(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられこの排気通路を流れる排気の量を弁の絞り量で調整する排気絞り弁と、
機関出力発生用の燃料噴射である主噴射および主噴射実行後の副次的燃料噴射である副噴射を気筒内に直接行う燃料噴射弁と、
排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時に、前記排気絞り弁による排気絞りの実行制御および前記燃料噴射弁が空気過剰状態で行う前記主噴射による燃焼に加え前記副噴射による燃焼により排気昇温の実行制御を行う排気昇温手段と、
この排気昇温手段の実行により昇温される排気の昇温状態を監視するセンサと、
このセンサの異常の有無を判定するセンサ異常判定手段と、
このセンサ異常判定手段が前記センサに異常ありの判定をした場合に前記排気昇温手段の作動を停止する排気昇温停止手段とを有する内燃機関の排気昇温装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設けられこの排気通路を流れる排気の量を弁の絞り量で調整する排気絞り弁と、
機関出力発生用の燃料噴射である主噴射および主噴射実行後の副次的燃料噴射である副噴射を気筒内に直接行う燃料噴射弁と、
排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時に、前記排気絞り弁による排気絞りの実行制御および前記燃料噴射弁が空気過剰状態で行う主噴射による燃焼に加え前記副噴射による燃焼により排気昇温の実行制御を行う排気昇温手段と、
この排気昇温手段の実行により昇温される排気の昇温状態を監視するセンサと、
このセンサにより監視される排気の昇温状態の異常の有無を判定する排気昇温状態異常判定手段と、
この排気昇温状態異常判定手段が前記排気の昇温状態に異常ありの判定をした場合は、前記排気昇温手段の作動を停止する排気昇温停止手段とを有する内燃機関の排気昇温装置。
【請求項３】
前記排気昇温状態異常判定手段により排気昇温状態に異常ありの判定をした場合は、前記排気昇温手段に異常ありとして、前記排気昇温手段の作動を停止することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気昇温装置。
【請求項４】
前記センサは前記排気通路における前記排気絞り弁の取付箇所よりも上流箇所に設けた排気温度センサであり、この排気温度センサによって検出された排気温度に基づいて排気の昇温状態を監視することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気昇温装置。
【請求項５】
前記センサは前記排気通路における前記排気絞り弁の取付箇所よりも上流箇所に設けた背圧センサであり、この背圧センサによって検出された背圧に基づいて排気の昇温状態を監視することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気昇温装置。
【請求項６】
前記センサは、前記排気通路における前記排気絞り弁よりも上流箇所に設けた、背圧センサおよび排気温度センサであり、
前記排気昇温状態異常判定手段は、前記両センサによって検出された値がそれぞれの目標範囲にあるときは排気昇温状態に異常無しの判定を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の排気昇温装置。
【請求項７】
前記排気昇温停止手段による前記排気昇温手段の作動停止は、前記排気絞り弁を開くとともに前記副噴射の実行停止によって実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気昇温装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気昇温装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関は、機関の低速低負荷運転時、特には機関の暖機運転時に燃焼室の温度が低くなるため多量の未燃ＨＣを発生する。
【０００３】
そこで、機関排気通路に排気制御弁を配置して当該排気制御弁を閉弁すると共に燃料噴射量の増量により燃焼室温度を高めることで、未燃ＨＣの発生を抑制する技術が知られている（例えば特開昭４９−８０４１４号公報参照）。
【０００４】
前記のように燃料噴射量を増量し燃焼室温度を高めた状態で排気制御弁をほぼ全閉すると、排気通路の圧力である背圧がかなり高まる。背圧が高いと排気ガス温は低下しにくくなるので、排気通路内の排気は高温状態を維持する。また、背圧が高いと排気の流速は遅くなるため、排気通路における排気制御弁上流では高温の排気が滞留する。滞留している間、排気は高温状態におかれる。その結果、排気成分中の未燃ＨＣは酸化され、大気に排出される排気ガスに含まれる未燃ＨＣの量を低減できる。
