(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒にＨＣ等の被毒が発生している場合に、触媒が劣化していると誤判定する可能性を低減した触媒劣化判定装置を提供する。【解決手段】本発明の実施形態に係るＣＰＵは、触媒に流入するガスの空燃比を、下流側空燃比センサ出力に基いてリッチ空燃比とリーン空燃比との間で強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御を実行し、最大酸素吸蔵量を算出する。ＣＰＵは、下流側排ガスセンサ出力とリッチ側積算基準値との偏差を時刻ｔ１〜ｔ２において積算し判定用積算値（領域Ｓ１の面積）を取得するとともに、時刻ｔ１〜ｔ２に比例する値（領域Ｓ１の面積と領域Ｓ２の面積の和）を算出する。ＣＰＵは、判定用積算値を「時刻ｔ１〜ｔ２に比例する値」により除した値（比）が、第１判定禁止閾値以下であるとき、ＨＣ被毒が発生していると判定し、そのときに得られる最大酸素吸蔵量を触媒劣化判定に使用しない。【選択図】図６
2017014905.tif 000002
【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触媒の下流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する下流側排ガスセンサと、
前記排気通路の前記触媒の上流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する上流側排ガスセンサと、
前記触媒に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比を、前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリーン判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリッチであるリッチ空燃比に設定し、前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリッチ判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリーンであるリーン空燃比に設定する制御であるアクティブ空燃比制御を実行する空燃比制御部と、
前記アクティブ空燃比制御中に前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの一方から他方に切り替えられた第１時点から次に同流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの前記他方から前記一方に切り替えられる第２時点までの期間である第１期間において前記上流側排ガスセンサの出力に基いて前記触媒の酸素吸蔵能力を示す指標値を算出する指標値算出部と、
前記算出された指標値に応じた値である触媒劣化判定パラメータに基いて前記触媒の劣化判定を行う劣化判定部と、
を備えた触媒劣化判定装置において、
前記劣化判定部は、
前記第１期間における前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比に設定されている場合には、当該第１期間の開始時点である前記第１時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比に対応するリッチ側積算基準値に到達する終了時点まで、の第２期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リッチ側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値として取得し、前記第２期間の長さに比例する値に対する前記取得した判定用積算値の比が所定の第１判定禁止閾値以下であるとき、当該第１期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第１処理、及び、
前記第１期間における前記流入ガス空燃比が前記リーン空燃比に設定されている場合には、当該第１期間の開始時点である前記第１時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比に対応するリーン側積算基準値に到達する終了時点まで、の第３期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リーン側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値として取得し、前記第３期間の長さに比例する値に対する前記取得した判定用積算値の比が所定の第２判定禁止閾値以下であるとき、当該第１期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第２処理、
のうちの少なくとも一方の処理を実行するように構成された、
触媒劣化判定装置。
【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設けられた触媒が劣化したか否かを判定するための触媒劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の排気通路に設けられた触媒（三元触媒）が劣化したか否かを判定するための触媒劣化判定装置（以下、「従来装置」と称呼する。）が開示されている。この従来装置は、触媒下流の排ガスの空燃比（以下、「下流側空燃比」と称呼する。）に応じた値を出力するセンサである下流側排ガスセンサを備える。更に、従来装置は、図１１の時刻ｔ１から時刻ｔ４に示したように、触媒上流の排ガスの空燃比（以下、「上流側空燃比」又は「流入ガス空燃比」と称呼する。）を下流側排ガスセンサの出力に基いて「リッチ空燃比とリーン空燃比」との間で切り替える制御を行う。この制御は「アクティブ空燃比制御」とも称呼される。なお、本明細書において、リッチ空燃比とは理論空燃比よりも小さい（即ち、リッチな）空燃比であり、リーン空燃比とは理論空燃比よりも大きい（即ち、リーンな）空燃比である。
【０００３】
より具体的に述べると、従来装置は、図１１に示したように、例えば、時刻ｔ２にて下流側排ガスセンサの出力がリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値に変化したことに伴って、上流側空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替える。この結果、下流側排ガスセンサの出力値は、時刻ｔ２から期間Δｔ１が経過した時刻ｔ３にてリーン空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へと切り替わる。従来装置は、この時刻ｔ３にて、上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替える。この結果、下流側排ガスセンサの出力値は、時刻ｔ３から期間Δｔ２が経過した時刻ｔ４にてリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値へと切り替わる。
【０００４】
従来装置は、この時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において、以下のようにして触媒の最大酸素吸蔵量Cmax1（触媒の酸素吸蔵能力を示す指標値）を算出する。
【０００５】
従来装置は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、下記（１）式を用いて触媒の酸素吸蔵量の単位時間当りの変化量（減少量）ΔＯ２を算出するとともに、この変化量ΔＯ２を時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において積算する。そして、従来装置は、時刻ｔ３における変化量ΔＯ２を最大酸素吸蔵量Cmax1として算出する。即ち、従来装置は、下記（２）式を用いて最大酸素吸蔵量Cmax1を取得する。なお、下記（１）式において、値「０．２３」は大気中に含まれる酸素の重量割合である。mrfは、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に内燃機関に備えられた燃料噴射弁から噴射された燃料の単位時間当たりの重量である。更に、stoichは理論空燃比であり、abyfsは上流側排ガスセンサの出力値に基づいて検出される上流側空燃比である。
