JP3739876B2

JP3739876B2 - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP3739876B2
Application number: JP33151896A
Authority: JP
Inventors: 政一田中; 欣二宝平; 宏行宇佐美; 辰雄酒井
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH10159544A

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り，特に故障診断機能に優れた排気浄化装置に関する。
【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（炭化水素）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排気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，メイン排気流路と並列のパイパス流路に配置すると共に，ＨＣトラッパーを含むバイパス流路とメイン排気流路のいずれかに流路を切り換える切換弁を設けている。
【０００４】
そして，エンジン始動直後から所定時間の間，上記切換弁を操作し，排気ガスをバイパス流路へ流し，その間コールドＨＣはＨＣトラッパーに吸着される。
一方，吸着剤からコールドＨＣが脱離する高温時には，上記切換弁はメイン排気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の還流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構成されている。
【０００５】
また，本願の発明者等は，特開平８−９３４５８号公報において，上記ＨＣ還流流路の還流先を触媒装置の上流側とすると共に，上記切換弁等の故障の有無を検知する故障診断装置を設けた排気浄化装置を既に提案している。
即ち，上記公報に示された第１の方法では，上記吸着装置の温度を測定し，排気ガスをバイパス流路へ流す上記第１の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切換弁の故障（メイン排気通路への排気漏れ過大）と判定し，メイン排気流路に排気ガスを流す上記第２動作状態においては上記吸着装置の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切換弁の故障（前者はパイパス流路への切換弁の排気漏れ過大，後者は還流流路の開閉弁の閉塞）と判定する。
【０００６】
また，上記公報記載の第２の方法では，上記吸着装置の温度に代えて吸着装置を通る排気ガスの流量により，同様に切換弁や開閉弁の故障を把握する。
更に，上記公報記載の第３の方法では，特定の排出ガスの排出濃度を測定し，排出濃度の異常から装置の故障を判定する。
そして，上記公報記載の第４の方法では，第２動作状態において還流流路から還流された排気ガスの総量を積算し，この還流総量の異常から装置故障を判定する。
また，上記公報記載の第５の方法では，吸着装置の下流の排気温度と還流流路の排気温度との相関度から，還流流路の開閉弁の故障を検出する。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記特開平８−９３４５８号公報において提案した故障診断方法では，上記切換弁の少量の排気ガスの漏洩の検知は極めて困難である。即ち，切換弁の歪みや異物の噛み込み等によって生ずる比較的少量の排気ガスの漏れに対しては，吸着装置の昇温速度や排気流量に大きな変化が生ぜず，切換弁の漏洩によるものか他の要因によるものかの区別が出来なくなる。
【０００８】
例えば，吸着装置の昇温速度は，負荷変動による排気流量の変動によって変化し（同公報の図５，図６参照），また外気温度の変化や触媒装置の劣化等によって変化する。
即ち，夏期と冬期との外気温度の影響を比較すると，冬期には外気温度が低いため排気ガスは周囲から熱を奪われ，また吸着装置自体も周囲から冷却されるので，吸着装置の昇温が遅くなる。また，触媒装置が劣化すると触媒の反応量が減少して排気ガスの昇温の大きさが減少すると共に昇温が遅れ，同様に排気ガスの昇温速度が減少し，吸着装置の昇温速度も相対的に遅くなる。
【０００９】
同様に，吸着装置を通る排気ガスの流量の変化に基づく第２の方法も，切換弁の少量の漏れを検知することは困難である。
本願発明の第１の課題は，このような，切換弁の不完全故障による排気の漏れを検知できる精度の高い排気浄化装置を提供しようとするものである。
【００１０】
また，本願発明の第２の課題は，出来るだけ安価な構成要素を用いて切換弁等の故障の検知を可能とすることである。
例えば，前記特開平８−９３４５８号公報の故障検知装置の第１の方法に用いる温度センサーは，温度の昇温速度（動特性）を把握するためのものであるから，応答性に優れた高価な温度センサーでなければならない。同公報の上記第５の方法に用いる温度センサーも同様に温度の動的特性を把握する為のものであるから高価な温度センサーを用いる必要がある。
