JP4635365B2

JP4635365B2 - 排気浄化触媒の劣化判定装置

Info

Publication number: JP4635365B2
Application number: JP2001112481A
Authority: JP
Inventors: 公二郎岡田; 保樹田村; 拓也岡本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: JP2002309927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関にそなえられた排気浄化触媒の劣化判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の排気ガスを浄化するシステムとして、三元触媒が広く知られている。このような三元触媒では、耐久劣化とともに、ＮＯ_X浄化効率が悪化する。特に、排気系にＦＣＣ（フロント触媒）及びＵＣＣ（床下触媒）が取り付けられている場合、あるいは、排気系にＭＣＣ（エキマニ触媒）及びＵＣＣ（床下触媒）が取り付けられている場合には、ＮＯ_X浄化効率の悪化が顕著に現れる。
【０００３】
空燃比の平均値（以下、平均Ａ／Ｆという）を調整すると、ＮＯ_X，ＣＯ，ＴＨＣをいずれも浄化性能を良好な状態にすることができるが、最適Ａ／Ｆはその許容範囲が狭く、触媒の劣化状態によっても異なるため、予めマップ等で求めることは困難である。例えば、劣化状態の異なる触媒では、ＮＯ_Xを最も効率良く浄化する平均Ａ／Ｆも異なるものとなる。
【０００４】
これは主に以下の理由による。すなわち、リッチ雰囲気でＣＯが流入するが、酸素がほとんど存在しないため触媒のＣＯ被毒が起こり、触媒性能が低下するのである。ＣＯ被毒は、ＣＯ吸着とＣＯ脱離（あるいは酸化）などの微妙なバランスによって起こり、また触媒の劣化状態によってＣＯ被毒状態が異なる。
また、下式に示すように、ＣＯ被毒以外にもＣｅの不活性（ＣｅＯ₂＋ＣＯ→Ｃｅ₂Ｏ₃＋ＣＯ₂）による水性ガス反応の不活性によりＮＯ_X浄化効率が低下する場合がある。
【０００５】
ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂＋ＣＯ₂
２ＮＯ＋２Ｈ₂→Ｎ₂＋２Ｈ₂Ｏ
これら還元雰囲気で触媒性能が劣化することを以下、還元被毒という。
特に、ガソリン筒内直接噴射エンジン等のリーンバーンエンジンにおいては、リーン運転時に三元触媒はＮＯ_X浄化効率が低下するため、ＮＯ_X浄化効率の悪化の影響が大きく、ＮＯ_X排出量の低減が課題となり、リーン連転時のＮＯ_X排出量低減のために、例えば吸蔵型ＮＯ_X触媒等のＮＯ_X触媒を三元触媒に加えて装着する技術が開発されている。もちろんこのようなＮＯ_X触媒も耐久劣化する。
【０００６】
このように三元触媒や吸蔵型ＮＯ_X触媒等の排気浄化触媒が劣化すると排気浄化能力が低下してしまうので、触媒が劣化したら（排気浄化能力が低下したら）エンジンチェックランプの点灯等によって運転者に警告して触媒の交換等を行なう必要が生じる。無駄なく適切に排気浄化触媒を管理するためには、触媒劣化の検出することが必要になる。
【０００７】
従来の一般的な触媒劣化の検出方法としては、触媒の上流側と下流側とにそれぞれＯ₂センサ（酸素濃度センサ）を装着して、このＯ₂センサの振幅あるいは周波数を比較する方法が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の一般的な触媒劣化の検出方法では、触媒の上流側と下流側との両方にＯ₂センサが必要となる。空燃比をＯ₂フィードバック制御する場合は触媒の上流側にＯ₂センサがそなえられるが、Ａ／Ｆ強制変調制御等によりＡ／Ｆ制御する場合は触媒上流のＯ₂センサは不要であり、この場合には、触媒劣化検出のためだけに触媒上流に新たにＯ₂センサを設けなくてはならず、コスト増を招くことになる。
【０００９】
