JP4687602B2 - 内燃機関の故障診断方法及び内燃機関の故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の故障診断方法及び内燃機関の故障診断装置に関する。

従来から知られているように、車両の床下などの排気系の比較的下流側に触媒コンバータを配置した構成では、内燃機関の冷間始動後、触媒コンバータの温度が上昇して活性化するまでの間、十分な排気浄化作用を期待することができない。また一方、触媒コンバータを排気系の上流側つまり内燃機関側に近付けるほど、触媒の熱劣化による耐久性低下が問題となる。

そのため、特許文献１に開示されているように、メイン触媒コンバータを備えたメイン流路の上流側部分と並列にバイパス流路を設けるとともに、このバイパス流路に、別のバイパス触媒コンバータを介装し、両者を切り換える切換弁によって、冷間始動直後は、バイパス流路側に排気を案内するようにした排気装置が、従来から提案されている。この構成では、バイパス触媒コンバータは排気系の中でメイン触媒コンバータよりも相対的に上流側に位置しており、相対的に早期に活性化するので、より早い段階から排気浄化を開始することができる。
特開２００５−３５１０８８号公報

しかしながら、このような特許文献１においては、上記切換弁が閉状態となっている時に、この切換弁から排気が漏れ出た場合、メイン触媒コンバータが十分活性化されていないと排気性能が悪化することになるため、上記切換弁が閉状態のときに、この切換弁から排気が漏れ出るか否かを診断する必要性がある。

そこで、本発明は、メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列に総断面積が上記メイン通路の総断面積に対して相対的に小さなバイパス通路が設けられ、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータが設けられ、かつ上記メイン通路のうち上記バイパス通路によってバイパスされる上記上流側部分に該メイン通路を閉塞する流路切換弁と温度検知手段とが設けられた内燃機関の故障診断方法において、上記流路切換弁が閉弁状態となり上記メイン通路が閉塞されている際に、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させ、上記メイン通路内の温度変化から上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断することを特徴としている。上記流路切換弁に漏れがあると、上記メイン通路の上流側部分に排気の一部が流れ込むことになる。

本発明によれば、上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断する際に、筒内から排出される排気の温度を一時的に上昇させているので、流路切換弁に漏れがある場合には、メイン通路の上流側部分の排気温度が必ず変化することになり、メイン通路の上流側部分の内部温度の変化から流路切換弁からの排気の漏れを確実に検知することができる。

以下、この発明を直列４気筒内燃機関に適用した一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係る内燃機関１の配管レイアウト並びに制御システムを模式的に示した説明図であり、これら図１及び図２に基づいて、内燃機関１の概略構成を説明する。

内燃機関１のシリンダヘッド１ａには、直列に配置された♯１気筒〜♯４気筒の各気筒の排気ポート２がそれぞれ側面に向かって開口するように形成されており、この排気ポート２のそれぞれに、上流側メイン通路３が接続されている。各上流側メイン通路３には、適宜なアクチュエータ４によって開閉駆動される流路切換弁５が設けられている。

この流路切換弁５は、冷間時に閉じられるものであって、閉時には、各上流側メイン通路３の連通を遮断する構成となっている。尚、この流路切換弁５は、各上流側メイン通路３にそれぞれ設けられた４つの弁要素６からなり、各弁要素６に含まれる弁体６ａが、４本の上流側メイン通路３の先端部をそれぞれ開閉している。この流路切換弁５（弁要素６）は、例えば弁体６ａがシール面に接触することにより、漏れを許容せずに流れを完全に遮断することができるものである。各上流側メイン通路３は、流路切換弁５の下流に位置する合流点７において互いに合流し、１本の下流側メイン通路８となる。この下流側メイン通路８の途中には、メイン触媒コンバータ９が介装されている。このメイン触媒コンバータ９における触媒としては、三元触媒とＨＣトラップ触媒とを含んでいる。尚、このメイン触媒コンバータ９は、車両の床下に配置される容量の大きなものである。以上の上流側メイン通路３と下流側メイン通路８とメイン触媒コンバータ９とによって、通常の運転時に排気が通流するメイン通路が構成される。つまり、流路切換弁５は、このメイン通路の上流側部分となる上流側メイン通路３に設けられている。

一方、バイパス通路として、上流側メイン通路３の各々から、上流側バイパス通路１１が分岐している。この上流側バイパス通路１１は、上流側メイン通路３よりも通路断面積が十分に小さなものであって、その上流端となる分岐点１２は、上流側メイン通路３のできるだけ上流側の位置に設定されている。

