JP4872615B2 - 内燃機関の診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の上下流の圧力差を検出する検出手段の検出結果に基づき、前記検出手段の異常の有無を診断する内燃機関の診断装置に関する。

例えば下記特許文献１に見られるように、ディーゼル機関の排気浄化装置としてのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の上流側と連通する配管及び下流側と連通する配管の圧力差を検出する差圧センサの検出結果に基づき、同差圧センサの異常の有無を診断するものが周知である。この診断装置では、ディーゼル機関の運転状態に基づき微粒子状物質（ＰＭ）の堆積量の推定値（運転履歴式推定値ＰＭ１）を算出するとともに、ＤＰＦの上流及び下流の圧力差を検出する差圧センサの検出値（差圧）に基づきＰＭの堆積量の推定値（差圧式推定値ＰＭ２）を算出する。そして、これら運転履歴式推定値ＰＭ１に基づき定められる閾値と差圧式推定値ＰＭ２とに基づき、差圧センサの異常の有無を判断する。
特開２００５−３０７８８０号公報

ところで、上記差圧センサの上流側の配管は、排気通路のうちＤＰＦの上流側と連通しているため、この配管にＰＭ等が堆積し、排気通路及び配管間の流体の流通不良が生じるおそれがある。そして、上記診断装置によって差圧センサに異常があると判断されるときには、その原因が上記流通不良によるものか否かを判断することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の上下流の圧力差を検出する検出手段の検出結果に基づき、検出手段及び排気系間の気体の流通不良の有無をより適切に判断することのできる内燃機関の診断装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記判断手段は、前記排気流量の変化量が所定以上であるときに前記判断を行なうことを特徴とする。

排気流量の変化が小さいときには、流通不良が生じている場合といない場合とで検出手段の検出結果の変化に差が生じにくい。このため、こうした状況下では、流通不良の有無の判断を高精度に行なうことが困難となる懸念がある。この点、上記構成では、排気流量の変化が所定以上であるときに流通不良の有無を判断するために、この判断を高精度に行なうことができる。

請求項５記載の発明は、前記内燃機関の排気流量が変化する過渡状態の終了後の前記検出手段の検出結果が前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量から想定される前記過渡状態の終了後における圧力差に収束して且つ該収束するまでの時間が遅いことに基づき、前記排気系及び前記検出手段間の流体の流通不良の有無を判断する判断手段を備えることを特徴とする。

排気系及び前記検出手段間の流体の流通不良が生じているときには、排気流量が変化する過渡状態の終了後であっても、検出手段が排気系の圧力を迅速に感知することができない。このため、排気流量が変化する過渡状態の終了後であっても検出手段の検出値が変化し、徐々に圧力差としての適切な値へと収束すると考えられる。上記構成では、この点に着目し、検出手段の検出結果の収束が遅いときには流通不良が生じていると判断することができる。
ところで、検出手段の検出結果は、排気流量によっては一義的に定まらず、排気浄化装置内の微粒子物質の堆積量に応じて変化する。この点、上記構成では、堆積量に基づき、過渡状態の終了後において想定される圧力差を把握することができる。そしてこの圧力差への収束が遅いときには、流通不良が生じていると判断することができる。

請求項１記載の発明は、前記内燃機関の運転状態から推定される都度の微粒子状物質の新規堆積量の累積値に基づき前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量を推定する第１の推定手段と、前記検出手段の検出結果及び排気流量に基づき、前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量を推定する第２の推定手段とを備え、前記第１の推定手段によって微粒子状物質の堆積量を把握するとともに、前記第２の推定手段による推定値に基づき前記検出手段の検出結果の挙動を把握することで、前記内燃機関の排気流量が変化する過渡状態の終了後の前記検出手段の検出結果が、前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量から想定される前記過渡状態の終了後における圧力差に収束して且つ該収束するまでの時間が遅いことに基づき、前記排気系及び前記検出手段間の流体の流通不良の有無を判断する判断手段を備えることを特徴とする。

上記構成において、検出手段が実際の圧力差を高精度に検出できないときには、第２の推定手段による推定値は、堆積量として高精度な値にならない。一方、第１の推定手段による推定値は、検出手段の検出精度の影響を受けない。このため、第１の推定手段による推定値に基づき、実際の堆積量を把握することができる。これに対し、第２の推定手段による推定値は、検出手段の検出結果の実際の圧力差への移行過程を表現するパラメータとなる。このため、これら２つの推定値に基づき、実際の圧力差への検出手段の検出結果の収束態様に基づく上記判断をすることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記判断手段は、前記過渡状態の終了後の前記第２の推定手段による推定値の変化量の前記第１の推定手段による推定値の変化量への収束態様に基づき前記判断を行なうことを特徴とする。

