(57)【要約】【課題】フィルタとＰＭセンサとを備えた排気浄化システムの異常を診断する異常診断装置において、実際にはＰＭセンサは正常でありフィルタが異常であるにもかかわらず、ＰＭセンサが異常であるという誤った診断結果が出力されてしまうのを抑制する。【解決手段】センサ再生処理に実行終了後にＰＭセンサの電極への電圧印加が開始されてから該電極間の導通による信号がＰＭセンサから出力されたか否かに基づいてＰＭセンサの異常診断が行われる。フィルタの異常診断は、ＰＭセンサの異常診断の後、所定の診断完了時期までにＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達するか否かに基づいて行われる。そして、ＰＭセンサの異常診断の後、所定の診断完了時期以前にＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達した場合、フィルタが異常であると診断されるとともに、その時点でＰＭセンサの電極への電圧印加が停止される。【選択図】図８
2018080655.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排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタよりも下流側の排気通路に設けられるＰＭセンサであって、センサ素子として一対の電極を有し、前記電極間にＰＭが堆積することで前記電極間が導通すると、そのＰＭ堆積量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、を有する排気浄化システムの異常を診断する異常診断装置であって、
前記ＰＭセンサの前記電極への電圧印加を制御する電圧印加制御部と、
前記ＰＭセンサの前記電極間に堆積しているＰＭを除去するセンサ再生処理と、前記ＰＭセンサの異常診断を行うセンサ診断処理と、前記フィルタの異常診断を行うフィルタ診断処理とを一連の異常診断処理として実行する異常診断部であって、
前記センサ再生処理が、前記ＰＭセンサの前記電極を所定の再生期間加熱することで前記電極間に堆積しているＰＭを酸化させて除去する処理であり、
前記センサ診断処理が、前記センサ再生処理の実行終了後の所定の電圧印加開始時期に前記電圧印加制御部が前記ＰＭセンサの前記電極への電圧印加を開始してから前記電極間の導通による信号が前記ＰＭセンサから出力されたか否かに基づいて、前記ＰＭセンサが異常であるか否かを判別する処理であり、
前記フィルタ診断処理が、前記センサ診断処理によって前記ＰＭセンサは異常であると診断されなかった場合に実行される処理であって、前記センサ診断処理の実行終了後、前記フィルタが所定の基準故障状態にあると仮定して推定される前記ＰＭセンサの前記電極間におけるＰＭ堆積量が所定の判定ＰＭ堆積量に達する時期である所定の診断完了時期までに、前記ＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達するか否かに基づいて、前記フィルタが異常であるか否かを判別する処理である、
異常診断部と、
前記異常診断部によって前記異常診断処理が実行された際の前記センサ診断処理の診断結果または前記フィルタ診断処理の診断結果を出力する出力部であって、
前記異常診断部によって前記異常診断処理が実行された際の前記センサ診断処理において前記ＰＭセンサが異常であると診断された場合、前記ＰＭセンサが異常であるとの診断結果を出力し、
前記異常診断部によって前記異常診断処理が複数回実行された際の前記フィルタ診断処理において連続して前記フィルタが異常であると診断された場合、前記フィルタが異常であるとの診断結果を出力する、
出力部と、を備え、
前記異常診断部によって前記異常診断処理が実行されているときにおいて、前記センサ診断処理の実行終了後、前記所定の診断完了時期以前に前記ＰＭセンサの出力値が前記所定の異常判定値に達した場合、前記異常診断部が、前記フィルタ診断処理において前記フィルタが異常であると診断するとともに、前記電圧印加制御部が、前記ＰＭセンサの出力値が前記所定の異常判定値に達した時点で前記ＰＭセンサの前記電極への電圧印加を停止する排気浄化システムの異常診断装置。
【請求項２】
前記センサ再生処理における前記所定の再生期間が、前記異常診断部によって前記センサ再生処理が実行されることで、前記所定の異常判定値に対応する量のＰＭが前記ＰＭセンサの前記電極間から酸化され除去される期間として設定されている請求項１に記載の排気浄化システムの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムの異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下「ＰＭ」と称する場合もある。）を捕集するフィルタを設ける技術が知られている。このフィルタにおいては、溶損や破損等の故障が発生する場合がある。このようなフィルタの故障が発生すると、該フィルタに捕集されずに、該フィルタから流出するＰＭの量が増加する。このようなフィルタの故障が発生したり、排気通路からフィルタが取り外されたりといったフィルタの異常が生じると、大気中に放出されるＰＭの増加を招くことになる。そこで、フィルタよりも下流側の排気通路にＰＭセンサを設け、該ＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの異常診断を行う技術が開発されている。フィルタの異常診断に用いられるＰＭセンサとしては、センサ素子として一対の電極を有し、該電極に電圧を印加している時に該電極間に捕集され堆積したＰＭの量に対応した信号を出力するものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、センサ再生処理を実行した後のＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの異常診断を行う技術が開示されている。ここで、センサ再生処理は、ＰＭセンサの電極を加熱することで該電極間に堆積しているＰＭを酸化させて除去する処理である。そして、特許文献１に記載の技術では、センサ再生処理を実行した後で該ＰＭセンサの電極への電圧印加を開始し、その後、所定の判定時期において該ＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値以上であるか否かに基づいてフィルタが異常であるか否かが判別される。ここで、所定の判定時期は、フィルタが所定の基準故障状態にあると仮定して推定されるＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量が所定の判定ＰＭ堆積量に達する時期として設定される。また、特許文献２にも類似の技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、電極間にフィルタ部材が設けられたＰＭセンサの異常診断に関する技術が開示されている。この特許文献３に記載の技術では、電極間に設けられたフィルタに堆積したＰＭをセンサ再生処理によって酸化させて除去した後の該電極間の静電容量に基づいて該ＰＭセンサの異常診断が行われる。また、特許文献４には、ＰＭセンサの故障の有無を判定した後で、フィルタの故障の有無の判定のための該ＰＭセンサの出力を検出するタイミングを設定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０５６７０１号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０００２８６号明細書
【特許文献３】特開２０１６−９９３２１号公報
【特許文献４】特許５７９０７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フィルタより下流側の排気通路に設けられたＰＭセンサを用いて該フィルタの異常診断を行う場合、それに先立って、ＰＭセンサの異常診断が行われる。ＰＭセンサでは、電極に電圧が印加されることで、該電極間にＰＭが捕集される。ただし、正常なＰＭセンサでは、電極へ電圧が印加されていても、該電極間におけるＰＭ堆積量がある程度の量に達することで該電極間がＰＭによって導通するまでは、該電極間の導通による信号は出力されない。そこで、ＰＭセンサの異常診断では、センサ再生処理の実行終了後に電極への電圧
印加を開始し、その開始直後に該ＰＭセンサから電極間の導通による信号が出力された場合に、該ＰＭセンサが異常である（すなわち、電極間が短絡している）と診断する。そして、ＰＭセンサの異常診断において該ＰＭセンサが異常であると診断されなかった場合に、該ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの異常診断が行われる。つまり、フィルタとＰＭセンサとを備えた排気浄化システムの異常診断装置においては、センサ再生処理、ＰＭセンサの異常診断を行うセンサ診断処理、および、フィルタの異常診断を行うフィルタ診断処理が一連の異常診断処理として実行される。
