JP2003083043A - 排気ガス浄化装置の状態判定装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置の状態判定装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の点火時期に応じて、炭化水素を吸
着する吸着材を含む排気ガス浄化装置の状態を、吸着材
の劣化を含めて、精度良く判定することができる排気ガ
ス浄化装置の状態判定装置を提供する。 【解決手段】内燃機関１の排気系２に設けられ、排気ガ
ス中の炭化水素および水分を吸着可能な吸着材１６を含
む排気ガス浄化装置の状態を判定するための排気ガス浄
化装置の状態判定装置であって、排気系２の吸着材１６
よりも下流側に設けられ、排気ガスの湿度を検出する湿
度センサ２２と、この湿度センサ２２により検出された
排気ガスの湿度および内燃機関１の点火時期に応じて、
吸着材１６の状態を判定する吸着材状態判定手段２５
と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
された排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の状態判定
装置に関し、より具体的には、排気ガス中の炭化水素を
吸着材で吸着することによって排気ガスを浄化する排気
ガス浄化装置の状態判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関には、その排気系に、排気ガス
中の炭化水素を始動時に吸着する吸着材が設けられたも
のがある。この吸着材は、表面に例えばゼオライトを有
し、排気ガス中の炭化水素は、吸着材を通過する際に、
ゼオライトの細孔に入り込むことで吸着材に吸着され
る。また、このような吸着材は、排気ガスにより所定温
度以上（例えば１００〜２５０℃）に加熱されると、一
旦吸着した炭化水素を脱離し、脱離された炭化水素は、
ＥＧＲ管などを介して内燃機関に再循環されるようにな
っている。このように、吸着材では、炭化水素の吸着お
よび脱離が繰り返されるものの、長期間の使用により、
脱離しきれなかった炭化水素の残留量が次第に多くなっ
たり、吸着材の細孔が壊れたりすることがある。その結
果、吸着材が劣化した状態になり、吸着材における炭化
水素の吸着能力が次第に低下してしまう。このような状
態で内燃機関が始動されると、吸着材に吸着されなかっ
た炭化水素が外部に排出されてしまうので、吸着材の状
態、特にその劣化を判定する必要がある。
【０００３】本出願人は、このような吸着材の劣化を判
定する劣化判定装置を、例えば、特願２０００−３３８
３７５号ですでに提案している。この劣化判定装置で
は、吸着材における炭化水素および水分の吸着能力が互
いに比例関係にあることに着目し、吸着材を通過した排
気ガスの湿度を湿度センサによって検出することで、吸
着材における炭化水素および水分の吸着能力の低下、す
なわち吸着材の劣化を判定している。具体的には、この
劣化判定装置では、内燃機関の始動後、吸着材に水分を
吸着されながらその吸着材を通過した排気ガスの湿度が
次第に上昇するのに伴い、湿度センサの検出湿度が所定
値分だけ上昇するのに要する所定時間を、劣化していな
い正常な吸着材を基準として、始動時の湿度などに応じ
て設定するとともに、検出湿度が上記所定値分だけ上昇
するのに実際に要した時間を計測する。そして、この計
測時間が上記所定時間よりも短いときには、正常な吸着
材を用いた場合に比べて、検出湿度の上昇速度あるいは
上昇タイミングが速いことから、吸着材が劣化している
と判定される。
【０００４】また、内燃機関を冷間始動する場合には、
三元触媒を早期に活性化することを主な目的として、始
動後に急速暖機制御が行われることがある。この急速暖
機制御では一般に、点火時期の遅角量を始動時の内燃機
関の温度に応じて決定し、点火時期を遅角側に制御する
ことによって、排気ガスの温度が高くなるように制御さ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の劣化判
定装置では、このような急速暖機制御が実行される場合
と、実行されない場合とで、湿度センサの検出湿度の上
昇速度が異なるため、吸着材の劣化の判定精度を十分に
確保できないおそれがある。
【０００６】すなわち、例えば、内燃機関が冷間始動さ
れると、始動環境の温度（外気温）とほぼ同じ温度を有
する排気系に排気ガスの熱が奪われるため、下流側であ
るほど、排気ガスの温度が低下する。そして、その温度
が、露点（例えば５０〜６０℃）まで低下すると、排気
ガス中の水分が結露し始め、排気管の内面などに付着す
ることで、排気ガス中の水分は下流側ほど減少する。こ
のような結露は、始動時の排気系の温度が低いほど、よ
り早く、より上流側で生じる。このため、結露が吸着材
の上流側で発生した場合には、水分の少ない、すなわち
湿度の低い排気ガスが吸着材に供給されるので、検出湿
度の上昇速度が遅くなる傾向となる。
【０００７】このような冷間始動時において、急速暖機
制御が実行された場合には、実行しない場合よりも、排
気ガスの温度が高くなるため、排気ガス中の水分が結露
し始めるのはより遅く、その位置は、より下流側とな
る。このため、結露が吸着材付近やその下流側で発生し
た場合には、急速暖機制御を実行しない場合と異なり、
湿度が低下していない排気ガスが吸着材に供給されるの
で、検出湿度の上昇速度が早くなる傾向となり、その傾
向は、点火時期の遅角量が大きいほど強くなる。
【０００８】このように、急速暖機制御の実行の有無お
よび実行した場合の点火時期の遅角量に応じて、検出湿
度の上昇速度が変化するのに対し、上記劣化判定装置で
