(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気浄化装置であって、
エンジンの排気通路に設けられた触媒と、
前記触媒に流入する排気特性を検出するセンサと、
マイクロプロセッサとを備え、
前記マイクロプロセッサは、
前記触媒に酸素が吸収あるいは前記触媒から酸素が放出される酸素の吸収放出速度が速い高速成分と前記吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて前記触媒に貯蔵される酸素貯蔵量のうちから、前記酸素貯蔵量の高速成分を前記検出された排気特性を用いて演算し、
演算された前記酸素貯蔵量の高速成分に基づき、前記酸素貯蔵量の高速成分が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、
前記酸素貯蔵量の高速成分の所定期間の積算値に基づいて触媒の劣化を判定するようにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
さらに前記触媒から流出する排気特性を検出する第２センサを備え、
前記マイクロプロセッサは、この第２センサを介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超えたときは前記酸素貯蔵量の高速成分を最大値に、リッチ判定値を超えたときには前記酸素貯蔵量の高速成分を最小値に、それぞれ初期化するリセット処理を行うように制御し、
前記リセット処理毎の前記酸素貯蔵量の高速成分の積算値に基づいて触媒の劣化を判定するようにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記マイクロプロセッサは、前記酸素貯蔵量の高速成分の積算値の平均値とその判定値とを比較し、前記積算値が判定値以下であるときに触媒劣化と判定するようにさらにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
エンジンの排気浄化装置であって、
エンジンの排気通路に設けられた触媒と、
前記触媒に流入する排気特性を検出するセンサと、
前記触媒から流出する排気特性を検出する第２センサと、
マイクロプロセッサとを備え、
前記マイクロプロセッサは、
前記触媒に酸素が吸収あるいは前記触媒から酸素が放出される酸素の吸収放出速度が速い高速成分と前記吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて前記触媒に貯蔵される酸素貯蔵量のうちから、前記酸素貯蔵量の高速成分を前記検出された排気特性を用いて演算する一方、前記第２センサを介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超えたときは前記酸素貯蔵量の高速成分を最大値に、リッチ判定値を越えたときには酸素貯蔵量の高速成分を最小値に、それぞれ初期化するリセット処理を行い、
演算された前記酸素貯蔵量の高速成分に基づき、前記酸素貯蔵量の高速成分が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、
前記リセット処理の頻度を判定値と比較し、前記頻度が判定値よりも大となったときに触媒の劣化と判定するようにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１、４の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置において、
排気特性は、空燃比または酸素濃度であることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
触媒の劣化判定方法であって、
前記触媒に酸素が吸収あるいは前記触媒から酸素が放出される酸素の吸収放出速度が速い高速成分と前記吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて前記触媒に貯蔵される酸素貯蔵量のうちから、前記酸素貯蔵量の高速成分を前記触媒に流入する排気特性を用いて演算し、
演算された前記酸素貯蔵量の高速成分に基づき、前記酸素貯蔵量の高速成分が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、
前記酸素貯蔵量の高速成分の所定期間の積算値に基づいて触媒の劣化を判定することを特徴とする触媒の劣化判定方法。
【請求項７】
触媒の劣化判定方法であって、
前記触媒に酸素が吸収あるいは前記触媒から酸素が放出される酸素の吸収放出速度が速い高速成分と前記吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて前記触媒に貯蔵される酸素貯蔵量のうちから、前記酸素貯蔵量の高速成分を前記触媒に流入する排気特性を用いて演算し、
前記触媒から流出する排気空燃比がリーン判定値を超えたときは前記酸素貯蔵量の高速成分を最大値に、リッチ判定値を超えたときには前記酸素貯蔵量の高速成分を最小値に、それぞれ初期化するリセット処理を行い、
演算された前記酸素貯蔵量の高速成分に基づき、前記酸素貯蔵量の高速成分が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、
前記リセット処理の頻度を判定値と比較し、
前記頻度が判定値よりも大となったときに触媒の劣化と判定することを特徴とする触媒の劣化判定方法。
【請求項８】
請求項１または４に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記酸素貯蔵量の高速成分は、触媒に流入する排気特性と高速成分の吸収放出速度に基づき演算されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の触媒の劣化判定方法において、
前記酸素貯蔵量の高速成分は、触媒に流入する排気特性と高速成分の吸収放出速度に基づき演算されることを特徴とする触媒の劣化判定方法。
【請求項１０】
請求項１または４に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記触媒の酸素吸収時には、高速成分に優先して酸素が吸収され、高速成分が最大容量に達して酸素を吸収しきれない状態になったら低速成分に酸素が吸収されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１１】
請求項１、４または１０のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記触媒の酸素放出時には、高速成分に対する低速成分の比が所定値未満の場合は高速成分から優先して酸素が放出され、高速成分に対する低速成分の比が所定値以上の場合は高速成分に対する低速成分の比が変化しないよう高速成分及び低速成分の両方から酸素が放出されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１２】
請求項６または７に記載の触媒の劣化判定方法において、
