催化剂劣化判定系统的制作方法
【专利摘要】在进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定的催化剂劣化判定系统中，基于排气净化催化剂的氧吸藏能力来进行劣化判定。在该系统中，在催化剂下游设置有具有随着排气中的浓气体成分增加将该排气中的氧浓度作为更浓空燃比侧的氧浓度检测出的特性的氧浓度传感器。在劣化判定时，基于氧浓度传感器的检测值来执行使排气空燃比从稀空燃比侧向浓空燃比侧转移的浓转移模式和利用该排气空燃比调整单元使排气空燃比从浓空燃比侧向稀空燃比侧转移的稀转移模式。而且，该浓转移模式和该稀转移模式之中至少该稀转移模式中的排气空燃比的变化率被限制为规定的变化率以下，并且该浓转移模式中的排气空燃比的变化率被设定得大于该稀转移模式中的排气空燃比的变化率。
【专利说明】催化剂劣化判定系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及进行内燃机的排气净化催化剂的劣化判定的系统。
【背景技术】
[0002]通常，在内燃机中，为了排气净化而在排气通路中设置有排气净化催化剂。其中，具有氧吸藏能力的催化剂、例如三元催化剂等，能够通过吸藏过剩的氧来净化NOx、以及能够通过释放所吸藏的氧来氧化除去HC、CO。在这样地具有氧吸藏的排气净化催化剂中，通过将向催化剂流入的排气的空燃比以理论空燃比为中心，使空燃比交替地摇摆于浓侧或稀侦牝来实现N0X、HC、CO的同时净化。
[0003]可是，在排气净化催化剂中，当催化剂发生劣化时，排气净化能力下降，因此当劣化某种程度地进行时，需要催化剂的更换等的维护。而且，公开了如下技术:在如三元催化剂那样具有氧吸藏能力的排气净化催化剂中，检测其氧吸藏能力的下降来进行催化剂劣化判断(例如参照专利文献I)。在该技术中，以设置在排气净化催化剂的下游的空燃比传感器的检测值为基础，针对向排气净化催化剂流入的排气的空燃比，交替地反复进行从稀侧向浓侧的转移和从浓侧向稀侧的转移。而且，基于此时的排气空燃比的偏差以及流过排气净化催化剂的排气流量来算出排气净化催化剂的氧吸藏能力，基于该氧吸藏能力来进行催化剂的劣化判定。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献1:日本特开平5-133264号公报
[0006]专利文献2:日本特开2009-215924号公报
[0007]专利文献3:日本特开2009-36172号公报
[0008]专利文献4:日本特开2008-298044号公报
[0009]专利文献5:日本特开昭63-195351号公报
【发明内容】
[0010]为了进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定，一直以来使用了 Cmax法，即:对于向排气净化催化剂流入的排气的空燃比，进行交替地反复进行从稀侧向浓侧的转移和从浓侧向稀侧的转移的控制(以下称作“主动式空燃比控制”)，从此时的排气空燃比的推移等算出排气净化催化剂的氧吸藏能力。在这种主动式(active)空燃比控制中，优选在排气净化催化剂中的氧的吸藏限度以及释放限度来临的定时进行上述的排气空燃比转移的切换，因此，通常在排气净化催化剂的下游侧配置有用于检测排气空燃比和/或排气中的氧浓度的传感器。
[0011]在此，在为了使用Cmax法算出排气净化催化剂的氧吸藏能力而在排气净化催化剂的下游侧设置氧浓度传感器的情况下，有时氧浓度传感器的输出与实际的传感器周围的气氛的空燃比偏离，有可能导致主动式空燃比控制中的转移模式的切换时机发生偏移。氧浓度传感器容易受到用于检测的电极附近的氢分子的行为、HC等的浓气体成分的存在的影响，因此，发现当气氛中的浓气体成分浓度增加时氧浓度传感器的输出也过度地进行浓侧的输出的“浓侧过输出特性”。因此，难以实施准确的主动式空燃比控制，会对排气净化催化剂的准确的劣化判定造成影响。
[0012]另外，近来，使排气净化催化剂中所使用的Pt等贵金属量降低的倾向较强。因此，排气净化催化剂本来能发挥的氧吸藏能力下降，处于劣化状态的排气净化催化剂的氧吸藏能力与正常的排气净化催化剂的氧吸藏能力之差缩小的结果，成为难以进行排气净化催化剂的准确的劣化判定的状况。
[0013]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种能够更准确地进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定的催化剂劣化判定系统。
[0014]在本发明中，为了解决上述问题，进行限制使得为了具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定而进行主动式空燃比控制时的、向排气净化催化剂流入的排气空燃比的变化率变为规定的变化率以下。通过这样地限制排气空燃比的变化率，该排气空燃比为渐变，能够确保在排气净化催化剂中进行氧吸藏、氧释放反应的时间，能够谋求设置在排气净化催化剂的下游侧的氧浓度传感器的气氛改善。其结果，能够在排气净化催化剂的劣化判定中减轻氧浓度传感器的浓侧过输出特性的影响。
[0015]详细地讲，本发明为一种催化剂劣化判定系统，其设置在内燃机的排气通路中，进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定，所述催化剂劣化判定系统具备:排气空燃比调整单元，其调整向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比；氧浓度传感器，其是检测从所述排气净化催化剂流出的排气中的氧浓度的传感器，具有随着排气中的浓气体成分增加将该排气中的氧浓度作为更浓空燃比侧的氧浓度检测出的规定的检测特性；空燃比转移单元，其是基于由所述氧浓度传感器检测出的排气中的氧浓度来对浓转移模式和稀转移模式进行切换的空燃比转移单元，所述浓转移模式是利用所述排气空燃比调整单元使排气空燃比从稀空燃比侧向浓空燃比侧转移的模式，所述稀转移模式是利用该排气空燃比调整单元使排气空燃比从浓空燃比侧向稀空燃比侧转移的模式，所述空燃比转移单元将该浓转移模式和该稀转移模式之中至少该稀转移模式中的排气空燃比的变化率限制为规定的变化率以下，并且，将该浓转移模式中的排气空燃比的变化率设定得大于该稀转移模式中的排气空燃比的变化率；和劣化判定单元，其基于利用所述空燃比转移单元执行所述浓转移模式和所述稀转移模式时的所述排气净化催化剂的氧吸藏能力来判定该排气净化催化剂的劣化。
[0016]在本发明涉及的催化剂劣化判定系统中，进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定，该排气净化催化剂进行流过内燃机的排气通路的排气的净化。作为具有氧吸藏能力的排气净化催化剂，能够例示三元催化剂。三元催化剂在向其流入的排气空燃比为稀状态时吸藏排气中的氧，在排气空燃比为浓状态时进行所吸藏的氧的释放。因此，在流入的排气空燃比为理论配比附近时，能够进行排气中的N0X、HC、CO的净化。
[0017]在此，在上述催化剂劣化判定系统中，采用将以往的Cmax法改良了的方法(以下称作“改良了的Cmax法”)算出排气净化催化剂的氧吸藏能力。该改良了的Cmax法，是减轻用于判断主动式空燃比控制中的转移模式切换的氧浓度传感器的上述规定特性即浓侧过输出特性的影响的方法。详细地讲，利用空燃比转移单元，在主动式空燃比控制中进行的浓转移模式和稀转移模式之中的至少稀转移模式中，将排气空燃比的变化率限制为规定的变化率，使得向排气净化催化剂流入的排气空燃比缓慢地变动(向作为目标的稀侧的空燃比缓慢地转移)。