は、始動後からの経過時間を、吸着材の劣化を判定する
パラメータとして設定しているに過ぎないので、劣化判
定の精度が十分ではなく、この点に関して改善の余地が
ある。
【０００９】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたものであり、内燃機関の点火時期に応じ
て、炭化水素を吸着する吸着材を含む排気ガス浄化装置
の状態を、吸着材の劣化を含めて、精度良く判定するこ
とができる排気ガス浄化装置の状態判定装置を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本願の請求項１に係る発明は、内燃機関１の排気系
２に設けられ、排気ガス中の炭化水素および水分を吸着
可能な吸着材１６を含む排気ガス浄化装置の状態を判定
するための排気ガス浄化装置の状態判定装置であって、
排気系２の吸着材１６よりも下流側に設けられ、排気ガ
スの湿度を検出する湿度センサ２２と、この湿度センサ
２２により検出された排気ガスの湿度（相対湿度ＶＨＵ
ＭＤ）および内燃機関１の点火時期（急速暖機リタード
量ＩＧＦＰＩ）に応じて、吸着材１６の状態を判定する
吸着材状態判定手段（実施形態における（以下、本項に
おいて同じ）ＥＣＵ２５、図６のステップ１５〜２０）
と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】この構成によれば、排気ガス浄化装置の吸
着材の下流側における排気ガスの湿度を、湿度センサに
よって検出し、その検出結果と内燃機関の点火時期に応
じて、吸着材状態判定手段により、吸着材の状態を判定
する。吸着材における炭化水素および水分の吸着能力
は、互いに比例関係にあるので、湿度センサの検出湿度
は、吸着材における炭化水素の実際の吸着状態に対して
高い相関性を有する。また、前述したように、点火時期
による急速暖機制御の実行の有無、および実行した場合
の点火時期の遅角量に応じて、排気ガスの温度が変化す
ることで、湿度センサの検出湿度の上昇速度が変化す
る。したがって、吸着材を通過した排気ガスの湿度に加
えて、点火時期をパラメータとして状態判定を行うこと
により、吸着材における炭化水素の吸着や脱離、吸着材
の劣化などを含む吸着材の状態を、排気ガスの実際の温
度状態を反映させながら精度良く判定することができ
る。
【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１の排気ガ
ス浄化装置の状態判定装置において、内燃機関１の始動
後に内燃機関１から排気系２に与えられた熱量（熱量積
算値ＳＵＭ＿Ｑ）を算出する熱量算出手段（ＥＣＵ２
５）を、さらに備えており、吸着材状態判定手段（ＥＣ
Ｕ２５）は、熱量算出手段によって算出された熱量にさ
らに応じて、吸着材１６の状態を判定することを特徴と
する。
【００１３】この構成によれば、始動後に内燃機関によ
り排気系に与えられた熱量を算出し、この算出された熱
量にさらに応じて、吸着材の状態を判定する。したがっ
て、始動後の排気系や吸着材の温度変化（上昇）の状態
をも反映させながら、吸着材の状態をより精度良く判定
することができる。
【００１４】請求項３に係る発明は、請求項２の排気ガ
ス浄化装置の状態判定装置において、熱量算出手段（Ｅ
ＣＵ２５）は、始動後に内燃機関１に供給された燃料量
（燃料噴射時間Ｔｏｕｔ）および点火時期（急速暖機リ
タード量ＩＧＦＰＩ）に応じて、熱量（熱量積算値ＳＵ
Ｍ＿Ｑ）を算出することを特徴とする。
【００１５】この構成によれば、排気系に与えられた熱
量を、始動後に内燃機関に供給された燃料量および点火
時期に応じて、適切に求めることができる。また、燃料
量および点火時期は、内燃機関の制御パラメータとして
既知のものであるので、これらの制御パラメータを用い
て演算するだけで、格別のセンサなどを用いることな
く、排気系に与えられた熱量を容易に求めることができ
る。
【００１６】請求項４に係る発明は、請求項２または３
の排気ガス浄化装置の状態判定装置において、排気系１
６の温度状態を検出する温度状態検出手段（エンジン水
温センサ２３）と、内燃機関１の始動時に検出された排
気系２の温度状態に基づき、しきい値（劣化判定しきい
値ＴＲＳＤＴ）を決定するしきい値決定手段（ＥＣＵ２
５）と、をさらに備えており、吸着材状態判定手段（Ｅ
ＣＵ２５）は、内燃機関１の始動後における湿度センサ
２２の検出値の変化量がその所定値（立上がり判定値Ｖ
ＨＵＭＤ＿ＪＵ）を上回ったときに、熱量（熱量積算値
ＳＵＭ＿Ｑ）としきい値（劣化判定しきい値ＴＲＳＤ
Ｔ）との比較結果に基づいて、吸着材１６の状態を判定
することを特徴とする。
【００１７】この構成によれば、内燃機関の始動後にお
ける湿度センサの検出値の変化量がその所定値を上回っ
たとき、つまり、吸着材への吸着が飽和状態に向かうに
連れて、吸着材の下流側における排気ガスの湿度が十分
に上昇した（立ち上がった）適切なタイミングで、吸着
材の状態判定を実行することができる。また、始動時か
らそのときまでに、排気系に与えられた熱量と、しきい
値決定手段で決定されたしきい値との比較結果に基づい
て、吸着材の状態を判定する。このしきい値は、始動時
の排気系の温度状態を反映するので、排気系に与えられ
た熱量としきい値との比較結果に基づいて、吸着材の状
態を判定することにより、内燃機関の始動時および始動
後の排気系および吸着材の実際の温度状態を良好に反映
させながら、吸着材の状態判定をより精度良く行うこと
ができる。
【００１８】請求項５に係る発明は、請求項４の排気ガ
ス浄化装置の状態判定装置において、排気系２の温度状
態は、内燃機関１の始動時の冷却水の温度（エンジン水
温ＴＷ）であることを特徴とする。
