(57)【要約】      （修正有）【課題】ＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒の劣化診断において、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣによる酸化反応熱の上乗せにより排気浄化触媒の劣化を誤判定することを防止する。【解決手段】排気浄化触媒の実際の温度に相関するパラメータを検出する排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段８０と、所定の診断実行条件が成立しているときに、排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段８０の検出値を受け、該検出値が所定の診断温度パラメータ閾値１００より低温度側にあるとき、排気浄化触媒が劣化状態にあることを判定する劣化判定手段１００と、ＨＣ吸着部からのＨＣ放出量を算出するＨＣ放出量算出手段９０と、前記ＨＣ放出量算出手段９０からの信号を受け、ＨＣ放出量の増加に伴う排気浄化触媒実温度パラメータの増加によって劣化判定手段が誤判定することを防止する劣化誤判定防止手段と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路中に配設され、排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ放出温度未満では吸着し、ＨＣ放出温度以上になると吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着部と、該ＨＣ吸着部から放出されたＨＣおよび排気ガスに含まれるＨＣを高温下で酸化浄化する酸化触媒部と、からなる排気浄化触媒の劣化診断装置であって、
前記排気浄化触媒の実際の温度に相関するパラメータを検出する排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段と、
所定の診断実行条件が成立しているときに、前記排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段の検出値を受け、該検出値が所定の診断温度パラメータ閾値より低温度側にあるとき、排気浄化触媒が劣化状態にあることを判定する劣化判定手段と、
前記ＨＣ吸着部からのＨＣ放出量を算出するＨＣ放出量算出手段と、
前記ＨＣ放出量算出手段からの信号を受け、前記ＨＣ放出量の増加に伴う排気浄化触媒実温度パラメータの増加によって前記劣化判定手段が誤判定することを防止する劣化誤判定防止手段と、を備えて成ることを特徴とするエンジンの排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項２】
前記ＨＣ放出量算出手段は、前記ＨＣ吸着部に吸着されているＨＣ吸着総量を算出するＨＣ吸着総量算出手段を備え、該ＨＣ吸着総量算出手段のＨＣ吸着総量算出値が多いほどＨＣ放出量を多く算出することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項３】
前記ＨＣ放出量算出手段は、ＨＣ吸着部の温度を検出するＨＣ吸着部温度検出手段を備え、該ＨＣ吸着部温度検出手段のＨＣ吸着部温度が高いほどＨＣ放出量を多く算出することを特徴とする請求項１〜２に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項４】
前記ＨＣ放出量算出手段は、エンジンから排出される排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段と備え、該排気ガス圧力検出手段の排気ガス圧力が小さいほどＨＣ放出量を多く算出することを特徴とする請求項1〜３に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項５】
前記ＨＣ吸着総量算出手段は、エンジンから排出される単位時間当たりのＨＣ量を算出するエンジン排出ＨＣ量算出手段と、前記ＨＣ吸着部での吸着可能率を算出するＨＣ吸着可能率算出手段と、前記エンジン排出ＨＣ量算出手段のエンジン排出ＨＣ量と前記ＨＣ吸着可能率とに基づいて単位時間当たりのＨＣ吸着量を算出するＨＣ吸着量算出手段と、前記ＨＣ吸着量算出手段で算出したＨＣ吸着量を積算するＨＣ吸着量積算手段と、を備え、前記ＨＣ吸着量積算手段で積算した積算値をＨＣ吸着部に吸着されているＨＣ吸着総量として算出することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項６】
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、前記ＨＣ吸着総量算出手段により算出したＨＣ吸着総量が小さいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする請求項５に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項７】
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、ＨＣ吸着部の温度を検出するＨＣ吸着部温度検出手段を備え、前記ＨＣ吸着部温度検出手段のＨＣ吸着部温度が低いほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする請求項５〜６に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項８】
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、エンジンから排出される排気ガスの流量を検出する排気ガス流量検出手段を備え、前記排気ガス流量検出手段の排気ガス流量が少ないほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする請求項５〜７に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項９】
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、エンジンから排出される排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段を備え、前記排気ガス圧力検出手段の排気ガス圧力が大きいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする請求項５〜８に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項１０】
前記ＨＣ吸着総量算出手段は、エンジン停止直前に算出したＨＣ吸着総量を記憶するＨＣ吸着総量記憶手段を備え、前記ＨＣ吸着総量記憶手段の記憶値をエンジン再始動時のＨＣ吸着総量とすることを特徴とする請求項２、５、６、７、８、９に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項１１】
前記劣化誤判定防止手段は、前記ＨＣ放出量算出手段のＨＣ放出量が多いほど、前記診断温度パラメータ閾値が高温側に変化するように診断温度パラメータ閾値設定手段を補正することを特徴とする請求項１〜１０に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項１２】
前記診断温度パラメータ閾値設定手段は、エンジンから排出されるＨＣ量を算出するエンジン排出ＨＣ量算出手段と、該エンジン排出ＨＣ量算出手段のエンジン排出ＨＣ量と前記ＨＣ放出量算出手段のＨＣ放出量とに基づいて排気浄化触媒に供給される供給ＨＣ総量を算出する供給ＨＣ総量算出手段と、前記供給ＨＣ総量が排気浄化触媒に供給されたときに排気浄化触媒で発生する反応熱量を算出する反応熱量算出手段と、を備え、前記反応熱量に基づいて診断温度パラメータ閾値を設定することを特徴とする請求項１１に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項１３】
前記診断温度パラメータ閾値設定手段は、エンジンから排出されるＣＯ量を算出するエンジン排出ＣＯ量算出手段を備え、反応熱量算出手段は、前記供給ＨＣ総量とエンジン排出ＣＯ算出量との両方が排気浄化触媒に供給されたときに排気浄化触媒で発生する反応熱量を算出し、前記反応熱量に基づいて診断温度パラメータ閾値を設定することを特徴とする請求１２項に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項１４】
前記劣化誤判定防止手段は、前記ＨＣ放出量が所定値以上であるときに、前記劣化判定手段による劣化判定を制限することを特徴とする請求項１〜１３に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項１５】
エンジンの排気通路中に配設され、排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ放出温度未満では吸着し、ＨＣ放出温度以上になると吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着部と、該ＨＣ吸着部から放出されたＨＣおよび排気ガスに含まれるＨＣを高温下で酸化浄化する酸化触媒部と、からなる排気浄化触媒の劣化診断方法であって、
前記排気浄化触媒の実際の温度に相関する排気浄化触媒実温度パラメータを検出し、
前記ＨＣ吸着部からのＨＣ放出量を算出し、
前記ＨＣ放出量に基づいて排気浄化触媒の診断温度パラメータ閾値を設定し、
前記排気浄化触媒温度パラメータが前記診断温度パラメータ閾値より所定以上低温側にあるとき、排気浄化触媒が劣化していると判定することを特徴とする排気浄化触媒の劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒、特にＨＣ吸着部を具備する酸化触媒の劣化診断装置及び劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどのエンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）を浄化するために、エンジンの排気通路には、三元触媒、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒等の排気浄化触媒が設けられている。この排気浄化触媒の劣化が進行すると、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯが浄化されないまま車外に排出されることになるため、排気浄化触媒の劣化を検出することが必要である。このような排気浄化触媒の中でも、ＨＣを酸化浄化する酸化触媒部を備える排気浄化触媒においては、劣化の進行に伴いＨＣが酸化される際に発生する酸化反応熱が小さくなるため、これを検知することにより酸化触媒の劣化を判定することができる。例えば、このような酸化触媒部を備える排気浄化触媒の劣化診断装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の方法では、排気ガス温度と排気ガス流量の積である排気熱量を排気浄化触媒入口側及び出口側の排気通路についてそれぞれ算出し、この入口側と出口側の排気熱量の差より排気浄化触媒での酸化反応熱量を算出し、この酸化反応熱量の所定期間中の積算値が劣化診断用に定めた閾値より小さいときに、排気浄化触媒が劣化していると判定している。
【０００４】
