JP3564966B2

JP3564966B2 - 排気浄化装置の故障診断装置

Info

Publication number: JP3564966B2
Application number: JP25569397A
Authority: JP
Inventors: 比呂志田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: US6158212A; US6357225B1; JPH1193645A

Description

【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る排気を浄化する排気浄化装置の故障診断を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関では、排出される排気ガス、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、及び炭化水素（ＨＣ）等の成分を大気に放出する前に浄化すべく、白金やパラジウム等の貴金属を触媒として担持した触媒装置を排気系に備えている。
【０００３】
前記触媒装置は、例えば、排気ガスに含まれるＨＣ及びＣＯを排気ガス中の酸素Ｏ_２と反応させてＨ_２Ｏ及びＣＯ_２へ酸化すると同時に、排気ガス中のＮＯ_Ｘを排気ガス中のＨＣ及びＣＯと反応させてＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、Ｎ_２へ還元する。
【０００４】
ところで、内燃機関の始動時には、内燃機関の始動性を向上させるために機関空燃比が理論空燃比より低い空燃比（リッチ側）とされ、さらに内燃機関の温度が低く燃焼が不安定になるため、未燃炭化水素（ＨＣ）等の未燃ガス成分が比較的多量に排出される。しかし、前記したような触媒装置は、内燃機関が冷間始動された時のように所定温度未満では、触媒物質が未活性状態にあるため、排気ガス中に含まれる多量の未燃ガス成分を除去しきれないという問題がある。
【０００５】
これに対し、所定温度未満では未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上では吸着した未燃ガス成分を脱離する吸着材を、触媒装置の上流に設けた排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、触媒装置が未活性状態にあるときは、前記吸着材で未燃ガス成分を吸着し、触媒装置が活性化した後は、前記内燃機関から排出される排気ガス及び前記吸着材から脱離した未燃ガス成分を前記触媒装置にて浄化するというものである。
【０００６】
上記したような排気浄化装置では、吸着材の故障や劣化等により吸着性能が低下すると、排気ガス中に含まれる未燃ガス成分が吸着材に吸着されず、大気中に放出される虞がある。このため、排気浄化装置では、吸着材の故障や劣化等を精度良く検出し、吸着材の異常に起因する排気エミッションの悪化を防止することも重要である。
【０００７】
このような要求に対し、特開平８−９３４５８号公報等に記載された排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、吸着材に未燃ガス成分を吸着させる吸着行程における吸着材の昇温速度、あるいは吸着材に吸着された未燃ガス成分を脱離させる脱離行程における吸着材の昇温速度に基づいて、吸着材の故障判定を行うというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸着材に未燃ガス成分が吸着される際、吸着熱が発生し、この吸着熱により吸着材の温度が上昇するが、活性炭等の多孔質からなる吸着材に未燃ガス成分を吸着する場合は、未燃ガス成分と吸着材との相互作用が弱く特殊な化学結合が発生しない物理吸着となるので、吸着熱の発生量が微少である。
【０００９】
このため、上記したような排気浄化装置では、吸着材の温度変化を判別し難く、誤診断を招く虞がある。そして、吸着材が故障しているにも関わらず正常であると誤診断した場合には、所望の浄化特性を実現することができず、排気エミッションが悪化する。また、このような誤診断を防止するためには、精度の高い温度センサが必要となる。
【００１０】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、精度の高い温度センサを用いることなく、吸着材の故障や劣化等を正確に検出することができる技術を提供し、排気エミッションの悪化を防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明にかかる排気浄化装置の故障診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられた浄化触媒と、この浄化触媒と直列に設けられ排気中の未燃ガス成分を吸着する吸着手段と、前記浄化触媒あるいは前記吸着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記吸着手段に排気を通過させているときの前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記吸着手段の故障を判定する故障判定手段とを備えた排気浄化装置の故障診断装置であり、
前記故障判定手段は、前記吸着手段に流入する排気が酸素過剰状態にあることを条件に前記吸着手段の故障判定を行うことを特徴とする。
【００１２】
このように構成された故障診断装置では、故障判定手段は、排気中の未燃ガス成分を吸着すべく吸着手段に排気を通過させているとき、または、吸着手段に吸着されている未燃ガス成分を吸着手段から脱離すべく吸着手段に排気を通過させているときであって、前記排気が酸素過剰状態にあるときに、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記吸着手段の故障を判定する。
【００１３】
この場合、前記吸着手段あるいは前記浄化触媒では、酸素過剰雰囲気になるので、吸着手段もしくは浄化触媒と未燃ガス成分との反応が促進され、その結果、吸着手段もしくは浄化触媒において明確な温度変化が表れる。
【００１４】
例えば、前記吸着手段が正常であり、所定量の未燃ガス成分を吸着及び脱離することが可能な状態にあれば、吸着時あるいは脱離時において前記未燃ガス成分が酸素過剰雰囲気の排気ガスに曝されるため、吸着の安定化による吸着熱量の増加、あるいは脱離した未燃ガス成分の燃焼促進による燃焼温度の上昇等が図られる。一方、前記吸着手段が異常であり、所定量の未燃ガス成分を吸着及び脱離することが不可能な状態にあれば、吸着熱量の低下や燃焼温度の低下等を招く。
【００１５】
このように、前記吸着手段の正常時と異常時とでは、吸着手段や浄化触媒における温度差が明確になり、精度の高い温度センサでなくとも検出することができる。
【００１６】
尚、上記したような酸素過剰状態としては、前記内燃機関に対する燃料供給が停止されている状態、または、前記内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が酸素過剰雰囲気にある状態等を例示することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる故障診断装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る排気浄化装置の故障診断装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００１８】
図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図であり、同図に示す内燃機関は、４サイクルの４気筒内燃機関１である。この内燃機関１には、吸気枝管２と排気枝管１２とが接続される。そして、前記吸気枝管２は、サージタンク３に接続され、このサージタンク３は、吸気管４を介してエアクリーナボックス５に接続される。
【００１９】