そして、各上流側バイパス通路１１は合流点１３において１本の下流側バイパス通路１４として互いに合流している。尚、各通路を模式的に示した図１では、各上流側バイパス通路１１が比較的長く描かれているが、実際には、可能な限り短くなっている。

この下流側バイパス通路１４の下流端は、下流側メイン通路８のメイン触媒コンバータ９より上流側の合流点１５において、下流側メイン通路８に合流している。そして、下流側バイパス通路１４の途中には、三元触媒を用いたバイパス触媒コンバータ１６が介装されている。このバイパス触媒コンバータ１６は、バイパス流路の中で、つまり下流側バイパス通路１４の中で可能な限り上流側に配置されている。

バイパス触媒コンバータ１６は、周知のモノリス触媒担体を備えており、メイン触媒コンバータ９に比べて容量が小さな小型のものであって、望ましくは、低温活性に優れた触媒が用いられる。そして、このバイパス触媒コンバータ１６の下流側の分岐点１７において、下流側バイパス通路１４に排気還流通路１８の一端が接続されている。この排気還流通路１８の他端は、図示せぬ排気還流制御弁を介して機関吸気系へと延びている。つまり、この分岐点１７が、還流排気の取り出し口となっている。

また、バイパス触媒コンバータ１６の入口側には、上流側空燃比センサ１９が配置され、出口側には、下流側空燃比センサ２０が配置されている。メイン触媒コンバータ９の入口側および出口側にも、同様に空燃比センサ２１，２２がそれぞれ配置されている。

これらの空燃比センサ１９，２０，２１，２２としては、排気空燃比のリッチ，リーンに応じて二値的な信号を出力するいわゆる酸素センサ、あるいは、排気空燃比の値に対応した連続的に変化する出力が得られるいわゆるリニア型空燃比センサ、のいずれであってもよい。これらの空燃比センサ１９，２０，２１，２２の検出信号は、周知のように、触媒劣化診断のほか、一般的な空燃比制御（特にバイパス通路側へ排気が案内されているときの空燃比制御）に用いられるので、その精度確保ならびに部品コストの観点から、例えば、上流側空燃比センサ１９及び空燃比センサ２１にリニア型空燃比センサが用いられ、下流側空燃比センサ２０及び空燃比センサ２２に酸素センサが用いられている。

これらの空燃比センサ１９，２０，２１，２２の検出信号は、故障診断手段及び排気温度一時変更手段となるエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと略す）２３に入力される。このＥＣＵ２３は、周知のように、触媒劣化診断のほか、空燃比制御や点火時期制御、流路切換弁５の開閉制御などを含む内燃機関の種々の制御を行うものである。

そして、本実施形態においては、上流側メイン通路３に上流側メイン通路３内の温度変化を検知する温度検知手段としての上流側温度センサ２４が配置されている。上流側温度センサ２４は流路切換弁５の上流側に配置されている。また、下流側バイパス通路１４には、バイパス触媒コンバータ１６よりも上流側となる位置には、下流側バイパス通路１４内の温度を検知するバイパス通路内温度検出手段としてのバイパス通路温度センサ２５が配置されている。これら温度センサ２４，２５の検出信号も、上述のＥＣＵ２３に入力されている。

内燃機関１は、点火プラグ３１を備え、その吸気通路３２には、燃料噴射弁３３が配置されている。さらに、吸気通路３２の上流側に、モータ等のアクチュエータによって開閉駆動されるいわゆる電子制御型スロットル弁３４が配置されていると共に、吸入空気量を検出するエアフロメータ３５がエアクリーナ３６下流に設けられている。

また、吸気通路３２の吸気ポート近傍には、筒内のガス流動を生成するためのガス流動制御弁としてスワールを生成するスワール制御弁３７が設けられている。スワール制御弁３７は、図示せぬ適宜なアクチュエータを介して開閉され、その閉時に、吸気通路３２の通路断面の一部を遮蔽することで、スワールが生成される。このスワール制御弁３７としては、板状の弁体の一部に切欠部を有するバタフライバルブ型の構成のものや、一対の吸気ポートの一方を開閉する形式のものなど、公知の種々の形式のものを用いることが可能である。

