JP5606425B2 - Control device for internal combustion engine and degradation diagnosis method for catalytic converter - Google Patents

Control device for internal combustion engine and degradation diagnosis method for catalytic converter Download PDF

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Description

本発明は、触媒コンバータの劣化状態を診断する機能を備えた内燃機関の制御装置、および触媒コンバータの劣化診断方法に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a function of diagnosing a deterioration state of a catalytic converter, and a deterioration diagnosis method for a catalytic converter.

従来の内燃機関の触媒劣化を診断するための装置として、触媒コンバータの上流および下流に酸素濃度センサを配設し、触媒コンバータの上流の空燃比をリーン，リッチに交互に変化させ、下流の酸素濃度センサの出力信号の変動量を基に触媒コンバータの劣化を判定するものが、一般的によく知られている。これは、触媒コンバータの持つ排ガスの浄化能力が、触媒コンバータの有する酸素ストレージ量と相関性が高いことを利用した判定（診断）方法である。   As a conventional apparatus for diagnosing catalyst deterioration in an internal combustion engine, oxygen concentration sensors are provided upstream and downstream of the catalytic converter, and the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter is alternately changed to lean and rich so that downstream oxygen It is generally well known that the deterioration of the catalytic converter is determined based on the fluctuation amount of the output signal of the concentration sensor. This is a determination (diagnosis) method that utilizes the fact that the exhaust gas purification capability of the catalytic converter is highly correlated with the oxygen storage amount of the catalytic converter.

このような従来装置は、空燃比をリーン，リッチに交互に変化させることにより、触媒コンバータへ酸素を供給、あるいは触媒コンバータ内の酸素を消費させる。このとき、触媒コンバータが劣化している（すなわち、酸素ストレージ量が低下している）と、触媒コンバータ内の酸素が触媒コンバータの下流へ溢れるという現象と、触媒コンバータ内の酸素が完全に消費されるという現象が交互に発生する。この結果、触媒コンバータの下流の酸素濃度は、大きく変化し、触媒コンバータ下流の酸素濃度センサの出力が、大きく変動することとなる。   Such a conventional apparatus supplies oxygen to the catalytic converter or consumes oxygen in the catalytic converter by alternately changing the air-fuel ratio between lean and rich. At this time, if the catalytic converter is deteriorated (that is, the oxygen storage amount is reduced), oxygen in the catalytic converter overflows downstream of the catalytic converter, and oxygen in the catalytic converter is completely consumed. This phenomenon occurs alternately. As a result, the oxygen concentration downstream of the catalytic converter changes greatly, and the output of the oxygen concentration sensor downstream of the catalytic converter greatly fluctuates.

一方で、正常な触媒コンバータの場合には、触媒コンバータの有する酸素ストレージ量が大きい。このため、空燃比のリーン，リッチに交互に変化する操作においても、触媒コンバータ内の酸素が触媒コンバータの下流へ溢れる、あるいは触媒コンバータ内の酸素が完全に消費される、という現象は生じない。従って、触媒コンバータ下流の酸素濃度センサの出力の変動は、ほとんど生じない。これらの現象を利用して、触媒コンバータの劣化あるいは正常の判定が行われていた。   On the other hand, in the case of a normal catalytic converter, the amount of oxygen storage that the catalytic converter has is large. For this reason, even in an operation in which the air-fuel ratio changes alternately between lean and rich, the phenomenon that oxygen in the catalytic converter overflows downstream of the catalytic converter or oxygen in the catalytic converter is not completely consumed does not occur. Therefore, the fluctuation of the output of the oxygen concentration sensor downstream of the catalytic converter hardly occurs. Using these phenomena, the catalytic converter is judged to be deteriorated or normal.

ここで、対象となる触媒コンバータに対して、正しく劣化判定を行うためには、酸素の供給と消費を適正に行うことが重要となる。すなわち、触媒コンバータの上流の空燃比をリーン，リッチに交互に変化させる操作を行っても、実際の触媒コンバータの上流の空燃比が、所望のリーンの値，あるいは所望のリッチの値に変化していなければ、正しい診断結果を得ることはできない。   Here, in order to correctly determine the deterioration of the target catalytic converter, it is important to appropriately supply and consume oxygen. That is, even if an operation for alternately changing the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter to lean and rich is performed, the actual air-fuel ratio upstream of the catalytic converter changes to a desired lean value or a desired rich value. If not, correct diagnosis results cannot be obtained.

実際の触媒コンバータの上流の空燃比が所望のリーンの値，あるいは所望のリッチの値に変化しない原因の代表例として、空燃比制御の基準点となる「中心Ａ／Ｆ」のズレが挙げられる。ここで、この中心Ａ／Ｆとは、触媒コンバータ上流の空燃比をこの中心Ａ／Ｆの値とした場合に、触媒コンバータには酸素の供給、あるいは酸素の消費が生じない状態になることを意味しており、いわゆるストイキＡ／Ｆのことである。   As a typical example of the cause of the fact that the actual air-fuel ratio upstream of the catalytic converter does not change to a desired lean value or a desired rich value, there is a deviation of “center A / F” that is a reference point for air-fuel ratio control. . Here, the center A / F means that when the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter is set to the value of the center A / F, the catalytic converter is not supplied with oxygen or consumed oxygen. Meaning so-called stoichiometric A / F.

この中心Ａ／Ｆが、リッチあるいはリーンのいずれかの方向にズレが生じている場合に、触媒コンバータ上流の空燃比を、この中心Ａ／Ｆを基準としてリーンあるいはリッチに制御すると、実際には、リーンあるいはリッチのいずれかに偏った空燃比の変化しか得られず、結果として酸素の供給過多あるいは酸素の欠乏状態の継続を招いてしまうおそれがある。   When the center A / F is displaced in either the rich or lean direction, if the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter is controlled to be lean or rich with reference to the center A / F, the center A / F is actually Only the change in the air-fuel ratio biased to either lean or rich can be obtained, and as a result, there is a risk of excessive supply of oxygen or continuation of the oxygen-deficient state.

例えば、この際、正常な触媒コンバータに対して、空燃比をリーン，リッチに交互に変化させると、いずれ触媒コンバータ内の酸素が触媒コンバータの下流へ溢れる、あるいは触媒コンバータ内の酸素が完全に消費される、という現象が発生してしまう。特に、酸素が触媒コンバータの下流へ溢れる現象が発生した場合には、たとえ酸素ストレージ量が大きい正常な触媒コンバータであっても、「劣化」と誤って判定してしまうことがある。   For example, at this time, if the air-fuel ratio is changed alternately between lean and rich with respect to a normal catalytic converter, the oxygen in the catalytic converter eventually overflows downstream of the catalytic converter, or the oxygen in the catalytic converter is completely consumed. Will occur. In particular, when a phenomenon occurs in which oxygen overflows downstream of the catalytic converter, even a normal catalytic converter having a large oxygen storage amount may be erroneously determined as “degraded”.

この現象を、図１９を用いて説明する。図１９は、中心Ａ／Ｆのズレと、触媒コンバータ内の酸素量および酸素濃度センサの出力の関係を示すタイミングチャートである。左側は、中心Ａ／ＦがストイキＡ／Ｆと一致する場合、右側は、中心Ａ／ＦがストイキＡ／Ｆからズレを生じている場合を示している。   This phenomenon will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a timing chart showing the relationship between the deviation of the center A / F, the amount of oxygen in the catalytic converter, and the output of the oxygen concentration sensor. The left side shows the case where the center A / F coincides with the stoichiometric A / F, and the right side shows the case where the center A / F is displaced from the stoichiometric A / F.

また、左側、右側のそれぞれのタイミングチャートは、上から順に、触媒コンバータ上流側の空燃比、触媒コンバータへの酸素供給量、触媒コンバータ内の酸素量、触媒コンバータ下流側に配設された酸素濃度センサの出力を示している。なお、触媒コンバータへの酸素供給量は、正の値が「供給」を示し、負の値が「消費」を示している。   In addition, the left and right timing charts are, in order from the top, the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter, the oxygen supply amount to the catalytic converter, the oxygen amount in the catalytic converter, and the oxygen concentration disposed on the downstream side of the catalytic converter. It shows the output of the sensor. As for the oxygen supply amount to the catalytic converter, a positive value indicates “supply” and a negative value indicates “consumption”.

左側のタイミングチャートに示したように、中心Ａ／ＦがストイキＡ／Ｆと一致する場合（Ａ部参照）には、触媒上流側の空燃比をリーン，リッチに交互に変化させた際に、触媒コンバータへ供給する酸素の量と触媒コンバータから消費する酸素の量は一致している（Ｂ部参照）。   As shown in the left timing chart, when the center A / F coincides with the stoichiometric A / F (refer to part A), when the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst is alternately changed to lean and rich, The amount of oxygen supplied to the catalytic converter matches the amount of oxygen consumed from the catalytic converter (see part B).

このため、触媒コンバータ内の酸素量は、触媒コンバータが有する最大酸素ストレージ量から超過せず（Ｃ部参照）、また、酸素量は、０、すなわち完全欠乏してしまうことも無い（Ｄ部参照）。このため、触媒コンバータ下流に配設された酸素濃度センサの出力も、ほとんど変動しない（Ｅ部参照）。   For this reason, the amount of oxygen in the catalytic converter does not exceed the maximum oxygen storage amount of the catalytic converter (see part C), and the amount of oxygen is 0, that is, is not completely depleted (see part D). ). For this reason, the output of the oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalytic converter hardly fluctuates (see part E).

一方、右側のタイミングチャートに示したように、中心Ａ／ＦがストイキＡ／Ｆからズレを生じている場合（右側のタイミングチャートの例では、中心Ａ／ＦがストイキＡ／Ｆよりリーン側にズレが生じている場合を示しており、Ａ’部参照）には、触媒コンバータ上流側の空燃比をリーン，リッチに交互に変化させた際に、触媒コンバータへ供給する酸素の量が触媒コンバータから消費する酸素の量よりも多くなっている（Ｂ’部参照）。   On the other hand, as shown in the right timing chart, when the center A / F is deviated from the stoichiometric A / F (in the example of the right timing chart, the center A / F is on the lean side of the stoichiometric A / F). In the case where a deviation occurs, see A ′), the amount of oxygen supplied to the catalytic converter when the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter is alternately changed to lean and rich is the catalytic converter. More than the amount of oxygen consumed (see B 'section).

このため、触媒コンバータ内の酸素量は、徐々に増加し、触媒コンバータが有する最大酸素ストレージ量を超過してしまう（Ｃ’部参照）。この際、触媒コンバータより下流に酸素が溢れることになる。また、空燃比をリッチに変化させた際に、触媒下流側への酸素の溢れは一時的に解消するため、触媒コンバータ下流に配設された酸素濃度センサの出力は、非常に大きく変動する（Ｅ’部参照）。これが、正常な触媒コンバータに対して「劣化」と誤って判定してしまう原因となる。   For this reason, the amount of oxygen in the catalytic converter gradually increases and exceeds the maximum oxygen storage amount of the catalytic converter (see C ′ section). At this time, oxygen overflows downstream from the catalytic converter. In addition, when the air-fuel ratio is changed to rich, the overflow of oxygen to the downstream side of the catalyst is temporarily eliminated, so the output of the oxygen concentration sensor arranged downstream of the catalytic converter varies greatly ( E 'section). This is a cause of erroneously determining “deterioration” for a normal catalytic converter.

中心Ａ／Ｆのズレは、様々な原因により発生する。一例として、触媒コンバータ上流の空燃比を検出する空燃比センサの取り付けの位置に起因する場合を説明する。内燃機関の排気系の形状や空燃比センサの取り付け位置は、内燃機関のトルク出力性能や車両への搭載性により制約を受ける。このため、複数の気筒を有する内燃機関の場合、全ての気筒から排出された排気ガスが均等に空燃比センサに接触しない場合がある。   The deviation of the center A / F occurs due to various causes. As an example, a description will be given of a case resulting from the installation position of an air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio upstream of a catalytic converter. The shape of the exhaust system of the internal combustion engine and the mounting position of the air-fuel ratio sensor are restricted by the torque output performance of the internal combustion engine and the mountability on the vehicle. For this reason, in the case of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, the exhaust gas discharged from all the cylinders may not evenly contact the air-fuel ratio sensor.

このようにして、空燃比センサに排気ガスが当たりやすい気筒と、排気ガスが当たりにくい気筒の両方が存在する場合、排気ガスが当たりにくい気筒の空燃比が他の気筒の空燃比からズレを生じることとなる。従って、このような場合には、空燃比センサが示す空燃比は、実際に全ての気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値から乖離することになる。   In this way, when the air-fuel ratio sensor includes both a cylinder that easily hits the exhaust gas and a cylinder that does not easily hit the exhaust gas, the air-fuel ratio of the cylinder that is difficult to hit the exhaust gas deviates from the air-fuel ratio of the other cylinders. It will be. Therefore, in such a case, the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio sensor deviates from the average value of the air-fuel ratio of the exhaust gas actually discharged from all the cylinders.

このため、あらかじめ中心Ａ／Ｆを所定の値に設定し、空燃比センサの検出値が、この値となるようにフィードバック制御を実施しても、実際に全ての気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値は、あらかじめ設定した中心Ａ／Ｆの値に収束しない。従って、この状態で中心Ａ／Ｆを基準として、空燃比をリーンあるいはリッチに変化させても、実際の中心Ａ／Ｆとはズレを生じているので、酸素の供給過多状態あるいは酸素の欠乏状態の継続を招き、正しく触媒コンバータの劣化判定ができなくなる。   Therefore, even if the center A / F is set to a predetermined value in advance and feedback control is performed so that the detected value of the air-fuel ratio sensor becomes this value, the exhaust gas actually discharged from all the cylinders The average value of the air-fuel ratio does not converge to the preset center A / F value. Therefore, even if the air-fuel ratio is changed to lean or rich with the center A / F as a reference in this state, there is a deviation from the actual center A / F. The deterioration of the catalytic converter cannot be correctly determined.

このような中心Ａ／Ｆのズレに対して、触媒コンバータの下流に配設された酸素濃度センサの出力が所定の値に収束するように、触媒コンバータの上流側の空燃比センサの目標値を修正する、いわゆるサブ空燃比フィードバック制御が提案されている。なお、サブ空燃比フィードバック制御には、一般的なＰＩ制御（比例項と積分項からなる目標値収束制御）が多く使われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。   The target value of the air-fuel ratio sensor upstream of the catalytic converter is set so that the output of the oxygen concentration sensor arranged downstream of the catalytic converter converges to a predetermined value with respect to such a deviation of the center A / F. A so-called sub air-fuel ratio feedback control to be corrected has been proposed. Note that general PI control (target value convergence control including a proportional term and an integral term) is often used for the sub air-fuel ratio feedback control (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

サブ空燃比フィードバック制御を用いると、例えば、前述のような、空燃比センサに排気ガスが当たりやすい気筒と、排気ガスが当たりにくい気筒の両方が存在する場合に、排気ガスが当たりにくい気筒の空燃比が他の気筒の空燃比からズレを生じても、触媒コンバータの下流に配設された酸素濃度センサの出力が所定の値に収束するように触媒コンバータの上流側の空燃比センサの目標値を修正する。この結果、空燃比センサが示す空燃比が、実際に全ての気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値から乖離したとしても、その平均値を所望の値に制御することが可能となる。   When the sub air-fuel ratio feedback control is used, for example, when there are both a cylinder in which the exhaust gas easily hits the air-fuel ratio sensor and a cylinder in which the exhaust gas does not easily hit, as described above, The target value of the air-fuel ratio sensor upstream of the catalytic converter so that the output of the oxygen concentration sensor arranged downstream of the catalytic converter converges to a predetermined value even if the fuel ratio deviates from the air-fuel ratio of the other cylinders To correct. As a result, even if the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio sensor deviates from the average value of the air-fuel ratio of the exhaust gas actually discharged from all the cylinders, the average value can be controlled to a desired value. .

