JP4771221B2 - 排気ガス浄化システムの故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関における排気ガス浄化システム、特に、排気ガス通路をバイパスして形成されＨＣ吸着材が設置されたバイパス通路に所定時に流路を切替える排気ガス流路切替え弁を備える、排気ガス浄化システムの故障を診断する排気ガス浄化システムの故障診断装置に関する。

この種の排気ガス浄化システムの故障診断装置として、ＨＣ吸着材の上流および下流にそれぞれ設置された第１および第２の温度検出手段を利用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された故障診断装置によれば、排気切り替え弁の開閉に応じて設定される所定の検知期間において、第１の温度検出手段による検出値を所定値または第２の温度検出手段による検出値と比較することにより、排気切り替え弁の故障が検出可能であるとされている。

また、吸着装置の下流側と戻し流路とのそれぞれの排気温度を温度センサにより測定し、二つの排気温度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と判定する故障診断装置を有する排気ガス浄化システムも提案されている（倒えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２３０４１６号公報 特許第３６４８７９２号公報

ところで、上述の従来の技術においては、いずれもある期間に亘り検出される排気ガスの温度相関に基づき故障診断を行なうようにしている。このような期間において、排気ガスの温度が変動しないのであれば、その温度相関に基づき故障診断を行なうことがある程度は可能である。しかしながら、実際には、エンジンはその始動直後から運転者の走行意図を反映した運転を強いられるものであり、また、エミッション対策のために種々制御されることから、運転状態も変化する可能性がある。この運転状態が変化すると排気ガス温度も変動することから、この温度相関に基づく従来技術の故障診断では、精度良く診断がなされないことがあり得、切り替え弁が故障していると誤って診断される誤診断を行なう惧れがある。

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みて、排気ガス浄化システムにおいて、誤診断することなく排気ガス流路切替え手段の故障を精度良く診断することが可能な排気ガス浄化システムの故障診断装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するための、本発明に係る排気ガス浄化システムの故障診断装置の一形態は、エンジンからの排気ガスを触媒に流通させる第１排気ガス通路と、該第１排気ガス通路をバイパスして形成されＨＣ吸着材が設置された第２排気ガス通路と、該第１および第２の排気ガス通路のいずれかに流路を切替える排気ガス流路切替え手段とを備える排気ガス浄化システムにおいて、前記第１および第２排気ガス通路内の相対的温度変化を検出可能な温度検出手段と、エンジンが所定の運転状態にあるときに、前記温度検出手段により検出された温度の変化に基づき前記排気ガス流路切替え手段の故障を診断する故障診断手段と、前記故障診断手段による故障診断中に、エンジンの運転状態を所定状態に制限制御する運転状態制限制御手段と、を備えることを特徴とする。

この形態によれば、故障診断手段による故障診断中には、運転状態制限制御手段によりエンジンの運転状態が所定状態に制限されるので、エンジンから排出される排気ガスの温度変動も制限される。この結果、排気ガス温度が安定するので、故障診断手段は誤診断することなく排気ガス流路切替え手段の故障を精度良く診断することができる。

ここで、前記故障診断手段による故障診断が未完了のときは、前記運転状態制限制御手段が故障診断条件を成立させるように、エンジンの運転状態を制御することが好ましい。

通常、故障診断手段による故障診断を実行し完了させるためには、故障診断条件を満たすある程度の時間を必要とする。そして、エンジンの始動から停止までの１トリップに少なくとも１回の故障診断が実行され完了されることが望まれる。上記の形態によれば、運転状態制限制御手段が故障診断条件を成立させるように、エンジンの運転状態を制御するので、故障診断条件を満たし易くなり、故障診断の実行頻度が増大する。

なお、前記運転状態制限制御手段は、吸入空気量を所定範囲内に収めるべく制御するようにしてもよい。そして、この吸入空気量を所定範囲内に収めるためには、例えば、アイドル制御弁またはスロットルバルブの開度を所定開度範囲内に制御するようにしてもよい。

この形態によれば、電子制御式スロットルバルブを用いることにより簡単に実現可能である。

また、前記運転状態制限制御手段は、エンジン回転数を所定範囲内に収めるべく制御するようにしてもよい。

この形態は、エンジンが無段変速機（ＣＶＴ）との組合せで用いられる場合に有利である。エンジン回転数を所定範囲内に収めた状態でも、ＣＶＴの変速比を無段階に変更することにより所望の走行が可能であるからである。

なお、前記エンジンがハイブリッド車両に搭載されたエンジンである場合には、前記運転状態制限制御手段は、該エンジンの停止を禁止すべく制御することが好ましい。

エンジンが停止されると、故障診断が実行中であった場合に未完了のまま中止され、その分、故障診断の実行頻度が減少するからである。

また、前記運転状態制限制御手段は、排気ガス温度を所定範囲内に収めるべくエンジンの点火時期を制御するようにしてもよい。

この形態によれば、点火時期を所定の範囲に制御することにより、排気ガス温度を所定範囲内に収めることができる。

また、前記故障診断手段は、前記温度検出手段により検出された温度の変化を表す診断指標値と所定の判定値との比較により診断を行なうものであって、該診断指標値または該判定値をエンジン運転状態に応じて補正するようにしてもよい。この際、診断指標に基づく判断基準は、予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどによって与えられていてもよい。

この形態によれば、比較される診断指標値または判定値がエンジン運転状態に応じて補正されるので、エンジン運転状態に応じた高精度の故障診断が可能である。

さらに、上記の課題を解決するための、本発明に係る排気ガス浄化システムの故障診断装置の他の形態は、エンジンからの排気ガスを触媒に流通させる第１排気ガス通路と、該第１排気ガス通路をバイパスして形成されＨＣ吸着材が設置された第２排気ガス通路と、該第１および第２の排気ガス通路のいずれかに流路を切替える排気ガス流路切替え手段とを備える排気ガス浄化システムにおいて、前記第２排気ガス通路内であって少なくとも前記ＨＣ吸着材の上流の温度変化を検出可能な温度検出手段と、前記排気ガス流路切替え手段による流路の切替えに応じて前記温度検出手段により検出された温度の変化に基づき前記排気ガス流路切替え手段の故障を診断する故障診断手段と、車両停止時に、前記エンジンの排気ガスの温度を上昇させる排気ガス温度上昇手段と、を備えることを特徴とする。

この他の形態によれば、車両停止時において、排気ガス温度上昇手段によりエンジンの排気ガスの温度が上昇される。そして、少なくとも前記ＨＣ吸着材の上流の温度変化を検出可能な温度検出手段においては、故障診断手段による故障診断時に、排気ガス流路切替え手段による流路の切替えに応じて温度検出手段により検出される温度の影響度合が大きくなるので、故障診断手段は短時間で排気ガス流路切替え手段の故障を精度良く診断することができる。

ここで、前記排気ガス温度上昇手段は、吸入空気量の増大および／または点火時期の遅角を実行するようにしてもよい。

なお、本発明において「診断する」とは、排気ガス流路切替え手段の故障の有無を二値的に検出する他に、予め定められた基準或いは何らかのアルゴリズムに従って、多段階に故障の程度が特定されることを含む概念である。

なお、診断手段が診断を行うタイミングは、好ましくは内燃機関の冷間時などであるが、内燃機関が過渡的な動作条件にある（十分に暖まっている）期間であってもよい。

（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るエンジンの排気ガス浄化システムの構成について説明する。ここに、図１は、エンジンの排気ガス浄化システムのシステム構成を示す一部断面図である。

図１において、エンジンの排気ガス浄化システムは、電子制御ユニット(ＥＣＵ)１００、エンジン２００および主排気ガス浄化装置３００を備える。ＥＣＵｌ００は，デジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力ポート、出力ポートなどを備え、エンジン２００の動作を制御することが可能である。また、ＥＣＵｌ００は、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、後述する故障診断処理を実行することが可能に構成されており、主排気ガス浄化装置３００と共に本発明に係る排気ガス浄化システムの故障診断装置の一例としても機能するように構成されている。

