(57)【要約】  本発明は、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが可能な技術を提供することを目的とする。本発明に係るフィルタ再生システムは、フィルタにおけるＰＭ堆積量の推定値が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、フィルタより上流側の圧力もしくはフィルタの前後差圧が再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに、再生処理の実行を開始する。そして、再生処理の実行が開始された時点のＰＭ堆積量の推定値と再生実行堆積量との比率に基づいて該システムの異常診断を行う。
2010097893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始するフィルタ再生システムの異常を診断するシステムにおいて、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記再生実行堆積量との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断する診断手段と、
を備えたことを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項２】
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量をＭｒｅｑとし、
前記再生実行堆積量をＭｎｒｍとし、
前記再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ＝Ｍｒｅｑ／Ｍｎｒｍとし、
前記診断手段が、前記再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが所定の判定値より小さい場合に、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると診断することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始し、
再生処理の実行開始後、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定の基準堆積量まで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止するフィルタ再生システムの異常を診断するシステムにおいて、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記基準堆積量との差と、前記再生実行堆積量と前記基準堆積量との差との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断する診断手段と、
を備えたことを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項４】
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量をＭｒｅｑとし、
前記再生実行堆積量をＭｎｒｍとし、
前記基準堆積量をＭｂａｓｅとし、
前記再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ´＝（Ｍｒｅｑ−Ｍｂａｓｅ）／（Ｍｎｒｍ−Ｍｂａｓｅ）とし、
前記診断手段が、前記再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´が所定の判定値より小さい場合に、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると診断することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項５】
再生処理が所定回数実行されたときの前記再生実行頻度パラメータの平均値を算出する平均値算出手段をさらに備え、
前記診断手段が、前記平均値算出手段によって算出される前記再生実行頻度パラメータの平均値に基づいて、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを診断することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項６】
前記所定回数が、内燃機関が搭載された車両における前回のフィルタ再生システムの異常診断が行われてからの走行距離が所定走行距離に達するまでの間に実行される再生処理の回数であることを特徴とする請求項５に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始するフィルタ再生システムの異常を診断する方法において、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記再生実行堆積量との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するステップと、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断するステップと、
を有することを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断方法。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始し、
再生処理の実行開始後、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定の基準堆積量まで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止するフィルタ再生システムの異常を診断する方法において、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記基準堆積量との差と、前記再生実行堆積量と前記基準堆積量との差との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するステップと、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断するステップと、
を有することを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられるパティキュレートフィルタの再生処理を実行するシステムの異常を診断するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気中の粒子状物質（particulate Matter：以下、ＰＭと称する） を捕集するために、該内燃機関の排気通路にパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）が設けられる場合がある。この場合、フィルタにおけるＰＭの堆積量が過剰に増加すると、背圧の上昇によって内燃機関の運転等に悪影響を与える虞がある。また、フィルタにおけるＰＭの堆積量が過剰に増加した状態で該ＰＭが酸化すると、その酸化熱によってフィルタの温度が過剰に上昇し該フィルタの溶損・破損を招く虞がある。これらのような問題の発生を抑制すべく、フィルタに堆積したＰＭを酸化・除去する再生処理を行うフィルタ再生システムが採用されている。【０００３】
特許文献１には、上記のような再生処理を行う排気浄化装置に関する技術が記載されている。該特許文献１に開示された排気浄化装置は、フィルタ前後の差圧が設定値を越えたときに再生処理時期を判定する第一判定手段と、フィルタにおけるＰＭ堆積量が所定値以上のときに再生処理時期を判定する第二判定手段と、を備えている。そして、再生処理が判定される再生間隔時間が閾値より短くなる再生頻繁時が連続して生じる連続再生回数をカウントし、その回数が閾値を超えた場合にエンジンのＰＭ排出量の異常と判定する。
【特許文献１】特許第４００８８６６号公報
【特許文献２】特開２００８−５７４４３号公報
【特許文献３】特開２００８−１２１６３１号公報
【特許文献４】特開２００４−２１８５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィルタの再生処理が実行されると該フィルタに堆積したＰＭは一旦除去され、再生処理の実行停止後、再度ＰＭ堆積量が徐々に増加する。ここで、ＰＭ堆積量が少ないときはＰＭ堆積量が多いときに比べてフィルタのＰＭトラップ率（フィルタの流入するＰＭ量に対するフィルタに捕集されるＰＭ量の割合）が低い。つまり、再生処理が実行されＰＭが除去されると、該再生処理の実行停止直後においてはフィルタをすり抜けるＰＭの割合が増加することになる。【０００５】
また、酸化触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等の酸化機能を有する触媒がフィルタに担持されている場合がある。この場合、再生処理が実行されることでフィルタの温度が上昇すると、担持された触媒の劣化が促進する。担持された触媒の劣化が促進すると、該触媒に供給される還元剤や排気中のＨＣ等が該触媒において酸化され難くなる。【０００６】
