JP7454068B2 - 内燃機関の制御装置及び触媒劣化診断方法 - Google Patents
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Description
ここで、前記応答期間を計測した結果に基づき、酸素ストレージ能力の計測に対する前記応答期間の影響を補正すれば、排気センサの応答が遅い場合に酸素ストレージ能力の計測精度が低下することを抑制できる。
しかし、上記の補正を実施する場合、排気センサの応答期間の計測が必要となることで制御仕様が複雑化し、また、排気センサの応答期間の計測ばらつきの影響を受けることになり、更に、応答期間の計測結果に基づく補正処理を適合するための工数が必要となる。
図1は、車両用の内燃機関11の一態様を示すシステム構成図である。
内燃機関11において、吸気は、空気流量計12、電制スロットル弁13、コレクタ14の順に通過し、その後、各気筒に備わる吸気管15、吸気弁16を介して燃焼室17に吸引される。
なお、内燃機関11は、燃料噴射弁21が燃焼室17内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式内燃機関であってもよい。
そして、燃焼室17内の混合気は、点火プラグ23が発生する火花により着火燃焼し、燃焼により燃焼室17内で生じた排気ガスは、排気弁25を介して各気筒に備わる排気管26に排出される。
第1排気浄化触媒31及び第2排気浄化触媒33は、内燃機関11の排気を、酸素ストレージ能力を有する触媒(例えば、3元触媒)の作用で浄化する排気浄化装置である。
そして、第1排気浄化触媒31は、排気管26の集合部の直下に配置され、第2排気浄化触媒33は、第1排気浄化触媒31の下流の排気ダクト32に配置される。
空燃比センサ34は、排気の空燃比に応じたリニアな出力信号RABFを得る全域空燃比センサであり、第1排気浄化触媒31の上流に設けられる。
酸素センサ35は、排気中の酸素濃度に応じた起電力を発生し、理論空燃比を境に出力信号VO2R(出力電圧)が急変する。
例えば、酸素センサ35は、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに1V程度の電圧を出力し、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに0Vに近い電圧を出力する。
排気還流装置43は、排気管26とコレクタ14とを連通させる排気還流管41と、排気還流管41の開口面積の調整を通じて排気還流量を制御する排気還流制御弁42とを有する。
マイクロコンピュータ51Aは、マイクロプロセッサ51A1、不揮発性メモリ51A2、図示を省略した揮発性メモリなどを有する。
制御装置51は、空燃比センサ34の出力信号RABF及び酸素センサ35の出力信号VO2Rを取得するとともに、空気流量計12が出力する内燃機関11の吸入空気流量に関する吸入空気流量信号QA、クランク角センサ52が出力するクランクシャフト53の回転角位置に関する回転信号POS、水温センサ54が出力する内燃機関11の冷却水温度に関する水温信号TW、アクセル開度センサ55が出力するアクセルペダル56の開度に関するアクセル開度信号ACCなどを取得する。
また、制御装置51は、アクセル開度信号ACCなどから電制スロットル弁13の目標開度TAを算出し、目標開度TAに応じて電制スロットル弁13のスロットルモータを制御する。
そして、制御装置51は、気筒別に、所定の噴射タイミングにおいて燃料噴射パルス幅TIの噴射パルス信号を燃料噴射弁21に出力し、内燃機関11に供給する燃料量を制御することで内燃機関11の空燃比を制御する。
また、制御装置51は、第1排気浄化触媒31の酸素ストレージ能力(換言すれば、酸素ストレージ容量)を計測し、酸素ストレージ能力の計測値に基づき第1排気浄化触媒31が劣化しているか否かを判定する、触媒劣化診断機能を備える。
制御装置51は、触媒劣化診断のために、空燃比制御部511、計測部512、及び診断部513の各機能をソフトウェアとして備える。
空燃比制御部511は、例えば、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比をリッチからリーンに反転させる場合、燃料噴射量をPI制御によって漸減させて空燃比をリーン化させ、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリーンに反転すると、燃料噴射量をPI制御によって漸増させて空燃比をリッチ化させる。
詳細には、計測部512は、計測期間MPにおける吸入空気流量QAの積算値QAIN、換言すれば、計測期間MPにおいて内燃機関11が吸入した空気の総量を、酸素ストレージ能力の指標値として求める。
なお、計測部512が計測する吸入空気流量QAの積算値QAINは、計測期間MPにおいて第1排気浄化触媒31に流入した排気の総量に相当する。
診断部513は、第1排気浄化触媒31の酸素ストレージ能力が所定以上に低下している劣化状態を判定すると、触媒劣化判定信号を出力する。