また、上述のような従来の一般的な方法では、上流側と下流側の二つのＯ₂センサ信号を同時に比較して使用するため、上流側のセンサも下流側のセンサと同じ信号レベルで、触媒劣化検出に対応した精度の良いセンサでないと、誤判定を招くおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、Ｏ₂センサ等の排気センサを複数要することなく、低コストで簡素なシステムにより内燃機関の排気浄化触媒の劣化を検出することができるようにした、排気浄化触媒の劣化判定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の排気浄化触媒の劣化判定装置では、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒の上流側の排気空燃比を、空燃比制御手段により周期的に変動させ、触媒下流に設けられた排気センサにより上記触媒下流の排気空燃比に相関する状態量を検出して、触媒劣化判定手段により、上記空燃比制御手段が、上記触媒下流の排気空燃比が還元雰囲気となるように上記上流側の排気空燃比を周期的に変動させている運転状態において、上記排気センサの出力に基づき、上記触媒下流の排気空燃比が上記触媒を還元被毒可能とする所定の還元雰囲気であると判定される時に上記排気センサの出力の振幅の大きさにより上記触媒の劣化状態を判定するように構成する。これにより、複数の排気センサを必須とすることなく低コストで簡素なシステムにより触媒の劣化を判定できるようになる。
上記空燃比制御手段は、上記上流側の排気空燃比の周期的な変動を、オープンループ制御と、上記排気センサの出力に基づくフィードバック制御とのいずれかによって、実行することが好ましい。
上記触媒劣化判定手段は、上記排気センサの出力値の変化が所定値以上であるか、又は、上記排気センサの出力値が所定値以上であるかによって、上記触媒が還元被毒可能な状態にあるかを判定し、上記触媒が還元被毒可能な状態にあると上記触媒下流の排気空燃比が所定の還元雰囲気であると判定することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
まず、第１実施形態にかかる排気浄化触媒の劣化判定装置について説明する。
図１に示すように、本装置はここでは筒内噴射型内燃機関に適用されている。この筒内噴射型内燃機関について簡単に説明すると、燃焼室１には、吸気弁４を介して吸気通路２が接続され、また、排気弁５を介して排気通路３が接続されている。
【００１２】
また、吸気通路２には、エアクリーナ２ａ,吸入空気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）２ｂ，吸入空気量を制御するスロットル弁２ｃ，スロットル弁２ｃの開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）２ｄなどが設けられている。また、排気通路３には、排気浄化触媒としての三元触媒（以下、単に触媒とも言う）６が設けられており、触媒６の下流側には、排気中のＯ₂濃度を検出するＯ₂センサ（排気センサ）３ａ等が設けられている。また、図示はしないが触媒６の上流側にもＯ₂センサが設けられている。
【００１３】
また、燃焼室１には、インジェクタ８が燃焼室１へ燃料を直接噴射すべくその開口を燃焼室１に臨ませて配置されている。このような構成により、スロットル弁２ｃの開度に応じエアクリーナ２ａを通じて吸入された空気が、吸気通路２及び吸気弁４を介して燃焼室１内に吸入され、ＥＣＵ（制御手段）２０からの信号に基づいてインジェクタ８から噴射された燃料と混合されるようになっている。そして、燃焼室１内で点火プラグ７を適宜のタイミングで点火させて混合気を燃焼させたのち、燃焼室１内から排気弁５を介して排気通路３へ排気ガスが排出され、触媒６で浄化されてから図示しないマフラで消音されて排出されるようになっている。
【００１４】