【０００７】
また、ＰＭセンサが異常であると診断された場合、または、フィルタが異常であると診断された場合、その診断結果を警告灯等の報知装置によってユーザに報知する必要がある。このとき、一回の異常診断処理におけるフィルタ診断処理においてフィルタが異常であると診断されただけで、その診断結果が異常診断装置から報知装置に出力され該報知装置から報知されるようにした場合、フィルタの状態に関して誤った報知がなされる可能性がある。つまり、実際にはフィルタが正常であるにもかかわらず、何らかの原因で偶発的に一回のフィルタ診断処理おいてフィルタが異常であると誤診断されてしまった場合に、報知装置から誤った報知がなされることになる。そこで、排気浄化システムの異常診断装置では、センサ再生処理、センサ診断処理、および、フィルタ診断処理という一連の異常診断処理が複数回実行された際にフィルタ診断処理において連続してフィルタが異常であると診断された場合に、その診断結果が報知装置に出力されるようにする場合がある。
【０００８】
ここで、上述したとおり、フィルタ診断処理においては、センサ再生処理の実行後にＰＭセンサの電極への電圧印加を開始してから、フィルタが所定の基準故障状態にあると仮定して推定されるＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量が所定の判定ＰＭ堆積量に達する時期である所定の判定時期に該ＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値以上であるか否かに基づいてフィルタが異常であるか否かが判別される場合がある。このような場合、実際のフィルタの故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路からフィルタが取り外されていたりすると、ＰＭセンサの電極への電圧印加開始から所定の判定時期までの間に該電極間に堆積するＰＭの量が非常に多くなる。そうなると、次回の異常診断処理においてセンサ再生処理の実行を開始する時点での電極間におけるＰＭ堆積量が過剰に多い状態となる。そのため、次回の異常診断処理においてセンサ再生処理が実行されても、該センサ再生処理によって、ＰＭによる電極間の導通が解消できる程度まで該電極間からＰＭを除去することが困難となる虞がある。この場合、ＰＭセンサが正常であっても、センサ再生処理の実行終了後の電極への電圧印加の開始直後に、該ＰＭセンサから電極間の導通による信号が出力されてしまうことになる。その結果、ＰＭセンサが正常であるにもかかわらず、センサ再生処理に次いで行われるセンサ診断処理において該ＰＭセンサが異常であると誤診断されることになる。つまり、最初の異常診断処理ではフィルタ診断処理においてフィルタが異常であると診断されていても、次回の異常診断処理ではセンサ診断処理において該ＰＭセンサが異常であると診断されることになる。そして、次回の異常診断処理ではフィルタ診断処理が行われないことになる。この場合、上記のように、異常診断処理が複数回実行された際のフィルタ診断処理において連続してフィルタが異常であると診断されたときに、その診断結果が出力される異常診断装置では、フィルタが異常であるとの診断結果が出力されないことになる。さらに、実際にはＰＭセンサは正常であるにもかかわらず、ＰＭセンサが異常であるとの診断結果が異常診断装置から出力されてしまうことになる。そして、このような診断結果が報知装置に対して出力されると、該報知装置によって、ＰＭセンサが異常であるとの誤った報知がなされることになる。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、フィルタとＰＭセンサとを備えた排気浄化システムの異常を診断する異常診断装置において、実際にはＰＭセンサは正常でありフィルタが異常であるにもかかわらず、ＰＭセンサが異常であるという誤っ
た診断結果が出力されてしまうのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る排気浄化システムの異常診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタよりも下流側の排気通路に設けられるＰＭセンサであって、センサ素子として一対の電極を有し、前記電極間にＰＭが堆積することで前記電極間が導通すると、そのＰＭ堆積量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、を有する排気浄化システムの異常を診断する異常診断装置であって、前記ＰＭセンサの前記電極への電圧印加を制御する電圧印加制御部と、前記ＰＭセンサの前記電極間に堆積しているＰＭを除去するセンサ再生処理と、前記ＰＭセンサの異常診断を行うセンサ診断処理と、前記フィルタの異常診断を行うフィルタ診断処理とを一連の異常診断処理として実行する異常診断部であって、前記センサ再生処理が、前記ＰＭセンサの前記電極を所定の再生期間加熱することで前記電極間に堆積しているＰＭを酸化させて除去する処理であり、前記センサ診断処理が、前記センサ再生処理の実行終了後の所定の電圧印加開始時期に前記電圧印加制御部が前記ＰＭセンサの前記電極への電圧印加を開始してから前記電極間の導通による信号が前記ＰＭセンサから出力されたか否かに基づいて、前記ＰＭセンサが異常であるか否かを判別する処理であり、前記フィルタ診断処理が、前記センサ診断処理によって前記ＰＭセンサは異常であると診断されなかった場合に実行される処理であって、前記センサ診断処理の実行終了後、前記フィルタが所定の基準故障状態にあると仮定して推定される前記ＰＭセンサの前記電極間におけるＰＭ堆積量が所定の判定ＰＭ堆積量に達する時期である所定の診断完了時期までに、前記ＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達するか否かに基づいて、前記フィルタが異常であるか否かを判別する処理である、異常診断部と、前記異常診断部によって前記異常診断処理が実行された際の前記センサ診断処理の診断結果または前記フィルタ診断処理の診断結果を出力する出力部であって、前記異常診断部によって前記異常診断処理が実行された際の前記センサ診断処理において前記ＰＭセンサが異常であると診断された場合、前記ＰＭセンサが異常であるとの診断結果を出力し、前記異常診断部によって前記異常診断処理が複数回実行された際の前記フィルタ診断処理において連続して前記フィルタが異常であると診断された場合、前記フィルタが異常であるとの診断結果を出力する、出力部と、を備え、前記異常診断部によって前記異常診断処理が実行されているときにおいて、前記センサ診断処理の実行終了後、前記所定の診断完了時期以前に前記ＰＭセンサの出力値が前記所定の異常判定値に達した場合、前記異常診断部が、前記フィルタ診断処理において前記フィルタが異常であると診断するとともに、前記電圧印加制御部が、前記ＰＭセンサの出力値が前記所定の異常判定値に達した時点で前記ＰＭセンサの前記電極への電圧印加を停止する。
【００１１】
本発明では、センサ再生処理と、センサ診断処理と、フィルタ診断処理とが一連の異常診断処理として異常診断部によって実行される。センサ再生処理は、ＰＭセンサの電極を所定の再生期間加熱することで該ＰＭセンサの電極間に堆積しているＰＭを酸化させて除去する処理である。このセンサ再生処理の実行終了後、所定の電圧印加開始時期に、電圧印加制御部によってＰＭセンサの電極への電圧印加が開始される。これにより、ＰＭセンサの電極間にＰＭが捕集され始める。
【００１２】
ＰＭセンサの電極への電圧印加が開始されると、先ず、センサ診断処理が実行される。センサ診断処理では、電極間の導通による信号が該ＰＭセンサから出力されたか否かに基づいてＰＭセンサが異常であるか否かが判別される。そして、センサ診断処理によってＰＭセンサが異常であると診断されなかった場合、次にフィルタ診断処理が実行される。フィルタ診断処理では、センサ診断処理の実行終了後、所定の診断完了時期までに、ＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達するか否かに基づいて、フィルタが異常であるか否かが判別される。ここで、所定の診断完了時期は、フィルタが所定の基準故障状態にあると仮定して推定されるＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量が所定の判定ＰＭ堆積量に
達する時期として設定される。
【００１３】