ΔＯ２＝0.23・mrf・(stoich - abyfs)          ・・・（１）
Cmax1＝ΣΔＯ２（積算区間ｔ＝ｔ２〜ｔ３）    ・・・（２）
【０００６】
同様に、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においても、従来装置は下記（３）式及び下記（４）式を用いて触媒の最大酸素吸蔵量Cmax2を算出する。
ΔＯ２＝0.23・mrf・(abyfs - stoich)          ・・・（３）
Cmax2＝ΣΔＯ２（積算区間ｔ＝ｔ３〜ｔ４）    ・・・（４）
【０００７】
なお、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間における触媒の逐次の酸素吸蔵量OSAは、図１１の（Ｃ）に示す通りである。従来装置は、このように算出した触媒の最大酸素吸蔵量（Cmax1、Cmax2及び／又はこれらの平均値等）と所定の閾値とを比較し、最大酸素吸蔵量が所定の閾値以下である場合、触媒が劣化したと判定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２８０２９号公報
【発明の概要】
【０００９】
ところで、触媒はＨＣ（炭化水素）及び／又はＳ（硫黄）により被毒する場合がある。触媒にＨＣ被毒又はＳ被毒が発生すると、ＨＣ被毒及びＳ被毒が発生していない場合と比べ、下流側排ガスセンサ（例えば、下流側Ｏ２センサ）の出力波形が変化する。
【００１０】
より具体的に述べると、例えば、図１に示したように、触媒のＨＣ被毒が発生している状態（図１の（Ｂ）を参照。）では、ＨＣ被毒が発生していない状態（図１の（Ａ）を参照。）に比較して、上流側空燃比（流入ガス空燃比）がリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えられた後に下流側排ガスセンサの出力値が早期にリッチ空燃比を示す値に向けて変化し始める。
【００１１】
即ち、時刻ｔ０にて上流側空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えた場合、触媒がＨＣ被毒していない状態では、時刻ｔ２以降において下流側排ガスセンサの出力値がリッチ空燃比を示す値に向けて急激に変化し始める。これに対し、触媒がＨＣ被毒している状態では、時刻ｔ２よりも早い時刻である時刻ｔ１において下流側排ガスセンサの出力値がリッチ空燃比を示す値に向けて相対的に穏やかに変化し始める。
【００１２】
この現象により、ＨＣ被毒している状態では、上流側空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えてから下流側排ガスセンサの出力値がリッチ空燃比を示す値に達するまでの期間が短くなる。このため、触媒の酸素吸蔵能力が同じであっても、ＨＣ被毒している状態では、ＨＣ被毒していない状態に比べ、算出される最大酸素吸蔵量が小さくなる場合がある。その結果、従来装置は、触媒が劣化していないにも拘らず、最大酸素吸蔵量が所定の閾値以下となるために触媒が劣化したと誤判定する虞がある。
【００１３】
なお、この現象は、ＨＣ被毒により、触媒の一部が酸素を放出し難くなることにより発生すると推察される。即ち、この現象は、触媒に吸蔵されている酸素の一部が放出されないことにより、この放出されない酸素が触媒に未だ残っているにも拘らず、触媒へ流入した未燃成分の一部が触媒を通り抜けてしまうことにより起こると推察される。
【００１４】
同様に、図２に示したように、上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えた場合、触媒のＳ被毒（硫黄被毒）が発生している状態では、Ｓ被毒が発生していない状態に比較して、上流側空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられた後に下流側排ガスセンサの出力値が早期にリーン空燃比を示す値に向けて変化し始める。
【００１５】
即ち、時刻ｔ１にて上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えた場合、触媒がＳ被毒していない状態では、時刻ｔ４以降において下流側排ガスセンサの出力値がリーン空燃比を示す値に向けて急激に変化し始める（図２の（Ａ）を参照。）。これに対し、触媒がＳ被毒している状態では、時刻ｔ４よりも早い時刻である時刻ｔ２において下流側排ガスセンサの出力値がリーン空燃比を示す値に向けて相対的に穏やかに変化し始める（図２の（Ｂ）を参照。）。
【００１６】
この現象により、Ｓ被毒している状態では、上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えてから下流側排ガスセンサの出力値がリーン空燃比を示す値に達するまでの期間が短くなる。このため、触媒の酸素吸蔵能力が同じであっても、Ｓ被毒している状態では、Ｓ被毒していない状態に比べ、算出される最大酸素吸蔵量が小さくなる場合がある。その結果、従来装置は、触媒が劣化していないにも拘らず、最大酸素吸蔵量が所定の閾値以下となるために触媒が劣化したと誤判定する虞がある。
【００１７】
なお、この現象は、Ｓ被毒により、触媒の一部が酸素を吸蔵し難くなることにより発生すると推察される。即ち、この現象は、触媒の一部が酸素を吸蔵し難くなることにより、Ｓ被毒がなければ更に酸素を吸蔵できるにも拘らず、触媒へ流入した酸素の一部が触媒を通り抜けてしまうことにより起こると推察される。
【００１８】
この発明は、上述の問題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、触媒にＨＣ被毒及び／又はＳ被毒が発生している場合に、触媒が劣化していると誤判定する可能性を低減した触媒劣化判定装置を提供することにある。
【００１９】
本発明の触媒劣化判定装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の下流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する下流側排ガスセンサと、前記排気通路の前記触媒の上流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する上流側排ガスセンサと、空燃比制御部と、指標値算出部と、劣化判定部と、を備える。
【００２０】
前記空燃比制御部は、以下に述べるアクティブ空燃比制御を実行する。
即ち、前記空燃比制御部は、
前記触媒に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比を、
（１）前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリーン判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリッチであるリッチ空燃比に設定し、
（２）前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリッチ判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリーンであるリーン空燃比に設定する。
【００２１】
前記指標値算出部は、
前記アクティブ空燃比制御中に前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの一方から他方に切り替えられた第１時点から次に同流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの前記他方から前記一方に切り替えられる第２時点までの期間（即ち、第１期間）において前記上流側排ガスセンサの出力に基いて前記触媒の酸素吸蔵能力（例えば、最大酸素吸蔵量）を示す指標値を算出する。
【００２２】
前記劣化判定部は、前記算出された指標値に応じた値である触媒劣化判定パラメータに基いて前記触媒の劣化判定を行う。
【００２３】
更に、前記劣化判定部は、以下に述べる「第１処理及び第２処理」のうちの少なくとも一方の処理を実行するように構成されている。
【００２４】
第１処理は、「前記第１期間における前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比に設定されている場合」に行なわれる処理である。
