(57)【要約】【課題】排気微粒子補修用フィルタの劣化を検知する。【解決手段】内燃機関の排気通路１２に介装され、触媒を担持し排気中に含まれる微粒子を捕集するフィルタ１４と、前記フィルタ１４へ流入する排気の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段１７と、前記フィルタ１４から流出する排気の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段１６と、検出した上流側酸素濃度と下流側酸素濃度とに基づいて前記フィルタの劣化を判定する手段２５と、を備える。【選択図】      図１
2005273653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に介装され、触媒を担持し排気中に含まれる微粒子を捕集するフィルタと、
前記フィルタへ流入する排気の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段と、
前記フィルタから流出する排気の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段と、
これら検出した上流側酸素濃度と下流側酸素濃度とに基づいて前記フィルタの劣化を判定する手段と、を備えることを特徴とするフィルタの劣化診断装置。
【請求項２】
前記上流側酸素濃度検出手段または下流側酸素濃度検出手段は、広域空燃比センサまたは酸素濃度センサである請求項１に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項３】
前記フィルタの劣化を判定する手段は、前記フィルタ再生中の上流側酸素濃度と下流側酸素濃度との差を算出し、この差が所定値以下である場合に前記フィルタが劣化していると判定する請求項１または２に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項４】
前記フィルタの劣化を判定する手段は、前記フィルタ再生開始時の上流側酸素濃度と下流側酸素濃度との差の時間当たりの変化率を算出し、前記変化率が所定値以下である場合に前記フィルタが劣化していると判定する請求項１または２に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項５】
前記フィルタの劣化を判定する手段は、前記フィルタ再生中の上流側酸素濃度と下流側酸素濃度とに基づいて、前記フィルタ内での酸素消費量もしくは再生量を算出し、前記酸素消費量もしくは再生量が所定値以下である場合に前記フィルタが劣化していると判定する請求項１または２に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項６】
前記フィルタの劣化を判定する手段は、前記フィルタ再生中の上流側酸素濃度と下流側酸素濃度とに基づいて再生の開始時期および終了時期を検出し、検出した再生開始から再生終了までの時間が所定の時間より長くなった場合に前記フィルタが劣化していると判定する請求項１または２に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項７】
前記所定値は、エンジンの運転条件に応じて決定される請求項３〜５のいずれか一つに記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項８】
前記運転条件は、エンジン回転速度である請求項７に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項９】
前記所定値は、エンジン回転速度が高い場合には小さく、エンジン回転速度が低い場合には大きく設定される請求項８に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項１０】
前記運転条件は、エンジン負荷である請求項７に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項１１】
前記所定値は、エンジン負荷が大きい場合には小さく、エンジン負荷が小さい場合には大きく設定される請求項１０に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項１２】
前記運転条件として、エンジン回転数およびエンジン負荷を検出する請求項７に記載のフィルタの劣化診断装置。
【請求項１３】
