(57)【要約】【課題】エンジン１の排気通路５に設けられる二つの触媒６，７の間にバイパス通路８を設け、このバイパス通路８に排気ガスの熱を回収するための排熱回収装置２０を設け、排気ガスをバイパス通路８から下流側触媒７に流通させる排熱回収経路と、排気ガスを排気通路５の本流路５ａから下流側触媒７に流通させる非排熱回収経路とに切り替える流路切替弁９を設置している車両用排気装置２において、比較的簡易な構成で、流路切替弁９が切り替え不良となる異常の発生を検出可能とする。【解決手段】制御装置３は、流路切替弁９で排熱回収経路から非排熱回収経路へ切り替えたときに、この切り替え動作後にガス温検知手段１１で検知される排気ガス温度ＴXが、下流側触媒７を活性化させる有効温度範囲内で規定される閾値Ｔ0未満であるとき、流路切替弁９の動作が異常であると判定する。【選択図】図２
2009127435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガスが流通する排気通路と、この排気通路に直列に設置される二つの触媒と、前記排気通路において前記二つの触媒の間の領域に並列に接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を流通する排気ガスの熱を回収する排熱回収装置と、前記排気通路の本流路と前記バイパス通路とのいずれか一方に排気ガスを流通させる状態とするための流路切替弁と、前記下流側触媒の入口付近に設置されるガス温検知手段と、前記流路切替弁で排気ガスをバイパス通路へ流通させる排熱回収経路と排気ガスを本流路へ流通させる非排熱回収経路とのいずれか一方を選択する切り替え動作を行ったときに前記流路切替弁の動作異常の有無を調べる制御装置とを備え、
かつ、前記制御装置は、前記流路切替弁で排熱回収経路から非排熱回収経路へ切り替えたときに、当該切り替え動作後に前記ガス温検知手段で検知される排気ガス温度が、前記下流側触媒を活性化させる有効温度範囲内で規定される閾値未満であるとき、前記流路切替弁の動作が異常であると判定する、ことを特徴とする車両用排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用排気装置において、
前記制御装置は、前記流路切替弁で非排熱回収経路から排熱回収経路へ切り替えたときに、当該切り替え動作後に前記ガス温検知手段で検知される排気ガス温度が、前記下流側触媒を活性化させる有効温度範囲内で規定される閾値以上であるとき、前記流路切替弁の動作が異常であると判定する、ことを特徴とする車両用排気装置。
【請求項３】
エンジンから排出される排気ガスが流通する排気通路と、この排気通路に直列に設置される二つの触媒と、前記排気通路において前記二つの触媒の間の領域に並列に接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を流通する排気ガスの熱を回収する排熱回収装置と、前記排気通路の本流路と前記バイパス通路とのいずれか一方に排気ガスを流通させる状態とするための流路切替弁と、前記下流側触媒の入口付近に設置されるガス温検知手段と、前記流路切替弁で排気ガスをバイパス通路へ流通させる排熱回収経路と排気ガスを本流路へ流通させる非排熱回収経路とのいずれか一方を選択する切り替え動作を行ったときに前記流路切替弁の動作異常の有無を調べる制御装置とを備え、
かつ、前記制御装置は、前記切り替え動作の前後において前記ガス温検知手段で検知される排気ガス温度の変化幅が予め規定した範囲内である場合に、前記流路切替弁の動作が異常であると判定する、ことを特徴とする車両用排気装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の車両用排気装置において、
前記制御装置は、異常と判定したときに、その旨を車両運転者に報知するための報知装置を駆動する報知処理を実行する、ことを特徴とする車両用排気装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の車両用排気装置において、
前記流路切替弁は、排気通路の本流路とバイパス通路との上流側合流部または下流側合流部に設置され、かつ、前記本流路を開放して前記バイパス通路を閉塞する非排熱回収経路と、前記本流路を閉塞して前記バイパス通路を開放する排熱回収経路とのいずれか一方を選択する構成とされる、ことを特徴とする車両用排気装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の車両用排気装置において、
前記流路切替弁は、アクチュエータで作動されるタイプとされ、前記制御装置は、必要に応じて前記アクチュエータを駆動することにより前記流路切替弁を作動させるとともに、この流路切替弁の作動に応答して前記異常調査を行うものとされる、ことを特徴とする車両用排気装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の車両用排気装置において、
前記エンジンは、水冷式とされ、
前記排熱回収装置は、前記バイパス通路を流通する排気ガスと前記水冷式エンジン側から車両室内暖房用のヒータコアを経て供給されるエンジン冷却水との間で熱交換を行い、この熱交換で昇温されたエンジン冷却水を前記エンジンへ戻す構成とされる、ことを特徴とする車両用排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される車両用排気装置に関する。
【０００２】
この車両用排気装置の前提構成としては、エンジンの排気通路に設けられる二つの触媒の間にバイパス通路を設け、このバイパス通路に排気ガスの熱を回収するための排熱回収装置を設け、排気ガスをバイパス通路から下流側触媒に流通させる排熱回収経路と、排気ガスを排気通路の本流から下流側触媒に流通させる非排熱回収経路とに切り替える流路切替弁を設置しているものとなる。
【背景技術】
【０００３】
従来から、自動車等に搭載されるエンジンの排気ガスの熱エネルギーを回収して、車両室内の暖房等に利用することが知られている。
【０００４】
この場合、エンジンの排気管の途中に、排気ガスとエンジン冷却水との間で熱交換を行わせる排熱回収装置を設け、この排熱回収装置で加熱したエンジン冷却水を利用して車両室内の暖房に利用するようにしている。
【０００５】
