JP2003232247A - Catalyst deterioration determining device - Google Patents

Catalyst deterioration determining device

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JP2003232247A
JP2003232247A JP2002032784A JP2002032784A JP2003232247A JP 2003232247 A JP2003232247 A JP 2003232247A JP 2002032784 A JP2002032784 A JP 2002032784A JP 2002032784 A JP2002032784 A JP 2002032784A JP 2003232247 A JP2003232247 A JP 2003232247A
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine whether a three-way catalyst deteriorates or not without worsening drivability. <P>SOLUTION: This catalyst deterioration determining device feedback controls the air-fuel ratio of an engine so that an output Voxs of an air-fuel ratio sensor on the downstream side of the three-way catalyst agrees with a target value Voxsref corresponding to a theoretical air-fuel ratio. In this case, a feedback control constant is adapted for the convergence of the output Voxs of the air- fuel ratio sensor to the target value Voxsref to be best when the three-way catalyst deteriorates. The catalyst deterioration determining device finds a degree of convergence representing the convergence of the output Voxs of the air-fuel ratio sensor 67 to the target value Voxsref under air-fuel ratio feedback control and determines that the three-way catalyst deteriorates when determining that the convergence is good in accordance with the degree of convergence. Since a forcible change in air-fuel ratio of the engine is not required for deterioration determination of the three-way catalyst, the deterioration determination of the catalyst can be made without sacrificing the drivability. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気通
路に配設された三元触媒が劣化したか否かを判定する触
媒劣化判定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst deterioration judging device for judging whether a three-way catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine has deteriorated.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関の排気ガスを浄化す
るための三元触媒（本明細書においては、単に「触媒」
とも云うこともある。）が、同機関の排気通路に配設さ
れている。この三元触媒は、酸素を貯蔵するＯ2ストレ
ージ機能（酸素貯蔵機能）を有していて、流入するガス
の空燃比がリッチである場合には貯蔵している酸素によ
りＨＣ,ＣＯ等の未燃成分を酸化するとともに、流入す
るガスの空燃比がリーンである場合には窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）を還元して同ＮＯｘから奪った酸素を内部に貯蔵
する。これにより、三元触媒は、機関の空燃比が理論空
燃比から偏移した場合でも、未燃成分や窒素酸化物を浄
化することができる。従って、三元触媒が貯蔵し得る酸
素量（以下、「酸素吸蔵量」と称呼する。）の最大値
（以下、「最大酸素吸蔵量」と称呼する。）が大きいほ
ど、三元触媒の浄化能力は高い。2. Description of the Related Art Conventionally, a three-way catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine (in this specification, simply referred to as "catalyst")
It may also be called. ) Is disposed in the exhaust passage of the engine. This three-way catalyst has an O 2 storage function (oxygen storage function) for storing oxygen, and when the air-fuel ratio of the inflowing gas is rich, the stored oxygen prevents the storage of oxygen such as HC and CO. When the air-fuel ratio of the inflowing gas is lean, the nitrogen oxides (N
Ox) is reduced and oxygen taken from the NOx is stored inside. As a result, the three-way catalyst can purify unburned components and nitrogen oxides even when the air-fuel ratio of the engine deviates from the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the greater the maximum value of the amount of oxygen that can be stored in the three-way catalyst (hereinafter, referred to as “oxygen storage amount”) (hereinafter, referred to as “maximum oxygen storage amount”), the greater the purification of the three-way catalyst. The ability is high.

【０００３】ところで、三元触媒は燃料中に含まれる鉛
や硫黄等による被毒、或いは触媒に加わる熱により劣化
する。その結果、三元触媒の酸素吸蔵機能は次第に低下
する。即ち、三元触媒の劣化が進行するほど、同触媒の
最大酸素吸蔵量は低下する。このことから、三元触媒の
最大酸素吸蔵量が推定できれば、同推定した最大酸素吸
蔵量に基いて三元触媒が劣化したか否かを判定すること
ができる。By the way, the three-way catalyst is deteriorated by poisoning by lead or sulfur contained in the fuel or heat applied to the catalyst. As a result, the oxygen storage function of the three-way catalyst gradually decreases. That is, as the deterioration of the three-way catalyst progresses, the maximum oxygen storage amount of the catalyst decreases. From this, if the maximum oxygen storage amount of the three-way catalyst can be estimated, it can be determined whether or not the three-way catalyst has deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount.

【０００４】特開平５−１３３２６４号公報に開示され
た触媒劣化度判定装置は、このような知見に基いてなさ
れたものであって、機関の空燃比を所定のリッチ空燃比
からリーン空燃比（又は、その逆）に強制的に変化さ
せ、その際における三元触媒下流に配置した空燃比セン
サ（以下、「下流側空燃比センサ」と称呼する。）の出
力に基いて同触媒の最大酸素吸蔵量を推定し、同推定し
た最大酸素吸蔵量に基いて同触媒が劣化したか否かを判
定するように構成されている。The catalyst deterioration degree determining device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-133264 is based on such knowledge, and the engine air-fuel ratio is changed from a predetermined rich air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio ( Or vice versa), based on the output of the air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as "downstream side air-fuel ratio sensor") arranged downstream of the three-way catalyst at that time, the maximum oxygen of the catalyst It is configured to estimate the storage amount and determine whether the catalyst has deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount.

【０００５】より具体的に述べると、上記開示された装
置は、触媒上流の空燃比を所定のリッチな空燃比に制御
して酸素吸蔵量を「０」にしておき、その後、同触媒の
空燃比を所定のリーンな空燃比に制御し、触媒の酸素吸
蔵量が最大酸素吸蔵量以上となって触媒下流の空燃比セ
ンサの出力がリーンへと変化するまでの時間と同触媒に
単位時間当りに流入した酸素量とを乗じることで、同最
大酸素吸蔵量を推定する。或いは、触媒上流の空燃比を
所定のリーンな空燃比に制御して酸素吸蔵量を最大酸素
吸蔵量としておき、その後、同触媒の空燃比を所定のリ
ッチな空燃比に制御し、触媒の酸素吸蔵量が「０」とな
って触媒下流の空燃比センサの出力がリッチへと変化す
るまでの時間と同触媒内で単位時間当りに放出（消費）
された酸素量とを乗じることで、同最大酸素吸蔵量を推
定する。More specifically, the above-disclosed apparatus controls the air-fuel ratio upstream of the catalyst to a predetermined rich air-fuel ratio to make the oxygen storage amount "0", and thereafter, the air-fuel ratio of the catalyst is reduced. By controlling the fuel ratio to a predetermined lean air-fuel ratio, the time until the oxygen storage amount of the catalyst exceeds the maximum oxygen storage amount and the output of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst changes to lean The maximum oxygen storage amount is estimated by multiplying it by the amount of oxygen that has flowed into the. Alternatively, the air-fuel ratio upstream of the catalyst is controlled to a predetermined lean air-fuel ratio and the oxygen storage amount is set to the maximum oxygen storage amount, and then the air-fuel ratio of the catalyst is controlled to a predetermined rich air-fuel ratio, and the oxygen The time until the storage amount becomes "0" and the output of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst changes to rich, and is released (consumption) per unit time within the same catalyst
The maximum oxygen storage amount is estimated by multiplying the maximum oxygen storage amount.

【０００６】このように、上記開示された装置によれ
ば、最大酸素吸蔵量を推定するために触媒に流入する酸
素量、或いは触媒で消費される酸素量を計測する必要が
ある。この酸素量は機関の吸入空気量に基づいて計測さ
れる。従って、最大酸素吸蔵量を精度良く求めるために
は、機関の吸入空気量が精度良く計測されなければなら
ない。このため、上記触媒劣化度の判定は、吸入空気量
が精度良く計測可能な運転状態、即ち、機関が定常運転
されているときに行われる必要がある。As described above, according to the apparatus disclosed above, it is necessary to measure the amount of oxygen flowing into the catalyst or the amount of oxygen consumed by the catalyst in order to estimate the maximum oxygen storage amount. This oxygen amount is measured based on the intake air amount of the engine. Therefore, in order to obtain the maximum oxygen storage amount with high precision, the intake air amount of the engine must be measured with high precision. Therefore, the determination of the degree of catalyst deterioration needs to be performed in an operating state in which the intake air amount can be accurately measured, that is, when the engine is in steady operation.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機関の
定常状態が長時間継続する保証はないので、最大酸素吸
蔵量の測定を短期間に終了させる必要があり、このた
め、前述した所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比
の差は比較的大きく設定されなければならない。この結
果、かかる大きな空燃比変化に伴って機関の出力が変動
し、ドライバビリティが悪化するという問題がある。ま
た、機関の出力が安定している定常運転にあるときに空
燃比の強制的変化が開始されるため、機関の出力変動が
運転者に感知され易く、ドライバビリティの悪化が感知
され易いという問題がある。従って、本発明の目的は、
ドライバビリティを犠牲にすることなく、触媒が劣化し
ているか否かを精度良く判定し得る触媒劣化判定装置を
提供することにある。However, since there is no guarantee that the steady state of the engine will continue for a long time, it is necessary to finish the measurement of the maximum oxygen storage amount in a short period of time. The difference between the fuel ratio and the predetermined lean air-fuel ratio must be set relatively large. As a result, there is a problem that the output of the engine fluctuates with such a large change in the air-fuel ratio, and drivability deteriorates. In addition, since the forced change of the air-fuel ratio is started during the steady operation in which the output of the engine is stable, fluctuations in the output of the engine are easily detected by the driver, and deterioration of drivability is easily detected. There is. Therefore, the object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a catalyst deterioration determination device capable of accurately determining whether or not a catalyst is deteriorated without sacrificing drivability.

【０００８】[0008]

【本発明の概要】本発明の特徴は、内燃機関の排気通路
に配設された三元触媒と、前記三元触媒下流の前記排気
通路に配設された空燃比センサと、前記空燃比センサの
出力が前記三元触媒の浄化効率が良好となる所定の目標
値となるように同空燃比センサの出力に基いて前記機関
の空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバッ
ク制御手段と、前記空燃比センサの出力に基いて前記三
元触媒が劣化したか否かを判定する触媒劣化判定手段と
を備えた触媒劣化判定装置において、前記空燃比フィー
ドバック制御手段は、前記触媒劣化判定手段が劣化した
触媒であると判定すべき程度に劣化した三元触媒に対
し、前記空燃比センサの出力の前記目標値に対する収束
性が最適となるように前記空燃比のフィードバック制御
のフィードバック制御定数が定められ、前記触媒劣化判
定手段は、前記空燃比フィードバック制御下での前記空
燃比センサの出力の前記目標値に対する収束性の良否を
示す収束度に基いて前記三元触媒が劣化したか否かを判
定するように構成されたことにある。SUMMARY OF THE INVENTION The features of the present invention include a three-way catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, an air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the three-way catalyst, and the air-fuel ratio sensor. Air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the engine based on the output of the same air-fuel ratio sensor so that the output of the three-way catalyst becomes a predetermined target value at which the purification efficiency of the three-way catalyst becomes good, and the air-fuel ratio In a catalyst deterioration determining device including a catalyst deterioration determining unit that determines whether or not the three-way catalyst is deteriorated based on an output of a sensor, the air-fuel ratio feedback control unit is a catalyst that is deteriorated by the catalyst deterioration determining unit. With respect to the three-way catalyst that has deteriorated to the extent that it should be determined that A constant is set, and the catalyst deterioration determination means determines whether the three-way catalyst has deteriorated based on the convergence degree indicating the convergence of the output of the air-fuel ratio sensor under the air-fuel ratio feedback control with respect to the target value. It is configured to determine whether or not.

【０００９】これによれば、前記空燃比フィードバック
制御手段により、三元触媒下流の排気通路に配設された
空燃比センサの出力が所定の目標値と一致するように、
機関の空燃比がフィードバック制御される。この目標値
は、三元触媒の浄化効率が良好となるように選ばれ、一
般には、理論空燃比近傍の空燃比を表す値とされる。According to this, the air-fuel ratio feedback control means causes the output of the air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the three-way catalyst to match a predetermined target value.
The air-fuel ratio of the engine is feedback controlled. This target value is selected so that the purification efficiency of the three-way catalyst is good, and is generally a value representing an air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio.

【００１０】一方、三元触媒が劣化するとその最大酸素
吸蔵量が低下してくるから、同三元触媒上流の空燃比変
化が比較的単時間内に同触媒下流に現われる。換言する
と、触媒の劣化程度に応じて、見かけ上の制御の無駄時
間が変化する。従って、前記空燃比センサの出力に基づ
く前記空燃比フィードバック制御におけるフィードバッ
ク制御定数が同一であっても、触媒の劣化程度により同
空燃比センサの前記目標値への収束性は変化する。On the other hand, when the three-way catalyst deteriorates, its maximum oxygen storage amount decreases, so that a change in the air-fuel ratio upstream of the three-way catalyst appears downstream of the three-way catalyst within a relatively short time. In other words, the apparent dead time of the control changes according to the degree of deterioration of the catalyst. Therefore, even if the feedback control constants in the air-fuel ratio feedback control based on the output of the air-fuel ratio sensor are the same, the convergence of the air-fuel ratio sensor to the target value changes depending on the degree of deterioration of the catalyst.