前記所定値は、エンジン回転速度もしくはエンジン負荷のいずれか一方に基づいて基準値を算出し、前記基準値をいずれか他方に基づいて補正することにより設定される請求項１２に記載のフィルタの劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系統に介装された排気微粒子捕集用フィルタの劣化の検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる微粒子（以下、ＰＭ（パティキュレート・マター）という）を除去するために、排気管にフィルタを介装してＰＭを捕集し、捕集量が所定値に達したらフィルタを加熱してＰＭを燃焼させることによりフィルタの再生を図るという方法が一般的に知られている。
【０００３】
再生の方法として、特許文献１には、フィルタの上下流の差圧に基づいて再生の開始・終了を判断する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平５−２４００２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の技術ではフィルタの上下流の差圧に基づいて再生の開始・終了を判定するので、同じフィルタの上下流の差圧に基づいてフィルタが劣化したか否かを判定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、フィルタの上下流の差圧は同じ量のＰＭ量が堆積していても、エンジンの運転条件により変化し、特に局所的にＰＭが燃え残ってしまう場合に再生の開始・終了を精度よく判定することが困難であることから、同じフィルタの上下流の差圧に基づいてフィルタに劣化が生じたか否かを判定するようにしても劣化判定の精度を向上させることが困難である。
【０００６】
このためフィルタの上下流の差圧以外にフィルタの劣化判定に最適なパラメータはないかと本発明者が各種の実験を行ってみたところ、フィルタの再生処理中にはＰＭの燃焼によって酸素濃度が低下するためフィルタ上流側の酸素濃度とフィルタ下流側の酸素濃度に差が生じると共に、このときのフィルタ下流側の酸素濃度の波形がフィルタの劣化に伴いフィルタの新品時より変化することを初めて見出した。
【０００７】
そこで本発明は、この初めての知見に基づいてなされたもので、フィルタの上下流の差圧に基づくよりもフィルタの劣化判定の精度がよい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】
【０００８】
本発明のフィルタの劣化診断装置は、内燃機関の排気通路に介装され、触媒を担持し排気中に含まれる微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタへ流入する排気の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段と、前記フィルタから流出する排気の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段と、検出した上流側酸素濃度と下流側酸素濃度とに基づいて前記フィルタの劣化を判定する手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前記フィルタの上流の排気の酸素濃度と、ＰＭの燃焼に関連して変化する下流の排気の酸素濃度を検出し、これら検出した酸素濃度に基づいてフィルタが劣化しているか否かを判定するので、フィルタの上下流の差圧に基づくよりもフィルタの劣化判定精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本実施形態のシステムの構成を表す図である。
【００１２】
１はエンジン、２はエンジン１に供給する空気が流れる吸気通路、６はエンジンに供給する空気量を調節する絞り弁、２６は吸気通路２を流れてきた空気をエンジン１の各気筒に分配する吸気マニホールド、２７は各気筒の排気ガスが合流する排気マニホールド、１２はエンジン１の排気ガスが流れる排気通路、１１は排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールドに還流するＥＧＲ配管、１９は吸気マニホールド２６に還流するＥＧＲ量を後述するコントロールユニット（ＥＣＵ）２５によって調節するＥＧＲ弁である。
【００１３】
