JP2013181526A - 触媒診断装置及び触媒診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化性能及び吸着脱離性能を備えた酸化触媒の劣化の有無を判定できるようにした、触媒診断装置を提供する。
【解決手段】エンジン１０の排気通路２２に介装され、排気中の排気成分を吸着及び脱離する吸着成分と前記排気成分に対する酸化性能を有する触媒物質とが担持された酸化触媒３１と、酸化触媒３１の上流及び下流の酸素濃度差を演算する演算手段２ｂと、酸化触媒３１の温度が異なる状態で演算手段２ｂにて演算された複数の酸素濃度差を比較することで、酸化触媒３１の劣化判定を行う判定手段３ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気通路に介装される酸化触媒の劣化を診断する診断装置及び診断方法に関する。

従来より、エンジンの排気通路には、排気に含まれる成分を除去するための触媒装置が介装されている。この触媒装置としては、担体に触媒成分（例えば貴金属や遷移金属等の触媒金属）が担持されて排気中の成分（例えば炭化水素や一酸化炭素等）に対して酸化性能を有する酸化触媒や、排気に含まれる粒子状物質を捕集して除去するフィルタ等が広く使用されている。このような触媒装置のうち酸化触媒は、担体に担持された触媒成分が活性する温度に昇温されることでその機能（酸化性能）を発揮するため、エンジンの排気温度が低く触媒温度が十分高くない状態では、酸化触媒による排気の浄化効果が十分に得られない。特に、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比べて排気温度が低いため、酸化触媒の温度が低い状態が長く続いてしまう。

そのため、一般的に酸化触媒には、低温状態において排気中の炭化水素（ＨＣ）を吸着する成分（例えば、ゼオライトやアルミナ等）が含まれている（例えば、特許文献１）。このような成分を含んだ酸化触媒は、ＨＣトラップ触媒や吸着酸化触媒等とも呼ばれ、触媒温度が低温であっても排気中のＨＣを吸着して排気を浄化することができる。また、触媒温度が高温になれば、吸着されたＨＣは酸化触媒から脱離され、触媒物質によって酸化されて除去される。

このような酸化触媒を含む触媒装置は、使用により徐々に劣化して排気浄化性能が低下してしまうため、排気性能を常に適切に維持するためには触媒装置の劣化の度合いを正しく診断することが要求される。なお、酸化性能とＨＣの吸着脱離性能とを兼ね備える酸化触媒の劣化を診断する手法としては、例えば特許文献２，３等が提案されている。

特開平１１−８２００３号公報 特開２００６−１１８３５８号公報 特許第４４６６４５１号公報

ところで、酸化性能とＨＣの吸着脱離性能とを兼ね備えた酸化触媒の劣化を診断する場合は、触媒物質の劣化により酸化性能が低下しているのか、あるいは吸着成分の劣化により吸着脱離性能が低下しているのかを適切に判断することが必要である。しかしながら、吸着成分は触媒温度が低温の状態でＨＣを吸着するものであるため、上記の特許文献２のように、酸化触媒の温度変化をモニタする手法では、このような酸化触媒の劣化診断には対応することができない。また、上記の特許文献３のように、触媒の劣化を診断するための特別な制御を実施すれば劣化診断は可能であるが、より簡素に劣化の有無を判定したいという要望がある。

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、酸化性能及び吸着脱離性能を備えた酸化触媒の劣化の有無を判定できるようにした、触媒診断装置及び触媒診断方法を提供することを目的とする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する触媒診断装置は、エンジンの排気通路に介装され、排気中の排気成分を吸着及び脱離する吸着成分と前記排気成分に対する酸化性能を有する触媒物質とが担持された酸化触媒と、前記酸化触媒の上流及び下流の酸素濃度差を演算する演算手段と、前記酸化触媒の温度が異なる状態で前記演算手段にて演算された複数の前記酸素濃度差を比較することで、前記酸化触媒の劣化判定を行う判定手段と、を備えたことを特徴としている。

（２）前記判定手段は、前記酸化触媒の温度が、前記吸着成分から前記排気成分が脱離を開始する脱離開始温度以上、かつ、前記酸化触媒で前記排気成分の酸化が開始される酸化開始温度以下の範囲内にあるときに、前記劣化判定を行うことが好ましい。
（３）また、前記判定手段は、複数の前記酸素濃度差の相違量が小さいほど、前記酸化触媒の劣化が進行したと判定することが好ましい。

（４）このとき、前記酸化触媒の温度が前記脱離開始温度未満であるときに、前記演算手段で演算された前記酸素濃度差が小さいほど、前記酸化触媒が劣化した可能性があると仮判定する仮判定手段を備えることが好ましい。
（５）さらに、前記判定手段が、前記仮判定手段による前記仮判定の結果に応じて、複数の前記酸素濃度差の相違量に対する前記酸化触媒の劣化の進行判定を変更することが好ましい。

（６）また、前記酸化触媒の温度を取得する温度取得手段を備え、前記判定手段が、前記温度取得手段で取得された前記温度に基づき、前記酸化触媒の温度が異なる状態を判別することが好ましい。なお、前記温度取得手段とは、例えば前記酸化触媒の触媒温度を検出するセンサであってもよく、前記酸化触媒の上流及び下流のうち少なくとも一方の排気温度を検出するセンサであってもよい。あるいは、前記エンジンの運転状態や環境条件（温度，湿度，気圧など）に基づいて、前記酸化触媒の温度を推定する電子制御装置であってもよい。

（７）ここで開示する触媒診断方法は、エンジンの排気通路に介装され、排気中の排気成分を吸着及び脱離する吸着成分と前記排気成分に対する酸化性能を有する触媒とが担持された酸化触媒の劣化判定を行う触媒診断方法であって、前記酸化触媒の温度が第一温度であるときに、前記酸化触媒の上流及び下流の酸素濃度差を第一酸素濃度差として演算し、前記酸化触媒の温度が前記第一温度よりも高い第二温度であるときに、前記酸化触媒の上流及び下流の酸素濃度差を第二酸素濃度差として演算し、前記第一酸素濃度差と前記第二酸素濃度差とを比較することで前記酸化触媒の劣化判定を行うことを特徴としている。

開示の触媒診断装置及び触媒診断方法によれば、触媒温度が異なる二つの状態での酸素濃度差を比較することにより、触媒温度に対する酸化性能又は吸着脱離性能の変化を観察することができる。これにより、酸化性能又は吸着脱離性能の低下に伴う酸化触媒の劣化の有無を判定することができ、酸化触媒の浄化性能を適切に診断することができる。

一実施形態に係る触媒診断装置の構成を模式的に示す図である。 本触媒診断装置により劣化判定される酸化触媒の温度と各性能との関係をモデル化したものであり、（ａ）は酸化触媒の温度に対するゼオライトのＨＣ吸着率、（ｂ）は酸化触媒の温度に対する触媒成分のＨＣ酸化性能、（ｃ）は図２（ａ）及び（ｂ）から導かれる酸化触媒の温度に対する浄化効率を示す。 本触媒診断装置で実施される劣化判定の内容を示すメインフローである。 図３のサブフローであり、仮劣化判定の内容を示すフローＲ₁である。 図３のサブフローであり、酸化触媒のゼオライトの劣化を判定するためのフローであって、（ａ）がフローＲ_2A、（ｂ）がフローＲ_2Bである。 図３のサブフローであり、酸化触媒の触媒貴金属の劣化を判定するためのフローＲ₄である。