【００１１】
また，流量のセンサー（前記第２，第４の方法）やガスの濃度センサー（前記第３の方法）は，一般に温度センサーよりも高価である。
加えて，同公報の第４の方法における判定のアルゴリズムは，かなり複雑であり，エンジンの特性に対応した判定基準が必要になる。また，同公報の上記第５の方法における相関度の判断は，アルゴリズムが一段と複雑になる。
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり，開閉手段に対する故障の検知感度が高く且つ安価な故障診断機能を有する排気浄化装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，吸着装置の下流側から触媒装置の上流側に至る還流流路を形成した排気浄化装置に関するものであり，制御手段は，排気の低温時においては，上記還流流路を閉路すると共にバイパス流路を開路する第１の動作状態に切換弁及び方向性流路開閉手段を操作し，また排気の高温時においては，上記還流流路を開路すると共にバイパス流路を閉路する第２の動作状態に上記切換弁及び方向性流路開閉手段を操作し，更に上記第２の動作状態から所定の時間経過後は上記第２動作状態から還流流路を閉路した第３の動作状態に上記切換弁及び方向性流路開閉手段を操作する。
【００１３】
そして，特に注目すべきことは，故障診断装置が上記吸着装置の下流の排気温度を検知する温度検知手段を有しており，故障診断装置は，上記第３動作状態に切り換えられ且つエンジンの定常運転状態にある場合において，上記第３動作状態から第１動作状態に一時的に動作状態を切り換え，切り換えの前後における吸着装置下流の排気温度の差値に基づいて上記切換弁の良否を判定することである。
【００１４】
切換弁が正常であって閉弁状態における漏れが少なく且つエンジンの定常運転状態にある場合には，第３動作状態では吸着装置に排気ガスは流れず，一方第１動作状態では排気ガスが大量に流れることから，上記２つの動作状態の間の吸着装置の温度差ΔＴ１には大きな差異が生ずる。しかしながら，切換弁にある程度の排気ガスの漏れがある場合には，漏れの大小に対応して２つの動作状態の間の吸着装置の温度差ΔＴ１が減少する。従って，上記温度差ΔＴ１の大小を算出することにより，切換弁の故障（漏れ）を判断することができる。切換弁が完全に動作しない場合にも同様である。
【００１５】
そして，定常運転状態では，正常時における上記温度差ΔＴ１は，外気温度その他の運転状態による変動は比較的小さいから，切換弁に対する故障検知感度は，良好である。また，判定のアルゴリズムも比較的単純で複雑ではない。
また，上記故障診断装置に用いる温度検知手段は，上記温度差ΔＴ１が変動しなければよく，動特性その他の特性に対する要求レベルは低いから安価である。
そして，故障診断装置が第１，第３動作状態に切り換える上記エンジンの定常運転状態には，請求項２記載のように，エンジンのアイドリング時等がある。アイドリング状態は極めて安定した運転状態であり，上記温度差ΔＴ１は非常に安定しているから，上記故障判定を行うのに好適である。
【００１６】
請求項３の発明は，吸着装置の下流側からエンジンの吸気側に至る還流流路を形成した排気浄化装置に関するものであり，特に注目すべきことは，故障診断装置は上記還流流路の排気温度を検知する還流温度検知手段を有しており，故障診断装置は，エンジンの定常運転中において，閉状態にある還流流路の開閉手段を一時的に開状態を切り換え，切り換え後における上記還流温度検知手段の検出値に基づいて上記開閉手段の良否を判定することである。
【００１７】
エンジンの走行運転中におけるエンジンの吸気側の圧力は，吸着装置の下流側よりも常に低くなるから，開閉手段が正常に動作する場合には，還流流路中を排気ガスが常時流れるようになる。従って，上記開閉手段を操作した場合における還流温度検知手段の温度検出値の差値ΔＴ２が大きくなる。
一方，開閉手段が故障して，還流流路に排気ガスが流れない場合または還流流路に排気ガスが常時流れる場合には，上記差値ΔＴ２が大幅に低下する。従って，上記温度差ΔＴ２の大小を算出することにより，還流流路の開閉手段の故障（漏れまたは閉塞）を判断することができる。
その他の点については，請求項１の発明と同様である。
【００１８】
なお，故障診断装置が上記開閉手段を切り換えるタイミングは，請求項４に記載のように，前記の第２動作状態であることが好ましい。第２動作状態では還流流路は開閉手段が開かれており，しかも一定時間の後には開閉手段は閉じられるから，この開閉タイミングと上記故障診断の為の開閉手段の開閉とを同期させることにより，開閉手段の作動回数を減少させることが可能となるからである。
【００１９】