さらに、本発明に係る異常診断装置は、センサ診断処理の診断結果またはフィルタ診断処理の診断結果を報知装置等に出力するための出力部を備えている。この出力部は、異常診断部によって異常診断処理が実行された際にセンサ診断処理においてＰＭセンサが異常であると診断された場合、該ＰＭセンサが異常であるとの診断結果を出力する。さらに、出力部は、異常診断部によって異常診断処理が複数回実行された際にフィルタ診断処理において連続してフィルタが異常であると診断された場合に、フィルタが異常であるとの診断結果を出力する。これにより、一回のフィルタ診断処理においてフィルタが異常であると診断されただけでその診断結果が出力される場合に比べて、フィルタの状態に関して誤った診断結果が出力されるのを抑制することができる。
【００１４】
そして、本発明では、異常診断部によって異常診断処理が実行されているときにおいて、センサ診断処理の実行終了後、所定の診断完了時期以前にＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達した場合、異常診断部が、フィルタが異常であると診断するとともに、電圧印加制御部が、該ＰＭセンサの出力値が該所定の異常判定値に達した時点で該ＰＭセンサの電極への電圧印加を停止する。
【００１５】
実際のフィルタの故障の程度が所定の基準故障状態よりも大きかったり、排気通路からフィルタが取り外されていたりすると、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量の増加速度が大きいため、所定の診断完了時期よりも早い時期にＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達する。このような場合、上記によれば、所定の診断完了時期よりも前に、ＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達した時点で、該ＰＭセンサの電極への電圧印加が停止されることになる。その結果、ＰＭセンサの出力値が所定の異常判定値に達した時点以降においては電極間にＰＭが捕集されないことになる。よって、実際のフィルタの故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路からフィルタが取り外されていたりしても、ＰＭセンサの電極間における実際のＰＭ堆積量が、所定の異常判定値に対応する量より多くなることが抑制される。
【００１６】
したがって、実際のフィルタの故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路からフィルタが取り外されていたりしても、異常診断処理におけるＰＭセンサの電極への電圧印加に伴って、該電極間に過剰な量のＰＭが堆積することを抑制することが可能となる。そのために、次回の異常診断処理に際して、センサ再生処理が実行されることで、電極間に堆積したＰＭを十分に除去することが可能となる。つまり、センサ再生処理を実行してもＰＭによる電極間の導通が解消できる程度まで該電極間からＰＭを除去することができない、といった状況が発生することを抑制することができる。そのため、次回の異常診断処理で行われるセンサ診断処理において、実際にはＰＭセンサが正常であるにもかかわらずＰＭセンサが異常であると誤診断されることが抑制される。さらに、実際にフィルタが異常であれば、次回の異常診断処理でセンサ診断処理に続いて行われるフィルタ診断処理においても、フィルタが異常であると診断されることになる。つまり、異常診断部によって異常診断処理が複数回実行された際に、いずれのセンサ診断処理においてもＰＭセンサが異常であるとは診断されず、且つ、フィルタ診断処理において連続してフィルタが異常であると診断されることになる。
【００１７】
そのため、本発明によれば、実際のフィルタの故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路からフィルタが取り外されていたりしても、実際にＰＭセンサが正常であれば該ＰＭセンサが異常であるとは診断されず、且つ、出力部によってフィルタが異常であるとの診断結果が出力されることになる。つまり、実際にはＰＭセンサは正常でありフィルタが異常であるにもかかわらず、ＰＭセンサが異常であるという誤った診断結果が出力されてしまうことを抑制することができる。
【００１８】
なお、実際のフィルタの故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路からフィルタが取り外されていたりしていることで、異常診断処理の実行に伴うＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量が非常に多くなったとしても、次回の異常診断処理で行われるセンサ再生処理によって電極間の導通が解消できる程度まで該電極間からＰＭを除去すること可能なように、該センサ再生処理における所定の再生期間を長い期間に設定することも考えられる。しかしながら、所定の再生期間をこのような期間に設定すると、異常診断処理の実行毎にＰＭセンサの電極を加熱する期間が非常に長くなってしまう。この場合、ＰＭセンサの劣化の促進を招く虞がある。これに対し、本発明によれば、センサ再生処理における所定の再生期間を従来のセンサ再生処理よりも長くする必要はない。したがって、ＰＭセンサの劣化の促進を抑制することができる。
【００１９】
ここで、上述したとおり、本発明によれば、異常診断部によって異常診断処理が実行された際に、ＰＭセンサの電極間に、所定の異常判定値に対応する量より多くのＰＭが堆積することが抑制される。そこで、本発明では、センサ再生処理における所定の再生期間が、異常診断部によって該センサ再生処理が実行されることで、所定の異常判定値に対応する量のＰＭがＰＭセンサの電極間から酸化され除去される期間として設定されていてもよい。これによれば、センサ再生処理においてＰＭセンサの電極を加熱する期間を可及的に短くすることができる。したがって、センサ再生処理の実行に伴うＰＭセンサの劣化を可及的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フィルタとＰＭセンサとを備えた排気浄化システムの異常を診断する異常診断装置において、実際にはＰＭセンサは正常でありフィルタが異常であるにもかかわらず、ＰＭセンサが異常であるという誤った診断結果が出力されてしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るＰＭセンサの構成を模式的に示す図である。
【図３】実施例に係るＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量と出力値との関係を示す図である。
【図４】実施例に係るＥＣＵが備える機能部を模式的に示す図である。
【図５】実施例において異常診断処理が実行されたときのＰＭセンサの出力値の推移を示す図である。
【図６】実施例において排気通路からフィルタが取り外された状態で異常診断処理が二回行われたときの、各異常診断処理の実行中におけるＰＭセンサの出力値の推移を示す図である。
【図７】実施例に係る異常診断処理のフローを示すフローチャートの一部である。
【図８】実施例に係る異常診断処理のフローを示すフローチャートの他の一部である。
【図９】実施例に係る診断結果出力処理のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。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。
【００２３】
＜実施例１＞
（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。なお、内燃機関１は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関であってもよい。
【００２４】
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００２５】
内燃機関１は、吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０および吸気絞り弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。吸気絞り弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。吸気絞り弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２６】
内燃機関１は、排気通路５と接続されている。排気通路５には、酸化触媒５０およびフィルタ５１が設けられている。フィルタ５１は、排気通路５における酸化触媒５０よりも下流側に配置されている。フィルタ５１は、多孔質の基材により構成されたウォールフロー型のフィルタであり、排気中に含まれるＰＭを捕集する。
【００２７】
酸化触媒５０より上流側の排気通路５には燃料添加弁５２が設けられている。燃料添加弁５２は、排気通路５内を流れる排気中に燃料を添加する。フィルタ５１より下流の排気通路５には温度センサ５４およびＰＭセンサ５５が設けられている。温度センサ５４は排気の温度に応じた電気信号を出力する。ＰＭセンサ５５は、フィルタ５１から流出するＰＭ量に相関のある電気信号を出力する。
