(57)【要約】【課題】微粒子センサの故障判定の精度を向上させる。【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、排気通路に微粒子捕集用フィルタと、微粒子センサとが設置された内燃機関に適用される。この内燃機関の制御装置において、微粒子センサの素子部の温度と、排気通路の微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度とが、それぞれ検出又は推定される。また、微粒子捕集用フィルタに付着した微粒子を燃焼除去する再生制御が実行される。そして、再生制御の完了後、かつ、微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度が素子部の温度以上の状態であることが認められた場合に、微粒子センサの出力に応じて微粒子センサの故障の有無が判定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置された、排ガス中の微粒子を捕集するための微粒子捕集用フィルタと、
前記排気通路の、前記微粒子捕集用フィルタの下流に設置された、排ガス中の微粒子量に応じた出力を発する微粒子センサと、
前記微粒子センサの素子部の温度を検出又は推定する手段と、
前記排気通路の微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度を検出又は推定する手段と、
前記微粒子捕集用フィルタに付着した微粒子を燃焼除去する再生制御を実行する手段と、
前記再生制御の完了後、かつ、前記微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度が前記素子部の温度以上の状態であることが認められた場合に、前記微粒子センサの出力に応じて前記微粒子センサの故障の有無を判定する判定制御を実行する判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記微粒子捕集用フィルタの再生制御が完了した時点から基準時間経過後の前記微粒子センサの出力に応じて、前記判定制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記排気通路から前記内燃機関の吸気通路に、排ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ装置と、
前記再生制御の完了後、前記判定制御が実行されるまでの間に、ＥＧＲガスの量を増量する増量制御を実行する手段と、
を、更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気通路から前記内燃機関の吸気通路に、排ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ装置と、
前記再生制御の完了後、かつ前記微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度が基準温度より低くなるまでの間、ＥＧＲガスの還流を停止させる手段とを、更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関する。更に具体的には、内燃機関の排気通路中に設置され、排ガス中の微粒子量を検知するための微粒子センサを有する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、内燃機関の排気通路に、排ガス中の微粒子（particulate matter；以下「ＰＭ」とも称する）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が配置され、ＤＰＦの下流に、ＤＰＦに捕集されずに通過したＰＭ量を検出するための微粒子センサ（以下「ＰＭセンサ」とも称する）が配置されたシステムが開示されている。
【０００３】
この様なシステムでは内燃機関から排出されたＰＭはＤＰＦで捕集される。従ってＤＰＦが正常に機能している場合には、ＰＭセンサ付近に到達するＰＭの量は非常に限られている。しかし、ＰＭセンサの故障の有無を判定する故障判定制御を行う場合、ＰＭセンサの出力が電極に付着したＰＭ量に応じて正常に変化するか否かを判別する必要がある。このため、故障判定制御の精度を高くするためには、故障判定制御実行時にＤＰＦ下流のＰＭセンサ付近にある程度の量のＰＭが存在することが望ましい。
