(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域では浄化触媒の正常の判定のみを行う、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記大ガス量域よりもさらにガス量が多くなる特大ガス量域では、浄化触媒の正常と劣化の判定を共に行わない、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記判定しきい値が、ガス量に関係なく一定値とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記判定しきい値が、ガス量に応じて可変とされる、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項５】
請求項２において、
浄化触媒として、上流側浄化触媒と、該上流側浄化触媒の下流側に配設された下流側浄化触媒とを有し、
前記上流側浄化触媒についてのみ劣化検出が行われる、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項６】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上とされ、
浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行うガス量域の他に、正常判定のみを行うガス量域が設定されている、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記判定しきい値がガス量に応じて可変とされる、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項８】
請求項６において、
前記判定しきい値が一定値とされる、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項９】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項１０】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項１１】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。
【請求項１２】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上として設定され、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。
【請求項１３】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域において、浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。
【請求項１４】
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。
【請求項１５】
請求項１において、
浄化触媒が正常判定された後、浄化触媒の劣化診断処理が終了される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項１６】
請求項６において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項１７】
請求項１０において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。
【請求項１８】
請求項１１において、
浄化触媒が正常判定された後、浄化触媒の劣化診断処理が終了される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。
【請求項１９】
請求項１２において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。
【請求項２０】
請求項１４において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。
【請求項２１】
請求項１ないし請求項２０のいずれか１項において、
空燃比が理論空燃比よりも小さくされるエンリッチゾ−ンから、酸素センサの出力を用いた空燃比フィ−ドバック制御が行われるフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときに、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。
【請求項２２】
請求項１ないし請求項２０のいずれか１項において、
ＥＧＲバルブを開閉してＥＧＲ系路の故障診断が行われるときには、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。
【請求項２３】
請求項１ないし請求項２０のいずれか１項において、
燃料カットが行われる燃料カットゾーンから、酸素センサの出力を用いた空燃比フィ−ドバック制御が行われるフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときに、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。
【請求項２４】
請求項１ないし請求項２０のいずれか１項において、
浄化触媒が活性温度以下のときには、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス浄化触媒が劣化しているか否かの診断を行うエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン、特に自動車用エンジンでは、排気通路に排気ガス浄化触媒が配設されるのが普通である。この浄化触媒は、熱劣化等によって、所望の浄化率が得られなくなってしまうことが考えられる。この浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断のために、排気通路に、浄化触媒の上流側と下流側とにおいてそれぞれ酸素センサ（０2 センサ）を配設して、両酸素センサの出力関係に基づいて劣化診断を行うことが提案されている（特開平６−２４９０２９号公報参照）。
【０００３】
両酸素センサに基づく劣化判定は、通常、両酸素センサのリッチとリーンとの間での出力反転回数の比（反転回数比）、つまり両酸素センサの出力反転周期の比に関連した検出値を所定の判定しきい値と比較することにより行われる。例えば、下流側酸素センサの出力反転回数に対する上流側酸素センサの出力反転回数の比となる所定反転回数比は、浄化触媒が正常であればかなり大きいものであり、浄化触媒が劣化するにしたがって（浄化率が低下するにしたがって）、徐々に小さくなる。したがって、上記所定反転回数比が所定の判定しきい値以下となったときに、浄化触媒が劣化していると判定することができる。
【０００４】
