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JP2013002374A - Apparatus for estimating maximum oxygen occlusion amount of catalyst - Google Patents

Apparatus for estimating maximum oxygen occlusion amount of catalyst Download PDF

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JP2013002374A
JP2013002374A JP2011134757A JP2011134757A JP2013002374A JP 2013002374 A JP2013002374 A JP 2013002374A JP 2011134757 A JP2011134757 A JP 2011134757A JP 2011134757 A JP2011134757 A JP 2011134757A JP 2013002374 A JP2013002374 A JP 2013002374A
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Japan
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fuel ratio
air
amount
catalyst
oxygen
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JP2011134757A
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Japanese (ja)
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Yasushi Iwasaki
靖志 岩崎
Koichi Kitaura
浩一 北浦
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】触媒の劣化判定に際し最大酸素吸蔵量を精度良く取得する。
【解決手段】リーン制御期間内の所定の第1期間において過剰な酸素の量を積算して暫定最大吸蔵酸素量を算出し、リッチ制御期間内の所定の第2期間において過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算して暫定最大放出酸素量を算出する。本装置は、暫定最大吸蔵酸素量及び暫定最大放出酸素量に基いて暫定最大酸素吸蔵量を算出し、暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって得られる補正後暫定最大酸素吸蔵量を最大酸素吸蔵量として取得する。このとき、本装置は、暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量を補正する。
【選択図】図7
A method for obtaining a maximum oxygen storage amount with high accuracy in determining deterioration of a catalyst.
The provisional maximum stored oxygen amount is calculated by accumulating the excess oxygen amount in a predetermined first period within the lean control period, and the excess unburned matter is determined in the predetermined second period within the rich control period. The provisional maximum released oxygen amount is calculated by integrating the amount of oxygen corresponding to the amount. This device calculates the provisional maximum oxygen storage amount based on the provisional maximum stored oxygen amount and the provisional maximum released oxygen amount, and the corrected provisional maximum oxygen storage amount obtained by correcting based on the provisional maximum oxygen storage amount is maximized. Acquired as oxygen storage amount. At this time, the present apparatus corrects the provisional maximum oxygen storage amount so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount decreases as the provisional maximum oxygen storage amount decreases.
[Selection] Figure 7

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置に関する。   The present invention relates to a maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst that estimates a maximum oxygen storage amount corresponding to a maximum amount of oxygen that can be stored by a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.

従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に三元触媒(排ガス浄化用の触媒ユニット、触媒コンバータ)が配設されている。三元触媒は、周知のように、その三元触媒に流入する酸素を吸蔵し且つその吸蔵した酸素を放出する「酸素吸蔵機能」を有する。   Conventionally, in order to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a three-way catalyst (catalyst unit for exhaust gas purification, catalytic converter) is disposed in the exhaust passage of the engine. As is well known, the three-way catalyst has an “oxygen storage function” for storing oxygen flowing into the three-way catalyst and releasing the stored oxygen.

以下、三元触媒を単に「触媒」と称呼し、触媒に流入する排ガスを「触媒流入ガス」と称呼し、触媒から流出する排ガスを「触媒流出ガス」とも称呼する。更に、理論空燃比よりも小さい空燃比を「リッチ空燃比」と称呼し、理論空燃比よりも大きい空燃比を「リーン空燃比」と称呼し、機関に供給される混合気の空燃比を「機関の空燃比」とも称呼する。   Hereinafter, the three-way catalyst is simply referred to as “catalyst”, the exhaust gas flowing into the catalyst is referred to as “catalyst inflow gas”, and the exhaust gas flowing out from the catalyst is also referred to as “catalyst outflow gas”. Further, an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio is called “rich air-fuel ratio”, an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio is called “lean air-fuel ratio”, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is “ It is also called “engine air-fuel ratio”.

触媒が劣化すると、触媒が吸蔵することができる酸素の量の最大値(即ち、最大酸素吸蔵量)が小さくなる。そこで、従来の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置(以下、「従来装置」と称呼する。)は、最大酸素吸蔵量を推定し、その最大酸素吸蔵量が閾値以下であるとき、触媒が劣化したと判定している。従来装置は、以下に述べる方法により最大酸素吸蔵量を推定する。   When the catalyst deteriorates, the maximum value of the amount of oxygen that can be stored by the catalyst (that is, the maximum oxygen storage amount) decreases. Therefore, a conventional catalyst maximum oxygen storage amount estimation device (hereinafter referred to as “conventional device”) estimates the maximum oxygen storage amount, and the catalyst deteriorates when the maximum oxygen storage amount is equal to or less than a threshold value. It is determined. The conventional apparatus estimates the maximum oxygen storage amount by the method described below.

従来装置は、触媒の下流に配設された下流側空燃比センサの出力値がリッチ空燃比に相当する値となった時点から同出力値がリーン空燃比に相当する値となるまでの期間(触媒リッチ期間)において、触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する。この触媒リッチ期間において、従来装置は、触媒の上流に配設された上流側空燃比センサの出力値により表される上流側空燃比に基いて触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量(酸化ガス量)を推定し、その推定された酸素の量を積算することにより触媒の最大吸蔵酸素量(触媒が吸蔵した酸素の総量)を推定する。   In the conventional apparatus, a period from when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst becomes a value corresponding to the rich air-fuel ratio until the output value becomes a value corresponding to the lean air-fuel ratio ( In the catalyst rich period), the upstream target air-fuel ratio that is the target value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is set to a target lean air-fuel ratio that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. During this catalyst rich period, the conventional apparatus is configured to detect the amount of excess oxygen (oxidation) contained in the catalyst inflow gas based on the upstream air-fuel ratio represented by the output value of the upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst. Gas amount) is estimated, and the estimated amount of oxygen is integrated to estimate the maximum stored oxygen amount of the catalyst (total amount of oxygen stored by the catalyst).

更に、従来装置は、触媒の下流に配設された下流側空燃比センサの出力値がリーン空燃比に相当する値となった時点から同出力値がリッチ空燃比に相当する値となるまでの期間(触媒リーン期間)において、上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定する。この触媒リーン期間において、従来装置は、上流側空燃比センサの出力値により表される上流側空燃比に基いて触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量(還元ガス量)に対応する酸素の量を推定し、その推定された未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより触媒の最大放出酸素量(触媒が放出した酸素の総量)を推定する。   Further, the conventional apparatus has a period from when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst becomes a value corresponding to the lean air-fuel ratio until the output value becomes a value corresponding to the rich air-fuel ratio. In the period (catalyst lean period), the upstream target air-fuel ratio is set to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. In this catalyst lean period, the conventional apparatus corresponds to the amount of excess unburned matter (reducing gas amount) contained in the catalyst inflow gas based on the upstream air-fuel ratio represented by the output value of the upstream air-fuel ratio sensor. The amount of oxygen is estimated, and the maximum amount of oxygen released from the catalyst (total amount of oxygen released by the catalyst) is estimated by integrating the amount of oxygen corresponding to the estimated amount of unburned matter.

そして、従来装置は、前記最大吸蔵酸素量と前記最大放出酸素量とに基づいて最大酸素吸蔵量の暫定値を推定する。更に、従来装置は、実際の上流側空燃比が上流側目標空燃比から偏差すると、最大酸素吸蔵量の暫定値がその偏差に応じて変化することに着目し、最大吸蔵酸素量及び最大放出酸素量を算出している時点の実際の上流側空燃比(上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比)と上流側目標空燃比との偏差に応じて暫定値を補正し、その補正された暫定値を触媒劣化判定に使用する最大酸素吸蔵量として取得している(例えば、特許文献1を参照。)。なお、最大酸素吸蔵量を求めるために上流側目標空燃比を目標リッチ空燃比及び目標リーン空燃比に交互に設定する制御は、便宜上「アクティブ制御」とも称呼される。   The conventional apparatus estimates a provisional value of the maximum oxygen storage amount based on the maximum stored oxygen amount and the maximum released oxygen amount. Further, the conventional apparatus pays attention to the fact that when the actual upstream air-fuel ratio deviates from the upstream target air-fuel ratio, the provisional value of the maximum oxygen storage amount changes according to the deviation, and the maximum stored oxygen amount and the maximum released oxygen The provisional value is corrected according to the deviation between the actual upstream air-fuel ratio (the air-fuel ratio represented by the output value of the upstream air-fuel ratio sensor) and the upstream target air-fuel ratio at the time of calculating the amount, and the correction The provisional value thus obtained is acquired as the maximum oxygen storage amount used for catalyst deterioration determination (see, for example, Patent Document 1). The control for alternately setting the upstream target air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio and the target lean air-fuel ratio in order to obtain the maximum oxygen storage amount is also referred to as “active control” for convenience.

特開2010−159701号公報JP 2010-159701 A

しかしながら、発明者は、「上記のように算出された最大酸素吸蔵量(以下、便宜上「暫定最大酸素吸蔵量」と称呼する。)は、暫定最大酸素吸蔵量が所定値よりも小さい場合には、暫定最大酸素吸蔵量が前記所定値よりも大きい場合に比べ、相対的に大きい値(過剰気味の値)として算出される。」という知見を得た。これは、触媒が劣化するほど、所定量の酸素が触媒に流入した場合に触媒が実際に吸蔵できる酸素の量は小さくなり、所定量の未燃物が触媒に流入した場合に触媒が実際に放出できる酸素の量も小さくなるからであると推定される。本発明は、上述した課題に対処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、より精度良く「触媒の最大酸素吸蔵量」を推定することができる「触媒の最大酸素吸蔵量推定装置」を提供することにある。   However, the inventor stated that “the maximum oxygen storage amount calculated as described above (hereinafter referred to as“ provisional maximum oxygen storage amount ”for convenience) is smaller than the predetermined maximum oxygen storage amount. The provisional maximum oxygen storage amount is calculated as a relatively large value (excessive value) as compared with the case where the provisional maximum oxygen storage amount is larger than the predetermined value. " This is because, as the catalyst deteriorates, the amount of oxygen that the catalyst can actually store becomes smaller when a predetermined amount of oxygen flows into the catalyst, and the catalyst actually moves when a predetermined amount of unburned material flows into the catalyst. It is presumed that the amount of oxygen that can be released is also small. The present invention has been made to address the above-described problems. That is, one of the objects of the present invention is to provide a “maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst” capable of estimating the “maximum oxygen storage amount of a catalyst” more accurately.

本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の一つ(以下、「第1発明装置」とも称呼する。)は、内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
暫定最大酸素吸蔵量算出手段と、
最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備える。
One of the apparatuses for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst according to the present invention (hereinafter also referred to as “first invention apparatus”) is the maximum oxygen that can be stored by the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine. A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst for estimating a maximum oxygen storage amount corresponding to a large amount,
An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage and downstream of the catalyst;
Air-fuel ratio control means;
A provisional maximum oxygen storage amount calculating means;
Means for obtaining the maximum oxygen storage amount;
Is provided.

前記空燃比制御手段は、
「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの「触媒リッチ期間」において、「前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガス」の「空燃比の目標値」である上流側目標空燃比を「理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比」に設定する。
更に、前記空燃比制御手段は、
「前記下流側空燃比センサの出力値が前記リーン空燃比に相当する値となった時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が前記リッチ空燃比に相当する値となる時点」までの「触媒リーン期間」において、前記上流側目標空燃比を「理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比」に設定する。
加えて、空燃比制御手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する。
即ち、空燃比制御手段は、所謂アクティブ制御を実行する。
The air-fuel ratio control means includes
From “when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio” from “when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the stoichiometric air-fuel ratio” In the “catalyst rich period” up to the time point corresponding to “the time point corresponding to”, the upstream target air-fuel ratio that is the “target value of the air-fuel ratio” of the “catalyst inflow gas that is exhaust gas flowing into the catalyst” Is set to a target lean air-fuel ratio which is a larger air-fuel ratio.
Further, the air-fuel ratio control means includes:
From “when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to the lean air-fuel ratio” to “when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to the rich air-fuel ratio” In the “catalyst lean period”, the upstream target air-fuel ratio is set to “a target rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio”.
In addition, the air-fuel ratio control means
The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas matches the upstream target air-fuel ratio.
That is, the air-fuel ratio control means performs so-called active control.

前記暫定最大酸素吸蔵量算出手段は、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第1期間において「所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量」を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに、同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出し、
前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第2期間において「所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量(即ち、酸素の不足量)」を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに、同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出し、且つ、
前記算出された暫定最大吸蔵酸素量及び前記算出された暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒が吸蔵することができる酸素の量の暫定的最大値に相当する暫定最大酸素吸蔵量を算出する。
The provisional maximum oxygen storage amount calculating means includes:
In a predetermined first period in which the upstream target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio, at least the amount of excess oxygen contained in the catalyst inflow gas per predetermined time is at least the upstream air-fuel ratio. Calculated based on the output value of the fuel ratio sensor, and by calculating the amount of oxygen stored in the catalyst as the provisional maximum stored oxygen amount by integrating the calculated amount of excess oxygen,
In the predetermined second period within the period in which the upstream target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio, “the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter contained in the catalyst inflow gas per predetermined time” By calculating at least the output amount of the upstream air-fuel ratio sensor and integrating the calculated amount of oxygen corresponding to the excess amount of unburned matter. Calculating the amount of oxygen released from the catalyst as a provisional maximum amount of released oxygen; and
Based on the calculated provisional maximum stored oxygen amount and the calculated provisional maximum released oxygen amount, a provisional maximum oxygen storage amount corresponding to a provisional maximum value of the amount of oxygen that can be stored by the catalyst is calculated.

前記最大酸素吸蔵量取得手段は、前記暫定最大酸素吸蔵量を前記暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量を取得するとともに、その補正後暫定最大酸素吸蔵量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する。このとき、前記最大酸素吸蔵量取得手段は、前記暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記暫定最大酸素吸蔵量を補正する。   The maximum oxygen storage amount acquisition means acquires the corrected provisional maximum oxygen storage amount by correcting the provisional maximum oxygen storage amount based on the provisional maximum oxygen storage amount, and sets the corrected provisional maximum oxygen storage amount to the provisional maximum oxygen storage amount. Based on this, the maximum oxygen storage amount of the catalyst is obtained. At this time, the maximum oxygen storage amount acquisition means corrects the provisional maximum oxygen storage amount so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount becomes smaller as the provisional maximum oxygen storage amount becomes smaller.

