(57)【要約】【課題】排気圧センサを用いることなく、通常のエンジン制御に用いられているセンサを用いて排気圧を推定することでＤＰＦの目詰まりを判定できるようにする。【解決手段】排気系にＤＰＦ１８と排気ガス中の空燃比λを検出する排気センサ２０と、気筒２内の空燃比をポスト噴射により変更するインジェクタ４と、インジェクタ４からポスト噴射が出力されたときから、この空燃比の変化が排気センサ２０で検出されるまでの応答時間Ｔを計時し、この応答時間Ｔが目詰まり判定用応答時間Ｔｏよりも長い場合、ＤＰＦ１８の目詰まりと判定する。【選択図】図３
2008261287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系にディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンにおいて、
前記排気系に設けて排気ガス中の空燃比と酸素濃度との少なくとも一方を検出する排気センサと、
空燃比を変更する空燃比変更手段と、
前記空燃比を変更した後、該空燃比の変化が前記排気センサで検出されるまでの応答時間を演算する応答時間演算手段と、
前記応答時間と目詰まり判定用応答時間とを比較して前記ディーゼルパティキュレートフィルタの目詰まりを判定する目詰まり判定手段とを備えることを特徴とするディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項２】
前記空燃比変更手段は、燃料噴射量により前記空燃比を変更することを特徴とする請求項１のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項３】
前記空燃比変更手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの上流に供給する二次空気により前記空燃比を変更することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項４】
前記空燃比変更手段は、主燃料噴射後に追加されるポスト噴射時の燃料噴射量により前記空燃比を変更することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項５】
前記空燃比変更手段は、燃料カット後の燃料リカバリ時における燃料噴射量により空燃比を変更することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項６】
吸気系を通過する吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を有し、
前記空燃比変更手段は、前記吸入空気量検出手段で検出した吸入空気量が設定値以下のとき、空燃比の変更を実行することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項７】
前記吸気系を通過する吸入空気量を調整する吸気調整手段を有し、
前記吸気調整手段は、前記応答時間演算手段で前記応答時間を演算するに際し、前記吸入空気量を一定に調整することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項８】
過給圧を調整する過給圧調整手段を有し、
前記過給圧調整手段は、前記応答時間演算手段で前記応答時間を演算するに際し、前記過給圧を一定に調整することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項９】
排気ガスを前記吸気系へ再循環させる際の排気ガス流量を調整する排気再循環手段を有し、
前記排気再循環手段は、前記応答時間演算手段で前記応答時間を演算するに際し、前記排気ガスの再循環量を一定に調整することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【請求項１０】
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を有し、
前記空燃比変更手段は、前記エンジン回転数検出手段で検出したエンジン回転数が設定回転数以下のときに空燃比の変更を実行することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系に配設したディーゼルパティキュレートフィルタの目詰まりを、排気圧の推定により判定するディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンでは、排気ガスを、排気通路に介装したフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）を通過させることで、当該排気ガス中に含まれている粒状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するようにしている。ＤＰＦに捕集されたＰＭは経時的に堆積される。この捕集されたＰＭが過剰になると、目詰まりを起こしてフィルタ内の流路抵抗が増大し、ディーゼルエンジンの排気圧が上昇し、出力が低下してしまう。そのため、堆積したＰＭを定期的に加熱焼却等により除去して再生する必要がある。