[0018]稀转移模式时，本来在向排气净化催化剂流入的排气空燃比从浓侧向稀侧转移下去的过程中，最初浓气体成分从排气净化催化剂漏出，并且逐渐地进行排气中的氧的吸藏，最终最大限度地进行排气净化催化剂中的氧吸藏时，会从排气净化催化剂漏出稀气体成分(氧浓度高的排气)。在此，在使用以往的Cmax法进行的主动式空燃比控制中，由于使向排气净化催化剂流入的排气空燃比呈阶段状地骤变(增加)，因此难以充分地进行排气净化催化剂中的氧吸藏的反应，有在排气中浓气体成分和稀气体成分混杂而漏出的情况。在这种情况下，设置在排气净化催化剂的下游侧的氧浓度传感器受到上述规定特性的影响，相比于本来的排气空燃比进行浓侧的输出，阻碍了 Cmax法中的适当的转移模式的切换。
[0019]但是，在本发明涉及的劣化判定系统中，在稀转移模式时，通过利用空燃比转移单元在排气净化催化剂中将流入的排气的空燃比的变化率限制为规定变化率以下，并逐渐地变动，能够可靠地进行排气净化催化剂中的氧吸藏。因此，在从排气净化催化剂流出的排气、即氧浓度传感器为了检测而被放置的排气中，如上述那样浓气体成分和稀气体成分漏出的定时设为原本应有的定时、即两种气体成分难以混杂的定时。其结果，能够采用本发明涉及的改良了的Cmax法进行减轻了上述规定特性对氧浓度传感器的影响的、排气净化催化剂的氧吸藏能力的计算。
[0020]因此，能够利用劣化判定单元更准确地进行基于排气净化催化剂的氧吸藏能力的劣化判定。再有，利用劣化判定单元进行的判定，也可以通过对采用改良了的Cmax法算出的氧吸藏能力和成为基准的氧吸藏能力进行比较来进行。
[0021]另外，上述空燃比转移单元也可以在浓转移模式中也将排气空燃比的变化率限制为规定的变化率，使得向排气净化催化剂流入的该排气空燃比缓慢地变动(向作为目标的浓侧的空燃比缓慢地转移)。浓转移模式时，本来在向排气净化催化剂流入的排气空燃比从稀侧向浓侧转移的过程中，被排气净化催化剂吸藏的氧被释放，因此从排气净化催化剂流出的排气空燃比，变为与被释放的氧的量相应的稀侧的空燃比。在此，在使用以往的Cmax法进行的主动式空燃比控制中，由于使向排气净化催化剂流入的排气空燃比呈阶段状地骤变(减少)，因此难以充分地进行排气净化催化剂中的氧释放的反应，浓转移模式中的氧释放变得不充分，从排气净化催化剂流出的排气中的浓气体成分的量变多。在这种情况下，设置在排气净化催化剂的下游侧的氧浓度传感器受到上述规定特性的影响，相比于本来的排气空燃比进行浓侧的输出，阻碍了 Cmax法中的适当的转移模式的切换。
[0022]但是，通过利用空燃比转移单元在浓转移模式中也将向排气净化催化剂流入的排气空燃比的变化率限制为规定变化率以下，并使其逐渐地变动，能够可靠地进行排气净化催化剂中的氧释放。因此，在从排气净化催化剂流出的排气、即氧浓度传感器为了检测而被放置的排气中，能够避免浓气体成分量徒然地增加。其结果，能够用本发明涉及的改良了的Cmax法进行减轻了上述规定特性对氧浓度传感器的影响的、排气净化催化剂的氧吸藏能力的计算。
[0023]而且，上述空燃比转移单元将浓转移模式中的排气空燃比的变化率设定得大于稀转移模式中的排气空燃比的变化率。其结果，对于向排气净化催化剂流入的排气空燃比，浓转移模式时更快地转移到作为目标的浓侧的空燃比，稀转移模式时更慢地转移到作为目标的稀侧的空燃比。在排气净化催化剂中，向其流入的排气空燃比从理论配比变为浓侧的空燃比的情况下，从排气净化催化剂释放的NOx释放量增加，但如上述那样通过更快地进行浓转移模式时的转移，能够抑制此时的NOx释放量。
[0024]另外，稀转移模式以及浓转移模式中的成为排气空燃比的变化率的上限的规定的变化率，优选被设定使得能够很好地确保排气净化催化剂中的氧吸藏、氧释放的反应时间。
[0025]在此，在上述催化剂劣化判定系统中，所述空燃比转移单元也可以利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得在所述稀转移模式时以及所述浓转移模式时所述排气空燃比的变化率被限制为所述规定的变化率以下。即，调整排气中的空燃比使得在主动式空燃比控制所包含的两个转移模式中向排气净化催化剂流入的排气空燃比的变动渐变。
[0026]另外，也可以代替上述的在两个转移模式中使排气空燃比渐变的方式，在本发明涉及的催化剂劣化判定系统中，所述空燃比转移单元，在所述稀转移模式时，利用所述排气空燃比调整单元来进行排气空燃比的调整，使得所述排气空燃比的变化率被限制为所述规定的变化率以下，在所述浓转移模式时，利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得在从所述稀转移模式向所述浓模式刚切换后所述排气空燃比就变为作为该浓转移模式中的到达目标的规定的浓空燃比。即，在主动式控制中，调整排气中的空燃比，使得在稀转移模式中使向排气净化催化剂流入的排气空燃比渐变，而在浓转移模式中，向排气净化催化剂流入的排气空燃比立即达到规定的浓空燃比。
[0027]因此，在浓转移模式中排气中的空燃比被调整，使得向排气净化催化剂流入的排气空燃比在转移模式刚切换后就阶段状地变化。通过这样进行，特别是能够在浓转移模式时使排气净化催化剂的内部的排气空燃比成为较深的浓状态，能谋求抑制排气净化催化剂的S中毒的进展、或促进S中毒的消除，能期待排放改善。另外，由于能够这样地使排气净化催化剂的S中毒状态成为至少稍微好转的状态，因此能够维持排气净化催化剂的排气净化能力，也减少了氧浓度传感器暴露于包含较多的浓气体成分的排气中的可能性。
[0028]另外，在上述催化剂劣化判定系统中，也可以:所述空燃比转移单元在进行所述稀转移模式的期间中的、从所述浓转移模式向该稀模式刚切换后到所述排气空燃比达到理论配比附近的空燃比的规定期间，利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得所述排气空燃比的变化率被限制为所述规定的变化率以下，而且，在所述稀转移模式时，所述规定期间一结束就利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得在该规定期间刚结束后所述排气空燃比就变为作为该稀转移模式中的到达目标的规定的稀空燃t匕。即，在向稀转移模式切换后直到排气空燃比变为理论配比附近的前半过程中，使向排气净化催化剂流入的排气空燃比渐变，在之后的过程中排气空燃比呈阶段状地变动，尽可能迅速地进行排气空燃比的转移。
[0029]通过采用这样的构成，即使在稀转移模式中也能够尽可能缩短向排气净化催化剂流入的排气空燃比变为稀状态的时间。因此，特别是能够抑制内燃机中的NOx的产生。
[0030]在此，在直至上述为止的催化剂劣化判定系统中，所述规定的变化率可以基于所述氧浓度传感器的与排气中的浓气体成分以及稀气体成分的反应速度而设定。由此，能够减少向排气净化催化剂流入的排气空燃比的推移(变迁)与用于控制该推移的氧浓度传感器的输出推移之间的误差，能够进行更准确的排气净化催化剂的氧吸藏能力的计算。
[0031]另外，在直至上述为止的催化剂劣化判定系统中，也可以还具备修正单元而构成，所述修正单元随着所述氧浓度传感器的温度变高将所述规定的变化率修正得较大。当氧浓度传感器的温度变高时，其检测灵敏度变高，因此即使向排气净化催化剂流入的排气空燃比的变化率变大，也能够一边保持很好的检测精度一边进行氧浓度检测。因此，通过具备上述修正单元，能够使主动式空燃比控制中的排气空燃比的变化率的值成为合适的值，并且能够进行准确的排气净化催化剂的氧吸藏能力的计算。
[0032]另外，在直至上述为止的催化剂劣化判定系统中，也可以还具备修正单元而构成，所述修正单元随着向所述排气净化催化剂流入的排气的流量变多将所述规定的变化率修正得较小。当排气流量变多时，有不能充分地进行排气净化催化剂中的氧吸藏、氧释放的反应的情况。因此，在这种情况下，通过使主动式空燃比控制中的排气空燃比的变化率更小，能够利用氧浓度传感器一边保持很好的检测精度一边进行氧浓度检测。因此，通过具备上述修正单元，能够使主动式空燃比控制中的排气空燃比的变化率的值成为合适的值，并且能够进行准确的排气净化催化剂的氧吸藏能力的计算。
