(57)【要約】  【課題】外部環境等の影響に対応し、触媒の劣化判定を高精度に行う。  【解決手段】三元触媒１２０の下流側にある酸素センサ１２５の出力から三元触媒内部の化学反応の反応速度を演算する反応速度演算手段２０８と、三元触媒１２０の上流側にあるリニア空燃比センサ１１８および酸素センサ１２５の出力から三元触媒１２０の酸素貯蔵能力ＯＳＣを演算するＯＳＣ指標演算手段２０４と、反応速度とＯＳＣ指標に基づき三元触媒１２０劣化判定を行う触媒劣化判定手段２０９を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられた三元触媒と、前記三元触媒の上流側における排気中の空燃比を検出する空燃比センサと、前記三元触媒の下流における排気中の酸素濃度を検出する酸素センサとを備えた内燃機関の前記三元触媒の劣化を判定する触媒診断装置であって、
前記酸素センサの出力から前記三元触媒の内部の化学反応の反応速度を演算する反応速度演算手段と、
前記空燃比センサおよび前記酸素センサの出力から前記三元触媒の酸素貯蔵能力を示すＯＳＣ指標を演算するＯＳＣ指標演算手段と、
前記反応速度演算手段によって演算された反応速度と前記ＯＳＣ指標演算手段によって演算されたＯＳＣ指標に基づき前記三元触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の触媒診断装置。
【請求項２】
前記ＯＳＣ指標演算手段は、前記空燃比センサの出力がリッチからリーンに反転した時点から前記酸素センサの出力が所定の飽和判定しきい値となるまでに応答遅れ時間よりＯＳＣ指標を演算することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項３】
吸気通路に吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段を備えると共に、排気通路に、三元触媒と、前記三元触媒の上流側における排気中の空燃比を検出するリニア空燃比センサと、前記三元触媒の下流における排気中の酸素濃度を検出する酸素センサとを備えた内燃機関の触媒診断装置であって、
前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサとの各出力から中心空燃比を演算する中心空燃比演算手段と、前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段との各出力に基づいて空燃比を制御する空燃比制御手段とを有し、
前記中心空燃比演算手段の出力に基づいて中心空燃比が正確に演算されたか否かを判定する中心空燃比判定手段と、
前記中心空燃比判定手段によって中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記酸素センサの出力から前記三元触媒の内部の化学反応の反応速度を演算する反応速度演算手段と、
前記中心空燃比判定手段により中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段の出力から前記三元触媒のＯＳＣ指標を算出するＯＳＣ指標演算手段と、
前記反応速度演算手段によって演算された反応速度と前記ＯＳＣ指標演算手段によって演算されたＯＳＣ指標に基づき前記三元触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の触媒診断装置。
【請求項４】
前記ＯＳＣ指標演算手段によるＯＳＣ指標の演算に先だって前記反応速度演算手段によって反応速度の演算を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項５】
前記反応速度演算手段によって演算された反応速度が所定値以下の場合には前記ＯＳＣ指標演算手段によるＯＳＣ指標の演算を禁止することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項６】
前記反応速度演算手段は、前記酸素センサの出力の変動に基づいて反応速度を演算する請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項７】
前記反応速度演算手段は、前記酸素センサの出力の、振幅、標準偏差、最大値と最小値の比較、ピーク値が所定の範囲を超える回数の少なくとも一つに基づいて求めることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項８】
前記中心空燃比判定手段は、空燃比が前記中心空燃比判定手段によって演算された中心空燃比から所定の制御範囲を越えた否かによって中心空燃比が正確に演算されたか否かを判定し、空燃比が中心空燃比から所定の制御範囲を越えた場合には、前記反応速度演算手段による反応速度の演算を中止することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項９】
空燃比が中心空燃比から所定の制御範囲内に復帰した後は、復帰時点より所定時間が経過するまで、前記反応速度演算手段による反応速度の演算を引き続き禁止することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項１０】
前記反応速度演算手段によって演算された反応速度を補正する反応速度補正手段を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項１１】
前記反応速度補正手段は、前記ＯＳＣ指標演算中の平均空気流量と前記反応速度演算中の平均空気流量の差、前記ＯＳＣ指標演算中の平均燃料噴射量と前記反応速度演算中の平均燃料噴射量の差の少なくとも一つに基づいて前記反応速度の補正することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の触媒診断装置。
【請求項１２】
吸気通路に設けられ吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、排気通路に設けられた三元触媒と、前記三元触媒の上流側における排気中の空燃比を検出するリニア空燃比センサと、前記三元触媒の下流における排気中の酸素濃度を検出する酸素センサと、を有する内燃機関を搭載した自動車であって、
前記内燃機関は、前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサの出力から中心空燃比を演算する中心空燃比演算手段と、
前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段の出力に基づいて空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記中心空燃比演算手段の出力に基づいて中心空燃比が正確に演算されたか否かを判定する中心空燃比判定手段と、
前記中心空燃比判定手段によって中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記酸素センサの出力から前記三元触媒内部の化学反応の反応速度を演算する反応速度演算手段と、