特開平６−４２３３８号公報には、燃料噴射弁の故障時や、ＥＧＲ系の故障時には、前述した浄化触媒の劣化診断を行わないようにすることが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した反転回数比を所定の判定しきい値と比較して浄化触媒の劣化を検出しようとしたとき、正常であるにも拘らず劣化していると判定されたり、逆に劣化しているにも拘らず正常であると判定されてしまう事態を生じ易い、ということが判明した。このような原因を追及したところ、浄化触媒を通る排気ガス量が、劣化診断に大きな影響を与えている、ということが判明した。とりわけ、浄化触媒の容量に対する最大排気ガス量（空燃化フィードバック制御領域において浄化触媒を通過する最大排気ガス量）の比が、劣化診断に大きな影響を与えることになる。
【０００６】
すなわち、浄化触媒を通過する排気ガス量が多いときは少ないときに比して、浄化触媒で浄化される割合が低減され、このため、前述した所定反転回数比は、浄化触媒の劣化度合いが同じであったとしても、排気ガス量が多いときは少ないときに比して小さくなる。そして、排気ガス量が中程度のときは、正常と劣化との境界付近およびその前後のかなり広い範囲に渡って、前記所定反転回数比の変化に対する浄化触媒の浄化率が緩やかに変化するものとなり、所定の判定しきい値を境として浄化触媒の正常と劣化とを精度よく区別することが可能になる。
【０００７】
一方、大ガス量域および小ガス量域では共に、正常と劣化との境界付近において、所定反転回数比のわずかな変動でも浄化触媒の浄化率が極めて大きく変動することになる。そして、大ガス量域では、正常と判定することのできる所定反転回数比のとり得る範囲が極めて広くなるもの、劣化と判定できる所定反転回数比のとり得る範囲は極めて狭いものとなり、このため大ガス量域では、正常であるにも拘らず劣化していると誤判定され易い領域となる。
【０００８】
逆に、小ガス量域では、劣化と判定することのできる所定反転回数比のとり得る範囲が極めて広くなるもの、正常と判定できる所定反転回数比のとり得る範囲は極めて狭いものとなり、このため小大ガス量域では、劣化しているにも拘らず正常と誤判定され易い領域となる。
【０００９】
上述のような誤判定を防止するため、劣化診断するガス量域を狭くつまり中程度のガス量域のみに限定することも考えられる。しかしながら、この場合は、劣化診断できるガス量域つまり劣化診断する機会の減少となってしまう。
【００１０】
また一方で、このような劣化診断処理中は、酸素センサ出力の検出性を向上させて劣化診断を判定し易いようにするため、空燃比フィ−ドバックの制御ゲインを大きくする等のことが行われているが、劣化診断が終了しない限り上記制御ゲインを大きくした状態が継続されてしまい、定常状態ではハンチングの原因となる。
【００１１】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、浄化触媒を通過する排気ガス量に応じて浄化触媒の劣化判定をより適切に行えるようにしたエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明第１方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域では浄化触媒の正常の判定のみを行う、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２〜請求項５、請求項１５、請求項２１〜請求項２４に記載のとおりである。
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明第２方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上とされ、
浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行うガス量域の他に、正常判定のみを行うガス量域が設定されている、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項７、請求項８、請求項１６、請求項２１〜請求項２４に記載のとおりである。
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明第３方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２１〜請求項２４に記載のとおりである。
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明第４方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項１７、請求項２１〜請求項２４に記載のとおりである。
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明第１装置（本発明第１方法に対応）にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項１８、請求項２１〜請求項２４に記載のとおりである。
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明第２装置（本発明第２方法に対応）にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上として設定され、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項１９、請求項２１〜請求項２４に記載のとおりである。
【００１８】
前記目的を達成するため、本発明第３装置（本発明第３方法に対応）にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域において、浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２１〜請求項２４に記載のとおりである。
【００１９】
前記目的を達成するため、本発明第４装置（本発明第４方法に対応）にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２０〜請求項２４に記載のとおりである。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１に記載された方法発明およびこれに対応した請求項１１に記載の装置発明においては、基準ガス量域において浄化触媒の正常と劣化の判定を行いつつ、劣化と誤判定され易い大ガス量域では正常のみを判定するようにしたので（正常と判定されたときは、劣化していないことの確認となる）、浄化触媒の劣化診断を行うガス量域つまり劣化診断する機会を極力広く確保して、大ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ誤判定を防止する上で好ましいものとなる。
【００２１】
請求項２によれば、正常のみを判定する大ガス量域よりもさらにガス量が多くなる特大ガス量域では、正常と劣化とを区別することがもはや事実上不可能であり、このような特大ガス量域では正常および劣化の判定を共に行わないことにより、誤判定を確実に防止する上で好ましいものとなる。
【００２２】
