JP2003148137A - 内燃機関の触媒劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高硫黄ガソリンを検出可能にし、触媒の劣化
検出性を向上させた内燃機関の劣化検出装置を提供する
こと。 【解決手段】 今回給油後の軌跡長の平均値αが前回給
油後の軌跡長の平均値βに所定値を加えた基準値γより
大きくかつ高温履歴フラグがＯＦＦであるか否かを判定
する（Ｓ４２０）。平均値αが基準値γより大きくかつ
高温履歴フラグがＯＦＦである場合、触媒の高温状態が
所定時間以上続いたために触媒が劣化したのではなく、
高硫黄ガソリンが給油されたために触媒が一時的に劣化
したと判定できる。この場合、粗悪ガソリンフラグをＯ
Ｎに設定する（Ｓ４４０）。こうして、高硫黄ガソリン
が給油されたことを検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒の劣化の有無
を判定する内燃機関の触媒劣化検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の排気通路に配置した三
元触媒の上流側に空燃比センサ（又はＯ２センサ）を、
その下流側にＯ２センサをそれぞれ備えた触媒劣化検出
装置が知られている。この装置では、下流側Ｏ２センサ
の出力の軌跡長或いは軌跡長比（下流側Ｏ２センサ出力
の軌跡長／上流側空燃比センサ出力の軌跡長）が劣化判
定値を超えた場合に、三元触媒が異常すなわち劣化して
いると判定される。なお、ここにいう「軌跡長」とは、
空燃比センサ出力或いはＯ２センサ出力の所定時間毎の
変化量を積算した積算値をいう。

【０００３】三元触媒は、流入する排気ガスの空燃比が
リーンのときには排気ガス中の酸素を吸収し、その空燃
比がリッチのときには吸収した酸素を放出する、いわゆ
るＯ２ストレージ機能を有する。このため、三元触媒
（以下、単に「触媒」という。）が正常であれば触媒上
流側で排気ガスの空燃比が多少変動しても、Ｏ２ストレ
ージ機能により触媒下流側での排気ガスの空燃比の変動
は小さくなり、下流側Ｏ２センサ出力の軌跡長は比較的
短くなる。しかし、触媒のＯ２ストレージ機能は触媒の
劣化とともに低下するため、触媒の劣化度が進むと同機
能による酸素の吸放出量が小さくなる。これにより、触
媒下流側での排気ガスの空燃比の変動は大きくなり、徐
々に触媒上流側の排気ガスの空燃比と同様に変動するよ
うになる。このため、触媒が劣化すると下流側Ｏ２セン
サ出力の軌跡長も長くなる。このような現象を利用し
て、下流側Ｏ２センサ出力の軌跡長、或いは同軌跡長と
上流側空燃比センサ出力の軌跡長とに基づき触媒の劣化
を判定することができる。

【０００４】その検出方法は、例えば所定時間毎にモニ
タ期間を設け、モニタ条件が成立してからモニタ期間が
経過するまでの間、上流側空燃比センサ出力の軌跡長と
下流側Ｏ２センサ出力の軌跡長とを計算する。そのモニ
タ期間に下流側Ｏ２センサ出力の軌跡長（或いは上記軌
跡長比）が空燃比センサ出力の軌跡長に応じて決まる劣
化判定値（図１０参照）を超えて劣化判定領域に入った
回数を異常カウンタで計数する。その回数が例えば３回
を超えたときに触媒が劣化していると判定する。触媒が
正常な場合には、上流側空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）
の出力が変動しても下流側Ｏ２センサの出力はほぼ一定
である。したがって、下流側Ｏ２センサ出力の軌跡長
は、図１０に示す正常判定値近傍の値になる。ところ
が、触媒が劣化している場合には、下流側Ｏ２センサの
出力は上流側空燃比センサの出力と同じように変動す
る。したがって、同Ｏ２センサ出力の軌跡長は、劣化判
定値を超えるような値になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高濃度の硫
黄が含まれた高硫黄ガソリンが市場にまれに存在する。
このような高硫黄ガソリンを使用すると、触媒が一時的
に劣化する。このため、上記検出方法で触媒の劣化を検
出する際に、高硫黄ガソリンを使用したために正常な触
媒が一時的に劣化したにも拘わらず、劣化していると誤
検出される場合が生じる。また、高硫黄ガソリンを使う
ことは、触媒を劣化させることになり、また、その使用
により排ガスも悪化するので良くない。

【０００６】従来、高硫黄ガソリンが自動車などの車両
に使用されているのを検出するには、臭覚に頼るしかな
く、適当な検出方法がなかった。現状は、そのような高
硫黄ガソリンを検出する方法がなくてこまっている。実
際は、高硫黄ガソリンを使って試験し、触媒がどこまで
劣化するかを見て、「劣化判定値」を、異常判定されな
いように本来の「劣化判定値」より高めに設定している
のが実情である。こうして、高硫黄ガソリンが使用され
る場合の上記誤検出を防止するために、「劣化判定値」
を高めに設定すると、正規のガソリンを使う多くの場合
に、触媒の劣化を検出しにくくなってしまう。つまり、
実際に触媒が劣化していて下流側Ｏ２センサ出力の軌跡
長が本来の「劣化判定値」を超える場合でも、高めに設
定した「劣化判定値」を超えなければ触媒は正常と判定
されてしまう。