エンジン１はコモンレール式のディーゼルエンジンであり、燃料ポンプ８によって燃料タンク（図示せず）から吸い上げられた燃料は高圧化されてコモンレール９に送られ、各気筒の燃料噴射弁１０から燃焼室に噴射される。
【００１４】
また、過給機としてターボ過給機３を備えており、吸気通路２には空気を圧縮するターボチャージャ３の吸気コンプレッサ３ａが、その下流には圧縮されて高温になった空気を冷却するインタークーラ４が介装されており、排気通路１２には排気ガス圧力により回転する排気タービン３ｂが介装される。排気タービン３ｂはシャフトにより吸気コンプレッサ３ａと接続されており、排気タービン３ｂが回転することによって吸気コンプレッサ３ａも回転し、これにより外部から吸入した空気を圧縮してエンジン１に供給する。
【００１５】
排気タービン３ｂの下流には排気ガス中のＰＭを捕集・燃焼させるためのフィルタ（以下、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュラー・フィルタ）という）１４が介装される。なお、ＤＰＦ１４には排気ガス浄化用の触媒が担持されている。
【００１６】
また、ターボ過給機３を備えないエンジンにおいても本実施形態を適用することは可能である。
【００１７】
ＤＰＦ１４の上流、下流にはそれぞれ排気ガスの酸素濃度を検出する広域空燃比センサ（以下、λセンサという）が設けられ、検出信号はＥＣＵ２５に読込まれる。
【００１８】
なお、λセンサ１６、１７とは、リッチ側からリーン側にわたって、排気ガス中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出しうるセンサのことであり、検出値はリッチ側からリーン側まで比例的に変化する。
【００１９】
また、ＥＣＵ２５にはエンジン１の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２０、アクセル開度（エンジン負荷）を検出するアクセル開度センサ２１の各検出信号も読込まれ、ＥＣＵ２５はこれら各検出値に基づいて、燃料噴射量、吸気絞り量、ＥＧＲ量、後述するＤＰＦ１４の再生開始・終了等の制御を行う。
【００２０】
ここで、ＤＰＦ１４の再生について説明する。
【００２１】
ＤＰＦ１４は表面にＰＭ再生のための触媒が塗布されたセラミック製のフィルタであり、排気ガス中のＰＭを捕集する。ＥＣＵ２５は、ＰＭ捕集量が予め設定した所定値を越えた場合には、ＤＰＦ１４の浄化能力を回復するための制御として、エンジン１の運転モードを変更し、例えば燃料噴射時期を遅角させる、燃料ポンプ８を制御して燃料噴射弁１０から噴射する燃料量を増加させる、または吸気絞り弁６の開度を制御して吸気量を絞る等してＤＰＦ１４の温度を上昇させて、捕集したＰＭを燃焼させる。
【００２２】
次に、図２のフローチャートを用いて、ＥＣＵ２５が実行するＤＰＦ１４の再生のための制御ルーチンについて説明する。コントローラ２５はこのルーチンをエンジン１の運転中には略１０ミリ秒間隔で実行する。なお、図２のフローチャートは他のルーチンを実行することによって算出したＰＭ捕集量の推定値に応じて再生フラグを設定した後のサブルーチンである。再生フラグは、再生要求が出された場合は１、再生要求がない通常運転状態はゼロとする。
【００２３】
ＰＭ捕集量の算出方法は、ＤＰＦ１４の入口と出口の排気圧力差を検出し、現在の運転状態での基準排気圧力と比較する方法や、前回再生時からの走行距離、エンジン回転速度の積算値、排気圧力とを組み合わせて推定する方法等、既に公知の方法を用いるので説明を省略する。ただし、再生フラグを１にしても、直ちに再生モードに切換えることはせず、後述するステップにしたがって再生開始時期を判定してから切換える。
【００２４】
以下、各ステップにしたがって説明する。
【００２５】
ステップＳ１でエンジン負荷、エンジン回転数を読込む。具体的にはエンジン負荷としてアクセル開度センサ２１の検出値、エンジン回転数としてエンジン回転速度センサ２０の検出値を読み込む。
【００２６】
ステップＳ２で、現在ＤＰＦ再生フラグがゼロであるか否かの判定をする。ゼロの場合はそのまま処理を終了する。
【００２７】
ゼロでない場合には、ステップＳ３に進み、運転モードがＤＰＦ再生モードか否かの判定を行う。ＤＰＦ再生モードとは、再生フラグが１となった状態ではなく、捕集したＰＭを実際に燃焼させるためのエンジン運転状態のことである。
【００２８】
なお、運転モードにはこの他に昇温モードがある。これは、ＤＰＦ１４に堆積したＰＭを自己酸化する温度まで上昇させるために、排気温度を上昇させる運転モードである。
