JP3456058B2

JP3456058B2 - 触媒の劣化検出装置及び排気浄化装置の異常検出装置

Info

Publication number: JP3456058B2
Application number: JP16264095A
Authority: JP
Inventors: 山下　　幸宏; 飯田　　寿; 中山　　昌昭
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: GB9602810D0; DE19604607A1; US5727383A; JPH094438A; GB2297847B; GB2297847A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気経路
に設けられた触媒についてその劣化を検出する触媒の劣
化検出装置、並びに当該触媒の上流側及び下流側に配設
される各空燃比センサをも含む排気浄化系の異常を検出
する排気浄化装置の異常検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より触媒（主に三元触媒）の劣化検
出装置として、同触媒の活性化後における浄化能力（浄
化率）を算出しその浄化能力に基づき劣化検出を行うも
のが開示されている（例えば特開平２−１３６５３８号
公報や特開平３−２５３７１４号公報）。つまり、特開
平２−１３６５３８号公報では、車両減速時等の燃料供
給停止（燃料カット）から燃料供給の再開時において空
燃比のリーン→リッチ反転時間を検出し、当該反転時間
が所定時間よりも早いときには、燃料カット時における
触媒の酸素吸着能力（ストレージ能力）が低下してい
る、即ち浄化能力が低下しているとみなして触媒が劣化
している旨が検出される。

【０００３】また、特開平３−２５３７１４号公報で
は、触媒の上流側及び下流側にそれぞれ空燃比センサを
設け、空燃比がリッチからリーンに変動したときの上流
側のＯ2 センサの応答遅れ時間と下流側のＯ2 センサの
応答遅れ時間とから応答遅れ時間差を算出して、その応
答遅れ時間差に基づいて三元触媒の浄化率を算出してい
る。そして、該算出された浄化率に基づき触媒の劣化を
検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
劣化検出装置のように触媒活性化後における浄化能力か
ら劣化を検出する場合、その劣化検出により必ずしも適
正な結果が得られるとは限らない。つまり、周知のよう
に触媒は所定の活性化温度（一般には３００〜４００
℃）以上で本来の浄化性能を発揮するが、活性化前には
エミッションが排出される。この場合、触媒の劣化に伴
いエミッションの排出量が増加する。しかし、従来の劣
化検出装置では、触媒活性化前のエミッション増加度合
を考慮した劣化検出を行うことは困難であり、エミッシ
ョンの増加により本来は劣化状態であるとみなされるべ
き触媒が劣化無しと検出されるおそれが生じる。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に着目してな
されたものであってその目的は、エミッションの増加度
合に見合った劣化検出を行い、適正に触媒を監視するこ
とができる触媒の劣化検出装置を提供することにある。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、内燃機関の排気経路に設けられた触媒と、前記触媒
が活性化したか否かを判定する触媒活性化判定手段と、
前記触媒活性化判定手段による触媒活性化の旨が判定さ
れた際において、機関始動時から触媒活性化までに必要
とした熱量に応じて前記触媒の劣化を判定する第１の触
媒劣化判定手段と、前記触媒の下流側に設けられ、前記
触媒を通過した排気ガスから空燃比を検出する下流側空
燃比センサと、前記触媒が活性化した状態において、前
記下流側空燃比センサの出力特性に応じて前記触媒の劣
化を判定する第２の触媒劣化判定手段と、前記第１の触
媒劣化判定手段の判定結果と、前記第２の触媒劣化判定
手段の判定結果とに基づいて、前記触媒が劣化している
か否かを判定する劣化最終判定手段とを備えることを要
旨としている。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記触媒の上流側に設けられ、前記内
燃機関の排気ガスから空燃比を検出する上流側空燃比セ
ンサと、前記上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃
比との偏差をなくすべく空燃比を制御する空燃比制御手
段と、前記下流側空燃比センサの出力信号振幅を検出す
る振幅検出手段と、目標空燃比をリッチ・リーン反転さ
せる目標空燃比反転手段と、前記目標空燃比反転手段に
より目標空燃比がリッチ側或いはリーン側に反転した時
点から前記下流側空燃比センサの応答遅延時間を計測す
る応答遅延時間計測手段とを備え、前記第２の触媒劣化
判定手段は、前記振幅検出手段により検出された振幅か
ら前記触媒の劣化を判定する振幅劣化判定手段と、前記
応答遅延時間計測手段により計測された応答遅延時間か
ら前記触媒の劣化を判定する応答時間劣化判定手段とを
備える。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記第２の触媒劣化判定手段は、前記
振幅劣化判定手段により前記触媒が正常であると判定さ
れたときは、前記応答時間劣化判定手段による劣化判定
を行わないと共に、前記触媒が正常であると判定する手
段を含む。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記触媒の上流側に設けられ、前記内
燃機関の排気ガスから空燃比を検出する上流側空燃比セ
ンサと、前記上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃
比との偏差をなくすべく空燃比を制御する空燃比制御手
段と、前記下流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比
との偏差をなくすべく空燃比を制御する補助空燃比制御
手段と、目標空燃比をリッチ・リーン反転させる目標空
燃比反転手段と、前記目標空燃比反転手段により目標空
燃比がリッチ側或いはリーン側に反転した時点から前記
下流側空燃比センサの応答遅延時間を計測する応答遅延
時間計測手段とを備え、前記第２の触媒劣化判定手段
は、前記補助空燃比制御手段による空燃比補正の際のリ
ッチ・リーン反転周期から前記触媒の劣化を判定する反
転周期劣化判定手段と、前記応答遅延時間計測手段によ
り計測された応答遅延時間から前記触媒の劣化を判定す
る応答時間劣化判定手段とを備える。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記第２の触媒劣化判定手段は、前記
反転周期劣化判定手段により前記触媒が正常であると判
定されたときは、前記応答時間劣化判定手段による劣化
判定を行わないと共に、前記触媒が正常であると判定す
る手段を含む。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の発明において、前記第１の触媒劣化判
定手段により触媒が劣化していると判定されたときは、
前記第２の触媒劣化判定手段による劣化判定を行わない
劣化判定禁止手段を備え、前記劣化最終判定手段は、前
記劣化判定禁止手段による判定禁止時において、前記第
１の触媒劣化判定手段による判定結果に基づき前記触媒
が劣化いている旨の最終判定を行う。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれかに記載の発明において、前記劣化最終判定手段
は、前記第１の触媒劣化判定手段又は第２の触媒劣化判
定手段の少なくとも一方で前記触媒が劣化していると判
定されたときは、前記触媒が劣化いている旨の最終判定
を行う。

【００１９】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の
いずれかに記載の発明において、前記第１の触媒劣化判
定手段は、前記触媒の劣化度合に応じて、正常、劣化可
能性有り、劣化の少なくとも３通りの判定を行う。

【００２０】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発明において、前記第１の触媒劣化判定手段は、機関
始動時から触媒活性化までに必要とした熱量を判定する
ための第１の判定値及びそれよりも小さい第２の判定値
を有し、前記熱量が第１の判定値以上のとき、前記触媒
が劣化していると判定し、前記熱量が第２の判定値以
上、前記第１の判定値未満のとき、前記触媒が劣化して
いる可能性が有ると判定し、前記熱量が第２の判定値未
満のとき、前記触媒が正常であると判定する手段を含
む。

【００２１】請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９
のいずれかに記載の発明において、前記第２の触媒劣化
判定手段は、前記触媒の劣化度合に応じて、正常、劣化
可能性有り、劣化の少なくとも３通りの判定を行う。

【００２２】請求項１１に記載の発明は、請求項１〜７
のいずれかに記載の発明において、前記第１の触媒劣化
判定手段は、前記触媒の劣化度合に応じて、正常、劣化
可能性有り、劣化の少なくとも３通りの判定を行うと共
に、前記第２の触媒劣化判定手段は、前記触媒の劣化度
合に応じて、正常、劣化可能性有り、劣化の少なくとも
３通りの判定を行い、さらに、前記劣化最終判定手段
は、前記第１の触媒劣化判定手段により劣化可能性有り
と判定され、且つ前記第２の触媒劣化判定手段により劣
化可能性有りと判定されたとき、前記触媒が劣化してい
る旨の最終判定を行う。

【００２３】請求項１２に記載の発明は、内燃機関の排
気経路に設けられた触媒と、前記触媒の上流側に設けら
れ、前記内燃機関の排気ガスから空燃比を検出する上流
側空燃比センサと、前記上流側空燃比センサの検出結果
と目標空燃比との偏差をなくすべく空燃比を制御する空
燃比制御手段と、前記触媒の下流側に設けられ、前記触
媒を通過した排気ガスから空燃比を検出する下流側空燃
比センサと、前記触媒の上流側空燃比の変化に対する前
記下流側空燃比センサの応答性に基づいて、前記触媒が
活性化したか否かを判定する触媒活性化判定手段と、前
記触媒活性化判定手段による触媒活性化の旨が判定され
た際において、機関始動時から触媒活性化までに必要と
した熱量に応じて、前記触媒及び前記上流側空燃比セン
サ及び前記下流側空燃比センサを含む排気浄化系の異常
を検出する排気系異常検出手段とを備えることを要旨と
している。

【００２４】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の発明において、前記触媒活性化判定手段は、上流
側空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの応答
性が所定レベルまで低下した際に、前記触媒が活性化し
た旨を判別する。

【００２５】請求項１４に記載の発明は、請求項１２又
は１３に記載の発明において、前記上流側空燃比センサ
及び前記下流側空燃比センサの活性時から前記触媒の活
性時までの期間において、前記空燃比制御手段による目
標空燃比をリッチ側及びリーン側に強制的に反転動作さ
せる目標空燃比反転手段を備えている。

【００２６】請求項１５に記載の発明は、請求項１２〜
１４のいずれかに記載の発明において、前記機関始動時
から触媒活性化までに必要とした熱量について、所定の
第１の判定値とそれよりも小さい第２の判定値との間を
正常域とし、前記排気系異常検出手段は、前記熱量が第
１の判定値よりも大きい場合に、前記触媒又は前記上流
側空燃比センサが異常である旨を検出する。

【００２７】請求項１６に記載の発明は、請求項１５に
記載の発明において、前記機関始動時から触媒活性化ま
でに必要とした熱量を用いることなく前記上流側空燃比
センサの異常を検出する上流側センサ異常検出手段を備
え、前記排気系異常検出手段は、前記触媒又は前記上流
側空燃比センサの異常が検出された場合において、前記
上流側センサ異常検出手段により当該上流側空燃比セン
サが正常である旨が判定されれば、前記触媒が異常であ
る旨を特定する触媒異常特定手段を備えている。

【００２８】請求項１７に記載の発明は、請求項１２〜
１４のいずれかに記載の発明において、前記機関始動時
から触媒活性化までに必要とした熱量について、所定の
第１の判定値とそれよりも小さい第２の判定値との間を
正常域とし、前記排気系異常検出手段は、前記熱量が第
２の判定値よりも小さい場合に、前記上流側空燃比セン
サ又は前記下流側空燃比センサが異常である旨を検出す
る。

【００２９】請求項１８に記載の発明は、請求項１７に
記載の発明において、前記機関始動時から触媒活性化ま
でに必要とした熱量を用いることなく前記上流側空燃比
センサの異常を検出する上流側センサ異常検出手段を備
え、前記排気系異常検出手段は、前記上流側空燃比セン
サ又は前記下流側空燃比センサの異常が検出された場合
において、前記上流側センサ異常検出手段により当該上
流側空燃比センサが正常である旨が判定されれば、前記
下流側空燃比センサが異常である旨を特定する下流側セ
ンサ異常特定手段を備えている。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、触媒活性化判
定手段は、触媒が活性化したか否かを判定する。第１の
触媒劣化判定手段は、触媒活性化判定手段による触媒活
性化の旨が判定された際において、機関始動時から触媒
活性化までに必要とした熱量に応じて前記触媒の劣化を
判定する。第２の触媒劣化判定手段は、触媒が活性化し
た状態において、下流側空燃比センサの出力特性に応じ
て触媒の劣化を判定する。劣化最終判定手段は、第１の
触媒劣化判定手段の判定結果と、第２の触媒劣化判定手
段の判定結果とに基づいて、触媒が劣化しているか否か
を判定する。

【００３９】つまり、触媒活性化までに必要とした熱量
により触媒劣化を判定する場合、その判定時には劣化の
症状が軽くても、その後の通常運転時において劣化の症
状が現れることがある。そこで、触媒活性化までに必要
とした熱量により劣化の可能性有りと判定されれば、そ
の情報（第１の触媒劣化判定手段の判定結果）を保持し
ておき、その後、第２の触媒劣化判定手段の判定結果を
照合して最終的な劣化判定を行う。このようにすること
で、上記の如く劣化の症状が変化する場合にも適切な劣
化評価が行われる。

【００４０】請求項２に記載の発明によれば、空燃比制
御手段は、上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比
との偏差をなくすべく空燃比を制御する。振幅検出手段
は、下流側空燃比センサの出力信号振幅を検出する。目
標空燃比反転手段は、目標空燃比をリッチ・リーン反転
させる。応答遅延時間計測手段は、目標空燃比反転手段
により目標空燃比がリッチ側或いはリーン側に反転した
時点から下流側空燃比センサの応答遅延時間を計測す
る。そして、第２の触媒劣化判定手段の振幅劣化判定手
段は、振幅検出手段により検出された振幅から触媒の劣
化を判定する。また、第２の触媒劣化判定手段の応答時
間劣化判定手段は、応答遅延時間計測手段により計測さ
れた応答遅延時間から触媒の劣化を判定する。

【００４１】つまり、触媒が正常であれば同触媒のスト
レージ能力により下流側空燃比センサの出力信号の振幅
は小さくなるが、劣化が進行すると前記ストレージ能力
が低下し前記振幅が大きくなる。また、劣化に伴うスト
レージ能力の低下により下流側空燃比センサの応答遅延
時間が短くなる。これにより、上記センサの出力振幅又
はセンサの応答遅延時間から触媒の劣化が容易に判定さ
れる。

【００４２】請求項３に記載の発明によれば、第２の触
媒劣化判定手段は、振幅劣化判定手段により触媒が正常
であると判定されたときは、応答時間劣化判定手段によ
る劣化判定を行わないと共に、触媒が正常であると判定
する。この場合、第２の触媒劣化判定手段の２つの劣化
判定手段のうち、一方のみが実施されることで、演算負
荷が軽減される。

【００４３】請求項４に記載の発明によれば、空燃比制
御手段は、上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比
との偏差をなくすべく空燃比を制御する。補助空燃比制
御手段は、下流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比
との偏差をなくすべく空燃比を制御する。目標空燃比制
御手段は、目標空燃比をリッチ・リーン反転させる。応
答遅延時間計測手段は、目標空燃比反転手段により目標
空燃比がリッチ側或いはリーン側に反転した時点から下
流側空燃比センサの応答遅延時間を計測する。そして、
第２の触媒劣化判定手段の反転周期劣化判定手段は、補
助空燃比制御手段による空燃比補正の際のリッチ・リー
ン反転周期から触媒の劣化を判定する。また、第２の触
媒劣化判定手段の応答時間劣化判定手段は、応答遅延時
間計測手段により計測された応答遅延時間から触媒の劣
化を判定する。

【００４４】つまり、触媒の劣化に伴いストレージ能力
が低下すると、前記リッチ・リーン反転周期が短くなる
（即ち、反転回数が多くなる。又はリッチ又はリーンの
継続時間が短くなる）。また、劣化に伴うストレージ能
力の低下により下流側空燃比センサの応答遅延時間が短
くなる。これにより、補助空燃比補正のリッチ・リーン
反転周期又はセンサの応答遅延時間から触媒の劣化が容
易に判定される。

【００４５】請求項５に記載の発明によれば、第２の触
媒劣化判定手段は、反転周期劣化判定手段により触媒が
正常であると判定されたときは、応答時間劣化判定手段
による劣化判定を行わないと共に、触媒が正常であると
判定する。この場合、第２の触媒劣化判定手段の２つの
劣化判定手段のうち、一方のみが実施されることで、演
算負荷が軽減される。