【０００７】そこで、本発明は、このような従来の問題
点に着目してなされたもので、その目的は、高硫黄ガソ
リンを検出可能にし、触媒の劣化検出性を向上させた内
燃機関の触媒劣化検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１に係る発明は、排気通路に配置された三元触媒と、
同触媒下流側の排気ガスの空燃比を検出するＯ２センサ
とを備えた内燃機関に適用され、同Ｏ２センサの出力の
軌跡長に基づき三元触媒の劣化の有無を判定する内燃機
関の触媒劣化検出装置において、給油の有無を判定する
給油判定手段と、給油毎に前記軌跡長を複数回算出する
とともに、これらの算出された前記軌跡長の平均値を算
出する軌跡長算出手段と、今回の給油後に算出された前
記軌跡長の平均値αと、前回の給油後に算出された前記
軌跡長の平均値βに所定値を加えた値γとを比較し、前
記軌跡長の平均値αが前記値γより大きい場合、今回給
油された燃料が高硫黄ガソリンであると判定する粗悪ガ
ソリン判定手段とを備えることを要旨とする。

【０００９】この構成によれば、今回給油後の軌跡長の
平均値αが前回給油後の軌跡長の平均値βに所定値を加
えた値γより大きい場合、今回給油された燃料が高硫黄
ガソリンであると判定する。こうして、高硫黄ガソリン
が使用されると三元触媒が一時的に劣化し、Ｏ２センサ
出力の軌跡長が長くなることを利用して高硫黄ガソリン
を検出することができる。また、高硫黄ガソリンを検出
することができるので、「劣化判定値」を、上記従来の
場合のように高硫黄ガソリンが使用された場合に異常判
定されないように正規のガソリンに対して設定される通
常の「劣化判定値」より高めに設定する必要がない。こ
れにより、実際に触媒が劣化していて軌跡長が通常の
「劣化判定値」を超える場合でも、高めに設定した「劣
化判定値」を超えなければ触媒は正常と判定されてしま
うような誤検出の発生がなくなる。したがって、触媒の
劣化検出性を向上させることができる。

【００１０】なお、「Ｏ２センサの出力の軌跡長に基づ
き三元触媒の劣化の有無を判定する」とは、その軌跡長
から劣化の有無を検出する場合と、その軌跡長と三元触
媒上流側の排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比セ
ンサ或いは上流側Ｏ２センサの出力の軌跡長との比から
劣化の有無を検出する場合とを含む。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
内燃機関の触媒劣化検出装置において、前記軌跡長算出
手段は、給油毎に前記軌跡長の平均値と前記複数回算出
された前記軌跡長の標準偏差σとを算出するとともに、
前記軌跡長の平均値βに加える前記所定値として、前回
の給油後に算出された前記標準偏差σに所定の適合値Ｘ
をかけた値を設定することを要旨とする。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載の内燃機関の触媒劣化検出装置において、前記三元
触媒の温度が所定温度より高くかつ三元触媒の温度が所
定温度を超える高温状態が所定時間以上続く場合、前記
三元触媒が高温状態であると判定する触媒高温判定手段
を備え、前記粗悪ガソリン判定手段は、前記軌跡長の平
均値αが前記値γより大きくかつ前記触媒高温判定手段
により前記三元触媒が高温状態ではないと判定されたと
き、今回給油された燃料が高硫黄ガソリンであると判定
することを要旨とする。

【００１３】この構成によれば、今回給油後の軌跡長の
平均値αが前記値γより大きくかつ三元触媒が高温状態
ではないと判定された場合のみ、高硫黄ガソリンが給油
されたと判定する。このため、粗悪ガソリンによる三元
触媒の一時的な劣化を、同触媒の高温状態が所定時間以
上続くことによる劣化とは切り分けて正確に検出するこ
とができる。

【００１４】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の内燃機関の触媒劣化検出装置におい
て、前記軌跡長算出手段は、走行距離に応じたベース劣
化度Ａと、所定の劣化度補正量Ｂとから劣化度Ｃを算出
する劣化度算出手段と、同劣化度Ｃにより前記軌跡長を
推定する軌跡長推定手段とを備え、前記軌跡長算出手段
は、前記推定軌跡長Ｄが前記軌跡長の平均値βより大き
いときには前記軌跡長の平均値αと比較する軌跡長平均
値として前記平均値βを用い、前記推定軌跡長Ｄが前記
平均値β以下のときには、前記軌跡長平均値として前記
推定軌跡長を用いることを要旨とする。