【００２８】
ここで、ＰＭセンサ５５の概略構成について図２に基づいて説明する。図２は、ＰＭセンサ５５の概略構成を示す図である。ＰＭセンサ５５は、電極式のＰＭセンサである。なお、図２においては、一組の電極が図示されているが、複数組の電極を備えていてもよい。
【００２９】
ＰＭセンサ５５は、センサ素子５５３、電流計５５４、ヒータ５５５、カバー５５６を備えている。センサ素子５５３は、板状の絶縁体５５０の表面に互いに離間して配置された一対の電極５５１，５５２によって構成される。電流計５５４は、電極５５１，５５２間を流れる電流を計測する。ヒータ５５５は、絶縁体５５０の裏面に配置される電熱式のヒータである。カバー５５６はセンサ素子５５３を覆っている。カバー５５６には、複数の貫通孔５５７が形成されている。ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２およびヒータ５５５には、外部に設けられた電源６０から電力が供給される。そして、ＰＭセンサ５５からは、電流計５５４によって計測される電流値に応じた出力値が出力される。このＰＭセンサ５５の出力値は、ＥＣＵ１０におけるモニタ部１０１に入力される。つまり、本実施例においては、ＥＣＵ１０のモニタ部１０１によって、ＰＭセンサ５５の出力値を継続的にモニタすることが可能となっている。尚、ＰＭセンサ５５に、該ＰＭセンサ５５を制御するセンサ制御ユニット（ＳＣＵ）が設けられている場合、ＰＭセンサ５５の出力値を継続的にモニタするモニタ部をＳＣＵが備えていてもよい。
【００３０】
上記のように構成されたＰＭセンサ５５が排気通路５に取り付けられると、排気通路５を流れる排気の一部が貫通孔５５７を通って該カバー５５６内に流入する。このとき、電極５５１，５５２に電圧が印加されていると、カバー５５６内に流入した排気に含まれるＰＭが該電極５５１，５５２間に捕集される。
【００３１】
ここで、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量とＰＭセンサ５５の出力値との関係
について図３に基づいて説明する。図３において、横軸は電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量を表し、縦軸はＰＭセンサ５５の出力値を表している。電極５５１，５５２間にＰＭが捕集されると、該電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が徐々に増加する。そして、電極５５１，５５２間に一定量のＰＭが堆積することで一方の電極５５１から他方の電極５５２までＰＭが繋がると、該ＰＭは導電性を有するために、該電極５５１，５５２間が該ＰＭによって導通する。ただし、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が一定量未満であるときは、電極５５１，５５２が非導通状態となっている。以下、電極５５１，５５２が導通状態になるＰＭ堆積量の下限値を「有効ＰＭ堆積量」と称する場合もある。
【００３２】
図３に示すように、電極５５１，５５２間のＰＭ堆量が有効ＰＭ堆積量に達するまでは、電極５５１，５５２が非導通状態であるため、ＰＭセンサ５５の出力値は零である。つまり、ＰＭセンサ５５から電極５５１，５５２間の導通による信号が出力されていない。そして、電極５５１，５５２間のＰＭ堆量が有効ＰＭ堆積量に達すると、ＰＭセンサ５５の出力値は零より大きくなる。つまり、ＰＭセンサ５５から電極間の導通による信号が出力される。電極５５１，５５２間のＰＭ堆量が有効ＰＭ堆積量に達した後は、該電極５５１、５５２間のＰＭ堆積量の増加に伴って、該電極５５１、５５２間の電気抵抗が小さくなる。その結果、電極５５１、５５２間を流れる電流が大きくなる。したがって、電極５５１、５５２間のＰＭ堆積量の増加に応じてＰＭセンサ５５の出力値が大きくなる。以下、ＰＭセンサ５５の出力値が零から上昇し始める時期、すなわち、電極間の導通による信号が出力され始める時期を「出力開始時期」と称する場合もある。
【００３３】
ここで、図１に戻る。内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０、温度センサ５４、及びＰＭセンサ５５に加え、アクセルポジションセンサ７およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、吸気絞り弁４１、および燃料添加弁５２等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁５２からの燃料添加を実行することで、フィルタ５１に堆積したＰＭを除去するフィルタ再生処理を行う。フィルタ再生処理では、燃料添加弁５２から添加された燃料が酸化触媒５０において酸化されることで生じる酸化熱によって、フィルタ５１が昇温される。その結果、フィルタ５１に堆積したＰＭが燃焼し除去される。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ１０には警告灯２０が電気的に接続されている。この警告灯２０は、排気浄化システムに異常が生じた場合に、それをユーザに対して報知するためのものである。また、図４に示すように、ＥＣＵ１０は、機能部として、モニタ部１０１に加え、電圧印加制御部１０２、異常診断部１０３、および出力部１０４を備えている。電圧印加制御部１０２は、電源６０からのＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加を制御する機能を有する。異常診断部１０３は、後述する、センサ再生処理、センサ診断処理、およびフィルタ診断処理を一連の異常診断処理として実行する機能を有する。出力部１０４は、異常診断部１０３によって実行される異常診断処理における、センサ診断処理の診断結果またはフィルタ診断処理の診断結果を警告灯２０に出力する機能を有する。ＰＭセンサ５５が異常であるとの診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力されると、該警告灯２０において、ＰＭセンサ５５が異常であることを報知するセンサ異常ランプが点灯する。また、フィルタ５１が異常であるとの診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力
されると、該警告灯２０において、フィルタ５１が異常であることを報知するフィルタ異常ランプが点灯する。
【００３５】
（異常診断処理）
フィルタ５１においては、上記のフィルタ再生処理の実行に伴う昇温等に起因して、破損や溶損等の故障が発生する場合がある。このようなフィルタ５１の故障が発生したり、排気通路５からフィルタ５１が取り外されたりといったフィルタの異常が生じると、大気中に放出されるＰＭの増加を招くことになる。そこで、本実施例においては、ＰＭセンサ５５の出力値を用いてフィルタ５１の異常診断を行うフィルタ診断処理が行われる。また、フィルタ診断処理に先立って、ＰＭセンサ５５の異常診断を行うセンサ診断処理が行われる。さらに、フィルタ５１の異常診断およびＰＭセンサ５５の異常診断を行うために、センサ診断処理に先立って、ＰＭセンサ５５の電極５５１、５５２間に堆積しているＰＭを除去するセンサ再生処理が行われる。つまり、センサ再生処理、センサ診断処理、およびフィルタ診断処理が一連の異常診断処理としてＥＣＵ１０の異常診断部１０３によって実行される。
【００３６】
図５は、本実施例において異常診断処理が実行されたときのＰＭセンサ５５の出力値の推移を示す図である。図５において、縦軸はＰＭセンサ５５の出力値を表しており、横軸は異常診断処理の実行開始時期、すなわち、センサ再生処理の実行開始時期からの経過時間を表している。また、図５において、線Ｌ１は、ＰＭセンサ５５が異常である場合の該ＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。また、線Ｌ２は、フィルタ５１が異常である場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。また、線Ｌ３はフィルタ５１が正常である場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。
【００３７】
異常診断処理では、先ず、センサ再生処理が実行される。具体的には、電源６０からヒータ５５５に電力を供給することで、該ヒータ５５５によってセンサ素子５５３（すなわち、電極５５１，５５２）を所定の再生期間加熱する。これによって、電極５５１，５５２間に堆積しているＰＭが酸化され除去される。このセンサ再生処理の実行が終了すると、次に、電圧印加制御部１０２が電源６０からの電極５５１，５５２への電圧印加を開始する。以下、電極５５１，５５２への電圧印加が開始される時期を「電圧印加開始時期」と称する場合もある。なお、センサ再生処理の実行終了後、暫くの間は電極５５１，５５２が高温になっている。そのため、センサ再生処理の実行が終了してから電圧印加開始時期までの間に、電極５５１，５５２を冷却するための冷却期間を挟んでもよい。
