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JP2017014905A - Catalyst deterioration determination device - Google Patents

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JP2017014905A
JP2017014905A JP2015128990A JP2015128990A JP2017014905A JP 2017014905 A JP2017014905 A JP 2017014905A JP 2015128990 A JP2015128990 A JP 2015128990A JP 2015128990 A JP2015128990 A JP 2015128990A JP 2017014905 A JP2017014905 A JP 2017014905A
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JP
Japan
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fuel ratio
air
value
determination
catalyst
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Pending
Application number
JP2015128990A
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Japanese (ja)
Inventor
勇二 多賀
Yuji Taga
勇二 多賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst deterioration determination device which is reduced in a possibility of the erroneous determination that a catalyst is deteriorated when poisoning such as HC occurs at the catalyst.SOLUTION: A CPU performs active air-fuel ratio control for forcibly switching an air-fuel ratio of a gas which flows into a catalyst to a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio on the basis of an output of a downstream-side air-fuel ratio sensor, and calculates a maximum oxygen occlusion amount. The CPU integrates deviation between an output of a downstream-side exhaust gas sensor and a rich-side integrated reference value at times t1 to t2, acquires a determination integration value (an area of a region S1), and calculates a value proportional to the times t1 to t2 (the sum of an area of the region S1 and an area of a region S2). When a value (ratio) which is obtained by dividing the determination integration value with [the value proportional to the times t1 to t2] is not larger than a first determination prohibition threshold, the CPU determines that HC poisoning occurs, and does not use the maximum oxygen occlusion amount which is obtained at the determination to catalyst deterioration determination.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒が劣化したか否かを判定するための触媒劣化判定装置に関する。   The present invention relates to a catalyst deterioration determination device for determining whether or not a catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine has deteriorated.

特許文献1には、内燃機関の排気通路に設けられた触媒(三元触媒)が劣化したか否かを判定するための触媒劣化判定装置(以下、「従来装置」と称呼する。)が開示されている。この従来装置は、触媒下流の排ガスの空燃比(以下、「下流側空燃比」と称呼する。)に応じた値を出力するセンサである下流側排ガスセンサを備える。更に、従来装置は、図11の時刻t1から時刻t4に示したように、触媒上流の排ガスの空燃比(以下、「上流側空燃比」又は「流入ガス空燃比」と称呼する。)を下流側排ガスセンサの出力に基いて「リッチ空燃比とリーン空燃比」との間で切り替える制御を行う。この制御は「アクティブ空燃比制御」とも称呼される。なお、本明細書において、リッチ空燃比とは理論空燃比よりも小さい(即ち、リッチな)空燃比であり、リーン空燃比とは理論空燃比よりも大きい(即ち、リーンな)空燃比である。   Patent Document 1 discloses a catalyst deterioration determination device (hereinafter referred to as “conventional device”) for determining whether or not a catalyst (three-way catalyst) provided in an exhaust passage of an internal combustion engine has deteriorated. Has been. This conventional apparatus includes a downstream exhaust gas sensor that is a sensor that outputs a value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst (hereinafter referred to as “downstream air-fuel ratio”). Further, as shown in time t1 to time t4 in FIG. 11, the conventional apparatus downstream of the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst (hereinafter referred to as “upstream air-fuel ratio” or “inflowing gas air-fuel ratio”). Based on the output of the side exhaust gas sensor, control is performed to switch between “rich air-fuel ratio and lean air-fuel ratio”. This control is also referred to as “active air-fuel ratio control”. In this specification, the rich air-fuel ratio is an air-fuel ratio that is smaller (ie, richer) than the stoichiometric air-fuel ratio, and the lean air-fuel ratio is an air-fuel ratio that is larger (ie, leaner) than the stoichiometric air-fuel ratio. .

より具体的に述べると、従来装置は、図11に示したように、例えば、時刻t2にて下流側排ガスセンサの出力がリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値に変化したことに伴って、上流側空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替える。この結果、下流側排ガスセンサの出力値は、時刻t2から期間Δt1が経過した時刻t3にてリーン空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へと切り替わる。従来装置は、この時刻t3にて、上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替える。この結果、下流側排ガスセンサの出力値は、時刻t3から期間Δt2が経過した時刻t4にてリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値へと切り替わる。   More specifically, in the conventional apparatus, as shown in FIG. 11, for example, at time t2, the output of the downstream side exhaust gas sensor changes from a value indicating a rich air-fuel ratio to a value indicating a lean air-fuel ratio. Along with this, the upstream air-fuel ratio is switched from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. As a result, the output value of the downstream side exhaust gas sensor switches from the value indicating the lean air-fuel ratio to the value indicating the rich air-fuel ratio at time t3 when the period Δt1 has elapsed from time t2. The conventional device switches the upstream air-fuel ratio from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio at time t3. As a result, the output value of the downstream side exhaust gas sensor switches from the value indicating the rich air-fuel ratio to the value indicating the lean air-fuel ratio at time t4 when the period Δt2 has elapsed from time t3.

従来装置は、この時刻t2から時刻t3までの期間において、以下のようにして触媒の最大酸素吸蔵量Cmax1(触媒の酸素吸蔵能力を示す指標値)を算出する。   In the period from time t2 to time t3, the conventional apparatus calculates the maximum oxygen storage amount Cmax1 (index value indicating the oxygen storage capacity of the catalyst) as follows.

従来装置は、時刻t2から時刻t3までの期間、下記(1)式を用いて触媒の酸素吸蔵量の単位時間当りの変化量(減少量)ΔO2を算出するとともに、この変化量ΔO2を時刻t2から時刻t3までの期間において積算する。そして、従来装置は、時刻t3における変化量ΔO2を最大酸素吸蔵量Cmax1として算出する。即ち、従来装置は、下記(2)式を用いて最大酸素吸蔵量Cmax1を取得する。なお、下記(1)式において、値「0.23」は大気中に含まれる酸素の重量割合である。mrfは、時刻t2から時刻t3までの間に内燃機関に備えられた燃料噴射弁から噴射された燃料の単位時間当たりの重量である。更に、stoichは理論空燃比であり、abyfsは上流側排ガスセンサの出力値に基づいて検出される上流側空燃比である。

ΔO2=0.23・mrf・(stoich - abyfs) ・・・(1)

Cmax1=ΣΔO2(積算区間t=t2〜t3) ・・・(2)
The conventional apparatus calculates a change amount (decrease amount) ΔO2 per unit time of the oxygen storage amount of the catalyst during the period from time t2 to time t3, and uses the change amount ΔO2 at time t2. From time to time t3. Then, the conventional apparatus calculates the change amount ΔO2 at time t3 as the maximum oxygen storage amount Cmax1. That is, the conventional apparatus acquires the maximum oxygen storage amount Cmax1 using the following equation (2). In the following formula (1), the value “0.23” is the weight ratio of oxygen contained in the atmosphere. mrf is the weight per unit time of the fuel injected from the fuel injection valve provided in the internal combustion engine between time t2 and time t3. Furthermore, stoich is the stoichiometric air fuel ratio, and abyfs is the upstream air fuel ratio detected based on the output value of the upstream exhaust gas sensor.

ΔO2 = 0.23 ・ mrf ・ (stoich-abyfs) (1)

Cmax1 = ΣΔO2 (integration interval t = t2 to t3) (2)

同様に、時刻t3から時刻t4までの期間においても、従来装置は下記(3)式及び下記(4)式を用いて触媒の最大酸素吸蔵量Cmax2を算出する。

ΔO2=0.23・mrf・(abyfs - stoich) ・・・(3)

Cmax2=ΣΔO2(積算区間t=t3〜t4) ・・・(4)
Similarly, in the period from time t3 to time t4, the conventional apparatus calculates the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the catalyst using the following formula (3) and the following formula (4).

ΔO2 = 0.23 ・ mrf ・ (abyfs-stoich) (3)

Cmax2 = ΣΔO2 (integration interval t = t3 to t4) (4)

なお、時刻t2から時刻t4までの期間における触媒の逐次の酸素吸蔵量OSAは、図11の(C)に示す通りである。従来装置は、このように算出した触媒の最大酸素吸蔵量(Cmax1、Cmax2及び/又はこれらの平均値等)と所定の閾値とを比較し、最大酸素吸蔵量が所定の閾値以下である場合、触媒が劣化したと判定するようになっている。   The sequential oxygen storage amount OSA of the catalyst in the period from time t2 to time t4 is as shown in FIG. The conventional apparatus compares the maximum oxygen storage amount (Cmax1, Cmax2 and / or average value thereof) of the catalyst calculated in this way with a predetermined threshold value, and when the maximum oxygen storage amount is equal to or lower than the predetermined threshold value, It is determined that the catalyst has deteriorated.

特開2004−28029号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-28029

ところで、触媒はHC(炭化水素)及び/又はS(硫黄)により被毒する場合がある。触媒にHC被毒又はS被毒が発生すると、HC被毒及びS被毒が発生していない場合と比べ、下流側排ガスセンサ(例えば、下流側O2センサ)の出力波形が変化する。   By the way, the catalyst may be poisoned by HC (hydrocarbon) and / or S (sulfur). When HC poisoning or S poisoning occurs in the catalyst, the output waveform of the downstream exhaust gas sensor (for example, the downstream O2 sensor) changes as compared with the case where neither HC poisoning nor S poisoning occurs.

より具体的に述べると、例えば、図1に示したように、触媒のHC被毒が発生している状態(図1の(B)を参照。)では、HC被毒が発生していない状態(図1の(A)を参照。)に比較して、上流側空燃比(流入ガス空燃比)がリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えられた後に下流側排ガスセンサの出力値が早期にリッチ空燃比を示す値に向けて変化し始める。   More specifically, for example, as shown in FIG. 1, in the state where the catalyst is poisoned by HC (see FIG. 1B), the state where no HC poisoning has occurred. Compared with (see (A) of FIG. 1), the output value of the downstream side exhaust gas sensor becomes earlier after the upstream side air-fuel ratio (inflow gas air-fuel ratio) is switched from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. It starts to change toward a value indicating a rich air-fuel ratio.

即ち、時刻t0にて上流側空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えた場合、触媒がHC被毒していない状態では、時刻t2以降において下流側排ガスセンサの出力値がリッチ空燃比を示す値に向けて急激に変化し始める。これに対し、触媒がHC被毒している状態では、時刻t2よりも早い時刻である時刻t1において下流側排ガスセンサの出力値がリッチ空燃比を示す値に向けて相対的に穏やかに変化し始める。   That is, when the upstream air-fuel ratio is switched from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio at time t0, the output value of the downstream side exhaust gas sensor becomes rich air-fuel ratio after time t2 in a state where the catalyst is not HC poisoned. It starts to change rapidly toward the value indicating. In contrast, when the catalyst is poisoned by HC, the output value of the downstream side exhaust gas sensor changes relatively gently toward the value indicating the rich air-fuel ratio at time t1, which is a time earlier than time t2. start.

この現象により、HC被毒している状態では、上流側空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えてから下流側排ガスセンサの出力値がリッチ空燃比を示す値に達するまでの期間が短くなる。このため、触媒の酸素吸蔵能力が同じであっても、HC被毒している状態では、HC被毒していない状態に比べ、算出される最大酸素吸蔵量が小さくなる場合がある。その結果、従来装置は、触媒が劣化していないにも拘らず、最大酸素吸蔵量が所定の閾値以下となるために触媒が劣化したと誤判定する虞がある。   Due to this phenomenon, in the HC poisoning state, there is a period from when the upstream air-fuel ratio is switched from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio until the output value of the downstream exhaust gas sensor reaches a value indicating the rich air-fuel ratio. Shorter. For this reason, even if the oxygen storage capacity of the catalyst is the same, the calculated maximum oxygen storage amount may be smaller in the HC poisoning state than in the HC poisoning state. As a result, the conventional apparatus may erroneously determine that the catalyst has deteriorated because the maximum oxygen storage amount is not more than a predetermined threshold value even though the catalyst has not deteriorated.

なお、この現象は、HC被毒により、触媒の一部が酸素を放出し難くなることにより発生すると推察される。即ち、この現象は、触媒に吸蔵されている酸素の一部が放出されないことにより、この放出されない酸素が触媒に未だ残っているにも拘らず、触媒へ流入した未燃成分の一部が触媒を通り抜けてしまうことにより起こると推察される。   This phenomenon is presumed to occur when a part of the catalyst becomes difficult to release oxygen due to HC poisoning. That is, this phenomenon is caused by the fact that some of the unburned components that have flowed into the catalyst remain in the catalyst despite the fact that some of the oxygen stored in the catalyst is not released and this unreleased oxygen still remains in the catalyst. It is inferred to occur by passing through.