【００１５】この構成によれば、劣化度Ｃにより推定し
た推定軌跡長Ｄが前回給油後の軌跡長の平均値βより大
きい場合には、前回給油後の軌跡長の平均値αと比較さ
れる軌跡長平均値として軌跡長の平均値βを使用する。
また、推定軌跡長Ｄが軌跡長の平均値β以下の場合に
は、軌跡長の平均値αと比較される軌跡長平均値とし
て、平均値βの代わりに推定軌跡長Ｄを使用する。これ
により、前回高硫黄ガソリンが給油されて平均値βが大
きくなっている場合でも、その平均値βに代えて推定軌
跡長Ｄを使用することで、今回の給油により高硫黄ガソ
リンが使用されているか否かの判定を確実に行うことが
できる。

【００１６】請求項５に係る発明は、請求項１〜４のい
ずれか一項に記載の内燃機関の触媒劣化検出装置におい
て、前記粗悪ガソリン判定手段により今回給油された燃
料が高硫黄ガソリンであると判定されたとき、前記劣化
の有無の判定を保留する劣化判定保留手段を備えること
を要旨とする。

【００１７】この構成によれば、高硫黄ガソリンが使用
されていると判定された場合に、劣化の有無の判定を保
留するので、高硫黄ガソリンによる一時的な劣化を、三
元触媒が劣化していると誤判定されるのを防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の触
媒劣化検出装置を自動車用内燃機関に適用した各実施形
態を図面に基づいて説明する。

【００１９】[ 第１実施形態]図５は、自動車に搭載さ
れた多気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エン
ジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、
「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。図５で
は１つの気筒の構成を中心として示している。ここでエ
ンジン２の出力は変速機（図示略）を介して最終的に車
輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には、燃
焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ１２
と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ１４とが
それぞれ設けられている。燃焼室１０に接続している吸
気ポート１６は吸気バルブ（図示略）の駆動により開閉
される。吸気ポート１６に接続された吸気通路２０の途
中にはサージタンク２２が設けられ、サージタンク２２
の上流側にはスロットルモータ２４によって開度が調節
されるスロットルバルブ２６が設けられている。このス
ロットルバルブ２６の開度（スロットル開度ＴＡ）によ
り吸気量が調整される。スロットル開度ＴＡはスロット
ル開度センサ２８により検出され、サージタンク２２内
の吸気圧ＰＭは、サージタンク２２に設けられた吸気圧
センサ３０により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれて
いる。

【００２０】燃焼室１０に接続している排気ポート３２
は排気バルブ（図示略）の駆動により開閉される。排気
ポート３２に接続された排気通路３６には、排気ガス中
の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）の還元とを行い、上記Ｏ２ストレージ機能を有する
三元触媒であるスタートキャタリスト３８が設けられて
いる。また、排気通路３６には、スタートキャタリスト
（以下、単に「触媒」という。）３８の下流にＮＯｘ吸
蔵還元触媒４０が設けられている。

【００２１】また、排気通路３６には、触媒３８の上流
側に空燃比センサ６４が、触媒３８とＮＯｘ吸蔵還元触
媒４０との間に第１Ｏ２センサ６６が、そして、ＮＯｘ
吸蔵還元触媒４０の下流に第２Ｏ２センサ６８がそれぞ
れ配置されている。空燃比センサ６４として、触媒３８
に流入する排気ガスの空燃比に応じた電圧信号を出力す
るリニア空燃比センサが使用されている。両Ｏ２センサ
６６，６８は、それぞれ排気ガス中の残留酸素濃度に基
づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを感知
するセンサである。両Ｏ２センサ６６，６８の出力電圧
は、理論空燃比近傍の狭い範囲（ウィンドウ）でそれぞ
れ急変し、その範囲以外では出力電圧は排気ガスの空燃
比に比例しない。

【００２２】ＥＣＵ４はマイクロコンピュータを中心と
して構成されているエンジン制御回路である。このＥＣ
Ｕ４は、スロットル開度センサ２８及び吸気圧センサ３
０以外に、アクセルペダル４４の踏み込み量（アクセル
開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ５６から
の信号を入力している。更に、ＥＣＵ４は、クランク軸
５４の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン
回転数センサ５８、空燃比センサ６４、第１Ｏ２センサ
６６及び第２Ｏ２センサ６８からそれぞれ信号を入力し
ている。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略して
いるが、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサ
が設けられている。

【００２３】ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検
出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴
射量、及びスロットル開度ＴＡを適宜制御する。これに
より、燃焼形態については、成層燃焼と均質燃焼との間
で切り替えがなされる。本実施形態では、冷間時などの
状態を除いた通常運転時には、エンジン回転数ＮＥと負
荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて、燃焼形態が決定さ
れる。ここで「負荷率」は、最大機関負荷に対する現在
の負荷の割合を示すもので、例えばアクセル開度ＡＣＣ
Ｐとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップか
ら求められる。

【００２４】燃焼形態が成層燃焼に設定された場合に
は、スロットルバルブ２６はかなり開いた状態となり、
吸気量に対して理論空燃比よりもかなり少ない量の燃料
が、圧縮行程後期に噴射されるように制御される。この
結果、点火時期においては点火プラグ１４近傍に層状に
存在する点火可能な濃い混合気に点火がなされて成層燃
焼が行われる。