[0033]另外，也可以与直至上述为止的系统不同，且如以下那样构成本发明涉及的排气净化系统。即，本发明为一种催化剂劣化判定系统，其设置在内燃机的排气通路中，进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定，所述催化剂劣化判定系统具备:排气空燃比调整单元，其调整向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比；氧浓度传感器，其是检测从所述排气净化催化剂流出的排气中的氧浓度的传感器，具有随着排气中的浓气体成分增加将该排气中的氧浓度作为更浓空燃比侧的氧浓度检测出的规定的检测特性；空燃比转移单元，其是基于由所述氧浓度传感器检测出的排气中的氧浓度来对浓转移模式和稀转移模式进行切换的空燃比转移单元，所述浓转移模式是利用所述排气空燃比调整单元使排气空燃比从稀空燃比侧向浓空燃比侧转移的模式，所述稀转移模式是利用该排气空燃比调整单元使排气空燃比从浓空燃比侧向稀空燃比侧转移的模式，所述空燃比转移单元将该浓转移模式和该稀转移模式中的排气空燃比的变化率限制为规定的变化率以下；和劣化判定单元，其基于利用所述空燃比转移单元执行所述浓转移模式和所述稀转移模式时的所述排气净化催化剂的氧吸藏能力来判定该排气净化催化剂的劣化。
[0034]即使这样地构成本发明，也能够与先前叙述的发明同样地在浓转移模式以及稀转移模式中可靠地进行排气净化催化剂中的氧吸藏、氧释放，因此能够进行减轻了上述规定特性对氧浓度传感器的影响的、排气净化催化剂的氧吸藏能力的计算。另外，对于先前叙述的发明所应用的直至上述为止的构成，只要不产生技术性矛盾就能够也应用于上述发明中。
[0035]本发明在发明效果方面提供能够更准确地进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定的催化剂劣化判定系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是表示本发明涉及的设置在内燃机的排气通路中的催化剂的劣化判定系统的概略构成的图。
[0037]图2是表示用于在图1所示的催化剂劣化判定系统中计算催化剂的氧吸藏能力(OSC)的Cmax法的模型的图。
[0038]图3是表示氧浓度传感器的、与稀气体成分的种类相应的输出特性的图。
[0039]图4是表示氧浓度传感器的、与浓气体成分的含量相应的输出特性的图。
[0040]图5是表示现有技术涉及的采用Cmax法进行主动式空燃比控制时的向三元催化剂流入的排气空燃比的推移、氧浓度传感器的输出推移、三元催化剂下游的空燃比推移、从三元催化剂流出的排气中的N0X、CO、HC的含量推移的图。
[0041]图6是按内燃机中使用的燃料有无含硫成分而示出现有技术涉及的使用Cmax法进行主动式空燃比控制时的向三元催化剂流入的排气空燃比的推移、氧浓度传感器的输出推移、三元催化剂下游的空燃比推移、从三元催化剂流出的排气中的N0X、HC的含量推移的图。
[0042]图7是本发明的第一实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图。
[0043]图8是表示在进行图7所示的催化剂劣化判定控制时的向三元催化剂流入的排气空燃比的推移、氧浓度传感器的输出推移、三元催化剂下游的空燃比推移、从三元催化剂流出的排气中的N0X、CO、HC的含量推移的图。
[0044]图9是本发明的第二实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图。
[0045]图10是本发明的第三实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图。
[0046]图11是表示在进行图10所示的催化剂劣化判定控制时的向三元催化剂流入的排气空燃比的推移、氧浓度传感器的输出推移、三元催化剂下游的空燃比推移、从三元催化剂流出的排气中的N0x、C0、HC的含量推移的图。
[0047]图12是本发明的第四实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图。
[0048]图13是本发明的第五实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图。
[0049]图14是表示用于在图13所示的催化剂劣化判定控制中进行的修正处理的修正系数与内燃机的吸气流量、氧浓度传感器的传感器温度的相关关系的图。
【具体实施方式】
[0050]以下，基于附图来说明本发明的具体的实施方式。本实施例中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别记载，就并不将发明的技术范围仅限定于此。
[0051]实施例1
[0052]图1是表示本实施方式涉及的催化剂劣化判定系统的概略构成的图。图1所示的内燃机I是具有进行燃料喷射的燃料喷射阀6和火花塞(未图示)的火花点火式内燃机。在内燃机I的吸气通路2中，从上游侧起依次装有用于检测吸入空气量的空气流量计4和电子控制式节流阀5。而且，在节流阀5的下游侧设置有上述燃料喷射阀6。另外，在内燃机I的排气通路3中，安装有具有氧吸藏能力的三元催化剂7。在三元催化剂7的上游侧设置有用于对向三元催化剂7流入的排气的空燃比进行检测的空燃比传感器8，在三元催化剂7的下游侧设置有对从该三元催化剂7流出的排气中所包含的氧的浓度进行检测的氧浓度传感器9。空燃比传感器8由所谓的宽域空燃比传感器构成，能够连续地检测遍及较宽范围的空燃比，在其检测范围内输出与排气空燃比成比例的值的信号。另一方面，氧浓度传感器9具有输出值以理论空燃比(理论配比附近)为分界发生骤变的特性(Z特性)。再有，在后面叙述氧浓度传感器9的特性的详细情况。
[0053]在图1所示的催化剂劣化判定系统中，设置有用于控制上述的节流阀5以及燃料喷射阀6等的与内燃机I有关的构成的电子控制单元(以下称作“ECU”)20。该ECU20是包含均未图示的CPU、ROM、RAM、输入输出端口以及存储装置等的装置。如图所示，在E⑶20上，除了空气流量计4、节流阀5、燃料喷射阀6、未图示的火花塞、空燃比传感器8、氧浓度传感器9之外，还电连接有用于检测内燃机I的曲轴转角的曲轴转角传感器10、用于检测加速器开度的加速器开度传感器11、其他的各种传感器。ECU20基于各种传感器的检测值等，控制火花塞、节流阀5、燃料喷射阀6等，并控制内燃机I中的点火正时、燃料喷射量、燃料喷射正时、节流开度等，使得能够得到所希望的输出。
[0054]在此，三元催化剂7，在向其流入的排气气体的空燃比为理论空燃比(理论配比，例如A/F = 14.6)时，同时净化N0X、HC、CO。因此，ECU20在内燃机I的通常运转时对从燃料喷射阀6喷射的燃料喷射量进行反馈控制，使得向三元催化剂7流入的排气的空燃比大致变为理论配比。由此，向三元催化剂7流入的排气的空燃比被保持在理论配比附近，能在三元催化剂7中发挥最大的排气净化性能。
[0055]一般而言，三元催化剂7，是在载体基材的表面上覆盖有涂敷材料而成，且在该涂敷材料中以被分散配置的状态保持有包含微粒状的Pt、Pd等贵金属的催化剂成分。另外，涂敷材料担负使排气与催化剂成分的界面处的反应促进的助催化的作用，并且包含能够与气氛气体的空燃比相应地吸藏、释放氧的氧吸藏成分。氧吸藏成分例如包括二氧化铈Ce02、氧化锆。因此，三元催化剂7与向自身流入的排气的空燃比相应地吸藏排气中的氧，且释放所吸藏的氧。在此，当三元催化剂7产生热劣化等的不可逆的劣化时，由于催化剂成分与排气的接触效率下降等的原因，排气净化能力下降，并且存在于催化剂成分的周围的涂敷材料的量即氧吸藏成分的量减少，氧吸藏能力本身也下降。因此，三元催化剂7的劣化的程度，与自身具有的氧吸藏能力的下降度有相关关系，因此能够基于三元催化剂7的氧吸藏能力的程度(0SC:02 Strage Capacity)来判定三元催化剂7的劣化程度。
