(57)【要約】【課題】触媒通過後の排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいての触媒劣化診断を高精度で行うことができる触媒劣化診断方法を提供する。【解決手段】触媒劣化診断方法は、触媒６０１を通過した排ガスの空燃比および窒素酸化物濃度を測定するものであってアンモニア干渉性を有するガスセンサ７０２を含むシステムのためのものである。ガスセンサ７０２によって最新で得られている空燃比が、理論空燃比よりも大きな予め定められたしきい空燃比よりも大きい場合において、燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、ガスセンサ７０２によって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大をモニタし始めることによって、窒素酸化物濃度の一時的増大量が取得される。一時的増大量がしきい量よりも大きいか否かが判定される。【選択図】図１
2020041444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置を有する内燃機関と、前記内燃機関からの排ガスが導入される触媒と、前記触媒を通過した排ガスの空燃比および窒素酸化物濃度を測定するものであってアンモニア干渉性を有するガスセンサと、を含むシステムのための触媒劣化診断方法であって、
前記ガスセンサによって最新で得られている空燃比が、理論空燃比よりも大きな予め定められたしきい空燃比よりも大きい場合において、前記燃料噴射装置が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、前記ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大をモニタし始めることによって、窒素酸化物濃度の一時的増大量を取得する工程と、
前記一時的増大量がしきい量よりも大きいか否かを判定する工程と、
を備える、触媒劣化診断方法。
【請求項２】
前記触媒は三元触媒である、請求項１に記載の触媒劣化診断方法。
【請求項３】
前記しきい空燃比は５０よりも大きい、請求項１または２に記載の触媒劣化診断方法。
【請求項４】
前記ガスセンサによって得られる空燃比がストイキオメトリよりもリーンである期間においてのみ、前記ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大がモニタされる、請求項１から３のいずれか１項に記載の触媒劣化診断方法。
【請求項５】
前記システムは、前記内燃機関に接続された有段変速機または無段変速機を含む車両であり、
前記ガスセンサによって最新で得られている空燃比が前記しきい空燃比よりも大きい場合において、前記車両の減速中の前記有段変速機のシフトダウンまたは前記無段変速機の疑似シフトダウンに伴って前記燃料噴射装置が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、前記ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大がモニタし始められる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の触媒劣化診断方法。
【請求項６】
前記システムは車両であり、前記一時的増大量を取得する工程が行われるときの前記車両の状態に基づいて前記しきい量を設定する工程をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の触媒劣化診断方法。
【請求項７】
前記システムは車両であり、前記車両の状態が、予め定められた規定範囲に含まれるときにのみ、前記ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大がモニタし始められる、請求項１から６のいずれか１項に記載の触媒劣化診断方法。
【請求項８】
燃料噴射装置を有する内燃機関からの排ガスが導入される触媒の劣化の程度を診断する触媒劣化診断システムであって、
前記触媒を通過した排ガスの空燃比および窒素酸化物濃度を測定可能なものであってアンモニア干渉性を有するガスセンサと、
前記内燃機関を運転する制御装置とを備え、前記制御装置は、
前記燃料噴射装置の動作を制御する燃料噴射制御部と、
前記ガスセンサによって得られる空燃比が、理論空燃比よりも大きな予め定められたしきい空燃比よりも大きいか否かを判定する空燃比判定部と、
前記ガスセンサによって得られる空燃比が前記しきい空燃比よりも大きいか否かについての前記空燃比判定部による最新の判定結果が、前記ガスセンサによって得られる空燃比が前記しきい空燃比よりも大きいというものである場合において、前記燃料噴射制御部が前記燃料噴射装置へ燃料カット後の燃料噴射の再開を指示したときに、前記ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大をモニタし始めることによって、窒素酸化物濃度の一時的増大量を取得するモニタ部と、
前記モニタ部によって取得された前記一時的増大量がしきい量よりも大きいか否かを判定する増大量判定部と、
を含む、
触媒劣化診断システム。
【請求項９】
前記触媒は三元触媒である、請求項８に記載の触媒劣化診断システム。
【請求項１０】
前記しきい空燃比は５０よりも大きい、請求項８または９に記載の触媒劣化診断システム。
【請求項１１】
前記モニタ部は、前記ガスセンサによって得られる空燃比がストイキオメトリよりもリーンである期間においてのみ、前記ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大をモニタする、請求項８から１０のいずれか１項に記載の触媒劣化診断システム。
【請求項１２】
前記触媒劣化診断システムは、有段変速機または無段変速機を有する車両のためのものであり、
前記ガスセンサによって得られる空燃比が前記しきい空燃比よりも大きいか否かについての前記空燃比判定部による最新の判定結果が、前記ガスセンサによって得られる空燃比が前記しきい空燃比よりも大きいというものである場合において、前記車両の減速中の前記有段変速機のシフトダウンまたは前記無段変速機の疑似シフトダウンに伴って前記燃料噴射装置が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、前記モニタ部は、窒素酸化物濃度の一時的増大をモニタし始める、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の触媒劣化診断システム。
【請求項１３】
前記触媒劣化診断システムは車両のためのものであり、
前記制御装置は、しきい量設定部を含み、前記しきい量設定部は、前記モニタ部が前記一時的増大量を取得するときの前記車両の状態に基づいて前記しきい量を設定する、
請求項８から１２のいずれか１項に記載の触媒劣化診断システム。
【請求項１４】
前記触媒劣化診断システムは車両のためのものであり、
前記モニタ部は、前記車両の状態が、予め定められた規定範囲に含まれるときにのみ動作する、
