JP7639587B2

JP7639587B2 - Catalyst deterioration detection device for internal combustion engines

Info

Publication number: JP7639587B2
Application number: JP2021113511A
Authority: JP
Inventors: 好史松田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2025-03-05
Anticipated expiration: 2041-07-08
Also published as: JP2023009874A

Description

本発明は内燃機関の触媒劣化検出装置に関する。 The present invention relates to a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine.

内燃機関から排出される排気を浄化するために、排気通路に触媒を設ける。触媒の上流側に空燃比センサおよび下流側に設けられた酸素センサを用いて、触媒の劣化を検出する技術がある（特許文献１）。 A catalyst is provided in the exhaust passage to purify the exhaust gas emitted from the internal combustion engine. There is a technology to detect catalyst deterioration using an air-fuel ratio sensor provided upstream of the catalyst and an oxygen sensor provided downstream of the catalyst (Patent Document 1).

特開２００４－３４６７６７号公報JP 2004-346767 A

触媒は酸素を吸蔵する機能を有する。触媒が貯蔵する酸素の量に基づいて触媒の劣化を判定することがある。空燃比センサの応答性によって、酸素の量の算出結果が変わる。この結果、誤って触媒が劣化を検出する恐れがある。そこで、触媒が劣化しているか否かを精度高く判定することが可能な内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することを目的とする。 Catalysts have the function of storing oxygen. Catalyst deterioration is sometimes determined based on the amount of oxygen stored in the catalyst. The calculation result of the amount of oxygen changes depending on the responsiveness of the air-fuel ratio sensor. As a result, there is a risk of erroneously detecting that the catalyst is deteriorated. Therefore, the objective of this invention is to provide a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine that can accurately determine whether or not the catalyst has deteriorated.

上記目的は、内燃機関の排気通路に設けられ、空燃比に応じた出力値を出力する空燃比センサと、前記内燃機関の燃料噴射量を第１の量と第２の量との間で変化させることで、前記空燃比が変化した際の前記空燃比センサの出力値に基づいて前記空燃比センサの応答性を学習する学習部と、前記学習に基づいて前記空燃比センサの出力値を補正し、前記補正された出力値に基づいて、前記排気通路に設けられた触媒の酸素貯蔵量を算出する算出部と、前記触媒の酸素貯蔵量に基づいて、前記触媒が劣化しているか否か判定する判定部と、を具備し、前記燃料噴射量が前記第１の量であることに対応して、前記空燃比センサの出力値は第１の値となり、前記燃料噴射量が前記第２の量であることに対応して、前記空燃比センサの出力値は第２の値となり、前記学習部は、前記空燃比センサの出力値が前記第１の値と前記第２の値との間で変化する際の前記出力値の傾きに基づいて前記空燃比センサの応答性を学習する、または前記空燃比センサの出力値が前記第１の値と前記第２の値との間で変化する時間に基づいて前記空燃比センサの応答性を学習する、内燃機関の触媒劣化検出装置によって達成できる。
The above object is to provide an exhaust gas monitoring system comprising: an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the air-fuel ratio sensor outputting an output value according to an air-fuel ratio; a learning unit configured to learn a responsiveness of the air-fuel ratio sensor based on an output value of the air-fuel ratio sensor when the air-fuel ratio changes by changing an amount of fuel injection of the internal combustion engine between a first amount and a second amount; a calculation unit configured to correct the output value of the air-fuel ratio sensor based on the learning, and to calculate an oxygen storage amount of a catalyst provided in the exhaust passage based on the corrected output value; and a determination unit configured to determine whether or not the catalyst has deteriorated based on the oxygen storage amount of the catalyst, This can be achieved by a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine, in which the output value of the air-fuel ratio sensor becomes a first value in response to the fuel injection amount being the first amount, and the output value of the air-fuel ratio sensor becomes a second value in response to the fuel injection amount being the second amount, and the learning unit learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor based on a slope of the output value when the output value of the air-fuel ratio sensor changes between the first value and the second value, or learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor based on a time it takes for the output value of the air-fuel ratio sensor to change between the first value and the second value .

減速感の確保が可能な内燃機関の触媒劣化検出装置を提供できる。 It is possible to provide a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine that ensures a sense of deceleration.

図１はエンジンシステムを例示する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an engine system. 図２は触媒の酸素貯蔵量と排気中のエミッションとの関係を例示する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the relationship between the amount of oxygen stored in the catalyst and emissions in the exhaust gas. 図３はタイムチャートを例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a time chart. 図４はタイムチャートを例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a time chart. 図５はＥＣＵが行う処理を例示するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating the process performed by the ECU. 図６は変形例におけるタイムチャートを例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a time chart in the modified example. 図７は第２実施形態におけるタイムチャートを例示する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a time chart in the second embodiment. 図８はＥＣＵが実行する処理を例示するフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating the process executed by the ECU.

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関の触媒劣化検出装置について説明する。図１はエンジンシステム１００を例示する模式図である。エンジンシステム１００は、内燃機関１０、空燃比センサ２０、触媒２２、酸素センサ２４、およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を有する。内燃機関１０はガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジンでもよい。 First Embodiment
Hereinafter, a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a schematic diagram illustrating an engine system 100. The engine system 100 has an internal combustion engine 10, an air-fuel ratio sensor 20, a catalyst 22, an oxygen sensor 24, and an ECU (Electronic Control Unit) 50. The internal combustion engine 10 may be a gasoline engine or a diesel engine.

図１に示すように、内燃機関１０はシリンダブロック４０、シリンダヘッド４１、燃料噴射弁４２、ピストン４４、クランクシャフト４６、吸気バルブ４７、排気バルブ４８および点火プラグ４９を有する。 As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 has a cylinder block 40, a cylinder head 41, a fuel injector 42, a piston 44, a crankshaft 46, an intake valve 47, an exhaust valve 48, and a spark plug 49.

シリンダブロック４０にはウォータジャケット４０ａおよびクランク角センサ２５が設けられている。ウォータジャケット４０ａは冷却水を貯留する。シリンダブロック４０内にクランクシャフト４６が収納されている。コンロッド４５の一端はピストン４４に連結され、他端はクランクシャフト４６に連結されている。シリンダブロック４０、シリンダヘッド４１およびピストン４４によって、燃焼室４３が区画される。クランク角センサ２５はクランクシャフト４６の回転角を検出する。 The cylinder block 40 is provided with a water jacket 40a and a crank angle sensor 25. The water jacket 40a stores cooling water. A crankshaft 46 is housed within the cylinder block 40. One end of a connecting rod 45 is connected to a piston 44, and the other end is connected to the crankshaft 46. A combustion chamber 43 is defined by the cylinder block 40, the cylinder head 41, and the piston 44. The crank angle sensor 25 detects the rotation angle of the crankshaft 46.