【００２９】
再生モードである場合にはステップＳ４に進み、そうでない場合にはステップＳ９に進む。
【００３０】
ステップＳ４では、ＤＰＦ１４の入口の空気過剰率λｉｎを、ステップＳ５ではＤＰＦ１４の出口の空気過剰率λｏｕｔをそれぞれ検出する。空気過剰率とは、λセンサ１６、１７で検出した空燃比を理論空燃比（空気／燃料＝１４．７）で除算したものである。
【００３１】
ステップＳ６では入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔが所定値ａより小さいか否かの判定を行う。ここでの判定がｙｅｓとなることは、ＤＰＦ１４の再生が実質的に完了したことを意味する。
【００３２】
判定結果がｎｏの場合、すなわちＤＰＦ１４の再生が継続している場合には、コントローラ２５は図５のサブルーチンのステップＳ２１でＤＰＦ１４の劣化判定のためのしきい値Ｃを計算する。しきい値Ｃは、ＤＰＦ１４が交換が必要な程度に劣化している状態におけるＤＰＦ１４入口の空気過剰率λｉｎとＤＰＦ１４出口の空気過剰率λｏｕｔの差λｉｎ−λｏｕｔに相当し、エンジン回転速度、エンジン負荷に応じて以下のように算出する。
【００３３】
まず、エンジン回転速度センサ２０により検出したエンジン回転速度で図６に示す基本値Ｃ０マップを検索して基本値Ｃ０を算出する。図６は縦軸が基本値Ｃ０、横軸がエンジン回転速度であり、高回転になるほど基本値Ｃ０は低くなっている。
【００３４】
基準値Ｃ０を算出したら、図７の負荷補正係数マップを用いて負荷補正係数ｋを検索する。図７は縦軸が負荷補正係数ｋ、横軸がエンジン負荷（アクセル開度）であり、エンジン負荷が大きくなるほど負荷補正係数ｋは小さくなっている。
【００３５】
上記のように基本値Ｃ０、負荷補正係数ｋを算出したら下式（１）によりしきい値Ｃを算出する。
【００３６】
Ｃ＝Ｃ０×ｋ    ・・・（１）
ここで、ＤＰＦ１４の劣化診断について図３、図４を参照して説明する。
【００３７】
ＤＰＦ１４は劣化が進むと図３の上側のグラフに示すように、再生時、特に再生開始直後のＰＭ堆積量の減少速度が低下、つまり燃焼するＰＭ量が減少する。したがって、燃焼により消費される酸素量も減少するので、出口の空気過剰率λｏｕｔのリッチ側へのシフト量も小さくなり、図４に示すように、入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔの最大値は新品時に比べて小さくなる。ただし、運転条件により入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔの最大値は異なる。例えば、図８の（ａ）（ｂ）はそれぞれＤＰＦ１４が劣化時、かつエンジン回転速度（またはエンジン負荷）が高い場合と低い場合の入口と出口の空気過剰率の変化を表す図であり、このときの入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔは図８の（ｃ）のように低回転速度（または低負荷）の場合の方が最大値が大きくなる。
【００３８】
そこで、式（１）を用いてエンジンの運転状態に応じたしきい値Ｃを設定する。
【００３９】
次のステップＳ２２では、コントローラ２５はステップＳ６で計算した空気過剰率の差λｉｎ―λｏｕｔと、ステップＳ２１で計算したしきい値Ｃをコントローラ２５内のメモリに格納してルーチンを終了する。
【００４０】
一方、ステップＳ６での判定結果がｎｏからｙｅｓに転じると、すなわちＤＰＦ１４の再生が実質的に完了すると、コントローラ２５はステップＳ７でモードを通常運転（非再生）モードに設定する。
【００４１】
ステップＳ８ではコントローラ２５は再生フラグをゼロにリセットしてステップＳ２４に進み、ステップＳ２４ではＤＰ１４の再生中にコントローラ２５のメモリに格納された空気過剰率の差λｉｎ―λｏｕｔのうちの最大値ＭＡＸ（λｉｎ−λｏｕｔ）を求め、対応するしきい値Ｃをメモリから読み出す。そして、ＭＡＸ（λｉｎ−λｏｕｔ）がしきい値Ｃを上回っているか否かを判定する。
【００４２】
判定結果がｙｅｓの場合にはコントローラ２５は何もそのまま処理を終了する。判定結果がｎｏの場合にはステップＳ２５でＤＰＦ１４の劣化を示す信号を出力してから処理を終了する。この信号は車両が装備する警告灯を点灯させ、ＤＰＦ１４の劣化を運転者に知らせるために用いられる。
【００４３】
ステップＳ３でＤＰＦ再生モードでない場合はステップＳ９に進み、昇温モードであるか否かの判定を行う。