触媒の酸素貯蔵は、酸素の吸収放出速度が比較的高い前記高速成分と高速成分より遅い低速成分に区分され、
前記触媒の酸素吸収時には、高速成分に優先して酸素が吸収され、高速成分が最大容量に達して酸素を吸収しきれない状態になったら低速成分に酸素が吸収されることを特徴とする触媒の劣化判定方法。
【請求項１３】
請求項６、７または１２のいずれか一つに記載の触媒の劣化判定方法において、
触媒の酸素貯蔵は、酸素の吸収放出速度が比較的高い前記高速成分と高速成分より遅い低速成分に区分され、
前記触媒の酸素放出時には、高速成分に対する低速成分の比が所定値未満の場合は高速成分から優先して酸素が放出され、高速成分に対する低速成分の比が所定値以上の場合は高速成分に対する低速成分の比が変化しないよう高速成分及び低速成分の両方から酸素が放出されることを特徴とする触媒の劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の所属分野】
本発明は、触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
日本国特許庁に１９９７年に出願された特開平９−２２８８７３号は、三元触媒に吸収されている酸素量（以下、「酸素貯蔵量」）をエンジンの吸入空気量と触媒に流入する排気の空燃比に基づき推定演算し、触媒の酸素貯蔵量が一定となるようにエンジンの空燃比制御を行う技術を開示する。
【０００３】
三元触媒のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの転換効率を最大に維持するためには触媒雰囲気を理論空燃比にする必要がある。もし、触媒の酸素貯蔵量を一定に保持されるなら、触媒に流入する排気がリーン側にずれているときは排気中の酸素が触媒に吸収され、リッチ側にずれているときは触媒に吸収されている酸素が放出されるので、触媒雰囲気を実質的に理論空燃比に保つことができる。
【０００４】
したがって、このような制御を行う排気浄化装置において、触媒の転換効率を高く維持するために酸素貯蔵量を正確に演算することが要求され、酸素貯蔵量を演算する種々の手法が提案されている。
【０００５】
【発明の概要】
しかしながら、従来の技術ではエンジンの運転状態における触媒特性の変化を考慮しないで酸素貯蔵量が演算されていたため、例えば触媒温度の変化に伴って酸素貯蔵量の演算結果に誤差が発生する。結果として、空燃比制御の精度が低下したり排気エミッションが悪化したりするおそれがあった。さらに、触媒が劣化したとき、最大酸素貯蔵量が減少するため目標量が相対的に適正値からずれて触媒の転化効率が低下し、すなわち経時的な排気性能の低下を起こすおそれがあった。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題を解決することであり、触媒の高い転換効率が維持される排気浄化装置を提供することである。
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、前記触媒に流入する排気特性を検出するセンサと、マイクロプロセッサとを備え、前記マイクロプロセッサは、前記触媒に酸素が吸収あるいは前記触媒から酸素が放出される酸素の吸収放出速度が速い高速成分と前記吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて前記触媒に貯蔵される酸素貯蔵量のうちから、前記酸素貯蔵量の高速成分を前記検出された排気特性を用いて演算し、演算された前記酸素貯蔵量の高速成分に基づき、前記酸素貯蔵量の高速成分が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、前記酸素貯蔵量の高速成分の所定期間の積算値に基づいて触媒の劣化を判定するようにプログラムされるエンジンの排気浄化装置を提供する。
【０００８】
さらに本発明は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、前記触媒に流入する排気特性を検出するセンサと、前記触媒から流出する排気特性を検出する第２センサと、マイクロプロセッサとを備え、前記マイクロプロセッサは、前記触媒に酸素が吸収あるいは前記触媒から酸素が放出される酸素の吸収放出速度が速い高速成分と前記吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて前記触媒に貯蔵される酸素貯蔵量のうちから、前記酸素貯蔵量の高速成分を前記検出された排気特性を用いて演算する一方、前記第２センサを介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超えたときは前記酸素貯蔵量の高速成分を最大値に、リッチ判定値を超えたときには前記酸素貯蔵量の高速成分を最小値に、それぞれ初期化するリセット処理を行い、演算された前記酸素貯蔵量の高速成分に基づき、前記酸素貯蔵量の高速成分が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、前記リセット処理の頻度を判定値と比較し、前記頻度が判定値よりも大となったときに触媒の劣化と判定するようにプログラムされるエンジンの排気浄化装置を提供する。
【０００９】
【好ましい実施例の説明】
図１を参照すると、排気管２には触媒３と、触媒３に位置するフロント広域空燃比センサ４（以下、フロントＡ／Ｆセンサという。）と、リアＯ2センサ５と、コントローラ６とが設けられる。
【００１０】
エンジン１の吸気管７には、スロットル弁８と、スロットル弁８によって調整された吸入空気量を検出するエアフローメータ９とが設けられている。加えて、エンジン1の回転速度を検出するクランク角センサ１２が設けられる。
【００１１】
触媒３は三元触媒機能を有し、触媒雰囲気が理論空燃比のときにＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを最大効率で浄化する。触媒担体がセリア等の酸素貯蔵材で被覆されており、触媒３は流入する排気の空燃比に応じて酸素の吸収あるいは放出を行う機能（以下、「酸素貯蔵機能」）を有している。
【００１２】
ここで触媒３の酸素貯蔵は、それぞれの貴金属（Ｐｔ、Ｒｈ、ＰＤ等）に吸収／放出される高速成分ＨＯ２と、酸素貯蔵材に吸収／放出される低速成分ＬＯ２とに分けることができる。低速成分ＬＯ２は高速成分ＨＯ２に比べて多くの酸素を貯蔵／放出することができるが、その貯蔵／放出速度は高速成分ＨＯ２に比べて遅いという特性を有している。
【００１３】
さらに、これら高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２は、以下の特性を有している。
【００１４】
−酸素吸収時は、高速成分ＨＯ２に優先して酸素が吸収され、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸに達して酸素を吸収しきれない状態になったら低速成分ＬＯ２に酸素が吸収され始める。
【００１５】
