JP3926694B2 - 排気ガス浄化装置の状態判定装置 - Google Patents

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た排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の状態判定装置に関し、より具体的には、排気ガス中の炭化水素を吸着材で吸着することによって排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の状態判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関には、その排気系に、排気ガス中の炭化水素を始動時に吸着する吸着材が設けられたものがある。この吸着材は、表面に例えばゼオライトを有し、排気ガス中の炭化水素は、吸着材を通過する際に、ゼオライトの細孔に入り込むことで吸着材に吸着される。また、このような吸着材は、排気ガスにより所定温度以上（例えば１００〜２５０℃）に加熱されると、一旦吸着した炭化水素を脱離し、脱離された炭化水素は、ＥＧＲ管などを介して内燃機関に再循環されるようになっている。このように、吸着材では、炭化水素の吸着および脱離が繰り返されるものの、長期間の使用により、脱離しきれなかった炭化水素の残留量が次第に多くなったり、吸着材の細孔が壊れたりすることがある。その結果、吸着材が劣化した状態になり、吸着材における炭化水素の吸着能力が次第に低下してしまう。このような状態で内燃機関が始動されると、吸着材に吸着されなかった炭化水素が外部に排出されてしまうので、吸着材の状態、特にその劣化を判定する必要がある。
【０００３】
本出願人は、このような吸着材の劣化を判定する劣化判定装置を、例えば、特開２００１−３２３８１１号ですでに提案している。この劣化判定装置では、吸着材における炭化水素および水分の吸着能力が互いに比例関係にあることに着目し、吸着材を通過した排気ガスの湿度を湿度センサによって検出することで、吸着材における炭化水素および水分の吸着能力の低下、すなわち吸着材の劣化を判定している。具体的には、この劣化判定装置では、内燃機関の始動後、吸着材に水分を吸着されながらその吸着材を通過した排気ガスの湿度が次第に上昇するのに伴い、湿度センサの検出湿度が所定値分だけ上昇するのに要する所定時間を、劣化していない正常な吸着材を基準として、始動時の検出湿度などに応じて設定するとともに、検出湿度が上記所定値分だけ上昇するのに実際に要した時間を計測する。そして、この計測時間が上記所定時間よりも短いときには、正常な吸着材を用いた場合に比べて、検出湿度の上昇速度あるいは上昇タイミングが速いことから、吸着材が劣化していると判定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の劣化判定装置では、始動時の排気系の温度状態によっては、湿度センサの検出湿度の上昇速度や上昇タイミングが変化するため、吸着材の劣化の判定精度を十分に確保できないおそれがある。
【０００５】
すなわち、例えば、内燃機関を冷間始動した場合には、始動環境の温度（外気温）とほぼ同じ温度を有する排気系に排気ガスの熱が奪われるため、下流側であるほど、排気ガスの温度が低下する。そして、その温度が、露点（例えば５０〜６０℃）まで低下すると、排気ガス中の水分が結露し始め、排気管の内面などに付着することで、排気ガス中の水分は下流側ほど減少する。このような結露は、始動時の排気系の温度が低いほど、より早く、より上流側で生じる。このため、結露が吸着材の上流側で発生した場合には、水分の少ない、すなわち湿度の低い排気ガスが吸着材に供給されるので、検出湿度の上昇速度が遅くなる傾向となり、その傾向は、始動時の排気系の温度が低いほど強くなる。
【０００６】
また、上述したように、吸着材は、所定温度以上に加熱されたときに、炭化水素を脱離するものであり、その脱離が始まる温度（例えば５０℃）以下では、温度が低いほど、炭化水素の吸着性能が高いという傾向がある。この傾向は、炭化水素の吸着についてだけではなく、水分の吸着性能についても同様である。したがって、冷間始動時には、排気系の温度とほぼ同じ温度を有する吸着材の温度が低いほど、排気ガス中の水分がより多く吸着材に吸着されることで、検出湿度の上昇タイミングがより遅くなる。
【０００７】
このように、内燃機関の始動時の排気系の温度状態に応じて、検出湿度の上昇速度や上昇タイミングが変化するのに対し、上記劣化判定装置では、始動後からの経過時間を、吸着材の劣化を判定するパラメータとして設定しているに過ぎないので、劣化判定の精度が十分ではなく、この点に関して改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の排気系の温度状態に応じて、炭化水素を吸着する吸着材を含む排気ガス浄化装置の状態を、吸着材の劣化を含めて、精度良く判定することができる排気ガス浄化装置の状態判定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、内燃機関１の排気系２に設けられ、排気ガス中の炭化水素および水分を吸着可能な吸着材１６を含む排気ガス浄化装置の状態を判定するための排気ガス浄化装置の状態判定装置であって、排気系２の吸着材１６の付近に設けられ、排気系２の排気管１２内の湿度を検出する湿度センサ２２と、排気系２の温度状態を検出する温度状態検出手段（実施形態における（以下、本項において同じ）エンジン水温センサ２３）と、湿度センサ２２により検出された排気管１２内の湿度（センサ抵抗値ＶＲＳＴ、相対湿度ＶＨＵＭＤ）、および温度状態検出手段により検出された排気系２の温度状態に応じて、吸着材１６の状態を判定する吸着材状態判定手段（ＥＣＵ２５、図６のステップ１５〜２０、図１０のステップ４５〜５０）と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、排気系の吸着材の付近に設けられた湿度センサによって、排気系の排気管内の湿度を検出するとともに、温度状態検出手段によって、排気系の温度状態を検出する。そして、これらの検出結果に応じて、吸着材状態判定手段により、吸着材の状態を判定する。吸着材における炭化水素および水分の吸着能力は、互いに比例関係にあるので、湿度センサの検出湿度は、吸着材における炭化水素の実際の吸着状態に対して高い相関性を有する。そして、前述したように、排気系の温度状態に応じて、湿度センサの検出湿度の上昇速度や上昇タイミングが変化するので、排気管内の湿度に加えて、排気系の温度状態をパラメータとして状態判定を行うことにより、吸着材における炭化水素の吸着や脱離、吸着材の劣化などを含む吸着材の状態を、排気系の温度状態を反映させながら精度良く判定することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１の排気ガス浄化装置の状態判定装置において、内燃機関１の始動後に内燃機関１から排気系２に与えられた熱量（燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔ）を算出する熱量算出手段（ＥＣＵ２５）を、さらに備えており、吸着材状態判定手段（ＥＣＵ２５）は、熱量算出手段（ＥＣＵ２５）によって算出された熱量（燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔ）にさらに応じて、吸着材１６の状態を判定することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、始動後に内燃機関により排気系に与えられた熱量を、熱量算出手段で算出し、この算出された熱量にさらに応じて、吸着材の状態を判定する。