【００４４】
昇温モードの場合はステップＳ１０に進む。ステップＳ１０〜Ｓ１２は、前述したステップＳ４〜Ｓ６と同様なので説明を省略する。
【００４５】
ステップＳ１２で入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔが所定値ａより小さい場合はそのまま処理を終了し、大きい場合はステップＳ１３に進み、ＤＰＦ再生モードに切換えて処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ９で昇温モードでなかった場合にはステップＳ１４に進み、昇温モードに切換えてリターンする。
【００４７】
ここで、ステップＳ６、Ｓ１２で行う判定および判定に用いる所定値ａについて図３、図４を参照して説明する。
【００４８】
図３はＤＰＦ１４内のＰＭの堆積量およびＤＰＦ１４の入口、出口の空気過剰率λｉｎ、ｏｕｔの変化を表すタイムチャートである。図４はＤＰＦ１４の入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔの変化を表すタイムチャートである。
【００４９】
図３のｔ１以前は、ＰＭ堆積量が増加し続けている。つまりＰＭは燃焼していない。したがってＤＰＦ１４を通過する排気ガス中の酸素が消費されることはないので、入口の空気過剰率λｉｎと出口の空気過剰率λｏｕｔは略同一である。
【００５０】
ｔ１において、それまで増加し続けてきた堆積量が減少に転じる。これは昇温モードにより温度上昇したＰＭが燃焼を開始、つまり再生を開始したからである。この燃焼によりＤＰＦ１４を通過する排気ガス中の酸素が消費されるので、燃焼開始後にＤＰＦ１４下流の酸素濃度は上流に比べて低下する。酸素濃度が低下することにより図３中に点線で示したＤＰＦ１４下流の空気過剰率λｏｕｔはリッチ側にシフトし、図３中実線で示したＤＰＦ上流の空気過剰率λｉｎと差が生じる。
【００５１】
燃焼開始後はＰＭの燃焼は広がるので、燃焼により消費される酸素量は増加し、したがって図４に示したように、入口と出口の空気過剰率の差は徐々に広がる。
【００５２】
そしてｔ２でＰＭ堆積量が略ゼロになると燃焼も終了、つまり再生が終了して、入口と出口の空気過剰率の差はなくなる。
【００５３】
したがって、ＤＰＦ１４の入口と出口の空気過剰率λｉｎ、λｏｕｔの差を演算すれば、実際に燃焼が開始した時期（再生開始時期）および燃焼が終了した時期（再生終了時期）を検出することができる。なお、本実施形態ではセンサの個体差や経年劣化等を考慮して、図４に示すようにＤＰＦ１４の入口と出口の空気過剰率に差が所定値ａまで広がったときに再生開始、所定値ａより小さくなったときに再生終了と判断する。
【００５４】
本実施形態の再生時期検知方法によれば、再生がＤＰＦ１４内部で局所的に発生した場合であっても、燃焼により酸素が消費されるのでＤＰＦ１４下流の酸素濃度には変化が現れ、λセンサ１６はこの変化を検知することができるので、局所的な再生の場合には変化が生じにくいＤＰＦ１４の前後の差圧や温度変化等に基づいて再生（燃焼）開始時期を推定する従来の方法に比べて、より高い精度で再生開始時期を推定することが可能である。
【００５５】
再生終了時期についても、実際の燃焼終了時期を検知することが可能なので、従来のように再生開始からの時間に基づいて再生量を積算して終了時期を決定する方法よりも高い精度で再生終了時期を検知することが可能となる。
【００５６】
上記のように再生開始、終了時期を正確に検知することにより、運転モードの切換制御もより高い精度で行うことが可能となる。
【００５７】
なお、図３において再生開始後、入口の空気過剰率λｉｎおよび出口の空気過剰率λｏｕｔは複数の変曲点をもって変化している。これはＰＭの燃焼速度が過剰に上昇することを防止するために入口の空気過剰率λｉｎを制御しているからであり、出口の空気過剰率λｏｕｔは入口の空気過剰率λｉｎの変化に応じて変化している。
【００５８】
図２のフローチャートを実際に実行する場合は、通常運転モード中にＤＰＦ再生フラグが１となってから図２の制御を開始するので、ステップＳ１〜ステップＳ３、ステップＳ９、ステップＳ１４と進み、昇温モードに切換わりリターンする。
【００５９】