つまり、この特許文献１では、排気浄化触媒での酸化反応熱に基づく劣化診断に際して、排気ガス流量変化に伴い酸化反応量が変化して、検出される酸化反応熱が増減することに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定を抑制するために、排気ガス流量に基づいて算出される酸化反応熱量を診断パラメータにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年の排気ガス規制強化に伴い、エンジンから排出されるＨＣを低温時に吸着し、この吸着されたＨＣを高温時に放出する機能を有するＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒の導入が検討されている。このＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒では、冷間始動時などの排気浄化触媒が活性化しておらずＨＣを十分に浄化することができない時にＨＣを一時的に吸着し、排気浄化触媒が活性化した後に吸着されているＨＣを放出して浄化することができるため、車外に排出されるＨＣを低減することができる。
【０００７】
しかしながら、このようなＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒において、排気浄化触媒の酸化反応熱から劣化を診断する場合には、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣによって酸化反応熱が増加するために、排気浄化触媒の劣化を誤判定する恐れがある。すなわち、ＨＣ吸着部からＨＣが放出されているときには、エンジンから排出されるＨＣとＣＯに加えて、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣについても酸化触媒部で酸化反応することになるため、検出される酸化反応熱には、放出されるＨＣによる酸化反応熱が上乗せされることになる。そのため、ＨＣが放出されているときには排気浄化触媒が劣化している場合であっても、検出される酸化反応熱が大きく検出されるために、排気浄化触媒が劣化していないと誤判定する恐れがある。また、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱は、一定ではなく、エンジンの運転状態や排気浄化触媒の状態などによって変化するため、これを正しく検出しなければ、排気浄化触媒の劣化を誤判定する恐れがある。
【０００８】
このようなＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒の劣化診断において、特許文献１に記載の方法を用いて劣化診断精度を向上させたとしても、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣにより酸化反応熱が上乗せされることに起因する劣化誤判定を抑制することはできないため、依然として排気浄化触媒の劣化を誤判定する恐れがある。
【０００９】
本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、ＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒の劣化診断において、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣによる酸化反応熱の上乗せにより排気浄化触媒の劣化が誤判定されるという新しい技術的課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒の劣化をより正確に判定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するため、本発明に係る排気浄化触媒の劣化診断装置は、次のように構成することを特徴とする。
【００１１】
まず、請求項１に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、
エンジンの排気通路中に配設され、排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ放出温度未満では吸着し、ＨＣ放出温度以上になると吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着部と、該ＨＣ吸着部から放出されたＨＣおよび排気ガスに含まれるＨＣを高温下で酸化浄化する酸化触媒部と、からなる排気浄化触媒の劣化診断装置であって、
前記排気浄化触媒の実際の温度に相関するパラメータを検出する排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段と、
所定の診断実行条件が成立しているときに、前記排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段の検出値を受け、該検出値が所定の診断温度パラメータ閾値より低温度側にあるとき、排気浄化触媒が劣化状態にあることを判定する劣化判定手段と、
前記ＨＣ吸着部からのＨＣ放出量を算出するＨＣ放出量算出手段と、
前記ＨＣ放出量算出手段からの信号を受け、前記ＨＣ放出量の増加に伴う排気浄化触媒実温度パラメータの増加によって前記劣化判定手段が誤判定することを防止する劣化誤判定防止手段と、を備えて成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によれば、ＨＣ放出量算出手段を用いてエンジンの運転状態やＨＣ吸着部の状態によって変化するＨＣ放出量を算出し、このＨＣ放出量に基づいて、排気浄化触媒実温度パラメータが増加することによる排気浄化触媒の劣化誤判定を防止する劣化誤判定防止手段を備えているため、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣにより酸化反応熱が上乗せされることによる排気浄化触媒の劣化の誤判定を抑制することができる。このような劣化誤判定防止手段としては、例えば、ＨＣ放出量が多い時には劣化判定を制限する、あるいはＨＣ放出量が多いほど放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱が大きくなることを加味するためにＨＣ放出量が多いほど診断温度パラメータ閾値を高温側に変化させるなど、放出されるＨＣによる酸化反応熱上乗せの影響を差し引くことができるさまざまな方法を含み得る。
【００１３】
また、請求項２に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項１に記載の発明において、
前記ＨＣ放出量算出手段は、前記ＨＣ吸着部に吸着されているＨＣ吸着総量を算出するＨＣ吸着総量算出手段を備え、該ＨＣ吸着総量算出手段のＨＣ吸着総量算出値が多いほどＨＣ放出量を多く算出することを特徴とする。
【００１４】
放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定を防止する場合、ＨＣ放出量を正しく算出することが重要となる。ＨＣ放出量は、ＨＣ吸着総量と相関があり、ＨＣ吸着総量が多いほどＨＣ放出量は多くなる。そこで、請求項２の発明のように、ＨＣ吸着総量算出値が多いほどＨＣ放出量を多く算出することで、より正確にＨＣ放出量が算出され、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されるため、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００１５】
また、請求項３に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項１〜２に記載の発明において、
前記ＨＣ放出量算出手段は、ＨＣ吸着部の温度を検出するＨＣ吸着部温度検出手段を備え、該ＨＣ吸着部温度検出手段のＨＣ吸着部温度が高いほどＨＣ放出量を多く算出することを特徴とする。
【００１６】
ＨＣ放出量は、ＨＣ吸着部温度と相関があり、ＨＣ吸着部温度が高いほど吸着されたＨＣとＨＣ吸着部との結合が切れやすくなるために、単位時間当たりのＨＣ放出量は多くなる。そこで、請求項３の発明のように、ＨＣ吸着部温度が高いほどＨＣ放出量を多く算出することで、より正確にＨＣ放出量が算出されるため、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。ＨＣ吸着部温度は、ＨＣ吸着部の実測の温度を検出してもよく、ＨＣ吸着部温度と相関がある排気浄化触媒上流の排気ガス温度あるいは排気浄化触媒下流の排気ガス温度等から推定してもよい。また、制御を簡略化するために、ＨＣ吸着部温度と相関がある排気浄化触媒下流の排気ガス温度等で代用することも含み得る。
【００１７】
また、請求項４に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項１〜３に記載の発明において、
前記ＨＣ放出量算出手段は、エンジンから排出される排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段と備え、該排気ガス圧力検出手段の排気ガス圧力が小さいほどＨＣ放出量を多く算出することを特徴とする。
【００１８】
ＨＣ放出量は、排気ガス圧力と相関がある。すなわち、ＨＣの吸着はゼオライト等の結晶からなるＨＣ吸着部とＨＣとが化学的に結合することによってなされており、この結合が切れてＨＣが脱離し得る温度（沸点）に達した時にＨＣが放出されるため、排気ガス圧力が小さくＨＣ吸着部にかかる圧力が小さい場合には、ＨＣが脱離し得る沸点が下がりＨＣが放出されやすくなるため、単位時間当たりのＨＣ放出量は多くなる。そこで請求項３の発明のように、排気ガス圧力が小さいほどＨＣ放出量を多く算出することで、より正確にＨＣ放出量が算出されて、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されるため、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００１９】
また、請求項５に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項２に記載の発明において、
前記ＨＣ吸着総量算出手段は、エンジンから排出される単位時間当たりのＨＣ量を算出するエンジン排出ＨＣ量算出手段と、前記ＨＣ吸着部での吸着可能率を算出するＨＣ吸着可能率算出手段と、前記エンジン排出ＨＣ量算出手段のエンジン排出ＨＣ量と前記ＨＣ吸着可能率とに基づいて単位時間当たりのＨＣ吸着量を算出するＨＣ吸着量算出手段と、前記ＨＣ吸着量算出手段で算出したＨＣ吸着量を積算するＨＣ吸着量積算手段と、を備え、前記ＨＣ吸着量積算手段で積算した積算値をＨＣ吸着部に吸着されているＨＣ吸着総量として算出することを特徴とする。
【００２０】
単位時間当たりのＨＣ吸着量は、エンジンの運転状態によって変化するエンジン排出ＨＣ量と、エンジン及び排気浄化触媒の状態によって変化するＨＣ吸着可能率によって変化する。そこで、請求項５の発明のように、エンジン排出ＨＣ量とＨＣ吸着可能率とに基づいて単位時間当たりのＨＣ吸着量を算出し、この単位時間当たりのＨＣ吸着量を積算することによりＨＣ吸着総量を算出することで、ＨＣ吸着総量がより正確に算出される。また、これに伴いＨＣ放出量がより正確に算出されることになり、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されて、ＨＣ放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００２１】
また、請求項６に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項５に記載の発明において、