[0056]在此，基于图2对为了三元催化剂7的劣化判定而计算其OSC的方法(以下称作"Cmax法”)进行说明，并且基于图3?图6对本 申请人:新发现的Cmax法中的问题进行说明。图2的上排(a)图是表示关于向三元催化剂7流入的排气的空燃比的推移的图，特别是线LI是表示关于通过从燃料喷射阀6的燃料喷射来调整的向三元催化剂7流入的排气的空燃比的、来自E⑶20的指令(目标空燃比)的推移的线，线L2是表示由空燃比传感器8检测出的、实际上向三元催化剂7流入了的排气的空燃比的推移的线。另外，图2的下排(b)图的线L3是表示设置在三元催化剂7的下游侧的氧浓度传感器9的输出推移的线。如上述那样，氧浓度传感器7具有其输出值以排气空燃比为理论配比附近为分界而骤变的特性。
[0057]在此，在Cmax法中，在氧浓度传感器9的输出变为浓侧输出时、以及变为稀侧输出时进行调整，使得向三元催化剂7流入的排气的空燃比分别变为规定的稀空燃比AFLjfS的浓空燃比AFR。在图2所示的例子中，意味着在氧浓度传感器9的输出横穿过理论配比水平时其输出变为浓侧输出或稀侧输出。具体而言，在时间tR时氧浓度传感器9的输出推移从稀侧横穿到浓侧，因此在时间tR时氧浓度传感器9的输出变为浓输出。因此，在该时间tR时从E⑶20发出指令(目标空燃比)，使得经由燃料喷射阀6向三元催化剂7流入的排气空燃比变为规定的稀空燃比AFL，其结果，实际的排气空燃比遵循线L2的推移。
[0058]进而，当时间一经过就如上述那样三元催化剂7的目标空燃比被设定为规定的稀空燃比AFL的结果，在时间tL时氧浓度传感器9的输出推移从浓侧向稀侧横穿过理论配比水平。因此，判断为在时间tL时氧浓度传感器9的输出变为稀输出，在该时间tL时从ECU20发出指令(目标空燃比)，使得经由燃料喷射阀6向三元催化剂7流入的排气空燃比变为规定的浓空燃比AFR。因此，经过了时间tL后，向三元催化剂7流入了的实际的排气空燃比也接近于规定的浓空燃比AFR。
[0059]这样,在Cmax法中，根据氧浓度传感器8的输出，对于向三元催化剂7流入的排气空燃比的调整，进行从稀侧向浓侧转移的模式、和从浓侧向稀侧转移的模式。因此，将前者称作“浓转移模式”，将后者称作“稀转移模式”。而且，在Cmax法中，考虑为:在稀转移模式中，向三元催化剂7流入的排气空燃比为理论配比?稀侧的空燃比时，排气中的氧被三元催化剂7吸藏，在其吸藏量达到了界限值时从三元催化剂7漏出较多地包含氧的排气(稀排气)。因此，图2(a)中示出的斜线区域M1，表示三元催化剂7的氧吸藏量的最大值。另一方面考虑为:在浓转移模式中，向三元催化剂7流入的排气空燃比为理论配比?浓侧的空燃比时，被三元催化剂7吸藏的氧被释放，在该释放完成时从三元催化剂7漏出氧量较少的排气(浓排气)。因此，图2 (a)中示出的斜线区域M2，表示三元催化剂7的氧释放量的最大值。
[0060]在原理上，由斜线区域Ml表示的三元催化剂7的氧吸藏量与由斜线区域M2表示的三元催化剂7的氧释放量相同，但为了使计算误差降低，将该氧吸藏量与该氧释放量的平均值作为三元催化剂7的0SC。再有，对于氧吸藏量以及氧释放量的具体的计算，能够利用空燃比传感器8的检测值与理论空燃比的差量(空燃比差量)、从燃料喷射阀6喷出的燃料喷射量、空气中的氧的比例等的参数来算出，它们的计算方法是公知的，因此省略详细的说明。
[0061]这样，在Cmax法中，基于设置在三元催化剂7的下游侧的氧浓度传感器9的输出值，执行关于向三元催化剂7流入的排气空燃比的调整的、浓转移模式和稀转移模式。在此，在氧浓度传感器9中如上所述存在所谓的Z特性。该Z特性是传感器的输出值以检测对象气体的空燃比为理论配比附近为分界而骤变的特性，但该特性根据检测对象气体所包含的稀气体成分(有助于氧浓度传感器9的稀侧输出的气体成分)的种类而变动。在此，图3示出将与作为浓气体成分(有助于氧浓度传感器9的浓侧输出的气体成分)的CO相对的两种稀气体成分(02、N0)扫描(sweep)时的氧浓度传感器9的输出特性的差异。图3的横轴表不各稀气体成分的过剩率λ，纵轴表不氧浓度传感器9的输出电压。再有,在氧浓度传感器9中，检测对象气体中的氧浓度越低，即该气体的空燃比为越浓侧，则其输出电压越闻。
[0062]如图3所示，作为稀气体成分包含NO的一方，与作为稀气体成分包含02的情况相t匕，氧浓度传感器9的输出的骤变点向过剩率λ较大的一方、即向稀侧偏移。因此，氧浓度传感器9是即使在检测对象气体中包含相同量的作为浓气体成分的CO，其输出特性也会根据稀气体成分的种类而变动的传感器，特别是可发现当检测对象气体所包含的NO等的NOx量增加时，对稀气体成分的检测灵敏度下降的倾向。
[0063]另外，氧浓度传感器9的输出特性，也具有对浓气体成分浓度的依赖性。例如，图4示出将与作为浓气体成分的CO相对的作为稀气体成分的02扫描时的氧浓度传感器9的输出特性的、与CO的含量有关的差异。图4的横轴表示作为稀气体成分的02的过剩率λ，纵轴表示氧浓度传感器9的输出电压。而且，图4中按浓气体成分CO的含量为200ppm的情况和50ppm的情况分别表示出氧浓度传感器9的输出特性。
[0064]如图4所示，作为浓气体成分的CO的含量越多，则氧浓度传感器9的输出电压越高。与此同时，CO的含量越多，则过剩率λ变小的情况下的输出特性(即，浓气体成分浓度变高的情况下的输出特性)与过剩率λ变大的情况下的输出特性(S卩，浓气体成分浓度变低的情况下的输出特性)的偏差、即输出特性的滞后越显著。因此，氧浓度传感器9对检测对象气体中的浓气体成分浓度存在较强的依赖性，可发现其浓气体成分浓度越高则氧浓度传感器9的输出电压越更高地输出的倾向，即对浓气体成分的检测灵敏度的显著化。
[0065]而且，本 申请人:发现:使用具有这种输出特性的氧浓度传感器9，采用图2所示的Cmax法计算三元催化剂7的OSC时,存在不能准确地进行该OSC的计算的可能性。对于该可能性，基于图5进行说明。图5示出要采用现有的Cmax法计算三元催化剂7的OSC时的各参数的推移。具体而言，图5(a)是表示向三元催化剂7流入的排气空燃比的推移的图，特别是线L51是表示对于通过从燃料喷射阀6的燃料喷射来调整的向三元催化剂7流入的排气的空燃比的、来自E⑶20的指令(目标空燃比)的推移的线，线L52是表示由空燃比传感器8检测出的、实际向三元催化剂7流入了的排气的空燃比的推移的线。另外，图5(b)是表示基于由图5(a)的线L51所示的指令(目标空燃比)进行排气空燃比的调整时的由氧浓度传感器9检测出的检测值的推移的图。另外，图5(c)是表示同样地基于由图5(a)的线L51所示的指令(目标空燃比)进行排气空燃比的调整时的三元催化剂7内的空燃比的推移的图。另外，图5(d)是表示同样地基于由图5(a)的线L51所示的指令(目标空燃比)进行排气空燃比的调整时的从三元催化剂7流出的排气所包含的N0x、C0、HC的含量推移的图。
[0066]在图5所示的Cmax法中，与图2所示的情况相同地，在氧浓度传感器9的输出变为浓输出时、或变为稀输出时，由线L51所示的来自ECU20的目标空燃比呈阶段状变化。因此，在这种情况下，关于向三元催化剂7流入的排气空燃比的调整的稀转移模式和浓转移模式呈阶段状交替地切换。在这种情况下，三元催化剂7遭受急剧的排气空燃比的变动，因此很难形成在三元催化剂7内的能充分进行氧吸藏、释放的环境。因此，如图5(d)所示，在从三元催化剂7流出的气体中混合存在作为稀气体成分的NOx和作为浓气体成分的C0、HC，由于上述的氧浓度传感器9的对稀气体成分的检测灵敏度的下降倾向、和对浓气体成分浓度的较强的依赖性，在氧浓度传感器9中呈现尽管实际的排气空燃比为弱浓的空燃比也显示出与强浓的空燃比对应的输出电压的特性。将该氧浓度传感器9的对于浓空燃比过输出的特性称作“浓侧过输出特性”。
