JP6819283B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、触媒を用いて排気中の窒素化合物（ＮＯｘ）を除去する内燃機関の排気浄化装置に関し、具体的には、該触媒の劣化推定に関する。

プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）において、モータと組み合わされる内燃機関としては、ディーゼルエンジンおよびガソリンエンジンのいずれもが実用化されている。ディーゼルエンジンおよびガソリンエンジンの排気は、大気汚染の原因となるＮＯｘを含んでいる。このため、これらの自動車（ディーゼルＰＨＥＶおよびガソリンＰＨＥＶ）は、排気を浄化する排気浄化装置を備えている。

例えば、ディーゼルＰＨＥＶの排気浄化装置は、有害物質であるＮＯｘを無害な窒素と水に分解し、排気中のＮＯｘを低減させている。具体的には、排気の流路に選択還元型の触媒（以下、選択還元型触媒という）を配置するとともに、選択還元型触媒よりも上流で排気に尿素水を噴射、添加する。これにより、尿素水が加水分解して生じたアンモニア（ＮＨ_３）でＮＯｘを還元反応させ、窒素（Ｎ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）に分解処理している。

その一方、このようなＮＯｘの分解処理においては、選択還元型触媒の劣化が進むにつれて、アンモニアスリップ（アンモニアがＮＯｘを還元させることなく選択還元型触媒を通過する現象）が生じる。このため、選択還元型触媒の劣化（より詳しくはその度合）を推定して、排気へ噴射する尿素水量を減少させることが必要となる。

また例えば、ガソリンＰＨＥＶの排気浄化装置は、排気の流路に三元触媒が配置され、三元触媒を排気が通過することで、排気中のＮＯｘを窒素に還元して低減させている。しかしながら、三元触媒は、エンジンの冷態始動時は温度が低く、完全には活性化しない。このため、かかる排気浄化装置には、三元触媒の下流側にＨＣトラップ触媒が配置されている。ＨＣトラップ触媒は、エンジンの冷態始動時に過剰に発生する排気中の炭化水素（ＨＣ）を一時的に吸着（トラップ）させ、三元触媒が暖まって活性化した時点で炭化水素を酸化させるとともに、ＮＯｘを還元させている。

したがって、ＨＣトラップ触媒の劣化が進むにつれて、エンジンの冷態始動時に排気の浄化能力が低下し、その程度によってＮＯｘが大気中に排出されてしまうおそれがある。

これらの触媒（選択還元型触媒もしくはＨＣトラップ触媒）の劣化を推定する方法として、いくつかの方法が挙げられる。例えば、そのうちの一つとして、排気の流路における触媒（一例として、選択還元型触媒）の上流側および下流側にＮＯｘセンサをそれぞれ配置し、これらのセンサで排気中のＮＯｘ含有量（ＮＯｘ濃度）を検出する方法が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。この方法では、触媒の上流側と下流側におけるＮＯｘの減少率（浄化率）に基づいて、触媒の劣化が推定されている。

しかしながら、ＮＯｘセンサは高価であるがゆえ、ＮＯｘセンサを配置、増設することなく、触媒の劣化を推定する方法も求められる。

このための方法の一つとして、排気の流路における触媒（一例として、選択還元型触媒）の上流側および下流側に温度センサをそれぞれ配置し、これらのセンサで触媒の発熱量を検出する方法が知られている（特許文献３参照）。この方法では、触媒の吸着材（一例として、ゼオライト）が水分の吸着により発熱することを利用し、吸着材の発熱量に基づいて、触媒の劣化が推定されている。選択還元型触媒およびＨＣトラップ触媒は、吸着材としてゼオライトをそれぞれ含んでいる。

特開２０１０−２４２７２８号公報 特開２０１０−２７０６１４号公報 特開２０１０−２７５９４７号公報

一方で、このような温度センサによる選択還元型触媒およびＨＣトラップ触媒の劣化の推定において、推定直前のこれらの触媒は、水分吸着量が所定値以下であることが前提となる。そうでなければ、触媒の劣化を正確に推定することができない。理想的には、水分吸着量はゼロ（触媒から水分が完全に失われている状態）であることが好ましい。

したがって、かかる触媒の劣化の推定では、劣化推定される際の触媒の水分吸着量を確実に所定値以下とすることが求められる。

本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その目的は、触媒を用いた排気浄化装置において、該触媒の劣化の推定精度の向上を図ることにある。

本発明の排気浄化装置は、内燃機関と、内燃機関により駆動されて発電する発電機と、発電機にて発電された電力を貯蓄するバッテリと、バッテリから供給される電力で駆動する電動機とを備えた車両に搭載される。かかる排気浄化装置は、内燃機関を稼働させて走行する内燃機関走行モードと、内燃機関を停止させるとともに電動機を稼働させて走行する電動機走行モードとを切り替える走行モード切替部と、内燃機関の排気通路に配置されて排気を浄化する触媒と、内燃機関走行モード中に排気通路に流れる排気の温度を上昇させるよう内燃機関を制御して、触媒の水分吸着量を減少させる内燃機関制御部と、触媒の上昇温度に基づいて触媒の劣化を推定する劣化推定部と、走行モード切替部により内燃機関走行モードから電動機走行モードに切り替えられてから電動機走行モードが継続されている間の時間を測定する時間測定部と、時間測定部により測定された測定時間に基づいて、触媒の水分吸着量を推定する水分推定部と、内燃機関制御部により触媒の水分吸着量が減少され、走行モード切替部により内燃機関走行モードから電動機走行モードに切り替えられてからの触媒の温度が所定値以下であるときに、水分推定部により推定された触媒の水分吸着量に基づいて、触媒の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する劣化推定可否判定部とを備える。劣化推定部は、電動機走行モードから内燃機関走行モードに切り替えられて内燃機関が始動した際に、劣化推定可否判定部の判定結果に基づいて、触媒の劣化推定を実行する。

また、内燃機関制御部は、排気温度を所定温度以上に保った状態で、所定時間以上に亘って連続して内燃機関を稼働させて、触媒に吸着されている水分を所定量まで蒸発させる。

そして、内燃機関制御部は、発電機を強制的に駆動して発電させることで、所定時間以上に亘って連続して内燃機関を稼働させる。

触媒の劣化推定が所定期間に亘って実行されていない場合、走行モード切替部は、触媒の温度が所定温度以下になるまで電動機走行モードを維持させる。

本発明の排気浄化装置によれば、触媒の劣化の推定精度の向上を図ることができる。具体的には、触媒が推定可能な状態となっている場合にのみ、劣化推定を行うことで、触媒の劣化を適正に推定することが可能となり、結果として、推定の精度を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示すブロック図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置における選択還元型触媒の吸着材（ゼオライト）の水分吸着量と発熱量との関係を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置における内燃機関（ディーゼルエンジン）の停止時間と、選択還元型触媒の水分吸着量との関係を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置において、発熱しない触媒担体の温度推定モデルおよび選択還元型触媒の内燃機関（ディーゼルエンジン）の冷態始動後における温度変化の態様を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置において、選択還元型触媒の水分吸着量と、内燃機関（ディーゼルエンジン）の冷態始動時における選択還元型触媒の発熱量との関係を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置において、制御装置によって行われる制御（選択還元型触媒の劣化推定）フロー図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置において、制御装置によって行われる劣化推定可否判定処理の制御フロー図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置において、制御装置によって行われる劣化推定可否判定処理の制御フロー図（図７の続き）。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置において、制御装置によって行われる劣化推定処理の制御フロー図。 本発明の第１の実施形態に係る排気浄化装置において、選択還元型触媒の劣化推定可否判定処理から劣化推定処理までのタイムチャートの一例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態に係る排気浄化装置について、図１から図１１を参照して説明する。本実施形態の排気浄化装置は、内燃機関、例えば車両に搭載されたディーゼルエンジンもしくはガソリンエンジンの排気を浄化する装置である。本実施形態の排気浄化装置が搭載される車両は、内燃機関と電動機とを組み合わせて駆動力を得るようにしたハイブリッド自動車、例えばプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）である。具体的には、内燃機関としてディーゼルエンジンが搭載されたディーゼルＰＨＥＶ、ガソリンエンジンが搭載されたガソリンＰＨＥＶのいずれにも適用可能である。なお、これらの車両は、自家用の乗用自動車、あるいはトラックやバスなどの事業用自動車のいずれであってもよく、用途や車種は特に問わない。

図１は、第１の実施形態に係る排気浄化装置１の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る車両は、内燃機関としてディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）２が搭載されたディーゼルＰＨＥＶである。図１に示すように、排気浄化装置１は、エンジン２の燃焼室２１から排出される排気を浄化する構成となっている。

