JP4430629B2 - 還元剤添加弁の故障診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気系に取り付けられた添加弁の故障を診断する技術に関する。

近年、内燃機関の排気系には、燃料等の還元剤を排気中へ添加するための添加弁が取り付けられる場合がある。このような添加弁の故障を診断する技術としては、添加弁が還元剤を添加した後の排気空燃比を検出し、その排気空燃比を基準値と比較することにより添加弁の故障を診断する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００２−３８９２８号公報 特開２００２−１６１７３３号公報 特開平１１−６２６８６号公報 特開２００５−５４７２３号公報 特開２００３−２５４０４８号公報 特開２００３−１７２１８５号公報

ところで、添加弁が還元剤を添加した後に検出される排気空燃比は、添加弁から添加された還元剤の量のみならず種々の要因によって変化する。例えば、排気の空燃比や内燃機関の吸入空気量を検出するセンサ等の出力誤差によっても変化する。このため、上記した従来の方法により故障診断精度を高めることは容易ではなかった。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気系に取り付けられた添加弁の故障を精度良く診断可能な技術を提供することにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気中へ還元剤を添加する還元剤添加弁の故障診断方法において、内燃機関の燃料噴射弁からのポスト噴射と還元剤添加弁からの還元剤添加を異なるタイミングで実施し、前記ポスト噴射が実施された時に燃料噴射弁から実際にポスト噴射された燃料量及び前記還元剤添加が実施された時に還元剤添加弁から実際に添加された還元剤量を同一のパラメータに基づいて推定し、推定された燃料量と還元剤量との差が所定量以上であることを条件に還元剤添加弁が故障していると診断するようにした。

このような方法では、燃料噴射弁から実際にポスト噴射された燃料量の推定値（以下、推定ポスト噴射量と称する）と還元剤添加弁から実際に添加された還元剤量の推定値（以下、推定添加量と称する）が同一のパラメータに基づいて推定される。その際にパラメータの測定誤差等が生じていると、推定ポスト噴射量と推定添加量は同等の測定誤差等を含む値となる。その結果、推定ポスト噴射量と推定添加量との差は、上記した測定誤差等が相殺された値となる。

従って、推定ポスト噴射量と推定添加量の差に基づいて還元剤添加弁の故障診断が行われれば、パラメータの測定誤差等が生じた場合であっても還元剤添加弁の故障診断を正確に行うことが可能となる。

故障診断の具体的な方法としては、推定ポスト噴射量と推定添加量との差が所定量を超えていることを条件に還元剤添加弁が故障していると診断する方法を例示することができ
る。

本発明にかかる還元剤添加弁の故障診断方法において、異なるタイミングとしては、異なる添加期間、若しくは同一の添加期間における異なるタイミングを例示することができる。

ここでいう添加期間とは、内燃機関の排気系（例えば、排気浄化触媒など）に連続的に燃料又は還元剤を供給する期間を示している。従って、前記した異なるタイミングが異なる添加期間である場合には、各添加期間では燃料噴射弁によるポスト噴射と還元剤添加弁による還元剤添加の一方のみが行われることになる。また、前記した異なるタイミングが同一の添加期間における異なるタイミングである場合には、同一の添加期間において燃料噴射弁によるポスト噴射と還元剤添加弁による還元剤添加の双方が行われることになる。

燃料噴射弁によるポスト噴射と還元剤添加弁による還元剤添加が同一の添加期間における異なるタイミングで行われると、ポスト噴射実行時と還元剤添加実行時とにおける内燃機関の運転条件等の諸条件が略同等となる。

この場合、実際のポスト噴射量と実際の還元剤添加量との差以外の要因によって前記パラメータの値が相違し難くなる。よって、還元剤添加弁の故障診断を一層正確に行うことが可能となる。

前記した所定量は、燃料噴射弁へ指示されるポスト噴射量（以下、指示ポスト噴射量と称する）と還元剤添加弁へ指示される添加量（以下、指示添加量と称する）の差（以下、指示量差と称する）に基づいて定められるようにしてもよい。

すなわち、推定ポスト噴射量と推定添加量との差（以下、推定差と称する）が指示量差から懸け離れている場合には、還元剤添加弁が故障であると診断されるようにしてもよい。

尚、前記した指示量差が大きくなると、推定ポスト噴射量と推定添加量に含まれる誤差の大きさが相違する可能性があるため、前記した指示量差が一定値以下の時、好ましくは前記した指示量差が略零の時に上記した故障診断が行われるようにすれば診断精度をより一層高めることが可能となる。

本発明に係る還元剤添加弁の故障診断方法において、推定ポスト噴射量及び推定添加量の推定に用いられるパラメータとしては、内燃機関の排気通路に取り付けられた空燃比センサの測定値を例示することができる。

内燃機関から排出される排気の量（吸気の量）及び内燃機関の燃焼に供された燃料噴射量が同等であると、実際のポスト噴射量及び実際の還元剤添加量は空燃比センサの測定値と相関する。

従って、燃料噴射弁によるポスト噴射が行われた時と還元剤添加弁による還元剤添加が行われた時とにおいて内燃機関から排出される排気の量及び内燃機関の燃焼に供された燃料噴射量が同等であれば、ポスト噴射実行時の空燃比センサの測定値と還元剤添加時の空燃比センサの測定値とを比較することにより還元剤添加弁の故障を診断することが可能となる。

一方、燃料噴射弁によるポスト噴射が行われた時と還元剤添加弁による還元剤添加が行われた時とにおいて内燃機関から排出される排気の量及び内燃機関の燃焼に供された燃料
噴射量が相違する場合には、推定ポスト噴射量及び推定添加量の推定に用いられるパラメータとして、内燃機関の吸気通路に設けられた吸気量センサの測定値、内燃機関の排気通路に取り付けられた空燃比センサの測定値、及び内燃機関の燃焼に供された燃料噴射量を用いることができる。

この場合、燃料噴射弁からのポスト噴射が行われた時及び還元剤添加弁からの還元剤添加が行われた時の吸気量センサの測定値を空燃比センサの測定値で除算し、その除算結果から燃料噴射量（ポスト噴射以外の燃料噴射量）を減算することにより、推定ポスト噴射量及び推定添加量を算出（推定）することができる。

本発明に係る還元剤添加弁の故障診断方法において、空燃比センサの測定値が推定ポスト噴射量及び推定添加量の推定に用いられる場合には、排気の空燃比が理論空燃比より高いことを条件に推定ポスト噴射量及び推定添加量の推定が行われるようにしてもよい。

これは、燃料噴射弁からのポスト噴射及び還元剤添加弁からの還元剤添加により排気の空燃比が理論空燃比より低くなると、排気浄化触媒の酸素吸蔵能（所謂、Ｏ_２ストレージ能）、排気浄化触媒における種々の酸化還元反応（例えば、ＮＯｘの還元反応）、或いは余剰の還元剤・燃料が排気浄化触媒で酸化されずにすり抜ける現象等により、実際のポスト噴射量又は還元剤添加量と空燃比センサの測定値との相関が低くなる可能性があるからである。

