JP2014005797A - Sulfur poisoning determination device - Google Patents

Sulfur poisoning determination device Download PDF

Info

Publication number
JP2014005797A
JP2014005797A JP2012143032A JP2012143032A JP2014005797A JP 2014005797 A JP2014005797 A JP 2014005797A JP 2012143032 A JP2012143032 A JP 2012143032A JP 2012143032 A JP2012143032 A JP 2012143032A JP 2014005797 A JP2014005797 A JP 2014005797A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
fuel ratio
sulfur
air
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012143032A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kitaura
浩一 北浦
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012143032A priority Critical patent/JP2014005797A/en
Publication of JP2014005797A publication Critical patent/JP2014005797A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device that determines whether a catalyst is poisoned with sulfur while preventing complication and an increase in cost of the device.SOLUTION: The present invention relates to a sulfur poisoning determination device that determines whether a catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine is poisoned with sulfur. The sulfur poisoning determination device includes a post-catalyst sensor that detects an exhaust air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst, periodically detects an output variation Hr of the post-catalyst sensor, calculates an increase rate Z of the detected output variation of the post-catalyst sensor with respect to time, and determines whether the catalyst is poisoned with sulfur on the basis of the increase rate Z.

Description

本発明は硫黄被毒判定装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に配置された触媒が硫黄被毒したか否かを判定する装置に関する。   The present invention relates to a sulfur poisoning determination apparatus, and more particularly to an apparatus for determining whether or not a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine has been sulfur poisoned.

例えば自動車用内燃機関において、その排気系には排気ガスを浄化するための触媒が設置されている。この触媒の中には酸素吸蔵能（Ｏ2ストレージ能）を有するものがある。この酸素吸蔵能を有する触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキ）よりも大きくなると、即ちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸蔵し、排気ガスの空燃比がストイキよりも小さくなると、即ちリッチになると吸蔵した酸素を放出する。例えばガソリンエンジンでは触媒に流入する排気ガスがストイキ近傍となるよう空燃比制御が行われるが、酸素吸蔵能を有する三元触媒を使用すると、運転条件により実際の空燃比がストイキから多少ズレてしまっても、三元触媒の酸素吸蔵・放出作用により、かかる空燃比ズレを吸収することができる。 For example, in an internal combustion engine for automobiles, a catalyst for purifying exhaust gas is installed in the exhaust system. Some of these catalysts have an oxygen storage capacity (O 2 storage capacity). When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), that is, when the engine becomes lean, the catalyst having oxygen storage capacity occludes excess oxygen present in the exhaust gas. When the fuel ratio becomes smaller than stoichiometric, that is, when it becomes rich, the stored oxygen is released. For example, in a gasoline engine, air-fuel ratio control is performed so that the exhaust gas flowing into the catalyst is in the vicinity of the stoichiometric. However, if a three-way catalyst having an oxygen storage capacity is used, the actual air-fuel ratio slightly deviates from the stoichiometric depending on the operating conditions. However, such an air-fuel ratio shift can be absorbed by the oxygen storage / release action of the three-way catalyst.

一方、触媒が劣化すると触媒の浄化率が低下する。触媒の劣化度と酸素吸蔵能の低下度との間には相関関係がある。よって、酸素吸蔵能の低下を検出することで触媒の劣化ないし異常を診断することが行われている。一般的には、空燃比をリッチ及びリーンに交互に切り替えるアクティブ空燃比制御を行い、触媒の酸素吸蔵容量を計測し、触媒の劣化を診断する方法（所謂Ｃｍａｘ法）が採用される（例えば特許文献１参照）。   On the other hand, when the catalyst deteriorates, the purification rate of the catalyst decreases. There is a correlation between the deterioration degree of the catalyst and the reduction degree of the oxygen storage capacity. Therefore, the deterioration or abnormality of the catalyst is diagnosed by detecting the decrease in oxygen storage capacity. In general, a method (so-called Cmax method) is employed that performs active air-fuel ratio control that alternately switches the air-fuel ratio between rich and lean, measures the oxygen storage capacity of the catalyst, and diagnoses catalyst deterioration (so-called Cmax method). Reference 1).

特開２００２−３６４４２８号公報JP 2002-364428 A

ところで、使用地域等によっては燃料中に硫黄（Ｓ）が比較的高濃度で含まれていることがある。このような高硫黄燃料が給油された場合、排気ガス中の硫黄成分の影響により、触媒が硫黄被毒（Ｓ被毒）することがある。Ｓ被毒が発生すると、触媒の活性が低下すると共に、触媒の酸素吸放出作用が妨げられて触媒の見掛け上の酸素吸蔵容量が低下する。しかしながら、硫黄濃度の低い燃料が再度給油されたり、高温且つリッチな雰囲気に触媒が曝されたりすると、被毒状態は解消する。   By the way, depending on a use area etc., sulfur (S) may be contained in fuel by comparatively high concentration. When such a high sulfur fuel is supplied, the catalyst may be sulfur poisoned (S poison) due to the influence of the sulfur component in the exhaust gas. When S poisoning occurs, the activity of the catalyst is reduced and the oxygen absorption / release action of the catalyst is hindered, so that the apparent oxygen storage capacity of the catalyst is reduced. However, when the fuel with a low sulfur concentration is refueled or the catalyst is exposed to a high temperature and rich atmosphere, the poisoning state is eliminated.

Ｓ被毒による触媒の性能低下は一時的且つ回復可能なものである。よって触媒の劣化診断においては、かかるＳ被毒による一時的異常を、本来診断すべき回復不能な恒久的劣化（熱劣化）と誤って診断しないようにする必要がある。   The catalyst performance degradation due to S poisoning is temporary and recoverable. Therefore, in the deterioration diagnosis of the catalyst, it is necessary not to mistakenly diagnose a temporary abnormality due to such S poisoning as an unrecoverable permanent deterioration (thermal deterioration) that should be diagnosed.

かかる誤診断を防止するため、例えば触媒の前後に排気中のＳＯｘ濃度を検出するＳＯｘセンサを設け、これらセンサの検出値から触媒のＳ蓄積量を推定し、推定Ｓ蓄積量が多い場合に診断を禁止することが考えられる。しかし、これだと少なくとも二つのＳＯｘセンサを設けなければならないため、装置の複雑化やコストアップが懸念される。   In order to prevent such a misdiagnosis, for example, SOx sensors that detect the SOx concentration in the exhaust gas are provided before and after the catalyst, and the S accumulation amount of the catalyst is estimated from the detection values of these sensors, and the diagnosis is performed when the estimated S accumulation amount is large. It is possible to ban However, since this requires the provision of at least two SOx sensors, there is a concern that the apparatus will become complicated and costly.

そこで本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、装置の複雑化やコストアップを防止しつつ触媒が硫黄被毒したか否かを判定することができる硫黄被毒判定装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to determine whether or not the catalyst is sulfur-poisoned while preventing the apparatus from becoming complicated and increasing costs. To provide an apparatus.

本発明の一の態様によれば、
内燃機関の排気通路に配置された触媒が硫黄被毒したか否かを判定する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサを備え、該触媒後センサの出力変動量を定期的に検出し、該検出された触媒後センサ出力変動量の時間または積算吸入空気量に対する増加率を算出し、該増加率に基づき、前記触媒が硫黄被毒したか否かを判定する
ことを特徴とする硫黄被毒判定装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
An apparatus for determining whether or not a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine has been poisoned with sulfur,
A post-catalyst sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst, periodically detecting an output fluctuation amount of the post-catalyst sensor, and a time of the detected post-catalyst sensor output fluctuation amount or an integrated intake air amount A sulfur poisoning determination apparatus is provided that calculates an increase rate with respect to the catalyst and determines whether or not the catalyst is sulfur poisoned based on the increase rate.

好ましくは、前記硫黄被毒判定装置は、前記触媒の上流側の排気空燃比を検出する触媒前センサを備え、前記触媒前センサの出力変動量が所定変動量よりも少ない場合に、該触媒前センサの出力変動量を増加させるようアクティブ空燃比制御を実行する。   Preferably, the sulfur poisoning determination device includes a pre-catalyst sensor that detects an exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst, and when the output fluctuation amount of the pre-catalyst sensor is less than a predetermined fluctuation amount, Active air-fuel ratio control is executed so as to increase the output fluctuation amount of the sensor.

好ましくは、前記硫黄被毒判定装置は、前記触媒後センサ出力変動量を検出するタイミング毎に前記増加率を算出し、該タイミングにおける前記触媒後センサ出力変動量と前記増加率とに基づき、前記触媒が硫黄被毒したか否かを判定する。   Preferably, the sulfur poisoning determination apparatus calculates the increase rate at each timing of detecting the post-catalyst sensor output fluctuation amount, and based on the post-catalyst sensor output fluctuation amount and the increase rate at the timing, Determine whether the catalyst is sulfur poisoned.

好ましくは、前記増加率が、所定の時間または積算吸入空気量当たりの前記触媒後センサ出力変動量の増加量に基づく値である。   Preferably, the increase rate is a value based on an increase amount of the post-catalyst sensor output fluctuation amount per predetermined time or integrated intake air amount.

好ましくは、前記硫黄被毒判定装置は、前記増加率が所定の判定値よりも大きい場合に、前記触媒が硫黄被毒したと判定する。   Preferably, the sulfur poisoning determination apparatus determines that the catalyst is sulfur poisoned when the increase rate is larger than a predetermined determination value.

本発明の他の態様によれば、
前記硫黄被毒判定装置を備え、前記触媒の恒久的劣化の有無を診断する触媒劣化診断装置であって、
前記硫黄被毒判定装置により前記触媒が硫黄被毒したと判定された場合、前記診断を実行する触媒温度条件をより高温側に変更するか、または前記診断を禁止する
ことを特徴とする触媒劣化診断装置が提供される。 According to another aspect of the invention,
A catalyst deterioration diagnosis device comprising the sulfur poisoning determination device and diagnosing the presence or absence of permanent deterioration of the catalyst,
When the sulfur poisoning determination device determines that the catalyst is sulfur poisoned, the catalyst temperature condition for executing the diagnosis is changed to a higher temperature side, or the diagnosis is prohibited. A diagnostic device is provided.

本発明によれば、装置の複雑化やコストアップを防止しつつ触媒が硫黄被毒したか否かを判定することができるという、優れた作用効果が発揮される。   According to the present invention, it is possible to determine whether or not the catalyst has been poisoned with sulfur while preventing complication of the apparatus and cost increase.

本発明の実施形態の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of embodiment of this invention. 触媒の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a catalyst. アクティブ空燃比制御のタイムチャートである。It is a time chart of active air fuel ratio control. 酸素吸蔵容量の計測方法を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the measuring method of oxygen storage capacity. 触媒前センサ及び触媒後センサの出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic of a pre-catalyst sensor and a post-catalyst sensor. 本実施形態に係る硫黄被毒判定装置の原理を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the principle of the sulfur poisoning determination apparatus which concerns on this embodiment. 実測データを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows measured data. 触媒後センサの出力変動量の具体例を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the specific example of the output fluctuation amount of a post-catalyst sensor. 触媒後センサの出力変動量を求めるためのマップを示す。The map for calculating | requiring the output fluctuation amount of a post-catalyst sensor is shown. 触媒後センサの出力変動量の変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change of the output fluctuation amount of a post-catalyst sensor. 触媒後センサの出力変動量とその増加率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output fluctuation amount of a post-catalyst sensor, and its increase rate. 本実施形態に係る硫黄被毒判定ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the sulfur poisoning determination routine which concerns on this embodiment.

以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づき説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本実施形態の構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関たるエンジン１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態のエンジン１は自動車用多気筒エンジン（１気筒のみ図示）であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present embodiment. As shown in the figure, an engine 1 that is an internal combustion engine burns a mixture of fuel and air in a combustion chamber 3 formed in a cylinder block 2 and reciprocates a piston 4 in the combustion chamber 3 to drive power. Is generated. The engine 1 of the present embodiment is a multi-cylinder engine for automobiles (only one cylinder is shown), and is a spark ignition type internal combustion engine, more specifically, a gasoline engine.

エンジン１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒ごとに取り付けられている。   The cylinder head of the engine 1 is provided with an intake valve Vi that opens and closes an intake port and an exhaust valve Ve that opens and closes an exhaust port for each cylinder. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are opened and closed by a camshaft (not shown). A spark plug 7 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 3 is attached to the top of the cylinder head for each cylinder.

