JP3589151B2 - 内燃機関の排気通路切換装置及びこの装置を搭載する車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気通路切換装置及びこの装置を搭載する車両の制御装置に係り、特に、排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた通路と該吸着剤をバイパスする通路とに選択的に切り換える切換機構を備え、該切換機構の故障の有無を判定し得る内燃機関の排気通路切換装置及びこの装置を搭載する車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開昭６３−６８７１３号に開示される如く、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する装置が知られている。この装置は、排気通路を、排気ガス中のＨＣ等の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられたバイパス通路と、該吸着剤をバイパスする本通路とに選択的に切り換える切換弁を備えている。また、この装置は、排気通路の、吸着剤の下流側に触媒を備えている。
【０００３】
内燃機関の始動直後等の冷間時には、排気ガス中に含まれる未燃焼成分が増大する。触媒は、冷間時には排気ガス中の未燃焼成分を効果的に浄化することができない。そこで、上記従来の装置において、切換弁は、内燃機関の始動が開始された後、排気通路をバイパス通路に切り換える。この場合、排気ガス中の未燃焼成分は、吸着剤に吸着される。そして、吸着剤に吸着された未燃焼成分は、吸着剤の温度が高くなった場合に吸着剤から脱離する。この際、触媒の温度が十分に高いと、脱離した吸着剤は、触媒により浄化される。従って、上記従来の装置によれば、排気ガス中の未燃焼成分が多量に大気中に放出されるのを回避することができ、その結果、内燃機関から排出される排気ガスを効果的に浄化することができる。
【０００４】
ところで、排気ガスの未燃焼成分を確実に吸着剤に吸着させるためには、切換弁へ切換信号が付与されることにより排気通路が切り換えられたか否か、すなわち、切換弁が正常に動作しているか否かを判定する必要がある。
【０００５】
一般に、切換弁の開閉は、吸気通路に生ずる負圧（以下、吸気圧と称す）を駆動源にして行われる。具体的には、切換弁は、内部空間がダイヤフラムにより変圧室と大気圧室とに区画されたダイヤフラム機構に連結され、変圧室へ向けて吸気圧を導入するか否かに応じて排気通路を切り換える。かかる構成において、変圧室へ吸気圧が導入される際には、その変圧室の圧力は、吸気圧へ向けて変化する。この際、ダイヤフラムの移動量に応じて変圧室の容積が変化することで、その変圧室の圧力も変化する。すなわち、変圧室の圧力変化には、ダイヤフラムの移動量が反映される。
【０００６】
切換弁が正常に動作する場合は、変圧室の圧力が吸気圧に向けて変化する過程において、ダイヤフラムが移動する間は、変圧室の容積がその圧力変化を緩和する向きに変化することで、変圧室の圧力の変化勾配の絶対値は減少する。一方、切換弁に固着故障が生ずると、ダイヤフラムが移動しないため、上記の如き圧力の変化勾配の変化は生じない。そこで、切換弁が正常に動作しているか否かを判定する手法としては、変圧室に吸気通路の負圧が導入されるように切換弁へ切換信号が付与された後の変圧室の圧力に基づいて行うことが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の手法により切換弁が正常に動作していない、すなわち、切換弁に故障が生じていると判定された場合は、その判定精度の向上を図るべく、再度、切換弁の故障の有無を判定することが適切である。しかし、上記した吸着剤に排気ガス中の未燃焼成分が多量に吸着されている状況下で、切換弁の故障の有無を再度判定すべく、切換弁による本通路からバイパス通路への排気通路の切り換え操作が行われると、排気ガスがバイパス通路に流通することで、吸着剤に吸着されている未燃焼成分が多量に脱離する。かかる場合に触媒が十分に活性していないと、触媒はその未燃焼成分を効果的に浄化することができず、排気エミッションの悪化を招いてしまう。従って、吸着剤に排気ガス中の未燃焼成分が多量に吸着されている状況下では切換弁の故障の有無を再度判定することは適切でない。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、切換機構の故障の有無を再判定する際に排気エミッションが悪化するのを防止することが可能な内燃機関の排気通路切換装置及びこの装置を搭載する車両の制御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】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記吸着剤の状態量が所定の条件を満たしているか否かを判定する吸着剤状態量判定手段を備え、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の状態量が前記所定の条件を満たしていると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置により達成される。
【００１０】
請求項１記載の発明において、排気通路は、切換機構により、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と、その吸着剤をバイパスする第２の通路とに切り換えられる。切換機構の故障の有無は、排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の内圧等の状態量に基づいて判定される。内燃機関の始動直後等に切換機構に故障が生じていると判定された場合には、その判定精度の向上を図るべく、再度、切換機構の故障の有無を判定することが適切である。
【００１１】
そこで、本発明においては、吸着剤の吸着量や温度等の状態量が所定の条件を満たしているか否かが判別される。かかる所定の条件は、吸着剤に未燃焼成分が吸着されていない場合に満たされる。吸着剤の状態量が所定の条件を満たしている場合は、吸着剤に未燃焼成分が残存しておらず、かかる状況下で切換弁による排気通路の切り換え操作が行われても、吸着剤から未燃焼成分が多量に脱離することはない。従って、内燃機関の始動直後等に切換機構に故障が生じていると判定された場合、その吸着剤の状態量が所定の条件を満たしていると判定された後に、再度、切換機構の故障の有無を判定することとすれば、排気通路の切り換え操作が行われることに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載する如く、請求項１記載の内燃機関の排気通路切換装置において、
内燃機関の始動直後に前記故障判定手段により前記切換機構に故障が生じていると判定された後に、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の状態量が前記所定の条件を満たしていると判定された場合に、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作を行う切換機構制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置は、排気エミッションを悪化させることなく、故障判定手段による切換機構に故障が生じているか否かの判定を行ううえで有効である。
【００１３】
請求項２記載の発明において、内燃機関の始動直後に切換機構に故障が生じていると判定された後に、吸着剤の状態量が所定の条件を満たしていると判定された場合、切換機構による排気通路の切り換え操作が行われる。このため、本発明によれば、排気エミッションを悪化させることなく、故障判定手段による切換機構に故障が生じているか否かの判定を実行することが可能となる。
【００１４】
吸着剤の温度が高い場合は、吸着剤に吸着していた未燃焼成分が脱離していると判断でき、吸着剤には未燃焼成分が残存していないと判断できる。かかる場合に切換弁による排気通路の切り換え操作が行われても、吸着剤から未燃焼成分が多量に脱離することはない。
【００１５】
従って、請求項３に記載する如く、請求項１記載の内燃機関の排気通路切換装置において、
前記吸着剤状態量判定手段は、前記吸着剤の温度が所定値以上であるか否かを判定すると共に、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の温度が所定値以上であると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することとしてもよい。
【００１６】
上記の目的は、請求項４に記載する如く、排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤に吸着されている排気ガス中の未燃焼成分が脱離した後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置により達成される。
【００１７】
請求項４記載の発明において、吸着剤に吸着されている排気ガス中の未燃焼成分がその吸着剤から脱離した場合は、その後に切換弁による排気通路切り換え操作が行われても、吸着剤から未燃焼成分が多量に脱離することはない。従って、内燃機関の始動直後に切換機構に故障が生じていると判定された場合、吸着剤に吸着されている排気ガス中の未燃焼成分が脱離した後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することとすれば、排気通路の切り換え操作が行われることに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１８】
また、上記の目的は、請求項５に記載する如く、触媒が設けられた排気通路と、前記触媒の上流側の排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記触媒が活性しているか否かを判定する触媒状態判定手段を備え、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記触媒状態判定手段により前記触媒が活性していると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置により達成される。
【００１９】
請求項５記載の発明において、排気通路には触媒が設けられている。触媒の上流側の排気通路は、切換機構により、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と、その吸着剤をバイパスする第２の通路とに切り換えられる。また、触媒が活性しているか否かが判定される。排気ガス中の未燃焼成分は、触媒が活性している場合にはその触媒により浄化される。このため、触媒が活性している状況下では、切換弁による排気通路の切り換え操作が行われることにより吸着剤から未燃焼成分が脱離しても、その未燃焼成分は触媒により浄化される。従って、内燃機関の始動直後に切換機構に故障が生じていると判定された場合、触媒が活性していると判定された後に、再度、切換機構の故障の有無を判定することとすれば、排気通路の切り換え操作が行われことに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００２０】
また、請求項６に記載する如く、請求項１乃至５の何れか一項記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置であって、
車両が、前記内燃機関の出力と該内燃機関以外の動力源の出力とを組み合わせて駆動走行する車両であり、
前記切換機構が、吸気通路に生ずる負圧を駆動源として前記排気通路を切り換えると共に、
前記故障判定手段により再度前記切換機構の故障の有無が判定される際に、前記内燃機関の運転休止を禁止する運転休止禁止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置は、切換機構の故障の有無が再度判定される際に切換機構を適正に動作させるうえで有効である。
【００２１】
請求項６記載の発明において、車両は、内燃機関の出力と該内燃機関以外の動力源の出力とを組み合わせて駆動走行する。このような車両では、内燃機関は、通常、燃焼効率の良好な領域でのみ運転され、燃焼効率の悪い領域では運転されないので、内燃機関の運転が休止される場合がある。また、切換機構は、内燃機関の吸気通路に生ずる負圧を駆動源にして排気通路を切り換える。このため、切換機構による排気通路の切り換え操作が行われる際に内燃機関の運転が休止されていると、吸気通路に負圧が生じないことで、切換機構が適正に動作しない事態が生ずる。
【００２２】
そこで、本発明においては、故障判定手段により切換機構の故障の有無が再度判定される際に、内燃機関の運転休止が禁止される。この場合、吸気通路に負圧が発生するので、切換機構は排気通路を切り換えることが可能となる。従って、切換機構の故障の有無が再度判定される際に切換機構を適正に動作させることができる。
【００２３】
また、請求項７に記載する如く、請求項６記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置において、
前記故障判定手段は、前記切換機構の内圧に基づいて該切換機構の故障の有無を判定すると共に、
前記故障判定手段により再度前記切換機構の故障の有無が判定される際に、該内燃機関を一定の運転状態で運転させる運転制御手段を備えることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置は、再判定時に切換機構の故障の有無を正確に判定するうえで有効である。
【００２４】
請求項７記載の発明において、切換機構の故障の有無は、切換機構の内圧に基づいて判定される。切換機構の内圧は、切換機構の故障に応じて変化すると共に、吸気通路の負圧に応じて変化する。このため、吸気通路の負圧が変動する状況下で切換機構の故障の有無が判定されると、誤判定が生じてしまう。
【００２５】
そこで、本発明において、故障判定手段により切換機構の故障の有無が再度判定される際、内燃機関は、一定の運転状態で運転される。内燃機関が一定の運転状態で運転すると、吸気通路に生ずる負圧は一定に保たれる。この場合は、切換機構の内圧が吸気通路の負圧に応じて変化することは回避される。従って、切換機構の故障の有無を再度判定する際に内燃機関を一定の運転状態で運転させることとすれば、再判定時に切換機構の故障の有無を正確に判定することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である排気通路切換装置の構成図を示す。また、図２は、本実施例の排気通路切換装置の要部拡大図を示す。本実施例のシステムは、内燃機関用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）１０を備えており、エンジンＥＣＵ１０により制御される。
【００２７】
図１に示す如く、本実施例のシステムは、内燃機関１２を備えている。内燃機関１２は、筒内へ吸入空気を送り込むためのインテークマニホールド１４、および、筒内で発生した排気ガスを大気へ放出するためのエギゾーストマニホールド１６を備えている。エギゾーストマニホールド１６には、第１排気管１８が接続されている。第１排気管１８の上流側端部近傍には、三元触媒からなるスタートキャタリスト２０が設けられている。第１排気管１８の下流側には、第２排気管２２が接続されている。第２排気管２２の上流側端部近傍には、三元触媒から成る主触媒２４が設けられている。主触媒２４及びスタートキャタリスト２０は共に、温度が例えば３５０℃以上である場合に活性化され、排気ガスを浄化することが可能となる。以下、主触媒２４及びスタートキャタリスト２０が活性化する温度を活性温度と称す。