請求項８から１３のいずれか１項に記載の触媒劣化診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒劣化診断方法および触媒劣化診断システムに関し、特に、内燃機関からの排ガスが導入される触媒のための触媒劣化診断方法および触媒劣化診断システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンからは、有害物質であるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＴＨＣ（全炭化水素：Ｔｏｔａｌ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）およびＣＯ（一酸化炭素）を含有する排ガスが排出される。これら３つの含有物を一括除去する触媒、すなわち三元触媒（ＴＷＣ：Ｔｈｒｅｅ  Ｗａｙ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）、が、多くのガソリンエンジン車に搭載されている。三元触媒はハニカム体を有する。ハニカム体は、主に、ＣｅＯ２（セリア）のセラミックスからなる部分と、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）およびＲｈ（ロジウム）等の貴金属からなる部分とを有している。Ｐｔ、Ｐｄは、主に、ＨＣおよびＣＯを酸化によってＣＯ２（二酸化炭素）およびＨ２Ｏ（水）へと変化させるために用いられる。Ｒｈは、主に、ＮＯｘを還元するために用いられる。セリアは、Ｏ２（酸素）を吸着させたり脱離させたりするために用いられる。
【０００３】
ガソリンエンジンのためのＴＷＣは、ＨＣおよびＣＯを酸化するために必要な酸素を、排ガス中の酸素含有量が高いときに蓄積しておくことが必要である。なぜならば、ガソリンエンジンはストイキオメトリ状態を中心に運転されるので、ガソリンエンジンからの排ガスは、ディーゼルエンジンからの排ガスとは異なり、通常、低い酸素含有量を有するからである。
【０００４】
ストイキオメトリ状態での運転とは、言い換えれば、空燃比、すなわちＡ／Ｆ（空気／燃料：Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ）、が約１４．６での運転のことである。この場合、エンジンシリンダ内へ導入される燃料が完全燃焼することを想定して、シリンダ内へ導入される空気量が設定される。具体的には、完全燃焼によってＣ（炭素）およびＨ（水素）が完全に酸化されることを想定して、シリンダ内へ導入される空気量が設定される。実際の運転時は、Ａ／Ｆ＝約１４．６の周辺でＡ／Ｆが微調整される。Ａ／Ｆが相対的に高めとされている状態は、リーンと称され、エンジンからの排ガスは相対的に多くの酸素を含有する。逆の状態はリッチと称される。ガソリンエンジンにおいては、ストイキオメトリ状態を中心に、リーン状態およびリッチ状態への細かな制御が行われる。
【０００５】
ＴＷＣの、ＮＯｘについての浄化性能は、リッチ運転時（還元雰囲気）では相対的に高く、リーン運転時（酸素過剰雰囲気）では相対的に低い。これは、リッチ運転時は排ガス中の酸素含有量が低いのでＮＯｘを還元させやすいからである。逆に、ＴＷＣの、ＨＣおよびＣＯについての浄化性能は、リーン運転時では相対的に高く、リッチ運転時では相対的に低い。これは、リーン運転時は排ガス中の酸素含有量が高いので、ＨＣおよびＣＯを酸化させやすいからである。ＴＷＣの浄化性能の劣化にはさまざまな場合があり、主たる劣化モードは、リッチおよびリーン時の全体的な浄化効率低下、リーン時の浄化効率低下、リッチ時の浄化効率低下などである。
【０００６】
近年、車両（典型的には自動車）において、法令の要請に従ってＯＢＤ（車載故障診断：Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）が行われることがある。ＯＢＤによれば、車両自体に付与されている機能によって故障診断がなされる。故障が検知された場合は、運転者に対して警告がなされ得る。
【０００７】
ＴＷＣのＯＢＤは、例えは、ＯＳＣ法（酸素貯蔵能力：Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）によって行われ得る。ＯＳＣ法においては、ＴＷＣ中のセリアの比表面積が、ＴＷＣの上流側および下流側に設けられたＯ２センサを用いて間接的に測定される。ＴＷＣの上流側、言い換えればエンジンとＴＷＣとの間、には、空燃比を測定するために、通常、限界電流式のＡ／Ｆ（空気／燃料：Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ）センサが設けられており、これは一種のＯ２センサである。ＴＷＣの下流側、言い換えればＴＷＣと排気口との間、には、通常、電圧式のＯ２センサが設けられている。
【０００８】
ＯＳＣ法においては、ストイキオメトリ状態からリーン状態およびリッチ状態の各々への、通常よりも大きな変更がなされる。エンジンがリーン状態とされると、排ガス中の酸素濃度が高くなり、この濃度変化はＴＷＣの上流側のＯ２センサによってすぐに検出され始める。この時点では、ＴＷＣの下流側のＯ２センサは未だストイキオメトリ状態またはリッチ状態を検出している。これは、ＴＷＣ中のセリアが排ガス中の酸素を吸着するためである。セリアが吸着することができる酸素の量には限りがあるため、エンジンのリーン状態がしばらく継続すると、ＴＷＣの下流側のＯ２センサもリーン状態を検出し始める。その後、エンジンがリッチ状態とされると、この変化はＴＷＣの上流側のＯ２センサによってすぐに検出される。この時点ではＴＷＣの下流側のＯ２センサは未だリーン状態を検出している。これは、ＴＷＣ中のセリアが酸素を放出するためである。セリアからの酸素の放出量には限りがあるため、エンジンのリッチ状態がしばらく継続すると、ＴＷＣの下流側のＯ２センサもリッチ状態を検出し始める。その後、エンジンが再びリーン状態とされる。このようなエンジンの、リーン状態とリッチ状態との間での状態変化の繰り返しにおいて、上流側のＯ２センサと下流側のＯ２センサとの間で、リッチ／リーンの検出結果が相違している時間が検出される。この時間とガス流量とから、セリアの酸素吸蔵量の最大値が見積もられる。この見積もりに基づいて、セリアのＯＳＣが劣化しているか否かが判定される。セリアのＯＳＣが劣化していると判定された場合、ＯＢＤは、ＴＷＣが劣化しているとの診断結果を下す。
【０００９】
ＴＷＣにおいて、セリア部分の劣化と、貴金属部分の劣化とが、同様の程度で発生するとは限らない。セリアは助触媒であって有害物質（特にＮＯｘ）の浄化は主に貴金属によってなされるものであることから、ＴＷＣの劣化診断を高い精度で行うためには、貴金属部分の劣化をより正確に評価することが望まれる。上述したＯＳＣ法によれば、測定はセリア部分に対して行われており、貴金属部分に対しては行われていない。よって、ＴＷＣの性能、特にＮＯｘ浄化率、の見積もりの誤差が大きくなる可能性がある。
【００１０】
