(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路の一部をバイパスする通路であって、該通路の排気流入口及び排気流出口が前記排気通路の近接した位置に接続されるバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、所定温度未満のときに排気中の未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上のときに未燃ガス成分を放出する吸着材と、
前記排気流出口より下流の排気通路に設けられ、前記排気通路内を流れる排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記吸着材から未燃ガス成分が放出されているときに前記空燃比検出手段によって検出された検出値に基づいて前記吸着材の故障又は劣化を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする吸着材の故障判定装置。
【請求項２】
前記排気流入口より上流の排気通路に設けられた上流側空燃比検出手段と、
前記排気流出口より下流の排気通路に設けられた下流側空燃比検出手段とを備え、
前記故障判定手段は、前記上流側空燃比検出手段と前記下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて前記吸着材の故障又は劣化を判定することを特徴とする請求項１記載の吸着材の故障判定装置。
【請求項３】
前記故障判定手段は、前記空燃比検出手段によって検出された検出値が所定空燃比を基準にしてリーン側とリッチ側とを反転する周期に基づいて前記吸着材の故障又は劣化を判定することを特徴とする請求項１記載の吸着材の故障判定装置。
【請求項４】
前記故障判定手段は、前記空燃比検出手段によって検出された検出値の振幅の大きさに基づいて前記吸着材の故障又は劣化を判定することを特徴とする請求項１記載の吸着材の故障判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置の故障判定技術に関し、特に排気中の未燃ガス成分を吸着する吸着材の故障や劣化を判定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関では、排出される排気中の有害ガス成分、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯX）、及び炭化水素（ＨＣ）等の成分を大気に放出する前に浄化すべく、白金やパラジウム等の貴金属を触媒として担持した触媒装置を排気系に備えている。
【０００３】
前記触媒装置は、例えば、排気中に含まれるＨＣ及びＣＯを排気中の酸素Ｏ2と反応させてＨ2Ｏ及びＣＯ2へ酸化すると同時に、排気中のＮＯXを排気中のＨＣ及びＣＯと反応させてＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2へ還元する。
【０００４】
一方、内燃機関の始動時には、内燃機関の始動性を向上させることを目的として機関空燃比が理論空燃比より低い空燃比（リッチ側）とされ、さらに内燃機関の温度が低く燃焼が不安定となるため、未燃炭化水素（ＨＣ）等の未燃ガス成分が比較的多量に排出される。
【０００５】
触媒装置は、所定の活性温度以上となったときに排気中の有害ガス成分を浄化可能となるため、内燃機関が冷間始動された時のように活性温度未満にあるときは排気中に含まれる多量の未燃ガス成分を浄化することができない。
【０００６】
このような問題に対し、従来では、所定温度未満のときに未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上に昇温したときに未燃ガス成分を放出する吸着材を、触媒装置の上流に設けた排気浄化装置が提案されている。
【０００７】
この排気浄化装置は、触媒装置が未活性状態にあるときは、前記吸着材で未燃ガス成分を吸着し、触媒装置が活性した後は、前記内燃機関から排出される排気と、前記吸着材から脱離した未燃ガス成分とを前記触媒装置にて浄化しようとするものである。
【０００８】
上記したような排気浄化装置では、吸着材の吸着性能が故障や劣化等によって低下すると、吸着材が排気中に含まれる全ての未燃ガス成分を吸着することができず、一部の未燃ガス成分が大気中に放出され、排気エミッションが悪化してしまう。
【０００９】
このため、排気浄化装置では、吸着材の故障や劣化等を精度良く検出し、吸着材の異常に起因する排気エミッションの悪化を防止することが重要である。
このような要求に対し、特開平８−１２１２３２号公報に記載された「ＨＣ吸着剤の劣化診断装置」等が知られている。このような劣化診断装置は、吸着剤の上流及び下流に排気空燃比を検出する空燃比センサを設け、ＨＣ吸着剤が未燃ガス成分を脱離すべき時期に、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサとの出力信号の差もしくはそれに相当する量に基づいてＨＣ吸着剤の劣化を判定しようとするものである。
【００１０】
すなわち、上記した劣化診断装置は、ＨＣ吸着剤が正常である場合は下流側空燃比センサの出力信号値が上流側空燃比の出力信号値よりＨＣ吸着剤から脱離した未燃ガス成分量の分だけリッチ側の値を示すという知見に基づき、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサとの出力信号値の差が所定値未満になると、ＨＣ吸着剤の吸着性能もしくは脱離性能が劣化していると判定するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関から排出される排気量が変化し、それに応じて吸着材から脱離される未燃ガス成分が急増したような場合は、吸着材下流の排気空燃比が過剰なリッチ状態となり、空燃比センサの検出範囲を越えてしまい、正確な故障判定を行えなくなる虞がある。
【００１２】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、所定温度未満のときに排気中の未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上のときに未燃ガス成分を放出する吸着材を備えた排気浄化装置において、吸着材の故障又は劣化を正確に判定可能な技術を提供することにより、吸着材の故障又は劣化による排気エミッションの悪化を防止することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る吸着材の故障判定装置は、内燃機関の排気通路の一部をバイパスする通路であって、該通路の排気流入口及び排気流出口が前記排気通路の近接した位置に接続されるバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、所定温度未満のときに排気中の未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上のときに未燃ガス成分を放出する吸着材と、少なくとも前記排気流出口より下流の排気通路に設けられ、前記排気通路内を流れる排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記吸着材から未燃ガス成分が放出されているときに前記空燃比検出手段によって検出された検出値に基づいて前記吸着材の故障又は劣化を判定する故障判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このように構成された故障判定装置では、内燃機関から排出される排気が排気通路とバイパス通路の双方へ流入する。バイパス通路の排気流入口と排気流出口とは近接した位置に配置されるため、排気流入口近傍の排気圧力と排気流出口近傍の排気圧力との差が小さく、且つ排気流入口近傍の排気通路を流れる排気の脈動と排気流出口近傍の排気通路を流れる排気の脈動との位相差が小さくなる。排気流入口と排気流出口との間で排気圧力の差や排気脈動の位相差が小さくなると、内燃機関から排出された排気の内の極微量の排気のみがバイパス通路を通り、その他の大部分の排気は排気通路を通ることになる。バイパス通路の流量が極微量になると、それに応じて吸着材を通過する排気量が極微量となるため、吸着材の昇温速度が穏やかになる。吸着材の昇温速度が穏やかになると、吸着材に吸着されていた未燃ガス成分は少量ずつ徐々に脱離するようになる。その結果、吸着材から脱離する未燃ガス成分量が極微量で安定する。
【００１５】
そして、故障判定手段は、吸着材から脱離する未燃ガス成分量が極微量で安定したときに、空燃比検出手段によって検出された検出値に基づいて吸着材の故障又は劣化を判定する。
