JP3648792B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明はエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
自動車の排気ガスを浄化する一つの方法として貴金属（白金，ロジウム等）などを触媒として担持した触媒装置を用いる排気ガス浄化方法がある。
この方法でのＨＣの浄化には，一般に触媒活性化温度３５０℃以上を必要とする。しかしながら，エンジンの始動直後においては，上記触媒が触媒活性温度に達していないため，ＨＣ浄化がほとんど行われないと言う問題がある。
【０００３】
そこで上記の問題を解決するため，エンジンの排気系に触媒装置を配備すると共に，その上流側または下流側にエンジン冷間時に排出されたＨＣ（以下コールドＨＣと呼ぶ）を吸着するための吸着剤を収めたＨＣトラッパーを配備した浄化装置が提案されている（特開平４−１７７１０号公報，特開平４−３１１６１８号公報，特開平５−１４９１３０号公報，特開平５−２５６１２４号公報，特開平６−１０１４５２号公報等）。
【０００４】
特開平４−１７７１０号公報，特開平４−３１１６１８号公報にかかる排気浄化装置は，吸着剤を含むＨＣトラッパーを触媒装置の下流側に，メイン流路と並列に配置するとともに，ＨＣトラッパーを含む吸着流路とメイン流路にはそれぞれ流路切換弁を設けている。
そして，エンジン始動直後から所定時間の間，上記流路切換弁を操作し，排気ガスを吸着流路へ流し，その間コールドＨＣはＨＣトラッパーに吸着される。
【０００５】
一方，吸着剤からコールドＨＣが脱離する高温時には，上記流路切換弁はメイン流路に排気ガスを流すように操作され，この時，ＨＣトラッパー下流側とエンジン吸気管とをつなぐＨＣの脱離用配管にエンジンの吸気管の負圧が加わり，脱離したＨＣは上記吸気管へ吸い込まれて再びエンジン内で燃焼するようになっている。
【０００６】
さらに，特開平４−３１１６１８号公報では，脱離したＨＣを吸引ポンプを用いて強制的に触媒の上流へ戻す方法が記載されている。
また，特開平５−１４９１３０号公報，特開平５−２５６１２４号公報の排気浄化装置は，触媒装置の上流側にゼオライト系吸着剤を用いた吸着装置を配置して，吸着装置と触媒装置とを併用し，排気ガス低温時には吸着剤にコールドＨＣを吸着させ，排気ガス高温時には吸着剤から脱離したＨＣおよびエンジンからの排気ＨＣを触媒装置で浄化させるものである。
【０００７】
そして，特開平６−１０１４５２号公報にかかる排気浄化装置では，触媒装置の下流側に，吸着装置を配置したバイパス流路と吸着装置を設けないメイン流路とを設け，更に吸着装置の入口部と出口部のそれぞれに排気温度センサを設けている。
そして，排気ガスの低温時に，吸着装置に有害成分が吸着されるときの吸着熱量を求め，この吸着熱量が目標値に達しなかった場合は吸着装置が故障であると判定する。
【０００８】
【解決しようとする課題】
しかしながら従来の排気浄化装置には，次のような問題点がある。
それは，吸着剤の劣化や流路切換の動作不良等が生じてもそれを検知する手段がないことである。
そのため，上記のような排気浄化装置の故障が生じた後もそのまま使用を継続し，そのため有害ガスが排出されるという問題を生ずる。
なお，特開平６−１０１４５２号公報に示された排気浄化装置では，上記従来装置と異なり故障診断装置を設けているから，ある種の故障は検知可能である。しかしながら，特開平６−１０１４５２号公報に示された排気浄化装置では，吸着材の劣化や不具合は診断することが出来ても，例えば吸着した有害成分を触媒装置の上流側に還流するための弁や前記バイパス流路の切り換え弁など可動部分に関する装置の故障等については，全く故障診断が不可能であり，診断機能が不十分である。
本発明は，このような問題点に鑑みて，装置故障に対する優れた自己診断機能を有する排気浄化特性の良好な排気浄化装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
本願の第１発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置の温度を測定し，上記第１動作状態においては上記温度の上昇速度が設定値以下である場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記温度の上昇速度が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下である場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１０】
第１発明において最も注目すべきことの第１点は，排気の低温時においては，戻し流路を閉路し吸着流路を通った排気を排出流路に流通させると共に第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断する，いわゆる第１動作状態に流路開閉手段を操作すること，そして排気の高温時においては，上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ更に吸着流路から排気流路への排気の流れを遮断する，いわゆる第２動作状態に流路開閉手段を操作することである。
【００１１】
第１発明において最も注目すべきことの第２点は，故障診断装置を有しており，該故障診断装置は，上記吸着装置の温度を測定し，上記第１動作状態においては上記温度の上昇速度が設定値以下である場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記温度の上昇速度が所定の上限値以上又は下限値以下である場合に装置故障と判定することである。
【００１２】
次に，本願の第２発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置を通過する排気の流量を測定し，上記第１動作状態においては上記通過流量が設定値以下になった場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記通過流量が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下になった場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１３】
第２発明は，第１発明の排気浄化装置と故障診断装置が異なる排気浄化装置である。
即ち，第２発明における故障診断装置は，吸着装置を通過する排気の流量を測定し，上記第１動作状態においては上記通過流量が設定値以下になった場合に装置故障と判定し，第２動作状態においては上記通過流量が所定の上限値以上もしくは下限値以下になった場合に装置故障と判定する。
【００１４】
次に，本願の第３発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記排出流路における所定の排出ガスの濃度を測定し，該排出ガス濃度が，上記第１動作状態と第２動作状態とで異なる値に設定された設定値以上の値になった場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１５】
第３発明は，第１，第２発明の故障診断装置と異なる故障診断装置を有する排気浄化装置である。
即ち，第３発明にかかる故障診断装置は，排出流路における所定の排出ガス濃度を測定し，該排出ガス濃度が設定値以上の値になった場合に装置故障と判定する。そして上記設定値は，第１動作状態と第２動作状態とで異なった値にする。
【００１６】
次に本願の第４発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ吸着流路から排出通路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，エンジンの運転状態から上記戻し流路の排気流量を算出する戻し流量算出手段と，上記戻し流路における上記排出ガスの濃度を測定し上記第２動作状態における上記戻し流路を通った排出ガスの総量を積算する積算手段と，上記排出ガスの積算総量が設定値以下である場合に装置故障と判定する判定手段とを有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１７】
第４発明は，第１〜第３発明の故障診断装置と異なる故障診断装置を有する排気浄化装置である。
即ち，第４発明の故障診断装置は，エンジンの運転状態から戻し流路の排気流量Ｑr を算出する戻し流量算出手段と，上記戻し流路における上記排出ガスの濃度を測定し第２動作状態における上記戻し流路を通った排出ガスの総量Ｗを積算する積算手段と，該排出ガスの積算総量Ｗを設定値Ｗo と比較し装置の故障を判定する判定手段とを有している。
【００１８】
上記戻し流量Ｑr は，例えば，エンジン排気の流量とエンジンの運転状態を示すパラメータから，一定の算式に従って計算することができる。
また，上記積算手段には，例えば上記排出ガスセンサの出力Ｃr と戻し流量Ｑr との積を第２動作状態の間に積算する積分器などがある（Ｗr ＝∫Ｃr Ｑr ｄｔ）。
【００１９】
なお，第３，第４発明において，上記故障診断装置は更に吸着装置の温度を測定し，上記温度の上昇速度が第１動作状態において設定値以上であるか否か，及び上記上昇速度が第２動作状態において所定の上限値もしくは所定の下限値以下であるか否かを判定する第２判定手段を設けることが好ましい。
【００２０】
このような第２判定手段を設けることにより，次項で後述するように，流路に所定値以上の洩れがあるか否か等を知ることが可能となり，これによって故障診断装置（メイン判定手段）が判定した故障の原因が流路開閉手段の洩れによるものかどうか等の解明することができるからである。
その結果，故障の修復作業をより容易にすることができる。
【００２１】
また，第３，第４発明において，上記故障診断装置は，更に上記吸着装置を通過する排気流量を測定し，上記通過流量が第１動作状態において設定値以下であるか否か，及び上記通過流量が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下であるか否かを判定する第３判定手段設けることが好ましい。
【００２２】
このような，第３判定手段を設けることにより，詳細を後述するように排気流路に所定値以上の洩れがあるか又は戻し流路に閉塞があるか否か等を知ることが可能となり，上記と同様に故障診断装置が判定した故障の原因を解明することができるからである。その結果，故障の修復作業が容易となる。
【００２３】
次に，本願の第５発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方，排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置の下流側と上記戻し流路とのそれぞれの排気温度を測定し，上記第２動作状態において，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，この相関関係の程度が一定の水準に達しない場合に装置故障であると判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００２４】
第５発明は，第1 〜第４発明と異なる故障診断装置を有する他の排気浄化装置である。
即ち，第５発明にかかる故障診断装置は，着装置の下流側と上記戻し流路とのそれぞれの排気温度を測定し，上記第２動作状態において，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，この相関関係の程度が一定の水準に達しない場合に装置故障であると判定する判定手段を有している。
上記において，相関関係の程度を算出する指標には，例えば，相関比，相関係数などがある。
詳細を後述するように，第５発明にかかる故障診断装置は，特に戻し流路における方向弁の故障検出機能に優れている。
【００２５】
なお，第５発明において，上記故障診断装置は，更に，上記吸着装置の温度を測定し，この温度の上昇速度が第１動作状態において設定値以上であるか否か，及びこの上昇速度が第２動作状態において設定値以上であるか否かを判定する第４判定手段を設けることが好ましい。
このような第４判定手段を設けることにより，次項において詳細を後述するように，メイン流路の開閉手段に所定値以上の漏れがあるか否か等を判定可能となり，故障の原因を解明することが用意となるからである。
それ故，故障の修復作業が容易となる。
【００２６】
また，更に第５発明において，上記判定手段が，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，装置故障であると判定する時期は，前記第２動作状態にあると共にエンジンがアイドリング状態にあること又は車両が減速状態にあることを条件とすることが好ましい。アイドリング状態にあることを条件に付加することにより，判定時間を短縮でき，また車両が減速状態にあることを条件に付加することにより，相関値が故障の有無でより鮮明に分離できるからである。
【００２７】
【作用及び効果】
初めに，第１発明の作用効果について説明する。
排気が低温である段階では，流路は第１動作状態となり，排気はすべて吸着流路から排出流路に流入する。それ故，排気が低温なために触媒装置で浄化されないＨＣなどの有毒な排出ガスは，吸着装置に吸着される（有害ガス吸着工程）。従って，有害な排出ガスは外部に排出されない。
【００２８】
一方，排気が高温となれば，流路は第２動作状態に切換えられ，排気は二つの流れを構成し，一方の排気の流れは第２メイン流路から排出流路を経て外部に排出される（有害ガス脱離工程）。そして，排気は高温であるから，有害な排出ガスは触媒装置で浄化される。
【００２９】
また，他方の排気の流れは，吸着流路から戻し流路に流入する。この高温の排気の流れによって，吸着装置に吸着された排出ガスは脱離し，戻し流路から触媒装置の上流に導入される。そして，排出ガスは，触媒装置によって浄化される。
上記のように，排気の温度に対応して流路開閉手段を第１，第２動作状態に切替えることにより，エンジンの排出ガスの外部排出を抑止することができ，排気浄化特性の良好な排気浄化装置を得ることができる。
【００３０】
一方，故障診断装置は，吸着装置における温度を測定して，その上昇速度Ｖt を算出する。上記速度Ｖt は，例えば温度の測定値を微分演算するなどの方法により容易に算出することができる。
そして，第１動作状態における上記上昇速度Ｖt は，図５に示すように，上記吸着流路を通らない洩れ流量Ｑa （図４）によって漸減することが知られている。
【００３１】
それ故，上記Ｖt を知ることによって，上記洩れ流量Ｑa の大きさを知ることができる。
即ち，図５に示すように，Ｖt が所定値Ｖt0以下であれば，流路開閉手段からの洩れ流量Ｑa は，少なくとも設定値Ｑa0以上であると判定することができる。
【００３２】
洩れ流量Ｑa が多いことは，図４の破線で示すように，吸着装置に吸着されずに排出される排出ガスが多いことであるから，洩れ流量Ｑa が所定値Ｑa0を越えることは，排気浄化装置の故障状態と判定することができる。
【００３３】
一方，第２動作状態においては，昇温速度Ｖtdは，吸着流路から排出流路に漏洩する洩れ流量Ｑd （図４）によって図６に示すように変化する。
それ故，昇温速度Ｖtdが上限値Ｖt1以上であることをもって洩れ流量Ｑd が上限洩れ流量Ｑd0を越えたと判定することができるから，これによって有害ガス脱離工程における装置の故障と判定することができる。
なぜならば，上記洩れ流量Ｑd が多く存在することは，吸着装置から脱離した排出ガスが排出流路を経て外部に排出されることだからである。
【００３４】
また，有害ガス脱離工程において吸着流路から戻し流路を経て触媒装置の上流に至る還流流路に閉塞などの不具合が生じ，その戻し流量Ｑr （図４）が減少することがある。
そして，上記還流流量Ｑr が減少すると図７に示すように昇温速度Ｖtdが減少する。