またＯＳＣ法は、ＴＷＣの上流側および下流側のＯ２センサの劣化に起因しての測定誤差による影響を受けやすい。特に、ＴＷＣの下流側のＯ２センサが電圧式の場合、センサ電極に水素等が付着することによって、リッチ／リーンの判定にずれが生じることがある。このずれは、ガソリンまたはエンジンオイルの組成の影響を受けやすいので、補正による対処は難しい。リッチ／リーンの判定誤差はＯＳＣ法の診断誤差に直接つながる。また、ＴＷＣ中で発生した水素等の影響によって、下流側のＯ２センサがリッチ寄りの判定をしてしまうことがある。また、エンジンが長期間停止されていると、Ｏ２を吸着するためのサイトへＣＯ２が多く吸着されてしまう。エンジン始動後、このＣＯ２の脱離が不十分な状態で診断が開始されると、診断誤差が大きくなる。またエンジンの吸気量が大きくなっているときは、吸気中の酸素のうちセリアによって吸着されない割合が大きくなることから、ＯＳＣの見積もり誤差が大きくなる可能性がある。これは特にＥＧＲ（排気再循環：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が用いられるときに問題となりやすい。Ｏ２の吸着割合の減少は、排ガスの温度の影響も受け、これがＯＳＣの見積もり誤差につながり得る。
【００１１】
またＯＳＣ法では、診断に適した条件（例えば、吸気量、排ガスの温度、およびエンジン回転数等）が満たされる機会が限られている。具体的には、ある程度エンジン回転数が高い状態であって、かつ速度がほぼ一定状態（例えば６０ｋｍ／ｈ〜９０ｋｍ／ｈ）である状態が、ある程度の時間にわたって継続しないと、十分な精度での診断を行うことができない。一方で、例えば、１０回の走行がなされる際に３回以上の走行において適切に診断が行われるようなＩＵＰＲ（Ｉｎ  Ｕｓｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．  Ｒａｔｉｏｓ：使用時モニタ実行率）が推奨されることがある。上記ＯＳＣ法は、要求されているＩＵＰＲを満たさないことがあり得る。
【００１２】
上記の諸課題を解決するための方法として、より直接的に浄化性能を評価する方法が考えられる。具体的には、ＴＷＣの下流側のＮＯｘ量を測定することによって、ＮＯｘの浄化の程度を見積もることが考えられる。
【００１３】
特開２０１０−１７８１号公報（特許文献１）によれば、ＴＷＣに供給される排ガス中のＮＯｘ濃度を変化させるために、バルブオーバーラップが変化させられる。そして、ＴＷＣの下流側のセンサからの出力が所定値に達した時点におけるオーバーラップ量に基づいて、触媒の劣化が判定される。よってこの方法においては、運転者の運転操作とは別に、ＯＢＤのためのエンジン制御が実行される。言い換えれば、アクティブＯＢＤが実行される。アクティブＯＢＤは、ドライバビリティの観点では好ましくはない。また、このアクティブＯＢＤが適用可能な運転状態（吸気量、排ガスの温度、およびエンジン回転数等）はかなり限定されるので、診断を実行する機会もかなり限定される。よって、他のＯＢＤ方法が望まれる。
【００１４】
特開２０１２−２１９７４０号公報（特許文献２）によれば、触媒の浄化性能評価方法が開示されている。具体的には、触媒が置かれている雰囲気の空燃比がリーンでありかつ触媒が触媒活性を示す所定の温度域にあるときに、触媒に空燃比リッチの排ガスが供給されるようにエンジンが運転される。この状態で、触媒の下流側でのＮＯｘ濃度低下量の時間変化率であるＮＯｘ浄化速度が求められる。また、ＮＯｘ濃度低下量の所定期間における積算値であるＮＯｘ浄化量が求められる。ＮＯｘ浄化速度およびＮＯｘ浄化量に基いて、触媒の劣化が評価される。この方法において、ＮＯｘ濃度はＮＯｘセンサによって検出される。
【００１５】
特開２００４−１３８４８６号公報（特許文献３）によれば、ＮＯｘ濃度に加えて空燃比も検出することができるＮＯｘセンサが開示されている。このＮＯｘセンサは、酸素イオン伝導性を有する固体電解質としての酸化ジルコニアからなる積層構造を有している。この積層構造中には、第１室と、第１室の下流側に配置された第２室とが設けられている。第１室に面する面上には、ＮＯｘに対して低い還元性を有するポンプ電極が、Ｏ２を除去しつつ空燃比を検出するために形成されている。空燃比は、この電極による酸素ポンプ量から算出される。第２室に面する面上には、ＮＯｘに対して高い還元性を有するポンプ電極が、ＮＯｘを検出するために形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−１７８１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１９７４０号公報
【特許文献３】特開２００４−１３８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記特開２００４−１３８４８６号公報に記載されたような、自動車用に広く用いられているＮＯｘセンサは、通常、ＮＨ３に干渉される。典型的には、センサの第１室においてＮＨ３がＮＯへと変化し、このＮＯがセンサの第２室で検出されることによって、ＮＯｘ濃度が過度に高く検出されてしまう。排ガスを浄化するための触媒、特に三元触媒（ＴＷＣ）、においては、ＮＨ３（アンモニア）が発生し得ることが知られている。よって、特開２０１２−２１９７４０号公報に記載の触媒性能評価方法において、触媒通過後の排ガス中にはＮＨ３が混入されている可能性がある。ＮＨ３が混入された排ガスのＮＯｘ濃度が上記のようなＮＯｘセンサによって検出される場合、ＮＯｘセンサのＮＨ３干渉性に起因して、ＮＯｘ濃度の検出精度が低下し得る。よって、触媒の劣化に起因しての性能低下を高精度で評価することが難しい。
【００１８】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、触媒通過後の排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいての触媒劣化診断を高精度で行うことができる触媒劣化診断方法および触媒劣化診断システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の触媒劣化診断方法は、燃料噴射装置を有する内燃機関と、内燃機関からの排ガスが導入される触媒と、触媒を通過した排ガスの空燃比および窒素酸化物濃度を測定するものであってアンモニア干渉性を有するガスセンサと、を含むシステムのためのものである。触媒劣化診断方法は、以下の工程を有している。ガスセンサによって最新で得られている空燃比が、理論空燃比よりも大きな予め定められたしきい空燃比よりも大きい場合において、燃料噴射装置が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大をモニタし始めることによって、窒素酸化物濃度の一時的増大量が取得される。一時的増大量がしきい量よりも大きいか否かが判定される。
【００２０】