前記中心空燃比判定手段により中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段の出力から前記触媒のＯＳＣ指標を算出するＯＳＣ指標演算手段と、
前記反応速度演算手段によって演算された反応速度と前記ＯＳＣ指標演算手段によって演算されたＯＳＣ指標に基づき前記三元触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段と、
を有する制御装置を具備することを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の触媒診断装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に設けられている三元触媒が劣化しているか否かを診断する内燃機関の触媒診断装置およびその触媒診断装置を有する内燃機関を搭載した自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気中の有害成分である未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するため、排気通路の途中に、三元触媒を取り付けることが従来から行われている。
【０００３】
このような排気浄化装置においては、三元触媒が劣化およびなんらかの理由によって障害をきたした場合には、有害成分の浄化効率が減少し、排気を十分に浄化できなくなる。このため、三元触媒の浄化能力の特性変化を検出する方法や装置が従来から提案されている。
【０００４】
三元触媒の浄化能力の特性変化を検出する従来技術として、三元触媒の上流と下流に設置した空燃比センサの出力に基づいて触媒劣化の有無を判定し、さらに触媒温度を推定して、不必要な触媒劣化判定実行を制限するとともに触媒温度が変化している状態でも高精度な劣化判定を行う触媒劣化検出装置がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
三元触媒の排気浄化能力が、触媒温度に依存する領域と、触媒温度に依存しない領域があるため、特許文献１の触媒劣化検出装置では、触媒温度を推定することで、三元触媒の排気浄化能力が触媒温度に依存しない領域に加えて、依存する領域においても正確に劣化を検出することを意図している。
【０００６】
具体的には、空燃比のフィードバック制御中に、排気管中に設置された触媒の上流側空燃比センサの出力と、下流側酸素センサの出力の軌跡長に基づいて触媒劣化の有無を判別すると同時に、内燃機関に吸入された空気量から現在の触媒温度を推定する。
【０００７】
そして、求めた触媒温度に基づいて触媒劣化判定実行許容範囲を設定して触媒に流入する排気の空燃比がこの許容範囲にある場合にのみ劣化判定を実行する。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１３２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の触媒劣化検出装置のように、触媒温度を用いる劣化判定方法を実際に行うと次のような問題が生じる場合がある。
【００１０】
触媒温度は内燃機関運転中に天候や気温、湿度など外部環境の影響を受けるため、空気流量から触媒温度を推定すると、例えば上記の外部環境による影響を考慮せずに触媒温度を推定するため、正確な触媒温度を把握することが困難である。
【００１１】
温度センサを用いても、触媒温度は触媒内で一様に分布していないため、正確な触媒温度の把握は困難である。これは、触媒内では有害物質を浄化する浄化反応が触媒内に点在する貴金属の周辺で発生するためである。
【００１２】
これらの結果、触媒温度の推定結果は、ばらつき、触媒劣化判定実行許容範囲の精度が悪化するため、劣化判定の精度も悪化する。
【００１３】
本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、外部環境等の影響に対応した触媒の劣化判定を高精度に行うことのできる内燃機関の触媒診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するべく、本発明の内燃機関の触媒診断装置は、基本的には、排気通路に設けられた三元触媒と、前記三元触媒の上流側における排気中の空燃比を検出する空燃比センサと、前記三元触媒の下流における排気中の酸素濃度を検出する酸素センサと、を有する内燃機関の前記三元触媒の劣化を判定する触媒診断装置であって、前記酸素センサの出力から前記三元触媒の内部の化学反応の反応速度を演算する反応速度演算手段と、前記空燃比センサおよび前記酸素センサの出力から前記三元触媒の酸素貯蔵能力を示すＯＳＣ指標を演算するＯＳＣ指標演算手段と、前記反応速度演算手段によって演算された反応速度と前記ＯＳＣ指標演算手段によって演算されたＯＳＣ指標に基づき前記三元触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段とを有する。
【００１５】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、好ましくは、前記ＯＳＣ指標演算手段は、前記空燃比センサの出力がリッチからリーンに反転した時点から前記酸素センサの出力が所定の飽和判定しきい値となるまでに応答遅れ時間よりＯＳＣ指標を演算する。
【００１６】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、吸気通路に吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段を備え、排気通路に、三元触媒と、前記三元触媒の上流側における排気中の空燃比を検出するリニア空燃比センサと、前記三元触媒の下流における排気中の酸素濃度を検出する酸素センサを備えた内燃機関の触媒診断装置であって、前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサの各出力から中心空燃比を演算する中心空燃比演算手段と、前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段の各出力に基づいて空燃比を制御する空燃比制御手段とを有する内燃機関の触媒診断装置において、前記中心空燃比演算手段の出力に基づいて中心空燃比が正確に演算されたか否かを判定する中心空燃比判定手段と、前記中心空燃比判定手段によって中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記酸素センサの出力から前記三元触媒の内部の化学反応の反応速度を演算する反応速度演算手段と、前記中心空燃比判定手段により中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段の出力から前記三元触媒のＯＳＣ指標を算出するＯＳＣ指標演算手段と、前記反応速度演算手段によって演算された反応速度と前記ＯＳＣ指標演算手段によって演算されたＯＳＣ指標に基づき前記三元触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段とを有する。