【０００４】
この点、特許文献１では、ＤＰＦに付着したＰＭを燃焼除去するＤＰＦ再生制御直後の、ＤＰＦのＰＭ捕集率が低下する期間中にＰＭセンサの出力を取得し、これに応じてＰＭセンサの故障判定を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７５９７７号公報
【特許文献２】特開２００５−３２５８１２号公報
【特許文献３】特開２０１２−０１３０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、ＤＰＦの再生制御直後に内燃機関の低負荷運転が実行されたような場合には、排ガスの温度低下が早く、一時的にＰＭセンサの素子部の温度より排ガスの温度が低い状態となる場合がある。このようにＰＭセンサの素子部より、その近傍の排ガス温度が低い状況下では、ＰＭの熱泳動が起こり、ＰＭがＰＭセンサ側に流入しにくい状態となる。その結果、ＰＭセンサの出力は、排ガス量に応じた変化を示さず、排ガス中の実際のＰＭ量に応じた値とは乖離したものとなる。従って、ＤＰＦ再生制御直後であっても、排ガス温度が素子温度より低温であるタイミングでＰＭセンサの故障判定が実行されると、ＰＭセンサの故障の有無に誤判定が生じ得る。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決することを目的とし、ＰＭセンサの故障判定制御の実行時期の適正化を図ることにより、高い精度でＰＭセンサの故障の有無の判定をできるように改良された内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設置された、排ガス中の微粒子を捕集するための微粒子捕集用フィルタと、排気通路の、微粒子捕集用フィルタの下流に設置された、排ガス中の微粒子量に応じた出力を発するＰＭセンサ（微粒子センサ）とを備える。またこの内燃機関の制御装置は、ＰＭセンサの素子部の温度と、排気通路の微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度とを、それぞれ検出又は推定する手段を備えている。更に、本発明の制御装置は、微粒子捕集用フィルタに付着した微粒子を燃焼除去する再生制御を実行する手段と、再生制御の完了後、かつ、微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度が素子部の温度以上の状態であることが認められた場合に、ＰＭセンサの出力に応じてＰＭセンサの故障の有無を判定する判定制御を実行する判定手段を備える。
【０００９】
また、本発明において、判定手段は、微粒子捕集用フィルタの再生制御が完了した時点から基準時間経過後のＰＭセンサの出力に応じて、判定制御を実行するものとしてもよい。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、排気通路から前記内燃機関の吸気通路に、排ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ装置と、再生制御の完了後、判定制御が実行されるまでの間に、ＥＧＲガスの量を増量する増量制御を実行する手段とを備えるものであってもよい。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、排気通路から前記内燃機関の吸気通路に、排ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ装置と、再生制御の完了後、かつ微粒子捕集用フィルタ下流の排ガスの温度が基準温度より低くなるまでの間、ＥＧＲガスの還流を停止させる手段と、を備えるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、微粒子捕集用フィルタの再生完了後、かつ、排ガス温度が素子部の温度以上の状態であることが認められた場合に、ＰＭセンサの故障の有無の判定制御が実行される。従って、ＰＭの熱泳動に起因する誤判定を回避しつつ、ＰＭセンサ近傍へのＰＭ流入量が多い環境下で、ＰＭセンサの故障判定制御を実行することができる。ＰＭセンサの故障の有無の判定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１における制御の内容について説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２における制御の内容について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態３における制御の内容について説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態３において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１５】