さらに、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒がフィルタに担持されている場合、再生処理の実行中は該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度が高いため、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの吸蔵・還元量が低下する。【０００７】
これらのことから、フィルタ再生システムに異常が生じることで再生処理の実行頻度が過剰に高くなると、トータル的には排気エミッションの悪化を招く虞がある。このような排気エミッションの悪化を抑制するためには、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常を正確に検出する必要がある。【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、フィルタにおけるＰＭ堆積量の推定値が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、フィルタより上流側の圧力もしくはフィルタの前後差圧が再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに再生処理の実行を開始するフィルタ再生システムの異常を診断するものであって、再生処理の実行が開始された時点のＰＭ堆積量の推定値と再生実行堆積量との比率に基づいて異常診断を行うものである。【００１０】
より詳しくは、第一の発明に係るフィルタ再生システムの異常診断システムは、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始するフィルタ再生システムの異常を診断するシステムにおいて、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記再生実行堆積量との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断する診断手段と、
を備えたことを特徴とする。【００１１】
本発明に係るフィルタ再生システムにおいては、通常、フィルタにおけるＰＭ堆積量の推定値が所定の再生実行堆積量に達したときに再生処理が実行される。しかし、システムに何らかの異常が生じることにより、ＰＭ堆積量の推定値が再生実行堆積量に達していないときであっても、フィルタより上流側の圧力又はフィルタの前後の差圧が所定の再生実行値に達した場合に再生処理が実行される。【００１２】
上記のように、フィルタより上流側の圧力又はフィルタの前後の差圧が再生実行値に達したときに再生処理が実行された場合、再生処理の実行頻度が通常時よりも高くなる。そこで、本発明では、再生処理の実行が開始された時点のＰＭ堆積量（以下、再生開始時ＰＭ堆積量と称する）の推定値と再生実行堆積量との比率を再生実行頻度パラメータとして算出する。【００１３】
通常時においては、再生開始時ＰＭ堆積量の推定値＝再生実行堆積量であるため、再生実行頻度パラメータの値は１となる。一方、フィルタより上流側の圧力又はフィルタの前後の差圧が再生実行値に達したときに再生処理が実行された場合、再生開始時ＰＭ堆積量の推定値＜再生実行堆積量となり、再生実行頻度パラメータの値は再生開始時ＰＭ堆積量の推定値に応じて変化する。【００１４】
そこで、上記のように算出された再生実行頻度パラメータに基づいて、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを診断する。【００１５】
本発明に係る再生実行頻度パラメータは、フィルタ再生システムの異常に伴う再生処理の実行頻度の変化と相関が高い。例えば、前回の再生処理の終了時点から今回の再生処理の開始時点までの走行距離又は時間に基づいて再生処理の実行頻度を算出することも考えられる。しかしながら、このような走行距離又は時間の長さは、フィルタ再生システムに異常が生じていなくても、その間の内燃機関の運転状態に応じて変化する。そのため、このような走行距離又は時間の長さから算出された再生処理の実行頻度に基づいてフィルタ再生システムの異常を正確に診断することは困難である。これに対し、本発明に係る再生実行頻度パラメータは、前回の再生処理の終了時点から今回の再生処理の開始時点までの間の内燃機関の運転状態による影響を受けない値である。【００１６】
従って、本発明によれば、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが出来る。【００１７】
本発明においては、再生開始時ＰＭ堆積量の推定値をＭｒｅｑと表し、再生実行堆積量をＭｎｒｍと表したときに、再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ＝Ｍｒｅｑ／Ｍｎｒｍとしてもよい。この場合、診断手段は、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが所定の判定値より小さい場合に、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると診断してもよい。【００１８】
上記の場合、フィルタより上流側の圧力又はフィルタの前後の差圧が再生実行値に達したときに再生処理が実行されると、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ＜１となる。ここで、所定の判定値とは、１より小さい値であって、再生処理の実行に起因する排気エミッションの悪化度合いが許容範囲の上限値となると判断できる値である。【００１９】
第二の発明に係るフィルタ再生システムの異常診断システムは、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始し、
再生処理の実行開始後、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定の基準堆積量まで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止するフィルタ再生システムの異常を診断するシステムにおいて、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記基準堆積量との差と、前記再生実行堆積量と前記基準堆積量との差との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断する診断手段と、
を備えたことを特徴とする。【００２０】
再生処理の実行時において、フィルタにおけるＰＭ堆積量が可及的に少なくなるまで該処理の実行を継続すると、再生処理のために使用する燃料が比較的多く必要となる。そこで、本発明に係るフィルタ再生システムにおいては、再生処理の実行開始後、フィルタにおけるＰＭ堆積量が所定の基準堆積量まで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止する。【００２１】
ここで、所定の基準堆積量とは、再生処理によって減少させることが可能な最小のＰＭ堆積量よりも多い量であり且つＰＭ堆積量が再生処理実行の閾値まで再度増加するにはある程度の時間がかかると判断できる量である。【００２２】
また、本発明に係るフィルタ再生システムにおいては、例えば、以下のような方法により、フィルタにおけるＰＭ堆積量が基準堆積量まで減少したか否かを判別してもよい。つまり、フィルタにおけるＰＭ堆積量が再生実行堆積量に達したために再生処理の実行が開始された場合は、再生処理の実行開始時点からのＰＭ除去量を推定する。そして、再生実行堆積量からＰＭ除去量を減算した値が基準堆積量に達したか否かを判別する。また、フィルタより上流側の圧力又はフィルタの前後の差圧が再生実行値に達したために再生処理の実行が開始された場合は、フィルタより上流側の圧力又はフィルタの前後の差圧が基準堆積量に対応する値に達したか否かを判別する。【００２３】
そして、本発明では、再生開始時ＰＭ堆積量と基準堆積量との差と、再生実行堆積量と基準堆積量との差との比率を再生実行頻度パラメータとして算出する。また、このように算出された再生実行頻度パラメータに基づいて、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを診断する。【００２４】
本発明に係る再生実行頻度パラメータも、第一の発明と同様、前回の再生処理の終了時点から今回の再生処理の開始時点までの間の内燃機関の運転状態による影響を受けない値であり、フィルタ再生システムの異常に伴う再生処理の実行頻度の変化と相関が高い。【００２５】
従って、本発明によれば、第一の発明と同様、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが出来る。【００２６】