次に請求項５の発明は，吸着装置の下流側からエンジンの吸気側に至る還流流路を形成した排気浄化装置に関するものであり，特に注目すべきことは，故障診断装置は，上記バイパス流路における還流流路の分岐部と切換弁との中間に温度検知手段を有しており，エンジンの走行運転中かつ上記第２動作状態もしくは第３動作状態において，閉または開状態にある還流流路の開閉手段を一時的に開または閉状態に切り換え，切り換え前後における上記切換弁上流の温度検知手段の検出値に基づいて上記切換弁の良否を判定することである。
【００２０】
切換弁の動作が良好で閉弁時の漏れがない場合には，還流流路を開閉しても，上記切換弁上流の温度検知手段の検出値に大きな差は生じない。しかしながら，切換弁に漏れがある場合には，切換弁上流の温度検知手段の検出値に大きな差が生ずることになる。即ち，還流流路を閉じている場合には，切換弁の漏れ部（間隙）を通して吸着装置の下流からメイン排気流路に向かって排気ガスの流れが形成され（図９の破線の矢印参照），還流流路を開いた場合には，切換弁の漏れ部（間隙）を通してメイン排気流路から還流流路に向かって排気ガスが逆流することになる（図９の実線の矢印参照）。
【００２１】
即ち，還流流路を開いた場合にはエンジンの吸気側の負圧によりメイン排気流路の排気ガスは，上記漏れ部（間隙）から吸着装置の下流側を経て還流流路に流入する。
その結果，還流流路の開閉前後の検出値の差ΔＴ３は，切換弁の漏れの有無により大きく変化することになる。それ故，上記差値ΔＴ３の大小から切換弁の漏れを検出することができる。
その他の点については，請求項３の発明と同様である。
【００２２】
なお，上記切換弁上流の温度検知手段は，請求項７記載のように，切換弁の開閉部近傍に配置することが好ましい。できるだけ切換弁の近傍に，上記温度検知手段を配置することにより，還流流路の開閉前後の上記差値ΔＴ３の変化が顕著となり，切換弁の漏れを精度よく検出することができるからである。
また，請求項６記載のように，請求項５の発明の故障診断手段は，請求項３，４の発明の故障診断手段と併用することができる。
【００２３】
即ち，請求項６の発明に係る故障診断装置は，還流流路の排気温度を検知する還流温度検知手段を有し，エンジンの定常運転状態において閉状態にある還流流路の開閉手段を一時的に開状態を切り換え，切り換え後における上記還流温度検知手段の検出値に基づいて開閉手段の良否を判定すると共に，
更にバイパス流路における還流流路の分岐部と切換弁との中間に温度検知手段を有しており，エンジンが定常運転状態にあり且つ上記第２動作状態もしくは第３動作状態にある場合において，閉または開状態にある還流流路の開閉手段を一時的に開または閉状態に切り換え，切り換え前後における上記切換弁上流の温度検知手段の検出値に基づいて切換弁の良否を判定する。
【００２４】
上記記述の前半に述べる請求項３，４の発明の故障診断手法により，前記のように還流流路の開閉手段の故障を検知し，上記記述の後半に述べる請求項５の発明の故障診断手法により，前記のように切換弁の漏れ故障を検知することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本例は，図１に示すように，エンジン５１の排気通路３１に設けられた排気浄化装置１であって，排気浄化装置１は，排気通路３１の上流側に位置し排気ガスを浄化する触媒装置２１と，触媒装置２１の下流のメイン排気流路３２に並列に流路を形成したバイパス流路３３に配置した吸着装置２２と，吸着装置２２の下流側においてメイン排気流路３２とバイパス流路３３とを選択的に切り換える切換弁２３と，バイパス流路３３の吸着装置２２の下流側から分岐し触媒装置２１の上流側に至る還流流路３５を形成すると共に触媒装置２１に向かう流れだけを許容する流路の開閉手段２５を設けた還流手段と，切換弁２３及び方向性を有する流路開閉手段２５を操作する制御手段４１と，装置１の不具合を自己診断する故障診断装置１０とを有している。
【００２６】
制御手段４１は，排気の低温時においては，還流流路３５を閉路すると共にバイパス流路３３を開路する第１の動作状態に切換弁２３及び方向性流路開閉手段２５を操作し，一方，排気の高温時においては，還流流路３５を開路すると共にバイパス流路３３を閉路する第２の動作状態に切換弁２３及び方向性流路開閉手段２５を操作し，更に上記第２の動作状態から所定の時間経過後は上記第２動作状態から還流流路３５を閉路した第３の動作状態に切換弁２３及び方向性流路開閉手段２５を操作する。
【００２７】
そして，故障診断装置１０は，吸着装置２２の下流の排気温度を検知する温度検知手段（温度センサー）１１を有しており，上記第３動作状態に切り換えられ且つエンジンの定常運転状態にある場合において，上記第３動作状態から第１動作状態に一時的に動作状態を切り換え，切り換えの前後における吸着装置２２下流の排気温度の差値ΔＴに基づいて切換弁２３の良否を判定する。
【００２８】
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の排気通路３１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，排気通路３１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を収納したバイパス流路３３とメイン流路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２２０にはゼオライト系吸着剤が担持されている。
