JP2009097343A - 内燃機関装置およびこれを備える車両ならびに内燃機関装置の異常判定方法 - Google Patents

内燃機関装置およびこれを備える車両ならびに内燃機関装置の異常判定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関の排ガスの流路を切り換える流路切換手段の異常の有無をより精度よく判定可能とする。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０は、エンジン２２からの排ガスを三元触媒に直接導く第１の排ガス流路と、ＨＣ吸着部材を通過した排ガスを三元触媒へと導く第２の排ガス流路とを含む排ガス浄化装置５０と、負圧を用いてエンジン２２からの排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換弁５９およびアクチュエータ６０と、エンジン２２の回転により生成される負圧を蓄えることができる負圧タンク６７と、負圧タンク６７に蓄えられた圧力Ｐｔｋに基づいて流路切換弁５９による流路切換時間ｔｐｃを取得すると共に流路切換時間ｔｐｃを考慮しながら排ガス温度Ｔｅｇ１，Ｔｅｇ２に基づいて流路切換弁５９等の異常の有無を判定するハイブリッドＥＣＵ４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関装置およびこれを備える車両ならびに内燃機関装置の異常判定方法に関する。
従来から、触媒コンバータの上流側に設けられたＨＣ吸着装置を備えた内燃機関装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関装置のＨＣ吸着装置は、主通路と、当該主通路を開閉する切換弁と、主通路をバイパスするバイパス通路とを含み、バイパス通路には、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）を吸着するＨＣ吸着剤が配置されている。また、切換弁はダイヤフラム機構のダイヤフラムに連結されており、ダイヤフラム機構の変圧室は、負圧供給配管およびバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）を介してインテークマニホルドと接続されている。これにより、ＶＳＶをオンオフ制御すれば、ダイヤフラムの変形に連動して切換弁が主通路を開閉することから、排ガスの流路を主通路とバイパス通路（ＨＣ吸着剤側）とで切り換えることが可能となる。また、この内燃機関装置では、ＶＳＶをオンした時の負圧供給配管内の圧力変化の傾向に基づいて切換弁の異常の有無が判定される。
更に、従来から、排気通路に設けられた排気浄化装置を含む内燃機関装置として、排気通路の上流側に位置して排ガスを浄化する触媒装置と、触媒装置下流のメイン排気流路と並列に設けられたバイパス流路に配置されたＨＣ吸着装置と、内燃機関の回転に伴って生成される負圧を利用して作動すると共にＨＣ吸着装置の下流側において排ガスの流路をメイン排気流路とバイパス流路とで選択的に切り換える切換弁と、バイパス流路のＨＣ吸着装置下流側から分岐されて触媒装置の上流側に至る還流流路を形成すると共に触媒装置に向かう流れのみを許容する流路開閉手段を有する還流手段と、切換弁および流路開閉手段を操作する制御手段と、ＨＣ吸着装置の下流の排気温度を検知する温度検知手段を含む故障診断装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この排気浄化装置の故障診断装置は、還流流路とバイパス流路との双方が閉路されると共に内燃機関が定常運転状態にある場合に、一時的に還流流路を閉路したままバイパス流路を開路し、かかる一時的な流路の切換の前後におけるＨＣ吸着装置下流の排ガス温度の偏差に基づいて切換弁の良否を判定する。
特開２００１−４１０２６号公報 特開平１０−１５９５４４号公報
上述のような未燃焼成分としてのＨＣを吸着する手段を備えた内燃機関装置では、切換弁を適正に制御することにより未燃焼成分としてのＨＣが外部に排出されてしまうのを抑制することが可能となる。従って、内燃機関装置のエミッションの向上を図る上では、切換弁の異常の有無を精度よく判定することが重要となるが、上記従来の内燃機関装置では、切換弁の状態が誤判定されてしまうこともあり、従来の異常判定手法には精度の面でなお改善の余地がある。
そこで、本発明の内燃機関装置およびこれを備える車両ならびに内燃機関装置の異常判定方法は、内燃機関の排ガスの流路を切り換える流路切換手段の異常の有無をより精度よく判定可能とすることを主目的とする。
本発明の内燃機関装置およびこれを備える車両ならびに内燃機関装置の異常判定方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
本発明の内燃機関装置は、
内燃機関を含む内燃機関装置であって、
前記内燃機関からの排ガスを排ガス浄化触媒に直接導く第１の排ガス流路と、
前記排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有し、該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを前記排ガス浄化触媒へと導く第２の排ガス流路と、
負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、
前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、
前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段と、
前記第１および第２の排ガス流路の少なくとも何れか一方で所定の物理量を検出する異常判定用センサと、
前記蓄圧手段に蓄えられた圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力に基づいて前記流路切換手段による流路の切換に要する時間である流路切換時間を取得する流路切換時間取得手段と、
前記推定された流路切換時間を考慮しながら、前記異常判定用センサの検出値に基づいて前記流路切換手段の異常の有無を判定する異常判定手段と、
を備えるものである。
この内燃機関装置では、内燃機関の回転により生成される負圧を蓄圧手段を介して流路切換手段に導入することにより、内燃機関からの排ガスの流路を第１の排ガス流路と未燃焼成分吸着手段を含む第２の排ガス流路との間で切り換えることができる。また、この内燃機関装置では、内燃機関の回転により生成される負圧を吸気系に接続された蓄圧手段に蓄えておき、蓄圧手段に蓄えられた負圧を流路切換手段に導入して内燃機関からの排ガスの流路を切り換えることができる。そして、この内燃機関装置では、第１および第２の排ガス流路の少なくとも何れか一方で異常判定用センサにより検出された所定の物理量に基づいて流路切換手段の異常の有無が判定される。ここで、このように負圧を用いて内燃機関からの排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間で切り換える場合、流路切換手段による流路の切換にはある程度の時間が要求され、流路切換手段によって流路が切り換えられている最中には、第１および第２の排ガス流路の双方を排ガスが流通することになるので、異常判定用センサの検出値が正常時または異常発生時の特徴を示さないおそれがあり、本来正常であるにも拘わらず流路切換手段に異常が発生している等と誤判定されてしまう可能性もある。これを踏まえて、この内燃機関装置では、蓄圧手段に蓄えられた圧力に基づいて流路切換手段による流路の切換に要する時間である流路切換時間を取得すると共に、取得した流路切換時間を考慮しながら、異常判定用センサの検出値に基づいて流路切換手段の異常の有無が判定される。このように、蓄圧手段に蓄えられた圧力に基づく流路切換時間を考慮することにより、流路切換手段による流路の切換が開始されてから流路切換時間が経過するまでの間の異常判定をより適正に実行することができるので、内燃機関の排ガスの流路を切り換える流路切換手段の異常の有無をより精度よく判定することが可能となる。
この場合、前記異常判定用センサは、前記第１の排ガス流路で所定の物理量を検出する第１の異常判定用センサと、前記第２の排ガス流路で所定の物理量を検出する第２の異常判定用センサとを含んでもよく、前記異常判定手段は、前記取得された流路切換時間を考慮しながら、前記第１および第２の異常判定用センサの検出値に基づいて前記流路切換手段の異常の有無を判定するものであってもよい。これにより、異常判定用センサの検出値に基づく異常判定をより適正なものとすることができる。
更に、前記異常判定手段は、前記第１の異常判定用センサの検出値と前記第２の異常判定用センサの検出値との偏差と所定の閾値とを比較することにより前記流路切換手段の異常の有無を判定するものであってもよく、前記流路切換手段による流路の切換が開始されてから前記流路切換時間が経過するまでの間と該流路切換時間が経過した後とで前記閾値が変更されてもよい。このように、流路の切換開始から流路切換時間が経過するまでの間、閾値を流路切換時間の経過後の値から変更することにより、流路の切換開始から流路切換時間が経過するまでの間も流路切換手段の異常の有無をより精度よく判定することが可能となるので、流路切換手段の異常の有無をより速やか判定することができる。