【００１９】この構成によれば、始動時の内燃機関の冷
却水の温度を、排気系の温度状態を表すパラメータとし
て、良好に用いることができる。また、一般に内燃機関
には、その運転状態を検出するために、冷却水の温度を
検出する水温センサが設けられているので、そのような
既存の水温センサを代用することにより、温度状態検出
手段を低コストで実現することができる。
【００２０】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置におい
て、湿度センサ２２の雰囲気温度ＴＨＣＭを検出する雰
囲気温度検出手段（雰囲気温度センサ２１）と、検出さ
れた雰囲気温度ＴＨＣＭに応じて、湿度センサ２２の出
力（センサ抵抗値ＶＲＳＴ）から排気ガスの相対湿度Ｖ
ＨＵＭＤを算出する相対湿度算出手段（ＥＣＵ２５）
と、をさらに備えていることを特徴とする。
【００２１】この構成によれば、湿度センサの雰囲気温
度に応じて、湿度センサの出力から排気ガスの湿度を算
出するので、温度補償された相対湿度を適切に求めるこ
とができる。また、そのようにして求めた相対湿度に応
じて、吸着材の状態を適切に判定することができる。
【００２２】請求項７に係る発明は、請求項１ないし６
のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置におい
て、吸着材状態判定手段は、吸着材１６の劣化を、吸着
材１６の状態として判定する吸着材劣化判定手段（ＥＣ
Ｕ２５）を有していることを特徴とする。
【００２３】前述したように、吸着材が劣化すると、炭
化水素の吸着とともに水分の吸着能力が低下すること
で、吸着材の下流側における排気ガスの湿度の立上がり
が早くなる。したがって、上記構成によれば、これまで
述べた本発明の状態判定の手法により、吸着材の劣化
を、始動時および始動後の排気系および排気ガスの温度
状態を良好に反映させながら、精度良く判定することが
できる。
【００２４】請求項８に係る発明は、請求項１ないし７
のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置におい
て、吸着材１６はゼオライトからなることを特徴とす
る。
【００２５】この構成によれば、ゼオライトは炭化水素
および水分を吸着するとともに、ゼオライトにおける両
者の吸着能力には高い相関性があるので、本発明の適用
により、これまで述べた作用・効果を良好に得ることが
できる。なお、このようなゼオライトは、例えばシリカ
ゲルや活性炭などを吸着材として使用する場合に比べ
て、耐熱性に優れかつ劣化し難い吸着材を構成すること
ができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施形態による排気ガス浄化装置の状態判定装置
を適用した内燃機関を示している。この内燃機関（以下
「エンジン」という）１は、図示しない車両に搭載され
た、例えば４気筒４サイクルエンジンである。内燃機関
１の排気系２は、排気マニホルド３を介してエンジン１
に接続された排気管４を有しており、この排気管４の途
中には、排気ガスを浄化するために、排気ガス浄化装置
としての２つの三元触媒５、５を有する触媒装置６、お
よび炭化水素を吸着するための炭化水素吸着装置７が設
けられている。触媒装置６の２つの三元触媒５、５は、
排気管４に沿って互いに隣接して配置されており、所定
温度（例えば３００℃）以上になって活性化された状態
で、触媒装置６を通過する排気ガス中の有害物質（ＨＣ
（炭化水素）、ＣＯおよびＮＯｘ）を、酸化・還元作用
によって浄化する。
【００２７】一方、炭化水素吸着装置７は、排気管４の
触媒装置６よりも下流側に配置されており、三元触媒
５、５が活性化していない冷間状態でのエンジン１の始
動期間（例えば、始動時から約３０〜４０秒間）に、排
気ガス中の炭化水素を吸着することによって、大気中に
排出される炭化水素量を低減するためのものである。図
１および図２に示すように、炭化水素吸着装置７は、排
気通路切替装置８を介して、触媒装置６の下流端部に連
結されており、ほぼ円筒状のケース１１と、このケース
１１の内部に配置されたバイパス排気管１２と、このバ
イパス排気管１２の途中に配置され、バイパス排気管１
２に流入した排気ガス中の炭化水素を吸着するための円
柱状の吸着材１６とを備えている。
【００２８】図２に示すように、ケース１１は、その上
流端部が上下に二股に分かれており、上側の開口部１１
ａが、ケース１１とバイパス排気管１２との間に形成さ
れた断面環状のメイン通路１３と連通する一方、下側の
開口部１１ｂが、バイパス排気管１２の内部スペースで
あるバイパス通路１４と連通している。
【００２９】バイパス排気管１２は、その上流端部がケ
ース１１の下側の開口部１１ｂの内面に、下流端部がケ
ース１１の下流端部の内面に、それぞれ気密状態で接続
されている。また、バイパス排気管１２の下流端部に
は、長孔状の複数（例えば５個）の連通孔１２ａが、周
方向に互いに等間隔で形成されており、これらの連通孔
１２ａを介して、メイン通路１３およびバイパス通路１
４の下流端部同士が連通している。
【００３０】吸着材１６は、表面にゼオライトを担持し
た金属製のハニカムコア（図示せず）で構成され、炭化
水素とともに水分を吸着する特性を有していて、バイパ
ス通路１４に流入した排気ガスが吸着材１６の内部を通
過する際に、その排気ガス中の炭化水素および水分がゼ
オライトに吸着される。ゼオライトは、高耐熱性を有し
ており、低温状態（例えば１００℃未満）のときに炭化
水素を吸着し、所定温度以上（例えば１００〜２５０
℃）の状態のときに、吸着した炭化水素を脱離する。そ
して、脱離された炭化水素は、炭化水素吸着装置７から