シリンダヘッド４１はシリンダブロック４０の上に取り付けられている。シリンダヘッド４１に、吸気バルブ４７、排気バルブ４８、燃料噴射弁４２および点火プラグ４９が設けられている。燃料噴射弁４２は筒内噴射を行う。燃料噴射弁４２は、吸気通路１２に設けられ、ポート噴射を行ってもよい。 The cylinder head 41 is mounted on top of the cylinder block 40. The cylinder head 41 is provided with an intake valve 47, an exhaust valve 48, a fuel injection valve 42, and an ignition plug 49. The fuel injection valve 42 performs in-cylinder injection. The fuel injection valve 42 is provided in the intake passage 12, and may also perform port injection.

シリンダヘッド４１に吸気通路１２および排気通路１４が接続されている。吸気通路１２には上流側から順に、エアクリーナ１５、エアフローメータ１６およびスロットルバルブ１８が設けられている。エアクリーナ１５は、吸気通路１２内の空気から塵芥などを取り除き、空気を浄化する。エアフローメータ１６は吸気通路１２内の空気の流量を検出する。スロットルバルブ１８は空気の流量を調整する。スロットルバルブ１８の開度が大きくなるほど、空気の流量は増加する。スロットルバルブ１８の開度が小さくなるほど、空気の流量は減少する。 The intake passage 12 and exhaust passage 14 are connected to the cylinder head 41. In the intake passage 12, an air cleaner 15, an air flow meter 16, and a throttle valve 18 are provided in order from the upstream side. The air cleaner 15 removes dust and other particles from the air in the intake passage 12 to purify the air. The air flow meter 16 detects the flow rate of air in the intake passage 12. The throttle valve 18 adjusts the flow rate of air. The larger the opening of the throttle valve 18, the greater the air flow rate. The smaller the opening of the throttle valve 18, the smaller the air flow rate.

排気通路１４には、上流側から順に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ２０、触媒２２、および酸素センサ２４（Ｏ_２センサ）が設けられている。空燃比センサ２０は、例えば空燃比をリニアに検出し、空燃比に応じた電気信号を出力する。触媒２２は例えば三元触媒であり、セリア（ＣｅＯ_２）などを含む。 In the exhaust passage 14, an air-fuel ratio (A/F) sensor 20, a catalyst 22, and an oxygen sensor 24 ( _O2 sensor) are provided in this order from the upstream side. The air-fuel ratio sensor 20 detects, for example, the air-fuel ratio linearly and outputs an electric signal according to the air-fuel ratio. The catalyst 22 is, for example, a three-way catalyst, and contains ceria ( _CeO2 ) or the like.

酸素センサ２４は、例えばジルコニア素子を用いたセンサであり、空燃比を検出する。酸素センサ２４は、理論空燃比（１４．７）の前後で電気信号（電圧）を切り替える。例えば、酸素センサ２４の出力する電圧は、理論空燃比より高い空燃比（リーン）では高く、理論空燃比より低い空燃比（リッチ）では低い。触媒２２の下流側には、酸素センサ２４に代えて、空燃比センサを設けてもよい。 The oxygen sensor 24 is, for example, a sensor that uses a zirconia element, and detects the air-fuel ratio. The oxygen sensor 24 switches the electrical signal (voltage) around the theoretical air-fuel ratio (14.7). For example, the voltage output by the oxygen sensor 24 is high at an air-fuel ratio higher than the theoretical air-fuel ratio (lean) and is low at an air-fuel ratio lower than the theoretical air-fuel ratio (rich). An air-fuel ratio sensor may be provided downstream of the catalyst 22 instead of the oxygen sensor 24.

図１の例では、１つの排気通路１４に１つの触媒２２を設け、触媒２２の上流側に空燃比センサ２０が設けられ、下流側に酸素センサ２４が設けられる。例えば内燃機関１０の気筒の数に対応して、複数に分岐した排気通路１４を内燃機関１０に設けることがある。排気通路１４のうち、分岐した部分のそれぞれに、空燃比センサ２０、触媒２２および酸素センサ２４を設けてもよい。また、排気通路１４のうち、分岐した通路が１つまたは２つの通路などに合流した部分に、空燃比センサ２０、触媒２２および酸素センサ２４を設けてもよい。 In the example of FIG. 1, one catalyst 22 is provided in one exhaust passage 14, an air-fuel ratio sensor 20 is provided upstream of the catalyst 22, and an oxygen sensor 24 is provided downstream. For example, the internal combustion engine 10 may be provided with multiple branched exhaust passages 14 corresponding to the number of cylinders of the internal combustion engine 10. The air-fuel ratio sensor 20, catalyst 22, and oxygen sensor 24 may be provided in each of the branched portions of the exhaust passage 14. Also, the air-fuel ratio sensor 20, catalyst 22, and oxygen sensor 24 may be provided in a portion of the exhaust passage 14 where the branched passages merge into one or two passages, etc.

吸気通路１２内の空気は、吸気バルブ４７の開弁に応じて燃焼室４３に導入される。燃料噴射弁４２は燃焼室４３内に燃料を噴射する。燃焼室４３内で、燃料と空気との混合気が生成される。点火プラグ４９は混合気に点火する。混合気の燃焼によってピストン４４は下方向に移動する。ピストン４４からクランクシャフト４６に動力が伝達され、クランクシャフト４６は回転する。クランクシャフト４６の回転および混合気の燃焼によってピストン４４は上下に往復運動する。排気バルブ４８が開弁すると、燃焼後の排気は排気通路１４に排出され、触媒２２で浄化され、車両の外に排出される。 Air in the intake passage 12 is introduced into the combustion chamber 43 in response to the opening of the intake valve 47. The fuel injection valve 42 injects fuel into the combustion chamber 43. A mixture of fuel and air is generated in the combustion chamber 43. The spark plug 49 ignites the mixture. The combustion of the mixture moves the piston 44 downward. Power is transmitted from the piston 44 to the crankshaft 46, which rotates. The rotation of the crankshaft 46 and the combustion of the mixture cause the piston 44 to reciprocate up and down. When the exhaust valve 48 opens, the exhaust gas after combustion is discharged into the exhaust passage 14, purified by the catalyst 22, and discharged outside the vehicle.