内燃機関１の種々の制御パラメータ、例えば、燃料噴射弁３３による燃料噴射量、点火プラグ３１による点火時期、スロットル弁３４の開度、流路切換弁５やスワール制御弁３７の開閉状態、などは、上述したＥＣＵ２３によって制御される。このＥＣＵ２３には、上述したセンサ類のほか、冷却水温センサ３８、運転者により操作されるアクセルペダルの開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ３９、などの種々のセンサ類の検出信号が入力されている。

このような構成においては、冷間始動後の機関温度ないしは排気温度が低い段階では、アクチュエータ４を介して流路切換弁５が閉じられ、上流側メイン通路３が遮断される。そのため、各気筒から吐出された排気は、その全量が分岐点１２から上流側バイパス通路１１を通してバイパス触媒コンバータ１６へと流れる。バイパス触媒コンバータ１６は、排気系の上流側つまり排気ポート２に近い位置にあり、かつ小型のものであるので、速やかに活性化し、早期に排気浄化が開始される。

一方、機関の暖機が進行して、機関温度ないしは排気温度が十分に高くなったら、トリガー条件の一つとして、メイン触媒コンバータ９の触媒が活性したとみなし、流路切換弁５が開放される。これにより、各気筒から吐出された排気は、主に、上流側メイン通路３から下流側メイン通路８を経てメイン触媒コンバータ９を通過する。このとき上流側バイパス通路１１及び下流側バイパス通路１４は特に遮断されていないが、上流側バイパス通路１１側の方が上流側メイン通路３側よりも通路断面積が小さく、かつバイパス触媒コンバータ１６が介在しているので、両者の通路抵抗の差により、排気流の大部分は上流側メイン通路３側を通り、上流側バイパス通路１１側には殆ど流れない。従って、バイパス触媒コンバータ１６の熱劣化は十分に抑制される。

尚、流路切換弁５が閉じていて排気流が上流側バイパス通路１１側を流れる状態では、排気流量が大となる高速域ないしは高負荷域に対応できないため、流路切換弁５が閉状態に制御されるのは、機関運転条件（負荷および機関回転数）が低速低負荷側の所定の領域内にある場合に限定され、これ以外の領域では、メイン触媒コンバータ９が未活性であっても、流路切換弁５は開状態となる。

また、流路切換弁５が開放されている条件下で、排気還流通路１８に介装された図示しない排気還流制御弁が開くと、各気筒から吐出された排気の一部が、分岐点１２から上流側バイパス通路１１を通してバイパス触媒コンバータ１６へと流れ、かつバイパス触媒コンバータ１６通過後に分岐点１７から排気還流通路１８へと流れる。つまり、流路切換弁５がメイン通路側に排気流を案内している状態であっても、排気還流時には、還流量の大部分がバイパス触媒コンバータ１６を通過する。尚、還流量の一部は、下流側メイン通路８の合流点１５から下流側バイパス通路１４を逆流して排気還流通路２０へ取り込まれる。

そして、このように構成された内燃機関においては、流路切換弁５が閉弁状態となり、上流側メイン通路３が閉塞された際に、閉弁状態の流路切換弁５から排気の漏れが発生していないか否かの故障診断が実施されている。

冷機状態で流路切換弁５が閉弁状態のときには、上流側バイパス通路１１に筒内から排出された排気が流れ、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側では冷たい排気が滞留した状態となっている。このような状態のときに排気が流路切換弁５から漏れると、その分だけ上流側メイン通路３に筒内から排出された排気が流れ込むことになり、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側で排気温度が上昇することになる。そこで、冷機状態では、筒内から排出される排気の温度Ｔ_EOと、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側の排気の温度変化と、を比較して流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無が診断可能となっている。

一方、暖機が進んだ状態では、流路切換弁５から漏れが発生し、上流側メイン通路に筒内から排出された排気が流れ込んだとしても、熱伝導や輻射熱などにより、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側の位置における排気の温度上昇幅（温度変化量）は小さく、冷機状態の場合とは異なり、上記温度Ｔ_EOと、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側の排気の温度変化と、を比較して流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無を診断することが困難となっている。

そこで、本実施形態は、流路切換弁５の故障診断（排気漏れ発生の有無の診断）を実施する際に、筒内から排出される排気の温度Ｔ_EOを一時的に変化させ、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側における排気の温度Ｔ_Mと上記温度Ｔ_EOとの温度差を強制的に大きくすることにより、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側における排気の温度変化から流路切換弁５の故障診断を実施可能にするものである。