なお、このエンジンには、上述のＡＦＳ２ｂ，ＴＰＳ２ｄ，Ｏ₂センサ３ａ，触媒温度センサ３ｂのほかに、例えば、クランクシャフト９に付設されたクランク角検出装置９ａや、シリンダブロック内のウォータジャケット１ｂ内に挿設されエンジンの冷却水温を検出する冷却水温センサ１ｃ等の種々のセンサが設けられており，これらのセンサからの検出情報がＥＣＵ２０へ送られるようになっている。
【００１５】
ここで、筒内噴射エンジンでは、燃焼室１内で吸入空気を縦渦流（逆タンブル流）として生成することにより、点火プラグ７近傍に少量の燃料を集めて層状燃焼させ、混合気全体としては極めてリーンな空燃比での燃焼（希薄燃焼）が可能に構成されており、燃料噴射の態様として、ストイキオよりもリーンな空燃比下で運転を行なうリーン運転モードと、空燃比が理論空燃比（ストイキオ）近傍となるように、触媒６の上流側のＯ₂センサ（図示省路）からの検出情報等に基づいてフィードバック制御を行なうストイキオ運転モードと、ストイキオよりもリッチな空燃比で運転を行なうリッチ運転モードとが設けられている。
【００１６】
そして、このような運転モードの選択は、ＥＣＵ２０により運転状態に応じて行なわれる。つまり、ＥＣＵ２０は、ＴＰＳ２ｄ及びクランク角検出手段９ａの検出情報に基づきエンジン負荷Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅ（運転状態）を計算し、この運転状態に応じてエンジンの運転モードを設定するようになっており、エンジン負荷Ｐｅ及びエンジン回転速度Ｎｅが大きくなるほど、リーン運転，ストイキオ運転，リッチ運転の順に運転モードを設定するようになっている。
【００１７】
次に、本装置の要部構成について説明すると、
上記のＥＣＵ２０には触媒６の上流の排気空燃比Ａ／Ｆを周期的に変動させる空燃比制御手段２０１と、触媒６の劣化状態を判定する触媒劣化判定手段２０２とが設けられている。そして、触媒劣化判定手段２０２では、Ｏ₂センサ（排気センサ）３ａからの検出情報に基づいて、触媒６の下流の排気空燃比が所定の還元雰囲気であると判定された時に上記Ｏ₂センサ３ａからの出力の振幅の大きさに応じて触媒６の劣化状態を判定する。
【００１８】
なお、触媒６の下流側の排気センサ３ａとしてはＯ₂センサに限定されるものではなく、触媒６の下流の排気空燃比に相関する状態量を検出するセンサであればＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）やＨ₂センサ，ＨＣセンサ等のガスセンサを適用してもよい。
ここで、図２は触媒６が還元被毒（ＣＯ被毒）したとき（即ち、触媒が劣化したとき）のＯ₂センサ３ａの出力値及び触媒下流の排気空燃比を示す図である。図中において線ａはＮＯ_X排出量（ｐｐｍ）、線ｂはＯ₂センサ３ａの出力値（Ｖ）、線ｃは触媒６の下流における排気空燃比である。
【００１９】
この図からも、触媒６の還元被毒（ＣＯ被毒）の度合い（即ち、触媒の劣化の度合い：触媒の劣化レベル）は、触媒下流のＯ₂センサ値又は排気空燃比に対応していることがわかる。
本発明はこのような点に着目したものである。つまり、触媒６の上流の排気空燃比を周期的に変動させている運転状態〔例えば、触媒６の上流のＯ₂センサ（図示省路）からの検出情報に基づいてフィードバック制御を行なうストイキオ運転モード時〕において、触媒６の下流の排気空燃比が所定の還元雰囲気であるとき、Ｏ₂センサ３ａの出力（又は、排気空燃比）の振幅は、触媒の劣化レベルに対応していることになるので、この振幅の大きさにより触媒６の劣化状態を判定する。
【００２０】
なお、空燃比制御手段２０１は、触媒上流の排気空燃比に相関する状態量を検出する排気センサ（上述した図示しないＯ₂センサ）と触媒下流に設けられたＯ₂センサ３ａとの出力に基づいて空燃比をストイキオ近傍にフィードバック制御するようにしても良い。