実施の形態１．
[本実施の形態のシステムの構成について]
図１は、この発明の実施の形態のシステムの全体構成について説明するための図である。図１に示すシステムにおいて、内燃機関２の排気通路４には、酸化触媒６とＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）８とが設置されている。ＤＰＦ８は、排ガスに含まれる微粒子状物質（ＰＭ;particulate matter）を捕集する微粒子捕集用フィルタである。排気通路４のＤＰＦ８の下流には、ＰＭセンサ１０（微粒子センサ）と温度センサ１２とが設置されている。ＰＭセンサ１０は、検出対象となるガス中のＰＭ量に応じた出力を発するセンサであり、ここではＤＰＦ８を通過した排ガス中のＰＭ量の検出に用いられる。温度センサ１２は、被検対象となるガスの温度に応じた出力を発するセンサであり、ここではＤＰＦ８の下流側の排ガスの温度の検出に用いられる。
【００１６】
本実施の形態において、ＰＭセンサ１０は、対向して配置された一対の電極を有する。一対の電極間に微粒子を捕集する電圧が印加されると、排ガス中のＰＭが捕集され電極間に堆積する。電極間に堆積するＰＭが増加するにつれて、電極間の導通箇所が増加するため電極間の抵抗値が小さくなるなど、ＰＭ堆積量に応じて電極間の電気的特性が変化する。ＰＭセンサ１０は、この電気的特性の変化に関連するセンサ出力を発する。ＰＭセンサ１０の電極へのＰＭ堆積量は、排ガス中のＰＭ量に比例すると考えられる。従って、ＰＭセンサ１０のセンサ出力に基づいて、排ガス中のＰＭ量を検出することができる。なお、ＰＭセンサ１０は、ＰＭ量を出力するものに限らず、ＰＭ量に相関する電気的特性（電圧値、電流値、抵抗値等）を出力するものであってもよい。但し、説明の簡略化のため、以下の実施の形態ではＰＭセンサ１０は、電極間のＰＭ堆積量が増加するに連れて大きくなる値を出力するものとする。
【００１７】
このシステムは制御装置２０を備えている。制御装置２０の入力側には、ＰＭセンサ１０及び温度センサ１２の他、各種センサが接続されており、各種センサの出力信号は制御装置２０に取り込まれる。また制御装置２０の出力側には、内燃機関２の各種アクチュエータが接続されている。制御装置２０は、取り込んだ各種センサの信号を処理して、所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。なお、制御装置２０に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはそのような説明は省略する。
【００１８】
[本実施の形態における制御の概要]
本実施の形態において、制御装置２０が行う制御には、ＤＰＦ８の再生及びＰＭセンサ１０の故障判定の制御が含まれる。
【００１９】
（１）ＤＰＦ８の再生（フィルタ再生制御）
ＤＰＦ８は排ガス中のＰＭを捕集するフィルタであるが、ＤＰＦ８がＰＭの捕集をし続けると、やがてＤＰＦ８に堆積したＰＭの量が限界に達し、それ以上ＰＭを捕集できない状態となる。このような状態を避けるため、ＤＰＦ８のＰＭ堆積量がある程度となった段階で、ＰＭを燃焼除去してＤＰＦ８の再生を行う。
【００２０】
具体的に、ＤＰＦ８の再生制御では、制御装置２０は、例えば、燃料噴射の後に再度燃料を噴射する制御や噴射タイミングを遅らせる制御等の、排ガス温度を上昇させる制御を所定の制御プログラムに従って実行する。これにより、ＤＰＦ８に堆積したＰＭが燃焼除去される。このようなＰＭの燃焼除去を一定時間実行することで、ＤＰＦ８に堆積したＰＭの多くが除去され、ＤＰＦ８の再生が完了する。
【００２１】