前記下流側空燃比センサの出力値が前記リッチ空燃比に相当する値となった時点において、触媒の酸素吸蔵量は実質的に「0」になっていると判断することができる。更に、前記下流側空燃比センサの出力値が前記リーン空燃比に相当する値となった時点において、触媒の酸素吸蔵量は実質的に最大酸素吸蔵量に到達していると判断することができる。従って、第1発明装置によれば、触媒が吸蔵することができる酸素の量の暫定値(暫定最大吸蔵酸素量)及び触媒が放出することができる酸素の量の暫定値(暫定最大放出酸素量)を取得することができる。更に、第1発明装置は、暫定最大吸蔵酸素量及び暫定最大放出酸素量に基いて暫定最大酸素吸蔵量を求め、前記暫定最大酸素吸蔵量を前記暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量を取得するとともに、その補正後暫定最大酸素吸蔵量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する。このとき、第1発明装置は、前記暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記暫定最大酸素吸蔵量を補正する。この結果、触媒の劣化の程度(暫定最大吸蔵酸素量の大小)に関らず、その触媒の劣化の程度を精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。   It can be determined that the oxygen storage amount of the catalyst is substantially “0” when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to the rich air-fuel ratio. Further, when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to the lean air-fuel ratio, it can be determined that the oxygen storage amount of the catalyst has substantially reached the maximum oxygen storage amount. . Therefore, according to the first invention apparatus, the provisional value of the amount of oxygen that can be stored by the catalyst (provisional maximum stored amount of oxygen) and the provisional value of the amount of oxygen that can be released by the catalyst (provisional maximum amount of released oxygen) ) Can be obtained. Further, the first invention apparatus obtains the provisional maximum oxygen storage amount based on the provisional maximum stored oxygen amount and the provisional maximum released oxygen amount, and corrects the provisional maximum oxygen storage amount based on the provisional maximum oxygen storage amount. The corrected provisional maximum oxygen storage amount is acquired, and the maximum oxygen storage amount of the catalyst is acquired based on the corrected provisional maximum oxygen storage amount. At this time, the first invention apparatus corrects the provisional maximum oxygen storage amount so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount decreases as the provisional maximum oxygen storage amount decreases. As a result, the maximum oxygen storage amount that accurately represents the degree of deterioration of the catalyst can be obtained regardless of the degree of deterioration of the catalyst (the amount of provisional maximum stored oxygen amount).

なお、前記第1期間は、例えば、「上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比から大きい空燃比へと変化した時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい(図4を参照。)。更に、第1期間は触媒リッチ期間と一致してもよい。   The first period is, for example, “when the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor changes from an air fuel ratio smaller than the stoichiometric air fuel ratio to a larger air fuel ratio”. To “a time point at which the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio” (see FIG. 4). Furthermore, the first period may coincide with the catalyst rich period.

また、前記第2期間は、例えば、「上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比から小さい空燃比へと変化した時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい(図4を参照。)。更に、第2期間は触媒リーン期間と一致してもよい。   Further, the second period is, for example, “when the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor changes from an air fuel ratio larger than the stoichiometric air fuel ratio to a smaller air fuel ratio”. To “a time point when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio” (see FIG. 4). Further, the second period may coincide with the catalyst lean period.

ところで、図5に示したように、一つの触媒であっても、暫定最大吸蔵酸素量を算出している期間における触媒流入ガスの実際の空燃比が大きくなるほど(理論空燃比から遠ざかるほど)、算出される暫定最大吸蔵酸素量は大きくなる。同様に、図5に示したように、暫定最大放出酸素量を算出する期間における触媒流入ガスの実際の空燃比が小さくなるほど(理論空燃比から遠ざかるほど)、算出される暫定最大放出酸素量は大きくなる。更に、触媒流入ガスの実際の空燃比(上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比)は変動し、上流側目標空燃比に常に一致しているわけではない。   By the way, as shown in FIG. 5, even with one catalyst, the larger the actual air-fuel ratio of the catalyst inflow gas during the period when the provisional maximum stored oxygen amount is calculated (the farther away from the theoretical air-fuel ratio), The calculated provisional maximum stored oxygen amount increases. Similarly, as shown in FIG. 5, as the actual air-fuel ratio of the catalyst inflow gas in the period for calculating the provisional maximum released oxygen amount becomes smaller (away from the theoretical air-fuel ratio), the calculated provisional maximum released oxygen amount becomes growing. Further, the actual air-fuel ratio of the catalyst inflow gas (actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor) fluctuates and does not always coincide with the upstream target air-fuel ratio. .

そこで、第1発明装置の一態様において、
前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第3期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第4期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と前記リッチ制御時平均空燃比との差である空燃比差が大きいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記補正後暫定最大酸素吸蔵量を算出するように構成される。
Therefore, in one aspect of the first invention device,
The maximum oxygen storage amount acquisition means is
The average value of the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor in a predetermined third period within the period in which the amount of excess oxygen is integrated is calculated as the mean air during lean control. Calculated as the fuel ratio,
The actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor in a predetermined fourth period within the period in which the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter is integrated. Calculate the average value as the average air-fuel ratio during rich control,
The corrected provisional maximum oxygen storage amount is calculated so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount decreases as the air-fuel ratio difference that is the difference between the lean control average air-fuel ratio and the rich control average air-fuel ratio increases. Configured as follows.

なお、前記第3期間は、例えば、前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定された時点から「一定時間、又は、吸入空気量及び/又は機関回転速度に応じて可変な時間」が経過した時点から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい(図4を参照。)。更に、第3期間は、「前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が、前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定された時点以降において前記目標リーン空燃比よりも所定値だけ小さい閾値に到達した時点」から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい。   The third period is, for example, “a certain time or a time that is variable according to the intake air amount and / or the engine speed” from the time when the upstream target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio. It may be a period from the time when elapses until "the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a lean air-fuel ratio larger than the theoretical air-fuel ratio" (see FIG. 4). Further, the third period is “after the time point when the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is set to the target lean air-fuel ratio. A period from “when a threshold value that is smaller than the target lean air-fuel ratio by a predetermined value” to “when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a lean air-fuel ratio that is larger than the theoretical air-fuel ratio” It may be.

更に、前記第4期間は、例えば、前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定された時点から「一定時間、及び、吸入空気量及び/又は機関回転速度に応じて可変な時間」が経過した時点から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい(図4を参照。)。更に、第4期間は、「前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が、前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定された時点以降において前記目標リッチ空燃比よりも所定値だけ大きい閾値に到達した時点」から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい。   Further, the fourth period is, for example, “a fixed time and a time that is variable depending on the intake air amount and / or the engine speed” from the time when the upstream target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio. It may be a period from the time when elapses until “the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio” (see FIG. 4). Further, the fourth period is “after the time point when the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor is set to the target rich air-fuel ratio. A period from “when a threshold value that is larger than the target rich air-fuel ratio by a predetermined value” to “when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio that is smaller than the theoretical air-fuel ratio” It may be.

これによれば、リーン制御時平均空燃比及びリッチ制御時平均空燃比が最大酸素吸蔵量に及ぼす影響を小さくすることができるので、触媒の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。   According to this, since the influence of the average air-fuel ratio during lean control and the average air-fuel ratio during rich control on the maximum oxygen storage amount can be reduced, the maximum oxygen storage amount that more accurately represents the degree of catalyst deterioration can be obtained. can do.

本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の他の一つ(以下、「第2発明装置」とも称呼する。)は、内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
暫定最大吸蔵酸素量算出手段と、
最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備える。
Another device for estimating the maximum oxygen storage amount of the catalyst according to the present invention (hereinafter also referred to as “second invention device”) is an oxygen that can be stored by the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine. A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst for estimating the maximum oxygen storage amount corresponding to the maximum amount of
An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage and downstream of the catalyst;
Air-fuel ratio control means;
Provisional maximum stored oxygen amount calculating means;
Means for obtaining the maximum oxygen storage amount;
Is provided.

前記空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点までの触媒リッチ期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する。
The air-fuel ratio control means includes
From the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor corresponds to a lean air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio. The target lean air-fuel ratio, which is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, is the upstream target air-fuel ratio that is the target value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the catalyst in the catalyst rich period up to the point of time And the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas matches the upstream target air-fuel ratio.

前記暫定最大吸蔵酸素量算出手段は、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第1期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出する。
The provisional maximum stored oxygen amount calculating means includes:
At least the upstream air-fuel ratio sensor detects the amount of excess oxygen contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in a predetermined first period within a period in which the upstream target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio. And the amount of oxygen stored in the catalyst is calculated as the provisional maximum stored oxygen amount by integrating the calculated excess oxygen amount.

前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記暫定最大吸蔵酸素量を前記暫定最大吸蔵酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大吸蔵酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大吸蔵酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大吸蔵酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記暫定最大吸蔵酸素量を補正する。
The maximum oxygen storage amount acquisition means is
The corrected provisional maximum stored oxygen amount is obtained by correcting the provisional maximum stored oxygen amount based on the provisional maximum stored oxygen amount, and the maximum oxygen storage amount of the catalyst is determined based on the corrected provisional maximum stored oxygen amount. A means for obtaining, wherein the provisional maximum stored oxygen amount is corrected such that the corrected provisional maximum stored oxygen amount decreases as the provisional maximum stored oxygen amount decreases.

前記第1期間は前述したとおりである。従って、この態様によれば、暫定最大吸蔵酸素量が算出され、且つ、その暫定最大吸蔵酸素量が暫定最大吸蔵酸素量に基いて補正される。この結果、触媒の劣化の程度(暫定最大吸蔵酸素量の大小)に依らず、触媒の最大酸素吸蔵量を精度良く推定することができる。   The first period is as described above. Therefore, according to this aspect, the provisional maximum stored oxygen amount is calculated, and the provisional maximum stored oxygen amount is corrected based on the provisional maximum stored oxygen amount. As a result, the maximum oxygen storage amount of the catalyst can be accurately estimated regardless of the degree of deterioration of the catalyst (the temporary maximum storage oxygen amount).

更に、第2発明装置の一態様において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第3期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大吸蔵酸素量を算出するように構成される。
Furthermore, in one aspect of the second invention device,
The oxygen storage amount acquisition means includes
The average value of the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor in a predetermined third period within the period in which the amount of excess oxygen is integrated is calculated as the mean air during lean control. Calculated as the fuel ratio,
The corrected provisional maximum stored oxygen amount is calculated such that the corrected provisional maximum stored oxygen amount becomes smaller as the difference between the average air-fuel ratio during lean control and the theoretical air-fuel ratio increases.

前記第3期間は、前述したとおりである。従って、この態様によれば、リーン制御時平均空燃比が最大酸素吸蔵量に及ぼす影響を小さくすることができるので、触媒の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。   The third period is as described above. Therefore, according to this aspect, since the influence of the average air-fuel ratio during lean control on the maximum oxygen storage amount can be reduced, the maximum oxygen storage amount that more accurately represents the degree of deterioration of the catalyst can be acquired. .

本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の他の一つ(以下、「第3発明装置」とも称呼する。)は、内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
暫定最大放出酸素量算出手段と、
最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備える。
Another device for estimating the maximum oxygen storage amount of the catalyst according to the present invention (hereinafter also referred to as “third invention device”) is an oxygen that can be stored by the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine. A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst for estimating the maximum oxygen storage amount corresponding to the maximum amount of
An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage and downstream of the catalyst;
Air-fuel ratio control means;
A provisional maximum released oxygen amount calculating means;
Means for obtaining the maximum oxygen storage amount;
Is provided.

前記空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点までの触媒リーン期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する。
The air-fuel ratio control means includes
The output value of the downstream air-fuel ratio sensor corresponds to a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio from the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio. The target rich air-fuel ratio, which is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, is the upstream target air-fuel ratio that is the target value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the catalyst in the catalyst lean period until the point of time And the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas matches the upstream target air-fuel ratio.

前記暫定最大放出酸素量算出手段は、
前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第2期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出する。
The provisional maximum released oxygen amount calculating means includes:
An amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in a predetermined second period within a period in which the upstream target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio Is calculated based on at least the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, and the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter calculated is integrated to calculate the amount of oxygen released from the catalyst as the provisional maximum released oxygen. Calculate as a quantity.

前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記暫定最大放出酸素量を前記暫定最大放出酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大放出酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大放出酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記暫定最大放出酸素量を補正する。
The maximum oxygen storage amount acquisition means is
A corrected provisional maximum released oxygen amount is obtained by correcting the provisional maximum released oxygen amount based on the provisional maximum released oxygen amount, and a maximum oxygen storage amount of the catalyst is obtained based on the corrected provisional maximum released oxygen amount. A means for obtaining, wherein the provisional maximum released oxygen amount is corrected so that the corrected provisional maximum released oxygen amount decreases as the provisional maximum released oxygen amount decreases.

前記第2期間は前述したとおりである。従って、この態様によれば、暫定最大放出酸素量が算出され、且つ、その暫定最大放出酸素量が暫定最大放出酸素量に基いて補正される。この結果、触媒の劣化の程度(暫定最大放出酸素量の大小)に依らず、触媒の最大酸素吸蔵量を精度良く推定することができる。   The second period is as described above. Therefore, according to this aspect, the provisional maximum released oxygen amount is calculated, and the provisional maximum released oxygen amount is corrected based on the provisional maximum released oxygen amount. As a result, the maximum oxygen storage amount of the catalyst can be accurately estimated regardless of the degree of deterioration of the catalyst (the magnitude of the provisional maximum released oxygen amount).

更に、第3発明装置の一態様において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第4期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リッチ制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大放出酸素量を算出するように構成される。
Furthermore, in one aspect of the third invention device,
The oxygen storage amount acquisition means includes
The actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor in a predetermined fourth period within the period in which the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter is integrated. Calculate the average value as the average air-fuel ratio during rich control,
The corrected provisional maximum released oxygen amount is calculated so that the corrected provisional maximum released oxygen amount decreases as the difference between the rich control average air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio increases.

前記第4期間は、前述したとおりである。従って、この態様によれば、リッチ制御時平均空燃比が最大酸素吸蔵量に及ぼす影響を小さくすることができるので、触媒の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。   The fourth period is as described above. Therefore, according to this aspect, since the influence of the average air-fuel ratio during rich control on the maximum oxygen storage amount can be reduced, the maximum oxygen storage amount that more accurately represents the degree of catalyst deterioration can be acquired. .

本発明装置の他の目的、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装置の各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。   Other objects, other features and attendant advantages of the inventive device will be readily understood from the description of each embodiment of the inventive device described with reference to the following drawings.

図1は、本発明の第1実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置(第1推定装置)を適用した内燃機関の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine to which a maximum oxygen storage amount estimation device (first estimation device) for a catalyst according to a first embodiment of the present invention is applied. 図2は、図1に示した上流側空燃比センサの出力値と空燃比との関係を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the output value of the upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 図3は、図1に示した下流側空燃比センサの出力値と空燃比との関係を示したグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 図4は、第1推定装置の作動を説明するためのタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the first estimation device. 図5は、アクティブ制御中の上流側空燃比と「暫定最大吸蔵酸素量及び暫定最大放出酸素量」との関係を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the upstream air-fuel ratio during active control and the “temporary maximum stored oxygen amount and provisional maximum released oxygen amount”. 図6は、第1推定装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the first estimation device. 図7は、第1推定装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a routine executed by the CPU of the first estimation device. 図8は、第1推定装置のCPUが参照する補正係数テーブルである。FIG. 8 is a correction coefficient table referred to by the CPU of the first estimation device.

