JP4135372B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空燃比をストイキ（理論空燃比）よりもリーンに制御するリーン運転とストイキ付近に制御するストイキ運転とを運転状態に応じて切り換える内燃機関（例えばリーンバーンエンジン、筒内噴射エンジン）において、排出ガス浄化用の触媒の劣化の有無を判定する機能を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の車両の排出ガス浄化システムでは、排出ガス浄化用の触媒の上流側と下流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサを設置し、これらの排出ガスセンサの出力に基づいて空燃比を制御して触媒の排出ガス浄化効率を高めるようにしているものがある。このような排出ガス浄化システムにおいては、触媒が劣化して排出ガス浄化能力が低下した状態で運転が続けられるのを防ぐために、例えば特開平９−３１０６１２号公報に示すように、触媒の上流側と下流側に設置した排出ガスセンサの出力に基づいて触媒の劣化の有無を判定するようにしたものがある。
【０００３】
また、近年、燃費向上等を目的として、空燃比をストイキよりもリーンに制御するリーン運転を行うリーンバーンエンジンや筒内噴射エンジンが多用化されつつある。これらのエンジンでは、エンジン負荷等に応じて低燃費のリーン運転と高出力のストイキ運転（空燃比をストイキ付近に制御する運転）とを切り換えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、エンジン負荷等に応じてリーン運転とストイキ運転とが切り換えられるため、車両の運転方法や道路状況等によっては、ストイキ運転がほとんど行われずにリーン運転が長時間続くことがある。リーン運転中は、空燃比がリーンに制御されるため、触媒下流側の排出ガスセンサの出力もリーン側に張り付いてほとんど変化しない状態となる。このような状態では、触媒下流側の排出ガスセンサの出力を見ても、触媒劣化判定を行うことができないため、触媒下流側の排出ガスセンサの出力が変化するストイキ運転中に触媒劣化判定を行う必要があるが、上述したように車両の運転方法や道路状況等によっては、ストイキ運転がほとんど行われずにリーン運転が長時間続くことがあるため、触媒劣化判定を実行できない状態が長時間続くことがある。このため、触媒の劣化が発生しても、それを早期に検出することができない可能性がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、従来のシステムでは触媒劣化判定を実行できなかった条件下でも、触媒劣化判定を早期に実行して触媒の劣化を早期に検出することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１，２の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態に応じてリーン運転とストイキ運転とを運転モード切換制御手段により切り換えると共に、排出ガス浄化用の触媒の少なくとも下流側に設置された排出ガスセンサの出力に基づいて排出ガスセンサの出力の変動値を積算し、該積算値と劣化判定値とを比較して該触媒の劣化の有無を触媒劣化判定手段により判定するシステムにおいて、触媒劣化判定が終了するまでリーン運転とストイキ運転とを切り換える条件（以下「運転モード切換条件」という）を触媒劣化判定が行われやすい条件に変更する技術思想を具体化したものである。このようにすれば、触媒劣化判定が終了するまで運転モード切換条件が触媒劣化判定を行いやすい条件に変更されるため、従来のシステムでは触媒劣化判定を実行できなかった条件下でも、触媒劣化判定を早期に実行して触媒の劣化を早期に検出することができる。しかも、触媒劣化判定が終了した時点で、運転モード切換条件が通常の条件に戻されるため、その後は、従来と同様のリーン運転による燃費節減効果を得ることができる。
【０００７】
具体的には、請求項１に係る発明は、触媒劣化判定が終了するまで運転モード切換条件を触媒劣化判定が行われやすい条件に変更する手段として、触媒劣化判定が終了するまでリーン運転を禁止するようにしたものである。このようにすれば、触媒劣化判定が終了するまで、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転のみとなるため、触媒劣化判定の早期実行をより確実なものとすることができる。
【０００８】
或は、請求項２のように、触媒劣化判定が終了するまで、リーン運転を実行する運転領域（以下「リーン運転領域」という）を狭くしてストイキ運転を実行する運転領域（以下「ストイキ運転領域」という）を拡大するようにしても良い。このようにすれば、触媒劣化判定が終了するまで、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を従来よりも増加させることができて、触媒劣化判定を早期に実行して触媒の劣化を早期に検出することができる。
【０００９】
一般に、低負荷領域では、排出ガス流量が少なく触媒内の排出ガス流速が遅くなるため、触媒内で排出ガスが浄化反応する時間が長くなって、劣化した触媒でも、排出ガスをある程度浄化できるようになり、劣化した触媒と正常な触媒との浄化率の差が小さくなる。そのため、低負荷領域でストイキ運転に切り換えて触媒劣化判定を行っても、誤判定しやすい。
【００１０】
従って、触媒劣化判定が終了するまでストイキ運転領域を拡大する場合には、請求項３のように、ストイキ運転領域を中負荷領域まで拡大するようにすると良い。中負荷領域では、低負荷領域と比べて、排出ガス流量が多くなって触媒内の排出ガス流速が速くなるため、触媒内で排出ガスが浄化反応する時間が短くなって、劣化した触媒では、浄化しきれない排出ガス量が急増して、劣化した触媒と正常な触媒との浄化率の差が大きくなる。そのため、触媒劣化判定が終了するまでストイキ運転領域を中負荷領域まで拡大すれば、ストイキ運転領域を触媒劣化判定を行うのに適した運転領域（中負荷領域）のみに拡大して、触媒劣化判定に適さない運転領域（低負荷領域）に拡大せずに済み、低負荷領域でリーン運転による燃費節減効果を得ながら、精度の良い触媒劣化判定を早期に実行することができる。
【００１１】
ところで、車両の運転方法や道路状況等によっては、ストイキ運転領域を拡大してなくても、ストイキ運転が適度に実行されて触媒劣化判定が早期に終了することもある。
【００１２】
そこで、請求項４のように、触媒劣化判定が終了していない状態が所定期間続くまで、運転モード切換条件を触媒劣化判定が行われやすい条件（ストイキ運転領域の拡大又はリーン運転の禁止）に変更することを禁止するようにしても良い。つまり、所定期間が経過した時点で、触媒劣化判定が終了していなければ、それまでの車両の運転方法や道路状況等が触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転領域に入りにくい状況であったと判断して、その時点から運転モード切換条件を触媒劣化判定が行われやすい条件（ストイキ運転領域の拡大又はリーン運転の禁止）に変更するものである。これにより、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転を優先的に実行させることができて、触媒劣化判定を早期に実行させることができる。しかも、所定期間内に触媒劣化判定が終了した場合には、運転モード切換条件を変更せずに済み、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００１３】
