内燃機関の排気浄化装置
【課題】排気中の水溶性ＨＣを凝縮可能な冷却手段を有する構成においてエミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】Ｕ／Ｆ触媒４００下流に第１冷却装置５００及び第２冷却装置６００を有するエンジンシステム１０において、異常検出処理が実行される。この際、エンジン始動後に、吸入空気量積算値Ｇａｔが所定値に到達した段階で触媒温度Ｔｃｔｌが未だ触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈに到達していない旨の検出条件が満たされると、第１冷却装置５００のタンク５１０の温度たる冷却装置温度Ｔｃｌｒが、所定の正常範囲に属しているか否かが判別される。冷却装置温度Ｔｃｌｒが下限値Ｔｃｌｒｌ以下、或いは上限値Ｔｃｌｒｈ以上である等して当該正常範囲を逸脱している場合、第１冷却装置５００が予め想定された冷却能力を有さない或いは発揮できない旨の異常状態にあるものと判別され、インジケータ８００が点灯制御される。
【解決手段】Ｕ／Ｆ触媒４００下流に第１冷却装置５００及び第２冷却装置６００を有するエンジンシステム１０において、異常検出処理が実行される。この際、エンジン始動後に、吸入空気量積算値Ｇａｔが所定値に到達した段階で触媒温度Ｔｃｔｌが未だ触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈに到達していない旨の検出条件が満たされると、第１冷却装置５００のタンク５１０の温度たる冷却装置温度Ｔｃｌｒが、所定の正常範囲に属しているか否かが判別される。冷却装置温度Ｔｃｌｒが下限値Ｔｃｌｒｌ以下、或いは上限値Ｔｃｌｒｈ以上である等して当該正常範囲を逸脱している場合、第１冷却装置５００が予め想定された冷却能力を有さない或いは発揮できない旨の異常状態にあるものと判別され、インジケータ８００が点灯制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関の排気浄化装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、排気を冷却する冷却手段を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の排気浄化装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、排気通路から分岐される排気バイパス通路を備え、この分岐部に切換弁を介装するとともに、排気バイパス通路にバイパス排気を冷却する冷却手段を設け、この冷却手段の下流の排気バイパス通路に未燃ＨＣ成分を凝縮する凝縮成分溜を設け、該凝縮成分溜に溜められた未燃ＨＣ成分を暖機後にパージポートから空気とともに吸気通路に導入することにより、未燃ＨＣを回収することができるとともに、機関の冷間時、特に未暖機状態での運転時間が長いときに、燃費を向上させることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、排ガス中のアルデヒドを水溶液としてトラップして吸気側へ還流させる構成も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２３５６１７号公報
【特許文献２】実開昭６１−７６１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術において、冷却手段が予め想定される冷却能を発揮しない場合、当然ながら未燃ＨＣ成分は凝縮されることなく車外に排出されエミッションを悪化させる要因となる。ところが、従来の技術は、冷却手段がこの種の冷却能を有しているか否かを判断する術を有さぬため、場合によってはエミッションの悪化を招く状態が放置されかねない。即ち、従来の技術には、ドライバの預かり知らぬところで、エミッションの悪化を招きかねないという技術的な問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、排気を冷却することにより未燃ＨＣを回収可能な冷却手段を有する構成においてエミッションの悪化を抑制し得る内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関の排気浄化装置であって、前記内燃機関における排気の経路に設置され、前記排気を冷却することにより、前記排気中の水溶性ＨＣを、該水溶性ＨＣを含む凝縮水として液化可能な冷却手段と、前記冷却手段が所定の異常状態にあるか否かを判別する判別手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る「内燃機関」とは、少なくとも一の気筒を備え、当該気筒の各々において燃料が燃焼（好適には、燃料と空気の混合気が燃焼）した際に生じる動力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の各種物理的或いは機械的な伝達経路を経て車両の駆動力として取り出すことが可能に構成された機関であり、本発明では特に、燃料として例えばエタノール等の各種アルコールが混合されてなるアルコール混合燃料を使用可能に構成された機関を包括する概念である。
【０００９】
ここで、「アルコール混合燃料」とは、例えば好適な一形態として、各種アルコール単体、又はガソリンとアルコールとの混合体であり、本発明においては、その混合割合は特に限定されない。即ち、本発明に係るアルコール混合燃料とは、アルコール濃度（重量濃度であっても体積濃度であってもよい）として０％から１００％までの値を採り得る趣旨である。また、アルコール混合燃料は、例えば給油時においてアルコール混合燃料として燃料タンク等の貯留手段に取り込まれてもよいし、例えばガソリン等の被混合体用の貯留手段とは異なる貯留手段に取り込まれ、内燃機関に対し燃料の供給がなされるに際して適宜混合されてもよい。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、その動作時には、排気の経路（以下、適宜「排気経路」と略称する）に設置された冷却手段により排気が冷却される。この種の内燃機関の排気には、各種アルコール或いはアルデヒド等の水溶性ＨＣが一成分として含まれており、排気が冷却される過程において、係る水溶性ＨＣは液化（即ち、凝縮）され、凝縮水として例えば各種トラップ手段、抽出手段或いは貯留手段等により夫々トラップ、抽出或いは貯留される。
【００１１】
尚、本発明に係る「冷却手段」とは、排気を、少なくとも排気中の水溶性ＨＣが幾らかなり液化される程度に冷却可能である限りにおいて、如何なる構成（物理的構成、機械的構成、電気的構成、磁気的構成又は化学的構成を含む）を有していてもよく、例えば、熱容量（ヒートマス）の大きい（この場合の「大きい」とは、例えば好適な一形態として、元々排気が有する熱量、排気の量、排気流速、要求される冷却速度等、各種要件に基づいて規定され得る、好適には設計事項である）物体の表面或いは内部に排気を導くことにより、係る物体との熱交換によって排気を冷却する構成を有していてもよいし、例えば、各種駆動手段により物理的、機械的又は電気的に駆動されることによって、積極的に排気を冷却するものであってもよい。
【００１２】
ここで、好適な一形態として、この液化された水溶性ＨＣ（即ち、凝縮水）は、例えば機関暖機後等に、例えば係る機関暖機に係る熱によって、それ自体が、或いは含有される水溶性ＨＣが気化される。気化後の水溶性ＨＣは、好適には内燃機関の吸気系に還流され、当該吸気系を介して気筒内に流入せしめられた後に、再び燃焼に供される。従って、この冷却手段が正常に機能している限りにおいて、例えば機関始動直後等、三元触媒等の各種形態を採り得る触媒装置が未暖機であっても、当該触媒装置で浄化しきれない水溶性ＨＣの車外への排出は好適に抑制される。尚、補足的に言えば、この種の冷却手段は、好適な一形態として、触媒装置が実践上十分な排気浄化能力を発揮しない運転領域（例えば、触媒活性温度未満の温度領域）において顕著に効果的であり、その点に鑑みれば、その設置位置は、排気熱による触媒暖機を阻害しないように、少なくとも触媒装置の下流側（排気の流れを基準とする方向概念であって、この場合、即ち、気筒と反対側）に設定される。
【００１３】
ここで特に、冷却手段が正常に機能しない状態（例えば、予め想定された冷却能力を発揮できない状態）にある場合、排気中の水溶性ＨＣは、液化されることなく車外に排出され、或いはその液化が不十分であることにより一部が液化されることなく車外に排出され、いずれにせよエミッションが悪化する。特に、コスト上の理由等により、触媒装置に使用される白金等の貴金属の使用量が減少した場合、冷却手段に要求される水溶性ＨＣの捕集能力は相対的に増加するため、この種の状態にある場合の不利益もまた大となる。
【００１４】
そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段により、冷却手段が所定の異常状態にあるか否かを判別が判別される。ここで、「異常状態」とは、上述したように、冷却手段において、予め想定される冷却能力が発揮されない状態を包括する概念であり、例えば、物理的、機械的、電気的、磁気的又は化学的な何らかの不具合が生じている状態等を含む趣旨である。即ち、この種の異常状態が如何なる態様の下に具現化しようと、冷却手段が異常状態にある場合には、水溶性ＨＣの液化が不十分となる。尚、冷却手段が異常状態にあるか否かを判別するに際しての態様は、冷却手段がこの種の異常状態にあるか否かを判別可能である限りにおいて何ら限定されない。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、このように冷却手段が異常状態にあるか否かを判別することが可能であり、例えば、所定の告知手段（音声情報、文字情報、或いは視覚情報等によりドライバにその旨を告知し得る各種の手段）等を介して、その旨をドライバに告知することが容易にして可能となる。或いは、そのような告知がなされないとしても、係る判別の履歴が、各種の情報として記憶されていれば、車両の点検時や修理時等において、冷却手段が異常状態にある旨を知らしめることが簡便にして可能となる。いずれにせよ、この種の判別がなされることによって、冷却手段が異常状態にある旨を検出可能な何らの手段も有さぬ場合と較べて、少なくとも幾らかなりエミッションの悪化が抑制される。即ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、エミッションの悪化が好適に抑制されるのである。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一の態様では、前記冷却手段の温度を特定する第１特定手段を具備し、前記判別手段は、前記特定された温度に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する。
【００１７】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１特定手段により、冷却手段の温度が特定される。ここで、本発明に係る「特定」とは、特定対象又は特定対象と相関する物理量を所定の検出手段を介して直接的に又は間接的に検出すること、当該検出手段を介して直接的に又は間接的に検出された特定対象と相関する物理量に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する値を選択すること、この種の特定対象と相関する物理量又は選択された値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念である。
【００１８】
また、「冷却手段の温度」を規定する部位は、冷却手段の構成に応じて多種多様であり、必ずしも一義的でなくてもよい。冷却手段の温度とは、例えば好適な一形態として、冷却手段において、排気の冷却の度合い（二値的、段階的又は連続的であってよい）に応じて、少なくとも実践上十分な検出精度を確保できる程度に温度が変化する部位の温度であってもよい。或いは、冷却手段の温度とは、冷却手段の構成によっては、冷却手段により冷却された排気の温度であってもよい。
【００１９】
冷却手段による水溶性ＨＣの液化作用は、冷却手段が排気を冷却することにより得られるものである。従って、冷却手段の温度は、冷却手段の冷却能力を判断する指標値として有効である。即ち、この態様によれば、冷却手段が異常状態にあるか否かを簡便に、且つ正確に判別することができ、最終的には、液化されずに車外に排出される水溶性ＨＣに起因するエミッションの悪化を好適に抑制することが可能となる。
【００２０】
尚、この際、特定された温度に基づいた判別手段の判別態様は、少なくとも冷却手段が異常状態にあるか否かを実践上十分な精度で判別可能である限りにおいて何ら限定されない趣旨である。即ち、判別手段は、特定された温度そのものを基準値と比較する等して当該判別をおこなってもよいし、特定された温度の変化の度合いや、特定された温度から導出される各種の判断指標値を基準値と比較する等して当該判別を行ってもよい。
【００２１】
尚、この態様では、前記判別手段は、前記特定された温度が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別してもよい。
【００２２】
この場合、特定された温度が所定の正常範囲を逸脱する場合に冷却手段が異常状態にある旨が判別されるため、係る判別が比較的簡便にして実現される。
【００２３】
尚、「正常範囲」とは、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて冷却手段が正常状態にある場合には採り得ない旨が規定された温度範囲（以下、適宜「異常温度範囲」と称する）に該当しない、別言すれば、異常状態に無い旨の判別を下し得る範囲である。この際、冷却手段と排気経路との接続態様に異常が生じれば、冷却手段が冷却能力を有していたところで排気が冷却されずに冷却手段に温度変化（排気から熱を奪うことによる温度上昇）が生じないし、冷却手段に冷却能力を付与する何らかの付与系統（例えば、冷却手段を取り囲むウォータジャケット等に冷却水を供給する系統）に異常が生じれば、冷却手段は極端に高温となる場合もある。従って、この種の異常温度範囲は、冷却手段が正常状態にあり且つ内燃機関が通常運転される場合の温度等として規定される基準温度に対し、低温側にも高温側にも存在し得る。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記冷却手段における、前記冷却手段の温度に応じて変化する所定種類の物理量を特定する第２特定手段を具備し、前記判別手段は、前記特定された物理量に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する。