ここで、触媒コンバータの下流に配設された酸素濃度センサの目標値を、触媒コンバータの上流の空燃比がストイキＡ／Ｆになる値に設定しておくと、各気筒から排出された排気ガスの空燃比についてのズレの有無に関わらず、サブ空燃比フィードバック制御が収束している状況では、各気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値は、ストイキＡ／Ｆになる。   Here, if the target value of the oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalytic converter is set to a value at which the air-fuel ratio upstream of the catalytic converter becomes stoichiometric A / F, the exhaust gas discharged from each cylinder Regardless of whether or not there is a deviation in the air-fuel ratio, when the sub air-fuel ratio feedback control is converged, the average value of the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder is stoichiometric A / F.

前述のように、サブ空燃比フィードバック制御を用いると、各気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値をストイキＡ／Ｆに制御可能である。このため、この特徴を利用して、触媒コンバータの劣化判定を行うと、診断結果の精度は向上する。これは、正確な触媒コンバータの劣化判定に必要な、酸素の供給と消費の操作を適正に行うための基準点、すなわち中心Ａ／Ｆが、サブ空燃比フィードバック制御を適用することにより、精度よくストイキＡ／Ｆに制御可能であるからである。   As described above, when the sub air-fuel ratio feedback control is used, the average value of the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder can be controlled to the stoichiometric A / F. For this reason, if the deterioration determination of the catalytic converter is performed using this feature, the accuracy of the diagnosis result is improved. This is because the reference point for properly performing the operation of supplying and consuming oxygen necessary for accurate catalytic converter deterioration determination, that is, the center A / F is accurately applied by applying the sub air-fuel ratio feedback control. This is because the stoichiometric A / F can be controlled.

このように、触媒コンバータの劣化判定に使用する中心Ａ／Ｆを、サブ空燃比フィードバック制御を用いてストイキＡ／Ｆになるように補償する診断方法が、従来技術として開示されている（例えば、特許文献３参照）。   As described above, a diagnostic method for compensating the center A / F used for the deterioration determination of the catalytic converter so as to become the stoichiometric A / F using the sub air-fuel ratio feedback control has been disclosed as a conventional technique (for example, (See Patent Document 3).

特許第３４９８８１７号公報Japanese Patent No. 3498817 特開平９−１２５９３６号公報JP-A-9-125936 特許第４５７８５４４号公報Japanese Patent No. 4578544

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献３に記載の従来の触媒劣化診断装置では、触媒コンバータの診断を実施する前に、中心Ａ／ＦがストイキＡ／Ｆになるように、サブ空燃比フィードバック制御を用いて補償している。 However, the prior art has the following problems.
In the conventional catalyst deterioration diagnosis device described in Patent Document 3, before the catalytic converter diagnosis is performed, the center A / F is compensated by using the sub air-fuel ratio feedback control so that the center A / F becomes the stoichiometric A / F. .

しかしながら、サブ空燃比フィードバック制御に利用されるＰＩ制御では、特に積分項の補正に長い時間が掛かってしまうという問題点があった。これは、一般的なフィードバック制御における積分項の役割が、比例項等の補正で目標値に収束しきれない場合、すなわち、定常偏差が残る場合に、この定常偏差を解消する機能であることに起因する。   However, the PI control used for the sub air-fuel ratio feedback control has a problem that it takes a long time to correct the integral term. This is a function that eliminates the steady-state deviation when the role of the integral term in general feedback control cannot be converged to the target value by correction of the proportional term or the like, that is, when the steady-state deviation remains. to cause.

さらに、具体的に説明すると、定常偏差を解消する、すなわち、偏差量を限りなく０に近づけるために、積分項の１回の更新操作あたりの増減量は、非常に小さく設定せざるを得ない。なお、更新操作あたりの増減量を大きくしすぎる、あるいは更新操作の実施周期を高めにしすぎると、制御対象に自励振動（いわゆるハンチング）を生じさせてしまうことになり、目標値に対する収束性が悪化して、中心Ａ／Ｆの補償精度が低下してしまう。   More specifically, in order to eliminate the steady-state deviation, that is, to make the deviation amount as close to 0 as possible, the increase / decrease amount per update operation of the integral term must be set very small. . If the amount of increase / decrease per update operation is too large, or if the execution cycle of the update operation is too high, self-excited vibration (so-called hunting) will occur in the controlled object, and convergence to the target value will be achieved. As a result, the compensation accuracy of the center A / F decreases.

中心Ａ／Ｆの補正が完了するまで、触媒コンバータの劣化診断は実施できないため、サブ空燃比フィードバック制御によって、中心Ａ／Ｆの補正に長い時間が掛かってしまうと、その分、触媒コンバータの劣化診断の開始が遅くなってしまう。もし、ユーザーが内燃機関を始動してから、サブ空燃比フィードバック制御による中心Ａ／Ｆの補正が完了する前に、内燃機関の運転を停止してしまうと、そのような運転機会には、触媒コンバータの劣化診断は実施されないことになる。すなわち、中心Ａ／Ｆの補正にサブ空燃比フィードバック制御を用いると、触媒コンバータの劣化診断の実施頻度が低下してしまうという問題が生じてしまう。   Since the deterioration diagnosis of the catalytic converter cannot be performed until the correction of the center A / F is completed, if the correction of the center A / F takes a long time due to the sub air-fuel ratio feedback control, the deterioration of the catalytic converter is correspondingly reduced. Start of diagnosis will be delayed. If the operation of the internal combustion engine is stopped after the user starts the internal combustion engine and before the correction of the center A / F by the sub air-fuel ratio feedback control is completed, the catalyst is not available on such an operation opportunity. The deterioration diagnosis of the converter is not performed. That is, if the sub air-fuel ratio feedback control is used for the correction of the center A / F, there arises a problem that the frequency of performing the deterioration diagnosis of the catalytic converter decreases.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、触媒コンバータの劣化診断の誤診断を防ぎつつ、劣化診断の実施頻度を高めることができる内燃機関の制御装置および触媒コンバータの劣化診断方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of increasing the frequency of deterioration diagnosis while preventing erroneous diagnosis of deterioration diagnosis of the catalytic converter, and a catalytic converter. It aims at obtaining the degradation diagnostic method of the.

本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に配設され、内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒コンバータの劣化を診断する機能を備えた内燃機関の制御装置であって、触媒コンバータの上流に配設され、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、触媒コンバータの下流に配設され、触媒コンバータより下流の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとの、それぞれの検出結果に基づいて、触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断手段と、触媒コンバータに吸着していた酸素が消費された量を酸素消費量として算出する酸素消費量算出手段と、酸素消費量算出手段による酸素消費量の算出が完了するまで、触媒劣化診断手段による診断の実施を禁止する診断禁止手段とを有し、酸素消費量算出手段は、内燃機関への燃料の供給を停止した後、燃料の供給を再開した時点から、酸素濃度センサの出力が所定値以上になるまでの期間に、酸素消費量を算出し、触媒劣化診断手段は、ストイキＡ／Ｆ相当としてあらかじめ初期設定されている中心Ａ／Ｆを、酸素消費量算出手段によって算出された酸素消費量を基に補正する中心Ａ／Ｆ補正手段と、空燃比センサの出力と運転状態とに基づいて、中心Ａ／Ｆ補正手段で補正された中心Ａ／Ｆを基準として、触媒コンバータへ供給あるいは触媒コンバータから消費する酸素量を相対Ｏ２ストレージ量として算出する相対Ｏ２ストレージ量算出手段と、相対Ｏ２ストレージ量算出手段で算出された相対Ｏ２ストレージ量に基づいて、中心Ａ／Ｆ補正手段で補正された中心Ａ／Ｆを基準として、空燃比をリッチ、リーンの交互に操作する空燃比制御手段と、相対Ｏ２ストレージ量算出手段および空燃比制御手段によって実施される空燃比制御の結果として得られる、空燃比センサの出力と酸素濃度センサの出力より、これらの出力の相関性を数値化した劣化判定パラメータを算出し、算出した劣化判定パラメータがあらかじめ設定された劣化判定基準値を上回っている場合に触媒コンバータの劣化と判断する触媒劣化判定手段とを含み、中心Ａ／Ｆ補正手段は、酸素消費量算出手段によって算出された酸素消費量に基づいて中心Ａ／Ｆの補正量を決定しつつ、リーン側への補正は制限するものである。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention is an internal combustion engine control apparatus having a function of diagnosing deterioration of a catalytic converter that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine. An air-fuel ratio sensor that is disposed upstream of the catalytic converter and detects an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine; and oxygen in the exhaust gas that is disposed downstream of the catalytic converter and downstream from the catalytic converter. Based on the detection results of the oxygen concentration sensor that detects the concentration, the catalyst deterioration diagnosis means for diagnosing the deterioration of the catalytic converter, and the amount of oxygen consumed by the catalytic converter is calculated as the oxygen consumption amount An oxygen consumption calculation means for performing the diagnosis, and a diagnosis prohibiting means for prohibiting the diagnosis by the catalyst deterioration diagnosis means until the calculation of the oxygen consumption by the oxygen consumption calculation means is completed. The oxygen consumption calculation means calculates the oxygen consumption during a period from when the fuel supply to the internal combustion engine is stopped to when the output of the oxygen concentration sensor reaches a predetermined value or more after the fuel supply is restarted. The catalyst deterioration diagnosing means calculates and corrects the center A / F that is initially set in advance as equivalent to the stoichiometric A / F based on the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculating means. And the amount of oxygen supplied to or consumed from the catalytic converter based on the center A / F corrected by the center A / F correction means based on the output of the air-fuel ratio sensor and the operating state, as a relative O2 storage amount. And the center A corrected by the center A / F correction means based on the relative O2 storage amount calculation means calculated as: and the relative O2 storage amount calculated by the relative O2 storage amount calculation means The air-fuel ratio control means that is obtained as a result of the air-fuel ratio control performed by the air-fuel ratio control means that alternately and richly operates the air-fuel ratio with respect to F, and the relative O2 storage amount calculation means and the air-fuel ratio control means. Based on the output and the output of the oxygen concentration sensor, a deterioration determination parameter is calculated by quantifying the correlation between these outputs. When the calculated deterioration determination parameter exceeds a preset deterioration determination reference value, the deterioration of the catalytic converter look containing a catalyst deterioration determining means for determining a central a / F correction means while determining the correction amount of the center a / F based on the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption amount calculating means, to the lean side This correction is limited .

また、本発明に係る触媒コンバータの劣化診断方法は、内燃機関の排気通路に配設され、内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒コンバータの劣化を診断する機能を備えた内燃機関の制御装置に用いられる触媒コンバータの劣化診断方法であって、触媒コンバータの上流に配設され、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、触媒コンバータの下流に配設され、触媒コンバータより下流の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとの、それぞれの検出結果に基づいて、触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断ステップと、触媒コンバータに吸着していた酸素が消費された量を酸素消費量として算出する酸素消費量算出ステップと、酸素消費量算出ステップによる酸素消費量の算出が完了するまで、触媒劣化診断ステップによる診断の実施を禁止する診断禁止ステップとを有し、酸素消費量算出ステップは、内燃機関への燃料の供給を停止した後、燃料の供給を再開した時点から、酸素濃度センサの出力が所定値以上になるまでの期間に、酸素消費量を算出し、触媒劣化診断ステップは、ストイキＡ／Ｆ相当としてあらかじめ初期設定されている中心Ａ／Ｆを、酸素消費量算出ステップによって算出された酸素消費量を基に補正する中心Ａ／Ｆ補正ステップと空燃比センサの出力と運転状態とに基づいて、中心Ａ／Ｆ補正ステップで補正された中心Ａ／Ｆを基準として、触媒コンバータへ供給あるいは触媒コンバータから消費する酸素量を相対Ｏ２ストレージ量として算出する相対Ｏ２ストレージ量算出ステップと、相対Ｏ２ストレージ量算出ステップで算出された相対Ｏ２ストレージ量に基づいて、中心Ａ／Ｆ補正ステップで補正された中心Ａ／Ｆを基準として、空燃比をリッチ、リーンの交互に操作する空燃比制御ステップと、相対Ｏ２ストレージ量算出ステップおよび空燃比制御ステップによって実施される空燃比制御の結果として得られる、空燃比センサの出力と酸素濃度センサの出力より、これらの出力の相関性を数値化した劣化判定パラメータを算出し、算出した劣化判定パラメータがあらかじめ設定された劣化判定基準値を上回っている場合に触媒コンバータの劣化と判断する触媒劣化判定ステップとを含み、中心Ａ／Ｆ補正ステップは、酸素消費量算出ステップによって算出された酸素消費量に基づいて中心Ａ／Ｆの補正量を決定しつつ、リーン側への補正は制限するものである。 Further, the deterioration diagnosis method for a catalytic converter according to the present invention is an internal combustion engine having a function of diagnosing deterioration of a catalytic converter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine. A method for diagnosing deterioration of a catalytic converter used in a control device, wherein the air-fuel ratio sensor is disposed upstream of the catalytic converter and detects an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and is disposed downstream of the catalytic converter. A catalyst deterioration diagnosis step for diagnosing the deterioration of the catalytic converter based on the respective detection results with the oxygen concentration sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas downstream from the catalytic converter; Oxygen consumption calculation step to calculate the amount of oxygen consumed as oxygen consumption, and calculation of oxygen consumption by oxygen consumption calculation step is completed A diagnosis prohibition step for prohibiting the execution of the diagnosis by the catalyst deterioration diagnosis step, and the oxygen consumption calculation step starts from the time when the fuel supply to the internal combustion engine is stopped and then the fuel supply is restarted. During the period until the output of the oxygen concentration sensor reaches a predetermined value or more, the oxygen consumption amount is calculated, and the catalyst deterioration diagnosis step uses the center A / F that is initially set in advance as equivalent to the stoichiometric A / F as the oxygen consumption amount. Based on the center A / F correction step for correcting based on the oxygen consumption calculated in the calculation step, the output of the air-fuel ratio sensor, and the operating state, the center A / F corrected in the center A / F correction step is used as a reference. A relative O2 storage amount calculating step for calculating an oxygen amount supplied to or consumed from the catalytic converter as a relative O2 storage amount; An air-fuel ratio control step for alternately operating rich and lean air-fuel ratios based on the center A / F corrected in the center A / F correction step based on the relative O2 storage amount calculated in the ledge amount calculation step; Degradation determination in which the correlation of these outputs is quantified from the output of the air-fuel ratio sensor and the output of the oxygen concentration sensor, obtained as a result of the air-fuel ratio control performed by the relative O2 storage amount calculation step and the air-fuel ratio control step calculating the parameters, calculating the deterioration determining parameter is seen containing a catalyst degradation determination step of determining the deterioration of the catalytic converter when exceeds the preset deterioration determination reference value, the central a / F correction step, oxygen While determining the correction amount of the center A / F based on the oxygen consumption calculated by the consumption calculation step, Amendments are limiting .