請求項３によれば、判定しきい値を一定値とすることにより、制御が簡単となり、制御系の負担も低減される。
【００２３】
請求項４によれば、判定しきい値をガス量に応じて変更することにより、より精度よく劣化診断を行うことができる。
【００２５】
請求項５によれば、下流側浄化触媒に比して容量が小さく設定されるのが一般的で、大ガス量域において劣化と誤判定され易い上流側浄化触媒の劣化診断について、請求項１に対応した効果を得ることができる。
【００２６】
請求項６に記載された方法発明およびこれに対応した請求項１２に記載の装置発明においては、通過される最大排気ガス量に比して相対的に浄化触媒の容量が小さくて、劣化してると誤判定し易い設定において、劣化診断の機会を極力広く確保して、大ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ劣化していると誤判定されてしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【００２７】
請求項７によれば、請求項４に対応した効果を得ることができる。また、請求項８によれば、請求項３に対応した効果を得ることができる。
【００２８】
請求項９に記載された方法発明およびこれに対応した請求項１３に記載の装置発明においては、劣化診断を行う機会を極力広く確保して、小ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ、劣化しているのに正常であると誤判定し易い小ガス量域において、正常であると誤判定されるのを防止する上で好ましいものとなる。
【００２９】
請求項１０に記載された方法発明およびこれに対応した請求項１４に記載の装置発明においては、通過される最大排気ガス量に比して相対的に浄化触媒の容量が大きくて、正常であると誤判定し易い設定において、劣化診断の機会を極力広く確保して、小ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ、正常であると誤判定されてしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【００３０】
請求項１５、請求項１８によれば、正常判定されたときは早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止する上で好ましいものとなる。
【００３１】
請求項１６、請求項１７、請求項１９、請求項２０によれば、極めて高温となる排気マニホールドに配置されているために劣化され易い浄化触媒の劣化診断を行うことができる。
【００３２】
請求項２１によれば、エンリッチゾ−ンからフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときは、浄化触媒がＨＣを多量に急増した状態となっていて、酸素センサ出力に基づく浄化触媒の劣化判定が正常に行われない可能性が高く、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。
【００３３】
請求項２２によれば、ＥＧＲ系路の故障診断中において、ＥＧＲバルブの開閉に起因して排気ガス中の酸素割合が大きく変化し、しかも失火が生じ易くなって浄化触媒の劣化判定が正確に行えない状況となるので、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定防止することができる。
【００３４】
請求項２３によれば、燃料カットゾ−ンからフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときは、浄化触媒が酸素を多量に急増した状態となっていて、酸素センサ出力に基づく浄化触媒の劣化判定が正常に行われない可能性が高く、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。
【００３５】
請求項２４によれば、浄化触媒が活性温度に達していないときは、排気ガス浄化が正常に行われないときであり、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
(1)図１、図２の説明
図１において、１はエンジン本体、２は吸気通路であり、吸気通路２には、その上流側から下流側へ順次、エアクリ−ナ３、エアフロ−メ−タＳＡ、スロットル弁４、サ−ジタンク５が配設され、サ−ジタンク５からエンジン本体１までの間の吸気通路２は、各気筒毎に独立した独立吸気通路２ａとされている。そして、独立吸気通路２ａには、燃料噴射弁（燃料供給手段）６が配設されている。
【００３７】
７は燃料タンクであり、燃料ポンプ８から汲み上げられた燃料タンク７内の燃料が、燃料供給通路９を介して燃料噴射弁６に供給され、余剰燃料は、リタ−ン通路１０を介して燃料噴射弁６から燃料タンク７へと戻される。なお、図中１１は、燃料供給通路９に接続された燃料フィルタ、１２はリタ−ン通路１０に接続されたプレッシャレギュレ−タである。
【００３８】
燃料タンク７内の蒸発燃料は、サ−ジタンク５に回収されるようになっている。このため、燃料タンク７とサ−ジタンク５とがパ−ジ通路２１によって接続され、このパ−ジ通路２１の途中には、蒸発燃料吸着手段（吸着器）としてのキャニスタ２２が接続されている。すなわち、パ−ジ通路２１のうち、燃料タンク７側の上流側パ−ジ通路２１ａによって燃料タンク７とキャニスタ２２とが接続され、下流側パ−ジ通路２１によって、キャニスタ２２とサ−ジタンク５とが接続されている。
【００３９】
前記上流側パ−ジ通路２１ａには、燃料タンク７側から順次、燃料タンク７内の圧力を検出する圧力検出手段として圧力センサ２３、および後述する制御弁２４が接続されている。また、前記下流側パ−ジ通路２１ｂには、パ−ジバルブ２５が接続されている。このパ−ジバルブ２５は、電磁式とされて、全閉および全開状態を選択的にとり得る他、例えばデュ−ティ制御によってその開度が連続可変式に変更可能とされている。前記キャニスタ２２は、大気解放通路２６を有し、この大気解放通路２６には、フィルタ２７、電磁式の開閉弁からなる大気解放弁２８が接続されている。なお、燃料タンク７に対するパ−ジ通路２１接続部には、転倒時にパ−ジ通路２１への燃料漏れを防止するためのロ−ルオ−ババルブ２９が接続され、このロ−ルオ−ババルブ２９は、全開時であっても絞り抵抗を有するものとなっている（全開開度が小）。
【００４０】
前記制御弁２４は、基本的には、上流側パ−ジ通路２１ａを全開とする状態と全閉とする状態との切換を行う他、全閉状態において、燃料タンク７内の圧力がキャニスタ２２側圧力よりも所定分低下すると、燃料タンク７側とキャニスタ２２側とを連通させる呼吸栓の機能をなす。
【００４１】
制御弁２４の一例が、図２に示される。この図２において、３１は上方に向けて開口された弁座、３２は弁座３１に離着座される可動弁体である。可動弁体３２は、有蓋筒状の可動鉄心ともなる筒状部材３３と、該筒状部材３３下端部に一体化されたゴム等の弾性部材３４とを有する。この弾性部材３４が弁座３１に離着座されるもので、この弾性部材３４には、左右一対のリップ状弁体３５Ａ、３５Ｂが一体形成されている。また、上記筒状部材３３には、その側面に連通用の小孔３６が形成されている。
【００４２】