したがって、始動後の排気系や吸着材の温度変化（上昇）の状態をも反映させながら、吸着材の状態をより精度良く判定することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２の排気ガス浄化装置の状態判定装置において、内燃機関１の始動時に検出された排気系２の温度状態に基づき、しきい値（劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴ、ＴＲＳＤＴＶ）を決定するしきい値決定手段（ＥＣＵ２５）を、さらに備えており、熱量算出手段（ＥＣＵ２５）は、内燃機関１に供給された始動時からの燃料量の積算値（燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔ）を、熱量として算出する燃料量積算値算出手段（ＥＣＵ２５）を有し、吸着材状態判定手段は、内燃機関１の始動後における湿度センサ２２の検出値の変化量がその所定値（立上がり判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ、立下がり判定値ＶＲＳＴ＿ＪＵＤ）を上回ったときに、始動時からの燃料量積算値（燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔ）としきい値（劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴ、ＴＲＳＤＴＶ）との比較結果に基づいて、吸着材１６の状態を判定することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、内燃機関の始動後における湿度センサの検出値の変化量がその所定値を上回ったとき、つまり、吸着材への吸着が飽和状態に向かう連れて、排気管内の湿度が十分に上昇した（立ち上がった）適切なタイミングで、吸着材の状態判定を実行することができる。また、始動時からそのときまでに、内燃機関に供給された燃料量積算値と、しきい値決定手段で決定されたしきい値との比較結果に基づいて、吸着材の状態を判定する。このしきい値は、始動時の排気系の温度状態を反映する一方、燃料量積算値は、始動後に排気系に与えられた熱量を表す。したがって、燃料量積算値としきい値との比較結果に基づいて、吸着材の状態を判定することにより、内燃機関の始動時および始動後の排気系および吸着材の実際の温度状態を良好に反映させながら、吸着材の状態判定をより精度良く行うことができる。また、燃料量は、内燃機関の制御パラメータとして既知のものであるので、これを始動時から積算するだけで、格別のセンサなどを用いることなく、排気系に与えられた熱量を容易に求めることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置において、湿度センサ２２の雰囲気温度ＴＨＣＭを検出する雰囲気温度検出手段（雰囲気温度センサ２１）と、検出された雰囲気温度ＴＨＣＭに応じて、湿度センサ２２の出力（センサ抵抗値ＶＲＳＴ）から排気ガスの相対湿度ＶＨＵＭＤを算出する相対湿度算出手段（ＥＣＵ２５）と、をさらに備えていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、湿度センサの雰囲気温度に応じて、湿度センサの出力から排気ガスの湿度を算出するので、温度補償された相対湿度を適切に求めることができる。また、そのようにして求めた相対湿度に応じて、吸着材の状態を適切に判定することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置において、湿度センサ２２は、排気系２の吸着材１６よりも下流側に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、湿度センサが、排気系の吸着材よりも下流側に設けられているので、内燃機関が始動し、吸着材を通過した排気ガスの湿度を、その湿度センサによって検出することができる。これにより、内燃機関の運転時に、吸着材における炭化水素の吸着状態を反映した湿度を検出することができ、吸着材の状態を精度良く判定することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１の排気ガス浄化装置の状態判定装置において、吸着材状態判定手段（ＥＣＵ２５）は、吸着材１６の状態判定を、内燃機関１の停止後に行うことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、吸着材の状態判定を内燃機関の停止後に行うので、内燃機関の運転時に吸着材の状態判定を行う場合と異なり、湿度センサで排気管内の湿度を常時監視することなく、吸着材の状態判定を行うことが可能である。このような吸着材の状態判定を行えるのは、次のような理由からである。すなわち、内燃機関が停止すると、吸着材の温度が次第に低下し、これに伴い、吸着材が周囲の水分を吸着するようになる。そして、その吸着が進行し、吸着材が飽和状態に達すると、吸着材の付近の湿度は、ほぼ一定の定常状態となる。この定常状態での湿度は、吸着材の状態、特に劣化度合の状態を反映する。具体的には、吸着材の劣化度合が大きいほど、吸着材における水分の吸着能力が低いので、吸着材が周囲の水分をあまり吸着せず、その結果、吸着材の付近の湿度は、吸着材が正常な状態である場合に比べて、高くなる傾向にある。したがって、内燃機関の停止後に、吸着材の付近の湿度を検出することによって、吸着材の状態を判定することができる。また、この状態判定では、定常状態となった排気管内の湿度を検出すればよいので、湿度センサには、高い応答性は要求されず、安価な湿度センサを用いることが可能であり、そうすることにより、装置全体としてのコストを低減することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６の排気ガス浄化装置の状態判定装置において、内燃機関１の停止後が、内燃機関１の停止した後の所定期間内であることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、内燃機関の停止後の所定期間内、すなわち吸着材の状態判定を適切に行える期間内で、状態判定を実行することにより、吸着材の状態を精度良く判定することができる。上述したように、内燃機関が停止すると、排気系の温度が低下するのに伴い、吸着材が周囲の水分を吸着し、吸着材の付近の湿度が定常状態となる。そして、内燃機関が停止してから長時間経過すると、定常状態であった排気管内の湿度は、排気系が外部と連通していることから、外気湿度に次第に収束する。したがって、排気管内の湿度が、外気湿度に収束し始めるまでの定常状態である間に、状態判定を実行することにより、吸着材の状態を適切かつ精度良く判定することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項６または７の排気ガス浄化装置の状態判定装置において、湿度センサは、排気系２の吸着材１６よりも上流側に設けられていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、湿度センサを吸着材の下流側に設ける場合に比べて、外部と連通する排気系の最下流端からの距離が長くなるため、内燃機関の停止時における外気の影響、例えば湿度センサ付近の排気管内の雰囲気と外気とのガス交換などの外乱を受けにくくすることができる。これにより、吸着材の状態判定を適切かつ精度良く行うことができる。
【００２５】
請求項９に係る発明は、請求項６ないし８のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置において、内燃機関１の停止前に内燃機関１が所定の運転状態で運転されたか否かを検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２５）をさらに備え、吸着材状態判定手段（ＥＣＵ２５）は、運転状態検出手段（ＥＣＵ２５）により、内燃機関１が停止前に所定の運転状態で運転されたことが検出されたときに、吸着材１６の状態を判定することを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、内燃機関の停止前に、その内燃機関が所定の運転状態で運転されたときに、吸着材の状態判定を行う。一般に、排気ガス中に含まれる水分の量は、内燃機関の運転状態に応じて異なる。したがって、この所定の運転状態を、吸着材の状態判定を行うのに適した水分量が排気ガスに含まれるような運転状態とすることにより、内燃機関停止後の吸着材の状態を精度良く判定することができる。