具体的には、図３に示すように、上記温度Ｔ_EOを一時的に上昇させることで、冷機状態、暖機状態に関わらず、上流側メイン通路３内のうち分岐点１２よりも下流側における排気の温度Ｔ_Mと上記温度Ｔ_EOとの温度差を大きくし、流路切換弁５から排気の漏れがある場合の上記温度Ｔ_Mの温度上昇幅（温度変化量）を確保する。

図３におけるＬ１は上記温度Ｔ_EOを一時的に上昇させた場合の該温度Ｔ_EOの経時変化の一例を示す特性線であり、Ｌ２は上記温度Ｔ_EOが上記Ｌ１のように変化した際に流路切換弁５から排気の漏れがある場合の上記温度Ｔ_Mの経時変化の一例を示す特性線であり、Ｌ３は上記温度Ｔ_EOが上記Ｌ１のように変化した際に流路切換弁５から排気の漏れが無い場合の上記温度Ｔ_Mの経時変化の一例を示す特性線である。

尚、上記温度Ｔ_EOはバイパス通路温度センサ２５で検知される排気温度で代用されるものとする。また、上記温度Ｔ_Mは上流側温度センサ２４で検知される排気温度で代用されるものとする。

図４は、本発明の第１実施形態であり、上記温度Ｔ_EOを上昇させるために点火時期を一時的、かつ相対的にリタードさせた場合の各種パラメータのタイミングチャートである。

流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無の診断は、流路切換弁５が閉じられた状態で実施されていると共に、流路切換弁５の漏れ発生の有無の診断の実施中にトルク変動がないように各種パラメータは協調して制御されている。

点火時期は、時刻ｔ２から所定の目標値に向かって徐々に遅角化（リタード）され、点火時期の遅角化が解除される際は元の点火時期（通常の点火時期）に向かって徐々に進角化される。このような点火時期の遅角化に伴って上記温度Ｔ_EOは時刻ｔ２〜ｔ３の間一時的に上昇する。

また、点火時期の遅角化に伴い、時刻ｔ２からスワール制御弁３７が閉弁方向に制御され燃焼室内のガス流動が強化され点火時期リタード時の燃焼安定度が高められている。一方、スロットル弁３４は、実吸気量増加の遅れを考慮して、点火時期の遅角化に先立つ時刻ｔ１から開弁方向に制御され、吸気量を増加させている。

図５は、上記温度Ｔ_EO及び上記温度Ｔ_Mを用いて流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無を診断する際に用いる漏れクライテリアを示しており、この漏れクライテリアに関する情報は上述したＥＣＵ２３内に予め記憶せておくものである。この図５から明らかなように、漏れクライテリアは上記温度Ｔ_EOと上記温度Ｔ_Mとに応じて決定されており、点火時期をリタードさせた際の上記温度Ｔ_EO及び上記温度Ｔ_Mから流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無が診断される。換言すれば、上記温度Ｔ_EOと上記温度Ｔ_Mとの比較から流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無が診断される。

図６は、上記温度Ｔ_EOを上昇させるためにＥＧＲ量を一時的、かつ相対的に減少させた場合の各種パラメータのタイミングチャートであり、上述した図４とは異なる本発明の第２実施形態である。

この第２実施形態においても、流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無の診断は、流路切換弁５が閉じられた状態で実施されていると共に、流路切換弁５の漏れ発生の有無の診断の実施中にトルク変動がないように各種パラメータは協調して制御されている。

ＥＧＲ量は、時刻ｔ２から所定の目標値に向かって徐々に減少するよう制御され、ＥＧＲ量の減量が解除される際は元のＥＧＲ量に向かって徐々に増量される。このようなＥＧＲ量の減量に伴って実吸気量が増大し（吸気量に応じて供給燃料が増大する結果）、上記温度Ｔ_EOは時刻ｔ２〜ｔ３の間一時的に上昇する。スロットル弁３４は、ＥＧＲの減量に先立つ時刻ｔ１から閉弁方向に制御され、ＥＧＲ減量に基づく実吸気量の極端な増加を抑制させている。

このような第２実施形態においても、ＥＧＲ量を相対的に減少させた際の上記温度Ｔ_EO及び上記温度Ｔ_Mと、上述した図５に示す漏れクライテリアと、を用いて、流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無が診断される。

