(57)【要約】【課題】本発明は、排気通路におけるフィルタとＰＭセンサとの間に選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられた構成において、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることを目的とする。【解決手段】選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出し、該ＰＭ酸化量に基づいて、フィルタが所定の状態であると仮定して算出されるＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を補正する。そして、補正されたＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量が所定量以上であることを条件として、前記ＰＭセンサの出力値に基づいて前記フィルタの故障を判定する。【選択図】図７
2013108452.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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積した粒子状物質の量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を推定する推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
少なくとも、前記得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出する酸化量算出手段と、
前記推定手段によって推定された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を、前記酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量に基づいて補正するＰＭ堆積量補正手段と、
前記ＰＭ堆積量補正手段によって補正された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量が所定量以上であることを条件として、前記ＰＭセンサの出力値に基づいて前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
を備えるフィルタの故障検出装置。
【請求項２】
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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積した粒子状物質の量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を推定する推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
少なくとも、前記得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出する酸化量算出手段と、
前記推定手段によって推定された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を、前記酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量に基づいて補正するＰＭ堆積量補正手段と、
前記ＰＭセンサの出力値と、前記ＰＭ堆積量補正手段によって補正された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量に基づいて定められる閾値と、を比較することで、前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
を備えるフィルタの故障検出装置。
【請求項３】
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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積した粒子状物質の量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
少なくとも、前記取得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出する酸化量算出手段と、
前記酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量に基づいて前記ＰＭセンサの出力値を補正するセンサ出力補正手段と、
前記センサ出力補正手段によって補正された前記ＰＭセンサの出力値と閾値とを比較することで、前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
を備えるフィルタの故障検出装置。
【請求項４】
前記酸化量算出手段が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に加え、前記ＰＭセンサの温度に基づいて、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出する請求項１から３の何れか一項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項５】
前記ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合は、前記判定手段による前記フィルタの故障判定を禁止する禁止手段をさらに備える請求項１から４の何れか一項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項６】
前記取得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記所定温度又は前記所定期間の少なくともいずれかを設定する設定手段をさらに備える請求項５に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項７】
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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積する粒子状物質に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を推定する推定手段と、
前記ＰＭセンサの出力値と、前記推定手段によって推定された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量と、を用いて前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
前記推定手段によって前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を推定している時に、前記ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合は、該推定手段による前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量の推定を停止し、前記フィルタの故障判定を禁止する禁止手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記所定温度又は前記所定期間の少なくともいずれかを設定する設定手段と、
を備えるフィルタの故障検出装置。
【請求項８】
前記所定温度を第一所定温度とし、
前記禁止手段が、前記ＰＭセンサの温度を上昇させることで該ＰＭセンサに堆積したＰＭを酸化させて除去するＰＭ除去処理が完了してから、前記ＰＭセンサの温度が第二所定温度より低くなるまでの間においては、該推定手段による前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量の推定を行わず、前記フィルタの故障判定を禁止する請求項５から７のいずれか一項に記載のフィルタの故障検出装置。
【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の故障を検出するフィルタの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）を捕集するフィルタを設ける場合がある。このような場合に、フィルタより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故障を検出する技術が知られている。また、内燃機関の排気通路に、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒を設ける場合がある。
【０００３】
特許文献１には、内燃機関の排気通路において、フィルタより下流側に選択還元型ＮＯｘ触媒を設けた構成が開示されている。また、この特許文献１には、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼させるフィルタの強制再生時に、選択還元型ＮＯｘ触媒内を流動する排気中のアンモニア濃度が排気中のＮＯｘを還元するのに適した濃度になるように選択還元型ＮＯｘ触媒の温度の上昇を設定勾配に保持する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、内燃機関の排気通路に、フィルタ、尿素噴射弁、選択還元型ＮＯｘ触媒、アンモニア検出手段、アンモニアスリップ防止触媒、および亜酸化窒素検出手段を上流側から順に設けた構成が開示されている。また、この特許文献２には、亜酸化窒素検出手段によって検出された亜酸化窒素濃度に応じて、尿素噴射弁から供給される尿素量を制御する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、内燃機関の排気通路において、フィルタより下流側にＰＭセンサを設けた構成が開示されている。また、この特許文献３には、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼除去するフィルタの再生時期に応じて、ＰＭセンサのセンサ素子に付着したＰＭを燃焼除去するセンサ素子の再生を開始する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６１３３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２２５５２号公報
【特許文献３】特開２０１１−０８９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フィルタの故障検出のために該フィルタより下流側の排気通路に設けるＰＭセンサとして、自身に堆積したＰＭ量に対応する信号を出力するＰＭセンサを用いる場合がある。フィルタにおいて溶損又は破損等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をすり抜けるＰＭの量が増加する。その結果、フィルタより下流側に設けられたＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量が、フィルタが正常の場合に比べて多くなる。そのため、上記のようなＰＭセンサの出力値を用いてフィルタの故障を検出することができる。
【０００８】
ここで、排気通路におけるフィルタとＰＭセンサとの間に選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられる場合がある。また、選択還元型ＮＯｘ触媒においてアンモニアを還元剤としてＮＯｘが還元される過程においては、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が生成される場合がある。そして、選択還元型ＮＯｘ触媒において亜酸化窒素が生成されると、該選択還元型ＮＯｘ触媒よ
り下流側に設けられたＰＭセンサに堆積しているＰＭが、該亜酸化窒素によって酸化される場合がある。ＰＭセンサに堆積したＰＭが亜酸化窒素によって酸化されることで減少すると、該ＰＭセンサの出力値が低下する。そのため、ＰＭセンサの出力値を用いてフィルタの故障を高精度で検出するためには、亜酸化窒素によるＰＭの酸化を考慮する必要がある。
【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、排気通路におけるフィルタとＰＭセンサとの間に選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられた構成において、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第一の発明に係るフィルタの故障検出装置は、