続いて、前記吸気管４には、図示しないアクセルペダルと連動して、前記吸気管４内を流れる吸気流量を調節するスロットル弁６が設けられ、このスロットル弁６には、このスロットル弁６が全閉状態のときにオン信号を出力し、全閉以外の状態のときにオフ信号を出力するアイドルスイッチ７が取り付けられる。
【００２０】
さらに、前記吸気管４には、この吸気管４内を流れる吸入空気質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ８が取り付けられ、前記サージタンク３には、サージタンク３内の圧力に応じた電気信号を出力するバキュームセンサ３８が取り付けられる。
【００２１】
また、前記吸気枝管２の各枝管には、燃料噴射弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（以下、燃料噴射弁１０と総称する）が取り付けられ、これらの燃料噴射弁１０は、燃料分配管９と接続される。前記燃料分配管９は、図示しない燃料ポンプより圧送された燃料を各燃料噴射弁１０に分配する。
【００２２】
そして、前記燃料噴射弁１０は、駆動回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（以下、駆動回路１１と総称する）と接続され、これら駆動回路１１からの駆動電流が印加されたときに開弁し、前記燃料分配管９より供給された燃料を前記吸気枝管２内に噴射する。
【００２３】
一方、前記排気枝管１２は、排気管１３に接続され、この排気管１３は、下流にて図示しないマフラに接続される。そして、前記排気管１３の途中には、吸着筒１４と、この吸着筒１４より下流に位置し排気管１３内を流れる排気ガス中のＮＯ_Ｘ、ＨＣ、ＣＯ等の成分を浄化する排気浄化触媒１５とが設けられる。
【００２４】
ここで、前記吸着筒１４は、図２に示すように、内部が二本の流路Ａ、Ｂに分割されており、流路Ａには、本発明に係る吸着手段としての吸着材、例えば、ゼオライト系の吸着材２２が設けられている。この吸着材２２は、所定温度未満では排気ガス中の未燃ＨＣを吸着し、所定温度以上では吸着していた未燃ＨＣを脱離する。
【００２５】
また、吸着筒４の入口部分には、流路Ａと流路Ｂとを選択的に開閉するバイパスバルブ２３が取り付けられている。このバイパスバルブ２３は、支点２９を中心に回動する梃子２５と接続される。そして、前記梃子２５の吸着材側の端部が押し下げられると、それに応じてバイパスバルブ側の端部が押し上げられ、その結果、前記バイパスバルブ２３は、流路Ｂを導通させると同時に流路Ａを遮断する。一方、前記梃子２５の吸着材側の端部が引っ張り上げられると、それに応じてバイパスバルブ側の端部が押し下げられ、その結果、前記バイパスバルブ２３は、流路Ａを導通させると同時に流路Ｂを遮断する。
【００２６】
続いて、前記吸着筒４の外部には、前記梃子２５を駆動するアクチュエータ２４が配置されている。このアクチュエータ２４は、筐体２４ａ内を２つの空間部２４ｂ、２４ｄに分割するように、その周縁が前記筐体２４ａ内の側壁に固定されたダイヤフラム２４ｃを備えるとともに、このダイヤフラム２４ｃを軸方向に貫通するシャフト２４ｅを進退自在に保持する。
【００２７】
前記シャフト２４ｅは、前記ダイヤフラム２４ｃに固定され、前記ダイヤフラム２４ｃの動作に連動して進退する。さらに、前記シャフト２４ｅの先端は、前記筐体２４ａの外部へ突出し、その端部が前記梃子２５の吸着材側端部に接続される。
【００２８】
また、前記筐体２４ａ内の２つの空間部２４ｂ、２４ｄのうち、前記シャフト２４ｃの基端側に位置する空間部２４ｂには、前記シャフト２４が進出するよう前記ダイヤフラム２３を付勢するスプリング２４ｆが内装される。
【００２９】
そして、前記空間部２４ｂは、負圧通路２６を介して三方切換弁（ＶＳＶ）２０に接続される。このＶＳＶ２０には、前記負圧通路２６の他に、吸気負圧通路２７と大気圧通路２８とが接続される。前記吸気負圧通路２７は、前記スロットル弁６下流の吸気管４に接続され、前記吸気管４内で発生する吸気管負圧を前記ＶＳＶ２０へと導く。そして、前記吸気負圧通路２７の途中には、前記吸気管４から前記吸気負圧通路２７へ導入される吸気管負圧を一定圧に調整する調圧弁２１が設けられる。一方、前記大気圧通路２８は、大気中に開口端を有し、大気圧を前記ＶＳＶ２０へと導く。
【００３０】
ここで、前記ＶＳＶ２０は、前記負圧通路２６及び前記吸気負圧通路２７の導通（前記大気圧通路２８の閉塞）と、前記負圧通路２６及び前記大気圧通路２８の導通（前記吸気負圧通路２７の閉塞）とを切り換える弁体２０ａ、及び前記弁体２０ａを駆動するソレノイド２０ｂを備える。
【００３１】
前記ソレノイド２０ｂは、前記負圧通路２６及び前記吸気負圧通路２７の導通時間と前記負圧通路２６及び前記大気圧通路２８の導通時間との比率に相当するデューティ比を有する駆動パルス信号が印加されると、この駆動パルス信号に従って前記弁体２０ａを駆動し、前記負圧通路２６及び前記吸気負圧通路２７の導通と、前記負圧通路２６及び前記大気圧通路２８の導通とを切り換える。
【００３２】
尚、前記ソレノイド２０ｂは、デューティ比：１００％の駆動パルス信号が印加されたときに、前記負圧通路２６と前記吸気負圧通路２７との導通状態（前記大気圧通路２８の閉塞状態）を維持すべく前記弁体２０ａを駆動し、デューティ比：０％の駆動パルス信号が印加されたときに、前記負圧通路２６と前記大気圧通路２８との導通状態（前記吸気負圧通路２７の閉塞状態）を維持すべく前記弁体２０ａを駆動するものとする。
【００３３】
そして、デューティ比：１００％の駆動パルス信号がＶＳＶ２０に印加され、前記吸気負圧通路２７及び前記負圧通路２６が導通されると、前記サージタンク３内で発生した吸気管負圧が調圧弁２１及びＶＳＶ２０を経てアクチュエータ２４の空間部２４ｂに導入される。このとき、前記空間部２４ｂの負圧が前記スプリング２４ｆの付勢力より大きければ、前記ダイヤフラム２４ｃは、図３に示すように、前記空間部２４ｂ側へ吸引され、これに伴って前記シャフト２４ｅが退行し、前記梃子２５の吸着材側端部を引っ張り上げる。この結果、前記梃子２５のバイパスバルブ側端部が押し下げられ、前記バイパスバルブ２３が吸着筒１４内の流路Ａを開放するとともに流路Ｂを閉塞する。
【００３４】
一方、デューティ比：０％の駆動パルス信号がＶＳＶ２０に印加され、前記大気圧通路２８及び前記負圧通路２６が導通されると、前記大気圧通路２８の開口端から導入される大気が前記ＶＳＶ２０を経てアクチュエータ２４の空間部２４ｂに導入される。このとき、前記空間部２４ｂの負圧が前記スプリング２４ｆの付勢力よりも小さくなるため、前記ダイヤフラム２４ｃは、前述の図２に示すように、前記スプリング２４ｆにより空間部２４ｄ側へ付勢され、これに伴って前記シャフト２４ｅが進出し、前記梃子２５の吸着材側端部を押し下げる。この結果、前記梃子２５のバイパスバルブ側端部が引っ張り上げられ、前記バイパスバルブ２３が吸着筒１４内の流路Ａを閉塞するとともに流路Ｂを開放する。
【００３５】
ここで図１に戻り、前記吸着材１４より上流の排気管１３には、排気管１３内を流れる排気ガスの空燃比に対応した電圧を出力する空燃比センサ１６が取り付けられ、前記排気浄化触媒１５の出口部分には、排気浄化触媒１５を通過した排気ガスの温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ３０が取り付けられる。
【００３６】
前記排気温度センサ３０は、本発明にかかる温度検出手段の一例であり、この排気温度センサ３０により検出された排気ガス温度は、排気浄化触媒１５の温度の代替値として使用される。また、吸着材２２や排気浄化触媒１５の温度を検出する方法としては、吸着材２２や排気浄化触媒１５自体の温度を直接検出する方法や、内燃機関の運転状態（例えば、吸入空気量、負荷、回転数、空燃比等）から間接的に推定する方法でも構わない。
【００３７】
次に、前記内燃機関１には、図示しないクランクシャフトが所定角度（例えば、３０度）回転する都度、電気信号を出力するクランクポジションセンサ１７と、冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１８とが取り付けられる。