【００３８】
ここで、センサ再生処理が実行されることで、ＰＭセンサ５５の電極５５１、５５２間に堆積していたＰＭの略全てが除去されていた場合、ＰＭセンサ５５が正常であれば、電圧印加開始時期に電極５５１，５５２への電圧印加が開始されても、該電極５５１，５５２間に有効ＰＭ堆積量のＰＭが堆積するまでは、該ＰＭセンサ５５から電極５５１，５５２間の導通による信号が出力されていない（すなわち、ＰＭセンサ５５の出力値は零に維持される）。しかしながら、このときにＰＭセンサ５５が異常である（すなわち、電極５５１，５５２間が短絡している）と、図５において線Ｌ１で示すように、電極５５１，５５２への電圧印加の開始直後に、ＰＭセンサ５５から該電極５５１，５５２間の導通による信号が出力される。したがって、電極５５１，５５２への電圧印加の開始直後にＰＭセンサ５５から該電極５５１，５５２間の導通による信号が出力されたか否かに基づいて、該ＰＭセンサ５５の異常診断を行うことができる。
【００３９】
また、上述したとおり、ＰＭセンサ５５が正常であれば、電極５５１，５５２への電圧印加の開始後、該電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が有効ＰＭ堆積量以上となると、該電極５５１，５５２間の導通による信号が出力され始める。ここで、フィルタ５１が故障すると該フィルタ５１のＰＭ捕集効率が低下する。そのため、単位時間あたりにフ
ィルタ５１から流出するＰＭの量が増加する。これに伴い、ＰＭセンサ５５に到達し、電極５５１，５５２間に捕集されるＰＭ量も増加する。また、排気通路５からフィルタ５１が取り外された場合、内燃機関１から排出されるＰＭ量が同一であれば、ＰＭセンサ５５に到達し、電極５５１，５５２間に捕集されるＰＭ量が最も多くなる。そのため、フィルタ５１が異常であると、該フィルタ５１が正常であるときに比べて、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量がより早期に有効ＰＭ堆積量まで達することになる。したがって、図５において線Ｌ２，Ｌ３に示すように、フィルタ５１が異常である場合（Ｌ２）は、フィルタ５１が正常である場合（Ｌ３）に比べて、電圧印加開始時期から出力開始時期までの期間が短くなる。また、フィルタ５１が異常であると、該フィルタ５１が正常であるときに比べて、出力開始時期以降の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加速度も大きくなる。したがって、図５において線Ｌ２，Ｌ３に示すように、フィルタ５１が異常である場合（Ｌ２）、フィルタ５１が正常である場合（Ｌ３）に比べて、出力開始時期以降におけるＰＭセンサ５５の出力値の単位時間当たりの上昇量が大きくなる。
【００４０】
フィルタ５１が正常であるときと、フィルタ５１が異常であるときとでは、ＰＭセンサ５５の出力値の推移に上記のような差異が生じる。その結果、フィルタ５１が異常である場合、電圧印加開始時期からある程度の期間が経過した後のＰＭセンサ５５の出力値が、フィルタ５１が正常な状態の場合よりも大きくなる。そこで、従来のフィルタ診断処理では、電圧印加開始時期の後で、フィルタ５１が所定の基準故障状態にあると仮定して推定されるＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量（以下、「基準ＰＭ堆積量」と称する場合もある。）が所定の判定ＰＭ堆積量に達する時期（図５におけるｔｄ）を、判定時期として設定する。そして、判定時期におけるＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値（図５におけるＳｔｈ）以上であるか否かに基づいて、フィルタ５１の異常診断を行う。しかしながら、このような従来のフィルタ診断処理によれば、フィルタ５１が正常であるか異常であるかにかかわらず、電圧印加開始時期から判定時期までの間は電極５５１，５５２への電圧印加が継続されることになる。この場合、実際のフィルタ５１の故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路５からフィルタ５１が取り外されていたりすると、電圧印加開始時期から判定時期までの間に該電極５５１，５５２間に堆積するＰＭの量が非常に多くなる。
【００４１】
ここで、本実施例では、上述したとおり、センサ診断処理の診断結果またはフィルタ診断処理の診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力される。ただし、一回の異常診断処理におけるフィルタ診断処理においてフィルタ５１が異常であると診断されただけで、その診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力されるわけではない。つまり、本実施例では、異常診断処理が複数回実行された際のフィルタ診断処理において連続してフィルタ５１が異常であると診断された場合に、フィルタ５１が異常であるとの診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力される。これにより、実際にはフィルタ５１が正常であるにもかかわらず、何らかの原因で偶発的に一回のフィルタ診断処理おいて該フィルタ５１が異常であると誤診断されてしまった場合に、警告灯２０においてフィルタ異常ランプが点灯されてしまうことを抑制することができる。
【００４２】
したがって、本実施例では、一回の異常診断処理におけるフィルタ診断処理においてフィルタ５１が異常であると診断されたとしても、その後、異常診断処理がもう一度実行される。ここで、仮に、フィルタ診断処理の手法として上記のような従来の手法が適用されたとすると、実際のフィルタ５１の故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路５からフィルタ５１が取り外されていたりしていた場合、異常診断処理の実行時にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に非常に多くのＰＭが堆積することになる。そうなると、次回の異常診断処理においてセンサ再生処理の実行を開始する時点での電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が過剰に多い状態となる。そのため、次回の異常診断処理においてセンサ再生処理が実行されても、該センサ再生処理によって、ＰＭ
による電極５５１，５５２間の導通が解消できる程度まで該電極５５１，５５２間からＰＭを除去することが困難となる虞がある。
【００４３】
上記のような原因により、次回の異常診断処理で行われるセンサ再生処理によって、電極５５１，５５２間の導通が解消できる程度まで該電極５５１，５５２間からＰＭを除去することできなかった場合、ＰＭセンサ５５が正常であっても、該センサ再生処理の実行終了後の電極５５１，５５２への電圧印加の開始直後に、該ＰＭセンサ５５から電極５５１，５５２間の導通（ＰＭに起因する導通）による信号が出力されてしまうことになる。つまり、ＰＭセンサ５５の出力値の挙動が、図５において線Ｌ１で示したような該ＰＭセンサ５５が異常である場合と同様の挙動を示すことになる。その結果、次回の異常診断処理においては、ＰＭセンサ５５は正常であるにもかかわらず、センサ再生処理に続いて行われるセンサ診断処理において、該ＰＭセンサ５５が異常であると誤診断されることになる。つまり、最初の異常診断処理ではフィルタ５１が異常であると診断されていても、次回の異常診断処理ではＰＭセンサ５５が異常であると診断されることになる。そして、次回の異常診断処理ではフィルタ診断処理が行われないことになる。この場合、フィルタ診断処理において連続してフィルタ５１が異常であるとは診断されないことになる。そのため、フィルタ５１が異常であるとの診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力されずに、ＰＭセンサ５５が異常であるとの誤った診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力されてしまうことになる。そうなると、警告灯２０においてセンサ異常ランプが点灯しまうため、ユーザに対して、ＰＭセンサ５５が異常であると誤った報知がなされることになる。
【００４４】