【０００３】
ＰＭを燃焼させる技術としては、ＤＰＦ自体を加熱することも考えられる。しかし、ＤＰＦを必要以上に高温化させると劣化が促進され、耐久性が低下してしまう問題があるため、一般的には、通常の燃料噴射とは別に、圧縮行程後の膨張行程或いは排気行程において、筒内に後噴射（ポスト噴射）を行い、或いはＤＰＦの直前に燃料を供給して、排気ガス温度を高温化し、ＰＭを酸化させて除去する手段が採用されている。
【０００４】
ＤＰＦの再生処理を行うに際しては、ＤＰＦ上流の排気圧、或いはＤＰＦ前後の差圧を検出し、ＤＰＦ上流の排気圧が所定値以上となり、或いはＤＰＦ前後差圧が所定圧以上となったとき、再生処理を行うようにしている。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開２００２−２１６２３号公報）では、排気圧を検出する排気圧センサを、ＤＰＦ入口に設置し、ＤＰＦ入口の排気圧をモニタして、ＤＰＦ内のＰＭ堆積量を予測する技術が開示されている。
【０００６】
又、特許文献２（特開２００３−９７３３３号公報）には、ＤＰＦの上流に、排気ガス中の酸素濃度を検出する排気センサを配設し、この排気センサで検出した排気ガス中の酸素濃度に基づき排気圧を推定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１６２３号公報
【特許文献２】特開２００３−９７３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されている技術は、ＤＰＦの上流に排気圧センサを特別に設ける必要があるため、部品点数が多くなり、製品コストが高くなる問題がある。同様に、ＤＰＦ前後の差圧を検出することで、ＰＭ堆積量を推定するものでは、ＤＰＦ前後の差圧を検出する差圧センサが必要となり、この場合も、部品点数の増加、及び製品コストの高騰を招くことになる。
【０００８】
又、引用文献２に開示されている技術では、ＰＭの堆積量を排気センサの出力電圧から推定しているので、出力電圧の変化が、排気ガス中における実際の酸素濃度に対するずれにより発生したものか、排気圧が高くなることに起因したものであるか否かを判別することができない。
【０００９】
更に、引用文献２に開示されている技術では、排気センサの出力電圧を比較するための目標出力を、運転状態毎にマップ化して記憶しているため、記憶手段に膨大な量のデータを記憶させる必要がある。
【００１０】
その結果、データを収集するための実験やシミュレーションに多大な時間と経費がかかるばかりでなく、記憶するデータ量が膨大であるため記憶手段の容量も大きなものが要求され、製品コストが嵩んでしまう問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、排気圧センサ及び差圧センサや膨大な量のマップデータを用いることなく、通常のエンジン制御に用いられているセンサからの出力値を用いて排気圧を推定することができ、部品点数及び製品コストの増加を抑制して、ディーゼルパティキュレートフィルタの目詰まりを判定することのできるディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置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】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明によるディーゼルエンジンのフィルタ目詰まり判定装置は、排気系にディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンにおいて、前記排気系に設けて排気ガス中の空燃比と酸素濃度との少なくとも一方を検出する排気センサと、空燃比を変更する空燃比変更手段と、前記空燃比を変更した後、該空燃比の変化が前記排気センサで検出されるまでの応答時間を演算する応答時間演算手段と、前記応答時間と目詰まり判定用応答時間とを比較して前記ディーゼルパティキュレートフィルタの目詰まりを判定する目詰まり判定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空燃比が変更された後、この空燃比を排気センサで検出するまでの時間に基づいてディーゼルパティキュレートフィルタの目詰まりを判定するようにしたので、通常のエンジン制御に用いられている排気センサを用いて排気圧を推定することが可能となり、その結果、排気圧センサ及び差圧センサや膨大な量のマップデータが不要となり、部品点数の増加、及び製品コストの高騰を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１〜図４に本発明の第１実施形態を示す。図１はディーゼルエンジンの概略構成図である。