【００２５】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２特定手段により、冷却手段の温度に応じて変化する所定種類の物理量が特定され、判別手段により、係る物理量に基づいて冷却手段が異常状態にあるか否かの判別が行われる。
【００２６】
ここで、「所定種類の物理量」とは、冷却手段の温度に応じて変化する物理量であり、好適な一形態としては、少なくとも冷却手段の温度が先に述べた正常範囲から逸脱したことを実践上問題無く検出可能な程度に、当該温度に応じて変化する物理量である。即ち、ここで規定される物理量とは、冷却手段の温度は除外するとして、冷却手段の冷却能力に対応付けられた物理量を包括する概念である。
【００２７】
この態様によれば、冷却手段の温度を特定するプロセスを経ずして、冷却手段が異常状態にあるか否かを好適に判別可能である。尚、この種の物理量に基づいた判別は、必ずしも上述した温度に基づいた判別と相容れないものではなく、好適な一形態として、この種の物理量に基づいた判別と温度に基づいた判別との両方がなされてもよい。また、予めこの種の物理量を検出する複数種類の検出手段が、排気浄化装置の適切な場所に適宜備わっていてもよく、その場合、その都度内燃機関の運転条件等に応じて適切な検出手段を選択的に利用してもよい。
【００２８】
尚、この態様では、前記判別手段は、前記特定された物理量が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別してもよい。
【００２９】
冷却手段の温度と同様に、この種の物理量に対しても先に述べた異常範囲及び正常範囲を規定することが可能であり、この場合、判別手段に係る判別が比較的簡便に実現される。但し、この種の物理量は、先に述べた冷却装置の温度とは異なり、冷却装置の温度が正常範囲から逸脱している場合には、物理量の性質により大小又は高低の差はあれ一方向に基準値を逸脱することが多い。即ち、この種の物理量に規定される正常範囲とは、好適な一形態として、ある基準値を境にして規定される範囲であってもよい。
【００３０】
第２特定手段を備える本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一の態様では、前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気における前記水溶性ＨＣの濃度を特定する。
【００３１】
冷却手段下流側の排気における水溶性ＨＣの濃度は、総体的な傾向として、冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には低く、且つそうでない場合には高くなる。従って、冷却手段の冷却能力を規定する物理量として有効である。
【００３２】
尚、「少なくとも冷却手段下流側」とあるように、水溶性ＨＣ濃度は、冷却手段下流側に加え、冷却手段上流側について特定されてもよい。例えば、内燃機関の排気中に含有される水溶性ＨＣが元より多い場合には、冷却手段の冷却能力が予め想定されたものであっても、液化されない水溶性ＨＣが下流側に排出される可能性もある。そのような場合は、内燃機関の燃焼がある種の異常状態である可能性もあるから、下流側の当該濃度のみに基づいた判別の精度が相対的に低下しかねない。そのような事情に対し、上流側の当該濃度も特定可能であれば、上下流の濃度差、或いはそれに類する各種判断指標値に基づいて、より正確に当該判別を行うことも可能である。
【００３３】
第２特定手段を備える本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気の湿度を特定する。
【００３４】
冷却手段下流側の排気の湿度は、総体的な傾向として、冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には低く、且つそうでない場合には高くなる。従って、冷却手段の冷却能力を規定する物理量として有効である。尚、先に述べた水溶性ＨＣの濃度と同様の趣旨により、この態様において冷却手段上流側の当該湿度が特定されてもよい。
【００３５】
第２特定手段を備える本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記液化された凝縮水を貯留する貯留手段を更に具備し、前記第２特定手段は、前記物理量として、前記貯留された凝縮水の量を特定する。
【００３６】
この態様によれば、液化された凝縮水を貯留する貯留手段が備わり、その貯留された凝縮水の量（以下、適宜「凝縮水量」と称する）が、第２特定手段により特定される。この凝縮水量は、貯留手段の構成に応じて、冷却手段の冷却能力の大小に対する振る舞いが異なり得る（例えば、貯留手段が、冷却手段としての機能を予め兼ね備えている場合、冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には、当該凝縮水量は多くなり、そうでない場合に少なくなるが、貯留手段が、例えば冷却手段の下流側に設置され、冷却手段と同種又は異種の冷却能力を幾らかなり有する場合、上流側の冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には、当該凝縮水量は少なくなり、そうでない場合に多くなる）が、いずれにせよ冷却手段の冷却能力を規定する物理量として有効である。
【００３７】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３９】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００、Ｓ／Ｃ（Start Converter）触媒３００及びＵ／Ｆ（Under Floor）触媒４００、第１冷却装置５００、第２冷却装置６００、温度センサ７００及びインジケータ８００を備える。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、エンジンシステム１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「判別手段」、「第１特定手段」及び「第２特定手段」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する異常検出処理を実行することが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「判別手段」、「第１特定手段」及び「第２特定手段」の夫々一例として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、これら各手段は、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００４１】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒エンジンである。
【００４２】
ここで、図２を参照し、エンジン２００の構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の一断面構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００４３】
図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００４４】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００４５】
尚、本実施形態において、燃料タンクに貯留されインジェクタ２１２から噴射される燃料は、ガソリンとエタノールの混合燃料（即ち、本発明に係る「アルコール混合燃料」の一例）たるエタノール混合燃料であり、エンジン２００は、当該エタノール混合燃料のエタノール濃度として０％から１００％の値を採り得るように構成されている。即ち、本実施形態に係る車両は、一種のＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）として構成されている。
【００４６】
気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００４７】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的にはアクセルポジションセンサ８００により検出されるアクセル開度に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するように構成されるが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０９は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００４８】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１６が設置されている。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックを取り囲むように設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１７が配設されている。空燃比センサ２１６及び水温センサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、各々検出された空燃比及び冷却水温は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００４９】
図１に戻り、Ｓ／Ｃ触媒３００は、排気管２１５に設置された三元触媒である。Ｓ／Ｃ触媒３００は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成された三元触媒である。尚、図面の煩雑化を防ぐ目的から図示を省略するが、Ｓ／Ｃ触媒３００には、Ｓ／Ｃ触媒３００の温度たる触媒温度Ｔｃｔｌを検出可能な、温度センサが付設されている。この温度センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された触媒温度Ｔｃｔｌは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００５０】
Ｕ／Ｆ触媒４００は、車両の床下に設置される、Ｓ／Ｃ触媒３００と同様エンジン２００から排出されるＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを夫々浄化することが可能に構成された三元触媒である。尚、Ｓ／Ｃ触媒３００及びＵ／Ｆ触媒４００は、共に三元触媒であるが、Ｕ／Ｆ触媒４００では、Ｓ／Ｃ触媒３００で浄化しきれない、例えばＮＯｘ等を顕著に浄化し得るように、夫々貴金属の使用状態が異なっている。
【００５１】
第１冷却装置５００は、Ｕ／Ｆ触媒４００の下流側に設置された、本発明に係る「冷却手段」の一例たる排気冷却装置である。第１冷却装置５００は、タンク５１０、還流管５２０及び電磁弁５３０を備える。
【００５２】
タンク５１０は、その内部に空間を有すると共に、その外周部にエンジン２００の冷却水と共有される冷却水の配管（不図示）が張り巡らされた構成を有している。第１冷却装置５００は、タンク５１０内部に滞留するガス（後述するように、排気である）を、この冷却水との熱交換によって冷却することが可能に構成されている。
【００５３】
タンク５１０の外壁部分には、２箇所の連通孔が形成されており、タンク５１０内外を相互に連通している。一方の連通孔には、Ｕ／Ｆ触媒４００を通過した排気管たる第１冷却用排気管２１５ａが貫通しており、その一端部が開放端となっている。また、他方の連通孔には、第１冷却用排気管２１５ａと同様の第２冷却用排気管２１５ｂが貫通しており、その両端部が開放端となっている。
【００５４】
このような構成において、第１冷却用排気管２１５ａを通過した排気は、第１冷却用排気管２１５ａの開放端を介してタンク５１０内部に流入し、先に述べた熱交換作用によりタンク５１０内部で十分に冷却されると共に、第２冷却用排気管２１５ｂのタンク５１０側の開放端から第２冷却用排気管２１５ｂに流入し、タンク５１０外部に排出される。その排気の冷却の過程においては、排気中の水溶性ＨＣが、先に述べた冷却の作用により凝縮し、タンク５１０内部の下方部分に凝縮水ＨＣＷ１として貯留される構成となっている。
【００５５】
還流管５２０は、一端部が、この凝縮水ＨＣＷ１の貯留部位下方においてタンク５１０内部に連通する管状部材である。凝縮水ＨＣＷ１は、所定の流路抵抗により適宜減速されつつ、還流管５２０に導かれる構成となっている。一方、還流管５２０の他端部は、図示せぬ（図２参照）スロットルバルブ下流側において、吸気管２０７に連通する構成となっている。
【００５６】
電磁弁５３０は、不図示の駆動回路から付与される駆動力により還流管５２０内部で弁体が回動する構成を有する弁装置である。この弁体の位置は、還流管５２０における電磁弁５３０の上流側と下流側との連通を遮断する全閉位置と、これらを連通させる全開位置との間で二値的に制御される構成となっている。尚、電磁弁５３０の駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動状態がＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００５７】
補足すると、還流管５２０に導かれた凝縮水ＨＣＷ１は、機関暖機が進行する過程において、水溶性ＨＣが気化し、気化した水溶性ＨＣが還流管５２０を介して吸気管２０７に還流され、エンジン２００の燃焼室内における燃焼に供される構成となっている。電磁弁５３０は、基本的に、係る凝縮水ＨＣＷ１における水溶性ＨＣの気化が十分に進行した場合に限定的に全開位置に制御され、それ以外の場合には全閉位置に制御される構成となっている。尚、凝縮水ＨＣＷ１の処理については、最終的に水溶性ＨＣが再度燃焼に供され車外に排出されない限りにおいて、如何なる態様を有していてもよく、図１に示した構成は即ち一形態を例示したものに過ぎない。また、係る水溶性ＨＣの吸気系への還流については、本発明の要旨と関係性が薄いため、ここでは、上記説明に留めることとする。
【００５８】
第２冷却装置６００は、本発明に係る「冷却手段」の他の一例たる排気冷却装置である。第２冷却装置６００は、内部空間を有し、第１冷却装置５００と同様、その外周部にエンジン２００の冷却水と共有される冷却水の配管（不図示）が張り巡らされた構成を有している。第２冷却装置６００は、内部空間に滞留する排気を、この冷却水との熱交換によって冷却することが可能に構成されている。第２冷却装置６００の外壁部には、第２冷却装置内外を連通する２個の連通孔が形成されている。この２個の連通孔のうち一方には、先に述べた第２冷却用排気管２１５ｂが貫通しており、他方の連通孔には、第１及び第２冷却用排気管と同様の第３冷却用排気管２１５ｃが貫通している。第３冷却用排気管２１５ｃは、車外空間に連通している。