各気筒の吸気ポートは吸気マニホールドを介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気集合通路をなす吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ９が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、エンジンに流入する単位時間当たりの空気量すなわち吸入空気量Ｇａ（ｇ／ｓ）を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式スロットルバルブ１０とが設けられている。なお吸気ポート、吸気マニホールド、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。   The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 8 serving as an intake manifold through an intake manifold. An intake pipe 13 that forms an intake manifold passage is connected to the upstream side of the surge tank 8, and an air cleaner 9 is provided at the upstream end of the intake pipe 13. The intake pipe 13 includes an air flow meter 5 for detecting an air amount per unit time flowing into the engine, that is, an intake air amount Ga (g / s), and an electronically controlled throttle valve 10 in order from the upstream side. Is provided. An intake passage is formed by the intake port, the intake manifold, the surge tank 8 and the intake pipe 13.

吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタすなわち燃料噴射弁１２が気筒ごとに配設される。インジェクタ１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時に燃焼室３に吸入され、ピストン４で圧縮され、点火プラグ７で点火燃焼させられる。   An injector for injecting fuel into an intake passage, particularly an intake port, that is, a fuel injection valve 12 is provided for each cylinder. The fuel injected from the injector 12 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture. The air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 3 when the intake valve Vi is opened, compressed by the piston 4, and ignited and burned by the spark plug 7. It is done.

一方、各気筒の排気ポートは、排気マニホールドを介して排気集合通路をなす排気管６に接続されている。これら排気ポート、排気マニホールド及び排気管６により排気通路が形成される。排気管６には、その上流側と下流側に、酸素吸蔵能を有する三元触媒からなる触媒、即ち上流触媒１１及び下流触媒１９が直列に設けられている。例えば、上流触媒１１は排気マニホールドの直後に配置され、下流触媒１９は車両の床下などに配置される。   On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust pipe 6 forming an exhaust collecting passage through an exhaust manifold. An exhaust passage is formed by the exhaust port, the exhaust manifold, and the exhaust pipe 6. The exhaust pipe 6 is provided with a catalyst composed of a three-way catalyst having oxygen storage capacity, that is, an upstream catalyst 11 and a downstream catalyst 19 in series on the upstream side and the downstream side. For example, the upstream catalyst 11 is disposed immediately after the exhaust manifold, and the downstream catalyst 19 is disposed under the floor of the vehicle.

上流触媒１１の上流側及び下流側に、それぞれ、酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ、即ち触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８が設けられている。図５に示すように、触媒前センサ１７は広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。他方、触媒後センサ１８は酸素センサ（Ｏ2センサ）からなり、理論空燃比を境に出力値が急変する特性（Ｚ特性）を持つ。 On the upstream side and downstream side of the upstream catalyst 11, air-fuel ratio sensors that detect the air-fuel ratio of the exhaust gas based on the oxygen concentration, that is, the pre-catalyst sensor 17 and the post-catalyst sensor 18, are provided. As shown in FIG. 5, the pre-catalyst sensor 17 is composed of a wide-range air-fuel ratio sensor, can continuously detect the air-fuel ratio over a relatively wide range, and outputs a signal having a value proportional to the air-fuel ratio. On the other hand, the post-catalyst sensor 18 is composed of an oxygen sensor (O 2 sensor) and has a characteristic (Z characteristic) in which the output value changes suddenly with the theoretical air-fuel ratio as a boundary.

上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０及びインジェクタ１２等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、触媒前センサ１７、触媒後センサ１８のほか、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ１４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、インジェクタ１２、スロットルバルブ１０等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。   The spark plug 7, the throttle valve 10, the injector 12, and the like described above are electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 20 as control means. The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like, all not shown. In addition to the air flow meter 5, the pre-catalyst sensor 17, and the post-catalyst sensor 18, the ECU 20 includes a crank angle sensor 14 that detects the crank angle of the engine 1, and an accelerator opening that detects the accelerator opening, as shown in the figure. The degree sensor 15 and other various sensors are electrically connected via an A / D converter or the like (not shown). The ECU 20 controls the ignition plug 7, the injector 12, the throttle valve 10, etc. so as to obtain a desired output based on the detection values of various sensors, etc., and the ignition timing, fuel injection amount, fuel injection timing, throttle opening. Control the degree etc.

上流触媒１１及び下流触媒１９は、これに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（ストイキ、例えばＡ／Ｆｓ＝１４．６）のときにＮＯｘ ，ＨＣおよびＣＯを同時に高効率で浄化する。よってこの特性に合わせて、ＥＣＵ２０は、エンジンの通常運転時、上流触媒１１の上流側の排気ガスの空燃比がストイキに一致するよう、燃焼室３に供給される混合気の空燃比（具体的にはインジェクタ１２からの燃料噴射量）を触媒前センサ１７および触媒後センサ１８の出力に基づきフィードバック制御する。このような空燃比フィードバック制御をストイキ制御という。   When the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 11 and the downstream catalyst 19 is the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric, for example, A / Fs = 14.6), NOx, HC and CO are simultaneously highly efficient. Purify. Therefore, in accordance with this characteristic, the ECU 20 controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 3 (specifically, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the upstream catalyst 11 matches the stoichiometric condition during normal operation of the engine. The amount of fuel injected from the injector 12 is feedback-controlled based on the outputs of the pre-catalyst sensor 17 and the post-catalyst sensor 18. Such air-fuel ratio feedback control is called stoichiometric control.

本実施形態では、特にエミッションへの影響が大きい上流触媒１１の恒久的劣化ないしは異常の有無をＥＣＵ２０によって診断するようになっている。ここで診断対象である上流触媒１１についてより詳細に説明する。なお下流触媒１９も上流触媒１１と同様に構成されている。   In the present embodiment, the ECU 20 diagnoses the presence or absence of permanent deterioration or abnormality of the upstream catalyst 11 that has a particularly large effect on emissions. Here, the upstream catalyst 11 to be diagnosed will be described in more detail. The downstream catalyst 19 is configured in the same manner as the upstream catalyst 11.

図２に示すように、触媒１１においては、図示しない担体基材の表面上にコート材３１が被覆され、このコート材３１に微粒子状の触媒成分３２が多数分散配置された状態で担持され、触媒１１内部で露出されている。触媒成分３２は主にＰｔ，Ｐｄ等の貴金属からなり、ＮＯｘ ，ＨＣおよびＣＯといった排ガス成分を反応させる際の活性点となる。他方、コート材３１は、排気ガスと触媒成分３２との界面における反応を促進させる助触媒の役割を担うと共に、雰囲気ガスの空燃比に応じて酸素を吸放出可能な酸素吸蔵成分を含む。酸素吸蔵成分は例えば二酸化セリウムＣｅＯ2やジルコニアからなる。なお、「吸蔵」と同義で「吸収」または「吸着」を用いることもある。 As shown in FIG. 2, in the catalyst 11, a coating material 31 is coated on the surface of a carrier base material (not shown), and a large number of particulate catalyst components 32 are supported on the coating material 31 in a dispersed manner. The catalyst 11 is exposed inside. The catalyst component 32 is mainly composed of a noble metal such as Pt or Pd, and serves as an active point for reacting exhaust gas components such as NOx, HC and CO. On the other hand, the coating material 31 plays a role of a promoter that promotes a reaction at the interface between the exhaust gas and the catalyst component 32 and includes an oxygen storage component capable of absorbing and releasing oxygen according to the air-fuel ratio of the atmospheric gas. The oxygen storage component is made of, for example, cerium dioxide CeO 2 or zirconia. Note that “absorption” or “adsorption” may be used in the same meaning as “occlusion”.

例えば、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリーンであると、触媒成分３２の周囲に存在する酸素吸蔵成分が雰囲気ガスから酸素を吸収し、この結果ＮＯｘが還元され、浄化される。他方、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリッチであると、酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この放出された酸素によりＨＣおよびＣＯが酸化され、浄化される。   For example, if the atmospheric gas in the catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen storage component present around the catalyst component 32 absorbs oxygen from the atmospheric gas, and as a result, NOx is reduced and purified. On the other hand, when the atmospheric gas in the catalyst is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, oxygen stored in the oxygen storage component is released, and the released oxygen oxidizes and purifies HC and CO.

この酸素吸放出作用により、通常のストイキ制御に際して実際の空燃比がストイキに対して多少ばらついたとしても、このばらつきを吸収することができる。   Due to this oxygen absorption / release action, even if the actual air-fuel ratio varies somewhat with respect to stoichiometry during normal stoichiometric control, this variation can be absorbed.

ところで、新品状態の触媒１１では前述したように多数の触媒成分３２が均等に分散配置されており、排気ガスと触媒成分３２との接触確率が高い状態に維持されている。しかしながら、触媒１１が劣化してくると、一部の触媒成分３２に消失が見られるほか、触媒成分３２同士が排気熱で焼き固まって焼結状態になるものがある（図の破線参照）。こうなると排気ガスと触媒成分３２との接触確率が低下し、浄化率を落としめる原因となる。そしてこのほかに、触媒成分３２の周囲に存在するコート材３１の量、即ち酸素吸蔵成分の量が減少し、酸素吸蔵能自体が低下する。   Incidentally, in the new catalyst 11, as described above, a large number of catalyst components 32 are evenly distributed, and the contact probability between the exhaust gas and the catalyst component 32 is maintained high. However, when the catalyst 11 deteriorates, some of the catalyst components 32 are lost, and some of the catalyst components 32 are baked and solidified by exhaust heat (see broken lines in the figure). If it becomes like this, the contact probability of exhaust gas and the catalyst component 32 will fall, and it will become the cause of reducing a purification rate. In addition to this, the amount of the coating material 31 existing around the catalyst component 32, that is, the amount of the oxygen storage component decreases, and the oxygen storage capacity itself decreases.

このように、触媒１１の劣化度と酸素吸蔵能との間には相関関係がある。そこで本実施形態では、上流触媒１１の酸素吸蔵能を検出することにより、上流触媒１１の恒久的劣化の有無を診断する触媒劣化診断装置が装備されている。ここで触媒１１の酸素吸蔵能は、現状の触媒１１が吸蔵または放出し得る最大酸素量である酸素吸蔵容量（ＯＳＣ；O2 Storage Capacity、単位はｇ）の大きさによって表される。 Thus, there is a correlation between the degree of deterioration of the catalyst 11 and the oxygen storage capacity. Therefore, in this embodiment, a catalyst deterioration diagnosis device that diagnoses the presence or absence of permanent deterioration of the upstream catalyst 11 by detecting the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 11 is provided. Here, the oxygen storage capacity of the catalyst 11 is represented by the size of the oxygen storage capacity (OSC; O 2 Storage Capacity, the unit is g), which is the maximum amount of oxygen that the current catalyst 11 can store or release.

本実施形態の触媒劣化診断は、前述のＣｍａｘ法に基づき、以下の方法を基本とする。すなわち触媒劣化診断に際しては、ＥＣＵ２０によりアクティブ空燃比制御が実行される。このときＥＣＵ２０は、触媒上流側の空燃比、具体的には燃焼室３内の混合気の空燃比を、中心空燃比であるストイキＡ／Ｆｓを境に、リッチおよびリーンに交互に制御する。これにより、触媒１１に供給される排気ガスの空燃比も、リッチおよびリーンに交互に制御されることとなる。   The catalyst deterioration diagnosis of the present embodiment is based on the following method based on the above-described Cmax method. That is, the active air-fuel ratio control is executed by the ECU 20 when diagnosing catalyst deterioration. At this time, the ECU 20 controls the air-fuel ratio upstream of the catalyst, specifically, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 3 alternately in a rich and lean manner with the stoichiometric A / Fs being the central air-fuel ratio as a boundary. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the catalyst 11 is also controlled to be rich and lean alternately.

また、アクティブ空燃比制御および診断は、所定の前提条件が満たされているときに限って実行される。この前提条件については後述する。   The active air-fuel ratio control and diagnosis are executed only when predetermined preconditions are satisfied. This precondition will be described later.

以下、図３及び図４を用いて、上流触媒１１の酸素吸蔵容量の計測方法を説明する。   Hereinafter, a method for measuring the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 11 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図３（Ａ）において、破線は目標空燃比Ａ／Ｆｔ、実線は触媒前センサ１７の出力（但し触媒前空燃比Ａ／Ｆｆへの換算値）を示す。また図３（Ｂ）において、実線は触媒後センサ１８の出力（但しその出力電圧Ｖｒ）を示す。   3A, the broken line indicates the target air-fuel ratio A / Ft, and the solid line indicates the output of the pre-catalyst sensor 17 (however, the converted value to the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff). In FIG. 3B, the solid line indicates the output of the post-catalyst sensor 18 (however, the output voltage Vr).