【００１７】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、好ましくは、前記ＯＳＣ指標演算手段によるＯＳＣ指標の演算に先だって前記反応速度演算手段によって反応速度の演算を行う。
【００１８】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、好ましくは、前記反応速度演算手段によって演算された反応速度が所定値以下の場合には前記ＯＳＣ指標演算手段によるＯＳＣ指標の演算を禁止する。
【００１９】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、好ましくは、前記反応速度演算手段は、前記酸素センサの出力の変動に基づいて反応速度を演算する。
【００２０】
本発明による触媒診断装置は、好ましくは、前記反応速度演算手段は、前記酸素センサの出力の、振幅、標準偏差、最大値と最小値の比較、ピーク値が所定の範囲を超える回数の少なくとも一つに基づいて求める。
【００２１】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、好ましくは、前記中心空燃比判定手段は、空燃比が前記中心空燃比判定手段によって演算された中心空燃比から所定の制御範囲を越えた否かによって中心空燃比が正確に演算されたか否かを判定し、空燃比が中心空燃比から所定の制御範囲を越えた場合には、前記反応速度演算手段による反応速度の演算を中止する。
【００２２】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、好ましくは、空燃比が中心空燃比から所定の制御範囲内に復帰した後は、復帰時点より所定時間が経過するまで、前記反応速度演算手段による反応速度の演算を引き続き禁止する。
【００２３】
本発明による内燃機関の触媒診断装置は、好ましくは、前記反応速度演算手段によって演算された反応速度を補正する反応速度補正手段を有する。
【００２４】
本発明による触媒診断装置は、好ましくは、前記反応速度補正手段は、前記ＯＳＣ指標演算中の平均空気流量と前記反応速度演算中の平均空気流量の差、前記ＯＳＣ指標演算中の平均燃料噴射量と前記反応速度演算中の平均燃料噴射量の差の少なくとも一つに基づいて前記反応速度の補正する。
【００２５】
本発明による自動車は、吸気通路に設けられ吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、排気通路に設けられた三元触媒と、前記三元触媒の上流側における排気中の空燃比を検出するリニア空燃比センサと、前記三元触媒の下流における排気中の酸素濃度を検出する酸素センサと、を有する内燃機関の搭載された自動車であって、前記内燃機関は、前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサの出力から中心空燃比を演算する中心空燃比演算手段と、前記吸入空気流量検出手段と前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段の出力に基づいて空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記中心空燃比演算手段の出力に基づいて中心空燃比が正確に演算されたか否かを判定する中心空燃比判定手段と、前記中心空燃比判定手段によって中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記酸素センサの出力から前記三元触媒内部の化学反応の反応速度を演算する反応速度演算手段と、前記中心空燃比判定手段により中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に前記リニア空燃比センサと前記酸素センサと前記中心空燃比演算手段の出力から前記触媒のＯＳＣ指標を算出するＯＳＣ指標演算手段と、前記反応速度演算手段によって演算された反応速度と前記ＯＳＣ指標演算手段によって演算されたＯＳＣ指標に基づき前記三元触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段とを有する制御装置を具備する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の内燃機関の触媒診断装置によれば、反応速度演算手段によって演算された反応速度とＯＳＣ指標演算手段によって演算されたＯＳＣ指標との組み合わせで三元触媒の劣化判定を行うから、外部環境等の影響による触媒の特性変化に対応し、触媒劣化判定の精度が向上し、併せて劣化判定可能な領域を拡大することが可能になり、触媒診断の性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の内燃機関の触媒診断装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態の触媒診断装置が適用される筒内噴射内燃機関の全体構成を示したものである。
【００２９】
図１において、筒内噴射内燃機関１０７は、自動車に搭載されるものである、該筒内噴射内燃機関１０７のシリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関１０７の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフロセンサ）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。
【００３０】
エアフロセンサ１０３からは、吸気流量（吸入空気流量）を表す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されている。
【００３１】
スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。
【００３２】
コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、シリンダ１０７ｂの燃焼室１０７ｃに導かれる。
【００３３】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されてコモンレール１２６へ圧送される。
【００３４】
コモンレール１２６の高圧燃料は各シリンダ１０７ｂに設けられているインジェクタ１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４によって点火される。
【００３５】