第１処理は、「当該第１期間の開始時点である前記第１時点」から、「前記下流側排ガスセンサの出力が前記リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比に対応するリッチ側積算基準値に到達する終了時点」まで、の第２期間において、「前記下流側排ガスセンサの出力と前記リッチ側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値」として取得し、
「前記第２期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第１判定禁止閾値以下であるとき、当該第１期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない処理である。
【００２５】
第２処理は、「前記第１期間における前記流入ガス空燃比が前記リーン空燃比に設定されている場合」に行なわれる処理である。
第２処理は、「当該第１期間の開始時点である前記第１時点」から、「前記下流側排ガスセンサの出力が前記リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比に対応するリーン側積算基準値に到達する終了時点」まで、の第３期間において、「前記下流側排ガスセンサの出力と前記リーン側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値」として取得し、
「前記第３期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第２判定禁止閾値以下であるとき、当該第１期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない処理である。
【００２６】
前記第１処理及び前記第２処理において、「指標値を劣化判定に用いない」ことは、
前記指標値に基いて得られた触媒劣化判定パラメータを用いてなされた「触媒の劣化判定」を無効にする（正式な劣化判定と見做さない）こと、
前記指標値を触媒劣化判定パラメータの元データとして用いないこと、及び、
触媒劣化判定パラメータが前記指標値に基いて得られている場合には、その触媒劣化判定パラメータを前記劣化判定に用いないこと、
等を含む。
【００２７】
前述したように、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比（触媒に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比）がリッチ空燃比である場合、ＨＣ被毒が発生していないときの下流側排ガスセンサの出力は急激にリーン空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へと変化する。従って、図５に示したように、「前記第２期間の長さに比例する値（例えば、図５の領域Ｓ１の面積と領域Ｓ２の面積の和）」に対する「前記判定用積算値（例えば、図５の領域Ｓ１の面積）」の比は相対的に大きい。
【００２８】
これに対し、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比がリッチ空燃比である場合、ＨＣ被毒が発生しているときの下流側排ガスセンサの出力は穏やかにリーン空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へと変化する。従って、図６に示したように、「前記第２期間の長さに比例する値（例えば、図６の領域Ｓ１の面積と領域Ｓ２の面積の和）」に対する「前記判定用積算値（例えば、図６の領域Ｓ１の面積）」の比は相対的に小さい。
【００２９】
従って、上記「比」が第１判定禁止閾値よりも大きい場合にはＨＣ被毒は発生していないが、上記「比」が第１判定禁止閾値以下である場合にはＨＣ被毒が発生していると判定することができる。
【００３０】
そこで、上述したように、前記劣化判定部は、「前記第２期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第１判定禁止閾値以下であるとき、当該第１期間（即ち、ＨＣ被毒が発生している可能性が高い第２期間を含む期間）において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない。
【００３１】
この結果、触媒にＨＣ被毒が発生していることに起因して、劣化していない触媒を劣化していると誤判定する可能性を低減することができる。
【００３２】
同様に、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比（流入ガス空燃比）がリーン空燃比である場合、Ｓ被毒が発生していないときの下流側排ガスセンサの出力は急激にリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値へと変化する。従って、図８に示したように、「前記第３期間の長さに比例する値（例えば、図８の領域Ｓ３の面積と領域Ｓ４の面積の和）」に対する「前記判定用積算値（例えば、図８の領域Ｓ４の面積）」の比は相対的に大きい。
【００３３】
これに対し、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比がリーン空燃比である場合、Ｓ被毒が発生しているときの下流側排ガスセンサの出力は穏やかにリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値へと変化する。従って、図９に示したように、「前記第３期間の長さに比例する値（例えば、図９の領域Ｓ３の面積と領域Ｓ４の面積の和）」に対する「前記判定用積算値（例えば、図９の領域Ｓ４の面積）」の比は相対的に小さい。
【００３４】
従って、上記「比」が第２判定禁止閾値よりも大きい場合にはＳ被毒は発生していないが、上記「比」が第２判定禁止閾値以下である場合にはＳ被毒が発生していると判定することができる。
【００３５】
そこで、上述したように、前記劣化判定部は、「前記第３期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第２判定禁止閾値以下であるとき、当該第１期間（即ち、Ｓ被毒が発生している可能性が高い第３期間を含む期間）において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない。
【００３６】
この結果、触媒にＳ被毒が発生していることに起因して、劣化していない触媒を劣化していると誤判定する可能性を低減することができる。
【００３７】
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】触媒がＨＣ被毒していない状態及びＨＣ被毒している状態における下流側排ガスセンサの出力波形を示す図である。
【図２】触媒が硫黄被毒していない状態及び硫黄被毒している状態における下流側排ガスセンサの出力波形を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置及びその装置を適用した内燃機関の概略図である。
【図４】図３に示した触媒の酸素吸蔵能力を算出する場合の目標空燃比、下流側排ガスセンサ出力及び酸素吸蔵放出量を示したタイムチャートである。
【図５】ＨＣ被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。
【図６】ＨＣ被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。
【図７】図３に示したＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図８】Ｓ被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。
【図９】Ｓ被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。
【図１０】図３に示したＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】従来の触媒劣化判定装置における、上流側空燃比、下流側排ガスセンサ出力及び触媒の酸素吸蔵量の変化を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置（以下、単に、「本判定装置」と称呼する。）について説明する。
【００４０】
（構成）