また、エンジンの冷間始動時等に、排気ガスの熱エネルギーを回収して、エンジン冷却水の温度を速やかに上昇させることで、エンジンの暖機運転を短時間で完了させることも行われている。
【０００６】
このように、車両室内の暖房時や、エンジンの冷間始動時には、排熱回収動作を行うことが有効であるが、車両室内の暖房が不要な場合や、エンジンの暖機運転の完了後には、排熱回収を停止、あるいは排熱回収量を低減することが望まれる。
【０００７】
というのは、車両室内の暖房が不要な場合や、エンジンの暖機運転の完了後において排熱回収動作を行うと、エンジン冷却水の温度が必要以上に高くなるために、エンジンの冷却能力を上げる必要が生じる等、燃費性能等が悪化することになりかねないからである。
【０００８】
したがって、排熱回収装置による排気熱回収動作を常時行うことは好ましくなく、排気熱回収量をエンジンの運転状況等に応じて調整可能にすることが必要である。
【０００９】
これに対し、従来から、例えば特許文献１に示すように、エンジンの運転状況等に応じて排熱回収量を調整可能にした装置が考えられている。
【００１０】
この従来技術は、内筒と外筒とを組み合わせた二重管構造とされ、かつ、外筒と内筒との間の外径側流路に排気ガスを流通させる状態と、内筒の内径側流路に排気ガスを流通させる状態とに切り替える流路切替弁が設けられている。
【００１１】
そして、車両室内の暖房時や、エンジンの冷間時には、流路切替弁を閉じて前記外径側流路に排気ガスを流通させて排気熱回収動作を行う一方で、車両室内の暖房が必要ない場合や、エンジンの暖機完了後には、流路切替弁を開いて前記内径側流路に排気ガスを流通させるようにして、排気熱回収量を低減している。
【００１２】
このような特許文献１では、例えば前記流路切替弁が閉じたままの状態で不動となるような故障が発生すると、排熱回収動作を常時行うことになり、好ましくない。
【００１３】
ところで、その他の従来例として、例えば特許文献２に示すように、エンジンに取り付けられた排気管の途中に、排気ガスの熱エネルギーを温水および蒸気として回収する排気ガス熱交換器を設け、この排気ガス熱交換器の水入口側および水出口側に、排気ガス熱交換器の破損により生じる水入口側および水出口側の温度または圧力変化を検出する異常検出器を設け、各異常検出器が検出した異常信号により、エンジンと排気ガス熱交換器とを接続する排気管の途中に設けた電磁弁、または、排気ガス熱交換器の水入口側に設けた電磁弁を閉鎖するようにしたものがある。
【００１４】
この特許文献２には、「排気ガス熱交換器の水入口側および水出口側で温度や圧力の異常を検出したときに、排気管または排気ガス熱交換器の水入口側に設けた電磁弁を遮断することにより、排気ガス熱交換器に異常が発生しても、例えばエンジンが破損するといった二次的な異常の発生を未然に防ぐことができる。」と記載されている。
【００１５】
このような特許文献２の場合、排気ガスを下流へ通過させる状態と通過させない状態とに切り替えるための電磁弁を備えており、流路を切り替えるための切替弁ではない。また、この特許文献２では、前記電磁弁の故障を検出するようになっておらず、そのために、下記するような不具合が懸念される。
【００１６】
つまり、排気管に直列に排熱回収装置を設けている関係より、電磁弁が閉じたままの状態で故障したときには、排気ガスを排熱回収装置へ流通させることができなくなるので、排熱回収動作を行えなくなる。一方、電磁弁が開いたままの状態で故障したときには、排気ガスを常に排熱回収装置へ流通させるような状態になるので、排熱回収動作が常時行われることになり、エンジンの冷却水温度が必要以上に高くなるといったオーバーヒートにつながるおそれがある。
【００１７】
これに対し、例えば特許文献３に示すように、エンジンに取り付けられる排気管にバイパス通路を設け、このバイパス通路に排熱回収用の熱交換器を付設し、バイパス通路へ排気ガスを導入させる状態と排気管の本流路に排気ガスを流通させる状態とに切り替える切替弁を設けた排熱回収システムにおいて、前記切替弁の動作異常を検出する異常検出装置が提案されている。
【００１８】
この特許文献３では、切替弁の異常判定の方法として、例えばエンジン回転数とそれによる排気ガスの温度との標準的な相関関係を示すマップを作成して、それを比較基準として記憶装置に保存しておき、実際の排気ガスの温度とそのときのエンジン回転数とを検出して、それを前記マップに照合することにより、切替弁の異常の有無を判定するようにしている。
【特許文献１】特開平９−７６７３９号公報
【特許文献２】実開昭６１−５８５０２号公報
【特許文献３】特開２００６−１５３３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記特許文献３では、例えば比較基準を前記マップとしているが、その作成が面倒であるとともに、それを記憶する記憶装置の容量が多くなる等、製造コストが比較的高くつくことが懸念される。ここに改良の余地がある。
【００２０】
また、この特許文献３は、エンジンから排出される排気ガスの排熱を回収する排熱回収装置に関する技術であるが、この排熱回収装置と、一般的に排気管に設置される触媒との相対的な位置関係に関する開示や示唆が一切ないので、当然ながら、前記触媒を活性化温度に保つように排気ガスの流通経路を切り替えるといった技術思想も見受けられない。したがって、この特許文献３は、本発明とは前提となる構成が相違している。
【００２１】
参考までに、特開平９−２０９７４４号公報には、エンジンの排気管の途中に触媒が設置されているとともに、前記排気管に前記触媒をバイパスするバイパス通路を設け、前記排気管とバイパス通路との上流側合流部に流路切り替え用のバイパスバルブを設けた構成において、前記バイパスバルブの排気洩れを検出するようにしたものがある。
【００２２】
この特許文献は、そもそも、エンジンの排気通路に二つの触媒を設けるとともに、二つの触媒の間に排気ガスの熱を回収するための排熱回収装置を設け、さらに排熱回収経路と非排熱回収経路とに切り替える流路切替弁を設けるような構成になっていないので、本発明とは発明の対象が相違している。しかも、前記特許文献では、バイパスバルブの排気洩れを検出する技術であって、本発明のように流路切替弁の不動といった異常を検出するような技術ではない。つまり、この特許文献は、単に参考例として提示しただけで、本発明の先行技術には値しないものである。