【００２５】一方、燃焼形態が均質燃焼に設定された場
合には、アクセル開度ＡＣＣＰの程度に応じてスロット
ルバルブ２６の開度が調整され、機関の空燃比が理論空
燃比となる量の燃料が吸気行程中に噴射されるように制
御される。この結果、点火時期においては、燃焼室１０
内全体を占め、機関の空燃比が理論空燃比でかつ均質な
混合気に点火がなされて均質燃焼が行われる。

【００２６】ＥＣＵ４は、触媒３８の酸化・還元能力を
高めるために、触媒３８に流入する排気ガスの空燃比が
理論空燃比になるように、燃料噴射量を、空燃比センサ
６４の出力、或いはその出力と第１Ｏ２センサ６６の出
力とに基づいてフィードバック制御する。また、ＥＣＵ
４は、空燃比センサ６４の出力の軌跡長と、第１Ｏ２セ
ンサ６６の出力の軌跡長とに基づいて触媒３８の劣化の
有無を判定する触媒劣化判定処理を実行するようになっ
ている。

【００２７】以下、この触媒劣化判定処理を、図１〜図
４に基づいて説明する。なお、同判定処理は、上記フィ
ードバック制御中において所定時間毎に設定されるモニ
タ期間に実行される。

【００２８】ＥＣＵ４は、図１に示す触媒劣化判定処理
において、まずステップＳ１００で給油判定を実行す
る。この給油判定処理では、図２に示すステップＳ２０
０で、タンクキャップ外しフラグがＯＮでかつ燃料残量
変化フラグがＯＮであるか否かが判定される。タンクキ
ャップ外しフラグは、給油のために燃料タンクのキャッ
プを外した時に信号（例えばＯＮ信号）を出力するセン
サを燃料タンクに設けておき、そのセンサからＯＮ信号
が出力されたときにＯＮに設定される。燃料残量変化フ
ラグは、燃料タンク内を負圧或いは正圧にし、所定圧力
になるまでの時間により燃料残量を推定し、同残量が増
えた場合にＯＮに設定される。

【００２９】こうして、ステップＳ２００では、タンク
キャップ外しフラグがＯＮでかつ燃料残量変化フラグが
ＯＮになった場合には、給油されたと判定されてステッ
プＳ２２０に進む。そうでない場合、すなわちタンクキ
ャップ外しフラグと燃料残量変化フラグのいずれかがＯ
ＦＦに設定されている場合には、ステップＳ２１０に進
む。ステップＳ２１０に進んだ場合、給油がなされてい
ないので給油フラグをＯＦＦに設定して本処理が一旦終
了される。また、ステップＳ２２０に進んだ場合、給油
がなされたので、給油フラグをＯＮに設定して本処理が
一旦終了される。

【００３０】こうして給油がなされた否かを判定する給
油判定処理が終了すると、図１に示すステップＳ１１０
に進む。このステップＳ１１０では、高温判定が実行さ
れる。この高温判定処理では、図３に示すステップＳ３
００で、触媒温度推定値が８５０°Ｃを超えておりかつ
高温状態が所定時間以上であるか否かが判定される。通
常、触媒３８が劣化しないように、触媒温度推定値（触
媒３８の温度推定値）が例えば８５０°Ｃを超えないよ
うに制御する。この制御では、触媒温度推定値を持って
いてその推定値が８５０°Ｃを超えたときに燃料を濃く
する高温増量、いわゆるＯＴ増量を行う。燃料を濃くす
ると、気化熱等で燃焼温度が下がり、排気ガス温度が下
がるので、触媒３８の温度が下がる。また、このような
高温増量制御を実行しても触媒３８の温度が若干８５０
°Ｃを超える可能性もあるので、触媒の高温状態が所定
時間以上続くような場合には高温履歴フラグ（いわゆる
ＯＴ履歴フラグ）をＯＮにするようにしている。

【００３１】こうして、ステップＳ３００では、触媒温
度推定値が８５０°Ｃを超えておりかつ高温状態が所定
時間以上続く場合には、ステップＳ３２０に進んで高温
履歴フラグをＯＮに設定する。そうでない場合、すなわ
ち触媒温度推定値が８５０°Ｃ以下の場合、或いは同推
定値が８５０°Ｃを超えているがその高温状態が所定時
間未満で終了する場合には、ステップＳ３１０に進んで
高温履歴フラグをＯＦＦに設定する。ステップＳ３１０
或いはステップＳ３２０の実行後、本処理は一旦終了さ
れる。なお、「触媒温度推定値」は、機関運転状態に基
づいて求められる。例えば、触媒温度推定値は、エンジ
ン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとに基づきマップを参照
して求めた値になまし処理をして求められる。