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、前記ＨＣ吸着総量算出手段により算出したＨＣ吸着総量が小さいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする。
【００２２】
ＨＣ吸着可能率は、ＨＣ吸着総量と相関がある。すなわち、ＨＣの吸着は、ＨＣ吸着部のＨＣが吸着されていない領域において行われるため、ＨＣ吸着総量が多いときには、ＨＣが吸着されていない領域が少なくなるために、ＨＣ吸着可能率は小さくなる。そこで、請求項６の発明のように、ＨＣ吸着総量が小さいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することで、ＨＣ吸着可能率がより正確に算出される。また、これに伴いＨＣ吸着総量及びＨＣ放出量がより正確に算出されることになり、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００２３】
また、請求項７に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項５〜６に記載の発明において、
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、ＨＣ吸着部の温度を検出するＨＣ吸着部温度検出手段を備え、前記ＨＣ吸着部温度検出手段のＨＣ吸着部温度が低いほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする。
【００２４】
ＨＣ吸着可能率は、ＨＣ吸着部温度と相関がある。すなわち、前述したようにＨＣ吸着部温度が高いほどＨＣが放出されやすくなるため、ＨＣは吸着されにくくなり、ＨＣ吸着可能率は低下する。そこで、請求項７の発明のように、ＨＣ吸着部温度が低いほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することで、ＨＣ吸着可能率がより正確に算出される。また、これに伴いＨＣ吸着総量及びＨＣ放出量がより正確に算出されるため、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００２５】
また、請求項８に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項５〜７に記載の発明において、
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、エンジンから排出される排気ガスの流量を検出する排気ガス流量検出手段を備え、前記排気ガス流量検出手段の排気ガス流量が少ないほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする。
【００２６】
ＨＣ吸着可能率は、排気ガス流量と相関がある。すなわち、排気ガス流量が多くなるほど、排気ガスの流速が早くなり、エンジンから放出されたＨＣがＨＣ吸着部を通過する時間が短くなるために、ＨＣ吸着可能率は低下する。そこで、請求項８の発明のように、排気ガス流量が少ないほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することで、ＨＣ吸着可能率がより正確に算出される。また、これに伴いＨＣ吸着総量及びＨＣ放出量がより正確に算出されるため、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００２７】
また、請求項９に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項５〜８に記載の発明において、
前記ＨＣ吸着可能率算出手段は、エンジンから排出される排気ガスの圧力を検出する排気ガス圧力検出手段を備え、前記排気ガス圧力検出手段の排気ガス圧力が大きいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することを特徴とする。
【００２８】
ＨＣ吸着可能率は、排気ガス圧力と相関がある。すなわち、排気ガス圧力が高くなるほど、吸着部にかかる圧力が大きくなることによりＨＣが脱離する沸点が上昇してＨＣが放出されにくくなり、これに伴いＨＣが吸着されやすくなるために、ＨＣ吸着可能率は上昇する。そこで請求項９の発明のように、排気ガス圧力が大きいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出することで、ＨＣ吸着可能率がより正確に算出される。また、これに伴いＨＣ吸着総量及びＨＣ放出量がより正確に算出されるため、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００２９】
また、請求項１０に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項２、５、６、７、８、９に記載の発明において、
前記ＨＣ吸着総量算出手段は、エンジン停止直前に算出したＨＣ吸着総量を記憶するＨＣ吸着総量記憶手段を備え、前記ＨＣ吸着総量記憶手段の記憶値をエンジン再始動時のＨＣ吸着総量とすることを特徴とする。
【００３０】
ＨＣが放出される温度になる前にエンジンを停止させた場合は、ＨＣ吸着部にＨＣが吸着されたままの状態となる。そこで請求項１０の発明のように、エンジン停止前のＨＣ吸着量を記憶して、次にエンジン始動させたときには、前記エンジン停止前に吸着されたＨＣが吸着されているものとして現在のＨＣ吸着総量を算出するようにすることで、ＨＣ吸着総量算出誤差を低減できる。
【００３１】
また、請求項１１に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項１〜１０に記載の発明において、
前記劣化誤判定防止手段は、前記ＨＣ放出量算出手段のＨＣ放出量が多いほど、前記診断温度パラメータ閾値が高温側に変化するように診断温度パラメータ閾値設定手段を補正することを特徴とする。
【００３２】
請求項１１の発明のように、ＨＣ放出量が多いほど、診断温度パラメータ閾値が高温側に変化するように診断温度パラメータ閾値を設定することにより、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱が加味されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定を防止できる。
【００３３】
また、請求項１２に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項１１に記載の発明において、
前記診断温度パラメータ閾値設定手段は、エンジンから排出されるＨＣ量を算出するエンジン排出ＨＣ量算出手段と、該エンジン排出ＨＣ量算出手段のエンジン排出ＨＣ量と前記ＨＣ放出量算出手段のＨＣ放出量とに基づいて排気浄化触媒に供給される供給ＨＣ総量を算出する供給ＨＣ総量算出手段と、前記供給ＨＣ総量が排気浄化触媒に供給されたときに排気浄化触媒で発生する反応熱量を算出する反応熱量算出手段と、を備え、前記反応熱量に基づいて診断温度パラメータ閾値を設定することを特徴とする。
【００３４】
ＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒においては、前述したようにエンジンから排出されるＨＣによる酸化反応熱に加えて、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣによる酸化反応熱が上乗せされる。そこで、請求項１２の発明のように、エンジン排出ＨＣ量とＨＣ放出量とに基づいて算出した供給ＨＣ総量が排気浄化触媒に供給されたときの反応熱量を算出し、この反応熱量に基づいて診断温度パラメータ閾値を設定することにより、排気浄化触媒実温度パラメータと診断温度パラメータ閾値との比較に際して、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱の影響が差し引かれるため、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定を防止できる。
【００３５】
また、請求項１３に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項１２に記載の発明において、
前記診断温度パラメータ閾値設定手段は、エンジンから排出されるＣＯ量を算出するエンジン排出ＣＯ量算出手段を備え、反応熱量算出手段は、前記供給ＨＣ総量とエンジン排出ＣＯ算出量との両方が排気浄化触媒に供給されたときに排気浄化触媒で発生する反応熱量を算出し、前記反応熱量に基づいて診断温度パラメータ閾値を設定することを特徴とする。
【００３６】
排気浄化触媒での酸化反応熱には、エンジンから排出されるＣＯが寄与する。そこで、請求項１３の発明のように、反応熱量算出手段により、供給ＨＣ総量とエンジン排出ＣＯ算出量との両方が排気浄化触媒に供給されたときに排気浄化触媒で発生する反応熱量を算出し、この反応熱量に基づいて診断温度パラメータ閾値を設定することにより、より正確に反応熱量が算出され、これに伴い診断温度パラメータ閾値がより正確に設定されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００３７】
また、請求項１４に記載の排気浄化触媒の劣化診断装置は、請求項１〜１３に記載の発明において、
前記劣化誤判定防止手段は、前記ＨＣ放出量が所定値以上であるときに、前記劣化判定手段による劣化判定を制限することを特徴とする。
【００３８】
請求項１４に記載の発明のように、放出されているＨＣ量が少ない時に診断を実行することで、放出されるＨＣによる排気浄化触媒の酸化反応熱上乗せが小さい時に診断できるため、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００３９】
また、請求項１５に記載の排気浄化触媒の劣化診断方法は、
エンジンの排気通路中に配設され、排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ放出温度未満では吸着し、ＨＣ放出温度以上になると吸着したＨＣを放出するＨＣ吸着部と、該ＨＣ吸着部から放出されたＨＣおよび排気ガスに含まれるＨＣを高温下で酸化浄化する酸化触媒部と、からなる排気浄化触媒の劣化診断方法であって、
前記排気浄化触媒の実際の温度に相関する排気浄化触媒実温度パラメータを検出し、
前記ＨＣ吸着部からのＨＣ放出量を算出し、
前記ＨＣ放出量に基づいて排気浄化触媒の診断温度パラメータ閾値を設定し、
前記排気浄化触媒温度パラメータが前記診断温度パラメータ閾値より所定以上低温側にあるとき、排気浄化触媒が劣化していると判定することを特徴とする。
【００４０】
請求項１５の発明によれば、エンジンの運転状態やＨＣ吸着部の状態によって変化するＨＣ放出量を算出し、該ＨＣ放出量に基づいて算出した排気浄化触媒の診断温度パラメータ閾値と排気浄化触媒実温度パラメータとを比較することにより劣化判定しているため、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱が加味された診断を行われるため、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、ＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒において、放出されるＨＣにより酸化反応熱が上乗せされることにより、排気浄化触媒実温度パラメータが増加することに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定を抑制できるため、排気浄化触媒の劣化をより正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るエンジンの全体構成図である。