【００２３】
また、特開２００５−１８８３７４号公報には、エンジンの排気管に直列に設けられる二つの触媒のうち、上流側の触媒を利用可能な排気流路を確保する状態と、利用不可能なバイパス通路を確保する状態とにバイパスバルブで切り替えるようにした構成において、前記バイパスバルブの異常を検出するようになっている。
【００２４】
この特許文献は、エンジンの排気通路に二つの触媒を設けているものの、二つの触媒の間に排気ガスの熱を回収するための排熱回収装置を設けていないので、本発明とは発明の対象が相違している。しかも、前記特許文献では、バイパスバルブの故障を検出する形態として、エンジン回転数が一定のときに、前記バイパスバルブの開度を変化させて、その変化に対応して排気通路とバイパス通路との下流側合流部と下流側触媒との間に設置される空燃比センサの出力変化が閾値よりも小さくか否かを判定することにより、バイパスバルブの故障を検出するようになっている。このように、バイパスバルブの故障検出の形態が、本発明とは明らかに相違している。つまり、この特許文献も、単に参考例として提示しただけで、本発明の先行技術には値しないものである。
【００２５】
本発明は、エンジンの排気通路に設けられる二つの触媒の間にバイパス通路を設け、このバイパス通路に排気ガスの熱を回収するための排熱回収装置を設け、排気ガスをバイパス通路から下流側触媒に流通させる排熱回収経路と、排気ガスを排気通路の本流路から下流側触媒に流通させる非排熱回収経路とに切り替える流路切替弁を設置している車両用排気装置において、比較的簡易な構成で、前記流路切替弁が切り替え不良となる異常の発生を検出可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気通路と、この排気通路に直列に設置される二つの触媒と、前記排気通路において前記二つの触媒の間の領域に並列に接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を流通する排気ガスの熱を回収する排熱回収装置と、前記排気通路の本流路と前記バイパス通路とのいずれか一方に排気ガスを流通させる状態とするための流路切替弁と、前記下流側触媒の入口付近に設置されるガス温検知手段と、前記流路切替弁で排気ガスをバイパス通路へ流通させる排熱回収経路と排気ガスを本流路へ流通させる非排熱回収経路とのいずれか一方を選択する切り替え動作を行ったときに前記流路切替弁の動作異常の有無を調べる制御装置とを備え、かつ、前記制御装置は、前記流路切替弁で排熱回収経路から非排熱回収経路へ切り替えたときに、当該切り替え動作後に前記ガス温検知手段で検知される排気ガス温度が、前記下流側触媒を活性化させる有効温度範囲内で規定される閾値未満であるとき、前記流路切替弁の動作が異常であると判定する、ことを特徴としている。
【００２７】
この構成において、流路切替弁で非排熱回収経路にすると、比較的高温の排気ガスが本流路を通じて直接、下流側触媒に導入されるから、下流側触媒の触媒床を活性化させる有効温度にまで加熱することが可能になり、当該下流側触媒の浄化作用が良好となる。
【００２８】
一方、流路切替弁で排熱回収経路にすると、バイパス通路を流通する排気ガスの熱エネルギーが排熱回収装置により回収されて、必要場所で有効利用することが可能になる。しかしながら、その場合、バイパス通路から下流側触媒に導入される排気ガスの温度が適宜下がるので、下流側触媒の温度が前記非排熱回収経路を選択している場合に比べて低下することは避けられない。
【００２９】
但し、排熱回収装置による排熱回収度合いを調整することにより、前記下流側触媒に導入させる排気ガスの温度を、前記下流側触媒の触媒床を活性化させる有効温度範囲内の下限付近とするように管理することが可能であるから、排熱回収経路を選択している場合であっても下流側触媒の浄化作用が有効とすることが可能である。
【００３０】
このようなことを踏まえると、本発明の上記構成では、流路切替弁が正常に動作している場合だと、前記排熱回収を有効とする状態と無効とする状態とにおいて下流側触媒に導入する排気ガスの温度が、下流側触媒を活性化させるための有効温度範囲内で変化することになる。
【００３１】
しかしながら、例えば流路切替弁を排熱回収経路から非排熱回収経路に切り替え動作させているにも関わらず、ガス温検知手段により検知された排気ガスの温度がほとんど上昇しない場合には、排気ガスが本流路側へ流通していないと考えることができる。したがって、その場合には、流路切替弁が異常であると判定することができる。
【００３２】
以上、要するに、本発明は、エンジンの排気通路に、二つの触媒と、当該二つの触媒の間に排気ガスの熱を回収するための排熱回収装置とを設置している構成を前提としたものであって、排熱回収装置に関連して設ける流路切替弁が不動となったときに、その異常を検出できるようになる。
【００３３】
特に、本発明の異常調査については、単一のガス温検知手段を用いるとともに、排気ガス温度の検出値と、単純な単一の閾値とを比較するだけの処理を行う形態にしているから、従来例に比べて簡易な構成で、製造コストを抑制するうえで有利となる。
【００３４】
好ましくは、前記制御装置は、前記流路切替弁で非排熱回収経路から排熱回収経路へ切り替えたときに、当該切り替え動作後に前記ガス温検知手段で検知される排気ガス温度が、前記下流側触媒を活性化させる有効温度範囲内で規定される閾値以上であるとき、前記流路切替弁の動作が異常であると判定する、構成とされる。
【００３５】
この場合、流路切替弁が非排熱回収経路のまま不動となる異常の有無を検出するようになっている。つまり、例えば流路切替弁を非排熱回収経路から排熱回収経路に切り替え動作させているにも関わらず、ガス温検知手段により検知された排気ガスの温度がほとんど下降しない場合には、排気ガスがバイパス通路側へ流通していないと考えることができる。したがって、その場合も、流路切替弁が異常であると判定することができる。
【００３６】