【００２８】
図１及び図２に示す如く、第１排気管１８と第２排気管２２との接続部には、ＨＣ吸着装置２８が設けられている。ＨＣ吸着装置２８は、第１排気管１８と第２排気管２２とをそれらの中心部において大きな開口面積で連通させる主通路３０と、主通路３０をバイパスして連通させるバイパス通路３２と、第１排気管８と第２排気管２２との連通路を主通路３０とバイパス通路３２とで切り換える切換弁３４と、を備えている。
【００２９】
バイパス通路３２には、ＨＣ吸着剤３６が配設されている。ＨＣ吸着剤３６は、排気ガス中に含まれる未燃焼成分としての炭化水素（ＨＣ）を吸着する機能を有している。また、ＨＣ吸着剤３６は、温度が高いほどＨＣを吸着し難くなり、例えば８０℃を超える付近から、吸着していたＨＣを外部へ放出し始める特性を有している。以下、ＨＣ吸着剤３６が吸着していたＨＣを外部へ放出し始める際の温度を脱離温度と称す。
【００３０】
本実施例のシステムは、また、ダイヤフラム機構４０を備えている。ダイヤフラム機構４０には、ダイヤフラム４２が設けられている。ダイヤフラム４２は、ダイヤフラム機構４０の内部空間を、変圧室４４（図１において左側の部屋）と、大気圧室４６（図１において右側の部屋）とに区画している。ダイヤフラム４２には、作動ロッド４８を介して上記した切換弁３４が連結されている。切換弁３４は、ダイヤフラム４２が撓んでいない状態では全開状態となることにより主通路３０を導通させ、ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ最大限に撓んだ状態では全閉状態となることにより主通路３０を遮断する。
【００３１】
大気圧室４６内の圧力は、常時、大気圧に維持されている。また、変圧室４４には、負圧供給配管５０の一端が接続されている。負圧供給配管５０の他端は、バキューム・スイッチング・バルブ（以下、ＶＳＶと称す）５２に接続されている。負圧供給配管５０には、その内部の圧力、すなわち、変圧室４４に供給される圧力（以下、供給圧Ｐと称す）に応じた信号を出力する圧力センサ５４が配設されている。圧力センサ５４の出力信号は、エンジンＥＣＵ１０に供給されている。エンジンＥＣＵ１０は、圧力センサ５４の出力信号に基づいて供給圧Ｐを検出する。尚、圧力センサ５４を変圧室４４に設けることとしてもよい。
【００３２】
ＶＳＶ５２には、インテークマニホールド１４に連通する負圧通路５６が接続されている。また、ＶＳＶ５２は、大気に開放される大気開放口を備えている。ＶＳＶ５２は、オフ状態で負圧供給配管５０を大気開放口に導通させ、一方、エンジンＥＣＵ１０からオン信号が供給された場合に負圧供給配管５０を大気開放口から遮断すると共に負圧通路５６へ導通させる。
【００３３】
負圧通路５６には、チェックバルブ５８が設けられている。チェックバルブ５８は、インテークマニホールド１４の負圧（以下、吸気圧と称す）が負圧供給配管５０側の圧力に比して低圧である場合に、負圧供給配管５０側からインテークマニホールド１４へ向かうガスの流れを許容する一方向弁である。
【００３４】
インテークマニホールド１４の、負圧通路５６が接続する部位の上流側には、流路の有効面積を可変するスロットルバルブ（図示せず）が設けられている。スロットルバルブは、エンジンＥＣＵ１０から駆動信号が供給された場合に、その駆動信号に応じた開度に開弁する。スロットルバルブの近傍には、そのスロットルバルブの開度（以下、スロットル開度と称す）θに応じた電気信号を出力するスロットルポジションセンサ６０が配設されている。スロットルポジションセンサ６０の出力信号は、エンジンＥＣＵ１０に供給されている。エンジンＥＣＵ１０は、スロットルポジションセンサ６０の出力信号に基づいてスロットル開度θを検出する。
【００３５】
エンジンＥＣＵ１０には、内燃機関１２の冷却水の温度（以下、冷却水温ＴＨＷと称す）に応じた信号を出力する水温センサ６２、及び、インテークマニホールド１４を流通する吸入空気の重量（以下、吸入空気量Ｇａと称す）に応じた信号を出力するエアフロメータ６４が接続されている。エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ６２の出力信号に基づいて冷却水温ＴＨＷを検出すると共に、エアフロメータ６４の出力信号に基づいて吸入空気量Ｇａを検出する。
【００３６】
上記の構成において、ＶＳＶ５２がオフ状態である場合、ダイヤフラム機構４０の変圧室４４には、負圧供給配管５０を介して大気圧が導入される。この場合、変圧室４４と大気圧４６とが等圧となるため、ダイヤフラム４２に撓みは生じない。上記の如く、切換弁３４は、ダイヤフラム４２が撓んでいない状態で全開状態となる。従って、ＶＳＶ５２がオフ状態に維持されている場合は、切換弁３４が全開状態となることで、排気ガスの大部分は、第１排気管１８から、バイパス通路３２を経由することなく、すなわち、ＨＣ吸着剤３６を通過することなく、主通路３０を経由して第２排気管２２へ流入する。
【００３７】
一方、ＶＳＶ５２がオン状態である場合、ダイヤフラム機構４０の変圧室４４には、負圧供給配管５０を介して吸気圧が供給される。この場合、変圧室４４の圧力が大気圧室４６の圧力に比して小さくなることで、ダイヤフラム４２に変圧室４４側への撓みが生ずる。上記の如く、切換弁３４は、ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ最大限に撓んだ場合に全閉状態となる。従って、ＶＳＶ５２がオン状態になると、切換弁３４が全閉状態となることで、排気ガスは、第１排気管１８から、バイパス通路３２を経由して、すなわち、ＨＣ吸着剤３６を通過して第２排気管２２へ流入する。
【００３８】
このように、切換弁３４、作動ロッド４８、ダイヤフラム機構４０、負圧供給配管５０、及びＶＳＶ５２は、吸気圧を用いて、第１排気管１８と第２排気管２２との接続部における排気ガスの流路を主通路３０とバイパス通路３２とで切り換える機構である。以下、切換弁３４、作動ロッド４８、ダイヤフラム機構４０、負圧供給配管５０、及びＶＳＶ５２を総称する場合は、切換機構７０と称す。
【００３９】
内燃機関１２の冷間時には、排気ガス中に含まれるＨＣが増大する。また、内燃機関１２の冷間時には、スタートキャタリスト２０及び主触媒２４は活性していないので、スタートキャタリスト２０及び主触媒２４による排気ガスの浄化は効果的に行われない。このため、内燃機関１２の冷間時に、排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過することなく第１排気管１８から第２排気管２２へ流入すると、ＨＣを多量に含む排気ガスが大気へ放出されてしまう。
【００４０】
そこで、本実施例のシステムにおいて、エンジンＥＣＵ１０は、内燃機関１２の冷間時に、ＶＳＶ５２に対してオン信号を供給する。この場合、上記の如く、排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過することで、排気ガスに含まれるＨＣがＨＣ吸着剤３６に吸着される。従って、スタートキャタリスト２０及び主触媒２４による排気ガスの浄化が効果的に行われない冷間時において、ＨＣを多量に含む排気ガスが大気へ放出されるのを防止することができる。
【００４１】
そして、エンジンＥＣＵ１０は、スタートキャタリスト２０の温度が活性温度に達した場合にＶＳＶ５２に対するオン信号の供給を停止する。スタートキャタリスト２０が活性した後は、内燃機関１２から排出される排気ガス中にＨＣが含まれていても、スタートキャタリスト２０の下流側に多量のＨＣが排出されることはない。従って、スタートキャタリスト２０が活性した後は、排気ガスは、ＨＣ吸着剤３６を通過することなく主通路３０を経由して大気へ放出される。
【００４２】
図３は、本実施例の排気通路切換装置を搭載する車両１００の駆動機構を模式的に表した図を示す。図３に示す如く、本実施例のシステムは、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ハイブリッドＥＣＵと称す）１０２を備えている。ハイブリッドＥＣＵ１０２には、上記した内燃機関１２を制御するエンジンＥＣＵ１０が接続されていると共に、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵと称す）１０４が接続されている。
【００４３】
本実施例において、車両１００は、左車輪ＦＬと右車輪ＦＲとを連結する車軸１０６を備えている。車軸１０６には、減速機１０８が固定されている。減速機１０８には、ギヤ１１０を介して遊星歯車機構１１２が係合している。遊星歯車機構１１２は、内燃機関１２の出力軸に連結するプラネタリキャリアと、電動モータ１１４の出力軸に連結するリングギヤと、ジェネレータ１１６の出力軸に連結するサンギヤと、を有している。
【００４４】
ジェネレータ１１６および電動モータ１１４には、インバータ１１８およびメインリレー１２０を介してバッテリ１２２が接続されている。インバータ１１８には上記したモータＥＣＵ１０４が接続されており、メインリレー１２０にはハイブリッドＥＣＵ１０２が接続されている。メインリレー１２０は、ハイブリッドＥＣＵ１０２から駆動信号が供給されることによりバッテリ１２２からインバータ１１８へ電力を供給する機能を有している。また、インバータ１１８は、バッテリ１２２とジェネレータ１１６との間、および、バッテリ１２２と電動モータ１１４との間に、それぞれ、複数のパワートランジスタで構成された３相ブリッジ回路を有しており、それらの間で直流電流と３相交流電流とを変換する機能を有している。ジェネレータ１１６および電動モータ１１４は、それぞれ、インバータ１１８がモータＥＣＵ１０４に適当に駆動されることにより、交流電流の周波数に応じた回転数に制御されると共に、その電流の大きさに応じたトルクを発生する。
【００４５】
ジェネレータ１１６は、内燃機関１２の始動が完了していない場合はバッテリ１２２から電力が供給されることにより内燃機関１２を始動させるスタータモータとしての機能を有し、内燃機関１２の始動が完了した後は内燃機関１２の出力によりインバータ１１８を介してバッテリ１２２又は電動モータ１１４に電力を供給する発電機としての機能を有している。また、電動モータ１１４は、通常走行中は電力が供給されることにより内燃機関１２の出力を補助するためのトルクを発生する電動機としての機能を有し、制動時に車軸１０６の回転によりインバータ１１８を介してバッテリ１２２に電力を供給する発電機としての機能を有している。
【００４６】
バッテリ１２２には、上記したハイブリッドＥＣＵ１０２が接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１０２は、バッテリ１２２の充電状態、すなわち、残存容量を監視している。内燃機関１２には、上記の如く、エンジンＥＣＵ１０が接続されている。内燃機関１２は、エンジンＥＣＵ１０から駆動信号が供給されることによりその駆動信号に応じた出力を発生する。
【００４７】
本実施例において、車両１００は、内燃機関１２の出力と電動モータ１１４の出力とを適宜組み合わせて動力を発生するハイブリッド車両である。ハイブリッドＥＣＵ１０２には、アクセルペダルの踏み込み量（以下、アクセル開度ＡＣＣＰと称す）に応じた信号を出力するアクセル開度センサ１２４、および、車両１００の車速ＳＰＤに応じた周期でパルス信号を出力する車速センサ１２６が接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１０２は、アクセル開度センサ１２４の出力信号に基づいてアクセル開度ＡＣＣＰを検出すると共に、車速センサ１２６の出力信号に基づいて車速ＳＰＤを検出する。
【００４８】
ハイブリッドＥＣＵ１０２は、検出したアクセル開度ＡＣＣＰおよび車速ＳＰＤに基づいて車両１００に要求される駆動力を演算した後、その駆動力に対して内燃機関１２が効率よく運転する内燃機関１２の要求出力ＷＥを演算すると共に、電動モータ１１４の要求出力ＷＭを演算する。ハイブリッドＥＣＵ１０２は、エンジンＥＣＵ１０に対して内燃機関１２において要求出力ＷＥが発生するように、また、モータＥＣＵ１０４に対して電動モータ１１４において要求出力ＷＭが発生するように、それぞれ駆動信号を供給する。
【００４９】
ところで、本実施例の排気通路切換装置において、内燃機関１２の運転中、切換弁３４は、常時、排気ガスに曝される。このため、切換弁３４に排気ガス中のカーボン等が付着することにより、切換弁３４が固着し、あるいは、一部の範囲内でしか動作しない異常（以下、切換弁３４のストローク異常と称す）が生ずる場合がある。切換弁３４にストローク異常が生ずると、切換弁３４を適正に開弁又は閉弁させることができなくなる。従って、切換弁３４を適正に動作させるためには、切換弁３４のストローク異常を判定することが適切である。
【００５０】
図４は、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化した際の供給圧Ｐの時間変化の一例を、▲１▼切換弁３４が正常に動作する場合、▲２▼切換弁３４が全開状態で固着している場合、及び、▲３▼切換弁３４にストローク異常が生じて切換弁３４が全開状態から半開状態までしか閉じない場合について、それぞれ、実線、破線、及び一点鎖線で示す。尚、図４には、ＶＳＶ５２のオン・オフ状態が併せて示されている。
【００５１】
まず、切換弁３４が正常に動作する場合の供給圧Ｐの変化について説明する。図４に実線で示す如く、切換弁３４が正常に動作する場合、時刻ｔ０以前、すなわち、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化する以前は、供給圧Ｐは大気圧Ｐａに維持される。時刻ｔ０においてＶＳＶ５２がオン状態に変化すると、負圧供給配管５０に吸気圧が供給されるため、供給圧Ｐは低下し始める。そして、時刻ｔ１において供給圧Ｐが所定圧Ｐ１に達すると、ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ撓み始める。ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ撓むと、それに応じて、変圧室４４の容積が減少する。この場合、吸気圧によりガスを吸引すべき空間の容積が減少することで、供給圧Ｐの低下勾配はダイヤフラム４２が撓み始める前に比して不連続に小さくなる。以下、ダイヤフラム４２が撓み始めることに伴って供給圧Ｐの低下勾配が不連続に減少する点を、供給圧Ｐの第１変化点Ｑ１と称す。
【００５２】
供給圧Ｐが第１変化点Ｑ１を通過し、時刻ｔ２において供給圧Ｐが所定圧Ｐ２まで低下すると、ダイヤフラム４２の撓み量は最大限度に達し、以後、変圧室４４の容積は変化しなくなる。このため、時刻ｔ２において、供給圧Ｐの低下勾配は不連続に増加する。以下、ダイヤフラム４２の撓み量が最大限度に達することにより供給圧Ｐの低下勾配が不連続に増加する点を、供給圧Ｐの第２変化点Ｑ２と称す。そして、時刻ｔ３において供給圧Ｐが吸気圧に達すると、以後、供給圧Ｐは吸気圧とほぼ等圧に維持される。
【００５３】
これに対して、切換弁３４が全開状態で固着している場合は、供給圧Ｐが所定圧Ｐ１以下に低下しても、ダイヤフラム４２に撓みが生ずることはなく、変圧室４４の容積が減少しない。このため、図４に破線で示す如く、切換弁３４が正常に動作する場合と異なり、供給圧Ｐに第１変化点Ｑ１及び第２変化点Ｑ２は現れない。従って、ＶＳＶ５２がオン状態とされた後の供給圧Ｐに第１変化点Ｑ１及び第２変化点Ｑ２が現れるか否か、すなわち、ＶＳＶがオン状態とされた後の所定期間内に供給圧Ｐの低下勾配の変化量の絶対値が所定値以上となるか否かに基づいて、切換弁３４が全開状態で固着しているか否かを判定することができる。
【００５４】