本発明においては、再生開始時ＰＭ堆積量の推定値をＭｒｅｑと表し、再生実行堆積量をＭｎｒｍと表し、基準堆積量をＭｂａｓｅと表したときに、再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ´＝（Ｍｒｅｑ−Ｍｂａｓｅ）／（Ｍｎｒｍ−Ｍｂａｓｅ）としてもよい。この場合、診断手段は、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´が所定の判定値より小さい場合に、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると診断してもよい。【００２７】
上記の場合も、第一の発明と同様、フィルタより上流側の圧力又はフィルタの前後の差圧が再生実行値に達したときに再生処理が実行されると、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ＜１となる。そして、この場合の所定の判定値も、第一の発明に係る判定値と同様の基準で設定される値である。【００２８】
第一及び第二の発明においては、再生処理が所定回数実行されたときの再生実行頻度パラメータの平均値を算出する平均値算出手段をさらに備えてもよい。この場合、診断手段は、平均値算出手段によって算出される再生実行頻度パラメータの平均値に基づいて、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを診断してもよい。【００２９】
フィルタ再生システムに異常が生じていても、その異常の態様によっては、再生処理の実行毎には再生実行頻度パラメータが異常を示す値とはならない場合がある。上記によれば、このような態様の異常が生じた場合も、その異常を検出することが出来る。【００３０】
尚、上記の場合において、所定回数を、フィルタ再生システムに異常が生じると、その異常態様がどのようなものであっても、該所定回数分の再生処理のいずれかにおいては再生実行頻度パラメータが異常を示す値となる再生処理の実行回数として設定してもよい。【００３１】
また、所定回数を、内燃機関が搭載された車両における前回のフィルタ再生システムの異常診断が行われてからの走行距離が所定走行距離に達するまでの間に実行される再生処理の回数として設定してもよい。この場合における所定走行距離は、フィルタ再生システムに異常が生じると、その異常態様がどのようなものであっても、車両が該所定走行距離を走行する間に実行される再生処理のいずれかにおいては再生実行頻度パラメータが異常を示す値となる距離である。【００３２】
第三の発明に係るフィルタ再生システムの異常診断方法は、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始するフィルタ再生システムの異常を診断する方法において、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記再生実行堆積量との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するステップと、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断するステップと、
を有することを特徴とする。【００３３】
第四の発明に係るフィルタ再生システムの異常診断方法は、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始し、
再生処理の実行開始後、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定の基準堆積量まで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止するフィルタ再生システムの異常を診断する方法において、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記基準堆積量との差と、前記再生実行堆積量と前記基準堆積量との差との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するステップと、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断するステップと、
を有することを特徴とする。【００３４】
第三及び第四の発明によれば、第一及び第二の発明と同様、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが出来る。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１におけるＰＭ堆積量推定値及び前後差圧の推移を示すタイムチャートである。
【図３】実施例１に係る再生処理フローを示すフローチャートである。
【図４】フィルタのＰＭトラップ率とフィルタにおけるＰＭ堆積量との関係を示す図である。
【図５】実施例１に係る、再生実行頻度パラメータと排気エミッションの悪化度合いとの関係を示す第一の図である。
【図６】実施例１に係る、再生実行頻度パラメータと排気エミッションの悪化度合いとの関係を示す第二の図である。
【図７】実施例１に係る、再生実行頻度パラメータと排気悪化係数との関係を示す図である。
【図８】実施例１に係るフィルタ再生システムの異常診断フローを示すフローチャートである。
【図９】実施例２におけるＰＭ堆積量推定値及び前後差圧の推移を示すタイムチャートである。
【図１０】実施例２に係る再生処理フローを示すフローチャートである。
【図１１】実施例２に係るフィルタ再生システムの異常診断フローを示すフローチャートである。
【図１２】実施例３に係るフィルタ再生システムの異常診断フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  内燃機関
２  気筒
４  吸気通路
６  排気通路
９  酸化触媒
１０  パティキュレートフィルタ
１３  燃料添加弁
１４  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１５  上流側温度センサ
１６  下流側温度センサ
１７  差圧センサ
２０  ＥＣＵ
２１  クランクポジションセンサ
２２  アクセル開度センサ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係るフィルタ再生システムの異常診断システム及び異常診断方法の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。【００３９】
＜実施例１＞
（内燃機関およびその吸排気系の概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。【００４０】
内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４の一端が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６の一端が接続されている。【００４１】
吸気通路４にはターボチャージャ８のコンプレッサハウジング８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービンハウジング８ｂが設置されている。また、インテークマニホールド５とエキゾーストマニホールド７とはＥＧＲ通路２３によって連通されている。ＥＧＲ通路２３にはＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁２４が設けられている。【００４２】
吸気通路に４におけるコンプレッサハウジング８ａよりも上流側にはエアフローメータ１１が設けられている。吸気通路４におけるコンプレッサハウジング８ａよりも下流側にはスロットル弁１２が設けられている。【００４３】
排気通路６におけるタービンハウジング８ｂより下流側には酸化触媒９が設けられている。排気通路６における酸化触媒９より下流側には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ１０が設けられている。フィルタ１０には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４が担持されている。また、排気通路６におけるタービンハウジング８ｂより下流側且つ酸化触媒９より上流側には、排気中に還元剤として燃料を添加する燃料添加弁１３が設けられている。【００４４】
排気通路６における酸化触媒９より下流側且つフィルタ１０より上流側には酸素濃度センサ１８及び上流側温度センサ１５が設けられている。排気通路６におけるフィルタ１０より下流側には下流側温度センサ１６が設けられている。さらに、排気通路６にはフィルタ１０の前後の差圧を検出する差圧センサ１７が設けられている。【００４５】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１１、酸素濃度センサ１８、上流側温度センサ１５、下流側温度センサ１６、差圧センサ１７、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。クランクポジションセンサ２１は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ２２は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。【００４６】