また、本発明は、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気通路と、この排気通路に直列に設置される二つの触媒と、前記排気通路において前記二つの触媒の間の領域に並列に接続されるバイパス通路と、バイパス通路に設けられて当該バイパス通路を流通する排気ガスの熱を回収する排熱回収装置と、前記排気通路の本流路と前記バイパス通路とのいずれか一方に排気ガスを流通させる状態とするための流路切替弁と、前記下流側触媒の入口付近に設置されるガス温検知手段と、前記流路切替弁で排気ガスをバイパス通路へ流通させる排熱回収経路と排気ガスを本流路へ流通させる非排熱回収経路とのいずれか一方を選択する切り替え動作を行ったときに前記流路切替弁の動作異常の有無を調べる制御装置とを備え、かつ、前記制御装置は、前記切り替え動作の前後において前記ガス温検知手段で検知される排気ガス温度の変化幅が予め規定した範囲内である場合に、前記流路切替弁の動作が異常であると判定する、ことを特徴としている。
【００３７】
この構成において、流路切替弁で非排熱回収経路にすると、比較的高温の排気ガスが本流路を通じて直接、下流側触媒に導入されるから、下流側触媒の触媒床を活性化させる有効温度にまで加熱することが可能になり、当該下流側触媒の浄化作用が良好となる。
【００３８】
一方、流路切替弁で排熱回収経路にすると、バイパス通路を流通する排気ガスの熱エネルギーが排熱回収装置により回収されて、必要場所で有効利用することが可能になる。しかしながら、その場合、バイパス通路から下流側触媒に導入される排気ガスの温度が適宜下がるので、下流側触媒の温度が前記非排熱回収経路を選択している場合に比べて低下することは避けられない。
【００３９】
但し、排熱回収装置による排熱回収度合いを調整することにより、前記下流側触媒に導入させる排気ガスの温度を、前記下流側触媒の触媒床を活性化させる有効温度範囲内の下限付近とするように管理することが可能であるから、排熱回収経路を選択している場合であっても下流側触媒の浄化作用が有効とすることが可能である。
【００４０】
このようなことを踏まえると、本発明の上記構成では、流路切替弁が正常に動作している場合だと、前記排熱回収を有効とする状態と無効とする状態とにおいて下流側触媒に導入する排気ガスの温度が、下流側触媒を活性化させるための有効温度範囲内で変化することになる。
【００４１】
しかしながら、例えば流路切替弁を排熱回収経路から非排熱回収経路に切り替え動作させているにも関わらず、ガス温検知手段により検知された排気ガスの温度がほとんど上昇しない場合には、排気ガスが本流路側へ流通していないと考えることができる。したがって、その場合には、流路切替弁が異常であると判定することができる。
【００４２】
また、例えば流路切替弁を非排熱回収経路から排熱回収経路に切り替え動作させているにも関わらず、ガス温検知手段により検知された排気ガスの温度がほとんど下降しない場合には、排気ガスがバイパス通路側へ流通していないと考えることができる。したがって、その場合も、流路切替弁が異常であると判定することができる。
【００４３】
以上、要するに、本発明は、エンジンの排気通路に、二つの触媒と、当該二つの触媒の間に排気ガスの熱を回収するための排熱回収装置とを設置している構成を前提としたものであって、万一、排熱回収装置に関連して設ける流路切替弁が不動となったときに、当該故障を検出できるようになる。
【００４４】
好ましくは、前記制御装置は、異常と判定したときに、その旨を車両運転者に報知するための報知装置を駆動する報知処理を実行する、構成とされる。
【００４５】
この場合、例えば流路切替弁が異常であることを検出した場合に、そのことを車両運転者に報知させることが可能になる。これにより、車両運転者が、流路切替弁を修理または交換する等の対処を早期に行うことが可能になる。そのため、二次的な弊害が発生することを食い止めるうえで有利となる。
【００４６】
好ましくは、前記流路切替弁は、排気通路の本流路とバイパス通路との上流側合流部または下流側合流部に設置され、かつ、前記本流路を開放して前記バイパス通路を閉塞する非排熱回収経路と、前記本流路を閉塞して前記バイパス通路を開放する排熱回収経路とのいずれか一方を選択する構成とされる。
【００４７】
このように、流路切替弁の動作形態を特定すれば、当該流路切替弁の設置形態を明確にすることが可能になる等、実現性に優れる。
【００４８】
好ましくは、前記流路切替弁は、アクチュエータで作動されるタイプとされ、前記制御装置は、必要に応じて前記アクチュエータを駆動することにより前記流路切替弁を作動させるとともに、この流路切替弁の作動に応答して前記異常調査を行う、構成とされる。
【００４９】
この場合、制御装置自身が流路切替弁の切り替え動作を実行するので、異常調査へ最適なタイミングで移行することが可能になる。
【００５０】
好ましくは、前記エンジンは、水冷式とされ、前記排熱回収装置は、前記バイパス通路を流通する排気ガスと前記水冷式エンジン側から車両室内暖房用のヒータコアを経て供給されるエンジン冷却水との間で熱交換を行い、この熱交換で昇温されたエンジン冷却水を前記エンジンへ戻す構成とされる。
【００５１】
この構成では、バイパス通路に排気ガスが流通するように流路切替弁が切り替えられると、バイパス通路を流通する排気ガスの熱エネルギーが熱交換器により吸収され、吸収された熱エネルギーにて熱交換器を流通するエンジン冷却水の温度が上昇する。
【００５２】
例えば、エンジンの冷間始動時の暖機運転中、あるいは車両室内の暖房要求時においては、流路切替弁で排熱回収経路を確保して、エンジン冷却水を昇温させるようにすれば、暖機運転の早期終了と、エンジン冷却水を利用した暖房とを行うことが可能になる。一方、暖機運転が終了したとき、あるいは暖房が要求されないときには、流路切替弁で非排熱回収経路を確保して、排気ガスで下流側触媒を高温に保つようにすれば、下流側触媒による排気ガスの浄化作用を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、比較的簡易な構成で、流路切替弁が切り替え不可能となるといった異常の発生を検出することが可能になる。これにより、例えば流路切替弁が異常であることを検出した場合に、例えばそのことを車両運転者に報知させるようにすれば、流路切替弁を修理または交換する等の対処を早期に行うことが可能になるので、二次的な弊害が発生することを食い止めるうえで有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照し詳細に説明する。図１から図３に、本発明の一実施形態を示している。