図示するように、時刻ｔ１より前では、空燃比をリーンとするリーン制御が実行されている。このとき、目標空燃比Ａ／Ｆｔは所定のリーン空燃比Ａ／Ｆｌ（例えば１５．１）とされ、触媒１１には、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリーンガスが供給されている。このとき触媒１１は酸素を吸蔵し続けているが、飽和状態即ち満杯まで酸素を吸蔵した時点でそれ以上酸素を吸蔵できなくなる。この結果、リーンガスが触媒１１を通り抜けて触媒１１の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ１８の出力がリーン側に変化し、出力電圧Ｖｒが所定のリーン判定値ＶＬ（例えば０．２Ｖ）に達した時点ｔ１で、目標空燃比Ａ／Ｆｔが所定のリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ（例えば１４．１）に切り替えられる。これにより空燃比制御はリーン制御からリッチ制御に切り替えられ、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリッチガスが供給されるようになる。   As shown in the drawing, before the time t1, lean control is performed in which the air-fuel ratio is lean. At this time, the target air-fuel ratio A / Ft is set to a predetermined lean air-fuel ratio A / Fl (for example, 15.1), and the catalyst 11 is supplied with a lean gas having an air-fuel ratio equal to the target air-fuel ratio A / Ft. At this time, the catalyst 11 continues to occlude oxygen. However, when the oxygen is occluded until it is saturated, that is, full, it can no longer occlude oxygen. As a result, the lean gas passes through the catalyst 11 and flows out downstream of the catalyst 11. When this happens, the output of the post-catalyst sensor 18 changes to the lean side, and the target air-fuel ratio A / Ft becomes the predetermined rich air-fuel ratio at the time t1 when the output voltage Vr reaches a predetermined lean determination value VL (for example, 0.2 V). It is switched to A / Fr (for example, 14.1). As a result, the air-fuel ratio control is switched from lean control to rich control, and rich gas having an air-fuel ratio equal to the target air-fuel ratio A / Ft is supplied.

リッチガスが供給されると、触媒１１は吸蔵酸素を放出し続ける。やがて触媒１１から吸蔵酸素が放出され尽くすとその時点で触媒１１は酸素を放出できなくなり、リッチガスが触媒１１を通り抜けて触媒１１の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ１８の出力がリッチ側に変化し、出力電圧Ｖｒが所定のリッチ判定値ＶＲ（例えば０．６Ｖ）に達した時点ｔ２で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリーン空燃比Ａ／Ｆｌに切り替えられる。これにより空燃比制御はリッチ制御からリーン制御に切り替えられ、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリーンガスが供給されるようになる。   When the rich gas is supplied, the catalyst 11 continues to release the stored oxygen. When the stored oxygen is eventually released from the catalyst 11, the catalyst 11 cannot release oxygen at that time, and the rich gas passes through the catalyst 11 and flows out downstream of the catalyst 11. When this happens, the output of the post-catalyst sensor 18 changes to the rich side, and at the time t2 when the output voltage Vr reaches a predetermined rich determination value VR (for example, 0.6 V), the target air-fuel ratio A / Ft becomes the lean air-fuel ratio A / It is switched to Fl. As a result, the air-fuel ratio control is switched from rich control to lean control, and a lean gas having an air-fuel ratio equal to the target air-fuel ratio A / Ft is supplied.

再び、触媒１１が満杯まで酸素を吸蔵し、触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒがリーン判定値ＶＬに達すると、その時点ｔ３で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替えられ、リッチ制御が開始される。   When the catalyst 11 again stores oxygen until it is full and the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 18 reaches the lean determination value VL, the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich air-fuel ratio A / Fr at time t3. Rich control is started.

こうして、触媒後センサ１８の出力が反転する毎に、リーン制御とリッチ制御とが交互に繰り返し実行される。隣り合うリーン制御とリッチ制御の組をアクティブ空燃比制御の１周期とする。アクティブ空燃比制御は所定のＮ周期（Ｎは２以上の整数）実行される。   In this way, every time the output of the post-catalyst sensor 18 is inverted, the lean control and the rich control are alternately and repeatedly executed. A set of adjacent lean control and rich control is defined as one cycle of active air-fuel ratio control. Active air-fuel ratio control is executed in a predetermined N cycle (N is an integer of 2 or more).

ここでリーン判定値ＶＬは、リーン制御からリッチ制御への切替タイミングを規定する。このリーン判定値ＶＬは、図５にも示すように、触媒後センサ出力のストイキ相当値Ｖｓｔよりも小さい（リーン側の）値に予め定められている。   Here, the lean determination value VL defines the switching timing from lean control to rich control. As shown in FIG. 5, the lean determination value VL is set to a value smaller (lean side) than the stoichiometric equivalent value Vst of the post-catalyst sensor output.

同様に、リッチ判定値ＶＲは、リッチ制御からリーン制御への切替タイミングを規定する。このリッチ判定値ＶＲは、図５にも示すように、触媒後センサ出力のストイキ相当値Ｖｓｔよりも大きい（リッチ側の）値に予め定められている。   Similarly, the rich determination value VR defines the switching timing from rich control to lean control. As shown in FIG. 5, the rich determination value VR is set in advance to a value that is larger (rich side) than the stoichiometric equivalent value Vst of the post-catalyst sensor output.

このアクティブ空燃比制御の実行中、次の方法で触媒１１の酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測される。   During execution of this active air-fuel ratio control, the oxygen storage capacity OSC of the catalyst 11 is measured by the following method.

触媒１１の有する酸素吸蔵容量が大きいほど、酸素を吸蔵或いは放出し続けることのできる時間が長くなる。つまり、触媒が劣化していない場合は触媒後センサ出力Ｖｒの反転周期（例えばｔ１からｔ２までの時間）が長くなり、触媒の劣化が進むほどその反転周期は短くなる。   The larger the oxygen storage capacity of the catalyst 11, the longer the time during which oxygen can be stored or released. That is, when the catalyst has not deteriorated, the inversion period of the post-catalyst sensor output Vr (for example, the time from t1 to t2) becomes longer, and the inversion period becomes shorter as the deterioration of the catalyst proceeds.

そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量ＯＳＣが次のように計測される。図４に示すように、時刻ｔ１で目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替えられた直後、僅かに遅れて実際値としての触媒前空燃比Ａ／Ｆｆがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替わる。そして触媒前空燃比Ａ／ＦｆがストイキＡ／Ｆｓに達した時点ｔ１１から、次に触媒後センサ出力Ｖｒが反転する時点ｔ２まで、次式（１）により、所定の演算周期毎の酸素吸蔵容量ｄＯＳＣが逐次的に算出され、且つこの酸素吸蔵容量ｄＯＳＣが時刻ｔ１１から時刻ｔ２まで逐次的に積算される。こうして、リッチ制御時における最終積算値としての酸素吸蔵容量ＯＳＣ、すなわち図４にＯＳＣｂで示す放出酸素量が計測される。   Therefore, using this, the oxygen storage capacity OSC is measured as follows. As shown in FIG. 4, immediately after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich air-fuel ratio A / Fr at time t1, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff as an actual value is slightly delayed with the rich air-fuel ratio A / Ff. Switch to Fr. From the time t11 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff reaches the stoichiometric A / Fs to the time t2 when the post-catalyst sensor output Vr is next reversed, the oxygen storage capacity for each predetermined calculation cycle is obtained by the following equation (1). dOSC is sequentially calculated, and the oxygen storage capacity dOSC is sequentially accumulated from time t11 to time t2. Thus, the oxygen storage capacity OSC as the final integrated value during the rich control, that is, the amount of released oxygen indicated by OSCb in FIG. 4 is measured.

Figure 2014005797
Figure 2014005797

Ｑは燃料噴射量であり、空燃比差ΔＡ／Ｆに燃料噴射量Ｑを乗じるとストイキに対し不足又は過剰分の空気量を算出できる。σは空気に含まれる酸素割合（約０．２３）を表す定数である。   Q is the fuel injection amount. When the air-fuel ratio difference ΔA / F is multiplied by the fuel injection amount Q, the air amount that is insufficient or excessive with respect to the stoichiometry can be calculated. σ is a constant representing the proportion of oxygen contained in air (about 0.23).

リーン制御時にも同様に酸素吸蔵容量、すなわち図４にＯＳＣａで示す吸蔵酸素量が計測される。そしてリッチ制御とリーン制御が交互に行われる度に、放出酸素量と吸蔵酸素量が交互に計測される。   Similarly, during lean control, the oxygen storage capacity, that is, the amount of stored oxygen indicated by OSCa in FIG. 4 is measured. Each time the rich control and the lean control are alternately performed, the released oxygen amount and the stored oxygen amount are alternately measured.

ここで分かるように、「酸素吸蔵容量」とは「放出酸素量」と「吸蔵酸素量」を総称する用語である。また「放出酸素量」とはリッチ制御中に触媒が放出する酸素量をいい、「吸蔵酸素量」とはリーン制御中に触媒が吸蔵する酸素量をいう。   As can be seen here, “oxygen storage capacity” is a generic term for “amount of released oxygen” and “amount of stored oxygen”. The “released oxygen amount” refers to the amount of oxygen released by the catalyst during rich control, and the “occluded oxygen amount” refers to the amount of oxygen stored by the catalyst during lean control.

こうして複数ずつの放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値が得られたならば、次の方法により触媒の正常・劣化判定が行われる。   If a plurality of measured values of the released oxygen amount and the occluded oxygen amount are obtained in this way, the normality / deterioration determination of the catalyst is performed by the following method.

まずＥＣＵ２０は、これら放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値の平均値ＯＳＣａｖを算出する。そしてこの平均値ＯＳＣａｖを所定の劣化判定値αと比較する。ＥＣＵ２０は、平均値ＯＳＣａｖが劣化判定値αより大きいときには触媒１１を正常と判定し、平均値ＯＳＣａｖが劣化判定値α以下のときには触媒１１を劣化と判定する。なお触媒を劣化と判定した場合、その事実をユーザに知らせるため、チェックランプ等の警告装置（図示せず）を起動させるのが好ましい。   First, the ECU 20 calculates an average value OSCav of the measured values of the released oxygen amount and the stored oxygen amount. Then, the average value OSCav is compared with a predetermined deterioration determination value α. The ECU 20 determines that the catalyst 11 is normal when the average value OSCav is greater than the deterioration determination value α, and determines that the catalyst 11 is deteriorated when the average value OSCav is less than or equal to the deterioration determination value α. When the catalyst is determined to be deteriorated, a warning device (not shown) such as a check lamp is preferably activated to notify the user of the fact.

ところで前述したように、使用地域等によっては燃料中に硫黄（Ｓ）が比較的高濃度で含まれていることがある。このような高硫黄燃料が給油された場合、排気ガス中の硫黄成分の影響により、触媒が硫黄被毒（Ｓ被毒）することがある。Ｓ被毒が発生すると、触媒の活性が低下すると共に、触媒の酸素吸放出作用が妨げられて触媒の見掛け上の酸素吸蔵容量が低下する。しかしながら、硫黄濃度の低い燃料が再度給油されたり、高温且つリッチな雰囲気に触媒が曝されたりすると、被毒状態は解消する。   By the way, as described above, sulfur (S) may be contained in the fuel at a relatively high concentration depending on the region of use. When such a high sulfur fuel is supplied, the catalyst may be sulfur poisoned (S poison) due to the influence of the sulfur component in the exhaust gas. When S poisoning occurs, the activity of the catalyst is reduced and the oxygen absorption / release action of the catalyst is hindered, so that the apparent oxygen storage capacity of the catalyst is reduced. However, when the fuel with a low sulfur concentration is refueled or the catalyst is exposed to a high temperature and rich atmosphere, the poisoning state is eliminated.

Ｓ被毒による触媒の性能低下は一時的且つ回復可能なものである。よって触媒の劣化診断においては、かかるＳ被毒による一時的異常を、本来診断すべき回復不能な恒久的劣化（熱劣化）と誤って診断しないようにする必要がある。   The catalyst performance degradation due to S poisoning is temporary and recoverable. Therefore, in the deterioration diagnosis of the catalyst, it is necessary not to mistakenly diagnose a temporary abnormality due to such S poisoning as an unrecoverable permanent deterioration (thermal deterioration) that should be diagnosed.

かかる誤診断を防止するため、例えば診断対象の触媒の前後に排気中のＳＯｘ濃度を検出するＳＯｘセンサを設け、これらセンサの検出値から触媒のＳ蓄積量を推定し、推定Ｓ蓄積量が多い場合に診断を禁止することが考えられる。しかし、これだと少なくとも二つのＳＯｘセンサを設けなければならないため、装置の複雑化やコストアップが懸念される。   In order to prevent such a misdiagnosis, for example, SOx sensors for detecting the SOx concentration in the exhaust gas are provided before and after the catalyst to be diagnosed, and the S accumulation amount of the catalyst is estimated from the detection values of these sensors, and the estimated S accumulation amount is large. In some cases, diagnosis may be prohibited. However, since this requires the provision of at least two SOx sensors, there is a concern that the apparatus will become complicated and costly.