【００１６】
図１の符号１はディーゼルエンジンのエンジン本体であり、このエンジン本体１に複数の気筒２が配列されている。この各気筒２に吸気系を構成する吸気通路３と排気系を構成する排気通路４とが連通されており、この各通路３，４の、燃焼室に露呈するポートに吸気弁５と排気弁６が開閉自在に配設されている。更に、この各気筒２にインジェクタ７が臨まされている。
【００１７】
各気筒２に連通する吸気通路３は、その上流側に設けられているエアチャンバ８にて集合されて、上流側へ延出されている。このエアチャンバ８の上流側の吸気通路３に吸気調整手段としての吸気絞り弁９が介装されている。この吸気絞り弁９が、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）３１からの駆動信号により動作する吸気絞りアクチュエータ１０に連設されて、全開状態から全閉状態まで連続的或いは段階的に動作されて、吸気通路３を通過する吸入空気量が調整される。
【００１８】
又、吸気通路３の吸気絞り弁９の上流側に、ターボ過給機１１のコンプレッサ１１ａが介装されている。更に、この吸気通路３のコンプレッサ１１ａ上流側に、エアクリーナ１２が介装され、このエアクリーナ１２の下流側に、通過する空気の質量流量（吸入空気量）Ｑを検出する吸入空気量センサ１３が臨まされている。
【００１９】
一方、エンジン本体１から延出する排気通路４は、その中途で集合されて下流側へ延出されており、集合された排気通路４の中途にターボ過給機１１のタービン１１ｂが介装されている。又、排気通路４にはタービン１１ｂをバイパスする排気バイパス通路１４が形成されており、この排気バイパス通路１４に、タービン１１ｂに供給する排気圧を制御する過給圧調整手段としてのウエストゲート弁１５が介装されている。このウエストゲート弁１５が、後述するＥＣＵ３１からの駆動信号により動作するウエストゲートアクチュエータ１６に連設されている。
【００２０】
又、この排気通路４のタービン１１ｂの下流側に、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）１７、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１８が介装されている。更に、ＤＯＣ１７の上流に、排気温度ＴEXを検出する排気温センサ１９が臨まされている。又、ＤＰＦ１８の直上流に排気センサ２０が臨まされている。この排気センサ２０は、排気ガス中の空燃比（空気過剰率）λ（理論空燃比はλ＝１）と酸素濃度Ｏ2との何れかを検出するセンサである。尚、以下においては、便宜的に、排気センサ２０が空燃比λを検出するものとして説明する。
【００２１】
ところで、空燃比λは、排気ガス中の空気過剰率により求められるものであるため、燃料噴射量と二次空気供給量との何れかを変更することで変化させることができる。従って、本実施形態では、インジェクタ７から出力される燃料噴射量、或いは後述する二次空気供給通路２４から吐出される二次空気により空燃比を変更する。
【００２２】
ＤＯＣ１７は、例えばコーディエライトハニカム構造体等よりなるセラミック製担体の表面に、白金、パラジウム等の貴金属やアルミナ等の金属酸化物を担持して形成されており、主に排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を触媒反応により酸化、ガス化して排気ガス中の粒状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の低減を図る。
【００２３】
又、ＤＰＦ１８は、ＰＭを捕集するフィルタであり、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側又は出口側が互い違いとなるように目封じして形成されている。このＤＰＦ１８に排気ガスが流入すると、このＤＰＦ１８の多孔性の隔壁を通過しながら下流側へ流れ、その間、排気ガス中のＰＭが捕集されて次第に堆積する。
【００２４】
ＤＰＦ１８に堆積するＰＭを除去する再生処理としては、ポスト噴射によるＰＭの焼却処理がある。すなわち、ポスト噴射により未燃ＨＣを故意に排出させ、これをＤＯＣ１７で酸化反応させ、そのとき得られた熱によりＤＰＦ１８を加熱して昇温させる。そして、この熱によりＤＰＦ１８に捕集されているＰＭを焼却させて再生させる。