エンジン２の燃焼室２１には、吸気弁２２を開いて吸気通路３ａから吸気が吸入される。燃焼室２１への吸気量は、吸気絞り弁２３の開閉によって調整される。次いで、加熱圧縮された吸気に燃料噴射ノズル（燃料インジェクタ）２４から燃料（軽油）が噴射されると、燃料が発火し、空気と燃料を含む混合気が燃焼室２１で燃焼する。混合気の燃焼により、燃焼室２１内でピストン２５が往復運動し、ピストン２５に連結されたクランクシャフト２６が回転する。燃焼後の混合気（排気）は、排気弁２７を開いて燃焼室２１から排気通路３ｂを通して排出され、排気浄化装置１で浄化された後に大気中へ放出される。

エンジン２は、排気通路３ｂから分岐して排気を燃焼室２１へ循環させる排気循環路３ｃを有している。循環気（ＥＧＲガス）は、排気循環路３ｃに設けられたＥＧＲクーラ（図示省略）などを経由し、ＥＧＲ弁（図示省略）の開閉によって吸気通路３ａの最下流などに導入される。また、吸気通路３ａには、エアクリーナ（図示省略）、ターボチャージャ４、インタークーラ（図示省略）などを経由し、吸気絞り弁２３の上流に吸気（新気）が供給される。

また、車両には、エンジン２に加え、駆動力を生じさせる動力源として電動機（以下、モータという）５が備えられている。モータ５は、バッテリ（以下、駆動用バッテリという）６から供給される電力で駆動する。駆動用バッテリ６は、運転者のアクセルペダル（図示省略）の開度に応じて、モータ５へ電力を供給する。アクセルペダルの開度は、アクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ（図示省略）によって検出される。モータ５と駆動用バッテリ６は、インバータおよびＤＣＤＣコンバータ（いずれも図示省略）を介して接続されている。なお、モータ５は、回生時には発電機として機能する。回生時に発電された電気は、駆動用バッテリ６に充電される。

駆動用バッテリ６は、１つもしくは複数の電池パック（図示省略）を備えている。電池パックは、複数の電池（セル）、例えばリチウムイオン電池などの二次電池を直列に並べて構成されている。駆動用バッテリ６は、所定の充電ケーブルを充電口（いずれも図示省略）に接続して家庭用電源から充電される。また、駆動用バッテリ６は、回生時にモータ５にて発電された電力、あるいは発電機（以下、ジェネレータという）７にて発電された電力を貯蓄する。

ジェネレータ７は、例えば、駆動用バッテリ６の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下した場合、エンジン２により駆動されて発電する。ジェネレータ７の入力軸（図示省略）は、エンジン２のクランクシャフト２６に連結されている。エンジン２が稼働してクランクシャフト２６が回転すると、これに伴ってジェネレータ７の入力軸が回転する。これにより、入力軸に取り付けられたロータがステータ（いずれも図示省略）に対して回転し、ジェネレータ７が発電する。ジェネレータ７とエンジン２は、変速比が一定となるように接続されている。なお、ジェネレータ７により発電された電気は、駆動用バッテリ６に貯蓄（充電）されるだけでなく、モータ５へも供給可能となっている。

エンジン２と駆動輪８の車軸８ａとの間には、クラッチ９が設けられている。クラッチ９は、エンジン２から生じる駆動力の駆動輪８への伝達を断接する。クラッチ９を開いた場合、例えばエンジン２の駆動力を駆動輪８に伝達することなく、ジェネレータ７のみに伝達することができる。すなわち、運転者のアクセルペダルの開度（要求トルク）とは無関係に、ジェネレータ７で発電させるためにのみ、エンジン２を稼働させることが可能となっている。

排気浄化装置１は、排気通路３ｂに設けられており、第１の浄化装置１ａと、第２の浄化装置１ｂと、還元剤添加部（還元剤添加装置）１ｃとを含んで構成されている。これらの浄化装置１ａ，１ｂは、排気通路３ｂにおいて第１の浄化装置１ａが上流側、第２の浄化装置１ｂが下流側にそれぞれ配置されている。還元剤添加装置１ｃは、第１の浄化装置１ａと第２の浄化装置１ｂの間に配置され、第２の浄化装置１ｂの上流で排気中に還元剤を添加している。

第１の浄化装置１ａは、本体部１１と、酸化触媒１２と、排気フィルタ（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ）１３とを備えている。本体部１１は、排気を通流させる通気路１１ａを内部に有する略筒状の構造体であり、燃焼室２１と繋がる排気通路３ｂの途中に配置され、排気通路３ｂの一部を構成している。酸化触媒１２と排気フィルタ１３は、燃焼室２１から排出された排気に含まれる微粒子（Particulate Matter；以下、ＰＭという）を除去して排気を浄化するための部材であり、酸化触媒１２を排気の流れの上流側、排気フィルタ１３を下流側に位置付けてそれぞれ通気路１１ａに配置されている。ＰＭは、炭素成分（Carbon）と可溶性有機成分（Soluble Organic Fraction）を主な成分とする粒子状物質の総称である。なお、酸化触媒１２は、排気中の被酸化成分を酸化する。排気フィルタ１３は、排気中のＰＭを捕集して燃焼、除去する。

第２の浄化装置１ｂは、本体部１４と、選択還元型触媒１５と、第１および第２の温度測定部１６，１７とを備えている。本体部１４は、排気を通流させる通気路１４ａを内部に有する略筒状の構造体であり、本体部１１とともに排気通路３ｂの一部を構成している。通気路１４ａは、本体部１１の通気路１１ａよりも下流側の排気通路３ｂであり、酸化触媒１２および排気フィルタ１３を通過して浄化された排気を通流させる。

選択還元型触媒１５は、例えばアンモニア（ＮＨ_３）などの極性分子を選択的に吸着し、吸着したアンモニアなどを還元剤として排気中の窒素化合物（以下、ＮＯｘという）を還元する触媒である。この場合、選択還元型触媒１５は、アンモニア（ＮＨ_３）で排気中のＮＯｘを還元反応させ、窒素（Ｎ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）に分解処理して低減させる。還元剤であるアンモニアは、還元剤添加装置１ｃから排気に添加された尿素水が加水分解されて生成される。

選択還元型触媒１５と接することで、排気が浄化される。本実施形態では一例として、選択還元型触媒１５は、ゼオライトで構成された吸着材を備えている。ゼオライトとしては、例えば金属イオン（ＣｕやＦｅなど）を含むゼオライト、つまりルイス酸点を有するゼオライトを適用できる。このようなゼオライトが粉末状やペースト状にされ、網状や枠状などの担体に塗布され、選択還元型触媒１５が構成されている。ゼオライトは、雰囲気（大気や排気）中から水分を吸着して発熱する性質を有する。図２には、ゼオライトの水分吸着量と発熱量との関係を示す。図２に示すように、ゼオライトは、水分吸着量に比例して発熱量が増大する。

第１および第２の温度測定部１６，１７は、排気の温度を測定するためのセンサである。これらの温度測定部１６，１７は、排気通路３ｂにおいて第１の温度測定部１６が選択還元型触媒１５よりも上流側、第２の温度測定部１７が下流側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、第１の温度測定部１６が通気路１４ａの入口近傍、第２の温度測定部１７が通気路１４ａの出口近傍で、それぞれ排気温度を測定している。したがって、第２の温度測定部１７が測定する排気温度は、選択還元型触媒１５の温度（より具体的にはＮＯｘを還元反応させた選択還元型触媒１５の温度）にほぼ相当する。このため、選択還元型触媒１５自体の温度を直接的に測定する温度センサを別途設けなくとも、選択還元型触媒１５の温度を間接的に測定することができる。なお、以下の説明では、第１の温度測定部１６を入口温度測定部１６、第２の温度測定部１７を出口温度測定部１７という。

還元剤添加装置１ｃは、選択還元型触媒１５と接する排気に還元剤（本実施形態では、アンモニアに加水分解される尿素水）を添加する装置である。還元剤添加装置１ｃは、尿素水噴射ノズル（尿素水インジェクタ）１８と、尿素水タンク１９を備えている。尿素水インジェクタ１８は、排気中に尿素水をミスト状に噴射（噴霧）する。尿素水インジェクタ１８は、第１の浄化装置１ａと第２の浄化装置１ｂとを繋ぐ排気通路３ｂの内部へ、噴射口を向けて配置されている。具体的には、排気通路３ｂにおいて、選択還元型触媒１５の上流側、さらには入口温度測定部１６よりも上流側に尿素水インジェクタ１８が配置されている。