ＥＧＲ管１７および吸気管１ａを介して、エンジン１に
再循環され、エンジン１で燃焼される。
【００３１】排気通路切替装置８は、触媒装置６の下流
側における排気ガスの通路を、三元触媒５の活性状態に
応じて、上記メイン通路１３とバイパス通路１４とに選
択的に切り替えるためのものである。この排気通路切替
装置８は、ほぼ円筒状の連結管１８と、この連結管１８
内に設けられた回動自在の切替バルブ１５とを有してい
る。切替バルブ１５は、後述するＥＣＵ２５により制御
される切替バルブ駆動装置１９（図１参照）によって駆
動され、図２の実線位置に位置するときには、排気ガス
の通路をメイン通路１３側に切り替える一方、２点鎖線
位置に位置するときには、排気ガスの通路をバイパス通
路１４側に切り替える。
【００３２】また、連結管１８とエンジン１の吸気管１
ａとの間には、上述したように、排気ガスの一部をエン
ジン１に再循環させるためのＥＧＲ管１７が連結されて
おり、その途中にＥＧＲ制御弁２０が取り付けられてい
る。このＥＧＲ制御弁２０をＥＣＵ２５で制御すること
によって、ＥＧＲの作動・停止およびＥＧＲ量が制御さ
れる。
【００３３】以上の構成によれば、エンジン１の冷間始
動直後には、排気通路切替装置８によって、排気ガスの
通路がバイパス通路１４側に切り替えられ、それによ
り、触媒装置６を通過した排気ガスは、バイパス通路１
４に導かれ、炭化水素が吸着材１６に吸着された後、大
気中に排出される。その後、吸着材１６への炭化水素の
吸着が完了したと判定されると、排気ガスの通路がメイ
ン通路１３側に切り替えられることにより、排気ガス
は、連結管１８を介してメイン通路１３に導かれ、大気
中に排出される。また、ＥＧＲ制御弁２０が開弁してＥ
ＧＲが作動することにより、排気ガスの一部がＥＧＲガ
スとして、バイパス通路１４およびＥＧＲ管１７を介し
て、吸気管１ａに再循環される。吸着材１６から脱離し
た炭化水素は、このＥＧＲガスによって吸気管１ａに送
られ、エンジン１で燃焼される。
【００３４】エンジン１の各気筒には、点火プラグ２８
（１つのみ図示）が設けられており、ディストリビュー
タ２９を介してＥＣＵ２５に接続されている。各点火プ
ラグ２８は、ＥＣＵ２５からの駆動信号により点火時期
ＩＧＬＯＧに応じたタイミングで高電圧が加えられ、次
に遮断されることによって放電し、それにより、各気筒
内で混合気の点火が行われる。
【００３５】また、炭化水素吸着装置７のケース１１に
は、吸着材１６の下流側に、湿度センサ２２が取り付け
られている。この湿度センサ２２は、例えばアルミナや
チタニアなどから成るポーラス体で構成されたセンサ素
子２２ａ（図２参照）を有しており、その抵抗値が、セ
ンサ素子２２ａの細孔に吸着された水分の量に応じて変
化するという特性を利用して、湿度を検出するタイプの
ものである。そして、湿度センサ２２は、センサ素子２
２ａの抵抗値ＶＲＳＴを表す検出信号をＥＣＵ２５に送
る。また、センサ素子２２ａの付近には、サーミスタな
どで構成された雰囲気温度センサ２１（雰囲気温度検出
手段）が設けられており、センサ素子２２ａ付近の雰囲
気温度ＴＨＣＭを検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に
送る。
【００３６】また、エンジン１の本体には、サーミスタ
などで構成されたエンジン水温センサ２３（温度状態検
出手段）およびクランク角センサ２４が取り付けられて
いる。エンジン水温センサ２３は、エンジン１のシリン
ダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水
温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に送る。一
方、クランク角センサ２４は、エンジン１の図示しない
クランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角ごと
に、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥ
ＣＵ２５に出力する。また、吸気管１ａには、吸気圧セ
ンサ２６が取り付けられており、この吸気圧センサ２６
は、吸気管１ａ内の絶対圧ＰＢを検出し、その検出信号
をＥＣＵ２５に送る。さらに、ＥＣＵ２５には、吸着材
１６が劣化していると判定したときに点灯する警告ラン
プ２７が接続されている。
【００３７】ＥＣＵ２５は、本実施形態において、吸着
材状態判定手段、熱量算出手段、しきい値決定手段、相
対湿度算出手段および吸着材劣化判定手段を構成するも
のである。ＥＣＵ２５は、Ｉ／Ｏインターフェース、Ｃ
ＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピ
ュータで構成されている。上述した湿度センサ２２など
のセンサからの検出信号はそれぞれ、Ｉ／Ｏインターフ
ェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力
される。
【００３８】ＣＰＵは、上述した各種センサで検出され
たエンジンパラメータ信号に基づいて、エンジン１の運
転状態を判別するとともに、その判別結果に応じ、ＴＤ
Ｃ信号の発生に同期して、燃料噴射時間Ｔｏｕｔおよび
点火時期ＩＧＬＯＧを演算し、その演算結果に基づく駆
動信号をインジェクタ２８およびディストリビュータ２
９に出力する。また、ＣＰＵは、各種センサの検出信号
に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムやテーブル
などに従って、切替バルブ駆動装置１９やＥＧＲ制御弁
２０を制御するとともに、吸着材１６の状態判定とし
