(57)【要約】【課題】排気浄化触媒の下流に設けられた排気センサを用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を測定するに際して、その排気センサ周囲の排気ガスが十分混合されていない状態が生じたとしても精度よく酸素吸蔵能力を測定する【解決手段】酸素放出量Ｏｒを導出したあとその導出した酸素放出量Ｏｒが今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定し（Ｓ２３０）、導出した酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちに目標空燃比をリーン空燃比に設定する（Ｓ２５０）。一方、導出した酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには排気浄化触媒３１に残存している酸素がすべて消費されるよう過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ以上となって（Ｓ３１０で否定判定）から、目標空燃比をリーン空燃比に設定する（Ｓ２５０）。【選択図】図４
2010001757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と燃料との混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気ガスを排気管に排出する内燃機関と、
前記排気管に設置され酸素の吸蔵・放出が可能であり前記内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、
前記排気管のうち前記排気浄化触媒の下流に設置され該排気浄化触媒を流通した後の排気ガスに含まれる酸素量に応じて出力値が変化する排気センサと、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記排気センサの出力値がリーンを示した状態で前記混合気がリッチ空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリッチ空燃比制御を開始し、該リッチ空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素放出量を導出し、次いで前記混合気がリーン空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出し、少なくとも前記酸素吸蔵量を用いて前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出する酸素吸蔵能力導出手段と、
を備え、
前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記酸素放出量を導出したあと該導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定し、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちにリーン空燃比制御を開始する一方、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始する、
内燃機関装置。
【請求項２】
前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記酸素放出量を導出したあと該導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定するにあたり、前記導出した酸素放出量が、過去に導出した酸素吸蔵量、酸素放出量及び酸素吸蔵能力の少なくとも１つに基づいて設定された酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定する、
請求項１に記載の内燃機関装置。
【請求項３】
前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行するにあたり、前記酸素放出予測範囲の最大値と今回導出された酸素放出量との差の量の酸素を消費するのに必要な燃料が前記燃料噴射手段から噴射されるまでの間、前記リッチ空燃比制御を実行する、
請求項１又は２に記載の内燃機関装置。
【請求項４】
前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちにリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記酸素吸蔵量を導出し、前記導出した酸素放出量と前記導出した酸素吸蔵量との平均を取って前記酸素吸蔵能力を導出する一方、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出し、前記導出した酸素放出量を用いず前記導出した酸素吸蔵量を用いて前記酸素吸蔵能力を導出する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関装置。
【請求項５】
空気と燃料との混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気ガスを排気管に排出する内燃機関と、前記排気管に設置され酸素の吸蔵・放出が可能であり前記内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、前記排気管のうち前記排気浄化触媒の下流に設置され該排気浄化触媒を流通した後の排気ガスに含まれる酸素量に応じて出力値が変化する排気センサと、前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、を備えた内燃機関装置をコンピュータ・ソフトウェアにより制御する方法であって、
（ａ）前記排気センサの出力値がリーンを示した状態で前記混合気がリッチ空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリッチ空燃比制御を開始し、該リッチ空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素放出量を導出するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）のあと、前記混合気がリーン空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）のあと、少なくとも前記酸素吸蔵量を用いて前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出するステップと、
を含み、
前記ステップ（ｂ）では、前記ステップ（ａ）のあと、前記導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定し、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちにリーン空燃比制御を開始する一方、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始する、
内燃機関装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関装置としては、内燃機関からの排気ガスを浄化する排気浄化触媒の下流側に取り付けられた排気センサ（酸素センサ）を用いて、排気浄化触媒の酸素吸蔵能力の低下の程度を判定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の内燃機関装置では、排気浄化触媒の劣化の程度を判定するにあたり、触媒劣化判定制御を実行する。この触媒劣化判定制御では、まず、排気センサの出力値がリーンを示した状態で混合気がリッチ空燃比となるようなリッチ空燃比制御を開始する。こうしてリッチ空燃比制御を開始した後は、内燃機関からの排気ガスは過剰分の燃料を含むため、その過剰分の燃料が排気浄化触媒に吸蔵されている酸素によって燃焼する。このため、排気浄化触媒に吸蔵されている酸素が残存している間は排気センサの出力値はリーンのままだが、排気浄化触媒に吸蔵されている酸素がすべて放出された排気浄化触媒を通過したあとの排気ガス中に未燃焼の燃料が含まれるため、排気センサの出力値がリッチに切り替わる。したがって、リッチ空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの過剰燃料の積算値から、排気浄化触媒の酸素放出量を導出することができる。次いで、混合気がリーン空燃比となるようなリーン空燃比制御を開始する。こうしてリーン空燃比制御を開始したあとは、内燃機関からの排気ガスは過剰分の空気を含むため、その空気に含まれる酸素が排気浄化触媒に吸蔵されていく。このため、排気浄化触媒に酸素が吸蔵されていく間は排気センサの出力値はリッチのままだが、排気浄化触媒に飽和量の酸素が吸蔵されたあとは排気浄化触媒を通過したあとの排ガス中に酸素が含まれるため、排気センサの出力値がリーンに切り替わる。したがって、リーン空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの過剰酸素の積算値から、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出することができる。そして、酸素放出量と酸素吸蔵量とを用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を求めている。