【００５９】
第２冷却装置６００は、第１冷却装置５００の冷却能力を補うために設置される補助的な冷却装置であり、第２冷却用排気管２１５ｂを介して流入する排気は、その内部空間で冷却され、第３冷却用排気管２１５ｃから排出される。その冷却の過程において、水溶性ＨＣ成分は凝縮し、凝縮水ＨＣＷ２として第２冷却装置６００内部に貯留される構成となっている。但し、第１冷却装置５００は、基本的に、エンジン２００の想定される運転範囲において、排気管２１５を流れる排気を実践上十分に冷却することが可能に構成されており、第２冷却装置６００に貯留される凝縮水ＨＣＷ２は、凝縮水ＨＣＷ１と較べ、その量が十分に小さなっている。尚、図示は省略されるが、第２冷却装置６００には、貯留される凝縮水ＨＣＷ２を還流管５２０に還流させるフィードパイプと、当該フィードパイプ中の凝縮水の逆流を防止する逆止弁が設置されている。
【００６０】
尚、第１冷却装置５００、第２冷却装置６００及びＥＣＵ１００により、本発明に係る「内燃機関の排気浄化装置」の一例が構成される。
【００６１】
温度センサ７００は、第１冷却装置５００におけるタンク５１０の外壁体に固定され、タンク５１０の温度を冷却装置温度Ｔｃｌｒとして検出可能に構成されたセンサである。温度センサ７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却装置温度Ｔｃｌｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００６２】
インジケータ８００は、車両の車室内における、ドライバによる視認が可能な位置に設置された点灯装置である。インジケータ８００は、第１冷却装置５００が異常状態である旨を告知する発光状態と、第１冷却装置５００が異常状態にない旨を告知する非発光状態との二値状態を採る。また、インジケータ８００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００による駆動制御を受けて、発光状態及び非発光状態のいずれか一方の状態に制御される構成となっている。
【００６３】
＜実施形態の動作＞
上述したように、エンジンシステム１０では、第１冷却装置５００及び第２冷却装置６００（主として、第１冷却装置５００）により排気が冷却され、排気中の水溶性ＨＣをタンク５１０内部にトラップすることが可能に構成されているため、水溶性ＨＣの車外への排出が好適に抑制されている。この際、Ｓ／Ｃ触媒３００及びＵ／Ｆ触媒４００が活性状態にあれば、元より水溶性ＨＣもこれら触媒中で浄化されるため、これら冷却装置は、主として始動直後に機関暖機が未了である期間について顕著に効果的に作用する。それ以外の、即ち好適には機関暖機終了後の期間については、第１冷却用排気管２１５ａにおける水溶性ＨＣの濃度が十分に低いため、水溶性ＨＣの凝縮はほとんどなされぬまま、排気は、第１冷却用排気管２１５ａから第２冷却用排気管２１５ｂ及び第３冷却用排気管２１５ｃを順次介して車外に放出される。この際、エミッションの悪化が顕在化することはない。
【００６４】
一方、主たる排気冷却装置として機能する第１冷却装置５００が、予め想定された冷却能力を発揮できない状態として規定される異常状態にある場合、冷却能力の不足によって水溶性ＨＣの凝縮が想定された規模で進行し難くなる。この際、第２冷却装置６００が正常であれば、無論幾らかなり不具合は抑制され得るが、いずれにせよエミッションの悪化が回避され難い。そこで、エンジンシステム１０においては、ＥＣＵ１００により異常検出処理がなされ、第１冷却装置５００の異常を検出することが可能となっている。
【００６５】
ここで、図３を参照し、異常検出処理の詳細について説明する。ここに、図３は、異常検出処理のフローチャートである。
【００６６】
図３において、ＥＣＵ１００は、エンジン始動後であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。エンジン始動前である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出処理を終了する。尚、ＥＣＵ１００は、一旦異常検出処理が終了すると、所定周期で異常検出処理を繰り返す。
【００６７】
ＥＣＵ１００は、エンジン始動後である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。尚、触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈは、Ｓ／Ｃ触媒
３００が排気を十分に浄化可能な温度であり、ここでは、予め実験的に求められた適合値である。触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以上である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第１冷却装置５００の異常検出を行うには不十分な始動条件であるとして異常検出処理を終了する。補足すれば、触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以上の温度領域では、Ｓ／Ｃ触媒３００による排気の浄化が促進されるため、第１冷却手段５００における水溶性ＨＣの凝縮は進行しない。この際、このような凝縮の遅滞が、第１冷却手段５００の異常によるものか、或いはこのように排気の浄化が促進されたことによるものか区別することが困難となり、異常の検出精度が低下してしまうのである。
【００６８】
触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、吸入空気量Ｇａの積算値Ｇａｔが、閾値Ｇａｔｔｈよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ここで、吸入空気量Ｇａは、図２において不図示（吸気管２０７におけるスロットルバルブ２０８上流側に設置される）のエアフローメータにより検出される。このエアフローメータは、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、検出された吸入空気量Ｇａは、ＥＣＵ１００に一定の周期で参照される。ＥＣＵ１００は、検出直後からこの吸入空気量Ｇａの積算を開始する。
【００６９】
Ｓ／Ｃ触媒３００における触媒暖機の進行の度合いは、触媒に投入される熱エネルギの総量に応じて変化する。係る総量は、吸入空気量Ｇａの積算値Ｇａｔに比例する。ステップＳ１０３では、Ｓ／Ｃ触媒３００の暖機に所定量のエネルギが投入されたか否かを判別する処理であり、始動後のエンジン負荷が高ければ時間的には短く、低ければ時間的には長くなる。尚、閾値Ｇａｔｔｈは、通常の始動時における未暖機状態のＳ／Ｃ触媒３００が活性状態に到達するのに要する積算値Ｇａｔ未満の値に設定される。即ち、係る未暖機状態のＳ／Ｃ触媒３００を暖機させるのに十分な積算値を判断基準としたのでは、始動時の触媒暖機状態によっては、第１冷却装置５００が実質的に有効な水溶性ＨＣの凝縮を行った時間に差が生じて、異常検出の精度が低下してしまうのである。
【００７０】
積算値Ｇａｔが閾値Ｇａｔｔｈ以下である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は処理をステップＳ１０１に戻し一連の処理を繰り返すと共に、積算値Ｇａｔが閾値Ｇａｔｔｈよりも大きい場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、再び触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。触媒温度が触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以上である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、始動時に既にＳ／Ｃ触媒３００が適度な暖機状態にあったものとして、異常検出の精度を担保する観点から異常検出処理を終了する。尚、既に述べたように、異常検出処理は所定周期で繰り返されるが、このように一旦触媒暖機温度Ｔｃｔｌｔｈに到達した後は、通常触媒温度Ｔｃｔｌは低下しない。従って、実質的には次回のエンジン始動時まで、第１冷却装置５００の異常検出は行われない。
【００７１】
触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１冷却装置５００の異常検出を開始する。即ち、温度センサ７００により検出される冷却装置温度Ｔｃｌｒが、下限値Ｔｃｌｒｌより大きく且つ上限値Ｔｃｌｒｈ未満の範囲として規定される正常範囲に該当するか否かが判別される（ステップＳ１０５）。
【００７２】
ここで、正常範囲とは、第１冷却装置５００が予め想定された冷却能力を有し且つ発揮している状態において採り得る範囲であり、逆に言うと、冷却装置温度Ｔｃｌｒが下限値Ｔｃｌｒｌ以下である場合には、例えば第１冷却装置５００のタンク５１０が排気による熱負荷を受けていない、即ち、排気を冷却可能な位置にない可能性があり（言い換えれば、予め想定された冷却能力を発揮できない状態の一例である）、冷却装置温度Ｔｃｌｒが上限値Ｔｃｌｒｈよりも大きい場合には、例えばタンク５１０に対する冷却水の供給が不十分となり、排気の冷却自体が十分になされていない可能性がある（言い換えれば、予め想定された冷却能力を有さない状態の一例である）。いずれにせよ、排気の冷却による水溶性ＨＣの凝縮は生じ難くなり、エミッションの悪化が顕在化し易い。
【００７３】
ＥＣＵ１００は、冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲に該当する場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを規定する異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを、第１冷却装置５００が異常状態にない旨を表す「０」に設定し（ステップＳ１０６）、異常検出処理を終了する。一方、冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲に該当しない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、即ち、正常範囲を逸脱している場合、ＥＣＵ１００は、異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを、第１冷却装置５００が異常状態にある旨を表す「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００を点灯制御する（ステップＳ１０８）。インジケータ８００が点灯制御されると、異常検出処理は終了する。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る異常検出処理によれば、冷却装置温度Ｔｃｌｒに基づいて、第１冷却装置５００が予め想定された冷却能力を有し且つ発揮しているか否かを正確に判別することができる。また、第１冷却装置５００が、予め想定された冷却能力を有し且つ発揮している状態にない場合（そのような冷却能力を有さない状態、発揮できない状態、或いはその両方にある場合）には、インジケータ８００が点灯制御され、ドライバにその旨が告知される。従って、ドライバ側においても、エミッションの悪化を招きかねない旨の認識を持つことができ、車両を点検整備する等の措置を迅速に講じることが可能となる。即ち、総体的にみて、エミッションの悪化は可及的に早期に改善され、始動時のエミッションの悪化が好適に抑制されるのである。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るエンジンシステム１１ついて説明する。
【００７５】
始めに、図４を参照し、エンジンシステム１１の構成について説明する。ここに、図４は、エンジンシステム１１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７６】
図４において、エンジンシステム１１は、第２冷却装置６００を有さず、且つ温度センサ７００に替えて湿度センサ７１０を備える点において、エンジンシステム１０と相違している。尚、第２冷却装置６００を有さぬことにより、第３冷却用排気管２１５ｃもまたエンジンシステム１１の構成要素から除外されている。即ち、第２冷却用排気管２１５ｂが、車外空間に連通している。尚、第１実施形態において既に述べたように、第２冷却装置６００は、第１冷却装置５００を補助するための補助的な冷却装置であり、第１冷却装置５００のみで十分な排気冷却効果を有するものとする。
【００７７】
湿度センサ７１０は、第２冷却用排気管２１５ｂの内部に検出用の端子が露出してなる、第２冷却用排気管２１５ｂ内部を流れる排気の湿度たる排気湿度Ｈを検出可能に構成されたセンサである。湿度センサ７１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気湿度Ｈは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００７８】
次に、図５を参照し、第２実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図５は、第２実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７９】
図５において、異常検出の開始条件が整うと（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、排気湿度Ｈが基準値Ｈｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ２０１）。排気湿度Ｈが基準値Ｈｔｈ以下である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「０」に、基準値Ｈｔｈよりも大きい場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００の点灯制御を実行する（ステップＳ１０８）。
【００８０】
