特許 7380263 酸化触媒の診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】酸化触媒の診断装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20231108BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20231108BHJP

   F01N 11/00 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 C ZHV

F01N3/08 A

F01N11/00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020012492

(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公開番号】P2021116779

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100133916

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 興

(72)【発明者】

【氏名】合田 和輝

(72)【発明者】

【氏名】坪井 吾朗

(72)【発明者】

【氏名】滝田 紘千

(72)【発明者】

【氏名】平澤 一憲

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－６８２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－３４９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０８６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０３３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２４８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３９３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０１Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置であって、
前記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出装置と、
前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定装置とを備え、
前記判定装置は、
前記エンジン本体の出力軸が回転するエンジン作動時に、エンジンの作動条件に基づいて前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総量であるＨＣ吸着量を推定するＨＣ吸着量推定部と、
前記酸化触媒が正常であると仮定したときに生じる当該酸化触媒の温度上昇量を、前記ＨＣ吸着量推定部で推定された前記ＨＣ吸着量に基づいて推定する温度上昇量推定部と、
エンジン作動時に、前記触媒温度検出装置の検出値に基づく前記酸化触媒の温度上昇量と、前記温度上昇量推定部により推定された前記温度上昇量とを比較して、これらの比較結果に基づいて前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定部と、
排気ガスに含まれる各種の炭化水素のうち前記酸化触媒での浄化率が予め設定された基準浄化率以上となる種類の炭化水素がエンジン停止直前に前記酸化触媒に吸着されている量である判定用ＨＣ吸着量を推定する判定用ＨＣ吸着量推定部とを備え、
前記判定用ＨＣ吸着量が予め設定された判定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後の所定期間、前記判定を停止し、
前記判定用ＨＣ吸着量が前記判定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過する前に前記判定を開始する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。

【請求項2】

請求項１に記載の酸化触媒の診断装置において、
前記判定用ＨＣ吸着量が前記判定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過すると前記判定を開始し、
前記判定用ＨＣ吸着量が前記判定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動直後から前記判定を開始する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の酸化触媒の診断装置において、
前記所定期間は、エンジンが始動してから前記酸化触媒の温度が所定の温度以上になるまでの期間である、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の酸化触媒の診断装置において、
前記判定用ＨＣ吸着量推定部は、芳香族からなる第１ＨＣ種と、芳香族ではなく且つ５個以上の炭素を有する第２ＨＣ種と、芳香族ではなく且つ５個未満の炭素を有する第３ＨＣ種とについて、それぞれエンジン停止直前に前記酸化触媒に吸着されている量である停止前吸着量を算出し、当該各ＨＣ種の停止前吸着量と前記酸化触媒の温度とに基づいて前記判定用ＨＣ吸着量を推定する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。

【請求項5】

請求項４に記載の酸化触媒の診断装置において、
前記気筒の有効圧縮比を変更可能な有効圧縮比変更手段を備え、
前記判定用ＨＣ吸着量推定部は、エンジン作動時の空気過剰率および有効圧縮比に基づいて、前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総量のうち前記第１ＨＣ種、第２ＨＣ種、および第３ＨＣ種がそれぞれ占める割合を算出し、当該割合と前記ＨＣ吸着量推定部で推定された前記ＨＣ吸着量とに基づいて、前記第１ＨＣ種、第２ＨＣ種、および第３ＨＣ種の各停止前吸着量をそれぞれ算出する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の酸化触媒の診断装置において、
前記エンジンは、モータを走行用の駆動源として有するハイブリッド車両に搭載される、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両等に設けられるエンジンにおいて、排気ガス中の炭化水素を浄化するべく炭化水素を吸着および酸化可能な酸化触媒を排気通路に設けること、さらには、炭化水素の浄化性能を高めるべく、酸素を吸蔵および脱離可能な触媒を酸化触媒として用いることが行われている。また、当該酸化触媒を備えたエンジンにおいて、酸化触媒が正常であるか否かを診断することも行われている。

【0003】

酸化触媒を備え、且つ、酸化触媒が正常であるか否かを判定する構成を備えたエンジンの一例として、下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１のエンジンでは、車両が停車したアイドリング状態のときに酸化触媒の診断を実施する。具体的には、エンジンのアイドリング中にポスト噴射を行って排気ガスに未燃の燃料つまり炭化水素を添加し、当該炭化水素の酸化触媒での反応により生じると考えられる理論的な発熱量を、添加した炭化水素の量および排気ガスの流量に基づいて推定する。そして、温度センサの検出値から得られる酸化触媒での実発熱量と、推定した理論的な発熱量とを比較することで、酸化触媒が正常であるか否かを診断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１７５０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記特許文献１のエンジンでは、車両が停車したアイドリング状態のときにのみ酸化触媒の診断が実施される。そのため、酸化触媒の診断機会が少なく、酸化触媒の異常を早期に検出できないという問題がある。

【0006】

これに対して、本願発明者らは、エンジン作動中に酸化触媒で反応する炭化水素の量と、酸化触媒に吸着されている炭化水素の量との相関が高いこと、および、エンジンの作動条件とエンジン作動中の酸化触媒に吸着されている炭化水素の量との相関が高いことに着目して、次の構成を構築した。つまり、エンジン作動中の酸化触媒に吸着されている炭化水素の量をエンジンの作動条件に基づいて推定し、この推定値に基づいて、酸化触媒で炭化水素が反応することで生じる発熱量を推定し、この推定した発熱量とセンサで検出される実発熱量とを比較する構成を構築した。この構成によれば、エンジンがアイドリング状態にあるか否かに関わらず、酸化触媒の診断を行うことが可能になる。

【0007】

ところが、この構成においても、エンジンの始動直後において酸化触媒に吸着されている炭化水素の量の推定に誤差が生じて診断精度が低下する場合があることが分かった。

【0008】

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、酸化触媒を精度よく診断でき且つこの診断機会をより多く確保できる酸化触媒の診断装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するための本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置であって、前記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出装置と、前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定装置とを備え、前記判定装置は、前記エンジン本体の出力軸が回転するエンジン作動時に、エンジンの作動条件に基づいて前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総量であるＨＣ吸着量を推定するＨＣ吸着量推定部と、前記酸化触媒が正常であると仮定したときに生じる当該酸化触媒の温度上昇量を、前記ＨＣ吸着量推定部で推定された前記ＨＣ吸着量に基づいて推定する温度上昇量推定部と、エンジン作動時に、前記触媒温度検出装置の検出値に基づく前記酸化触媒の温度上昇量と、前記温度上昇量推定部により推定された前記温度上昇量とを比較して、これらの比較結果に基づいて前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定部と、排気ガスに含まれる各種の炭化水素のうち前記酸化触媒での浄化率が予め設定された基準浄化率以上となる種類の炭化水素がエンジン停止直前に前記酸化触媒に吸着されている量である判定用ＨＣ吸着量を推定する判定用ＨＣ吸着量推定部とを備え、前記判定用ＨＣ吸着量が予め設定された判定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後の所定期間、前記判定を停止し、前記判定用ＨＣ吸着量が前記判定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過する前に前記判定を開始する、ことを特徴とする（請求項１）。