排気弁１０７ｄのカムシャフト１００に取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフト１００の位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。なお、カム角センサ１１６は吸気弁１０７ｅ側のカムシャフト１２２の取り付けてもよい。
【００３６】
内燃機関１０７のクランクシャフト１０７ｆの回転と位相を検出するために、クランク角センサ１１７が設けられている。クランク角センサ１１７の出力はコントロールユニット１１５に入力される。
【００３７】
排気管１１９の途中には三元触媒１２０が設けられている。三元触媒１２０の上流にリニア空燃比センサ１１８が、下流には酸素センサ１２５が各々設けられている。
【００３８】
リニア空燃比センサ１１８は、三元触媒１２０に流入する排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００３９】
酸素センサ１２５は、三元触媒１２０から流出する排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００４０】
なお、ここでは、筒内噴射内燃機関について説明したが、本発明による触媒診断装置が適用可能な内燃機関は、これに限られず、インジェクタ１１２を吸気ポートに取り付けたポート噴射内燃機関（図２参照）についても適用できる。
【００４１】
本発明による触媒診断装置およびそれが適用される内燃機関の一つの実施形態（実施形態１）の概要を、図２を参照して説明する。
【００４２】
内燃機関１０７の吸気通路２０１には、吸気空気流量を検出する吸入空気流量検出手段として、リエアフロセンサ１０３が設置されている。
【００４３】
内燃機関１０７の排気通路２０２の途中には三元触媒１２０が設置されており、排気通路２０２を流れる排気ガスの流れで見て三元触媒１２０より上流側に排気中の空燃比を検出するリニア空燃比センサ１１８があり、三元触媒１２０より下流側に排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ１２５がある。
【００４４】
コントロールユニット１１５は、マイクロコンピュータ式のものであり、コンピュータプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に、ＯＳＣ指標演算手段２０７と、反応速度演算手段２０８と、触媒劣化判定手段２０９を具現化し、触媒診断装置をなす。
【００４５】
ＯＳＣ指標演算手段２０７は、リニア空燃比センサ１１８の出力ＲＡＢＦと酸素センサ１２５の出力ＶＲＯ２とに基づき三元触媒１２０のＯＳＣ（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ：酸素貯蔵能力）を演算する。
【００４６】
反応速度演算手段２０８は、酸素センサ１２５の出力ＶＲＯ２に基づき三元触媒１２０内部の反応速度を演算する。反応速度演算手段２０８は、酸素センサ１２５の出力ＶＲＯ２の、振幅、標準偏差、最大値と最小値の比較、ピーク値が所定の範囲を超える回数の少なくとも一つに基づいて反応速度を求める。反応速度演算手段２０８は、ＯＳＣ指標演算手段２０７によるＯＳＣ指標の演算に先だって反応速度の演算を行う。
【００４７】
本実施形態の特徴は、ＯＳＣ指標演算手段２０７と反応速度演算手段２０８の出力を用いて触媒劣化判定を行う触媒劣化判定手段２０９を設けたことである。
【００４８】
ＯＳＣ指標演算手段２０７は、リニア空燃比センサ１１８と酸素センサ１２５の出力から三元触媒１２０のＯＳＣ指標を算出する。具体例として、ＯＳＣ指標演算手段２０７は、リニア空燃比センサ１１８の出力がリッチからリーンに反転した時点から酸素センサ１２５の出力が所定の飽和判定しきい値となるまでに応答遅れ時間よりＯＳＣ指標を演算する。
【００４９】
これにより、触媒内部の反応速度に応じてＯＳＣ指標の比較が行えるため、外部環境等の影響による触媒特性の変化を反応速度の変化として捉え、ＯＳＣ指標の演算を行うことで、外部環境の影響に対応した触媒劣化判定を行うことが可能となる。
【００５０】
本実施形態１による触媒診断装置の動作フローを、図３に示されているフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
まず、三元触媒１２０の下流にある酸素センサ１２５の電圧（酸素センサ出力ＶＲＯ２）を検出する（ステップＳ３０１）。
【００５２】
つぎに、検出した酸素センサ出力ＶＲＯ２をバッファリングし、所定時間に亘ってバッファリングしたデータに基づいて反応速度演算手段２０８によって反応速度を演算する（ステップＳ３０２）。本実施形態では、バッファリング所定時間は３〜１０秒とした。バッファリング所定時間は、演算精度や演算時間などの要求に応じて選択し、演算精度が必要であれば１０秒以上バッファリングしてもよく、演算時間を短期化したければ、３秒以下で求めてもよい。なお、この反応速度演算は、ＶＲＯ２検出時が燃料カット中である場合には、中断する。
【００５３】
つぎに、ＯＳＣ指標演算の許可条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３０３）。許可条件が成立していれば、ステップＳ３０５以降の処理を行い、不成立であれば、処理を終了する。ここで、許可条件として、例えば、反応速度が所定値よりも大きいことやリニア空燃比センサ１１８などの異常条件が成立していないことなどが挙げられる。
【００５４】
許可条件が成立した場合には、三元触媒１２０の上流のリニア空燃比センサ１１８の出力（空燃比センサ出力ＲＡＢＦ）と酸素センサ出力ＶＲＯ２を検出する（ステップＳ３０４）。
【００５５】
つぎに、ＯＳＣ指標演算の中断条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。中断条件が不成立の場合には、ステップＳ３０６以降の処理を行い、成立の場合には、処理を終了する。ここで、中断条件として、ＲＡＢＦおよびＶＲＯ２検出時が燃料カット中であることなどが挙げられる。なお、ＯＳＣ指標演算の中断条件が成立した場合にはＯＳＣ指標をゼロまたは所定の値にリセットしてもよい。
【００５６】
ＯＳＣ指標演算の中断条件が不成立であると、検出した空燃比センサ出力ＲＡＢＦおよび酸素センサ出力ＶＲＯ２に基づいてＯＳＣ指標演算手段２０７によってＯＳＣ指標を演算する（ステップＳ３０６）。
【００５７】
そして、上記手順により求められた反応速度とＯＳＣ指標に基づいて触媒劣化判定手段２０９によって三元触媒の劣化を判定する（ステップＳ３０７）。
【００５８】
図４は、図３に示したフローチャートを実施した際のタイムチャートの一例である。（ａ）は空燃比センサ出力ＲＡＢＦを、（ｂ）は酸素センサ出力ＶＲＯ２を、（ｃ）は反応速度を、（ｅ）はＯＳＣ指標を各々示している。
【００５９】
酸素センサ出力ＶＲＯ２の変動が小さくなると、反応速度が大きくなり、反応速度がＯＳＣ指標演算実行しきい値Ｃを越えた時点からＯＳＣ指標の演算が開始される。