なお、図3に示した触媒後空燃比センサの出力信号RABFRは、第1排気浄化触媒31の下流に空燃比センサを設けたと仮定した場合に、係る触媒後空燃比センサが出力する信号であって、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比と酸素センサ35の出力信号VO2Rとの相関を観察するために、理論的或いは実験的に定められた信号である。
また、変化速度ΔVO2Rは、一定時間(例えば500ms)での出力信号VO2Rの変化量(時間微分値)の絶対値である。
空燃比制御部511は、例えば、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリーンであると、燃料噴射量の制御における目標空燃比をリッチに切り替える。
そして、空燃比制御部511は、酸素センサ35の出力信号VO2Rがリッチ判定用の閾値VAよりも大きくなったとき、つまり、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリーンからリッチに反転したときに、目標標空燃比をリッチからリーンに切り替える(図3の時刻t1)。
以後、空燃比制御部511は、同様にして、内燃機関11の目標空燃比を酸素センサ35の出力信号VO2Rに応じてリッチとリーンに交互に切り替えることで、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比をリッチとリーンとに交互に切り替える。
例えば、第1排気浄化触媒31にリッチ排気を流入させて第1排気浄化触媒31の吸着酸素量を最小量にまで減らした状態から、空燃比制御部511が第1排気浄化触媒31にリーン排気を流入させると、第1排気浄化触媒31が排気中の過剰酸素を吸着し続けることで、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比は理論空燃比近傍を維持する。
このように、第1排気浄化触媒31が吸着した酸素量が飽和量に達し、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリーンに反転すると、空燃比制御部511は、酸素センサ35の出力信号VO2Rがリーン判定用の閾値VBよりも小さくなったことに基づき、目標空燃比をリッチに設定して第1排気浄化触媒31にリッチ排気を流入させる。
そして、第1排気浄化触媒31が吸着していた酸素量が飽和量から最小量にまで減って、第1排気浄化触媒31がそれ以上に酸素を放出できなくなると、リッチ排気が第1排気浄化触媒31を通過するようになり、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比は理論空燃比近傍からリッチに変化する。
係る第1排気浄化触媒31へのリーン排気の流入によって、今度は、第1排気浄化触媒31の吸着酸素量は、最小量から飽和量にまで増加することになる。
ここで、空燃比の反転周期(図3の時刻t1から時刻t5までの期間)内で、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍を維持する期間B(図3の時刻t2から時刻t3までの期間)が、第1排気浄化触媒31の吸着酸素量が実際に増減変化した期間となる。
なお、計測部512は、第1排気浄化触媒31に流入した排気の総量を直接的に検出する代わりに、排気の総量に相関する吸入空気流量QAの積算値QAINを、酸素ストレージ能力の指標値として算出する。
つまり、計測部512が、酸素センサ35の出力信号VO2Rの反転周期の間(図3の時刻t1から時刻t5までの間)で酸素ストレージ能力を計測すると、計測期間MPが、酸素ストレージ能力を本来的に示す期間Bに加え、期間A及び期間Cを含むことになる。
また、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍を維持する期間Bの終期TEから空燃比の反転までの期間C(図3の時刻t3から時刻t5までの期間)は、第1排気浄化触媒31の酸素ストレージ量が限界(飽和量又は最小量)に達し、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ又はリーンに変化し始めてから、酸素センサ35の出力信号VO2Rの応答を待つ期間である。
ここで、上記の期間Cの長さは、酸素センサ35の応答が遅いほど、詳細には、空燃比の反転に対する出力信号VO2Rの変化速度ΔVO2Rが遅いほど長くなる。
なお、酸素センサ35の応答遅れは、酸素センサ35の故障診断で正常と判定される範囲内での遅れであって、酸素センサ35の製品ばらつきによって初期状態から応答が比較的遅い場合、及び、経時劣化によって初期状態よりも応答が遅くなった場合を含む。
したがって、酸素ストレージ能力の計測期間MPが期間Cを含むと、酸素センサ35の応答が遅い場合、実際には第1排気浄化触媒31の酸素ストレージ能力が低下しているのに、吸入空気流量QAの積算値QAINが第1排気浄化触媒31の正常時と同等の値になって、制御装置51(診断部513)は、第1排気浄化触媒31の正常を誤って診断する可能性がある。