【０００５】
また、未燃ＨＣを低減する他の技術として機関排気通路内に排気浄化用触媒を配置することが挙げられる。しかし、触媒は活性しなければ十分な排気浄化、すなわち未燃ＨＣの低減ができない。
【０００６】
そこで、機関出力を発生させる燃料噴射である主噴射を行うのに加え、主噴射実行後の副次的燃料噴射である副噴射を膨張行程で行う技術が周知である（例えば特開平８−３０３２９０号公報や特開平１０−２１２９９５号公報参照）。
【０００７】
主噴射に加えて副燃焼を行うと、燃焼室では主噴射による燃焼（以下「主燃焼」という。）時に発生した未燃ＨＣが副噴射による燃焼（以下「副燃焼」という。）で燃焼されるので、発生する未燃ＨＣ自体が大幅に低減する。また、この場合、主燃焼時に発生した未燃ＨＣが副燃料とともに燃焼されるので、燃焼量が増大する。その結果、排気温度が高まり触媒昇温を達成できるので、未燃ＨＣは低減する。
【０００８】
このようにこれまでも未燃ＨＣを低減するためのいくつかの技術が提案されている。しかし、現在でもさらに未燃ＨＣを低減することが大きな課題として取り上げられている。
【０００９】
そこで、本発明者は実験および研究を重ねた結果、主噴射を空気過剰状態で行うのに加え、主噴射後に副噴射を行って燃焼量を増大し、併せて排気通路に排気制御弁を設けてこれをほぼ全閉することを考えた。
【００１０】
このようにすると副噴射による燃焼と排気絞りとの相乗効果によって、燃焼室での未燃ＨＣの酸化が促進されかつ排気通路内が高温になるため、未燃ＨＣの発生量が大幅に低減し、斯くして大気中に排出される排気ガス成分としての未燃ＨＣの割合が大幅に低減することを期待できる。
【００１１】
そして、このような効果が実験および研究によって確認されたことを踏まえて、本願出願人により、主噴射を空気過剰状態で行うのに加え、主噴射後に副噴射を行って燃焼量を増大し、併せて排気通路に排気制御弁を設けてこれをほぼ全閉することで未燃ＨＣを低減するという技術について既に出願済みである（特願平１１−１２７５５０号公報参照）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、未燃ＨＣが正常に低減しているかどうかは、例えば排気温度センサ，背圧センサ等の各種センサの検出値に基づいて判断する。しかし、例えばこれらのセンサが故障すると、排気温度に影響が及ぶことが考えられる。
【００１３】
センサが故障すると、排気温度が監視されないので、排気温度制御ができなくなる。その結果、排気温度が目標レベルの温度領域（以下「目標排気温度」という。）に収まらないため、未燃ＨＣの発生を抑制できないという不具合を生ずる虞がある。
【００１４】
目標排気温度とは、排気温度がその温度になれば、未燃ＨＣの酸化、すなわち、いわゆる後燃えを促進するに十分な温度であるとともに、排気通路に触媒がある場合には、排気温度が高過ぎることもなくよって触媒が熱劣化することもない温度をいう。
【００１５】
また、例えば燃料噴射弁あるいはその制御装置の不具合により、燃料が十分に噴射されず、よって、前記排気温度が目標排気温度に至らなかったり、反対に噴射された燃料が多過ぎて排気温度が目標排気温度よりも高くなり過ぎたりすることもあり得る。
【００１６】
また、例えば目標排気温度よりも実際の排気温度は高いのにも拘わらず、排気温度が目標排気温度に至っていないという誤った判断をセンサ等の故障に起因して行ってしまった場合、エンジン制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）は、排気温度を目標排気温度に達成すべく燃料をさらに燃焼する必要があるという判断をしてしまうことが考えられる。したがって、その場合、過加熱による触媒の劣化や必要以上にＨＣの増大を招来する虞がある。
【００１７】
本発明は、上記実状に鑑みて発明されたものであって、その解決しようとする課題は、センサや燃料噴射弁等の異常を早期に検出し、その結果、排気中の未燃ＨＣの増大を防止したり、排気通路に触媒がある場合には触媒の熱劣化を防止したりできる内燃機関の排気昇温装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気昇温装置は次の手段を採用した。
【００１９】