【００１１】これに対し、本発明におけるフィードバッ
ク制御定数は、前記触媒劣化判定手段が劣化した触媒で
あると判定すべき程度に劣化した三元触媒に対して前記
空燃比センサの出力の前記目標値に対する収束性が最適
となるように定められる。これにより、触媒が劣化した
触媒であると判定される程度にまで劣化したとき、空燃
比センサの出力の前記目標値に対する収束性は最適とな
る。上記触媒劣化判定手段は、かかる現象を利用して触
媒が劣化したか否かを判定する。即ち、上記触媒劣化判
定手段は、通常行われる空燃比の変化が比較的小さい空
燃比フィードバック制御下において、前記空燃比センサ
出力の前記目標値に対する収束性の良否を表す収束度を
求め、その収束度に基いて三元触媒が劣化したか否かを
判定する。On the other hand, the feedback control constant in the present invention is the target value of the output of the air-fuel ratio sensor for a three-way catalyst which has deteriorated to the extent that the catalyst deterioration judging means should judge that the catalyst is deteriorated. To be optimal. As a result, when the catalyst deteriorates to such an extent that it is determined that the catalyst has deteriorated, the convergence of the output of the air-fuel ratio sensor with respect to the target value becomes optimum. The catalyst deterioration determining means utilizes such a phenomenon to determine whether or not the catalyst has deteriorated. That is, the catalyst deterioration determination means obtains a convergence degree indicating the convergence of the convergence of the output of the air-fuel ratio sensor with respect to the target value under the air-fuel ratio feedback control in which the change of the air-fuel ratio that is normally performed is relatively small, and the convergence Based on the degree, it is determined whether the three-way catalyst has deteriorated.

【００１２】このように、本発明によれば、機関が定常
運転されているときに空燃比が強制的に変更されること
はなく、実質的な空燃比変化幅が小さい空燃比フィード
バック制御中に三元触媒が劣化したか否かが判定され
る。この結果、ドライバビリティを犠牲とすることなく
三元触媒が劣化したか否かを判定することができる。し
かも、本発明によれば、三元触媒が劣化した触媒である
と判定すべき程度にまで劣化した場合に、空燃比フィー
ドバック制御の収束性が最適になるから、同触媒の浄化
能力を有効に利用できるので、触媒劣化時においても排
気ガスを良好に浄化することができる。As described above, according to the present invention, the air-fuel ratio is not forcibly changed when the engine is in steady operation, and the air-fuel ratio feedback control in which the substantial air-fuel ratio change width is small is performed. It is determined whether the three-way catalyst has deteriorated. As a result, it is possible to determine whether the three-way catalyst has deteriorated without sacrificing drivability. Moreover, according to the present invention, the convergence of the air-fuel ratio feedback control is optimized when the three-way catalyst deteriorates to such an extent that it should be determined that the catalyst is deteriorated, so that the purifying ability of the catalyst can be made effective. Since it can be utilized, exhaust gas can be satisfactorily purified even when the catalyst deteriorates.

【００１３】この場合において、前記触媒劣化判定手段
は、前記空燃比センサの出力の前記目標値に対する収束
度を、同空燃比センサの出力が同目標値を含む所定範囲
内の値となる頻度と、同空燃比センサの出力が同所定範
囲外の値となる頻度とに基いて決定することが好適であ
る。In this case, the catalyst deterioration determining means determines the degree of convergence of the output of the air-fuel ratio sensor with respect to the target value as the frequency at which the output of the air-fuel ratio sensor becomes a value within a predetermined range including the same target value. It is preferable to make the determination based on the frequency at which the output of the air-fuel ratio sensor becomes a value outside the predetermined range.

【００１４】これによれば、空燃比センサの出力の目標
値に対する収束性を表す値を、簡単な構成により取得す
ることができる。According to this, it is possible to obtain the value representing the convergence of the output of the air-fuel ratio sensor with respect to the target value with a simple configuration.

【００１５】例えば、機関の吸入空気量や機関の回転速
度が異なると、同一の三元触媒を使用した場合であって
も、空燃比フィードバック制御下での空燃比センサの出
力の目標値に対する収束度は異なるから、上記構成のよ
うに、これらの運転状態に応じて頻度に重み付けして収
束度を求めることにより、前記収束度が三元触媒の劣化
度をより一層精度良く表す値となる。この結果、三元触
媒が劣化しているか否かの判定をより精度良く行うこと
ができる。For example, when the intake air amount of the engine and the rotation speed of the engine are different, the output of the air-fuel ratio sensor converges to the target value under the air-fuel ratio feedback control even when the same three-way catalyst is used. Since the degrees of convergence are different, as in the above-described configuration, the degrees of convergence are obtained by weighting the frequencies in accordance with these operating conditions to obtain the degrees of convergence, and the degrees of convergence become values that represent the degree of deterioration of the three-way catalyst more accurately. As a result, it is possible to more accurately determine whether the three-way catalyst is deteriorated.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明による触媒劣化判定
装置を含む空燃比制御装置の一実施形態について図面を
参照しつつ説明する。図１は、そのような触媒劣化判定
装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用
したシステムの概略構成を示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an air-fuel ratio control device including a catalyst deterioration determination device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which such a catalyst deterioration determination device is applied to a spark ignition type multi-cylinder (4-cylinder) internal combustion engine 10.

【００１７】この内燃機関１０は、シリンダブロック、
シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含
むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０
の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブ
ロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系
統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外
部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。The internal combustion engine 10 includes a cylinder block,
Cylinder block lower case, cylinder block portion 20 including an oil pan, and cylinder block portion 20
A cylinder head portion 30 fixed on the upper side, an intake system 40 for supplying a gasoline mixture to the cylinder block portion 20, and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block portion 20 to the outside. Contains.

【００１８】シリンダブロック部２０は、シリンダ２
１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２
４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復
動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介して
クランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２
４が回転するようになっている。シリンダ２１とピスト
ン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼
室２５を形成している。The cylinder block portion 20 includes the cylinder 2
1, piston 22, connecting rod 23, and crankshaft 2
Includes 4. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 via the connecting rod 23, whereby the crankshaft 2
4 is designed to rotate. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

【００１９】シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連
通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気
弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフト
を含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連
続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気
タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２
５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉す
る排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカム
シャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与え
る高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナ
イタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するイン
ジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, and an intake camshaft that drives the intake valve 32, and the phase angle of the intake camshaft is continuous. Variable intake timing device 33, actuator 33a of variable intake timing device 33, and combustion chamber 2
5, an exhaust port 34 that communicates with the exhaust port 5, an exhaust valve 35 that opens and closes the exhaust port 34, an exhaust camshaft 36 that drives the exhaust valve 35, a spark plug 37, and an igniter 38 that includes an ignition coil that generates a high voltage applied to the spark plug 37. And an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31.

【００２０】吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し
同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテー
クマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に
設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸
気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、ス
ロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロ
ットル弁アクチュエータ４３ａ、スワールコントロール
バルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４、及びＤ
ＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａを備えて
いる。The intake system 40 includes an intake pipe 41 including an intake manifold which communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and an inside of the intake pipe 41. There, a throttle valve 43 that makes the opening cross-sectional area of the intake passage variable, a throttle valve actuator 43a composed of a DC motor that constitutes throttle valve driving means, a swirl control valve (hereinafter referred to as "SCV") 44, and D
The SCV actuator 44a including a C motor is provided.

【００２１】排気系統５０は、排気ポート３４に連通し
たエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホ
ールド５１に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）
５２、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された上
流側の三元触媒（上流側触媒コンバータ、又はスタート
・キャタリティック・コンバータとも云う。）５３、及
び上流側の三元触媒５３の下流のエキゾーストパイプ５
２に配設（介装）された下流側三元触媒（車両のフロア
下方に配設されるため、アンダ・フロア・キャタリティ
ック・コンバータとも云う。）５４を備えている。排気
ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキ
ゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。な
お、本触媒劣化判定装置は、上流側の三元触媒５３が劣
化したか否かを判定するものである。The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, and an exhaust pipe (exhaust pipe) connected to the exhaust manifold 51.
52, an upstream three-way catalyst (also referred to as an upstream catalytic converter or start catalytic converter) 53 disposed (interposed) in the exhaust pipe 52, and a downstream of the upstream three-way catalyst 53. Exhaust pipe 5
2, a downstream three-way catalyst (which is also referred to as an underfloor catalytic converter because it is disposed below the floor of the vehicle) is provided (interposed) in FIG. The exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 form an exhaust passage. The catalyst deterioration determination device determines whether or not the upstream three-way catalyst 53 has deteriorated.

【００２２】一方、このシステムは、熱線式エアフロー
メータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポ
ジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、
水温センサ６５、三元触媒５３の上流の排気通路に配設
された空燃比センサ６６（以下、「上流側空燃比センサ
６６」と称呼する。）、三元触媒５３の下流であって三
元触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ
６７（以下、「下流側空燃比センサ６７」と称呼す
る。）、及びアクセル開度センサ６８を備えている。On the other hand, this system includes a heat ray type air flow meter 61, a throttle position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64,
A water temperature sensor 65, an air-fuel ratio sensor 66 (hereinafter referred to as an "upstream air-fuel ratio sensor 66") disposed in an exhaust passage upstream of the three-way catalyst 53, and a three-way downstream of the three-way catalyst 53. An air-fuel ratio sensor 67 (hereinafter referred to as “downstream side air-fuel ratio sensor 67”) arranged in an exhaust passage upstream of the catalyst 54, and an accelerator opening sensor 68 are provided.

【００２３】熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４
１内を流れる吸入空気の質量流量に応じた電圧Vgを出力
するようになっている。かかるエアフローメータ６１の
出力Vgと、計測された吸入空気量（流量）ＡＦＭとの関
係は、図２に示したとおりである。スロットルポジショ
ンセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、ス
ロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになってい
る。カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャ
フトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１
８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２
信号）を発生するようになっている。クランクポジショ
ンセンサ６４は、クランク軸２４が１０°回転する毎に
幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６
０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力する
ようになっている。この信号は、エンジン回転速度ＮＥ
を表す。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温
度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するように
なっている。The hot-wire type air flow meter 61 includes the intake pipe 4
A voltage Vg is output according to the mass flow rate of the intake air flowing in the unit 1. The relationship between the output Vg of the air flow meter 61 and the measured intake air amount (flow rate) AFM is as shown in FIG. The throttle position sensor 62 detects the opening of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA. The cam position sensor 63 detects that the intake camshaft is rotated by 90 ° (that is, the crankshaft 24 is rotated by 1).
A signal (G2) with one pulse for every 80 ° rotation
Signal). The crank position sensor 64 has a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates by 10 °, and the crankshaft 24 has a 36 pulse width.
A signal having a wide pulse is output every time it rotates by 0 °. This signal indicates the engine speed NE
Represents The water temperature sensor 65 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

【００２４】上流側空燃比センサ６６は、図３に示した
ように、空燃比Ａ／Ｆに応じた電流を出力し、この電流
に応じた電圧vabyfsを出力するようになっている。図３
から明らかなように、上流側空燃比センサ６６によれ
ば、広範囲にわたる空燃比Ａ／Ｆを精度良く検出するこ
とができる。下流側空燃比センサ６７は、図４に示した
ように、理論空燃比において急変する電圧Voxsを出力す
るようになっている。より具体的に述べると、下流側セ
ンサ６７は、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは
略０．１（Ｖ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチのと
きは略０．９（Ｖ）、及び空燃比が理論空燃比のときは
略０．５（Ｖ）の電圧を出力するようになっている。ア
クセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるア
クセルペダル８１の操作量を検出し、同アクセルペダル
８１の操作量Accpを表す信号を出力するようになってい
る。As shown in FIG. 3, the upstream side air-fuel ratio sensor 66 outputs a current according to the air-fuel ratio A / F and outputs a voltage vabyfs according to this current. Figure 3
As is clear from the above, the upstream side air-fuel ratio sensor 66 can detect the air-fuel ratio A / F over a wide range with high accuracy. As shown in FIG. 4, the downstream side air-fuel ratio sensor 67 outputs a voltage Voxs that suddenly changes in the stoichiometric air-fuel ratio. More specifically, the downstream side sensor 67 has a value of approximately 0.1 (V) when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and a value of approximately 0.9 (V when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. V) and when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a voltage of approximately 0.5 (V) is output. The accelerator opening sensor 68 detects the operation amount of the accelerator pedal 81 operated by the driver and outputs a signal indicating the operation amount Accp of the accelerator pedal 81.