過渡状態の終了後に第２の推定手段による推定値が収束するであろう値は、第１の推定手段の推定値として取得可能ではある。ただし、実際には、第１の推定手段による推定値と第２の推定手段による推定値との間には、たとえ定常状態であっても差が生じ得る。そしてこの場合には、過渡状態の終了後に第２の推定手段による推定値が収束するであろう値を第１の推定手段の推定値とすることで誤差が生じる。しかしこの場合であっても、検出手段の検出結果が収束した後には、第１の推定手段の推定値の変化量と実際の微粒子状物質の堆積量の変化量との差は小さい。このため、過渡状態の終了後に第２の推定手段による推定値の変化量が収束するであろう値は、第１の推定手段の推定値の変化量によって高精度に表現することができる。このため、検出手段の検出結果の収束態様を、第２の推定手段による推定値の変化量の第１の推定手段による推定値の変化量への収束態様として適切に把握することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記判断手段は、前記過渡状態終了後の前記第１の推定手段の推定値の変化量及び前記第２の推定手段の推定値の変化量の差の絶対値が閾値以上であるとき、前記流通不良であるとの仮判断をする仮判断手段を備え、前記仮判断後の所定期間内に前記第２の推定手段による推定値の変化量が前記第１の推定手段の推定値の変化量に収束したとき、前記流通不良と判断することを特徴とする。

過渡状態の終了後に第１の推定手段の推定値の変化量及び第２の推定手段の推定値の変化量間の差の絶対値が閾値以上であるときには、この現象は、検出手段の検出結果が未だ実際の圧力差に追従していないために生じていると考えられる。そしてその後、第２の推定手段による推定値の変化量が第１の推定手段による推定値の変化量へと収束するときには、検出手段の検出結果が実際の圧力差に追従したと考えられる。そしてこの際、検出手段の検出結果が実際の圧力差となるまでの収束時間が伸長した場合に流通不良と判断することで、高精度な判断が可能となる。

なお、所定期間内に収束しない場合には、検出手段の感知手段に異常があると判断してもよい。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記閾値を、前記排気流量の変化量に応じて可変設定することを特徴とする。

上記構成では、実際の圧力差に対する検出手段の検出結果の差は、排気流量の変化量に依存して変化し得る。このため、第１の推定手段に推定値の変化量に対する第２の推定手段による推定値の変化量の差も変化し得る。そこで上記構成では、排気流量の変化量に応じて上記閾値を可変設定することで、流通不良の有無をより高精度に行なうことができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記排気流量の変化は、前記排気流量の増量側の変化であることを特徴とする。

排気流量が増量側に変化するときには、上記流通不良の有無の影響が特に顕著に現れることが発明者らによって見出されている。この点、上記構成では、排気流量の増量側の変化に伴って上記流通不良の有無の判断をするために、この判断をよりいっそう高精度に行なうことができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、前記排気浄化装置の上流側と連通する第１通路及び下流側と連通する第２通路及び前記２つの通路の圧力差を感知する感知手段を備えて構成されてなることを特徴とする。

上記構成では、第１通路に微粒子状物質等が堆積し、検出手段による圧力差の検出精度が低下するおそれがある。この点、上記構成では、上記流通不良としての第１の通路に微粒子状物質が堆積する異常の有無を判断することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の診断装置を車載ディーゼル機関の診断装置に適用した第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２には、吸気流量（質量流量）を検出するエアフローメータ１４が設けられている。吸気通路１２は、吸気バルブ１６の開動作によって、シリンダブロック１８及びピストン２０にて区画される燃焼室２２と連通される。燃焼室２２には、燃料噴射弁２４の先端部が突出して配置されている。これにより、燃焼室２２に燃料の噴射供給が可能となっている。

燃焼室２２に燃料が噴射されると、燃焼室２２の圧縮によって燃料が自己着火し、エネルギが発生する。このエネルギは、ピストン２０を介して、ディーゼル機関１０の出力軸（クランク軸２６）の回転エネルギとして取り出される。なお、クランク軸２６近傍には、クランク軸２６の回転角度を検出するクランク角センサ２８が設けられている。

上記燃料噴射弁２４を介して燃焼室２２に燃料が噴射され、燃焼が生じた後、燃焼に供された気体は、排気バルブ３０の開動作によって、排気として、排気通路３２に排出される。排気通路３２には、排気を浄化するための酸化触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ３４）が設けられている。また、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の上流には、排気温を検出する上流側排気温センサ３６が設けられている。また、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の下流には、排気温を検出する下流側排気温センサ３８が設けられている。更に、排気通路３２には、ＤＰＦ３４の上流側及び下流側間の圧力の差（差圧）を検出する差圧検出装置４０が設けられている。この差圧検出装置４０は、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の上流側と連通する上流側配管４０ａと、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の下流側と連通する下流側配管４０ｂと、これら上流側配管４０ａ及び下流側配管４０ｂ間の差圧を感知する感知手段（センシング部材４０ｃ）とを備えて構成されている。