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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積した粒子状物質の量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を推定する推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
少なくとも、前記得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出する酸化量算出手段と、
前記推定手段によって推定された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を、前記酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量に基づいて補正するＰＭ堆積量補正手段と、
前記ＰＭ堆積量補正手段によって補正された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量が所定量以上であることを条件として、前記ＰＭセンサの出力値に基づいて前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
を備える。
【００１１】
ＰＭセンサは、該ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量が非常に少ない段階では、該ＰＭ堆積量に対応した信号を出力しない。ここで、所定量とは、ＰＭセンサの出力値が該ＰＭセンサ自身におけるＰＭ堆積量に対応した値となるＰＭ堆積量の閾値以上の値である。
【００１２】
本発明においては、推定手段によって、フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量が推定される。ここで、所定の状態は、例えば、正常な状態でもよく、また、フィルタの故障のレベルが所定のレベルに達した状態であってもよい。
【００１３】
さらに、本発明では、酸化量算出手段算手段によって、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量が算出される。このとき、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど又は該排気中の亜酸化窒素量が多いほど、ＰＭの酸化量は大きい値として算出される。
【００１４】
そして、ＰＭ堆積量補正手段によって、推定手段によって推定されたＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量から、酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量を減算することで、該ＰＭ堆積量が補正される。これにより、フィルタが所定の状態であると仮定した場合の
ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を高精度で算出することが可能となる。そして、このＰＭ堆積量の補正値が所定量以上であるときに、判定手段によって、ＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの故障が判定される。
【００１５】
本発明によれば、排気中の亜酸化窒素による酸化量を考慮して算出された、フィルタが所定の状態であると仮定した場合のＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量に基づいて、フィルタの故障判定を実行するタイミングが決定される。従って、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【００１６】
第二の発明に係るフィルタの故障検出装置は、
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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積した粒子状物質の量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を推定する推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
少なくとも、前記得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出する酸化量算出手段と、
前記推定手段によって推定された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を、前記酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量に基づいて補正するＰＭ堆積量補正手段と、
前記ＰＭセンサの出力値と、前記ＰＭ堆積量補正手段によって補正された前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量に基づいて定められる閾値と、を比較することで、前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
を備える。
【００１７】
本発明においても、第一の発明と同様、推定手段によって、フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量が推定される。  さらに、本発明では、ＰＭ堆積量補正手段によって、推定手段によって推定されたＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量から、酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量を減算することで、該ＰＭ堆積量が補正される。そして、判定手段によって、このＰＭ堆積量の補正値に基づいて定められる閾値とＰＭセンサの出力値とを比較することで、前記フィルタの故障が判定される。
【００１８】
本発明によれば、排気中の亜酸化窒素による酸化量を考慮して算出された、フィルタが所定の状態であると仮定した場合のＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量に基づいて故障判定の閾値が定められる。従って、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【００１９】
第三の発明に係るフィルタの故障検出装置は、
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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積した粒子状物質の量に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
少なくとも、前記取得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出する酸化量算出手段と、
前記酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量に基づいて前記ＰＭセンサの出力値を補正するセンサ出力補正手段と、
前記センサ出力補正手段によって補正された前記ＰＭセンサの出力値と閾値とを比較することで、前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
を備える。
【００２０】
ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量が多いほど、ＰＭセンサの出力値は小さくなる。その結果、フィルタをすり抜けてＰＭセンサに付着したＰＭ量の積算値（即ち、ＰＭの酸化がなかった場合のＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量）とＰＭセンサの出力値との乖離が大きくなる。
【００２１】
そこで、本発明では、センサ出力補正手段によって、酸化量算出手段によって算出されたＰＭの酸化量に基づいてＰＭセンサの出力値が補正される。このとき、ＰＭの酸化量が多いほど、ＰＭセンサの出力値は増加補正される。これにより、フィルタをすり抜けてＰＭセンサに付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との乖離を小さくすることができる。
【００２２】
そして、判定手段によって、補正されたＰＭセンサの出力値と閾値とを比較することで、フィルタの故障が判定される。つまり、補正後のＰＭセンサの出力値が閾値以上であれば、フィルタをすり抜けたＰＭ量が過剰に多い、即ちフィルタが故障していると判定される。一方、補正後のＰＭセンサの出力値が閾値より小さければ、フィルタは正常であると判定される。
【００２３】
本発明によれば、排気中の亜酸化窒素による酸化量を考慮して補正したＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの故障判定が行われる。従って、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【００２４】
第一、第二、又は第三の発明において、酸化量算出手段は、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に加え、ＰＭセンサの温度に基づいて、該ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量を算出してもよい。このとき、ＰＭセンサの温度が高いほど、ＰＭの酸化量は大きい値として算出される。
【００２５】
これによれば、ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量をより高精度で算出することができる。その結果、第一及び第二の発明においては、フィルタが所定の状態であると仮定した場合のＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量をより高精度で算出することができる。また、第三の発明においては、フィルタをすり抜けてＰＭセンサに付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との乖離をより小さくすることができる。そのため、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度をより向上させることができる。
【００２６】
第一、第二、又は第三の発明に係るフィルタの故障検出装置は、ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合は、判定手段によるフィルタの故障判定を禁止する禁止手段をさらに備えてもよい。
【００２７】
ここで、所定温度とは、ＰＭセンサに堆積したＰＭが酸化する温度の下限値以上の温度である。また、所定期間とは、ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が該所定期間以上
継続すると、ＰＭセンサにおいて酸化されるＰＭ量が増加し、そのばらつきが過剰に大きくなると判断できる期間である。ＰＭセンサにおいて酸化されるＰＭ量のばらつきが大きくなると、酸化量算出手段によってその量を高精度で算出することが困難となる。
【００２８】
本発明では、ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合、即ち、ＰＭセンサにおいて酸化されるＰＭ量が増加し、そのばらつきが過剰に大きくなった場合は、禁止手段によって、フィルタの故障判定が禁止される。これにより、フィルタの故障判定の精度の低下を抑制することができる。
【００２９】
また、上述したように、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど又は該排気中の亜酸化窒素量が多いほど、ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化が促進され易くなる。そこで、上記の場合、フィルタの故障検出装置は、取得手段によって取得された選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記所定温度又は前記所定期間の少なくともいずれかを設定する設定手段をさらに備えてもよい。このとき、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど、また、該排気中の亜酸化窒素量が多いほど、所定温度がより低い温度に設定される。また、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど、また、該排気中の亜酸化窒素量が多いほど、所定期間はより短い期間に設定される。
【００３０】
これによれば、ＰＭセンサにおいて酸化されるＰＭ量を酸化量算出手段によって高精度で算出することが困難な状態で、ＰＭセンサの故障判定が行われることを、より高い確率で抑制することができる。従って、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【００３１】