この場合、請求項５のように、所定期間が経過したか否かを内燃機関の始動後の経過時間に基づいて判定するようにしても良い。このようにすれば、始動直後の触媒劣化判定に適さない時期（例えば暖機運転中）に運転モード切換条件を変更することを避けることができ、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００１４】
また、請求項６のように、所定期間が経過したか否かを車両の走行距離に基づいて判定するようにしたり、或は、請求項７のように、所定期間が経過したか否かを内燃機関の始動回数に基づいて判定するようにしても良い。このようにすれば、触媒劣化判定が実行されにくい車両の運転方法や道路状況においても、確実に触媒劣化判定を行うことができると共に、運転モード切換条件を変更する頻度を少なくすることができて、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００１５】
ところで、リーン運転を行うリーンバーンエンジンや筒内噴射エンジンでは、ＮＯｘ排出量を低減するために、ＮＯｘを吸蔵可能な触媒を採用したものがある。このＮＯｘを吸蔵可能な触媒は、排出ガスの空燃比がリーンのときに排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がストイキ又はリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する特性を持っている。
【００１６】
このＮＯｘを吸蔵可能な触媒を備えた排出ガス浄化システムでは、リーン運転中に触媒のＮＯｘ吸蔵量が飽和するのを防止するため、リーン運転中に所定周期で空燃比を一時的にストイキ又はリッチ側に制御するリッチパージ制御を実行するようにしている。このリッチパージ制御時には、触媒に流入する排出ガスの空燃比が一時的にストイキ又はリッチ側に振られるが、触媒内で排出ガスのリッチ成分（ＨＣ、ＣＯ等）が吸蔵ＮＯｘを還元浄化するのに消費されるため、リッチパージ制御開始から触媒の吸蔵ＮＯｘの還元浄化がある程度進むまでの期間は、触媒から流出する排出ガスの空燃比がリーン状態のまま変化しない。その後、暫くして、触媒の吸蔵ＮＯｘが少なくなって、触媒内で消費されるリッチ成分量が少なくなると、触媒から流出する排出ガスの空燃比がリッチ側に変化し始めるようになる。もし、触媒が劣化すると、触媒内で消費される排出ガスのリッチ成分量が正常な触媒と比較して少なくなるため、リッチパージ制御開始から触媒下流側の空燃比が変化し始めるまでの時間が短くなったり、触媒下流側の空燃比のリッチ側への振れ幅が大きくなったりする。このような特性から、リッチパージ制御開始後の触媒の下流側の排出ガスセンサの出力の挙動を見れば、触媒の劣化の可能性が有るか無いかの判定を行うことが可能である。
【００１７】
そこで、請求項８のように、リーン運転中に空燃比を一時的にストイキ又はリッチ側に制御するリッチパージ制御を行うシステムでは、リッチパージ制御開始後の触媒下流側の排出ガスセンサの出力の挙動に基づいて該触媒の劣化の可能性の有無を仮判定手段により判定し、その結果、触媒の劣化の可能性が有ると判定されるまで、運転モード切換条件を触媒劣化判定が行われやすい条件（ストイキ運転領域の拡大又はリーン運転の禁止）に変更することを禁止するようにしても良い。このようにすれば、仮判定手段で触媒の劣化の可能性が有ると判定された場合のみ、ストイキ運転領域の拡大又はリーン運転の禁止を行うだけであるため、仮判定手段で触媒の劣化の可能性がないと判定された場合には、運転モード切換条件を変更せずに済み、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００１８】
この場合、リッチパージ制御時に触媒の劣化の可能性の有無を判定する方法は種々の方法が考えられるが、例えば、請求項９のように、リッチパージ制御による空燃比のリッチ化の影響が触媒下流側の排出ガスセンサの出力変化として現れるまでの遅れ時間に基づいて触媒の劣化の可能性の有無を判定するようにしても良い。前述したように、触媒の劣化が進むほど、リッチパージ制御開始から触媒下流側の空燃比が変化し始めるまでの遅れ時間が短くなるため、この遅れ時間から触媒の劣化の可能性の有無を判定することができる。
【００１９】
或は、請求項１０のように、リッチパージ制御開始後の触媒下流側の排出ガスセンサの出力のピーク値に基づいて触媒の劣化の可能性の有無を判定するようにしても良い。触媒の劣化が進むほど、リッチパージ制御中に触媒内で消費される排出ガスのリッチ成分量が少なくなって触媒下流側の空燃比のリッチ側への振れ幅が大きくなるため、リッチパージ制御開始後の触媒下流側の排出ガスセンサの出力のピーク値から触媒の劣化の可能性の有無を判定することができる。
【００２０】
また、請求項１１のように、リッチパージ制御開始後の触媒下流側の排出ガスセンサの出力の軌跡面積に基づいて触媒の劣化の可能性の有無を判定するようにしても良い。触媒の劣化が進むほど、リッチパージ制御開始後に触媒から流出する排出ガスのリッチ成分量が増加して、触媒下流側の排出ガスセンサの出力がリッチ側に振れたときの軌跡面積が大きくなるため、触媒下流側の排出ガスセンサの出力の軌跡面積から触媒の劣化の可能性の有無を判定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明をリーンバーンエンジンに適用した実施形態（１）を図１乃至図１１に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸気温度Ｔａｍを検出する吸気温度センサ１４と、吸気流量Ｑを検出するエアフローメータ１０とが設けられている。このエアフローメータ１０の下流側には、スロットルバルブ１５とスロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
【００２２】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力センサ１７が設けられ、この吸気管圧力センサ１７の下流側に、サージタンク１８が設けられている。このサージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート（図示せず）近傍に、それぞれ燃料を噴射するインジェクタ２０が取り付けられている。
【００２３】
また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１には、点火時期毎に点火装置２２で発生した高電圧が印加される。エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温Ｔｈｗを検出する水温センサ３８や、エンジン回転速度Ｎｅを検出するクランク角センサ２４が取り付けられている。
【００２４】
一方、エンジン１１の排気ポート（図示せず）には、排気マニホールド２５を介して排気管２６が接続され、この排気管２６の途中に、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を低減させる三元触媒等の触媒２７が設けられている。この触媒２７の上流側には、排出ガスの空燃比Ａ／Ｆに応じたリニアな空燃比信号を出力する上流側空燃比センサ２８が設けられ、触媒２７の下流側には、排出ガスの空燃比Ａ／Ｆがストイキ（理論空燃比）に対してリッチかリーンかによって出力電圧ＶＯＸ２が反転する下流側酸素センサ２９（排出ガスセンサ）が設けられている。尚、触媒２７の下流側に、酸素センサの代わりに、空燃比センサを設けても良く、また、触媒２７の上流側に、空燃比センサの代わりに、酸素センサを設けても良い。