電子制御装置（ＥＣＵ５０）は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。そして、ＥＣＵ５０では、ディーゼル機関１０の上記各状態検出手段の検出結果や、ユーザによるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ５２の検出値を取り込み、これに基づき燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の出力を制御する。ここで、燃料噴射弁２４の操作に際しては、アクセルセンサ５２によって検出されるアクセルペダルの操作量とクランク角センサ２８の検出値に応じた回転速度とに基づき、アクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを生成するための噴射量を算出する。

更にＥＣＵ５０は、燃料噴射制御に伴いＤＰＦ３４に堆積される微粒子状物質（ＰＭ）の堆積量を推定する。そして、ＰＭの堆積量の推定値が所定以上となると、ＤＰＦ３４の再生制御を行う。図２に、ＥＣＵ５０の行なう処理のうち、特にＰＭ堆積量の推定にかかる処理を示す。

本実施形態では、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた都度のＰＭの新規堆積量の累積値に基づきＰＭ堆積量の推定値（運転履歴式推定値ＰＭ１）を算出し、且つ差圧検出装置４０によって検出される差圧ＤＰに基づきＰＭ堆積量の推定値（差圧式推定値ＰＭ２）を算出する。

ここでは、まず運転履歴式推定値ＰＭ１の算出手法について説明する。

新規堆積量算出部Ｂ１０は、ディーゼル機関１０の都度の運転状態に基づき、単位時間あたりの新規堆積量ｄＰＭを算出する。詳しくは、本実施形態では、上記要求トルクに応じた噴射量Ｑ及び回転速度ＮＥに基づき、新規堆積量ｄＰＭを算出する。図示されるように、回転速度ＮＥが高回転であるほど、また噴射量Ｑが多量であるほど、新規堆積量ｄＰＭは多く算出される。

累積値算出部Ｂ１２は、都度の新規堆積量ｄＰＭの累積値を算出する。ＰＭ燃焼量算出部Ｂ１４は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき、ＤＰＦ３４に堆積したＰＭのうち燃焼によって消滅する都度のＰＭ量（ＰＭ燃焼量）を算出する。具体的には、本実施形態では、ＤＰＦ３４に流入する排気温が高いほどＰＭ燃焼量が多くなることに鑑み、上流側排気温センサ３６によって検出される上流側排気温Ｔｅｕに基づき、ＰＭ燃焼量を算出する。

収支算出部Ｂ１６は、累積値算出部Ｂ１２の出力からＰＭ燃焼量算出部Ｂ１４の出力を減算する。下限ガード処理部Ｂ１８は、収支算出部Ｂ１６の出力の下限をゼロとする処理を行なう。これは、ＤＰＦ３４内のＰＭ堆積量がゼロ以下とはなりえないことに鑑みてなされる処理である。この下限ガード処理部Ｂ１８の出力が、運転履歴式推定値ＰＭ１である。

次に、上記差圧式推定値ＰＭ２の算出手法について説明する。

排気質量算出部Ｂ２０は、エアフローメータ１４の検出する吸気量ＧＡと、上記要求トルクに応じた噴射量Ｑとの和として、排気質量流量Ｍｅｘを算出する。ＤＰＦ温度推定部Ｂ２２は、モデルに基づきＤＰＦ３４の温度を推定する。この処理は、下流側排気温センサ３８によって検出される下流側排気温ＴｅｂとＤＰＦ３４の温度とが等しくなるのは定常状態であり、過渡状態にあっては両者に差異が生じることに鑑みてなされるものである。具体的には、本実施形態では、下流側排気温Ｔｅｂは、ＤＰＦ３４の温度の１次遅れ及び無駄時間のモデルによって表現されるものとする。これにより、下流側排気温Ｔｅｂから上記モデルの逆モデルによってＤＰＦ３４の温度の推定値（推定温度Ｔｄ）を算出することができる。なお、この際、時定数と無駄時間を、後述する排気体積流量Ｖｅｘによって可変設定する。この手法の詳細は、特開２００４―２４５１０９号公報に記載されている。

体積流量算出部Ｂ２４は、排気質量流量Ｍｅｘに基づき、排気体積流量Ｖｅｘを算出する。詳しくは、差圧検出装置４０によって検出される差圧ＤＰ及び排気質量流量Ｍｅｘ及び推定温度Ｔｄに基づき、排気体積流量Ｖｅｘを算出する。この手法の詳細は、例えば特開２００４―２４５１０９号公報に記載されたものとすればよい。

