(57)【要約】【課題】容易に開閉手段の作動不良を検出できる内燃機関の排気バイパス装置を提供すること。【解決手段】第１触媒３１が設けられる主通路２１にバイパス通路２５を接続し、バイパス通路２５にはバイパスバルブ４０を設け、第１触媒３１には床温検出センサ５１を設ける。内燃機関１の運転時においてバイパスバルブ４０を開ける制御をした際には、床温検出センサ５１で検出した第１触媒３１の床温Ｔより床温変化ΔＴを算出し、さらに、床温変化ΔＴと判定基準温度ｔとを比較する。この比較によって、バイパスバルブ４０の異常の判定をする。これにより、バイパスバルブ４０の開閉時における状態の変化を検出する検出手段として床温検出センサ５１を１つ設け、１つの床温検出センサ５１が検出した床温Ｔのみにより、バイパスバルブ４０の作動不良を検出できる。この結果、容易に開閉手段であるバイパスバルブ４０の作動不良を検出することができる。【選択図】        図１
2007205326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスが流れる第１通路を有し、さらに、前記排気ガスが流れると共に両端で前記第１通路に接続される第２通路を有する排気通路と、
前記第１通路内に配設され、且つ、前記排気ガスを浄化する浄化手段と、
前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段と、
前記開閉手段に接続されていると共に前記開閉手段の開閉を制御する制御手段と、
前記制御手段によって前記開閉手段を閉じた状態から開いた状態に制御した場合における前記床温の変化が、前記開閉手段に異常があるかの基準となる判定基準温度より大きい場合に、前記開閉手段が異常である判定をする異常判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気バイパス装置。
【請求項２】
さらに、前記内燃機関は、前記内燃機関に対して燃料を供給する燃料供給手段を備えており、
前記制御手段は、前記燃料供給手段による燃料供給の停止時に前記開閉手段を開けるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気バイパス装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記内燃機関が高回転高負荷で運転している際に前記開閉手段を開けるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気バイパス装置。
【請求項４】
前記判定基準温度は、前記内燃機関の運転状態に応じて変化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バイパス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気バイパス装置に関するものである。特に、この発明は、作動部分の不具合を検出できる内燃機関の排気バイパス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関では、排気ガスの通路中に、排気ガスの浄化手段である触媒を２つ設け、排気温度に応じて２つの触媒を使い分けているものがある。この場合、排気ガスの通路に主通路とバイパス通路とを設け、一方の触媒は主通路に設ける。また、他方の触媒は、排気ガスの通路においてバイパス通路が設けられている部分よりも下流側に設ける。さらに、主通路とバイパス通路との分岐部には切替えバルブを設け、内燃機関の運転状況に応じて切替えバルブを切り替えることにより、排気ガスを主通路またはバイパス通路のいずれかを通すことができる。これにより、運転状況に応じて、主通路に設けられる触媒の通過や不通過を切り替えることができる。
【０００３】
具体的には、主通路に設けられる触媒は内燃機関に近いことにより温度が上昇し易くなっているため、内燃機関が低回転低負荷で運転している場合には、主通路に設けられる触媒を通過させる。また、内燃機関が高回転高負荷で運転している場合には、主通路に設けられる触媒は温度が高くなり過ぎる虞があるため、切替えバルブを切り替えて排気ガスはバイパス通路を通し、主通路内の触媒を通らないようにし、バイパス通路の下流側に位置する触媒のみを通過するようにする。この結果、触媒による排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【０００４】
しかし、排気ガスは、切替えバルブを切り替えることにより主通路またはバイパス通路を流れるため、切替えバルブに作動不良が生じた場合には、排気ガスを所望の通路に流すことができなくなり、様々な不具合が生じる虞がある。切替えバルブの作動不良の要因としては、例えば、熱変形により切替えバルブが固着する、カーボンや泥水等による異物の噛み込み、切替えバルブを作動させる作動手段の異常等が挙げられ、これらの要因によって切替えバルブには作動不良が生じる虞がある。このような、切替えバルブの作動不良により、排気ガスを主通路のみにしか流すことができなくなった場合には、内燃機関が高回転高負荷で運転している際に、主通路に設けられる触媒は温度が高くなり過ぎて熱劣化を生じる虞がある。また、切替えバルブの作動不良により、排気ガスをバイパス通路のみにしか流すことができなくなった場合には、内燃機関が低回転低負荷で運転している際に排気ガスが主通路内の触媒を通らないので、排気ガスの浄化を十分にできなくなる虞があり、この場合、エミッションが悪化する虞がある。