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．装置構成］
［１−１．全体構成］
図１に示すように、本実施形態の触媒診断装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（エンジン）１０に適用される。図１には、エンジン１０に設けられる複数のシリンダ１１のうちの一つを示すが、他のシリンダ１１も同様の構成である。エンジン１０のシリンダ１１内には、上下方向に往復摺動するピストン１２が設けられる。ピストン１２は、コネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４に接続される。ピストン１２は、その頂面に燃焼室となるキャビティ１２ａが形成されている。

シリンダ１１上部のシリンダヘッド１５には、燃料噴射用のインジェクタ１６が設けられる。インジェクタ１６は、その先端部がシリンダ１１の筒内空間に突出して設けられ、シリンダ１１内に直接燃料を噴射する。インジェクタ１６から噴射される燃料の噴射方向は、ピストン１２のキャビティ１２ａに向かう方向に設定される。また、インジェクタ１６の基端部には燃料配管１６ａが接続され、この燃料配管１６ａから加圧された燃料がインジェクタ１６に供給される。

インジェクタ１６からの燃料噴射量及び燃料噴射のタイミングは、後述するエンジンＥＣＵ（エンジン制御装置）３で制御される。例えば、エンジンＥＣＵ１からインジェクタ１６に制御パルス信号（噴射信号）が伝達されると、その制御パルス信号の大きさ（駆動パルス幅）に対応する期間だけ、インジェクタ１６の噴射口が開放される。これにより、燃料噴射量は制御パルス信号の大きさに応じた量となり、噴射タイミングは制御パルス信号が伝達された時刻に対応したものとなる。

シリンダヘッド１５には、シリンダ１１の筒内空間と連通する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられ、これらの各ポート１７，１８を開閉するための吸気弁１９及び排気弁２０が設けられる。吸気ポート１７には、図示しないエアフローセンサやエアクリーナ，スロットルバルブ等を備えた吸気通路２１が接続され、排気ポート１８には排気通路２２が接続される。

また、このエンジン１０の吸排気系には、排気圧を利用してシリンダ１１内に吸気を過給するターボチャージャ（過給機）２３が設けられる。ターボチャージャ２３は、吸気通路２１と排気通路２２との両方にまたがって介装された過給機である。ターボチャージャ２３は、排気通路２２内の排気圧でタービン２３ａを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサ（図示略）を駆動することにより、吸気通路２１側の吸気を圧縮してエンジン１０への過給を行う。

排気通路２２には、ターボチャージャ２３のタービン２３ａよりも下流側に排気を浄化するための触媒装置３０が介装される。触媒装置３０は、円筒状のケーシング内に、例えば円柱状や角柱状といった柱状に形成された酸化触媒３１が、ケーシングの内周面に対して図示しないサポート材を介して固定されて内蔵されたものである。

本実施形態では、酸化触媒３１は円柱状であって、円柱の軸方向（図１の上側から下側へ向かう方向）に排気を流通させるように形成されている場合について説明する。なお、この酸化触媒３１の排気下流側に、排気中の粒子状物質を捕集して除去するフィルタや、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するためのＮＯｘトラップ触媒等（いずれも図示略）がさらに設けられていてもよい。

酸化触媒３１の直上流には、酸化触媒３１に流入する直前の排気の温度を検出する上流温度センサ２４ａと、酸素濃度を検出する上流酸素濃度センサ２５ａとが設けられる。また、酸化触媒３１の直下流には、酸化触媒３１から流出した直後の排気の温度を検出する下流温度センサ２４ｂと、酸素濃度を検出する下流酸素濃度センサ２５ｂとが設けられる。

以下、上流温度センサ２４ａで検出された排気温度のことを入口温度Ｔ_INと呼び、下流温度センサ２４ｂで検出された排気温度のことを出口温度Ｔ_OUTと呼ぶ。また、上流酸素濃度センサ２５ａで検出された酸素濃度のことを入口濃度Ｃ_INと呼び、下流酸素濃度センサ２５ｂで検出された酸素濃度のことを出口濃度Ｃ_OUTと呼ぶ。これらのセンサ２４ａ，２４ｂ，２５ａ及び２５ｂで検出された入口温度Ｔ_IN，出口温度Ｔ_OUT，入口濃度Ｃ_IN及び出口濃度Ｃ_OUTの各情報は、エンジンＥＣＵ１に伝達される。

エンジン１０のクランクシャフト１４の近傍には、エンジン回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２６が設けられる。また、車両１の任意の位置には、車速Ｖを検出する車速センサ２７と、アクセルペダルの踏み込み操作量に対応するアクセル開度θ_APSを検出するアクセル開度センサ（ＡＰＳ）２８とが設けられる。これらのセンサ２５〜２８で検出されるエンジン回転速度Ｎｅ，車速Ｖ，アクセル開度θ_APSの情報はエンジン１０の運転状態を推定するために用いられるものであり、随時エンジンＥＣＵ１に伝達される。

車両の運転席近傍には、エンジンＥＣＵ１の出力装置として機能するモニタ２９が設けられる。モニタ２９は、後述のエンジンＥＣＵ１に設けられた報知制御部４によって制御され、酸化触媒３１の劣化判定の結果をドライバに報知する必要があるときに、その判定結果が画面表示される。なお、モニタ２９の位置はドライバが視認可能な位置であればよく、例えばナビゲーション装置の画面と併用されていてもよい。

［１−２．酸化触媒］
酸化触媒３１は、排気中の成分（排気成分）に対する酸化性能を持った触媒（ＤＯＣ；Diesel Oxidation Catalyst）であり、金属やセラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持させたものである。ここでは、触媒物質として、排気中の成分に対して酸化性能を有する白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属が用いられている場合について説明する。また、酸化触媒３１で酸化される排気中の成分としては、一酸化窒素（ＮＯ）や炭化水素（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ）等が挙げられる。例えば、ＮＯが酸化触媒３１で酸化されると二酸化窒素（ＮＯ₂）が生成される。

本触媒装置３０に内蔵される酸化触媒３１は、上記の触媒物質に加え、排気中のＨＣを吸着及び脱離するＨＣ吸着成分（吸着成分）が担体に担持されて構成された吸着酸化触媒である。このＨＣ吸着成分としては、例えばゼオライトやアルミナ、パラジウム等の多孔質体が用いられる。ここでは、ＨＣの吸着率が高いゼオライトが担持されている場合について説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）は、いずれも酸化触媒３１を低温状態から昇温させた場合の担体温度（触媒温度）Ｔと各性能との関係をモデル化したものである。図２（ａ）は、担体温度に対するゼオライトのＨＣ吸着率の変化を示すグラフであり、実線はゼオライトが劣化していない健全な状態、破線はゼオライトが劣化した状態をそれぞれ示す。図２（ａ）に示すように、ゼオライトは担体温度Ｔが低温のときに排気中のＨＣを多く吸着し、温度が上昇するにつれて吸着するＨＣ量が低下すると共に、吸着したＨＣを脱離する。

具体的には、担体温度Ｔが低温状態から第一所定温度Ｔ₁に達するまでの温度範囲内（Ｔ＜Ｔ₁）では、ＨＣの吸着のみが行われるためＨＣ吸着率が最も高い。以下、この温度範囲（Ｔ＜Ｔ₁）を第一領域Ｒ₁という。ゼオライトは、担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁以上になるとＨＣの吸着に加え、吸着したＨＣを脱離し始める。この第一所定温度Ｔ₁はゼオライトからＨＣが脱離を開始する脱離開始温度である。また、ゼオライトは、担体温度Ｔがある温度Ｔ_Ｘに達するとＨＣを吸着せずに吸着したＨＣの脱離のみを行う。