【0010】

この構成では、エンジンの作動時においてエンジンの作動条件に基づいてＨＣ吸着量を推定し、この推定値に基づいて酸化触媒の温度上昇量を推定している。そのため、エンジンが作動しているときはいつでも前記温度上昇量の推定およびこの推定値に基づく酸化触媒の診断を行うことができ、酸化触媒の診断機会を多くできる。

【0011】

ただし、前記のように、単にエンジンの作動条件に基づいてエンジン作動時のＨＣ吸着量を推定して、これに基づいて酸化触媒を診断する構成では、エンジンの始動後の酸化触媒の診断性能が低下するおそれがある。これに対して、本願発明者らは、鋭意研究の結果、次のことを突き止めた。すなわち、エンジン停止中にも酸化触媒に吸着されている炭化水素の量が減少していくこと、酸化されやすい種類の炭化水素がエンジン停止直前に酸化触媒に吸着されている量が所定量以上の場合は、エンジン停止中に生じる前記炭化水素の減少量が大きくなることで、次にエンジンを始動させた直後においてエンジンの作動条件に基づくＨＣ吸着量の推定および酸化触媒の診断の性能が低くなること、および、エンジンが始動してから所定時間が経過するとエンジンの作動条件に基づくＨＣ吸着量の推定精度が再び高くなることを突き止めた。

【0012】

この知見に基づき、本発明では、前記のように、酸化されやすい種類の炭化水素がエンジン停止直前に酸化触媒に吸着されている量である判定用ＨＣ吸着量が予め設定された判定量以上であって、エンジン作動時のＨＣ吸着量に基づく酸化触媒の診断ではエンジン始動直後の診断精度が低くなりやすい場合には、エンジンの始動後の所定期間、当該診断を停止する。これより、本発明によれば、酸化触媒の誤診断を防止できる。そして、本発明によれば、判定用ＨＣ吸着量が判定量未満であってエンジンの始動後においても酸化触媒の診断精度を高くできる場合には、エンジンの始動後の早い時期から前記診断を行うことで、精度の高い酸化触媒の診断機会を多くできる。

【0013】

前記構成において、好ましくは、前記判定用ＨＣ吸着量が前記判定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過すると前記判定を開始し、前記判定用ＨＣ吸着量が前記判定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動直後から前記判定を開始する（請求項２）。

【0014】

この構成によれば、酸化触媒の誤診断を回避しつつ、当該診断の機会をより確実に多くできる。

【0015】

ここで、エンジン始動後に酸化触媒の温度が所定の温度以上になると、酸化触媒に吸着されている炭化水素の量がゼロに近くなり、それ以降は、エンジン停止中の炭化水素の減少量によらずエンジンの作動条件に基づいて炭化水素の吸着量を精度よく推定できることが分かった。これより、前記構成において、前記所定期間は、エンジンが始動してから前記酸化触媒の温度が所定の温度以上になるまでの期間である、とすれば、酸化触媒の誤診断を防止しつつ、酸化触媒の診断停止期間を短くして診断機会をより多くできる（請求項３）。

【0016】

ここで、炭化水素は、大きく、その酸化のされやすさの違いから、芳香族と、芳香族ではなく且つ５個以上の炭素を有するものと、芳香族ではなく且つ５個未満の炭素を有するものとに分類できることが分かっている。

【0017】

これより、前記構成において、好ましくは、前記判定用ＨＣ吸着量推定部は、芳香族からなる第１ＨＣ種と、芳香族ではなく且つ５個以上の炭素を有する第２ＨＣ種と、芳香族ではなく且つ５個未満の炭素を有する第３ＨＣ種とについて、それぞれエンジン停止直前に前記酸化触媒に吸着されている量である停止前吸着量を算出し、当該各ＨＣ種の停止前吸着量と前記酸化触媒の温度とに基づいて前記判定用ＨＣ吸着量を推定する（請求項４）。

【0018】

この構成によれば、比較的簡単な構成で判定用ＨＣ吸着量を精度よく推定できる。

【0019】

また、酸化触媒に吸着されている炭化水素の総量のうち前記第１～第３ＨＣ種がそれぞれ占める割合は、エンジン作動時の空気過剰率と有効圧縮比とによって変化することが分かった。

【0020】

これより、前記構成において、好ましくは、前記気筒の有効圧縮比を変更可能な有効圧縮比変更手段を備え、前記判定用ＨＣ吸着量推定部は、エンジン作動時の空気過剰率および有効圧縮比に基づいて、前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総量のうち前記第１ＨＣ種、第２ＨＣ種、および第３ＨＣ種がそれぞれ占める割合を算出し、当該割合と前記ＨＣ吸着量推定部で推定された前記ＨＣ吸着量とに基づいて、前記第１ＨＣ種、第２ＨＣ種、および第３ＨＣ種の各停止前吸着量をそれぞれ算出する（請求項５）。

【0021】

この構成によれば、第１～第３ＨＣ種が酸化触媒に吸着されている量ひいては前記の各停止前吸着量を精度よく推定できる。

【0022】

本発明によれば、前記のように、判定用ＨＣ吸着量が前記判定量未満の場合において、エンジンの始動後のより早い時期から酸化触媒を精度よく診断できる。そのため、モータを走行用の駆動源として有する車両にエンジンが搭載されており、比較的頻繁にエンジンの停止および始動が行われる構成においても、酸化触媒の診断機会を確保できる。これより、本発明は、エンジンがモータを走行用の駆動源として有するハイブリッド車両に搭載されるものに適用されれば効果的である（請求項６）。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように、本発明の酸化触媒の診断装置によれば、酸化触媒を精度よく診断でき且つこの診断機会をより多く確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の酸化触媒の診断装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。