[0067]由于该浓侧过输出特性，在实行Cmax法时，三元催化剂7的内部没有达到充分的浓空燃比的状态(例如图2所示的规定的浓空燃比AFR的状态)，或者即使达到了，停留在该状态的时间也较短。在图5所示的例子中，也如图5(c)所示那样，对于三元催化剂7的内部的排气空燃比，浓侧的到达空燃比变为比浓侧的到达空燃比浅的状态、即将理论空燃比作为基准时的排气空燃比的向浓侧的转移量小的状态。
[0068]这样，在Cmax法中，当由于氧浓度传感器9具有的上述特性而造成三元催化剂7的内部的排气空燃比没有达到充分的浓状态时，其结果是三元催化剂7的氧释放量被较小地算出，并且导致三元催化剂7的OSC计算的精度下降。另外，由于三元催化剂7的OSC被比本来的OSC小地算出，尽管三元催化剂7没有发生劣化，也有可能错误地判定为发生了劣化。因此，在每当三元催化剂7的OSC计算就使用Cmax法的情况下，需要充分地考虑氧浓度传感器9的上述特性。
[0069]另外，在三元催化剂7由于排气中的硫成分(S成分)而发生硫中毒(S中毒)的情况下，作为结果，三元催化剂7的排气净化能力下降，因此从三元催化剂7流出的排气中的浓气体成分(HC等)的量增加，由于氧浓度传感器9的浓侧过输出特性，导致在Cmax法中的浓转移模式执行时三元催化剂7的内部的空燃比变为较浅的状态。其结果，三元催化剂7的OSC被较小地算出。
[0070]基于图6对由该三元催化剂7的S中毒引起的OSC计算精度的下降具体地进行说明。图6示出在要采用现有的Cmax法计算三元催化剂7的OSC时的、使用了基本不包含S成分的正常燃料的情况、和使用了包含200ppm左右的S成分的含S燃料的情况中的各参数的推移。再有，在各参数的推移中，在使用了含S燃料的情况的推移中，对参照标记附带了“S”，在使用了正常燃料的情况的推移中，不附带“S”。而且，图6(a)是表示向三元催化剂7流入的排气空燃比的推移的图，特别是，线L61是表示关于通过从燃料喷射阀6的燃料喷射来调整的向三元催化剂7流入的排气的空燃比的、来自E⑶20的指令(目标空燃比)的推移的线，线L62是表示由空燃比传感器8检测出的、实际向三元催化剂7流入了的排气的空燃比的推移的线。另外，图6(b)的推移线L63，是表示基于由图6(a)的线L61表示的指令(目标空燃比)进行排气空燃比的调整时的、由氧浓度传感器9检测出的检测值的推移的图。另外，图6(c)的推移线L64，是表示同样地基于由图6(a)的线L61所示的指令(目标空燃比)进行排气空燃比的调整时的、三元催化剂7内的空燃比的推移的图。另外，图6(d)的推移线L65、L66，是表示同样地基于由图6(a)的线L61所示的指令(目标空燃比)进行排气空燃比的调整时的、从三元催化剂7流出的排气所包含的N0x、HC的含量推移的图。而且，由线L61S、线L62S、线L63S、线L64S、线L65S所示的推移，是由线L61、L62、L63、L64、L65所示的各参数推移的、与使用含S燃料时的推移对应的推移。
[0071]如图6(d)所示，在含S燃料中，燃料中包含较高的S成分，因此三元催化剂7发生S中毒，其排气净化能力下降，由此从三元催化剂7流出的排气中的NOx浓度、HC浓度变高。其结果，由于氧浓度传感器9的浓侧过输出特性，如图6(b)所示，当稀转移模式开始时，与使用了正常燃料的情况相比，在使用了含S燃料的情况中氧浓度传感器9的浓输出未较长地持续，而且，如图6 (c)所示，在使用了含S燃料的情况中，三元催化剂7的内部的空燃比变为比使用了正常燃料的情况浅的状态。因此，从由图6(a)所示的排气空燃比的推移算出的三元催化剂7的OSC被计算为比本来的OSC低的值。
[0072]而且，氧浓度传感器9的浓侧过输出特性的结果，如图6 (C)所示，难以使三元催化剂7的内部达到充分的浓空燃比的状态，因此在进行Cmax法的过程中，难以实现发生了 S中毒的三元催化剂7的该S中毒的消除。因此，有可能从三元催化剂7流出的排气中的浓气体成分进一步增加，陷入氧浓度传感器9的浓侧过输出特性变得更显著的恶性循环。
[0073]这样，在图2、图5等所示的现有的Cmax法中，由于氧浓度传感器9的浓侧过输出特性，有可能将三元催化剂7的OSC计算得比本来的OSC小。本 申请人:解决这种现有Cmax法的课题，发明了能够进行更准确的三元催化剂7的OSC计算的控制。准确的OSC计算有助于适当的三元催化剂7的劣化判定，因此可以认为是极其有用的。在此，基于图7对本发明涉及的OSC的计算以及基于该计算OSC的三元催化剂7的劣化判定控制的具体实施例进行说明。图7是由ECU20进行的催化剂劣化判定控制的流程图，该控制由ECU20每隔规定的时间反复地执行。该ECU20实质上相当于包含CPU、存储器等的计算机，因此通过执行控制程序，能够执行图7所示的流程图涉及的控制和后述的各种控制。
[0074]另外，图8示出进行图7所示的催化剂劣化判定控制时的、采用本发明涉及的改良了的Cmax法来计算三元催化剂7的OSC时的各参数的推移。再有，图8所示的各参数的表示方式，与图5所示的各参数的表示方式相同。因此，图8(a)所示的线L81，是表示关于通过从燃料喷射阀6的燃料喷射来调整的向三元催化剂7流入的排气的空燃比的、来自ECU20的指令(目标空燃比)的推移的线，线L82是表示由空燃比传感器8检测出的、实际上向三元催化剂7流入了的排气的空燃比的推移的线。另外，图8(b)是与图5(b)同样地表示氧浓度传感器9的检测值的推移的图。另外，图8(c)是与图5(c)同样地表示三元催化剂7内的空燃比的推移的图。另外，图8(d)是与图5(d)同样地表示从三元催化剂7流出的排气所包含的N0X、CO、HC的含量推移的图。
[0075]首先，在SlOl中，开始主动式空燃比控制。该主动式空燃比控制是为了使用Cmax法计算三元催化剂7的OSC而使向三元催化剂7流入的排气空燃比以理论空燃比(14.6)为中心主动地在规定的稀空燃比AFL(例如15)与规定的空燃比AFR(例如14)之间变动的控制。并且，在主动式空燃比控制中，将使排气空燃比从稀侧向浓侧转移的转移模式称作“浓转移模式”，相反地，将使排气空燃比从浓侧向稀侧转移的转移模式称作“稀转移模式”。再有，在本实施例中，如后述那样，主动式空燃比控制中的排气空燃比的变化是所谓的渐变，因此如由图8(a)的线L81所示的那样，从ECU20发出的指令(目标空燃比)也在稀转移模式和浓转移模式中缓慢地变化。该排气空燃比的渐变相当于本发明涉及的“排气空燃比的变化率被限制为规定的变化率的状态”。当SlOl的处理结束时，进入S102。
[0076]在S102中，判定主动式空燃比控制中的转移模式是否为浓转移模式。当在S102中为肯定的判定时进行S103?S107的处理，当在S102中为否定的判定时进行S108?S112的处理。再有，前者是与浓转移模式时的排气空燃比的渐变以及三元催化剂7的氧释放量的计算有关的一系列的处理，后者是与稀转移模式时的排气空燃比的渐变以及三元催化剂7的氧吸藏量的计算有关的一系列的处理。
[0077]因此，首先，对S103?S107的处理进行说明。在S103中，在浓转移模式时对三元催化剂I的氧释放量进行累计。对于氧释放量的累计，如基于图2说明过的那样，基于实际上向三元催化剂7流入的排气空燃比的推移以及排气流量等来进行。接着，在S104中，判定是否为从浓转移模式向稀转移模式切换的时机。具体而言，在氧浓度传感器9的输出电压超过切换阈值的浓输出VR(例如0.7V)的情况下，判定为到达了切换时机。因此，当在S104中为肯定的判定时进入S107，向稀转移模式进行切换。