差圧式推定部Ｂ２６は、排気体積流量Ｖｅｘ及び差圧ＤＰに基づき、差圧式推定値ＰＭ２を算出する。図示されるように、排気体積流量Ｖｅｘが多いほど、また、差圧ＤＰが大きいほど、差圧式推定値ＰＭ２が多量に算出される。

上記態様にて運転履歴式推定値ＰＭ１や差圧式推定値ＰＭ２を算出することができる。これにより、ＤＰＦ３４の目詰まりが生じる前に再生制御を行なうことができる。なお、定常状態においては差圧式推定値ＰＭ２の方が運転履歴式推定値ＰＭ１よりも実際のＰＭ堆積量を高精度に表現する傾向にあることに鑑み、定常状態において運転履歴式推定値ＰＭ１を差圧式推定値ＰＭ２に基づき適宜微修正するようにしてもよい。

ところで、差圧検出装置４０の上流側配管４０ａは排気通路３２のうちＤＰＦ３４の上流側と連通することから、その内部にＰＭ等が堆積するいわゆる詰まりが生じるおそれがある。そしてこの場合、上流側配管４０ａと排気通路３２との間の流体の流通不良が生じるため、差圧検出装置４０による差圧ＤＰの検出精度が低下するおそれがある。特に排気体積流量Ｖｅｘが変化することでＤＰＦ３４の上流及び下流間の圧力差が変化する際、差圧検出装置４０によって検出される差圧ＤＰの変化が遅れるようになる。

そこで本実施形態では、排気体積流量Ｖｅｘが変化する過渡状態の終了後における差圧検出装置４０内の検出する差圧ＤＰの収束態様に基づき、上流側配管４０ａの詰まりの有無を判断する。詳しくは、排気体積流量Ｖｅｘが変化する過渡状態の終了後における実際のＰＭ堆積量を運転履歴式推定値ＰＭ１に基づき把握し、このＰＭ堆積量から想定されるＤＰＦ３４の上流及び下流間の差圧への差圧検出装置４０の検出する差圧ＤＰの収束態様を把握する。一方、上記詰まりが生じることで差圧ＤＰが実際の値に収束するまでの時間が伸長すると、差圧式推定値ＰＭ２が実際の堆積量に収束するまでの時間も伸長する。このため、これら運転履歴式推定値ＰＭ１及び差圧式推定値ＰＭ２を用いて、差圧ＤＰの実際の差圧への収束態様を把握することができる。

図３に、上記詰まりが生じたときの各種パラメータの推移を示す。詳しくは、図３（ａ）は、回転速度の推移を示し、図３（ｂ）は、排気体積流量Ｖｅｘの推移を示し、図３（ｃ）は、差圧検出装置４０によって検出される差圧ＤＰの推移を示し、図３（ｄ）は、ＰＭの堆積量の推定値の推移を示す。また、図３（ｅ）は、差圧式推定値ＰＭ２の推定態様を示し、図３（ｆ）は、推定されるＰＭ堆積量の変化量の推移を示し、図３（ｇ）は、異常判断態様の推移を示す。

図示されるように、回転速度が上昇することで排気体積流量Ｖｅｘが増大する時刻ｔ１において、差圧式推定値ＰＭ２の算出が禁止される。これは、排気体積流量Ｖｅｘが変化するときには、差圧検出装置４０によって検出される差圧ＤＰによるＰＭ堆積量の上記推定手法では堆積量を高精度に推定することができないことによる。そしてその後、時刻ｔ２に回転速度が安定し、時刻ｔ３に排気体積流量Ｖｅｘが定常状態となると、差圧式推定値ＰＭ２の算出が再開される。このとき、差圧式推定値ＰＭ２は、運転履歴式推定値ＰＭ１よりも小さい値であり、且つその値は漸増する。これは、上記詰まりのために差圧検出装置４０の検出する差圧ＤＰが実際の差圧よりも低く、且つ差圧ＤＰが図３（ｃ）に一点鎖線にて示す実際の差圧に向けて漸増するために生じる現象である。すなわち、先の図２に示したように、差圧ＤＰが小さいほど差圧式推定値ＰＭ２は小さい値として算出されるため、差圧ＤＰが漸増するときには、差圧式推定値ＰＭ２も漸増する。