【図2】車両の制御系統を示すブロック図である。

【図3】理論温度上昇量算出部により実施される理論温度上昇量の算出手順を示したブロック図である。

【図4】触媒温度、排気流量と、第１ＨＣ吸着速度との関係を模式的に示したグラフである。

【図5】ＨＣ吸着量、触媒温度、排気流量とＨＣ放出速度との関係を模式的に示したグラフである。

【図6】ＨＣ放出速度、触媒温度とＨＣ酸化速度との関係を模式的に示したグラフである。

【図7】判定用ＨＣ吸着量推定部により実施される判定用ＨＣ吸着量の算出手順を示したブロック図である。

【図8】空気過剰率と各ＨＣ種の排出割合との関係を模式的に示したグラフである。

【図9】有効圧縮比と各ＨＣ種の排出割合との関係を模式的に示したグラフである。

【図10】各ＨＣ種について触媒温度と浄化率の関係を模式的に示したグラフである。

【図11】酸化触媒の診断手順を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明に係るエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。本図に示されるエンジン７０は４サイクルのディーゼルエンジンであり、車両に搭載される。本実施形態では、エンジン７０は、モータ８０（図２）が走行用の駆動源として搭載されたハイブリッド車に搭載される。本実施形態では、エンジン７０は、モータ８０のみの駆動力では不十分な場合に作動して走行用の駆動力を生成する。また、エンジン７０は、モータ８０に供給する電力供給装置（不図示）の電力量が低減した場合に作動して、電力供給装置に電力を供給するためのジェネレータ８１（図２）を駆動して電力を生成させる。

【0026】

エンジン７０は、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置４４と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機３６とを備えている。

【0027】

エンジン本体１は、図１の紙面に垂直な方向に並ぶ複数の気筒２（図１ではそのうちの一つのみを示す）を有する直列多気筒型のものである。エンジン本体１は、複数の気筒２を画成する複数の円筒状のシリンダライナを含むシリンダブロック３と、各気筒２の上部開口を塞ぐようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復摺動可能に収容された複数のピストン５とを有している。なお、各気筒２の構造は同一であるため、以下では基本的に１つの気筒２のみに着目して説明を進める。

【0028】

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６は、シリンダヘッド４の下面と、気筒２の内周面（シリンダライナ）と、ピストン５の冠面５０とによって画成された空間である。燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって上記燃料が供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。

【0029】

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転する。シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の角速度つまりエンジン回転数を検出する。

【0030】

シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９および排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の下面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、吸気側開口を開閉する吸気弁１１と、排気側開口を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。

【0031】

シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３および排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１および排気弁１２は、これら動弁機構１３，１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３は、吸気弁１１の開弁時期を変更可能な機構を有しており、エンジンの作動条件に応じて吸気弁１１の閉弁時期を変更する。吸気弁１１の閉弁時期が変化すると、エンジンの有効圧縮比であって圧縮上死点での燃焼室６の容積に対する吸気弁１１の閉弁時の燃焼室６の容積の割合も変化する。前記の吸気側動弁機構１３は、請求項の「有効圧縮比変更手段」に相当する。

【0032】

シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料を噴射するインジェクタ１５が、各気筒２に対し１つずつ取り付けられている。インジェクタ１５は、その先端が燃焼室６の天井面から燃焼室６を臨むようにシリンダヘッド４に取り付けられている。インジェクタ１５には、その内部の燃料の圧力、言い換えるとインジェクタ１５から噴射される燃料の圧力である噴射圧を検出する噴射圧センサＳＮ３（図２）が設けられている。噴射圧センサＳＮ３は、複数の気筒２に対応する複数のインジェクタ１５にそれぞれ１つずつ設けられている。また、シリンダヘッド４には、燃焼室６内の圧力である筒内圧を検出するための筒内圧センサＳＮ４（図２）が取り付けられている。筒内圧センサＳＮ４は各気筒２の燃焼室６にそれぞれ１つずつ設けられている。

【0033】

ターボ過給機３６は、吸気通路３０に配置されたコンプレッサ３７と、排気通路４０に配置されたタービン３８と、コンプレッサ３７とタービン３８とを連結するタービン軸３９とを有している。タービン３８は、排気通路４０を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。コンプレッサ３７は、タービン３８の回転に連動して回転することにより、吸気通路３０を流通する空気を圧縮（過給）する。

【0034】

吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、コンプレッサ３７、スロットル弁３２、インタークーラ３３、およびサージタンク３４が配置されている。吸気通路３０には、エンジン本体１に吸入される空気の量である吸入空気量を検出するためのエアフロセンサＳＮ２が取り付けられている。エアフロセンサＳＮ２は、エアクリーナ３１の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。

【0035】

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０および排気通路４０を通して車両の外部に排出される。排気通路４０には、タービン３８と、排気浄化装置４１がこの順に上流側から配置されている。排気浄化装置４１には、酸化触媒４２と、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４３とがこの順に上流側から内蔵されている。

【0036】

酸化触媒４２は、排気ガス中の一酸化炭素および炭化水素を酸化して無害化するためのものである。酸化触媒４２は、炭化水素を吸着および放出可能であるとともに酸素を吸蔵および脱離可能に構成されている。例えば、この酸化触媒４２として、ハニカム担体に白金とセリア（セリウム酸化物）が担持されたものが用いられる。ＤＰＦ４３は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するものである。

【0037】

排気通路４０には、排気ガスの酸素濃度である排気Ｏ２濃度を検出するための排気Ｏ２センサＳＮ５が取り付けられている。排気Ｏ２センサＳＮ５は、排気通路４０のうちのタービン３８と排気浄化装置４１との間の部分に設けられており、この部分を通過する排気ガスの酸素濃度を検出する。

【0038】

また、排気通路４０には、排気Ｏ２センサＳＮ５よりも下流側且つ排気浄化装置４１よりも上流側の部分に、この部分を通過する排気ガスの温度を検出するための第１排気温センサＳＮ６が取り付けられている。さらに、排気浄化装置４１のうち酸化触媒４２とＤＰＦ４３との間の部分には、この部分を通過する排気ガスの温度を検出するための第２排気温センサＳＮ７が取り付けられている。酸化触媒４２の温度および酸化触媒４２で生じる温度上昇量（酸化触媒４２を通過することに伴う排気ガスの温度上昇量）は、前記の第１排気温センサＳＮ６および第２排気温センサＳＮ７で検出された温度から推定可能であり、これら排気温センサＳＮ６、ＳＮ７は、請求項の「触媒温度検出装置」に相当する。

【0039】

ＥＧＲ装置４４は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路４５と、ＥＧＲ通路４５に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁４６とを備える。ＥＧＲ通路４５は、排気通路４０におけるタービン３８よりも上流側の部分と、吸気通路３０におけるインタークーラ３３とサージタンク３４との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲ弁４６は、ＥＧＲ通路４５を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を調整する。