【００３８】
そして、前記クランクポジションセンサ１７と水温センサ１８と前記アイドルスイッチ７と前記エアフローメータ８と前記バキュームセンサ３８と前記空燃比センサ１６と前記排気温度センサ３０は、それぞれ電気配線を介してエンジンコントロール用の電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：ＥＣＵ）１９に接続され、各センサの出力信号が前記ＥＣＵ１９に入力されるようになっている。
【００３９】
前記ＥＣＵ１５は、前記した各センサからの出力信号をパラメータとして内燃機関１の運転状態を判定し、その運転状態に応じて燃料噴射制御、吸着筒の流路切換制御等の各種制御、及び本発明の要旨となる吸着材２２の異常判定制御を実行する。
【００４０】
ここで、前記ＥＣＵ１９は、図４に示すように、双方向性バス３１により相互に接続された、ＣＰＵ３２とＲＯＭ３３とＲＡＭ３４と入力ポート３５と出力ポート３６とを備えるとともに、前記入力ポート３５に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３７を備える。
【００４１】
前記入力ポート３５は、アイドルスイッチ７とクランクポジションセンサ１７とからの信号を入力し、これらの信号をＣＰＵ３２あるいはＲＡＭ３４へ送信する。さらに、前記入力ポート３５は、エアフローメータ８と空燃比センサ１６と水温センサ１８と排気温度センサ３０とバキュームセンサ３８とからの信号をＡ／Ｄコンバータ３７を介して入力し、これらの信号をＣＰＵ３２あるいはＲＡＭ３４へ送信する。
【００４２】
前記出力ポート３６は、前記ＣＰＵ３２からの制御信号を駆動回路１１あるいはＶＳＶ２０へ出力する。
前記ＲＯＭ３３は、各燃料噴射弁７の燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、各燃料噴射弁７の燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、バイパスバルブ２３を制御するためのバイパスバルブ制御ルーチン、あるいは吸着材２２の異常を判定するための吸着材異常判定ルーチン等のアプリケーションプログラムと、各種の制御マップを格納する。
【００４３】
前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関始動時の冷却水の温度と始動時から浄化触媒１５が活性化するまでにかかる時間（以下、触媒活性時間と記す）との関係を示す活性判定制御マップ、内燃機関１の運転状態とＶＳＶ制御用のデューティ比との関係を示すＶＳＶ制御マップ等である。
【００４４】
また、ＲＯＭ３３は、内燃機関始動時の冷却水の温度と第１の判定用積算吸入空気量との関係を示す第１の脱離判定制御マップを記憶している。ここでいう第１の判定用積算吸入空気量とは、内燃機関始動時から吸着材２２が所定の温度（吸着材２２に吸着された未燃ガス成分が脱離し始める温度）に昇温するまでの間に、内燃機関１が吸入するであろう空気量である。
【００４５】
さらに、ＲＯＭ３３は、内燃機関始動時の冷却水の温度と第２の判定用積算吸入空気量との関係を示す第２の脱離判定制御マップを記憶している。前記第２の判定用積算吸入空気量は、内燃機関始動時から吸着材２２が所定の温度（吸着材２２に吸着された未燃ガス成分が脱離し終わる温度）に昇温するまでの間に、内燃機関１が吸入するであろう空気量である。
【００４６】
続いて、前記ＲＡＭ３４は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３２の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ１７の出力信号より算出される機関回転数である。そして、各センサからの出力信号やＣＰＵ３２の演算結果等は、クランクポジションセンサ１７が信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００４７】
さらに、前記ＲＡＭ３４には、排気浄化触媒１５が活性化しているか否かを識別する活性判定フラグ（活性時：１、未活性時：０）と、内燃機関１を搭載する車両が減速状態にあり且つ内燃機関１に対する燃料供給が停止されている状態、所謂、減速フューエルカット実行状態にあるか否かを識別する減速フューエルカット判定フラグ（減速フューエルカット実行時：１、減速フューエルカット非実行時：０）と、吸着材２２の脱離処理が完了したか否かを識別する脱離完了フラグ（脱離完了時：１、脱離未完了時：０）と、吸着材２２の劣化判定が終了したか否かを識別する劣化判定終了フラグ（劣化判定終了時：１、劣化判定未終了時：０）等の各種フラグを記憶する領域が設定されている。
【００４８】
次に、前記ＣＰＵ３２は、前記ＲＯＭ３３に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、ＲＡＭ３４に記憶された前記各センサの出力信号より内燃機関１の運転状態を判定し、その運転状態と各制御マップとから燃料噴射量、燃料噴射時期、ＶＳＶ制御用デューティ比等を算出する。そして、ＣＰＵ３２は、算出した燃料噴射量、燃料噴射時期、ＶＳＶ制御用デューティ比に従って、駆動回路１１及びＶＳＶ２０を制御する。
【００４９】
前記ＣＰＵ３２は、バイパスバルブ２３を制御するにあたり、内燃機関１の始動時に、水温センサ１８の出力信号を入力し、前記出力信号とＲＯＭ３３の活性判定制御マップとから触媒活性時間を算出する。続いて、ＣＰＵ３２は、前記触媒活性時間が零であるか否かを判別する。
【００５０】
前記触媒活性時間が零である場合、ＣＰＵ３２は、前記排気浄化触媒１５が活性状態にあると判定し、ＲＡＭ３４の活性判定フラグ記憶領域に“１”を書き込む。続いて、ＣＰＵ３２は、デューティ比：０％に相当する駆動パルスをＶＳＶ２０に印加し、吸着筒１４内の流路Ｂを導通させるとともに、流路Ａを閉塞する。このとき、内燃機関１から排出された排気ガスは、吸着筒１４内の流路Ｂを経て排気浄化触媒１５に流れ込み、排気浄化触媒１５にて排気ガス中の未燃ガス成分が浄化される。
【００５１】
一方、前記触媒活性時間が零でない場合、ＣＰＵ３２は、前記排気浄化触媒１５が未活性状態にあると判定し、ＲＡＭ３４の活性判定フラグ記憶領域に“０”を書き込む。続いて、ＣＰＵ３２は、前記触媒活性時間をＲＡＭ３４の所定領域に書き込み、内燃機関１の始動時からの運転時間を計時するタイマを起動する。
【００５２】
そして、ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３３の第１及び第２の脱離判定制御マップへアクセスし、前記水温センサ１８の出力信号に対応する第１及び第２の判定用積算吸入空気量を算出し、ＲＡＭ３４の所定領域に書き込む。
【００５３】
続いて、ＣＰＵ３２は、デューティ比：１００％に相当する駆動パルスをＶＳＶ２０に印加し、吸着筒１４内の流路Ａを導通させるとともに、流路Ｂを閉塞する。このとき、内燃機関１から排出された排気ガスは、吸着筒１４内の吸着材２２を経て排気浄化触媒１５へ流れ込むことになり、排気ガス中の未燃ガス成分が吸着筒１４に吸着される。
【００５４】
その後、前記タイマの計時時間が前記触媒活性時間に達すると、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４の活性判定フラグを“０”から“１”へ書き換え、次いでＶＳＶ２０にデューティ比：０％に相当する駆動パルスを印加する。このとき、吸着筒１４内の流路Ｂが導通するとともに、流路Ａが閉塞され、内燃機関１から排出された排気ガスが吸着筒１４内の流路Ｂを経て排気浄化触媒１５に流れ込む。この結果、排気浄化触媒１５にて排気ガス中の未燃ガス成分が浄化される。
【００５５】
ここで、吸着筒１４は、流路Ａが導通しているときは排気ガスの熱を直接受けて昇温し、流路Ａが閉塞しているときは流路Ｂを流れる排気ガスの熱を吸着筒１４の構成部材により伝熱されて昇温する。そして、ＣＰＵ３２は、始動時からの吸入空気量の積算値が前記ＲＡＭ３４に記憶された第１の判定用積算吸入空気量に達すると、吸着材２２の温度が未燃ガス成分を脱離し始める温度まで昇温したとみなす。