【００２５】電気制御装置７０は、互いにバスで接続さ
れたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プロ
グラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マッ
プ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が
必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電
源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納
したデータを電源が遮断されている間も保持するバック
アップＲＡＭ７４、及びＡＤコンバータを含むインター
フェース７５等からなるマイクロコンピュータである。
インターフェース７５は、前記センサ６１〜６８と接続
され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８からの信号を供給
するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タ
イミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ
３８、インジェクタ３９、スロットル弁アクチュエータ
４３ａ、及びＳＣＶアクチュエータ４４ａに駆動信号を
送出するようになっている。The electric control unit 70 includes a CPU 71, a routine (program) executed by the CPU 71, a table (lookup table, map), constants and the like stored in advance in the ROM 72, which are connected to each other by a bus. A microcomputer including a RAM 73 for temporarily storing data, a backup RAM 74 for storing data in a state in which the power is turned on and holding the stored data even while the power is cut off, an interface 75 including an AD converter, and the like. Is.
The interface 75 is connected to the sensors 61 to 68, supplies signals from the sensors 61 to 68 to the CPU 71, and in response to an instruction from the CPU 71, the actuator 33a of the variable intake timing device 33, the igniter 38, the injector 39, and the throttle. A drive signal is sent to the valve actuator 43a and the SCV actuator 44a.

【００２６】（触媒劣化判定の原理）ところで、三元触
媒５３（三元触媒５４も同様である。）は、空燃比がほ
ぼ理論空燃比のときに未燃成分（ＨＣ,ＣＯ）を酸化
し、同時に窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する機能を有す
る。更に、三元触媒５３は、酸素を貯蔵する機能（酸素
貯蔵機能、Ｏ2ストレージ機能）を有し、この酸素貯蔵
機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移
したとしても、ＨＣ,ＣＯ、及びＮＯｘを浄化すること
ができる。即ち、機関の空燃比がリーンとなって三元触
媒に流入するガスにＮＯｘが多量に含まれると、三元触
媒５３はＮＯｘから酸素分子を奪ってＮＯｘを還元し、
これによりＮＯｘを浄化する。また、機関の空燃比がリ
ッチになって三元触媒に流入するガスにＨＣ,ＣＯが多
量に含まれると、三元触媒はこれらに酸素分子を与えて
酸化し、これによりＨＣ,ＣＯを浄化する。(Principle of Catalyst Deterioration Judgment) By the way, the three-way catalyst 53 (the same applies to the three-way catalyst 54) oxidizes unburned components (HC, CO) when the air-fuel ratio is almost the theoretical air-fuel ratio. At the same time, it has a function of reducing nitrogen oxides (NOx). Furthermore, the three-way catalyst 53 has a function of storing oxygen (oxygen storage function, O 2 storage function), and even if the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio to some extent by the oxygen storage function, HC, CO and NOx can be purified. That is, when the air-fuel ratio of the engine becomes lean and a large amount of NOx is contained in the gas flowing into the three-way catalyst, the three-way catalyst 53 deprives NOx of oxygen molecules to reduce NOx,
This purifies NOx. Further, when the air-fuel ratio of the engine becomes rich and a large amount of HC and CO are contained in the gas flowing into the three-way catalyst, the three-way catalyst gives oxygen molecules to these and oxidizes them, thereby purifying HC and CO. To do.

【００２７】従って、三元触媒５３が連続的に流入する
多量のＨＣ,ＣＯを効率的に浄化するためには、同三元
触媒５３が酸素を多量に貯蔵していなければならず、逆
に連続的に流入する多量のＮＯｘを効率的に浄化するた
めには、同三元触媒５３が酸素を十分に貯蔵し得なけれ
ばならないことになる。以上のことから明らかなよう
に、三元触媒５３の浄化能力は、同三元触媒が貯蔵し得
る最大の酸素量（最大酸素吸蔵量）に依存する。Therefore, in order for the three-way catalyst 53 to efficiently purify a large amount of HC and CO that continuously flow in, the three-way catalyst 53 must store a large amount of oxygen, and conversely. In order to efficiently purify a large amount of NOx that continuously flows in, the three-way catalyst 53 must be able to store oxygen sufficiently. As is clear from the above, the purification capacity of the three-way catalyst 53 depends on the maximum oxygen amount (maximum oxygen storage amount) that the three-way catalyst can store.

【００２８】一方、三元触媒は燃料中に含まれる鉛や硫
黄等による被毒、或いは触媒に加わる熱により劣化する
から、次第に最大酸素吸蔵量が低下してくる。このよう
に最大酸素吸蔵量が低下した場合であっても、エミッシ
ョンを良好に維持するには、三元触媒から排出されるガ
スの空燃比が理論空燃比に極めて近い状態となるように
制御する必要がある。On the other hand, the three-way catalyst deteriorates due to poisoning by lead or sulfur contained in the fuel or heat applied to the catalyst, so that the maximum oxygen storage amount gradually decreases. Even if the maximum oxygen storage amount is decreased in this way, in order to maintain good emission, control is performed so that the air-fuel ratio of the gas discharged from the three-way catalyst becomes extremely close to the stoichiometric air-fuel ratio. There is a need.

【００２９】そこで、本実施形態の触媒劣化判定装置
は、下流側空燃比センサ６７の出力が理論空燃比に略相
当する目標値（つまり、三元触媒５３の浄化効率が良好
となるための目標値）Voxsrefとなるように、下流側空
燃比センサ６７の出力Voxsに応じて機関の空燃比をフィ
ードバック制御する（本実施形態では、上流側空燃比セ
ンサ出力vabyfsにも応じて空燃比をフィードバック制御
する。）。即ち、下流側空燃比センサ６７の出力が理論
空燃比よりリーンの空燃比を表す値となると機関の空燃
比をリッチ側に制御し、下流側空燃比センサ６７の出力
が理論空燃比よりリッチの空燃比を表す値となると機関
の空燃比をリーン側に制御する。Therefore, in the catalyst deterioration determining apparatus of the present embodiment, the target value at which the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 substantially corresponds to the theoretical air-fuel ratio (that is, the target for improving the purification efficiency of the three-way catalyst 53). Value) Voxsref is controlled by feedback control of the air-fuel ratio of the engine according to the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 (in the present embodiment, feedback control of the air-fuel ratio is also performed according to the upstream side air-fuel ratio sensor output vabyfs). Yes.). That is, when the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 becomes a value that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine is controlled to the rich side, and the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. When the value reaches the air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine is controlled to the lean side.

【００３０】ところで、三元触媒５３が劣化していない
場合、最大酸素吸蔵量は大きい。これにより、図５
（Ａ）に示したように、例えば、時刻ｔ１において下流
側空燃比センサ６７の出力Voxsがリッチを表す値からリ
ーンを表す値へ変化したことに伴って機関の空燃比をリ
ッチに変更しても、その後、多量のＨＣ，ＣＯが三元触
媒５３内に貯蔵されている酸素により酸化され続ける。
この結果、三元触媒５３の下流にリッチの空燃比を有す
るガスが流出するまでの時間（例えば、時刻ｔ１〜ｔ
２）は長くなる。換言すると、それまでの間は、下流側
空燃比センサ６７の出力Voxsはリーンを表す値を示し続
ける。By the way, when the three-way catalyst 53 is not deteriorated, the maximum oxygen storage amount is large. As a result, FIG.
As shown in (A), for example, at time t1, the air-fuel ratio of the engine is changed to rich as the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 changes from a value indicating rich to a value indicating lean. However, after that, a large amount of HC and CO continue to be oxidized by the oxygen stored in the three-way catalyst 53.
As a result, the time until the gas having the rich air-fuel ratio flows out to the downstream of the three-way catalyst 53 (for example, time t1 to t).
2) becomes longer. In other words, until then, the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 continues to show a value representing lean.

【００３１】同様に、例えば、時刻ｔ２において下流側
空燃比センサ６７の出力Voxsがリーンを表す値からリッ
チを表す値へ変化したことに伴って機関の空燃比をリー
ンに変更しても、その後、三元触媒５３内において多量
のＮＯｘが還元されるとともに、三元触媒に流入するガ
ス中の酸素が同三元触媒５３に吸着され続けるから、同
三元触媒５３の下流にリーンの空燃比を有するガスが流
出するまでの時間（例えば、時刻ｔ２〜ｔ３）は長くな
る。換言すると、それまでの間は、下流側空燃比センサ
６７の出力Voxsはリッチを表す値を示し続ける。このよ
うに、三元触媒５３が劣化していない場合、下流側空燃
比センサ６７の出力Voxsに基く空燃比フィードバック制
御の見かけ上の無駄時間が増加する。Similarly, for example, even if the air-fuel ratio of the engine is changed to lean as the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 changes from a value indicating lean to a value indicating rich at time t2, Since a large amount of NOx is reduced in the three-way catalyst 53 and oxygen in the gas flowing into the three-way catalyst continues to be adsorbed by the three-way catalyst 53, a lean air-fuel ratio is provided downstream of the three-way catalyst 53. The time (for example, time t2 to t3) until the gas having the gas flows out becomes long. In other words, until then, the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 continues to show a value indicating rich. As described above, when the three-way catalyst 53 is not deteriorated, the apparent dead time of the air-fuel ratio feedback control based on the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 increases.

【００３２】これに対し、三元触媒が劣化している場
合、最大酸素吸蔵量は小さくなる。これにより、下流側
空燃比センサ６７の出力Voxsがリッチを表す値からリー
ンを表す値へ変化したことに伴って機関の空燃比をリッ
チに変更すると、三元触媒５３内の酸素が短時間で消費
され尽くす。このため、三元触媒下流にリッチの空燃比
を有するガスが流出するまでの時間は短くなり、下流側
空燃比センサ６７の出力Voxsは短時間内にリーンを表す
値からリッチを表す値に変化する。On the other hand, when the three-way catalyst is deteriorated, the maximum oxygen storage amount becomes small. As a result, when the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is changed from a value indicating rich to a value indicating lean, and the air-fuel ratio of the engine is changed to rich, the oxygen in the three-way catalyst 53 is reduced in a short time. Exhausted. Therefore, the time until the gas having the rich air-fuel ratio flows out to the downstream of the three-way catalyst becomes short, and the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 changes from the value indicating lean to the value indicating rich within a short time. To do.

【００３３】同様に、下流側空燃比センサ６７の出力Vo
xsがリーンを表す値からリッチを表す値へ変化したこと
に伴って機関の空燃比をリーンに変更すると、その後、
ＮＯｘから奪った（吸蔵した）酸素の量、及び三元触媒
に流入するガスから奪った（吸蔵した）酸素の量が直ち
に最大酸素吸蔵量に達する。このため、三元触媒下流に
リーンの空燃比を有するガスが流出するまでの時間は短
くなり、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsは短時間内
にリッチを表す値からリーンを表す値に変化する。即
ち、三元触媒が劣化している場合には、図５（Ｂ）に示
したように、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsがリー
ンを示す値からリッチを示す値（又はその逆）に反転す
るまでの時間は短くなり、下流側空燃比センサ６７の出
力Voxsに基く空燃比フィードバック制御の見かけ上の無
駄時間は減少する。Similarly, the output Vo of the downstream air-fuel ratio sensor 67
When the air-fuel ratio of the engine is changed to lean as xs changes from the value representing lean to the value representing rich, then,
The amount of oxygen taken (stored) from NOx and the amount of oxygen taken (stored) from the gas flowing into the three-way catalyst immediately reach the maximum oxygen storage amount. Therefore, the time until the gas having the lean air-fuel ratio flows out to the downstream of the three-way catalyst becomes short, and the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 changes from the value indicating rich to the value indicating lean within a short time. To do. That is, when the three-way catalyst is deteriorated, as shown in FIG. 5B, the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 changes from a value indicating lean to a value indicating rich (or vice versa). The time until reversal becomes short, and the apparent dead time of the air-fuel ratio feedback control based on the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 decreases.

【００３４】一方、このような見かけ上の無駄時間は、
下流側空燃比センサ６７の出力に基く空燃比フィードバ
ック制御の応答性を左右する空燃比フィードバック制御
定数により変化する。例えば、フィードバック制御を比
例積分制御で行うとすると、その比例ゲイン、及び積分
ゲイン（即ち、フィードバックゲイン）を大きくすれ
ば、触媒が劣化していない場合であっても、触媒下流側
の空燃比がリーンからリッチへ移行するまでの時間、及
びリッチからリーンへ移行するまでの時間を短くするこ
とができる。しかしながら、そのように空燃比フィード
バック制御定数を適合した場合に触媒が劣化してくる
と、制御される空燃比の荒れが大きくなりすぎてエミッ
ションが悪化する。On the other hand, such apparent dead time is
It changes depending on the air-fuel ratio feedback control constant that influences the response of the air-fuel ratio feedback control based on the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 67. For example, if the feedback control is performed by proportional-plus-integral control, increasing the proportional gain and the integral gain (that is, the feedback gain) will increase the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst even if the catalyst is not deteriorated. It is possible to shorten the time required to transition from lean to rich and the time required to transition from rich to lean. However, if the catalyst deteriorates when the air-fuel ratio feedback control constant is adapted as described above, the controllable air-fuel ratio becomes excessively large, and the emission deteriorates.

