(57)【要約】【課題】フィルタ診断精度の悪化抑制に好適な内燃機関の試験装置およびフィルタ診断装置を提供する。【解決手段】試験対象の内燃機関の排気通路にＰＭセンサが配置され、内燃機関が所定の運転モードで運転されたときにＰＭセンサの出力Ｉが所定の閾値Ｉｔｈに達した時の運転時間Ｔが取得される。運転時間に基づき、内燃機関のＰＭ排出特性に関する固有の補正値が算出される。算出された補正値は、試験された内燃機関とセットで使用される。試験された内燃機関のフィルタを診断するフィルタ診断装置において、補正値が診断ユニットに記憶される。補正値は、ＰＭセンサの推定ＰＭ付着量の補正に用いられる。【選択図】図３
2018009473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象の内燃機関に接続される第１の排気通路と、
前記第１の排気通路に配置され、ＰＭ付着量に応じて出力が変化する第１のＰＭセンサと、
前記内燃機関が所定の運転モードで運転されたときに前記第１のＰＭセンサの出力が所定の第１の閾値に達した時の運転時間を取得するように構成された運転時間取得ユニットと、
前記運転時間取得ユニットによって取得された前記運転時間に基づき、前記内燃機関のＰＭ排出特性に関する固有の補正値を算出するように構成された補正値算出ユニットと、
を備えたことを特徴とする内燃機関の試験装置。
【請求項２】
前記補正値算出ユニットには、中間のＰＭ排出特性を有する内燃機関に対する基準運転時間が予め記憶され、
前記補正値算出ユニットは、前記運転時間と前記基準運転時間とに基づき前記補正値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の試験装置。
【請求項３】
前記補正値算出ユニットは、前記運転時間と前記基準運転時間の比に基づき前記補正値を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の試験装置。
【請求項４】
前記補正値算出ユニットには、前記基準運転時間に対する正側の不感帯時間と負側の不感帯時間とが予め記憶され、
前記補正値算出ユニットは、前記運転時間と、前記基準運転時間と、前記正側の不感帯時間と、前記負側の不感帯時間とに基づき前記補正値を算出する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の試験装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の試験装置によって試験された内燃機関に適用され、前記内燃機関に接続される第２の排気通路に配置されたフィルタが正常か異常かを診断するフィルタ診断装置であって、
前記試験装置の前記補正値算出ユニットによって算出された前記補正値が予め記憶された診断ユニットと、
前記第２の排気通路において前記フィルタの下流側に配置された第２のＰＭセンサと、
を備え、
前記診断ユニットは、
前記第２のＰＭセンサの出力が所定の第２の閾値に達するまでの第１時間を取得し、
前記内燃機関の運転履歴に応じ、且つ前記フィルタがクライテリア状態と仮定したときの前記第２のＰＭセンサのＰＭ付着量を推定し、
推定したＰＭ付着量を前記補正値に基づき補正し、
補正後のＰＭ付着量を前記第２のＰＭセンサの出力に換算し、
換算したＰＭセンサ出力が前記第２の閾値に達するまでの第２時間を取得し、
取得した前記第１時間と前記第２時間とを比較して、前記フィルタが正常か異常かを診断するように構成されている
ことを特徴とするフィルタ診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の試験装置およびフィルタ診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用ディーゼルエンジンの排気通路には、排気中に含まれる煤等の粒子状物質（ＰＭ: Particulate Matter）を捕集して除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）が設置されている。
【０００３】
例えばＤＰＦの担体基材に割れやクラック等が発生し、ＤＰＦが故障すると、ＤＰＦで捕集されずにスリップしたＰＭが大気に放出されてしまう。このため、車載（On-Board）されたフィルタ診断装置により、ＤＰＦの故障を検出することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フィルタ診断装置において、ＤＰＦの下流側にＰＭセンサを設ける場合がある。ＰＭセンサは、これに付着するＰＭの量に応じて出力が変化する特性を有する。仮にＤＰＦが故障して異常となると、その下流側には正常時より多くのＰＭが排出され、ＰＭセンサには正常時より多くのＰＭが付着する。よってＰＭセンサの実際の出力変化を基準出力変化と比較することで、ＤＰＦが正常か異常かを診断できる。
【０００６】
ところで、基準出力変化を求める際、エンジンから排出されるＰＭ量がエンジン運転状態に基づいて推定される。一方、エンジンのＰＭ排出特性には個体毎にバラツキがあり、ＰＭ排出量が比較的多い個体もあれば、少ない個体もある。こうしたＰＭ排出特性のバラツキに起因して、推定されたＰＭ排出量が実際のＰＭ排出量からずれてしまう場合がある。こうなると、ＰＭセンサの基準出力変化を正確に求められず、診断精度が悪化する虞がある。
