JP4710792B2

JP4710792B2 - 内燃機関の排気バイパス装置

Info

Publication number: JP4710792B2
Application number: JP2006288969A
Authority: JP
Inventors: 稔益田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: JP2008106652A

Description

本発明は、内燃機関の排気バイパス装置に関するものである。特に、この発明は、作動部分の不具合を検出できる内燃機関の排気バイパス装置に関するものである。

従来の内燃機関では、排気ガスの通路中に、三元触媒など排気ガスの浄化手段である触媒を設け、排気ガスを大気中に排出する前に、触媒によって浄化してから排出する場合が多い。しかし、このような触媒では、ＨＣ（炭化水素）の浄化するための活性化温度が３５０℃以上である場合が多いため、ＨＣを浄化するには触媒をこの活性化温度以上にする必要があるが、内燃機関の冷間始動直後は、触媒は活性化温度に達していないため、ＨＣの浄化が困難なものとなっていた。

そこで、従来の内燃機関では、排気ガスのメイン流路の他にメイン流路に接続されたバイパス流路を設け、バイパス流路にはＨＣを吸着する吸着手段を設けているものがある。この場合さらに、排気ガスが流れる流路を、このバイパス流路とメイン流路とのいずれかに切り換える開閉手段である切換弁を設けている。これにより、内燃機関の通常運転時には排気ガスがメイン流路を流れるように切換弁を切り換え、触媒の温度が活性化温度に達していない場合には、排気ガスがバイパス流路を流れるように切換弁を切り換えて、排気ガスを吸着手段に流している。これにより、触媒が活性化温度に達していない場合でも、排気ガス中のＨＣを吸着手段で吸着し、排気ガス中からＨＣを除去することができる。また、このように切換弁を設ける場合、切換弁が故障して排気ガスを所望の流れで流すことが困難になった場合に備えて、故障診断機能を備えているものがある。

例えば、特許文献１に記載の排気浄化装置では、排気通路に設けられた触媒装置の下流側の通路をメイン排気流路とバイパス流路とに分けると共に、排気ガスの流れをこれらのいずれかに切り換える切換弁を設け、バイパス流路には吸着装置を設けている。また、バイパス流路には、バイパス流路中を流れる排気ガスの温度を検知する温度センサを設け、さらに、切換弁の故障を診断する故障診断装置が設けられている。この排気浄化装置で切換弁の故障を判断する場合には、内燃機関の定常運転時、つまり、排気ガスがメイン排気流路を流れる状態に切換弁を切り換えた状態において、一時的に切換弁を切り換えて排気ガスがバイパス流路を流れる状態にし、切り換える前後のバイパス流路内を流れる排気ガスの温度を温度センサで検知する。

この温度は、切換弁が正常に作動している場合には切り換える前後の温度差が大きくなり、切換弁が正常に作動せずに、切換弁の部分から排気ガスの漏れが生じている場合には、切り換える前後の温度差は小さくなる。このため、特許文献１に記載の排気浄化装置の故障診断装置は、切換弁を一時的に切り換えてその際の温度を検知することにより、切り換える前後の温度差が大きい場合には、切換弁が正常に作動していないと判断することができ、切換弁に故障が発生していると判定することができる。

特許第３７３９８７６号公報

しかしながら、内燃機関から排出された排気ガスの流れをメイン排気流路とバイパス流路とのいずれか一方に切り換える切換弁の故障を判定するために、一時的に切換弁を切り換えるのは、切換弁の故障の診断、即ち、開閉手段の故障の判定をする際の制御が複雑になる虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に開閉手段の故障の判定をすることができる内燃機関の排気バイパス装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、内燃機関の排気ガスが流れる第１通路を有し、さらに、前記排気ガスが流れると共に両端で前記第１通路に接続される第２通路を有する排気通路と、前記第１通路内に配設され、且つ、前記排気ガスを浄化する浄化手段と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を流れる前記排気ガスの温度である排気温度を検出可能に設けられた排気温度検出手段と、前記開閉手段に接続されていると共に前記開閉手段の開閉を制御する制御手段と、前記制御手段が前記開閉手段を閉じた状態に制御している場合における前記排気温度検出手段で検出した前記排気温度の変化が、前記開閉手段が故障しているかの基準となる判定基準温度より大きい場合に、前記開閉手段が故障しているとの判定をする故障判定手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、第２通路内を流れる排気ガスの温度である排気温度を検出する排気温度検出手段を設け、開閉手段を閉じた状態に制御している場合における排気温度の変化が、開閉手段が故障しているかの基準となる判定基準温度より大きい場合に、開閉手段が故障しているとの判定をしている。つまり、開閉手段が故障している場合には、開閉手段を閉じる制御を行なった場合でも、開閉手段は閉じない、或いは閉じきらないので、開閉手段を閉じる制御を行なっても第２通路には排気ガスが流れる。このため、開閉手段を閉じた状態に制御している場合に、第２通路内の排気温度が大きく変化する場合には、第２通路内に排気ガスが流れていることになるので、開閉手段は故障していると判定することができる。従って、第２通路内の排気温度の変化を検出する検出手段として排気温度検出手段を設け、開閉手段を閉じている状態において排気温度検出手段が検出した第２通路内の排気温度の変化によって開閉手段の故障の判定を行なうことにより、開閉手段の故障の判定を行なう際に開閉手段を作動させることなく判定を行なうことができる。この結果、容易に開閉手段の故障の判定をすることができる。

この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、さらに、時間の経過を算出する経過時間算出手段と、前記排気温度検出手段で検出した前記排気温度の変化を算出する温度変化算出手段と、を備えており、前記温度変化算出手段は、前記経過時間算出手段で算出する経過時間が、前記排気温度の変化を算出するための所定時間である設定時間を経過した際における前記排気温度の変化を算出し、前記故障判定手段は、前記温度変化算出手段が算出した前記設定時間を経過した際における前記排気温度の変化が、前記判定基準温度より大きい場合に、前記開閉手段が故障しているとの判定をすることを特徴とする。

この発明では、時間の経過を算出する経過時間算出手段を設け、さらに、第２通路内の排気温度の変化を算出する温度変化算出手段を設けている。これにより、排気温度の変化を算出する場合に、経過時間算出手段で算出した経過時間が、設定時間を経過した場合の排気温度の変化を算出することにより、より確実に排気温度の変化を算出することができる。従って、開閉手段が故障しているかの判定を行なう際に用いる排気温度の変化を、より確実に算出することができる。この結果、より確実に、容易に開閉手段の故障の判定をすることができる。