【特許文献１】特開２００４−１７６６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した触媒劣化判定制御におけるリッチ空燃比制御の実行中、排気浄化触媒に吸蔵されている酸素が残存している場合であっても、アクセルペダルが急激に踏み込まれたときには、内燃機関からの排気ガスに燃料が大量に含まれることがある。そうしたときには、排気ガスに含まれる燃料の一部が排気浄化触媒を未燃焼のまま通過し、排気浄化触媒を通過したあとの排気ガス中に未燃焼の燃料が不均一に分布することがある。この場合、排気ガスのうち未燃焼の燃料の濃度の濃い部分が排気センサと接触すると、排気浄化触媒に吸蔵されている酸素が残存しているにもかかわらず、排気センサの出力値がリッチに切り替わってしまう。このため、酸素吸蔵能力が実際よりも少なく導出されてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明の内燃機関装置及びその制御方法は、排気浄化触媒の下流に設けられた排気センサを用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を測定するに際して、その排気センサ周囲の排気ガスが十分混合されていない状態が生じたとしても精度よく酸素吸蔵能力を測定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関装置及びその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の内燃機関装置は、
空気と燃料との混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気ガスを排気管に排出する内燃機関と、
前記排気管に設置され酸素の吸蔵・放出が可能であり前記内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、
前記排気管のうち前記排気浄化触媒の下流に設置され該排気浄化触媒を流通した後の排気ガスに含まれる酸素量に応じて出力値が変化する排気センサと、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記排気センサの出力値がリーンを示した状態で前記混合気がリッチ空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリッチ空燃比制御を開始し、該リッチ空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素放出量を導出し、次いで前記混合気がリーン空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出し、少なくとも前記酸素吸蔵量を用いて前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出する酸素吸蔵能力導出手段と、
を備え、
前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記酸素放出量を導出したあと該導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定し、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちにリーン空燃比制御を開始する一方、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始する、
ことを要旨とする。
【０００７】
この内燃機関装置では、排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出するにあたり、まず、排気センサの出力値がリーンを示した状態で混合気がリッチ空燃比となるよう燃料噴射手段を制御するリッチ空燃比制御を開始し、該リッチ空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素放出量を導出する。次いで混合気がリーン空燃比となるよう燃料噴射手段を制御するリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出する。そして、少なくとも酸素吸蔵量を用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出する。ここで、酸素放出量を導出したあとリーン空燃比制御を開始する前に、導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定する。そして、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには、その酸素放出量は適正であるとみなして直ちにリーン空燃比制御を開始する。一方、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには、その酸素放出量は適正でなく、排気浄化触媒に酸素が残存しているにもかかわらず排気センサの出力値がリッチに切り替わってしまったものとみなし、排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始する。酸素放出量が適正でない場合としては、例えば排気浄化触媒を通過したあとの排気ガス中に何らかの理由で未燃焼の燃料が不均一に分布しており、その燃料の濃度の濃い部分が排気センサと接触して出力値がリッチに切り替わる場合などが挙げられる。このように、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かの判定の結果に基づいて、直ちにリーン空燃比制御を開始するか、排気浄化触媒の残存酸素を消費したあとリーン空燃比制御を開始するかを決定するため、いずれにしても、リーン空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素吸蔵量は適正であるとみなすことができる。そして、少なくともこの適正な酸素吸蔵量に基づいて酸素吸蔵能力を導出するため、酸素吸蔵能力も精度のよいものとなる。したがって、排気浄化触媒の下流に設けられた排気センサを用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を測定するに際して、その排気センサ周囲の排気ガスが十分混合されていない状態が生じたとしても精度よく酸素吸蔵能力を測定することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関装置において、前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記酸素放出量を導出したあと該導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定するにあたり、前記導出した酸素放出量が、過去に導出した酸素吸蔵量、酸素放出量及び酸素吸蔵能力の少なくとも１つに基づいて設定された酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定するものとすることもできる。こうすれば、酸素放出予測範囲を比較的簡単に設定することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関装置において、前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行するにあたり、前記酸素放出予測範囲の最大値と今回導出された酸素放出量との差の量の酸素を消費するのに必要な燃料が前記燃料噴射手段から噴射されるまでの間、前記リッチ空燃比制御を実行するものとすることもできる。こうすれば、排気浄化触媒に残存している酸素をより確実に消費させることができる。
【００１０】