【０００７】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、フィルタ診断精度の悪化抑制に好適な内燃機関の試験装置およびフィルタ診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、
試験対象の内燃機関に接続される第１の排気通路と、
前記第１の排気通路に配置され、ＰＭ付着量に応じて出力が変化する第１のＰＭセンサと、
前記内燃機関が所定の運転モードで運転されたときに前記第１のＰＭセンサの出力が所定の第１の閾値に達した時の運転時間を取得するように構成された運転時間取得ユニットと、
前記運転時間取得ユニットによって取得された前記運転時間に基づき、前記内燃機関のＰＭ排出特性に関する固有の補正値を算出するように構成された補正値算出ユニットと、
を備えたことを特徴とする内燃機関の試験装置が提供される。
【０００９】
好ましくは、前記補正値算出ユニットには、中間のＰＭ排出特性を有する内燃機関に対する基準運転時間が予め記憶され、
前記補正値算出ユニットは、前記運転時間と前記基準運転時間とに基づき前記補正値を算出する。
【００１０】
好ましくは、前記補正値算出ユニットは、前記運転時間と前記基準運転時間の比に基づき前記補正値を算出する。
【００１１】
好ましくは、前記補正値算出ユニットには、前記基準運転時間に対する正側の不感帯時間と負側の不感帯時間とが予め記憶され、
前記補正値算出ユニットは、前記運転時間と、前記基準運転時間と、前記正側の不感帯時間と、前記負側の不感帯時間とに基づき前記補正値を算出する。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、
前記内燃機関の試験装置によって試験された内燃機関に適用され、前記内燃機関に接続される第２の排気通路に配置されたフィルタが正常か異常かを診断するフィルタ診断装置であって、
前記試験装置の前記補正値算出ユニットによって算出された前記補正値が予め記憶された診断ユニットと、
前記第２の排気通路において前記フィルタの下流側に配置された第２のＰＭセンサと、
を備え、
前記診断ユニットは、
前記第２のＰＭセンサの出力が所定の第２の閾値に達するまでの第１時間を取得し、
前記内燃機関の運転履歴に応じ、且つ前記フィルタがクライテリア状態と仮定したときの前記第２のＰＭセンサのＰＭ付着量を推定し、
推定したＰＭ付着量を前記補正値に基づき補正し、
補正後のＰＭ付着量を前記第２のＰＭセンサの出力に換算し、
換算したＰＭセンサ出力が前記第２の閾値に達するまでの第２時間を取得し、
取得した前記第１時間と前記第２時間とを比較して、前記フィルタが正常か異常かを診断するように構成されている
ことを特徴とするフィルタ診断装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フィルタ診断精度の悪化抑制に好適な内燃機関の試験装置およびフィルタ診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る試験装置を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る車載内燃機関を示す概略図である。
【図３】試験時におけるＰＭセンサの出力変化を示すグラフである。
【図４】補正値算出ルーチンのフローチャートである。
【図５】診断時におけるＰＭセンサの出力変化を示すグラフである。
【図６】診断ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
［試験装置と車載内燃機関］
図１には本実施形態に係る内燃機関の試験装置を示し、図２には本実施形態に係る車載内燃機関を示す。詳しくは後述するが、本実施形態では、車両（図示せず）の生産工場からの出荷時または出荷直前に、図１に示す試験装置によって内燃機関（エンジンという）の試験が行われる。この試験により、試験対象となったエンジン（被試験エンジンという）のＰＭ排出特性に関する固有の補正値が算出される。被試験エンジンと補正値はセットで車両に適用され、適用後の車両が出荷される。適用後の車両に搭載されたエンジンを示すのが図２である。本実施形態においてエンジンはディーゼルエンジンである。また車両はトラック等の大型車両である。但し、車両およびエンジンの用途、種類等は任意である。
【００１７】
試験装置の排気システムと、車載エンジンの排気システムとは、本実施形態の場合、ほぼ同様に構成されている。よって以下の説明において、同一の要素には同一の名称を用い、かつ試験装置の要素については符号を１００番台に変更して説明を行う。但し、両者の構成を異ならせてもよい。
【００１８】
説明の便宜上、まず図２に示す車載エンジンについて説明する。エンジン１は、車両動力源をなすものであり、本実施形態の場合直列４気筒エンジンであるが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等は任意である。エンジン１の各気筒には筒内に燃料を噴射するインジェクタ２が設けられている。
【００１９】