触媒２２は酸素を吸蔵および放出する機能を有する。混合気の空燃比がリーンの場合、触媒２２は排気中の酸素を吸着し、保持する。排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が還元される。空燃比がリッチの場合、触媒２２は保持した酸素を排気中に放出する。排気中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）などが酸化される。 The catalyst 22 has the function of storing and releasing oxygen. When the air-fuel ratio of the mixture is lean, the catalyst 22 adsorbs and retains the oxygen in the exhaust. Nitrogen oxides (NOx) in the exhaust are reduced. When the air-fuel ratio is rich, the catalyst 22 releases the retained oxygen into the exhaust. Carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), etc. in the exhaust are oxidized.

触媒２２が劣化することで、触媒２２の酸素貯蔵能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）が低下する。触媒２２が保持する酸素の量が低下することで、ＮＯｘを十分に浄化することが困難である。また、触媒２２が放出する酸素の量も低下する。このため、ＣＯなどを十分に浄化することが困難である。そこで、触媒２２のＯＳＣに基づいて、触媒２２の劣化を判定する。 When the catalyst 22 deteriorates, the oxygen storage capacity (OSC) of the catalyst 22 decreases. As the amount of oxygen held by the catalyst 22 decreases, it becomes difficult to sufficiently purify NOx. In addition, the amount of oxygen released by the catalyst 22 also decreases. As a result, it becomes difficult to sufficiently purify CO and the like. Therefore, the deterioration of the catalyst 22 is judged based on the OSC of the catalyst 22.

図２は触媒２２の酸素貯蔵量と排気中のエミッションとの関係を例示する模式図である。横軸は、触媒２２の酸素貯蔵量の最大値Ｃｍａｘを示す。右側の縦軸は、排気中の非メタン炭化水素（ＮＨＭＣ：Non-Methane Hydrocarbons）の量を示す。左側の縦軸は、排気中のＮＯｘの量を示す。 Figure 2 is a schematic diagram illustrating the relationship between the amount of oxygen stored in the catalyst 22 and emissions in the exhaust. The horizontal axis indicates the maximum value Cmax of the amount of oxygen stored in the catalyst 22. The vertical axis on the right indicates the amount of non-methane hydrocarbons (NHMC) in the exhaust. The vertical axis on the left indicates the amount of NOx in the exhaust.

図２中に曲線で示すＣｍａｘが大きいほど、排気中のＮＭＨＣおよびＮＯｘは低下する。触媒２２により排気が浄化されるためである。一方、Ｃｍａｘが低下するほど、排気中のＮＭＨＣおよびＮＯｘは増加する。触媒２２が劣化し、排気が十分に浄化されないためである。Ｃｔｈは酸素貯蔵量の閾値である。酸素貯蔵量の最大値Ｃｍａｘが閾値Ｃｔｈ以下になった場合、触媒２２は劣化していると判定される。 The larger Cmax shown by the curve in Figure 2 is, the lower the NMHC and NOx in the exhaust. This is because the exhaust is purified by the catalyst 22. On the other hand, the lower Cmax is, the higher the NMHC and NOx in the exhaust. This is because the catalyst 22 deteriorates and the exhaust is not sufficiently purified. Cth is the threshold value for the amount of oxygen stored. When the maximum value Cmax of the amount of oxygen stored falls below the threshold Cth, the catalyst 22 is determined to be deteriorated.

ＥＣＵ５０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置を備え、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。 The ECU 50 is equipped with a central processing unit (CPU), random access memory (RAM), read-only memory (ROM), and other storage devices, and performs various controls by executing programs stored in the ROM and storage devices.

ＥＣＵ５０は、エアフローメータ１６が検出する空気の流量、クランク角センサ２５が検出するクランクシャフト４６の回転角を取得する。ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁４２からの燃料噴射量、点火プラグ４９による点火時期、スロットルバルブ１８の開度を制御する。ＥＣＵ５０には、空燃比センサ２０および酸素センサ２４から電気信号が入力される。ＥＣＵ５０は空燃比センサ２０から入力される電気信号に基づき、内燃機関１０の空燃比を取得する。 The ECU 50 acquires the air flow rate detected by the air flow meter 16 and the rotation angle of the crankshaft 46 detected by the crank angle sensor 25. The ECU 50 controls the amount of fuel injected from the fuel injection valve 42, the ignition timing of the spark plug 49, and the opening of the throttle valve 18. The ECU 50 receives electrical signals from the air-fuel ratio sensor 20 and the oxygen sensor 24. The ECU 50 acquires the air-fuel ratio of the internal combustion engine 10 based on the electrical signal input from the air-fuel ratio sensor 20.

ＥＣＵ５０は、燃料噴射量を増減させることで、空燃比を制御する。ＥＣＵ５０は、酸素センサ２４の出力値（電圧）に応じて、空燃比をリッチとリーンとの間で切り替える。ＥＣＵ５０は、燃料噴射量を変化させた際の空燃比センサ２０の応答性を学習する学習部として機能する。ＥＣＵ５０は、空燃比をリッチおよびリーンにした際の空燃比センサ２０の出力値から、触媒２２の酸素貯蔵量の最大値Ｃｍａｘを算出する算出部として機能する。ＥＣＵ５０は、Ｃｍａｘを図２の閾値Ｃｔｈと比較することで、触媒２２が劣化しているか否か判定する判定部として機能する。 The ECU 50 controls the air-fuel ratio by increasing or decreasing the amount of fuel injection. The ECU 50 switches the air-fuel ratio between rich and lean depending on the output value (voltage) of the oxygen sensor 24. The ECU 50 functions as a learning unit that learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 when the amount of fuel injection is changed. The ECU 50 functions as a calculation unit that calculates the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 22 from the output value of the air-fuel ratio sensor 20 when the air-fuel ratio is made rich and lean. The ECU 50 functions as a determination unit that determines whether the catalyst 22 has deteriorated by comparing Cmax with the threshold value Cth in FIG. 2.