【００４６】請求項６に記載の発明によれば、劣化判定
禁止手段は、第１の触媒劣化判定手段により触媒が劣化
していると判定されたときは、第２の触媒劣化判定手段
による劣化判定を行わない。劣化最終判定手段は、劣化
判定禁止手段による判定禁止時において、第１の触媒劣
化判定手段による判定結果に基づき触媒が劣化いている
旨の最終判定を行う。この場合、処理の簡略化により演
算負荷が軽減される。

【００４７】請求項７に記載の発明によれば、劣化最終
判定手段は、第１の触媒劣化判定手段又は第２の触媒劣
化判定手段の少なくとも一方で前記触媒が劣化している
と判定されたときは、触媒が劣化いている旨の最終判定
を行う。

【００４８】請求項８に記載の発明によれば、第１の触
媒劣化判定手段は、触媒の劣化度合に応じて、正常、劣
化可能性有り、劣化の少なくとも３通りの判定を行う。
つまり、機関始動時から触媒活性化までに必要とする熱
量と、触媒の劣化度合との相関関係を用いれば、前記熱
量は触媒の劣化度合に一致する。この場合、上記３通り
の判定により触媒の劣化度合が正確に把握できる。

【００４９】請求項９に記載の発明によれば、第１の触
媒劣化判定手段は、機関始動時から触媒活性化までに必
要とした熱量を判定するための第１の判定値及びそれよ
りも小さい第２の判定値を有し、前記熱量が第１の判定
値以上のとき、触媒が劣化していると判定し、前記熱量
が第２の判定値以上、第１の判定値未満のとき、触媒が
劣化している可能性が有ると判定し、前記熱量が第２の
判定値未満のとき、触媒が正常であると判定する。つま
り、機関始動時から触媒活性化までに必要とする熱量
は、触媒の劣化度合に応じて徐々に増加方向に変化す
る。従って、上記第１，第２の判定値を用いた劣化判定
により、触媒の劣化度合が容易に判定できる。

【００５０】請求項１０に記載の発明によれば、第２の
触媒劣化判定手段は、触媒の劣化度合に応じて、正常、
劣化可能性有り、劣化の少なくとも３通りの判定を行
う。つまり、下流側空燃比センサの出力特性は種々の要
因によってバラツキを生じ（運転状態によるバラツキ
や、センサの個体差）、完全に劣化していると判定すべ
きレベルが所定範囲で変動する。従って、例えばこのバ
ラツキを考慮することで、触媒の劣化可能性を含む劣化
判定が可能となり、そにれにより触媒の劣化度合が正確
に把握できる。

【００５１】請求項１１に記載の発明によれば、第１の
触媒劣化判定手段は、触媒の劣化度合に応じて、正常、
劣化可能性有り、劣化の少なくとも３通りの判定を行う
と共に、第２の触媒劣化判定手段は、触媒の劣化度合に
応じて、正常、劣化可能性有り、劣化の少なくとも３通
りの判定を行い、さらに、劣化最終判定手段は、第１の
触媒劣化判定手段により劣化可能性有りと判定され、且
つ第２の触媒劣化判定手段により劣化可能性有りと判定
されたとき、触媒が劣化している旨の最終判定を行う。
つまり、劣化可能性有りの判定に基づき最終的な劣化の
有無を判定する際には、不確かな判定結果が得られるお
それがあるが、上記の如く劣化可能性有りの複数の判定
結果に基づき最終的な劣化の有無が判定されることで、
判定精度が向上する。

【００５２】請求項１２に記載の発明によれば、空燃比
制御手段は、上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃
比との偏差をなくすべく空燃比を制御する。触媒活性化
判定手段は、触媒の上流側空燃比の変化に対する下流側
空燃比センサの応答性に基づいて、触媒が活性化したか
否かを判定する。排気系異常検出手段は、触媒活性化判
定手段による触媒活性化の旨が判定された際において、
機関始動時から触媒活性化までに必要とした熱量に応じ
て、触媒、上流側空燃比センサ又は下流側空燃比センサ
の異常を検出する。

【００５３】要するに、機関始動時から触媒活性化まで
に必要とした熱量が許容値を越える場合、触媒の劣化判
定（昇温不良）が可能であることは既述したが、それに
加えて、この熱量に基づき上流側空燃比センサ又は下流
側空燃比センサの異常検出を行うことも考えられる。つ
まり、上流側空燃比センサが異常であれば、その検出結
果に基づいて実行される空燃比フィードバックの制御ズ
レを生じ、下流側空燃比センサの応答性に基づく触媒活
性の判定精度が悪化する。そのため、前記熱量が許容範
囲外となり、触媒が「正常」、上流側空燃比センサが
「異常」という事態を招く。また、下流側空燃比センサ
が異常である場合にも、同様に触媒活性の判定精度が悪
化する。そのため、前記熱量が許容範囲外となり、触媒
が「正常」、下流側空燃比センサが「異常」という事態
を招く。以上のことから、機関始動時から触媒活性化ま
でに必要とした熱量を異常検出の一要素として用いる場
合、触媒、上流側及び下流側空燃比センサを含む排気浄
化系の異常検出を適正に行うことが可能となる。

【００５４】請求項１３に記載の発明によれば、触媒活
性化判定手段は、上流側空燃比の変化に対する下流側空
燃比センサの応答性が所定レベルまで低下した際に、触
媒が活性化した旨を判別する。つまり、上流側空燃比の
変化に対する下流側空燃比センサの応答性は、それ自体
のセンサ能力又は触媒のストレージ能力を反映した結果
として現れる。そこで、機関始動時から触媒活性化まで
に必要とした熱量を異常検出要素として用いる場合、上
記センサの応答性に応じた活性化判定を行うのが望まし
いと言える。

【００５５】請求項１４に記載の発明によれば、目標空
燃比反転手段は、上流側空燃比センサ及び下流側空燃比
センサの活性時から触媒の活性時までの期間において、
空燃比制御手段による目標空燃比をリッチ側及びリーン
側に強制的に反転動作させる。つまり、本異常検出装置
は、上流側及び下流側空燃比センサの異常をも検出する
ものであるため、上記の如く目標空燃比を反転させれ
ば、各々のセンサ出力から容易に当該センサの異常検出
が可能となる。

【００５６】請求項１５に記載の発明によれば、機関始
動時から触媒活性化までに必要とした熱量について、所
定の第１の判定値とそれよりも小さい第２の判定値との
間を正常域としている。そして、排気系異常検出手段
は、前記熱量が第１の判定値よりも大きい場合に、触媒
又は上流側空燃比センサが異常である旨を検出する。

【００５７】つまり、前記熱量が所定値（第１の判定
値）よりも大きい場合とは、触媒の活性化判定が遅れる
ような場合に相当する。かかる場合、下流側空燃比セン
サについては触媒の下流側空燃比に応答しているため、
それ自体は正常であると言える。これに対して、上記場
合には、触媒の昇温性能の悪化（ストレージ能力の低
下）に伴う触媒異常、又は上流側空燃比センサの出力特
性の悪化に起因した空燃比フィードバックの制御ズレが
生じていると考えられる。従って、上記の如く触媒又は
上流側空燃比センサが異常である旨が検出できる。

【００５８】請求項１６に記載の発明によれば、上流側
センサ異常検出手段は、機関始動時から触媒活性化まで
に必要とした熱量を用いることなく上流側空燃比センサ
の異常を検出する。排気系異常検出手段の触媒異常特定
手段は、触媒又は上流側空燃比センサの異常が検出され
た場合において、上流側センサ異常検出手段により当該
上流側空燃比センサが正常である旨が判定されれば、触
媒が異常である旨を特定する。

【００５９】即ち、上流側空燃比センサに関しては、例
えば燃料噴射量を強制変化させた時の応答性に基づいて
異常検出を行う等、様々な手法が開示されている。そこ
で、このような上流側空燃比センサの異常検出法を併用
することにより、触媒異常が確実に特定できる。

【００６０】請求項１７に記載の発明によれば、機関始
動時から触媒活性化までに必要とした熱量について、所
定の第１の判定値とそれよりも小さい第２の判定値との
間を正常域としている。そして、排気系異常検出手段
は、前記熱量が第２の判定値よりも小さい場合に、上流
側空燃比センサ又は下流側空燃比センサが異常である旨
を検出する。

【００６１】つまり、前記熱量が所定値（第２の判定
値）よりも小さい場合とは、触媒の活性化判定が早期に
行われるような場合に相当する。かかる場合、触媒のス
トレージ能力の良否を判定することは困難である。これ
に対して、上記場合には、上流側空燃比センサの出力特
性の悪化に起因した空燃比フィードバックの制御ズレ、
又は下流側空燃比センサの応答不良が生じていると考え
られる。従って、上記の如く上流側空燃比センサ又は下
流側空燃比センサが異常である旨が検出できる。

【００６２】請求項１８に記載の発明によれば、上流側
センサ異常検出手段は、機関始動時から触媒活性化まで
に必要とした熱量を用いることなく上流側空燃比センサ
の異常を検出する。排気系異常検出手段の下流側センサ
異常特定手段は、上流側空燃比センサ又は下流側空燃比
センサの異常が検出された場合において、上流側センサ
異常検出手段により当該上流側空燃比センサが正常であ
る旨が判定されれば、下流側空燃比センサが異常である
旨を特定する。

【００６３】即ち、上述したように上流側空燃比センサ
に関しては、例えば燃料噴射量を強制変化させた時の応
答性に基づいて異常検出を行う等、様々な手法が開示さ
れている。そこで、このような上流側空燃比センサの異
常検出法を併用することにより、下流側空燃比センサの
異常が確実に特定できる。

【００６４】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明を内燃機関の燃料噴射制御
装置において具体化した第１実施例を説明する。

【００６５】図１は本実施例における内燃機関の燃料噴
射制御装置が設けられた内燃機関とその周辺機器の概略
構成図である。図１に示すように、内燃機関１は４気筒
４サイクルの火花点火式として構成されている。その吸
入空気は上流よりエアクリーナ２、吸気管３、スロット
ルバルブ４、サージタンク５及びインテークマニホール
ド６を通過して、インテークマニホールド６内で各燃料
噴射弁７から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の
混合気として各気筒に供給される。また、内燃機関１の
各気筒に設けられた点火プラグ８には、点火回路９から
供給される高電圧がディストリビュータ１０にて分配供
給され、前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火す
る。そして、燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホー
ルド１１及び排気管１２を通過し、排気管１２に設けら
れた三元触媒１３にて有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯX
等) が浄化されて大気に排出される。

【００６６】前記吸気管３には吸気温センサ２１、吸気
圧センサ２２及びエアフローメータ２８が設けられ、吸
気温センサ２１は吸入空気の温度（吸気温Ｔam）を、吸
気圧センサ２２はスロットルバルブ４の下流側の吸入空
気の圧力（吸気圧ＰＭ）を、エアフローメータ２８は吸
入空気の量（吸入空気量ＱＡ）を、それぞれ検出する。
また、前記スロットルバルブ４には同バルブ４の開度
（スロットル開度ＴＨ）を検出するためのスロットルセ
ンサ２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロ
ットル開度ＴＨに応じたアナログ信号を出力すると共
に、スロットルバルブ４が略全閉である旨の検出信号を
出力する。また、内燃機関１のシリンダブロックには水
温センサ２４が設けられ、この水温センサ２４は内燃機
関１内の冷却水の温度（冷却水温Ｔhw）を検出する。前
記ディストリビユータ１０には内燃機関１の回転数（機
関回転数Ｎｅ）を検出するための回転数センサ２５が設
けられ、この回転数センサ２５は内燃機関１の２回転、
即ち７２０°ＣＡ毎に等間隔で２４個のパルス信号を出
力する。

【００６７】さらに、前記排気管１２の三元触媒１３の
上流側には、内燃機関１から排出される排気ガスの酸素
濃度に応じて、広域で且つリニアな空燃比λ信号を出力
するＡ／Ｆセンサ（上流側空燃比センサ）２６が設けら
れている。また、三元触媒１３の下流側には、空燃比λ
が理論空燃比（λ＝１）に対してリッチかリーンかに応
じた電圧ＶＯＸ２を出力する下流側Ｏ2 センサ（下流側
空燃比センサ）２７が設けられている。Ａ／Ｆセンサ２
６及び下流側Ｏ2 センサ２７には、同センサ２６，２７
の活性化を促すためのヒータ２６ａ，２７ａがそれぞれ
に付設されている（図では便宜上、分けて示す）。

【００６８】内燃機関１の運転を制御する電子制御装置
（以下、ＥＣＵという）３１は、ＣＰＵ（中央処理装
置）３２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）３４、バックアップＲＡＭ
３５等を中心に論理演算回路として構成され、前記各セ
ンサの検出信号を入力する入力ポート３６及び各アクチ
ュエータに制御信号を出力する出力ポート３７等に対し
バス３８を介して接続されている。そして、ＥＣＵ３１
は、入力ポート３６を介して前記各センサから吸気温Ｔ
am、吸気圧ＰＭ、吸入空気量ＱＡ、スロットル開度Ｔ
Ｈ、冷却水温Ｔhw、機関回転数Ｎｅ、空燃比信号等を入
力して、それらの各値に基づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点
火時期Ｉｇ等の制御信号を算出し、さらに、それら制御
信号を出力ポート３７を介して燃料噴射弁７及び点火回
路９等にそれぞれ出力する。また、ＥＣＵ３１は、後述
する触媒劣化判定処理を実行して三元触媒１３の劣化の
有無を判定し、劣化時にはダイアグランプ２９を点灯さ
せて運転者に劣化異常の旨を警告する。なお、ここで
は、ＣＰＵ３２により触媒活性化判定手段、劣化検出手
段、積算吸気量算出手段、燃料噴射量算出手段、積算燃
料量算出手段及び空燃比制御手段が構成されている。

【００６９】次に、上記の如く構成される燃料噴射制御
装置の作用を図２〜図１０を用いて説明する。なお、図
２〜図７はいずれもＣＰＵ３２により実行される制御プ
ログラムを示すフローチャートであり、図２の処理は各
燃料噴射弁７の噴射周期で、図３〜図６の処理は３２ｍ
ｓ周期で、図７の処理は８ｍｓ周期で、それぞれ実行さ
れる。また、図１０は機関始動時における動作をより具
体的に示すタイムチャートである。

【００７０】本作用を図１０のタイムチャートを用いて
略述する。なお、図中、「ＸＳＯ２Ｌ」は下流側Ｏ2 セ
ンサ２７により検出される空燃比がリーンである旨を示
すリーン判定フラグ、「ＸＳＯ２ＡＣＴ」は下流側Ｏ2
センサ２７が活性化した旨を示すＯ2 センサ活性フラ
グ、「ＸＣＡＴＡＣＴ」は三元触媒１３が活性化した旨
を示す触媒活性フラグ、「ＦＡＦ」は空燃比制御におけ
るフィードバック補正係数、「ＱＡＳＵＭ」は吸入空気
量ＱＡを機関始動時から積算した積算吸気量、「ＸＣＡ
ＴＤＴ」は三元触媒１３が劣化している旨を示す触媒劣
化フラグである。

【００７１】図１０において、時間ｔ１では内燃機関１
が始動され（図示しないイグニションキーがオンされ
る）、このとき、ヒータ２７ａがＯＮされて下流側Ｏ2
センサ２７の加熱が開始される。そして、時間ｔ２で下
流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２が所定値（０．
４５ボルト）に達すると、同センサ２７の活性化が判定
される。時間ｔ３では空燃比フィードバック制御が開始
される。

【００７２】時間ｔ４では、下流側Ｏ2 センサ２７の反
転周期の遅れに基づき三元触媒１３の活性が判定され
る。即ち、時間ｔ１〜ｔ４において、三元触媒１３が活
性化する前に下流側Ｏ2 センサ２７が活性していると、
下流側Ｏ2 センサ２７の検出信号は三元触媒１３よりも
上流側の空燃比挙動から遅れなく応答する。しかし、時
間ｔ４にて三元触媒１３が活性すると、三元触媒１３の
ストレージ能力により空燃比変化に対して下流側Ｏ2 セ
ンサ２７の応答が遅れ、そのリッチ⇔リーンの反転周期
が長くなる。