前記筒状部材３３は、ダイヤフラム３７に一体的に保持されており、リタ−ンスプリング３８によって、下方つまり弾性部材３４が弁座３１に着座される方向に付勢されている。可動鉄心としての前記筒状部材３３の上方には、固定鉄心３９が配設され、この固定鉄心３９の周囲にはコイル４０が配設されている。
【００４３】
コイル４０を消磁した図２の状態では、リタ−ンスプリング３８によって、弾性部材３４が弁座３１に着座されている（閉状態）。この状態で、キャニスタ２２に負圧が作用、つまり、キャニスタ２２側の圧力が燃料タンク７側の圧力よりも低いときは、リップ状弁体３５Ａ、３５Ｂが閉じて、燃料タンク７内が大きな負圧になるのが防止される。逆に、燃料タンク７内の負圧が所定値以上になると、つまり、燃料タンク７内の圧力がキャニスタ２１側の圧力よりも所定分低くなると、リップ状弁体３５Ａ、３５Ｂが開いて、連通用小孔３６を介して燃料タンク７とキャニスタ２２とが連通されて、燃料タンク７内が大きな負圧になるのが防止される（呼吸機能）。ただし、小孔３６の有効開口面積は小さいものとされて、絞り抵抗を有するものとなっている。このように、制御弁２４は、通常は小さい開度でもって開かれていて、キャニスタ２２側が燃料タンク７側も所定分負圧が大きくなると閉じられる２方向弁としての機能（弁体３５Ａ、３５Ｂと小孔３６の機能）と、該２方向弁をバイパスして大きな開度を有するバイパス弁（弁座３１と可動弁体３２の機能）を有するものとなっている。
【００４４】
図２の状態から、コイル４０を励磁すると、固定鉄心３９に可動鉄心としての筒状部材３３が引き寄せられて、弾性部材３４が弁座３１から大きく離間され、上流側パ−ジ通路２１ａが全開とされる（開度大で、絞り抵抗なし）。
【００４５】
燃料タンク７からの蒸発燃料は、制御弁２４を通って（燃料タンク７内が正圧になることによりダイアフラム３７が持ち上げられて、弾性部材３４が弁座３１から離間する）、キャニスタ２２に吸着される。大気開放弁２８は通常は開かれており、エンジンの所定運転中パ−ジバルブ２５が開かれて、キャニスタ２２に吸着された燃料が、吸気通路２内に生じる吸気負圧によって、当該吸気通路２へ回収される（パ−ジ）。
【００４６】
エンジン１の排気通路５１には、エンジン１側から順次、酸素センサ５２、排気ガス浄化触媒（三元触媒）５３、酸素センサ５４、浄化触媒５５（三元触媒）が配設されている。各酸素センサ５２、５４はそれぞれ、実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかによって出力（電圧）が大きく変化するもので、例えば０〜１Ｖの出力範囲において、０．４５Ｖを境として出力電圧が大きく変化するもので、出力電圧の大きい方がリッチを示し、出力電圧の小さい方がリーンとなる。
【００４７】
上流側の酸素センサ５２は、実際の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射弁６からの燃料噴射量をフィ−ドバック制御するときに用いられる。また、両酸素センサ５２と５４とは、後述するように、その出力関係に基づいて、浄化触媒５３が劣化しているか否かの劣化診断のために用いられる。なお、各酸素センサ５２、５４には、活性温度確保のための電気式ヒ−タが内蔵されている。
【００４８】
(2)図３、図４の説明
図３において、Ｕはマイクロコンピュ−タを利用して構成された制御ユニットであり、既知のように、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭを有する。この制御ユニットＵには、前記圧力センサ２３からの信号、エアフロ−メ−タＳＡからの吸入空気量信号、両酸素センサ５２、５４からの信号の他、各種センサあるいはスイッチＳ１〜Ｓ４からの信号、およびセンサ、スイッチ群ＳＧからの信号が入力される。また、制御ユニットＵからは、前記制御弁２４、パ−ジバルブ２５、大気解放弁２８に対して制御信号が出力される他、ランプ、ブザ−等の表示手段としての警報器４１に対して出力される。
【００４９】
センサＳ１は、エンジン冷却水温度を検出する水温センサである。センサＳ２はエンジン回転数を検出する回転数センサである。スイッチＳ３は、スロットル弁が全閉となったことを検出するアイドルスイッチである。センサ群ＳＧは、上述した各種データの他、後述する制御のために必要な各種データを検出するためのもので、少なくとも、スロットル弁開度、大気圧、車速等を検出するものとなっている。もちろん、上記各種センサあるいはスイッチは、検出手段として表現できるものである。
【００５０】
［パージ系故障診断］
制御ユニットＵは、既知のような燃料フィ−ドバック制御と、燃料タンク７、パ−ジ通路２１、キャニスタ２２を含むパ−ジ経路に漏れがないか否かの故障判定つまりリ−ク判定と、浄化触媒５３の劣化診断とを行うものである。パ−ジ系路のリ−ク判定の基本的なやり方について、図４を参照しつつ説明する。まず、パ−ジバルブ２５が開いたパ−ジ中に、大気解放弁２８が閉じられ、かつ制御弁２４が開かれる（ｔ１時点）。これにより、パ−ジ通路２１を介して燃料タンク７内に吸気負圧が作用し、燃料タンク７内の負圧が徐々に高まる。
【００５１】
燃料タンク７内の負圧が、所定負圧例えば−２００ｍｍＡｑ（水位）になり（ｔ２時点）、これよりもさらに若干大きな負圧になった時点（ｔ３時点）において、パ−ジバルブ２５が閉じられる。このパ−ジバルブ２５が閉じられることにより、パ−ジ経路は、大気と遮断された密閉状態とされる。上記ｔ３時点より若干時間が経過すると、圧力センサ２３により検出される圧力が、上記所定負圧（例えば−２００ｍｍＡｑ）にまで上昇される（ｔ４時点で、ロ−ルオ−ババルブ２９の絞り抵抗の影響による燃料タンク７への吸気負圧伝達の遅れ解消）。
【００５２】
所定負圧となった上記ｔ４時点において、圧力センサ２３によって検出される負圧が第１検出負圧ＴＰ１とされる。ＴＰ１検出時点から、所定時間例えば３０秒経過した時点（ｔ５時点）において、圧力センサ２３によって検出される負圧が第２検出圧力ＴＰ２とされる。
【００５３】
リ−ク判定は、上記２つの検出圧力ＴＰ１とＴＰ２との偏差を所定の判定しきい値と比較することによって行われる。すなわち、ＴＰ１からＴＰ２になるまでの圧力上昇度合が大きいときは、パ−ジ経路に小孔が空いている等の漏れが考えられるときであり、このときは、リ−クされているという判定つまり故障判定がなされる。逆に、上記圧力上昇度合が小さいときは、リ−クしていないという判定となる。
【００５４】
リ−ク判定終了したｔ５時点において、大気開放弁２８が開かれ、制御弁２４が閉じられるが、該両弁２８、２４の故障判定のために、パ−ジバルブ２５はいまだ閉じられたままとされ、所定時間経過されたｔ６時点において、パ−ジバルブ２５が開かれる。
【００５５】
上記ｔ５からｔ６時点までの間において、圧力センサ２３で検出される圧力の上昇度合が所定の基準値よりも小さいときは、大気開放弁２８が閉固着（大気開放通路２６が目詰り）している故障発生であると判定される。また、このときの圧力上昇度合が所定の基準値よりも大きいときは、制御弁２４が開かれたままの開固着の故障発生であると判定される。さらに、所定負圧としての−２００ｍｍＡｑにまで吸引できない場合には、大気解放弁２８の開固着、パ−ジバルブ２５の閉固着が考えられる。上述の制御弁２４の開固着、大気開放弁２７の閉固着は、蒸発燃料がエンジン吸気系に多量に供給される異常状態発生（異常状態検出）とされる。