【００６０】
ＯＳＣ指標の演算が終了すると、図中の■印で示した値に基づいて三元触媒１２０の劣化判定を行う。ここで、ＯＳＣ指標の演算は、ＯＳＣの作用によって空燃比センサ出力ＲＡＢＦと酸素センサ出力ＶＲＯ２の間に応答遅れが表れることを利用し、両者の応答遅れを検出して演算する。
【００６１】
具体的には、空燃比センサ出力ＲＡＢＦが一旦リッチになるように空燃比制御し、酸素センサ出力ＶＲＯ２が枯渇判定しきい値Ａを上回った直後に、空燃比センサ出力ＲＡＢＦがリーンに反転するように空燃比制御する。
【００６２】
その結果、空燃比センサ出力ＲＡＢＦは、即座にリッチからリーンに反転するが、触媒内部は酸素の枯渇状態であるので、触媒内で酸素が飽和し、酸素センサ出力ＶＲＯ２が飽和判定しきい値Ｂとなるまでに応答遅れ時間ｄが発生する。この応答遅れ時間ｄに基づいてＯＳＣ指標を演算する。ＯＳＣ指標は、応答遅れ時間ｄに比例係数ｋをかけたもの（ｄ・ｋ）である。
【００６３】
なお、本実施形態では、応答遅れ時間ｄは、空燃比センサ出力ＲＡＢＦがリッチからリーンに反転する途中のストイキを越えた時点から酸素センサ出力ＶＲＯ２が飽和判定しきい値を下回るまでの時間とした。
【００６４】
図５は、触媒劣化判定手段２０９が、反応速度とＯＳＣ指標を用いて三元触媒１２０の劣化判定を行う具体例を示している。
【００６５】
本実施形態では、反応速度に応じて劣化判定しきい値Ｄを設定し、ＯＳＣ指標がこのしきい値Ｄよりも大きい領域にあれば、正常と判定し、しきい値Ｄより小さい領域にあれば、劣化と判定する。
【００６６】
また、反応速度がＯＳＣ指標演算実行しきい値Ｃ以下では、触媒が活性化しておらず、ＯＳＣ指標に正常と劣化の差が表れないため、劣化判定を実行することできない。そこで、正常と劣化を判定できる限界の反応速度をＲｌとし、これをＯＳＣ指標演算実行しきい値Ｃとした。
【００６７】
図６は、酸素センサ１２５の出力変動（ＶＲＯ２の変動）と触媒の反応速度の関係の一例を示している。
【００６８】
酸素センサ１２５の出力変動が大きい時には、三元触媒１２０の後部に酸素が流出していることを示しているため、触媒内の反応速度は小さく、これに対し、出力変動が小さい時には、酸素の流出が少ないため、触媒内の反応速度が大きくなる。このことを利用して酸素センサ１２５の出力変動に基づいて反応速度を演算する。
【００６９】
図７〜図１０は、前述した酸素センサ１２５の出力変動の一例を示している。
【００７０】
図７は、酸素センサ１２５の出力の振幅を出力変動としている。
【００７１】
図８は、酸素センサ１２５の出力（Ｙ）の標準偏差を出力変動としている。標準偏差は下式により求めることができる。
【００７２】
標準偏差＝√｛ｎΣＹ２−（ΣＹ）２／ｎ（ｎ−１）｝
【００７３】
図９は、酸素センサ１２５の出力の最大値Ｙｍａｘと最小値Ｙｍｉｎの差を出力変動としている。
【００７４】
図１０は、酸素センサ１２５の出力のピーク値が所定の出力の範囲外となる回数を出力変動としている。
【００７５】
なお、図７〜図１０に示した例のうち、複数を組み合わせて出力変動として使用してもよい。
【００７６】
本発明による触媒診断装置およびそれが適用される内燃機関の他の実施形態（実施形態２の概要を、図１１を参照して説明する。なお、図１１において、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００７７】
本実施形態では、コントロールユニット１１５は、コンピュータプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に、中心空燃比演算手段１１０８と、中心空燃比判定手段１１０９と、空燃比制御手段１１１０と、ＯＳＣ指標演算手段１１１１と、反応速度演算手段１１１２と、触媒劣化判定手段２０９を具現化する。
【００７８】
本実施形態では、中心空燃比演算手段１１０８と中心空燃比判定手段１１０９と空燃比制御手段１１１０が追加されていることにより、ＯＳＣ指標演算手段１１１１および反応速度演算手段１１１２の計算精度が向上し、さらに高精度な触媒劣化判定を実施することができる。
【００７９】
中心空燃比演算手段１１０８は、酸素センサ出力ＶＲＯ２と、空燃比センサ出力ＲＡＢＦと、内燃機関１０７の吸入空気量を計測するエアフロセンサ（吸気流量センサ）１０３の出力に基づき中心空燃比を演算する。
【００８０】
中心空燃比判定手段１１０９は、演算された中心空燃比に基づいて空燃比制御が中心空燃比近傍で行われているか否かを判定する。つまり、中心空燃比判定手段１１０９は、中心空燃比演算手段１１０８の出力に基づいて中心空燃比が正確に演算されたか否かを判定する。
【００８１】
空燃比制御手段１１１０は、空燃比を制御するため、酸素センサ出力ＶＲＯ２と、空燃比センサ出力ＲＡＢＦ、中心空燃比、吸入空気量に基づいて燃料噴射量を算出し、燃料噴射装置であるインジェクタによる燃料の噴射量を制御する。
【００８２】
反応速度演算手段１１１２は、中心空燃比判定手段１１０９によって中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に限って、酸素センサ１２５の出力から三元触媒内部の化学反応の反応速度を演算する。反応速度演算手段２０８による反応速度の演算は、前述の実施形態と同様に、酸素センサ１２５の出力ＶＲＯ２の、振幅、標準偏差、最大値と最小値の比較、ピーク値が所定の範囲を超える回数の少なくとも一つに基づいて行われればよい。
【００８３】
ＯＳＣ指標演算手段１１１１は、中心空燃比判定手段１１０９により中心空燃比が正確に演算されたと判定された時に限って、リニア空燃比センサ１１８と酸素センサ１２５と中心空燃比演算手段１１０８の出力から三元触媒１２０のＯＳＣ指標を算出する。
【００８４】
本実施形態２による触媒診断装置の動作フローを、図１２に示されているフローチャートを参照して説明する。
【００８５】
まず、中心空燃比演算手段１１０８によって酸素センサ出力ＶＲＯ２と、空燃比センサ出力ＲＡＢＦと吸入空気量（空気流量）に基づいて中心空燃比を演算する（ステップＳ１２０１）。
【００８６】
つぎに、中心空燃比判定手段１１０９によって中心空燃比判定が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０２）。中心空燃比判定が成立していれば、ステップＳ１２０３以降を実施し、不成立であれば、処理を終了する。判定条件の詳細は後述する。
【００８７】
中心空燃比判定が成立していれば、空燃比センサ出力ＲＡＢＦと酸素センサ出力ＶＲＯ２を検出する（ステップＳ１２０３）。
【００８８】
つぎに、空燃比センサ出力ＲＡＢＦが所定空燃比の制御範囲に制御されていたか否かを判定する（ステップＳ１２０４）。制御されていた場合には、ステップＳ１２０５以降の処理を実施し、制御されていない場合には、処理を終了する。本発明の実施形態では、所定の空燃比の範囲は中心空燃から±０．５の範囲とした。
【００８９】