エンジン１には、排気ガスの流通通路をなす排気通路３が接続されている。排気通路３は具体的には排気マニホールド、排気管および触媒ケーシング等により画成される。排気通路３には、上流側から順に、酸化触媒４、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦという）５、ＮＯｘ触媒６およびアンモニア酸化触媒７が設けられる。ＤＰＦ５および排気通路３がそれぞれ特許請求の範囲にいうフィルタおよび第２の排気通路に相当する。
【００２０】
酸化触媒４は、排気ガス中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温し、また排気中のＮＯをＮＯ2に酸化する。ＤＰＦ５は、所謂連続再生式の触媒付きＤＰＦからなり、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集すると共に、捕集したＰＭを連続的に燃焼除去する。ＮＯｘ触媒６は選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）からなり、添加弁８から添加された尿素水に起因するアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する。アンモニア酸化触媒７は、ＮＯｘ触媒６から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。
【００２１】
特にＤＰＦ５には、格子形状またはハニカム形状の耐熱性担体基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞してなる所謂ウォールフロータイプのものが採用されている。セル間の隔壁（多孔質で形成される）の内部を排気ガスが移動する際に、隔壁によってＰＭが捕集される。担体基材の内壁には、Ｐｔ等の貴金属からなる触媒成分が担持されている。
【００２２】
車両には、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）１０が搭載される。ＥＣＵ１０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１０はインジェクタ２および添加弁８を制御する。後述するように、ＥＣＵ１０は特許請求の範囲にいう診断ユニットをなすものでもある。
【００２３】
センサ類に関して、エンジンの回転速度ないし回転数（ｒｐｍ）を検出するための回転センサ１１と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ１２とがＥＣＵ１０に接続される。回転センサ１１はエンジン１に設けられ、アクセル開度センサ１２は車両に設けられる。またＤＰＦ５の上流側および下流側の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ１３がＥＣＵ１０に接続される。差圧センサ１３は排気通路３に設けられる。ＥＣＵ１０は、差圧センサ１３により検出された差圧に基づきＤＰＦ５のＰＭ堆積量を推定する。なおＰＭ堆積量は、車両の走行距離、エンジン運転時間、燃料噴射量積算値等に基づいて推定することもできる。
【００２４】
ＥＣＵ１０は、推定したＰＭ堆積量が所定の上限値に達すると、堆積ＰＭを燃焼除去するフィルタ再生制御を実行する。この際、ＥＣＵ１０は、インジェクタ７に、追加燃料を噴射するポスト噴射等を実行させ、酸化触媒４に未燃燃料（ＨＣ）を供給し、ＤＰＦ５に流入する排気ガスの温度をＰＭ燃焼温度（例えば約６００℃）まで昇温させる。なおフィルタ再生制御は、排気通路３に別途設置された排気インジェクタから燃料を噴射することにより行ってもよい。
【００２５】
また、排気通路３におけるＤＰＦ５の下流側には、ＤＰＦ５から漏れ出した排気中のＰＭが付着されるＰＭセンサ１４が配置されている。本実施形態において、ＰＭセンサ１４はアンモニア酸化触媒７の下流側に配置されている。但しその配置位置はＤＰＦ５の下流側であれば適宜変更可能である。ＰＭセンサ１４が特許請求の範囲にいう第２のＰＭセンサに相当する。
【００２６】
ＰＭセンサ１４は、これに付着するＰＭの量に応じて出力が変化するものである。本実施形態において、ＰＭセンサ１４は抵抗型ＰＭセンサからなる。抵抗型ＰＭセンサ１４は周知のように、電圧が印加される一対の電極を絶縁基板上に備える。電極間に導電性のＰＭが付着し、その付着量が増加するほど、電極間の抵抗値が下がり、電極間により多くの電流が流れる。従ってＰＭセンサ１４の出力である出力電流は、ＰＭセンサ１４へのＰＭ付着量が増加するに従って比例的に増加する。ＰＭセンサ１４はＥＣＵ１０に接続され、ＰＭセンサ１４の出力電流はＥＣＵ１０に送られる。
【００２７】
ＰＭセンサ１４は電熱ヒータを備えている。ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサ１４の出力電流が所定の上限値に達したとき、ヒータをオンして付着ＰＭを燃焼除去する。これをＰＭセンサの再生という。
【００２８】
次に、図１に示す試験装置について説明する。試験装置は、被試験エンジン１を試験するための装置であり、所謂定置式のエンジンテストベンチである。試験装置は、被試験エンジン１を除いた図示の構成要素を備える。試験装置は、図２に示した車載エンジンのものと同様の排気システム、すなわち排気通路１０３、酸化触媒１０４、ＤＰＦ１０５、ＮＯｘ触媒１０６、アンモニア酸化触媒１０７、添加弁１０８、差圧センサ１１３を備える。被試験エンジン１は、試験された後、図２に示したように車両に搭載される。被試験エンジン１の異なる個体毎に次々と試験が行われ、個体毎の補正値が算出および取得された後、個体と補正値はセットで車両に搭載される。排気通路１０３が特許請求の範囲にいう第１の排気通路に相当する。