本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置は上述のように構成されているので、以下の条件が成立すると、図３に示すようなフローチャートに基づいて空燃比が制御される。まず、制御実行条件について説明すると、排気空燃比が振幅（パータベーション）していることが前提となる。パータベーションは、触媒６の上流側Ｏ₂センサ又は下流側Ｏ₂センサ３ａの出力値をフィードバックしても良いし、Ｏ／Ｌ（オープンループ制御）で行なってもよい。
【００２１】
そして、上記の条件が成立すると、ステップＳ１においてＯ₂センサ３ａからの情報によりＯ₂センサ値の振幅及びＯ₂センサ値の変化（変化率）が取り込まれる。
Ｏ₂センサ値の振幅は、（Ｏ₂センサ出力値の最大値−Ｏ₂センサ出力値の最小値）として求めることができる。この振幅は１サイクル毎に求めても良いし、所定期間（又は所定サイクル間）の最大値あるいは平均値としてもよい。
【００２２】
また、Ｏ₂センサ値の変化は、所定期間（又は所定サイクル間）の変化量として求めてもよいし、あるいは、所定期間（又は所定サイクル間）の平均的なＯ₂センサ値の変化量として求めてもよい。平均的なＯ₂センサ値としては、例えばフィルタリングした値、又は移動平均した値を用いることができる。または、所定区間（所定期間×所定回数）の平均変化量としてもよい。
【００２３】
さらには、Ｏ₂センサ変化は下式により求めても良い。
【００２４】
【数１】

なお、上記最大値，最小値及びＯ₂センサ変化は１サイクル毎に求めても良いし、所定期間（又は所定サイクル間）の最大値あるいは平均値としてもよい。
【００２５】
次に、ステップＳ２に進み、Ｏ₂センサ出力値の変化が所定値１／所定値２（所定値１≧所定値２）よりも大きいか否かが判定される。この判定は、リーン運転以外の運転状態（ｗ／ｏリーン）後、Ｏ₂センサ値の変化が所定値１よりも大きくなって、その後所定値２以下となったか否かを判断するものであり、還元被毒可能な状態となったか否かを判定するものである。Ｏ₂センサ出力値の変化が所定値１／所定値２よりも大きいと、還元被毒可能な状態となったとする。そして、還元被毒可能な状態が検出されなければ、それ以降の制御は実行されない。
【００２６】
なお、上記の判定手法に代えて、Ｏ₂センサ出力値＞所定値（例えば、０．５５Ｖ）か否かを判定してもよい。この場合、Ｏ₂センサ出力値＞所定値ならば還元被毒可能な状態（即ち、還元雰囲気）となったと判定する。
上記ステップＳ２でＹＥＳの場合、ステップＳ４に進み、Ｏ₂センサ３ａの感度が判定され、感度が高いと判定されるとリターンし、そうでなければステップＳ６に進む。
【００２７】
ここで、例えばＯ₂センサ出力値＞所定値（例えばO.６Ｖ）であれば、感度が高いと判定される。これは、センサにもよるが、多くの場合、Ｏ₂センサ出力値が所定値（例えばO.６Ｖ）以下では、空燃比に対するＯ₂センサ出力値の変化量が上記所定値以上とでは大きく異なる〔すなわち、空燃比に対するＯ₂センサ出力値の特性が線形ではなく所定値（例えば０．６Ｖ）近傍を境に異なる〕ことから、振幅値を同一レベルでは比較制御できないためである。
【００２８】
なお、上記所定値は、Ｏ₂センサ３ａの劣化度合いに応じて補正してもよい。また、Ｏ₂センサ３ａの出力値に応じてＯ₂センサ振幅を補正する場合〔例えば振幅＝実振幅＊補正係数（Ｏ₂センサ出力のマップより設定される）〕、あるいは、ストイキオ近傍のＯ₂センサ感度（出力ｖｓＡ／Ｆ）特性が略均一の場合は、ステッブＳ４を省略しても良い。
【００２９】
また、ステップＳ４からステップＳ６に進んだ場合には、Ｏ₂センサ振幅が所定値３よりも大きいか否かが判定されて、所定値３よりも大きければステップＳ３に進んで触媒劣化判定が行なわれる。
また、Ｏ₂センサ振幅が所定値３以下の場合には、ステップＳ６からステップＳ７に進み、Ｏ₂センサ変化が正の所定値４よりも大きいか否かが判定される。ここで、Ｏ₂センサ変化が所定値４よりも大きければ、やはりステップＳ３に進んで触媒劣化判定が行なわれる。
【００３０】
また、Ｏ₂センサ変化が所定値４以下の場合には、リターンする。
また、上記のステップＳ６，ステップＳ７は上記の順番に限定されるものではなく、適宜入れ替えてもよい。