ＥＣＵ２０は、上流側温度センサ１５及び下流側温度センサ１６の出力値に基づいてフィルタ１０の温度を導出する。ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ２２の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。【００４７】
また、ＥＣＵ２０には、各燃料噴射弁３、スロットル弁１２、ＥＧＲ弁２４及び燃料添加弁１３が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。【００４８】
（再生処理）
本実施例においては、フィルタ１０に堆積したＰＭを除去すべく再生処理が行われる。該再生処理は、燃料添加弁１３から燃料が添加されることで実現される。燃料添加弁１３から添加された燃料は酸化触媒９及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４に供給され、これらの触媒において酸化する。このときに生じる酸化熱によってフィルタ１０の温度が上昇し、ＰＭが酸化・除去される。【００４９】
再生処理においては、フィルタ１０の温度がＰＭの酸化が可能であり且つフィルタ１０の溶損・破損を抑制可能な温度として設定されている目標温度となるように、燃料添加弁１３からの燃料添加量が制御される。尚、燃料添加弁１３からの燃料添加に代えて、内燃機関１の燃料噴射弁３によって所定のタイミングで副燃料噴射を実行することで酸化触媒９及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４に燃料を供給してもよい。【００５０】
ここで、本実施例に係る再生処理の実行開始タイミング及び実行停止タイミングについて図２に基づいて説明する。図２は、本実施例におけるフィルタ１０におけるＰＭ堆積量の推定値（以下、単にＰＭ堆積量推定値と称する）Ｍｅ及びフィルタ１０の前後差圧（以下、単に前後差圧と称する）ΔＰの推移を示すタイムチャートである。ＰＭ堆積量推定値Ｍｅは、前回の再生処理が終了してからの内燃機関１の運転状態やフィルタ１０の温度の履歴等に基づきＥＣＵ２０によって算出される。前後差圧ΔＰは差圧センサ１７の検出値である。【００５１】
フィルタ１０におけるＰＭ堆積量の増加に伴って前後差圧ΔＰが上昇する。そして、本実施例においては、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが所定の再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達したとき、又は、前後差圧ΔＰが所定の再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達したときに、再生処理の実行が開始される。【００５２】
所定の再生実行堆積量Ｍｎｒｍ及び再生実行差圧ΔＰｒｅｑは、内燃機関１の運転等に与える影響が許容範囲を越えるほど背圧が高くなるＰＭの堆積量又は前後差圧よりも小さい値である。また、再生実行差圧ΔＰｒｅｑは再生実行堆積量Ｍｎｒｍに対応する前後差圧よりも大きい値である。【００５３】
つまり、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達する前にＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達する。従って、通常は、図２におけるｔ１で示すタイミングのように、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達したときに再生処理の実行が開始される。【００５４】
しかし、フィルタ再生システムに何らかの異常が生じると、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達する前に前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達する場合がある。このような場合、図２におけるｔ２で示すタイミングのように、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達したときに再生処理の実行が開始される。【００５５】
そして、本実施例においては、再生処理の実行開始後、ＥＣＵ２０によって算出された再生処理実行時間Δｔｒｅが経過した時点で該再生処理の実行が停止される。ここで、再生処理実行時間Δｔｒｅは、フィルタ１０におけるＰＭ堆積量が可及的に少ない量となると判断出来る時間である。【００５６】
該再生処理実行時間Δｔｒｅは、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達することにより再生処理の実行が開始された場合は再生実行堆積量Ｍｎｒｍやフィルタ１０に流入する排気の流量及び酸素濃度等に基づいて算出され、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することにより再生処理の実行が開始された場合は再生実行差圧ΔＰｒｅｑやフィルタ１０に流入する排気の流量及び酸素濃度等に基づいて算出される。【００５７】
（再生処理フロー）
以下、本実施例に係る再生処理フローについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって実行される。【００５８】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが算出される。【００５９】
次に、ステップＳ１０２において、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍ以上となったか否かが判別される。該ステップＳ１０２において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ１０７の処理が実行される。【００６０】
ステップＳ１０７においては、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑ以上となったか否かが判別される。該ステップＳ１０７においては、通常、否定判定され、この場合、本フローの実行は停止される。しかし、フィルタ再生処理システムに何らかの異常が生じると、該ステップＳ１０７において肯定判定される場合がある。【００６１】
ステップＳ１０３においては、次のステップＳ１０４から実行が開始される再生処理実行時間Δｔｒｅが算出される。【００６２】
次に、ステップＳ１０４において、再生処理の実行が開始される。【００６３】
次に、ステップＳ１０５において、再生処理の実行が開始されてから再生処理実行時間Δｔｒｅが経過したか否かが判別される。該ステップＳ１０５において、肯定判定された場合、ステップＳ１０６において、再生処理の実行が停止される。【００６４】
尚、上記再生処理フローにおけるステップＳ１０１の処理を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る堆積量推定手段に相当する。また、差圧センサ１７が本発明に係る圧力検出手段に相当し、燃料添加弁１３から燃料を添加することで再生処理を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る再生処理実行手段に相当する。【００６５】
また、本実施例においては、フィルタ１０の前後差圧に代えて、排気通路６におけるフィルタ１０より上流側の圧力を再生処理の実行開始の閾値として用いてもよい。この場合、フィルタ１０より上流側の圧力が再生実行圧力に達したときに再生処理の実行を開始する。このとき、再生実行圧力は再生実行堆積量Ｍｎｒｍに対応する前後差圧よりも大きい値である。【００６６】
（再生処理の実行頻度と排気エミッションとの関係）
上記のように、フィルタ再生システムに異常が生じ、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することにより再生処理の実行が開始される場合、通常時よりも早期に再生処理の実行が開始されることになる。従って、再生処理の実行頻度が高くなる。この場合、通常時、即ちＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達することにより再生処理の実行が開始される場合に比べて、実際のＰＭ堆積量が少ない状態で再生処理の実行が開始されることになる。【００６７】