また、前記異常判定手段は、前記第１の異常判定用センサの検出値と前記第２の異常判定用センサの検出値との偏差と所定の閾値とを比較することにより前記流路切換手段の異常の有無を判定するものであってもよく、前記流路切換手段による流路の切換が開始されてから前記流路切換時間が経過するまでの間、前記第１の異常判定用センサの検出値と前記第２の異常判定用センサの検出値とが無効とされてもよい。
更に、前記流路切換時間取得手段は、前記圧力検出手段により検出された圧力と大気圧とに基づいて前記流路切換時間を取得するものであってもよい。これにより、流路切換時間をより精度よく求めることが可能となる。
また、前記第１および第２の異常判定用センサは、それぞれ対応した前記第１または第２の排ガス流路の排ガス温度を検出するものであってもよい。これにより、流路切換手段の異常判定に要するコストの低減化を図ることができる。
更に、上記内燃機関装置は、前記内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能な電動モータリング手段と、前記電動モータリング手段に電力を供給可能な蓄電手段と、前記蓄電手段の状態と前記蓄圧手段の蓄圧状態とに基づいて前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御する制御手段とを更に備えてもよい。この内燃機関装置では、蓄電手段からの電力を用いて電動モータリング手段を駆動して内燃機関をモータリングすることにより、内燃機関を強制的に回転させて負圧を生成し、生成した負圧を蓄圧手段を介して流路切換手段に導入することができる。従って、この内燃機関装置では、内燃機関からの排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間で切り換えるのに用いられる負圧として、電動モータリング手段による内燃機関のモータリングにより発生させた負圧と蓄圧手段に蓄えられた負圧とを蓄電手段の状態や蓄圧手段の蓄圧状態に応じて使い分けることができる。これにより、負圧を良好に確保して、流路切換手段に負圧を導入し得なくなってしまうのを抑制することができるので、排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間でより適正に切り換えて、排ガス中の未燃焼成分が外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
この場合、前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴って前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御し、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にはなく、かつ前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしているときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴うことなく前記蓄圧手段に蓄えられた負圧のみを用いて前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御するものであってもよい。
また、前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記取得された流路切換時間だけ前記モータリングが実行されるように前記電動モータリング手段を制御するものであってもよい。
本発明の車両は、上記何れかの内燃機関装置と、前記駆動軸に接続された駆動輪とを備えるものである。この車両は、上述の何れかの態様の内燃機関装置を備えるものであるから、本発明の内燃機関装置が奏する効果と同様の効果を奏する。
本発明による内燃機関装置の異常判定方法は、内燃機関と、該内燃機関からの排ガスを排ガス浄化触媒に直接導く第１の排ガス流路と、前記排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有し、該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを前記排ガス浄化触媒へと導く第２の排ガス流路と、負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段とを備えた内燃機関装置の異常判定方法であって、
（ａ）前記蓄圧手段に蓄えられた圧力に基づいて前記流路切換手段による流路の切換に要する時間である流路切換時間を取得するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて取得された流路切換時間を考慮しながら、前記第１および第２の排ガス流路の少なくとも何れか一方で検出された所定の物理量に基づいて前記流路切換手段の異常の有無を判定するステップと、
を含むものである。
この方法のように、蓄圧手段に蓄えられた圧力に基づく流路切換時間を考慮すれば、流路切換手段による流路の切換が開始されてから流路切換時間が経過するまでの間の異常判定をより適正に実行することができるので、内燃機関の排ガスの流路を切り換える流路切換手段の異常の有無をより精度よく判定することが可能となる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関装置を備えたハイブリッド自動車２０の概略構成図であり、図２は、ハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン２２の概略構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２を含む内燃機関装置２１と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６に図示しないダンパを介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）４０とを備える。
内燃機関装置２１を構成するエンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されている。このエンジン２２では、図２からわかるように、エアクリーナ１２２により清浄された空気がスロットルバルブ１２４を介して吸気ポートに取り入れられ、吸入空気には燃料噴射弁１２６からガソリン等の燃料が噴射される。こうして得られる空気と燃料との混合気は、吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入されると共に点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させられる。そして、混合気の爆発燃焼に伴うピストン１３２の往復運動は、クランクシャフト２６の回転運動へと変換される。燃焼室からの排ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害成分を浄化する排ガス浄化装置５０を介して外部へと排出される。
このようなエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下「エンジンＥＣＵ」という）２４により制御される。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂや、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態等を検出する各種センサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力される。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション、スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション、吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのからの吸入空気量、吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温度、空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ、酸素センサ１３５ｂからの酸素信号等が入力ポートを介して入力される。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を作動させるための種々の制御信号が出力される。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号等が出力ポートを介して出力される。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ４０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ４０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ４０に送信する。