次回演算時には、前回演算時に昇温モードに切換えているのでステップＳ９からステップＳ１０へと進み、ステップＳ１０〜Ｓ１２の演算を行う。昇温モードに切換えてから再生（燃焼）が開始するまでは、上述したようにＤＰＦ１４の入口と出口の空気過剰率に差は生じないので、ステップＳ１２はｙｅｓとなり、再生が開始するまでステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ９〜Ｓ１２を繰り返す。
【００６０】
再生が始まると、ステップＳ１２の判定はｎｏとなり、ステップＳ１３に進みＤＰＦ再生モードに切換わる。
【００６１】
ＤＰＦ再生モードに切換わった後は、ステップＳ３での判定がｙｅｓとなりステップＳ４に進む。再生が終了するまではステップＳ４〜Ｓ６を繰り返し、燃焼が終了したらステップＳ６の判定がｙｅｓとなり、ステップＳ７、Ｓ８へと進み、ＤＰＦ再生フラグをゼロとする。したがって、次回演算時にステップＳ２での判定がｙｅｓとなり、ＤＰＦ再生フラグが１になるまで図２のフローチャートはステップＳ１、Ｓ２を繰り返すことになる。
【００６２】
以上により本実施形態では、ＤＰＦ１４の入口と出口にλセンサ１６、１７を設け、入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔを検出し、これが所定値ａより大きくなったときを再生開始、再びａより小さくなったときを再生終了と判定するので、再生開始、終了を高い精度で検知することができる。
【００６３】
ＤＰＦ１４の入口と出口の空気過剰率の差λｉｎ−λｏｕｔとしきい値Ｃとの比較を行うことにより、ＤＰＦ１４が劣化しているか否かの診断を行い、個々で用いるしきい値Ｃをエンジン回転速度、エンジン負荷に基づいて算出するので、運転状況に応じた精度の高い劣化診断を行うことが可能である。
【００６４】
第２実施形態について説明する。
【００６５】
本実施形態は、第１実施形態のステップＳ２１、Ｓ２６の代わりにステップＳ３１、Ｓ３４、Ｓ３５を設け、ステップＳ２４の代わりにステップＳ３６を設ける。他のステップについては第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【００６６】
図９（ｂ）のステップＳ３１で、コントローラ２５は空気過剰率λｉｎと空気過剰率λｏｕｔの差λｉｎ−λｏｕｔの変化率ｄ（λｉｎ−λｏｕｔ）／ｄｔを計算する。具体的には、前回のルーチン実行における空気過剰率λｉｎと空気過剰率λｏｕｔの差（λｉｎ−λｏｕｔ）n-1と今回計算した空気過剰率λｉｎと空気過剰率λｏｕｔの差λｉｎ−λｏｕｔとの偏差を計算する。
【００６７】
次のステップＳ３４でコントローラ２５はしきい値Ｃ２を計算する。しきい値Ｃ２は第１実施形態におけるしきい値Ｃと同様に、エンジン１の回転速度と負荷に応じて変化させる。
【００６８】
ステップＳ３５では、ステップＳ３１で計算した変化率とステップＳ３４で計算したしきい値Ｃ２とをコントローラ２５に格納する。
【００６９】
図９（ａ）に示すステップＳ３６では、コントローラ２５は、ＤＰＦ１４の再生中にコントローラ２５に格納された変化率ｄ（λｉｎ−λｏｕｔ）／ｄｔのうちの最大値が、対応するしきい値Ｃ２を上回っているか否かを判定する。判定がｙｅｓの場合には、コントローラ２５はそのまま処理を終了する。判定がｎｏの場合には、コントローラ２５は第１の実施例と同様に、ステップＳ２５でＤＰＦ１４の劣化を示す信号を出力してから処理を終了する。
【００７０】
図４を参照すると、空気過剰率λｉｎと空気過剰率λｏｕｔの差の変化率ｄ（λｉｎ−λｏｕｔ）／ｄｔは、図の曲線の傾きとして表される。変化率ｄ（λｉｎ−λｏｕｔ）／ｄｔはＤＰＦ１４の劣化に関係なく再生開始直後に最大値となる。また、最大値はＤＰＦ１４の劣化につれて小さくなる。
【００７１】
そこで、本実施形態では変化率ｄ（λｉｎ―λｏｕｔ）／ｄｔの最大値をしきい値Ｃ２と比較することで、劣化判定に利用するのである。
【００７２】
以上により、本実施形態によっても、第１実施形態と同様にＤＰＦ１４の劣化を高い精度で診断することができる。
【００７３】
第３実施形態について説明する。
【００７４】
本実施形態では、図５のステップＳ２１、Ｓ２６の代わりにステップＳ４１、Ｓ４４、Ｓ４５を設け、図２のステップＳ２４の代わりにステップＳ４６を設ける。他のステップは第１実施形態と同じなので、説明を省略する。
【００７５】
図１０（ｂ）のステップＳ４１では、コントローラ２５は酸素消費量Ｏ２ＳＵＭＰを計算する。酸素消費量Ｏ２ＳＵＭＰはＰＭの燃焼により消費された酸素量であり、排気流量Ｑｅｘｈに応じて変化するので、下式（２）により算出できる。
【００７６】