【００３５】このようなことから、本実施形態において
は、三元触媒５３が劣化した触媒であると判定すべき程
度に劣化したときに、下流側空燃比センサ６７の出力Vo
xsの前記目標値Voxsrefに対する収束性が最適となるよ
うに、前記空燃比フィードバック制御定数を適合してお
く。つまり、三元触媒５３が劣化触媒となっているとき
に、同三元触媒５３の下流の空燃比が理論空燃比近傍の
値となる頻度が最大となるように、フィードバック制御
定数を適合するのである。この結果、三元触媒５３が劣
化触媒となると、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが
理論空燃比近傍の値に相当する目標値Voxsrefの近傍
（目標値Voxsrefを含む所定範囲内の値）となっている
頻度が最大となる。From the above, in the present embodiment, when the three-way catalyst 53 deteriorates to the extent that it should be judged as a deteriorated catalyst, the output Vo of the downstream side air-fuel ratio sensor 67
The air-fuel ratio feedback control constant is adapted so that the convergence of xs with respect to the target value Voxsref is optimum. That is, when the three-way catalyst 53 is a deteriorated catalyst, the feedback control constant is adapted so that the frequency at which the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst 53 becomes a value near the stoichiometric air-fuel ratio becomes maximum. is there. As a result, when the three-way catalyst 53 becomes a deteriorated catalyst, the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 becomes close to a target value Voxsref corresponding to a value near the stoichiometric air-fuel ratio (a value within a predetermined range including the target value Voxsref). The maximum frequency is.

【００３６】上記のように空燃比フィードバック制御定
数を適合すると、三元触媒５３が劣化していない場合、
上記見かけ上の無駄時間により、触媒下流側空燃比が理
論空燃比から大きく変位している時間（頻度）は大きく
なる。即ち、横軸に下流側空燃比センサ６７の出力Vox
s、縦軸に頻度をとった図６の破線にて示したように、
下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが理論空燃比に相当
する目標値Voxsrefを含む所定範囲内の値となる頻度
は、同所定範囲外となる頻度よりも小さくなる。つま
り、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsの分布曲線は、
目標値Voxsref近傍を底部とする下に凸の曲線となる。When the air-fuel ratio feedback control constant is adapted as described above, when the three-way catalyst 53 is not deteriorated,
Due to the apparent dead time, the time (frequency) during which the catalyst downstream side air-fuel ratio is largely displaced from the stoichiometric air-fuel ratio becomes large. That is, the horizontal axis indicates the output Vox of the downstream air-fuel ratio sensor 67.
s, as indicated by the broken line in FIG. 6 in which the vertical axis represents frequency,
The frequency at which the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 becomes a value within a predetermined range including the target value Voxsref corresponding to the theoretical air-fuel ratio becomes smaller than the frequency outside the predetermined range. That is, the distribution curve of the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is
The curve is a convex curve with the bottom near the target value Voxsref.

【００３７】これに対し、三元触媒５３が劣化した場
合、上記見かけ上の無駄時間は小さくなるから、触媒下
流側空燃比が理論空燃比から大きく変位している時間
（頻度）は小さくなる。即ち、図６の実線にて示したよ
うに、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが理論空燃比
に相当する目標値Voxsrefを含む所定範囲内の値となる
頻度は、同所定範囲外となる頻度よりも大きくなる。つ
まり、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsの分布曲線
は、目標値Voxsref近傍を頂部とする上に凸の曲線とな
る。On the other hand, when the three-way catalyst 53 is deteriorated, the apparent dead time is reduced, and thus the time (frequency) during which the catalyst downstream side air-fuel ratio is largely displaced from the theoretical air-fuel ratio is reduced. That is, as indicated by the solid line in FIG. 6, the frequency at which the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 becomes a value within a predetermined range including the target value Voxsref corresponding to the theoretical air-fuel ratio is outside the predetermined range. Greater than frequency. That is, the distribution curve of the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is an upwardly convex curve with the apex near the target value Voxsref.

【００３８】本実施形態の触媒劣化判定装置は、かかる
空燃比フィードバック制御下での下流側空燃比センサ６
７の出力分布の相違、即ち、下流側空燃比センサ６７の
出力の目標値への収束性の良否を示す収束度（収束の程
度）に基いて触媒が劣化したか否かを判定する。ここ
で、収束度が高いとは、図６の実線に示したように、下
流側空燃比センサ６７の出力Voxsが目標値Voxsref近傍
の値をとる頻度が大きいことである。The catalyst deterioration determination system of this embodiment is configured so that the downstream side air-fuel ratio sensor 6 is controlled under such air-fuel ratio feedback control.
It is determined whether or not the catalyst is deteriorated based on the difference in the output distribution of No. 7, that is, the degree of convergence (degree of convergence) indicating the convergence of the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 to the target value. Here, the high degree of convergence means that the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 has a high frequency of taking a value near the target value Voxsref, as shown by the solid line in FIG. 6.

【００３９】（実際の作動）次に、上記のように構成さ
れた空燃比制御装置の実際の作動について、電気制御装
置７０のＣＰＵ７１が実行するルーチンをフローチャー
トにより示した図７〜図１１を参照しながら説明する。(Actual Operation) Next, with respect to the actual operation of the air-fuel ratio control apparatus configured as described above, refer to FIGS. 7 to 11 which are flowcharts showing the routines executed by the CPU 71 of the electric control apparatus 70. While explaining.

【００４０】ＣＰＵ７１は、図７に示した最終燃料噴射
量Ｆｉの計算、及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、
各気筒のクランク角が各吸気上死点前の所定クランク角
度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）となる毎に、繰り返
し実行するようになっている。従って、任意の気筒のク
ランク角度が前記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７
１はステップ７００から処理を開始してステップ７０５
に進み、エアフローメータ６１により計測された吸入空
気量ＡＦＭと、エンジン回転速度ＮＥとに基いて、機関
の空燃比を理論空燃比とするための基本燃料噴射量Ｆba
seをマップｆから求める。The CPU 71 executes the routine shown in FIG. 7 for calculating the final fuel injection amount Fi and instructing the fuel injection.
It is repeatedly executed every time the crank angle of each cylinder reaches a predetermined crank angle (for example, BTDC 90 ° CA) before each intake top dead center. Therefore, when the crank angle of any cylinder reaches the predetermined crank angle, the CPU 7
1 starts the process from step 700 and then starts step 705.
The basic fuel injection amount Fba for making the air-fuel ratio of the engine the stoichiometric air-fuel ratio based on the intake air amount AFM measured by the air flow meter 61 and the engine rotation speed NE.
Find se from map f.

【００４１】次いで、ＣＰＵ７１はステップ７１０に進
み、基本燃料噴射量Ｆbaseに後述する空燃比フィードバ
ック補正量ＤＦｉを加えた値を最終燃料噴射量Ｆｉに設
定し、続くステップ７１５にて同最終燃料噴射量Ｆｉの
燃料を噴射するための指示を吸気行程直前にある気筒の
インジェクタ３９に対して行う。その後、ＣＰＵ７１は
ステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以
上により、フィードバック補正された最終燃料噴射量Ｆ
ｉの燃料が吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。Next, the CPU 71 proceeds to step 710 to set the value obtained by adding the air-fuel ratio feedback correction amount DFi to be described later to the basic fuel injection amount Fbase as the final fuel injection amount Fi, and at the following step 715 the final fuel injection amount. An instruction for injecting Fi fuel is given to the injector 39 of the cylinder immediately before the intake stroke. After that, the CPU 71 proceeds to step 795 to end this routine once. From the above, the feedback-corrected final fuel injection amount F
The fuel i is injected into the cylinder that is approaching the intake stroke.

【００４２】次に、上記空燃比フィードバック補正量Ｄ
Ｆｉの算出について説明すると、ＣＰＵ７１は図８に示
したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行してい
る。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は
ステップ８００から処理を開始し、ステップ８０５に進
んで空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否
かを判定する。空燃比フィードバック制御条件は、例え
ば、機関の冷却水温THWが第１所定温度以上であり、機
関の一回転当りの吸入空気量（負荷）が所定値以下であ
り、且つ、空燃比センサ６６，６７が正常であるときに
成立する。Next, the air-fuel ratio feedback correction amount D
Explaining the calculation of Fi, the CPU 71 repeatedly executes the routine shown in FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Therefore, at a predetermined timing, the CPU 71 starts the process from step 800, proceeds to step 805, and determines whether or not the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied. The air-fuel ratio feedback control conditions are, for example, that the engine cooling water temperature THW is equal to or higher than a first predetermined temperature, the intake air amount (load) per revolution of the engine is equal to or lower than a predetermined value, and the air-fuel ratio sensors 66, 67. Is established when is normal.

【００４３】いま、空燃比フィードバック制御条件が成
立しているものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はス
テップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０
に進み、現時点の上流側空燃比センサ６６の出力vabyfs
と後述するサブフィードバック制御量vafsfbとの和（va
byfs＋vafsfb）を図３に示したマップに基いて変換する
ことにより、現時点における三元触媒５３の上流側制御
用空燃比abyfsを求める。Continuing with the description assuming that the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 805 to determine step 810.
The output of the upstream air-fuel ratio sensor 66 at the present time vabyfs
And the sub feedback control amount vafsfb described later (va
Byfs + vafsfb) is converted based on the map shown in FIG. 3 to obtain the upstream side control air-fuel ratio abyfs of the three-way catalyst 53 at the present time.

【００４４】次に、ＣＰＵ７１はステップ８１５に進
み、現時点からＮストローク（Ｎ回の吸気行程）前に吸
気行程を迎えた気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量
Ｍｃ（ｋ−Ｎ）を前記求めた上流側制御用空燃比abyfs
で除することにより、現時点からＮストローク前の筒内
燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）を求める。値Ｎは、内燃機関
の排気量、燃焼室２５から上流側空燃比センサ６６まで
の距離等により異なる値である。このように、現時点か
らＮストローク前の筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）を求
めるために、現時点からＮストローク前の筒内吸入空気
量Ｍｃ（ｋ−Ｎ）を上流側制御用空燃比abyfsで除する
のは、燃焼室２５内で燃焼された混合気が上流側空燃比
センサ６６に到達するまでには、Ｎストロークに相当す
る時間を要しているからである。なお、筒内吸入空気量
Ｍｃは、各気筒の吸気行程毎に、その時点のエアフロー
メータ６１の出力ＡＦＭと、エンジン回転速度ＮＥとに
基いて求められ（例えば、エアフローメータ６１の出力
ＡＦＭに一次遅れ処理を施した値をエンジン回転速度Ｎ
Ｅで除することにより求められ）、各吸気行程に対応し
てＲＡＭ７３内に記憶されている。Next, the CPU 71 proceeds to step 815 to set the in-cylinder intake air amount Mc (k-N) which is the intake air amount of the cylinder which has reached the intake stroke N strokes (N intake strokes) before the present time. The obtained upstream side control air-fuel ratio abyfs
By dividing by, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) N strokes before is calculated. The value N is different depending on the displacement of the internal combustion engine, the distance from the combustion chamber 25 to the upstream air-fuel ratio sensor 66, and the like. Thus, in order to obtain the in-cylinder fuel supply amount Fc (k-N) N strokes before the present time, the in-cylinder intake air amount Mc (k-N) N strokes before the present time is used as the upstream side control air-fuel ratio. The reason for dividing by abyfs is that it takes a time equivalent to N strokes until the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 25 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 66. It should be noted that the cylinder intake air amount Mc is obtained for each intake stroke of each cylinder based on the output AFM of the air flow meter 61 and the engine speed NE at that time (for example, the output AFM of the air flow meter 61 is primary. The value after delay processing is the engine speed N
It is obtained by dividing by E) and stored in the RAM 73 corresponding to each intake stroke.