【００５６】
［空燃比フィ−ドバック制御の説明（図１８）］
図１８を参照しつつ、空燃比フィ−ドバック制御の一例について説明するが、この図１８は、所定クランク角毎の割り込み処理によって行われる。まず、Ｒ４１においてエンジンの運転状態（吸入空気量、エンジン回転数、エンジン冷却水温度、空燃比センサ出力）が読み込まれた後、Ｒ４２において、所定の換算係数Ｋと吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて、基本燃料量ＴＢが演算される。次いでＲ４３において、冷却水温度に基づいて、水温補正用の補正燃料量ＴＷが、マップに基づいて決定される。なお、補正燃料量ＴＷは、冷却水温度が所定温度以下の低温時においては、冷却水温度が低くなるほどＴＷが大きくなるように決定される。
【００５７】
Ｒ４４では、現在触媒の劣化診断中であるか否かが判別される。このＲ４４の判別でＹＥＳのときは、Ｒ４６において、空燃比フィ−ドバック制御の制御ゲインＰがＰ１に設定されると共に、制御ゲインＩがＩ１に設定される。また、Ｒ４４の判別でＮＯのときは、Ｒ４５において制御ゲインＰがＰ２に設定されると共に、ＩがＩ１に設定される。なお、制御ゲインＰおよびＩは、触媒劣化診断中は大きくされる（Ｐ１＞Ｐ２、Ｉ１＞Ｉ２で、Ｐ２はＩ１よりも十分に大きくされる）。
【００５８】
Ｒ４５あるいはＲ４６の後は、Ｒ４７において、酸素センサ出力がリッチであるか否かが判別される。このＲ４７の判別でＮＯのとき、つまり酸素センサ出力が現在リーンであるときは、Ｒ４８において、前回リッチを検出しているか否かが判別される。このＲ４８の判別でＹＥＳのときは、酸素センサ出力が、リッチからリーンへ反転したときであり、このときはＲ４９において、フィ−ドバック補正量ＣＦＢが、前回の補正量ＣＦＢに前記制御ゲインＰを加算することにより、補正量ＣＦＢが大きい値のＰの分だけ一気に増大される。また、Ｒ４８の判別でＮＯのときは、リーン検出状態が継続しているときであり、このときは補正量ＣＦＢを徐々に大きくすべく、Ｒ５０において、前回の補正量ＣＦＢに小さい値の前記制御ゲインＩを加算して、今回の補正量ＣＦＢが演算される。
【００５９】
前記Ｒ４７の判別でＹＥＳのときは、Ｒ５４において、前回リーンを検出しているか否かが判別される。このＲ５４の判別でＹＥＳのときは、酸素センサ出力が、リーンからリッチへ反転したときであり、このときはＲ５６において、フィ−ドバック補正量ＣＦＢが、前回の補正量ＣＦＢに前記制御ゲインＰを減算することにより、補正量ＣＦＢが大きい値のＰの分だけ一気に減少される。また、Ｒ５４の判別でＮＯのときは、リッチ検出状態が継続しているときであり、このときは補正量ＣＦＢを徐々に小さくすべく、Ｒ５５において、前回の補正量ＣＦＢに小さい値の前記制御ゲインＩを減算して、今回の補正量ＣＦＢが演算される。
【００６０】
前記Ｒ４９、Ｒ５０、Ｒ５５あるいはＲ５６の後は、それぞれＲ５１に移行して、基本燃料量ＴＢと水温補正量ＴＷとフィ−ドバック補正量ＣＦＢとが加算されて、最終燃料量ＴＦが算出される。この後、Ｒ５２において燃料噴射タイミングとなるのを待って、Ｒ５３において、最終燃料量ＴＦが出力される（ＴＦに応じた燃料噴射量となるように燃料噴射弁が駆動される）。
【００６１】
［触媒の劣化診断］
(3)図５〜図８の説明
次に、浄化触媒５３の劣化診断の概要について説明する。まず、空燃比フィ−ドバック制御中、各酸素センサ５２、５４の出力は、かなり頻繁に出力が反転する。そして、所定時間内において、浄化触媒５３よりも上流側の酸素センサ５２の反転回数をＡ、浄化触媒５３よりも下流側の酸素センサ５４の反転回数をＢとしたとき、反転回数比Ａ／Ｂを設定する。この反転回数比Ａ／Ｂは、両酸素センサ５２、５４の出力関係とされる。
【００６２】
図６は、酸素センサ５２、５４のリッチとリーンとの間での出力反転回数をカウントするとき、その出力にヒステリシスを設定したものである。すなわち、中間値（例えば０．４５Ｖ）より大きい上しきい値（例えば０．５Ｖ）を設定して、この上しきい値以上の出力のときにリッチと判定するようにしてある。また、中間値より小さい下しきい値（例えば０．４Ｖ）を設定して、この下しきい値以下の出力のときにリーンと判定するようにしてある。この上下のしきい値の設定によって、リッチとリーンとの間で出力反転するときに生じやすい高周波成分が反転回数としてカウントされてしまうのが防止されて、反転回数比を精度よく得る上で好ましいものとなる。
【００６３】
浄化触媒５３が正常のときは、反転回数比Ａ／Ｂは、ほぼ無限大に近い大きな値となる。この一方、浄化触媒５３の劣化がすすむにつれて、反転回数比Ａ／Ｂが徐々に小さくなり（下流側酸素センサ５４の出力反転回数が大きくなっていく）。例えば浄化効率６０％にまで浄化触媒５３が劣化したときに相当する反転回数比Ａ／Ｂを判定しきい値として設定して、実際の反転回数比Ａ／Ｂがこの判定しきい値より大きれば浄化触媒５３は正常であると判定され、反転回数比Ａ／Ｂが判定しきい値以下であれば、浄化触媒５３が劣化していると判定される。そして、実施例では、判定しきい値を１つのみ設定するようにして、判定しきい値の変更は行わないようにしてある。
【００６４】
ここで、反転回数比Ａ／Ｂと浄化触媒５３の浄化率との関係を示す特性は、図７に示すように、浄化触媒５３を通過するガス量、つまり排気ガス量あるいは吸入空気量に応じてかなり相違したものとなる。より具体的には、基本的には、同じ浄化率であっても、ガス量が多いほど反転回数比Ａ／Ｂが小さくなる。そして、ガス量が多いとき（図７Ｚ３線参照）は、正常状態と劣化状態とを区別すべき浄化率付近となる反転回数比Ａ／Ｂが小さい領域において、当該反転回数比Ａ／Ｂのわずかな変化で浄化率が大きく変化してしまって、判定しきい値を設定することが難しくなる。このため、実施例では、後述するようにガス量が中のときに対応した判定しきい値を設定して、ガス量が多いときは、正常判定のみを行うようにしてある（劣化判定なし）。
【００６５】
また、ガス量が少ないとき（図７Ｚ１線参照）は、正常状態と劣化状態とを区別すべき浄化率付近となる反転回数比Ａ／Ｂが大きい領域において、当該反転回数比Ａ／Ｂのわずかな変化で浄化率が大きく変化してしまい、判定しきい値を設定することが難しくなる。このため、実施例では、後述するようにガス量が中のときに対応した判定しきい値を設定して、ガス量が少ないときは、劣化判定のみを行うようにしてある（正常判定なし）。
【００６６】
ガス量が中程度のとき（図７Ｚ２線参照）は、反転回数比Ａ／Ｂの変化に対して浄化率がほぼ線形的に緩やかに変化し、正常状態と劣化状態とを区別する浄化率付近において、反転回数比Ａ／Ｂのわずかな変化でも浄化率はわずかにしか変化しないものとなる。このため、実施例では、ガス量が中のときは、劣化判定と正常判定とを明確に行えるものとなる。このように、実施例では、ガス量が中のときに劣化判定と正常判定とを行えるような値として判定しきい値を設定しているため、ガス量が多いときと少ないときとでは、前述のように劣化判定あるいは正常判定のいずれか一方のみを行うようにしてある。