−酸素放出時は、高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比（ＬＯ２／ＨＯ２）が所定値未満の場合、すなわち高速成分が比較的多い場合は高速成分ＨＯ２から優先して酸素が放出され、高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比が所定値以上の場合は高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比が変化しないよう高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２の両方から酸素が放出される。
【００１６】
図２は、触媒の酸素の貯蔵／放出特性を示す。
縦軸は、高速成分ＨＯ２（貴金属に吸収された酸素量）を示し、横軸は、低速成分ＬＯ２（酸素貯蔵材に吸収された酸素量）を示す。
通常の運転状態において、低速成分ＬＯ２はほぼゼロであり、高速成分ＨＯ２のみが図２において矢印Ａ１で示すように触媒中に流入する排気の空燃比に応じて変化する。高速成分ＨＯ２は、例えば、高速成分ＨＯ２の最大吸収量の半分となるように制御される。
【００１７】
しかしながら、エンジンへの燃料供給停止が実施されたとき、またはエンジンが暖機状態（ホットリスタート）から再始動されたとき、高速成分ＨＯ２は最大吸収量に達し、そして酸素は低速成分ＬＯ２に吸収される（図２において矢印Ａ２で示す。）。酸素貯蔵量は点Ｘ１から点Ｘ２に変化する。
【００１８】
酸素が点Ｘ２から放出されるとき、酸素は、優先的に高速成分ＨＯ２から放出される。高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比率が所定値に達したとき（図２においてＸ３で示す。）、酸素は高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比率が変化しないように、すなわち図中の線Ｌ上を移動しつつ酸素が放出されるように、高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２の両方から放出される。ここで線Ｌ上では、高速成分ＨＯ２が１に対して低速成分ＬＯ２が５から１５、好ましくは約１０である。
【００１９】
図１を参照すると、触媒３の上流に設けられたフロントＡ／Ｆセンサ４は、触媒３に流入する排気の空燃比に応じて電圧を出力する。触媒３の下流に設けられたリアＯ2センサ５は、触媒３の下流の排気空燃比がしきい値としての理論空燃比に対してリッチかリーンかを検出する。簡易的なＯ2センサが触媒３の下流に設けられる。しかし、空燃比を連続的に検出できるＡ／Ｆセンサが代わりに設置されてもよい。
【００２０】
エンジン１には冷却水の温度を検出する冷却水温センサ１０が取り付けられている。検出された冷却水温はエンジン１の運転状態を判断するのに用いられる。また触媒３の触媒温度を推定するのにも用いられる。
【００２１】
コントローラ６はマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等で構成される。コントローラ６はエアフローメータ９、フロントＡ／Ｆセンサ４及び冷却水温センサ１０の出力に基づき、触媒３の酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）を演算する。
【００２２】
コントローラ６は、演算した酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が所定量（例えば高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの半分）よりも多いときは、エンジン１の空燃比をリッチ側に変化させ、触媒３に流入する排気の空燃比をリッチ側に変化させ、高速成分ＨＯ２を減少させる。逆に、所定量よりも少ないときはエンジン１の空燃比をリーン側にシフトさせ、触媒３に流入する排気の空燃比をリーン側に変化させ、高速成分ＨＯ２を増大させ、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が一定に保たれるように維持する。
【００２３】
演算誤差により演算された酸素貯蔵量と実際の酸素貯蔵量との間にずれが生じるが、コントローラ６は触媒３下流の空燃比に基づき所定のタイミングで酸素貯蔵量の演算値のリセットを行い、実際の酸素貯蔵量とのずれを修正する。
【００２４】
具体的には、リアＯ2センサ５の出力に基づき触媒３下流の空燃比がリーンであると判定されたときは、少なくとも高速成分ＨＯ２は最大となっていると判断し、高速成分ＨＯ２を最大容量にリセットする。また、触媒３下流の空燃比がリッチであるとリアＯ2センサ５によって判定されたときは、高速成分ＨＯ２のみならず低速成分ＬＯ２からの酸素放出も行われなくなっていることから、低速成分ＨＯ２及び高速成分ＬＯ２を最小容量にリセットする。
【００２５】
次に、コントローラ６によって行われる制御について詳述する。
【００２６】
まず、酸素貯蔵量の演算について説明し、その後で、酸素貯蔵量演算値のリセット、酸素貯蔵量に基づくエンジン１の空燃比制御について説明する。
【００２７】
図３に示されるルーチンによれば、ステップＳ１で、エンジンの各種運転条件パラメータとして、冷却水温センサ１０、クランク角センサ１２とエアフローメータ９の出力が読み込まれる。ステップＳ２で、触媒３の温度ＴＣＡＴがそれらパラメータに基づき推定される。そして、ステップＳ３で、推定された触媒温度ＴＣＡＴと触媒活性温度ＴＡＣＴｏ（たとえば、３００℃）とを比較することによって触媒３が活性化したか否かが判断される。
【００２８】
その結果、触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達していると判断されたときは、触媒３の酸素貯蔵量の演算を行うべくステップＳ４のルーチンに進む。触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達しないと判断されたときは、触媒３は酸素の吸収／放出作用を行わないとして処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ４では、酸素過不足量Ｏ２ＩＮを演算するためのサブルーチン（図４）が実行されて触媒３に流入する排気中の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが演算される。ステップＳ５では、酸素貯蔵量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチン（図５）が実行され、高速成分の酸素放出率Ａが演算される。
【００３０】
さらに、ステップＳ６では酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチン（図６）が実行され、酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａに基づき高速成分ＨＯ２及び高速成分ＨＯ２として吸収されずに低速成分ＬＯ２に溢れるオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが演算される。
