特許 7651997 エンジン排気系の劣化診断装置、およびエンジン排気系の劣化診断方法

(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】2025-03-18

(45)【発行日】2025-03-27

(54)【発明の名称】エンジン排気系の劣化診断装置、およびエンジン排気系の劣化診断方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/18 20060101AFI20250319BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20250319BHJP

【ＦＩ】

F01N3/18 C

F01N3/20 C ZAB

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021121689

(22)【出願日】2021-07-26

(65)【公開番号】P2023017425

(43)【公開日】2023-02-07

【審査請求日】2024-05-21

(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】100176304

【弁理士】

【氏名又は名称】福成 勉

(72)【発明者】

【氏名】板井 満生

(72)【発明者】

【氏名】大久保 浩志

(72)【発明者】

【氏名】渥美 伸二

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０１７０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１１５６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／２０－ ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００－１０／０２、１０／０６－１０／１０、１０／１８、

１０／２６－２０／５０

Ｆ０１Ｎ ３／００、 ３／０２、 ３／０４－ ３／３８、

９／００－１１／００

Ｆ０２Ｄ ４１／００－４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気通路に配設され、排気ガスの浄化を行う触媒と、
前記排気通路における前記触媒よりも下流側の位置に配設され、排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサと、
前記触媒および前記空燃比センサの劣化を判定する制御ユニットと、
を備えたエンジン排気系の劣化診断装置であって、
前記制御ユニットは、
エンジンの目標空燃比をリッチおよびリーンのいずれかに移行させる制御を行う空燃比制御部と、
前記空燃比制御部が前記目標空燃比をリーンに移行させた後に、前記空燃比センサの測定値が所定の第１閾値を下回ってから前記第１閾値よりもリーン側に設定された所定の第２閾値を下回るまでの第１経過時間を計測する時間計測部と、
前記第１経過時間に基づいて前記空燃比センサの劣化を判定するセンサ劣化判定部と、
前記目標空燃比のリーンへの移行後に前記空燃比センサの測定値が前記第２閾値よりもリーン側に設定された所定の第３閾値を下回るまでに触媒に吸蔵された酸素量を積算した積算酸素量または前記積算酸素量に対応するパラメータを求める積算部と、
前記積算酸素量または前記積算酸素量に対応する前記パラメータに基づいて前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定部と
を備えていることを特徴とするエンジン排気系の劣化診断装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジン排気系の劣化診断装置において、
前記積算部は、前記積算酸素量に対応する前記パラメータとして、前記空燃比制御部が前記目標空燃比を前記リーンからリッチに移行させた後に前記触媒に吸蔵された酸素を消費するために必要な燃料消費量を積算し、
前記触媒劣化判定部は、前記積算酸素量に対応する前記燃料消費量に基づいて前記触媒の劣化を判定する、
ことを特徴とするエンジン排気系の劣化診断装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のエンジン排気系の劣化診断装置において、
前記時間計測部は、前記空燃比制御部が前記目標空燃比を前記リーンからリッチへ移行した後において、前記空燃比センサの測定値が前記第２閾値を上回ってから前記第１閾値を上回るまでの第２経過時間を計測し、
前記センサ劣化判定部は、前記第２経過時間に基づいて前記空燃比センサのリッチ側の劣化を判定する、
ことを特徴とするエンジン排気系の劣化診断装置。

【請求項4】

請求項３に記載のエンジン排気系の劣化診断装置において、
前記センサ劣化判定部は、リーン側の判定結果およびリッチ側の判定結果のうちいずれか１つが劣化していると判定した場合に、前記空燃比センサが劣化していると判定する、
ことを特徴とする
エンジン排気系の劣化診断装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジン排気系の劣化診断装置において、
駆動源として前記エンジンとともにモータを備えたハイブリッド車両のエンジン排気系の劣化診断のために適用される、
ことを特徴とするエンジン排気系の劣化診断装置。

【請求項6】

エンジンの排気通路に配設され、排気ガスの浄化を行う触媒と、
前記排気通路における前記触媒よりも下流側の位置に配設され、排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサとを備えたエンジン排気系における劣化診断方法であって、
エンジンの目標空燃比をリーンに移行するリーン移行行程と、
前記目標空燃比のリーンへの移行後に、前記空燃比センサの測定値が第１閾値を下回ってから前記第１閾値よりもリーン側に設定された第２閾値を下回るまでの第１経過時間を計測する時間計測行程と、
前記第１経過時間に基づいて前記空燃比センサの劣化を判定するセンサ劣化判定行程と、
前記目標空燃比のリーンへの移行後に前記空燃比センサの測定値が前記第２閾値よりもリーン側に設定された所定の第３閾値を下回るまでに触媒に吸蔵された酸素量を積算した積算酸素量または前記積算酸素量に対応するパラメータを求める酸素量積算行程と、
前記積算酸素量または前記積算酸素量に対応するパラメータに基づいて前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定行程と、
を含むことを特徴とするエンジン排気系の劣化診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン排気系の劣化診断装置、およびエンジン排気系の劣化診断方法に関する。さらに詳しくは、エンジンの排気系における空燃比センサおよび触媒の劣化診断を行うための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンが搭載された車両を長期間使用するとエンジンの排気経路に設けられた触媒が劣化するので、触媒が劣化しているか否か定期的に診断する必要がある。

【0003】

従来の触媒の劣化診断装置では、例えば、特許文献１に記載されているように、空燃比フィードバック制御における目標空燃比を強制的にリーン（すなわち、リーン側の領域）に移行させて触媒に酸素を吸蔵させ、触媒下流側の空燃比センサの測定値がリーン側に反転するまでの間に触媒に吸蔵された酸素量を求める。この吸蔵酸素量が基準量より大きいか否か判定することによって、触媒の酸素ストレージ能力の劣化を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－３２９８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

触媒については上記のようにして劣化診断が行われるが、エンジンの排気経路に設けられた空燃比センサについても、目標空燃比をリッチまたはリーンへ移行したときのセンサ出力の変化に基づいて、当該センサが劣化しているかについても定期的に診断する必要がある。しかし、上記の劣化診断装置を用いて空燃比センサおよび触媒の劣化診断をそれぞれ行う場合、空燃比センサおよび触媒のそれぞれの劣化判定ごとに目標空燃比をリッチまたはリーンへ移行させる制御を行う必要があるので、排気ガスの有害成分が増えて排気ガス成分（ＥＭ）が悪化することが懸念される。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、空燃比センサおよび触媒の劣化判定に伴う排気ガス成分の悪化を抑制することが可能なエンジン排気系の劣化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】