【図２】本発明に係る排気浄化触媒の部分拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態の排気浄化触媒劣化診断に係る全体ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態の排気浄化触媒劣化診断方法装置の診断制御のメインルーチンのフローチャート（Ｒ１）である。
【図５】本発明の第１実施形態の単位時間当たりの供給反応熱量（ΔＱｄｏｃ_ｉｎ）を算出するサブルーチンのフローチャート（Ｒ２）である。
【図６】本発明の第１実施形態の単位時間当たりの反応熱量（ΔＱｄｏｃ）を検出するサブルーチンのフローチャート（Ｒ３）である。
【図７】本発明の第１実施形態の単位時間当たりのＨＣ放出量（ΔＨＣｄｅｓ）算出に係る詳細ブロック図である。
【図８】本発明の第１実施形態のＨＣ吸着総量（ＨＣａｄｓ）を算出するサブルーチンのフローチャート（Ｒ４）である。
【図９】本発明の第１実施形態のＨＣ吸着可能率（Ｅａ）算出手段に係る詳細ブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の排気浄化触媒劣化診断方法装置の診断制御のメインルーチンを示すフローチャート（Ｒ１１）である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、本発明に係るエンジンの全体構成図を示している。エンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面にはリエントラント形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。
【００４４】
前記シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。
【００４５】
これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（以下、ＶＶＭ（Ｖａｒｉａｂｌｅ
Ｖａｌｖｅ Ｍｏｔｉｏｎ）と称する）が設けられる。排気弁２２は、通常モードでは排気行程中において一度だけ開弁され、特殊モードでは排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行うように動作する。
【００４６】
前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に各気筒１１ａ内の吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。前記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。
【００４７】
前記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。
【００４８】
吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。
【００４９】
吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１，６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。
【００５０】
前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ通路５０によって接続されている（高圧ＥＧＲ装置）。このＥＧＲ通路５０は、ＥＧＲクーラ５２及び排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａとが配設された主通路５１と、ＥＧＲクーラ５２をバイパスするためのクーラバイパス通路５３と、を含んで構成されている。このクーラバイパス通路５３には、クーラバイパス通路５３を流通する排気ガスの流量を調整するためのクーラバイパス弁５３ａが配設されている。
【００５１】
この高圧ＥＧＲ装置とは別に、低圧ＥＧＲ装置として、吸気通路３０における大型ターボ過給機６１の大型コンプレッサ６１ａよりも上流側部分と、排気通路４０におけるＤＰＦ４２よりも下流側部分とは、排気通路４０に設けられたＥＧＲ取り出し部５５を介して排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ通路５４によって接続されている。また、ＥＧＲ通路５４は、排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４ｂ及び低圧ＥＧＲ弁５４ａとが配設されて構成されている。また、ＥＧＲ取り出し部５５より下流の排気通路４０には排気絞り弁５８が配設されており、前記ＥＧＲ弁５４ａと排気絞り弁５８の開度を運転状態に応じて制御することによって、低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの吸気通路３０への還流量の調整を行う。
【００５２】
前記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。
【００５３】
この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化浄化する排気浄化触媒４１と、ディーゼルパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという。）４２と、サイレンサ４６とが配設されている。なお、排気浄化触媒４１及びＤＰＦ４２は１つのケース内に収容されている。
【００５４】
図２は排気浄化触媒４１を部分的に拡大したものである。排気浄化触媒４１は、コージェライト製のハニカム構造体からなる担体４１ａと、この担体４１ａに形成された貫通孔の壁面に担持された酸化触媒部４１ｂと、ＨＣ吸着部４１ｃとを備えている。ＨＣ吸着部４１ｃは、約０．５ｍｍの径を有する多数の細孔が形成されたゼオライトからなる結晶であり、冷間始動時等の低温時には、排気ガス中のＨＣ分子がゼオライトの細孔にトラップされることにより吸着され、高温時には、吸着されたＨＣ分子が振動してゼオライトの細孔から飛び出すことにより、放出される。また、酸化触媒部４１ｂは、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の触媒金属からなり、所定温度に加熱されて活性化することにより、エンジンから排出される排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化浄化するとともに、ＨＣ吸着部４１ｃから放出されたＨＣをも酸化浄化する機能を備えている。すなわち、この排気浄化触媒４１は、冷間始動時などの排気浄化触媒が活性化しておらずＨＣを十分に浄化することができない時にＨＣを一時的に吸着し、排気浄化触媒が活性化した後に吸着されているＨＣを放出して浄化する機能を備えている。
【００５５】
このように構成されたディーゼルエンジン１は、エンジン全体の制御を行うパワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。このＰＣＭ１０は、メモリ、ＣＰＵ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサなどで構成されており、エアクリーナ下流の吸入空気量を検出するエアフローセンサ３２、サージタンク３３に取り付けられて燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する圧力センサ３４及び吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ３５、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ３６、排気ポート１７の下流の排気ガス圧力を検出する排気ガス圧力センサ３７、クランクシャフト１５の回転角を検出することによりエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３９、排気浄化触媒４１上流の排気ガス温度を検出する排気浄化触媒上流排気ガス温度センサ４３、排気浄化触媒４１下流の排気ガス温度を検出する排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４、ＤＰＦ４１ｂの上流側と下流側との圧力差ΔＰ（ＤＰＦ上流側の圧力Ｐ１−ＤＰＦ下流側の圧力Ｐ２）を検出するＤＰＦ差圧センサ４５、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ２センサ４６、車両のアクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ（図示省略）等からの信号が入力され、これらの信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、グロープラグ１９，動弁系のＶＶＭ（図示省略）、各種の弁３６、５１ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ等のアクチュエータへ制御信号を出力するとともに、後述する排気浄化触媒劣化診断手段１２０により排気浄化触媒４１が劣化していると判定されたときには、警報装置１３０を作動させるように信号を出力する。
【００５６】
そうして、このエンジン１は、その幾何学的圧縮比を１２以上１５以下（例えば１４）とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。
【００５７】
（エンジンの燃焼制御の概要）
前記ＰＣＭ１０によるエンジン１の通常の制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク（言い換えると、目標となる負荷）を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ１８の作動制御によって実現するものである。目標トルクは、アクセル開度が大きくなるほど大きくなるように、またエンジン回転数が２０００ｒｐｍ付近で最高値になるように設定され、当該目標トルクに基づいてエンジン単位回転数あたりの燃料噴射量が設定される。当該燃料噴射量は目標トルクが高くなるほど、大きくなるように設定され、エンジン単位回転、ここでは２回転毎の圧縮行程後期から膨張行程初期の間の所定タイミングに噴射する。なお、本実施形態における燃料噴射制御については、例えば、特開２０１２−０１２９７２に記載のエンジンように、エンジン負荷とエンジン回転数とに応じて複数の運転領域を設定し、各運転領域に応じて、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、ポスト噴射の５つのタイミングでの燃料噴射を制御しており、排気ガス中のＮＯｘや煤の低減、騒音乃至振動の低減、燃費やトルクの向上を図っている。
【００５８】
ＤＰＦ４２によるＰＭの捕集量が所定量を超えたときには、ＤＰＦ４２の目詰まりによるエンジン１の背圧上昇を防止するために、膨張行程後期から排気行程の所定タイミングにインジェクタ８からエンジン１の燃焼室へポスト噴射が行われる（ＤＰＦ再生処理）。このポスト噴射が行われると、未燃燃料が排気通路に排出され、この未燃燃料が排気浄化触媒４１で酸化されるため、このとき生じる酸化反応熱でＤＰＦ４２の温度が上昇することで、ＤＰＦ４２に蓄積されたＰＭが焼失され、これにより、ＤＰＦ４２が再生する。