【００７３】また、時間ｔ４では、三元触媒１３の活性
化に要した熱量に相当する積算吸気量ＱＡＳＵＭに基づ
き同触媒１３の劣化が判定される。即ち、三元触媒１３
の活性時においてそれまでの積算吸気量ＱＡＳＵＭが多
い場合は三元触媒１３は劣化しており、少ない場合は劣
化していないと判断される。

【００７４】上記処理を実現するためのＣＰＵ３２によ
る演算処理を、図２〜図７のフローチャートに従い詳細
に説明する。図２に示す燃料噴射量算出ルーチンにおい
ては、ＣＰＵ３２は、先ずステップ１０１で基本噴射量
Ｔｐを算出する。この基本噴射量Ｔｐは例えばＲＯＭ３
３に予め記憶されている噴射量マップを用い、その時の
機関回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに応じて算出される。ま
た、ＣＰＵ３２は、続くステップ１０２で空燃比λのフ
ィードバック条件が成立しているか否かを判別する。こ
こで、周知のようにフィードバック条件とは冷却水温Ｔ
hwが所定値以上で、且つ高回転・高負荷でないときに成
立する。

【００７５】フィードバック条件が成立している場合
（図１０の時間ｔ３以降）、ＣＰＵ３２はステップ１０
３に進み、目標空燃比λTGを設定する。また、ＣＰＵ３
２は、ステップ１０４で空燃比λを目標空燃比λTGとす
べくフィードバック補正係数ＦＡＦを設定する。ここ
で、フィードバック補正係数ＦＡＦは次の数式１を用い
て算出される。なお、このフィードバック補正係数ＦＡ
Ｆの設定については、特開平１−１１０８５３号公報に
開示されている。

【００７６】

【数１】

【００７７】但し、上記数式１において、ｋは最初のサ
ンプリング開始からの制御回数を示す変数、Ｋ1 〜Ｋn+
1 は最適フィードバックゲイン、ＺＩ（ｋ）は積分項、
Ｋaは積分定数である。

【００７８】また、上記ステップ１０２でフィードバッ
ク条件が不成立の場合、ＣＰＵ３２はステップ１０５に
進み、フィードバック補正係数ＦＡＦを「１．０」に設
定する。フィードバック補正係数ＦＡＦの算出後、ＣＰ
Ｕ３２は、ステップ１０６で次の数式２を用い、基本噴
射量Ｔｐ、フィードバック補正係数ＦＡＦ及びその他の
補正係数（水温，電気負荷等の各種補正係数）ＦＡＬＬ
から燃料噴射量ＴＡＵを設定し、その後本ルーチンを終
了する。

【００７９】

【数２】ＴＡＵ＝Ｔｐ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ図３に示す下流側Ｏ2 センサ２７の活性化判定ルーチン
においては、ＣＰＵ３２は、先ずステップ２０１でいま
現在、Ｏ2 センサ活性フラグＸＳＯ２ＡＣＴが「０」に
クリアされているか否か、即ち下流側Ｏ2 センサ２７が
活性化した旨が未だ判定されていないか否かを判別し、
ＸＳＯ２ＡＣＴ＝１（活性化の判定後）であればそのま
ま本ルーチンを終了する。ＸＳＯ２ＡＣＴ＝０（活性化
の判定前）であれば、ＣＰＵ３２はステップ２０２に進
み、下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２が０．４
５ボルトを越えているか否かを判別する。ＶＯＸ２＞
０．４５ボルトであれば、ＣＰＵ３２はステップ２０４
に進み、Ｏ2 センサ活性フラグＸＳＯ２ＡＣＴに「１」
をセットして本ルーチンを終了する（図１０の時間ｔ２
のタイミング）。

【００８０】また、ＶＯＸ２≦０．４５ボルトであれ
ば、ＣＰＵ３２はステップ２０３に進み、下流側Ｏ2セ
ンサ２７のヒータ２７ａがＯＮされてから所定時間ＴAC
T（ここでは、３０ｓｅｃ）が経過したか否かを判別
し、所定時間ＴACTの経過前であればそのまま本ルーチ
ンを終了する。所定時間ＴACTが経過していれば、ＣＰ
Ｕ３２はステップ２０４に進み、Ｏ2センサ活性フラグ
ＸＳＯ２ＡＣＴに「１」をセットして本ルーチンを終了
する。つまり、ＶＯＸ２≦０．４５ボルトであってもヒ
ータ２７ａが所定時間ＴACT以上ＯＮされていれば、下
流側Ｏ2センサ２７は活性化しているとみなされる。

【００８１】一方、図４に示す下流側Ｏ2 センサ２７の
反転周期算出ルーチンにおいては、ＣＰＵ３２は、先ず
ステップ３０１で前述のＯ2 センサ活性フラグＸＳＯ２
ＡＣＴに「１」がセットされているか否かを判別し、Ｘ
ＳＯ２ＡＣＴ＝１であればステップ３０２に進む（図１
０の時間ｔ２以降）。ＣＰＵ３２は、ステップ３０２で
下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２がリーン側許
容値ＫＶＬとリッチ側許容値ＫＶＲとの範囲内に収束し
ているか否か（ＫＶＬ＜ＶＯＸ２＜ＫＶＲであるか否
か）を判別し、ＫＶＬ＜ＶＯＸ２＜ＫＶＲであればステ
ップ３０３に進む（但し、ＫＶＬ＝０．４５−α，ＫＶ
Ｒ＝０．４５＋αである）。つまり、上記ステップ３０
１，３０２が共に肯定判別された場合、ＣＰＵ３２はス
テップ３０３に進む。

【００８２】ＣＰＵ３２は、ステップ３０３で下流側Ｏ
2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２が０．４５ボルトを越
えているか否か、即ち下流側空燃比がリッチであるか否
かを判別する。そして、ＶＯＸ２＞０．４５ボルト（即
ちリッチ）であれば、ＣＰＵ３２はステップ３０４に進
み、前回処理時の下流側空燃比の判定結果を示すリーン
判定フラグＸＳＯ２Ｌに基づき（ＸＳＯ２Ｌ＝１はリー
ン判定を示す）、前回処理時の空燃比と今回処理時の空
燃比とがリーン→リッチで反転したか否かを判別する。
つまり、ステップ３０３が肯定判別されると共にステッ
プ３０４が否定判別された場合、前回及び今回が共にリ
ッチであることを意味し、ＣＰＵ３２はステップ３０５
に進んで反転周期ＴＶを「１」インクリメントする。こ
こで、反転周期ＴＶは同一側の空燃比（リッチ或いはリ
ーン）が継続された時間を計測するものである。

【００８３】また、ステップ３０３，３０４が共に肯定
判別された場合、前回がリーンで今回がリッチであるこ
とを意味し、ＣＰＵ３２はステップ３０６に進んでリー
ン判定フラグＸＳＯ２Ｌを「０」にクリアして、ステッ
プ３１０に進む。ＣＰＵ３２は、ステップ３１０で次の
数式３を用いて反転周期ＴＶのなまし値ＴＶＳＭを算出
する。

【００８４】

【数３】ＴＶＳＭ＝（ＴＶ＋３・ＴＶＳＭi-1 ）／４ここで、ＴＶＳＭi-1 はなまし値ＴＶＳＭの前回値を示
す。

【００８５】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ３１１で
反転周期ＴＶを「０」にクリアして本ルーチンを終了す
る。また、前記ステップ３０３でＶＯＸ２≦０．４５ボ
ルト、即ちリーン判定された場合、ＣＰＵ３２はステッ
プ３０７に進み、リーン判定フラグＸＳＯ２Ｌに基づき
前回処理時の空燃比と今回処理時の空燃比とがリッチ→
リーンで反転したか否かを判別する。つまり、ステップ
３０３，３０７が共に否定判別された場合、前回及び今
回が共にリーンであることを意味し、ＣＰＵ３２はステ
ップ３０８に進んで反転周期ＴＶを「１」インクリメン
トする。また、ステップ３０３が否定判別されると共に
ステップ３０７が肯定判別された場合、前回がリッチで
今回がリーンであることを意味し、ＣＰＵ３２はステッ
プ３０９に進んでリーン判定フラグＸＳＯ２Ｌに「１」
をセットして、ステップ３１０に進む。ＣＰＵ３２は、
前述したステップ３１０，３１１の通りなまし値ＴＶＳ
Ｍを算出すると共に、反転周期ＴＶを「０」にクリアし
て本ルーチンを終了する。

【００８６】上記ステップ３０１又は３０２が否定判別
された場合には、ＣＰＵ３２は、ステップ３１２に進
み、反転周期ＴＶ及びそのまなし値ＴＶＳＭを共に
「０」にクリアして、本ルーチンを終了する。つまり、
下流側Ｏ2 センサ２７の活性化前、及び空燃比が理想空
燃比に対して大きく外れた場合には、反転周期ＴＶの検
出が禁止され、誤検出の防止が図られている。

【００８７】図５に示す三元触媒１３の活性化判定ルー
チンにおいては、ＣＰＵ３２は先ずステップ４０１で始
動時における冷却水温Ｔhwが低温側許容値ＴWL（ここで
は、３０℃）と高温側許容値ＴWH（ここでは、１００
℃）との範囲内に収束しているか否か（ＴWL＜Ｔhw＜Ｔ
WHであるか否か）を判別し、ＴWL＜Ｔhw＜ＴWHであれば
続くステップ４０２に進む。ＣＰＵ３２は、ステップ４
０２で前述の図２のルーチンによる空燃比フィードバッ
ク処理が実行中であるか否かを判別し、実行中であれば
続くステップ４０３に進む。また、ＣＰＵ３２は、ステ
ップ４０３で触媒活性フラグＸＣＡＴＡＣＴが「０」に
クリアされているか否か、即ち三元触媒１３が活性化し
ている旨が未だ判定されていないか否かを判別し、ＸＣ
ＡＴＡＣＴ＝０（活性化の判定前）であれば続くステッ
プ４０４に進む。以上のステップ４０１〜４０３におい
て、いずれかが否定判別された場合には、ＣＰＵ３２は
直ちに本ルーチンを終了する。

【００８８】ＣＰＵ３２は、ステップ４０４で出力電圧
ＶＯＸ２の反転周期ＴＶが所定の判定値ＫＴＶを越えて
いるか否かを判別する。そして、ＣＰＵ３２は、ＴＶ≦
ＫＴＶであればステップ４０５に進み、ＴＶ＞ＫＴＶで
あればステップ４０６に進む。さらに、ＣＰＵ３２は、
ステップ４０５で反転周期ＴＶのなまし値ＴＶＳＭが所
定の判定値ＫＳＭを越えているか否かを判別する。そし
て、ＣＰＵ３２は、ＴＶＳＭ≦ＫＳＭであればそのまま
本ルーチンを終了し、ＴＶＳＭ＞ＫＳＭであればステッ
プ４０６に進む。

【００８９】ＣＰＵ３２は、ステップ４０６で触媒活性
フラグＸＣＡＴＡＣＴに「１」をセットして、本ルーチ
ンを終了する。つまり、三元触媒１３の活性化前（図１
０の時間ｔ４以前）では、下流側Ｏ2 センサ２７の出力
電圧ＶＯＸ２は上流側空燃比に遅れなく追従し、その反
転周期ＴＶ及びなまし値ＴＶＳＭはステップ４０４，４
０５の判定値ＫＴＶ，ＫＳＭを越えることはない。しか
し、三元触媒１３が活性化すると（図１０の時間ｔ４以
降）、下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２がリッ
チ⇔リーン反転をしなくなるため、その反転周期ＴＶ及
びなまし値ＴＶＳＭはステップ４０４，４０５の判定値
ＫＴＶ，ＫＳＭを越えることになる。よって、ステップ
４０４，４０５のいずれかが肯定判別されることで三元
触媒１３の活性化が判定され、触媒活性フラグＸＣＡＴ
ＡＣＴがセットされる。

【００９０】図６に示す三元触媒１３の劣化判定ルーチ
ンにおいては、ＣＰＵ３２は、先ずステップ５０１で触
媒活性フラグＸＣＡＴＡＣＴが「０」から「１」に変化
したか否かを判別し、「０」→「１」の変化時であれば
ステップ５０２に進み、積算吸気量ＱＡＳＵＭを「ＱＡ
ＣＬＯ」として記憶する。ここで、積算吸気量ＱＡＳＵ
Ｍとは、機関始動後における吸入空気量ＱＡの積算値で
あり、図７に示す積算吸気量算出ルーチンにより算出さ
れる。つまり、図７に示すルーチンでは、ＣＰＵ３２
は、ステップ６０１で例えばイグニションキーのＯＮ／
ＯＦＦに従い機関始動後であるか否かを判別し、始動後
（イグニションキー＝ＯＮ）であればステップ６０２に
進む。ＣＰＵ３２は、ステップ６０２でエアフローメー
タ２８による検出結果に基づき演算された吸入空気量Ｑ
Ａをその時の積算吸気量ＱＡＳＵＭに加算して積算吸気
量ＱＡＳＵＭを更新する。ここでは、エアフローメータ
２８の検出結果から吸入空気量ＱＡを求めているが、吸
気圧センサ２２による吸気圧ＰＭ及び回転数センサ２５
による機関回転数Ｎｅから吸入空気量ＱＡを推定する方
法を用いることもできる。なお、積算吸気量ＱＡＳＵＭ
は、機関始動時に「０」に初期化される。

【００９１】積算吸気量ＱＡＳＵＭの記憶後、ＣＰＵ３
２は、ステップ５０３で「ＱＡＣＬＯ」が所定の劣化判
定値ＱＡＣＤＴを越えるか否かを判別する。ＱＡＣＬＯ
≦ＱＡＣＤＴであれば、ＣＰＵ３２はそのまま本ルーチ
ンを終了する。ＱＡＣＬＯ＞ＱＡＣＤＴであれば、ＣＰ
Ｕ３２はステップ５０４に進み、触媒劣化フラグＸＣＡ
ＴＤＴに「１」をセットする。そして、ＣＰＵ３２は、
続くステップ５０５で劣化情報をバックアップＲＡＭ３
５に記憶すると共に所定のダイアグ処理（ダイアグラン
プ２９の点灯等）を実行する。

【００９２】一方、前記ステップ５０１が否定判別され
た場合には、ＣＰＵ３２はステップ５０６に進み、機関
始動時（三元触媒１３の暖機開始時）から所定時間（例
えば、５秒）が経過したか否かを判別する。つまり、三
元触媒１３の劣化が進むと、同触媒の活性化が遅れ、前
述の図５による活性化判定に多大な時間を要する。そこ
で、機関始動時から所定時間が経過していれば三元触媒
１３の活性化がなされたものとみなし、ステップ５０２
以降の劣化判定を実施する。

【００９３】ここで、積算吸気量ＱＡＳＵＭと三元触媒
１３の劣化度合とは図８に示す関係を有し、同図の劣化
判定レベル（破線レベル）に応じて劣化判定値ＱＡＣＤ
Ｔが設定されている。図８では、三元触媒１３の活性化
（暖機完了時）までに要する吸入空気量（積算吸気量Ｑ
ＡＳＵＭ）が多くなるほど、三元触媒１３の劣化度合が
大きくなることを示す。つまり、三元触媒１３の劣化が
進行すると、三元触媒１３で生成される反応熱が減少し
て活性化（暖機）が遅れ、三元触媒１３の活性化に必要
な熱量が増大する。このとき、図９に示す如く三元触媒
１３の活性化に必要な熱量は積算吸気量ＱＡＳＵＭに対
してほぼ比例関係にあるため、三元触媒１３の活性時
（図１０の時間ｔ４）における積算吸気量ＱＡＳＵＭを
用いることで触媒劣化の判定が可能となる。

【００９４】また、三元触媒１３の活性化前にはエミッ
ションが多く排出され、このエミッションの増加度合
は、上記三元触媒１３の劣化度合と同様に上記触媒の活
性化に要する熱量に一致する。従って、上記の如く積算
吸気量ＱＡＳＵＭに基づく三元触媒１３の劣化判定によ
れば、機関始動時から三元触媒１３の活性化までのエミ
ッションの増加度合に見合った判定が可能となる。