つまり、担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁以上かつ温度Ｔ_Ｘ未満の温度範囲（Ｔ₁≦Ｔ＜Ｔ_Ｘ）では、ゼオライトのＨＣ吸着率は徐々に低下し（グラフは右下がりとなり）、担体温度Ｔがこの温度Ｔ_Ｘ以上（すなわち、Ｔ_Ｘ≦Ｔ）になると、ＨＣ吸着率は最も低い値に収束する。なお、この温度Ｔ_Ｘは、後述する第三所定温度Ｔ₃と略同等かやや低い温度であり、図２（ａ）ではやや低い状態を例示しているが、ここでは第三所定温度Ｔ₃と同じ温度として以下の説明をする。

このような特性を有するゼオライトは、劣化が進行するほどＨＣ吸着率が低下する。つまり、図２（ａ）に示すように、同じ担体温度Ｔであっても、劣化したゼオライト（破線のグラフ）の方が健全なゼオライト（実線のグラフ）よりも吸着できるＨＣ量が少なくなる。これは、図２（ａ）中の白抜き矢印で示すように、担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁未満において（すなわち、第一領域Ｒ₁において）、特に顕著な差として現れる。

また、図２（ｂ）は、酸化触媒３１の担体温度に対する触媒貴金属のＨＣ酸化性能の変化を示すグラフであり、実線は触媒貴金属が劣化していない健全な状態、破線は触媒貴金属が劣化した状態をそれぞれ示す。図２（ｂ）に示すように、触媒貴金属は、担体温度Ｔが低温のときは排気中のＨＣを酸化（燃焼）することができず、担体温度Ｔがある程度上昇するとＨＣを燃焼し始め、高温になるほどＨＣを多く燃焼する。

具体的には、担体温度Ｔが低温状態から第二所定温度Ｔ₂に達するまでの温度範囲内（Ｔ＜Ｔ₂）では、触媒貴金属の酸化性能が発揮されず、ＨＣは酸化（燃焼）されないため触媒貴金属のＨＣ酸化性能は最も低い。担体温度Ｔが第二所定温度Ｔ₂以上（Ｔ₂≦Ｔ）になると、触媒貴金属が活性し始めてＨＣが徐々に酸化され、触媒貴金属のＨＣ酸化性能は徐々に上昇する（グラフが右上がりとなる）。

さらに担体温度Ｔが第三所定温度Ｔ₃以上（Ｔ₃≦Ｔ）になると、触媒貴金属は十分活性されて排気中のＨＣが多く燃焼されるため、この温度範囲ではＨＣ酸化性能が最も高い。なお、第二所定温度Ｔ₂は、酸化触媒３１に担持された触媒貴金属においてＨＣの酸化が開始される酸化開始温度であり、第三所定温度Ｔ₃は、触媒貴金属による酸化が飽和する（サチュレートされた）温度である。また、以下、第三所定温度Ｔ₃以上の温度範囲（Ｔ₃≦Ｔ）を第四領域Ｒ₄という。

このような特性を有する触媒貴金属は、劣化が進行するほどＨＣ酸化性能が低下する。つまり、図２（ｂ）に示すように、同じ担体温度Ｔであっても、劣化した触媒貴金属（破線のグラフ）の方が健全な触媒貴金属（実線のグラフ）よりも酸化できるＨＣ量が少なくなる。これは、図２（ｂ）中の黒矢印で示すように、担体温度Ｔが第三所定温度Ｔ₃以上において（すなわち、第四領域Ｒ₄において）、特に顕著な差として現れる。

また、図２（ｃ）は、図２（ａ）及び（ｂ）から導かれる酸化触媒３１の担体温度Ｔに対する浄化効率を示すグラフであり、実線はゼオライト及び触媒貴金属が共に劣化していない健全な状態、破線はゼオライトのみが劣化した状態、一点鎖線はゼオライト及び触媒貴金属が共に劣化した状態をそれぞれ示す。つまり、図２（ｃ）の実線は、（ａ）の実線と（ｂ）の実線とを併せたものであり、図２（ｃ）の破線は、（ａ）の破線と（ｂ）の実線とを併せたものであり、図２（ｃ）の一点鎖線は、（ａ）の破線と（ｂ）の破線とを併せたものである。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、第一領域Ｒ₁ではゼオライトは機能するが触媒貴金属は機能しないため、ゼオライトが排気中のＨＣを吸着することで排気を浄化する。つまり、第一領域Ｒ₁の浄化効率は、図２（ａ）のゼオライトのＨＣ吸着率に対応する。これにより、図２（ｃ）に示す浄化効率は、第一領域Ｒ₁では、ゼオライトが劣化した状態を示す破線及び一点鎖線のグラフの方が、ゼオライトが健全な状態を示す実線のグラフに比べて低くなる。

また、担体温度が第一所定温度Ｔ₁以上かつ第二所定温度Ｔ₂未満（Ｔ₁≦Ｔ＜Ｔ₂）の場合は、触媒貴金属によるＨＣの酸化は未だ開始されないため、この温度範囲においても酸化触媒３１の浄化効率はゼオライトのＨＣ吸着率に対応する。そのため、この温度範囲では、ゼオライトのＨＣ吸着率の低下に伴い浄化効率は低下する。なお、このとき、ゼオライトが劣化した状態を示す破線及び一点鎖線のグラフは、実線のグラフに比べて、担体温度Ｔの上昇に伴う浄化効率の低下量（低下勾配）が小さい。

これは、ゼオライトが劣化している場合は、担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁未満であっても、ゼオライトがＨＣをあまり吸着できないためである。つまり、ゼオライトが劣化している場合は第一所定温度Ｔ₁以上に昇温されても、もともと浄化効率が低いため、浄化効率の低下量は小さく、担体温度Ｔが変化しても、浄化効率の大きな変化は見られない。これに対して、ゼオライトが健全な場合は、実線で示すように、担体温度の上昇に伴い浄化効率が大きく低下する。以下、この温度範囲（すなわちＴ₁≦Ｔ＜Ｔ₂）を第二領域Ｒ₂という。

また、担体温度Ｔが第二所定温度Ｔ₂以上かつ第三所定温度Ｔ₃未満（Ｔ₂≦Ｔ＜Ｔ₃）の場合は、ゼオライトのＨＣ吸着率は低下し続け収束に向かう一方、触媒貴金属のＨＣ酸化性能が第二所定温度Ｔ₂から上昇し始め増大する。そのため、この温度範囲では、ゼオライトの劣化によるＨＣ吸着率の低下よりも、触媒貴金属の劣化によるＨＣ酸化性能の向上の方が酸化触媒全体の浄化効率に与える影響が大きい。

つまり、この温度範囲（Ｔ₂≦Ｔ＜Ｔ₃）における酸化触媒の浄化効率は、ゼオライト及び触媒貴金属の劣化にかかわらず温度上昇に伴って増大する。このうち特に、触媒貴金属が健全な状態を示す実線及び破線のグラフの方が、触媒貴金属が劣化した状態を示す一点鎖線のグラフよりも傾き（浄化効率の増大量）が大きい。以下、この温度範囲（すなわちＴ₂≦Ｔ＜Ｔ₃）を第三領域Ｒ₃という。

また、第四領域Ｒ₄では、ゼオライトはＨＣを脱離するのみであってＨＣを吸着しないため、触媒貴金属によって排気中のＨＣが酸化（燃焼）されることで排気が浄化される。つまり、第四領域Ｒ₄の浄化効率は、図２（ｂ）の触媒貴金属のＨＣ酸化性能に対応する。これにより、図２（ｃ）に示す浄化効率は、第四領域Ｒ₄では、触媒貴金属が劣化した状態を示す一点鎖線のグラフの方が、触媒貴金属が健全な状態を示す実線及び破線のグラフに比べて低くなる。