本発明において、前記所定温度を第一所定温度とした場合に、禁止手段は、ＰＭセンサの温度を上昇させることで該ＰＭセンサに堆積したＰＭを酸化させて除去するＰＭ除去処理が完了してから、ＰＭセンサの温度が第二所定温度より低くなるまでの間においても、推定手段によるＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量の推定を行わず、フィルタの故障判定を禁止してもよい。
【００３２】
ＰＭ除去処理では、ＰＭセンサがＰＭの酸化が可能な温度まで昇温される。そのため、ＰＭ除去処理の完了後も暫くの間はＰＭセンサの温度が、ＰＭの酸化が可能なほど高い状態が継続する。ここで、第二所定温度は、ＰＭの酸化が可能な温度の下限値以下の温度である。
【００３３】
これによれば、ＰＭ除去処理の完了直後に、ＰＭセンサに堆積したＰＭが酸化されている状態で、該ＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの故障判定が行われることを抑制することができる。従って、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度をより向上させることができる。
【００３４】
第四の発明に係るフィルタの故障検出装置は、
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の故障を検出するフィルタの故障検出装置であって、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、自身に堆積する粒子状物質に対応した信号を出力するＰＭセンサと、
前記フィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路に設けられアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記フィルタが所定の状態であると仮定した場合の前記ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量を推定する推定手段と、
前記ＰＭセンサの出力値と、前記推定手段によって推定された前記ＰＭセンサにおける
ＰＭ堆積量と、を用いて前記フィルタの故障を判定する判定手段と、
前記ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合は、前記フィルタの故障判定を禁止する禁止手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記所定温度又は前記所定期間の少なくともいずれかを設定する設定手段と、
を備える。
【００３５】
ここで、所定温度とは、ＰＭセンサに堆積したＰＭが酸化する温度の下限値以上の温度である。また、所定期間とは、ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が該所定期間以上継続すると、ＰＭセンサにおいて酸化されることで減少するＰＭ堆積量の減少量が大きくなり、その結果、フィルタをすり抜けてＰＭセンサに付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との乖離が過剰に大きくなると判断できる期間である。
【００３６】
本発明では、ＰＭセンサの温度が所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合、即ち、フィルタをすり抜けてＰＭセンサに付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との乖離が過剰に大きくなった場合は、禁止手段によって、フィルタの故障判定が禁止される。これにより、フィルタの故障判定の精度の低下を抑制することができる。
【００３７】
また、本発明に係るフィルタの故障検出装置は、設定手段を備えている。そして、設定手段によって、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度又は該排気中の亜酸化窒素量に基づいて、前記所定温度又は前記所定期間の少なくともいずれかが設定される。このとき、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど又は該排気中の亜酸化窒素量が多いほど、所定温度がより低い温度に設定される。また、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど又は該排気中の亜酸化窒素量が多いほど、所定期間はより短い期間に設定される。
【００３８】
本発明によれば、フィルタをすり抜けてＰＭセンサに付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との乖離が過剰に大きい状態で、ＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの故障判定が行われることをより高い確率で抑制することができる。従って、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【００３９】
また、本発明においても、前記所定温度を第一所定温度とした場合に、禁止手段は、ＰＭ除去処理が完了してから、ＰＭセンサの温度が第二所定温度より低くなるまでの間、推定手段によるＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量の推定を行わず、フィルタの故障判定を禁止してもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、排気通路におけるフィルタとＰＭセンサとの間に選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられた構成において、ＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＰＭセンサの概略構成図である。
【図３】実施例１に係るＰＭセンサの出力値の推移を示したタイムチャートである。
【図４】実施例１に係る、フィルタをすり抜けたＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との関係を示す第一の図である。
【図５】実施例１に係る、フィルタをすり抜けたＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との関係を示す第二の図である。
【図６】実施例１に係る、フィルタをすり抜けたＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との関係を示す第三の図である。
【図７】実施例１に係るフィルタの故障検出のフローを示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係る、ＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度と、添加弁からの尿素水の添加量及びＮＯｘ触媒の温度と、の関係を示す図である。
【図９】実施例１に係る、ＰＭセンサに堆積したＰＭの酸化量と、ＰＭセンサの温度及びＮＯｘ触媒より下流側の排気の亜酸化窒素濃度と、の関係を示す図である。
【図１０】実施例２に係るフィルタの故障検出のフローを示すフローチャートである。
【図１１】実施例３に係るフィルタの故障検出のフローの一部を示すフローチャートである。
【図１２】実施例３に係るフィルタの故障検出のフローの他の一部を示すフローチャートである。
【図１３】実施例４に係るフィルタの故障検出のフローの一部を示すフローチャートである。
【図１４】実施例４に係るフィルタの故障検出のフローの他の一部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】
【００４２】
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。
【００４３】
＜実施例１＞
［吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関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、車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。
【００４４】
内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。また、内燃機関１の吸排気系にはターボチャージャ９が設けられている。ターボチャージャ９のコンプレッサ９ａは吸気通路２に設けられており、ターボチャージャ９のタービン９ｂは排気通路３に設けられている。
【００４５】
ターボチャージャ９のコンプレッサ９ａより上流側の吸気通路２には、エアフローメータ１１及びスロットル弁８が設けられている。エアフローメータ１１は、吸気通路２を流通する吸気の量を検出する。スロットル弁８は、吸気通路２を流通する吸気の量を制御する。一方、ターボチャージャ９のタービン９ｂより下流側の排気通路３には、排気の流れ方向の上流側から順に、酸化触媒４、フィルタ５、添加弁６、選択還元型ＮＯｘ触媒７（以下、ＮＯｘ触媒７という。）が設けられている。
【００４６】
酸化触媒４は、酸化能を有する触媒であればよく、例えば三元触媒であってもよい。また、酸化触媒４は、フィルタ５に担持されていてもよい。
【００４７】
フィルタ５は、排気中のＰＭを捕集する。尚、フィルタ５には、触媒が担持されていてもよい。フィルタ５によってＰＭが捕集されることで、該フィルタ５にＰＭが徐々に堆積する。そして、フィルタ５の温度を強制的に上昇させる、所謂フィルタの再生処理を実行することで、該フィルタ５に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。例えば、
酸化触媒４にＨＣを供給することで、該ＨＣの酸化熱によってフィルタ５の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒４を備えずに、フィルタ５の温度を上昇させる他の装置を備えていてもよい。さらに、内燃機関１から高温のガスを排出させることでフィルタ５の温度を上昇させてもよい。
【００４８】
添加弁６は、排気中に尿素水を添加する。添加弁６は、尿素水を添加する際には短い周期で尿素水の噴射と停止とを繰り返す。つまり、添加弁６は尿素水を周期的に添加する。添加弁６から尿素水として添加された尿素は、排気の熱で加水分解されアンモニア（ＮＨ３）となり、その一部又は全部がＮＯｘ触媒７に吸着する。尚、添加弁６は、尿素水以外のアンモニア由来化合物を添加するものであってもよい。
【００４９】
ＮＯｘ触媒７は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する。例えば、ＮＯｘ触媒７にアンモニアを予め吸着させておけば、ＮＯｘ触媒７をＮＯｘが通過するときに該アンモニアにより該ＮＯｘを還元させることができる。
【００５０】
酸化触媒４より下流側且つフィルタ５より上流側の排気通路３には、第一排気温度センサ１２が設けられている。フィルタ５より下流側且つ添加弁６より上流側の排気通路３には、第二排気温度センサ１３、Ａ／Ｆセンサ１４、及びＮＯｘセンサ１５が設けられている。ＮＯｘ触媒７よりも下流側の排気通路３には、ＰＭセンサ１６及び第三排気温度センサ１７が設けられている。
【００５１】
第一、第二、第三排気温度センサ１２，１３，１７は排気の温度を検出する。Ａ／Ｆセンサ１４は排気の空燃比を検出する。ＮＯｘセンサ１５は排気のＮＯｘ濃度を検出する。ＰＭセンサ１６は排気中のＰＭ量を検出する。尚、ＰＭセンサ１６の詳細については後述する。また、これらセンサの全てが必須というわけではなく、必要に応じて設けることができる。
【００５２】
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、第一、第二、第三排気温度センサ１２，１３，１７、Ａ／Ｆセンサ１４、ＮＯｘセンサ１５、及びＰＭセンサ１６の他、アクセル開度センサ１８及びクランクポジションセンサ１９が電気的に接続されている。アクセル開度センサ１８は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。クランクポジションセンサ１９は、内燃機関１のクランク角度を検出する。そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００５３】
ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１８の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。また、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１９の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。
【００５４】