本判定装置は、図３に示した内燃機関（以下、「機関」と称呼する。）１０に適用される。機関１０は、直列４気筒・火花点火式・ガソリン噴射式の周知のエンジンである。機関１０は本体部２０を備える。本体部２０には、本体部２０に形成された気筒にガソリン混合気を供給するための吸気系統３０と、気筒からの排ガスを外部に放出するための排気系統４０と、が接続されている。
【００４１】
吸気系統３０は、吸気管及びインテークマニホールドを含む吸気通路部３１を備える。吸気通路部３１には、吸気管の通路断面積を変更可能なスロットル弁３２と、スロットル弁３２を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３とが備えられている。更に、吸気系統３０は、吸気通路部３１のインテークマニホールド内部へ燃料を噴射するインジェクタ３４を備えている。
【００４２】
排気系統４０は、エキゾーストマニホールド及び排気管を含み、排気通路を構成する排気通路部４１を備える。エキゾーストマニホールドの集合部又はこの集合部より下流の排気通路には触媒（酸素吸蔵機能を備える三元触媒）４２が配設されている。
【００４３】
本判定装置は、電気制御装置（以下、「ＥＣＵ」と称呼する。）５０を備える。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを含む電子回路装置である。ＥＣＵ５０は、スロットル弁アクチュエータ３３、複数のインジェクタ３４、上流側排ガスセンサ５１、下流側排ガスセンサ５２、図示しない複数のセンサ及び図示しない複数のアクチュエータ等と接続されている。
【００４４】
上流側排ガスセンサ（上流側空燃比センサ）５１は、排気通路部４１に配設されている。より具体的には、上流側排ガスセンサ５１は、エキゾーストマニホールドの集合部又はこの集合部より下流位置であり且つ触媒４２の上流位置に設けられ、その配設位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力するようになっている。上流側排ガスセンサ５１は、限界電流式空燃比センサであり、排ガスの空燃比が大きいほど（リーンであるほど）大きい値を出力するようになっている。
【００４５】
下流側排ガスセンサ（下流側空燃比センサ）５２は、排気通路部４１に配設されている。より具体的には、下流側排ガスセンサ５２は、触媒４２の下流位置に設けられ、その配設位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力するようになっている。下流側排ガスセンサ５２は、濃淡電池型の酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）であり、排ガスの空燃比がリッチ空燃比であるとき約０．９（Ｖ）、排ガスの空燃比がリーン空燃比であるとき約０．１（Ｖ）、排ガスの空燃比が理論空燃比であるとき約０．５（Ｖ）、の電圧（値）を出力するようになっている。下流側排ガスセンサ５２の出力は、周知なように、下流側排ガスセンサ５２の配設位置を流れる排ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変化するとき急激に減少し、下流側排ガスセンサ５２の配設位置を流れる排ガスの空燃比がリーン空燃比らリッチ空燃比へと変化するとき急激に増大する。
【００４６】
ＥＣＵ５０は、スロットル弁アクチュエータ３３及びインジェクタ３４等に駆動信号を送ることができる。更に、ＥＣＵ５０は、上流側排ガスセンサ５１の出力、下流側排ガスセンサ５２の出力及び他のセンサかららの出力を受信することができる。
【００４７】
（触媒劣化判定の概要）
以下、本判定装置が実行する触媒劣化判定方法について図４を参照しながら説明する。本判定装置は、触媒４２が劣化しているか否かを判定するために、触媒４２の最大酸素吸蔵量を「触媒４２の酸素吸蔵能力を示す指標値」として算出する。
【００４８】
なお、本判定装置は、下流側排ガスセンサの出力がリッチ判定電圧（理論空燃比に相当する０．５（Ｖ）と下流側排ガスセンサの最大電圧に相当する０．９（Ｖ）との間に設定された電圧）未満から同リッチ判定電圧以上へと増大したとき、下流側排ガスセンサの出力がリッチ空燃比を示す値に変化したと判定する。リッチ判定電圧は、「リッチ判定用閾値」とも称呼される。
【００４９】
更に、本判定装置は、下流側排ガスセンサの出力がリーン判定電圧（理論空燃比に相当する０．５（Ｖ）と下流側排ガスセンサの最小電圧に相当する０．１（Ｖ）との間に設定された電圧）よりも大きい値から同リーン判定電圧以下へと減少したとき、下流側排ガスセンサの出力がリーン空燃比を示す値に変化したと判定する。リーン判定電圧は、「リーン判定用閾値」とも称呼される。
【００５０】
最大酸素吸蔵量を算出するために、本判定装置は特許文献１に記載された「アクティブ空燃比制御」を行い、触媒４２に流入する排ガスの空燃比（即ち、流入ガス空燃比）をリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に切り替える。この流入ガス空燃比の切り替えは、目標空燃比（上流側目標空燃比、即ち、機関に供給される混合気の空燃比の目標値）が切り替えられることにより達成される。
【００５１】
アクティブ空燃比制御が図４の時刻ｔ１にて開始され、時刻ｔ２に示したように目標空燃比がリーン空燃比（目標リーン空燃比）からリッチ空燃比（目標リッチ空燃比）に切り替えられた場合、触媒４２に流入する未燃成分が触媒から放出される酸素により浄化（酸化）されるので、触媒４２の下流に未燃成分が流出しない。そのため、下流側排ガスセンサ５２の出力はリーン空燃比を示す値を暫くの間維持する。その後、触媒４２に吸蔵されている酸素の殆どが触媒４２に流入する未燃成分の酸化のために消費されると、触媒４２の下流に未燃成分を含む排ガス（リッチ空燃比の排ガス）が流出する。その結果、下流側排ガスセンサ５２の出力は時刻ｔ３にてリッチ空燃比を示す値（リッチ判定電圧以上の値）へ変化する。
【００５２】
更に、時刻ｔ３にて下流側排ガスセンサ５２の出力がリッチ空燃比を示す値へ変化したことにともなって、目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比（目標リーン空燃比）に切り替えられた場合、触媒４２に流入する酸素が触媒に吸蔵される。そのため、触媒４２の下流に酸素が流出しない。従って、下流側排ガスセンサ５２の出力はリッチ空燃比を示す値を暫くの間維持する。その後、触媒４２の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に到達して触媒４２が酸素を吸蔵しきれなくなると、触媒４２の下流に酸素を含む排ガス（リーン空燃比の排ガス）が流出する。その結果、下流側排ガスセンサ５２の出力は時刻ｔ４にてリーン空燃比を示す値（リーン判定電圧以下の値）へ変化する。
【００５３】
本判定装置は、アクティブ空燃比制御の実行中、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されている期間（第１期間）Δｔｈにおいて、触媒４２が放出する酸素の総量を算出する。より具体的に述べると、本判定装置は、期間Δｔｈにおいて、上記（１）式と同じ下記の（５）式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量（酸素放出変化量）ΔＯ２を算出する。更に、本判定装置は、期間Δｔｈにおいて、上記（２）式と同じ下記の（６）式に従って変化量ΔＯ２を積算して積算値を計算する。そして、本判定装置は、第１期間の終了時点（即ち、時刻ｔ３）での積算値を「酸素吸蔵能力を示す指標値、即ち、最大酸素吸蔵量Cmaxh」として算出する。
ΔＯ２＝0.23・mrf・(stoich - abyfs)          ・・・（５）
Cmaxh＝ΣΔＯ２（積算区間ｔ＝ｔ２〜ｔ３）    ・・・（６）
【００５４】
更に、本判定装置は、アクティブ空燃比制御の実行中、目標空燃比がリーン空燃比に設定されている期間（第１期間）Δｔｋにおいて、触媒４２が吸蔵する酸素の総量を算出する。より具体的に述べると、本判定装置は、期間Δｔｋにおいて、下記の（７）式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量（酸素吸蔵変化量）ΔＯ２を算出する。更に、本判定装置は、期間Δｔｋにおいて、下記の（８）式に従って変化量ΔＯ２を積算して積算値を計算する。そして、本判定装置は、期間Δｔｋの終了時点（即ち、時刻ｔ４）での積算値を「酸素吸蔵能力を示す指標値、即ち、最大酸素吸蔵量Cmaxk」として算出する。