【００１６】
この場合、吸着材から脱離する未燃ガス成分量が極微量で安定する。このため、バイパス通路の排気流出口より下流の排気通路を流れる排気の空燃比は、空燃比検出手段が検出可能な範囲内で変化することになり、正確な故障診断を行うことが可能となる。
【００１７】
次に、本発明に係る吸着材の故障判定装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、所定温度未満のときに排気中の未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上のときに未燃ガス成分を放出する吸着材と、
少なくとも前記吸着材下流の排気通路に設けられ、前記排気通路を流れる排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段によって検出された検出値に基づいて前記吸着材下流の排気空燃比が所望の空燃比となるよう前記内燃機関の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段と、
前記吸着材から未燃ガス成分が脱離すべき時期であって、前記空燃比制御手段によって前記内燃機関の空燃比がフィードバック制御されているときに、前記空燃比検出手段によって検出された検出値に基づいて前記吸着材の故障又は劣化を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とするようにしてもよい。
【００１８】
このように構成された故障判定装置では、吸着材の温度が所定温度以上となり、吸着材に吸着されていた未燃ガス成分が脱離すべき状況下で、空燃比制御手段が空燃比検出手段によって検出された検出値に基づいて内燃機関吸着材下流の排気空燃比を所望の空燃比とすべくフィードバック制御を行い、吸着材下流の排気空燃比を安定させる。そして、故障判定手段は、前記空燃比制御手段によって吸着材下流の排気空燃比が安定させられたときに空燃比検出手段によって検出された検出値に基づいて吸着材の故障又は劣化を判定する。
【００１９】
この場合、内燃機関の運転状態の変化に起因した排気空燃比の大幅な変動が抑制され、吸着材下流の排気空燃比は、空燃比検出手段が検出可能な範囲内で変化することになり、正確な故障判定を行うことが可能となる。
【００２０】
その際、故障判定手段は、空燃比フィードバック制御において空燃比検出手段の検出値に基づいて決定される空燃比補正量をパラメータとして故障判定を行うようにしてもよい。
【００２１】
これは、吸着材が正常である場合は、吸着材から脱離した未燃ガス成分によって吸着材下流の排気空燃比がリッチ化するため、内燃機関から排出される排気の空燃比が空燃比フィードバック制御によってリーン側へ補正され、その際の補正量、いわゆるリーン補正量が所定量以上になるという発明者の知見に基づくものである。
【００２２】
尚、バイパス通路の排気流入口より上流の排気通路に上流側空燃比検出手段が設けられ、バイパス通路の排気流出口より下流の排気通路に下流側空燃比検出手段が設けられた場合は、空燃比制御手段は、上流側空燃比検出手段と下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて内燃機関の空燃比をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００２３】
また、バイパス通路の排気流入口より上流の排気通路に上流側空燃比検出手段が設けられ、バイパス通路の排気流出口より下流の排気通路に下流側空燃比検出手段が設けられた場合は、故障判定手段は、上流側空燃比検出手段と下流側空燃比検出手段の検出値に基づいて吸着材の故障又は劣化を判定するようにしてもよい。
【００２４】
例えば、故障判定手段は、吸着材が未燃ガス成分を脱離すべき時期であって、下流側空燃比検出手段に基づいて空燃比フィードバック制御が実行されているときに、吸着材上流の空燃比に基づいて吸着材の故障判定を行うようにしてもよい。
【００２５】
これは、吸着材が正常である場合は、吸着材から脱離した未燃ガス成分によって吸着材下流の排気空燃比がリッチ化するため、内燃機関から排出される排気の空燃比が空燃比フィードバック制御によってリーン側へ補正され、そのリーン補正量が上流側空燃比検出手段の検出値に反映されるという発明者の知見に基づくものである。
【００２６】
一方、故障判定手段による故障又は劣化の判定方法としては、空燃比検出手段によって検出された検出値が所定空燃比を基準にしてリーン側とリッチ側とを反転する周期に基づいて吸着材の故障又は劣化を判定する方法や、空燃比検出手段によって検出された検出値の振幅の大きさに基づいて吸着材の故障又は劣化を判定する方法等を例示することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る吸着材の故障判定装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２８】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明に係る吸着材の故障判定装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【００２９】
図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を備えた多気筒の水冷式ガソリンエンジンである。内燃機関１は、複数の気筒２及び冷却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１ａとを備えている。
【００３０】
前記シリンダブロック１ｂには、機関出力軸であるクランクシャフト４が回転自在に支持され、このクランクシャフト４は、各気筒２内に摺動自在に装填されたピストン３とコネクティングロッド１０を介して連結されている。
【００３１】
前記ピストン３の上方には、ピストン３の冠面とシリンダヘッド１ａとに囲まれた燃焼室５が形成されている。前記シリンダヘッド１ａには、燃焼室５に臨むよう点火栓６が取り付けられ、点火栓６には、点火栓６に高圧の駆動電流を印加するイグニッションコイル６ａが取り付けられている。
【００３２】
前記シリンダヘッド１ａには、各気筒２毎に２つの吸気ポート７と２つの排気ポート８とが形成されている。前記シリンダヘッド１ａには、吸気ポート７の燃焼室５側の開口端を開閉する吸気弁７０と、前記排気ポート８の燃焼室５側の開口端を開閉する排気弁８０とが進退自在に支持されている。
【００３３】
続いて、前記シリンダヘッド１ａには、前記吸気弁７０を進退駆動（開閉駆動）するインテーク側カムシャフト１１と、前記排気弁８０を進退駆動（開閉駆動）するエキゾースト側カムシャフト１２とが回転自在に支持されている。
【００３４】
前記インテーク側カムシャフト１１及び前記エキゾースト側カムシャフト１２は、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト４と連結され、クランクシャフト４の回転トルクがタイミングベルトを介してインテーク側カムシャフト１１及びエキゾースト側カムシャフト１２へ伝達されるようになっている。
【００３５】
前記シリンダヘッド１ａには、各吸気ポート７に連通する枝管を有する吸気枝管１６が取り付けられ、吸気枝管１６の各枝管には、その噴孔が吸気ポート７に臨むよう燃料噴射弁９が取り付けられている。
【００３６】
前記吸気枝管１６は、サージタンク１７に接続され、このサージタンク１７は、吸気管１８を介してエアクリーナボックス１９と接続されている。前記サージタンク１７には、サージタンク１７内の圧力に対応した電気信号を出力するバキュームセンサ２０が取り付けられている。
【００３７】
前記吸気管１８には、吸気管１８内の流量を調節するスロットル弁２１が取り付けられ、スロットル弁２１より上流の吸気管１８には、吸気管１８内を流れる新気の質量（吸入空気質量）に応じた電気信号を出力するエアフローメータ２６が取り付けられている。
【００３８】
前記スロットル弁２１には、印加電流に応じてスロットル弁２１を開閉駆動するステッパモータ等からなるアクチュエータ２２と、スロットル弁２１の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ２３とが取り付けられている。
【００３９】
更に、前記スロットル弁２１には、アクセルペダル２４に連動して回転するアクセルレバー（図示せず）が併設され、このアクセルレバーには、アクセルレバーの回転位置（アクセルペダル２４の踏み込み量）に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ２５が取り付けられる。