また、ＥＣＵ１０には、スロットル弁８、及び添加弁６が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１０によって、これらの装置が制御される。
【００５５】
また、ＥＣＵ１０は、フィルタ５におけるＰＭ堆積量を推定する。そして、ＥＣＵ１０は、該推定されたＰＭ堆積量が所定の再生開始の閾値以上となると、前記フィルタの再生処理を実施する。尚、内燃機関１が搭載されている車両の前回のフィルタの再生処理の実施完了からの走行距離が所定距離以上となったときにフィルタの再生処理を実行してもよい。また、規定期間が経過する毎にフィルタの再生処理を実施してもよい。
【００５６】
［ＰＭセンサ］
図２は、ＰＭセンサ１６の概略構成図である。ＰＭセンサ１６は、自身に堆積したＰＭ
量に対応する電気信号を出力するセンサである。ＰＭセンサ１６は、一対の電極１６１と、該一対の電極１６１の間に設けられる絶縁体１６２と、を備えて構成されている。一対の電極１６１の間にＰＭが付着すると、該一対の電極１６１の間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、排気中のＰＭ量と相関関係にあるため、該電気抵抗の変化に基づいて、排気中のＰＭ量を検出することができる。このＰＭ量は、単位時間当たりのＰＭの質量としてもよく、所定時間におけるＰＭの質量としてもよい。尚、ＰＭセンサ１６は、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力するものであればよく、図２に示すような構成のものに限られるものではない。
【００５７】
図３は、ＰＭセンサ１６の出力値の推移を示したタイムチャートである。尚、内燃機関１から排出される単位時間当たりのＰＭ量が一定であるとすると、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量は時間の経過と共に一定の割合で増加する。内燃機関１の始動直後のＡで示される期間は、排気通路３内で凝縮する水がＰＭセンサ１６に付着する虞がある期間である。ＰＭセンサ１６に水が付着すると、該ＰＭセンサ１６の出力値が変化したり、ＰＭセンサ１６が故障したりするため、この期間ではＰＭセンサ１６によるＰＭ量の検出は行われない。
【００５８】
Ａで示される期間の後のＢで示される期間では、前回の内燃機関１の運転時にＰＭセンサ１６に堆積したＰＭを除去する処理（以下、ＰＭ除去処理という。）を行う。このＰＭ除去処理は、ＰＭセンサ１６の温度を、ＰＭが酸化する温度まで上昇させることにより行われる。このＢで示される期間においても、ＰＭセンサ１６によるＰＭ量の検出は行われない。
【００５９】
そして、Ｂで示される期間の後のＣで示される期間でＰＭの検出が行われる。ただし、Ｃで示される期間であっても、ＰＭセンサ１６にある程度の量のＰＭが堆積するまでは、ＰＭセンサ１６の出力値が増加しない。即ち、ある程度の量のＰＭが堆積することで、一対の電極１６１の間に電流が流れるようになってから出力値が増加を始める。その後は、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭ量の増加に応じて、その出力値が増加していく。
【００６０】
［フィルタの故障検出］
ＰＭセンサ１６は、フィルタ５よりも下流側に設けられている。そのため、ＰＭセンサ１６には、フィルタ５に捕集されずに、該フィルタ５をすり抜けたＰＭが付着する。従って、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量は、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値に対応した量となる。
【００６１】
フィルタ５において溶損又は破損等の故障が発生すると、該フィルタ５に捕集されずに該フィルタ５をすり抜けるＰＭの量が増加する。その結果、フィルタ５より下流側に設けられたＰＭセンサ１６に付着するＰＭ量が増加するため、該ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量が、フィルタ５が正常の場合に比べて多くなる。そこで、本実施例では、ＰＭセンサ１６の出力値を用いてフィルタ５の故障を検出する。
【００６２】
フィルタ５の故障検出は、ＰＭ除去処理を実行することで、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭを一旦除去した後に行われる。ここで、上述したように、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭを除去した後は、ＰＭセンサ１６が正常であっても、ＰＭ堆積量がある程度の量に達しなければ、該ＰＭセンサ１６の出力値は、ＰＭ堆積量に対応した値とはならない。そのため、フィルタ５が正常であると仮定した場合のＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量（以下、正常時ＰＭ堆積量と称する）の推定値が所定量以上であることを条件として、ＰＭセンサ１６の出力値に基づくフィルタ５の故障判定が行われる。
【００６３】
ここで、所定量とは、ＰＭセンサ１６の出力値が該ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量
に対応した値となるＰＭ堆積量の閾値以上の値である。この所定量は、実験等に基づいて予め定められている。
【００６４】
また、フィルタ５の故障判定は、正常時ＰＭ堆積量に基づいて定められる閾値と、ＰＭセンサ１６の出力値とを比較することで行われる。
【００６５】
以下、本実施例に係る正常時ＰＭ堆積量の算出方法について説明する。ＰＭセンサ１６に付着するＰＭ量は、内燃機関１から排出されるＰＭの量（以下、機関排出ＰＭ量と称する）が多いほど、多くなる。機関排出ＰＭ量は、内燃機関１の運転状態（機関回転速度及び機関負荷）に応じて変化する。
【００６６】
また、機関排出ＰＭ量が同一であり、且つフィルタ５が正常であっても、フィルタ５に流入するＰＭ量に対する該フィルタ５をすり抜けるＰＭ量の割合（以下、フィルタすり抜け率と称する）は、フィルタ５におけるＰＭ堆積量に応じて変化する。つまり、フィルタ５におけるＰＭ堆積量が少ないほど、フィルタすり抜け率は高くなる。
【００６７】
さらに、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量に対するＰＭセンサ１６に付着するＰＭ量の割合（以下、センサ付着率と称する）も、フィルタ５におけるＰＭ堆積量及びフィルタ５を通過する排気の流量（流速）に応じて変化する。つまり、フィルタ５におけるＰＭ堆積量が少ないほど、また、フィルタ５を通過する排気の流量が多いほど（該排気の流速が大きいほど）、ＰＭセンサ１６の周囲を流れる排気の流速が大きくなるため、センサ付着率は低くなる。
【００６８】
図４は、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との関係を示す図である。図４において、Ｌ１は、吸気量が比較的少ない場合（即ち、排気の流量が比較的少ない場合）を示しており、Ｌ２は、吸気量が比較的多い場合（即ち、排気の流量が比較的多い場合）を示している。
【００６９】
上述したように、排気の流量が多いほどセンサ付着率が低くなる。換言すれば、排気の流量が少ないほどセンサ付着率が高くなる。そのため、吸気量が比較的少ない場合は、吸気量が比較的多い場合に比べて、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値がより小さい段階で、ＰＭセンサ１６により多くのＰＭが堆積する。その結果、ＰＭセンサ１６は、図４に示すように、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値がより小さい段階で、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力する。
【００７０】
そこで、本実施例では、機関排出ＰＭ量、フィルタすり抜け率、及びセンサ付着率に基づいて、正常時ＰＭ堆積量を推定する。
【００７１】
ただし、排気の温度が上昇し、ＰＭセンサ１６の温度が、ＰＭの酸化が可能な温度（以下、ＰＭ酸化温度と称する）に達すると、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化される。ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化されると、該ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量が減少する。そのため、正常時ＰＭ堆積量を高い精度で算出するためには、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量を考慮する必要がある。
【００７２】
図５は、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との関係を示す図である。図５において、Ｌ１は、ＰＭセンサ１６の周囲の排気温度（即ち、ＰＭセンサ１６の温度）がＰＭ酸化温度より低い場合を示しており、Ｌ２は、ＰＭセンサ１６の周囲の排気温度がＰＭ酸化温度以上の場合を示している。尚、Ｌ１で示す場合とＬ２で示す場合とで、内燃機関１の吸気量は同一（即ち、排気の流量は同一）とする。
【００７３】
上述したように、ＰＭセンサ１６の温度がＰＭ酸化温度以上となると、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に一旦付着し堆積したＰＭが酸化される。そのため、図５に示すように、ＰＭセンサ１６の周囲の排気温度がＰＭ酸化温度以上の場合は、ＰＭセンサ１６の周囲の排気温度がＰＭ酸化温度より低い場合に比べて、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値がより大きくならないと、ＰＭセンサ１６が、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力しない。
【００７４】
さらに、本実施例においては、排気通路３におけるＰＭセンサ１６より上流側にＮＯｘ触媒７が設けられている。ＮＯｘ触媒７においてアンモニアを還元剤としてＮＯｘが還元される過程では、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が生成される場合がある。そして、ＮＯｘ触媒７において亜酸化窒素が生成されると、該ＮＯｘ触媒７より下流側に設けられたＰＭセンサ１６に堆積しているＰＭが、該亜酸化窒素によって酸化されることになる。つまり、ＮＯｘ触媒７において生成される亜酸化窒素の量が多いほど、該ＮＯｘ触媒７より下流側の排気中の亜酸化窒素量が多くなり、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化が促進される。
【００７５】
図６は、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との関係を示す図である。図６において、Ｌ１は、添加弁６からの尿素水の添加が行われていない場合（即ち、ＮＯｘ触媒７において、アンモニアを還元剤とするＮＯｘの還元が行われず、亜酸化窒素が生成されていない場合）を示しており、Ｌ２は、添加弁６からの尿素水の添加が行われている場合（即ち、ＮＯｘ触媒７において、アンモニアを還元剤とするＮＯｘの還元が行われることで、亜酸化窒素が生成されている場合）を示している。
【００７６】
上述したように、ＮＯｘ触媒７において亜酸化窒素が生成されると、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化が促進される。そのため、図６に示すように、添加弁６からの尿素水の添加が行われている場合は、添加弁６からの尿素水の添加が行われていない場合に比べて、フィルタ５をすり抜けたＰＭ量の積算値がより大きくならないと、ＰＭセンサ１６が、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力しない。
【００７７】
そこで、本実施例では、ＰＭセンサ１６の温度及びＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度に基づいて、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量を算出する。そして、上記のように推定された正常時ＰＭ堆積量の推定値を、該ＰＭの酸化量に基づいて補正する。
【００７８】
［フィルタの故障検出のフロー］
本実施例に係るフィルタの故障検出のフローについて、図７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、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００７９】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、ＰＭ除去処理が完了したか否かが判別される。ステップＳ１０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。