エンジン２００は、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成された、本発明に係る内燃機関の一例である。以下に、エンジン２００の要部構成を説明する。

シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し，外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ２０７には、不図示の燃料タンクから燃料（ガソリン）が供給されており、インジェクタ２０７は、この供給される燃料をＥＣＵ１００の制御に従って、吸気管２０６内に墳射することが可能に横成されている。

シリンダ２０１内部と吸気管２０６とは、吸気バルブ２０８による吸気ポートの開閉によって連通状態が制御される。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ２０８の開閉に連動して排気ポートを開閉する排気バルブ２０９を通過して排気管２１０に排気される。

吸気管２０６の上流には、エアクリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。エアクリーナ２１１のシリンダ側には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、例えば、ホットワイヤー式であり、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。

吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２のシリンダ側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１４が配設されている。このスロットルバルブ２１４には、スロットルバルブモータ２１７とスロットルポジションセンサ２１５が配設されており、電子制御式スロットルバルブを構成している。なお、本実施の形態においては、該電子制御式スロットルバルブがアイドリング時の吸入空気量を調節するアイドル制御弁を兼用している。一方、アクセルペダル２２３の踏込み量は、アクセルポジションセンサ２１６を介してＥＣＵ１００に入力されており、アクセルポジションセンサ２１６の出力に対応するスロットルバルブ開度を示す信号がＥＣＵｌ００からスロットルバルブモータ２１７に出力され、吸入空気量が制御される。

クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２０５の位置を検出することが可能に構成されたセンサであり、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２１８の出力信号に基づいてピストン２０３の位置およびエンジン２００の回転数などを取得することが可能に構成されている。このピストン２０３の位置は、前述した点火プラグ２０２における点火時期の制御などに使用される。点火プラグ２０２における点火時期は、例えば、ピストン２０３の位置に対応付けられて予め設定される基本値に対し遅角又は進角制御される。

また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定することが可能なノックセンサ２１９が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温度を検出するための水温センサ２２０が配設されている。

排気管２１０の集合部には、比較的小容量のスタートアップ触媒２２２が設置されている。スタートアップ触媒２２２は、例えば、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、およびＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な三元触媒である。排気管２１０におけるスタートアップ触媒２２２の上流側には，空燃比センサ２２１が配設されている。空燃比センサ２２１は、排気管２１０から排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。

主排気ガス浄化装置３００は、排気管２１０における，スタートアップ触媒２２２の下流側に設置された触媒装置であり、ＥＣＵｌ００と共に、本発明に係る排気ガス浄化システムの故障診断装置の一例として機能することが可能に構成されている。主排気ガス浄化装置３００とＥＣＵ１００とは、制御用のバスラインを介して電気的に接綾されている。

なお、ＥＣＵｌ００には不図示の車両の走行速度を検出可能な車速センサから車速ＶＳを表す信号、およびシフト位置センサから選択されているレンジ信号ＲＳが入力されるように構成されている。

次に、図２を参照して、主排気ガス浄化装置３００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、主排気ガス浄化装置３００の模式断面図である。なお、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略することとする。

主排気ガス浄化装置３００の外筒３１０の内部には内筒３２０がその端部に一体に形成された鍔部３２２を介して、外筒３１０と同心に且つ互いに径方向に隙間を有して設けられている。内筒３２０は、その上流側が外筒３１０の対応する端部近くまで延在され、主排気ガス浄化装置３００内において開放した状態にして設置されている。また、内筒３２０の下流側端部は、外筒３１０に配置されたアンダーフロア触媒３３０の端面に所定の空間を介して対峙しつつ開放した状態に設置されている。また、内筒３２０の鍔部３２２には複数の通気孔３２４が形成されている。そして、主排気ガス浄化装置３００の外筒３１０と内筒３２０との間に形成された環状空間、すなわち、後述するバイパス流路３５０には環状のＨＣ吸着材３４０が設けられている。なお、主排気ガス浄化装置３００の外筒３１０の上流側および下流側端部には排気管２１０が連結されている。

さらに、図２において、本実施形態の主排気ガス浄化装置３００は、上述のアンダーフロア触媒３３０、ＨＣ吸着材３４０に加えて、切り替え制御弁３７０、第１および第２の温度センサ３８０、３９０および断熱層３９５を備えている。

アンダーフロア触媒３３０は、車両の床下に設置される、例えば、三元触媒であり、前段のスタートアップ触媒２２２（（図２では不図示）を通過し、矢印Ａ方向へ流れる排気ガスを浄化する。

バイパス流路３５０は、本発明に係る「第２排気ガス通路」の一例であり、内筒３２０の内側に形成される本発明に係る「第１排気ガス通路」（以下、被バイパス流路ないしは通常流路３６０と称す）をバイパスして排気ガスをアンダーフロア触媒３３０に導くための流路である。

ＨＣ吸着材３４０は、例えば、ゼオライトで形成されたフィルタであり、低温（概ね１００℃未満）でＨＣ分子を吸着（或いはトラップ）する網目状のフィルタであり、トラップされたＨＣ分子は、高温（概ね１００℃以上）では熱による運動エネルギーの増加に伴って自然に脱離を開始する。

切り替え制御弁３７０は、スタートアップ触媒２２２を通過した排気ガスの流路を、被バイパス流路３６０とバイパス流路３５０との問で選択的に切り替えることが可能に構成されている。切り替え制御弁３７０は、回動可能に支持された軸部３７２がロッド３７４の紙面左右方向への直線運動に伴って矢印Ｂ方向へ回動することによって、排気ガスの流路を切り替えることが可能に構成されている。このロッド３７４は、アクチュエータ３７６によって動作が制御されており、アクチュエータ３７６は、前述した制御用のバスラインを介してＥＣＵｌ００と電気的に接続されている。すなわち、主排気ガス浄化装置３００は、ＥＣＵｌ００からの制御信号に応じて，切り替え制御弁３７０の開閉状熊が変化するように構成されている。

本実施の形態の第１温度センサ３８０は、サーミスタ素子で構成されており、主排気ガス浄化装置３００におけるアンダーフロア触媒３３０の上流側で被バイパス流路３６０の温度Ｔ１を検出することが可能に配置されている。

第２温度センサ３９０は、同じくサーミスタ素子で構成されており、バイパス流路３５０におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔ２を検出することが可能に構成されている。なお、第１および第２の温度センサ３８０および３９０は、係る温度を、温度に応じた電圧値として検出すると共にＥＣＵ１００に出力しており、ＥＣＵｌ００によって温度Ｔ１、Ｔ２が特定される。なお、第２の温度センサ３９０はバイパス流路３５０のＨＣ吸着材３４０の下流側に配置され、バイパス流路３５０内の温度を検出できるようにしてもよい。

断熱層３９５は、バイパス流路３５０と被バイパス流路３６０との間に形成された断熱体であり、バイパス流路３５０と被バイパス流路３６０との間の熱交換が抑制されている。

次に、図３および図４を参照して、切り替え制御弁３７０の動作に伴い形成される排気ガス流路について説明する。ここに、図３は、主排気ガス浄化装置３００において切り替え制御弁３７０が閉じている場合の排気ガス流れの模式図であり、図４は、主排気ガス浄化装置３００において切り替え制御弁３７０が開いている場合の排気ガス流れの模式図である。なお、これらの図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略することとする。

図３において、矢印Ａ方向に流入する排気ガスは、切り替え制御弁３７０が閉じているために被バイパス流路３６０には流れず、バイパス流路３５０に導かれる。そして、ＨＣ吸着材３４０によってＨＣの吸着が行われた後、ＨＣ吸着材３４０の下流側に形成された通気孔３２４から矢印Ｃ方向へ流出し、アンダーフロア触媒３３０に流入する。