Ｏ２ＳＵＭＰ＝Ｋ１×（λｉｎ−λｏｕｔ）×Ｑｅｘｈ      ・・・（２）
Ｋ１：係数
排気流量Ｑｅｘｈは図１１に示す排気流量マップから、エンジン回転速度、エンジン負荷を用いて検索する。図１１は縦軸がエンジン負荷、横軸がエンジン回転速度であり、エンジン回転速度、エンジン負荷が大きくなるほど排気流量Ｑｅｘｈが大きくなっている。
【００７７】
ステップＳ４２で、コントローラ２５は第３実施形態と同様にしきい値Ｃ３を計算する。
【００７８】
ステップＳ４３では、ステップＳ４１で計算した酸素消費量Ｏ２ＳＵＭＰとステップＳ４４で計算したしきい値Ｃ３とをコントローラ２５のメモリに格納する。
【００７９】
図１０（ａ）のステップＳ４４では、コントローラ２５は、ＤＰＦ１４の再生中にメモリに格納された酸素消費量Ｏ２ＳＵＭＰの最大値が、対応するしきい値Ｃ３を上回っているか否かの判定を行う。ステップＳ４６の判定結果がｙｅｓの場合はそのまま処理を終了する。判定結果がｎｏの場合は、第１実施形態と同様にステップＳ２５に進みＤＰＦ１４の劣化を示す信号を出力して処理を終了する。
【００８０】
以上により、本実施形態によっても、第１実施形態と同様にＤＰＦ１４の劣化を高い精度で診断することができる。
【００８１】
なお、酸素消費量Ｏ２ＳＵＭＰの代わりに、酸素消費量Ｏ２ＳＵＭＰに基づいて燃焼したＰＭの量（再生量）を算出して判定に用いてもよい。
【００８２】
第４実施形態について図１２を参照して説明する。
【００８３】
本実施形態は、図２、５の制御フローチャートからステップＳ２１、Ｓ２６、及びＳ２４を削除し、代わりにステップＳ５１〜Ｓ５４を設けたものに相当する。他のステップについては第１実施形態と同じなので説明を省略する。
【００８４】
コントローラ２５はステップＳ３の判定結果がｙｅｓの場合には、ステップＳ５１で前回の判定がｎｏであったか否かを判定する。この判定は、ＤＰＦ再生モードに切り換わった直後にのみｙｅｓとなり、その後ＤＰＦ再生モードが継続する場合にはｎｏとなる。
【００８５】
ステップＳ５１の判定結果がｙｅｓの場合には、コントローラ２５はステップＳ５２でタイマーを起動する。タイマーはコントローラ２５を構成するマイクロコンピュータが備えるクロック機能を利用して構成する。ステップＳ５２の処理の後、コントローラ２５はステップＳ４以降の処理を行う。また、ステップＳ５１の判定結果がｎｏの場合には、ステップＳ５２をスキップして直ちにステップＳ４以降の処理を行う。
【００８６】
ステップＳ５１とＳ５２の処理により、ＤＰＦ１４の再生開始に合わせてタイマーが起動する。以後タイマーはＤＰＦ１４の再生開始からの経過時間を計測する。
【００８７】
また、ステップＳ６での判定結果が否定的な場合、すなわちＤＰＦ１４の再生が完了していない場合には、コントローラ２５は何も行わずに処理を終了する。
【００８８】
ステップＳ６での判定結果がｙｅｓ場合、すなわちＤＰＦ１４の再生が完了した場合には、コントローラ２５はステップＳ７、Ｓ８の処理の後、ステップＳ５３でタイマーの計測値Ｐｅｒｉｏｄを読み込むとともに、タイマーの計測を停止する。
【００８９】
次のステップＳ５４では、タイマーの計測値Ｐｅｒｉｏｄがしきい値Ｃ４を上回っているか否かを判定する。ステップＳ５４の判定結果がｎｏの場合はコントローラ２５はそのまま処理を終了し、ステップＳ５４の判定結果がｙｅｓの場合には、コントローラ２５は第１の実施形態と同様にステップＳ２５でＤＰＦ１４の劣化を示す信号を出力して処理を終了する。
【００９０】
図３を参照すると、ＤＰＦ１４が劣化していない場合には、再生は時刻ｔ２で完了する。ＤＰＦ１４が劣化していると、再生はより遅い時刻ｔ３まで完了しない。したがって、再生所要時間に基づきＤＰＦ１４が劣化しているか否かを判定することができる。
【００９１】
以上により本実施形態によっても、第１実施形態と同様にＤＰＦ１４の劣化を高い精度で診断することができる。
【００９２】
第５実施形態について図１３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００９３】
本実施形態では、図２、図５の制御フローからステップＳ２６とＳ２４を削除し、その代わりにステップＳ６１〜Ｓ６３を設けたものに相当する。他のステップは第５実施形態と同じなので説明を省略する。
【００９４】