【００２５】
上述した各種のセンサの出力は電子制御回路３０内に入力ポート３１を介して読み込まれる。電子制御回路３０は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バックアップＲＡＭ３５等を備えたマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭ３３に記憶されたエンジン制御用の各種ルーチンをＣＰＵ３２で実行することで、各種センサ出力から得られたエンジン運転状態パラメータを用いて燃料噴射量ＴＡＵや点火時期Ｉｇ等を演算し、その演算結果に応じた信号を出力ポート３６からインジェクタ２０や点火装置２２に出力してエンジン１１の運転を制御する。
【００２６】
その際、電子制御回路３０は、図２に示す運転モード切換ルーチンを実行することで、エンジン運転状態に応じてストイキ運転とリーン運転とを切り換える。ストイキ運転では空燃比をストイキ（理論空燃比）付近に制御し、リーン運転では空燃比をストイキよりもリーンに制御して燃費を向上させる。リーン運転中の目標空燃比は、固定値としても良いが、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式等により設定するようにしても良い。尚、暖機状態や過渡状態に応じてストイキ運転とリーン運転とを切り換えるようにしても良い。
【００２７】
また、電子制御回路３０は、触媒２７が劣化して排出ガス浄化能力が低下した状態で運転が続けられるのを防ぐために、図３に示す触媒劣化検出ルーチン及び図４に示す触媒温度推定ルーチンを実行することで、上流側空燃比センサ２８の出力と下流側酸素センサ２９の出力とに基づいて触媒２７の劣化の有無を判定し、触媒２７の劣化を検出したときには、出力ポート３６から警告ランプ３７に点灯信号を出力して警告ランプ３７を点灯し、運転者に警告する。
【００２８】
ここで、リーン運転中は下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２がリーン側に張り付いてほとんど変化しないため、リーン運転中は、下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２の挙動を見ても、触媒劣化判定を行うことができない。このため、車両の運転方法や道路状況等によって、ストイキ運転がほとんど行われずにリーン運転が長時間続くと、触媒２７の劣化が発生しても、それを早期に検出することができない。
【００２９】
そこで、電子制御回路３０は、図２に示す運転モード切換ルーチンを実行することで、触媒劣化判定が終了するまでリーン運転を実行する運転領域（以下「リーン運転領域」という）を通常よりも狭くして、ストイキ運転を実行する運転領域（以下「ストイキ運転領域」という）を拡大することで、触媒劣化判定が終了するまで、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を従来よりも増加させて触媒劣化判定を早期に実行できるようにする。
【００３０】
以下、電子制御回路３０が実行する各ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示す運転モード切換ルーチンは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に実行され、特許請求の範囲でいう運転モード切換制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、触媒劣化判定が終了したか否かを、触媒劣化判定終了フラグが触媒劣化判定終了を意味する「１」にセットされているか否かによって判定する。
【００３１】
触媒劣化判定がまだ終了していないと判定された場合には、ステップ１０２に進み、触媒劣化判定前の運転領域判定マップを検索して、現在のエンジン回転速度と要求トルク（又は燃料噴射量）に基づいて現在の運転状態がストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定する。
【００３２】
この触媒劣化判定前の運転領域判定マップは、触媒劣化判定の早期実行を優先して、ストイキ運転領域を中負荷領域（中トルク・中回転領域）まで拡大したマップとなっている。従って、リーン運転領域は、低負荷領域（低トルク・低回転領域）のみとなり、中負荷領域及び高負荷領域（高トルク・高回転領域）はストイキ運転領域となっている。
【００３３】
一般に、低負荷領域では、排出ガス流量が少なく触媒２７内の排出ガス流速が遅くなるため、触媒２７内で排出ガスが浄化反応する時間が長くなって、触媒２７が劣化していても、排出ガスをある程度浄化できるようになり、劣化した触媒と正常な触媒との浄化率の差が小さくなる。そのため、低負荷領域でストイキ運転に切り換えて触媒劣化判定を行っても、誤判定しやすい。この点を考慮して、本実施形態（１）では、ストイキ運転領域の拡大を中負荷領域までとし、低負荷領域はストイキ運転領域として残している。
【００３４】
一方、上記ステップ１０１で、触媒劣化判定が終了したと判定された場合には、ステップ１０３に進み、通常の運転領域判定マップを検索して、現在のエンジン回転速度と要求トルク（又は燃料噴射量）に基づいて現在の運転状態がストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定する。この通常の運転領域判定マップは、燃費向上を優先して、低負荷領域から中負荷領域までをリーン運転領域とし、高負荷領域のみをストイキ運転領域としている。
【００３５】
尚、本ルーチンでは、通常の運転領域判定マップとは別に触媒劣化判定前の運転領域判定マップを設定して、触媒劣化判定前にストイキ運転領域を中負荷領域まで拡大するようにしたが、触媒劣化判定前の運転領域判定マップを省略して、触媒劣化判定が終了するまで、エンジン回転速度や要求トルク（又は燃料噴射量）を小さくする方向に補正し、補正後のエンジン回転速度や要求トルク（又は燃料噴射量）に応じて通常の運転領域判定マップからストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定することで、触媒劣化判定が終了するまでストイキ運転領域を拡大するようにしても良い。
【００３６】
また、ストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定する際に用いるエンジン運転状態パラメータは、エンジン回転速度、要求トルク、燃料噴射量に限定されず、吸入空気量、スロットル開度、アクセル開度等、他のエンジン運転状態パラメータを用いるようにしても良い。
【００３７】
上記ステップ１０２又はステップ１０３で現在の運転状態がストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定した後は、ステップ１０４に進み、その判定結果がリーン運転領域か否かを判定する。リーン運転領域と判定されていれば、ステップ１０５に進み、リーン運転を許可してリーン運転を実行する。これに対し、ストイキ運転領域と判定されていれば、ステップ１０６に進み、リーン運転を禁止してストイキ運転を実行する。