また、ステップＳ２に直列に触媒温度（又は排気温度）の高温判定（触媒温度が所定温度以上であるかどうかの判定）を実行するようにすることでさらに精度が向上する。これは、触媒温度（触媒の活性度合）によって還元被毒レベルとＯ₂センサ３ａの出力値との関係も異なってくるためである。この時の触媒温度は、触媒温度センサ３ｂによって検出した値を基に求めればよい。
【００３１】
以上詳述したように、本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、触媒６の上流の排気空燃比が周期的に変動している状態で触媒６の下流の排気空燃比が所定の還元雰囲気であるときのＯ₂センサ３ａの出力値の振幅は、触媒６の還元被毒レベルに対応していることに着目して、この振幅の大きさにより正確に触媒６の劣化を検出できるという利点がある。
【００３２】
なお、上述の判定制御において、パータベーション時の燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）は、トルク差が生じないように設定してもよい。例えば、空燃比を矩形波でパータベーションする場合、第１Ａ／Ｆ（リーン側）と第２Ａ／Ｆ（リッチ側）とをトルク差が生じないように予め設定する。この場合、点火時期の変更等の制御を併用しても良い。
【００３３】
また、このときの排気空燃比をＡＦ１，ＡＦ２とし、ＡＦ１をリーン側，ＡＦ２をリッチ側とした場合、ＡＦ１−理論空燃比＞理論空燃比−ＡＦ２となるように、すなわち、理論空燃比からの還元雰囲気化度合いよりも酸化雰囲気化度合いを大きくするのが好ましい。また、三角波でパータベーションする場合も同様である。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置について説明すると、この第２実施形態は、上記第１実施形態に対して判定制御のステップの一部のみが異なっている。したがって、以下では、第１実施形態と異なる部分について着目して説明する。
図４に示すように、本第２実施形態では制御が簡略化されており、実質的には、第１実施形態のステップＳ７が省略されたものである。すなわち、ステッブＳ１１でエンジンの運転状態がリーン運転時以外（ｗ／ｏリーン）であると判定されると、ステップＳ１２に進んで、Ｏ₂センサ値が判定値１（例えば０．６Ｖ）よりも大きいか否かが判定される。このとき、判定値１よりも小さければリターンし、そうでなければ、ステップＳ１４に進む。つまり、Ｏ₂センサ出力値の大きさから還元被毒可能な状態（即ち、還元雰囲気）にあるか否かを判定しており、Ｏ₂センサ出力値＞所定値ならば還元被毒可能な状態（即ち、還元雰囲気）となったと判定し、ステップＳ１４に進む。
【００３５】
また、ステップＳ１４に進むと、Ｏ₂センサ３ａの振幅値が算出される。このとき、振幅値はリアルタイム値を用いても良いし、平均的な値を用いてもよい。そして、ステップＳ１５に進み、Ｏ₂センサ振幅が所定値よりも大きいか否かが判定されて所定値よりも大きければ、ステップＳ１６に進み触媒劣化と判定する。
【００３６】
そして、このような構成により、本発明の第２実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置では、上述の第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明の実施形態は、上述のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
また、例えば、複数の触媒が排気系に設置されている場合には、各触媒のうち、触媒の下流に少なくとも１つ以上のＯ₂センサを設けて本発明を適用すればよい。
【００３７】
上記実施形態では、触媒上流のＯ₂センサの検出値に基づいて空燃比をＯ₂フィードバック制御して、排気空燃比を周期的に変動させているが、Ａ／Ｆ強制変調制御等によりＡ／Ｆ制御する場合は触媒上流のＯ₂センサを用いずに排気空燃比を周期的に変動させることもできる。この場合、触媒上流のＯ₂センサを要しないで触媒の劣化判定を行うことのできる本装置のコスト上のメリットをより有効に発揮することができる。