尿素水は、尿素水タンク１９に蓄えられ、尿素水タンク１９から供給路を通して尿素水インジェクタ１８に供給されている。なお、尿素水インジェクタ１８の噴射口の位置、換言すれば、排気中への尿素水の噴射位置は、噴射された尿素水が加水分解されてアンモニアを生じさせるまでに必要な距離以上に設定することが好ましい。これにより、尿素水インジェクタ１８から噴射された尿素水は、選択還元型触媒１５に到達するまでに加水分解され、アンモニアを生じさせる。

また、本実施形態において、排気浄化装置１は、さらにＮＯｘ濃度測定部１ｄを含んで構成されている。ＮＯｘ濃度測定部１ｄは、排気通路３ｂにおける排気中のＮＯｘの濃度を測定するセンサである。ＮＯｘ濃度測定部１ｄは、排気通路３ｂにおいて尿素水インジェクタ１８の噴射口よりも上流側に配置されている。本実施形態では、通気路１１ａの出口から尿素水インジェクタ１８の噴射口に至るまでの間で、ＮＯｘ濃度測定部１ｄがＮＯｘ濃度を測定している。ＮＯｘ濃度測定部１ｄによって測定された排気のＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水インジェクタ１８から排気中に噴射される尿素水の噴射量が調整されている。例えば、ＮＯｘ濃度測定部１ｄによって測定されたＮＯｘ濃度が上昇した場合、生成されるアンモニア（還元剤）が増すように、尿素水インジェクタ１８から排気中への尿素水の噴射量を増加させる。一方、ＮＯｘ濃度測定部１ｄによって測定されたＮＯｘ濃度が低下した場合、生成されるアンモニアが減るように、尿素水の噴射量を減少させる。

排気浄化装置１は、制御装置１０によってその動作が制御されている。制御装置１０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路、タイマなどを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御装置１０は、各種データを入出力回路により読み込み、メモリから読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算処理する。そして、処理結果に基づいて、制御装置１０は、第１の浄化装置１ａ、第２の浄化装置１ｂ（入口温度測定部１６および出口温度測定部１７）、還元剤添加装置１ｃ（尿素水インジェクタ１８）、およびＮＯｘ濃度測定部１ｄの動作をそれぞれ制御する。この場合、制御装置１０は、例えばエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に含めた構成とすることができる。あるいは、ＥＣＵとは別途に、排気浄化装置１の一部として制御装置１０を構成してもよい。

また、制御装置１０は、モータ５、駆動用バッテリ６、ジェネレータ７、およびクラッチ９の動作をそれぞれ制御する。これにより、制御装置１０は、車両の運転状況（一例として、運転者によるアクセルペダルの開度など）に応じて、例えば３つの走行モードを適宜切り替えて、車両（ディーゼルＰＨＥＶ）を走行させる。

第１の走行モードは、エンジン２を停止させるとともに、モータ５を稼働させて走行する電動機走行モード（以下、ＥＶ走行モードという）である。すなわち、ＥＶ走行モードは、モータ５のみを動力源として駆動輪８を駆動させるモードである。ＥＶ走行モードは、例えば市街地を走行する通勤時や買物時などのような日常の走行時のほとんどで用いられる。ＥＶ走行モードでは、エンジン２は稼働せず停止され、モータ５のみが稼働されている。

第２の走行モードは、モータ５を動力源とするとともに、ジェネレータ７をモータ５の電力供給源（発電機）として用いるモード（以下、シリーズ走行モードという）である。シリーズ走行モードは、駆動用バッテリ６の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）に基づいて、バッテリ残量が低下した場合や、加速時など高トルクを必要とする場合に用いられる。シリーズ走行モードでは、駆動用バッテリ６とジェネレータ７で発電された電力とにより、モータ５を駆動させる。すなわち、シリーズ走行モードでは、クラッチ９を開き、ジェネレータ７でエンジン２を始動させる。その後、エンジン２の駆動力によりジェネレータ７で発電し、駆動用バッテリ６を充電するとともに、モータ５に給電する。シリーズ走行モードでは、モータ５が常時稼働され、エンジン２は適宜稼働されている。

第３の走行モードは、エンジン２とモータ５の双方を動力源とするモード（以下、パラレル走行モードという）である。パラレル走行モードは、例えば車両が高速道路を走行する場合などのように、エンジン２の稼働効率のよい高速走行で用いられる。パラレル走行モードでは、クラッチ９を閉じてエンジン２の駆動力で車両が走行し、モータ５が駆動力をアシストする。パラレル走行モードでは、エンジン２およびモータ５の双方が稼働されている。

すなわち、制御装置１０は、エンジン２の稼働効率のよい高速走行では、走行モードをパラレル走行モードとし、それ以外の中低速走行では、駆動用バッテリ６のＳＯＣやトルク要求などに基づいて走行モードをＥＶ走行モードもしくはシリーズ走行モードとする。なお、シリーズ走行モードおよびパラレル走行モードは、いずれもモータ５に加えて、エンジン２を稼働させて走行する内燃機関走行モード（以下、ＨＶ走行モードという）に相当する。

本実施形態において、制御装置１０は、選択還元型触媒１５の劣化を推定する。一例として、制御装置１０は、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替えられてエンジン２が始動した際に、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるか否かに基づいて、選択還元型触媒１５の劣化推定を実行する。選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるか否かは、エンジン２が停止された後、再始動されるまでの間における選択還元型触媒１５（より具体的には、その吸着材）の水分吸着量と、エンジン２の始動（再始動）時の選択還元型触媒１５の発熱量との関係に基づいて判定する。

これらの具体的な制御を実行するため、制御装置１０は、内燃機関制御部１０ａと、時間測定部１０ｂと、水分推定部１０ｃと、劣化推定可否判定部１０ｄと、劣化推定部１０ｅと、走行モード切替部１０ｆとを含んで構成されている。内燃機関制御部１０ａ、時間測定部１０ｂ、水分推定部１０ｃ、劣化推定可否判定部１０ｄ、劣化推定部１０ｅ、および走行モード切替部１０ｆは、例えばプログラムとしてメモリにそれぞれ格納されている。なお、これらのプログラムをクラウド上に格納し、制御装置１０をクラウドと適宜通信させて所望のプログラムを利用可能とする構成であってもよい。この場合、制御装置１０は、クラウドとの通信モジュールなどを備えた構成とする。また、内燃機関制御部１０ａ、時間測定部１０ｂ、水分推定部１０ｃ、劣化推定可否判定部１０ｄ、劣化推定部１０ｅ、および走行モード切替部１０ｆは、例えばそれぞれ独立したマイクロコンピュータとして構成してもよい。

内燃機関制御部１０ａは、エンジン２を制御して選択還元型触媒１５の水分吸着量を減少させる。その際、内燃機関制御部１０ａは、出口温度測定部１７により測定された排気温度に基づいて、エンジン２の稼働を制御する。出口温度測定部１７が測定する排気温度は、選択還元型触媒１５の温度にほぼ相当するため、内燃機関制御部１０ａは、選択還元型触媒１５の温度に基づいて、選択還元型触媒１５の水分吸着量を所定量（以下、基準吸着量という）以下まで減少させる。基準吸着量は、選択還元型触媒１５の水分吸着量が飽和水分吸着量に達することなく、選択還元型触媒１５がまだ十分に水分を吸着可能な状態である最小水分吸着量として設定されている。飽和水分吸着量は、選択還元型触媒１５が吸着可能な最大水分量である。飽和水分吸着量に達すると、選択還元型触媒１５は、それ以上、水分を吸着することができなくなる。本実施形態では一例として、基準吸着量をほぼゼロ（選択還元型触媒１５から水分がほぼ完全に蒸発している状態）に設定している。基準吸着量をゼロに設定した場合、選択還元型触媒１５は、飽和水分吸着量に相当する水分吸着の余力を有することになる。

内燃機関制御部１０ａは、選択還元型触媒１５の水分吸着量を基準吸着量以下まで減少させるために、選択還元型触媒１５の温度を上昇させる。このため、内燃機関制御部１０ａは、ＨＶ走行モード中に排気通路３ｂ（より具体的には、通気路１４ａ）に流れる排気の温度を上昇させるようにエンジン２を制御する。この場合、内燃機関制御部１０ａは、所定条件（以下、水分蒸発モードという）でエンジン２を稼働させて、選択還元型触媒１５に吸着されている水分を蒸発させる。

水分蒸発モードにおいて、内燃機関制御部１０ａは、排気温度を所定温度以上に保った状態で、所定時間以上に亘って連続してエンジン２を稼働させる。本実施形態では一例として、排気温度を１５０℃以上に保った状態で１０分間以上、エンジン２を稼働させる。このような水分蒸発モードでエンジン２を稼働させることで、選択還元型触媒１５を１５０℃以上の排気が通過する。これにより、選択還元型触媒１５から水分を蒸発させ、選択還元型触媒１５の水分吸着量をほぼゼロとすることが可能となる。すなわち、エンジン２の始動後、エンジン２を停止させる前に水分蒸発モードで稼働させることで、車両が走行している間（アイドリング時も含む）に選択還元型触媒１５に吸着した水分をほぼ完全に蒸発させることができる。