そこで、計測部512は、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比からリッチ或いはリーンに変化し始めたこと、つまり、理論空燃比近傍を維持する期間Bの終期(図3又は図4の時刻t3)を、酸素センサ35の出力信号VO2Rに基づき検出する。
そして、計測部512は、期間Bの終期を、酸素ストレージ能力の計測期間MPの終期TEとすることで、期間Cを含まない計測期間MPで酸素ストレージ能力を計測する。
つまり、酸素センサ35の出力信号VO2Rの変化速度ΔVO2Rが増大変化を示した時点は、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化し始めた時点であり、計測部512は、係る時点を計測期間MPの終期TEとすることで、応答期間Cを含まない計測期間MPで酸素ストレージ能力を計測できる。
但し、図4に示したように、酸素センサ35の応答が遅い場合、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化したときに発生する変化速度ΔVO2Rの極大値は、応答が速い場合よりも小さくなる。
このため、酸素センサ35の応答ばらつきによる変化速度ΔVO2Rの極大値のばらつきがあっても、変化速度ΔVO2Rと閾値ΔVTHとの比較によって期間Bの終期を安定的に検出できるようにするための対策が必要となる。
つまり、計測部512は、酸素センサ35の応答ばらつきに因る最大値ΔVO2Rmaxの変化に応じて閾値ΔVTHを変更して、酸素センサ35の応答が遅く最大値ΔVO2Rmaxが比較的小さい場合であっても、変化速度ΔVO2Rの増大変化を捉えることができるようにする。
最大値ΔVO2Rmaxに応じて閾値ΔVTHを低くしたときに、例えば、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリッチ或いはリーンから理論空燃比近傍に変化するとき(図3又は図4の時刻t2)の変化速度ΔVO2Rの増大変化が閾値ΔVTHを上回る可能性がある。
しかし、計測部512は、変化速度ΔVO2Rが最後に閾値ΔVTHを超えた時点を期間Bの終期として検出するので、閾値ΔVTHを低く変更したときでも、期間Bの終期を変化速度ΔVO2Rに基づき精度良く検出できる。
つまり、空燃比センサ34が検出する第1排気浄化触媒31の上流の排気の空燃比がリッチ若しくはリーンから理論空燃比近傍になる時期と、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリッチ若しくはリーンから理論空燃比近傍になる時期とが略同期する。
これにより、計測部512は、空燃比の反転から第1排気浄化触媒31が酸化還元反応を開始するまでの期間Aを計測期間MPから除き、結果、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍を維持する期間Bを酸素ストレージ能力の計測期間MPとする。
以下では、図5を参照しつつ、上記探索処理の一態様を説明する。
そして、計測部512は、酸素センサ35の出力信号VO2Rに基づき、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比の反転を検出すると(図5の時刻t5)、それまでに(図5の時刻t2から時刻t5までの間で)演算して保存した変化速度ΔVO2Rのうちの最大値ΔVO2Rmaxを求める。
次いで、計測部512は、最大値ΔVO2Rmaxの所定割合として閾値ΔVTHを定める。
そして、計測部512は、初めて変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTH以下となった時点(図5の時刻t3)を計測期間MPの終期TEとし、係る終期TEに対応して保存してある積算値QAINのデータを、酸素ストレージ能力の指標値として診断部513に出力する。
なお、計測部512は、時間を遡りながら変化速度ΔVO2Rと閾値ΔVTHとを比較するので、変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTH以下となった時点は、通常の時間の流れにおいて、変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTHを超えた時点である。
このため、制御装置51は、酸素センサ35の応答性の違いがあっても、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化し始めた時点を、変化速度ΔVO2Rと閾値ΔVTHとの比較に基づき精度良く検出できる。
したがって、例えば、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリッチ或いはリーンから理論空燃比近傍になるときに(図5の時刻t2)、酸素センサ35の出力信号VO2Rが変動して変化速度ΔVO2Rが極大値になったとしても、このときの極大値(1番目の極大値)が最大値にならないことから、閾値ΔVTHの設定及び計測期間MPの終期TEの探索に関与することが抑止される。
制御装置51は、ステップS101で、酸素センサ35が活性化して所期の出力信号VO2Rを発生する状態になっているか否かを判断する。