本実施形態では、この性質を利用して、排気体積流量Ｖｅｘの増大前と増大後とにおける差圧式推定値ＰＭ２の変化量ΔＰＭ２の運転履歴式推定値ＰＭ１の変化量ΔＰＭ１への収束態様に基き、詰まりの有無を判断する。ここで変化量ΔＰＭ１、ΔＰＭ２を用いるのは、判断の信頼性をより高めるためである。すなわち、運転履歴式推定値ＰＭ１と差圧式推定値ＰＭ２との間には差が生じ得る。このため、排気体積流量の増加前に差が生じていた場合には、差圧式推定値ＰＭ２の運転履歴式推定値ＰＭ１への収束性が低下する。しかし、この場合であっても、変化量ΔＰＭ２の変化量ΔＰＭ１への収束性は確保される。したがって、変化量ΔＰＭ２の変化量ΔＰＭ１への収束性は、差圧ＤＰの実際の差圧への収束性を高精度に表現したものとなっている。

具体的には、排気体積流量Ｖｅｘの増大後において、まず上記変化量ΔＰＭ１よりも変化量ΔＰＭ２が所定以上大きいときには、詰まりが生じている旨の仮判断をする。そして、その後、変化量ΔＰＭ２が変化量ΔＰＭ１に所定期間内に収束した場合には、詰まりが生じていると最終的な判断をする。

図４に、本実施形態にかかる差圧検出装置４０の異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、排気体積流量が増加しているか否かを判断する。そして、排気体積流量が増加していると判断されるときには、ステップＳ１２において、増加直前の排気体積流量を記憶する。ステップＳ１２の処理が完了すると、ステップＳ１３において、排気体積流量Ｖｅｘのピーク値を算出する。すなわち、ステップＳ１０において初めて肯定判断されるときには、そのときの排気体積流量Ｖｅｘをピーク値とし、それ以降、排気体積流量Ｖｅｘの増加に伴い逐次現在の排気体積流量Ｖｅｘをピーク値として更新する。

続くステップＳ１４においては、排気体積流量の変化量が所定以下となることで定常運転状態となったか否かを判断する。そして、定常運転状態となったと判断されるときには、増加過程における排気体積流量Ｖｅｘの変化量ΔＶｅｘを算出する。すなわち、ステップＳ１３の処理において取得される最終的なピーク値からステップＳ１２において記憶された排気体積流量を減算することで、排気体積流量の変化量ΔＶｅｘを算出する。この処理は、先の図３に示した時刻ｔ１及び時刻ｔ２の排気体積流量Ｖｅｘの差を算出する処理となる。

ステップＳ１８においては、変化量ΔＶｅｘが閾値ΔＶ以上であるか否かを判断する。この処理は、詰まりの有無を高精度に判断することができるか否かを判断するものである。すなわち、排気体積流量ΔＶｅｘが大きくないときには、検出される差圧ＤＰと実際の差圧との間に顕著な差が生じないため、詰まりの有無を高精度に判断することが困難である。上記閾値ΔＶは、詰まりの有無を高精度に判断することのできる臨界値に基づき設定されている。そして変化量ΔＶｅｘが閾値ΔＶ以上であると判断されるときには、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０においては、運転履歴式推定値ＰＭ１の変化量ΔＰＭ１を算出する。ここでは、排気体積流量の増加前の値に対する現在の運転履歴式推定値ＰＭ１の変化量を算出すればよい。続くステップＳ２２においては、差圧式推定値ＰＭ２の変化量ΔＰＭ２を算出する。ここでは、排気体積流量の増加前の値に対する現在の差圧式推定値ＰＭ２の変化量を算出すればよい。なお、ステップＳ２０、Ｓ２２の処理においては、所定周期毎の運転履歴式推定値ＰＭ１のサンプリング値間の差として変化量ΔＰＭ１を算出するとともに、所定周期毎の差圧式推定値ＰＭ２のサンプリング値間の差として変化量ΔＰＭ２を算出してもよい。なお、この際、サンプリング周期は、変化量ΔＰＭ１及び変化量ΔＰＭ２で互いに同一とすることが望ましい。

続くステップＳ２４においては、変化量ΔＰＭ１と変化量ΔＰＭ２との差の絶対値が閾値α以上であるか否かを判断する。この処理は、ＤＰＦ３４のＰＭの堆積量に応じた実際の差圧に差圧ＤＰが追従したか否かを判断するものである。ここで、閾値αは、詰まりの有無を判断するための値に設定されている。すなわち、運転履歴式推定値ＰＭ１の誤差や差圧式推定値ＰＭ２の誤差、更にはノイズの影響と、詰まりによる影響との差を識別可能な値に設定されている。そして、閾値α以上であると判断されるときには、ステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６においては、上流側配管４０ａに詰まりが生じている旨の仮判断（異常仮判断）を行なう。続くステップＳ２８においては、カウンタ値Ｃをインクリメントする。このカウンタ値Ｃは、差圧式推定値ＰＭ２が実際の値に収束するまでの時間をカウントするためのものである。詳しくは、ステップＳ２６において仮異常判断が最初になされてからの時間をカウントするものである。