図３は、エンジン２２の排ガスを浄化する排ガス浄化装置５０の概略構成図である。同図に示すように、排ガス浄化装置５０は、筒状のケース５２と、ケース５２の内部に同軸に配置された筒状の仕切部材５４と、ケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面とにより画成される環状の空間に配置されたＨＣ吸着部材５６と、ケース５２の下流側（図中右側）に設けられた三元触媒（排ガス浄化触媒）５８とを含む。仕切部材５４は、ケース５２よりも小径に形成されており、その内部には、エンジン２２の排ガスを三元触媒５８に直接導く第１の排ガス流路が画成される。また、ＨＣ吸着部材５６は、例えばゼオライトといった低温下で排ガス中の未燃焼成分である炭化水素（ＨＣガス）を吸着すると共に高温下で吸着したＨＣガスを脱離させるＨＣ吸着剤を保持している。そして、ケース５２と仕切部材５４とは、両者の間に配置されたＨＣ吸着部材５６を通過した排ガスを三元触媒５８へと導く第２の排ガス流路を画成する。なお、実施例において、三元触媒５８は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の酸化触媒とロジウム（Ｒｈ）等の還元触媒とセリア（ＣｅＯ2）等の助触媒等により構成されており、高温で活性化して酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣを水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化し、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘを窒素(Ｎ2）や酸素（Ｏ2）等に浄化する。
上述のように構成される排ガス浄化装置５０には、仕切部材５４の開口部５４ａに取り付けられると共にアクチュエータ６０により駆動されて当該開口部５４ａを開閉する流路切換弁５９が設けられている。アクチュエータ６０により流路切換弁５９を開弁すれば、仕切部材５４の内部（第１の排ガス流路）がエンジン２２からの排ガスの主たる流路となり、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入された排ガスの大半がＨＣ吸着部材５６を通過することなく三元触媒５８へと直接に導かれる。また、アクチュエータ６０により流路切換弁５９を閉弁すれば、ケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面とにより画成される環状の空間（第２の排ガス流路）がエンジン２２からの排ガスの主たる流路となり、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入された排ガスのほぼすべてがＨＣ吸着部材５６を通過した後、三元触媒５８へと導かれる。更に、排ガス浄化装置５０には、仕切部材５４の内部かつ流路切換弁５９よりも下流側の排ガスの温度を検出する第１温度センサ７１が設けられると共に、ケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面との間かつ流路切換弁５９よりも下流側の排ガスの温度を検出する第２温度センサ７２が設けられている。
流路切換弁５９のアクチュエータ６０は、図２および図３に示すように、アクチュエータケース６１内に収容されたダイヤフラム６２と、ダイヤフラム６２に接続された作動ロッド６３と、アクチュエータケース６１内でダイヤフラム６２を作動ロッド６３側に付勢するスプリング６４と、作動ロッド６３と流路切換弁５９とを連結するリンク機構６５とを含む。リンク機構６５は、図３に示すように、作動ロッド６３と流路切換弁５９の回転軸とを接続するリンク６５ａと、流路切換弁５９を開弁状態に位置決めするためのストッパ６５ｂとを有し、作動ロッド６３の直線運動を回転運動に変換して流路切換弁５９を開閉するように構成されている。また、アクチュエータケース６１の内部は、ダイヤフラム６２により、作動ロッド６３側の大気圧室とスプリング６４側の変圧室とに区分されている。この場合、アクチュエータケース６１内の大気圧室は、外部と連通されており、その内部の圧力は常時大気圧に保たれる。これに対して、アクチュエータケース６１内の変圧室は、バキュームスイッチングバルブ（以下「ＶＳＶ」という）６６、負圧タンク６７、逆止弁６８および負圧導入管１２５ａを介してエンジン２２の吸気管（サージタンク）１２５に接続されている。ＶＳＶ６６は、例えば電磁弁として構成されており、オフ状態にあるときには、図示しない大気開放口とアクチュエータケース６１の変圧室とを連通させ、当該変圧室内の圧力を大気圧に保つ。また、ＶＳＶ６６は、オン状態にあると、上記大気開放口とアクチュエータケース６１の変圧室との連通を解除すると共に当該変圧室を負圧タンク６７、逆止弁６８および負圧導入管１２５ａを介してエンジン２２の吸気管１２５と連通させる。
これにより、ＶＳＶ６６をオンし、負圧導入管１２５ａ等からアクチュエータケース６１の変圧室に例えばクランクシャフト２６の回転に伴って生成される負圧を導入して内圧を低下させれば、ダイヤフラム６２がスプリング６４の付勢力に抗して作動ロッド６３をアクチュエータケース６１内に引き込むように撓むことになる。実施例では、このようにＶＳＶ６６がオンされ、アクチュエータケース６１の変圧室に負圧が導入されてダイヤフラム６２が撓んだときに、流路切換弁５９が仕切部材５４の開口部５４ａを閉鎖する。また、ＶＳＶ６６をオフし、当該変圧室の内圧が大気圧に保たれるようにすれば、変圧室と大気圧室との差圧が無くなることから、スプリング６４の付勢力によりダイヤフラム６２が元の撓んでいない状態へと戻り、作動ロッド６３が変圧室に負圧を導入した場合とは逆方向に移動することになる。実施例では、このようにＶＳＶ６６がオフされ、アクチュエータケース６１の変圧室に大気圧が導入されてダイヤフラム６２の撓みが無くなったときに、流路切換弁５９が仕切部材５４の開口部５４ａを開放する。このように、実施例では、アクチュエータケース６１の変圧室内の圧力を変化させることにより、作動ロッド６３の直線運動をリンク機構６５により回転運動へと変換して流路切換弁５９を開閉させ、エンジン２２からの排ガスの主たる流路を切り換えることができる。なお、ＶＳＶ６６は、通常オフされ、エンジン２２からの排ガスの主たる流路は、基本的に仕切部材５４の内部に画成される第１の排ガス流路となる。また、負圧タンク６７は、所定の容積をもった密閉容器であり、負圧導入管１２５ａを介して負圧タンク６７内の空気を吸引して内圧を低下させることにより、当該負圧タンク６７内に負圧を蓄えることが可能となる。この負圧タンク６７には、その内部の圧力（負圧）を検出する負圧センサ６９が設けられている。そして、逆止弁６８は、負圧タンク６７から負圧導入管１２５ａへの空気の流通を許容すると共に、負圧導入管１２５ａから負圧タンク６７への空気の流通を規制する。
動力分配統合機構３０は、例えば外歯歯車のサンギヤ３０ａと、このサンギヤ３０ａと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３０ｂと、サンギヤ３０ａに噛合すると共にリングギヤ３０ｂに噛合する複数のピニオンギヤ３０ｃと、複数のピニオンギヤ３０ｃを自転かつ公転自在に保持するキャリア３０ｄとを備え、サンギヤ３０ａとリングギヤ３０ｂとキャリア３０ｄとを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。この場合、動力分配統合機構３０のキャリア３０ｄにはエンジン２２のクランクシャフトが、サンギヤ３０ａにはモータＭＧ１が、リングギヤ３０ｂには回転可能な車軸としてのリングギヤ軸２７を介してモータＭＧ２がそれぞれ接続されている。動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３０ｄから入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３０ａ側とリングギヤ３０ｂ側とにそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３０ｄから入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３０ａから入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３０ｂ側に出力する。そして、リングギヤ３０ｂに出力された動力は、リングギヤ軸２７やデファレンシャルギヤ２８を介して駆動輪としての車輪２９ａ，２９ｂに出力される。
モータＭＧ１，ＭＧ２は、電動機として機能すると共に発電機としても機能することができる周知の同期発電電動機として構成されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ３２，３４を介してバッテリ３６と電力をやり取りし、モータ用電子制御ユニット（以下「モータＥＣＵ」という）３５により駆動制御される。モータＥＣＵ３５には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力される。また、モータＥＣＵ３５からは、インバータ３２，３４へのスイッチング制御信号が出力される。更に、モータＥＣＵ３５は、ハイブリッドＥＣＵ４０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ４０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ４０に送信する。