そこで、本実施例においては、上記のように誤った診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力されてしまうことを抑制すべく、その処理の実行時にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に過剰な量のＰＭが堆積しないような手法でフィルタ診断処理が行われる。具体的には、異常診断処理において、先ずセンサ再生処理が実行され、該センサ再生処理の実行終了後、所定の電圧印加開始時期にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が開始される。さらに、電極５５１，５５２への電圧印加の開始直後にＰＭセンサ５５から該電極５５１，５５２間の導通による信号が出力されたか否かに基づいて、該ＰＭセンサ５５の異常診断が行われる。そして、本実施例では、このセンサ診断処理においてＰＭセンサ５５が異常であると診断されなかった場合、その後も該ＰＭセンサ５５の出力値がＥＣＵ１０のモニタ部１０１によって継続的にモニタされる。さらに、上述した従来のフィルタ診断処理では判定時期として設定した時期（つまり、図５におけるｔｄ）を所定の診断完了時期として設定する。つまり、所定の診断完了時期ｔｄは、フィルタ５１が所定の基準故障状態にあると仮定して推定されるＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量である基準ＰＭ堆積量が所定の判定ＰＭ堆積量に達する時期として設定される。また、ここでは、基準故障状態を、フィルタ５１の異常診断において該フィルタ５１に異常が生じていると診断すべき故障状態のうち故障の程度が最も小さい故障状態とする。つまり、フィルタ５１がある程度劣化している状態であっても、その状態が該基準故障状態よりも良好であれば、該フィルタ５１の異常診断においては、該フィルタ５１は正常であると診断される。
【００４５】
そして、フィルタ診断処理が、センサ診断処理の実行終了後、所定の診断完了時期ｔｄ以前にＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達したか否かに基づいてフィルタ５１が異常である否かを判別する処理として行われる。以下、センサ診断処理の実行終了時点から所定の診断完了時期ｔｄまでの期間をフィルタ診断期間と称する場合もある。センサ再生処理が実行されることでＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間のＰＭの略全てが除去されていても、フィルタ５１が異常であれば、フィルタ診断期間中にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が判定ＰＭ堆積量に達することになる。一方で、フィルタ５１が正常であれば、フィルタ診断期間中には、ＰＭセンサ５５の電
極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が判定ＰＭ堆積量までは増加しない。そのため、フィルタ診断期間中にＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達した場合、フィルタ５１が異常であると診断することができる。
【００４６】
さらに、本実施例においては、フィルタ診断期間中にＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達した場合、その時点で、電圧印加制御部１０２が電源６０からの電極５５１，５５２への電圧印加を停止する。つまり、本実施例では、フィルタ診断期間中にＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達した場合、所定の診断完了時期ｔｄまで電極５５１，５５２への電圧印加を継続することはせず、該所定の診断完了時期ｔｄよりも前に該電圧印加が停止される。これにより、ＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達した時点以降においては電極５５１，５５２間にＰＭが捕集されないことになる。よって、実際のフィルタ５１の故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きい場合や排気通路５からフィルタ５１が取り外された場合（すなわち、仮に所定の診断完了時期ｔｄまで電極５５１，５５２への電圧印加が継続されたとすると、センサ再生処理を実行しても電極５５１，５５２間のＰＭによる導通を解消できないほどの量のＰＭが該電極５５１，５５２間に堆積してしまうような場合）であっても、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が、所定の異常判定値Ｓｔｈに対応する量、すなわち、所定の判定ＰＭ堆積量より多くなることが抑制される。
【００４７】
ここで、フィルタ５１が異常である場合の例示として、排気通路５からフィルタ５１が取り外された状態で異常診断処理が二回行われたときの、各異常診断処理の実行中におけるＰＭセンサ５５の出力値の推移について図６に基づいて説明する。図６は、連続して行われる二回の異常診断処理の実行中におけるＰＭセンサ５５の出力値の推移を示す図である。図６において、一点鎖線Ｌ４，Ｌ５は、フィルタ診断処理が上述した従来の手法で行われた場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。また、図６において、実線Ｌ６，Ｌ７は、フィルタ診断処理が本実施例にかかる手法で行われた場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。
【００４８】
図６の一回目の異常診断処理が行われたときは、電圧印加開始時期の後の時期ｔｘにおいて、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が判定ＰＭ堆積量に達することで、該ＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達する。上述したように、従来のフィルタ診断処理では、電圧印加開始時期の後、途中でＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達したとしても、判定時期（ｔｄ）までは電極５５１，５５２への電圧印加が継続される。そのため、図６の一回目の異常診断処理における一点鎖線Ｌ４で示すように、ＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達した後も、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加に従い、該ＰＭセンサ５５の出力値が上昇し続ける。なお、ＰＭセンサ５５の出力値がその上限値に達すると、その後は、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量がさらに増加しても該出力値は該上限値に維持される。そして、二回目の異常診断処理においては、その開始時点において電極５５１，５５２間に過剰な量のＰＭが堆積した状態となっている。そのため、センサ再生処理が実行されても、ＰＭによる電極５５１，５５２間の導通が解消されない。その結果、図６の二回目の異常診断処理における一点鎖線Ｌ５に示すように、電極５５１，５５２への電圧印加の開始直後に、ＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈを超えることになる。そのために、二回目の異常診断処理では、センサ診断処理において、ＰＭセンサ５５が異常であると誤診断されることになる。
【００４９】
これに対し、本実施例に係るフィルタ診断処理が行われる場合、電圧印加開始時期の後、時期ｔｘにおいてＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達すると、フィルタ５１が異常であると診断される。さらに、時期ｔｘにおいてＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達した時点で、電極５５１，５５２への電圧印加が停止され
る。そのため、時期ｔｘの後は電極５５１，５５２間に新たにＰＭは捕集されない。したがって、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量は所定の判定ＰＭ堆積量より増加しない。そのため、二回目の異常診断処理においても、センサ再生処理が実行されると、電極５５１，５５２間に堆積したＰＭの略全てが除去されることになる。よって、図６の一回目の異常診断処理における実線Ｌ６、および、図６の二回目の異常診断処理における実線Ｌ７に示すように、二回目の異常診断処理においても電圧印加開始時期後のＰＭセンサ５５の出力値は一回目の異常診断処理と同様の挙動を示す。その結果、二回目の異常診断処理でも、フィルタ診断処理において、フィルタ５１が異常であると診断されることになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例に係る異常診断処理によれば、実際のフィルタ５１の故障の程度が所定の基準故障状態よりも大幅に大きかったり、排気通路５からフィルタ５１が取り外されていたりしても、異常診断処理におけるセンサ再生処理の実行終了後のＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加に伴って、該電極５５１，５５２間にＰＭが過剰に堆積することが抑制される。そのために、次回の異常診断処理に際して、センサ再生処理を実行してもＰＭによる電極５５１，５５２間の導通が解消できる程度まで該電極５５１，５５２間からＰＭを除去することができない、といった状況が発生することが抑制される。