図４は、フィルタ１０のＰＭトラップ率とフィルタ１０におけるＰＭ堆積量との関係を示す図である。図４において、縦軸はフィルタ１０のＰＭトラップ率を表しており、横軸はフィルタ１０におけるＰＭ堆積量を表している。図４に示すように、ＰＭ堆積量が少ないときはＰＭ堆積量が多い場合に比べてフィルタ１０のＰＭトラップ率が低い。【００６８】
再生処理の実行頻度が高くなると、フィルタ１０におけるＰＭ堆積量がＰＭトラップ率の比較的低い領域内に留まる頻度が高くなる。そのため、フィルタ１０をすり抜けるＰＭの割合が増加する。【００６９】
また、再生処理の実行時はフィルタ１０の温度が高温となるため、再生処理の実行頻度が高くなると、該フィルタ１０に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４の劣化が促進される。その結果、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４のＮＯｘ吸蔵・還元能力や酸化能力が低下する。【００７０】
さらに、再生処理の実行中においては吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４も高温となるため、その実行中は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４にＮＯｘが吸蔵され難くなる。その結果、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４において吸蔵・還元されずに排出されるＮＯｘが増加する。【００７１】
これらのことから、フィルタ再生システムに異常が生じることで再生処理の実行頻度が過剰に高くなると、トータル的には排気エミッションの悪化を招く虞がある。そこで、本実施例では、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを、後述する再生実行頻度パラメータに基づいて診断する。【００７２】
（フィルタ再生システムの異常診断）
再生開始時ＰＭ堆積量の推定値をＭｒｅｑとする。図２に示すように、通常時、即ちＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達することで再生処理の実行が開始される場合は、当然Ｍｒｅｑ＝Ｍｎｒｍとなる。一方、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することで再生処理の実行が開始される場合は、Ｍｒｅｑ＜Ｍｎｒｍとなる。【００７３】
そこで、本実施例においては、再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ＝Ｍｒｅｑ／Ｍｎｒｍとして算出する。該再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値は、通常時は１となる。また、該再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値は、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することで再生処理の実行が開始される場合、即ち再生処理の実行頻度が通常時よりも高くなる場合は、１より小さくなる。【００７４】
再生実行頻度パラメータＦｒｅｑと排気エミッションの悪化度合いとの関係について図５及び図６に基づいて説明する。図５における縦軸は、フィルタ１０のＰＭトラップ率に応じた排気エミッションの悪化度合いを表している。また、図６における縦軸は、再生処理の実行に伴う排気エミッションの悪化度合いを表している。図５及び６における横軸は再生実行頻度パラメータＦｒｅｑを表している。【００７５】
図５に示すように、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが小さくなると、ＰＭ堆積量がＰＭトラップ率の比較的低い領域内に留まる頻度が高くなるため、それに伴う排気エミッションの悪化度合いが高くなる。また、図６に示すように、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが小さくなると、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４の劣化の促進及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４にＮＯｘが吸蔵され難くなる機会の増加のために、再生処理の実行に伴う排気エミッションの悪化度合いが高くなる。【００７６】
ここで、図５及び図６に示す排気エミッションの悪化度合いの両方を考慮した値を排気悪化係数とする。該排気悪化係数と再生実行頻度パラメータＦｒｅｑとの関係は図７に示すようなものとなる。図７において、縦軸は排気悪化係数を表しており、横軸は再生実行頻度パラメータＦｒｅｑを表している。これらの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。【００７７】
そして、排気悪化係数が許容範囲の上限値となる再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値を所定の判定値Ｆｒｅｑ０として設定する。これにより、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが所定の判定値Ｆｒｅｑ０より小さい場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化するほど再生処理の実行頻度が高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると判断出来る。【００７８】
（フィルタ再生システムの異常診断フロー）
以下、本実施例に係るフィルタ再生システムの異常診断フローについて図８に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって実行される。【００７９】
本フローでは、先ずステップＳ２０１において、再生処理の実行開始要求が発生したか否かが判別される。上記のように、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達したとき又は前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達したときに再生処理の実行開始要求が発生する。ステップＳ２０１において肯定判定された場合、次にステップＳ２０２の処理が実行される。【００８０】
ステップＳ２０２においては、再生開始時ＰＭ堆積量の推定値Ｍｒｅｑが読み込まれる。【００８１】
次に、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０２で読み込まれた再生開始時ＰＭ堆積量の推定値Ｍｒｅｑ及び再生実行堆積量Ｍｎｒｍに基づいて再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが算出される。【００８２】
次に、ステップＳ２０４において、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが所定の判定値Ｆｒｅｑ０より小さいか否かが判別される。【００８３】
ステップＳ２０４において肯定判定された場合、次にステップＳ２０５において、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常に生じていると診断される。ステップＳ２０４において否定判定された場合、次にステップＳ２０６において、フィルタ再生システムは正常であると診断される。【００８４】
本実施例に係る再生実行頻度パラメータＦｒｅｑは、フィルタ再生システムの異常が生じることで再生処理の実行開始タイミングが通常時のタイミングからずれることにより変化する値である。そして、該再生実行頻度パラメータＦｒｅｑは、前回の再生処理終了時点から今回の再生処理の開始時点までの間の内燃機関の運転状態に応じて変化する値ではない。【００８５】
従って、本実施例によれば、上記のように再生実行頻度パラメータＦｒｅｑに基づいて異常診断を行うことで、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが出来る。【００８６】
尚、上記異常診断フローにおけるステップＳ２０３の処理を実行するＥＣＵ２０が本発明に係るパラメータ算出手段に相当する。また、上記異常診断フローにおけるステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る診断手段に相当する。【００８７】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。【００８８】
（再生処理）
本実施例においても、実施例１と同様、燃料添加弁１３から燃料を添加することで再生処理を行う。ここで、本実施例に係る再生処理の実行開始タイミング及び実行停止タイミングについて図９に基づいて説明する。図９は、本実施例におけるＰＭ堆積量推定値Ｍｅ及び前後差圧ΔＰの推移を示すタイムチャートである。【００８９】