そこで、本実施形態は以下のような硫黄被毒判定装置を具備し、これにより装置の複雑化やコストアップを防止しつつ、触媒が硫黄被毒したか否かを判定することを可能としている。   In view of this, the present embodiment includes the following sulfur poisoning determination device, which makes it possible to determine whether or not the catalyst is sulfur poisoned while preventing the device from becoming complicated and costly. .

まず、本実施形態に係る硫黄被毒判定装置の原理を説明する。図６において、（Ａ）は上流触媒１１のＳ蓄積量、（Ｂ）は上流触媒１１の酸素吸蔵能、（Ｃ）は触媒後センサ１８の出力変動量Ｈｒを示す。触媒後センサ１８の出力変動量Ｈｒとは、触媒後センサ１８の出力変動の大きさを表す値であり、より具体的には後述のように定義される。以下これを「センサ出力変動量Ｈｒ」ともいう。図中、線ａは、正常触媒且つ高Ｓ燃料の場合を示し、線ｂは、正常触媒且つ低Ｓ燃料の場合を示す。高Ｓ燃料とは、硫黄濃度が所定の許容上限値を超えるほどに高い燃料をいい、低Ｓ燃料とは、硫黄濃度が許容上限値以下に収まっている燃料をいう。線ｃは、劣化触媒且つ低Ｓ燃料の場合を示す。なお図示しないが劣化触媒且つ高Ｓ燃料の場合には劣化触媒且つ低Ｓ燃料の場合と同様の特性を呈する。   First, the principle of the sulfur poisoning determination apparatus according to this embodiment will be described. 6A shows the S accumulation amount of the upstream catalyst 11, FIG. 6B shows the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 11, and FIG. 6C shows the output fluctuation amount Hr of the post-catalyst sensor 18. The output fluctuation amount Hr of the post-catalyst sensor 18 is a value representing the magnitude of the output fluctuation of the post-catalyst sensor 18, and more specifically is defined as described later. Hereinafter, this is also referred to as “sensor output fluctuation amount Hr”. In the figure, line a shows the case of normal catalyst and high S fuel, and line b shows the case of normal catalyst and low S fuel. High S fuel refers to fuel that is so high that the sulfur concentration exceeds a predetermined allowable upper limit value, and low S fuel refers to fuel that has a sulfur concentration that is within the allowable upper limit value. Line c shows the case of a deteriorated catalyst and low S fuel. Although not shown, the deterioration catalyst and the high S fuel exhibit the same characteristics as the deterioration catalyst and the low S fuel.

図示するように、高Ｓ燃料使用時だと、時間の経過と共に上流触媒１１のＳ蓄積量が次第に多くなっていく。そしてこれに伴い、上流触媒１１の活性が徐々に低下し、上流触媒１１の酸素吸蔵能は徐々に低下していく。これは上流触媒１１の見掛け上の酸素吸蔵容量ＯＳＣ、すなわち酸素吸蔵容量計測値が徐々に低下していくことと同義である。なおＳ蓄積量が相当程度増えると、酸素吸蔵能はほぼ最低レベルで一定となる。   As shown in the figure, when high S fuel is used, the amount of S accumulated in the upstream catalyst 11 gradually increases with time. Along with this, the activity of the upstream catalyst 11 gradually decreases, and the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 11 gradually decreases. This is synonymous with a gradual decrease in the apparent oxygen storage capacity OSC of the upstream catalyst 11, that is, the measured value of the oxygen storage capacity. Note that when the amount of accumulated S increases considerably, the oxygen storage capacity becomes substantially constant at the lowest level.

一方、センサ出力変動量Ｈｒは、Ｓ蓄積量の増加につれ、初期にはほぼ一定だが中間期において増加し、後期にはまたほぼ一定になるという特性を呈する。   On the other hand, the sensor output fluctuation amount Hr exhibits a characteristic that, as the S accumulation amount increases, the initial value is substantially constant but increases in the intermediate period and becomes almost constant again in the latter period.

図中破線円で示すように、酸素吸蔵能が所定レベルｄを下回って低下すると、その低下の最中にセンサ出力変動量Ｈｒが増加する傾向にある。ここでいう所定レベルｄとは、通常制御時（ストイキ制御時）における上流触媒１１の上流側の排気空燃比の変動を上流触媒１１が吸収できなくなるような酸素吸蔵能の最大レベルをいう。言い換えれば、酸素吸蔵能がそのレベルを下回ってしまうと、上流触媒１１の上流側の排気空燃比の変動を上流触媒１１が吸収できなくなり、その排気空燃比の変動が上流触媒１１の下流側にも及び、センサ出力変動量Ｈｒを増加させる。この場合、上流触媒１１のＳ蓄積量は非常に多く、上流空燃比の変動を吸収できるほどの酸素吸蔵能および触媒活性はもはや残っていない。   As indicated by a broken-line circle in the figure, when the oxygen storage capacity decreases below a predetermined level d, the sensor output fluctuation amount Hr tends to increase during the decrease. The predetermined level d here refers to the maximum level of the oxygen storage capacity that prevents the upstream catalyst 11 from absorbing fluctuations in the exhaust air-fuel ratio upstream of the upstream catalyst 11 during normal control (during stoichiometric control). In other words, if the oxygen storage capacity falls below that level, the upstream catalyst 11 cannot absorb the fluctuation in the exhaust air-fuel ratio upstream of the upstream catalyst 11, and the fluctuation in the exhaust air-fuel ratio becomes downstream of the upstream catalyst 11. Also, the sensor output fluctuation amount Hr is increased. In this case, the amount of S accumulated in the upstream catalyst 11 is very large, and the oxygen storage capacity and catalytic activity that can absorb the fluctuation of the upstream air-fuel ratio no longer remain.

よって本実施形態ではこの特性を利用する。すなわち、センサ出力変動量Ｈｒを定期的に検出し、この検出されたセンサ出力変動量Ｈｒの時間に対する増加率Ｚを算出し、この増加率Ｚに基づき上流触媒１１が硫黄被毒したか否かを判定する。増加率Ｚが所定の被毒判定値Ｚｓよりも大きい場合に、上流触媒１１が硫黄被毒したと判定する。   Therefore, this characteristic is used in this embodiment. That is, the sensor output fluctuation amount Hr is periodically detected, an increase rate Z with respect to time of the detected sensor output fluctuation amount Hr is calculated, and whether or not the upstream catalyst 11 has been poisoned with sulfur based on the increase rate Z. Determine. When the increase rate Z is larger than a predetermined poisoning determination value Zs, it is determined that the upstream catalyst 11 is sulfur poisoned.

増加率Ｚは、図６（Ｃ）における例えば線ａの傾きに該当する。酸素吸蔵能が所定レベルｄを下回って低下すると、線ａの傾きが増し、増加率Ｚが増す。よって増加率Ｚは、上流触媒１１における酸素吸蔵能の低下度合いひいてはＳ蓄積量を表す好適な指標値をなす。それ故、増加率Ｚを利用することにより、ＳＯｘセンサを設けることなく、また装置の複雑化やコストアップを防止しつつ、触媒が硫黄被毒したか否かを好適に判定することができる。   The increase rate Z corresponds to, for example, the slope of the line a in FIG. When the oxygen storage capacity decreases below the predetermined level d, the slope of the line a increases and the increase rate Z increases. Therefore, the increase rate Z is a suitable index value representing the degree of decrease in the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 11 and the S accumulation amount. Therefore, by using the increase rate Z, it is possible to suitably determine whether or not the catalyst has been poisoned with sulfur without providing an SOx sensor, while preventing the apparatus from becoming complicated and costly.

なお、図６（Ｃ）において、線ａの場合の増加率Ｚは、初期にゼロに近いプラスの値、中間期に大きいプラスの値、後期にゼロに近いプラスの値である。線ｂの場合の増加率Ｚは常にゼロに近いプラスの値である。線ｃの場合の増加率Ｚは常に実質ゼロである。   In FIG. 6C, the increase rate Z in the case of the line a is a positive value close to zero in the initial stage, a large positive value in the intermediate period, and a positive value close to zero in the latter period. The increase rate Z for the line b is always a positive value close to zero. The rate of increase Z for line c is always substantially zero.

上記の説明から分かるように、本実施形態では、酸素吸蔵能が所定レベルｄを下回って低下したとき、すなわち、上流触媒１１がその上流側の排気空燃比の変動を吸収できなくなるようなＳ蓄積量に達したとき、上流触媒１１がＳ被毒したと判定することとなる。   As can be seen from the above description, in the present embodiment, when the oxygen storage capacity decreases below the predetermined level d, that is, the S accumulation such that the upstream catalyst 11 cannot absorb the fluctuation of the exhaust air-fuel ratio on the upstream side. When the amount is reached, it is determined that the upstream catalyst 11 is S poisoned.

増加率Ｚは、センサ出力変動量Ｈｒの積算吸入空気量に対する増加率としてもよい。すなわち図６の横軸の「時間」は「積算吸入空気量」に置き換えることができる。積算吸入空気量とは、当業者に明らかなように、エアフローメータ５により検出された吸入空気量Ｇａを逐次的に積算してなる値である。この積算吸入空気量を用いると、時間的要素に加え、エンジン負荷の大きさも考慮することができるので、被毒判定精度をより向上できる可能性がある。かかる置き換えは以下の説明においても適宜可能である。   The increase rate Z may be an increase rate with respect to the integrated intake air amount of the sensor output fluctuation amount Hr. That is, “time” on the horizontal axis in FIG. 6 can be replaced with “integrated intake air amount”. As is apparent to those skilled in the art, the cumulative intake air amount is a value obtained by sequentially integrating the intake air amount Ga detected by the air flow meter 5. If this integrated intake air amount is used, in addition to the time factor, the magnitude of the engine load can be taken into account, so that the poisoning determination accuracy may be further improved. Such replacement is also possible in the following description as appropriate.

図７には、正常触媒且つ高Ｓ燃料の場合の実測データを示す。（Ａ）は吸入空気量Ｇａ、（Ｂ）は触媒温度Ｔｃ、（Ｃ）は触媒前センサ１７によって検出された触媒前空燃比Ａ／Ｆｆ、（Ｄ）は触媒後空燃比Ａ／Ｆｒ、（Ｅ）は触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒ、（Ｆ）はＳＯ2濃度をそれぞれ示す。（Ｄ）の触媒後空燃比Ａ／Ｆｒは、上流触媒１１の下流側に試験用に設置した、触媒前センサ１７と同様の広域空燃比センサにより検出された空燃比であり、上流触媒１１の下流側の排気空燃比を表す。（Ｆ）において、線ａは上流触媒１１の上流側の排気ガスのＳＯ2濃度、線ｂは上流触媒１１の下流側の排気ガスのＳＯ2濃度を示す。 FIG. 7 shows measured data for a normal catalyst and high S fuel. (A) is the intake air amount Ga, (B) is the catalyst temperature Tc, (C) is the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff detected by the pre-catalyst sensor 17, (D) is the post-catalyst air-fuel ratio A / Fr, ( E) shows the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 18, and (F) shows the SO 2 concentration. The post-catalyst air-fuel ratio A / Fr in (D) is an air-fuel ratio detected by a wide-area air-fuel ratio sensor similar to the pre-catalyst sensor 17 installed for testing on the downstream side of the upstream catalyst 11. Represents the downstream exhaust air-fuel ratio. In (F), line a indicates the SO 2 concentration of the exhaust gas upstream of the upstream catalyst 11, and line b indicates the SO 2 concentration of the exhaust gas downstream of the upstream catalyst 11.

（Ａ）から分かるように、本データは、吸入空気量Ｇａが一定のエンジン定常運転中に測定されたデータであり、特にアイドル運転中且つストイキ制御中（（Ｃ）参照）に測定されたデータである。かかる運転条件だと（Ｂ）に示すように触媒温度Ｔｃが低下し、触媒にＳが蓄積し易くなる。そのためＳ被毒判定はかかる運転条件下で実行されるのが好ましい。   As can be seen from (A), this data is data measured during steady engine operation where the intake air amount Ga is constant, particularly data measured during idle operation and during stoichiometric control (see (C)). It is. Under such operating conditions, as shown in (B), the catalyst temperature Tc decreases, and S tends to accumulate in the catalyst. Therefore, it is preferable that the S poison determination is performed under such operating conditions.