本発明に係る故障診断方法において算出された推定ポスト噴射量と推定添加量は、以後の還元剤添加弁の制御に利用することができる。

例えば、推定添加量に対する推定ポスト噴射量の比に基づいて以後の指示添加量が決定されるようにしてもよい。具体的には、推定添加量に対する推定ポスト噴射量の比に基づいて還元剤添加弁の目標添加量が補正され、補正後の目標添加量が指示添加量として用いられるようにしてもよい。

この場合、推定添加量と同等の誤差を含む推定ポスト噴射量を基準にして指示添加量が決定されるため、推定添加量の推定に用いられるパラメータの測定誤差等が生じた場合であっても、実際の還元剤添加量を目標添加量に近づけることが可能となる。

本発明に係る故障診断方法において還元剤添加弁が正常であると診断された場合には、下記の手順により排気温度センサ、吸気量センサ、及び空燃比センサの故障を診断することも可能となる。尚、排気温度センサは、排気浄化触媒より下流の排気通路に配置されるものとする。

還元剤添加弁から添加された還元剤は排気浄化触媒において酸化されるため、その際の反応熱によって排気浄化触媒が昇温する。排気浄化触媒が昇温すると、排気浄化触媒から流出する排気の温度も上昇する。その際の排気温度の上昇量は、還元剤添加弁から添加された還元剤量と相関する。

還元剤添加弁が正常であれば、排気温度の上昇量は指示添加量に相関する。よって、排気温度センサにより測定された排気温度の上昇量が指示添加量と見合っていなければ、排気温度センサが故障しているとみなすことができる。

また、排気空燃比が所定空燃比となるように還元剤添加弁が制御される場合は、吸気量センサの測定値と燃料噴射弁の燃料噴射量と前記した所定空燃比をパラメータとして指示添加量が定められる。このため、還元剤添加弁及び吸気量センサが正常であれば排気空燃
比が所定空燃比と略同等となる。逆に、排気空燃比が所定空燃比から懸け離れていれば、還元剤添加弁又は吸気量センサが故障しているとみなすことができる。

従って、排気空燃比が所定空燃比となるように還元剤添加弁が制御された場合の排気空燃比が所定空燃比から懸け離れており、且つ還元剤添加弁が正常であれば、吸気量センサが故障しているとみなすことができる。

次に、還元剤添加弁、吸気量センサ、及び空燃比センサが正常であれば、推定添加量は指示添加量と略同等になる。逆に、推定添加量が指示添加量から懸け離れていれば、還元剤添加弁、吸気量センサ、空燃比センサの少なくとも一つが故障しているとみなすことができる。

従って、還元剤添加弁及び吸気量センサが正常である時に推定された推定添加量が指示添加量から懸け離れていれば、空燃比センサが故障しているとみなすことができる。

本発明によれば、内燃機関の排気系に取り付けられた添加弁の故障を精度良く診断することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１において、内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。

内燃機関１は、各気筒２内へ直接燃料を噴射可能な燃料噴射弁３と、各気筒２内へ空気を導く吸気通路４とを備えている。吸気通路４から気筒２内へ導かれた空気は、燃料噴射弁３から噴射された燃料とともに着火及び燃焼される。

各気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気通路５へ排出される。排気通路５へ排出された排気は、排気通路５の途中に配置された排気浄化触媒６によって浄化された後に大気中へ放出される。

排気浄化触媒６としては、酸化能とＮＯｘ吸蔵能を有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、酸化能とＰＭ捕集能を有するパティキュレートフィルタ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ等を例示することができる。

排気浄化触媒６より上流の排気通路５には、該排気通路５を流れる排気中へ還元剤を添加するための還元剤添加弁７が取り付けられている。還元剤添加弁７から排気中へ添加される還元剤としては、内燃機関１の燃料を用いることができる。

上記した内燃機関１の運転状態は、ＥＣＵ８によって電気的に制御されるようになっている。その際、ＥＣＵ８は、吸気通路４に配置されたエアフローメータ（吸気量センサ）９の測定値、排気浄化触媒６より下流の排気通路５に配置された排気温度センサ１０の測定値、排気浄化触媒６より下流の排気通路５に取り付けられたＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）１１の測定値、内燃機関１に取り付けられたクランクポジションセンサ１２の測定値、及びアクセルポジションセンサ１３の測定値などをパラメータとして、燃料噴射弁３や還元剤添加弁７を制御する。

例えば、ＥＣＵ８は、排気浄化触媒６に吸蔵又は捕集されたＮＯｘやＰＭを浄化および／または除去するための再生処理を行う場合に前記還元剤添加弁７から排気中へ燃料を添加させることにより、排気浄化触媒６に吸蔵又は捕集されたＮＯｘやＰＭを浄化および／または除去する。

ところで、排気浄化触媒６の再生処理が行われる場合に、還元剤添加弁７がＥＣＵ８の指示通りに動作しなくなると、排気エミッションの悪化や燃費の悪化などを招く可能性がある。

還元剤添加弁７から実際に添加される燃料の量がＥＣＵ８から還元剤添加弁７へ指示された添加量（以下、指示添加量と称する）より少なくなると、排気浄化触媒６のＮＯｘ吸蔵能が飽和し又は排気浄化触媒６の圧力損失が過剰に大きくなる場合がある。このような場合には、大気中へ放出されるＮＯｘ量の増加や背圧の上昇などの不具合が誘発される。一方、還元剤添加弁７から実際に添加される燃料の量が指示添加量より多くなると、余剰の燃料が大気中へ放出され、或いは排気浄化触媒６が過昇温する可能性がある。

このように還元剤添加弁７が故障した状態で内燃機関１の運転が継続されると、種々の弊害が誘発されるため、還元剤添加弁７の故障を精度良く診断する必要がある。

還元剤添加弁７の故障を診断する方法としては、還元剤添加弁７から実際に添加された燃料量を推定し、その推定量（推定添加量）と指示添加量の差が一定値より大きければ還元剤添加弁７が故障していると診断する方法が提案されている。

ここで、還元剤添加弁７から添加された燃料量の推定方法について図２に基づいて説明する。図２は、ＥＣＵ８から還元剤添加弁７へ送られる指示添加量（還元剤添加弁７の開閉タイミング）とＡ／Ｆセンサ１１の測定値（Ａ／Ｆ）を同一時間軸上に表した図である。

図２において、ＥＣＵ８は、内燃機関１が定常運転状態にある時に、所望の指示添加量に従って還元剤添加弁７の開閉制御を開始する（図２中のｔ１）。還元剤添加弁７がＥＣＵ８の指示に従って開閉動作を開始すると、該還元剤添加弁７から排気中へ燃料が添加される。

還元剤添加弁７から排気中へ添加された燃料（以下、単に添加燃料と記す）は、輸送遅れを伴ってＡ／Ｆセンサ１１へ到達する。添加燃料がＡ／Ｆセンサ１１に到達すると、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値がベースＡ／Ｆ（内燃機関１で燃焼に供された混合気の空燃比）から低下し始める（図２中のｔ２）。

ＥＣＵ８が還元剤添加弁７の開閉制御を終了すると（図２中のｔ３）、添加燃料の輸送遅れの分だけ遅れてＡ／Ｆセンサ１１の測定値がベースＡ／Ｆに復帰する（図２中のｔ４）。