【００２９】
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２２０の後端直後には，切換弁２３を配設してある。
また，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ている。
【００３０】
吸着装置２２は，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。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。
【００３１】
そして，バイパス流路３３の後端に近い位置から還流流路３５が分岐し，還流流路３５は管内の排気の流れを一方向に制御する方向弁２５１と開閉弁２５２とを一体化した方向性の流路開閉手段２５を備えており，排気マニホールド５２に連通する。切換弁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により切換弁２３のブレード２３０に連結せしめてある。図１において，符号２３９は，ブレード２３０が当接するストッパーである。
【００３２】
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。
方向性流路開閉手段２５は，還流流路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。
そして，開閉弁２５２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，開閉弁２５２は，これに負圧を供給する吸気管３７１により，前記吸気管３６２に連通しており，吸気管３７１には第２電磁弁２５３が介設されている。なお，初期状態（無入力状態）では，切換弁２３は，開（メイン流路３２開）状態にあり，還流流路３５は閉じられている。
【００３３】
制御手段４１は，ハードウエアとしてのマイクロコンピュータ４０と図３に示すフローチャートに沿った制御プログラムとからなり，エンジン５１やエンジン水温温度センサー４５からの信号を受け，運転状態に応じて第１，第２電磁弁２７，２５３を開閉制御し，これにより切換弁２３及び開閉弁２５２を制御する。また，故障診断装置１０は，ハードウエアとしてのマイクロコンピュータ４０と，図３のフローチャートに示す故障診断プログラムとからなる。
【００３４】
次に，本装置１の制御の流れを，図１のシステム構成図，図３に示すフローチャート及び図４に示すタイミングチャートを用いて説明する。なお，図４は，米国の排気ガス規制において用いられている代表的な走行パターンである７５ＴＦＰで車を走行した場合におけるタイミングチャートである。同図の符号８３１は，車速の変化を示し，符号８３５は切換弁２３に漏れがなく正常な場合の吸着装置２２下流の排気ガス温度，符号８３６は切換弁２３に漏れがある場合の吸着装置２２下流の排気ガス温度を示す。
【００３５】
始めに，ステップ６０１において，エンジンスタートの信号（ＩＧＯＮ＝イグニッション・オン）を受けて，タイマーの時間ｔをリセットする（ｔ＝０）。次いで，ステップ６０２において，制御手段４１は，エンジン水温センサー４５からの信号をうけ，水温Ｔｗが所定値Ｔｗｏ以下であるか否かをチェックし，これによって触媒装置２１が作動状態にあるか否かを判定する。
【００３６】
例えば，冷間始動の場合には，触媒装置２１は低温であり，水温Ｔｗが所定値Ｔｗｏ以下であるから，ステップ６０２の結果は是となり，ステップ６０３に進む（なお，暖機始動等により，ステップ６０２の結果が否の場合には，直ちに第３動作状態とすることができるから，後述するステップ６１０にダイレクトに進む）。
ステップ６０３で，制御手段４１は，第１電磁弁２７を開弁させ，吸気管３６１，３６２を連通させる。その結果，サージタンク５３の負圧がアクチュエータ２３１に働き，ダイヤフラムを変形させ，図１の破線で示すようにブレード２３０を時計方向に回転させ，メイン流路３２を閉路してバイパス流路３３を開路し，前記第１動作状態となる。
【００３７】
その結果，低温の排気ガスは，触媒装置２１では浄化されないままバイパス流路３３を流れ，排気ガス中のコールドＨＣは吸着装置２２に吸着され，図示しないマフラーから大気中に放出される。即ち，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。
【００３８】
上記のように吸着装置２２がコールド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。この間，制御手段４１のタイマーの時間ｔは刻々と進行する。
そして，ステップ６０４において，タイマーの時間ｔが所定値ｔａ以上となると，ステップ６０５に進む。上記所定値ｔａは，吸着装置２２の吸着剤が吸着可能温度を越えると共に触媒装置２１が作動可能となる目安の時間長である。