また、図４において、矢印Ａ方向から流入する排気ガスは、切り替え制御弁３７０が開いているために、排気抵抗の差から被バイパス流路３６０に導かれる。その一方で、被バイパス流路３６０を通過する排気ガスの一部は、被バイパス流路３６０の終端部付近で図示矢印Ｄ方向に方向を変え、バイパス流路３５０の終端の鍔部３２２に形成された通気孔３２４を介して下流側からバイパス流路３５０に流入する。そしてバイパス流路３５０の上流側の端部において排気ガスの流れ方向（矢印Ａ方向）へ再び向きを変えて被バイパス流路３６０に導かれる。すなわち、排気ガスの一部は、主排気ガス浄化装置３００の内部を還流する。主排気ガス浄化装置３００では，被バイパス流路３６０とバイパス流路３５０との断面積比率、バイパス流路３５０の終端部分を規定する鍔部３２２の曲率、並びに通気孔３２４の形状および大きさなどが、予めこのような還流現象を生じさせるように決定されている。なお、このような還流現象を生じさせることは、本発明との関連においては必須ではない。

ＥＣＵｌ００は、排気ガス浄化システム１０の動作中に、ＲＯＭに格納されるプログラムに従って故障診断処理を実行することによって、切り替え制御弁３７０の故障を診断することが可能に構成されている。

ここで、図５を参照して、本発明が実施される前提としてメインルーチンで実行される故障診断処理の一例について説明する。ここに、図５は、故障診断処理のフローチャートである。なお、図５は、エンジン２００の始動時に行われる処理であるとする。

図５において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が始動を開始したか否かを判別する（ステップＳ５０１）。エンジン２００が始動を開始していない場合には（ステップＳ５０１：ＮＯ）、本故障診断処理を一旦終了する。エンジン２００が始動を開始した場合（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、エアフローメータ２１２、第１温度センサ３５０および第２温度センサ３６０の出力電圧から、それぞれ、吸入空気量ＧＡ、温度Ｔ１および温度Ｔ２を取得する（ステップＳ５０２）。

なお，始動時において、エンジン２００は全体的に温まっていないため，スタートアップ三元触媒２２２およびアンダーフロア触媒３３０は、通常、触媒活性温度に達していない。このために、排気ガスに含まれる炭化水素ＨＣを浄化することが難しく、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の冷間始動時には切り替え制御弁３７０を閉状態に制御し、排気ガスをバイパス流路３５０へ導くことによって、排気ガス中の炭化水素ＨＣをＨＣ吸着材３４０に吸着させている。そして、スタートアップ三元触媒２２２およびアンダーフロア触媒３３０が触媒活性温度に達したと見なし得る所定の暖機期間が経過した後、切り替え制御弁３７０を開き、排気ガスを被バイパス流路３６０に導いて、排気浄化能力の低下を防ぐと共に、ＨＣ吸着材３４０にトラップされたＨＣを脱離させ浄化するようにしている。

ここで、吸入空気量ＧＡが取得されると、次にステップＳ５０３において、例えば、吸入空気量ＧＡが所定範囲内にあるか否かに基づき、故障診断条件が成立しているか否かが判定される。故障診断条件が成立していないときは、故障診断処理ルーチンは一旦終了される。そして、故障診断条件が成立しているときは、ステップＳ５０４に進み、取得した温度Ｔｌおよび温度Ｔ２に基づき，ＥＣＵｌ００は、診断指標の値（以降、適宜「診断指標値」と称する）を演算する。

ここで、図６を参照して、本実施形態に係る診断指標について説明する。ここに、図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、診断指標の一例である温度面積の模式図である。なお、温度面積とは各計測時点での検出温度を時間経過に伴い積算した値であり、同図の横軸は時間を表している。

ここで、図６（Ａ）は、切り替え制御弁３７０が正常に作動する場合の温度面積を示している。すなわち、図６（Ａ）の右側には、切り替え制御弁３７０の開状態（図４参照）において、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１の積算された温度面積Ｔ１_Ｏと、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２の積算された温度面積Ｔ２_Ｏとが示され、その左側には、切り替え制御弁３７０の正常動作による閉状態(図３参照)において、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１の積算された温度面積Ｔ１_Ｃと、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２の積算された温度面積Ｔ２_Ｃとが、それぞれ、示されている。

温度Ｔ２は、切り替え制御弁３７０が閉状態（バイパス流路３５０が選択されている状態）の方が、開状態（被バイパス流路３６０が選択されている状態）よりも高いから、温度面積の値は、切り替え制御弁３７０が閉状態（バイパス流路３５０が選択されている時）の方が相対的に大きくなる（Ｔ２_Ｃ＞Ｔ２_Ｏ）。温度Ｔ１はその逆に、切り替え制御弁３７０が開状態（被バイパス流路３６０が選択されている状態）の方が、閉状態（バイパス流路３５０が選択されている状態）よりも高いから、温度面積の値は、切り替え制御弁３７０が開状態（バイパス流路３５０が選択されている時）の方が相対的に大きくなる（Ｔ１_Ｏ＞Ｔ１_Ｃ）。

また、図６（Ｂ）は、切り替え制御弁３７０が閉固着した場合の温度面積を示している。ここで「閉固着」とは、何らかの原因で切り替え制御弁３７０が閉状態に維持され開作動できなくなった状態をいう。図６（Ｂ）の右側に、切り替え制御弁３７０に開指示が与えられた場合に、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１の積算された温度面積Ｔ１_ＯＥと、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２の積算された温度面積Ｔ２_ＯＥとが示され、その左側に、切り替え制御弁３７０に閉指示が与えられた場合に、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１の積算された温度面積Ｔ１_Ｃと、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２の積算された温度面積Ｔ２_Ｃとが、それぞれ、示されている。切り替え制御弁３７０に開指示が与えられた場合、それが正常に作動すれば、温度面積は図６（Ａ）の右側に示すようになるはずであるが、閉固着の故に切り替え制御弁３７０は指示通りには作動せず、閉状態のままに維持される結果、温度面積Ｔ２_ＯＥが温度面積Ｔ１_ＯＥよりも大きくないしは広くなる。

さらに、図６（Ｃ）は、切り替え制御弁３７０が開固着した場合の温度面積を示している。ここで「開固着」とは、何らかの原因で切り替え制御弁３７０が開状態に維持され閉作動できなくなった状態をいう。図６（Ｃ）の右側に、切り替え制御弁３７０に開指示が与えられた場合に、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１の積算された温度面積Ｔ１_Ｏと、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２の積算された温度面積Ｔ２_Ｏとが示され、その左側に、切り替え制御弁３７０に閉指示が与えられた場合に、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１の積算された温度面積Ｔ１_ＣＥと、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２の積算された温度面積Ｔ２_ＣＥとが、それぞれ、示されている。切り替え制御弁３７０に閉指示が与えられた場合、それが正常に作動すれば、温度面積は図６（Ａ）の左側に示すようになるはずであるが、開固着の故に切り替え制御弁３７０は指示通りには作動せず、開状態のままに維持される結果、温度面積Ｔ２_ＣＥが温度面積Ｔ１_ＣＥよりも小さくないしは狭くなる。

そこで、上述の温度面積を用いることにより、切り替え制御弁３７０が正常か否か、すなわち、故障か否かが診断される。本実施の形態では、アンダーフロア触媒３３０上流側の被バイパス流路３６０についての温度面積（温度Ｔ１に対応）とバイパス流路３５０についての温度面積（温度Ｔ２に対応）との差を求め、この温度面積差が診断指標として利用される。