［２．制御構成］
エンジンＥＣＵ１は、いずれも各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート、制御時間をカウントするタイマ等を備えたコンピュータである。エンジンＥＣＵ１の入力側には、上流温度センサ２４ａ，下流温度センサ２４ｂ，上流酸素濃度センサ２５ａ，下流酸素濃度センサ２５ｂ，回転速度センサ２６，車速センサ２７及びアクセル開度センサ２８が接続される。

一方、エンジンＥＣＵ１の出力側には、エンジン１０及びモニタ２９が接続され、エンジン１０の各シリンダ１１に供給される空気量，燃料噴射量，各シリンダ１１の点火時期等及びモニタ表示が制御される。以下、エンジンＥＣＵ１で実施される制御のうち、酸化触媒３１の劣化判定について説明する。なお、ここではエンジンＥＣＵ１に劣化判定を実施するための機能要素が設けられており、エンジンＥＣＵ１において劣化判定が実施される例を説明するが、車両に搭載される電子制御装置のうちいずれかに設けられていればよい。

エンジンＥＣＵ１は、酸化触媒３１の劣化判定の準備計算をする演算部２としての機能要素と、酸化触媒３１の劣化判定を実施する劣化判定部３としての機能要素と、劣化判定部３による判定結果をドライバに対して報知する報知制御部４としての機能要素とを有する。
また、演算部２には、酸化触媒３１の担体温度Ｔを演算する温度演算部２ａと、酸化触媒３１の上流及び下流の酸素濃度差ΔＣを演算する濃度差演算部２ｂとが機能要素として設けられている。

温度演算部（温度取得手段）２ａは、上流温度センサ２４ａ及び下流温度センサ２４ｂで検出された入口温度Ｔ_IN及び出口温度Ｔ_OUTに基づいて、酸化触媒３１の担体温度Ｔを演算するものである。この演算手法としては、例えば、排気温度と酸化触媒３１の担体温度Ｔとの関係を示すマップを予め記憶しておき、入口温度Ｔ_IN及び出口温度Ｔ_OUTから排気温度の平均値Ｔ_AVEを演算して、この平均値Ｔ_AVEとマップとから担体温度Ｔを演算する。ここで演算された担体温度Ｔの情報は、劣化判定部３に伝達される。

濃度差演算部２ｂは、上流酸素濃度センサ２５ａ及び下流酸素濃度センサ２５ｂで検出された入口濃度Ｃ_IN及び出口濃度Ｃ_OUTに基づいて、酸化触媒３１の上流及び下流の酸素濃度差ΔＣを演算するものである。ここでは酸素濃度差ΔＣは、以下の式（１）により演算される。
ΔＣ＝Ｃ_IN−Ｃ_OUT ・・・（１）
ここで演算された酸素濃度差ΔＣの情報は、劣化判定部３に伝達される。

劣化判定部３は、酸化触媒３１が劣化しているか否かを判定するものである。劣化判定部３には、酸化触媒３１に担持されたゼオライトの仮劣化判定を実施する仮判定部３ａと、ゼオライトの劣化判定を実施する第一判定部３ｂと、触媒貴金属の劣化判定を実施する第二判定部３ｃとが、機能要素して設けられる。

仮判定部（仮判定手段）３ａは、担体温度Ｔが第一領域Ｒ₁（すなわちＴ＜Ｔ₁）である場合に、第一判定部３ｂによる劣化判定の前に、仮の劣化判定を実施するものである。具体的には、仮判定部３ａは、担体温度Ｔが第一領域Ｒ₁である場合に、その担体温度Ｔでの酸素濃度差ΔＣを取得し、この酸素濃度差ΔＣと第一所定値Ｃ₁とを比較する。仮判定部３ａは、酸素濃度差ΔＣが第一所定値Ｃ₁以上のときにゼオライトは健全である（劣化していない）と仮判定する。一方、仮判定部３ａは、酸素濃度差ΔＣが第一所定値Ｃ₁未満のときにゼオライトは劣化している可能性があると判定する。

ゼオライトの仮劣化判定において、酸素濃度差ΔＣを用いる理由について説明する。酸化触媒３１に担持されたゼオライトは、劣化するほどＨＣ吸着率が低下するめ、ゼオライトが劣化するほど酸化触媒３１の下流側の排気中に含まれるＨＣ量は減少しない（ＨＣ量はあまり減らない）。そのため、ゼオライトが劣化するほど、酸化触媒３１の上流側の酸素濃度と下流側の酸素濃度との差（酸素濃度差）ΔＣが相対的に小さくなる。つまり、酸素濃度差ΔＣの大きさをある閾値（これを第一所定値Ｃ₁とする）と比較することで、ゼオライトの仮劣化を判定することができる。

このように、酸化触媒３１の上下流の酸素濃度差ΔＣを用いることでＨＣ量の変化を観察することは、ゼオライトの仮劣化判定に限られず、ゼオライトの劣化判定や後述する触媒貴金属の劣化判定においても同様に行うことができる。つまり、酸化触媒３１に担持されたゼオライトや触媒貴金属が劣化するほど、排気中のＨＣ吸着率やＨＣ酸化性能は低くなるため、酸素濃度差ΔＣは、ゼオライトや触媒貴金属が劣化するほど相対的に低くなる。

したがって、酸化触媒３１の劣化判定には、酸化触媒３１の上流及び下流の酸素濃度差ΔＣを用いることができる。なお、図２（ｃ）の縦軸の浄化効率は、酸素濃度差ΔＣに対応する。これは、酸化触媒３１の浄化効率が高いということは排気中のＨＣを効率的に除去できることを意味し、ＨＣの減少量が大きいということは排気中の酸素濃度差ΔＣは相対的に高くなるからである。

ただし、ゼオライトの仮劣化判定において、すでにゼオライトに多くのＨＣが吸着している場合は、ゼオライトの劣化にかかわらず（ゼオライトが劣化していなくても）ＨＣ吸着率が低下する。そのため、担体温度Ｔが第一領域Ｒ₁である場合に酸素濃度差ΔＣと第一所定値Ｃ₁とを比較した結果、酸素濃度差ΔＣが第一所定値Ｃ₁未満のときは、ゼオライトは劣化している可能性があると仮判定する。仮判定部３ａの判定結果は、第一判定部３ｂに伝達される。

第一判定部（判定手段）３ｂは、担体温度Ｔが第二領域Ｒ₂（すなわちＴ₁≦Ｔ＜Ｔ₂）である場合に、ゼオライトが本当に劣化しているか否かを判定するものである。具体的には、第一判定部３ｂは、担体温度Ｔが第二領域Ｒ₂である場合に、酸化触媒３１の担体温度Ｔが異なる状態での酸素濃度差ΔＣをそれぞれ濃度差演算部２ｂから取得し、二つの酸素濃度差ΔＣの相違量ｄＣを第二所定値（所定値）Ｃ₂と比較する。第一判定部３ｂは、二つの酸素濃度差ΔＣの相違量ｄＣが第二所定値Ｃ₂以上のときにゼオライトは健全である（劣化していない）と判定し、相違量ｄＣが第二所定値Ｃ₂未満のときにゼオライトは劣化していると判定する。

これは、上記したように担体温度Ｔが第二領域Ｒ₂である場合、温度上昇に伴う浄化効率の低下量（すなわち、酸素濃度差ΔＣの低下量）はゼオライトが劣化しているほど小さくなるためである。つまり、ゼオライトが健全であれば浄化効率の低下量は大きく、ゼオライトが劣化していれば低下量は小さいため、この低下量をある閾値（これを第二所定値Ｃ₂とする）と比較し、第二所定値Ｃ₂に満たない場合は劣化していると判定する。