それ故，昇温速度Ｖtdが下限値Ｖt2以下であることを持って還流流量Ｑr の過少（Ｑr ≦Ｑr0），即ち装置の故障であるとすることができる。
【００３５】
上記戻し流量Ｑr が不充分であると，吸着装置で脱離した排出ガスを触媒装置で浄化させることができなくなり，また排気と共に外部に洩出するからである。
上記のように，本発明の故障診断装置は，昇温速度Ｖt ，Ｖtdを上記のように監視することにより，排気流路の洩れや閉塞による装置故障を自己診断することができ，従って常に排気浄化特性を良好に保持することができる。
上記のように，第１発明によれば，自己診断機能を有し排気浄化特性の良好な排気浄化装置を提供することができる。
【００３６】
次に，第２発明の作用効果について述べる。
第２発明にかかる排気浄化装置においては故障診断装置は吸着装置を通過する排気の流量Ｑt を測定する。
そして，第１動作状態（有害ガス吸着工程）における上記通過流量Ｑt は，図１０に示すように，第２メイン流路から漏出する洩れ流量Ｑa （図４）の大きさによって変化する。
即ち，流量Ｑt が設定値Ｑ0 以下であることをもって，洩れ流量Ｑa が所定値Ｑa0以上であることを知ることができ，前記のように排気浄化装置の故障（汚染排気の排出）を検知することができる。
【００３７】
一方，第２動作状態（有害ガス脱離工程）においては，上記通過流量Ｑtdは，吸着流路から排出流路に洩出する洩れ流量Ｑd （図４）によって図１１に示すように変化する。即ち，第２動作状態における排気流量Ｑtdが，上限値Ｑ1 以上であることをもって，上記洩れ流量Ｑd が上限値Ｑd0以上であり，前記のように装置故障（汚染排気の洩出）であることを検知することができる。
【００３８】
また，前記のように第２動作状態における還流流量Ｑr が下限値Ｑr0以下であることによって戻し流路の不具合（閉塞など）を知ることができる。
そして，第２動作状態における通過流量Ｑtdと還流流量Ｑr との間には図１２に示すような関係があるから，通過流量Ｑtdが下限値Ｑ2 以下であるか否かを検知し，装置故障を判定することができる。
上記のように第２発明の故障診断装置によれば，排気流路の洩れや閉塞による装置故障を検知することができる。
その他については，第１発明と同様である。
【００３９】
次に第３発明の作用効果について述べる。
第３発明にかかる排気浄化装置においては，排出流路におけるＨＣなど所定の排出ガスの濃度Ｃを測定する。
一方，上記排出ガスの濃度Ｃは，吸着装置の吸着能力の低下や，吸着装置を通らない排気の洩出などによる排気浄化装置の不具合によって増大する。
【００４０】
即ち，排気浄化装置が正常な場合における第１動作状態（吸着工程）においては，図１５に示すように，破線で示すエンジンの出口における排出ガスの濃度（図１５ではＨＣ）は，実線で示す曲線のように排出流路では大幅に減少する。
それ故，排出流路における排出ガス濃度Ｃの平均値が設定値Ｃa よりも小さい場合には，排気浄化装置の故障である判定することができる。
【００４１】
同様に，第２動作状態（脱離工程）においては，図１６に示すように，上記排出ガス（図１６ではＨＣ）の濃度Ｃは実線で示す曲線のような極めて小さな値となるから，上記濃度Ｃの平均値が設定値Ｃd よりも大きいことをもって排気浄化装置の故障と判定することができる。
そして，本発明の故障診断装置は，第１動作状態と第２動作状態における排出ガス濃度Ｃが設定値Ｃa ，Ｃd 以上であるか否かを監視して排気浄化装置の故障を判定する。
【００４２】
本発明においては，排出流路における排出ガスの濃度Ｃを直接測定するから，第１，第２発明と同様に排気流路の洩れなどの不具合による故障を検知できるほか，吸着装置の吸着能力低下による故障の場合も故障検知することができる。
その他については，第１発明と同様である。
【００４３】
次に第４発明の作用効果について述べる。
本発明にかかる排気浄化装置においては，戻し流路における戻し流量Ｑr の算出手段と，戻し流路における上記排出ガスの濃度Ｃr を測定し第２動作状態における排出ガスの総量Ｗ（戻し量）を積算する積算手段と，上記戻し量Ｗを設定値Ｗo と比較し排気浄化装置の故障を判定する判定手段とを有する。
【００４４】
そして，排気浄化装置が正常ならば，図２０に示すように，上記戻し量Ｗは設定値Ｗo を越える値となるが，何らかの原因で排気浄化装置が故障すると，戻し量Ｗは設定値Ｗo 以下となる。
従って両者Ｗ，Ｗ0 の差又は比率を算出し，この差又は比率が所定値となったとき（Ｗ−Ｗ0 ≧０，又はＷ0 ／Ｗ≧１）に，判定手段は排気浄化装置が故障であると判定することができる。
【００４５】
上記のように，第４発明の場合は，第１動作状態と第２動作状態とからなる１つのサイクルを完結した段階で戻し量Ｗを算出し排気浄化装置の良否を判定する。
その他については，第３発明と同様である。
【００４６】
なお，第３，第４発明にかかる排気浄化装置は，請求項４又は請求項５記載のように，第１発明又は第２発明の故障診断装置に用いたと同様の第２又は第３の判定条件を併用することが好ましい。
これによって，より確実に故障を判定することができると共に，故障の原因が排気流路の不具合によるものか吸着装置の特性不良によるものか等を判別することができる。
そして，このように故障原因を判別することにより，故障修復を容易に行うことができる。
【００４７】
次に第５発明の作用効果について述べる。
第５発明にかかる排気浄化装置においては，吸着装置の下流側と戻し流路とのそれぞれに流れる排気ガスの温度Ｔri，Ｔreを，第２動作状態において測定する。そして上記排気ガスの温度Ｔri，Ｔreは，戻し流路の方向弁及びこの方向弁を作動させる操作手段（例えば開閉手段や電磁弁等）が正常に働いている場合には，互いに強い相関関係を有していることが知られている（後述する図２３参照）。一方，上記戻し流路の方向弁及びこの方向弁を作動させる操作手段等に故障が生じた場合には，上記温度Ｔri，Ｔreの間の相関関係が大きく崩れることが知られている（後述する図２５参照）。
【００４８】
それ故，故障診断装置は，温度Ｔri，Ｔreの間の相関度を基に装置の故障を判断することが出来る。
また，本発明においては，吸着装置の下流側を流れる排気ガスの温度を測定しているから，第１発明に関する説明において述べたように，吸着流路と第２メイン流路を開閉する流路開閉手段の故障をも判定可能である。そして，この流路開閉手段の故障は，第１動作状態及び第２動作状態のいずれの状態においても可能である。
【００４９】
【発明の実施の形態】
実施例１
第１発明の実施例にかかる排気浄化装置につき，図１〜図７を用いて説明する。
本例は，図１に示すように，エンジン５１の排気通路に設けられた自動車の排気浄化装置１である。
排気浄化装置１は，排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置２１を備えた第１メイン流路３１と，第１メイン流路３１の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置２２を備えた吸着流路３３と，第１メイン流路３１の下流に位置し吸着流路３３に並列な流路を形成する第２メイン流路３２と，吸着流路３３及び第２メイン流路３２の下流に位置する排出流路３４と，吸着流路３３から分岐し触媒装置２１の上流側に至る流路を形成する戻し流路３５と，上記流路３２，３３，３５を開閉する流路開閉手段２３，２４と，流路開閉手段２３，２４を制御するコントローラ４１と，装置の不具合を自己診断する故障診断装置１０とを有する。
【００５０】
そして，戻し流路３５には，吸着流路３３から触媒装置２１の上流に至る排気の流れだけを通す方向弁２５が設けられている。
コントローラ４１は，排気の低温時においては，流路開閉手段２３，２４を第１動作状態に操作し，これによって戻し流路３５を閉路し吸着流路３３を通った排気を排出流路３４に流通させると共に，第２メイン流路３２から排出流路３４に至る排気の流れを遮断する。
また，排気の高温時においては，コントローラ４１は，流路開閉手段２３，２４を第２動作状態に操作し，これによって第２メイン流路３２から排出流路３４に排気を流通させると共に，戻し流路３５を開路して吸着流路３３を通った排気を戻し流路３５に流通させ，更に吸着流路３３から排出流路３４への排気の流れを遮断する。
【００５１】
一方，故障診断装置１０は，吸着装置２２の温度を測定し，上記第１動作状態においては，上記温度の上昇速度Ｖt が設定値Ｖt0以下である場合に装置故障であると判定し，上記第２動作状態においては，上記昇温速度Ｖt が所定の上限値Ｖt1以上もしくは所定の下限値Ｖt2以下である場合に装置故障であると判定する判定手段を有している。
【００５２】
以下それぞれについて説明を補足する。
図１に示すように，エンジン５１の排気管には，排気マニホルド５２の直後の位置に触媒装置２１を配置してある。また，排気管における触媒装置２１の下流には，大径部を設けてあり，この中に吸着装置２２を収納した吸着流路３３と第２メイン流路３２が形成されている。
吸着装置２２はステンレス鋼またはコージェライト等のセラミックからなり，大径部の径に合致する半円筒形状を有し，図２に示すように，平行な多数の通孔２２１を有し，吸着剤担持層２２２にはゼオライト系吸着剤が担持されている。
【００５３】
なお，吸着装置２２は，上記大径部の形状に合わせて楕円形状や方形形状とすることができる。
そして，図１に示すように，吸着装置２２の吸着剤担持層２２２の後端直後には，第１流路開閉手段２３を配設してある。
触媒装置２１と吸着装置２２との距離は，触媒装置２１が排気ガスに加熱されて活性化温度に達するタイミングと，吸着装置２２に担持された吸着剤が加熱されて吸着機能を失うタイミングとがほぼ一致するような距離に設定される。
【００５４】
吸着装置２２は，第２メイン流路３２との間が隔壁２２３によって分離・保持されている。隔壁２２３には，図２に示すように，穴２２４が設けられている。
また，図２に示すように，吸着装置２２の上流側には整流板２２５が配備されており，吸着装置２２に流れる排気ガスの流速分布を均一にし，吸着効率を高めている。
【００５５】
隔壁２２３と整流板２２５とは，図２のように一体構造でもよいし，分離されていてもよい。
また，吸着装置２２の内部には，図１に示すように故障診断装置１０を構成する温度センサ１５が配備されており，吸着装置２２の温度をモニタしている。温度センサ１５は吸着装置２２の内部であればどこに配備されていてもよく，または，吸着装置２２の後方であってかつ流路開閉手段２３の前方であってもよい。
【００５６】
そして，吸着流路３３の後端に近い位置から戻し流路３５が分岐し，戻し流路３５は管内の排気の流れを一方向に制御する方向弁２５と第２流路開閉手段２４を一体化したリード弁２６を有しており，排気マニホールド５２に連通する。
第１流路開閉手段２３にはアクチュエータ２３１を設けてあり，アクチュエータ２３１はシャフト２３２により第１流路開閉手段２３のブレード２３０に連結せしめてある。
【００５７】
アクチュエータ２３１は，これを作動させる負圧を供給するための吸気管３６１，３６２を経て，エンジン５１上流部のサージタンク５３に連通されている。そして，吸気管３６１と３６２の間には第１電磁弁２７が配設されている。
方向弁２５は，戻し流路３５から触媒装置２１の上流側に向かう排気の流通のみを許容する。
【００５８】
第２流路開閉手段２４は，負圧で作動するダイヤフラム等により作動する。そして，流路開閉手段２４は，これに負圧を供給する吸気管３７１，３７２により，第１電磁弁２７とサージタンク５３とをつなぐ吸気管３６２に連通し，吸気管３７１と３７２の間には第２電磁弁２８が介設されている。
【００５９】
コントローラ４１は，マイクロコンピュータ４０と図３に示す制御プログラムとからなり，エンジン５１や温度センサ１５からの信号を受け，運転状態に応じて電磁弁２７，２８を開閉制御し，これにより流路開閉手段２３，２４を制御する。
また，故障診断装置１０は，マイクロコンピュータ４０と，図３に示す故障診断プログラムとからなる。
【００６０】
次に，故障診断装置１０の作動を，図１と，図３のフローチャートを用いて説明する。
図３のステップ６０１でエンジン始動（ＩＧ＝イグニッション ＯＮ）を確認すると，ステップ６０２に進む。ステップ６０２では，温度センサ１５からの信号を受け，その温度Ｔの値をチェックし吸着装置２２における吸着の可否を判断する。
【００６１】
エンジンの冷間始動の場合には，吸着装置２２は冷えており，上記温度Ｔ（℃）が吸着可能温度Ｔa （℃）以下であると，ステップ６０３以下の吸着工程に進み，ステップ６０３で第１電磁弁２７が開弁され，吸気管３６１，３６２が連通する。これによりサージタンク５３の負圧が吸気管３６２，３６１を経てアクチュエータ２３１に作用してシャフト２３２を引っ張り，第１流路開閉手段２３は，図１の破線に示す位置（流路開閉手段２３ 閉）となる。
【００６２】
エンジン５１の冷間始動直後は排気ガス温度は低く，エンジン５１は多量のコールドＨＣを含んだ排気ガスを排出する。そして，排気ガス温度が低い間は，触媒装置２１は活性化温度に達しないため，コールドＨＣは触媒装置２１でほとんど浄化されずに第１メイン流路３１を流れる。
【００６３】
この排気ガス流は，吸着装置２２のゼオライトを担持してない吸着剤無担持層２２９（図２）からゼオライトを担持した吸着剤担持層２２０に流れ，コールドＨＣは吸着剤に吸着される。そして，コールドＨＣが除去された排気ガスは排出流路３４を経て大気中に放出される。
この時，整流板２２５が排気ガスの流れを整流しているため，排気ガスは均一な流速分布となって，吸着装置２２内を流れている。
【００６４】
上記のようにコールドＨＣを吸着している間，吸着装置２２は排気ガスによって熱せられる。この時，図４に示すように流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑa が増加していると，吸着装置２２内に流れる排気ガス量が減少し，その昇温速度Ｖt が遅れる。
その結果，図５に示すように，吸着装置２２の昇温速度Ｖt は洩れ流量Ｑa がない場合に比べ，小さくなる。
【００６５】
上記昇温速度Ｖt は温度センサ１５の信号から計算できる。上記洩れ流量Ｑa はアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合に増加するが，この洩れ流量Ｑa が許容値Ｑa0を越えた場合，吸着装置２２の昇温速度Ｖt は許容値Ｖt0以下になる。
【００６６】
そして，吸着されるコールドＨＣの量が減少し，全体の浄化能力が低下する。この不具合は，図５に示すようにＶt がＶt0よりも小さくなることによって判断することができる。
即ち，ステップ６０４において，昇温速度Ｖt がＶt0以下である場合には，排気浄化装置１の故障と判定し，ステップ６０５で第１電磁弁２７を閉路して第２動作状態（定常運転状態）とする。そして，ステップ６０６で故障情報を出力する。
上記のような一連の処理により，有害ガス吸着工程における装置の故障の有無を診断できる。
【００６７】
一方，エンジン５１が暖機して，ステップ６０２において，前記温度Ｔが吸着装置２２のＨＣ吸着可能温度Ｔa を越えると，ステップ６１０に進み，第１電磁弁２７が閉弁される。
これによりアクチュエータ２３１への負圧の供給が遮断され，アクチュエータ２３１は内蔵のスプリングの弾性力により，シャフト２３２を押す。
【００６８】
そのため，第１流路開閉手段２３は実線位置（流路開閉手段２３ 開位置）となり，排気ガスの流路が切換えられ，吸着装置２２の存在しない第２メイン流路３２を流れる。
このときは，触媒装置２１は既に活性化温度に達しており，排気ガス中のＨＣは触媒装置２１で浄化され，ＨＣをほとんど含まない排気ガスが，第２メイン流路３２から排出流路３４を経て大気中に放出される。
【００６９】
そして，ステップ６１１〜６１３において，吸着装置２２の温度Ｔが脱離浄化終了温度Ｔd を越えた値になるまで次の操作を続ける。