Ａ／Ｆセンサ１１の測定値がベースＡ／Ｆから低下し始めた時点（図２中のｔ２）からベースＡ／Ｆに復帰する時点（図２中のｔ４）までの期間（図２中の期間Ｐ）におけるベースＡ／ＦとＡ／Ｆセンサ１１の測定値との差の総和（図２中の斜線で示した部分の面積）が還元剤添加弁７から実際に添加された燃料量に相当する。

図２中の斜線で示した部分の面積は、以下の式（１）を用いて推定演算することができる。
Ｑａｄ＝Σ（Ｇａ／Ｍａｆ−Ｉｎｊ）・・・（１）
（Ｑａｄは推定添加量、Ｇａはエアフローメータ９の測定値、ＭａｆはＡ／Ｆセンサ１１の測定値、ＩｎｊはＥＣＵ８から燃料噴射弁３へ指示された燃料噴射量）

ところで、上記した方法により求められた推定添加量Ｑａｄは、Ａ／Ｆセンサ１１の測定誤差、エアフローメータ９の測定誤差、及び燃料噴射弁３の噴射量誤差等を含んでいる。このため、還元剤添加弁７が正常であるにも拘わらず推定添加量Ｑａｄと指示添加量との差が一定値より大きくなる場合や、還元剤添加弁７が故障しているにも拘わらず推定添加量Ｑａｄと指示添加量との差が一定値以下となる場合が考えられる。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７による燃料添加期間（図２中のｔ１〜ｔ３の期間）とは異なる燃料添加期間に燃料噴射弁３からポスト噴射を行わせ、その際に燃料噴射弁３から実際にポスト噴射された燃料量を推定添加量Ｑａｄと同様の方法により推定する。ＥＣＵ８は、推定されたポスト噴射量（以下、推定ポスト噴射量と称する）と推定添加量Ｑａｄとの差が一定値より大きければ還元剤添加弁７が故障していると診断するようにした。その際、ＥＣＵ８から燃料噴射弁３へ指示されるポスト噴射量は、ＥＣＵ８から還元剤添加弁７へ指示される添加量と略同量であるものとする。

推定ポスト噴射量には、Ａ／Ｆセンサ１１の測定誤差、エアフローメータ９の測定誤差、及び燃料噴射弁３の噴射量誤差等が含まれているが、それら誤差と同等の誤差が推定添加量Ｑａｄにも含まれているため、推定ポスト噴射量と推定添加量Ｑａｄとの差は前記した種々の誤差が相殺された値となる。

従って、推定ポスト噴射量と推定添加量Ｑａｄとの差をパラメータとして還元剤添加弁７の故障診断が行われると、Ａ／Ｆセンサ１１やエアフローメータ９の測定誤差、及び燃料噴射弁３の噴射量誤差等が生じても正確な故障診断を行うことが可能となる。

以下、本実施例における還元剤添加弁７の故障診断方法について、図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、還元剤添加弁７の故障診断ルーチンを示すフローチャートである。この故障診断ルーチンは、ＥＣＵ８が所定期間毎に繰り返し実行するルーチンである。

故障診断ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ１０１において故障フラグの値が“０”であるか否かを判別する。故障フラグは、ＥＣＵ８に内蔵されたＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに予め設定された記憶領域であり、本ルーチンにおいて還元剤添加弁７が故障していると診断された時に“１”が書き込まれるとともに還元剤添加弁７が正常であると診断された時に“０”が書き込まれる。

前記Ｓ１０１において肯定判定された場合（故障フラグ＝０）は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０２へ進み、故障診断条件が成立しているか否かを判別する。故障診断条件としては、燃料噴射弁３が正常である、Ａ／Ｆセンサ１１が活性している、排気系の温度（排気温度や排気浄化触媒６の温度など）が添加燃料及びポスト噴射燃料を気化可能な温度域にある、等の条件を例示することができる。

Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０３へ進み、ポスト噴射フラグの値が“０”であるか否かを判別する。ポスト噴射フラグは、ＥＣＵ８に内蔵されたＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに予め設定された記憶領域であり、後述するＳ１０４〜Ｓ１１５の処理において還元剤添加弁７が故障していないと診断された場合に“１”が書き込まれるとともに前述したＳ１０１又はＳ１０２において否定判定された場合に“０”が書き込まれる（Ｓ１１８を参照）。

前記Ｓ１０３において肯定判定された場合（ポスト噴射フラグ＝０）は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０４〜Ｓ１０７において前述した従来の方法により還元剤添加弁７の故障診断を実行する。Ｓ１０４〜Ｓ１０７において従来の方法による故障診断を行うのは、還元剤添加弁７が燃料を添加不能（燃料添加量が略零）な場合や、還元剤添加弁７から燃料が漏出している場合等のような明らかな故障を検出するためである。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７から排気中へ燃料を添加させるべく還元剤添加弁７を制御する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７に対して指示された燃料添加量の積算値（指示添加量）Ｑａｄｓを演算する。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ８は、エアフローメータ９の測定値Ｇａ、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値Ｍａｆ、及びＥＣＵ８から燃料噴射弁３へ指示された燃料噴射量Ｉｎｊを上記した（１）へ代入して推定添加量Ｑａｄを演算する。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０５で算出された指示添加量Ｑａｄｓと前記Ｓ１０６で算出された推定添加量Ｑａｄとの差の絶対値（＝｜Ｑａｄｓ−Ｑａｄ｜）が所定値Ａ以下であるか否かを判別する。前記した所定値Ａは、例えば、指示添加量Ｑａｄｓ以下の比較的大きな値である。

前記Ｓ１０７において否定判定された場合（｜Ｑａｄｓ−Ｑａｄ｜＞Ａ）は、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７が明らかに故障しているとみなしてＳ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ８は、前述した故障フラグに“１”を書き込んで本ルーチンの実行を終了する。

前記Ｓ１０７において肯定判定された場合（｜Ｑａｄｓ−Ｑａｄ｜≦Ａ）は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０８へ進む。Ｓ１０８では、ＥＣＵ８は、前述したポスト噴射フラグに“１”を書き込んで本ルーチンの実行を終了する。Ｓ１０８においてポスト噴射フラグに“１”が書き込まれると、ＥＣＵ８は、本ルーチンの次回の実行時にＳ１０３において否定判定（ポスト噴射フラグ＝１）することになる。

Ｓ１０３において否定判定されると、ＥＣＵ８は、Ｓ１１０へ進む。Ｓ１１０では、ＥＣＵ８は、内燃機関１の燃焼に寄与する燃料噴射とは別途にポスト噴射（例えば、排気行程時の燃料噴射）を行わせるべく燃料噴射弁３を制御する。