本発明に係る内燃機関の制御装置および触媒コンバータの劣化診断方法によれば、内燃機関への燃料の供給を禁止した後、燃料の供給を再開した時点から、酸素濃度センサの出力が所定値以上になるまでの期間に、触媒コンバータに吸着していた酸素が消費された量を算出し、この酸素消費量に基づいて中心Ａ／Ｆの補正量を決定することにより、触媒コンバータの劣化診断の誤診断を防ぎつつ、劣化診断の実施頻度を高めることができる内燃機関の制御装置および触媒コンバータの劣化診断方法を得ることができる。   According to the internal combustion engine control device and the catalytic converter deterioration diagnosis method according to the present invention, the output of the oxygen concentration sensor is equal to or greater than a predetermined value from the time when the fuel supply is resumed after the fuel supply to the internal combustion engine is prohibited. By calculating the amount of oxygen consumed by the catalytic converter during the period until the time of becoming, and determining the correction amount of the center A / F based on this oxygen consumption, the deterioration diagnosis of the catalytic converter is performed. It is possible to obtain a deterioration diagnosis method for an internal combustion engine control device and a catalytic converter that can increase the frequency of deterioration diagnosis while preventing erroneous diagnosis.

本発明の実施の形態１に係る内燃機関と内燃機関の制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention, and an internal combustion engine. 本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の基本的な概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fundamental conceptual structure of the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る触媒劣化診断処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the catalyst deterioration diagnostic process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る酸素濃度センサの出力変動量を示す図である。It is a figure which shows the output fluctuation amount of the oxygen concentration sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るλＯ２センサの空燃比対出力電圧の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the air fuel ratio versus output voltage of the lambda O2 sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る劣化判定パラメータ算出の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process of degradation determination parameter calculation which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る空燃比センサ出力を酸素濃度センサ出力相当値に変換するための２次元テーブルを示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional table for converting the air fuel ratio sensor output which concerns on Embodiment 1 of this invention into an oxygen concentration sensor output equivalent value. 本発明の実施の形態１に係る酸素消費量算出手段の処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the process of the oxygen consumption calculation means which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る酸素消費量算出手段の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the oxygen consumption calculation means which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る空燃比センサの出力と全ての気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値との差（ΔＡ／Ｆ）と、酸素消費量算出手段で算出したＯｃの関係を示す図である。The difference (ΔA / F) between the output of the air-fuel ratio sensor according to Embodiment 1 of the present invention and the average value of the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from all cylinders, and the Oc calculated by the oxygen consumption calculation means It is a figure which shows a relationship. 本発明の実施の形態１に係る酸素消費量算出手段で算出された酸素消費量Ｏｃと、中心Ａ／Ｆの補正量βの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the oxygen consumption amount Oc calculated by the oxygen consumption amount calculation means which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the correction amount (beta) of center A / F. 本発明の実施の形態１に係る診断用Ａ／Ｆ制御の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the diagnostic A / F control which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る中心Ａ／Ｆ補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the center A / F correction process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る中心Ａ／Ｆ補正量を算出するための２次元テーブルを示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional table for calculating the center A / F correction amount which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るＡ／Ｆリーン化制御およびＡ／Ｆリッチ化制御の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of A / F leaning control and A / F rich control which concern on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の基本的な概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic conceptual structure of the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る酸素消費量算出手段の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the oxygen consumption calculation means which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る触媒コンバータの推定温度を算出するための３次元マップを示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional map for calculating the estimated temperature of the catalytic converter which concerns on Embodiment 2 of this invention. 中心Ａ／Ｆのズレと、触媒コンバータ内の酸素量および酸素濃度センサの出力の関係を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing the relationship between the deviation of the center A / F, the amount of oxygen in the catalytic converter, and the output of the oxygen concentration sensor.

以下、本発明の内燃機関の制御装置および触媒コンバータの劣化診断方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a control device for an internal combustion engine and a deterioration diagnosis method for a catalytic converter according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関と内燃機関の制御装置の構成を示す図である。符号Ｍ１〜Ｍ４は、それぞれ以下のものを示している。
Ｍ１：内燃機関
Ｍ２：内燃機関Ｍ１の排気ガスを浄化する触媒コンバータ
Ｍ３：触媒コンバータＭ２の上流に配設され、内燃機関Ｍ１から排出される排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ
Ｍ４：触媒コンバータＭ２の下流に配設され、触媒コンバータＭ２の下流の排気ガスの酸素濃度を示す酸素濃度センサ Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device for the internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. Reference numerals M1 to M4 indicate the following, respectively.
M1: Internal combustion engine M2: Catalytic converter that purifies exhaust gas of the internal combustion engine M1 M3: Air-fuel ratio sensor that is disposed upstream of the catalytic converter M2 and detects the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine M1 M4: Catalyst An oxygen concentration sensor disposed downstream of the converter M2 and indicating the oxygen concentration of the exhaust gas downstream of the catalytic converter M2

また、符号１〜５は、それぞれ以下のものを示している。
１：クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサ
２：内燃機関Ｍ１が吸入する空気量の量を計測するエアーフローセンサ
３：内燃機関Ｍ１のシリンダ内へ燃料を供給するインジェクタ
４：内燃機関Ｍ１のシリンダ内部に火花を点火する点火プラグ
５：クランク角センサ１やエアーフローセンサ２等から内燃機関の運転状態を検出して供給燃料量や点火時期を制御しつつ、触媒コンバータＭ２の劣化状態を検出する触媒劣化診断部を有する内燃機関の制御装置（ＥＣＵ） Reference numerals 1 to 5 denote the following, respectively.
1: Crank angle sensor that detects the angular position of the crankshaft 2: Air flow sensor that measures the amount of air taken in by the internal combustion engine M1: 3: Injector that supplies fuel into the cylinder of the internal combustion engine M1: 4: Internal combustion engine M1 Spark plug for igniting a spark inside the cylinder 5: The operating state of the internal combustion engine is detected from the crank angle sensor 1, the air flow sensor 2, etc., and the amount of fuel supplied and the ignition timing are controlled, and the deterioration state of the catalytic converter M2 is detected. Internal combustion engine control device (ECU) having catalyst deterioration diagnosis unit for detection

図２は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置５の基本的な概念構成を示すブロック図であり、触媒劣化診断を行う際の基本的な劣化検出処理の流れを示している。図２に示した内燃機関の制御装置５は、酸素消費量算出手段Ｍ５、触媒劣化判定手段Ｍ６、相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７、空燃比制御手段Ｍ８、運転状態検出手段Ｍ９、燃料噴射量調整手段Ｍ１０、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１、および診断禁止手段Ｍ１２を備えて構成されている。   FIG. 2 is a block diagram showing a basic conceptual configuration of the control device 5 for an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a flow of basic deterioration detection processing when performing catalyst deterioration diagnosis. Yes. The control device 5 for the internal combustion engine shown in FIG. 2 includes an oxygen consumption amount calculation means M5, a catalyst deterioration determination means M6, a relative O2 storage amount calculation means M7, an air-fuel ratio control means M8, an operating state detection means M9, and a fuel injection amount adjustment. Means M10, center A / F correction means M11, and diagnosis prohibition means M12 are provided.

運転状態検出手段Ｍ９は、内燃機関Ｍ１に配される各種センサ（例えば、先の図１で示したクランク角センサ１、エアーフローセンサ２）の出力から、運転状態（例えば、内燃機関の回転速度や充填効率）を検出する。   The operation state detection means M9 is operated from the output of various sensors (for example, the crank angle sensor 1 and the air flow sensor 2 shown in FIG. 1), and the operation state (for example, the rotational speed of the internal combustion engine). And filling efficiency).

相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７は、空燃比センサＭ３と運転状態検出手段Ｍ９、および中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１（詳細は後述）によって補正された中心Ａ／Ｆを用いて、触媒コンバータＭ２に対する酸素の供給量、消費量を算出する。   The relative O2 storage amount calculation means M7 uses the center A / F corrected by the air-fuel ratio sensor M3, the operation state detection means M9, and the center A / F correction means M11 (details will be described later), and oxygen for the catalytic converter M2 Supply amount and consumption amount are calculated.

空燃比制御手段Ｍ８は、相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７の算出結果があらかじめ設定した目標の酸素供給量，酸素消費量となるように、内燃機関Ｍ１の空燃比を制御する。この際、空燃比制御手段Ｍ８は、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１によって補正された中心Ａ／Ｆを基準として、空燃比をリッチ、あるいはリーンに制御する。   The air-fuel ratio control means M8 controls the air-fuel ratio of the internal combustion engine M1 so that the calculation result of the relative O2 storage amount calculation means M7 becomes the target oxygen supply amount and oxygen consumption amount set in advance. At this time, the air-fuel ratio control means M8 controls the air-fuel ratio to be rich or lean with reference to the center A / F corrected by the center A / F correction means M11.

燃料噴射量調整手段Ｍ１０は、通常時には、運転状態検出手段Ｍ９が検出した運転状態を基に、インジェクタ３を介して内燃機関Ｍ１へ噴射する燃料の量を調整するものである。また、燃料噴射量調整手段Ｍ１０は、触媒劣化診断の実施時には、空燃比制御手段Ｍ８からの指令とあわせて燃料の量を調整する。また、燃料噴射量調整手段Ｍ１０は、内燃機関の充填効率が低い場合には、内燃機関への燃料の供給を停止する。   The fuel injection amount adjusting means M10 adjusts the amount of fuel injected into the internal combustion engine M1 via the injector 3 based on the operating state detected by the operating state detecting means M9 during normal times. Further, the fuel injection amount adjusting means M10 adjusts the amount of fuel together with the command from the air-fuel ratio control means M8 when performing the catalyst deterioration diagnosis. Further, the fuel injection amount adjusting means M10 stops the supply of fuel to the internal combustion engine when the charging efficiency of the internal combustion engine is low.

触媒劣化判定手段Ｍ６は、相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７および空燃比制御手段Ｍ８によって実施される空燃比制御の結果として得られる、空燃比センサＭ３の出力と酸素濃度センサＭ４の出力より、これらの出力の相関性を数値化した劣化判定パラメータを算出し、あらかじめ実験的に設定された劣化判定基準値と比較する。   The catalyst deterioration determination means M6 is based on the output of the air-fuel ratio sensor M3 and the output of the oxygen concentration sensor M4 obtained as a result of the air-fuel ratio control performed by the relative O2 storage amount calculation means M7 and the air-fuel ratio control means M8. A deterioration determination parameter obtained by quantifying the output correlation is calculated and compared with a deterioration determination reference value set experimentally in advance.

さらに、具体的に説明すると、相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７および空燃比制御手段Ｍ８は、「劣化」と判定すべき触媒コンバータの最大酸素ストレージ量を超過するように、触媒コンバータＭ２に対して、酸素を供給あるいは消費すべく、空燃比を制御する。この空燃比の操作により、「劣化」と判定すべき触媒コンバータに対してのみ、触媒コンバータ内の酸素が触媒コンバータの下流へ溢れるという現象と、触媒コンバータ内の酸素が完全に消費されるという現象が交互に発生する。   More specifically, the relative O2 storage amount calculation means M7 and the air-fuel ratio control means M8 provide the catalytic converter M2 with the maximum oxygen storage amount of the catalytic converter that should be determined as “deterioration”. The air-fuel ratio is controlled to supply or consume oxygen. Due to this air-fuel ratio operation, only the catalytic converter to be judged as “degraded” has a phenomenon that oxygen in the catalytic converter overflows downstream of the catalytic converter and a phenomenon that oxygen in the catalytic converter is completely consumed. Occur alternately.

一方で、正常な触媒コンバータの場合は、触媒コンバータの有する酸素ストレージ量が大きいので、前述の空燃比の操作においても、触媒コンバータ内の酸素が触媒コンバータの下流へ溢れる、あるいは触媒コンバータ内の酸素が完全に消費されるという現象は生じない。   On the other hand, in the case of a normal catalytic converter, the amount of oxygen stored in the catalytic converter is large. Therefore, even in the aforementioned air-fuel ratio operation, oxygen in the catalytic converter overflows downstream of the catalytic converter, or oxygen in the catalytic converter. Does not occur completely.

そこで、触媒劣化判定手段Ｍ６は、劣化判定パラメータが劣化判定基準値を上回っている場合に、触媒コンバータＭ２を「劣化」と判定して、故障ランプ等を点灯し、運転者に触媒コンバータＭ２の故障を知らしめる。   Therefore, when the deterioration determination parameter exceeds the deterioration determination reference value, the catalyst deterioration determination unit M6 determines that the catalytic converter M2 is “deteriorated”, lights up a failure lamp or the like, and informs the driver of the catalytic converter M2. Inform about the failure.

酸素消費量算出手段Ｍ５は、燃料噴射量調整手段Ｍ１０の燃料供給停止から供給開始に状態が変化したタイミングから、酸素濃度センサＭ４の信号が所定の電圧以上となるまでの間に、触媒コンバータＭ２で消費された酸素の量を、空燃比センサＭ３と運転状態検出手段Ｍ９の情報を基に算出する。   The oxygen consumption amount calculation means M5 is the catalyst converter M2 between the timing when the state of the fuel injection amount adjustment means M10 changes from the stop of fuel supply to the start of supply until the signal of the oxygen concentration sensor M4 becomes equal to or higher than a predetermined voltage. The amount of oxygen consumed in is calculated based on information from the air-fuel ratio sensor M3 and the operating state detection means M9.

中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、ストイキＡ／Ｆ相当としてあらかじめ初期設定されている中心Ａ／Ｆを、酸素消費量算出手段Ｍ５によって算出された酸素消費量を基に補正する。   The center A / F correction means M11 corrects the center A / F that has been initially set as equivalent to the stoichiometric A / F based on the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculation means M5.

診断禁止手段Ｍ１２は、酸素消費量算出手段Ｍ５による酸素消費量の算出が完了するまでの間、触媒劣化診断部による診断の実施を禁止する。ここで、触媒劣化診断部とは、図２に示したように、触媒劣化判定手段Ｍ６、相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７、空燃比制御手段Ｍ８、および中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１の総称を意味している。   The diagnosis prohibition unit M12 prohibits the catalyst deterioration diagnosis unit from performing the diagnosis until the oxygen consumption calculation unit M5 completes the calculation of the oxygen consumption. Here, as shown in FIG. 2, the catalyst deterioration diagnosis unit is a generic name of the catalyst deterioration determination means M6, the relative O2 storage amount calculation means M7, the air-fuel ratio control means M8, and the center A / F correction means M11. doing.