本実施例においても、再生処理の実行開始タイミングは実施例１と同様である。つまり、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが所定の再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達したとき（図９におけるｔ１）、又は、前後差圧ΔＰが所定の再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達したとき（図９におけるｔ２）に、再生処理の実行が開始される。【００９０】
しかし、再生処理の実行停止タイミングが実施例１と異なっている。本実施例では、再生処理の実行に伴う燃費の悪化を抑制するために、再生処理の実行開始後、フィルタ１０におけるＰＭ堆積量が所定の基準堆積量Ｍｂａｓｅまで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止する。【００９１】
より詳細には、ＰＭ堆積量推定値Ｍｅが再生実行堆積量Ｍｎｒｍに達することで再生処理の実行が開始された場合は、再生処理の実行開始後のＰＭ堆積量の減少量を推定する。そして、該減少量を再生実行堆積量Ｍｎｒｍから減算した値が基準堆積量Ｍｂａｓｅとなった時点で再生処理の実行を停止する。一方、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することで再生処理の実行が開始された場合は、前後差圧ΔＰが基準堆積量Ｍｂａｓｅに対応する差圧である基準差圧ΔＰｂａｓｅとなった時点で再生処理の実行を停止する。【００９２】
ここで、所定の基準堆積量Ｍｂａｓｅとは、再生処理によって減少させることが可能な最小のＰＭ堆積量よりも多い量であり且つＰＭ堆積量が再生処理実行の閾値まで再度増加するにはある程度の時間がかかると判断できる量である。該所定の基準堆積量Ｍｂａｓｅは実験等に基づいて予め定められている。【００９３】
（再生処理フロー）
以下、本実施例に係る再生処理フローについて図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって実行される。尚、本フローにおけるステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理は図３に示すフローと同一であるため、その説明を省略する。【００９４】
本フローでは、ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にＳ３０３の処理が実行される。ステップＳ３０３においては、再生処理の実行が開始される。【００９５】
次に、ステップＳ３０４において、再生処理の実行開始後のＰＭ堆積量の減少量ΔＭｄが算出される。該減少量ΔＭｄは、再生処理の実行中においてフィルタ１０に流入する排気の流量及び酸素濃度やフィルタ１０の温度等に基づいて算出される。【００９６】
次に、ステップＳ３０５において、ステップＳ３０４で算出されたＰＭ堆積量の減少量ΔＭｄを再生実行堆積量Ｍｎｒｍから減算することで現時点のＰＭ堆積量推定値Ｍｅが算出される。【００９７】
次に、ステップＳ３０６において、ステップＳ３０５で算出されたＰＭ堆積量推定値Ｍｅが基準堆積量Ｍｂａｓｅ以下となったか否かが判別される。該ステップＳ３０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。一方、該ステップＳ３０６において否定判定された場合、ステップＳ３０４の処理が再度実行される。【００９８】
また、本フローでは、ステップＳ１０７において肯定判定された場合、次にステップＳ３０８の処理が実行される。ステップＳ３０８においては、再生処理の実行が開始される。【００９９】
次に、ステップＳ３０９において、現時点の前後差圧ΔＰが基準差圧ΔＰｂａｓｅ以下となったか否かが判別される。該ステップＳ３０９において肯定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。一方、該ステップＳ３０９において否定判定された場合、ステップＳ３０８の処理が再度実行される。【０１００】
尚、本実施例においては、フィルタ１０の前後差圧に代えて、排気通路６におけるフィルタ１０より上流側の圧力を再生処理の実行開始及び実行停止の閾値として用いてもよい。この場合、フィルタ１０より上流側の圧力が再生実行圧力に達したときに再生処理の実行を開始する。このとき、再生実行圧力は再生実行堆積量Ｍｎｒｍに対応する前後差圧よりも大きい値である。また、フィルタ１０より上流側の圧力が基準圧力となった時点で再生処理の実行を停止する。このとき、基準圧力は基準堆積量Ｍｂａｓｅに対応する圧力である。【０１０１】
（フィルタ再生システムの異常診断）
本実施例においても、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを再生実行頻度パラメータに基づいて診断するが、再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ´＝（Ｍｒｅｑ−Ｍｂａｓｅ）／（Ｍｎｒｍ−Ｍｂａｓｅ）として算出する。【０１０２】
本実施例に係る再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´の値も、通常時は１となり、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することで再生処理の実行が開始される場合、即ち再生処理の実行頻度が通常時よりも高くなる場合は、１より小さくなる。【０１０３】
そして、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´も、実施例１に係る再生実行頻度パラメータＦｒｅｑと同様、排気悪化係数と相関関係があり、これらの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。【０１０４】
そこで、排気悪化係数が許容範囲の上限値となる再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´の値を所定の判定値Ｆｒｅｑ０´として設定する。これにより、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´が所定の判定値Ｆｒｅｑ０´より小さい場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化するほど再生処理の実行頻度が高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると判断出来る。【０１０５】
（フィルタ再生システムの異常診断フロー）
以下、本実施例に係るフィルタ再生システムの異常診断フローについて図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって実行される。尚、本フローは、図８に示すフローにおけるステップＳ２０３及びＳ２０４をステップＳ４０３及びＳ４０４に置き換えたものである。そのため、ステップＳ４０３及びＳ４０４の処理についてのみ説明する。【０１０６】
本フローでは、ステップＳ４０３において、ステップＳ２０２で読み込まれた再生開始時ＰＭ堆積量の推定値Ｍｒｅｑ、再生実行堆積量Ｍｎｒｍ及び基準堆積量Ｍｂａｓｅに基づいて再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´が算出される。【０１０７】
次に、ステップＳ４０４において、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´が所定の判定値Ｆｒｅｑ０´より小さいか否かが判別される。【０１０８】
ステップＳ４０４において肯定判定された場合、次にステップＳ２０５において、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常に生じていると診断される。ステップＳ４０４において否定判定された場合、次にステップＳ２０６において、フィルタ再生システムは正常であると診断される。【０１０９】
本実施例に係る再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´も、フィルタ再生システムの異常が生じることで再生処理の実行開始タイミングが通常時のタイミングからずれることにより変化する値である。そして、該再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´は、実施例１に係る再生実行頻度パラメータＦｒｅｑと同様、前回の再生処理終了時点から今回の再生処理の開始時点までの間の内燃機関の運転状態に応じて変化する値ではない。【０１１０】
従って、本実施例によれば、上記のように再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´に基づいて異常診断を行うことで、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが出来る。【０１１１】