Ｓ１１１では、ＥＣＵ８は、燃料噴射弁３に対して指示したポスト噴射量の積算値（指示ポスト噴射量）Ｑｐｓｔｓを演算する。

Ｓ１１２では、ＥＣＵ８は、推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔを演算する。その際、ＥＣＵ８は、エアフローメータ９の測定値Ｇａ、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値Ｍａｆ、及びＥＣＵ８から燃料噴射弁３へ指示された燃料噴射量Ｉｎｊ（ポスト噴射を除く）を上記式（１）と同様の式（Ｑｐｓｔ＝Σ（Ｇａ／Ｍａｆ−Ｉｎｊ））に代入することにより、推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔを算出する。

Ｓ１１３では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１１１で算出された指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓと前記Ｓ１１２で算出された推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔとの差の絶対値（＝｜Ｑｐｓｔｓ−Ｑｐｓｔ｜）が所定値Ａ以下であるか否かを判別する。

前記Ｓ１１３において肯定判定された場合（｜Ｑｐｓｔｓ−Ｑｐｓｔ｜≦Ａ）は、ＥＣ
Ｕ８は、Ｓ１１４へ進む。Ｓ１１４では、ＥＣＵ８は、指示添加量Ｑａｄｓと指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓが略同量であるか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ８は、指示添加量Ｑａｄｓと指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓとの差の絶対値（＝｜Ｑａｄｓ−Ｑｐｓｔｓ｜）が所定値α以下であるか否かを判別する。

前記Ｓ１１４において否定判定された場合（｜Ｑａｄｓ−Ｑｐｓｔｓ｜＞α）、言い換えれば指示添加量Ｑａｄｓと指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓとの間に比較的大きな差がある場合には、ＥＣＵ８は、本ルーチンの実行を終了する。

前記Ｓ１１４において肯定判定された場合（｜Ｑａｄｓ−Ｑｐｓｔｓ｜≦α）、言い換えれば指示添加量Ｑａｄｓと指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓが略同量である場合には、ＥＣＵ８は、Ｓ１１５へ進む。

Ｓ１１５では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０６で算出された推定添加量Ｑａｄと前記Ｓ１１２で算出された推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔとの差の絶対値（＝｜Ｑａｄ−Ｑｐｓｔ｜）が所定量Ｂより多いか否かを判別する。所定量Ｂは前記した所定量Ａに比して十分に少ない量である。

前記Ｓ１１５で肯定判定された場合（｜Ｑａｄ−Ｑｐｓｔ｜＞Ｂ）は、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７が故障しているとみなしてＳ１１６へ進む。Ｓ１１６では、ＥＣＵ８は、前記した故障フラグに“１”を書き込む。

前記Ｓ１１５で否定判定された場合（｜Ｑａｄ−Ｑｐｓｔ｜≦Ｂ）は、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７が故障していないとみなしてＳ１１７へ進む。Ｓ１１７では、ＥＣＵ８は、前記した故障フラグに“０”を書き込む。

以上述べた故障診断方法では、推定添加量Ｑａｄと推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔが同一のパラメータ（エアフローメータ９の測定値、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値、及びＥＣＵ８から燃料噴射弁３へ指示された燃料噴射量）に基づいて推定されるため、それら推定添加量Ｑａｄと推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔが同等の誤差を含むことになる。

従って、推定添加量Ｑａｄと推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔとの差をパラメータとして還元剤添加弁７の故障診断が行われると、前記した誤差を考慮することなく正確な故障診断を行うことが可能となる。

尚、推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔ及び推定添加量Ｑａｄが推定される際に、排気の空燃比が理論空燃比より低くなると、排気浄化触媒６の酸素吸蔵能（Ｏ_２ストレージ能）、排気浄化触媒６における種々の酸化還元反応（例えば、ＮＯｘの還元反応）、或いは余剰の燃料が排気浄化触媒６をすり抜ける現象等によって、実際のポスト噴射量又は燃料添加量とＡ／Ｆセンサ１１の測定値との相関が低くなる可能性がある。

そこで、推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔ及び推定添加量Ｑａｄが推定される際には、排気空燃比が理論空燃比より若干高い弱リーン空燃比（例えば、１８程度）となるように指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓ及び指示添加量Ｑａｄｓが定められるようにしてもよい。

このように指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓ及び指示添加量Ｑａｄｓが定められれば、実際のポスト噴射量及び燃料添加量とＡ／Ｆセンサ１１の測定値との相関が高まるため、推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔ及び推定添加量Ｑａｄの推定精度も高くなる。よって、還元剤添加弁７の故障診断精度も高めることが可能となる。

また、Ａ／Ｆセンサ１１は応答遅れを生じるため、排気空燃比が弱リーン空燃比に維持される時間を可能な限り長くすることが好ましい。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図４に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

本実施例では、前述した第１の実施例の故障診断で求められた推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔと推定添加量Ｑａｄを利用して、以後の指示添加量Ｑａｄｓを補正する例について述べる。

図４は、指示添加量Ｑａｄｓを補正するための添加量補正ルーチンを示すフローチャートである。

添加量補正ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ２０１において前述した図３の故障診断ルーチンが実行済みであるか否かを判別する。言い換えれば、推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔ及び推定添加量Ｑａｄが算出済みであるか否かを判別する。

前記Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は本ルーチンの実行を終了する。前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８はＳ２０２へ進む。

Ｓ２０２では、ＥＣＵ８は、前述した図３の故障診断ルーチンで求められた推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔ、推定添加量Ｑａｄ、指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓ、及び指示添加量Ｑａｄｓを用いて、還元剤添加弁７の流量補正係数Ｋａｄを演算する。

具体的には、ＥＣＵ８は、前記した推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔ、推定添加量Ｑａｄ、指示ポスト噴射量Ｑｐｓｔｓ、及び指示添加量Ｑａｄｓを以下の式（２）へ代入することにより流量補正係数Ｋａｄを算出する。
Ｋａｄ＝ａ＊（Ｑａｄｓ／Ｑａｄ）／（Ｑｐｓｔｓ／Ｑｐｓｔ）・・・（２）
（ａは予め実験的に求められた係数である）

Ｓ２０３では、ＥＣＵ８は、排気浄化触媒６のＮＯｘ吸蔵量やＰＭ捕集量等をパラメータとして還元剤添加弁７の目標添加量Ｑａｄｔｒｇを算出する。この算出方法は、従来より既知の方法を利用することができる。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０３で算出された目標添加量Ｑａｄｔｒｇに前記Ｓ２０２で算出された流量補正係数Ｋａｄを乗算して、指示添加量Ｑａｄｓ（＝Ｋａｄ＊Ｑａｄｔｒｇ）を算出する。

Ｓ２０５では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０４で算出された指示添加量Ｑａｄｓ（＝Ｋａｄ＊Ｑａｄｔｒｇ）に従って還元剤添加弁７からの燃料添加を実施する。

このように推定添加量Ｑａｄと同等の誤差を含む推定ポスト噴射量Ｑｐｓｔを基準にして指示添加量Ｑａｄｓが決定されると、推定添加量Ｑａｄの推定に用いられるパラメータ（エアフローメータ９の測定誤差、Ａ／Ｆセンサ１１の測定誤差、燃料噴射弁３の噴射量誤差）が生じた場合であっても実際の燃料添加量を目標添加量Ｑａｄｔｒｇに近づけることが可能となる。

＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図５〜図７に基づいて説明する。ここでは、前述
した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