本発明の内燃機関装置において、前記酸素吸蔵能力導出手段は、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちにリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記酸素吸蔵量を導出し、前記導出した酸素放出量と前記導出した酸素吸蔵量との平均を取って前記酸素吸蔵能力を導出する一方、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出し、前記導出した酸素放出量を用いず前記導出した酸素吸蔵量を用いて前記酸素吸蔵能力を導出するものとすることもできる。導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲に入っているときには、酸素放出量と酸素吸蔵量との平均を取るため、何れか一方のみに基づいて酸素吸蔵能力を導出する場合に比して精度の高い酸素吸蔵能力を導出することができる。一方、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲に入っていなかったときには、適正でない酸素放出量を用いず適正な酸素吸蔵量を用いて酸素吸蔵能力を導出するため、酸素放出量と酸素吸蔵量との平均を取る場合に比して精度の高い酸素吸蔵能力を導出することができる。
【００１１】
本発明の内燃機関装置の制御方法は、
空気と燃料との混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気ガスを排気管に排出する内燃機関と、前記排気管に設置され酸素の吸蔵・放出が可能であり前記内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、前記排気管のうち前記排気浄化触媒の下流に設置され該排気浄化触媒を流通した後の排気ガスに含まれる酸素量に応じて出力値が変化する排気センサと、前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、を備えた内燃機関装置をコンピュータ・ソフトウェアにより制御する方法であって、
（ａ）前記排気センサの出力値がリーンを示した状態で前記混合気がリッチ空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリッチ空燃比制御を開始し、該リッチ空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素放出量を導出するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）のあと、前記混合気がリーン空燃比となるよう前記燃料噴射手段を制御するリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から前記排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）のあと、少なくとも前記酸素吸蔵量を用いて前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出するステップと、
を含み、
前記ステップ（ｂ）では、前記ステップ（ａ）のあと、前記導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定し、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちにリーン空燃比制御を開始する一方、前記導出した酸素放出量が前記酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには前記排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始する、
ことを要旨とする。
【００１２】
この内燃機関装置の制御方法では、排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出するにあたり、まず、排気センサの出力値がリーンを示した状態で混合気がリッチ空燃比となるよう燃料噴射手段を制御するリッチ空燃比制御を開始し、該リッチ空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素放出量を導出する。次いで混合気がリーン空燃比となるよう燃料噴射手段を制御するリーン空燃比制御を開始し、該リーン空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出する。そして、少なくとも酸素吸蔵量を用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出する。ここで、酸素放出量を導出したあとリーン空燃比制御を開始する前に、導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定する。そして、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには、その酸素放出量は適正であるとみなして直ちにリーン空燃比制御を開始する。一方、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには、その酸素放出量は適正でなく、排気浄化触媒に酸素が残存しているにもかかわらず排気センサの出力値がリッチに切り替わってしまったものとみなし、排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始する。酸素放出量が適正でない場合としては、例えば排気浄化触媒を通過したあとの排気ガス中に何らかの理由で未燃焼の燃料が不均一に分布しており、その燃料の濃度の濃い部分が排気センサと接触して出力値がリッチに切り替わる場合などが挙げられる。このように、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かの判定の結果に基づいて、直ちにリーン空燃比制御を開始するか、排気浄化触媒の残存酸素を消費したあとリーン空燃比制御を開始するかを決定するため、いずれにしても、リーン空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素吸蔵量は適正であるとみなすことができる。そして、少なくともこの適正な酸素吸蔵量に基づいて酸素吸蔵能力を導出するため、酸素吸蔵能力も精度のよいものとなる。したがって、排気浄化触媒の下流に設けられた排気センサを用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を測定するに際して、その排気センサ周囲の排気ガスが十分混合されていない状態が生じたとしても精度よく酸素吸蔵能力を測定することができる。なお、本発明の内燃機関装置の制御方法において、上述した内燃機関装置が備える各種構成の作用・機能を実現するようなステップを追加してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明の一実施例であるハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施例のハイブリッド自動車１０が搭載するエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。このハイブリッド自動車１０は、図１に示すように、空気と燃料との混合気を燃焼させた燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジン２０と、エンジン２０をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）５０と、エンジン２０の出力軸としてのクランクシャフト２７に接続された３軸式の動力分配統合機構１２と、動力分配統合機構１２に接続された発電可能なモータＭＧ１，ＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の発電及び駆動を制御するモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）１４と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行うバッテリ１６と、動力分配統合機構１２に接続された軸にチェーンベルト１５を介して接続された駆動軸１７と、ハイブリッドシステム全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。なお、駆動軸１７はデファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９，１９に接続されている。また、ハイブリッド自動車１０は、図２に示すように、更にエンジン２０の下流側に、排気を浄化する触媒コンバータ３０、混合気の空燃比に応じて出力値が変化するフロント排気センサ３５、空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するリア排気センサ３６などを備える。
【００１５】