【００５５】
まず、本発明の特徴説明に先立ち、本発明の適用対象となる車両用排気装置の概略構成について図１を参照して説明する。
【００５６】
図１に示すエンジン１は、例えば水冷式のガソリンエンジンとされ、図示していないが、基本的な動作としては、吸気系から供給される空気と燃料供給系から供給される燃料とを適宜の空燃比で混合してなる混合気をエンジン１の燃焼室に供給して燃焼させた後、燃焼室内の排気ガスを排気装置２を経て大気放出させるようになっている。
【００５７】
なお、前記吸気系は、エンジンに接続されるインテークマニホルドに接続される吸気通路に配置されるエアクリーナ、エアフローメータ，スロットルバルブ（図示省略）等を含んで構成されている。
【００５８】
前記エンジン１のいろいろな動作は、制御装置３により制御されるが、ここでは本発明と直接的に関係しない動作の説明は割愛する。
【００５９】
この制御装置３は、一般的なＥＣＵ（Electronic Control Unit）とされており、公知のものと同様、双方向性バスによって相互に接続した中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラムメモリ（ＲＯＭ）、データメモリ（ＲＡＭ）、バックアップメモリ（不揮発性ＲＡＭ）等から構成されている。
【００６０】
排気装置２は、エンジン１に取り付けられる排気管５に直列に二つの触媒６，７が設置された構成になっている。
【００６１】
これらの触媒６，７のうち、排気管５において排気ガスの流れ方向に沿って上流側に設置される触媒６は、いわゆるスタートキャタリスタ（Ｓ／Ｃ）と呼ばれるもので、下流側に設置される触媒７は、いわゆるアンダーフロアキャタリスタ（Ｕ／Ｆ）と呼ばれるものである。
【００６２】
これらの触媒は、共に、例えば三元触媒と呼ばれるものとすることができる。この三元触媒は、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を一括して化学反応により無害な成分に変化させる、浄化作用を発揮するものである。
【００６３】
排気管５において二つの触媒６，７の間の領域には、バイパス通路８が並列に接続されている。
【００６４】
排気管５において本流路５ａとバイパス通路８との下流側合流部には、流路切替弁９が設置されている。
【００６５】
この流路切替弁９は、本流路５ａとバイパス通路８とのいずれか一方のみに排気ガスを流通させる状態とするものであって、本流路５ａを開放してバイパス通路８を閉塞する非排熱回収経路と、本流路５ａを閉塞してバイパス通路８を開放する排熱回収経路とに、適宜切り替えることができる。
【００６６】
この実施形態では、流路切替弁９は、例えば電動モータや流体圧シリンダ等の適宜のアクチュエータ１０でもって作動されるタイプとされており、必要に応じて制御装置３でもってアクチュエータ１０を駆動することにより作動される。
【００６７】
そして、バイパス通路８には、排熱回収装置２０が付設されている。この排熱回収装置２０は、バイパス通路８を流通する排気ガスとエンジン１側から供給されるエンジン冷却水（いわゆるクーラント）との間で熱交換を行い、この熱交換で昇温されたエンジン冷却水をエンジン１へ戻すような構成とされている。
【００６８】
排熱回収装置２０は、主として、熱交換器２１と、冷却水導入路２２と、冷却水還流路２３と、ヒータコア２４とを含んで構成されている。
【００６９】
熱交換器２１は、エンジン冷却水等の媒体が流通される流路を有し、この流路がバイパス通路８の外周に沿うように設置され、バイパス通路８を流通する排気ガスとエンジン１から車両室内暖房用のヒータコア２４を経て供給されるエンジン冷却水との間で熱交換を行えるようになっている。
【００７０】
冷却水導入路２２は、エンジン１から排出されるエンジン冷却水を熱交換器２１に導入させるための流路であり、また、冷却水還流路２３は、熱交換器２１を通過したエンジン冷却水をエンジン１に戻すための流路である。
【００７１】
ヒータコア２４は、車両室内に設置されて当該車両室内を暖房するための熱源とされるもので、冷却水導入路２２の途中に設けられる。
【００７２】
次に、上述した排気装置２の動作を説明する。ここでは、流路切替弁９の切り替え動作が正常に行える場合とする。
【００７３】
制御装置３は、例えばエンジン１の冷間始動に伴い暖機運転を行うときや、車両室内の暖房が要求されたときに、排熱回収装置２０による排熱回収動作を行う。
【００７４】
そこで、制御装置３は、例えばアクチュエータ１０を駆動して流路切替弁９を排熱回収経路（本流路５ａを閉塞してバイパス通路８を開放する状態）にさせる。
【００７５】
これにより、エンジン１から排気管５に排出された排気ガスは、バイパス通路８のみを通じて、下流側触媒７に導入されるようになる。そのため、バイパス通路８を流通する排気ガスの熱エネルギーが排熱回収装置２０の熱交換器２１内でエンジン冷却水に吸収されることになり、この比較的高温となったエンジン冷却水がエンジン１に戻されるようになる。
【００７６】
このような熱交換によって比較的低温となった排気ガスがバイパス通路８から下流側触媒７へ流入することになり、本流路５ａに排気ガスが流通しなくなる。このような状況において、前記比較的低温となった排気ガスでもって、下流側触媒７の触媒床温度が活性化温度の下限付近になるように、前記排熱回収度合いや下流側触媒７の触媒床の構造等が、予め設定される。
【００７７】
一方、制御装置３は、例えばエンジン１の暖機運転が完了したときや、車両室内の暖房要求が解除されたときには、排熱回収装置２０による排熱回収動作を停止させる。
【００７８】
そこで、制御装置３は、例えばアクチュエータ１０を駆動して流路切替弁９を非排熱回収経路（本流路５ａを開放してバイパス通路８を閉塞する状態）にさせる。
【００７９】
これにより、エンジン１から排気管５に排出された排気ガスは、本流路５ａのみを通じて、下流側触媒７に導入されるようになり、バイパス通路８に排気ガスが流通しなくなる。そのため、エンジン１から排出された比較的高温の排気ガスが直接的に下流側触媒７に流入することになる。このような状況において、前記比較的高温の排気ガスでもって、下流側触媒７の触媒床温度が活性化温度の上限付近になるように、前記排熱回収度合いや下流側触媒７の触媒床の構造等が、予め設定される。