本発明の触媒劣化診断システムは、燃料噴射装置を有する内燃機関からの排ガスが導入される触媒の劣化の程度を診断するためのものである。触媒劣化診断システムは、ガスセンサと、制御装置とを有している。ガスセンサは、触媒を通過した排ガスの空燃比および窒素酸化物濃度を測定可能なものであってアンモニア干渉性を有している。制御装置は内燃機関を運転する。制御装置は、空燃比判定部と、燃料噴射制御部と、モニタ部と、増大量判定部とを有している。燃料噴射制御部は燃料噴射装置の動作を制御する。空燃比判定部は、ガスセンサによって得られる空燃比が、理論空燃比よりも大きな予め定められたしきい空燃比よりも大きいか否かを判定する。モニタ部は、ガスセンサによって得られる空燃比がしきい空燃比よりも大きいか否かについての空燃比判定部による最新の判定結果が、ガスセンサによって得られる空燃比がしきい空燃比よりも大きいというものである場合において、燃料噴射制御部が燃料噴射装置へ燃料カット後の燃料噴射の再開を指示したときに、ガスセンサによって検出される窒素酸化物濃度の一時的増大をモニタし始めることによって、窒素酸化物濃度の一時的増大量を取得する。増大量判定部は、モニタ部によって取得された一時的増大量がしきい量よりも大きいか否かを判定する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、触媒通過後の排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいての触媒劣化診断を高精度で行うことができる。この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における車両の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における触媒劣化診断方法を概略的に示すフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態における触媒劣化診断方法におけるＮＯｘ濃度の一時的増大量を取得する工程を概略的に示すフロー図である。
【図４】車両を用いた実験における、スピード、回転数、実際のＮＯｘ排出量、空燃比、および実際のＮＨ３排出量の測定結果を、第１の期間について示すグラフ図である。
【図５】車両を用いた実験における、スピード、回転数、実際のＮＯｘ排出量、空燃比、および実際のＮＨ３排出量の測定結果を、第２の期間について示すグラフ図である。
【図６】車両を用いた実験における、スピード、回転数、実際のＮＯｘ排出量、空燃比、および実際のＮＨ３排出量の測定結果を、第３の期間について示すグラフ図である。
【図７】車両を用いた実験における、実際のＮＯｘ排出量と、触媒のエージング時間との相関を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
（構成）
図１は、本実施の形態における車両（システム）の構成を概略的に示す図である。本実施の形態においては、車両は運転者ＤＲによって運転される自動車である。自動車は、燃料噴射装置５０１を有するガソリンエンジン５００（内燃機関）と、ガソリンエンジン５００に接続された有段変速機４００と、ＴＷＣ６０１（触媒）と、後述する触媒劣化診断システムとを有している。
【００２５】
車両はさらに、運転者ＤＲによって操作されるアクセルペダル３００（運転操作装置）と、追加触媒６０２と、空燃比センサ７０１と、加速度検出器８００とを有していてよい。アクセルペダル３００は、車両を運転するために運転者ＤＲが操作するものである。追加触媒６０２は、ＴＷＣ６０１の下流側に配置されている。追加触媒６０２は、例えば、ＴＷＣ、ＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルター：Ｇａｓｏｌｉｎｅ  Ｐｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）、またはＳＣＲ（選択還元触媒：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）である。空燃比センサ７０１は、ガソリンエンジン５００とＴＷＣ６０１との間に配置されている。空燃比センサ７０１は、主に、ガソリンエンジン５００の制御のために用いられる。加速度検出器８００は、車両の加速度を検出するための装置である。加速度検出器８００は、最終的に加速度を算出することができる物理量を測定する任意の装置である。なおこの算出処理は、加速度検出器８００の外部で行なわれてもよく、触媒劣化診断システム内で行なわれてよい。好ましくは、加速度検出器８００は、それ自体で加速度に対応する値を検出することができる素子、すなわち加速度センサ、である。
【００２６】
触媒劣化診断システムは、ガソリンエンジン５００からの排ガスが導入されるＴＷＣ６０１の劣化の程度を診断するためのものである。触媒劣化診断システムは、ＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１００（制御装置）と、ガスセンサ７０２とを有している。触媒劣化診断システムはさらに、表示部２００を有していてよい。表示部２００は、例えば、ランプまたはディスプレイ装置である。
【００２７】
ガスセンサ７０２は、ＴＷＣ６０１を通過した排ガスの、空燃比およびＮＯｘ濃度を測定可能なものである。ガスセンサ７０２は、ＮＯｘ濃度の測定に関してＮＨ３干渉性を有している。具体的には、ガスセンサ７０２によって検出されるガス中にＮＨ３が混ざっていると、ＮＯｘ濃度の検出値が、より大きな値に誤認される。ＮＨ３干渉性は、センサ内での酸化反応によってＮＨ３がＮＯｘ（典型的にはＮＯ）となることに起因し得る。この酸化反応は、ガスセンサ７０２中の、貴金属（例えばＰｔ）を含有する電極において特に生じ得る。
【００２８】
典型的な例として、ガスセンサ７０２は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質としての酸化ジルコニアからなる積層構造を有している。この積層構造中には、第１室と、第１室の下流側に配置された第２室とが設けられている。第１室に面する面上には、ＮＯｘに対して低い還元性を有する第１ポンプ電極（例えば、Ｐｔを含有する電極）が、Ｏ２を除去しつつ空燃比を検出するために設けられている。空燃比は第１ポンプ電極による酸素ポンプ量から算出される。第２室に面する面上には、ＮＯｘに対して高い還元性を有する第２ポンプ電極（例えば、Ｒｈを含有する電極）が設けられている。第２ポンプ電極による酸素ポンプ量からＮＯｘ濃度が検出される。第２ポンプ電極は、第１ポンプ電極に比して、ＮＯｘに対しての高い還元性を有している。なお第２室に面する面上には、第２室中のＯ２濃度を低下させるための補助ポンプ電極（例えば、Ｐｔを含有する電極）が付加されていてよい。
【００２９】
上述した例においては、ガスセンサ７０２は電流式のセンサである。電流式のＮＯｘセンサは、被毒物質の吸着による影響を受けにくく、特に、高温動作することによって硫黄被毒の影響が抑えられる。これに対して、例えば起電力式のＯ２センサは、被毒物質の吸着に起因しての誤差を生じやすい。
【００３０】
ＥＣＵ１００はガソリンエンジン５００を運転する。ＥＣＵ１００は、空燃比判定部１１０と、燃料噴射制御部１２０と、モニタ部１３０と、変速制御部１４０と、増大量判定部１５０と、しきい量設定部１６０と、結果蓄積部１７０と、診断部１８０とを有している。またＥＣＵ１００は車両状態検出部１９０を含んでいてよい。
【００３１】
ＥＣＵ１００は、少なくとも１つのＩＣ（集積回路）を含む電気回路によって構成される。電気回路は少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）を含む。ＥＣＵ１００が有する各機能は、プロセッサがソフトウェアを実行することによって実現され得る。ソフトウェアは、プログラムとして記述され、メモリ（図示せず）に格納される。プログラムを格納するためのメモリは、ＥＣＵ１００に含まれていてよく、例えば、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。