次に、前述した触媒劣化診断の概念構成の処理の流れを、フローチャートを用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る触媒劣化診断処理の流れを示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ３０１において、酸素消費量算出手段Ｍ５は、酸素消費量の算出を行う。なお、このステップＳ３０１の詳細な処理に関しては、図８、図９を用いて後述する。   Next, the flow of processing of the conceptual configuration of the aforementioned catalyst deterioration diagnosis will be described using a flowchart. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the catalyst deterioration diagnosis process according to Embodiment 1 of the present invention. First, in step S301, the oxygen consumption calculation means M5 calculates the oxygen consumption. Detailed processing in step S301 will be described later with reference to FIGS.

次に、ステップＳ３０２において、診断禁止手段Ｍ１２は、酸素消費量算出手段Ｍ５による酸素消費量の算出が完了しているか否かを判断し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ３０３へ進み、触媒劣化診断の処理を行い、ＮＯの場合には、触媒劣化診断の処理を中断して終了する。   Next, in step S302, the diagnosis prohibition unit M12 determines whether or not the oxygen consumption amount calculation by the oxygen consumption amount calculation unit M5 has been completed. If YES, the process proceeds to step S303 and the catalyst deterioration diagnosis is performed. If NO, the catalyst deterioration diagnosis process is interrupted and the process ends.

ステップＳ３０３に進んだ場合には、診断禁止手段Ｍ１２は、触媒劣化診断の継続時間を初期化（＝０）する。さらに、ステップＳ３０４において、診断禁止手段Ｍ１２は、相対Ｏ２ストレージ量（以下、相対Ｏ２Ｓ量と記す）を初期化（＝０）する。   When the process proceeds to step S303, the diagnosis prohibition unit M12 initializes (= 0) the duration of the catalyst deterioration diagnosis. Further, in step S304, the diagnosis prohibition unit M12 initializes (= 0) a relative O2 storage amount (hereinafter referred to as a relative O2S amount).

次に、ステップＳ３０５において、診断禁止手段Ｍ１２は、診断実施条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、例えば、後述する図１７のステップＳ１７０５とステップＳ１７０６に示す、触媒コンバータＭ２が活性状態であるか否かを判断する。そして、診断禁止手段Ｍ１２は、ＹＥＳの場合には、ステップＳ３０６へ進み、ＮＯの場合には、触媒劣化診断の処理を中断して終了する。   Next, in step S305, the diagnosis prohibition unit M12 determines whether or not a diagnosis execution condition is satisfied. Specifically, for example, it is determined whether or not the catalytic converter M2 shown in step S1705 and step S1706 of FIG. If YES, the diagnosis prohibiting means M12 proceeds to step S306, and if NO, the process of diagnosing catalyst deterioration is interrupted and terminated.

ステップＳ３０６に進んだ場合には、空燃比制御手段Ｍ８は、相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７の算出結果があらかじめ設定した目標の酸素供給量，酸素消費量となるように、内燃機関Ｍ１の空燃比を制御する。なお、このステップＳ３０６の詳細な処理に関しては、図１０〜図１５を用いて後述する。   When the routine proceeds to step S306, the air-fuel ratio control means M8 sets the air-fuel ratio of the internal combustion engine M1 so that the calculation results of the relative O2 storage amount calculation means M7 become the target oxygen supply amount and oxygen consumption set in advance. To control. The detailed processing in step S306 will be described later with reference to FIGS.

次に、ステップＳ３０７において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、触媒コンバータＭ２の上流に配設された空燃比センサＭ３の出力と、触媒コンバータＭ２の下流に配設された酸素濃度センサＭ４の出力の相関性を数値化した劣化判定パラメータを算出する。なお、このステップＳ３０７の詳細な処理に関しては、図４〜図７を用いて後述する。   Next, in step S307, the catalyst deterioration determination means M6 correlates the output of the air-fuel ratio sensor M3 disposed upstream of the catalytic converter M2 and the output of the oxygen concentration sensor M4 disposed downstream of the catalytic converter M2. A deterioration determination parameter in which the property is quantified is calculated. The detailed processing in step S307 will be described later with reference to FIGS.

次に、ステップＳ３０８において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、触媒劣化診断の期間が所定の時間を経過したか否かを判断し、ＹＥＳの場合には、一連の触媒コンバータＭ２に対する酸素の消費，供給の操作を完了し、ステップＳ３０９へ進む。一方、ＮＯの場合は、触媒劣化診断を継続すべくステップＳ３０５に戻る。   Next, in step S308, the catalyst deterioration determination means M6 determines whether or not a predetermined period of the catalyst deterioration diagnosis period has elapsed. If YES, the oxygen consumption and supply to the series of catalyst converters M2 are determined. This operation is completed, and the process proceeds to step S309. On the other hand, if NO, the process returns to step S305 to continue the catalyst deterioration diagnosis.

次に、ステップＳ３０９において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、先のステップＳ３０７で算出した劣化判定パラメータが、所定値未満か否かを判断し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ３１０で正常判定して処理を終了し、ＮＯの場合には、ステップＳ３１１で故障判定をして処理を終了する。   Next, in step S309, the catalyst deterioration determination means M6 determines whether or not the deterioration determination parameter calculated in the previous step S307 is less than a predetermined value. If YES, it is determined as normal in step S310 and processed. If NO in step S311, a failure determination is made in step S311, and the process ends.

次に、先の図３におけるステップＳ３０７で示した、触媒劣化判定手段Ｍ６による劣化判定パラメータの算出方法の詳細について説明する。前述のとおり、劣化判定パラメータは、空燃比センサＭ３の出力と、酸素濃度センサＭ４の出力の相関性を数値化したものであり、以下の関係式で示される。
劣化判定パラメータ＝（酸素濃度センサＭ４の出力変動量）÷（空燃比センサＭ３の出力変動量） Next, the details of the method for calculating the deterioration determination parameter by the catalyst deterioration determination means M6 shown in step S307 in FIG. 3 will be described. As described above, the deterioration determination parameter is obtained by quantifying the correlation between the output of the air-fuel ratio sensor M3 and the output of the oxygen concentration sensor M4, and is represented by the following relational expression.
Degradation determination parameter = (output fluctuation amount of oxygen concentration sensor M4) / (output fluctuation amount of air-fuel ratio sensor M3)

図４は、本発明の実施の形態１に係る酸素濃度センサＭ４の出力変動量を示す図である。酸素濃度センサＭ４の出力変動量は、図４で示す酸素濃度センサＭ４の出力ＲＯ２と、ＲＯ２にディジタル１次フィルタを適用したＲＯ２Ｆとで囲まれた面積ΣＳ＿ＲＯ２（図中の斜線部で示した領域に相当）である。   FIG. 4 is a diagram showing an output fluctuation amount of the oxygen concentration sensor M4 according to Embodiment 1 of the present invention. The output fluctuation amount of the oxygen concentration sensor M4 is an area ΣS_RO2 (region indicated by the hatched portion in the figure) surrounded by the output RO2 of the oxygen concentration sensor M4 shown in FIG. 4 and RO2F in which a digital primary filter is applied to RO2. Equivalent).

一方、空燃比センサＭ３の出力変動量は、一旦、空燃比センサＭ３の出力（すなわち、空燃比）を、酸素濃度センサＭ４の出力と同じ物理量（すなわち、電圧）に変換してから求める。   On the other hand, the output fluctuation amount of the air-fuel ratio sensor M3 is obtained once the output of the air-fuel ratio sensor M3 (ie, air-fuel ratio) is converted into the same physical quantity (ie, voltage) as the output of the oxygen concentration sensor M4.

図５は、本発明の実施の形態１に係るλＯ２センサの空燃比対出力電圧の特性を示す図であり、一般によく知られる特性である。ここで、空燃比センサＭ３の出力を、図５の特性に適用することにより、空燃比から酸素濃度センサＭ４の出力相当値、すなわち、電圧に変換することができる。   FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the air-fuel ratio versus the output voltage of the λO2 sensor according to Embodiment 1 of the present invention, which is a generally well-known characteristic. Here, by applying the output of the air-fuel ratio sensor M3 to the characteristics shown in FIG. 5, the air-fuel ratio can be converted into an output equivalent value, that is, a voltage, of the oxygen concentration sensor M4.

次に、図４で示した酸素濃度センサＭ４の出力変動量の算出方法と同様に、酸素濃度センサ出力相当値に変換した空燃比センサＭ３からの出力ＲＯ２’と、ＲＯ２’にディジタル１次フィルタを適用したＲＯ２Ｆ’とで囲まれた面積ΣＳ＿ＲＯ２’を空燃比センサＭ３の出力変動量とする。   Next, in the same way as the calculation method of the output fluctuation amount of the oxygen concentration sensor M4 shown in FIG. 4, the output RO2 ′ from the air-fuel ratio sensor M3 converted into the oxygen concentration sensor output equivalent value, and the digital primary filter on the RO2 ′ The area ΣS_RO2 ′ surrounded by RO2F ′ to which is applied is defined as the output fluctuation amount of the air-fuel ratio sensor M3.

空燃比センサＭ３の出力変動量の算出は、空燃比制御手段Ｍ８によって実施される、空燃比のリーン、リッチの交互の変化により、大きな値となり得るが、触媒コンバータＭ２の劣化度合いに対して不変である。   The calculation of the output fluctuation amount of the air-fuel ratio sensor M3 can be a large value due to the alternating change of the air-fuel ratio lean and rich, which is performed by the air-fuel ratio control means M8, but does not change with respect to the deterioration degree of the catalytic converter M2. It is.

一方、酸素濃度センサＭ４の出力変動量は、触媒コンバータＭ２が劣化している場合には大きな値となり、触媒コンバータＭ２が正常の場合には小さな値となる。従って、劣化判定パラメータは、触媒コンバータＭ２の劣化度合いに応じて変化し、触媒コンバータＭ２の劣化度合いが大きいほど、大きな値となることがわかる。   On the other hand, the output fluctuation amount of the oxygen concentration sensor M4 becomes a large value when the catalytic converter M2 is deteriorated, and becomes a small value when the catalytic converter M2 is normal. Therefore, it can be seen that the deterioration determination parameter changes according to the degree of deterioration of the catalytic converter M2, and becomes larger as the degree of deterioration of the catalytic converter M2 is larger.

次に、劣化判定パラメータの算出の処理の流れを、フローチャートを用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る劣化判定パラメータ算出の処理の流れを示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ６０１において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、空燃比センサＭ３の出力Ｏ＿ｌａｆｓを読み込む。   Next, the flow of processing for calculating the deterioration determination parameter will be described using a flowchart. FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing for calculating the deterioration determination parameter according to Embodiment 1 of the present invention. First, in step S601, the catalyst deterioration determination unit M6 reads the output O_lafs of the air-fuel ratio sensor M3.

次に、ステップＳ６０２において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、空燃比センサＭ３の出力Ｏ＿ｌａｆｓを酸素濃度センサＭ４と同じ物理量ＲＯ２’に変換する。図７は、本発明の実施の形態１に係る空燃比センサ出力を酸素濃度センサ出力相当値に変換するための２次元テーブルを示す図である。触媒劣化判定手段Ｍ６は、空燃比センサＭ３の出力Ｏ＿ｌａｆｓを、この図７で示す２次元テーブルＴＣＮＶ＿ＡＦ＿ＬＭＤを適用して、下式により求める。
ＲＯ２’（ｔ）＝ＴＣＮＶ＿ＡＦ＿ＬＭＤ（Ｏ＿ｌａｆｓ（ｔ）） Next, in step S602, the catalyst deterioration determination unit M6 converts the output O_lafs of the air-fuel ratio sensor M3 into the same physical quantity RO2 ′ as that of the oxygen concentration sensor M4. FIG. 7 is a diagram showing a two-dimensional table for converting the air-fuel ratio sensor output according to Embodiment 1 of the present invention into an oxygen concentration sensor output equivalent value. The catalyst deterioration determination means M6 obtains the output O_lafs of the air-fuel ratio sensor M3 by applying the two-dimensional table TCNV_AF_LMD shown in FIG.
RO2 ′ (t) = TCNV_AF_LMD (O_lafs (t))

なお、図７に示すＴＣＮＶ＿ＡＦ＿ＬＭＤ（Ｏ＿ｌａｆｓ）は、先の図５の関係をそのまま２次元テーブル化したものである。また、ステップＳ６０２以降の各ステップに付与される「ｔ」は、時刻を表すパラメータである。   Note that TCNV_AF_LMD (O_lafs) shown in FIG. 7 is a two-dimensional table of the relationship shown in FIG. 5 as it is. Further, “t” given to each step after step S602 is a parameter representing time.

次に、ステップＳ６０３において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、ＲＯ２’（ｔ）にディジタル１次フィルタを適用することにより、ＲＯ２Ｆ’（ｔ）を算出する。ここで、Ｋ２は、フィルタ定数である。   Next, in step S603, the catalyst deterioration determination means M6 calculates RO2F '(t) by applying a digital primary filter to RO2' (t). Here, K2 is a filter constant.

次に、ステップＳ６０４において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、ＲＯ２（ｔ）’とＲＯ２Ｆ（ｔ）’との偏差を積算することにより、空燃比センサＭ３の変動量を示す面積ΣＳ＿ＲＯ２’（ｔ）を算出する。なお、ΣＳ＿ＲＯ２’（ｔ）は、内燃機関Ｍ１を始動した際に、リセット（＝０）されているものとする。   Next, in step S604, the catalyst deterioration determination means M6 integrates the deviation between RO2 (t) ′ and RO2F (t) ′, thereby obtaining an area ΣS_RO2 ′ (t) indicating the amount of fluctuation of the air-fuel ratio sensor M3. calculate. Note that ΣS_RO2 ′ (t) is reset (= 0) when the internal combustion engine M1 is started.

次に、ステップＳ６０５において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、酸素濃度センサＭ４の出力ＲＯ２（ｔ）にディジタル１次フィルタを適用することにより、ＲＯ２Ｆ（ｔ）を算出する。   Next, in step S605, the catalyst deterioration determination unit M6 calculates RO2F (t) by applying a digital primary filter to the output RO2 (t) of the oxygen concentration sensor M4.

次に、ステップＳ６０６において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、ＲＯ２（ｔ）とＲＯ２Ｆ（ｔ）との偏差を積算することにより、酸素濃度センサＭ４の変動量を示す面積ΣＳ＿ＲＯ２（ｔ）を算出する。なお、ΣＳ＿ＲＯ２（ｔ）もΣＳ＿ＲＯ２’（ｔ）と同様に、内燃機関Ｍ１を始動した際にリセット（＝０）されているものとする。   Next, in step S606, the catalyst deterioration determination unit M6 calculates an area ΣS_RO2 (t) indicating the amount of variation of the oxygen concentration sensor M4 by integrating the deviation between RO2 (t) and RO2F (t). Note that ΣS_RO2 (t) is also reset (= 0) when the internal combustion engine M1 is started, similarly to ΣS_RO2 '(t).

次に、ステップＳ６０７において、触媒劣化判定手段Ｍ６は、触媒コンバータＭ２の劣化判定パラメータＳＩＲ（ｔ）を、酸素濃度センサＭ４の変動量と空燃比センサＭ３の変動量の比として算出し、処理を終了する。   Next, in step S607, the catalyst deterioration determination means M6 calculates the deterioration determination parameter SIR (t) of the catalytic converter M2 as a ratio of the fluctuation amount of the oxygen concentration sensor M4 and the fluctuation amount of the air-fuel ratio sensor M3, and performs processing. finish.