【0040】

（２）制御系統
図２は、エンジン７０およびモータ８０の制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＰＣＭ１００は、インジェクタ１５等のエンジンの各部およびモータ８０やジェネレータ８１を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

【0041】

ＰＣＭ１００には各種センサによる検出情報が入力される。例えば、ＰＣＭ１００は、前述したクランク角センサＳＮ１、エアフロセンサＳＮ２、噴射圧センサＳＮ３、筒内圧センサＳＮ４、排気Ｏ２センサＳＮ５、第１排気温センサＳＮ６、第２排気温センサＳＮ７、と電気的に接続されている。ＰＣＭ１００には、これら各センサＳＮ１～ＳＮ７によって検出された情報、つまり、エンジン回転数、吸入空気量、噴射圧、筒内圧、排気Ｏ２濃度、酸化触媒４２の上流側の排気温度、酸化触媒４２の下流側の排気温度の情報等が逐次入力される。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ８が設けられている。このアクセル開度センサＳＮ８による検出情報もＰＣＭ１００に逐次入力される。

【0042】

ＰＣＭ１００は、各センサＳＮ１～ＳＮ８から入力された情報等に基づいて種々の判定や演算を実行する。ＰＣＭ１００は、前述のようにエンジンの各部等を制御するとともに、酸化触媒４２の診断つまり酸化触媒４２が正常であるか否かの判定を行う。本実施形態では、このＰＣＭ１００が、請求項の「判定装置」に相当する。また、ＰＣＭ１００と、第１排気温センサＳＮ６と第２排気温センサＳＮ７とを含むシステムが、「酸化触媒の診断装置」に相当する。

【0043】

ＰＣＭ１００に含まれる酸化触媒４２を診断するための構成であって本発明の特徴的な構成について説明する。

【0044】

ＰＣＭ１００は、機能的に、理論温度上昇量算出部１０１と、判定部１２０と、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０と、を有する。理論温度上昇量算出部１０１は、機能的に、ＨＣ吸着量推定部１０２と、温度上昇量推定部１０３とを有する。

【0045】

ＨＣ吸着量推定部１０２は、エンジン作動時、つまり、クランク軸７が回転している時に、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量を推定する。以下では、適宜、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量をＨＣ吸着量という。

【0046】

温度上昇量推定部１０３は、ＨＣ吸着量推定部１０２で推定されたＨＣ吸着量に基づいて、酸化触媒４２が正常であると仮定したときに炭化水素の酸化によって生じる酸化触媒４２の温度上昇量を推定する。以下では、適宜、温度上昇量推定部１０３で推定される温度上昇量を理論温度上昇量という。

【0047】

判定部１２０は、第１排気温センサＳＮ６と第２排気温センサＳＮ７により検出された酸化触媒４２の上流側および下流側の温度と、温度上昇量推定部１０３により推定された理論温度上昇量とを比較して、これらの比較結果に基づき酸化触媒４２が正常であるか否かを判定する。

【0048】

ここで、エンジン本体１が停止すると、エンジン本体１から酸化触媒４２への排気ガスの流入が停止して酸化触媒４２への酸素の流入も停止する。これより、エンジン停止中は、酸化触媒４２での酸化反応が停止して、酸化触媒４２のＨＣ吸着量はエンジン停止直前の量に維持されると考えられた。ところが、本願発明者らは、エンジン停止中に、酸化触媒４２のＨＣ吸着量が減少する場合があることを突き止めた。このようにエンジン停止中に酸化触媒４２のＨＣ吸着量が減少する場合において酸化触媒４２の診断を前記のように行うと（すなわち、エンジンの作動条件に基づいてエンジン作動時のＨＣ吸着量を推定し、これに基づいて理論温度上昇量を算出して、理論温度上昇量に基づいて判定部１２０により酸化触媒４２の診断を行うと）、エンジン停止中のＨＣ吸着量の減少が加味されないことで、酸化触媒４２の診断精度が低くなるおそれがある。

【0049】

これについて鋭意研究の結果、本願発明者らは、酸化触媒４２の温度が所定の温度以上になると、酸化触媒４２のＨＣ吸着量がほぼゼロとなることを突き止めた。また、エンジン停止中に酸化触媒４２のＨＣ吸着量が大幅に減少するのは、酸化されやすい種類の炭化水素、つまり浄化率（酸化触媒４２に吸着されている総量のうちの酸化される量の割合）が大きい種類の炭化水素、が多量に酸化触媒４２に吸着されている状態でエンジンが停止したときであることを突き止めた。

【0050】

前記の知見より、本実施形態では、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０によって、浄化率が予め設定された基準浄化率以上の種類の炭化水素がエンジン停止直前に酸化触媒４２に吸着されている量である判定用ＨＣ吸着量を推定する。そして、判定用ＨＣ吸着量が予め設定された判定量以上の場合、判定部１２０は、エンジン始動後において酸化触媒４２の温度が予め設定された基準温度（所定の温度）以上になるまで、理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を停止する。そして、判定用ＨＣ吸着量が判定量以上の場合は、エンジンの始動後において酸化触媒４２の温度が予め設定された基準温度以上になった時点で、ＨＣ吸着量推定部１０２において、ＨＣ吸着量の推定値をゼロにする。なお、基準浄化率、および、前記の判定量は、実験等から、エンジン停止中の酸化触媒４２のＨＣ吸着量の減少量がエンジン始動後の酸化触媒４２のＨＣ吸着量の推定に加味されない場合であっても、酸化触媒４２の誤診断が生じない浄化率および判定量の最大値に設定されて、ＰＣＭ１００に記憶されている。また、基準温度は、実験等から、酸化触媒４２のＨＣ吸着量がほぼゼロとなるときの酸化触媒４２の温度の最小値に設定されて、ＰＣＭ１００に記憶されている。基準温度は、例えば３００℃に設定される。

【0051】

一方、判定用ＨＣ吸着量が判定量未満の場合は、判定部１２０による理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断をエンジン始動直後から開始する。

【0052】

（３）各演算部の詳細
（理論温度上昇量算出部）
図３に示すように、理論温度上昇量算出部１０１のＨＣ吸着量推定部１０２は、機能的に、ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１を有する。ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、エンジン稼働中の各時刻において、酸化触媒４２内に存在する炭化水素の酸化触媒４２への吸着速度、つまり、酸化触媒４２内に存在する炭化水素が単位時間あたりに酸化触媒４２に吸着する量、である第１ＨＣ吸着速度Ｘ４ａを推定する。また、ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、エンジン稼働中の各時刻において、酸化触媒４２からの炭化水素の放出速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒４２から放出される炭化水素の量、であるＨＣ放出速度Ｘ５を推定する。