て、その劣化判定を行う。
【００３９】次に、図３〜図１０を参照しながら、吸着
材１６の劣化判定処理について説明する。図３は、吸着
材１６の劣化判定を実行するか否かを判断する処理を示
している。この処理は、エンジン１の始動直後に１回の
み実行される。
【００４０】本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と
図示。以下同じ）において、前回の運転時に、吸着材１
６における炭化水素の脱離処理が完了したことを表す脱
離完了フラグＦ＿ＨＣＰＧが「１」であるか否かを判別
する。この判別結果がＮＯ、すなわち前回の運転時に脱
離処理が完了していないときには、吸着材１６に炭化水
素が残留していることで、吸着材１６の劣化を適正に判
定することができないので、吸着材１６の劣化判定の実
行条件が成立していないとして、劣化判定許可フラグＦ
＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」にセットし（ステップ２）、
本プログラムを終了する。
【００４１】一方、上記ステップ１の判別結果がＹＥＳ
で、前回の運転時に、脱離処理が完了しているときに
は、続くステップ３に進み、エンジン水温ＴＷがその下
限値ＴＷＴＲＳＬ（例えば０℃）以上でかつ上限値ＴＷ
ＴＲＳＨ（例えば５０℃）以下であるか否かを判別す
る。この判別結果がＮＯ、すなわち始動時のエンジン水
温ＴＷが、上下限値ＴＷＴＲＳＬ／Ｈで規定される所定
の範囲から外れているときには、上述した脱離処理未完
了の場合と同様に、吸着材１６の劣化判定の実行条件が
成立していないとして、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮ
ＤＴＲＳを「０」にセットし（ステップ２）、本プログ
ラムを終了する。
【００４２】一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳで、
エンジン水温ＴＷが上記所定の範囲内にあるときには、
劣化判定の実行条件が成立しているとして、劣化判定許
可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「１」にセットする（ス
テップ４）。次いで、そのときに湿度センサ２２で検出
された相対湿度ＶＨＵＭＤを、その最小値ＶＨＵＭＤ＿
ＭＩＮおよび前回値ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥの各初期値とし
て設定する（ステップ５、６）。この相対湿度ＶＨＵＭ
Ｄは、湿度センサ２２で検出されたセンサ抵抗値ＶＲＳ
Ｔに応じ、図４に示すテーブルから算出される。
【００４３】このテーブルは、雰囲気温度ＴＨＣＭに対
応する９つのテーブルで構成されており、各テーブルは
センサ抵抗値ＶＲＳＴが高いほど、相対湿度ＶＨＵＭＤ
がより小さくなるように設定されている。また、テーブ
ル間では、雰囲気温度ＴＨＣＭが低いほど、相対湿度Ｖ
ＨＵＭＤがより高くなるように設定されている。これら
の中から、雰囲気温度センサ２１で検出された雰囲気温
度ＴＨＣＭに対応する１つが選択され、湿度センサ２２
で検出されたセンサ抵抗値ＶＲＳＴに対応するテーブル
を検索することによって、相対湿度ＶＨＵＭＤが算出さ
れる。雰囲気温度ＴＨＣＭがテーブル間の値である場合
には、補間計算によって、相対湿度ＶＨＵＭＤが算出さ
れる。このようにして、相対湿度ＶＨＵＭＤを求めるこ
とにより、温度補償された排気ガスの相対湿度ＶＨＵＭ
Ｄを適切に求めることができる。
【００４４】次いで、ステップ７に進み、エンジン水温
ＴＷに応じて、図５に示す吸着材１６の劣化判定しきい
値テーブル（以下「ＴＲＳＤＴテーブル」という）を検
索し、後述する吸着材１６の劣化を判定するための劣化
判定しきい値ＴＲＳＤＴ（しきい値）を算出して、本プ
ログラムを終了する。
【００４５】図５に示すように、このＴＲＳＤＴテーブ
ルでは、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴは、エンジン水温
ＴＷが第１所定温度ｔｗ１（例えば０℃）を下回るとき
には第１所定値ｔｒｓｄｔ１に、またエンジン水温ＴＷ
が、第１所定温度ｔｗ１よりも高い第２所定温度ｔｗ２
（例えば４０℃）を上回るときには第２所定値ｔｒｓｄ
ｔ２（ｔｒｓｄｔ１＞ｔｒｓｄｔ２）に設定されてい
る。また、エンジン水温ＴＷが上記の範囲内（ｔｗ１≦
ＴＷ≦ｔｗ２）であるときには、エンジン水温ＴＷが低
いほど、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴは、より大きい値
に設定されている。
【００４６】図６は、上記の図３の処理による判定結果
に従って実行される吸着材１６の劣化判定処理を示して
いる。この処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行さ
れる。まず、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳが
「１」であるか否かを判別し（ステップ１１）、その判
別結果がＮＯで、劣化判定の実行条件が成立していない
ときには、そのまま本プログラムを終了する。
【００４７】上記ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、
劣化判定の実行条件が成立しているときには、湿度セン
サ２２による今回の検出値から算出された相対湿度ＶＨ
ＵＭＤが、その前回値ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥよりも小さい