また、内燃機関の吸気弁側の動弁機構が吸気弁の開閉時期を可変可能な可変動弁機構であり、内燃機関の排気弁側の動弁機構が排気弁の閉閉時期を可変可能な可変動弁機構であれば、排気弁の開時期を進角（早開き）させることで、上記温度Ｔ_EOを上昇させることができる（第３実施形態）。

このような第３実施形態においては、図７に示すように、時刻ｔ１から排気弁開時期を進角させることで、上記温度Ｔ_EOを時刻ｔ１〜ｔ２の間一時的に上昇させる。排気弁開時期を進角させる際には、同じタイミングで吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップ量がゼロとなるように、吸気弁開時期と排気弁閉時期を変更する。具体的には、通常、上死点を跨ぐように設定されている吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップを、排気弁閉時期と吸気弁開時期の両方を上死点付近にすることで実現可能である。このように、吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップ量をゼロとすることで、吸気ポート側への吹き返しが解消し、内部ＥＧＲが相対的に減少することから新気量を増やすことができるので、増えた新気に応じて燃料も増やして、総熱量を増やすことができる。また、スロットル弁３４は、排気弁開時期を進角させることによるトルク低下を補うために、時刻ｔ１から開弁方向に制御され、吸気量を増加させている。

そして、後述する第４実施形態及び第５実施形態のように、空燃比を操作することで、上記温度Ｔ_EOを一時的に変化させることも可能である。

第４実施形態は、空燃比を操作して上記温度Ｔ_EOを一時的に上昇させるものである。詳述すると、比較的負荷が高い側で安定し、かつ理論空燃比のときの燃料量よりも多くの燃料を噴射して燃料の気化熱による燃料冷却を行っている場合であれば、理論空燃比のときの燃料量となるように燃料噴射量を減少させ燃料冷却を中止させることで、一時的に上記温度Ｔ_EOを上昇させることができる。すなわち、図８に示すように、当量比が１となるよう燃料量を減少させることで、上記温度Ｔ_EOを一時的に上昇させることができる。尚、このときのスロットル弁３４の弁開度は一定とする。

第５実施形態は、空燃比を操作して上記温度Ｔ_EOを一時的に低下させるものである。詳述すると、理論空燃比のときの燃料量よりも多くの燃料を噴射して燃料の気化熱による燃料冷却を行い、一時的に上記温度Ｔ_EOを下降させることができる。すなわち、図９に示すように、当量比が１よりも大きくなるよう燃料量を増加させることで、上記温度Ｔ_EOを一時的に上昇させることができる。尚、このときのスロットル弁３４の弁開度は一定とする。

このような第４及び第５実施形態においても、上述したような空燃比操作を行ったいる際の上記温度Ｔ_EOを及び上記温度Ｔ_Mと上述した図５に示す漏れクライテリアと、を用いて、流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無が診断される。

また、上述した各実施形態においては、上流側温度センサ２４で検知された排気温度を上記温度Ｔ_Mとして代用しているが、上流側メイン通路３の流路切換弁５と合流点７との間にも、温度センサをそれぞれ設け、流路切換弁５前後の温度から上記温度Ｔ_Mを決定するようにすれば、上記温度Ｔ_Mの精度が向上し、ひいては流路切換弁５からの排気漏れ発生の有無の診断の精度を向上させることができる。また、下流側メイン通路８のうち、合流点１５よりも上流側の位置に温度センサを設けて、この温度センサで検知された排気温度と上流側温度センサ２４で検知された排気温度とから上記温度Ｔ_Mを決定するようにしても、上記温度Ｔ_Mの精度を向上させることができる。

そして、メイン触媒コンバータ９の上流側に配置された空燃比センサ２１の位置を、下流側メイン通路８のうち流点１５よりも上流側の位置に変更すれば、この空燃比センサ２１を用いて、流路切換弁５の下流側の温度を推定することが可能となり、流路切換弁５からの排気漏れの発生の有無を診断することが可能となる。

詳述すると、図１０に示すように、排気温度が上昇すると、空燃比センサ２１の内部抵抗が大きくなる。また、空燃比センサ２１の印加電流が少なくなり、起電力が小さくなる。そこで、空燃比センサ２１の出力値をモニタリングしておき、空燃比センサ２１の出力値と、予め実験適合等により求めた漏れクライテリアと、を比較し、空燃比センサ２１の出力値がこの漏れクライテリアを超えたときに、流路切換弁５が閉じられているにも関わらず流路切換弁５の下流側の排気の温度が上昇し、流路切換弁５から下流側に排気が漏れていると診断されることが可能となる。つまり、上流側温度センサ２４やバイパス通路温度センサ２５を用いることなく、流路切換弁５からの排気漏れの発生の有無を診断することが可能となる。