本実施形態では一例として、車両の走行モードがＨＶ走行モードに切り替わった際、内燃機関制御部１０ａは、エンジン２を水分蒸発モードで稼働させるべく、ジェネレータ７を強制的に駆動させることが可能となっている。これにより、ジェネレータ７がエンジン２を始動し、エンジン２の稼働によってジェネレータ７が発電を開始する。すなわち、内燃機関制御部１０ａは、ジェネレータ７を強制的に駆動させることで、所定時間（一例として、１０分間）以上に亘って連続してエンジン２を稼働させる。したがって、運転者のアクセルペダルの開度（操作）とは関係なく、エンジン２を自由に制御することができる。例えば、エンジン２の回転数を上げて、水分蒸発モードを最優先としてエンジン２を稼働させることが可能となる。また、運転者のアクセルペダルの開度（操作）によって要求トルク（出力）を発生させ、その後は水分蒸発モードでエンジン２を稼働させるために、ＨＶ走行モードを継続させることが可能となる。

水分蒸発モードにおいて、排気温度が１５０℃以上に保たれていることは、入口温度測定部１６により測定される排気温度によって内燃機関制御部１０ａが確認する。なお、水分蒸発モードにおける排気温度の所定温度（一例として１５０℃）は、後述する劣化推定可否判定部１０ｄが選択還元型触媒１５の劣化の推定可否判定に用いる高温閾値に対応している。

排気温度を所定温度（一例として１５０℃）以上に保つためには、例えば、燃料のポスト噴射や吸気絞りなどを行えばよい。この場合、内燃機関制御部１０ａは、燃料インジェクタ２４や吸気絞り弁２３などの動作を制御することで、通気路１４ａへの燃料の送り量や燃焼室２１への吸気量などを適宜調整する。また例えば、内燃機関制御部１０ａは、ＥＧＲ弁などの動作を制御し、ＥＧＲガスを適宜導入して酸素濃度の調整を行う。なお、内燃機関制御部１０ａは、エンジン２の稼働時間を測定する独自のタイマ機能を有していてもよいし、このようなタイマ機能を時間測定部１０ｂに持たせてもよい。かかるタイマ機能により、内燃機関制御部１０ａは、所定時間（一例として１０分間）以上、エンジン２を稼働させる。

時間測定部１０ｂは、後述する走行モード切替部１０ｆにより車両の走行モードが電動機走行モード（ＥＶ走行モード）に切り替えられてから、ＥＶ走行モードが継続されている間の時間を測定する。したがって、時間測定部１０ｂは、エンジン２がＥＶ走行モードで停止された後、ＨＶ走行モードで再始動されるまでの時間を測定する。すなわち、時間測定部１０ｂが測定する時間は、直近においてエンジン２の停止状態が継続されていた時間（以下、エンジン２の停止時間という）に相当する。例えば、時間測定部１０ｂは、直近のエンジン２の停止時刻から、その後のエンジン２の再始動時刻までの経過時間（ソーク時間）を算出する。なお、エンジン２の停止時間には、アイドリングがストップされていた時間も含まれる。

水分推定部１０ｃは、時間測定部１０ｂにより測定された測定時間に基づいて、選択還元型触媒１５の水分吸着量を推定する。上述したように、ゼオライトを吸着材とする選択還元型触媒１５は、アンモニアとＮＯｘとの還元反応を促進させることに加え、雰囲気（大気や排気）中の水分を吸着させる性質を有する。すなわち、水分推定部１０ｃが推定する水分吸着量は、直近においてエンジン２の停止状態が継続されていた間（つまりエンジン２の停止時間）に、選択還元型触媒１５が雰囲気中から吸着させた水分量（以下、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量という）に相当する。

図３には、エンジン２の停止時間と、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量との関係を示す。図３に示すように、選択還元型触媒１５は、エンジン２の停止時間が短いほど自然水分吸着量が少ない。そして、エンジン２の停止時間が長くなるにつれて、急激に自然水分吸着量が増加し、その後は緩やかに自然水分吸着量が飽和水分吸着量に近づいていく。水分推定部１０ｃは、図３に示すテーブルを参照し、時間測定部１０ｂにより測定されたエンジン２の停止時間に対応する選択還元型触媒１５の自然水分吸着量を推定する。図３に示すテーブルは、制御装置１０のメモリに格納され、水分推定部１０ｃによって適宜参照される。

なお、本実施形態では、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量を推定する際、エンジン２の停止時間のみを要素としているが、この他に、例えば湿度や気圧などを要素として加えてもよい。これにより、例えば天候や停車場所などによる選択還元型触媒１５の自然水分吸着量の相違を加味することができ、自然水分吸着量の推定精度をより高めることが可能となる。

劣化推定可否判定部１０ｄは、水分推定部１０ｃにより推定された選択還元型触媒１５の自然水分吸着量に基づいて、選択還元型触媒１５の劣化を推定するか否か、換言すれば、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する。

選択還元型触媒１５の劣化の推定可否判定にあたって、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量を所定値（以下、吸着量閾値という）と比較する。吸着量閾値は、後続する劣化推定部１０ｅで選択還元型触媒１５の劣化を推定することが可能な最低限の発熱量を生じさせ得る水分量を吸着可能な状態にある選択還元型触媒１５の自然水分吸着量の値として設定されている。つまり、吸着量閾値は、選択還元型触媒１５の水分吸着の余力が十分であるかを示す指標である。

したがって、かかる余力（飽和水分吸着量に達するまでに吸着可能な水分量）によって生ずる発熱量に基づいて、劣化推定部１０ｅで選択還元型触媒１５の劣化推定を実行することが可能となる。吸着量閾値は、選択還元型触媒１５の劣化推定を行うことが可能な最低限の発熱量を生じさせる自然水分吸着量を、飽和水分吸着量から減じた値として算出できる。吸着量閾値は、理想的にはゼロ（選択還元型触媒１５は、飽和水分吸着量に相当する水分吸着の余力を有する状態）である。

また、かかる推定可否判定にあたって、劣化推定可否判定部１０ｄは、エンジン２の排気温度、具体的には出口温度測定部１７により測定された排気温度を、２つの所定値（以下、高温閾値と低温閾値という）と比較する。出口温度測定部１７が測定する排気温度は、選択還元型触媒１５の温度にほぼ相当するため、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の温度を高温閾値および低温閾値とそれぞれ比較する。高温閾値は、選択還元型触媒１５に吸着された水分がほぼ完全に蒸発され、水分吸着量をほぼゼロとすることが可能な所定温度（一例として、１５０℃）に設定されている。一方、低温閾値は、エンジン２の冷態始動時に想定される選択還元型触媒１５の温度として、外気温（一般的には、−１０℃から４０℃程度）に設定されている。

劣化推定可否判定部１０ｄは、内燃機関制御部１０ａにより、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量が吸着量閾値以下まで減少された場合、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する。換言すれば、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の温度（出口温度測定部１７により測定された排気温度）が高温閾値以上となり、その後低温閾値以下となれば、劣化推定部１０ｅによる選択還元型触媒１５の劣化の推定が可能と判定する。

劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５の劣化推定を実行する。かかる推定は、後述する走行モード切替部１０ｆにより車両の走行モードが電動機走行モード（ＥＶ走行モード）から内燃機関走行モード（ＨＶ走行モード）に切り替えられ、エンジン２が始動した際（エンジン２の冷態始動時）に行われる。その際、劣化推定部１０ｅは、劣化推定可否判定部１０ｄによる選択還元型触媒１５の劣化推定可否の判定結果に基づいて、選択還元型触媒１５の劣化を推定する。すなわち、選択還元型触媒１５の劣化の推定が可能と判定された場合、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５の劣化を推定し、選択還元型触媒１５が排気中のＮＯｘの還元反応に有効に寄与しているか否かを判定する。

この場合、劣化推定部１０ｅは、エンジン２の冷態始動時における選択還元型触媒１５の発熱量（エンジン２が始動されてから推定時までの発熱量；以下、始動時発熱量という）に基づいて、選択還元型触媒１５の劣化を推定する。かかる劣化の推定にあたって、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５の温度（出口温度測定部１７により測定された排気温度）に対応する選択還元型触媒１５の始動時発熱量を推定する。始動時発熱量の推定は、任意の方法によって行うことが可能である。本実施形態では一例として、図４に示すような発熱しない触媒担体の温度推定モデルを用いて、選択還元型触媒１５の始動時発熱量を推定する。図４には、発熱しない触媒担体の温度推定モデルおよび選択還元型触媒１５のエンジン２の冷態始動後における温度変化の態様を示す。