【００９５】そして、以上詳述した劣化検出装置では、
以下に示す特有の効果が得られる。つまり、この装置で
は機関始動時から三元触媒１３の活性化までに必要な熱
量を吸入空気量の積算値（積算吸気量ＱＡＳＵＭ）とし
て算出し、該積算吸気量を用いて三元触媒１３の劣化判
定を実施した。これにより、エミッションの増加度合と
三元触媒１３の劣化状況とを容易に且つ精度良く判定す
ることができる。

【００９６】また、この装置では、下流側Ｏ2センサ２
７の活性化状態の下で、その下流側Ｏ2センサ２７によ
る下流側空燃比の反転周期に基づき三元触媒１３の活性
化を判定した。つまり、上流側空燃比は、空燃比フィー
ドバック制御により目標空燃比（理論空燃比）に対して
リッチ⇔リーン間で反転する。これに対して、下流側空
燃比は、三元触媒１３の活性化前では上流側空燃比の挙
動に遅れなく応答し、活性化後では三元触媒１３のスト
レージ能力により応答が鈍りその反転周期が長くなる。
従って、この下流側Ｏ2センサ２７の反転周期により三
元触媒１３の活性化を精度良く検出することができる。
この場合、下流側Ｏ2センサ２７にヒータ２７ａを付設
して同センサ２７の活性化を促したことにより、上記触
媒の活性化判定を確実に行うことができる。

【００９７】なお、三元触媒１３の活性化判定処理につ
いてはこれを図１１，図１２の如く変更することもでき
る。つまり、前述したように、三元触媒１３が活性化す
るとストレージ効果により下流側Ｏ2センサ２７の応答
が鈍り、出力信号の振幅が小さくなる。そこで、ここで
は、下流側Ｏ2センサ２７の出力振幅により三元触媒１
３の活性判定を行う。図１１は下流側Ｏ2センサ２７の
出力振幅算出ルーチンを示し、図１２は触媒活性化判定
ルーチンを示す。なお、図１１，図１２のフローチャー
トは、先の図４，図５の一部変更したものであり、共通
部分については簡単に説明する。

【００９８】図１１に示す下流側Ｏ2 センサ２７の出力
振幅算出ルーチンにおいて、ＣＰＵ３２は、ステップ７
０１，７０２で下流側Ｏ2 センサ２７が活性化し（ＸＳ
Ｏ２ＡＣＴ＝１）、且つ同センサの出力電圧ＶＯＸ２が
所定の許容範囲内に収束している（ＫＶＬ＜ＶＯＸ２＜
ＫＶＲである）か否かを判別する。そして、これらが肯
定判別されれば、ＣＰＵ３２はステップ７０３に進む。

【００９９】ステップ７０３及びステップ７０４では、
ＣＰＵ３２は、前回の処理時から今回の処理時にかけて
下流側空燃比がリーン→リッチで反転したか否かを判別
し、反転していなければステップ７０３→７０４→７０
５と進んで出力電圧ＶＯＸ２の最大値（リーンピーク）
ＶＯＸ２MAX を更新する。また、ステップ７０３及びス
テップ７０７では、ＣＰＵ３２は、前回の処理時から今
回の処理時にかけて下流側空燃比がリッチ→リーンで反
転したか否かを判別し、反転していなければステップ７
０３→７０７→７０８と進んで出力電圧ＶＯＸ２の最小
値（リッチピーク）ＶＯＸ２MIN を更新する。

【０１００】また、下流側空燃比が反転した場合（ステ
ップ７０４，７０７のいずれかがＹＥＳの場合）、ＣＰ
Ｕ３２はステップ７０６又はステップ７０９を経てステ
ップ７１０に進み、出力電圧ＶＯＸ２の振幅ＶＯＸ２Ｈ
を算出する（ＶＯＸ２Ｈ＝ＶＯＸ２MAX −ＶＯＸ２MIN
）。また、ＣＰＵ３２は、続くステップ７１１でＶＯ
Ｘ２MAX ＝０、ＶＯＸ２MIN ＝１〔ボルト〕にリセット
して本ルーチンを終了する。

【０１０１】一方、前記ステップ７０１，７０２のいず
かが否定判別されれば、ＣＰＵ３２はステップ７１２に
進み、ＶＯＸ２MAX ＝０，ＶＯＸ２MIN ＝１〔ボル
ト〕，ＶＯＸ２Ｈ＝０にそれぞれリセットして本ルーチ
ンを終了する。

【０１０２】次に、図１２に示す三元触媒１３の活性化
判定ルーチンにおいては、ＣＰＵ３２は、ステップ８０
１で冷却水温Ｔhwが所定の許容範囲（ＴWL〜ＴWH）内に
あるか否かを判別し、ステップ８０２で空燃比フィード
バック中であるか否かを判別し、さらにステップ８０３
で三元触媒１３が既に活性化判定された否か（触媒活性
フラグＸＣＡＴＡＣＴが「０」か否か）を判別する。こ
れらの前提条件のいずれかが否定判別された場合、ＣＰ
Ｕ３２は直ちに本ルーチンを終了する。

【０１０３】また、上記前提条件が全て揃った場合に
は、ＣＰＵ３２は、ステップ８０４で出力電圧ＶＯＸ２
の振幅ＶＯＸ２Ｈが所定の活性判定値ＫＴＨ未満である
か否かを判別する。この場合、ＶＯＸ２Ｈ≧ＫＴＨであ
れば、ＣＰＵ３２は未だ三元触媒１３が未活性であると
みなして本ルーチンを終了する。また、ＶＯＸ２Ｈ＜Ｋ
ＴＨであれば、ＣＰＵ３２は三元触媒１３が活性化した
とみなし、ステップ８０５に進み、触媒活性フラグＸＣ
ＡＴＡＣＴに「１」をセットした後本ルーチンを終了す
る。

【０１０４】つまり、三元触媒１３の活性化前では、下
流側Ｏ2センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２が所定値に収束
せず、出力電圧ＶＯＸ２の振幅ＶＯＸ２Ｈは判定値ＫＴ
Ｈを越える。これに対して三元触媒１３が活性化すると
（図１０の時間ｔ４以降）、同触媒のストレージ能力に
より下流側Ｏ2センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２の振幅Ｖ
ＯＸ２Ｈが判定値ＫＴＨ未満となる。よって、ステップ
８０４が肯定判別されることで三元触媒１３の活性化を
精度良く判定することができる。

【０１０５】次いで、請求項１〜３，７〜１１の発明を
具体化した本実施例について、図１３〜図２１を用いて
説明する。なお、本実施例は、機関始動時及び通常運転
時において三元触媒１３の劣化状況を「劣化の有無」又
は「劣化可能性の有無」に分けて診断し、その診断結果
に基づき総合的で且つより高精度な劣化判定を実現する
ものである。

【０１０６】つまり、本実施例では、第１〜第３の劣化
判定処理（図１３，図１５，図１７）が個々に実施され
ると共に、それら判定処理の判定結果から最終劣化判定
処理（図２１）が実行される。略述すれば、第１の劣化
判定ルーチン（図１３）では、機関始動時から三元触媒
１３の活性化までに必要とした熱量に基づいて、「正
常」，「劣化可能性有り」，「劣化」の３段階の劣化判
定が行われる。また、第２，第３の劣化判定ルーチン
（図１５，図１７）では、機関暖機後の通常運転時にお
ける下流側Ｏ2 センサ２７の出力特性（出力信号の振
幅、又は出力信号の応答性）に基づいて、「正常」，
「劣化可能性有り」，「劣化」の３通りの劣化判定が行
われる。そして、最終劣化判定ルーチン（図２１）で
は、第１〜第３の劣化判定ルーチンにて操作された「劣
化の有無」又は「劣化可能性の有無」を示す各種フラグ
が判定され、触媒劣化の最終判定が下される。以下、各
劣化判定処理を詳述する。

【０１０７】先ず図１３のフローチャートに従い第１の
劣化判定ルーチンを説明する。図１３において、ＣＰＵ
３２は、先ずステップ９０１で触媒活性フラグＸＣＡＴ
ＡＣＴが「０」から「１」に変化したか否かを判別し、
「０」→「１」の変化時であればステップ９０２に進
み、積算吸気量ＱＡＳＵＭを「ＱＡＣＬＯ」として記憶
する。なお前述した通り、積算吸気量ＱＡＳＵＭは図７
のルーチンで算出される吸入空気量ＱＡの積算値であ
る。

【０１０８】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ９０３で
「ＱＡＣＬＯ」が所定の劣化判定値ＱＡＣＤＴ（第１の
判定値）を越えるか否かを判別し、ＱＡＣＬＯ＞ＱＡＣ
ＤＴであれば、ステップ９０４で「劣化の有無」を示す
触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴに「１」をセットする（Ｘ
ＣＡＴＤＴ＝１は劣化有りを表す）。また、ＱＡＣＬＯ
≦ＱＡＣＤＴであれば、ＣＰＵ３２はステップ９０６に
進み、「ＱＡＣＬＯ」が所定の劣化判定値ＱＡＣＤＴ１
（第２の判定値）を越えるか否かを判別する（但し、Ｑ
ＡＣＤＴ１＜ＱＡＣＤＴ）。この場合、ＱＡＣＬＯ＞Ｑ
ＡＣＤＴ１であれば、ＣＰＵ３２はステップ９０７で
「劣化可能性の有無」を示す触媒劣化フラグＸＣＡＴＤ
Ｔ１に「１」をセットする（ＸＣＡＴＤＴ１＝１は劣化
の可能性有りを表す）。また、ＱＡＣＬＯ≦ＱＡＣＤＴ
１であれば、ＣＰＵ３２はステップ９０８に進み、触媒
劣化フラグＸＣＡＴＤＴ，ＸＣＡＴＤＴ１を共に「０」
にクリアする。

【０１０９】一方、前記ステップ９０１が否定判別され
た場合には、ＣＰＵ３２はステップ９０５に進み、機関
始動時（三元触媒１３の暖機開始時）から所定時間（例
えば、５秒）が経過したか否かを判別する。そして、機
関始動時から所定時間が経過していれば三元触媒１３の
活性化がなされたものとみなし、ステップ９０２以降の
劣化判定を実施する。

【０１１０】要するに、積算吸気量ＱＡＳＵＭの劣化判
定値ＱＡＣＤＴ，ＱＡＣＤＴ１は、図１４の如く設定さ
れており、同図において領域は完全な触媒劣化を示す
領域、領域は劣化可能性有りを示す領域、領域は劣
化無し（正常）を示す領域を表している。この場合、図
１３の処理によれば、領域では「ＸＣＡＴＤＴ＝
１」，「ＸＣＡＴＤＴ１＝０」が、領域では「ＸＣＡ
ＴＤＴ＝０」，「ＸＣＡＴＤＴ１＝１」が、領域では
「ＸＣＡＴＤＴ＝０」，「ＸＣＡＴＤＴ１＝０」が、そ
れぞれセットされる。なお、ＣＰＵ３２により実現され
る上記図１３の処理は第１の触媒劣化判定手段に相当す
る。

【０１１１】次に、図１５のフローチャートに従い第２
の劣化判定ルーチンを説明する。図１５において、ＣＰ
Ｕ３２は、ステップ１００１で第２の劣化判定条件が成
立しているか否かを判別する。ここで、第２の劣化判定
条件とは、機関暖機後であること、空燃比フィードバッ
ク中であること等である。そして、ＣＰＵ３２は、これ
らの条件が成立したときのみステップ１００２に進み、
下流側Ｏ2 センサ２７の出力信号の振幅を測定する。こ
こで、出力信号の振幅とは、下流側Ｏ2 センサ２７の出
力信号のリッチピークとリーンピークとの差に相当す
る。

【０１１２】振幅測定後、ＣＰＵ３２は、ステップ１０
０３で下流側Ｏ2 センサ２７の出力信号の振幅が所定の
判定値ＲＥＦを越えるか否かを判別する。この判定値Ｒ
ＥＦは、図１６に示すように下流側Ｏ2 センサ２７の出
力信号のバラツキ（振幅，応答性）を考慮しながら、明
らかに正常と判定できるもの（劣化の可能性の無いも
の）を判別できるように設定されている。つまり、正常
とすべき範囲と劣化とすべき範囲との境界線では、振幅
バラツキの下限以下であれば三元触媒１３が劣化してい
る可能性（疑い）が無く、明らかに正常と判定できる。
なお、図１６の横軸に示す触媒浄化率は三元触媒１３の
劣化度合を示すパラメータであり、触媒浄化率が大きい
ほど劣化度合が小さいことを意味する。

【０１１３】そこで、本実施例では、判定値ＲＥＦを振
幅バラツキの下限以下に設定し、図１５のステップ１０
０３で振幅＞判定値ＲＥＦと判定されれば、ＣＰＵ３２
は触媒劣化の可能性が有るとしてステップ１００４に進
み、「劣化可能性の有無」を示す触媒劣化フラグＸＣＡ
ＴＤＴ２に「１」をセットする（ＸＣＡＴＤＴ２＝１は
劣化の可能性有りを表す）。また、振幅≦判定値ＲＥＦ
と判定されれば、ＣＰＵ３２は明らかに正常であると判
断してステップ１００５に進み、触媒劣化フラグＸＣＡ
ＴＤＴ２を「０」にクリアする。そして、触媒劣化フラ
グＸＣＡＴＤＴ２の操作が終わると、ＣＰＵ３２は本ル
ーチンを終了する。なお、ＣＰＵ３２により実現される
上記図１５の処理は、振幅検出手段及び第２の触媒劣化
判定手段（振幅劣化判定手段）に相当する。

【０１１４】次に、図１７のフローチャートに従い第３
の劣化判定ルーチンを説明する。図１７において、ＣＰ
Ｕ３２は、先ずステップ１１０１で第３の劣化判定条件
が成立しているか否かを判別する。この第３の劣化判定
条件とは、前述した図１５のルーチンにより触媒劣化フ
ラグＸＣＡＴＤＴ２に「１」がセットされていること即
ち劣化の可能性が有ること、空燃比フィードバック中で
あること等である。そして、ＣＰＵ３２は、これらの条
件が成立したときのみステップ１１０２に進み、目標空
燃比を変化させる。このとき、図１８に示す如く、目標
空燃比は例えばλ＝１に対して±２％でリーン側又はリ
ッチ側に反転する。

【０１１５】また、ＣＰＵ３２は、続くステップ１１０
３で下流側Ｏ2 センサ２７の応答遅延時間ＴＬ，ＴＲを
測定する。ここで、「ＴＬ」は、目標空燃比がリッチ側
からリーン側へ反転した時点から下流側Ｏ2 センサ２７
の出力信号が所定電圧（０．４５Ｖ）になるまでの時間
である（以下、リーン遅延時間という）。また、「Ｔ
Ｒ」は、目標空燃比がリーン側からリッチ側へ反転した
時点から下流側Ｏ2 センサ２７の出力信号が所定電圧
（０．４５Ｖ）になるまでの時間である（以下、リッチ
遅延時間という）。

【０１１６】さらに続いて、ＣＰＵ３２は、ステップ１
１０４でリーン，リッチ遅延時間ＴＬ，ＴＲの平均値Ａ
ＶＴを算出し（ＡＶＴ＝（ＴＬ＋ＴＲ）／２）、続くス
テップ１１０５でこの平均値ＡＶＴを所定時間内で積算
して積算遅延時間ＴＳＵＭを算出する。ここで、リー
ン，リッチ遅延時間ＴＬ，ＴＲの平均値ＡＶＴを積算す
る理由は、積算カウンタがオーバーフローするのを防止
するためである。従って、積算カウンタの容量に余裕が
あれば、ステップ１１０４の平均化処理を省略してリー
ン，リッチ遅延時間ＴＬ，ＴＲを平均化せずに積算する
ようにしてもよい。

【０１１７】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１１０６
で目標空燃比の反転回数に応じて第１の劣化判定値ＲＥ
Ｆ１，第２の劣化判定値ＲＥＦ２を決定する。具体的に
は、平均遅延時間ＡＶＴの積算期間中に目標空燃比の反
転回数をカウントし、図１９に示すテーブルを参照して
劣化判定値ＲＥＦ１を求める。また、劣化判定値ＲＥＦ
２は、「ＲＥＦ１」をα倍（α＜１．０）して求める。
なお、劣化判定値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２を共にテーブルに
て設定することも可能である（但し、ＲＥＦ１＜ＲＥＦ
２）。これにより、劣化判定値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２はリ
ーン，リッチ遅延時間ＴＬ，ＴＲの積算回数に応じた最
適値に設定される。