【００３９】
ステップ６０５では，制御手段４１からの制御信号により第１電磁弁２７を閉弁し，これによってアクチュエータ２３１への負圧の供給が絶たれ，アクチュエータ２３１のスプリングの付勢力により，シャフト２３２を駆動し，図１の実線で示すようにブレード２３０を反時計方向に回転させ，メイン流路３２を開路すると共にバイパス流路３３を閉路し，前記第２動作状態となる。
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，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。
【００４０】
この後，ステップ６０６に進み，吸着装置２２の吸着ガスの脱離が完了するまて，次のような処理が継続される。即ち，第１電磁弁２７が閉弁した直後に，制御手段４１からの制御指令により第２電磁弁２５３が開弁する。その結果，サージタンク５３から開閉弁２５２に負圧が印加され，開閉弁２５２は開弁する。
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。
【００４１】
このとき，上記のように第２電磁弁２５３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還流流路３５を介して方向弁２５１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は還流流路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。
【００４２】
ステップ６０７において，触媒装置２１で排気ガスを浄化すると共に吸着装置２２の脱離を促進する上記第２動作状態となり所定の時間ｔｂだけ経過したか否かをチェックし，是の場合は吸着装置２２の脱離が終了しているから，ステップ６０８に進む。上記所定の時間ｔｂは吸着ガスの脱離が完了する目安となる時間である。
ステップ６０８では，制御手段４１からの制御信号により，第２電磁弁２５３を閉弁し，開閉弁２５２を閉じて，還流流路３５を閉路する。
【００４３】
その後，ステップ６１０に進み，故障診断装置１０はタイマーをモニターし，吸着装置２１の温度が定常状態となる目安の時間ｔｃが経過すると，ステップ６１１に進む。
ステップ６１１では，エンジン５１の運転状態が定常状態にあるか否かを，本例ではアイドリング運転状態であるか否かにより判定する。
そして，ステップ６１１の結果が是てあるならば，ステップ６１２において，温度センサー１１により排気ガス温度を測定し，この時の温度Ｔｂを記憶する。
【００４４】
次に，ステップ６１３において，故障診断装置１０は，タイマーをリセット（ｔ＝０）すると共に，第１電磁弁２７を開路しアクチュエータ２３１を作動させ切換弁２３を切り換えて，メイン流路３２を閉じてバイパス流路３３を開路する（第１動作状態）。その後，ステップ６１４において，タイマーの時間ｔが所定値ｔｄを越えたか否かを判定する。上記所定値ｔｄは，切り換えた状態が過渡状態を過ぎて安定状態となる目安の時間である。
そして，ステップ６１５に進み，以前としてアイドル運転状態であるか否かを判定し，ステップ６１１と同じアイドリング状態であることを条件にステップ６１６に進む。
【００４５】
ステップ６１６では，故障診断装置１０は，再度排気温度センサー１１により，排気ガスの温度を測定しこの温度をＴａとする。
その後，ステップ６１７において，再び第１電磁弁２７を閉弁しアクチュエータ２３１を作動させて，メイン流路３２を開いてバイパス流路３３を閉路し元の第３動作状態とする。
そして，次のステップ６１８において，上記ＴａとＴｂとの差ΔＴ１（＝Ｔａ−Ｔｂ）が所定値ΔＴ１ｏ以下であるか否かを判定する。
【００４６】
上記ΔＴ１ｏは，切換弁２３に漏れの無い場合に上記ＴａとＴｂとの間に生ずるべき温度差に基づいて決められた値であり，この値ΔＴ１ｏよりも小さい場合には，切換弁２３に漏れがあると考えられる値である（図４）。即ち，上記ΔＴ１ｏは，切換弁２３に漏れの無い場合に生ずるべき温度差に，外気温度の変化や触媒装置２１の触媒の劣化等を勘案して決定する。
【００４７】
即ち，切換弁２３が正常である場合または漏れが非常に少ない場合であって，閉弁状態における漏れがなく且つエンジン５１が定常運転状態にある場合には，第３動作状態では吸着装置２２の内部を排気ガスは流通せず，一方第１動作状態では排気ガスが大量に吸着装置２２を流れることから，上記２つの動作状態の間の吸着装置の温度には大きな差異が生じ，ΔＴ１ｏよりも大きくなる（図５の棒グラフ８１１〜８１３）。
なお，図５の（ａ），（ｂ）は新品の排気浄化装置１における実測値であり，（ｃ）は５万マイルを走行した排気浄化装置１の実測データである。そして，（ａ），（ｃ）は外気温度２５℃の場合の実測データ，（ｂ）は外気温度−３０℃の場合の実測データである。
【００４８】