本実施の形態において制御装置２０は、内燃機関２から排出される排ガスのＰＭ量をモデル等により推定することで、ＤＰＦ８に堆積するＰＭの量を推定する。そして推定された量が所定の量に達したとき、上記の再生制御を開始する。
【００２２】
（２）ＰＭセンサ１０の故障判定制御
図２は、本発明の実施の形態１における制御の内容について説明するための図である。図２の例では、時刻Ｔ１０においてＤＰＦ８の再生制御が完了する。図２のＰＭ捕集率に示されるように、ＤＰＦ８のＰＭ捕集率はＤＰＦ８の再生制御完了時は低く、その後、徐々に増加して、やがて概ね一定の捕集率に安定する。これはＤＰＦ８の再生制御によってＤＰＦ８の細孔にＰＭが付着していない状態となるため、一時的にＰＭがＤＰＦ８下流に通り抜けやすい状態となるためである。ＰＭ捕集率の変化に伴い、ＤＰＦ８下流へのＰＭ通過量は、ＤＰＦ８の再生制御完了時のＴ１０において最も高く、その後次第に減少して、やがてごく僅かなＰＭ通過量に安定する。
【００２３】
図２において、センサ出力の実線ａはＰＭセンサ１０が正常である場合の出力であり、破線ｂはＰＭセンサ１０に異常がある場合の出力である。ＤＰＦ８の再生制御完了直後から一定期間の間、ＤＰＦ８の下流へのＰＭ通過量が比較的増加するため、ＰＭセンサ１０の電極間には比較的多くのＰＭが堆積する。従って、ＰＭセンサ１０が正常である場合、実線ａに見られるようにＰＭセンサ１０の出力はＰＭ通過量に応じて次第に上昇する。一方、ＰＭセンサ１０に異常が生じている場合、ＰＭセンサ１０の出力はＰＭ量に応じた変化を示さず、低出力のままとなる。
【００２４】
従って、本実施の形態の故障判定制御では、ＤＰＦ８の再生制御完了後、故障判定制御を開始してＰＭセンサ１０の電極への通電を行う。これにより電極にＰＭが堆積する。そして、センサ出力がＰＭ通過量に応じて上昇を開始した後の時点である検出時Ｔ１２において、センサ出力を検出する。このセンサ出力が基準値Ｒｅｆ１以上の場合には、センサ出力はＰＭ通過量（図中Ａ）に応じて変化していると判断できる。従って、この場合にはセンサは正常と判定される。一方、検出時Ｔ１２におけるセンサ出力が基準値Ｒｅｆ１より小さい場合には、ＰＭセンサ１０に異常が有ると判定される。
【００２５】
図２に示されるように、ＰＭセンサ１０が正常であっても、再生制御完了後、ＰＭセンサがＰＭ通過量に応じた出力を発するまでには一定の遅れがあり、センサ出力は再生制御完了後一定時間が経過した後に、ＰＭ量に応じて変化を開始する。従って、本実施の形態では、故障判定制御において、センサ出力を検出する検出時Ｔ１２は、再生制御完了後から基準時間が経過した時点とする。なお、センサ出力がＰＭ量に応じた出力を発するまでに要する時間は、実験やシミュレーション等のデータに基づいて求めることができる。この時間に応じて基準時間は適宜設定され、制御装置２０に記憶される。
【００２６】
また故障判定制御における基準値Ｒｅｆ１は、ＰＭセンサ１０が正常である場合に、再生制御完了後、基準時間が経過した時点で予測されるセンサ出力の範囲の最低値付近の値に設定される。
【００２７】
ところで、上述したように再生制御では排ガス温度を上昇させる制御が実行される。従って、再生制御完了直後は排ガス温度が高い状態となっており、それに伴ってＰＭセンサ１０の素子温度も高い状態となっている。ここで再生制御完了直後に、例えば内燃機関２の低負荷運転が行われた場合などには、排ガス温度は低下速度が速くなる。このような場合、ＰＭセンサ１０の素子温度の低下は排ガス温度の低下よりも遅れ、排ガス温度がある程度低下して安定した温度となった後で、遅れて、素子温度も安定した温度にまで低下することとなる。
【００２８】
このように、再生制御完了後、一時的に排ガス温度が素子温度より低くなる状態となる場合がある。しかし排ガス温度が素子温度より低温である場合、ＰＭセンサ１０の近傍の温度勾配によってＰＭの熱泳動が起こり、ＰＭが排ガス側に移動しやすく、ＰＭセンサ１０の素子部側に移動しにくい状態となる。従って、排ガス温度が素子温度より低い状態では、排ガス中のＰＭ量に応じたセンサ出力を得ることができず、判定故障制御において誤判定を生じ得る。そこで、本実施の形態では、排ガス温度が素子温度より低温である場合の故障判定を禁止し、排ガス温度が素子温度以上の状態でセンサ出力を取得し故障判定制御を行うものとする。
【００２９】