【０１１８】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１１０７
で積算遅延時間ＴＳＵＭが上記第１の劣化判定値ＲＥＦ
１未満であるか否か（ＴＳＵＭ＜ＲＥＦ１か否か）を判
別し、ＴＳＵＭ＜ＲＥＦ１であれば、ステップ１１０８
で「劣化の有無」を示す触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴＤ
に「１」をセットする（ＸＣＡＴＤＴＤ＝１は劣化有り
を表す）。

【０１１９】また、前記ステップ１１０７でＴＳＵＭ≧
ＲＥＦ１であれば、ＣＰＵ３２はステップ１１０９に進
み、積算遅延時間ＴＳＵＭが上記第２の劣化判定値ＲＥ
Ｆ２未満であるか否か（ＴＳＵＭ＜ＲＥＦ２か否か）を
判別する。そして、ＴＳＵＭ＜ＲＥＦ２であれば、ＣＰ
Ｕ３２はステップ１１１０に進み、「劣化可能性の有
無」を示す触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴ３に「１」をセ
ットし（ＸＣＡＴＤＴ３＝１は劣化の可能性有りを表
す）、ＴＳＵＭ≧ＲＥＦ２であれば、ステップ１１１１
で触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴＤ，ＸＣＡＴＤＴ３を共
に「０」にクリアする。

【０１２０】つまり、積算遅延時間ＴＳＵＭの劣化判定
値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２は、図２０の如く設定されてお
り、同図において境界線Ｌ１は正常とされるべき範囲と
劣化とされるべき範囲とを隔てている。この場合、積算
遅延時間ＴＳＵＭは図示のバラツキを有しているため、
領域は完全な触媒劣化を示す領域、領域は劣化可能
性有りを示す領域、領域は劣化無し（正常）を示す領
域となっている。上記図１７の処理によれば、領域
（ＴＳＵＭ＜ＲＥＦ１）では「ＸＣＡＴＤＴＤ＝１」，
「ＸＣＡＴＤＴ３＝０」が、領域（ＲＥＦ１≦ＴＳＵ
Ｍ＜ＲＥＦ２）では「ＸＣＡＴＤＴＤ＝０」，「ＸＣＡ
ＴＤＴ３＝０」が、領域（ＴＳＵＭ≧ＲＥＦ２）では
「ＸＣＡＴＤＴＤ＝０」，「ＸＣＡＴＤＴ３＝０」が、
それぞれセットされる。なお、ＣＰＵ３２により実現さ
れる上記図１７の処理は、目標空燃比反転手段、応答遅
延時間計測手段、及び第２の触媒劣化判定手段（応答時
間劣化判定手段）に相当する。

【０１２１】次に、図２１のフローチャートに従い最終
劣化判定ルーチンを説明する。図２１において、ＣＰＵ
３２は、ステップ１２０１〜１２０４で上記第１〜第３
の劣化判定ルーチンにて操作されたフラグを判定する。
具体的には、ステップ１２０１では触媒劣化フラグＸＣ
ＡＴＤＴが「１」であるか否かを、ステップ１２０２で
は触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴ２が「１」であるか否か
を、ステップ１２０３では触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴ
Ｄが「１」であるか否かを、ステップ１２０４では触媒
劣化フラグＸＣＡＴＤＴ１，ＸＣＡＴＤＴ３が共に
「１」であるか否かを、それぞれ判別する。

【０１２２】この場合、以下の（イ）〜（ハ）であれ
ば、ＣＰＵ３２はステップ１２０５に進み、三元触媒１
３が劣化している旨の最終判定を行う。（イ）ＸＣＡＴＤＴ＝１の場合。即ち、第１の劣化判定
ルーチンにおいて、触媒活性化までに必要とされた熱量
（積算吸気量ＱＡＳＵＭ）が完全劣化を判定するための
劣化判定値ＱＡＣＤＴを越えた場合（図１３のステップ
９０３がＹＥＳの場合）。

【０１２３】（ロ）ＸＣＡＴＤＴ２＝１、且つＸＣＡＴ
ＤＴＤ＝１の場合。即ち、第２の劣化判定ルーチンにお
いて空燃比Ｆ／Ｂ時における下流側Ｏ2 センサ２７の出
力信号の振幅が劣化可能性を判定するための判定値ＲＥ
Ｆを越え（図１５のステップ１００３がＹＥＳ）、且つ
第３の劣化判定ルーチンにおいて下流側Ｏ2 センサ２７
の応答遅延時間（積算遅延時間ＴＳＵＭ）が完全劣化を
判定するための劣化判定値ＲＥＦ１を下回った場合（図
１７のステップ１１０７がＹＥＳの場合）。

【０１２４】（ハ）ＸＣＡＴＤＴ２＝１、ＸＣＡＴＤＴ
１＝１、ＸＣＡＴＤＴ３＝１の場合。即ち、第１の劣化
判定ルーチンにおいて触媒活性化までに必要とされた熱
量（積算吸気量ＱＡＳＵＭ）が劣化可能性を判定するた
めの劣化判定値ＱＡＣＤＴ１を越えると共に（図１３の
ステップ９０６がＹＥＳ）、第２の劣化判定ルーチンに
おいて空燃比Ｆ／Ｂ時における下流側Ｏ2 センサ２７の
出力信号の振幅が劣化可能性を判定する判定値ＲＥＦを
越え（図１５のステップ１００３がＹＥＳ）、さらに、
第３の劣化判定ルーチンにおいて下流側Ｏ2 センサ２７
の応答遅延時間（積算遅延時間ＴＳＵＭ）が劣化可能性
を判定するための劣化判定値ＲＥＦ２を下回った場合
（図１７のステップ１１０９がＹＥＳの場合）。

【０１２５】上記（イ）〜（ハ）以外の場合には、ＣＰ
Ｕ３２はステップ１２０６に進み、三元触媒１３が正常
である旨の最終判定を行う。なお、ＣＰＵ３２により実
現される上記図２１の処理は、劣化最終判定手段に相当
する。

【０１２６】そして、以上本実施例によれば以下に示す
効果を得ることができる。つまり、触媒活性化までに必
要とした熱量により触媒劣化を判定する場合（図１３の
判定処理）、その判定時には劣化の症状が比較的軽微で
あっても、その後の通常運転時において劣化の症状が現
れることがある（例えば、触媒活性化後において同触媒
が急冷された場合等）。これに対して本構成によれば、
劣化の軽微な症状が「劣化可能性」として記憶され、そ
の後に詳しく「劣化の有無」が最終判定される。従っ
て、三元触媒１３の劣化評価を常に確実に実施すること
ができる。

【０１２７】また、本実施例では、下流側Ｏ2 センサ２
７の出力信号の挙動のバラツキを考慮し、そのバラツキ
に応じて劣化可能性の判定が実施される。そのため、同
判定処理を適正に行うことができ、その後の最終判定に
おいて信頼性の高い結果を得ることができる。

【０１２８】（第２実施例）次に、請求項４，５発明を
具体化した第２実施例を説明する。本第２実施例では、
上記第１実施例における第２の劣化判定ルーチン（図１
５）を図２２のように変更している。なお、本実施例に
おいて、ＣＰＵ３２は、下流側Ｏ2センサ２７により検
出された空燃比と目標空燃比との偏差に応じた空燃比補
正係数（便宜上、サブＦＡＦという）を設定し、該サブ
ＦＡＦを用いて燃料補正を実施している。本実施例で
は、ＣＰＵ３２により補助空燃比制御手段及び第２の触
媒劣化判定手段（反転周期劣化判定手段）が構成されて
いる。

【０１２９】図２２に示す第２の劣化判定ルーチンにお
いて、ＣＰＵ３２は、ステップ１３０１で第２の劣化判
定条件（図１５のステップ１００１に同じ）が成立して
いるか否を判別し、続くステップ１３０２，１３０３で
下流側Ｏ2 センサ２７が活性化し（ＸＳＯ２ＡＣＴ＝
１）、且つ同センサの出力電圧ＶＯＸ２が所定の許容範
囲内に収束している（ＫＶＬ＜ＶＯＸ２＜ＫＶＲであ
る）か否かを判別する。そして、これら全ての前提条件
が肯定判別されれば、ＣＰＵ３２はステップ１３０４に
進む。

【０１３０】ステップ１３０４及びステップ１３０５で
は、ＣＰＵ３２は、前回の処理時から今回の処理時にか
けて下流側空燃比がリーン→リッチで反転したか否かを
判別し、反転していればステップ１３０４→１３０５→
１３０６→１３０９の順に進む。また、ステップ１３０
４及びステップ１３０７では、ＣＰＵ３２は、前回の処
理時から今回の処理時にかけて下流側空燃比がリッチ→
リーンで反転したか否かを判別し、反転していればステ
ップ１３０４→１３０７→１３０８→１３０９の順に進
む。

【０１３１】そして、ステップ１３０９に進むと、ＣＰ
Ｕ３２は、前記サブＦＡＦについて所定期間内の反転回
数をカウントし、続くステップ１３１０でその反転回数
が所定の劣化判定値ＲＥＦ３を越えるか否かを判別す
る。つまり、三元触媒１３が正常であればサブＦＡＦの
挙動が安定し、同ＦＡＦの反転回数も少ない。従って、
ステップ１３１０が否定判別されれば、ＣＰＵ３２はそ
のまま本ルーチンを終了する。また、三元触媒１３が劣
化するとサブＦＡＦの挙動が乱れ、ＣＰＵ３２はステッ
プ１３１０からステップ１３１１へに進み、「劣化可能
性の有無」示す触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴ２に「１」
をセットする。

【０１３２】この場合、サブＦＡＦ反転回数の劣化判定
値ＲＥＦ３は、図２３の如く設定されており、同図にお
いて境界線Ｌ２は正常とされるべき範囲と劣化とされる
べき範囲とを隔てている。図２３によれば、劣化判定値
ＲＥＦ３は境界線Ｌ２におけるバラツキの下限以下に設
定される。つまり、振幅バラツキの下限以下（即ち、反
転回数≦劣化判定値ＲＥＦ３）であれば、三元触媒１３
が劣化している可能性（疑い）がなく、明らかに正常と
判定される（ＸＣＡＴＤＴ２＝０）。また、振幅バラツ
キの下限以上（即ち、反転回数＞劣化判定値ＲＥＦ３）
であれば、三元触媒１３が劣化している可能性が有ると
判定される（ＸＣＡＴＤＴ２＝１）。

【０１３３】（第３実施例）以下、請求項１２〜１８に
記載した発明を具体化した第３実施例を説明する。上記
各実施例では、三元触媒１３の劣化判定を実施する装置
について記述したが、本第３実施例では、三元触媒１３
と上流側空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ２６）と下流側空
燃比センサ（下流側Ｏ2センサ２７）とをまとめて「排
気浄化装置」とし、その排気浄化装置の故障診断を実施
する装置について記述する。

【０１３４】つまり、本発明は、三元触媒１３の活性化
までに要した熱量に応じて故障診断を実施する基本概念
を骨子とするが、かかる場合、上述の実施例の如く当該
熱量に応じた三元触媒１３の劣化判定が実現可能である
ことは勿論のこと、それに加えて、本第３実施例では上
流側及び下流側空燃比センサの故障診断もが実現可能で
あることを記述する。なお、本実施例では、図１のＣＰ
Ｕ３２により空燃比制御手段、触媒活性化判定手段、排
気系異常検出手段、目標空燃比反転手段、上流側センサ
異常検出手段、触媒異常特定手段、及び下流側センサ異
常特定手段が構成されている。

【０１３５】図２６〜図３５は、本実施例を具体化する
に際してＣＰＵ３２により実行される制御プログラムを
示すフローチャートであり、図２６の処理は各気筒の燃
料噴射弁７の噴射周期で、図２８〜図３５は各自所定の
時間周期（例えば、３２ｍｓ周期）で実行される（な
お、図２７は、図２６のサブルーチンである）。また、
図３６は、機関始動時における主要な動作説明に用いる
タイムチャートである。

【０１３６】先ずは、図３６のタイムチャートを用いて
本実施例の作用を略述する。つまり、本実施例では、図
３６の時間ｔ１１で内燃機関１が始動され、時間ｔ１２
で上流側空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ２６）及び下流側
空燃比センサ（下流側Ｏ2 センサ２７）の活性化判定が
なされる。また、時間ｔ１３で三元触媒１３の活性化判
定がなされる。即ち、時間ｔ１２では上流側センサ活性
フラグＸＡＦＡＣＴ，下流側センサ活性フラグＸＳＯＸ
ＡＣＴに共に「１」がセットされ、時間ｔ１３では触媒
活性フラグＸＣＡＴＡＣＴに「１」がセットされる。か
かる場合、時間ｔ１２〜ｔ１３の期間では、目標空燃比
λTGが強制的にリッチ・リーン反転されるようになって
いる。なお、同期間で「１」にセットされる「ＸλTGＤ
Ｚ」は、目標空燃比λTGのリッチ・リーン反転を実行す
る旨を表す目標空燃比反転フラグである。

【０１３７】そして、触媒活性フラグＸＣＡＴＡＣＴが
「０」から「１」へ切り替わるタイミング（時間ｔ１
３）で排気浄化装置の故障仮判定が行われる。故障仮判
定後の最終判定は、触媒の活性化までに要した熱量とは
関係なく実施される、Ａ／Ｆセンサ２６の故障判定結果
を用いて行われる（但し、図３６には故障仮判定までの
動作を示す）。

【０１３８】以下、図２６〜図３５のフローチャートで
示す各種演算プログラムについて、図３６のタイムチャ
ートを併用して詳述する。図２６は燃料噴射量算出ルー
チンを示しており、ＣＰＵ３２は、同図のステップ１６
０１でその時の機関回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに応じた
基本噴射量Ｔｐを算出する。また、ＣＰＵ３２は、続く
ステップ１６０２で空燃比制御のフィードバック条件が
成立しているか否かを判別し、条件成立の場合、ステッ
プ１６０３に進んで目標空燃比反転フラグＸλTGＤＺが
「１」であるか否かを判別する。このとき、ＸλTGＤＺ
＝１であれば、ＣＰＵ３２はステップ１６０４に進んで
目標空燃比λTGの反転処理を実行し（図３６の時間ｔ１
２〜ｔ１３の期間）、ＸλTGＤＺ＝０であれば、ステッ
プ１６０５に進んでその時の機関運転状態に応じた目標
空燃比λTGを設定する。

【０１３９】目標空燃比λTGの設定後、ＣＰＵ３２は、
ステップ１６０６で空燃比λを目標空燃比λTGとすべく
フィードバック補正係数ＦＡＦを設定する。なお、フィ
ードバック補正係数ＦＡＦの算出手順は周知の手法を用
いればよく、ここでは割愛する（例えば、第１実施例に
準ずる）。その後、ＣＰＵ３２は、ステップ１６０８で
燃料噴射噴射量ＴＡＵを設定して本ルーチンを終了する
（ＴＡＵ＝Ｔｐ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ）。

【０１４０】一方、上記ステップ１６０２でフィードバ
ック条件が不成立の場合、ＣＰＵ３２はステップ１６０
７に進んでＦＡＦ＝１．０とした後、ステップ１６０８
で燃料噴射量ＴＡＵを設定する。

【０１４１】次に、前記ステップ１６０４の目標空燃比
λTGの反転処理について、図２７のλTG反転ルーチンに
従って説明する。さて、図２７において、ＣＰＵ３２
は、先ずステップ１７０１で空燃比リーン化フラグＸλ
TGαが「１」であるか否かを判別する。ここで、空燃比
リーン化フラグＸλTGαとは、目標空燃比λTGを理想空
燃比（λ＝１）に対して強制的にリーン側に反転させる
ための許可フラグであり、ＸλTGα＝１はリーン側への
反転時であることを示し、ＸλTGα＝０はリッチ側への
反転時であることを示す。