（１）すなわち、本発明の内燃機関の排気昇温装置は、内燃機関の排気通路に設けられこの排気通路を流れる排気の量を弁の絞り量で調整する排気絞り弁と、機関出力発生用の燃料噴射である主噴射および主噴射実行後の副次的燃料噴射である副噴射を気筒内に直接行う燃料噴射弁と、排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時に、前記排気絞り弁による排気絞りの実行制御および前記燃料噴射弁が空気過剰状態で行う前記主噴射による燃焼に加え前記副噴射による燃焼により排気昇温の実行制御を行う排気昇温手段と、この排気昇温手段の実行により昇温される排気の昇温状態を監視するセンサと、このセンサの異常の有無を判定するセンサ異常判定手段と、このセンサ異常判定手段が前記センサに異常ありの判定をした場合に前記排気昇温手段の作動を停止する排気昇温停止手段とを有するようにした。
【００２０】
ここで、「排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時」とは、例えば、機関の低速低負荷運転時、特には機関の暖機運転時を挙げられる。
【００２１】
排気昇温手段に係る「排気絞り弁による排気絞りの実行」とは、未燃燃料成分である例えば未燃ＨＣの低減を主噴射および副噴射による燃焼の実行と相俟って有効に行える程度にまで排気絞り弁を閉じることであり、例えば排気絞り弁を全閉またはそれに近い状態に閉じることである。
【００２２】
「排気昇温手段」は、排気絞り弁と、燃料噴射弁と、これらの作動を制御するＥＣＵとを含むものいう。
【００２３】
「センサ異常判定手段」，「排気昇温停止手段」は、ＥＣＵの適用が好適である。本発明では、排気昇温手段が作動すると、空気過剰状態での主噴射による燃焼に加え副噴射による燃焼により排気が昇温する。したがって、内燃機関の気筒から排出される排気が高温になる。また、排気絞りによって前記排気通路内での排気ガスの高温状態を維持する。よって、排気通路内で未燃ＨＣの酸化が促進されるので未燃ＨＣの低減を図れる。
【００２４】
この効果に加え、本発明では、排気昇温手段による排気の昇温制御中、センサがその故障等に起因して当該手段の本来の機能を発揮できない状態（異常な状態）にあるという判定が、センサ異常判定手段によって行われると、排気昇温停止手段が前記排気昇温手段の作動を停止する。このため、排気昇温手段による昇温制御が停止される。
【００２５】
したがって、前記故障等の異常な状態の発生に起因した不測の燃焼量の増加を防止できるので、未燃ＨＣの予期せぬ増加や、排気通路に触媒を設置していた場合は、異常な排気昇温に起因する触媒の熱劣化の防止ができる。
【００２６】
（２）また、本発明の内燃機関の排気昇温装置は、内燃機関の排気通路に設けられこの排気通路を流れる排気の量を弁の絞り量で調整する排気絞り弁と、機関出力発生用の燃料噴射である主噴射および主噴射実行後の副次的燃料噴射である副噴射を気筒内に直接行う燃料噴射弁と、排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時に、前記排気絞り弁による排気絞りの実行制御および前記燃料噴射弁が空気過剰状態で行う主噴射による燃焼に加え前記副噴射による燃焼により排気昇温の実行制御を行う排気昇温手段と、この排気昇温手段の実行により昇温される排気の昇温状態を監視するセンサと、このセンサにより監視される排気の昇温状態の異常の有無を判定する排気昇温状態異常判定手段と、この排気昇温状態異常判定手段が前記排気の昇温状態に異常ありの判定をした場合は、前記排気昇温手段の作動を停止する排気昇温停止手段とを有する内燃機関の排気昇温装置にすることもできる。
【００２７】
ここで、「排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時」，「排気昇温手段」，排気昇温手段に係る「排気絞り弁による排気絞りの実行」および「排気昇温停止手段」は、前記（１）項の場合と同様である。
【００２８】
「排気昇温状態異常判定手段」にはＥＣＵの適用が好適である。
この場合も排気昇温手段の実行により排気が高温となるので未燃ＨＣの低減を図ることができる。また、次の作用効果を奏する。
【００２９】
排気昇温手段の不具合、具体的には排気昇温手段を構成する例えば燃料噴射弁の故障による不具合から、燃料が多く供給され過ぎて、気筒内での燃焼量が増大し排気温度が既述した目標排気温度よりも高くなり過ぎた場合、本発明では排気昇温状態異常判定手段が排気の昇温状態に異常ありの判定を行い、次いで排気昇温停止手段が排気昇温手段の作動を停止するので、その時点で気筒内での不本意な過剰燃焼が停止する。よって、不本意な過剰燃焼に起因したＨＣの増加や排気通路に触媒を設置してある場合は触媒の熱劣化を未然に防止できる。
【００３０】
（３）前記排気昇温状態異常判定手段により排気昇温状態に異常ありの判定をした場合は、前記排気昇温手段に異常ありとして、前記排気昇温手段の作動を停止してもよい。
【００３１】
（４）前記センサは前記排気通路における前記排気絞り弁の取付箇所よりも上流箇所に設けた排気温度センサであり、この排気温度センサによって検出された排気温度に基づいて排気の昇温状態を監視してもよい。
【００３２】
