JP2021116778A - 酸化触媒の診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化触媒を精度よく診断しつつ、この診断機会を多く確保する。【解決手段】酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量であるＨＣ吸着量を推定するＨＣ吸着量推定部１０２と、推定されたＨＣ吸着量に基づいて酸化触媒４２の温度上昇量を推定する温度上昇量推定部１０３と、推定された温度上昇量と、触媒温度検出装置ＳＮ６、ＳＮ７の検出値に基づく温度上昇量とを比較して酸化触媒４２が正常であるか否かを判定する判定部１２０とを設け、推定されたエンジン停止直前のＨＣ吸着量である停止前ＨＣ吸着量が所定量以上の場合、エンジンの始動後の所定期間、前記判定を停止し、停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合、エンジンの始動後、前記所定期間が経過する前に前記判定を開始する。【選択図】図１５

Description

本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置に関する。

車両等に設けられるエンジンにおいて、排気ガス中の炭化水素を浄化するべく炭化水素を吸着および酸化可能な酸化触媒を排気通路に設けること、さらには、炭化水素の浄化性能を高めるべく、酸素を吸蔵および脱離可能な触媒を酸化触媒として用いることが行われている。また、当該酸化触媒を備えたエンジンにおいて、酸化触媒が正常であるか否かを診断することも行われている。

酸化触媒を備え、且つ、酸化触媒が正常であるか否かを判定する構成を備えたエンジンの一例として、下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１のエンジンでは、車両が停車したアイドリング状態のときに酸化触媒の診断を実施する。具体的には、エンジンのアイドリング中にポスト噴射を行って排気ガスに未燃の燃料つまり炭化水素を添加し、当該炭化水素の酸化触媒での反応により生じると考えられる理論的な発熱量を、添加した炭化水素の量および排気ガスの流量に基づいて推定する。そして、温度センサの検出値から得られる酸化触媒での実発熱量と、推定した理論的な発熱量とを比較することで、酸化触媒が正常であるか否かを診断する。

特開２０１６−１７５０２号公報

前記特許文献１のエンジンでは、車両が停車したアイドリング状態のときにのみ酸化触媒の診断が実施される。そのため、酸化触媒の診断機会が少なく、酸化触媒の異常を早期に検出できないという問題がある。

これに対して、本願発明者らは、エンジン作動中に酸化触媒で反応する炭化水素の量と、酸化触媒に吸着されている炭化水素の量との相関が高いこと、および、エンジンの作動条件とエンジン作動中の酸化触媒に吸着されている炭化水素の量との相関が高いことに着目して、次の構成を構築した。つまり、エンジン作動中の酸化触媒に吸着されている炭化水素の量をエンジンの作動条件に基づいて推定し、この推定値に基づいて、酸化触媒で炭化水素が反応することで生じる発熱量を推定し、この推定した発熱量とセンサで検出される実発熱量とを比較する構成を構築した。この構成によれば、エンジンがアイドリング状態にあるか否かに関わらず、酸化触媒の診断を行うことが可能になる。

ところが、この構成においても、エンジンの始動直後において酸化触媒に吸着されている炭化水素の量の推定に誤差が生じて診断精度が低下する場合があることが分かった。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、酸化触媒を精度よく診断でき且つこの診断機会をより多く確保できる酸化触媒の診断装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置であって、前記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出装置と、前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定装置とを備え、前記判定装置は、前記エンジン本体の出力軸が回転するエンジン作動時に、エンジンの作動条件に基づいて前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の量であるＨＣ吸着量を推定するＨＣ吸着量推定部と、前記酸化触媒が正常であると仮定したときに生じる当該酸化触媒の温度上昇量を、前記ＨＣ吸着量推定部で推定された前記ＨＣ吸着量に基づいて推定する温度上昇量推定部と、エンジン作動時に、前記触媒温度検出装置の検出値に基づく前記酸化触媒の温度上昇量と、前記温度上昇量推定部により推定された前記温度上昇量とを比較して、当該比較結果に基づいて前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定部とを備え、前記ＨＣ吸着量推定部により推定されたエンジン停止直前の前記ＨＣ吸着量である停止前ＨＣ吸着量が所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後の所定期間、前記判定を停止し、停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過する前に前記判定を開始する、ことを特徴とする（請求項１）。

この構成では、エンジンの作動時に、エンジンの作動条件に基づいてＨＣ吸着量を推定し、この推定量に基づいて酸化触媒の温度上昇量を推定している。そのため、エンジンがアイドリング状態にあるか否かに関わらず前記温度上昇量の推定およびこの推定値に基づく酸化触媒の診断を行うことができ、酸化触媒の診断機会を多くできる。

ただし、前記のように、単にエンジンの作動条件に基づいてエンジン作動時のＨＣ吸着量を推定して、これに基づいて酸化触媒を診断する構成では、エンジン始動後の酸化触媒の診断性能が低下するおそれがある。これに対して、本願発明者らは、鋭意研究の結果、次のことを突き止めた。すなわち、エンジン停止中に酸化触媒に吸着されている炭化水素の量が減少していくこと、エンジン停止時に酸化触媒に吸着されている炭化水素の量が所定量以上の場合は、エンジン停止中に生じる炭化水素の減少量が大きくなることでエンジン始動直後においてエンジン作動時のＨＣ吸着量に基づいて酸化触媒の診断をするとその診断性能が低下すること、および、エンジンの始動後、所定時間が経過するとエンジンの作動条件に基づくＨＣ吸着量の推定精度が再び高くなることを突き止めた。

この知見に基づき、本発明では、前記のように、エンジン停止直前に前記ＨＣ吸着量推定部により推定されたＨＣ吸着量である停止前ＨＣ吸着量が所定量以上であって、エンジン始動時においてエンジン作動時のＨＣ吸着量に基づく酸化触媒の診断では診断精度が低くなりやすい場合には、エンジン始動後の所定期間、当該診断を停止する。これより、本発明によれば、酸化触媒の誤診断を防止できる。そして、本発明によれば、停止前ＨＣ吸着量が所定量未満であってエンジン始動後においても酸化触媒の診断精度を高くできる場合には、エンジン始動後から当該診断を行うことで、精度の高い酸化触媒の診断機会を多くすることができる。

前記構成において、好ましくは、停止前ＨＣ吸着量が前記所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過すると前記判定を開始し、停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動直後から前記判定を開始する（請求項２）。

この構成によれば、酸化触媒の診断機会をより確実に多くできる。

ここで、エンジン始動後に酸化触媒の温度が所定の温度以上になると、酸化触媒に吸着されている炭化水素の量がゼロに近くなり、それ以降は、エンジン停止中の炭化水素の減少量によらずエンジンの作動条件に基づいて炭化水素の吸着量を精度よく推定できることが分かった。これより、前記構成において、前記所定期間は、エンジンが始動してから前記酸化触媒の温度が所定の温度以上になるまでの期間である、と構成すれば、酸化触媒の誤診断を防止しつつ、酸化触媒の診断停止期間を短くして診断機会をより多くできる（請求項３）。