図３はタイムチャートを例示する図であり、ＥＣＵ５０が空燃比を制御し、Ｃｍａｘを算出する例を示す。図３は上から順に、空燃比（Ａ／Ｆ）、酸素センサ２４の出力電圧、および触媒２２の酸素吸蔵量（ＯＳＡ：Oxygen Storage Amount）を表す。 Figure 3 is a diagram illustrating a time chart, showing an example in which the ECU 50 controls the air-fuel ratio and calculates Cmax. From the top, Figure 3 shows the air-fuel ratio (A/F), the output voltage of the oxygen sensor 24, and the oxygen storage amount (OSA) of the catalyst 22.

図３の上段は空燃比のタイムチャートである。破線は、ＥＣＵ５０が定める空燃比の目標値（目標Ａ／Ｆ）である。折れ線は、空燃比センサ２０に応答の遅れが少ない場合の空燃比（実Ａ／Ｆ）であり、例えば空燃比センサ２０の製造時にあらかじめ測定しておく。実線は、車両に搭載される空燃比センサ２０が検出する空燃比（Ａ／Ｆ出力値）である。 The upper part of Figure 3 is a time chart of the air-fuel ratio. The dashed line is the target value of the air-fuel ratio (target A/F) set by the ECU 50. The broken line is the air-fuel ratio (actual A/F) when there is little response delay in the air-fuel ratio sensor 20, which is measured in advance, for example, when the air-fuel ratio sensor 20 is manufactured. The solid line is the air-fuel ratio (A/F output value) detected by the air-fuel ratio sensor 20 installed in the vehicle.

図３の中段に示すように、酸素センサ２４の出力電圧は、約０Ｖと約１Ｖとの間で切り替わる。空燃比がリーンの場合、触媒２２は排気中の酸素を吸蔵するため、排気中の酸素濃度が低下する。酸素センサ２４の出力電圧は、リーンの場合よりも高く、およそ１Ｖである。触媒２２のＯＳＣが限界になると、酸素が触媒２２に吸蔵されずに排気中に残るため、排気中の酸素濃度が上昇する。酸素センサ２４の出力電圧は１Ｖから低下する。酸素センサ２４の出力電圧の変化に応じて、ＥＣＵ５０は目標Ａ／Ｆをリーンからリッチに切り替える。 As shown in the middle of Figure 3, the output voltage of the oxygen sensor 24 switches between approximately 0V and approximately 1V. When the air-fuel ratio is lean, the catalyst 22 stores oxygen in the exhaust, causing the oxygen concentration in the exhaust to decrease. The output voltage of the oxygen sensor 24 is higher than when the air-fuel ratio is lean, at approximately 1V. When the OSC of the catalyst 22 reaches its limit, oxygen is not stored in the catalyst 22 and remains in the exhaust, causing the oxygen concentration in the exhaust to increase. The output voltage of the oxygen sensor 24 drops from 1V. In response to the change in the output voltage of the oxygen sensor 24, the ECU 50 switches the target A/F from lean to rich.

空燃比がリッチの場合、触媒２２は排気に酸素を放出するため、排気中の酸素濃度が上昇する。酸素センサ２４の出力電圧は、およそ０Ｖである。触媒２２のＯＳＣが限界になると、触媒２２から放出される酸素の量が減少する。排気中の酸素濃度が低下し、酸素センサ２４の出力電圧は上昇する。酸素センサ２４の出力電圧の変化に応じて、ＥＣＵ５０は、目標Ａ／Ｆをリッチからリーンに切り替える。ＥＣＵ５０は、目標Ａ／Ｆに応じて燃料噴射量を制御し、空燃比を目標Ａ／Ｆに調整する。 When the air-fuel ratio is rich, the catalyst 22 releases oxygen into the exhaust, causing the oxygen concentration in the exhaust to rise. The output voltage of the oxygen sensor 24 is approximately 0V. When the OSC of the catalyst 22 reaches its limit, the amount of oxygen released from the catalyst 22 decreases. The oxygen concentration in the exhaust decreases, and the output voltage of the oxygen sensor 24 increases. In response to the change in the output voltage of the oxygen sensor 24, the ECU 50 switches the target A/F from rich to lean. The ECU 50 controls the amount of fuel injection in accordance with the target A/F, and adjusts the air-fuel ratio to the target A/F.

図３の下段は、触媒２２の酸素吸蔵量（ＯＳＡ）を模式的に示す。空燃比がリーンならば、触媒２２は酸素を吸蔵するため、酸素吸蔵量は増加する。空燃比がリッチならば、触媒２２は酸素を放出するため、酸素吸蔵量は減少する。 The lower part of Figure 3 shows a schematic diagram of the oxygen storage amount (OSA) of the catalyst 22. If the air-fuel ratio is lean, the catalyst 22 stores oxygen, and the oxygen storage amount increases. If the air-fuel ratio is rich, the catalyst 22 releases oxygen, and the oxygen storage amount decreases.

ＥＣＵ５０は、次式を用いて酸素吸蔵量（ＯＳＡ）を算出する。
ＯＳＡ＝０．２３×ΔＡ／Ｆ×燃料噴射量（１）
ΔＡ／Ｆは、空燃比センサ２０により検出される空燃比とストイキオメトリの空燃比との差である。０．２３は空気中での酸素の質量割合である。 The ECU 50 calculates the oxygen storage amount (OSA) using the following formula.
OSA=0.23×ΔA/F×fuel injection amount (1)
ΔA/F is the difference between the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 20 and the stoichiometric air-fuel ratio, and 0.23 is the mass fraction of oxygen in air.

ＥＣＵ５０は、図３のＰ１などリーン期間中のＯＳＡを積算することで、触媒２２の酸素吸蔵量Ｘ１を算出する。ＥＣＵ５０は、図３のＰ２などリッチ期間中のＯＳＡを積算することで、触媒２２の酸素放出量Ｘ２を算出する。 The ECU 50 calculates the amount of oxygen stored in the catalyst 22, X1, by integrating the OSA during a lean period, such as P1 in FIG. 3. The ECU 50 calculates the amount of oxygen released from the catalyst 22, X2, by integrating the OSA during a rich period, such as P2 in FIG. 3.