【0007】

本発明のエンジン排気系の劣化診断装置は、エンジンの排気通路に配設され、排気ガスの浄化を行う触媒と、前記排気通路における前記触媒よりも下流側の位置に配設され、排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサと、前記触媒および前記空燃比センサの劣化を判定する制御ユニットと、を備えたエンジン排気系の劣化診断装置であって、前記制御ユニットは、エンジンの目標空燃比をリッチおよびリーンのいずれかに移行させる制御を行う空燃比制御部と、前記空燃比制御部が前記目標空燃比をリーンに移行させた後に、前記空燃比センサの測定値が所定の第１閾値を下回ってから前記第１閾値よりもリーン側に設定された所定の第２閾値を下回るまでの第１経過時間を計測する時間計測部と、前記第１経過時間に基づいて前記空燃比センサの劣化を判定するセンサ劣化判定部と、前記目標空燃比のリーンへの移行後に前記空燃比センサの測定値が前記第２閾値よりもリーン側に設定された所定の第３閾値を下回るまでに触媒に吸蔵された酸素量を積算した積算酸素量または前記積算酸素量に対応するパラメータを求める積算部と、前記積算酸素量または前記積算酸素量に対応するパラメータに基づいて前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定部とを備えていることを特徴とする。

【0008】

本発明の劣化診断装置では、制御ユニットは、一度のリーン期間で触媒および空燃比センサの劣化を判定することが可能な構成として上記の構成を有する。この構成では、空燃比制御部が目標空燃比をリーンに移行させた後に、空燃比センサの測定値が所定の第１閾値を下回ってから前記第１閾値よりもリーン側に設定された所定の第２閾値を下回るまでの第１経過時間を時間計測部が計測する。センサ劣化判定部は、当該第１経過時間に基づいて、空燃比センサの劣化を判定する。一方、積算部は、前記目標空燃比のリーンへの移行後に、空燃比センサの測定値が第２閾値よりもリーン側に設定された所定の第３閾値を下回るまでに触媒に吸蔵された酸素量を積算して積算酸素量を求めるか、または積算酸素量に対応するパラメータを求める。触媒劣化判定部は、積算酸素量またはそれに対応するパラメータに基づいて前記触媒の劣化を判定する。

【0009】

このような構成では、共通のリーン期間の中に、空燃比センサが変化する期間および触媒へ酸素が吸蔵される期間を設定することが可能になるため、一度のリーンへの移行で空燃比センサと触媒の劣化判定することが可能である。その結果、空燃比センサおよび触媒の劣化判定のために空燃比を強制的にリーンに移行する制御の回数を削減し、空燃比センサおよび触媒の劣化判定に伴う排気ガス成分の悪化を抑制することが可能である。

【0010】

上記のエンジン排気系の劣化診断装置において、前記積算部は、前記積算酸素量に対応する前記パラメータとして、前記空燃比制御部が前記目標空燃比を前記リーンからリッチに移行させた後に前記触媒に吸蔵された酸素を消費するために必要な燃料消費量を積算し、前記触媒劣化判定部は、前記積算酸素量に対応する前記燃料消費量に基づいて前記触媒の劣化を判定してもよい。

【0011】

かかる構成によれば、前記積算部は、前記積算酸素量に対応するパラメータとして、前記空燃比制御部が前記目標空燃比を前記リーンからリッチへ移行した後に前記触媒に吸蔵された酸素を消費するために必要な燃料消費量を積算する。これにより、リーン期間における触媒の積算酸素量を、リーンからリッチへ移行後に触媒に吸蔵された酸素を消費する燃料消費量によって間接的に求めることが可能になる。したがって、触媒劣化判定部によって、積算酸素量に対応する前記燃料消費量に基づいて触媒の劣化を判定することが可能になる。

【0012】

上記のエンジン排気系の劣化診断装置において、前記時間計測部は、前記空燃比制御部が前記目標空燃比を前記リーンからリッチへ移行した後において、前記空燃比センサの測定値が前記第２閾値を上回ってから前記第１閾値を上回るまでの第２経過時間を計測し、前記センサ劣化判定部は、前記第２経過時間に基づいて前記空燃比センサのリッチ側の劣化を判定するのが好ましい。

【0013】

かかる構成によれば、リーン側での空燃比センサの劣化だけでなく、リッチ側での空燃比センサの劣化も判定することができる。

【0014】

上記のエンジン排気系の劣化診断装置において、前記センサ劣化判定部は、リーン側の判定結果およびリッチ側の判定結果のうちいずれか１つが劣化していると判定した場合に、前記空燃比センサが劣化していると判定するのが好ましい。

【0015】

かかる構成によれば、リーン側の判定結果およびリッチ側の判定結果のうちいずれか１つが劣化していると判定した場合に、前記空燃比センサが劣化していると判定するので、空燃比センサの劣化をより正確に判定することが可能である。

【0016】

上記のエンジン排気系の劣化診断装置において、駆動源として前記エンジンとともにモータを備えたハイブリッド車両のエンジン排気系の劣化診断のために適用されるのが好ましい。

【0017】

ハイブリッド車両では、減速時などにおいてエンジンが駆動せずに排気ガスを排出しない時間がガソリン車などと比較して多くなるので、車両走行中においてエンジン排気系の空燃比センサおよび触媒の劣化診断可能な時間が少なくなる。しかし、上記の劣化診断装置を用いることにより、ハイブリッド車両においてもエンジン駆動中のわずかの時間に一度のリーンへの移行で空燃比センサと触媒の劣化判定することが可能であるので、排気ガス成分の悪化を抑制することが可能である。その結果、ハイブリッド車両のより環境にやさしい走行が可能になる。