【００５６】
前記吸着材２２の温度が未燃ガス成分を脱離し始める温度まで昇温したと判定した場合、ＣＰＵ３２は、吸着材２２から脱離した未燃ガス成分を排気浄化触媒１５にて燃焼及び浄化すべく、デューティ比：１００％に相当する駆動パルスをＶＳＶ２０に印加する。このとき、吸着筒１４内の流路Ａが導通するとともに、流路Ｂが閉塞され、内燃機関１から排出された排気ガスが吸着筒１４内の吸着材２２を経て排気浄化触媒１５へ流れ込むことになる。この結果、吸着材２２から脱離した未燃ガス成分は、排気ガスとともに排気浄化触媒１５に流れ込み、排気浄化触媒１５にて燃焼及び浄化される。
【００５７】
上記したように流路Ａが導通した状態では、吸着材２２は、排気ガスの熱を直接受けて昇温する。そして、ＣＰＵ３２は、始動時からの吸入空気量の積算値が前記ＲＡＭ３４に記憶された第２の判定用積算吸入空気量に達すると、吸着材２２の温度が未燃ガス成分を脱離し終わる温度まで昇温したとみなす。
【００５８】
前記吸着材２２の温度が未燃ガス成分を脱離し終わる温度まで昇温したと判定した場合、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４の脱離完了フラグ記憶領域に“１”を書き込んだ後、デューティ比：０％に相当する駆動パルスをＶＳＶ２０に印加し、吸着筒１４内の流路Ａを閉塞するとともに流路Ｂを導通させる。
【００５９】
また、前記ＣＰＵ３２は、吸着材２２に吸着されていた未燃ガス成分を脱離及び浄化する、所謂脱離行程において、排気浄化触媒１５に流入する排気ガス中の酸素濃度が高いときに、吸着材２２の劣化判定を行う。詳しくは、ＣＰＵ３２は、脱離行程時に、内燃機関１の運転状態が排気ガス中の酸素濃度を高めるような運転状態にあれば、脱離行程開始時の排気温度センサ３０の出力信号値を入力し、この出力信号値を第１の温度ｔｅｍｐＢ０としてＲＡＭ３４の所定領域に記憶する。次いで、ＣＰＵ３２は、脱離行程開始時点から所定時間経過後に排気温度センサ３０の出力信号値を入力し、この出力信号値を第２の温度ｔｅｍｐＢ１としてＲＡＭ３４の所定領域に記憶する。そして、ＣＰＵ３２は、前記第２の温度ｔｅｍｐＢ１と前記第１の温度ｔｅｍｐＢ０とを比較する。
【００６０】
ここで、吸着材２２が正常であり、吸着材２２に未燃ガス成分を吸着させる、所謂吸着行程において排気ガス中の未燃ガス成分が吸着材２２に吸着された場合は、その後の脱離行程において、吸着材２２に吸着されていた未燃ガス成分が脱離し、排気浄化触媒１５において燃焼されるため、排気浄化触媒１５を通過した排気ガスの温度が上昇する。その際、排気ガス中の酸素濃度を高くすることにより、排気浄化触媒１５内での未燃ガス成分の燃焼が促進され、排気ガス温度の上昇率が高くなる。
【００６１】
一方、吸着材２２が劣化あるいは故障しており、吸着材２２に吸着される未燃ガス成分の量が減少した場合は、脱離行程の初期の時点では、吸着材２２に吸着されていた少量の未燃ガス成分が燃焼するため、正常時と略同一の温度となるが、吸着材２２に吸着されていた未燃ガス成分が脱離し終わり、それらの未燃ガス成分が排気浄化触媒１５で燃焼し終わると、排気ガスの温度が吸着材２２や排気浄化触媒１５等に吸収されるため、排気浄化触媒１５を通過した排気ガスの温度が低下する。
【００６２】
従って、前記第１の温度ｔｅｍｐＢ０と前記第２の温度ｔｅｍｐＢ１とを比較した場合、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が第１の温度ｔｅｍｐＢ０より大きい値であれば、吸着材２２が正常であり、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が第１の温度ｔｅｍｐＢ０以下であれば、吸着材２２が異常であると判定することができる。
【００６３】
ところで、上記した判定方法では、排気温度センサ３０等の経時変化により排気温度センサ３０の出力特性が変化した場合や、排気温度センサ３０を構成する部品の初期公差等により排気温度センサ３０の出力信号値がばらついた場合等に、吸着材２２が正常に機能しているにもかかわらず、吸着材２２が異常であると判定される可能性がある。また、第２の温度ｔｅｍｐＢ１の計測時期を一時期に特定した場合には、内燃機関１の運転状態の変化等により計測時の温度が特異な値となることも考えられる。
【００６４】
そこで、本実施の形態では、図５に示すように、経時変化と初期公差とを考慮した判定基準値を設定すべく第１の温度ｔｅｍｐＢ０から所定値Ｋを減算した値を判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆとして設定し、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が前記判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ以下となる状態が所定時間継続した場合に、吸着材２２が異常であると判定するようにした。
【００６５】
また、排気ガス中の酸素濃度を高めるような運転状態としては、減速フューエルカット処理実行状態、内燃機関１で燃焼される混合気中の酸素濃度が高い状態、あるいは内燃機関１がアイドル状態にあるときに排気浄化触媒１５の上流で排気ガス中に二次空気を混合した状態等が考えられる。
【００６６】
本実施の形態では、ＣＰＵ３２は、脱離行程時に内燃機関１が減速フューエルカット処理実行状態となった場合、例えば、図６に示すように、浄化触媒１５が活性化し（活性判定フラグがオン状態となり）、吸着材２２の温度が所定温度まで昇温した際に、内燃機関１を搭載する車両の走行速度が減速状態となり、減速フューエルカット処理が実行されると（減速フューエルカット判定フラグがオン状態）、ＶＳＶ２０を駆動して吸気負圧通路２７と負圧通路２６とを導通させ、吸着材２２の脱離を開始するとともに、上記した劣化判定処理を実行する。
【００６７】
また、ＣＰＵ３２は、脱離行程時に内燃機関１が減速フューエルカット処理実行状態とならない場合、例えば、図７に示すように、浄化触媒１５が活性化し、吸着材２２の温度が所定温度まで昇温した際に、前記車両の走行速度が略一定状態となり、減速フューエルカット処理が実行されなければ（減速フューエルカット判定フラグがオフ状態ならば）、内燃機関１で燃焼される混合気中の酸素濃度を高めるべく燃料噴射量を減量補正する（混合気の空燃比：Ａ／Ｆをリーン状態とすべく燃料噴射量を補正する）。そして、ＣＰＵ３２は、混合気の空燃比をリーン状態とすべく制御を開始した時点から所定時間ｔ経過後に、ＶＳＶ２０を駆動して吸気負圧通路２７と負圧通路２６とを導通させ、吸着材２２の脱離を開始するとともに、上記した劣化判定処理を実行する。
【００６８】
ここで、前記所定時間ｔは、リーン状態となった混合気が内燃機関１で燃焼され、吸着材２２へ流れ着くまでに要する時間である。この所定時間ｔは、内燃機関１の吸入空気量や機関回転数等のパラメータに応じて変化するので、前記したようなパラメータと所定時間ｔとの関係を示すマップを予めＲＯＭ３３に記憶するようにしてもよい。
【００６９】
このように、ＣＰＵ３２と、ＲＯＭ３３のアプリケーションプログラム及び制御マップとは、本発明に係る故障判定手段を実現する。
以下、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
【００７０】
ＣＰＵ３２は、未燃ガス成分の吸着処理を終了した後に、図８に示すようなバイパスバルブ制御ルーチンを実行する。このバイパスバルブ制御ルーチンにおいて、ＣＰＵ３２は、先ずＳ８０１にてＲＡＭ３４の脱離完了フラグ記憶領域へアクセスし、脱離完了フラグが“０”であるか否かを判別する。
【００７１】
前記Ｓ８０１にいて脱離完了フラグが“１”であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１０へ進み、デューティ比：０％に相当する駆動パルスをＶＳＶ２０に印加し、吸着筒１４内の流路Ａを閉塞するとともに流路Ｂを導通させる。