【００２７】
請求項１０に係る発明は、請求項９の排気ガス浄化装置の状態判定装置において、内燃機関１の所定の運転状態は、内燃機関１に供給される混合気が理論空燃比近傍の空燃比で運転されている状態であることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、吸着材の劣化判定が、内燃機関が理論空燃比近傍での運転を停止した後に行われる。内燃機関が理論空燃比近傍で運転された場合には、排気ガス中の水分量が比較的多く、かつ、ばらつきが小さいので、内燃機関の停止後における湿度センサの雰囲気の湿度もまた、吸着材の劣化判定を行うのに適した、比較的高くかつばらつきの小さい状態となる。したがって、そのような状態で劣化判定を行うことにより、吸着材の状態をより精度良く判定することができる。
【００２９】
請求項１１に係る発明は、請求項１ないし１０のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置において、排気系２の温度状態は、内燃機関１の始動時の冷却水の温度（エンジン水温ＴＷ）であることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、始動時の内燃機関の冷却水の温度を、排気系の温度状態を表すパラメータとして、良好に用いることができる。また、一般に内燃機関には、その運転状態を検出するために、冷却水の温度を検出する水温センサが設けられているので、そのような既存の水温センサを代用することにより、温度状態検出手段を低コストで実現することができる。
【００３１】
請求項１２に係る発明は、請求項１ないし１１のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置において、吸着材状態判定手段は、吸着材１６の劣化を、吸着材１６の状態として判定する吸着材劣化判定手段（ＥＣＵ２５）を有していることを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、前述したように、吸着材が劣化した場合には、炭化水素の吸着とともに水分の吸着能力が低下するため、吸着材の付近の湿度を検出することによって、吸着材の劣化を判定することができる。したがって、上記構成によれば、これまで述べた本発明の状態判定の手法により、吸着材の劣化を、内燃機関の排気系の温度状態を良好に反映させながら、精度良く判定することができる。
【００３３】
請求項１３に係る発明は、請求項１ないし１２のいずれかの排気ガス浄化装置の状態判定装置において、吸着材１６はゼオライトからなることを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、ゼオライトは炭化水素および水分を吸着するとともに、ゼオライトにおける両者の吸着能力には高い相関性があるので、本発明の適用により、これまで述べた作用・効果を良好に得ることができる。なお、このようなゼオライトは、例えばシリカゲルや活性炭などを吸着材として使用する場合に比べて、耐熱性に優れかつ劣化し難い吸着材を構成することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による排気ガス浄化装置の状態判定装置を適用した内燃機関を示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）１の排気系２は、排気マニホルド３を介してエンジン１に接続された排気管４を有しており、この排気管４の途中には、排気ガスを浄化するために、排気ガス浄化装置としての２つの三元触媒５、５を有する触媒装置６、および炭化水素を吸着するための炭化水素吸着装置７が設けられている。触媒装置６の２つの三元触媒５、５は、排気管４に沿って互いに隣接して配置されており、所定温度（例えば３００℃）以上になって活性化された状態で、触媒装置６を通過する排気ガス中の有害物質（ＨＣ（炭化水素）、ＣＯおよびＮＯｘ）を、酸化・還元作用によって浄化する。
【００３６】
一方、炭化水素吸着装置７は、排気管４の触媒装置６よりも下流側に配置されており、三元触媒５、５が活性化していない冷間状態でのエンジン１の始動期間（例えば、始動時から約３０〜４０秒間）に、排気ガス中の炭化水素を吸着することによって、大気中に排出される炭化水素量を低減するためのものである。図１および図２に示すように、炭化水素吸着装置７は、排気通路切替装置８を介して、触媒装置６の下流端部に連結されており、ほぼ円筒状のケース１１と、このケース１１の内部に配置されたバイパス排気管１２と、このバイパス排気管１２の途中に配置され、バイパス排気管１２に流入した排気ガス中の炭化水素を吸着するための円柱状の吸着材１６とを備えている。
【００３７】
図２に示すように、ケース１１は、その上流端部が上下に二股に分かれており、上側の開口部１１ａが、ケース１１とバイパス排気管１２との間に形成された断面環状のメイン通路１３と連通する一方、下側の開口部１１ｂが、バイパス排気管１２の内部スペースであるバイパス通路１４と連通している。
【００３８】
バイパス排気管１２は、その上流端部がケース１１の下側の開口部１１ｂの内面に、下流端部がケース１１の下流端部の内面に、それぞれ気密状態で接続されている。また、バイパス排気管１２の下流端部には、長孔状の複数（例えば５個）の連通孔１２ａが、周方向に互いに間隔をあけて形成されており、これらの連通孔１２ａを介して、メイン通路１３およびバイパス通路１４の下流端部同士が連通している。
【００３９】
吸着材１６は、表面にゼオライトを担持した金属製のハニカムコア（図示せず）で構成され、炭化水素とともに水分を吸着する特性を有していて、バイパス通路１４に流入した排気ガスが吸着材１６の内部を通過する際に、その排気ガス中の炭化水素および水分がゼオライトに吸着される。ゼオライトは、高耐熱性を有しており、低温状態（例えば１００℃未満）のときに炭化水素を吸着し、所定温度以上（例えば１００〜２５０℃）の状態のときに、吸着した炭化水素を脱離する。そして、脱離された炭化水素は、炭化水素吸着装置７からＥＧＲ管１７および吸気管１ａを介して、エンジン１に再循環され、エンジン１で燃焼される。
【００４０】
排気通路切替装置８は、触媒装置６の下流側における排気ガスの通路を、三元触媒５の活性状態に応じて、上記メイン通路１３とバイパス通路１４とに選択的に切り替えるためのものである。この排気通路切替装置８は、ほぼ円筒状の連結管１８と、この連結管１８内に設けられた回動自在の切替バルブ１５とを有している。切替バルブ１５は、後述するＥＣＵ２５により制御される切替バルブ駆動装置１９（図１参照）によって駆動され、図２の実線位置に位置するときには、排気ガスの通路をメイン通路１３側に切り替える一方、２点鎖線位置に位置するときには、排気ガスの通路をバイパス通路１４側に切り替える。
【００４１】
また、連結管１８とエンジン１の吸気管１ａとの間には、上述したように、排気ガスの一部をエンジン１に再循環させるためのＥＧＲ管１７が連結されており、その途中にＥＧＲ制御弁２０が取り付けられている。このＥＧＲ制御弁２０をＥＣＵ２５で制御することによって、ＥＧＲの作動・停止およびＥＧＲ量が制御される。
【００４２】
以上の構成によれば、エンジン１の冷間始動直後には、排気通路切替装置８によって、排気ガスの通路がバイパス通路１４側に切り替えられ、それにより、触媒装置６を通過した排気ガスは、バイパス通路１４に導かれ、炭化水素が吸着材１６に吸着された後、大気中に排出される。その後、吸着材１６への炭化水素の吸着が完了したと判定されると、排気ガスの通路がメイン通路１３側に切り替えられることにより、排気ガスは、連結管１８を介してメイン通路１３に導かれ、大気中に排出される。また、ＥＧＲ制御弁２０が開弁してＥＧＲが作動することにより、排気ガスの一部がＥＧＲガスとして、バイパス通路１４およびＥＧＲ管１７を介して、吸気管１ａに再循環される。吸着材１６から脱離した炭化水素は、このＥＧＲガスによって吸気管１ａに送られ、エンジン１で燃焼される。
【００４３】