【0018】

本発明のエンジン排気系の劣化診断方法は、エンジンの排気通路に配設され、排気ガスの浄化を行う触媒と、前記排気通路における前記触媒よりも下流側の位置に配設され、排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサとを備えたエンジン排気系における劣化診断方法であって、エンジンの目標空燃比をリーンに移行するリーン移行行程と、前記目標空燃比のリーンへの移行後に、前記空燃比センサの測定値が第１閾値を下回ってから前記第１閾値よりもリーン側に設定された第２閾値を下回るまでの第１経過時間を計測する時間計測行程と、 前記第１経過時間に基づいて前記空燃比センサの劣化を判定するセンサ劣化判定行程と、 前記目標空燃比のリーンへの移行後に前記空燃比センサの測定値が前記第２閾値よりもリーン側に設定された所定の第３閾値を下回るまでに触媒に吸蔵された酸素量を積算した積算酸素量または前記積算酸素量に対応するパラメータを求める酸素量積算行程と、前記積算酸素量または前記積算酸素量に対応するパラメータに基づいて前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定行程と、を含むことを特徴とする。

【0019】

かかる特徴によれば、共通のリーン期間の中に、空燃比センサが変化する期間および触媒へ酸素が吸蔵される期間を設定することが可能になるため、一度のリーンへの移行で空燃比センサと触媒の劣化判定することが可能である。その結果、空燃比センサおよび触媒の劣化判定のために空燃比を強制的にリーンに移行する制御の回数を削減し、排気ガス成分の悪化を抑制することが可能である。

【発明の効果】

【0020】

本発明のエンジン排気系の劣化診断装置および劣化診断方法によれば、空燃比センサおよび触媒の劣化判定のための空燃比を強制的にリーンへ移行する制御の回数を削減し、排気ガス成分の悪化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係るエンジン排気系の劣化診断装置が適用されたハイブリッド車両の概略的な構成を示すブロック図である。

【図2】図１のコントローラの内部構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断方法の手順を示すフローチャートの前半部分である。

【図4】図３のフローチャートの前半部分に続くフローチャートの後半部分である。

【図5】図３～４のフローチャートに基づく劣化診断方法における、リヤ空燃比センサおよび触媒の両方が正常な場合の診断チャートである。

【図6】図３～４のフローチャートに基づく劣化診断方法における、リヤ空燃比センサが劣化した場合の診断チャートである。

【図7】図３～４のフローチャートに基づく劣化診断方法における、触媒が劣化した場合の診断チャートである。

【図8】第２実施形態のエンジン排気系の劣化診断方法の手順を示すフローチャートの前半部分である。

【図9】図８のフローチャートの前半部分に続くフローチャートの後半部分である。

【図10】図８～９のフローチャートに基づく劣化診断方法における、リヤ空燃比センサおよび触媒の両方が正常な場合の診断チャートである。

【図11】図８～９のフローチャートに基づく劣化診断方法における、リヤ空燃比センサが劣化した場合の診断チャートである。

【図12】図８～９のフローチャートに基づく劣化診断方法における、触媒が劣化した場合の診断チャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

【0023】

（第１実施形態）
［ハイブリッド車両の全体構成］
図１は本発明に係るエンジン排気系の劣化診断装置が適用されたハイブリッド車両の概略的な構成を示すブロック図である。同図に示すハイブリッド車両（以下、ＨＶ車両）１は、エンジン２、モータ４、変速機６、クラッチＣＬ１、デファレンシャルギヤ８、駆動輪１０、インバータ１２、バッテリ１４、およびコントローラ１６を備える。エンジン２およびモータ４は何れも走行用の駆動力を発生する。

【0024】

エンジン２は、燃料を燃焼することにより駆動力を発生する内燃機関であり、具体的には、ガソリンを主成分とする燃料を用いるガソリンエンジンである。ガソリンエンジンでは、通常の車両走行時において目標空燃比を理論空燃比に制御する一方、後述の触媒２５およびリヤ空燃比センサ２７の劣化診断の際には空燃比をリッチまたはリーンに変動させる。

【0025】

エンジン２の吸気通路２１には、吸気通路２１を流れる空気の流量を調整するスロットルバルブ２２と、スロットルバルブ２２の上流側に配置され、当該スロットルバルブ２２の上流側における吸気通路２１内の空気流量を測定するエアフローセンサ２３とが配設されている。

【0026】

また、エンジン２の排気通路２４には、エンジン２から排出された排気ガスの浄化を行う触媒２５と、２つの空燃比センサ２６および２７、すなわち、触媒２５よりも上流側の位置に配設され、当該触媒２５よりも上流側の位置における排気ガスの空燃比を測定するリニア空燃比センサ２６と、触媒２５よりも下流側の位置に配設され、排気ガスの空燃比を測定するリヤ空燃比センサ２７とが配設されている。

【0027】

触媒２５は、排気ガスの浄化を行う三元触媒などによって構成され、目標空燃比がリーンの状態では酸素を吸蔵し、リッチの状態では吸蔵された酸素が消費される性質を有する。すなわち、触媒２５が正常な状態ではリーンの時には所定値以上の十分な量の酸素を吸蔵することが可能であるのに対し、触媒２５が劣化した状態では十分な酸素吸蔵量が得られない。

【0028】

リヤ空燃比センサ２７は、本発明の空燃比センサに対応するセンサである。リヤ空燃比センサ２７は、触媒２５よりも下流側の位置で排気ガスの空燃比を測定することが可能なセンサであればいかなるセンサでもよく、例えば、排気ガス中の酸素濃度を測定可能なＯ_２センサなどがリヤ空燃比センサ２７として採用される。

【0029】

リヤ空燃比センサ２７は、排気ガスの空燃比の測定値として、図５のＲＯ２電圧を出力する。ＲＯ２電圧の大きさは、例えば、目標空燃比がリーンであるときに０Ｖ、リッチであるときに１Ｖであり、リーン－リッチ間で移行している状態ではそれに対応して０Ｖと１Ｖとの間でシフトする。

【0030】

リヤ空燃比センサ２７が正常な状態では、目標空燃比がリーンまたはリッチへ移行した時にはリヤ空燃比センサ２７の測定値（図５のＲＯ２電圧）がリーン側またはリッチ側へ応答性良く短時間に速やかにシフトするが、リヤ空燃比センサ２７が劣化した状態では応答性が悪化し、リーン側またはリッチ側へシフトする時間が長くなる。

【0031】

リニア空燃比センサ２６は、リヤ空燃比センサ２７とともに、後述する空燃比制御部３１による目標空燃比をストイキ（理論空燃比）に保つためのフィードバック制御、および触媒２５の酸素吸蔵量の算出のためなどに用いられる。また、リニア空燃比センサ２６は、排気通路２４における触媒２５の上流側に配置されているので、触媒２５への触媒吸蔵酸素量の算出にも用いられる。