かかる運転条件での運転を継続すると、上流触媒１１におけるＳ蓄積量が次第に多くなり、ある時点から上流触媒１１の上流側の空燃比変動を上流触媒１１で吸収しきれなくなる。そして（Ｄ）、（Ｅ）に破線円で示されるように、上流触媒１１の下流側の触媒後空燃比Ａ／Ｆｒの変動が大きくなり、触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒの変動が大きくなる。本実施形態ではこの触媒後センサ出力電圧Ｖｒの変動量の時間に対する変化率ないし増加率に着目し、当該増加率が所定の被毒判定値Ｚｓよりも大きくなったら上流触媒１１が硫黄被毒したと判定する。   If the operation under such operating conditions is continued, the S accumulation amount in the upstream catalyst 11 gradually increases, and the upstream catalyst 11 cannot absorb the air-fuel ratio fluctuation on the upstream side of the upstream catalyst 11 from a certain point in time. As indicated by broken line circles in (D) and (E), the variation in the post-catalyst air-fuel ratio A / Fr on the downstream side of the upstream catalyst 11 increases, and the variation in the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 18 increases. . In the present embodiment, paying attention to the change rate or increase rate of the fluctuation amount of the post-catalyst sensor output voltage Vr with respect to time, the upstream catalyst 11 is sulfur poisoned when the increase rate becomes larger than a predetermined poisoning determination value Zs. Is determined.

ここで、触媒後センサ１８の出力変動量Ｈｒ（センサ出力変動量Ｈｒ）の具体例を幾つか述べる。なおここで示す例以外の方法でセンサ出力変動量Ｈｒを定義し、求めることも可能である。   Here, some specific examples of the output fluctuation amount Hr (sensor output fluctuation amount Hr) of the post-catalyst sensor 18 will be described. The sensor output fluctuation amount Hr can be defined and obtained by a method other than the example shown here.

図８において、（Ａ）は触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒの変動を示し、（Ｂ）は（Ａ）のｂ部拡大図を示す。   In FIG. 8, (A) shows the fluctuation | variation of the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 18, (B) shows the b section enlarged view of (A).

センサ出力変動量Ｈｒの第１の例は次の通りである。図８（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ２０は、所定のサンプル周期τ毎に、触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒ（以下、センサ出力Ｖｒという）の値を取得する。そしてＥＣＵ２０は、サンプル周期τ毎に、センサ出力の今回値Ｖｒnと前回値Ｖｒn-1との差ΔＶｒn＝｜Ｖｒn−Ｖｒn-1｜を算出し、且つこの差ΔＶｒnを積算する。今回の積算値をΣΔＶｒnで表す。この積算を所定時間Ｔ（例えば１０（ｓ））だけ実行し、最終的な積算値ΣＶｒを所定時間Ｔで除してセンサ出力変動量Ｈｒを求める。すなわちこの第１の例にかかるセンサ出力変動量Ｈｒは、所定時間Ｔの間に積算されたセンサ出力の差の積算値ΣΔＶｒを所定時間Ｔで除して得られる値である（Ｈｒ＝ΣΔＶｒ／Ｔ）。 A first example of the sensor output fluctuation amount Hr is as follows. As shown in FIG. 8B, the ECU 20 acquires the value of the output voltage Vr (hereinafter referred to as sensor output Vr) of the post-catalyst sensor 18 at every predetermined sample period τ. The ECU 20 calculates a difference ΔVr n = | Vr n −Vr n−1 | between the current value Vr n of the sensor output and the previous value Vr n−1 for each sample period τ, and integrates the difference ΔVr n . To do. Representing the current integrated value at ΣΔVr n. This integration is performed for a predetermined time T (for example, 10 (s)), and the final integrated value ΣVr is divided by the predetermined time T to obtain the sensor output fluctuation amount Hr. That is, the sensor output fluctuation amount Hr according to the first example is a value obtained by dividing the integrated value ΣΔVr of the difference between the sensor outputs accumulated during the predetermined time T by the predetermined time T (Hr = ΣΔVr / T).

センサ出力変動量Ｈｒの第２の例は次の通りである。図８（Ａ）に示すように、ＥＣＵ２０は、図示するようなセンサ出力Ｖｒの波形において、所定時間Ｔ中の波の数をカウントする。但し振幅が所定の不感帯Ａより大きい波のみをカウントする。そしてそのカウントされた波数を所定時間Ｔで除し、センサ出力変動量Ｈｒを求める。すなわちこの第２の例にかかるセンサ出力変動量Ｈｒは、所定時間Ｔの間において振幅が不感帯Ａより大きい波の数を所定時間Ｔで除して得られる値である。なおここでいう振幅とは、センサ出力の最大ピークＶＨと最小ピークＶＬの間の変化量をいう。   A second example of the sensor output fluctuation amount Hr is as follows. As shown in FIG. 8A, the ECU 20 counts the number of waves in a predetermined time T in the waveform of the sensor output Vr as shown. However, only waves whose amplitude is larger than the predetermined dead zone A are counted. Then, the counted wave number is divided by a predetermined time T to obtain a sensor output fluctuation amount Hr. That is, the sensor output fluctuation amount Hr according to the second example is a value obtained by dividing the number of waves whose amplitude is larger than the dead zone A during the predetermined time T by the predetermined time T. The amplitude here refers to the amount of change between the maximum peak VH and the minimum peak VL of the sensor output.

例えばＥＣＵ２０は、図８（Ａ）に示すように、センサ出力波形の最大ピークＶＨと最小ピークＶＬとを順次検知する。そして最大ピークＶＨから最小ピークＶＬに至るまでの前半分のセンサ出力変化量ΔＶ１と、最小ピークＶＬから次の最大ピークＶＨに至るまでの後半分のセンサ出力変化量ΔＶ２との両方がＡより大きいとき、１波とカウントする。   For example, the ECU 20 sequentially detects the maximum peak VH and the minimum peak VL of the sensor output waveform as shown in FIG. The sensor output change amount ΔV1 in the first half from the maximum peak VH to the minimum peak VL and the sensor output change amount ΔV2 in the second half from the minimum peak VL to the next maximum peak VH are both greater than A. Sometimes it counts as one wave.

図示例では、最大ピークＶＨの到来時毎に波のカウントが行われ、時刻ｔ０からカウントが開始されている。時刻ｔ１で１波目が、時刻ｔ２で２波目がカウントされている。   In the illustrated example, the wave is counted every time the maximum peak VH arrives, and the count is started from time t0. The first wave is counted at time t1, and the second wave is counted at time t2.

次の時刻ｔ３では、時刻ｔ２の最大ピークＶＨから次の最小ピークＶＬまでの前半分のセンサ出力変化量がＡより大きいものの、その最小ピークＶＬから時刻ｔ３の最大ピークＶＨまでの後半分のセンサ出力変化量ΔＶ３がＡより小さいため、１波とカウントしない。   At the next time t3, the sensor output change amount of the first half from the maximum peak VH at time t2 to the next minimum peak VL is larger than A, but the latter half of the sensor from the minimum peak VL to the maximum peak VH at time t3. Since the output change amount ΔV3 is smaller than A, it is not counted as one wave.

時刻ｔ４では、両方のセンサ出力変化量がＡより小さいため、１波とカウントしない。   At time t4, since both sensor output change amounts are smaller than A, they are not counted as one wave.

時刻ｔ５では、時刻ｔ４の最大ピークＶＨから次の最小ピークＶＬまでの前半分のセンサ出力変化量ΔＶ４がＡより小さいため、その最小ピークＶＬから時刻ｔ５の最大ピークＶＨまでの後半分のセンサ出力変化量ΔＶ５がＡより大きいにも拘わらず、１波とカウントしない。   At time t5, since the sensor output change ΔV4 in the first half from the maximum peak VH at time t4 to the next minimum peak VL is smaller than A, the sensor output in the latter half from the minimum peak VL to the maximum peak VH at time t5. Although the change amount ΔV5 is larger than A, it is not counted as one wave.

時刻ｔ６では、両方のセンサ出力変化量がＡより大きいため、１波とカウントし、計３波目をカウントする。時刻ｔ７でも、両方のセンサ出力変化量がＡより大きいため、１波とカウントし、計４波目をカウントする。この後所定時間Ｔが経過し、図示例では所定時間Ｔの間に４波がカウントされている。この４（波）をＴで除してセンサ出力変動量Ｈｒが得られる。   At time t6, both sensor output change amounts are larger than A, so the first wave is counted and the third wave is counted. At time t7, both sensor output changes are larger than A, so the first wave is counted and the fourth wave is counted. Thereafter, a predetermined time T elapses, and four waves are counted during the predetermined time T in the illustrated example. This 4 (wave) is divided by T to obtain a sensor output fluctuation amount Hr.

この第２の例のセンサ出力変動量Ｈｒは、所定時間Ｔ当たりの波数であるといえるから、センサ出力周波数と言い換えることができる。   Since the sensor output fluctuation amount Hr of the second example can be said to be the wave number per predetermined time T, it can be rephrased as the sensor output frequency.

第２の例については次のような変形例も可能である。例えば、最大ピークＶＨから最小ピークＶＬまでのセンサ出力変化量でＡより大きいものを１波とカウントし、且つ、最小ピークＶＬから最大ピークＶＨまでのセンサ出力変化量でＡより大きいものを１波とカウントする。つまり最大ピークＶＨと最小ピークＶＬの間のセンサ出力変化量でＡより大きければ方向を問わず（片道でも）１波とカウントするものである。   The following modified example is also possible for the second example. For example, the sensor output change amount from the maximum peak VH to the minimum peak VL is counted as one wave, and the sensor output change amount from the minimum peak VL to the maximum peak VH is counted as one wave. And count. That is, if the sensor output change amount between the maximum peak VH and the minimum peak VL is larger than A, it is counted as one wave regardless of the direction (even one way).

センサ出力変動量Ｈｒの第３の例は、第２の例のようなセンサ出力周波数に、センサ出力振幅を加味して得られる値である。センサ出力振幅は、例えばカウントされた１波の最大ピークＶＨと最小ピークＶＬの差からなる。第２の例の基本例では二つの当該差が存在するが、これらのうちの一方を用いたり、両方の平均値を用いたりすることができる。代替的に、当該差から不感帯Ａを減じて得られる値をセンサ出力振幅としてもよい。   The third example of the sensor output fluctuation amount Hr is a value obtained by adding the sensor output amplitude to the sensor output frequency as in the second example. The sensor output amplitude is composed of, for example, a difference between the counted maximum peak VH and minimum peak VL. In the basic example of the second example, there are two differences, but one of these can be used, or the average value of both can be used. Alternatively, a value obtained by subtracting the dead zone A from the difference may be used as the sensor output amplitude.

これらセンサ出力周波数とセンサ出力振幅に基づき、図９に示すような所定のマップを用いて、センサ出力変動量Ｈｒが求められる。センサ出力周波数が大きいほど、またセンサ出力振幅が大きいほど、大きなセンサ出力変動量Ｈｒが得られる。なお、図中の破線円ａは、低Ｓ燃料且つ正常触媒の場合に得られるセンサ出力周波数とセンサ出力振幅の範囲を示す。触媒がＳ被毒したときには、図中の線ｂより大きいセンサ出力周波数とセンサ出力振幅が得られる。   Based on the sensor output frequency and the sensor output amplitude, the sensor output fluctuation amount Hr is obtained using a predetermined map as shown in FIG. The larger the sensor output frequency and the larger the sensor output amplitude, the larger the sensor output fluctuation amount Hr. In addition, the broken-line circle | round | yen in a figure shows the range of the sensor output frequency and sensor output amplitude obtained in the case of low S fuel and a normal catalyst. When the catalyst is poisoned with S, a sensor output frequency and sensor output amplitude larger than the line b in the figure are obtained.

さて、図１０には、図６（Ｃ）と同様のセンサ出力変動量Ｈｒの変化を示す。線ａは正常触媒且つ高Ｓ燃料の場合、線ｂは、正常触媒且つ低Ｓ燃料の場合、線ｃは劣化触媒且つ低Ｓ燃料の場合を示す。   FIG. 10 shows a change in the sensor output fluctuation amount Hr similar to that in FIG. Line a indicates a normal catalyst and high S fuel, line b indicates a normal catalyst and low S fuel, and line c indicates a deteriorated catalyst and low S fuel.