【００３２】
燃料噴射制御部１２０は燃料噴射装置５０１の動作を制御する。変速制御部１４０は有段変速機４００の動作を制御する。有段変速機４００は、変速比を不連続的に変化させる動力伝達機構である。
【００３３】
空燃比判定部１１０は、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比が、しきい空燃比よりも大きいか否かを判定する。しきい空燃比は、予め定められている比であってよい。しきい空燃比は、理論空燃比（本実施の形態においては約１４．６）よりも大きく、好ましくは５０よりも大きい。空燃比がしきい空燃比よりも大きい状態のことを、以下において、強リーン状態とも称する。
【００３４】
モニタ部１３０は、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がしきい空燃比よりも大きいか否かについての空燃比判定部１１０による最新の判定結果を参照する。最新の結果が、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がしきい空燃比よりも大きいというものである場合において、燃料噴射制御部１２０が燃料噴射装置５０１へ燃料カット後の燃料噴射の再開を指示したときに、モニタ部１３０は、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大をモニタし始める。これによってモニタ部１３０はＮＯｘ濃度の一時的増大量を取得する。一時的増大量は、例えば、モニタ開始後に得られるＮＯｘ濃度の極大値（ピーク値）である。
【００３５】
好ましくは、空燃比判定部１１０による最新の判定結果が、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がしきい空燃比よりも大きいというものである場合において、車両の減速中の有段変速機４００のシフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、モニタ部１３０はＮＯｘ濃度の一時的増大をモニタし始める。減速中であるか否かは、加速度検出器８００の検出結果に基づいて判定されてよい。
【００３６】
モニタ部１３０は、車両の状態が、予め定められた規定範囲に含まれるときにのみ動作するように構成されてよい。車両の状態は、車両状態検出部１９０から取得される。
【００３７】
増大量判定部１５０は、モニタ部１３０によって取得された一時的増大量が、しきい量設定部１６０によって設定されたしきい量よりも大きいか否かを判定する。判定結果は、結果蓄積部１７０に蓄積される。
【００３８】
しきい量設定部１６０は、増大量判定部１５０によって上記のように用いられるしきい量を設定する。しきい量設定部１６０は、予め定められた複数の量のうち一の量を選択することによってしきい量を設定してよい。この選択は、モニタ部１３０が上述した一時的増大量を取得するときの車両の状態に基づいて行なわれてよい。車両の状態は、車両状態検出部１９０から取得される。例えば、燃料噴射量が多いほど、高いしきい量が設定されてよい。なお、しきい量は一の値に固定されていてもよく、その場合は上記のような選択は不要であり、しきい量設定部１６０は、単に一の値を保持するメモリ（記憶部）であってよい。
【００３９】
結果蓄積部１７０は、増大量判定部１５０による判定結果を蓄積するメモリ（記憶部）である。診断部１８０は、結果蓄積部１７０に蓄積されている判定結果に基づいて、ＴＷＣ６０１が限度を超えて劣化しているか否かを診断する。その際、診断部１８０は必要に応じて、蓄積されている判定結果に対して統計的処理を行ってよい。例えば、予め定められた回数の判定結果のうち、一時的増大量がしきい量よりも大きいという判定結果が、予め定められた割合以上である場合に、診断部１８０は、ＴＷＣ６０１が限度を超えて劣化していると診断する。
【００４０】
車両状態検出部１９０は、車両の状態を検出する部分である。車両の状態は、吸気量、燃料噴射量、エンジン回転数、ＥＧＲ率、過給圧（ターボエンジンの場合）のように、ガソリンエンジン５００の状態を含み得る。また車両の状態は、有段変速機４００のギア選択状態を含み得る。上記状態は、センサ等によって検出されてよい。あるいは、上記状態は、ＥＣＵ１００内部で生成される指令内容を参照することによって検出されてよく、例えば、燃料噴射量は燃料噴射制御部１２０の出力が参照されてよく、ギア選択状態は変速制御部１４０の出力が参照されてよい。また車両状態検出部１９０によって検出される、車両の状態は、上記以外の状態を含んでもよく、例えば、速度、加速度、ＴＷＣ６０１の温度などを含んでもよい。車両速度は速度検出器（図示せず）によって検出されてよい。温度は温度計（図示せず）によって検出されてよい。
【００４１】
（診断方法）
図２は、本実施の形態における、上記触媒劣化診断システムを用いた触媒劣化診断方法を概略的に示すフロー図である。
【００４２】
ステップＳ１００にて、モニタ部１３０はＮＯｘ濃度の一時的増大量を取得する。なおステップＳ１００の詳細については、図３を参照して後述する。
【００４３】
ステップＳ２００にて、しきい量設定部１６０は、しきい量を設定する。しきい量設定部１６０は、予め定められた複数の量のうち一の量を選択することによってしきい量を設定してよい。この選択は、モニタ部１３０がＮＯｘ濃度の一時的増大量を取得するときの車両の状態に基づいて行なわれてよい。例えば、燃料噴射量が多いほど、高いしきい量が設定されてよい。なお、しきい量は一の値に固定されていてもよく、その場合、上記のような選択は不要である。
【００４４】
ステップＳ３００にて、増大量判定部１５０は、一時的増大量がしきい量よりも大きいか否かを判定する。ステップ４００にて、結果蓄積部１７０が判定結果を蓄積する。
【００４５】
ステップＳ５００にて、診断部１８０が、結果蓄積部１７０に蓄積されている判定結果に基づいて、ＴＷＣ６０１が限度を超えて劣化しているか否かを診断する。その際、診断部１８０は必要に応じて、蓄積されている判定結果に対して統計的処理を行ってよい。また、蓄積されている判定結果の回数が過小である場合、処理がステップＳ５００からステップ１００に戻されることによって、判定結果がさらに取得されてよい。診断結果は、表示部２００によって表示されることによって運転者ＤＲへと通知されることが好ましい。
【００４６】
上記ステップＳ１００において、ガスセンサ７０２によって最新で得られている空燃比がしきい空燃比よりも大きい場合において、燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタし始められる。これによってＮＯｘ濃度の一時的増大量が取得される。図３は、ステップＳ１００（図２）を実行するための工程を概略的に示すフロー図である。
【００４７】
ステップＳ１１０にて、モニタ部１３０は、燃料噴射装置５０１が燃料カットを実施しているか否かを判定する。言い換えれば、モニタ部１３０は、燃料噴射制御部１２０が燃料カットを指示しているか否かを判定する。燃料カットが実施されていない場合、処理がステップ１１０に戻る。燃料カットが実施されている場合、処理がステップＳ１２０へと進む。