なお、ＰＭセンサ１０の出力は素子部に堆積しているＰＭ量に応じて変化する出力である。従って、所定のタイミングごとにそれまでＰＭセンサ１０に堆積していたＰＭを、一度除去するＰＭリセットを行う必要がある。ＰＭリセットに際し、制御装置２０は、ＰＭセンサ１０のヒータに所定の電力を供給し、ＰＭセンサ１０の素子部を過熱昇温させる。これにより、ＰＭセンサ１０の素子部に付着したＰＭを燃焼除去させる。ＰＭリセットの実行は、種々のタイミングが考えられ、具体的には、例えば、ＤＰＦ８の故障検出前のタイミングや、本実施の形態におけるＰＭセンサ１０の故障判定の後、あるいは内燃機関２の停止時のタイミング等が挙げられる。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１において制御装置２０が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３のルーチンは内燃機関２の運転中、一定時間ごとに繰り返し実行されるルーチンである。図３のルーチンでは、まずステップＳ１０２においてＤＰＦ８の再生制御が開始されたか否かが判別される。ＤＰＦ８の再生制御の開始が認めらない場合、今回の処理は一旦終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ１０２においてＤＰＦ８の再生制御が開始されたことが認められると、次に、ステップＳ１０４においてＤＰＦ８の再生制御が完了したか否かが判別される。ステップＳ１０４においてＤＰＦ８の再生制御が完了したことが認められない場合、処理は再びステップＳ１０４に戻され、ＤＰＦ８の再生制御の完了が認められるまでの間、ステップＳ１０４の判別処理が一定時間ごとに繰り返し実行される。
【００３２】
一方、ステップＳ１０４においてＤＰＦ８の再生制御の完了が認められると、次に、ステップＳ１０６において、ＰＭセンサ１０の故障判定の制御が開始される。ここではＰＭセンサ１０の電極間に所定の電圧が印加され、センサ出力のモニタリングが開始される。
【００３３】
続くステップＳ１０８では、ステップＳ１０４で再生制御の完了が認められてからの経過時間が基準時間に達したか否かが判別される。基準時間は予め制御装置２０に記憶された適合値である。ステップＳ１０８において基準時間の経過が認められない場合、処理はステップＳ１０８に戻される。ステップＳ１０８において基準時間の経過が認められるまでの間、ステップＳ１０８の判別処理が一定時間ごとに繰り返し実行される。
【００３４】
一方、ステップＳ１０８において基準時間の経過が認められると、ステップＳ１１０において排ガス温度及び素子温度が取得される。ここで排ガス温度及び素子温度は、排気通路に設置された温度センサ１２及びＰＭセンサ１０に内蔵された温度センサ（図示せず）の出力に応じてそれぞれ検出される。
【００３５】
次に、ステップＳ１１２において排ガス温度が素子温度以上であるか否かが判別される。排ガス温度が素子温度以上であることが認められない場合、処理はステップＳ１１０に戻される。ステップＳ１１２において排ガス温度が素子温度以上であることが認められるまでの間、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２の処理が一定時間ごとに繰り返される。
【００３６】
一方、ステップＳ１１２において排ガス温度が素子温度以上であることが認められると、次に、現在のＰＭセンサ１０のセンサ出力が、基準値より大きいか否かが判別される。基準値は予め制御装置２０に記憶された適合値である。
【００３７】
ステップＳ１１４において、センサ出力が基準値より大きいことが認められた場合、ＰＭセンサ１０はＰＭ量に応じた出力を発していると判断することができる。従って、この場合、ステップＳ１１６においてＰＭセンサ１０は正常と判定される。一方、ステップＳ１１４においてセンサ出力が基準値より大きいことが認められない場合、次に、ステップＳ１１８において、ＰＭセンサ１０に異常有りと判定される。ステップＳ１１６又はＳ１１８の後、今回の処理は一旦終了する。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態では、ＤＰＦ８の再生制御が完了して基準時間経過後、かつ、排ガス温度が素子温度以上の状態でのＰＭセンサ１０の出力に基づいて、故障判定が行われる。