【００３１】
ステップＳ７では、ステップＳ６で演算されたオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき触媒３に流入する排気中の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが全て高速成分ＨＯ２として吸収されたか否かを判断する。そして、酸素過不足量Ｏ２ＩＮが高速成分として完全に吸収された場合(ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝０)は処理を終了するが、そうでない場合はステップＳ８へ進んで低速成分ＬＯ２を演算するためのサブルーチン（図７）が実行され、高速成分ＨＯ２から溢れ出たオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００３２】
ここでは触媒温度ＴＣＡＴはエンジン１の冷却水温、エンジン負荷、エンジン回転速度等から推定されるようにしているが、図１に示すように触媒３に温度センサ１１を取り付け、触媒３の温度を直接測定するようにしてもよい。
【００３３】
触媒温度ＴＣＡＴが活性温度ＴＡＣＴｏよりも低いときは酸素貯蔵量を演算しないようにしているが、ステップＳ３を無くして、触媒温度ＴＣＡＴの影響を高速成分の酸素放出率Ａや後述する低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂに反映するようにしても良い。
【００３４】
次に、ステップＳ４から６及びステップＳ８で実行されるサブルーチンについて説明する。
【００３５】
図４は、触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮを演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは触媒３上流の空燃比とエンジン１の吸入空気量に基づき触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが演算される。
【００３６】
まずステップＳ１１で、フロントＡ／Ｆセンサ４の出力とエアフローメータ９の出力が読み込まれる。
【００３７】
つぎに、ステップＳ１２ではフロントＡ／Ｆセンサ４の出力が所定の変換テーブルを用いて触媒３に流入する排気の過不足酸素濃度ＦＯ２に変換される。ここで過不足酸素濃度ＦＯ２とは、理論空燃比時の酸素濃度を基準とした相対的な濃度である。排気空燃比が理論空燃比に等しいときはゼロで、理論空燃比よりリッチ側で負、理論空燃比よりリーン側で正の値をとる。
【００３８】
ステップＳ１３ではエアフローメータ９の出力が所定の変換テーブルを用いて吸入空気量Ｑに変換され、ステップＳ１４ではステップＳ１３で演算した吸入空気量Ｑは触媒３に流入する排気の過不足酸素量Ｏ２ＩＮを演算するためにステップＳ１２で演算した過不足酸素濃度ＦＯ２を乗じられる。
【００３９】
過不足酸素濃度ＦＯ２が上記特性を有することから、過不足酸素量Ｏ２ＩＮは、触媒３に流入する排気が理論空燃比のときゼロ、リッチのとき負、リーンのとき正の値をとる。
【００４０】
図５は、酸素貯蔵量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２からの酸素放出速度が低速成分ＬＯ２の影響を受けることから、低速成分ＬＯ２に応じて高速成分の酸素放出率Ａが演算される。
【００４１】
まず、ステップＳ２１で高速成分に対する低速成分の比ＬＯ２／ＨＯ２が所定値ＡＲ（たとえば、ＡＲ＝１０）より小さいか否かが判断される。判断の結果、比ＬＯ２/ＨＯ２が所定値ＡＲより小さいと判断された場合、すなわち、高速成分ＨＯ２が低速成分ＬＯ２に対して比較的多い場合はステップＳ２２へ進み、高速成分ＨＯ２から酸素が放出されるとして高速成分の酸素放出率Ａに１．０がセットされる。
【００４２】
これに対し、比ＬＯ２/ＨＯ２が所定値ＡＲよりも小さくないと判断された場合は、高速成分ＨＯ２に対する低速成分ＬＯ２の比が変化しないよう高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２から酸素が放出されるので、ステップＳ２３へ進んで高速成分の酸素放出率Ａとして比ＬＯ２/ＨＯ２が変化しないような値が演算される。
【００４３】
図６は、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは触媒３に流入する排気の酸素酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａに基づき高速成分ＨＯ２が演算される。
【００４４】
まず、ステップＳ３１では酸素過不足量Ｏ２ＩＮの値に基づき高速成分ＨＯ２が酸素を吸収する状態にあるか、あるいは酸素を放出する状態にあるかが判断される。
【００４５】
触媒３に流入する排気の空燃比がリーンであって、酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロより大きい場合、高速成分ＨＯ２が吸収する状態にあると判断される。そして、ステップＳ３２に進み、次式（１）により高速成分ＨＯ２が演算される。
【００４６】
【数１】
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ    （１）
ここで、ＨＯ２ｚ：高速成分ＨＯ２の前回値
一方、酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロ以下の値で、高速成分が酸素を放出する状態にあると判断された場合はステップＳ３３に進み、次式（２）により高速成分ＨＯ２が演算される。
【００４７】
【数２】
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ×Ａ    (２)
ここで、Ａ：高速成分ＨＯ２の酸素放出率
ステップＳ３４、Ｓ３５で、演算されたＨＯ２が高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸを超えていないか、あるいは最小容量ＨＯ２ＭＩＮ（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００４８】
高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸ以上になっている場合はステップＳ３６に進み、高速成分ＨＯ２として吸収されることなく溢れ出るオーバフロー酸素量（過剰量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（３）により演算される。
【００４９】
【数３】
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＡＸ    (３)