【０００５】
このため、従来の排気バイパス装置では、切替えバルブの作動不良を検出しているものがある。例えば、特許文献１に記載の排気バイパス装置では、バイパス通路と、バイパス通路が設けられている部分よりも下流側に、それぞれ排気温センサを設けている。切替えバルブを切り替えて排気ガスを流す通路を切り替える場合には、排気ガスが主通路を流れる場合とバイパス通路を流れる場合とで、２つの排気温センサで検出する排気ガスの温度の温度差は異なる。従って、切替えバルブに対する指示と、この温度差を比較することにより、切替えバルブの作動不良を検出することができ、特別な部品を用いることなく切替えバルブの作動不良を検出することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４８７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、排気温センサを用いる場合には、特許文献１に記載の排気バイパス装置のように排気温センサを２つ設ける必要があり、部品点数が増加すると共に製造工程も増加するため、製造コストの上昇の要因になる虞がある。また、排気温センサを２つ設けた場合には、それぞれの排気温センサが検出した２種類の排気温を処理する必要があるため、制御が困難になる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に開閉手段の作動不良を検出できる内燃機関の排気バイパス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、内燃機関の排気ガスが流れる第１通路を有し、さらに、前記排気ガスが流れると共に両端で前記第１通路に接続される第２通路を有する排気通路と、前記第１通路内に配設され、且つ、前記排気ガスを浄化する浄化手段と、前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段と、前記開閉手段に接続されていると共に前記開閉手段の開閉を制御する制御手段と、前記制御手段によって前記開閉手段を閉じた状態から開いた状態に制御した場合における前記床温の変化が、前記開閉手段に異常があるかの基準となる判定基準温度より大きい場合に、前記開閉手段が異常である判定をする異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、第１通路内に配設された浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段を設け、開閉手段を閉じた状態から開いた状態に制御した場合における床温の変化が判定基準温度よりも大きい場合に、開閉手段が異常である判定をしている。つまり、開閉手段の開閉時における状態の変化を検出する検出手段として、床温検出手段を１つ設け、この床温検出手段が検出した床温より、開閉手段の異常を判定している。従って、１つの床温検出手段が検出した床温のみにより、開閉手段の作動不良を検出している。この結果、容易に開閉手段の作動不良を検出することができる。
【００１１】
また、この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、さらに、前記内燃機関は、前記内燃機関に対して燃料を供給する燃料供給手段を備えており、前記制御手段は、前記燃料供給手段による燃料供給の停止時に前記開閉手段を開けるように制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明では、前記開閉手段を、燃料供給手段による燃料供給の停止時に開けるように制御している。排気ガスは、開閉手段を閉じると第１通路内に流れ、開閉手段を開けると第２通路内に流れるが、燃料停止時における排気ガスであるリーンガスが第１通路内に流れてリーンガスが第１通路に設けられた浄化手段を通過すると、浄化手段は劣化する虞がある。このため、燃料の供給を停止した場合には、開閉手段を開けてリーンガスを第２通路に流すことにより浄化手段の劣化を抑制でき、また、燃料供給の停止時における開閉手段の作動不良を検出することにより、より確実に浄化手段の劣化を抑制できる。この結果、容易に開閉手段の作動不良を検出することができると共に、より確実に浄化手段の劣化を抑制できる。
【００１３】
また、この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、前記制御手段は、前記内燃機関が高回転高負荷で運転している際に前記開閉手段を開けるように制御することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、前記開閉手段を、内燃機関が高回転高負荷で運転している際に開けるように制御している。内燃機関を高回転高負荷で運転している際には排気ガスは高温になるが、この高温の排気ガスが第１通路に設けられた浄化手段を通過すると、浄化手段は熱によって劣化する虞がある。このため、内燃機関を高回転高負荷で運転している場合には、開閉手段を開けて高温の排気ガスを第２通路に流すことにより浄化手段の劣化を抑制でき、また、このような高回転高負荷での運転時における開閉手段の作動不良を検出することにより、より確実に浄化手段の劣化を抑制できる。この結果、容易に開閉手段の作動不良を検出することができると共に、より確実に浄化手段の劣化を抑制できる。