この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、さらに、前記排気温度検出手段で検出した前記排気ガスの初期温度に応じて前記設定時間を算出する設定時間算出手段を備えており、前記温度変化算出手段は、前記経過時間算出手段で算出する経過時間が、前記設定時間算出手段で算出した前記設定時間を経過した際における前記排気温度の変化を算出することを特徴とする。

この発明では、排気ガスの初期温度に応じて設定時間を算出するので、排気温度に適した設定時間にすることができる。これにより、排気温度がどのような温度であっても、開閉手段が故障しているかの判定を行なう際に用いる排気温度の変化を、より確実に算出することができる。この結果、より確実に、容易に開閉手段の故障の判定をすることができる。

この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、前記設定時間算出手段は、前記排気ガスの初期温度が高くなるに従って前記設定時間を長くすることを特徴とする。

この発明では、排気ガスの初期温度が高くなるに従って設定時間を長くしている。つまり、開閉手段が故障し、開閉手段を閉じる制御を行なった際に開閉手段が閉じきらずに第２通路内に排気ガスが流れる場合には、第２通路で検出される排気温度は、初期温度が高くなるに従って変化し難くなる。このため、第２通路内の排気温度の変化を算出する際に、排気ガスの初期温度が高くなるに従って設定時間を長くし、長時間に渡って第２通路内の排気温度を検出することにより、検出初期の排気ガスの温度が高い場合においても排気温度が変化していることを検出することができる。従って、排気ガスの温度がいかなる温度であっても、より確実に排気温度の変化を算出することができる。この結果、より確実に、容易に開閉手段の故障の判定をすることができる。

本発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、容易に開閉手段の故障の判定をすることができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る内燃機関の排気バイパス装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す内燃機関１は、内部に燃焼室５が形成されたシリンダヘッド２とシリンダブロック３とを有しており、シリンダブロック３内には当該シリンダブロック３内を往復運動可能に設けられたピストン４が配設されている。また、燃焼室５はピストン４の上死点側に位置しており、当該燃焼室５には吸気通路である吸気管１０と、排気通路である排気管１１とが接続されている。このうち、吸気管１０と燃焼室５との接続部分には、吸気バルブ１２が設けられており、排気管１１と燃焼室５との接続部分には、排気バルブ１３が設けられている。また、この燃焼室５には、点火プラグ６が設けられている。

また、排気管１１は排気バイパス装置１５の一部を構成しており、当該排気管１１は、内側に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第１通路である主通路２１と、同様に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第２通路であるバイパス通路２５とを有している。これらの主通路２１とバイパス通路２５とは、排気管１１が、内燃機関１から排気ガスの下流方向に向かった所定の位置で分岐しており、分岐した後さらに接続されている。詳しくは、バイパス通路２５は、その両端部で主通路２１に接続されており、両端部のうち、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの上流側に位置する端部が上流側接続部２６となり、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの下流側に位置する端部が下流側接続部２７となり、上流側接続部２６と下流側接続部２７とで主通路２１に接続されている。

換言すると、上流側接続部２６と下流側接続部２７とは、主通路２１の形成方向、或いは主通路２１内を流れる排気ガスの流れの方向において、上流側接続部２６は下流側接続部２７よりも内燃機関１寄りに位置し、下流側接続部２７は上流側接続部２６よりも内燃機関１から離れた部分に位置している。

また、バイパス通路２５には、開閉手段であるバイパスバルブ４０が設けられている。このバイパスバルブ４０は、バイパス通路２５内に設けられており、バイパス通路２５内において上流側接続部２６よりも排気ガスの流れ方向における下流側で、且つ、下流側接続部２７よりも排気ガスの流れ方向における上流側に設けられている。また、このバイパスバルブ４０には、内圧を変化させることにより作動するアクチュエータ４１が接続されており、バイパスバルブ４０は、このアクチュエータ４１によって作動可能になっている。また、バイパスバルブ４０は、このようにアクチュエータ４１によって作動することによりバイパス通路２５内を開閉可能に設けられている。

このようにバイパスバルブ４０に接続されるアクチュエータ４１には、内側に空気が通るチューブである制御チューブ４６が接続されており、さらに、この制御チューブ４６においてアクチュエータ４１に接続されている側に位置する端部の反対側の端部には、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）４２が接続されている。このＶＳＶ４２は、内部の空気圧、即ち内圧が、大気圧よりも低い状態を維持できるように設けられた負圧タンク４３に接続されており、負圧タンク４３は負圧チューブ４７によって吸気管１０に接続されている。このように、負圧タンク４３は吸気管１０に接続されているため、負圧タンク４３の内圧は吸気管１０内の空気圧と同程度の圧力になる。また、ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通する、または、制御チューブ４６と外気、即ち大気とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。

また、前記排気管１１内には、内側に排気ガスを浄化する浄化手段である触媒３０が設けられており、このうち、前記主通路２１には、内側に排気ガスを浄化する触媒３０のうち第１触媒３１が配設されている。詳しくは、第１触媒３１は、主通路２１内における上流側接続部２６と下流側接続部２７との間に位置している。また、排気管１１には、当該排気管１１内を流れる排気ガスの流れ方向における下流側接続部２７の下流側に、触媒３０のうち第２触媒３２が配設されている。これらの第１触媒３１と第２触媒３２とは、炭化水素（ＨＣ）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、窒素酸化物（ＮＯｘ）との３物質を酸化・還元反応によって同時に除去する、いわゆる三元触媒となっている。また、これらの第１触媒３１と第２触媒３２とでは、浄化温度は同じであるが、排気ガスは、流れ方向で放熱し温度勾配を持つため、第２触媒３２よりも、排気ガスの流れ方向において上流側に位置する第１触媒３１の方が、高温に晒されることになる。

また、排気管１１には、排気管１１内を流れる排気ガスの温度を検出する排気温センサ５１と、排気管１１内を流れる排気ガスに含まれる酸素濃度と、未燃の燃料の濃度、即ち未燃ガス濃度との割合である空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ５２と、排気管１１内を流れる排気ガスに含まれる酸素濃度を検出するＯ₂センサ５３とが設けられている。このうち、排気温センサ５１は、バイパス通路２５に配設されており、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの温度である排気温度を検出可能な排気温度検出手段として設けられている。詳しくは、この排気温センサ５１は、バイパス通路２５においてバイパスバルブ４０よりも排気ガスの流れ方向における上流側に設けられている。つまり、排気温センサ５１は、バイパス通路２５における上流側接続部２６とバイパスバルブ４０との間に配設されている。