【００２５】
又、排気通路４のタービン１１ｂの上流とエアチャンバ８とが排気再循環（ＥＧＲ）通路２１を介して連通されており、このＥＧＲ通路２１の中途に、排気再循環手段としてのＥＧＲ弁２２が介装されている。このＥＧＲ弁２２は、後述するＥＣＵ３１からの駆動信号により動作するＥＧＲアクチュエータ２３に連設されて、吸気系へ再循環される排気ガス流量を調整するものであり、ＥＧＲ弁２２が開弁することにより排気ガスの一部（ＥＧＲガス）がエアチャンバ８側へ再循環されて再燃される。
【００２６】
更に、吸気通路３の吸入空気量センサ１３の上流側と、排気通路４のＤＯＣ１７とＤＰＦ１８との間が二次空気供給通路２４を介して連通されており、この二次空気供給通路２４に、二次空気弁２５が介装されていると共に、この二次空気弁２５の上流側にエアポンプ２９が介装されている。この二次空気弁２５に二次空気アクチュエータ２６が連設されており、この二次空気アクチュエータ２６が後述するＥＣＵ３１からの駆動信号により、二次空気弁２５を開閉動作させる。二次空気弁２５が開弁すると、エアポンプ２９により吸引された空気が二次空気供給通路２４を通り、ＤＰＦ１８に供給されて、このＤＰＦ１８の再生に利用される。
【００２７】
電子制御装置（ＥＣＵ）３１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する周知のマイクロコンピュータを主体に構成されており、その入力側に、上述した吸入空気量センサ１３、排気温センサ１９、排気センサ２０以外に、クランク軸（図示せず）等からの回転数によりエンジン回転数Ｎｅを検出する、エンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数センサ２７、アクセルペダルのアクセル開度（踏込み量）θａｃｃを検出するアクセル開度センサ２８等、エンジン運転状態を検出するセンサ・スイッチ類が接続されている。又、このＥＣＵ３１の出力側に、上述した各アクチュエータ７，１０，１６，２３，２６が接続されている。
【００２８】
ＥＣＵ３１は、各センサ、スイッチで検出したエンジンの運転状態を示すパラメータに基づき、ＲＯＭに格納されている制御プログラムに従って、燃料噴射量、噴射タイミング等を設定すると共に、ＤＰＦ１８に目詰まりが発生しているか否かを判定し、目詰まりが発生したと判定し、或いはその予兆があると判定した場合は、ＤＰＦ１８の再生処理を実行する。
【００２９】
本実施形態では、特定の気筒２に供給される燃料噴射量を変化させて空燃比を変化させたときから、この空燃比の変化が排気系に設けられている排気センサ２０で検出されるまでの時間（応答時間）を計測し、その時間が長い場合、ＤＰＦ１８の目詰まりにより排気圧が上昇していると推定し、ＤＰＦ１８の再生処理を実行する。
【００３０】
以下、ＥＣＵ３１で実行するＤＰＦ１８の目詰まり判定処理について、図２、図３に示す目詰まり判定ルーチンに従って説明する。このルーチンは、イグニッションスイッチをＯＮしたのち、圧縮上死点を迎える気筒に対応するクランク角毎に実行される。
【００３１】
先ず、ステップＳ１で、前回の再生処理終了後、から現在までの積算値Ｄｓと予め設定した目詰まり判定用間積算値Ｄｓｏとを比較する。ＤＰＦ１８の目詰まりは頻繁に発生するものではなく、発生する間隔は比較的長いため、ＰＭの堆積との因果関係を有する物理量の積算値Ｄｓを演算し、当該物理量の積算値Ｄｓにより、実際に目詰まりが発生する積算値から、目詰まりが発生する前の積算値を実験などから求め、これを目詰まり判定用間隔値Ｄｓｏとして設定する。尚、ＰＭの堆積との因果関係を有する物理量としては、再生処理が終了した後から現在までの、走行距離、エンジンの積算運転時間、積算燃料噴射量、積算吸入空気量などがある。
【００３２】
そして、ステップＳ１で、Ｄｓ＜Ｄｓｏと判定したときは、目詰まり判定は必要ないと判定してルーチンを抜ける。一方、Ｄｓ≧Ｄｓｏのときは、目詰まり判定が必要と判定して、ステップＳ２へ進み、ステップＳ２〜Ｓ４で目詰まりの診断開始条件を判定する。
【００３３】
すなわち、先ず、ステップＳ２では、エンジン回転数センサ２７で検出したエンジン回転数Ｎｅを読込み、このエンジン回転数Ｎｅと診断開始判定用エンジン回転数Ｎｅｏとを比較する。エンジン回転数Ｎｅが高いと排気流速が速くなるため、目詰まりが発生している際に検出する応答時間と目詰まりが発生していないときに検出する応答時間とに大きな差が表れ難く、診断精度が低下してしまう。診断開始判定用エンジン回転数Ｎｅｏは、応答時間の差が表れ易いエンジン回転数Ｎｅの上限値であり、予め実験などから求められている。
【００３４】