【００７２】
一方、前記Ｓ８０１において、脱離完了フラグが“０”であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０２へ進み、ＲＡＭ３３の活性判定フラグ記憶領域へアクセスし、活性判定フラグが“１”であるか否かを判別する。
【００７３】
前記Ｓ８０２において、活性判定フラグが“１”であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０３へ進み、内燃機関１が始動されてから現時点までに内燃機関１に吸入された空気量の積算値と、ＲＡＭ３４に記憶された第１の判定用積算吸入空気量とを比較し、吸着材２２の温度状態が脱離領域にあるか否かを判別する。
【００７４】
前記Ｓ８０３において、吸着材２２の温度状態が脱離領域にあると判定した場合、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０４へ進み、ＲＡＭ３４の減速フューエルカット判定フラグ記憶領域へアクセスし、減速フューエルカット判定フラグが“１”であるか否かを判別する。
【００７５】
前記Ｓ８０４において、減速フューエルカット判定フラグが“１”であると判定した場合、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０５へ進み、吸着筒１４内の流路Ａが閉塞状態にあるか否か、すなわち未だ脱離処理が開始されていないか否かを判別する。
【００７６】
前記Ｓ８０５において、吸着筒１４内の流路Ａが閉塞状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０６へ進み、吸着材２２の脱離処理を実行すべくＶＳＶ２０にデューティ比：１００％に相当する駆動パルスを印加し、流路Ａを導通させるとともに流路Ｂを閉塞する。
【００７７】
続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０７へ進み、吸着材２２の劣化判定処理を実行する。その際、ＣＰＵ３２は、図９に示すような劣化判定制御ルーチンを実行する。この劣化判定制御ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。そして、前記劣化判定制御ルーチンにおいて、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０１にて劣化判定制御ルーチンを初めて実行するか否か、すなわち劣化判定制御ルーチンの実行回数が１回目であるか否かを判別する。
【００７８】
前記Ｓ９０１において、劣化判定制御ルーチンの実行回数が１回目であると判定した場合、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０２へ進み、その時点における排気温度センサ３０の出力信号値を第１の温度ｔｅｍｐＢ０として入力する。
【００７９】
続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０３へ進み、前記Ｓ９０２で入力した第１の温度ｔｅｍｐＢ０から所定値Ｋを減算し、判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ（＝ｔｅｍｐＢ０−Ｋ）を算出する。そして、ＣＰＵ３２は、前記判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆをＲＡＭ３４の所定の領域に記憶する。
【００８０】
次に、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０４へ進み、劣化判定の条件が満たされているか否かを判別する。ここで、前記劣化判定条件は、例えば、（１）第１の温度ｔｅｍｐＢ０を入力した時点から所定時間以上経過している（脱離行程開始時期から所定時間が経過している）、（２）内燃機関１の運転状態が排気ガス中の酸素濃度を高くするような運転状態にある等である。そして、ＣＰＵ３２は、前記（１）、（２）の条件が満たされていると判定した場合は、Ｓ９０５へ進み、前記（１）、（２）の条件が満たされていないと判定した場合は、本ルーチンを一旦終了し、所定時間経過後に前記Ｓ９０４以降の処理を再度実行する。その際、Ｓ９０４において前記（１）、（２）の条件が満たされていると判定されれば、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０５へ進む。
【００８１】
前記Ｓ９０５では、ＣＰＵ３２は、その時点における排気温度センサ３０の出力信号値を第２の温度ｔｅｍｐＢ１として入力する。次いでＣＰＵ３２は、Ｓ９０６において、前記Ｓ９０５で入力した第２の温度ｔｅｍｐＢ１から前記Ｓ９０３でＲＡＭ３４に記憶した判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆとを比較し、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆより大きいか否かを判別する。
【００８２】
前記Ｓ９０６において、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆより大きいと判定した場合は、ＣＰＵ３２は、吸着材２２が正常であると判定し、本ルーチンを終了する。
【００８３】
一方、前記Ｓ９０６において、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ以下であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０８へ進み、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ以下である状態の継続時間を計時するカウンタＣｆｕｌｌの値をインクリメントする。
【００８４】
そして、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０９へ進み、前記Ｓ９０８でインクリメントされたカウンタＣｆｕｌｌの値が所定値ｋｃｆｕｌｌより大きいか否か、すなわち、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ以下である状態が所定時間ｋｃｆｕｌｌより長く継続しているか否かを判別する。
【００８５】
前記Ｓ９０９において、前記カウンタＣｆｕｌｌの値が所定値ｋｃｆｕｌｌより大きいと判定した場合（第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ以下である状態が所定時間ｋｃｆｕｌｌより長く継続していると判定した場合）は、ＣＰＵ３２は、吸着材２２が異常であると判定する。
【００８６】
一方、前記Ｓ９０９において、前記カウンタＣｆｕｌｌの値が所定値ｋｃｆｕｌｌ以下であると判定した場合（第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ以下である状態が所定時間ｋｃｆｕｌｌより長く継続していないと判定した場合）は、ＣＰＵ３２は、本ルーチンを一旦終了し、所定時間経過後に再度本ルーチンを実行する。その際、Ｓ９０６にて第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆより大きくなっていれば、ＣＰＵ３２は、吸着材２２が正常であると判定し、本ルーチンを終了する。また、Ｓ９０６において、第２の温度ｔｅｍｐＢ１が判定基準値ｔｅｍｐｒｅｆ以下であれば、ＣＰＵ３２は、Ｓ９０８にて前記カウンタＣｆｕｌｌの値をインクリメントし、Ｓ９０９へ進む。
【００８７】
このように吸着材２２の劣化判定処理が終了すると、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４の劣化判定終了フラグ記憶領域に“１”を書き込み、図８に示すバイパスバルブ制御ルーチンに戻る。そして、バイパスバルブ制御ルーチンでは、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０８の処理を実行する。
