JP5170628B2 - 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吸着材の上流及び下流にそれぞれ設置された第１及び第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、ＨＣ吸着材を用いた排気ガス浄化システムは、触媒の低温時において始動ＨＣをＨＣ吸着材に吸着させ、触媒暖機後に排気切り替え弁を切替えることにより吸着されたＨＣをＨＣ吸着材から放出して、後流の暖機が完了した触媒で浄化処理するシステムである。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排気切り替え弁の故障診断を行なうようにしている。このような温度相関に基づき故障診断を行なうことは排気系全体の暖機が完了していれば、排気切り替え弁の動きを阻害する要因がなく可能である。

しかしながら、実際には、自動車はエンジン及びその排気系を含み氷点下の雰囲気に曝されることがあり、このような場合には排気切り替え弁が凍結により固着してしまう可能性がある。かかる凍結による固着状態で故障診断を行なうと、実際には故障していないにも拘らず、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おそれがある。

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みて、排気切り替え弁が凍結により固着した場合であっても、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及び第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、エンジンの始動が所定温度より低い冷間始動か否かを判定する冷間始動判定手段と、前記冷間始動判定手段により冷間始動と判定された冷間始動後の排気系暖機完了時におけるフュエルカット時に、前記排気ガス流路切替え手段による流路切替え制御を行い、その際に前記温度検出手段により検出される前記ＨＣ吸着材上流の温度の変化代に基づいて、前記排気ガス流路切替え手段の故障を診断する故障診断手段と、を備えることを特徴とする。

この形態によれば、冷間始動判定手段によりエンジンの始動が所定温度より低い冷間始動か否かが判定され、冷間始動と判定された始動後の排気系暖機完了時におけるフュエルカット時に、故障診断手段による故障診断が行なわれる。この結果、排気ガス流路切替え手段が凍結により固着する可能性のある所定温度より低い冷間始動の場合であっても、排気系暖機完了時におけるフュエルカット時に、故障診断手段による故障診断が行なわれるので、排気ガス流路切替え手段は解凍されており、しかも、フュエルカット時であるので排気ガス温度が上昇することなく安定しており、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、前記フュエルカット時にエンジンの排気ガスの温度を低下させる排気ガス温度低下手段を備えることが好ましい。

この形態によれば、温度検出手段により検出されるＨＣ吸着材上流の温度の変化代が大きくなるので、診断精度が向上する。

なお、前記排気ガス温度低下手段は、吸入空気量を増大させるものであってもよい。

さらに、前記排気ガス浄化システムは、前記排気ガス流路切替え手段の上流に設けられた上流側触媒と、該上流側触媒をバイパスするバイパス通路と、該上流側触媒及び該バイパス通路のいずれかに流路を切替える第２の排気ガス流路切替え手段とをさらに備え、前記排気ガス温度低下手段は、該第２の排気ガス流路切替え手段を前記バイパス通路側流路に切替えるものであってもよい。

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。

（第１の実施形態）
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。

まず、図１を参照して、本発明が適用され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及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内に噴射することが可能に横成されている。

シリンダ２０１の内部と吸気管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の回転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の位置及びエンジン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）、及び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に供給された混合気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、及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の上流側及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、ＨＣ吸着材３４０の上流の温度変化を検出可能な温度検出手段としての温度センサ３８０及び断熱層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。

本実施の形態の温度センサ３８０は、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Ｔを検出することが可能に構成されている。なお、温度センサ３８０は、かかる温度を、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Ｔが特定される。

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及び図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の形状及び大きさなどが、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のフローチャートを参照して、本発明の第１の実施形態における故障診断処理の手順の一例について説明する。ここに、図５のフローチャートで行われる故障診断処理ルーチンは、外気が氷点下ないしはエンジン２００の冷却水温が凍結の可能性がある所定温度より低い冷間時に行なわれる始動の際に所定の周期で実行される。なお、凍結の可能性がない始動の際には、通常の故障診断処理が行なわれる。

ここで、本実施の形態における排気ガス浄化システム１０では，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及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及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触媒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。

そこで制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の始動が開始されたときの冷却水温が上記所定温度Ｔref（例えば、５℃）より低い否かを判別する（ステップＳ５０１）。エンジン２００の冷却水温が所定温度Ｔrefより高い場合には（ステップＳ５０１：ＮＯ）、凍結の可能性がないとして本故障診断処理を終了する。冷却水温が所定温度Ｔrefより低い場合（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、ステップＳ５０２に進み後述する「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされているか否かを判定する。「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされていない、すなわち、ＯＦＦのとき（ステップＳ５０２：ＮＯ）は、故障診断処理は既に完了しているとして、本故障診断処理を終了する。そして、「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされているときはステップＳ５０３に進み、エアフローメータ２１２の出力電圧から、吸入空気量ＧＡを取得し、積算する。さらに、ステップＳ５０４に進み排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであるか否かを判定する。