（５）前記センサは前記排気通路における前記排気絞り弁の取付箇所よりも上流箇所に設けた背圧センサであり、この背圧センサによって検出された背圧に基づいて排気の昇温状態を監視してもよい。
【００３３】
背圧センサを前記センサに含めたのは、背圧の高低は排気温度の高低に結びつくからである。
（６）前記センサは、前記排気通路における前記排気絞り弁よりも上流箇所に設けた、背圧センサおよび排気温度センサであり、前記排気昇温状態異常判定手段は、前記両センサによって検出された値がそれぞれの目標範囲にあるときは排気昇温状態に異常無しの判定を行うことが望ましい。
【００３４】
背圧についての目標範囲とは、昇温制御実行中に排気温度が目標排気温度に到達しやすい範囲に含まれる背圧値を意味する。これは、背圧が排気温度に与える影響が大きく、そのため、背圧調整によって有る程度排気温度を確保できれば、既述した目標排気温度に排気温度を設定しやすくなるからである。
【００３５】
（７）前記排気昇温停止手段による前記排気昇温手段の作動停止は、前記排気絞り弁を開くとともに前記副噴射の実行停止によって実行するとよい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の排気昇温装置の実施の形態を添付した図面に基づいて説明する。
〈第１の実施の形態〉
図１および図２を用いて、本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００３７】
図１に本発明に係る内燃機関の排気昇温装置を採用した希薄燃焼式エンジンＡ（以下「エンジンＡ」という。）の概略図を示す。
エンジンＡは、４気筒４ストロークエンジンであって、内部に４つの気筒１ａを備えた気筒ブロック１を有する。各気筒１ａは図示しない燃焼室を有し、そこに吸気通路２および排気通路３を連通してある。また、エンジンＡは、エンジン制御装置であるＥＣＵ４によってその作動が制御される。
【００３８】
気筒ブロック１には、各気筒１ａごとにそれぞれ燃料噴射装置としての点火プラグ５を取り付けてある。
各点火プラグ５は、図示しないディストリビュータによって分配された点火信号に基づいて点火する。
【００３９】
ディストリビュータは、イグナイタから出力される高電圧をエンジンＡのクランク角に同期して各点火プラグ５に分配する。なお、ディストリビュータおよびイグナイタは図示を省略してある。
【００４０】
吸気通路２は、その上流側から気筒ブロック１に向けて、外気をろ過するエアクリーナ５，吸気通路２を流通する吸入空気の量を調節するスロットルバルブ７，吸入空気の脈動を平滑化するサージタンク８，吸気分配管としての吸気マニホールド１０を順次配設してある。そして、これらの器具や装置を介して外気が前記各気筒１ａに導入される。
【００４１】
なお、各気筒１ａには、機関出力発生用の燃料噴射である主噴射および主噴射実行後の副次的燃料噴射である副噴射を各気筒１ａ内に直接行う燃料噴射弁としてのインジェクタ１２を取り付けてある。
【００４２】
そして、前記燃焼室では前記吸気通路から導入された吸入空気とインジェクタ１２から噴射された燃料とからなる混合気が点火プラグ５の点火によって燃焼し、これによりエンジンＡの駆動力が得られる。燃焼室で生成した燃焼ガスは、前記排気通路３を通じて大気中に排出される。
【００４３】
排気通路３は、気筒ブロック１から下流に向けて順次、排気集合管である排気マニホールド１３，排気浄化装置としての触媒コンバータ１４および触媒コンバータ１４よりも下流に位置し、排気通路３を流れる排気の量を弁の絞り量で調整することで排気通路の背圧調整を行う排気絞り弁１５を取り付けてある。
【００４４】
排気マニホールド１３は、排気温度を検出する排気温度センサ１６を有する。触媒コンバータ１４は、その内部に図示しない排気浄化触媒を充填してあり、この触媒によって排気通路３を流れる排気を浄化してから大気中に排出する。
【００４５】
排気絞り弁１５は、排気絞りを実際に行う弁体１５ａとこれを開閉制御する弁体開閉機構１５ｂとからなる。弁体開閉機構１５ｂはＥＣＵ４と電気的に接続され、ＥＣＵ４から出る実行指令に基づいて、必要時に弁体１５ａを開閉する。
【００４６】
排気マニホールド１３と触媒コンバータ１４との間には、すなわち排気絞り弁よりも上流には、背圧センサ１７とこの背圧センサそれよりも下流に位置する空燃比センサ１８を取り付けてある。
【００４７】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータであり、周知のごとく双方向性バスによって相互に接続された、中央処理制御装置ＣＰＵ，読み出し専用メモリＲＯＭ，ランダムアクセスメモリＲＡＭ，入力インタフェース回路、出力インタフェース回路等から構成されている（図示せず）。
【００４８】