【００３８】
また、上記実施形態のように触媒の上流のＯ₂センサを使用し空燃比をＯ₂フィードバック制御して排気空燃比を周期的に変動させる場合でも、上流のＯ₂センサは、触媒劣化検出に使用する必要はなく、排気空燃比を周期的に変動させるのに用いるだけなので、必要最低限の精度の先さでよく、より簡素化されたセンサを使用することができる。これによって、システムの簡素化とともにコスト低減にもつなげることができる。
【００３９】
なお、触媒下流Ｏ₂センサが２つ以上ある場合には、運転条件によって使用するＯ₂センサを切り換えるようにしても良い。
また、本装置を適用しうる排気浄化触媒は、上記実施形態のような三元触媒だけでなく、吸蔵型ＮＯ_X触媒にも適用することができる。
例えば、図５（ａ）に示すように、ＵＣＣ（床下触媒）として、触媒ケース内に上流側から三元触媒６ａ，吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｂ，三元触媒６ｃの順に設置された構成のものにおいて、上流側の三元触媒６ａ及び吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｂの劣化を判定するには、吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｂの直下流側（下流側の三元触媒６ｃよりも上流側）に触媒下流Ｏ₂センサ３ａを設置して、この触媒下流Ｏ₂センサ３ａの検出情報を利用して上記実施形態と同様に判定することができる。
【００４０】
また、例えば、図５（ｂ）に示すように、ＵＣＣ（床下触媒）として、触媒ケース内に上流側から吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｂ、三元触媒６ｃが設置されたものにおいて、吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｂの劣化を判定するには、吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｂの直下流側（下流側の三元触媒６ｃよりも上流側）に触媒下流Ｏ₂センサ３ａを設置すればよい。
【００４１】
なお、吸蔵型ＮＯ_X触媒のＮＯ_X吸蔵能力の劣化を検知するメカニズムは、次のようなものであると推定される。吸蔵型ＮＯ_X触媒に把持している貴金属の劣化により酸化機能(三元機能)が劣化してくると、ＮＯをＮＯ₂へ酸化する機能も劣化し、吸蔵型ＮＯ_X触媒は吸蔵剤(バリウム，カリウム，ナトリウム等のアルカリ金属，アルカリ土類鋼)にＮＯ_Xを吸蔵できなくなる。これは、吸蔵型ＮＯ_X触媒はＮＯをＮＯ₂の形にしてから吸蔵剤に吸蔵するためである。そのため、上記実施形態と同様に三元触媒の三元機能（酸化機能）の劣化を検出する方法と同じ方法で、吸蔵型ＮＯ_X触媒のＮＯ_X吸蔵能力の劣化を検出できる。
【００４２】
さらに、図５（ｂ）に示すように、このＵＣＣ（床下触媒）の上流側に、ＦＣＣ（フロント触媒）６ｄ又はＭＣＣ（エキマニ触媒）６ｅをそなえたものでは、触媒温度センサ３ｂをＦＣＣ（フロント触媒）６ｄ又はＭＣＣ（エキマニ触媒）６ｅの上流側に設置してもよい。
また、例えば、図５（ｃ）に示すように、ＵＣＣ（床下触媒）として、触媒ケース内に上流側から三元触媒６ｃ、三元触媒機能一体型吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｆをそなえたものにおいて、三元触媒６ａ及び三元触媒機能一体型吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｆの劣化を判定するには、三元触媒機能一体型吸蔵型ＮＯ_X触媒６ｆの直下流側に触媒下流Ｏ₂センサ３ａを設置すればよい。