燃比センサ出力ＲＡＢＦが所定空燃比の制御範囲に制御されていれば、つぎに、空燃比が所定の空燃比範囲を外れて復帰してから所定時間が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１２０５）。所定時間が経過している場合には、ステップＳ１２０６以降の処理を実施し、経過していない場合には、処理を終了する。
【００９０】
空燃比が所定の空燃比範囲を外れて復帰してから所定時間が経過してれば、つぎに、検出した酸素センサ出力ＶＲＯ２をバッファリングし、所定時間に亘ってバッファリングしたデータに基づいて反応速度演算手段１１１２によって反応速度を演算する（ステップＳ１２０６）。本実施形態でも、バッファリング所定時間は３〜１０秒とした。バッファリング所定時間は、演算精度や演算時間などの要求に応じて選択し、演算精度が必要であれば１０秒以上バッファリングしてもよく、演算時間を短期化したければ、３秒以下で求めてもよい。なお、この反応速度演算は、ＶＲＯ２検出時が燃料カット中である場合には、中断する。
【００９１】
つぎに、ＯＳＣ指標演算の許可条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０７）。許可条件が成立していれば、ステップＳ１２０８以降の処理を行い、不成立であれば、処理を終了する。ここで、許可条件として、例えば、反応速度が所定値よりも大きいことやリニア空燃比センサ１１８などの異常条件が成立していないことなどが挙げられる。
【００９２】
許可条件が成立した場合には、三元触媒１２０の空燃比センサ出力ＲＡＢＦと酸素センサ出力ＶＲＯ２と中心空燃比を検出する（ステップＳ１２０８）。
【００９３】
つぎに、ＯＳＣ指標演算の中断条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０９）。中断条件が不成立の場合には、ステップＳ１２１０以降の処理を行い、成立の場合には、処理を終了する。ここで、中断条件として、ＲＡＢＦおよびＶＲＯ２検出時が燃料カット中であることなどが挙げられる。なお、ＯＳＣ指標演算の中断条件が成立した場合にはＯＳＣ指標をゼロまたは所定の値にリセットしてもよい。
【００９４】
ＯＳＣ指標演算の中断条件が不成立であると、検出した空燃比センサ出力ＲＡＢＦおよび酸素センサ出力ＶＲＯ２と中心空燃比に基づいてＯＳＣ指標演算手段１１１１によってＯＳＣ指標を演算する（ステップＳ１２１０）。
【００９５】
そして、上記手順により求められた反応速度とＯＳＣ指標に基づいて触媒劣化判定手段２０９によって三元触媒の劣化を判定する（ステップＳ１２１１）。
【００９６】
図１３は、図１２に示したフローチャートを実施した際のタイムチャートの一例である。（ａ）は中心空燃比の判定結果を、（ｂ）は空燃比センサ出力ＲＡＢＦを、（ｃ）は酸素センサ出力ＶＲＯ２を、（ｄ）は反応速度を各々示している。
【００９７】
空燃比の補正後から所定時間の間、新たな補正が行われなければ、時点ｔ１で中心空燃比判定が成立する。
【００９８】
中心空燃比判定の成立中には、反応速度が演算され、中心空燃比判定が不成立および空燃比センサ出力ＲＡＢＦが所定の空燃比範囲を越えた場合には反応速度の演算を中断する。
【００９９】
また、空燃比センサ出力ＲＡＢＦが所定の空燃比範囲を越えた後に、再び所定の空燃比範囲内に復帰した場合には、酸素センサ出力ＶＲＯ２の空燃比センサ出力ＲＡＢＦに対する遅れを考慮して、所定時間以内では反応速度の演算は行わない。
【０１００】
なお、本実施形態では、空燃比センサ出力ＲＡＢＦが所定の空燃比範囲を越えてから、再び中心空燃比をよぎった時点を空燃比範囲内に復帰と判断し、所定時間はその時点から３〜１０秒とした。ここで、この所定時間は、３秒以下としても、１０秒以上としてもよい。または、空燃比センサ出力ＲＡＢＦが所定範囲内に復帰後、酸素センサ出力ＶＲＯ２の値に所定の範囲を設け、その範囲内に収束するまでを所定時間としてもよい。反応速度がＯＳＣ指標演算しきい値Ｃを越えた後は、ＯＳＣ指標演算を実行する。
【０１０１】
これ以降のタイムチャートは、図４に示されている実施形態のものと同様である。
【０１０２】
つぎに、中心空燃比演算手段１１０８による中心空燃比演算ルーチンを、図１４に示されているフローチャートを参照して説明する。
【０１０３】
まず、酸素センサ１２５の電圧（酸素センサ出力ＶＲＯ２）を測定する（ステップＳ１４０１）。
【０１０４】
つぎに、空燃比センサ出力ＲＡＢＦ、空気流量および中心空燃比に基づいて酸素貯蔵量（ＶＯＳ）を演算する（ステップＳ１４０２）。本実施形態では、ＶＯＳ＝空気流量×（ＲＡＢＦ−中心空燃比）によってＶＯＳの演算を行った。
【０１０５】
つぎに、中心空燃比の補正条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１４０３）。中心空燃比の補正条件が成立していれば、ステップＳ１４０４以降を実行し、成立していなければ、処理を終了する。ここで、中心空燃比の補正条件としては、例えば、酸素センサ１２５の電圧ＶＲＯ２が所定時間（３０秒）より長く、リッチ判定電圧ＲＶＯ２よりも小さく、かつリーン判定電圧ＬＶＯ２よりも大きいことなどが挙げられる。
【０１０６】
つぎに、触媒後の空燃比がリッチになったときの酸素貯蔵量に基づいて中心空燃比の補正（リーン補正）を行うか否かを判定する（ステップＳ１４０４）。具体的には、酸素センサ電圧ＶＲＯ２がリッチ判定電圧ＲＶＯ２よりも大きく、かつ酸素貯蔵量ＶＯＳがリッチ判定酸素貯蔵量レベルＬＶＯＳよりも大きい場合には、リーン補正のためにステップＳ１４０５に進み、そうでなければ、ステップＳ１４０６に進む。
【０１０７】
中心空燃比のリーン補正を行う判定が行われると、つぎに、中心空燃比がリッチにずれているのを補正するために、中心空燃比をリーン補正する（ステップＳ１４０５）。
【０１０８】
これに対し、中心空燃比のリーン補正を行う判定がなされない場合には、触媒後の空燃比がリーンになったときの酸素貯蔵量に基づいて中心空燃比の補正（リッチ補正）を行うか否かを判定する（ステップＳ１４６０）。具体的には、酸素センサ１２５の電圧ＶＲＯ２がリーン判定電圧ＬＶＯ２よりも小さく、かつ酸素貯蔵量ＶＯＳがリーン判定酸素貯蔵レベルＨＶＯＳよりも小さい場合には、リーン補正のためにステップＳ１４０７に進み、そうでなければ処理を終了する。
【０１０９】
中心空燃比のリッチ補正を行う判定が行われると、つぎに、中心空燃比がリーンにずれているのを補正するために、中心空燃比をリッチ補正する。
【０１１０】
なお、ステップＳ１４０５およびＳ１４０７における補正量は、常に同じ所定値にしてもよく、ＬＶＯＳとＶＯＳの差に比例した量にしてもよい。また、ＮＯｘの悪化防止感度を上げるためには、リーン補正量＜リッチ補正量とし、逆に、ＨＣ、ＣＯの悪化防止感度を上げるためには、リーン補正量＞リッチ補正量としてもよい。
【０１１１】
上記の手順にて補正した後の空燃比を中心空燃比の演算値とする。さらに、リッチおよびリーンに補正した後は、補正した回数をカウントする（ステップＳ１４０８）。