【００１５】
また、この発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、前記判定基準温度は、前記内燃機関の運転状態に応じて変化することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、内燃機関から排出される排気ガスの温度は、内燃機関の運転状態に応じて変化するため、判定基準温度を内燃機関の運転状態に応じて変化させている。つまり、異常判定手段では、開閉手段を閉じた状態から開いた状態に制御した場合における床温の変化が判定基準温度より大きい場合には、開閉手段が異常であると判定するが、床温の変化は、開閉手段を閉じた状態における床温によって異なる場合がある。このため、判定基準温度を内燃機関の運転状態に応じて変化させることにより、より正確に開閉手段の異常を判定することができる。この結果、より確実に開閉手段の作動不良を検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、容易に開閉手段の作動不良を検出することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る内燃機関の排気バイパス装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の実施例に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す内燃機関１は、内部に燃焼室５が形成されたシリンダヘッド２とシリンダブロック３とを有しており、シリンダブロック３内には当該シリンダブロック３内を往復運動可能に設けられたピストン４が配設されている。また、燃焼室５はピストン４の上死点側に位置しており、当該燃焼室５には吸気通路である吸気管１０と、排気通路である排気管１１とが接続されている。このうち、吸気管１０と燃焼室５との接続部分には、吸気バルブ１２が設けられており、排気管１１と燃焼室５との接続部分には、排気バルブ１３が設けられている。また、この燃焼室５には、点火プラグ６が設けられている。
【００２０】
また、排気管１１は排気バイパス装置１５の一部を構成しており、当該排気管１１は、内側に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第１通路である主通路２１と、同様に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第２通路であるバイパス通路２５とを有している。これらの主通路２１とバイパス通路２５とは、排気管１１が、内燃機関１から排気ガスの下流方向に向かった所定の位置で分岐しており、分岐した後さらに接続されている。詳しくは、バイパス通路２５は、その両端部で主通路２１に接続されており、両端部のうち、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの上流側に位置する端部が上流側接続部２６となり、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの下流側に位置する端部が下流側接続部２７となり、上流側接続部２６と下流側接続部２７とで主通路２１に接続されている。
【００２１】
換言すると、上流側接続部２６と下流側接続部２７とは、主通路２１の形成方向、或いは主通路２１内を流れる排気ガスの流れの方向において、上流側接続部２６は下流側接続部２７よりも内燃機関１寄りに位置し、下流側接続部２７は上流側接続部２６よりも内燃機関１から離れた部分に位置している。
【００２２】
また、バイパス通路２５には、開閉手段であるバイパスバルブ４０が設けられている。このバイパスバルブ４０は、バイパス通路２５内に設けられており、バイパス通路２５内において上流側接続部２６よりも排気ガスの流れ方向における下流側で、且つ、下流側接続部２７よりも排気ガスの流れ方向における上流側に設けられている。また、このバイパスバルブ４０には、内圧を変化させることにより作動するアクチュエータ４１が接続されており、バイパスバルブ４０は、このアクチュエータ４１によって作動可能になっている。また、バイパスバルブ４０は、このようにアクチュエータ４１によって作動することによりバイパス通路２５内を開閉可能に設けられている。
【００２３】
このようにバイパスバルブ４０に接続されるアクチュエータ４１には、内側に空気が通るチューブである制御チューブ４６が接続されており、さらに、この制御チューブ４６においてアクチュエータ４１に接続されている側に位置する端部の反対側の端部には、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）４２が接続されている。このＶＳＶ４２は、内側の空気圧が、大気圧よりも低い状態を維持できるように設けられた負圧タンク４３に接続されており、負圧タンク４３は負圧チューブ４７によって吸気管１０に接続されている。このように、負圧タンク４３は吸気管１０に接続されているため、内側の空気圧は、吸気管１０内の空気圧と同程度の圧力になる。また、ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通する、または、制御チューブ４６と外気、即ち大気とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。