また、Ａ／Ｆセンサ５２は、排気管１１において排気管１１が主通路２１とバイパス通路２５とに分岐している部分よりも排気ガスの流れ方向における上流側に設けられている。つまり、Ａ／Ｆセンサ５２は、排気管１１における内燃機関１との接続部分と、上流側接続部２６との間に設けられている。また、Ｏ₂センサ５３は排気管１１の２箇所に設けられており、上流側Ｏ₂センサ５４と下流側Ｏ₂センサ５５とが設けられている。このうち、上流側Ｏ₂センサ５４は、主通路２１に配設されており、主通路２１において第１触媒３１よりも排気ガスの流れ方向における下流側に設けられている。つまり、上流側Ｏ₂センサ５４は、主通路２１における第１触媒３１と下流側接続部２７との間に設けられている。また、下流側Ｏ₂センサ５５は、排気管１１において第２触媒３２が設けられている部分より排気ガスの流れ方向における下流側に設けられている。

また、前記吸気管１０には、燃料を吸気管１０内に噴射する燃料供給手段であるインジェクタ５０が配設されており、当該インジェクタ５０は、燃料を吸気管１０内に噴射することにより内燃機関１に対して燃料を供給可能に設けられている。

これらの排気温センサ５１、Ａ／Ｆセンサ５２、上流側Ｏ₂センサ５４、下流側Ｏ₂センサ５５、インジェクタ５０及びＶＳＶ４２は、全て当該内燃機関１を搭載する車両（図示省略）の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０に接続されている。

このＥＣＵ６０には、処理部６１、記憶部７５及び入出力部７６が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ６０に接続されている排気温センサ５１、Ａ／Ｆセンサ５２、上流側Ｏ₂センサ５４、下流側Ｏ₂センサ５５、インジェクタ５０及びＶＳＶ４２は、入出力部７６に接続されており、入出力部７６は、これらのセンサ等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部７５には、本発明に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部７５は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、処理部６１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、少なくとも、内燃機関１が始動しているかの判定を行なう始動判定手段である始動判定部６２と、内燃機関１を循環して内燃機関１の冷却をする冷却水（図示省略）の水温を取得する水温取得手段である水温取得部６３と、排気温センサ５１で検出した排気温度を取得する排気温度取得手段である排気温度取得部６４と、内燃機関１の運転状態がＣＯＬＤ状態、つまり、第２触媒３２の温度が、排気ガスを効率よく浄化できる温度である活性化温度に達していない状態であるかを判定する運転状態判定手段であるＣＯＬＤ状態判定部６５と、バイパスバルブ４０の故障判別の処理が実行中であるかを示す故障判別フラグ（図示省略）の状態を判定する処理状態判定手段であるフラグ判定部６６と、時間の経過を算出する経過時間算出手段であるタイマーカウンタ６７と、排気温センサ５１で検出した排気温度の変化を算出する温度変化算出手段である排気温度変化算出部６８と、タイマーカウンタ６７で算出する経過時間が設定時間を経過したかを判定する経過時間判定手段である経過時間判定部６９と、バイパスバルブ４０が故障しているか否かの判定をする故障判定手段である故障判定部７０と、を有している。

当該排気バイパス装置１５が有するバイパスバルブ４０の制御は、排気温センサ５１など車両の各部に設けられたセンサ（図示省略）による検出結果に基づいて、処理部６１が前記コンピュータプログラムを当該処理部６１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてＶＳＶ４２を作動させることにより、バイパスバルブ４０を制御する。その際に処理部６１は、適宜記憶部７５へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように排気バイパス装置１５を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ６０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。また、このＥＣＵ６０と、当該ＥＣＵ６０に接続されるＶＳＶ４２、及びバイパスバルブ４０に接続されるアクチュエータ４１は、バイパスバルブ４０の開閉を制御し、バイパスバルブ４０を作動させる制御手段として設けられている。

この実施例１に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１を運転すると、吸気管１０に設けられたインジェクタ５０から吸気管１０内に燃料を噴射することにより、吸気管１０内を流れる空気と燃料とが混合し、吸気管１０内で燃料と空気との混合気が作られる。この混合気は、吸気バルブ１２が開いた際に吸気管１０から燃焼室５内に入り込む。燃焼室５内に入り込んだ混合気は、点火プラグ６が点火した際に着火し、燃焼室５内で燃焼する。このように燃焼室５内で燃料が燃焼してピストン４を押し下げることにより、内燃機関１は作動する。燃料の燃焼後のガスは、排気ガスとなって排気バルブ１３が開いた際に排気管１１の方向に流れ、燃焼室５内から排出される。

また、内燃機関１の運転時には、Ａ／Ｆセンサ５２によって排気管１１に流れる排気ガス中の酸素濃度と未燃焼ガスの濃度と割合を検出し、上流側Ｏ₂センサ５４で第１触媒３１の下流側の位置での排気ガス中の酸素濃度を検出し、下流側Ｏ₂センサ５５で第２触媒３２の下流側の位置での排気ガス中の酸素濃度を検出して、検出した結果をＥＣＵ６０に伝達する。ＥＣＵ６０では、これらのセンサ類による検出結果より、インジェクタ５０から吸気管１０内に噴射する燃料の量を調整し、燃焼室５に供給する混合気の空燃比を調整する。

また、このように内燃機関１を運転している際には、吸気管１０から燃焼室５内に混合気が吸い込まれるため、吸気管１０内の空気圧は大気圧よりも低くなる。即ち、吸気管１０内は負圧になる。このため、負圧チューブ４７によって吸気管１０に接続される負圧タンク４３内の空気は、吸気管１０の方向に流れ、負圧タンク４３の内圧は、吸気管１０内の圧力と同程度の圧力になる。これにより、負圧タンク４３内は負圧になる。また、負圧タンク４３はＶＳＶ４２と接続されているが、ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通する、または、制御チューブ４６と大気とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。

この制御チューブ４６は、アクチュエータ４１に接続されているため、ＶＳＶ４２を切り替えることにより、アクチュエータ４１に大気圧、または負圧を伝えることができる。つまり、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通するようにＶＳＶ４２を切り替えた場合には、アクチュエータ４１に負圧を伝えることができ、制御チューブ４６と大気とを連通するようにＶＳＶ４２を切り替えた場合には、アクチュエータ４１に大気圧を伝えることができる。このように、大気圧や負圧を伝えることにより、アクチュエータ４１は作動し、アクチュエータ４１に接続されるバイパスバルブ４０も作動する。つまり、バイパスバルブ４０は、ＶＳＶ４２を切り替えることにより作動可能になっている。