本実施例では、前述した第１の実施例の故障診断において還元剤添加弁７が正常であると診断されたことを条件に、エアフローメータ９、排気温度センサ１０、及びＡ／Ｆセンサ１１の故障を診断する例について述べる。

図５は、エアフローメータ９、排気温度センサ１０、及びＡ／Ｆセンサ１１の故障を診断するためのセンサ故障診断ルーチンを示すフローチャートである。このセンサ故障診断ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ３０１において前述した図３の故障診断ルーチンが実行済みであるか否かを判別する。

前記Ｓ３０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、本ルーチンの実行を終了する。前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ３０２へ進む。

Ｓ３０２では、ＥＣＵ８は、故障フラグの値が“０”であるか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７が正常であると診断されたか否かを判別する。

前記Ｓ３０２で否定判定された場合（故障フラグ＝１）は、ＥＣＵ８は、本ルーチンの実行を終了する。前記Ｓ３０２で肯定判定された場合（故障フラグ＝０）は、ＥＣＵ８は、Ｓ３０３へ進む。

Ｓ３０３では、ＥＣＵ８は、排気温度センサ１０の故障診断処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７からの燃料添加が行われた時の排気温度センサ１０の測定値をモニタし、測定値の上昇量△Ｔを求める。

還元剤添加弁７が正常に燃料添加を行った場合には、還元剤添加弁７から添加された燃料が排気浄化触媒６で酸化される。排気浄化触媒６は、燃料の酸化反応熱により昇温する。排気浄化触媒６が昇温すると、排気浄化触媒６から流出する排気の温度も上昇する。その際の温度上昇量は、還元剤添加弁７から添加される燃料量に比例して増減する。

従って、排気温度センサ１０の測定値の上昇量△Ｔが指示添加量Ｑａｄｓに比例した値を示していれば、排気温度センサ１０が正常であるとみなすことが可能となる。

そこで、図６に示すように、正常な排気温度センサ１０により測定された上昇量△Ｔと指示添加量Ｑａｄｓとの関係を予め実験的に求めておくようにしてもよい。図６中の斜線で示した領域Ｌは正常な排気温度センサ１０により測定され得る上昇量△Ｔの範囲を示している。この範囲は、排気温度センサ１０に生じうる測定誤差に基づいて定められている。

ＥＣＵ８は、排気温度センサ１０の測定値から求められた上昇量△Ｔが前記指示添加量Ｑａｄｓから定まる領域Ｌに収まっていなければ排気温度センサ１０が故障していると診断し、排気温度センサ１０の測定値から求められた上昇量△Ｔが前記指示添加量Ｑａｄｓから定まる領域Ｌに収まっていれば排気温度センサ１０が故障していないと診断する。

ここで図５に戻り、ＥＣＵ８は、Ｓ３０４において排気温度センサ１０が正常であるか否かを判別する。このＳ３０４において否定判定された場合には、ＥＣＵ８は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ３０４において肯定判定された場合には、ＥＣＵ８は、Ｓ３０５へ進む。

Ｓ３０５では、ＥＣＵ８は、エアフローメータ９の故障診断処理を実行する。エアフロ
ーメータ９の故障診断処理では、ＥＣＵ８は、先ず、エアフローメータ９の測定値ＧａとＥＣＵ８から燃料噴射弁３へ指示された燃料噴射量Ｉｎｊとをパラメータとして、排気空燃比が理論空燃比となる指示添加量Ｑａｄｓを算出する。詳細には、エアフローメータ９の測定値Ｇａ及び燃料噴射量Ｉｎｊを下記の式（３）に代入することにより指示添加量Ｑａｄｓを算出する。
Ｑａｄｓ＝Ｇａ／１４．７−Ｇａ／Ｉｎｊ・・・（３）

ＥＣＵ８は、前記式（３）により算出された指示添加量Ｑａｄｓに従って還元剤添加弁７を制御するとともに、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値Ｍａｆをモニタする。その際、エアフローメータ９が正常であれば、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値Ｍａｆが理論空燃比と略同等の値を示すことになる。

従って、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値Ｍａｆと理論空燃比との差の絶対値（＝｜Ｍａｆ−１４．７｜）が所定値未満であれば、エアフローメータ９が正常であると診断することができる。尚、前記した所定値は、Ａ／Ｆセンサ１１及びエアフローメータ９に生じうる測定誤差に基づいて定められた値である。

尚、エアフローメータ９の故障診断処理において排気空燃比が理論空燃比となるように指示添加量Ｑａｄｓを定める理由は、Ａ／Ｆセンサの測定精度が理論空燃比近傍において高くなるからである。

ここで図５に戻り、ＥＣＵ８は、前記Ｓ３０５の処理を実行し終えると、Ｓ３０６へ進んでエアフローメータ９が正常であるか否かを判別する。Ｓ３０６において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ３０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ３０７へ進む。

Ｓ３０７では、ＥＣＵ８は、Ａ／Ｆセンサ１１の故障診断処理を実行する。Ａ／Ｆセンサ１１の故障診断処理では、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７からの燃料添加が行われた時に推定添加量Ｑａｄを算出し、算出された推定添加量Ｑａｄと指示添加量Ｑａｄｓとを比較する。

還元剤添加弁７、エアフローメータ９、及びＡ／Ｆセンサ１１が正常である時に推定された推定添加量Ｑａｄは指示添加量Ｑａｄｓと略同等となる。一方、還元剤添加弁７、エアフローメータ９、Ａ／Ｆセンサ１１の少なくとも一つが故障している時に推定された推定添加量Ｑａｄは指示添加量Ｑａｄｓと懸け離れた値を示すことになるが、その時点で還元剤添加弁７及びエアフローメータ９が正常であると診断されていれば、Ａ／Ｆセンサ１１が故障しているとみなすことができる。

従って、還元剤添加弁７及びエアフローメータ９が正常である時に推定された推定添加量Ｑａｄが指示添加量Ｑａｄｓから懸け離れていれば、Ａ／Ｆセンサ１１が故障していると診断することができる。

そこで、図７に示すように、還元剤添加弁７、エアフローメータ９、及びＡ／Ｆセンサ１１が正常である時の推定添加量Ｑａｄと指示添加量Ｑａｄｓとの関係を予め実験的に求めておくようにしてもよい。図７中の斜線で示した領域Ｇは、還元剤添加弁７、エアフローメータ９、及びＡ／Ｆセンサ１１が正常である時の推定添加量Ｑａｄが取り得る範囲を示している。この範囲は、還元剤添加弁７に生じ得る添加量誤差や、エアフローメータ９及びＡ／Ｆセンサ１１に生じ得る測定誤差に基づいて定められている。

ＥＣＵ８は、推定添加量Ｑａｄが指示添加量Ｑａｄｓから定まる領域Ｇに収まっていな
ければＡ／Ｆセンサ１１が故障していると診断する。

以上述べたようにＥＣＵ８がセンサ故障診断ルーチンを実行することにより、排気温度センサ１０、エアフローメータ９、及びＡ／Ｆセンサ１１の故障を精度良く診断することが可能となる。

＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について図８〜図１２に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例では燃料噴射弁３によるポスト噴射と還元剤添加弁７による燃料添加が異なる添加期間に行われる例について述べたが、本実施例では上記のポスト噴射と燃料添加が同一の添加期間内の異なるタイミングで行われる例について述べる。

図８は、前述した第１の実施例における故障診断方法を示すタイミングチャートである。
前述した第１の実施例の故障診断方法によれば、１回当たりの添加期間（図８中のｔ１０〜ｔ２０の期間Ｔ１、及びｔ３０〜ｔ４０の期間Ｔ２）では、燃料噴射弁３と還元剤添加弁７の何れか一方のみがポスト噴射又は燃料添加を行うことになる。

これに対し、本実施例における故障診断方法では、図９に示すように、１回の添加期間（図９中のＴ１０）において、燃料噴射弁３と還元剤添加弁７がポスト噴射と燃料添加を交互に繰り返し行うようにした。

その際、燃料噴射弁３の一回当たりのポスト噴射量（図９中の期間Ａにおける指示添加量）と、還元剤添加弁７の一回当たりの指示添加量（図９中の期間Ｂにおける指示ポスト噴射量）とは、同量であるものとする。

このように燃料噴射弁３と還元剤添加弁７が同一の添加期間内に交互にポスト噴射と燃料添加を行うと、燃料噴射弁３がポスト噴射を行った時と還元剤添加弁７が燃料添加を行った時の内燃機関１の運転状態（内燃機関１から排出される排気の量や内燃機関１で燃焼に供される燃料噴射量等）、及び排気浄化触媒６の状態（排気浄化触媒６の床温や排気浄化触媒６で消費される燃料量等）が同等になる。このため、実際のポスト噴射量と実際の燃料添加量は、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値に相関する。

例えば、還元剤添加弁７が正常である場合には、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値は、燃料噴射弁３によるポスト噴射時と還元剤添加弁７による燃料添加時とで略同等の値を示す。これに対し、還元剤添加弁７が故障している場合には、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値は、図１０に示すように燃料噴射弁３によるポスト噴射と還元剤添加弁７による燃料添加とが切り替わる度に増減する。

そこで、ＥＣＵ８は、燃料噴射弁３がポスト噴射した期間ＢのＡ／Ｆセンサ１１の測定値と還元剤添加弁７が燃料添加した期間ＡのＡ／Ｆセンサ１１の測定値との平均値を各々演算し、それら平均値の差が所定量以上であれば還元剤添加弁７が故障していると判定するようにした。

具体的には、ＥＣＵ８は、Ａ／Ｆセンサ１１の測定値がベースＡ／Ｆから低下し始めた時点からベースＡ／Ｆに復帰する時点までの期間（図１０中の期間Ｐ）において、還元剤添加弁７から添加された燃料（添加燃料）がＡ／Ｆセンサ１１に到達するタイミング（図
１０における期間Ａ１，Ａ２，Ａ３）でＡ／Ｆセンサ１１の測定値を読み込むとともに、燃料噴射弁３からポスト噴射された燃料（以下、単にポスト噴射燃料と称する）がＡ／Ｆセンサ１１に到達するタイミング（図１０における期間Ｂ１，Ｂ２）でＡ／Ｆセンサ１１の測定値を読み込む。

尚、ポスト噴射燃料及び添加燃料がＡ／Ｆセンサ１１の位置に到達するまでには排気の輸送遅れが生じる。但し、本実施例では還元剤添加弁７が前述した図１に示したようにエキゾーストマニフォルドに取り付けられているため、ポスト噴射燃料がＡ／Ｆセンサ１１の位置に到達するまでの輸送遅れ時間と添加燃料がＡ／Ｆセンサ１１の位置に到達するまでの輸送遅れ時間は略同等となる。

従って、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７が燃料添加を開始した時点（図１０中のｔｐ１，ｔｐ３，ｔｐ５）から輸送遅れ時間Ｄが経過した時点（図１０中のｔｐ１０，ｔｐ３０，ｔｐ５０）を添加燃料がＡ／Ｆセンサ１１に到達したタイミングとみなしてＡ／Ｆセンサ１１の測定値を読み込む。すなわち、ＥＣＵ８は、図１０中の期間Ａ１，Ａ２，Ａ３のうち一の期間（以下、期間Ａｎと称する）におけるＡ／Ｆセンサ１１の測定値（以下、燃料添加時Ａ／Ｆと称する）を読み込む。

また、ＥＣＵ８は、燃料噴射弁３がポスト噴射を開始した時点（図１０中のｔｐ２，ｔｐ４）から輸送遅れ時間Ｄが経過した時点（図１０中のｔｐ２０，ｔｐ４０）をポスト噴射燃料がＡ／Ｆセンサ１１に到達したタイミングとみなしてＡ／Ｆセンサ１１の測定値を読み込む。すなわち、ＥＣＵ８は、図１０中の期間Ｂ１，Ｂ２のうち一の期間（以下、期間Ｂｎと称する）におけるＡ／Ｆセンサ１１の測定値（以下、ポスト噴射時Ａ／Ｆと称する）を読み込む。

尚、期間Ａｎと期間Ｂｎは互いに連続した期間であることが好ましい。期間Ａｎと期間Ｂｎが互いに連続した期間であると、期間Ａｎと期間Ｂｎとにおける内燃機関１の運転状態や排気浄化触媒６の状態が略同等となる。従って、実際の燃料添加量と実際のポスト噴射量との差以外の要因によってＡ／Ｆセンサ１１の測定値が相違し難くなる。

ＥＣＵ８は、期間Ａｎにおける燃料添加時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｉｎｊを演算するとともに、期間Ｂｎにおけるポスト噴射時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｐｓｔを演算する。ＥＣＵ８は、前記した燃料添加時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｉｎｊとポスト噴射時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｐｓｔとの差分の絶対値（＝｜Ａ／Ｆｉｎｊ−Ａ／Ｆｐｓｔ｜）を演算し、算出された差分が一定値以上であれば還元剤添加弁７が故障していると判定する。

以上述べた故障診断方法によれば、内燃機関１の運転状態や排気浄化触媒６の状態が略同等な条件下で測定された燃料添加時Ａ／Ｆとポスト噴射時Ａ／Ｆをパラメータとして還元剤添加弁７の故障診断が行われるため、診断精度を一層高めることが可能となる。

以下、本実施例における故障診断方法について図１１、図１２に沿って説明する。図１１は、還元剤添加弁７の故障診断ルーチンを示すフローチャートである。この故障診断ルーチンは、ＥＣＵ８が所定期間毎に繰り返し実行するルーチンである。

故障診断ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ４０１において故障フラグの値が“０”であるか否かを判別する。故障フラグは、ＥＣＵ８に内蔵されたＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに予め設定された記憶領域であり、本ルーチンにおいて還元剤添加弁７が故障していると診断された時に“１”が書き込まれるとともに還元剤添加弁７が正常であると診断された時に“０”が書き込まれる。