ここで、排気湿度Ｈは、第１冷却装置５００において排気が予め想定された冷却能力により冷却され、水溶性ＨＣが凝縮水ＨＣＷ１として十分に液化されていれば相応に低くなる。逆に、第１冷却装置５００が予め想定される冷却能力を有さない、或いは発揮できない状態にある場合、即ち、第１実施形態において規定された冷却装置温度Ｔｃｌｒが先に述べた正常範囲から逸脱している場合には、排気湿度Ｈは高くなる。従って、閾値Ｈｔｈを、予めこのように冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲を逸脱した場合に対応付けて設定しおくことにより、排気湿度Ｈに基づいて、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを正確に判別することが可能となる。
【００８１】
尚、排気湿度Ｈが閾値Ｈｔｈよりも大きい場合とは、即ち、本発明に係る「所定の物理量が正常範囲を逸脱する場合」の一例である。即ち、本発明に係る、物理量に対し規定される「正常範囲」とは、必ずしも上下限値により規定される範囲でなくてもよい。
【００８２】
尚、本実施形態では、湿度センサ７１０が、本発明に係る「少なくとも冷却装置の下流側」の一例として、第２冷却用排気管２１５ｂに設置されるが、湿度センサは更に、第１冷却用排気管２１５ａに設置されていてもよい。この場合、入力要素の状態を反映して適宜閾値の補正を行うことが可能であり、流入する排気の湿度自体が想定を超えている場合等に異常状態である旨が誤検出される可能性が低減され得るため好適である。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るエンジンシステム１２ついて説明する。
【００８３】
始めに、図６を参照し、エンジンシステム１２の構成について説明する。ここに、図６は、エンジンシステム１２の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８４】
図６において、エンジンシステム１２は、温度センサ７００に替えてアルコール濃度センサ７２０を備える点において、エンジンシステム１０と相違している。
【００８５】
アルコール濃度センサ７２０は、第３冷却用排気管２１５ｃの内部に検出用の端子が露出してなる、第３冷却用排気管２１５ｃ内部を流れる排気中のアルコール濃度Ｄａｌｃを検出可能に構成されたセンサである。アルコール濃度センサ７２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアルコール濃度Ｄａｌｃは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００８６】
次に、図７を参照し、第３実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図７は、第３実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８７】
図７において、異常検出の開始条件が整うと（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、アルコール濃度Ｄａｌｃが基準値Ｄａｌｃｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ３０１）。アルコール濃度Ｄａｌｃが基準値Ｄａｌｃｔｈ以下である場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「０」に、基準値Ｄａｌｃｔｈよりも大きい場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００の点灯制御を実行する（ステップＳ１０８）。
【００８８】
ここで、アルコール濃度Ｄａｌｃは、第１冷却装置５００において排気が予め想定された冷却能力により冷却され、水溶性ＨＣが凝縮水ＨＣＷ１として十分に液化されていれば相応に低くなる。逆に、第１冷却装置５００が予め想定される冷却能力を有さない、或いは発揮できない状態にある場合、即ち、第１実施形態において規定された冷却装置温度Ｔｃｌｒが先に述べた正常範囲から逸脱している場合には、アルコール濃度Ｄａｌｃは高くなる。従って、閾値Ｄａｌｃｔｈを、予めこのように冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲を逸脱した場合に対応付けて設定しおくことにより、アルコール濃度Ｄａｌｃに基づいて、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを正確に判別することが可能となる。尚、アルコール濃度Ｄａｌｃが閾値Ｄａｌｃｔｈよりも大きい場合とは、即ち、本発明に係る「所定の物理量が正常範囲を逸脱する場合」の他の一例である。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るエンジンシステム１３ついて説明する。
【００８９】
始めに、図８を参照し、エンジンシステム１３の構成について説明する。ここに、図８は、エンジンシステム１３の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９０】
図８において、エンジンシステム１３は、温度センサ７００に替えて水量センサ７３０を備える点において、エンジンシステム１０と相違している。
【００９１】
水量センサ７３０は、第２冷却装置６００の内部に検出用の端子が露出してなる、第２冷却装置６００に貯留される凝縮水ＨＣＷ２の水量たる凝縮水量Ｗを検出可能に構成されたセンサである。水量センサ７３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された凝縮水量Ｗは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００９２】
尚、本実施形態では、第２冷却装置６００が、本発明に係る「貯留手段」の一例としても機能する。
【００９３】
次に、図９を参照し、第４実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図９は、第４実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９４】
図９において、異常検出の開始条件が整うと（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、凝縮水量Ｗが基準値Ｗｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ４０１）。凝縮水量Ｗが基準値Ｗｔｈ以下である場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「０」に、基準値Ｗｔｈよりも大きい場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００の点灯制御を実行する（ステップＳ１０８）。
【００９５】
ここで、凝縮水量Ｗは、第１冷却装置５００において排気が予め想定された冷却能力により冷却され、水溶性ＨＣが凝縮水ＨＣＷ１として十分に液化されていれば相応に小さくなる。逆に、第１冷却装置５００が予め想定される冷却能力を有さない、或いは発揮できない状態にある場合、即ち、第１実施形態において規定された冷却装置温度Ｔｃｌｒが先に述べた正常範囲から逸脱している場合には、凝縮水量Ｗは大きくなる。従って、閾値Ｗｔｈを、予めこのように冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲を逸脱した場合に対応付けて設定しおくことにより、凝縮水量Ｗに基づいて、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを正確に判別することが可能となる。無論、凝縮水量ＨＣＷ１の量を検出して凝縮水量として特定しても同様の効果が得られるが、凝縮水ＨＣＷ２は、第１冷却装置５００が異常状態になければ、凝縮水ＨＣＷ１と較べてその量が十分に小さい。従って、第１冷却装置５００が異常状態にある場合の状態量の変化が顕著となり得る。
【００９６】
尚、凝縮水量Ｗが閾値Ｗｔｈよりもきい場合とは、即ち、本発明に係る「所定の物理量が正常範囲を逸脱する場合」の更に他の一例である。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るエンジンシステム１４ついて説明する。
【００９７】
始めに、図１０を参照し、エンジンシステム１４の構成について説明する。ここに、図１０は、エンジンシステム１４の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９８】
図１０において、エンジンシステム１４は、第１冷却装置５００に替えて冷却装置９００を備え、第２冷却装置６００を有さぬ（必然的に、第３冷却用排気管２１５ｃも有さない）点において、エンジンシステム１０と相違している。冷却装置９００は、冷却ファン９１０を備える点において第１冷却装置５００と相違している。また、エンジンシステム１４は、冷却ファン９１０が備わることに伴って、タンク５１０への冷却水の供給がなされない構成となっている。
【００９９】
冷却ファン９１０は、その送風口がタンク５１０側に開口しており、モータを含む不図示の駆動装置の駆動制御により、図示矢線方向に送風することが可能に構成されている。また、駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその駆動状態が上位に制御される構成となっている。冷却ファン９１０から送風が開始されると、冷却装置９００では、上記各種実施形態における熱交換による冷却に替わって、送風による積極的な冷却が行われる。
【０１００】
次に、図１１を参照し、第５実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図１１は、第５実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１０１】
図１１において、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、駆動装置の駆動制御を介して冷却ファン９１０を駆動し、排気の冷却を開始する（ステップＳ５０１）。排気の冷却が開始されると、処理はステップＳ１０３に移行される。その後の異常検出に係るプロセスは、第１実施形態と同様であり、冷却装置温度Ｔｃｌｒに基づいて、冷却装置９００が異常状態にあるか否かが正確に判別される。
【０１０２】
尚、本実施形態では、このように冷却と非冷却とを選択的に切り替え可能に構成されている。従って、ステップＳ１０６又はステップＳ１０８が実行されると、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈよりも高いか否かが判別され（ステップＳ５０２）、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以下である限り（ステップＳ５０２：ＮＯ）において排気の冷却は継続され、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈよりも高くなった場合に（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷却ファン９１０の駆動を停止して排気の冷却を終了する（ステップＳ５０３）。排気の冷却が終了すると、異常検出処理が終了する。
【０１０３】
尚、上記各実施形態では、冷却装置が異常状態にあるか否かを規定する各種の物理量として、夫々単一の物理量（冷却装置温度Ｔｃｌｒ、排気湿度Ｈ、アルコール濃度Ｄａｌｃ及び凝縮水量Ｗ）が採用されているが、検出される物理量は複数であってもよい。その場合、複数の物理量に基づいて、冷却装置が異常状態にあるか否かが判別されてもよいし、その都度エンジンの始動条件等に応じて、最適な物理量が選択されてもよい。
【０１０４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の排気浄化装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムに備わるエンジンの一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。
【図３】図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図５】第２実施形態に係り、図４のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第３実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図７】第３実施形態に係り、図６のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図９】第４実施形態に係り、図８のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図１１】第５実施形態に係り、図１０のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、２１５…排気管、２１５ａ…第１冷却用排気管、２１５ｂ…第２冷却用排気管、２１５ｃ…第３冷却用排気管、３００…Ｓ／Ｃ触媒、４００…Ｕ／Ｆ触媒、５００…第１冷却装置、５１０…タンク、５２０…還流管、５３０…電磁弁、６００…第２冷却装置、７００…温度センサ、７１０…湿度センサ、７２０…アルコール濃度センサ、７３０…水量センサ、８００…インジケータ、９００…冷却装置、９１０…冷却ファン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関の排気浄化装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、排気を冷却する冷却手段を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の排気浄化装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、排気通路から分岐される排気バイパス通路を備え、この分岐部に切換弁を介装するとともに、排気バイパス通路にバイパス排気を冷却する冷却手段を設け、この冷却手段の下流の排気バイパス通路に未燃ＨＣ成分を凝縮する凝縮成分溜を設け、該凝縮成分溜に溜められた未燃ＨＣ成分を暖機後にパージポートから空気とともに吸気通路に導入することにより、未燃ＨＣを回収することができるとともに、機関の冷間時、特に未暖機状態での運転時間が長いときに、燃費を向上させることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、排ガス中のアルデヒドを水溶液としてトラップして吸気側へ還流させる構成も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２３５６１７号公報