そして、Ｎｅ＞Ｎｅｏのときは診断開始条件を満足していないため、ルーチンを抜ける。一方、Ｎｅ≦ＮｅｏのときはステップＳ３へ進む。
【００３５】
ステップＳ３では、変速機のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ（図示せず）、或いはマニュアル変速機を搭載する車両ではクラッチスイッチ（図示せず）からの信号に基づき、変速機のシフトがニュートラルポジションにセットされているか否か、或いはクラッチが遮断されているか否かを調べる。そして、変速機がニュートラルポジションにセットされており、或いはクラッチが遮断されているときは、ステップＳ４へ進む。又、変速機のシフトがニュートラルポジションにセットされておらず、或いはクラッチが接続されているときは、診断開始条件が満足されていないため、ルーチンを抜ける。
【００３６】
本実施形態では、後述するように、ＤＰＦ１８の目詰まりを、吸気系において空燃比を変化させた際に、その空燃比の変化が排気系に設けた排気センサ２０で検出されるまでの応答時間Ｔに基づいて判定している。そのため、例えば空燃比を増量させた場合はエンジントルクが増して車両の挙動が変化し、逆に燃料カットにより空燃比をリーン化させた場合は、エンジントルクが減少して車両の挙動が変化する。このように、本実施形態による目詰まりの診断に際しては車両の挙動が変化し易いため、車両の挙動が変化しても運転に影響を及ぼすことのない条件下で目詰まり診断を行う必要がある。変速機がニュートラルポジションにセットされており、或いはクラッチが遮断されている場合は、エンジントルクが変化しても車両の挙動に影響を及ぼすことの無い領域で目詰まり診断を行うことができる。
【００３７】
尚、自動変速機を搭載する車両では、ステップＳ３において、シフトポジションがパーキングポジションにセットされているか否かを調べ、パーキングポジションにセットされているときはステップＳ４へ進むようにしても良い。
【００３８】
ステップＳ４へ進むと、これからの圧縮上死点を迎える気筒が、予め設定されている特定の気筒＃Ｓか否かを調べる。多気筒エンジンでは、各気筒２の排気ポートから排気センサ２０までの距離が異なるものがある。排気ポートから排気センサ２０までの距離が異なれば、応答時間も相違してくる。本実施形態では、排気ポートから排気センサ２０までの距離が最も長い気筒を特定気筒＃Ｓとして、応答時間の差が明確に表れるようにしている。
【００３９】
そして、圧縮上死点を迎える気筒２が特定気筒＃Ｓではない場合は、ルーチンを抜ける。一方、圧縮上死点を迎える気筒２が特定気筒＃Ｓの場合は、ステップＳ５へ進む。
【００４０】
そして、ステップＳ２〜Ｓ４の診断開始条件が全て満足されて、ステップＳ５へ進むと、ステップＳ５〜Ｓ７において、目詰まり診断を安定して行うための定量制御を行う。
【００４１】
先ず、ステップＳ５では吸入空気量Ｑを一定に制御する処理を実行する。この吸入空気量Ｑを一定にする制御は、吸気絞りアクチュエータ１０を駆動させて吸気絞り弁９の開度を、予め設定した開度に固定することで行う。すなわち、応答時間Ｔは吸入空気量をほぼ一定にすることで、常に安定して計時することができる。従って、吸気絞り弁９の開度を固定することで目詰まり診断時の吸入空気量をほぼ一定にする。尚、この場合、吸入空気量センサ１３で検出した吸入空気量Ｑを読込み、この吸入空気量Ｑが予め設定した目標吸入空気量に一致するように吸気絞り弁９の開度をフィードバック制御するようにしても良い。
【００４２】
次いで、ステップＳ６へ進み、ターボ過給機１１の過給圧Ｐｔを一定に制御する処理を実行する。この過給圧Ｐｔを一定にする制御は、ウエストゲートアクチュエータ１６を駆動させて、ウエストゲート弁１５の開度を、予め設定した開度に固定することで行う。このように、過給圧Ｐｔをほぼ一定にすることで、応答時間Ｔを安定して計時することができる。この場合、吸入空気量Ｑから過給圧Ｐｔを推定し、この過給圧Ｐｔが一定となるように、ウエストゲート弁１５をフィードバック制御するようにしても良い。
【００４３】
その後、ステップＳ７へ進み、ＥＧＲ率を一定に制御する処理を実行する。このＥＧＲ率を一定にする制御は、ＥＧＲアクチュエータ２３を駆動させて、ＥＧＲ弁２２の開度を、予め設定した開度に固定することで行う。すなわち、応答時間ＴはＥＧＲ率をほぼ一定にすることで、安定して計時することができる。
【００４４】