同様に、図2に示したように、上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えた場合、触媒のS被毒(硫黄被毒)が発生している状態では、S被毒が発生していない状態に比較して、上流側空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられた後に下流側排ガスセンサの出力値が早期にリーン空燃比を示す値に向けて変化し始める。   Similarly, as shown in FIG. 2, when the upstream air-fuel ratio is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, S poisoning occurs in a state where the catalyst is poisoned with sulfur (sulfur poisoning). Compared to the state where no air-conditioning occurs, after the upstream air-fuel ratio is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the output value of the downstream exhaust gas sensor changes toward the value indicating the lean air-fuel ratio earlier. start.

即ち、時刻t1にて上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えた場合、触媒がS被毒していない状態では、時刻t4以降において下流側排ガスセンサの出力値がリーン空燃比を示す値に向けて急激に変化し始める(図2の(A)を参照。)。これに対し、触媒がS被毒している状態では、時刻t4よりも早い時刻である時刻t2において下流側排ガスセンサの出力値がリーン空燃比を示す値に向けて相対的に穏やかに変化し始める(図2の(B)を参照。)。   That is, when the upstream air-fuel ratio is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio at time t1, the output value of the downstream side exhaust gas sensor becomes the lean air-fuel ratio after time t4 when the catalyst is not poisoned with S. It starts to change rapidly toward the value indicating (see FIG. 2A). On the other hand, in the state where the catalyst is poisoned with sulfur, the output value of the downstream side exhaust gas sensor changes relatively gently toward the value indicating the lean air-fuel ratio at time t2, which is a time earlier than time t4. Start (see FIG. 2B).

この現象により、S被毒している状態では、上流側空燃比をリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えてから下流側排ガスセンサの出力値がリーン空燃比を示す値に達するまでの期間が短くなる。このため、触媒の酸素吸蔵能力が同じであっても、S被毒している状態では、S被毒していない状態に比べ、算出される最大酸素吸蔵量が小さくなる場合がある。その結果、従来装置は、触媒が劣化していないにも拘らず、最大酸素吸蔵量が所定の閾値以下となるために触媒が劣化したと誤判定する虞がある。   Due to this phenomenon, in the S poisoning state, there is a period from when the upstream air-fuel ratio is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio until the output value of the downstream exhaust gas sensor reaches a value indicating the lean air-fuel ratio. Shorter. For this reason, even if the oxygen storage capacity of the catalyst is the same, the calculated maximum oxygen storage amount may be smaller in the S-poisoned state than in the non-S-poisoned state. As a result, the conventional apparatus may erroneously determine that the catalyst has deteriorated because the maximum oxygen storage amount is not more than a predetermined threshold value even though the catalyst has not deteriorated.

なお、この現象は、S被毒により、触媒の一部が酸素を吸蔵し難くなることにより発生すると推察される。即ち、この現象は、触媒の一部が酸素を吸蔵し難くなることにより、S被毒がなければ更に酸素を吸蔵できるにも拘らず、触媒へ流入した酸素の一部が触媒を通り抜けてしまうことにより起こると推察される。   Note that this phenomenon is presumed to occur when a part of the catalyst becomes difficult to occlude oxygen due to S poisoning. In other words, this phenomenon makes it difficult for some of the catalyst to occlude oxygen, so that even if oxygen is not occluded without S poisoning, part of the oxygen that flows into the catalyst passes through the catalyst. It is presumed that this happens.

この発明は、上述の問題を解決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、触媒にHC被毒及び/又はS被毒が発生している場合に、触媒が劣化していると誤判定する可能性を低減した触媒劣化判定装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a catalyst deterioration determination device that reduces the possibility of erroneous determination that a catalyst has deteriorated when HC poisoning and / or S poisoning occurs in the catalyst. It is to provide.

本発明の触媒劣化判定装置(以下、「本発明装置」と称呼する。)は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の下流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する下流側排ガスセンサと、前記排気通路の前記触媒の上流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する上流側排ガスセンサと、空燃比制御部と、指標値算出部と、劣化判定部と、を備える。   The catalyst deterioration determination device of the present invention (hereinafter referred to as “the device of the present invention”) is provided at a downstream position of the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the position. A downstream exhaust gas sensor that outputs a value, an upstream exhaust gas sensor that outputs a value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that is provided at the upstream position of the catalyst in the exhaust passage, and that flows through the same position; an air-fuel ratio control unit; and an indicator A value calculating unit; and a deterioration determining unit.

前記空燃比制御部は、以下に述べるアクティブ空燃比制御を実行する。
即ち、前記空燃比制御部は、
前記触媒に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比を、
(1)前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリーン判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリッチであるリッチ空燃比に設定し、
(2)前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリッチ判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリーンであるリーン空燃比に設定する。
The air-fuel ratio control unit performs active air-fuel ratio control described below.
That is, the air-fuel ratio control unit
The inflow gas air-fuel ratio, which is the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst,
(1) When the output of the downstream side exhaust gas sensor passes through a predetermined lean determination threshold and changes to an output showing a lean air-fuel ratio compared to the stoichiometric air-fuel ratio, it is rich compared to the stoichiometric air-fuel ratio. Set to rich air-fuel ratio,
(2) When the output of the downstream side exhaust gas sensor passes through a predetermined rich determination threshold and changes to an output indicating a rich air-fuel ratio compared to the stoichiometric air-fuel ratio, it is lean compared to the stoichiometric air-fuel ratio. Set to lean air-fuel ratio.

前記指標値算出部は、
前記アクティブ空燃比制御中に前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの一方から他方に切り替えられた第1時点から次に同流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの前記他方から前記一方に切り替えられる第2時点までの期間(即ち、第1期間)において前記上流側排ガスセンサの出力に基いて前記触媒の酸素吸蔵能力(例えば、最大酸素吸蔵量)を示す指標値を算出する。
The index value calculation unit
From the first time point when the inflow gas air-fuel ratio is switched from one of the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control to the other, the inflow gas air-fuel ratio is the rich air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio. The oxygen storage capacity (for example, maximum oxygen storage) of the catalyst based on the output of the upstream side exhaust gas sensor during a period from the other of the lean air-fuel ratios to the second time point when the one is switched to the one (that is, the first period). An index value indicating (quantity) is calculated.

前記劣化判定部は、前記算出された指標値に応じた値である触媒劣化判定パラメータに基いて前記触媒の劣化判定を行う。   The deterioration determination unit determines the deterioration of the catalyst based on a catalyst deterioration determination parameter that is a value corresponding to the calculated index value.

更に、前記劣化判定部は、以下に述べる「第1処理及び第2処理」のうちの少なくとも一方の処理を実行するように構成されている。   Furthermore, the deterioration determination unit is configured to execute at least one of “first process and second process” described below.

第1処理は、「前記第1期間における前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比に設定されている場合」に行なわれる処理である。
第1処理は、「当該第1期間の開始時点である前記第1時点」から、「前記下流側排ガスセンサの出力が前記リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比に対応するリッチ側積算基準値に到達する終了時点」まで、の第2期間において、「前記下流側排ガスセンサの出力と前記リッチ側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値」として取得し、
「前記第2期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第1判定禁止閾値以下であるとき、当該第1期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない処理である。
The first process is a process performed when “the inflow gas air-fuel ratio in the first period is set to the rich air-fuel ratio”.
The first process corresponds to an air-fuel ratio that is richer than an air-fuel ratio at which the output of the downstream side exhaust gas sensor corresponds to the lean determination threshold value from the “first time point that is the start time point of the first period”. In the second period until the end point when the rich side integrated reference value is reached, the integrated value obtained by integrating the magnitude of the deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor and the rich side integrated reference value or the integrated value Obtain a value with a certain value added as the integrated value for judgment,
The index value calculated in the first period when the ratio of the acquired integrated value for determination to the value proportional to the length of the second period is equal to or less than a predetermined first determination prohibition threshold. Is a process that is not used for determining the deterioration of the catalyst.

第2処理は、「前記第1期間における前記流入ガス空燃比が前記リーン空燃比に設定されている場合」に行なわれる処理である。
第2処理は、「当該第1期間の開始時点である前記第1時点」から、「前記下流側排ガスセンサの出力が前記リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比に対応するリーン側積算基準値に到達する終了時点」まで、の第3期間において、「前記下流側排ガスセンサの出力と前記リーン側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値」として取得し、
「前記第3期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第2判定禁止閾値以下であるとき、当該第1期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない処理である。
The second process is a process performed when “the inflow gas air-fuel ratio in the first period is set to the lean air-fuel ratio”.
The second process corresponds to an air / fuel ratio that is leaner than an air / fuel ratio at which the output of the downstream side exhaust gas sensor corresponds to the rich determination threshold value from “the first time that is the start time of the first period”. In the third period up to the “end point at which the lean side integration reference value is reached”, the integrated value obtained by integrating the magnitude of the deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor and the lean side integration reference value or the integrated value Obtain a value with a certain value added as the integrated value for judgment,
The index value calculated in the first period when the ratio of the acquired integrated value for determination to a value proportional to the length of the third period is equal to or less than a predetermined second determination prohibition threshold. Is a process that is not used for determining the deterioration of the catalyst.

前記第1処理及び前記第2処理において、「指標値を劣化判定に用いない」ことは、
前記指標値に基いて得られた触媒劣化判定パラメータを用いてなされた「触媒の劣化判定」を無効にする(正式な劣化判定と見做さない)こと、
前記指標値を触媒劣化判定パラメータの元データとして用いないこと、及び、
触媒劣化判定パラメータが前記指標値に基いて得られている場合には、その触媒劣化判定パラメータを前記劣化判定に用いないこと、
等を含む。
In the first process and the second process, “not using an index value for deterioration determination”
Invalidating (degradation determination of catalyst) made using the catalyst deterioration determination parameter obtained based on the index value (not regarded as a formal deterioration determination);
Not using the index value as the original data of the catalyst deterioration determination parameter; and
If the catalyst deterioration determination parameter is obtained based on the index value, do not use the catalyst deterioration determination parameter for the deterioration determination;
Etc.

前述したように、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比(触媒に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比)がリッチ空燃比である場合、HC被毒が発生していないときの下流側排ガスセンサの出力は急激にリーン空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へと変化する。従って、図5に示したように、「前記第2期間の長さに比例する値(例えば、図5の領域S1の面積と領域S2の面積の和)」に対する「前記判定用積算値(例えば、図5の領域S1の面積)」の比は相対的に大きい。   As described above, during the active air-fuel ratio control, when the upstream air-fuel ratio (the inflow gas air-fuel ratio that is the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst) is a rich air-fuel ratio, the downstream when no HC poisoning occurs The output of the side exhaust gas sensor suddenly changes from a value indicating a lean air-fuel ratio to a value indicating a rich air-fuel ratio. Therefore, as shown in FIG. 5, “the integrated value for determination (for example, The ratio of “area S1 in FIG. 5)” is relatively large.

これに対し、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比がリッチ空燃比である場合、HC被毒が発生しているときの下流側排ガスセンサの出力は穏やかにリーン空燃比を示す値からリッチ空燃比を示す値へと変化する。従って、図6に示したように、「前記第2期間の長さに比例する値(例えば、図6の領域S1の面積と領域S2の面積の和)」に対する「前記判定用積算値(例えば、図6の領域S1の面積)」の比は相対的に小さい。   On the other hand, when the upstream air-fuel ratio is the rich air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control, the output of the downstream exhaust gas sensor when HC poisoning occurs gently changes the rich air-fuel ratio from the value indicating the lean air-fuel ratio. It changes to a value indicating the fuel ratio. Therefore, as shown in FIG. 6, “the integrated value for determination (for example, The ratio of “area S1 in FIG. 6)” is relatively small.

従って、上記「比」が第1判定禁止閾値よりも大きい場合にはHC被毒は発生していないが、上記「比」が第1判定禁止閾値以下である場合にはHC被毒が発生していると判定することができる。   Therefore, HC poisoning does not occur when the “ratio” is larger than the first determination prohibition threshold, but HC poisoning occurs when the “ratio” is equal to or less than the first determination prohibition threshold. Can be determined.

そこで、上述したように、前記劣化判定部は、「前記第2期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第1判定禁止閾値以下であるとき、当該第1期間(即ち、HC被毒が発生している可能性が高い第2期間を含む期間)において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない。   Therefore, as described above, the deterioration determination unit has a ratio of “the acquired integrated value for determination” to “a value proportional to the length of the second period” equal to or less than a predetermined first determination prohibition threshold. At this time, the index value calculated in the first period (that is, the period including the second period in which the possibility of occurrence of HC poisoning is high) is not used for the deterioration determination of the catalyst.

この結果、触媒にHC被毒が発生していることに起因して、劣化していない触媒を劣化していると誤判定する可能性を低減することができる。   As a result, it is possible to reduce the possibility of erroneous determination that a catalyst that has not deteriorated is deteriorated due to the occurrence of HC poisoning in the catalyst.