即ち，第１電磁弁２７が閉弁された直後から温度センサ１５の値を読み込み，この吸着装置２２の温度Ｔをモニタし，ステップ６１１においてこの値Ｔが上記Ｔd 以下であれば，ステップ６１２に進み第２電磁弁２８が開弁される。
これにより吸入管２７２と吸入管２７１が連通し，サージタンク５３から第２流路開閉手段２４に負圧が供給され，流路開閉手段２４が開弁する。
【００７０】
一方，吸着装置２２の側面では，既に高温となった排気ガスが第２メイン流路３２を流通している。この温度の排気ガスは図２に示す隔壁２２３の穴２２４を介し，吸着装置２２の吸着剤担持層２２０と接している。
そのため，排気ガスの熱は吸着剤担持層２２０に良好に伝えられ吸着剤が昇温してＨＣの脱離を促進する。
【００７１】
このとき，上記のように流路開閉手段２４は開弁されているから排気マニホールド５２内に発生する排気脈動は戻し流路３５を介して方向弁２５を断続的に開弁させる。
これにより吸着装置２２の吸着剤担持層２２０の吸着剤から脱離したＨＣは戻し流路３５を経て排気マニホールド５２に流入する。そしてエンジン５１からの排気ガス中のＨＣとともに触媒装置２１で浄化される。
【００７２】
そして，図６に示すように流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑd （図４）が許容値Ｑd0以上であれば，吸着装置２２の昇温速度Ｖtdは許容値Ｖt1以上になる。
即ち，アクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合は，上記洩れ流量Ｑd が許容値Ｑd0を越え，排出流路３４には通常の流量以上に排気ガスが流れる。
【００７３】
また，触媒装置２１へ還流されるＨＣの戻し量が減少し，全体の浄化能力が低下する。これは図６に示すようにＶtdがＶt1以上となることによって判断できる。即ちステップ６１３の結果がＮＯ（否）であることによって，装置が故障であると判定することができる。
【００７４】
また，上記流路開閉手段２３のアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０が正常に作動していても，リード弁２６が故障すると触媒装置２１へ還流される排気ガス流量Ｑr （図４）が減少する。
そして，吸着装置２２に対する伝熱が悪くなり，上記Ｖtdが低くなる。
即ち上記戻し流量Ｑr が許容値Ｑr0以下になると，図７に示すように，昇温速度Ｖtdは許容値Ｖt2以下になる。それ故，リード弁２６の故障の場合もＶtdがＶt2以下になることによって検知することができる。
【００７５】
即ち，ステップ６１３でＮＯ（否）と判定された場合には，ステップ６１４において第２電磁弁２８を閉じて定常状態とし，ステップ６０６にて装置故障情報を出力する。
流路開閉手段２３が開位置（実線図示）に切換えられて上記ＨＣ脱離浄化工程に入った後，正常にステップ６１３の条件を満足し続ける場合には，やがてステップ６１１においてＨＣの脱離浄化が完了する温度Ｔd に到達し（Ｔ＞Ｔd ），ステップ６１５に進み第２電磁弁２８および流路開閉手段２４を閉じて定常の運転状態となる。
【００７６】
上記のように本例の排気浄化装置１では，触媒が活性化温度に達するまでのエンジン冷間時にもコールドＨＣの放出が防止される。そして本装置１では，コールドＨＣを吸着剤に吸着させる時も，ＨＣを脱離浄化させる時も，故障診断装置１０が吸着装置２２の昇温温度Ｖt をモニタして装置の故障を自己診断することができる。
上記のように，本例によれば，装置の自己診断機能を有し排気浄化特性の良好な排気浄化装置１を提供することができる。
【００７７】
実施例２
本例は，図８，図９に示すように，実施例１において，故障診断装置１１を変更した第２発明の実施例である。
即ち，図８に示すように，本例の故障診断装置１１は，吸着装置２２の前後の差圧を測定する差圧計１６を有し，これによって吸着装置２２を通る流量Ｑt を測定し，図９に示す故障診断のフローチャートに従って排気浄化装置１の故障を診断する。
【００７８】
図８のシステム構成図および図９のフローチャートにより，上記実施例１と本例との相違点を中心に説明する。
吸着装置２２の内部にはマノメータ（差圧計）１６が配備されており，吸着装置２２の通孔２２１（図２）を流れる排気ガスの差圧をモニタしている。
【００７９】
始めに，ステップ６０１においてエンジン５１が始動する（ＩＧ．ＯＮ）と，コントローラ４１は図示しないエンジン水温センサや排気温センサからの信号を受け，吸着装置２２の吸着の可否を判断する。
即ち，ステップ６２１において，例えば上記水温センサの値Ｔw （℃）が吸着可能温度Ｔwa（℃）以下であると，ステップ６０３以下の工程に進む。
ステップ６０３で第１電磁弁２７が開弁され，排気ガスは吸着装置２２を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
【００８０】
続くステップ６２３において，エンジン始動後の時間ｔをチェックし，所定の時間（ｔａ）を経過した場合には，吸着工程を完了し，ステップ６１０に進み，コントローラ４１からの信号で第１電磁弁２７が閉弁し，流路開閉手段２３は実線の定常位置に切換えられる。そして，既に高温となって活性化した触媒装置２１でＨＣを浄化された排気ガスは第２メイン流路３２を流れる。
【００８１】
一方，ステップ６２３で上記所定の時間ｔａに達していないと判定された場合には，吸着工程を継続する。そしてコールドＨＣを吸着している間，吸着装置２２には排気ガスが流れているため，マノメータ１６には差圧が生じる。
この差圧は吸着装置２２内を流れた排気ガス流量Ｑt との間に一定の関係を有するから，これによって流量Ｑt を知ることができる。
【００８２】
そして，流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑa （図４）が増加すると，図１０に示すように，上記Ｑt は減少する（エンジンから排出される排気ガスの総量ＱE は（Ｑt ＋Ｑa ）であるため）。
もしアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合，上記Ｑa は許容値Ｑa0以上になる。そして，図１０に示すように，Ｑt はＱ0 以下になり，吸着されるコールドＨＣの量が減少し，全体の浄化能力が低下する。即ちステップ６２４で条件を満足する場合には，排気浄化装置１の故障と判定することができる。
【００８３】
ステップ６２４の条件を満足する場合には，ステップ６０５に進み第１電磁弁２７を閉じて定常状態とした後，ステップ６０６で装置故障の情報を出力する。
一方，ステップ６２３において，前記のようにエンジン始動後に所定の時間ｔａが経過した場合には，エンジンは暖機状態となっているから，前記のようにステップ６１０に進み第１電磁弁２７を閉弁して脱離工程に入る。
【００８４】
そして，続くステップ６１２でコントローラ４１が第２電磁弁２８を開弁させる。
その結果，上記実施例１と同様に，第２流路開閉手段２４が開弁され，方向弁２５が断続的に開弁されて，吸着剤から脱離したＨＣは排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣとともに触媒装置２１で浄化される。
【００８５】
次にステップ６３２において，再び運転開始後の時間ｔをチェックする。そして第２電磁弁２８の開弁後にＨＣが完全に脱離・浄化するに至る時間（ｔａ＋ｔｄ）を経過した後は，ステップ６１５に進み，第２電磁弁２８はコントローラ４１からの制御信号で閉じられ，これにより，第１流路開閉手段２４は閉弁し，一連の浄化工程が完了し定常の運転状態とする。
【００８６】
一方，ＨＣの脱離・浄化工程の間（従ってｔ≦ｔａ＋ｔｄ），吸着装置２２には還流排気ガスが流れているため，マノメータ１６には差圧が生じる。この差圧は，前記のように吸着装置２２内を流れる排気ガス流量Ｑtdに比例した値を示す。そして，図１１に示すように，流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑd （図４）が増加すると，上記流量Ｑtdは増加する。
【００８７】
もしもアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合には，上記Ｑd は許容値Ｑd0以上になり，そのため流量Ｑtdは図１１に示すようにＱ1 以上になる。
そのため，戻し流路３５から還流されるＨＣの量が減少し，全体の浄化能力が低下する。
【００８８】
それ故，吸着装置２２内の差圧をモニタすることによって上記装置の故障を診断することができる。
即ち，ステップ６３３において，脱離工程における通過流量ＱtdがＱ1 以上である場合には，ステップ６１４において第２電磁弁（流路開閉手段２４）を閉路した後，ステップ６０６において装置故障情報を出力する。
【００８９】
一方，上記アクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０が正常に作動していても，リード弁２６が故障すると戻し流路３５から触媒装置２１へ還流される排気ガス流量Ｑr （図４）が減少する。
一方，吸着装置２２内を流れる排気ガス流量Ｑtdと上記戻し流量Ｑr とはほぼ等しく，上記Ｑtdが，図１２に示す許容値Ｑ2 以下になると，吸着装置２２の昇温が遅れる。そして，ＨＣを離脱・浄化する設定時間（ta＋td）を過ぎても脱離・浄化が完了しないという不具合を生ずる。
【００９０】
従って，リード弁２６の故障についても通過流量Ｑtdが設定値Ｑ2 以下になることによって判断することができる。
即ち，ステップ６３３において，通過流量ＱtdがＱ2 以下である場合には，ステップ６１４，６０６に進み装置故障の情報を出力する。
【００９１】
本実施例は吸着装置２２内の通過流量を計測するため，ＨＣの吸着時，脱離・浄化時のどちらの場合においても流路開閉手段２３からの漏れを高精度に検出でき，かつリード弁２６の異常も検出できるため，第１の実施例よりもさらに故障診断が正確になる利点がある。
その他については，実施例１と同様である。
【００９２】
実施例３
本例は，図１３，図１４に示すように，実施例１において故障診断装置１２を変更した第３発明の実施例である。
即ち，図１３に示すように，本例の故障診断装置１２は，ＨＣセンサ１７によって排出流路３４におけるＨＣ濃度を検出し，図１４に示す故障診断のフローチャートに従って排気浄化装置１の故障を診断する。
【００９３】
ステップ６０１において，エンジン５１が始動する（＝ＩＧ．ＯＮ）とステップ６２１に進む。そして，ステップ６２１で図示しないエンジン水温センサや排気温センサからの信号を受け，コントローラ４１により吸着装置２２の吸着の可否が判断される。
例えば水温センサの値Ｔw （℃）が吸着可能温度とＴwa（℃）以下であると，ＨＣの吸着工程であると判断し，次のステップ６０３に進み第１電磁弁２７が開弁され，排気ガスは吸着装置２２を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
【００９４】
そして，コールドＨＣを吸着している間，ステップ６４１において排気ガスのＨＣ濃度ＣはＨＣセンサ１７によって検知され，故障診断装置１２にモニタされている。
この濃度Ｃの変化の一例を図１５に示す。ＨＣ濃度Ｃはエンジン５１の始動直後から吸着装置２２の吸着により小さくなっており，その値は正常では許容値Ｃa 以上となることはない。
【００９５】
しかし，第１流路開閉手段２３からの洩れ流量が増加したり，吸着装置２２の破損等によって図２に示す穴２２４から排気ガスが洩れるようなことがあると，吸着されるコールドＨＣの量が減少し，Ｃは許容値Ｃa 以上になる。
そのため，ステップ６４１において，ＨＣセンサ１７の濃度Ｃをチェックし，上記ＨＣ濃度Ｃが設定値Ｃa より小さいかどうかを監視する。
【００９６】
もし，ＨＣ濃度ＣがＣa 以上であれば，実施例１，実施例２と同様にステップ６０５，６０６に進み，装置故障情報を出力する。
即ち，上記のように流路開閉手段２３が不具合となった場合には，ステップ６４１においてＨＣ濃度Ｃを監視することにより装置故障を検出することができる。
【００９７】
一方，ステップ６４１においてＨＣ濃度が正常値（Ｃ＜Ｃa ）である場合にはステップ６２３に進み，ステップ６２３において，始動後の時間ｔをチェックし，所定時間ｔａ内（ｔ≦ｔａ）であれば，ステップ６０３を経て前記ＨＣ濃度Ｃのチェックルーチン（ステップ６４１）を継続する。上記所定時間ｔａは，前記のようにＨＣ吸着を継続すべき時間である。
【００９８】
一方，ステップ６２３において，エンジン始動後，所定の時間（ｔａ）が経過すると，ステップ６１０に進みコントローラ４１からの信号により第１電磁弁２７を閉弁し，流路開閉手段２３は図１３の実線の位置に切換えられる。
これにより，排気ガスは，既に高温となって活性化した触媒装置２１でＨＣを浄化されて第２メイン流路３２を流れる。
【００９９】
そして，ステップ６１２において，第２流路開閉手段２４を開状態にする。
その結果，方向弁２５は断続的に開弁されて，吸着装置２２から脱離したＨＣは，排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣと共に触媒装置２１で浄化される。
【０１００】
そして，ステップ６４５において，ＨＣ脱離工程におけるＨＣ濃度Ｃがチェックされる。
ＨＣ脱離工程におけるＨＣ濃度Ｃは，図１６に示すように，正常ならば極めて小さな値を示す。
従ってもしＨＣ濃度Ｃが設定値Ｃd 以上であれば，異常であり，ステップ６１４，６０６に進み第２流路開閉手段２４を閉路して定常状態とし，装置故障情報を出力する。なお，上記設定値Ｃd は，前記設定値Ｃa よりも小さな値である。
【０１０１】
ＨＣ濃度Ｃが設定値Ｃd 以上となる原因には，流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑd の増加，吸着装置２２の破損による穴２２４（図２）からの排気の洩れ，戻し流路３５の閉塞による吸着装置２２の上流側から第２メイン流路３２へのＨＣの洩れ，などの不具合がある。
【０１０２】
上記のように，本例の故障診断装置１２によれば，流路開閉手段２３の不良，吸着装置２２の不良，戻し流路３５の閉塞などによる装置故障を検知することができる。
一方，ステップ６４５においてＨＣ濃度が正常な状態を継続し，ステップ６４６において脱離工程の時間（ｔａ＋ｔｄ）が経過した場合には，ステップ６１５に進み，定常運転時のように流路開閉手段２４を閉じて故障情報を出力することなく故障診断ルーチンを終了する（故障なし）。
【０１０３】
本実施例は第１の実施例に比べ，吸着装置２２後方のＨＣ濃度を直接計測するため，吸着時，脱離・浄化時のどちらにおいてもＨＣの洩れを高精度に検出でき，第１の実施例よりもさらに故障診断が正確になる利点がある。
その他については，実施例１と同様である。
【０１０４】
実施例４
本例は，図１７，図１８に示すように，実施例１において故障診断装置１３を変更した第４発明の実施例である。
即ち，本例の故障診断装置１３は，図１７に示すように，戻し流路３５におけるＨＣ濃度を検知するＨＣセンサ１８を配設し，図１８に示す故障診断フローに従って排気浄化装置１の故障を自己判断する。
【０１０５】
なお，図１７において，ＨＣセンサ１８は，戻し流路３５の吸着装置２２寄りに配置してあるが，戻し流路３５におけるエンジン５１寄りに配置してもよい。
ステップ６０１においてエンジン５１が始動すると，図示しないエンジン水温センサや排気温センサからの信号を受け，コントローラ４１により吸着装置２２による吸着の可否が判断される。
【０１０６】
即ち，ステップ６２１においてその値Ｔw （℃）が吸着可能温度Ｔwa（℃）以下であると，ステップ６０３で第１電磁弁が開弁され，排気ガスは吸着装置２２を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
続いて，ステップ６２３でエンジン始動後，所定の時間（ｔａ）が経過すると，ステップ６１０でコントローラ４１からの信号で第１電磁弁２７が閉弁し，流路開閉手段２３は図１７の実線の位置に切換えられる。