ＥＣＵ５０は、酸素吸蔵量Ｘ１と酸素放出量Ｘ２との平均値として、酸素貯蔵量の最大値Ｃｍａｘを算出する。すなわちＣｍａｘは次式で表される。
Ｃｍａｘ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２（２） The ECU 50 calculates the maximum oxygen storage amount Cmax as the average value of the oxygen storage amount X1 and the oxygen release amount X2. That is, Cmax is expressed by the following formula.
Cmax=(X1+X2)/2 (2)

先述のように、算出されたＣｍａｘと図２の閾値Ｃｔｈとを比較することで、触媒２２の異常を検出する。しかし、図３の上段に実線で示すように、Ａ／Ｆ出力値は、目標Ａ／Ｆおよび実Ａ／Ｆに対して遅延する。 As mentioned above, an abnormality in the catalyst 22 is detected by comparing the calculated Cmax with the threshold Cth in FIG. 2. However, as shown by the solid line in the upper part of FIG. 3, the A/F output value lags behind the target A/F and actual A/F.

触媒２２のＯＳＡは上記の式（１）で算出される。空燃比センサ２０の応答の遅れにより、応答遅れがない場合に比べて、式（１）中のΔＡ／Ｆが小さな値となり、ＯＳＡも小さくなる。式（２）で算出されるＣｍａｘも小さくなる。Ｃｍａｘが小さくなることで、図２の閾値Ｃｔｈ未満となることがある。触媒２２が異常と判定される。例えば、触媒２２が十分な浄化能力を有しているにもかかわらず、空燃比センサ２０の応答の遅れにより、Ｃｍａｘが閾値Ｃｔｈ未満になり、異常と判定される恐れもある。本実施形態では、空燃比センサ２０の応答性を学習することで、触媒２２の異常の判定を精度よく行う。 The OSA of the catalyst 22 is calculated by the above formula (1). Due to the response delay of the air-fuel ratio sensor 20, ΔA/F in formula (1) becomes a smaller value than when there is no response delay, and the OSA also becomes smaller. Cmax calculated by formula (2) also becomes smaller. As Cmax becomes smaller, it may become smaller than the threshold value Cth in FIG. 2. The catalyst 22 is determined to be abnormal. For example, even if the catalyst 22 has sufficient purification capacity, Cmax may become smaller than the threshold value Cth due to the response delay of the air-fuel ratio sensor 20, and it may be determined to be abnormal. In this embodiment, the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 is learned, so that the abnormality of the catalyst 22 is accurately determined.

図４はタイムチャートを例示する図であり、空燃比センサ２０の応答性の学習を含む例である。上から順に、基本燃料噴射量、目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）とそれに対応する燃料噴射量、および空燃比センサ２０の出力値（Ａ／Ｆ出力値）を示す。期間Ｐ４では空燃比のフィードバック制御が行われる。期間Ｐ３は期間Ｐ４の直前に位置し、空燃比センサ２０の応答性の学習が行われる。 Figure 4 is a diagram illustrating a time chart, and is an example including learning of the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20. From the top, it shows the basic fuel injection amount, the target air-fuel ratio (target A/F) and the corresponding fuel injection amount, and the output value (A/F output value) of the air-fuel ratio sensor 20. In period P4, feedback control of the air-fuel ratio is performed. Period P3 is located immediately before period P4, and learning of the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 is performed.

期間Ｐ３において、ＥＣＵ５０は、目標Ａ／Ｆは定めずに、基本燃料噴射量をＦ１とＦ２との間で変化させることで、空燃比を強制的に変化させる。Ｆ１は例えば空燃比１４．１に対応する。Ｆ２は例えば空燃比１５．１に対応し、Ｆ１より小さい。基本燃料噴射量がＦ１からＦ２に変化することに応じて、Ａ／Ｆ出力値は１４．１から１５．１に変化する。空燃比センサ２０の応答性の遅れにより、Ａ／Ｆ出力値が１４．１から１５．１に近づくまで時間Ｔ１かかる。Ａ／Ｆ出力値は時間Ｔ２の間１５．１付近の値であり、１５．１で飽和する。 In period P3, the ECU 50 does not set a target A/F, but forcibly changes the air-fuel ratio by changing the basic fuel injection amount between F1 and F2. F1 corresponds to an air-fuel ratio of 14.1, for example. F2 corresponds to an air-fuel ratio of 15.1, for example, and is smaller than F1. As the basic fuel injection amount changes from F1 to F2, the A/F output value changes from 14.1 to 15.1. Due to a delay in the response of the air-fuel ratio sensor 20, it takes time T1 for the A/F output value to approach 15.1 from 14.1. The A/F output value is close to 15.1 for time T2, and saturates at 15.1.

基本燃料噴射量がＦ２からＦ１に変化することに応じて、Ａ／Ｆ出力値は１５．１から１４．１に変化する。空燃比センサ２０の応答性の遅れにより、Ａ／Ｆ出力値が１５．１から１４．１に近づくまで時間Ｔ３かかる。Ａ／Ｆ出力値は時間Ｔ４の間１４．１付近の値であり、１４．１で飽和する。ＥＣＵ５０は、期間Ｐ３内で、基本燃料噴射量のＦ１からＦ２への切り替え、およびＦ２からＦ１への切り替えを例えば２回行い、空燃比センサ２０の応答性を学習する。具体的には、ＥＣＵ５０はＡ／Ｆ出力値が目標の値（例えば１５．１および１４．１）に達するまでの時間（Ｔ１およびＴ２）、目標の値に達するまでのＡ／Ｆ出力値の変化率（傾き）などを取得する。 As the basic fuel injection amount changes from F2 to F1, the A/F output value changes from 15.1 to 14.1. Due to a delay in the response of the air-fuel ratio sensor 20, it takes time T3 for the A/F output value to approach 14.1 from 15.1. The A/F output value is close to 14.1 for time T4 and saturates at 14.1. The ECU 50 switches the basic fuel injection amount from F1 to F2 and from F2 to F1, for example, twice, within the period P3, to learn the response of the air-fuel ratio sensor 20. Specifically, the ECU 50 acquires the time (T1 and T2) until the A/F output value reaches a target value (for example, 15.1 and 14.1), the rate of change (slope) of the A/F output value until it reaches the target value, etc.