次に、酸素消費量算出手段Ｍ５の詳細について説明する。図８は、本発明の実施の形態１に係る酸素消費量算出手段の処理を示すタイミングチャートである。具体的には、触媒コンバータＭ２に吸着していた酸素が消費される量を、酸素消費量算出手段Ｍ５によって算出する処理をタイミングチャートで示したものであり、上から順に、燃料の供給の状態（すなわち、供給実施あるいは供給停止を示す「燃料カットフラグ」），エアーフローセンサ２で計測された吸入空気量Ｑａ，空燃比センサＭ３の出力，酸素濃度センサＭ４の出力，酸素消費量算出手段Ｍ５によって算出される酸素消費量をそれぞれ示している。   Next, details of the oxygen consumption calculation means M5 will be described. FIG. 8 is a timing chart showing processing of the oxygen consumption calculation means according to Embodiment 1 of the present invention. Specifically, the processing for calculating the amount of oxygen consumed by the catalytic converter M2 by the oxygen consumption calculating means M5 is shown in a timing chart, and the state of fuel supply in order from the top. (That is, “fuel cut flag” indicating supply execution or supply stop), intake air amount Qa measured by the airflow sensor 2, output of the air-fuel ratio sensor M3, output of the oxygen concentration sensor M4, oxygen consumption calculation means M5 The oxygen consumption calculated by is shown respectively.

燃料カットフラグは、フラグがＨｉｇｈの場合が、燃料の供給を停止している状態を示し、Ｌｏｗの場合が、燃料の供給を実施している状態を示す。酸素消費量算出手段Ｍ５は、燃料の供給停止から供給実施になったタイミングｔｓを起点として、酸素濃度センサＭ４の出力が所定の値以上となるタイミングｔｅまでの間に、下式（１）によって、触媒コンバータＭ２に吸着していた酸素の量、すなわち。酸素消費量を算出する。
酸素消費量（ｔ）
＝酸素消費量（ｔ−１）
＋｛（実Ａ／Ｆ（ｔ）−所定値Ｃ）÷所定値Ｃ｝
×Ｑａ（ｔ）×ΔＴｃ×０．２３ （１） The fuel cut flag indicates that the fuel supply is stopped when the flag is High, and the fuel supply flag indicates a state where the fuel supply is being performed when the flag is Low. The oxygen consumption amount calculation means M5 starts from the timing ts when the fuel supply is stopped and starts the supply until the timing te at which the output of the oxygen concentration sensor M4 becomes a predetermined value or more, according to the following equation (1). The amount of oxygen adsorbed on the catalytic converter M2. Calculate oxygen consumption.
Oxygen consumption (t)
= Oxygen consumption (t-1)
+ {(Actual A / F (t) −predetermined value C) ÷ predetermined value C}
× Qa (t) × ΔTc × 0.23 (1)

ここで、「実Ａ／Ｆ」は、空燃比センサＭ３の出力、「所定値Ｃ」は、ストイキＡ／Ｆ相当としてあらかじめ設定した所定の値、「Ｑａ」は、エアーフローセンサ２で計測した内燃機関Ｍ１の単位時間当たりの吸入空気量、「ΔＴｃ」は、酸素消費量を算出する時間間隔（例えば、１０ｍｓｅｃ）、「０．２３」は、「Ｑａ」中の酸素の質量比率（すなわち、大気中の酸素の質量比率）、各項の「ｔ」は、時刻を表すパラメータである。   Here, “actual A / F” is an output of the air-fuel ratio sensor M3, “predetermined value C” is a predetermined value set in advance as equivalent to stoichiometric A / F, and “Qa” is measured by the airflow sensor 2. The amount of intake air per unit time of the internal combustion engine M1, “ΔTc” is a time interval (for example, 10 msec) for calculating oxygen consumption, and “0.23” is the mass ratio of oxygen in “Qa” (ie, “Mass ratio of oxygen in the atmosphere”, “t” in each term is a parameter representing time.

この操作により、内燃機関Ｍ１の燃料の供給を停止している間に、触媒コンバータＭ２に吸着した酸素の量を算出する。なお、燃料が供給停止から供給実施に変化したタイミングｔｓ以降の空燃比の制御は、燃料の供給停止中に触媒コンバータＭ２に大量に吸着した酸素を早期に消費する目的で、一般に、ストイキＡ／Ｆよりも若干リッチ側に制御される。この空燃比制御が継続すると、触媒コンバータＭ２内部に吸着している酸素が徐々に消費される。   By this operation, the amount of oxygen adsorbed on the catalytic converter M2 is calculated while the fuel supply to the internal combustion engine M1 is stopped. The control of the air-fuel ratio after the timing ts when the fuel is changed from the supply stop to the supply execution is generally performed for the purpose of quickly consuming oxygen adsorbed in a large amount by the catalytic converter M2 during the fuel supply stop. It is controlled slightly richer than F. If this air-fuel ratio control is continued, the oxygen adsorbed inside the catalytic converter M2 is gradually consumed.

触媒コンバータＭ２内部に吸着している酸素量が少なくなると、触媒コンバータＭ２の下流に配設された酸素濃度センサＭ４の出力が上昇する。ここで、酸素濃度センサＭ４がストイキＡ／Ｆに対して若干リッチ側を示す値（例えば、０．６Ｖ）を所定の値として、酸素消費量の算出を完了するようにしておけば、触媒コンバータＭ２に吸着していた酸素の大部分の量を算出できる。   When the amount of oxygen adsorbed inside the catalytic converter M2 decreases, the output of the oxygen concentration sensor M4 disposed downstream of the catalytic converter M2 increases. Here, if the oxygen concentration sensor M4 has a value that is slightly richer than the stoichiometric A / F (for example, 0.6V) as a predetermined value to complete the calculation of the oxygen consumption, the catalytic converter The amount of most of the oxygen adsorbed on M2 can be calculated.

次に、酸素消費量算出手段Ｍ５の処理の流れを、フローチャートを用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態１に係る酸素消費量算出手段の処理を示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ９０１において、酸素消費量算出手段Ｍ５は、酸素消費量の算出処理が未完了か否かを判断し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ９０２へ進み、ＮＯの場合には、既に算出処理が完了しているため、処理を終了する。   Next, the flow of processing of the oxygen consumption calculation means M5 will be described using a flowchart. FIG. 9 is a flowchart showing processing of the oxygen consumption calculation means according to Embodiment 1 of the present invention. First, in step S901, the oxygen consumption calculation means M5 determines whether or not the oxygen consumption calculation processing is incomplete. If YES, the process proceeds to step S902. If NO, the oxygen consumption calculation means M5 has already completed. Since the calculation process is complete, the process ends.

そして、ステップＳ９０２に進んだ場合には、酸素消費量算出手段Ｍ５は、燃料噴射量調整手段Ｍ１０の燃料供給停止から供給開始に状態が変化したタイミングか否かを判断し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ９０３へ進み、酸素消費量を初期化（＝０）する。一方、ＮＯの場合には、ステップＳ９０４へ進む。   If the process proceeds to step S902, the oxygen consumption calculation means M5 determines whether or not the timing has changed from the stop of fuel supply to the start of fuel supply by the fuel injection amount adjustment means M10. In step S903, the oxygen consumption is initialized (= 0). On the other hand, if NO, the process advances to step S904.

次に、ステップＳ９０４において、酸素消費量算出手段Ｍ５は、本フローチャートが呼び出される間隔ΔＴｃ（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に、上式（１）を用いて酸素消費量を積算する。   Next, in step S904, the oxygen consumption calculation means M5 integrates the oxygen consumption using the above equation (1) at every interval ΔTc (for example, 10 msec) at which this flowchart is called.

次に、ステップＳ９０５において、酸素消費量算出手段Ｍ５は、酸素濃度センサＭ４の出力が所定の値未満か否かを判断し、ＹＥＳの場合には、処理を終了する。一方、ＮＯの場合には、ステップＳ９０６に進み、触媒コンバータＭ２の下流の空燃比が若干リッチ側に変化し、触媒コンバータＭ２に吸着していた酸素の大部分の量が算出されたと判断できるため、酸素消費量の算出処理を「完了」として、処理を終了する。   Next, in step S905, the oxygen consumption calculation means M5 determines whether or not the output of the oxygen concentration sensor M4 is less than a predetermined value. If YES, the process ends. On the other hand, if NO, the process proceeds to step S906, where it can be determined that the air-fuel ratio downstream of the catalytic converter M2 has slightly changed to the rich side, and that most of the oxygen adsorbed on the catalytic converter M2 has been calculated. Then, the calculation process of the oxygen consumption amount is set to “complete”, and the process ends.

次に、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１の詳細について説明する。図１０は、本発明の実施の形態１に係る空燃比センサＭ３の出力と全ての気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値との差（ΔＡ／Ｆ）と、酸素消費量算出手段Ｍ５で算出したＯｃの関係を示す図である。   Next, details of the center A / F correction means M11 will be described. FIG. 10 shows the difference (ΔA / F) between the output of the air-fuel ratio sensor M3 according to Embodiment 1 of the present invention and the average value of the air-fuel ratios of the exhaust gases discharged from all the cylinders, and oxygen consumption calculation means It is a figure which shows the relationship of Oc calculated by M5.

なお、ΔＡ／Ｆ＝（空燃比センサの出力）−（全ての気筒から排出された排気ガスの空燃比の平均値）であり、内燃機関Ｍ１の吸入空気量Ｑａは一定である。また、横軸上の「±０」は、空燃比センサの出力と、全ての気筒から排出された空燃比の平均値が一致することを示しており、この条件において酸素消費量算出手段Ｍ５によって算出される酸素消費量Ｏｃは、Ｏｃ＿ｓｔｄとなる。   ΔA / F = (output of air-fuel ratio sensor) − (average value of air-fuel ratio of exhaust gas exhausted from all cylinders), and intake air amount Qa of internal combustion engine M1 is constant. Further, “± 0” on the horizontal axis indicates that the output of the air-fuel ratio sensor and the average value of the air-fuel ratio discharged from all the cylinders coincide with each other. Under this condition, the oxygen consumption calculation means M5 The calculated oxygen consumption amount Oc is Oc_std.

図１０に示した関係より、ΔＡ／Ｆが負の値になると、酸素消費量ＯｃがＯｃ＿ｓｔｄより増大することがわかる。これは、全ての気筒から排出された実際の空燃比の平均値は、空燃比センサＭ３の出力よりリーンであり、燃料供給を停止している間に触媒コンバータＭ２に吸着した酸素を消費する速度が遅くなる、すなわち、酸素が消費されるまでに時間が長くかかるためであり、この結果、上式（１）で示した酸素消費量の（ΔＴｃ毎に実施する）算出の回数が増加するためである。   From the relationship shown in FIG. 10, it can be seen that when ΔA / F becomes a negative value, the oxygen consumption amount Oc increases from Oc_std. This is because the average value of the actual air-fuel ratio discharged from all the cylinders is leaner than the output of the air-fuel ratio sensor M3, and the speed at which oxygen adsorbed on the catalytic converter M2 is consumed while the fuel supply is stopped. This is because it takes a long time for oxygen to be consumed, and as a result, the number of times of calculation of oxygen consumption (performed every ΔTc) shown in the above equation (1) increases. It is.

また、図１１は、本発明の実施の形態１に係る酸素消費量算出手段Ｍ５で算出された酸素消費量Ｏｃと、中心Ａ／Ｆの補正量βの関係を示す図である。前述のとおり、全ての気筒から排出された実際の空燃比の平均値が、空燃比センサＭ３の出力よりリーンである場合には、酸素消費量算出手段Ｍ５で算出した酸素量Ｏｃは、Ｏｃ＿ｓｔｄよりも大きくなることがわかっている。   FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the oxygen consumption amount Oc calculated by the oxygen consumption amount calculation means M5 according to Embodiment 1 of the present invention and the center A / F correction amount β. As described above, when the average value of the actual air-fuel ratios discharged from all the cylinders is leaner than the output of the air-fuel ratio sensor M3, the oxygen amount Oc calculated by the oxygen consumption calculating means M5 is obtained from Oc_std. Is also known to grow.

このため、酸素量ＯｃがＯｃ＿ｓｔｄより大きい場合には、中心Ａ／Ｆをリッチ側に補正することにより、全ての気筒から排出された実際の空燃比の平均値を、ストイキＡ／Ｆに修正することができる。   For this reason, when the oxygen amount Oc is larger than Oc_std, the average value of the actual air-fuel ratio discharged from all the cylinders is corrected to the stoichiometric A / F by correcting the center A / F to the rich side. be able to.

従って、図１１で示す関係のとおり、酸素消費量算出手段Ｍ５で算出されたＯｃがＯｃ＿ｓｔｄより大きい場合には、Ｏｃの大きさに応じてリッチ側へ、Ｏｃ＿ｓｔｄより小さい場合には、Ｏｃの大きさに応じてリーン側へ、それぞれ中心Ａ／Ｆを補正することにより、全ての気筒から排出された実際の空燃比の平均値を、ストイキＡ／Ｆに修正することができる。   Therefore, as shown in FIG. 11, when Oc calculated by the oxygen consumption calculation means M5 is larger than Oc_std, the rich side is selected according to the magnitude of Oc, and when Oc is smaller than Oc_std, the magnitude of Oc Accordingly, by correcting the center A / F to the lean side accordingly, the average value of the actual air-fuel ratios discharged from all the cylinders can be corrected to the stoichiometric A / F.

次に、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１の処理の流れを、図３のステップＳ３０６で示した「診断用Ａ／Ｆ制御」の処理に含めて、フローチャートを用いて説明する。図１２は、本発明の実施の形態１に係る診断用Ａ／Ｆ制御の処理の流れを示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ１２０１において、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、診断用Ａ／Ｆ制御の中心Ａ／Ｆの補正を行う。   Next, the flow of processing of the central A / F correction means M11 will be described using the flowchart including the processing of “diagnosis A / F control” shown in step S306 of FIG. FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing of the diagnostic A / F control according to Embodiment 1 of the present invention. First, in step S1201, the center A / F correction unit M11 corrects the center A / F of the diagnostic A / F control.

次に、ステップＳ１２０２において、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、先のステップＳ１２０１で補正された中心Ａ／Ｆ値を基準として、空燃比をリーン側へ制御する。次に、ステップＳ１２０３において、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、先のステップＳ１２０１で補正された中心Ａ／Ｆ値を基準として、空燃比をリッチ側へ制御して、処理を終了する。   Next, in step S1202, the center A / F correction means M11 controls the air-fuel ratio to the lean side based on the center A / F value corrected in the previous step S1201. Next, in step S1203, the center A / F correction means M11 controls the air-fuel ratio to the rich side based on the center A / F value corrected in the previous step S1201, and ends the process.