【００２９】
試験装置は、前記ＥＣＵ１０と同様のＥＣＵ１１０を備える。ＥＣＵ１１０には外部ツール等の外部装置１１５が接続される。外部装置１１５からＥＣＵ１１０に予め記憶されたプログラムに従って擬似アクセル開度信号が送られる。これにより試験中、被試験エンジン１は所定の運転モードで自動的に運転される。従って前述のアクセル開度センサ１２は省略されている。
【００３０】
もっともこの自動運転に限らず、被試験エンジン１は試験者により手動運転されてもよい。この場合、試験者によるアクセル操作量を検知するためアクセル開度センサ１２が設けられてもよい。
【００３１】
試験装置は、排気通路１０３に配置されたＰＭセンサ１１４を備える。但しＰＭセンサ１１４の設置位置は変更され、本実施形態ではＤＰＦ５の上流側、特に酸化触媒１０４の上流側に設置されている。これによりＰＭセンサ１１４には、被試験エンジン１から排出された排気ガスが直接的に供給され、酸化触媒１０４およびＤＰＦ５を通過する前の排気ガスが供給される。ＰＭセンサ１１４が特許請求の範囲にいう第１のＰＭセンサに相当する。
【００３２】
ＰＭセンサ１１４は、前記ＰＭセンサ１４と同様の抵抗型ＰＭセンサからなる。ＰＭセンサ１１４は前記ＰＭセンサ１４と同一品であってもよい。但し、前記ＰＭセンサ１４がＤＰＦ５通過後の、ＰＭ濃度が比較的低い排気ガスを受けるのに対し、本試験装置のＰＭセンサ１１４は、ＤＰＦ５通過前の、ＰＭ濃度が比較的高い排気ガスを受ける。このため、本試験装置のＰＭセンサ１１４のＰＭ測定レンジは、前記ＰＭセンサ１４のＰＭ測定レンジより高くてもよい。ＰＭセンサ１１４が電熱ヒータを備え、ＥＣＵ１１０により定期的に再生される点は前記同様である。
【００３３】
［試験装置における固有補正値の算出］
次に、被試験エンジン１の個体に固有の補正値を算出すべく行われる被試験エンジン１の試験方法を説明する。
【００３４】
図１に示すように、試験装置には、被試験エンジン１の一つの個体がセットされる。初期状態において、ＰＭセンサ１１４は再生直後の状態すなわちＰＭ付着量ゼロの状態とされる。そして被試験エンジン１の運転が開始され、試験が開始される。試験中、ＥＣＵ１１０は、外部装置１１５から送られてくる擬似アクセル開度信号に従って、被試験エンジン１を所定の運転モードで運転させる。従って被試験エンジン１はモード運転される。こうなるとＰＭセンサ１１４には、排気ガスに含まれるＰＭの一部が徐々に付着されていく。
【００３５】
図３に示すように、運転開始時刻Ｔ０から開始する被試験エンジン１の運転時間Ｔの経過に伴って、ＰＭセンサ１１４のＰＭ付着量が次第に増加し、その出力電流Ｉも次第に増加する。但しその増加速度には個体毎にバラツキがある。同一運転条件下でも、ＰＭ排出量が多い個体であれば、線ｃに示すように増加速度は速いし、ＰＭ排出量が少ない個体であれば、線ｂに示すように増加速度は遅い。線ａは、中間のＰＭ排出特性を有するエンジン個体（中間品という）の増加速度線図である。
【００３６】
このように、同一種類の被試験エンジン１であっても、そのＰＭ排出特性には個体毎のバラツキがある。よってバラツキに応じた個体毎の補正値を算出ないし取得し、補正値と個体をセットで出荷後の車載エンジンに適用することで、車載エンジンにおけるＤＰＦ診断精度の悪化を抑制するのが本実施形態である。
【００３７】
図３に示すように、ＥＣＵ１１０には、ＰＭセンサ１１４の出力電流Ｉに関する閾値Ｉｔｈが予め記憶されている。この閾値Ｉｔｈは特許請求の範囲にいう第１の閾値に相当する。またＥＣＵ１１０には、中間のＰＭ排出特性を有する個体の場合（線ａ）に出力電流Ｉが閾値Ｉｔｈに達した時の運転時間Ｔ、すなわち基準運転時間Ｔｒｅｆが予め記憶されている。またＥＣＵ１１０には、基準運転時間Ｔｒｅｆに対する正側の不感帯時間Ｔｄ１と負側の不感帯時間Ｔｄ２とが予め記憶されている。これらの値はいずれも試験やシミュレーション等を通じて設定される。不感帯時間Ｔｄ１，Ｔｄ２は、基準運転時間Ｔｒｅｆに対する許容誤差を表す時間であり、いずれも正の値である。両不感帯時間Ｔｄ１，Ｔｄ２の大きさは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３８】
ＥＣＵ１１０は、運転時間Ｔ、基準運転時間Ｔｒｅｆ、正側の不感帯時間Ｔｄ１および負側の不感帯時間Ｔｄ２に基づき、補正値を算出するように構成され、またはプログラムされている。
【００３９】
以下、図４を参照して、補正値算出ルーチンについて説明する。当該ルーチンはＥＣＵ１１０により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【００４０】
ルーチンは、被試験エンジン１のモード運転開始と同時に開始される。まずステップＳ１０１では、補正値算出終了を示す終了フラグＦＧ１がオンとなっているか否かが判断される。終了フラグＦＧ１の初期状態はオフである。終了フラグＦＧ１がオンとなっている場合にはルーチンが終了され、終了フラグＦＧ１がオンとなっていない場合（オフとなっている場合）にはステップＳ１０２に進む。