【００３８】
一方、図３に示す触媒劣化検出ルーチンは、所定時間毎（例えば６４ｍｓｅｃ毎）に割込み処理にて実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ２００で、図４に示す触媒温度推定ルーチンを実行し、次のようにして触媒温度ＴＣＡＴを推定する。
【００３９】
図４に示す触媒温度推定ルーチンでは、まずステップ２０１で、エンジン１１が始動されたか否かを判定し、始動前であれば、触媒温度ＴＣＡＴ＝吸気温度Ｔａｍ（＝外気温度）と設定し、本ルーチンを終了する。
【００４０】
一方、エンジン１１が始動されていれば、ステップ２０３に進み、燃料カット中か否かを判定し、燃料カット中でなければ、ステップ２０４に進み、排気温度ＴＥＸを次のようにして推定する。予め、図５に示すように、エンジン回転速度Ｎｅと吸気流量Ｑ（＝排出ガス流量）とから排気温度ＴＥＸを推定するマップをＲＯＭ３３に記憶しておき、ステップ２０４の処理を行う毎に、その時点のエンジン回転速度Ｎｅと吸気流量Ｑとに応じて図５に示すマップから排気温度ＴＥＸを推定する。この推定法は、エンジン負荷（Ｎｅ，Ｑ）が増加するほど、排気温度ＴＥＸが高くなるという特性を利用したものである。
【００４１】
これに対し、燃料カット中は、燃料の燃焼熱が無くなり、排気温度ＴＥＸが急激に低下するため、排気温度ＴＥＸをエンジン回転速度Ｎｅと吸気流量Ｑとから推定できなくなる。従って、ステップ２０３で燃料カット中と判定された場合には、ステップ２０５に進み、ＲＯＭ３３に記憶されている図６に示すマップを用いて燃料カット開始時の触媒温度ＴＣＡＴ（推定値）から排気温度ＴＥＸを推定する。この推定法は、触媒温度ＴＣＡＴが高くなるほど、その触媒２７の放熱で排気温度ＴＥＸが高くなるという特性を利用したものである。
【００４２】
以上のようにしてステップ２０４又は２０５で排気温度ＴＥＸを推定した後、ステップ２０６に進み、前回の処理で推定した触媒温度ＴＣＡＴ(n-1) を排気温度ＴＥＸと比較し、触媒温度が下降傾向か、上昇傾向かを判別する。そして、触媒温度ＴＣＡＴが下降傾向の場合（ＴＣＡＴ(n-1) ＞排気温度ＴＥＸ）には、ステップ２０７に進み、次式により今回の触媒温度ＴＣＡＴ(n) を算出する。
【００４３】
ＴＣＡＴ(n) ＝ＴＣＡＴ(n-1) −Ｋ1 ×｜ＴＣＡＴ(n-1) −ＴＥＸ｜
ここで、Ｋ1 は、ＲＯＭ３３に記憶されている図７のデータテーブルを用いて吸気流量Ｑに応じて設定される係数である。尚、エンジン回転速度Ｎｅの変動値が大きいとき（非定常時）と小さいとき（定常時）とでＫ1 を異なる値に設定するようにしても良い。
【００４４】
一方、触媒温度ＴＣＡＴが上昇傾向の場合（ＴＣＡＴ(n-1) ≦排気温度ＴＥＸ）には、ステップ２０８に進み、次式により今回の触媒温度ＴＣＡＴ(n) を算出する。
ＴＣＡＴ(n) ＝ＴＣＡＴ(n-1) ＋Ｋ2 ×｜ＴＣＡＴ(n-1) −ＴＥＸ｜
【００４５】
ここで、Ｋ2 は、ＲＯＭ３３に記憶されている図７のデータテーブルを用いて吸気流量Ｑに応じて設定される係数である。
尚、燃料カット中は、Ｋ1 とＫ2 を一定値に固定するようにしても良い。
【００４６】
以上のようにしてステップ２０７又は２０８で触媒温度ＴＣＡＴを推定した後、図３のステップ２１０に戻り、ストイキ運転中か否かを判定する。もし、ストイキ運転中でない、つまり、リーン運転中と判定された場合には、下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２がリーン側に張り付いてほとんど変化しないため、触媒劣化判定を行うことができないと判断して、ステップ２３０以降の触媒劣化判定処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００４７】
一方、ストイキ運転中と判定された場合には、次のステップ２２０に進み、図４の触媒温度推定ルーチンで推定した触媒温度ＴＣＡＴが劣化判定開始温度（例えば１５０℃）を越えたか否かを判定し、越えていなければ、以降の触媒劣化判定処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これは、触媒温度ＴＣＡＴが劣化判定開始温度に達しない状態では、下流側酸素センサ２９の温度が低く、そのセンサ出力ＶＯＸ２が安定しないので、この期間中に触媒劣化判定を禁止することで、劣化判定精度の低下を防ぐものである。
【００４８】
そして、触媒温度ＴＣＡＴが劣化判定開始温度（例えば１５０℃）を越えた時点で、ステップ２３０に進み、タイムカウンタ１をインクリメントし、次のステップ２４０で、浄化ガス成分量を反映するデータΣＶ1 （下流側酸素センサ２９の出力電圧変動の軌跡）を次式により算出する（図８参照）。
ΣＶ1(n)＝ΣＶ1(n-1)＋｜ＶＯＸ２(i) −ＶＯＸ２(i-1) ｜
【００４９】
ここで、ＶＯＸ２(i) は今回処理時における下流側酸素センサ２９の出力電圧であり、ＶＯＸ２(i-1) は前回処理時における下流側酸素センサ２９の出力電圧である。つまり、上式は、所定のサンプリング周期（例えば６４ｍｓｅｃ）で下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２の変化幅を積算することで、下流側酸素センサ２９の出力電圧変動の軌跡を求め、触媒２７内での浄化ガス成分量を評価するものである。
【００５０】
更に、このステップ２４０では、触媒流入ガス成分変動を数値化したデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 を次式により算出する（図９参照）。
ΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1(n)＝ΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1(n-1)＋Ｑ×｜目標Ａ／Ｆ−Ａ／Ｆ｜
【００５１】
ここで、Ｑは、エアフローメータ１０により検出した吸気流量Ｑであり、排出ガス流量を代用するデータとして使用している。尚、排出ガス流量は吸気流量Ｑで代用する他、実際に測定しても良いし、他のデータから推定するようにしても良く、勿論、吸気流量Ｑから推定しても良い。Ａ／Ｆは、上流側空燃比センサ２８で検出した空燃比（つまり触媒２７に流入する排出ガスの空燃比）であり、目標Ａ／Ｆは、空燃比制御の目標となる空燃比（例えば理論空燃比）である。上式は、所定のサンプリング周期（例えば６４ｍｓｅｃ）で上流側空燃比センサ２８で検出した空燃比Ａ／Ｆの目標Ａ／Ｆからの偏差｜目標Ａ／Ｆ−Ａ／Ｆ｜と排出ガス流量（＝吸気流量Ｑ）とを乗算してその乗算値を積算することで、触媒流入ガス成分変動のデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 を求めるものである。
【００５２】