【００４５】次いで、ＣＰＵ７１はステップ８２０に進
み、現時点からＮストローク前の筒内吸入空気量Ｍｃ
（ｋ−Ｎ）を現時点からＮストローク前の時点における
目標空燃比abyfr（ｋ−Ｎ）（この例では、理論空燃
比）で除することにより、現時点からＮストローク前の
目標筒内燃料供給量Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）を求める。そし
て、ＣＰＵ７１はステップ８２５に進んで目標筒内燃料
供給量Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）から筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−
Ｎ）を減じた値を筒内燃料供給量偏差ＤＦｃとして設定
する。つまり、筒内燃料供給量偏差ＤＦｃは、Ｎストロ
ーク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す
量となる。次に、ＣＰＵ７１はステップ８３０に進み、
下記数１に基いてフィードバック補正量ＤＦｉを求め
る。Next, the CPU 71 proceeds to step 820, where the cylinder intake air amount Mc N strokes before the present time Mc.
By dividing (k−N) by the target air-fuel ratio abyfr (k−N) (theoretical air-fuel ratio in this example) at the time N strokes before the present time, the target in-cylinder fuel supply amount N strokes before the current time. Determine Fcr (k−N). Then, the CPU 71 proceeds to step 825 to calculate the in-cylinder fuel supply amount Fc (k- from the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k-N).
A value obtained by subtracting N) is set as the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc. That is, the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is an amount representing the excess or deficiency of the fuel supplied into the cylinder at the time before N strokes. Next, the CPU 71 proceeds to step 830,
The feedback correction amount DFi is calculated based on the following equation 1.

【００４６】[0046]

【数１】 ＤＦｉ＝（Ｇｐ・ＤＦｃ＋Ｇｉ・ＳＤＦｃ）・ＫＦＢ[Equation 1] DFi = (Gp · DFc + Gi · SDFc) · KFB

【００４７】上記数１において、Ｇｐは予め設定された
比例ゲイン、Ｇｉは予め設定された積分ゲインである。
なお、数１の係数ＫＦＢはエンジン回転速度ＮＥ、及び
筒内吸入空気量Ｍｃにより可変とすることが好適である
が、ここでは「１」としている。また、値ＳＤＦｃは筒
内燃料供給量偏差ＤＦｃの積分値であり、次のステップ
８３５にて更新される。即ち、ＣＰＵ７１は、ステップ
８３５にてその時点における筒内燃料供給量偏差ＤＦｃ
の積分値ＳＤＦｃに上記ステップ８２５にて求めた筒内
燃料供給量偏差ＤＦｃを加えて、新たな筒内燃料供給量
偏差の積分値ＳＤＦｃを求め、ステップ８９５にて本ル
ーチンを一旦終了する。以上により、フィードバック補
正量ＤＦｉが求められ、このフィードバック補正量ＤＦ
ｉが前述した図７のステップ７１０，７１５により燃料
噴射量に反映されるので、Ｎストローク前の燃料供給量
の過不足が補償され、空燃比の平均値が目標空燃比abyf
rと略一致せしめられる。In Equation 1, Gp is a preset proportional gain, and Gi is a preset integral gain.
It is preferable that the coefficient KFB of the equation 1 be variable depending on the engine speed NE and the cylinder intake air amount Mc, but here it is set to "1". Further, the value SDFc is an integrated value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc, and is updated in the next step 835. That is, the CPU 71 determines in step 835 that the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc at that time point.
The in-cylinder fuel supply amount deviation DFc obtained in the above step 825 is added to the integrated value SDFc to obtain a new in-cylinder fuel supply amount deviation integrated value SDFc, and this routine is once ended in step 895. From the above, the feedback correction amount DFi is obtained, and this feedback correction amount DF
Since i is reflected in the fuel injection amount in steps 710 and 715 of FIG. 7 described above, the excess or deficiency of the fuel supply amount before N strokes is compensated, and the average value of the air-fuel ratio is the target air-fuel ratio abyf.
It can be roughly matched with r.

【００４８】一方、ステップ８０５の判定時において、
空燃比フィードバック制御条件が不成立であると、ＣＰ
Ｕ７１は同ステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステ
ップ８４０に進み、空燃比フィードバック補正量ＤＦｉ
の値を「０」に設定し、ステップ８９５に進んで本ルー
チンを一旦終了する。このように、空燃比フィードバッ
ク制御条件が不成立であるときは、空燃比フィードバッ
ク補正量ＤＦｉを「０」として空燃比（基本燃料噴射量
Ｆbase）の補正を行わない。On the other hand, at the time of determination in step 805,
If the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied, CP
U71 makes a “No” determination at step 805 to proceed to step 840, where the air-fuel ratio feedback correction amount DFi
Is set to "0", and the routine proceeds to step 895 to end this routine once. As described above, when the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is set to "0" and the air-fuel ratio (basic fuel injection amount Fbase) is not corrected.

【００４９】次に、下流側空燃比センサ６７の出力に基
く空燃比フィードバック制御について説明する。なお、
かかる制御はサブフィードバック制御とも呼ばれる。こ
のサブフィードバック制御により、サブフィードバック
制御量vafsfbが算出される。Next, the air-fuel ratio feedback control based on the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 will be described. In addition,
Such control is also called sub-feedback control. By this sub feedback control, the sub feedback control amount vafsfb is calculated.

【００５０】ＣＰＵ７１は、サブフィードバック制御量
vafsfbを求めるために、図９に示したルーチンを所定時
間の経過毎に実行している。従って、所定のタイミング
になると、ＣＰＵ７１はステップ９００から処理を開始
し、ステップ９０５に進んでサブフィードバック制御条
件が成立しているか否かを判定する。サブフィードバッ
ク制御条件は、例えば、前述したステップ８０５での空
燃比フィードバック制御条件に加え、機関の冷却水温TH
Wが前記第１所定温度よりも高い第２所定温度以上のと
きに成立する。The CPU 71 controls the sub feedback control amount.
In order to obtain vafsfb, the routine shown in FIG. 9 is executed every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU 71 starts the process from step 900, proceeds to step 905, and determines whether or not the sub feedback control condition is satisfied. The sub feedback control condition is, for example, the engine cooling water temperature TH in addition to the air-fuel ratio feedback control condition in step 805 described above.
It is established when W is equal to or higher than the second predetermined temperature which is higher than the first predetermined temperature.

【００５１】いま、サブフィードバック制御条件が成立
しているものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステ
ップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に
進み、所定の目標値Voxrefから現時点の下流側空燃比セ
ンサ６７の出力Voxsを減じることにより、出力偏差量Ｄ
Voxsを求める。この目標値Voxsrefは、三元触媒５３の
浄化効率が良好（最良）となるように定められ、ここで
は、理論空燃比に対応した値（例えば、０．５(Ｖ)）に
設定されている。次に、ＣＰＵ７１はステップ９１５に
進み、下記数２に基いてサブフィードバック制御量vafs
fbを求める。Continuing the description assuming that the sub feedback control condition is satisfied, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 905 to proceed to step 910, where the CPU 71 determines from the predetermined target value Voxref to the current downstream side empty space. By decreasing the output Voxs of the fuel ratio sensor 67, the output deviation amount D
Ask for Voxs. This target value Voxsref is determined so that the purification efficiency of the three-way catalyst 53 is good (best), and here, it is set to a value (for example, 0.5 (V)) corresponding to the theoretical air-fuel ratio. . Next, the CPU 71 proceeds to step 915, and based on the following equation 2, the sub feedback control amount vafs
Find fb.

【００５２】[0052]

【数２】vafsfb＝Ｋｐ・ＤVoxs＋Ｋｉ・ＳＤVoxs[Formula 2] vafsfb = Kp · DVoxs + Ki · SDVoxs

【００５３】上記数２において、Ｋｐは予め設定された
比例ゲイン、Ｋｉは予め設定された積分ゲインである。
この比例ゲインＫｐ、及び積分ゲインＫｉは、前述した
空燃比フィードバック制御定数の一部を構成する劣化触
媒に応じて（劣化したと判定すべき程度に劣化した三元
触媒５３に応じて）適合すべき量である。つまり、比例
ゲインＫｐ、及び積分ゲインＫｉは、劣化した触媒であ
ると判定すべき程度に劣化した三元触媒５３に対して下
流側空燃比センサ６７の出力Voxsの前記目標値Voxsref
に対する収束性が最適となるように定められる値であ
る。また、ＳＤVoxsは、出力偏差量ＤVoxsの積分値であ
って、次のステップ９２０にて更新される値である。即
ち、ＣＰＵ７１は、ステップ９２０に進むと、その時点
における出力偏差量の積分値ＳＤVoxsに上記ステップ９
１０にて求めた出力偏差量ＤVoxsを加えて、新たな出力
偏差量の積分値ＳＤVoxsを求め、その後、ステップ９９
５に進んで本ルーチンを一旦終了する。In Equation 2, Kp is a preset proportional gain, and Ki is a preset integral gain.
The proportional gain Kp and the integral gain Ki match according to the deteriorated catalyst that constitutes a part of the air-fuel ratio feedback control constant described above (according to the deteriorated three-way catalyst 53 to the extent that it should be judged as deteriorated). It should be a quantity. That is, the proportional gain Kp and the integral gain Ki are the target value Voxsref of the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 with respect to the three-way catalyst 53 that has deteriorated to the extent that it should be determined that the catalyst is deteriorated.
Is a value that is determined such that the convergence property for is optimal. SDVoxs is an integrated value of the output deviation amount DVoxs and is a value updated in the next step 920. That is, when the CPU 71 proceeds to step 920, the CPU 71 sets the integrated value SDVoxs of the output deviation amount at that time to the above step 9
The output deviation amount DVoxs obtained in step 10 is added to obtain a new integrated value SDVoxs of the output deviation amount, and then step 99
The routine proceeds to step 5 to end this routine once.

【００５４】このようにして、サブフィードバック制御
量vafsfbが求められ、この値は前述した図８のステップ
８１０にて上流側空燃比センサ６６の実際の出力vabyfs
に加えられ、その和（vabyfs + vafsfb）が図３に示し
たマップに基いて前記上流側制御用空燃比abyfsに変換
される。換言すると、下流側空燃比センサ６７の出力Vo
xsに基いて求められる（修正される）上流側制御用空燃
比abyfsは、上流側空燃比センサ６６が実際に検出して
いる空燃比に対して、サブフィードバック制御量vafsfb
に相当する分だけ異なる空燃比として求められる。この
結果、前述した図８のステップ８１５にて計算される筒
内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）が下流側空燃比センサ６７
の出力Voxsに応じて変化し、ステップ８２５，８３０に
てフィードバック補正量ＤＦｉが同下流側空燃比センサ
６７の出力Voxsに応じて変更せしめられる。これによ
り、三元触媒５３の下流側の空燃比が目標値Voxsrefに
一致するように、機関の空燃比が制御せしめられる。In this way, the sub feedback control amount vafsfb is obtained, and this value is the actual output vabyfs of the upstream side air-fuel ratio sensor 66 in step 810 of FIG. 8 described above.
And the sum (vabyfs + vafsfb) is converted to the upstream side control air-fuel ratio abyfs based on the map shown in FIG. In other words, the output Vo of the downstream air-fuel ratio sensor 67
The upstream control air-fuel ratio abyfs obtained (corrected) based on xs is the sub feedback control amount vafsfb with respect to the air-fuel ratio actually detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66.
Is calculated as an air-fuel ratio that differs by the amount corresponding to. As a result, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) calculated in step 815 of FIG. 8 described above is the downstream side air-fuel ratio sensor 67.
Output Voxs, and the feedback correction amount DFi is changed in steps 825 and 830 according to the output Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67. As a result, the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio on the downstream side of the three-way catalyst 53 matches the target value Voxsref.

【００５５】例えば、機関の平均的な空燃比がリーンで
あるために下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが理論空
燃比よりもリーンである空燃比に対応した値を示すと、
ステップ９１０にて求められる出力偏差量ＤVoxsが正の
値となるので、ステップ９１５にて求められるサブフィ
ードバック制御量vafsfbは正の値となる。従って、ステ
ップ８１０にて求められるabyfsは上流側空燃比センサ
６６が実際に検出している空燃比よりもリーンな値（よ
り大きな値）として求められる。このため、ステップ８
１５にて求められる筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）は小
さい値となり、ステップ８２５にて求められる筒内燃料
供給量偏差ＤＦｃは大きい正の値として求められるの
で、ステップ８３０にて求められる空燃比フィードバッ
ク補正量ＤＦｉが大きい正の値となる。これにより、図
７のステップ７１０にて求められる最終燃料噴射量Ｆｉ
は、基本燃料噴射量Ｆbaseよりも大きくなって、機関の
空燃比がリッチとなるように制御される。For example, when the average air-fuel ratio of the engine is lean, the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 shows a value corresponding to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
Since the output deviation amount DVoxs obtained in step 910 has a positive value, the sub feedback control amount vafsfb obtained in step 915 has a positive value. Therefore, abyfs obtained in step 810 is obtained as a value (larger value) leaner than the air-fuel ratio actually detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66. Therefore, step 8
Since the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) obtained in 15 becomes a small value and the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc obtained in step 825 is obtained as a large positive value, it is obtained in step 830. The air-fuel ratio feedback correction amount DFi has a large positive value. As a result, the final fuel injection amount Fi calculated in step 710 of FIG.
Becomes larger than the basic fuel injection amount Fbase, and is controlled so that the air-fuel ratio of the engine becomes rich.