か否かを判別する（ステップ１２）。この判別結果がＹ
ＥＳで、ＶＨＵＭＤ＜ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥのときには、
そのときの相対湿度ＶＨＵＭＤを最小値ＶＨＵＭＤ＿Ｍ
ＩＮとして設定する（ステップ１３）。このように、最
小値ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮは、相対湿度ＶＨＵＭＤが前回
時よりも低下しているときに随時、更新されるので、相
対湿度ＶＨＵＭＤの立上がり開始直前の最小値を表すこ
とになる（図１０の時刻ｔ０参照）。上記ステップ１２
の判別結果がＮＯのとき、または上記ステップ１３の実
行後には、ステップ１４に進み、今回の相対湿度ＶＨＵ
ＭＤを前回値ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥにシフトする。
【００４８】次いで、相対湿度ＶＨＵＭＤが、最小値Ｖ
ＨＵＭＤ＿ＭＩＮと所定の立上がり判定値ＶＨＵＭＤ＿
ＪＵＤ（例えば１０％）との和よりも大きいか否かを判
別し（ステップ１５）、その判別結果がＮＯのときに
は、相対湿度ＶＨＵＭＤがまだ十分に立ち上がっていな
いとして、立上がり確定フラグＦ＿ＨＵＭＬ２Ｈを
「０」にセットし（ステップ１６）、本プログラムを終
了する。
【００４９】一方、上記ステップ１５の判別結果がＹＥ
Ｓで、ＶＨＵＭＤ＞ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮ＋ＶＨＵＭＤ＿
ＪＵＤが成立したとき、すなわち相対湿度ＶＨＵＭＤ
が、最小値ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮから立上がり判定値ＶＨ
ＵＭＤ＿ＪＵＤを上回って、上昇したとき（図１０の時
刻ｔ１）には、相対湿度ＶＨＵＭＤが十分に立ち上が
り、安定的に上昇する状態になったとして、立上がり確
定フラグＦ＿ＨＵＭＬ２Ｈを「１」にセットする（ステ
ップ１７）。
【００５０】次いで、ステップ１８に進み、熱量積算値
ＳＵＭ＿Ｑが、図３の前記ステップ７で算出した劣化判
定しきい値ＴＲＳＤＴよりも小さいか否かを判別する。
この熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑは、エンジン１の始動後に排
気系２に与えられた熱量の積算値（総和）を表すもので
あり、次のようにして算出される。
【００５１】図７は、熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑの算出処理
を示している。この処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期し
て実行される。なお、この熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑは、エ
ンジン１の始動時に、イグニッションスイッチがＯＮさ
れたときに、値０にリセットされる。
【００５２】本処理ではまず、気筒ごとのインジェクタ
１ｂの燃料噴射時間Ｔｏｕｔを読み込むとともに（ステ
ップ３１）、熱量補正係数＃ＫＱＲＴＤを算出する（ス
テップ３２）。図８に示すように、このステップ３２に
おける熱量補正係数＃ＫＱＲＴＤの算出処理では、ま
ず、点火時期の急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩに応じ、
図９に一例を示すテーブルを検索し（ステップ４１）、
検索値を熱量補正係数＃ＫＱＲＴＤとしてセットする
（ステップ４２）。この急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩ
は、エンジン１の始動時に、三元触媒５、５を活性化す
るための急速暖機制御を実行する場合に、値０よりも大
きな値に設定され、基本点火時期から減算されるもので
ある。図９に示すように、熱量補正係数＃ＫＱＲＴＤ
は、急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩが０のとき、すなわ
ち急速暖機制御を実行しないときには、値１．０に設定
されるとともに、急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩの４つ
の格子点に対して、急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩが大
きいほど、より大きな値となるように設定されている。
これは、急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩが大きいほど、
各気筒で発生する熱量の排気系２への放熱割合が増大
し、排気ガスの温度が高くなるからである。
【００５３】次いで、図７のステップ３３に戻り、ステ
ップ３１で読み込んだ燃料噴射時間Ｔｏｕｔとステップ
３２で算出した熱量補正係数＃ＫＱＲＴＤとの積を、熱
量積算値ＳＵＭ＿Ｑの前回値に加算し、今回の熱量積算
値ＳＵＭ＿Ｑとしてセットする。
【００５４】このようにして求められた熱量積算値ＳＵ
Ｍ＿Ｑは、エンジン１が始動時から排気系２に与えた熱
量を表す。したがって、熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑが大きい
ほど、吸着材１６に与えた熱量が多いことを表す。一
方、吸着材１６は、その温度が低いときには吸着能力が
高く、温度が上昇するのに伴い、吸着能力が低下する傾
向があり、温度がある程度上昇したときに、相対湿度Ｖ
ＨＵＭＤの立上がりが生じる。したがって、図６の上記
ステップ１８の判別結果がＹＥＳ、すなわちＳＵＭ＿Ｑ