同様に、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比(流入ガス空燃比)がリーン空燃比である場合、S被毒が発生していないときの下流側排ガスセンサの出力は急激にリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値へと変化する。従って、図8に示したように、「前記第3期間の長さに比例する値(例えば、図8の領域S3の面積と領域S4の面積の和)」に対する「前記判定用積算値(例えば、図8の領域S4の面積)」の比は相対的に大きい。   Similarly, when the upstream air-fuel ratio (inflow gas air-fuel ratio) is the lean air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control, the output of the downstream exhaust gas sensor when the S poisoning is not occurring rapidly increases the rich air-fuel ratio. It changes from the value shown to the value showing the lean air-fuel ratio. Accordingly, as shown in FIG. 8, “the integrated value for determination (for example, the value proportional to the length of the third period (for example, the sum of the area of the region S3 and the area of the region S4 in FIG. 8)”). The ratio of the area of the region S4 in FIG. 8) ”is relatively large.

これに対し、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比がリーン空燃比である場合、S被毒が発生しているときの下流側排ガスセンサの出力は穏やかにリッチ空燃比を示す値からリーン空燃比を示す値へと変化する。従って、図9に示したように、「前記第3期間の長さに比例する値(例えば、図9の領域S3の面積と領域S4の面積の和)」に対する「前記判定用積算値(例えば、図9の領域S4の面積)」の比は相対的に小さい。   On the other hand, when the upstream air-fuel ratio is the lean air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control, the output of the downstream exhaust gas sensor when the S poisoning occurs is gently reduced from the value indicating the rich air-fuel ratio. It changes to a value indicating the fuel ratio. Accordingly, as shown in FIG. 9, “the integrated value for determination (for example, , The area of the area S4 in FIG. 9) ”is relatively small.

従って、上記「比」が第2判定禁止閾値よりも大きい場合にはS被毒は発生していないが、上記「比」が第2判定禁止閾値以下である場合にはS被毒が発生していると判定することができる。   Accordingly, S poisoning does not occur when the “ratio” is larger than the second determination prohibition threshold, but S poisoning occurs when the “ratio” is equal to or less than the second determination prohibition threshold. Can be determined.

そこで、上述したように、前記劣化判定部は、「前記第3期間の長さに比例する値」に対する「前記取得した判定用積算値」の比が、所定の第2判定禁止閾値以下であるとき、当該第1期間(即ち、S被毒が発生している可能性が高い第3期間を含む期間)において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない。   Therefore, as described above, the deterioration determination unit has a ratio of “the acquired integrated value for determination” to “a value proportional to the length of the third period” equal to or less than a predetermined second determination prohibition threshold. At this time, the index value calculated in the first period (that is, the period including the third period in which the possibility of occurrence of S poisoning is high) is not used for determining the deterioration of the catalyst.

この結果、触媒にS被毒が発生していることに起因して、劣化していない触媒を劣化していると誤判定する可能性を低減することができる。   As a result, it is possible to reduce the possibility of erroneously determining that an undegraded catalyst has deteriorated due to the occurrence of S poisoning in the catalyst.

本発明の他の目的、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の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 present invention will be readily understood from the description of the embodiments of the present invention described with reference to the following drawings.

触媒がHC被毒していない状態及びHC被毒している状態における下流側排ガスセンサの出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the downstream exhaust gas sensor in the state where the catalyst is not HC poisoned and the state where HC is poisoned. 触媒が硫黄被毒していない状態及び硫黄被毒している状態における下流側排ガスセンサの出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the downstream exhaust gas sensor in the state which the catalyst is not sulfur poisoning, and the state which is sulfur poisoning. 本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置及びその装置を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of a catalyst deterioration determination device according to an embodiment of the present invention and an internal combustion engine to which the device is applied. 図3に示した触媒の酸素吸蔵能力を算出する場合の目標空燃比、下流側排ガスセンサ出力及び酸素吸蔵放出量を示したタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart showing a target air-fuel ratio, downstream exhaust gas sensor output, and oxygen storage / release amount when calculating the oxygen storage capacity of the catalyst shown in FIG. 3. FIG. HC被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。6 is a time chart showing an output of a downstream side exhaust gas sensor and a target air-fuel ratio when HC poisoning has not occurred. HC被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。6 is a time chart showing an output of a downstream side exhaust gas sensor and a target air-fuel ratio when HC poisoning occurs. 図3に示したECU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。It is the flowchart which showed the routine which CPU of ECU shown in FIG. 3 performs. S被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the output and the target air fuel ratio of the downstream exhaust gas sensor when S poisoning has not occurred. S被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサの出力と目標空燃比とを示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the output and the target air fuel ratio of the downstream side exhaust gas sensor when S poisoning has occurred. 図3に示したECU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。It is the flowchart which showed the routine which CPU of ECU shown in FIG. 3 performs. 従来の触媒劣化判定装置における、上流側空燃比、下流側排ガスセンサ出力及び触媒の酸素吸蔵量の変化を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the change in the upstream air-fuel ratio, the downstream exhaust gas sensor output, and the oxygen storage amount of a catalyst in the conventional catalyst deterioration determination apparatus.

以下、本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置(以下、単に、「本判定装置」と称呼する。)について説明する。   Hereinafter, a catalyst deterioration determination device according to an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “the determination device”) will be described.

(構成)
本判定装置は、図3に示した内燃機関(以下、「機関」と称呼する。)10に適用される。機関10は、直列4気筒・火花点火式・ガソリン噴射式の周知のエンジンである。機関10は本体部20を備える。本体部20には、本体部20に形成された気筒にガソリン混合気を供給するための吸気系統30と、気筒からの排ガスを外部に放出するための排気系統40と、が接続されている。
(Constitution)
This determination apparatus is applied to the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 10 shown in FIG. The engine 10 is a well-known engine of inline 4-cylinder, spark ignition type, and gasoline injection type. The engine 10 includes a main body 20. Connected to the main body 20 are an intake system 30 for supplying a gasoline mixture to a cylinder formed in the main body 20 and an exhaust system 40 for releasing exhaust gas from the cylinder to the outside.

吸気系統30は、吸気管及びインテークマニホールドを含む吸気通路部31を備える。吸気通路部31には、吸気管の通路断面積を変更可能なスロットル弁32と、スロットル弁32を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ33とが備えられている。更に、吸気系統30は、吸気通路部31のインテークマニホールド内部へ燃料を噴射するインジェクタ34を備えている。   The intake system 30 includes an intake passage portion 31 including an intake pipe and an intake manifold. The intake passage portion 31 includes a throttle valve 32 that can change the passage cross-sectional area of the intake pipe, and a throttle valve actuator 33 that rotationally drives the throttle valve 32. Further, the intake system 30 includes an injector 34 that injects fuel into the intake manifold of the intake passage portion 31.

排気系統40は、エキゾーストマニホールド及び排気管を含み、排気通路を構成する排気通路部41を備える。エキゾーストマニホールドの集合部又はこの集合部より下流の排気通路には触媒(酸素吸蔵機能を備える三元触媒)42が配設されている。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold and an exhaust pipe, and includes an exhaust passage portion 41 that constitutes an exhaust passage. A catalyst (a three-way catalyst having an oxygen storage function) 42 is disposed in the exhaust manifold or at an exhaust passage downstream of the exhaust manifold.

本判定装置は、電気制御装置(以下、「ECU」と称呼する。)50を備える。ECU50は、CPU、ROM及びRAM等を備えたマイクロコンピュータを含む電子回路装置である。ECU50は、スロットル弁アクチュエータ33、複数のインジェクタ34、上流側排ガスセンサ51、下流側排ガスセンサ52、図示しない複数のセンサ及び図示しない複数のアクチュエータ等と接続されている。   The determination apparatus includes an electric control device (hereinafter referred to as “ECU”) 50. The ECU 50 is an electronic circuit device including a microcomputer that includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ECU 50 is connected to a throttle valve actuator 33, a plurality of injectors 34, an upstream side exhaust gas sensor 51, a downstream side exhaust gas sensor 52, a plurality of sensors (not shown), a plurality of actuators (not shown), and the like.

上流側排ガスセンサ(上流側空燃比センサ)51は、排気通路部41に配設されている。より具体的には、上流側排ガスセンサ51は、エキゾーストマニホールドの集合部又はこの集合部より下流位置であり且つ触媒42の上流位置に設けられ、その配設位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力するようになっている。上流側排ガスセンサ51は、限界電流式空燃比センサであり、排ガスの空燃比が大きいほど(リーンであるほど)大きい値を出力するようになっている。   An upstream exhaust gas sensor (upstream air-fuel ratio sensor) 51 is disposed in the exhaust passage portion 41. More specifically, the upstream side exhaust gas sensor 51 is provided at the exhaust manifold assembly part or at a downstream position from the assembly part and at an upstream position of the catalyst 42, and according to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the installation position. A value is output. The upstream side exhaust gas sensor 51 is a limiting current type air-fuel ratio sensor, and outputs a larger value as the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger (lean).

下流側排ガスセンサ(下流側空燃比センサ)52は、排気通路部41に配設されている。より具体的には、下流側排ガスセンサ52は、触媒42の下流位置に設けられ、その配設位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力するようになっている。下流側排ガスセンサ52は、濃淡電池型の酸素濃度センサ(O2センサ)であり、排ガスの空燃比がリッチ空燃比であるとき約0.9(V)、排ガスの空燃比がリーン空燃比であるとき約0.1(V)、排ガスの空燃比が理論空燃比であるとき約0.5(V)、の電圧(値)を出力するようになっている。下流側排ガスセンサ52の出力は、周知なように、下流側排ガスセンサ52の配設位置を流れる排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するとき急激に減少し、下流側排ガスセンサ52の配設位置を流れる排ガスの空燃比がリーン空燃比らリッチ空燃比へと変化するとき急激に増大する。   A downstream exhaust gas sensor (downstream air-fuel ratio sensor) 52 is disposed in the exhaust passage portion 41. More specifically, the downstream side exhaust gas sensor 52 is provided at a downstream position of the catalyst 42 and outputs a value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the arrangement position. The downstream exhaust gas sensor 52 is a concentration cell type oxygen concentration sensor (O2 sensor). When the air-fuel ratio of the exhaust gas is a rich air-fuel ratio, it is about 0.9 (V), and the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, a voltage (value) of about 0.5 (V) is output. As is well known, the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 rapidly decreases when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the position where the downstream side exhaust gas sensor 52 is disposed changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the sensor 52 changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, it rapidly increases.

ECU50は、スロットル弁アクチュエータ33及びインジェクタ34等に駆動信号を送ることができる。更に、ECU50は、上流側排ガスセンサ51の出力、下流側排ガスセンサ52の出力及び他のセンサかららの出力を受信することができる。   The ECU 50 can send drive signals to the throttle valve actuator 33, the injector 34, and the like. Further, the ECU 50 can receive the output of the upstream side exhaust gas sensor 51, the output of the downstream side exhaust gas sensor 52, and the output from other sensors.

(触媒劣化判定の概要)
以下、本判定装置が実行する触媒劣化判定方法について図4を参照しながら説明する。本判定装置は、触媒42が劣化しているか否かを判定するために、触媒42の最大酸素吸蔵量を「触媒42の酸素吸蔵能力を示す指標値」として算出する。
(Outline of catalyst deterioration judgment)
Hereinafter, the catalyst deterioration determination method executed by the determination apparatus will be described with reference to FIG. This determination device calculates the maximum oxygen storage amount of the catalyst 42 as “an index value indicating the oxygen storage capacity of the catalyst 42” in order to determine whether or not the catalyst 42 has deteriorated.

なお、本判定装置は、下流側排ガスセンサの出力がリッチ判定電圧(理論空燃比に相当する0.5(V)と下流側排ガスセンサの最大電圧に相当する0.9(V)との間に設定された電圧)未満から同リッチ判定電圧以上へと増大したとき、下流側排ガスセンサの出力がリッチ空燃比を示す値に変化したと判定する。リッチ判定電圧は、「リッチ判定用閾値」とも称呼される。   In this determination apparatus, the output of the downstream side exhaust gas sensor is between the rich determination voltage (0.5 (V) corresponding to the theoretical air-fuel ratio and 0.9 (V) corresponding to the maximum voltage of the downstream side exhaust gas sensor. When the voltage increases from less than (the voltage set to 1) to the rich determination voltage or more, it is determined that the output of the downstream exhaust gas sensor has changed to a value indicating the rich air-fuel ratio. The rich determination voltage is also referred to as a “rich determination threshold”.

更に、本判定装置は、下流側排ガスセンサの出力がリーン判定電圧(理論空燃比に相当する0.5(V)と下流側排ガスセンサの最小電圧に相当する0.1(V)との間に設定された電圧)よりも大きい値から同リーン判定電圧以下へと減少したとき、下流側排ガスセンサの出力がリーン空燃比を示す値に変化したと判定する。リーン判定電圧は、「リーン判定用閾値」とも称呼される。   Further, the determination apparatus is configured such that the output of the downstream side exhaust gas sensor is between the lean determination voltage (0.5 (V) corresponding to the theoretical air-fuel ratio and 0.1 (V) corresponding to the minimum voltage of the downstream side exhaust gas sensor. When the output voltage of the downstream side exhaust gas sensor has decreased to a value indicative of a lean air-fuel ratio, the value decreases to a value equal to or less than the lean determination voltage. The lean determination voltage is also referred to as a “lean determination threshold”.