バッテリ３６は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）３７によって管理されている。バッテリＥＣＵ３７には、バッテリ３６を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ３６の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ３６の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサからの充放電電流、バッテリ３６に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度等が入力されている。バッテリＥＣＵ３７は、必要に応じてバッテリ３６の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ４０等に出力する。更に、バッテリＥＣＵ３７は、バッテリ３６を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ３６の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ３６の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ３６の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。
ハイブリッドＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４０ａを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４０ｂや、データを一時的に記憶するＲＡＭ４０ｃ、計時指令に応じて計時処理を実行するタイマ４０ｄ、図示しないカウンタ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。このハイブリッドＥＣＵ４０には、シフトレバー４１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ４２からのシフトポジションや、アクセルペダル４３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ４４からのアクセル開度、ブレーキペダル４５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ４６からのブレーキ開度、車速センサ４７からの車速、大気圧センサ４８からの大気圧Ｐａｔｍ、負圧センサ６９からの負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋ、第１温度センサ７１からの排ガス温度Ｔｅｇ１、第２温度センサ７２からの排ガス温度Ｔｅｇ２等が入力ポートを介して入力される。また、ハイブリッドＥＣＵ４０からは、ＶＳＶ６６への駆動信号が出力ポートを介して出力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ４０は、上述のようにエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３５等と各種制御信号やデータのやりとりを行なう。
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル４３の踏み込み量に対応したアクセル開度と車速とに基づいて駆動軸に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに基づく要求動力が駆動軸としてのリングギヤ軸２７に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御モードとしては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸２７に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ３６の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ３６の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸２７に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸２７に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。実施例では、例えばエンジン２２の冷却水温が第１の所定温度（例えば、５５℃〜６５℃）以上であり、バッテリ３６の残容量（ＳＯＣ）が管理領域内にあり、かつアクセルペダル４３の踏み込み量に応じて設定される車両要求パワーが第１の所定値（例えば、２ｋＷ〜１０ｋＷ）未満になるとエンジン２２の自動停止条件が成立し、エンジン２２が自動停止されてトルク変換運転モードまたは充放電運転モードからモータ運転モードへと移行する。また、モータ運転モードのもとでエンジン２２の冷却水温が第１の所定温度よりも小さな第２の所定温度（例えば、４５〜５５℃）未満であるときや、アクセルペダル４３の踏み込みに応じて設定される車両要求パワーが第１の所定値より大きな第２の所定値（例えば、４〜１５ｋＷ）以上となったとき，バッテリ３６の残容量（ＳＯＣ）が管理領域を下回ったときにエンジン２２の自動始動条件が成立し、停止されているエンジン２２が再始動される。
そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、車両の走行を開始すべく図示しないスタートスイッチ（イグニッションスイッチ）がオンされたときに、エンジン２２の冷却水温が例えば上記第２の所定温度未満である場合、エンジン２２が始動されて暖機運転が実行される。そして、このような暖機運転（エンジン２２の冷間始動）が実行される場合には、流路切換弁５９により排ガス浄化装置５０の仕切部材５４の開口部５４ａが閉鎖されてケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面とにより画成される環状の空間（第２の排ガス流路）がエンジン２２からの排ガスの主たる流路となるように、エンジン２２の始動に先立って上述のＶＳＶ６６がオンされる。これにより、エンジン２２が始動されると、燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスはＨＣ吸着部材５６を通過した後に三元触媒５８に送られることになり、エンジン始動時（特に冷間始動時）に生じがちな未燃焼成分としてのＨＣがＨＣ吸着部材５６により吸着される。これにより、三元触媒５８が充分に活性化されていなくても、ＨＣが外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
次に、実施例のハイブリッド自動車２０において、エンジン２２の始動に先立って流路切換弁５９により排ガスの主たる流路を切り換える手順について具体的に説明する。図４は、実施例のハイブリッドＥＣＵ４０により実行されるエンジン始動前制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、運転者によりハイブリッド自動車２０のスタートスイッチがオンされたときに水温センサ１４２により検出される冷却水温が上記第２の所定温度未満である場合にハイブリッドＥＣＵ４０により実行される。
本ルーチンの実行開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ４０のＣＰＵ４０ａは、バッテリＥＣＵ３７からのバッテリ３６の残容量ＳＯＣや出力制限Ｗｏｕｔ、大気圧センサ４８からの圧力Ｐａｔｍ、負圧センサ６９からの圧力Ｐｔｋといった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。次いで、バッテリ３６の残容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、残容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣｒｅｆ以上であれば、更にバッテリ３６の出力制限Ｗｏｕｔが所定の閾値Ｗｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。なお、閾値ＳＯＣｒｅｆや閾値Ｗｒｅｆの値は、バッテリ３６の性能やハイブリッド自動車２０の使用環境、モータＭＧ２の特性等を考慮した実験・解析を経て定められる。出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上である場合には、バッテリ３６がモータＭＧ２によりエンジン２２のクランクシャフト２６を強制的に回転させるモータリングの実行を可能とする状態にあると判断され、この場合には、モータＭＧ２によるモータリングを伴って流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させるのに要する流路切換時間ｔｐｃを推定する（ステップＳ１３０）。すなわち、実施例では、バッテリ３６から充分な電力を出力し得る状態にある場合、モータＭＧ２によりエンジン２２をモータリングして吸気管１２５内に負圧を形成すると共にモータリングにより生成された負圧をアクチュエータ６０の変圧室に導入することにより流路切換弁５９を閉鎖し、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入された排ガスのほぼすべてがＨＣ吸着部材５６を通過した後、三元触媒５８へと導かれるようにするのである。実施例では、例えばエンジン２２のアイドル時と同程度の一定回転数でモータリングを実行するとした場合の大気圧Ｐａｔｍと負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋと流路切換時間ｔｐｃとの関係が予め定められて第１流路切換時間推定用マップとしてＲＯＭ４０ｂに記憶されており、流路切換時間ｔｐｃとしては、ステップＳ１００にて入力された大気圧Ｐａｔｍおよび圧力Ｐｔｋに対応したものが当該マップから導出される。また、かかる第１流路切換時間推定用マップは、できるだけ速やかに流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させると共にモータリングに伴うモータＭＧ２の電力消費が必要最小限となるように、基本的に大気圧Ｐａｔｍから負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋを減じた値である圧力差が大きいほど流路切換時間ｔｐｃを短くするものとして作成される。