そして、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸに制限される。
【００５０】
また、高速成分ＨＯ２が最小容量ＨＯ２ＭＩＮ以下になっている場合はステップＳ３７に進み、高速成分ＨＯ２として吸収されないオーバフロー酸素量（不足量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（４）により演算される。
【００５１】
【数４】
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＩＮ    (４)
そして、高速成分ＨＯ２が最小容量ＨＯ２ＭＩＮに制限される。なお、ここでは最小容量ＨＯ２ＭＩＮとして０が与えられているから、高速成分ＨＯ２をすべて放出した状態で不足する酸素量が負のオーバフロー酸素量として算出されることになる。
【００５２】
また、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸと最小容量ＨＯ２ＭＩＮの間にあるときは、触媒３に流入した排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮは、全て高速成分ＨＯ２として吸収されるので、オーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷにはゼロが設定される。
【００５３】
ここで、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸを越え、あるいは最小容量ＨＯ２ＭＩＮ以下となって高速成分ＨＯ２から溢れ出たオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷは、低速成分ＬＯ２として吸収される。
【００５４】
図７は酸素貯蔵量の低速成分ＬＯ２を演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２から溢れ出たオーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００５５】
これによると、ステップＳ４１では低速成分ＬＯ２が次式（５）により演算される。
【００５６】
【数５】
ＬＯ２＝ＬＯ２ｚ＋ＯＶＥＲＦＬＯＷ×Ｂ    (５)
ここで、ＬＯ２ｚ：低速成分ＬＯ２の前回値
Ｂ：低速成分の酸素貯蔵放出率
ここで、低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂは１以下の正の値に設定されるが、実際には貯蔵と放出とで異なる特性を有する。さらに実際の貯蔵放出率は触媒温度ＴＣＡＴ、低速成分ＬＯ２の影響を受けるので、貯蔵率と放出率とをそれぞれ分離して設定するようにしても良い。その場合、オーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが正であるとき、酸素が過剰であり、このときの酸素貯蔵放出率Ｂは、例えば触媒温度ＴＣＡＴが高いほど、また低速成分ＬＯ２が小さいほど大きな値に設定される。また、オーバフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが負であるとき、酸素が不足しており、このときの酸素放出率Ｂは、例えば触媒温度ＴＣＡＴが高いほど、また低速成分ＬＯ２が大きいほど大きな設定される。
【００５７】
ステップＳ４２、Ｓ４３では、高速成分ＨＯ２の演算時と同様に、演算された低速成分ＬＯ２がその最大容量ＬＯ２ＭＡＸを超えていないか、あるいは最小容量ＬＯ２ＭＩＮ（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００５８】
最大容量ＬＯ２ＭＡＸを超えている場合はステップＳ４４に進み、低速成分ＬＯ２から溢れる酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴが次式（６）により演算される。
【００５９】
【数６】
Ｏ２ＯＵＴ＝ＬＯ２−ＬＯ２ＭＡＸ    (６)
そして低速成分ＬＯ２が最大容量ＬＯ２ＭＡＸに制限される。酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴはそのまま触媒３の下流に流出する。
【００６０】
低速成分ＬＯ２が最小容量以下になっている場合はステップＳ４５へ進み、低速成分ＬＯ２が最小容量ＬＯ２ＭＩＮに制限される。
【００６１】
次に、コントローラ６が行う酸素貯蔵量の演算値のリセットについて説明する。所定条件下で酸素貯蔵量の演算値のリセットを実行することにより、それまでに蓄積された演算誤差が解消され、酸素貯蔵量の演算精度を高めることが可能となる。
【００６２】
図８はリセット条件を判断するためのルーチンの詳細を示す。このルーチンは、触媒３下流の排気空燃比から酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）のリセット条件が成立したか否かを判定し、フラグＦｒｉｃｈ及びフラグＦｌｅａｎのセットを行うものである。
【００６３】
まず、ステップＳ５１で触媒３下流の排気空燃比を検出するリアＯ2センサ５の出力が読み込まれる。そして、ステップＳ５２でリアＯ2センサ出力ＲＯ２とリーン判定しきい値ＬＤＴが比較され、ステップＳ５３で、リッチ判定しきい値ＲＤＴとの比較が行われる。
【００６４】
比較の結果、リアＯ2センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴを下回っていた場合はステップＳ５４に進んでフラグＦｌｅａｎに酸素貯蔵量のリーンリセット条件が成立したことを示す「１」が設定される。また、リアＯ2センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴを上回っていた場合はステップＳ５５に進んでフラグＦｒｉｃｈに酸素貯蔵量のリッチリセット条件が成立したことを示す「１」が設定される。
【００６５】
リアＯ2センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴとリッチ判定しきい値ＲＤＴの間にあるときはステップＳ５６に進んで、フラグＦｌｅａｎ及びＦｒｉｃｈにリーンリセット条件、リッチリセット条件が不成立であることを示す「０」が設定される。
【００６６】
図９は酸素貯蔵量をリセットするためのルーチンの内容を示す。
【００６７】
これによると、ステップＳ６１、Ｓ６２でフラグＦｌｅａｎ及びＦｒｉｃｈの値の変化に基づきリーンリセット条件あるいはリッチリセット条件が成立したか否かが判断される。
【００６８】
そして、フラグＦｌｅａｎが「０」から「１」に変化し、リーンリセット条件が成立したと判断された場合はステップＳ６３に進み、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸにリセットされる。このとき、低速成分ＬＯ２のリセットは行わない。一方、フラグＦｒｉｃｈが「０」から「１」に変化し、リッチリセット条件が成立したと判断された場合はステップＳ６４に進み、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２がそれぞれ最小容量ＨＯ２ＭＩＮ、ＬＯ２ＭＩＮにリセットされる。