【0053】

ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、図４の２つのグラフに示すように、触媒温度Ｘ１が高いほど第１ＨＣ吸着速度Ｘ４ａが小さくなり、排気流量Ｘ２が大きいほど第１ＨＣ吸着速度Ｘ４ａが小さくなるように、触媒温度Ｘ１と、排気流量Ｘ２とに基づいて第１ＨＣ吸着速度Ｘ４ａを算出する。

【0054】

ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、図５の３つのグラフに示すように、ＨＣ吸着量Ｘ６が大きいほどＨＣ放出速度Ｘ５が大きくなり、触媒温度Ｘ１が高いほどＨＣ放出速度Ｘ５が大きくなり、排気流量Ｘ２が大きいほどＨＣ放出速度Ｘ５が大きくなるように、ＨＣ吸着量Ｘ６と触媒温度Ｘ１と排気流量Ｘ２とに基づいてＨＣ放出速度Ｘ５を算出する。

【0055】

ＨＣ吸着量Ｘ６は、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の総量であり、以下の手順で算出される。ＨＣ吸着量推定部１０２は、エンジン作動中の各時刻においてエンジン本体１から排出される炭化水素の量である排気ＨＣ流量Ｘ３に第１ＨＣ吸着速度Ｘ４ａを加算して、得られた値からＨＣ放出速度Ｘ５を減算することで、ＨＣ吸着速度Ｘ４ｂを算出する。そして、ＨＣ吸着量推定部１０２は、算出したＨＣ吸着速度Ｘ４ｂを積算していき、この積算値をエンジン作動中の各時刻における酸化触媒４２のＨＣ吸着量Ｘ６として算出（推定）する。

【0056】

前記の排気ＨＣ流量Ｘ３は、エンジン回転数、エンジン負荷、空気過剰率、筒内圧、噴射圧によって変化することが分かっており、ＨＣ吸着量推定部１０２は、これらの各値から排気ＨＣ流量Ｘ３を算出する。

【0057】

ＨＣ吸着量推定部１０２により行われる、排気ＨＣ流量Ｘ３、第１ＨＣ吸着速度Ｘ４ａ、ＨＣ放出速度Ｘ５、ＨＣ吸着速度Ｘ４ｂの計算、および、ＨＣ吸着速度Ｘ４ｂの積算は、エンジン作動中にのみ行われる。これより、エンジンが停止すると、ＨＣ吸着量推定部１０２から出力されるＨＣ吸着量Ｘ６はエンジン停止直前の値に維持される。

【0058】

ＨＣ吸着量推定部１０２は、エンジンが始動すると、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０によって後述する手順で算出された判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が、前記の判定量以上か否かを判定する。そして、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上のときは、エンジンの始動後（再始動後）において酸化触媒４２の温度が基準温度以上になった時点で、ＨＣ吸着量Ｘ６をゼロにする。

【0059】

理論温度上昇量算出部１０１の温度上昇量推定部１０３は、機能的に、ＨＣ酸化速度算出部１１２を有する。ＨＣ酸化速度算出部１１２は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２での炭化水素の酸化速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒４２で酸化される炭化水素の量、であるＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。

【0060】

ＨＣ酸化速度算出部１１２は、図６に示すように、ＨＣ放出速度Ｘ５が大きいほどＨＣ酸化速度Ｘ１２が大きくなり、触媒温度Ｘ１が高いほどＨＣ酸化速度Ｘ１２が大きくなるように、ＨＣ放出速度Ｘ５と触媒温度Ｘ１とに基づいて、ＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。

【0061】

次に、温度上昇量推定部１０３は、ＨＣ酸化速度Ｘ１２に発熱係数Ｘ１１を乗じて、これらの積を理論温度上昇量Ｘ１３として算出する。発熱係数Ｘ１１は、単位量の炭化水素が酸化することで生じる酸化触媒４２の温度上昇量であり、予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。

【0062】

（判定用ＨＣ吸着量推定部）
図７に示すように、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０は、機能的に吸着割合推定部１３２を有する。

【0063】

エンジン本体１からは、炭素の結合構造が互いに異なる複数種類の炭化水素が排出される。炭化水素の酸化のされやすさは、炭素の結合構造によって異なる。吸着割合推定部１３２は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の総量に占める、酸化されやすさが互いに異なる各種の炭化水素の割合（以下、適宜、吸着割合という）をそれぞれ推定する。本実施形態では、炭化水素が、芳香族ではなく且つＣ５以上の（５つ以上の炭素が結合した）炭化水素と、Ｃ５未満の（５つ未満の炭素が結合した）炭化水素と、芳香族の炭化水素とに分類されるようになっており、吸着割合推定部１３２はこれら３種の炭化水素の吸着割合を推定する。以下では、Ｃ５以上の炭化水素を第１ＨＣ種、Ｃ５未満の炭化水素を第２ＨＣ種、芳香族の炭化水素を第３ＨＣ種という。これら３種の炭化水素の酸化のされやすさは、第１ＨＣ種、第２ＨＣ種、第３ＨＣ種の順である。

【0064】

吸着割合推定部１３２は、まず、エンジン作動中の各時刻において、エンジン本体１から排出される炭化水素の総量に占める各ＨＣ種の割合（以下、適宜、排出割合という）を推定する。各ＨＣ種の排出割合は、燃焼室６内での混合気の燃焼温度に応じて変化し、燃焼温度は、燃焼室６の混合気の空気過剰率λと有効圧縮比とによって変化する。具体的には、図８、図９に示すように、空気過剰率λが高くなるほど、また、有効圧縮比が高くなるほど、エンジン本体１から排出される第１ＨＣ種の排出割合は増大し、第２ＨＣ種の排出割合および第３ＨＣ種の排出割合は減少する。これより、吸着割合推定部１３２は、空気過剰率λ（Ｘ２０）および有効圧縮比（Ｘ２１）と各ＨＣ種の排出割合との関係が図８および図９に示す関係となるように、各時刻での混合気の空気過剰率λ（Ｘ２０）と有効圧縮比（Ｘ２１）とに基づいて、各ＨＣ種の排出割合を推定する。なお、空気過剰率λは、混合気の空燃比を理論空燃比で除した値である。ＰＣＭ１００は、エアフロセンサＳＮ２で検出された吸入空気量とインジェクタ１５から噴射される燃料の量とに基づいて各時刻の空気過剰率λを別途算出している。また、ＰＣＭ１００は、吸気弁１１の閉弁時期に基づいて各時刻の有効圧縮比を別途算出している。