【００８０】
ところで、流路切替弁９が前記二つの経路のうち、いずれか一方の経路を確保した状態のまま固着する等して、切り替え動作ができなくなるという異常が発生した場合には、それぞれ、下記するような不具合が発生する。
【００８１】
まず、例えば流路切替弁９が排熱回収経路になったまま、切り替えできなくなった場合には、常に排気ガスとエンジン冷却水との間の熱交換が行われるので、エンジン１に戻されるエンジン冷却水の温度が高くなる。そのような場合、エンジン冷却水を適温に保つために、エンジン１に付設される冷却機器を常時作動させる必要が生じる等、エンジン１の損失が大きくなる。しかも、そのとき、下流側触媒７に流入される排気ガスの温度が比較的低温になってしまうために、前記流路切替弁９の異常状態が長引くにつれて、下流側触媒７の触媒床温度が徐々に低下して、排気エミッションが増加するおそれがある。
【００８２】
一方、例えば流路切替弁９が非排熱回収経路になったまま、切り替えできなくなった場合には、排気ガスとエンジン冷却水との間の熱交換を行うことが不可能になるので、エンジン１の暖機運転時にはそれを早期終了させることができなくなり、また、暖房要求時には排気ガスの熱エネルギーを利用できなくなるので、暖房効果が低下することが懸念される。
【００８３】
このような流路切替弁９の異常が発生したときに、この実施形態では、前記異常を的確に検出できるように工夫しているので、以下において詳細に説明する。
【００８４】
この実施形態では、要するに、流路切替弁９を作動させる毎に、制御装置３でもって、流路切替弁９の異常発生の有無を調べるようにしている。
【００８５】
このような異常調査を行うために、下流側触媒７の入口付近に、ガス温検知手段としての温度センサ１１が設置されている。
【００８６】
この温度センサ１１は、排気管５の外径側から内径側に所定量突き出した状態で取り付けられており、下流側触媒７の入口における排気ガス温度を検出し、検出した排気ガス温度に対応する電気信号を制御装置３に入力する。
【００８７】
なお、下流側触媒７の入口における排気ガス温度は、下流側触媒７の触媒床温度と略同等であるので、結果的に、前記の温度センサ１１は、下流側触媒７の触媒床温度を検出していると言える。
【００８８】
次に、動作について説明する。
【００８９】
まず、制御装置３は、流路切替弁９で排熱回収経路から非排熱回収経路へ切り替えるようにアクチュエータ１０を駆動すると、その切り替え動作後に温度センサ１１から入力される信号に基づいて下流側触媒７の入口の排気ガス温度ＴX、つまり下流側触媒７の触媒床温度を認識し、この排気ガス温度ＴXが、下流側触媒７を活性化させる有効温度範囲内で規定される閾値Ｔ0未満であるか否かを調べ、閾値Ｔ0未満であれば流路切替弁９が異常であると判定する一方、閾値Ｔ0以上であれば流路切替弁９が正常であると判定する。
【００９０】
参考までに、非排熱回収経路を確保できている場合には、温度センサ１１により検出される排気ガス温度ＴXは、図２の実線における後半部分に示すように、活性化温度範囲の中間に設定される閾値Ｔ0以上になる。
【００９１】
また、制御装置３は、流路切替弁９で非排熱回収経路から排熱回収経路へ切り替えるようにアクチュエータ１０を駆動すると、その切り替え動作後に温度センサ１１から入力される信号に基づいて下流側触媒７の入口の排気ガス温度ＴY、つまり下流側触媒７の触媒床温度が、下流側触媒７を活性化させる有効温度範囲内で規定される閾値Ｔ0以上である否かを調べ、閾値Ｔ0以上であれば流路切替弁９が異常であると判定する一方、閾値Ｔ0未満であれば流路切替弁９が正常であると判定する。
【００９２】
参考までに、排熱回収経路を確保できている場合には、温度センサ１１により検出される排気ガス度ＴYは、図２の実線における前半部分に示すように、活性化温度範囲の略中間に設定される閾値Ｔ0未満になる。
【００９３】
そして、上述したように、制御装置３は、流路切替弁９が異常であると判定した場合に、その旨を運転者に報知する処理を行うようになっている。
【００９４】
この報知処理については、例えば車両室内のメータパネル（図示省略）などに、異常報知ランプまたはメッセージ表示部等の報知装置１２を設け、この報知装置１２を駆動することにより流路切替弁９の異常発生を報知することが考えられる。
【００９５】
具体的に、制御装置３による流路切替弁９の異常調査の形態について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９６】
このフローチャートは、制御装置３を主体とする処理を示しており、一定周期毎にエントリーされる。
【００９７】
まず、ステップＳ１において、アクチュエータ１０で流路切替弁９を駆動する処理を実行したか否かを調べる。ここでは、例えば流路切替弁９の切り替え要求を受けたことに伴い、アクチュエータ１０に制御指令を出力するので、この制御指令を出力したときに、流路切替弁９の駆動処理を実行したものと判定することができる。
【００９８】
ここで、流路切替弁９の駆動処理を実行していない場合には、前記ステップＳ１で否定判定して、このフローチャートを抜けるが、流路切替弁９の駆動処理を実行した場合には前記ステップＳ１で肯定判定して、続くステップＳ２に移行する。
【００９９】
ステップＳ２では、流路切替弁９の切り替え動作で非排熱回収経路が選択されたか否かを調べる。この判定は、例えば、制御装置３により、流路切替弁９を作動させる際に、その要求される状態を一時的に記憶しておき、前記ステップＳ２の実行時に前記一時的に記憶した状態をチェックすることによって行うことができる。
【０１００】
ここで、非排熱回収経路が選択された場合には、前記ステップＳ２で肯定判定して下記ステップＳ３〜Ｓ６へ移行するが、排熱回収経路が選択された場合には、前記ステップＳ２で否定判定して下記ステップＳ７〜Ｓ９へ移行する。
【０１０１】
先に、ステップＳ３では、温度センサ１１の出力を取り込み、続くステップＳ４で温度センサ１１で検出した排気ガス温度ＴXが、閾値Ｔ0未満であるか否かを調べる。
【０１０２】
ここで、ＴX≧Ｔ0の場合には前記ステップＳ４で否定判定してステップＳ５で流路切替弁９が正常であると認識するが、ＴX＜Ｔ0の場合には前記ステップＳ４で肯定判定してステップＳ６で流路切替弁９が排熱回収経路のまま不動となる異常が発生していると認識するとともに、その旨を報知してから、このフローチャートを抜ける。