そして、制御装置51は、酸素センサ35が活性化していることを判断すると、ステップS102に進み、第1排気浄化触媒31の劣化診断の実施条件が成立しているか否かを判断する。
制御装置51は、触媒劣化診断の実施条件の成立を判断すると、ステップS103に進み、触媒劣化診断の開始時点における第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリーンであるか否かを、酸素センサ35の出力信号VO2Rに基づき判断する。
次いで、制御装置51は、ステップS105に進み、ステップS104で開始したアクティブ制御の結果、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリッチに反転したか否かを、酸素センサ35の出力信号VO2Rに基づき判断する。
なお、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリーンからリッチに反転したことは、第1排気浄化触媒31の吸着酸素量が底を突き、第1排気浄化触媒31が酸素を放出できなくなった状態であることを示す。
つまり、制御装置51は、ステップS104でのリッチ化制御によって第1排気浄化触媒31の吸着酸素量を空の状態にしてから、ステップS108でリーン化制御を実施することで、第1排気浄化触媒31の吸着酸素量を空の状態から増加させる。
そして、制御装置51は、空燃比センサ34による空燃比の検出値がリーンから理論空燃比近傍になるのを待って、ステップS110以降の酸素ストレージ能力の計測処理に進み、リーン排気の雰囲気下で第1排気浄化触媒31が吸着する酸素量を計測する。
つまり、制御装置51は、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比をリッチからリーンに反転させるアクティブ空燃比制御を開始した時点(図5の時刻t1)の後、空燃比センサ34による空燃比の検出値が理論空燃比近傍になった時点(図5の時刻t2)を、酸素ストレージ能力の計測期間MPの始期TBとし、酸素ストレージ能力の計測を開始する。
つまり、制御装置51は、ステップS109の処理を省略して酸素ストレージ能力の計測を実施することができる。
また、制御装置51は、後述する酸素放出量の計測を行うときのステップS126も同様に省略し、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比をリーンからリッチに反転させるための燃料噴射量のアクティブ制御を開始した時点から酸素ストレージ能力の計測を開始することができる。
制御装置51は、所定の演算周期毎に最近の一定時間での出力信号VO2Rの変化量を求め、変化量の絶対値を変化速度ΔVO2Rとする。
次いで、制御装置51は、ステップS113で、変化速度ΔVO2Rのモニタカウンタをカウントアップし、モニタカウンタ、変化速度ΔVO2R、及び積算値QAINを関連付ける。
そして、制御装置51は、酸素センサ35の出力信号VO2Rがリーン判定用の閾値VB以上であるときは、ステップS112に戻って、変化速度ΔVO2Rのモニタ及び吸入空気流量QAの積算を継続する。
制御装置51は、ステップS115で、空燃比センサ34による空燃比の検出値がリッチから理論空燃比近傍になった時点(図5の時刻t2)から、酸素センサ35の出力信号VO2Rがリーン判定用の閾値VBよりも小さくなった時点(図5の時刻t5)までの期間内で、変化速度ΔVO2Rの最大値ΔVO2Rmaxを得た時点(図5の時刻t4)を特定する。
ここで、制御装置51は、例えば、最大値ΔVO2Rmaxの所定割合PP[%](0%<PP<100%)を閾値ΔVTH(ΔVTH=ΔVO2Rmax×PP)とする。
なお、制御装置51が、ステップS117で変化速度ΔVO2Rをバッファから読み出す処理におけるモニタカウンタの初期値は、最大値ΔVO2Rmaxを得たときのモニタカウンタである。
一方、制御装置51は、ステップS117で、変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTH以下であると判断すると、ステップS119に進み、変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTH以下であると判断したときのモニタカウンタに対応して保存してある吸入空気流量QAの積算値OAINをバッファから読み出す。
以上のようにして、制御装置51は、変化速度ΔVO2Rが最大値ΔVO2Rmaxになった時点(図5の時刻t4)から時間的に遡って、変化速度ΔVO2Rが初めて閾値ΔVTH以下になる時点を探索することで、通常の時間の経過において変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTHを超えた時点を求め、変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTHを超えた時点を、酸素ストレージ能力の計測期間MPの終期TEとする。