【００６９】
このような条件でリセットを行うのは、低速成分ＬＯ２の酸素吸収速度が遅いため、高速成分ＨＯ２が最大容量に達すると低速成分ＬＯ２が最大容量に達していなくても酸素が触媒下流に溢れることから、触媒下流の排気空燃比がリーンになった時点では少なくとも高速成分ＨＯ２は最大容量になっていると考えられるからである。
【００７０】
触媒下流の排気空燃比がリッチになる時点では、緩やかに酸素を放出する低速成分ＬＯ２からも酸素が放出されていないといえ、高速成分ＨＯ２、低速成分ＬＯ２共に酸素を殆ど保持しておらず最小容量になっていると考えられるからである。
【００７１】
さらに、コントローラ６が行う空燃比制御（酸素貯蔵量一定制御）について説明する。
【００７２】
図１０は酸素貯蔵量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示す。
【００７３】
これによると、まずステップＳ７１で、現在の酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が読み込まれ、ステップＳ７２で、現在の高速成分ＨＯ２と高速成分の目標値ＴＧＨＯ２の偏差ＤＨＯ２（＝触媒３が必要としている酸素過不足量）が演算される。高速成分の目標値ＴＧＨＯ２は、例えば高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの２分の１に設定される。
【００７４】
ステップＳ７３では、演算された偏差ＤＨＯ２が空燃比相当の値に換算され、エンジン１の目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆが設定される。
【００７５】
したがって、このルーチンによると、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が目標とする量に満たない場合はエンジン１の目標空燃比がリーンに設定され、酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２）は増加させられる。これに対し、高速成分ＨＯ２が目標とする量を超えている場合はエンジン１の目標空燃比がリッチに設定され、酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２）は減少させられる。
【００７６】
次に、上記制御を行うことによる全体的な作用について説明する。
【００７７】
本発明に係る排気浄化装置にあっては、エンジン１が始動されると触媒３の酸素貯蔵量の演算が開始し、触媒３の転換効率を最大に維持すべく触媒３の酸素貯蔵量が一定となるようにエンジン１の空燃比制御が行われる。
【００７８】
具体的には、酸素吸収時は、高速成分ＨＯ２が優先して吸収し、高速成分ＨＯ２が吸収しきれない状態となったら低速成分ＬＯ２が吸収し始めるとして演算が行われる。酸素放出時は、低速成分ＬＯ２と高速成分ＨＯ２の比（ＬＯ２／ＨＯ２）が一定割合ＡＲ以下の場合は高速成分ＨＯ２から優先して酸素が放出されるとし、比ＬＯ２／ＨＯ２が一定割合になったら、その比ＬＯ２／ＨＯ２を保つように低速成分ＬＯ２と高速成分ＨＯ２の両方から酸素が放出されるとして酸素貯蔵量の演算を行う。
【００７９】
演算された酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が目標値よりも多いときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比をリッチ側に制御して高速成分ＨＯ２を減少させ、目標値よりも少ないときは空燃比をリーン側に制御して高速成分ＨＯ２を増大させる。
【００８０】
この結果、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が目標とする値に保たれるので、触媒３に流入する排気の空燃比が理論空燃比からずれたとしても、応答性の高い高速成分ＨＯ２から直ちに酸素が吸収あるいは放出されて触媒雰囲気が理論空燃比方向に修正され、触媒３の転換効率が最大に保たれる。
【００８１】
さらに、演算誤差が累積すると演算された酸素貯蔵量が実際の酸素貯蔵量とずれてくるが、触媒３下流がリッチあるいはリーンになったタイミングで酸素貯蔵量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）のリセットが行われ、演算値と実際の酸素貯蔵量とのずれが修正される。
【００８２】
図１１は上記酸素貯蔵量一定制御を行ったときの高速成分ＨＯ２の変化の様子を示したものである。
【００８３】
この場合、時刻ｔ1では、リアＯ2センサ５ａの出力がリーン判定しきい値以下となりリーンリセット条件が成立するので、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸにリセットされる。ただし、このとき低速成分ＬＯ２は最大になっているとは限らないので低速成分ＬＯ２のリセットは行われない（図示せず）。
【００８４】
時刻ｔ2、ｔ3では、リアＯ2センサ５ａの出力がリッチ判定しきい値以上となってリッチリセット条件が成立するので、酸素貯蔵量の高速成分ＨＯ２が最小容量（＝０）にリセットされる。このとき低速成分ＬＯ２も最小容量にリセットされる（図示せず）。
【００８５】
このように、触媒３の下流の排気の空燃比がリッチあるいはリーンになったタイミングで酸素貯蔵量の演算値のリセットが行われ、実際の酸素貯蔵量とのずれが修正される結果、触媒の酸素貯蔵量の演算精度がさらに向上し、酸素貯蔵量を一定に保つための空燃比制御の精度も高められ、触媒の転換効率を高く維持される。
【００８６】
以上は本発明が前提とする排気浄化装置の一例を示したもので、本発明ではこのような触媒の酸素貯蔵量を一定に制御する排気浄化装置において、その触媒の劣化を精度良く判定することを目的としている。以下、この点につき図１２以下の図面を用いて説明する。
【００８７】
図１２は触媒劣化判定のための第１の実施形態の処理ルーチンであり、図１０の空燃比制御の処理と同期して周期的に実行される。また、図１３は前記処理ルーチンが実行された時の酸素貯蔵量がどのように変化するかを示した図である。この実施形態では、基本的には酸素貯蔵量の高速成分を予め定めた回数だけサンプリングし、その積算値から算出した酸素貯蔵量の平均値が触媒の劣化を判定するために所定の判定値と比較される。
【００８８】
この処理では、まずステップＳ８１で、劣化判定の許可条件を判断する。これは例えば触媒３が活性状態にあるか否かを水温または触媒温度等に基づいて判断し、触媒活性状態のときには劣化判定を許可することでなされる。酸素貯蔵量の積算値ＳＵＭＨＯ２と積算数管理のためのカウンタＣｓｕｍをそれぞれ０に初期化し、次の劣化判定領域条件の判断に移行する（ステップＳ８２、Ｓ８３）。劣化判定領域条件は、例えばエンジン回転速度、燃料噴射量、車速、空燃比制御状態などである。判定は、これらから判定される運転条件が予め定めた条件にあるか否かにより行う。この方法では、減速時の燃料カット中などの判定に不適当である運転条件を除外され、適切な劣化判定が行い得るようにしている。劣化判定許可条件を満たさない場合には今回の処理を終了し、条件を満たすまで待機状態となる。