【0032】

モータ４は、例えば三相交流同期型モータジェネレータであり、バッテリ１４に蓄えられた電力の供給を受けて駆動力を発生する。ＨＶ車両１の減速時には、モータ４は、駆動輪１０から伝達される回転力によって発電する。この場合、駆動輪１０には、モータ４が発電する電力に応じた制動力が作用する。モータ４の発電により生成された電力は、インバータ１２を介してバッテリ１４に充電される。

【0033】

エンジン２とモータ４とは、クラッチＣＬ１を介して直列に接続されている。また、モータ４は、変速機６、デファレンシャルギヤ８を介して駆動輪１０の駆動軸に接続されている。この構成により、エンジン２およびモータ４は、変速機６等を介して駆動輪１０に駆動力又は制動力を付与することが可能である。

【0034】

クラッチＣＬ１は、エンジン２の出力軸（クランク軸）とモータ４の回転軸（ロータ軸）とを断続する。この出力軸と回転軸との断続により、エンジン２とモータ４との間のトルクの伝達と遮断とが切り替えられる。

【0035】

変速機６は、モータ４の回転軸の回転を変速して出力する機能を有し、当例では、例えば前進６速、後退１速の変速機が適用される。変速機６の入力軸は、モータ４の回転軸に接続されており、出力軸は、直接又はドライブシャフトを介して間接的にデファレンシャルギヤ８に接続されている。クラッチＣＬ２が切断（開放）されると、入力軸と出力軸との間のトルク伝達が遮断される。

【0036】

このＨＶ車両１では、クラッチＣＬ２が接続され、クラッチＣＬ１が切断された状態では、モータ４が発生する駆動力のみが変速機６等を介して駆動輪１０に付与される。一方、クラッチＣＬ１、ＣＬ２の双方が接続された状態では、エンジン２およびモータ４の駆動力が変速機６等を介して駆動輪１０に付与される。この際、モータ４が駆動力を発生しない場合（モータ４への電力供給が遮断される場合）には、エンジン２で発生する駆動力のみが変速機６等を介して駆動輪１０に付与される。

【0037】

つまり、ＨＶ車両１は、モータ４の駆動力のみによる走行するモードと、モータ４とエンジン２の双方の駆動力により走行するモードと、エンジン２の駆動力のみにより走行するモードのうち、何れかのモードでの走行が可能である。

【0038】

バッテリ１４は、充放電可能な二次電池であり、バッテリ１４としては、例えば、リチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリが適用される。バッテリ１４は、インバータ１２を介してバッテリ１４に電力を供給すると共に、モータ４が生成した電力を、インバータ１２を介して受け入れることにより蓄電する。

【0039】

インバータ１２は、三相交流電力と直流電力とを相互に変換する。すなわち、インバータ１２は、モータ４で駆動力を生成する場合には、バッテリ１４に蓄えられた直流電力を三相交流電力に変換してモータ４に供給する一方、モータ４で三相交流電力が生成されると、当該三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ１４に供給する。

【0040】

コントローラ１６は、ＨＶ車両１の駆動制御のために、運転条件に応じたＨＶ車両１の走行が実現されるように、エンジン２、インバータ１２（モータ４）、変速機６およびクラッチＣＬ１等を統括指摘に制御する。コントローラ１６は、周知のマイクロコンピュータをベースとして構成されており、各種プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、プログラムや各種データを記憶するためのＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリとを備える。

【0041】

本実施形態のコントローラ１６は、さらに、触媒２５およびリヤ空燃比センサ２７の劣化判定を行うための機能を有し、当該機能を実現するために後述の図２に示される構成（空燃比制御部３１、時間計測部３２、積算部３３、センサ劣化判定部３４、および触媒劣化判定部３５）を備えている。すなわち、コントローラ１６は、本発明の制御ユニットに対応する。

【0042】

言い換えれば、本実施形態に係るエンジン排気系の劣化診断装置は、上記の触媒２５と、リヤ空燃比センサ２７と、コントローラ１６とによって構成され、全体的に見れば、駆動源としてエンジン２とともにモータ４を備えた上記のＨＶ車両１のエンジン排気系の劣化診断のために適用されている。

【0043】

図２に示されるコントローラ１６は、目標空燃比のリーンへの移行を１度行うことによりリヤ空燃比センサ２７および触媒２５の劣化判定を行うことが可能な構成として、上記の空燃比制御部３１と、時間計測部３２と、積算部３３と、センサ劣化判定部３４と、触媒劣化判定部３５とを備えている。

【0044】

空燃比制御部３１は、エンジン２の目標空燃比をリッチおよびリーンのいずれかに移行させる制御を行う。

【0045】

時間計測部３２は、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンに移行させた後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（具体的には、図５のＲＯ２電圧）が所定の第１閾値Ｃを下回ってから第１閾値Ｃよりもリーン側に設定された所定の第２閾値Ｄを下回るまでの第１経過時間β（図５参照）を計測する。

【0046】

センサ劣化判定部３４は、第１経過時間βに基づいてリヤ空燃比センサ２７の劣化を判定する。例えば、センサ劣化判定部３４は、第１経過時間βが閾値β１を下回ってる場合は正常と判定し、下回っていない場合（すなわち、閾値β１以上の場合）は劣化していると判定する。

【0047】

積算部３３は、目標空燃比のリーンへの移行後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄよりもリーン側に設定された所定の第３閾値Ｂを下回るまでに触媒２５に吸蔵された酸素量を積算して積算酸素量α（図５参照）を求める。なお、積算部３３は、後述の第２実施形態のように、積算酸素量αに対応するパラメータ、例えば、燃料消費量εを求めてもよい。

【0048】

触媒劣化判定部３５は、積算酸素量αに基づいて触媒２５の劣化を判定する。例えば、触媒劣化判定部３５は、積算酸素量αが閾値α１を上回っている場合は正常と判定し、上回っていない場合（すなわち、閾値α１以下の場合）は劣化していると判定する。なお、触媒劣化判定部３５は、後述の第２実施形態のように、積算酸素量αに対応するパラメータ（例えば、燃料消費量ε）に基づいて触媒２５の劣化を判定してもよい。