図中のプロットで示すように、センサ出力変動量Ｈｒの値が定期的に検出される。今回の検出値をＨｒi、前回の検出値をＨｒi-1で表すと、今回の増加率はＺi＝Ｈｒi−Ｈｒi-1で表される。増加率Ｚiは、今回のセンサ出力変動量Ｈｒiと前回のセンサ出力変動量Ｈｒi-1との差からなる。このように増加率Ｚは、前回から今回までの所定時間当たりのセンサ出力変動量Ｈｒの増加量に基づく値である。なお、図中の横軸の時間を積算吸入空気量に置き換えてもよいことは前述した通りである。 As shown by the plot in the figure, the value of the sensor output fluctuation amount Hr is periodically detected. This detection value Hr i, to represent the previous detection value Hr i-1, the rate of increase in current is expressed by Z i = Hr i -Hr i- 1. Increase Z i is composed of the difference between the sensor output variation Hr i-1 of this sensor output variation Hr i and the previous. Thus, the increase rate Z is a value based on the increase amount of the sensor output fluctuation amount Hr per predetermined time from the previous time to the current time. As described above, the time on the horizontal axis in the figure may be replaced with the integrated intake air amount.

図１１は、図１０の各プロットをセンサ出力変動量Ｈｒと増加率Ｚの関係で表したグラフである。   FIG. 11 is a graph showing the plots of FIG. 10 as a relationship between the sensor output fluctuation amount Hr and the increase rate Z.

正常触媒且つ低Ｓ燃料の場合だと、センサ出力変動量Ｈｒと増加率Ｚは破線円ｂで示すような低増加率かつ低センサ出力変動量の領域に止まる傾向にある。また劣化触媒且つ低Ｓ燃料の場合だと、センサ出力変動量Ｈｒと増加率Ｚは破線円ｃで示すような低増加率かつ高センサ出力変動量の領域に止まる傾向にある。   In the case of a normal catalyst and low S fuel, the sensor output fluctuation amount Hr and the increase rate Z tend to remain in the region of the low increase rate and the low sensor output fluctuation amount as shown by the broken line circle b. Further, in the case of the deteriorated catalyst and the low S fuel, the sensor output fluctuation amount Hr and the increase rate Z tend to remain in the region of the low increase rate and the high sensor output fluctuation amount as indicated by a broken line circle c.

その一方で、正常触媒且つ高Ｓ燃料の場合だと、図中に矢印ａおよびプロットで示すように、増加率Ｚは時間の経過と共に一旦上昇し、その後低下する傾向にある。またセンサ出力変動量Ｈｒは時間の経過と共に増加する傾向にある。   On the other hand, in the case of a normal catalyst and a high S fuel, the increase rate Z tends to increase once with time and then decrease as shown by arrows a and plots in the figure. Further, the sensor output fluctuation amount Hr tends to increase with the passage of time.

そこで本実施形態ではこれらの特性の違いを利用して上流触媒１１が硫黄被毒したか否かを判定する。基本的には、増加率Ｚが所定の被毒判定値Ｚｓよりも大きくなった場合に、上流触媒１１が硫黄被毒したと判定する。   Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not the upstream catalyst 11 has been poisoned with sulfur by utilizing the difference between these characteristics. Basically, when the increase rate Z becomes larger than a predetermined poisoning determination value Zs, it is determined that the upstream catalyst 11 is sulfur poisoned.

但しここでは、判定精度向上のため、増加率Ｚに加えセンサ出力変動量Ｈｒにも基づいて硫黄被毒判定を行う。すなわち、センサ出力変動量Ｈｒを検出するタイミング毎に増加率Ｚを算出し、当該タイミングにおける増加率Ｚとセンサ出力変動量Ｈｒとに基づき、上流触媒１１が硫黄被毒したか否かを判定する。   However, here, in order to improve the determination accuracy, the sulfur poisoning determination is performed based on the sensor output fluctuation amount Hr in addition to the increase rate Z. That is, the increase rate Z is calculated for each timing at which the sensor output fluctuation amount Hr is detected, and it is determined whether the upstream catalyst 11 has been poisoned with sulfur based on the increase rate Z and the sensor output fluctuation amount Hr at the timing. .

より具体的には、あるタイミングｉで今回のセンサ出力変動量Ｈｒiが検出されたら、これより１回前のタイミングｉ−１での前回のセンサ出力変動量Ｈｒi-1との差を求め、これを今回の増加率Ｚi＝Ｈｒi−Ｈｒi-1として算出する。次に、今回のセンサ出力変動量Ｈｒiに対応した被毒判定値Ｚｓiを、図１１に示すような形態で予めＥＣＵ２０に記憶されたマップから算出する。この被毒判定値Ｚｓiよりも今回の増加率Ｚiが大きければ上流触媒１１が硫黄被毒した旨の被毒判定を行い、そうでなければ上流触媒１１が硫黄被毒してない旨の正常判定を行う。このように被毒判定値Ｚｓはセンサ出力変動量Ｈｒに応じて可変設定される。 More specifically, obtains a difference between the previous sensor output variation Hr i-1 at a certain When timing i in this sensor output variation Hr i is detected, than this one time before the timing i-1 calculates this as increase Z i = Hr i -Hr i- 1 of this. Then, it calculates a present poisoning determination value Zs i of sensors corresponding to the output variation Hr i, from a map stored in advance in the ECU20 in the form as shown in FIG. 11. If the current increase rate Z i is greater than the poisoning determination value Zs i, a poisoning determination that the upstream catalyst 11 has been poisoned with sulfur is performed. If not, the upstream catalyst 11 has not been sulfur poisoned. Perform normal judgment. In this way, the poisoning determination value Zs is variably set according to the sensor output fluctuation amount Hr.

図１１に示すように、被毒判定値Ｚｓは、センサ出力変動量Ｈｒが大きくなるほど小さくなる傾向にある。センサ出力変動量Ｈｒの小なる領域では、ノイズ等の影響で増加率Ｚがばらつく傾向にある。図示例ではかかる領域で被毒判定値Ｚｓが大きくされているので、ノイズ等の影響で増加率Ｚが上昇した場合に誤って被毒と判定することを防止できる。これにより判定精度を向上できる。   As shown in FIG. 11, the poisoning determination value Zs tends to decrease as the sensor output fluctuation amount Hr increases. In the region where the sensor output fluctuation amount Hr is small, the increase rate Z tends to vary due to the influence of noise or the like. In the illustrated example, since the poisoning determination value Zs is increased in such a region, it can be prevented that the poisoning is erroneously determined when the increase rate Z increases due to the influence of noise or the like. Thereby, the determination accuracy can be improved.

勿論、センサ出力変動量Ｈｒを考慮せず増加率Ｚのみに基づいて判定を行ってもよい。すなわち、今回の増加率Ｚiを一定の被毒判定値Ｚｓと比較して判定を行ってもよい。 Of course, the determination may be made based only on the increase rate Z without considering the sensor output fluctuation amount Hr. That is, the determination may be performed by comparing the current increase rate Z i with a certain poisoning determination value Zs.

ところで本実施形態では、より安定した判定を行うため、上流触媒１１の上流側の排気空燃比（すなわち触媒前空燃比Ａ／Ｆｆ）の変動が所定変動量よりも少ない場合に、これを増加させるようアクティブ空燃比制御を実行する。   By the way, in this embodiment, in order to perform more stable determination, when the fluctuation of the exhaust air-fuel ratio on the upstream side of the upstream catalyst 11 (that is, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff) is smaller than a predetermined fluctuation amount, this is increased. The active air-fuel ratio control is executed.

すなわち、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの変動があまりに少ないと、その影響で、触媒がＳ被毒しているにも拘わらず触媒後空燃比Ａ／Ｆｒの変動が少なくなり、誤って正常と誤判定する虞がある。よって本実施形態ではかかる場合に敢えて触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの追加の変動を加えるべく、アクティブ空燃比制御を実行する。これにより誤正常判定を未然に防止し、安定した判定を行うことが可能となる。アクティブ空燃比制御の実行により、触媒劣化診断のときと同様、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆはストイキを境にリッチ・リーンと交互に且つ所定時間毎に切り換えられる。   That is, if the fluctuation of the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff is too small, the influence causes the fluctuation of the post-catalyst air-fuel ratio A / Fr to decrease even though the catalyst is poisoned with S. There is a risk of judging. Therefore, in this embodiment, active air-fuel ratio control is executed to add an additional change in the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff in such a case. As a result, erroneous normal determination can be prevented and stable determination can be performed. By executing the active air-fuel ratio control, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff is alternately switched between rich and lean at every predetermined time with the stoichiometric boundary as in the catalyst deterioration diagnosis.

触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの変動としては、通常のストイキ制御時に得られるような変動を少なくとも得られるようにする。ストイキ制御時であっても加減速等により実際の触媒前空燃比Ａ／Ｆｆはある程度変動するが、こうした場合の最小の変動レベルを少なくとも得られるようにする。この変動レベルを得られない場合、アクティブ空燃比制御を実行する。定常運転状態において触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの変動が殆ど起こらない場合があり、この場合にはアクティブ空燃比制御を実行して空燃比変動を強制的に付加する。   As the fluctuation of the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff, at least such fluctuation as obtained during normal stoichiometric control is obtained. Even during the stoichiometric control, the actual pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff varies to some extent due to acceleration and deceleration, etc., but at least the minimum variation level in such a case is obtained. If this fluctuation level cannot be obtained, active air-fuel ratio control is executed. In the steady operation state, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff may hardly fluctuate. In this case, active air-fuel ratio control is executed to forcibly add the air-fuel ratio fluctuation.

ＥＣＵ２０は、触媒前センサ１７により触媒前空燃比Ａ／Ｆｆを検出し、この検出値に基づき触媒前センサ１７の出力変動量Ｈｆを算出する。出力変動量Ｈｆは、次式（２）で表される演算周期毎の出力変動量ｄＨｆを逐次的に所定期間積算してなる値である。所定期間は、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆがストイキに対しリッチとなっている期間とリーンとなっている期間との合計期間（つまり１波の１周期）、またはその倍数である。   The ECU 20 detects the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff by the pre-catalyst sensor 17 and calculates the output fluctuation amount Hf of the pre-catalyst sensor 17 based on the detected value. The output fluctuation amount Hf is a value obtained by sequentially integrating the output fluctuation amount dHf for each calculation cycle expressed by the following equation (2) for a predetermined period. The predetermined period is a total period (that is, one cycle of one wave) of a period in which the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff is rich with respect to the stoichiometric period and a lean period, or a multiple thereof.

Figure 2014005797
Figure 2014005797

次いでＥＣＵ２０は、算出された出力変動量Ｈｆを所定の変動量しきい値Ｈｆｓと比較する。出力変動量Ｈｆが変動量しきい値Ｈｆｓ以上の場合、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆに十分な変動があるとみなして、アクティブ空燃比制御を実行しない。他方、出力変動量Ｈｆが変動量しきい値Ｈｆｓより少ない場合、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの変動が不足しているとみなして、アクティブ空燃比制御を実行する。これにより触媒前センサ１７の出力変動量Ｈｆが増加する。   Next, the ECU 20 compares the calculated output fluctuation amount Hf with a predetermined fluctuation amount threshold value Hfs. When the output fluctuation amount Hf is equal to or larger than the fluctuation amount threshold value Hfs, it is considered that there is a sufficient fluctuation in the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff, and the active air-fuel ratio control is not executed. On the other hand, when the output fluctuation amount Hf is smaller than the fluctuation amount threshold value Hfs, it is considered that the fluctuation of the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff is insufficient, and the active air-fuel ratio control is executed. As a result, the output fluctuation amount Hf of the pre-catalyst sensor 17 increases.

アクティブ空燃比制御の実行時には、触媒劣化診断とほぼ同様の方法で吸蔵および放出酸素量が逐次的に計測される。但しここでは所定の中間量までの酸素の吸蔵および放出しか行わず、飽和状態までの吸蔵、および完全な放出は行わない。所定の中間量の吸蔵および放出酸素量が計測された時点で、触媒後センサ１８の出力が反転しなくとも、空燃比の切り替えを行う。   When the active air-fuel ratio control is executed, the amount of occluded and released oxygen is sequentially measured in substantially the same manner as the catalyst deterioration diagnosis. Here, however, only occlusion and release of oxygen up to a predetermined intermediate amount are performed, and occlusion and saturation are not performed until saturation. Even when the output of the post-catalyst sensor 18 is not reversed at the time when a predetermined intermediate amount of occluded and released oxygen is measured, the air-fuel ratio is switched.

また酸素量計測に際しては、触媒前センサ１７により検出された触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの代わりに目標空燃比Ａ／Ｆｔを用いる（（１）式参照）。触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの検出値には、触媒前センサ１７の応答遅れ等に起因する遅れが存在するからである。   In measuring the amount of oxygen, the target air-fuel ratio A / Ft is used in place of the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff detected by the pre-catalyst sensor 17 (see equation (1)). This is because the detection value of the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff has a delay due to a response delay of the pre-catalyst sensor 17 or the like.