【００２４】
また、前記排気管１１内には、内側に排気ガスを浄化する浄化手段である触媒３０が設けられており、このうち、前記主通路２１には、内側に排気ガスを浄化する触媒３０のうち第１触媒３１が配設されている。詳しくは、第１触媒３１は、主通路２１内における上流側接続部２６と下流側接続部２７との間に位置している。また、排気管１１には、当該排気管１１内を流れる排気ガスの流れ方向における下流側接続部２７の下流側に、触媒３０のうち第２触媒３２が配設されている。これらの第１触媒３１と第２触媒３２とは、炭化水素（ＨＣ）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、窒素酸化物（ＮＯｘ）との３物質を酸化・還元反応によって同時に除去する、いわゆる三元触媒となっている。また、これらの第１触媒３１と第２触媒３２とでは、浄化温度は同じであるが、排気ガスは、流れ方向で放熱し温度勾配を持つため、第２触媒３２よりも、排気ガスの流れ方向において上流側に位置する第１触媒３１の方が、高温に晒されることになる。
【００２５】
このように主通路２１内に配設される第１触媒３１には、当該第１触媒３１の温度である床温を検出する床温検出手段である床温検出センサ５１が設けられている。また、前記吸気管１０には、燃料を吸気管１０内に噴射する燃料供給手段であるインジェクタ５０が配設されており、当該インジェクタ５０は、燃料を吸気管１０内に噴射することにより内燃機関１に対して燃料を供給可能に設けられている。
【００２６】
これらの床温検出センサ５１、インジェクタ５０及び前記ＶＳＶ４２は、全て当該内燃機関１を搭載する車両（図示省略）の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０に接続されている。
【００２７】
このＥＣＵ６０には、処理部６１、記憶部６７及び入出力部６８が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ６０に接続されている床温検出センサ５１、インジェクタ５０及びＶＳＶ４２は、入出力部６８に接続されており、入出力部６８は、これらのセンサ等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部６７には、本発明に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部６７は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００２８】
また、処理部６１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、少なくとも、第１触媒３１の床温を取得する床温取得部６２と、床温取得部６２で所得した床温の変化を算出する床温変化算出部６３と、バイパスバルブ４０が異常であるか否かの判定をする異常判定手段である異常判定部６４とを有している。
【００２９】
当該排気バイパス装置１５が有するバイパスバルブ４０の制御は、床温検出センサ５１など車両の各部に設けられたセンサ（図示省略）による検出結果に基づいて、処理部６１が前記コンピュータプログラムを当該処理部６１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてＶＳＶ４２を作動させることにより、バイパスバルブ４０を制御する。その際に処理部６１は、適宜記憶部６７へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように排気バイパス装置１５を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ６０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。また、このＥＣＵ６０と、当該ＥＣＵ６０に接続されるＶＳＶ４２、及びバイパスバルブ４０に接続されるアクチュエータ４１は、バイパスバルブ４０の開閉を制御し、バイパスバルブ４０を作動させる制御手段として設けられている。
【００３０】
この実施例に係る内燃機関１の排気バイパス装置１５は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１を運転すると、吸気管１０に設けられたインジェクタ５０から吸気管１０内に燃料を噴射することにより、吸気管１０内を流れる空気と燃料とが混合し、吸気管１０内で燃料と空気との混合気が作られる。この混合気は、吸気バルブ１２が開いた際に吸気管１０から燃焼室５内に入り込む。燃焼室５内に入り込んだ混合気は、点火プラグ６が点火した際に着火し、燃焼室５内で燃焼する。このように燃焼室５内で燃料が燃焼してピストン４を押し下げることにより、内燃機関１は作動する。燃料の燃焼後のガスは、排気ガスとなって排気バルブ１３が開いた際に排気管１１の方向に流れ、燃焼室５内から排出される。
【００３１】
また、このように内燃機関１を運転している際には、吸気管１０から燃焼室５内に混合気が吸い込まれるため、吸気管１０内の空気圧は大気圧よりも低くなる。即ち、吸気管１０内は負圧になる。このため、負圧チューブ４７によって吸気管１０に接続される負圧タンク４３内の空気は、吸気管１０の方向に流れ、負圧タンク４３内の空気圧は、吸気管１０内の圧力と同程度の圧力になる。これにより、負圧タンク４３内は負圧になる。また、負圧タンク４３はＶＳＶ４２と接続されているが、ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通する、または、制御チューブ４６と大気とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。