また、よリ確実に触媒の劣化を判定するために、一旦、還元被毒からの再生を行った後に、触媒の劣化判定を行うようにしてもよい。具体的には、第１実施形態においては、ステップＳ３の前に、まず排気空燃比をリーン方向に補正し、触媒の還元被毒からの再生を試みる。その後に、ステップＳ３において触媒劣化判定を行い、触媒劣化と判定されなければ再生により還元被毒は解消したということであり、還元被毒度合いはまだ大きくなく触媒劣化度合いは小さいと考え、そのままリターンヘ戻る。一方、ステップＳ３において触媒劣化と判定されれば、再生によっても還元被毒は解消しなかったということであり、還元被毒度合いは大きく確実に触媒劣化と判断できる。同様に、第２実施形態においては、ステップＳ１６の前で、一旦、排気空燃比のリーン化補正を行った後に、触媒劣化判定を行えばよい。
【００４３】
また、還元被毒の影響が大きい触媒の上流にさらに触媒が配置されている場合には、上流触媒として酸素ストレージ能力がない、もしくは弱い触媒を用い、下流の触媒に対しては酸素ストレージ能力を強化するように構成すると、排気センサの出力の振幅と還元被毒の相関がより強くなり、より好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の排気浄化触媒の劣化判定装置によれば、触媒上流の排気空燃比を周期的に変動させている状態で触媒下流の排気空燃比が所定の還元雰囲気であるときの排気センサ出力の振幅は、触媒の還元被毒レベルに対応していることに着目して、Ｏ₂センサ等の排気センサを触媒の前後にそれぞれ必須とすることなく、低コストで簡素なシステムにより内燃機関の排気浄化触媒の劣化を検出することができるようになる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明を創案する過程で得られた排気系の特性を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる排気浄化触媒の劣化判定装置の作用を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる排気浄化触媒の劣化判定装置の作用を説明するフローチャートである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の適用しうる他の排気浄化触媒の配置構成を示す図である。
【符号の説明】
３排気通路
３ａ排気センサ
６，６ａ〜６ｆ排気浄化触媒
２０１空燃比制御手段
２０２触媒劣化判定手段

Claims

内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
上記排気浄化触媒の上流側の排気空燃比を周期的に変動させる空燃比制御手段と、
上記触媒下流の排気空燃比に相関する状態量を検出する排気センサと、
上記空燃比制御手段が、上記触媒下流の排気空燃比が還元雰囲気となるように上記上流側の排気空燃比を周期的に変動させている運転状態において、上記排気センサの出力に基づき、上記触媒下流の排気空燃比が上記触媒を還元被毒可能とする所定の還元雰囲気であると判定される時に上記排気センサの出力の振幅の大きさにより上記触媒の劣化状態を判定する触媒劣化判定手段と
を備えたことを特徴とする、排気浄化触媒の劣化判定装置。
上記空燃比制御手段は、上記上流側の排気空燃比の周期的な変動を、オープンループ制御と、上記排気センサの出力に基づくフィードバック制御とのいずれかによって、実行する
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化触媒の劣化判定装置。
上記触媒劣化判定手段は、上記排気センサの出力値の変化が所定値以上であるか、又は、上記排気センサの出力値が所定値以上であるかによって、上記触媒が還元被毒可能な状態にあるかを判定し、上記触媒が還元被毒可能な状態にあると上記触媒下流の排気空燃比が所定の還元雰囲気であると判定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の排気浄化触媒の劣化判定装置。