また、炭化水素吸着装置７のケース１１には、吸着材１６よりも下流側に、下流側湿度センサ２２（湿度センサ）が、バイパス通路１４に臨むように取り付けられている。この下流側湿度センサ２２は、エンジン１の運転中に吸着材１６の状態、主に劣化を判定するために用いられるものである。下流側湿度センサ２２は、例えばアルミナやチタニアなどから成るポーラス体で構成されたセンサ素子２２ａ（図２参照）を有しており、その抵抗値が、センサ素子２２ａの細孔に吸着された水分の量に応じて変化するという特性を利用して、湿度を検出するタイプのものである。そして、下流側湿度センサ２２は、センサ素子２２ａの抵抗値ＶＲＳＴを表す検出信号をＥＣＵ２５に送る。また、センサ素子２２ａの付近には、サーミスタなどで構成された雰囲気温度センサ２１（雰囲気温度検出手段）が設けられており、センサ素子２２ａ付近の雰囲気温度ＴＨＣＭを検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に送る。
【００４４】
さらに、ケース１１には、吸着材１６よりも上流側に、エンジン１の停止中に吸着材１６の状態を判定するための上流側湿度センサ３０（湿度センサ）が、バイパス通路１４に臨むように取り付けられている。この上流側湿度センサ３０は、上記下流側湿度センサ２２と同様のものであり、センサ素子３０ａの抵抗値ＶＲＳＴ２を表す検出信号をＥＣＵ２５に送る。また、センサ素子３０ａの付近にも上記と同様に、雰囲気温度センサ３１（雰囲気温度検出手段）が設けられており、センサ素子３０ａ付近の雰囲気温度ＴＨＣＭ２を検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に送る。
【００４５】
さらにまた、排気管４の触媒装置６よりも上流側には、比例型の空燃比センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）３２が配置されている。このＬＡＦセンサ３２は、排気ガスの酸素濃度（空燃比）をリニアに検出し、ＥＣＵ２５に出力するものである。そして、ＬＡＦセンサ３２の検出値ＶＬＡＦは、酸素濃度が低いほど、すなわち空燃比がリッチ側であるほど、低くなるように設定されている。
【００４６】
また、エンジン１の本体には、サーミスタなどで構成されたエンジン水温センサ２３（温度状態検出手段）およびクランク角センサ２４が取り付けられている。エンジン水温センサ２３は、エンジン１のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に送る。一方、クランク角センサ２４は、エンジン１の図示しないクランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２５に出力する。また、吸気管１ａには、吸気圧センサ２６が取り付けられており、この吸気圧センサ２６は、吸気管１ａ内の絶対圧ＰＢを検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に送る。さらに、ＥＣＵ２５には、吸着材１６が劣化していると判定したときに点灯する警告ランプ２７が接続されている。また、ＥＣＵ２５には、大気温センサ３３から、エンジン１や排気管４の外部の温度としての大気温度ＴＡを表す検出信号が出力される。
【００４７】
ＥＣＵ２５は、本実施形態において、吸着材状態判定手段、熱量算出手段、しきい値決定手段、燃料量積算値算出手段、相対湿度算出手段および吸着材劣化判定手段を構成するものである。ＥＣＵ２５は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。上述した下流側湿度センサ２２などのセンサからの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムやテーブルなどに従って、エンジン１の複数の気筒の各々に対応するインジェクタ１ｂの燃料噴射時間Ｔｏｕｔや切替バルブ駆動装置１９、ＥＧＲ制御弁２０を制御するとともに、吸着材１６の状態判定として、その劣化判定を行う。
【００４８】
次に、図３〜図７を参照しながら、吸着材１６の劣化判定処理について説明する。図３は、吸着材１６の劣化判定を実行するか否かを判断する処理を示している。この処理は、エンジン１の始動直後に１回のみ実行される。
【００４９】
本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、前回の運転時に、吸着材１６における炭化水素の脱離処理が完了したことを表す脱離完了フラグＦ＿ＨＣＰＧが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯ、すなわち前回の運転時に脱離処理が完了していないときには、吸着材１６に炭化水素が残留していることで、吸着材１６の劣化を適正に判定することができないので、吸着材１６の劣化判定の実行条件が成立していないとして、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」にセットし（ステップ２）、本プログラムを終了する。
【００５０】
一方、上記ステップ１の判別結果がＹＥＳで、前回の運転時に、脱離処理が完了しているときには、続くステップ３に進み、エンジン水温ＴＷがその下限値ＴＷＴＲＳＬ（例えば０℃）以上でかつ上限値ＴＷＴＲＳＨ（例えば５０℃）以下であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯ、すなわち始動時のエンジン水温ＴＷが、上下限値ＴＷＴＲＳＬ／Ｈで規定される所定の範囲から外れているときには、上述した脱離処理未完了の場合と同様に、吸着材１６の劣化判定の実行条件が成立していないとして、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」にセットし（ステップ２）、本プログラムを終了する。
【００５１】
一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳで、エンジン水温ＴＷが上記所定の範囲内にあるときには、劣化判定の実行条件が成立しているとして、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「１」にセットする（ステップ４）。次いで、そのときに下流側湿度センサ２２で検出された相対湿度ＶＨＵＭＤを、その最小値ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮおよび前回値ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥの各初期値として設定する（ステップ５、６）。この相対湿度ＶＨＵＭＤは、下流側湿度センサ２２で検出されたセンサ抵抗値ＶＲＳＴに応じ、図４に示すテーブルから算出される。
【００５２】
このテーブルは、雰囲気温度ＴＨＣＭに対応する９つのテーブルで構成されており、各テーブルはセンサ抵抗値ＶＲＳＴが高いほど、相対湿度ＶＨＵＭＤがより小さくなるように設定されている。また、テーブル間では、雰囲気温度ＴＨＣＭが低いほど、相対湿度ＶＨＵＭＤがより高くなるように設定されている。これらの中から、雰囲気温度センサ２１で検出された雰囲気温度ＴＨＣＭに対応する１つが選択され、下流側湿度センサ２２で検出されたセンサ抵抗値ＶＲＳＴに対応するテーブルを検索することによって、相対湿度ＶＨＵＭＤが算出される。雰囲気温度ＴＨＣＭがテーブル間の値である場合には、補間計算によって、相対湿度ＶＨＵＭＤが算出される。このようにして、相対湿度ＶＨＵＭＤを求めることにより、温度補償された排気ガスの相対湿度ＶＨＵＭＤを適切に求めることができる。
【００５３】
次いで、ステップ７に進み、エンジン水温ＴＷに応じて、図５に示す吸着材１６の劣化判定しきい値テーブル（以下「ＴＲＳＤＴテーブル」という）を検索し、後述する吸着材１６の劣化を判定するための劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴ（しきい値）を算出して、本プログラムを終了する。
【００５４】