【0049】

また、本実施形態の劣化診断装置は、リッチ側におけるリヤ空燃比センサ２７の劣化判定をする機能もさらに有する。

【0050】

具体的には、時間計測部３２は、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンからリッチへ移行した後において、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄを上回ってから第１閾値Ｃを上回るまでの第２経過時間γ（図５参照）を計測する。

【0051】

それに応じて、センサ劣化判定部３４は、第２経過時間γに基づいてリヤ空燃比センサ２７のリッチ側の劣化を判定する。リッチ側の判定の場合も、上記のリーン側の判定と同様に、センサ劣化判定部３４は、第２経過時間γが閾値γ１を下回ってる場合は正常と判定し、下回っていない場合（すなわち、閾値γ１以上の場合）は劣化していると判定する。

【0052】

また、センサ劣化判定部３４は、上記のようにリーン側およびリッチ側の両方で劣化判定を行う場合には、リーン側の判定結果およびリッチ側の判定結果のうちいずれか１つが劣化していると判定した場合に、リヤ空燃比センサ２７が劣化していると判定すればよい。

【0053】

なお、本発明では、リヤ空燃比センサ２７の劣化判定は少なくともリーン側の判定を行えばよく、リッチ側の判定は必須ではない。

【0054】

（第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断方法の説明）
＜劣化診断方法の概要＞
上記のように構成されたエンジン排気系の劣化判定装置を用いて劣化診断方法を行う場合、以下の手順で行われる。

【0055】

すなわち、劣化診断方法は、大きく分けて、以下の５つの行程（１）～（５）で行われる。
（１）エンジン２の目標空燃比をリーンに移行するリーン移行行程。
（２）目標空燃比のリーンへの移行後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第１閾値Ｃを下回ってから第１閾値Ｃよりもリーン側に設定された第２閾値Ｄを下回るまでの第１経過時間βを計測する時間計測行程。
（３）第１経過時間βに基づいてリヤ空燃比センサ２７の劣化を判定するセンサ劣化判定行程。
（４）目標空燃比のリーンへの移行後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄよりもリーン側に設定された所定の第３閾値Ｂを下回るまでに触媒２５に吸蔵された酸素量を積算して積算酸素量αを求める（または積算酸素量αに対応するパラメータ（後述の燃料消費量ε）を求める）酸素量積算行程。
（５）積算酸素量α（または積算酸素量αに対応するパラメータ（後述の燃料消費量ε）に基づいて触媒２５の劣化を判定する触媒劣化判定行程。

【0056】

＜劣化診断方法の具体例＞
つぎに、第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断方法の具体例を、図３～４のフローチャートおよび図５の正常時の診断チャートを参照しながら詳細に説明する。この説明では、リヤ空燃比センサ２７を図３～５に示されるように「ＲＯ２センサ２７」と呼ぶ。

【0057】

コントローラ１６は、例えば、ＨＶ車両１がエンジン２のみの駆動力で走行するモードで走行中のときに定期的に（またはドライバのマニュアル操作によって診断開始入力信号を受けたときに）劣化診断のプログラムを開始する。

【0058】

劣化診断プログラムが開始されると、まず、図３のフローチャートのステップＳ１において、コントローラ１６の空燃比制御部３１が目標空燃比をリッチに移行する制御をする。

【0059】

その後ステップＳ２において、コントローラ１６は、ＲＯ２センサ２７の測定値（図５のＲＯ２電圧）が基準電圧Ａを上回るまで待機する。基準電圧Ａを上回ったときには、触媒２５に吸蔵されていた酸素をすべて消費して積算酸素量α（図５参照）を０にすることが可能になり、言い換えれば、リーン移行前に積算酸素量αを０にリセットすることが可能になる。

【0060】

ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が基準電圧Ａを上回った後、ステップＳ３では、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンに移行する制御をする。なお、ステップＳ３は、上記の（１）リーン移行行程に対応する。

【0061】

そしてステップＳ４において、積算部３３は、目標空燃比がリーンにおける積算酸素量αの演算を開始する。積算酸素量αは、例えば、エアフローセンサ２３から得た空気流量に、リニア空燃比センサ２６から得た触媒２５の上流側の空燃比（具体的には酸素濃度）とＲＯ２センサ２７から得た触媒２５の下流側の空燃比（具体的には酸素濃度）との差分を乗じるなどの方法によって求められる。

【0062】

その後ステップＳ５において、コントローラ１６は、ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第１閾値Ｃすなわち基準電圧Ｃを下回るまで待機する。

【0063】

基準電圧Ｃを下回ったときには、ステップＳ６において、時間計測部３２は第１経過時間β（図５参照）の計測を開始する。

【0064】

その後ステップＳ７において、コントローラ１６の時間計測部３２は、ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄすなわち基準電圧Ｄを下回るまで第１経過時間βの計測を続ける。

【0065】

ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が基準電圧Ｄを下回ったときには、ステップＳ８において、時間計測部３２は第１経過時間βの計測を終了する。上記のようなステップＳ６～Ｓ８は、上記の（２）時間計測行程に対応する。

【0066】

ついで、ステップＳ９において、コントローラ１６のセンサ劣化判定部３４は、第１経過時間βが閾値β１（図５参照）を下回ったか否か判別する。センサ劣化判定部３４は、第１経過時間βが閾値β１（図５参照）を下回ったと判別した場合には、ステップＳ１０のように、ＲＯ２センサ２７は正常である（すなわち、ＲＯ２時定数は「正常」である）と判定し、一方、第１経過時間βが閾値β１を下回っていない（すなわち、閾値β１以上である）と判別した場合には、ステップＳ１１のように、ＲＯ２センサ２７は劣化（具体的には、応答劣化）している（すなわち、ＲＯ２時定数は「劣化」である）と判定する。上記のようなステップＳ９～Ｓ１１は、上記の（３）センサ劣化判定行程に対応する。

【0067】

その後ステップＳ１２において、コントローラ１６の積算部３３は、ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第３閾値Ｂすなわち基準電圧Ｂを下回るまで積算酸素量αの積算を続ける。上記のようなステップＳ４およびステップＳ１２は、上記の（４）酸素量積算行程に対応する。