【００８０】
ステップＳ１０２においては、機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇが算出される。機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇは、機関回転速度及び機関負荷に基づいて算出される。機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇと機関回転速度及び機関負荷との関係は、実験等に基づいて求めることができ、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０２では、このマップ又は関数を用いて機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇが算出される。
【００８１】
次に、ステップＳ１０３において、フィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐが算出される
。フィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐは、フィルタ５が正常であると仮定した場合のフィルタ５におけるＰＭ堆積量に基づいて算出される。フィルタ５が正常であると仮定した場合のフィルタ５におけるＰＭ堆積量は、内燃機関１の機関回転速度及び機関負荷やフィルタ５の温度等の履歴に基づいて算出することができる。フィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐと、フィルタ５が正常であると仮定した場合のフィルタ５におけるＰＭ堆積量との関係は、実験等に基づいて求めることができ、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０３では、このマップ又は関数を用いてフィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐが算出される。
【００８２】
次に、ステップＳ１０４において、センサ付着率Ｋｐｍｓｄｐが算出される。センサ付着率Ｋｐｍｓｄｐも、フィルタ５が正常であると仮定した場合のフィルタ５におけるＰＭ堆積量及びフィルタ５を通過する排気の流量に基づいて算出される。センサ付着率Ｋｐｍｓｄｐと、フィルタ５が正常であると仮定した場合のフィルタ５におけるＰＭ堆積量及びフィルタ５を通過する排気の流量との関係は、実験等に基づいて求めることができ、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０４では、このマップ又は関数を用いてセンサ付着率Ｋｐｍｓｄｐが算出される。
【００８３】
次に、ステップＳ１０５において、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが算出される。ＮＯｘ触媒７における亜酸化窒素の生成量は、添加弁６からの尿素水の添加量（即ち、ＮＯｘ触媒７に還元剤として供給されるアンモニアの量）及びＮＯｘ触媒７の温度に応じて変化する。そのため、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏは、添加弁６からの尿素水の添加量及びＮＯｘ触媒７の温度に基づいて求めることができる。
【００８４】
図８は、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度と、添加弁６からの尿素水の添加量及びＮＯｘ触媒７の温度と、の関係を示す図である。本実施例では、このような、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度と、添加弁６からの尿素水の添加量及びＮＯｘ触媒７の温度と、の関係が、実験等に基づいて求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０５では、このマップ又は関数を用いて、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが算出される。
【００８５】
次に、ステップＳ１０６において、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘが算出される。ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘは、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓ、及び、ステップＳ１０５で算出されたＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに基づいて算出される。ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓとして、第三排気温度センサ１７によって検出される排気温度を採用してもよい。また、ＰＭセンサ１６の温度を検出する温度センサを別途設けてもよい。
【００８６】
図９は、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘと、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓ及びＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏと、の関係を示す図である。本実施例では、このような、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘと、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓ及びＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏと、の関係が、実験等に基づいて求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０６では、このマップ又は関数を用いて、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘが算出される。従って、ＰＭセンサ１６の温度が高いほど、また、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが高いほど、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘは大きい値として算出される。
【００８７】
尚、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに代えて、該排気中の
亜酸化窒素量を算出し、該亜酸化窒素量を用いてＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘを算出してもよい。
【００８８】
次に、ステップＳ１０７において、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが算出される。正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐは、該ステップＳ１０７の処理を前回実行した際に算出された正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに、ステップＳ１０２で算出された機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇと、ステップＳ１０３で算出されたフィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐと、ステップＳ１０４で算出されたセンサ付着率Ｋｐｍｓｄｐと、を乗算した値を加算し、さらに、ステップＳ１０６で算出されたＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘを減算することで算出される。
【００８９】
つまり、該ステップＳ１０７の処理を前回実行した際に算出された正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに、機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇと、フィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐと、センサ付着率Ｋｐｍｓｄｐと、を乗算した値を加算することで、ＰＭの酸化量を考慮する以前の正常時ＰＭ堆積量が算出される。そして、該ＰＭの酸化量を考慮する以前の正常時ＰＭ堆積量が、ＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘを減算することで補正される。
【００９０】
次に、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０７で算出された現時点における正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが所定量以上であるか否かが判別される。ステップＳ１０８において否定判定された場合、ステップＳ１０２からＳ１０７の処理が再度実行される。一方、ステップＳ１０８において肯定判定された場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。
【００９１】
ステップＳ１０９においては、ステップＳ１０７で算出された現時点における正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに基づいて、フィルタ５の故障判定の閾値ｅｐｍｓ０が算出される。該閾値ｅｐｍｓ０と正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０９では、このマップ又は関数を用いて、閾値ｅｐｍｓ０が算出される。ここで、例えば、閾値ｅｐｍｓ０を、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに許容可能なマージンを加算した値としてもよい。また、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐを閾値ｅｐｍｓ０としてもよい。正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐの値が大きいほど閾値ｅｐｍｓ０も大きい値として算出される。
【００９２】
尚、ステップＳ１０７で算出される正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが所定量以上のある一定量に達した時点でフィルタ５の故障判定を実施するようにしてもよい。この場合、閾値ｅｐｍｓ０は、その一定量に基づいて予め定められた一定の値となる。
【００９３】
次に、ステップＳ１１０において、ＰＭセンサ１６の出力値ｅｐｍｓが、ステップＳ１０９で算出されたフィルタ５の故障判定の閾値ｅｐｍｓ０以上であるか否かが判別される。ステップＳ１１０において肯定判定された場合、ＰＭセンサ１６における実際のＰＭ堆積量が正常時ＰＭ堆積量に比べて過剰に多いと判断できる。そのため、この場合、次にステップＳ１１１において、フィルタ５が故障していると判定される。一方、ステップＳ１１０において否定判定された場合、次にステップＳ１１２において、フィルタ５は正常であると判定される。
【００９４】
上記のように、本実施例では、ＰＭセンサ１６の温度及びＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度に基づいてＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量が算出される。そして、該ＰＭの酸化量を考慮して算出された正常時ＰＭ堆積量に基づいて、フィルタの故障判定を実行するタイミングが決定される。さらに、該ＰＭの酸化量を考慮して算出された正常時ＰＭ堆積量に基づいて、フィルタ５の故障判定の閾値が定められる。従って、フ
ィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【００９５】
尚、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量は、必ずしも、ＰＭセンサ１６の温度及びＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度（又は、該排気中の亜酸化窒素量）の両方に基づいて算出しなくともよい。つまり、ＰＭセンサ１６の温度又はＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度のいずれか一方のみに基づいて、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量を算出してもよい。ただし、これらの値の両方に基づいて算出することで、ＰＭの酸化量をより高精度で算出することができる。その結果、フィルタの故障検出の精度をより向上させることができる。