しかしながら，切換弁２３の閉弁時に排気ガスに一定以上の漏れがある場合には，漏れの大小に対応して第３動作状態でも吸着装置２２に排気ガスが流れることになり，２つの動作状態の間の吸着装置の温度差ΔＴ１が減少し，ΔＴ１ｏよりも小さくなる（図５の棒グラフ８２１〜８２３）。従って，上記温度差ΔＴ１が適切に選定した値ΔＴ１ｏ以下であるか否かにより切換弁の故障（漏れ）を判断することができる。
それ故，ステップ６１８の結果が是の場合には，ステップ６２０において故障の表示をし，否の場合には同様にルーチンを繰り返し運転を継続する。
【００４９】
上記のように，本例の故障診断装置１０によれば，切換弁２３の漏れによる軽故障の不具合を検知することができる。
また，故障診断装置１０に用いる温度センサー１１は，上記温度差ΔＴ１が変化しなければよく，応答スピード等の動特性に対する要求レベルは低いから安価に入手することができる。
【００５０】
実施形態例２
本例は，実施形態例１において，図６に示すように吸着装置２２の下流側からエンジン５１の吸気側のサージタンク５３に至る還流流路３５を形成すると共に故障診断装置１５を変更したもう一つの実施形態例である。そして，図６に示すように，還流流路３５には開閉弁２４が配置されているが方向弁は設けていない。即ち，還流流路３５の接続先であるサージタンク５３は常時負圧状態にあるから，実施形態例１で設けた方向弁２５１に不要である。
【００５１】
そして，故障診断装置１５は，還流流路３５の排気温度を検知する還流温度検知手段（温度センサー）１６を備え，エンジン５１の定常運転状態において閉状態にある還流流路３５の開閉弁２４を一時的に開状態を切り換え，切り換え後における温度センサー１６の検出値に基づいて開閉手段の良否を判定する。
また，故障診断装置１５は，更に，バイパス流路３３における還流流路３５の分岐部と切換弁２３との中間の切換弁２３の近傍に温度検知手段（温度センサー）１１を配置しており，エンジン５１が定常運転状態にあり且つ前記第３動作状態もしくは第２動作状態にある場合において，閉または開状態にある還流流路３５の開閉弁２４を一時的に開または閉状態に切り換え，切り換え前後における温度センサー１１の検出値に基づいて切換弁２３の良否を判定する。
【００５２】
以下それぞれについて説明を補足する。
本例では，吸着装置２２で脱離したＨＣは，還流流路３５を通ってサージタンク５３に流入し，還流ＨＣはエンジン５１で燃焼するか又は触媒装置２１で浄化される。なお，還流された排気ガスは，エンジン５１の燃焼を悪化させることもあるため，ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）制御の場合と同様に，本例では，開閉弁２４を開弁してＨＣを還流させるタイミングは，エンジン５１の暖機後の中回転で中負荷の場合に限定する。
【００５３】
次に本装置１の制御の流れを図６のシステム構成図，図７のフローチャート及び図８のタイミングチャートを用いて，実施形態例１との相違点を中心に説明する。なお，図８の（ａ）は還流流路３５の開閉状態を示し，（ｂ）は切換弁２３の上流直前の温度（温度センサー１１の検出値）であり，符号８４５は切換弁２３が正常な場合の温度変化カーブを，符号符号８４６は切換弁２３に漏れがある場合の温度変化カーブを示す。
【００５４】
ステップ６０１〜ステップ６０５まで（第１動作状態完了まで）は，実施形態例１と同様なので説明を省略する。
ＨＣの吸着装置２２への吸着が完了し，ステップ６０５において切換弁２３を切り換えてバスパス流路３３を閉じた後，始めにステップ６３１，６３２において，エンジン５１の運転状態をチェックする。
【００５５】
即ち，ステップ６３１において，エンジン５１の回転数が中位の回転数であるか否かをチェックし，ステップ６３２において，エンジン５１の回転数が中位の負荷水準であるか否かをチェックする。そして，ステップ６３１，６３２の結果が共に是ならば，ステップ６３４に進み，少なくともステップ６３１，６３２の一方の結果が否ならばステップ６３３に進み，還流流路３５を閉じて前記のように排気ガスを還流させない。
ステップ６３１，６３２の結果が共に是である場合，即ちエンジン５１が中回転，中負荷である場合には，ステップ６３４において第２電磁弁２５３を開いて開閉弁２４に負圧を供給して開閉弁２４を開き，排気ガスをエンジン５１の吸気側のサージタンク５３に還流する。なお，この時，故障診断装置１５は第２のタイマーを作動させ，開閉弁２４（第２電磁弁２５３）の作動（開）時間ｔ’を積算する。
【００５６】
そして，ステップ６３５において，エンジン作動後の時間ｔ（第１タイマー）が所定値ｔｃ以上となっているか否か，即ち，排気ガスの温度が高温となっているかどうかをチェックし，否ならば条件を満たす迄ステップ６３１〜６３４のルーチンを継続する。その結果，次のステップ６３６に進んだ段階では，吸着装置２２から排出される排気ガスは既に高温状態になっている。
そして，ステップ６３６で温度センサー３１により還流排気ガスの温度Ｔ２を測定する。
【００５７】