従って、ＤＰＦ８の再生完了後のＰＭ排出量が多い状態を利用し、かつ、安定的にＰＭがＰＭセンサ１０の電極に付着する状態で、ＰＭセンサ１０の故障判定を行うことができる。これによりＰＭセンサ１０の故障判定制御の精度を向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では排ガス温度が素子温度以上で、かつＤＰＦ８の再生制御完了後基準時間が経過した場合に、故障判定を行う場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、安定的に排ガス温度が素子温度以上の状態となり、かつ正常なセンサ出力がＰＭ量に応じた出力を発する程度に必要な量のＰＭが、ＰＭセンサ１０に堆積した後であれば、基準時間経過後でなくてもよい。また、基準時間経過後のセンサ出力に基づき故障判定を行う場合の基準時間は、例えば運転状態等に応じてその都度設定されるものとしてもよい。これは以下の実施の形態についても同様である。
【００４０】
また本実施の形態ではディーゼル機関の排気通路４にＤＰＦ８が設置された構成において、ＤＰＦの再生制御完了後にＰＭセンサ１０の故障判定制御を実行する場合について説明した。しかし本発明はこれに限るものではない。本発明は、ガソリンエンジンの排気通路にＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）を有する構成に本実施の形態を適用し、同様にＧＰＦの再生制御を行った後にＰＭセンサの故障判定制御を実行するものであってもよい。これは以下の実施の形態についても同様である。
【００４１】
また本実施の形態では、ＤＰＦ８下流の排ガス温度を、温度センサ１２の出力に応じて検出する場合について説明した。しかし本発明はこれに限られるものではない。本実施の形態において用いられるＤＰＦ８下流の排ガス温度は、他の個所の温度等に応じて推定された温度等を用いてもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。
【００４２】
また本実施の形態では、ＰＭセンサ１０が温度センサを内蔵しており、これに応じてＰＭセンサ１０の素子温度を検出する場合について説明した。しかし本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ＰＭセンサ１０のインピーダンス等に基づいて算出されるものであってもよい。また、素子温度として他の部分の温度等に応じて演算される推定温度を用いてもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。
【００４３】
また、本実施の形態では、ＤＰＦ８へのＰＭ堆積量の推定値が所定の量に達したとき、ＤＰＦ８の再生制御を実行し、その後続けてＰＭセンサ１０の故障判定制御を実行する場合について説明した。しかし本発明は、これに限られるものではない。ＤＰＦ８の再生制御は、例えば、一定の走行距離や一定の走行時間ごとに行うなどとしてもよい。また、ＰＭセンサ１０の故障判定制御は、再生制御後、毎回実行するものに限られない。例えば、内燃機関２の始動から停止の間に、一度故障判定を行うような設定することもでき、この場合、例えば内燃機関２の始動後、最初のＤＰＦ８の再生制御完了後にのみＰＭセンサ１０の故障判定を行うようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、排ガス温度が素子温度以上の状態であるか否かは、ステップＳ１１２における排ガス温度と素子温度との比較により判定する場合について説明した。しかし本発明はこれに限られるものではなく、例えば排ガス温度と素子温度との差が所定値以上となったことが認められる場合に、排ガス温度と素子温度が概ね同じ温度、又は排ガス温度が素子温度より高くなった状態であると判断し、故障判定を行うようにしてもよい。また、排ガス温度や素子温度に替えて、複数回に渡り検出又は推定された温度の平均値やなまし値等の値を用いて判別するようにしてもよい。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置を有する点を除き、図１のシステムと同一の構成を有している。図４は本発明の実施の形態２における制御について説明するための図である。実施の形態２の制御では、実施の形態１の制御に加え、ＰＭセンサ１０の故障判定制御を開始する前に、ＰＭ排出量を増量する制御を実行する。具体的には、本実施の形態では、ＤＰＦ８の再生制御の完了後、ＥＧＲを増量する制御を実行する。