前記Ｓ４０１において肯定判定された場合（故障フラグ＝０）は、ＥＣＵ８は、Ｓ４０２へ進み、故障診断条件が成立しているか否かを判別する。故障診断条件としては、燃料噴射弁３が正常である、Ａ／Ｆセンサ１１が活性している、排気系の温度（排気温度や排気浄化触媒６の温度など）が添加燃料及びポスト噴射燃料を気化可能な温度域にある、内燃機関１が定常運転状態にある、等の条件を例示することができる。

前記Ｓ４０１において否定判定された場合（故障フラグ＝１）、又は前記Ｓ４０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ４１４において診断用添加フラグに“１”を書き込み、本ルーチンの実行を一旦終了する。

診断用添加フラグは、ＥＣＵ８のＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに予め設定されている記憶領域であり、前述した図１０において添加燃料がＡ／Ｆセンサ１１に到達している時（期間Ａ１，Ａ２，Ａ３）に“１”が書き込まれるとともに、ポスト噴射燃料がＡ／Ｆセンサ１１に到達している時（期間Ｂ１，Ｂ２）に“０”が書き込まれる。また、診断用添加フラグは、当該故障診断が行われていない時は前記Ｓ４１４の説明で述べたように“１”が書き込まれる。

Ｓ４０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ４０３へ進み、診断用添加フラグの値が“１”であるか否かを判別する。

前記Ｓ４０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ４０４へ進み、還元剤添加弁７から所定期間（図９中の期間Ａに相当）の燃料添加を行わせる。

Ｓ４０５では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ４０４で還元剤添加弁７から添加された燃料がＡ／Ｆセンサ１１に到達する期間（期間Ａｎ）におけるＡ／Ｆセンサ１１の測定値（燃料添加時Ａ／Ｆ）をモニタし、期間Ａｎにおける燃料添加時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｉｎｊを演算する。

一方、前記Ｓ４０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ４０６へ進み、燃料噴射弁３から所定期間（図９中の期間Ｂに相当）のポスト噴射を行わせる。

本実施例では、燃料噴射弁３が単位時間当たりにポスト噴射する燃料量と還元剤添加弁７が単位時間当たりの添加する燃料量とは同量であり、且つ指示添加量と指示ポスト噴射量が同量であるため、期間Ａと期間Ｂの所要時間は同一である。

Ｓ４０７では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ４０６で燃料噴射弁３からポスト噴射された燃料がＡ／Ｆセンサ１１に到達する期間（期間Ｂｎ）におけるＡ／Ｆセンサ１１の測定値（ポスト噴射時Ａ／Ｆ）をモニタし、期間Ｂｎにおけるポスト噴射時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｐｓｔを演算する。

ＥＣＵ８は、前記Ｓ４０５又は前記Ｓ４０７の処理を実行し終えると、Ｓ４０８へ進む。Ｓ４０８では、ＥＣＵ８は、図１２に示すサブルーチンに従って、各種フラグの設定処理を実行する。図１２は、フラグ設定処理用のサブルーチンを示すフローチャートである。

図１２において、ＥＣＵ８は、先ずＳ５０１においてカウンタＴの値を一つインクリメントする。カウンタＴは、燃料噴射弁３によるポスト噴射の実行時間、及び還元剤添加弁７による燃料添加の実行時間を計数するカウンタである。

Ｓ５０２では、ＥＣＵ８は、前記カウンタＴの値Ｔが一定時間以上であるか否かを判別
する。一定時間は、前記した期間Ａ及び期間Ｂの所要時間に相当する。

前記Ｓ５０２において否定判定された場合（Ｔ＜一定時間）は、ＥＣＵ８は、Ｓ５１５において故障診断実施フラグに“０”を書き込んだ後、本ルーチンの実行を終了する。

故障診断実施フラグは、ＥＣＵ８に内蔵されたＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに予め設定された記憶領域であり、燃料添加時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｉｎｊとポスト噴射時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｐｓｔとの双方が算出された時に“１”が書き込まれ、当該故障診断が終了した時に“０”が書き込まれる。

前記Ｓ５０２において肯定判定された場合（Ｔ≧一定時間）は、ＥＣＵ８は、Ｓ５０３へ進み、現時点における診断用添加フラグの値を前回の診断用添加フラグとしてＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに記憶する。

Ｓ５０４では、ＥＣＵ８は、前記カウンタＴの値を“０”にリセットする。

Ｓ５０５では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ５０３でＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに記憶された前回の診断用添加フラグの値が“１”であるか否かを判別する。

前記Ｓ５０５で肯定判定された場合（診断用添加フラグ＝１）は、ＥＣＵ８は、Ｓ５０６へ進み、現在の診断用添加フラグの値を“１”から“０”へ書き換える。

一方、前記Ｓ５０５で否定判定された場合（診断用添加フラグ＝０）は、ＥＣＵ８は、Ｓ５０７へ進み、現在の診断用添加フラグの値を“０”から“１”へ書き換える。

前記Ｓ５０６又は前記Ｓ５０７の処理を実行し終えたＥＣＵ８は、Ｓ５０８及びＳ５０９において故障診断用の燃料添加とポスト噴射の双方が実行されたか否かを判別する。

ここで、診断用添加フラグは当該故障診断が行われていない時は“１”が書き込まれるため、当該故障診断が開始された時には先ず還元剤添加弁７による燃料添加が行われた後に燃料噴射弁３によるポスト噴射が行われることになる。

従って、故障診断用の燃料添加及びポスト噴射の双方が少なくとも１回実行されると、前記Ｓ５０３で記憶された前回の診断用添加フラグの値が“０”となり、且つ前記Ｓ５０６又はＳ５０７で更新された現在の診断用添加フラグの値が“１”となる。

そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ５０８とＳ５０９において、前回の診断用添加フラグの値が“０”であり且つ現在の診断用添加フラグの値が“１”であるか否かを判別する。

前記Ｓ５０８と前記Ｓ５０９の双方において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、故障診断用の燃料添加とポスト噴射が少なくとも１回は実行済みであるとみなす。すなわち、ＥＣＵ８は、前記Ｓ５０８と前記Ｓ５０９の双方において肯定判定された場合は、図１１の故障診断ルーチンにおいてＳ４０５の処理とＳ４０７の処理の双方が少なくとも１回は実行済みであるとみなす。

この場合、ＥＣＵ８は、Ｓ５１０へ進み、前述した故障診断実施フラグの値を“１”に書き換える。続いて、ＥＣＵ８は、Ｓ５１１において、前記Ｓ４０５で算出された燃料添加時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｉｎｊと前記Ｓ４０７で算出されたポスト噴射時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｐｓｔとの差の絶対値△Ａ／Ｆ（＝｜Ａ／Ｆｉｎｊ−Ａ／Ｆｐｓｔ｜）を演算する。

Ｓ５１２では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ５１１で算出された値△Ａ／Ｆが一定値以上であるか否かを判別する。

前記Ｓ５１２において肯定判定された場合（△Ａ／Ｆ≧一定値）は、ＥＣＵ８は、Ｓ５１３において故障診断フラグに“１”を書き込む。一方、前記Ｓ５１２において否定判定された場合（△Ａ／Ｆ＜一定値）は、ＥＣＵ８は、Ｓ５１４において故障診断フラグに“０”を書き込む。