図５に示すように、このＴＲＳＤＴテーブルでは、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴは、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ｔｗ１（例えば０℃）を下回るときには第１所定値ｔｒｓｄｔ１に、またエンジン水温ＴＷが、第１所定温度ｔｗ１よりも高い第２所定温度ｔｗ２（例えば４０℃）を上回るときには第２所定値ｔｒｓｄｔ２（ｔｒｓｄｔ１＞ｔｒｓｄｔ２）に設定されている。また、エンジン水温ＴＷが上記の範囲内（ｔｗ１≦ＴＷ≦ｔｗ２）であるときには、エンジン水温ＴＷが低いほど、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴは、より大きい値に設定されている。
【００５５】
図６は、上記の図３の処理による判定結果に従って実行される吸着材１６の劣化判定処理を示している。この処理は、所定時間（例えば１００ｍｓ）ごとに実行される。まず、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳが「１」であるか否かを判別し（ステップ１１）、その判別結果がＮＯで、劣化判定の実行条件が成立していないときには、そのまま本プログラムを終了する。
【００５６】
上記ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、劣化判定の実行条件が成立しているときには、下流側湿度センサ２２による今回の検出値から算出された相対湿度ＶＨＵＭＤが、その前回値ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥよりも小さいか否かを判別する（ステップ１２）。この判別結果がＹＥＳで、ＶＨＵＭＤ＜ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥのときには、そのときの相対湿度ＶＨＵＭＤを最小値ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮとして設定する（ステップ１３）。このように、最小値ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮは、相対湿度ＶＨＵＭＤが前回時よりも低下しているときに随時、更新されるので、相対湿度ＶＨＵＭＤの立上がり開始直前の最小値を表すことになる（図７の時刻ｔ０参照）。上記ステップ１２の判別結果がＮＯのとき、または上記ステップ１３の実行後には、ステップ１４に進み、今回の相対湿度ＶＨＵＭＤを前回値ＶＨＵＭＤ＿ＰＲＥにシフトする。
【００５７】
次いで、相対湿度ＶＨＵＭＤが、最小値ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮと所定の立上がり判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ（例えば１０％）との和よりも大きいか否かを判別し（ステップ１５）、その判別結果がＮＯのときには、相対湿度ＶＨＵＭＤがまだ十分に立ち上がっていないとして、立上がり確定フラグＦ＿ＨＵＭＬ２Ｈを「０」にセットし（ステップ１６）、本プログラムを終了する。
【００５８】
一方、上記ステップ１５の判別結果がＹＥＳで、ＶＨＵＭＤ＞ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮ＋ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤが成立したとき、すなわち相対湿度ＶＨＵＭＤが、最小値ＶＨＵＭＤ＿ＭＩＮから立上がり判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤを上回って、上昇したとき（図７の時刻ｔ１）には、相対湿度ＶＨＵＭＤが十分に立ち上がり、安定的に上昇する状態になったとして、立上がり確定フラグＦ＿ＨＵＭＬ２Ｈを「１」にセットする（ステップ１７）。
【００５９】
次いで、ステップ１８に進み、エンジン１の始動時からの燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔ（燃料量積算値）が、図３の前記ステップ７で算出した劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴよりも小さいか否かを判別する。この燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔは、各気筒におけるインジェクタ１ｂの燃料噴射時間Ｔｏｕｔを始動時から加算したものであり、エンジン１が始動時から排気系２に与えた熱量を表す。したがって、燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔが大きいほど、吸着材１６に与えた熱量が多いことを表す。一方、吸着材１６は、その温度が低いときには吸着能力が高く、温度が上昇するのに伴い、吸着能力が低下する傾向があり、温度がある程度上昇したときに、相対湿度ＶＨＵＭＤの立上がりが生じる。したがって、ステップ１８の判別結果がＹＥＳ、すなわちｓｕｍ＿ｔｏｕｔ＜ＴＲＳＤＴのときには、相対湿度ＶＨＵＭＤを立ち上がらせるのに十分な熱量が吸着材１６に与えられていないにもかかわらず、相対湿度ＶＨＵＮＤが早く立ち上がったとして、吸着材１６が劣化していると判定し、そのことを表すために、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「１」にセットする（ステップ１９）。
【００６０】
一方、ステップ１８の判別結果がＮＯ、すなわちｓｕｍ＿ｔｏｕｔ≧ＴＲＳＤＴのときには、吸着材１６に十分な熱量が与えられた後に初めて、相対湿度ＶＨＵＭＤが立ち上がったとして、吸着材１６が劣化していないと判定し、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「０」にセットする（ステップ２０）。
【００６１】
ステップ１９または２０に続くステップ２１では、吸着材１６の劣化判定が終了したことを受けて、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」にセットし、本プログラムを終了する。
【００６２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、エンジン１の始動後において、吸着材１６の下流側の相対湿度ＶＨＵＭＤについて、その立上がりを立上がり判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤによって判定するとともに、始動時からその立上がりまでの燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔ、すなわち吸着材１６に与えた熱量を劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴと比較することによって、吸着材１６の劣化を判定するので、その劣化判定を、始動時および始動後の排気系の温度状態に応じて、精度良く行うことができる。また、この劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴは、前述した図５で説明したように、始動時のエンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されている。つまり、吸着材１６の温度を上昇させるのに必要な熱量が多いほど、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴがより大きな値に設定されているので、図６のステップ１８における比較判別により、吸着材１６の劣化判定をより適切に行うことができる。
【００６３】