【００４１】
ステップＳ１０２では、被試験エンジン１のモード運転開始時刻Ｔ０（図３参照）からの運転時間Ｔがタイマによりカウントされる。
【００４２】
ステップＳ１０３では、ＰＭセンサ１１４の出力電流（ＰＭセンサ出力という）Ｉの値が取得される。
【００４３】
ステップＳ１０４では、取得されたＰＭセンサ出力Ｉが閾値Ｉｔｈと比較される。ＰＭセンサ出力Ｉが閾値Ｉｔｈ未満の場合、ルーチンが終了され、ＰＭセンサ出力Ｉが閾値Ｉｔｈ以上の場合、つまりＰＭセンサ出力Ｉが閾値Ｉｔｈに達した場合、ステップＳ１０５に進む。
【００４４】
ステップＳ１０５では、ＰＭセンサ出力Ｉが閾値Ｉｔｈに達した時の運転時間Ｔの値が取得される。そしてこの運転時間Ｔの値に基づき、被試験エンジン１のＰＭ排出特性に関する固有の補正値Ｆが算出される。この算出は下記の如く行われる。
【００４５】
図３を参照して、まずＴ−Ｔｒｅｆ≧Ｔｄ１の場合、補正値Ｆは次式（１）から算出される。この場合は線ｂの場合に該当する。
【００４６】
【数１】
2018009473.tif 000003
【００４７】
つまり、（Ｔｒｅｆ＋Ｔｄ１）以上の運転時間Ｔが取得された場合、その運転時間Ｔから許容誤差分の不感帯時間Ｔｄ１を差し引き、その差を基準運転時間Ｔｒｅｆで除して補正値Ｆが算出される。この場合、被試験エンジン個体は中間品より少ないＰＭを排出する特性を有し、補正値Ｆとしては、１より大きい値が算出される。式（１）から理解されるように、補正値Ｆは、運転時間Ｔと基準運転時間Ｔｒｅｆの比（Ｔ／Ｔｒｅｆ）に基づき算出される。
【００４８】
次に、Ｔ−Ｔｒｅｆ≦−Ｔｄ２の場合、補正値Ｆは次式（２）から算出される。この場合は線ｃの場合に該当する。
【００４９】
【数２】
2018009473.tif 000004
【００５０】
つまり、（Ｔｒｅｆ−Ｔｄ２）以下の運転時間Ｔが取得された場合、その運転時間Ｔに許容誤差分の不感帯時間Ｔｄ２を加え、その和を基準運転時間Ｔｒｅｆで除してし補正値Ｆが算出される。この場合、被試験エンジン個体は中間品より多いＰＭを排出する特性を有し、補正値Ｆとしては、１より小さい値が算出される。
【００５１】
次に、−Ｔｄ２＜Ｔ−Ｔｒｅｆ＜Ｔｄ１の場合、補正値Ｆは次式（３）から算出される。この場合は線ａの場合に該当する。
【００５２】
【数３】
2018009473.tif 000005
【００５３】
つまり、Ｔｒｅｆ−Ｔｄ２＜Ｔ＜Ｔｒｅｆ＋Ｔｄ１を満たすような運転時間Ｔが取得された場合、被試験エンジン個体は中間品と同等レベルのＰＭ排出特性を有し、中間品とみなしても差し支えないため、補正値Ｆとして１が算出される。
【００５４】
こうして補正値Ｆの算出が終了したならば、ステップＳ１０６において、算出された補正値Ｆの値がＥＣＵ１１０および外部装置１１５に記憶される。そしてステップＳ１０７で終了フラグＦＧ１がオンされてルーチンが終了される。終了フラグＦＧ１がオンされた後は、ステップＳ１０１がイエスとなって直ちにルーチンが終了されるので、以降、ルーチンは実質的に実行されない。
【００５５】
こうして被試験エンジン１の一の個体に対する試験が終了したら、その一の個体が別の個体と交換され、再度試験が行われる。よって異なる個体毎に次々と補正値Ｆの算出等が行われることになる。
【００５６】
このように本実施形態に係る試験装置によれば、被試験エンジン１の個体毎に、ＰＭ排出特性に関する固有の補正値Ｆが算出される。よってこの補正値Ｆを、試験済みの個体とセットで、後述の如く診断装置に適用することで、個体毎のＰＭ排出特性の違いを考慮した好ましいＤＰＦ診断を行うことができる。そして診断精度の悪化を抑制し、あるいは診断精度を向上することができる。
【００５７】
特に、本実施形態に係る試験装置によれば、運転時間Ｔが基準運転時間Ｔｒｅｆに達した時のＰＭセンサ出力Ｉと閾値Ｉｔｈとの比較ではなく、ＰＭセンサ出力Ｉが閾値Ｉｔｈに達した時の運転時間Ｔと基準運転時間Ｔｒｅｆとの比較によって、補正値Ｆが算出される。前者の場合、ＰＭセンサ１１４へのＰＭ付着の仕方等がばらついたり、ＰＭセンサ出力Ｉの立ち上がり開始タイミングがばらついたりする等の理由によって、基準運転時間Ｔｒｅｆに達した時のＰＭセンサ出力Ｉの値がばらつくことがあり、またそもそもＰＭセンサ出力Ｉと閾値Ｉｔｈとの間の大きな出力差を得難い。従って、個体のＰＭ排出特性を反映した正確な補正値Ｆを高精度でかつ安定して得ることが困難である。これに対し、後者の場合だと、ＰＭセンサ１１４へのＰＭ付着の仕方等がばらついたり、ＰＭセンサ出力Ｉの立ち上がり開始タイミングがばらついたりしても、個体のＰＭ排出特性を反映した正確な運転時間Ｔを容易に得ることができ、また運転時間Ｔと基準運転時間Ｔｒｅｆとの間の大きな時間差も得易い。従って、個体のＰＭ排出特性を反映した正確な補正値Ｆを高精度でかつ安定して得ることが可能である。このことも診断精度の悪化抑制に非常に有利である。
【００５８】
このように本実施形態に係る試験装置によれば、ＰＭセンサ出力Ｉが閾値Ｉｔｈに達した時の運転時間Ｔに基づいて補正値Ｆを算出するので、補正値Ｆを高精度で取得でき、診断精度の悪化を抑制することが可能である。
【００５９】
［ＤＰＦ診断］
次に、車両におけるＤＰＦ診断について説明する。
【００６０】