以下、本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of a catalyst maximum oxygen storage amount estimation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1実施形態>
(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置(以下、「第1推定装置」とも称呼する。)が適用される内燃機関10の概略構成を示している。機関10は、4サイクル・火花点火式・多気筒(本例において4気筒)・ガソリン燃料機関である。機関10は、本体部20、吸気系統30及び排気系統40を備えている。
<First Embodiment>
(Constitution)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine 10 to which a maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst according to a first embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “first estimation device”) is applied. The engine 10 is a four-cycle / spark ignition type / multi-cylinder (four cylinders in this example) / gasoline fuel engine. The engine 10 includes a main body 20, an intake system 30, and an exhaust system 40.

本体部20は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部20は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数(4個)の燃焼室(第1気筒#1乃至第4気筒#4)21を備えている。   The main body portion 20 includes a cylinder block portion and a cylinder head portion. The main body portion 20 includes a plurality (four) of combustion chambers (first cylinder # 1 to fourth cylinder # 4) 21 including a piston top surface, a cylinder wall surface, and a lower surface of the cylinder head portion.

シリンダヘッド部には、複数の吸気ポート22と複数の排気ポート23とが形成されている。各吸気ポート22は、各燃焼室(各気筒)21に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するように各燃焼室21に接続されている。吸気ポート22は図示しない吸気弁により開閉される。各排気ポート23は、各燃焼室21から排ガス(既燃ガス)を排出するように各燃焼室21に接続されている。排気ポート23は図示しない排気弁により開閉される。   A plurality of intake ports 22 and a plurality of exhaust ports 23 are formed in the cylinder head portion. Each intake port 22 is connected to each combustion chamber 21 so as to supply “a mixture of air and fuel” to each combustion chamber (each cylinder) 21. The intake port 22 is opened and closed by an intake valve (not shown). Each exhaust port 23 is connected to each combustion chamber 21 so as to discharge exhaust gas (burned gas) from each combustion chamber 21. The exhaust port 23 is opened and closed by an exhaust valve (not shown).

シリンダヘッド部には複数(4個)の点火プラグ24が固定されている。各点火プラグ24は、その火花発生部が各燃焼室21の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ24は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。   A plurality (four) of spark plugs 24 are fixed to the cylinder head portion. Each spark plug 24 is disposed such that its spark generating part is exposed at the center of each combustion chamber 21 and in the vicinity of the lower surface of the cylinder head part. Each spark plug 24 generates an ignition spark from the spark generating portion in response to the ignition signal.

シリンダヘッド部には更に複数(4個)の燃料噴射弁(インジェクタ)25が固定されている。燃料噴射弁25は、各吸気ポート22に一つずつ(即ち、一つの気筒に対して一つ)設けられている。燃料噴射弁25は、噴射指示信号に応答し、「その噴射指示信号に含まれる指示燃料噴射量Fiの燃料」を対応する吸気ポート22内に噴射するようになっている。   A plurality (four) of fuel injection valves (injectors) 25 are further fixed to the cylinder head portion. One fuel injection valve 25 is provided for each intake port 22 (that is, one for each cylinder). In response to the injection instruction signal, the fuel injection valve 25 injects “the fuel of the indicated fuel injection amount Fi included in the injection instruction signal” into the corresponding intake port 22.

更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置26が設けられている。この吸気弁制御装置26は、インテークカムシャフト(図示せず)とインテークカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置26は、指示信号(駆動信号)に基いて作動し、吸気弁の開弁タイミング(吸気弁開弁タイミング)を変更することができるようになっている。   Further, an intake valve control device 26 is provided in the cylinder head portion. The intake valve control device 26 has a known configuration that adjusts and controls the relative rotation angle (phase angle) between an intake camshaft (not shown) and an intake cam (not shown) by hydraulic pressure. The intake valve control device 26 operates based on an instruction signal (drive signal), and can change the valve opening timing (intake valve opening timing) of the intake valve.

吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、エアフィルタ33、スロットル弁34及びスロットル弁アクチュエータ34aを備えている。   The intake system 30 includes an intake manifold 31, an intake pipe 32, an air filter 33, a throttle valve 34, and a throttle valve actuator 34a.

インテークマニホールド31は、各吸気ポート22に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管32はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド31、吸気管32及び複数の吸気ポート22は、吸気通路を構成している。エアフィルタ33は吸気管32の端部に設けられている。スロットル弁34はエアフィルタ33とインテークマニホールド31との間の位置において吸気管32に回動可能に取り付けられている。スロットル弁34は、回動することにより吸気管32が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ34aは、DCモータからなり、指示信号(駆動信号)に応答してスロットル弁34を回動させるようになっている。   The intake manifold 31 includes a plurality of branch portions connected to each intake port 22 and a surge tank portion in which the branch portions are gathered. The intake pipe 32 is connected to the surge tank portion. The intake manifold 31, the intake pipe 32, and the plurality of intake ports 22 constitute an intake passage. The air filter 33 is provided at the end of the intake pipe 32. The throttle valve 34 is rotatably attached to the intake pipe 32 at a position between the air filter 33 and the intake manifold 31. The throttle valve 34 changes the opening cross-sectional area of the intake passage formed by the intake pipe 32 by rotating. The throttle valve actuator 34a is formed of a DC motor, and rotates the throttle valve 34 in response to an instruction signal (drive signal).

排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ(排気管)42、上流側触媒43及び下流側触媒44を備えている。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41, an exhaust pipe (exhaust pipe) 42, an upstream catalyst 43, and a downstream catalyst 44.

エキゾーストマニホールド41は、各排気ポート23に接続された複数の枝部41aと、それらの枝部41aが集合した集合部(排気集合部)41bと、を含む。エキゾーストパイプ42は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bに接続されている。エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42及び複数の排気ポート23は、排ガスが通過する通路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド41の集合部41b及びエキゾーストパイプ42により形成される通路を、便宜上、「排気通路」と称呼する。   The exhaust manifold 41 includes a plurality of branch portions 41a connected to the exhaust ports 23, and a collection portion (exhaust collection portion) 41b in which the branch portions 41a are gathered. The exhaust pipe 42 is connected to a collective portion 41 b of the exhaust manifold 41. The exhaust manifold 41, the exhaust pipe 42, and the plurality of exhaust ports 23 constitute a passage through which exhaust gas passes. In the present specification, a passage formed by the collecting portion 41b of the exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 is referred to as an “exhaust passage” for convenience.

上流側触媒(排気浄化用の触媒装置、触媒コンバータ)43は、セラミックを含む担持体に「触媒物質である貴金属」及び「酸素吸蔵物質であるセリア(CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能(酸素吸蔵機能)を有する三元触媒である。上流側触媒43はエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。上流側触媒43は所定の活性温度に到達すると、触媒機能及び酸素吸蔵機能を発揮する。上流側触媒43は、スタート・キャタリティック・コンバータ(SC)又は第1触媒とも称呼される。 The upstream side catalyst (catalyst device for exhaust purification, catalytic converter) 43 carries “noble metal as a catalytic substance” and “ceria (CeO 2 ) as an oxygen storage substance” on a carrier containing ceramic, and oxygen It is a three-way catalyst having a storage / release function (oxygen storage function). The upstream catalyst 43 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42. When the upstream catalyst 43 reaches a predetermined activation temperature, the upstream catalyst 43 exhibits a catalytic function and an oxygen storage function. The upstream catalyst 43 is also referred to as a start catalytic converter (SC) or a first catalyst.

触媒機能は、未燃物(HC、CO及びH等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する機能である。
酸素吸蔵機能は、触媒流入ガスに過剰な酸素(酸化平衡後のガス中に残存する酸化剤)が含まれている場合にそのガス中の酸素を触媒内部に吸蔵するとともにNOxを浄化(還元)し、触媒流入ガスに過剰な未燃物(酸化平衡後のガス中に残存する還元剤)が含まれている場合に触媒内部に吸蔵している酸素を放出してそのガス中の未燃物を浄化(酸化)させる機能である。この酸素吸蔵機能は触媒が「被毒及び熱劣化等」によって劣化した場合に低下する。その結果、触媒が吸蔵(従って、放出)することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量は、触媒の劣化が進むほど小さくなる。
The catalytic function is a function for simultaneously purifying unburned substances (HC, CO, H 2 and the like) and nitrogen oxides (NOx).
The oxygen storage function stores oxygen in the catalyst when the catalyst inflow gas contains excess oxygen (oxidant remaining in the gas after oxidation equilibrium) and purifies NOx (reduction). When the catalyst inflow gas contains excessive unburned material (reducing agent remaining in the gas after oxidation equilibrium), the oxygen stored in the catalyst is released and the unburned material in the gas is released. It is a function to purify (oxidize). This oxygen storage function is lowered when the catalyst is deteriorated due to “poisoning and heat deterioration”. As a result, the maximum oxygen storage amount corresponding to the maximum amount of oxygen that can be stored (and therefore released) by the catalyst becomes smaller as the deterioration of the catalyst proceeds.

下流側触媒44は、上流側触媒43と同様の三元触媒である。下流側触媒44は、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。下流側触媒44は、車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ(UFC)又は第2触媒とも称呼される。なお、本明細書において、単に「触媒」と言うとき、その「触媒」は上流側触媒43を意味する。   The downstream catalyst 44 is a three-way catalyst similar to the upstream catalyst 43. The downstream catalyst 44 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42 downstream of the upstream catalyst 43. Since the downstream side catalyst 44 is disposed below the floor of the vehicle, it is also referred to as an under-floor catalytic converter (UFC) or a second catalyst. In the present specification, when the term “catalyst” is simply used, the “catalyst” means the upstream catalyst 43.

第1推定装置は、熱線式エアフローメータ51、スロットルポジションセンサ52、機関回転速度センサ53、水温センサ54、上流側空燃比センサ55、下流側空燃比センサ56及びアクセル開度センサ57を備えている。   The first estimation device includes a hot-wire air flow meter 51, a throttle position sensor 52, an engine speed sensor 53, a water temperature sensor 54, an upstream air-fuel ratio sensor 55, a downstream air-fuel ratio sensor 56, and an accelerator opening sensor 57. .

熱線式エアフローメータ51は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気量)Gaを表す信号を出力するようになっている。   The hot-wire air flow meter 51 detects the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 32 and outputs a signal representing the mass flow rate (intake air amount per unit time of the engine 10) Ga.

スロットルポジションセンサ52は、スロットル弁34の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。   The throttle position sensor 52 detects the opening degree of the throttle valve 34 and outputs a signal representing the throttle valve opening degree TA.

機関回転速度センサ53は、インテークカムシャフトが5°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ53から出力される信号は後述する電気制御装置60により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置60は、機関回転速度センサ53及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基いて、機関10のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。   The engine rotational speed sensor 53 outputs a signal having a narrow pulse every time the intake camshaft rotates 5 ° and a wide pulse every time the intake camshaft rotates 360 °. A signal output from the engine rotational speed sensor 53 is converted into a signal representing the engine rotational speed NE by an electric control device 60 described later. Further, the electric control device 60 acquires the crank angle (absolute crank angle) of the engine 10 based on signals from the engine rotation speed sensor 53 and a cam position sensor (not shown).

水温センサ54は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。   The water temperature sensor 54 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

上流側空燃比センサ55は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bと上流側触媒43との間の位置においてエキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか(即ち、排気通路)に配設されている。上流側空燃比センサ55は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。   The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed in either the exhaust manifold 41 or the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the collecting portion 41 b of the exhaust manifold 41 and the upstream catalyst 43. The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disclosed in, for example, “limit current type wide area air-fuel ratio including a diffusion resistance layer” disclosed in JP-A-11-72473, JP-A-2000-65782, JP-A-2004-69547, and the like. Sensor ".

上流側空燃比センサ55は、図2に示したように、上流側空燃比センサ55の配設位置を流れる排ガス(触媒流入ガス)の空燃比に応じた出力値Vabyfsを出力する。触媒流入ガスの空燃比は「上流側空燃比abyfs」とも称呼される。出力値Vabyfsは触媒流入ガスの空燃比が大きくなるほど(即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン側の空燃比になるほど)増大する。   As shown in FIG. 2, the upstream air-fuel ratio sensor 55 outputs an output value Vabyfs corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas (catalyst inflow gas) flowing through the position where the upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed. The air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is also referred to as “upstream air-fuel ratio abyfs”. The output value Vabyfs increases as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas increases (that is, as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes leaner).

電気制御装置60は、図2に示した空燃比変換テーブル(マップ)Mapabyfsを記憶している。電気制御装置60は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する(上流側空燃比abyfsを取得する)ようになっている。   The electric control device 60 stores the air-fuel ratio conversion table (map) Mapabyfs shown in FIG. The electric control device 60 detects the actual upstream air-fuel ratio abyfs (obtains the upstream air-fuel ratio abyfs) by applying the output value Vabyfs to the air-fuel ratio conversion table Mapabyfs.

再び、図1を参照すると、下流側空燃比センサ56は、上流側触媒43と下流側触媒44との間の位置においてエキゾーストパイプ42(即ち、排気通路)に配設されている。下流側空燃比センサ56は、排ガス中の酸素分圧と大気中の酸素分圧との差に応じた起電力を出力値として発生する周知の「濃淡電池型酸素濃度センサ(Oセンサ)」である。 Referring again to FIG. 1, the downstream air-fuel ratio sensor 56 is disposed in the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the upstream catalyst 43 and the downstream catalyst 44. The downstream air-fuel ratio sensor 56 is a well-known “concentration cell type oxygen concentration sensor (O 2 sensor)” that generates an electromotive force according to the difference between the oxygen partial pressure in the exhaust gas and the oxygen partial pressure in the atmosphere as an output value. It is.

より具体的に述べると、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、図3に示したように、下流側空燃比センサ56に到達しているガス(触媒流出ガス)の空燃比が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比であって、下流側空燃比センサ56に到達しているガスの酸化平衡(酸素平衡)後のガスの酸素分圧が小さいとき最大出力値Max(例えば、約0.9V又は1.0V)近傍の値となる。即ち、下流側空燃比センサ56は、触媒流出ガスに過剰の酸素が全く含まれていないとき(換言すると、触媒流出ガスに還元剤である未燃物が含まれているとき)最大出力値Maxを出力する。   More specifically, as shown in FIG. 3, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 indicates that the air-fuel ratio of the gas (catalyst outflow gas) reaching the downstream air-fuel ratio sensor 56 is the theoretical sky. When the oxygen partial pressure of the gas after the oxidation equilibrium (oxygen equilibrium) of the gas having a rich air-fuel ratio smaller than the fuel ratio and reaching the downstream air-fuel ratio sensor 56 is small, the maximum output value Max (for example, about 0. 0). 9V or 1.0V). That is, the downstream air-fuel ratio sensor 56 has a maximum output value Max when the catalyst outflow gas does not contain any excess oxygen (in other words, when the catalyst outflow gas contains unburned substances as a reducing agent). Is output.