次に、図８〜図１１を参照して、第２実施形態について説明する。本実施形態は、下流側湿度センサ２２の検出値であるセンサ抵抗値ＶＲＳＴを、上記第１実施形態と異なり、相対湿度ＶＨＵＭＤに変換することなく、用いたものである。このセンサ抵抗値ＶＲＳＴは、排気ガスの湿度が低いほど高い値を示し、すなわち、第１実施形態の相対湿度ＶＨＵＭＤの場合とは、大小および増減が完全に逆の挙動を示す。つまり、エンジン１の始動後、相対湿度ＶＨＵＭＤは上述したように立ち上がるのに対し、センサ抵抗値ＶＲＳＴは後述するように立ち下がることになる（図１１参照）。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と同様の処理内容の部分については、簡単に説明する。
【００６４】
図８は、上記第１実施形態の図３に示す処理に相当する劣化判定の実行判断処理である。図８に示すように、本処理ではまず、脱離完了フラグＦ＿ＨＣＰＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ３１）。この判別結果がＮＯのときには、前回の運転時に、脱離処理が完了しておらず、吸着材１６の劣化判定の実行条件が成立していないとして、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」にセットし（ステップ３２）、本プログラムを終了する。一方、ステップ３１の判別結果がＹＥＳのときには、エンジン水温ＴＷがその下限値ＴＷＴＲＳＬ（例えば０℃）以上でかつ上限値ＴＷＴＲＳＨ（例えば５０℃）以下であるか否かを判別し（ステップ３３）、その判別結果がＮＯで、エンジン水温ＴＷが上記所定の範囲から外れているときには、吸着材１６の劣化判定の実行条件が成立していないとして、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」にセットし（ステップ３２）、本プログラムを終了する。
【００６５】
一方、ステップ３３の判別結果がＹＥＳで、エンジン水温ＴＷが上記所定の範囲内にあるときには、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「１」にセットする（ステップ３４）とともに、そのときに下流側湿度センサ２２から出力されたセンサ抵抗値ＶＲＳＴを、その最大値ＶＲＳＴ＿ＭＡＸおよび前回値ＶＲＳＴ＿ＰＲＥの各初期値として設定する（ステップ３５、３６）。そして、ステップ３７に進み、エンジン水温ＴＷに応じて、図９に示す吸着材１６の劣化判定しきい値テーブル（以下「ＴＲＳＤＴＶテーブル」という）を検索し、後述する劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴＶを算出して、本プログラムを終了する。
【００６６】
図９に示すＴＲＳＤＴＶテーブルは、上記第１実施形態の図５に示すＴＲＳＤＴテーブルに相当するものである。したがって、このＴＲＳＤＴＶテーブルも、上記ＴＲＳＤＴテーブルと同様の理由から、吸着材１６の劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴＶがエンジン水温ＴＷに応じて、次のように設定されている。すなわち、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴＶは、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ｔｗ１（例えば０℃）を下回るときには第１所定値ｔｒｓｄｔｖ１に、またエンジン水温ＴＷが第２所定温度ｔｗ２（例えば４０℃）を上回るときには第２所定値ｔｒｓｄｔｖ２（ｔｒｓｄｔｖ１＞ｔｒｓｄｔｖ２）に設定されている。また、エンジン水温ＴＷが上記の範囲内（ｔｗ１≦ＴＷ≦ｔｗ２）であるときには、エンジン水温ＴＷが低いほど、劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴＶは、より大きい値に設定されている。
【００６７】
図１０は、上記の図８の処理による判定結果に従って実行される、下流側湿度センサ２２のセンサ抵抗値ＶＲＳＴに基づく吸着材１６の劣化判定処理を示しており、上記第１実施形態の図６に示す処理に相当する。この処理ではまず、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳが「１」であるか否かを判別し（ステップ４１）、その判別結果がＮＯで、劣化判定の実行条件が成立していないときには、そのまま本プログラムを終了する。一方、ステップ４１の判別結果がＹＥＳで、劣化判定の実行条件が成立しているときには、下流側湿度センサ２２で今回、検出されたセンサ抵抗値ＶＲＳＴが、その前回値ＶＲＳＴ＿ＰＲＥよりも大きいか否かを判別する（ステップ４２）。
【００６８】
この判別結果がＹＥＳで、ＶＲＳＴ＞ＶＲＳＴ＿ＰＲＥのときには、そのときのセンサ抵抗値ＶＲＳＴを最大値ＶＲＳＴ＿ＭＡＸとして設定する（ステップ４３）。このように、最大値ＶＲＳＴ＿ＭＡＸは、センサ抵抗値ＶＲＳＴが前回時よりも上昇しているときに随時、更新されるので、下流側湿度センサ２２で検出されたセンサ抵抗値ＶＲＳＴの立下がり開始直前の最大値を表すことになる（図１１の時刻ｔ０参照）。上記ステップ４２の判別結果がＮＯのとき、または上記ステップ４３の実行後には、ステップ４４に進み、今回のセンサ抵抗値ＶＲＳＴを前回値ＶＲＳＴ＿ＰＲＥにシフトする。
【００６９】
次いで、センサ抵抗値ＶＲＳＴが、最大値ＶＲＳＴ＿ＭＡＸと所定の立下がり判定値ＶＲＳＴ＿ＪＵＤ（例えばＶＲＳＴ＿ＭＡＸの３０％）との差よりも小さいか否かを判別し（ステップ４５）、その判別結果がＮＯのときには、センサ抵抗値ＶＲＳＴがまだ十分に立ち下がっていないとして、立下がり確定フラグＦ＿ＲＳＴＬ２Ｈを「０」にセットし（ステップ４６）、本プログラムを終了する。
【００７０】
一方、上記ステップ４５の判別結果がＹＥＳで、ＶＲＳＴ＜ＶＲＳＴ＿ＭＡＸ−ＶＲＳＴ＿ＪＵＤが成立したとき、すなわちセンサ抵抗値ＶＲＳＴが、最大値ＶＲＳＴ＿ＭＡＸから立下がり判定値ＶＲＳＴ＿ＪＵＤ以上、下降したとき（図１１の時刻ｔ１）には、センサ抵抗値ＶＲＳＴが十分に立ち下がり、安定的に下降する状態になったとして、立下がり確定フラグＦ＿ＲＳＴＬ２Ｈを「１」にセットする（ステップ４７）。
【００７１】
次いで、ステップ４８に進み、エンジン１の始動時からの燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔが、上記図８のステップ３７で算出した劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴＶよりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳ、すなわちｓｕｍ＿ｔｏｕｔ＜ＴＲＳＤＴＶのときには、センサ抵抗値ＶＲＳＴを立ち下がらせるのに十分な熱量が吸着材１６に与えられていないにもかかわらず、センサ抵抗値ＶＲＳＴが早く立ち下がったとして、吸着材１６が劣化していると判定し、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「１」にセットする（ステップ４９）。
【００７２】
一方、ステップ４８の判別結果がＮＯ、すなわちｓｕｍ＿ｔｏｕｔ≧ＴＲＳＤＴＶのときには、吸着材１６に十分な熱量が与えられた後に初めて、センサ抵抗値ＶＲＳＴが立ち下がったとして、吸着材１６が劣化していないと判定し、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「０」にセットする（ステップ５０）。そして、続くステップ５１で、吸着材１６の劣化判定が終了したことを受けて、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤＴＲＳを「０」にセットし、本プログラムを終了する。
【００７３】
以上詳述したように、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様に、吸着材１６の劣化判定を、始動時および始動後の排気系の温度状態に応じて、精度良く行うことができる。
【００７４】
次に、図１２および図１３を参照して、第３実施形態について説明する。本実施形態は、上流側湿度センサ３０を用いて、エンジン１の停止後に、吸着材１６の劣化判定処理を行うものである。なお、上流側湿度センサ３０により検出される相対湿度ＶＨＵＭＤは、上記実施形態と同様にして、雰囲気温度センサ３１で検出された雰囲気温度ＴＨＣＭ２に基づいて、温度補償されたものである。