前述したように、試験済みの被試験エンジン個体は、図２に示したように、車両に搭載される。そして車両のＥＣＵ１０には外部装置１１５が接続され、当該個体に対応した補正値Ｆが外部装置１１５からＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、入力された補正値Ｆを記憶し、もしくは学習する。その後車両は工場から出荷され、ユーザーに引き渡される。ユーザーによる車両およびエンジン１の運転中に、ＤＰＦ５が正常か異常かのＤＰＦ診断がＥＣＵ１０により定期的に行われる。
【００６１】
図５を参照して、ＤＰＦ診断の概要を説明する。図中、線ａは、ＥＣＵ１０により算出される、基準となるＰＭセンサ出力ＩＢである。線ｂはＤＰＦ５が正常である場合の実際のＰＭセンサ出力Ｉ、線ｃはＤＰＦ５が異常である場合の実際のＰＭセンサ出力Ｉである。
【００６２】
診断時、ＥＣＵ１０は、実際のＰＭセンサ出力Ｉが所定の閾値ＩＴＨに達するまでの運転時間、すなわち第１時間Ｔ１を取得する。閾値ＩＴＨは特許請求の範囲にいう第２の閾値に相当する。
【００６３】
他方これと並行して、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転履歴に応じ、且つＤＰＦ５がクライテリア状態と仮定したときのＰＭセンサ１４のＰＭ付着量を推定する。ここで「クライテリア状態」とは、正常と異常の境目の状態を意味する。すなわちＤＰＦ５がクラックや割れの発生等により故障したときに、法規制値等を考慮して、検出したい故障レベルとなっているＤＰＦ５の状態をクライテリア状態という。例えばＤＰＦ５に微小なクラックが発生すると、そのクラック箇所を通じてＰＭがゆっくりと漏れ出し、ＰＭセンサ１４のＰＭ付着量増加速度が正常時に比べ速くなる。本実施形態では、検出したい故障レベルのＤＰＦ５が仮に用いられたとしたときに、ＰＭセンサ出力Ｉが所定の閾値ＩＴＨに達するまでの運転時間すなわち第２時間Ｔ２が、エンジン１の運転履歴に基づきＥＣＵ１０により推定される。ここで、ＰＭ付着量増加速度はエンジン１から排出されるＰＭ量に応じて変化するため、第２時間Ｔ２をエンジン１の運転履歴に基づき推定するようにしている。なお、クライテリア状態にあるＤＰＦ５をクライテリアＤＰＦという。
【００６４】
なお、ＤＰＦ５に僅かな故障が発生しても、ＤＰＦ５のＰＭ堆積速度すなわち差圧増加速度が若干低下するだけで、差圧センサ１３の出力からこうした故障を検出するのは困難である。これに対し、差圧センサ１３とは別途ＰＭセンサ１４を設けると、こうした僅かな故障をも検出可能となる。
【００６５】
次にＥＣＵ１０は、推定したＰＭ付着量（推定ＰＭ付着量という）を前記補正値Ｆに基づき補正する。推定ＰＭ付着量は、あくまでエンジン１が中間品であると仮定した場合のＰＭ付着量である。このため、推定ＰＭ付着量を補正値Ｆに基づき補正し、推定ＰＭ付着量を、実際に車載されたエンジン１に対応した値に補正する。これにより診断精度の悪化を抑制することができ、ひいては診断精度を大幅に向上することが可能である。
【００６６】
次にＥＣＵ１０は、補正後の推定ＰＭ付着量を、基準となるＰＭセンサ出力ＩＢに換算する。そしてＥＣＵ１０は、換算したＰＭセンサ出力ＩＢが閾値ＩＴＨに達するまでの第２時間Ｔ２を取得する。最後にＥＣＵ１０は、取得した第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２とを比較して、ＤＰＦ５が正常か異常かを診断する。
【００６７】
以下、図６を参照して、ＤＰＦ診断ルーチンについて説明する。当該ルーチンはＥＣＵ１０により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。当該ルーチンにおいて、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５は第１時間Ｔ１の取得に関し、ステップＳ２０６〜Ｓ２１３は第２時間Ｔ２の取得に関する。ステップＳ２１４〜Ｓ２１６はＤＰＦ５の正異常判定に関する。
【００６８】
診断は、ＰＭセンサ１４の再生終了と同時に開始される。まずステップＳ２０１では、第１時間Ｔ１の取得終了を示す終了フラグＦＧ２がオンとなっているか否かが判断される。終了フラグＦＧ２の初期状態はオフである。終了フラグＦＧ２がオンとなっている場合にはステップＳ２０６に進み、終了フラグＦＧ２がオンとなっていない場合（オフとなっている場合）にはステップＳ２０２に進む。
【００６９】
ステップＳ２０２では、ＰＭセンサ出力Ｉの値が取得される。
【００７０】
ステップＳ２０３では、取得されたＰＭセンサ出力Ｉが閾値ＩＴＨと比較される。ＰＭセンサ出力Ｉが閾値ＩＴＨ未満の場合、ステップＳ２０６に進み、ＰＭセンサ出力Ｉが閾値ＩＴＨ以上の場合、つまりＰＭセンサ出力Ｉが閾値ＩＴＨに達した場合、ステップＳ２０４に進む。
【００７１】
ステップＳ２０４では、ＰＭセンサ出力Ｉが閾値ＩＴＨに達した時の運転時間すなわち第１時間Ｔ１の値が取得される。なおこの運転時間は、前記同様、診断開始時刻Ｔｓｔ（図５参照）からＥＣＵ１０のタイマによりカウントされている。
【００７２】
こうして第１時間Ｔ１の値が取得されたら、ステップＳ２０５において終了フラグＦＧ２がオンされる。
【００７３】