【０１１２】
図１５は、図１４に示したフローチャートを実施した際のタイムチャートの一例である。（ａ）は酸素センサ出力ＶＲＯ２を、（ｂ）は酸素貯蔵量を、（ｄ）は補正回数を各々示している。
【０１１３】
時点Ｔａにおいて、酸素センサ出力ＶＲＯ２がリッチ判定電圧ＲＶＯ２を越えたときに酸素貯蔵量がリッチ判定酸素貯蔵レベルＬＶＯＳよりも大きいため、中心空燃比をリッチ補正し、補正回数をカウントする。また、ＶＲＯ２がＲＶＯ２よりも小さくなる時点Ｔｂまでの間は、酸素貯蔵量を０にリセットしている。
【０１１４】
つぎに、中心空燃比判定手段１１０９によるにおける中心空燃比判定ルーチンを、図１６に示されているフローチャートを参照して説明する。
【０１１５】
まず、補正回数が所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０１）。所定値より大きい場合には、ステップＳ１６０２以降の処理を行い、所定値以下である場合には中心空燃比判定を不成立とする（ステップＳ１６０５）。
【０１１６】
補正回数が所定値より大きい場合には、中心空燃比を検出し（ステップＳ１６０２）、前回の中心空燃比との差を求める（ステップＳ１６０３）、この差が０である場合には中心空燃比判定を成立とし（ステップＳ１６０４）、それ以外では中心空燃比判定を不成立とする（ステップＳ１６０５）。
【０１１７】
図１７は、図１６に示したフローチャートを実施した際のタイムチャートの一例である。（ａ）は空燃比を、（ｂ）は補正回数を、（ｃ）は中心空燃比判定結果を各々示している。
【０１１８】
ここでは、前述の補正回数の所定値を「２」とした例を示している。補正回数が所定値を越えた時点から中心空燃比に補正が入らない間は中心空燃比判定が成立する。
【０１１９】
本発明による触媒診断装置およびそれが適用される内燃機関の他の実施形態（実施形態２の概要を、図１８を参照して説明する。なお、図１８においても、図２に対応する部分は、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【０１２０】
この実施形態では、実施形態１のものに、エアフロセンサ１０３の出力に基づいて反応速度を補正する反応速度補正手段１８０９が追加されている。
【０１２１】
反応速度演算手段１８０７は、酸素センサ１２５の出力ＶＲＯ２に基づき三元触媒１２０内部の反応速度を演算し、それを応速度補正手段１８０９が算出した反応速度補正量によって補正する。
【０１２２】
これにより、反応速度を演算してから触媒劣化判定を行うまでの間に反応速度が変化した場合も、反応速度を補正することで、高精度な触媒劣化判定を実施することができる。
【０１２３】
図１９は、反応速度の補正量と空気流量の関係について示している。反応速度補正量は、反応速度演算時の空気流量の平均値とＯＳＣ指標演算時の空気流量の平均値の差に基づいて決定する。ここでは、上記の空気流量の差をΔ平均空気流量と呼ぶ。
【０１２４】
Δ平均空気流量がプラスで、かつ所定変化量Ｑよりも大きい場合には、反応速度を増加
側に補正する。逆に、マイナスで、かつ所定変化量Ｑよりも大きい場合には、反応速度を減少側に補正する。
【０１２５】
ただし、Δ平均空気流量が所定変化量Ｑよりも小さい場合には補正を行わない。また、
反応速度は燃料噴射量とも空気流量同様の関係があるため、反応速度の補正量は燃料噴射量の平均値の差を用いてもよい。
【０１２６】
本実施形態３による触媒診断装置の動作フローを、図２０に示されているフローチャートを参照して説明する。
【０１２７】
まず、酸素センサ出力ＶＲＯ２および空気流量を検出する（ステップＳ２００１）。
【０１２８】
つぎに、反応速度の中断条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２００２）。反応速度の中断条件が不成立の場合には、ステップＳ２００３以降の処理を行い、成立の場合には処理を終了する。ここで、反応速度演算の中断条件として、例えば、酸素センサ出力ＶＲＯ２、空気流量を検出が燃料カット中に実行されたことなどが挙げられる。
【０１２９】
反応速度の中断条件が不成立であれば、検出した酸素センサ出力ＶＲＯ２をバッファリングし、所定時間バッファリングしたデータに基づいて反応速度を演算する（ステップＳ２００３）。
【０１３０】
つぎに、反応速度演算時の空気流量の平均値を演算し、平均空気流量（１）を求める（ステップＳ２００４）。
【０１３１】
つぎに、ＯＳＣ指標演算の許可条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２０００５）。ＯＳＣ指標演算の許可条件が成立していれば、ステップＳ２００６以降の処理を行い、不成立であれば、処理を終了する。
【０１３２】
許可条件が成立した場合には、空燃比センサ出力ＲＡＢＦ、酸素センサ出力ＶＲＯ２および空気流量を検出する（ステップＳ２００６）。
【０１３３】
つぎに、ＯＳＣ指標演算の中断条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２００７）。中断条件が不成立の場合には、ステップＳ２００８以降の処理を行い、成立の場合には、処理を終了する。ここで、中断条件として、例えば、空燃比センサ出力ＲＡＢＦ、酸素センサ出力ＶＲＯ２、空気流量の検出が燃料カット中に実行されたことなどが挙げられる。
【０１３４】
中断条件が不成立であれば、検出した空燃比センサ出力ＲＡＢＦ、酸素センサ出力ＶＲＯ２に基づいてＯＳＣ指標の演算を行う（ステップＳ２００８）。
【０１３５】
つぎに、ＯＳＣ指標演算時の空気流量の平均値を演算し、平均空気流量（２）を求める（ステップＳ２００９）。
【０１３６】
つぎに、平均空気流量（１）と（２）の差であるΔ平均空気流量を求め、Δ平均空気流
量の絶対値が所定値Ｑ以上あるかを判定する（ステップＳ２０１０）。Δ平均空気流量が
所定値Ｑ以上の時には、Δ平均空気流量に基づいて反応速度を補正し（ステップＳ２０１
１）、その後、触媒劣化判定を行う（ステップＳ２０１２）。
【０１３７】
これに対し、Δ平気空気流量が所定値Ｑ以下の場合には、補正を行わず、直ちに触媒劣
化判定を行う（ステップＳ２０１３）。
【０１３８】
図２１は、図２０に示したフローチャートを実施した際のタイムチャートの一例である。（ａ）は空燃比センサ出力ＲＡＢＦを、（ｂ）は酸素センサ出力ＶＲＯ２を、（ｃ）はΔ平均空気流量を、（ｄ）は反応速度補正量を、（ｅ）は反応速度を各々示している。
【０１３９】
反応速度はＯＳＣ指標演算しきい値Ｃを越えた時点で＜その値を保持し、その後は反応速度の演算は行われず、ＯＳＣ指標の演算が行われる。
【０１４０】
しかし、ＯＳＣ指標演算完了時に、Δ平均空気流量が所定変化量Ｑ以上であれば、それ
に基づいた反応速度の補正量によって反応速度を補正することが行われる。
【０１４１】
以上、説明した本発明による触媒診断装置の効果を要約すると、以下の通りである。