つまり、制御装置51は、空燃比センサ34による空燃比の検出値がリッチから理論空燃比近傍になった時点(図5の時刻t2)から変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTHを超えた時点(図5の時刻t3)までの第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍を維持する期間を計測期間MPとし、係る計測期間MPにおける吸入空気流量QAの積算値QAINを酸素ストレージ能力の指標値とする。
そこで、制御装置51は、変化速度ΔVO2Rの履歴から、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比からリーンに変化し始めた時点、つまり、応答期間Cの始期を探索し、探索した時点での吸入空気流量QAの積算値QAINの記憶値を、触媒劣化診断に用いる酸素ストレージ能力の指標値として抽出する。
これにより、制御装置51は、酸素センサ35の応答期間Cを除いた計測期間MPで計測した酸素ストレージ能力に基づき、触媒劣化診断を実施することになる。
次いで、制御装置51は、ステップS122に進み、第1排気浄化触媒31が酸素を吸着するときの酸素ストレージ能力を計測した回数をカウントアップする。
次いで、制御装置51は、ステップS124に進み、第1排気浄化触媒31が酸素を吸着するときの酸素ストレージ能力の計測回数と、第1排気浄化触媒31が酸素を放出するときの酸素ストレージ能力の計測回数とが、それぞれ所定回数以上になっているか否かを判断する。
そして、制御装置51は、ステップS124において両計測回数がそれぞれ所定回数以上になっていると判断すると、ステップS124からステップS142以降の触媒劣化診断の処理に進む。
次いで、制御装置51は、ステップS143に進み、ステップS142で求めた積算値QAINの平均値が判定値以下であるか否か、つまり、第1排気浄化触媒31における酸素ストレージ容量が、劣化状態での容量、換言すれば、酸素ストレージ容量の許容最小量を下回る容量にまで低下しているか否かを判断する。
上記の触媒劣化時処理とは、例えば、触媒劣化の判定履歴を不揮発性メモリに保存する処理、第1排気浄化触媒31(若しくは排気系)の故障発生を警告するための警告灯を点灯する処理、内燃機関11の制御仕様を変更する処理などである。
制御装置51は、上記のようにして、第1排気浄化触媒31が正常状態であるか劣化状態であるか判別した後、ステップS146に進む。
また、制御装置51は、ステップS124で、酸素ストレージ能力の計測回数が所定値に達していないと判断すると、第1排気浄化触媒31が酸素を放出するときの酸素ストレージ能力を計測するためにステップS125以降に進む。
制御装置51は、ステップS106で、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比をリッチからリーンに反転させるための燃料噴射量のアクティブ制御を開始する。
制御装置51は、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比がリッチからリーンに反転したことを検出すると、換言すれば、酸素センサ35が吸着している酸素量が飽和量に達していると推定すると、第1排気浄化触媒31が酸素を放出するときの酸素ストレージ能力を計測するためにステップS125以降に進む。
以下では、ステップS125-ステップS140における制御装置51の処理内容を概説する。
次いで、制御装置51は、空燃比センサ34が検出する第1排気浄化触媒31の上流の排気の空燃比がリーンから理論空燃比近傍になった時点を、酸素ストレージ能力の計測期間MPの始期TBとする(ステップS126)。
そして、酸素センサ35の出力信号VO2Rがリッチ判定用の閾値VA以上になると、制御装置51は、それまでに保存した変化速度ΔVO2Rのうちの最大値ΔVO2Rmaxを求め、最大値ΔVO2Rmaxに基づき閾値ΔVTHを設定する(ステップS131-ステップS133)。
そして、制御装置51は、終期TEでの吸入空気流量QAの積算値QAINを、第1排気浄化触媒31の酸素ストレージ能力の指標値に定め、空燃比をリーンからリッチに反転させて第1排気浄化触媒31が酸素を放出するときの酸素ストレージ能力の計測処理を終了させる(ステップS136-ステップS140)。
制御装置51は、ステップS141で、第1排気浄化触媒31が酸素を吸着するときの酸素ストレージ能力の計測回数と、第1排気浄化触媒31が酸素を放出するときの酸素ストレージ能力の計測回数とが、それぞれ所定回数以上になっているか否かを判断する。
一方、制御装置51は、ステップS141で、酸素ストレージ能力の計測回数が不足していると判断すると、第1排気浄化触媒31が酸素を吸着するときの酸素ストレージ能力を計測するために、前述したステップS108以降に進む。
これにより、制御装置51は、酸素センサ35の応答期間である期間Cを含まない計測期間MPで、第1排気浄化触媒31の酸素ストレージ能力を計測することになる。
また、制御装置51は、変化速度ΔVO2Rの最大値ΔVO2Rに基づき閾値ΔVTHを設定し、更に、変化速度ΔVO2Rが最大値ΔVO2Rmaxになった時点から、時間的に遡って変化速度ΔVO2Rが初めて閾値ΔVTH以下になる時点を計測期間MPの終期TEとする。