【００３２】こうして触媒３８の温度（触媒温度）が高
温状態にあるか否かを判定する高温判定処理が終了する
と、図１に示すステップＳ１２０に進む。このステップ
Ｓ１２０では、前提条件判定が実行される。この前提条
件判定処理では、例えば吸入空気量が所定値より大きい
か否か、触媒温度推定値が所定の温度より高いか否か
等、劣化判定を行う前提条件が揃っているか否かについ
て判定される。加速時等の過渡運転状態のように吸入空
気量が所定値を超えている場合には、触媒劣化判定を行
わないようにしている。また、触媒温度推定値が所定の
温度を超えている場合には、劣化している触媒も活性化
してしまうので、触媒劣化判定を行わないようにしてい
る。

【００３３】こうしてステップＳ１２０での前提条件判
定処理が終了すると、ステップＳ１３０に進む。このス
テップＳ１３０では、粗悪ガソリン判定が実行される。
この粗悪ガソリン判定処理では、まず図４に示すステッ
プＳ４００で、今回給油後の軌跡長の平均値αと、前回
給油後の軌跡長の平均値β及び標準偏差σとを算出す
る。今回給油後の軌跡長の平均値αについては、今回の
給油がなされて、図２のステップＳ２２０で給油フラグ
がＯＮに設定された後、第１Ｏ２センサ６６の出力の軌
跡長を複数回算出し、算出した複数回の軌跡長の平均値
を算出する。また、前回給油後の軌跡長の平均値βにつ
いては、前回給油後に算出しＥＣＵ４のＲＯＭに記憶し
ておいた平均値を使う。そして、前回給油後の軌跡長の
標準偏差σについては、前回の給油がなされて、図２の
ステップＳ２２０で給油フラグがＯＮに設定された後、
第１Ｏ２センサ６６の出力の軌跡長を５回算出し、算出
した５回の軌跡長の標準偏差を算出する。

【００３４】ステップＳ４００の実行後、ステップＳ４
１０に進み、今回の給油後に行った軌跡長の算出回数が
５回になったか否かを判定する。その算出回数が５回に
なるまではステップＳ４１０の判定結果がＮＯになる。
その算出回数が５回になると、すなわち第１Ｏ２センサ
６６出力の軌跡長が５回算出され、その５回の軌跡長の
平均値が算出されると、ステップＳ４２０に進む。

【００３５】このステップＳ４２０では、ステップＳ４
００で算出した今回給油後の軌跡長の平均値αが前回給
油後の軌跡長の平均値βに所定値を加えた値（以下、
「基準値」という）γより大きくかつ高温履歴フラグが
ＯＦＦであるか否かについて判定する。その所定値は、
前回給油後の軌跡長の標準偏差σに所定の適合値Ｘをか
けた値（σ＊Ｘ）である。前記平均値αが値γより大き
くかつ高温履歴フラグがＯＦＦに設定されている場合に
は、ステップＳ４４０に進み、そうでない場合にはステ
ップＳ４３０に進む。

【００３６】すなわち、前記平均値αが値γより大きい
が高温履歴フラグがＯＮに設定されている場合には、高
硫黄ガソリンにより触媒３８が一時的に劣化したのでは
ないので、ステップＳ４３０に進んで粗悪ガソリンフラ
グをＯＦＦに設定する。これに対して、平均値αが値γ
より大きくかつ高温履歴フラグがＯＦＦに設定されてい
る場合には、高硫黄ガソリンが給油されたために触媒３
８が一時的に劣化したと判定できるので、ステップＳ４
４０に進んで粗悪ガソリンフラグをＯＮに設定する。こ
のフラグをＯＮにした後、ステップＳ４５０に進み、劣
化判定保留フラグをＯＮに設定する。

【００３７】ステップＳ４３０で粗悪ガソリンフラグを
ＯＦＦに設定した後、或いはステップＳ４５０で劣化判
定保留フラグをＯＮに設定した後、本処理は一旦終了さ
れる。

【００３８】ステップＳ４３０で粗悪ガソリンフラグが
ＯＦＦに設定された場合には、図１のステップＳ１４０
に進み、劣化判定を行う。この劣化判定処理は、上記モ
ニタ期間の間、空燃比センサ６４出力の軌跡長と第１Ｏ
２センサ６６出力の軌跡長とを計算する。そのモニタ期
間に第１Ｏ２センサ６６出力の軌跡長が空燃比センサ６
４出力の軌跡長に応じて決まる劣化判定値（図１０参
照）を超えて劣化判定領域に入った回数を異常カウンタ
で計数する。その回数が例えば３回を超えたときに触媒
が劣化していると判定する。

【００３９】また、ステップＳ４５０で劣化判定保留フ
ラグがＯＮに設定された場合には、ステップＳ１４０で
行う上記劣化判定処理を行わずに、図１の処理を一旦終
了する。

【００４０】なお、図２のステップＳ２００，Ｓ２１
０，Ｓ２２０は給油の有無を判定する給油判定手段に相
当する。また、図４のステップＳ４００は、給油毎に軌
跡長を複数回算出するとともに、これらの算出された軌
跡長の平均値を算出する軌跡長算出手段に相当する。ま
た、ステップＳ４２０、Ｓ４３０およびＳ４４０は、粗
悪ガソリン判定手段に相当する。