【００８９】
触媒の劣化が判定されるときは、まずステップＳ８４で酸素貯蔵量が上述したリッチリセット後の制御中であるか、またはリーンリセット後の制御中であるかを判定する。これは、例えば図９の処理で使用されるフラグＦｒｉｃｈおよびＦｌｅａｎを参照することで判定する。すなわち、フラグＦｒｉｃｈ＝１かつＦｌｅａｎ＝０のときには制御はリッチリセット後になされており、Ｆｒｉｃｈ＝０かつＦｌｅａｎ＝１のときには制御はリーンリセット後である。ここで、制御がリッチリセット後である場合には、ステップＳ８５で積算値ＳＵＭＨＯ２に酸素貯蔵量ＨＯ２が加算されＳＵＭＨＯ２を更新する処理を行う。一方、制御がリーンリセット後である場合には、触媒の最大酸素貯蔵量ＨＯ２ＭＡＸから酸素貯蔵量ＨＯ２を減じた結果が積算値ＳＵＭＨＯ２に加算されＳＵＭＨＯ２を更新する（ステップＳ８６）。なお、図１３で記号Ｒはリッチリセット時、記号Ｌはリーンリセット時を示しており、この例では劣化判定処理はリッチリセットの直前に開始している。
【００９０】
ステップＳ８７、Ｓ８８で、上記積算値ＳＵＭＨＯ２の演算処理は、カウンタ値Ｃｓｕｍが予め定めたサンプリング回数Ｎｃに達するまで繰り返し行われる。すなわち、この処理により、単位時間当たりの酸素貯蔵量ＨＯ２をＮｃ回だけ積算する。
【００９１】
次に、このようにして求めた積算値ＳＵＭＨＯ２が酸素貯蔵量ＨＯ２の平均値ＡＶＨＯ２を演算するためにサンプリング回数Ｎｃで除され（ステップＳ８９）、この平均値ＡＶＨＯ２は予め定めた判定値との比較される。もしＡＶＨＯ２＞判定値であれば劣化は許容レベルであるのでそのまま今回の処理を終了し、ＡＶＨＯ２＜判定値であれば触媒は劣化していると判定する（ステップＳ８１０、Ｓ８１１）。この劣化判定の結果は、例えば車両の自己診断装置に記憶させる。もしくはモニターランプ等により運転者にリアルタイムで警告するようにしてもよい。図１３では平均値ＡＶＨＯ２が判定値よりも大きく、すなわち触媒劣化はＯＫの判定結果を示している。
【００９２】
このように本実施例では、触媒の酸素貯蔵は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の触媒貴金属に比較的高速で吸収または放出される高速成分と、セリア等の酸素貯蔵材に比較的低速で吸収または放出される低速成分とに分けられる。高速成分は触媒からの貯蔵率または放出率（以下「貯蔵放出率」という。）が低速成分に比較して高いので、空燃比変化や触媒劣化に対する貯蔵量変化が敏感である。したがって、酸素貯蔵量の高速成分の積算結果を用いることにより、応答良く触媒の劣化を判定することができる。
【００９３】
酸素貯蔵量の積算値から劣化判定を行う手法としては、積算値そのものに対する判定基準値を設けて判定するものとしてもよいが、積算値から酸素貯蔵量の平均値を算出し、これを判定値と比較して判定をする。これにより信頼度の高い劣化判定を可能とする。
【００９４】
酸素貯蔵量の演算結果など、空燃比および酸素貯蔵量の制御過程で用いられるものの他には劣化を判定するための検出パラメータを処理する必要がない。そのため劣化判定のための処理プログラムを簡素化できる。
【００９５】
さらに、酸素貯蔵量の全量を、酸素の吸収放出率が比較的高い高速成分と酸素の吸収放出率が高速成分よりも低い低速成分とから演算するように構成した。そのため、さらに精度良く触媒の劣化を判定することができる。
【００９６】
図１４は触媒劣化判定のための第２の実施形態の処理ルーチンであり、図１０の空燃比制御の処理と同期して周期的に実行される。また、図１５は前記処理ルーチン実行時の酸素貯蔵量がどのように変化するかを示したタイムチャートである。この実施形態では、酸素貯蔵量の高速成分をリセット処理毎に予め定めた回数だけサンプリングし、その積算値から算出した酸素貯蔵量の平均値を判定値と比較することで触媒の劣化を判定する。
【００９７】
この処理では、まず図１２と同様にして劣化判定の許可条件を判断し（ステップＳ９１）、触媒活性状態で劣化判定が許可される時には、酸素貯蔵量の積算値ＳＵＭＨＯ２と積算数管理のためのカウンタＣｒｅｓをそれぞれ０に初期化する。次の劣化判定領域条件の判断に移行する（ステップＳ９２、Ｓ９３）。劣化判定領域条件は図１２と同様であり、エンジン回転速度を含む各種運転状態パラメータに基づいて判定する。劣化判定許可条件を満たさない場合には今回の処理を終了し、条件が満たされるまで待機状態となる。
【００９８】
触媒の劣化判定では、まずリッチリセットまたはリーンリセットが行われるか否かを図９の処理で使用されるフラグＦｒｉｃｈおよびＦｌｅａｎを参照して判断する（ステップＳ９４）。ここでフラグＦｒｉｃｈが０から１に反転したときにはリッチリセットが、Ｆｌｅａｎが０から1に反転したときはリーンリセットがそれぞれなされる。リーンリセット処理がなされる場合には、リセット直前の酸素貯蔵量ＨＯ２が積算値ＳＵＭＨＯ２に加算され、ＳＵＭＨＯ２を更新する（ステップＳ９５）。これに対してリッチリセット処理がなされる場合には、リセット直前の酸素貯蔵量ＨＯ２が最大酸素貯蔵量ＨＯ２ＭＡＸから減じたものを積算値ＳＵＭＨＯ２に加算されＳＵＭＨＯ２を更新する（ステップＳ９６）。
【００９９】
上記積算値ＳＵＭＨＯ２の演算処理は、カウンタ値Ｃｒｅｓが予め定めた回数Ｎｒに達するまで繰り返し行われる（ステップＳ９７、Ｓ９８）。すなわち、この処理により、リッチリセットまたはリーンリセットの処理がＮｒ回行われる間のリセット直前の酸素貯蔵量ＨＯ２が積算される。
【０１００】
次に、このようにして求めた積算値ＳＵＭＨＯ２を検出回数Ｎｒで除して酸素貯蔵量ＨＯ２の平均値ＡＶＨＯ２を演算し（ステップＳ９９）、この平均値ＡＶＨＯ２と予め定めた判定値との比較に基づき、ＡＶＨＯ２＞判定値であれば劣化レベルは許容であるのでそのまま今回の処理を終了し、ＡＶＨＯ２＜判定値であれば触媒は劣化していると判定する（ステップＳ９１０、Ｓ９１１）。この劣化判定結果は、例えば車両の自己診断装置に記憶させる。またはモニターランプ等により運転者にリアルタイムで警告するようにしてもよい。図１５では平均値ＡＶＨＯ２が判定値よりも大きく、すなわち劣化なしの判定結果を示している。
【０１０１】
本実施例のように、酸素貯蔵量を初期化するリセット処理毎の酸素貯蔵量を積算して劣化を判定するように構成した場合には、リセット処理毎に、例えばその直前の酸素貯蔵量を検出してこれを積算してゆくことにより、リセット処理に伴い大きく変動した酸素貯蔵量を除外して積算値を求めることができ、したがってより精度の高い劣化検出が行える。リセットがなされたかどうかに関わらず予め定めた時間帯またはサンプリング回数の間の酸素貯蔵量の積算値を求めるように構成してもよく、その場合にはリセット処理を待たずに劣化判定が可能となるので劣化判定時間を短縮することができる。