【００４６】
図４のＰＭ捕集率、ＰＭ通過量、及びセンサ出力の各図において、本実施の形態の制御によりＥＧＲを増量する制御を行った場合の値を実線ａ１に示し、比較のため実施の形態１のＥＧＲ制御を実行しない場合の値を破線ａ２に示している。
【００４７】
図４に示されるように、ＥＧＲ増量制御を行わない場合と比較して、ＥＧＲ増量制御を行なった場合、ＤＰＦ８の再生制御完了後のより早い段階で、ＰＭ捕集率は高い状態に回復する。ＤＰＦ８下流へのＰＭ通過量は、再生制御完了直後からしばらくはＥＧＲ増量制御を行わない場合（ａ２）と比較して大きいが、ＥＧＲ増量制御を行わない場合よりも早期に収束し、ＰＭ通過量が少ない状態に安定する。
【００４８】
ＥＧＲ増量制御によって、早期に排出されるＰＭが増加することから、センサが正常な場合のセンサ出力は、ＥＧＲ増量制御を行わない場合に比べると早期に増加し、異常を有する場合のセンサ出力との区別ができる状態となる。従って、故障判定制御のためのセンサ出力を検出する検出時Ｔ２２を、ＥＧＲ増量制御を行わない場合の検出時Ｔ１２よりも早くに設定する。これにより再生制御完了後の早期にＰＭセンサの故障判定を行うことができる。また、ＰＭ排出量を増量させていることから、ＤＰＦ８の下流へのＰＭ通過量も多くなり、正常なＰＭセンサ１０のセンサ出力もＰＭ量に応じて大きくなる。従って、正常なＰＭセンサ１０のセンサ出力と、異常を有するＰＭセンサの出力との出力差を大きくすることができ、故障判定の精度を向上させることができる。
【００４９】
ＥＧＲ増量制御実行開始のタイミングは、故障判定制御における検出時Ｔ２２より前であれば特に限定されない。例えば、図３におけるステップＳ１０４においてＤＰＦ再生制御完了が認められた後、あるいはステップＳ１０６における故障判定制御が開始される前又は故障判定制御が開始された直後に、ＥＧＲ増量制御を実行すればよい。
【００５０】
なお、本実施の形態では、ＥＧＲ量の増量によりＰＭ排出量を増量する場合について説明した。しかし本発明においてはこれに限られるものではなく、ＰＭセンサ１０の故障検出制御中にＰＭ排出量を増加できる制御であれば、他の制御によりＰＭ発生量を増量させるようにしてもよい。これは以下の実施の形態においても同様である。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態３のシステムは、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置を有する点を除き、図１のシステムと同一の構成を有している。実施の形態３のシステムは、実施の形態１のシステムに加え、排ガス温度が所定温度より低下するまで、ＥＧＲを停止させる制御を行う点を除き、実施の形態１と同様の制御を行う。
【００５２】
図５は本実施の形態の制御について説明するための図である。図５においては、本実施の形態のＥＧＲを停止させる制御の後、ＥＧＲ増量制御を行った場合の各値と実線ａ１で表し、比較のため、実施の形態１の場合の値を破線ａ２で表している。
【００５３】
図５に示されるようにＤＰＦ８の再生制御完了直後、排ガス温度は高温であり、その後次第に排ガス温度が低下する。排ガス温度が基準温度Ｒｅｆ２より高温である間、ＰＭの挙動が不安定となる。このようにＰＭ挙動が不安定な状況下では、ＤＰＦ８でのＰＭの捕集や、ＰＭセンサ１０へのＰＭ付着を避けることが望ましい。従って、本実施の形態では、排ガス温度がＰＭの挙動がある程度安定する基準温度に低下するまで、ＰＭの排出を減らす制御を実行する。
【００５４】
具体的には、再生制御完了後の時点Ｔ３０から、排ガス温度が基準温度Ｒｅｆ２に低下する時点Ｔ３１まで、ＥＧＲ弁を閉弁しＥＧＲカットを実施する。これにより、ＤＰＦ８の再生制御完了時点Ｔ３０から、排ガス温度が基準温度に低下した時点Ｔ３１までの間のＰＭ排出量が減少する。その結果、時点Ｔ３０から時点Ｔ３１までの間、ＰＭ捕集率の線ａ１に示されるように、ＰＭ捕集率も低下するが、ＰＭ自体の排出量が抑制されているため、ＰＭ通過量も低いままとなる。
【００５５】
その後、排ガス温度が基準温度よりも低くなった時点Ｔ３１において、ＥＧＲカットを停止して、ＥＧＲの増量制御を開始する。これによりＰＭ捕集率は上昇し、ＰＭ通過量も増加する。その後、ＰＭ捕集率が上昇するに連れてＰＭ通過量が減少し、次第にＰＭ通過量はごく少量に安定する。