【００５９】
すなわち、排気浄化触媒４１は、前述したエンジンから排出される未燃燃料を酸化浄化する機能に加え、ＤＰＦ４２の温度を上昇させる機能をも持ち合わせていることになる。この排気浄化触媒４１が、熱あるいは燃料やオイルに含まれる硫黄分による被毒等により劣化が進行した場合、前述した機能を満足できなくなるため、排気浄化触媒４１が劣化したことを検出して、排気浄化触媒４１の劣化を乗員に報知し交換を促す必要がある。そのため、ＰＣＭ１０は排気浄化触媒劣化診断手段を備えている。
【００６０】
図３は本発明の第１実施形態の排気浄化触媒劣化診断に係る全体ブロック図である。ＰＣＭ１０は排気浄化触媒４１の劣化を診断する排気浄化触媒劣化診断手段１２０を備えている。この排気浄化触媒劣化診断手段１２０には、エアフローセンサ３２、吸気圧力センサ３４、吸気温度センサ３５、エンジン水温センサ３６、排気ガス圧力センサ３７、エンジン回転数センサ３９、排気浄化触媒上流排気ガス温度センサ４３、排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４、ＤＰＦ差圧センサ４５、リニアＯ２センサ４６、等の信号が入力され、これらの信号を用いて後述する排気浄化触媒劣化診断手段１２０による劣化診断が行われる。
【００６１】
排気浄化触媒劣化診断手段１２０は、排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４の検出値等に基づいて排気浄化触媒実温度パラメータを算出する排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段８０、ＨＣ吸着部４１ｃから放出されるＨＣ量を算出するＨＣ放出量算出手段９０、ＨＣ放出量算出手段９０の信号を受けて診断温度パラメータ閾値を設定する診断温度パラメータ閾値設定手段１００、排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段８０の信号と診断温度パラメータ閾値設定手段１００の信号との比較によって排気浄化触媒の劣化を判定する劣化判定手段１１０、排気浄化触媒劣化診断手段の各種演算を行うＣＰＵ１２１、前記演算によって算出されるパラメータを記憶するメモリ１２２、を備えている。
【００６２】
詳細は後述するが、このようにＨＣ放出量算出手段９０の信号に基づいて診断温度パラメータ閾値（第１実施形態においては、正常な排気浄化触媒で発生すると予測される所定期間内の供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎがこれに相当する。）と、排気浄化触媒実温度パラメータ（第１実施形態においては、排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４等の信号に基づいて検出した所定期間内の実反応熱量Ｑｄｏｃがこれに相当する。）と、を比較することにより排気浄化触媒の劣化を判定することで、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱の影響が差し引かれて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒４１の劣化誤判定は抑制される。すなわち、第１実施形態においては、このＨＣ放出量に基づいて設定される診断温度パラメータ閾値設定手段１００が、ＨＣ放出量の増加に伴う排気浄化触媒実温度パラメータの増加によって前記劣化判定手段が誤判定することを防止する劣化誤判定防止手段となる。
【００６３】
前記排気浄化触媒劣化診断手段１２０により排気浄化触媒が劣化していると判定されたときには、ＰＣＭ１０は警報装置１３０を作動させるように信号を出力する。
【００６４】
図４は第１実施形態の排気浄化触媒劣化診断装置の診断制御のメインルーチンを示すフローチャート（Ｒ１）である。ＩＧがＯＮされると、まずステップ１でＩＧＯＮ直後であるかが判定され、ＩＧＯＮ直後であればメモリ１２２に記憶されている前回のエンジン停止直前のＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓ_ｌを読み込み（ステップ２）、ＨＣａｄｓ_ｌを現在のＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓとして設定する（ステップ３）。詳細は図８のＨＣ吸着総量を算出するサブルーチンを示すフローチャートで説明するが、ＨＣ吸着部温度が所定温度以下の状態でＩＧＯＦＦされた場合には、ＨＣ吸着部に所定量のＨＣが吸着されたままの状態となるため、ＨＣ吸着総量算出に際しては、これを加味する必要がある。そこで、ＩＧＯＦＦ直前のＨＣ吸着総量ＨＣｃａｄｓ_ｌをメモリ１２２に記憶しておき、次にエンジン始動した時に、これをＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓの初期値として設定する。一方、ステップ１でＩＧＯＮ直後でないと判定された場合には、現在のＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓが読み込まれる。現在のＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓは、図８のＨＣ吸着総量を算出するサブルーチンを示すフローチャートで説明するように、逐次演算されており、その演算結果の最新値がメモリ１２２に記憶されているため、この記憶されたＨＣａｄｓを読み込めばよい。続いてステップ５、６では、排気浄化触媒の劣化診断の所定の診断実行条件が成立しているか否かが判断される。
【００６５】
ステップ５ではＨＣａｄｓが所定値以上（例えば０．５ｇ以上）であるかが判定されて、所定値以上であれば診断条件が成立していると判断してステップ６に進み、所定値以下であれば診断条件が不成立と判断してステップ１に戻る。前述したように、ＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒においては、放出されるＨＣによる酸化反応熱の上乗せによる排気浄化触媒の劣化誤判定を抑制する必要がある。そこで、第１実施形態においては、後述するように、ＨＣ放出量に基づいて変化する診断温度パラメータ閾値Ｑｄｏｃ_ｉｎと検出した実反応熱量Ｑｄｏｃとの比較により、劣化診断することで、放出されるＨＣに起因する劣化誤判定を抑制している。この方法を用いた場合、後述するように、ＨＣ放出量の多さに関わらず、放出されるＨＣに起因する劣化誤判定を抑制することができる。一方で、排気浄化触媒における酸化反応熱の大きさに基づいて排気浄化触媒の劣化を診断する場合、診断精度向上のために、より大きな酸化反応熱が発生するときの診断が好ましい。そこで、第１実施形態においては、ＨＣ放出量の多さに関わらず放出されるＨＣに起因する劣化誤判定を抑制し得ることとＨＣ放出量が多いときには酸化部に供給される未燃燃料が多くなることにより酸化反応熱が大きくなることを踏まえ、ＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓが所定値以上であり、ＨＣ放出量が多いと推測されるときに、診断を開始（後述する反応熱量Ｑｄｏｃの積算及び供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎの積算を開始）するように構成した（ステップ５）。すなわち、本第１実施形態においては、ＨＣに起因する劣化誤判定を抑制しつつ、酸化部に供給される未燃燃料が多いときに診断することで排気浄化触媒の劣化診断精度が更に向上する。
【００６６】
続くステップステップ６では、排気浄化触媒が劣化し酸化反応が起こらない触媒（以下、ダミー触媒ともいう。）における排気浄化触媒下流排気ガス予測温度Ｔ２ｄｕｍｍｙが所定値以上（例えば１６０℃以上）であるか否かが判定され、Ｔ２ｄｕｍｍｙが所定値以上であれば、診断条件が成立していると判断してステップ７に進む。一方、Ｔ２ｄｕｍｍｙが所定値以下であれば、診断条件が成立していないと判断して、スタートに戻る。なお、Ｔ２ｄｕｍｍｙの算出方法については、後述する図６の単位時間当たりの反応熱量ΔＱｄｏｃを検出するサブルーチンで詳細を説明する。酸化反応熱による排気浄化触媒の劣化診断においては、診断に適した排気浄化触媒温度領域が存在する。すなわち、排気浄化触媒温度が低い（例えば、１６０℃未満）場合は、ＨＣ吸着部によるＨＣ吸着量が多く酸化部に供給される未燃燃料が少ないことに加えて、排気浄化触媒の活性が十分でないために、検出される酸化反応熱が小さくなり、診断精度が低くなる。一方、排気浄化触媒温度が高い（例えば、２００℃以上）場合には、排気浄化触媒温度が高いことにより酸化部での酸化反応が行われやすくなるために、わずかな劣化を検出しようとする場合の診断には適さない。そこで、第１実施形態においては、排気浄化触媒温度が所定の温度領域（１６０℃以上２００℃未満）にあるときの排気浄化触媒温度パラメータと診断温度パラメータ閾値とから診断を行う。なお、Ｔ２ｄｕｍｍｙは後述するように、酸化反応が起こらない排気浄化触媒下流の排気ガス温度であり、酸化反応熱による温度上昇分が差し引かれているため、排気浄化触媒温度が前記所定の温度領域にあるか否かをより正確に判断することができる。
【００６７】
次に、ステップ７で、正常な排気浄化触媒で単位時間当たりに発生すると推測される供給反応熱量ΔＱｄｏｃ_ｉｎ（後述する図５のルーチン（Ｒ２）により逐次算出されている単位時間当たりの供給反応熱量。）、実際に排気浄化触媒で単位時間当たりに発生した反応熱量である反応熱量ΔＱｄｏｃ（後述する図６のルーチン（Ｒ３）により逐次算出されている単位時間当たりの反応熱量。）の値が読み込まれる。そして、このΔＱｄｏｃ_ｉｎ及びΔＱｄｏｃを、前回の反応熱量の積算値であるＱｄｏｃ及び前回の供給反応熱量の積算値であるＱｄｏｃ_ｉｎに加算して、これを最新の反応熱量積算値Ｑｄｏｃ及び現在の供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎとすることを、積算時間が６０ｓを超えるまで繰り返す（ステップ７〜９）。なお、ＱｄｏｃとＱｄｏｃ_ｉｎの初期値は、診断を開始する前に予めゼロに設定されている（後述するステップ１８で説明するように、診断終了時に０にリセットされているため。）。ΔＱｄｏｃ及びΔＱｄｏｃ_ｉｎといった瞬時値は、運転状態の変化等によって増減しやすいため、本実施形態においてはΔＱｄｏｃ及びΔＱｄｏｃ_ｉｎの所定期間内の積算値であるＱｄｏｃ及びＱｄｏｃ＿ｉｎを用いて診断を行うようにしている。なお、前述したように、本第１実施形態においては、Ｑｄｏｃが排気浄化触媒実温度パラメータ、Ｑｄｏｃ_ｉｎが診断温度パラメータ閾値に相当する。続いて、図５を用いてΔＱｄｏｃ算出方法、図６を用いてΔＱｄｏｃ_ｉｎ算出方法を説明する。
【００６８】
図５は、単位時間当たりの供給反応熱量ΔＱｄｏｃ_ｉｎを算出するサブルーチンのフローチャートである。まず、ステップ９１１で、エンジン回転数センサ３９より検出されるエンジン回転数ＮＥ、各種センサ信号に基づいて算出されるピストン上死点における筒内圧力Ｐｃｙｌ（圧縮端圧力）、ピストン上死点における筒内温度Ｔｃｙｌ、筒内Ｏ２濃度が読み込まれる。前記筒内圧力Ｐｃｙｌ及び筒内温度Ｔｃｙｌ算出方法については特に限定されないが、筒内圧力Ｐｃｙｌ及び筒内温度Ｔｃｙｌは幾何学的圧縮比、吸気温、大気圧（又は吸気圧）、エンジン水温、有効圧縮比、エンジン負荷、燃料噴射量、燃料噴射圧等の、エンジンの運転に係るパラメータと相関があるため、これらのパラメータを各種センサを用いて検出あるいは推定し、該検出値あるいは推定値に対して予め実験等により定めた関数あるいはマップを用いて算出すればよい。具体的には、吸気温が高いほど、エンジン水温が高いほど、有効圧縮比が高いほど、又は、エンジン負荷が高いほど、筒内圧力Ｐｃｙｌ及び筒内温度Ｔｃｙｌは高くなるように算出する。