【００９６】
また、本実施例においては、フィルタ５の故障判定の実行タイミング及びフィルタ５の故障判定の閾値を正常時ＰＭ堆積量に基づいて決定した。しかしながら、これらは、必ずしも正常時ＰＭ堆積量に基づいて決定される必要はない。つまり、フィルタ５の状態が、該フィルタ５の故障のレベルが所定のレベルに達した状態（以下、所定故障状態と称する）であると仮定して、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量を算出し、該ＰＭ堆積量に基づいて、フィルタ５の故障判定の実行タイミング及びフィルタ５の故障判定の閾値を決定してもよい。
【００９７】
フィルタ５が正常な場合と、フィルタ５の状態が所定故障状態の場合とでは、フィルタすり抜け率が異なる。そこで、上記の場合、フィルタ５の状態が、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した場合のフィルタすり抜け率と、機関排出ＰＭ量と、センサ付着率とに基づいて、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量を推定する。
【００９８】
そして、その推定値を、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量に基づいて補正する。これにより、ＰＭの酸化量を考慮した、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した場合のＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量を算出することができる。
【００９９】
尚、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した場合のフィルタすり抜け率は、フィルタ５におけるＰＭ堆積量及びフィルタ５を通過する排気の流量（流速）に応じて変化する。フィルタ５の状態が所定故障状態である場合は、該フィルタ５におけるＰＭ堆積量が多いほど、フィルタすり抜け率は高くなる。また、フィルタ５を通過する排気の流量が多いほど（該排気の流速が大きいほど）、フィルタすり抜け率は高くなる。このような、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した場合の、フィルタすり抜け率と、フィルタ５におけるＰＭ堆積量及びフィルタ５を通過する排気の流量との関係は実験等に基づいて予め求めることができる。
【０１００】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様、ＰＭセンサ１６の出力値を用いてフィルタ５の故障を検出する。以下、本実施例に係るフィルタの故障検出方法について、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
【０１０１】
［フィルタの故障検出］
本実実施例においても、実施例１と同様、機関排出ＰＭ量、フィルタすり抜け率、及びセンサ付着率に基づいて正常時ＰＭ堆積量が推定される。ただし、実施例１とは異なり、このように推定された正常時ＰＭ堆積量が、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量に基づいて補正はされない。それに代えて、本実施例では、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量に基づいてＰＭセンサ１６の出力値を補正する。
【０１０２】
ここで、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量が多いほど、ＰＭセンサ１６の出力値
は小さくなる。その結果、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に付着したＰＭ量の積算値（即ち、ＰＭの酸化がなかった場合のＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量）とＰＭセンサ１６の出力値との乖離が大きくなる。そこで、本実施例では、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量が多いほど、ＰＭセンサ１６の出力値を増加補正する。これにより、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との乖離を小さくすることができる。そして、補正後のＰＭセンサ１６の出力値と閾値とを比較することで、フィルタ５の故障を判定する。
【０１０３】
［フィルタの故障検出のフロー］
本実施例に係るフィルタの故障検出のフローについて、図１０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、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図７に示すフローにおけるステップと同様の処理が実行されるステップについては、同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
本フローでは、ステップＳ１０６の処理の次には、ステップＳ２０７の処理が実行される。ステップＳ２０７では、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが算出される。ここでは、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐは、該ステップＳ２０７の処理を前回実行した際に算出された正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに、ステップＳ１０２で算出された機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇと、ステップＳ１０３で算出されたフィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐと、ステップＳ１０４で算出されたセンサ付着率Ｋｐｍｓｄｐと、を乗算した値を加算することで算出される。つまり、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量については考慮せずに、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが算出される。
【０１０５】
次に、ステップＳ２０８において、ステップＳ２０７で算出された現時点における正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが所定量以上であるか否かが判別される。ステップＳ２０８において否定判定された場合、ステップＳ１０２からＳ２０７の処理が再度実行される。一方、ステップＳ１０８において肯定判定された場合、次にステップＳ２０９の処理が実行される。
【０１０６】
ステップ２０９においては、ステップＳ２０７で算出された現時点における正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに基づいて、フィルタ５の故障判定の閾値ｅｐｍｓ１が算出される。該閾値ｅｐｍｓ１と正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ２０９では、このマップ又は関数を用いて、閾値ｅｐｍｓ０が算出される。ここで、例えば、閾値ｅｐｍｓ１を、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに許容可能なマージンを加算した値としてもよい。また、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐを閾値ｅｐｍｓ１としてもよい。正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐの値が大きいほど閾値ｅｐｍｓ１も大きい値として算出される。
【０１０７】
尚、ステップＳ２０７で算出される正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが所定量以上のある一定量に達した時点でフィルタ５の故障判定を実施するようにしてもよい。この場合、閾値ｅｐｍｓ１は、その一定量に基づいて予め定められた一定の値となる。
【０１０８】
次に、ステップＳ２１０において、ステップＳ１０６で算出されたＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘに基づいてＰＭセンサ１６の出力値ｅｐｍｓが補正される。このとき、ＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘが多いほど、ＰＭセンサ１６の出力値ｅｐｍｓは増加補正される。ＰＭの酸化量ｅｇｐｍｓｏｘとＰＭセンサ１６の出力値の補正量との関係は実験等に基づいて求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ２１０では、このマップ又は関数を用いて算出された補正量が加算されることで、ＰＭセンサ１６の出力値ｅｐｍｓが補正される。
【０１０９】
次に、ステップＳ２１１において、ステップＳ２１０において算出された補正後のＰＭセンサ１６の出力値ｅｐｍｓが、ステップＳ２０９で算出されたフィルタ５の故障判定の閾値ｅｐｍｓ１以上であるか否かが判別される。ステップＳ２１１において肯定判定された場合、ＰＭセンサ１６における実際のＰＭ堆積量が過剰に多いと判断できる。そのため、この場合、次にステップＳ１１１において、フィルタ５が故障していると判定される。一方、ステップＳ２１１において否定判定された場合、次にステップＳ１１２において、フィルタ５は正常であると判定される。
【０１１０】
上記ように、本実施例では、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量を考慮して補正したＰＭセンサ１６の出力値に基づいてフィルタ５の故障判定が行われる。従って、フィルタの故障検出の精度を向上させることができる。
【０１１１】
尚、本実施例においても、実施例１と同様、フィルタ５の故障判定の実行タイミング及びフィルタ５の故障判定の閾値は、必ずしも正常時ＰＭ堆積量に基づいて決定される必要はない。つまり、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定して、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量を算出し、該ＰＭ堆積量に基づいてフィルタ５の故障判定の実行タイミング及びフィルタ５の故障判定の閾値を決定してもよい。
【０１１２】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様、ＰＭセンサ１６の出力値を用いてフィルタ５の故障を検出する。以下、本実施例に係るフィルタの故障検出方法について、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
【０１１３】
［フィルタの故障検出］
ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量が増加すると、そのばらつきが大きくなり、その量を高精度で算出することが困難となる。その結果、正常時ＰＭ堆積量を高精度で算出することが困難となる。そこで、本実施例では、ＰＭセンサにおいて酸化されるＰＭ量が増加し、そのばらつきが過剰に大きくなった場合は、フィルタ５の故障判定が禁止される。
【０１１４】
具体的には、ＰＭセンサ１６の温度が第一所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合は、フィルタ５の故障判定が禁止される。ここで、第一所定温度とは、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化する温度の下限値以上の温度である。また、本実施例に係る所定期間とは、ＰＭセンサ１６の温度が所定温度以上の状態が該所定期間以上継続すると、ＰＭセンサ１６において酸化されるＰＭ量が増加し、そのばらつきが過剰に大きくなると判断できる期間である。
【０１１５】
また、ＮＯｘ触媒７においてアンモニアを還元剤としてＮＯｘが還元される際に生成される亜酸化窒素の量が多いほど、即ち、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど（又は、該排気中の亜酸化窒素量が多いほど）、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化が促進され易くなる。そこで、第一所定温度及び所定期間を、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度に基づいて設定する。つまり、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど、所定温度をより低い温度に設定し、また、所定期間をより短い期間に設定する。