【００８８】
前記Ｓ８０８では、ＣＰＵ３２は、内燃機関１が始動されてから現時点までに内燃機関１に吸入された空気量の積算値と、ＲＡＭ３４に記憶された第１の判定用積算吸入空気量とを比較し、吸着材２２の温度状態が脱離終了領域にあるか否かを判別する、いわゆる脱離完了判定処理を実行する。
【００８９】
前記Ｓ８０８において、前記吸着材２２の温度状態が脱離終了領域にあると判定した場合、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４の脱離完了フラグ記憶領域に“１”を書き込み、前記吸着材２２の温度状態が脱離終了領域にないと判定した場合、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４の脱離完了フラグ記憶領域に“０”を書き込む。
【００９０】
続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０９へ進み、ＲＡＭ３４の脱離完了フラグ記憶領域へアクセスし、脱離完了フラグが“１”であるか否かを判別する。前記脱離完了フラグが“１”であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１０へ進み、デューティ比：０％に相当する駆動パルスをＶＳＶ２０に印加し、吸着筒１４内の流路Ａを閉塞するとともに、流路Ｂを導通させる。
【００９１】
一方、前記Ｓ８０９において、前記脱離完了フラグが“０”であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、本ルーチンを一旦終了し、所定時間経過後に本ルーチンを再度実行する。その際、ＣＰＵ３２は、Ｓ８０５において流路Ａが閉塞状態にないと判定することになるので、Ｓ８０８へ進み、脱離判定処理を再度実行する。そして、Ｓ８０８において、前記吸着材２２の温度状態が脱離終了領域になっていれば、ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４の脱離完了フラグ記憶領域に“０”を書き込み、Ｓ８０９では脱離完了フラグが“１”であると判定し、Ｓ８１０へ進む。
【００９２】
また、前記したＳ８０２において、活性判定フラグが“１”ではないと判定した場合、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１１へ進み、浄化触媒活性判定処理を実行する。その際、ＣＰＵ３２は、内燃機関始動時から現時点までの経過時間が、内燃機関始動時の水温センサ１８の出力信号に基づいて算出された触媒活性時間に達しているか否かを判別する。そして、ＣＰＵ３２は、内燃機関始動時から現時点までの経過時間が前記触媒活性時間に達していると判定した場合には、ＲＡＭ３４の活性判定フラグ記憶領域の値を“０”から“１”へ書き換える。
続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１２へ進み、ＲＡＭ３４の活性判定フラグ記憶領域の値が“１”に書き換えられているか否かを判別する。前記Ｓ８１２において、ＲＡＭ３４の活性判定フラグ記憶領域の値が“１”に書き換えられていないと判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１０へ進み、デューティ比：０％に相当する駆動パルスを引き続きＶＳＶ２０に印加し、流路Ａの閉塞状態を維持する。
【００９３】
一方、前記Ｓ８１２において、ＲＡＭ３４の活性判定フラグ記憶領域の値が“１”に書き換えられていると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１３へ進み、ＲＡＭ３４の劣化判定終了フラグ記憶領域に“１”が記憶されているか否か、すなわち吸着材２２の劣化判定処理が実行済みであるか否かを判別する。
【００９４】
前記Ｓ８１３において、ＲＡＭ３４の劣化判定終了フラグ記憶領域に“１”が記憶されていないと判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１０へ進み、デューティ比：０％に相当する駆動パルスをＶＳＶ２０に印加し、流路Ａを閉塞する。
【００９５】
一方、前記Ｓ８１３において、ＲＡＭ３４の劣化判定終了フラグ記憶領域に“１”が記憶されていると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１４へ進み、内燃機関１で燃焼される混合気の空燃比をリーン雰囲気とすべくＡ／Ｆリーン処理を実行する。その際、ＣＰＵ３２は、燃料噴射量制御ルーチンにより算出された燃料噴射量を減量補正する。さらに、ＣＰＵ３２は、前記Ｓ８１４において、その時点における吸入空気量や機関回転数等を入力し、これら吸入空気量や機関回転数等に対応する所定時間ｔ（リーン状態となった混合気が内燃機関１で燃焼され、吸着材２２へ流れ着くまでに要する時間）をＲＯＭ３３のマップから算出する。
続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１５へ進み、前記リーン処理実行開始時点から前記所定時間ｔ以上経過したか否かを判別する。前記Ｓ８１５で前記リーン処理実行開始時点から前記所定時間ｔ以上経過していないと判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ８１０へ進み、デューティ比：０％に相当する駆動パルスを引き続きＶＳＶ２０に印加し、流路Ａの閉塞状態を維持する。
【００９６】
一方、前記Ｓ８１５において前記リーン処理実行開始時点から前記所定時間ｔ以上経過していると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、前記したＳ８０６以降の処理を実行する。
【００９７】
以上述べたように、本実施の形態では、吸着材２２に吸着している未燃ガス成分を脱離する際に、減速フューエルカット処理が実行されれば、その減速フューエルカット処理に同期して吸着材２２の劣化判定処理を行い、減速フューエルカット処理が実行されない場合は、混合気の空燃比をリーン雰囲気とすべく燃料噴射量を制御して吸着材２２の劣化判定処理を行うので、劣化判定時に吸着材２２に流れ込む排気ガス中の酸素濃度が高くなる。
【００９８】
そして、吸着材２２が正常であり、吸着行程時に所定量の未燃ガス成分を吸着していれば、その後の脱離行程では、吸着材２２から脱離した未燃ガス成分が酸素過剰雰囲気の排気ガスとともに排気浄化触媒１５へ流れ込む。
【００９９】
この場合、排気浄化触媒１５では、未燃ガス成分が多量の酸素に曝されるため、未燃ガス成分の燃焼が促進され、その燃焼温度は、排気ガス中の酸素濃度が高くない場合より高くなる。この結果、吸着材２２が正常である場合は、脱離行程初期と脱離行程開始から所定時間経過後とでは、排気浄化触媒１５において明確な温度変化が表れる。
【０１００】
一方、吸着材２２が劣化あるいは故障しており、吸着行程時に所定量の未燃ガス成分を吸着することができなければ、その後の脱離行程では、吸着材２２から脱離する未燃ガス成分の量が減少する。
【０１０１】
この場合、排気浄化浄化触媒１５では、燃焼される未燃ガス成分が減少するため、排気浄化触媒１５において、未燃ガス成分の燃焼による温度変化が表れない。
【０１０２】
従って、本実施の形態によれば、吸着材２２に流れ込む排気ガスが酸素過剰状態にあるとき、すなわち、吸着材２２が正常である時の温度変化特性と吸着材２２が異常である時の温度変化特性との偏差が明確に表れる条件が満たされたときに吸着材２２の劣化判定処理を行うため、精度が高くない温度センサを用いた場合でも、正確な劣化判定を行うことができる。
【０１０３】
〈他の実施の形態〉
次に、本発明にかかる排気浄化装置の故障診断装置の他の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは、前述の実施の形態と異なる構成について説明し、同一の構成については説明を省略する。