尚、上記異常診断フローにおけるステップＳ４０３の処理を実行するＥＣＵ２０が本発明に係るパラメータ算出手段に相当する。また、上記異常診断フローにおけるステップＳ４０４、Ｓ２０５及びＳ２０６の処理を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る診断手段に相当する。【０１１２】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様の方法により再生処理が行われる。【０１１３】
（フィルタ再生システムの異常診断）
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常としては、例えば次の（ａ）〜（ｅ）が挙げられる。
（ａ）内燃機関１からのＰＭ排出量の過多
（ｂ）吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４の連続再生能力の低下
（ｃ）再生処理不良
（ｄ）再生処理では除去が困難な物質（Ａｓｈ等）の堆積量の増加
（ｅ）差圧センサ１７の故障（オフセット異常又は感度異常）【０１１４】
上記（ａ）は、燃料噴射弁３の噴霧不良やＥＧＲガス量過多等に起因して生じる。上記（ｂ）は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１４の酸化機能が劣化によって低下すること起因して生じる。尚、連続再生とは、再生処理を実行していない状態のときに排気の温度が上昇することによってＰＭが酸化・除去されることである。上記（ｃ）は、燃料添加弁１３や温度センサ１５、１６の故障等に起因して生じる。これら（ａ）〜（ｃ）の異常が生じると、再生処理の実行時にフィルタ１０が実際には推定される状態とならないため残留ＰＭ量が増加する。【０１１５】
ここで、本実施例においても、再生実行頻度パラメータを、実施例１と同様、Ｆｒｅｑ＝Ｍｒｅｑ／Ｍｎｒｍとする。該再生実行頻度パラメータＦｒｅｑは再生処理が実行される毎に算出される。【０１１６】
上記（ｄ）、（ｅ）の異常が生じている場合、差圧センサ１７の出力値が異常値となる状態が継続する。そのため、再生処理は、毎回、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することにより開始されることとなる。その結果、再生処理の実行毎に、算出される再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値は異常値（判定値Ｆｒｅｑ０より小さい値）となる。この場合、一回の再生処理の実行時に算出された再生実行頻度パラメータＦｒｅｑに基づいてフィルタ再生システムの異常診断を行うことが出来る。【０１１７】
一方、上記（ａ）〜（ｃ）の異常が生じることによって再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値が異常値となるのは、フィルタ１０におけるＰＭ堆積量の増加が通常時よりも速くなり、該ＰＭ堆積量が過多となるためである。つまり、ＰＭ堆積量が過多となったときに、再生処理が、前後差圧ΔＰが再生実行差圧ΔＰｒｅｑに達することにより開始されることとなる。【０１１８】
この場合、再生処理が一度実行されたときに再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値が異常値となっても、該再生処理の実行によってＰＭ堆積量が大幅に減少するため、次回以降の再生処理の実行時においては再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値が異常値とはならない場合がある。そのため、再生処理が複数回実行された際に、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値が異常値となる場合とならない場合とが存在することになる。従って、上記（ａ）〜（ｃ）の異常の場合、一回の再生処理の実行時に算出された再生実行頻度パラメータＦｒｅｑのみに基づいてフィルタ再生システムの異常診断を正確に行うことが困難となる。【０１１９】
また、フィルタ再生システムに異常が生じていない場合であっても、差圧センサのノイズ等に起因して、再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値が稀に異常値となることが考えられる。このような再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの異常値が現れる頻度は、上記（ａ）〜（ｃ）の異常が生じているときに再生実行頻度パラメータＦｒｅｑの値が異常値となる頻度に比べて非常に低い。しかし、一回の再生処理の実行時に算出された再生実行頻度パラメータＦｒｅｑのみに基づいてフィルタ再生システムの異常診断を行うと、このような場合もシステムの異常と誤診断する虞がある。【０１２０】
そこで、本実施例においては、再生処理の実行毎に再生実行頻度パラメータＦｒｅｑを算出すると共に、再生処理が所定回数実行されたときの再生実行頻度パラメータの平均値を算出する。そして、該平均値に基づいて、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを診断する。【０１２１】
ここで、所定回数とは、フィルタ再生システムに異常が生じると、その異常態様がどのようなものであっても、該所定回数分の再生処理のいずれかにおいては再生実行頻度パラメータが異常値となる再生処理の実行回数である。このような所定回数は実験等に基づいて予め設定することが出来る。【０１２２】
これによれば、フィルタ再生システムの異常態様によらず、その異常を検出することが出来る。従って、フィルタ再生システムの異常が生じているか否かをより高い精度で診断することが出来る。【０１２３】
（フィルタ再生システムの異常診断フロー）
以下、本実施例に係るフィルタ再生システムの異常診断フローについて図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって実行される。尚、本フローは、図８に示すフローにおけるステップＳ２０４をステップＳ５０４〜Ｓ５０７に置き換えたものである。そのため、ステップＳ５０４〜Ｓ５０７の処理についてのみ説明する。【０１２４】
本フローでは、ステップＳ５０４において、ステップＳ２０３で算出された再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが記憶される。【０１２５】
次に、ステップＳ５０５において、前回フィルタ再生システムの異常診断が行われた以後の再生処理の実行回数ｎが所定回数ｎ０に達したか否かが判別される。ステップＳ５０５において、肯定判定された場合、次にステップＳ５０６の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行が一旦停止される。【０１２６】
ステップＳ５０６においては、再生処理ｎ回分の再生頻度パラメータの平均値Ｆｒｅｑ＿ａｖを算出する。【０１２７】
次に、ステップＳ５０７において、再生頻度パラメータの平均値Ｆｒｅｑ＿ａｖが所定の判定値Ｆｒｅｑ＿ａｖ０より小さいか否かが判別される。ここで、所定の判定値Ｆｒｅｑ＿ａｖ０は、実施例１に係る所定の判定値Ｆｒｅｑ０と同様、排気悪化係数が許容範囲の上限値となる再生頻度パラメータの平均値Ｆｒｅｑ＿ａｖの値として設定される。【０１２８】
ステップＳ５０７において肯定判定された場合、次にステップＳ２０５において、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常に生じていると診断される。ステップＳ５０７において否定判定された場合、次にステップＳ２０６において、フィルタ再生システムは正常であると診断される。【０１２９】
尚、本実施例においては、上記異常診断フローにおけるステップＳ５０６の処理を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る平均値算出手段に相当する。【０１３０】
（変形例）
上記の異常診断方法においては、再生実行頻度パラメータの平均値Ｆｒｅｑ＿ａｖを算出する際の再生処理の実行回数である所定回数ｎ０を実験等に基づいて予め設定された値とした。しかしながら、該所定回数ｎ０を、過去の車両の走行距離と再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが異常値となったタイミングとの関係に基づいて設定してもよい。【０１３１】
この場合、上記（ａ）〜（ｃ）の異常が起因していると思われる再生実行頻度パラメータの異常値が現れたときに該異常値を途中で検出することが可能な車両の走行距離を求め、該走行距離を所定走行距離とする。そして、前回の再生処理が実行されてから今回の再生処理が実行されるまでの車両の走行距離と所定走行距離とに基づいて、所定走行距離を走行する間に実行される再生処理の実行回数を推定する。これにより推定された値を所定回数ｎ０として設定する。【０１３２】