【００６７】
ここで、図７において、一定値とされた判定しきい値がＴＨＢ（実施例では浄化率役６０％相当に対応して設定）として示されるが、大ガス量では、このＴＨＢよりも反転回数比Ａ／Ｂが大きければ正常であると判定できる状態となる（図７においてＴＨＳで示す参考しきい値以上であれば間違いなく正常であると判定できる）。また、小ガス量では、ＴＨＢよりも反転回数比Ａ／Ｂが小さければ、劣化であると判定することができる状態となる（図７においてＴＨＤで示す参考しきい値以下であれば間違いなく劣化であると判定できる）。
【００６８】
なお、図７において、大ガス量（Ｚ３）よりもさらにガス量が多くなっているのが特大ガス量（Ｚ４線参照）として示される。なお、この特大ガス量のときの劣化診断は、判定しきい値を設定することは到底不可能であるとして、正常判定も劣化判定も行わないようにすることができる。
【００６９】
図８において、ガス量に応じた領域設定がなされる。この図８において、ガス量の小さい方から大きい方へ順次、領域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が設定、記憶されており、図７のＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４はそれぞれ、図８のＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４に対応した代表的な特性を示してある。この図８は、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメ−タとして設定されて、各ガス量域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は等ガス量線によって区分されている。なお、小ガス領域Ｚ１は、浄化触媒５３が事実上活性温度に達っしない可能性の高い領域なので、Ｚ１領域を、故障判定の禁止領域として設定することもできる。
【００７０】
(4)図９、図１０の説明
次に、図９、図１０のフロ−チャ−トを参照しつつ、浄化触媒５３の劣化診断の制御について説明する。なお、以下の説明でＲはステップを示す。なお、図９、図１０の劣化診断処理は、所定時間（例えば２０ｍｓｅｃ）毎の割り込み処理によって行われる。
【００７１】
まず、図９のＲ１において、空燃比のフィ−ドバック制御実行条件が成立しているか否かが判別される（例えばエンジン冷却水温度が所定値以上、エンジン始動後の燃料増量補正が無い等適宜設定される）。このＲ１の判別でＹＥＳのときは、Ｒ２において、空燃比フィ−ドバック制御が行うフィ−ドバックゾーンであるか否かが判別されるが、このフィ−ドバックゾーンは、例えば、エンジン始動領域、理論空燃比よりもリッチな空燃比とされるエンリッチゾ−ンおよび減速燃料カットゾ−ンを除いた運転領域で、部分負荷かつエンジン低・中回転域として設定される。
【００７２】
Ｒ２の判別でＹＥＳのときは、Ｒ３において、パ−ジ系に開通異常、つまり前述した制御弁２４の開固着あるいは大気開放弁２７の閉固着が生じている異常状態発生であるか否かが、前述したようにして判定される。Ｒ４では、Ｒ３の判定結果が異常状態の発生時あるか否かが判別される。このＲ４の判別でＮＯのとき、つまりパ−ジ系に異常状態の発生がないときは、Ｒ５において、酸素センサ５２、５３が正常であるか否かが判別される（断線確認）。このＲ５の判別でＹＥＳのときは、Ｒ６において、酸素センサ５２、５４用のヒータが正常であるか否かが判別される。
【００７３】
Ｒ６の判別でＹＥＳのときは、Ｒ７において、後述するように、ＥＧＲバルブが複数回開閉されるようなＥＧＲ系の故障診断中であるか否かが判別される。このＲ７の判別でＮＯのときは、Ｒ８において、浄化触媒５３が所定の活性温度以上になっているか否かが判別される。この浄化触媒５３の温度は、別途設けた温度センサにより検出することもできるが、後述するように、理論的に推定することもできる。
【００７４】
Ｒ８の判別でＹＥＳのときは、Ｒ９において、燃料カット状態から燃料復帰状態へと移行した時点から所定時間（浄化触媒５３が燃料カットに起因して酸素を過剰に吸蔵した状態から、過剰に吸蔵しなくなる状態に復帰するまでの時間で、例えば４〜５秒）経過したか否かが判別される。Ｒ９の判別でＹＥＳのときは、Ｒ１０において、エンリッチゾ−ンから空燃比フィ−ドバックゾーンへ移行してから所定時間（浄化触媒５３がエンリッチに起因してＨＣを過剰に吸蔵した状態から、過剰に吸蔵しなくなる状態に復帰するまでの時間で、例えば２秒）経過したか否かが判別される。
【００７５】
Ｒ１０の判別でＹＥＳのときは、Ｒ１１以下のステップによって 浄化触媒５３の劣化診断が行われる。前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ８〜Ｒ１０のいずれか判別でＮＯのとき、あるいはＲ４、Ｒ７のいずれかの判別でＹＥＳのときは、それぞれ浄化触媒５３の劣化診断を禁止すべきときであるとして、それぞれＲ１へリタ−ンされる（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４〜Ｒ１０は、禁止手段とみることができる）。
【００７６】
浄化触媒５３の劣化診断を行うときは（Ｒ１０の判別でＹＥＳのとき）、まずＲ１１において、酸素センサ５２の出力反転回数Ａがカウントされる。次いでＲ１２において、酸素センサ５４の出力反転回数Ｂがカウントされる。この後Ｒ１３において、出力反転回数Ａが所定値となったか否か、つまり反転回数のカウント開始から所定時間経過したか否かが判別される。このＲ１３の判別でＮＯのときはＲ１１に戻り、Ｒ１３の判別でＹＥＳとなったときに、Ｒ１４において、反転回数比Ａ／Ｂが、反転比ＨＲとして算出される。
【００７７】
Ｒ１４の後は、図１０のＲ２１に移行して、図８に示すマップに照合して、排気ガス量つまり吸入空気量に応じてゾーン判定がなされるが、実施例では、大ガス量域（Ｚ３、Ｚ４）と、中ガス量域（Ｚ２）と小ガス量域（Ｚ１）との３つの領域のどれに該当するかが判定される。Ｒ２１の後Ｒ２２において、ガス量が小のＺ１ゾーンであるか否かが判別される。なお、ガス量は、エアフロ−メ−タＳＡ（図１参照）の出力を利用して検出することもできる。
【００７８】
Ｒ２２の判別でＹＥＳのときは、Ｒ２３において、反転比ＨＲが判定しきい値としての所定値未満であるか否かが判別される。このＲ２３の判別でＹＥＳのときは、Ｒ２４において、Ｒ２３でのＹＥＳの判定が２回連続して行われたか否かが判別される。このＲ２４の判別でＹＥＳのときは、浄化触媒５３が劣化しているときであるとして、Ｒ２５において、警報器４１が作動されて劣化判定である旨が表示され、次いでＲ２６において、浄化触媒５３が劣化していることを示すべく故障コ−ドが記憶される。なお、Ｒ２４では、劣化判定が３回以上（複数回）連続して判定されたことを確認するようにしてもよい（Ｒ２４は、劣化判定の誤判定を防止するため）。前記Ｒ２３の判別でＮＯのときは、そのままリタ−ンされる（正常判定なし）。
【００７９】