続くステップＳ３０においては、カウンタ値Ｃが所定期間βとなったか否かを判断する。ここで所定期間βは、詰まりが生じている場合とそれ以外との状況を識別し得る値に設定されている。このため、カウンタ値Ｃが所定期間βとなったにもかかわらず、変化量ΔＰＭ１と変化量ΔＰＭ２との差の絶対値が閾値α以上であるときには、ステップＳ３２において、詰まり異常ではなく、センシング部材４０ｃ等の電気系統の異常であると判断する。これに対し、カウンタ値Ｃが未だ所定期間βに満たない場合には、ステップＳ２０に戻る。

上記ステップＳ２４において、変化量ΔＰＭ１と変化量ΔＰＭ２との差の絶対値が閾値α未満であると判断されるときには、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４においては、ステップＳ２６において異常がある旨の仮判断がなされているか否かを判断する。そして仮判断がなされていないときには、差圧検出装置４０の検出する差圧ＤＰが実際の差圧に迅速に収束したと考えられることから、異常がないと判断し、ステップＳ１０に戻る。

これに対し、ステップＳ３４において仮判断がなされていると判断されるときには、ステップＳ３６において上流側配管４０ａの詰まりの異常が生じていると判断する。そして、ステップＳ３２、Ｓ３６の処理がなされるときには、ステップＳ３８に移行する。ステップＳ３８においては、差圧検出装置４０に異常がある旨を、先の図１に示す表示器６０に出力する（警告ランプの点灯）。そして、ステップＳ３８の処理が完了するときには、この図４に示す診断処理を終了する。

なお、ステップＳ３６において上流側配管４０ａの詰まりの異常が生じていると判断される場合であって且つ、ＤＰＦ３４の再生制御によって詰まりが解消されると判断される場合には、ＤＰＦ３４の再生制御を行ってもよい。この場合、ＤＰＦ３４の再生制御の終了後には、図４に示す診断処理を再開する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）ディーゼル機関１０の排気体積流量が変化する過渡状態の終了後の差圧ＤＰの収束態様に基づき、上流側配管４０ａの詰まりの有無を判断した。これにより、詰まりの有無を判断することができる。

（２）排気体積流量の変化量が閾値ΔＶ以上であるときに詰まりの有無の判断を行なった。これにより、この判断を高精度に行なうことができる。

（３）ＤＰＦ３４内のＰＭ堆積量から想定される過渡状態の終了後における実際の差圧への検出される差圧ＤＰの収束態様に基づき、詰まりの有無の判断を行なった。これにより、詰まりの有無を好適に判断することができる。

（４）過渡状態の終了後の差圧式推定値ＰＭ２の変化量ΔＰＭ２の運転履歴式推定値ＰＭ１の変化量ΔＰＭ１への収束態様に基づき、詰まりの有無を判断した。これにより、運転履歴式推定値ＰＭ１と差圧式推定値ＰＭ２との間に定常状態において差が生じているか否かにかかわらず、詰まりの有無を高精度に判断することができる。

（５）過渡状態の終了後の差圧式推定値ＰＭ２の変化量ΔＰＭ２と運転履歴式推定値ＰＭ１の変化量ΔＰＭ１との差の絶対値が閾値α以上であるとき、詰まりがあるとの仮判断をし、仮判断後の所定期間内に変化量ΔＰＭ２が変化量ΔＰＭ１に収束したとき、詰まりがあると最終的な判断をした。これにより、より高精度な判断が可能となる。

（６）排気体積流量の変化として、特に排気体積流量が増量側に変化するときに、詰まりの有無を判断した。排気体積流量が増量側に変化するときには、詰まりの有無の影響が特に顕著に現れることから、この判断をよりいっそう高精度に行なうことができる。

（７）差圧検出装置４０を、ＤＰＦ３４の上流側と連通する上流側配管４０ａ及び下流側と連通する下流側配管４０ｂ及びこれら２つの配管の圧力差を感知するセンシング部材４０ｃを備えて構成した。これにより、上流側配管４０ａにＰＭ等が堆積し詰まりが生じ、差圧検出装置４０の検出精度が低下し得る構成となっている。この点、上記構成では、詰まりの有無を診断することで、これに適切に対処することが可能となる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図５に、本実施形態にかかる差圧検出装置４０の異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図５において、先の図４に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