この排気系暖機完了か否かの判定は、ステップＳ５０３で取得、積算された吸入空気量ＧＡの積算値に基づき行われ、所定の積算値に達したときに排気系暖機完了と判定される。すなわち、吸入空気量ＧＡは排出される排気ガス量と密接に関係するので、吸入空気量ＧＡの積算値を求めることによりこのエンジン２００の始動からの運転によって排出された熱エネルギーを推定することで、排気系暖機完了か否かが判定される。そして、この排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃでないとき（ステップＳ５０４：ＮＯ）は、本故障診断処理を一旦終了する。なお、排気系暖機完了か否かの判定は、エンジン２００の始動が開始されたときからの経過時間すなわち切り替え制御弁３７０ないしはその操作系が凍結していた場合などにこの解凍に要する時間（一般に、上記触媒暖機期間よりも長い）として、予め実験などで求められＲＯＭなどに格納された固定値に基づいて行なわれる。又は、この固定値に始動開始時の冷却水温に応じて補正係数を乗じた変動値に基づいて行ってもよい。

ステップＳ５０４で排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであると判定されたときはステップＳ５０５に進み、このフュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。これは、ルーチンサイクル毎に温度センサ３８０により検出される温度を前ルーチンサイクルで検出された温度と比較することにより、今回の温度が高い場合にのみその温度データを更新することで、取得することができる。

そして、次のステップＳ５０６に進み「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされているか否かを判定する。「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされていないとき（ステップＳ５０６：ＮＯ）、換言すると、切り替え制御弁３７０が閉状態とはみなされないときはステップＳ５０７に進み、切り替え制御弁３７０を閉じて、排気ガスの流路を被バイパス流路３６０からバイパス流路３５０に切り替える閉指示を行う。そして、次のステップＳ５０８において、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間（例えば、Ａ秒）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔaを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ５０９において、上述のステップＳ５０５において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値ＴｓとステップＳ５０８において取得した第１の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔａとの差が第１の所定値α１よりも大きいか否かが判定される。

このステップＳ５０９における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第１の所定値α１よりも大きいときはステップＳ５１０に進み、「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」をＯＮにセットすると共に本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。一方、ステップＳ５０９における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第１の所定値α１よりも大きくないときはステップＳ５１１に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第２の所定値α２（ここで、α１＞α２）よりも大きいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ５１１における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第１の所定値α１よりも小さいが第２の所定値α２よりも大きいときは最終診断を保留して本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ５１１における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第２の所定値α２よりも大きくないときはステップＳ５１２に進み、切り替え制御弁３７０が異常であると判定する。

他方、上述の「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされているとき（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、換言すると、切り替え制御弁３７０が閉状態とみなされるときはステップＳ５１３に進み、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に切り替える開指示を行う。そして、次のステップＳ５１４において、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第２の所定期間（例えばＢ秒、なお、これは上述のＡ秒と等しくてもよい）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ５１５において、上述のステップＳ５０５において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値ＴｓとステップＳ５１４において取得した第２の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbとの差が第３の所定値β１よりも大きいか否かが判定される。

このステップＳ５１５における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第３の所定値β１よりも小さいときはステップＳ５１６に進み、「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」をＯＦＦにリセットし、「切り替え制御弁の開弁正常フラグ」をＯＮにセットする。そしてさらにステップＳ５１７に進み、「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」をＯＮからＯＦＦにリセットして本故障診断処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ５１５における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第３の所定値β１よりも小さくないときはステップＳ５１８に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第４の所定値β２（ここで、β１＜β２）よりも小さいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ５１８における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第４の所定値β２よりも小さいときは最終診断を保留して本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ５１８における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第４の所定値β２よりも小さくないときはステップＳ５１２に進み、切り替え制御弁３７０が異常であると判定する。

ここで、図６のタイムチャートを参照して、上述の本実施形態に係るフュエルカットＦ／Ｃ時におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔの検出値に基づいて、切り替え制御弁３７０が正常に作動する状態にあるか否かの診断が可能となるメカニズムについて説明する。ここに、図６（Ａ）はフュエルカットＦ／ＣのＯＮ及びＯＦＦの切り替えタイミングを示し、図６（Ｂ）はその切換えタイミング後における切り替え制御弁３７０の逆の状態からの閉作動又は開作動によるＨＣ吸着材３４０の上流側の時間経過に伴う温度変化を示している。すなわち、図６（Ｂ）における実線aは切り替え制御弁３７０が開状態から閉作動されたとき、一点鎖線bは切り替え制御弁３７０が閉状態から開作動されたときの温度変化を示している。