期間Ｐ３後の期間Ｐ４において、ＥＣＵ５０は、目標Ａ／Ｆを例えば１４．１と１５．１との間で変化させ、燃料噴射量を目標Ａ／Ｆに対応する大きさとすることで、空燃比のフィードバック制御を行う。燃料噴射量はＦ３とＦ４との間で変化する。Ｆ３は空燃比１４．１に対応する燃料噴射量である。Ｆ４は空燃比１５．１に対応する燃料噴射量であり、Ｆ３より小さい。Ａ／Ｆ出力値は、目標Ａ／Ｆからは遅延して変化する。ＥＣＵ５０は、期間Ｐ４において、１４．１から１５．１への空燃比の変化、および１５．１から１４．１への空燃比の変化を２回行う。 In period P4 after period P3, the ECU 50 performs feedback control of the air-fuel ratio by changing the target A/F, for example, between 14.1 and 15.1, and setting the fuel injection amount to a value corresponding to the target A/F. The fuel injection amount changes between F3 and F4. F3 is the fuel injection amount corresponding to an air-fuel ratio of 14.1. F4 is the fuel injection amount corresponding to an air-fuel ratio of 15.1 and is smaller than F3. The A/F output value changes with a delay from the target A/F. In period P4, the ECU 50 changes the air-fuel ratio twice: from 14.1 to 15.1, and from 15.1 to 14.1.

ＥＣＵ５０は、学習に基づいてＡ／Ｆ出力値を補正する。一例としては、図４中の時間Ｔ５およびＴ７のように、Ａ／Ｆ出力値の変化が大きい部分を無視し、時間Ｔ６およびＴ８のようにＡ／Ｆ出力値のうち目標値付近の値だけを使う。別の例としては、Ａ／Ｆ出力値の変化が大きい時間における実Ａ／Ｆ（図３の上段の折れ線）の傾きを取得し、当該傾きから算出した値を、時間Ｔ５およびＴ７内のＡ／Ｆ出力値の代わりとして用いる。さらに別の例としては、Ａ／Ｆ出力値が目標の値に到達するまでの時間（例えばＴ１）を把握し、当該時間に対応する実Ａ／Ｆの値をＡ／Ｆ出力値に代える。補正後のＡ／Ｆ出力値を用いるとΔＡ／Ｆが大きくなる。
The ECU 50 corrects the A/F output value based on the learning. As an example, the part where the A/F output value changes greatly, such as at times T5 and T7 in FIG. 4 , is ignored, and only the value of the A/F output value near the target value, such as at times T6 and T8, is used. As another example, the slope of the actual A/F (the broken line in the upper part of FIG. 3) during the time when the A/F output value changes greatly is obtained, and a value calculated from the slope is used as a substitute for the A/F output value during times T5 and T7. As yet another example, the time (e.g., T1) until the A/F output value reaches the target value is grasped, and the actual A/F value corresponding to that time is substituted for the A/F output value. When the corrected A/F output value is used, ΔA/F becomes large.

図５はＥＣＵ５０が行う処理を例示するフローチャートである。ＥＣＵ５０は、燃料噴射量を例えば図４のＦ１とＦ２との間で変化させる（ステップＳ１０、図４の期間Ｐ３）。ＥＣＵ５０は、空燃比センサ２０の応答性を学習する（ステップＳ１２）。 Figure 5 is a flow chart illustrating the process performed by the ECU 50. The ECU 50 changes the fuel injection amount, for example, between F1 and F2 in Figure 4 (step S10, period P3 in Figure 4). The ECU 50 learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 (step S12).

ＥＣＵ５０は、目標Ａ／Ｆを例えば図４のように１４．１と１５．１とに定め、目標Ａ／Ｆが実現されるように燃料噴射量を制御する（ステップＳ１４、図４の期間Ｐ４）。ＥＣＵ５０は、式（１）を用いてＯＳＡを算出し、式（２）を用いて酸素貯蔵量の最大値Ｃｍａｘを算出する（ステップＳ１６）。このとき、空燃比センサ２０の応答性の学習に基づいて、Ａ／Ｆ出力値を補正し、補正後の値を式（１）に代入し、ＯＳＡを算出する。ＥＣＵ５０は、ＯＳＡの積算をすることで酸素吸蔵量Ｘ１および酸素放出量Ｘ２を算出し、式（２）を用いてＣｍａｘを算出する。空燃比センサ２０の応答性を学習し、Ａ／Ｆ出力値を補正することで、Ｃｍａｘの精度を高めることができる。 The ECU 50 sets the target A/F to, for example, 14.1 and 15.1 as shown in FIG. 4, and controls the fuel injection amount so that the target A/F is achieved (step S14, period P4 in FIG. 4). The ECU 50 calculates the OSA using equation (1) and calculates the maximum oxygen storage amount Cmax using equation (2) (step S16). At this time, the A/F output value is corrected based on learning the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20, and the corrected value is substituted into equation (1) to calculate the OSA. The ECU 50 calculates the oxygen storage amount X1 and the oxygen release amount X2 by integrating the OSA, and calculates Cmax using equation (2). By learning the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 and correcting the A/F output value, the accuracy of Cmax can be improved.

ＥＣＵ５０は、Ｃｍａｘが閾値Ｃｔｈ未満であるか否か判定する（ステップＳ１８）。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ５０は触媒２２が異常であると判定する（ステップＳ２０）。否定判定（Ｎｏ）の場合、ＥＣＵ５０は触媒２２が正常であると判定する（ステップＳ２２）。以上で処理は終了する。 The ECU 50 determines whether Cmax is less than the threshold value Cth (step S18). If the determination is positive (Yes), the ECU 50 determines that the catalyst 22 is abnormal (step S20). If the determination is negative (No), the ECU 50 determines that the catalyst 22 is normal (step S22). This ends the process.

第１実施形態によれば、ＥＣＵ５０は、燃料噴射量を変化させた際の空燃比センサ２０の応答性を学習する。ＥＣＵ５０は、学習に基づいて空燃比センサ２０の出力値を補正する。ＥＣＵ５０は、補正後の値を用いてＯＳＡおよびＣｍａｘを算出する。出力値を補正することで、補正前に比べ、式（１）中のΔＡ／Ｆの絶対値が大きくなりやすい。ＯＳＡも大きな値となり、ＯＳＡの積算から得られるＸ１およびＸ２の絶対値が大きくなる。補正しない場合のＣｍａｘに比べ、補正後のＣｍａｘが大きくなる。言い換えれば、図２においてＣｍａｘが右側にシフトする。したがって、Ｃｍａｘが閾値Ｃｔｈ以上になり、触媒２２が正常と判定されやすい（図５のステップＳ２２）。浄化能力を有する触媒２２が、誤って異常と判定されることが抑制される。触媒２２が劣化しているか否かを精度高く判定することが可能である。 According to the first embodiment, the ECU 50 learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 when the fuel injection amount is changed. The ECU 50 corrects the output value of the air-fuel ratio sensor 20 based on the learning. The ECU 50 calculates OSA and Cmax using the corrected value. By correcting the output value, the absolute value of ΔA/F in formula (1) is likely to be larger than before the correction. The OSA also becomes a large value, and the absolute values of X1 and X2 obtained from the integration of the OSA become larger. Compared to Cmax without correction, Cmax after correction becomes larger. In other words, Cmax shifts to the right in FIG. 2. Therefore, Cmax becomes equal to or larger than the threshold value Cth, and the catalyst 22 is likely to be determined to be normal (step S22 in FIG. 5). The catalyst 22 having purification ability is prevented from being erroneously determined to be abnormal. It is possible to accurately determine whether the catalyst 22 is deteriorated.