【００４０】
一方、シリンダヘッド１ａには、各排気ポート８と連通する枝管を有する排気枝管２７が取り付けられ、排気枝管２７は、三元触媒２８に接続されている。三元触媒２８は、例えば、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成されたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミック担体の表面にコーティングされた触媒層とから構成され、前記触媒層は、例えば、多数の細孔を有する多孔質のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の表面に、白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質を担持させて構成されている。
【００４１】
そして、三元触媒２８は、所定温度以上のときに活性し、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍にあると、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸素Ｏ2と反応させてＨ2Ｏ及びＣＯ2へ酸化すると同時に、排気中のＮＯXを排気中のＨＣ及びＣＯと反応させてＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2へ還元する。
【００４２】
前記排気枝管２７には、三元触媒２８に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ３０が取り付けられている。空燃比センサ３０は、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ2）を筒状に焼成した固体電解質部と、この固体電解質部の外面を覆う外側白金電極と、前記固体電解質部の内面を覆う内側白金電極とから構成され、前記電極間に電圧が印加された場合に、酸素イオンの移動に伴って排気中の酸素濃度（理論空燃比よりもリッチ側のときは未燃ガス成分の濃度）に比例した値の電流を出力する。
【００４３】
次に、三元触媒２８は、排気管２９に接続され、排気管２９は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。前記排気管２９の途中には、排気浄化機構３１が設けられている。
【００４４】
前記排気浄化機構３１は、図２に示すように、前記三元触媒２８より容量が大きい三元触媒３１０と、この三元触媒３１０より上流に位置する排気管２９の一部をバイパスするバイパス通路３１１と、このバイパス通路３１１の途中に設けられ所定温度未満では排気中の未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上では吸着していた未燃ガス成分を放出する吸着材３１２と、前記バイパス通路３１１の排気流入口３１３と排気流出口３１４との間に位置する排気管２９に取り付けられ、排気管２９内の流路を開閉する開閉弁３１５と、この開閉弁３１５を開閉駆動するアクチュエータ３１６と、前記バイパス通路３１１の排気流出口より下流であって前記三元触媒３１０より上流に位置する排気管２９に取り付けられ、三元触媒３１０に流入する排気、言い換えれば吸着材３１２下流の排気の酸素濃度に対応した電気信号を出力する酸素センサ（Ｏ2センサ）３１７とを備えている。
【００４５】
尚、前記バイパス通路３１１の排気流入口３１３と排気流出口３１４とは、排気管２９の近接した位置であって、前記開閉弁３１５が全開状態にあるときの前記排気流入口３１３付近と前記排気流出口３１４付近との排気圧力の差及び排気脈動の位相差が小さく、且つ、排気管２９の排気流量とバイパス通路３１１の排気流量との比が一定となる位置に配置されている。
【００４６】
前記酸素センサ３１７は、排気空燃比が理論空燃比のときに基準電圧：ＶREF（例えば、０．４５Ｖ）を出力し、排気空燃比が理論空燃比よりリッチになると前記基準電圧：ＶREFより大きな電圧を出力し、排気空燃比が理論空燃比よりリーンになると前記基準電圧：ＶREFより小さい電圧を出力するセンサであり、本発明にかかる空燃比検出手段を実現するものである。
【００４７】
ここで図１に戻り、内燃機関１には、機関制御用の電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）４０が併設されており、このＥＣＵ４０には、バキュームセンサ２０、スロットルポジションセンサ２３、アクセルポジションセンサ２５、エアフローメータ２６、空燃比センサ３０、及び酸素センサ３１７に加え、クランクシャフト４の端部に取り付けられたタイミングロータ１３ａとタイミングロータ１３ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ１３ｂとからなるクランクポジションセンサ１３や、シリンダブロック１ｂの冷却水路１ｃ内を流れる冷却水の温度を検出すべくシリンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ１４等の各種センサが電気配線を介して接続されている。
【００４８】
更に、ＥＣＵ４０には、イグニッションコイル６ａ、燃料噴射弁９、アクチュエータ２２、アクチュエータ３１６等が電気配線を介して接続されている。
ＥＣＵ４０は、上記したような各種センサからの出力信号をパラメータとして内燃機関１の運転状態、三元触媒２８、３１０の活性状態等を判定し、その判定結果に基づいてイグニッションコイル６ａ、燃料噴射弁９、アクチュエータ２２、及びアクチュエータ３１６の制御を行う。
【００４９】
ここで、ＥＣＵ４０は、図３に示すように、双方向性バス４１により相互に接続された、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４３とＲＡＭ４４とバックアップＲＡＭ４５と入力ポート４６と出力ポート４７とを備えるとともに、前記入力ポート４６に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）４８を備える。
【００５０】
前記入力ポート４６は、クランクポジションセンサ１３等から出力される信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ４２あるいはＲＡＭ４４へ送信する。
前記入力ポート４６は、水温センサ１４とバキュームセンサ２０とスロットルポジションセンサ２３とアクセルポジションセンサ２５とエアフローメータ２６と空燃比センサ３０と酸素センサ３１７とから出力される信号をＡ／Ｄコンバータ４８を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ４２あるいはＲＡＭ４４へ送信する。
【００５１】
前記出力ポート４７は、前記ＣＰＵ４２から出力される制御信号を、イグニッションコイル６ａ、燃料噴射弁９、アクチュエータ２２、あるいはアクチュエータ３１６へ出力する。
【００５２】
前記ＲＯＭ４３は、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、点火時期を決定するための点火時期制御ルーチン、排気浄化機構３１の開閉弁３１５を制御するための排気浄化制御ルーチン、吸着材３１２の故障判定を実行するための故障判定制御ルーチン等の各種アプリケーションプログラムや、各種の制御マップ等を記憶している。
【００５３】
前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関始動時の冷却水の温度と始動時から三元触媒３１０が活性するまでにかかる時間（以下、触媒活性時間と記す）との関係を示す活性判定制御マップ等である。
【００５４】
前記ＲＡＭ４４は、各センサの出力信号やＣＰＵ４２の演算結果等を記憶する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ１３の出力信号に基づいて算出される機関回転数等である。そして、各センサの出力信号やＣＰＵ４２の演算結果等は、クランクポジションセンサ１３が信号を出力する度に最新のデータに書き換えられる。
【００５５】
尚、前記ＲＡＭ４４には、内燃機関１始動時の水温センサ１４の出力信号値を記憶する領域（始動時水温記憶領域）が設定されており、その始動時水温記憶領域に記憶される始動時水温は、内燃機関１が始動されてから停止するまでの間更新されずに記憶される。
【００５６】