【００４１】以上のように構成された上記第１実施形態
によれば、以下の作用効果を奏する。 （イ）図４のステップＳ４２０で、今回給油後の軌跡長
の平均値αが前回給油後の軌跡長の平均値βに所定値を
加えた基準値γより大きくかつ高温履歴フラグがＯＦＦ
であるか否かを判定している。その平均値αが基準値γ
より大きくかつ高温履歴フラグがＯＦＦである場合に
は、触媒の高温状態が所定時間以上続いたために触媒３
８が劣化したのではなく、高硫黄ガソリンが給油された
ために触媒３８が一時的に劣化したと判定できる。この
場合、粗悪ガソリンフラグをＯＮに設定する（ステップ
Ｓ４４０）。こうして、高硫黄ガソリンが給油されたこ
とを検出することができる。

【００４２】（ロ）平均値αが基準値γより大きくかつ
高温履歴フラグがＯＦＦである場合にのみ、粗悪ガソリ
ンフラグをＯＮに設定するので、高硫黄ガソリンによる
触媒３８の一時的な劣化を、触媒の高温状態が所定時間
以上続くことによる劣化とは切り分けて正確に検出する
ことができる。

【００４３】（ハ）平均値αが基準値γより大きくかつ
高温履歴フラグがＯＦＦであるという条件が満たされな
い場合には、高硫黄ガソリンが給油されていないと判定
できるので、粗悪ガソリンフラグをＯＦＦにする（ステ
ップＳ４３０）。この後、図１のステップＳ１４０に進
み、劣化判定を行う。こうして、高硫黄ガソリンが使用
されていない場合にのみステップＳ１４０で劣化判定処
理を行う。このため、上述したように、高硫黄ガソリン
を使って試験し、触媒がどこまで劣化するかを見て、
「劣化判定値」を、異常判定されないように本来の「劣
化判定値」より高めに設定する必要がない。これによ
り、実際に触媒が劣化していて第１Ｏ２センサ６６出力
の軌跡長が本来の「劣化判定値」を超える場合でも、高
めに設定した「劣化判定値」を超えなければ触媒は正常
と判定されてしまうような誤検出の発生がなくなる。し
たがって、触媒の劣化検出性を向上させることができ
る。

【００４４】（ニ）タンクキャップ外しフラグがＯＮで
かつ燃料残量変化フラグがＯＮになった場合に、給油さ
れたと判定し給油フラグをＯＮに設定する（ステップＳ
２００，Ｓ２２０）。このため、燃料タンクのキャップ
が外されたが実際には給油されなかったような場合を除
外でき、給油を正確に検出することができる。

【００４５】（ホ）高硫黄ガソリンが使用されていると
判定された場合に、ステップＳ４５０で劣化判定保留フ
ラグをＯＮに設定して劣化判定処理を行わないようにし
ている。このため、高硫黄ガソリンによる一時的な劣化
を、触媒３８が劣化していると誤判定されるのを防止で
きる。

【００４６】次に、本発明の第２実施形態を図６〜図９
に基づいて説明する。本実施形態では、上記第１実施形
態における図４に示すステップＳ４００での前回給油後
の軌跡長の平均値βの計算を図６に示すように実行す
る。

【００４７】図６に示す前回給油後の軌跡長の平均値の
計算処理では、まずステップＳ５００で走行距離による
ベースの劣化度Ａを算出する。この劣化度Ａは、図７に
示すマップを参照して走行距離に応じて算出される。こ
こにいう「ベースの劣化度」は、それ程温度が高くなく
て普通に走行しているとどれ位劣化するかを表してい
る。

【００４８】次に、ステップＳ５１０に進み、高温増量
積算時間により劣化度補正量Ｂを算出する。この劣化度
補正量Ｂは、図８に示すマップを参照して上述した高温
増量積算時間に応じて算出される。ここにいう「高温増
量積算時間」とは、触媒３８の温度がしきい値を超えて
上記高温増量制御を行った時間の積算値である。

【００４９】次に、ステップＳ５２０に進み、劣化度Ａ
と劣化度補正量Ｂとを加算して劣化度Ｃを算出する。次
に、ステップＳ５３０に進み、劣化度Ｃにより軌跡長を
推定する。この推定軌跡長Ｄは、図９に示すマップを参
照して劣化度Ｃに応じて算出される。

【００５０】次に、ステップＳ５４０に進み、ステップ
Ｓ５３０で求めた推定軌跡長Ｄが前回給油後の軌跡長の
平均値βより大きいか否かを判定する。推定軌跡長Ｄが
その平均値βより大きい場合には、ステップＳ５５０に
進み、図４のステップＳ４２０で今回給油後の軌跡長の
平均値αと比較される平均値として前回給油後の軌跡長
の平均値βを使用する。一方、推定軌跡長Ｄが平均値β
以下の場合には、ステップＳ５６０に進み、ステップＳ
４２０で平均値αと比較される平均値として、前回給油
後の軌跡長の平均値βの代わりに推定軌跡長Ｄを使用す
る。