最大酸素吸蔵量を算出するために、本判定装置は特許文献1に記載された「アクティブ空燃比制御」を行い、触媒42に流入する排ガスの空燃比(即ち、流入ガス空燃比)をリッチ空燃比とリーン空燃比との間で交互に切り替える。この流入ガス空燃比の切り替えは、目標空燃比(上流側目標空燃比、即ち、機関に供給される混合気の空燃比の目標値)が切り替えられることにより達成される。   In order to calculate the maximum oxygen storage amount, this determination apparatus performs “active air-fuel ratio control” described in Patent Document 1, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 42 (that is, the inflowing gas air-fuel ratio) is set to the rich air. Alternately switch between fuel ratio and lean air-fuel ratio. The switching of the inflow gas air-fuel ratio is achieved by switching the target air-fuel ratio (upstream target air-fuel ratio, that is, the target value of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine).

アクティブ空燃比制御が図4の時刻t1にて開始され、時刻t2に示したように目標空燃比がリーン空燃比(目標リーン空燃比)からリッチ空燃比(目標リッチ空燃比)に切り替えられた場合、触媒42に流入する未燃成分が触媒から放出される酸素により浄化(酸化)されるので、触媒42の下流に未燃成分が流出しない。そのため、下流側排ガスセンサ52の出力はリーン空燃比を示す値を暫くの間維持する。その後、触媒42に吸蔵されている酸素の殆どが触媒42に流入する未燃成分の酸化のために消費されると、触媒42の下流に未燃成分を含む排ガス(リッチ空燃比の排ガス)が流出する。その結果、下流側排ガスセンサ52の出力は時刻t3にてリッチ空燃比を示す値(リッチ判定電圧以上の値)へ変化する。   When the active air-fuel ratio control is started at time t1 in FIG. 4 and the target air-fuel ratio is switched from the lean air-fuel ratio (target lean air-fuel ratio) to the rich air-fuel ratio (target rich air-fuel ratio) as shown at time t2. Since the unburned components flowing into the catalyst 42 are purified (oxidized) by oxygen released from the catalyst, the unburned components do not flow out downstream of the catalyst 42. Therefore, the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 maintains a value indicating the lean air-fuel ratio for a while. Thereafter, when most of the oxygen stored in the catalyst 42 is consumed for the oxidation of the unburned component flowing into the catalyst 42, the exhaust gas containing the unburned component (rich air-fuel ratio exhaust gas) is downstream of the catalyst 42. leak. As a result, the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 changes to a value indicating a rich air-fuel ratio (a value equal to or higher than the rich determination voltage) at time t3.

更に、時刻t3にて下流側排ガスセンサ52の出力がリッチ空燃比を示す値へ変化したことにともなって、目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比(目標リーン空燃比)に切り替えられた場合、触媒42に流入する酸素が触媒に吸蔵される。そのため、触媒42の下流に酸素が流出しない。従って、下流側排ガスセンサ52の出力はリッチ空燃比を示す値を暫くの間維持する。その後、触媒42の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に到達して触媒42が酸素を吸蔵しきれなくなると、触媒42の下流に酸素を含む排ガス(リーン空燃比の排ガス)が流出する。その結果、下流側排ガスセンサ52の出力は時刻t4にてリーン空燃比を示す値(リーン判定電圧以下の値)へ変化する。   Furthermore, the target air-fuel ratio is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio (target lean air-fuel ratio) as the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 changes to a value indicating the rich air-fuel ratio at time t3. The oxygen flowing into the catalyst 42 is occluded by the catalyst. For this reason, oxygen does not flow downstream of the catalyst 42. Therefore, the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 maintains a value indicating the rich air-fuel ratio for a while. Thereafter, when the oxygen storage amount of the catalyst 42 reaches the maximum oxygen storage amount and the catalyst 42 cannot store the oxygen, exhaust gas containing oxygen (exhaust gas with a lean air-fuel ratio) flows out downstream of the catalyst 42. As a result, the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 changes to a value indicating a lean air-fuel ratio (a value equal to or less than the lean determination voltage) at time t4.

本判定装置は、アクティブ空燃比制御の実行中、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されている期間(第1期間)Δthにおいて、触媒42が放出する酸素の総量を算出する。より具体的に述べると、本判定装置は、期間Δthにおいて、上記(1)式と同じ下記の(5)式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量(酸素放出変化量)ΔO2を算出する。更に、本判定装置は、期間Δthにおいて、上記(2)式と同じ下記の(6)式に従って変化量ΔO2を積算して積算値を計算する。そして、本判定装置は、第1期間の終了時点(即ち、時刻t3)での積算値を「酸素吸蔵能力を示す指標値、即ち、最大酸素吸蔵量Cmaxh」として算出する。

ΔO2=0.23・mrf・(stoich - abyfs) ・・・(5)

Cmaxh=ΣΔO2(積算区間t=t2〜t3) ・・・(6)
This determination device calculates the total amount of oxygen released by the catalyst 42 during the period (first period) Δth in which the target air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio during execution of the active air-fuel ratio control. More specifically, the determination apparatus calculates a change amount (oxygen release change amount) ΔO2 per unit time of the oxygen storage amount according to the following equation (5) that is the same as the equation (1) in the period Δth. . Furthermore, this determination apparatus calculates the integrated value by accumulating the change amount ΔO2 according to the following equation (6) that is the same as the equation (2) in the period Δth. Then, the determination apparatus calculates the integrated value at the end point of the first period (that is, time t3) as “an index value indicating the oxygen storage capacity, that is, the maximum oxygen storage amount Cmaxh”.

ΔO2 = 0.23 ・ mrf ・ (stoich-abyfs) (5)

Cmaxh = ΣΔO2 (integration interval t = t2 to t3) (6)

更に、本判定装置は、アクティブ空燃比制御の実行中、目標空燃比がリーン空燃比に設定されている期間(第1期間)Δtkにおいて、触媒42が吸蔵する酸素の総量を算出する。より具体的に述べると、本判定装置は、期間Δtkにおいて、下記の(7)式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量(酸素吸蔵変化量)ΔO2を算出する。更に、本判定装置は、期間Δtkにおいて、下記の(8)式に従って変化量ΔO2を積算して積算値を計算する。そして、本判定装置は、期間Δtkの終了時点(即ち、時刻t4)での積算値を「酸素吸蔵能力を示す指標値、即ち、最大酸素吸蔵量Cmaxk」として算出する。

ΔO2=0.23・mrf・(abyfs - stoich) ・・・(7)

Cmaxk=ΣΔO2(積算区間t=t3〜t4) ・・・(8)
Further, the present determination device calculates the total amount of oxygen stored in the catalyst 42 during the period (first period) Δtk in which the target air-fuel ratio is set to the lean air-fuel ratio during execution of the active air-fuel ratio control. More specifically, the determination apparatus calculates a change amount (oxygen storage change amount) ΔO2 per unit time of the oxygen storage amount according to the following equation (7) in the period Δtk. Further, this determination apparatus calculates an integrated value by accumulating the change amount ΔO2 according to the following equation (8) in the period Δtk. Then, the determination device calculates the integrated value at the end of the period Δtk (that is, time t4) as “an index value indicating the oxygen storage capacity, that is, the maximum oxygen storage amount Cmaxk”.

ΔO2 = 0.23 ・ mrf ・ (abyfs-stoich) (7)

Cmaxk = ΣΔO2 (integration interval t = t3 to t4) (8)

本判定装置は、最大酸素吸蔵量Cmaxh及び最大酸素吸蔵量Cmaxkをそれぞれ複数(例えば、各6個)取得し、それらの平均値を「酸素吸蔵能力を示す指標値に応じた値(即ち、触媒劣化判定パラメータ)」として取得する。そして、本判定装置は、触媒劣化判パラメータが所定の閾値(劣化した触媒の最大酸素吸蔵量に応じた値)以下であるとき、触媒42が劣化したと判定する。   This determination apparatus acquires a plurality of maximum oxygen storage amounts Cmaxh and maximum oxygen storage amounts Cmaxk (for example, 6 each), and calculates an average value thereof as “a value corresponding to an index value indicating oxygen storage capacity (ie, catalyst Deterioration determination parameter) ”. The determination apparatus determines that the catalyst 42 has deteriorated when the catalyst deterioration determination parameter is equal to or less than a predetermined threshold (a value corresponding to the maximum oxygen storage amount of the deteriorated catalyst).

(HC被毒の判定方法)
本判定装置は、「触媒のHC被毒」が発生していると判定したとき、そのときに取得された最大酸素吸蔵量Cmaxhを破棄する(触媒劣化判定用パラメータの元データとして使用しない。)。以下、この点について説明する。
(HC poisoning judgment method)
When it is determined that “catalyst HC poisoning” has occurred, this determination device discards the maximum oxygen storage amount Cmaxh acquired at that time (not used as original data for the catalyst deterioration determination parameter). . Hereinafter, this point will be described.

図1を参照しながら説明したように、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比(流入ガス空燃比)がリッチ空燃比である場合、触媒にHC被毒が発生しているか否かに応じて、下流側排ガスセンサ52の出力波形は大きく相違する。   As described with reference to FIG. 1, when the upstream air-fuel ratio (inflow gas air-fuel ratio) is a rich air-fuel ratio during active air-fuel ratio control, depending on whether HC poisoning has occurred in the catalyst. The output waveform of the downstream side exhaust gas sensor 52 is greatly different.

より具体的に述べると、図5はHC被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサ52の出力波形を示し、図6はHC被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサ52の出力波形を示している。   More specifically, FIG. 5 shows an output waveform of the downstream side exhaust gas sensor 52 when HC poisoning does not occur, and FIG. 6 shows the downstream side exhaust gas sensor 52 when HC poisoning occurs. The output waveform is shown.

これらの波形の相違を区別するため、本判定装置は以下に述べる「比=X/Y」を算出する。この比の分子Xは、リッチ側積算基準値と下流側排ガスセンサ52の出力との偏差を、アクティブ空燃比制御中の「リーン・リッチ切替え時点t1」から、下流側排ガスセンサ52の出力がリッチ側積算基準値に到達する終了時点t2まで、の期間(第2期間Δt2)において、下流側排ガスセンサ52の出力とリッチ側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値である。なお、リーン・リッチ切替え時点は、アクティブ空燃比制御中に流入ガス空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられた時点であり、第1時点とも称呼される。即ち、分子Xは、図5及び図6において点A−B−Pを結ぶ線により囲まれた領域S1の面積である。リッチ側積算基準値は、「リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比」に対応する「下流側排ガスセンサ52の出力に対応した電圧」である。本例において、リッチ側積算基準値はリッチ判定用閾値(リッチ判定電圧)と同じ値に設定されている。   In order to distinguish these waveform differences, the determination apparatus calculates “ratio = X / Y” described below. The numerator X of this ratio indicates the difference between the rich side integrated reference value and the output of the downstream side exhaust gas sensor 52, and the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 is rich from the "lean / rich switching time t1" during active air-fuel ratio control. This is an integrated value obtained by integrating the magnitude of the deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 and the rich-side integrated reference value in a period (second period Δt2) until the end point t2 when the side integrated reference value is reached. Note that the lean / rich switching time is the time when the inflow gas air-fuel ratio is switched from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control, and is also referred to as the first time point. That is, the molecule X is the area of the region S1 surrounded by the line connecting the points A-B-P in FIGS. The rich side integration reference value is “a voltage corresponding to the output of the downstream side exhaust gas sensor 52” corresponding to “an air / fuel ratio richer than an air / fuel ratio corresponding to a lean determination threshold”. In this example, the rich side integration reference value is set to the same value as the rich determination threshold value (rich determination voltage).

上記比(=X/Y)の分母Yは、図5及び図6における「領域S1の面積と領域S2の面積との和」に相当する値である。即ち、分母Yは、点A−B−C−Dを結ぶ線により囲まれた長方形の領域(S1+S2)の面積である。この場合、線分C−Dは「リーン側理想値である0(V)」に設定されている。換言すると、分母Yは、第1時点t1から終了時点t2までの期間の長さΔt2に比例した値である。   The denominator Y of the ratio (= X / Y) is a value corresponding to “the sum of the area of the region S1 and the area of the region S2” in FIGS. That is, the denominator Y is an area of a rectangular region (S1 + S2) surrounded by a line connecting the points A-B-C-D. In this case, the line segment CD is set to “0 (V) which is a lean-side ideal value”. In other words, the denominator Y is a value proportional to the length Δt2 of the period from the first time point t1 to the end time point t2.