エンジン２０は、例えばガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ２１により清浄された空気をスロットルバルブ２２を介して吸入すると共にインジェクタ２３からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２４を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ２５による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼エネルギにより押し下げられるピストン２６の往復運動をクランクシャフト２７が回転する運動エネルギに変換する。このクランクシャフト２７には１０°ＣＡごとにパルスを出力するクランク角センサ３７が取り付けられている。エンジン２０からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒コンバータ３０を介して車外へ排出される。
【００１６】
触媒コンバータ３０は、排気管３４に接続され排気浄化触媒３１が充填されたものである。排気浄化触媒３１として用いられる三元触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒と、セリア（ＣｅＯ2）などの助触媒などで構成される。そして、酸化触媒の作用により排気ガスに含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化され、還元触媒の作用により排気ガスに含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ2）や酸素（Ｏ2）などに浄化される。この三元触媒では、混合気の空燃比が理論空燃比近傍のいわゆるウインドウ領域のときに還元触媒によるＮＯｘの吸着・分解反応とその際に生成する酸化成分によるＨＣ，ＣＯの酸化反応とがバランスよく進み、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのすべてに対して高い浄化率を示す。ここで、ＣｅＯ2は、セリウム（Ｃｅ）の価数が３価と４価との間で可逆的に変化する性質を持つため、排気ガスがリーン雰囲気のときには３価から４価に変化して排気ガスから酸素を吸蔵し、排気ガスがリッチ雰囲気のときには４価から３価に変化して排気ガス中へ酸素を放出する。これにより、酸化触媒や還元触媒の近傍の雰囲気が大きく変動することがないので、結果的にウインドウ領域が拡がる。なお、ＮＯｘの浄化率はウインドウ領域よりもリーン側になるほど低下し、ＨＣやＣＯの浄化率はウインドウ領域よりもリッチ側になるほど低下する。
【００１７】
フロント排気センサ３５は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の上流に設置され空燃比に応じて出力値が変化するセンサであり、本実施形態では所定の電圧（例えば０．３Ｖ）を印加した状態で酸素濃度に応じた限界電流を出力する限界電流式酸素センサを採用している。このフロント排気センサ３５は、空燃比に対する出力電流値がリニアな関係であるため、出力電流値から直接空燃比を求めることができる。なお、フロント排気センサ３５は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００１８】
リア排気センサ３６は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の下流に設置され空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するセンサであり、本実施形態では電解質であるジルコニアを大気に接触する基準電極と排気ガスに接触する測定電極とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを採用している。このジルコニア酸素センサの出力電圧とリッチ・リーンとの関係を表すグラフを図３に示す。図３から明らかなように、このリア排気センサ３６は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５〜１４．７）を境に出力電圧がリッチ側で約１Ｖ、リーン側で約０Ｖとなるため、適切な閾値Ｖｒｅｆ（例えば０．４５Ｖ）を設定して出力電圧と閾値Ｖｒｅｆとの大小を比較することにより触媒コンバータ３０の下流に排出される排気ガスがリッチなのかリーンなのかを判別することができる。なお、このリア排気センサ３６は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００１９】
エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、データの読み書きが可能で電源を切っても内容が消えないフラッシュメモリ５８と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このエンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０には、エンジン２０の吸入空気量を検出するエアフローメータ２８からの吸入空気量、フロント排気センサ３５からの信号、リア排気センサ３６からの信号、クランク角センサ３７からのパルス信号、スロットルバルブポジションセンサ２２ａからのスロットル開度などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ５０からは、エンジン２０を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０からは、インジェクタ２３への駆動信号、点火プラグ２５の着火を行うイグナイタと一体化されたイグニッションコイル２９への制御信号、スロットルバルブ２２の開度を調節するスロットルモータ２２ｂへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ５０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と電気的に接続され、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２０を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２０の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２０】
動力分配統合機構１２は、図１に示すように、モータＭＧ１に接続されたサンギヤ１２ａ、モータＭＧ２に接続されたリングギヤ１２ｂ、サンギヤ１２ａ及びリングギヤ１２ｂと噛合する複数のピニオンギヤ１２ｃ及びエンジン２０のクランクシャフト２７に接続されピニオンギヤ１２ｃを自転且つ公転自在に保持するキャリア１２ｄを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分配統合機構１２は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはエンジン２０からの動力をモータＭＧ１側と駆動軸側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ２が電動機として機能するときにはエンジン２０からの動力とモータＭＧ２からの動力を統合して駆動軸に出力する。
【００２１】
モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、バッテリ１６と電力のやりとりを行う。モータＥＣＵ１４は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、入出力ポート（図示せず）を備える。このモータＥＣＵ１４は、図示しないインバータによりモータＭＧ１及びモータＭＧ２の発電及び駆動を制御し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と電気的に接続されている。なお、動力分配統合機構１２の出力軸の詳細な構成やモータＭＧ１，ＭＧ２の詳細な制御については本発明に特に関係しないため、ここではその説明を省略する。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、入出力ポート（図示せず）を備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。