そして、前記入力インタフェース回路には前記した各種センサ１６，１７，１８以外の図示しない各種センサが電気配線を介して接続され、前記出力インタフェース回路には、前記したエアクリーナ６，スロットルバルブ７，インジェクタ１２および排気絞り弁１５等、内燃機関の作動を司どる器具や装置が電気配線を介して接続されている。
【００４９】
前記各種センサは、検出した検出値に相当する電気信号を出力してＥＣＵ４に送る。
ＥＣＵ４は、前記各種センサの出力信号値に基づいてエンジンＡの運転状態を総合的に判定する。そして、必要に応じて、スロットルバルブ７，点火プラグ５，インジェクタ１２，排気絞り弁１５等を制御する。
【００５０】
インジェクタ１２は、ＥＣＵ４の制御下で、かつ空気過剰状態で、気筒に燃料噴射することで機関出力を発生させる主噴射実行手段として、また、主噴射実行による燃料噴射に加えその後副次的に燃料噴射する副噴射実行手段として機能する。主噴射に加え副噴射を行うことで追加的に燃料を燃焼し、これにより機関排気を高温状態に昇温する。そして、高温状態を維持するために排気絞り弁１５による排気絞りを行う。
【００５１】
この昇温効果についての説明を、ＥＣＵ４の制御下におけるインジェクタ１２と排気絞り弁１５の制御結果の説明として言い換えれば次のようになる。すなわち、ＥＣＵ４は、エンジンＡの作動中、空気過剰状態でのインジェクタ１２による機関出力発生用の主噴射および主噴射実行後の副次的燃料噴射である副噴射による燃焼の実行制御を行うことに加え、排気絞り弁１５による排気絞りの実行制御によって排気温度を昇温する。したがって、ＥＣＵ４およびこのＥＣＵ４の制御下で作動するインジェクタ１２および排気絞り弁１５は、排気昇温手段といえる。
【００５２】
そして、ＥＣＵ４すなわち排気昇温手段の実行による排気の昇温状態を監視するのが、排気温度センサ１６および背圧センサ１７である。換言すれば、これらのセンサの示す排気温度や背圧に基づいて排気の昇温状態を監視する。よって、両者を排気昇温状態監視手段という。なお、背圧センサを排気昇温状態監視手段に含めたのは、背圧の高低は排気温度の高低に直結するからである。
【００５３】
また、ＥＣＵ４は、排気昇温状態監視手段である前記センサ１６，１７の異常の有無を判定する監視手段異常判定手段としても機能する。また、監視手段異常判定手段としてのＥＣＵ４が、前記排気温度センサ１６または背圧センサ１７そのものに異常ありの判定をした場合は、ＥＣＵ４は、ＥＣＵ４に備えられている前記排気昇温手段としての機能を停止する。すなわち、排気昇温手段はその作動を停止する。その結果、昇温制御されなくなるため、ＥＣＵ４は排気昇温停止手段としても機能する。そして、このような機能を備えたＥＣＵ４の作動によって、本発明に係る内燃機関の排気昇温装置が実現する。
【００５４】
上記排気昇温装置は、前記センサに故障等による異常が生じた時には、排気絞り弁１５の閉弁実行の停止（すなわち排気絞り弁を開くこと）およびインジェクタ１２による副噴射実行の停止を行う。
【００５５】
また、センサに限らず、排気昇温装置の他の構成要素である例えばインジェクタ１２や排気絞り弁１５その他の機関排気の昇温に係わる器具や装置に故障等による異常が生じた時にも排気絞り弁１５の閉弁実行の停止（すなわち排気絞り弁を開くこと）およびインジェクタ１２による副噴射実行の停止を行うようにすることもできる。
【００５６】
排気絞り弁１５の閉弁実行およびインジェクタ１２による副噴射実行は、既に述べたように、排気昇温を高める上で影響の大きいものであるから、排気絞り弁１５および副噴射の作動停止は、排気昇温装置の作動停止を意味する。
【００５７】
排気絞り弁１５およびインジェクタ１２による副噴射の作動を停止するプログラムは、ＥＣＵ４のＲＯＭに記憶してあり、必要に応じてＣＰＵに呼び出される。
【００５８】
次に、図２のフローチャートを参照して、前記プログラムの説明を行う。なお、プログラムを構成する各ステップの処理を行うのは、すべてＥＣＵ４のＣＰＵである。
【００５９】
まず、Ｓ１０１において、排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時、例えば暖機運転時等の低速低負荷運転時における昇温制御中かどうか、換言すれば空気過剰状態で行う主噴射による燃焼に加え、副噴射の実行と排気絞りにより排気昇温制御の実行状態にエンジンＡが置かれているかどうかを判定する。
【００６０】
Ｓ１０１で肯定判定すればＳ１０２に進み、否定判定すればＳ１０５に進む。
Ｓ１０２では、センサ１６や１７が故障していないかどうかを判定する。
具体的には、例えばＥＣＵ４とこれらのセンサとの間で例えば断線があれば、その時点で各センサのＥＣＵ４との電気的接続が絶たれるので、それをもってセンサが故障していると判定する。
【００６１】