この場合における所定走行距離は、再生実行頻度パラメータの異常値がその途中で少なくとも一回現れる走行距離であるが、再生実行頻度パラメータの異常値が複数回現れる走行距離であってもよい。つまり、所定走行距離は、所定回数ｎ０がフィルタ再生システムの異常を十分な精度で診断することが可能な値として設定される程度の距離である。【０１３３】
また、実施例２と同様の方法により再生処理が行われる場合においても、本実施例に係るフィルタ再生システムの異常診断方法を適用してもよい。この場合、再生処理所定回数分の再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ（＝Ｍｒｅｑ／Ｍｎｒｍ）の平均値Ｆｒｅｑ＿ａｖに代えて、再生処理所定回数分の再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´（＝（Ｍｒｅｑ−Ｍｂａｓｅ）／（Ｍｎｒｍ−Ｍｂａｓｅ））の平均値Ｆｒｅｑ＿ａｖ´に基づいて異常診断を行う。【０１３４】
上記各実施例に係る異常診断方法によってフィルタ再生システムの異常が生じていると診断された場合、それを内燃機関１を搭載した車両の運転者等に通知してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月9日(2010.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始するフィルタ再生システムの異常を診断するシステムにおいて、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記再生実行堆積量との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断する診断手段と、
を備えたことを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項２】
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量をＭｒｅｑとし、
前記再生実行堆積量をＭｎｒｍとし、
前記再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ＝Ｍｒｅｑ／Ｍｎｒｍとし、
前記診断手段が、前記再生実行頻度パラメータＦｒｅｑが所定の判定値より小さい場合に、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると診断することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段
と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始し、
再生処理の実行開始後、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定の基準堆積量まで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止するフィルタ再生システムの異常を診断するシステムにおいて、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記基準堆積量との差と、前記再生実行堆積量と前記基準堆積量との差との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するパラメータ算出手段と、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断する診断手段と、
を備えたことを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項４】
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量をＭｒｅｑとし、
前記再生実行堆積量をＭｎｒｍとし、
前記基準堆積量をＭｂａｓｅとし、
前記再生実行頻度パラメータをＦｒｅｑ´＝（Ｍｒｅｑ−Ｍｂａｓｅ）／（Ｍｎｒｍ−Ｍｂａｓｅ）とし、
前記診断手段が、前記再生実行頻度パラメータＦｒｅｑ´が所定の判定値より小さい場合に、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じていると診断することを特徴とする請求項３に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項５】
再生処理が所定回数実行されたときの前記再生実行頻度パラメータの平均値を算出する平均値算出手段をさらに備え、
前記診断手段が、前記平均値算出手段によって算出される前記再生実行頻度パラメータの平均値に基づいて、再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを診断することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項６】
前記所定回数が、内燃機関が搭載された車両における前回のフィルタ再生システムの異常診断が行われてからの走行距離が所定走行距離に達するまでの間に実行される再生処理の回数であることを特徴とする請求項５に記載のフィルタ再生システムの異常診断システム。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に
達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始するフィルタ再生システムの異常を診断する方法において、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記再生実行堆積量との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するステップと、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断するステップと、
を有することを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断方法。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの再生処理を行うフィルタ再生システムであって、
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
排気通路における前記パティキュレートフィルタより上流側の圧力又は前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する圧力検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去する再生処理を実行する再生処理実行手段と、を有し、
前記堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が所定の再生実行堆積量に達したとき、又は、前記圧力検出手段によって検出された圧力もしくは差圧が前記再生実行堆積量に対応する圧力もしくは差圧よりも大きい値である所定の再生実行値に達したときに前記再生処理実行手段による再生処理の実行を開始し、
再生処理の実行開始後、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定の基準堆積量まで減少したと判定したときに再生処理の実行を停止するフィルタ再生システムの異常を診断する方法において、
前記堆積量推定手段によって推定される再生処理の実行が開始された時点の粒子状物質の堆積量と前記基準堆積量との差と、前記再生実行堆積量と前記基準堆積量との差との比率を再生実行頻度パラメータとして算出するステップと、
再生処理の実行頻度が過剰に高くなるフィルタ再生システムの異常が生じているか否かを前記再生実行頻度パラメータに基づいて診断するステップと、
を有することを特徴とするフィルタ再生システムの異常診断方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2010097893.tif 000015
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2010097893.tif 000016
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2010097893.tif 000017
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2010097893.tif 000018
【国際調査報告】
2010097893.tif 000019
2010097893.tif 000020
2010097893.tif 000021
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