【０１４２】かかる場合、ルーチンの開始当初でＸλTG
α＝１とすれば、ＣＰＵ３２はステップ１７０２に進
み、目標空燃比λTGを「１＋α」（但し、α＞０）とす
る。即ち、目標空燃比λTGをリーン側に設定する。ま
た、ＣＰＵ３２は、ステップ１７０３でリーン化カウン
タＣＬを「１」インクリメントし、続くステップ１７０
４でリーン化カウンタＣＬが所定の判定値ＣＬα以上で
あるか否かを判別する。ＣＬ＜ＣＬαの場合、ＣＰＵ３
２はステップ１７０４を否定判別してそのまま本ルーチ
ンを終了する。このとき、空燃比のリーン化が継続され
る。

【０１４３】そして、ＣＬ≧ＣＬαになると、ＣＰＵ３
２はステップ１７０４を肯定判別し、ステップ１７０５
でリーン化カウンタＣＬを「０」にクリアする。また、
ＣＰＵ３２は、続くステップ１７０６で空燃比リーン化
フラグＸλTGαを「０」にクリアし、その後本ルーチン
を終了する。

【０１４４】ＸλTGα＝０の設定後、前記ステップ１７
０１が否定判別され、ＣＰＵ３２は、ステップ１７０７
に進んで目標空燃比λTGを「１−β」（但し、β＞０）
とする。即ち、目標空燃比λTGをリッチ側に設定する。
また、ＣＰＵ３２は、ステップ１７０８でリッチ化カウ
ンタＣＲを「１」インクリメントし、続くステップ１７
０９でリッチ化カウンタＣＲが所定の判定値ＣＲα以上
であるか否かを判別する。ＣＲ＜ＣＲαの場合、ＣＰＵ
３２はステップ１７０９を否定判別してそのまま本ルー
チンを終了する。このとき、空燃比のリッチ化が継続さ
れる。

【０１４５】そして、ＣＲ≧ＣＲαになると、ＣＰＵ３
２はステップ１７０９を肯定判別し、ステップ１７１０
でリッチ化カウンタＣＲを「０」にクリアする。また、
ＣＰＵ３２は、続くステップ１７１１で空燃比リーン化
フラグＸλTGαに「１」をセットし、その後本ルーチン
を終了する。

【０１４６】かかる図２７のルーチンによれば、図３６
に示す如く時間ｔ１２〜時間ｔ１３の期間で目標空燃比
λTGが所定周期でリーン側或いはリッチ側に反転するこ
とになる。また、それに対応して上流側空燃比が理論空
燃比（λ＝１）を中心に反転する。

【０１４７】図２８は、Ａ／Ｆセンサ２６（上流側空燃
比センサ）の活性化判定ルーチンを示す。図２８におい
て、ＣＰＵ３２は、ステップ１８０１で上流側センサ活
性フラグＸＡＦＡＣＴが「０」であるか否かを判別す
る。この場合、ＸＡＦＡＣＴ＝１であれば、即ち既にＡ
／Ｆセンサ２６の活性化の旨が判定されていれば、ＣＰ
Ｕ３２は、そのまま本ルーチンを終了する。

【０１４８】また、ＸＡＦＡＣＴ＝０であれば、即ちＡ
／Ｆセンサ２６の活性化の判定前であれば、ＣＰＵ３２
は、ステップ１８０２に進み、Ａ／Ｆセンサ２６に付設
されたヒータ２６ａの通電開始（ＯＮ後）から所定の活
性化熱量ＡＦＨ〔ジュール〕が投入されたか否かを判別
する。この判別は、ヒータ２６ａに与えられる電力値に
基づき行われる。そして、ステップ１８０２が否定判別
されれば、ＣＰＵ３２はそのまま本ルーチンを終了し、
ステップ１８０２が肯定判別されれば、ステップ１８０
３に進んで上流側センサ活性フラグＸＡＦＡＣＴに
「１」をセットし、その後本ルーチンを終了する。

【０１４９】一方で、図２９は、下流側Ｏ2 センサ２７
（下流側空燃比センサ）の活性化判定ルーチンを示す。
同図２９は、上記図２８のルーチンと同様に、ヒータへ
の投入熱量も基づいて活性化判定を行うものであり、Ｃ
ＰＵ３２は、先ずステップ１９０１で下流側センサ活性
フラグＸＳＯＸＡＣＴが「０」であるか否かを判別す
る。この場合、ＸＳＯＸＡＣＴ＝０であれば、ＣＰＵ３
２はステップ１９０２に進み、下流側Ｏ2 センサ２７に
付設されたヒータ２７ａの通電開始（ＯＮ後）から所定
の活性化熱量ＳＯＸＨ〔ジュール〕が投入されたか否か
を判別する。この判別は、ヒータ２７ａに与えられる電
力値に基づき行われる。そして、ステップ１９０２が肯
定判別されれば、ＣＰＵ３２はステップ１７０３に進ん
で下流側センサ活性フラグＸＳＯＸＡＣＴに「１」をセ
ットし、その後本ルーチンを終了する。

【０１５０】なお、図３６のタイムチャートでは、便宜
上、Ａ／Ｆセンサ２６及び下流側Ｏ2 センサ２７の活性
化タイミングを同一としており、同図の時間ｔ１２で両
センサ２６，２７の活性フラグＸＡＦＡＣＴ，ＸＳＯＸ
ＡＣＴが共に「１」にセットされている。

【０１５１】図３０は、三元触媒１３の活性化判定の基
準となる、下流側Ｏ2センサ２７の出力反転周期を算出
するための反転周期算出ルーチンを示す。なお、本ルー
チンは、先の図４（下流側Ｏ2センサの反転周期算出ル
ーチン）とほぼ同じ処理である。

【０１５２】図３０において、ＣＰＵ３２は、先ずステ
ップ２００１で前述の下流側センサ活性フラグＸＳＯＸ
ＡＣＴに「１」がセットされているか否かを判別し、続
くステップ２００２で下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧
ＶＯＸ２がリーン側許容値ＫＶＬ（例えば、０．１ボル
ト）とリッチ側許容値ＫＶＲ（例えば、０．９ボルト）
との間に収束しているか否かを判別する。上記ステップ
２００１，２００２が共に肯定判別された場合、ＣＰＵ
３２はステップ２００３に進む。

【０１５３】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ２００３
〜２０１２で出力電圧ＶＯＸ２のリッチ・リーンの反転
状態に応じてその反転周期ＴＶ並びに同周期ＴＶのなま
し値ＴＶＳＭを算出する。即ち、ＣＰＵ３２は、ステッ
プ２００３で出力電圧ＶＯＸ２をリッチ側判定値（０．
６ボルト）を越えるか否かを判別し、ステップ２００４
で出力電圧ＶＯＸ２がリーン側判定値（０．３ボルト）
未満であるか否かを判別する。また、ＣＰＵ３２は、ス
テップ２００５，２００６で前回の空燃比判定結果を示
すリーン判定フラグＸＳＯ２Ｌの状態を判別する。

【０１５４】この場合、前回及び今回で空燃比がリッチ
状態（ＶＯＸ２＞０．６ボルト）で継続されていれば、
ＣＰＵ３２は、ステップ２００３→２００５→２００７
の順に進み、ステップ２００７で反転周期ＴＶを「１」
インクリメントする。また、前回及び今回で空燃比がリ
ーン状態（ＶＯＸ２＜０．３ボルト）が継続されていれ
ば、ＣＰＵ３２は、ステップ２００３→２００４→２０
０６→２００８の順に進み、ステップ２００８で反転周
期ＴＶを「１」インクリメントする。

【０１５５】一方、空燃比がリーンからリッチに反転し
た場合には、ＣＰＵ３２は、ステップ２００３→２００
５→２００９→２０１１の順に進み、ステップ２０１１
反転周期ＴＶのなまし値ＴＶＳＭを算出する｛ＴＶＳＭ
＝（ＴＶ＋３・ＴＶＳＭi-1）／４｝。また、空燃比が
リッチからリーンに反転した場合には、ＣＰＵ３２は、
ステップ２００３→２００４→２００６→２０１０→２
０１１の順に進み、ステップ２０１１で反転周期ＴＶの
なまし値ＴＶＳＭを算出する。なまし値ＴＶＳＭの算出
後、ＣＰＵ３２は、ステップ２０１２で反転周期ＴＶを
「０」にクリアして本ルーチンを終了する。

【０１５６】上記ステップ２００１又は２００２が否定
判別された場合には、ＣＰＵ３２は、ステップ２０１３
に進み、反転周期ＴＶ及びそのまなし値ＴＶＳＭを共に
「０」にクリアして、本ルーチンを終了する。つまり、
下流側Ｏ2 センサ２７の活性化前、及び空燃比が理想空
燃比に対して大きく外れた場合には、反転周期ＴＶの検
出が禁止され、誤検出が防止される。

【０１５７】図３１は、三元触媒１３の活性化判定ルー
チンを示す。なお、本ルーチンは、先の図５（触媒活性
化判定ルーチン）とほぼ同じ処理である。図３１におい
て、ＣＰＵ３２は先ずステップ２１０１で空燃比フィー
ドバック中であるか否かを判別し、フィードバック中で
あれば続くステップ２１０２に進む。ＣＰＵ３２は、ス
テップ２１０２で触媒活性フラグＸＣＡＴＡＣＴが
「０」であるか否か、即ち三元触媒１３の活性前である
か否かを判別し、ＸＣＡＴＡＣＴ＝０（活性前）であれ
ば続くステップ２１０３に進む。以上のステップ２１０
１，２１０２のいずれかが否定判別された場合には、Ｃ
ＰＵ３２は直ちに本ルーチンを終了する。

【０１５８】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ２１０３
で出力電圧ＶＯＸ２の反転周期ＴＶが所定の判定値ＫＴ
Ｖを越えているか否かを判別し、ステップ２１０４で反
転周期ＴＶのなまし値ＴＶＳＭが所定の判定値ＫＳＭを
越えているか否かを判別する。この場合、ステップ２１
０３，２１０４のいずれかが肯定判別されれば、三元触
媒１３の活性化が完了したとして、ＣＰＵ３２は、ステ
ップ２１０６で触媒活性フラグＸＣＡＴＡＣＴに「１」
をセットして、本ルーチンを終了する。

【０１５９】つまり、上記図３０，３１のルーチンによ
れば、リーン判定フラグＸＳＯ２Ｌの「１」又は「０」
の継続時間が反転周期ＴＶに相当し、図３６のタイムチ
ャートに示す如く反転周期ＴＶが判定値ＫＴＶを越える
時間ｔ１３で触媒活性フラグＸＣＡＴＡＣＴに「１」が
セットされる。

【０１６０】図３２は、目標空燃比λTGを反転させるか
否かの条件判定を行うλTG反転条件判定ルーチンを示
す。かかるルーチンでは、ステップ２２０１〜２２０５
で各々の条件判別を行い、これら全てが成立した場合の
み、目標空燃比λTGの反転を許可するための目標空燃比
反転フラグＸλTGＤＺを「１」に操作する。

【０１６１】即ち、先ずステップ２２０１では、内燃機
関１の始動時水温が所定値ＴＨＷＤＧ未満か否かを判別
し、続くステップ２２０２では、「始動時水温−始動時
吸気温」の絶対値が所定値ΔＴＷＡ未満であるか否かを
判別する。つまり、上記条件が不成立の場合、三元触媒
１３の活性化までに要する熱量がばらつき、その熱量に
基づく故障診断が困難になる場合がある。そこで、診断
精度の低下や誤診断を回避することを目的として上記判
定を実施する。また、ステップ２２０３では、触媒活性
フラグＸＣＡＴＡＣＴが「０」であるか否かを、ステッ
プ２２０４では、上流側センサ活性フラグＸＡＦＡＣＴ
が「１」であるか否かを、続くステップ２２０５では下
流側センサ活性フラグＸＳＯＸＡＣＴが「１」であるか
否かを判別する。

【０１６２】そして、上記ステップ２２０１〜２２０５
が全てＹＥＳの場合、ＣＰＵ３２はステップ２２０６に
進み、目標空燃比反転フラグＸλTGＤＺを「１」とす
る。また、上記ステップ２２０１〜２２０５のいずれか
がＮＯの場合、ＣＰＵ３２はステップ２２０７に進み、
目標空燃比反転フラグＸλTGＤＺを「０」とする。

【０１６３】つまり、図３６において、時間ｔ１２では
両センサ２６，２７の活性フラグＸＡＦＡＣＴ，ＸＳＯ
ＸＡＣＴのセット操作に伴い目標空燃比反転フラグＸλ
TGＤＺに「１」がセットされ、目標空燃比λTGの反転動
作が許可される。また、時間ｔ１３では触媒活性フラグ
ＸＣＡＴＡＣＴのセット操作に伴い目標空燃比反転フラ
グＸλTGＤＺが「０」にクリアされ、目標空燃比λTGの
反転動作が禁止される。

【０１６４】図３３は、排気浄化装置（三元触媒１３，
Ａ／Ｆセンサ２６，下流側Ｏ2センサ２７）について故
障の有無の仮判定を行うための故障判定ルーチンを示
す。同図において、ＣＰＵ３２は、先ずステップ２３０
１で触媒活性フラグＸＣＡＴＡＣＴが「０」から「１」
に変化したか否かを判別し、「０」→「１」の変化時で
あればステップ２３０２に進み、積算吸気量ＱＡＳＵＭ
を「ＱＡＣＬＯ」として記憶する。ここで、積算吸気量
ＱＡＳＵＭとは、機関始動後に所定周期で積算された吸
入空気量ＱＡの総和に相当し、これは、例えば先の図７
に従い算出される。

【０１６５】積算吸気量ＱＡＳＵＭの記憶後、ＣＰＵ３
２は、続くステップ２３０３〜２３０７で積算吸気量Ｑ
ＡＳＵＭに応じて排気浄化装置（三元触媒１３，Ａ／Ｆ
センサ２６，下流側Ｏ2 センサ２７）の故障診断を実行
する。即ち、図３６に示すように、触媒活性時における
積算吸気量ＱＡＳＵＭは、「第１の判定値」に相当する
第１の故障判定値ＱＡＴ１と、「第２の判定値」に相当
する第２の故障判定値ＱＡＴ２とによりレベル判定され
る（但し、ＱＡＴ１＞ＱＡＴ２）。かかる場合、ＱＡＴ
１からＱＡＴ２までの範囲が正常域として設定されてい
る。

【０１６６】そして、ＣＰＵ３２は、ステップ２３０３
で「ＱＡＣＬＯ」が第１の故障判定値ＱＡＴ１以下であ
るか否かを判別し、続くステップ２３０４で「ＱＡＣＬ
Ｏ」が第２の故障判定値ＱＡＴ２以上であるか否かを判
別する。この場合、ＱＡＣＬＯ＞ＱＡＴ１であれば、Ｃ
ＰＵ３２はステップ２３０３を否定判別し、ステップ２
３０５に進む。このステップ２３０５において、ＣＰＵ
３２は、排気系故障仮フラグＸＤＧＥＸ，触媒活性故障
仮フラグＸＤＧＣＡＴ，上流側センサ故障仮フラグＸＤ
ＧＡＦに各々「１」をセットし、その後本ルーチンを終
了する。

【０１６７】また、ＱＡＣＬＯ＜ＱＡＴ２であれば、Ｃ
ＰＵ３２はステップ２３０４を否定判別し、ステップ２
３０６に進む。このステップ２３０６において、ＣＰＵ
３２は、排気系故障仮フラグＸＤＧＥＸ，下流側センサ
故障仮フラグＸＤＧＳＯＸ，上流側センサ故障仮フラグ
ＸＤＧＡＦに各々「１」をセットし、その後本ルーチン
を終了する。

【０１６８】一方、ＱＡＴ２≦ＱＡＣＬＯ≦ＱＡＴ１で
あれば、ＣＰＵ３２はステップ２３０３，２３０４を共
に肯定判別してステップ２３０７に進む。そして、ＣＰ
Ｕ３２は、ステップ２３０７で排気系故障仮フラグＸＤ
ＧＥＸ，下流側センサ故障仮フラグＸＤＧＳＯＸ，触媒
活性故障仮フラグＸＤＧＣＡＴ，上流側センサ故障仮フ
ラグＸＤＧＡＦに各々「０」をリセットし、その後本ル
ーチンを終了する。