劣化推定部１０ｅは、発熱しない触媒担体の温度推定モデルの温度と、選択還元型触媒１５の温度（出口温度測定部１７により測定された排気温度）を比較し、その温度差から始動時発熱量を推定する。その際、劣化推定部１０ｅは、図４に示すテーブルを参照し、発熱しない触媒担体の温度推定モデルの温度軌跡と、選択還元型触媒１５の温度軌跡との乖離面積により、始動時発熱量を算出する。図４に示すテーブルは、制御装置１０のメモリに格納されて、劣化推定部１０ｅによって適宜参照される。

図４に示すテーブルにおいて、太線（Ｌ１）は、発熱しない担体温度推定モデル、細線（Ｌ２）は、選択還元型触媒１５が新品時、破線（Ｌ３）は、選択還元型触媒１５が劣化し始めた状態、一点鎖線（Ｌ４）は、選択還元型触媒１５の劣化が進んだ状態における温度軌跡の一例をそれぞれ示す。図４に示すように、選択還元型触媒１５が新品である場合、選択還元型触媒１５は、エンジン２の冷態始動時に排気中のＮＯｘの還元反応を活性化させ、直ちに温度上昇する。一方、選択還元型触媒１５が劣化している場合、選択還元型触媒１５は、排気中のＮＯｘの還元反応にあまり寄与せず、エンジン２の冷態始動時にほとんど温度上昇しない。

なお、選択還元型触媒１５を通過する前の排気の温度（入口温度測定部１６により測定された排気温度）と、選択還元型触媒１５の担体の熱収支は、以下の数式(１)に従う。

（ρ_ｃＡ_ｃＣ_ｐｃ）×（ｄＴ_ｃ／ｄｔ） ＝ −ｈ（Ｔ_ｃ−Ｔ_ｇ） …(１)
数式(１)において、ρ_ｃ：選択還元型触媒１５の担体密度、Ａ_ｃ：選択還元型触媒１５の伝熱面積、Ｃ_ｐｃ：選択還元型触媒１５の担体比熱、Ｔ_ｃ：選択還元型触媒１５の担体温度、Ｔ_ｇ：選択還元型触媒１５の入口側の排気温度、ｈ：伝熱係数である。このうち、ρ_ｃ，Ａ_ｃ，Ｃ_ｐｃ，ｈは、いずれも定数である。選択還元型触媒１５の担体温度（Ｔ_ｃ）は、通気路１４ａの出口近傍の排気温度として、出口温度測定部１７により測定される変数である。選択還元型触媒１５の入口側の排気温度（Ｔ_ｇ）は、通気路１４ａの入口近傍の排気温度として、入口温度測定部１６により測定される変数である。

そして、推定した始動時発熱量が所定値（以下、劣化指標値という）以下であれば、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５が劣化しているものと推定する。

図５には、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量と、選択還元型触媒１５の始動時発熱量との関係を示す。図５に示す実線は、選択還元型触媒１５が新品時の自然水分吸着量と始動時発熱量の関係、破線は、選択還元型触媒１５が劣化した状態の前記両者の関係をそれぞれ示す。図５に示すように、選択還元型触媒１５は、自然水分吸着量の値と始動時発熱量の値が反比例している。新品時と比べた場合、劣化した選択還元型触媒１５は、自然水分吸着量に関わらず、自然水分吸着量に対応する始動時発熱量が小さい。すなわち、新品時の選択還元型触媒１５は、ＮＯｘの還元反応を活性化させる一方で、排気中の水分を活発に吸着させるので発熱量も大きくなる。これに対し、劣化した選択還元型触媒１５は、ＮＯｘの還元反応の活性化にあまり寄与しなくなるとともに、排気中の水分をあまり吸着させなくなるので発熱量が小さくなる。

したがって、選択還元型触媒１５の劣化指標値は、新品時の始動時発熱量より小さな所定値（図５に示す破線上の値）に設定されている。劣化推定部１０ｅは、図５に示すテーブルを参照し、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量に対応する始動時発熱量を推定する。これにより、劣化推定部１０ｅは、推定した始動時発熱量が、対応する自然水分吸着量における劣化指標値以下であるかを判定する。なお、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量は、水分推定部１０ｃにより推定されている。図５に示すテーブルは、制御装置１０のメモリに格納され、劣化推定部１０ｅによって適宜参照される。

走行モード切替部１０ｆは、エンジン２の稼働とモータ５の稼働をそれぞれ調整して、車両の走行モードを切り替える。本実施形態では一例として、走行モード切替部１０ｆは、ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードのいずれかに、車両の走行モードを切り替える。

例えば、選択還元型触媒１５の水分吸着量を基準吸着量（一例として、ほぼゼロ）以下まで減少させるために、エンジン２を水分蒸発モードで稼働させる際、走行モード切替部１０ｆは、車両の走行モードをＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替える。

また、選択還元型触媒１５の温度（出口温度測定部１７により測定されているエンジン２の排気温度）を低温閾値（一例として、外気温）以下まで低下させる際、走行モード切替部１０ｆは、走行モードをＨＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替える。その際、劣化推定部１０ｅによる選択還元型触媒１５の劣化推定が所定期間に亘って実行されていなければ、走行モード切替部１０ｆは、ＨＶ走行モードへの再切替のタイミングを調整し、ＥＶ走行モードを維持することができる。例えば、選択還元型触媒１５の温度が所定値（低温閾値）以下になるまで、走行モード切替部１０ｆは、ＥＶ走行モードを維持する。すなわち、運転者のアクセルペダルの操作とは関係なく、強制的に車両をＥＶ走行モードで走行させ続けることができる。これにより、選択還元型触媒１５の温度の低下を促し、車両の走行モードがＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替わった際、つまり次回のエンジン２の始動時に、選択還元型触媒１５の劣化推定を確実に行うことが可能となる。

また、劣化推定部１０ｅが選択還元型触媒１５の劣化を推定する際、走行モード切替部１０ｆは、車両の走行モードをＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替える。例えば、選択還元型触媒１５の温度に対応する選択還元型触媒１５の発熱量を推定する際、走行モード切替部１０ｆは、走行モードをＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替える。

図６から図９には、本実施形態において、排気浄化装置１の制御装置１０によって行われる制御（選択還元型触媒１５の劣化推定）のフローを示す。以下、図６から図９に示すフローに従って、制御装置１０による制御とその作用について説明する。

図６に示すように、制御装置１０は、選択還元型触媒１５の劣化を推定するにあたって、劣化推定可否判定処理（Ｓ６０１）、劣化推定処理（Ｓ６０３）をそれぞれ行う。すなわち、劣化推定可否判定処理は、劣化推定処理に先んじて行われ、劣化推定処理は、劣化推定可否判定処理で劣化推定可能と判定された場合にのみ、行われる（Ｓ６０２）。例えば、制御装置１０は、劣化推定可否判定処理で劣化推定可能と判定された場合、フラグ（以下、劣化推定可否判定フラグという）をＯＮに設定する。そして、劣化推定可否判定フラグがＯＮである場合にのみ、制御装置１０は、劣化推定処理を行う。

劣化推定可否判定処理は、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定するための処理である。図７に示すように、劣化推定可否判定処理にあたっては、前回劣化推定が行われてから今回の車両の走行開始までの走行距離を取得する。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、例えば、距離計によって計測された前回劣化推定が行われ時点の累積走行距離と、今回の車両の走行開始時点の累積走行距離とを取得し、これらの差分を算出する。そして、劣化推定可否判定部１０ｄは、算出した走行距離を所定値（一例として、５０００ｋｍ）と比較する（Ｓ７０１）。

走行距離が所定値以上である場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、走行モード切替部１０ｆに車両の走行モードをＥＶ走行モードからＨＶ走行モードに切り替えさせる（Ｓ７０２）。走行モード切替部１０ｆは、クラッチ９を開き、ジェネレータ７でエンジン２を始動させる。その後、エンジン２の駆動力によりジェネレータ７で発電し、駆動用バッテリ６を充電するとともに、モータ５に給電する。このような走行モードの切替は、運転者のアクセルペダルの操作によって行われる場合と、アクセルペダルの操作とは無関係に強制的に行われる場合の双方を含む。また、走行モード切替部１０ｆは、走行モードを切り替えた旨を、劣化推定可否判定部１０ｄに通知する。