こうして流路切換時間ｔｐｃを設定したならば、ＶＳＶ６６をオンした上で（ステップＳ１４０）、モータＭＧ２の駆動指令をモータＥＣＵ３５に送信すると共にタイマ４０ｄをオンする（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０では、モータＭＧ２の駆動指令として、例えばモータリングによりエンジン２２をアイドル時と同程度の回転数で回転させるためのトルク指令がモータＥＣＵ３５に送信され、モータＭＧ２の駆動指令を受け取ったモータＥＣＵ３５は、当該駆動指令に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ３４のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。そして、タイマ４０ｄにより計時される経過時間ｔとステップＳ１３０にて設定された流路切換時間ｔｐｃとを比較して、モータリングの開始から流路切換時間ｔｐｃが経過したか否かを判定し（ステップＳ１６０）、モータリングの開始から流路切換時間ｔｐｃが経過した時点でモータＭＧ２の停止指令をモータＥＣＵ３５に送信すると共にタイマ４０ｄをオフする（ステップＳ１７０）。これにより、流路切換弁５９により仕切部材５４の開口部５４ａが閉鎖されることになり、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスをＨＣ吸着部材５６を介して三元触媒５８へと送り込むことが可能となるので、エンジン始動フラグをオンして（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了させる。こうしてエンジン始動フラグがオンされると、その後、ハイブリッドＥＣＵ４０により図示しないエンジン始動時駆動制御ルーチンが実行される。かかるエンジン始動時駆動制御ルーチンは、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングしながらエンジン２２を始動させると共に、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸２７に作用するトルクをキャンセルしつつ必要に応じて要求トルクに基づくトルクがリングギヤ軸２７に出力されるようにモータＭＧ２を駆動制御する処理である。このようにエンジン２２が始動されると、所定条件が成立するまでエンジン２２の暖機運転が実行され、暖機運転により三元触媒５８が充分に活性化されたとみなされる時点でＶＳＶ６６がオフされる。これにより、エンジン２２の始動から暖機運転の実行中に燃焼室から排出される未燃焼成分としてのＨＣはＨＣ吸着部材５６により吸着・保持される。また、ＶＳＶ６６がオフされると、燃焼室からの排ガスの大半は仕切部材５４の内部（第１の排ガス流路）を介して三元触媒５８へと導かれることになるが、排ガスの一部は、ＨＣ吸着部材５６側（第２の排ガス流路）にも導かれ、ＨＣ吸着部材５６の温度も次第に上昇する。そして、この温度上昇に伴って吸着されていたＨＣがＨＣ吸着部材５６から脱離して三元触媒５８へと導かれ、活性化した三元触媒５８にて浄化処理されることになる。
一方、ステップＳ１１０またはＳ１２０にて否定判断がなされた場合、すなわちバッテリ３６がモータＭＧ２によりエンジン２２のクランクシャフト２６を強制的に回転させるモータリングの実行を可能とする状態にはないと判断された場合には、大気圧Ｐａｔｍから負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋを減じた値である圧力差が予め定められた閾値ΔＰ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９０）。なお、閾値ΔＰ１は、アクチュエータ６０（ダイヤフラム６２）の特性や流路切換弁５９の動作特性等を考慮して定められる。ステップＳ１９０にて当該圧力差が閾値ΔＰ１以上であると判断された場合には、負圧タンク６７内の空気の圧力Ｐｔｋが大気圧に比べて充分小さく、ＶＳＶ６６をオンして負圧タンク６７とアクチュエータ６０の変圧室とを連通すれば、大気圧Ｐａｔｍとの圧力差によりダイヤフラム６２を撓ませて流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させることが可能である。このため、ステップＳ１９０にて肯定判断がなされた場合には、負圧タンク６７内に蓄えられた負圧のみをアクチュエータ６０の変圧室に導入することにより流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させるのに要する流路切換時間ｔｐｃを推定する（ステップＳ２００）。実施例では、負圧タンク６７内に蓄えられた負圧のみをアクチュエータ６０の変圧室に導入する場合の大気圧Ｐａｔｍと負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋと流路切換時間ｔｐｃとの関係が予め定められて第２流路切換時間推定用マップとしてＲＯＭ４０ｂに記憶されており、流路切換時間ｔｐｃとしては、ステップＳ１００にて入力された大気圧Ｐａｔｍおよび圧力Ｐｔｋに対応したものが当該マップから導出される。かかる第２流路切換時間推定用マップは、基本的に大気圧Ｐａｔｍから負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋを減じた値である圧力差が大きいほど流路切換時間ｔｐｃを短くするものとして作成される。
ステップＳ２００にて流路切換時間ｔｐｃを推定したならば、ＶＳＶ６６をオンすると共にタイマ４０ｄをオンし（ステップＳ２１０）、タイマ４０ｄにより計時される経過時時間ｔとステップＳ２００にて推定した流路切換時間ｔｐｃとを比較して、ＶＳＶ６６をオンして負圧タンク６７からアクチュエータ６０の変圧室に負圧を導入してから当該流路切換時間ｔｐｃが経過したか否かを判定する（ステップＳ２２０）。そして、ＶＳＶ６６をオンしてから流路切換時間ｔｐｃが経過した時点でタイマ４０ｄをオフし（ステップＳ２３０）、エンジン始動フラグをオンして（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了させる。このように、バッテリ３６がモータＭＧ２によるモータリングの実行を可能とする状態にはない場合であっても、負圧タンク６７内に充分な負圧が蓄えられていれば、負圧タンク６７からアクチュエータ６０の変圧室に負圧を導入して流路切換弁５９により仕切部材５４の開口部５４ａを閉鎖し、それによりエンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスをＨＣ吸着部材５６を介して三元触媒５８へと送り込むことが可能となる。
なお、ステップＳ１９０にて否定判断がなされた場合には、大気圧Ｐａｔｍと負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋとの圧力差が小さく、当該圧力差によりダイヤフラム６２を撓ませて流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させることが困難となることから、直ちにエンジン始動フラグがオンされ（ステップＳ１８０）、本ルーチンが終了することになる。従って、ステップＳ１９０にて否定判断がなされた場合、排ガス浄化装置５０の仕切部材５４の開口部５４ａを閉鎖し、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスをＨＣ吸着部材５６を介して三元触媒５８へと送り込むことができず、ＨＣが充分に浄化されることなく外部に排出されてしまうおそれがある。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ３６がモータＭＧ２によるモータリングの実行を可能とする状態にはない場合であっても、できるだけ負圧タンク６７に蓄えられた負圧を用いて流路切換弁５９を作動させることが可能となるように、負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋの値に応じてエンジン２２の間欠運転が禁止されたり、運転者によりスタートスイッチがオフされた後であってもエンジン２２の運転（アイドル運転）が所定時間だけ続行されたりする。これにより、エンジン２２の自動停止条件の成立後における運転（アイドル運転）により負圧タンク６７内の空気を吸引して内圧を低下させ、それにより負圧タンク６７内に充分な負圧を蓄えておくことが可能となる。また、スタートスイッチがオフされた後におけるエンジン２２の運転（アイドル運転）により負圧タンク６７内の空気を吸引して内圧を低下させ、それにより負圧タンク６７内に充分な負圧を蓄えておくことが可能となる。