更に、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、下流側空燃比センサ56に到達しているガス(触媒流出ガス)の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比であって、下流側空燃比センサ56に到達しているガスの酸化平衡後のガスの酸素分圧が大きいとき最小出力値Min(例えば、約0.1V又は0V)近傍の値となる。即ち、下流側空燃比センサ56は、触媒流出ガスに「過剰の酸素」が含まれているとき(換言すると、触媒流出ガスに酸化剤である酸素が含まれているとき)最小出力値Minを出力する。   Further, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is a lean air-fuel ratio in which the air-fuel ratio of the gas (catalyst outflow gas) reaching the downstream air-fuel ratio sensor 56 is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, When the oxygen partial pressure of the gas after oxidation equilibrium of the gas reaching the air-fuel ratio sensor 56 is large, it becomes a value near the minimum output value Min (for example, about 0.1 V or 0 V). That is, the downstream air-fuel ratio sensor 56 reduces the minimum output value Min when the catalyst outflow gas contains “excess oxygen” (in other words, when the catalyst outflow gas contains oxygen which is an oxidant). Output.

この出力値Voxsは、触媒流出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した場合、最大出力値Max近傍値から最小出力値Min近傍値へと急激に減少する。逆に、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化した場合、最小出力値Min近傍値から最大出力値Max近傍値へと急激に増大する。出力値Voxsは、触媒流出ガスの酸素分圧が、「触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比であるときの酸素分圧」であるとき、下流側空燃比センサ56の最大出力値Maxと最小出力値Minとの中央の値Vmid(中央値Vmid=(Max+Min)/2)に実質的に一致する。中央値Vmidは、便宜上、理論空燃比相当電圧Vstとも称呼される。   This output value Voxs rapidly decreases from a value near the maximum output value Max to a value near the minimum output value Min when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. Conversely, when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, the output value Voxs increases rapidly from the minimum output value Min vicinity value to the maximum output value Max vicinity value. The output value Voxs corresponds to the maximum output value Max and the minimum of the downstream air-fuel ratio sensor 56 when the oxygen partial pressure of the catalyst outflow gas is “the oxygen partial pressure when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is the stoichiometric air-fuel ratio”. The output value Min substantially matches the center value Vmid (median value Vmid = (Max + Min) / 2). The median value Vmid is also referred to as a stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst for convenience.

図1に示したアクセル開度センサ57は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセルペダルAPの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   The accelerator opening sensor 57 shown in FIG. 1 detects the operation amount of the accelerator pedal AP operated by the driver, and outputs a signal indicating the operation amount Accp of the accelerator pedal AP.

電気制御装置60は、「CPU、ROM、RAM、バックアップRAM、並びに、ADコンバータを含むインターフェース等」を含む「周知のマイクロコンピュータ」を備える電気回路である。   The electric control device 60 is an electric circuit including a “well-known microcomputer” including “a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, an interface including an AD converter, and the like”.

電気制御装置60が備えるバックアップRAMは、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAMは、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPUの指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。バックアップRAMは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。即ち、それまでに保持していたデータが消失(破壊)される。   The backup RAM included in the electric control device 60 is a battery mounted on the vehicle regardless of the position of an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted (any one of an off position, a start position, an on position, etc.). It is supposed to receive power supply from. When receiving power from the battery, the backup RAM stores data according to an instruction from the CPU (data is written) and holds (stores) the data so that the data can be read. The backup RAM cannot retain data when the power supply from the battery is interrupted, for example, when the battery is removed from the vehicle. In other words, the data held so far is lost (destroyed).

電気制御装置60のインターフェースは、前記センサ51〜57と接続され、CPUにセンサ51〜57からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、CPUの指示に応じて、各気筒の点火プラグ24、各気筒の燃料噴射弁25、吸気弁制御装置26及びスロットル弁アクチュエータ34a等に指示信号(駆動信号)等を送出するようになっている。なお、電気制御装置60は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ34aに指示信号を送出するようになっている。   The interface of the electric control device 60 is connected to the sensors 51 to 57 so as to supply signals from the sensors 51 to 57 to the CPU. Further, the interface sends an instruction signal (drive signal) or the like to the ignition plug 24 of each cylinder, the fuel injection valve 25 of each cylinder, the intake valve control device 26, the throttle valve actuator 34a, etc. in accordance with an instruction from the CPU. It is like that. The electric control device 60 sends an instruction signal to the throttle valve actuator 34a so that the throttle valve opening TA increases as the acquired accelerator pedal operation amount Accp increases.

(第1推定装置の作動の概要)
次に、第1推定装置による最大酸素吸蔵量の推定方法の概要について説明する。第1推定装置は、触媒の最大酸素吸蔵量を「最大吸蔵酸素量及び最大放出酸素量」に基いて求める。最大酸素吸蔵量は、例えば、最大吸蔵酸素量と最大放出酸素量との平均値である。第1推定装置は、触媒の最大酸素吸蔵量を取得する条件が成立した場合、以下のように最大酸素吸蔵量を推定する。なお、最大酸素吸蔵量は、「アクティブ空燃比制御」を利用して取得される。アクティブ空燃比制御自体は、例えば、上記特許文献1及び特開平5−133264号公報等に記載されている。
(Outline of operation of first estimation device)
Next, an outline of a method for estimating the maximum oxygen storage amount by the first estimation device will be described. The first estimation device obtains the maximum oxygen storage amount of the catalyst based on the “maximum stored oxygen amount and maximum released oxygen amount”. The maximum oxygen storage amount is, for example, an average value of the maximum stored oxygen amount and the maximum released oxygen amount. When the condition for obtaining the maximum oxygen storage amount of the catalyst is satisfied, the first estimation device estimates the maximum oxygen storage amount as follows. The maximum oxygen storage amount is acquired using “active air-fuel ratio control”. The active air-fuel ratio control itself is described in, for example, the above-mentioned Patent Document 1 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-133264.

ところで、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比である場合、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが所定の閾値Voxsref(例えば、理論空燃比相当電圧Vst)よりも小さい値から大きい値へと変化したとき(図4の時刻t1、時刻t3及び時刻t5を参照。)、触媒43の酸素吸蔵量は実質的に「0」になったと推定される。即ち、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合に下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点(以下、「リッチ反転時点」と称呼する。)は、触媒43が放出し得る酸素(吸蔵していた酸素)を消費しきった時点である。   Incidentally, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is smaller than a predetermined threshold value Voxsref (for example, the stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst). When the value changes from a large value to a large value (see time t1, time t3, and time t5 in FIG. 4), it is estimated that the oxygen storage amount of the catalyst 43 is substantially “0”. That is, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is a rich air-fuel ratio, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio (hereinafter referred to as “rich inversion”). The time point is referred to as “time point”.) Is a time point when the oxygen that can be released by the catalyst 43 (oxygen that has been occluded) has been consumed.

一方、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比である場合、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが所定の閾値Voxsrefよりも大きい値から小さい値へと変化したとき(図4の時刻t2及び時刻t4を参照。)、触媒43の酸素吸蔵量は実質的に最大値(最大酸素吸蔵量)に到達したと推定される。即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である場合に下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となった時点(以下、「リーン反転時点」と称呼する。)は、触媒43が酸素をその最大限度まで吸蔵しきった時点である。   On the other hand, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 changes from a value larger than a predetermined threshold value Voxsref to a smaller value ( (See time t2 and time t4 in FIG. 4), and it is estimated that the oxygen storage amount of the catalyst 43 has substantially reached the maximum value (maximum oxygen storage amount). That is, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is a lean air-fuel ratio, the time point when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 becomes a value corresponding to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “lean inversion”). The time point is referred to as “time point”.) Is the time point when the catalyst 43 has fully occluded oxygen.

そこで、第1推定装置は、リッチ反転時からリーン反転時までの期間(以下、「触媒リッチ期間」と称呼する。)、触媒流入ガスの空燃比の目標値(即ち、上流側目標空燃比abyfr)を「理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比afLean」に設定する(図4の時刻t1−時刻t2を参照。)。   Therefore, the first estimation device performs a period from rich inversion to lean inversion (hereinafter referred to as “catalyst rich period”), a target value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas (that is, the upstream target air-fuel ratio abyfr). ) Is set to “a target lean air-fuel ratio afLean that is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio” (see time t1 to time t2 in FIG. 4).

第1推定装置は、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsにより表される上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrに一致するように、燃料噴射量をフィードバック制御することにより、機関の空燃比をフィードバック制御する。   The first estimation device feedback-controls the fuel injection amount so that the upstream air-fuel ratio abyfs represented by the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 55 coincides with the upstream target air-fuel ratio abyfr. Feedback control of the air-fuel ratio.

触媒リッチ期間(上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている期間、以下、「設定空燃比リーン期間」とも称呼する。)において、触媒流入ガスは過剰の酸素を含んでいる。そこで、第1推定装置は、触媒リッチ期間内の第1期間(図4の時刻t1a−時刻t2を参照。)において、単位時間(所定時間)Tsあたりに三元触媒43に吸蔵されるであろう酸素量(即ち、吸蔵酸素変化量ΔOSAkz)を下記の(1)式に従って算出する。(1)式において、SFiは単位時間Tsあたりの燃料量(燃料噴射量の総量)であり、0.23は大気における酸素の重量割合である。stoichは理論空燃比(例えば、14.6)である。第1期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されて以降、上流側空燃比abyfsが最初に理論空燃比stoichを横切る時点(時刻t1a)から、次のリーン反転時(時刻t2)までの期間である。

ΔOSAkz=SFi・0.23・(abyfs - stoich) …(1)
In the catalyst rich period (the period in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean, hereinafter also referred to as the “set air-fuel ratio lean period”), the catalyst inflow gas contains excessive oxygen. . Therefore, the first estimation device is occluded by the three-way catalyst 43 per unit time (predetermined time) Ts in the first period (see time t1a-time t2 in FIG. 4) within the catalyst rich period. The amount of wax oxygen (that is, the amount of change in stored oxygen ΔOSAkz) is calculated according to the following equation (1). In the equation (1), SFi is the amount of fuel per unit time Ts (total amount of fuel injection amount), and 0.23 is the weight ratio of oxygen in the atmosphere. stoich is the stoichiometric air-fuel ratio (for example, 14.6). In the first period, after the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean, the upstream lean air-fuel ratio abyfs first crosses the stoichiometric air-fuel ratio stoich (time t1a) and the next lean reversal ( This is the period until time t2).

ΔOSAkz = SFi · 0.23 · (abyfs-stoich) (1)

更に、第1推定装置は、下記の(2)式に示したように、算出された吸蔵酸素変化量ΔOSAkzを第1期間に亘って積算することにより、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを算出する。(2)式において、ZOSAkz(n)は更新後(現時点)の暫定吸蔵酸素量、ZOSAkz(n−1)は現時点よりも単位時間Ts前の時点における暫定吸蔵酸素量である。暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXは、リーン反転時(時刻t2)における暫定吸蔵酸素量ZOSAkzである。なお、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzは、リーン反転時直後において「0」に設定される。

ZOSAkz(n)=ZOSAkz(n−1)+ΔOSAkz …(2)
Furthermore, as shown in the following equation (2), the first estimation device calculates the temporary stored oxygen amount ZOSakz by integrating the calculated stored oxygen change amount ΔOSAkz over the first period. In the formula (2), ZOSakz (n) is the provisional stored oxygen amount after update (current time), and ZOSakz (n-1) is the provisional stored oxygen amount at a time point Ts before the current time. The provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX is the provisional stored oxygen amount ZOSakz at the time of lean reversal (time t2). The provisional stored oxygen amount ZOSakz is set to “0” immediately after the lean inversion.

ZOSAkz (n) = ZOSAkz (n−1) + ΔOSAkz (2)

これに対し、第1推定装置は、リーン反転時からリッチ反転時までの期間(以下、「触媒リーン期間」と称呼する。)、上流側目標空燃比abyfrを「理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比afRich」に設定する(図4の時刻t2−時刻t3を参照。)。   On the other hand, the first estimation device sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to “the air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio” during the period from the lean inversion to the rich inversion (hereinafter referred to as “catalyst lean period”). To the target rich air-fuel ratio afRich ”(see time t2−time t3 in FIG. 4).

触媒リーン期間(上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている期間、以下、「設定空燃比リッチ期間」とも称呼する。)において、触媒流入ガスは過剰の未燃物を含んでいる。前述したように、触媒43は吸蔵している酸素を放出し、この酸素により未燃物を浄化する。   During the catalyst lean period (the period in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich, hereinafter also referred to as the “set air-fuel ratio rich period”), the catalyst inflow gas contains excessive unburned substances. It is out. As described above, the catalyst 43 releases the stored oxygen and purifies the unburned matter with this oxygen.

そこで、第1推定装置は、触媒リーン期間内の第2期間(図4の時刻t2a−時刻t3を参照。)において、単位時間(所定時間)Tsあたりに三元触媒43が放出するであろう酸素の量(即ち、触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する(過剰な未燃物を酸化するのに必要な)酸素の量、放出酸素変化量)ΔOSAhsを下記の(3)式に従って算出する。換言すると、放出酸素変化量ΔOSAhsは、第2期間において単位時間Tsあたりに触媒43に流入する過剰な未燃物の量に対応する酸素の量である。第2期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されて以降、上流側空燃比abyfsが最初に理論空燃比stoichを横切る時点(時刻t2a)から、次のリッチ反転時(時刻t3)までの期間である。

ΔOSAhs=SFi・0.23・(stoich - abyfs) …(3)
Therefore, the first estimation device will release the three-way catalyst 43 per unit time (predetermined time) Ts in the second period within the catalyst lean period (see time t2a-time t3 in FIG. 4). The amount of oxygen (that is, the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned material contained in the catalyst inflow gas (necessary to oxidize excess unburnt material, the amount of change in released oxygen) ΔOSAhs is expressed as ( 3) Calculate according to the equation. In other words, the released oxygen change amount ΔOSAhs is the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter flowing into the catalyst 43 per unit time Ts in the second period. In the second period, after the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich, from the time (time t2a) when the upstream air-fuel ratio abyfs first crosses the stoichiometric air-fuel ratio stoich, This is the period until time t3).

