移行する。
【００４０】
ステップ１５０で、ＥＣＵ３０は、反転平均時間が所定値以上であるか否かを判断する。ここで、所定値は、三元触媒１２の酸素吸蔵量を反映した判定値である。この判断結果が肯定である場合、正常判定として、ＥＣＵ３０は、ステップ１６０で、正常コードをバックアップＲＡＭに記録し、警告ランプ１３を消灯する。一方、ステップ１５０の判断結果が否定である場合、異常判定として、ＥＣＵ３０は、ステップ１７０で、異常コードをバックアップＲＡＭに記録し、警告ランプ１３を点灯する。
【００４１】
ここで、バックアップＲＡＭに記録された正常コード及び異常コードは、例えば、エンジン１をメンテナンスするときに読み出すことで、故障履歴として利用される。また、警告ランプ１３が点灯することにより、三元触媒１２が劣化していることが、運転者に直ちに報知されることになる。
【００４２】
上記ルーチンによれば、反転時間比が所定値未満でないとき（所定値以上のとき）に三元触媒１２の劣化検出が許容され、その劣化検出が行われる場合がある。一方、反転時間比が所定値未満となるときに三元触媒１２の劣化検出が禁止され、その劣化検出は行われない。
【００４３】
ここで、三元触媒１２の中がリッチ雰囲気とならない通常時における目標空燃比、空燃比センサ出力、酸素センサ出力及び触媒通過後空燃比の挙動を図４にタイムチャートにより示す。このタイムチャートにおいて、図４（ａ）に示すように、目標空燃比が周期的にリッチとリーンとの間で反転する。この場合、目標空燃比がリッチとなる期間と、リーンとなる期間は同じである。この目標空燃比の周期的変化に同期して、図４（ｂ）に示すように、空燃比センサ出力が周期的に変化する。また、この目標空燃比の変化に遅れて、図４（ｃ）に示すように、酸素センサ出力が周期的に変化する。そして、この酸素センサ出力の変化に同期して、触媒通過後空燃比がリッチとリーンとの間で周期的に変化する。
【００４４】
上記挙動において、先ず、目標空燃比がリッチとなるとき、リッチの排気が三元触媒１２に入るので、三元触媒１２の中は酸素を消費して徐々にリッチに変化することになる。この結果、三元触媒１２を通過した排気はリーンとなり、酸素センサ２４の出力がリーンとなる。その後、三元触媒１２の中の酸素を全て消費すると、三元触媒１２を通過した後の排気もリッチのままとなり、酸素センサ２４の出力がリッチとなる。このとき、ＥＣＵ３０は、目標空燃比をリッチからリーンへ切り替えることになる。その後、リッチの反対で、目標空燃比がリーンとなるとき、三元触媒１２にリーンの排気が入るので、三元触媒１２は酸素を吸蔵して徐々にリーンに変化することになる。これら一連の挙動が繰り返される。
【００４５】
図４において、例えば、時刻ｔ３で、目標空燃比がリーンからリッチへ反転すると、少し遅れて、時刻ｔ４で、触媒通過後空燃比がリーンからリッチへ反転する。この時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間がリッチ反転時間ＴＲ１として算出される。また、時刻ｔ４で、目標空燃比がリッチからリーンへ反転すると、少し遅れて、時刻ｔ５で、触媒通過後空燃比がリッチからリーンへ反転する。この時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間がリーン反転時間ＴＬＳとして算出される。三元触媒１２がリッチ雰囲気とならない通常時には、リッチ反転時間ＴＲ１に対するリーン反転時間ＴＬ１の比、すなわち反転時間比が「１：１（１／１）」の関係となる。
【００４６】
一方、三元触媒１２の中がリッチ雰囲気のときにおける目標空燃比、空燃比センサ出力、酸素センサ出力及び触媒通過後空燃比の挙動を図５にタイムチャートにより示す。このタイムチャートにおいて、図５（ａ）に示すように、目標空燃比が周期的にリッチとリーンとの間で反転する。この場合、目標空燃比がリッチとなる期間と、リーンとなる期間は、リッチとなる期間の方が短い。ここで、図４（ａ）とは異なり、目標空燃比のリッチ期間とリーン期間が同じ比率で反転しないのは、酸素センサ出力が反転しないと目標空燃比を反転させないようになっているからである。図５（ａ）に示す目標空燃比の周期的変化に同期して、図５（ｂ）に示すように、空燃比センサ出力が周期的に変化する。また、この目標空燃比の変化に遅れて、図５（ｃ）に示すように、酸素センサ出力が周期的に変化する。そして、この酸素センサ出力の変化に同期して、触媒通過後空燃比がリッチとリーンとの間で周期的に変化する。