すなわち、切り替え制御弁３７０の閉時において、温度面積Ｔ２_Ｃ−温度面積Ｔ１_Ｃ＞α(ここで、αは所定の判定値であり＞０)であるとき、および、切り替え制御弁３７０の開時において、温度面積Ｔ２_Ｏ−温度面積Ｔ１_Ｏ＜β(ここで、βは所定の判定値であり＜０)のときは、切り替え制御弁３７０が正常であると判定される（図６（Ａ）参照）。一方、切り替え制御弁３７０の開指示時において、温度面積Ｔ２_ＯＥ−温度面積Ｔ１_ＯＥ＞αのときは、切り替え制御弁３７０の閉固着故障（図６（Ｂ）参照）、切り替え制御弁３７０の閉指示時において、温度面積Ｔ２_ＣＥ−温度面積Ｔ１_ＣＥ＜βのときは切り替え制御弁３７０の開固着故障（図６（Ｃ）参照）と判定される。これらの判定値αおよびβは、それぞれ、予めＲＯＭに格納されている診断指標値の閾値である。

ここで、図５のフローチャートに戻り、ステップＳ５０４において診断指標値である温度面積を演算すると、ＥＣＵｌ００は、上述の切り替え制御弁３７０の閉時（ないしは閉指示時）における温度面積差と予めＲＯＭに格納される診断指標値の閾値（判定値）とを比較し、切り替え制御弁３７０が故障しているか否かを判別する（ステップＳ５０５）。

なお，ここでは、各温度Ｔ１および温度Ｔ２の検出が、ある程度の期間にわたって実行されて温度面積としての積算値が求められ、切り替え制御弁３７０の故障の有無が判別されるが、これは、場合によっては、所定のタイミング（時刻）における温度Ｔ１および温度Ｔ２に直接に基づいてもよい。例えば、エンジン始動直後から切り替え制御弁３７０が閉じられているにも拘わらず温度Ｔ１が上昇傾向にある場合には、排気ガスがバイパス流路３５０に流れていないと推測されるから、切り替え制御弁３７０が故障していると直ちに判別されてもよい。

切り替え制御弁３７０が故障していると判別された場合（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は，車両の運転者などに、診断の結果として所定のインジケータなどを介して故障を告知し（ステップＳ５１２）、故障診断処理を終了する。

一方、切り替え制御弁３７０が正常に動作していると判別された場合（ステップＳ５０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、排気ガスの流路を切り替えるべきタイミングであるか否かを判別する（ステップＳ５０６）。既に述べたように、ＥＣＵｌ００は、アンダーフロア触媒３３０が十分に温まったとみなし得るタイミングで流路を切り替える。この切り替えタイミングは、予めＲＯＭなどに格納される固定値であってもよいし、その都度決定される変動値、例えば、エンジン始動からの吸入空気量ＧＡの累積ないしは積算値であってもよい。

切り替え制御弁３７０の切り替えタイミングではない場合（ステップＳ５０６：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、切り替えタイミングが訪れるまでステップＳ５０６を繰り返すと共に、切り替えタイミングが訪れた場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、切り替え制御弁３７０を開いて、排気ガスの流路をバイパス流路３５０から被バイパス流路３６０に切り替える（ステップＳ５０７）。

流路を切り替えると、ＥＣＵ１００は、所定のタイミングで再び吸入空気量ＧＡ、温度Ｔ１および温度Ｔ２を取得する（ステップＳ５０９）。なお、既に述べたように、流路の切り替えが実行されてから所定の期間にわたって係る温度検出が継続される。

吸入空気量ＧＡが取得されると、次にステップＳ５０９において、吸入空気量ＧＡが所定範囲内にあるか否かに基づき、故障診断条件が成立しているか否かが再度判定される。故障診断条件が成立していないときは、故障診断処理ルーチンは一旦終了される。そして、故障診断条件が成立しているときは、ステップＳ５１０に進み、取得した温度Ｔｌおよび温度Ｔ２に基づき，ＥＣＵｌ００は、切り替え制御弁３７０の開時（ないしは開指示時）における温度面積差を演算する（ステップＳ５１０）と共に、予め設定された閾値と比較して切り替え制御弁３７０が故障しているか否かを判別する（ステップＳ５１１）。

切り替え制御弁３７０が故障していると判別された場合（ステップＳ５１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵｌ００は、既に述べたように故障の告知を行って（ステップＳ５ｌ２）故障診断処理を終了すると共に、切り替え制御弁３７０が正常に動作していると判別された場合には（ステップＳ５１１：Ｎ０）、そのまま故障診断処理を終了する。

なお、この故障診断処理が終了ないしは完了したときには、ＥＣＵｌ００は、その旨を、故障診断処理完了フラグをオンにして記憶する。上述の故障診断処理においては、診断指標として温度面積を用い、それらの差を予め設定された閾値（判定値）と比較して、切り替え制御弁３７０が故障しているか否かを判別するようにしたが、温度面積の比を求めこれを予め設定された閾値（判定値）と比較して故障診断を行うようにしてもよい。

次に、上述した故障診断処理のサブルーチンとして実行されるエンジンの運転状態を所定状態に制限制御する運転状態制限制御ルーチンの第１の形態について、図７のフローチャートを参照して説明する。この運転状態制限制御ルーチンが開始されると、ステップＳ７０１において、故障診断処理中か否かが判定される。故障診断処理中（ステップＳ７０１：ＹＥＳ）のときはステップＳ７０２に進みエンジン制限制御が実行され、処理中でないときはステップＳ７０３に進み通常のエンジン制御が行なわれる。

ここで、ステップＳ７０２にて実行されるエンジン制限制御につき説明するに、その第１の態様は、エンジン２００の吸入空気量ＧＡを所定範囲内に収めるように制御することである。この場合、本実施の形態では、スロットルバルブ２１４の開度θが所定開度範囲内（θ２＞θ＞θ１）となるように、ＥＣＵｌ００からスロットルバルブモータ２１７に出力されて、電子制御式スロットルバルブが制御される。同時に、この第１の態様では、車両の車速センサから入力される車速信号ＶＳ、およびシフト位置センサから入力されるレンジ信号ＲＳに基づく、車両の状態およびレンジ位置が判定され、車両が停止中、且つ、Ｎ（ニュートラル）またはＰ（パーキング）レンジにあるときのみ、上述の吸入空気量ＧＡの制限制御が行なわれるようにされている。運転者の意図に沿わないエンジン２００の挙動を避けるためである。

また、ステップＳ７０２にて実行されるエンジン制限制御の第２の態様は、エンジン２００の回転数ＮＥを所定範囲内（ＮＥ２＞ＮＥ＞ＮＥ１）に収めるべく制御することである。この第２の態様では、エンジン２００が手動変速機（ＭＴ）または自動変速機（ＡＴ）との組合せで用いられる場合には、第１の態様と同様にシフト位置がＮ（ニュートラル）またはＰ（パーキング）レンジにあるときのみ、上述の回転数ＮＥの制限制御が行なわれるようにされている。なお、エンジン２００が無段変速機（ＣＶＴ）との組合せで用いられる場合には、シフト位置に拘わらず上述の回転数ＮＥの制限制御が行なわれる。ＣＶＴの場合には、エンジン２００の回転数ＮＥを所定範囲内に収めた状態でも、ＣＶＴの変速比を無段階に変更制御することにより所望の走行が可能であるからである。

さらに、ステップＳ７０２にて実行されるエンジン制限制御の第３の態様は、エンジン２００の停止を禁止すべく制御することである。すなわち、エンジン２００がハイブリッド車両に搭載されたエンジンである場合には、エンジン２００が停止されると、故障診断処理が実行中であった場合でも未完了のまま中止されるので、これを優先的に避けるためである。従って、エンジン２００の停止禁止が担保される限りにおいて、上述の第１および第２の態様と共に実行されてもよい。