【００５６】反対に、機関の平均的な空燃比がリッチで
あるために下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが理論空
燃比よりもリッチ空燃比に対応した値を示すと、ステッ
プ９１０にて求められる出力偏差量ＤVoxsが負の値とな
るので、ステップ９１５にて求められるサブフィードバ
ック制御量vafsfbは負の値となる。従って、ステップ９
１０にて求められるabyfsは上流側空燃比センサ６６が
実際に検出している空燃比よりもリッチな値（より小さ
な値）として求められる。このため、ステップ９１５に
て求められる筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）は大きい値
となり、筒内燃料供給量偏差ＤＦｃは負の値として求め
られるので、フィードバック補正量ＤＦｉが負の値とな
る。これにより、図７のステップ７１０にて求められる
最終燃料噴射量Ｆｉは、基本燃料噴射量Ｆbaseよりも小
さくなって、機関の空燃比がリーンとなるように制御さ
れる。On the contrary, if the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 shows a value corresponding to the rich air-fuel ratio rather than the theoretical air-fuel ratio because the average air-fuel ratio of the engine is rich, it is determined in step 910. Since the output deviation amount DVoxs has a negative value, the sub feedback control amount vafsfb obtained in step 915 has a negative value. Therefore, step 9
The abyfs obtained in 10 is obtained as a value (smaller value) richer than the air-fuel ratio actually detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66. Therefore, the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) obtained in step 915 has a large value, and the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is obtained as a negative value, so the feedback correction amount DFi has a negative value. Become. As a result, the final fuel injection amount Fi obtained in step 710 of FIG. 7 becomes smaller than the basic fuel injection amount Fbase, and the air-fuel ratio of the engine is controlled to be lean.

【００５７】次に、触媒劣化の判定を行うための作動に
ついて図１０、図１１を参照しながら説明する。図１０
は、触媒劣化判定に使用する下流側空燃比センサ６７の
出力Voxsの目標値Voxsrefに対する収束性の良否を表す
収束度（ある出力を発生した頻度）を取得するルーチン
をフローチャートにより示したものである。ＣＰＵ７１
は、この図１０のルーチンを所定時間の経過毎に実行す
るようになっている。Next, the operation for determining the catalyst deterioration will be described with reference to FIGS. Figure 10
FIG. 4 is a flowchart showing a routine for acquiring a convergence degree (frequency at which a certain output is generated) indicating the convergence of the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 used for catalyst deterioration determination with respect to the target value Voxsref. . CPU71
10 executes the routine of FIG. 10 every time a predetermined time elapses.

【００５８】従って、所定のタイミングになると、ＣＰ
Ｕ７１はステップ１０００から処理を開始し、ステップ
１００２に進んで上述したサブフィードバック制御条件
が成立しているか否かを判定し、成立していなければ直
ちにステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了す
る。これは、サブフィードバック制御条件が成立して、
下流側空燃比センサ６７による空燃比フィードバック制
御（サブフィードバック制御）が実行されている場合に
おける同下流側空燃比センサ６７の出力分布（目標値Vo
xsrefに対する収束度）に基いて、触媒の劣化有無を判
定するためである。Therefore, at a predetermined timing, the CP
The U71 starts the process from step 1000, proceeds to step 1002, determines whether or not the above-described sub-feedback control condition is satisfied, and if not satisfied, immediately proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively. This is because the sub feedback control condition is satisfied,
When the air-fuel ratio feedback control (sub-feedback control) by the downstream air-fuel ratio sensor 67 is being executed, the output distribution of the downstream air-fuel ratio sensor 67 (target value Vo
This is because it is determined whether or not the catalyst is deteriorated based on the degree of convergence with respect to xsref).

【００５９】一方、サブフィードバック制御条件が成立
していると、ＣＰＵ７１はステップ１００２にて「Ｙｅ
ｓ」と判定してステップ１００４に進み、同ステップ１
００４にてその時点の下流側空燃比センサ出力Voxsが
０．１（Ｖ）より小さいか否かを判定し、小さい場合に
はステップ１００６に進んでカウンタＣ０の値を１だけ
増大し、その後、ステップ１００８に進む。一方、下流
側空燃比センサ出力Voxsが０．１（Ｖ）以上であれば、
ＣＰＵ７１はステップ１００４にて「Ｎｏ」と判定して
ステップ１００８に直接進む。On the other hand, if the sub-feedback control condition is satisfied, the CPU 71 proceeds to step 1002 at "Yes".
s ”, the process proceeds to step 1004, and the same step 1
At 004, it is determined whether or not the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs at that time is smaller than 0.1 (V), and if it is smaller, the process proceeds to step 1006 and the value of the counter C0 is incremented by 1, and then, Go to step 1008. On the other hand, if the downstream air-fuel ratio sensor output Voxs is 0.1 (V) or higher,
The CPU 71 makes a “No” determination at step 1004 to directly proceed to step 1008.

【００６０】ＣＰＵ７１は、ステップ１００８にてその
時点の下流側空燃比センサ出力Voxsが０．１（Ｖ）以上
で、且つ０．２（Ｖ）より小さいか否かを判定し、「Ｙ
ｅｓ」と判定される場合にはステップ１０１０に進んで
カウンタＣ１の値を１だけ増大し、その後、ステップ１
０１２に進む。一方、ＣＰＵ７１は、ステップ１００８
にて「Ｎｏ」と判定される場合には、直接ステップ１０
１２に進む。In step 1008, the CPU 71 determines whether or not the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs is 0.1 (V) or more and less than 0.2 (V), and "Y"
If it is determined to be "es", the process proceeds to step 1010 to increment the value of the counter C1 by 1,
Proceed to 012. On the other hand, the CPU 71 causes the step 1008.
When it is determined to be “No” in step 10,
Proceed to 12.

【００６１】以下、ＣＰＵ７１は同様なステップの処理
を行い、本ルーチンを実行する時点の下流側空燃比セン
サ出力Voxsの大きさに応じたカウンタＣ０〜Ｃ９の何れ
か一つの値を「１」だけ増大する。Thereafter, the CPU 71 carries out the same step processing, and the value of any one of the counters C0 to C9 corresponding to the magnitude of the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs at the time of executing this routine is set to "1". Increase.

【００６２】即ち、下流側空燃比センサ出力Voxsが、
０．２（Ｖ）以上であって０．３（Ｖ）未満のときはカ
ウンタＣ２、０．３（Ｖ）以上であって０．４（Ｖ）未
満のときはカウンタＣ３、０．４（Ｖ）以上であって
０．５（Ｖ）未満のときはカウンタＣ４、０．５（Ｖ）
以上であって０．６（Ｖ）未満のときはカウンタＣ５、
０．６（Ｖ）以上であって０．７（Ｖ）未満のときはカ
ウンタＣ６、０．７（Ｖ）以上であって０．８（Ｖ）未
満のときはカウンタＣ７、０．８（Ｖ）以上であって
０．９（Ｖ）未満のときはカウンタＣ８、及び０．９
（Ｖ）以上であるときはカウンタＣ９の値をそれぞれ
「１」だけ増大する。That is, the downstream air-fuel ratio sensor output Voxs is
When the voltage is 0.2 (V) or more and less than 0.3 (V), the counter C2, and when the voltage is 0.3 (V) or more and less than 0.4 (V), the counters C3, 0.4 ( V) or more and less than 0.5 (V), counter C4, 0.5 (V)
When it is above and less than 0.6 (V), the counter C5,
When it is 0.6 (V) or more and less than 0.7 (V), the counter C6, and when it is 0.7 (V) or more and less than 0.8 (V), the counter C7, 0.8 ( V) or more and less than 0.9 (V), the counter C8 and 0.9
When it is (V) or more, the value of the counter C9 is incremented by "1".

【００６３】そして、ＣＰＵ７１はステップ１０４４に
進むと、同ステップ１０４４にてカウンタｎの値を
「１」だけ増大する。従って、このカウンタｎの値は、
出力分布のサンプリング回数を示す値となる。その後、
ＣＰＵ７１はステップ１０９５に進み、本ルーチンを一
旦終了する。When the CPU 71 proceeds to step 1044, it increments the value of the counter n by "1" at step 1044. Therefore, the value of this counter n is
It is a value that indicates the number of times the output distribution is sampled. afterwards,
The CPU 71 proceeds to step 1095 to end this routine once.

【００６４】また、ＣＰＵ７１は、図１１にフローチャ
ートにより示した三元触媒５３が劣化したか否かを判定
するためのルーチン（触媒劣化判定ルーチン）の処理を
所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになってい
る。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は
ステップ１１００から処理を開始し、ステップ１１０５
に進んで上記カウンタｎの値が十分なサンプリングが行
われたことを示す基準値ｎ０以上となったか否かを判定
する。このとき、カウンタｎの値が基準値ｎ０より小さ
ければ、ＣＰＵ７１は触媒劣化判定を行うことなく、直
接ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了す
る。Further, the CPU 71 repeatedly executes the processing of the routine (catalyst deterioration determination routine) for judging whether or not the three-way catalyst 53 is deteriorated, which is shown in the flowchart of FIG. 11, every time a predetermined time elapses. It has become. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU 71 starts the process from step 1100, and proceeds to step 1105.
Then, it is determined whether or not the value of the counter n is equal to or greater than the reference value n0 indicating that sufficient sampling has been performed. At this time, if the value of the counter n is smaller than the reference value n0, the CPU 71 directly proceeds to step 1195 without performing the catalyst deterioration determination and once ends this routine.

【００６５】一方、図１０に示したルーチンが、触媒劣
化を判定するために十分な回数だけ行われると、カウン
タｎの値は基準値ｎ０以上となる。この場合、ＣＰＵ７
１はステップ１１０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステッ
プ１１１０に進み、カウンタＣ０〜Ｃ９の値を用いて触
媒劣化判定を行う。具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、
図１２に示した判定マップを参照してカウンタＣ０〜Ｃ
９のうち劣化領域に存在するカウンタの個数を調べ、そ
の個数が所定個数（例えば３個、または４個）以上であ
れば三元触媒５３は劣化したものと判定する。図１２に
示した判定マップの境界線Ｌは、カウンタＣ４,Ｃ５の
値が最も小さく、カウンタＣ３,Ｃ２,Ｃ１,Ｃ０の順
に、及びカウンタＣ６,Ｃ７,Ｃ８,Ｃ９の順に次第にそ
の値が大きくなるように構成された線である。これによ
り、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが、図６に示し
た実線、又は破線の何れであるか、換言すると、下流側
空燃比センサ出力Voxsの目標値Voxsrefに対する収束度
が高いか否かが判定され、その結果により触媒が劣化し
たか否かが判定される。On the other hand, when the routine shown in FIG. 10 is performed a sufficient number of times to determine catalyst deterioration, the value of the counter n becomes the reference value n0 or more. In this case, CPU7
1 determines "Yes" in step 1105 and proceeds to step 1110 to perform catalyst deterioration determination using the values of the counters C0 to C9. Specifically, the CPU 71
With reference to the determination map shown in FIG. 12, counters C0 to C
The number of counters existing in the deteriorated region out of 9 is checked, and if the number is equal to or larger than a predetermined number (for example, 3 or 4), it is determined that the three-way catalyst 53 has deteriorated. The boundary line L of the determination map shown in FIG. 12 has the smallest values of the counters C4, C5, and the values gradually increase in the order of the counters C3, C2, C1, C0 and in the order of the counters C6, C7, C8, C9. It is a line configured to be. As a result, whether the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is the solid line or the broken line shown in FIG. 6, in other words, whether the degree of convergence of the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs with respect to the target value Voxsref is high. It is determined whether or not the catalyst has deteriorated based on the result.

【００６６】その後、ＣＰＵ７１はステップ１１１５に
て触媒が劣化したか否かの判定結果をバックアップＲＡ
Ｍ７４に格納し、ステップ１１２０にてカウンタｎの値
を「０」に設定するとともに、続くステップ１１２５に
てカウンタＣ０〜Ｃ９の値を「０」に設定し、ステップ
１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これによ
り、再度、カウンタｎの値が基準値ｎ０となるまで、カ
ウンタＣ０〜Ｃ９の値が更新され、カウンタｎの値が基
準値ｎ０となると更新されたカウンタＣ０〜Ｃ９の値に
基づいて触媒劣化判定が行われる。Thereafter, the CPU 71 backs up the determination result of whether the catalyst has deteriorated in step 1115 to the backup RA.
The value of the counter n is stored in M74, the value of the counter n is set to “0” in step 1120, and the values of the counters C0 to C9 are set to “0” in the following step 1125. finish. As a result, the values of the counters C0 to C9 are updated again until the value of the counter n reaches the reference value n0, and when the value of the counter n reaches the reference value n0, the catalyst is updated based on the updated values of the counters C0 to C9. Deterioration determination is performed.