また、切換弁３４にストローク異常が生じ、切換弁３４が全開状態から半開状態までしか閉じない場合は、ダイヤフラム４２の最大撓み量は、切換弁３４が正常に動作する場合に比して小さくなる。このため、図４に一点鎖線で示す如く、第２変化点Ｑ２は、切換弁３４が正常に動作する場合に比して早い時期に現れる。そして、この第２変化点Ｑ２が生ずるタイミングは、ダイヤフラム４２の最大撓み量が小さいほど早くなる。従って、第１変化点Ｑ１が現れた後、第２変化点Ｑ２が生ずる時期に基づいて、ダイヤフラム４２の最大撓み量、すなわち、切換弁３４の動作量を判定することができる。
【００５５】
このように、本実施例の排気通路切換装置においては、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化した後の供給圧Ｐに基づいて、切換弁３４のストローク異常を判定することができる。
【００５６】
上述の如く、本実施例において、エンジンＥＣＵ１０は、内燃機関１２の冷間時に、排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ吸着剤３６に吸着すべく、ＶＳＶ５２に対してオン信号を供給する。そこで、本実施例においては、まず、内燃機関１２の冷間時にＶＳＶ５２に対してオン信号が供給された際、その後の供給圧Ｐに基づいて切換弁３４のストローク異常を判定する。
【００５７】
冷間時においては切換機構７０の近傍に氷等が付着している場合がある。このため、冷間時には、氷等の付着に起因して切換弁３４が適正に開閉駆動できず、切換弁３４にストローク異常が生じていると判定されることもある。従って、上記の手法により冷間時に切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された場合は、その判定精度の向上を図るべく、その後内燃機関１２が暖機された後に、再度、切換弁３４のストローク異常を判定することが適切である。以下、切換弁３４のストローク異常を再度判定することをストローク異常の再判定と称す。
【００５８】
そこで、本実施例において、エンジンＥＣＵ１０は、冷間時に切換弁３４のストローク異常の判定が行われた結果、切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された場合は、その異常の判定精度の向上を図るべく、再度、適当なタイミングで、切換弁３４のストローク異常を判定する。本実施例のシステムは、切換弁３４のストローク異常の再判定を適当なタイミングで行う点に特徴を有している。以下、その特徴部について説明する。
【００５９】
図５は、内燃機関１２の始動が開始された後の、ＨＣ吸着剤３６の温度（以下、ＨＣ温度と称す）と、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣの量（以下、ＨＣ吸着量と称す）との関係を表した図を示す。尚、図５には、本実施例の内燃機関１２を搭載する車両１００が所定の速度パターンで走行した際の時間変化が示されている。
【００６０】
内燃機関１２の冷間時に排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ吸着剤３６に吸着すべくＶＳＶ５２がオン状態にされた後は、ＨＣ吸着剤３６に多量のＨＣが吸着される。ＨＣ吸着剤３６にＨＣが多量に吸着されている状況下で、切換弁３４のストローク異常の再判定を行うべく、ＶＳＶ５２にオン信号が供給されると、すなわち、切換弁３４が全開状態から全閉状態へ向けて変化すると、高温の排気ガスが第１排気管１８からバイパス通路３２を経由して第２排気管２２へ流入することで、ＨＣ吸着剤３６が高温となり、ＨＣ吸着剤３６に吸着されていたＨＣが多量に脱離する。
【００６１】
ＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離した状況下で、その下流側の排気通路に設けられた主触媒２４が活性していない場合は、その主触媒２４は脱離するＨＣを効果的に浄化することができないので、脱離したＨＣが大気中へ放出され、排気エミッションが悪化してしまう。従って、排気エミッションの悪化を防止するためには、切換弁３４のストローク異常の再判定を、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが多量に吸着されている状態で行うことは適切でない。
【００６２】
ＨＣ吸着剤３６にＨＣが吸着された場合は、その後、そのＨＣ吸着剤３６を再生すべく、ＨＣ吸着剤３６からＨＣを脱離させ、その脱離したＨＣを主触媒２４により浄化することが必要となる。ＨＣ吸着剤３６は、ＨＣ温度が脱離温度に達すると、吸着するＨＣを外部へ放出する。そして、ＨＣ吸着剤３６は、高温の排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過すると、排気ガスの伝熱により昇温し易くなり、脱離温度を超えて速やかに高温状態となる。従って、主触媒２４が活性している状況下でバイパス通路３２に高温の排気ガスを流通させることとすれば、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣをすべて脱離させ、そのＨＣを主触媒２４で浄化することが可能となる。以下、かかる手法でＨＣ吸着剤３６からＨＣを脱離させることをＨＣの「強制パージ」と称す。
【００６３】
しかしながら、ＨＣ吸着剤３６に多量のＨＣが吸着されている状態でＨＣの強制パージが行われると、すなわち、高温の排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過すると、短時間のうちに多量のＨＣがＨＣ吸着剤３６から脱離し、主触媒２４が脱離したすべてのＨＣを有効に浄化できない事態が生じ得る。従って、ＨＣの強制パージは、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの吸着量が少ない状態で行うことが適切である。
【００６４】
ＨＣ吸着剤３６は、その中を排気ガスが流通しなくても、主通路３０を流通する排気ガスの伝熱により昇温する。このため、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが吸着された後、そのＨＣは、排気ガスの流通路が主通路３０に切り換わっていても、図５に示す如く、時刻ｔ＝２００ｓｅｃ近傍においてＨＣ温度が８０℃近傍の脱離温度に達した場合に脱離し始める。そして、ＨＣ吸着剤３６の吸着量は、ＨＣ温度の上昇に従って徐々に減少する。
【００６５】
そこで、本実施例において、エンジンＥＣＵ１０は、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に残存するＨＣがある程度少なくなると判断できる温度に達した場合に、ＨＣの強制パージを実行すべく、ＶＳＶ５２に対してオン信号を供給する。そして、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣがすべて脱離すると判断できる温度に達した場合に、強制パージを終了すべく、ＶＳＶ５２へのオン信号の供給を停止する。このようにＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが行われると、主触媒２４が有効に機能する状態でＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離するので、ＨＣ吸着剤３６が適正に再生される。
【００６６】
ＨＣ吸着剤３６が再生された後、すなわち、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが完了した後は、排気ガスの流通路が主通路３０からバイパス通路３２に切り換わることにより排気ガスがバイパス通路３２を流通することとしても、ＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離することはない。従って、ＨＣの強制パージが完了した後に切換弁３４のストローク異常を再判定することとしても、排気エミッションの悪化を招くことはない。このため、本実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を、ＨＣの強制パージが完了した後に行うこととしている。
【００６７】
尚、ＨＣ吸着剤３６は、内燃機関１２の始動後、内燃機関１２から排出される排気ガスの伝熱により昇温する。ＨＣ吸着剤３６は、単位時間当たりの排気ガス量が多いほど、すなわち、吸入空気量が多いほど昇温し易く、一方、単位時間当たりの排気ガス量が少ないほど、すなわち、吸入空気量が少ないほど昇温し難くなる。そこで、単位時間ごとに吸入空気量に応じて加減算するＨＣ吸着剤温カウンタを設け、そのカウント値に基づいてＨＣ吸着剤３６の温度（ＨＣ温度）を推定することとする。尚、内燃機関１２の点火時期が遅角されると、排気ガスの温度は上昇する。従って、ＨＣ吸着剤温カウンタのカウント値を、点火時期の遅角量に応じて補正することとしてもよい。
【００６８】
ところで、本実施例において、切換弁３４は、インテークマニホールド１４に生ずる負圧（吸気圧）を駆動源にして開閉する。すなわち、インテークマニホールド１４に負圧が生じていなければ、切換弁３４は開閉駆動することができない。インテークマニホールド１４に負圧を確保するためには、内燃機関１２が運転していることが必要である。
【００６９】
上述の如く、本実施例において、車両１００は、内燃機関１２の出力と電動モータ１１４の出力とを適宜組み合わせて動力を発生するハイブリッド車両である。このような車両では、内燃機関１２が燃料効率のよい領域でのみ運転するため、走行中でも内燃機関１２の運転が休止される場合がある。内燃機関１２の運転が休止されると、インテークマニホールド１４に負圧が発生せず、切換弁３４を開閉駆動させることができない。また、内燃機関１２が運転していてもスロットル開度θが大きい状態に維持されていると、インテークマニホールド１４に生ずる負圧は小さく、切換弁３４を適正に開閉駆動させることができない。そこで、本実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際、内燃機関１２の運転休止の条件が成立してもその運転休止を禁止すると共に、スロットル開度θを小さく維持することとしている。
【００７０】
また、本実施例において、切換弁３４のストローク異常の判定は、切換弁３４による排気通路の切り換え操作が行われた後、具体的には、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化した後の供給圧Ｐに基づいて行われる。供給圧Ｐは、切換弁３４のストローク異常に応じて変化すると共に、吸気圧に応じても変化する。このため、吸気圧が変動する状況下において切換弁３４のストローク異常が判定されると、その判定結果として誤判定が生じてしまう。従って、切換弁３４のストローク異常を正確に判定するためには、吸気圧が一定に維持されていることが必要である。内燃機関１２がアイドル状態（無負荷状態）等の一定の運転状態で運転する場合は、吸気圧は一定に維持される。そこで、本実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際、内燃機関１２の負荷が変動する条件が成立しても内燃機関１２を無負荷状態に維持することとしている。
【００７１】
本実施例のシステムは、ＨＣの強制パージが完了した後、内燃機関１２をアイドル状態で運転させた状態で切換弁３４のストローク異常の再判定を行うこととしている。以下、図６乃至図８を参照して、本実施例のシステムにおいて上記の機能を実現するための処理の内容について説明する。
【００７２】
図６は、本実施例のシステムにおいて、内燃機関１２の始動が開始された後に実現されるタイムチャートを示す。尚、図６（Ａ）には内燃機関１２のイグニションスイッチの時間変化が、図６（Ｂ）にはインテークマニホールド１４に負圧が発生したか否かを表すフラグの時間変化が、図６（Ｃ）には内燃機関１２がアイドル状態となったか否かを表すアイドルスイッチのオン・オフ状態の時間変化が、図６（Ｄ）にはＨＣ温度の時間変化が、図６（Ｅ）にはＶＳＶ５２へのオン信号の時間変化が、図６（Ｆ）には切換弁３４の開閉状態の時間変化が、それぞれ示されている。
【００７３】
図６に示す如く、時刻ｔ０においてイグニションスイッチがオン状態とされると、内燃機関１２が始動し始める。その後、時刻ｔ１において、内燃機関１２の機関回転数ＮＥが例えば４００ｒｐｍ以上となることにより、インテークマニホールド１４に、切換弁３４が全開状態と全閉状態との間で適正に動作できるだけの負圧が発生すると、ＶＳＶ５２に対してオン信号の供給が開始される。そして、時刻ｔ２においてスタートキャタリスト２０の温度が活性温度に達すると、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が停止される。この場合には、ＨＣ吸着剤３６に多量のＨＣが吸着される。
【００７４】
そして、時刻ｔ３において、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣが脱離し、ＨＣ吸着剤３６に残存するＨＣが少なくなると判断できる温度（例えば１８０℃；以下、この温度をパージ開始温度と称す）に達すると、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣを強制パージすべく、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が開始される。この場合、高温の排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過することによりＨＣ吸着剤３６が更に高温状態となり、その結果、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣがすべて脱離することとなる。時刻ｔ４において、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣがすべて脱離すると判断できる温度（例えば３００℃；以下、この温度をパージ終了温度と称す）に達すると、ＨＣの強制パージを終了すべく、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が停止される。このようにＨＣの強制パージが完了した後は、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが残存しなくなる。
【００７５】
そして、冷間時に切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された状況下、時刻ｔ５において内燃機関１２がアイドル状態になると、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべく、ＶＳＶ５２に対してオン信号が供給される。そして、その切換弁のストローク異常の再判定が終了すると、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が停止される。
【００７６】
図７は、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべく、本実施例のシステムにおいてエンジンＥＣＵ１０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図７に示すルーチンは、その処理が終了するごとに繰り返し起動されるルーチンである。図７に示すルーチンが起動されると、まずステップ２００の処理が実行される。
【００７７】
ステップ２００では、冷間時に行われた切換弁３４のストローク異常の判定の結果、切換弁３４にストローク異常が生じていると判定されたか否かが判別される。その結果、否定判別がなされた場合は、その後、何ら処理が進められることなく、今回のルーチンは終了される。一方、肯定判別がなされた場合は、判定精度の向上を図るべく再度その異常の判定を行う必要があるので、次にステップ２０２の処理が実行される。