さらに、前記ＲＡＭ４４には、後述する故障判定処理が完了したときに“１”がセットされ、内燃機関１の運転停止時に“０”にリセットされる故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域と、故障判定の実行時間を記憶する故障判定時間カウンタ（Ｋ1）記憶領域と、故障判定時においてリッチ／リーンが反転した回数を記憶する反転回数カウンタ（Ｋ2）記憶領域と、酸素センサ３１７の出力電圧（Ｖ1）が基準電圧（ＶREF）以上のときにリッチを示すデータが記憶され、酸素センサ３１７の出力電圧（Ｖ1）が基準電圧（ＶREF）未満のときにリーンを示すデータが記憶される第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）記憶領域と、故障判定実行開始前にリッチを示すデータが記憶され、故障判定実行開始後は前記第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）と同一のデータが記憶される第２のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 2）記憶領域とが設定されている。
【００５７】
次に、前記バックアップＲＡＭ４５は、内燃機関１停止後もデータを保持する不揮発性のメモリである。
前記ＣＰＵ４２は、前記ＲＯＭ４３に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射制御、点火制御、排気浄化制御を実行するとともに、本発明の要旨となる吸着材故障判定制御を実行する。
【００５８】
例えば、燃料噴射制御では、ＣＰＵ４２は、燃料噴射量制御ルーチンに従って動作し、以下に示すような燃料噴射量演算式を用いて燃料噴射量（ＴＡＵ）を決定する。
TAU=TP*FWL*(FAF+FG)*[FASE+FAE+FOTP+FDE(D)]*FFC+TAUV
（TP：基本噴射量、FWL：暖機増量、FAF：空燃比フィードバック補正係数、
FG：空燃比学習係数、FASE：始動後増量、FAE：加速増量、FOTP：OTP増量、
FDE(D)：減速増量（減量）、FFC：フューエルカット復帰時補正係数、
TAUV：無効噴射時間）
上記した基本噴射量（ＴＰ）、暖機増量（ＦＷＬ）、始動後増量（ＦＡＳＥ）、加速増量（ＦＡＥ）、ＯＴＰ増量（ＦＯＴＰ）、減速増量（ＦＤＥ（Ｄ））、フューエルカット復帰時補正係数（ＦＦＣ）、無効噴射時間（ＴＡＵＶ）等は、ＲＯＭ４３の燃料噴射量制御マップに基づいて算出される係数である。
【００５９】
一方、空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）は、空燃比フィードバック条件が不成立のときは“１．０”とされ、空燃比フィードバック条件が成立しているときは、三元触媒３１０に流入する排気の空燃比（酸素センサ３１７の出力信号値）が触媒浄化ウィンド内に収まるよう決定される。
【００６０】
前記した空燃比フィードバック条件としては、例えば、冷却水温度が所定温度以上である、内燃機関１が非始動状態にある、燃料噴射量の始動後増量補正が非実行状態にある、燃料噴射量の暖機増量補正が非実行状態にある、燃料噴射量の加速増量補正が非実行状態にある、三元触媒２８、３１０、空燃比センサ３０、酸素センサ３１７等の排気系部品の加熱防止のためのＯＴＰ増量補正が非実行状態にある、フューエルカット制御が非実行状態にある等の条件を例示することができる。
【００６１】
そして、上記したような空燃比フィードバック制御条件が成立している場合は、ＣＰＵ４２は、酸素センサ３１７の出力信号値をＡ／Ｄコンバータ４８を介して入力し、入力した出力信号値と前記酸素センサ３１７の応答遅れ時間とに基づいて、実際の排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるか又はリッチであるかを判別する。
【００６２】
実際の排気空燃比が理論空燃比よりリッチであると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、燃料噴射量（ＴＡＵ）を減量補正すべく空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）の値を決定する。
【００６３】
実際の排気空燃比が理論空燃比よりリーンであると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、燃料噴射量（ＴＡＵ）を増量補正すべく空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）の値を決定する。
【００６４】
上記した手順で決定された空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）は、上限及び下限ガード処理を施された上で、前記した燃料噴射量演算式に代入される。
尚、三元触媒３１０下流の排気管２９に空燃比センサ（下流側空燃比センサ）が設けられている場合は、ＣＰＵ４２は、上記したような空燃比フィードバック制御（第１の空燃比フィードバック制御）と並行して、前記下流側空燃比センサの出力信号に基づいた第２の空燃比フィードバック制御を実行するようにしてもよい。
【００６５】
第２の空燃比フィードバック制御は、例えば、前記下流側空燃比センサの出力信号値と所定の基準電圧とを比較して、三元触媒３１０から流出した排気の空燃比がリーンであるか又はリッチであるかを判別し、その判別結果に基づいて前記第１の空燃比フィードバック制御におけるリッチ／リーンの判定基準値や、空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）の補正量等を補正し、空燃比センサ３０の個体差による出力特性のばらつきや、経時変化による空燃比センサ３０の出力特性の変化等に起因した排気エミッション特性の悪化等を抑制する。
【００６６】
次に、ＣＰＵ４２は、開閉弁３１５を制御するにあたり、内燃機関１の始動時に、水温センサ１４の出力信号を入力し、前記出力信号とＲＯＭ４３の活性判定制御マップとから触媒活性時間を算出する。
【００６７】
ＣＰＵ４２は、前記触媒活性時間が経過するまでの間、すなわち三元触媒３１０が未活性状態にある間は、図１に示すように、開閉弁３１５を全閉状態（排気管２９を非導通状態）とすべくアクチュエータ３１６へ制御信号を出力する。
【００６８】
このとき、内燃機関１から排出された排気の全ては、排気管２９を通らずにバイパス通路３１１へ導かれ、吸着材３１２を通った後に三元触媒３１０へ流入することになる。この結果、排気中に含まれる未燃ガス成分は、大気中に放出されずに吸着材３１２に吸着されることになる。
【００６９】
前記触媒活性時間が経過した後、すなわち三元触媒３１０が活性した後は、ＣＰＵ４２は、前記開閉弁３１５を全開状態（排気管２９を導通状態）とすべくアクチュエータ３１６へ制御信号を出力する。
【００７０】
このとき、排気管２９とバイパス通路３１１の双方が導通状態となり、内燃機関１から排出された排気は、バイパス通路３１１と排気管２９との双方を通って三元触媒３１０に流入する。
【００７１】
但し、バイパス通路３１１の排気流入口３１３と排気流出口３１４とが近接した位置に配置されるため、前記排気流入口３１３近傍の排気圧力と前記排気流出口３１４近傍の排気圧力との差が小さく、且つ前記排気流入口３１３近傍の排気管２９を流れる排気の脈動と前記排気流出口３１４近傍の排気管２９を流れる排気の脈動との位相差が小さくなる。これにより、内燃機関１から排出された排気の内の極微量の排気のみがバイパス通路３１１を通って三元触媒３１０へ流入し、その他の大部分の排気は排気管２９を通って三元触媒３１０へ流入することになる。
【００７２】
バイパス通路３１１の流量が極微量になると、それに応じて吸着材３１２を通過する排気量が極微量となるため、吸着材３１２の昇温速度が穏やかになり、吸着材３１２に吸着されていた未燃ガス成分は少量ずつ徐々に脱離するようになる。
【００７３】
この結果、バイパス通路３１１から三元触媒３１０上流の排気管２９に導入される未燃ガス量が極微量で安定し、三元触媒３１０に流入する排気の空燃比は、過度に変動（過剰なリッチ状態となる）することがなく、三元触媒３１０がＨＣ、ＣＯ、ＮＯXを浄化可能な空燃比の範囲から大幅に外れることがなくなる。
【００７４】
次に、ＣＰＵ４２は、吸着材の故障判定制御を実行するにあたり、ＲＡＭ４４の始動時水温記憶領域から内燃機関１始動時における水温センサ１４の出力信号値（始動時冷却水温：ＴＨＷST）を読み出し、始動時冷却水温：ＴＨＷSTが所定温度（三元触媒３１０が活性したと推定できる冷却水温）以下であったか否か、すなわち、内燃機関１が冷間始動されたか、あるいは内燃機関１が温間始動されたかを判別する。
【００７５】