内燃機関１の運転時には、排気ガスが排気管１１内を流れるが、内燃機関１の始動直後や内燃機関１を低回転低負荷で運転している際には、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を閉じる。これにより、バイパス通路２５内は閉じられるが、この状態では、排気ガスはバイパス通路２５には流れず、上流側接続部２６付近から主通路２１内に流れ込む。この主通路２１内には、第１触媒３１が設けられているため、主通路２１内を流れる排気ガスは、第１触媒３１を通過し、排気ガスは第１触媒３１により浄化される。第１触媒３１を通過した排気ガスは、さらに、排気ガスの流れ方向において下流側接続部２７よりも下流側に位置する第２触媒３２の方向に流れる。このため、排気ガスは、第２触媒３２を通過し、第２触媒３２により浄化される。

バイパスバルブ４０を閉じた状態では、排気ガスはこのように主通路２１内を流れるが、内燃機関１の暖気運転時や低回転低負荷時には、排気ガスの温度は低くなっている。このため、排気ガスの熱が伝達されることにより温度が上昇する触媒３０は温度が上昇し難くなり、活性化温度に達し難くなるが、バイパスバルブ４０を閉じることにより、排気ガスは主通路２１内に流れるため、内燃機関１に近い第１触媒３１を通過させることができる。排気管１１内を流れる排気ガスは、放熱しながら下流方向に流れるが、このように排気ガスの流れ方向において内燃機関１に近い位置に設けられる第１触媒３１に排気ガスを通過させることにより、温度があまり低下しない状態で排気ガスを通過させることができる。これにより、排気ガスの温度が低い状態でも、第１触媒３１の温度を上昇させ易くなり、早急に活性化温度まで上昇させることができる。また、バイパスバルブ４０を閉じ、排気ガスを主通路２１内に流すことにより、排気ガスを第１触媒３１と第２触媒３２との双方を通過させることができるので、触媒３０の温度が低い場合でも、排気ガスを浄化することができる。

また、内燃機関１を高回転高負荷で運転している際には、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。バイパスバルブ４０を開けることによってバイパス通路２５内が開かれると、排気ガスは上流側接続部２６付近からバイパス通路２５に流れ込む。この場合、排気管１１内を流れる排気ガスは、ほぼ全てバイパス通路２５に流れるため、主通路２１内には流れなくなる。このように、バイパスバルブ４０を開けた状態では、排気ガスは主通路２１内に流れないため、排気ガスは第１触媒３１を通過することなく第２触媒３２の方向に流れて第２触媒３２を通過し、第２触媒３２のみにより浄化される。

また、内燃機関１を高回転高負荷で運転する際には排気ガスの温度は高くなるが、バイパスバルブ４０を開けることにより、高温の排気ガスはバイパス通路２５にのみ流れるので、排気ガスの流れ方向において内燃機関１に近い位置に設けられる第１触媒３１が高温の排気ガスに晒されることを抑制できる。これにより、第１触媒３１の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。また、排気管１１内を流れる排気ガスは、放熱しながら下流方向に流れるが、第２触媒３２は、排気ガスの流れ方向において第１触媒３１よりも下流側に位置している。このため、高温の排気ガスが第２触媒３２を通過する際には、排気ガスの温度は低下しているので、第２触媒３２の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。

このように、内燃機関１の運転時には、その運転状態に応じてバイパスバルブ４０は開閉し、この開閉によって排気ガスは主通路２１とバイパス通路２５とのいずれか一方を流れる。このため、主通路２１とバイパス通路２５とのうち、排気ガスが流れている方の通路は排気ガスの熱により、通路内の温度が高くなるが、他方の通路は、通路内の温度は高くならない。従って、バイパスバルブ４０を閉じている場合には、排気ガスは主通路２１に流れるため、バイパス通路２５内の温度は上昇しない。

また、バイパスバルブ４０を閉じた場合には、ＥＣＵ６０等の制御手段によりバイパスバルブ４０を閉じた状態に制御している場合におけるバイパス通路２５内の排気温度を、排気温センサ５１で検出する。このバイパス通路２５内の排気温度は、バイパスバルブ４０を閉じる制御を行なった後、所定の時間が経過する間、排気温センサ５１で検出し続け、ＥＣＵ６０でこの所定の時間における排気温度の変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する。さらに、ＥＣＵ６０では、この排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖが、バイパスバルブ４０が故障しているか否の判定の基準となる温度である判定基準温度ｊｔよりも大きい場合には、バイパスバルブ４０に作動不良等が生じ、バイパスバルブ４０は故障していると判定する。なお、この判定基準温度ｊｔは、ＥＣＵ６０が有する記憶部７５に記憶されている。

図２は、バイパスバルブを閉じた状態におけるバイパス通路内の排気温度と時間との関係を示す説明図である。次に、バイパス通路２５内のバイパスバルブ４０が故障し、バイパスバルブ４０の上流側から下流側に排気ガスが漏れる場合における、時間の経過に対するバイパス通路２５内の排気ガスの温度変化について説明する。バイパスバルブ４０が故障し、バイパスバルブ４０を閉じる制御をした場合においても閉じきらない場合には、バイパスバルブ４０の上流側から下流側に排気ガスが漏れるため、バイパス通路２５内には排気ガスが流れ、バイパス通路２５中の排気温度は、時間の経過と共に上昇する。このため、この場合におけるバイパス通路２５内の排気ガスの温度変化は、図２に示すように、時間の経過と共に大きくなる。さらに、この場合、バイパスバルブ４０の上流側から下流側への排気ガスの漏れが大きいほど、時間の経過と共にバイパス通路２５内の排気ガスの温度変化は大きくなり、排気ガスの漏れが小さいほど、時間の経過に対するバイパス通路２５内の排気ガスの温度変化は小さくなる。