【０１０７】
これにより，排気ガスは，既に高温となって活性化した触媒装置２１でＨＣが浄化され，第２メイン流路３２を流れる。
上記のようにエンジン５１が暖機して第１電磁弁２７が閉弁した後，ステップ６１２でコントローラ４１は電磁弁２８を開弁させる。
【０１０８】
そして，上記第１の実施例と同様に流路開閉手段２４が開弁され，方向弁２５が断続的に開弁されて，吸着装置２２から脱離したＨＣは排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣとともに触媒装置２１で浄化される。
そしてステップ６４６で，ＨＣが完全に脱離・浄化するに至る時間を経過した後〔ｔ＞（ｔａ＋ｔｄ）〕，ステップ６１５において，第２電磁弁２８はコントローラ４１からの信号で閉じられ，これにより，流路開閉手段２４は閉弁し，一連の浄化作業が完了する。
【０１０９】
ＨＣを脱離・浄化している間，ＨＣセンサ１８の配備されている戻し流路３５には還流される排気ガスが流れている。そして，吸着装置２２からはＨＣが脱離する。
このＨＣ濃度Ｃは，図１９に示すように，始めの間は時間とともに吸着装置２２が熱せられて増加する。そして吸着していたＨＣが全て脱離し終わると，その値は第２メイン流路３２を流れるＨＣと同様に非常に小さい値になる。
そして，装置が正常な場合には，ＨＣが脱離・浄化している時間内〔ｔａ＜ｔ＜（ｔａ＋ｔｄ）〕において，ＨＣ濃度Ｃに戻し流量Ｑr を乗じて時間積分した値，すなわち還流ＨＣ総量Ｗは許容値Ｗ0 以上になる（図２０）。
【０１１０】
故障診断装置１３には，戻し流路３５を流れる還流流量Ｑr を，エンジン５１の運転状態から算出できる演算プログラムがあらかじめセットされている（流量算出手段）。そして，上記Ｑr とＣとから，積算手段はＨＣ総量Ｗを算出する。
そして，流路開閉手段２３からの洩れ流量が増加したり，吸着装置２２の破損によって図２の穴２２４から排気ガスが洩れるようなことがあると，還流されるＨＣの量が減少し，上記ＷがＷ0 を超えなくなってしまう。
【０１１１】
また，リードバルブ２６が故障してＨＣが還流されなくなってもＨＣの量が減少し，上記ＷがＷ0 を超えなくなってしまう。
従って，もしアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０，吸着装置２２，さらにはリードバルブ２６が破損した場合には，ステップ６５０において，上記のように還流されるＨＣ濃度Ｃをモニタすることにより上記装置の故障を診断することができる。
【０１１２】
そして，ステップ６５０において，還流ＨＣ量が上記Ｗ0 以下である場合には，ステップ６０６に進み，故障情報を出力する。
その他については，実施例１と同様である。
【０１１３】
実施例５
本例は，第５発明の実施例であり，図２１，図２２に示すように，実施例１において故障診断装置１４を変更したもう一つの実施例である。
即ち，本例の故障診断装置１４は，図２１に示すように，吸着装置２２の下流と戻し流路３５とにそれぞれ温度センサ１９０，１９１を設け，これによって吸着装置２２及び戻し流路３５を通る排気の温度Ｔri，Ｔreを測定し，図２２に示すフローチャートに従って排気浄化装置１の故障を診断する。
【０１１４】
始めに，ステップ６０１においてエンジン５１の始動を検知すると，ステップ６５２に進む。ステップ６５２では，温度センサ１９０からの信号を受け，その温度Ｔriの値をチェックし吸着装置２２における吸着能力の有無を判断する。
即ち，ステップ６５２において，上記温度Ｔriの値が吸着装置の吸着可能な温度Ｔria 以下である場合には，ステップ６０３において，第一電磁弁２７を開弁し流路開閉手段２３は図２１の破線の位置に切り換えられ，排気ガスは吸着装置を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
【０１１５】
次に，上記のようにコールドＨＣが吸着されている間に，ステップ６５４において，流路開閉手段２３からの排気ガスの漏れ流量Ｑａの大小を判定する。この漏れ流量Ｑａの判定は，実施例１のステップ６０４と同様に昇温速度の大小によって行われる。ただし，実施例１においては，吸着装置２２の昇温速度Ｖｔを用いて判定していたが，本例においては，吸着装置２２の下流を流れる排気ガスの温度の昇温速度Ｖｔ’を用いて判定する。上記昇温速度Ｖｔ’は，ステップ６０３において流路開閉手段２３を閉じてから所定の時間（４〜５秒）待った後に測定され，判定に供される。
【０１１６】
その結果，昇温速度Ｖｔ’が許容値Ｖto’よりも小さいならば，流路開閉手段２３の故障，即ち排気浄化装置１の故障と判定し，ステップ６０５において第一電磁弁２７を閉路し，ステップ６０６において故障情報を出力する。
一方，上記ステップ６５２において，エンジンの暖機により前記温度Ｔriが吸着可能な温度温度Ｔria を越えている場合には，ステップ６１０に進み，第一電磁弁２７を閉路し，流路開閉手段２３は図２１の実線の位置に切り換えられる。そして，排気ガスは，既に高温となり活性化した触媒装置２１においてＨＣを除去，浄化され，第二メイン流路３２を流れて行く。
【０１１７】
そして，続くステップ６５６〜６５９において，温度Ｔriが，吸着装置２２からの脱離浄化終了の温度Ｔrid を越えた値となるまで，次に述べる操作を継続する。
即ち，第一電磁弁２７が閉路した直後から，温度センサ１９０の値を読み込み，この値Ｔriを監視し，ステップ６５６において，温度Ｔriが上記浄化終了の温度Ｔrid 以下であれば，ステップ６１２に進み第二電磁弁２８が開弁される。
そして，実施例１の場合と同様に流路開閉手段２３を開弁し，方向弁２５が断続的に開弁されて，吸着装置２２から脱離したＨＣは排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣと共に触媒装置２１において浄化される。
【０１１８】
この時，続くステップ６５７において，流路開閉手段２３からの漏れ流量Ｑｄの大小を判定する。この判定も，実施例１におけると同様に昇温速度Ｖtd’（但し吸着装置２２下流の排気ガスの温度）によって行われる。
ここで，昇温速度Ｖtd’が許容値Ｖt1’よりも大きいならば，流路開閉手段２３（排気浄化装置１）の故障と判定し，ステップ６１４において，第二電磁弁２８を閉弁し，ステップ６０６において故障情報を出力する。
【０１１９】
一方，ステップ６５７において，昇温速度Ｖtd’が許容値Ｖt1’以下であり，流路開閉手段２３が正常であると判断された場合には，ステップ６５８に進む。そして，ここで戻し流路３５を流れる排気ガスの温度Ｔreを温度センサ１９１によって測定し，同時に温度センサ１９０によって温度Ｔriを測定する。
【０１２０】
そしてマイクロコンピュータ４０には，上記温度Ｔriと温度Ｔreの相関係数Ｄを算出する手段（プログラム）が内蔵されている。
即ち，相関係数Ｄは，温度Ｔri，温度Ｔreをサンプリング時間ｔs 毎にｎ個収集し，その平均値，標準偏差Ｋ，共分散Ｃを算出し，つぎのように求められる。
Ｄ＝Ｃ（Ｔri，Ｔre）／｛Ｋ（Ｔri）＊Ｋ（Ｔre）｝
ここで，
Ｃ（Ｔri，Ｔre）＝〔Σ｛Ｔri（ｉ）−Ｔri（ａｖ）｝＊｛Ｔre（ｉ）−Ｔre（ａｖ）｝〕／ｎ
｛Ｋ（Ｔri）｝2 ＝〔Σ｛Ｔri（ｉ）−Ｔri（ａｖ）｝2 〕／ｎ
｛Ｋ（Ｔre）｝2 ＝〔Σ｛Ｔre（ｉ）−Ｔre（ａｖ）｝2 〕／ｎ
であり，
Ｔri（ｉ）＝Ｔriのｉ番目のデータ
Ｔre（ｉ）＝Ｔreのｉ番目のデータ
Ｔri（ａｖ）＝ｎ個のＴriの平均値
Ｔre（ａｖ）＝ｎ個のＴreの平均値
である。
そして，より具体的には，本例のサンプリング時間ｔs は０．５秒，ｎは１００である。
【０１２１】
もしも，方向弁２５が故障したり，第二開閉手段２４が開弁しなくなった場合や，リード弁２６のシール性能が低下して排気ガスの逆流が生じた場合には，還流される排気ガスの流量Ｑｒが減少する（図４）。
第二開閉手段２４が開弁不能になった場合には，還流排気ガスの流量Ｑｒがゼロになるため，還流排気ガスの入口部の温度に相当する温度Ｔriが第二メイン流路３２に流れる排気ガスの温度に影響されて変動しても，戻し流路３５内においては排気ガスの流れが無いために戻し流路３５の途中の温度Ｔreは変動しない（あるいは極めて小さい）。そのため，温度Ｔriと温度Ｔreとの相関が非常に小さくなり，相関係数Ｄは設定値を越えない。
【０１２２】
そのため，ステップ６５９に示すように，相関係数の大小により第二電磁弁２４の故障を判定することが出来る。ここで故障と判定された場合には，ステップ６１４に進み，第二電磁弁２８を閉弁し，ステップ６０６において故障情報を出力する。
また，方向弁２６のシール性能が低下して排気ガスの逆流を引き起こす場合には，還流排気ガスの流量Ｑｒは減少する。そして，排気マニホールド５２から戻し流路３５を経て排気ガスが吸着装置２２に逆流する。従って，戻し流路３５の途中温度に相当する温度Ｔreは，還流排気ガスの入口部の温度変動だけでなく，上記逆流排気ガスの影響を被ることとなる。そして，この逆流排気ガスの温度変動は，第二メイン流路３２に流れる排気ガスの温度変動と同期していないため，戻し流路３５内の途中温度に相当する温度Ｔreは，温度Ｔriとの相関が非常に小さくなり，上記相関係数Ｄは，設定値を越えない。
【０１２３】
それ故，ステップ６５９において，リード弁２６の故障を相関係数の大小によって判定することができる。そして，故障と判定された場合には，ステップ６１４において第二電磁弁２８を閉弁し，ステップ６０６において，故障情報まを出力する。
【０１２４】
なお，流路開閉手段２３が図の実線で示す開位置に切り換えられて前記ＨＣ脱離工程に入った後，正常にステップ６１２〜６５９のルートをたどる場合には，やがてステップ６５６において，ＨＣの脱離浄化が完了する温度Ｔrid に到達し，ステップ６１５に進む。そして第二電磁弁２８及び流路開閉手段２4 を閉じて定常の運転状態にはいる。
上記のように，本例によれば，装置の自己診断機能を有し排気浄化特性の良好な排気浄化装置１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の排気浄化装置のシステム構成図。
【図２】実施例１の吸着装置の分解斜視図。
【図３】実施例１の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図４】実施例１の排気浄化装置における吸着装置の周辺の排気の流れ。
【図５】実施例１の排気浄化装置の吸着工程における昇温速度と洩れ流量Ｑa の関係を表すグラフ。
【図６】実施例１の脱離工程における昇温速度と洩れ流量Ｑd との関係を表すグラフ。
【図７】実施例１の脱離工程における昇温速度と戻し流量Ｑr との関係を表すグラフ。
【図８】実施例２の排気浄化装置のシステム構成図。
【図９】実施例２の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図１０】実施例２の吸着工程における吸着装置の通過流量と洩れ流量Ｑa との関係を表すグラフ。
【図１１】実施例２の脱離工程における吸着装置の通過流量と洩れ流量Ｑd との関係を表すグラフ。
【図１２】実施例２の脱離工程における吸着装置の通過流量と戻し流量Ｑr との関係を表すグラフ。
【図１３】実施例３の排気浄化装置のシステム構成図。
【図１４】実施例３の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図１５】実施例３の吸着工程におけるＨＣ濃度の推移グラフ。
【図１６】実施例３の脱離工程におけるＨＣ濃度の推移グラフ。
【図１７】実施例４の排気浄化装置のシステム構成図。
【図１８】実施例４の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図１９】実施例４の脱離工程におけるＨＣ濃度の推移グラフ。
【図２０】実施例４の脱離工程における還流ＨＣ量の積算値の推移グラフ。
【図２１】実施例５の排気浄化装置のシステム構成図。
【図２２】実施例５の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図２３】実施例５の排気浄化装置において，正常時における吸着装置の下流部排気ガス温度Ｔriと戻し流路内の排気ガス温度Ｔreとの関係を示す図。
【図２４】実施例５の排気浄化装置において，故障時における吸着装置の下流部排気ガス温度Ｔriと戻し流路内の排気ガス温度Ｔreとの関係を示す図。
【図２５】実施例５排気浄化装置において，正常時と故障時における温度Ｔriと温度Ｔreとの相関係数Ｄの変化を示す図。
【符号の説明】
１．．．排気浄化装置，
１０．．．故障診断装置，
２１．．．触媒装置，
２２．．．吸着装置，
２３，２４．．．流路開閉手段，
３１．．．第１メイン流路，
３２．．．第２メイン流路，
３３．．．吸着流路，
３５．．．戻し流路，
【技術分野】
本発明はエンジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
自動車の排気ガスを浄化する一つの方法として貴金属（白金，ロジウム等）などを触媒として担持した触媒装置を用いる排気ガス浄化方法がある。
この方法でのＨＣの浄化には，一般に触媒活性化温度３５０℃以上を必要とする。しかしながら，エンジンの始動直後においては，上記触媒が触媒活性温度に達していないため，ＨＣ浄化がほとんど行われないと言う問題がある。
【０００３】
そこで上記の問題を解決するため，エンジンの排気系に触媒装置を配備すると共に，その上流側または下流側にエンジン冷間時に排出されたＨＣ（以下コールドＨＣと呼ぶ）を吸着するための吸着剤を収めたＨＣトラッパーを配備した浄化装置が提案されている（特開平４−１７７１０号公報，特開平４−３１１６１８号公報，特開平５−１４９１３０号公報，特開平５−２５６１２４号公報，特開平６−１０１４５２号公報等）。
【０００４】
特開平４−１７７１０号公報，特開平４−３１１６１８号公報にかかる排気浄化装置は，吸着剤を含むＨＣトラッパーを触媒装置の下流側に，メイン流路と並列に配置するとともに，ＨＣトラッパーを含む吸着流路とメイン流路にはそれぞれ流路切換弁を設けている。
そして，エンジン始動直後から所定時間の間，上記流路切換弁を操作し，排気ガスを吸着流路へ流し，その間コールドＨＣはＨＣトラッパーに吸着される。
【０００５】
一方，吸着剤からコールドＨＣが脱離する高温時には，上記流路切換弁はメイン流路に排気ガスを流すように操作され，この時，ＨＣトラッパー下流側とエンジン吸気管とをつなぐＨＣの脱離用配管にエンジンの吸気管の負圧が加わり，脱離したＨＣは上記吸気管へ吸い込まれて再びエンジン内で燃焼するようになっている。
【０００６】
さらに，特開平４−３１１６１８号公報では，脱離したＨＣを吸引ポンプを用いて強制的に触媒の上流へ戻す方法が記載されている。
また，特開平５−１４９１３０号公報，特開平５−２５６１２４号公報の排気浄化装置は，触媒装置の上流側にゼオライト系吸着剤を用いた吸着装置を配置して，吸着装置と触媒装置とを併用し，排気ガス低温時には吸着剤にコールドＨＣを吸着させ，排気ガス高温時には吸着剤から脱離したＨＣおよびエンジンからの排気ＨＣを触媒装置で浄化させるものである。
【０００７】
そして，特開平６−１０１４５２号公報にかかる排気浄化装置では，触媒装置の下流側に，吸着装置を配置したバイパス流路と吸着装置を設けないメイン流路とを設け，更に吸着装置の入口部と出口部のそれぞれに排気温度センサを設けている。
そして，排気ガスの低温時に，吸着装置に有害成分が吸着されるときの吸着熱量を求め，この吸着熱量が目標値に達しなかった場合は吸着装置が故障であると判定する。
【０００８】
【解決しようとする課題】
しかしながら従来の排気浄化装置には，次のような問題点がある。
それは，吸着剤の劣化や流路切換の動作不良等が生じてもそれを検知する手段がないことである。
そのため，上記のような排気浄化装置の故障が生じた後もそのまま使用を継続し，そのため有害ガスが排出されるという問題を生ずる。