すなわち、Ｓ１０２はセンサの異常の有無を判定する監視手段異常判定手段として機能する。そしてこのＳ１０２の属性は、Ｓ１０２をプログラムの手順に含みかつこのプログラムをＲＯＭに記憶してあるＥＣＵにあるので、ＥＣＵがセンサ類異常判定手段ということができる。
【００６２】
Ｓ１０２で肯定判定すればＳ１０３に進み、否定判定すればＳ１０５に進む。Ｓ１０３では昇温制御実行中に排気絞りの実行で閉じていた排気絞り弁１５を開き、またインジェクタ１２による副噴射を停止する。
【００６３】
排気昇温状態監視手段である排気温度センサ１６等が故障して正常に機能していないのにも拘わらず、昇温制御実行用の排気絞りを継続しかつ副噴射を実行すれば、燃焼量が勝手に増えてしまう虞があり、その場合、異常に排気が昇温して予期できぬＨＣの増加や触媒の熱劣化を招来してしまうからである。
【００６４】
したがって、このように排気絞り弁１５を開きかつインジェクタ１２による副噴射を停止する処理を実行するＳ１０３は、Ｓ１０２でセンサに異常ありの判定がされた場合に前記排気昇温手段の作動を停止する排気昇温停止手段として機能する。Ｓ１０３の属性もＳ１０２と同様ＥＣＵにあるので、ＥＣＵを排気昇温停止手段という。
【００６５】
Ｓ１０４では、車輌室内に設けた図示しない故障ランプや警告音によって、ドライバや同乗者にセンサが故障していることを知らせる。
Ｓ１０５では、以上の処理Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理を経てから昇温制御がなされる前に行われていた排気の温度制御（以下「通常制御」という。）に移行し、その後は、必要に応じてＳ１０１にリターンして本ルーチンを繰り返す。
〈第１の実施の形態の作用効果〉
第１の実施の形態に係るエンジンＡでは、昇温制御中、排気昇温状態監視手段である排気温度センサ１６等の異常によってその本来の機能を発揮できない状態にある、すなわちセンサに異常ありの判定を監視手段異常判定手段としてのＥＣＵ４が行うと、ＥＣＵ４の排気昇温停止手段としての機能がはたらき、昇温用にそれまで開いていた排気絞り弁１５が閉じられ、かつインジェクタ１２による副噴射の実行を停止する。
【００６６】
このため、センサの故障等の異常状態の発生に起因した不測の燃焼量の増加を防止できるので、未燃ＨＣの予期せぬ増加や、異常な排気昇温に起因する触媒の熱劣化の防止ができる。
〈第２の実施の形態〉
図３および図４を用いて、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００６７】
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は次の通りである。
第１の実施の形態では、排気昇温状態監視手段であるセンサに異常があった場合に前記排気昇温手段の作動を停止していたのに対し、第２の実施の形態では、排気の昇温状態を示す排気昇温センサや背圧センサの示す値が所定の値と異なる場合には、どこに排気昇温装置のどこに異常があるかは別としてとにかく排気昇温装置に異常があるものとして排気昇温手段の作動を停止するというものである。
【００６８】
このため、排気昇温停止手段の作動を停止するプログラムの内容およびそれに関連する部分について具体的に述べることとし、第１の実施の形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図３に前記プログラムに係るフローチャート（後述）を示す。
また、図４は、昇温制御を行っている所定の時間内に背圧または排気温度がそれぞれ所定の温度値である目標レベル（目標範囲）に達しない場合は、排気昇温装置のどこかに故障が生じているという判定を行うためのグラフ図である。
【００７０】
なお、昇温制御を行っている前記所定の時間を故障判定をなすのに要する判定時間として適宜設定する。そして、図４は、この判定時間の経過直後にエンジンＡが故障状態にあるかどうかを示す。
【００７１】
図４の横軸は時間を示す。そして、縦軸は上から順に、エンジンＡが昇温制御実行中にあるかどうか，背圧の値，排気温度の値および判定時間内の故障の有無を示す。
【００７２】
昇温制御に係るグラフ（以下「昇温制御グラフ」という。）に記載のレベル１は、グラフ線がレベル１にあるときは、排気が昇温制御中であることを示す。また、レベル０は同様に排気が非昇温制御中であることを示す。
【００７３】
そして、グラフにおける所定の時間帯を判定時間とし、この時間内での背圧または排気温度から故障の有無を判定する。
昇温制御グラフが示す判定時間にあってはグラフ線がレベル１にあるので、昇温制御されている状態にエンジンＡがあることを示す。
【００７４】
次に背圧に係るグラフ（以下「背圧グラフ」という。）について述べる。