【００７５】
図１２は、エンジン停止後に実行される吸着材１６の劣化判定処理を示している。この劣化判定は、上述した趣旨に基づくものである。すなわち、エンジン１の停止後、吸着材１６の温度が次第に低下するのに伴い、吸着材１６が水分を吸着し、この吸着材１６が飽和状態に達することにより、バイパス通路１４内における吸着材１６の付近の湿度（以下、単に「雰囲気湿度」という）が、ほぼ一定の定常状態になったときの値に基づいて、吸着材１６の劣化を判定するものである。
【００７６】
この劣化判定処理は、具体的には、所定時間（例えば２時間）が設定されたオフタイマにより、エンジン停止から所定時間（図１３の時刻ｔ２）経過後に、ＥＣＵ２５が再起動されることによって実行されるとともに、上流側湿度センサ３０により検出された相対湿度である雰囲気湿度ＶＨＵＭＤに基づいて、吸着材１６の劣化を判定する。図１２に示すように、まず、ステップ６１において、脱離完了フラグＦ＿ＨＣＰＧが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、前回の運転時に脱離処理が完了していないときには、吸着材１６に炭化水素が残留していることで、吸着材１６の劣化を適正に判定できないおそれがあるので、そのまま本プログラムを終了する。
【００７７】
前記ステップ６１の判別結果がＹＥＳで、前回の運転時に脱離処理が完了しているときには、劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤが「１」であるか否かを判別する（ステップ６２）。この劣化判定許可フラグＦ＿ＭＣＮＤは、エンジン１の運転中に、エンジン水温ＴＷが所定値（例えば８５℃）よりも大きく、すなわち吸着材１６が、吸着した炭化水素を脱離可能な温度まで上昇しており、かつエンジン１に供給された混合気が理論空燃比近傍の所定範囲内にある状態が、所定時間以上継続したときに、吸着材１６の劣化判定を適正に行うことができるとして、「１」にセットされるものである。したがって、このステップ６２の判別結果がＮＯで、Ｆ＿ＭＣＮＤ＝０のときには、吸着材１６の劣化判定を適正に行えないので、そのまま本プログラムを終了する。
【００７８】
上記ステップ６２の判別結果がＹＥＳで、Ｆ＿ＭＣＮＤ＝１のときには、エンジン水温ＴＷから大気温度ＴＡを減算した値が、所定値ＤＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ６３）。この判別結果がＹＥＳで、ＴＷ−ＴＡ＜ＤＴのときには（図１３の時刻ｔ２）、エンジン水温ＴＷが大気温度ＴＡとほぼ等しい温度まで低下し、すなわち吸着材１６の温度が大気温度ＴＡとほぼ等しい温度まで十分に低下しており、雰囲気湿度ＶＨＵＭＤがほぼ一定の定常状態になっているとして、エンジン水温ＴＷに応じ、図示しないテーブルを検索することによって、吸着材１６の劣化を判定するための判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ２を算出する（ステップ６４）。なお、この判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ２は、エンジン水温ＴＷが低いほど、小さな値に設定されている。
【００７９】
次のステップ６５では、雰囲気湿度ＶＨＵＭＤが判定値ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ２以下であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＶＨＵＭＤ≦ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ２のときには（例えば、図１３の曲線ａ、ｂ）、吸着材１６における水分の吸着能力が高く、吸着材１６が劣化していないと判定し、そのことを表すために、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「０」にセットし（ステップ６６）、本プログラムを終了する。
【００８０】
一方、ステップ６５の判別結果がＮＯで、ＶＨＵＭＤ＞ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ２のときには（例えば図１３の曲線ｃ）、吸着材１６における水分の吸着能力が低いとして、吸着材１６が劣化していると判定し、劣化フラグＦ＿ＴＲＳＤＴを「１」にセットし、（ステップ６７）、本プログラムを終了する。
【００８１】
上記ステップ６３の判別結果がＮＯで、ＴＷ−ＴＡ≧ＤＴのとき、すなわち吸着材１６の温度が大気温度ＴＡとほぼ等しい温度まで低下していないときには、雰囲気湿度ＶＨＵＭＤが定常状態になっていないとして、劣化判定処理の実行回数を表すカウンタＣ＿ＤＯＮＥをインクリメントし（ステップ６８）、カウンタＣ＿ＤＯＮＥの値が上限値Ｎ以下であるか否かを判別する（ステップ６９）。なお、このカウンタＣ＿ＤＯＮＥは、エンジン１の運転停止時に「０」に初期化される。
【００８２】
ステップ６９の判別結果がＹＥＳで、Ｃ＿ＤＯＮＥ≦Ｎのときには、エンジン停止から所定時間後にＥＣＵ２５を再起動させるのに用いた前述のオフタイマの設定時間を、上記所定時間よりも短い追加時間Δｔ（例えば３０分）に設定し直し（ステップ７０）、本プログラムを終了する。これにより、この劣化判定処理は、一旦中断され、追加時間Δｔの経過後、ＥＣＵ２５が再起動されることによって再開される。また、この中断の間、カウンタＣ＿ＤＯＮＥの値は保持される。そして、再開された後の劣化判定処理において、前記ステップ６３の判別結果がＹＥＳとなったときには、それに応じて、上記ステップ６４以降が実行される。
【００８３】
一方、再開後の劣化判定処理においても、上記ステップ６３の判別結果がＮＯで、かつ上記ステップ６９の判別結果がＮＯとなったとき、すなわち、図１３に破線ｄで示すように、エンジン停止後、オフタイマに当初設定された上記所定時間に、上限値Ｎに相当する時間（＝Ｎ×Δｔ）を加えた時間（所定時間）が経過しても（図１３の時刻ｔ３）、エンジン水温ＴＷが大気温度ＴＡに収束しないときには、吸着材１６の劣化を適正に判定することができないとして、本プログラムを終了する。なお、上限値Ｎや時刻ｔ３は、所定の実験などに基づいて設定され、時刻ｔ３として、例えば２４〜７２時間が設定される。
【００８４】
以上のように、本実施形態における吸着材１６の劣化判定は、エンジン１の停止後、上流側湿度センサ３０により、雰囲気湿度ＶＨＵＭＤを検出し、しかもその雰囲気湿度ＶＨＵＭＤが、定常状態である期間内（図１３の時刻ｔ２〜ｔ３間）に行われる。したがって、上述したように、上記劣化判定処理により、吸着材１６の劣化を適切かつ精度良く判定することができる。また、この劣化判定では、定常状態となった雰囲気湿度を検出すればよいので、それを検出する湿度センサには、高い応答性は要求されず、安価な湿度センサを用いることが可能であり、そうすることにより、装置全体としてのコストを低減することができる。
【００８５】
また、上記劣化判定は、エンジン１が、停止前に理論空燃比近傍で運転されていたことを条件として行われる。通常、エンジン１が理論空燃比近傍で運転された場合には、排気ガス中の水分量が比較的多く、かつ、ばらつきが小さいので、エンジン１の停止直後の雰囲気湿度ＶＨＵＭＤもまた、吸着材１６の劣化判定を行うのに適した、比較的高くかつばらつきの小さい状態となる。したがって、そのような状態で劣化判定を行うことにより、吸着材１６の劣化をより精度良く判定することができる。
【００８６】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、排気ガスの湿度を表すパラメータとして、相対湿度ＶＨＵＭＤおよびセンサ抵抗値ＶＲＳＴを用いたが、他の適当なパラメータを採用してもよい。また、排気系２の温度状態を、エンジン水温センサ２３で検出したエンジン水温ＴＷで代用し、また、下流側湿度センサ２２の雰囲気温度ＴＨＣＭを、雰囲気温度センサ２１で直接検出したが、下流側湿度センサ２２の検出値に基づいて、それらの温度を推定するようにしてもよい。