＜ＴＲＳＤＴのときには、相対湿度ＶＨＵＭＤを立ち上
がらせるのに十分な熱量が吸着材１６に与えられていな
いにもかかわらず、相対湿度ＶＨＵＮＤが早く立ち上が
ったとして、吸着材１６が劣化していると判定し、その
ことを表すために、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「１」
にセットする（ステップ１９）。
【００５５】一方、ステップ１８の判別結果がＮＯ、す
なわちＳＵＭ＿Ｑ≧ＴＲＳＤＴのときには、吸着材１６
に十分な熱量が与えられた後に初めて、相対湿度ＶＨＵ
ＭＤが立ち上がったとして、吸着材１６が劣化していな
いと判定し、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「０」にセッ
トする（ステップ２０）。
【００５６】ステップ１９または２０に続くステップ２
１では、吸着材１６の劣化判定が終了したことを受け
て、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」に
セットし、本プログラムを終了する。
【００５７】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、エンジン１の始動後において、吸着材１６の下流側
の相対湿度ＶＨＵＭＤについて、その立上がりを立上が
り判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤによって判定するととも
に、始動時から相対湿度ＶＨＵＭＤの立上がりまでの熱
量積算値ＳＵＭ＿Ｑと劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴとを
比較することによって、吸着材１６の劣化を判定する。
前述したように、この熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑは、点火時
期の急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩが大きいほど、燃料
噴射時間Ｔｏｕｔに乗算される熱量補正係数＃ＫＱＲＴ
Ｄが、より大きな値に設定されることで、より大きな値
として算出される。したがって、熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑ
を、始動時および始動後の排気系２および排気ガスの温
度状態を良好に反映させながら、適切に算出することが
でき、それにより、吸着材１６の劣化判定を精度良く行
うことができる。また、この劣化判定しきい値ＴＲＳＤ
Ｔは、前述した図５で説明したように、始動時のエンジ
ン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されてい
る。つまり、吸着材１６の温度を上昇させるのに必要な
熱量が多いほど、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴがより大
きな値に設定されているので、図６のステップ１８にお
ける比較判別により、吸着材１６の劣化判定をより適切
に行うことができる。
【００５８】なお、本発明は、説明した上記実施形態に
限定されることなく、種々の態様で実施することができ
る。例えば、実施形態では、排気ガスの湿度を表すパラ
メータとして、相対湿度ＶＨＵＭＤを用いたが、他の適
当なパラメータを採用してもよい。また、排気系２の温
度状態を、エンジン水温センサ２３で検出したエンジン
水温ＴＷで代用し、また、湿度センサ２２の雰囲気温度
ＴＨＣＭを、雰囲気温度センサ２１で直接検出したが、
湿度センサ２２の検出値に基づいて、それらの温度を推
定するようにしてもよい。その他、細部の構成を、本発
明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の排気ガス
浄化装置の状態判定装置は、内燃機関の点火時期に応じ
て、炭化水素を吸着する吸着材を含む排気ガス浄化装置
の状態を、吸着材の劣化を含めて、精度良く判定するこ
とができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による排気ガス浄化装置の状
態判定装置を適用した内燃機関を示す構成図である。
【図２】炭化水素吸着装置を拡大して示す断面図であ
る。
【図３】吸着材の劣化判定の実行判断処理を示すフロー
チャートである。
【図４】雰囲気温度ＴＨＣＭおよびセンサ抵抗値ＶＲＳ
Ｔに応じて、相対湿度ＶＨＵＭＤを算出するためのテー
ブルを示す。
【図５】エンジン始動時のエンジン水温ＴＷと吸着材の
劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴとの関係を示す劣化判定し
きい値テーブルである。
【図６】吸着材の劣化判定処理を示すフローチャートで
ある。
【図７】排気系に与えられた熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑの算
出処理を示すフローチャートである。
【図８】熱量補正係数＃ＫＱＲＴＤの算出処理を示すフ
ローチャートである。
【図９】点火時期の急速暖機リタード量ＩＧＦＰＩと熱
量補正項＃ＫＱＲＴＤとの関係を示すテーブルである。
【図１０】湿度センサで検出した相対湿度ＶＨＵＭＤお
よび熱量積算値ＳＵＭ＿Ｑのエンジン始動時からの推移
の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ 排気系 ７ 炭化水素吸着装置 １６ 吸着材 ２１ 雰囲気温度センサ（雰囲気温度検出手段） ２２ 湿度センサ ２３ エンジン水温センサ（温度状態検出手段） ２５ ＥＣＵ（吸着材状態判定手段、熱量算出手段、し