【００７８】
ステップ２０２では、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが完了したか否かが判別される。その結果、強制パージが完了していないと判別された場合は、今回のルーチンは終了される。一方、強制パージが完了したと判別された場合は、次にステップ２０４の処理が実行される。
【００７９】
ステップ２０４では、切換弁３４のストローク異常の再判定を要求するためのフラグをオンにする処理が実行される。本ステップ２０４の処理が実行されると、ハイブリッドＥＣＵ１０２に対して、内燃機関１２がアイドル状態で運転するように要求するための信号が供給される。
【００８０】
ステップ２０６では、内燃機関１２がアイドル状態で運転しているか否かが判別される。内燃機関１２がアイドル状態で運転しない場合は、インテークマニホールド１４に負圧が発生せず、あるいは、その負圧が小さいことで、切換弁３４が適正に開閉駆動できないおそれがある。この場合は、切換弁３４のストローク異常の再判定を行うことは適切でない。従って、かかる判別がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。一方、内燃機関１２がアイドル状態で運転していると判別された場合は、次にステップ２０８の処理が実行される。
【００８１】
ステップ２０８では、内燃機関１２がアイドル状態で運転する状況が所定時間経過したか否かが判別される。所定時間が経過していない場合は、インテークマニホールド１４の負圧、すなわち、吸気圧が安定していないと判断でき、ストローク異常の誤判定を招くおそれがある。従って、かかる判別がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。一方、内燃機関１２がアイドル状態で運転する状況が所定時間経過した場合は、切換弁３４のストローク異常の再判定を適正に行うことができる状態が実現されたと判断できる。従って、かかる判別がなされた場合は、次にステップ２１０の処理が実行される。
【００８２】
ステップ２１０では、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う処理が実行される。すなわち、冷間時におけるストローク異常の判定と同様に、ＶＳＶ５２に対してオン信号が供給された後の供給圧Ｐに基づいて切換弁３４のストローク異常が判定される。
【００８３】
ステップ２１２では、切換弁３４のストローク異常の再判定が完了したか否かが判別される。その結果、未だその再判定が完了していないと判別された場合は、今回のルーチンは終了される。一方、その再判定が完了したと判別された場合は、次にステップ２１４の処理が実行される。
【００８４】
ステップ２１４では、切換弁３４のストローク異常の再判定を要求するためのフラグをオフにする処理が実行される。本ステップ２１４の処理が実行されると、ハイブリッドＥＣＵ１０２に対する内燃機関１２のアイドル運転を要求するための信号の供給が停止される。本ステップ２１４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００８５】
上記の処理によれば、冷間時に切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された場合、その後、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが完了した後に、切換弁３４のストローク異常の再判定が行われる。すなわち、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが残存していない状態で、切換弁３４による排気通路の主通路３０からバイパス通路３２への切り換え操作が行われる。この場合、ＨＣ吸着剤３６の下流側の排気通路へＨＣが脱離することはない。従って、本実施例によれば、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際に排気エミッションが悪化するのを防止することができる。すなわち、排気エミッションの悪化を招くことなく、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行することができる。
【００８６】
図８は、本実施例において、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際にハイブリッドＥＣＵ１０２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図８に示すルーチンは、その処理が終了するごとに繰り返し起動されるルーチンである。図８に示すルーチンが起動されると、まずステップ３００の処理が実行される。
【００８７】
ステップ３００では、エンジンＥＣＵ１０から、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべく、内燃機関１２のアイドル運転を要求するための信号が供給されているか否かが判別される。その結果、否定判別がなされた場合は、次にステップ３０２の処理が実行される。
【００８８】
ステップ３０２では、通常どおり、内燃機関１２を、車両１００に要求される駆動力に対して効率よく運転できる要求出力に従って運転させる処理が実行される。本ステップ３０２の処理が実行される場合は、内燃機関１２の運転休止が行われる場合がある。本ステップ３０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００８９】
一方、上記ステップ３００において肯定判定がなされた場合は、次にステップ３０４の処理が実行される。
【００９０】
ステップ３０４では、車両１００に要求される駆動力や車速ＳＰＤ等に基づいて、車両１００が、内燃機関１２をアイドル状態で運転させることができる走行状態にあるか否かが判別される。その結果、車両１００が上記の走行状態にないと判別された場合は、上記ステップ３０２の処理が実行される。一方、車両が上記の走行状態にあると判別された場合は、次にステップ３０６の処理が実行される。
【００９１】
ステップ３０６では、内燃機関１２の運転休止が行われるのを禁止する処理が実行されると共に、内燃機関１２がアイドル状態で運転するための要求出力ＷＥを演算する処理が実行される。本ステップ３０６の処理が実行されると、以後、内燃機関１２は、運転休止されることなくアイドル状態で運転することとなる。本ステップ３０６の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００９２】
上記図８に示すルーチンによれば、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際、内燃機関１２の運転休止を禁止すると共に、内燃機関１２をアイドル状態に維持することが可能となる。
【００９３】
また、上記図７に示すルーチンによれば、内燃機関１２がアイドル状態に維持される場合に切換弁３４のストローク異常の再判定が行われる。内燃機関１２がアイドル状態に維持される場合は、インテークマニホールド１４に負圧が発生すると共に、その負圧が大きな値に一定に維持される。このため、本実施例によれば、切換弁３４のストローク異常の再判定時に、切換弁３４を適正に開閉駆動させることが可能となると共に、負圧の変動に起因するストローク異常の誤判定を防止することが可能となる。
【００９４】
尚、上記の実施例においては、ＨＣ吸着剤３６が特許請求の範囲に記載した「吸着剤」に、バイパス通路３２が特許請求の範囲に記載した「第１の通路」に、主通路３０が特許請求の範囲に記載した「第２の通路」に、切換機構７０が特許請求の範囲に記載した「切換機構」に、主触媒２４が特許請求の範囲に記載した「触媒」に、第１排気管１８と第２排気管２２との連通路が特許請求の範囲に記載した「触媒の上流側の排気通路」に、電動モータ１１４が特許請求の範囲に記載した「内燃機関以外の動力源」に、それぞれ相当している。
【００９５】
また、上記の実施例においては、エンジンＥＣＵ１０が、ＨＣ吸着剤３６の温度がパージ終了温度に達しているか否かを判別することにより特許請求の範囲に記載した「吸着剤状態量判定手段」が、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が開始された後の供給圧Ｐに基づいて切換弁３４のストローク異常を判定することにより特許請求の範囲に記載した「故障判定手段」が、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべくＶＳＶ５２に対してオン信号を供給することにより特許請求の範囲に記載した「切換機構制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００９６】
更に、上記の実施例においては、ハイブリッドＥＣＵ１０２が、上記ステップ３０６の処理において内燃機関１２の運転休止を禁止することにより特許請求の範囲に記載した「運転休止禁止手段」が、上記ステップ３０６の処理において内燃機関１２がアイドル状態で運転するための要求出力ＷＥを演算することにより特許請求の範囲に記載した「運転制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００９７】
ところで、上記の実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を、ＨＣ吸着剤３６からのＨＣの強制パージが完了した後に行うこととしているが、そのＨＣの強制パージが行われる際に同時に行うこととしてもよい。すなわち、主触媒２４が活性している状況下では、切換弁３４による排気通路の切り換え操作が行われることによりＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離しても、そのＨＣは主触媒２４により浄化されるので、大気中へＨＣが排出されることはなく、排気エミッションの悪化は防止される。この場合は、エンジンＥＣＵ１０が、主触媒２４の温度や排気ガスの温度等に基づいて主触媒２４が活性しているか否かを判定することにより特許請求の範囲に記載した「触媒状態判定手段」が、主触媒２４が活性した後に切替弁３４のストローク異常の再判定を行うことにより特許請求の範囲に記載した「故障判定手段」が、それぞれ実現される。
【００９８】
また、上記の実施例においては、切換弁３４のストローク異常を切換機構７０に生ずる故障として判定することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、供給圧Ｐに基づいて判定できるＶＳＶ５２の凍結等に起因するフィルタ詰まり等の故障、負圧供給配管５０の詰まり、亀裂、潰れ、切換機構７０の接続部分の外れ、又は、変圧室４４の気密不良等の異常を切換機構７０の故障として判定することとしてもよい。
【００９９】
更に、上記の実施例においては、エアフロメータ６４を用いて検出した吸入空気量Ｇａに応じて加減算するＨＣ吸着剤温カウンタのカウント値に基づいてＨＣ吸着剤３６の温度を推定することとしているが、ＨＣ吸着剤３６に直接に温度センサを取り付け、その温度を検出することとしてもよい。
【０１００】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１、３、及び４記載の発明によれば、切換機構の故障の有無が判定される際に、吸着剤に排気ガス中の未燃焼成分が残存していない状態で切換機構による排気通路の切り換え操作が行われることで、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【０１０１】
請求項２記載の発明によれば、排気エミッションの悪化を招くことなく、切換機構の故障の有無の判定を実行することができる。
【０１０２】
請求項５記載の発明によれば、切換機構の故障の有無が判定される際に、触媒が活性している状態で切換機構による排気通路の切り換え操作が行われることで、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【０１０３】
請求項６記載の発明によれば、切換機構の故障の有無が再度判定される際に切換機構を適正に動作させることができる。
【０１０４】
また、請求項７記載の発明によれば、再判定時に切換機構の故障の有無を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である排気通路切換装置のシステム構成図である。
【図２】本実施例の排気通路切換装置の要部拡大図である。
【図３】本実施例の排気通路切換装置を搭載する車両の駆動機構を模式的に表した図である。
【図４】ＶＳＶがオフ状態からオン状態に変化した際の供給圧Ｐの時間変化を、▲１▼切換弁が正常に動作する場合、▲２▼切換弁が全開状態で固着している場合、及び、▲３▼切換弁にストローク異常が生じて切換弁が全開状態から半開状態までしか閉じない場合について示す図である。
【図５】内燃機関の始動が開始された後の、ＨＣ吸着剤の温度と、ＨＣ吸着剤に吸着されているＨＣの量との関係を表した図である。
【図６】本実施例のシステムにおいて、内燃機関の始動が開始された後に実現されるタイムチャートを示す図である。
【図７】本実施例において、切換弁のストローク異常の再判定を実行すべくエンジンＥＣＵが実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図８】本実施例において、切換弁のストローク異常の再判定を行う際にハイブリッドＥＣＵが実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 内燃機関用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
１２ 内燃機関
１４ インテークマニホールド
１６ エギゾーストマニホールド
２４ 主触媒
３０ 主通路
３２ バイパス通路
３４ 切換弁
３６ ＨＣ吸着剤
５４ 圧力センサ
７０ 切換機構
１００ 車両
１０２ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）
１１４ 電動モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気通路切換装置及びこの装置を搭載する車両の制御装置に係り、特に、排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた通路と該吸着剤をバイパスする通路とに選択的に切り換える切換機構を備え、該切換機構の故障の有無を判定し得る内燃機関の排気通路切換装置及びこの装置を搭載する車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開昭６３−６８７１３号に開示される如く、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する装置が知られている。この装置は、排気通路を、排気ガス中のＨＣ等の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられたバイパス通路と、該吸着剤をバイパスする本通路とに選択的に切り換える切換弁を備えている。また、この装置は、排気通路の、吸着剤の下流側に触媒を備えている。
【０００３】