なお、図示しない電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいてバッテリ１６の残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２３】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車１０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸１７に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸１７に出力されるように、エンジン２０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２０とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２０から出力されるようにエンジン２０を運転制御すると共にエンジン２０から出力される動力のすべてが動力分配統合機構１２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸１７に出力されるようモータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モード、要求動力とバッテリ１６の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２０から出力されるようにエンジン２０を運転制御すると共にバッテリ１６の充放電を伴ってエンジン２０から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構１２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸１７に出力されるようモータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２０の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸１７に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。ハイブリッドＥＣＵ７０では、こうした運転モードの切り替えを伴って要求トルクに対応する要求動力が駆動軸１７に出力されるようエンジン２０の目標回転数及び目標トルクとモータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令とを設定し、設定した目標回転数及び目標トルクをエンジンＥＣＵ５０に送信すると共に設定した各トルク指令でモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるよう制御する駆動制御が行なわれている。
【００２４】
また、実施例のハイブリッド自動車１０では、エンジンＥＣＵ５０により、エンジン２０の目標回転数と目標トルクとによって示される運転ポイントでエンジン２０が効率よく運転されるようスロットルバルブ２２の開度を調節するスロットル開度制御や燃料噴射弁２３からの燃料噴射量を調整する燃料噴射制御，点火プラグ２５による点火時期を制御する点火制御などの制御が行なわれている。
【００２５】
次に、こうして構成された本実施形態のハイブリッド自動車１０の動作、特に排気浄化触媒３１の吸蔵可能な酸素の最大限の量である酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを測定する際の動作について説明する。図４はハイブリッド自動車１０のエンジンＥＣＵ５０のＣＰＵ５２により実行されるアクティブ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＲＯＭ５４に記憶され、所定タイミングごと（例えば所定クランク角ごと）に繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ５０のＣＰＵ５２は、まず、１トリップ中にアクティブ制御が実行されて酸素吸蔵能力ＯｃａｐがＲＡＭ５６の所定領域に既に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、１トリップとは、ハイブリッド自動車１０を発進可能な状態（イグニッションオンの状態）にしてから、運転を終了した状態（イグニッションオフの状態）までのことをいう。なお、ＲＡＭ５６に記憶された酸素吸蔵能力Ｏｃａｐは、１トリップ開始時に、値０にリセットされるものとする。ステップＳ１００で酸素吸蔵能力ＯｃａｐがＲＡＭ５６の所定領域に記憶されていたときにはそのまま本ルーチンを終了し、酸素吸蔵能力ＯｃａｐがＲＡＭ５６の所定領域に記憶されていないときには、アクティブフラグＦａｃｔが値１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。このアクティブフラグＦａｃｔは、後述するアクティブ制御実行条件が成立したときに値１にセットされ酸素吸蔵能力ＯｃａｐをＲＡＭ５６の所定領域に記憶した後に値０にリセットされるフラグであり、初期値は値０に設定されている。
【００２６】
ステップＳ１１０でアクティブフラグＦａｃｔが値１でないと判定されたときには、アクティブ制御実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。アクティブ制御実行条件は、例えばエンジン２０が定常状態で運転されているときに成立する条件である。ステップＳ１２０でアクティブ制御実行条件が成立していないときにはそのまま本ルーチンを終了する。また、アクティブ制御実行条件が成立したときにはアクティブフラグＦａｃｔに値１をセットし（ステップＳ１３０）、続いてリア排気センサ３６の出力値がリーンを示す値かリッチを示す値かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、リア排気センサ３６は排気浄化触媒３１を通過してきた排気ガスの酸素濃度が所定濃度より低いときつまりリッチのときには閾値Ｖｒｅｆを超える電圧を出力し、その排気ガスの酸素濃度が所定濃度より高いときつまりリーンのときには閾値Ｖｒｅｆ以下の電圧を出力する。そして、ステップＳ１４０で排気浄化触媒３１を通過してきた排気ガスがリーンのときには目標空燃比をリッチ空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１４．１）に設定し（ステップＳ１５０）、リッチ制御中フラグＦＲに値１をセットすると共にリーン制御中フラグＦＬを値０にリセットし、排気浄化触媒３１からの酸素の放出量を表す酸素放出量Ｏｒを値０にリセットして（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１４０で排気浄化触媒３１を通過してきた排気ガスがリッチの時には目標空燃比をリーン空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１５．１）に設定し（ステップＳ１７０）、リッチ制御中フラグＦＲを値０にリセットすると共にリーン制御中フラグＦＬに値１をセットし、排気浄化触媒３１への酸素の吸蔵量を表す酸素吸蔵量Ｏａを値０にリセットして（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。
【００２７】
ここで、空燃比制御とは、フロント排気センサ３５の出力値から得られる混合気の空燃比と目標空燃比との差分がゼロとなるように、エアフローメータ２８からの吸入空気量に対する燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量がインジェクタ２３から噴射されるようにインジェクタ２３の開弁時間を制御するものである。
【００２８】
さて、ステップＳ１１０でアクティブフラグＦａｃｔが値１のときつまりアクティブ制御実行中のときには、リーン制御中フラグＦＬ及びリッチ制御中フラグＦＲのいずれが値１にセットされているかを判定し（ステップＳ１９０）、リッチ制御中フラグＦＲが値１にセットされているときには、誤判定フラグＦｆａｉｌが値１か否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、誤判定フラグＦｆａｉｌは、リア排気センサ３６の出力値がリッチを示したときに、まだ、排気浄化触媒３１に酸素が残存している可能性が高いか否かを表すフラグであり、酸素が残存している可能性の高いときに値１にセットされ、酸素が残存している可能性の低いときに値０にリセットされるフラグである。誤判定フラグＦｆａｉｌが値０のときには、リア排気センサ３６の出力値がリッチを示す値か否かを判定し（ステップＳ２１０）、リッチを示す値でないときには燃料噴射量のうち燃焼に利用されない過剰分に基づいて排気浄化触媒３１に吸蔵された酸素の消費量を算出し、この消費量を前回の酸素放出量Ｏｒに加算して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。また、ステップＳ２１０でリア排気センサ３６の出力値がリッチを示す値のときには、現在の酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定する（ステップＳ２３０）。