この後、ステップ２５０で、タイムカウンタ１のカウント値が例えば１０ｓｅｃを越えたか否かを判定し、１０ｓｅｃを越えていなければ、上記ステップ２２０〜２４０の処理を繰り返す。これにより、１０ｓｅｃ間のΣＶ1 とΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 が算出される。そして、タイムカウンタ１のカウント値が１０ｓｅｃを越えた時点で、ステップ２６０に進み、１０ｓｅｃ間の触媒流入ガス成分変動のデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 が所定範囲内か否かを判定し、所定範囲内であれば、ステップ２７０に進み、前回のΣＶ1 の積算値ΣＶに今回のΣＶ1 を積算してΣＶを更新すると共に、前回のΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 の積算値ΣΔＡ／Ｆ・Ｑに今回のΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 を積算してΣΔＡ／Ｆ・Ｑを更新する。この後、ステップ２８０に進み、タイムカウンタ１、ΣＶ1 及びΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 を共にクリアする。
【００５３】
一方、上記ステップ２６０で触媒流入ガス成分変動のデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 が所定範囲内に入っていないと判定された場合には、ステップ２７０の積算処理を行うことなく、ステップ２８０に進み、タイムカウンタ１、ΣＶ1 及びΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 を共にクリアする（無効にする）。これは、触媒流入ガス成分変動が過大又は過小の場合には、浄化ガス成分量の演算精度が低下するため、触媒流入ガス成分変動のデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 が所定範囲内に入らないときに、ΣＶ1 及びΣΔＡ／Ｆ・Ｑ1 を共にクリアして、積算処理を行わないことで、触媒流入ガス成分変動による劣化判定精度の低下を防止するものである。
【００５４】
そして、次のステップ２９０では、ステップ２００で推定した触媒温度ＴＣＡＴが所定温度である５５０℃を越えたか否かを判定し、越えていなければ、触媒劣化判定を行うことなく、本ルーチンを終了する。その後、触媒温度ＴＣＡＴが所定温度である５５０℃を越えた時点で、ステップ３００に進み、それまでに積算した浄化ガス成分量を反映するデータΣＶ（下流側酸素センサ２９の出力電圧変動の軌跡）を所定の劣化判定値と比較して触媒２７の劣化の有無を判定する。
【００５５】
ここで、触媒劣化判定方法を図１０に基づいて説明する。図１０は、浄化ガス成分量を反映するデータΣＶと触媒流入ガス成分変動のデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑとの関係を実測したものである。図１０において、○印は新品触媒、□印は劣化触媒、△印はダミー触媒（表面に触媒層が形成されていないセラミック担体のみのもの）についての測定値である。新品触媒（○印）では、ΣΔＡ／Ｆ・Ｑの大小に拘らず、ΣＶが小さいが、劣化触媒（□印）では、ΣΔＡ／Ｆ・Ｑが増加するに従って、ΣＶが増加する傾向がある。触媒劣化が極端に進み、触媒作用が無くなると、ダミー触媒（△印）と同じ状態になる。従って、ΣΔＡ／Ｆ・Ｑが同じであれば、ΣＶが大きいほど、触媒劣化が進んでいることを意味する。
【００５６】
この関係を利用し、ＲＯＭ３３に記憶されている図１１に示すデータテーブルを用いて劣化判定値をΣΔＡ／Ｆ・Ｑに応じて設定し、この劣化判定値よりΣＶが大きいか否かで触媒２７の劣化の有無を判定する。ΣＶが劣化判定値より大きい場合には、劣化と判定し（ステップ３１０）、ΣＶが劣化判定値以下の場合には、正常と判定する（ステップ３２０）。
【００５７】
この後、ステップ３３０に進み、触媒劣化判定終了フラグを、触媒劣化判定終了を意味する「１」にセットする。この触媒劣化判定終了フラグは、例えばイグニッションスイッチのオン時に「０」にリセットされる。尚、触媒劣化判定終了フラグは、触媒２７の劣化判定時と正常判定時とで、別々に設定するようにしても良い。
【００５８】
また、触媒２７の劣化の有無を判定する方法は、図３及び図４のルーチンで示す方法に限定されず、例えば、上流側空燃比センサ２８の出力と下流側酸素センサ２９の出力の周波数比や振幅比等から触媒２７の劣化の有無を判定しても良く、適宜変更して実施しても良い。
【００５９】
以上説明した本実施形態（１）では、触媒劣化判定を終了するまでストイキ運転領域を通常よりも拡大するようにしたので、触媒劣化判定が終了するまで、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を従来よりも増加させることができて、触媒劣化判定を早期に実行して触媒２７の劣化を早期に検出することができる。そして、触媒劣化判定の終了後には、ストイキ運転領域の拡大を解除してリーン運転領域を通常の領域まで拡大するようにしたので、リーン運転の実行頻度を従来と同じように確保することができ、リーン運転による燃費向上効果を確保することができる。
【００６０】
また、本実施形態（１）では、排出ガス流量が少ない低負荷領域では、劣化した触媒でも排出ガスをある程度浄化できるようになるために、劣化した触媒と正常な触媒とを区別しにくくなるという事情を考慮して、触媒劣化判定が終了するまでストイキ運転領域を拡大する際に、ストイキ運転領域の拡大範囲を中負荷領域までにしたので、ストイキ運転領域を触媒劣化判定を行うのに適した運転領域（中負荷領域）のみに拡大して、触媒劣化判定に適さない運転領域（低負荷領域）に拡大せずに済み、低負荷領域でリーン運転による燃費向上効果を確保しながら、精度の良い触媒劣化判定を早期に実行することができる。
【００６１】
《実施形態（２）》
上記実施形態（１）では、触媒劣化判定が終了するまで、ストイキ運転領域を拡大することで、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を増加させるようにしたが、図１２に示す本発明の実施形態（２）では、触媒劣化判定が終了するまでリーン運転を全面的に禁止することで、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転のみを実行するようにしている。
【００６２】
本実施形態（２）で実行する図１２の運転モード切換ルーチンは、前記実施形態（１）で説明した図２の運転モード切換ルーチンのステップ１０２の処理を省略して、ステップ１０１で、触媒劣化判定が終了していないと判定された場合にステップ１０６に進み、リーン運転を全面的に禁止してストイキ運転のみを実行するようにしたものであり、これ以外の各ステップの処理は図２と同じである。尚、本実施形態（２）のシステム構成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００６３】
本実施形態（２）では、触媒劣化判定が終了するまでリーン運転を全面的に禁止して、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転のみを実行するため、触媒劣化判定の早期実行をより確実なものとすることができる。
【００６４】
《実施形態（３）》
ところで、車両の運転方法や道路状況等によっては、ストイキ運転領域を拡大してなくても、ストイキ運転が適度に実行されて触媒劣化判定が早期に終了することもある。
【００６５】
そこで、図１３に示す本発明の実施形態（３）では、所定期間が経過するまでは、触媒劣化判定が行われていなくても、ストイキ運転領域を拡大せずに、通常と同じ条件で運転モードを切り換え、所定期間が経過しても触媒劣化判定が終了していない場合のみ、触媒劣化判定を早期に実行させるために、ストイキ運転領域を拡大するようにしたものである。