【００３２】
この制御チューブ４６は、アクチュエータ４１に接続されているため、ＶＳＶ４２を切り替えることにより、アクチュエータ４１に大気圧、または負圧を伝えることができる。つまり、制御チューブ４６と負圧タンク４３内とを連通するようにＶＳＶ４２を切り替えた場合には、アクチュエータ４１に負圧を伝えることができ、制御チューブ４６と大気とを連通するようにＶＳＶ４２を切り替えた場合には、アクチュエータ４１に大気圧を伝えることができる。このように、大気圧や負圧を伝えることにより、アクチュエータ４１は作動し、アクチュエータ４１に接続されるバイパスバルブ４０も作動する。つまり、バイパスバルブ４０は、ＶＳＶ４２を切り替えることにより作動可能になっている。
【００３３】
内燃機関１の運転時には、排気ガスが排気管１１内を流れるが、内燃機関１の始動直後や内燃機関１を低回転低負荷で運転している際には、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を閉じる。これにより、バイパス通路２５内は閉じられるが、この状態では、排気ガスは、バイパス通路２５には流れず、上流側接続部２６付近から主通路２１内に流れ込む。この主通路２１内には、第１触媒３１が設けられているため、主通路２１内を流れる排気ガスは、第１触媒３１を通過し、排気ガスは第１触媒３１により浄化される。第１触媒３１を通過した排気ガスは、さらに、排気ガスの流れ方向において下流側接続部２７よりも下流側に位置する第２触媒３２の方向に流れる。このため、排気ガスは、第２触媒３２を通過し、第２触媒３２により浄化される。バイパスバルブ４０を閉じた状態では、排気ガスはこのように主通路２１内を流れるが、内燃機関１の暖気運転時や低回転低負荷時には、排気ガスの温度は低くなっている。このため、バイパスバルブ４０を閉じることにより、主通路２１内に設けられ、高温の排気ガスに晒され易い第１触媒３１を排気ガスが通過するようにした場合でも、排気ガスの温度は低くなっているため、第１触媒３１の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。
【００３４】
また、内燃機関１を高回転高負荷で運転している際には、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。バイパスバルブ４０を開けることによってバイパス通路２５内が開かれると、排気ガスは上流側接続部２６付近からバイパス通路２５に流れ込む。この場合、排気管１１内を流れる排気ガスは、ほぼ全てバイパス通路２５に流れるため、主通路２１内には流れなくなる。このように、バイパスバルブ４０を開けた状態では、排気ガスは主通路２１内に流れないため、排気ガスは第１触媒３１を通過することなく第２触媒３２の方向に流れて第２触媒３２を通過し、第２触媒３２のみにより浄化される。また、内燃機関１を高回転高負荷で運転する際には排気ガスの温度は高くなるが、排気ガスは放熱しながら下流方向に流れ、また、第２触媒３２は、排気ガスの流れ方向において第１触媒３１よりも下流側に位置している。このため、高温の排気ガスが第２触媒３２を通過する際には、排気ガスの温度は低下しているので、第２触媒３２の温度が高くなり過ぎることが抑制される。
【００３５】
このように、内燃機関１は低回転で運転したり高回転で運転したりするが、その過程、即ち、加速時や減速時には、インジェクタ５０から吸気管１０内に噴射する燃料の量を変化させる。具体的には、内燃機関１を加速させる場合には、インジェクタ５０から噴射する燃料の量を増加させる。これにより、内燃機関１に吸入される燃料が増加するため、燃料の燃焼時にピストン４を押し下げる力が強くなるので、内燃機関１は加速する。
【００３６】
一方、内燃機関１を減速させる場合には、インジェクタ５０から噴射する燃料を減少させる、または、燃料の噴射を停止させる。これにより、内燃機関１に吸入される燃料が減少する、または、内燃機関１に燃料が供給されなくなるため、ピストン４を押し下げる力が低下し、内燃機関１は減速する。
【００３７】
このように、内燃機関１の減速時にはインジェクタ５０から噴射する燃料を減少させる、または、燃料の噴射を停止させるが、内燃機関１の回転数が所定の回転数よりも高い状態において内燃機関１を減速させる場合には、インジェクタ５０による燃料の噴射を停止させる。即ち、インジェクタ５０は内燃機関１への燃料の供給を停止した状態になり、いわゆるフューエルカットの状態になる。
【００３８】
内燃機関１の運転時には、回転数が高い状態における減速時に、このようにフューエルカットを行なうが、フューエルカットを行なう際には、バイパスバルブ４０を開ける。詳しくは、バイパスバルブ４０が閉じた状態において内燃機関１を減速し、フューエルカットを行なう場合には、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。このようにフューエルカットをすると、空気のみが燃焼室５内に吸気されて排出されるため、酸素の含有量が多い排気ガスであるリーンガスが排気管１１内を流れるが、バイパスバルブ４０を開けることにより、このリーンガスはバイパス通路２５内を流れ、主通路２１には流れない。このため、主通路２１内の第１触媒３１の周囲はリーン雰囲気にはならない。