ここで、酸素放出予測範囲は、後述するステップＳ３９０でフラッシュメモリ５８に前回記憶された酸素吸蔵能力Ｏｃａｐに排気浄化触媒３１の劣化速度や測定誤差などを考慮して定めたマージン（例えば±５％等）を設けた範囲として設定するものとする。酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていないときには、その酸素放出量ＯｒをＲＡＭ５６に記憶する（ステップＳ２４０）。なお、ステップＳ１５０で目標空燃比をリッチ空燃比に設定したあと初めてステップＳ２３０で酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていると判定したときには、このときの酸素放出量ＯｒはＲＡＭ５６に記憶しないものとする。これは、本ルーチンの開始時に排気浄化触媒に残存していた酸素の量が不明であり、このときの酸素放出量Ｏｒは不正確な値である可能性があり利用しないようにするためである。そして、目標空燃比をリーン空燃比に設定し（ステップＳ２５０）、リッチ制御中フラグＦＲを値０にリセットすると共に、リーン制御中フラグＦＬを値１にセットし、酸素放出量Ｏｒを値０にリセットする（ステップＳ２６０）。そして、この目標空燃比のリッチ空燃比からリーン空燃比への切替や後述するリーン空燃比からリッチ空燃比への切替（以下、リッチ・リーンの切替という）を合計して所定回数（３回以上の回数に設定する。ここでは、４回とする。）実行したか否かを判定し（ステップＳ２７０）、リッチ・リーンの切替を所定回数実行していないときにはそのまま本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１５０又はステップＳ１７０において目標空燃比を設定する処理は１回と数えないものとする。
【００２９】
ステップＳ２３０で、酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには、誤判定フラグＦｆａｉｌに値１をセットする（ステップＳ２８０）。ここで、酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには、その酸素放出量Ｏｒは適正でなく、排気浄化触媒３１に酸素が残存しているにもかかわらずリア排気センサ３６の出力値がリッチに切り替わってしまったものとみなし、排気浄化触媒３１に酸素が残存している可能性の高いことを表すべく誤判定フラグＦｆａｉｌに値１をセットするのである。酸素放出量Ｏｒが適正でない場合としては、例えば排気浄化触媒３１を通過したあとの排気ガス中に何らかの理由（例えば急加速など）で未燃焼の燃料が不均一に分布しており、その燃料の濃度の濃い部分がリア排気センサ３６と接触して出力値がリッチに切り替わる場合などが挙げられる。そして、排気浄化触媒３１に残存する酸素の量を推定して、この残存する酸素を消費するのに必要な燃料量である必要燃料量Ｐｎｒｅｆを導出する（ステップＳ２９０）。ここで、排気浄化触媒３１に残存する酸素の量は、上述した酸素放出予測範囲の最大値と現在の酸素放出量Ｏｒとの差を取って求めるものとする。また、インジェクタ２３からは、この導出した燃料量と、吸入された空気に対して理論空燃比で燃焼するのに必要な燃料量とを合わせた量の燃料が噴射されることになる。続いて、過剰噴射量Ｐｎを値０にリセットする（ステップＳ３００）。ここで、過剰噴射量Ｐｎは、インジェクタ２３から噴射された燃料量から吸入空気量に対する化学量論量を引いた値の積算値である。ここでは、ステップＳ２３０で酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲を下方に外れると判定してからの過剰な分の燃料量の積算値を算出するためにこの過剰噴射量Ｐｎを値０にリセットするのである。そして、過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ未満か否かを判定する（ステップＳ３１０）。過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ未満のときには、そのまま本ルーチンを終了する。
【００３０】
さて、ステップＳ２００で、誤判定フラグＦｆａｉｌが値１のときには、過剰噴射量Ｐｎの値を更新し（ステップＳ３２０）、過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ未満か否かを判定する（ステップＳ３１０）。つまり、ステップＳ２３０で、酸素放出予測範囲から下方に外れていると判定したあと、リッチ空燃比制御を継続している間は、本ルーチンを実行する度に過剰噴射量Ｐｎに本ルーチンの実行間隔（ここでは、所定クランク角）の間にインジェクタ２３から噴射された過剰な分の燃料量を加算する。そして、ステップＳ３１０で過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ以上のときには、誤判定フラグＦｆａｉｌを値０にリセットし（ステップＳ３３０）、ステップＳ２５０〜Ｓ２７０の処理を実行する。つまり、排気浄化触媒３１に残存していた酸素が全て消費されたと判断し、目標空燃比をリーン空燃比に設定するのである。そして、ステップＳ２７０でリッチ・リーンの切替を所定回数実行していないときにはそのまま本ルーチンを終了する。
【００３１】
ステップＳ１９０で、リーン制御中フラグＦＬが値１にセットされているときには、リア排気センサ３６の出力値がリーンを示す値か否かを判定し（ステップＳ３４０）、リア排気センサ３６の出力値がリーンを示す値でないときには、エンジン２０に吸入された空気中の酸素のうち燃焼に利用されない過剰分を前回の酸素吸蔵量Ｏａに加算して（ステップＳ３５０）、本ルーチンを終了する。また、ステップＳ３４０でリア排気センサ３６の出力値がリーンを示す値のときには、現在の酸素吸蔵量ＯａをＲＡＭ５６に記憶する（ステップＳ３６０）。なお、ステップＳ１７０で目標空燃比をリッチ空燃比に設定したあと初めてステップＳ３４０でリア排気センサ３６の出力値がリーンを示す値であると判定されたときには、このときの酸素吸蔵量ＯａはＲＡＭ５６に記憶しないものとする。これは、本ルーチンの開始時に排気浄化触媒に残存していた酸素の量が不明であり、このときの酸素吸蔵量Ｏａは不正確な値である可能性があり利用しないようにするためである。また、リア排気センサ３６の出力がリーンを示す値のときに、現在の酸素吸蔵量Ｏａが酸素吸蔵予測範囲から下方に外れているか否かを判定しないのは、現在の酸素吸蔵量Ｏａは適正な値であると考えられるからである。つまり、目標空燃比をリーン空燃比に設定しており排気浄化触媒３１が酸素を吸蔵可能なときには、エンジン２０の排気ガス中に存在する酸素は、排気浄化触媒３１に吸蔵されるため、排気浄化触媒３１の能力の限界まで酸素が吸蔵されてからでないとリア排気センサ３６の出力値がリーンを示すことはないと考えられるからである。そして、目標空燃比をリッチ空燃比に設定し（ステップＳ３７０）、リーン制御中フラグＦＬを値０にリセットすると共に、リッチ制御中フラグＦＲを値１にセットし、酸素吸蔵量Ｏａを値０にリセットする（ステップＳ３７８）。そして、ステップＳ２７０の処理を実行し、リッチ・リーンの切替を所定回数実行していないときにはそのまま本ルーチンを終了する。
【００３２】
このようにして、リッチ・リーンの切替えを行なって酸素放出量Ｏｒや酸素吸蔵量Ｏａを記憶する処理を実行していると、ステップＳ２７０でリッチ・リーンの切替を所定回数実行したと判定される。リッチ・リーンの切替を所定回数実行したあと、記憶されている酸素放出量Ｏｒや酸素吸蔵量Ｏａの平均を取ることにより酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出し、その酸素吸蔵能力ＯｃａｐをＲＡＭ５６及びフラッシュメモリ５８に記憶する（ステップＳ３９０）。つまり、ステップＳ２３０で酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていると判定したときの酸素放出量ＯｒはＲＡＭ５６に記憶されておらず、この酸素放出量Ｏｒは酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出するのには用いられない。そして、酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていると判定したあとに導出された酸素吸蔵量ＯａはＲＡＭ５６に記憶され、酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出するのに用いられるのである。この酸素吸蔵量Ｏａは、過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ以上となってから目標空燃比をリーン空燃比制御に切り替え、ＲＡＭ５６に記憶されたものであるから、排気浄化触媒３１に残存していた酸素が全て消費されてから吸蔵された酸素の量を表すものとなっている。そして、実行中フラグＦａｃｔ、リッチ制御中フラグＦＲ及びリーン制御中フラグＦＬを値０にリセットして本ルーチンを終了する。