【００６９】
また、前記筒内Ｏ２濃度算出方法についても特に限定されないが、例えば、エアクリーナ３１を通る新気量をエアフローセンサ３２により検出し、予めメモリ１２２に記憶された新気のＯ２濃度と前記新気量とリニアＯ２センサ４６より検出される排気Ｏ２濃度とＥＧＲ通路上下流の圧力センサ等から算出されるＥＧＲガス量とに基づいて吸気Ｏ２濃度を算出し、予めメモリ１２２に記憶されたエンジン運転状態に応じて設定した体積効率等に基づいて充填量を算出し、排気ガス圧力センサ３７等に基づき筒内残留排気ガス量を算出し、リニアＯ２センサ４６より筒内残留排気ガスＯ２濃度を推定し、前記充填量と前記筒内残留排気ガス量と前記吸気Ｏ２濃度と前記筒内残留排気ガスＯ２濃度とに基づいて筒内Ｏ２濃度を算出すればよい。
【００７０】
続いて、ステップ９１２で、着火遅れ時間ｚが算出される。ここでの着火遅れ時間ｚは、燃料を噴射してから該燃料が着火するまでの時間遅れを指しており、例えば、予混合燃焼においては圧縮行程で所定の時間間隔を空けて複数回噴射される燃料噴射が終了してから上死点（ＴＤＣ）近傍で自着火による燃焼が発生するまでの時間、拡散燃焼においてはメイン噴射を開始してから燃焼が開始するまでの時間を表す。この着火遅れ時間ｚは、前記筒内圧力Ｐｃｙｌ、前記筒内温度Ｔｃｙｌ、前記エンジン回転数（エンジン回転数センサ３９の検出値）、前記筒内Ｏ２濃度等に基づいて算出するこができる。すなわち、筒内圧力Ｐｃｙｌが高いほど、筒内温度Ｔｃｙｌが高いほど、自着火が起こりやすくなるために着火遅れ時間は短くなり、回転数が高くなるほど混合気が高温となる時間が短くなるために着火遅れ時間は長くなり、筒内Ｏ２濃度が小さい（ＥＧＲ率が高い）ほど、燃焼しにくくなるために着火遅れ時間は長くなる。具体的には、次に示す着火遅れ時間ｚの関係式ｚ＝Ａ×ＰｃｙｌＢ×ｅｘｐ（１／Ｔｃｙｌ）Ｃ×ＮＥＤ×Ｏ２ｃｙｌＥより算出できる。このＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、定数であり、予め実験等により求めればよい。
【００７１】
次に、ステップ９１３で、前記着火遅れ時間ｚに基づいて単位時間当たりのエンジン排出ＨＣ量ΔＨＣｅｘｈを算出する。具体的には、この着火遅れ時間ｚが長く、膨張行程の、狙いの燃焼タイミングより遅いタイミングでの着火となる場合には、燃料の燃焼が不完全となり、エンジンから排出されるＨＣが多くなるため、着火遅れ時間ｚが大きくなるほどΔＨＣｅｘｈが大きくなるように予め実験あるいは理論値より定めたマップもしくは関数により、ΔＨＣｅｘｈを算出する。続いてステップ９１４で、ＨＣ放出量算出手段９０より検出されたＨＣ吸着部からの単位時間当たりのＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓを読み込む。なお、ＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓ算出方法については、後述する図９を用いて説明する。続いて、ステップ９１５でエンジン排出ＨＣ量ΔＨＣｅｘｈと、ＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓと、を足し合わせることにより、排気浄化触媒４１への単位時間当たりの供給ＨＣ総量ΔＨＣｓｕｍを算出する。続いて、ステップ９１６で供給ＨＣ総量ΔＨＣｓｕｍが正常な排気浄化触媒４１に供給されたときに発生すると予測される反応熱量ΔＱＨＣｓｕｍを算出する。ΔＱＨＣｓｕｍは、予め実験あるいは理論値より求めた供給ＨＣ総量（ΔＨＣｓｕｍ）と反応熱量のマップ、あるいはＨＣ量（ΔＨＣｓｕｍ）を変数とする関数により算出すればよい。
【００７２】
次に、ステップ９１７で、前記着火遅れ時間ｚに基づいて単位時間当たりのエンジン排出ＣＯ量ΔＣＯｅｘｈを算出する。具体的には、この着火遅れ時間ｚが長く、膨張行程の、狙いの燃焼タイミングより遅いタイミングでの着火となる場合には、燃料の燃焼が不完全となり、エンジンから排出されるＣＯが多くなるため、着火遅れ時間ｚが大きくなるほどΔＣＯｅｘｈが大きくなるように予め実験あるいは理論値より定めたマップもしくは関数により、ΔＣＯｅｘｈを算出する。続いて、ステップ９１８で、ΔＣＯｅｘｈが正常な排気浄化触媒に供給されたときに発生すると予測される反応熱量ΔＱＣＯｅｘｈを算出する。ΔＱＣＯｅｘｈは、予め実験あるいは理論値より求めたＣＯ量（ΔＨＣｓｕｍ）と反応熱量のマップ、あるいはＣＯ量（ΔＨＣｓｕｍ）を変数とする関数により算出すればよい。そして、ステップ９１９で、算出したΔＱＨＣｓｕｍと、ΔＱＣＯｅｘｈと、を足し合わせることにより、単位時間当たりの供給反応熱量ΔＱｄｏｃ_ｉｎが算出され、図４のステップＳ７で最新の供給反応熱量ΔＱｄｏｃ_ｉｎを取込むため、これを最新値としてメモリ１２２に記憶する（ステップ９２０）。
【００７３】
このように、ＨＣ放出量を加味して排気浄化触媒に供給されるＨＣ供給総量ΔＨＣｓｕｍを算出し、このＨＣ供給総量ΔＨＣｓｕｍに基づき単位時間当たりの供給反応熱量ΔＱｄｏｃ_ｉｎを算出することで、正常な排気浄化触媒で発生する予測される単位時間当たりの供給反応熱量ΔＱｄｏｃ_ｉｎをより正確に算出でき、後述するΔＱｄｏｃの積算値である所定期間内の供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎをより正確に算出できる。また、ΔＱｄｏｃ_ｉｎの算出に際して、エンジン排出ＣＯ量による酸化反応熱量を加味しているため、ΔＱｄｏｃ_ｉｎ及びＱｄｏｃ_ｉｎがより正確に算出される。
【００７４】
次に、図６を用いて単位時間当たりの反応熱量ΔＱｄｏｃ（実際に排気浄化触媒で発生した反応熱量）検出方法について説明する。
【００７５】
図６は、単位時間当たりの反応熱量ΔＱｄｏｃを検出するサブルーチンのフローチャートである。まず、ステップ９３０で、排気浄化触媒上流排気ガス温度センサ４３より検出される排気浄化触媒上流排気ガス温度Ｔ１、排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４より検出される排気浄化触媒下流排気ガス温度Ｔ２、後述するＨＣ放出量算出手段９０と兼用する排気ガス流量検出手段７１より検出される排気ガス流量Ｖｅｘｈを読み込む。なお、排気ガス流量Ｖｅｘｈは後述するＨＣ吸着可能率算出手段９１ａが備える排気ガス流量検出手段７１による検出値を読み込めばよい。
【００７６】
次に、ステップ９３１で、排気浄化触媒による酸化反応が起こらない状態、すなわち触媒酸化反応温度を含まない排気浄化触媒下流排気ガス予測温度Ｔ２ｄｕｍｍｙを推定する。この排気浄化触媒下流排気ガス予測温度Ｔ２ｄｕｍｍｙの推定方法については特に限定されないが、本第１実施形態においては、排気浄化触媒が劣化し酸化反応が起こらないダミー触媒を搭載した車両にて予め実験により求められた特性（排気管、排気浄化触媒の熱容量、熱伝達率など）を基に設定されたＴ１を変数とする応答関数により推定する。このとき、排気ガスがＴ１を検出する排気浄化触媒上流排気ガス温度検出手段７１設置部からＴ２を検出する排気浄化触媒下流排気ガス温度検出手段７２設置部まで移動するまでのむだ時間を考慮することが好ましく、このようにむだ時間を考慮することで、後述するステップ９３３において排気浄化触媒で発生した反応熱量Ｑｄｏｃを算出するためにＴ２ｄｕｍｍｙとＴ２との差を算出する際に、Ｔ２ｄｕｍｍｙとＴ２検出時との排気ガス移動位置を一致させることができるため、より正確に反応熱量Ｑｄｏｃを算出することができる。
【００７７】
次に、ステップ９３２で、排気ガス流量Ｖｅｘｈに基づいて排気ガス質量Ｍｅｘｈ及び排気ガス比熱Ｃｅｘｈが推定され、ステップ９３３で、Ｍｅｘｈ、Ｃｅｘｈ、Ｔ２とＴｄｕｍｍｙの差（Ｔ２−Ｔ２ｄｕｍｍｙ）を演算することにより、単位時間当たりの反応熱量ΔＱｄｏｃが算出され、図４のステップＳ７で最新の単位時間当たりの反応熱量ΔＱｄｏｃを取込むため、所定のメモリに更新、記憶する（ステップ９３４）。
【００７８】
このようにＴ２ｄｕｍｍｙとＴ２との差から排気浄化触媒における酸化反応熱量を算出することにより、酸化反応以外の要因による温度増加の影響を差し引くことができるため、より正確に酸化反応熱量のみを算出することができる。すなわち、排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４の検出値であるＴ２には排気浄化触媒での酸化反応熱以外の温度変化要因、例えば、排気ガスの状態や排気浄化触媒ケースへの伝熱の影響が含まれている。そこで、本実施形態においては、まず、酸化反応熱以外の温度変化要因のみが含まれる、言い換えると酸化反応熱の温度変化のみを含まない排気浄化触媒下流排気ガス温度Ｔ２ｄｕｍｍｙを推定し、Ｔ２からこのＴ２ｄｕｍｍｙを引いた温度Ｔ２−Ｔ２ｄｕｍｍｙを排気浄化触媒下流の排気ガス温度として、単位時間当たりの反応熱量ΔＱｄｏｃを算出して、酸化反応熱以外の温度変化要因を差し引くようにしている。
【００７９】
次に、図４のメインルーチンのステップ７で、図５のサブルーチンにより算出、記憶した最新のΔＱｄｏｃ_ｉｎを前回算出されたＱｄｏｃ_ｉｎに加算するとともに、図６のサブルーチンより算出、記憶した最新のΔＱｄｏｃを前回算出されたＱｄｏｃに加算し、Ｑｄｏｃ_ｉｎ、Ｑｄｏｃを最新化する。そして、これを積算時間が６０ｓ以上になるまで繰り返す（ステップ７〜９）。すなわち、ΔＱｄｏｃ_ｉｎ及びΔＱｄｏｃはエンジンの運転状態等によって増減するため、少なくとも６０ｓ以上経過するまでＱｄｏｃ及びＱｄｏｃ_ｉｎ算出における積算を実行することにより劣化診断精度を向上させている。
【００８０】
前記積算時間が６０ｓ以上である場合にはステップ１０に進み、Ｔｄｕｍｍｙが所定値以上であるかが判定される。すなわち、Ｔｄｕｍｍｙが所定値以上（例えば２００℃）である場合には、排気浄化触媒が活性しており、排気浄化触媒が劣化していないのであれば、十分な酸化反応熱を含んだＱｄｏｃが得られる状態であり、診断に適したＱｄｏｃが得られたと判断してステップ１１に進む。一方で、Ｔｄｕｍｍｙが所定値以上でない場合には、十分なＱｄｏｃが得られていないと判断して、Ｔｄｕｍｍｙが所定値以上になるまでステップ７〜８におけるＱｄｏｃ及びＱｄｏｃ_ｉｎの積算を繰り返す。このように、十分なＱｄｏｃが得られるまでＱｄｏｃの積算を繰り返すことにより劣化診断精度を向上させている。
【００８１】
続いてステップ１１で、積算時間が２００ｓ以下であるかが判定されて、２００ｓ以下であればステップ１２に進み、２００ｓ以上であれば診断に適していないと判断して、ステップ１６に進み診断を保留する。すなわち、Ｑｄｏｃ及びＱｄｏｃ_ｉｎの積算時間が２００ｓを超える場合には、Ｑｄｏｃ及びＱｄｏｃ_ｉｎ算出に用いる排気浄化触媒上流排気ガス温温度センサ４３及び排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４の検出誤差の累積が大きくなる可能性があり、劣化診断精度が低下する可能性があるため、診断時間が２００ｓを超える場合には診断を保留して（ステップ１６）、診断を終了する。
【００８２】