このように、上述のエンジン制限制御が実行されると、エンジン２００から排出される排気ガスの温度変動も制限される。この結果、排気ガス温度が安定するので、図５のフローチャートで説明したステップＳ５０４およびＳ５１０における診断指標値である温度面積の演算が正確に行なわれ、故障診断手段は誤診断することなく排気ガス流路切替え手段の故障を精度良く診断することができるのである。

次に、上述した故障診断処理のサブルーチンとして実行されるエンジンの運転状態を所定状態に制限制御する運転状態制限制御ルーチンの第２の形態について、図８のフローチャートを参照して説明する。この運転状態制限制御ルーチンが開始されると、ステップＳ８０１において、故障診断処理中か否かが判定される。故障診断処理中（ステップＳ８０１：ＹＥＳ）のときはステップＳ８０２に進み、故障診断処理中でないときはステップＳ８０６に進む。

そこで、故障診断処理中でないときに進むステップＳ８０６では、通常の点火時期制御が行なわれるのに対し、故障診断処理中に進むステップＳ８０２では、故障診断処理開始時の排気ガス温度が推定されて記憶される。この排気ガス温度の推定は、故障診断処理開始直前の数秒間に亘るエンジン２００の運転履歴に基づいて行なわれ、例えば、この間の吸入空気量ＧＡおよび回転数ＮＥの積算値に対応する予め実験等で求められているマップ値として得られる。そして、次のステップＳ８０３では、この推定された排気ガス温度記憶値と第１温度センサ３８０または第２温度センサ３９０により検出される現在の排気ガス温度Ｔ１またはＴ２とが比較される。現在の排気ガス温度Ｔ１またはＴ２のいずれが用いられるかは、切り替え制御弁３７０の開閉状態に依存する。比較の結果、現在の排気ガス温度が排気ガス温度記憶値よりも大きい(高い)ときにはステップＳ８０４に進み、点火時期を所定量進角すべく補正する排気ガス温度低下制御が行なわれる。また、現在の排気ガス温度が排気ガス温度記憶値よりも小さい(低い)ときにはステップＳ８０５に進み、点火時期を所定量遅角すべく補正する排気ガス温度上昇制御が行なわれる。

このように、本実施形態によれば、点火時期が所定量進角補正されることによる排気ガス温度低下制御および点火時期が所定量遅角補正されることによる排気ガス温度上昇制御が、故障診断処理開始時の推定排気ガス温度記憶値を基準として実行されるので、点火時期もほぼ所定の範囲に制御され、排気ガス温度を所定範囲内に収めて安定化させることができる。

なお、上述の点火時期を補正して排気ガス温度を所定範囲内に収める制御を実行するのに代えて、図９に簡易的に示すように、スタートアップ触媒２２２をバイパスする通路２２４を設けると共に、このバイパス通路２２４に通路開閉弁２２６を設けて、この通路開閉弁２２６を開閉制御するようにしてもよい。この図９において、前述の図１および図２につき説明したのと同一機能部位には同一符号を用いて重複説明を避ける。

通路開閉弁２２６の具体的な開閉制御の形態は、排気ガスがスタートアップ触媒２２２を通過することが、排気ガスの昇温または降温のいずれをもたらす状況であるかに依存する。すなわち、スタートアップ触媒２２２が活性化されていない状況では通路開閉弁２２６を開くことにより、排気ガスがバイパス通路２２４を流通するようにして、排気ガスの降温を防止する。スタートアップ触媒２２２が活性化された後は通路開閉弁２２６を閉じることにより、排気ガスがスタートアップ触媒２２２を流通するようにして、排気ガスの昇温を図る。また、スタートアップ触媒２２２が過剰に高温であるときは、通路開閉弁２２６を開くことにより、排気ガスがバイパス通路２２４を流通するようにして、排気ガスの過剰な昇温を防止するのである。

次に、上述した故障診断処理のサブルーチンとして実行されるエンジンの運転状態を所定状態に制限制御する運転状態制限制御ルーチンの第３の形態について、図１０のフローチャートを参照して説明する。この運転状態制限制御ルーチンが開始されると、ステップＳ１００１において、故障診断処理が未完了か否かが判定される。故障診断処理が未完了（ステップＳ１００１：ＹＥＳ）のときはステップＳ１００２に進み故障診断条件を成立させるようにエンジン制限制御が実行され、完了しているときはステップＳ１００５に進み通常のエンジン制御が行なわれる。なお、この故障診断処理が完了しているか未完了であるかの判定は、前述のメインルーチンにおける故障診断処理完了フラグがオンであるかオフであるかにより行なわれる。

ここで、ステップＳ１００２において実行されるエンジン運転状態制限制御は、既に説明した、第１の形態の運転状態制限制御ルーチンにおけるステップＳ７０２にて実行されるエンジン制限制御と同じであるからその説明を援用し、細部の繰り返し説明を避けつつ要点のみを列挙する。
（１）第１の態様：車両が停止中、且つ、Ｎ（ニュートラル）レンジにあるとき、エンジン２００の吸入空気量ＧＡを所定範囲内に収めるように制御する。
（２）第２の態様：エンジン２００が手動変速機（ＭＴ）または自動変速機（ＡＴ）との組合せで用いられる場合、シフト位置がＮ（ニュートラル）またはＰ（パーキング）レンジにあるとき、エンジン２００の回転数ＮＥを所定範囲内に収めるべく制御する。エンジン２００が無段変速機（ＣＶＴ）との組合せで用いられる場合、シフト位置に拘わらず上述の回転数ＮＥの制限制御が行なわれる。
（３）第３の態様：エンジン２００がハイブリッド車両に搭載されたエンジンである場合、エンジン２００の停止を禁止すべく制御する。

そして、上記態様のいずれかによるエンジン制限制御が実行された後、ステップＳ１００３に進み故障診断条件が成立されたか否かが判定され、成立されたときはステップＳ１００４に進み故障診断処理が実行され、未だに成立されないときはこのルーチンが終了される。

このように、運転状態制限制御ルーチンの本第３の形態によれば、運転状態制限制御手段が故障診断条件を成立させるように、エンジンの運転状態を制御するので、故障診断条件を満たし易くなり、故障診断の実行頻度が増大する。

さらに、上述した故障診断処理のサブルーチンとして実行されるエンジンの運転状態を所定状態に制限制御する運転状態制限制御ルーチンの第４の形態について、図１１のフローチャートを参照して説明する。この運転状態制限制御ルーチンが開始されると、ステップＳ１１０１において、故障診断処理が未完了か否かが判定される。故障診断処理が未完了（ステップＳ１１０１：ＹＥＳ）のときはステップＳ１１０２に進み、完了しているときはステップＳ１１０６に進み通常のエンジン制御が行なわれる。なお、この故障診断処理が完了しているか未完了であるかの判定は、前述のメインルーチンにおける故障診断処理完了フラグがオンであるかオフであるかにより行なわれる。

そこで、故障診断処理が完了しているときに進むステップＳ１１０６では、通常の点火時期制御が行なわれるのに対し、故障診断処理が未完了であるときに進むステップＳ１１０２では、本制御開始時の排気ガス温度が推定されて記憶される。この排気ガス温度の推定は、本制御開始直前の数秒間に亘るエンジン２００の運転履歴に基づいて行なわれ、例えば、この間の吸入空気量ＧＡおよび回転数ＮＥの積算値に対応する予め実験等で求められているマップ値として得られる。そして、次のステップＳ１１０３では、この推定された排気ガス温度記憶値と第１温度センサ３８０または第２温度センサ３９０により検出される現在の排気ガス温度Ｔ１またはＴ２とが比較される。現在の排気ガス温度Ｔ１またはＴ２のいずれが用いられるかは、切り替え制御弁３７０の開閉状態に依存する。比較の結果、現在の排気ガス温度が排気ガス温度記憶値よりも大きい(高い)ときにはステップＳ１１０４に進み、点火時期を所定量進角すべく補正する排気ガス温度低下制御が行なわれる。また、現在の排気ガス温度が排気ガス温度記憶値よりも小さい(低い)ときにはステップＳ１１０５に進み、点火時期を所定量遅角すべく補正する排気ガス温度上昇制御が行なわれる。