前記Ｒ２２の判別でＮＯのときは、Ｒ２７において、ガス量が中のゾーンであるか否かが判別される。このＲ２７の判別でＹＥＳのときは、Ｒ２８において、反転比ＨＲが、前記基準値未満であるは否かが判別される。このＲ２８の判別でＹＥＳのときは、前記Ｒ２４に移行する。また、Ｒ２８の判別でＮＯのときは、Ｒ３１において、浄化触媒５３は正常であるという正常判定を行った後、劣化診断処理が終了される。
【００８０】
前記Ｒ２７の判別でＮＯのときは、Ｒ２９において、ガス量が特大であるか否かが判別される。このＲ２９の判別でＮＯのときは、Ｒ３０において、反転比ＨＲが前記基準値よりも大きいか否かが判別される。このＲ３０の判別でＹＥＳのときは、Ｒ３１に移行して正常判定され、劣化診断処理が終了される。Ｒ３０の判別でＮＯのとき、およびＲ２９の判別でＹＥＳのときはそれぞれ、そのままリタ−ンされる（劣化判定なし）。
【００８１】
(5)図１１〜図１４の説明
図１１〜図１３は、Ｖ型６気筒エンジンに本発明を適用した場合を示し、前記実施例と同一構成要素には同一符合を付してその説明は省略する。先ず、図１１の場合は、左右各バンク１Ｌと１Ｒとに個々独立した分岐排気通路６１Ｌと６１Ｒ、および各分岐排気通路６１Ｌ、６１Ｒとが合流した共通排気通路６２とを有する。そして、共通排気通路６２に、酸素センサ５２、５４および排気マニホールドの近傍よりも下流側に配置された浄化触媒５３が接続されている。なお、空燃比フィ−ドバック制御時には、左右バンク１Ｌ、１Ｒへの燃料供給量が、酸素センサ５２の出力を利用して共通に制御されるものとなる。
【００８２】
この場合、浄化触媒５３は、エンジンの６気筒分の排気ガスを流入させるもので、このエンジンの最大排気量（複数の気筒からの排気ガスが同時に浄化触媒５３を通過するのであればこのトータル排気ガス量）を、１つの浄化触媒容量で除した値が小さく（所定値以下）なるので、正常判定のみ判定する領域Ｚ３を縮小させることにより、正常と劣化との判定頻度を高めるようにすることもできる。
【００８３】
図１２の場合は、前記分岐排気通路６１Ｌ、６１Ｒにそれぞれ別途酸素センサ６３Ｌ、６３Ｒを配設して、空燃比フィ−ドバック制御は、酸素センサ６３Ｌ、６３Ｒを利用して、左右バンク１Ｌ、１Ｒ毎に個々独立して行うようになっている。そして、共通排気通路６２に配設された酸素センサ５２、５４は、浄化触媒５３の劣化診断専用とされている。
【００８４】
図１３の場合は、分岐排気通路６１Ｌ、６１Ｒにそれぞれ浄化触媒５３Ｌ、５３Ｒ（図１の５３対応）を配設すると共に、共通排気通路６２にも浄化触媒５５（図１の５５対応）を配設してある。そして、各分岐排気通路６１Ｌ、６１Ｒには、排気マニホールド近傍に配置される浄化触媒５３Ｌ、５３Ｒの上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサ５２Ｌ、５４Ｌ（図１の５２、５４対応）、あるいは５２Ｒ、５４Ｒ（図１の５２、５４対応）を配設してある。浄化触媒５３Ｌの劣化診断が、酸素センサ５２Ｌ、５４Ｌを利用して行われ、浄化触媒５３Ｒの劣化診断が、酸素センサ５２Ｒ、５４Ｒを利用して行われる。さらに、空燃比フィ−ドバック制御は、酸素センサ５２Ｌ、５３Ｒを利用して、左右バンク１Ｌ、１Ｒ毎に個々独立して行われる。
【００８５】
この場合、浄化触媒５５は、エンジンの６気筒分の排気ガスを流入させるもので、このエンジンの最大排気量（複数の気筒からの排気ガスが同時に浄化触媒５５を通過するのであればこのトータル排気ガス量）を、１つの浄化触媒容量で除した値（比）が小さく（所定値以下）なるので、正常判定のみ判定する領域Ｚ３を縮小させることにより正常と劣化との判定頻度を高めるようにすることもできる。一方、触媒５３Ｌ、５３Ｒはレイアウトや低温活性向上のために触媒容量が小さいため上記値（比）は大きくなるので、正常判定のみ判定する領域Ｚ３を低回転、低負荷側に拡大したり、あるいはＺ１の領域を縮小する（廃止も含む）ことにより、この場合も劣化診断をより的確に行うことができる。また、触媒５３Ｌ、５３Ｒについては、劣化診断のしきい値（Ａ／Ｂ）を小さくして、劣化、正常判定をより的確に行うようにしてもよい。
【００８６】
図１４は、劣化診断する診断機能を車両外部にある外部機器７１、例えば車両整備工場等に設置される外部機器７１にもたせた例を示すものである。この外部機器７１は、車両に搭載された制御ユニットＵに接続される接続カプラ７２を有して、制御ユニットＵから、劣化診断に必要なデ−タが入力される（各センサからの入力信号等）。勿論、この外部機器７１は、図９、図１０に示すような制御ステップを行うように設定されており、この場合、外部機器７１が設置された整備工場等において、車両（エンジン）が所定の運転状態となるように、自動運転にるいは手動運転される。外部機器７１による劣化診断のみを行う場合は、車両に搭載される制御ユニットＵには、図９、図１０に示すような制御ステップを組み込むことは不要となる。
【００８７】
(6)図１５の説明［ＥＧＥバルブの故障診断］
図１５は、ＥＧＲバルブを開閉して、ＥＧＲ系の故障診断を行う手法を説明するためのものである（図９のＲ７対応）。この図１５において、排気通路５１と吸気通路２とを接続するＥＧＲ通路８１に、ＥＧＲバルブ８２が接続されている。ＥＧＲバルブ８２よりも下流側つまり吸気通路２側のＥＧＲ通路８１には、分岐通路８３が接続されて、この分岐通路８３には、圧力センサ８４および切換弁８５が接続されている。切換弁８５は、圧力センサ８４を、ＥＧＲ通路８１側または大気側に選択的に切換えるものである。
【００８８】
切換弁８５によって、圧力センサ８４がＥＧＲ通路８１に連通されている状態において、定常走行時であることを前提として、ＥＧＲバルブ８２が所定時間毎に複数回（例えば５回）開閉される。このＥＧＲバルブ８２を開閉する度に、圧力センサ８４によって圧力変化量が検出され、この圧力変化量の平均値を所定の判定しきい値と比較することにより、ＥＧＲ系の故障判定が行われる（特に、圧力変化量が小さいときは、ＥＧＲバルブ８２の固着故障が考えられる）。
【００８９】
切換弁８５の故障判定のため、アイドル時において、上記ＥＧＲバルブ８２の故障診断に先立って、切換弁８５の故障診断が行われる。すなわち、切換弁８５を、ＥＧＲ通路側と大気側とに切換えて、ＥＧＲ通路８１側に連通されたときに圧力センサ８４で検出される第１圧力と、大気側に連通されたときに圧力センサ８４で検出される第２圧力との偏差を、所定の判定しきい値と比較することにより、切換弁８５の故障判定が行われる。上記偏差が小さすぎるときは、切換弁８４が故障であると判定される。ただし、冷間時（例えば吸気温度が１０度Ｃ以下のとき）には、切換弁８５の故障判定を正確に行うことは難しいので、このときは切換弁８５の故障判定を行わないようにするのが好ましい。
【００９０】
(7)図１６の説明［触媒の温度推定］
次に、図１６を参照しつつ、浄化触媒５３の温度を、別途専用の温度センサを用いることなく理論的に推定する手法について説明する（図９のＲ８対応）。まず、浄化触媒５３の今回の温度が、次式に基づいて算出される。
今回温度＝前回温度＋Ｋｇ×Ｋｗ×（マップ値−前回温度）