【００４８】
ステップＳ１２０にて、モニタ部１３０は、燃料噴射装置５０１が燃料噴射を再開しているかを判定する。言い換えれば、モニタ部１３０は、燃料噴射制御部１２０が燃料噴射の指示を再開しているか否かを判定する。燃料噴射が再開されていない場合、処理がステップＳ１２０自身に戻る。燃料噴射が再開されている場合、処理がステップＳ１３０へ進む。
【００４９】
ステップＳ１３０にて、モニタ部１３０は、ガスセンサ７０２によって空燃比判定部１１０が最新で得ている空燃比が強リーン状態であるか否かを判定する。これによりモニタ部１３０は、燃料噴射装置５０１が燃料噴射を再開したときに空燃比が強リーン状態であるか否かを判定する。燃料噴射の再開によって空燃比はリッチ側へ向かって変化するが、燃料噴射が再開された時点で最新で得られている空燃比が強リーン状態であるか否かに着目することによって、燃料噴射の再開による影響をほとんど受けていない空燃比を把握することができる。把握された空燃比が強リーン状態でない場合は、処理がステップＳ１１０へと戻る。把握された空燃比が強リーン状態である場合は、処理がステップＳ１４０へと進む。
【００５０】
ステップＳ１４０にて、モニタ部１３０は、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大をモニタし始める。具体的には、モニタ部１３０は、ＮＯｘ濃度の一時的増大の出現を待機する状態となる。
【００５１】
ステップＳ１５０にて、モニタ部１３０は、ＮＯｘ濃度の一時的増大量を取得する。一時的増大量は、例えば、ステップ１４０によってＮＯｘ濃度の一時的増大の出現を待機し始めてから最初に得られるＮＯｘ濃度の極大値（ピーク値）である。
【００５２】
好ましくは、上記ステップＳ１２０における燃料噴射の再開は、車両の減速中の有段変速機４００のシフトダウンに伴って行われるものに限定される。この場合、ガスセンサ７０２によって最新で得られている空燃比がしきい空燃比よりも大きい場合において、車両の減速中の有段変速機４００のシフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、上記ステップＳ１４０が実行される。車両の減速中の有段変速機４００のシフトダウンは、通常、回転数の調整のために、燃料カットおよびそれに続く燃料噴射の再開を伴う。よって、上記ステップＳ１４０を実行する機会は、診断自体を目的とした運転ではない通常の運転においても、高頻度で得やすい。
【００５３】
なお、上記ステップＳ１４０は、車両の状態が、予め定められた規定範囲に含まれるときにのみ実行されてよい。車両の状態が規定範囲に含まれないときには、処理がステップＳ１１０へと戻ってよい。
【００５４】
上記ステップＳ１５０において、モニタ部１３０は、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がストイキオメトリよりもリーンである期間においてのみ、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大をモニタすることが好ましい。この期間中にＮＯｘ濃度の一時的増大量が取得されなかった場合は、処理がステップＳ１１０へと戻ってよい。
【００５５】
（実験および考察）
図４〜図６のそれぞれは、ＴＷＣ６０１（図１）を有する車両の走行実験（台上試験）において測定された、スピード、エンジン回転数、ＮＯｘ排出量、空燃比、およびＮＨ３排出量の、第１〜第３の期間における時間変化を示すグラフ図である。なお、各測定データのサンプリング周期は１秒（横目盛の半分）であり、グラフ中では、得られたデータ点の間が直線で結ばれている。
【００５６】
図示されているＮＯｘ排出量およびＮＨ３排出量は、ガスセンサ７０２（図１）によって得られたものではなく、ガスセンサ７０２の下流側に実験目的のために設置されたガス分析計によって得られたものである。ガス分析計は、ガスセンサ７０２とは異なり、ＮＨ３干渉性を有していない。よってガス分析計は、実際のＮＯｘ排出量および実際のＮＨ３排出量を常に検出することができる。なお、このようにＮＨ３干渉性を有しないガス分析計は、実験用の測定装置であって、一般的な自動車に搭載することは通常困難である。
【００５７】
０ｈ（時間：ｈｏｕｒ）、２ｈ、４ｈ、および１０ｈの水熱エージング処理がなされた４つのＴＷＣ６０１が準備され、その各々について走行実験がなされた。水熱エージング処理は、電気炉を用いて、不活性ガス中に２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏとが混合された雰囲気中で、温度１０００℃で行なわれた。ＴＷＣ６０１（図１）を有する車両としては、フォルクスワーゲン社により２０１４年に製造された、１．４リットルガソリンエンジンおよび６速自動変速機が搭載された自動車である「Ｇｏｌｆ  ７」が用いられた。ＴＷＣ６０１も「Ｇｏｌｆ  ７」の純正品が用いられた。走行実験のための走行モードとしては、ＥＰＡ（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ:アメリカ合衆国環境保護庁）のＦＴＰ−７５（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ−７５）が用いられた。
【００５８】
図４〜図６の各々の中段のグラフにおいて、ガスセンサ７０２によって検出された空燃比の値が、１４．６（ストイキオメトリ）と約５０との間の範囲で示されている。図４および図６の中段を参照して、矢印ＡＦ１、矢印ＡＦ５および矢印ＡＦ１１は、空燃比が５０以上へ増大したタイミングを示している。また矢印ＡＦ２、矢印ＡＦ６および矢印ＡＦ１２は、空燃比が５０未満に減少したタイミングを示している。また矢印ＡＦ３、矢印ＡＦ７および矢印ＡＦ９は、空燃比が１４．６（ストイキオメトリ）以下へ減少したタイミングを示している。また矢印ＡＦ４、矢印ＡＦ８および矢印ＡＦ１０は、空燃比が１４．６（ストイキオメトリ）を超えたタイミングを示している。
【００５９】
図４および図６の中段を参照して、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４の各々は、車両の減速中のシフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１（図１）が燃料カット後に燃料噴射を再開した直後の、リッチ状態（空燃比＜１４．６）への変化前のタイミングに対応している。タイミングＮＥ１〜ＮＥ４において、ＮＯｘ排出量の一時的増大が検出された。図７は、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４の各々についての、エージング時間とＮＯｘ排出量との相関を示すグラフ図である。これらの結果からわかるように、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４の各々において、ＮＯｘ排出量のピーク値はエージング時間にほぼ比例した。
【００６０】