ここで、ＣＰＵ４２は、始動時冷却水温：ＴＨＷSTが所定温度未満であり、内燃機関１が冷間始動されたと判定した場合は、内燃機関１の始動時に三元触媒３１０が未活性状態にあったため、内燃機関１の始動から三元触媒３１０が活性するまでの間に、吸着材３１２に排気中の未燃ガス成分を吸着させるべく排気浄化機構３１の流路切換制御が実行され、吸着材３１２に未燃ガス成分が吸着されているであろうとみなす。
【００７６】
一方、ＣＰＵ４２は、始動時冷却水温：ＴＨＷSTが所定温度以上であり、内燃機関１が温間始動されたと判定した場合は、内燃機関１の始動時に三元触媒３１０が活性状態にあったため、内燃機関１の始動後に、吸着材３１２に排気中の未燃ガス成分を吸着させるための流路切換制御が実行されておらず、吸着材３１２に未燃ガス成分が吸着されていないであろうとみなす。
【００７７】
次に、ＣＰＵ４２は、始動時冷却水温：ＴＨＷSTが所定温度以下であって、内燃機関１が冷間始動されたと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離すべき時期であって、前述した空燃比フィードバック制御が実行状態にあるときに、酸素センサ３１７の出力信号値に基づいて吸着材３１２の故障判定を行う。
【００７８】
ここで、前述した排気浄化機構３１によれば、吸着材３１２が正常であるときに吸着材３１２から脱離する未燃ガス成分量は極微量となるため、空燃比フィードバック制御実行時における酸素センサ３１７の出力信号値は、図４に示すように、空燃比フィードバック制御の目標空燃比を中心にしてリッチ／リーンの反転を細かく繰り返すようになる。
【００７９】
つまり、吸着材３１２が正常である場合の酸素センサ３１７の出力信号値は、リッチ／リーンの反転周期が比較的短く、且つリッチ／リーンの振幅が比較的小さな波形を示すことになる。
【００８０】
一方、吸着材３１２が冷間時において未燃ガス成分を正常に吸着することができなかった場合や、吸着材３１２が脱離過程において未燃ガス成分を正常に放出することができない場合は、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離すべき状態にあっても、吸着材３１２から未燃ガス成分が脱離しないため、酸素センサ３１７の出力信号値は、図５に示すように、吸着材３１２上流に配置された三元触媒２８の酸素貯蔵能力（ＯＳＣ）に応じた空燃比フィードバック制御の目標空燃比を中心にしてリッチ／リーンの反転を比較的緩やかに繰り返すようになる。
【００８１】
つまり、吸着材３１２が異常である場合の酸素センサ３１７の出力信号値は、吸着材３１２上流に配置された三元触媒２８の酸素貯蔵能力（ＯＳＣ）の変化に応じた出力特性を示すため、リッチ／リーンの反転周期が比較的長く、且つリッチ／リーンの振幅が比較的大きな波形を示すことになる。
【００８２】
従って、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離すべき状態にあり、且つ、空燃比フィードバック制御が実行中であるときの酸素センサ３１７の出力信号値を所定時間監視し、その所定時間内におけるリッチ／リーンの反転周期が所定の判定値より大きい場合、あるいはリッチ／リーンの振幅が所定の判定値より大きい場合に、吸着材３１７に異常が発生したと判定することが可能となる。
【００８３】
このように、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４３に記憶されたアプリケーションプログラムを実行することにより、本発明にかかる故障判定手段を実現する。
以下、本実施の形態の作用及び効果について述べる。
【００８４】
ＣＰＵ４２は、吸着材３１２の故障判定を行う場合に図６に示すような故障判定制御ルーチンを実行する。この故障判定制御ルーチンは、内燃機関１の運転時に所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【００８５】
故障判定制御ルーチンでは、ＣＰＵ４２は、先ずＳ６０１においてＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”が記憶されていないか否か、すなわち吸着材３１２の故障判定が未だ完了していないか否かを判別する。
【００８６】
前記Ｓ６０１においてＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”が記憶されていると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２の故障判定処理が既に終了しているとみなし、本ルーチンの実行を終了する。
【００８７】
一方、前記Ｓ６０１においてＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”が記憶されていないと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２の故障判定処理が未だ終了していないとみなし、Ｓ６０２へ進む。
【００８８】
Ｓ６０２では、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４から始動時冷却水温（ＴＨＷST）を読み出す。
Ｓ６０３では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ６０２で読み出された始動時冷却水温（ＴＨＷST）が所定温度以下であるか否か、すなわち、内燃機関１が冷間始動されたのか、あるいは温間始動されたのかを判別する。
【００８９】
前記Ｓ６０３において前記始動時冷却水温（ＴＨＷST）が所定温度より高いと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、内燃機関１が温間始動され、始動時に三元触媒３１０が活性状態にあったため、吸着材３１２に排気中の未燃ガス成分を吸着させるための制御（排気浄化機構３１において開閉弁３１５を全閉状態にして、全ての排気をバイパス通路３１１に流す制御）が実行されていない、言い換えれば、吸着材３１２に未燃ガス成分が吸着されていないとみなし、Ｓ６２０へ進んでＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”を記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【００９０】
前記Ｓ６０３において前記始動時冷却水温（ＴＨＷST）が所定温度より低いと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、内燃機関１が冷間始動され、始動時に三元触媒３１０が未活性状態にあったため、内燃機関１の始動から三元触媒３１０が活性するまでの間、吸着材３１２に未燃ガス成分を吸着させるべく排気浄化機構３１の流路切換制御（排気浄化機構３１において開閉弁３１５を全閉状態にして、全ての排気をバイパス通路３１１に流す制御）が実行された、言い換えれば、吸着材３１２に未燃ガス成分が吸着されているとみなす。そして、ＣＰＵ４２は、Ｓ６０４及びＳ６０５において、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離する状態にあるか否かを判別する。
【００９１】
ここで、吸着材３１２は、例えばゼオライトを主体とした材料で構成されており、所定温度未満のときに排気中の未燃ガス成分を吸着し、所定温度以上に昇温すると吸着していた未燃ガス成分を脱離させる特性を有するため、吸着材３１２の温度が前記所定温度（以下、脱離温度と称する）以上であるか否かを判別することにより、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離する状態にあるか否かを判別することができる。
【００９２】
そして、吸着材３１２の温度が脱離温度以上であるか否かを判別する方法としては、吸着材３１２の温度を直接検出する方法、内燃機関１の始動時から現時点に至るまでに吸着材３１２を通過した排気流量の積算値から吸着材３１２の温度を推定する方法、内燃機関１の冷却水の温度から吸着材３１２の温度を推定する方法等を例示することができるが、本実施の形態では、冷却水の温度から吸着材３１２の温度を推定する方法を例に挙げる。
【００９３】
この場合、ＣＰＵ４２は、Ｓ６０４において現在の水温センサ１４の出力信号値（ＴＨＷNOW）を入力する。次いで、ＣＰＵ４２は、Ｓ６０５において現在の冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度以上であるか否かを判別することにより、吸着材３１２が脱離温度以上であるか否かを推定する。
【００９４】