このように、本第４の形態によれば、点火時期が所定量進角補正されることによる排気ガス温度低下制御および点火時期が所定量遅角補正されることによる排気ガス温度上昇制御が、制御開始時の推定排気ガス温度記憶値を基準として実行され、排気ガス温度が所定範囲内に安定化されるので、故障診断条件が成立し易くなり、故障診断の実行頻度が増大するのである。

（第２実施形態）
上に説明した本発明の第１の実施形態では、図５のフローチャートにおけるステップＳ５０４およびステップＳ５１０における診断指標値の演算ステップにおいて、切り替え制御弁３７０の開状態（図４参照）と閉状態(図３参照)とのそれぞれにおいて、温度検出手段としての第１温度センサ３８０と第２温度センサ３９０とにより、それぞれ検出される温度Ｔ１と温度Ｔ２とを積算した温度面積の変化を診断指標値として演算し、そして次のステップＳ５０５およびステップＳ５１１における故障診断ステップにおいて、診断指標値と所定の判定値αまたはβとを比較して診断を行なうようにしている。

ところで、前第１の実施形態ではエンジンの運転状態を所定状態に制限制御することにより、排気ガス温度を所定範囲内に安定化させるようにしているが、エンジンの運転状態に変動がある限り排気ガス量も異なり、積算される温度面積も異なることになる。これを、図１２を参照して説明する。図１２（Ａ）および（Ｂ）は、切り替え制御弁３７０が閉固着した場合の温度面積を示す前述の図６（Ｂ）に対応する図であり、図１２（Ａ）は排気ガス量が多目の場合、図１２（Ｂ）は排気ガス量が少な目の場合を示している。

すなわち、図１２（Ａ）では、図６（Ｂ）と同様に、切り替え制御弁３７０の閉固着の故に、切り替え制御弁３７０に閉指示または開指示が与えられた場合のいずれも、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１が積算される温度面積Ｔ１_Ｃおよび温度面積Ｔ１_ＯＥよりも、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２が積算される温度面積Ｔ２_Ｃおよび温度面積Ｔ２_ＯＥの方がエンジンの運転状態による排気ガス量に応じて大きくないしは広くなる。

これに対し、図１２（Ｂ）では、第１温度センサ３８０により検出される温度Ｔ１が積算される温度面積Ｔ１_Ｃおよび温度面積Ｔ１_ＯＥは図１２（Ａ）の場合と変わらないが、第２温度センサ３９０により検出される温度Ｔ２が積算される温度面積Ｔ２_Ｃおよび温度面積Ｔ２_ＯＥについては、図１２（Ａ）の場合に比べて縮小される。これは、図１２（Ｂ）の場合には排気ガス量が少な目のためである。この結果、温度Ｔ１に基づく温度面積と温度Ｔ２に基づく温度面積との両者の差または比に区別が付き難く、所定の判定値との比較においても精度が低下する惧れがあるのである。

そこで、本第２の実施形態では、温度検出手段である第１温度センサ３８０および第２温度センサ３９０により検出された温度Ｔ１およびＴ２の変化を表す診断指標値である温度面積または判定値をエンジン運転状態に応じて補正するようにし、エンジン運転状態に応じた高精度の故障診断が可能となるようにしている。

ここで、図１３を参照して、まず判定値の補正について説明する。図１３において、縦軸は判定値補正係数Ｋα（または、Ｋβ）、横軸はエンジン運転状態を表すパラメータ（一例として、吸入空気量ＧＡ）である。本例では、吸入空気量ＧＡの所定期間における平均値（以下、ＧＡ平均と称す）が大きくなるに連れて判定値補正係数Ｋαが大きくなるように設定されている。なお、この判定値補正係数を用いる代わりに、判定値α（または、β）のエンジン運転状態に応じて補正された具体的な値が、予め実験等により求められ、ＥＣＵ１００のＲＯＭにマップの形態で保管されていてもよい。

次に、図１４を参照して、診断指標値である温度面積の補正について説明する。図１４において、縦軸は補正係数Ｋａ、横軸はエンジン運転状態を表すパラメータ（一例として、吸入空気量ＧＡ）である。本例では、吸入空気量ＧＡが所定値以下のときＫａ＝１、所定値以上のときＫａ＝０であり、その間で吸入空気量ＧＡが大きくなるに連れて補正係数Ｋａが小さくなるように設定されている。

ここで、上述した故障診断処理のサブルーチンとして実行され、診断指標値である温度面積または判定値をエンジン運転状態に応じて補正して診断する補正・診断ルーチンの第１の形態について、図１５のフローチャートを参照して説明する。なお、この補正・診断ルーチンは図５のフローチャートにおけるステップＳ５０４、Ｓ５０５およびステップＳ５１０、Ｓ５１１に代わり、またはそれらの一部として実行される。

まず、補正・診断ルーチンの第１の形態が開始されると、ステップＳ１５０１において、例えば、吸入空気量ＧＡが所定範囲内にあるか否かに基づき、故障診断条件が成立しているか否かが判定される。故障診断条件が成立していないときは、補正・診断ルーチンは一旦終了される。そして、故障診断条件が成立しているときは、ステップＳ１５０２に進み、取得した温度Ｔｌおよび温度Ｔ２に基づき，それぞれの温度面積Ｔ１Ｃおよび温度Ｔ２Ｃ（または、温度面積Ｔ１Ｏおよび温度面積Ｔ２Ｏ）が算出される。同時に、これらの面積の算出期間における吸入空気量ＧＡの平均値、すなわち、ＧＡ平均が算出される。そして、次のステップＳ１５０３において、ＥＣＵ１００は、判定のタイミングであるか否かを判別する。これは、判定に必要な情報量が既に取得されているか否かを判別するためであり、判定タイミングに至っているときはステップＳ１５０４に進む。

そして、ステップＳ１５０４においては、上で求めたＧＡ平均に基づき、判定値補正係数Ｋα（または、Ｋβ）が求められ、判定値α（または、β）を補正する。この補正された判定値Ｋα・α（または、Ｋβ・β）を用いて、切り替え制御弁３７０が正常か否か、すなわち、故障か否かが診断される。すなわち、切り替え制御弁３７０の閉時において、温度面積Ｔ２_Ｃ−温度面積Ｔ１_Ｃ＞Ｋα・αであるとき、および、切り替え制御弁３７０の開時において、温度面積Ｔ２_Ｏ−温度面積Ｔ１_Ｏ＜Ｋβ・βのときは、切り替え制御弁３７０が正常であると判定される（図６（Ａ）参照）。一方、切り替え制御弁３７０の開指示時において、温度面積Ｔ２_ＯＥ−温度面積Ｔ１_ＯＥ＞Ｋα・αのときは、切り替え制御弁３７０の閉固着故障（図６（Ｂ）、図１２（Ａ）、（Ｂ）参照）、切り替え制御弁３７０の閉指示時において、温度面積Ｔ２_ＣＥ−温度面積Ｔ１_ＣＥ＜Ｋβ・βのときは、切り替え制御弁３７０の開固着故障（図６（Ｃ）参照）と判定されるのである。

一方、上述した故障診断処理のサブルーチンとして実行され、診断指標値である温度面積または判定値をエンジン運転状態に応じて補正して診断する補正・診断ルーチンの第２の形態について、図１６のフローチャートを参照して説明する。なお、この補正・診断ルーチンも図５のフローチャートにおけるステップＳ５０４、Ｓ５０５およびステップＳ５１０、Ｓ５１１に代わり、またはそれらの一部として実行される。