そこで、エンジン２００の運転条件に対応して時刻ｔのタイミングでフュエルカットＦ／ＣがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えられると、エンジン２００での燃焼が停止され、温度の低い吸入空気のみが排気ガスとして排気系に排出されることになる。このフュエルカットＦ／Ｃ開始時ないしはその直後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓが上述のように温度センサ３８０により検出される。ここで、フュエルカットＦ／Ｃ開始時のみならずその直後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓを検出するようにしたのは、エンジン２００から温度センサ３８０に至るまでの排気ガス流のタイムラグを考慮したためである。そして、フュエルカットＦ／ＣのＯＮの状態が継続すると、益々温度の低い排気ガスの流入が継続する。

したがって、図６（Ｂ）に実線aで示すように、切り替え制御弁３７０が開状態から正常に閉作動されたとき、排気ガスはバイパス流路３５０側に流れ、温度センサ３８０により検出される温度Ｔはかなりの勾配で低下することになる。すなわち、上述の時刻ｔでのフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間Ａ秒経過後においては、温度センサ３８０により検出されるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度はＴaとなる。

一方、図６（Ｂ）に一点鎖線bで示すように、切り替え制御弁３７０が閉状態から正常に開作動されたとき、排気ガスは被バイパス流路３６０側に流れ、温度センサ３８０により検出される温度は低温の排気ガスの影響を余り受けず、さほど低下しない。すなわち、上述の時刻ｔでのフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第２の所定期間Ｂ秒経過後においても、温度センサ３８０により検出されるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度はＴａよりも高いＴbとなる。

上述のメカニズムから明らかなように、図５のフローチャートにおけるステップＳ５０９の判定で、フュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値ＴｓとフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間Ａ秒経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔaとの差（Ｔｓ−Ｔａ）が、図６（Ｂ）に例示する第１の所定値α１よりも大きいということは、図５のフローチャートのステップＳ５０６における切り替え制御弁３７０への閉指示に従って、切り替え制御弁３７０が開状態から閉状態に正常に切り替え作動されたことを意味するので、切り替え制御弁３７０が正常であると判定するのである。なお、図５のフローチャートにおけるステップＳ５１１の判定で、上述の差（Ｔｓ−Ｔａ）が、図６（Ｂ）に例示する第１の所定値α１よりも小さいが第２の所定値α２よりも大きいということは、閉指示があっても切り替え制御弁３７０が開状態から閉状態に正常に切り替え作動されていない可能性があるので、最終診断が保留される。

一方、図５のフローチャートにおけるステップＳ５１５の判定で、フュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値ＴｓとフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第２の所定期間Ｂ秒経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbとの差（Ｔｓ−Ｔb）が、図６（Ｂ）に例示する第３の所定値β１よりも小さいということは、図５のフローチャートのステップＳ５１３における切り替え制御弁３７０の開指示に従って、切り替え制御弁３７０が閉状態から開状態に正常に切り替え作動されたことを意味するので、切り替え制御弁３７０が正常であると判定するのである。なお、図５のフローチャートにおけるステップＳ５１５の判定で、上述の差（Ｔｓ−Ｔａ）が、図６（Ｂ）に例示する第３の所定値β１よりも大きいが第４の所定値β２よりも小さいということは、開指示があっても切り替え制御弁３７０が閉状態から開状態に正常に切り替え作動されていない可能性があるので、最終診断が保留される。

また、上述と逆に、上述の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第２の所定値α２よりも小さいとき、及び、第４の所定値β２よりも大きいときには、閉指示や開指示にも拘らず切り替え制御弁３７０が正常に切り替え作動されていないとして、切り替え制御弁３７０が異常であると判定される。このような切り替え制御弁３７０の異常状態は、切り替え制御弁３７０が何らかの原因で閉状態に維持され開作動できなくなった閉固着、切り替え制御弁３７０が何らかの原因で開状態に維持され閉作動できなくなった開固着や閉位置と開位置の中間位置での固着状態を含む。

本第１の実施形態では、排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであるときの、切り替え制御弁３７０が凍結していた場合でもその解凍が完了している状態で故障診断が行なわれるので、凍結による固着を切り替え制御弁３７０の故障と誤診断することなく、切り替え制御弁３７０の故障を精度良く診断することができる。しかも、フュエルカット時であるので排気ガス温度が上昇することなく安定しており、この点からも精度良く診断することができる。