図４の期間Ｐ３において、ＥＣＵ５０は、目標Ａ／Ｆを定めずに基本燃料噴射量を変化させる。空燃比のフィードバック制御の影響を抑制し、燃料噴射量の変化に対する空燃比センサ２０の応答性を学習することができる。期間Ｐ４において、ＥＣＵ５０は目標Ａ／Ｆを定め、空燃比をフィードバック制御し、燃料噴射量をＦ３およびＦ４とする。ＥＣＵ５０は、空燃比のフィードバック制御中に、触媒２２が異常であるか否かを判定する。期間Ｐ４の直前の期間Ｐ３に応答性を学習することで、触媒２２の異常判定の精度が向上する。 In period P3 in FIG. 4, the ECU 50 changes the basic fuel injection amount without setting a target A/F. This suppresses the effects of feedback control of the air-fuel ratio, and allows learning of the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 to changes in the fuel injection amount. In period P4, the ECU 50 sets a target A/F, feedback controls the air-fuel ratio, and sets the fuel injection amount to F3 and F4. During feedback control of the air-fuel ratio, the ECU 50 determines whether the catalyst 22 is abnormal. By learning the responsiveness in period P3 immediately before period P4, the accuracy of determining whether the catalyst 22 is abnormal is improved.

図４の期間Ｐ３では、基本燃料噴射量のＦ１とＦ２との間での切り替えが複数回行われる。ＥＣＵ５０が複数回の切り替えの全てで空燃比センサ２０の応答性を学習することで、異常判定の精度が向上する。１回の切り替えから応答性を学習してもよい。 During period P3 in FIG. 4, the basic fuel injection amount is switched between F1 and F2 multiple times. The ECU 50 learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 from all of the multiple switches, thereby improving the accuracy of abnormality determination. The responsiveness may also be learned from a single switch.

図４の期間Ｐ４では、燃料噴射量のＦ３とＦ４との間での切り替えが複数回行われる。ＥＣＵ５０は、複数回の切り替えの両方でＣｍａｘを算出してもよいし、複数回の切り替えのうち１回でＣｍａｘを算出してもよい。例えば、燃料噴射量の切り替えを複数回行い、切り替えごとのＣｍａｘの平均値と閾値Ｃｔｈとを比較してもよい。異常判定の精度が向上する。 In period P4 in FIG. 4, the fuel injection amount is switched between F3 and F4 multiple times. The ECU 50 may calculate Cmax for both of the multiple switches, or may calculate Cmax for one of the multiple switches. For example, the fuel injection amount may be switched multiple times, and the average value of Cmax for each switch may be compared with the threshold value Cth. This improves the accuracy of abnormality determination.

期間Ｐ３における基本燃料噴射量Ｆ１は空燃比１４．１に対応する大きさでもよいし、他の大きさでもよい。基本燃料噴射量Ｆ２は空燃比１５．１に対応する大きさでもよいし、他の大きさでもよい。期間Ｐ４における目標Ａ／Ｆは１４．１および１５．１でもよいし、これら以外の値でもよい。 The basic fuel injection amount F1 during period P3 may be a value corresponding to an air-fuel ratio of 14.1, or may be another value. The basic fuel injection amount F2 may be a value corresponding to an air-fuel ratio of 15.1, or may be another value. The target A/F during period P4 may be 14.1 and 15.1, or may be a value other than these.

（変形例）
図６は変形例におけるタイムチャートを例示する図である。図６では、図４に加えて、フューエルカットフラグ（Ｆ／Ｃフラグ）のタイムチャートが最上段に示されている。応答性を学習するための期間Ｐ３において、ＥＣＵ５０はＦ／Ｃフラグのオンとオフを例えば４回切り替える。基本燃料噴射量Ｆ２は、Ｆ／Ｃフラグがオンのときの燃料噴射量であり、例えば０である。ＥＣＵ５０は、変形例においても図５の処理を行う。図５のステップＳ１４において、ＥＣＵ５０は、Ｆ／Ｃフラグをオンとオフとの間で切り替えた際の、空燃比センサ２０の応答性を学習する。 (Modification)
FIG. 6 is a diagram illustrating a time chart in the modified example. In FIG. 6, in addition to FIG. 4, a time chart of a fuel cut flag (F/C flag) is shown at the top. In a period P3 for learning the responsiveness, the ECU 50 switches the F/C flag between on and off, for example, four times. The basic fuel injection amount F2 is the fuel injection amount when the F/C flag is on, and is, for example, 0. The ECU 50 also performs the process of FIG. 5 in the modified example. In step S14 in FIG. 5, the ECU 50 learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 when the F/C flag is switched between on and off.

＜第２実施形態＞
図７は第２実施形態におけるタイムチャートを例示する図である。第２実施形態においては、期間Ｐ５およびＰ６がこの順に並ぶ。期間Ｐ５の前半部分をＰ５ａとする。期間Ｐ６の前半部分をＰ６ａとする。期間Ｐ５ａおよびＰ６ａにおいて空燃比センサ２０の応答性の学習が行われる。 Second Embodiment
7 is a diagram illustrating a time chart in the second embodiment. In the second embodiment, periods P5 and P6 are arranged in this order. The first half of period P5 is designated as P5a. The first half of period P6 is designated as P6a. During periods P5a and P6a, learning of the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 is performed.