この比(=X/Y)は、図5及び図6からも明らかなように、触媒42にHC被毒が発生していない場合には相対的に大きな値(本例では「1」に近い値)となり、触媒42にHC被毒が発生している場合には相対的に小さい値(本例では「1」から乖離した小さい値)となる。そこで、本判定装置は、比(=X/Y)が第1判定禁止閾値R1thよりも大きい場合には触媒42にHC被毒が発生していないと判定し、比(=X/Y)が第1判定禁止閾値R1th以下である場合には触媒42にHC被毒が発生していると判定する。   As is clear from FIGS. 5 and 6, this ratio (= X / Y) is relatively large (close to “1” in this example) when HC poisoning is not generated in the catalyst 42. When the HC poisoning occurs in the catalyst 42, the value is relatively small (in this example, a small value deviating from “1”). Therefore, when the ratio (= X / Y) is larger than the first determination prohibition threshold R1th, the determination apparatus determines that HC poisoning has not occurred in the catalyst 42, and the ratio (= X / Y) is When it is less than or equal to the first determination prohibition threshold R1th, it is determined that HC poisoning has occurred in the catalyst 42.

更に、本判定装置は、触媒42にHC被毒が発生していると判定した場合、その比(=X/Y)が得られた第2期間を含む第1期間(第1時点t1から、下流側排ガスセンサ52の出力がリッチ判定電圧を横切る時点t2まで、の期間)において取得される最大酸素吸蔵量Cmaxhを触媒劣化判定に使用しない。これにより、本判定装置は、触媒42が劣化していないにも拘わらず劣化していると誤判定してしまう可能性を低減することができる。   Furthermore, when this determination apparatus determines that HC poisoning is occurring in the catalyst 42, the first period (from the first time point t1) including the second period in which the ratio (= X / Y) is obtained. The maximum oxygen storage amount Cmaxh acquired during the period until time t2 when the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 crosses the rich determination voltage is not used for catalyst deterioration determination. Thereby, this determination apparatus can reduce the possibility of erroneously determining that the catalyst 42 has deteriorated even though it has not deteriorated.

(実際の作動1)
次に、本判定装置のECU50が触媒劣化判定を行う際に行う実際の処理について説明する。
(Actual operation 1)
Next, actual processing that is performed when the ECU 50 of the determination apparatus performs catalyst deterioration determination will be described.

ECU50のCPUは、図7のフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行する。従って、CPUは所定のタイミングにてステップ700から処理を開始し、ステップ705に進んで「アクティブ空燃比制御が実行中であるか否か」を判定する。アクティブ空燃比制御は、例えば、機関10の始動後において触媒劣化判定が1度もなされておらず、機関10の暖機後であり、且つ、機関10の負荷(例えば、一回の吸気行程において1気筒に吸入される空気量)が所定時間に渡って略一定である場合に実行される。アクティブ空燃比制御が実行中でない場合、CPUはステップ705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。   The CPU of the ECU 50 executes the routine shown by the flowchart of FIG. 7 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU starts the process from step 700 at a predetermined timing, proceeds to step 705, and determines whether “active air-fuel ratio control is being executed”. In the active air-fuel ratio control, for example, after the engine 10 is started, the catalyst deterioration determination is not made once, the engine 10 is warmed up, and the load of the engine 10 (for example, in one intake stroke) This is executed when the amount of air taken into one cylinder) is substantially constant over a predetermined time. If the active air-fuel ratio control is not being executed, the CPU makes a “No” determination at step 705 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

一方、アクティブ空燃比制御が実行中である場合、CPUはステップ705にて「Yes」と判定してステップ710に進み、現時点において設定されている目標空燃比がリッチ空燃比(目標リッチ空燃比)であるか否かを判定する。目標空燃比がリッチ空燃比でない場合、CPUはステップ710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。   On the other hand, if active air-fuel ratio control is being executed, the CPU makes a “Yes” determination at step 705 to proceed to step 710, where the target air-fuel ratio currently set is the rich air-fuel ratio (target rich air-fuel ratio). It is determined whether or not. If the target air-fuel ratio is not a rich air-fuel ratio, the CPU makes a “No” determination at step 710 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

これに対し、目標空燃比がリッチ空燃比である場合、CPUはステップ710にて「Yes」と判定してステップ715に進み、リッチ側積算基準値Aと下流側排ガスセンサ出力Voxsとの偏差D(=A−Voxs)を積算して実積算値SAを更新する。より具体的に述べると、CPUは、ステップ715に進む直前の実積算値SAに偏差Dを加えた値を新たな実積算値SAとして算出する。なお、実積算値SAの値は、目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更された時点にて「0」に初期化されている。   On the other hand, if the target air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio, the CPU makes a “Yes” determination at step 710 to proceed to step 715, where the deviation D between the rich side integrated reference value A and the downstream side exhaust gas sensor output Voxs. (= A−Voxs) is integrated to update the actual integrated value SA. More specifically, the CPU calculates a value obtained by adding the deviation D to the actual integrated value SA immediately before proceeding to step 715 as a new actual integrated value SA. The actual integrated value SA is initialized to “0” when the target air-fuel ratio is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.

次いで、CPUはステップ720に進み、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されてからの時間に比例した値(即ち、第1比例値)を更新する。より具体的に述べると、CPUは、ステップ720に進む直前の第1比例値SBにリッチ側積算基準値A(リッチ側積算基準値Aとリーン側理想値である0(V)との偏差)と係数k(本例では、k=1)との積k・Aを加えた値を新たな第1比例値SBとして算出する。なお、第1比例値SBの値も、目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更された時点にて「0」に初期化されている。   Next, the CPU proceeds to step 720 to update a value proportional to the time from when the target air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio (that is, the first proportional value). More specifically, the CPU adds the rich side integration reference value A (deviation between the rich side integration reference value A and the lean side ideal value 0 (V)) to the first proportional value SB immediately before proceeding to step 720. And a coefficient k (in this example, k = 1) plus a product k · A is calculated as a new first proportional value SB. The value of the first proportional value SB is also initialized to “0” when the target air-fuel ratio is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.

次いで、CPUはステップ725に進み、上述した(5)式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量(酸素放出変化量)ΔO2を算出するとともに、上述した(6)式に従ってこの変化量ΔO2を積算して放出量積算値(酸素放出量)OSChを更新する。なお、放出量積算値OSChも目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更された時点にて「0」に初期化されている。   Next, the CPU proceeds to step 725 to calculate a change amount (oxygen release change amount) ΔO2 of the oxygen storage amount per unit time according to the above-described equation (5), and to calculate this change amount ΔO2 according to the above-described equation (6). Integration is performed to update the release amount integrated value (oxygen release amount) OSCh. Note that the release amount integrated value OSCh is also initialized to “0” when the target air-fuel ratio is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.

次に、CPUはステップ730に進み、下流側排ガスセンサ52の出力Voxsがリッチ判定電圧よりも小さい値からリッチ判定電圧よりも大きい値へと増大したか否かを判定する。即ち、CPUは、下流側排ガスセンサ52の出力Voxsが所定のリッチ判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したか否かを判定する。下流側排ガスセンサ出力Voxsがリッチ判定電圧よりも小さい値からリッチ判定電圧よりも大きい値へと増大していなければ、CPUはステップ730にて「No」と判定し、ステップ795直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 730 to determine whether or not the output Voxs of the downstream side exhaust gas sensor 52 has increased from a value smaller than the rich determination voltage to a value larger than the rich determination voltage. That is, the CPU determines whether or not the output Voxs of the downstream side exhaust gas sensor 52 has changed to an output that shows a rich air-fuel ratio compared to the stoichiometric air-fuel ratio through a predetermined rich determination threshold. If the downstream side exhaust gas sensor output Voxs has not increased from a value smaller than the rich determination voltage to a value larger than the rich determination voltage, the CPU makes a “No” determination at step 730 to directly proceed to step 795 to perform this routine. Is temporarily terminated.

これに対し、下流側排ガスセンサ出力Voxsがリッチ判定電圧よりも小さい値からリッチ判定電圧よりも大きい値へと増大したとき、CPUはステップ730にて「Yes」と判定してステップ735に進み、上記比(R=X/Y)の分子X(即ち、領域S1の面積=判定用積算値)を取得するとともに、分母Y(即ち、領域S1の面積+領域S2の面積=第1比例値)を取得する。より具体的に述べると、CPUは、その時点の実積算値SAを値Xとして取り込み、その時点の第1比例値SBを値Yとして取り込む。   On the other hand, when the downstream side exhaust gas sensor output Voxs increases from a value smaller than the rich determination voltage to a value larger than the rich determination voltage, the CPU determines “Yes” in step 730 and proceeds to step 735. The numerator X (that is, the area of the region S1 = the integrated value for determination) of the ratio (R = X / Y) is acquired, and the denominator Y (that is, the area of the region S1 + the area of the region S2 = first proportional value). To get. More specifically, the CPU takes in the actual integrated value SA at that time as the value X, and takes in the first proportional value SB at that time as the value Y.

次に、CPUはステップ740に進み、値Xを値Yで除することにより比(面積比)Rを算出する。そして、CPUはステップ745に進み、比(面積比)Rが「HC被毒発生有無を判定するための第1判定禁止閾値R1th」以下であるか否かを判定する。   Next, the CPU proceeds to step 740 and calculates the ratio (area ratio) R by dividing the value X by the value Y. Then, the CPU proceeds to step 745 to determine whether or not the ratio (area ratio) R is equal to or less than “first determination prohibition threshold R1th for determining whether HC poisoning has occurred”.

比(面積比)Rが第1判定禁止閾値R1th以下である場合、触媒42にHC被毒が発生していると判断できる。従って、この場合、CPUはステップ745にて「Yes」と判定してステップ750に進み、ステップ725の処理により積算してきた放出量積算値OSChを破棄する。その後、CPUはステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。   When the ratio (area ratio) R is equal to or less than the first determination prohibition threshold R1th, it can be determined that HC poisoning has occurred in the catalyst 42. Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 745 to proceed to step 750 to discard the release amount integrated value OSCh integrated by the processing at step 725. Thereafter, the CPU proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.

これに対し、比(面積比)Rが第1判定禁止閾値R1thよりも大きい場合、触媒42にHC被毒は発生していないと判断できる。従って、この場合、CPUはステップ745にて「No」と判定してステップ755に進み、ステップ725の処理により積算してきた放出量積算値OSChを最大酸素吸蔵量Cmaxhとして格納する。その後、CPUはステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, when the ratio (area ratio) R is larger than the first determination prohibition threshold R1th, it can be determined that HC poisoning has not occurred in the catalyst 42. Accordingly, in this case, the CPU makes a “No” determination at step 745 to proceed to step 755, and stores the released amount integrated value OSCh integrated by the processing at step 725 as the maximum oxygen storage amount Cmaxh. Thereafter, the CPU proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.

更に、CPUは図7のルーチンをステップ740の処理が所定回数実行されるまで繰り返し実行し、単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxhを取得する。CPUは、ステップ740の処理により得られた最大酸素吸蔵量CmaxhをECU50の図示しないRAMに格納する。   Further, the CPU repeatedly executes the routine of FIG. 7 until the process of step 740 is executed a predetermined number of times to obtain one or a plurality of maximum oxygen storage amounts Cmaxh. The CPU stores the maximum oxygen storage amount Cmaxh obtained by the process of step 740 in a RAM (not shown) of the ECU 50.

(S被毒の判定方法)
本判定装置は、更に、アクティブ空燃比制御の実行中、目標空燃比がリーン空燃比に設定されている期間(第1期間)において、最大酸素吸蔵量Cmaxkを算出する。そして、以下に述べるようにしてS被毒が発生しているか否かを判定し、触媒のS被毒が発生している場合に得られた最大酸素吸蔵量Cmaxkは破棄する(触媒劣化判定用パラメータの元データとして使用しない。)。以下、この点について説明する。
(S poisoning determination method)
The determination device further calculates the maximum oxygen storage amount Cmaxk during the period (first period) in which the target air-fuel ratio is set to the lean air-fuel ratio during execution of the active air-fuel ratio control. Then, it is determined whether or not S poisoning has occurred as described below, and the maximum oxygen storage amount Cmaxk obtained when S poisoning of the catalyst has occurred is discarded (for catalyst deterioration determination). Not used as parameter source data.) Hereinafter, this point will be described.

図2を参照しながら説明したように、アクティブ空燃比制御中において上流側空燃比(流入ガス空燃比)がリーン空燃比である場合、触媒にS被毒が発生しているか否かに応じて、下流側排ガスセンサ52の出力波形は大きく相違する。   As described with reference to FIG. 2, when the upstream air-fuel ratio (inflow gas air-fuel ratio) is the lean air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control, depending on whether or not S poisoning occurs in the catalyst. The output waveform of the downstream side exhaust gas sensor 52 is greatly different.

より具体的に述べると、図8はS被毒が発生していない場合の下流側排ガスセンサ52の出力波形を示し、図9はS被毒が発生している場合の下流側排ガスセンサ52の出力波形を示している。   More specifically, FIG. 8 shows an output waveform of the downstream side exhaust gas sensor 52 when S poisoning does not occur, and FIG. 9 shows the downstream side exhaust gas sensor 52 when S poisoning occurs. The output waveform is shown.