引き続き、図５を参照しながら、上述のハイブリッド自動車２０において流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常の有無を判定するための異常判定ルーチンについて説明する。図５は、実施例のハイブリッドＥＣＵ４０により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、上記エンジン始動前制御ルーチンが実行されて例えばＶＳＶ６６がオンされると、ハイブリッドＥＣＵ４０により所定の終了条件が成立するまで（例えば暖機運転が完了するまで）所定時間おきに繰り返し実行される。本ルーチンの実行開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ４０のＣＰＵ４０ａは、図５のステップＳ１３０やステップＳ２００にて設定される流路切換時間ｔｐｃや、タイマ４０ｄにより計時される経過時間ｔ、第１および第２温度センサ７１，７２からの排ガス温度Ｔｅｇ１，Ｔｅｇ２といった異常判定に必要なデータを入力する（ステップＳ３００）。すなわち、実施例では、第１および第２温度センサ７１，７２により検出される排ガス温度Ｔｅｇ１，Ｔｅｇ２に基づいて流路切換弁５９（弁体）の開側または閉側の固着の有無や、アクチュエータ６０の異常の有無が判定される。
次いで、ステップＳ３００にて入力した経過時間ｔが流路切換時間ｔｐｃ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ここで、実施例のように負圧を用いて排ガスの主たる流路を切り換える場合、流路切換弁５９による流路の切換にはある程度の時間が要求される。従って、流路切換弁５９が開状態から閉状態に完全に移行するまでの間、仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路とケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面とにより画成される第２の排ガス流路との双方を排ガスが流通することになり、経過時間ｔが流路切換時間ｔｐｃ未満である場合には、異常判定に用いられる排ガス温度Ｔｅｇ１，Ｔｅｇ２が正常時または異常発生時の特徴を示さないおそれがあり、本来正常であるにも拘わらず流路切換弁５９等に異常が発生している等と誤判定されてしまう可能性もある。このため、経過時間ｔが流路切換時間ｔｐｃ未満である場合には、異常判定用の閾値ΔＴが経過時間ｔに基づいて設定される（ステップＳ３２０）。実施例では、経過時間ｔと閾値ΔＴとの関係が予め定められて閾値設定用マップとしてＲＯＭ４０ｂに記憶されており、流路切換時間ｔｐｃとしては、ステップＳ１００にて入力された大気圧Ｐａｔｍおよび圧力Ｐｔｋに対応したものが当該マップから導出される。図６に閾値設定用マップの一例を示す。これに対して、経過時間ｔが流路切換時間ｔｐｃ以上である場合には、閾値ΔＴが予め実験・解析を経て定められた一定の値Ｔ１に設定される（ステップＳ３３０）。なお、実施例において、ステップＳ３２０にて用いられる閾値設定用マップは、基本的に経過時間ｔが流路切換時間ｔｐｃに近づくほど閾値ΔＴを小さな値に設定するものとなり、閾値設定用マップを用いて設定される閾値ΔＴは、基本的にステップＳ３３０にて用いられる値Ｔ１よりも大きな値となる。
ステップＳ３２０またはＳ３３０にて閾値ΔＴを設定したならば、第２の排ガス流路の排ガス温度Ｔｅｇ２から第１の排ガス流路の排ガス温度Ｔｅｇ１を減じた値である流路間温度差が閾値ΔＴ未満であるか否かを判定し（ステップＳ３４０）、流路間温度差が閾値ΔＴ以上であれば、流路切換弁５９やアクチュエータ６０が正常であるものとみなして再度ステップＳ３００以降の処理を実行する。一方、流路間温度差が閾値ΔＴ未満である場合には、図示しないカウンタをインクリメントした上で（ステップＳ３５０）、当該カウンタのカウント値ｎが所定値Ｎ（値２以上の正の値）以上であるか否かを判定し（ステップＳ３６０）、カウント値ｎが所定値Ｎ未満である場合には、再度ステップＳ３００以降の処理を実行する。そして、カウンタのカウント値ｎが所定値Ｎ以上である場合には、流路切換弁５９やアクチュエータ６０に何らかの異常が発生しているものとみなして、図示しないインストルメントパネル上の所定の表示領域に流路切換弁５９等に異常が発生している旨を示す警告表示を表示させ（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了させる。なお、ステップＳ３７０の処理の後に本ルーチンが終了された場合には、所定の異常発生時用の処理が別途実行される。
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転により生成される負圧を負圧タンク６７を介してアクチュエータ６０の変圧室に導入することにより、エンジン２２からの排ガスの主たる流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路とＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路との間で切り換えることができる。また、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転により生成される負圧を吸気管１２５に接続された負圧タンク６７に蓄えておき、負圧タンク６７に蓄えられた負圧をアクチュエータ６０の変圧室に導入して排ガスの主たる流路を切り換えることもできる。そして、ハイブリッド自動車２０では、第１および第２温度センサ７１，７２により検出される第１および第２の排ガス流路の排ガス温度Ｔｅｇ１，Ｔｅｇ２に基づいて流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常の有無が判定されるが、この際、流路切換弁５９によって流路が切り換えられている最中には、第１および第２の排ガス流路の双方を排ガスが流通することを踏まえて、負圧タンク６７に蓄えられた圧力Ｐｔｋに基づいて流路切換弁５９による流路の切換に要する時間である流路切換時間ｔｐｃが取得されると共に（図４のステップＳ１３０またはステップＳ２００）、かかる流路切換時間ｔｐｃを考慮しながら排ガス温度Ｔｅｇ１，Ｔｅｇ２に基づいて流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常の有無が判定される（図５）。
このように、負圧タンク６７に蓄えられた圧力Ｐｔｋに基づく流路切換時間ｔｐｃを考慮することにより、流路切換弁５９による流路の切換が開始されてから流路切換時間ｔｐｃが経過するまで（流路の切換が完了するまで）の間の異常判定をより適正に実行することができるので、流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常の有無をより精度よく判定することが可能となる。また、圧力Ｐｔｋに基づく流路切換時間ｔｐｃを考慮しながら、第１温度センサ７１により検出される第１の排ガス流路の排ガス温度Ｔｅｇ１と第２温度センサ７２により検出される第２の排ガス流路の排ガス温度Ｔｅｇ２とを比較すれば、流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常判定をより適正なものとすることが可能となる。更に、第１および第２の排ガス流路において検出する異常判定用の物理量を排ガス温度とすれば、異常判定に要するコストの低減化を図ることができる。
また、上記実施例のように、流路切換弁５９による流路の切換開始から流路切換時間ｔｐｃが経過するまでの間、閾値設定用マップを用いて異常判定用の閾値ΔＴを流路切換時間ｔｐｃの経過後の値Ｔ１から変更することにより（図５のステップＳ３２０）、流路の切換開始から流路切換時間ｔｐｃが経過するまでの間も流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常の有無をより精度よく判定することが可能となるので、流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常の有無をより速やか判定することができる。ただし、このように流路の切換開始から流路切換時間ｔｐｃが経過するまでの間も異常判定を実行する代わりに、流路の切換開始から流路切換時間ｔｐｃが経過するまでの間、第１温度センサ７１の検出値と第２温度センサの検出値とを無効として異常判定が実行されないようにしてもよい。これにより、流路切換弁５９により流路が切り換えられている最中における誤判定をなくすことができるので、流路切換弁５９やアクチュエータ６０の異常判定精度を向上させることが可能となる。更に、上記実施例のように、負圧タンク６７に蓄えられた圧力Ｐｔｋと大気圧Ｐａｔｍとに基づいて流路切換時間ｔｐｃを推定することにより（図４のステップＳ１３０，Ｓ２００）、流路切換時間ｔｐｃをより精度よく推定することが可能となる。更に、図４のステップＳ１３０にて流路切換時間ｔｐｃを推定するに際しては、圧力Ｐｔｋと大気圧Ｐａｔｍとに加えて、例えば残容量ＳＯＣ等のバッテリ３６の状態をも考慮してもよい。すなわち、バッテリ３６の蓄電状態次第では、本来要求される流路切換時間ｔｐｃよりも長めにモータリングを実行し、負圧タンク６７の圧力をより低下させておく（負圧タンク６７により多くの負圧を蓄えておく）ことが可能となる。このように、圧力Ｐｔｋと大気圧Ｐａｔｍとに加えて、例えば残容量ＳＯＣを考慮して流路切換時間ｔｐｃを設定する場合、駆動時間設定用マップは、大気圧Ｐａｔｍ、圧力Ｐｔｋおよび残容量ＳＯＣと流路切換時間ｔｐｃとの関係を規定すると共に、基本的に、残容量ＳＯＣが多いほど流路切換時間ｔｐｃを長くするものとして作成されればよい。また、図４のステップＳ１３０およびステップＳ２００にて推定される流路切換時間ｔｐｃは、流路切換弁５９が開状態から閉状態へと移行するまでの時間に第１および第２排ガス流路における排ガス温度が安定するまでの多少のマージン分を加算したものとされてもよい。