ここで、ステップＳ１２０１の処理を具体的に説明するために、図１３のフローチャートを用いて説明する。図１３は、本発明の実施の形態１に係る中心Ａ／Ｆ補正処理の流れを示すフローチャートである。まず始めに、ステップＳ１３０１において、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、診断用Ａ／Ｆ制御の中心Ａ／Ｆの補正量βを、酸素消費量算出手段Ｍ５で算出したＯｃに基づいて算出する。   Here, in order to describe the process of step S1201 concretely, it demonstrates using the flowchart of FIG. FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the center A / F correction process according to the first embodiment of the present invention. First, in step S1301, the center A / F correction unit M11 calculates the correction amount β of the center A / F of the diagnostic A / F control based on the Oc calculated by the oxygen consumption calculation unit M5.

図１４は、本発明の実施の形態１に係る中心Ａ／Ｆ補正量を算出するための２次元テーブルを示す図である。中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、図１４（ａ）で示す２次元テーブルＴＣＡＦを適用して、診断用Ａ／Ｆ制御の中心Ａ／Ｆの補正量βを、下式により求める。
β＝ＴＣＡＦ（Ｏｃ） FIG. 14 is a diagram showing a two-dimensional table for calculating the center A / F correction amount according to Embodiment 1 of the present invention. The center A / F correction means M11 applies the two-dimensional table TCAF shown in FIG. 14A to determine the correction amount β of the center A / F of the diagnostic A / F control by the following equation.
β = TCAF (Oc)

なお、この図１４（ａ）に示すＴＣＡＦ（Ｏｃ）は、先の図１１の関係をそのまま２次元テーブル化したものである。   Note that TCAF (Oc) shown in FIG. 14A is a two-dimensional table of the relationship shown in FIG.

次に、ステップＳ１２０２およびＳ１２０３の処理を具体的に説明するために、図１５（ａ）および図１５（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。図１５は、本発明の実施の形態１に係るＡ／Ｆリーン化制御およびＡ／Ｆリッチ化制御の処理の流れを示すフローチャートである。   Next, in order to specifically describe the processing of steps S1202 and S1203, description will be made with reference to the flowcharts of FIGS. 15 (a) and 15 (b). FIG. 15 is a flowchart showing a flow of processing of A / F lean control and A / F rich control according to Embodiment 1 of the present invention.

図１５（ａ）の処理は、触媒コンバータＭ２に酸素を供給することを目的としている。まず始めに、ステップＳ１５０１ａにおいて、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、補正後中心Ａ／Ｆを、ステップＳ１３０１で求めた補正量βを用いて、下式により補正する。
補正後中心Ａ／Ｆ＝中心Ａ／Ｆ初期値＋β The process in FIG. 15A is intended to supply oxygen to the catalytic converter M2. First, in step S1501a, the center A / F correction unit M11 corrects the corrected center A / F using the correction amount β obtained in step S1301 by the following equation.
Center A / F after correction = Center A / F initial value + β

なお、中心Ａ／Ｆ初期値は、ストイキＡ／Ｆ相当の値として、あらかじめ実験的に設定されている固定値である。   The center A / F initial value is a fixed value experimentally set in advance as a value corresponding to the stoichiometric A / F.

次に、ステップＳ１５０２ａにおいて、空燃比制御手段Ｍ８は、補正された中心Ａ／Ｆを基準として、所定量αだけリーン側に目標空燃比を設定する。この操作により、内燃機関の制御装置５は、空燃比センサＭ３の出力が目標空燃比に一致するように、燃料噴射量調整手段Ｍ１０を介して、インジェクタ３の燃料噴射量を調整する。この結果、内燃機関Ｍ１の空燃比は、ストイキＡ／Ｆよりリーンとなる。   Next, in step S1502a, the air-fuel ratio control means M8 sets the target air-fuel ratio to the lean side by a predetermined amount α with reference to the corrected center A / F. By this operation, the control device 5 of the internal combustion engine adjusts the fuel injection amount of the injector 3 via the fuel injection amount adjusting means M10 so that the output of the air-fuel ratio sensor M3 matches the target air-fuel ratio. As a result, the air-fuel ratio of the internal combustion engine M1 becomes leaner than the stoichiometric A / F.

次に、ステップＳ１５０３ａにおいて、相対Ｏ２ストレージ量算出手段Ｍ７は、相対Ｏ２Ｓ量を算出する。ここで、相対Ｏ２Ｓ量は、触媒劣化診断が開始された時点からのＯ２Ｓ量の増減を示すものであり、先のステップＳ１５０２ａで、内燃機関Ｍ１の空燃比がリーン側に操作されていることから、次第に増加していく。なお、相対Ｏ２Ｓ量を求める式は、下式（２）のとおりである。
相対Ｏ２Ｓ量（ｔ）
＝相対Ｏ２Ｓ量（ｔ−１）
＋｛（実Ａ／Ｆ（ｔ）−補正後中心Ａ／Ｆ）÷補正後中心Ａ／Ｆ｝
×Ｑａ（ｔ）×ΔＴ×０．２３ （２） Next, in step S1503a, the relative O2 storage amount calculation unit M7 calculates a relative O2S amount. Here, the relative O2S amount indicates an increase or decrease in the O2S amount from the time when the catalyst deterioration diagnosis is started, and the air-fuel ratio of the internal combustion engine M1 is operated to the lean side in the previous step S1502a. It will gradually increase. The equation for obtaining the relative O2S amount is as shown in the following equation (2).
Relative O2S amount (t)
= Relative O2S amount (t-1)
+ {(Actual A / F (t) −corrected center A / F) ÷ corrected center A / F}
× Qa (t) × ΔT × 0.23 (2)

ここで、「実Ａ／Ｆ」は、空燃比センサＭ３の出力、「補正後中心Ａ／Ｆ」は、ステップＳ１５０１ａで得られた値、「Ｑａ」は、エアーフローセンサ２で計測した内燃機関Ｍ１の単位時間当たりの吸入空気量、「ΔＴ」は、相対Ｏ２Ｓ量を算出する時間間隔（例えば、１０ｍｓｅｃ）、「０．２３」は、「Ｑａ」中の酸素の質量比率（すなわち、大気中の酸素の質量比率）、各項の「ｔ」は、時刻を表すパラメータである。   Here, “actual A / F” is the output of the air-fuel ratio sensor M3, “corrected center A / F” is the value obtained in step S1501a, and “Qa” is the internal combustion engine measured by the airflow sensor 2. The amount of intake air per unit time of M1, “ΔT” is a time interval for calculating the relative O2S amount (for example, 10 msec), “0.23” is the mass ratio of oxygen in “Qa” (ie, in the atmosphere The mass ratio of oxygen), “t” in each term is a parameter representing time.

次に、ステップＳ１５０４ａにおいて、空燃比制御手段Ｍ８は、ステップＳ１５０３ａで求めた相対Ｏ２Ｓ量が、目標Ｏ２Ｓ量（＋側）以上となったか否か判断する。ここで、目標Ｏ２Ｓ量（＋側）は、劣化と判断すべき触媒コンバータの最大酸素ストレージ量の１／２より大きく、かつ、正常と判断すべき触媒コンバータの最大酸素ストレージ量の１／２より小さくなるようにあらかじめ設定されている。   Next, in step S1504a, the air-fuel ratio control means M8 determines whether or not the relative O2S amount obtained in step S1503a is equal to or greater than the target O2S amount (+ side). Here, the target O2S amount (+ side) is larger than ½ of the maximum oxygen storage amount of the catalytic converter that should be judged to be deteriorated, and more than ½ of the maximum oxygen storage amount of the catalytic converter that should be judged to be normal. It is set in advance to be smaller.

そして、ステップＳ１５０４ａの判断がＹＥＳの場合には、空燃比制御手段Ｍ８は、Ａ／Ｆリーン化制御を完了して処理を終了する。一方、ＮＯの場合には、空燃比制御手段Ｍ８は、Ａ／Ｆリーン化制御を継続すべく、ステップＳ１５０２ａに戻る。   If the determination in step S1504a is YES, the air-fuel ratio control means M8 completes the A / F lean control and ends the process. On the other hand, if NO, the air-fuel ratio control means M8 returns to step S1502a to continue the A / F lean control.

これに対して、図１５（ｂ）の処理は、触媒コンバータＭ２の酸素を消費することを目的としている。始めのステップＳ１５０１ｂは、ステップＳ１５０１ａと同じ内容のため、説明を割愛する。次に、１００２ｂにおいて、空燃比制御手段Ｍ８は、補正された中心Ａ／Ｆを基準として、所定量αだけリッチ側に目標空燃比を設定する。この結果、内燃機関Ｍ１の空燃比は、ストイキＡ／Ｆよりリッチとなる。   On the other hand, the process of FIG. 15B is intended to consume oxygen of the catalytic converter M2. Since the first step S1501b has the same contents as step S1501a, a description thereof will be omitted. Next, at 1002b, the air-fuel ratio control means M8 sets the target air-fuel ratio to the rich side by a predetermined amount α with reference to the corrected center A / F. As a result, the air-fuel ratio of the internal combustion engine M1 becomes richer than the stoichiometric A / F.

次のステップＳ１５０３ｂは、ステップＳ１５０３ａと同じ内容のため、説明を割愛する。次に、ステップＳ１５０４ｂにおいて、空燃比制御手段Ｍ８は、ステップＳ１５０３ｂで求めた相対Ｏ２Ｓ量が、目標Ｏ２Ｓ量（−側）以下となったか否か判断する。   Since the next step S1503b has the same contents as step S1503a, a description thereof will be omitted. Next, in step S1504b, the air-fuel ratio control means M8 determines whether or not the relative O2S amount obtained in step S1503b is equal to or less than the target O2S amount (− side).

そして、ステップＳ１５０４ｂの判断がＹＥＳの場合には、空燃比制御手段Ｍ８は、Ａ／Ｆリッチ化制御を完了して処理を終了する。一方、ＮＯの場合には、空燃比制御手段Ｍ８は、Ａ／Ｆリッチ化制御を継続すべく、ステップＳ１５０２ｂに戻る。   If the determination in step S1504b is YES, the air-fuel ratio control means M8 completes the A / F enrichment control and ends the process. On the other hand, in the case of NO, the air-fuel ratio control means M8 returns to step S1502b to continue the A / F enrichment control.

ところで、診断用Ａ／Ｆ制御の中心Ａ／Ｆの補正量βを求める際に使用する２次元テーブルは、先の図１４（ａ）で示したＴＣＡＦ（Ｏｃ）の代わりに、図１４（ｂ）で示す２次元テーブルＴＣＡＦ２（Ｏｃ）を用いてもよい。このＴＣＡＦ２（Ｏｃ）は、ＴＣＡＦ（Ｏｃ）に対して、Ｏｃ≦Ｏｃ＿ｓｔｄの領域、すなわち、ＴＣＡＦ（Ｏｃ）≧０の領域の設定を０としたものである。   By the way, the two-dimensional table used when obtaining the correction amount β of the center A / F of the diagnostic A / F control is shown in FIG. 14B instead of the TCAF (Oc) shown in FIG. A two-dimensional table TCAF2 (Oc) indicated by () may be used. This TCAF2 (Oc) is obtained by setting 0 in the region of Oc ≦ Oc_std, that is, in the region of TCAF (Oc) ≧ 0 with respect to TCAF (Oc).

一般に、劣化した触媒コンバータの酸素ストレージ量は、非常に小さいため、中心Ａ／Ｆに多少のズレが生じた状態で空燃比をリーン，リッチに交互に変化させても、（リーンあるいはリッチのいずれかに偏った空燃比の変化しか得られなくても）、触媒コンバータ内の酸素が触媒コンバータの下流へ溢れるという現象と、触媒コンバータ内の酸素が完全に消費されるという現象が交互に発生する。   In general, the amount of oxygen stored in a deteriorated catalytic converter is very small, so even if the air-fuel ratio is changed alternately between lean and rich with a slight deviation in the center A / F, either lean or rich Even if only a biased change in the air-fuel ratio is obtained), the phenomenon that oxygen in the catalytic converter overflows downstream of the catalytic converter and the phenomenon that oxygen in the catalytic converter is completely consumed occur alternately. .

すなわち、劣化した触媒コンバータに対して、劣化判定することは可能である。むしろ、中心Ａ／Ｆを大きくリーン側へ補正する方が、触媒下流の酸素濃度を適正にリーン，リッチに変化させることが難しくなり、この結果、酸素濃度センサＭ４の出力を大きく変動させることが難しくなる。   That is, it is possible to determine deterioration for a deteriorated catalytic converter. Rather, if the center A / F is largely corrected to the lean side, it becomes difficult to change the oxygen concentration downstream of the catalyst appropriately to lean and rich, and as a result, the output of the oxygen concentration sensor M4 may be greatly varied. It becomes difficult.

例えば、酸素ストレージ量が極めて小さい触媒コンバータ（すなわち、大きく劣化した触媒コンバータ）に対しては、酸素消費量算出手段Ｍ５で算出された酸素消費量Ｏｃが非常に小さい値となる。このため、β＝ＴＣＡＦ（Ｏｃ）で得られる補正量βは、非常に大きな値となる。従って、このような補正量βを適用した状態で空燃比をリーン，リッチに交互に変化させた場合には、触媒下流の酸素濃度は、リーン側に大きく偏ることとなり、適正にリーン，リッチに変化させることができないおそれが有る。   For example, for a catalytic converter having an extremely small oxygen storage amount (that is, a catalytic converter that has greatly deteriorated), the oxygen consumption amount Oc calculated by the oxygen consumption amount calculation means M5 is a very small value. Therefore, the correction amount β obtained by β = TCAF (Oc) is a very large value. Therefore, when the air-fuel ratio is changed alternately between lean and rich with such a correction amount β applied, the oxygen concentration downstream of the catalyst is greatly biased toward the lean side, and is appropriately adjusted to lean and rich. There is a possibility that it cannot be changed.

すなわち、触媒コンバータが大きく劣化した場合にも、正しく「劣化」判定するためには、ＴＣＡＦ（Ｏｃ）を用いるよりも、ＴＣＡＦ２（Ｏｃ）を用いる方がよい。   That is, it is better to use TCAF2 (Oc) than to use TCAF (Oc) in order to correctly determine “deterioration” even when the catalytic converter is greatly deteriorated.

一方、正常な触媒コンバータが装着されており、全ての気筒から排出された実際の空燃比の平均値が、空燃比センサＭ３の出力よりリッチである場合も、酸素消費量Ｏｃは、Ｏｃ＿ｓｔｄより小さくなる。この場合には、空燃比をリーン，リッチに交互に変化させると、触媒コンバータ内の酸素量は徐々に減少し、触媒コンバータ内の酸素が完全欠乏に至る。   On the other hand, when a normal catalytic converter is installed and the average value of the actual air-fuel ratio discharged from all the cylinders is richer than the output of the air-fuel ratio sensor M3, the oxygen consumption amount Oc is smaller than Oc_std. Become. In this case, when the air-fuel ratio is changed alternately between lean and rich, the amount of oxygen in the catalytic converter gradually decreases and the oxygen in the catalytic converter becomes completely deficient.