これらの波形の相違を区別するため、本判定装置は以下に述べる「比=Z/W」を算出する。この比の分子Zは、リーン側積算基準値と下流側排ガスセンサ52の出力との偏差を、アクティブ空燃比制御中の「リッチ・リーン切替え時点t3」から、下流側排ガスセンサ52の出力がリーン側積算基準値に到達する終了時点t4まで、の期間(第2期間Δt2)において、下流側排ガスセンサ52の出力とリーン側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値である。なお、リッチ・リーン切替え時点は、アクティブ空燃比制御中に流入ガス空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に切り替えられた時点であり、第1時点とも称呼される。即ち、分子Zは、図8及び図9において点H−G−Qを結ぶ線により囲まれた領域S4の面積である。リーン側積算基準値は、「リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比」に対応する「下流側排ガスセンサ52の出力に対応した電圧」である。本例において、リーン側積算基準値はリーン判定用閾値(リーン判定電圧)と同じ値に設定されている。   In order to distinguish these waveform differences, the determination apparatus calculates “ratio = Z / W” described below. The numerator Z of this ratio is the difference between the lean side accumulated reference value and the output of the downstream side exhaust gas sensor 52, and the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 becomes leaner from the "rich / lean switching time t3" during the active air-fuel ratio control. This is an integrated value obtained by integrating the magnitude of the deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 and the lean-side integrated reference value in the period (second period Δt2) until the end point t4 when the side-side integrated reference value is reached. The rich / lean switching time is a time when the inflow gas air-fuel ratio is switched from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control, and is also referred to as a first time point. That is, the molecule Z is the area of the region S4 surrounded by the line connecting the points HGQ in FIGS. The lean side integration reference value is “a voltage corresponding to the output of the downstream side exhaust gas sensor 52” corresponding to “an air / fuel ratio leaner than an air / fuel ratio corresponding to a rich determination threshold”. In this example, the lean side integration reference value is set to the same value as the lean determination threshold value (lean determination voltage).

上記比(=Z/W)の分母Wは、図8及び図9における「領域S1の面積と領域S2の面積との和」に相当する値である。即ち、分母Wは、点E−F−G−Hを結ぶ線により囲まれた長方形の領域(S3+S4)の面積である。この場合、線分E−Fは「リッチ側理想値である1(V)」に設定されている。換言すると、分母Wは、第1時点t3から終了時点t4までの期間の長さΔt2に比例した値である。   The denominator W of the ratio (= Z / W) is a value corresponding to “the sum of the area of the region S1 and the area of the region S2” in FIGS. That is, the denominator W is an area of a rectangular region (S3 + S4) surrounded by a line connecting the points E-F-G-H. In this case, the line segment EF is set to “1 (V), which is the ideal value on the rich side”. In other words, the denominator W is a value proportional to the length Δt2 of the period from the first time point t3 to the end time point t4.

この比(=Z/W)は、図8及び図9からも明らかなように、触媒42にS被毒が発生していない場合には相対的に大きな値(本例では「1」に近い値)となり、触媒42にS被毒が発生している場合には相対的に小さい値(本例では「1」から乖離した小さい値)となる。そこで、本判定装置は、比(=Z/W)が第2判定禁止閾値R2thよりも大きい場合には触媒42にS被毒が発生していないと判定し、比(=Z/W)が第2判定禁止閾値R2th以下である場合には触媒42にS被毒が発生していると判定する。   As is clear from FIGS. 8 and 9, this ratio (= Z / W) is relatively large (close to “1” in this example) when S poisoning is not generated in the catalyst 42. And a relatively small value (in this example, a small value deviating from “1”) when S poisoning occurs in the catalyst 42. Therefore, when the ratio (= Z / W) is larger than the second determination prohibition threshold R2th, this determination apparatus determines that S poisoning has not occurred in the catalyst 42, and the ratio (= Z / W) is If it is equal to or less than the second determination prohibition threshold R2th, it is determined that S poisoning has occurred in the catalyst 42.

更に、本判定装置は、触媒42にS被毒が発生していると判定した場合、その比(=Z/W)が得られた第3期間を含む第1期間(第1時点t3から、下流側排ガスセンサ52の出力がリーン判定電圧を横切る時点t4まで、の期間)において取得される最大酸素吸蔵量Cmaxkを触媒劣化判定に使用しない。これにより、本判定装置は、触媒42が劣化していないにも拘わらず劣化していると誤判定してしまう可能性を低減することができる。   Furthermore, when this determination apparatus determines that S poisoning is occurring in the catalyst 42, the first period (from the first time point t3) including the third period in which the ratio (= Z / W) is obtained. The maximum oxygen storage amount Cmaxk acquired in the period until time t4 when the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 crosses the lean determination voltage is not used for catalyst deterioration determination. Thereby, this determination apparatus can reduce the possibility of erroneously determining that the catalyst 42 has deteriorated even though it has not deteriorated.

(実際の作動2)
ECU50のCPUは、図7に加え、図10のフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行する。従って、CPUは所定のタイミングにてステップ1000から処理を開始し、ステップ1005に進んで「アクティブ空燃比制御が実行中であるか否か」を判定する。このステップは図7のステップ705と同じである。アクティブ空燃比制御が実行中でない場合、CPUはステップ1005にて「No」と判定し、ステップ1095に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
(Actual operation 2)
The CPU of the ECU 50 executes the routine shown by the flowchart of FIG. 10 in addition to FIG. 7 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU starts the process from step 1000 at a predetermined timing, and proceeds to step 1005 to determine whether “active air-fuel ratio control is being executed”. This step is the same as step 705 in FIG. If the active air-fuel ratio control is not being executed, the CPU makes a “No” determination at step 1005 to directly proceed to step 1095 to end the present routine tentatively.

一方、アクティブ空燃比制御が実行中である場合、CPUはステップ1005にて「Yes」と判定してステップ1010に進み、現時点において設定されている目標空燃比がリーン空燃比(目標リーン空燃比)であるか否かを判定する。目標空燃比がリーン空燃比でない場合、CPUはステップ1010にて「No」と判定し、ステップ1095に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the active air-fuel ratio control is being executed, the CPU makes a “Yes” determination at step 1005 to proceed to step 1010, where the target air-fuel ratio currently set is the lean air-fuel ratio (target lean air-fuel ratio). It is determined whether or not. If the target air-fuel ratio is not a lean air-fuel ratio, the CPU makes a “No” determination at step 1010 to directly proceed to step 1095 to end the present routine tentatively.

これに対し、目標空燃比がリーン空燃比である場合、CPUはステップ1010にて「Yes」と判定してステップ1015に進み、リーン側積算基準値Bと下流側排ガスセンサ52出力Voxsとの偏差E(=Voxs−B)を積算して実積算値SCを更新する。より具体的に述べると、CPUは、ステップ1015に進む直前の実積算値SCに偏差Eを加えた値を新たな実積算値SCとして算出する。なお、実積算値SCの値は、目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更された時点にて「0」に初期化されている。   On the other hand, when the target air-fuel ratio is the lean air-fuel ratio, the CPU makes a “Yes” determination at step 1010 to proceed to step 1015, where the deviation between the lean side integrated reference value B and the downstream side exhaust gas sensor 52 output Voxs is determined. E (= Voxs−B) is integrated to update the actual integrated value SC. More specifically, the CPU calculates a value obtained by adding the deviation E to the actual integrated value SC immediately before proceeding to Step 1015 as a new actual integrated value SC. The actual integrated value SC is initialized to “0” when the target air-fuel ratio is changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio.

次いで、CPUはステップ1020に進み、目標空燃比がリーン空燃比に設定されてからの時間に比例した値(即ち、第2比例値)を更新する。より具体的に述べると、CPUは、ステップ1020に進む直前の第2比例値SDにリッチ側理想値(本例では、1(V))とリーン側積算基準値Bとの差Cと係数k(本例では、k=1)との積k・Cを加えた値を新たな第2比例値SDとして算出する。なお、第2比例値SDの値も、目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更された時点にて「0」に初期化されている。   Next, the CPU proceeds to step 1020 to update a value proportional to the time from when the target air-fuel ratio is set to the lean air-fuel ratio (that is, the second proportional value). More specifically, the CPU adds the difference C between the rich ideal value (1 (V) in this example) and the lean integrated reference value B to the second proportional value SD immediately before proceeding to Step 1020 and the coefficient k. A value obtained by adding a product k · C with (k = 1 in this example) is calculated as a new second proportional value SD. The value of the second proportional value SD is also initialized to “0” when the target air-fuel ratio is changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio.

次いで、CPUはステップ1025に進み、上述した(7)式に従って酸素吸蔵量の単位時間当たりの変化量(酸素吸蔵変化量)ΔO2を算出するとともに、上述した(8)式に従ってこの変化量ΔO2を積算して吸蔵量積算値(酸素吸蔵量)OSCkを更新する。なお、吸蔵量積算値OSCkも目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更された時点にて「0」に初期化されている。   Next, the CPU proceeds to step 1025 to calculate a change amount (oxygen storage change amount) ΔO2 of the oxygen storage amount per unit time according to the above-described equation (7), and to calculate this change amount ΔO2 according to the above-described equation (8). Integration is performed to update the storage amount integrated value (oxygen storage amount) OSCk. The stored amount integrated value OSCk is also initialized to “0” when the target air-fuel ratio is changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio.

次に、CPUはステップ1030に進み、下流側排ガスセンサ52の出力Voxsがリーン判定電圧よりも大きい値からリーン判定電圧よりも小さい値へと減少したか否かを判定する。即ち、CPUは、下流側排ガスセンサ52の出力Voxsが所定のリーン判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したか否かを判定する。下流側排ガスセンサ出力Voxsがリーン判定電圧よりも大きい値からリーン判定電圧よりも小さい値へと減少していなければ、CPUはステップ1030にて「No」と判定し、ステップ1095直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 1030 to determine whether or not the output Voxs of the downstream side exhaust gas sensor 52 has decreased from a value larger than the lean determination voltage to a value smaller than the lean determination voltage. In other words, the CPU determines whether or not the output Voxs of the downstream side exhaust gas sensor 52 has passed a predetermined lean determination threshold value and has changed to an output indicating a lean air-fuel ratio as compared with the stoichiometric air-fuel ratio. If the downstream side exhaust gas sensor output Voxs has not decreased from a value larger than the lean determination voltage to a value smaller than the lean determination voltage, the CPU makes a “No” determination at step 1030 to directly proceed to step 1095 to execute this routine. Is temporarily terminated.

これに対し、下流側排ガスセンサ出力Voxsがリーン判定電圧よりも大きい値からリーン判定電圧よりも小さい値へと減少したとき、CPUはステップ1030にて「Yes」と判定してステップ1035に進み、上記比(R=Z/W)の分子Z(即ち、領域S4の面積=判定用積算値)を取得するとともに、分母Y(即ち、領域S3の面積+領域S4の面積=第2比例値)を取得する。より具体的に述べると、CPUは、その時点の実積算値SCを値Zとして取り込み、その時点の第2比例値SDを値Wとして取り込む。   On the other hand, when the downstream side exhaust gas sensor output Voxs decreases from a value larger than the lean determination voltage to a value smaller than the lean determination voltage, the CPU determines “Yes” in step 1030 and proceeds to step 1035. The numerator Z (that is, the area of the region S4 = the integrated value for determination) of the ratio (R = Z / W) is acquired, and the denominator Y (that is, the area of the region S3 + the area of the region S4 = second proportional value). To get. More specifically, the CPU takes in the actual integrated value SC at that time as the value Z, and takes in the second proportional value SD at that time as the value W.

次に、CPUはステップ1040に進み、値Zを値Wで除することにより比(面積比)Rを算出する。そして、CPUはステップ1045に進み、比(面積比)Rが「S被毒発生有無を判定するための第2判定禁止閾値R2th」以下であるか否かを判定する。   Next, the CPU proceeds to step 1040 to calculate the ratio (area ratio) R by dividing the value Z by the value W. Then, the CPU proceeds to step 1045 to determine whether the ratio (area ratio) R is equal to or less than “second determination prohibition threshold R2th for determining whether or not S poisoning has occurred”.