【０１１６】
さらに、本実施例では、ＰＭ除去処理の完了後、ＰＭセンサ１６の温度が第二所定温度より低くなるまでの間においても、正常時ＰＭ堆積量の推定が行われず、フィルタ５の故障判定が禁止される。ＰＭ除去処理の完了後も暫くの間はＰＭセンサ１６の温度が、ＰＭ
の酸化が可能なほど高い状態が継続する。ここで、第二所定温度は、ＰＭの酸化が可能な温度の下限値以下の温度である。つまり、ＰＭ除去処理の完了直後の、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化されている状態では、正常時ＰＭ堆積量の推定が行われない。
【０１１７】
［フィルタの故障検出のフロー］
本実施例に係るフィルタの故障検出のフローについて、図１１，１２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、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図７に示すフローにおけるステップと同様の処理が実行されるステップについては、同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【０１１８】
本フローでは、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ３０１の処理が実行される。ステップＳ３０１においては、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第二所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ２より低いか否かが判別される。第二所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ２は、実験等に基づいて予め定められている。
【０１１９】
ステップＳ３０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。即ち、ＰＭ除去処理が完了してから、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第二所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ２より低くなるまでの間は、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量の推定は行われず、フィルタの故障判定は禁止される。一方、ステップＳ３０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２からＳ１０７の処理が実行される。
【０１２０】
ステップＳ１０７の次には、ステップＳ３０７の処理が実行される。ステップＳ３０７においては、ステップＳ１０５で算出されたＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに基づいて第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１が算出される。ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏと第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１との関係は、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ３０７では、このマップ又は関数を用いて、第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１が算出される。上述したように、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが高いほど、第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１はより低い温度として算出される。
【０１２１】
尚、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに代えて、該排気中の亜酸化窒素量を算出し、該亜酸化窒素量を用いて第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１を算出してもよい。
【０１２２】
次に、ステップＳ３０８において、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが、ステップＳ３０７で算出された第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１以上であるか否かが判別される。ステップＳ３０８において、肯定判定された場合は、次にステップＳ３０９の処理が実行され、否定判定された場合は、次にステップＳ１０８の処理が実行される。
【０１２３】
ステップＳ３０９では、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１以上である状態が継続している時間（以下、センサ高温継続時間と称する）ｅｔｈｐｍｓｃが算出される。
【０１２４】
次に、ステップＳ３１０において、ステップＳ１０５で算出されたＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに基づいて所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ１が算出される。ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏと所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ１との関係は、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ３１０では、このマップ又は関数を用いて、所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ１が算出される。上述したように、ＮＯｘ触媒７より下流側の排
気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが高いほど、所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ１はより短い期間として算出される。
【０１２５】
尚、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに代えて、該排気中の亜酸化窒素量を算出し、該亜酸化窒素量を用いて所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ１を算出してもよい。
【０１２６】
次に、ステップＳ３１１において、ステップＳ３０９で算出されたセンサ高温継続時間ｅｔｈｐｍｓｃが、ステップＳ３１０で算出された所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ１より短いか否かが判別される。ステップＳ３１１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。即ち、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１以上の状態が所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ１以上継続した場合は、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量の推定は停止され、フィルタ５の故障判定が禁止される。一方、ステップＳ３１１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０８の処理が実行される。
【０１２７】
上記のように、本実施例では、ＰＭセンサ１６において酸化されるＰＭ量が増加し、そのばらつきが過剰に大きくなった場合は、フィルタ５の故障判定が禁止される。また、ＰＭ除去処理の完了直後の、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化されている状態においても、フィルタ５の故障判定が禁止される。これにより、フィルタの故障判定の精度の低下を抑制することができる。
【０１２８】
また、本実施例では、第一所定温度及び所定期間が、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏ（又は、該排気中の亜酸化窒素量）に基づいて設定される。そのため、ＰＭセンサ１６において酸化されるＰＭ量を高精度で算出することが困難な状態で、ＰＭセンサ１６の出力値に基づいてフィルタ５の故障判定が行われることをより高い確率で抑制することができる。従って、フィルタ５の故障検出の精度を向上させることができる。
【０１２９】
尚、必ずしも、第一所定温度及び所定期間の両方を、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏ（又は、該排気中の亜酸化窒素量）に基づいて設定しなくともよい。つまり、第一所定温度及び所定期間のいずれか一方を予め定められた一定値としてもよい。ただし、これらの値の両方を、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏ（又は、該排気中の亜酸化窒素量）に基づいて設定することで、フィルタ５の故障検出の精度をより向上させることができる。
【０１３０】
また、正常時ＰＭ堆積量に代えて、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した場合のＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量の推定値に基づいて、フィルタ５の故障判定の実行タイミング及びフィルタ５の故障判定の閾値を決定する場合も、本実施例に係る故障判定禁止の条件を適用することができる。
【０１３１】
＜実施例４＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様、ＰＭセンサ１６の出力値を用いてフィルタ５の故障を検出する。以下、本実施例に係るフィルタの故障検出方法について、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
【０１３２】
［フィルタの故障検出］
本実実施例においても、実施例１と同様、機関排出ＰＭ量、フィルタすり抜け率、及びセンサ付着率に基づいて正常時ＰＭ堆積量が推定される。ただし、実施例１とは異なり、このように推定された正常時ＰＭ堆積量が、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量に基
づいて補正はされない。それに代えて、本実施例では、ＰＭセンサ１６において酸化されることで減少するＰＭ堆積量の減少量が大きくなり、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との乖離が過剰に大きくなった場合は、正常時ＰＭ堆積量の推定が停止され、フィルタ５の故障判定が禁止される。
【０１３３】
具体的には、正常時ＰＭ堆積量を推定している時に、ＰＭセンサ１６の温度が第一所定温度以上の状態が所定期間以上継続した場合は、正常時ＰＭ堆積量の推定が停止され、フィルタ５の故障判定が禁止される。ここで、第一所定温度とは、実施例３と同様、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化する温度の下限値以上の温度である。また、本実施例に係る所定期間とは、ＰＭセンサ１６の温度が所定温度以上の状態が該所定期間以上継続すると、ＰＭセンサ１６において酸化されることで減少するＰＭ堆積量の減少量が大きくなり、その結果、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との乖離が過剰に大きくなると判断できる期間である。
【０１３４】
尚、本実施例においても、第一所定温度及び所定期間は、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度に基づいて設定される。つまり、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度が高いほど、所定温度がより低い温度に設定され、また、所定期間がより短い期間に設定される。
【０１３５】
さらに、本実施例においても、ＰＭ除去処理の完了後、ＰＭセンサ１６の温度が第二所定温度より低くなるまでの間、正常時ＰＭ堆積量の推定が行われず、フィルタ５の故障判定が禁止される。
【０１３６】
［フィルタの故障検出のフロー］