きい値決定手段、相対湿度算出手段、吸着材劣化判定手
段） ２８ 点火プラグ ＶＨＵＭＤ 相対湿度 ＴＷ エンジン水温 ＳＵＭ＿Ｑ 熱量積算値 ＴＲＳＤＴ 劣化判定しきい値 ＩＧＦＰＩ 急速暖機リタード量 ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ 立上がり判定値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 35/00 Ｆ０２Ｄ 35/00 ３６０Ｇ 45/00 ３６０ 45/00 ３６０Ｃ ３６０Ｇ Ｇ０１Ｎ 27/04 Ｇ０１Ｎ 27/04 Ａ 27/12 27/12 Ｅ (72)発明者 高倉 史郎 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 佐藤 忠 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 岩城 喜久 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G046 AA09 BD01 BD05 BG04 BJ02 DB05 DC02 DC14 DC16 DC17 DC18 EB07 2G060 AA03 AB02 AE19 AE27 AF07 HB06 HC02 HC13 HC19 HC21 KA04 3G084 BA13 BA17 BA24 CA02 DA10 DA27 EA11 EB11 FA02 FA07 FA13 FA20 FA27 FA33 FA35 FA37 FA39 3G091 AA02 AA17 AA23 AB10 BA03 BA11 BA15 BA33 CA18 DC01 EA01 EA06 EA16 EA19 EA21 EA37 FA01 FA04 FB02 FC02 GB09W HA46 HB05 4G066 AA02C AA61B BA01 BA07 CA43 CA51 DA02 EA20 GA16 GA37

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
    中の炭化水素および水分を吸着可能な吸着材を含む排気
    ガス浄化装置の状態を判定するための排気ガス浄化装置
    の状態判定装置であって、 前記排気系の前記吸着材よりも下流側に設けられ、排気
    ガスの湿度を検出する湿度センサと、 この湿度センサにより検出された排気ガスの湿度および
    前記内燃機関の点火時期に応じて、前記吸着材の状態を
    判定する吸着材状態判定手段と、 を備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置の状態
    判定装置。
  2. 【請求項２】 前記内燃機関の始動後に当該内燃機関か
    ら前記排気系に与えられた熱量を算出する熱量算出手段
    を、さらに備えており、 前記吸着材状態判定手段は、前記熱量算出手段によって
    算出された前記熱量にさらに応じて、前記吸着材の状態
    を判定することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス
    浄化装置の状態判定装置。
  3. 【請求項３】 前記熱量算出手段は、始動後に前記内燃
    機関に供給された燃料量および前記点火時期に応じて、
    前記熱量を算出することを特徴とする請求項２に記載の
    排気ガス浄化装置の状態判定装置。
  4. 【請求項４】 前記排気系の温度状態を検出する温度状
    態検出手段と、 前記内燃機関の始動時に検出された前記排気系の温度状
    態に基づき、しきい値を決定するしきい値決定手段と、 をさらに備えており、 前記吸着材状態判定手段は、前記内燃機関の始動後にお
    ける前記湿度センサの検出値の変化量がその所定値を上
    回ったときに、前記熱量と前記しきい値との比較結果に
    基づいて、前記吸着材の状態を判定することを特徴とす
    る請求項２または３に記載の排気ガス浄化装置の状態判
    定装置。
  5. 【請求項５】 前記排気系の温度状態は、前記内燃機関
    の始動時の冷却水の温度であることを特徴とする請求項
    ４に記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
  6. 【請求項６】 前記湿度センサの雰囲気温度を検出する
    雰囲気温度検出手段と、 当該検出された雰囲気温度に応じて、前記湿度センサの
    出力から排気ガスの相対湿度を算出する相対湿度算出手
    段と、 をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし５
    のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
  7. 【請求項７】 前記吸着材状態判定手段は、前記吸着材
    の劣化を、当該吸着材の状態として判定する吸着材劣化
    判定手段を有していることを特徴とする請求項１ないし
    ６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装
    置。
  8. 【請求項８】 前記吸着材はゼオライトからなることを
    特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の排気ガ
    ス浄化装置の状態判定装置。
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