背圧グラフに示されている目標レベル（目標範囲）は、背圧がこの目標レベルにあれば、昇温制御実行中の排気温度が目標排気温度に到達しやすくなることを示す。背圧は排気温度への影響が大きく、背圧調整によって有る程度排気温度を確保できれば、既述した目標排気温度に排気温度を設定しやすくなるからである。この目標レベルは、有る特定の値一つに限ることなく有る程度の幅をもたせて所定の範囲に属する背圧値を意味するようにしてもよい。
【００７５】
この背圧グラフでは、判定時間内においては背圧が目標レベルの状態に達しているので、背圧については異常ないことを示す。
次に排気温度に係るグラフ（以下「排気温度グラフ」という。）について述べる。
【００７６】
排気温度グラフには排気温度が目標排気温度を目指して正常に上昇している状態を示す細いグラフ線と、排気温度が正常でない状態を示す太いグラフ線とを示す。また、このグラフにはグラデーション領域Ｇを確保してある。この領域Ｇは、目標排気温度を示す領域であり、細いグラフ線が判定時間の一部とそれ以降の時間帯において目標排気温度にあることを示唆している。
【００７７】
反対に太いグラフ線は判定時間は元よりそれ以降も排気温度が目標排気温度にないことを示唆している。排気温度が目標排気温度に無いということは、例えば排気絞り弁１５や燃料噴射弁であるインジェクタ１２、ＥＣＵ４等が何らかの原因で異常状態にあることを示唆する。
【００７８】
故障判定に係るグラフ（以下「故障判定グラフ」という。）は、既述のように判定時間の経過後に故障の有無を示唆する。これは判定を下すにはある程度の時間を要し即座に判定するには無理があるので、ある程度の時間差を置くことで故障判定の確実性を確保するためである。
【００７９】
故障判定グラフ中、故障レベルと問題なし（正常）レベルとがある。故障レベルは排気温度が目標排気温度にないときに対応するレベルであり、問題なしレベルは反対に排気温度が目標排気温度にあるときに対応するレベルである。よって、故障レベルおよび問題なしレベルは、それぞれ排気温度に係る太いグラフ線および細いグラフ線に対応する。
【００８０】
そして、この実施の形態では背圧が判定時間内では正常という前提であるので判定時間の終わりで排気温度グラフが目標排気温度にあれば排気絞り弁１５や燃料噴射弁であるインジェクタ１２、ＥＣＵ４等に異常はなく、反対に判定時間の終わりで排気温度グラフが目標排気温度になければ排気絞り弁１５や燃料噴射弁であるインジェクタ１２、ＥＣＵ４等に故障ありと判定される。
【００８１】
図３のフローチャートを図４を参照しながら説明する。
Ｓ２０１において、排気に含まれる未燃燃料成分を低減する必要性の高い機関作動時、例えば暖機運転時等の低速低負荷運転時における昇温制御中かどうか、換言すれば空気過剰状態で行う主噴射による燃焼に加え、副噴射の実行と排気絞りにより排気昇温制御の実行状態にエンジンＡが置かれているかどうかを判定する。
【００８２】
この判定は、所定の時間である判定時間内で行う（昇温制御グラフ参照）。
Ｓ２０１で肯定判定（昇温制御グラフのレベル１の状態にあるという判定）をすればＳ２０２に進み、否定判定（昇温制御グラフのレベル０の状態にあるという判定）をすればＳ２０４に進む。
【００８３】
Ｓ２０２では、排気通路に設置した背圧センサ１７の検出した検出値、すなわち背圧が所定の値である目標レベルにあるかどうかを判定する。
Ｓ２０２で肯定判定すれば目標レベルにあるとして、すなわち排気昇温状態に異常なしと判定してＳ２０３に進み、否定判定すれば背圧値は目標レベルにないとしてＳ２０４に進む。背圧は既述のように排気温度への影響が大きく、背圧の大きさ如何で排気温度も左右される。よって、背圧が目標レベルにあるかどうかを判定するＳ２０２は、排気の昇温状態の異常の有無を判定する排気昇温状態異常判定手段（ＥＣＵ）という。
【００８４】
Ｓ２０３では排気温度が目標レベルである前記目標排気温度にあるかどうかを判定する（排気温度グラフ参照）。Ｓ２０３で肯定判定（排気温度がグラデーション領域Ｇにある状態という判定）をすれば、すなわち排気昇温状態に異常なしと判定して必要に応じてこのルーチンを繰り返し、否定判定（排気温度がグラデーション領域Ｇにない部分にある状態という判定）をすればＳ２０４に進む。
【００８５】
排気温度は目標排気温度にあることが望ましいので、排気温度が目標排気温度にあるかどうかを判定するＳ２０３は、排気の昇温状態の異常の有無を判定する排気昇温状態異常判定手段といえる。Ｓ２０３で肯定判定した場合、排気温度はグラデーション領域Ｇにあるので、この場合、故障なしの判定を行い（故障判定グラフの問題なしレベル参照）、排気温度がグラデーション領域Ｇになければ故障ありの判定を行う（故障判定グラフの故障レベル参照）。
【００８６】