また、第一判定部３ｂは、仮判定部３ａからゼオライトが劣化している可能性があるという判定結果を受けた場合は、ゼオライトが劣化しているか否かを判定する閾値としての第二所定値Ｃ₂を変更（補正）し、補正第二所定値Ｃ₂′とする（すなわち、Ｃ₂＜Ｃ₂′）。なお、ここでは、仮劣化判定において劣化の可能性があると判定された場合に、補正第二所定値Ｃ₂′を第二所定値Ｃ₂よりも大きく変更する。これにより、劣化の進行度合いが比較的小さいときも「劣化している」という判定に含めることができ、第一判定部３ｂでの劣化か否かの判定基準をより厳しくし、判定精度を向上させることができる。第一判定部３ｂの判定結果は、報知制御部４に伝達される。

第二判定部３ｃは、担体温度Ｔが第四領域Ｒ₄（すなわちＴ₃≦Ｔ）である場合に、触媒貴金属が劣化しているか否かを判定するものである。具体的には、第二判定部３ｃは、担体温度Ｔが第四領域Ｒ₄である場合に、その担体温度Ｔでの酸素濃度差ΔＣを取得し、この酸素濃度差ΔＣと第三所定値Ｃ₃とを比較する。第二判定部３ｃは、酸素濃度差ΔＣが第三所定値Ｃ₃以上のときに触媒貴金属は健全である（劣化していない）と判定し、酸素濃度差ΔＣが第三所定値Ｃ₃未満のときに触媒貴金属は劣化していると判定する。

これは、上記したように、第四領域Ｒ₄での浄化効率（すなわち、酸素濃度差ΔＣ）は触媒貴金属の状態に依存し、触媒貴金属が健全であれば浄化効率は高く、触媒貴金属が劣化していれば浄化効率は低くなるからである。したがって、第四領域Ｒ₄では、同じ担体温度Ｔにおける酸素濃度差ΔＣをある閾値（これを第三所定値Ｃ₃とする）と比較し、第三所定値Ｃ₃に満たない場合は劣化していると判定する。第二判定部３ｃの判定結果は、報知制御部４に伝達される。

なお、第二判定部３ｃが第三領域Ｒ₃（すなわちＴ₂≦Ｔ＜Ｔ₃）において触媒貴金属の劣化判定を実施しない理由は、この第三領域Ｒ₃では、ゼオライトのＨＣ吸着率と触媒貴金属のＨＣ酸化性能とが個々に変化するため、他の領域Ｒ₁，Ｒ₂及びＲ₄のように酸素濃度差ΔＣからゼオライト及び触媒貴金属のいずれが劣化しているのかを判断するのは困難なためである。また、第二判定部３ｃによる劣化判定が終了される条件（終了条件）としては、例えば担体温度Ｔが第三所定温度Ｔ₃よりも高い所定温度に達することや、劣化判定を所定回数実行したこと等がある。

報知制御部４は、第一判定部３ｂ及び第二判定部３ｃの判定結果を受け、これらの判定結果をドライバに報知する必要があるか否かを判断し、必要があると判断したときにモニタ２９に報知内容を画像表示するものである。報知制御部４は、第一判定部３ｂによりゼオライトが劣化していると判定された場合、第二判定部３ｃにより触媒貴金属が劣化していると判定された場合、及び、第一判定部３ｂ及び第二判定部３ｃによりゼオライト及び触媒貴金属が劣化していると判定された場合に、報知する必要があると判定する。

［３．フローチャート］
次に、図３〜図６を用いてエンジンＥＣＵ１で実行される劣化判定の判定手順の例を説明する。図３は、酸化触媒３１の担体温度Ｔに応じて実行するサブフローを選択するメインフローであり、図４〜図６は図３のサブフローである。これらのフローチャートに示される一連の制御は、予め設定された所定周期で繰り返し実施される。

［３−１．第一領域Ｒ₁］
図３に示すメインフローは、エンジン１０の始動が開始されると実行されるものであり、特に冷態始動時であればゼオライトについての劣化判定が可能である。
ステップＳ１０では、温度演算部２ａで酸化触媒３１の担体温度Ｔが演算される。ステップＳ２０では、この担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁未満であるか否かが判定される。このステップでは、担体温度Ｔが第一領域Ｒ₁であるか否かが判断される。担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁未満であれば、図４に示すフローＲ₁へ進む（ステップＳ３０）。

図４のフローＲ₁は、担体温度Ｔが第一領域Ｒ₁である場合に実行される仮劣化判定の内容を例示したものである。ステップＴ１０では、ステップＳ１０で取得された担体温度Ｔにおける酸素濃度差ΔＣを濃度差演算部２ｂで演算して取得する。ステップＴ２０では、この酸素濃度差ΔＣが第一所定値Ｃ₁未満か否かが判定される。このステップでは、酸化触媒３１に担持されたゼオライトが劣化している可能性があるか否かが判断される。

酸素濃度差ΔＣが第一所定値Ｃ₁未満のときはステップＴ３０へ進み、第一所定値Ｃ₁以上のときはステップＴ３５へ進む。ステップＴ３０では、ステップＴ２０からＹＥＳルートに進んだ回数がカウントされ、ステップＴ３５では、ステップＴ２０からＮＯルートに進んだ回数がカウントされる。そして、ステップＴ４０では、ステップＴ３０のカウントＸがステップＴ３５のカウントＹ以上であるか否かが判定される。

ここで、これらステップＴ３０，Ｔ３５，Ｔ４０について説明すると、担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁未満の場合はフローＲ₁が繰り返し実行され、その都度ステップＴ２０の判定が実行される。そのため、これらのステップＴ３０，Ｔ３５，Ｔ４０において、「ゼオライトが劣化している可能性がある（ステップＴ２０のＹＥＳルート）」と判定された回数が「ゼオライトは健全である（ステップＴ２０のＮＯルート）」と判定された回数以上であれば、「ゼオライトは劣化している可能性がある」と判定している。

ステップＴ４０において、ゼオライトが劣化している可能性があると判定されると、ステップＴ５０において、「ゼオライト仮劣化」と判定されてフラグＦ₁がＦ₁＝１に設定される。一方、ステップＴ４０においてゼオライトは健全であると判定されると、ステップＴ５５においてフラグＦ₁がＦ₁＝０に設定される。つまり、フラグＦ₁は、ゼオライトが劣化している可能性があるか否かをチェックするための変数である。ステップＴ５０又はＴ５５においてフラグＦ₁が設定されたら、メインフローへリターンされる（ステップＴ６０）。そして、担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁以上になるまで、フローＲ₁が繰り返し実行される。

［３−２．第二領域Ｒ₂］
図３のメインフローにおいて、担体温度Ｔが第一所定温度Ｔ₁以上になったら、ステップＳ２０のＮＯルートからステップＳ４０へ進む。ここでは、フラグＧ₁がＧ₁＝０であるか否かが判定される。このフラグＧ₁は、フローＲ_2Aが実行されたか否かをチェックするための変数である。フラグＧ₁＝０はフローＲ_2Aが実行されていないことを意味し、フラグＧ₁＝１はフローＲ_2Aが実行されたことを意味する。メインフローが実行されてから最初にステップＳ４０へ進んだときは、フラグＧ₁はＧ₁＝０に設定されており、ステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０では、フローＲ₁で用いたカウント（変数）Ｘ，Ｙがゼロリセットされ、フローＲ_2Aへ進む（ステップＳ６０）。