そこで、補正・診断ルーチンの第２の形態が開始されると、ステップＳ１６０１において、例えば、吸入空気量ＧＡが所定範囲内にあるか否かに基づき、故障診断条件が成立しているか否かが判定される。故障診断条件が成立していないときは、この補正・診断ルーチンは一旦終了される。そして、故障診断条件が成立しているときは、ステップＳ１６０２に進み、取得した温度Ｔｌおよび温度Ｔ２に基づき，それぞれの温度面積ＴＳ１および温度面積ＴＳ２が下式により算出される。なお、ここで説明する温度面積ＴＳ１は前に説明した温度面積Ｔ１Ｃと温度面積Ｔ１Ｏを含み、温度ＴＳ２は同じく温度面積Ｔ２Ｃおよび温度面積Ｔ２Ｏを含むものとする。
ＴＳ１_i＝Ｔ１_i×Ｋａ＋ＴＳ１_i−１
ＴＳ２_i＝Ｔ２_i×Ｋａ＋ＴＳ２_i−１

ここで、添字_iは検出時点を表し、ＴＳ１_i−１は前回の検出時点までに積算された温度面積を表す。かくて、温度Ｔｌおよび温度Ｔ２には補正係数Ｋａが乗じられるので、最終的に補正された温度面積ＴＳ１および温度面積ＴＳ２が求められる。

そして、次のステップＳ１６０３において、ＥＣＵ１００は、判定のタイミングであるか否かを判別する。これは、判定に必要な情報量が既に取得されているか否かを判別するためであり、判定タイミングに至っているときはステップＳ１６０４に進む。

そして、ステップＳ１６０４においては、この補正された温度面積ＴＳ１および温度面積ＴＳ２と判定値α（または、β）を用いて、切り替え制御弁３７０が正常か否か、すなわち、故障か否かが診断される。すなわち、切り替え制御弁３７０の閉時において、温度面積ＴＳ２_Ｃ−温度面積ＴＳ１_Ｃ＞αであるとき、および、切り替え制御弁３７０の開時において、温度面積ＴＳ２_Ｏ−温度面積ＴＳ１_Ｏ＜βのときは、切り替え制御弁３７０が正常であると判定される（図６（Ａ）参照）。一方、切り替え制御弁３７０の開指示時において、温度面積ＴＳ２_ＯＥ−温度面積ＴＳ１_ＯＥ＞αのときは、切り替え制御弁３７０の閉固着故障（図６（Ｂ）、図１２（Ａ）、（Ｂ）参照）、切り替え制御弁３７０の閉指示時において、温度面積ＴＳ２_ＣＥ−温度面積ＴＳ１_ＣＥ＜βのときは、切り替え制御弁３７０の開固着故障（図６（Ｃ）参照）と判定されるのである。

この第２の実施形態によれば、比較される診断指標値である温度面積または判定値がエンジン運転状態に応じて補正されるので、エンジン運転状態に応じた高精度の故障診断が可能である。

（第３実施形態）
上述した第１および第２の実施形態においては、いずれも、第１および第２排気ガス通路内の相対的温度変化を検出可能な温度検出手段として、第１温度センサ３８０および第２温度センサ３９０を設けるようにしたのに対し、本第３実施形態では、第２排気ガス通路内であって少なくともＨＣ吸着材の上流の温度変化を検出可能な温度検出手段としての第２温度センサ３９０を用い、故障診断手段による故障診断時に、排気ガス流路切替え手段による流路の切替えに応じて検出される温度の影響度合が大きくなることを利用し、短時間で排気ガス流路切替え手段の故障を精度良く診断することができるようにしている。従って、本発明の第３実施形態に係るエンジンの排気ガス浄化システムの構成は、第１温度センサ３８０を必要としない点を除き、図１に示した構成と同じであるから、同一機能部位には同一符号を付し重複説明を避けると共に、以下の第３実施形態に関する説明では、単に、温度センサ３９０と称す。

以下に本第３実施形態における故障診断処理の制御ルーチンの一例について、図１７のフローチャートを参照して説明する。なお、この制御ルーチンはエンジン２００の始動後の運転中において所定周期で実行される。

制御が開始すると、ステップＳ１７０１において、故障診断処理条件が成立しているか否かが判定される。この第３実施形態における故障診断処理条件としては、故障診断処理が未完了であり、且つ車両停止状態でＮ（ニュートラル）またはＰ（パーキング）レンジが選択されている状態である。故障診断処理条件が成立している場合はステップＳ１７０２に進み、エンジン２００の、吸入空気量ＧＡの増大および／または点火時期の遅角制御が実行される。なお、故障診断処理条件が成立していないときはステップＳ１７０３に進み、後述する切り替え制御弁３７０の閉または開指示をクリアして本制御ルーチンは一旦終了される。そして、ステップＳ１７０２での吸入空気量ＧＡの増大および／または点火時期の遅角制御が実行された後、ステップＳ１７０４では切り替え制御弁３７０の閉指示が行われる。

そして、ステップＳ１７０５に進み、上述の切り替え制御弁３７０の閉指示から所定時間ｘ（例えば、数秒）経過したか否かが判別され、経過していないときは本制御ルーチンは一旦終了され、所定時間ｘ経過しているときはステップＳ１７０６に進む。ステップＳ１７０６においては、第２排気ガス通路としてのバイパス流路３５０であってＨＣ吸着材３４０の上流に配置された温度センサ３９０により、排気ガスの温度ＴＣが取得される。そして、ステップＳ１７０７において切り替え制御弁３７０の開指示が行われる。さらに、ステップＳ１７０８に進み上述の切り替え制御弁３７０の開指示から所定時間ｙ（例えば、数秒）経過したか否かが判別され、経過していないときは本制御ルーチンは一旦終了され、所定時間ｙ経過しているときはステップＳ１７０９に進む。

そして、ステップＳ１７０９においては、上記バイパス流路３５０であってＨＣ吸着材３４０の上流に配置された温度センサ３９０により、開指示から所定時間ｙ経過後の排気ガスの温度ＴＯが取得される。

さらに、次のステップＳ１７１０において、上述の切り替え制御弁３７０の閉指示から所定時間ｘ経過後、換言すると、切り替え制御弁３７０の開指示時に取得された排気ガス温度ＴＣと、切り替え制御弁３７０の開指示から所定時間ｙ経過後に取得された排気ガス温度ＴＯとの差が所定値ｚ以上あるか否かが判定される。そして、この差が所定値ｚ以上はないときはステップＳ１７１１に進み、切り替え制御弁３７０が異常、すなわち、故障していると判別される。なお、切り替え制御弁３７０が故障していると判別された場合には、前にも述べたが、車両の運転者などに、診断の結果として所定のインジケータなどを介して故障が告知されて、故障診断処理が終了される。なお、差が所定値ｚ以上あるときはステップＳ１７１２に進み、正常と判別される。

上述の第３実施形態における故障診断処理の理解を促進するために、図１８に示すタイムチャートを用いてさらに説明する。

今、時点ｔ０において故障診断処理条件が成立したとすると、吸入空気量ＧＡの増大および／または点火時期の遅角制御が実行されると共に、切り替え制御弁３７０の閉指示が行われる。そして、この時点ｔ０から所定時間ｘ経過した時点ｔｘにおいて、切り替え制御弁３７０の開指示が行われる。また、同時に、第２排気ガス通路としてのバイパス流路３５０であってＨＣ吸着材３４０の上流に配置された温度センサ３９０により、排気ガスの温度ＴＣが取得される。そして、この切り替え制御弁３７０の開指示から所定時間ｙ経過した時点ｔｙにおいて、温度センサ３９０により、開指示から所定時間ｙ経過後の排気ガスの温度ＴＯが取得される。