なお，特開平６−１０１４５２号公報に示された排気浄化装置では，上記従来装置と異なり故障診断装置を設けているから，ある種の故障は検知可能である。しかしながら，特開平６−１０１４５２号公報に示された排気浄化装置では，吸着材の劣化や不具合は診断することが出来ても，例えば吸着した有害成分を触媒装置の上流側に還流するための弁や前記バイパス流路の切り換え弁など可動部分に関する装置の故障等については，全く故障診断が不可能であり，診断機能が不十分である。
本発明は，このような問題点に鑑みて，装置故障に対する優れた自己診断機能を有する排気浄化特性の良好な排気浄化装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
本願の第１発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置の温度を測定し，上記第１動作状態においては上記温度の上昇速度が設定値以下である場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記温度の上昇速度が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下である場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１０】
第１発明において最も注目すべきことの第１点は，排気の低温時においては，戻し流路を閉路し吸着流路を通った排気を排出流路に流通させると共に第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断する，いわゆる第１動作状態に流路開閉手段を操作すること，そして排気の高温時においては，上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ更に吸着流路から排気流路への排気の流れを遮断する，いわゆる第２動作状態に流路開閉手段を操作することである。
【００１１】
第１発明において最も注目すべきことの第２点は，故障診断装置を有しており，該故障診断装置は，上記吸着装置の温度を測定し，上記第１動作状態においては上記温度の上昇速度が設定値以下である場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記温度の上昇速度が所定の上限値以上又は下限値以下である場合に装置故障と判定することである。
【００１２】
次に，本願の第２発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置を通過する排気の流量を測定し，上記第１動作状態においては上記通過流量が設定値以下になった場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記通過流量が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下になった場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１３】
第２発明は，第１発明の排気浄化装置と故障診断装置が異なる排気浄化装置である。
即ち，第２発明における故障診断装置は，吸着装置を通過する排気の流量を測定し，上記第１動作状態においては上記通過流量が設定値以下になった場合に装置故障と判定し，第２動作状態においては上記通過流量が所定の上限値以上もしくは下限値以下になった場合に装置故障と判定する。
【００１４】
次に，本願の第３発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記排出流路における所定の排出ガスの濃度を測定し，該排出ガス濃度が，上記第１動作状態と第２動作状態とで異なる値に設定された設定値以上の値になった場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１５】
第３発明は，第１，第２発明の故障診断装置と異なる故障診断装置を有する排気浄化装置である。
即ち，第３発明にかかる故障診断装置は，排出流路における所定の排出ガス濃度を測定し，該排出ガス濃度が設定値以上の値になった場合に装置故障と判定する。そして上記設定値は，第１動作状態と第２動作状態とで異なった値にする。
【００１６】
次に本願の第４発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ吸着流路から排出通路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，エンジンの運転状態から上記戻し流路の排気流量を算出する戻し流量算出手段と，上記戻し流路における上記排出ガスの濃度を測定し上記第２動作状態における上記戻し流路を通った排出ガスの総量を積算する積算手段と，上記排出ガスの積算総量が設定値以下である場合に装置故障と判定する判定手段とを有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００１７】
第４発明は，第１〜第３発明の故障診断装置と異なる故障診断装置を有する排気浄化装置である。
即ち，第４発明の故障診断装置は，エンジンの運転状態から戻し流路の排気流量Ｑr を算出する戻し流量算出手段と，上記戻し流路における上記排出ガスの濃度を測定し第２動作状態における上記戻し流路を通った排出ガスの総量Ｗを積算する積算手段と，該排出ガスの積算総量Ｗを設定値Ｗo と比較し装置の故障を判定する判定手段とを有している。
【００１８】
上記戻し流量Ｑr は，例えば，エンジン排気の流量とエンジンの運転状態を示すパラメータから，一定の算式に従って計算することができる。
また，上記積算手段には，例えば上記排出ガスセンサの出力Ｃr と戻し流量Ｑr との積を第２動作状態の間に積算する積分器などがある（Ｗr ＝∫Ｃr Ｑr ｄｔ）。
【００１９】
なお，第３，第４発明において，上記故障診断装置は更に吸着装置の温度を測定し，上記温度の上昇速度が第１動作状態において設定値以上であるか否か，及び上記上昇速度が第２動作状態において所定の上限値もしくは所定の下限値以下であるか否かを判定する第２判定手段を設けることが好ましい。
【００２０】
このような第２判定手段を設けることにより，次項で後述するように，流路に所定値以上の洩れがあるか否か等を知ることが可能となり，これによって故障診断装置（メイン判定手段）が判定した故障の原因が流路開閉手段の洩れによるものかどうか等の解明することができるからである。
その結果，故障の修復作業をより容易にすることができる。
【００２１】
また，第３，第４発明において，上記故障診断装置は，更に上記吸着装置を通過する排気流量を測定し，上記通過流量が第１動作状態において設定値以下であるか否か，及び上記通過流量が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下であるか否かを判定する第３判定手段設けることが好ましい。
【００２２】
このような，第３判定手段を設けることにより，詳細を後述するように排気流路に所定値以上の洩れがあるか又は戻し流路に閉塞があるか否か等を知ることが可能となり，上記と同様に故障診断装置が判定した故障の原因を解明することができるからである。その結果，故障の修復作業が容易となる。
【００２３】
次に，本願の第５発明は，エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方，排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置の下流側と上記戻し流路とのそれぞれの排気温度を測定し，上記第２動作状態において，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，この相関関係の程度が一定の水準に達しない場合に装置故障であると判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置にある。
【００２４】
第５発明は，第1 〜第４発明と異なる故障診断装置を有する他の排気浄化装置である。
即ち，第５発明にかかる故障診断装置は，着装置の下流側と上記戻し流路とのそれぞれの排気温度を測定し，上記第２動作状態において，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，この相関関係の程度が一定の水準に達しない場合に装置故障であると判定する判定手段を有している。
上記において，相関関係の程度を算出する指標には，例えば，相関比，相関係数などがある。
詳細を後述するように，第５発明にかかる故障診断装置は，特に戻し流路における方向弁の故障検出機能に優れている。
【００２５】
なお，第５発明において，上記故障診断装置は，更に，上記吸着装置の温度を測定し，この温度の上昇速度が第１動作状態において設定値以上であるか否か，及びこの上昇速度が第２動作状態において設定値以上であるか否かを判定する第４判定手段を設けることが好ましい。
このような第４判定手段を設けることにより，次項において詳細を後述するように，メイン流路の開閉手段に所定値以上の漏れがあるか否か等を判定可能となり，故障の原因を解明することが用意となるからである。
それ故，故障の修復作業が容易となる。
【００２６】
また，更に第５発明において，上記判定手段が，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，装置故障であると判定する時期は，前記第２動作状態にあると共にエンジンがアイドリング状態にあること又は車両が減速状態にあることを条件とすることが好ましい。アイドリング状態にあることを条件に付加することにより，判定時間を短縮でき，また車両が減速状態にあることを条件に付加することにより，相関値が故障の有無でより鮮明に分離できるからである。
【００２７】
【作用及び効果】
初めに，第１発明の作用効果について説明する。
排気が低温である段階では，流路は第１動作状態となり，排気はすべて吸着流路から排出流路に流入する。それ故，排気が低温なために触媒装置で浄化されないＨＣなどの有毒な排出ガスは，吸着装置に吸着される（有害ガス吸着工程）。従って，有害な排出ガスは外部に排出されない。
【００２８】
一方，排気が高温となれば，流路は第２動作状態に切換えられ，排気は二つの流れを構成し，一方の排気の流れは第２メイン流路から排出流路を経て外部に排出される（有害ガス脱離工程）。そして，排気は高温であるから，有害な排出ガスは触媒装置で浄化される。
【００２９】
また，他方の排気の流れは，吸着流路から戻し流路に流入する。この高温の排気の流れによって，吸着装置に吸着された排出ガスは脱離し，戻し流路から触媒装置の上流に導入される。そして，排出ガスは，触媒装置によって浄化される。
上記のように，排気の温度に対応して流路開閉手段を第１，第２動作状態に切替えることにより，エンジンの排出ガスの外部排出を抑止することができ，排気浄化特性の良好な排気浄化装置を得ることができる。
【００３０】
一方，故障診断装置は，吸着装置における温度を測定して，その上昇速度Ｖt を算出する。上記速度Ｖt は，例えば温度の測定値を微分演算するなどの方法により容易に算出することができる。
そして，第１動作状態における上記上昇速度Ｖt は，図５に示すように，上記吸着流路を通らない洩れ流量Ｑa （図４）によって漸減することが知られている。
【００３１】
それ故，上記Ｖt を知ることによって，上記洩れ流量Ｑa の大きさを知ることができる。
即ち，図５に示すように，Ｖt が所定値Ｖt0以下であれば，流路開閉手段からの洩れ流量Ｑa は，少なくとも設定値Ｑa0以上であると判定することができる。
【００３２】
洩れ流量Ｑa が多いことは，図４の破線で示すように，吸着装置に吸着されずに排出される排出ガスが多いことであるから，洩れ流量Ｑa が所定値Ｑa0を越えることは，排気浄化装置の故障状態と判定することができる。
【００３３】
一方，第２動作状態においては，昇温速度Ｖtdは，吸着流路から排出流路に漏洩する洩れ流量Ｑd （図４）によって図６に示すように変化する。
それ故，昇温速度Ｖtdが上限値Ｖt1以上であることをもって洩れ流量Ｑd が上限洩れ流量Ｑd0を越えたと判定することができるから，これによって有害ガス脱離工程における装置の故障と判定することができる。
なぜならば，上記洩れ流量Ｑd が多く存在することは，吸着装置から脱離した排出ガスが排出流路を経て外部に排出されることだからである。
【００３４】
また，有害ガス脱離工程において吸着流路から戻し流路を経て触媒装置の上流に至る還流流路に閉塞などの不具合が生じ，その戻し流量Ｑr （図４）が減少することがある。
そして，上記還流流量Ｑr が減少すると図７に示すように昇温速度Ｖtdが減少する。
それ故，昇温速度Ｖtdが下限値Ｖt2以下であることを持って還流流量Ｑr の過少（Ｑr ≦Ｑr0），即ち装置の故障であるとすることができる。
【００３５】
上記戻し流量Ｑr が不充分であると，吸着装置で脱離した排出ガスを触媒装置で浄化させることができなくなり，また排気と共に外部に洩出するからである。
上記のように，本発明の故障診断装置は，昇温速度Ｖt ，Ｖtdを上記のように監視することにより，排気流路の洩れや閉塞による装置故障を自己診断することができ，従って常に排気浄化特性を良好に保持することができる。
上記のように，第１発明によれば，自己診断機能を有し排気浄化特性の良好な排気浄化装置を提供することができる。
【００３６】
次に，第２発明の作用効果について述べる。
第２発明にかかる排気浄化装置においては故障診断装置は吸着装置を通過する排気の流量Ｑt を測定する。
そして，第１動作状態（有害ガス吸着工程）における上記通過流量Ｑt は，図１０に示すように，第２メイン流路から漏出する洩れ流量Ｑa （図４）の大きさによって変化する。
即ち，流量Ｑt が設定値Ｑ0 以下であることをもって，洩れ流量Ｑa が所定値Ｑa0以上であることを知ることができ，前記のように排気浄化装置の故障（汚染排気の排出）を検知することができる。
【００３７】
一方，第２動作状態（有害ガス脱離工程）においては，上記通過流量Ｑtdは，吸着流路から排出流路に洩出する洩れ流量Ｑd （図４）によって図１１に示すように変化する。即ち，第２動作状態における排気流量Ｑtdが，上限値Ｑ1 以上であることをもって，上記洩れ流量Ｑd が上限値Ｑd0以上であり，前記のように装置故障（汚染排気の洩出）であることを検知することができる。
【００３８】
また，前記のように第２動作状態における還流流量Ｑr が下限値Ｑr0以下であることによって戻し流路の不具合（閉塞など）を知ることができる。
そして，第２動作状態における通過流量Ｑtdと還流流量Ｑr との間には図１２に示すような関係があるから，通過流量Ｑtdが下限値Ｑ2 以下であるか否かを検知し，装置故障を判定することができる。
上記のように第２発明の故障診断装置によれば，排気流路の洩れや閉塞による装置故障を検知することができる。
その他については，第１発明と同様である。
【００３９】
次に第３発明の作用効果について述べる。
第３発明にかかる排気浄化装置においては，排出流路におけるＨＣなど所定の排出ガスの濃度Ｃを測定する。
一方，上記排出ガスの濃度Ｃは，吸着装置の吸着能力の低下や，吸着装置を通らない排気の洩出などによる排気浄化装置の不具合によって増大する。
【００４０】
即ち，排気浄化装置が正常な場合における第１動作状態（吸着工程）においては，図１５に示すように，破線で示すエンジンの出口における排出ガスの濃度（図１５ではＨＣ）は，実線で示す曲線のように排出流路では大幅に減少する。
それ故，排出流路における排出ガス濃度Ｃの平均値が設定値Ｃa よりも小さい場合には，排気浄化装置の故障である判定することができる。
【００４１】
同様に，第２動作状態（脱離工程）においては，図１６に示すように，上記排出ガス（図１６ではＨＣ）の濃度Ｃは実線で示す曲線のような極めて小さな値となるから，上記濃度Ｃの平均値が設定値Ｃd よりも大きいことをもって排気浄化装置の故障と判定することができる。