【００５６】
本実施の形態では、排ガス温度が基準温度より低くなった時点Ｔ３１から基準時間経過後、かつ、排気ガス温度が素子温度以上である時点Ｔ３２において取得されたセンサ出力に基づいて、ＰＭセンサ１０の故障判定を行う。
【００５７】
なお、基準温度は、ＰＭの挙動がある程度安定する排ガス温度に応じて設定される。ＰＭの挙動が安定する排ガス温度は実験やシミュレーション等のデータに従って求めることができる。設定された基準温度は予め制御装置に記憶される。また、基準時間は、実施の形態１と同様に、センサ出力がＰＭ量に応じた出力を発するのに要する時間に応じて適宜設定され、制御装置２０に記憶される。
【００５８】
図６は本発明の実施の形態３において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図６のルーチンは、図３のルーチンのステップＳ１０４とＳ１０６との間に、ステップＳ３０２〜Ｓ３０８の処理を有する点を除き、図３のルーチンと同一である。図６のルーチンでは、ステップＳ１０４においてＤＰＦ８の再生制御完了が認められると、続くステップＳ３０２において、排ガス温度が取得される（Ｓ３０２）。排ガス温度は排気通路に設置された温度センサ１２の出力に応じて検出される。
【００５９】
次に、ステップＳ３０４において、排ガス温度が基準温度より低い状態となったか否かが判別される。ステップＳ３０４において排ガス温度が基準温度より低くなったことが認められない場合、次に、ＰＭ減量制御が実行又は維持される。ここではＰＭ減量制御としてＥＧＲ弁を閉弁しＥＧＲをカットする制御が実行される。その後、処理はＳ３０２に戻される。ステップＳ３０４において排ガス温度が基準温度より低い状態となったことが認められるまでの間、ステップＳ３０２〜Ｓ３０６に従って、処理が一定時間ごとに繰り返し実行される。
【００６０】
一方、ステップＳ３０４において排ガス温度が基準温度より低い状態であることが認められると、次に、ステップＳ３０８において、ＰＭ増量制御が開始される。ここでＰＭ増量制御として、ＥＧＲ量を増量するＥＧＲ増量制御が実行される。次に、ステップＳ１０６に進み、図３のルーチンで説明した通り、ステップＳ１０６〜Ｓ１１８の処理が実行される。その後、今回の処理は一旦終了する。
【００６１】
以上説明したように本実施の形態では、排ガス温度が基準温度に低下するまでの間、ＰＭ減量補正を実行しＤＰＦ８へのＰＭの付着を防止する。これにより、ＰＭの挙動が不安定な間のＰＭセンサ１０へのＰＭ付着を抑制することができ、ＰＭセンサ１０の故障判定の精度を向上させることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では排ガス温度が基準温度より低い状態となったか否かは、ステップＳ３０４の排ガス温度と基準温度との比較により判定する場合について説明した。しかし本発明はこれに限られるものではなく、排ガス温度が基準温度より低い状態となったことが推定されるものであればよい。従って、例えば排ガス温度の平均値が基準温度より低くなった場合や、排ガス温度が複数回、基準温度より低いと判定されたような場合に、排ガス温度が基準温度より低い状態であると判断するようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では、排ガス温度が基準温度より低い状態となったことが認められた場合、実施の形態２と同様にＰＭ増量制御を行う場合について説明した。しかし本発明はこれに限られるものではなく、実施の形態１と同様に、ＰＭ増量制御を行わないものであってもよい。
【００６４】
また、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００６５】
２  内燃機関
４  排気通路
６  酸化触媒
１０  ＰＭセンサ
１２  温度センサ
２０  制御装置
【図１】
2015001165.tif 000003
【図２】
2015001165.tif 000004
【図３】
2015001165.tif 000005
【図４】
2015001165.tif 000006
【図５】
2015001165.tif 000007
【図６】
2015001165.tif 000008