【００３９】
また、内燃機関１の減速時においてフューエルカットを行ない、バイパスバルブ４０を開ける場合には、ＥＣＵ６０等の制御手段によりバイパスバルブ４０を開ける制御を行なった際における第１触媒３１の床温Ｔを、床温検出センサ５１で検出する。この床温Ｔは、バイパスバルブ４０を開ける制御を行なった後、所定の時間が経過する間検出し続け、ＥＣＵ６０でこの所定の時間における床温Ｔの変化である床温変化ΔＴを算出する。さらに、ＥＣＵ６０では、この床温変化ΔＴが、バイパスバルブ４０に異常があるか否の判定の基準となる判定基準温度ｔよりも大きい場合には、バイパスバルブ４０に作動不良等の異常があると判定する。なお、この判定基準温度ｔは、ＥＣＵ６０が有する記憶部６７に記憶されている。
【００４０】
図２は、本発明の実施例に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係る排気バイパス装置１５の制御方法、即ち、当該排気バイパス装置１５の処理手順について詳細に説明する。内燃機関１の運転時において内燃機関１を低回転低負荷で運転している場合には、バイパスバルブ４０は閉じられている。この状態で内燃機関１を減速した場合には、フューエルカットをＯＮにする（ステップＳＴ１０１）。これにより、インジェクタ５０による内燃機関１への燃料の供給は停止する。次に、バイパスバルブ４０を開けるように制御する（ステップＳＴ１０２）。即ち、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に対して、バイパスバルブ４０を開ける信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける制御を行なう。
【００４１】
次に、バイパスバルブ４０を開けた状態における第１触媒３１の床温Ｔを床温検出センサ５１で検出し、検出した床温Ｔは、電気信号でＥＣＵ６０に伝えられ、ＥＣＵ６０が有する床温取得部６２で取得する（ステップＳＴ１０３）。この床温Ｔは、フューエルカットをＯＮにした状態での所定時間における床温Ｔが取得される。次に、取得した床温Ｔより、取得している所定時間における床温Ｔの変化量である床温変化ΔＴを、ＥＣＵ６０が有する床温変化算出部６３で算出する（ステップＳＴ１０４）。
【００４２】
次に、記憶部６７に記憶されていると共に、バイパスバルブ４０に異常があるかの判定の基準となる判定基準温度ｔと、算出した床温変化ΔＴとを、ＥＣＵ６０が有する異常判定部６４で比較する（ステップＳＴ１０５）。この比較により、床温変化ΔＴが判定基準温度ｔよりも大きい場合、即ち、（判定基準温度ｔ＜床温変化ΔＴ）である場合には、異常判定部６４は、バイパスバルブ４０が開いておらず、バイパスバルブ４０に作動不良があると判定する。即ち、異常判定部６４はバイパスバルブ４０の異常判定をする（ステップＳＴ１０６）。
【００４３】
図３は、フューエルカットをした際における床温と時間との関係を示す説明図である。つまり、フューエルカットをした状態の排気ガスは燃料が燃焼していないため、温度が低くなっているが、フューエルカットをしてバイパスバルブ４０を開けた場合には、この温度が低い排気ガスはバイパス通路２５に流れるため、第１触媒３１には影響を与え難くなっている。即ち、バイパス通路２５を開けることにより、主通路２１には温度が低い排気ガスが流れないため、第１触媒３１はこの排気ガスによっては冷却されず、緩やかに放熱する。このため、図３のバイパスバルブ開時線７１で示すように、フューエルカットをしてバイパスバルブ４０を開けた状態における第１触媒３１の床温Ｔは、時間の経過と共に緩やかに低下する。
【００４４】
これに対し、バイパスバルブ４０が閉じたまま固着するなどしてバイパスバルブ４０が開かない場合には、排気ガスは第１触媒３１が設けられた主通路２１内を流れるが、フューエルカットをして温度が低い排気ガスが主通路２１内を流れた場合には、第１触媒３１は温度が低い排気ガスに大量に放熱し、第１触媒３１の床温Ｔは急激に低下する。このため、図３のバイパスバルブ閉時線７２で示すように、フューエルカットをしてバイパスバルブ４０を閉じた状態における第１触媒３１の床温Ｔは、時間が経過するに従って急激に低下する。
【００４５】
これにより、フューエルカットをした状態における第１触媒３１の床温Ｔが大幅に低下した場合には、バイパスバルブ４０は閉じていると判断することができるので、所定時間における床温Ｔの変化量である床温変化ΔＴが大きくなった場合には、バイパスバルブ４０は閉じていると判断することができる。従って、バイパスバルブ４０を開ける制御を行なっているにも関わらず床温変化ΔＴが大きくなり、（判定基準温度ｔ＜床温変化ΔＴ）となった場合には、バイパスバルブ４０に作動不良があると判定することができる。この場合、異常判定部は、バイパスバルブの異常判定をする。
【００４６】
これに対し、異常判定部６４での判定基準温度ｔと床温変化ΔＴとの比較により、床温変化ΔＴが判定基準温度ｔ以下である場合、即ち、（判定基準温度ｔ≧床温変化ΔＴ）である場合には、異常判定部６４は、バイパスバルブ４０は正常であると判定する（図２、ステップＳＴ１０７）。
【００４７】