そして，本発明の故障診断装置は，第１動作状態と第２動作状態における排出ガス濃度Ｃが設定値Ｃa ，Ｃd 以上であるか否かを監視して排気浄化装置の故障を判定する。
【００４２】
本発明においては，排出流路における排出ガスの濃度Ｃを直接測定するから，第１，第２発明と同様に排気流路の洩れなどの不具合による故障を検知できるほか，吸着装置の吸着能力低下による故障の場合も故障検知することができる。
その他については，第１発明と同様である。
【００４３】
次に第４発明の作用効果について述べる。
本発明にかかる排気浄化装置においては，戻し流路における戻し流量Ｑr の算出手段と，戻し流路における上記排出ガスの濃度Ｃr を測定し第２動作状態における排出ガスの総量Ｗ（戻し量）を積算する積算手段と，上記戻し量Ｗを設定値Ｗo と比較し排気浄化装置の故障を判定する判定手段とを有する。
【００４４】
そして，排気浄化装置が正常ならば，図２０に示すように，上記戻し量Ｗは設定値Ｗo を越える値となるが，何らかの原因で排気浄化装置が故障すると，戻し量Ｗは設定値Ｗo 以下となる。
従って両者Ｗ，Ｗ0 の差又は比率を算出し，この差又は比率が所定値となったとき（Ｗ−Ｗ0 ≧０，又はＷ0 ／Ｗ≧１）に，判定手段は排気浄化装置が故障であると判定することができる。
【００４５】
上記のように，第４発明の場合は，第１動作状態と第２動作状態とからなる１つのサイクルを完結した段階で戻し量Ｗを算出し排気浄化装置の良否を判定する。
その他については，第３発明と同様である。
【００４６】
なお，第３，第４発明にかかる排気浄化装置は，請求項４又は請求項５記載のように，第１発明又は第２発明の故障診断装置に用いたと同様の第２又は第３の判定条件を併用することが好ましい。
これによって，より確実に故障を判定することができると共に，故障の原因が排気流路の不具合によるものか吸着装置の特性不良によるものか等を判別することができる。
そして，このように故障原因を判別することにより，故障修復を容易に行うことができる。
【００４７】
次に第５発明の作用効果について述べる。
第５発明にかかる排気浄化装置においては，吸着装置の下流側と戻し流路とのそれぞれに流れる排気ガスの温度Ｔri，Ｔreを，第２動作状態において測定する。そして上記排気ガスの温度Ｔri，Ｔreは，戻し流路の方向弁及びこの方向弁を作動させる操作手段（例えば開閉手段や電磁弁等）が正常に働いている場合には，互いに強い相関関係を有していることが知られている（後述する図２３参照）。一方，上記戻し流路の方向弁及びこの方向弁を作動させる操作手段等に故障が生じた場合には，上記温度Ｔri，Ｔreの間の相関関係が大きく崩れることが知られている（後述する図２５参照）。
【００４８】
それ故，故障診断装置は，温度Ｔri，Ｔreの間の相関度を基に装置の故障を判断することが出来る。
また，本発明においては，吸着装置の下流側を流れる排気ガスの温度を測定しているから，第１発明に関する説明において述べたように，吸着流路と第２メイン流路を開閉する流路開閉手段の故障をも判定可能である。そして，この流路開閉手段の故障は，第１動作状態及び第２動作状態のいずれの状態においても可能である。
【００４９】
【発明の実施の形態】
実施例１
第１発明の実施例にかかる排気浄化装置につき，図１〜図７を用いて説明する。
本例は，図１に示すように，エンジン５１の排気通路に設けられた自動車の排気浄化装置１である。
排気浄化装置１は，排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置２１を備えた第１メイン流路３１と，第１メイン流路３１の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置２２を備えた吸着流路３３と，第１メイン流路３１の下流に位置し吸着流路３３に並列な流路を形成する第２メイン流路３２と，吸着流路３３及び第２メイン流路３２の下流に位置する排出流路３４と，吸着流路３３から分岐し触媒装置２１の上流側に至る流路を形成する戻し流路３５と，上記流路３２，３３，３５を開閉する流路開閉手段２３，２４と，流路開閉手段２３，２４を制御するコントローラ４１と，装置の不具合を自己診断する故障診断装置１０とを有する。
【００５０】
そして，戻し流路３５には，吸着流路３３から触媒装置２１の上流に至る排気の流れだけを通す方向弁２５が設けられている。
コントローラ４１は，排気の低温時においては，流路開閉手段２３，２４を第１動作状態に操作し，これによって戻し流路３５を閉路し吸着流路３３を通った排気を排出流路３４に流通させると共に，第２メイン流路３２から排出流路３４に至る排気の流れを遮断する。
また，排気の高温時においては，コントローラ４１は，流路開閉手段２３，２４を第２動作状態に操作し，これによって第２メイン流路３２から排出流路３４に排気を流通させると共に，戻し流路３５を開路して吸着流路３３を通った排気を戻し流路３５に流通させ，更に吸着流路３３から排出流路３４への排気の流れを遮断する。
【００５１】
一方，故障診断装置１０は，吸着装置２２の温度を測定し，上記第１動作状態においては，上記温度の上昇速度Ｖt が設定値Ｖt0以下である場合に装置故障であると判定し，上記第２動作状態においては，上記昇温速度Ｖt が所定の上限値Ｖt1以上もしくは所定の下限値Ｖt2以下である場合に装置故障であると判定する判定手段を有している。
【００５２】
以下それぞれについて説明を補足する。
図１に示すように，エンジン５１の排気管には，排気マニホルド５２の直後の位置に触媒装置２１を配置してある。また，排気管における触媒装置２１の下流には，大径部を設けてあり，この中に吸着装置２２を収納した吸着流路３３と第２メイン流路３２が形成されている。
吸着装置２２はステンレス鋼またはコージェライト等のセラミックからなり，大径部の径に合致する半円筒形状を有し，図２に示すように，平行な多数の通孔２２１を有し，吸着剤担持層２２２にはゼオライト系吸着剤が担持されている。
【００５３】
なお，吸着装置２２は，上記大径部の形状に合わせて楕円形状や方形形状とすることができる。
そして，図１に示すように，吸着装置２２の吸着剤担持層２２２の後端直後には，第１流路開閉手段２３を配設してある。
触媒装置２１と吸着装置２２との距離は，触媒装置２１が排気ガスに加熱されて活性化温度に達するタイミングと，吸着装置２２に担持された吸着剤が加熱されて吸着機能を失うタイミングとがほぼ一致するような距離に設定される。
【００５４】
吸着装置２２は，第２メイン流路３２との間が隔壁２２３によって分離・保持されている。隔壁２２３には，図２に示すように，穴２２４が設けられている。
また，図２に示すように，吸着装置２２の上流側には整流板２２５が配備されており，吸着装置２２に流れる排気ガスの流速分布を均一にし，吸着効率を高めている。
【００５５】
隔壁２２３と整流板２２５とは，図２のように一体構造でもよいし，分離されていてもよい。
また，吸着装置２２の内部には，図１に示すように故障診断装置１０を構成する温度センサ１５が配備されており，吸着装置２２の温度をモニタしている。温度センサ１５は吸着装置２２の内部であればどこに配備されていてもよく，または，吸着装置２２の後方であってかつ流路開閉手段２３の前方であってもよい。
【００５６】
そして，吸着流路３３の後端に近い位置から戻し流路３５が分岐し，戻し流路３５は管内の排気の流れを一方向に制御する方向弁２５と第２流路開閉手段２４を一体化したリード弁２６を有しており，排気マニホールド５２に連通する。
第１流路開閉手段２３にはアクチュエータ２３１を設けてあり，アクチュエータ２３１はシャフト２３２により第１流路開閉手段２３のブレード２３０に連結せしめてある。
【００５７】
アクチュエータ２３１は，これを作動させる負圧を供給するための吸気管３６１，３６２を経て，エンジン５１上流部のサージタンク５３に連通されている。そして，吸気管３６１と３６２の間には第１電磁弁２７が配設されている。
方向弁２５は，戻し流路３５から触媒装置２１の上流側に向かう排気の流通のみを許容する。
【００５８】
第２流路開閉手段２４は，負圧で作動するダイヤフラム等により作動する。そして，流路開閉手段２４は，これに負圧を供給する吸気管３７１，３７２により，第１電磁弁２７とサージタンク５３とをつなぐ吸気管３６２に連通し，吸気管３７１と３７２の間には第２電磁弁２８が介設されている。
【００５９】
コントローラ４１は，マイクロコンピュータ４０と図３に示す制御プログラムとからなり，エンジン５１や温度センサ１５からの信号を受け，運転状態に応じて電磁弁２７，２８を開閉制御し，これにより流路開閉手段２３，２４を制御する。
また，故障診断装置１０は，マイクロコンピュータ４０と，図３に示す故障診断プログラムとからなる。
【００６０】
次に，故障診断装置１０の作動を，図１と，図３のフローチャートを用いて説明する。
図３のステップ６０１でエンジン始動（ＩＧ＝イグニッション ＯＮ）を確認すると，ステップ６０２に進む。ステップ６０２では，温度センサ１５からの信号を受け，その温度Ｔの値をチェックし吸着装置２２における吸着の可否を判断する。
【００６１】
エンジンの冷間始動の場合には，吸着装置２２は冷えており，上記温度Ｔ（℃）が吸着可能温度Ｔa （℃）以下であると，ステップ６０３以下の吸着工程に進み，ステップ６０３で第１電磁弁２７が開弁され，吸気管３６１，３６２が連通する。これによりサージタンク５３の負圧が吸気管３６２，３６１を経てアクチュエータ２３１に作用してシャフト２３２を引っ張り，第１流路開閉手段２３は，図１の破線に示す位置（流路開閉手段２３ 閉）となる。
【００６２】
エンジン５１の冷間始動直後は排気ガス温度は低く，エンジン５１は多量のコールドＨＣを含んだ排気ガスを排出する。そして，排気ガス温度が低い間は，触媒装置２１は活性化温度に達しないため，コールドＨＣは触媒装置２１でほとんど浄化されずに第１メイン流路３１を流れる。
【００６３】
この排気ガス流は，吸着装置２２のゼオライトを担持してない吸着剤無担持層２２９（図２）からゼオライトを担持した吸着剤担持層２２０に流れ，コールドＨＣは吸着剤に吸着される。そして，コールドＨＣが除去された排気ガスは排出流路３４を経て大気中に放出される。
この時，整流板２２５が排気ガスの流れを整流しているため，排気ガスは均一な流速分布となって，吸着装置２２内を流れている。
【００６４】
上記のようにコールドＨＣを吸着している間，吸着装置２２は排気ガスによって熱せられる。この時，図４に示すように流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑa が増加していると，吸着装置２２内に流れる排気ガス量が減少し，その昇温速度Ｖt が遅れる。
その結果，図５に示すように，吸着装置２２の昇温速度Ｖt は洩れ流量Ｑa がない場合に比べ，小さくなる。
【００６５】
上記昇温速度Ｖt は温度センサ１５の信号から計算できる。上記洩れ流量Ｑa はアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合に増加するが，この洩れ流量Ｑa が許容値Ｑa0を越えた場合，吸着装置２２の昇温速度Ｖt は許容値Ｖt0以下になる。
【００６６】
そして，吸着されるコールドＨＣの量が減少し，全体の浄化能力が低下する。この不具合は，図５に示すようにＶt がＶt0よりも小さくなることによって判断することができる。
即ち，ステップ６０４において，昇温速度Ｖt がＶt0以下である場合には，排気浄化装置１の故障と判定し，ステップ６０５で第１電磁弁２７を閉路して第２動作状態（定常運転状態）とする。そして，ステップ６０６で故障情報を出力する。
上記のような一連の処理により，有害ガス吸着工程における装置の故障の有無を診断できる。
【００６７】
一方，エンジン５１が暖機して，ステップ６０２において，前記温度Ｔが吸着装置２２のＨＣ吸着可能温度Ｔa を越えると，ステップ６１０に進み，第１電磁弁２７が閉弁される。
これによりアクチュエータ２３１への負圧の供給が遮断され，アクチュエータ２３１は内蔵のスプリングの弾性力により，シャフト２３２を押す。
【００６８】
そのため，第１流路開閉手段２３は実線位置（流路開閉手段２３ 開位置）となり，排気ガスの流路が切換えられ，吸着装置２２の存在しない第２メイン流路３２を流れる。
このときは，触媒装置２１は既に活性化温度に達しており，排気ガス中のＨＣは触媒装置２１で浄化され，ＨＣをほとんど含まない排気ガスが，第２メイン流路３２から排出流路３４を経て大気中に放出される。
【００６９】
そして，ステップ６１１〜６１３において，吸着装置２２の温度Ｔが脱離浄化終了温度Ｔd を越えた値になるまで次の操作を続ける。
即ち，第１電磁弁２７が閉弁された直後から温度センサ１５の値を読み込み，この吸着装置２２の温度Ｔをモニタし，ステップ６１１においてこの値Ｔが上記Ｔd 以下であれば，ステップ６１２に進み第２電磁弁２８が開弁される。
これにより吸入管２７２と吸入管２７１が連通し，サージタンク５３から第２流路開閉手段２４に負圧が供給され，流路開閉手段２４が開弁する。
【００７０】
一方，吸着装置２２の側面では，既に高温となった排気ガスが第２メイン流路３２を流通している。この温度の排気ガスは図２に示す隔壁２２３の穴２２４を介し，吸着装置２２の吸着剤担持層２２０と接している。
そのため，排気ガスの熱は吸着剤担持層２２０に良好に伝えられ吸着剤が昇温してＨＣの脱離を促進する。
【００７１】
このとき，上記のように流路開閉手段２４は開弁されているから排気マニホールド５２内に発生する排気脈動は戻し流路３５を介して方向弁２５を断続的に開弁させる。
これにより吸着装置２２の吸着剤担持層２２０の吸着剤から脱離したＨＣは戻し流路３５を経て排気マニホールド５２に流入する。そしてエンジン５１からの排気ガス中のＨＣとともに触媒装置２１で浄化される。
【００７２】
そして，図６に示すように流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑd （図４）が許容値Ｑd0以上であれば，吸着装置２２の昇温速度Ｖtdは許容値Ｖt1以上になる。
即ち，アクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合は，上記洩れ流量Ｑd が許容値Ｑd0を越え，排出流路３４には通常の流量以上に排気ガスが流れる。
【００７３】
また，触媒装置２１へ還流されるＨＣの戻し量が減少し，全体の浄化能力が低下する。これは図６に示すようにＶtdがＶt1以上となることによって判断できる。即ちステップ６１３の結果がＮＯ（否）であることによって，装置が故障であると判定することができる。
【００７４】
また，上記流路開閉手段２３のアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０が正常に作動していても，リード弁２６が故障すると触媒装置２１へ還流される排気ガス流量Ｑr （図４）が減少する。
そして，吸着装置２２に対する伝熱が悪くなり，上記Ｖtdが低くなる。
即ち上記戻し流量Ｑr が許容値Ｑr0以下になると，図７に示すように，昇温速度Ｖtdは許容値Ｖt2以下になる。それ故，リード弁２６の故障の場合もＶtdがＶt2以下になることによって検知することができる。
【００７５】
即ち，ステップ６１３でＮＯ（否）と判定された場合には，ステップ６１４において第２電磁弁２８を閉じて定常状態とし，ステップ６０６にて装置故障情報を出力する。
流路開閉手段２３が開位置（実線図示）に切換えられて上記ＨＣ脱離浄化工程に入った後，正常にステップ６１３の条件を満足し続ける場合には，やがてステップ６１１においてＨＣの脱離浄化が完了する温度Ｔd に到達し（Ｔ＞Ｔd ），ステップ６１５に進み第２電磁弁２８および流路開閉手段２４を閉じて定常の運転状態となる。
【００７６】
上記のように本例の排気浄化装置１では，触媒が活性化温度に達するまでのエンジン冷間時にもコールドＨＣの放出が防止される。そして本装置１では，コールドＨＣを吸着剤に吸着させる時も，ＨＣを脱離浄化させる時も，故障診断装置１０が吸着装置２２の昇温温度Ｖt をモニタして装置の故障を自己診断することができる。