また、停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合は、エンジン停止中、酸化触媒に吸着されている炭化水素と、酸化触媒から脱離する酸素とが反応することで酸化触媒に吸着されている炭化水素の量が減少することが分かった。

これより、前記構成において、前記判定装置は、エンジン停止中に前記酸化触媒から脱離する酸素の速度であるＯ２脱離速度を推定し、当該Ｏ２脱離速度に基づいて、エンジン停止中に生じる前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総減少量である停止時ＨＣ減少量を推定するＨＣ減少量推定部をさらに備え、前記停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合、前記ＨＣ吸着量推定部は、前記ＨＣ減少量推定部で推定された前記停止時ＨＣ減少量に基づいて、エンジン作動時の前記ＨＣ吸着量の推定値を補正する、のが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合において、停止時ＨＣ減少量、および、エンジン作動時のＨＣ吸着量を精度よく推定でき、酸化触媒の診断精度がより高められる。

前記構成において、前記ＨＣ減少量推定部は、エンジンの停止直前に前記酸化触媒に吸蔵されている酸素量を推定し、当該推定した酸素吸蔵量が多いほど前記停止時ＨＣ減少量が多くなるように、当該停止時ＨＣ減少量を推定する、のが好ましい（請求項５）。

この構成によれば、停止時ＨＣ減少量の推定および酸化触媒の診断をより一層精度よく行うことができる。

本発明によれば、前記のように、停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合において、エンジンの始動後の早い時期から酸化触媒を精度よく診断できる。そのため、モータを走行用の駆動源として有する車両にエンジンが搭載されており、比較的頻繁にエンジンの停止および始動が行われる構成においても、酸化触媒の診断機会を確保できる。これより、本発明は、エンジンがモータを走行用の駆動源として有するハイブリッド車両に搭載されるものに適用されれば効果的である（請求項６）。

以上説明したように、本発明の酸化触媒の診断装置によれば、酸化触媒を精度よく診断でき且つこの診断機会をより多く確保できる。

本発明の酸化触媒の診断装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。 車両の制御系統を示すブロック図である。 ＨＣ減少量推定部により実施される作動時酸素吸蔵量の算出手順を示したブロック図である。 触媒温度、排気Ｏ２濃度、排気流量と酸素吸蔵速度との関係をそれぞれ模式的に示したグラフである。 ＨＣ減少量推定部により実施されるＨＣ種吸着割合の算出手順を示したブロック図である。 空気過剰率とＨＣ種の排出割合との関係を模式的に示したグラフである。 有効圧縮比とＨＣ種の排出割合との関係を模式的に示したグラフである。 ＨＣ減少量推定部により実施されるＨＣ減少量の推定手順を示したブロック図である。 酸素吸蔵量および触媒温度とＯ２脱離速度との関係を模式的に示したグラフである。 停止時ＨＣ酸化速度算出部により実施される停止時ＨＣ酸化速度の算出手順を示したブロック図である。 理論温度上昇量推定部により実施される理論温度上昇量の算出手順を示したブロック図である。 触媒温度、排気流量と、第１ＨＣ吸着速度との関係を模式的に示したグラフである。 ＨＣ吸着量、触媒温度、排気流量とＨＣ放出速度との関係を模式的に示したグラフである。 ＨＣ放出速度、触媒温度と作動時ＨＣ酸化速度との関係を模式的に示したグラフである。 酸化触媒の診断手順を示したフローチャートである。 酸化触媒の診断手順を示したフローチャートである。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明に係るエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。本図に示されるエンジン７０は４サイクルのディーゼルエンジンであり、車両に搭載される。本実施形態では、エンジン７０は、モータ８０（図２）が走行用の駆動源として搭載されたハイブリッド車に搭載される。本実施形態では、エンジン７０は、モータ８０のみの駆動力では不十分な場合に作動して走行用の駆動力を生成する。また、エンジン７０は、モータ８０に供給する電力供給装置（不図示）の電力量が低減した場合に作動して、電力供給装置に電力を供給するためのジェネレータ８１（図２）を駆動して電力を生成させる。

エンジン７０は、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置４４と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機３６とを備えている。

エンジン本体１は、図１の紙面に垂直な方向に並ぶ複数の気筒２（図１ではそのうちの一つのみを示す）を有する直列多気筒型のものである。エンジン本体１は、複数の気筒２を画成する複数の円筒状のシリンダライナを含むシリンダブロック３と、各気筒２の上部開口を塞ぐようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復摺動可能に収容された複数のピストン５とを有している。なお、各気筒２の構造は同一であるため、以下では基本的に１つの気筒２のみに着目して説明を進める。

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６は、シリンダヘッド４の下面と、気筒２の内周面（シリンダライナ）と、ピストン５の冠面５０とによって画成された空間である。燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって上記燃料が供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転する。シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の角速度つまりエンジン回転数を検出する。

シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９および排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の下面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、吸気側開口を開閉する吸気弁１１と、排気側開口を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。

シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３および排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１および排気弁１２は、これら動弁機構１３，１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３は、吸気弁１１の開弁時期を変更可能な機構を有しており、エンジンの作動条件に応じて吸気弁１１の閉弁時期を変更する。吸気弁１１の閉弁時期が変化すると、エンジンの有効圧縮比であって圧縮上死点での燃焼室６の容積に対する吸気弁１１の閉弁時の燃焼室６の容積の割合も変化する。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料を噴射するインジェクタ１５が、各気筒２に対し１つずつ取り付けられている。インジェクタ１５は、その先端が燃焼室６の天井面から燃焼室６を臨むようにシリンダヘッド４に取り付けられている。インジェクタ１５には、その内部の燃料の圧力、言い換えるとインジェクタ１５から噴射される燃料の圧力である噴射圧を検出する噴射圧センサＳＮ３（図２）が設けられている。噴射圧センサＳＮ３は、複数の気筒２に対応する複数のインジェクタ１５にそれぞれ１つずつ設けられている。また、シリンダヘッド４には、燃焼室６内の圧力である筒内圧を検出するための筒内圧センサＳＮ４（図２）が取り付けられている。筒内圧センサＳＮ４は各気筒２の燃焼室６にそれぞれ１つずつ設けられている。

ターボ過給機３６は、吸気通路３０に配置されたコンプレッサ３７と、排気通路４０に配置されたタービン３８と、コンプレッサ３７とタービン３８とを連結するタービン軸３９とを有している。タービン３８は、排気通路４０を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。コンプレッサ３７は、タービン３８の回転に連動して回転することにより、吸気通路３０を流通する空気を圧縮（過給）する。

吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、コンプレッサ３７、スロットル弁３２、インタークーラ３３、およびサージタンク３４が配置されている。吸気通路３０には、エンジン本体１に吸入される空気の量である吸入空気量を検出するためのエアフロセンサＳＮ２が取り付けられている。エアフロセンサＳＮ２は、エアクリーナ３１の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０および排気通路４０を通して車両の外部に排出される。排気通路４０には、タービン３８と、排気浄化装置４１がこの順に上流側から配置されている。排気浄化装置４１には、酸化触媒４２と、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４３とがこの順に上流側から内蔵されている。

酸化触媒４２は、排気ガス中の一酸化炭素および炭化水素を酸化して無害化するためのものである。酸化触媒４２は、炭化水素を吸着および放出可能であるとともに酸素を吸蔵および脱離可能に構成されている。例えば、この酸化触媒４２として、ハニカム担体に白金とセリア（セリウム酸化物）が担持されたものが用いられる。ＤＰＦ４３は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するものである。

排気通路４０には、排気ガスの酸素濃度である排気Ｏ２濃度を検出するための排気Ｏ２センサＳＮ５が取り付けられている。排気Ｏ２センサＳＮ５は、排気通路４０のうちのタービン３８と排気浄化装置４１との間の部分に設けられており、この部分を通過する排気ガスの酸素濃度を検出する。

また、排気通路４０には、排気Ｏ２センサＳＮ５よりも下流側且つ排気浄化装置４１よりも上流側の部分に、この部分を通過する排気ガスの温度を検出するための第１排気温センサＳＮ６が取り付けられている。さらに、排気浄化装置４１のうち酸化触媒４２とＤＰＦ４３との間の部分には、この部分を通過する排気ガスの温度を検出するための第２排気温センサＳＮ７が取り付けられている。酸化触媒４２の温度および酸化触媒４２で生じる温度上昇量（酸化触媒４２を通過することに伴う排気ガスの温度上昇量）は、前記の第１排気温センサＳＮ６および第２排気温センサＳＮ７で検出された温度から推定可能であり、これら排気温センサＳＮ６、ＳＮ７は、請求項の「触媒温度検出装置」に相当する。

ＥＧＲ装置４４は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路４５と、ＥＧＲ通路４５に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁４６とを備える。ＥＧＲ通路４５は、排気通路４０におけるタービン３８よりも上流側の部分と、吸気通路３０におけるインタークーラ３３とサージタンク３４との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲ弁４６は、ＥＧＲ通路４５を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を調整する。

（２）制御系統
図２は、エンジン７０およびモータ８０の制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＰＣＭ１００は、インジェクタ１５等のエンジンの各部およびモータ８０やジェネレータ８１を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

ＰＣＭ１００には各種センサによる検出情報が入力される。例えば、ＰＣＭ１００は、前述したクランク角センサＳＮ１、エアフロセンサＳＮ２、噴射圧センサＳＮ３、筒内圧センサＳＮ４、排気Ｏ２センサＳＮ５、第１排気温センサＳＮ６、第２排気温センサＳＮ７、と電気的に接続されている。ＰＣＭ１００には、これら各センサＳＮ１〜ＳＮ７によって検出された情報、つまり、エンジン回転数、吸入空気量、噴射圧、筒内圧、排気Ｏ２濃度、酸化触媒４２の上流側の排気温度、酸化触媒４２の下流側の排気温度の情報等が逐次入力される。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ８が設けられている。このアクセル開度センサＳＮ８による検出情報もＰＣＭ１００に逐次入力される。

ＰＣＭ１００は、各センサＳＮ１〜ＳＮ８から入力された情報等に基づいて種々の判定や演算を実行する。ＰＣＭ１００は、前述のようにエンジンの各部等を制御するとともに、酸化触媒４２の診断つまり酸化触媒４２が正常であるか否かの判定を行う。本実施形態では、このＰＣＭ１００が、請求項の「判定装置」に相当する。また、ＰＣＭ１００と、第１排気温センサＳＮ６と第２排気温センサＳＮ７とを含むシステムが、「酸化触媒の診断装置」に相当する。

ＰＣＭ１００に含まれる酸化触媒４２を診断するための構成であって本発明の特徴的な構成について説明する。

ＰＣＭ１００は、機能的に、理論温度上昇量算出部１０１と、判定部１２０と、ＨＣ減少量推定部１３０とを有する。理論温度上昇量算出部１０１は、機能的に、ＨＣ吸着量推定部１０２と、温度上昇量推定部１０３とを有する。

ＨＣ吸着量推定部１０２は、エンジン作動時、つまり、クランク軸７が回転している時に、各時刻において、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量を推定する。以下では、適宜、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量をＨＣ吸着量という。

温度上昇量推定部１０３は、ＨＣ吸着量推定部１０２で推定されたＨＣ吸着量に基づいて、酸化触媒４２が正常であると仮定したときに炭化水素の酸化によって生じる酸化触媒４２の温度上昇量を推定する。以下では、適宜、温度上昇量推定部１０３で推定される温度上昇量を理論温度上昇量という。

判定部１２０は、第１排気温センサＳＮ６と第２排気温センサＳＮ７により検出された酸化触媒４２の上流側および下流側の温度と、温度上昇量推定部１０３により推定された理論温度上昇量とを比較して、当該比較結果に基づき酸化触媒４２が正常であるか否かを判定する。

ここで、エンジン本体１が停止すると、エンジン本体１から酸化触媒４２への排気ガスの流入が停止して酸化触媒４２への酸素の流入も停止する。これより、エンジン停止中は、酸化触媒４２での酸化反応が停止して、酸化触媒４２のＨＣ吸着量はエンジン停止直前の量に維持されると考えられた。ところが、本願発明者らは、エンジン停止中に、酸化触媒４２のＨＣ吸着量が減少する場合があることを突き止めた。このようにエンジン停止中に酸化触媒４２のＨＣ吸着量が減少する場合において酸化触媒４２の診断を前記のように行うと（すなわち、エンジン作動時にエンジンの作動条件に基づいてＨＣ吸着量を推定し、これに基づいて理論温度上昇量を算出して、理論温度上昇量に基づいて酸化触媒４２の診断を行うと）、エンジン停止中のＨＣ吸着量の減少が加味されないことで、酸化触媒４２の診断精度が低くなるおそれがある。

これについて鋭意研究の結果、本願発明者らは、酸化触媒４２の温度が所定の温度以上になると、酸化触媒４２のＨＣ吸着量がほぼゼロとなることを突き止めた。また、エンジン停止中に酸化触媒４２のＨＣ吸着量が大幅に減少するのは、酸化触媒４２のＨＣ吸着量が多い状態でエンジンが停止したときであることを突き止めた。