次いで、ステップＳ８へ進み、空燃比変化処理を実行させる。尚、このステップでの処理が空燃比変更手段として機能する。空燃比を変化させる処理は、先ず、排気センサ２０を用いた空燃比フィードバック制御や学習制御を停止させる。空燃比フィードバック制御や学習制御を停止させることで、誤った空燃比フィードバック補正や誤学習を防止することができる。その後、燃料噴射量を増量させる。燃料噴射量の増量は、具体的には、主燃料噴射の後に追加噴射される、エンジントルクに殆ど影響しないポスト噴射を利用する。或いは燃料カット中など、空燃比が極端にリーン状態にあるときに噴射させる微量噴射を利用する。このような運転状態における噴射では、燃料噴射量が微量であっても空燃比を確実にリッチ化させることができる。
【００４５】
尚、この場合、二次空気の供給量を調節して、相対的に空燃比を可変させることも可能である。二次空気を用いて空燃比を可変させる場合は、二次空気弁２５を開弁状態から全閉させて二次空気の供給量を停止させることで、相対的に空燃比をリッチ化させる。この場合、二次空気弁２５を開弁させて、二次空気量の供給量を増加させることで、空燃比をリーン化させて空燃比の変化を検出することも可能であるが、ディーゼルエンジンでは、通常、空燃比がリーン側で運転されているため、空燃比の変化を明確に検出することが困難である。従って、本実施形態では空燃比をリッチ側へ操作するようにしている。
【００４６】
次いで、ステップＳ９へ進み、空燃比変化処理が開始されるまで待機する。すなわち、ポスト噴射の場合は、ポスト噴射が開始されるまで待機し、又、二次空気により空燃比を変化させる場合は、二次空気弁２５が動作するまで待機する。
【００４７】
そして、ポスト噴射が開始され（図４(a)参照）、或いは二次空気弁２５が動作したときは、空燃比変化処理開始と判定し、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０以降で、ＤＰＦ１８の目詰まり診断を排気圧の上昇を推定することで行う。
【００４８】
先ず、ステップＳ１０では、カウンタタイマのカウント時間Ｔをインクリメントして（Ｔ←Ｔ＋１）、空燃比変化処理を開始した後の応答時間を計時する。尚、計時開始時のカウント時間Ｔは０である。このステップＳ１０での処理が応答時間演算手段として機能する。
【００４９】
その後、ステップＳ１１へ進むと、排気センサ２０で検出した空燃比λを読込み、空燃比λが１未満か否か、すなわち、リッチ側へ移行したか否かを調べる。そして、λ≧１のリーン状態のときはステップＳ１０へ戻り、カウンタタイマのカウントを継続させる。一方、λ＜１のリッチ側へ移行したときはステップＳ１２へ進む。
【００５０】
ステップＳ１２では、空燃比λを積算して積算空燃比Σλを算出する（Σλ←Σλ＋λ）。次いで、ステップＳ１３へ進み、積算空燃比Σλと予め設定した目詰まり判定用積算空燃比Σλｏとを比較する。空燃比λは、排気流速や燃料噴射量の変化、或いは燃料カット時間によって変化するため、後述する目詰まり判定用空燃比λ１に達することのみを目詰まりの判定条件とした場合、ＤＰＦ１８の目詰まりを正確に判定することができない。そのため、図４（ｂ）に一点鎖線で示すように、空燃比λがリッチ側へ移行したときからの値を積算し、この積算空燃比Σλが、予め実験等から求めた目詰まり判定用積算空燃比Σλｏに達したときのカウンタタイマのカウント時間（応答時間）Ｔとを比較することで、空燃比λが目詰まり判定用空燃比λ１を横切らない場合であっても、ＤＰＦ１８の目詰まりを高精度に判定することができる。
【００５１】
そして、Σλ＜ΣλｏのときはステップＳ１４へ進み、又、Σλ≧ΣλｏのときはステップＳ１５へジャンプする。
【００５２】
ステップＳ１４へ進むと、排気センサ２０で検出した空燃比λを再び読込み、空燃比λと判定用空燃比λ１とを比較し、λ＞λ１のときはステップＳ１０へ戻り、カウント時間Ｔの計時を継続する。一方、λ≦λ１のときはステップＳ１５へ進む。
【００５３】
そして、ステップＳ１３、或いはステップＳ１４からステップＳ１５へ進むと、カウンタタイマのカウント時間Ｔと目詰まり判定用応答時間Ｔｏとを比較する。尚、このステップＳ１５での処理が目詰まり判定手段としての機能を有している。
【００５４】
ＤＰＦ１８に目詰まりが発生すると、このＤＰＦ１８よりも上流側の排気通路４内の排気圧が上昇し、その分排気流速が遅くなる。その結果、排気センサ２０で検出する空燃比の変化に遅れが生じる。目詰まり判定用応答時間Ｔｏは、ＤＰＦ１８の再生を必要とする排気圧に達した際の応答時間であり、本実施形態では、カウント時間Ｔが目詰まり判定用応答時間Ｔｏに達したとき、ＤＰＦ１８の目詰まりに起因して排気圧が上昇したと推定する。又、この目詰まり判定用応答時間Ｔｏは、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑ、燃料噴射量（エンジントルク）等により特定されるエンジン運転領域毎に、予め実験などから求めた値が格納されており、カウント時間Ｔと比較する際に逐次読込まれる。
【００５５】