【特許文献２】実開昭６１−７６１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術において、冷却手段が予め想定される冷却能を発揮しない場合、当然ながら未燃ＨＣ成分は凝縮されることなく車外に排出されエミッションを悪化させる要因となる。ところが、従来の技術は、冷却手段がこの種の冷却能を有しているか否かを判断する術を有さぬため、場合によってはエミッションの悪化を招く状態が放置されかねない。即ち、従来の技術には、ドライバの預かり知らぬところで、エミッションの悪化を招きかねないという技術的な問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、排気を冷却することにより未燃ＨＣを回収可能な冷却手段を有する構成においてエミッションの悪化を抑制し得る内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関の排気浄化装置であって、前記内燃機関における排気の経路に設置され、前記排気を冷却することにより、前記排気中の水溶性ＨＣを、該水溶性ＨＣを含む凝縮水として液化可能な冷却手段と、前記冷却手段が所定の異常状態にあるか否かを判別する判別手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る「内燃機関」とは、少なくとも一の気筒を備え、当該気筒の各々において燃料が燃焼（好適には、燃料と空気の混合気が燃焼）した際に生じる動力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の各種物理的或いは機械的な伝達経路を経て車両の駆動力として取り出すことが可能に構成された機関であり、本発明では特に、燃料として例えばエタノール等の各種アルコールが混合されてなるアルコール混合燃料を使用可能に構成された機関を包括する概念である。
【０００９】
ここで、「アルコール混合燃料」とは、例えば好適な一形態として、各種アルコール単体、又はガソリンとアルコールとの混合体であり、本発明においては、その混合割合は特に限定されない。即ち、本発明に係るアルコール混合燃料とは、アルコール濃度（重量濃度であっても体積濃度であってもよい）として０％から１００％までの値を採り得る趣旨である。また、アルコール混合燃料は、例えば給油時においてアルコール混合燃料として燃料タンク等の貯留手段に取り込まれてもよいし、例えばガソリン等の被混合体用の貯留手段とは異なる貯留手段に取り込まれ、内燃機関に対し燃料の供給がなされるに際して適宜混合されてもよい。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、その動作時には、排気の経路（以下、適宜「排気経路」と略称する）に設置された冷却手段により排気が冷却される。この種の内燃機関の排気には、各種アルコール或いはアルデヒド等の水溶性ＨＣが一成分として含まれており、排気が冷却される過程において、係る水溶性ＨＣは液化（即ち、凝縮）され、凝縮水として例えば各種トラップ手段、抽出手段或いは貯留手段等により夫々トラップ、抽出或いは貯留される。
【００１１】
尚、本発明に係る「冷却手段」とは、排気を、少なくとも排気中の水溶性ＨＣが幾らかなり液化される程度に冷却可能である限りにおいて、如何なる構成（物理的構成、機械的構成、電気的構成、磁気的構成又は化学的構成を含む）を有していてもよく、例えば、熱容量（ヒートマス）の大きい（この場合の「大きい」とは、例えば好適な一形態として、元々排気が有する熱量、排気の量、排気流速、要求される冷却速度等、各種要件に基づいて規定され得る、好適には設計事項である）物体の表面或いは内部に排気を導くことにより、係る物体との熱交換によって排気を冷却する構成を有していてもよいし、例えば、各種駆動手段により物理的、機械的又は電気的に駆動されることによって、積極的に排気を冷却するものであってもよい。
【００１２】
ここで、好適な一形態として、この液化された水溶性ＨＣ（即ち、凝縮水）は、例えば機関暖機後等に、例えば係る機関暖機に係る熱によって、それ自体が、或いは含有される水溶性ＨＣが気化される。気化後の水溶性ＨＣは、好適には内燃機関の吸気系に還流され、当該吸気系を介して気筒内に流入せしめられた後に、再び燃焼に供される。従って、この冷却手段が正常に機能している限りにおいて、例えば機関始動直後等、三元触媒等の各種形態を採り得る触媒装置が未暖機であっても、当該触媒装置で浄化しきれない水溶性ＨＣの車外への排出は好適に抑制される。尚、補足的に言えば、この種の冷却手段は、好適な一形態として、触媒装置が実践上十分な排気浄化能力を発揮しない運転領域（例えば、触媒活性温度未満の温度領域）において顕著に効果的であり、その点に鑑みれば、その設置位置は、排気熱による触媒暖機を阻害しないように、少なくとも触媒装置の下流側（排気の流れを基準とする方向概念であって、この場合、即ち、気筒と反対側）に設定される。
【００１３】
ここで特に、冷却手段が正常に機能しない状態（例えば、予め想定された冷却能力を発揮できない状態）にある場合、排気中の水溶性ＨＣは、液化されることなく車外に排出され、或いはその液化が不十分であることにより一部が液化されることなく車外に排出され、いずれにせよエミッションが悪化する。特に、コスト上の理由等により、触媒装置に使用される白金等の貴金属の使用量が減少した場合、冷却手段に要求される水溶性ＨＣの捕集能力は相対的に増加するため、この種の状態にある場合の不利益もまた大となる。
【００１４】
そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段により、冷却手段が所定の異常状態にあるか否かを判別が判別される。ここで、「異常状態」とは、上述したように、冷却手段において、予め想定される冷却能力が発揮されない状態を包括する概念であり、例えば、物理的、機械的、電気的、磁気的又は化学的な何らかの不具合が生じている状態等を含む趣旨である。即ち、この種の異常状態が如何なる態様の下に具現化しようと、冷却手段が異常状態にある場合には、水溶性ＨＣの液化が不十分となる。尚、冷却手段が異常状態にあるか否かを判別するに際しての態様は、冷却手段がこの種の異常状態にあるか否かを判別可能である限りにおいて何ら限定されない。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、このように冷却手段が異常状態にあるか否かを判別することが可能であり、例えば、所定の告知手段（音声情報、文字情報、或いは視覚情報等によりドライバにその旨を告知し得る各種の手段）等を介して、その旨をドライバに告知することが容易にして可能となる。或いは、そのような告知がなされないとしても、係る判別の履歴が、各種の情報として記憶されていれば、車両の点検時や修理時等において、冷却手段が異常状態にある旨を知らしめることが簡便にして可能となる。いずれにせよ、この種の判別がなされることによって、冷却手段が異常状態にある旨を検出可能な何らの手段も有さぬ場合と較べて、少なくとも幾らかなりエミッションの悪化が抑制される。即ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、エミッションの悪化が好適に抑制されるのである。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一の態様では、前記冷却手段の温度を特定する第１特定手段を具備し、前記判別手段は、前記特定された温度に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する。
【００１７】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１特定手段により、冷却手段の温度が特定される。ここで、本発明に係る「特定」とは、特定対象又は特定対象と相関する物理量を所定の検出手段を介して直接的に又は間接的に検出すること、当該検出手段を介して直接的に又は間接的に検出された特定対象と相関する物理量に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する値を選択すること、この種の特定対象と相関する物理量又は選択された値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念である。
【００１８】
また、「冷却手段の温度」を規定する部位は、冷却手段の構成に応じて多種多様であり、必ずしも一義的でなくてもよい。冷却手段の温度とは、例えば好適な一形態として、冷却手段において、排気の冷却の度合い（二値的、段階的又は連続的であってよい）に応じて、少なくとも実践上十分な検出精度を確保できる程度に温度が変化する部位の温度であってもよい。或いは、冷却手段の温度とは、冷却手段の構成によっては、冷却手段により冷却された排気の温度であってもよい。
【００１９】
冷却手段による水溶性ＨＣの液化作用は、冷却手段が排気を冷却することにより得られるものである。従って、冷却手段の温度は、冷却手段の冷却能力を判断する指標値として有効である。即ち、この態様によれば、冷却手段が異常状態にあるか否かを簡便に、且つ正確に判別することができ、最終的には、液化されずに車外に排出される水溶性ＨＣに起因するエミッションの悪化を好適に抑制することが可能となる。
【００２０】
尚、この際、特定された温度に基づいた判別手段の判別態様は、少なくとも冷却手段が異常状態にあるか否かを実践上十分な精度で判別可能である限りにおいて何ら限定されない趣旨である。即ち、判別手段は、特定された温度そのものを基準値と比較する等して当該判別をおこなってもよいし、特定された温度の変化の度合いや、特定された温度から導出される各種の判断指標値を基準値と比較する等して当該判別を行ってもよい。
【００２１】
尚、この態様では、前記判別手段は、前記特定された温度が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別してもよい。
【００２２】
この場合、特定された温度が所定の正常範囲を逸脱する場合に冷却手段が異常状態にある旨が判別されるため、係る判別が比較的簡便にして実現される。
【００２３】
尚、「正常範囲」とは、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて冷却手段が正常状態にある場合には採り得ない旨が規定された温度範囲（以下、適宜「異常温度範囲」と称する）に該当しない、別言すれば、異常状態に無い旨の判別を下し得る範囲である。この際、冷却手段と排気経路との接続態様に異常が生じれば、冷却手段が冷却能力を有していたところで排気が冷却されずに冷却手段に温度変化（排気から熱を奪うことによる温度上昇）が生じないし、冷却手段に冷却能力を付与する何らかの付与系統（例えば、冷却手段を取り囲むウォータジャケット等に冷却水を供給する系統）に異常が生じれば、冷却手段は極端に高温となる場合もある。従って、この種の異常温度範囲は、冷却手段が正常状態にあり且つ内燃機関が通常運転される場合の温度等として規定される基準温度に対し、低温側にも高温側にも存在し得る。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記冷却手段における、前記冷却手段の温度に応じて変化する所定種類の物理量を特定する第２特定手段を具備し、前記判別手段は、前記特定された物理量に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する。
【００２５】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２特定手段により、冷却手段の温度に応じて変化する所定種類の物理量が特定され、判別手段により、係る物理量に基づいて冷却手段が異常状態にあるか否かの判別が行われる。
【００２６】
ここで、「所定種類の物理量」とは、冷却手段の温度に応じて変化する物理量であり、好適な一形態としては、少なくとも冷却手段の温度が先に述べた正常範囲から逸脱したことを実践上問題無く検出可能な程度に、当該温度に応じて変化する物理量である。即ち、ここで規定される物理量とは、冷却手段の温度は除外するとして、冷却手段の冷却能力に対応付けられた物理量を包括する概念である。
【００２７】
この態様によれば、冷却手段の温度を特定するプロセスを経ずして、冷却手段が異常状態にあるか否かを好適に判別可能である。尚、この種の物理量に基づいた判別は、必ずしも上述した温度に基づいた判別と相容れないものではなく、好適な一形態として、この種の物理量に基づいた判別と温度に基づいた判別との両方がなされてもよい。また、予めこの種の物理量を検出する複数種類の検出手段が、排気浄化装置の適切な場所に適宜備わっていてもよく、その場合、その都度内燃機関の運転条件等に応じて適切な検出手段を選択的に利用してもよい。
【００２８】
尚、この態様では、前記判別手段は、前記特定された物理量が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別してもよい。
【００２９】
冷却手段の温度と同様に、この種の物理量に対しても先に述べた異常範囲及び正常範囲を規定することが可能であり、この場合、判別手段に係る判別が比較的簡便に実現される。但し、この種の物理量は、先に述べた冷却装置の温度とは異なり、冷却装置の温度が正常範囲から逸脱している場合には、物理量の性質により大小又は高低の差はあれ一方向に基準値を逸脱することが多い。即ち、この種の物理量に規定される正常範囲とは、好適な一形態として、ある基準値を境にして規定される範囲であってもよい。
【００３０】
第２特定手段を備える本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一の態様では、前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気における前記水溶性ＨＣの濃度を特定する。
【００３１】
冷却手段下流側の排気における水溶性ＨＣの濃度は、総体的な傾向として、冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には低く、且つそうでない場合には高くなる。従って、冷却手段の冷却能力を規定する物理量として有効である。
【００３２】