そして，ステップ６３７において，上記温度Ｔ２が所定値Ｔ２ｏ以上となっているか否かをチェックし，否ならばステップ６５０に進み装置故障であることを表示する。吸着装置２２から排出される排気ガスが既に高温状態になっているにも関わらず，還流排気ガスの温度Ｔ２が所定値Ｔ２ｏ以下であることは，開閉弁２４が十分に開弁していないこと（第２電磁弁２５３又は弁２４の故障等）を示しているからである。
【００５８】
ステップ６３７の結果が是ならば，ステップ６３８に進み，還流流路３５の開路時間（第２タイマー）の積算値ｔ’が前記所定値ｔｂを越えたか否かをチェックする。その結果が否ならば，ステップ６３１に戻りステップ６３８の結果が是となるまで，ステップ６３１からのルーチンを継続する。上記所定値ｔｂは，吸着装置２２から吸着ＨＣの脱離を完了する時間である。
ステップ６３８の結果が是ならば，ステップ６３９に進み前記の操作手順により還流流路３５を閉じて第３動作状態に入る。
【００５９】
ステップ６４０からのルーチンは切換弁２３の漏れ故障を検出するルーチンである。
始めにステップ６４０において，還流流路３５の閉路状態における切換弁２３上流の温度Ｔ３ｃを温度センサー１１を用いて測定する。この時，切換弁２３に漏れがある場合には，図９の破線矢印で示すように排気ガスが流れるために，上記温度Ｔ３ｃはメイン流路３２を流れる排気ガスの温度より低い温度となる。
そして，次のステップ６４１〜６４３において，前記ステップ６３１〜６３３と同様にエンジン５１が中回転，中負荷であるという条件（タイミング）を満足させ，ステップ６４４に進む。
【００６０】
そして，ステップ６４４において，前記の操作手順により還流流路３５を開路し，ステップ６４５において再び切換弁２３上流の温度Ｔ３ｄを温度センサー１１を用いて測定する。このとき切換弁２３に漏れがある場合には，還流流路３５が開路してサージタンク５３の負圧に連通しているから，この負圧により図１０の実線矢印で示すように排気ガスが漏れて流れるために，上記温度Ｔ３ｄはメイン流路３２を流れる排気ガスの温度に近くなり高い温度となる。一方，切換弁２３に漏れがない場合には，上記温度Ｔ３ｄは還流流路３５の閉路状態における切換弁２３上流の温度Ｔ３ｃに近い値である。
【００６１】
従って，温度Ｔ３ｄと温度Ｔ３ｃとの差ΔＴ３（＝Ｔ３ｄ−Ｔ３ｃ）は，切換弁２３の漏れがあるに大きな値となり，切換弁２３の漏れが少ない場合には所定値Ｔ３ｏ以下となる。
そして，ステップ６４６において，上記温度差ΔＴ３（＝Ｔ３ｄ−Ｔ３ｃ）が所定値Ｔ３ｏ以下であるか否かをチェックする。結果が是であれば，切換弁２３のもれは零もしくは微小であり，ステップ６４７において，還流流路３５を復元して故障表示をすることなく，一連のルーチンを終了する。
【００６２】
一方，ステップ６４６の結果が否ならば，ステップ６５０において故障表示をした後，還流流路３５を復元し一連のルーチンを終了する。
その他については実施形態例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の排気浄化装置のシステム構成図。
【図２】実施形態例１の吸着装置の分解斜視図。
【図３】実施形態例１の排気浄化装置の制御及び故障診断の流れを示すフローチャート。
【図４】実施形態例１で示した故障診断ルーチンにおける車速と吸着装置温度の時間推移と図３のフローチャートのステップの発動タイミングの位置を示す図。
【図５】実施形態例１で示した故障診断ルーチンにおいて外気温度と吸着装置の使用時間とを変えて実測した，切換弁の切り換え前後における吸着装置の温度差ΔＴ１の例を示した図（（ａ）及び（ｂ）は新品の排気浄化装置の場合を（ｃ）は５万マイル走行後の排気浄化装置に対するもの）。
【図６】実施形態例２の排気浄化装置のシステム構成図。
【図７】実施形態例２の排気浄化装置の制御及び故障診断の流れを示すフローチャート。
【図８】実施形態例２で示した故障診断ルーチンにおける車速と切換弁の直前上流の温度と還流開路の開閉状態の時間推移と図７のフローチャートのステップの発動タイミングの位置を示す図。
【図９】図６の切換弁のブレードと温度センサー近傍の拡大図。
【符号の説明】
１０，１５．．．故障診断装置，
１１．．．温度センサー，
２１．．．触媒装置，
２２．．．吸着装置，
２３．．．切換弁，
３２．．．メイン流路，
３３．．．バイパス流路，
３５．．．還流流路，

Claims

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，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と，上記触媒装置の下流のメイン排気流路に並列に流路を形成したバイパス流路に配置した吸着装置と，上記吸着装置の下流側においてメイン排気流路とバイパス流路とを選択的に切り換える切換弁と，上記バイパス流路の吸着装置の下流側から分岐し上記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だけを許容する流路の開閉手段を設けた還流手段と，上記切換弁及び方向性を有する流路開閉手段を操作する制御手段と，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，