【０１０２】
図１６は触媒劣化判定のための第３の実施形態の処理ルーチンであり、図１０の空燃比制御の処理と同期して周期的に実行される。この実施形態では、高速成分のリセット処理の頻度を検出し、これを判定値と比較することで触媒の劣化を判定する。
【０１０３】
この処理では、まず図１２と同様にして劣化判定の許可条件を判断し（ステップＳ１０１）、触媒活性状態の劣化判定が許可された時には、リセット処理間隔の積算値ＳＵＭＴｉｎｔと積算数管理のためのカウンタＣｉｎｔはそれぞれ０に初期化されたのち、次の劣化判定領域条件の判断に移行する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。前記劣化判定領域条件は図１２と同様であり、エンジン回転速度を含む各種運転状態パラメータに基づいて判定される。前記劣化判定許可条件が満たされない場合には今回の処理を終了し、条件が満たされるまで待機状態となる。
【０１０４】
触媒の劣化判定にあたっては、まずリッチリセットまたはリーンリセットの有無を検出し、何れかの処理がなされたときには次のリセット処理が開始されるまでの時間Ｔｉｎｔが計測される（ステップＳ１０４）。これは、例えば図９の処理で使用されるフラグＦｒｉｃｈおよびＦｌｅａｎを参照して、図１３のＲＬ間または図１５のＬＲ間の時間を計測する。
【０１０５】
次いで、この時間計測を１回行う毎に計測結果Ｔｉｎｔは積算値ＳＵＭＴｉｎｔに加算されてＳＵＭＴｉｎｔを更新するとともに、カウンタ値Ｃｉｎｔを加算する。この処理を、カウンタ値Ｃｉｎｔが予め定めた回数Ｎｉに達するまで繰り返し、すなわちリセット処理時間間隔ＴｉｎｔをＮｉ回分だけ積算する（ステップＳ１０５、Ｓ１０７）。
【０１０６】
次に、このようにして求めた積算値ＳＵＭＴｉｎｔは検出回数Ｎｉで除されリセット時間間隔の平均値ＡＶＩＮＴを演算する（ステップＳ１０８）。この平均値ＡＶＨＩＮＴは予め定めた判定値と比較される。ＡＶＩＮＴ＞判定値であれば劣化レベルが許容であるのでそのまま今回の処理を終了し、ＡＶＩＮＴ＜判定値であれば触媒劣化であると判定する（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。この劣化判定結果は、例えば車両の自己診断装置に記憶させるか、またはこの結果に基づいてモニターランプ等により運転者にリアルタイムで触媒劣化を警告する。
【０１０７】
この実施形態では、触媒の劣化が進行すると酸素貯蔵量が減少することから空燃比制御の過程で触媒内雰囲気の空燃比変動幅が大きくなり、リーン判定値またはリッチ判定値が超えられる頻度、すなわちリセット処理の頻度が増大する。したがって、このリセット処理の頻度を監視し、これが予め定めた基準値よりも大となったことで触媒の劣化判定を行う。
【０１０８】
また、酸素貯蔵量の演算結果など、空燃比および酸素貯蔵量の制御過程で用いられるものの他には劣化判定のための検出パラメータを処理する必要がないので、劣化判定のための処理プログラムを簡素化できる利点もある。
【０１０９】
さらに、酸素貯蔵量の全量を、酸素の吸収放出率が比較的高い高速成分と酸素の吸収放出率が高速成分よりも低い低速成分とから演算するように構成したため、さらに精度良く触媒の劣化を判定することができる。
【０１１０】
日本国特許出願２０００−４９１８５号（２０００年２月２５日出願）の全内容はここに引用例として包含される。
【０１１１】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明にかかるエンジンの排気浄化装置は、排気酸素センサの出力反転に依存することなく触媒の劣化判定が可能なエンジンの排気浄化装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】  触媒の放出特性を示す図である。
【図３】  触媒の酸素貯蔵量を演算するためのルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図４】  触媒に流入する排気の酸素過不足量を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図５】  高速成分の酸素放出率を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図６】  酸素貯蔵量の高速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図７】  酸素貯蔵量の低速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図８】  リセット条件の判断ルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図９】  酸素貯蔵量のリセットを行うためのルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１０】  酸素貯蔵量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１１】  酸素貯蔵量一定制御を行ったときにリア酸素センサ出力、高速成分の変化する様子を示したタイムチャートである。
【図１２】  触媒の劣化判定に関する第１の実施形態の処理ルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１３】  上記第１の実施形態による処理の様子を示した図である。
【図１４】  図１２に類似するが、触媒の劣化判定に関する第２の実施形態の処理ルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１５】  図１３に類似するが、上記第２の実施形態による処理の様子を示したタイムチャートである。
【図１６】  図１２に類似するが、触媒の劣化判定に関する第３の実施形態の処理ルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１】
0003743370.tif 000002
【図２】
0003743370.tif 000003
【図３】
0003743370.tif 000004
【図４】
0003743370.tif 000005
【図５】
0003743370.tif 000006
【図６】
0003743370.tif 000007
【図７】
0003743370.tif 000008
【図８】
0003743370.tif 000009
【図９】
0003743370.tif 000010
【図１０】
0003743370.tif 000011
【図１１】
0003743370.tif 000012
【図１２】
0003743370.tif 000013
【図１３】
0003743370.tif 000014
【図１４】
0003743370.tif 000015
【図１５】
0003743370.tif 000016
【図１６】
0003743370.tif 000017