以上の内燃機関１の排気バイパス装置１５は、主通路２１内に配設された第１触媒３１の温度である床温Ｔを検出する床温検出センサ５１を設け、バイパスバルブ４０を閉じた状態から開いた状態に制御した場合における床温Ｔを検出している。さらに、所定時間における床温Ｔの変化である床温変化ΔＴが判定基準温度ｔよりも大きい場合に、バイパスバルブ４０が異常である判定を異常判定部６４によって行なっている。つまり、バイパスバルブ４０の開閉時における状態の変化を検出する検出手段として、床温検出センサ５１を１つ設け、この床温検出センサ５１が検出した床温Ｔより、バイパスバルブ４０の異常を判定している。従って、１つの床温検出センサ５１が検出した床温Ｔのみにより、バイパスバルブ４０の作動不良を検出している。この結果、容易に開閉手段であるバイパスバルブ４０の作動不良を検出することができる。
【００４８】
また、バイパスバルブ４０は、インジェクタ５０による燃料供給の停止時、即ちフューエルカット時に開けるように制御している。排気ガスは、バイパスバルブ４０を閉じると主通路２１内に流れ、バイパスバルブ４０を開けるとバイパス通路２５内に流れるが、フューエルカット時における排気ガスであるリーンガスが主通路２１内に流れてリーンガスが主通路２１に設けられた第１触媒３１を通過すると、第１触媒３１は劣化する虞がある。詳しくは、フューエルカット時におけるリーンガスは、燃料が燃焼されていないため排気ガス中の酸素の含有量が高くなっている。このため、このリーンガスが主通路２１内に流れ、第１触媒３１の周囲がリーン雰囲気になった場合には、第１触媒３１にはリーンガス中の酸素によってシンタリングが生じる虞があり、これにより第１触媒３１は劣化する虞がある。このため、フューエルカット時には、バイパスバルブ４０を開けてリーンガスをバイパス通路２５に流すことにより第１触媒３１の劣化を抑制できる。また、フューエルカット時におけるバイパスバルブ４０の作動不良を検出することにより、リーンガスが主通路２１に流れ続けて第１触媒３１の周囲がリーン雰囲気になり続けることを抑制できるので、より確実に第１触媒３１の劣化を抑制できる。この結果、容易にバイパスバルブ４０の作動不良を検出することができると共に、より確実に第１触媒３１の劣化を抑制できる。
【００４９】
図４は、実施例に係る排気バイパス装置の変形例に係る説明図であり、高回転高負荷時における床温と時間との関係を示す説明図である。なお、上述した排気バイパス装置１５では、フューエルカット時における第１触媒３１の床温Ｔを検出し、この床温Ｔの床温変化ΔＴと判定基準温度ｔとを比較しているが、判定基準温度ｔと比較する床温Ｔは、フューエルカット時以外の床温Ｔでもよい。例えば、判定基準温度ｔとを比較する床温変化ΔＴは、内燃機関１を高回転高負荷で運転している際において、バイパスバルブ４０を開ける制御をした場合の第１触媒３１の床温Ｔを検出し、この床温Ｔの床温変化ΔＴと判定基準温度ｔとを比較してもよい。即ち、ＥＣＵ６０などの制御手段は、内燃機関１が高回転高負荷で運転している際にバイパスバルブ４０を開けるように制御し、その際における第１触媒３１の床温Ｔの床温変化ΔＴと判定基準温度ｔとを比較してもよい。
【００５０】
詳しくは、内燃機関１を高回転高負荷で運転した状態の排気ガスは温度が高くなっているが、この運転状態においてバイパスバルブ４０を開けた場合には、この温度が高い排気ガスはバイパス通路２５に流れるため、第１触媒３１には影響を与え難くなっている。即ち、バイパス通路２５を開けることにより、主通路２１には温度が高い排気ガスが流れないため、第１触媒３１は、上流側接続部２６または下流側接続部２７からの対流による熱伝達のみとなる。このため、図４のバイパスバルブ開時線７６で示すように、内燃機関１を高回転高負荷で運転してバイパスバルブ４０を開けた状態における第１触媒３１の床温Ｔは、時間の経過と共に緩やかに上昇する。
【００５１】
これに対し、バイパスバルブ４０が閉じたまま開かない場合には、排気ガスは第１触媒３１が設けられた主通路２１内を流れるが、内燃機関１を高回転高負荷で運転して温度が高い排気ガスが主通路２１内を流れた場合には、第１触媒３１は高い排気ガスによって加熱され、第１触媒３１の床温Ｔは急激に上昇する。このため、図４のバイパスバルブ閉時線７７で示すように、内燃機関１を高回転高負荷で運転してバイパスバルブ４０を閉じた状態における第１触媒３１の床温Ｔは、時間が経過するに従って急激に上昇する。
【００５２】
これにより、内燃機関１を高回転高負荷で運転した状態における第１触媒３１の床温Ｔが大幅に上昇した場合には、バイパスバルブ４０は閉じていると判断することができるので、所定時間における床温Ｔの変化量である床温変化ΔＴが大きくなった場合には、バイパスバルブ４０は閉じていると判断することができる。従って、バイパスバルブ４０を開ける制御を行なっているにも関わらず床温変化ΔＴが大きくなり、（判定基準温度ｔ＜床温変化ΔＴ）となった場合には、バイパスバルブ４０に作動不良があると判定することができる。この場合、異常判定部６４は、バイパスバルブ４０の異常判定をする。これに対し、異常判定部６４での判定基準温度ｔと床温変化ΔＴとの比較により、床温変化ΔＴが判定基準温度ｔ以下である場合、即ち、（判定基準温度ｔ≧床温変化ΔＴ）である場合には、フューエルカット時と同様に異常判定部６４は、バイパスバルブ４０は正常であると判定する。
【００５３】