[0078]另一方面，当在S104中为否定的判定时,意味着继续浓转移模式,进入S105。然后，在S105中，关于主动式空燃比控制，作为从ECU20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比仅减少AAFR。作为AAFR，例如被设定为0.002，在本实施例的主动式空燃比控制中，空燃比的变动幅度为1，因此在S105中将目标空燃比减少0.2%。如后述那样，S105的处理反复进行直至目标空燃比达到规定的浓空燃比AFR为止，因此其结果如由图8(a)的线L81所示那样，目标空燃比渐变(减少)。通过这样地目标空燃比渐变，在浓转移模式中形成向三元催化剂7流入的排气空燃比的变化率被限制为规定的变化率以下的状态，换言之，形成向三元催化剂7流入的排气空燃比朝向规定的浓空燃比AFR缓慢地减少的状态。当S105的处理结束时进入S106。在S106中，关于主动式空燃比控制，判定从E⑶20发出的目标空燃比是否达到了规定的浓空燃比AFR。当在S106中为肯定的判定时进入S107，向稀转移模式进行切换，而当在S106中为否定的判定时进入S113。
[0079]接着，对S108?SI 12的处理进行说明。在S108中，在稀转移模式时对三元催化剂7中的氧吸藏量进行累计。对于氧吸藏量的累计，与S103的氧释放量的累计处理同样。接着，在S109中，判定是否为从稀转移模式向浓转移模式切换的时机。具体而言，在氧浓度传感器9的输出电压变得低于切换阈值的浓输出VL (例如0.2V)的情况下，判定为到达了切换时机。因此，当在S109中为肯定的判定时进入S112，向浓转移模式进行切换。
[0080]另一方面，当在S109中为否定的判定时，意味着继续稀转移模式，进入S110。然后，在SllO中，关于主动式空燃比控制，从E⑶20发出的目标空燃比仅增加AAFL。作为AAFL，例如与由S105所示的AAFR相同地被设定为0.002。由此，SllO的处理反复进行直至目标空燃比达到规定的稀空燃比AFL为止，因此其结果如由图8(a)的线L81所示那样，目标空燃比渐变(增加)。通过这样地目标空燃比渐变，在稀转移模式中形成向三元催化剂7流入的排气空燃比的变化率被限制为规定的变化率以下的状态，换言之，形成向三元催化剂7流入的排气空燃比朝向规定的稀空燃比AFL缓慢地减少下去的状态。当SllO的处理结束时进入S111。在Slll中，关于主动式空燃比控制，判定从E⑶20发出的目标空燃比是否达到规定的稀空燃比AFL。当在Slll中为肯定的判定时进入S112，向浓转移模式进行切换，而当在Slll中为否定的判定时进入S113。
[0081]在SI 13中，判定三元催化剂7的OSC计算是否完成。例如，在由S103的氧释放量的累计进行的浓转移模式时的三元催化剂7的氧释放量的计算、和由S108的氧吸藏量的累计进行的稀转移模式时的三元催化剂7的氧吸藏量的计算分别进行了规定次数的情况下，在S113中为肯定的判定。当在S113中为肯定的判定时进入S114,在为否定的判定时反复进行自S102以后的处理。
[0082]在SI 14中，基于三元催化剂7的OSC进行其劣化判定。三元催化剂7的0SC，使用如上述那样分别计算了规定次数的三元催化剂7的氧释放量和氧吸藏量的平均值。并且，在三元催化剂7的OSC低于成为劣化基准的规定的OSC的情况下，三元催化剂7被判定为发生了劣化。再有，在判定为三元催化剂7劣化了的情况下，优选的是将该情况通知给使用者。
[0083]这样，在图7所示的催化剂劣化判定控制中，每当计算三元催化剂7的0SC，就在主动式空燃比控制中的浓转移模式以及稀转移模式中渐变减少、渐变增加向三元催化剂7流入的排气空燃比。其结果，在各转移模式中如以下所示那样能够进行更准确的三元催化剂7的OSC计算。
[0084](I)浓转移模式时
[0085]在从三元催化剂7流出的排气中，通过渐变减少流入的排气的空燃比，能够充分地确保用于释放被三元催化剂7吸藏了的氧的反应时间。因此，在流出的排气中，避免浓气体成分急剧地增加，缓和了其增加速度。通过这样地使三元催化剂7内的空燃比逐渐减少(浓转移)，即使三元催化剂7发生了某种程度的硫中毒，也能够确保释放被其吸藏了的氧所需要的时间。
[0086]如上所述，通过在从三元催化剂7流出的排气中使浓气体成分的增加缓和，能减轻设置在三元催化剂7的下游侧的氧浓度传感器9的浓侧过输出特性的影响。因此，能够避免:在氧浓度传感器9所处的气氛中，尽管本来浓气体成分较少但是错误地判断为浓成分较多从而过早地进行向稀转移模式的切换。其结果，在本实施例中，如图8(c)所示，通过浓转移模式能够使三元催化剂7的内部的空燃比状态在充分且较长时间内成为浓状态，即使与现有技术涉及的图5(c)所示的空燃比推移相比，其差异也是明确的。并且，无论氧浓度传感器9的浓侧过输出特性如何，通过使三元催化剂7的内部充分地达到浓状态，可期待三元催化剂7的准确的OSC计算。
[0087](2)稀转移模式时
[0088]在三元催化剂7中，通过渐变增加流入的排气的空燃比，氧向三元催化剂7中的吸藏逐渐进行。此时，从三元催化剂7流出的排气所包含的浓气体成分浓度如图8(d)所示那样暂时地增加，但立刻转变为减少。然后，在三元催化剂7中迎来氧吸藏的饱和的时候，浓气体成分浓度变得极低，并且从三元催化剂7流出的排气中的氧浓度开始增加，如图8 (c)所示，氧浓度传感器9将进行稀输出。
[0089]这样，与图5所示的情况相比，从三元催化剂7流出的排气中的浓气体成分和稀气体成分(氧浓度高的排气)的出现定时变得明确。在氧浓度传感器9中，当由于上述的浓侧过输出特性使得传感器气氛某种程度没有变为明确的稀状态时，不能发送接近于实际的稀空燃比的输出，而如上述那样，通过流入排气的空燃比的渐变增加，在流出的排气中浓气体成分和稀气体成分的出现的分界变得明确，因此能够进行接近于实际的排气空燃比的稀输出。其结果，氧浓度传感器9能够准确地掌握三元催化剂7的氧吸藏的饱和定时，因此可期待三元催化剂7的准确的OSC计算。
[0090]再有，在上述实施例中，在主动式空燃比控制中，在浓转移模式下使排气空燃比按AAFR减少，在稀转移模式下使排气空燃比按ΛAFL增加。这些渐变减少量AAFR、渐变增加量AAFL，分别基于氧浓度传感器9的对于浓气体成分的应答时间、氧浓度传感器9的对于稀气体成分的应答时间来设定即可。即，通过使向三元催化剂7流入的排气空燃比，比氧浓度传感器9的对于浓气体成分的应答时间、或对于稀气体成分的应答时间缓慢地按AAFR或AAFL渐变，能够减少向三元催化剂7流入的排气空燃比的推移与控制该推移的氧浓度传感器9的输出推移之间的误差，并且能够基于改良了的Cmax法进行三元催化剂7的准确的OSC计算以及准确的三元催化剂7的劣化判定。
[0091]再有，在实用上考虑氧浓度传感器9的固体差，在关于氧浓度传感器9的对于浓气体成分以及稀气体成分的应答时间的公差范围内，基于最延迟的应答时间来设定渐变减少量AAFR、渐变增加量AAFL即可。
[0092]实施例2
[0093]基于图9对本发明的第二实施例进行说明。图9是第二实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图，对于与图7所示的催化剂劣化判定控制中所包含的处理相同的处理，通过附带与其相同的参照标记，省略其详细的说明。在此，在图9所示的催化剂劣化判定控制中，代替图7所示的催化剂劣化判定控制中的S105的处理而进行S201的处理，同样地，代替图7所示的催化剂劣化判定控制中的SllO的处理而进行S202的处理。