【0068】

ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が基準電圧Ｂを下回ったときには、ステップＳ１３において、コントローラ１６の触媒劣化判定部３５は、積算酸素量αが閾値α１（図５参照）を上回ったか否か判別する。触媒劣化判定部３５は、積算酸素量αが閾値α１（図５参照）を上回ったと判別した場合には、ステップＳ１４のように、触媒２５は正常であると判定し、一方、積算酸素量αが閾値α１（図５参照）を上回っていない（すなわち、閾値α１以下である）と判別した場合には、ステップＳ１５のように、触媒２５は劣化（具体的には、酸素吸蔵能力において劣化）していると判定する。上記のようなステップＳ１３～Ｓ１５は、上記の（５）触媒劣化判定行程に対応する。

【0069】

上記のステップＳ１３～Ｓ１５の触媒２５の劣化判定を行った後は、以下のようにしてＲＯ２センサ２７のリッチ側の劣化判定を行う。

【0070】

まず、ステップＳ１６では、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンからリッチに移行する制御をする。

【0071】

そしてステップＳ１７において、コントローラ１６は、ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄすなわち基準電圧Ｄを上回るまで待機する。

【0072】

基準電圧Ｄを上回ったときには、ステップＳ１８において、時間計測部３２は第２経過時間γ（図５参照）の計測を開始する。

【0073】

その後ステップＳ１９において、コントローラ１６の時間計測部３２は、ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第１閾値Ｃすなわち基準電圧Ｃを上回るまで第２経過時間γの計測を続ける。

【0074】

ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が基準電圧Ｃを上回ったときには、ステップＳ２０において、時間計測部３２は第２経過時間γの計測を終了する。

【0075】

ついで、ステップＳ２１において、コントローラ１６のセンサ劣化判定部３４は、第２経過時間γが閾値γ１（図５参照）を下回ったか否か判別する。センサ劣化判定部３４は、第２経過時間γが閾値γ１（図５参照）を下回ったと判別した場合には、ステップＳ２２のように、ＲＯ２センサ２７は正常である（すなわち、ＲＯ２時定数は「正常」である）と判定し、一方、第２経過時間γが閾値γ１（図５参照）を下回っていない（すなわち、閾値γ１以上である）と判別した場合には、ステップＳ２３のように、ＲＯ２センサ２７は劣化している（すなわち、ＲＯ２時定数は「劣化」である）と判定する。

【0076】

上記のステップＳ２１～Ｓ２３のＲＯ２センサ２７のリッチ側の劣化判定を行った後、ステップＳ２４において、空燃比制御部３１が目標空燃比をストイキになるように制御することにより、劣化診断方法の一連のプログラムが終了する。

【0077】

なお、ＲＯ２センサ２７がリーン側で劣化している場合には、上記のステップＳ９およびＳ１１のように、第１経過時間βが閾値β１を下回っていない、すなわち、閾値β１以上になる（図６の第１経過時間βの破線参照）。また、ＲＯ２センサ２７がリッチ側で劣化している場合には、上記のステップＳ２１およびＳ２３のように、第２経過時間γが閾値γ１を下回っていない、すなわち、閾値γ１以上になる（図６の第２経過時間γの破線参照）。リーン側およびリッチ側のいずれの場合もＲＯ２センサ２７が劣化すると、図６のＲＯ２電圧の破線のように、ＲＯ２センサ２７のリーン側またはリッチ側へシフトする応答性が正常時の実線と比較して悪くなる（図６のＲＯ２電圧の破線のように曲線の勾配が緩やかになる）ことが分かる。また、ＲＯ２センサ２７の応答劣化の影響により、目標空燃比のリッチ－リーン間の移行制御についても、図６の目標空燃比の破線のように、正常時の実線と比較して時間的なズレが生じる。

【0078】

また、触媒２５が劣化している場合には、上記のステップＳ１３およびＳ１５のように、積算酸素量αが閾値α１を上回っていない、すなわち、閾値α１以下になる（図７の積算酸素量αの破線参照）。このように、触媒２５の酸素吸蔵能力が劣化することにより、目標空燃比のリッチ－リーン間の移行制御について、図７の目標空燃比の破線のように、正常時の実線と比較して時間的なズレが生じる。それとともに、ＲＯ２電圧についても図７のＲＯ２電圧の破線のように正常時の実線と比較して時間的なズレが生じる。

【0079】

（第１実施形態の特徴）
（１）
第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断装置では、コントローラ１６は、一度のリーン期間で触媒２５およびリヤ空燃比センサ２７の劣化を判定することが可能な構成（空燃比制御部３１、時間計測部３２、積算部３３、センサ劣化判定部３４、および触媒劣化判定部３５）を有する。この構成では、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンに移行させた後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が所定の第１閾値Ｃを下回ってから第１閾値Ｃよりもリーン側に設定された所定の第２閾値Ｄを下回るまでの第１経過時間βを時間計測部３２が計測する。センサ劣化判定部３４は、当該第１経過時間βに基づいて、リヤ空燃比センサ２７の劣化を判定する。一方、積算部３３は、目標空燃比のリーンへの移行後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄよりもリーン側に設定された所定の第３閾値Ｂを下回るまでに触媒２５に吸蔵された酸素量を積算して積算酸素量αを求める。触媒劣化判定部３５は、積算酸素量αに基づいて触媒２５の劣化を判定する。

【0080】

また、上記の劣化診断装置に対応して、第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断方法は、以下の行程（１）～（５）、すなわち、（１）エンジン２の目標空燃比をリーンに移行するリーン移行行程、（２）目標空燃比のリーンへの移行後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第１閾値Ｃを下回ってから第１閾値Ｃよりもリーン側に設定された第２閾値Ｄを下回るまでの第１経過時間βを計測する時間計測行程、（３）第１経過時間βに基づいてリヤ空燃比センサ２７の劣化を判定するセンサ劣化判定行程、（４）目標空燃比のリーンへの移行後に、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄよりもリーン側に設定された所定の第３閾値Ｂを下回るまでに触媒２５に吸蔵された酸素量を積算して積算酸素量αを求める酸素量積算行程、および（５）積算酸素量αに基づいて触媒２５の劣化を判定する触媒劣化判定行程を含む。

【0081】

上記のような劣化診断装置および劣化診断方法では、共通のリーン期間の中に、リヤ空燃比センサ２７が変化する期間および触媒２５へ酸素が吸蔵される期間を設定することが可能になるため、一度のリーンへの移行でリヤ空燃比センサ２７と触媒２５の劣化判定することが可能である。その結果、リヤ空燃比センサ２７および触媒２５の劣化判定のために空燃比を強制的にリーンに移行する制御の回数を削減し、空燃比センサおよび触媒の劣化判定に伴う排気ガス成分の悪化を抑制することが可能である。