さらに、本願発明者らは、エンジン停止直前の酸化触媒４２のＨＣ吸着量が少ないときは、エンジン停止中のＨＣ吸着量の減少量を、酸化触媒４２に吸蔵されていてこれから脱離した酸素の量によって推定できることを突き止めた。これは、エンジン停止中は、酸化触媒４２から脱離した酸素と酸化触媒４２に吸着されている炭化水素とが反応しており、ＨＣ吸着量が少ないときは主としてこの反応によってＨＣ吸着量が減少しているためと考えられる。

前記の知見より、エンジン停止直前のＨＣ吸着量が予め設定された判定吸着量（所定量）以上の場合は、判定部１２０は、エンジン始動後において酸化触媒４２の温度が予め設定された基準温度（所定の温度）以上になるまで、理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を停止する。つまり、判定部１２０による前記の酸化触媒４２が正常であるか否かの判定を停止する。そして、酸化触媒４２の温度が基準温度以上にったなった時点で、ＨＣ吸着量推定部１０２において、ＨＣ吸着量の推定値をゼロにする。なお、判定吸着量は、実験等から、エンジン停止中の酸化触媒４２のＨＣ吸着量の減少量がエンジン始動後の酸化触媒４２のＨＣ吸着量の推定に加味されない場合であっても、酸化触媒４２の誤診断が生じないＨＣ吸着量の最大値に設定されて、ＰＣＭ１００に記憶されている。また、基準温度は、実験等から、酸化触媒４２のＨＣ吸着量がほぼゼロとなるときの酸化触媒４２の温度の最小値に設定されて、ＰＣＭ１００に記憶されている。基準温度は、例えば３００℃に設定される。

また、エンジン停止直前のＨＣ吸着量が判定吸着量未満の場合は、エンジン停止中のＨＣ吸着量の総減少量を酸化触媒４２から脱離した酸素量に基づいて推定して、ＨＣ吸着量推定部１０２で推定されたＨＣ吸着量をこの総減少量で補正するように構成し、判定部１２０による理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断をエンジン始動直後から開始する。

ＨＣ減少量推定部１３０は、前記のエンジン停止中のＨＣ吸着量の総減少量を推定する部分である。ＨＣ減少量推定部１３０は、エンジン停止中に酸化触媒４２から脱離する酸素の量を推定するとともに、この量に基づいてエンジン停止中のＨＣ吸着量の総減少量である停止時ＨＣ減少量を推定する。そして、ＨＣ吸着量推定部１０２は、停止時ＨＣ減少量を用いてＨＣ吸着量を補正する。

（３）各演算部の詳細
（ＨＣ減少量推定部）
ＨＣ減少量推定部１３０は、機能的に、図３に示す酸素吸蔵速度算出部１３１を有する。酸素吸蔵速度算出部１３１は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２に吸蔵される酸素の速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒４２に吸蔵される酸素の量、である酸素吸蔵速度Ｘ４を算出する。

酸素吸蔵速度算出部１３１は、酸化触媒４２の温度である触媒温度Ｘ１と、排気Ｏ２センサＳＮ５により検出された排気Ｏ２濃度Ｘ２と、排気ガスの流量である排気流量Ｘ３とに基づいて、酸素吸蔵速度Ｘ４を算出する。ＰＣＭ１００は、触媒温度Ｘ１を、第１排気温センサＳＮ６と第２排気温センサＳＮ７の各検出値およびエアフロセンサＳＮ２で検出された吸入空気量等に基づいて別途推定している。排気流量Ｘ３には、エアフロセンサＳＮ２で検出された吸入空気量が用いられる。

酸素吸蔵速度算出部１３１は、図４の各グラフに示すように、触媒温度Ｘ１が高いほど酸素吸蔵速度Ｘ４が大きくなり、排気Ｏ２濃度Ｘ２が高いほど酸素吸蔵速度Ｘ４が大きくなり、排気流量Ｘ３が大きいほど酸素吸蔵速度Ｘ４が小さくなるように、触媒温度Ｘ１と排気Ｏ２濃度Ｘ２と排気流量Ｘ３とに基づいて、酸素吸蔵速度Ｘ４を算出する。

ＨＣ減少量推定部１３０は、エンジン作動中、酸素吸蔵速度算出部１３１で算出された各時刻の酸素吸蔵速度Ｘ４を積算していく。これにより、エンジン作動中の各時刻における酸化触媒４２の酸素吸蔵量である作動時酸素吸蔵量Ｘ５が算出される。作動時酸素吸蔵量Ｘ５の算出はエンジン作動中のみ実施され、エンジンが停止した後は、作動時酸素吸蔵量Ｘ５は、エンジン停止直前の値に維持される。

ＨＣ減少量推定部１３０は、機能的に、図５に示す吸着ＨＣ種割合推定部１３２を有する。エンジン本体１からは、炭素の結合構造が互いに異なる複数種類の炭化水素が排出される。炭化水素の酸化のされやすさは、炭素の結合構造によって異なる。吸着ＨＣ種割合推定部１３２は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の総量に占める、酸化されやすさが互いに異なる各種の炭化水素の割合（以下、適宜、吸着割合という）をそれぞれ推定する。本実施形態では、炭化水素が、芳香族ではなく且つＣ５以上の（５つ以上の炭素が結合した）炭化水素と、Ｃ５未満の（５つ未満の炭素が結合した）炭化水素と、芳香族の炭化水素とに分類されるようになっており、吸着ＨＣ種割合推定部１３２はこれら３種の炭化水素の吸着割合を推定する。以下では、Ｃ５以上の炭化水素を第１ＨＣ種、Ｃ５未満の炭化水素を第２ＨＣ種、芳香族の炭化水素を第３ＨＣ種という。これら３種の炭化水素の酸化のされやすさは、第１ＨＣ種、第２ＨＣ種、第３ＨＣ種の順である。

吸着ＨＣ種割合推定部１３２は、まず、エンジン作動中の各時刻において、エンジン本体１から排出される炭化水素の総量に占める各ＨＣ種の割合（以下、適宜、排出割合という）を推定する。各ＨＣ種の排出割合は、燃焼室６内での混合気の燃焼温度に応じて変化し、燃焼温度は、燃焼室６の混合気の空気過剰率λと有効圧縮比とによって変化する。具体的には、図６、図７に示すように、空気過剰率λが高くなるほど、また、有効圧縮比が高くなるほど、エンジン本体１から排出される第１ＨＣ種の排出割合は増大し、第２ＨＣ種の排出割合および第３ＨＣ種の排出割合は減少する。これより、吸着ＨＣ種割合推定部１３２は、空気過剰率λ（Ｘ２０）および有効圧縮比（Ｘ２１）と各ＨＣ種の排出割合との関係が図６および図７に示す関係となるように、各時刻での混合気の空気過剰率λ（Ｘ２０）と有効圧縮比（Ｘ２１）とに基づいて、各ＨＣ種の排出割合を推定する。なお、空気過剰率λは、混合気の空燃比を理論空燃比で除した値である。ＰＣＭ１００は、エアフロセンサＳＮ２で検出された吸入空気量とインジェクタ１５から噴射される燃料の量とに基づいて各時刻の空気過剰率λを別途算出している。また、ＰＣＭ１００は、吸気弁１１の閉弁時期に基づいて各時刻の有効圧縮比を別途算出している。