【０１４２】
（１）三元触媒のＯＳＣを求めるＯＳＣ指標演算手段と、反応速度を求める反応速度演算手段を組み合わせることで、外部環境等の影響による触媒の特性変化に対応し、触媒劣化判定の精度が向上する。
【０１４３】
（２）空燃比制御手段と中心空燃比演算手段と中心空燃比判定手段を用い、中心空燃比に制御中にＯＳＣ指標演算手段および反応速度演算手段を実行することで、ＯＳＣ指標演算手段と反応速度演算手段の性能を向上させることができ、触媒劣化判定の精度が向上する。
【０１４４】
（３）ＯＳＣ指標演算の前に反応速度を演算することで、三元触媒が不活性時などの不必要な触媒劣化判定の実施が制限され、触媒劣化判定の精度が向上する。
【０１４５】
（４）反応速度が所定値よりも小さい場合は三元触媒が活性化していないため反応速度の演算を禁止することで、不必要な触媒劣化判定が制限され、触媒劣化判定の精度が向上する。
【０１４６】
（５）三元触媒下流に設置した酸素センサの出力の変動から反応速度を演算することで、精度の高い反応速度を得られ、触媒劣化判定の精度が向上する。
【０１４７】
（６）反応速度の演算に、酸素センサの出力の振幅、または出力の標準偏差、または出力の最大値と最小値の比較、または出力のピーク値が所定の範囲を越える回数のうちの少なくとも一つ以上を用いることで、反応速度の演算精度が向上する。
【０１４８】
（７）空燃比が中心空燃比から所定の制御範囲内を越えた場合には、反応速度の演算を中止することで、反応速度の演算精度の悪化が防止され、不必要な触媒劣化判定が制限される。
【０１４９】
（８）空燃比が中心空燃比からの所定の制御範囲を越えて、再び所定の制御範囲に復帰した場合において、所定時間反応速度の演算を禁止することで、反応速度の演算精度の悪化を防止し不必要な触媒劣化判定を制限することができる。
【０１５０】
（９）反応速度演算後からＯＳＣ指標演算が終了するまでに、反応速度が変化した場合には、反応速度を補正することで、触媒劣化判定の精度悪化を防止できる。
【０１５１】
（１０）反応速度をＯＳＣ指標演算時の空気流量の平均値と反応速度演算時の空気流量の平均値との差、または両者の燃料噴射量の平均値との差に基づいて補正することでより、正確な反応速度を得ることができ、触媒劣化判定の精度悪化を防止することができる。
【０１５２】
（１１）外部環境等の影響による触媒の特性変化に対応可能な触媒劣化判定手段を備えた内燃機関の制御装置を備えることで、自動車の排気悪化を防止することが可能である。
本発明を実施することにより、触媒劣化判定の精度を向上し、かつ劣化判定可能な領域を拡大することが可能なため、触媒診断の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明による触媒診断装置が適用される筒内噴射内燃機関の全体構成図。
【図２】本発明による触媒診断装置およびそれが適用される内燃機関の一つの実施形態（実施形態１）の概要を示す図。
【図３】図２の実施形態１による触媒診断装置の動作フローを示すフローチャート。
【図４】図３に示したフローチャートを実施した際のタイムチャート。
【図５】図２の実施形態１における触媒劣化判定手段による三元触媒の劣化判定を行う具体例を示すグラフ。
【図６】触媒の反応速度と酸素センサの出力変動の関係を示すグラフ。
【図７】酸素センサの出力の振幅を出力変動とすることを示す説明図。
【図８】酸素センサの出力の標準偏差を出力変動とすることを示す説明図。
【図９】酸素センサの出力の最大値と最小値の差を出力変動とすることを示す説明図。
【図１０】酸素センサの出力のピーク値が所定範囲外となる回数を出力変動とすることを示す説明図。
【図１１】本発明による触媒診断装置およびそれが適用される内燃機関の他の実施形態（実施形態２）の概要を示す図。
【図１２】実施形態２による触媒診断装置の動作フローを示すフローチャート。
【図１３】図１２に示したフローチャートを実施した際のタイムチャート。
【図１４】実施形態２の中心空燃比演算手段による中心空燃比演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１５】図１４に示したフローチャートを実施した際のタイムチャート。
【図１６】実施形態２の中心空燃比判定手段による中心空燃比判定ルーチンを示すフローチャート。
【図１７】図１６に示したフローチャートを実施した際のタイムチャート。
【図１８】本発明による触媒診断装置およびそれが適用される内燃機関の他の実施形態（実施形態３）の概要を示す図。
【図１９】反応速度補正量と空気流量の関係を示すグラフ。
【図２０】実施形態３による触媒診断装置の動作フローを示すフローチャート。
【図２１】図２０に示したフローチャートを実施した際のタイムチャート。
【符号の説明】
【０１５４】
１０１    吸気管
１０２    エアクリーナ
１０３    エアフロセンサ
１０４    スロットルセンサ
１０５    スロットルボディ
１０６    コレクタ
１０７    筒内噴射内燃機関
１０９    燃料ポンプ
１１１    高圧燃料ポンプ
１１２    インジェクタ
１１３    点火コイル
１１４    点火プラグ
１１５    コントロールユニット
１１６    カム角センサ
１１７    クランク角センサ
１１８    リニア空燃比センサ
１２０    三元触媒
１２５    酸素センサ
２０１    吸気通路
２０２    排気通路
２０７    ＯＳＣ指標演算手段
２０８    反応速度演算手段
２０９    触媒劣化判定手段
１１０８  中心空燃比演算手段
１１０９  中心空燃比判定手段
１１１０  空燃比制御手段
１１１１  ＯＳＣ指標演算手段
１１１２  反応速度演算手段
１８０７  反応速度演算手段
１８０９  反応速度補正手段
【図１】
2007032357.tif 000003
【図２】
2007032357.tif 000004
【図３】
2007032357.tif 000005
【図４】
2007032357.tif 000006
【図５】
2007032357.tif 000007
【図６】
2007032357.tif 000008
【図７】
2007032357.tif 000009
【図８】
2007032357.tif 000010
【図９】
2007032357.tif 000011
【図１０】
2007032357.tif 000012
【図１１】
2007032357.tif 000013
【図１２】
2007032357.tif 000014
【図１３】
2007032357.tif 000015
【図１４】
2007032357.tif 000016
【図１５】
2007032357.tif 000017
【図１６】
2007032357.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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