本実施形態では、排気体積流量の増加後の差圧式推定値ＰＭ２の運転履歴式推定値ＰＭ１への収束態様に基づき、詰まりの有無を判断する。すなわち、ステップＳ１８において、排気体積流量の変化量ΔＶｅｘが閾値ΔＶ以上であると判断されるときには、ステップＳ４０に移行する。ステップＳ４０においては、運転履歴式推定値ＰＭ１及び差圧式推定値ＰＭ２を取得する。そして、ステップＳ４２においては、運転履歴式推定値ＰＭ１と差圧式推定値ＰＭ２との差の絶対値が閾値γ以上であるか否かを判断する。この処理は、ＤＰＦ３４に堆積したＰＭに応じた実際の差圧に差圧ＤＰが追従したか否かを判断するものである。ここで、閾値γは、詰まりの有無を判断するための値に設定されている。すなわち、運転履歴式推定値ＰＭ１の誤差や差圧式推定値ＰＭ２の誤差、更にはノイズの影響と、詰まりによる影響との差を識別可能な値に設定されている。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）、（６）、（７）の効果に準じた効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図６に、本実施形態にかかる差圧検出装置４０の異常の有無の診断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図６において、先の図４に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

本実施形態では、排気体積流量の増加後の実際のＰＭ堆積量を、増加直前の差圧式推定値ＰＭ２で近似する。すなわち、排気体積流量の変化後の短時間の間ではＰＭ堆積量がほとんど変化しないと考えられる。このため、排気体積流量の増加後の差圧式推定値ＰＭ２は増加直前の差圧式推定値ＰＭ２に近似した値へと収束すると考えられる。本実施形態ではこの点に着目する。

すなわち、ステップＳ１０において排気体積流量が増加すると判断されるときには、ステップＳ１２の処理と併せて、ステップＳ５０の処理、すなわち増加直前の差圧式推定値ＰＭ２ｂを記憶する処理を行なう。そして、ステップＳ１８において排気体積流量の変化量ΔＶｅｘが閾値ΔＶ以上であると判断されるときには、ステップＳ５２において、現在の差圧式推定値ＰＭ２を取得する。そして、ステップＳ５４において、増加直前の差圧式推定値ＰＭ２ｂと現在の差圧式推定値ＰＭ２との差の絶対値が閾値εより大きいか否かを判断する。この処理は、ＤＰＦ３４のＰＭ堆積量に応じた実際の差圧に差圧ＤＰが追従したか否かを判断するものである。ここで、閾値εは、詰まりの有無を判断するための値に設定されている。すなわち、差圧式推定値ＰＭ２の誤差やノイズの影響と、詰まりによる影響との差を識別可能な値に設定されている。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）、（６）、（７）の効果に準じた効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、排気体積流量の増加後に差圧検出装置４０によって検出される差圧ＤＰが略定常的な値に収束するまでの時間に基づき、詰まりの有無を判断する。

図７に、本実施形態にかかる差圧検出装置４０の異常の有無の判断処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ６０において、排気体積流量の増加後、排気体積流量が定常状態となったか否かを判断する。そして、ステップＳ６０において肯定判断されるときには、ステップＳ６２に移行する。ステップＳ６２においては、差圧検出装置４０によって検出される差圧ＤＰが増加中であるか否かを判断する。この判断は、排気体積流量の増加に伴って実際の差圧も増加すると考えられることから、検出される差圧ＤＰが実際の差圧に向けて変化中であるか否かを判断するものである。そして、ステップＳ６２において増加中であると判断されるときには、ステップＳ６４に移行する。

ステップＳ６４においては、カウンタ値Ｃをインクリメントする。このカウンタ値は、検出される差圧ＤＰが実際の差圧に収束するまでの時間をカウントするためのものである。続くステップＳ６６においては、カウンタ値Ｃが所定期間β以上であるか否かを判断する。ここで、所定期間βは、詰まりが生じていないときに差圧ＤＰの値が収束する時間よりも長い時間に設定されている。そして、ステップＳ６６において所定期間βが経過していないと判断されるときには、ステップＳ６２に戻る。

これに対し、ステップＳ６６においてカウンタ値Ｃが所定期間β以上であると判断されるときには、ステップＳ６８に移行する。ステップＳ６８においては、上流側配管４０ａに詰まりが生じていると判断する。そして、ステップＳ７０において、先の図１に示した表示器６０を介してその旨を通知する。

一方、上記ステップＳ６２において差圧ＤＰが増加中でないと判断されるときには、ステップＳ７２に移行する。ステップＳ７２においては、カウンタ値Ｃを初期化する。なお、ステップＳ６０において否定判断されるときや、ステップＳ７０、Ｓ７２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（６）、（７）の効果に準じた効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・先の第１の実施形態において、閾値αを、図８に例示するように、排気体積流量の変化量ΔＶｅｘに応じて可変設定してもよい。また、同様に、第２の実施形態にかかる閾値γ、第３の実施形態にかかる閾値εを変化量ΔＶｅｘに応じて可変設定してもよい。