【０１０３】
一方、ステップＳ７では、温度センサ１１の出力を取り込み、続くステップＳ８で温度センサ１１で検出した排気ガス温度ＴYが、閾値Ｔ0以上であるか否かを調べる。
【０１０４】
ここで、ＴY≧Ｔ0の場合には前記ステップＳ８で否定判定して前記ステップＳ５で流路切替弁９が正常であると認識するが、ＴY＜Ｔ0の場合には前記ステップＳ８で肯定判定してステップＳ９で流路切替弁９が非排熱回収経路のまま不動となる異常が発生していると認識するとともに、その旨を報知してから、このフローチャートを抜ける。
【０１０５】
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態の排気装置２では、流路切替弁９の不動となる異常が発生している場合に、それを検出することが可能になる。
【０１０６】
特に、流路切替弁９の切り替え動作を行う毎に、流路切替弁９の異常発生の有無を調べるようにしているので、流路切替弁９に異常が発生したときに、比較的早期段階で前記異常を検出することが可能になる等、速やかに車両運転者に報知して流路切替弁９の修理または交換といった対処を行うことが可能になる。
【０１０７】
したがって、仮に、流路切替弁９が排熱回収経路または非排熱回収経路になったまま不動となる異常が、突然発生した場合でも、前記のように早期段階で対処することが可能であれば、前記異常を長期にわたって放置してしまう場合のように排気管５から排出されるエミッションが増大する、という二次的な弊害が発生することを回避するうえで有利となる。
【０１０８】
しかも、流路切替弁９の異常有無を判定するのに必要な構成として、汎用品で入手容易な温度センサ１１を設けて、制御装置３による比較的簡易な信号処理を追加するだけで済ませているから、製造コストを安価に抑えるうえで有利となる。
【０１０９】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。
【０１１０】
（１）上記実施形態では、流路切替弁９を適宜のアクチュエータ１０でもって駆動されるタイプとした例を挙げているが、この流路切替弁９は、例えばサーモワックスで弁体を駆動するような構成の自動感知作動タイプや、ダイアフラムとリンク機構を介して弁体を作動するような構成の負圧作動タイプ等とすることも可能である。そのような場合、上述した流路切替弁９の異常調査の処理については、当該流路切替弁９を切り替え動作させる条件が成立したときに実行するように、設定することができる。
【０１１１】
（２）上記実施形態では、エンジン１としてガソリンエンジンを例に挙げているが、これに限ることなく、例えばディーゼルエンジンであってもよい。但し、ディーゼルエンジンとする場合には、排気管５に設置される触媒６，７を、例えばＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate−NOx Reduction system）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、酸化触媒等とされる。
【０１１２】
（３）上記実施形態では、流路切替弁９の切り替え後に温度センサ１１で検知される排気ガス温度が、所定の閾値を上回るかあるいは下回るかと変化することを調べて、流路切替弁９の動作異常を判定するようにした例を挙げているが、例えば、流路切替弁９を切り替え動作させる毎に、その切り替え動作の前、つまり前回の切り替え動作後に温度センサ１１で検知した排気ガス温度と、今回の切り替え動作の後において温度センサ１１で検知される現在の排気ガス温度とを対比し、両方の排気ガス温度の変化幅が、予め規定した範囲内である場合に、流路切替弁９が異常であると判定するようにしてもよい。
【０１１３】
（４）本発明の他実施形態について、図４および図５を参照して説明する。この例では、図４に示すように、一般的に、上流側触媒６の下流側には、Ｏ2センサ１３が設けられているが、それに加えて、排気管５の本流路５ａにおいて流路切替弁９よりも上流側に、Ｏ2センサ１４が設けられている。
【０１１４】
この流路切替弁９寄りのＯ2センサ１４は、上流側触媒６寄りのＯ2センサ１３と同一の特性を有するものとされる。なお、ここでは、上流側触媒６寄りのＯ2センサ１３を第１Ｏ2センサとして、流路切替弁９寄りのＯ2センサ１４を第２Ｏ2センサとする。
【０１１５】
これらのＯ2センサ１３，１４は、公知のように、排気ガス中の酸素濃度が、基準値に対してリッチかリーンかに応じて異なる電圧値を出力するものである。このＯ2センサ１３，１４の検出電圧は、Ａ／Ｄ変換されて、制御装置３に入力されるようになっている。
【０１１６】
そして、上流側触媒６寄りの第１Ｏ2センサ１３から出力される信号は、エンジン１の通常運転時において、排気ガス中の酸素濃度がリッチであることを示す電圧と、リーンであることを示す電圧とが、所定の周期で交互に変化するので、図５（ａ）に示すようなパルス波形となる。
【０１１７】
また、流路切替弁９寄りの第２Ｏ2センサ１４から出力される信号は、排熱回収経路になっている場合、つまりバイパス通路８のみに排気ガスが流通する場合、図５（ｂ）の前半部分に示すように、酸素濃度がリーンであることを示す略一定の電圧が連続的に出力される一方、非排熱回収経路になっている場合、つまり排気管５の本流路５ａのみに排気ガスが流通する場合、本流路５ａを流通する排気ガス中の酸素濃度がリッチであることを示す電圧と、リーンであることを示す電圧とが、所定の周期で交互に変化するので、図５（ｂ）の後半部分に示すようなパルス波形信号を出力する。
【０１１８】
この場合、制御装置３は、流路切替弁９の切り替え動作を行う毎に、前記二つのＯ2センサ１３，１４からの出力波形を対比し、流路切替弁９で確保しようとする経路に応じて、下記する組み合わせになっているか否かを調べることにより、流路切替弁９の動作異常の有無を判定するようになっている。
【０１１９】
具体的に説明する。まず、流路切替弁９を排熱回収経路から非排熱回収経路へと切り替える場合には、切り替え後において、前記二つのＯ2センサ１３，１４からの出力波形が、不一致であるか否かを調べる。
【０１２０】