図８はＥＣＵ５０が実行する処理を例示するフローチャートである。図８の処理は、図５に加えてステップＳ２４を含む。ＥＣＵ５０は目標Ａ／Ｆは定めず、基本燃料噴射量をＦ２とする。ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆ出力値から、空燃比がリーン側になった際の空燃比センサ２０の応答性を学習する（図８のステップＳ１０およびＳ１２、図７の期間Ｐ５ａ）。ＥＣＵ５０は目標Ａ／Ｆを例えば１５．１とし、燃料噴射量を目標Ａ／Ｆに対応するＦ４とする（ステップＳ１４、期間Ｐ５）。 Figure 8 is a flow chart illustrating the process executed by the ECU 50. The process in Figure 8 includes step S24 in addition to the process in Figure 5. The ECU 50 does not determine a target A/F, and sets the basic fuel injection amount to F2. The ECU 50 learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 when the air-fuel ratio becomes lean from the A/F output value (steps S10 and S12 in Figure 8, period P5a in Figure 7). The ECU 50 sets the target A/F to, for example, 15.1, and sets the fuel injection amount to F4 corresponding to the target A/F (step S14, period P5).

ＥＣＵ５０は、空燃比がリーン側およびリッチ側の両方において、応答性の学習、および空燃比を目標Ａ／Ｆにする制御が行われたか判定する（ステップＳ２４）。ここでは、リッチ側の制御は終了していない。したがって否定判定であり、ＥＣＵ５０はステップＳ１０に戻る。 The ECU 50 determines whether responsiveness learning and control to set the air-fuel ratio to the target A/F have been performed on both the lean and rich air-fuel ratio sides (step S24). Here, control on the rich side has not ended. Therefore, the determination is negative, and the ECU 50 returns to step S10.

ＥＣＵ５０は目標Ａ／Ｆは定めず、基本燃料噴射量をＦ１とする。Ａ／Ｆ出力値から、空燃比がリッチ側になった際の空燃比センサ２０の応答性を学習する（ステップＳ１０およびＳ１２、期間Ｐ６ａ）。ＥＣＵ５０は目標Ａ／Ｆを例えば１４．１とし、燃料噴射量を目標Ａ／Ｆに対応するＦ４とする（ステップＳ１４、期間Ｐ６）。 The ECU 50 does not set a target A/F, but sets the basic fuel injection amount to F1. From the A/F output value, the responsiveness of the air-fuel ratio sensor 20 when the air-fuel ratio becomes rich is learned (steps S10 and S12, period P6a). The ECU 50 sets the target A/F to, for example, 14.1, and sets the fuel injection amount to F4, which corresponds to the target A/F (step S14, period P6).

ＥＣＵ５０は、空燃比がリーン側およびリッチ側の両方において、応答性の学習と空燃比を目標Ａ／Ｆにする制御が行われたか判定する（ステップＳ２４）。ここでは肯定判定であり、ＥＣＵ５０はステップＳ１６に進む。 The ECU 50 determines whether learning of responsiveness and control to set the air-fuel ratio to the target A/F have been performed for both the lean and rich air-fuel ratios (step S24). In this case, the determination is positive, and the ECU 50 proceeds to step S16.

ＥＣＵ５０は、期間Ｐ６およびＰ８におけるＡ／Ｆ出力値を補正し、Ａ／Ｆ出力値から式（１）および式（２）を用いてＣｍａｘを算出する（ステップＳ１６）。ＥＣＵ５０は、Ｃｍａｘと閾値Ｃｔｈとを比較することで、触媒２２が劣化しているか否かを判定する（ステップＳ１８、Ｓ２０およびＳ２２）。 The ECU 50 corrects the A/F output value during periods P6 and P8, and calculates Cmax from the A/F output value using equations (1) and (2) (step S16). The ECU 50 compares Cmax with a threshold value Cth to determine whether the catalyst 22 has deteriorated (steps S18, S20, and S22).

第２実施形態によれば、浄化能力を有する触媒２２が、誤って異常と判定されることが抑制される。触媒２２が劣化しているか否かを精度高く判定することが可能である。空燃比をリーン側へと１回変化させ、リッチ側へと１回変化させる際に、応答性の学習と異常の判定とを行う。第１実施形態よりも処理の速度が向上する。 According to the second embodiment, the catalyst 22 having purification capability is prevented from being erroneously determined to be abnormal. It is possible to determine with high accuracy whether the catalyst 22 has deteriorated. When the air-fuel ratio is changed once to the lean side and once to the rich side, responsiveness is learned and an abnormality is determined. The processing speed is improved compared to the first embodiment.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

１０内燃機関
１２吸気通路
１４排気通路
１５エアクリーナ
１６エアフローメータ
１８スロットルバルブ
２０空燃比センサ
２２触媒
２４酸素センサ
２５クランク角センサ
４０シリンダブロック
４０ａウォータジャケット
４１シリンダヘッド
４２燃料噴射弁
４３燃焼室
４４ピストン
４５コンロッド
４６クランクシャフト
４７吸気バルブ
４８排気バルブ
４９点火プラグ
５０ＥＣＵ
１００エンジンシステム
REFERENCE SIGNS LIST 10 internal combustion engine 12 intake passage 14 exhaust passage 15 air cleaner 16 air flow meter 18 throttle valve 20 air-fuel ratio sensor 22 catalyst 24 oxygen sensor 25 crank angle sensor 40 cylinder block 40a water jacket 41 cylinder head 42 fuel injection valve 43 combustion chamber 44 piston 45 connecting rod 46 crankshaft 47 intake valve 48 exhaust valve 49 spark plug 50 ECU
100 Engine System

Claims

an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and outputting an output value corresponding to the air-fuel ratio ;
a learning unit that learns a responsiveness of the air-fuel ratio sensor based on an output value of the air-fuel ratio sensor when the air-fuel ratio changes by changing a fuel injection amount of the internal combustion engine between a first amount and a second amount;
a calculation unit that corrects an output value of the air-fuel ratio sensor based on the learning, and calculates an oxygen storage amount of a catalyst provided in the exhaust passage based on the corrected output value;
A determination unit that determines whether the catalyst is deteriorated based on an oxygen storage amount of the catalyst ,
the output value of the air-fuel ratio sensor becomes a first value in response to the fuel injection amount being the first amount,
When the fuel injection amount is the second amount, the output value of the air-fuel ratio sensor becomes a second value,
a learning unit that learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor based on a gradient of the output value of the air-fuel ratio sensor when the output value of the air-fuel ratio sensor changes between the first value and the second value, or that learns the responsiveness of the air-fuel ratio sensor based on a time over which the output value of the air-fuel ratio sensor changes between the first value and the second value .