【0082】

（２）
第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断装置では、時間計測部３２は、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンからリッチへ移行した後において、リヤ空燃比センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第２閾値Ｄを上回ってから第１閾値Ｃを上回るまでの第２経過時間γを計測する。センサ劣化判定部３４は、第２経過時間γに基づいてリヤ空燃比センサ２７のリッチ側の劣化を判定する。

【0083】

かかる構成によれば、リーン側でのリヤ空燃比センサ２７の劣化だけでなく、リッチ側でのリヤ空燃比センサ２７の劣化も判定することができる。

【0084】

（３）
第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断装置では、センサ劣化判定部３４は、リーン側の判定結果およびリッチ側の判定結果のうちいずれか１つが劣化していると判定した場合に、リヤ空燃比センサ２７が劣化していると判定するようにしてもよい。

【0085】

かかる構成によれば、リーン側の判定結果およびリッチ側の判定結果のうちいずれか１つが劣化していると判定した場合に、リヤ空燃比センサ２７が劣化していると判定するので、リヤ空燃比センサ２７の劣化をより正確に判定することが可能である。

【0086】

（４）
第１実施形態のエンジン排気系の劣化診断装置は、駆動源としてエンジン２とともにモータ４を備えたＨＶ車両１のエンジン排気系の劣化診断のために適用される。

【0087】

ＨＶ車両１では、減速時などにおいてエンジンが駆動せずに排気ガスを排出しない時間がガソリン車などと比較して多くなるので、車両走行中においてエンジン排気系のリヤ空燃比センサ２７および触媒２５の劣化診断可能な時間が少なくなる。しかし、上記の劣化診断装置を用いることにより、ＨＶ車両１においてもエンジン駆動中のわずかの時間に一度のリーンへの移行でリヤ空燃比センサ２７と触媒２５の劣化判定することが可能であるので、排気ガス成分の悪化を抑制することが可能である。その結果、ＨＶ車両１のより環境にやさしい走行が可能になる。

【0088】

なお、上記実施形態の劣化診断装置はＨＶ車両１のエンジン排気系の劣化診断のために適用されているが、本発明はこれに限定されているものではなく、ガソリンエンジンのみを搭載したガソリン車のエンジン排気系の劣化診断に適用することが可能である。

【0089】

（第２実施形態）
上記の第１実施形態の劣化診断装置では、積算部３３は、リーン側の積算酸素量αを直接的に求め、触媒劣化判定部３５は、当該積算酸素量αに基づいて触媒２５の劣化を判定するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0090】

以下の第２実施形態の劣化診断装置では、積算部３３は、積算酸素量αに対応するパラメータとして、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンからリッチに移行した後に触媒２５に吸蔵された酸素を消費するために必要な燃料消費量を積算するようにしてもよい。この場合、触媒劣化判定部３５は、積算酸素量αに対応する燃料消費量に基づいて触媒２５の劣化を判定する。なお、第２実施形態の劣化診断装置のその他の構成（具体的には、触媒２５、リヤ空燃比センサ２７、空燃比制御部３１、時間計測部３２、およびセンサ劣化判定部３４）は、第１実施形態の劣化診断装置の構成と共通しているので、説明を省略する。

【0091】

この構成では、積算部３３は、積算酸素量αに対応するパラメータとして、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンからリッチへ移行した後に触媒２５に吸蔵された酸素を消費するために必要な燃料消費量を積算する。これにより、リーン期間における触媒２５の積算酸素量αを、リーンからリッチへ移行後に触媒２５に吸蔵された酸素を消費する燃料消費量によって間接的に求めることが可能になる。したがって、触媒劣化判定部３５によって、積算酸素量αに対応する燃料消費量に基づいて触媒２５の劣化を判定することが可能になる。

【0092】

（第２実施形態のエンジン排気系の劣化診断方法の説明）
この第２実施形態のように、積算酸素量αに対応する燃料消費量に基づいて触媒２５の劣化を判定する場合も、以下のような手順で、一連のリッチ－リーン間の移行の間にリヤ空燃比センサ２７（ＲＯ２センサ２７）の劣化判定とともに行うことが可能である。

【0093】

＜劣化診断方法の具体例＞
以下、第２実施形態のエンジン排気系の劣化診断方法の具体例を、図８～９のフローチャートおよび図１０の正常時の診断チャートを参照しながら詳細に説明する。この説明においても、リヤ空燃比センサ２７を図８～１０に示されるように「ＲＯ２センサ２７」と呼ぶ。

【0094】

この図８～９のフローチャートは、上記の図３～４のフローチャートと比較して、触媒２５の劣化判定の手順が異なっているが、その他の手順、例えば、ＲＯ２センサ２７の劣化判定の手順などは共通している。

【0095】

すなわち、劣化診断プログラムが開始されると、図８のフローチャートのステップＳ３１～Ｓ３３では、上記の図３のフローチャートのステップＳ１～Ｓ３と同様に、目標空燃比をリッチに移行制御し（ステップＳ３１）、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が基準電圧Ａを上回るまで待機し（ステップＳ３２）、目標空燃比をリーンに移行制御する（ステップＳ３３）。

【0096】

ついで、図８のステップＳ３４において、積算部３３は、目標空燃比がリーンにおける触媒２５に吸蔵される酸素量である触媒吸蔵酸素量εの演算を開始する。触媒吸蔵酸素量εは、例えば、エアフローセンサ２３から得た空気流量、リニア空燃比センサ２６から得た触媒２５の上流側の空燃比（具体的には酸素濃度）およびその他のパラメータを用いて、上記の第１実施形態の積算酸素量αとは異なる演算方法で求められる。

【0097】

その後、図８のステップＳ３５～Ｓ４１では、上記の図３のフローチャートのステップＳ５～Ｓ１１と同様の処理を行い、ＲＯ２センサ２７の劣化判定を行う。すなわち、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が第１閾値Ｃすなわち基準電圧Ｃを下回るまで待機し（ステップＳ３５）、基準電圧Ｃを下回ったときに第１経過時間β（図１０参照）の計測を開始し（ステップＳ３６）、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が第２閾値Ｄすなわち基準電圧Ｄを下回るまで第１経過時間βの計測を続け（ステップＳ３７）、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が基準電圧Ｄを下回ったときに時間計測部３２は第１経過時間βの計測を終了する（ステップ３８）。ついで、第１経過時間βが閾値β１（図１０参照）を下回ったか否か判別し（ステップＳ３９）、下回ったと判別した場合にＲＯ２センサ２７は正常であると判定し（ステップＳ４０）、一方、下回っていない（すなわち、閾値β１以上である）と判別した場合にＲＯ２センサ２７は劣化していると判定する（ステップＳ４１）。