ΔOSAhs = SFi · 0.23 · (stoich-abyfs) (3)

更に、第1推定装置は、下記の(4)式に示したように、算出された放出酸素変化量ΔOSAhsを第2期間に亘って積算することにより、暫定放出酸素量ZOSAhsを算出する。(4)式において、ZOSAhs(n)は更新後(現時点)の暫定放出酸素量、ZOSAhs(n−1)は現時点よりも単位時間Ts前の時点における暫定放出酸素量である。暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXは、リッチ反転時(時刻t3)における暫定放出酸素量ZOSAhsである。なお、暫定放出酸素量ZOSAhsは、リッチ反転時直後において「0」に設定される。

ZOSAhs(n)=ZOSAhs(n−1)+ΔOSAhs …(4)
Furthermore, as shown in the following equation (4), the first estimation device calculates the provisional released oxygen amount ZOSahs by integrating the calculated released oxygen change amount ΔOSAhs over the second period. In the equation (4), ZOSahs (n) is the provisional released oxygen amount after update (current time), and ZOSahs (n-1) is the provisional released oxygen amount at a time point Ts before the current time. The provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX is the provisional released oxygen amount ZOSahs at the time of rich inversion (time t3). The provisional released oxygen amount ZOSahs is set to “0” immediately after the rich inversion.

ZOSAhs (n) = ZOSAhs (n−1) + ΔOSAhs (4)

ところで、図5に示したように、一つの触媒であっても、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを算出する期間における上流側空燃比abyfsの平均値が大きくなるほど(理論空燃比から遠ざかるほど)算出される暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXは大きくなり、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを算出する期間における上流側空燃比abyfsの平均値が小さくなるほど(理論空燃比から遠ざかるほど)、算出される暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXは大きくなる。   By the way, as shown in FIG. 5, even with one catalyst, it is calculated as the average value of the upstream air-fuel ratio abyfs during the period for calculating the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX increases (as the distance from the theoretical air-fuel ratio increases). The tentative maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX increases, and as the average value of the upstream air-fuel ratio abyfs in the period for calculating the tentative maximum released oxygen amount ZOSahsMAX becomes smaller (away from the theoretical air-fuel ratio), the calculated provisional maximum released oxygen amount ZOSAhsMAX gets bigger.

更に、触媒流入ガスの実際の空燃比(上流側空燃比abyfs)は変動するので、上流側目標空燃比abyfrに常に一致しているわけではない。従って、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAX及び暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに基いて最大酸素吸蔵量Cmaxを算出すると、その最大酸素吸蔵量Cmaxは触媒の劣化の程度を精度良く表さない場合がある。   Further, since the actual air-fuel ratio (upstream air-fuel ratio abyfs) of the catalyst inflow gas varies, it does not always coincide with the upstream target air-fuel ratio abyfr. Therefore, when the maximum oxygen storage amount Cmax is calculated based on the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX and the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX, the maximum oxygen storage amount Cmax may not accurately represent the degree of deterioration of the catalyst.

そこで、第1推定装置は、触媒リッチ期間(設定空燃比リーン期間)内の第3期間における上流側空燃比abyfsの平均値(以下、「リーン制御時平均空燃比AveLean」とも称呼する。)を取得する。第3期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定された時点から所定時間Tdが経過した時点(図4の時刻t1b)から、次のリーン反転時(時刻t2)までの期間(PLean)である。所定時間Tdは、ガスの輸送遅れ及び上流側空燃比センサ55の応答性を考慮した時間であり、一定時間でもよく、吸入空気量Ga及び/又は機関回転速度NEに応じて変化する時間であってもよい。   Therefore, the first estimation device uses the average value of the upstream air-fuel ratio abyfs in the third period within the catalyst rich period (set air-fuel ratio lean period) (hereinafter also referred to as “lean control average air-fuel ratio AveLean”). get. In the third period, from the time when the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean to the next lean reversal (time t2) from the time when the predetermined time Td has elapsed (time t1b in FIG. 4). Period (PLean). The predetermined time Td is a time considering the gas transport delay and the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55, and may be a fixed time or a time varying according to the intake air amount Ga and / or the engine rotational speed NE. May be.

更に、第1推定装置は、触媒リーン期間(設定空燃比リッチ期間)内の第4期間における上流側空燃比abyfsの平均値(以下、「リッチ制御時平均空燃比AveRich」とも称呼する。)を取得する。第4期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定された時点から所定時間Tdが経過した時点(図4の時刻t2b)から、次のリッチ反転時(時刻t3)までの期間(PRich)である。   Further, the first estimation device uses the average value of the upstream air-fuel ratio abyfs in the fourth period within the catalyst lean period (set air-fuel ratio rich period) (hereinafter also referred to as “rich control average air-fuel ratio AveRich”). get. In the fourth period, from the time when the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich to the next rich inversion (time t3) from the time when the predetermined time Td has elapsed (time t2b in FIG. 4). Period (PRich).

その後、第1推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAX及び暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXの平均値を暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxとして取得する。そして、第1推定装置は、リーン制御時平均空燃比AveLeanとリッチ制御時平均空燃比AveRichとの差である空燃比差ΔAFに基いて暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを補正することにより、補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhを取得し、その補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhを最大酸素吸蔵量Cmaxとして取得する。   Thereafter, the first estimation device acquires the average value of the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX and the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX as the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax. Then, the first estimation device corrects the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax based on the air-fuel ratio difference ΔAF that is the difference between the lean control average air-fuel ratio AveLean and the rich control average air-fuel ratio AveRich. The maximum oxygen storage amount ZCmaxh is acquired, and the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh is acquired as the maximum oxygen storage amount Cmax.

より具体的に述べると、第1推定装置は、空燃比差ΔAFが大きいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhが小さくなるように、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを補正し、その補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhを最終的な(触媒43の劣化判定に用いる)最大酸素吸蔵量Cmaxとして取得する。   More specifically, the first estimation device corrects the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh decreases as the air-fuel ratio difference ΔAF increases, and the provisional maximum oxygen after the correction. The storage amount ZCmaxh is acquired as the final maximum oxygen storage amount Cmax (used for determining the deterioration of the catalyst 43).

加えて、一つの触媒であり、且つ、空燃比差ΔAFが一定であっても(実際には、リーン制御時平均空燃比AveLeanが一定値であり且つリッチ制御時平均空燃比AveRichが一定値であっても)、補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhは、暫定最大酸素吸蔵量が所定値よりも小さい場合において暫定最大酸素吸蔵量が前記所定値よりも大きい場合に比べ、相対的に大きい値(過大傾向にある値)として算出される。   In addition, even if the catalyst is one catalyst and the air-fuel ratio difference ΔAF is constant (actually, the average air-fuel ratio AveLean during lean control is a constant value and the average air-fuel ratio AveRich during rich control is a constant value. However, the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh is a relatively large value when the provisional maximum oxygen storage amount is smaller than the predetermined value as compared with the case where the provisional maximum oxygen storage amount is larger than the predetermined value ( It is calculated as an excessively large value).

そこで、第1推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxが求められたとき、この暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxの大きさにも応じて補正する。即ち、第1推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxが小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhが小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを補正する。そして、第1推定装置は、この「空燃比差ΔAF及び暫定最大酸素吸蔵量ZCmax」に基いて補正された補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhを最大酸素吸蔵量Cmaxとして取得・採用する。   Therefore, when the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax is obtained, the first estimation device corrects the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax in accordance with the magnitude of the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax. That is, the first estimation device corrects the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh decreases as the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax decreases. The first estimating apparatus acquires and employs the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh corrected based on the “air-fuel ratio difference ΔAF and provisional maximum oxygen storage amount ZCmax” as the maximum oxygen storage amount Cmax.

実際には、第1推定装置は、「空燃比差ΔAF及び暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxと、補正係数kh」との関係を規定する図8に示した補正係数テーブルMapkhをROMに記憶していて、算出されたΔAF及び算出された暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを補正係数テーブルMapkhに適用することによって、補正係数khを決定する。そして、第1推定装置は、下記(5)式に示したように、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxに補正係数khを乗じた値を補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxh(即ち、最大酸素吸蔵量Cmax)として取得する。

Cmax=ZCmaxh=kh・ZCmax …(5)
Actually, the first estimation device stores in the ROM the correction coefficient table Mapkh shown in FIG. 8 that defines the relationship between “the air-fuel ratio difference ΔAF and the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax and the correction coefficient kh”. The correction coefficient kh is determined by applying the calculated ΔAF and the calculated provisional maximum oxygen storage amount ZCmax to the correction coefficient table Mapkh. Then, as shown in the following equation (5), the first estimation device corrects the provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh (ie, the maximum oxygen storage amount Cmax after correction) by multiplying the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax by the correction coefficient kh. ) Get as.

Cmax = ZCmaxh = kh · ZCmax (5)

(実際の作動)
次に、第1推定装置の実際の作動について説明する。以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、「a1,a2,…を引数とするテーブル」であって「値Xを求めるためのテーブル」を表すものとする。
(Actual operation)
Next, the actual operation of the first estimation device will be described. Hereinafter, for convenience of explanation, “MapX (a1, a2,...)” Is “a table having arguments a1, a2,...” And represents “a table for obtaining a value X”.

<燃料噴射制御>
第1推定装置のCPUは、図6に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、BTDC90°CA(吸気上死点前90°クランク角度)である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。CPUは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量(最終燃料噴射量)Fiの計算及び燃料噴射の指示を行う。
<Fuel injection control>
The CPU of the first estimation device repeatedly executes the fuel injection control routine shown in FIG. 6 for each cylinder every time the crank angle of any cylinder reaches a predetermined crank angle before the intake top dead center. It has become. The predetermined crank angle is, for example, BTDC 90 ° CA (90 ° crank angle before intake top dead center). A cylinder whose crank angle coincides with the predetermined crank angle is also referred to as a “fuel injection cylinder”. The CPU calculates the commanded fuel injection amount (final fuel injection amount) Fi and instructs fuel injection by this fuel injection control routine.

任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、CPUはステップ600から処理を開始し、ステップ610に進んで「エアフローメータ51により計測された吸入空気量Ga、機関回転速度センサ53の信号に基いて取得された機関回転速度NE、及び、ルックアップテーブルMapMc(Ga,NE)」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量(即ち、筒内吸入空気量)Mc)」を取得する。筒内吸入空気量Mcは、周知の空気モデル(吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル)により算出されてもよい。   When the crank angle of an arbitrary cylinder coincides with the predetermined crank angle before the intake top dead center, the CPU starts the process from step 600 and proceeds to step 610 to “the intake air amount Ga measured by the air flow meter 51, the engine rotation speed”. Based on the engine rotational speed NE acquired based on the signal from the speed sensor 53 and the lookup table MapMc (Ga, NE), “the amount of air sucked into the fuel injection cylinder (ie, the amount of intake air in the cylinder)” Mc) ". The in-cylinder intake air amount Mc may be calculated by a well-known air model (a model constructed according to a physical law simulating the behavior of air in the intake passage).

次に、CPUはステップ620に進み、アクティブ制御フラグXactiveの値が「1」であるか否かを判定する。このアクティブ制御フラグXactiveの値は、触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxを算出する条件である「アクティブ制御前提条件」が成立しているときに「1」に設定され、その条件が成立していないとき「0」に設定される。アクティブ制御フラグ制御前提条件は、例えば、下の総ての条件が成立したときに成立する。
(A1)上流側空燃比センサ55が活性化している。
(A2)下流側空燃比センサ56が活性化している。
(A3)機関の負荷KLが閾値KLth以下である。
(A4)触媒43が活性化している(例えば、冷却水温THWが閾値冷却水温THWth以上である。)。
(A5)今回の機関10の運転開始後において、触媒43の劣化判定が行われていない。
Next, the CPU proceeds to step 620 to determine whether or not the value of the active control flag Xactive is “1”. The value of the active control flag Xactive is set to “1” when the “active control precondition” that is a condition for calculating the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 43 is satisfied, and the condition is not satisfied. Is set to “0”. The active control flag control precondition is satisfied, for example, when all the following conditions are satisfied.
(A1) The upstream air-fuel ratio sensor 55 is activated.
(A2) The downstream air-fuel ratio sensor 56 is activated.
(A3) The engine load KL is less than or equal to the threshold KLth.
(A4) The catalyst 43 is activated (for example, the coolant temperature THW is equal to or higher than the threshold coolant temperature THWth).
(A5) The deterioration determination of the catalyst 43 is not performed after the start of the operation of the engine 10 this time.

いま、アクティブ制御フラグXactiveの値が「0」であると仮定する。この場合、CPUはステップ620にて「No」と判定してステップ630に進み、上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichに設定する。即ち、CPUは上流側目標空燃比abyfrを通常制御用の値に設定する。   Assume that the value of the active control flag Xactive is “0”. In this case, the CPU makes a “No” determination at step 620 to proceed to step 630 to set the upstream target air-fuel ratio abyfr to the stoichiometric air-fuel ratio stoich. That is, the CPU sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to a value for normal control.

次に、CPUは以下に述べるステップ640乃至ステップ670の処理を順に行い、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU sequentially performs the processing from step 640 to step 670 described below, proceeds to step 695, and once ends this routine.

ステップ640:CPUは、筒内吸入空気量Mcを上流側目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Fbaseを算出する。基本燃料噴射量Fbaseは、機関の空燃比を上流側目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。   Step 640: The CPU calculates the basic fuel injection amount Fbase by dividing the in-cylinder intake air amount Mc by the upstream target air-fuel ratio abyfr. The basic fuel injection amount Fbase is a feed-forward amount of the fuel injection amount necessary for making the air-fuel ratio of the engine coincide with the upstream target air-fuel ratio abyfr.

ステップ650:CPUは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量KFmainを読み込む。メインフィードバック量KFmainは、上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrに一致するように周知のPID制御に基づいて算出される。簡単に述べると、メインフィードバック量KFmainは、上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrよりも小さいとき減少させられ、上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrよりも大きいとき増大させられる。   Step 650: The CPU reads a main feedback amount KFmain separately calculated by a routine not shown. The main feedback amount KFmain is calculated based on known PID control so that the upstream air-fuel ratio abyfs matches the upstream target air-fuel ratio abyfr. Briefly, the main feedback amount KFmain is decreased when the upstream air-fuel ratio abyfs is smaller than the upstream target air-fuel ratio abyfr, and is increased when the upstream air-fuel ratio abyfs is larger than the upstream target air-fuel ratio abyfr. .

ステップ660:CPUは、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量KFmainにより補正することによって指示燃料噴射量Fiを算出する。より具体的に述べると、CPUは、基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量KFmainを乗じることによって指示燃料噴射量Fiを算出する。   Step 660: The CPU calculates the command fuel injection amount Fi by correcting the basic fuel injection amount Fbase with the main feedback amount KFmain. More specifically, the CPU calculates the command fuel injection amount Fi by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback amount KFmain.