上記のように，本例によれば，装置の自己診断機能を有し排気浄化特性の良好な排気浄化装置１を提供することができる。
【００７７】
実施例２
本例は，図８，図９に示すように，実施例１において，故障診断装置１１を変更した第２発明の実施例である。
即ち，図８に示すように，本例の故障診断装置１１は，吸着装置２２の前後の差圧を測定する差圧計１６を有し，これによって吸着装置２２を通る流量Ｑt を測定し，図９に示す故障診断のフローチャートに従って排気浄化装置１の故障を診断する。
【００７８】
図８のシステム構成図および図９のフローチャートにより，上記実施例１と本例との相違点を中心に説明する。
吸着装置２２の内部にはマノメータ（差圧計）１６が配備されており，吸着装置２２の通孔２２１（図２）を流れる排気ガスの差圧をモニタしている。
【００７９】
始めに，ステップ６０１においてエンジン５１が始動する（ＩＧ．ＯＮ）と，コントローラ４１は図示しないエンジン水温センサや排気温センサからの信号を受け，吸着装置２２の吸着の可否を判断する。
即ち，ステップ６２１において，例えば上記水温センサの値Ｔw （℃）が吸着可能温度Ｔwa（℃）以下であると，ステップ６０３以下の工程に進む。
ステップ６０３で第１電磁弁２７が開弁され，排気ガスは吸着装置２２を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
【００８０】
続くステップ６２３において，エンジン始動後の時間ｔをチェックし，所定の時間（ｔａ）を経過した場合には，吸着工程を完了し，ステップ６１０に進み，コントローラ４１からの信号で第１電磁弁２７が閉弁し，流路開閉手段２３は実線の定常位置に切換えられる。そして，既に高温となって活性化した触媒装置２１でＨＣを浄化された排気ガスは第２メイン流路３２を流れる。
【００８１】
一方，ステップ６２３で上記所定の時間ｔａに達していないと判定された場合には，吸着工程を継続する。そしてコールドＨＣを吸着している間，吸着装置２２には排気ガスが流れているため，マノメータ１６には差圧が生じる。
この差圧は吸着装置２２内を流れた排気ガス流量Ｑt との間に一定の関係を有するから，これによって流量Ｑt を知ることができる。
【００８２】
そして，流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑa （図４）が増加すると，図１０に示すように，上記Ｑt は減少する（エンジンから排出される排気ガスの総量ＱE は（Ｑt ＋Ｑa ）であるため）。
もしアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合，上記Ｑa は許容値Ｑa0以上になる。そして，図１０に示すように，Ｑt はＱ0 以下になり，吸着されるコールドＨＣの量が減少し，全体の浄化能力が低下する。即ちステップ６２４で条件を満足する場合には，排気浄化装置１の故障と判定することができる。
【００８３】
ステップ６２４の条件を満足する場合には，ステップ６０５に進み第１電磁弁２７を閉じて定常状態とした後，ステップ６０６で装置故障の情報を出力する。
一方，ステップ６２３において，前記のようにエンジン始動後に所定の時間ｔａが経過した場合には，エンジンは暖機状態となっているから，前記のようにステップ６１０に進み第１電磁弁２７を閉弁して脱離工程に入る。
【００８４】
そして，続くステップ６１２でコントローラ４１が第２電磁弁２８を開弁させる。
その結果，上記実施例１と同様に，第２流路開閉手段２４が開弁され，方向弁２５が断続的に開弁されて，吸着剤から脱離したＨＣは排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣとともに触媒装置２１で浄化される。
【００８５】
次にステップ６３２において，再び運転開始後の時間ｔをチェックする。そして第２電磁弁２８の開弁後にＨＣが完全に脱離・浄化するに至る時間（ｔａ＋ｔｄ）を経過した後は，ステップ６１５に進み，第２電磁弁２８はコントローラ４１からの制御信号で閉じられ，これにより，第１流路開閉手段２４は閉弁し，一連の浄化工程が完了し定常の運転状態とする。
【００８６】
一方，ＨＣの脱離・浄化工程の間（従ってｔ≦ｔａ＋ｔｄ），吸着装置２２には還流排気ガスが流れているため，マノメータ１６には差圧が生じる。この差圧は，前記のように吸着装置２２内を流れる排気ガス流量Ｑtdに比例した値を示す。そして，図１１に示すように，流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑd （図４）が増加すると，上記流量Ｑtdは増加する。
【００８７】
もしもアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０などが破損した場合には，上記Ｑd は許容値Ｑd0以上になり，そのため流量Ｑtdは図１１に示すようにＱ1 以上になる。
そのため，戻し流路３５から還流されるＨＣの量が減少し，全体の浄化能力が低下する。
【００８８】
それ故，吸着装置２２内の差圧をモニタすることによって上記装置の故障を診断することができる。
即ち，ステップ６３３において，脱離工程における通過流量ＱtdがＱ1 以上である場合には，ステップ６１４において第２電磁弁（流路開閉手段２４）を閉路した後，ステップ６０６において装置故障情報を出力する。
【００８９】
一方，上記アクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０が正常に作動していても，リード弁２６が故障すると戻し流路３５から触媒装置２１へ還流される排気ガス流量Ｑr （図４）が減少する。
一方，吸着装置２２内を流れる排気ガス流量Ｑtdと上記戻し流量Ｑr とはほぼ等しく，上記Ｑtdが，図１２に示す許容値Ｑ2 以下になると，吸着装置２２の昇温が遅れる。そして，ＨＣを離脱・浄化する設定時間（ta＋td）を過ぎても脱離・浄化が完了しないという不具合を生ずる。
【００９０】
従って，リード弁２６の故障についても通過流量Ｑtdが設定値Ｑ2 以下になることによって判断することができる。
即ち，ステップ６３３において，通過流量ＱtdがＱ2 以下である場合には，ステップ６１４，６０６に進み装置故障の情報を出力する。
【００９１】
本実施例は吸着装置２２内の通過流量を計測するため，ＨＣの吸着時，脱離・浄化時のどちらの場合においても流路開閉手段２３からの漏れを高精度に検出でき，かつリード弁２６の異常も検出できるため，第１の実施例よりもさらに故障診断が正確になる利点がある。
その他については，実施例１と同様である。
【００９２】
実施例３
本例は，図１３，図１４に示すように，実施例１において故障診断装置１２を変更した第３発明の実施例である。
即ち，図１３に示すように，本例の故障診断装置１２は，ＨＣセンサ１７によって排出流路３４におけるＨＣ濃度を検出し，図１４に示す故障診断のフローチャートに従って排気浄化装置１の故障を診断する。
【００９３】
ステップ６０１において，エンジン５１が始動する（＝ＩＧ．ＯＮ）とステップ６２１に進む。そして，ステップ６２１で図示しないエンジン水温センサや排気温センサからの信号を受け，コントローラ４１により吸着装置２２の吸着の可否が判断される。
例えば水温センサの値Ｔw （℃）が吸着可能温度とＴwa（℃）以下であると，ＨＣの吸着工程であると判断し，次のステップ６０３に進み第１電磁弁２７が開弁され，排気ガスは吸着装置２２を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
【００９４】
そして，コールドＨＣを吸着している間，ステップ６４１において排気ガスのＨＣ濃度ＣはＨＣセンサ１７によって検知され，故障診断装置１２にモニタされている。
この濃度Ｃの変化の一例を図１５に示す。ＨＣ濃度Ｃはエンジン５１の始動直後から吸着装置２２の吸着により小さくなっており，その値は正常では許容値Ｃa 以上となることはない。
【００９５】
しかし，第１流路開閉手段２３からの洩れ流量が増加したり，吸着装置２２の破損等によって図２に示す穴２２４から排気ガスが洩れるようなことがあると，吸着されるコールドＨＣの量が減少し，Ｃは許容値Ｃa 以上になる。
そのため，ステップ６４１において，ＨＣセンサ１７の濃度Ｃをチェックし，上記ＨＣ濃度Ｃが設定値Ｃa より小さいかどうかを監視する。
【００９６】
もし，ＨＣ濃度ＣがＣa 以上であれば，実施例１，実施例２と同様にステップ６０５，６０６に進み，装置故障情報を出力する。
即ち，上記のように流路開閉手段２３が不具合となった場合には，ステップ６４１においてＨＣ濃度Ｃを監視することにより装置故障を検出することができる。
【００９７】
一方，ステップ６４１においてＨＣ濃度が正常値（Ｃ＜Ｃa ）である場合にはステップ６２３に進み，ステップ６２３において，始動後の時間ｔをチェックし，所定時間ｔａ内（ｔ≦ｔａ）であれば，ステップ６０３を経て前記ＨＣ濃度Ｃのチェックルーチン（ステップ６４１）を継続する。上記所定時間ｔａは，前記のようにＨＣ吸着を継続すべき時間である。
【００９８】
一方，ステップ６２３において，エンジン始動後，所定の時間（ｔａ）が経過すると，ステップ６１０に進みコントローラ４１からの信号により第１電磁弁２７を閉弁し，流路開閉手段２３は図１３の実線の位置に切換えられる。
これにより，排気ガスは，既に高温となって活性化した触媒装置２１でＨＣを浄化されて第２メイン流路３２を流れる。
【００９９】
そして，ステップ６１２において，第２流路開閉手段２４を開状態にする。
その結果，方向弁２５は断続的に開弁されて，吸着装置２２から脱離したＨＣは，排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣと共に触媒装置２１で浄化される。
【０１００】
そして，ステップ６４５において，ＨＣ脱離工程におけるＨＣ濃度Ｃがチェックされる。
ＨＣ脱離工程におけるＨＣ濃度Ｃは，図１６に示すように，正常ならば極めて小さな値を示す。
従ってもしＨＣ濃度Ｃが設定値Ｃd 以上であれば，異常であり，ステップ６１４，６０６に進み第２流路開閉手段２４を閉路して定常状態とし，装置故障情報を出力する。なお，上記設定値Ｃd は，前記設定値Ｃa よりも小さな値である。
【０１０１】
ＨＣ濃度Ｃが設定値Ｃd 以上となる原因には，流路開閉手段２３からの洩れ流量Ｑd の増加，吸着装置２２の破損による穴２２４（図２）からの排気の洩れ，戻し流路３５の閉塞による吸着装置２２の上流側から第２メイン流路３２へのＨＣの洩れ，などの不具合がある。
【０１０２】
上記のように，本例の故障診断装置１２によれば，流路開閉手段２３の不良，吸着装置２２の不良，戻し流路３５の閉塞などによる装置故障を検知することができる。
一方，ステップ６４５においてＨＣ濃度が正常な状態を継続し，ステップ６４６において脱離工程の時間（ｔａ＋ｔｄ）が経過した場合には，ステップ６１５に進み，定常運転時のように流路開閉手段２４を閉じて故障情報を出力することなく故障診断ルーチンを終了する（故障なし）。
【０１０３】
本実施例は第１の実施例に比べ，吸着装置２２後方のＨＣ濃度を直接計測するため，吸着時，脱離・浄化時のどちらにおいてもＨＣの洩れを高精度に検出でき，第１の実施例よりもさらに故障診断が正確になる利点がある。
その他については，実施例１と同様である。
【０１０４】
実施例４
本例は，図１７，図１８に示すように，実施例１において故障診断装置１３を変更した第４発明の実施例である。
即ち，本例の故障診断装置１３は，図１７に示すように，戻し流路３５におけるＨＣ濃度を検知するＨＣセンサ１８を配設し，図１８に示す故障診断フローに従って排気浄化装置１の故障を自己判断する。
【０１０５】
なお，図１７において，ＨＣセンサ１８は，戻し流路３５の吸着装置２２寄りに配置してあるが，戻し流路３５におけるエンジン５１寄りに配置してもよい。
ステップ６０１においてエンジン５１が始動すると，図示しないエンジン水温センサや排気温センサからの信号を受け，コントローラ４１により吸着装置２２による吸着の可否が判断される。
【０１０６】
即ち，ステップ６２１においてその値Ｔw （℃）が吸着可能温度Ｔwa（℃）以下であると，ステップ６０３で第１電磁弁が開弁され，排気ガスは吸着装置２２を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
続いて，ステップ６２３でエンジン始動後，所定の時間（ｔａ）が経過すると，ステップ６１０でコントローラ４１からの信号で第１電磁弁２７が閉弁し，流路開閉手段２３は図１７の実線の位置に切換えられる。
【０１０７】
これにより，排気ガスは，既に高温となって活性化した触媒装置２１でＨＣが浄化され，第２メイン流路３２を流れる。
上記のようにエンジン５１が暖機して第１電磁弁２７が閉弁した後，ステップ６１２でコントローラ４１は電磁弁２８を開弁させる。
【０１０８】
そして，上記第１の実施例と同様に流路開閉手段２４が開弁され，方向弁２５が断続的に開弁されて，吸着装置２２から脱離したＨＣは排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣとともに触媒装置２１で浄化される。
そしてステップ６４６で，ＨＣが完全に脱離・浄化するに至る時間を経過した後〔ｔ＞（ｔａ＋ｔｄ）〕，ステップ６１５において，第２電磁弁２８はコントローラ４１からの信号で閉じられ，これにより，流路開閉手段２４は閉弁し，一連の浄化作業が完了する。
【０１０９】
ＨＣを脱離・浄化している間，ＨＣセンサ１８の配備されている戻し流路３５には還流される排気ガスが流れている。そして，吸着装置２２からはＨＣが脱離する。
このＨＣ濃度Ｃは，図１９に示すように，始めの間は時間とともに吸着装置２２が熱せられて増加する。そして吸着していたＨＣが全て脱離し終わると，その値は第２メイン流路３２を流れるＨＣと同様に非常に小さい値になる。
そして，装置が正常な場合には，ＨＣが脱離・浄化している時間内〔ｔａ＜ｔ＜（ｔａ＋ｔｄ）〕において，ＨＣ濃度Ｃに戻し流量Ｑr を乗じて時間積分した値，すなわち還流ＨＣ総量Ｗは許容値Ｗ0 以上になる（図２０）。
【０１１０】
故障診断装置１３には，戻し流路３５を流れる還流流量Ｑr を，エンジン５１の運転状態から算出できる演算プログラムがあらかじめセットされている（流量算出手段）。そして，上記Ｑr とＣとから，積算手段はＨＣ総量Ｗを算出する。
そして，流路開閉手段２３からの洩れ流量が増加したり，吸着装置２２の破損によって図２の穴２２４から排気ガスが洩れるようなことがあると，還流されるＨＣの量が減少し，上記ＷがＷ0 を超えなくなってしまう。
【０１１１】
また，リードバルブ２６が故障してＨＣが還流されなくなってもＨＣの量が減少し，上記ＷがＷ0 を超えなくなってしまう。
従って，もしアクチュエータ２３１，シャフト２３２，ブレード２３０，吸着装置２２，さらにはリードバルブ２６が破損した場合には，ステップ６５０において，上記のように還流されるＨＣ濃度Ｃをモニタすることにより上記装置の故障を診断することができる。
【０１１２】
そして，ステップ６５０において，還流ＨＣ量が上記Ｗ0 以下である場合には，ステップ６０６に進み，故障情報を出力する。
その他については，実施例１と同様である。
【０１１３】
実施例５
本例は，第５発明の実施例であり，図２１，図２２に示すように，実施例１において故障診断装置１４を変更したもう一つの実施例である。
即ち，本例の故障診断装置１４は，図２１に示すように，吸着装置２２の下流と戻し流路３５とにそれぞれ温度センサ１９０，１９１を設け，これによって吸着装置２２及び戻し流路３５を通る排気の温度Ｔri，Ｔreを測定し，図２２に示すフローチャートに従って排気浄化装置１の故障を診断する。
【０１１４】
始めに，ステップ６０１においてエンジン５１の始動を検知すると，ステップ６５２に進む。ステップ６５２では，温度センサ１９０からの信号を受け，その温度Ｔriの値をチェックし吸着装置２２における吸着能力の有無を判断する。