前記Ｓ６０５において現時点の冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が脱離温度未満にあると推定し、冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度以上となるまでＳ６０５の処理を繰り返し実行する。
【００９５】
前記Ｓ６０５において現時点の冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度以上であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が脱離温度以上にあると推定し、Ｓ６０６へ進む。
【００９６】
Ｓ６０６では、ＣＰＵ４２は、別途の空燃比フィードバック制御が実行状態にあるか否かを判別する。
前記Ｓ６０６において空燃比フィードバック制御が実行状態にないと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、空燃比フィードバック制御が実行状態となるまで、内燃機関１の運転状態（吸入空気量、機関回転数）に基づいた燃料噴射量でオープンループ制御しつつ、Ｓ６０６の処理を繰り返し実行する。
【００９７】
前記Ｓ６０６において空燃比フィードバック制御が実行状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ６０７へ進み、ＲＡＭ４４の第２のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 2）記憶領域に“リッチ”を示す仮のデータを記憶する。
【００９８】
Ｓ６０８では、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４の故障判定時間カウンタ（Ｋ1）記憶領域のカウンタ値：Ｋ1を１つインクリメントする。
Ｓ６０９では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ６０８でインクリメントされた故障判定時間カウンタ（Ｋ1）のカウンタ値：Ｋ1が所定の故障判定時間：Ｔ（固定値）以上に達したか否かを判別する。
【００９９】
前記Ｓ６０９において故障判定時間カウンタ（Ｋ1）のカウンタ値：Ｋ1が所定の故障判定時間：Ｔ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ６１０へ進み、酸素センサ３１７の出力電圧（Ｖ1）を入力する。
【０１００】
Ｓ６１１では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ６１０で入力された酸素センサ３１７の出力電圧（Ｖ1）が基準電圧（ＶREF）以上であるか否か、すなわち吸着材３１２下流の排気管２９を流れる排気の空燃比がリッチであるか否かを判別する。
【０１０１】
前記Ｓ６１１において前記出力電圧（Ｖ1）が基準電圧（ＶREF）以上であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２下流の排気管２９を流れる排気の空燃比がリッチであるとみなし、Ｓ６１２においてＲＡＭ４４の第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）記憶領域にリッチを示すデータを記憶する。
【０１０２】
一方、前記Ｓ６１１において前記出力電圧（Ｖ1）が基準電圧（ＶREF）未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２下流の排気管２９を流れる排気の空燃比がリーンであるとみなし、Ｓ６１３においてＲＡＭ４４の第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）記憶領域にリーンを示すデータを記憶する。
【０１０３】
前記Ｓ６１２又は前記Ｓ６１３の処理を実行し終えたＣＰＵ４２は、Ｓ６１４へ進み、前記第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）記憶領域に記憶されたデータと前記第２のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 2）記憶領域に記憶されたデータとが一致するか否かを判別する。
【０１０４】
前記Ｓ６１４において前記第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）記憶領域に記憶されたデータと前記第２のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 2）記憶領域に記憶されたデータとが不一致であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ６１５へ進み、ＲＡＭ４４の反転回数カウンタ（Ｋ2）記憶領域に記憶されたカウンタ値：Ｋ2を１つインクリメントする。
【０１０５】
前記Ｓ６１４において前記第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）記憶領域に記憶されたデータと前記第２のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 2）記憶領域に記憶されたデータとが一致していると判定した場合、又は前記Ｓ６１５の処理を実行し終えた場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ６１６へ進み、ＲＡＭ４４の第２のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 2）記憶領域に、第１のリッチ／リーン識別フラグ（FLAG 1）記憶領域と同一のデータを記憶させる。
【０１０６】
前記Ｓ６１６の処理を実行し終えたＣＰＵ４２は、Ｓ６０８へ戻り、ＲＡＭ４４の故障判定時間カウンタ（Ｋ1）記憶領域に記憶されたカウンタ値：Ｋ1を１つインクリメントする。
【０１０７】
そして、Ｓ６０９において前記Ｓ６０８でインクリメントされたカウンタ値：Ｋ1が故障判定時間：Ｔ以上に達したと判定すると、ＣＰＵ４２は、Ｓ６１７へ進み、ＲＡＭ４４の反転回数カウンタ（Ｋ2）記憶領域に記憶されたカウンタ値：Ｋ2が判定値以上であるか否か、すなわち故障判定時間：Ｔ内におけるリッチ／リーンの反転回数が判定値以上であるか否かを判別する。
【０１０８】
前記Ｓ６１７において反転回数カウンタ（Ｋ2）のカウンタ値：Ｋ2が判定値以上であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、故障判定時間：Ｔ内におけるリッチ／リーンの反転回数が所定回数以上であるため、リッチ／リーンの反転周期が所定周期より短いとみなし、Ｓ６１８において吸着材３１２が正常である旨を示すデータをバックアップＲＡＭ４５等に記憶する。
【０１０９】
前記Ｓ６１７において反転回数カウンタ（Ｋ2）のカウンタ値：Ｋ2が判定値未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、故障判定時間：Ｔ内におけるリッチ／リーンの反転回数が所定回数未満であるため、リッチ／リーンの反転周期が所定周期より長い、或いは未燃ガス成分の脱離量が正常値に満たないとみなし、Ｓ６１９において吸着材３１２が異常である旨を示すデータをバックアップＲＡＭ４５の所定領域に記憶する。
【０１１０】
その際、車両の室内に警告灯を設置し、吸着材３１２が異常であると判定された時に、前記警告灯が点灯されるようにしてもよい。
前記Ｓ６１８又は前記Ｓ６１９の処理を実行し終えたＣＰＵ４２は、Ｓ６２０へ進み、ＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”をセットして、本ルーチンの実行を終了する。
【０１１１】
以上述べた実施の形態によれば、吸着材３１２の故障判定実行時に内燃機関１の運転状態の変化によって排気量が変化するような場合でも、吸着材３１２から脱離する未燃ガス成分量が極微量で安定するため、大量の未燃ガス成分が一斉に脱離することがなく、排気空燃比が酸素センサ３１７の検出範囲から大幅に外れることがなく、精度の高い故障判定を行うことが可能となる。
【０１１２】
尚、本実施の形態では、酸素センサ３１７の出力電圧のリッチ／リーンの反転周期に基づいて故障判定を行う例について述べたが、酸素センサ３１７の出力電圧の振幅の大きさに基づいて故障判定を行うようにしてもよい。
【０１１３】
また、吸着材３１２の故障判定制御を実行する際に、吸着材３１２から脱離される未燃ガス成分量を一層安定させるべく、バイパス通路３１１の排気流入口３１３と排気流出口３１４とに圧力センサを設け、これらの圧力センサの出力信号に基づいてバイパス通路３１１の排気流量と排気管２９の排気流量との比率が如何なる運転領域でも一定となるよう開閉弁３１５の開度を調整するようにしても良く、あるいは圧力センサの圧力差が如何なる運転領域でも一定となるように開閉弁３１５の開度を調整するようにしても良い。