ステップ670:CPUは、「指示燃料噴射量Fiの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁25」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁25に送出する。   Step 670: The CPU sends an injection instruction signal for injecting “the fuel of the indicated fuel injection amount Fi” from the “fuel injection valve 25 provided corresponding to the fuel injection cylinder” to the fuel injection valve 25. To do.

この結果、機関の空燃比を上流側空燃比abyfsに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁25から噴射させられる。即ち、ステップ640乃至ステップ670は、「機関の空燃比が上流側目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Fiを制御する」指示燃料噴射量制御手段(空燃比制御手段)を構成している。   As a result, an amount of fuel necessary for making the air-fuel ratio of the engine coincide with the upstream air-fuel ratio abyfs is injected from the fuel injection valve 25 of the fuel injection cylinder. That is, Steps 640 to 670 constitute command fuel injection amount control means (air-fuel ratio control means) that “controls the command fuel injection amount Fi so that the air-fuel ratio of the engine matches the upstream target air-fuel ratio abyfr”. ing.

一方、CPUがステップ620の処理を行う時点において、アクティブ制御フラグXactiveの値が「1」であると、CPUはそのステップ620にて「Yes」と判定してステップ680に進み、上流側目標空燃比abyfrをアクティブ制御用の値(目標リーン空燃比afLean及び目標リッチ空燃比afRichの何れか)に設定する。その後、CPUは上述したステップ640乃至ステップ670の処理を実行する。   On the other hand, if the value of the active control flag Xactive is “1” at the time when the CPU performs the process of step 620, the CPU makes a “Yes” determination at step 620 to proceed to step 680 and perform upstream target empty. The fuel ratio abyfr is set to a value for active control (any one of the target lean air-fuel ratio afLean and the target rich air-fuel ratio afRich). Thereafter, the CPU executes the processes of steps 640 to 670 described above.

ここで、ステップ680におけるCPUの処理についてより具体的に述べる。
アクティブ制御フラグXactiveの値が「0」から「1」へと変化した直後にCPUがステップ680に進むと、CPUは、先ず、上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichよりも大きい一定の目標リーン空燃比afLeanに設定する。この状態において、CPUは出力値Voxsが所定の閾値Voxsref(例えば、理論空燃比相当電圧Vst)よりも小さいか否かを監視する。
Here, the processing of the CPU in step 680 will be described more specifically.
When the CPU proceeds to step 680 immediately after the value of the active control flag Xactive has changed from “0” to “1”, the CPU first sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to a constant target larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Set to lean air-fuel ratio afLean. In this state, the CPU monitors whether or not the output value Voxs is smaller than a predetermined threshold value Voxsref (for example, the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst).

この時点において、出力値Voxsが閾値Voxsrefよりも小さい場合(即ち、出力値Voxsがリーン空燃比に相当する値である場合)、CPUは上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。一方、この時点において、出力値Voxsが閾値Voxsrefよりも大きい場合(即ち、出力値Voxsがリッチ空燃比に相当する値である場合)、CPUは上流側目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに維持し続ける。そして、出力値Voxsが閾値Voxsrefよりも小さくなったとき、CPUは上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichよりも小さい一定の目標リッチ空燃比afRichに設定する。   At this time, when the output value Voxs is smaller than the threshold value Voxsref (that is, when the output value Voxs is a value corresponding to the lean air-fuel ratio), the CPU sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich. . On the other hand, when the output value Voxs is larger than the threshold value Voxsref at this time (that is, when the output value Voxs is a value corresponding to the rich air-fuel ratio), the CPU sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean. Continue to maintain. When the output value Voxs becomes smaller than the threshold value Voxsref, the CPU sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to a constant target rich air-fuel ratio afRich that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

次に、CPUは上述したリッチ反転時点(第1時点、図4の時刻t1)となったか否かを監視する。そして、CPUはリッチ反転時点が検出されると、上流側目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。このリッチ反転時点以降において、上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも大きい(リーンな)空燃比になった時点(図4の時刻t1a)から次のリーン反転時点(第2時点、図4の時刻t2)まで、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを算出することにより、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを算出する。   Next, the CPU monitors whether or not the rich inversion time point (first time point, time t1 in FIG. 4) has been reached. When the rich inversion time is detected, the CPU sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean. After this rich inversion time point, the next lean inversion time point (second time point, FIG. 4) from the time point (time t1a in FIG. 4) when the upstream air-fuel ratio abyfs becomes larger (lean) than the stoichiometric air fuel ratio stoich. Until the time t2), the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX is calculated by calculating the provisional stored oxygen amount ZOSakz.

その後、CPUは、リーン反転時点(第2時点、図4の時刻t2)を検出すると、上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。CPUは、このリーン反転時点以降において、上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも小さい(リッチな)空燃比になった時点(図4の時刻t2a)から次のリッチ反転時点(第3時点、図4の時刻t3)まで、暫定放出酸素量ZOSAhsを算出することにより、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを算出する。   Thereafter, when the CPU detects the lean inversion time (second time point, time t2 in FIG. 4), the CPU sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich. After the lean inversion time, the CPU performs the next rich inversion time (third time point) from the time when the upstream air-fuel ratio abyfs becomes smaller (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio stoich (time t2a in FIG. 4). Until the time t3) in FIG. 4, the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX is calculated by calculating the provisional released oxygen amount ZOSahs.

<触媒劣化判定用データ取得(触媒劣化判定)>
CPUは図7にフローチャートにより示した「触媒劣化判定用データ取得ルーチン(最大酸素吸蔵量取得ルーチン)」を所定時間Ts(単位時間)の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ700から処理を開始してステップ705に進み、上述したアクティブ制御前提条件(最大酸素吸蔵量取得制御条件)が成立しているか否かを判定する(上記(A1)乃至(A5)を参照。)。
<Acquisition of catalyst deterioration judgment data (catalyst deterioration judgment)>
The CPU repeatedly executes the “catalyst deterioration determination data acquisition routine (maximum oxygen storage amount acquisition routine)” shown in the flowchart of FIG. 7 every elapse of a predetermined time Ts (unit time). Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from step 700 and proceeds to step 705 to determine whether or not the above-mentioned active control precondition (maximum oxygen storage amount acquisition control condition) is satisfied (the above-mentioned (See (A1) to (A5).)

アクティブ制御前提条件が成立していない場合、CPUはステップ705にて「No」と判定してステップ710に進み、アクティブ制御フラグXactiveの値を「0」に設定するとともに、後述する各種のデータをリセットする(「0」に設定する。)。その後、CPUは795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichに設定される制御(通常制御)が実行される。   If the active control precondition is not satisfied, the CPU makes a “No” determination at step 705 to proceed to step 710 to set the value of the active control flag Xactive to “0” and store various data described below. Reset (set to “0”). Thereafter, the CPU proceeds directly to 795 to end the present routine tentatively. As a result, control (normal control) is performed in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

これに対し、アクティブ制御前提条件が成立していると、CPUはステップ705にて「Yes」と判定してステップ715に進み、アクティブ制御フラグXactiveの値を「1」に設定する。次いで、CPUはステップ720に進み、以下に述べるの処理を行う。   On the other hand, if the active control precondition is satisfied, the CPU makes a “Yes” determination at step 705 to proceed to step 715 to set the value of the active control flag Xactive to “1”. Next, the CPU proceeds to step 720 and performs the processing described below.

・CPUは、現時点が「上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも大きい空燃比になった時点(図4の時刻t1a)から次のリーン反転時点(第2時点、図4の時刻t2)までの第1期間」にあるとき、上記(1)式及び(2)式に従って暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを算出する。CPUは、リーン反転時点にて、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXとして格納する。
・CPUは、現時点が「上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも小さい空燃比になった時点(図4の時刻t2a)から次のリッチ反転時点(第3時点、図4の時刻t3)までの第2期間」にあるとき、上記(3)式及び(4)式に従って暫定放出酸素量ZOSAhsを算出する。CPUは、リッチ反転時点(第3時点)にて、暫定放出酸素量ZOSAhsを暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとして格納する。
The CPU determines that the current lean time is “the upstream side air-fuel ratio abyfs is higher than the stoichiometric air-fuel ratio stoich (time t1a in FIG. 4) to the next lean reversal time (second time point, time t2 in FIG. 4). In the first period until the provisional stored oxygen amount ZOSakz is calculated according to the above formulas (1) and (2). At the time of lean reversal, the CPU stores the provisional stored oxygen amount ZOSakz as the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX.
The CPU determines that the current time point “the upstream air-fuel ratio abyfs becomes the air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich (time t2a in FIG. 4) to the next rich inversion time (third time, time t3 in FIG. 4). In the second period until the provisional release oxygen amount ZOSahs is calculated according to the above formulas (3) and (4). The CPU stores the provisional released oxygen amount ZOSahs as the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX at the rich inversion time (third time point).

・CPUは、現時点が「上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定された時点から所定時間Tdが経過した時点(図4の時刻t1b)から、次のリーン反転時(時刻t2)までの期間(第3期間)」にあるとき、上流側空燃比abyfsを下記(6)式に従って積算することにより、設定空燃比リーン期間空燃比積算値SLafを算出する。(6)式において、SLaf(n)は更新後の積算値SLaf、SLaf(n−1)は現時点よりも単位時間Ts前の時点における積算値SLafである。

SLaf(n)=SLaf(n−1)+abyfs …(6)
The CPU determines that the current lean time is “from the time when the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean (a time t1b in FIG. 4) to the next lean reversal (time t2). In the period until (the third period) ", the set air-fuel ratio lean period air-fuel ratio integrated value SLaf is calculated by integrating the upstream air-fuel ratio abyfs according to the following equation (6). In the equation (6), SLaf (n) is the updated integrated value SLaf, and SLaf (n−1) is the integrated value SLaf at a time point before the current time by the unit time Ts.

SLaf (n) = SLaf (n−1) + abyfs (6)

・CPUは、現時点が「第3期間」にあるとき、積算値SLaf積算カウンタCLを下記(7)式に従って「1」だけ増大することにより、積算値SLaf積算カウンタCLを更新する。(7)式において、CL(n)は更新後の積算値SLaf積算カウンタCL、CL(n−1)は現時点よりも単位時間Ts前の時点における積算値SLaf積算カウンタCLである。

CL(n)=CL(n−1)+1 …(7)
When the current time is in the “third period”, the CPU updates the integrated value SLaf integrated counter CL by increasing the integrated value SLaf integrated counter CL by “1” according to the following equation (7). In equation (7), CL (n) is the updated integrated value SLaf integrated counter CL, and CL (n−1) is the integrated value SLaf integrated counter CL at a time point before the current time by the unit time Ts.

CL (n) = CL (n−1) +1 (7)

・CPUは、現時点が「上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定された時点から所定時間Tdが経過した時点(図4の時刻t2b)から、次のリッチ反転時(時刻t3)までの期間(第4期間)」にあるとき、上流側空燃比abyfsを下記(8)式に従って積算することにより、設定空燃比リッチ期間空燃比積算値SRafを算出する。(8)式において、SRaf(n)は更新後の積算値SRaf、SRaf(n−1)は現時点よりも単位時間Ts前の時点における積算値SRafである。

SRaf(n)=SRaf(n−1)+abyfs …(8)
The CPU determines that the current time “from the time when the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich has passed the predetermined time Td (time t2b in FIG. 4) and the next rich inversion (time t3). In the period up to (fourth period), the set air-fuel ratio rich period air-fuel ratio SRaf is calculated by integrating the upstream air-fuel ratio abyfs according to the following equation (8). In the equation (8), SRaf (n) is the updated integrated value SRaf, and SRaf (n−1) is the integrated value SRaf at the time before the unit time Ts before the current time.

SRaf (n) = SRaf (n−1) + abyfs (8)

・CPUは、現時点が「第4期間」にあるとき、積算値SRaf積算カウンタCRを下記(9)式に従って「1」だけ増大することにより、積算値SRaf積算カウンタCRを更新する。(9)式において、CR(n)は更新後の積算値SRaf積算カウンタCR、CR(n−1)は現時点よりも単位時間Ts前の時点における積算値SRaf積算カウンタCRである。

CR(n)=CR(n−1)+1 …(9)
When the current time is in the “fourth period”, the CPU updates the integrated value SRaf integrated counter CR by increasing the integrated value SRaf integrated counter CR by “1” according to the following equation (9). In equation (9), CR (n) is an updated integrated value SRaf integrated counter CR, and CR (n−1) is an integrated value SRaf integrated counter CR at a time point before unit time Ts from the present time.

CR (n) = CR (n−1) +1 (9)

次に、CPUはステップ725に進み、暫定最大酸素吸蔵量ZCmax算出用データの取得が完了したか否かを判定する。より具体的に述べると、CPUは、第1時点から第3時点までの期間が経過したか否かを判定する。このとき、暫定最大酸素吸蔵量ZCmax算出用データの取得が完了していなければ、CPUはステップ725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。   Next, the CPU proceeds to step 725 to determine whether or not the acquisition of the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax calculation data has been completed. More specifically, the CPU determines whether or not a period from the first time point to the third time point has elapsed. At this time, if acquisition of the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax calculation data has not been completed, the CPU makes a “No” determination at step 725 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

これに対し、暫定最大酸素吸蔵量ZCmax算出用データの取得が完了していると、CPUはステップ725にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ730乃至ステップ755の処理を順に行い、ステップ760に進む。   On the other hand, when acquisition of the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax calculation data has been completed, the CPU makes a “Yes” determination at step 725 to sequentially perform the processing from step 730 to step 755 described below. Proceed to 760.

ステップ730:CPUはアクティブ制御フラグXactiveの値を「0」に設定する。
ステップ735:CPUは、設定空燃比リーン期間空燃比積算値SLafを積算値SLaf積算カウンタCLにより除することにより、リーン制御時平均空燃比AveLean(=SLaf/CL)を算出する。
ステップ740:CPUは、設定空燃比リッチ期間空燃比積算値SRafを積算値SRaf積算カウンタCRにより除することにより、リッチ制御時平均空燃比AveRich(=SRaf/CR)を算出する。
Step 730: The CPU sets the value of the active control flag Xactive to “0”.
Step 735: The CPU calculates the lean control average air-fuel ratio AveLean (= SLaf / CL) by dividing the set air-fuel ratio lean period air-fuel ratio accumulated value SLaf by the accumulated value SLaf accumulated counter CL.
Step 740: The CPU calculates the rich control average air-fuel ratio AveRich (= SRaf / CR) by dividing the set air-fuel ratio rich period air-fuel ratio accumulated value SRaf by the accumulated value SRaf accumulated counter CR.