【００３３】
ところで、アクティブ制御を開始する際のリア排気センサ３６の出力値がリッチを示す値のときには目標空燃比をリーン空燃比に設定し、逆にリア排気センサ３６の出力値がリーンを示す値のときに目標空燃比をリッチ空燃比に設定するが、これは酸素放出量Ｏｒや酸素吸蔵量Ｏａひいては酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを算出するのに必要となる起算点を求めるためである。例えば、後者についていえば、図５に示すように、アクティブ制御開始時（時刻ｔ０）のリア排気センサ３６の出力値がリーンを示す値であるから、目標空燃比をリッチ空燃比に設定する。リア排気センサ３６の出力値は、目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えたあと暫くの間は排気浄化触媒３１に吸蔵された酸素が排気ガス中に放出されるためリーン雰囲気を表す値のままであるが、吸蔵していた酸素を排気浄化触媒３１がすべて放出するとリッチを示す値に切り替わる（時刻ｔ１）。この時点が酸素吸蔵量Ｏａの起算点となる。さて、時刻ｔ１で今度は目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると、リア排気センサ３６の出力値は、暫くの間は排気浄化触媒３１に排気ガス中の過剰な酸素が吸蔵されるためリッチを示す値のままであるが、排気浄化触媒３１が能力の限界まで酸素を吸蔵するとリーンを示す値に切り替わる（時刻ｔ２）。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの酸素の過剰分の積算値が、酸素吸蔵量Ｏａとなる。そして、時刻ｔ２で今度は目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えると、リア排気センサ３６の出力値は暫くの間はリーンを示す値のままであるが、吸蔵していた酸素をすべて放出するとリッチを示す値に切り替わる（時刻ｔ３）。ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの酸素消費量の積算値が、酸素放出量Ｏｒになる。このようにして酸素吸蔵量Ｏａや酸素放出量Ｏｒを所定回数にわたって算出して記憶し、その平均値を酸素吸蔵能力ＯｃａｐとしてＲＡＭ５６の所定領域及びフラッシュメモリ５８に記憶する。
【００３４】
このようにして求めた酸素吸蔵能力Ｏｃａｐは、例えば触媒劣化の判定に用いられる。即ち、酸素吸蔵能力Ｏｃａｐは触媒劣化が進むにつれて小さくなるため、予め経験的に求めた所定値を下回ったか否かを判定し、下回ったときには排気ガスを十分に浄化できないおそれがあることを車両のインジケータを点灯させる等により報知してもよい。なお、ステップＳ３９０で酸素吸蔵能力ＯｃａｐがＲＡＭ５６の所定領域に記憶されると、次回このアクティブ制御ルーチンが開始されたとしてもステップＳ１００で肯定判定されるためリーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とする制御は実行されない。
【００３５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車１０によれば、導出した酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには、その酸素放出量Ｏｒは適正であるとみなして直ちに目標空燃比をリーン空燃比に設定する。一方、導出した酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには、その酸素放出量Ｏｒは適正でなく、排気浄化触媒３１に酸素が残存しているにもかかわらずリア排気センサ３６の出力値がリッチに切り替わってしまったものとみなし、排気浄化触媒３１に残存している酸素がすべて消費されるよう過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ以上となってから、目標空燃比をリッチ空燃比に設定する。既述したように、酸素放出量Ｏｒが適正でない場合としては、排気浄化触媒３１を通過したあとの排気ガス中に何らかの理由で未燃焼の燃料が不均一に分布しており、その燃料の濃度の濃い部分が排気センサと接触して出力値がリッチに切り替わる場合などが挙げられる。このように、導出した酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かの判定の結果に基づいて、直ちに目標空燃比をリーン空燃比に設定するか、排気浄化触媒３１の残存酸素を消費したあと目標空燃比をリーン空燃比に設定するかを決定するため、いずれにしても、目標空燃比をリーン空燃比に設定した時点からリア排気センサ３６の出力値がリーンに切り替わるまでの排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量Ｏａは適正であるとみなすことができる。そして、少なくともこの適正な酸素吸蔵量Ｏａに基づいて酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出するため、酸素吸蔵能力Ｏｃａｐも精度のよいものとなる。したがって、排気浄化触媒３１の下流に設けられたリア排気センサ３６を用いて排気浄化触媒３１の酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを測定するに際して、そのリア排気センサ３６周囲の排気ガスが十分混合されていない状態が生じたとしても精度よく酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを測定することができる。
【００３６】
また、フラッシュメモリ５８に前回記憶された酸素吸蔵能力Ｏｃａｐに排気浄化触媒３１の劣化速度や測定誤差などを考慮して定めたマージンを設けた範囲を酸素放出予測範囲として設定するから、比較的簡単に設定することができる。更に、排気浄化触媒３１に残存する酸素を、酸素放出予測範囲の最大値と現在の酸素放出量Ｏｒとの差を取って求め、過剰噴射量Ｐｎが、この残存する酸素を消費するのに必要な燃料量として導出した必要燃料量Ｐｎｒｅｆ以上となるまでの間、目標空燃比をリッチ空燃比とするから、この残存している酸素をより確実に消費させることができる。更にまた、導出した酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲に入っているときには、酸素放出量Ｏｒと酸素吸蔵量Ｏａとの平均を取るため、何れか一方のみに基づいて酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出する場合に比して精度の高い酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出することができる。一方、導出した酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲に入っていなかったときには、適正でない酸素放出量Ｏｒを用いず適正な酸素吸蔵量Ｏａを用いて酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出するため、酸素放出量Ｏｒと酸素吸蔵量Ｏａとの平均を取る場合に比して精度の高い酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出することができる。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車１０では、酸素放出量Ｏｒが酸素放出予測範囲から下方に外れていると判定したときの酸素放出量ＯｒをＲＡＭ５６に記憶せず、酸素吸蔵能力Ｏｃａｐの導出には利用しないものとしたが、この場合の酸素放出量Ｏｒも酸素吸蔵能力Ｏｃａｐの導出に利用するものとしてもよい。具体的には、図４のアクティブ制御ルーチンのステップＳ３３０の処理のあとステップＳ２４０の処理を実行するものとしてもよい。このとき、酸素放出予測範囲から下方に外れていると判定したときの酸素放出量Ｏｒについては、酸素吸蔵量Ｏａや、酸素放出予測範囲内の酸素放出量Ｏｒよりも小さな重みを付けて平均を取り酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出するものとしてもよい。
【００３８】