また、空燃比センサ２１の位置を、下流側メイン通路８のうち流点１５よりも上流側の位置に変更すれば、この空燃比センサ２１の出力値を用いて排気温度を推定し、この推定値を上記温度Ｔ_Mとしてもよいし、この推定値と上流側温度センサ２４で検知された排気温度とから上記温度Ｔ_Mを決定するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態においては、上記温度Ｔ_EOをバイパス通路温度センサ２５によって検知しているが、上記温度Ｔ_EOを直接検知するのではなく、点火時期のリタード量や、ＥＧＲの減少量から、上記温度Ｔ_EOを推定することも可能である。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列に総断面積が上記メイン通路の総断面積に対して相対的に小さなバイパス通路が設けられ、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータが設けられ、かつ上記メイン通路のうち上記バイパス通路によってバイパスされる上記上流側部分に該メイン通路を閉塞する流路切換弁と温度検知手段とが設けられた内燃機関の故障診断方法において、上記流路切換弁が閉弁状態となり上記メイン通路が閉塞されている際に、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させ、上記メイン通路内の温度変化から上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断する。これによって、上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断する際に、筒内から排出される排気の温度を一時的に上昇させているので、流路切換弁に漏れがある場合には、メイン通路の上流側部分の内部の温度が必ず変化することになり、メイン通路の上流側部分の内部温度の変化から流路切換弁からの排気の漏れを確実に検知することができる。

（２） 上記（１）に記載の内燃機関の故障診断方法は、具体的には、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、点火時期をリタードさせて一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させる。

（３） 上記（２）に記載の内燃機関の故障診断方法は、吸気系の吸気弁上流側に、筒内のガス流動を強化すべく吸気通路の一部を遮蔽するガス流動制御弁が設けられ、点火時期をリタードさせる際に、上記ガス流動制御弁を閉弁方向に動作させる。これによって、燃焼室内のガス流動が強化され点火時期リタード時の燃焼安定度が高められている。

（４） 上記（１）に記載の内燃機関の故障診断方法は、具体的には、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、ＥＧＲ量を減少させて一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させる。

（５） 上記（１）に記載の内燃機関の故障診断方法は、具体的には、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、排気弁開時期を下死点寄りに変化させ、一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させる。

（６） 上記（１）に記載の内燃機関の故障診断方法は、具体的には、安定した高負荷運転状態で、理論空燃比のときの燃料量よりも多くの燃料を噴射して燃料の気化熱による燃料冷却を行っている場合、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、理論空燃比のときの燃料量となるように燃料噴射量を減少させ燃料冷却を中止させることで、一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させる。

（７） 上記（１）に記載の内燃機関の故障診断方法は、具体的には、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、理論空燃比のときの燃料量よりも多くの燃料を噴射して燃料の気化熱による燃料冷却を行い、一時的に筒内から排出される排気の温度を下降させる。

（８） 上記（１）〜（７）のいずれかに記載の内燃機関の故障診断方法において、上記温度検知手段は、具体的には、上記流路切換弁の上流側に配置された上流側温度センサと、上記流路切換弁の下流側に配置された下流側温度センサとを有する。

（９） 上記（１）〜（７）のいずれかに記載の内燃機関の故障診断方法において、上記温度検知手段は、空燃比センサであり、該空燃比センサの内部抵抗の変化から上記メイン通路内の温度変化を推定する。

（１０） 上記（１）〜（９）のいずれかに記載の内燃機関の故障診断方法は、具体的には、上記バイパス通路の上記バイパス触媒コンバータよりも上流側の温度を検知するバイパス通路内温度検知手段を有し、上記メイン通路内の温度変化と、上記バイパス通路内温度検知手段で検知される筒内から排出された排気の温度と、を用いて上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断する。