走行モードを切り替えた後、走行モード切替部１０ｆは、ＨＶ走行モードでの走行を継続させる（Ｓ７０３）。その際、走行モード切替部１０ｆは、ＨＶ走行モードからＥＶ走行モードへの切替（再切替）のタイミングを調整し、ＨＶ走行モードによる走行時間を延長する。したがって、始動されたエンジン２は、停止されることなく、継続して稼働される。例えば、通常であればＥＶ走行モードに切り替える状況であっても、走行モード切替部１０ｆは、ＨＶ走行モード（一例として、シリーズ走行モード）を継続し、エンジン２を継続して稼働させる。これにより、エンジン２からの排気によって、選択還元型触媒１５の温度を上昇させ、選択還元型触媒１５の水分吸着量を減少させることが可能となる。本実施形態では、ＨＶ走行モードに切り替えられた場合、車両を走行させる（車輪を駆動させる）ためではなく、ジェネレータ７で発電して駆動用バッテリ６を充電するためにエンジン２を稼働させ続けることができる。このため、運転者のトルク要求に関わらず、選択還元型触媒１５の水分吸着量を減少させることが可能となる。

そして、このようにエンジン２が稼働されている状態で、選択還元型触媒１５の水分吸着量を所定値（基準吸着量；一例として、ほぼゼロ）以下まで減少させる。かかる減少処理は、劣化推定可否判定部１０ｄから指令を受け、内燃機関制御部１０ａが行う。内燃機関制御部１０ａは、エンジン２を水分蒸発モードで稼働させ、水分蒸発モードでのエンジン２の稼働が正常になされたか否かを判定する（Ｓ７０４）。判定結果は、劣化推定可否判定部１０ｄに通知される。

水分蒸発モードでのエンジン２の稼働が正常になされた場合、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるものとして、以降の劣化推定可否判定処理を引き続き行う。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、一例として、劣化推定可否判定フラグをＯＮに設定する。またこの場合、選択還元型触媒１５の水分吸着量は、基準吸着量（一例として、ほぼゼロ）以下まで減少されている。すなわち、選択還元型触媒１５は、吸着されていた水分がほぼ完全に蒸発され、水分吸着量がほぼゼロの状態となっている。

これに対し、水分蒸発モードでのエンジン２の稼働が正常になされなかった場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態ではないものとして、以降の劣化推定可否判定処理、および劣化推定処理を行わない。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、一例として、劣化推定可否判定フラグをＯＦＦに設定する。水分蒸発モードでのエンジン２の稼働が正常になされなかった場合としては、例えば排気温度を所定温度（一例として、１５０℃）以上に保った状態で、所定時間（一例として、１０分間）以上、エンジン２を稼働させられなかった場合などが該当する。

選択還元型触媒１５の水分吸着量が基準吸着量（一例として、ほぼゼロ）以下まで減少された後、劣化推定可否判定部１０ｄは、走行モード切替部１０ｆに車両の走行モードをＨＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替えさせる（Ｓ７０５）。走行モード切替部１０ｆは、クラッチ９を開いた状態でエンジン２を停止させる。本実施形態では一例として、走行モード切替部１０ｆは、車両の走行モードをシリーズ走行モードからＥＶ走行モードに切り替える。このような走行モードの切替は、運転者のアクセルペダルの操作によって行われる場合と、アクセルペダルの操作とは無関係に強制的に行われる場合の双方を含む。走行モード切替部１０ｆは、走行モードを切り替えた旨を、劣化推定可否判定部１０ｄに通知する。

走行モードを切り替えた後、走行モード切替部１０ｆは、ＥＶ走行モードによる走行を継続させる（Ｓ７０６）。その際、走行モード切替部１０ｆは、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの切替（再切替）のタイミングを調整し、ＥＶ走行モードによる走行時間を延長する。したがって、停止されたエンジン２は、再始動されることなく、継続して停止される。例えば、通常であればＨＶ走行モード（一例として、シリーズ走行モード）に切り替える状況であっても、走行モード切替部１０ｆは、ＥＶ走行モードを継続し、エンジン２を継続して停止させる。ただし、アクセルペダルが床まで踏み込まれ、急加速を要する（トルク要求が大きい）場合などは、安全性（危険回避）を優先させて通常通りＨＶ走行モードへ切り替える。ＥＶ走行モードを継続させることで、選択還元型触媒１５の温度を空冷により低下させることが可能となる。なお、選択還元型触媒１５の温度を急速に低下させる場合、例えば、走行モード切替部１０ｆは、次のような制御を行ってもよい。この場合、走行モード切替部１０ｆは、クラッチ９を開いた状態で、ジェネレータ７でエンジン２を始動させる。その後、燃料をカットした状態でエンジン２を稼働させ、排気通路３ｂに新気を送出させる。これにより、送出された新気によって、選択還元型触媒１５が冷却される。

なお、図７に示すＳ７０１において、走行距離が所定値（一例として、５０００ｋｍ）に達していない場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、走行モード切替部１０ｆに車両の走行モードをＥＶ走行モードからＨＶ走行モード（一例として、シリーズ走行モード）に切り替えさせる（Ｓ７０７）。ただし、この場合の走行モードの切替は、運転者のアクセルペダルの操作に基づいて行われ、アクセルペダルの操作とは無関係に強制的に行われるものではない。走行モード切替部１０ｆは、走行モードを切り替えた旨を、劣化推定可否判定部１０ｄに通知する。

このようにエンジン２が稼働されている状態で、Ｓ７０４と同様に、選択還元型触媒１５の水分吸着量を所定値（基準吸着量；一例として、ほぼゼロ）まで減少させる。内燃機関制御部１０ａは、エンジン２を水分蒸発モードで稼働させ、水分蒸発モードでのエンジン２の稼働が正常になされたか否かを判定する（Ｓ７０８）。判定結果は、劣化推定可否判定部１０ｄに通知される。

水分蒸発モードでのエンジン２の稼働が正常になされた場合、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるものとして、以降の劣化推定可否判定処理を引き続き行う。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、一例として、劣化推定可否判定フラグをＯＮに設定する。

これに対し、水分蒸発モードでのエンジン２の稼働が正常になされなかった場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５が劣化を推定可能な状態ではないものとして、以降の劣化推定可否判定処理、および劣化推定処理を行わない。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、一例として、劣化推定可否判定フラグをＯＦＦに設定する。

選択還元型触媒１５の水分吸着量が基準吸着量（一例として、ほぼゼロ）以下まで減少された後、劣化推定可否判定部１０ｄは、走行モード切替部１０ｆに車両の走行モードをＨＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替えさせる（Ｓ７０９）。ただし、この場合の走行モードの切替は、運転者のアクセルペダルの操作に基づいて行われ、アクセルペダルの操作とは無関係に強制的に行われるものではない。走行モード切替部１０ｆは、走行モードを切り替えた旨を、劣化推定可否判定部１０ｄに通知する。

そして、このようにＥＶ走行モードで車両が走行されている状態で、劣化推定可否判定部１０ｄは、図８に示すように、選択還元型触媒１５の温度を所定値（低温閾値；一例として、外気温）と比較する（Ｓ７１０）。選択還元型触媒１５の温度は、エンジン２の排気温度として、出口温度測定部１７により測定されている。出口温度測定部１７は、測定した排気温度を劣化推定可否判定部１０ｄに通知している。

選択還元型触媒１５の温度が所定値（低温閾値）を超えている場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態ではないものとして、以降の劣化推定可否判定処理、および劣化推定処理を行わない。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、一例として、劣化推定可否判定フラグをＯＦＦに設定する。

これに対し、選択還元型触媒１５の温度が所定値（低温閾値）以下である場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、水分推定部１０ｃに選択還元型触媒１５の水分吸着量を推定させる（Ｓ７１１）。水分推定部１０ｃは、エンジン２の停止時間に選択還元型触媒１５が雰囲気（大気や排気）中から吸着させた水分量（自然水分吸着量）を推定する。エンジン２の停止時間は、直近のエンジン２の停止時刻から、その後のエンジン２の再始動時刻までの経過時間（ソーク時間）として、時間測定部１０ｂにより算出されている。時間測定部１０ｂは、算出したエンジン２の停止時間を水分推定部１０ｃに通知している。水分推定部１０ｃは、図３に示すテーブルを参照して、エンジン２の停止時間に対応する選択還元型触媒１５の自然水分吸着量を推定する。

選択還元型触媒１５の自然水分吸着量が推定されると、劣化推定可否判定部１０ｄは、推定された自然水分吸着量を所定値（吸着量閾値）と比較する（Ｓ７１２）。これにより、劣化推定可否判定部１０ｄは、劣化推定部１０ｅで劣化を推定することが可能な最低限の発熱量を生じさせ得る水分量を、選択還元型触媒１５が吸着可能な状態にあるか否かを判定する。すなわち、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の水分吸着の余力が十分であるか否かを判定している。