ステップ745:CPUは、リーン制御時平均空燃比AveLeanからリッチ制御時平均空燃比AveRichを減じることによって、空燃比差ΔAF(=AveLean−AveRich)を算出する。
ステップ750:CPUは、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXと暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとの平均値を暫定最大酸素吸蔵量ZCmax(=(ZOSAkzMAX+ZOSAhsMAX)/2)として算出する。
Step 745: The CPU calculates the air-fuel ratio difference ΔAF (= AveLean−AveRich) by subtracting the average air-fuel ratio AveRich during rich control from the average air-fuel ratio AveLean during lean control.
Step 750: The CPU calculates the average value of the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX and the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX as the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax (= (ZOSAkzMAX + ZOSAhsMAX) / 2).

ステップ755:CPUは、先ず、図8に示した補正係数テーブルMapkh(ΔAF,ZCmax)に、ステップ745にて算出した空燃比差ΔAF及びステップ750にて算出した暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを適用することによって、補正係数(補正量)khを決定する。次いで、CPUは、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxに補正係数khを乗じることにより暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを補正した値(即ち、補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxh)を求める。そして、CPUは、その補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhを最大酸素吸蔵量Cmax(=kh・ZCmax)として取得する。   Step 755: First, the CPU applies the air-fuel ratio difference ΔAF calculated in step 745 and the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax calculated in step 750 to the correction coefficient table Mapkh (ΔAF, ZCmax) shown in FIG. Thus, the correction coefficient (correction amount) kh is determined. Next, the CPU obtains a value obtained by correcting the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax by multiplying the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax by the correction coefficient kh (that is, the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh). Then, the CPU acquires the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh as the maximum oxygen storage amount Cmax (= kh · ZCmax).

図8に示した補正係数テーブルMapkh(ΔAF,ZCmax)によれば、補正係数khは、空燃比差ΔAFが大きいほど小さくなり、且つ、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxが小さいほど小さくなるように決定される。従って、ステップ745の処理により、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxが小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhが小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxが補正される。   According to the correction coefficient table Mapkh (ΔAF, ZCmax) shown in FIG. 8, the correction coefficient kh is determined to be smaller as the air-fuel ratio difference ΔAF is larger and to be smaller as the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax is smaller. The Therefore, the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax is corrected by the processing of step 745 so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh becomes smaller as the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax is smaller.

次に、CPUは、ステップ760に進み、最大酸素吸蔵量Cmaxが異常判定用閾値(劣化判定用閾値)Ijoth以上であるか否かを判定する。このとき、最大酸素吸蔵量Cmaxが異常判定用閾値Ijoth以上であれば、触媒43は劣化していないと判定することができる。そこで、この場合、CPUはステップ760にて「Yes」と判定してステップ765に進み、ダイアグフラグXijoに「2」を設定する。ダイアグフラグXijoの値が「2」であることは、触媒43が劣化しているか否かを判定した結果、触媒43は劣化していないと判定されたこと(触媒43は正常であること)を示す。   Next, the CPU proceeds to step 760 to determine whether or not the maximum oxygen storage amount Cmax is equal to or greater than the abnormality determination threshold (deterioration determination threshold) Ijoth. At this time, if the maximum oxygen storage amount Cmax is equal to or greater than the abnormality determination threshold value Ijoth, it can be determined that the catalyst 43 has not deteriorated. Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 760 to proceed to step 765 to set “2” to the diagnosis flag Xijo. When the value of the diagnosis flag Xijo is “2”, it is determined whether or not the catalyst 43 has deteriorated as a result of determining whether or not the catalyst 43 has deteriorated (the catalyst 43 is normal). Show.

これに対し、最大酸素吸蔵量Cmaxが異常判定用閾値Ijothよりも小さいと、触媒43は劣化していると判定することができる。そこで、この場合、CPUはステップ760にて「No」と判定してステップ770に進み、ダイアグフラグXijoに「1」を設定する。このとき、CPUは図示しない警告ランプを点灯してもよい。ダイアグフラグXijoの値が「1」であることは、触媒43が劣化しているか否かを判定した結果、触媒43は劣化していると判定されたこと(触媒43は異常であること)を示す。なお、このダイアグフラグXijoの値はバックアップRAMに格納される。   On the other hand, when the maximum oxygen storage amount Cmax is smaller than the abnormality determination threshold value Ijoth, it can be determined that the catalyst 43 has deteriorated. Therefore, in this case, the CPU makes a “No” determination at step 760 to proceed to step 770 to set “1” to the diagnosis flag Xijo. At this time, the CPU may turn on a warning lamp (not shown). The value of the diagnosis flag Xijo being “1” indicates that it is determined that the catalyst 43 has deteriorated as a result of determining whether or not the catalyst 43 has deteriorated (the catalyst 43 is abnormal). Show. The value of the diagnosis flag Xijo is stored in the backup RAM.

以上、説明したように、第1推定装置は、
触媒リッチ期間において上流側目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定し、触媒リーン期間において上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、触媒流入ガスの空燃比(上流側空燃比abyfs)が上流側目標空燃比abyfrに一致するように機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段(図6のステップ680、及び、ステップ640乃至ステップ670)と、
上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている期間内の所定の第1期間において所定時間あたりに触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量(吸蔵酸素変化量ΔOSAkz)を少なくとも上流側空燃比abyfsに基づいて算出するとともに、同算出された過剰な酸素の量を積算することにより触媒43の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXとして算出し(図7のステップ720、(1)式及び(2)式)、
上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている期間内の所定の第2期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量(即ち、放出酸素変化量ΔOSAhs)を少なくとも上流側空燃比abyfsに基づいて算出するとともに、同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより触媒43の放出酸素量を暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとして算出し(図7のステップ720、(3)式及び(4)式)、
且つ、前記算出された暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAX及び前記算出された暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに基いて「触媒43が吸蔵できる酸素の量の暫定的最大値」である暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを算出する暫定最大酸素吸蔵量算出手段(ステップ750)と、
暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxに基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhを取得するとともに補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhに基いて触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxを取得する手段であって、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxが小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhが小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを補正する最大酸素吸蔵量取得手段(ステップ755及び図8のテーブル)と、
を備える。
As described above, the first estimation device is
The upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean in the catalyst rich period, the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich in the catalyst lean period, and the air-fuel ratio (upstream) of the catalyst inflow gas is set. Air-fuel ratio control means (step 680 in FIG. 6, and steps 640 to 670) for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine so that the side air-fuel ratio abyfs) matches the upstream target air-fuel ratio abyfr; ,
At least the amount of excess oxygen (occluded oxygen change amount ΔOSAkz) contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in a predetermined first period within a period in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean A calculation is made based on the upstream air-fuel ratio abyfs, and the amount of oxygen stored in the catalyst 43 is calculated as the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX by integrating the calculated excess oxygen amount (step 720 in FIG. 7, ( 1) Formula and (2) Formula),
The amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in the predetermined second period within the period in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich (That is, the amount of change in released oxygen ΔOSAhs) is calculated based on at least the upstream air-fuel ratio abyfs, and the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter calculated is integrated to release oxygen released from the catalyst 43. The amount is calculated as the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX (step 720 in FIG. 7, equations (3) and (4)),
Further, based on the calculated provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX and the calculated provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX, the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax that is “the provisional maximum value of the amount of oxygen that can be stored by the catalyst 43” is obtained. A provisional maximum oxygen storage amount calculating means for calculating (step 750);
The corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh is obtained by correcting the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax based on the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax, and the maximum oxygen storage amount of the catalyst 43 based on the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh. Cmax is a means for acquiring the maximum oxygen storage amount ZCmax so that the corrected temporary maximum oxygen storage amount ZCmaxh becomes smaller as the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax is smaller (step 755 and Table in FIG. 8)
Is provided.

従って、第1推定装置は、触媒の劣化の程度(暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxの大小)に関らず、その触媒の劣化の程度を精度良く表す最大酸素吸蔵量Cmaxを取得することができる。   Therefore, the first estimation device can obtain the maximum oxygen storage amount Cmax that accurately represents the degree of deterioration of the catalyst regardless of the degree of deterioration of the catalyst (the magnitude of the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax).

更に、前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第3期間において上流側空燃比abyfsの平均値をリーン制御時平均空燃比AveLeanとして算出し(ステップ720、ステップ735)、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第4期間において上流側空燃比abyfsの平均値をリッチ制御時平均空燃比AveRichとして算出し(ステップ720、ステップ740)、
リーン制御時平均空燃比AveLeanとリッチ制御時平均空燃比AveRichとの差である空燃比差ΔAFが大きいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhが小さくなるように補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxhを算出するように構成されている(ステップ755及び図8のテーブル)。
Further, the maximum oxygen storage amount acquisition means includes:
An average value of the upstream air-fuel ratio abyfs is calculated as a lean control average air-fuel ratio AveLean in a predetermined third period within the period in which the amount of excess oxygen is integrated (steps 720 and 735),
An average value of the upstream air-fuel ratio abyfs is calculated as a rich control average air-fuel ratio AveRich in a predetermined fourth period within the period in which the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter is integrated (step 720). , Step 740),
The corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh is calculated so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh decreases as the air-fuel ratio difference ΔAF, which is the difference between the lean control average air-fuel ratio AveLean and the rich control average air-fuel ratio AveRich, increases. (Step 755 and the table of FIG. 8).

これによれば、最大酸素吸蔵量Cmax算出の元データとなる暫定最大酸素吸蔵量ZCmax算出時の空燃比差ΔAFに関らず、触媒43の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量Cmaxを取得することができる。   According to this, regardless of the air-fuel ratio difference ΔAF at the time of calculating the temporary maximum oxygen storage amount ZCmax that is the original data for calculating the maximum oxygen storage amount Cmax, the maximum oxygen storage amount Cmax that represents the degree of deterioration of the catalyst 43 more accurately. Can be obtained.

なお、第1推定装置は、「上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichと目標リーン空燃比afLeanとに交互に設定する制御」を複数回繰り返すことにより、複数個の暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXと複数個の暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとを求め、求めた複数個の暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXの平均値を最終的な暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXとして取得するとともに、求めた複数個の暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXの平均値を最終的な暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとして求めてもよい。   Note that the first estimation device repeats “a control for alternately setting the upstream target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich and the target lean air-fuel ratio afLean” a plurality of times, thereby a plurality of provisional maximum stored oxygen amounts. Obtain ZOSAkzMAX and a plurality of provisional maximum released oxygen amounts ZOSahsMAX, obtain the average value of the plurality of provisional maximum stored oxygen amounts ZOSakzMAX as the final provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX, and obtain the plurality of provisional maximum The average value of the maximum released oxygen amount ZOSahsMAX may be obtained as the final provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置(以下、単に「第2推定装置」と称呼する。)について説明する。第2推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXに基いて補正することによって補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXhを取得するとともに、補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXhに基いて触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxを取得する。このとき、第2推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXが小さいほど補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXhが小さくなるように、且つ、リーン制御時平均空燃比AveLeanと理論空燃比stoichとの差の大きさが大きいほど補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXhが小さくなるように暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを補正する。そして、第2推定装置は、その補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXhに基いて最大酸素吸蔵量Cmaxを取得する。例えば、第2推定装置は、補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXhを最大酸素吸蔵量Cmaxとして採用する。
Second Embodiment
Next, a maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst according to a second embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “second estimation device”) will be described. The second estimator obtains the corrected provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAXh by correcting the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX based on the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX, and based on the corrected provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAXh. The maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 43 is acquired. At this time, the second estimation device is configured so that the corrected provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAXh decreases as the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX decreases, and the difference between the average air-fuel ratio AveLean during lean control and the stoichiometric air-fuel ratio stoich is reduced. The provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX is corrected so that the corrected maximum provisional stored oxygen amount ZOSakzMAXh decreases as the size increases. Then, the second estimation device acquires the maximum oxygen storage amount Cmax based on the corrected provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAXh. For example, the second estimation device employs the corrected provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAXh as the maximum oxygen storage amount Cmax.

従って、第2推定装置のCPUは、図7のステップ720における「暫定放出酸素量ZOSAhs及び積算値SRaf積算カウンタCR」の算出を行わない。更に、第2推定装置のCPUは、ステップ740の処理を省略することができる。加えて、第2推定装置のCPUは、ステップ745において、リーン制御時平均空燃比AveLeanと理論空燃比stoichとの差ΔLSを求め、その差ΔLSを図8と同様なテーブルに適用することにより補正係数kLを決定する。この補正係数kLは、図8の空燃比差ΔAFを差ΔLSに置換し且つ図8の暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXに置換した場合に得られる補正係数khと同様の傾向を有するように求められる。そして、第2推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXに補正係数kLを乗じることにより、補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXh(従って、最大酸素吸蔵量Cmax)を取得する。   Therefore, the CPU of the second estimation device does not calculate “temporary released oxygen amount ZOSAhs and integrated value SRaf integrated counter CR” in step 720 of FIG. Furthermore, the CPU of the second estimation device can omit the process of step 740. In addition, in step 745, the CPU of the second estimation device obtains a difference ΔLS between the average air-fuel ratio AveLean during lean control and the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and corrects the difference ΔLS by applying it to the same table as in FIG. The coefficient kL is determined. This correction coefficient kL has the same tendency as the correction coefficient kh obtained when the air-fuel ratio difference ΔAF in FIG. 8 is replaced with the difference ΔLS and the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax in FIG. 8 is replaced with the provisional maximum storage oxygen amount ZOSakzMAX. Is required to have Then, the second estimation device multiplies the provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAX by the correction coefficient kL to obtain the corrected provisional maximum stored oxygen amount ZOSakzMAXh (thus, the maximum oxygen storage amount Cmax).

この第2推定装置によっても、「リーン制御時平均空燃比AveLean及び触媒の劣化の程度が最大酸素吸蔵量Cmaxに及ぼす影響」を小さくすることがでるので、精度良く触媒43の劣化の程度を示す最大酸素吸蔵量Cmaxを取得することができる。   This second estimation device can also reduce the “effect of the average air-fuel ratio AveLean during lean control and the degree of deterioration of the catalyst on the maximum oxygen storage amount Cmax”. Therefore, the degree of deterioration of the catalyst 43 can be accurately indicated. The maximum oxygen storage amount Cmax can be acquired.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置(以下、単に「第3推定装置」と称呼する。)について説明する。第3推定装置は、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに基いて補正することによって補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXhを取得するとともに、補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXhに基いて触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxを取得する。このとき、第3推定装置は、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXが小さいほど補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXhが小さくなるように、且つ、リッチ制御時平均空燃比AveRichと理論空燃比stoichとの差の大きさが大きいほど補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXhが小さくなるように暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを補正する。そして、第3推定装置は、その補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXhに基いて最大酸素吸蔵量Cmaxを取得する。例えば、第3推定装置は、補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXhを最大酸素吸蔵量Cmaxとして採用する。
<Third Embodiment>
Next, a maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst according to a third embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “third estimation device”) will be described. The third estimating apparatus obtains the corrected provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAXh by correcting the provisional maximum released oxygen amount ZOSAhsMAX based on the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX, and based on the corrected provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAXh. The maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 43 is acquired. At this time, the third estimation device makes the corrected provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAXh smaller as the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX is smaller, and the difference between the rich control average air-fuel ratio AveRich and the stoichiometric air-fuel ratio stoich The provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX is corrected so that the corrected provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAXh decreases as the size increases. Then, the third estimation device acquires the maximum oxygen storage amount Cmax based on the corrected provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAXh. For example, the third estimation device employs the corrected provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAXh as the maximum oxygen storage amount Cmax.