内燃機関の始動直後等の冷間時には、排気ガス中に含まれる未燃焼成分が増大する。触媒は、冷間時には排気ガス中の未燃焼成分を効果的に浄化することができない。そこで、上記従来の装置において、切換弁は、内燃機関の始動が開始された後、排気通路をバイパス通路に切り換える。この場合、排気ガス中の未燃焼成分は、吸着剤に吸着される。そして、吸着剤に吸着された未燃焼成分は、吸着剤の温度が高くなった場合に吸着剤から脱離する。この際、触媒の温度が十分に高いと、脱離した吸着剤は、触媒により浄化される。従って、上記従来の装置によれば、排気ガス中の未燃焼成分が多量に大気中に放出されるのを回避することができ、その結果、内燃機関から排出される排気ガスを効果的に浄化することができる。
【０００４】
ところで、排気ガスの未燃焼成分を確実に吸着剤に吸着させるためには、切換弁へ切換信号が付与されることにより排気通路が切り換えられたか否か、すなわち、切換弁が正常に動作しているか否かを判定する必要がある。
【０００５】
一般に、切換弁の開閉は、吸気通路に生ずる負圧（以下、吸気圧と称す）を駆動源にして行われる。具体的には、切換弁は、内部空間がダイヤフラムにより変圧室と大気圧室とに区画されたダイヤフラム機構に連結され、変圧室へ向けて吸気圧を導入するか否かに応じて排気通路を切り換える。かかる構成において、変圧室へ吸気圧が導入される際には、その変圧室の圧力は、吸気圧へ向けて変化する。この際、ダイヤフラムの移動量に応じて変圧室の容積が変化することで、その変圧室の圧力も変化する。すなわち、変圧室の圧力変化には、ダイヤフラムの移動量が反映される。
【０００６】
切換弁が正常に動作する場合は、変圧室の圧力が吸気圧に向けて変化する過程において、ダイヤフラムが移動する間は、変圧室の容積がその圧力変化を緩和する向きに変化することで、変圧室の圧力の変化勾配の絶対値は減少する。一方、切換弁に固着故障が生ずると、ダイヤフラムが移動しないため、上記の如き圧力の変化勾配の変化は生じない。そこで、切換弁が正常に動作しているか否かを判定する手法としては、変圧室に吸気通路の負圧が導入されるように切換弁へ切換信号が付与された後の変圧室の圧力に基づいて行うことが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の手法により切換弁が正常に動作していない、すなわち、切換弁に故障が生じていると判定された場合は、その判定精度の向上を図るべく、再度、切換弁の故障の有無を判定することが適切である。しかし、上記した吸着剤に排気ガス中の未燃焼成分が多量に吸着されている状況下で、切換弁の故障の有無を再度判定すべく、切換弁による本通路からバイパス通路への排気通路の切り換え操作が行われると、排気ガスがバイパス通路に流通することで、吸着剤に吸着されている未燃焼成分が多量に脱離する。かかる場合に触媒が十分に活性していないと、触媒はその未燃焼成分を効果的に浄化することができず、排気エミッションの悪化を招いてしまう。従って、吸着剤に排気ガス中の未燃焼成分が多量に吸着されている状況下では切換弁の故障の有無を再度判定することは適切でない。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、切換機構の故障の有無を再判定する際に排気エミッションが悪化するのを防止することが可能な内燃機関の排気通路切換装置及びこの装置を搭載する車両の制御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】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記吸着剤の状態量が所定の条件を満たしているか否かを判定する吸着剤状態量判定手段を備え、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の状態量が前記所定の条件を満たしていると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置により達成される。
【００１０】
請求項１記載の発明において、排気通路は、切換機構により、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と、その吸着剤をバイパスする第２の通路とに切り換えられる。切換機構の故障の有無は、排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の内圧等の状態量に基づいて判定される。内燃機関の始動直後等に切換機構に故障が生じていると判定された場合には、その判定精度の向上を図るべく、再度、切換機構の故障の有無を判定することが適切である。
【００１１】
そこで、本発明においては、吸着剤の吸着量や温度等の状態量が所定の条件を満たしているか否かが判別される。かかる所定の条件は、吸着剤に未燃焼成分が吸着されていない場合に満たされる。吸着剤の状態量が所定の条件を満たしている場合は、吸着剤に未燃焼成分が残存しておらず、かかる状況下で切換弁による排気通路の切り換え操作が行われても、吸着剤から未燃焼成分が多量に脱離することはない。従って、内燃機関の始動直後等に切換機構に故障が生じていると判定された場合、その吸着剤の状態量が所定の条件を満たしていると判定された後に、再度、切換機構の故障の有無を判定することとすれば、排気通路の切り換え操作が行われることに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載する如く、請求項１記載の内燃機関の排気通路切換装置において、
内燃機関の始動直後に前記故障判定手段により前記切換機構に故障が生じていると判定された後に、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の状態量が前記所定の条件を満たしていると判定された場合に、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作を行う切換機構制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置は、排気エミッションを悪化させることなく、故障判定手段による切換機構に故障が生じているか否かの判定を行ううえで有効である。
【００１３】
請求項２記載の発明において、内燃機関の始動直後に切換機構に故障が生じていると判定された後に、吸着剤の状態量が所定の条件を満たしていると判定された場合、切換機構による排気通路の切り換え操作が行われる。このため、本発明によれば、排気エミッションを悪化させることなく、故障判定手段による切換機構に故障が生じているか否かの判定を実行することが可能となる。
【００１４】
吸着剤の温度が高い場合は、吸着剤に吸着していた未燃焼成分が脱離していると判断でき、吸着剤には未燃焼成分が残存していないと判断できる。かかる場合に切換弁による排気通路の切り換え操作が行われても、吸着剤から未燃焼成分が多量に脱離することはない。
【００１５】
従って、請求項３に記載する如く、請求項１記載の内燃機関の排気通路切換装置において、
前記吸着剤状態量判定手段は、前記吸着剤の温度が所定値以上であるか否かを判定すると共に、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の温度が所定値以上であると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することとしてもよい。
【００１６】
上記の目的は、請求項４に記載する如く、排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤に吸着されている排気ガス中の未燃焼成分が脱離した後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置により達成される。
【００１７】
請求項４記載の発明において、吸着剤に吸着されている排気ガス中の未燃焼成分がその吸着剤から脱離した場合は、その後に切換弁による排気通路切り換え操作が行われても、吸着剤から未燃焼成分が多量に脱離することはない。従って、内燃機関の始動直後に切換機構に故障が生じていると判定された場合、吸着剤に吸着されている排気ガス中の未燃焼成分が脱離した後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することとすれば、排気通路の切り換え操作が行われることに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１８】
また、上記の目的は、請求項５に記載する如く、触媒が設けられた排気通路と、前記触媒の上流側の排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記触媒が活性しているか否かを判定する触媒状態判定手段を備え、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記触媒状態判定手段により前記触媒が活性していると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置により達成される。
【００１９】
請求項５記載の発明において、排気通路には触媒が設けられている。触媒の上流側の排気通路は、切換機構により、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と、その吸着剤をバイパスする第２の通路とに切り換えられる。また、触媒が活性しているか否かが判定される。排気ガス中の未燃焼成分は、触媒が活性している場合にはその触媒により浄化される。このため、触媒が活性している状況下では、切換弁による排気通路の切り換え操作が行われることにより吸着剤から未燃焼成分が脱離しても、その未燃焼成分は触媒により浄化される。従って、内燃機関の始動直後に切換機構に故障が生じていると判定された場合、触媒が活性していると判定された後に、再度、切換機構の故障の有無を判定することとすれば、排気通路の切り換え操作が行われことに起因する排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００２０】
また、請求項６に記載する如く、請求項１乃至５の何れか一項記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置であって、
車両が、前記内燃機関の出力と該内燃機関以外の動力源の出力とを組み合わせて駆動走行する車両であり、
前記切換機構が、吸気通路に生ずる負圧を駆動源として前記排気通路を切り換えると共に、
前記故障判定手段により再度前記切換機構の故障の有無が判定される際に、前記内燃機関の運転休止を禁止する運転休止禁止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置は、切換機構の故障の有無が再度判定される際に切換機構を適正に動作させるうえで有効である。
【００２１】
請求項６記載の発明において、車両は、内燃機関の出力と該内燃機関以外の動力源の出力とを組み合わせて駆動走行する。このような車両では、内燃機関は、通常、燃焼効率の良好な領域でのみ運転され、燃焼効率の悪い領域では運転されないので、内燃機関の運転が休止される場合がある。また、切換機構は、内燃機関の吸気通路に生ずる負圧を駆動源にして排気通路を切り換える。このため、切換機構による排気通路の切り換え操作が行われる際に内燃機関の運転が休止されていると、吸気通路に負圧が生じないことで、切換機構が適正に動作しない事態が生ずる。
【００２２】
そこで、本発明においては、故障判定手段により切換機構の故障の有無が再度判定される際に、内燃機関の運転休止が禁止される。この場合、吸気通路に負圧が発生するので、切換機構は排気通路を切り換えることが可能となる。従って、切換機構の故障の有無が再度判定される際に切換機構を適正に動作させることができる。
【００２３】
また、請求項７に記載する如く、請求項６記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置において、
前記故障判定手段は、前記切換機構の内圧に基づいて該切換機構の故障の有無を判定すると共に、
前記故障判定手段により再度前記切換機構の故障の有無が判定される際に、該内燃機関を一定の運転状態で運転させる運転制御手段を備えることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置は、再判定時に切換機構の故障の有無を正確に判定するうえで有効である。
【００２４】
請求項７記載の発明において、切換機構の故障の有無は、切換機構の内圧に基づいて判定される。切換機構の内圧は、切換機構の故障に応じて変化すると共に、吸気通路の負圧に応じて変化する。このため、吸気通路の負圧が変動する状況下で切換機構の故障の有無が判定されると、誤判定が生じてしまう。
【００２５】
そこで、本発明において、故障判定手段により切換機構の故障の有無が再度判定される際、内燃機関は、一定の運転状態で運転される。内燃機関が一定の運転状態で運転すると、吸気通路に生ずる負圧は一定に保たれる。この場合は、切換機構の内圧が吸気通路の負圧に応じて変化することは回避される。従って、切換機構の故障の有無を再度判定する際に内燃機関を一定の運転状態で運転させることとすれば、再判定時に切換機構の故障の有無を正確に判定することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である排気通路切換装置の構成図を示す。また、図２は、本実施例の排気通路切換装置の要部拡大図を示す。本実施例のシステムは、内燃機関用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）１０を備えており、エンジンＥＣＵ１０により制御される。
【００２７】
図１に示す如く、本実施例のシステムは、内燃機関１２を備えている。内燃機関１２は、筒内へ吸入空気を送り込むためのインテークマニホールド１４、および、筒内で発生した排気ガスを大気へ放出するためのエギゾーストマニホールド１６を備えている。エギゾーストマニホールド１６には、第１排気管１８が接続されている。第１排気管１８の上流側端部近傍には、三元触媒からなるスタートキャタリスト２０が設けられている。第１排気管１８の下流側には、第２排気管２２が接続されている。第２排気管２２の上流側端部近傍には、三元触媒から成る主触媒２４が設けられている。主触媒２４及びスタートキャタリスト２０は共に、温度が例えば３５０℃以上である場合に活性化され、排気ガスを浄化することが可能となる。以下、主触媒２４及びスタートキャタリスト２０が活性化する温度を活性温度と称す。
【００２８】
図１及び図２に示す如く、第１排気管１８と第２排気管２２との接続部には、ＨＣ吸着装置２８が設けられている。ＨＣ吸着装置２８は、第１排気管１８と第２排気管２２とをそれらの中心部において大きな開口面積で連通させる主通路３０と、主通路３０をバイパスして連通させるバイパス通路３２と、第１排気管８と第２排気管２２との連通路を主通路３０とバイパス通路３２とで切り換える切換弁３４と、を備えている。
【００２９】
バイパス通路３２には、ＨＣ吸着剤３６が配設されている。ＨＣ吸着剤３６は、排気ガス中に含まれる未燃焼成分としての炭化水素（ＨＣ）を吸着する機能を有している。また、ＨＣ吸着剤３６は、温度が高いほどＨＣを吸着し難くなり、例えば８０℃を超える付近から、吸着していたＨＣを外部へ放出し始める特性を有している。以下、ＨＣ吸着剤３６が吸着していたＨＣを外部へ放出し始める際の温度を脱離温度と称す。
【００３０】
本実施例のシステムは、また、ダイヤフラム機構４０を備えている。ダイヤフラム機構４０には、ダイヤフラム４２が設けられている。ダイヤフラム４２は、ダイヤフラム機構４０の内部空間を、変圧室４４（図１において左側の部屋）と、大気圧室４６（図１において右側の部屋）とに区画している。ダイヤフラム４２には、作動ロッド４８を介して上記した切換弁３４が連結されている。切換弁３４は、ダイヤフラム４２が撓んでいない状態では全開状態となることにより主通路３０を導通させ、ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ最大限に撓んだ状態では全閉状態となることにより主通路３０を遮断する。