尚、「少なくとも冷却手段下流側」とあるように、水溶性ＨＣ濃度は、冷却手段下流側に加え、冷却手段上流側について特定されてもよい。例えば、内燃機関の排気中に含有される水溶性ＨＣが元より多い場合には、冷却手段の冷却能力が予め想定されたものであっても、液化されない水溶性ＨＣが下流側に排出される可能性もある。そのような場合は、内燃機関の燃焼がある種の異常状態である可能性もあるから、下流側の当該濃度のみに基づいた判別の精度が相対的に低下しかねない。そのような事情に対し、上流側の当該濃度も特定可能であれば、上下流の濃度差、或いはそれに類する各種判断指標値に基づいて、より正確に当該判別を行うことも可能である。
【００３３】
第２特定手段を備える本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気の湿度を特定する。
【００３４】
冷却手段下流側の排気の湿度は、総体的な傾向として、冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には低く、且つそうでない場合には高くなる。従って、冷却手段の冷却能力を規定する物理量として有効である。尚、先に述べた水溶性ＨＣの濃度と同様の趣旨により、この態様において冷却手段上流側の当該湿度が特定されてもよい。
【００３５】
第２特定手段を備える本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記液化された凝縮水を貯留する貯留手段を更に具備し、前記第２特定手段は、前記物理量として、前記貯留された凝縮水の量を特定する。
【００３６】
この態様によれば、液化された凝縮水を貯留する貯留手段が備わり、その貯留された凝縮水の量（以下、適宜「凝縮水量」と称する）が、第２特定手段により特定される。この凝縮水量は、貯留手段の構成に応じて、冷却手段の冷却能力の大小に対する振る舞いが異なり得る（例えば、貯留手段が、冷却手段としての機能を予め兼ね備えている場合、冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には、当該凝縮水量は多くなり、そうでない場合に少なくなるが、貯留手段が、例えば冷却手段の下流側に設置され、冷却手段と同種又は異種の冷却能力を幾らかなり有する場合、上流側の冷却手段が予め想定された冷却能力を発揮している場合には、当該凝縮水量は少なくなり、そうでない場合に多くなる）が、いずれにせよ冷却手段の冷却能力を規定する物理量として有効である。
【００３７】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３９】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００、エンジン２００、Ｓ／Ｃ（Start Converter）触媒３００及びＵ／Ｆ（Under Floor）触媒４００、第１冷却装置５００、第２冷却装置６００、温度センサ７００及びインジケータ８００を備える。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、エンジンシステム１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「判別手段」、「第１特定手段」及び「第２特定手段」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する異常検出処理を実行することが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「判別手段」、「第１特定手段」及び「第２特定手段」の夫々一例として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、これら各手段は、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００４１】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒エンジンである。
【００４２】
ここで、図２を参照し、エンジン２００の構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の一断面構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００４３】
図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００４４】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００４５】
尚、本実施形態において、燃料タンクに貯留されインジェクタ２１２から噴射される燃料は、ガソリンとエタノールの混合燃料（即ち、本発明に係る「アルコール混合燃料」の一例）たるエタノール混合燃料であり、エンジン２００は、当該エタノール混合燃料のエタノール濃度として０％から１００％の値を採り得るように構成されている。即ち、本実施形態に係る車両は、一種のＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）として構成されている。
【００４６】
気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００４７】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的にはアクセルポジションセンサ８００により検出されるアクセル開度に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するように構成されるが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０９は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００４８】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１６が設置されている。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックを取り囲むように設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１７が配設されている。空燃比センサ２１６及び水温センサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、各々検出された空燃比及び冷却水温は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００４９】
図１に戻り、Ｓ／Ｃ触媒３００は、排気管２１５に設置された三元触媒である。Ｓ／Ｃ触媒３００は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成された三元触媒である。尚、図面の煩雑化を防ぐ目的から図示を省略するが、Ｓ／Ｃ触媒３００には、Ｓ／Ｃ触媒３００の温度たる触媒温度Ｔｃｔｌを検出可能な、温度センサが付設されている。この温度センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された触媒温度Ｔｃｔｌは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００５０】
Ｕ／Ｆ触媒４００は、車両の床下に設置される、Ｓ／Ｃ触媒３００と同様エンジン２００から排出されるＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを夫々浄化することが可能に構成された三元触媒である。尚、Ｓ／Ｃ触媒３００及びＵ／Ｆ触媒４００は、共に三元触媒であるが、Ｕ／Ｆ触媒４００では、Ｓ／Ｃ触媒３００で浄化しきれない、例えばＮＯｘ等を顕著に浄化し得るように、夫々貴金属の使用状態が異なっている。
【００５１】
第１冷却装置５００は、Ｕ／Ｆ触媒４００の下流側に設置された、本発明に係る「冷却手段」の一例たる排気冷却装置である。第１冷却装置５００は、タンク５１０、還流管５２０及び電磁弁５３０を備える。
【００５２】
タンク５１０は、その内部に空間を有すると共に、その外周部にエンジン２００の冷却水と共有される冷却水の配管（不図示）が張り巡らされた構成を有している。第１冷却装置５００は、タンク５１０内部に滞留するガス（後述するように、排気である）を、この冷却水との熱交換によって冷却することが可能に構成されている。
【００５３】
タンク５１０の外壁部分には、２箇所の連通孔が形成されており、タンク５１０内外を相互に連通している。一方の連通孔には、Ｕ／Ｆ触媒４００を通過した排気管たる第１冷却用排気管２１５ａが貫通しており、その一端部が開放端となっている。また、他方の連通孔には、第１冷却用排気管２１５ａと同様の第２冷却用排気管２１５ｂが貫通しており、その両端部が開放端となっている。
【００５４】
このような構成において、第１冷却用排気管２１５ａを通過した排気は、第１冷却用排気管２１５ａの開放端を介してタンク５１０内部に流入し、先に述べた熱交換作用によりタンク５１０内部で十分に冷却されると共に、第２冷却用排気管２１５ｂのタンク５１０側の開放端から第２冷却用排気管２１５ｂに流入し、タンク５１０外部に排出される。その排気の冷却の過程においては、排気中の水溶性ＨＣが、先に述べた冷却の作用により凝縮し、タンク５１０内部の下方部分に凝縮水ＨＣＷ１として貯留される構成となっている。
【００５５】
還流管５２０は、一端部が、この凝縮水ＨＣＷ１の貯留部位下方においてタンク５１０内部に連通する管状部材である。凝縮水ＨＣＷ１は、所定の流路抵抗により適宜減速されつつ、還流管５２０に導かれる構成となっている。一方、還流管５２０の他端部は、図示せぬ（図２参照）スロットルバルブ下流側において、吸気管２０７に連通する構成となっている。
【００５６】
電磁弁５３０は、不図示の駆動回路から付与される駆動力により還流管５２０内部で弁体が回動する構成を有する弁装置である。この弁体の位置は、還流管５２０における電磁弁５３０の上流側と下流側との連通を遮断する全閉位置と、これらを連通させる全開位置との間で二値的に制御される構成となっている。尚、電磁弁５３０の駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動状態がＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００５７】
補足すると、還流管５２０に導かれた凝縮水ＨＣＷ１は、機関暖機が進行する過程において、水溶性ＨＣが気化し、気化した水溶性ＨＣが還流管５２０を介して吸気管２０７に還流され、エンジン２００の燃焼室内における燃焼に供される構成となっている。電磁弁５３０は、基本的に、係る凝縮水ＨＣＷ１における水溶性ＨＣの気化が十分に進行した場合に限定的に全開位置に制御され、それ以外の場合には全閉位置に制御される構成となっている。尚、凝縮水ＨＣＷ１の処理については、最終的に水溶性ＨＣが再度燃焼に供され車外に排出されない限りにおいて、如何なる態様を有していてもよく、図１に示した構成は即ち一形態を例示したものに過ぎない。また、係る水溶性ＨＣの吸気系への還流については、本発明の要旨と関係性が薄いため、ここでは、上記説明に留めることとする。
【００５８】
第２冷却装置６００は、本発明に係る「冷却手段」の他の一例たる排気冷却装置である。第２冷却装置６００は、内部空間を有し、第１冷却装置５００と同様、その外周部にエンジン２００の冷却水と共有される冷却水の配管（不図示）が張り巡らされた構成を有している。第２冷却装置６００は、内部空間に滞留する排気を、この冷却水との熱交換によって冷却することが可能に構成されている。第２冷却装置６００の外壁部には、第２冷却装置内外を連通する２個の連通孔が形成されている。この２個の連通孔のうち一方には、先に述べた第２冷却用排気管２１５ｂが貫通しており、他方の連通孔には、第１及び第２冷却用排気管と同様の第３冷却用排気管２１５ｃが貫通している。第３冷却用排気管２１５ｃは、車外空間に連通している。
【００５９】
第２冷却装置６００は、第１冷却装置５００の冷却能力を補うために設置される補助的な冷却装置であり、第２冷却用排気管２１５ｂを介して流入する排気は、その内部空間で冷却され、第３冷却用排気管２１５ｃから排出される。その冷却の過程において、水溶性ＨＣ成分は凝縮し、凝縮水ＨＣＷ２として第２冷却装置６００内部に貯留される構成となっている。但し、第１冷却装置５００は、基本的に、エンジン２００の想定される運転範囲において、排気管２１５を流れる排気を実践上十分に冷却することが可能に構成されており、第２冷却装置６００に貯留される凝縮水ＨＣＷ２は、凝縮水ＨＣＷ１と較べ、その量が十分に小さなっている。尚、図示は省略されるが、第２冷却装置６００には、貯留される凝縮水ＨＣＷ２を還流管５２０に還流させるフィードパイプと、当該フィードパイプ中の凝縮水の逆流を防止する逆止弁が設置されている。
【００６０】
尚、第１冷却装置５００、第２冷却装置６００及びＥＣＵ１００により、本発明に係る「内燃機関の排気浄化装置」の一例が構成される。
【００６１】
温度センサ７００は、第１冷却装置５００におけるタンク５１０の外壁体に固定され、タンク５１０の温度を冷却装置温度Ｔｃｌｒとして検出可能に構成されたセンサである。温度センサ７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却装置温度Ｔｃｌｒは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００６２】
インジケータ８００は、車両の車室内における、ドライバによる視認が可能な位置に設置された点灯装置である。インジケータ８００は、第１冷却装置５００が異常状態である旨を告知する発光状態と、第１冷却装置５００が異常状態にない旨を告知する非発光状態との二値状態を採る。また、インジケータ８００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００による駆動制御を受けて、発光状態及び非発光状態のいずれか一方の状態に制御される構成となっている。
【００６３】
＜実施形態の動作＞
上述したように、エンジンシステム１０では、第１冷却装置５００及び第２冷却装置６００（主として、第１冷却装置５００）により排気が冷却され、排気中の水溶性ＨＣをタンク５１０内部にトラップすることが可能に構成されているため、水溶性ＨＣの車外への排出が好適に抑制されている。この際、Ｓ／Ｃ触媒３００及びＵ／Ｆ触媒４００が活性状態にあれば、元より水溶性ＨＣもこれら触媒中で浄化されるため、これら冷却装置は、主として始動直後に機関暖機が未了である期間について顕著に効果的に作用する。それ以外の、即ち好適には機関暖機終了後の期間については、第１冷却用排気管２１５ａにおける水溶性ＨＣの濃度が十分に低いため、水溶性ＨＣの凝縮はほとんどなされぬまま、排気は、第１冷却用排気管２１５ａから第２冷却用排気管２１５ｂ及び第３冷却用排気管２１５ｃを順次介して車外に放出される。この際、エミッションの悪化が顕在化することはない。