続いて、ステップ１２で、ＱｄｏｃがＱｄｏｃ_ｉｎに対して所定以上低温側にあるか否かが判定されて、所定以上低温側であれば、排気浄化触媒での酸化反応が低下し過ぎていると判断して排気浄化触媒の劣化を判定し（ステップ１３）、警報装置を作動させる（ステップ１４）。一方、所定以上低温側でなければ、排気浄化触媒での酸化反応が十分に発生していると判断して、排気浄化触媒が正常であると判定する（ステップ１５）。なお、前述したＱｄｏｃとＱｄｏｃ_ｉｎの比較に基づく劣化判定方法については特に限定されないが、例えばＱｄｏｃとＱｄｏｃ_ｉｎの差が所定値以上となったときに劣化と判定する、あるいは、ＱｄｏｃとＱｄｏｃ_ｉｎの比である発熱率（＝Ｑｄｏｃ／Ｑｄｏｃ_ｉｎ）が所定値以下となったときに劣化と判定すればよい。
【００８３】
このように、ＨＣ吸着部４１ｃから放出されるＨＣを含む正常な排気浄化触媒で発生すると予測される供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎ（診断温度パラメータ閾値）と、実際に排気浄化触媒で発生した反応熱量Ｑｄｏｃ（排気浄化触媒実温度パラメータ）と、を比較して、劣化判定を行うことで、放出されるＨＣの影響が差し引かれるため、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣにより酸化反応熱が上乗せされることに起因する排気浄化触媒の劣化の誤判定は抑制される。すなわち、排気浄化触媒下流の温度センサ４４で検出される排気ガス温度は、放出されるＨＣによる酸化反応熱の影響を含む温度であり、これを基に検出される排気浄化触媒実温度パラメータであるＱｄｏｃは、放出されるＨＣによる酸化反応熱の影響を含む反応熱量が検出されることになる。これに対して、ＨＣ放出量を踏まえて算出した排気浄化触媒で発生すると推定される供給反応熱量Ｑｄｏｃ＿ｉｎを診断温度パラメータ閾値として、このＱｄｏｃ_ｉｎとＱｄｏｃと比較して劣化判定することで、ＱｄｏｃとＱｄｏｃ_ｉｎの双方が放出されるＨＣを含んだパラメータとなるため、放出されるＨＣによる酸化反応熱の上乗せが加味された診断を行うことができる。また、この第１実施形態の方法においては、ＨＣ放出量の多さに関わらず、放出されるＨＣに起因する劣化誤判定を抑制できるため、ＨＣ放出量が大きいときには診断を制限するといった診断実行条件を制限する必要がなく、診断頻度を確保できる。
【００８４】
なお、本第１実施形態においては、診断温度パラメータ閾値として、排気浄化触媒が正常な状態である場合の供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎを用いたが、排気浄化触媒が所定水準まで劣化している状態における供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎを用いてもよい。この場合、図５のサブルーチンのステップ９１６の供給ＨＣ総量に対する反応熱量ΔＨＣｓｕｍ及びステップ９１８のエンジン排出ＣＯ量ΔＣＯｅｘｈに対する反応熱量の算出に用いる関数あるいはマップを、所定水準まで劣化させた排気浄化触媒を用いた実験により求めたΔＨＣｓｕｍと反応熱量の関係及びΔＣＯｅｘｈと反応熱量との関係に基づいて設定すればよく、この場合の劣化判定は、例えば、ＱｄｏｃとＱｄｏｃ_ｉｎとの差が所定値以下となった時に劣化判定すればよい。また、本第１実施形態においては排気浄化触媒実温度パラメータとしてΔＱｄｏｃの積算値であるＱｄｏｃ、診断温度パラメータとしてΔＱｄｏｃ_ｉｎの積算値であるＱｄｏｃ_ｉｎを用いたが、制御を簡略化するために排気浄化触媒実温度パラメータとしてΔＱｄｏｃ、診断温度パラメータ閾値としてΔＱｄｏｃ_ｉｎを用いてもよく、さらに制御を簡略化するために、排気浄化触媒実温度パラメータを排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４の検出値Ｔ２、診断温度パラメータをＨＣ放出量に基づいて算出した排気浄化触媒下流排気ガス温度推定値としてもよい。
【００８５】
また、本第１実施形態においては、診断温度パラメータ閾値である供給反応熱量Ｑｄｏｃ_ｉｎの算出に際して、単位時間当たりのＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓを逐次読み込み（ステップ９１４）、逐ΔＨＣｄｅｓを含めた単位時間当たりの反応熱量ΔＱＨＣｓｕｍを逐次算出しているが（ステップ９１６）、予めメモリ１２２に診断温度パラメータ閾値の固定値を記憶し、単位時間当たりのＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓを積算し、予め実験等により求めた前記ＨＣ放出量積算値に対する補正係数のマップあるいは関数を用いて補正係数を算出し、前記診断温度パラメータ閾値の固定値を前記補正係数に基づき補正した診断温度パラメータ閾値と、排気浄化触媒実温度パラメータと、を比較することにより、排気浄化触媒の劣化を判定するようにしてもよい。
【００８６】
一方で、前述した方法により、放出されるＨＣによって生じる排気浄化触媒実温度パラメータ増加に起因する前記劣化判定手段の誤判定を防止する場合、単位時間当たりのＨＣ放出量を正しく算出することが重要となる。そこで、本第１実施形態においては次のような方法により単位時間当たりのＨＣ放出量を算出する。図７はＨＣ放出量算出手段９０に係るブロック図を示している。ＨＣ放出量算出手段９０は、ＨＣ吸着総量算出手段９１、該ＨＣ吸着総量算出手段９１の信号を受けてＨＣ放出量を設定するＨＣ放出量設定手段９２、排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４の信号を受けてＨＣ吸着部温度を算出するＨＣ吸着部温度検出手段９３、該ＨＣ吸着部温度検出手段９３の信号を受けて吸着部温度補正係数を算出する吸着部温度補正係数算出手段９４、排気ガス圧力センサ３７の信号を受けて排気浄化触媒４１の入口の排気ガス圧力を算出する排気ガス圧力検出手段９５、該排気ガス圧力検出手段９５の信号を受けて、排気ガス圧力補正係数を算出する排気ガス圧力補正係数算出手段９６、ＨＣ放出量算出手段９２より設定されたＨＣ放出量に吸着部温度補正係数算出手段９４で算出された補正係数を乗算する乗算手段９８、乗算手段９８の演算値に排気ガス圧力補正係数算出手段９６で算出された補正係数を乗算する乗算手段９９を備えている。
【００８７】
単位時間当たりのＨＣ放出量は、ＨＣ吸着総量が多いほど多くなる。また、単位時間当たりのＨＣ放出量はＨＣ吸着部温度と相関があり、ＨＣ吸着部温度が高いほど吸着されたＨＣの脱離速度が速くなるために単位時間当たりのＨＣ放出量は多くなる。また、単位時間当たりのＨＣ放出量は排気ガス圧力と相関があり、排気ガスが低いほど単位時間当たりのＨＣ放出量は多くなる。すなわち、ＨＣの吸着はゼオライト等の結晶部とＨＣとが化学的に結合することによってなされており、この結合が切れてＨＣが脱離し得る温度（沸点）に達した時にＨＣが放出されるため、排気ガス圧力が高くＨＣ吸着部の圧力が高い場合には、ＨＣが脱離し得る沸点が上昇してＨＣが放出されにくくなるため、単位時間当たりのＨＣ放出量は小さくなる。そこで、ＨＣ放出量設定手段９２よりＨＣ吸着総量に対してＨＣ放出量のベース値を設定し、ＨＣ吸着部温度補正係数算出手段よりＨＣ吸着部温度が高いほど単位時間当たりのＨＣ放出量が多くなるように設定されたＨＣ吸着部温度補正係数を算出し、排気ガス圧力補正係数算出手段９６より排気ガス圧力が大きいほど補正係数が小さくなるように設定された排気ガス圧力補正係数を算出し、これらの補正係数を、前記ＨＣ放出量のベース値に乗算することにより、単位時間当たりのＨＣ放出量を算出する。
【００８８】
このように単位時間当たりのＨＣ放出量と相関があるＨＣ吸着総量、ＨＣ吸着部温度、排気ガス圧力に基づいて単位時間当たりのＨＣ放出量を算出することで、単位時間当たりのＨＣ放出量算出精度が向上し、これに伴い放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定がより正確に防止される。
【００８９】
本第１実施形態においては、単位時間当たりのＨＣ放出量算出に用いるパラメータであるＨＣ吸着部温度を排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ４４検出値より推定したが、ＨＣ吸着部温度は、ＨＣ吸着部の実測温度であってもよく、ＨＣ吸着部温度と相関がある排気浄化触媒上流の排気ガス温度から推定する、あるいは、エンジンの運転状態から推定してもよい。また、制御を簡略化するためにＨＣ吸着部温度と相関がある排気浄化触媒下流の排気ガス温度等で代用するなど、ＨＣ吸着部温度と相関があるパラメータで代用してもよい。また、本第１実施形態においは、単位時間当たりのＨＣ放出量算出に際して、最も影響が大きいＨＣ吸着総量より算出したＨＣ放出量のベース値に対して、ＨＣ吸着部温度補正係数と、排気ガス圧力補正係数と、を乗算することにより、単位時間当たりのＨＣ放出量を算出したが、ＨＣ吸着部温度あるいは排気ガス圧力に基づいてＨＣ放出量のベース値を算出し、その他のパラメータに関する補正係数を乗算することにより前記ＨＣ吸着量のベース値を補正してもよく、ＨＣ吸着総量とＨＣ吸着部温度と排気ガス圧力とから構成されるマップを用いて単位時間当たりのＨＣ放出量を算出してもよい。
【００９０】
一方で、前述した方法でＨＣ放出量を算出する場合、ＨＣ吸着総量を正しく算出することが重要となる。そこで、本第１実施形態においては、図８に示す方法でＨＣ吸着総量を逐次算出する。図８はＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓを算出するサブルーチンのフローチャートである。ステップ３２〜３３は、吸着可能率Ｅａ算出に係るステップであり、まずステップ３１で、予めメモリ１２２記憶した最大ＨＣ吸着容量ＣＴＨＣと同じくメモリ１２２に記憶されている最新のＨＣ吸着総量とに基づいて、現在の排気浄化触媒におけるＨＣ充填率ＲＨＣを算出する。次にステップ３２で排気ガス温度Ｔ１、後述する排気ガス流量検出手段の検出値である排気ガス流量Ｖｅｘｈ、排気ガス圧力センサ３７の信号である排気ガス圧力Ｐｅｘｈが読み込まれ、ステップ３３でＨＣ吸着可能率Ｅａが算出される。続いて図９を用いてＨＣ吸着可能率Ｅａ算出方法の詳細を説明する。
【００９１】
図９はＨＣ吸着可能率Ｅａ算出に係るブロック図である。ＨＣ吸着可能率算出手段９１ａは、前回算出したＨＣ吸着総量とメモリ１２２に記憶された最大ＨＣ吸着容量１２３とに基づいてＨＣ充填率を算出するＨＣ充填率算出手段９１１、該ＨＣ充填率算出手段９１１の信号を受けてＨＣ吸着可能率のベース値を設定するＨＣ吸着可能率設定手段９１２、排気浄化触媒下流温度センサ４４の信号を受けてＨＣ吸着部温度を推定するＨＣ吸着部温度検出手段９３、該ＨＣ吸着部温度検出手段の信号を受けてＨＣ吸着部温度補正係数を算出するＨＣ吸着部温度補正係数算出手段９１３、エアフローセンサ３２及びエンジン回転数センサ３９の信号を受けて排気ガス流量を推定する排気ガス流量検出手段７１、排気ガス流量検出手段７１の信号を受けて排気ガス流量補正係数を算出する排気ガス流量補正係数算出手段９１４、排気ガス圧力センサ３７の信号を受けて排気浄化触媒入口の排気ガス圧力を検出する排気ガス圧力検出手段９５、該排気ガス圧力検出手段９５の信号を受けて排気ガス圧力補正係数を算出する排気ガス圧力補正係数算出手段９１５、ＨＣ吸着可能率設定手段９１２で算出されたＨＣ吸着可能率のベース値に、前記補正係数算出手段９１３〜９１５で算出された補正係数を乗算する乗算手段９１６〜９１８、を備えている。そして、このようにして算出されたＨＣ吸着可能率Ｅａの最新値はメモリ１２２に記憶されて、図８のＨＣ吸着総量算出のフローチャートにおけるステップ３３で読み込まれる。
【００９２】