【０１１４】
〈実施の形態２〉
以下、本発明に係る吸着材の故障判定装置の第２の実施の形態について図７〜図１１に基づいて説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１５】
図７は、第２の実施の形態における排気浄化機構３１の構成を示す図である。本実施の形態における排気浄化機構３１には、排気管２９においてバイパス通路３１１の排気流入口３１３より上流の部位、言い換えれば排気管２９の被バイパス部分より上流の部位に酸素センサ３１８が設けられている（以下、酸素センサ３１７を第１の酸素センサ３１７、酸素センサ３１８を第２の酸素センサ３１８と称する）。
【０１１６】
前記第２の酸素センサ３１８は、図８に示すように、ＥＣＵ４０のＡ／Ｄコンバータ４８に電気配線を介して接続され、前記第２の酸素センサ３１８の出力信号が前記Ａ／Ｄコンバータ４８及び入力ポート４６を介してＣＰＵ４２やＲＡＭ４４へ入力されるようになっている。
【０１１７】
この場合、ＥＣＵ４０のＣＰＵ４２は、前記第２の酸素センサ３１８の出力信号値に基づいて吸着材３１２の故障判定を行う。具体的には、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離すべき状態にあり、且つ空燃比フィードバック制御が実行されていることを条件に、所定の故障判定時間：Ｔにおける前記第２の酸素センサ３１８の出力信号値の積算値を算出する。
【０１１８】
ここで、空燃比フィードバック制御は、前述の第１の実施の形態と同様に第１の酸素センサ３１７の出力信号に基づいて行われるため、吸着材３１２が正常である場合は、吸着材３１２下流の排気空燃比、すなわち吸着材３１２から脱離した未燃ガス成分を含んだ排気の空燃比が目標空燃比となるよう制御され、吸着材３１２上流の排気空燃比（吸着材３１２から脱離した未燃ガス成分を含まない排気の空燃比）は、酸素センサ３１７に於ける目標空燃比より吸着材３１２からの脱離未燃ガス成分量の分だけリーンに制御されることとなる。
【０１１９】
この結果、吸着材３１２が正常である場合の第２の酸素センサ３１８の出力信号は、図９に示すような波形を示すことになる。
一方、吸着材３１２が冷間時において未燃ガス成分を正常に吸着することができなかった場合や、吸着材３１２が脱離過程において未燃ガス成分を正常に放出することができない場合は、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離すべき状態にあっても吸着材３１２から未燃ガス成分が脱離されないため、吸着材３１２上流の排気空燃比には、吸着材３１２からの脱離すべき未燃ガス成分に応じたリーンが表れなくなる。
【０１２０】
この結果、吸着材３１２に異常が発生した場合の第２の酸素センサ３１８の出力信号は、図１０に示すような波形を示すことになる。
従って、吸着材３１２が未燃ガス成分を脱離すべき状態にあり、且つ空燃比フィードバック制御が実行されている場合に、第２の酸素センサ３１８の出力電圧（Ｖ2）が基準電圧：ＶREFより低く、その差（いわゆる、リーン補正量に相当）が所定値（本来脱離すべき未燃ガス量に相当する値）以上であれば吸着材３１２が正常であると判定し、前記差が所定値未満であれば吸着材３１２が異常であると判定することができる。
【０１２１】
但し、排気の空燃比は、内燃機関１の運転状態によってランダムに変化し、一時の排気空燃比のみで故障判定を行うと誤判定する虞があるため、本実施の形態では、故障判定時間：Ｔ内における第２の酸素センサ３１８の出力電圧（Ｖ2）の積算値（Ｖ）を求め、その積算値（Ｖ）が所定の判定値（例えば、故障判定時間：Ｔ内における第２の酸素センサ３１８の出力電圧（Ｖ2）が基準電圧（ＶREF）で一定していると仮定した場合の積算値）以下であれば吸着材３１２が正常であると判定し、前記積算値（Ｖ）が前記判定値より大きければ吸着材３１２が異常であると判定するようにした。
【０１２２】
このようにＣＰＵ４２がＲＯＭ４３に記憶されたアプリケーションプログラムを実行することにより、本発明に係る故障判定手段を実現する。
以下、本実施の形態の作用及び効果について述べる。
【０１２３】
ＣＰＵ４２は、吸着材３１２の故障判定を行う場合に、図１１に示すような故障判定制御ルーチンを実行する。この故障判定制御ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１２４】
故障判定制御ルーチンにおいて、ＣＰＵ４２は、先ずＳ１１０１でＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”が記憶されていないか否かを判別する。
【０１２５】
前記Ｓ１１０１においてＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”が記憶されていると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２の故障判定処理が既に終了しているとみなし、本ルーチンの実行を終了する。
【０１２６】
一方、前記Ｓ１１０１においてＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”が記憶されていないと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２の故障判定処理が未だ終了していないとみなし、Ｓ１１０２へ進む。
【０１２７】
Ｓ１１０２では、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４から始動時冷却水温（ＴＨＷST）を読み出す。
Ｓ１１０３では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１１０２で読み出された始動時冷却水温（ＴＨＷST）が所定温度以下であるか否かを判別する。
【０１２８】
前記Ｓ１１０３において前記始動時冷却水温（ＴＨＷST）が所定温度より高いと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、内燃機関１が温間始動され、始動時に三元触媒３１０が活性状態にあったため、吸着材３１２に排気中の未燃ガス成分を吸着させるための制御（排気浄化機構３１において開閉弁３１５を全閉状態にして、全ての排気をバイパス通路３１１に流す制御）が実行されていない、言い換えれば、吸着材３１２に未燃ガス成分が吸着されていないとみなし、Ｓ１１２０へ進んでＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”を記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【０１２９】
前記Ｓ１１０３において前記始動時冷却水温（ＴＨＷST）が所定温度より低いと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、内燃機関１が冷間始動され、始動時に三元触媒３１０が未活性状態にあったため、内燃機関１の始動から三元触媒３１０が活性するまでの間、吸着材３１２に未燃ガス成分を吸着させるべく排気浄化機構３１の流路切換制御（排気浄化機構３１において開閉弁３１５を全閉状態にして、全ての排気をバイパス通路３１１に流す制御）が実行された、言い換えれば、吸着材３１２に未燃ガス成分が吸着されているとみなし、Ｓ１１０４へ進む。
【０１３０】
Ｓ１１０４では、ＣＰＵ４２は、現在の水温センサ１４の出力信号値（ＴＨＷNOW）を入力する。次いで、ＣＰＵ４２は、Ｓ１１０５において現在の冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度以上であるか否かを判別する。
【０１３１】
前記Ｓ１１０５において現時点の冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が脱離温度未満にあると推定し、冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度以上となるまでＳ１１０５の処理を繰り返し実行する。
【０１３２】
前記Ｓ１１０５において現時点の冷却水温（ＴＨＷNOW）が所定温度以上であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が脱離温度以上にあると推定し、Ｓ１１０６へ進む。
【０１３３】