空燃比をリーンに変化させた際に、触媒コンバータ内の酸素の完全欠乏は、一時的に解消するので、触媒コンバータ下流では酸素濃度の変化が生じるが、一般に、触媒コンバータ下流のリッチ側での酸素濃度の変化は、非常に遅く、触媒コンバータ下流に配設された酸素濃度センサの出力の変動量は、リーン側で酸素が溢れる際の変動量と比較して、極めて小さいことがわかっている。   When the air-fuel ratio is changed to lean, the complete deficiency of oxygen in the catalytic converter is temporarily eliminated, so the oxygen concentration changes downstream of the catalytic converter. Changes in oxygen concentration are very slow, and the amount of fluctuation in the output of the oxygen concentration sensor located downstream of the catalytic converter is known to be extremely small compared to the amount of fluctuation when oxygen overflows on the lean side. .

すなわち、酸素消費量ＯｃがＯｃ＿ｓｔｄより小さくなる場合においては、正常な触媒コンバータに対して「劣化」の誤判定は、発生しない。これらの理由により、酸素消費量ＯｃがＯｃ＿ｓｔｄより小さい領域では、積極的に中心Ａ／Ｆをリーン側に補正する必要がなく、ＴＣＡＴ２（Ｏｃ）を適用する方が望ましい。   That is, when the oxygen consumption amount Oc is smaller than Oc_std, an erroneous determination of “deterioration” does not occur with respect to a normal catalytic converter. For these reasons, in the region where the oxygen consumption Oc is smaller than Oc_std, it is not necessary to positively correct the center A / F to the lean side, and it is preferable to apply TCAT2 (Oc).

次に、診断禁止手段Ｍ１２について説明する。診断禁止手段Ｍ１２は、酸素消費量算出手段Ｍ５による酸素消費量Ｏｃの算出が完了するまでの間、触媒劣化診断部による診断の実施を禁止する。この処理は、先の図３のフローチャートにおけるステップＳ３０２の内容に相当する。   Next, the diagnosis prohibiting means M12 will be described. The diagnosis prohibition unit M12 prohibits the catalyst deterioration diagnosis unit from performing the diagnosis until the oxygen consumption amount calculation unit M5 completes the calculation of the oxygen consumption amount Oc. This process corresponds to the content of step S302 in the flowchart of FIG.

以上のように、実施の形態１によれば、酸素消費量算出手段は、内燃機関への燃料の供給を停止した後、燃料の供給を再開した時点から酸素濃度センサの出力が所定値以上になるまでの期間に、触媒コンバータに吸着していた酸素が消費された量を算出する。そして、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１は、酸素消費量算出手段が算出した酸素消費量の算出結果に基づいて、中心Ａ／Ｆの補正量を決定する。   As described above, according to the first embodiment, the oxygen consumption amount calculating means stops the fuel supply to the internal combustion engine and then the output of the oxygen concentration sensor becomes equal to or higher than a predetermined value from the time when the fuel supply is restarted. The amount of oxygen consumed in the catalytic converter during the period until the time is calculated is calculated. Then, the center A / F correction unit M11 determines the correction amount of the center A / F based on the calculation result of the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculation unit.

このような構成を備えることで、ＰＩ制御を用いたサブ空燃比フィードバック制御に含まれる（補正に長い時間を要する）積分項を使用せずに、中心Ａ／Ｆの補正が実現できる。この結果、触媒コンバータの劣化診断の実施頻度を高めることが可能となる。   With such a configuration, the center A / F can be corrected without using an integral term (which requires a long time for correction) included in the sub air-fuel ratio feedback control using PI control. As a result, it is possible to increase the frequency of performing the deterioration diagnosis of the catalytic converter.

さらに、中心Ａ／Ｆ補正手段は、酸素消費量算出手段が算出した酸素消費量の算出結果に基づいて、中心Ａ／Ｆの補正量を決定しつつ、リーン側への補正を制限することができる。この結果、正常な触媒コンバータに対する「劣化」の誤判定を防ぎつつ、大きく劣化した触媒コンバータに対する「劣化」判定を行うことが可能となる。   Further, the center A / F correction means may limit the correction to the lean side while determining the correction amount of the center A / F based on the calculation result of the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculation means. it can. As a result, it is possible to make a “deterioration” determination for a catalytic converter that has been greatly deteriorated while preventing an erroneous determination of “deterioration” for a normal catalytic converter.

実施の形態２．
本発明の実施の形態２における内燃機関および内燃機関の制御装置の構成は、先の実施の形態１における図１と同じである。個々の構成要素に関しては、内燃機関の制御装置５を除いて、先の実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を割愛する。 Embodiment 2. FIG.
The configuration of the internal combustion engine and the control device for the internal combustion engine in the second embodiment of the present invention is the same as that in FIG. 1 in the first embodiment. Since the individual components are the same as those of the first embodiment except for the control device 5 for the internal combustion engine, the description thereof is omitted here.

ここで、内燃機関の制御装置５に関して、先の実施の形態１との構成の差異を明確化するために、図１６を用いて説明する。図１６は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の基本的な概念構成を示すブロック図である。図１６に示した本実施の形態２における構成は、先の実施の形態１における図２の構成と比較すると、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３をさらに備えている点が異なっている。そこで、この酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３の処理を中心に、以下に説明する。   Here, the control device 5 for the internal combustion engine will be described with reference to FIG. 16 in order to clarify the difference in configuration from the first embodiment. FIG. 16 is a block diagram showing a basic conceptual configuration of an internal combustion engine control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration in the second embodiment shown in FIG. 16 is different from the configuration in FIG. 2 in the previous first embodiment in that oxygen consumption calculation prohibiting means M13 is further provided. Therefore, the following description will be focused on the processing of the oxygen consumption calculation prohibiting means M13.

酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、触媒コンバータＭ２の酸素が飽和していない状態では、酸素消費量の算出の開始を禁止する機能と、触媒コンバータＭ２が活性していない状態では、酸素消費量の算出を中止する機能を有している。   The oxygen consumption calculation prohibiting means M13 has a function of prohibiting the start of calculation of oxygen consumption when the oxygen of the catalytic converter M2 is not saturated, and the oxygen consumption calculation when the catalytic converter M2 is not activated. It has a function to cancel the calculation.

内燃機関Ｍ１への燃料の供給を停止した直後、すぐに燃料の供給を再開すると、触媒コンバータＭ２に吸着する酸素の量が少なくなるおそれがある。この場合、酸素消費量算出手段Ｍ５で算出される酸素消費量は、触媒コンバータＭ２の持つ最大酸素ストレージ量まで酸素が吸着した状態で算出した酸素消費量と比較して、小さくなる。従って、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１で算出する補正量にバラツキが生じる原因となり、ひいては、中心Ａ／Ｆの補正の精度が低下してしまう。   If the fuel supply is restarted immediately after the fuel supply to the internal combustion engine M1 is stopped, the amount of oxygen adsorbed on the catalytic converter M2 may be reduced. In this case, the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculation means M5 is smaller than the oxygen consumption calculated when oxygen is adsorbed up to the maximum oxygen storage amount of the catalytic converter M2. Therefore, the correction amount calculated by the center A / F correction means M11 becomes uneven, and the accuracy of correction of the center A / F is lowered.

そこで、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、内燃機関Ｍ１への燃料の供給を停止し、触媒コンバータＭ２に十分酸素が吸着した後でのみ、酸素消費量算出手段Ｍ５での、酸素消費量の算出を許可する。具体的には、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、触媒コンバータＭ２に十分酸素が吸着したことを、内燃機関Ｍ１への燃料の供給を停止してから十分な時間が経過したことや、触媒コンバータＭ２の下流に配設された酸素濃度センサＭ４の出力が低電圧（例えば０．２Ｖ以下）になったことで判断する。   Therefore, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 stops the supply of fuel to the internal combustion engine M1, and the oxygen consumption calculation means M5 calculates the oxygen consumption only after sufficient oxygen is adsorbed to the catalytic converter M2. Allow. Specifically, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 indicates that sufficient oxygen has been adsorbed to the catalytic converter M2, that a sufficient time has passed since the supply of fuel to the internal combustion engine M1 was stopped, or that the catalytic converter Judgment is made when the output of the oxygen concentration sensor M4 disposed downstream of M2 becomes a low voltage (for example, 0.2 V or less).

また、触媒コンバータＭ２が活性していない状態では、触媒の持つ最大酸素ストレージ量が小さくなるので、この状態で酸素消費量算出手段Ｍ５で算出される酸素消費量は、触媒コンバータＭ２が活性している状態で、最大酸素ストレージ量まで酸素が吸着した場合に算出した酸素消費量と比較して、小さくなる。従って、前述の燃料の供給を停止した直後、すぐに燃料の供給を再開した状況で酸素消費量を算出する場合と同様に、中心Ａ／Ｆ補正手段Ｍ１１で算出する補正量にバラツキが生じる原因となる。   Further, when the catalytic converter M2 is not activated, the maximum oxygen storage amount of the catalyst is small. Therefore, in this state, the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculating means M5 is activated by the catalytic converter M2. In this state, the oxygen consumption is smaller than the oxygen consumption calculated when oxygen is adsorbed up to the maximum oxygen storage amount. Therefore, the correction amount calculated by the central A / F correction means M11 varies as in the case of calculating the oxygen consumption amount in the situation where the fuel supply is restarted immediately after the fuel supply is stopped. It becomes.

そこで、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、触媒コンバータＭ２が活性している状態でのみ、酸素消費量算出手段Ｍ５での、酸素消費量の算出を許可する。触媒コンバータＭ２の活性状態の判定は、一般に触媒コンバータの温度推定等の方法が広く知られている。そこで、本実施の形態２における酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、運転状態検出手段Ｍ９によって検出した内燃機関の回転速度と充填効率を用いて触媒コンバータＭ２の温度を推定し、この推定温度が所定の値以上となる場合に、触媒コンバータＭ２の活性状態を判定する。   Therefore, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 permits the oxygen consumption calculation means M5 to calculate the oxygen consumption only when the catalytic converter M2 is active. In general, a method for estimating the temperature of the catalytic converter M2 is widely known for determining the active state of the catalytic converter M2. Therefore, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 in the second embodiment estimates the temperature of the catalytic converter M2 using the rotational speed and charging efficiency of the internal combustion engine detected by the operating state detecting means M9, and this estimated temperature is predetermined. When the value is equal to or greater than the value of, the active state of the catalytic converter M2 is determined.

次に、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３の処理の流れを、フローチャートを用いて説明する。図１７は、本発明の実施の形態２に係る酸素消費量算出手段の処理を示すフローチャートである。本実施の形態２における図１７のフローチャートは、先の実施の形態１における図９のフローチャートに対して、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３の処理内容であるステップＳ１７０１〜ステップＳ１７０７を追加したものである。これら以外の個別の処理内容は、先の図９で示した内容と同じであるため、説明を割愛する。   Next, the flow of processing of the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 will be described using a flowchart. FIG. 17 is a flowchart showing the processing of the oxygen consumption calculation means according to Embodiment 2 of the present invention. The flowchart of FIG. 17 in the second embodiment is obtained by adding steps S1701 to S1707, which are the processing contents of the oxygen consumption calculation prohibiting means M13, to the flowchart of FIG. 9 in the first embodiment. . Since the individual processing contents other than these are the same as the contents shown in FIG. 9, description thereof will be omitted.

ステップＳ９０１の後段に設けられたステップＳ１７０１において、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、酸素消費量の算出実行中を示すフラグＳＴがセット（＝１）であるか否かを判断し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ９０２に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１７０２に進む。なお、このフラグＳＴは、内燃機関Ｍ１を始動した際にリセット（＝０）されているものとする。   In step S1701 provided after step S901, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 determines whether or not the flag ST indicating that the oxygen consumption calculation is being executed is set (= 1). If YES, In step S902, if NO, the process advances to step S1702. It is assumed that this flag ST is reset (= 0) when the internal combustion engine M1 is started.

次に、ステップＳ１７０２において、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、内燃機関Ｍ１への燃料の供給を停止してから所定の時間以上が経過したか否かを判断し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ１７０３に進み、ＮＯの場合には、酸素消費量の算出に適さないと判断して、処理を終了する。   Next, in step S1702, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 determines whether or not a predetermined time or more has passed since the fuel supply to the internal combustion engine M1 was stopped. In S1703, in the case of NO, it is determined that it is not suitable for the calculation of the oxygen consumption, and the process is terminated.

次に、ステップＳ１７０３において、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、触媒コンバータＭ２の下流に配設された酸素濃度センサＭ４の出力が所定値以下（例えば０．２Ｖ以下）になったか否かを判断し、ＹＥＳの場合には、ステップＳ９０２に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１７０２のＮＯの場合と同様に、酸素消費量の算出に適さないと判断して、処理を終了する。   Next, in step S1703, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 determines whether or not the output of the oxygen concentration sensor M4 disposed downstream of the catalytic converter M2 has become a predetermined value or less (for example, 0.2 V or less). In the case of YES, the process proceeds to step S902. In the case of NO, as in the case of NO in step S1702, it is determined that it is not suitable for the calculation of the oxygen consumption, and the process ends.

また、ステップＳ９０２の後段に設けられたステップＳ１７０４において、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、酸素消費量の算出実行中を示すフラグＳＴをセット（＝１）する。これは、ステップＳ１７０１、ステップＳ１７０２、ステップＳ９０２が全て成立したことにより、酸素消費量算出手段Ｍ５による酸素消費量の算出に適した条件であると判断できるためである。   In step S1704, which is provided after step S902, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 sets (= 1) a flag ST indicating that the oxygen consumption calculation is being executed. This is because it is possible to determine that the conditions are suitable for the calculation of the oxygen consumption amount by the oxygen consumption amount calculation means M5 when Step S1701, Step S1702, and Step S902 are all established.

また、ステップＳ９０３の後段に設けられたステップＳ１７０５において、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、触媒コンバータＭ２の推定温度Ｔｅｍｐ＿Ｃを求める。図１８は、本発明の実施の形態２に係る触媒コンバータの推定温度を算出するための３次元マップを示す図である。酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、この図１８に示した３次元マップＮＥ＿ＥＣ＿ＴＥＭＰ（Ｎｅ，Ｅｃ）に、運転状態検出手段Ｍ９で検出した内燃機関の回転速度Ｎｅと充填効率Ｅｃを適用して、触媒コンバータＭ２の推定温度Ｔｅｍｐ＿Ｃを求める。   Further, in step S1705 provided after step S903, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 obtains an estimated temperature Temp_C of the catalytic converter M2. FIG. 18 is a diagram showing a three-dimensional map for calculating the estimated temperature of the catalytic converter according to Embodiment 2 of the present invention. The oxygen consumption calculation prohibiting means M13 applies the rotational speed Ne and the charging efficiency Ec of the internal combustion engine detected by the operating state detecting means M9 to the three-dimensional map NE_EC_TEMP (Ne, Ec) shown in FIG. Estimated temperature Temp_C of converter M2 is obtained.

なお、３次元マップＮＥ＿ＥＣ＿ＴＥＭＰ（Ｎｅ，Ｅｃ）は、あらかじめ内燃機関Ｍ１の回転速度と充填効率を変化させて計測した、触媒コンバータＭ２の温度が設定されている。   In the three-dimensional map NE_EC_TEMP (Ne, Ec), the temperature of the catalytic converter M2 that is measured in advance by changing the rotational speed and charging efficiency of the internal combustion engine M1 is set.