【００５１】
そのため、次回の異常診断処理で行われるセンサ診断処理において、実際にはＰＭセンサ５５が正常であるにもかかわらずＰＭセンサ５５が異常であると誤診断されることが抑制される。さらに、実際にフィルタ５１が異常であれば、次回の異常診断処理でセンサ診断処理に続いて行われるフィルタ診断処理において、フィルタ５１が異常であると診断されることになる。つまり、異常診断処理が複数回実行された際に、いずれのセンサ診断処理においてもＰＭセンサ５５が異常であるとは診断されず、且つ、フィルタ診断処理において連続してフィルタ５１が異常であると診断されることになる。したがって、実際にはＰＭセンサ５５は正常でありフィルタ５１が異常であるにもかかわらず、ＰＭセンサ５５が異常であるという誤った診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力されてしまうことを抑制することができる。
【００５２】
（異常診断処理のフロー）
以下、本実施例に係る異常診断処理のフローについて図７，８に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、異常診断部１０３によって実行される。
【００５３】
本フローでは、先ずＳ１０１において、所定の異常診断実行条件が成立しているか否かが判別される。ここで、所定の異常診断実行条件は、異常診断処理の実行頻度を必要十分に確保できるように設定されている条件である。所定の異常診断実行条件としては、内燃機関１の運転状態が定常運転であること等を例示することができる。Ｓ１０１において、否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００５４】
一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２において、センサ再生処理の実行が開始される。すなわち、電源６０からＰＭセンサ５５のヒータ５５５への電力供給が開始される。そして、電極５５１，５５２の温度（センサ素子５５３の温度）がＰＭの酸化が可能な温度に制御される。次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０２でセンサ再生処理の実行が開始されてから、所定の再生期間ｄｔｓｒが経過したか否かが判別される。
【００５５】
ここで、本実施例に係る異常診断処理によれば、上述したように、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が、所定の異常判定値Ｓｔｈに対応する量、すなわち、所定の判定ＰＭ堆積量より多くなることが抑制される。そこで、本実施例では、セ
ンサ再生処理における所定の再生期間ｄｔｓｒが、該センサ再生処理が実行されることで、所定の判定ＰＭ堆積量のＰＭがＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間から酸化され除去される期間として設定される。このような所定の再生期間ｄｔｓｒは実験等に基づいて求めることができる。フィルタ診断処理を本実施例に係る手法で行うのであれば、所定の再生期間ｄｔｓｒをこのような期間に設定することで、実際のフィルタ５１の状態がどのような状態であっても、センサ再生処理によってＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に堆積したＰＭの略全てを除去することができる。また、所定の再生期間ｄｔｓｒをこのような期間に設定することで、センサ再生処理においてＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２を加熱する期間を可及的に短くすることができる。その結果、センサ再生処理の実行に伴うＰＭセンサ５５の劣化を可及的に抑制することができる。
【００５６】
Ｓ１０３において否定判定された場合、該Ｓ１０３の処理が再度実行される。一方、Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４において、センサ再生処理の実行が終了される。すなわち、電源６０からヒータ５５５への電力供給が停止される。次に、Ｓ１０５において、再度、所定の異常診断実行条件が成立しているか否かが判別される。センサ再生処理の実行中に内燃機関１の運転状態の変化等に起因して所定の異常診断実行条件が不成立となった場合、Ｓ１０５で否定判定されることになる。この場合、本フローの実行が終了される。一方、Ｓ１０５で肯定判定された場合、センサ診断処理およびフィルタ診断処理を行うために、電圧印加制御部１０２によって電源６０からＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が開始される。これにより、電極５５１，５５２間にＰＭが捕集され始める。なお、上述したように、センサ再生処理の実行が終了されてから、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加を開始するまでの間に電極５５１，５５２を冷却するための冷却期間を設けてもよい。
【００５７】
また、電極５５１，５５２への電圧印加が開始されると、ＥＣＵ１０によって、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｂの推定が開始される。この基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｂの推定は、本フローとは異なるフローが繰り返し実行されることで行われる。なお、フィルタ５１の状態が同一であっても、内燃機関１から流出するＰＭ量、排気流量、および該フィルタ５１におけるＰＭ堆積量等に応じて、該フィルタ５１から流出してＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に捕集されるＰＭ量が変化する。そこで、ＥＣＵ１０は、フィルタ５１が所定の基準故障状態にあると仮定した場合の電極５５１，５５２間でのＰＭ捕集量を、これらのパラメータに基づいて算出してもよい。そして、算出されたＰＭ捕集量を積算することで基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｂを算出してもよい。ただし、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｂの推定方法としては、周知のどのような方法を適用してもよい。
【００５８】
Ｓ１０６でＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が開始されると、次にＳ１０７において、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが零であるか否かが判別される。Ｓ１０７で否定判定された場合、つまり、ＰＭセンサ５５の出力値が零より大きい場合、該ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加の開始直後に、該ＰＭセンサ５５から該電極５５１，５５２間の導通による信号が出力されたことになる。そのため、この場合は、次にＳ１０９において、ＰＭセンサ５５が異常であると判定される。そして、次に、Ｓ１１４において、電圧印加制御部１０２によって電源６０からＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が停止される。この場合、フィルタ診断処理が行われないことになる。なお、Ｓ１０９においてＰＭセンサ５５が異常であると判定された場合、今回の異常診断処理の診断結果として、ＰＭセンサ５５が異常であるとの診断結果がＥＣＵ１０に記憶される。一方、Ｓ１０７で肯定判定された場合、つまり、ＰＭセンサ５５から電極５５１，５５２間の導通による信号が出力されていない場合、次にＳ１０８において、ＰＭセンサ５５は正常であると判定される。このように、本フローにおけるＳ１０７からＳ１０９の処理が実行されることでセンサ診断処理が行われることになる。なお、Ｓ１０７においてＰＭセンサ５５が異常であるか否かを判別するための判定値は必ずしも零でなくて
もよい。つまり、ＰＭセンサ５５が異常であるか否かを判別することが可能な所定のセンサ診断用判定値を零より大きい値として実験等に基づいて設定してもよい。そして、Ｓ１０７においては、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが所定のセンサ診断用判定値よりも小さいか否かを判別してもよい。