実施例では、ＲＡＭ５６に記憶されている酸素放出量Ｏｒや酸素吸蔵量Ｏａの平均を取って酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出するものとしたが、ＲＡＭ５６に記憶されている酸素放出量Ｏｒや酸素吸蔵量Ｏａのうち最大のものを酸素吸蔵能力Ｏｃａｐとして導出するものとしてもよい。あるいは、ＲＡＭ５６に記憶されている酸素吸蔵量Ｏａのみの平均を取って酸素吸蔵能力Ｏｃａｐを導出するものとしてもよいし、ＲＡＭ５６に記憶されている酸素吸蔵量Ｏａのうち最大のものを酸素吸蔵能力Ｏｃａｐとして導出するものとしてもよい。
【００３９】
実施例では、酸素放出予測範囲は、フラッシュメモリ５８に前回記憶された酸素吸蔵能力Ｏｃａｐにマージンを設けた範囲として設定するものとしたが、排気浄化触媒３１が新品の状態から経過した時間と酸素吸蔵能力Ｏｃａｐとの関係を予め実験等により求め、その関係にマージンを持たせた範囲のうち今回の時間に対応する範囲として設定してもよいし、排気浄化触媒３１が新品の状態からハイブリッド自動車１０が走行した距離と酸素吸蔵能力Ｏｃａｐとの関係を予め実験等により求め、その関係にマージンを持たせた範囲のうち今回の走行距離に対応する範囲として設定してもよい。あるいは、ＲＡＭ５６に前回記憶された酸素吸蔵量Ｏａにマージンを持たせた範囲として設定してもよいし、ＲＡＭ５６に前回記憶された酸素放出量Ｏｒにマージンを持たせた範囲として設定してもよい。
【００４０】
実施例では、酸素放出予測範囲の最大値と現在の酸素放出量Ｏｒとの差を取って排気浄化触媒３１に残存する酸素量を求め、この残存する酸素を消費するのに必要な燃料量である必要燃料量Ｐｎｒｅｆを導出するものとしたが、前回求めた酸素放出量や酸素吸蔵量、酸素吸蔵能力の何れかと現在の酸素放出量Ｏｒとの差を取って排気浄化触媒３１に残存する酸素量を求め、この残存する酸素を消費するのに必要な燃料量である必要燃料量Ｐｎｒｅｆを導出するものとしてもよい。
【００４１】
実施例では、過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ未満か否かを判定し、過剰噴射量Ｐｎが必要燃料量Ｐｎｒｅｆ以上となったときに、目標空燃比をリーン空燃比に設定するものとしたが、過剰噴射量Ｐｎをリッチ空燃比で噴射するときの吸入空気量の積算量である既吸入空気量が、必要燃料量Ｐｎｒｅｆをリッチ空燃比で噴射するときの吸入空気量である必要吸入空気量未満か否かを判定し、既吸入空気量が必要吸入空気量未満のときには目標空燃比をリッチ空燃比とした状態を継続して既吸入空気量の加算を継続し、既吸入空気量が必要吸入空気量以上となったときには目標空燃比をリーン空燃比に設定するものとしてもよい。あるいは、目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えてから経過した時間であるリッチ継続時間が、上述した必要吸入空気量以上の空気量をエンジン２０に吸入するのに要する時間である必要継続時間以上となったか否かを判定し、リッチ継続時間が必要継続時間未満のときにはリッチ継続時間の加算を継続し、リッチ継続時間が必要継続時間以上となったときには目標空燃比をリーン空燃比に設定するものとしてもよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車１０では、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ５０とを備えるものとしたが、単一の電子制御ユニットを備えるもの、即ち、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０の機能とエンジンＥＣＵ５０の機能とを兼ね備えた単一の電子制御ユニットを備えるものとしてもよい。
【００４３】
実施例では、ハイブリッド自動車１０を主としてエンジン２０とモータＭＧ１，ＭＧ２とハイブリッド用電子制御ユニット７０とによって構成したハイブリッド自動車としたが、ハイブリッド自動車ではない、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２を備えず、主としてエンジン２０を備える構成の自動車としてもよい。
【００４４】
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２０が「内燃機関」に相当し、排気浄化触媒３１が「排気浄化触媒」に相当し、リア排気センサ３６が「排気センサ」に相当し、インジェクタ２３が「燃料噴射手段」に相当し、図４に示すアクティブ制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ５０が「酸素吸蔵能力導出手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「排気浄化触媒」としては、排気浄化触媒３１に限定されるものではなく、排気管に設置され酸素の吸蔵・放出が可能であり内燃機関の排気ガスを浄化するものであればいかなるものとしても構わない。「排気センサ」としては、リア排気センサ３６に限定されるものではなく、排気管のうち排気浄化触媒の下流に設置されその排気浄化触媒を流通した後の排気ガスに含まれる酸素量に応じて出力値が変化するものであれば如何なるものとしてもよい。「燃料噴射手段」としては、インジェクタ２３に限定されるものではなく、内燃機関に燃料を噴射するものであれば如何なるものとしても構わない。「酸素吸蔵能力導出手段」としては、図４に示すアクティブ制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ５０に限定されるものではなく、排気センサの出力値がリーンを示した状態で混合気がリッチ空燃比となるよう燃料噴射手段を制御するリッチ空燃比制御を開始し、そのリッチ空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリッチに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素放出量を導出し、次いで混合気がリーン空燃比となるよう燃料噴射手段を制御するリーン空燃比制御を開始し、そのリーン空燃比制御を開始した時点から排気センサの出力値がリーンに切り替わるまでの排気浄化触媒の酸素吸蔵量を導出し、少なくとも酸素吸蔵量を用いて排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を導出し、酸素放出量を導出したあとその導出した酸素放出量が今回取り得ると予測される酸素放出予測範囲から下方に外れているか否かを判定し、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れていなかったときには直ちにリーン空燃比制御を開始する一方、導出した酸素放出量が酸素放出予測範囲から下方に外れていたときには排気浄化触媒に残存している酸素がすべて消費されるようリッチ空燃比制御を実行したあとリーン空燃比制御を開始するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４５】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、内燃機関装置の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジン２０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】リア排気センサ３６の出力値の説明図である。
【図４】アクティブ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】目標空燃比及びリア排気センサ３６の出力値の推移を表すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ハイブリッド自動車、１２  動力分配統合機構、１２ａ  サンギヤ、１２ｂ  リングギヤ、１２ｃ  ピニオンギヤ、１２ｄ  キャリア、１４  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、１５  チェーンベルト、１６  バッテリ、１７  駆動軸、１８  デファレンシャルギヤ、１９  駆動輪、２０  エンジン、２１  エアクリーナ、２２  スロットルバルブ、２２ａ  スロットルバルブポジションセンサ、２２ｂ  スロットルモータ、２３  インジェクタ、２４  吸気バルブ、２５  点火プラグ、２６  ピストン、２７  クランクシャフト、２８  エアフローメータ、２９  イグニッションコイル、３０  触媒コンバータ、３１  排気浄化触媒、３４  排気管、３５  フロント排気センサ、３６  リア排気センサ、３７  クランク角センサ、５０  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、５８  フラッシュメモリ、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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