ΔＯ２＝0.23・mrf・(abyfs - stoich)          ・・・（７）
Cmaxk＝ΣΔＯ２（積算区間ｔ＝ｔ３〜ｔ４）    ・・・（８）
【００５５】
本判定装置は、最大酸素吸蔵量Cmaxh及び最大酸素吸蔵量Cmaxkをそれぞれ複数（例えば、各６個）取得し、それらの平均値を「酸素吸蔵能力を示す指標値に応じた値（即ち、触媒劣化判定パラメータ）」として取得する。そして、本判定装置は、触媒劣化判パラメータが所定の閾値（劣化した触媒の最大酸素吸蔵量に応じた値）以下であるとき、触媒４２が劣化したと判定する。
【００５６】
（ＨＣ被毒の判定方法）
本判定装置は、「触媒のＨＣ被毒」が発生していると判定したとき、そのときに取得された最大酸素吸蔵量Cmaxhを破棄する（触媒劣化判定用パラメータの元データとして使用しない。）。以下、この点について説明する。
【００５７】
図１を参照しながら説明したように、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比（流入ガス空燃比）がリッチ空燃比である場合、触媒にＨＣ被毒が発生しているか否かに応じて、下流側排ガスセンサ５２の出力波形は大きく相違する。
【００５８】
より具体的に述べると、図５はＨＣ被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサ５２の出力波形を示し、図６はＨＣ被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサ５２の出力波形を示している。
【００５９】
これらの波形の相違を区別するため、本判定装置は以下に述べる「比＝Ｘ／Ｙ」を算出する。この比の分子Ｘは、リッチ側積算基準値と下流側排ガスセンサ５２の出力との偏差を、アクティブ空燃比制御中の「リーン・リッチ切替え時点ｔ１」から、下流側排ガスセンサ５２の出力がリッチ側積算基準値に到達する終了時点ｔ２まで、の期間（第２期間Δｔ２）において、下流側排ガスセンサ５２の出力とリッチ側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値である。なお、リーン・リッチ切替え時点は、アクティブ空燃比制御中に流入ガス空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられた時点であり、第１時点とも称呼される。即ち、分子Ｘは、図５及び図６において点Ａ−Ｂ−Ｐを結ぶ線により囲まれた領域Ｓ１の面積である。リッチ側積算基準値は、「リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比」に対応する「下流側排ガスセンサ５２の出力に対応した電圧」である。本例において、リッチ側積算基準値はリッチ判定用閾値（リッチ判定電圧）と同じ値に設定されている。
【００６０】
上記比（＝Ｘ／Ｙ）の分母Ｙは、図５及び図６における「領域Ｓ１の面積と領域Ｓ２の面積との和」に相当する値である。即ち、分母Ｙは、点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄを結ぶ線により囲まれた長方形の領域（Ｓ１＋Ｓ２）の面積である。この場合、線分Ｃ−Ｄは「リーン側理想値である０（Ｖ）」に設定されている。換言すると、分母Ｙは、第１時点ｔ１から終了時点ｔ２までの期間の長さΔｔ２に比例した値である。
【００６１】
この比（＝Ｘ／Ｙ）は、図５及び図６からも明らかなように、触媒４２にＨＣ被毒が発生していない場合には相対的に大きな値（本例では「１」に近い値）となり、触媒４２にＨＣ被毒が発生している場合には相対的に小さい値（本例では「１」から乖離した小さい値）となる。そこで、本判定装置は、比（＝Ｘ／Ｙ）が第１判定禁止閾値Ｒ１ｔｈよりも大きい場合には触媒４２にＨＣ被毒が発生していないと判定し、比（＝Ｘ／Ｙ）が第１判定禁止閾値Ｒ１ｔｈ以下である場合には触媒４２にＨＣ被毒が発生していると判定する。
【００６２】
更に、本判定装置は、触媒４２にＨＣ被毒が発生していると判定した場合、その比（＝Ｘ／Ｙ）が得られた第２期間を含む第１期間（第１時点ｔ１から、下流側排ガスセンサ５２の出力がリッチ判定電圧を横切る時点ｔ２まで、の期間）において取得される最大酸素吸蔵量Cmaxhを触媒劣化判定に使用しない。これにより、本判定装置は、触媒４２が劣化していないにも拘わらず劣化していると誤判定してしまう可能性を低減することができる。
【００６３】
（実際の作動１）
次に、本判定装置のＥＣＵ５０が触媒劣化判定を行う際に行う実際の処理について説明する。
【００６４】
ＥＣＵ５０のＣＰＵは、図７のフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行する。従って、ＣＰＵは所定のタイミングにてステップ７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んで「アクティブ空燃比制御が実行中であるか否か」を判定する。アクティブ空燃比制御は、例えば、機関１０の始動後において触媒劣化判定が１度もなされておらず、機関１０の暖機後であり、且つ、機関１０の負荷（例えば、一回の吸気行程において１気筒に吸入される空気量）が所定時間に渡って略一定である場合に実行される。アクティブ空燃比制御が実行中でない場合、ＣＰＵはステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６５】
一方、アクティブ空燃比制御が実行中である場合、ＣＰＵはステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、現時点において設定されている目標空燃比がリッチ空燃比（目標リッチ空燃比）であるか否かを判定する。目標空燃比がリッチ空燃比でない場合、ＣＰＵはステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６６】
これに対し、目標空燃比がリッチ空燃比である場合、ＣＰＵはステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１５に進み、リッチ側積算基準値Ａと下流側排ガスセンサ出力Voxsとの偏差Ｄ（＝Ａ−Voxs）を積算して実積算値ＳＡを更新する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、ステップ７１５に進む直前の実積算値ＳＡに偏差Ｄを加えた値を新たな実積算値ＳＡとして算出する。なお、実積算値ＳＡの値は、目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更された時点にて「０」に初期化されている。
【００６７】
次いで、ＣＰＵはステップ７２０に進み、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されてからの時間に比例した値（即ち、第１比例値）を更新する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、ステップ７２０に進む直前の第１比例値ＳＢにリッチ側積算基準値Ａ（リッチ側積算基準値Ａとリーン側理想値である０（Ｖ）との偏差）と係数ｋ（本例では、ｋ＝１）との積ｋ・Ａを加えた値を新たな第１比例値ＳＢとして算出する。なお、第１比例値ＳＢの値も、目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更された時点にて「０」に初期化されている。
【００６８】
次いで、ＣＰＵはステップ７２５に進み、上述した（５）式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量（酸素放出変化量）ΔＯ２を算出するとともに、上述した（６）式に従ってこの変化量ΔＯ２を積算して放出量積算値（酸素放出量）ＯＳＣｈを更新する。なお、放出量積算値ＯＳＣｈも目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更された時点にて「０」に初期化されている。
【００６９】