次に、ステップＳ２０６において、第２時間Ｔ２の取得終了を示す終了フラグＦＧ３がオンとなっているか否かが判断される。終了フラグＦＧ３の初期状態はオフである。終了フラグＦＧ３がオンとなっている場合にはステップＳ２１４に進み、終了フラグＦＧ３がオンとなっていない場合（オフとなっている場合）にはステップＳ２０７に進む。
【００７４】
ステップＳ２０７では、現時点で（すなわち今回の演算時期に）エンジン１から排出されたと推定されるＰＭ量、すなわち推定排出ＰＭ量Ａが算出される。この際、ＥＣＵ１０は、回転センサ１１により検出されたエンジン回転数Ｎｅと、インジェクタ２への指示噴射量である目標燃料噴射量Ｑとに対応した推定排出ＰＭ量Ａを、予め記憶してあるマップから算出する。なお目標燃料噴射量Ｑは、エンジン回転数Ｎｅと、アクセル開度センサ１２により検出されるアクセル開度Ａｃとに基づき、ＥＣＵ１０に予め記憶されたマップから算出される値である。
【００７５】
次に、ステップＳ２０８では、算出された推定排出ＰＭ量Ａが補正値Ｆにより補正される。具体的には、次式（４）により補正後の推定排出ＰＭ量Ａｘが算出される。
【００７６】
【数４】
2018009473.tif 000006
【００７７】
この補正により、推定排出ＰＭ量Ａは、実際のエンジン１のＰＭ排出特性に見合った適切な値に補正される。例えばＰＭ排出量が比較的少ないエンジンでは、補正値Ｆが１より大きいため、推定排出ＰＭ量Ａはより小さな値に補正される。よって後に理解されるように診断精度の悪化を抑制することが可能である。
【００７８】
次いでステップＳ２０９において、現時点で（すなわち今回の演算時期に）ＰＭセンサ１４に付着していると推定されるＰＭ量、すなわち推定ＰＭ付着量Ｂが算出される。この際、ＥＣＵ１０は、予め記憶されたプログラムまたはモデル式に基づき、推定ＰＭ付着量Ｂを算出する。推定ＰＭ付着量Ｂは前述したように、ＤＰＦ５がクライテリア状態と仮定したときのＰＭ付着量である。ＤＰＦ５がクライテリア状態であるとＤＰＦ５からは僅かながらＰＭが漏れ出してくる。この漏れ出したＰＭに由来してＰＭセンサ１４に付着したＰＭ量がここでは推定されている。
【００７９】
ＥＣＵ１０は、診断開始時刻Ｔｓｔから現時点までの間に積算された補正後推定排出ＰＭ量の積算値ΣＡｘに基づき、推定ＰＭ付着量Ｂを算出する。例えば、積算値ΣＡｘに所定の付着率Ｋを乗じて得られた値を推定ＰＭ付着量Ｂとすることができる。付着率Ｋは、ＤＰＦ５から漏れ出したＰＭ量のうち、ＰＭセンサ１４に付着するＰＭ量の割合を表す。こうして、診断開始時刻Ｔｓｔから現時点までの間にＰＭセンサ１４に付着したＰＭ量を精度よく推定できる。なお推定ＰＭ付着量Ｂの算出方法は、公知方法を含め、任意の方法であってよい。
【００８０】
ΣＡｘ＝ΣＡ×（１／Ｆ）であり、ΣＡは、エンジン１の運転履歴に応じたエンジン１からの合計排出ＰＭ量を表す。ここでは、推定排出ＰＭ量ＡをＡｘに補正後、積算し、その積算値ΣＡｘに基づいて推定ＰＭ付着量Ｂを算出する。しかしながら、補正と積算の順番は逆でもよい。推定排出ＰＭ量Ａを積算し、その積算値ΣＡに補正値Ｆの逆数を乗じて（あるいは積算値ΣＡを補正値Ｆで除して）補正を行ってもよい。いずれにせよ、補正されない場合の推定ＰＭ付着量（Ｆに基づかない）が、補正値Ｆにより補正されることに変わりはない。
【００８１】
次に、ステップＳ２１０において、推定ＰＭ付着量ＢがＰＭセンサ出力ＩＢに換算される。ＥＣＵ１０は、推定ＰＭ付着量Ｂに対応したＰＭセンサ出力ＩＢを、予め記憶してあるマップから算出する。
【００８２】
ステップＳ２１１では、換算されたＰＭセンサ出力ＩＢが閾値ＩＴＨと比較される。ＰＭセンサ出力ＩＢが閾値ＩＴＨ未満の場合、ステップＳ２１４に進み、ＰＭセンサ出力ＩＢが閾値ＩＴＨ以上の場合、つまりＰＭセンサ出力ＩＢが閾値ＩＴＨに達した場合、ステップＳ２１２に進む。
【００８３】
ステップＳ２１２では、ＰＭセンサ出力ＩＢが閾値ＩＴＨに達した時の運転時間すなわち第２時間Ｔ２の値が取得される（図５参照）。
【００８４】
こうして第２時間Ｔ２の値が取得されたら、ステップＳ２１３において終了フラグＦＧ３がオンされる。
【００８５】
次いでステップＳ２１４で、終了フラグＦＧ２がオンで且つ終了フラグＦＧ３がオンであるか否かが判断される。ノーの場合ルーチンが終了され、イエスの場合ステップＳ２１５に進む。
【００８６】
ステップＳ２１５では、それぞれ取得された第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２の値が比較される。第１時間Ｔ１が第２時間Ｔ２以上の場合、ステップＳ２１６に進んでＤＰＦ５は正常と判定される。他方、第１時間Ｔ１が第２時間Ｔ２未満の場合には、ステップＳ２１７に進んでＤＰＦ５は異常と判定される。
【００８７】
図５を参照して、線ｂで示すように、ＤＰＦ５が正常な場合、クライテリアＤＰＦの場合よりもＰＭセンサ１４におけるＰＭ付着量増加速度が遅く、ＰＭセンサ出力増加速度が遅い。よって第１時間Ｔ１が第２時間Ｔ２以上の場合にはＤＰＦ５を正常と判定する。
【００８８】
他方、線ｃで示すように、ＤＰＦ５が異常な場合、クライテリアＤＰＦの場合よりもＰＭセンサ１４におけるＰＭ付着量増加速度が速く、ＰＭセンサ出力増加速度も速い。よって第１時間Ｔ１が第２時間Ｔ２未満の場合にはＤＰＦ５を異常と判定する。なおＤＰＦ５を異常と判定した場合、ＥＣＵ１０は、車内の警告装置（例えば警告灯）を作動させてユーザーに異常を警告する。