比(面積比)Rが第2判定禁止閾値R2th以下である場合、触媒42にS被毒が発生していると判断できる。従って、この場合、CPUはステップ1045にて「Yes」と判定してステップ1050に進み、ステップ1025の処理により積算してきた吸蔵量積算値OSCkを破棄する。その後、CPUはステップ1095に進み、本ルーチンを一旦終了する。   When the ratio (area ratio) R is equal to or less than the second determination prohibition threshold R2th, it can be determined that S poisoning has occurred in the catalyst 42. Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 1045 to proceed to step 1050 to discard the accumulated amount integrated value OSCk accumulated by the processing at step 1025. Thereafter, the CPU proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

これに対し、比(面積比)Rが第2判定禁止閾値R2thよりも大きい場合、触媒42にS被毒は発生していないと判断できる。従って、この場合、CPUはステップ1045にて「No」と判定してステップ1055に進み、ステップ1025の処理により積算してきた吸蔵量積算値OSCkを最大酸素吸蔵量Cmaxkとして格納する。その後、CPUはステップ1095に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, when the ratio (area ratio) R is larger than the second determination prohibition threshold R2th, it can be determined that S poisoning has not occurred in the catalyst 42. Therefore, in this case, the CPU makes a “No” determination at step 1045 to proceed to step 1055, and stores the stored amount integrated value OSCk integrated by the processing at step 1025 as the maximum oxygen stored amount Cmaxk. Thereafter, the CPU proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

更に、CPUは図10のルーチンをステップ1040の処理が所定回数実行されるまで繰り返し実行し、単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxkを取得する。CPUは、ステップ740の処理により得られた最大酸素吸蔵量CmaxkをECU50の図示しないRAMに格納する。   Further, the CPU repeatedly executes the routine of FIG. 10 until the process of step 1040 is executed a predetermined number of times, and acquires one or a plurality of maximum oxygen storage amounts Cmaxk. The CPU stores the maximum oxygen storage amount Cmaxk obtained by the process of step 740 in a RAM (not shown) of the ECU 50.

CPUは、図7のルーチン及び図10のルーチンを実行することによって、ステップ755及びステップ1055の処理がそれぞれ所定回数実行されると、図示しない劣化判定ルーチンを実行して触媒劣化判定処理を行う。   The CPU executes the routine of FIG. 7 and the routine of FIG. 10 to execute a catalyst deterioration determination process by executing a deterioration determination routine (not shown) when the processes of step 755 and step 1055 are respectively performed a predetermined number of times.

この劣化判定ルーチンにおいて、CPUはステップ755の処理によって得られ且つRAMに格納された「単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxhの平均値」を触媒劣化判定パラメータP1として取得し、その触媒劣化判定パラメータP1が触媒劣化判定閾値P1th以上であるか否かを判定する。そして、CPUは、その触媒劣化判定パラメータP1が触媒劣化判定閾値P1th未満であるとき、触媒42が劣化したと判定する。このように、CPUは、ステップ750にて破棄されたOSChを触媒劣化判定パラメータP1を求める際の元データとしては使用しない。   In this deterioration determination routine, the CPU obtains “average value of the single or plural maximum oxygen storage amounts Cmaxh” obtained by the process of step 755 and stored in the RAM as the catalyst deterioration determination parameter P1, and the catalyst deterioration determination parameter. It is determined whether P1 is equal to or greater than the catalyst deterioration determination threshold value P1th. Then, the CPU determines that the catalyst 42 has deteriorated when the catalyst deterioration determination parameter P1 is less than the catalyst deterioration determination threshold value P1th. Thus, the CPU does not use the OSCh discarded in step 750 as the original data when obtaining the catalyst deterioration determination parameter P1.

更に、この劣化判定ルーチンにおいて、CPUはステップ1055の処理によって得られ且つRAMに格納された「単数又は複数の最大酸素吸蔵量Cmaxkの平均値」を触媒劣化判定パラメータP2として取得し、その触媒劣化判定パラメータP2が触媒劣化判定閾値P2th以上であるか否かを判定する。そして、CPUは、その触媒劣化判定パラメータP2が触媒劣化判定閾値P2th未満であるとき、触媒42が劣化したと判定する。このように、CPUは、ステップ1050にて破棄されたOSCkを触媒劣化判定パラメータP2を求める際の元データとしては使用しない。   Further, in this deterioration determination routine, the CPU obtains the “average value of the single or plural maximum oxygen storage amounts Cmaxk” obtained by the processing of step 1055 and stored in the RAM as the catalyst deterioration determination parameter P2, and the catalyst deterioration. It is determined whether or not the determination parameter P2 is equal to or greater than the catalyst deterioration determination threshold value P2th. Then, the CPU determines that the catalyst 42 has deteriorated when the catalyst deterioration determination parameter P2 is less than the catalyst deterioration determination threshold value P2th. Thus, the CPU does not use the OSCk discarded in step 1050 as original data when obtaining the catalyst deterioration determination parameter P2.

以上、説明したように、本判定装置は、
触媒42に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比を、
(1)前記下流側排ガスセンサ52の出力が所定のリーン判定用閾値(リーン判定電圧)を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリッチであるリッチ空燃比に設定し(図4の時刻t2〜時刻t3を参照。)、
(2)前記下流側排ガスセンサ52の出力が所定のリッチ判定用閾値(リッチ判定電圧)を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリーンであるリーン空燃比に設定する(図4の時刻t3〜時刻t4を参照。)、
アクティブ空燃比制御を実行する「空燃比制御部(ECU50の機能の一部)」を有する。
As described above, this determination apparatus is
The inflow gas air-fuel ratio, which is the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 42, is
(1) When the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 passes through a predetermined lean determination threshold (lean determination voltage) and changes to an output showing a lean air-fuel ratio compared to the stoichiometric air-fuel ratio, the stoichiometric air-fuel ratio is reached. A rich air-fuel ratio that is richer than that is set (see time t2 to time t3 in FIG. 4).
(2) When the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 passes through a predetermined rich determination threshold (rich determination voltage) and changes to an output indicating a rich air-fuel ratio compared to the theoretical air-fuel ratio, the stoichiometric air-fuel ratio is set. In comparison, the lean air-fuel ratio is set to be lean (see time t3 to time t4 in FIG. 4).
An “air-fuel ratio control unit (part of the function of the ECU 50)” that performs active air-fuel ratio control is included.

更に、本判定装置は、
前記アクティブ空燃比制御中に前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの一方から他方に切り替えられた第1時点(例えば、図4の時刻t2又は時刻t3)から次に同流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの前記他方から前記一方に切り替えられる第2時点(例えば、図4の時刻t3又は時刻4)までの期間(即ち、第1期間Δt1、例えば、図4の時刻t2〜t3の期間Δth、図4の時刻t3〜t4の期間Δtk)において前記上流側排ガスセンサ51の出力に基いて触媒42の酸素吸蔵能力を示す指標値(例えば、最大酸素吸蔵量)を算出する(図7のステップ725、ステップ730及びステップ755、並びに、図10のステップ1025、ステップ1030及びステップ1055)。
Furthermore, this determination device
From the first time point (for example, time t2 or time t3 in FIG. 4) when the inflow gas air-fuel ratio is switched from one of the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio to the other during the active air-fuel ratio control. A period (that is, a first period) until a second time point (for example, time t3 or time 4 in FIG. 4) when the inflowing gas air-fuel ratio is switched from the other of the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio to the one. An index value indicating the oxygen storage capacity of the catalyst 42 based on the output of the upstream side exhaust gas sensor 51 in Δt1, for example, the period Δth from time t2 to t3 in FIG. 4 and the period Δtk from time t3 to t4 in FIG. , Maximum oxygen storage amount) (step 725, step 730 and step 755 in FIG. 7, and step 1025, step 1030 and step 10 in FIG. 10). 5).

加えて、本判定装置は、前記算出された指標値に応じた値である触媒劣化判定パラメータ(P1、P2及びP等)に基いて前記触媒の劣化判定を行う劣化判定部を有する。   In addition, the determination apparatus includes a deterioration determination unit that determines the deterioration of the catalyst based on a catalyst deterioration determination parameter (P1, P2, P, etc.) that is a value corresponding to the calculated index value.

前記劣化判定部は、
前記第1期間における前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比に設定されている場合には、当該第1期間の開始時点である前記第1時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比に対応するリッチ側積算基準値に到達する終了時点まで、の第2期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リッチ側積算基準値との偏差Dの大きさを積算した積算値SA(又はその積算値に一定値を加えた値)を判定用積算値Xとして取得し、前記第2期間の長さに比例する値Yに対する前記取得した判定用積算値の比(=X/Y)が所定の第1判定禁止閾値R1th以下であるとき、当該第1期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第1処理(図7のステップ710乃至ステップ750)、及び、
前記第1期間における前記流入ガス空燃比が前記リーン空燃比に設定されている場合には、当該第1期間の開始時点である前記第1時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比に対応するリーン側積算基準値に到達する終了時点まで、の第3期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リーン側積算基準値との偏差Eの大きさを積算した積算値SC(又はその積算値に一定値を加えた値)を判定用積算値Zとして取得し、前記第3期間の長さに比例する値Wに対する前記取得した判定用積算値の比(=Z/W)が所定の第2判定禁止閾値R2th以下であるとき、当該第1期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第2処理(図10のステップ1010乃至ステップ1050)、
を実行する。
The deterioration determination unit
When the inflow gas air-fuel ratio in the first period is set to the rich air-fuel ratio, the output of the downstream side exhaust gas sensor is determined to be the lean determination from the first time point that is the start time point of the first period. Deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor and the rich-side integrated reference value in the second period until the end of reaching the rich-side integrated reference value corresponding to the air-fuel ratio richer than the air-fuel ratio corresponding to the threshold value for use An integrated value SA obtained by integrating the magnitudes of D (or a value obtained by adding a constant value to the integrated value) is acquired as an integrated value for determination X, and the acquired determination for a value Y proportional to the length of the second period. When the ratio of integrated values (= X / Y) is equal to or less than a predetermined first determination prohibition threshold R1th, a first process (FIG. 5) in which the index value calculated in the first period is not used for deterioration determination of the catalyst. Step 71 of 7 Through S 750), and,
When the inflow gas air-fuel ratio in the first period is set to the lean air-fuel ratio, the output of the downstream side exhaust gas sensor is determined to be the rich determination from the first time point that is the start time point of the first period. Deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor and the lean side integrated reference value in the third period until the end point of reaching the lean side integrated reference value corresponding to the air / fuel ratio leaner than the air / fuel ratio corresponding to the threshold value An integrated value SC obtained by integrating the magnitude of E (or a value obtained by adding a constant value to the integrated value) is acquired as an integrated value for determination Z, and the acquired determination is made for a value W proportional to the length of the third period. When the ratio of integrated values (= Z / W) is equal to or less than a predetermined second determination prohibition threshold R2th, a second process (FIG. 5) that does not use the index value calculated in the first period for determining deterioration of the catalyst. 10 steps 1 10 to step 1050),
Execute.

従って、本判定装置は、触媒42にHC被毒及び/又はS被毒が発生していることによって触媒42が劣化したと誤って判定する可能性を低減することができる。   Therefore, this determination apparatus can reduce the possibility of erroneously determining that the catalyst 42 has deteriorated due to occurrence of HC poisoning and / or S poisoning in the catalyst 42.

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、本判定装置は、上記第1処理及び上記第2処理の何れか一方のみを実施してもよい。更に、本判定装置は、触媒劣化判定パラメータP1及びP2の何れか一方のみを触媒劣化判定に用いても良い。   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 determination apparatus may perform only one of the first process and the second process. Furthermore, this determination apparatus may use only one of the catalyst deterioration determination parameters P1 and P2 for the catalyst deterioration determination.

更に、上記実施形態においては、リッチ側積算基準値Aはリッチ判定用閾値(リッチ判定電圧)と同じ値に設定されていたが、両者は互いに異なっていてよい。この場合、リッチ側積算基準値Aは、リーン判定用閾値(リーン判定電圧)よりも大きい値であることが必要である。更に、リッチ側積算基準値Aは、理論空燃比に対応する下流側排ガスセンサ52の出力値(0.5(V))よりも大きいことが望ましい。また、リッチ側積算基準値Aは、リッチ判定電圧以下の値であることが望ましい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the rich side integration reference value A is set to the same value as the rich determination threshold value (rich determination voltage), but they may be different from each other. In this case, the rich side integration reference value A needs to be a value larger than the lean determination threshold (lean determination voltage). Further, it is desirable that the rich side integrated reference value A is larger than the output value (0.5 (V)) of the downstream side exhaust gas sensor 52 corresponding to the theoretical air-fuel ratio. Further, it is desirable that the rich side integration reference value A is a value equal to or less than the rich determination voltage.

なお、上記実施形態においては、リッチ側積算基準値Aはリッチ判定電圧に設定されているので、「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更される時点」と、「下流側排ガスセンサ52の出力がリッチ側積算基準値Aに到達する終了時点」とは一致した。しかしながら、リッチ側積算基準値Aとリッチ判定電圧とが互いに異なるとき、上記2つの時点は一致せず、リッチ側積算基準値Aがリッチ判定電圧未満の値(図5のA1を参照。)であるときには、下流側排ガスセンサ52の出力がリッチ側積算基準値A=A1に到達する終了時点(図5の点C1を参照。)」のほうが「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変更される時点(図5の点Bを参照。)」よりも先に到来する。   In the above embodiment, since the rich side integration reference value A is set to the rich determination voltage, “the time when the target air-fuel ratio in the active air-fuel ratio control is changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio” , “The end point at which the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 reaches the rich side integrated reference value A” coincided with this. However, when the rich-side integration reference value A and the rich determination voltage are different from each other, the two time points do not coincide with each other, and the rich-side integration reference value A is a value less than the rich determination voltage (see A1 in FIG. 5). In some cases, the end time point when the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 reaches the rich-side integrated reference value A = A1 (see the point C1 in FIG. 5) is “the target air-fuel ratio in the active air-fuel ratio control is the rich air-fuel ratio. Before the point of time when the air-fuel ratio is changed to the lean air-fuel ratio (see point B in FIG. 5).