ちなみに、例えば正常に非排熱回収経路に切り替えることができた場合、排気ガスが排気管５の本流路５ａに流通するので、二つのＯ2センサ１３，１４の出力波形が略一致することになるが、非排熱回収経路に切り替えることができずに排熱回収経路のままになっている場合には、排気ガスがバイパス通路８に流通したままになるので、二つのＯ2センサ１３，１４の出力波形が一致しなくなる。
【０１２１】
このように、二つのＯ2センサ１３，１４からの出力波形が、略一致している場合は、流路切替弁９が正常であると判定することができ、また、不一致である場合には、流路切替弁９が異常であると判定することができる。
【０１２２】
一方、流路切替弁９を非排熱回収経路から排熱回収経路へと切り替える場合には、前記二つのＯ2センサ１３，１４からの出力波形が、略一致しているか否かを調べる。
【０１２３】
ちなみに、例えば正常に排熱回収経路に切り替えることができた場合、排気ガスがバイパス通路８に流通するので、二つのＯ2センサ１３，１４の出力波形が一致しなくなるが、排熱回収経路に切り替えることができずに非排熱回収経路のままになっている場合には、排気ガスが排気管５の本流路５ａに流通したままになるので、二つのＯ2センサ１３，１４の出力波形が略一致する。
【０１２４】
このように、二つのＯ2センサ１３，１４からの出力波形が、一致していない場合には、流路切替弁９が正常である判定するが、略一致している場合には、流路切替弁９が異常であると判定することができる。
【０１２５】
この場合、流路切替弁９の異常有無を判定するのに必要な構成として、汎用品で入手容易な第２Ｏ2センサ１４を追加して、制御装置３による比較的簡易なパターン認識処理を追加するだけで済ませているから、製造コストを安価に抑えるうえで有利となる。
【０１２６】
（５）本発明の他実施形態について、図６および図７を参照して説明する。ここでは、図６に示すように、排気管５の本流路５ａにおいて流路切替弁９よりも上流側に、温度センサ１５を設けている。
【０１２７】
そして、制御装置３は、流路切替弁９の切り替え動作を行う毎に、その切り替え動作の前、つまり前回の切り替え動作後に温度センサ１５で検知した排気ガス温度と、今回の切り替え動作の後において温度センサ１５で検知される排気ガス温度とを比較し、図７の二点鎖線で示すように、切り替え後の排気ガス温度が変化しない場合に、流路切替弁９が異常であると判定する一方、図７の実線で示すように、切り替え後の排気ガス温度が予め規定したレベル以上変化した場合に、流路切替弁９が正常であると判定するようになっている。
【０１２８】
この場合、流路切替弁９の異常有無を判定するのに必要な構成として、汎用品で入手容易な温度センサ１５を設けて、制御装置３による比較的簡易な信号処理を追加するだけで済ませているから、製造コストを安価に抑えるうえで有利となる。
【０１２９】
（６）本発明の他実施形態について、図８および図９を参照して説明する。ここでは、図８に示すように、排気管５の本流路５ａにおいて流路切替弁９よりも上流側に第１の温度センサ１６を設けるとともに、バイパス通路８の上流側に第２の温度センサ１７を設けている。
【０１３０】
そして、制御装置３は、流路切替弁９の切り替え動作を行う毎に、その切り替え動作の前に第１、第２温度センサ１６，１７で検知される出力と、切り替え動作の後において第１、第２温度センサ１６，１７で検知される出力とを対比し、図９の二点鎖線で示すように、両方の出力が反転しない場合に、流路切替弁９が異常であると判定するが、図９の実線で示すように、両方の出力が反転した場合に、流路切替弁９が正常であると判定するようになっている。
【０１３１】
この場合、流路切替弁９の異常有無を判定するのに必要な構成として、汎用品で入手容易な第１、第２温度センサ１６，１７を設けて、制御装置３による比較的簡易な信号処理を追加するだけで済ませているから、製造コストを安価に抑えるうえで有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明に係る車両用排気装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の実施形態における動作説明に用いるグラフで、流路切替弁の切り替え前後における排気ガスの温度の変化を示している。
【図３】図１の実施形態における流路切替弁の異常調査処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る車両用排気装置の他実施形態の概略構成を示す図である。
【図５】図４の実施形態における動作説明に用いるグラフで、（ａ）は流路切替弁の切り替え前後における第１Ｏ2センサ１３の出力を、また、（ｂ）は流路切替弁の切り替え前後における第２Ｏ2センサ１４の出力をそれぞれ示している。
【図６】本発明に係る車両用排気装置の他実施形態の概略構成を示す図である。
【図７】図６の実施形態における動作説明に用いるグラフで、流路切替弁の切り替え前後における排気ガスの温度の変化を示している。
【図８】本発明に係る車両用排気装置の他実施形態の概略構成を示す図である。
【図９】図８の実施形態における動作説明に用いるグラフで、流路切替弁の切り替え前後における排気ガスの温度の変化を示している。
【符号の説明】
【０１３３】
１      エンジン
２      排気装置
３      制御装置
５      排気管（排気通路に相当）
５ａ    排気管の本流路
６      上流側触媒
７      下流側触媒
８      バイパス通路
９      流路切替弁
１０      流路切替弁の駆動用のアクチュエータ
１１      温度センサ（ガス温検知手段に相当）
２０      排熱回収装置
２１      熱交換器
２２      冷却水導入路
２３      冷却水還流路
２４      ヒータコア
【図１】
2009127435.tif 000003
【図２】
2009127435.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009127435.tif 000007
【図６】
2009127435.tif 000008
【図７】
2009127435.tif 000009
【図８】
2009127435.tif 000010
【図９】
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