・ＤＰＦ３４のＰＭ堆積量から想定される過渡状態の終了後における実際の差圧への検出される差圧ＤＰの収束態様に基づく詰まりの有無の判断手法としては、上記第１〜第３の実施形態やそれらの変形例で例示したものに限らない。例えば、運転履歴式推定値ＰＭ１と排気体積流量Ｖｅｘとに基づき、実際の差圧を推定し、検出される差圧ＤＰの上記推定される差圧への収束態様に基づき、詰まりの有無を判断してもよい。

・運転履歴式推定値ＰＭ１の算出手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、特開２００６−２６７２号公報に記載されているように、排気の空燃比と回転速度とに基づき、都度の新規堆積量ｄＰＭを算出し、これを累積することで運転履歴式推定値ＰＭ１を算出してもよい。また、都度の新規堆積量ｄＰＭの算出手法として、上記特許文献１に記載された手法を用いてもよい。また、ＰＭの燃焼量の推定手法も上記実施形態で例示したものに限らず、例えば上記特許文献１に記載された手法としてもよい。

・差圧式推定値ＰＭ２の算出手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、推定温度Ｔｄを下流側排気温Ｔｅｂで代用してもよい。

第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかるＰＭ堆積量の推定処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる詰まりの有無の判断原理を説明するタイムチャート。 同実施形態にかかる圧力検出装置の異常診断の処理手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる圧力検出装置の異常診断の処理手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかる圧力検出装置の異常診断の処理手順を示す流れ図。 第４の実施形態にかかる圧力検出装置の詰まりの有無の判断の処理手順を示す流れ図。 第１の実施形態の変形例を示す図。

符号の説明

１０…ディーゼル機関、３４…ＤＰＦ（排気浄化装置の一実施形態）、４０…差圧検出装置（検出手段の一実施形態）。

Claims (8)

1. 内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の上下流の圧力差を検出する検出手段の検出結果に基づき、前記検出手段の異常の有無を診断する内燃機関の診断装置において、
   前記内燃機関の運転状態から推定される都度の微粒子状物質の新規堆積量の累積値に基づき前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量を推定する第１の推定手段と、
   前記検出手段の検出結果及び排気流量に基づき、前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量を推定する第２の推定手段とを備え、
   前記第１の推定手段によって微粒子状物質の堆積量を把握するとともに、前記第２の推定手段による推定値に基づき前記検出手段の検出結果の挙動を把握することで、前記内燃機関の排気流量が変化する過渡状態の終了後の前記検出手段の検出結果が、前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量から想定される前記過渡状態の終了後における圧力差に収束して且つ該収束するまでの時間が遅いことに基づき、前記排気系及び前記検出手段間の流体の流通不良の有無を判断する判断手段を備えることを特徴とする内燃機関の診断装置。
2. 前記判断手段は、前記過渡状態の終了後の前記第２の推定手段による推定値の変化量の前記第１の推定手段による推定値の変化量への収束態様に基づき前記判断を行なうことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の診断装置。
3. 前記判断手段は、前記過渡状態終了後の前記第１の推定手段の推定値の変化量及び前記第２の推定手段の推定値の変化量の差の絶対値が閾値以上であるとき、前記流通不良であるとの仮判断をする仮判断手段を備え、前記仮判断後の所定期間内に前記第２の推定手段による推定値の変化量が前記第１の推定手段の推定値の変化量に収束したとき、前記流通不良と判断することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の診断装置。
4. 前記閾値を、前記排気流量の変化量に応じて可変設定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の診断装置。
5. 内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の上下流の圧力差を検出する検出手段の検出結果に基づき、前記検出手段の異常の有無を診断する内燃機関の診断装置において、
   前記内燃機関の排気流量が変化する過渡状態の終了後の前記検出手段の検出結果が前記排気浄化装置内の微粒子状物質の堆積量から想定される前記過渡状態の終了後における圧力差に収束して且つ該収束するまでの時間が遅いことに基づき、前記排気系及び前記検出手段間の流体の流通不良の有無を判断する判断手段を備えることを特徴とする内燃機関の診断装置。
6. 前記判断手段は、前記排気流量の変化量が所定以上であるときに前記判断を行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
7. 前記排気流量の変化は、前記排気流量の増量側の変化であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
8. 前記検出手段は、前記排気浄化装置の上流側と連通する第１通路及び下流側と連通する第２通路及び前記２つの通路の圧力差を感知する感知手段を備えて構成されてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。

Images