このため、図２の大漏れ量時温度変化線８１で示すように、バイパスバルブ４０の上流側から下流側への排気ガスの漏れが大きい場合には、時間の経過に対するバイパス通路２５内の排気温度の変化は大きくなる。また、小漏れ量時温度変化線８２で示すように、バイパスバルブ４０の上流側から下流側への排気ガスの漏れが小さい場合には、時間の経過に対するバイパス通路２５内の排気温度の変化は小さくなる。つまり、バイパスバルブ４０を閉じている際におけるバイパス通路２５内の排気温度の変化は、バイパスバルブ４０の上流側から下流側への排気ガスの漏れ量によって変化する。従って、排気温センサ５１でバイパス通路２５内の排気温度を検出して所定の時間におけるバイパス通路２５内の排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出し、算出した排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖと判定基準温度ｊｔとを比較することにより、バイパス通路２５内に排気ガスが流れているか否かを判定することできる。このため、この判定を介してバイパスバルブ４０が故障しているか否かを判定することができる。

図３は、本発明の実施例１に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例１に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５の制御方法、即ち、当該排気バイパス装置１５の処理手順について詳細に説明する。また、以下の説明では、内燃機関１の始動時における処理手順を説明する。内燃機関１の始動時には、まず、内燃機関１が始動したかを判定する（ステップＳＴ１０１）。この判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する始動判定部６２によって行なう。この始動判定部６２では、内燃機関１の運転時における他の制御で用いられるクランクシャフト（図示省略）の回転数を示す信号によって判定する。つまり、クランクシャフトの回転数を示す信号が始動判定部６２に伝達され、伝達された回転数の信号が、所定の回転数で所定の時間回転を続けていることを示した場合には、始動判定部６２は、内燃機関１が始動したと判定する。これに対し、始動判定部６２に伝達された回転数の信号が、所定の回転数未満、または、所定の回転数には達したが、その回転数が所定の時間以上維持されないことを示している場合には、始動判定部６２は、内燃機関１は始動していないと判定する。始動判定部６２による判定で、内燃機関１は始動していないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。

また、始動判定部６２による判定で、内燃機関１は始動したと判定された場合には、次に、内燃機関１の冷却を行なう冷却水の水温ｗｔを取得する（ステップＳＴ１０２）。この水温ｗｔの取得は、内燃機関１に設けられた水温センサ（図示省略）によって検出された水温ｗｔが、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する水温取得部６３に伝達され、水温取得部６３で取得する。

次に、排気ガスの温度である排気温度ｇｔを取得する（ステップＳＴ１０３）。この排気温度ｇｔの取得は、バイパス通路２５に設けられた排気温センサ５１によって検出されたバイパス通路２５内の排気ガスの温度である排気温度ｇｔが、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する排気温度取得部６４に伝達され、排気温度取得部６４で取得する。

次に、内燃機関１がＣＯＬＤ状態であるかを判定する（ステップＳＴ１０４）。この判定は、水温取得部６３で取得した水温ｗｔ、及び排気温度取得部６４で取得した排気温度ｇｔより、内燃機関１の運転状態がＣＯＬＤ状態、つまり、第２触媒３２の温度が、排気ガスを効率よく浄化できる温度である活性化温度に達していない状態であるかを、ＥＣＵ６０の処理部が有するＣＯＬＤ状態判定部６５で判定する。この判定により、内燃機関１がＣＯＬＤ状態の場合には、排気ガスを第１触媒３１に流し、第１触媒３１でも浄化させるため、ＥＣＵ６０等の制御手段は、バイパスバルブ４０を閉じた状態に制御して排気ガスを主通路２１に流す。

また、ＣＯＬＤ状態判定部６５での判定により、内燃機関１の運転状態がＣＯＬＤ状態ではないと判定された場合には、ＥＣＵ６０等の制御手段は、バイパスバルブ４０を開いた状態に制御して排気ガスをバイパス通路２５に流す。さらに、ＥＣＵ６０が有するタイマーカウンタ６７によって算出する経過時間を示す変数であるｔｍｖｌｖを０にし、バイパスバルブ４０の故障判別の処理が実行中であるかを示す故障判別フラグをＯＦＦにして、この制御から抜け出る（ステップＳＴ１０５）。

また、ＣＯＬＤ状態判定部６５での判定により、内燃機関１の運転がＣＯＬＤ状態であると判定された場合には、故障判別フラグがＯＮであるかを判定する（ステップＳＴ１０６）。この故障判別フラグは、後述する故障判別の処理手順が実行中であるかを示すフラグであり、ＥＣＵ６０の記憶部７５に記憶されている。この故障判別フラグがＯＮの場合には、故障判別の処理が実行中であることを示しており、故障判別フラグがＯＦＦの場合には、故障判別の処理は実行されていないことを示している。この故障判別フラグがＯＮであるかの判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有するフラグ判定部６６によって行なう。この判定により、故障判別フラグがＯＮになっていると判定された場合には、後述するステップＳＴ１１０に向かう。

フラグ判定部６６での判定により、故障判別フラグがＯＮではない、即ち、故障判別フラグがＯＦＦであると判定された場合には、故障判別フラグをＯＮにする（ステップＳＴ１０７）。次に、ＥＣＵ６０が有するタイマーカウンタ６７を作動させる（ステップＳＴ１０８）。つまり、タイマーカウンタ６７によって、経過時間の変数であるｔｍｖｌｖの算出を開始する。

さらに、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する排気温度変化算出部６８が排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する際における基準となる初期排気温度ｓｔに、排気温度ｇｔを代入する（ステップＳＴ１０９）。つまり、排気温度変化算出部６８は、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔの変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出するが、算出する際の基準となる排気温度ｇｔとして、タイマーカウンタ６７の作動を開始した時点における排気温度ｇｔを、排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖの算出の基準となる排気温度である初期排気温度ｓｔに代入する。この初期排気温度ｓｔは、バイパスバルブ４０を閉じる制御をした場合において、バイパスバルブ４０を閉じる制御をした直後の排気ガスの温度である初期温度となっており、ＥＣＵ６０の記憶部７５に記憶される。その後、故障判別ルーチンに進み、故障判別の処理を実行する（ステップＳＴ１１０）。

図４は、本発明の実施例１に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図であり、故障判別ルーチンを示すフロー図である。故障判別ルーチンでは、まず、経過時間ｔｍｖｌｖが、排気温度取得部６４で取得したバイパス通路２５内の排気温度の変化を算出するための所定時間である設定時間を超えているかを判定する（ステップＳＴ１２１）。この判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する経過時間判定部６９で判定し、経過時間判定部６９によって、タイマーカウンタ６７で算出する経過時間であるｔｍｖｌｖが、設定時間を越えているかを判定する。なお、この設定時間は、予めＥＣＵ６０の記憶部７５に記憶されている。経過時間判定部６９での判定により、ｔｍｖｌｖは設定時間を越えていないと判定された場合には、故障判別ルーチンから抜け出る。