選択還元型触媒１５の自然水分吸着量が所定値（吸着量閾値）未満である場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるとして、劣化推定部１０ｅに劣化推定処理を行わせる。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、一例として、劣化推定可否判定フラグをＯＮに設定する（Ｓ７１３）。

これに対し、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量が所定値（吸着量閾値）以上である場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態ではないものとして、以降の劣化推定可否判定処理、および劣化推定処理を行わない。この場合、劣化推定可否判定部１０ｄは、一例として、劣化推定可否判定フラグをＯＦＦに設定する（Ｓ７１４）。

選択還元型触媒１５が劣化を推定可能な状態であると判定されると、図９に示すように、制御装置１０は劣化推定処理を行う。具体的には、選択還元型触媒１５が劣化しているか否かを、劣化推定部１０ｅが判定する。なお、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態であるか否かは、一例として、劣化推定可否判定フラグがＯＮであるか否かにより判定する（図６のＳ６０２）。

劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量に対応する劣化指標値を推定する（Ｓ９０１）。劣化指標値は、選択還元型触媒１５が劣化している場合における自然水分吸収量に対する選択還元型触媒１５の始動時発熱量である。始動時発熱量は、エンジン２の冷態始動時における選択還元型触媒１５の発熱量である。選択還元型触媒１５の自然水分吸着量は、水分推定部１０ｃにより推定されている。水分推定部１０ｃは、推定した自然水分吸着量を劣化推定部１０ｅに通知している。劣化推定部１０ｅは、図５に示すテーブルを参照して、選択還元型触媒１５の自然水分吸着量に対応する劣化指標値を推定する。

次いで、劣化推定１０ｅは、走行モード切替部１０ｆに車両の走行モードをＥＶ走行モードからＨＶ走行モード（一例として、シリーズ走行モード）に切り替えさせる（Ｓ９０２）。走行モード切替部１０ｆは、クラッチ９を開いた状態で、ジェネレータ７でエンジン２を始動させる。その後、エンジン２の駆動力によりジェネレータ７で発電し、駆動用バッテリ６を充電するとともに、モータ５に給電する。このような走行モードの切替は、運転者のアクセルペダルの操作によって行われる場合と、アクセルペダルの操作とは無関係に強制的に行われる場合の双方を含む。また、走行モード切替部１０ｆは、走行モードを切り替えた旨を、劣化推定可否判定部１０ｄに通知する。

走行モードが切り替えられた後、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５の温度に対応する選択還元型触媒１５の発熱量を推定する（Ｓ９０３）。選択還元型触媒１５の温度は、エンジン２の排気温度として、出口温度測定部１７により測定されている。出口温度測定部１７は、測定した排気温度を劣化推定部１０ｅに通知している。劣化推定部１０ｅは、図４に示すテーブルを参照して、選択還元型触媒１５の温度に対応する選択還元型触媒１５の発熱量を推定する。

劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５の発熱量を所定値（劣化指標値）と比較する（Ｓ９０４）。これにより、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５が劣化しているか否かを判定する。

選択還元型触媒１５の発熱量が所定値（劣化指標値）を超えている場合、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５が劣化していないものとして、劣化推定処理を終了する。この場合、運転者に特段の注意喚起を促す必要はないが、例えば選択還元型触媒１５が正常である（劣化していない）旨の表示灯の点灯などを行ってもよい。

これに対し、選択還元型触媒１５の発熱量が所定値（劣化指標値）以下である場合、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５が劣化しているものと推定する（Ｓ９０５）。この場合、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５が排気中のＮＯｘの還元反応に有効に寄与していないものと判定する。

したがって、劣化推定部１０ｅは、選択還元型触媒１５が劣化している旨の警告などを行い、運転者に注意喚起を促す。例えば、警告灯の点灯（点滅）、警告メッセージの表示、警告音の鳴動などの警告を発する。これにより、選択還元型触媒１５の交換などの対応を迅速に行うことが可能となる。

また、選択還元型触媒１５が劣化している場合、排気中のＮＯｘの還元反応の活性化にあまり寄与しなくなる。このため、選択還元型触媒１５が劣化している状態で、新品時と同様に排気中に尿素水を噴射すると、ＮＯｘの還元反応に寄与しないアンモニアが排気通路３ｂから漏洩してしまうおそれがある。したがって、選択還元型触媒１５が劣化している場合には、例えば尿素水インジェクタ１８を制御し、排気中への尿素水の噴射量を適切に抑えることで、アンモニアの漏洩を防止することができる。

図１０には、選択還元型触媒１５の劣化推定可否判定処理から劣化推定処理までのタイムチャートの一例を示す。図１０に示すように、車両の走行開始後、車両の走行モードが走行開始時のＥＶ走行モードからＨＶ走行モード（一例として、シリーズ走行モード）に切り替わる。これにより、劣化推定可否判定処理が行われる。ＨＶ走行モードに切り替わり、エンジン２が始動されると、排気温度が上昇し、選択還元型触媒１５の水分吸着量が減少していく。また、エンジン２の始動により、駆動用バッテリ６がジェネレータ７で充電され、駆動用バッテリ６の充電率（ＳＯＣ）が上昇する。さらに、車両の車速も上昇する。

選択還元型触媒１５の水分吸着量が所定値（基準吸着量；一例として、ほぼゼロ）以下まで減少されると、車両の走行モードがＨＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替わる。ＥＶ走行モードに切り替わり、エンジン２が停止されると、排気（この場合、排気通路３ｂ内の空気）の温度が低下し、選択還元型触媒１５の温度も低下していく。その一方で、選択還元型触媒１５は、雰囲気中から水分を吸着し、水分吸着量が時間経過とともに上昇していく。また、エンジン２の停止により、ジェネレータ７からの充電も停止するため、駆動用バッテリ６の充電率（ＳＯＣ）が低下していく。さらに、車速は、ＨＶ走行モードよりも低速で一定に保たれる。

選択還元型触媒１５の温度が所定値（低温閾値；一例として、外気温）以下まで低下され、選択還元型触媒１５の水分吸着量（自然水分吸着量）が所定値（吸着量閾値）以下である場合、車両の走行モードがＥＶ走行モードから再びＨＶ走行モード（一例として、シリーズ走行モード）に切り替わる。これにより、劣化推定処理が行われる。ＨＶ走行モードでエンジン２が再始動されると、選択還元型触媒１５は、エンジン２の排気中のＮＯｘを還元するとともに、排気中から水分を吸着させて発熱する。選択還元型触媒１５の水分吸着量は、エンジン２の再始動後、直ちに上昇していく。したがって、排気温度は、走行開始後のＨＶ走行モードへの切替時よりも上昇する。この時の排気温度、つまり選択還元型触媒１５の温度の上昇態様によって、劣化推定処理では、選択還元型触媒１５の劣化を推定している。なお、ＨＶ走行モードでエンジン２が再始動されると、駆動用バッテリ６の充電率（ＳＯＣ）が再び上昇するとともに、車両の車速も再び上昇する。

このように、本実施形態の排気浄化装置１によれば、選択還元型触媒１５の劣化推定処理を行う前に、劣化推定可否判定を行っている。このため、選択還元型触媒１５の劣化が推定可能な状態となっているか否かを推定した上で、劣化推定可能な状態と推定された場合にのみ、選択還元型触媒１５が劣化しているか否かを推定することができる。本実施形態では、エンジン２の停止時間に吸着された選択還元型触媒１５の自然水分吸着量に基づいて、選択還元型触媒１５が劣化しているか否かを推定している。具体的には、自然水分吸着量がほぼゼロの状態から水分吸着した選択還元型触媒１５の発熱量に基づいて、劣化を推定することができる。自然水分吸着量がほぼゼロの状態からの水分吸着による発熱量は、その時点における選択還元型触媒１５が有するＮＯｘの還元反応の活性化能力に相当する。したがって、選択還元型触媒１５の劣化を適正に推定することができ、推定の精度を高めることができる。

また、本実施形態では、選択還元型触媒１５の劣化を推定するために、ＮＯｘセンサなどのＮＯｘ濃度測定部を必要としない。したがって、排気通路３ｂにおける選択還元型触媒１５の下流側にＮＯｘセンサなどを増設する必要がない。このため、低コストかつ簡易に、選択還元型触媒１５の劣化を推定することができる。なお、ＮＯｘ濃度測定部１ｄは、尿素水インジェクタ１８から排気中に噴射される尿素水の噴射量を調整するために用いられており、選択還元型触媒１５の劣化を推定するためのものではない。