【００６６】
本実施形態（３）で実行する図１３の運転モード切換ルーチンは、前記実施形態（１）で説明した図２の運転モード切換ルーチンのステップ１０１の前に、ステップ１０１ａの処理を追加したものであり、これ以外の各ステップの処理は図２と同じである。尚、本実施形態（３）のシステム構成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００６７】
図１３の運転モード切換ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１ａで、所定期間が経過したか否かを、例えばエンジン始動後の経過時間が所定時間を越えたか否かによって判定する。所定期間が経過する前は、ステップ１０３に進み、触媒劣化判定が終了したか否かを問わず、通常の運転領域判定マップを用いてストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定する。
【００６８】
その後、ステップ１０１ａで所定期間が経過したと判定されたときに、ステップ１０１に進み、触媒劣化判定が終了したか否かを判定する。所定期間が経過しても、触媒劣化判定が終了していないと判定された場合には、触媒劣化判定を行うのに適した運転領域を拡大するために、ステップ１０２に進み、触媒劣化判定前の運転領域判定マップを用いてストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定する。これにより、触媒劣化判定が終了するまで、ストイキ運転領域を拡大して触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を増加させる。
【００６９】
尚、前記実施形態（２）と同じように、ステップ１０２の処理を省略して、所定期間が経過しても、触媒劣化判定が終了していないと判定された場合に、ステップ１０６に進み、触媒劣化判定が終了するまでリーン運転を全面的に禁止してストイキ運転のみを実行するようにしても良い。
【００７０】
これに対して、ステップ１０１で「Ｙｅｓ」と判定された場合、つまり、所定期間が経過した後に、触媒劣化判定が終了した場合には、触媒劣化判定が終了した時点で、ステップ１０３に進み、通常の運転領域判定マップに切り換えて、ストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定する。これにより、ストイキ運転領域の拡大を解除してリーン運転領域を拡大し、低燃費のリーン運転の実行頻度を増加させる。
【００７１】
以上説明した本実施形態（３）では、所定期間が経過しても、触媒劣化判定が終了していない場合のみ、ストイキ運転領域を拡大して触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を増加させるようにしたので、所定期間内に触媒劣化判定が終了した場合には、リーン運転領域を狭めずに済み、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００７２】
しかも、本実施形態（３）では、ステップ１０１ａで、所定期間が経過したか否かをエンジン始動後の経過時間に基づいて判定するようにしたので、エンジン始動直後の触媒劣化判定に適さない時期（例えば暖機運転中）にストイキ運転領域を拡大することを避けることができ、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００７３】
また、例えば、前回の触媒劣化判定の終了（又はエンジン始動）から車両の走行距離が所定距離を越えても触媒劣化判定が終了していない場合に、ストイキ運転領域を拡大するようにしたり、或は、前回の触媒劣化判定の終了からエンジン始動回数が所定回数を越えても触媒劣化判定が終了していない場合に、ストイキ運転領域を拡大するようにしても良い。このようにすれば、触媒劣化判定が実行されにくい車両の運転方法や道路状況においても、確実に触媒劣化判定を行うことができると共に、ストイキ運転領域を拡大する頻度を少なくすることができて、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００７４】
《実施形態（４）》
次に、図１４乃至図１６を用いて本発明の実施形態（４）を説明する。
【００７５】
本実施形態（４）では、触媒２７としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下「ＮＯｘ触媒」と表記する）が設けられている。このＮＯｘ触媒２７は、排出ガスの空燃比がリーンのときに排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がストイキ又はリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する特性を持っている。その他のシステム構成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００７６】
電子制御回路３０は、リーン運転中にＮＯｘ触媒２７のＮＯｘ吸蔵量が飽和するのを防止するため、図１６に示すように、リーン運転中に所定周期で空燃比を一時的にリッチ側（又はストイキ）に制御するリッチパージ制御を実行する。この機能が特許請求の範囲でいうリッチパージ制御手段に相当する役割を果たす。
【００７７】
このリッチパージ制御時には、ＮＯｘ触媒２７に流入する排出ガスの空燃比が一時的にリッチ側に振られるが、ＮＯｘ触媒２７内で排出ガスのリッチ成分（ＨＣ、ＣＯ等）が吸蔵ＮＯｘを還元浄化するのに消費されるため、リッチパージ制御開始からＮＯｘ触媒２７の吸蔵ＮＯｘの還元浄化がある程度進むまでの期間は、ＮＯｘ触媒２７から流出する排出ガスの空燃比がリーン状態のまま変化しない。その後、暫くして、ＮＯｘ触媒２７の吸蔵ＮＯｘが少なくなって、ＮＯｘ触媒２７内で消費されるリッチ成分量が少なくなると、ＮＯｘ触媒２７から流出する排出ガスの空燃比がリッチ側に変化し始めるようになる。もし、ＮＯｘ触媒２７が劣化すると、ＮＯｘ触媒２７内で消費される排出ガスのリッチ成分量が正常なＮＯｘ触媒と比較して少なくなるため、リッチパージ制御開始からＮＯｘ触媒２７下流側の空燃比が変化し始めるまでの遅れ時間が短くなる傾向がある。従って、リッチパージ制御開始後にＮＯｘ触媒２７の下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２が変化し始めるまでの遅れ時間を測定すれば、その遅れ時間からＮＯｘ触媒２７の劣化の可能性が有るか無いかの判定を行うことが可能である。
【００７８】
そこで、本実施形態（４）では、電子制御回路３０によって図１４に示す触媒劣化仮判定ルーチンを実行することで、リッチパージ制御開始後にＮＯｘ触媒２７の下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２が変化し始めるまでの遅れ時間を測定して、その遅れ時間からＮＯｘ触媒２７の劣化の可能性が有るか無いかを判定するようにしている。更に、図１５に示す運転モード切換ルーチンを実行することで、触媒劣化判定が終了する前に図１４の触媒劣化仮判定ルーチンで触媒２７の劣化の可能性が有ると判定された場合のみ、触媒劣化判定が終了するまでストイキ運転領域を拡大することで、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を増加させて触媒劣化判定を早期に実行し、図１４の触媒劣化仮判定ルーチンで触媒２７の劣化の可能性が低いと判定された場合には、触媒劣化判定が終了する前であっても、ストイキ運転領域を拡大せずに、リーン運転領域を通常と同じように広範囲に確保し、リーン運転による燃費節減効果を高める。