【００５１】このようにしているのは、ステップＳ４２
０で、今回給油後の軌跡長の平均値αを前回給油後の軌
跡長の平均値βに所定値を加えた基準値γと比較してい
るので、前回高硫黄ガソリンが給油された場合には平均
値βが大きくなり、今回の給油により同ガソリンが使用
されているか否かの判定ができなくなるからである。

【００５２】ステップＳ５５０或いはＳ５６０の実行
後、本処理は一旦終了される。以上のように構成された
第２実施形態によれば、下記の作用効果を奏する。 （ヘ）ステップＳ５３０で求めた推定軌跡長が前回給油
後の軌跡長の平均値βより大きい場合には、今回給油後
の軌跡長の平均値αと比較される平均値として前回給油
後の軌跡長の平均値βを使用する。また、推定軌跡長Ｄ
が平均値β以下の場合には、ステップＳ４２０で平均値
αと比較される平均値として、平均値βの代わりに推定
軌跡長Ｄを使用する。これにより、前回高硫黄ガソリン
が給油されて平均値βが大きくなっている場合でも、そ
の平均値βに代えて推定軌跡長Ｄを使用することで、今
回の給油により同ガソリンが使用されているか否かの判
定を確実に行うことができる。

【００５３】[ 変形例]なお、この発明は以下のように
変更して具体化することもできる。 ・上記第１実施形態では、本発明に係る内燃機関の触媒
劣化検出装置を多気筒の筒内噴射型ガソリンエンジンに
適用した例を示したが、本発明は、各気筒の吸入ポート
に燃料を噴射するポート噴射型のガソリンエンジンに
も、又ディーゼルエンジンにも適用できる。要するに、
本発明は、排気通路３６に配置された三元触媒としての
スタートキャタリスト３８と、同触媒下流側の排気ガス
の空燃比を検出するＯ２センサとを備えた内燃機関に広
く適用可能である。

【００５４】・上記第１実施形態では、触媒３８の上流
側に空燃比センサ６４が、触媒３８とＮＯｘ吸蔵還元触
媒４０との間に第１Ｏ２センサ６６が、そして、ＮＯｘ
吸蔵還元触媒４０の下流に第２Ｏ２センサ６８がそれぞ
れ配置されているが、本発明はこの構成に限定されな
い。例えば、空燃比センサ６４がない構成、ＮＯｘ吸蔵
還元触媒４０がない構成、および空燃比センサ６４に代
えてＯ２センサを使用する構成のいずれのものにも本発
明は適用可能である。要するに、本発明は、排気通路３
６に配置された三元触媒としてのスタートキャタリスト
３８と、同触媒下流側の排気ガスの空燃比を検出するＯ
２センサとを備えた内燃機関に広く適用可能である。

【００５５】・上記第１実施形態では、第１Ｏ２センサ
６６出力の軌跡長と図１０に示す劣化判定値とを比較し
て触媒の劣化を判定するようにしているが、軌跡比（第
１Ｏ２センサ６６出力の軌跡長／空燃比センサ６４出力
の軌跡長）を劣化判定値と比較して劣化判定を行うよう
にしてもよい。

【００５６】・上記第１実施形態では、第１Ｏ２センサ
６６出力の軌跡長と図１０に示す劣化判定値とを比較し
て触媒の劣化を判定するようにしているが、その軌跡長
に代えてステップＳ４００で算出した今回給油後の軌跡
長の平均値を用いて劣化判定を行うようにしてもよい。

【００５７】・上記第１実施形態では、軌跡長の算出回
数を５回としているが、その回数は５回に限られず、そ
の算出回数はできるだけ多いほうが望ましい。 ・上記第１実施形態では、ステップＳ３００で触媒温度
推定値と比較される温度を８５０°Ｃとしているが、そ
の温度は８５０°Ｃに限らず適宜他の値を設定可能であ
る。

【００５８】・上記第１実施形態では、ステップＳ４４
０で粗悪ガソリンフラグをＯＮに設定した後、劣化判定
フラグをＯＮに設定して劣化判定を保留するようにして
いるが、本発明はこの構成に限定されない。高硫黄ガソ
リンを検出できることで、種々の応用が可能になる。例
えば、劣化判定フラグをＯＮに設定した後、高硫黄ガソ
リンが給油されたことを乗員に知らせるために、警告ラ
ンプやブザー等を作動させるようにしてもよい。この構
成によれば、高硫黄ガソリンが使用されていることを乗
員に早く知らせることで、触媒が高硫黄ガソリンにより
劣化するのを未然に防ぐことができる。

【００５９】・粗悪ガソリンフラグがＯＮになった場合
に、劣化判定値自体を変えて劣化判定を行うようにして
もよい。また、同フラグがＯＮになった場合に、今回給
油後の軌跡長の平均値αに補正係数をかけて同平均値自
体を変えて劣化判定を行うようにしてもよい。