更に、CPUは、ステップ735にて、実積算値SAに一定値CCを加えた値を値X(=判定用積算値)として取得し、第1比例値SBに一定値CCを加えた値を値Yとして取得してもよい。   Further, in step 735, the CPU obtains a value obtained by adding the constant value CC to the actual integrated value SA as a value X (= determined integrated value), and obtains a value obtained by adding the constant value CC to the first proportional value SB. The value Y may be acquired.

同様に、上記実施形態においては、リーン側積算基準値Bはリーン判定用閾値(リーン判定電圧)と同じ値に設定されていたが、両者は互いに異なっていてよい。この場合、リーン側積算基準値Bは、リッチ判定用閾値(リッチ判定電圧)よりも小さい値であることが必要である。更に、リーン側積算基準値Bは、理論空燃比に対応する下流側排ガスセンサ52の出力値(0.5(V))よりも小さいことが望ましい。また、リーン側積算基準値Bは、リーン判定電圧以上の値であることが望ましい。   Similarly, in the above embodiment, the lean-side integration reference value B is set to the same value as the lean determination threshold (lean determination voltage), but they may be different from each other. In this case, the lean-side integration reference value B needs to be a value smaller than the rich determination threshold value (rich determination voltage). Further, it is desirable that the lean side integrated reference value B is smaller than the output value (0.5 (V)) of the downstream side exhaust gas sensor 52 corresponding to the theoretical air-fuel ratio. Further, it is desirable that the lean side integration reference value B is a value equal to or higher than the lean determination voltage.

なお、上記実施形態においては、リーン側積算基準値Bはリーン判定電圧に設定されているので、「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更される時点」と、「下流側排ガスセンサ52の出力がリーン側積算基準値Bに到達する終了時点」とは一致した。しかしながら、リーン側積算基準値Bとリーン判定電圧とが互いに異なるとき、上記2つの時点は一致せず、リーン側積算基準値Bがリーン判定電圧よりも大きい値であるときには、下流側排ガスセンサ52の出力がリーン側積算基準値Bに到達する終了時点」のほうが「アクティブ空燃比制御における目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変更される時点」よりも先に到来する。   In the above embodiment, the lean side integration reference value B is set to the lean determination voltage, so that “the time when the target air-fuel ratio in the active air-fuel ratio control is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio” , “The end point at which the output of the downstream side exhaust gas sensor 52 reaches the lean side accumulated reference value B” coincided with this. However, when the lean side integration reference value B and the lean determination voltage are different from each other, the above two time points do not coincide with each other, and when the lean side integration reference value B is larger than the lean determination voltage, the downstream side exhaust gas sensor 52. The “end point when the output reaches the lean-side integrated reference value B” comes earlier than “the point when the target air-fuel ratio in the active air-fuel ratio control is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio”.

更に、CPUは、ステップ1035にて、実積算値SCに一定値DDを加えた値を値Z(=判定用積算値)として取得し、第2比例値SDに一定値DDを加えた値を値Wとして取得してもよい。   Further, in step 1035, the CPU acquires a value obtained by adding the constant value DD to the actual integrated value SC as a value Z (= determined integrated value), and obtains a value obtained by adding the constant value DD to the second proportional value SD. It may be acquired as a value W.

更に、第1判定禁止閾値R1thと第2判定禁止閾値R2thとは、互いに同じ値であってもよく、互いに異なっていても良い。   Further, the first determination prohibition threshold value R1th and the second determination prohibition threshold value R2th may be the same value or different from each other.

更に、上記実施形態においては、ステップ750にて放出量積算値OSChを破棄していたが、ステップ750にて放出量積算値OSChを破棄することなく、その放出量積算値OSChを含めたデータに基いて触媒劣化判定パラメータP1を求め、そのような触媒劣化判定パラメータP1を触媒劣化判定に使用しないようにしてもよい。更に、そのような触媒劣化判定パラメータP1を触媒劣化判定に使用した上で、そのような触媒劣化判定は無効な判定としてもよい。即ち、本発明においては、HC被毒が発生している際に取得された指標値(最大酸素吸蔵量)を触媒劣化判定に実質的に用いなければよい。   Furthermore, in the above embodiment, the release amount integrated value OSCh is discarded in step 750. However, in step 750, the release amount integrated value OSCh is not discarded, and the data including the release amount integrated value OSCh is included. Based on this, the catalyst deterioration determination parameter P1 may be obtained, and such catalyst deterioration determination parameter P1 may not be used for catalyst deterioration determination. Furthermore, such a catalyst deterioration determination may be invalid after such a catalyst deterioration determination parameter P1 is used for the catalyst deterioration determination. In other words, in the present invention, the index value (maximum oxygen storage amount) acquired when HC poisoning has occurred should not be substantially used for the catalyst deterioration determination.

同様に、上記実施形態においては、ステップ1050にて吸蔵量積算値OSCkを破棄していたが、ステップ1050にて吸蔵量積算値OSCkを破棄することなく、その吸蔵量積算値OSCkを含めたデータに基いて触媒劣化判定パラメータP2を求め、そのような触媒劣化判定パラメータP2を触媒劣化判定に使用しないようにしてもよい。更に、そのような触媒劣化判定パラメータP2を触媒劣化判定に使用した上で、そのような触媒劣化判定は無効な判定としてもよい。即ち、本発明においては、S被毒が発生している際に取得された指標値(最大酸素吸蔵量)を触媒劣化判定に実質的に用いなければよい。   Similarly, in the above embodiment, the occlusion amount integrated value OSCk is discarded in step 1050. However, the data including the occlusion amount integrated value OSCk is not discarded in step 1050. The catalyst deterioration determination parameter P2 may be obtained based on the above, and the catalyst deterioration determination parameter P2 may not be used for the catalyst deterioration determination. Furthermore, such a catalyst deterioration determination may be invalid after such catalyst deterioration determination parameter P2 is used for catalyst deterioration determination. That is, in the present invention, the index value (maximum oxygen storage amount) acquired when S poisoning is occurring may not be substantially used for the catalyst deterioration determination.

加えて、リーン判定電圧及びリッチ判定電圧の一方又は両方は、下流側空燃比センサ52が理論空燃比の排ガスに対して出力する値(例えば、0.5(V))であってもよい。   In addition, one or both of the lean determination voltage and the rich determination voltage may be a value (for example, 0.5 (V)) that the downstream air-fuel ratio sensor 52 outputs to the exhaust gas having the stoichiometric air-fuel ratio.

10…機関、20…本体部、30…吸気系統、34…インジェクタ、40…排気系統、41…排気通路部、42…触媒、51…上流側排ガスセンサ、52…下流側排ガスセンサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 20 ... Main-body part, 30 ... Intake system, 34 ... Injector, 40 ... Exhaust system, 41 ... Exhaust passage part, 42 ... Catalyst, 51 ... Upstream exhaust gas sensor, 52 ... Downstream exhaust gas sensor.

Claims (1)

内燃機関の排気通路に配設された触媒の下流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する下流側排ガスセンサと、
前記排気通路の前記触媒の上流位置に設けられ同位置を流れる排ガスの空燃比に応じた値を出力する上流側排ガスセンサと、
前記触媒に流入する排ガスの空燃比である流入ガス空燃比を、前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリーン判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリーンな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリッチであるリッチ空燃比に設定し、前記下流側排ガスセンサの出力が所定のリッチ判定用閾値を通過して理論空燃比に比してリッチな空燃比を示す出力へと変化したとき理論空燃比に比してリーンであるリーン空燃比に設定する制御であるアクティブ空燃比制御を実行する空燃比制御部と、
前記アクティブ空燃比制御中に前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの一方から他方に切り替えられた第1時点から次に同流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比のうちの前記他方から前記一方に切り替えられる第2時点までの期間である第1期間において前記上流側排ガスセンサの出力に基いて前記触媒の酸素吸蔵能力を示す指標値を算出する指標値算出部と、
前記算出された指標値に応じた値である触媒劣化判定パラメータに基いて前記触媒の劣化判定を行う劣化判定部と、
を備えた触媒劣化判定装置において、
前記劣化判定部は、
前記第1期間における前記流入ガス空燃比が前記リッチ空燃比に設定されている場合には、当該第1期間の開始時点である前記第1時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リーン判定用閾値に対応する空燃比よりもリッチな空燃比に対応するリッチ側積算基準値に到達する終了時点まで、の第2期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リッチ側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値として取得し、前記第2期間の長さに比例する値に対する前記取得した判定用積算値の比が所定の第1判定禁止閾値以下であるとき、当該第1期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第1処理、及び、
前記第1期間における前記流入ガス空燃比が前記リーン空燃比に設定されている場合には、当該第1期間の開始時点である前記第1時点から、前記下流側排ガスセンサの出力が前記リッチ判定用閾値に対応する空燃比よりもリーンな空燃比に対応するリーン側積算基準値に到達する終了時点まで、の第3期間において前記下流側排ガスセンサの出力と前記リーン側積算基準値との偏差の大きさを積算した積算値又はその積算値に一定値を加えた値を判定用積算値として取得し、前記第3期間の長さに比例する値に対する前記取得した判定用積算値の比が所定の第2判定禁止閾値以下であるとき、当該第1期間において算出された前記指標値を前記触媒の劣化判定に用いない第2処理、
のうちの少なくとも一方の処理を実行するように構成された、
触媒劣化判定装置。
A downstream exhaust gas sensor that outputs a value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that is provided at a downstream position of the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and flows through the same position;
An upstream exhaust gas sensor that outputs a value corresponding to an air-fuel ratio of exhaust gas that is provided at an upstream position of the catalyst in the exhaust passage and flows through the same position;
The inflow gas air-fuel ratio, which is the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, is changed to an output in which the output of the downstream exhaust gas sensor passes a predetermined lean determination threshold value and shows a lean air-fuel ratio compared to the theoretical air-fuel ratio. Is set to a rich air-fuel ratio that is rich compared to the stoichiometric air-fuel ratio, and the output of the downstream exhaust gas sensor passes a predetermined rich determination threshold value and is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. An air-fuel ratio control unit that performs active air-fuel ratio control, which is control for setting a lean air-fuel ratio that is lean compared to the stoichiometric air-fuel ratio when the output changes to
From the first time point when the inflow gas air-fuel ratio is switched from one of the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio during the active air-fuel ratio control to the other, the inflow gas air-fuel ratio is the rich air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio. An index for calculating an index value indicating the oxygen storage capacity of the catalyst based on the output of the upstream side exhaust gas sensor in a first period that is a period from the other of the lean air-fuel ratios to a second time point when the other is switched to the one. A value calculator,
A deterioration determination unit that performs deterioration determination of the catalyst based on a catalyst deterioration determination parameter that is a value according to the calculated index value;
In the catalyst deterioration determination device provided with
The deterioration determination unit
When the inflow gas air-fuel ratio in the first period is set to the rich air-fuel ratio, the output of the downstream side exhaust gas sensor is determined to be the lean determination from the first time point that is the start time point of the first period. Deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor and the rich-side integrated reference value in the second period until the end of reaching the rich-side integrated reference value corresponding to the air-fuel ratio richer than the air-fuel ratio corresponding to the threshold value for use An integrated value obtained by integrating the magnitudes of the values or a value obtained by adding a constant value to the integrated value is acquired as an integrated value for determination, and a ratio of the acquired integrated value for determination to a value proportional to the length of the second period is A first process that does not use the index value calculated in the first period for deterioration determination of the catalyst, when the threshold value is equal to or less than a predetermined first determination prohibition threshold; and
When the inflow gas air-fuel ratio in the first period is set to the lean air-fuel ratio, the output of the downstream side exhaust gas sensor is determined to be the rich determination from the first time point that is the start time point of the first period. Deviation between the output of the downstream side exhaust gas sensor and the lean side integrated reference value in the third period until the end point of reaching the lean side integrated reference value corresponding to the air / fuel ratio leaner than the air / fuel ratio corresponding to the threshold value An integrated value obtained by integrating the magnitudes of the values or a value obtained by adding a constant value to the integrated value is acquired as an integrated value for determination, and a ratio of the acquired integrated value for determination to a value proportional to the length of the third period is A second process that does not use the index value calculated in the first period for deterioration determination of the catalyst when the threshold value is equal to or less than a predetermined second determination prohibition threshold;
Configured to perform at least one of the processes,
Catalyst deterioration judgment device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024033578A (en) * 2022-08-30 2024-03-13 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control device

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