【0065】

次に、吸着割合推定部１３２は、推定したエンジン作動中の各時刻における各ＨＣ種の排出割合を所定期間についてそれぞれ平均し、各平均値を酸化触媒４２に吸着されている各ＨＣ種の吸着割合とする。以下では、吸着割合推定部１３２により算出された、酸化触媒４２に吸着されている第１ＨＣ種の割合を第１吸着割合Ｘ２２＿ａ、第２ＨＣ種の割合を第２吸着割合Ｘ２２＿ｂ、第３ＨＣ種の割合を第３吸着割合Ｘ２２＿ｃという。

【0066】

次に、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０は、第１～第３吸着割合Ｘ２２＿ａ～Ｘ２２＿ｃのそれぞれに、ＨＣ吸着量推定部１０２で推定されたＨＣ吸着量Ｘ６を乗じて、第１～第３ＨＣ種の炭化水素がそれぞれ酸化触媒４２に吸着されている量をそれぞれ算出する。すなわち、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０は、第１吸着割合Ｘ２２＿ａにＨＣ吸着量Ｘ６を乗じて、得られたこれらの積を第１ＨＣ種の炭化水素が酸化触媒４２に吸着されている量（第１ＨＣ吸着量Ｘ３１）として算出し、第２吸着割合Ｘ２２＿ｂにＨＣ吸着量Ｘ６を乗じて、得られたこれらの積を第２ＨＣ種の炭化水素が酸化触媒４２に吸着されている量（第２ＨＣ吸着量Ｘ３２）として算出し、第３吸着割合Ｘ２２＿ｃにＨＣ吸着量Ｘ６を乗じて、得られたこれらの積を第３ＨＣ種の炭化水素が酸化触媒４２に吸着されている量（第３ＨＣ吸着量Ｘ３３）として算出する。当該演算も、エンジン作動中の各時刻において実施されるようになっており、エンジン作動中の各時刻において、最新の第１～第３吸着割合Ｘ２２＿ａ～Ｘ２２＿ｃと最新のＨＣ吸着量Ｘ６とに基づき、最新の第１～第３ＨＣ吸着量Ｘ３１～Ｘ３３が算出される。

【0067】

判定用ＨＣ吸着量推定部１３０は、さらに、機能的に特定ＨＣ吸着量決定部１３３を有している。特定ＨＣ吸着量決定部１３３は、エンジンの各時刻において、浄化率が前記の基準浄化率以上となる炭化水素を特定し、特定された種類が酸化触媒４２に吸着されている量である特定ＨＣ吸着量Ｘ４０を算出する。

【0068】

図１０に示すように、酸化触媒４２での炭化水素の浄化率は、酸化触媒４２の温度によって変化し、浄化率が基準浄化率以上となる炭化水素の種類も酸化触媒４２の温度によって異なる。これより、特定ＨＣ吸着量決定部１３３は、まず、触媒温度Ｘ１に基づいて、浄化率が基準浄化率以上の炭化水素の種類を特定する。

【0069】

具体的には、図１０に示すように、酸化触媒４２の温度が所定の第１触媒温度Ｔｃ１未満のときは、第１～第３ＨＣ種の炭化水素のいずれの浄化率も浄化率未満となる。これより、特定ＨＣ吸着量決定部１３３は、触媒温度Ｘ１が第１触媒温度Ｔｃ１未満のときは、特定ＨＣ吸着量Ｘ４０をゼロとして算出する。なお、前記の第１触媒温度Ｔｃ１は、予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。

【0070】

一方、酸化触媒４２の温度が第１触媒温度Ｔｃ１以上且つ所定の第２触媒温度Ｔｃ２未満のときは、第１ＨＣ種の炭化水素の浄化率のみが基準浄化率以上となる。これより、特定ＨＣ吸着量決定部１３３は、触媒温度Ｘ１が第１触媒温度Ｔｃ１以上且つ所定の第２触媒温度Ｔｃ２未満のときは、第１ＨＣ吸着量Ｘ３１（第１ＨＣ種の炭化水素が酸化触媒４２に吸着されている量）を、特定ＨＣ吸着量Ｘ４０として算出する。なお、前記の第２触媒温度Ｔｃ２は、予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。

【0071】

また、酸化触媒４２の温度が第２触媒温度Ｔｃ２以上且つ所定の第３触媒温度Ｔｃ３未満のときは、第１ＨＣ種と第２ＨＣ種の炭化水素の浄化率が基準浄化率以上となる。これより、特定ＨＣ吸着量決定部１３３は、触媒温度Ｘ１が第２触媒温度Ｔｃ２以上且つ所定の第３触媒温度Ｔｃ３未満のときは、第１ＨＣ吸着量Ｘ３１と第２ＨＣ吸着量Ｘ３２（第２ＨＣ種の炭化水素が酸化触媒４２に吸着されている量）の合計量を、特定ＨＣ吸着量Ｘ４０として算出する。なお、前記の第３触媒温度Ｔｃ３は、予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。

【0072】

また、酸化触媒４２の温度が第３触媒温度Ｔｃ３以上のときは、第１～第３ＨＣ種の炭化水素の浄化率が基準浄化率以上となる。これより、特定ＨＣ吸着量決定部１３３は、触媒温度Ｘ１が第２触媒温度Ｔｃ２以上且つ所定の第３触媒温度Ｔｃ３未満のときは、第１ＨＣ吸着量Ｘ３１と第２ＨＣ吸着量Ｘ３２と第３ＨＣ吸着量Ｘ３３（第３ＨＣ種の炭化水素が酸化触媒４２に吸着されている量）の合計量つまりＨＣ吸着量Ｘ６を、特定ＨＣ吸着量Ｘ４０として算出する。

【0073】

前記判定用ＨＣ吸着量は、前記のようにして算出されたエンジン作動時の各時刻の特定ＨＣ吸着量Ｘ４０のうちエンジン停止直前の値であり、本実施形態では、前記の手順で判定用ＨＣ吸着量が算出（推定）される。ここで、エンジン本体１が停止した後は、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０による前記の各演算は停止されて、最後に算出された値つまりエンジン停止直前における各値が維持される。これより、エンジン本体１が停止してから次にエンジンが始動するまでの間、判定用ＨＣ吸着量推定部１３０から出力される値は、エンジン停止直前の特定HC吸着量X４０つまり判定用ＨＣ吸着量に維持される。