更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路とＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路との間で切り換えるのに用いられる負圧として、モータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングにより発生させた負圧と負圧タンク６７に蓄えられた負圧とをバッテリ３６の状態（残容量ＳＯＣや出力制限Ｗｏｕｔ）や負圧タンク６７の蓄圧状態（圧力Ｐｔｋの値）に応じて使い分けることができる。これにより、負圧を良好に確保して、アクチュエータ６０の変圧室に負圧を導入し得なくなってしまうのを抑制することができるので、排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路とＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路との間でより適正に切り換えて、排ガス中のＨＣが外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。すなわち、実施例のエンジン始動前制御ルーチンを実行することにより、エンジン２２の始動前にバッテリ３６がモータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを可能とする状態にあれば、当該モータリングにより負圧を良好に生成して排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路からＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路へと速やかに切り換えることが可能となる。また、バッテリ３６がモータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを可能とする状態にはなくても、負圧タンク６７の蓄圧状態が所定条件を満たしており充分な負圧が確保されていれば（図４のステップＳ１９０）、負圧タンク６７に蓄えられた負圧を用いて排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路からＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路へと切り換えることができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の始動時（特に冷間始動時）に生じがちな未燃焼成分としてのＨＣをより確実にＨＣ吸着部材５６にて吸着してＨＣが外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
なお、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸２７に接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図７に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸２７に接続された車軸（車輪２９ａ，２９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪２９ｃ，２９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪２９ａ，２９ｂに接続される車軸としてのリングギヤ軸２７に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図８に示す変形例としてのハイブリッド自動車２２０のように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と車輪２９ａ，２９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えたものに適用されてもよい。このように、「電力動力入出力手段」は、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０との組み合わせに限られず、内燃機関の機関軸と車軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って機関軸と車軸とに動力を入出力する対ロータ電動機２３０のような他の如何なる形式のものであっても構わない。
ここで、上記実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例では、内燃機関装置２１が「内燃機関装置」に相当し、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、エンジン２２からの排ガスを三元触媒５８に直接導くように仕切部材５４により画成される流路が「第１の排ガス流路」に相当し、ケース５２と仕切部材５４とにより画成されると共にＨＣ吸着部材５６が配置される空間が「第２の排ガス流路」に相当し、負圧を用いてエンジン２２の排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換弁５９およびアクチュエータ６０が「流路切換手段」に相当し、エンジン２２の吸気管１２５に接続され、エンジン２２の回転により生成される負圧を蓄えることができる負圧タンク６７が「蓄圧手段」に相当し、負圧タンク６７からアクチュエータ６０への負圧の導入を許容・解除するＶＳＶ６６が「負圧導入解除手段」に相当し、第１および第２温度センサ７１，７２が「異常判定用センサ」に相当し、負圧センサ６９が「圧力検出手段」に相当し、図５の異常判定ルーチンを実行するハイブリッドＥＣＵ４０が「流路切換時間取得手段」および「異常判定手段」に相当する。また、エンジン２２を強制的に回転させるモータリングを実行可能なモータＭＧ２が「電動モータリング手段」に相当し、モータＭＧ２に電力を供給可能なバッテリ３６が「蓄電手段」に相当する。
なお、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「第１の排ガス流路」は、内燃機関からの排ガスの大半を排ガス浄化触媒に直接導くものであればよく、仕切部材５４を用いた構成以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「第２の排ガス流路」は、ＨＣ吸着部材５６のような未燃焼成分吸着手段を有し、当該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを排ガス浄化触媒へと導くものであれば、ケース５２と仕切部材５４とを用いた構成以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「流路切換手段」は、負圧を用いて内燃機関からの排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間で切り換え可能なものであれば、流路切換弁５９およびアクチュエータ６０以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄圧手段」は、内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができるものであれば、負圧タンク６７以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「負圧導入解除手段」は、蓄圧手段から流路切換手段への負圧の導入を許容・解除するものであれば、ＶＳＶ６６以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「異常判定用センサ」は、第１および第２の排ガス流路の少なくとも何れか一方で所定の物理量を検出するものであれば、排ガス温度以外の他の物理量を検出するものであってもよい。「圧力検出手段」は蓄圧手段に蓄えられた圧力を検出するものであれば、負圧センサ６９以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「流路切換時間取得手段」は、蓄圧手段に蓄えられた圧力に基づいて流路切換時間を取得するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「異常判定手段」は、流路切換時間を考慮しながら、異常判定用センサの検出値に基づいて流路切換手段の異常の有無を判定するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「電動モータリング手段」や「電動機」、「発電用電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ３６のような二次電池に限られず、電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。