前記した故障診断フラグは、ＥＣＵ８のＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに予め設定されている記憶領域であり、前記した値△Ａ／Ｆが一定値以上である時に“１”が書き込まれ、前記した値△Ａ／Ｆが一定値未満である時に“０”が書き込まれる。

また、前記Ｓ５０８と前記Ｓ５０９の少なくとも一方において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、故障診断用の燃料添加とポスト噴射の何れか一方が１回も実行されていないとみなす。すなわち、ＥＣＵ８は、前記Ｓ５０８と前記Ｓ５０９の少なくとも一方において否定判定された場合は、図１１の故障診断ルーチンにおいてＳ４０５の処理とＳ４０７の処理の何れか一方が未だ実行されていないとみなす。

この場合、ＥＣＵ８は、Ｓ５１５へ進み、前述した故障診断実施フラグに“０”を書き込んで、本サブルーチンの実行を終了する。

ここで図１１の故障診断ルーチンに戻り、ＥＣＵ８は、Ｓ４０９において故障診断実施フラグの値が“１”であるか否かを判別する。

前記Ｓ４０９において否定判定された場合（故障診断実施フラグ＝０）は、ＥＣＵ８は、前述した図１２のＳ５１５の説明で述べたようにＳ４０５の処理とＳ４０７の処理の何れか一方が未だ実行されていないとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。

前記Ｓ４０９において肯定判定された場合（故障診断実施フラグ＝１）は、ＥＣＵ８は、Ｓ４１０へ進み、故障診断フラグの値が“０”であるか否かを判別する。言い換えれば、ＥＣＵ８は、前述した図１２のＳ５１２において否定判定（△Ａ／Ｆ＜一定値）されたか否かを判別する。

前記Ｓ４１０において肯定判定された場合（故障診断フラグ＝０）は、燃料添加時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｉｎｊとポスト噴射時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｐｓｔとの差の絶対値△Ａ／Ｆが一定値より小さいことになるため、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７が故障していないとみなし、Ｓ４１１において前記故障フラグに“０”を書き込む。

一方、前記Ｓ４１０において否定判定された場合（故障診断フラグ＝１）は、燃料添加時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｉｎｊとポスト噴射時Ａ／Ｆの平均値Ａ／Ｆｐｓｔとの差の絶対値△Ａ／Ｆが一定値以上であるため、ＥＣＵ８は、還元剤添加弁７が故障しているとみなし、Ｓ４１２において故障フラグに“１”を書き込む。

前記Ｓ４１１又は前記Ｓ４１２の処理を実行し終えたＥＣＵ８は、Ｓ４１３において故障診断実施フラグの値を“１”から“０”へ書き換えた後、本ルーチンの実行を終了する。

以上述べた故障診断方法では、還元剤添加弁７の実際の燃料添加量と燃料噴射弁３の実際のポスト噴射量が同一のパラメータ（Ａ／Ｆセンサ１１の測定値）に基づいて推定され
るため、正確な故障診断を行うことが可能となる。

更に、本実施例では、実際の燃料添加量の推定に用いられるＡ／Ｆセンサ１１の測定値と実際のポスト噴射量の推定に用いられるＡ／Ｆセンサ１１の測定値とは、内燃機関１の運転状態や排気浄化触媒６の状態が略同等の条件下で測定された値となるため、実際の燃料添加量と実際のポスト噴射量との差以外の要因によってＡ／Ｆセンサ１１の測定値が相違し難くなる。よって、還元剤添加弁７の故障診断精度を一層高めることが可能となる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 推定添加量の推定方法を示す概念図である。 還元剤添加弁の故障を診断するための故障診断ルーチンを示すフローチャートである。 添加量補正ルーチンを示すフローチャートである。 排気温度センサ、エアフローメータ、及びＡ／Ｆセンサの故障を診断するためのセンサ故障診断ルーチンを示すフローチャートである。 正常な排気温度センサにより測定された上昇量△Ｔと指示添加量Ｑａｄｓとの関係を示す図である。 還元剤添加弁、エアフローメータ、及びＡ／Ｆセンサが正常である時の推定添加量Ｑａｄと指示添加量Ｑａｄｓとの関係を示す図である。 第１の実施例における故障診断方法を示すタイミングチャートである。 第４の実施例における故障診断方法を示す第１のタイミングチャートである。 第４の実施例における故障診断方法を示す第２のタイミングチャートである。 第４の実施例における故障診断ルーチンを示すフローチャートである。 フラグ設定処理用のサブルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・・・内燃機関
３・・・・・燃料噴射弁
５・・・・・排気通路
６・・・・・排気浄化触媒
７・・・・・還元剤添加弁
８・・・・・ＥＣＵ
９・・・・・エアフローメータ
１０・・・・排気温度センサ
１１・・・・Ａ／Ｆセンサ

Claims (9)

1. 内燃機関の排気中へ還元剤を添加する還元剤添加弁の故障診断方法において、
   前記内燃機関の燃料噴射弁からのポスト噴射と前記還元剤添加弁からの還元剤添加を異なるタイミングで実施し、
   前記ポスト噴射が実施された時に前記燃料噴射弁からポスト噴射された燃料量、及び前記還元剤添加が実施された時に前記還元剤添加弁から添加された還元剤量を同一のパラメータに基づいて推定し、
   推定された燃料量と還元剤量との差が所定量を超えていることを条件に前記還元剤添加弁が故障していると診断することを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
2. 請求項１において、前記燃料噴射弁からのポスト噴射と前記還元剤添加弁からの還元剤添加は、同一の添加期間内において交互に行われることを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
3. 請求項１又は２において、前記したパラメータは、前記内燃機関の排気通路に取り付けられた空燃比センサの測定値であることを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
4. 請求項１又は２において、前記したパラメータは、前記内燃機関の吸気通路に設けられた吸気量センサの測定値、前記内燃機関の排気通路に取り付けられた空燃比センサの測定値、及び前記内燃機関の燃焼に供された燃料噴射量であることを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
5. 請求項３又は４において、前記したパラメータの検出は、排気の空燃比が理論空燃比より高い時に行うことを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
6. 請求項１〜５の何れか一において、推定された燃料量と還元剤量との比に基づいて、前記還元剤添加弁の目標添加量を補正することを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
7. 請求項１〜５の何れか一において、前記還元剤添加弁が正常であると診断された後の前記還元剤添加弁が還元剤を添加した時に、前記排気通路の排気浄化触媒より下流に配置された排気温度センサの測定値に基づいて、該排気温度センサの故障を診断することを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
8. 請求項１〜５の何れか一において、前記還元剤添加弁が正常であると診断された後に排気空燃比が所定空燃比となるように前記還元剤添加弁から還元剤を添加させ、その際に前記空燃比センサが測定した空燃比と前記所定空燃比とを比較することにより前記吸気量センサの故障を診断することを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
9. 請求項８において、前記吸気量センサが正常であると診断された後の前記還元剤添加弁が還元剤を添加した時に、前記還元剤添加弁から添加された還元剤量を再度推定し、推定された還元剤量と所定の基準値とを比較することにより、前記空燃比センサの故障を診断することを特徴とする還元剤添加弁の故障診断方法。
   

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