【００４７】
図５において、例えば、時刻ｔ３で、目標空燃比がリーンからリッチへ反転すると、少し遅れて、時刻ｔ４で、触媒通過後空燃比がリーンからリッチへ反転する。この時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間がリッチ反転時間ＴＲ２として算出される。また、時刻ｔ４で、目標空燃比がリッチからリーンへ反転すると、少し遅れて、時刻ｔ５で、触媒通過後空燃比がリッチからリーンへ反転する。この時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間がリーン反転時間ＴＬ２として算出される。三元触媒１２の中がリッチ雰囲気となるときには、このリッチ反転時間ＴＲ２に対するリーン反転時間ＴＬ２の比、すなわち反転時間比が、例えば、「１：３（１／３）」の関係となる。
【００４８】
この実施形態の触媒劣化検出装置では、上記のように三元触媒１２の中がリッチ雰囲気となるときに、反転時間比が所定値未満となることを判断することで、触媒劣化の誤検出を回避するようになっている。
【００４９】
以上説明したこの実施形態の触媒劣化検出装置において、例えば、自動車の急加速時等において、エンジン１への燃料噴射量が増量されて三元触媒１２の中がリッチ雰囲気になると、エンジン１の空燃比（目標空燃比）をリーンからリッチへ反転させたときから三元触媒１２を通過した排気の空燃比（触媒通過後空燃比）がリーンからリッチへ反転するまでのリッチ反転時間が通常時に比べて短くなり、三元触媒１２の酸素吸蔵量は通常時に比べて少なくなる。一方、目標空燃比をリッチからリーンへ反転させたときから触媒通過後空燃比がリッチからリーンへ反転するまでのリーン反転時間が通常時に比べて長くなる。このため、リッチ反転時間に対するリーン反転時間の比（反転時間比）は通常時に比べて小さくなる。ここで、この実施形態の触媒劣化検出装置によれば、上記した反転時間比が所定値以上となってから三元触媒１２の劣化を検出するようになっている。ここで、反転時間比が所定値以上となるときとは、三元触媒１２の中がリッチ雰囲気とならないときを想定している。従って、三元触媒１２の中がリッチ雰囲気とならないときに三元触媒１２の劣化検出が行われることになる。このため、三元触媒１２の中がリッチ雰囲気になり得ることを考慮して三元触媒１２の劣化を精度よく検出することができるようになる。このため、例えば、自動車の急加速時等にエンジン１への燃料噴射量が増量されて三元触媒１２の中がリッチ雰囲気になった場合には、三元触媒１２の劣化検出が行われないので、三元触媒１２が劣化していると誤って判定されることがなく、劣化誤検出を防止することができる。また、三元触媒１２の中がリッチ雰囲気になっている場合でも、反転時間比が所定値以上となってから劣化検出できるため、劣化検出の機会を確保することができる。
【００５０】
尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】エンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】触媒劣化検出処理ルーチンを示すフローチャート。
【図３】目標空燃比と触媒通過後空燃比の挙動を示すタイムチャート。
【図４】目標空燃比、空燃比センサ出力、酸素センサ出力及び触媒通過後空燃比の挙動を示すタイムチャート。
【図５】目標空燃比、空燃比センサ出力、酸素センサ出力及び触媒通過後空燃比の挙動を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００５２】
１    エンジン（内燃機関）
１２    三元触媒
２４    酸素センサ（酸素濃度検出手段）
３０    ＥＣＵ（空燃比反転手段、空燃比判定手段、劣化判定手段、反転時間比算              出手段、判定許可手段及び判定禁止手段）
【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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