次に、吸着ＨＣ種割合推定部１３２は、推定したエンジン作動中の各時刻における各ＨＣ種の排出割合を所定期間についてそれぞれ平均し、各平均値を酸化触媒４２に吸着されている各ＨＣ種の吸着割合とする。このようにして、ＨＣ減少量推定部１３０は、酸化触媒４２に吸着されている第１ＨＣ種の割合である第１ＨＣ種吸着割合Ｘ２２＿ａ、第１ＨＣ種の割合である第２ＨＣ種吸着割合Ｘ２２＿ｂ、第３ＨＣ種の割合である第３ＨＣ種吸着割合Ｘ２２＿ｃを推定する。エンジン本体１が停止した後は、これら各ＨＣ種吸着割合Ｘ２２＿ａ〜Ｘ２２＿ｃの演算は停止されて、最後に算出された値が維持される。つまり、エンジン停止後は、エンジン本体１が再始動するまで、各ＨＣ種吸着割合Ｘ２２＿ａ〜Ｘ２２＿ｃはエンジン停止直前から所定期間前までの期間の前記平均値に維持される。

ＨＣ減少量推定部１３０は、さらに、機能的に、図８に示すＯ２脱離速度算出部１３３と、停止時ＨＣ酸化速度算出部１３４とを有する。以下に説明するＯ２脱離速度算出部１３３と停止時ＨＣ酸化速度算出部１３４の演算は、後述するようにエンジン停止直前のＨＣ吸着量が判定吸着量未満の場合にのみ実施され、この場合にのみ、ＨＣ減少量推定部１３０は、停止時ＨＣ減少量を推定する。

Ｏ２脱離速度算出部１３３は、エンジン停止中の各時刻において、酸化触媒４２からの酸素の脱離速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒４２から脱離する酸素の量、であるＯ２脱離速度Ｘ６を推定する。

Ｏ２脱離速度算出部１３３は、作動時酸素吸蔵量Ｘ５と、触媒温度Ｘ１とに基づいて、Ｏ２脱離速度Ｘ６を算出する。前記のように、エンジン停止中の作動時酸素吸蔵量Ｘ５は、エンジン停止直前の値に維持される。これより、Ｏ２脱離速度算出部１３３で演算に用いられる作動時酸素吸蔵量Ｘ５はエンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量Ｘ５である。

Ｏ２脱離速度算出部１３３は、図９のグラフに示すように、酸化触媒４２の酸素吸蔵量が大きいほどＯ２脱離速度Ｘ６が大きくなるように、且つ、触媒温度Ｘ１が高いほどＯ２脱離速度Ｘ６が大きくなるように、酸素吸蔵量Ｘ５ｂと触媒温度Ｘ１とに基づいて、Ｏ２脱離速度Ｘ６を推定する。また、Ｏ２脱離速度算出部１３３は、推定したＯ２脱離速度Ｘ６を積算することでエンジン停止中に酸化触媒４２から脱離した酸素の量である停止時酸素脱離量Ｘ６ａを算出し、この停止時酸素脱離量Ｘ６ａをエンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量Ｘ５から減算することで、酸化触媒４２の酸素吸蔵量Ｘ５ｂを更新する。

停止時ＨＣ酸化速度算出部１３４は、エンジン停止中の各時刻において、酸化触媒４２での炭化水素の酸化速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒４２で酸化する炭化水素の量、である停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７を算出する。

炭化水素の酸化速度は、前記のように炭化水素の種類によって異なる。また、炭化水素の酸化速度は、触媒温度Ｘ１が高いほど、また、Ｏ２脱離速度Ｘ６が大きいほど、大きくなる。これより、停止時ＨＣ酸化速度算出部１３４は、Ｏ２脱離速度算出部１３３により算出されたＯ２脱離速度Ｘ６と、触媒温度Ｘ１と、吸着ＨＣ種割合推定部１３２により算出された各ＨＣ種吸着割合Ｘ２２（Ｘ２２＿ａ〜Ｘ２２＿ｃ）に基づいて、停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７を推定する。

具体的には、図１０に示すように、停止時ＨＣ酸化速度算出部１３４は、ＨＣ種毎に、Ｏ２脱離速度Ｘ６と触媒温度Ｘ１とに基づいてその酸化速度（第１ＨＣ種酸化速度Ｘ７１、第２ＨＣ種酸化速度Ｘ７２、第３ＨＣ種酸化速度Ｘ７３）を算出する。次に、停止時ＨＣ酸化速度算出部１３４は、算出した各ＨＣ種の酸化速度Ｘ７１〜Ｘ７３にそのＨＣ種の吸着割合Ｘ２２＿ａ〜Ｘ２２＿ｃを乗じ、得られた各値の合計を停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７として算出する。

そして、図８に示すように、ＨＣ減少量推定部１３０は、停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７を積算していき、エンジン停止後に酸化触媒４２で酸化されて酸化触媒４２から放出された炭化水素の量、つまり、エンジン停止後に生じた酸化触媒４２のＨＣ吸着量の減少量であるＨＣ減少量Ｘ８を算出する。エンジン始動直前に算出されるＨＣ減少量Ｘ８は、エンジン停止後からエンジン始動直前までの炭化水素の減少量の総量、つまり、前記の停止時ＨＣ減少量であり、前記のように、ＨＣ減少量推定部１３０では、触媒温度Ｘ１と排気Ｏ２濃度Ｘ２と排気流量Ｘ３とに基づいて、エンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量Ｘ５が推定され、この推定された作動時酸素吸蔵量Ｘ５と触媒温度Ｘ１と各ＨＣ種の吸着割合Ｘ２２とに基づいて、停止時ＨＣ減少量が推定される。

（理論温度上昇量推定部）
図１１に示すように、理論温度上昇量算出部１０１のＨＣ吸着量推定部１０２は、機能的に、ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１を有する。ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２内に存在する炭化水素の酸化触媒４２への吸着速度、つまり、酸化触媒４２内に存在する炭化水素が単位時間あたりに酸化触媒４２に吸着する量、である第１ＨＣ吸着速度Ｘ９ａを推定する。また、ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２からの炭化水素の放出速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒４２から放出される炭化水素の量、であるＨＣ放出速度Ｘ１０を推定する。

ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、図１２の２つのグラフに示すように、触媒温度Ｘ１が高いほど第１ＨＣ吸着速度Ｘ９ａが小さくなり、排気流量Ｘ３が大きいほど第１ＨＣ吸着速度Ｘ９ａが小さくなるように、触媒温度Ｘ１と、排気流量Ｘ３とに基づいて第１ＨＣ吸着速度Ｘ９ａを算出する。

ＨＣ吸着・放出速度算出部１１１は、図１３の３つのグラフに示すように、ＨＣ吸着量Ｘ１１が大きいほどＨＣ放出速度Ｘ１０が大きくなり、触媒温度Ｘ１が高いほどＨＣ放出速度Ｘ１０が大きくなり、排気流量Ｘ３が大きいほどＨＣ放出速度Ｘ１０が大きくなるように、ＨＣ吸着量Ｘ１１と触媒温度Ｘ１と排気流量Ｘ３とに基づいてＨＣ放出速度Ｘ１０を算出する。

ＨＣ吸着量Ｘ１１は、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の総量であり、以下の手順で算出される。ＨＣ吸着量推定部１０２は、エンジン作動中の各時刻においてエンジン本体１から排出される炭化水素の量である排気ＨＣ流量Ｘ３０に第１ＨＣ吸着速度Ｘ９ａを加算して、得られた値からＨＣ放出速度Ｘ１０を減算することで、ＨＣ吸着速度Ｘ９ｂを算出する。そして、ＨＣ吸着量推定部１０２は、算出したＨＣ吸着速度Ｘ９ｂを積算していき、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２のＨＣ吸着量Ｘ１１を算出する。

前記の排気ＨＣ流量Ｘ３０は、エンジン回転数、エンジン負荷、空気過剰率、筒内圧、噴射圧によって変化することが分かっており、ＨＣ吸着量推定部１０２は、これらの各値から排気ＨＣ流量Ｘ３０を算出する。

ＨＣ吸着量推定部１０２により行われる、排気ＨＣ流量Ｘ３０、第１ＨＣ吸着速度Ｘ９ａ、ＨＣ放出速度Ｘ１０、ＨＣ吸着速度Ｘ９ｂの計算、および、ＨＣ吸着速度Ｘ９ｂの積算は、エンジン作動中にのみ行われる。これより、エンジンが停止すると、ＨＣ吸着量推定部１０２から出力されるＨＣ吸着量Ｘ１１はエンジン停止直前の値に維持される。

ＨＣ吸着量推定部１０２は、エンジンが停止すると、前記のようにして推定したＨＣ吸着量Ｘ１１つまりエンジン停止直前のＨＣ吸着量Ｘ１１である停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が前記の判定吸着量以上か否かを判定する。そして、ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満のときは、エンジンの始動時（例えば、エンジン回転数が所定値を超えた時点）に、ＨＣ吸着量Ｘ１１を、停止時ＨＣ減少量Ｘ８で補正する。具体的には、ＨＣ吸着量推定部１０２は、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１から停止時ＨＣ減少量Ｘ８を減算した量を、ＨＣ吸着量Ｘ１１として更新する。そして、エンジンの始動後は、更新したＨＣ吸着量Ｘ１１に対してＨＣ吸着速度Ｘ９ｂを積算してＨＣ吸着量Ｘ１１を更新していく。

一方、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量以上のときは、ＨＣ吸着量推定部１０２は、停止時ＨＣ減少量Ｘ８によるＨＣ吸着量の補正を停止する。また、このとき、ＨＣ吸着量推定部１０２は、エンジン始動後において酸化触媒４２の温度が基準温度以上になった時点で、ＨＣ吸着量Ｘ１１をゼロにする。

理論温度上昇量算出部１０１の温度上昇量推定部１０３は、機能的に、作動時ＨＣ酸化速度算出部１１２を有する。作動時ＨＣ酸化速度算出部１１２は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒４２での炭化水素の酸化速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒４２で酸化される炭化水素の量、である作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。

作動時ＨＣ酸化速度算出部１１２は、図１４に示すように、ＨＣ放出速度Ｘ１０が大きいほど作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２が大きくなり、触媒温度Ｘ１が高いほど作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２が大きくなるように、ＨＣ放出速度Ｘ１０と触媒温度Ｘ１とに基づいて、作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。

次に、温度上昇量推定部１０３は、作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２に発熱係数Ｘ１３を乗じて、これらの積を理論温度上昇量Ｘ１４として算出する。発熱係数Ｘ１３は、単位量の炭化水素が酸化することで生じる酸化触媒４２の温度上昇量であり、予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。

（判定部）
判定部１２０は、第２排気温センサＳＮ７で検出された酸化触媒４２の下流側の温度から、第１排気温センサＳＮ６で検出された酸化触媒４２の上流側の温度を減算して酸化触媒４２での温度上昇量の検出値（以下、実温度上昇量という）を算出する。そして、判定部１２０は、この実温度上昇量と理論温度上昇量算出部１０１で算出された理論温度上昇量Ｘ１４との差の絶対値が予め設定された判定上昇量以上であれば、酸化触媒４２が正常でないと判定し、前記の絶対値が判定上昇量未満であれば酸化触媒４２が正常であると判定する。前記の判定上昇量は、実験等により予め設定されてＰＣＭ１００に記憶されている。

前記のように、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量以上の場合は、判定部１２０は、エンジン始動後において酸化触媒４２の温度が基準温度以上になるまで、前記の理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の判定を停止して、酸化触媒４２の温度が基準温度以上になった時点で、前記の判定を開始する。一方、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満の場合は、判定部１２０は、エンジン始動直後から、前記の判定を開始する。

（酸化触媒の診断手順の流れ）
以上の酸化触媒４２の診断手順をまとめると図１５および図１６のフローチャートのようになる。

まず、ＰＣＭ１００は、ステップＳ１にてエンジンが作動中であるか否かを判定する。例えば、エンジン回転数が所定値以上であればエンジンが作動中であると判定する。

ステップＳ１の判定がＹＥＳであってエンジン作動中の場合は、ステップＳ２に進み、ＰＣＭ１００は、エンジン始動時であるか否かを判定する。

ステップＳ２の判定がＹＥＳであってエンジン始動時の場合、ステップＳ３にて、ＰＣＭ１００は、エンジン停止直前に推定したＨＣ吸着量Ｘ１１である停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満であるか否かを判定する。この判定がＮＯであって停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量以上の場合、ステップＳ６にて、エンジンの始動直前に算出したＨＣ減少量Ｘ８である停止時ＨＣ減少量Ｘ８を読み込み、この停止時ＨＣ減少量Ｘ８でＨＣ吸着量Ｘ１１を減算補正した後ステップＳ７を実施する。