図５（ａ）のフローＲ_2A及び図５（ｂ）のフローＲ_2Bは、担体温度Ｔが第二領域Ｒ₂である場合に実行されるゼオライトの劣化判定の内容を例示したものである。図５（ａ）に示すように、ステップＶ１０では、この制御周期のステップＳ１０で取得した担体温度ＴをＴ₂′（第一温度）として記憶する。続くステップＶ２０では、担体温度ＴがＴ₂′のときの酸素濃度差ΔＣを取得し、ステップＶ３０において取得した酸素濃度差ΔＣをΔＣ₂′（第一酸素濃度差）として記憶する。次いで、ステップＶ４０ではフラグＧ₁がＧ₁＝１に設定され、ステップＶ５０においてタイマａによる計測が開始される。そして、ステップＶ６０において、メインフローへリターンされる。

メインフローのステップＳ４０では、前の制御周期でフラグＧ₁がＧ₁＝１に設定されているため、ＮＯルートからステップＳ７０へ進む。つまり、フローＲ_2Aは一度だけ（フラグＧ₁がＧ₁＝０のときだけ）実行される。ステップＳ７０では、タイマａの計測時間が所定時間ｔ₁以上経過したか否かが判定され、所定時間ｔ₁以上になるまでメインフローのステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ４０及びＳ７０が繰り返し実行される。

タイマａの計測時間が所定時間ｔ₁以上になったら、ステップＳ８０において担体温度ＴがフローＲ_2AのステップＶ１０で記憶した温度Ｔ₂′以上かつ第二所定温度Ｔ₂未満であるか否かが判定される。このステップでは、担体温度Ｔが第二領域Ｒ₂であるか否かが判断される。担体温度Ｔが第二領域Ｒ₂であれば、図５（ｂ）のフローＲ_2Bへ進む（ステップＳ９０）。なお、所定時間ｔ₁は、一般的なエンジン１０の冷態始動時において、酸化触媒３１の担体温度Ｔが第二所定温度Ｔ₂に達すると考えられる時間よりも短い時間に予め設定されている。

図５（ｂ）に示すように、ステップＷ１０では、この制御周期のステップＳ１０で取得した担体温度Ｔ（第二温度）における酸素濃度差ΔＣが取得され、ステップＷ２０において、この酸素濃度差ΔＣがΔＣ₂（第二酸素濃度差）として記憶される。続くステップＷ３０では、ステップＶ３０で記憶した酸素濃度差ΔＣ₂′から前のステップＷ２０で記憶した酸素濃度差ΔＣ₂を減算して、酸化触媒３１の担体温度Ｔが異なる状態での酸素濃度差ΔＣの相違量ｄＣを算出する。

ステップＷ４０では、フローＲ₁においてゼオライトが劣化している可能性があると判定されたか否かについて、フラグＦ₁によって判定する。ゼオライトが健全である（フラグＦ₁＝０）と判定されていた場合は、ステップＷ５０において第二所定値Ｃ₂をそのままの値（第二所定値Ｃ₂）として設定する。一方、ゼオライトが劣化している可能性がある（フラグＦ₁＝１）と判定されていた場合は、ステップＷ５５において第二所定値Ｃ₂を補正第二所定値Ｃ₂′として設定する。

ステップＷ６０では、ステップＷ３０で算出した相違量ｄＣがステップＷ５０又はＷ５５で設定した第二所定値Ｃ₂未満であるか否かが判定される。このステップでは、ゼオライトが本当に劣化しているのか否かが判断される。酸素濃度差ΔＣが第二所定値Ｃ₂未満のときはステップＷ７０へ進み、第二所定値Ｃ₂以上のときはステップＷ７５へ進む。ステップＷ７０では、ステップＷ６０からＹＥＳルートに進んだ回数がカウントされ、ステップＷ７５では、ステップＷ６０からＮＯルートに進んだ回数がカウントされる。そして、ステップＷ８０では、ステップＷ７０のカウントＸがステップＷ７５のカウントＹ以上であるか否かが判定される。これらステップＷ７０，Ｗ７５，Ｗ８０は、フローＲ₁のステップＴ３０，Ｔ３５，Ｔ４０と同様であるため、説明は省略する。

ステップＷ８０において、ゼオライトが劣化していると判定されると（すなわち、Ｘ≧Ｙ）、ステップＷ９０において、「ゼオライト劣化」と判定されてフラグＦ₂がＦ₂＝１に設定される。一方、ステップＷ８０においてゼオライトは健全であると判定されると（すなわち、Ｘ＜Ｙ）、ステップＷ９５においてフラグＦ₂がＦ₂＝０に設定される。つまり、フラグＦ₂は、ゼオライトが劣化しているか否かをチェックするための変数である。ステップＷ９０又はＷ９５においてフラグＦ₂が設定されたら、メインフローへリターンされる（ステップＷ１００）。そして、担体温度Ｔが第二所定温度Ｔ₂以上になるまで、フローＲ_2Bが繰り返し実行される。

［３−３．第三領域Ｒ₃］
図３のメインフローにおいて、担体温度Ｔが第二所定温度Ｔ₂以上になったら、ステップＳ８０のＮＯルートからステップＳ１００へ進む。ステップＳ１００では、担体温度Ｔが第二所定温度Ｔ₂以上かつ第三所定温度Ｔ₃未満であるか否かが判定される。このステップでは、担体温度Ｔが第三領域Ｒ₃であるか否かが判定される。担体温度Ｔが第三領域Ｒ₃の場合は、酸化触媒３１の劣化判定を実施することができないため、メインフローがリターンされる。そして、担体温度Ｔが第三所定温度Ｔ₃以上になるまで、メインフローのステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ４０，Ｓ７０，Ｓ８０及びＳ１００が繰り返し実行される。

［３−４．第四領域Ｒ₄］
図３のメインフローにおいて、担体温度Ｔが第三所定温度Ｔ₃以上になったら、ステップＳ１１０においてフラグＧ₂がＧ₂＝０であるか否かが判定される。このフラグＧ₂は、タイマｂの計測時間が所定時間ｔ₂を経過したか否かをチェックするための変数である。フラグＧ₂＝０は所定時間ｔ₂を経過していないことを意味し、フラグＧ₂＝１は所定時間ｔ₂が経過したことを意味する。メインフローが実行されてから最初にステップＳ１１０へ進んだときは、フラグＧ₂はＧ₂＝０に設定され、続くステップＳ１２０では、タイマｂの計測が開始される。そして、ステップＳ１３０ではフローＲ_2Bで用いたカウント（変数）Ｘ，Ｙがゼロリセットされ、次いでステップＳ１４０ではフラグＧ₂がＧ₂＝１に設定される。

ステップＳ１５０では、タイマｂの計測時間が所定時間ｔ₂以上経過したか否かが判定され、所定時間ｔ₂未満であればメインフローがリターンされる。次制御周期では、ステップＳ１１０においてＮＯルートへ進むため、ステップＳ１５０の判定でＹＥＳルートに進むまでメインフローのＳ１０，Ｓ２０，Ｓ４０，Ｓ７０，Ｓ８０，Ｓ１００，Ｓ１１０及びＳ１５０が繰り返し実行される。なお、所定時間ｔ₂は、担体温度Ｔをより高めて、浄化効率を一定の状態にするための待ち時間であり、予め設定されている。

タイマｂの計測時間が所定時間ｔ₂以上になると、ステップＳ１５０のＹＥＳルートから、図６に示すフローＲ₄へ進む（ステップＳ１６０）。図６のフローＲ₄は、担体温度Ｔが第四領域Ｒ₄である場合に実行される触媒貴金属の劣化判定の内容を例示するものである。図６に示すように、ステップＸ１０では、この制御周期のステップＳ１０で取得された担体温度Ｔにおける酸素濃度差ΔＣを取得する。続くステップＸ２０では、この酸素濃度差ΔＣが第三所定値Ｃ₃未満であるか否かが判定される。このステップでは、酸化触媒３１に担持された触媒貴金属が劣化しているか否かが判断される。