【００６７】以上、説明したように、本発明の実施形態
によれば、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが目標値
Voxsrefと等しくなるように、且つ、三元触媒５３が劣
化触媒であると判定される程度にまで劣化した際に、下
流側空燃比センサ６７の出力Voxsが目標値Voxsrefを含
む所定範囲（例えば、カウンタＣ４,Ｃ５に相当する出
力範囲である０．４〜０．６(Ｖ)）内の値を示す時間的
頻度が最も大きくなるように空燃比フィードバック制御
がなされ、同時に、下流側空燃比センサ６７の出力Voxs
の目標値Voxsrefに対する収束度に基いて三元触媒５３
が劣化したか否かを判定する（例えば、「収束度合い」
を図１２の劣化領域に存在する前記カウンタＣ０〜Ｃ９
の個数とすれば、同収束度合いが所定値以上となったと
きに三元触媒５３が劣化したと判定する。）。As described above, according to the embodiment of the present invention, the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is the target value.
The output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is equal to Voxsref, and when the three-way catalyst 53 deteriorates to such an extent that it is determined to be a deterioration catalyst, the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 has a predetermined range including the target value Voxsref (for example, The air-fuel ratio feedback control is performed so that the temporal frequency showing a value within the output range of 0.4 to 0.6 (V) corresponding to the counters C4 and C5 becomes maximum, and at the same time, the downstream side air-fuel ratio sensor 67 outputs Voxs
Three-way catalyst 53 based on the degree of convergence with respect to the target value Voxsref of
Whether or not has deteriorated (for example, "convergence degree"
The counters C0 to C9 existing in the deterioration area of FIG.
The number of the three-way catalyst 53 is determined to be deteriorated when the degree of convergence is equal to or more than a predetermined value. ).

【００６８】このような触媒劣化判定方法は、通常の空
燃比フィードバック（サブフィードバック）における空
燃比変動を伴うのみであって、従来技術のように機関が
定常状態にあるときに空燃比を強制的に変化させないの
で、触媒劣化判定をドライバビリティの悪化を招くこと
なく行うことができる。また、三元触媒５３が劣化触媒
であると判定される程度にまで劣化した際に、下流側空
燃比センサ６７の出力Voxsが目標値Voxsrefを含む所定
範囲内の値を示す時間的頻度が最も大きくなるように空
燃比フィードバック制御がなされるから、三元触媒５３
が劣化した場合に空燃比が理論空燃比近傍に維持され易
くなるため、三元触媒５３による浄化を期待することが
でき、従って、エミッションを良好なものとすることが
できる。Such a catalyst deterioration judging method is accompanied only by the air-fuel ratio fluctuation in the normal air-fuel ratio feedback (sub-feedback), and the air-fuel ratio is forced when the engine is in a steady state as in the prior art. Therefore, the catalyst deterioration determination can be performed without deteriorating the drivability. Further, when the three-way catalyst 53 has deteriorated to such an extent that it is determined to be a deteriorated catalyst, the temporal frequency at which the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 shows a value within a predetermined range including the target value Voxsref is the most. Since the air-fuel ratio feedback control is performed so as to increase, the three-way catalyst 53
When is deteriorated, the air-fuel ratio is likely to be maintained near the stoichiometric air-fuel ratio, so that purification by the three-way catalyst 53 can be expected and therefore emission can be improved.

【００６９】次に、上記実施形態の変形例について図１
３〜図１５を参照して説明する。この変形例は、図１０
にフローチャートにより示したルーチンに代えて、図１
４にフローチャートにより示したルーチンを採用する点
のみにおいて、上記実施形態と異なっている。従って、
以下、かかる相違点についてのみ説明を加える。Next, FIG. 1 shows a modification of the above embodiment.
This will be described with reference to FIGS. This modification is shown in FIG.
Instead of the routine shown by the flowchart in FIG.
4 is different from the above embodiment only in that the routine shown by the flowchart in FIG. Therefore,
Hereinafter, only the difference will be described.

【００７０】上記実施形態は、下流側空燃比センサ出力
Voxsに基く空燃比フィードバック制御（サブフィードバ
ック）を行った場合に、下流側空燃比センサ６７の出力
Voxsの目標値Voxsrefへの収束性（収束度、収束の程
度）が三元触媒５３の劣化の程度に応じて変化するとの
知見に基いて、三元触媒５３の劣化判定を行っていた。
しかしながら、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsの目
標値Voxsrefへの収束性は、触媒の劣化程度が同じであ
っても、内燃機関の運転状態、特に、筒内吸入空気量
（一回の吸気行程あたりにその気筒が吸入する空気量）
ＫＬ、及びエンジン回転速度ＮＥに応じて変化する。In the above embodiment, the output of the downstream air-fuel ratio sensor
Output of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 when air-fuel ratio feedback control (sub-feedback) based on Voxs is performed
The deterioration of the three-way catalyst 53 was determined based on the knowledge that the convergence of the Voxs to the target value Voxsref (convergence degree, degree of convergence) changes depending on the degree of deterioration of the three-way catalyst 53.
However, the convergence of the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 to the target value Voxsref, even if the degree of deterioration of the catalyst is the same, the operating state of the internal combustion engine, in particular, the cylinder intake air amount (a single intake air amount). Amount of air taken in by that cylinder per stroke)
It changes according to KL and the engine speed NE.

【００７１】即ち、図１３に示したように、筒内吸入空
気量ＫＬ、及びエンジン回転速度ＮＥが大きい領域で
は、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsの目標値Voxsre
fへの収束性は良好で、反対に、筒内吸入空気量ＫＬ、
及びエンジン回転速度ＮＥが小さい領域では、同収性は
低下する。従って、これらの運転状態に拘らず、一律に
前記収束度を求めると、触媒が劣化していないのにも拘
らず劣化していると判定する可能性がある。そこで、本
変形例では、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsの目標
値Voxsrefへの収束度（収束の程度）に影響を及ぼす機
関運転状態を考慮して、同収束度を求めることにより、
触媒劣化判定の精度を高めた。That is, as shown in FIG. 13, in the region where the in-cylinder intake air amount KL and the engine speed NE are large, the target value Voxsre of the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 is set.
The convergence to f is good, and conversely, the cylinder intake air amount KL,
Also, in the region where the engine rotation speed NE is low, the equability is reduced. Therefore, regardless of these operating conditions, if the degree of convergence is uniformly calculated, it may be determined that the catalyst is deteriorated although it is not deteriorated. Therefore, in the present modified example, by taking into consideration the engine operating state that affects the degree of convergence (degree of convergence) of the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 to the target value Voxsref, the same degree of convergence is obtained.
The accuracy of catalyst deterioration determination has been improved.

【００７２】具体的に述べると、ＣＰＵ７１は図１４に
示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようにな
っている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ
７１はステップ１４００から処理を開始し、ステップ１
４０２に進んで上述したサブフィードバック制御条件が
成立しているか否かを判定し、成立していなければ直ち
にステップ１４９５に進んで本ルーチンを一旦終了す
る。ステップ１４０２の意義は、ステップ１００２の意
義と同じである。Specifically, the CPU 71 is adapted to execute the routine shown in FIG. 14 every time a predetermined time elapses. Therefore, at a predetermined timing, the CPU
71 starts the process from step 1400, and then step 1
In step 402, it is determined whether or not the above-described sub feedback control condition is satisfied. If not satisfied, the process immediately proceeds to step 1495 to end this routine once. The meaning of step 1402 is the same as that of step 1002.

【００７３】一方、サブフィードバック制御条件が成立
していると、ＣＰＵ７１はステップ１４０２にて「Ｙｅ
ｓ」と判定してステップ１４０４に進み、重み（加算
値）ｇを算出する。具体的に述べると、ＣＰＵ７１はそ
の時点のエンジン回転速度ＮＥと図１５（Ａ）に示した
マップとに基いて第１重み係数ｇ１を求めるとともに、
その時点の筒内吸入空気量ＫＬと図１５（Ｂ）に示した
マップとに基いて第２重み係数ｇ２を求め、前記第１重
み係数ｇ１と前記第２重み係数ｇ２との積（ｇ１・ｇ
２）を重みｇとして算出する。図１５（Ａ）に示したマ
ップは、エンジン回転速度ＮＥが大きくなるに連れて第
１重み係数ｇ１が大きくなるように設定され、図１５
（Ｂ）に示したマップは、筒内吸入空気量ＫＬが大きく
なるに連れて第２重み係数ｇ２が大きくなるように設定
されている。この結果、エンジン回転速度ＮＥが大きい
ほど、また、筒内吸入空気量ＫＬが大きいほど大きい値
を有する重みｇが求められる。On the other hand, if the sub-feedback control condition is satisfied, the CPU 71 proceeds to step 1402 with "Yes".
s ”, the process proceeds to step 1404, and the weight (addition value) g is calculated. Specifically, the CPU 71 obtains the first weighting factor g1 based on the engine rotation speed NE at that time and the map shown in FIG.
The second weighting factor g2 is obtained based on the cylinder intake air amount KL at that time and the map shown in FIG. 15B, and the product (g1.multidot.g1) of the first weighting factor g1 and the second weighting factor g2. g
2) is calculated as the weight g. The map shown in FIG. 15A is set so that the first weighting coefficient g1 increases as the engine speed NE increases, and the map shown in FIG.
The map shown in (B) is set such that the second weighting factor g2 increases as the cylinder intake air amount KL increases. As a result, the larger the engine rotational speed NE and the larger the cylinder intake air amount KL, the larger the weight g that is obtained.

【００７４】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１４０６に
進み、同ステップ１４０６にてその時点の下流側空燃比
センサ出力Voxsが０．１（Ｖ）より小さいか否かを判定
し、小さい場合にはステップ１４０８に進んでカウンタ
Ｃ０の値を上記求められた重みｇだけ増大し、その後、
ステップ１４１０に進む。一方、下流側空燃比センサ出
力Voxsが０．１（Ｖ）以上であれば、ＣＰＵ７１はステ
ップ１４０６にて「Ｎｏ」と判定してステップ１４１０
に直接進む。Next, the CPU 71 proceeds to step 1406, and at step 1406, it is judged whether or not the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs is smaller than 0.1 (V), and if it is smaller, step 1408 is carried out. The value of the counter C0 is increased by the weight g obtained above, and then,
Proceed to step 1410. On the other hand, if the downstream air-fuel ratio sensor output Voxs is 0.1 (V) or more, the CPU 71 makes a “No” determination at step 1406 to determine at step 1410.
Go directly to.

【００７５】ＣＰＵ７１は、ステップ１４１０にてその
時点の下流側空燃比センサ出力Voxsが０．１（Ｖ）以上
で、且つ０．２（Ｖ）より小さいか否かを判定し、「Ｙ
ｅｓ」と判定される場合にはステップ１４１２に進んで
カウンタＣ１の値を上記重みｇだけ増大し、その後、ス
テップ１４１４に進む。一方、ＣＰＵ７１は、ステップ
１４１０にて「Ｎｏ」と判定される場合には、直接ステ
ップ１４１４に直接進む。In step 1410, the CPU 71 determines whether or not the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs at that time is 0.1 (V) or more and less than 0.2 (V), and "Y"
If it is determined to be "es", the process proceeds to step 1412, the value of the counter C1 is increased by the weight g, and then the process proceeds to step 1414. On the other hand, when the CPU 71 makes a “No” determination at step 1410, the CPU 71 directly proceeds to step 1414.

【００７６】以下、ＣＰＵ７１は同様なステップの処理
を行い、本ルーチンを実行する時点の下流側空燃比セン
サ出力Voxsの大きさに応じたカウンタＣ０〜Ｃ９の何れ
か一つの値を上記重み「ｇ」だけ増大する。そして、Ｃ
ＰＵ７１はステップ１４４６に進んでカウンタｎの値を
「１」だけ増大し、ステップ１４９５に進んで本ルーチ
ンを一旦終了する。Thereafter, the CPU 71 performs the same step processing, and sets any one of the counters C0 to C9 corresponding to the magnitude of the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs at the time of executing this routine to the weight "g". "It increases only. And C
The PU 71 proceeds to step 1446, increments the value of the counter n by “1”, proceeds to step 1495, and once ends this routine.