なお、切り替え制御弁３７０が異常で故障していると判別された場合（ステップＳ５１２）、図５のフローチャートには示さなかったが、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することが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明における故障診断処理手順の第２の実施形態について、図７のフローチャートを参照して説明する。通常、フュエルカットＦ／Ｃ開始時におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔが高い程、フュエルカットＦ／Ｃ中における温度Ｔの低下代が大きくなるので、この第２の実施形態では、この上流側の温度Ｔに応じて、第１の実施形態で故障診断の判定基準に用いた上述の第１ないし第４の所定値α１、α２、β１、β２に乗ずる補正係数ka1、ka2、kb1、kb2をそれぞれ設定するようにし、診断精度を高めるようにしている。すなわち、これらの補正係数（図８にはka1、kb1のみを例示するが、ka2、kb2もほぼ同様である）は、フュエルカットＦ／Ｃ開始時におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔが低いときは「１．０」であるのに対し、その温度Ｔが高くなるに連れ、徐々に増大するように設定されている。

なお、図７のフローチャートに従って行われるこの第２の実施形態における故障診断処理ルーチンは、図５のフローチャートに従って行われる第１の実施形態に対して、その一部のステップにおける処理が異なるのみであるので、その異なるステップのみを説明し重複説明を避けることとする。より具体的に述べると、図５のフローチャートはステップＳ５０１ないしステップＳ５１８を含むのに対し、図７のフローチャートはそれぞれに対応するステップＳ７０１ないしステップＳ７１８を含み、百位の数字が異なるのみで十位以下の数字が同一であるステップは以下に説明するステップを除きそれぞれ同様の処理内容であるので、それらについては上述の図５のフローチャートに関しての説明を援用する。

そこで、ステップＳ５０５に対応するステップＳ７０５においては、フュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得すると共に、この取得した最高温度値Ｔｓに対応する、第１ないし第４の所定値α１、α２、β１、β２の補正係数ka1、ka2、kb1、kb2をそれぞれ求める。

そして、ステップＳ５０９及びステップＳ５１１に対応するステップＳ７０９及びステップＳ７１１において、第１及び第２の所定値α１及びα２にそれぞれ補正係数ka1及びka2が乗じられ、ステップＳ７０５において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値ＴｓとステップＳ７０８において取得した第１の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔａとの差が、比較されて故障診断が行なわれる。同様に、ステップＳ５１５及びステップＳ５１８に対応するステップＳ７１５及びステップＳ７１８において、第３及び第４の所定値β１及びβ２にそれぞれ補正係数kb1及びkb2が乗じられ、ステップＳ７０５において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値ＴｓとステップＳ７１４において取得した第２の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbとの差が、比較されて故障診断が行なわれる。

（第３の実施形態）
さらに、上述した故障診断処理の第３の実施形態について、図９のフローチャートを参照して説明する。この第３の実施形態では、フュエルカットＦ／Ｃの開始に合わせて吸入空気量ＧＡを増大させてエンジン２００からの排気ガスの温度を低下させる排気ガス温度低下手段を備え、より大きな温度低下代を得ることにより診断精度を高めると共に、温度検出時間の短縮を図るようにしている。すなわち、前述の図６のタイムチャートに対応する図１０のタイムチャートに示すように、時刻ｔのタイミングでフュエルカットＦ／ＣがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えられ切り替え制御弁３７０が開状態から正常に閉作動された場合であって、吸入空気量ＧＡが小（図１０（Ｂ）に実線で示す）のときは、図６（Ｂ）にも実線aで示したように、温度センサ３８０により検出される温度Ｔはかなりの勾配で低下し、フュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間Ａ秒経過後においては、温度センサ３８０により検出されるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度はＴaとなる。ところで、フュエルカットＦ／Ｃの開始に合わせて吸入空気量ＧＡを増大させる（図１０（Ｂ）に破線で示す）と、排気ガスはバイパス流路３５０側に流れ、図１０（Ｃ）に破線cで示すように、温度センサ３８０により検出される温度Ｔはさらに急勾配で低下し、上述の時刻ｔでのフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間Ａ秒経過後においては、温度センサ３８０により検出されるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度は前実施形態におけるTａよりも低いＴａgaとなるのである。そこで、第３の実施形態においては吸入空気量ＧＡの増大によりこの温度低下代がさらに大きくなるという特性を利用して、上述の診断精度を高めると共に、温度検出時間の短縮を図るようにしているものであり、基本的な故障診断処理手順は図５のフローチャートと同様であるから、その異なるステップを主に説明し重複説明を避けることとする。