さらに図４および図６の下段も参照して、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４の各々においては、ＮＨ３排出量がほぼゼロであった。よって、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４においては、ＮＨ３干渉性を有するガスセンサ７０２（図１）であっても、干渉を受けることなく、ガス分析計と同様の正確な値を検出することができる。以下の表に、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４での、ガス分析計による検出値（ｐｐｍ）と、ガスセンサ７０２（図１）からの検出信号（Ｖ）とを示す。
【００６１】
【表１】
2020041444.tif 000003
【００６２】
以上の結果から、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４のいずれかでＮＯｘ排出量をガスセンサ７０２（図１）によって検出することによって、エージング時間に比例した測定値を得られることがわかった。タイミングＮＥ１〜ＮＥ４は、車両の減速中のシフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１（図１）が燃料カット後に燃料噴射を再開した直後の、リッチ状態（空燃比＜１４．６）への変化前のタイミングである。よって、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４でのＮＯｘ排出量を得るためには、車両の減速中のシフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開した時点で、ＮＯｘ濃度の一時的増大をモニタし始めればよい。モニタ開始後にＮＯｘ排出量が極大値を取るタイミングが、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４に対応する。
【００６３】
なお、タイミングＮＥ３の後、矢印ＡＦ３に示されているように空燃比がリーン状態からリッチ状態へと変化し、その後、図４の下段における括弧ＨＥ１に示されているように、ＮＨ３の排出が観測された。よって、ＮＨ３干渉性を有するガスセンサ７０２を用いてＮＯｘ濃度を高精度で検出するためには、リーン状態の期間においてのみＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタされることが好ましい。
【００６４】
図５を参照して、タイミングＱ１〜Ｑ３も、車両の減速中のシフトダウンに伴って燃料噴射装置が燃料カット後に燃料噴射を再開した直後のタイミングに対応している。タイミングＱ１〜Ｑ３においては、ＮＯｘ排出量のピーク値とエージング時間との比例関係が、タイミングＮＥ１〜ＮＥ４ほどには明確に見られなかった。この理由は、タイミングＱ１〜Ｑ３の直前における燃料カットの期間が短かったために、タイミングＱ１〜Ｑ３の直前において、空燃比があまり大きくなかったり、空燃比が比較的大きい時間が短かったりしたためと考えられる。空燃比があまり大きくなかったり、空燃比が比較的大きい時間が短かったりする場合は、ＴＷＣ６０１（図１）においてセリア部分へ酸素が十分に吸蔵されず、そのことが比例関係の上記のような低下につながったと推測される。よって、ＮＯｘ排出量のピーク値とエージング時間との比例関係を高めるためには、十分に大きな空燃比が検出された後にのみＮＯｘ排出量のピーク値が取得されればよいと考えられる。空燃比の変化は、瞬間的に生じるものではなく、ある程度連続的に生じるものであるから、しきい空燃比が十分に大きくされれば、空燃比がしきい空燃比以上である時間が短くても、酸素吸蔵は十分に進行すると考えられる。本発明者らの検討によれば、しきい空燃比を５０よりも大きくすれば、比例関係を顕著に高めることができる。
【００６５】
なお、タイミングＮＥ２（図４）の直前の空燃比はタイミングＱ１〜Ｑ３等の直前の空燃比に比して小さかったが、タイミングＮＥ２では上記比例関係が十分に得られている。この理由は、タイミングＮＥ２の直前における比較的空燃比が高い状態が、ある程度の長い時間（２秒程度）にわたって継続していたためと考えられる。このことを勘案して、燃料カット後に燃料噴射が再開されるときにＮＯｘ濃度の一時的増大をモニタし始める処理は、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がしきい空燃比よりも大きい状態が、予め定められた時間以上継続した場合（例えば２秒程度）に行われるようにされてよい。この場合、診断精度を維持しつつ、しきい空燃比をより低く設定し得ると考えられる。
【００６６】
（効果）
本実施の形態によれば、ガスセンサ７０２によって最新で得られている空燃比がしきい空燃比よりも大きい場合において、燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタし始められる。そしてこれよってＮＯｘ濃度の一時的増大量が取得される。この一時的増大量は、ＴＷＣ６０１の劣化と相関を有している。また、ＮＯｘ濃度の一時的増大量を取得するタイミングを上記のように設定することによって、ＮＯｘ濃度の一時的増大量を取得するタイミングが、ＴＷＣ６０１からＮＨ３が多量に発生するタイミングからずらされる。これにより、ＮＯｘ濃度の測定へのＮＨ３の干渉が小さくなるので、ＮＯｘ濃度をより精確に測定することができる。よって、ＴＷＣ６０１通過後の排ガス中のＮＯｘ濃度に基づいての触媒劣化診断を高精度で行うことができる。
【００６７】
一般に、車両の減速運転時には燃料カットが実施されることが多く、これにより強リーン雰囲気が生じる。燃料カットを停止するとき（言い換えれば燃料噴射が再開されるとき）には、通常、強リーン雰囲気からリッチ雰囲気への制御が行われる。このような制御が行われる理由は、強リーン雰囲気に起因して触媒が酸素を最大限吸蔵した状態ではＮＯｘ浄化性能を確保することができないためである。リッチ雰囲気によって酸素をある程度脱離させることによって、ＮＯｘ浄化性能を確保することができる。燃料カットを停止する動作は通常の運転時に多数回発生する。特に減速運転に伴ってシフトダウンが行われるときには、エンジン回転数の調整を目的として、燃料カット後の燃料噴射の再開が行われる。よって、車両の、本実施の形態によるＯＢＤに適した状態は、ＯＢＤを目的としての意図的なエンジン制御なしに、高頻度で得られる。よって本実施の形態のＯＢＤは、ＯＢＤを目的としての意図的なエンジン制御を行なわないＯＢＤであるパッシブＯＢＤとして適用されるのに適している。
【００６８】
前述したＯＳＣ法と比較すると、本実施の形態における診断はＮＯｘ濃度に基づいているので、ＮＯｘの浄化性能をより直接的に反映した診断結果を得ることができる。また本実施の形態における診断は、ＯＳＣ法に比して、短い時間（典型的には１秒以下）で実行することができる。
【００６９】
しきい空燃比が５０よりも大きい場合、ＮＯｘ濃度の一時的増大量と、ガスセンサ７０２の劣化の程度との相関がより高くなる。これにより、触媒劣化診断の精度をより高めることができる。なお、空燃比が５０よりも大きい状態は、ある程度の時間にわたって燃料カットが継続すれば生じるので、通常の運転において頻繁に生じ得る。よって、しきい空燃比が５０よりも大きくされても、ＯＢＤの機会は、大きくは損なわれない。
【００７０】