[0094]具体而言，在浓转移模式时，当在S104中为否定的判定时进入S201，在S201中，关于主动式空燃比控制，作为从ECU20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比仅减少AAFR0再有，当S201的处理结束时进入S106。另外，在稀转移模式时，当在S109中为否定的判定时进入S202，在S202中，关于主动式空燃比控制，作为从E⑶20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比仅增加AAFL。再有，当S202的处理结束时进入S111。并且，对于Λ AFR和AAFL的相关关系，设为AAFR> AAFL，例如能够设为AAFR = 0.005、AAFL =0.002。
[0095]综上所述，当进行图9所示的催化剂劣化判定控制时，在主动式空燃比控制中，向三元催化剂7流入的排气空燃比与图7所示的催化剂劣化判定控制相同地渐变减少、渐变增加。但是，如上述那样，关于主动式空燃比控制，设定了 AAFR > AAFL这样的相关关系，因此浓转移模式时的排气空燃比的变化率(变化速度的绝对值)被设定得比稀转移模式时的排气空燃比的变化率(变化速度的绝对值)快。氧浓度传感器9具有上述的浓侧过输出特性，因此对于浓空燃比的排气的应答速度，比对于稀空燃比的排气的应答速度快。因此，即使将AAFR设定得大于ΛAFL，也能够实现与图8(c)所示的三元催化剂7的内部的空燃比推移相同程度的空燃比推移。另外，通过更大地设定ΛAFR的值，能够缩短浓转移模式所需要的时间，能够抑制三元催化剂7的内部的空燃比从理论配比附近变为浓空燃比所产生的NOx的释放量。
[0096]实施例3
[0097]基于图10对本发明的第三实施例进行说明。图10是第三实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图，对于与图7所示的催化剂劣化判定控制所包含的处理相同的处理，通过附带与其相同的参照标记，省略其详细的说明。在此，在图10所示的催化剂劣化判定控制中，代替图7所示的催化剂劣化判定控制中的S105、S106的处理而进行S301的处理，同样地，代替图7所示的催化剂劣化判定控制中的SllO的处理而进行S302的处理。
[0098]另外，图11示出进行图10所示的催化剂劣化判定控制时的、采用本发明涉及的改良了的Cmax法计算三元催化剂7的OSC时的各参数的推移。再有，图11所示的各参数的表示方式，与图5以及图8所示的各参数的表示方式相同。因此，图11(a)所示的线L91是表示关于通过从燃料喷射阀6的燃料喷射来调整的向三元催化剂7流入的排气的空燃比的、来自E⑶20的指令(目标空燃比)的推移的线，线L92是表示由空燃比传感器8检测出的、实际向三元催化剂7流入了的排气的空燃比的推移的线。另外，图11(b)是与图5(b)同样地表示氧浓度传感器9的检测值的推移的图。另外，图11(c)是与图5(c)同样地表示三元催化剂7内的空燃比的推移的图。另外，图11(d)是与图5(d)同样地表示从三元催化剂7流出的排气所包含的N0x、C0、HC的含量推移的图。
[0099]在此，在图10所示的催化剂劣化判定控制中，在浓转移模式时，当在S104中为否定的判定时进入S301，在S301中，关于主动式空燃比控制，作为从E⑶20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比被设定为作为浓转移模式中的到达目标的规定的浓空燃比AFR。另一方面，在稀转移模式时，当在S109中为否定的判定时进入S302，在S302中，关于主动式空燃比控制，作为从ECU20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比仅增加AAFL。然后，当S302的处理结束时进入Slll。
[0100]综上所述，当进行图10所示的催化剂劣化判定控制时，如图11(a)所示，在主动式空燃比控制中，稀转移模式时，渐变增加向三元催化剂7流入的排气空燃比，而在浓转移模式时，向三元催化剂7流入的排气空燃比呈阶段状骤变。即，关于主动式空燃比控制，仅在稀转移模式和浓转移模式之中的稀转移模式中，使向三元催化剂7流入的排气空燃比渐变。氧浓度传感器9由于具有上述的浓侧过输出特性，因此对于浓空燃比的排气的应答速度，比对于稀空燃比的排气的应答速度快。因此，即使使浓转移模式时的向三元催化剂7流入的排气的空燃比呈阶段状变化，由于在稀转移模式时将该排气空燃比渐变增加，所以如图11(c)所示，也使三元催化剂7的内部的空燃比充分地成为了浓空燃比状态。因此，能够利用空燃比的渐变增加来进行三元催化剂7的OSC的某种程度准确的计算，并且能够同时地促进抑制排放(emiss1n)恶化(特别是抑制NOx)、抑制三元催化剂7的S中毒、或者消除三元催化剂7的S中毒等，改善内燃机I的排放。
[0101]实施例4
[0102]基于图12对本发明的第四实施例进行说明。图12是第四实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图，对于与图7、图10所示的催化剂劣化判定控制所包含的处理相同的处理，通过附带与其相同的参照标记，省略其详细的说明。在此，在图12所示的催化剂劣化判定控制中，代替图10所示的催化剂劣化判定控制中的Slll的处理而进行S401、S402的处理。
[0103]具体而言，当S302的处理结束时进入S401。在S401中，判定通过S302的处理而增加了的、关于主动式空燃比控制作为从ECU20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比是否达到了理论空燃比。当在S401中为肯定的判定时进入S402，在S402中，该目标空燃比呈阶段状增加到作为稀转移模式中的到达目标的规定的稀空燃比AFL。当S402的处理结束时进入S113。另一方面，在S402中为否定的判定时，绕过S402的处理而进入S113。
[0104]综上所述，当进行图11所示的催化剂劣化判定控制时，关于主动式空燃比控制，在浓转移模式中，目标空燃比从最初呈阶段状地设定为规定的浓空燃比AFR，在稀转移模式中，目标空燃比从浓侧空燃比到理论配比按AAFL渐变增加，到达理论配比以后呈阶段状地增加到规定的稀空燃比AFL。即，在稀转移模式中，在从理论配比到稀侧空燃比的区域中，目标空燃比迅速地增加。其结果，若按照图12所示的催化剂劣化判定控制，则与第三实施例同样地，能够实现三元催化剂7的准确的OSC计算和内燃机I的排放改善，同时能够进一步缩短排气空燃比变为稀状态的时间，因此能够更加抑制NOx的产生。
[0105]实施例5
[0106]基于图13对本发明的第五实施例进行说明。图13是第五实施例涉及的催化剂劣化判定控制的流程图，对于与图7所示的催化剂劣化判定控制所包含的处理相同的处理，通过附带与其相同的参照标记，省略其详细的说明。在此，在图13所示的催化剂劣化判定控制中，代替图7所示的催化剂劣化判定控制中的S105的处理而进行S501、S502的处理，同样地，代替图7所示的催化剂劣化判定控制中的SllO的处理而进行S503、S504的处理。
[0107]具体而言，在浓转移模式时，当在S104中为否定的判定时进入S501，在S501中进行后述的S502中所使用的目标空燃比的渐变减少量AAFR的修正。而且，其后进入S502，关于主动式空燃比控制，作为从ECU20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比仅减少AAFR0再有，当S502的处理结束时进入S106。另外，在稀转移模式时，当在S109中为否定的判定时进入S503，在S503中进行后述的S504中所使用的目标空燃比的渐变增加量AAFL的修正。而且，其后进入S504，关于主动式空燃比控制，作为从E⑶20对燃料喷射阀6发出的指令的目标空燃比仅增加AAFL。再有，当S202的处理结束时进入S111。