酸素濃度差ΔＣが第三所定値Ｃ₃未満のときはステップＸ３０へ進み、第三所定値Ｃ₃以上のときはステップＸ３５へ進む。ステップＸ３０では、ステップＸ２０からＹＥＳルートに進んだ回数がカウントされ、ステップＸ３５では、ステップＸ２０からＮＯルートに進んだ回数がカウントされる。そして、ステップＸ４０では、ステップＸ３０のカウントＸがステップＸ３５のカウントＹ以上であるか否かが判定される。つまり、これらステップＸ３０，Ｘ３５，Ｘ４０は、フローＲ₁のステップＴ３０，Ｔ３５，Ｔ４０と同様である。

ステップＸ４０において、触媒貴金属が劣化していると判定されると（すなわち、Ｘ≧Ｙ）、ステップＸ５０において、「触媒貴金属劣化」と判定されてフラグＦ₃がＦ₃＝１に設定される。一方、ステップＸ４０においてゼオライトは健全であると判定されると（すなわち、Ｘ＜Ｙ）、ステップＸ５５においてフラグＦ₃がＦ₃＝０に設定される。つまり、フラグＦ₃は、触媒貴金属が劣化しているか否かをチェックするための変数である。

ステップＸ５０又はＸ５５においてフラグＦ₃が設定されたら、ステップＸ６０において劣化判定の終了条件が成立したか否かが判定される。ここでは、終了条件は担体温度Ｔが第三所定温度Ｔ₃よりも高い所定温度に達することである。終了条件が不成立のときは、メインフローへリターンされ（ステップＸ７０）、フローＲ₄が繰り返し実行される。一方、終了条件が成立したら、ステップＸ８０へ進んでフラグＦ₂がＦ₂＝１又はフラグＦ₃がＦ₃＝１であるか否かが判定される。

フラグＦ₂又はＦ₃の少なくとも一方が１に設定されていれば、ステップＸ９０へ進み、ドライバに対して酸化触媒３１が劣化していることを報知すると共に、ゼオライト及び触媒貴金属のいずれが劣化しているのか、又は双方が劣化していることを報知する。ステップＸ８０の判定でＮＯルートへ進んだ場合又はステップＸ９０において報知が終了した場合は、ステップＸ１００において判定結果を示すフラグＦ₁，Ｆ₂，Ｆ₃をゼロリセットし、ステップＸ１１０において劣化判定で用いた変数Ｘ，Ｙ及びフラグＧ₁及びＧ₂をゼロリセットし、最後にタイマａ,ｂを停止してリセットして、劣化判定を終了する。

［４．効果］
したがって、本実施形態に係る触媒診断装置によれば、担体温度Ｔが異なる二つの状態での酸素濃度差ΔＣを比較することにより、担体温度Ｔに対する触媒貴金属による酸化性能又はゼオライトによる吸着脱離性能の変化を観察することができる。これにより、酸化性能又は吸着脱離性能の低下に伴う酸化触媒３１の劣化の有無を判定することができ、酸化触媒３１の浄化性能を適切に診断することができる。

また、劣化判定を実施する温度範囲を定めることで、判定精度を向上させることができ、酸化触媒３１の浄化性能を適切に診断することができる。特に、酸化触媒３１の劣化には、ゼオライトの劣化と触媒貴金属の劣化とがあるが、上記の温度範囲の設定により触媒貴金属の劣化の影響を取り除いた判定を実施することができ、ゼオライトの劣化判定性を高めることができる。つまり、酸化触媒３１の劣化の要因（ゼオライトが劣化しているのか、触媒貴金属が劣化しているのか、或いは双方が劣化しているのか）を区別することができる。

また、ゼオライトでの吸着及び脱離反応が弱まると、温度上昇に対する酸素濃度差ΔＣの相違量ｄＣ、すなわち図２（ａ）のグラフの勾配が小さくなる。このような特性を利用することで、酸化触媒３１のゼオライトが劣化したか否かを精度よく判定することができ、酸化触媒３１の浄化性能を適切に診断することができる。

また、判定と仮判定とを併用することで、酸化触媒３１のゼオライトが劣化したか否かを精度よく判定することができ、酸化触媒３１の浄化性能を適切に診断することができる。
また、仮判定の結果に応じて判定閾値である第二所定値Ｃ₂を変更することで、酸化触媒３１のゼオライトが劣化したか否かを精度よく判定することができ、酸化触媒３１の浄化性能を適切に診断することができる。

［５．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記実施形態では、第一判定部３ｂが、第二領域Ｒ₂内の異なる二つの担体温度Ｔにおける酸素濃度差ΔＣの相違量ｄＣと第二所定値Ｃ₂とを比較してゼオライトの劣化判定を実施しているが、異なる二つの担体温度Ｔは、第二領域Ｒ₂内でなくてもよい。つまり、第一領域Ｒ₁内の担体温度Ｔにおける酸素濃度差ΔＣ（＝ΔＣ₂′）と第二領域Ｒ₂内の担体温度Ｔにおける酸素濃度差ΔＣ（＝ΔＣ₂）との相違量ｄＣ（＝ΔＣ₂′−ΔＣ₂）を第二所定値Ｃ₂と比較して、ゼオライトの劣化判定を実施してもよい。この場合であっても、上記と同様精度よくゼオライトの劣化判定を実施することができる。

また、第一判定部３ｂは、ゼオライトの劣化判定において、閾値としての第二所定値Ｃ₂を設けず、酸化触媒３１の担体温度Ｔが異なるときに取得された酸素濃度差ΔＣの相違量ｄＣが小さいほどゼオライトの劣化が進行していると判定してもよい。つまり、ゼオライトが劣化しているか否かの判定だけでなく、ゼオライトの劣化度合いを判定するように構成されていてもよい。このような構成により、ゼオライトの劣化の進行度合いを定量的に判定することができ、酸化触媒３１の浄化性能を精度よく把握することができる。

上記実施形態では、仮判定部３ａは、酸素濃度差ΔＣが第一所定値Ｃ₁未満であればゼオライトは劣化している可能性があると判定しているが、酸素濃度差ΔＣが小さいほどゼオライトが劣化した可能性がある（可能性が高い）と判定してもよい。つまり、ゼオライトが劣化している可能性があるか否かの判定だけでなく、ゼオライトの仮の劣化度合いを判定するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、酸化触媒３１の上流側にも上流温度センサ２４ａ及び上流酸素濃度センサ２５ａが配置されているが、上流側のセンサを省略してもよい。この場合、温度演算部２ａにより下流温度センサ２４ｂで検出された出口温度Ｔ_OUTに基づいて、酸化触媒３１の担体温度Ｔを演算するように構成すればよい。この演算手法としては、例えば予め排気流量と出口温度Ｔ_OUTと担体温度Ｔとの関係をマップ化しておいてもよく、排気流量と出口温度Ｔ_OUTとから担体温度Ｔを算出する演算式を予め記憶しておいてもよい。

また、濃度差演算部２ｂが、エンジン１０の運転状態に基づいて酸化触媒３１に流入する排気の酸素濃度（排気酸素濃度）を演算し、下流酸素濃度センサ２５ｂで検出された出口濃度Ｃ_OUTとの差ΔＣを求めてもよい。このような構成により、上流側のセンサを省略することが可能なため、構成を簡素にすることができる。また、一般的な車両の排気系には、触媒の下流側に温度センサ及び酸素濃度センサが設けられているため、これらを用いて劣化判定を行うことで、新たなセンサを設ける必要がなく、コスト増を抑制することができる。なお、ここでいう酸素濃度センサは、空燃比が理論空燃比よりも高いか低いかを検出するＯ₂センサであってもよく、より高精度な空燃比センサ（全領域空燃比センサ）であってもよい。また、酸素濃度センサ２５ａ，２５ｂの代わりに、空燃比センサを用いてもよい。