又、この目詰まり判定用応答時間Ｔｏは、排気センサ２０の劣化を考慮して学習補正するようにしても良い。この目詰まり判定用応答時間Ｔｏを学習補正するに際しては、例えばＤＰＦ１８の再生処理が完了した後に、排気センサ２０で検出した空燃比λが目詰まり判定用空燃比λ１に到達するまでの応答時間（カウント時間）Ｔを計時し、この値と前回のＤＰＦ再生時の値とを比較して学習するようにしても良い。その結果、排気センサ２０の劣化を原因とする誤判定を未然に防止することができる。
【００５６】
又、排気圧は排気温度に比例して変化するばかりでなく、大気圧の影響も受けて変化する。従って、目詰まり判定用応答時間Ｔｏを、排気温センサ１９で検出した排気温度ＴEX、及び大気圧センサで検出した大気圧で補正して設定するようにしても良い。目詰まり判定用応答時間Ｔｏを排気温補正、及び大気圧補正することで、ＤＰＦ１８に発生する目詰まりの有無をより高精度に判定することができる。尚、大気圧センサを備えていない車両では、大気圧補正は当然省略する。
【００５７】
そして、Ｔ≧Ｔｏのときは目詰まりと判定し、ステップＳ１６へ進み、目詰まり判定フラグＦｐｍをセットして（Ｆｐｍ←１）、ルーチンを抜ける。又、Ｔ＜Ｔｏのときは正常と判定し、ステップＳ１７へ分岐し、目詰まり判定フラグＦｐｍをリセットして（Ｆｐｍ←０）、ルーチンを抜ける。
【００５８】
この目詰まり判定フラグＦｐｍは、ＤＰＦ再生処理を実行する際に読込まれ、Ｆｐｍ＝０の場合はＤＰＦ再生処理を実行せず、Ｆｐｍ＝１の場合にＤＰＦ再生処理を実行する。ＤＰＦ再生処理がポスト噴射にて行われる場合、予め設定されているポスト噴射時の燃料噴射量をインジェクタ７から、圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）の膨張行程或いは排気行程において噴射させる。すると、インジェクタ７からポスト噴射された燃料にて排気通路４に未燃ＨＣが排出され、この未燃ＨＣがＤＯＣ１７に流量されると、酸化反応熱により排気ガスが昇温され、高温化された排気ガスをＤＰＦ１８に供給し、このＤＰＦ１８を加熱、昇温させ、ＤＰＦ１８に捕集されているＰＭを焼却して再生させる。
【００５９】
このように、本実施形態では、ＤＰＦ１８の目詰まりを判定するに際し、排気センサ２０の検出遅れから排気圧の上昇を推定するようにしたので、排気圧を直接検出する排気圧センサが不要となり、通常のエンジン制御に用いられているセンサを用いて排気圧を推定することが可能となる。その結果、部品点数が削減され、製品コストの増加を抑制することができる。
【００６０】
［第２実施形態］
図５、図６に本発明の第２実施形態による目詰まり判定ルーチンを示す。上述した第１実施形態では、ステップＳ１〜Ｓ４で目詰まりの診断開始条件を判定し、この診断開始条件が全て満足されたとき、ステップＳ５〜Ｓ７において、目詰まり診断を安定して行うための定量制御を行うようにしているが、本実施形態では、ステップＳ２１〜Ｓ２８で診断開始条件を判定し、診断開始条件が満足された場合、ステップＳ２９以降でＤＰＦ１８の目詰まり診断を、排気圧の上昇を推定することで判定する。
【００６１】
すなわち、先ず、ステップＳ２１〜ステップＳ２４では、図２のステップＳ１〜Ｓ４と同一の処理が実行され、先ず、ステップＳ２１で、前回の再生処理終了後、から現在までの積算値Ｄｓと予め設定した目詰まり判定用間積算値Ｄｓｏとを比較し、Ｄｓ＜Ｄｓｏと判定したときは、目詰まりが発生していないため、ルーチンを抜ける。一方、Ｄｓ≧Ｄｓｏのときは、目詰まりが発生し易いため、ステップＳ２２へ進み、エンジン回転数センサ２７で検出したエンジン回転数Ｎｅと診断開始判定用エンジン回転数Ｎｅｏとを比較する。そして、Ｎｅ＞Ｎｅｏのときは診断開始条件を満足していないため、ルーチンを抜ける。一方、Ｎｅ≦ＮｅｏのときはステップＳ２３へ進む。
【００６２】
ステップＳ２３では、変速機のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ（図示せず）、或いはマニュアル変速機を搭載する車両ではクラッチスイッチ（図示せず）からの信号に基づき、変速機のシフトがニュートラルポジションにセットされているか否か、或いはクラッチが遮断されているか否かを調べる。そして、変速機がニュートラルポジションにセットされており、或いはクラッチが遮断されているときは、ステップＳ２４へ進む。又、変速機のシフトがニュートラルポジションにセットされておらず、或いはクラッチが接続されているときは、診断開始条件が満足されていないため、ルーチンを抜ける。
【００６３】
ステップＳ２４では、これからの圧縮上死点を迎える気筒が、予め設定されている特定の気筒＃Ｓか否かを調べる。そして、圧縮上死点を迎える気筒２が特定気筒＃Ｓではない場合は、ルーチンを抜ける。一方、圧縮上死点を迎える気筒２が特定気筒＃Ｓの場合は、ステップＳ２５へ進む。