次に、ＣＰＵはステップ７３０に進み、下流側排ガスセンサ５２の出力Voxsがリッチ判定電圧よりも小さい値からリッチ判定電圧よりも大きい値へと増大したか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、下流側排ガスセンサ５２の出力Voxsが所定のリッチ判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したか否かを判定する。下流側排ガスセンサ出力Voxsがリッチ判定電圧よりも小さい値からリッチ判定電圧よりも大きい値へと増大していなければ、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７０】
これに対し、下流側排ガスセンサ出力Voxsがリッチ判定電圧よりも小さい値からリッチ判定電圧よりも大きい値へと増大したとき、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３５に進み、上記比（Ｒ＝Ｘ／Ｙ）の分子Ｘ（即ち、領域Ｓ１の面積＝判定用積算値）を取得するとともに、分母Ｙ（即ち、領域Ｓ１の面積＋領域Ｓ２の面積＝第１比例値）を取得する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、その時点の実積算値ＳＡを値Ｘとして取り込み、その時点の第１比例値ＳＢを値Ｙとして取り込む。
【００７１】
次に、ＣＰＵはステップ７４０に進み、値Ｘを値Ｙで除することにより比（面積比）Ｒを算出する。そして、ＣＰＵはステップ７４５に進み、比（面積比）Ｒが「ＨＣ被毒発生有無を判定するための第１判定禁止閾値Ｒ１ｔｈ」以下であるか否かを判定する。
【００７２】
比（面積比）Ｒが第１判定禁止閾値Ｒ１ｔｈ以下である場合、触媒４２にＨＣ被毒が発生していると判断できる。従って、この場合、ＣＰＵはステップ７４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７５０に進み、ステップ７２５の処理により積算してきた放出量積算値ＯＳＣｈを破棄する。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００７３】
これに対し、比（面積比）Ｒが第１判定禁止閾値Ｒ１ｔｈよりも大きい場合、触媒４２にＨＣ被毒は発生していないと判断できる。従って、この場合、ＣＰＵはステップ７４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７５５に進み、ステップ７２５の処理により積算してきた放出量積算値ＯＳＣｈを最大酸素吸蔵量Cmaxhとして格納する。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００７４】
更に、ＣＰＵは図７のルーチンをステップ７４０の処理が所定回数実行されるまで繰り返し実行し、単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxhを取得する。ＣＰＵは、ステップ７４０の処理により得られた最大酸素吸蔵量CmaxhをＥＣＵ５０の図示しないＲＡＭに格納する。
【００７５】
（Ｓ被毒の判定方法）
本判定装置は、更に、アクティブ空燃比制御の実行中、目標空燃比がリーン空燃比に設定されている期間（第１期間）において、最大酸素吸蔵量Cmaxkを算出する。そして、以下に述べるようにしてＳ被毒が発生しているか否かを判定し、触媒のＳ被毒が発生している場合に得られた最大酸素吸蔵量Cmaxkは破棄する（触媒劣化判定用パラメータの元データとして使用しない。）。以下、この点について説明する。
【００７６】
図２を参照しながら説明したように、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比（流入ガス空燃比）がリーン空燃比である場合、触媒にＳ被毒が発生しているか否かに応じて、下流側排ガスセンサ５２の出力波形は大きく相違する。
【００７７】
より具体的に述べると、図８はＳ被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサ５２の出力波形を示し、図９はＳ被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサ５２の出力波形を示している。
【００７８】
これらの波形の相違を区別するため、本判定装置は以下に述べる「比＝Ｚ／Ｗ」を算出する。この比の分子Ｚは、リーン側積算基準値と下流側排ガスセンサ５２の出力との偏差を、アクティブ空燃比制御中の「リッチ・リーン切替え時点ｔ３」から、下流側排ガスセンサ５２の出力がリーン側積算基準値に到達する終了時点ｔ４まで、の期間（第２期間Δｔ２）において、下流側排ガスセンサ５２の出力とリーン側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値である。なお、リッチ・リーン切替え時点は、アクティブ空燃比制御中に流入ガス空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられた時点であり、第１時点とも称呼される。即ち、分子Ｚは、図８及び図９において点Ｈ−Ｇ−Ｑを結ぶ線により囲まれた領域Ｓ４の面積である。リーン側積算基準値は、「リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比」に対応する「下流側排ガスセンサ５２の出力に対応した電圧」である。本例において、リーン側積算基準値はリーン判定用閾値（リーン判定電圧）と同じ値に設定されている。
【００７９】
上記比（＝Ｚ／Ｗ）の分母Ｗは、図８及び図９における「領域Ｓ１の面積と領域Ｓ２の面積との和」に相当する値である。即ち、分母Ｗは、点Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈを結ぶ線により囲まれた長方形の領域（Ｓ３＋Ｓ４）の面積である。この場合、線分Ｅ−Ｆは「リッチ側理想値である１（Ｖ）」に設定されている。換言すると、分母Ｗは、第１時点ｔ３から終了時点ｔ４までの期間の長さΔｔ２に比例した値である。
【００８０】
この比（＝Ｚ／Ｗ）は、図８及び図９からも明らかなように、触媒４２にＳ被毒が発生していない場合には相対的に大きな値（本例では「１」に近い値）となり、触媒４２にＳ被毒が発生している場合には相対的に小さい値（本例では「１」から乖離した小さい値）となる。そこで、本判定装置は、比（＝Ｚ／Ｗ）が第２判定禁止閾値Ｒ２ｔｈよりも大きい場合には触媒４２にＳ被毒が発生していないと判定し、比（＝Ｚ／Ｗ）が第２判定禁止閾値Ｒ２ｔｈ以下である場合には触媒４２にＳ被毒が発生していると判定する。
【００８１】
更に、本判定装置は、触媒４２にＳ被毒が発生していると判定した場合、その比（＝Ｚ／Ｗ）が得られた第３期間を含む第１期間（第１時点ｔ３から、下流側排ガスセンサ５２の出力がリーン判定電圧を横切る時点ｔ４まで、の期間）において取得される最大酸素吸蔵量Cmaxkを触媒劣化判定に使用しない。これにより、本判定装置は、触媒４２が劣化していないにも拘わらず劣化していると誤判定してしまう可能性を低減することができる。
【００８２】
（実際の作動２）
ＥＣＵ５０のＣＰＵは、図７に加え、図１０のフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行する。従って、ＣＰＵは所定のタイミングにてステップ１０００から処理を開始し、ステップ１００５に進んで「アクティブ空燃比制御が実行中であるか否か」を判定する。このステップは図７のステップ７０５と同じである。アクティブ空燃比制御が実行中でない場合、ＣＰＵはステップ１００５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８３】
一方、アクティブ空燃比制御が実行中である場合、ＣＰＵはステップ１００５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１０に進み、現時点において設定されている目標空燃比がリーン空燃比（目標リーン空燃比）であるか否かを判定する。目標空燃比がリーン空燃比でない場合、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８４】
これに対し、目標空燃比がリーン空燃比である場合、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１５に進み、リーン側積算基準値Ｂと下流側排ガスセンサ５２出力Voxsとの偏差Ｅ（＝Voxs−Ｂ）を積算して実積算値ＳＣを更新する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、ステップ１０１５に進む直前の実積算値ＳＣに偏差Ｅを加えた値を新たな実積算値ＳＣとして算出する。なお、実積算値ＳＣの値は、目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更された時点にて「０」に初期化されている。