【００６０】・高硫黄ガソリンにより一時的に劣化した
触媒は、温度が高いとその劣化が回復するので、例えば
高温カウンタをもっていて、高温のときにはそのカウン
タのカウント値を下げ、低温のときにはそのカウント値
を上げて、あるカウント値以上のときには、劣化判定保
留フラグを見ながら劣化判定に移行するようにしてもよ
い。

【００６１】・上記第２実施形態では、図６のステップ
Ｓ５２０で劣化度Ａと劣化度補正量Ｂとを加算して劣化
度Ｃを算出しているが、劣化度Ａに劣化度補正量Ｂを掛
け合わせて劣化度Ｃを算出するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の触媒劣化判定処理を示すフロ
ーチャート。

【図２】 同劣化判定処理の給油判定処理を示すフロー
チャート。

【図３】 同劣化判定処理の高温判定処理を示すフロー
チャート。

【図４】 同劣化判定処理の粗悪ガソリン判定処理を示
すフローチャート。

【図５】 第１実施形態を示す概略構成図。

【図６】 第２実施形態の軌跡長平均値の計算処理を示
すフローチャート。

【図７】 第２実施形態で用いるベースの劣化度算出用
のマップを示す図。

【図８】 同実施形態で用いる劣化度補正量算出用のマ
ップを示す図。

【図９】 同実施形態で用いる推定軌跡長算出用のマッ
プを示す図。

【図１０】 軌跡長に基づく触媒劣化判定用のマップを
示す図。

【符号の説明】

２…筒内噴射型ガソリンエンジン、３６…排気通路、３
８…三元触媒としてのスタートキャタリスト、６６…第
１Ｏ２センサ６６。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｚ ３４５ ３４５Ｋ Ｆターム(参考） 3G084 BA01 BA09 BA11 BA13 DA10 DA19 DA22 DA31 DA38 EA05 EA06 EA11 EB12 FA10 FA11 FA13 FA27 FA30 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA17 AB03 AB06 BA11 BA27 BA28 BA31 DC01 EA01 EA03 EA06 EA07 EA08 EA10 EA18 EA34 FC01 HA10 HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 JA21 JA33 JB10 MA11 ND01 PA01Z PA07Z PA11Z PA17Z PD02B PD09B PD12B PE01Z PE03Z PE04Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気通路に配置された三元触媒と、同触
   媒下流側の排気ガスの空燃比を検出するＯ２センサとを
   備えた内燃機関に適用され、同Ｏ２センサの出力の軌跡
   長に基づき三元触媒の劣化の有無を判定する内燃機関の
   触媒劣化検出装置において、 給油の有無を判定する給油判定手段と、 給油毎に前記軌跡長を複数回算出するとともに、これら
   の算出された前記軌跡長の平均値を算出する軌跡長算出
   手段と、 今回の給油後に算出された前記軌跡長の平均値αと、前
   回の給油後に算出された前記軌跡長の平均値βに所定値
   を加えた値γとを比較し、前記軌跡長の平均値αが前記
   値γより大きい場合、今回給油された燃料が高硫黄ガソ
   リンであると判定する粗悪ガソリン判定手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。
2. 【請求項２】 前記軌跡長算出手段は、給油毎に前記軌
   跡長の平均値と前記複数回算出された前記軌跡長の標準
   偏差σとを算出するとともに、前記軌跡長の平均値βに
   加える前記所定値として、前回の給油後に算出された前
   記標準偏差σに所定の適合値Ｘをかけた値を設定するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化検
   出装置。
3. 【請求項３】 前記三元触媒の温度が所定温度より高く
   かつ三元触媒の温度が所定温度を超える高温状態が所定
   時間以上続く場合、前記三元触媒が高温状態であると判
   定する触媒高温判定手段を備え、前記粗悪ガソリン判定
   手段は、前記軌跡長の平均値αが前記値γより大きくか
   つ前記触媒高温判定手段により前記三元触媒が高温状態
   ではないと判定されたとき、今回給油された燃料が高硫
   黄ガソリンであると判定することを特徴とする請求項１
   又は２に記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。
4. 【請求項４】 前記軌跡長算出手段は、走行距離に応じ
   たベース劣化度Ａと、所定の劣化度補正量Ｂとから劣化
   度Ｃを算出する劣化度算出手段と、同劣化度Ｃにより前
   記軌跡長を推定する軌跡長推定手段とを備え、前記軌跡
   長算出手段は、前記推定軌跡長Ｄが前記軌跡長の平均値
   βより大きいときには前記軌跡長の平均値αと比較する
   軌跡長平均値として前記平均値βを用い、前記推定軌跡
   長Ｄが前記平均値β以下のときには、前記軌跡長平均値
   として前記推定軌跡長を用いることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒劣化検出
   装置。
5. 【請求項５】 前記粗悪ガソリン判定手段により今回給
   油された燃料が高硫黄ガソリンであると判定されたと
   き、前記劣化の有無の判定を保留する劣化判定保留手段
   を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
   に記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。