次に、ステップＳ１７０６において、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、触媒コンバータＭ２の推定温度Ｔｅｍｐ＿Ｃが、所定値（例えば、５５０℃）以上か否かを判断し、ＹＥＳの場合には、触媒コンバータＭ２が活性状態であると判断し、ステップＳ９０４に進む。一方、ＮＯの場合には、ステップＳ１７０７に進み、酸素消費量算出禁止手段Ｍ１３は、酸素消費量の算出実行を中止するために、フラグＳＴをリセット（＝０）する。   Next, in step S1706, the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 determines whether or not the estimated temperature Temp_C of the catalytic converter M2 is equal to or higher than a predetermined value (for example, 550 ° C.). If YES, the catalytic converter M2 is determined. Is in an active state, and the process proceeds to step S904. On the other hand, in the case of NO, the process proceeds to step S1707, and the oxygen consumption calculation prohibiting means M13 resets the flag ST (= 0) in order to stop the calculation of oxygen consumption.

以上のように、実施の形態２によれば、酸素消費量算出禁止手段によって、適正に酸素消費量を算出できないと判断された場合には、酸素消費量算出手段による酸素消費量の算出を禁止するような構成を備えている。これにより、中心Ａ／Ｆの補正量のバラツキの発生を抑制し、先の実施の形態１と比較して、中心Ａ／Ｆの補正の精度をさらに高めることが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, when the oxygen consumption calculation prohibiting unit determines that the oxygen consumption cannot be properly calculated, the oxygen consumption calculating unit prohibits the oxygen consumption calculation. It has a configuration to do. Thereby, the variation in the correction amount of the center A / F can be suppressed, and the accuracy of the correction of the center A / F can be further increased as compared with the first embodiment.

具体的には、酸素消費量算出禁止手段は、触媒コンバータ内の酸素が飽和していない状態では、酸素消費量算出手段による酸素消費量の算出の開始を禁止するようにしている。これにより、内燃機関への燃料の供給を停止した直後、すぐに燃料の供給を再開した場合に生じる、触媒コンバータに吸着する酸素の量の減少に起因した中心Ａ／Ｆの補正量のバラツキの発生を抑制し、先の実施の形態１と比較して、中心Ａ／Ｆの補正の精度をさらに高めることが可能となる。   Specifically, the oxygen consumption calculation prohibiting means prohibits the oxygen consumption calculation means from starting the calculation of the oxygen consumption when the oxygen in the catalytic converter is not saturated. As a result, the variation in the correction amount of the center A / F caused by the decrease in the amount of oxygen adsorbed to the catalytic converter, which occurs when the fuel supply is restarted immediately after the fuel supply to the internal combustion engine is stopped, is reduced. Generation | occurrence | production can be suppressed and compared with previous Embodiment 1, it becomes possible to further improve the precision of correction | amendment of center A / F.

さらに、酸素消費量算出禁止手段は、触媒コンバータが活性していない状態では、酸素消費量算出手段による酸素消費量の算出を禁止するようにしている。これにより、触媒コンバータが活性していない状態に生じる触媒コンバータに吸着する酸素の量の減少に起因した中心Ａ／Ｆの補正量のバラツキの発生を抑制し、先の実施の形態１と比較して、中心Ａ／Ｆの補正の精度をさらに高めることが可能となる。   Further, the oxygen consumption calculation prohibiting means prohibits the oxygen consumption calculation by the oxygen consumption calculating means when the catalytic converter is not activated. As a result, the variation in the correction amount of the center A / F due to the decrease in the amount of oxygen adsorbed on the catalytic converter that occurs when the catalytic converter is not activated is suppressed, compared with the first embodiment. As a result, the accuracy of the correction of the center A / F can be further increased.

１ クランク角センサ、２ エアーフローセンサ、３ インジェクタ、４ 点火プラグ、５ 内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）、Ｍ１ 内燃機関、Ｍ２ 触媒コンバータ、Ｍ３ 空燃比センサ、Ｍ４ 酸素濃度センサ、Ｍ５ 酸素消費量算出手段、Ｍ６ 触媒劣化判定手段、Ｍ７ 相対Ｏ２ストレージ量算出手段、Ｍ８ 空燃比制御手段、Ｍ９ 運転状態検出手段、Ｍ１０ 燃料噴射量調整手段、Ｍ１１ 中心Ａ／Ｆ補正手段、Ｍ１２ 診断禁止手段、Ｍ１３ 酸素消費量算出禁止手段。   1 crank angle sensor, 2 air flow sensor, 3 injector, 4 spark plug, 5 internal combustion engine control unit (ECU), M1 internal combustion engine, M2 catalytic converter, M3 air-fuel ratio sensor, M4 oxygen concentration sensor, M5 oxygen consumption calculation Means, M6 catalyst deterioration determination means, M7 relative O2 storage amount calculation means, M8 air-fuel ratio control means, M9 operating state detection means, M10 fuel injection amount adjustment means, M11 center A / F correction means, M12 diagnosis prohibition means, M13 oxygen Consumption calculation prohibition means.

Claims (5)

内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒コンバータの劣化を診断する機能を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記触媒コンバータの上流に配設され、前記内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、前記触媒コンバータの下流に配設され、前記触媒コンバータより下流の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとの、それぞれの検出結果に基づいて、前記触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断手段と、
前記触媒コンバータに吸着していた酸素が消費された量を酸素消費量として算出する酸素消費量算出手段と、
前記酸素消費量算出手段による酸素消費量の算出が完了するまで、前記触媒劣化診断手段による診断の実施を禁止する診断禁止手段と
を有し、
前記酸素消費量算出手段は、内燃機関への燃料の供給を停止した後、燃料の供給を再開した時点から、前記酸素濃度センサの出力が所定値以上になるまでの期間に、前記酸素消費量を算出し、
前記触媒劣化診断手段は、
ストイキＡ／Ｆ相当としてあらかじめ初期設定されている中心Ａ／Ｆを、前記酸素消費量算出手段によって算出された前記酸素消費量を基に補正する中心Ａ／Ｆ補正手段と、
前記空燃比センサの出力と運転状態とに基づいて、前記中心Ａ／Ｆ補正手段で補正された前記中心Ａ／Ｆを基準として、前記触媒コンバータへ供給あるいは前記触媒コンバータから消費する酸素量を相対Ｏ２ストレージ量として算出する相対Ｏ２ストレージ量算出手段と、
前記相対Ｏ２ストレージ量算出手段で算出された前記相対Ｏ２ストレージ量に基づいて、前記中心Ａ／Ｆ補正手段で補正された前記中心Ａ／Ｆを基準として、空燃比をリッチ、リーンの交互に操作する空燃比制御手段と、
前記相対Ｏ２ストレージ量算出手段および前記空燃比制御手段によって実施される空燃比制御の結果として得られる、前記空燃比センサの出力と前記酸素濃度センサの出力より、これらの出力の相関性を数値化した劣化判定パラメータを算出し、算出した前記劣化判定パラメータがあらかじめ設定された劣化判定基準値を上回っている場合に前記触媒コンバータの劣化と判断する触媒劣化判定手段と
を含み、
前記中心Ａ／Ｆ補正手段は、前記酸素消費量算出手段によって算出された前記酸素消費量に基づいて中心Ａ／Ｆの補正量を決定しつつ、リーン側への補正は制限する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine having a function of diagnosing deterioration of a catalytic converter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
An air-fuel ratio sensor that is disposed upstream of the catalytic converter and detects an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine; and is disposed downstream of the catalytic converter and in exhaust gas downstream of the catalytic converter. Catalyst deterioration diagnosis means for diagnosing deterioration of the catalytic converter based on respective detection results of oxygen concentration sensors for detecting oxygen concentration;
Oxygen consumption calculation means for calculating the amount of oxygen consumed by the catalytic converter as oxygen consumption;
Diagnostic prohibiting means for prohibiting execution of diagnosis by the catalyst deterioration diagnostic means until the calculation of oxygen consumption by the oxygen consumption calculating means is completed,
The oxygen consumption calculation means is configured to reduce the oxygen consumption during a period from when the fuel supply to the internal combustion engine is stopped to when the output of the oxygen concentration sensor reaches a predetermined value or more after the fuel supply is restarted. To calculate
The catalyst deterioration diagnosis means includes
A center A / F correcting means for correcting a center A / F that is initially set in advance as equivalent to a stoichiometric A / F based on the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculating means;
Based on the output of the air-fuel ratio sensor and the operating state, the oxygen amount supplied to or consumed from the catalytic converter is relative to the central A / F corrected by the central A / F correction means. A relative O2 storage amount calculating means for calculating the amount of O2 storage;
Based on the relative O2 storage amount calculated by the relative O2 storage amount calculating means, the air-fuel ratio is operated in rich and lean alternately with reference to the center A / F corrected by the center A / F correction means. Air-fuel ratio control means for
Based on the output of the air-fuel ratio sensor and the output of the oxygen concentration sensor obtained as a result of the air-fuel ratio control performed by the relative O2 storage amount calculating means and the air-fuel ratio control means, the correlation between these outputs is digitized. and were calculated deterioration determination parameters, see containing a catalyst deterioration determining means for calculating the deterioration determining parameter determines that the deterioration of the catalytic converter when exceeds the preset deterioration determination reference value,
The center A / F correction means determines the correction amount of the center A / F based on the oxygen consumption calculated by the oxygen consumption calculation means, and limits correction to the lean side. A control device for an internal combustion engine. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
内燃機関の運転状態を基に、前記酸素消費量算出手段が適正に酸素消費量を算出できないと判断される場合には、前記酸素消費量算出手段による酸素消費量の算出を禁止する酸素消費量算出禁止手段
をさらに有することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 ,
When it is determined that the oxygen consumption calculation means cannot properly calculate the oxygen consumption based on the operating state of the internal combustion engine, the oxygen consumption is prohibited from being calculated by the oxygen consumption calculation means. A control device for an internal combustion engine, further comprising calculation prohibiting means. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記酸素消費量算出禁止手段は、前記触媒コンバータ内の酸素が飽和していない状態では、酸素消費量の算出の開始を禁止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 ,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the oxygen consumption calculation prohibiting unit prohibits the start of calculation of the oxygen consumption when oxygen in the catalytic converter is not saturated. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記酸素消費量算出禁止手段は、前記触媒コンバータが活性していない状態では、酸素消費量の算出を禁止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 ,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the oxygen consumption amount calculation prohibiting unit prohibits calculation of the oxygen consumption amount when the catalytic converter is not activated. 内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒コンバータの劣化を診断する機能を備えた内燃機関の制御装置に用いられる触媒コンバータの劣化診断方法であって、
前記触媒コンバータの上流に配設され、前記内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、前記触媒コンバータの下流に配設され、前記触媒コンバータより下流の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとの、それぞれの検出結果に基づいて、前記触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断ステップと、
前記触媒コンバータに吸着していた酸素が消費された量を酸素消費量として算出する酸素消費量算出ステップと、
前記酸素消費量算出ステップによる酸素消費量の算出が完了するまで、前記触媒劣化診断ステップによる診断の実施を禁止する診断禁止ステップと
を有し、
前記酸素消費量算出ステップは、内燃機関への燃料の供給を停止した後、燃料の供給を再開した時点から、前記酸素濃度センサの出力が所定値以上になるまでの期間に、前記酸素消費量を算出し、
前記触媒劣化診断ステップは、
ストイキＡ／Ｆ相当としてあらかじめ初期設定されている中心Ａ／Ｆを、前記酸素消費量算出ステップによって算出された前記酸素消費量を基に補正する中心Ａ／Ｆ補正ステップと
前記空燃比センサの出力と運転状態とに基づいて、前記中心Ａ／Ｆ補正ステップで補正された前記中心Ａ／Ｆを基準として、前記触媒コンバータへ供給あるいは前記触媒コンバータから消費する酸素量を相対Ｏ２ストレージ量として算出する相対Ｏ２ストレージ量算出ステップと、
前記相対Ｏ２ストレージ量算出ステップで算出された前記相対Ｏ２ストレージ量に基づいて、前記中心Ａ／Ｆ補正ステップで補正された前記中心Ａ／Ｆを基準として、空燃比をリッチ、リーンの交互に操作する空燃比制御ステップと、
前記相対Ｏ２ストレージ量算出ステップおよび前記空燃比制御ステップによって実施される空燃比制御の結果として得られる、前記空燃比センサの出力と前記酸素濃度センサの出力より、これらの出力の相関性を数値化した劣化判定パラメータを算出し、算出した前記劣化判定パラメータがあらかじめ設定された劣化判定基準値を上回っている場合に前記触媒コンバータの劣化と判断する触媒劣化判定ステップと
を含み、
前記中心Ａ／Ｆ補正ステップは、前記酸素消費量算出ステップによって算出された前記酸素消費量に基づいて中心Ａ／Ｆの補正量を決定しつつ、リーン側への補正は制限する
ことを特徴とする触媒コンバータの劣化診断方法。 A degradation diagnosis method for a catalytic converter used in a control device for an internal combustion engine that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and has a function of diagnosing degradation of the catalytic converter that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine. And
An air-fuel ratio sensor that is disposed upstream of the catalytic converter and detects an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the internal combustion engine; and is disposed downstream of the catalytic converter and in exhaust gas downstream of the catalytic converter. A catalyst deterioration diagnosis step for diagnosing the deterioration of the catalytic converter based on the respective detection results of the oxygen concentration sensors for detecting the oxygen concentration;
An oxygen consumption calculation step of calculating, as an oxygen consumption, an amount of consumed oxygen adsorbed on the catalytic converter;
A diagnostic prohibiting step for prohibiting the execution of the diagnosis by the catalyst deterioration diagnostic step until the calculation of the oxygen consumption by the oxygen consumption calculating step is completed,
The oxygen consumption amount calculating step includes the step of calculating the oxygen consumption amount during a period from when the fuel supply to the internal combustion engine is stopped to when the output of the oxygen concentration sensor reaches a predetermined value or more after the fuel supply is restarted. To calculate
The catalyst deterioration diagnosis step includes:
A center A / F correction step for correcting the center A / F that is initially set as equivalent to the stoichiometric A / F based on the oxygen consumption calculated in the oxygen consumption calculation step, and an output of the air-fuel ratio sensor And the operation state, the amount of oxygen supplied to or consumed from the catalytic converter is calculated as a relative O2 storage amount with reference to the center A / F corrected in the center A / F correction step. A relative O2 storage amount calculating step;
Based on the relative O2 storage amount calculated in the relative O2 storage amount calculation step, the air-fuel ratio is operated in rich and lean alternately with the center A / F corrected in the center A / F correction step as a reference. An air-fuel ratio control step,
Based on the output of the air-fuel ratio sensor and the output of the oxygen concentration sensor obtained as a result of the air-fuel ratio control performed by the relative O2 storage amount calculating step and the air-fuel ratio control step, the correlation between these outputs is digitized. and it was calculated deterioration determination parameters, see contains a calculated said parameter for determining deterioration catalyst deterioration determination step of determining that the catalytic converter deterioration when exceeds the preset deterioration determination reference value,
The center A / F correction step determines the correction amount of the center A / F based on the oxygen consumption amount calculated by the oxygen consumption amount calculation step, and limits the correction to the lean side. Diagnosis method for catalytic converter.
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