【００８５】
次いで、ＣＰＵはステップ１０２０に進み、目標空燃比がリーン空燃比に設定されてからの時間に比例した値（即ち、第２比例値）を更新する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、ステップ１０２０に進む直前の第２比例値ＳＤにリッチ側理想値（本例では、１（Ｖ））とリーン側積算基準値Ｂとの差Ｃと係数ｋ（本例では、ｋ＝１）との積ｋ・Ｃを加えた値を新たな第２比例値ＳＤとして算出する。なお、第２比例値ＳＤの値も、目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更された時点にて「０」に初期化されている。
【００８６】
次いで、ＣＰＵはステップ１０２５に進み、上述した（７）式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量（酸素吸蔵変化量）ΔＯ２を算出するとともに、上述した（８）式に従ってこの変化量ΔＯ２を積算して吸蔵量積算値（酸素吸蔵量）ＯＳＣｋを更新する。なお、吸蔵量積算値ＯＳＣｋも目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更された時点にて「０」に初期化されている。
【００８７】
次に、ＣＰＵはステップ１０３０に進み、下流側排ガスセンサ５２の出力Voxsがリーン判定電圧よりも大きい値からリーン判定電圧よりも小さい値へと減少したか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、下流側排ガスセンサ５２の出力Voxsが所定のリーン判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したか否かを判定する。下流側排ガスセンサ出力Voxsがリーン判定電圧よりも大きい値からリーン判定電圧よりも小さい値へと減少していなければ、ＣＰＵはステップ１０３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０９５直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８８】
これに対し、下流側排ガスセンサ出力Voxsがリーン判定電圧よりも大きい値からリーン判定電圧よりも小さい値へと減少したとき、ＣＰＵはステップ１０３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３５に進み、上記比（Ｒ＝Ｚ／Ｗ）の分子Ｚ（即ち、領域Ｓ４の面積＝判定用積算値）を取得するとともに、分母Ｙ（即ち、領域Ｓ３の面積＋領域Ｓ４の面積＝第２比例値）を取得する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、その時点の実積算値ＳＣを値Ｚとして取り込み、その時点の第２比例値ＳＤを値Ｗとして取り込む。
【００８９】
次に、ＣＰＵはステップ１０４０に進み、値Ｚを値Ｗで除することにより比（面積比）Ｒを算出する。そして、ＣＰＵはステップ１０４５に進み、比（面積比）Ｒが「Ｓ被毒発生有無を判定するための第２判定禁止閾値Ｒ２ｔｈ」以下であるか否かを判定する。
【００９０】
比（面積比）Ｒが第２判定禁止閾値Ｒ２ｔｈ以下である場合、触媒４２にＳ被毒が発生していると判断できる。従って、この場合、ＣＰＵはステップ１０４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５０に進み、ステップ１０２５の処理により積算してきた吸蔵量積算値ＯＳＣｋを破棄する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００９１】
これに対し、比（面積比）Ｒが第２判定禁止閾値Ｒ２ｔｈよりも大きい場合、触媒４２にＳ被毒は発生していないと判断できる。従って、この場合、ＣＰＵはステップ１０４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０５５に進み、ステップ１０２５の処理により積算してきた吸蔵量積算値ＯＳＣｋを最大酸素吸蔵量Cmaxkとして格納する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００９２】
更に、ＣＰＵは図１０のルーチンをステップ１０４０の処理が所定回数実行されるまで繰り返し実行し、単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxkを取得する。ＣＰＵは、ステップ７４０の処理により得られた最大酸素吸蔵量CmaxkをＥＣＵ５０の図示しないＲＡＭに格納する。
【００９３】
ＣＰＵは、図７のルーチン及び図１０のルーチンを実行することによって、ステップ７５５及びステップ１０５５の処理がそれぞれ所定回数実行されると、図示しない劣化判定ルーチンを実行して触媒劣化判定処理を行う。
【００９４】
この劣化判定ルーチンにおいて、ＣＰＵはステップ７５５の処理によって得られ且つＲＡＭに格納された「単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxhの平均値」を触媒劣化判定パラメータＰ１として取得し、その触媒劣化判定パラメータＰ１が触媒劣化判定閾値Ｐ１ｔｈ以上であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵは、その触媒劣化判定パラメータＰ１が触媒劣化判定閾値Ｐ１ｔｈ未満であるとき、触媒４２が劣化したと判定する。このように、ＣＰＵは、ステップ７５０にて破棄されたＯＳＣｈを触媒劣化判定パラメータＰ１を求める際の元データとしては使用しない。
【００９５】
更に、この劣化判定ルーチンにおいて、ＣＰＵはステップ１０５５の処理によって得られ且つＲＡＭに格納された「単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxkの平均値」を触媒劣化判定パラメータＰ２として取得し、その触媒劣化判定パラメータＰ２が触媒劣化判定閾値Ｐ２ｔｈ以上であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵは、その触媒劣化判定パラメータＰ２が触媒劣化判定閾値Ｐ２ｔｈ未満であるとき、触媒４２が劣化したと判定する。このように、ＣＰＵは、ステップ１０５０にて破棄されたＯＳＣｋを触媒劣化判定パラメータＰ２を求める際の元データとしては使用しない。
【００９６】
以上、説明したように、本判定装置は、
触媒４２に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比を、
（１）前記下流側排ガスセンサ５２の出力が所定のリーン判定用閾値（リーン判定電圧）を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリッチであるリッチ空燃比に設定し（図４の時刻ｔ２〜時刻ｔ３を参照。）、
（２）前記下流側排ガスセンサ５２の出力が所定のリッチ判定用閾値（リッチ判定電圧）を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリーンであるリーン空燃比に設定する（図４の時刻ｔ３〜時刻ｔ４を参照。）、
アクティブ空燃比制御を実行する「空燃比制御部（ＥＣＵ５０の機能の一部）」を有する。
【００９７】
更に、本判定装置は、
前記アクティブ空燃比制御中に前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの一方から他方に切り替えられた第１時点（例えば、図４の時刻ｔ２又は時刻ｔ３）から次に同流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの前記他方から前記一方に切り替えられる第２時点（例えば、図４の時刻ｔ３又は時刻４）までの期間（即ち、第１期間Δｔ１、例えば、図４の時刻ｔ２〜ｔ３の期間Δｔｈ、図４の時刻ｔ３〜ｔ４の期間Δｔｋ）において前記上流側排ガスセンサ５１の出力に基いて触媒４２の酸素吸蔵能力を示す指標値（例えば、最大酸素吸蔵量）を算出する（図７のステップ７２５、ステップ７３０及びステップ７５５、並びに、図１０のステップ１０２５、ステップ１０３０及びステップ１０５５）。