【０１６９】ここで、触媒活性時に上記図３３の如く故
障判定される異常形態とその理由について、図３７を用
いて説明する。同図の（ａ）〜（ｃ）には、各々実際の
空燃比λの挙動と、下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧Ｖ
ＯＸ２の変移とを示す。なお、図３７（ａ）は、前記図
３３のルーチンにおいて「ＱＡＴ２≦ＱＡＣＬＯ≦ＱＡ
Ｔ１」の正常判定がなされる場合に相当する波形を示
し、（ｂ）は「ＱＡＣＬＯ＞ＱＡＴ１」の故障判定がな
される場合に相当する波形を示し、（ｃ）は「ＱＡＣＬ
Ｏ＜ＱＡＴ２」の故障判定がなされる場合に相当する波
形を示す。以下、各々の発生要因について説明する。

【０１７０】先ず図３７（ａ）においては、Ａ／Ｆセン
サ２６が正常であるため、前記図２７のλTG反転ルーチ
ンによる目標空燃比λTGの反転指令に対応した空燃比が
検出でき、空燃比λの波形はその時のリーン化（λTG＝
１＋α）、又はリッチ化（λTG＝１−β）に相応したも
のになる。また、三元触媒１３及び下流側Ｏ2 センサ２
７が正常であるため、暖機に伴い酸素ストレージ能力が
増し、下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２の振幅
が小さくなると共に反転周期が長くなる。以上のことか
ら、三元触媒１３の活性化までに要する熱量（積算吸気
量ＱＡＳＵＭ）は、所定の正常域（ＱＡＴ１〜ＱＡＴ
２）となる。

【０１７１】また、図３７（ｂ）において、下流側Ｏ2
センサ２７は空燃比λに対応して変移しているため、そ
れ自体は正常であると言える。これに対して、暖機を継
続しても三元触媒１３の酸素ストレージ能力が増加しな
いことから、触媒故障（例えば、昇温性能の低下）が発
生していることが考えられる。さらに、Ａ／Ｆセンサ２
６が故障している場合にはその出力特性が悪化し、それ
に起因して空燃比フィードバックの制御ズレを招く。こ
の場合、空燃比λの振幅が増大し（破線は正常時の空燃
比λを示す）、下流側Ｏ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ
２の反転が変化のない状態（収束しない状態）で持続さ
れる。例えば図３８の特性線Ｌ１０に示す如くＡ／Ｆセ
ンサ２６の出力特性が悪化すると、目標空燃比λTGの反
転時に偏差が過大となり、実際の空燃比λの振幅が目標
値よりも大きくなる。そして、この空燃比λの振幅増大
に伴い下流側Ｏ2 センサ２７の収束が遅れて図３７
（ｂ）のような波形を呈する。

【０１７２】要するに、図３７（ｂ）では、三元触媒１
３の昇温性能の低下による熱量（積算吸気量ＱＡＳＵ
Ｍ）の増加、又はＡ／Ｆセンサ２６の出力特性の悪化に
起因した触媒活性化判定の遅れによって熱量増加を生ず
る（ＱＡＳＵＭ＞ＱＡＴ１）。

【０１７３】以上のことから、三元触媒１３の活性化ま
でに要する熱量（積算吸気量ＱＡＳＵＭ）が「ＱＡＳＵ
Ｍ＞ＱＡＴ１」となる場合（前記図３３のステップ２３
０３がＮＯの場合）、Ａ／Ｆセンサ２６又は三元触媒１
３のいずれかが故障していると判定できる。かかる場
合、図３３のステップ２３０５で排気浄化系、三元触媒
１３及びＡ／Ｆセンサ２６に関する故障仮フラグがセッ
トされる（ＸＤＧＥＸ＝１，ＸＤＧＣＡＴ＝１，ＸＤＧ
ＡＦ＝１）。

【０１７４】さらに、図３７（ｃ）においては、三元触
媒１３の活性化判定が通常よりも早期に行われるような
場合に相当し、かかる場合、同触媒１３のストレージ能
力の良否を判定することは困難となる。これに対して、
下流側Ｏ2 センサ２７の反転動作が得られないため、同
センサ２７が故障していることが考えられる。例えば図
３９のような出力特性の異常発生時には図３７（ｃ）の
ような異常波形を呈する。また、Ａ／Ｆセンサ２６が故
障している場合にはその出力特性が悪化し、それに起因
して空燃比フィードバックの制御ズレを招く。この場
合、空燃比λの振幅が減小し（破線は正常時の空燃比λ
を示す）、それにより図示の如く下流側Ｏ2 センサ２７
の応答性の悪化を招くことが考えられる。例えば図３８
の特性線Ｌ２０では、目標空燃比λTGの反転時に偏差が
過小となり、実際の空燃比λの振幅が目標値よりも小さ
くなる。そして、空燃比λの振幅減小に伴い下流側Ｏ2
センサ２７の応答性が悪化する。

【０１７５】要するに、図３７（ｃ）では、下流側Ｏ2
センサ２７の反転動作が得られないことから、触媒活性
化判定の早まり熱量（積算吸気量ＱＡＳＵＭ）の減少を
生ずる（ＱＡＳＵＭ＜ＱＡＴ２）。

【０１７６】以上のことから、三元触媒１３の活性化ま
でに要する熱量（積算吸気量ＱＡＳＵＭ）が「ＱＡＳＵ
Ｍ＜ＱＡＴ２」となる場合（前記図３３のステップ２３
０４がＮＯの場合）、Ａ／Ｆセンサ２６又は下流側Ｏ2
センサ２７のいずれかが故障していると判定できる。か
かる場合、図３３のステップ２３０６で排気浄化系、下
流側Ｏ2 センサ２７及びＡ／Ｆセンサ２６に関する故障
仮フラグがセットされる（ＸＤＧＥＸ＝１，ＸＤＧＳＯ
Ｘ＝１，ＸＤＧＡＦ＝１）。

【０１７７】一方、図３４は、Ａ／Ｆセンサ２６（上流
側空燃比センサ）の故障判定ルーチンを示しており、同
ルーチンでは、例えば図３３の故障判定ルーチンとは異
なり、機関活性化までに必要とした熱量を用いることな
く当該センサ２６の故障判定を実施する。また、上記図
３３の排気浄化装置の故障判定ルーチンは、三元触媒１
３の活性化判定時に故障判定を実施するものであったの
に対し、本故障判定ルーチンは機関始動後の任意のタイ
ミングで当該Ａ／Ｆセンサ２６の故障判定を実施する。

【０１７８】さて、本故障判定ルーチンにおいて、ＣＰ
Ｕ３２は、先ずステップ２４０１で燃料カットを開始し
たか否かを判別し、燃料カットが開始されていなけれ
ば、以降の処理を行わずに本ルーチンを終了する。ここ
で、燃料カットは、図示しない他の燃料カット実行ルー
チンに基づき実行されるものであり、機関アイドル時で
あってその時の機関回転数Ｎｅが所定回転数以上であれ
ば実行される。

【０１７９】前記ステップ２４０１が肯定判別された場
合、ＣＰＵ３２はステップ２４０２に進み、燃料カット
開始時のＡ／Ｆセンサ２６の出力（以下、センサ出力と
いう）Ｉｐ１を読み込んで記憶すると共に、タイマを作
動させて燃料カット開始後の経過時間をカウントする。
次いで、ＣＰＵ３２は、ステップ２４０３でセンサ出力
が「Ｉｐ２」まで上昇したか否かを判別し、センサ出力
が「Ｉｐ２」に達するまで待機する。

【０１８０】その後、センサ出力が「Ｉｐ２」に達する
と、ＣＰＵ３２はステップ２４０４に進み、燃料カット
開始からセンサ出力が「Ｉｐ２」に達するまでの経過時
間Ｔ１を前述したタイマのカウント値から読み取って記
憶する。さらに、ＣＰＵ３２は、続くステップ２４０５
でセンサ出力の変化率ΔＩｐを算出する｛ΔＩｐ＝（Ｉ
ｐ２−Ｉｐ１）／Ｔ１｝。

【０１８１】その後、ＣＰＵ３２は、ステップ２４０６
で上記したセンサ出力の変化率ΔＩｐが故障判定値Ｉｆ
ｃよりも小さいか否かを判別し、ΔＩｐ≧Ｉｆｃであれ
ば、ステップ２４０６を否定判別して、そのまま本ルー
チンを終了する。即ち、Ａ／Ｆセンサ２６の応答性は劣
化しておらず、同センサの出力は正常である旨が判断さ
れる。

【０１８２】これに対して、Ａ／Ｆセンサ２６の応答性
が劣化するとセンサ出力の変化率ΔＩｐが小さくなるこ
とから、ΔＩｐ＜Ｉｆｃとなる。この場合、ＣＰＵ３２
は、ステップ２４０６を肯定判別し、続くステップ２４
０７でセンサ故障の旨を記憶する。

【０１８３】図４０は、上記図３４によるＡ／Ｆセンサ
故障判定ルーチンの動作を示すタイムチャートであり、
同図では、二点鎖線が正常時の波形を示し、実線が異常
時の波形を示す。同図において、時間ｔ２１で燃料カッ
トが開始される。そして、センサ正常であれば、時間ｔ
２２で「Ｉｐ２」が検出されると共に、ΔＩｐ≧Ｉｆｃ
の判定結果に基づき正常判定がなされる（前記図３４の
ステップ２４０６がＮＯとなる）。また、センサ異常で
あれば、時間ｔ２３で「Ｉｐ２」が検出されると共に、
ΔＩｐ＜Ｉｆｃの判定結果に基づき異常判定がなされる
（前記図３４のステップ２４０６がＹＥＳとなる）。

【０１８４】図３５は、上記の各種ルーチンの演算結果
を用いて実施されるダイアグランプ点灯ルーチンを示
す。ＣＰＵ３２は、先ずステップ２５０１で排気系故障
仮フラグＸＤＧＥＸが「１」であるか否かを判別する。
また、ＣＰＵ３２は、ステップ２５０２でＡ／Ｆセンサ
２６の故障判定（前述した図３４による故障判定）が完
了しているか否かを判別する。ステップ２５０１，２５
０２のいずれかが否定判別された場合、ＣＰＵ３２はそ
のままルーチンを終了する。一方、ステップ２５０１，
２５０２が共に肯定判別された場合、ＣＰＵ３２はステ
ップ２５０３に進み、Ａ／Ｆセンサ２６の故障判定結果
が「正常」であるか否かを判別する。

【０１８５】Ａ／Ｆセンサ２６が「異常」である場合、
ＣＰＵ３２はステップ２５０７に進み、上流側センサ故
障フラグＸＬＤＧＡＦに「１」をセットする。また、Ａ
／Ｆセンサ２６が「正常」である場合、ＣＰＵ３２はス
テップ２５０４に進み、下流側センサ故障仮フラグＸＤ
ＧＳＯＸが「１」であるか否かを判別する。そして、Ｘ
ＤＧＳＯＸ＝１であれば、ＣＰＵ３２は、ステップ２５
０５で下流側センサ故障フラグＸＬＤＧＳＯＸに「１」
をセットする。また、ＸＤＧＳＯＸ＝０であれば、ステ
ップ２５０６で触媒活性故障フラグＸＬＤＧＣＡＴに
「１」をセットする。

【０１８６】上記故障フラグの操作後、ＣＰＵ３２は、
ステップ２５０８で排気系故障仮フラグＸＤＧＥＸを
「０」にクリアし、続くステップ２５０９で排気系故障
フラグＸＬＤＧＥＸに「１」をセットする。最後に、Ｃ
ＰＵ３２は、ステップ２５１０でダイアグランプ２９を
点灯させる。

【０１８７】なお、上記ステップ２５０５〜２５０７の
故障情報は、個別にＥＣＵ３１内のバックアップＲＡＭ
３５に記憶させておき、ダイアグチェッカーによる故障
診断時には個々の故障情報に基づいたエラー表示がなさ
れる。

【０１８８】以上詳述した第３実施例の故障検出装置に
よれば、機関始動時から触媒活性化までに要した熱量に
基づいて、三元触媒１３、Ａ／Ｆセンサ２６及び下流側
Ｏ2センサ２７からなる排気浄化装置の故障診断を確実
に行うことができる。また、前記熱量の判定レベルに応
じて故障診断を行うことで、その故障がいずれで発生し
たかを特定することができる。

【０１８９】なお、本発明は上記各実施例の他に次のよ
うに具体化することもできる。（１）上記例では、機関始動時からの積算吸気量に基づ
き三元触媒１３の活性化に必要な熱量を推測し、この結
果から三元触媒１３の劣化を判定したが、これを変更し
てもよい。例えば、機関始動時からの燃料噴射弁７によ
る燃料噴射量の積算値（積算燃料量）を算出し、該積算
燃料量に基づき三元触媒１３の活性化に必要な熱量を推
測する。つまり、三元触媒１３の活性化に必要な熱量は
積算燃料量に対しほぼ比例関係にある。そして、この熱
量に基づき三元触媒１３の劣化を判定する。さらに、積
算吸気量及び積算燃料量の両データを用いて劣化判定す
ることも可能である。また、三元触媒１３の活性化まで
の時間により劣化判定を行うこともできる。

【０１９０】（２）機関始動時における三元触媒１３の
暖機状態に基づいて、劣化判定レベルを変更することも
できる。つまり、例えば前回の機関運転停止から僅かな
時間経過後に内燃機関１が再始動される場合や外気温が
高い場合等には、比較的少ない熱量で三元触媒１３が活
性化するため、このような場合には劣化判定レベルを変
更する。より具体的には、冷却水温及び外気温に基づき
機関始動時における三元触媒１３の暖機状態を判定す
る、外気温及び車両の機関停止時間に基づき機関始動時
における三元触媒１３の暖機状態を判定する、等で実施
できる。この場合、機関始動時における算出の暖機状態
に応じた劣化判定が実現でき、信頼性の高い判定結果が
得られる。

【０１９１】（３）三元触媒１３の温度（触媒温度）を
検出する触媒温度センサを設け、この触媒温度センサの
検出結果から三元触媒１３の活性化に必要な熱量を算出
するようにしてもよい。この場合、触媒温度センサとい
う付加的な構成を要するものの、簡易的に劣化検出を実
施できる。

【０１９２】（４）上記第１実施例では、第１〜第３の
劣化判定処理（図１３，図１５，図１７）で触媒劣化フ
ラグを個別に設定すると共に、図２１の最終判定処理に
て各フラグを判別して劣化最終判定を行ったが、これを
変更してもよい。例えば、第１の劣化判定にて触媒が劣
化していると判定されたときは、第２，第３の劣化判定
処理を行わないようにしてもよい。これを図２４，図２
５を用いて説明する。なお、本実施例は、請求項６に記
載の発明に相当し、ＣＰＵ３２により劣化判定禁止手段
が構成されている。

【０１９３】つまり、図２４は前述の図１３（第１の劣
化判定ルーチン）の一部を変更したルーチンを示し、図
２５は前述の図１５（第２の劣化判定ルーチン）の一部
を変更したルーチンを示す。図２４において、ＣＰＵ３
２は、ステップ９０４で触媒が劣化していると判定した
後、ステップ１４０１で第２，第３の劣化判定処理を省
略するためのフラグＸＰＡＳＳに「１」をセットする。
また、ＣＰＵ３２は、ステップ９０７，９０８で触媒劣
化の可能性が有る、又は触媒が正常であると判定した
後、第２，第３の劣化判定処理を行うようにフラグＸＰ
ＡＳＳを「０」とする（ステップ１４０２）。

【０１９４】一方、図２５のルーチンでは、ＣＰＵ３２
は、先ずステップ１５０１でフラグＸＰＡＳＳが「１」
であるか否かを判別する。そして、フラグＸＰＡＳＳが
「１」であれば、ＣＰＵ３２は、そのままステップ１０
０５に進んで触媒劣化フラグＸＣＡＴＤＴ２を「０」と
する。即ち、ＸＰＡＳＳ＝０の場合のみ、第２の劣化判
定処理（ステップ１００１〜１００４）を実行し、ＸＰ
ＡＳＳ＝１の場合には第２の劣化判定処理を省略する。
また、図示はしないが、図１７に示す第３の劣化判定ル
ーチンにおいても、処理開始当初にフラグＸＰＡＳＳを
判別し、ＸＰＡＳＳ＝１であれば、第３の劣化判定処理
（ステップ１１０１〜１１１０）を省略する。