【００６４】
一方、主たる排気冷却装置として機能する第１冷却装置５００が、予め想定された冷却能力を発揮できない状態として規定される異常状態にある場合、冷却能力の不足によって水溶性ＨＣの凝縮が想定された規模で進行し難くなる。この際、第２冷却装置６００が正常であれば、無論幾らかなり不具合は抑制され得るが、いずれにせよエミッションの悪化が回避され難い。そこで、エンジンシステム１０においては、ＥＣＵ１００により異常検出処理がなされ、第１冷却装置５００の異常を検出することが可能となっている。
【００６５】
ここで、図３を参照し、異常検出処理の詳細について説明する。ここに、図３は、異常検出処理のフローチャートである。
【００６６】
図３において、ＥＣＵ１００は、エンジン始動後であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。エンジン始動前である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出処理を終了する。尚、ＥＣＵ１００は、一旦異常検出処理が終了すると、所定周期で異常検出処理を繰り返す。
【００６７】
ＥＣＵ１００は、エンジン始動後である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。尚、触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈは、Ｓ／Ｃ触媒
３００が排気を十分に浄化可能な温度であり、ここでは、予め実験的に求められた適合値である。触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以上である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第１冷却装置５００の異常検出を行うには不十分な始動条件であるとして異常検出処理を終了する。補足すれば、触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以上の温度領域では、Ｓ／Ｃ触媒３００による排気の浄化が促進されるため、第１冷却手段５００における水溶性ＨＣの凝縮は進行しない。この際、このような凝縮の遅滞が、第１冷却手段５００の異常によるものか、或いはこのように排気の浄化が促進されたことによるものか区別することが困難となり、異常の検出精度が低下してしまうのである。
【００６８】
触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、吸入空気量Ｇａの積算値Ｇａｔが、閾値Ｇａｔｔｈよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ここで、吸入空気量Ｇａは、図２において不図示（吸気管２０７におけるスロットルバルブ２０８上流側に設置される）のエアフローメータにより検出される。このエアフローメータは、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、検出された吸入空気量Ｇａは、ＥＣＵ１００に一定の周期で参照される。ＥＣＵ１００は、検出直後からこの吸入空気量Ｇａの積算を開始する。
【００６９】
Ｓ／Ｃ触媒３００における触媒暖機の進行の度合いは、触媒に投入される熱エネルギの総量に応じて変化する。係る総量は、吸入空気量Ｇａの積算値Ｇａｔに比例する。ステップＳ１０３では、Ｓ／Ｃ触媒３００の暖機に所定量のエネルギが投入されたか否かを判別する処理であり、始動後のエンジン負荷が高ければ時間的には短く、低ければ時間的には長くなる。尚、閾値Ｇａｔｔｈは、通常の始動時における未暖機状態のＳ／Ｃ触媒３００が活性状態に到達するのに要する積算値Ｇａｔ未満の値に設定される。即ち、係る未暖機状態のＳ／Ｃ触媒３００を暖機させるのに十分な積算値を判断基準としたのでは、始動時の触媒暖機状態によっては、第１冷却装置５００が実質的に有効な水溶性ＨＣの凝縮を行った時間に差が生じて、異常検出の精度が低下してしまうのである。
【００７０】
積算値Ｇａｔが閾値Ｇａｔｔｈ以下である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は処理をステップＳ１０１に戻し一連の処理を繰り返すと共に、積算値Ｇａｔが閾値Ｇａｔｔｈよりも大きい場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、再び触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。触媒温度が触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以上である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、始動時に既にＳ／Ｃ触媒３００が適度な暖機状態にあったものとして、異常検出の精度を担保する観点から異常検出処理を終了する。尚、既に述べたように、異常検出処理は所定周期で繰り返されるが、このように一旦触媒暖機温度Ｔｃｔｌｔｈに到達した後は、通常触媒温度Ｔｃｔｌは低下しない。従って、実質的には次回のエンジン始動時まで、第１冷却装置５００の異常検出は行われない。
【００７１】
触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１冷却装置５００の異常検出を開始する。即ち、温度センサ７００により検出される冷却装置温度Ｔｃｌｒが、下限値Ｔｃｌｒｌより大きく且つ上限値Ｔｃｌｒｈ未満の範囲として規定される正常範囲に該当するか否かが判別される（ステップＳ１０５）。
【００７２】
ここで、正常範囲とは、第１冷却装置５００が予め想定された冷却能力を有し且つ発揮している状態において採り得る範囲であり、逆に言うと、冷却装置温度Ｔｃｌｒが下限値Ｔｃｌｒｌ以下である場合には、例えば第１冷却装置５００のタンク５１０が排気による熱負荷を受けていない、即ち、排気を冷却可能な位置にない可能性があり（言い換えれば、予め想定された冷却能力を発揮できない状態の一例である）、冷却装置温度Ｔｃｌｒが上限値Ｔｃｌｒｈよりも大きい場合には、例えばタンク５１０に対する冷却水の供給が不十分となり、排気の冷却自体が十分になされていない可能性がある（言い換えれば、予め想定された冷却能力を有さない状態の一例である）。いずれにせよ、排気の冷却による水溶性ＨＣの凝縮は生じ難くなり、エミッションの悪化が顕在化し易い。
【００７３】
ＥＣＵ１００は、冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲に該当する場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを規定する異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを、第１冷却装置５００が異常状態にない旨を表す「０」に設定し（ステップＳ１０６）、異常検出処理を終了する。一方、冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲に該当しない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、即ち、正常範囲を逸脱している場合、ＥＣＵ１００は、異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを、第１冷却装置５００が異常状態にある旨を表す「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００を点灯制御する（ステップＳ１０８）。インジケータ８００が点灯制御されると、異常検出処理は終了する。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る異常検出処理によれば、冷却装置温度Ｔｃｌｒに基づいて、第１冷却装置５００が予め想定された冷却能力を有し且つ発揮しているか否かを正確に判別することができる。また、第１冷却装置５００が、予め想定された冷却能力を有し且つ発揮している状態にない場合（そのような冷却能力を有さない状態、発揮できない状態、或いはその両方にある場合）には、インジケータ８００が点灯制御され、ドライバにその旨が告知される。従って、ドライバ側においても、エミッションの悪化を招きかねない旨の認識を持つことができ、車両を点検整備する等の措置を迅速に講じることが可能となる。即ち、総体的にみて、エミッションの悪化は可及的に早期に改善され、始動時のエミッションの悪化が好適に抑制されるのである。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るエンジンシステム１１ついて説明する。
【００７５】
始めに、図４を参照し、エンジンシステム１１の構成について説明する。ここに、図４は、エンジンシステム１１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７６】
図４において、エンジンシステム１１は、第２冷却装置６００を有さず、且つ温度センサ７００に替えて湿度センサ７１０を備える点において、エンジンシステム１０と相違している。尚、第２冷却装置６００を有さぬことにより、第３冷却用排気管２１５ｃもまたエンジンシステム１１の構成要素から除外されている。即ち、第２冷却用排気管２１５ｂが、車外空間に連通している。尚、第１実施形態において既に述べたように、第２冷却装置６００は、第１冷却装置５００を補助するための補助的な冷却装置であり、第１冷却装置５００のみで十分な排気冷却効果を有するものとする。
【００７７】
湿度センサ７１０は、第２冷却用排気管２１５ｂの内部に検出用の端子が露出してなる、第２冷却用排気管２１５ｂ内部を流れる排気の湿度たる排気湿度Ｈを検出可能に構成されたセンサである。湿度センサ７１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気湿度Ｈは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００７８】
次に、図５を参照し、第２実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図５は、第２実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７９】
図５において、異常検出の開始条件が整うと（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、排気湿度Ｈが基準値Ｈｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ２０１）。排気湿度Ｈが基準値Ｈｔｈ以下である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「０」に、基準値Ｈｔｈよりも大きい場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００の点灯制御を実行する（ステップＳ１０８）。
【００８０】
ここで、排気湿度Ｈは、第１冷却装置５００において排気が予め想定された冷却能力により冷却され、水溶性ＨＣが凝縮水ＨＣＷ１として十分に液化されていれば相応に低くなる。逆に、第１冷却装置５００が予め想定される冷却能力を有さない、或いは発揮できない状態にある場合、即ち、第１実施形態において規定された冷却装置温度Ｔｃｌｒが先に述べた正常範囲から逸脱している場合には、排気湿度Ｈは高くなる。従って、閾値Ｈｔｈを、予めこのように冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲を逸脱した場合に対応付けて設定しおくことにより、排気湿度Ｈに基づいて、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを正確に判別することが可能となる。
【００８１】
尚、排気湿度Ｈが閾値Ｈｔｈよりも大きい場合とは、即ち、本発明に係る「所定の物理量が正常範囲を逸脱する場合」の一例である。即ち、本発明に係る、物理量に対し規定される「正常範囲」とは、必ずしも上下限値により規定される範囲でなくてもよい。
【００８２】
尚、本実施形態では、湿度センサ７１０が、本発明に係る「少なくとも冷却装置の下流側」の一例として、第２冷却用排気管２１５ｂに設置されるが、湿度センサは更に、第１冷却用排気管２１５ａに設置されていてもよい。この場合、入力要素の状態を反映して適宜閾値の補正を行うことが可能であり、流入する排気の湿度自体が想定を超えている場合等に異常状態である旨が誤検出される可能性が低減され得るため好適である。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るエンジンシステム１２ついて説明する。
【００８３】
始めに、図６を参照し、エンジンシステム１２の構成について説明する。ここに、図６は、エンジンシステム１２の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８４】
図６において、エンジンシステム１２は、温度センサ７００に替えてアルコール濃度センサ７２０を備える点において、エンジンシステム１０と相違している。
【００８５】
アルコール濃度センサ７２０は、第３冷却用排気管２１５ｃの内部に検出用の端子が露出してなる、第３冷却用排気管２１５ｃ内部を流れる排気中のアルコール濃度Ｄａｌｃを検出可能に構成されたセンサである。アルコール濃度センサ７２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアルコール濃度Ｄａｌｃは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００８６】
次に、図７を参照し、第３実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図７は、第３実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８７】
図７において、異常検出の開始条件が整うと（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、アルコール濃度Ｄａｌｃが基準値Ｄａｌｃｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ３０１）。アルコール濃度Ｄａｌｃが基準値Ｄａｌｃｔｈ以下である場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「０」に、基準値Ｄａｌｃｔｈよりも大きい場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００の点灯制御を実行する（ステップＳ１０８）。