【００５９】
そして、Ｓ１０８の次には、Ｓ１１０において、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが所定の異常判定値Ｓｔｈより小さいか否かが判別される。Ｓ１１０で肯定判定された場合、次に、Ｓ１１１において、上記のとおりＥＣＵ１０によって本フローとは別のフローを実行することで推定されている現時点の基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｂが読み込まれ、該基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｂが所定の判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍ０より多くなったか否かが判別される。つまり、所定の診断完了時期ｔｄを迎えたか否かが判別される。Ｓ１１１において否定判定された場合、Ｓ１１０の処理が再度実行される。このとき、Ｓ１１０で否定判定された場合は、センサ診断処理の実行終了後、所定の診断完了時期ｔｄ以前に、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが所定の異常判定値Ｓｔｈに達したことになる。そのため、この場合は、次にＳ１１３において、フィルタ５１が異常であると判定される。そして、次に、Ｓ１１４において、電圧印加制御部１０２によって電源６０からＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が停止される。これにより、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが所定の異常判定値Ｓｔｈに達した時点で、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が停止されることになる。なお、Ｓ１１３においてフィルタ５１が異常であると判定された場合、今回の異常診断処理の診断結果として、フィルタ５１が異常であるとの診断結果がＥＣＵ１０に記憶される。一方、Ｓ１１１で肯定判定された場合、センサ診断処理の実行終了後、所定の診断完了時期ｔｄ以前には、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが所定の異常判定値Ｓｔｈまで達しなかったことになる。そのため、この場合は、次にＳ１１２において、ＰＭセンサ５５は正常であると判定される。このように、本フローにおけるＳ１１０からＳ１１３の処理が実行されることでセンサ診断処理が行われることになる。Ｓ１１２の次には、Ｓ１１４において、電圧印加制御部１０２によって電源６０からＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が停止される。そして、本フローの実行が終了される。
【００６０】
なお、本実施例に係る異常診断処理を実行する際に、センサ診断処理とフィルタ診断処理とが上記フローと同様のタイミングで行われるのであれば、ＥＣＵ１０における異常診断部１０３がセンサ診断処理とフィルタ診断処理とをそれぞれ異なるフローによって実行してもよい。
【００６１】
（診断結果出力処理のフロー）
次に、センサ診断処理の診断結果またはフィルタ診断処理の診断結果をＥＣＵ１０の出力部１０４から警告灯２０に出力するための診断結果出力処理のフローについて、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、図７，８に示すフローが実行されることで異常診断処理が行われた後に該ＥＣＵ１０によって実行される。
【００６２】
本フローでは、先ずＳ２０１において、今回の異常診断処理の診断結果としてＰＭセンサ５５が異常であるとの診断結果がＥＣＵ１０に記憶されているか否かがが判別される。つまり、今回の異常診断処理において、図７，８に示すフローチャートのＳ１０９でＰＭセンサ５５が異常であると判定されたか否かが判別される。Ｓ２０１で肯定判定された場合、次にＳ２０４において、ＰＭセンサ５５が異常であるとの診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力される。これにより、警告灯２０においてＰＭセンサ異常ランプが点灯される。そして、本フローの実行が終了される。
【００６３】
一方、Ｓ２０１で否定判定された場合、次にＳ２０２において、今回の異常診断処理の
診断結果としてフィルタ５１が異常であるとの診断結果がＥＣＵ１０に記憶されているか否かがが判別される。つまり、今回の異常診断処理において、図７，８に示すフローチャートのＳ１１３でフィルタ５１が異常であると判定されたか否かが判別される。Ｓ２０２で肯定判定された場合、次にＳ２０３において、前回の異常診断処理の診断結果もフィルタ５１が異常であるとのことであったか否かが判別される。なお、前回の異常診断処理の実行終了後、今回の異常診断処理が実行されるまでの間に、内燃機関１の運転がイグニッションＯＦＦによって停止され且つＥＣＵ１０の電源がＯＦＦになっていたとしても、前回の異常診断処理の診断結果はＥＣＵ１０に記憶された状態となっている。
【００６４】
Ｓ２０３において肯定判定された場合、複数回の異常診断処理におけるフィルタ診断処理において連続してフィルタ５１が異常であると診断されたと判断できる。この場合、次にＳ２０４において、フィルタ５１が異常であるとの診断結果が出力部１０４から警告灯２０に出力される。これにより、警告灯２０においてフィルタ異常ランプが点灯される。そして、本フローの実行が終了される。
【００６５】
一方、Ｓ２０２において否定判定された場合、今回の異常診断処理ではＰＭセンサ５５およびフィルタ５１のいずれも正常であると診断されたと判断できる。また、Ｓ２０３において否定判定された場合、前回の異常診断処理ではフィルタ５１が異常であるとは診断されなかったと判断できる。そのため、これらの場合は、出力部１０４から警告灯２０に診断結果が出力されることなく。本フローの実行が終了される。
【００６６】
なお、本実施例に係る異常診断処理においては、電圧印加開始時期後に、ＰＭセンサ５５の異常診断のための所定のセンサ診断期間を設けてもよい。つまり、電圧印加開始時期から所定のセンサ診断期間が経過するまでの間にＰＭセンサ５５から電極５５１，５５２間の導通による信号が出力されるか否かに基づいて、該ＰＭセンサ５５の異常診断を行ってもよい。また、このような場合、例えば、電圧印加開始時期から、排気通路５からフィルタ５１が取り外された状態であると仮定して推定される出力開始時期までの期間を、所定のセンサ診断期間として設定してもよい。電極５５１，５５２間におけるＰＭの堆積に起因してＰＭセンサ５５の出力値が零から上昇し始める時期である出力開始時期は、排気通路５からフィルタ５１が取り外された状態である場合に最も早い時期となる。つまり、ＰＭセンサ５５が正常であり、且つ、センサ再生処理が実行されることで電極５５１，５５２間から略全てのＰＭが除去されていれば、少なくとも、排気通路５からフィルタ５１が取り外された状態であると仮定して推定される出力開始時期までは、該ＰＭセンサ５５から電極５５１，５５２間の導通による信号は出力されない。したがって、上記のように設定した所定のセンサ診断期間中にＰＭセンサ５５から電極５５１，５５２間の導通による信号が出力された場合、ＰＭセンサ５５が異常であると診断することができる。また、この場合でも、センサ診断処理においてＰＭセンサ５５が異常であると診断されず、且つ、該センサ診断処理の実行終了後、所定の診断完了時期ｔｄ以前にＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈに達すれば、フィルタ５１が異常であると診断できる。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
５０・・酸化触媒
５１・・パティキュレートフィルタ
５５・・ＰＭセンサ
５５０・・絶縁体
５５１，５５２・・電極
５５３・・センサ素子
５５４・・電流計
５５５・・ヒータ
５５６・・カバー
５５７・・貫通孔
６０・・電源
１０・・ＥＣＵ
１０１・・モニタ部
１０２・・電圧印加制御部
１０３・・異常診断部
１０４・・出力部
２０・・警告灯
【図１】
2018080655.tif 000003
【図２】
2018080655.tif 000004
【図３】
2018080655.tif 000005
【図４】
2018080655.tif 000006
【図５】
2018080655.tif 000007
【図６】
2018080655.tif 000008
【図７】
2018080655.tif 000009
【図８】
2018080655.tif 000010
【図９】
2018080655.tif 000011