【００７９】
以下、図１４に示す触媒劣化仮判定ルーチンと図１５に示す運転モード切換ルーチンの処理内容を説明する。
【００８０】
図１４に示す触媒劣化仮判定ルーチンは、イグニッションスイッチのオン後に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう仮判定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、リーン運転中か否かを判定する。もし、リーン運転中でない、つまり、ストイキ運転中と判定された場合には、以降の触媒劣化仮判定処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００８１】
一方、リーン運転中と判定された場合には、次のステップ４０２に進み、リッチパージ制御開始時（目標空燃比をリーンからリッチに切り換えた時点）から下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２が所定値ΔＶ以上変化するまでに要する時間を遅れ時間として算出する。
【００８２】
その後、ステップ４０３に進み、遅れ時間が所定の仮判定値よりも短いか否かを判定する。この遅れ時間は、ＮＯｘ触媒２７の劣化の有無の他に、エンジン運転状態によっても変化するため、仮判定値をエンジン運転状態に応じてマップ又は数式等により設定するようにしても良い。勿論、演算処理の簡略化のために、仮判定値を予め設定した固定値とてしも良い。
【００８３】
もし、遅れ時間が仮判定値よりも短ければ、ステップ４０４に進み、触媒２７の劣化の可能性有りと判定する。一方、遅れ時間が仮判定値以上であれば、ステップ４０５に進み、正常と判定する。
【００８４】
図１５に示す運転モード切換ルーチンは、前記実施形態（１）で説明した図２の運転モード切換ルーチンのステップ１０１と１０２の間に、ステップ１０１ｂの処理を追加したものであり、これ以外の各ステップの処理は前記図２と同じである。
【００８５】
本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、触媒劣化判定が終了したか否かを判定し、触媒劣化判定が終了していないと判定された場合には、ステップ１０１ｂに進み、図１４の触媒劣化仮判定ルーチンによる仮判定結果が触媒２７の劣化の可能性有りであったか否かを判定する。もし、仮判定結果が触媒２７の劣化の可能性有りであれば、触媒２７の劣化の有無を早期に判定するために、ステップ１０２に進み、触媒劣化判定前の運転領域判定マップを用いてストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定する。これにより、ストイキ運転領域を中負荷領域まで拡大して、触媒劣化判定を行うのに適したストイキ運転の実行頻度を増加させる。
【００８６】
尚、前記実施形態（２）と同じように、ステップ１０２の処理を省略して、触媒劣化判定の終了前に触媒２７の劣化の可能性有りと判定された場合に、ステップ１０６に進み、触媒劣化判定が終了するまでリーン運転を全面的に禁止してストイキ運転のみを実行するようにしても良い。
【００８７】
これに対して、ステップ１０１と１０１ｂで共に「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、触媒劣化判定が終了する前であっても、仮判定結果が正常であれば、ステップ１０３に進み、通常の運転領域判定マップを用いてストイキ運転領域かリーン運転領域かを判定し、ストイキ運転領域を拡大しない。
【００８８】
以上説明した本実施形態（４）では、リーン運転中に実行されるリッチパージ制御開始後に下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２が変化し始めるまでの遅れ時間を測定して、その遅れ時間からＮＯｘ触媒２７の劣化の可能性が有るか無いかを判定し、触媒劣化判定の終了前に触媒２７の劣化の可能性有りと判定された場合のみ、ストイキ運転領域を拡大して触媒劣化判定を早期に実行できるようにしたので、触媒劣化判定の終了前に触媒２７の劣化の可能性無しと判定された場合には、ストイキ運転領域を拡大せずに済み、その分、リーン運転による燃費節減効果を高めることができる。
【００８９】
尚、本実施形態（４）では、リッチパージ制御開始後に下流側酸素センサ２９の出力電圧ＶＯＸ２が変化し始めるまでの遅れ時間に基づいて触媒２７の劣化の可能性の有無を判定するようにしたが、リッチパージ制御時に触媒２７の劣化の可能性の有無を判定する方法は、適宜変更しても良い。
【００９０】
例えば、ＮＯｘ触媒２７の劣化が進むほど、リッチパージ制御中にＮＯｘ触媒２７内で消費される排出ガスのリッチ成分量が少なくなってＮＯｘ触媒２７の下流側の空燃比のリッチ側への振れ幅が大きくなるため、リッチパージ制御開始後のＮＯｘ触媒２７の下流側酸素センサ２９の出力のピーク値が所定の仮判定値以上であるか否かでＮＯｘ触媒２７の劣化の可能性の有無を判定するようにしても良い。
【００９１】
或は、ＮＯｘ触媒２７の劣化が進むほど、リッチパージ制御開始後にＮＯｘ触媒２７から流出する排出ガスのリッチ成分量が増加して、下流側酸素センサ２９の出力がリッチ側に振れたときの軌跡面積が大きくなるため、下流側酸素センサ２９の出力の軌跡面積が所定の仮判定値以上であるか否かで触媒２７の劣化の可能性の有無を判定するようにしても良い。
【００９２】
尚、下流側酸素センサ２９の出力のピーク値や軌跡面積は、ＮＯｘ触媒２７の劣化の有無の他に、エンジン運転状態によっても変化するため、ピーク値や軌跡面積と比較する仮判定値は、エンジン運転状態に応じてマップ又は数式等により設定するようにしても良い。
【００９３】
また、前記各実施形態（１）〜（４）では、触媒劣化判定を早期に実行させる手段として、触媒劣化判定が終了するまでストイキ運転領域を一律に拡大したり又はリーン運転を全面的に禁止するようにしたが、触媒劣化判定が終了するまで時間の経過に伴ってストイキ運転領域の拡大範囲を徐々に広げるようにしたり、触媒劣化判定が終了するまでストイキ運転領域の拡大又はリーン運転の禁止を間欠的に実行するようにしても良く、要は、触媒劣化判定が終了するまで運転モード切換条件を触媒劣化判定が行われやすい条件に変更するようにすれば良い。
【００９４】
また、前記各実施形態（１）〜（４）では、本発明をリーンバーンエンジンに適用したが、本発明は、ストイキ運転とリーン運転とを切り換える種々のエンジン（例えば筒内噴射エンジン）に適用して実施できる。
【００９５】
その他、本発明は、排気浄化システムの構成（触媒の数、排出ガスセンサの数や位置）を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）の運転モード切換ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】触媒劣化検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】触媒温度推定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図５】エンジン回転速度Ｎｅと吸気流量Ｑとから排気温度ＴＥＸを推定するマップを概念的に示す図