即ち，ステップ６５２において，上記温度Ｔriの値が吸着装置の吸着可能な温度Ｔria 以下である場合には，ステップ６０３において，第一電磁弁２７を開弁し流路開閉手段２３は図２１の破線の位置に切り換えられ，排気ガスは吸着装置を流れ，排気ガス中のコールドＨＣが吸着される。
【０１１５】
次に，上記のようにコールドＨＣが吸着されている間に，ステップ６５４において，流路開閉手段２３からの排気ガスの漏れ流量Ｑａの大小を判定する。この漏れ流量Ｑａの判定は，実施例１のステップ６０４と同様に昇温速度の大小によって行われる。ただし，実施例１においては，吸着装置２２の昇温速度Ｖｔを用いて判定していたが，本例においては，吸着装置２２の下流を流れる排気ガスの温度の昇温速度Ｖｔ’を用いて判定する。上記昇温速度Ｖｔ’は，ステップ６０３において流路開閉手段２３を閉じてから所定の時間（４〜５秒）待った後に測定され，判定に供される。
【０１１６】
その結果，昇温速度Ｖｔ’が許容値Ｖto’よりも小さいならば，流路開閉手段２３の故障，即ち排気浄化装置１の故障と判定し，ステップ６０５において第一電磁弁２７を閉路し，ステップ６０６において故障情報を出力する。
一方，上記ステップ６５２において，エンジンの暖機により前記温度Ｔriが吸着可能な温度温度Ｔria を越えている場合には，ステップ６１０に進み，第一電磁弁２７を閉路し，流路開閉手段２３は図２１の実線の位置に切り換えられる。そして，排気ガスは，既に高温となり活性化した触媒装置２１においてＨＣを除去，浄化され，第二メイン流路３２を流れて行く。
【０１１７】
そして，続くステップ６５６〜６５９において，温度Ｔriが，吸着装置２２からの脱離浄化終了の温度Ｔrid を越えた値となるまで，次に述べる操作を継続する。
即ち，第一電磁弁２７が閉路した直後から，温度センサ１９０の値を読み込み，この値Ｔriを監視し，ステップ６５６において，温度Ｔriが上記浄化終了の温度Ｔrid 以下であれば，ステップ６１２に進み第二電磁弁２８が開弁される。
そして，実施例１の場合と同様に流路開閉手段２３を開弁し，方向弁２５が断続的に開弁されて，吸着装置２２から脱離したＨＣは排気マニホールド５２に流入し，エンジン５１からの排気ガス中のＨＣと共に触媒装置２１において浄化される。
【０１１８】
この時，続くステップ６５７において，流路開閉手段２３からの漏れ流量Ｑｄの大小を判定する。この判定も，実施例１におけると同様に昇温速度Ｖtd’（但し吸着装置２２下流の排気ガスの温度）によって行われる。
ここで，昇温速度Ｖtd’が許容値Ｖt1’よりも大きいならば，流路開閉手段２３（排気浄化装置１）の故障と判定し，ステップ６１４において，第二電磁弁２８を閉弁し，ステップ６０６において故障情報を出力する。
【０１１９】
一方，ステップ６５７において，昇温速度Ｖtd’が許容値Ｖt1’以下であり，流路開閉手段２３が正常であると判断された場合には，ステップ６５８に進む。そして，ここで戻し流路３５を流れる排気ガスの温度Ｔreを温度センサ１９１によって測定し，同時に温度センサ１９０によって温度Ｔriを測定する。
【０１２０】
そしてマイクロコンピュータ４０には，上記温度Ｔriと温度Ｔreの相関係数Ｄを算出する手段（プログラム）が内蔵されている。
即ち，相関係数Ｄは，温度Ｔri，温度Ｔreをサンプリング時間ｔs 毎にｎ個収集し，その平均値，標準偏差Ｋ，共分散Ｃを算出し，つぎのように求められる。
Ｄ＝Ｃ（Ｔri，Ｔre）／｛Ｋ（Ｔri）＊Ｋ（Ｔre）｝
ここで，
Ｃ（Ｔri，Ｔre）＝〔Σ｛Ｔri（ｉ）−Ｔri（ａｖ）｝＊｛Ｔre（ｉ）−Ｔre（ａｖ）｝〕／ｎ
｛Ｋ（Ｔri）｝2 ＝〔Σ｛Ｔri（ｉ）−Ｔri（ａｖ）｝2 〕／ｎ
｛Ｋ（Ｔre）｝2 ＝〔Σ｛Ｔre（ｉ）−Ｔre（ａｖ）｝2 〕／ｎ
であり，
Ｔri（ｉ）＝Ｔriのｉ番目のデータ
Ｔre（ｉ）＝Ｔreのｉ番目のデータ
Ｔri（ａｖ）＝ｎ個のＴriの平均値
Ｔre（ａｖ）＝ｎ個のＴreの平均値
である。
そして，より具体的には，本例のサンプリング時間ｔs は０．５秒，ｎは１００である。
【０１２１】
もしも，方向弁２５が故障したり，第二開閉手段２４が開弁しなくなった場合や，リード弁２６のシール性能が低下して排気ガスの逆流が生じた場合には，還流される排気ガスの流量Ｑｒが減少する（図４）。
第二開閉手段２４が開弁不能になった場合には，還流排気ガスの流量Ｑｒがゼロになるため，還流排気ガスの入口部の温度に相当する温度Ｔriが第二メイン流路３２に流れる排気ガスの温度に影響されて変動しても，戻し流路３５内においては排気ガスの流れが無いために戻し流路３５の途中の温度Ｔreは変動しない（あるいは極めて小さい）。そのため，温度Ｔriと温度Ｔreとの相関が非常に小さくなり，相関係数Ｄは設定値を越えない。
【０１２２】
そのため，ステップ６５９に示すように，相関係数の大小により第二電磁弁２４の故障を判定することが出来る。ここで故障と判定された場合には，ステップ６１４に進み，第二電磁弁２８を閉弁し，ステップ６０６において故障情報を出力する。
また，方向弁２６のシール性能が低下して排気ガスの逆流を引き起こす場合には，還流排気ガスの流量Ｑｒは減少する。そして，排気マニホールド５２から戻し流路３５を経て排気ガスが吸着装置２２に逆流する。従って，戻し流路３５の途中温度に相当する温度Ｔreは，還流排気ガスの入口部の温度変動だけでなく，上記逆流排気ガスの影響を被ることとなる。そして，この逆流排気ガスの温度変動は，第二メイン流路３２に流れる排気ガスの温度変動と同期していないため，戻し流路３５内の途中温度に相当する温度Ｔreは，温度Ｔriとの相関が非常に小さくなり，上記相関係数Ｄは，設定値を越えない。
【０１２３】
それ故，ステップ６５９において，リード弁２６の故障を相関係数の大小によって判定することができる。そして，故障と判定された場合には，ステップ６１４において第二電磁弁２８を閉弁し，ステップ６０６において，故障情報まを出力する。
【０１２４】
なお，流路開閉手段２３が図の実線で示す開位置に切り換えられて前記ＨＣ脱離工程に入った後，正常にステップ６１２〜６５９のルートをたどる場合には，やがてステップ６５６において，ＨＣの脱離浄化が完了する温度Ｔrid に到達し，ステップ６１５に進む。そして第二電磁弁２８及び流路開閉手段２4 を閉じて定常の運転状態にはいる。
上記のように，本例によれば，装置の自己診断機能を有し排気浄化特性の良好な排気浄化装置１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の排気浄化装置のシステム構成図。
【図２】実施例１の吸着装置の分解斜視図。
【図３】実施例１の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図４】実施例１の排気浄化装置における吸着装置の周辺の排気の流れ。
【図５】実施例１の排気浄化装置の吸着工程における昇温速度と洩れ流量Ｑa の関係を表すグラフ。
【図６】実施例１の脱離工程における昇温速度と洩れ流量Ｑd との関係を表すグラフ。
【図７】実施例１の脱離工程における昇温速度と戻し流量Ｑr との関係を表すグラフ。
【図８】実施例２の排気浄化装置のシステム構成図。
【図９】実施例２の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図１０】実施例２の吸着工程における吸着装置の通過流量と洩れ流量Ｑa との関係を表すグラフ。
【図１１】実施例２の脱離工程における吸着装置の通過流量と洩れ流量Ｑd との関係を表すグラフ。
【図１２】実施例２の脱離工程における吸着装置の通過流量と戻し流量Ｑr との関係を表すグラフ。
【図１３】実施例３の排気浄化装置のシステム構成図。
【図１４】実施例３の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図１５】実施例３の吸着工程におけるＨＣ濃度の推移グラフ。
【図１６】実施例３の脱離工程におけるＨＣ濃度の推移グラフ。
【図１７】実施例４の排気浄化装置のシステム構成図。
【図１８】実施例４の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図１９】実施例４の脱離工程におけるＨＣ濃度の推移グラフ。
【図２０】実施例４の脱離工程における還流ＨＣ量の積算値の推移グラフ。
【図２１】実施例５の排気浄化装置のシステム構成図。
【図２２】実施例５の排気浄化装置の制御及び故障診断のフローチャート。
【図２３】実施例５の排気浄化装置において，正常時における吸着装置の下流部排気ガス温度Ｔriと戻し流路内の排気ガス温度Ｔreとの関係を示す図。
【図２４】実施例５の排気浄化装置において，故障時における吸着装置の下流部排気ガス温度Ｔriと戻し流路内の排気ガス温度Ｔreとの関係を示す図。
【図２５】実施例５排気浄化装置において，正常時と故障時における温度Ｔriと温度Ｔreとの相関係数Ｄの変化を示す図。
【符号の説明】
１．．．排気浄化装置，
１０．．．故障診断装置，
２１．．．触媒装置，
２２．．．吸着装置，
２３，２４．．．流路開閉手段，
３１．．．第１メイン流路，
３２．．．第２メイン流路，
３３．．．吸着流路，
３５．．．戻し流路，
Claims (10)
- エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方，排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置の温度を測定し，上記第１動作状態においては上記温度の上昇速度が設定値以下である場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記温度の上昇速度が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下である場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置。 - エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置を通過する排気の流量を測定し，上記第１動作状態においては上記通過流量が設定値以下になった場合に装置故障と判定し，上記第２動作状態においては上記通過流量が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下になった場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置。 - エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記排出流路における所定の排出ガスの濃度を測定し，該排出ガス濃度が，上記第１動作状態と第２動作状態とで異なる値に設定された設定値以上の値になった場合に装置故障と判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置。 - エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害物質を吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断する第１動作状態に上記流路開閉手段を操作し，
一方排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出通路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，エンジンの運転状態から上記戻し流路の排気流量を算出する戻し流量算出手段と，上記戻し流路における上記排出ガスの濃度を測定し上記第２動作状態における上記戻し流路を通った排出ガスの総量を積算する積算手段と，上記排出ガスの積算総量が設定値以下である場合に装置故障と判定する判定手段とを有していることを特徴とする排気浄化装置。 - 請求項３又は請求項４において，上記故障診断装置は，更に上記吸着装置の温度を測定し，上記温度の上昇速度が第１動作状態において設定値以上であるか否か，及び上記上昇速度が第２動作状態において所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下であるか否かを判定する第２判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置。
- 請求項３又は請求項４において，上記故障診断装置は，更に上記吸着装置を通過する排気の流量を測定し，上記通過流量が第１動作状態において設定値以下であるか否か，及び第２動作状態において上記通過流量が所定の上限値以上もしくは所定の下限値以下であるか否かを判定する第３判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置。
- エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって，該排気浄化装置は，上記排気通路の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置を備えた第１メイン流路と，該第１メイン流路の下流に位置し有害ガスを吸着する吸着装置を備えた吸着流路と，上記第１メイン流路の下流に位置し上記吸着流路に並列な流路を形成する第２メイン流路と，上記吸着流路及び第２メイン流路の下流に位置する排出流路と，上記吸着流路から分岐し上記触媒装置の上流側に至る流路を形成する戻し流路と，上記吸着流路，第２メイン流路及び戻し流路を開閉する流路開閉手段と，該流路開閉手段を制御するコントローラと，装置の不具合を自己診断する故障診断装置とを有しており，
上記戻し流路には，上記吸着流路から触媒装置上流に至る排気の流れだけを許容する方向弁が設けられており，
上記コントローラは，排気の低温時においては，上記流路開閉手段を第１動作状態に操作し，これによって上記戻し流路を閉路し上記吸着流路を通った排気を上記排出流路に流通させると共に上記第２メイン流路から排出流路に至る排気の流れを遮断し，
一方，排気の高温時においては，上記流路開閉手段を第２動作状態に操作し，これによって上記第２メイン流路から排出流路に排気を流通させると共に上記戻し流路を開路して上記吸着流路を通った排気を戻し流路に流通させ，更に吸着流路から排出流路への排気の流れを遮断し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置の下流側と上記戻し流路とのそれぞれの排気温度を測定し，上記第２動作状態において，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，この相関関係の程度が一定の水準に達しない場合に装置故障であると判定する判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置。 - 請求項７において，上記判定手段が，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，この相関関係の程度が一定の水準に達しない場合に装置故障であると判定する時期は，前記第２動作状態にあると共にエンジンがアイドリング状態にあることを条件とすることを特徴とする排気浄化装置。
- 請求項７において，上記判定手段が，上記二つの排気温度の間の相関関係の程度を算出し，この相関関係の程度が一定の水準に達しない場合に装置故障であると判定する時期は，前記第２動作状態にあると共に車両が減速状態にあることを条件とすることを特徴とする排気浄化装置。
- 請求項７から請求項９のいずれか１項において，上記故障診断装置は，更に，上記吸着装置の温度を測定し，この温度の上昇速度が第１動作状態において設定値以上であるか否か，及びこの上昇速度が第２動作状態において設定値以上であるか否かを判定する第４判定手段を有していることを特徴とする排気浄化装置。
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