これに対し、経過時間判定部６９での判定により、ｔｍｖｌｖは設定時間を越えていると判定された場合には、次に、バイパス通路２５内の排気温度の変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する（ステップＳＴ１２２）。この算出は、排気温度取得部６４が取得したバイパス通路２５内の排気温度ｇｔが、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する排気温度変化算出部６８に伝達され、伝達された排気温度ｇｔより排気温度変化算出部６８で行なう。排気温度変化算出部６８では、この排気温度ｇｔと、記憶部７５に記憶されている初期排気温度ｓｔとから、バイパス通路２５内の排気温度の変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する。つまり、排気温度変化算出部６８は、タイマーカウンタ６７で算出する経過時間であるｔｍｖｌｖが設定時間を経過した際における、バイパス通路２５内の排気温度の変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する。

次に、算出した排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖが、判定基準温度ｊｔを超えているかを判定する（ステップＳＴ１２３）。この判定は、ＥＣＵ６０の処理部６１が有する故障判定部７０で判定し、故障判定部７０で、排気温度変化算出部６８によって算出した排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖが、判定基準温度ｊｔを超えているかを判定する。故障判定部７０では、この判定基準温度ｊｔと排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖとを比較し、排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖが、判定基準温度ｊｔより大きい場合には、バイパスバルブ４０は閉じきっておらず、バイパスバルブ４０が故障しているとの判定をする（ステップＳＴ１２４）。即ち、故障判定部７０は、ＥＣＵ６０等の制御手段がバイパスバルブ４０を閉じた状態に制御している場合における排気温センサ５１で検出した排気温度ｇｔの変化が、バイパスバルブ４０が故障しているかの基準となる判定基準温度ｊｔより大きい場合に、バイパスバルブ４０が故障しているとの判定をする。

このように、故障判定部７０によってバイパスバルブ４０は故障しているとの判定がされた場合には、車両の室内に設けられた、バイパスバルブ４０の故障を示す警告灯（図示省略）を点灯させる。これに対し、故障判定部７０で判定での判定により排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖは判定基準温度ｊｔ以下であると判定された場合には、故障判別ルーチンから抜け出る。

以上の内燃機関１の排気バイパス装置１５は、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの温度である排気温度ｇｔを検出する排気温センサ５１を設け、バイパスバルブ４０を閉じた状態に制御している場合における排気温度ｇｔを検出している。さらに、このバイパスバルブ４０を閉じた状態に制御している場合における排気温度ｇｔの変化が、バイパスバルブ４０が故障しているかの基準となる判定基準温度ｊｔより大きい場合に、バイパスバルブ４０が故障しているとの判定をしている。つまり、バイパスバルブ４０が故障している場合には、バイパスバルブ４０を閉じる制御を行なった場合でも、バイパスバルブ４０は閉じない、或いは閉じきらないので、バイパスバルブ４０を閉じる制御を行なってもバイパス通路２５には排気ガスが流れる。このため、バイパスバルブ４０を閉じた状態に制御している場合に、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔが上昇する場合には、バイパス通路２５内に排気ガスが流れていることになるので、バイパスバルブ４０は故障していると判定することができる。

従って、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔの変化を検出する検出手段としてバイパス通路２５に排気温センサ５１を設け、バイパスバルブ４０を閉じている状態において排気温センサ５１が検出したバイパス通路２５内の排気温度ｇｔの変化によってバイパスバルブ４０の故障の判定を行なうことにより、バイパスバルブ４０の故障の判定を行なう際にバイパスバルブ４０を作動させることなく判定を行なうことができる。この結果、容易に開閉手段であるバイパスバルブ４０の故障の判定をすることができる。

また、時間の経過を算出するタイマーカウンタ６７を設け、さらに、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔの変化を算出する排気温度変化算出部６８を設けている。これにより、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔの変化を算出する場合に、タイマーカウンタ６７で算出した経過時間ｔｍｖｌｖが、設定時間を経過した場合の排気温度ｇｔの変化を算出することにより、より確実に排気温度ｇｔの変化を算出することができる。従って、バイパスバルブ４０が故障しているかの判定を行なう際に用いる排気温度ｇｔの変化を、より確実に算出することができる。この結果、より確実に、容易にバイパスバルブ４０の故障の判定をすることができる。

また、バイパスバルブ４０が故障をしているかの判定を行なう際に用いる検出手段として、排気温センサ５１を１つ設け、この排気温センサ５１が検出した排気温度ｇｔより排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出し、算出した排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖより、バイパスバルブ４０が故障をしているかの判定を行なっている。従って、１つの排気温センサ５１が検出した排気温度ｇｔのみにより、バイパスバルブ４０の故障を判定している。この結果、容易にバイパスバルブ４０の故障の判定をすることができると共に、部品点数の増加を抑制できるので、製造コストの上昇を抑制することができる。

実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置９０は、実施例１に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５と略同様の構成であるが、設定時間を、初期排気温度ｓｔに応じて変化させている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図５は、本発明の実施例２に係る内燃機関の排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す内燃機関１の排気バイパス装置９０は、実施例１に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５と同様に、内燃機関１の排気バルブ１３側に接続される排気管１１は、主通路２１とバイパス通路２５とを有している。また、バイパス通路２５には、バイパス通路２５内を開閉可能なバイパスバルブ４０と、バイパスバルブ４０内を流れる排気ガスの温度を検出可能な排気温センサ５１が設けられている。

また、実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置９０は、実施例１に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５と同様にＥＣＵ９１を有しており、このＥＣＵ９１は処理部６１と記憶部７５と入出力部７６とを有している。このうち、処理部６１は、少なくとも、始動判定部６２と、水温取得部６３と、排気温度取得部６４と、ＣＯＬＤ状態判定部６５と、フラグ判定部６６と、タイマーカウンタ６７と、排気温度変化算出部６８と、経過時間判定部６９と、故障判定部７０と、を有している。さらに、ＥＣＵ９１の処理部６１は、初期排気温度ｓｔに応じた設定時間を算出する設定時間算出手段である設定時間算出部９２を有している。

この実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置９０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。この内燃機関１の排気バイパス装置９０が備えられる内燃機関１は、吸気管１０から吸入された燃焼室５内の混合気が燃焼室５内で燃焼し、燃焼ガスがピストン４を押し下げることにより内燃機関１は作動する。また、燃焼後のガスは、排気ガスとなって排気管１１に排出される。