【0098】

ステップＳ４２では、積算部３３は、ＲＯ２センサ２７の測定値（ＲＯ２電圧）が第３閾値Ｂすなわち基準電圧Ｂを下回るまで触媒吸蔵酸素量εの積算を続ける。

【0099】

触媒吸蔵酸素量εが基準値ε１を上回った場合（ステップＳ３４がＹｅｓの場合）には、図９のステップＳ４４では、空燃比制御部３１が目標空燃比をリーンからリッチに移行する制御をする。

【0100】

目標空燃比がリッチに移行した後、ステップＳ４５において、積算部３３は、積算酸素量に対応するパラメータとして、触媒２５に吸蔵された酸素を消費するために必要な燃料消費量δの演算を開始する。燃料消費量δは、例えば、エンジン２の運転状態に応じて設定される燃料噴射量を積算して求められる。

【0101】

その後ステップＳ４６において、積算部３３は、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が第３閾値Ｂすなわち基準電圧Ｂを上回るまで燃料消費量δの積算を続ける。

【0102】

ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が基準電圧Ｂを上回ったときには、ステップＳ４７において、積算部３３は燃料消費量δの演算を終了する。

【0103】

ついで、ステップＳ４８において、触媒劣化判定部３５は、燃料消費量δが閾値δ１（図１０参照）を上回ったか否か判別する。触媒劣化判定部３５は、燃料消費量δが閾値δ１（図１０参照）を上回ったと判別した場合には、ステップＳ４９のように、触媒２５は正常であると判定し、一方、燃料消費量δが閾値δ１（図１０参照）を上回っていない（すなわち、閾値δ１以下である）と判別した場合には、ステップＳ５０のように、触媒２５は劣化（酸素吸蔵能力において劣化）していると判定する。

【0104】

以下のステップＳ５１～Ｓ５８では、上記の図４のステップＳ１７～Ｓ２４と同様の手順でＲＯ２センサ２７のリッチ側の劣化判定を行う。

【0105】

すなわち、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が第２閾値Ｄすなわち基準電圧Ｄを上回るまで待機し（ステップＳ５１）、基準電圧Ｄを上回ったときには第２経過時間γ（図１０参照）の計測を開始し（ステップＳ５２）、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が第１閾値Ｃすなわち基準電圧Ｃを上回るまで第２経過時間γの計測を続け（ステップＳ５３）、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧が基準電圧Ｃを上回ったときには第２経過時間γの計測を終了する（ステップＳ５４）。ついで、第２経過時間γが閾値γ１（図１０参照）を下回ったか否か判別し（ステップＳ５５）、第２経過時間γが閾値γ１を下回ったと判別した場合にはＲＯ２センサ２７は正常であると判定し（ステップＳ５６）、一方、第２経過時間γが閾値γ１を下回っていない（すなわち、閾値γ１以上である）と判別した場合にはＲＯ２センサ２７は劣化していると判定する（ステップＳ５７）。その後、ステップＳ５８において、目標空燃比をストイキになるように制御することにより、劣化診断方法の一連のプログラムが終了する。

【0106】

上記の図８～９のフローチャートで示される劣化診断方法においても、上記の図３～４の診断方法と同様に、ＲＯ２センサ２７がリーン側で劣化している場合には、図１１に示されるように、第１経過時間βが閾値β１以上になる（図１１の第１経過時間βの破線参照）。また、ＲＯ２センサ２７がリッチ側で劣化している場合には、第２経過時間γが閾値γ１以上になる（図１１の第２経過時間γの破線参照）。リーン側およびリッチ側のいずれの場合もＲＯ２センサ２７が劣化すると、図１１のＲＯ２電圧の破線のように、ＲＯ２センサ２７のリーン側またはリッチ側へシフトする応答性が正常時の実線と比較して悪くなる（図１１のＲＯ２電圧の破線のように曲線の勾配が緩やかになる）。

【0107】

また、触媒２５が劣化している場合には、上記のステップＳ４８およびＳ５０のように、燃料消費量δが閾値δ１を上回っていない、すなわち、閾値δ１以下になる（図１２の燃料消費量δの破線参照）。すなわち、燃料消費量δに対応する積算酸素量が低下していることが間接的に知ることが可能である。このように、触媒２５の酸素吸蔵能力が劣化することにより、目標空燃比のリッチ－リーン間の移行制御について、図１２の目標空燃比の破線のように、正常時の実線と比較して時間的なズレが生じる。それとともに、ＲＯ２電圧についても図１２のＲＯ２電圧の破線のように正常時の実線と比較して時間的なズレが生じる。一方、リーン側で触媒２５に吸蔵される触媒吸蔵酸素量εは、図１２に示される正常時の実線および劣化時の破線を比較しても、触媒２５が正常であるか劣化しているかを問わず、所定の基準値ε１まで達していることが分かる。

【0108】

つまり、第２実施形態の劣化診断装置および劣化診断方法における触媒２５の劣化判定では、リーン側で触媒２５に吸蔵される触媒吸蔵酸素量εを所定の基準値ε１に達した状態にして劣化判定条件の同一性を担保しながら、リッチ側において触媒２５に吸蔵された酸素を消費するために必要な燃料消費量の大小によって触媒２５の劣化判定を行っている。したがって、この触媒２５の劣化判定は、リヤ空燃比センサ２７の測定値、すなわち、ＲＯ２センサ２７のＲＯ２電圧に依存していないので、ＲＯ２センサ２７の劣化などの影響を受けずに、触媒２５の劣化判定を正確に行うことが可能である。

【符号の説明】

【0109】

１ ハイブリッド車両（ＨＶ車両）
２ エンジン
１６ コントローラ（制御ユニット）
２４ 排気通路
２５ 触媒
２６ リニア空燃比センサ
２７ リヤ空燃比センサ（空燃比センサ）
３１ 空燃比制御部
３２ 時間計測部
３３ 積算部
３４ センサ劣化判定部
３５ 触媒劣化判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】