何れにしても、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
本発明は、内燃機関装置や車両の製造産業等において利用可能である。
本発明の一実施例に係る内燃機関装置を備えたハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０に搭載された内燃機関装置２１の概略構成図である。 エンジン２２の排ガスを浄化する排ガス浄化装置５０の概略構成図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ４０により実行されるエンジン始動前制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッドＥＣＵ４０により実行される異常判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車１２０の概略構成図である。 変形例に係るハイブリッド自動車２２０の概略構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２１ 内燃機関装置、２２ エンジン、２４ エンジンＥＣＵ、２４ａ，４０ａ ＣＰＵ、２４ｂ，４０ｂ ＲＯＭ、２４ｃ，４０ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２７ リングギヤ軸、２８ デファレンシャルギヤ、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ 車輪、３０ 動力分配統合機構、３０ａ サンギヤ、３０ｂ リングギヤ、３０ｃ ピニオンギヤ、３０ｄ キャリア、３２，３４ インバータ、３５ モータＥＣＵ、３６ バッテリ、３７ バッテリＥＣＵ、４０ ハイブリッドＥＣＵ、４０ｄ タイマ、４１ シフトレバー、４２ シフトポジションセンサ、４３ アクセルペダル、４４ アクセルペダルポジションセンサ、４５ ブレーキペダル、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４７ 車速センサ、４８ 大気圧センサ、５０ 排ガス浄化装置、５２ ケース、５４ 仕切部材、５４ａ 開口部、５６ ＨＣ吸着部材、５８ 三元触媒、５９ 流路切換弁、６０ アクチュエータ、６１ アクチュエータケース、６２ ダイヤフラム、６３ 作動ロッド、６４ スプリング、６５ リンク機構、６５ａ リンク、６５ｂ ストッパ、６６ バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）、６７ 負圧タンク、６８ 逆止弁、６９ 負圧センサ、７１ 第１温度センサ、７２ 第２温度センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２５ 吸気管、１２５ａ 負圧導入管、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (11)

  1. 内燃機関を含む内燃機関装置であって、
    前記内燃機関からの排ガスを排ガス浄化触媒に直接導く第１の排ガス流路と、
    前記排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有し、該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを前記排ガス浄化触媒へと導く第２の排ガス流路と、
    負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、
    前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、
    前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段と、
    前記第１および第２の排ガス流路の少なくとも何れか一方で所定の物理量を検出する異常判定用センサと、
    前記蓄圧手段に蓄えられた圧力を検出する圧力検出手段と、
    前記圧力検出手段により検出された圧力に基づいて前記流路切換手段による流路の切換に要する時間である流路切換時間を取得する流路切換時間取得手段と、
    前記取得された流路切換時間を考慮しながら、前記異常判定用センサの検出値に基づいて前記流路切換手段の異常の有無を判定する異常判定手段と、
    を備える内燃機関装置。
  2. 請求項１に記載の内燃機関装置において、
    前記異常判定用センサは、前記第１の排ガス流路で所定の物理量を検出する第１の異常判定用センサと、前記第２の排ガス流路で所定の物理量を検出する第２の異常判定用センサとを含み、
    前記異常判定手段は、前記取得された流路切換時間を考慮しながら、前記第１および第２の異常判定用センサの検出値に基づいて前記流路切換手段の異常の有無を判定する内燃機関装置。
  3. 請求項２に記載の内燃機関装置において、
    前記異常判定手段は、前記第１の異常判定用センサの検出値と前記第２の異常判定用センサの検出値との偏差と所定の閾値とを比較することにより前記流路切換手段の異常の有無を判定し、
    前記流路切換手段による流路の切換が開始されてから前記流路切換時間が経過するまでの間と該流路切換時間が経過した後とで前記閾値が変更される内燃機関装置。
  4. 請求項２に記載の内燃機関装置において、
    前記異常判定手段は、前記第１の異常判定用センサの検出値と前記第２の異常判定用センサの検出値との偏差と所定の閾値とを比較することにより前記流路切換手段の異常の有無を判定し、
    前記流路切換手段による流路の切換が開始されてから前記流路切換時間が経過するまでの間、前記第１の異常判定用センサの検出値と前記第２の異常判定用センサの検出値とが無効とされる内燃機関装置。
  5. 前記流路切換時間取得手段は、前記圧力検出手段により検出された圧力と大気圧とに基づいて前記流路切換時間を取得する請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関装置。
  6. 前記第１および第２の異常判定用センサは、それぞれ対応した前記第１または第２の排ガス流路の排ガス温度を検出する請求項１から５の何れか一項に記載の内燃機関装置。
  7. 請求項１から６の何れか一項に記載の内燃機関装置において、
    前記内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能な電動モータリング手段と、
    前記電動モータリング手段に電力を供給可能な蓄電手段と、
    前記蓄電手段の状態と前記蓄圧手段の蓄圧状態とに基づいて前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御する制御手段と、
    を更に備える内燃機関装置。
  8. 請求項７に記載の内燃機関装置において、
    前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴って前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御し、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にはなく、かつ前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしているときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴うことなく前記蓄圧手段に蓄えられた負圧のみを用いて前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御する内燃機関装置。
  9. 請求項７または８に記載の内燃機関装置において、
    前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記取得された流路切換時間だけ前記モータリングが実行されるように前記電動モータリング手段を制御する内燃機関装置。
  10. 請求項１から９の何れか一項に記載の内燃機関装置と、該内燃機関装置により駆動される駆動輪とを備える車両。
  11. 内燃機関と、該内燃機関からの排ガスを排ガス浄化触媒に直接導く第１の排ガス流路と、前記排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有し、該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを前記排ガス浄化触媒へと導く第２の排ガス流路と、負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段とを備えた内燃機関装置の異常判定方法であって、
    （ａ）前記蓄圧手段に蓄えられた圧力に基づいて前記流路切換手段による流路の切換に要する時間である流路切換時間を取得するステップと、
    （ｂ）ステップ（ａ）にて取得された流路切換時間を考慮しながら、前記第１および第２の排ガス流路の少なくとも何れか一方で検出された所定の物理量に基づいて前記流路切換手段の異常の有無を判定するステップと、
    を含む内燃機関装置の異常判定方法。
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