このように排気ガスが流れる排気管１１は、主通路２１とバイパス通路２５とを有しており、バイパス通路２５にはバイパスバルブ４０が設けられているが、バイパスバルブ４０を閉じた際には、排気ガスはバイパス通路２５には流れず、主通路２１にのみ流れる。

また、バイパスバルブ４０を閉じた場合には、ＥＣＵ９１等の制御手段によりバイパスバルブ４０を閉じた状態に制御している場合におけるバイパス通路２５内の排気温度を、排気温センサ５１で検出する。さらに、ＥＣＵ９１では、排気温センサ５１で検出した排気ガスの初期排気温度ｓｔに応じて設定時間を算出し、算出した設定時間が経過する間、排気温センサ５１で検出し続け、設定時間における排気温度の変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する。その後、ＥＣＵ９１では、この排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖが、バイパスバルブ４０が故障しているか否の判定の基準となる判定基準温度ｊｔよりも大きい場合には、バイパスバルブ４０に作動不良等が生じ、バイパスバルブ４０は故障していると判定する。

図６は、本発明の実施例２に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置９０の制御方法、即ち、当該排気バイパス装置９０の処理手順について詳細に説明する。また、以下の説明では、内燃機関１の始動時における処理手順を説明する。内燃機関１の始動時には、まず、ＥＣＵ９１の処理部６１が有する始動判定部６２によって、内燃機関１が始動したかを判定する（ステップＳＴ２０１）。この始動判定部６２による判定で、内燃機関１は始動していないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。また、始動判定部６２による判定で、内燃機関１は始動したと判定された場合には、次に、ＥＣＵ９１の処理部６１が有する水温取得部６３で、内燃機関１の冷却を行なう冷却水の水温ｗｔを取得する（ステップＳＴ２０２）。次に、バイパス通路２５に設けられた排気温センサ５１によって検出された検出結果が、ＥＣＵ９１の処理部６１が有する排気温度取得部６４に伝達され、この排気温度取得部６４で、バイパス通路２５内の排気ガスの温度である排気温度ｇｔを取得する（ステップＳＴ２０３）。

次に、水温取得部６３で取得した水温ｗｔ、及び排気温度取得部６４で取得した排気温度ｇｔより、内燃機関１の運転状態がＣＯＬＤ状態であるかを、ＥＣＵ９１の処理部６１が有するＣＯＬＤ状態判定部６５で判定する（ステップＳＴ２０４）。この判定により、内燃機関１がＣＯＬＤ状態の場合には、排気ガスを第１触媒３１に流し、第１触媒３１でも浄化させるため、ＥＣＵ９１等の制御手段は、バイパスバルブ４０を閉じた状態に制御して排気ガスを主通路２１に流す。

また、ＣＯＬＤ状態判定部６５での判定により、内燃機関１の運転状態がＣＯＬＤ状態ではないと判定された場合には、ＥＣＵ９１等の制御手段は、バイパスバルブ４０を開いた状態に制御して排気ガスをバイパス通路２５に流す。さらに、ＥＣＵ９１が有するタイマーカウンタ６７によって算出する経過時間を示す変数であるｔｍｖｌｖを０にし、故障判別フラグをＯＦＦにして、この制御から抜け出る（ステップＳＴ２０５）。

また、ＣＯＬＤ状態判定部６５での判定により、内燃機関１の運転状態がＣＯＬＤ状態であると判定された場合には、ＥＣＵ９１の処理部６１が有するフラグ判定部６６によって、故障判別フラグがＯＮであるかを判定する（ステップＳＴ２０６）。この判定により、故障判別フラグがＯＮになっていると判定された場合には、後述するステップＳＴ２１１に向かう。

フラグ判定部６６での判定により、故障判別フラグがＯＮではないと判定された場合には、故障判別フラグをＯＮにする（ステップＳＴ２０７）。次に、ＥＣＵ９１が有するタイマーカウンタ６７を作動させ、経過時間の変数であるｔｍｖｌｖの算出を開始する（ステップＳＴ２０８）。さらに、排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する際における基準となる初期排気温度ｓｔに、排気温度ｇｔを代入する（ステップＳＴ２０９）。排気温度ｇｔが代入された初期排気温度ｓｔは、ＥＣＵ９１の記憶部７５に記憶される。

次に、排気温度取得部６４で取得したバイパス通路２５内の排気温度の変化を算出するための所定時間である設定時間を算出する（ステップＳＴ２１０）。この設定時間の算出は、ＥＣＵ９１の処理部６１が有する設定時間算出部９２で行なう。設定時間算出部９２で設定時間を算出する際には、初期排気温度ｓｔが設定時間算出部９２に伝達され、設定時間算出部９２で初期排気温度ｓｔに応じて算出する。詳しくは、設定時間算出部９２は、排気ガスの初期排気温度ｓｔが高くなるに従って設定時間を長くして算出する。なお、この設定時間の算出は、初期排気温度ｓｔを代入することにより設定時間を算出可能な関数を用いて算出してもよく、または、初期排気温度ｓｔと設定時間との関係を示すマップを予め作成して記憶部７５に記憶させておき、このマップを参照することにより設定時間を算出してもよい。

設定時間を算出した後は、故障判別ルーチンに進み、故障判別の処理を実行する（ステップＳＴ２１１）。この故障判別ルーチンは、実施例１に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５における故障判別ルーチンと同様の処理手順で実行する（図４参照）。即ち、まず、ＥＣＵ９１の処理部６１が有する経過時間判定部６９で、経過時間ｔｍｖｌｖが、設定時間算出部９２によって算出した設定時間を超えているかを判定し（ステップＳＴ１２１）、ｔｍｖｌｖは設定時間を越えていないと判定された場合には、故障判別ルーチンから抜け出る。

また、経過時間判定部６９での判定により、ｔｍｖｌｖは設定時間を越えていると判定された場合には、次に、ＥＣＵ９１の処理部６１が有する排気温度変化算出部６８で、排気温度ｇｔと初期排気温度ｓｔとから、バイパス通路２５内の排気温度の変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを算出する（ステップＳＴ１２２）。

次に、算出した排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖが判定基準温度ｊｔを超えているかを、ＥＣＵ９１の処理部６１が有する故障判定部７０で判定し（ステップＳＴ１２３）、排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖが、判定基準温度ｊｔより大きい場合には、バイパスバルブ４０が故障しているとの判定をする（ステップＳＴ１２４）。これに対し、故障判定部７０で判定での判定により排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖは判定基準温度ｊｔ以下であると判定された場合には、故障判別ルーチンから抜け出る。