【００８９】
なお、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２の取得は並行して行われるが、図５から理解されるように、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２の取得タイミングは大抵異なる。仮に第２時間Ｔ２の方が第１時間Ｔ１より早く取得された場合、終了フラグＦＧ３が終了フラグＦＧ２より早くオンとなり、以降、第２時間Ｔ２の取得ステップ（Ｓ２０７〜Ｓ２１３）はスキップされる。逆の場合に第１時間Ｔ１の取得ステップ（Ｓ２０２〜Ｓ２０５）がスキップされることは容易に理解されるであろう。
【００９０】
このように本実施形態に係る診断装置によれば、実装されたエンジン個体に対応した固有の補正値Ｆを用いて、推定排出ＰＭ量Ａ、ひいてはＰＭセンサ１４の推定ＰＭ付着量を補正するので、その個体のＰＭ排出特性を反映した好ましいＤＰＦ診断を行うことができる。そして診断精度の悪化を抑制し、あるいは診断精度を向上することができる。
【００９１】
本実施形態に係る診断装置も、ＰＭセンサ出力ではなく、運転時間（第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２）の比較によってＤＰＦ５が正常か異常かを診断するので、上述の理由で診断精度の悪化抑制に非常に有利である。
【００９２】
このように本実施形態に係る診断装置によれば、推定ＰＭ付着量を補正値Ｆにより補正するので、診断精度の悪化を抑制することが可能である。
【００９３】
以上の説明から理解されるように、試験装置におけるＥＣＵ１１０は、特許請求の範囲にいう運転時間取得ユニットおよび補正値算出ユニットを含む。また車両におけるＥＣＵ１０は、特許請求の範囲にいう診断ユニットを含む。
【００９４】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本実施形態は以下のように変形することも可能である。
【００９５】
（１）例えば、ＰＭセンサ１４，１１４を、静電容量型等の他のタイプのＰＭセンサに置換することが可能である。
【００９６】
（２）図１に示した試験装置の構成も変形可能である。例えば、ＰＭセンサ１１４の下流側に配置された全ての触媒等を省略し、代わりに、定置式の排気浄化装置により排気ガスを一括処理してもよい。また例えば、図１に示した試験装置において、ＤＰＦ１０５を省略し、且つ、図２に示した車載エンジンのように、アンモニア酸化触媒７の下流側にＰＭセンサ１１４を配置してもよい。これによっても、エンジン１から排出されたＰＭは、ＤＰＦ１０５に捕集されることなく、ＰＭセンサ１１４に供給されるからである。なおこの場合、添加弁８から尿素水を添加し、ＮＯｘ触媒６を作動させた上で試験を行うのが好ましい。ＮＯｘによりＰＭが酸化されるのを抑制するためである。
【００９７】
（３）試験装置において補正値Ｆを算出する際、正側の不感帯時間Ｔｄ１および負側の不感帯時間Ｔｄ２の少なくとも一方に基づかないで補正値Ｆを算出してもよい。また、運転時間Ｔと基準運転時間Ｔｒｅｆの比ではなく、差に基づいて補正値Ｆを算出してもよい。さらには、運転時間Ｔのみに基づいて補正値Ｆを算出してもよい。この場合、例えば、運転時間Ｔと補正値Ｆの関係を予め定めたマップから、運転時間Ｔに対応する補正値Ｆを算出することができる。
【００９８】
（４）図２に示した診断装置についても変形が可能である。例えば、ＰＭセンサ出力の比較によってＤＰＦ５が正常か異常かを診断してもよい。この場合、図５に示すように、第２時間Ｔ２におけるＰＭセンサ出力Ｉが基準ＰＭセンサ出力ＩＢ以下なら正常、基準ＰＭセンサ出力ＩＢより大きければ異常と診断できる。
【００９９】
（５）上記実施形態では、診断時に補正値Ｆの逆数を乗じて補正を行ったが、別の補正値を加算することにより補正を行ってもよい。この場合当然に、試験時には加算に用いられる別の補正値が算出される。中間品より多くのＰＭを排出するエンジンに対しては正の補正値が算出され、中間品より少ないＰＭを排出するエンジンに対しては負の補正値が算出される。
【０１００】
（６）上記実施形態では、試験時に得られた補正値Ｆを一旦外部装置１１５に取り込んで車載ＥＣＵ１０に入力するようにした。しかしながら、試験時に補正値Ｆが記憶されたＥＣＵ１１０をそのまま車載ＥＣＵ１０として流用してもよい。
【０１０１】
（７）エンジン１は車両動力用でなくてもよく、その用途は任意である。
【０１０２】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  エンジン
３，１０３  排気通路
５，１０５  フィルタ（ＤＰＦ）
１０，１１０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１４，１１４  ＰＭセンサ
【図１】
2018009473.tif 000007
【図２】
2018009473.tif 000008
【図３】
2018009473.tif 000009
【図４】
2018009473.tif 000010
【図５】
2018009473.tif 000011
【図６】
2018009473.tif 000012