ステップＳ３の判定がＹＥＳであって停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満の場合、ステップＳ４にて、ＰＣＭ１００は、触媒温度Ｘ１が基準温度以上であるか否か、つまり、エンジン始動後において触媒温度Ｘ１が基準温度以上まで上昇したか否かを判定する。この判定がＹＥＳであって触媒温度Ｘ１が基準温度以上のときは、ステップＳ５に進み、ＨＣ吸着量Ｘ１１をゼロに設定する。一方、ステップＳ４の判定がＮＯであって触媒温度Ｘ１が基準温度未満の場合は、再びステップＳ４を実施する。つまり、ＰＣＭ１００は、エンジン始動後、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるまで待ち、基準温度以上になってはじめて次のステップに進む。

ステップＳ６またはステップＳ５の後はステップＳ７にて、ＰＣＭ１００は、ＨＣ吸着速度Ｘ９ｂおよびＨＣ放出速度Ｘ１０を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、１演算サイクル前に算出したＨＣ吸着量Ｘ１１と、触媒温度Ｘ１と、排気流量Ｘ３とに基づいてＨＣ放出速度Ｘ１０を算出する。また、ＰＣＭ１００は、触媒温度Ｘ１と排気流量Ｘ３とに基づいて算出した第１ＨＣ吸着速度Ｘ９ａと、排気ＨＣ流量Ｘ３０と、ＨＣ放出速度Ｘ１０とに基づいて、ＨＣ吸着速度Ｘ９ｂを算出するとともに、ＨＣ吸着量Ｘ１１を更新する。

ステップＳ７の後は、ステップＳ８にて、ＰＣＭ１００は作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、ＨＣ放出速度Ｘ１０と触媒温度Ｘ１とに基づいて作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２を算出する。

ステップＳ８の後は、ステップＳ９にて、ＰＣＭ１００は理論温度上昇量Ｘ１４を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、作動時ＨＣ酸化速度Ｘ１２と発熱係数Ｘ１３とに基づいて理論温度上昇量Ｘ１４を算出する。

ステップＳ９の後は、ステップＳ１０にて、ＰＣＭ１００は、第１排気温センサＳＮ６と第２排気温センサＳＮ７の検出値から求めた実温度上昇量と、理論温度上昇量Ｘ１４との差の絶対値が、判定上昇量未満であるか否かを判定する。

ステップＳ１０の判定がＮＯであって前記差の絶対値が判定上昇量以上の場合、ＰＣＭ１００は酸化触媒４２が異常であると判定する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ７の判定がＹＥＳであって前記差の絶対値が判定上昇量未満の場合、ＰＣＭ１００は酸化触媒４２が正常であると判定する（ステップＳ１２）。

また、エンジン作動中、ＰＣＭ１００は、各時刻の作動時酸素吸蔵量Ｘ５（酸化触媒４２の酸素吸蔵量）を算出する（ステップＳ１３）。ステップＳ１〜ステップＳ１３の処理が終了すると、ＰＣＭ１００は、再びステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

ステップＳ１に戻り、ステップＳ１の判定がＮＯであってエンジン作動中でない場合、つまり、エンジン停止中の場合、ＰＣＭ１００は、図１６に示すステップＳ２０に進みステップＳ３と同様の判定、つまり、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満であるか否かを判定する。この判定がＮＯであって停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量以上の場合は、以下のステップＳ２１〜Ｓ２６を実施せずに処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。一方、ステップＳ２０の判定がＹＥＳであって停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満の場合は、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２１に進み、エンジンの停止直後であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳであってエンジンの停止直後の場合、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２２に進みステップＳ１０で算出した酸素吸蔵量、つまり、エンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量Ｘ５を読み込み、ステップＳ２３に進む。一方、ステップＳ２１の判定がＮＯであってエンジンの停止直後ではない場合、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２２を実施することなくステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３にて、ＰＣＭ１００は、Ｏ２脱離速度Ｘ６を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２２で読み込んだ作動時酸素吸蔵量Ｘ５に基づいて算出される酸化触媒４２の酸素吸蔵量と、触媒温度Ｘ１とに基づいてＯ２脱離速度Ｘ６を算出する。

ステップＳ２３の後は、ステップＳ２４にて、ＰＣＭ１００は、停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２２で算出したＯ２脱離速度Ｘ６と、ステップＳ１０で算出した各ＨＣ種の吸着割合（ＨＣ種吸着割合）Ｘ２２と、触媒温度Ｘ１とに基づいて停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７を算出する。

ステップＳ２４の後は、ステップＳ２５にて、ＰＣＭ１００は、ＨＣ減少量Ｘ８を算出する。前記のように、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２３で求めた停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７に基づいてＨＣ減少量Ｘ８を算出する。

ステップＳ２５の後は、ステップＳ２６にて、ＰＣＭ１００は、酸化触媒４２の酸素吸蔵量Ｘ５ｂを更新して処理を終了する（ステップＳ１）に戻る。前記のように、ＰＣＭ１００は、ステップＳ２３で算出したＯ２脱離速度Ｘ６を用いて酸素吸蔵量Ｘ５ｂを更新する。

（４）作用等
以上説明したとおり、本実施形態では、エンジンの作動時に、エンジンの作動条件に基づいて、詳細には、エンジン本体１から排出された炭化水素の流量である排気ＨＣ流量Ｘ３０および排気流量Ｘ３に基づいて、酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量であるＨＣ吸着量Ｘ１１を推定する。そして、エンジン停止前のＨＣ吸着量Ｘ１１である停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量以上であってエンジン停止中にＨＣ吸着量が大幅に低減する場合は、エンジン始動後の所定期間、ＨＣ吸着量Ｘ１１に基づいて算出される理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を停止する。一方で、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満であってエンジン停止中のＨＣ吸着量の減少が小さい場合は、エンジン始動直後からＨＣ吸着量Ｘ１１および理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を実施する。これより、本実施形態によれば、エンジン停止中にＨＣ吸着量が大幅に低減することに伴い酸化触媒４２が誤診断されるのを防止しつつ、酸化触媒４２の診断機会を多く確保できる。

また、本実施形態では、前記の所定期間を、エンジンが始動してから触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるまでの期間としている。すなわち、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量以上の場合において、エンジン始動後、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になって酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の量がほぼゼロとなり、ＨＣ吸着量に対して停止時ＨＣ減少量が与える影響がなくなるまで酸化触媒４２の診断を停止し、それ以降は当該診断を再開させるようにしている。そのため、ＨＣ吸着量Ｘ11の推定精度および前記診断精度を確保しつつ、当該診断の停止期間が過度に長くなるのを防止して診断機会を確保できる。

また、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満の場合には、エンジン停止中に生じる酸化触媒４２でのＨＣ吸着量の減少量（停止時ＨＣ減少量Ｘ８）を推定して、これによりエンジン作動中のＨＣ吸着量Ｘ１１を補正する。そのため、エンジン始動後のＨＣ吸着量Ｘ１１の推定精度、ひいては、このＨＣ吸着量Ｘ１１に基づいて算出される理論温度上昇量の算出精度を高めることができる。従って、前記場合における酸化触媒の診断精度をより高めることができる。