【００３１】
大気圧室４６内の圧力は、常時、大気圧に維持されている。また、変圧室４４には、負圧供給配管５０の一端が接続されている。負圧供給配管５０の他端は、バキューム・スイッチング・バルブ（以下、ＶＳＶと称す）５２に接続されている。負圧供給配管５０には、その内部の圧力、すなわち、変圧室４４に供給される圧力（以下、供給圧Ｐと称す）に応じた信号を出力する圧力センサ５４が配設されている。圧力センサ５４の出力信号は、エンジンＥＣＵ１０に供給されている。エンジンＥＣＵ１０は、圧力センサ５４の出力信号に基づいて供給圧Ｐを検出する。尚、圧力センサ５４を変圧室４４に設けることとしてもよい。
【００３２】
ＶＳＶ５２には、インテークマニホールド１４に連通する負圧通路５６が接続されている。また、ＶＳＶ５２は、大気に開放される大気開放口を備えている。ＶＳＶ５２は、オフ状態で負圧供給配管５０を大気開放口に導通させ、一方、エンジンＥＣＵ１０からオン信号が供給された場合に負圧供給配管５０を大気開放口から遮断すると共に負圧通路５６へ導通させる。
【００３３】
負圧通路５６には、チェックバルブ５８が設けられている。チェックバルブ５８は、インテークマニホールド１４の負圧（以下、吸気圧と称す）が負圧供給配管５０側の圧力に比して低圧である場合に、負圧供給配管５０側からインテークマニホールド１４へ向かうガスの流れを許容する一方向弁である。
【００３４】
インテークマニホールド１４の、負圧通路５６が接続する部位の上流側には、流路の有効面積を可変するスロットルバルブ（図示せず）が設けられている。スロットルバルブは、エンジンＥＣＵ１０から駆動信号が供給された場合に、その駆動信号に応じた開度に開弁する。スロットルバルブの近傍には、そのスロットルバルブの開度（以下、スロットル開度と称す）θに応じた電気信号を出力するスロットルポジションセンサ６０が配設されている。スロットルポジションセンサ６０の出力信号は、エンジンＥＣＵ１０に供給されている。エンジンＥＣＵ１０は、スロットルポジションセンサ６０の出力信号に基づいてスロットル開度θを検出する。
【００３５】
エンジンＥＣＵ１０には、内燃機関１２の冷却水の温度（以下、冷却水温ＴＨＷと称す）に応じた信号を出力する水温センサ６２、及び、インテークマニホールド１４を流通する吸入空気の重量（以下、吸入空気量Ｇａと称す）に応じた信号を出力するエアフロメータ６４が接続されている。エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ６２の出力信号に基づいて冷却水温ＴＨＷを検出すると共に、エアフロメータ６４の出力信号に基づいて吸入空気量Ｇａを検出する。
【００３６】
上記の構成において、ＶＳＶ５２がオフ状態である場合、ダイヤフラム機構４０の変圧室４４には、負圧供給配管５０を介して大気圧が導入される。この場合、変圧室４４と大気圧４６とが等圧となるため、ダイヤフラム４２に撓みは生じない。上記の如く、切換弁３４は、ダイヤフラム４２が撓んでいない状態で全開状態となる。従って、ＶＳＶ５２がオフ状態に維持されている場合は、切換弁３４が全開状態となることで、排気ガスの大部分は、第１排気管１８から、バイパス通路３２を経由することなく、すなわち、ＨＣ吸着剤３６を通過することなく、主通路３０を経由して第２排気管２２へ流入する。
【００３７】
一方、ＶＳＶ５２がオン状態である場合、ダイヤフラム機構４０の変圧室４４には、負圧供給配管５０を介して吸気圧が供給される。この場合、変圧室４４の圧力が大気圧室４６の圧力に比して小さくなることで、ダイヤフラム４２に変圧室４４側への撓みが生ずる。上記の如く、切換弁３４は、ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ最大限に撓んだ場合に全閉状態となる。従って、ＶＳＶ５２がオン状態になると、切換弁３４が全閉状態となることで、排気ガスは、第１排気管１８から、バイパス通路３２を経由して、すなわち、ＨＣ吸着剤３６を通過して第２排気管２２へ流入する。
【００３８】
このように、切換弁３４、作動ロッド４８、ダイヤフラム機構４０、負圧供給配管５０、及びＶＳＶ５２は、吸気圧を用いて、第１排気管１８と第２排気管２２との接続部における排気ガスの流路を主通路３０とバイパス通路３２とで切り換える機構である。以下、切換弁３４、作動ロッド４８、ダイヤフラム機構４０、負圧供給配管５０、及びＶＳＶ５２を総称する場合は、切換機構７０と称す。
【００３９】
内燃機関１２の冷間時には、排気ガス中に含まれるＨＣが増大する。また、内燃機関１２の冷間時には、スタートキャタリスト２０及び主触媒２４は活性していないので、スタートキャタリスト２０及び主触媒２４による排気ガスの浄化は効果的に行われない。このため、内燃機関１２の冷間時に、排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過することなく第１排気管１８から第２排気管２２へ流入すると、ＨＣを多量に含む排気ガスが大気へ放出されてしまう。
【００４０】
そこで、本実施例のシステムにおいて、エンジンＥＣＵ１０は、内燃機関１２の冷間時に、ＶＳＶ５２に対してオン信号を供給する。この場合、上記の如く、排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過することで、排気ガスに含まれるＨＣがＨＣ吸着剤３６に吸着される。従って、スタートキャタリスト２０及び主触媒２４による排気ガスの浄化が効果的に行われない冷間時において、ＨＣを多量に含む排気ガスが大気へ放出されるのを防止することができる。
【００４１】
そして、エンジンＥＣＵ１０は、スタートキャタリスト２０の温度が活性温度に達した場合にＶＳＶ５２に対するオン信号の供給を停止する。スタートキャタリスト２０が活性した後は、内燃機関１２から排出される排気ガス中にＨＣが含まれていても、スタートキャタリスト２０の下流側に多量のＨＣが排出されることはない。従って、スタートキャタリスト２０が活性した後は、排気ガスは、ＨＣ吸着剤３６を通過することなく主通路３０を経由して大気へ放出される。
【００４２】
図３は、本実施例の排気通路切換装置を搭載する車両１００の駆動機構を模式的に表した図を示す。図３に示す如く、本実施例のシステムは、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ハイブリッドＥＣＵと称す）１０２を備えている。ハイブリッドＥＣＵ１０２には、上記した内燃機関１２を制御するエンジンＥＣＵ１０が接続されていると共に、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵと称す）１０４が接続されている。
【００４３】
本実施例において、車両１００は、左車輪ＦＬと右車輪ＦＲとを連結する車軸１０６を備えている。車軸１０６には、減速機１０８が固定されている。減速機１０８には、ギヤ１１０を介して遊星歯車機構１１２が係合している。遊星歯車機構１１２は、内燃機関１２の出力軸に連結するプラネタリキャリアと、電動モータ１１４の出力軸に連結するリングギヤと、ジェネレータ１１６の出力軸に連結するサンギヤと、を有している。
【００４４】
ジェネレータ１１６および電動モータ１１４には、インバータ１１８およびメインリレー１２０を介してバッテリ１２２が接続されている。インバータ１１８には上記したモータＥＣＵ１０４が接続されており、メインリレー１２０にはハイブリッドＥＣＵ１０２が接続されている。メインリレー１２０は、ハイブリッドＥＣＵ１０２から駆動信号が供給されることによりバッテリ１２２からインバータ１１８へ電力を供給する機能を有している。また、インバータ１１８は、バッテリ１２２とジェネレータ１１６との間、および、バッテリ１２２と電動モータ１１４との間に、それぞれ、複数のパワートランジスタで構成された３相ブリッジ回路を有しており、それらの間で直流電流と３相交流電流とを変換する機能を有している。ジェネレータ１１６および電動モータ１１４は、それぞれ、インバータ１１８がモータＥＣＵ１０４に適当に駆動されることにより、交流電流の周波数に応じた回転数に制御されると共に、その電流の大きさに応じたトルクを発生する。
【００４５】
ジェネレータ１１６は、内燃機関１２の始動が完了していない場合はバッテリ１２２から電力が供給されることにより内燃機関１２を始動させるスタータモータとしての機能を有し、内燃機関１２の始動が完了した後は内燃機関１２の出力によりインバータ１１８を介してバッテリ１２２又は電動モータ１１４に電力を供給する発電機としての機能を有している。また、電動モータ１１４は、通常走行中は電力が供給されることにより内燃機関１２の出力を補助するためのトルクを発生する電動機としての機能を有し、制動時に車軸１０６の回転によりインバータ１１８を介してバッテリ１２２に電力を供給する発電機としての機能を有している。
【００４６】
バッテリ１２２には、上記したハイブリッドＥＣＵ１０２が接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１０２は、バッテリ１２２の充電状態、すなわち、残存容量を監視している。内燃機関１２には、上記の如く、エンジンＥＣＵ１０が接続されている。内燃機関１２は、エンジンＥＣＵ１０から駆動信号が供給されることによりその駆動信号に応じた出力を発生する。
【００４７】
本実施例において、車両１００は、内燃機関１２の出力と電動モータ１１４の出力とを適宜組み合わせて動力を発生するハイブリッド車両である。ハイブリッドＥＣＵ１０２には、アクセルペダルの踏み込み量（以下、アクセル開度ＡＣＣＰと称す）に応じた信号を出力するアクセル開度センサ１２４、および、車両１００の車速ＳＰＤに応じた周期でパルス信号を出力する車速センサ１２６が接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１０２は、アクセル開度センサ１２４の出力信号に基づいてアクセル開度ＡＣＣＰを検出すると共に、車速センサ１２６の出力信号に基づいて車速ＳＰＤを検出する。
【００４８】
ハイブリッドＥＣＵ１０２は、検出したアクセル開度ＡＣＣＰおよび車速ＳＰＤに基づいて車両１００に要求される駆動力を演算した後、その駆動力に対して内燃機関１２が効率よく運転する内燃機関１２の要求出力ＷＥを演算すると共に、電動モータ１１４の要求出力ＷＭを演算する。ハイブリッドＥＣＵ１０２は、エンジンＥＣＵ１０に対して内燃機関１２において要求出力ＷＥが発生するように、また、モータＥＣＵ１０４に対して電動モータ１１４において要求出力ＷＭが発生するように、それぞれ駆動信号を供給する。
【００４９】
ところで、本実施例の排気通路切換装置において、内燃機関１２の運転中、切換弁３４は、常時、排気ガスに曝される。このため、切換弁３４に排気ガス中のカーボン等が付着することにより、切換弁３４が固着し、あるいは、一部の範囲内でしか動作しない異常（以下、切換弁３４のストローク異常と称す）が生ずる場合がある。切換弁３４にストローク異常が生ずると、切換弁３４を適正に開弁又は閉弁させることができなくなる。従って、切換弁３４を適正に動作させるためには、切換弁３４のストローク異常を判定することが適切である。
【００５０】
図４は、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化した際の供給圧Ｐの時間変化の一例を、▲１▼切換弁３４が正常に動作する場合、▲２▼切換弁３４が全開状態で固着している場合、及び、▲３▼切換弁３４にストローク異常が生じて切換弁３４が全開状態から半開状態までしか閉じない場合について、それぞれ、実線、破線、及び一点鎖線で示す。尚、図４には、ＶＳＶ５２のオン・オフ状態が併せて示されている。
【００５１】
まず、切換弁３４が正常に動作する場合の供給圧Ｐの変化について説明する。図４に実線で示す如く、切換弁３４が正常に動作する場合、時刻ｔ０以前、すなわち、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化する以前は、供給圧Ｐは大気圧Ｐａに維持される。時刻ｔ０においてＶＳＶ５２がオン状態に変化すると、負圧供給配管５０に吸気圧が供給されるため、供給圧Ｐは低下し始める。そして、時刻ｔ１において供給圧Ｐが所定圧Ｐ１に達すると、ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ撓み始める。ダイヤフラム４２が変圧室４４側へ撓むと、それに応じて、変圧室４４の容積が減少する。この場合、吸気圧によりガスを吸引すべき空間の容積が減少することで、供給圧Ｐの低下勾配はダイヤフラム４２が撓み始める前に比して不連続に小さくなる。以下、ダイヤフラム４２が撓み始めることに伴って供給圧Ｐの低下勾配が不連続に減少する点を、供給圧Ｐの第１変化点Ｑ１と称す。
【００５２】
供給圧Ｐが第１変化点Ｑ１を通過し、時刻ｔ２において供給圧Ｐが所定圧Ｐ２まで低下すると、ダイヤフラム４２の撓み量は最大限度に達し、以後、変圧室４４の容積は変化しなくなる。このため、時刻ｔ２において、供給圧Ｐの低下勾配は不連続に増加する。以下、ダイヤフラム４２の撓み量が最大限度に達することにより供給圧Ｐの低下勾配が不連続に増加する点を、供給圧Ｐの第２変化点Ｑ２と称す。そして、時刻ｔ３において供給圧Ｐが吸気圧に達すると、以後、供給圧Ｐは吸気圧とほぼ等圧に維持される。
【００５３】
これに対して、切換弁３４が全開状態で固着している場合は、供給圧Ｐが所定圧Ｐ１以下に低下しても、ダイヤフラム４２に撓みが生ずることはなく、変圧室４４の容積が減少しない。このため、図４に破線で示す如く、切換弁３４が正常に動作する場合と異なり、供給圧Ｐに第１変化点Ｑ１及び第２変化点Ｑ２は現れない。従って、ＶＳＶ５２がオン状態とされた後の供給圧Ｐに第１変化点Ｑ１及び第２変化点Ｑ２が現れるか否か、すなわち、ＶＳＶがオン状態とされた後の所定期間内に供給圧Ｐの低下勾配の変化量の絶対値が所定値以上となるか否かに基づいて、切換弁３４が全開状態で固着しているか否かを判定することができる。
【００５４】
また、切換弁３４にストローク異常が生じ、切換弁３４が全開状態から半開状態までしか閉じない場合は、ダイヤフラム４２の最大撓み量は、切換弁３４が正常に動作する場合に比して小さくなる。このため、図４に一点鎖線で示す如く、第２変化点Ｑ２は、切換弁３４が正常に動作する場合に比して早い時期に現れる。そして、この第２変化点Ｑ２が生ずるタイミングは、ダイヤフラム４２の最大撓み量が小さいほど早くなる。従って、第１変化点Ｑ１が現れた後、第２変化点Ｑ２が生ずる時期に基づいて、ダイヤフラム４２の最大撓み量、すなわち、切換弁３４の動作量を判定することができる。
【００５５】
このように、本実施例の排気通路切換装置においては、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化した後の供給圧Ｐに基づいて、切換弁３４のストローク異常を判定することができる。
【００５６】
上述の如く、本実施例において、エンジンＥＣＵ１０は、内燃機関１２の冷間時に、排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ吸着剤３６に吸着すべく、ＶＳＶ５２に対してオン信号を供給する。そこで、本実施例においては、まず、内燃機関１２の冷間時にＶＳＶ５２に対してオン信号が供給された際、その後の供給圧Ｐに基づいて切換弁３４のストローク異常を判定する。
【００５７】