【0074】

なお、エンジン停止直前に算出される前記第１～第３ＨＣ吸着量Ｘ３１～Ｘ３３は、請求項の「停止前吸着量」に相当する。また、本実施形態では、前記のように、特定ＨＣ吸着量決定部１３３によってエンジン作動時の各時刻において特定ＨＣ吸着量Ｘ４０を算出して、エンジン停止直前の値を判定用ＨＣ吸着量に決定する場合を説明したが、特定ＨＣ吸着量決定部１３３の演算、すなわち、浄化率が基準浄化率以上となる炭化水素の特定および特定した種類の炭化水素の吸着量の算出をエンジン停止直前にのみ実施して、算出された炭化水素の量を判定用ＨＣ吸着量として決定してもよい。

【0075】

（判定部）
判定部１２０は、第２排気温センサＳＮ７で検出された酸化触媒４２の下流側の温度から、第１排気温センサＳＮ６で検出された酸化触媒４２の上流側の温度を減算して、酸化触媒４２での温度上昇量の検出値（以下、実温度上昇量という）を算出する。そして、判定部１２０は、この実温度上昇量と理論温度上昇量算出部１０１で算出された理論温度上昇量Ｘ１３との差の絶対値が予め設定された判定上昇量以上であれば、酸化触媒４２が正常でないと判定し、前記の絶対値が判定上昇量未満であれば酸化触媒４２が正常であると判定する。前記の判定上昇量は、実験等により予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。

【0076】

また、前記のように、エンジン始動時において、判定部１２０は、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上か否かを判定し、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上の場合は、判定部１２０は、酸化触媒４２の温度が基準温度以上になるまで、前記の理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の判定を停止する。そして、判定部１２０は、前記の場合において酸化触媒４２の温度が基準温度以上になった時点で、前記の判定を開始する。一方、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量未満の場合は、判定部１２０は、エンジン始動直後から前記判定を開始する。

【0077】

（酸化触媒の診断手順の流れ）
以上の酸化触媒４２の診断手順をまとめると図１１のフローチャートのようになる。なお、図１１のステップＳ１～Ｓ１０は、エンジン本体１の作動時にのみ実施される。

【0078】

まず、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１にて、エンジンの始動時であり（例えば、ＰＣＭ１００は、エンジン回転数が所定回転数を超えるとエンジンの始動時であると判定する）、且つ、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上であるか否かを判定する。

【0079】

ステップＳ１の判定がＮＯであって、エンジンの始動時ではない、あるいは、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量未満の場合は、ステップＳ４に進み、ＰＣＭ１００は、ＨＣ吸着速度Ｘ４ｂおよびＨＣ放出速度Ｘ５を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、１演算サイクル前に算出したＨＣ吸着量Ｘ６と、触媒温度Ｘ１と、排気流量Ｘ２とに基づいてＨＣ放出速度Ｘ５を算出する。また、ＰＣＭ１００は、触媒温度Ｘ１と排気流量Ｘ２とに基づいて算出した第１ＨＣ吸着速度Ｘ４ａと、排気ＨＣ流量Ｘ３と、ＨＣ放出速度Ｘ５とに基づいて、ＨＣ吸着速度Ｘ４ｂを算出するとともに、ＨＣ吸着量Ｘ６を更新する。

【0080】

一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであって、エンジンの始動時であり、且つ、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上の場合は、ステップＳ２にて、ＰＣＭ１００は、触媒温度Ｘ１が基準温度以上であるか否か、つまり、エンジン始動後において触媒温度Ｘ１が基準温度以上まで上昇したか否かを判定する。この判定がＹＥＳであって触媒温度Ｘ１が基準温度以上のときは、ステップＳ３に進み、ＨＣ吸着量Ｘ６をゼロに設定する。一方、ステップＳ２の判定がＮＯであって触媒温度Ｘ１が基準温度未満の場合は、再びステップＳ２を実施する。つまり、ＰＣＭ１００は、エンジン始動後、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるまで待ち、基準温度以上になるとステップＳ３に進む。ステップＳ３の後は、ＰＣＭ１００は、前記のステップＳ４を実施する。

【0081】

ステップＳ４の後はステップＳ５にて、ＰＣＭ１００は、ＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、ＨＣ放出速度Ｘ５と触媒温度Ｘ１とに基づいてＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。

【0082】

ステップＳ５の後は、ステップＳ６にて、ＰＣＭ１００は理論温度上昇量Ｘ１３を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、ＨＣ酸化速度Ｘ１２と発熱係数Ｘ１１とに基づいて理論温度上昇量Ｘ１３を算出する。

【0083】

ステップＳ６の後は、ステップＳ７にて、ＰＣＭ１００は、第１排気温センサＳＮ６と第２排気温センサＳＮ７の検出値から求めた実温度上昇量と、理論温度上昇量Ｘ１３との差の絶対値が、判定上昇量未満であるか否かを判定する。

【0084】

ステップＳ７の判定がＮＯであって前記差の絶対値が判定上昇量以上の場合、ＰＣＭ１００は酸化触媒４２が異常であると判定する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ７の判定がＹＥＳであって前記差の絶対値が判定上昇量未満の場合、ＰＣＭ１００は酸化触媒４２が正常であると判定する（ステップＳ８）。

【0085】

また、エンジン作動中、ＰＣＭ１００は、各時刻における第１～第３ＨＣ種の各吸着割合Ｘ２２＿ａ～Ｘ２２＿ｃおよび特定ＨＣ吸着量Ｘ４０ひいては判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０を算出する（ステップＳ１０）。ステップＳ１～ステップＳ１０の処理が終了すると、ＰＣＭ１００は、再びステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

【0086】

（４）作用等
以上説明したとおり、本実施形態では、エンジンの作動時に、エンジンの作動条件に基づいて、詳細には、エンジン本体１から排出された炭化水素の流量である排気ＨＣ流量Ｘ３および排気流量Ｘ２に基づいて、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量であるＨＣ吸着量Ｘ６を推定する。そして、浄化率が基準浄化率以上の酸化されやすい種類の炭化水素がエンジン停止直前に酸化触媒４２に吸着されている量である判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上の場合であってエンジン停止中にＨＣ吸着量が大幅に低減する場合は、エンジン始動後の所定期間、ＨＣ吸着量Ｘ６に基づいて算出される理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を停止する。一方で、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量未満であってエンジン停止中のＨＣ吸着量の減少が小さい場合は、エンジン始動直後からＨＣ吸着量Ｘ６および理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を実施する。これより、本実施形態によれば、エンジン停止中にＨＣ吸着量が大幅に低減することに伴い酸化触媒４２が誤診断されるのを防止しつつ、酸化触媒４２の診断機会を多く確保できる。