[0108]这样，在本实施例中，在S501、S503中，进行与使目标空燃比渐变减少或渐变增加的Λ AFR、AAFL的值有关的修正处理。而且，在S501、S503中进行的修正处理，本质上是同一处理，因此基于图14统一地进行说明。图14的上排(a)图是表示与向三元催化剂7流入的排气流量相关联的、内燃机I的吸入空气流量与修正系数Kl的相关关系的图。该修正系数Kl是用于通过乘以修正前的AAFR、AAFL来计算修正后的AAFR、AAFL的系数。当向三元催化剂7流入的排气流量变大时，为了更可靠地进行三元催化剂7中的氧的吸藏、释放反应，优选更长地确保其反应时间。因此，由空气流量计4检测出的吸气流量越大，则修正系数Kl被设定得越小，其结果，会更缓慢地进行目标空燃比的渐变减少以及渐变增加。
[0109]接着，图14的下排(b)图是表示氧浓度传感器9的传感器温度与修正系数K2的相关关系的图。该修正系数K2是用于通过乘以修正前的AAFR、Λ AFL来计算修正后的AAFR、AAFL的系数。氧浓度传感器9的传感器温度越高，对于浓气体成分、稀气体成分的氧浓度传感器9的应答性越高。因此，氧浓度传感器9的传感器温度越高，则修正系数Κ2被设定得越大，其结果，会更迅速地进行目标空燃比的渐变减少以及渐变增加。
[0110]综上所述，当进行图13所示的催化剂劣化判定控制时，在主动式空燃比控制中，向三元催化剂7流入的排气空燃比与图7所示的催化剂劣化判定控制同样地渐变减少、渐变增加，有助于三元催化剂7的准确的OSC计算。进而，通过基于吸气流量和/或氧浓度传感器9的传感器温度来修正其排气空燃比的渐变减少、渐变增加的程度，主动式空燃比控制中的排气空燃比的变化率变为更适当的值，能够避免:由于变化率过度快而使三元催化剂7的OSC的计算精度下降、或者由于变化率过度慢而使三元催化剂7的OSC计算所需要的时间长期化。特别是为了 OSC计算而进行的主动式空燃比控制，是在三元催化剂7中使排气空燃比从本来能够高效率地进行排气净化的理论配比附近的空燃比主动地变动的控制，因此本实施例的避免三元催化剂7的OSC计算所需要的时间长期化的效果在实用上也是有用的。
[0111]附图标记说明
[0112]1:内燃机
[0113]2:吸气通路
[0114]3:排气通路
[0115]4:空气流量计
[0116]6:燃料喷射阀
[0117]7:三元催化剂
[0118]8:空燃比传感器
[0119]9:氧浓度传感器
[0120]20:ECU
【权利要求】
1.一种催化剂劣化判定系统，其设置在内燃机的排气通路中，进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定，所述催化剂劣化判定系统具备: 排气空燃比调整单元，其调整向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比； 氧浓度传感器，其是检测从所述排气净化催化剂流出的排气中的氧浓度的传感器，具有随着排气中的浓气体成分增加将该排气中的氧浓度作为更浓空燃比侧的氧浓度检测出的规定的检测特性； 空燃比转移单元，其是基于由所述氧浓度传感器检测出的排气中的氧浓度来对浓转移模式和稀转移模式进行切换的空燃比转移单元，所述浓转移模式是利用所述排气空燃比调整单元使排气空燃比从稀空燃比侧向浓空燃比侧转移的模式，所述稀转移模式是利用该排气空燃比调整单元使排气空燃比从浓空燃比侧向稀空燃比侧转移的模式，所述空燃比转移单元将该浓转移模式和该稀转移模式之中至少该稀转移模式中的排气空燃比的变化率限制为规定的变化率以下，并且，将该浓转移模式中的排气空燃比的变化率设定得大于该稀转移模式中的排气空燃比的变化率；和 劣化判定单元，其基于利用所述空燃比转移单元执行所述浓转移模式和所述稀转移模式时的所述排气净化催化剂的氧吸藏能力来判定该排气净化催化剂的劣化。
2.根据权利要求1所述的催化剂劣化判定系统， 所述空燃比转移单元，利用所述排气空燃比调整单元来进行排气空燃比的调整，使得在所述稀转移模式时以及所述浓转移模式时所述排气空燃比的变化率被限制为所述规定的变化率以下。
3.根据权利要求1所述的催化剂劣化判定系统， 所述空燃比转移单元， 在所述稀转移模式时，利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得所述排气空燃比的变化率被限制为所述规定的变化率以下， 在所述浓转移模式时，利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得在从所述稀转移模式向所述浓模式刚切换后所述排气空燃比就变为作为该浓转移模式中的到达目标的规定的浓空燃比。
4.根据权利要求3所述的催化剂劣化判定系统， 所述空燃比转移单元， 在进行所述稀转移模式的期间中的、从所述浓转移模式向该稀模式刚切换后到所述排气空燃比达到理论配比附近的空燃比的规定期间，利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得所述排气空燃比的变化率被限制为所述规定的变化率以下， 在所述稀转移模式时，所述规定期间一结束就利用所述排气空燃比调整单元进行排气空燃比的调整，使得在该规定期间刚结束后所述排气空燃比就变为作为该稀转移模式中的到达目标的规定的稀空燃比。
5.根据权利要求1?4的任一项所述的催化剂劣化判定系统， 所述规定的变化率基于所述氧浓度传感器的与排气中的浓气体成分以及稀气体成分的反应速度而设定。
6.根据权利要求1?5的任一项所述的催化剂劣化判定系统，还具备修正单元，所述修正单元随着所述氧浓度传感器的温度变高将所述规定的变化率修正得较大。
7.根据权利要求1?5的任一项所述的催化剂劣化判定系统，还具备修正单元，所述修正单元随着向所述排气净化催化剂流入的排气的流量变多将所述规定的变化率修正得较小。
8.一种催化剂劣化判定系统，其设置在内燃机的排气通路中，进行具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的劣化判定，所述催化剂劣化判定系统具备: 排气空燃比调整单元，其调整向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比； 氧浓度传感器，其是检测从所述排气净化催化剂流出的排气中的氧浓度的传感器，具有随着排气中的浓气体成分增加将该排气中的氧浓度作为更浓空燃比侧的氧浓度检测出的规定的检测特性； 空燃比转移单元，其是基于由所述氧浓度传感器检测出的排气中的氧浓度来对浓转移模式和稀转移模式进行切换的空燃比转移单元，所述浓转移模式是利用所述排气空燃比调整单元使排气空燃比从稀空燃比侧向浓空燃比侧转移的模式，所述稀转移模式是利用该排气空燃比调整单元使排气空燃比从浓空燃比侧向稀空燃比侧转移的模式，所述空燃比转移单元将该浓转移模式和该稀转移模式中的排气空燃比的变化率限制为规定的变化率以下；和 劣化判定单元，其基于利用所述空燃比转移单元执行所述浓转移模式和所述稀转移模式时的所述排气净化催化剂的氧吸藏能力来判定该排气净化催化剂的劣化。
9.根据权利要求8所述的催化剂劣化判定系统， 所述规定的变化率基于所述氧浓度传感器的与排气中的浓气体成分以及稀气体成分的反应速度而设定。
10.根据权利要求8或9所述的催化剂劣化判定系统，还具备修正单元，所述修正单元随着所述氧浓度传感器的温度变高将所述规定的变化率修正得较大。
11.根据权利要求8或9所述的催化剂劣化判定系统，还具备修正单元，所述修正单元随着向所述排气净化催化剂流入的排气的流量变多将所述规定的变化率修正得较小。
【文档编号】F02D45/00GK104350263SQ201280073596
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2012年5月28日 优先权日:2012年5月28日
【发明者】青木圭一, 北浦浩一, 林下刚 申请人:丰田自动车株式会社