ここに制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の始動が開始されたときの冷却水温が所定温度Ｔref（例えば、５℃）より低い否かを判別する（ステップＳ９０１）。エンジン２００の冷却水温が所定温度Ｔrefより高い場合には（ステップＳ９０１：ＮＯ）、凍結の可能性がないとしてステップＳ９１４に進んで後述する「吸入空気量ＧＡの増大制御」を中止した後に本故障診断処理を終了する。冷却水温が所定温度Ｔrefより低い場合（ステップＳ９０１：ＹＥＳ）、ステップＳ９０２に進み「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされているか否かを判定する。「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされていない、すなわち、ＯＦＦのとき（ステップＳ９０２：ＮＯ）は、故障診断処理は既に完了しているとして、ステップＳ９１４に進んで「吸入空気量ＧＡの増大制御」を中止した後に本故障診断処理を終了する。そして、「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされているときはステップＳ９０３に進み、エアフローメータ２１２の出力電圧から、吸入空気量ＧＡを取得し、積算する。さらに、ステップＳ９０４に進み排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであるか否かを判定する。

そして、この排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃでないとき（ステップＳ９０４：ＮＯ）は、ステップＳ９１４に進んで「吸入空気量ＧＡの増大制御」を中止した後に本故障診断処理を一旦終了する。ステップＳ９０４で排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであると判定されたときはステップＳ９０５に進み、上述の吸入空気量ＧＡの増大制御を実行する。この吸入空気量ＧＡの増大制御はスロットルバルブ２１４をそのアイドル開度位置から所定角度開くべく、ＥＣＵ１００から信号を送ることにより行われる。そして、次のステップＳ９０６に進み、このフュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。

そして、次のステップＳ９０７に進み「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされているか否かを判定する。「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされていないとき（ステップＳ９０７：ＮＯ）、換言すると、切り替え制御弁３７０が閉状態とはみなされないときはステップＳ９０８に進み、切り替え制御弁３７０を閉じて、排気ガスの流路を被バイパス流路３６０からバイパス流路３５０に切り替える閉指示を行う。そして、次のステップＳ９０９において、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間（例えば、Ａ秒）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔａgaを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ９１０において、上述のステップＳ９０６において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓと、ステップＳ９１０において取得した吸入空気量ＧＡの増大制御が行なわれた第１の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔａgaとの差が増大制御時の第１の所定値α１gaよりも大きいか否かが判定される。

このステップＳ９１０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔaga）が増大制御時の第１の所定値α１gaよりも大きいときはステップＳ９１１に進み、「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」をＯＮにセットすると共に本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。一方、ステップＳ９１０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔaga）が増大制御時の第１の所定値α１gaよりも大きくないときはステップＳ９１２に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔaga）が増大制御時の第２の所定値α２ga（ここで、α１ga ＞α２ga）よりも大きいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ９１２における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔaga）が増大制御時の第１の所定値α１gaよりも小さいが第２の所定値α２gaよりも大きいときは最終診断を保留して本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ９１２における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔaga）が増大制御時の第２の所定値α２gaよりも大きくないときはステップＳ９１３に進み、切り替え制御弁３７０が異常であると判定する。

他方、上述の「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされているとき（ステップＳ９０７：ＹＥＳ）、換言すると、切り替え制御弁３７０が閉状態とみなされるときはステップＳ９１５に進み、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に切り替える開指示を行う。そして、次のステップＳ９１６において、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第２の所定期間（例えばＢ秒、なお、これは上述のＡ秒と等しくてもよい）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbgaを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ９１７において、上述のステップＳ９０６において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値ＴｓとステップＳ９１６において取得した第２の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbgaとの差が増大制御時の第３の所定値β１gaよりも小さいか否かが判定される。

このステップＳ９１７における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbga）が増大制御時の第３の所定値β１gaよりも小さいときはステップＳ９１８に進み、「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」をＯＦＦにリセットし、「切り替え制御弁の開弁正常フラグ」をＯＮにセットする。そしてさらにステップＳ９１９に進み、「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」をＯＮからＯＦＦにリセットして本故障診断処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ９１７における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbga）が増大制御時の第３の所定値β１gaよりも小さくないときはステップＳ９２０に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔbga）が第４の所定値β２ga（ここで、β１ga＜β２ga）よりも小さいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ９２０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbga）が第４の所定値β２gaよりも小さいときは最終診断を保留して本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ９２０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbga）が第４の所定値β２gaよりも小さくないときはステップＳ９１３に進み、切り替え制御弁３７０が異常であると判定する。