【００７７】このようにして、カウンタＣ０〜Ｃ９の値
は、前記空燃比フィードバック制御（サブフィードバッ
ク制御）下での下流側空燃比センサ出力Voxsの目標値Vo
xsrefに対する収束度に影響を与える機関の運転状態に
応じて増大されることになる。換言すると、下流側空燃
比センサ出力Voxsがある値であるとき、その値に対応す
る頻度がその時点の機関運転状態に応じて重み付けされ
て増大される。即ち、下流側空燃比センサ出力Voxsの目
標値Voxsrefに対する収束度が高くなる（収束性が良好
となる）機関の運転状態における下流側空燃比センサ出
力Voxsの値を、他の運転状態における下流側空燃比セン
サ出力Voxsの値よりも尊重し、収束度（頻度）に大きく
反映させる。この結果、三元触媒５３の劣化度を精度良
く表す収束度を得ることができるので、三元触媒５３が
劣化しているか否かの判定をより精度良く行うことがで
きる。In this way, the values of the counters C0 to C9 are set to the target value Vo of the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs under the air-fuel ratio feedback control (sub-feedback control).
It will be increased according to the operating condition of the engine that affects the degree of convergence for xsref. In other words, when the downstream air-fuel ratio sensor output Voxs has a certain value, the frequency corresponding to that value is weighted and increased according to the engine operating state at that time. That is, the degree of convergence of the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs with respect to the target value Voxsref becomes high (convergence becomes good), and the value of the downstream side air-fuel ratio sensor output Voxs in the operating state of the engine is set to the downstream side in other operating states. Respect more than the value of the air-fuel ratio sensor output Voxs, and reflect it largely in the degree of convergence (frequency). As a result, it is possible to obtain the degree of convergence that accurately represents the degree of deterioration of the three-way catalyst 53, and therefore it is possible to more accurately determine whether the three-way catalyst 53 is deteriorated.

【００７８】以上、説明したように、本発明による触媒
劣化判定装置の実施形態とその変形例によれば、従来技
術のように定常運転時における空燃比の強制的な変更を
必要としないので、ドライバビリティを悪化させること
なく三元触媒５３が劣化しているか否かを判定すること
ができる。また、通常の空燃比フィードバック制御（サ
ブフィードバック制御）中に触媒劣化判定がなされるの
で、触媒劣化判定の機会を多く確保できるので、三元触
媒５３が劣化したか否かを遅滞なく判定することができ
る。As described above, according to the embodiment of the catalyst deterioration determination device of the present invention and its modification, it is not necessary to forcibly change the air-fuel ratio during steady operation as in the prior art. It is possible to determine whether the three-way catalyst 53 is deteriorated without deteriorating the drivability. Further, since catalyst deterioration determination is performed during normal air-fuel ratio feedback control (sub feedback control), many opportunities for catalyst deterioration determination can be secured, so it is possible to determine without delay whether the three-way catalyst 53 has deteriorated. You can

【００７９】なお、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、三元触媒５３の劣化判定
は、上記カウンタＣ０〜Ｃ９のうち、ピーク値（最大
値）を示すカウンタを探索し、そのカウンタがＣ４又は
Ｃ５の何れかであれば、三元触媒５３が劣化したものと
判定するように構成してもよい。また、変形例におい
て、重みｇを決定する機関運転状態は、機関の単位時間
当りの吸入空気量Gaであってもよい。また、サブフィー
ドバック制御は、上記ＰＩ制御でなく、ＰＩＤ制御であ
ってもよい。更に、下流側空燃比センサ６７は、上流側
空燃比センサ６６と同様な空燃比センサであってもよ
い。また、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsのみに基
づいて機関の空燃比をフィードバック制御するように構
成してもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, to determine the deterioration of the three-way catalyst 53, a counter showing the peak value (maximum value) is searched from the counters C0 to C9, and if the counter is either C4 or C5, the three-way catalyst 53 is determined. You may comprise so that it may determine with having deteriorated. In the modification, the engine operating state that determines the weight g may be the intake air amount Ga of the engine per unit time. Further, the sub feedback control may be PID control instead of the PI control. Further, the downstream air-fuel ratio sensor 67 may be the same air-fuel ratio sensor as the upstream air-fuel ratio sensor 66. Further, the air-fuel ratio of the engine may be feedback-controlled based only on the output Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 67.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明による触媒劣化判定装置を適用した内
燃機関の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which a catalyst deterioration determination device according to the present invention is applied.

【図２】 図１に示したエアフローメータの出力電圧と
計測された吸入空気量との関係を示したマップである。FIG. 2 is a map showing a relationship between an output voltage of the air flow meter shown in FIG. 1 and a measured intake air amount.

【図３】 図１に示した上流側空燃比センサの出力電圧
と空燃比との関係を示したマップである。FIG. 3 is a map showing the relationship between the output voltage of the upstream side air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio.

【図４】 図１に示した下流側空燃比センサの出力電圧
と空燃比との関係を示したマップである。FIG. 4 is a map showing the relationship between the output voltage of the downstream side air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio.

【図５】 （Ａ）は三元触媒が劣化していない場合の空
燃比フィードバック制御（サブフィードバック制御）に
おける下流側空燃比センサの出力波形を示したタイムチ
ャートであり、（Ｂ）は三元触媒が劣化した場合の空燃
比フィードバック制御（サブフィードバック制御）にお
ける下流側空燃比センサの出力波形を示したタイムチャ
ートである。5A is a time chart showing an output waveform of a downstream side air-fuel ratio sensor in air-fuel ratio feedback control (sub-feedback control) when the three-way catalyst is not deteriorated, and FIG. 6 is a time chart showing an output waveform of a downstream side air-fuel ratio sensor in air-fuel ratio feedback control (sub-feedback control) when the catalyst deteriorates.

【図６】 空燃比フィードバック制御（サブフィードバ
ック制御）における下流側空燃比センサの出力分布を示
したグラフである。FIG. 6 is a graph showing an output distribution of a downstream side air-fuel ratio sensor in air-fuel ratio feedback control (sub-feedback control).

【図７】 図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射量計
算のためのルーチンを示したフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a routine for calculating a fuel injection amount executed by the CPU shown in FIG.

【図８】 図１に示したＣＰＵが実行する空燃比フィー
ドバック補正量の計算のためのルーチンを示したフロー
チャートである。8 is a flowchart showing a routine for calculating an air-fuel ratio feedback correction amount, which is executed by the CPU shown in FIG.

【図９】 図１に示したＣＰＵが実行するサブフィード
バック制御量の計算のためのルーチンを示したフローチ
ャートである。9 is a flowchart showing a routine for calculation of a sub feedback control amount executed by the CPU shown in FIG.

【図１０】 触媒劣化判定に使用する下流側空燃比セン
サ出力の目標値に対する収束度（ある出力を発生した頻
度）を取得するためのルーチンを示したフローチャート
である。FIG. 10 is a flowchart showing a routine for acquiring the degree of convergence of a downstream side air-fuel ratio sensor output used for catalyst deterioration determination with respect to a target value (frequency at which a certain output is generated).

【図１１】 図１に示したＣＰＵが実行する三元触媒が
劣化したか否かを判定するためのルーチンを示したフロ
ーチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a routine executed by the CPU shown in FIG. 1 for determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated.

【図１２】 図１に示したＣＰＵが図１１に示したルー
チンを実行する際に参照するマップである。FIG. 12 is a map referred to by the CPU shown in FIG. 1 when executing the routine shown in FIG. 11.

【図１３】 空燃比フィードバック制御における下流側
空燃比センサ出力の収束性について説明するための図で
ある。FIG. 13 is a diagram for explaining convergence of a downstream side air-fuel ratio sensor output in air-fuel ratio feedback control.

【図１４】 図１に示した触媒劣化判定装置の変形例に
おいて、触媒劣化判定に使用する下流側空燃比センサ出
力の目標値に対する収束度を取得するためのルーチンを
示したフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a routine for acquiring the degree of convergence of the output of the downstream side air-fuel ratio sensor used for catalyst deterioration determination with respect to the target value in the modified example of the catalyst deterioration determination device shown in FIG. 1.

【図１５】 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示したＣＰＵ
が図１４に示したルーチンを実行する際に使用するマッ
プである。15A and 15B are CPUs shown in FIG.
Is a map used when executing the routine shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…内燃機関、２５…燃焼室、３９…インジェクタ、
５２…エキゾーストパイプ（排気管）、５３…三元触
媒、６６…上流側空燃比センサ、６７…下流側空燃比セ
ンサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ。10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 39 ... Injector,
52 ... Exhaust pipe (exhaust pipe), 53 ... Three-way catalyst, 66 ... Upstream air-fuel ratio sensor, 67 ... Downstream air-fuel ratio sensor, 70 ... Electric control device, 71 ... CPU.

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA24 DA10 DA22 DA28 EB12 FA08 FA10 FA20 FA26 FA30 FA38 3G091 AA17 AB03 BA33 DC01 EA07 EA34 FC02 HA08 3G301 HA01 JA15 JB09 LA03 LB03 MA01 NA04 ND01 NE23 PA04Z PA11Z PD09A PE03Z PE08ZContinued front page    F-term (reference) 3G084 BA09 BA24 DA10 DA22 DA28                       EB12 FA08 FA10 FA20 FA26                       FA30 FA38                 3G091 AA17 AB03 BA33 DC01 EA07                       EA34 FC02 HA08                 3G301 HA01 JA15 JB09 LA03 LB03                       MA01 NA04 ND01 NE23 PA04Z                       PA11Z PD09A PE03Z PE08Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】内燃機関の排気通路に配設された三元触媒
と、 前記三元触媒下流の前記排気通路に配設された空燃比セ
ンサと、 前記空燃比センサの出力が前記三元触媒の浄化効率が良
好となる所定の目標値となるように同空燃比センサの出
力に基いて前記機関の空燃比をフィードバック制御する
空燃比フィードバック制御手段と、 前記空燃比センサの出力に基いて前記三元触媒が劣化し
たか否かを判定する触媒劣化判定手段とを備えた触媒劣
化判定装置において、 前記空燃比フィードバック制御手段は、前記触媒劣化判
定手段が劣化した触媒であると判定すべき程度に劣化し
た三元触媒に対して前記空燃比センサの出力の前記目標
値に対する収束性が最適となるように前記空燃比フィー
ドバック制御のフィードバック制御定数が定められ、 前記触媒劣化判定手段は、前記空燃比フィードバック制
御下での前記空燃比センサの出力の前記目標値に対する
収束性の良否を示す収束度に基いて前記三元触媒が劣化
したか否かを判定するように構成されてなる触媒劣化判
定装置。1. A three-way catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, an air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage downstream of the three-way catalyst, and the output of the air-fuel ratio sensor is the three-way catalyst. The purification efficiency of the air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the engine based on the output of the same air-fuel ratio sensor so as to be a predetermined target value, and based on the output of the air-fuel ratio sensor, In a catalyst deterioration determination device provided with a catalyst deterioration determination means for determining whether or not the three-way catalyst has deteriorated, the air-fuel ratio feedback control means should determine that the catalyst deterioration determination means is a deteriorated catalyst. The feedback control constant of the air-fuel ratio feedback control is determined so that the convergence of the output of the air-fuel ratio sensor with respect to the target value is optimized with respect to the deteriorated three-way catalyst. The catalyst deterioration determination means determines whether or not the three-way catalyst has deteriorated based on the degree of convergence indicating whether the output of the air-fuel ratio sensor under the air-fuel ratio feedback control has good convergence with respect to the target value. A catalyst deterioration determination device configured as described above. 【請求項２】請求項１に記載の触媒劣化判定装置におい
て、 前記触媒劣化判定手段は、 前記空燃比センサの出力の前記目標値に対する収束度
を、同空燃比センサの出力が同目標値を含む所定範囲内
の値となる頻度と、同空燃比センサの出力が同所定範囲
外の値となる頻度とに基いて決定するように構成された
触媒劣化判定装置。2. The catalyst deterioration determining device according to claim 1, wherein the catalyst deterioration determining means determines the degree of convergence of the output of the air-fuel ratio sensor with respect to the target value, and the output of the air-fuel ratio sensor indicates the same target value. A catalyst deterioration determination device configured to make a determination based on a frequency within a predetermined range including the frequency and a frequency at which the output of the air-fuel ratio sensor falls outside the predetermined range. 【請求項３】請求項２に記載の触媒劣化判定装置におい
て、 前記触媒劣化判定手段は、 前記空燃比フィードバック制御下での前記空燃比センサ
の出力の前記目標値に対する収束度に影響を与える前記
機関の運転状態を検出し、前記検出した運転状態に基い
て前記頻度に重み付けし、同重み付けされた頻度に応じ
て前記収束度を決定するように構成された触媒劣化判定
装置。3. The catalyst deterioration determination device according to claim 2, wherein the catalyst deterioration determination means affects the degree of convergence of the output of the air-fuel ratio sensor with respect to the target value under the air-fuel ratio feedback control. A catalyst deterioration determination device configured to detect an operating state of an engine, weight the frequency based on the detected operating state, and determine the convergence degree according to the weighted frequency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9732658B2 (en) 2013-09-26 2017-08-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality diagnosis system of internal combustion engine

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