以上の内燃機関１の排気バイパス装置９０は、排気温センサ５１で検出したバイパス通路２５内の排気ガスの初期排気温度ｓｔに応じて、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔの変化を算出するための所定時間である設定時間を算出するので、排気温度ｇｔに適した設定時間にすることができる。これにより、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔがどのような温度であっても、バイパスバルブ４０が故障しているかの判定を行なう際に用いる排気温度ｇｔの変化である排気温度変化ｄｔｅｍｐｖｌｖを、より確実に算出することができる。この結果、より確実に、容易にバイパスバルブ４０の故障の判定をすることができる。

また、実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置９０では、排気ガスの初期排気温度ｓｔが高くなるに従って設定時間を長くしている。つまり、バイパスバルブ４０が故障し、バイパスバルブ４０を閉じる制御を行なった際にバイパスバルブ４０が閉じきらずにバイパス通路２５内に排気ガスが流れる場合には、バイパス通路２５で検出される排気温度ｇｔは、初期排気温度ｓｔが高くなるに従って上昇し難くなる。このため、バイパス通路２５内の排気温度ｇｔの変化を算出する際に、排気ガスの初期排気温度ｓｔが高くなるに従って設定時間を長くし、長時間に渡ってバイパス通路２５内の排気温度ｇｔを検出することにより、検出初期のバイパス通路２５内の排気ガスの温度が高い場合においても排気温度ｇｔが変化していることを検出することができる。従って、排気ガスの温度がいかなる温度であっても、より確実に排気温度ｇｔの変化を算出することができる。この結果、より確実に、容易にバイパスバルブ４０の故障の判定をすることができる。

なお、実施例１及び実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５、９０の制御方法では、内燃機関１の始動時における制御方法を説明しているが、実施例１及び実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５、９０の制御は、内燃機関１の始動時以外に上述した制御を行なってもよい。内燃機関１の始動時以外でも、バイパス通路２５内の温度が排気ガスの温度よりも低い状態の場合には、バイパスバルブ４０の故障時にバイパスバルブ４０を閉じる制御を行なった際に、バイパス通路２５内の排気温度は上昇するので、これを検出することより、バイパスバルブ４０の故障を判定することができる。

また、実施例１及び実施例２に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５、９０では、アクチュエータ４１等を使用してバイパスバルブ４０を作動させているが、バイパスバルブ４０の作動は、アクチュエータ４１等以外により行なってもよい。内燃機関１の運転中にバイパスバルブ４０の作動を確実に行なえるものであれば、アクチュエータ４１等以外のものを使用してもよい。

また、浄化手段として主通路２１内に設けられる第１触媒３１、及びバイパス通路２５内に設けられる第２触媒３２は、共に三元触媒となっているが、浄化手段は三元触媒以外のものでもよい。例えば、浄化手段として、炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着手段を用いてもよい。上述した排気バイパス装置の主通路２１及びバイパス通路２５内に、三元触媒以外の浄化手段を用いた場合でも、より確実に必要な浄化手段に排気ガスを流すことができる。この結果、より確実に排気ガスを浄化することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、排気管がバイパス通路を有している場合に有用であり、特に、触媒をバイパスする機構を有している場合に適している。

本発明の実施例１に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。バイパスバルブを閉じた状態におけるバイパス通路内の排気温度と時間との関係を示す説明図である。本発明の実施例１に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。本発明の実施例１に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図であり、故障判別ルーチンを示すフロー図である。本発明の実施例２に係る内燃機関の排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。本発明の実施例２に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。

符号の説明

１内燃機関
２シリンダヘッド
３シリンダブロック
４ピストン
５燃焼室
６点火プラグ
１０吸気管
１１排気管
１２吸気バルブ
１３排気バルブ
１５、９０排気バイパス装置
２１主通路
２５バイパス通路
２６上流側接続部
２７下流側接続部
３０触媒
３１第１触媒
３２第２触媒
４０バイパスバルブ
４１アクチュエータ
４２ＶＳＶ
４３負圧タンク
４６制御チューブ
４７負圧チューブ
５０インジェクタ
５１排気温センサ
５２Ａ／Ｆセンサ
５３Ｏ₂センサ
５４上流側Ｏ₂センサ
５５下流側Ｏ₂センサ
６０、９１ＥＣＵ
６１処理部
６２始動判定部
６３水温取得部
６４排気温度取得部
６５ＣＯＬＤ状態判定部
６６フラグ判定部
６７タイマーカウンタ
６８排気温度変化算出部
６９経過時間判定部
７０故障判定部
７５記憶部
７６入出力部
８１大漏れ量時温度変化線
８２小漏れ量時温度変化線
９２設定時間算出部

Claims

内燃機関の排気ガスが流れる第１通路を有し、さらに、前記排気ガスが流れると共に両端で前記第１通路に接続される第２通路を有する排気通路と、
前記第１通路内に配設され、且つ、前記排気ガスを浄化する浄化手段と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を流れる前記排気ガスの温度である排気温度を検出可能に設けられた排気温度検出手段と、
前記開閉手段に接続されていると共に前記開閉手段の開閉を制御する制御手段と、
時間の経過を算出する経過時間算出手段と、
前記経過時間算出手段で算出する経過時間が、前記排気温度の変化を算出するための所定時間である設定時間を経過した際における前記排気温度の変化を算出することにより、前記排気温度検出手段で検出した前記排気温度の変化を算出する温度変化算出手段と、
前記制御手段が前記開閉手段を閉じた状態に制御している場合に、前記温度変化算出手段が算出した前記設定時間を経過した際における前記排気温度検出手段で検出した前記排気温度の変化が、前記開閉手段が故障しているかの基準となる判定基準温度より大きい場合に、前記開閉手段が故障しているとの判定をする故障判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気バイパス装置。
さらに、前記排気温度検出手段で検出した前記排気ガスの初期温度に応じて前記設定時間を算出する設定時間算出手段を備えており、
前記温度変化算出手段は、前記経過時間算出手段で算出する経過時間が、前記設定時間算出手段で算出した前記設定時間を経過した際における前記排気温度の変化を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気バイパス装置。
前記設定時間算出手段は、前記排気ガスの初期温度が高くなるに従って前記設定時間を長くすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気バイパス装置。