【００６４】
ステップＳ２５では、吸入空気量検出手段としての吸入空気量センサ１３で検出した吸入空気量Ｑが設定吸入空気量（設定値）Ｑｏ以下か否かを調べる。ＤＰＦ１８に目詰まりが発生しているときと、発生していないときの応答時間Ｔの差は吸入空気量が少ない程、明確に表れるため、設定吸入空気量Ｑｏは応答遅れの差が明確に表れる吸入空気量Ｑを実験等から求めて設定したものである。そして、Ｑ＞Ｑｏのときは診断開始条件を満足していないため、ルーチンを抜ける。一方、Ｑ≦ＱｏのときはステップＳ２６へ進む。
【００６５】
ステップＳ２６では、過給圧Ｐｔと設定過給圧Ｐｔｏとを比較する。尚、過給圧Ｐｔは吸入空気量Ｑに基づいて推定する。そして、Ｐｔ＞Ｐｔｏのときは診断開始条件を満足していないため、ルーチンを抜ける。一方、Ｐｔ≦ＰｔｏのときはステップＳ２７へ進む。ＤＰＦ１８の目詰まり診断は、過給圧Ｐｔが低い程、明確に表れるため、設定過給圧Ｐｔｏは応答遅れの差が明確に表れる過給圧Ｐｔを実験等から求めて設定する。
【００６６】
そして、ステップＳ２７へ進むと、例えば吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて求めたＥＧＲ率EGRと、設定ＥＧＲ率EGRoとを比較する。そして、EGR＞EGRoのときは診断開始条件を満足していないため、ルーチンを抜ける。一方、EGR≦EGRoのときはステップＳ２８へ進む。ＤＰＦ１８の目詰まり診断は、ＥＧＲ率EGRが少ない程、空燃比λの変動が少なく、明確に表れるため、応答遅れの差が明確に表れるＥＧＲ率EGRを実験等から求め、それを設定ＥＧＲ率EGRoとして設定する。
【００６７】
そして、ステップＳ２８へ進むと、空燃比変化操作が行われたか否かを調べる。空燃比変化操作とは、カウンタタイマのカウント時間Ｔの計時を開始する際の起点となる、空燃比を変更する操作を意味し、例えば燃料噴射制御では、アクセル開度が変化して燃料噴射量を増量させる操作、或いは減速時の燃料カット状態からの燃料リカバリにより燃料噴射量を増量させる操作がある。尚、燃料カットも空燃比変化操作に含まれる。従って、これらの操作が空燃比変更手段としての機能に相当する。
【００６８】
空燃比変化操作が行われていない場合は、診断開始条件を満足していないため、ルーチンを抜ける。一方、空燃比変化操作が行われた場合は、ステップＳ２９へ進む。そして、ステップＳ２９以降で、ＤＰＦ１８の目詰まり診断を、排気圧の上昇を推定することで行う。尚、ステップＳ２９〜Ｓ３６では、前述した図３のステップＳ１０〜Ｓ１７に対応しており、それぞれのステップにおいて同一の処理が実行される。そのため、ステップＳ２９〜Ｓ３６での処理については説明を省略する。
【００６９】
このように、本実施形態では、通常運転時において、ＤＰＦ１８の目詰まり診断が行われるため、上述した第１実施形態による効果に加え、通常運転に支障を与えることなく目詰まり診断を行うことができるため、運転者に違和感を与えることがない。
【００７０】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限るものではなく、例えば第１実施形態と第２実施形態とを有機的に組み合わせて、診断開始条件を設定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態によるディーゼルエンジンの概略構成図
【図２】同、目詰まり判定ルーチンを示すフローチャート（その１）
【図３】同、目詰まり判定ルーチンを示すフローチャート（その２）
【図４】同、（ａ）は燃料噴射タイミングを示すタイミングチャート、（ｂ）は燃料噴射開始後の空燃比の変化を示すタイミングチャート
【図５】第２実施形態による目詰まり判定ルーチンを示すフローチャート（その１）
【図６】同、目詰まり判定ルーチンを示すフローチャート（その２）
【符号の説明】
【００７２】
１…エンジン本体、
２…気筒、
３…吸気通路、
４…排気通路、
７…インジェクタ、
９…吸気絞り弁、
１１…ターボ過給機、
１３…吸入空気量センサ、
１５…ウエストゲート弁、
１８…ＤＰＦ、
１９…排気温センサ、
２０…排気センサ、
２２…ＥＧＲ弁、
２５…二次空気弁、
２７…エンジン回転数センサ、
Ｎｅ…エンジン回転数、
Ｑ…吸入空気量、
Ｔ…カウント時間（応答時間）、
Σλ…積算空燃比、
Σλｏ…判定用積算空燃比、
λ…空燃比、
λ１…判定用空燃比
【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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