【０１０４】
図１０は、本実施の形態にかかる吸着筒１４の構成を示し、吸着筒１４の流路Ａには、吸着材２２の入口部分を流れる排気ガスの温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ３９（以下、排気温度センサ３０を第１排気温度センサ３０、排気温度センサ３９を第２排気温度センサ３９と称する）が取り付けられる。
【０１０５】
そして、ＥＣＵ１９のＣＰＵ３２は、脱離行程において吸着材２２に流入する排気ガス中の酸素濃度が高いときに、吸着材２２より上流の排気ガス温度（吸着材２２に流れ込む直前の排気ガスの温度：第２排気温度センサ３９の出力信号値）と排気浄化触媒１５から流れ出た直後の排気ガスの温度（吸着材２２及び排気浄化触媒１５を通過した排気ガスの温度：第１排気温度センサ３０の出力信号値）とに基づいて吸着材２２の劣化判定を行う。
【０１０６】
すなわち、前述の実施の形態でも述べたように、吸着行程において所定量の未燃ガス成分が吸着材２２に吸着した場合は、その後の脱離行程時に排気ガス中の酸素濃度が高くなると、吸着材２２から脱離した未燃ガス成分が多量の酸素に曝されるため、吸着材２２及び排気浄化触媒１５における未燃ガス成分の燃焼が促進される。
【０１０７】
この場合、排気浄化触媒１５から流出した排気ガスは、吸着材２２及び排気浄化触媒１５内を流れた際に前記未燃ガス成分の燃焼熱を受けて昇温するため、吸着材２２を通過する前より温度の高い排気ガスとなる。
【０１０８】
一方、吸着行程において所定量の未燃ガス成分が吸着材２２が吸着しなかった場合は、その後の脱離行程時に排気ガス中の酸素濃度を高くしても、吸着材２２から脱離する未燃ガス成分が少量であるため、これらの未燃ガス成分は、脱離行程初期に燃焼されてしまう。
【０１０９】
この場合、排気浄化触媒１５から流出した排気ガスは、吸着材２２及び排気浄化触媒１５内を流れた際に排気ガスの熱を吸着材２２や排気浄化触媒１５に奪われるため、吸着材２２を通過する前より温度の低い排気ガスとなる。
【０１１０】
従って、図１１に示すように、吸着材２２が正常である場合は、第１排気温度センサ３０により検出される排気ガス温度：ｔｅｍｐＢは、第２排気温度センサ３９により検出された排気ガス温度：ｔｅｍｐＡよりも大きい値となり、吸着材２２が劣化あるいは故障している場合は、第１排気温度センサ３０により検出される排気ガス温度：ｔｅｍｐＢは、第２排気温度センサ３９により検出された排気ガス温度：ｔｅｍｐＡよりも小さい値となる。
【０１１１】
このように、吸着材２２の入口部分の排気ガス温度：ｔｅｍｐＢと排気浄化触媒１５の出口部分の排気ガス温度：ｔｅｍｐＡとを比較することにより、吸着材２２の劣化判定を行うことができる。
【０１１２】
ところで、吸着材２２が正常である場合の排気ガス温度：ｔｅｍｐＡ、Ｂの温度差と、吸着材２２が異常である場合の排気温度：ｔｅｍｐＡ、Ｂの温度差との偏差は、外乱等の影響による一時的な温度変化等により、微少な値になることが考えられる。その場合、検出精度の低い温度センサでは、前記したような偏差を検出することができず、誤判定を招いてしまう。さらに、排気ガス温度：ｔｅｍｐＢと排気ガス温度：ｔｅｍｐＡとの間には、脱離処理を実行する前から温度差を生じているので、この温度差も考慮する必要がある。
【０１１３】
そこで、本実施の形態では、脱離行程直前の排気ガス温度：ｔｅｍｐＡ、ｔｅｍｐＢとの差分：ｄｌｔｂａｓｅ（＝ｔｅｍｐＢ−ｔｅｍｐＡ）を算出しておく。そして、脱離行程時には、排気ガス中の酸素濃度が高い期間において、所定時間毎にｔｅｍｐＡ、Ｂを検出し、ｔｅｍｐＢからｔｅｍｐＡを減算して得られた値に前記差分：ｄｌｔｂａｓｅを加算して、排気温度差：ｄｌｔｅｍｐ（＝ｔｅｍｐＢ−ｔｅｍｐＡ＋ｄｌｔｂａｓｅ）を算出するとともに、前記排気温度差：ｄｌｔｅｍｐの積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍ（＝Σｄｌｔｅｍｐ）を算出する。
【０１１４】
このようにして算出される積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍの値は、図１２に示すように、吸着材２２が正常である場合と吸着材２２が劣化あるいは故障している場合とで大きく異なり、正常時の積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍと異常時の積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍとの偏差が明確になる。このため、精度の低い温度センサを利用した場合でも、正常時と異常時の偏差を正確に検出することが可能である。
【０１１５】
そして、ＣＰＵ３２は、前記積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが所定値：ｓｕｍｒｅｆ以下である場合は吸着材２２が劣化あるいは故障していると判定し、前記積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが前記所定値：ｓｕｍｒｅｆより大きい値である場合は吸着材２２が正常であると判定する。
【０１１６】
尚、前記所定値：ｓｕｍｒｅｆは、第１及び第２排気温度センサ３０、３９を構成する部品等の初期公差による出力特性のばらつきを抑制するよう設定された判定基準値：ｓｕｍｒｅｆである。
【０１１７】
以下、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
ＣＰＵ３２は、吸着材２２の劣化判定を行う際に、図１３に示すような劣化判定制御ルーチンを実行する。前記劣化判定制御ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１１８】
前記劣化判定制御ルーチンにおいて、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０１にてＲＡＭ３４の活性判定フラグ記憶領域へアクセスし、活性判定フラグの値が“１”であるか否かを判別する。
【０１１９】
前記Ｓ１３０１において活性判定フラグの値が“０”であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０８へ進み、その時点における第１及び第２排気温度センサ３０、３９の出力信号値（ｔｅｍｐＡ、Ｂ）を入力し、前記出力信号値：ｔｅｍｐＢから前記出力信号値：ｔｅｍｐＡを減算して、差分：ｄｌｔｂａｓｅを算出する。そして、ＣＰＵ３２は、前記差分：ｄｌｔｂａｓｅをＲＡＭ３４の所定領域に記憶し、本ルーチンを一旦終了する。
【０１２０】
一方、前記Ｓ１３０１において活性判定フラグの値が“１”であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０２へ進み、吸着筒１４の流路Ａが導通しているか否かを判別する。
【０１２１】
前記Ｓ１３０２において吸着筒１４の流路Ａが閉塞されていると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、本ルーチンを一旦終了し、所定時間経過後にＳ１３０１以降の処理を再度実行する。
【０１２２】
また、前記Ｓ１３０２において吸着筒１４の流路Ａが導通していると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０３へ進み、その時点における第１及び第２排気温度センサ３０、３９の出力信号値：ｔｅｍｐＡ、ｔｅｍｐＢを入力し、これらの差分：（ｔｅｍｐＢ−ｔｅｍｐＡ）と前記Ｓ１３０８でＲＡＭ３４に記憶した差分：ｄｌｔｂａｓｅとを加算した値：ｄｌｔｅｍｐを算出する。
【０１２３】