このように、本第３の実施形態においては、フュエルカットＦ／Ｃの開始に合わせて吸入空気量ＧＡを増大させてエンジン２００からの排気ガスの温度を低下させ、より大きな温度低下代を得ることにより診断精度を高めると共に、温度検出時間の短縮を図るようにしたが、この吸入空気量ＧＡの増大制御による排気ガス温度の低下に代えて、図１１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にバイパス通路開閉弁２２６を設けて、このバイパス通路開閉弁２２６を開閉制御するようにした触媒バイパス機構付の排気系の場合には、バイパス通路開閉弁２２６を開いてバイパス通路２２４側に排気ガス流路を切替えるようにしてもよい。なお、この図１１において、前述の図１及び図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。

（第４の実施形態）
そこで、この図１１に示す触媒バイパス機構付の排気系を備える排気ガス浄化システムに本発明を適用した場合の故障診断処理手順の一例を第４の実施形態として、図１２のフローチャートを参照して説明する。

ここに制御がスタートすると、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の始動が開始されたときの冷却水温が所定温度Ｔref（例えば、５℃）より低い否かを判別する（ステップＳ１２０１）。エンジン２００の冷却水温が所定温度Ｔrefより高い場合には（ステップＳ１２０１：ＮＯ）、凍結の可能性がないとしてステップＳ１２１４に進んでバイパス通路開閉弁２２６の閉弁を実行した後に本故障診断処理を終了する。冷却水温が所定温度Ｔrefより低い場合（ステップＳ１２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０２に進み「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされているか否かを判定する。「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされていない、すなわち、ＯＦＦのとき（ステップＳ１２０２：ＮＯ）は、故障診断処理は既に完了しているとして、ステップＳ１２１４に進んでバイパス通路開閉弁２２６の閉弁を実行した後に本故障診断処理を終了する。そして、「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」がＯＮにセットされているときはステップＳ１２０３に進み、エアフローメータ２１２の出力電圧から、吸入空気量ＧＡを取得し、積算する。さらに、ステップＳ１２０４に進み排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであるか否かを判定する。

そして、この排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃでないとき（ステップＳ１２０４：ＮＯ）は、ステップＳ１２１４に進んでバイパス通路開閉弁２２６の閉弁を実行した後に本故障診断処理を一旦終了する。ステップＳ１２０４で排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであると判定されたときはステップＳ１２０５に進み、ＥＣＵ１００から信号を送ることによりバイパス通路開閉弁２２６の開弁を実行する。このバイパス通路開閉弁２２６の開弁が実行されるとエンジン２００から排出された排気ガスは流路抵抗の差に基づき、スタートアップ触媒２２２をバイパスする通路２２４側に流れ、スタートアップ触媒２２２によって昇温されるのが抑制される。そして、次のステップＳ１２０６に進み、このフュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。

そして、次のステップＳ１２０７に進み「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされているか否かを判定する。「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされていないとき（ステップＳ１２０７：ＮＯ）、換言すると、切り替え制御弁３７０が閉状態とはみなされないときはステップＳ１２０８に進み、切り替え制御弁３７０を閉じて、排気ガスの流路を被バイパス流路３６０からバイパス流路３５０に切り替える閉指示を行う。そして、次のステップＳ１２０９において、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間（例えば、Ａ秒）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔabを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ１２１０において、上述のステップＳ１２０６において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓと、ステップＳ１２１０において取得した第１の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔａｂとの差がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第１の所定値α１bよりも大きいか否かが判定される。

このステップＳ１２１０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａb）がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第１の所定値α１bよりも大きいときはステップＳ１２１１に進み、「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」をＯＮにセットすると共に本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。一方、ステップＳ１２１０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａb）がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第１の所定値α１bよりも大きくないときはステップＳ１２１２に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔａb）がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第２の所定値α２b（ここで、α１b＞α２b）よりも大きいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ１２１２における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａb）がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第１の所定値α１bよりも小さいが第２の所定値α２bよりも大きいときは、最終診断を保留して本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ１２１２における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａb）がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第２の所定値α２bよりも大きくないときはステップＳ１２１３に進み、切り替え制御弁３７０が異常であると判定する。