【００８７】
さらに、上記第３実施形態では、エンジン１の停止後の雰囲気湿度ＶＨＵＭＤを検出する際に、バイパス通路１４の雰囲気と外気とのガス交換などの外乱を受けにくくするために、上流側湿度センサ３０を用いたが、これに代えて、下流側湿度センサ２２で雰囲気湿度を検出してもよい。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の排気ガス浄化装置の状態判定装置は、内燃機関の排気系の温度状態に応じて、炭化水素を吸着する吸着材を含む排気ガス浄化装置の状態を、吸着材の劣化を含めて、精度良く判定することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による排気ガス浄化装置の状態判定装置を適用した内燃機関を示す構成図である。
【図２】炭化水素吸着装置を拡大して示す断面図である。
【図３】吸着材の劣化判定の実行判断処理を示すフローチャートである。
【図４】雰囲気温度ＴＨＣＭおよびセンサ抵抗値ＶＲＳＴに応じて、相対湿度ＶＨＵＭＤを算出するためのテーブルを示す。
【図５】エンジン始動時のエンジン水温ＴＷと吸着材の劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴとの関係を示す劣化判定しきい値テーブルである。
【図６】相対湿度ＶＨＵＭＤに基づく吸着材の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図７】下流側湿度センサで検出した相対湿度ＶＨＵＭＤおよび燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔのエンジン始動時からの推移の一例を示すタイムチャートである。
【図８】第２実施形態における吸着材の劣化判定の実行判断処理を示すフローチャートである。
【図９】エンジン始動時のエンジン水温ＴＷと吸着材の劣化判定しきい値ＴＲＳＤＴＶとの関係を示す劣化判定しきい値テーブルである。
【図１０】センサ抵抗値ＶＲＳＴに基づく吸着材の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】下流側湿度センサの検出値であるセンサ抵抗値ＶＲＳＴおよび燃料噴射量積算値ｓｕｍ＿ｔｏｕｔのエンジン始動時からの推移の一例を示すタイムチャートである。
【図１２】エンジン停止後に実行される吸着材の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図１３】上段は、エンジン停止後において、上流側湿度センサで検出した雰囲気湿度の推移の一例を示すタイムチャートであり、下段は、エンジン水温の推移の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 排気系
７ 炭化水素吸着装置
１２ バイパス排気管
１６ 吸着材
２１ 雰囲気温度センサ（雰囲気温度検出手段）
２２ 上流側湿度センサ（湿度センサ）
２３ エンジン水温センサ（温度状態検出手段）
２５ ＥＣＵ（吸着材状態判定手段、熱量算出手段、しきい値決定手段、燃料量積算値算出手段、相対湿度算出手段、吸着材劣化判定手段）
３０ 下流側湿度センサ（湿度センサ）
ＶＨＵＭＤ 相対湿度
ＶＲＳＴ センサ抵抗値
ＴＷ エンジン水温
ｓｕｍ＿ｔｏｕｔ 燃料噴射量積算値
ＴＲＳＤＴ、ＴＲＳＤＴＶ 劣化判定しきい値
ＶＨＵＭＤ＿ＪＵＤ 立上がり判定値
ＶＲＳＴ＿ＪＵＤ 立下がり判定値

Claims (13)

1. 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の炭化水素および水分を吸着可能な吸着材を含む排気ガス浄化装置の状態を判定するための排気ガス浄化装置の状態判定装置であって、
   前記排気系の前記吸着材の付近に設けられ、当該排気系の排気管内の湿度を検出する湿度センサと、
   前記排気系の温度状態を検出する温度状態検出手段と、
   前記湿度センサにより検出された排気管内の湿度、および前記温度状態検出手段により検出された前記排気系の温度状態に応じて、前記吸着材の状態を判定する吸着材状態判定手段と、
   を備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置の状態判定装置。
2. 前記内燃機関の始動後に当該内燃機関から前記排気系に与えられた熱量を算出する熱量算出手段を、さらに備えており、
   前記吸着材状態判定手段は、前記熱量算出手段によって算出された前記熱量にさらに応じて、前記吸着材の状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
3. 前記内燃機関の始動時に検出された前記排気系の温度状態に基づき、しきい値を決定するしきい値決定手段を、さらに備えており、
   前記熱量算出手段は、前記内燃機関に供給された始動時からの燃料量の積算値を、前記熱量として算出する燃料量積算値算出手段を有し、
   前記吸着材状態判定手段は、前記内燃機関の始動後における前記湿度センサの検出値の変化量がその所定値を上回ったときに、前記始動時からの燃料量積算値と前記しきい値との比較結果に基づいて、前記吸着材の状態を判定することを特徴とする請求項２に記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
4. 前記湿度センサの雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
   当該検出された雰囲気温度に応じて、前記湿度センサの出力から排気ガスの相対湿度を算出する相対湿度算出手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
5. 前記湿度センサは、前記排気系の前記吸着材よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
6. 前記吸着材状態判定手段は、前記吸着材の状態判定を、前記内燃機関の停止後に行うことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
7. 前記内燃機関の前記停止後が、当該内燃機関の停止した後の所定期間内であることを特徴とする請求項６に記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
8. 前記湿度センサは、前記排気系の前記吸着材よりも上流側に設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
9. 前記内燃機関の停止前に当該内燃機関が所定の運転状態で運転されたか否かを検出する運転状態検出手段をさらに備え、
   前記吸着材状態判定手段は、前記運転状態検出手段により、前記内燃機関が停止前に前記所定の運転状態で運転されたことが検出されたときに、前記吸着材の状態を判定することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
10. 前記内燃機関の前記所定の運転状態は、当該内燃機関に供給される混合気が理論空燃比近傍の空燃比で運転されている状態であることを特徴とする請求項９に記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
11. 前記排気系の温度状態は、前記内燃機関の始動時の冷却水の温度であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
12. 前記吸着材状態判定手段は、前記吸着材の劣化を、当該吸着材の状態として判定する吸着材劣化判定手段を有していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。
13. 前記吸着材はゼオライトからなることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の排気ガス浄化装置の状態判定装置。

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