【図６】燃料カット開始時の触媒温度ＴＣＡＴと排気温度ＴＥＸとの関係を規定するデータテーブルを示す図
【図７】吸気流量Ｑと係数Ｋ1 ，Ｋ2 との関係を規定するデータテーブルを示す図
【図８】浄化ガス成分量を反映するデータΣＶ（下流側酸素センサの出力電圧変動の軌跡）の算出方法を説明する図
【図９】触媒流入ガス成分変動を数値化したデータΣΔＡ／ＦＱの算出方法を説明する図
【図１０】浄化ガス成分量を反映するデータΣＶと触媒流入ガス成分変動のデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑとの関係を実測した図
【図１１】触媒流入ガス成分変動のデータΣΔＡ／Ｆ・Ｑと劣化判定値との関係を規定するデータテーブルを示す図
【図１２】実施形態（２）の運転モード切換ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１３】実施形態（３）の運転モード切換ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１４】実施形態（４）の触媒劣化仮判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１５】実施形態（４）の運転モード切換ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１６】リッチパージ制御及び触媒の劣化の可能性の有無を判定する方法を説明するためのタイムチャート
【符号の説明】
１０…エアフローメータ、１１…エンジン（内燃機関）、１４…吸気温度センサ、１７…吸気管圧力センサ、２４…クランク角センサ、２６…排気管、２７…触媒、２８…上流側空燃比センサ、２９…下流側酸素センサ（排出ガスセンサ）、３０…電子制御回路（触媒劣化判定手段，運転モード切換制御手段，リッチパージ制御手段，仮判定手段）、３７…警告ランプ、３８…水温センサ。

Claims (11)

1. 空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン運転とストイキ付近に制御するストイキ運転とを内燃機関の運転状態に応じて切り換える運転モード切換制御手段と、
   排出ガス浄化用の触媒の少なくとも下流側に設置された排出ガスセンサの出力に基づいて前記排出ガスセンサの出力の変動値を積算し、該積算値と劣化判定値とを比較して該触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段と
   を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記運転モード切換制御手段は、前記触媒劣化判定手段による触媒劣化判定が終了するまで前記リーン運転と前記ストイキ運転とを切り換える条件を触媒劣化判定が行われやすい条件に変更する手段を有し、該手段は、前記触媒劣化判定手段による触媒劣化判定が終了するまで前記リーン運転を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するリーン運転とストイキ付近に制御するストイキ運転とを内燃機関の運転状態に応じて切り換える運転モード切換制御手段と、
   排出ガス浄化用の触媒の少なくとも下流側に設置された排出ガスセンサの出力に基づいて前記排出ガスセンサの出力の変動値を積算し、該積算値と劣化判定値とを比較して該触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段と
   を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記運転モード切換制御手段は、前記触媒劣化判定手段による触媒劣化判定が終了するまで前記リーン運転と前記ストイキ運転とを切り換える条件を触媒劣化判定が行われやすい条件に変更する手段を有し、該手段は、前記触媒劣化判定手段による触媒劣化判定が終了するまで前記リーン運転を実行する運転領域を狭くして前記ストイキ運転を実行する運転領域を拡大することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記運転モード切換制御手段は、前記触媒劣化判定手段による触媒劣化判定が終了するまで前記ストイキ運転を実行する運転領域を中負荷領域まで拡大することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記運転モード切換制御手段は、前記触媒劣化判定手段による触媒劣化判定が終了していない状態が所定期間続くまで、前記リーン運転と前記ストイキ運転とを切り換える条件を触媒劣化判定が行われやすい条件に変更することを禁止する手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記運転モード切換制御手段は、前記所定期間が経過したか否かを内燃機関の始動後の経過時間に基づいて判定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記運転モード切換制御手段は、前記所定期間が経過したか否かを車両の走行距離に基づいて判定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記運転モード切換制御手段は、前記所定期間が経過したか否かを内燃機関の始動回数に基づいて判定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記触媒は、ＮＯｘを吸蔵可能な触媒であり、
   前記リーン運転中に空燃比を一時的にストイキ又はリッチ側に制御して前記触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化するリッチパージ制御を行うリッチパージ制御手段と、
   前記リッチパージ制御開始後の前記触媒下流側の排出ガスセンサの出力の挙動に基づいて該触媒の劣化の可能性の有無を判定する仮判定手段とを備え、
   前記運転モード切換制御手段は、前記仮判定手段により前記触媒の劣化の可能性が有ると判定されるまで、前記リーン運転と前記ストイキ運転とを切り換える条件を触媒劣化判定が行われやすい条件に変更することを禁止する手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記仮判定手段は、前記リッチパージ制御による空燃比のリッチ化の影響が前記触媒下流側の排出ガスセンサの出力変化として現れるまでの遅れ時間に基づいて前記触媒の劣化の可能性の有無を判定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記仮判定手段は、前記リッチパージ制御開始後の前記触媒下流側の排出ガスセンサの出力のピーク値に基づいて前記触媒の劣化の可能性の有無を判定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記仮判定手段は、前記リッチパージ制御開始後の前記触媒下流側の排出ガスセンサの出力の軌跡面積に基づいて前記触媒の劣化の可能性の有無を判定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。

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