【０１９５】以上の処理を実行することにより、第１の
劣化判定にて触媒が劣化していると判定されたときは、
第２，第３の劣化判定処理を行わないようにすることが
できる。その結果、演算処理が簡略化され、演算負荷が
軽減される。

【０１９６】（５）上記第１実施例では、触媒の劣化状
態により「正常」，「劣化可能性有り」，「劣化」の３
段階で触媒の劣化度合を判定したが、劣化度合に応じて
４段階，５段階等の多段階判定を行うようにしてもよ
い。

【０１９７】（６）上記第３実施例では、図３５のダイ
アグランプ点灯ルーチンで排気浄化系の故障仮判定及び
Ａ／Ｆセンサ２６の故障判定が共に完了した後にダイア
グランプ２９を点灯させるようしにしていたが、排気浄
化系の故障仮判定後に上記ランプ２９を例えば点滅表示
させ、Ａ／Ｆセンサ２６の故障判定後に常時点灯に切り
換えるように点灯形態を変更するようにしてもよい。ま
た、Ａ／Ｆセンサ２６の故障判定の表示を単独で、即ち
排気浄化系の故障仮判定に関係なく行うようにしてもよ
い。

【０１９８】（７）第３実施例におけるＡ／Ｆセンサ２
６の故障判定ルーチンについては、その一例として図３
４の手法を用いたが、これを変更し、例えばＡ／Ｆセン
サ２６の素子（固体電解質層）の内部抵抗に基づき故障
判定を行う等、周知の手法で実施するようにしてもよ
い。

【０１９９】

【０２００】

【０２０１】

【０２０２】

【０２０３】

【発明の効果】請求項１〜１１に記載の発明によれば、
機関始動時のみならず通常運転時においても総合的に且
つ精度の高い劣化検出を行うことができる。請求項１２
〜１８に記載の発明によれば、機関始動時から触媒活性
化までに必要とした熱量に基づいて、触媒の劣化判定の
みならず同触媒の上流側及び下流側に設けられた空燃比
センサの故障検出をも実施することができる。特に、請
求項１５〜１８に記載の発明では、前記熱量の判定レベ
ルに応じて排気浄化装置のいずれに異常が発生している
かを特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における内燃機関の燃料噴射制御装置の
全体構成図。

【図２】燃料噴射量算出ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図３】下流側Ｏ2 センサの活性化判定ルーチンを示す
フローチャート。

【図４】下流側Ｏ2 センサの反転周期算出ルーチンを示
すフローチャート。

【図５】三元触媒の活性化判定ルーチンを示すフローチ
ャート。

【図６】三元触媒の劣化判定ルーチンを示すフローチャ
ート。

【図７】積算吸気量算出ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図８】積算吸気量と三元触媒の劣化度合との関係を示
す線図。

【図９】三元触媒の活性化に要する熱量と積算吸気量と
の関係を示す線図。

【図１０】機関始動時における動作を説明するためのタ
イムチャート。

【図１１】下流側Ｏ2 センサの出力振幅算出ルーチンを
示すフローチャート。

【図１２】触媒活性化判定ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図１３】第１の劣化判定ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図１４】積算吸気量と三元触媒の劣化度合との関係を
示す線図。

【図１５】第２の劣化判定ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図１６】下流側Ｏ2 センサの出力振幅と触媒浄化率と
の関係を示す線図。

【図１７】第３の劣化判定ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図１８】目標空燃比と下流側Ｏ2 センサの挙動を示す
タイムチャート。

【図１９】劣化判定値ＲＥＦ１を求めるためのテーブル
に対応した略図。

【図２０】積算遅延時間と触媒浄化率との関係を示す線
図。

【図２１】最終劣化判定ルーチンを示すフローチャー
ト。

【図２２】第２実施例における第２の劣化判定ルーチン
を示すフローチャート。

【図２３】サブＦＡＦの反転回数と触媒浄化率との関係
を示す線図。

【図２４】図１３の一部を変更した、第１の劣化判定ル
ーチンを示すフローチャート。

【図２５】図１５の一部を変更した、第２の劣化判定ル
ーチンを示すフローチャート。

【図２６】第３実施例における燃料噴射量算出ルーチン
を示すフローチャート。

【図２７】第３実施例におけるλTG反転ルーチンを示す
フローチャート。

【図２８】第３実施例におけるＡ／Ｆセンサの活性化判
定ルーチンを示すフローチャート。

【図２９】第３実施例における下流側Ｏ2 センサの活性
化判定ルーチンを示すフローチャート。

【図３０】第３実施例における下流側Ｏ2 センサの反転
周期算出ルーチンを示すフローチャート。

【図３１】第３実施例における触媒活性化判定ルーチン
を示すフローチャート。

【図３２】第３実施例におけるλTG反転条件判定ルーチ
ンを示すフローチャート。

【図３３】第３実施例における排気浄化装置の故障判定
ルーチンを示すフローチャート。

【図３４】第３実施例におけるＡ／Ｆセンサ故障判定ル
ーチンを示すフローチャート。

【図３５】第３実施例におけるダイアグランプ点灯ルー
チンを示すフローチャート。

【図３６】機関始動時における動作を説明するためのタ
イムチャート。

【図３７】排気浄化装置の異常形態を説明するための波
形図。

【図３８】Ａ／Ｆセンサの異常形態を示す図。

【図３９】下流側Ｏ2 センサの異常形態を示す図。

【図４０】Ａ／Ｆセンサの故障判定動作を示すタイムチ
ャート。

【符号の説明】

１…内燃機関、１２…排気経路としての排気管、１３…
三元触媒、２６…上流側空燃比センサとしてのＡ／Ｆセ
ンサ、２７…下流側空燃比センサとしての下流側Ｏ2 セ
ンサ、２７ａ…ヒータ、３２…触媒活性化判定手段，劣
化検出手段，積算吸気量算出手段，燃料噴射量算出手
段，積算燃料量算出手段，空燃比制御手段，第１の触媒
劣化判定手段，第２の触媒劣化判定手段（振幅劣化判定
手段，応答時間劣化判定手段，反転周期劣化判定手
段），劣化最終判定手段，振幅検出手段，目標空燃比反
転手段，応答遅延時間計測手段，補助空燃比制御手段，
劣化判定禁止手段，排気系異常検出手段（触媒異常特定
手段，下流側センサ異常特定手段），上流側センサ異常
検出手段としてのＣＰＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−74031（ＪＰ，Ａ) 特開平５−296088（ＪＰ，Ａ) 特開平６−264725（ＪＰ，Ａ) 特開平６−317144（ＪＰ，Ａ) 特開平５−118212（ＪＰ，Ａ) 特開平６−241026（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−26748（ＪＰ，Ｕ) 特表平６−508414（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 F02D 41/14 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気経路に設けられた触媒
と、前記触媒が活性化したか否かを判定する触媒活性化判定
手段と、前記触媒活性化判定手段による触媒活性化の旨が判定さ
れた際において、機関始動時から触媒活性化までに必要
とした熱量に応じて前記触媒の劣化を判定する第１の触
媒劣化判定手段と、前記触媒の下流側に設けられ、前記触媒を通過した排気
ガスから空燃比を検出する下流側空燃比センサと、前記触媒が活性化した状態において、前記下流側空燃比
センサの出力特性に応じて前記触媒の劣化を判定する第
２の触媒劣化判定手段と、前記第１の触媒劣化判定手段の判定結果と、前記第２の
触媒劣化判定手段の判定結果とに基づいて、前記触媒が
劣化しているか否かを判定する劣化最終判定手段とを備
えることを特徴とする触媒の劣化検出装置。
【請求項２】前記触媒の上流側に設けられ、前記内燃
機関の排気ガスから空燃比を検出する上流側空燃比セン
サと、前記上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比との偏
差をなくすべく空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記下流側空燃比センサの出力信号振幅を検出する振幅
検出手段と、目標空燃比をリッチ・リーン反転させる目標空燃比反転
手段と、前記目標空燃比反転手段により目標空燃比がリッチ側或
いはリーン側に反転した時点から前記下流側空燃比セン
サの応答遅延時間を計測する応答遅延時間計測手段とを
備え、前記第２の触媒劣化判定手段は、前記振幅検出手段によ
り検出された振幅から前記触媒の劣化を判定する振幅劣
化判定手段と、前記応答遅延時間計測手段により計測さ
れた応答遅延時間から前記触媒の劣化を判定する応答時
間劣化判定手段とを備える請求項１に記載の触媒の劣化
検出装置。
【請求項３】前記第２の触媒劣化判定手段は、前記振
幅劣化判定手段により前記触媒が正常であると判定され
たときは、前記応答時間劣化判定手段による劣化判定を
行わないと共に、前記触媒が正常であると判定する手段
を含む請求項２に記載の触媒の劣化検出装置。
【請求項４】前記触媒の上流側に設けられ、前記内燃
機関の排気ガスから空燃比を検出する上流側空燃比セン
サと、前記上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比との偏
差をなくすべく空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記下流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比との偏
差をなくすべく空燃比を制御する補助空燃比制御手段
と、目標空燃比をリッチ・リーン反転させる目標空燃比反転
手段と、前記目標空燃比反転手段により目標空燃比がリッチ側或
いはリーン側に反転した時点から前記下流側空燃比セン
サの応答遅延時間を計測する応答遅延時間計測手段とを
備え、前記第２の触媒劣化判定手段は、前記補助空燃比制御手
段による空燃比補正の際のリッチ・リーン反転周期から
前記触媒の劣化を判定する反転周期劣化判定手段と、前
記応答遅延時間計測手段により計測された応答遅延時間
から前記触媒の劣化を判定する応答時間劣化判定手段と
を備える請求項１に記載の触媒の劣化検出装置。
【請求項５】前記第２の触媒劣化判定手段は、前記反
転周期劣化判定手段により前記触媒が正常であると判定
されたときは、前記応答時間劣化判定手段による劣化判
定を行わないと共に、前記触媒が正常であると判定する
手段を含む請求項４に記載の触媒の劣化検出装置。
【請求項６】前記第１の触媒劣化判定手段により触媒
が劣化していると判定されたときは、前記第２の触媒劣
化判定手段による劣化判定を行わない劣化判定禁止手段
を備え、前記劣化最終判定手段は、前記劣化判定禁止手段による
判定禁止時において、前記第１の触媒劣化判定手段によ
る判定結果に基づき前記触媒が劣化いている旨の最終判
定を行う請求項１〜５のいずれかに記載の触媒の劣化検
出装置。
【請求項７】前記劣化最終判定手段は、前記第１の触
媒劣化判定手段又は第２の触媒劣化判定手段の少なくと
も一方で前記触媒が劣化していると判定されたときは、
前記触媒が劣化いている旨の最終判定を行う請求項１〜
６のいずれかに記載の触媒の劣化検出装置。
【請求項８】前記第１の触媒劣化判定手段は、前記触
媒の劣化度合に応じて、正常、劣化可能性有り、劣化の
少なくとも３通りの判定を行う請求項１〜７のいずれか
に記載の触媒の劣化検出装置。
【請求項９】前記第１の触媒劣化判定手段は、機関始
動時から触媒活性化までに必要とした熱量を判定するた
めの第１の判定値及びそれよりも小さい第２の判定値を
有し、前記熱量が第１の判定値以上のとき、前記触媒が
劣化していると判定し、前記熱量が第２の判定値以上、
前記第１の判定値未満のとき、前記触媒が劣化している
可能性が有ると判定し、前記熱量が第２の判定値未満の
とき、前記触媒が正常であると判定する手段を含む請求
項８に記載の触媒の劣化検出装置。
【請求項１０】前記第２の触媒劣化判定手段は、前記
触媒の劣化度合に応じて、正常、劣化可能性有り、劣化
の少なくとも３通りの判定を行う請求項１〜９のいずれ
かに記載の触媒の劣化検出装置。
【請求項１１】前記第１の触媒劣化判定手段は、前記
触媒の劣化度合に応じて、正常、劣化可能性有り、劣化
の少なくとも３通りの判定を行うと共に、前記第２の触
媒劣化判定手段は、前記触媒の劣化度合に応じて、正
常、劣化可能性有り、劣化の少なくとも３通りの判定を
行い、さらに、前記劣化最終判定手段は、前記第１の触
媒劣化判定手段により劣化可能性有りと判定され、且つ
前記第２の触媒劣化判定手段により劣化可能性有りと判
定されたとき、前記触媒が劣化している旨の最終判定を
行う請求項１〜７のいずれかに記載の触媒の劣化検出装
置。
【請求項１２】内燃機関の排気経路に設けられた触媒
と、前記触媒の上流側に設けられ、前記内燃機関の排気ガス
から空燃比を検出する上流側空燃比センサと、前記上流側空燃比センサの検出結果と目標空燃比との偏
差をなくすべく空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記触媒の下流側に設けられ、前記触媒を通過した排気
ガスから空燃比を検出する下流側空燃比センサと、前記触媒の上流側空燃比の変化に対する前記下流側空燃
比センサの応答性に基づいて、前記触媒が活性化したか
否かを判定する触媒活性化判定手段と、前記触媒活性化判定手段による触媒活性化の旨が判定さ
れた際において、機関始動時から触媒活性化までに必要
とした熱量に応じて、前記触媒及び前記上流側空燃比セ
ンサ及び前記下流側空燃比センサを含む排気浄化系の異
常を検出する排気系異常検出手段とを備えることを特徴
とする排気浄化装置の異常検出装置。
【請求項１３】前記触媒活性化判定手段は、上流側空
燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの応答性が
所定レベルまで低下した際に、前記触媒が活性化した旨
を判別する請求項１２に記載の排気浄化装置の異常検出
装置。
【請求項１４】前記上流側空燃比センサ及び前記下流
側空燃比センサの活性時から前記触媒の活性時までの期
間において、前記空燃比制御手段による目標空燃比をリ
ッチ側及びリーン側に強制的に反転動作させる目標空燃
比反転手段を備える請求項１２又は１３に記載の排気浄
化装置の異常検出装置。
【請求項１５】前記機関始動時から触媒活性化までに
必要とした熱量について、所定の第１の判定値とそれよ
りも小さい第２の判定値との間を正常域とし、前記排気系異常検出手段は、前記熱量が第１の判定値よ
りも大きい場合に、前記触媒又は前記上流側空燃比セン
サが異常である旨を検出する請求項１２〜１４のいずれ
かに記載の排気浄化装置の異常検出装置。
【請求項１６】前記機関始動時から触媒活性化までに
必要とした熱量を用いることなく前記上流側空燃比セン
サの異常を検出する上流側センサ異常検出手段を備え、前記排気系異常検出手段は、前記触媒又は前記上流側空
燃比センサの異常が検出された場合において、前記上流
側センサ異常検出手段により当該上流側空燃比センサが
正常である旨が判定されれば、前記触媒が異常である旨
を特定する触媒異常特定手段を備える請求項１５に記載
の排気浄化装置の異常検出装置。
【請求項１７】前記機関始動時から触媒活性化までに
必要とした熱量について、所定の第１の判定値とそれよ
りも小さい第２の判定値との間を正常域とし、前記排気系異常検出手段は、前記熱量が第２の判定値よ
りも小さい場合に、前記上流側空燃比センサ又は前記下
流側空燃比センサが異常である旨を検出する請求項１２
〜１４のいずれかに記載の排気浄化装置の異常検出装
置。
【請求項１８】前記機関始動時から触媒活性化までに
必要とした熱量を用いることなく前記上流側空燃比セン
サの異常を検出する上流側センサ異常検出手段を備え、前記排気系異常検出手段は、前記上流側空燃比センサ又
は前記下流側空燃比センサの異常が検出された場合にお
いて、前記上流側センサ異常検出手段により当該上流側
空燃比センサが正常である旨が判定されれば、前記下流
側空燃比センサが異常である旨を特定する下流側センサ
異常特定手段を備える請求項１７に記載の排気浄化装置
の異常検出装置。