また、Ｏ２脱離速度Ｘ６が大きいほど炭化水素の酸化速度が大きくなり酸化触媒４２に吸着されている炭化水素の減少量が大きくなる。これに対応して、本実施形態では、図１０に示したように、Ｏ２脱離速度Ｘ６が大きいほど停止時ＨＣ酸化速度Ｘ７が大きくなるようにこれを推定するとともに、これを積算することでＨＣ減少量Ｘ８を算出している。そのため、停止時ＨＣ減少量Ｘ８の推定精度を確実に高めることができる。

さらに、本実施形態では、図８に示すように、エンジンの停止直後の作動時酸素吸蔵量Ｘ５つまりエンジン停止直後に酸化触媒４２に吸蔵されている酸素量を用いて、エンジン停止中の酸素吸蔵量を推定している。そのため、エンジン停止中の酸素吸蔵量およびこれから推定されるＯ２脱離速度Ｘ６の推定精度を高めて、停止時ＨＣ減少量Ｘ８の推定精度をより確実に高めることができる。

（５）変形例
前記実施形態では、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満のときに、エンジン始動直後からＨＣ吸着量Ｘ１１および理論温度上昇量に基づく酸化触媒４２の診断を開始する場合を説明したが、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満のときにもエンジン始動後からある程度時間が経過した後に前記診断を開始させてもよい。ただし、この構成においても、診断機会を多く確保するべく、経過時間は、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量以上の場合に診断を停止する前記の所定期間よりも短い時間に設定する。

前記実施形態では、モータ８０が走行用の駆動源として搭載された車両にエンジン７０が搭載されて、モータ８０のみの駆動力では不十分な場合や、出力供給装置の電力量が低減した場合にのみエンジン７０が作動される場合について説明したが、前記実施形態に係るエンジン７０が搭載される車両はこれに限らず、エンジン７０のみを走行用の駆動源とする車両に搭載されてもよい。

ただし、前記のように、エンジン７０が作動するタイミングが限定的な車両では、エンジンが始動してから停止するまでの時間が比較的短いので、特に、酸化触媒４２の診断機会を確保するためにエンジン始動後の早いタイミングから酸化触媒４２の診断を行うことが望まれる。そのため、本実施形態に係る酸化触媒４２の診断装置が前記のようなエンジン７０が作動するタイミングが限定的な車両に適用されれば、効果的に酸化触媒４２の診断機会を確保することができる。同様の理由から、本実施形態に係る酸化触媒４２の診断装置が、車両の停車時に自動的にエンジン７０が停止されるいわゆるアイドルストップ機能を有する車両に適用されれば、効果的である。

前記のように触媒温度Ｘ１が基準温度以上になれば、ＨＣ吸着量Ｘ１１がほぼゼロとなることで、停止時ＨＣ減少量Ｘ８がＨＣ吸着量Ｘ１１に及ぼす影響がほぼなくなる。これより、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になれば、エンジンの作動条件によってＨＣ吸着量Ｘ１１を精度よく推定することが可能になる。従って、前記実施形態では、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満のエンジン始動後において、触媒温度Ｘ１が基準温度以上になるとＨＣ吸着量Ｘ１１をゼロにする場合を説明したが、このときのＨＣ吸着量Ｘ１１をエンジンの作動条件から算出してもよい。

また、前記実施形態では、停止前ＨＣ吸着量Ｘ１１が判定吸着量未満のエンジン始動後において、触媒温度が基準温度以上になった時点でＨＣ吸着量の推定および酸化触媒４２の診断を再開させる場合を説明したが、エンジン始動からの経過時間が所定時間以上になった時点で当該推定および診断を再開させるようにしてもよい。この場合は、エンジンを始動させてから触媒温度が基準温度以上になるまでの時間を実験等により求めておき、この求めた時間を前記所定時間として設定すればよい。

１ エンジン本体
４０ 排気通路
４２ 酸化触媒
７０ エンジン
８０ モータ
１００ ＰＣＭ（判定装置）
１０２ ＨＣ吸着量推定部
１０３ 温度上昇量推定部
１２０ 判定部
１３０ ＨＣ減少量推定部
ＳＮ６ 第１排気温センサ（触媒温度検出装置）
ＳＮ７ 第２排気温センサ（触媒温度検出装置）

Claims (6)

1. 気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置であって、
   前記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出装置と、
   前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定装置とを備え、
   前記判定装置は、
   前記エンジン本体の出力軸が回転するエンジン作動時に、エンジンの作動条件に基づいて前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の量であるＨＣ吸着量を推定するＨＣ吸着量推定部と、
   前記酸化触媒が正常であると仮定したときに生じる当該酸化触媒の温度上昇量を、前記ＨＣ吸着量推定部で推定された前記ＨＣ吸着量に基づいて推定する温度上昇量推定部と、
   エンジン作動時に、前記触媒温度検出装置の検出値に基づく前記酸化触媒の温度上昇量と、前記温度上昇量推定部により推定された前記温度上昇量とを比較して、当該比較結果に基づいて前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定部とを備え、
   前記ＨＣ吸着量推定部により推定されたエンジン停止直前の前記ＨＣ吸着量である停止前ＨＣ吸着量が所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後の所定期間、前記判定を停止し、
   停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過する前に前記判定を開始する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。
2. 請求項１に記載の酸化触媒の診断装置において、
   停止前ＨＣ吸着量が前記所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過すると前記判定を開始し、
   停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動直後から前記判定を開始する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。
3. 請求項１または２に記載の酸化触媒の診断装置において、
   前記所定期間は、エンジンが始動してから前記酸化触媒の温度が所定の温度以上になるまでの期間である、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化触媒の診断装置において、
   前記判定装置は、エンジン停止中に前記酸化触媒から脱離する酸素の速度であるＯ２脱離速度を推定し、当該Ｏ２脱離速度に基づいて、エンジン停止中に生じる前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総減少量である停止時ＨＣ減少量を推定するＨＣ減少量推定部をさらに備え、
   前記停止前ＨＣ吸着量が前記所定量未満の場合、前記ＨＣ吸着量推定部は、前記ＨＣ減少量推定部で推定された前記停止時ＨＣ減少量に基づいて、エンジン作動時の前記ＨＣ吸着量の推定値を補正する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。
5. 請求項４に記載の酸化触媒の診断装置において、
   前記ＨＣ減少量推定部は、エンジンの停止直前に前記酸化触媒に吸蔵されている酸素量を推定し、当該推定した酸素吸蔵量に基づいて前記停止時ＨＣ減少量を推定する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸化触媒の診断装置において、
   前記エンジンは、モータを走行用の駆動源として有するハイブリッド車両に搭載される、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。

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