従って、第3推定装置のCPUは、図7のステップ720における「暫定吸蔵酸素量ZOSAkz及び積算値SLaf積算カウンタCL」の算出を行わない。更に、第3推定装置のCPUは、ステップ735の処理を省略することができる。加えて、第3推定装置のCPUは、ステップ745において、リッチ制御時平均空燃比AveRichと理論空燃比stoichとの差ΔRSを求め、その差ΔRSを図8と同様なテーブルに適用することにより補正係数kRを決定する。この補正係数kRは、図8の空燃比差ΔAFを差ΔRSに置換し且つ図8の暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに置換した場合に得られる補正係数khと同様の傾向を有するように求められる。そして、第3推定装置は、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに補正係数kRを乗じることにより、補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXh(従って、最大酸素吸蔵量Cmax)を取得する。   Therefore, the CPU of the third estimation device does not calculate “temporary stored oxygen amount ZOSakz and integrated value SLaf integrated counter CL” in step 720 of FIG. Furthermore, the CPU of the third estimation device can omit the process of step 735. In addition, in step 745, the CPU of the third estimation device obtains a difference ΔRS between the average air-fuel ratio AveRich during rich control and the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and corrects the difference ΔRS by applying it to the same table as in FIG. The coefficient kR is determined. The correction coefficient kR has the same tendency as the correction coefficient kh obtained when the air-fuel ratio difference ΔAF in FIG. 8 is replaced with the difference ΔRS and the temporary maximum oxygen storage amount ZCmax in FIG. 8 is replaced with the temporary maximum released oxygen amount ZOSahsMAX. Is required to have Then, the third estimating apparatus obtains the corrected provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAXh (and hence the maximum oxygen storage amount Cmax) by multiplying the provisional maximum released oxygen amount ZOSahsMAX by the correction coefficient kR.

この第3推定装置によっても、「リッチ制御時平均空燃比AveRich及び触媒の劣化の程度が最大酸素吸蔵量Cmaxに及ぼす影響」を小さくすることがでるので、精度良く触媒43の劣化の程度を示す最大酸素吸蔵量Cmaxを取得することができる。   This third estimation device can also reduce the “effect of the rich air-conditioning average air-fuel ratio AveRich and the degree of deterioration of the catalyst on the maximum oxygen storage amount Cmax”. Therefore, the degree of deterioration of the catalyst 43 can be accurately indicated. The maximum oxygen storage amount Cmax can be acquired.

以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る「触媒の最大酸素吸蔵量推定装置」によれば、最大酸素吸蔵量の算出の元となるデータを取得している期間の上流側空燃比abyfsの程度、及び、触媒43の劣化の程度に関らず、触媒43の劣化の程度を精度良く表す最大酸素吸蔵量Cmaxを取得することができる。   As described above, according to the “maximum oxygen storage amount estimation device of the catalyst” according to each embodiment of the present invention, the upstream side empty space during the period when the data for calculating the maximum oxygen storage amount is acquired. Regardless of the degree of the fuel ratio abyfs and the degree of deterioration of the catalyst 43, the maximum oxygen storage amount Cmax that accurately represents the degree of deterioration of the catalyst 43 can be acquired.

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、第1期間は触媒リッチ期間と一致してもよい。第2期間は触媒リーン期間と一致してもよい。第3期間は、「上流側空燃比abyfsが、上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定された時点以降において目標リーン空燃比afLeanよりも所定値だけ小さい閾値に到達した時点」から、その後のリーン反転時までの期間であってもよい。、第4期間は、「上流側目標空燃比abyfrが、目標リッチ空燃比afRichに設定された時点以降においても目標リッチ空燃比afRichよりも所定値だけ大きい閾値に到達した時点」から、その後のリッチ反転時点までの期間であってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the first period may coincide with the catalyst rich period. The second period may coincide with the catalyst lean period. The third period starts from “when the upstream air-fuel ratio abyfs reaches a threshold value that is smaller than the target lean air-fuel ratio afLean by a predetermined value after the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean”. It may be a period until the subsequent lean reversal. In the fourth period, from the time “the upstream target air-fuel ratio abyfr reaches a threshold value that is larger than the target rich air-fuel ratio afRich by a predetermined value even after the time when the target rich air-fuel ratio afRich is set”, the subsequent rich It may be a period until the reversal time.

更に、第1推定装置は、補正係数khを用いることにより「暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxの暫定最大酸素吸蔵量ZCmax及び空燃比差ΔAFに基く補正」を同時に行っていたが、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを空燃比差ΔAFに基いて補正した後、更に、その補正された暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを補正前又は補正後の暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxに基いて補正してもよい。また、第1推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxに基いて補正し、その補正後の暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを空燃比差ΔAFに基いて補正して、補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxh(即ち、最大酸素吸蔵量Cmax)を求めてもよい。更に、第1推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxを暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxに基いて補正した値を(即ち、空燃比差ΔAFに基く補正を行うことなく)補正後暫定最大酸素吸蔵量ZCmaxh(即ち、最大酸素吸蔵量Cmax)として採用してもよい。   Further, the first estimation device simultaneously performs “correction based on the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax and the air-fuel ratio difference ΔAF of the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax” by using the correction coefficient kh. After the ZCmax is corrected based on the air-fuel ratio difference ΔAF, the corrected temporary maximum oxygen storage amount ZCmax may be further corrected based on the temporary maximum oxygen storage amount ZCmax before or after correction. The first estimating device corrects the temporary maximum oxygen storage amount ZCmax based on the temporary maximum oxygen storage amount ZCmax, and corrects the temporary maximum oxygen storage amount ZCmax after the correction based on the air-fuel ratio difference ΔAF. The post-provisional maximum oxygen storage amount ZCmaxh (that is, the maximum oxygen storage amount Cmax) may be obtained. Further, the first estimation device corrects a value obtained by correcting the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax based on the provisional maximum oxygen storage amount ZCmax (that is, without performing correction based on the air-fuel ratio difference ΔAF). ZCmaxh (that is, the maximum oxygen storage amount Cmax) may be adopted.

10…内燃機関、25…燃料噴射弁、41…エキゾーストマニホールド、42…エキゾーストパイプ、43…上流側触媒(触媒)、44…下流側触媒、55…上流側空燃比センサ、56…下流側空燃比センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Fuel injection valve, 41 ... Exhaust manifold, 42 ... Exhaust pipe, 43 ... Upstream catalyst (catalyst), 44 ... Downstream catalyst, 55 ... Upstream air-fuel ratio sensor, 56 ... Downstream air-fuel ratio Sensor.

Claims (6)

内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点までの触媒リッチ期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値が前記リーン空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が前記リッチ空燃比に相当する値となる時点までの触媒リーン期間において、前記上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第1期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出し、前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第2期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出し、且つ、前記算出された暫定最大吸蔵酸素量及び前記算出された暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒が吸蔵することができる酸素の量の暫定的最大値に相当する暫定最大酸素吸蔵量を算出する暫定最大酸素吸蔵量算出手段と、
前記暫定最大酸素吸蔵量を前記暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量を取得するとともに前記補正後暫定最大酸素吸蔵量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記暫定最大酸素吸蔵量を補正する最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備えた触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
A maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst for estimating a maximum oxygen storage amount corresponding to a maximum amount of oxygen that can be stored by a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage and downstream of the catalyst;
From the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor corresponds to a lean air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio. The target lean air-fuel ratio, which is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, is the upstream target air-fuel ratio that is the target value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the catalyst in the catalyst rich period up to the point of time From the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to the lean air-fuel ratio to the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to the rich air-fuel ratio. In the catalyst lean period, the upstream target air-fuel ratio is set to a target rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is set to the upstream target air-fuel ratio. And air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine matches the labels,
At least the upstream air-fuel ratio sensor detects the amount of excess oxygen contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in a predetermined first period within a period in which the upstream target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio. And calculating the stored oxygen amount of the catalyst as the provisional maximum stored oxygen amount by integrating the calculated excess oxygen amount, and the upstream target air-fuel ratio is calculated as the target rich air amount. The amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in a predetermined second period within the period set to the fuel ratio is at least the output value of the upstream air-fuel ratio sensor. And calculating the amount of oxygen released from the catalyst as the provisional maximum amount of released oxygen by integrating the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter calculated based on Based on the calculated provisional maximum stored oxygen amount and the calculated provisional maximum released oxygen amount, a provisional maximum oxygen storage amount corresponding to a provisional maximum value of the amount of oxygen that can be stored by the catalyst is calculated. A provisional maximum oxygen storage amount calculating means;
A corrected provisional maximum oxygen storage amount is obtained by correcting the provisional maximum oxygen storage amount based on the provisional maximum oxygen storage amount, and a maximum oxygen storage amount of the catalyst is determined based on the corrected provisional maximum oxygen storage amount. A means for acquiring, a maximum oxygen storage amount acquisition means for correcting the temporary maximum oxygen storage amount so that the corrected temporary maximum oxygen storage amount decreases as the temporary maximum oxygen storage amount decreases;
A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst comprising:
請求項1に記載の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第3期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第4期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と前記リッチ制御時平均空燃比との差である空燃比差が大きいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記補正後暫定最大酸素吸蔵量を算出するように構成された、
触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
An apparatus for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst according to claim 1,
The maximum oxygen storage amount acquisition means is
The average value of the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor in a predetermined third period within the period in which the amount of excess oxygen is integrated is calculated as the mean air during lean control. Calculated as the fuel ratio,
The actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor in a predetermined fourth period within the period in which the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter is integrated. Calculate the average value as the average air-fuel ratio during rich control,
The corrected provisional maximum oxygen storage amount is calculated so that the corrected provisional maximum oxygen storage amount decreases as the air-fuel ratio difference that is the difference between the lean control average air-fuel ratio and the rich control average air-fuel ratio increases. Configured as
A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst.
内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点までの触媒リッチ期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第1期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出する暫定最大吸蔵酸素量算出手段と、
前記暫定最大吸蔵酸素量を前記暫定最大吸蔵酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大吸蔵酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大吸蔵酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大吸蔵酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記暫定最大吸蔵酸素量を補正する最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備えた触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
A maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst for estimating a maximum oxygen storage amount corresponding to a maximum amount of oxygen that can be stored by a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage and downstream of the catalyst;
From the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor corresponds to a lean air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio. The target lean air-fuel ratio, which is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, is the upstream target air-fuel ratio that is the target value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the catalyst in the catalyst rich period up to the point of time Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas matches the upstream target air-fuel ratio,
At least the upstream air-fuel ratio sensor detects the amount of excess oxygen contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in a predetermined first period within a period in which the upstream target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio. A temporary maximum stored oxygen amount calculating means for calculating the stored oxygen amount of the catalyst as a provisional maximum stored oxygen amount by calculating based on the output value and integrating the calculated excess oxygen amount;
The corrected provisional maximum stored oxygen amount is obtained by correcting the provisional maximum stored oxygen amount based on the provisional maximum stored oxygen amount, and the maximum oxygen storage amount of the catalyst is determined based on the corrected provisional maximum stored oxygen amount. A means for obtaining, a maximum oxygen storage amount acquisition means for correcting the provisional maximum stored oxygen amount so that the corrected provisional maximum stored oxygen amount decreases as the provisional maximum stored oxygen amount decreases;
A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst comprising:
請求項3に記載の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第3期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大吸蔵酸素量を算出するように構成された、
触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
In the apparatus for estimating the maximum oxygen storage amount of the catalyst according to claim 3,
The oxygen storage amount acquisition means includes
The average value of the actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream-side air-fuel ratio sensor in a predetermined third period within the period in which the amount of excess oxygen is integrated is calculated as the mean air during lean control. Calculated as the fuel ratio,
The corrected provisional maximum stored oxygen amount is calculated so that the corrected provisional maximum stored oxygen amount becomes smaller as the difference between the average air-fuel ratio during lean control and the theoretical air-fuel ratio increases.
A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst.
内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点までの触媒リーン期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第2期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出する暫定最大放出酸素量算出手段と、
前記暫定最大放出酸素量を前記暫定最大放出酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大放出酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大放出酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記暫定最大放出酸素量を補正する最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備えた触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
A maximum oxygen storage amount estimation device for a catalyst for estimating a maximum oxygen storage amount corresponding to a maximum amount of oxygen that can be stored by a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst in the exhaust passage;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage and downstream of the catalyst;
The output value of the downstream air-fuel ratio sensor corresponds to a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio from the time when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes a value corresponding to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio. The target rich air-fuel ratio, which is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, is the upstream target air-fuel ratio that is the target value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the catalyst in the catalyst lean period until the point of time Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas matches the upstream target air-fuel ratio,
An amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter contained in the catalyst inflow gas per predetermined time in a predetermined second period within a period in which the upstream target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio Is calculated based on at least the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, and the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter calculated is integrated to calculate the amount of oxygen released from the catalyst as the provisional maximum released oxygen. A provisional maximum released oxygen amount calculating means for calculating the amount;
A corrected provisional maximum released oxygen amount is obtained by correcting the provisional maximum released oxygen amount based on the provisional maximum released oxygen amount, and a maximum oxygen storage amount of the catalyst is obtained based on the corrected provisional maximum released oxygen amount. A means for obtaining, a maximum oxygen storage amount obtaining means for correcting the provisional maximum released oxygen amount so that the corrected provisional maximum released oxygen amount decreases as the provisional maximum released oxygen amount decreases;
A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst comprising:
請求項5に記載の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第4期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リッチ制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大放出酸素量を算出するように構成された、
触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
In the catalyst maximum oxygen storage amount estimation apparatus according to claim 5,
The oxygen storage amount acquisition means includes
The actual upstream air-fuel ratio acquired based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor in a predetermined fourth period within the period in which the amount of oxygen corresponding to the amount of excess unburned matter is integrated. Calculate the average value as the average air-fuel ratio during rich control,
Configured to calculate the corrected provisional maximum released oxygen amount so that the corrected provisional maximum released oxygen amount decreases as the difference between the rich control average air-fuel ratio and the theoretical air-fuel ratio increases.
A device for estimating the maximum oxygen storage amount of a catalyst.
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