このように、内燃機関１が高回転高負荷で運転している際にバイパスバルブ４０を開けるように制御した場合でも、容易にバイパスバルブ４０の作動不良を検出することができると共に、より確実に第１触媒３１の劣化を抑制できる。つまり、排気ガスは、バイパスバルブ４０を閉じると主通路２１内に流れ、バイパスバルブ４０を開けるとバイパス通路２５内に流れるが、内燃機関１が高回転高負荷で運転している際における排気ガスである高温の排気ガスが主通路２１内に流れて主通路２１に設けられた第１触媒３１を通過すると、第１触媒３１は温度が高くなり過ぎて、熱劣化が生じる虞がある。このため、内燃機関１が高回転高負荷で運転している場合には、バイパスバルブ４０を開けて高温の排気ガスをバイパス通路２５に流すことにより、第１触媒３１の劣化を抑制できる。また、内燃機関１が高回転高負荷で運転している際におけるバイパスバルブ４０の作動不良を検出することにより、高温の排気ガスが主通路２１に流れ続けて第１触媒３１が高温の排気ガスに晒され続けることを抑制できるので、より確実に第１触媒３１の劣化を抑制できる。この結果、容易にバイパスバルブ４０の作動不良を検出することができると共に、より確実に第１触媒３１の劣化を抑制できる。
【００５４】
また、上述した排気バイパス装置１５では、判定基準温度ｔは予め記憶部６７に記憶されているが、この判定基準温度ｔは、内燃機関１の運転状態に応じて変化してもよい。つまり、内燃機関１から排出される排気ガスの温度は、内燃機関１の運転状態に応じて変化するため、判定基準温度ｔを内燃機関１の運転状態に応じて変化させてもよい。前記異常判定部６４では、バイパスバルブ４０を閉じた状態から開けた状態に制御した場合における第１触媒３１の床温Ｔの変化が判定基準温度ｔより大きい場合には、バイパスバルブ４０が異常であると判定するが、床温Ｔの変化は、バイパスバルブ４０を開ける前の状態における床温Ｔによって異なる場合がある。
【００５５】
即ち、バイパスバルブ４０を開ける前の状態において床温Ｔが高い場合には、床温Ｔが低い場合よりも、主通路２１内に排気ガスが流れない状態での放熱による温度低下が大きくなり易い。このため、判定基準温度ｔを一定にした場合には、バイパスバルブ４０の作動の判定は、床温Ｔが高い状態では異常判定になり易くなり、床温Ｔが低い状態では異常判定になり難くなる。このため、正確にバイパスバルブ４０の異常判定を行なう事が困難になる。従って、判定基準温度ｔを、バイパスバルブ４０を開ける前の状態での床温Ｔに応じて変化させる、即ち、内燃機関１の運転状態に応じて変化させることにより、より正確にバイパスバルブ４０の異常を判定することができる。この結果、より確実にバイパスバルブ４０の作動不良を検出することができる。
【００５６】
また、上述した排気バイパス装置１５では、アクチュエータ４１等を使用してバイパスバルブ４０を作動させているが、バイパスバルブ４０の作動は、アクチュエータ４１等以外により行なってもよい。内燃機関１の運転中にバイパスバルブ４０の作動を確実に行なえるものであれば、アクチュエータ４１等以外のものを使用してもよい。
【００５７】
また、浄化手段として主通路２１内に設けられる第１触媒３１、及びバイパス通路２５内に設けられる第２触媒３２は、共に三元触媒となっているが、浄化手段は三元触媒以外のものでもよい。例えば、浄化手段として、炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着手段を用いてもよい。上述した排気バイパス装置の主通路２１及びバイパス通路２５内に、三元触媒以外の浄化手段を用いた場合でも、より確実に必要な浄化手段に排気ガスを流すことができる。この結果、より確実に排気ガスを浄化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係る内燃機関の排気バイパス装置は、排気管がバイパス通路を有している場合に有用であり、特に、触媒をバイパスする機構を有している場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。
【図３】フューエルカットをした際における床温と時間との関係を示す説明図である。
【図４】実施例に係る排気バイパス装置の変形例に係る説明図であり、高回転高負荷時における床温と時間との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  内燃機関
２  シリンダヘッド
３  シリンダブロック
４  ピストン
５  燃焼室
６  点火プラグ
１０  吸気管
１１  排気管
１２  吸気バルブ
１３  排気バルブ
１５  排気バイパス装置
２１  主通路
２５  バイパス通路
２６  上流側接続部
２７  下流側接続部
３０  触媒
３１  第１触媒
３２  第２触媒
４０  バイパスバルブ
４１  アクチュエータ
４２  ＶＳＶ
４３  負圧タンク
４６  制御チューブ
４７  負圧チューブ
５０  インジェクタ
５１  床温検出センサ
６０  ＥＣＵ
６１  処理部
６２  床温取得部
６３  床温変化算出部
６４  異常判定部
６７  記憶部
６８  入出力部
７１、７６  バイパスバルブ開時線
７２、７７  バイパスバルブ閉時線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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