他方、上述の「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」がＯＮにセットされているとき（ステップＳ１２０７：ＹＥＳ）、換言すると、切り替え制御弁３７０が閉状態とみなされるときはステップＳ１２１５に進み、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に切り替える開指示を行う。そして、次のステップＳ１２１６において、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第２の所定期間（例えばＢ秒、なお、これは上述のＡ秒と等しくてもよい）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbbを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ１２１７において、上述のステップＳ１２０６において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓと、ステップＳ１２１６において取得した第２の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbとの差がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第３の所定値β１bよりも小さいか否かが判定される。

このステップＳ１２１７における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbb）がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第３の所定値β１bよりも小さいときはステップＳ１２１８に進み、「切り替え制御弁の閉弁正常フラグ」をＯＦＦにリセットし、「切り替え制御弁の開弁正常フラグ」をＯＮにセットする。そしてさらにステップＳ１２１９に進み、「切り替え制御弁開閉仮異常フラグ」をＯＮからＯＦＦにリセットして本故障診断処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１２１７における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbb）がバイパス通路開閉弁２２６の開弁実行時の第３の所定値β１bよりも小さくないときはステップＳ１２２０に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔbb）が第４の所定値β２b（ここで、β１b＜β２b）よりも小さいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ１２２０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbb）が第４の所定値β２bよりも小さいときは最終診断を保留して、本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ１２２０における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔbb）が第４の所定値β２bよりも小さくないときはステップＳ１２１３に進み、切り替え制御弁３７０が異常であると判定する。

なお、本第４の実施形態では、バイパス通路開閉弁２２６が上流側触媒としてのスタートアップ触媒２２２及びこれをバイパスするバイパス通路２２４のいずれかに流路を切替える第２の排気ガス流路切替え手段に対応し、バイパス通路開閉弁２２６を開いてバイパス通路２２４側流路に切替えるものが排気ガス温度低下手段に対応する。

次に、上述した触媒バイパス機構付の排気系を備える排気ガス浄化システムに用いられているバイパス通路開閉弁２２６の故障診断処理手順を、第４の実施形態の変形態様として、図１３のフローチャートを参照して説明する。この変形態様では、切り替え制御弁３７０の故障診断に用いられる温度センサ３８０を利用することができるので、その分、コストダウンを図ることが可能である。なお、このバイパス通路開閉弁２２６の故障診断処理ルーチンは、切り替え制御弁３７０の故障診断の結果、切り替え制御弁３７０が正常に作動することが確認された後に実行されるのが好ましい。

そこで、バイパス通路開閉弁２２６の故障診断処理ルーチンにおいては、まず、ステップＳ１３０１において、排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであるか否かを判定する。排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃでないとき（ステップＳ１３０１：ＮＯ）は、本故障診断処理を一旦終了する。ステップＳ１３０１で排気系暖機完了時におけるフュエルカットＦ／Ｃであると判定されたときはステップＳ１３０２に進み、ＥＣＵ１００から閉指示信号を送ることにより切り替え制御弁３７０を閉じる。そしてステップＳ１３０３に進み「バイパス通路開閉弁の開弁正常判定フラグ」がＯＦＦか否かを判定する。

そこで、「バイパス通路開閉弁の開弁正常判定フラグ」がＯＦＦのとき（ステップＳ１３０３：ＹＥＳ）はステップＳ１３０４に進み、フュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。そして、次のステップＳ１３０５において、バイパス通路開閉弁２２６の開弁実行を指示する。そして、次のステップＳ１３０６に進み、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第１の所定期間（例えば、Ａ秒）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔaを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ１３０７において、上述のステップＳ１３０４において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓと、ステップＳ１３０６において取得した第１の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔａとの差が第１の所定値α１よりも大きいか否かが判定される。

このステップＳ１３０７における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第１の所定値α１よりも大きいときは、ステップＳ１３０５における開弁実行指示の通りバイパス通路開閉弁２２６が開弁された結果と判定されるので、ステップＳ１３０８に進み、「バイパス通路開閉弁の開弁正常判定フラグ」をＯＮにセットすると共に本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。一方、ステップＳ１３０７における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第１の所定値α１よりも大きくないときはステップＳ１３０９に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第２の所定値α２（ここで、α１＞α２）よりも大きいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ１３０９における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第１の所定値α１よりも小さいが第２の所定値α２よりも大きいときは、最終診断を保留して本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ１３０９における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔａ）が第２の所定値α２よりも大きくないときはステップＳ１３１０に進み、バイパス通路開閉弁２２６が開弁異常であると判定し、本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。