次に、本実施形態に係るＳ被毒判定ルーチンを図１２を参照して説明する。当該ルーチンはＥＣＵ２０により所定の演算周期τ（例えば４（ｍｓ））毎に繰り返し実行される。   Next, the S poison determination routine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The routine is repeatedly executed by the ECU 20 every predetermined calculation cycle τ (for example, 4 (ms)).

ステップＳ１０１では、所定の前提条件が成立したか否かが判断される。前提条件は例えば次の各条件が成立したときに成立する。
（１）上流触媒１１の触媒温度Ｔｃが所定温度（例えば７００℃）以下である。
（２）触媒前センサ１７および触媒後センサ１８が活性化している。
（３）エンジンが定常運転中である。
（４）ストイキ制御中である。 In step S101, it is determined whether a predetermined precondition is satisfied. The precondition is satisfied when, for example, the following conditions are satisfied.
(1) The catalyst temperature Tc of the upstream catalyst 11 is not higher than a predetermined temperature (for example, 700 ° C.).
(2) The pre-catalyst sensor 17 and the post-catalyst sensor 18 are activated.
(3) The engine is in steady operation.
(4) The stoichiometric control is in progress.

条件（１）に関し、触媒温度Ｔｃは、エンジン運転状態に基づきＥＣＵ２０により推定されるが、温度センサで直接検出してもよい。所定温度は、Ｓ被毒が起こり得る温度範囲の最大値として設定されるのが好ましい。   Regarding condition (1), the catalyst temperature Tc is estimated by the ECU 20 based on the engine operating state, but may be detected directly by a temperature sensor. The predetermined temperature is preferably set as the maximum value of the temperature range in which S poisoning can occur.

条件（２）は、ＥＣＵ２０によって推定される触媒前センサ１７および触媒後センサ１８の検出素子の温度が所定の活性温度域に入っている場合に成立する。   Condition (2) is established when the temperatures of the detection elements of the pre-catalyst sensor 17 and the post-catalyst sensor 18 estimated by the ECU 20 are within a predetermined activation temperature range.

条件（３）は、クランク角センサ１４の出力に基づいて計算されるエンジン回転数と、エアフローメータ５により検出される吸入空気量Ｇａとの所定時間中の変動幅がそれぞれ所定値以内に収まっている場合に成立する。通常、アイドル運転中には条件（３）が満たされる。   Condition (3) is that the fluctuation range of the engine speed calculated based on the output of the crank angle sensor 14 and the intake air amount Ga detected by the air flow meter 5 within a predetermined time is within a predetermined value. It is established if Usually, the condition (3) is satisfied during the idling operation.

前提条件が成立していない場合、今回のルーチンが終了される。他方、前提条件が成立した場合には、ステップＳ１０２において、触媒前センサ１７の検出値である触媒前空燃比Ａ／Ｆｆ、触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒ、および吸入空気量Ｇａの検出値それぞれの今回値Ａ／Ｆｆn、Ｖｒn、Ｇａnが取得される。 If the precondition is not satisfied, the current routine is terminated. On the other hand, if the precondition is satisfied, in step S102, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 18, and the detected value of the intake air amount Ga are detected by the pre-catalyst sensor 17, respectively. Current values A / Ff n , Vr n , and G n are acquired.

ステップＳ１０３では、時間をカウントするタイマの値ｔが演算周期τに等しい値だけカウントアップされる。   In step S103, the timer value t for counting time is counted up by a value equal to the calculation cycle τ.

ステップＳ１０４では、タイマ値ｔが所定時間Ｔ（例えば１０（ｓ））に達したか否か、すなわちｔ≧Ｔになった否かが判断される。達してなければ今回のルーチンが終了され、達していればステップＳ１０５に進む。   In step S104, it is determined whether the timer value t has reached a predetermined time T (for example, 10 (s)), that is, whether t ≧ T. If not reached, the current routine is terminated, and if reached, the process proceeds to step S105.

ステップＳ１０５では、タイマ値ｔが初期値のゼロから所定時間Ｔに達するまでの間に取得された触媒前空燃比Ａ／Ｆｆおよび吸入空気量Ｇａの値に基づき、触媒前センサ１７の出力変動量Ｈｆが算出される。そしてこの出力変動量Ｈｆが所定の変動量しきい値Ｈｆｓと比較される。   In step S105, the output fluctuation amount of the pre-catalyst sensor 17 is based on the values of the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff and the intake air amount Ga acquired until the timer value t reaches the predetermined time T from the initial value zero. Hf is calculated. The output fluctuation amount Hf is compared with a predetermined fluctuation amount threshold value Hfs.

出力変動量Ｈｆが変動量しきい値Ｈｆｓより小さい場合、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの変動が不足していたと事後的にみなされ、ステップＳ１１５に進んでアクティブ空燃比制御が実行される。そしてステップＳ１１６で、触媒後センサ１８の出力変動量Ｈｒ（センサ出力変動量Ｈｒ）の算出回数カウンタの値ｉが１だけカウントアップされる。その後ステップＳ１１４で、タイマ値ｔがゼロにクリアされ、ルーチンが終了される。   When the output fluctuation amount Hf is smaller than the fluctuation amount threshold value Hfs, it is considered afterwards that the fluctuation of the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff is insufficient, and the routine proceeds to step S115 and active air-fuel ratio control is executed. In step S116, the value i of the calculation number counter of the output fluctuation amount Hr (sensor output fluctuation amount Hr) of the post-catalyst sensor 18 is incremented by one. Thereafter, in step S114, the timer value t is cleared to zero and the routine is terminated.

他方、出力変動量Ｈｆが変動量しきい値Ｈｆｓ以上の場合、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆの変動が十分であったと事後的にみなされ、ステップＳ１０６に進んで、検出値としてのセンサ出力変動量の今回値Ｈｒiが、既に取得済みの触媒後センサ出力電圧Ｖｒのデータに基づいて算出される。そしてステップＳ１０７で、センサ出力変動量算出回数カウンタ値ｉが１だけカウントアップされる。 On the other hand, when the output fluctuation amount Hf is equal to or larger than the fluctuation amount threshold value Hfs, it is considered afterwards that the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff has sufficiently fluctuated, and the process proceeds to step S106 to change the sensor output fluctuation as the detected value. this value Hr i quantities are calculated already based on data acquired post-catalyst sensor output voltage Vr. In step S107, the sensor output variation calculation count counter value i is incremented by one.

次いで、ステップＳ１０８において、センサ出力変動量の１回前の前回値Ｈｒi-1の算出履歴の有無が判断される。当該履歴がない場合、ステップＳ１１４でタイマ値ｔがゼロにクリアされ、ルーチンが終了される。 Next, in step S108, it is determined whether or not there is a calculation history of the previous value Hri -1 one time before the sensor output fluctuation amount. If there is no history, the timer value t is cleared to zero in step S114, and the routine is terminated.

他方、当該履歴がある場合にはステップＳ１０９に進み、増加率の今回値Ｚi＝Ｈｒi−Ｈｒi-1が算出される。そしてステップＳ１１０で、被毒判定値の今回値Ｚｓiが、センサ出力変動量の今回値Ｈｒiに基づき図１１に示したようなマップから算出される。 On the other hand, if there is the history, the process proceeds to step S109, the current value Z i = Hr i -Hr i- 1 of the increase rate is calculated. In step S110, the current value Zs i poisoning determination value is calculated from the map shown in basis 11 to the current value Hr i sensor output variation.

次いでステップＳ１１１において、増加率の今回値Ｚiが被毒判定値の今回値Ｚｓiと比較される。増加率の今回値Ｚiが被毒判定値の今回値Ｚｓiより大きい場合、ステップＳ１１２に進み、上流触媒１１がＳ被毒した旨のＳ被毒判定が行われる。そしてステップＳ１１４でタイマ値ｔがクリアされ、ルーチンが終了される。 Next, in step S111, the current value Z i of the increase rate is compared with the current value Zs i of the poisoning determination value. When the current value Z i of the increase rate is larger than the current value Zs i of the poisoning determination value, the process proceeds to step S112, and the S poisoning determination that the upstream catalyst 11 is S poisoned is performed. In step S114, the timer value t is cleared and the routine is terminated.

他方、増加率の今回値Ｚiが被毒判定値の今回値Ｚｓi以下の場合、ステップＳ１１３に進み、上流触媒１１がＳ被毒していない旨の正常判定が行われる。そしてステップＳ１１４でタイマ値ｔがクリアされ、ルーチンが終了される。 On the other hand, when the current value Z i of the increase rate is equal to or less than the current value Zs i of the poisoning determination value, the process proceeds to step S113, and a normal determination that the upstream catalyst 11 is not S poisoned is performed. In step S114, the timer value t is cleared and the routine is terminated.

以上のルーチンが実行されたときの具体的な作動は次の通りである。前提条件成立下において、触媒前空燃比Ａ／Ｆｆn、触媒後センサ出力電圧Ｖｒnおよび吸入空気量Ｇａnが演算周期τ毎に繰り返し取得され、ＥＣＵ２０に順次記憶されていく（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。この取得および記憶はタイマ値ｔが所定時間Ｔに達するまで行われる（ステップＳ１０３）。 The specific operation when the above routine is executed is as follows. In the precondition satisfaction under the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff n, the post-catalyst sensor output voltage Vr n and the intake air amount Ga n is repeatedly obtained for each calculation period tau, are sequentially stored in the ECU 20 (steps S101, S102 ). This acquisition and storage are performed until the timer value t reaches a predetermined time T (step S103).

タイマ値ｔが所定時間Ｔに達すると、取得済みの触媒前空燃比Ａ／Ｆｆnおよび吸入空気量Ｇａnのデータに基づき、触媒前センサ１７の出力変動量Ｈｆが算出される（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。 When the timer value t reaches a predetermined time T, based on data acquired in the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff n and the intake air amount Ga n, the output variation amount Hf of the pre-catalyst sensor 17 is calculated (step S104, S105).

このセンサ出力変動量Ｈｆが変動量しきい値Ｈｆｓ以上の場合、取得済みの触媒後センサ出力電圧Ｖｒnに基づき、センサ出力変動量Ｈｒiが算出される（ステップＳ１０６）。そして算出回数カウンタ値ｉが１だけカウントアップされる（ステップＳ１０７）。 If the sensor output variation amount Hf of more variation threshold Hfs, based on the acquired post-catalyst sensor output voltage Vr n, the sensor output variation Hr i is calculated (step S106). Then, the calculation number counter value i is incremented by 1 (step S107).

次いでセンサ出力変動量の１回前の前回値Ｈｒi-1の算出履歴の有無が判断される（ステップＳ１０８）。当該履歴がある場合には、増加率Ｚiの算出と、被毒判定値Ｚｓiの算出とが行われ、上流触媒１１のＳ被毒の有無が判定される（ステップＳ１０８〜Ｓ１１３）。 Next, it is determined whether or not there is a calculation history of the previous value Hri -1 one time before the sensor output fluctuation amount (step S108). If there is such a history, the increase rate Z i and the poisoning determination value Zs i are calculated, and the presence or absence of S poisoning of the upstream catalyst 11 is determined (steps S108 to S113).

他方、当該履歴がない場合とは、前回にセンサ出力変動量Ｈｆが変動量しきい値Ｈｆｓ未満だったため、好適なセンサ出力変動量Ｈｒの値を得るべくアクティブ空燃比制御のみが実行され、センサ出力変動量の前回値Ｈｒi-1の算出が行われなかった場合である（ステップＳ１０５，Ｓ１１５）。この場合には１回前の前回値Ｈｒi-1が無いため、増加率Ｚiは算出されない。例えば２回前の前回値Ｈｒi-2を用いて今回の増加率Ｚiを算出するようなことはしない。時間間隔が倍になって真値より大きな増加率が算出されてしまうからである。例えば次回の検出タイミングｉ＋１において、次回値Ｈｒi+1と今回値Ｈｒiを用いて増加率Ｚi+1が算出される。 On the other hand, when there is no history, since the sensor output fluctuation amount Hf was less than the fluctuation amount threshold value Hfs last time, only the active air-fuel ratio control is executed to obtain a suitable value of the sensor output fluctuation amount Hr. This is a case where the previous value Hri -1 of the output fluctuation amount has not been calculated (steps S105 and S115). In this case, the increase rate Z i is not calculated because there is no previous value H r i−1 one time before. For example, the current increase rate Z i is not calculated by using the previous value Hri i two times before. This is because the time interval is doubled and an increase rate larger than the true value is calculated. For example, in the next detection timing i + 1, increase rate Z i + 1 is calculated using the next value Hr i + 1 between the present value Hr i.