【0087】

また、本実施形態では、前記の所定期間を、エンジンが始動してから触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるまでの期間としている。すなわち、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上の場合において、エンジン始動後、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になって酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量がほぼゼロとなり、エンジン作動時の運転状態に基づくＨＣ吸着量の推定に対してエンジン停止中のＨＣ吸着量の減少が与える影響がなくなるまで酸化触媒４２の診断を停止し、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になると前記診断を再開させる。そのため、ＨＣ吸着量の推定精度および前記診断精度を確保しつつ、当該診断の停止期間が過度に長くなるのを防止して診断機会を確保できる。

【0088】

また、本実施形態では、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上の場合において、エンジン始動後、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるとＨＣ吸着量をゼロに設定する。そのため、その後のＨＣ吸着量をより確実に精度よく推定できる。

【0089】

また、本実施形態では、酸化触媒４２に吸着される炭化水素を３つの種類（第１ＨＣ種、第２ＨＣ種、第３ＨＣ種）に分類して、これら３種の炭化水素についてそれぞれ酸化触媒４２に吸着されている量を算出し、この量に基づいて、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０を算出している。そのため、全種類の炭化水素についてその吸着量を算出する場合に比べて簡単な構成で判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０を算出・推定することができる。

【0090】

また、本実施形態では、エンジン本体１から排出されて酸化触媒４２に吸着される各種の炭化水素の割合が、エンジン作動時の空気過剰率λと有効圧縮比とによって変化することを利用して、これら空気過剰率λおよび有効圧縮比に基づいて、炭化水素の総量のうち第１～第３ＨＣ種の炭化水素がそれぞれ占める割合（第１～第３吸着割合Ｘ２２＿ａ～Ｘ２２＿ｃ）を算出しており、これらの割合を精度よく算出できる。そして、前記の割合とＨＣ吸着量推定部１０２で推定されたＨＣ吸着量Ｘ６とに基づいて、第１～第３ＨＣ種の炭化水素がエンジン停止直前に酸化触媒４２に吸着されている量（第１～第３ＨＣ吸着量Ｘ３１～Ｘ３２）を算出し、これらの量に基づいて判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０を算出しており、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０を精度よく算出・推定できる。

【0091】

（５）変形例
前記実施形態では、触媒温度Ｘ１に応じて浄化率が基準浄化率以上となるＨＣ種を特定し、特定したＨＣ種がエンジン停止直前に酸化触媒４２に吸着されている量に基づいて、エンジン始動後において酸化触媒４２の診断を停止させるか否かを判定させる場合を説明したが、触媒温度Ｘ１に応じてＨＣ種を特定する構成は省略してもよい。すなわち、前記判定に用いるＨＣ種を予め実験等から決定しておき、触媒温度Ｘ１に関わらず、予め決定したＨＣ種の酸化触媒４２の吸着量に基づいて、エンジン始動後において酸化触媒４２の診断を停止させるか否かを判定してもよい。例えば、触媒温度Ｘ１に関わらず、前記の第１ＨＣ種（芳香族ではなく且つＣ５以上の炭化水素）がエンジン停止直前に酸化触媒４２に吸着されている量であって、前記実施形態における第１ＨＣ吸着量Ｘ３１が判定量以上であるか否かに応じて、前記診断を停止させるか否かを判定してもよい。なお、この場合は、判定に利用しない種類の炭化水素の吸着量の推定は省略してもよい。

【0092】

前記実施形態では、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量未満のときに、エンジン始動直後からＨＣ吸着量Ｘ６および理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を開始する場合を説明したが、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量未満のときにもエンジン始動後からある程度時間が経過した後に前記診断を開始させてもよい。ただし、この構成においても、診断機会を多く確保するべく、経過時間は、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上の場合に診断を停止する前記の所定期間よりも短い時間に設定する。

【0093】

前記実施形態では、モータ８０が走行用の駆動源として搭載された車両にエンジン７０が搭載されて、モータ８０のみの駆動力では不十分な場合や、出力供給装置の電力量が低減した場合にのみエンジン７０が作動される場合について説明したが、前記実施形態に係るエンジン７０が搭載される車両はこれに限らず、エンジン７０のみを走行用の駆動源とする車両に搭載されてもよい。

【0094】

ただし、前記のように、エンジン７０が作動するタイミングが限定的な車両では、エンジンが始動してから停止するまでの時間が比較的短いので、特に、酸化触媒４２の診断機会を確保するためにエンジン始動後の早いタイミングから酸化触媒４２の診断を行うことが望まれる。そのため、本実施形態に係る酸化触媒４２の診断装置が前記のようなエンジン７０が作動するタイミングが限定的な車両に適用されれば、効果的に酸化触媒４２の診断機会を確保することができる。同様の理由から、本実施形態に係る酸化触媒４２の診断装置が、車両の停車時に自動的にエンジン７０が停止されるいわゆるアイドルストップ機能を有する車両に適用されれば、効果的である。

【0095】

前記のように触媒温度Ｘ１が基準温度以上になれば、ＨＣ吸着量Ｘ６がほぼゼロとなることで、エンジン停止中のＨＣ吸着量の減少がエンジンの作動条件に基づくＨＣ吸着量の推定値に及ぼす影響がほぼなくなる。これより、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になれば、エンジンの作動条件によってＨＣ吸着量を精度よく推定することが可能になる。これより、前記実施形態では、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上のエンジン始動後において、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるとＨＣ吸着量Ｘ６をゼロに設定する場合を説明したが、このときのＨＣ吸着量Ｘ６はエンジンの作動条件から算出されてもよい。

【0096】

また、前記実施形態では、判定用ＨＣ吸着量Ｘ４０が判定量以上のエンジン始動後において、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になった時点でＨＣ吸着量の推定および酸化触媒４２の診断を再開させる場合を説明したが、エンジン始動からの経過時間が所定時間以上になった時点で当該推定および診断を再開させるようにしてもよい。この場合は、エンジンを始動させてから触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるまでの時間を実験等により求めておき、この求めた時間を前記所定時間として設定すればよい。

【符号の説明】

【0097】

１ エンジン本体
１３ 吸気側動弁機構（有効圧縮比変更手段）
４０ 排気通路
４２ 酸化触媒
７０ エンジン
８０ モータ
１００ ＰＣＭ（判定装置）
１０２ ＨＣ吸着量推定部
１０３ 温度上昇量推定部
１２０ 判定部
１３０ 判定用ＨＣ吸着量推定部
ＳＮ６ 第１排気温センサ（触媒温度検出装置）
ＳＮ７ 第２排気温センサ（触媒温度検出装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】