一方、ステップＳ１３０３の判定で「バイパス通路開閉弁の開弁正常判定フラグ」が既にＯＮのとき（ステップＳ１３０３：ＮＯ）はステップＳ１３１１に進み、フュエルカットＦ／Ｃ開始後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。そして、次のステップＳ１３１２において、バイパス通路開閉弁２２６の閉弁実行を指示する。そして、次のステップＳ１３１３に進み、上述のフュエルカットＦ／Ｃ開始後から第２の所定期間（例えば、Ｂ秒、なお、ＡはＢと等しくてもよい）経過後におけるＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbを温度センサ３８０の検出値に基づいて取得する。さらに、次のステップＳ１３１４において、上述のステップＳ１３１１において取得したＨＣ吸着材３４０の上流側の温度の最高値Ｔｓと、ステップＳ１３１３において取得した第２の所定期間経過後のＨＣ吸着材３４０の上流側の温度Ｔbとの差が第３の所定値β１よりも小さいか否かが判定される。

このステップＳ１３１４における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第３の所定値β１よりも小さいときは、ステップＳ１３１２における閉弁実行指示の通りバイパス通路開閉弁２２６が閉弁された結果と判定されるので、ステップＳ１３１５に進み、「バイパス通路開閉弁の閉弁正常判定フラグ」をＯＮにセットすると共に本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。一方、ステップＳ１３１４における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第３の所定値β１よりも小さくないときはステップＳ１３１５に進み、上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第４の所定値β２（ここで、β１＜β２）よりも小さいか否かが再度判定される。そして、このステップＳ１３１６における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第４の所定値β２よりも小さいときは最終診断を保留して本故障診断処理ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ１３１６における判定で上記の差（Ｔｓ−Ｔb）が第４の所定値β２よりも大きいときはステップＳ１３１７に進み、バイパス通路開閉弁２２６が閉弁異常であると判定し、本故障診断処理ルーチンを終了する。

かくて、この第４の実施形態の変形態様によれば、切り替え制御弁３７０の故障診断に用いられる温度センサ３８０を利用して、バイパス通路開閉弁２２６の故障診断を行うことができるので、その分、コストダウンを図ることが可能である。

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、請求の範囲及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技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ルーチンの第１の実施形態を示すフローチャートである。 （Ａ）はフュエルカットＦ／ＣのＯＮ及びＯＦＦの切り替えタイミング、（Ｂ）はその切換えタイミング後における切り替え制御弁の逆の状態からの閉作動又は開作動によるＨＣ吸着材の上流側の時間経過に伴う温度変化を示すタイムチャートである。 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ルーチンの第２の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における判定基準に用いる所定値に乗ずる補正係数とＨＣ吸着材の上流側の温度との関係を示すグラフである。 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ルーチンの第３の実施形態を示すフローチャートである。 （Ａ）はフュエルカットＦ／ＣのＯＮ及びＯＦＦの切り替えタイミング、（Ｂ）はその切換えタイミング後における吸入空気量ＧＡの大小、（Ｃ）はその切換えタイミング後における切り替え制御弁の逆の状態からの閉作動又は開作動による、吸入空気量ＧＡの大小に対応したＨＣ吸着材の上流側の時間経過に伴う温度変化を示すタイムチャートである。 触媒バイパス機構付の排気系を備える排気ガス浄化システムを簡易的に示す模式図である。 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ルーチンの第４の実施形態を示すフローチャートである。 本発明における第４の実施形態の変形態様のフローチャートである。

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

Claims (4)

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及び第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、
   エンジンの始動が排気ガス流路切替え手段の凍結による固着の可能性のある所定温度より低い冷間始動か否かを判定する冷間始動判定手段と、
   前記冷間始動判定手段により凍結固着の可能性のある所定温度より低い冷間始動と判定された冷間始動後の排気系暖機完了時におけるフュエルカット時に、前記排気ガス流路切替え手段による流路切替え制御を行い、その際に前記温度検出手段により検出される前記ＨＣ吸着材上流の温度の変化代に基づいて、前記排気ガス流路切替え手段の故障を診断する故障診断手段と、
   を備え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. 前記フュエルカット時にエンジンの排気ガスの温度を低下させる排気ガス温度低下手段を備え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。
3. 前記排気ガス温度低下手段は、吸入空気量を増大させるものであることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス浄化システムの故障診断装置。
4. 前記排気ガス浄化システムは、前記排気ガス流路切替え手段の上流に設けられた上流側触媒と、該上流側触媒をバイパスするバイパス通路と、該上流側触媒及び該バイパス通路のいずれかに流路を切替える第２の排気ガス流路切替え手段をさらに備え、前記排気ガス温度低下手段は、該第２の排気ガス流路切替え手段を前記バイパス通路流路に切替えるものであることを特徴とする請求項２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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