好ましくは、ガスセンサ７０２によって最新で得られている空燃比がしきい空燃比よりも大きい場合において、車両の減速中の有段変速機４００のシフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタし始められる。車両の減速に伴う有段変速機４００のシフトダウンは、車両の通常の走行において頻繁に行われる。よって、このシフトダウン時にＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタし始められることによって、触媒劣化診断を高頻度で行うことができる。また、シフトダウン時には、通常、燃料カットとそれに続く燃料噴射の再開とが行われる。よって、触媒劣化診断を実行する目的のみのために燃料カットとそれに続く燃料噴射の再開とを行う必要がない。よって、触媒劣化診断をパッシブＯＢＤとして実行することができる。また、減速中のシフトダウン時には、車両の状態が所定の状態に近い状態を得やすい。特に、オートマチック車においては、減速中のシフトダウンは、ＥＣＵ１００のプロセッサが特定のプログラムを実行することによって行われ得る。よって、ＯＢＤ時の車両の状態のばらつきが比較的小さい。よって、車両の状態の相違に起因しての、ＮＯｘ濃度の一時的増大量とガスセンサ７０２の劣化の程度との相関係数のばらつきを抑制することができる。よって、触媒劣化診断の精度をより高めることができる。
【００７１】
増大量判定部１５０において一時的増大量と比較されるしきい量は、ＮＯｘ濃度の一時的増大量が取得されるときの車両の状態に基づいて設定されてもよい。これにより、車両の状態の相違に起因しての、ＮＯｘ濃度の一時的増大量とガスセンサ７０２の劣化の程度との相関係数の相違を補正することができる。よって、触媒劣化診断の精度をより高めることができる。
【００７２】
車両の状態が、予め定められた規定範囲に含まれるときにのみ、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタし始められてもよい。この場合、車両の状態の相違に起因しての、ＮＯｘ濃度の一時的増大量とガスセンサ７０２の劣化の程度との相関係数のばらつきを抑制することができる。よって、触媒劣化診断の精度をより高めることができる。
【００７３】
ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がストイキオメトリよりもリーンである期間においてのみ、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタされることが好ましい。この場合、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がリーンからリッチへ変化した後に生じるＮＨ３がガスセンサ７０２へ及ぼす影響をより確実に抑制することができる。よって、触媒劣化診断の精度をより高めることができる。
【００７４】
（変速機の変形例）
有段変速機４００（図１）に代わって無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が用いられてもよい。ＣＶＴは、有段変速機４００とは異なり、変速比を連続的に変化させることができる動力伝達機構である。ＣＶＴを有する車両において、有段変速機４００による変速と同様の離散的なギア比変化が、ＥＣＵによるＣＶＴの制御によって疑似的に実現されることがある。この方法によって疑似的に実現されるシフトダウンのことを、本明細書において、疑似シフトダウンと称する。特に、パドルシフトを有する車両においては、運転者ＤＲ（図１）によるパドルシフトの操作に対応して疑似シフトダウンが実行され得る。
【００７５】
本変形例においては、空燃比判定部１１０による最新の判定結果が、ガスセンサ７０２によって得られる空燃比がしきい空燃比よりも大きいというものである場合において、車両の減速中のＣＶＴの疑似シフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、モニタ部１３０はＮＯｘ濃度の一時的増大をモニタし始める。これにより、ガスセンサ７０２（図１）によって最新で得られている空燃比がしきい空燃比よりも大きい場合において、車両の減速中の疑似シフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１（図１）が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタし始められる。
【００７６】
本変形例によれば、ガスセンサ７０２によって最新で得られている空燃比がしきい空燃比よりも大きい場合において、車両の減速中の疑似シフトダウンに伴って燃料噴射装置５０１が燃料カット後に燃料噴射を再開するときに、ガスセンサ７０２によって検出されるＮＯｘ濃度の一時的増大がモニタし始められる。疑似シフトダウン時には、通常、燃料カットとそれに続く燃料噴射の再開とが行われる。よって、触媒劣化診断方法を実行する目的のみのために燃料カットとそれに続く燃料噴射の再開とを行う必要がない。よって、触媒劣化診断方法をパッシブＯＢＤとして実行することができる。
【００７７】
（他の変形例）
上記実施の形態においてはＴＷＣ６０１（図１）の触媒劣化診断が行われるが、それに加えてまたはそれに代わって、追加触媒６０２の触媒劣化診断が、上記実施の形態と同様の方法によって行われてよい。
【００７８】
上記実施の形態においては、空燃比およびＮＯｘ濃度の両方を測定することができるガスセンサ７０２について説明したが、ガスセンサは、互いに別個に形成された、空燃比センサ素子と、ＮＨ３干渉性を有するＮＯｘ素子と、によって構成されていてもよい。
【００７９】
上記実施の形態においては車両が運転者ＤＲによって運転される場合について説明したが、車両は自動的に運転されてもよい。その場合、表示部２００は、（運転者ＤＲではなく）乗客へ表示を行うものとして設けられていてよく、あるいは表示部２００は省略されていてよい。また車両が自動的に運転される場合、アクセルペダル３００は省略されていてよい。
【００８０】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００８１】
１００  ＥＣＵ（制御装置）
１１０  空燃比判定部
１２０  燃料噴射制御部
１３０  モニタ部
１４０  変速制御部
１５０  増大量判定部
１６０  しきい量設定部
１７０  蓄積部
１８０  診断部
１９０  車両状態検出部
２００  表示部
３００  アクセルペダル
４００  有段変速機
５００  ガソリンエンジン（内燃機関）
５０１  燃料噴射装置
６０１  ＴＷＣ（触媒）
６０２  追加触媒
７０１  空燃比センサ
７０２  ガスセンサ
８００  加速度検出器
【図１】
2020041444.tif 000004
【図２】
2020041444.tif 000005
【図３】
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【図４】
2020041444.tif 000007
【図５】
2020041444.tif 000008
【図６】
2020041444.tif 000009
【図７】
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