冷間時においては切換機構７０の近傍に氷等が付着している場合がある。このため、冷間時には、氷等の付着に起因して切換弁３４が適正に開閉駆動できず、切換弁３４にストローク異常が生じていると判定されることもある。従って、上記の手法により冷間時に切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された場合は、その判定精度の向上を図るべく、その後内燃機関１２が暖機された後に、再度、切換弁３４のストローク異常を判定することが適切である。以下、切換弁３４のストローク異常を再度判定することをストローク異常の再判定と称す。
【００５８】
そこで、本実施例において、エンジンＥＣＵ１０は、冷間時に切換弁３４のストローク異常の判定が行われた結果、切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された場合は、その異常の判定精度の向上を図るべく、再度、適当なタイミングで、切換弁３４のストローク異常を判定する。本実施例のシステムは、切換弁３４のストローク異常の再判定を適当なタイミングで行う点に特徴を有している。以下、その特徴部について説明する。
【００５９】
図５は、内燃機関１２の始動が開始された後の、ＨＣ吸着剤３６の温度（以下、ＨＣ温度と称す）と、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣの量（以下、ＨＣ吸着量と称す）との関係を表した図を示す。尚、図５には、本実施例の内燃機関１２を搭載する車両１００が所定の速度パターンで走行した際の時間変化が示されている。
【００６０】
内燃機関１２の冷間時に排気ガスに含まれるＨＣをＨＣ吸着剤３６に吸着すべくＶＳＶ５２がオン状態にされた後は、ＨＣ吸着剤３６に多量のＨＣが吸着される。ＨＣ吸着剤３６にＨＣが多量に吸着されている状況下で、切換弁３４のストローク異常の再判定を行うべく、ＶＳＶ５２にオン信号が供給されると、すなわち、切換弁３４が全開状態から全閉状態へ向けて変化すると、高温の排気ガスが第１排気管１８からバイパス通路３２を経由して第２排気管２２へ流入することで、ＨＣ吸着剤３６が高温となり、ＨＣ吸着剤３６に吸着されていたＨＣが多量に脱離する。
【００６１】
ＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離した状況下で、その下流側の排気通路に設けられた主触媒２４が活性していない場合は、その主触媒２４は脱離するＨＣを効果的に浄化することができないので、脱離したＨＣが大気中へ放出され、排気エミッションが悪化してしまう。従って、排気エミッションの悪化を防止するためには、切換弁３４のストローク異常の再判定を、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが多量に吸着されている状態で行うことは適切でない。
【００６２】
ＨＣ吸着剤３６にＨＣが吸着された場合は、その後、そのＨＣ吸着剤３６を再生すべく、ＨＣ吸着剤３６からＨＣを脱離させ、その脱離したＨＣを主触媒２４により浄化することが必要となる。ＨＣ吸着剤３６は、ＨＣ温度が脱離温度に達すると、吸着するＨＣを外部へ放出する。そして、ＨＣ吸着剤３６は、高温の排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過すると、排気ガスの伝熱により昇温し易くなり、脱離温度を超えて速やかに高温状態となる。従って、主触媒２４が活性している状況下でバイパス通路３２に高温の排気ガスを流通させることとすれば、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣをすべて脱離させ、そのＨＣを主触媒２４で浄化することが可能となる。以下、かかる手法でＨＣ吸着剤３６からＨＣを脱離させることをＨＣの「強制パージ」と称す。
【００６３】
しかしながら、ＨＣ吸着剤３６に多量のＨＣが吸着されている状態でＨＣの強制パージが行われると、すなわち、高温の排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過すると、短時間のうちに多量のＨＣがＨＣ吸着剤３６から脱離し、主触媒２４が脱離したすべてのＨＣを有効に浄化できない事態が生じ得る。従って、ＨＣの強制パージは、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの吸着量が少ない状態で行うことが適切である。
【００６４】
ＨＣ吸着剤３６は、その中を排気ガスが流通しなくても、主通路３０を流通する排気ガスの伝熱により昇温する。このため、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが吸着された後、そのＨＣは、排気ガスの流通路が主通路３０に切り換わっていても、図５に示す如く、時刻ｔ＝２００ｓｅｃ近傍においてＨＣ温度が８０℃近傍の脱離温度に達した場合に脱離し始める。そして、ＨＣ吸着剤３６の吸着量は、ＨＣ温度の上昇に従って徐々に減少する。
【００６５】
そこで、本実施例において、エンジンＥＣＵ１０は、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に残存するＨＣがある程度少なくなると判断できる温度に達した場合に、ＨＣの強制パージを実行すべく、ＶＳＶ５２に対してオン信号を供給する。そして、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣがすべて脱離すると判断できる温度に達した場合に、強制パージを終了すべく、ＶＳＶ５２へのオン信号の供給を停止する。このようにＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが行われると、主触媒２４が有効に機能する状態でＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離するので、ＨＣ吸着剤３６が適正に再生される。
【００６６】
ＨＣ吸着剤３６が再生された後、すなわち、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが完了した後は、排気ガスの流通路が主通路３０からバイパス通路３２に切り換わることにより排気ガスがバイパス通路３２を流通することとしても、ＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離することはない。従って、ＨＣの強制パージが完了した後に切換弁３４のストローク異常を再判定することとしても、排気エミッションの悪化を招くことはない。このため、本実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を、ＨＣの強制パージが完了した後に行うこととしている。
【００６７】
尚、ＨＣ吸着剤３６は、内燃機関１２の始動後、内燃機関１２から排出される排気ガスの伝熱により昇温する。ＨＣ吸着剤３６は、単位時間当たりの排気ガス量が多いほど、すなわち、吸入空気量が多いほど昇温し易く、一方、単位時間当たりの排気ガス量が少ないほど、すなわち、吸入空気量が少ないほど昇温し難くなる。そこで、単位時間ごとに吸入空気量に応じて加減算するＨＣ吸着剤温カウンタを設け、そのカウント値に基づいてＨＣ吸着剤３６の温度（ＨＣ温度）を推定することとする。尚、内燃機関１２の点火時期が遅角されると、排気ガスの温度は上昇する。従って、ＨＣ吸着剤温カウンタのカウント値を、点火時期の遅角量に応じて補正することとしてもよい。
【００６８】
ところで、本実施例において、切換弁３４は、インテークマニホールド１４に生ずる負圧（吸気圧）を駆動源にして開閉する。すなわち、インテークマニホールド１４に負圧が生じていなければ、切換弁３４は開閉駆動することができない。インテークマニホールド１４に負圧を確保するためには、内燃機関１２が運転していることが必要である。
【００６９】
上述の如く、本実施例において、車両１００は、内燃機関１２の出力と電動モータ１１４の出力とを適宜組み合わせて動力を発生するハイブリッド車両である。このような車両では、内燃機関１２が燃料効率のよい領域でのみ運転するため、走行中でも内燃機関１２の運転が休止される場合がある。内燃機関１２の運転が休止されると、インテークマニホールド１４に負圧が発生せず、切換弁３４を開閉駆動させることができない。また、内燃機関１２が運転していてもスロットル開度θが大きい状態に維持されていると、インテークマニホールド１４に生ずる負圧は小さく、切換弁３４を適正に開閉駆動させることができない。そこで、本実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際、内燃機関１２の運転休止の条件が成立してもその運転休止を禁止すると共に、スロットル開度θを小さく維持することとしている。
【００７０】
また、本実施例において、切換弁３４のストローク異常の判定は、切換弁３４による排気通路の切り換え操作が行われた後、具体的には、ＶＳＶ５２がオフ状態からオン状態に変化した後の供給圧Ｐに基づいて行われる。供給圧Ｐは、切換弁３４のストローク異常に応じて変化すると共に、吸気圧に応じても変化する。このため、吸気圧が変動する状況下において切換弁３４のストローク異常が判定されると、その判定結果として誤判定が生じてしまう。従って、切換弁３４のストローク異常を正確に判定するためには、吸気圧が一定に維持されていることが必要である。内燃機関１２がアイドル状態（無負荷状態）等の一定の運転状態で運転する場合は、吸気圧は一定に維持される。そこで、本実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際、内燃機関１２の負荷が変動する条件が成立しても内燃機関１２を無負荷状態に維持することとしている。
【００７１】
本実施例のシステムは、ＨＣの強制パージが完了した後、内燃機関１２をアイドル状態で運転させた状態で切換弁３４のストローク異常の再判定を行うこととしている。以下、図６乃至図８を参照して、本実施例のシステムにおいて上記の機能を実現するための処理の内容について説明する。
【００７２】
図６は、本実施例のシステムにおいて、内燃機関１２の始動が開始された後に実現されるタイムチャートを示す。尚、図６（Ａ）には内燃機関１２のイグニションスイッチの時間変化が、図６（Ｂ）にはインテークマニホールド１４に負圧が発生したか否かを表すフラグの時間変化が、図６（Ｃ）には内燃機関１２がアイドル状態となったか否かを表すアイドルスイッチのオン・オフ状態の時間変化が、図６（Ｄ）にはＨＣ温度の時間変化が、図６（Ｅ）にはＶＳＶ５２へのオン信号の時間変化が、図６（Ｆ）には切換弁３４の開閉状態の時間変化が、それぞれ示されている。
【００７３】
図６に示す如く、時刻ｔ０においてイグニションスイッチがオン状態とされると、内燃機関１２が始動し始める。その後、時刻ｔ１において、内燃機関１２の機関回転数ＮＥが例えば４００ｒｐｍ以上となることにより、インテークマニホールド１４に、切換弁３４が全開状態と全閉状態との間で適正に動作できるだけの負圧が発生すると、ＶＳＶ５２に対してオン信号の供給が開始される。そして、時刻ｔ２においてスタートキャタリスト２０の温度が活性温度に達すると、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が停止される。この場合には、ＨＣ吸着剤３６に多量のＨＣが吸着される。
【００７４】
そして、時刻ｔ３において、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣが脱離し、ＨＣ吸着剤３６に残存するＨＣが少なくなると判断できる温度（例えば１８０℃；以下、この温度をパージ開始温度と称す）に達すると、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣを強制パージすべく、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が開始される。この場合、高温の排気ガスがＨＣ吸着剤３６を通過することによりＨＣ吸着剤３６が更に高温状態となり、その結果、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣがすべて脱離することとなる。時刻ｔ４において、ＨＣ温度が、ＨＣ吸着剤３６に吸着されているＨＣがすべて脱離すると判断できる温度（例えば３００℃；以下、この温度をパージ終了温度と称す）に達すると、ＨＣの強制パージを終了すべく、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が停止される。このようにＨＣの強制パージが完了した後は、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが残存しなくなる。
【００７５】
そして、冷間時に切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された状況下、時刻ｔ５において内燃機関１２がアイドル状態になると、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべく、ＶＳＶ５２に対してオン信号が供給される。そして、その切換弁のストローク異常の再判定が終了すると、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が停止される。
【００７６】
図７は、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべく、本実施例のシステムにおいてエンジンＥＣＵ１０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図７に示すルーチンは、その処理が終了するごとに繰り返し起動されるルーチンである。図７に示すルーチンが起動されると、まずステップ２００の処理が実行される。
【００７７】
ステップ２００では、冷間時に行われた切換弁３４のストローク異常の判定の結果、切換弁３４にストローク異常が生じていると判定されたか否かが判別される。その結果、否定判別がなされた場合は、その後、何ら処理が進められることなく、今回のルーチンは終了される。一方、肯定判別がなされた場合は、判定精度の向上を図るべく再度その異常の判定を行う必要があるので、次にステップ２０２の処理が実行される。
【００７８】
ステップ２０２では、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが完了したか否かが判別される。その結果、強制パージが完了していないと判別された場合は、今回のルーチンは終了される。一方、強制パージが完了したと判別された場合は、次にステップ２０４の処理が実行される。
【００７９】
ステップ２０４では、切換弁３４のストローク異常の再判定を要求するためのフラグをオンにする処理が実行される。本ステップ２０４の処理が実行されると、ハイブリッドＥＣＵ１０２に対して、内燃機関１２がアイドル状態で運転するように要求するための信号が供給される。
【００８０】
ステップ２０６では、内燃機関１２がアイドル状態で運転しているか否かが判別される。内燃機関１２がアイドル状態で運転しない場合は、インテークマニホールド１４に負圧が発生せず、あるいは、その負圧が小さいことで、切換弁３４が適正に開閉駆動できないおそれがある。この場合は、切換弁３４のストローク異常の再判定を行うことは適切でない。従って、かかる判別がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。一方、内燃機関１２がアイドル状態で運転していると判別された場合は、次にステップ２０８の処理が実行される。
【００８１】
ステップ２０８では、内燃機関１２がアイドル状態で運転する状況が所定時間経過したか否かが判別される。所定時間が経過していない場合は、インテークマニホールド１４の負圧、すなわち、吸気圧が安定していないと判断でき、ストローク異常の誤判定を招くおそれがある。従って、かかる判別がなされた場合は、今回のルーチンは終了される。一方、内燃機関１２がアイドル状態で運転する状況が所定時間経過した場合は、切換弁３４のストローク異常の再判定を適正に行うことができる状態が実現されたと判断できる。従って、かかる判別がなされた場合は、次にステップ２１０の処理が実行される。