そして、Ｓ２０３とともにＳ２０２の属性は、Ｓ２０２およびＳ２０３をプログラムに含みかつこのプログラムをＲＯＭに記憶してあるＥＣＵ４にあるので、ＥＣＵを排気昇温状態異常判定手段ということができる。
【００８７】
Ｓ２０４では排気絞り弁１５を開くとともに副噴射を停止する。
このようにＳ２０４はＳ２０２およびＳ２０３でそれぞれ背圧および排気温度が目標レベルにないとの判定がされた場合に前記排気昇温手段の作動を停止する排気昇温停止手段として機能する。このＳ２０４の属性もＳ２０２とＳ２０３の場合と同様にＥＣＵ４にあるので、ＥＣＵ４を排気昇温停止手段ということができる。
【００８８】
Ｓ２０５では、車輌室内に設けた図示しない故障ランプや警告音によって、ドライバや同乗者に排気絞り弁１５やインジェクタ１２、ＥＣＵ４等が故障していることを知らせる。
【００８９】
Ｓ２０６では、昇温制御そのものを取り止め、昇温制御がなされる前の制御（以下「通常制御」という。）を行う。
その後は、必要に応じてＳ２０１にリターンし、本ルーチンを返す。
【００９０】
図３および図４もＥＣＵ４のＲＯＭに記憶してあり、必要に応じてＣＰＵに呼び出される。
〈第２の実施の形態の作用効果〉
この第２の実施の形態の場合、昇温制御実行中の判定時間内における、排気温度センサ１６による検出値や背圧センサ１７による検出値が、目標レベルにないとき、すなわち排気昇温状態異常判定手段であるＥＣＵ４が排気の昇温状態に異常ありの判定をした場合は、前記排気昇温手段に異常があるとして排気昇温停止手段であるＥＣＵ４により排気昇温手段の作動を停止する。
【００９１】
排気温度が目標レベルである目標排気温度よりも小さくなる原因としては、排気昇温手段の構成要素であるインジェクタ１２の故障により燃料が供給されず、よって十分に燃焼されないこと，排気絞り弁１５の誤動作等に起因した排気通路３における圧力不足，排気温度センサ１６それ自体の異常によって正確な検出値を得られないこと等が考えられる。
【００９２】
このような場合でも排気絞り弁１５を閉じかつ空気過剰状態での主噴射に加え副噴射を実行して排気昇温装置を作動し続けることは、不本意な過剰燃焼の原因になり未燃ＨＣの一層の増大や触媒温度の必要以上の増大を招来する。よって、排気昇温停止手段であるＥＣＵ４により排気昇温手段の作動を停止することで、予期できないＨＣの増加や触媒が異常高温になることを事前に防止できる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の排気昇温装置によれば、排気の昇温制御中、排気昇温状態監視手段がその故障等に起因して当該手段の本来の機能を発揮できない異常な状態にあるという判定が、監視手段異常判定手段によって行われると、排気昇温停止手段が前記昇温制御を停止する。このため、前記故障等の異常状態の発生に起因した不測の燃焼量の増加を防止できるので、未燃ＨＣの予期せぬ増加の防止を図れることは勿論、排気通路に排気浄化用触媒を設置した場合は、異常な排気昇温に起因する触媒の熱劣化の防止ができる。
【００９４】
また、本発明では排気昇温状態異常判定手段（ＥＣＵ）が排気の昇温状態に異常ありの判定を行い、次いで排気昇温停止手段が排気昇温手段の作動を停止するので、その時点で気筒内での不本意な過剰燃焼が停止する。よって、前記と同様にＨＣの増大や触媒の熱劣化を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態に係る内燃機関の排気昇温装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る昇温制御故障判断ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る昇温制御故障判断ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図４】排気昇温装置に故障が生じているという判定を行うためのグラフ図である。
【符号の説明】
Ａ…希薄燃焼式エンジン（内燃機関）
１…気筒ブロック
１ａ…気筒
２…吸気通路
３…排気通路
４…ＥＣＵ（排気昇温手段の構成要素，監視手段異常判定手段，排気昇温停止手段，排気昇温状態異常判定手段）
５…エアクリーナ
７…スロットルバルブ
８…サージタンク
９…点火プラグ
１０…吸気マニホールド
１２…インジェクタ（燃料噴射弁，排気昇温手段の構成要素，）
１３…排気マニホールド
１４…触媒コンバータ
１５…排気絞り弁（排気昇温手段の構成要素）
１５ａ…弁体
１５ｂ…弁体開閉機構
１６…排気温度センサ（排気昇温状態監視手段）
１７…背圧センサ（排気昇温状態監視手段）
１８…空燃比センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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