これにより、制御装置51は、第1排気浄化触媒31の下流の排気の空燃比が理論空燃比からリッチ或いはリーンに変化し始めた時点を、変化速度ΔVO2Rのばらつきがあっても精度よく検出することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
そして、制御装置51は、固定値である閾値ΔVTHと変化速度ΔVO2Rとの比較を変化速度ΔVO2Rの算出毎に行い、変化速度ΔVO2Rが閾値ΔVTH以上になった時点での積算値QAINをその都度記憶しておき、酸素センサ35の出力信号VO2Rが反転するまでの間で記憶した積算値QAINのうちの最後のデータを、酸素ストレージ量の指標値とすることができる。
また、制御装置51は、最大値ΔVO2Rmaxが設定値を下回るときに、酸素センサ35の故障判定を行ったり、触媒劣化診断をキャンセルしたりすることができる。
Claims (5)
- 酸素ストレージ能力を有した排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比がリッチであるかリーンであるかを検出する酸素センサと、を有する内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比がリッチとリーンとに交互に切り替わるように前記内燃機関に供給する燃料量を制御する空燃比制御部と、
前記空燃比制御部による空燃比の反転周期内の計測期間において、前記排気浄化触媒の酸素ストレージ能力を計測する計測部と、
前記酸素ストレージ能力の計測値に基づき前記排気浄化触媒の劣化を診断する診断部と、
を備え、
前記計測部は、
前記酸素センサの出力が、前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化し始めたことを示した時点を、前記計測期間の終期とするよう構成され、
前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化し始めたことを示した時点を、前記酸素センサの出力の変化速度が閾値を超えた時点として求めるとともに、
前記空燃比制御部による空燃比の反転周期内において前記酸素センサの出力の変化速度の最大値を求め、前記最大値が小さくなるほど前記閾値を低く変更する、
内燃機関の制御装置。 - 請求項1記載の内燃機関の制御装置であって、
前記計測部は、
前記空燃比制御部による空燃比の反転周期の間に、前記酸素センサの出力の変化速度が複数回に亘って前記閾値を超えたとき、前記酸素センサの出力の変化速度が最後に前記閾値を超えた時点を、前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化し始めたことを示す時点とする、
内燃機関の制御装置。 - 請求項1記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、前記排気浄化触媒の上流の排気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサを更に備え、
前記計測部は、
前記空燃比センサが検出する排気の空燃比がリッチ或いはリーンから理論空燃比近傍になった時点を前記計測期間の始期とする、
内燃機関の制御装置。 - 請求項1記載の内燃機関の制御装置であって、
前記計測部は、
前記空燃比制御部が、前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比が反転するように前記内燃機関に供給する燃料量の変更を開始した時点を前記計測期間の始期とする、
内燃機関の制御装置。 - 酸素ストレージ能力を有した排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比がリッチであるかリーンであるかを検出する酸素センサと、を有する内燃機関を制御する制御装置が実行する、前記排気浄化触媒の劣化を診断するための触媒劣化診断方法であって、
前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比がリッチとリーンとに交互に切り替わるように前記内燃機関に供給する燃料量を制御する空燃比制御工程と、
空燃比の反転周期内の計測期間において、前記排気浄化触媒の酸素ストレージ能力を計測する計測工程と、
前記酸素ストレージ能力の計測値に基づき前記排気浄化触媒の劣化を診断する診断工程と、
を含み、
前記計測工程は、
前記酸素センサの出力が、前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化し始めたことを示した時点を、前記計測期間の終期とする終期検出工程を含み、
前記終期検出工程は、
前記排気浄化触媒の下流の排気の空燃比が理論空燃比近傍からリッチ或いはリーンに変化し始めたことを示した時点を、前記酸素センサの出力の変化速度が閾値を超えた時点として求める工程と、
前記空燃比制御工程による空燃比の反転周期内において前記酸素センサの出力の変化速度の最大値を求め、前記最大値が小さくなるほど前記閾値を低く変更する工程と、
を含む、
触媒劣化診断方法。
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