図１３（ｂ）のステップＳ６２で、第１実施形態と同様にしきい値Ｃ（本実施形態ではＣ５とする）を計算した後、コントローラ２５はステップＳ６３で空気過剰率λｉｎと空気過剰率λｏｕｔの差λｉｎ−λｏｕｔがしきい値Ｃ５より大きいか否かを判定する。判定結果がｙｅｓの場合には、コントローラ２５はステップＳ６４でカウンタ値ＣＯＵＮＴをインクリメントした後、処理を終了する。判定結果はｎｏの場合には、コントローラ２５は直ちに処理を終了する。
【００９５】
図１３（ａ）においては、ステップＳ８の処理に続いてコントローラ２５はステップＳ６１でカウンタ値ＣＯＵＮＴがしきい値Ｄより大きいか否かを判定する。カウンタ値ＣＯＵＮＴの初期値はゼロである。
【００９６】
ステップＳ６１の判定結果がｙｅｓの場合には、コントローラ２５はただちに処理を終了する。ステップＳ６１の判定結果がｎｏの場合には、コントローラ２５は第５実施形態と同様にステップＳ２５でＤＰＦ１４の劣化を示す信号を出力してから処理を終了する。
【００９７】
図４を参照すると、劣化していないＤＰＦ１４においては、再生期間中に差λｉｎ―λｏｕｔがしきい値Ｃ（しきい値Ｃ５）を上回る時間が長い。この実施形態では再生期間中に差λｉｎ―λｏｕｔがしきい値Ｃを上回った回数をカウンタ値ＣＯＵＮＴとしてカウントする。再生実行の結果、差λｉｎ―λｏｕｔが所定値Ａを下回り、ステップＳ７でモードを非再生モードに設定し、ステップＳ８で再生フラグをゼロにリセットした後、コントローラ２５はカウンタ値ＣＯＵＮＴをしきい値Ｄと比較して、ＤＰＦ１４の劣化の有無を診断する。ここでカウンタ値ＣＯＵＮＴは再生モード期間中に差λｉｎ−λｏｕｔがしきい値Ｃを上回った期間の長さを代表している。
【００９８】
なお、上記各実施形態では、λセンサ１６、１７が検出した酸素濃度を空気過剰率に換算しているが、検出した酸素濃度の差を直接用いてステップＳ６、Ｓ１２、Ｓ２６の判定を行うこともできる。
【００９９】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、ＤＰＦの再生制御に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】第１実施形態のシステムの構成を表す図である。
【図２】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図３】ＰＭ堆積量と空気過剰率の変化を表すタイムチャートである。
【図４】ＤＰＦ入口と出口の空気過剰率の差の変化を表すタイムチャートである。
【図５】第１実施形態のＤＰＦ劣化診断のフローチャート
【図６】基本値マップである。
【図７】負荷補正係数マップである。
【図８】（ａ）は高回転または高負荷時の空気過剰率の時間変化を表す図、（ｂ）は低回転または低負荷時の空気過剰率の時間変化を表す図、（ｃ）はＤＰＦ入口と出口の空気過剰率の差の時間変化を表す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は第２実施形態のＤＰＦ劣化診断のフローチャートである。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は第３実施形態のＤＰＦ劣化診断のフローチャートである。
【図１１】排気流量マップである。
【図１２】第４実施形態の劣化診断のフローチャートである。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は第５実施形態の劣化診断のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１    エンジン
２    吸気通路
３    ターボ過給機
４    インタークーラ
６    吸気絞り弁
８    燃料ポンプ
９    コモンレール
１０  燃料噴射弁
１１  ＥＧＲ配管
１２  排気通路
１４  ＤＰＦ
１６  λセンサ（出口側）
１７  λセンサ（入口側）
１９  ＥＧＲバルブ
２０  エンジン回転速度センサ
２１  アクセル開度センサ
２５  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２６  吸気マニホールド
２７  排気マニホールド
【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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【図１３】
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