ここで、上述した第１の実施形態では、排気浄化装置１がディーゼルＰＨＥＶに搭載された場合について説明したが、本発明に係る排気浄化装置を搭載可能な車両は、ディーゼルＰＨＥＶに限定されない。例えば、本発明の排気浄化装置は、ガソリンＰＨＥＶに搭載された場合であっても、同様に触媒の劣化を適正に推定し、推定の精度を高めることが可能である。図１１には、ガソリンＰＨＥＶに搭載された排気浄化装置１００の実施形態を、第２の実施形態として示す。以下、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態において、排気浄化装置１００の基本的な構成は、上述した第１の実施形態と同様とすることが可能である。したがって、以下では、第１の実施形態と相違する第２の実施形態の特徴について説明し、第１の実施形態と同様の構成については、上述した第１の実施形態に対応する記載を参酌し、詳細な説明は省略する。

図１１は、第２の実施形態に係る排気浄化装置１００の概略構成を示すブロック図である。図１１に示すように、排気浄化装置１００は、ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）２００の燃焼室２１から排出される排気を浄化する構成となっている。エンジン２００の燃焼室２１には、吸気弁２２を開いて吸気通路から空気と燃料（ガソリン）の混合気が吸入される。そして、圧縮された混合気を点火プラグ２０４で点火し、燃焼室２１で燃焼させる。燃焼後の混合気（排気）は、排気弁２７を開いて燃焼室２１から排気通路３ｂを通して排出され、排気浄化装置１００で浄化された後に大気中へ放出される。

車両には、エンジン２００に加え、駆動力を生じさせる動力源として電動機（モータ）５が備えられていることは、第１の実施形態と同様である。また、駆動用バッテリ６、ジェネレータ７、およびクラッチ９を車両が備えていることも、第１の実施形態と同様である。

排気浄化装置１００は、排気通路３ｂに設けられており、第１の浄化装置１００ａと、第２の浄化装置１００ｂとを含んで構成されている。なお、排気浄化装置１と異なり、排気浄化装置１００は、還元剤添加部１ｃに相当する部材を備えていない。その一方、排気浄化装置１と同様に、排気浄化装置１００は、ＮＯｘ濃度測定部１ｄを備えている。

第１の浄化装置１００ａは、第１の浄化装置１ａと異なり、酸化触媒１２と排気フィルタ１３を備えておらず、その代わりに三元触媒１０２を備えている。三元触媒１０２は、燃焼室２１から排出された排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に除去して排気を浄化するための部材である。ＨＣおよびＣＯの酸化にＮＯｘの酸素（Ｏ_２）が用いられるため、ＮＯｘは、窒素（Ｎ_２）に還元される。なお、三元触媒１０２の触媒物質としては、例えば白金、パラジウム、ロジウムなどが用いられる。

第２の浄化装置１００ｂは、第２の浄化装置１ｂと異なり、選択還元型触媒１５を備えておらず、その代わりにＨＣトラップ触媒１０５を備えている。ＨＣトラップ触媒１０５は、エンジン２００の冷態始動時に過剰に発生する排気中のＨＣを一時的に吸着（トラップ）させ、三元触媒１０２が暖まって活性化した時点でＨＣを酸化させるとともに、ＮＯｘを還元させる触媒である。

ＨＣトラップ触媒１０５は、選択還元型触媒１５と同様に、ゼオライトで構成された吸着材を備えている。したがって、ＨＣトラップ触媒１０５は、吸着材であるゼオライトが雰囲気（大気や排気）中から水分を吸着して発熱するという選択還元型触媒１５と同様の性質を有する。ゼオライトは、例えば金属イオン（ＣｕやＦｅなど）を含むルイス酸点を有しており、粉末状やペースト状にされて網状や枠状なとの担体に塗布され、ＨＣトラップ触媒１０５を構成している。

第２の浄化装置１００ｂの出口温度測定部１７は、通気路１４ａの出口近傍でエンジン２００の排気温度を測定している。出口温度測定部１７が測定する排気温度は、ＨＣトラップ触媒１０５の温度にほぼ相当する。

排気浄化装置１００は、排気浄化装置１と同様に、制御装置１０によってその動作が制御されている。すなわち、排気浄化装置１００において、制御装置１０は、ＨＣトラップ触媒１０５の劣化推定可否判定処理および劣化推定処理をそれぞれ制御している。また、制御装置１０は、モータ５、駆動用バッテリ６、ジェネレータ、およびクラッチ９の動作を、車両の運転状況（一例として、運転者によるアクセルペダルの開度など）に応じてそれぞれ制御している。これにより、車両（ガソリンＰＨＥＶ）は、３つの走行モード（ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、およびパラレル走行モード）を適宜切り替えて、走行可能となっている。

これらの具体的な制御を実行するため、制御装置１０は、内燃機関制御部１０ａと、時間測定部１０ｂと、水分推定部１０ｃと、劣化推定可否判定部１０ｄと、劣化推定部１０ｅと、走行モード切替部１０ｆとを含んで構成されている。この点については、排気浄化装置１と同様であり、内燃機関制御部１０ａ、時間測定部１０ｂ、水分推定部１０ｃ、劣化推定可否判定部１０ｄ、劣化推定部１０ｅ、および走行モード切替部１０ｆの構成も、排気浄化装置１と同様である。

したがって、本実施形態においても、ＨＣトラップ触媒１０５の劣化推定可否判定処理および劣化推定処理を、排気浄化装置１と同様に制御装置１０によって行うことができる。これらの処理の制御は、図６から図９に示すフローに従って、排気浄化装置１と同様に、制御装置１０によって行えばよい。その詳細については、上述した第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、ＨＣトラップ触媒１０５の劣化推定可否判定処理から劣化推定処理までのタイムチャートは、一例として図１０に従う。

以上、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態を説明したが、上述した各実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１００…排気浄化装置、１ａ，１００ａ…第１の浄化装置、１ｂ，１００ｂ…第２の浄化装置、１ｃ…還元剤添加装置、１ｄ…ＮＯｘ濃度測定部、２，２００…内燃機関（エンジン）、３ｂ…排気通路、５…電動機（モータ）、６…駆動用バッテリ、７…ジェネレータ、９…クラッチ、１０…制御装置、１０ａ…内燃機関制御部、１０ｂ…時間測定部、１０ｃ…水分推定部、１０ｄ…劣化推定可否判定部、１０ｅ…劣化推定部、１０ｆ…走行モード切替部、１４…本体部、１４ａ…通気路、１５…選択還元型触媒、１６…第１の温度センサ（入口温度測定部）、１７…第２の温度センサ（出口温度測定部）、１８…尿素水噴射ノズル（尿素水インジェクタ）、１９…尿素水タンク、１０２…三元触媒、１０５…ＨＣトラップ触媒。

Claims (4)

1. 内燃機関と、前記内燃機関により駆動されて発電する発電機と、前記発電機にて発電された電力を貯蓄するバッテリと、前記バッテリから供給される電力で駆動する電動機と、
   を備えた車両における排気浄化装置であって、
   前記内燃機関を稼働させて走行する内燃機関走行モードと、前記内燃機関を停止させるとともに前記電動機を稼働させて走行する電動機走行モードと、を切り替える走行モード切替部と、
   前記内燃機関の排気通路に配置されて排気を浄化する触媒と、
   前記内燃機関走行モード中に前記排気通路に流れる排気の温度を上昇させるよう前記内燃機関を制御して、前記触媒の水分吸着量を減少させる内燃機関制御部と、
   前記触媒の上昇温度に基づいて前記触媒の劣化を推定する劣化推定部と、
   前記走行モード切替部により前記内燃機関走行モードから前記電動機走行モードに切り替えられてから前記電動機走行モードが継続されている間の時間を測定する時間測定部と、
   前記時間測定部により測定された測定時間に基づいて、前記触媒の水分吸着量を推定する水分推定部と、
   前記内燃機関制御部により前記触媒の水分吸着量が減少され、前記走行モード切替部により前記内燃機関走行モードから前記電動機走行モードに切り替えられてからの前記触媒の温度が所定値以下であるときに、前記水分推定部により推定された前記触媒の水分吸着量に基づいて、前記触媒の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する劣化推定可否判定部と、を備え、
   前記劣化推定部は、前記電動機走行モードから前記内燃機関走行モードに切り替えられて前記内燃機関が始動した際に、前記劣化推定可否判定部の判定結果に基づいて、前記触媒の劣化推定を実行する
   ことを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記内燃機関制御部は、排気温度を所定温度以上に保った状態で、所定時間以上に亘って連続して前記内燃機関を稼働させて、前記触媒に吸着されている水分を所定量まで蒸発させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記内燃機関制御部は、前記発電機を強制的に駆動して発電させることで、所定時間以上に亘って連続して前記内燃機関を稼働させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 前記触媒の劣化推定が所定期間に亘って実行されていない場合、前記走行モード切替部は、前記触媒の温度が所定温度以下になるまで前記電動機走行モードを維持させる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の排気浄化装置。

Images