（１１） メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列に総断面積が上記メイン通路の総断面積に対して相対的に小さなバイパス通路が設けられ、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータが設けられ、かつ上記メイン通路のうち上記バイパス通路によってバイパスされる上記上流側部分に該メイン通路を閉塞する流路切換弁と温度検知手段とが設けられた内燃機関において、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させる排気温度一時変化手段と、上記流路切換弁が閉弁状態となり上記メイン通路が閉塞されている際に一時的に筒内から排出される排気の温度を変化させ、上記メイン通路内の温度変化から上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断する故障診断手段と、を有する。

本発明に係る内燃機関の吸排気系の構成並びに制御システムの一例を示す構成説明図。 本発明に係る内燃機関の配管レイアウト構成を模式的に示した説明図。 筒内から排出される排気の温度Ｔ_EOと上流側メイン通路内のうち分岐点よりも下流側における排気の温度Ｔ_Mの温度特性の一例を示す模式図。 本発明の第１実施形態におけるタイミングチャート。 漏れクライテリアの一例を示す模式図。 本発明の第２実施形態におけるタイミングチャート。 本発明の第３実施形態におけるタイミングチャート。 本発明の第４実施形態におけるタイミングチャート。 本発明の第５実施形態におけるタイミングチャート。 排気温度と空燃比センサの内部抵抗の相関関係を示す説明図。

符号の説明

３…上流側メイン通路
５…流路切換弁
８…下流側メイン通路
９…メイン触媒コンバータ
５・流路切換弁
１１…上流側バイパス通路
１４…下流側バイパス通路
１６…バイパス触媒コンバータ
２４…上流側温度センサ
２５…バイパス通路温度センサ

Claims (11)

1. メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列に総断面積が上記メイン通路の総断面積に対して相対的に小さなバイパス通路が設けられ、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータが設けられ、かつ上記メイン通路のうち上記バイパス通路によってバイパスされる上記上流側部分に該メイン通路を閉塞する流路切換弁と温度検知手段とが設けられた内燃機関の故障診断方法において、
   上記流路切換弁が閉弁状態となり上記メイン通路が閉塞されている際に、筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させ、上記メイン通路内の温度変化から上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断することを特徴とする内燃機関の故障診断方法。
2. 筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、点火時期をリタードさせて一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の故障診断方法。
3. 吸気系の吸気弁上流側に、筒内のガス流動を強化すべく吸気通路の一部を遮蔽するガス流動制御弁が設けられ、
   点火時期をリタードさせる際に、上記ガス流動制御弁を閉弁方向に動作させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の故障診断方法。
4. 筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、ＥＧＲ量を減少させて一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の故障診断方法。
5. 筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、排気弁開時期を下死点寄りに変化させ、一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の故障診断方法。
6. 安定した高負荷運転状態で、理論空燃比のときの燃料量よりも多くの燃料を噴射して燃料の気化熱による燃料冷却を行っている場合、
   筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、理論空燃比のときの燃料量となるように燃料噴射量を減少させ燃料冷却を中止させることで、一時的に筒内から排出される排気の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の故障診断方法。
7. 筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させるために、理論空燃比のときの燃料量よりも多くの燃料を噴射して燃料の気化熱による燃料冷却を行い、一時的に筒内から排出される排気の温度を下降させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の故障診断方法。
8. 上記温度検知手段は、上記流路切換弁の上流側に配置された上流側温度センサと、上記流路切換弁の下流側に配置された下流側温度センサとを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の故障診断方法。
9. 上記温度検知手段は、空燃比センサであり、該空燃比センサの内部抵抗の変化から上記メイン通路内の温度変化を推定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の故障診断方法。
10. 上記バイパス通路の上記バイパス触媒コンバータよりも上流側の温度を検知するバイパス通路内温度検知手段を有し、
    上記メイン通路内の温度変化と、上記バイパス通路内温度検知手段で検知される筒内から排出された排気の温度と、を用いて上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の故障診断方法
11. メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列に総断面積が上記メイン通路の総断面積に対して相対的に小さなバイパス通路が設けられ、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータが設けられ、かつ上記メイン通路のうち上記バイパス通路によってバイパスされる上記上流側部分に該メイン通路を閉塞する流路切換弁と温度検知手段とが設けられた内燃機関において、
    筒内から排出される排気の温度を一時的に変化させる排気温度一時変化手段と、上記流路切換弁が閉弁状態となり上記メイン通路が閉塞されている際に一時的に筒内から排出される排気の温度を変化させ、上記メイン通路内の温度変化から上記流路切換弁に漏れがあるか否かを診断する故障診断手段と、を有することを特徴とする内燃機関の故障診断装置。

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