【００８８】
ここで、アルコール濃度Ｄａｌｃは、第１冷却装置５００において排気が予め想定された冷却能力により冷却され、水溶性ＨＣが凝縮水ＨＣＷ１として十分に液化されていれば相応に低くなる。逆に、第１冷却装置５００が予め想定される冷却能力を有さない、或いは発揮できない状態にある場合、即ち、第１実施形態において規定された冷却装置温度Ｔｃｌｒが先に述べた正常範囲から逸脱している場合には、アルコール濃度Ｄａｌｃは高くなる。従って、閾値Ｄａｌｃｔｈを、予めこのように冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲を逸脱した場合に対応付けて設定しおくことにより、アルコール濃度Ｄａｌｃに基づいて、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを正確に判別することが可能となる。尚、アルコール濃度Ｄａｌｃが閾値Ｄａｌｃｔｈよりも大きい場合とは、即ち、本発明に係る「所定の物理量が正常範囲を逸脱する場合」の他の一例である。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るエンジンシステム１３ついて説明する。
【００８９】
始めに、図８を参照し、エンジンシステム１３の構成について説明する。ここに、図８は、エンジンシステム１３の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９０】
図８において、エンジンシステム１３は、温度センサ７００に替えて水量センサ７３０を備える点において、エンジンシステム１０と相違している。
【００９１】
水量センサ７３０は、第２冷却装置６００の内部に検出用の端子が露出してなる、第２冷却装置６００に貯留される凝縮水ＨＣＷ２の水量たる凝縮水量Ｗを検出可能に構成されたセンサである。水量センサ７３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された凝縮水量Ｗは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００９２】
尚、本実施形態では、第２冷却装置６００が、本発明に係る「貯留手段」の一例としても機能する。
【００９３】
次に、図９を参照し、第４実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図９は、第４実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９４】
図９において、異常検出の開始条件が整うと（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、凝縮水量Ｗが基準値Ｗｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ４０１）。凝縮水量Ｗが基準値Ｗｔｈ以下である場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「０」に、基準値Ｗｔｈよりも大きい場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は異常検出フラグＦｇ＿ＯＢＤを「１」に設定し（ステップＳ１０７）、インジケータ８００の点灯制御を実行する（ステップＳ１０８）。
【００９５】
ここで、凝縮水量Ｗは、第１冷却装置５００において排気が予め想定された冷却能力により冷却され、水溶性ＨＣが凝縮水ＨＣＷ１として十分に液化されていれば相応に小さくなる。逆に、第１冷却装置５００が予め想定される冷却能力を有さない、或いは発揮できない状態にある場合、即ち、第１実施形態において規定された冷却装置温度Ｔｃｌｒが先に述べた正常範囲から逸脱している場合には、凝縮水量Ｗは大きくなる。従って、閾値Ｗｔｈを、予めこのように冷却装置温度Ｔｃｌｒが正常範囲を逸脱した場合に対応付けて設定しおくことにより、凝縮水量Ｗに基づいて、第１冷却装置５００が異常状態にあるか否かを正確に判別することが可能となる。無論、凝縮水量ＨＣＷ１の量を検出して凝縮水量として特定しても同様の効果が得られるが、凝縮水ＨＣＷ２は、第１冷却装置５００が異常状態になければ、凝縮水ＨＣＷ１と較べてその量が十分に小さい。従って、第１冷却装置５００が異常状態にある場合の状態量の変化が顕著となり得る。
【００９６】
尚、凝縮水量Ｗが閾値Ｗｔｈよりもきい場合とは、即ち、本発明に係る「所定の物理量が正常範囲を逸脱する場合」の更に他の一例である。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るエンジンシステム１４ついて説明する。
【００９７】
始めに、図１０を参照し、エンジンシステム１４の構成について説明する。ここに、図１０は、エンジンシステム１４の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９８】
図１０において、エンジンシステム１４は、第１冷却装置５００に替えて冷却装置９００を備え、第２冷却装置６００を有さぬ（必然的に、第３冷却用排気管２１５ｃも有さない）点において、エンジンシステム１０と相違している。冷却装置９００は、冷却ファン９１０を備える点において第１冷却装置５００と相違している。また、エンジンシステム１４は、冷却ファン９１０が備わることに伴って、タンク５１０への冷却水の供給がなされない構成となっている。
【００９９】
冷却ファン９１０は、その送風口がタンク５１０側に開口しており、モータを含む不図示の駆動装置の駆動制御により、図示矢線方向に送風することが可能に構成されている。また、駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその駆動状態が上位に制御される構成となっている。冷却ファン９１０から送風が開始されると、冷却装置９００では、上記各種実施形態における熱交換による冷却に替わって、送風による積極的な冷却が行われる。
【０１００】
次に、図１１を参照し、第５実施形態に係る異常検出処理について説明する。ここに、図１１は、第５実施形態に係る異常検出処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１０１】
図１１において、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、駆動装置の駆動制御を介して冷却ファン９１０を駆動し、排気の冷却を開始する（ステップＳ５０１）。排気の冷却が開始されると、処理はステップＳ１０３に移行される。その後の異常検出に係るプロセスは、第１実施形態と同様であり、冷却装置温度Ｔｃｌｒに基づいて、冷却装置９００が異常状態にあるか否かが正確に判別される。
【０１０２】
尚、本実施形態では、このように冷却と非冷却とを選択的に切り替え可能に構成されている。従って、ステップＳ１０６又はステップＳ１０８が実行されると、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈよりも高いか否かが判別され（ステップＳ５０２）、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈ以下である限り（ステップＳ５０２：ＮＯ）において排気の冷却は継続され、触媒温度Ｔｃｔｌが触媒活性温度Ｔｃｔｌｔｈよりも高くなった場合に（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、冷却ファン９１０の駆動を停止して排気の冷却を終了する（ステップＳ５０３）。排気の冷却が終了すると、異常検出処理が終了する。
【０１０３】
尚、上記各実施形態では、冷却装置が異常状態にあるか否かを規定する各種の物理量として、夫々単一の物理量（冷却装置温度Ｔｃｌｒ、排気湿度Ｈ、アルコール濃度Ｄａｌｃ及び凝縮水量Ｗ）が採用されているが、検出される物理量は複数であってもよい。その場合、複数の物理量に基づいて、冷却装置が異常状態にあるか否かが判別されてもよいし、その都度エンジンの始動条件等に応じて、最適な物理量が選択されてもよい。
【０１０４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の排気浄化装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムに備わるエンジンの一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。
【図３】図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図５】第２実施形態に係り、図４のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第３実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図７】第３実施形態に係り、図６のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図９】第４実施形態に係り、図８のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図１１】第５実施形態に係り、図１０のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、２１５…排気管、２１５ａ…第１冷却用排気管、２１５ｂ…第２冷却用排気管、２１５ｃ…第３冷却用排気管、３００…Ｓ／Ｃ触媒、４００…Ｕ／Ｆ触媒、５００…第１冷却装置、５１０…タンク、５２０…還流管、５３０…電磁弁、６００…第２冷却装置、７００…温度センサ、７１０…湿度センサ、７２０…アルコール濃度センサ、７３０…水量センサ、８００…インジケータ、９００…冷却装置、９１０…冷却ファン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関における排気の経路に設置され、前記排気を冷却することにより、前記排気中の水溶性ＨＣを、該水溶性ＨＣを含む凝縮水として液化可能な冷却手段と、
前記冷却手段が所定の異常状態にあるか否かを判別する判別手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記冷却手段の温度を特定する第１特定手段を具備し、
前記判別手段は、前記特定された温度に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記判別手段は、前記特定された温度が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記冷却手段における、前記冷却手段の温度に応じて変化する所定種類の物理量を特定する第２特定手段を具備し、
前記判別手段は、前記特定された物理量に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記判別手段は、前記特定された物理量が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別する
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気における前記水溶性ＨＣの濃度を特定する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気の湿度を特定する
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記液化された凝縮水を貯留する貯留手段を更に具備し、
前記第２特定手段は、前記物理量として、前記貯留された凝縮水の量を特定する
ことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載居の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関における排気の経路に設置され、前記排気を冷却することにより、前記排気中の水溶性ＨＣを、該水溶性ＨＣを含む凝縮水として液化可能な冷却手段と、
前記冷却手段が所定の異常状態にあるか否かを判別する判別手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記冷却手段の温度を特定する第１特定手段を具備し、
前記判別手段は、前記特定された温度に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記判別手段は、前記特定された温度が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記冷却手段における、前記冷却手段の温度に応じて変化する所定種類の物理量を特定する第２特定手段を具備し、
前記判別手段は、前記特定された物理量に基づいて前記冷却手段が前記異常状態にあるか否かを判別する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記判別手段は、前記特定された物理量が所定の正常範囲を逸脱する場合に、前記冷却手段が前記異常状態にあるものと判別する
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気における前記水溶性ＨＣの濃度を特定する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記第２特定手段は、前記物理量として、少なくとも前記冷却手段下流側の前記排気の湿度を特定する
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記液化された凝縮水を貯留する貯留手段を更に具備し、
前記第２特定手段は、前記物理量として、前記貯留された凝縮水の量を特定する
ことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載居の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２５７１９４（Ｐ２００９−２５７１９４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０７１９５（Ｐ２００８−１０７１９５）
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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