続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０４へ進み、前記Ｓ１３０４で算出したｄｌｔｅｍｐを、本ルーチンを前回実行した際に算出した積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍに加算して、新たな積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍ（＝Σｄｌｔｅｍｐ）を算出する。そして、ＣＰＵ３２は、前記積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍをＲＡＭ３４の所定領域に記憶する。
【０１２４】
次に、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０５へ進み、劣化判定の条件が満たされているか否かを判別する。ここで、前記劣化判定条件は、例えば、（１）吸着材の脱離処理を開始してから所定時間が経過している、（２）内燃機関の運転状態が排気ガス中の酸素濃度を高くするような運転状態にある等の条件である。そして、前記（１）、（２）の条件が満たされていると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０６へ進む。一方、前記（１）、（２）の条件が満たされていないと判定した場合は、ＣＰＵ３２は、本ルーチンを一旦終了し、所定時間経過後に前記Ｓ１３０１以降の処理を再度実行する。その際、Ｓ１３０５において前記（１）、（２）の条件が満たされていると判定されれば、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０６へ進む。
【０１２５】
前記Ｓ１３０６では、ＣＰＵ３２は、前記Ｓ１３０４にてＲＡＭ３４に記憶された積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍを読み出すとともに、ＲＯＭ３３に予め記憶されている判定基準値ｓｕｍｒｅｆを読み出す。そして、ＣＰＵ３２は、前記積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが前記判定基準値ｓｕｍｒｅｆより大きい値であるか否かを判別する。
【０１２６】
前記Ｓ１３０６において前記積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが前記判定基準値ｓｕｍｒｅｆより大きい値であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０７へ進み、吸着材２２が正常であると判定し、本ルーチンを終了する。
【０１２７】
一方、前記Ｓ１３０６において前記積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが前記判定基準値ｓｕｍｒｅｆ以下であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０９へ進み、ＲＡＭ３４に設定された仮異常フラグ記憶領域に“１”を書き込むとともに、積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが判定基準値ｓｕｍｒｅｆ以下である状態の継続時間を計時するカウンタＣｆｕｌｌの値をインクリメントする。
【０１２８】
そして、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３１０へ進み、前記Ｓ１３０９でインクリメントされたカウンタＣｆｕｌｌの値が所定値ｋｃｆｕｌｌより大きいか否かを判別する。
【０１２９】
前記Ｓ１３１０において、前記カウンタＣｆｕｌｌの値が所定値ｋｃｆｕｌｌより大きいと判定した場合は、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３１１へ進み、吸着材２２が異常であると判定し、本ルーチンを終了する。
【０１３０】
一方、前記Ｓ１３１０において、前記カウンタＣｆｕｌｌの値が所定値ｋｃｆｕｌｌ以下であると判定した場合は、ＣＰＵ３２は、本ルーチンを一旦終了し、所定時間経過後に再度本ルーチンを実行する。その際、Ｓ１３０６にて積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが判定基準値ｓｕｍｒｅｆより大きい値になっていれば、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０７へ進み、吸着材２２が正常であると判定し、本ルーチンを終了する。また、前記Ｓ１３０６において、積算値：ｄｌｔｅｍｐｓｕｍが判定基準値ｓｕｍｒｅｆ以下であれば、ＣＰＵ３２は、Ｓ１３０９へ進み、カウンタＣｆｕｌｌをインクリメントし、Ｓ１３１０へ進む。
【０１３１】
以上述べた本実施の形態によれば、吸着材２２に流入する直前の排気ガス温度：ｔｅｍｐＡと、吸着材２２に直列に配置された排気浄化触媒１５から流出した直後の排気ガス温度：ｔｅｍｐＢとを用いた場合でも、前述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
【発明の効果】
本発明では、故障判定手段は、酸素過剰状態にある排気が吸着手段に流れ込んでいるとき、すなわち、吸着手段あるいは浄化触媒で未燃ガスの酸化反応が発生し、吸着手段もしくは浄化触媒の温度変化が明確に表れるときに、温度検出手段の検出温度に基づいて故障判定を行うため、精度の高い温度検出手段を利用しなくとも正確な故障判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図
【図２】吸着筒１４の構成を示す断面図
【図３】吸着筒１４の動作を説明する図
【図４】ＥＣＵ１９の内部構成を示すブロック図
【図５】吸着材が正常である場合と異常である場合の排気ガス温度の変化示す図
【図６】故障判定処理の実行時期を示すタイミングチャート（１）
【図７】故障判定処理の実行時期を示すタイミングチャート（２）
【図８】バイパスバルブ制御ルーチンを示すフローチャート図
【図９】吸着材用の劣化判定制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１０】他の実施の形態における吸着筒１４の構成を示す断面図
【図１１】吸着材が正常である場合と異常である場合の排気ガス温度ｔｅｍｐＡ，Ｂの温度変化を示す図
【図１２】吸着材が正常である場合と異常である場合の積算値ｄｌｔｅｍｐｓｕｍの変化を示す図
【図１３】他の実施の形態における吸着材用の劣化判定制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・内燃機関
１０・・燃料噴射弁
１２・・排気枝管
１３・・排気管
１４・・吸着筒
１５・・排気浄化触媒（浄化触媒）
１８・・水温センサ
１９・・ＥＣＵ
２０・・ＶＳＶ
２２・・吸着材
２３・・バイパスバルブ
３０・・排気温度センサ（第１排気温度センサ）
３２・・ＣＰＵ
３３・・ＲＯＭ
３４・・ＲＡＭ
３９・・排気温度センサ（第２排気温度センサ）

Claims

内燃機関の排気通路に設けられた浄化触媒と、この浄化触媒と直列に設けられ排気中の未燃ガス成分を吸着する吸着手段と、前記浄化触媒あるいは前記吸着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記吸着手段に排気を通過させているときの前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記吸着手段の故障を判定する故障判定手段とを備えた排気浄化装置の故障診断装置であり、
前記故障判定手段は、前記吸着手段に流入する排気が酸素過剰状態にあることを条件に前記吸着手段の故障判定を行うことを特徴とする排気浄化装置の故障診断装置。
前記酸素過剰状態は、前記内燃機関に対する燃料供給が停止されている状態であることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置の故障診断装置。
前記酸素過剰状態は、前記内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が酸素過剰雰囲気にある状態であることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置の故障診断装置。