また、エンジン１０の運転状態に基づいて酸化触媒３１に流入する排気温度Ｔ_INを推定し、この排気温度Ｔ_INから酸化触媒３１の担体温度Ｔを演算してもよい。また、エンジン１０の運転状態に基づいて担体温度Ｔを直接演算する構成としてもよい。この場合、排気温度を検出する温度センサは不要である。なお、温度センサが設けられていない場合であっても、例えばエンジン１０が始動してからの経過時間が１分のときの酸素濃度差と５分のときの酸素濃度差とを取得して比較することによっても、上記したものと同様の劣化判定が可能である。これは、エンジン１０の始動後の温度は通常同じように上昇するものと考え、予め試験，実験を通して第一所定温度Ｔ₁程度になる時間と、第二領域Ｒ₂内の温度になる時間などを求めておけばよい。

また、第一判定部３ｂが、仮判定部３ａからゼオライトが劣化している可能性があるという判定結果を受けた場合に、補正第二所定値Ｃ₂′を第二所定値Ｃ₂よりも小さく変更してもよい。これにより、劣化の進行度合いがある程度大きくならないと「劣化している」という判定には含まれないことになるため、仮判定部３ａの判定結果を尊重し、第一判定部３ｂでの劣化か否かの判定基準を甘めに設定することができる。

また、上記したフローＲ₁において、ステップＴ３０，Ｔ３５，Ｔ４０は必須ではなく、例えばフローＲ₁を一度だけ実行する場合はこれらのステップは不要である。また、フローＲ₁を繰り返し実行する場合でも、判定結果を逐次上書きしていくような構成とする場合も不要である。また、フローＲ₁のステップＴ４０において、カウントＸとカウントＹとを比較するのではなく、カウントＸが所定の回数以上になったらゼオライトは劣化している可能性があると判定してもよい。この場合はステップＴ４０のみ変更し、他のステップは上記したフローＲ₁と同様でよい。また、フローＲ_2Ｂ及びフローＲ₄においても同様である。

また、メインフローにおいて、ステップＳ１５０の待ち時間である所定時間ｔ₂をゼロとしてもよい。言い換えると、ステップＳ１５０を省略し、担体温度Ｔが第三所定温度Ｔ₃以上になったら（ステップＳ１００からＹＥＳルートに進んだら）、フローＲ₄へ進む構成にしてもよい。
また、上記実施形態では、図２（ａ）に示すゼオライトのＨＣ吸着率の説明において、温度Ｔｘと第三所定温度Ｔ₃とを略同じ温度として説明したが、例えば温度Ｔｘが図２（ａ）に示すように第三所定温度Ｔ₃よりもやや低い温度である場合は、担体温度ＴがＴｘ以上であれば触媒貴金属の劣化判定が可能となる。そのため、この場合は、メインフローのステップＳ１００の温度Ｔ₃に代えてＴｘとすることができる。

また、上記実施形態では触媒の劣化判定を実施するための演算部２，判定部３及び報知制御４がいずれもエンジンＥＣＵ１の機能要素として設けられているが、車両に搭載される電子制御装置のうちのいずれかに設けられていればよい。また、ドライバに対する報知手法は上記したものに限られず、例えばスピーカを設けて音声により報知してもよい。なお、報知手段を省略して、判定結果をエンジンＥＣＵ１の内部の記憶装置に記録するような制御構成としてもよい。つまり、車両の定期点検時にエンジンＥＣＵ１から抽出されるダイアグ情報の中に、触媒の劣化判定に係る情報を埋め込んでおいてもよい。このような制御構成により、車両の整備性を高めることができる。

なお、本劣化診断装置は、自動車やトラック等の様々な車両に搭載された酸化触媒に適用可能であり、さらに車両に搭載されるエンジン用の酸化触媒に限られない。また、ディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジン用の酸化触媒にも適用可能である。また、エンジン１０の具体的な構成は特に限定されない。

１ エンジンＥＣＵ（電子制御装置）
２ 演算部
２ａ 温度演算部（温度取得手段）
２ｂ 濃度差演算部（演算手段）
３ 劣化判定部
３ａ 仮判定部（仮判定手段）
３ｂ 第一判定部（判定手段）
３ｃ 第二判定部
４ 報知制御部
１０ ディーゼルエンジン（エンジン）
２２ 排気通路
２４ａ 上流温度センサ
２４ｂ 下流温度センサ（温度センサ）
２５ａ 上流酸素濃度センサ
２５ｂ 下流酸素濃度センサ（酸素濃度センサ）
３０ 触媒装置
３１ 酸化触媒
ΔＣ 酸素濃度差
ΔＣ₂′ 第一酸素濃度差
ΔＣ₂ 第二酸素濃度差
ｄＣ 相違量
Ｔ₁ 第一所定温度（脱離開始温度）
Ｔ₂ 第二所定温度（酸化開始温度）
Ｃ₂ 第二所定値（所定値）

Claims (7)

1. エンジンの排気通路に介装され、排気中の排気成分を吸着及び脱離する吸着成分と前記排気成分に対する酸化性能を有する触媒物質とが担持された酸化触媒と、
   前記酸化触媒の上流及び下流の酸素濃度差を演算する演算手段と、
   前記酸化触媒の温度が異なる状態で前記演算手段にて演算された複数の前記酸素濃度差を比較することで、前記酸化触媒の劣化判定を行う判定手段と、を備えた
   ことを特徴とする、触媒診断装置。
2. 前記判定手段は、前記酸化触媒の温度が、前記吸着成分から前記排気成分が脱離を開始する脱離開始温度以上、かつ、前記酸化触媒で前記排気成分の酸化が開始される酸化開始温度以下の範囲内にあるときに、前記劣化判定を行う
   ことを特徴とする、請求項１記載の触媒診断装置。
3. 前記判定手段は、複数の前記酸素濃度差の相違量が小さいほど、前記酸化触媒の劣化が進行したと判定する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の触媒診断装置。
4. 前記酸化触媒の温度が前記脱離開始温度未満であるときに、前記演算手段で演算された前記酸素濃度差が小さいほど、前記酸化触媒が劣化した可能性があると仮判定する仮判定手段を備える
   ことを特徴とする、請求項３記載の触媒診断装置。
5. 前記判定手段が、前記仮判定手段による前記仮判定の結果に応じて、複数の前記酸素濃度差の相違量に対する前記酸化触媒の劣化の進行判定を変更する
   ことを特徴とする、請求項４記載の触媒診断装置。
6. 前記酸化触媒の温度を取得する温度取得手段を備え、
   前記判定手段が、前記温度取得手段で取得された前記温度に基づき、前記酸化触媒の温度が異なる状態を判別する
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の触媒診断装置。
7. エンジンの排気通路に介装され、排気中の排気成分を吸着及び脱離する吸着成分と前記排気成分に対する酸化性能を有する触媒とが担持された酸化触媒の劣化判定を行う触媒診断方法であって、
   前記酸化触媒の温度が第一温度であるときに、前記酸化触媒の上流及び下流の酸素濃度差を第一酸素濃度差として演算し、
   前記酸化触媒の温度が前記第一温度よりも高い第二温度であるときに、前記酸化触媒の上流及び下流の酸素濃度差を第二酸素濃度差として演算し、
   前記第一酸素濃度差と前記第二酸素濃度差とを比較することで前記酸化触媒の劣化判定を行う
   ことを特徴とする、触媒診断方法。

Images