ＨＣ吸着部に供給されるＨＣ量に対して吸着できるＨＣ量の割合であるＨＣ吸着可能率Ｅａは、ＨＣ吸着算出総量と、排気ガス圧力と、ＨＣ吸着部温度と、排気ガス流量と、相関がある。すなわち、ＨＣの吸着はＨＣが吸着されていない結晶部分において行われるため、ＨＣ吸着総量が多いときには、ＨＣが吸着されていない結晶部分が少なくなるために、ＨＣ吸着可能率は小さくなる。また、前述したようにＨＣ吸着部温度が高いほどＨＣが放出されやすくなるためにＨＣは吸着されにくくなり、ＨＣ吸着可能率は低下する。また、排気ガス流量が多くなるにつれて、排気ガスの流速が早くなり、エンジンから放出されたＨＣがＨＣ吸着部を通過する時間が短くなるために、ＨＣ吸着可能率は低下する。また、排気ガス圧力が高くなるほど、吸着部の圧力が高くなることによりＨＣが脱離する沸点が上昇してＨＣが放出されにくくなり、これに伴いＨＣが吸着されやすくなるために、ＨＣ吸着可能率は上昇する。そこで、上述したように、ＨＣ吸着可能率算出手段９１ａは、前記ＨＣ吸着総量算出手段のＨＣ吸着総量が小さいほど、ＨＣ吸着可能率を大きく算出するとともに、前記ＨＣ吸着総量算出手段のＨＣ吸着総量が小さいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出し、前記ＨＣ吸着部温度検出手段のＨＣ吸着部温度が低いほどＨＣ吸着可能率を大きく算出し、前記排気ガス圧力検出手段の排気ガス圧力が大きいほどＨＣ吸着可能率を大きく算出する。
【００９３】
すなわち、ＨＣ吸着可能率Ｅａと相関があるＨＣ吸着算出総量と、排気ガス圧力と、ＨＣ吸着部温度と、排気ガス流量と、に基づいてＨＣ吸着可能率を算出することで、ＨＣ吸着可能率がより正確に算出されて、これに伴い、ＨＣ吸着総量及びＨＣ放出量がより正確に算出されるため、放出されるＨＣにより上乗せされる酸化反応熱がより正確に加味されて、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定をより正確に防止できる。
【００９４】
なお、排気ガス流量検出手段７１は、本第１実施形態においては、エアフローセンサ３２とエンジン回転数センサを基に推定したが、インジェクタ１８による燃料噴射量等のエンジンの運転状態に関わる他のパラメータを用いて推定してもよく、流量センサを用いた実測値を用いてもよい。また、本第１実施形態においは、ＨＣ吸着可能率算出に際して、最も影響が大きいＨＣ充填率より算出したＨＣ吸着可能率のベース値に対して、ＨＣ吸着部温度補正係数と、排気ガス流量補正係数と、排気ガス圧力補正係数と、を乗算することにより、ＨＣ吸着可能率を算出したが、ＨＣ吸着部温度あるいは排気ガス流量あるいは排気ガス圧力に基づいてＨＣ吸着可能率のベース値を算出し、その他のパラメータに関する補正係数を前記ＨＣ吸着可能率のベース値に乗算することにより算出してもよく、ＨＣ充填率とＨＣ吸着部温度と排気ガス流量と排気ガス圧力とから構成されるマップを用いてＨＣ吸着可能率を算出してもよい。
【００９５】
続いて、図８のＨＣ吸着総量算出のサブルーチンのフローチャートの説明に戻る。前述した方法で算出した吸着可能率Ｅａが読み込まれた（ステップ３３）後、ステップ３４で、ＨＣ放出量算出手段９０より算出した単位時間当たりのＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓ、診断温度パラメータ閾値設定手段１００が備えるエンジン排出ＨＣ量算出手段より算出されたエンジン排出ＨＣ量ΔＨＣｅｘｈを読み込み（ステップ３５）、エンジン排出ＨＣ量ΔＨＣｅｘｈとＨＣ吸着可能率Ｅａとを乗算した値からＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓを減算することにより、単位時間当たりのＨＣ吸着量ΔＨＣａｄｓを算出する（ステップ３６）。そして、この単位時間当たりのＨＣ吸着量ΔＨＣａｄｓを前回のＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓに加算することによりＨＣ吸着総量を最新化し（ステップ３７）、これをＩＧＯＦＦするまで繰り返すことにより、ＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓを逐次算出する（ステップ３１〜３８）。また、ＩＧＯＦＦする際には、ＩＧＯＦＦ前のＨＣａｄｓをメモリ１４２に記憶して（ステップ３９）、次にエンジンを始動させた際に、メモリ１４２に格納されたＨＣａｄｓ_ｌをＨＣ吸着総量の初期値として設定（図４のステップ１〜３）できるようにする。
【００９６】
すなわち、ステップ３１〜ステップ３６において、単位時間当たりのＨＣ吸着量ΔＨＣａｄｓに影響する、ＨＣ吸着可能率Ｅａと、単位時間当たりのエンジン排出ＨＣ量ΔＨＣｅｘｈと、単位時間当たりのＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓと、に基づいてΔＨＣａｄｓを算出しているため、単位時間当たりのＨＣ放出量ΔＨＣａｄｓ、及びこのΔＨＣａｄｓの積算値であるＨＣａｄｓがより正確に算出されて、これに伴い単位時間当たりのＨＣ放出量算出精度が向上し、診断温度パラメータ閾値Ｑｄｏｃ_ｉｎ算出精度が向上する。また、ステップ３９において、ＩＧＯＦＦ直後のΔＨＣａｄｓをメモリ１２２に記憶することにより、エンジン再始動時のＨＣ吸着総量算出誤差が低減される。すなわち、ＨＣが放出される温度になる前にエンジンを停止させた場合は、ＨＣ吸着部にＨＣが吸着されたままの状態となるため、ステップ３９でエンジン停止前のＨＣ吸着量を記憶して、次にエンジン始動させたときには、前記エンジン停止前に吸着されたＨＣが吸着されているものとして現在のＨＣ吸着総量を算出するようにすることで（ステップ２）、エンジン始動直後のＨＣ吸着総量算出値の誤差が低減されるため、ＨＣ吸着総量算出精度が向上する。
【００９７】
すなわち、第１実施形態の排気浄化触媒劣化診断方法を用いることにより、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定がより正確に防止される。
【００９８】
次に図１０により本発明の第２実施形態の排気浄化触媒劣化診断方法を説明する。なお、当第２実施形態の説明において第１実施形態と重複する説明については省略する。図１０は本発明の第２実施形態の排気浄化触媒劣化診断を示す全体フローチャート（Ｒ１１）である。第１実施形態と同様に、ステップ１０１〜ステップ１０４で、ＨＣ吸着総量ＨＣａｄｓが設定される。次にステップ１０５で、単位時間当たりのＨＣ放出量ΔＨＣｄｅｓが読み込まれ、ステップ１０６でΔＨＣｄｅｓが所定値以下であるかが判定されて、所定値以下であればステップ１０７に進み、所定値以上であれば診断条件が成立していないと判断して、ステップ１に戻る。すなわち、本第２実施形態においては、単位時間当たりのＨＣ放出量が所定値以下であり、放出されるＨＣによる排気浄化触媒の酸化反応熱の上乗せが十分に小さいときに診断を行うことで、放出されるＨＣによる酸化反応熱の上乗せの影響を差し引いた診断を行うようにした。このような構成にすることで、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定を抑制することができる。すなわち、第２実施形態においては、このΔＨＣｄｅｓに基づき劣化診断可否を判定するステップ６が、ＨＣ放出量の増加に伴う排気浄化触媒実温度パラメータの増加によって前記劣化判定手段が誤判定することを防止する劣化誤判定防止手段となる。
【００９９】
続いて、ステップ１０７では、第1実施形態と同じく、ダミー触媒における排気浄化触媒下流排気ガス予測温度Ｔ２ｄｕｍｍｙが所定値以上（例えば１６０℃以上）であるか否かが判定され、Ｔ２ｄｕｍｍｙが所定値以上であれば、診断条件が成立していると判断してステップ８に進む。一方、Ｔ２ｄｕｍｍｙが所定値以下であれば、診断条件が成立していないと判断して、スタートに戻る。
【０１００】
続いてステップ１０８で、図５のサブルーチンにより算出、記憶した最新のΔＱｄｏｃ_ｉｎを前回算出されたＱｄｏｃ_ｉｎに加算するとともに、図６のサブルーチンより算出、記憶した最新のΔＱｄｏｃを前回算出されたＱｄｏｃに加算し、Ｑｄｏｃ_ｉｎ、Ｑｄｏｃを最新化する。そして、これを積算時間が６０ｓ以上になるまで繰り返す（ステップ１０８〜１１０）。なお、本第２実施形態においては、ＨＣ放出量が十分に小さいときに診断を行っているため、図５のＱｄｏｃ_ｉｎの算出のサブルーチンにおけるステップ９１４の単位時間当たりのＨＣ放出量読み込み、ステップ９１５の単位時間当たりの供給ＨＣ総量算出における単位時間当たりのＨＣ放出量の加算と省略して、制御を簡略化してもよい。
【０１０１】
続いてステップ１１１でＴｄｕｍｍｙが所定値以上であるかが判定され、所定値以上であればステップ１１２に進み、所定値以下であれば、Ｑｄｏｃ_ｉｎ及びＱｄｏｃの積算を繰り返す。ステップ１１２では第積算時間が２００ｓ以下であるかが判定され、２００ｓ以下であればステップ１１３に進む。一方、２００ｓ以上であれば診断に適していないと判断して、ステップ１１７に進み診断を保留する。
【０１０２】
続いて、ステップ１１３で、ＱｄｏｃがＱｄｏｃ_ｉｎに対して所定以上低温側にあるか否かが判定されて、所定以上低温側であれば、排気浄化触媒での酸化反応が低下し過ぎていると判断して排気浄化触媒の劣化を判定し（ステップ１１４）、警報装置を作動させる（ステップ１１５）。一方、所定以上低温側でなければ、排気浄化触媒での酸化反応が十分に発生していると判断して、排気浄化触媒が正常であると判定する（ステップ１１６）。前記劣化判定が終了後には、Ｑｄｏｃ_ｉｎ及びＱｄｏｃの最新値は０にリセットされる（ステップ１１８）。
【０１０３】
すなわち、第２実施形態の排気浄化触媒劣化診断方法を用いることにより、放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定がより正確に防止される。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上のように、本発明によれば、ＨＣ吸着部を備える排気浄化触媒の劣化診断において、ＨＣ吸着部から放出されるＨＣに起因する排気浄化触媒の劣化誤判定を防止できるため、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒、特にＨＣ吸着部を具備する酸化触媒の劣化診断装置及び劣化診断方法の分野において、好適に利用される。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ディーゼルエンジン
１０  ＰＣＭ
３２  エアフローセンサ
３４  吸気圧力センサ
３５  吸気温度センサ
３６  エンジン水温センサ
３７  排気ガス圧力センサ
３９  エンジン回転数センサ（クランク角センサ）
４０  排気通路
４１  排気浄化触媒（酸化触媒）
４１ａ  担体
４１ｂ  酸化触媒部
４１ｃ  ＨＣ吸着部
４２  ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４３  排気浄化触媒上流排気ガス温度センサ
４４  排気浄化触媒下流排気ガス温度センサ
４５  ＤＰＦ差圧センサ
４６  リニアＯ２センサ
７１  排気ガス流量検出手段
８０  排気浄化触媒実温度パラメータ検出手段（反応熱量算出手段）
９０  ＨＣ放出量算出手段
９１  ＨＣ吸着総量算出手段
９１ａ  ＨＣ吸着可能率算出手段
９３  ＨＣ吸着部温度検出手段
９５  排気ガス圧力検出手段
１００  診断温度パラメータ閾値設定手段（供給反応熱量算出手段）
１１０  劣化判定手段
１２１  ＣＰＵ
１２２  メモリ
１３０  警報装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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