【００８２】
ステップ２１０では、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う処理が実行される。すなわち、冷間時におけるストローク異常の判定と同様に、ＶＳＶ５２に対してオン信号が供給された後の供給圧Ｐに基づいて切換弁３４のストローク異常が判定される。
【００８３】
ステップ２１２では、切換弁３４のストローク異常の再判定が完了したか否かが判別される。その結果、未だその再判定が完了していないと判別された場合は、今回のルーチンは終了される。一方、その再判定が完了したと判別された場合は、次にステップ２１４の処理が実行される。
【００８４】
ステップ２１４では、切換弁３４のストローク異常の再判定を要求するためのフラグをオフにする処理が実行される。本ステップ２１４の処理が実行されると、ハイブリッドＥＣＵ１０２に対する内燃機関１２のアイドル運転を要求するための信号の供給が停止される。本ステップ２１４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００８５】
上記の処理によれば、冷間時に切換弁３４にストローク異常が生じていると判定された場合、その後、ＨＣ吸着剤３６に吸着するＨＣの強制パージが完了した後に、切換弁３４のストローク異常の再判定が行われる。すなわち、ＨＣ吸着剤３６にＨＣが残存していない状態で、切換弁３４による排気通路の主通路３０からバイパス通路３２への切り換え操作が行われる。この場合、ＨＣ吸着剤３６の下流側の排気通路へＨＣが脱離することはない。従って、本実施例によれば、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際に排気エミッションが悪化するのを防止することができる。すなわち、排気エミッションの悪化を招くことなく、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行することができる。
【００８６】
図８は、本実施例において、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際にハイブリッドＥＣＵ１０２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図８に示すルーチンは、その処理が終了するごとに繰り返し起動されるルーチンである。図８に示すルーチンが起動されると、まずステップ３００の処理が実行される。
【００８７】
ステップ３００では、エンジンＥＣＵ１０から、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべく、内燃機関１２のアイドル運転を要求するための信号が供給されているか否かが判別される。その結果、否定判別がなされた場合は、次にステップ３０２の処理が実行される。
【００８８】
ステップ３０２では、通常どおり、内燃機関１２を、車両１００に要求される駆動力に対して効率よく運転できる要求出力に従って運転させる処理が実行される。本ステップ３０２の処理が実行される場合は、内燃機関１２の運転休止が行われる場合がある。本ステップ３０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００８９】
一方、上記ステップ３００において肯定判定がなされた場合は、次にステップ３０４の処理が実行される。
【００９０】
ステップ３０４では、車両１００に要求される駆動力や車速ＳＰＤ等に基づいて、車両１００が、内燃機関１２をアイドル状態で運転させることができる走行状態にあるか否かが判別される。その結果、車両１００が上記の走行状態にないと判別された場合は、上記ステップ３０２の処理が実行される。一方、車両が上記の走行状態にあると判別された場合は、次にステップ３０６の処理が実行される。
【００９１】
ステップ３０６では、内燃機関１２の運転休止が行われるのを禁止する処理が実行されると共に、内燃機関１２がアイドル状態で運転するための要求出力ＷＥを演算する処理が実行される。本ステップ３０６の処理が実行されると、以後、内燃機関１２は、運転休止されることなくアイドル状態で運転することとなる。本ステップ３０６の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００９２】
上記図８に示すルーチンによれば、切換弁３４のストローク異常の再判定を行う際、内燃機関１２の運転休止を禁止すると共に、内燃機関１２をアイドル状態に維持することが可能となる。
【００９３】
また、上記図７に示すルーチンによれば、内燃機関１２がアイドル状態に維持される場合に切換弁３４のストローク異常の再判定が行われる。内燃機関１２がアイドル状態に維持される場合は、インテークマニホールド１４に負圧が発生すると共に、その負圧が大きな値に一定に維持される。このため、本実施例によれば、切換弁３４のストローク異常の再判定時に、切換弁３４を適正に開閉駆動させることが可能となると共に、負圧の変動に起因するストローク異常の誤判定を防止することが可能となる。
【００９４】
尚、上記の実施例においては、ＨＣ吸着剤３６が特許請求の範囲に記載した「吸着剤」に、バイパス通路３２が特許請求の範囲に記載した「第１の通路」に、主通路３０が特許請求の範囲に記載した「第２の通路」に、切換機構７０が特許請求の範囲に記載した「切換機構」に、主触媒２４が特許請求の範囲に記載した「触媒」に、第１排気管１８と第２排気管２２との連通路が特許請求の範囲に記載した「触媒の上流側の排気通路」に、電動モータ１１４が特許請求の範囲に記載した「内燃機関以外の動力源」に、それぞれ相当している。
【００９５】
また、上記の実施例においては、エンジンＥＣＵ１０が、ＨＣ吸着剤３６の温度がパージ終了温度に達しているか否かを判別することにより特許請求の範囲に記載した「吸着剤状態量判定手段」が、ＶＳＶ５２に対するオン信号の供給が開始された後の供給圧Ｐに基づいて切換弁３４のストローク異常を判定することにより特許請求の範囲に記載した「故障判定手段」が、切換弁３４のストローク異常の再判定を実行すべくＶＳＶ５２に対してオン信号を供給することにより特許請求の範囲に記載した「切換機構制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００９６】
更に、上記の実施例においては、ハイブリッドＥＣＵ１０２が、上記ステップ３０６の処理において内燃機関１２の運転休止を禁止することにより特許請求の範囲に記載した「運転休止禁止手段」が、上記ステップ３０６の処理において内燃機関１２がアイドル状態で運転するための要求出力ＷＥを演算することにより特許請求の範囲に記載した「運転制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００９７】
ところで、上記の実施例においては、切換弁３４のストローク異常の再判定を、ＨＣ吸着剤３６からのＨＣの強制パージが完了した後に行うこととしているが、そのＨＣの強制パージが行われる際に同時に行うこととしてもよい。すなわち、主触媒２４が活性している状況下では、切換弁３４による排気通路の切り換え操作が行われることによりＨＣ吸着剤３６からＨＣが脱離しても、そのＨＣは主触媒２４により浄化されるので、大気中へＨＣが排出されることはなく、排気エミッションの悪化は防止される。この場合は、エンジンＥＣＵ１０が、主触媒２４の温度や排気ガスの温度等に基づいて主触媒２４が活性しているか否かを判定することにより特許請求の範囲に記載した「触媒状態判定手段」が、主触媒２４が活性した後に切替弁３４のストローク異常の再判定を行うことにより特許請求の範囲に記載した「故障判定手段」が、それぞれ実現される。
【００９８】
また、上記の実施例においては、切換弁３４のストローク異常を切換機構７０に生ずる故障として判定することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、供給圧Ｐに基づいて判定できるＶＳＶ５２の凍結等に起因するフィルタ詰まり等の故障、負圧供給配管５０の詰まり、亀裂、潰れ、切換機構７０の接続部分の外れ、又は、変圧室４４の気密不良等の異常を切換機構７０の故障として判定することとしてもよい。
【００９９】
更に、上記の実施例においては、エアフロメータ６４を用いて検出した吸入空気量Ｇａに応じて加減算するＨＣ吸着剤温カウンタのカウント値に基づいてＨＣ吸着剤３６の温度を推定することとしているが、ＨＣ吸着剤３６に直接に温度センサを取り付け、その温度を検出することとしてもよい。
【０１００】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１、３、及び４記載の発明によれば、切換機構の故障の有無が判定される際に、吸着剤に排気ガス中の未燃焼成分が残存していない状態で切換機構による排気通路の切り換え操作が行われることで、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【０１０１】
請求項２記載の発明によれば、排気エミッションの悪化を招くことなく、切換機構の故障の有無の判定を実行することができる。
【０１０２】
請求項５記載の発明によれば、切換機構の故障の有無が判定される際に、触媒が活性している状態で切換機構による排気通路の切り換え操作が行われることで、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【０１０３】
請求項６記載の発明によれば、切換機構の故障の有無が再度判定される際に切換機構を適正に動作させることができる。
【０１０４】
また、請求項７記載の発明によれば、再判定時に切換機構の故障の有無を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である排気通路切換装置のシステム構成図である。
【図２】本実施例の排気通路切換装置の要部拡大図である。
【図３】本実施例の排気通路切換装置を搭載する車両の駆動機構を模式的に表した図である。
【図４】ＶＳＶがオフ状態からオン状態に変化した際の供給圧Ｐの時間変化を、▲１▼切換弁が正常に動作する場合、▲２▼切換弁が全開状態で固着している場合、及び、▲３▼切換弁にストローク異常が生じて切換弁が全開状態から半開状態までしか閉じない場合について示す図である。
【図５】内燃機関の始動が開始された後の、ＨＣ吸着剤の温度と、ＨＣ吸着剤に吸着されているＨＣの量との関係を表した図である。
【図６】本実施例のシステムにおいて、内燃機関の始動が開始された後に実現されるタイムチャートを示す図である。
【図７】本実施例において、切換弁のストローク異常の再判定を実行すべくエンジンＥＣＵが実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図８】本実施例において、切換弁のストローク異常の再判定を行う際にハイブリッドＥＣＵが実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 内燃機関用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
１２ 内燃機関
１４ インテークマニホールド
１６ エギゾーストマニホールド
２４ 主触媒
３０ 主通路
３２ バイパス通路
３４ 切換弁
３６ ＨＣ吸着剤
５４ 圧力センサ
７０ 切換機構
１００ 車両
１０２ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）
１１４ 電動モータ
Claims (7)
- 排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記吸着剤の状態量が所定の条件を満たしているか否かを判定する吸着剤状態量判定手段を備え、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の状態量が前記所定の条件を満たしていると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置。 - 請求項１記載の内燃機関の排気通路切換装置において、
内燃機関の始動直後に前記故障判定手段により前記切換機構に故障が生じていると判定された後に、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の状態量が前記所定の条件を満たしていると判定された場合に、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作を行う切換機構制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置。 - 請求項１記載の内燃機関の排気通路切換装置において、
前記吸着剤状態量判定手段は、前記吸着剤の温度が所定値以上であるか否かを判定すると共に、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤状態量判定手段により前記吸着剤の温度が所定値以上であると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置。 - 排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記吸着剤に吸着されている排気ガス中の未燃焼成分が脱離した後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置。 - 触媒が設けられた排気通路と、前記触媒の上流側の排気通路を、排気ガス中の未燃焼成分を吸着する吸着剤が設けられた第１の通路と前記吸着剤をバイパスする第２の通路とに選択的に切り換える切換機構と、前記切換機構による前記排気通路の切り換え操作が行われる際の該切換機構の状態量に基づいて前記切換機構の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備える内燃機関の排気通路切換装置であって、
前記触媒が活性しているか否かを判定する触媒状態判定手段を備え、
前記故障判定手段は、内燃機関の始動直後に前記切換機構に故障が生じていると判定した場合、前記触媒状態判定手段により前記触媒が活性していると判定された後に、再度、前記切換機構の故障の有無を判定することを特徴とする内燃機関の排気通路切換装置。 - 請求項１乃至５の何れか一項記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置であって、
車両が、前記内燃機関の出力と該内燃機関以外の動力源の出力とを組み合わせて駆動走行する車両であり、
前記切換機構が、吸気通路に生ずる負圧を駆動源として前記排気通路を切り換えると共に、
前記故障判定手段により再度前記切換機構の故障の有無が判定される際に、前記内燃機関の運転休止を禁止する運転休止禁止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置。 - 請求項６記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置において、
前記故障判定手段は、前記切換機構の内圧に基づいて該切換機構の故障の有無を判定すると共に、
前記故障判定手段により再度前記切換機構の故障の有無が判定される際に、該内燃機関を一定の運転状態で運転させる運転制御手段を備えることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気通路切換装置を搭載する車両の制御装置。
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