Ｓ１１０６では、ＣＰＵ４２は、別途の空燃比フィードバック制御が実行状態にあるか否かを判別する。
前記Ｓ１１０６において空燃比フィードバック制御が実行状態にないと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、空燃比フィードバック制御が実行状態となるまでＳ１１０６の処理を繰り返し実行する。
【０１３４】
前記Ｓ１１０６において空燃比フィードバック制御が実行状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ１１０７へ進み、ＲＡＭ４４の故障判定時間カウンタ（Ｋ1）記憶領域のカウンタ値：Ｋ1を１つインクリメントする。
【０１３５】
Ｓ１１０８では、ＣＰＵ４２は、前記Ｓ１１０７でインクリメントされた故障判定時間カウンタ（Ｋ1）のカウンタ値：Ｋ1が所定の故障判定時間：Ｔ以上に達したか否かを判別する。
【０１３６】
前記Ｓ１１０８において故障判定時間カウンタ（Ｋ1）のカウンタ値：Ｋ1が所定の故障判定時間：Ｔ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ１１０９へ進み、第２の酸素センサ３１８の出力電圧（Ｖ2）を入力する。
【０１３７】
Ｓ１１１０では、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４から前回までの積算値（Ｖ）を読み出し、その積算値（Ｖ）に前記Ｓ１１０９で入力された第２の酸素センサ３１８の出力電圧（Ｖ2）を加算して、新たな積算値（Ｖ）を算出する。ＣＰＵ４２は、新たな積算値（Ｖ）をＲＡＭ４４の所定領域に記憶させる。
【０１３８】
前記Ｓ１１１０の処理を実行し終えたＣＰＵ４２は、Ｓ１１０７へ戻り、ＲＡＭ４４の故障判定時間カウンタ（Ｋ1）記憶領域に記憶されたカウンタ値：Ｋ1を１つインクリメントする。
【０１３９】
続いて、ＣＰＵ４２は、Ｓ１１０８において、前記カウンタ値：Ｋ1が故障判定時間：Ｔ以上となったか否かを判別する。
前記Ｓ１１０８において前記カウンタ値：Ｋ1が故障判定時間：Ｔ未満であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、前述したＳ１１０９及びＳ１１１０の処理を再度実行する。
【０１４０】
一方、前記Ｓ１１０８において前記カウンタ値：Ｋ1が故障判定時間：Ｔ以上に達したと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、Ｓ１１１１へ進み、ＲＡＭ４４の所定領域から積算値（Ｖ）を読み出し、その積算値（Ｖ）が判定値以下であるか否かを判別する。
【０１４１】
前記Ｓ１１１１において前記積算値（Ｖ）が判定値以下であると判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が正常であると判定してＳ１１１２へ進み、バックアップＲＡＭ４５の所定領域に吸着材３１２が正常である旨を示すデータを記憶させる。
【０１４２】
一方、前記Ｓ１１１１において前記積算値（Ｖ）が判定値より大きいと判定した場合は、ＣＰＵ４２は、吸着材３１２が異常であると判定してＳ１１１３へ進み、バックアップＲＡＭ４５の所定領域に吸着材３１２が異常である旨を示すデータを記憶させる。
【０１４３】
前記Ｓ１１１２もしくは前記Ｓ１１１３の処理を実行し終えたＣＰＵ４２は、Ｓ１１１４へ進み、ＲＡＭ４４の故障判定終了フラグ（FLAG D）記憶領域に“１”をセットして、本ルーチンの実行を終了する。
【０１４４】
以上述べた実施の形態によれば、吸着材３１２上流の排気空燃比に基づいて故障判定を行うため、吸着材３１２から脱離される未燃ガス成分の量の変動に起因した誤判定が防止され、精度の高い故障判定を行うことができる。
【０１４５】
尚、本実施の形態では、故障判定時間：Ｔ内における第２の酸素センサ３１８の出力電圧（Ｖ2）の積算値に基づいて故障判定を行う例について述べたが、故障判定時間：Ｔ内における第２の酸素センサ３１８の出力電圧（Ｖ2）の平均値に基づいて故障判定を行うようにしてもよい。
【０１４６】
また、本実施の形態では、吸着材３１２上流の排気管２９に第２の酸素センサ３１８を取り付け、その第２の酸素センサ３１８の出力信号値に基づいて故障判定を行う例について述べたが、第２の酸素センサ３１８の出力信号値の代わりに空燃比フィードバック制御に使用される空燃比補正量としての空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）を用いて故障判定を行うようにしてもよく、空燃比補正係数（ＦＡＦ）のスキップ量や積分量等から判定してもよい。
【０１４７】
また、本実施の形態では、吸着材下流の空燃比検出手段として濃淡電池式の酸素センサを例に挙げたが、限界電流式酸素センサからなる空燃比センサを使用してもよく、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサの代わりに排気中の燃料成分量を検出するＨＣセンサを用いてもよい。
【０１４８】
更に、吸着材上流の空燃比検出手段として酸素センサを例に挙げたが、空燃比センサでもよく、三元触媒２８上流に設けられた空燃比センサ３０に上流側空燃比検出手段の機能を兼用させるようにしてもよい。
【０１４９】
また、下流側空燃比検出手段としては、三元触媒３１０上流の酸素センサ３１７の代わりに三元触媒３１０下流に空燃比センサを設けるようにしてもよい。
一方、空燃比フィードバック制御としては、三元触媒２８上流の空燃比センサ３０の出力信号に基づいてメインフィードバック制御を行い、三元触媒２８下流且つ下流着材３１２下流に位置する酸素センサ３１７の出力信号に基づいてサブフィードバック制御（メインフィードバック制御の空燃比補正係数（ＦＡＦ）を補正する制御）を行う、いわゆるダブルＯ2センサシステムの制御を用いてもよい。
【発明の効果】
本発明に係る吸着材の故障判定装置は、吸着材が未燃ガス成分を脱離すべき時期であって、吸着材から空燃比検出手段の配置部位へ流れる未燃ガス成分量を安定させたときに、少なくとも吸着材下流の排気空燃比に基づいて吸着材の故障又は劣化を判定するため、吸着材下流の排気空燃比が空燃比検出手段の検出可能な範囲から外れることがなく、正確な故障判定を行うことが可能となる。
【０１５０】
また、本発明に係る吸着材の故障判定装置は、前記吸着材から未燃ガス成分が脱離すべき時期であって、内燃機関の空燃比がフィードバック制御されているときの空燃比検出手段の出力信号値に基づいて吸着剤の故障又は劣化を判定するため、内燃機関の運転状態の変化に起因した排気空燃比の大幅な変動が抑制され、吸着材下流の排気空燃比は、空燃比検出手段が検出可能な範囲内で変化することになり、正確な故障判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る吸着材の故障判定装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】  第１の実施の形態における排気浄化機構の構成を示す図
【図３】  第１の実施の形態におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図４】  吸着材正常時における酸素センサの出力信号の一例を示す図
【図５】  吸着材異常時における酸素センサの出力信号の一例を示す図
【図６】  第１の実施の形態における故障判定制御ルーチンを示すフローチャート図
【図７】  第２の実施の形態における排気浄化機構の構成を示す図
【図８】  第２の実施の形態におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図９】  吸着材正常時における第２の酸素センサの出力信号の一例を示す図
【図１０】  吸着材異常時における第２の酸素センサの出力信号の一例を示す図
【図１１】  第２の実施の形態における故障判定制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２７・・・排気枝管
２８・・・三元触媒
２９・・・排気管
３０・・・空燃比センサ
４０・・・ＥＣＵ
４２・・・ＣＰＵ
４３・・・ＲＯＭ
４４・・・ＲＡＭ
３１・・・排気浄化機構
３１０・・三元触媒
３１１・・バイパス通路
３１２・・吸着材
３１３・・排気流入口
３１４・・排気流出口
３１５・・開閉弁
３１６・・アクチュエータ
３１７・・酸素センサ（第１の酸素センサ）
３１８・・第２の酸素センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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