上記式の計算は所定時間（例えば１秒）毎に行われ、今回得られた今回温度は、次の計算のときに前回温度として利用される。また、上記式中、Ｋｇはガス量（吸入空気量対応）に基づく補正係数であり（Ｋｇ＜１）、ガス量が多くなるほど大きい値とされる。また、Ｋｗは、冷却水温度に基づく補正係数であり（Ｋｗ＜１）、冷却水温度が高くなるほど大きい値とされる。
【００９１】
上記式中のマップ値は、図１６に示すように、エンジン回転数と充填量（吸入空気量をエンジン回転数で除した値）とをパラメ−タとして設定されていて、排気ガス温度の定常予測値となる。このようなマップ値は、エンジン回転数が大きいほど高い温度として、また充填量が大きいほど高い温度となるように設定されている。なお、計算の当初は、前回温度として、冷却水温度がそのまま用いられ、また式における右項『Ｋｇ×Ｋｗ×（マップ値−前回温度）』は前回温度からの温度上昇分を示すことになる。
【００９２】
(8)図１７の説明
図１７は、浄化触媒５３の劣化判定に用いる判定しきい値を、一定値として設定した場合において、正常、劣化の判定領域を示す。すなわち、図１７では、ガス量と反転比Ａ／Ｂをパラメ−タとして正常領域と劣化領域との２つの領域設定がされて、実際の反転比Ａ／Ｂが所定の判定しきい値よりも大きい領域が正常領域とされ、判定しきい値よりも小さい領域が劣化領域として設定されている。ただし、ガス量を勘案して、劣化領域での最大ガス量は、正常領域の最大ガス量よりも小さく設定されている。
【００９３】
以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。
【００９４】
判定しきい値（図７のＴＨＢ）を、ガス量に応じて変更するようにしてもよい。この場合、ガス量が多いときは少ないときに比して判定しきい値が小さくされる。なお、判定しきい値の変更は、段階式あるいは連続可変式に変更することができる。また、この判定しきい値の変更は、少なくとも劣化判定と正常判定との少なくとも一方を行うガス量域全てに渡って行うようにしてもよく、あるいは、正常判定と劣化判定の両方を行うガス量域（実施例ではＺ２）においてのみ判定しきい値可変として、大ガス量（実施例ではＺ３）および小ガス量域（実施例ではＺ１）においては判定しきい値を一定値（図７のＴＨＳあるいはＴＨＤ）のままとすることもできる。
【００９５】
なお、判定しきい値の変更は、例えば図１０のステップＲ１１の直後において、ガス量に応じた判定しきい値を設定するステップを別途設ければよい（判定しきい値変更手段）。
【００９６】
大ガス量域において正常判定のみを行うのは、特に、浄化触媒５３の容量に比して、この浄化触媒５３を通過する最大排気ガス量の比が所定値以上となる設定の場合に好ましいものとなる。また、小ガス量域において劣化判定のみを行うのは、特に、浄化触媒５３の容量に比して、この浄化触媒５３を通過する最大排気ガス量の比が所定値以下となる設定の場合に好ましいものとなる。
【００９７】
劣化判定と正常判定とを共に行える領域をよりガス量が多い大ガス量域にまで拡大するには、浄化触媒の容量を大きくすればよく、例えば図１３に示す設定において、Ｖ型エンジンの総排気量を２．５リットルとしたとき、各バンク専用の浄化触媒５３Ｌ、５３Ｒの容量はそれぞれ約０．６リットル以上、つまり浄化触媒５３Ｌ、５３Ｒを通過する最大排気ガス量（１．２５リットル）の約５０％程度の容量とするのが好ましい。このとき、大きな容量とされた浄化触媒５３Ｌ、５３Ｒは、エンジンル−ムに配置するのが難しい場合には車室床面の下方に配置すればよい。このような設定とすれば、図７、図８の特大ガス量域Ｚ４においても、正常判定を確実に行えるようにすることができる。
【００９８】
なお、浄化触媒の容量を小さくする方向へ変更することは、正常と劣化の判定を共に行うＺ２の領域をＺ１側へより拡大できるという点では有利であるが、排気ガス浄化を十分行うという観点からは採用しがたいものとなる。
【００９９】
複数のガス量域設定としては、２つの領域設定とすることもできる。すなわち、正常判定と劣化判定とを共に行う基準ガス量域Ｚ２を含むことを前提に、残る１つのガス量域を、正常判定のみを行う大ガス量域のみとするか、あるいは劣化判定のみを行う小ガス量域のみとすることもできる。大ガス量域を選択するか小ガス量域を選択するかは、上述したように、浄化触媒の容量とこれを通過する最大排気ガス量（空燃比フィ−ドバック制御が実行される運転域の中での最大排気ガス量）とを勘案して選択すればよい。
【０１００】
正常判定のみを行って劣化判定を行わないようにする態様として、判定結果を外部へ出力して表示手段に表示する場合は、劣化判定そのものは内部処理によって行う一方、この判定された結果を表示手段には表示しないことによって達成することもできる（例えば図９のＲ１３でのＹＥＳまでの処理を行うが、Ｒ１５以降の処理は行わない）。このことは、劣化判定のみを行って正常判定を行わない場合についても同様である。
【０１０１】
フロ−チャ−トに示される各ステップは、その機能に手段の名称を付して説明することができ、この機能の上位概念とされるものをも暗黙的に含むものである。本発明の目的は、明示されたものに限らず、発明の効果に記載された内容や、実質的に好ましいあるいは利点とされた内容に対応したものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全体系統図。
【図２】パ−ジ経路に接続された制御弁の一例を示す断面図。
【図３】本発明に用いる制御系統の一例を示す図。
【図４】パ−ジ系路のリ−ク判定および制御弁と大気開放弁との故障判定を説明するためのタイムチャ−ト。
【図５】酸素センサの出力反転の様子を示す図。
【図６】酸素センサの出力反転にヒステリシスを設定した例を示す図。
【図７】ガス量に応じた出力反転回数比と浄化率との関係を示す図。
【図８】ガス量に応じた領域設定例を示す図。
【図９】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図１０】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図１１】排気系の変形例を示す図。
【図１２】排気系の変形例を示す図。
【図１３】排気系の変形例を示す図。
【図１４】車両外部にある外部機器によって劣化診断を行う例を示す簡略側面図。
【図１５】ＥＧＲ系路の要部を示すもので、ＥＧＲ系の故障診断の手法を説明するための図。
【図１６】浄化触媒の温度を推定するときに用いるマップ。
【図１７】判定しきい値を一定値としたときの浄化触媒の劣化領域と正常領域との設定例を示す図。
【図１８】空燃比フィ−ドバック制御の一例を示すフロ−チャ−ト。
【符号の説明】
１：エンジン本体
２：吸気通路
６：燃料噴射弁
４１：警報器
５１：排気通路
５２：酸素センサ
５２Ｌ、５４Ｌ：酸素センサ
５３：浄化触媒
５３Ｌ、５３Ｒ：浄化触媒
５４：酸素センサ
５４Ｌ、５４Ｒ：酸素センサ
６１Ｌ、６１Ｒ：分岐排気通路
８１：ＥＧＲ通路
８２：ＥＧＲバルブ
８４：圧力センサ
８５：切換弁
Ｕ：制御ユニット
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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