【００９８】
加えて、本判定装置は、前記算出された指標値に応じた値である触媒劣化判定パラメータ（Ｐ１、Ｐ２及びＰ等）に基いて前記触媒の劣化判定を行う劣化判定部を有する。
【００９９】
前記劣化判定部は、
前記第１期間における前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比に設定されている場合には、当該第１期間の開始時点である前記第１時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比に対応するリッチ側積算基準値に到達する終了時点まで、の第２期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リッチ側積算基準値との偏差Ｄの大きさを積算した積算値ＳＡ（又はその積算値に一定値を加えた値）を判定用積算値Ｘとして取得し、前記第２期間の長さに比例する値Ｙに対する前記取得した判定用積算値の比（＝Ｘ／Ｙ）が所定の第１判定禁止閾値Ｒ１ｔｈ以下であるとき、当該第１期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第１処理（図７のステップ７１０乃至ステップ７５０）、及び、
前記第１期間における前記流入ガス空燃比が前記リーン空燃比に設定されている場合には、当該第１期間の開始時点である前記第１時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比に対応するリーン側積算基準値に到達する終了時点まで、の第３期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リーン側積算基準値との偏差Ｅの大きさを積算した積算値ＳＣ（又はその積算値に一定値を加えた値）を判定用積算値Ｚとして取得し、前記第３期間の長さに比例する値Ｗに対する前記取得した判定用積算値の比（＝Ｚ／Ｗ）が所定の第２判定禁止閾値Ｒ２ｔｈ以下であるとき、当該第１期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第２処理（図１０のステップ１０１０乃至ステップ１０５０）、
を実行する。
【０１００】
従って、本判定装置は、触媒４２にＨＣ被毒及び／又はＳ被毒が発生していることによって触媒４２が劣化したと誤って判定する可能性を低減することができる。
【０１０１】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本判定装置は、上記第１処理及び上記第２処理の何れか一方のみを実施してもよい。更に、本判定装置は、触媒劣化判定パラメータＰ１及びＰ２の何れか一方のみを触媒劣化判定に用いても良い。
【０１０２】
更に、上記実施形態においては、リッチ側積算基準値Ａはリッチ判定用閾値（リッチ判定電圧）と同じ値に設定されていたが、両者は互いに異なっていてよい。この場合、リッチ側積算基準値Ａは、リーン判定用閾値（リーン判定電圧）よりも大きい値であることが必要である。更に、リッチ側積算基準値Ａは、理論空燃比に対応する下流側排ガスセンサ５２の出力値（０．５（Ｖ））よりも大きいことが望ましい。また、リッチ側積算基準値Ａは、リッチ判定電圧以下の値であることが望ましい。
【０１０３】
なお、上記実施形態においては、リッチ側積算基準値Ａはリッチ判定電圧に設定されているので、「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更される時点」と、「下流側排ガスセンサ５２の出力がリッチ側積算基準値Ａに到達する終了時点」とは一致した。しかしながら、リッチ側積算基準値Ａとリッチ判定電圧とが互いに異なるとき、上記２つの時点は一致せず、リッチ側積算基準値Ａがリッチ判定電圧未満の値（図５のＡ１を参照。）であるときには、下流側排ガスセンサ５２の出力がリッチ側積算基準値Ａ＝Ａ１に到達する終了時点（図５の点Ｃ１を参照。）」のほうが「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更される時点（図５の点Ｂを参照。）」よりも先に到来する。
【０１０４】
更に、ＣＰＵは、ステップ７３５にて、実積算値ＳＡに一定値ＣＣを加えた値を値Ｘ（＝判定用積算値）として取得し、第１比例値ＳＢに一定値ＣＣを加えた値を値Ｙとして取得してもよい。
【０１０５】
同様に、上記実施形態においては、リーン側積算基準値Ｂはリーン判定用閾値（リーン判定電圧）と同じ値に設定されていたが、両者は互いに異なっていてよい。この場合、リーン側積算基準値Ｂは、リッチ判定用閾値（リッチ判定電圧）よりも小さい値であることが必要である。更に、リーン側積算基準値Ｂは、理論空燃比に対応する下流側排ガスセンサ５２の出力値（０．５（Ｖ））よりも小さいことが望ましい。また、リーン側積算基準値Ｂは、リーン判定電圧以上の値であることが望ましい。
【０１０６】
なお、上記実施形態においては、リーン側積算基準値Ｂはリーン判定電圧に設定されているので、「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更される時点」と、「下流側排ガスセンサ５２の出力がリーン側積算基準値Ｂに到達する終了時点」とは一致した。しかしながら、リーン側積算基準値Ｂとリーン判定電圧とが互いに異なるとき、上記２つの時点は一致せず、リーン側積算基準値Ｂがリーン判定電圧よりも大きい値であるときには、下流側排ガスセンサ５２の出力がリーン側積算基準値Ｂに到達する終了時点」のほうが「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更される時点」よりも先に到来する。
【０１０７】
更に、ＣＰＵは、ステップ１０３５にて、実積算値ＳＣに一定値ＤＤを加えた値を値Ｚ（＝判定用積算値）として取得し、第２比例値ＳＤに一定値ＤＤを加えた値を値Ｗとして取得してもよい。
【０１０８】
更に、第１判定禁止閾値Ｒ１ｔｈと第２判定禁止閾値Ｒ２ｔｈとは、互いに同じ値であってもよく、互いに異なっていても良い。
【０１０９】
更に、上記実施形態においては、ステップ７５０にて放出量積算値ＯＳＣｈを破棄していたが、ステップ７５０にて放出量積算値ＯＳＣｈを破棄することなく、その放出量積算値ＯＳＣｈを含めたデータに基いて触媒劣化判定パラメータＰ１を求め、そのような触媒劣化判定パラメータＰ１を触媒劣化判定に使用しないようにしてもよい。更に、そのような触媒劣化判定パラメータＰ１を触媒劣化判定に使用した上で、そのような触媒劣化判定は無効な判定としてもよい。即ち、本発明においては、ＨＣ被毒が発生している際に取得された指標値（最大酸素吸蔵量）を触媒劣化判定に実質的に用いなければよい。
【０１１０】
同様に、上記実施形態においては、ステップ１０５０にて吸蔵量積算値ＯＳＣｋを破棄していたが、ステップ１０５０にて吸蔵量積算値ＯＳＣｋを破棄することなく、その吸蔵量積算値ＯＳＣｋを含めたデータに基いて触媒劣化判定パラメータＰ２を求め、そのような触媒劣化判定パラメータＰ２を触媒劣化判定に使用しないようにしてもよい。更に、そのような触媒劣化判定パラメータＰ２を触媒劣化判定に使用した上で、そのような触媒劣化判定は無効な判定としてもよい。即ち、本発明においては、Ｓ被毒が発生している際に取得された指標値（最大酸素吸蔵量）を触媒劣化判定に実質的に用いなければよい。
【０１１１】
加えて、リーン判定電圧及びリッチ判定電圧の一方又は両方は、下流側空燃比センサ５２が理論空燃比の排ガスに対して出力する値（例えば、０．５（Ｖ））であってもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…機関、２０…本体部、３０…吸気系統、３４…インジェクタ、４０…排気系統、４１…排気通路部、４２…触媒、５１…上流側排ガスセンサ、５２…下流側排ガスセンサ。
【図１】
2017014905.tif 000003
【図２】
2017014905.tif 000004
【図３】
2017014905.tif 000005
【図４】
2017014905.tif 000006
【図５】
2017014905.tif 000007
【図６】
2017014905.tif 000008
【図７】
2017014905.tif 000009
【図８】
2017014905.tif 000010
【図９】
2017014905.tif 000011
【図１０】
2017014905.tif 000012
【図１１】
2017014905.tif 000013