このルーチンの説明から分かるように、図１０に示した各プロットは、所定時間Ｔ毎に検出されたセンサ出力変動量Ｈｒiのデータとすることができる。時間の代わりに積算吸入空気量を用いてもよいことは前述した通りである。すなわち、ステップＳ１０３で吸入空気量Ｇａを積算し、ステップＳ１０４で積算吸入空気量を所定のしきい値と比較してもよい。 As can be seen from the description of this routine, the plot shown in FIG. 10 may be a data of the detected sensor output variation Hr i at every predetermined time T. As described above, the integrated intake air amount may be used instead of the time. That is, the intake air amount Ga may be integrated in step S103, and the integrated intake air amount may be compared with a predetermined threshold value in step S104.

上記のルーチンは常時実行され、従って前提条件が成立している限り所定時間Ｔ毎にＳ被毒の有無が判断されることになる。よって実際にＳ被毒が発生した場合にこれを即座に検出することができる。   The above routine is always executed. Therefore, as long as the precondition is satisfied, the presence or absence of S poisoning is determined every predetermined time T. Therefore, when S poisoning actually occurs, this can be detected immediately.

ところで、本実施形態によれば、かかる硫黄被毒判定装置を備えた触媒劣化診断装置も提供される。そして硫黄被毒判定装置により上流触媒１１がＳ被毒したと判定された場合、触媒劣化診断装置は、診断を実行する触媒温度条件をより高温側に変更する。   By the way, according to the present embodiment, a catalyst deterioration diagnosis device including such a sulfur poisoning determination device is also provided. When the sulfur poisoning determination device determines that the upstream catalyst 11 has been poisoned with sulfur, the catalyst deterioration diagnosis device changes the catalyst temperature condition for executing the diagnosis to a higher temperature side.

すなわち、上流触媒１１がＳ被毒したと判定されてないとき、触媒劣化診断は、上述の前提条件（ステップＳ１０１）のうちの条件（２）〜（４）と、次の条件（１）’とが成立した場合に限って実行される。
（１）’上流触媒１１の触媒温度Ｔｃが所定の第１温度範囲内にある。第１温度範囲は例えば６００℃以上８５０℃以下の範囲である。 That is, when it is not determined that the upstream catalyst 11 has been poisoned with S, the catalyst deterioration diagnosis is performed based on the conditions (2) to (4) of the above-described preconditions (step S101) and the following condition (1) ′. It is executed only when and are satisfied.
(1) ′ The catalyst temperature Tc of the upstream catalyst 11 is within a predetermined first temperature range. The first temperature range is, for example, a range of 600 ° C. or higher and 850 ° C. or lower.

しかし、上流触媒１１がＳ被毒したと判定されたときには、条件（１）’が次の条件（１）”に変更される。
（１）”上流触媒１１の触媒温度Ｔｃが所定の第２温度範囲内にある。第２温度範囲は例えば７５０℃以上８５０℃以下の範囲である。 However, when it is determined that the upstream catalyst 11 has been poisoned with S, the condition (1) ′ is changed to the next condition (1) ″.
(1) “The catalyst temperature Tc of the upstream catalyst 11 is within a predetermined second temperature range. The second temperature range is, for example, a range of 750 ° C. to 850 ° C.

この例では、第１温度範囲のうち、６００℃以上７５０℃未満の低温側を実質的に診断禁止として、触媒温度条件をより高温側に厳しくしている。これにより、Ｓ被毒が起こりづらい高温条件でのみ触媒劣化診断を実行でき、Ｓ被毒の発生に起因する誤診断を未然に防止できる。そして同時に診断頻度をも確保することができる。   In this example, in the first temperature range, the low temperature side of 600 ° C. or more and less than 750 ° C. is substantially prohibited from diagnosis, and the catalyst temperature condition is made stricter on the high temperature side. Thereby, the catalyst deterioration diagnosis can be executed only under a high temperature condition in which S poisoning is difficult to occur, and the erroneous diagnosis due to the occurrence of S poisoning can be prevented in advance. At the same time, the diagnosis frequency can be secured.

なお上記の数値は一例であり、適宜変更可能である。また触媒温度条件の変更の仕方も他の方法が可能である。   In addition, said numerical value is an example and can be changed suitably. Also, other methods of changing the catalyst temperature condition are possible.

代替的に、硫黄被毒判定装置により上流触媒１１がＳ被毒したと判定された場合、触媒劣化診断装置は、診断を禁止する。これによりＳ被毒した上流触媒１１を誤って恒久的劣化とする誤診断を確実に防止できる。   Alternatively, if it is determined by the sulfur poisoning determination device that the upstream catalyst 11 has been poisoned by S, the catalyst deterioration diagnosis device prohibits the diagnosis. As a result, it is possible to reliably prevent misdiagnosis that erroneously causes the S-poisoned upstream catalyst 11 to be permanently deteriorated.

このように本実施形態の触媒劣化診断装置はＳ被毒による誤診断を防止できる。そのため、上流触媒１１において、Ｓ被毒影響分の酸素吸蔵能の余裕を貴金属（触媒成分３２）で確保する必要がなくなり、触媒の貴金属量を低減することができる。   Thus, the catalyst deterioration diagnosis apparatus of this embodiment can prevent erroneous diagnosis due to S poisoning. Therefore, in the upstream catalyst 11, it is not necessary to ensure the oxygen storage capacity for the S poisoning effect with the noble metal (catalyst component 32), and the amount of the noble metal in the catalyst can be reduced.

以上、本発明の実施形態について詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば内燃機関の用途や形式等は任意であり、自動車用以外であってもよいし、直噴式等であってもよい。上記の説明ではリーン側とリッチ側若しくは吸蔵側と放出側の一方のみしか説明していない箇所があるが、この一方に対する説明によって他方も理解されることが当業者にとって明らかであろう。   Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, various other embodiments of the present invention are conceivable. For example, the use and type of the internal combustion engine are arbitrary, and may be other than for automobiles, or may be a direct injection type or the like. In the above description, only one of the lean side and the rich side or the occlusion side and the discharge side has been described. However, it will be apparent to those skilled in the art that the description of one of the two can also be understood.

本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The present invention includes all modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

１ 内燃機関（エンジン）
５ エアフローメータ
６ 排気管
１１ 上流触媒
１２ インジェクタ
１７ 触媒前センサ
１８ 触媒後センサ
２０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） 1 Internal combustion engine
5 Airflow meter 6 Exhaust pipe 11 Upstream catalyst 12 Injector 17 Pre-catalyst sensor 18 Post-catalyst sensor 20 Electronic control unit (ECU)

Claims (6)

内燃機関の排気通路に配置された触媒が硫黄被毒したか否かを判定する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサを備え、該触媒後センサの出力変動量を定期的に検出し、該検出された触媒後センサ出力変動量の時間または積算吸入空気量に対する増加率を算出し、該増加率に基づき、前記触媒が硫黄被毒したか否かを判定する
ことを特徴とする硫黄被毒判定装置。 An apparatus for determining whether or not a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine has been poisoned with sulfur,
A post-catalyst sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst, periodically detecting an output fluctuation amount of the post-catalyst sensor, and a time of the detected post-catalyst sensor output fluctuation amount or an integrated intake air amount A sulfur poisoning determination device characterized by calculating an increase rate with respect to the catalyst and determining whether or not the catalyst is sulfur poisoned based on the increase rate. 前記触媒の上流側の排気空燃比を検出する触媒前センサを備え、前記触媒前センサの出力変動量が所定変動量よりも少ない場合に、該触媒前センサの出力変動量を増加させるようアクティブ空燃比制御を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の硫黄被毒判定装置。 A pre-catalyst sensor that detects an exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst, and when the output fluctuation amount of the pre-catalyst sensor is less than a predetermined fluctuation amount, The sulfur poisoning determination apparatus according to claim 1, wherein fuel ratio control is executed. 前記触媒後センサ出力変動量を検出するタイミング毎に前記増加率を算出し、該タイミングにおける前記触媒後センサ出力変動量と前記増加率とに基づき、前記触媒が硫黄被毒したか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の硫黄被毒判定装置。 The increase rate is calculated at each timing of detecting the post-catalyst sensor output fluctuation amount, and it is determined whether or not the catalyst is sulfur-poisoned based on the post-catalyst sensor output fluctuation amount and the increase rate at the timing. The sulfur poisoning determination apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記増加率が、所定の時間または積算吸入空気量当たりの前記触媒後センサ出力変動量の増加量に基づく値である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の硫黄被毒判定装置。 4. The sulfur coverage according to claim 1, wherein the increase rate is a value based on an increase amount of the post-catalyst sensor output fluctuation amount per predetermined time or integrated intake air amount. Poison determination device. 前記増加率が所定の判定値よりも大きい場合に、前記触媒が硫黄被毒したと判定する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の硫黄被毒判定装置。 The sulfur poisoning determination apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the catalyst is determined to be sulfur poisoned when the increase rate is greater than a predetermined determination value. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の硫黄被毒判定装置を備え、前記触媒の恒久的劣化の有無を診断する触媒劣化診断装置であって、
前記硫黄被毒判定装置により前記触媒が硫黄被毒したと判定された場合、前記診断を実行する触媒温度条件をより高温側に変更するか、または前記診断を禁止する
ことを特徴とする触媒劣化診断装置。 A catalyst deterioration diagnosis device comprising the sulfur poisoning determination device according to any one of claims 1 to 5 and diagnosing the presence or absence of permanent deterioration of the catalyst,
When the sulfur poisoning determination device determines that the catalyst is sulfur poisoned, the catalyst temperature condition for executing the diagnosis is changed to a higher temperature side, or the diagnosis is prohibited. Diagnostic device.
JP2012143032A 2012-06-26 2012-06-26 Sulfur poisoning determination device Pending JP2014005797A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012143032A JP2014005797A (en) 2012-06-26 2012-06-26 Sulfur poisoning determination device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012143032A JP2014005797A (en) 2012-06-26 2012-06-26 Sulfur poisoning determination device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014005797A true JP2014005797A (en) 2014-01-16

Family

ID=50103735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012143032A Pending JP2014005797A (en) 2012-06-26 2012-06-26 Sulfur poisoning determination device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014005797A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105317511A (en) * 2014-07-23 2016-02-10 丰田自动车株式会社 Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
CN113027581A (en) * 2021-03-31 2021-06-25 潍柴动力股份有限公司 Method and device for detecting sulfur poisoning of SCR (Selective catalytic reduction) catalyst

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105317511A (en) * 2014-07-23 2016-02-10 丰田自动车株式会社 Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
US9599055B2 (en) 2014-07-23 2017-03-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
CN113027581A (en) * 2021-03-31 2021-06-25 潍柴动力股份有限公司 Method and device for detecting sulfur poisoning of SCR (Selective catalytic reduction) catalyst
CN113027581B (en) * 2021-03-31 2022-01-25 潍柴动力股份有限公司 Method and device for detecting sulfur poisoning of SCR (Selective catalytic reduction) catalyst

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5293885B2 (en) Catalyst abnormality diagnosis device
JP5273297B2 (en) Catalyst abnormality diagnosis device
JP5062529B2 (en) Apparatus and method for diagnosing catalyst degradation
US20100083635A1 (en) Catalyst monitoring system and catalyst monitoring method
JP2008175181A (en) Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine
US20090145109A1 (en) Catalyst degradation diagnosis device and diagnosis method for internal combustion engine
JP2010185371A (en) Catalyst deterioration diagnostic device
WO2010119554A1 (en) Device for diagnosing catalyst abnormality
JP5229628B2 (en) Catalyst deterioration diagnosis device
JP5494571B2 (en) Fuel property determination device and catalyst abnormality diagnosis device provided with the same
JP5212826B2 (en) Catalyst abnormality diagnosis device
JP2008175134A (en) Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine
JP2012219803A (en) Fuel property determining device and catalyst abnormality diagnostic device
JP2009127597A (en) Catalyst degradation diagnostic device
JP2010159701A (en) Catalyst deterioration diagnostic device
JP2009036172A (en) Catalyst-degradation diagnostic system for internal combustion engine
JP2014005797A (en) Sulfur poisoning determination device
JP2010255490A (en) Catalyst abnormality diagnostic device
JP2012031761A (en) Catalyst abnormality diagnostic device
JP4853792B2 (en) Catalyst deterioration diagnosis device
WO2013157048A1 (en) Catalyst anomaly diagnosis device
JP2010168923A (en) Catalyst degradation diagnostic device
JP2009215924A (en) Fuel property determination device and catalyst deterioration diagnostic device having the same
JP2011231626A (en) Device for diagnosis of catalyst abnormal condition
JP5088632B2 (en) Catalyst deterioration diagnosis device