図１８に示されるように、切り替え制御弁３７０の閉指示から所定時間ｘ経過後の開指示時に取得された排気ガス温度ＴＣと、切り替え制御弁３７０の開指示から所定時間ｙ経過後に取得された排気ガス温度ＴＯとの差が所定値ｚ以上あるときは切り替え制御弁３７０が正常に作動していると判定されるのである。これは以下のような理由による。

すなわち、時点ｔ０でなされた切り替え制御弁３７０の閉指示に対し、切り替え制御弁３７０が正常に作動したとすれば排気ガスは全量バイパス流路３５０に導かれる。そして、この排気ガスは、排気ガス温度上昇手段としての吸入空気量ＧＡの増大および／または点火時期の遅角制御の実行により温度が上昇されており、温度センサ３９０により取得されるバイパス流路３５０内の温度も速やかに上昇することになる。従って、切り替え制御弁３７０の閉指示から所定時間ｘ経過後の時点ｔｘに取得される排気ガス温度ＴＣは、ほぼ最高の温度に近いものとなる。一方、時点ｔｘでなされた切り替え制御弁３７０の開指示に対し、切り替え制御弁３７０が正常に作動したとすれば排気ガスは被バイパス流路３６０に切替えられ、バイパス流路３５０にはほとんど流入しなくなる。従って、バイパス流路３５０の温度は急速に低下し始め、開指示から所定時間ｙ(数秒)経過後に取得される排気ガスの温度ＴＯはかなり低くなるはずである。そこで、これらの排気ガス温度ＴＣと、排気ガス温度ＴＯとの差が所定値ｚ以上あるときは切り替え制御弁３７０が正常に作動していると判定される（図１８の正常判定参照）。

ところで、例えば、時点ｔｘでなされた切り替え制御弁３７０の開指示に対し、切り替え制御弁３７０が正常に作動しなかった（閉固着状態）とすれば排気ガス流路は切替えられず、排気ガスはバイパス流路３５０を流れ続けることになりバイパス流路３５０の温度は上昇を続けるか維持されることになる。従って、排気ガス温度ＴＣと、排気ガス温度ＴＯとの差がほとんど生じないので、それらの差が所定値ｚに満たないときは切り替え制御弁３７０が異常であると判定される（図１８の異常判定参照）。

なお、上では切り替え制御弁３７０が閉固着状態にある異常ないしは故障を判定する場合を説明したが、切り替え制御弁３７０が開固着状態にある場合にあっても、同様に判定できる。すなわち、この場合には、時点ｔ０での切り替え制御弁３７０への閉指示および時点ｔｘでの切り替え制御弁３７０への開指示に拘らず、切り替え制御弁３７０は開状態に維持されることから、開指示の前後に亘り排気ガス温度ＴＣと排気ガス温度ＴＯとの差がほとんど生じないので、これでもって切り替え制御弁３７０が異常であると判定されるのである。

この第３の実施形態によれば、吸入空気量ＧＡの増大および／または点火時期の遅角制御により排気ガスの温度が上昇され、しかも温度センサ３９０がバイパス流路３５０でＨＣ吸着材３４０の上流に配置されているので、この温度センサ３９０により検出される温度は、切り替え制御弁３７０による流路の切替えによる影響度合が大きくなる。従って、故障診断を短時間で精度良く行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態例に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うシステムの故障診断装置もまた本発明の枝術的範囲に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムのシステム構成図である。 図１の排気ガス浄化システムにおける主排気ガス浄化装置の模式断面図である。 図２の主排気ガス浄化装置において切り替え制御弁が閉じている場合の排気ガス流れの模式図である。 図２の主排気ガス浄化装置において切り替え制御弁が開いている場合の排気ガス流れの模式図である。 本発明の排気ガス浄化システムにおいてＥＣＵが実行する故障診断処理の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本発明における診断指標の一例である温度面積の模式図であり、（Ａ）は切り替え制御弁が正常に作動する場合の温度面積、（Ｂ）は切り替え制御弁が閉固着した場合の温度面積、および（Ｃ）は切り替え制御弁が開固着した場合の温度面積を示している。 図５の制御ルーチンのサブルーチンとして実行される運転状態制限制御ルーチンの第１の形態を示すフローチャートである。 図５の制御ルーチンのサブルーチンとして実行される運転状態制限制御ルーチンの第２の形態を示すフローチャートである。 図１の排気ガス浄化システムの他の例を示すシステム構成図である。 図５の制御ルーチンのサブルーチンとして実行される運転状態制限制御ルーチンの第３の形態を示すフローチャートである。 図５の制御ルーチンのサブルーチンとして実行される運転状態制限制御ルーチンの第４の形態を示すフローチャートである。 本発明における切り替え制御弁が閉固着した場合の温度面積の模式図であり、（Ａ）は排気ガス量が多目の場合、（Ｂ）は排気ガス量が少な目の場合を示している。 本発明の実施形態におけるエンジン運転状態を表すパラメータ（吸入空気量ＧＡ）と判定値補正係数（ＫαまたはＫβ）との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態におけるエンジン運転状態を表すパラメータ（吸入空気量ＧＡ）と補正係数Ｋａとの関係を示すグラフである。 図５の制御ルーチンのサブルーチンとして実行される温度面積または判定値をエンジン運転状態に応じて補正して診断する補正・診断ルーチンの第１の形態を示すフローチャートである。 図５の制御ルーチンのサブルーチンとして実行される温度面積または判定値をエンジン運転状態に応じて補正して診断する補正・診断ルーチンの第２の形態を示すフローチャートである。 本発明の排気ガス浄化システムにおいてＥＣＵが実行する故障診断処理の制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。 図１７の故障診断処理を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１００ 電子制御ユニット(ＥＣＵ)
２００ エンジン
２１２ エアフローメータ
２２２ スタートアップ三元触媒
３００ 主排気ガス浄化装置
３３０ アンダーフロア触媒
３４０ ＨＣ吸着材３４０
３５０ バイパス流路（第２排気ガス通路）
３６０ 被バイパス流路（第１排気ガス通路、通常流路）
３７０ 切り替え制御弁
３７６ アクチュエータ
３８０ 第１温度センサ
３９０ 第２温度センサ（単に、温度センサと称するときもある）

Claims (2)

1. エンジンからの排気ガスを触媒に流通させる第１排気ガス通路と、該第１排気ガス通路をバイパスして形成されＨＣ吸着材が設置された第２排気ガス通路と、該第１および第２の排気ガス通路のいずれかに流路を切替える排気ガス流路切替え手段とを備える排気ガス浄化システムにおいて、
   前記第２排気ガス通路内であって前記ＨＣ吸着材の上流の温度を検出する温度検出手段と、
   前記排気ガス流路切替え手段による流路の切替えに応じて前記温度検出手段により検出された温度の変化に基づき前記排気ガス流路切替え手段の故障を診断する故障診断手段と、
   車両停止時に、前記エンジンの排気ガスの温度を上昇させる排気ガス温度上昇手段と、
   を備え、
   前記故障診断手段は、車両停止状態で故障診断処理条件が成立しているときに、前記排気ガス流路切替え手段への開または閉指示のいずれか一方からの所定時間経過後に前記温度検出手段により第１の温度を取得し、そして、前記排気ガス流路切替え手段へ開または閉指示のいずれか他方を行い、いずれか他方からの所定時間経過後に前記温度検出手段により第２の温度を取得し、該第１の温度と第２の温度の差と所定値との比較に基づいて前記排気ガス流路切替え手段の故障を診断することを特徴とする排気ガス浄化システムの故障診断装置。
2. 前記排気ガス温度上昇手段は、吸入空気量の増大および／または点火時期の遅角を実行することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システムの故障診断装置。

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