上記制御手段は，排気の低温時においては，上記還流流路を閉路すると共にバイパス流路を開路する第１の動作状態に上記切換弁及び方向性流路開閉手段を操作し，一方，排気の高温時においては，上記還流流路を開路すると共にバイパス流路を閉路する第２の動作状態に上記切換弁及び方向性流路開閉手段を操作し，更に上記第２の動作状態から所定の時間経過後は上記第２動作状態から還流流路を閉路した第３の動作状態に上記切換弁及び方向性流路開閉手段を操作し，
上記故障診断装置は，上記吸着装置の下流の排気温度を検知する温度検知手段を有しており，上記第３動作状態に切り換えられ且つエンジンの定常運転状態にある場合において，上記第３動作状態から第１動作状態に一時的に動作状態を切り換え，切り換えの前後における吸着装置下流の排気温度の差値に基づいて上記切換弁の良否を判定することを特徴とする排気浄化装置。
請求項１において，前記故障診断装置が動作状態を切り換えるエンジンの定常運転状態は，エンジンのアイドリング時であ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，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と，上記触媒装置の下流のメイン排気流路に並列に流路を形成したバイパス流路に配置した吸着装置と，上記吸着装置の下流側においてメイン排気流路とバイパス流路とを選択的に切り換える切換弁と，上記バイパス流路の吸着装置の下流側から分岐しエンジンの吸気側に至る還流流路を形成すると共に流路の開閉手段を設けた還流手段と，上記切換弁及び流路開閉手段を操作する制御手段と，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，
上記制御手段は，排気の低温時においては，上記還流流路を閉路すると共にバイパス流路を開路する第１の動作状態に上記切換弁及び流路開閉手段を操作し，一方，排気の高温時においては，上記還流流路を開路すると共にバイパス流路を閉路する第２の動作状態に上記切換弁及び流路開閉手段を操作し，更に上記第２の動作状態から所定の時間経過後は上記第２動作状態から還流流路を閉路した第３の動作状態に上記切換弁及び流路開閉手段を操作し，
上記故障診断装置は，上記還流流路の排気温度を検知する還流温度検知手段を有しており，エンジンの定常運転状態において，閉状態にある還流流路の開閉手段を一時的に開状態を切り換え，切り換え後における上記還流温度検知手段の検出値に基づいて上記開閉手段の良否を判定することを特徴とする排気浄化装置。
請求項３において，前記故障診断装置が前記開閉手段を切り換えるタイミングは，前記第２動作状態であ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，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と，上記触媒装置の下流のメイン排気流路に並列に流路を形成したバイパス流路に配置した吸着装置と，上記吸着装置の下流側においてメイン排気流路とバイパス流路とを選択的に切り換える切換弁と，上記バイパス流路の吸着装置の下流側から分岐しエンジンの吸気側に至る還流流路を形成すると共に流路の開閉手段を設けた還流手段と，上記切換弁及び流路開閉手段を操作する制御手段と，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，
上記制御手段は，排気の低温時においては，上記還流流路を閉路すると共にバイパス流路を開路する第１の動作状態に上記切換弁及び流路開閉手段を操作し，一方，排気の高温時においては，上記還流流路を開路すると共にバイパス流路を閉路する第２の動作状態に上記切換弁及び流路開閉手段を操作し，更に上記第２の動作状態から所定の時間経過後は上記第２動作状態から還流流路を閉路した第３の動作状態に上記切換弁及び流路開閉手段を操作し，
上記故障診断装置は，上記バイパス流路における還流流路の分岐部と切換弁との中間に温度検知手段を有しており，エンジンが定常運転状態にあり且つ上記第２動作状態もしくは第３動作状態にある場合において，閉または開状態にある還流流路の開閉手段を一時的に開または閉状態に切り換え，切り換え前後における上記切換弁上流の温度検知手段の検出値に基づいて上記切換弁の良否を判定することを特徴とする排気浄化装置。
請求項３または請求項４において，前記故障診断装置は，前記バイパス流路における還流流路の分岐部と切換弁との中間に温度検知手段を有しており，エンジンの走行運転中において，閉状態にある還流流路の開閉手段を一時的に開状態を切り換え，切り換え後における上記切換弁上流の温度検知手段の検出値に基づいて上記切換弁の良否を判定することを特徴とする排気浄化装置。
請求項５または請求項６において，前記切換弁上流の温度検知手段は，前記切換弁の開閉部近傍に配置されていることを特徴とする排気浄化装置。