本実施例に係るフィルタの故障検出のフローについて、図１３，１４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、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図７に示すフローにおけるステップと同様の処理が実行されるステップについては、同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【０１３７】
本フローでは、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ４０１の処理が実行される。ステップＳ４０１での処理は、図１１に示すフローにおけるステップＳ３０１と同様である。つまり、ステップＳ４０１においては、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第二所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ２より低いか否かが判別される。第二所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ２は、実験等に基づいて予め定められている。
【０１３８】
ステップＳ４０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。即ち、ＰＭ除去処理が完了してから、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第二所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ２より低くなるまでの間は、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量の推定は行われず、フィルタの故障判定は禁止される。一方、ステップＳ４０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２からＳ１０４の処理が実行される。
【０１３９】
ステップＳ１０４の次には、ステップＳ４０５の処理が実行される。ステップＳ４０５では、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが算出される。ここでは、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐは、該ステップＳ４０５の処理を前回実行した際に算出された正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに、ステップＳ１０２で算出された機関排出ＰＭ量ｅｇｐｍｅｎｇと、ステップＳ１０３で算出されたフィルタすり抜け率Ｋｐｍｃｔｓｌｐと、ステップＳ１０４で算出されたセンサ付着率Ｋｐｍｓｄｐと、を乗算した値を加算することで算出される。つまり、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量については考慮せずに、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが算出される。
【０１４０】
次に、ステップＳ４０６において、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが算出される。ステップＳ４０６においては、図７に示すフローのステップＳ１０５と同様の方法で亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが算出される。
【０１４１】
次に、ステップＳ４０７において、ステップＳ４０６で算出されたＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに基づいて第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１が算出される。ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏと第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１との関係は、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ４０７では、このマップ又は関数を用いて、第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１が算出される。上述したように、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが高いほど、第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１はより低い温度として算出される。
【０１４２】
尚、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに代えて、該排気中の亜酸化窒素量を算出し、該亜酸化窒素量を用いて第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１を算出してもよい。
【０１４３】
次に、ステップＳ４０８において、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが、ステップＳ４０７で算出された第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１以上であるか否かが判別される。ステップＳ４０８において、肯定判定された場合は、次にステップＳ４０９の処理が実行され、否定判定された場合は、次にステップＳ１０８の処理が実行される。
【０１４４】
ステップＳ４０９では、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１以上である状態が継続している時間（センサ高温継続時間）ｅｔｈｐｍｓｃが算出される。
【０１４５】
次に、ステップＳ４１０において、ステップＳ４０６で算出されたＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに基づいて所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ２が算出される。ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏと所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ２との関係は、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ４１０では、このマップ又は関数を用いて、所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ２が算出される。上述したように、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏが高いほど、所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ２はより短い期間として算出される。
【０１４６】
尚、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏに代えて、該排気中の亜酸化窒素量を算出し、該亜酸化窒素量を用いて所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ２を算出してもよい。
【０１４７】
次に、ステップＳ４１１において、ステップＳ４０９で算出されたセンサ高温継続時間ｅｔｈｐｍｓｃが、ステップＳ４１０で算出された所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ２より短いか否かが判別される。ステップＳ４１１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。即ち、ＰＭセンサ１６の温度ｅｔｈｐｍｓが第一所定温度ｅｔｈｐｍｓｌ１以上の状態が所定期間ｅｔｈｐｍｓｃｌ２以上継続した場合は、ＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量の推定は停止され、フィルタ５の故障判定が禁止される。一方、ステップ４３１１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０８の処理が実行される。
【０１４８】
本フローでは、ステップＳ１０８において肯定判定された場合、次にステップＳ４１２の処理が実行される。ステップＳ４１２においては、ステップＳ４０５で算出された現時点における正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに基づいて、フィルタ５の故障判定の閾値ｅ
ｐｍｓ２が算出される。該閾値ｅｐｍｓ２と正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ４１２では、このマップ又は関数を用いて、閾値ｅｐｍｓ２が算出される。ここで、例えば、閾値ｅｐｍｓ２を、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐに許容可能なマージンを加算した値としてもよい。また、正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐを閾値ｅｐｍｓ２としてもよい。正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐの値が大きいほど閾値ｅｐｍｓ２も大きい値として算出される。
【０１４９】
尚、ステップＳ４０５で算出される正常時ＰＭ堆積量ｅｇｐｍｓｄｐが所定量以上のある一定量に達した時点でフィルタ５の故障判定を実施するようにしてもよい。この場合、閾値ｅｐｍｓ２は、その一定量に基づいて予め定められた一定の値となる。
【０１５０】
次に、ステップＳ４１３において、ＰＭセンサ１６の出力値ｅｐｍｓが、ステップＳ４１２で算出されたフィルタ５の故障判定の閾値ｅｐｍｓ２以上であるか否かが判別される。ステップＳ４１３において肯定判定された場合、ＰＭセンサ１６における実際のＰＭ堆積量が正常時ＰＭ堆積量に比べて過剰に多いと判断できる。そのため、この場合、次にステップＳ１１１において、フィルタ５が故障していると判定される。一方、ステップＳ４１３において否定判定された場合、次にステップＳ１１２において、フィルタ５は正常であると判定される。
【０１５１】
上記のように、本実施例では、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化されることで、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との乖離が過剰に大きくなった場合は、正常時ＰＭ堆積量の推定が停止され、フィルタ５の故障判定が禁止される。ＰＭ除去処理の完了直後の、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭが酸化されている状態においても、正常時ＰＭ堆積量の推定が行われず、フィルタ５の故障判定が禁止される。これにより、フィルタの故障判定の精度の低下を抑制することができる。
【０１５２】
また、本実施例では、第一所定温度及び所定期間が、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏ（又は、該排気中の亜酸化窒素量）に基づいて設定される。そのため、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサの出力値との乖離が過剰に大きい状態で、ＰＭセンサ１６の出力値に基づいてフィルタ５の故障判定が行われることをより高い確率で抑制することができる。従って、フィルタ５の故障検出の精度を向上させることができる。
【０１５３】
尚、必ずしも、第一所定温度及び所定期間の両方を、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏ（又は、該排気中の亜酸化窒素量）に基づいて設定しなくともよい。つまり、第一所定温度及び所定期間のいずれか一方を予め定められた一定値としてもよい。ただし、これらの値の両方を、ＮＯｘ触媒７より下流側の排気の亜酸化窒素濃度ｅｃｎ２ｏ（又は、該排気中の亜酸化窒素量）に基づいて設定することで、フィルタ５の故障検出の精度をより向上させることができる。
【０１５４】
また、正常時ＰＭ堆積量に代えて、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した場合のＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量の推定する場合にも本実施例を適用することができる。この場合、機関排出ＰＭ量、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した場合のフィルタすり抜け率、及びセンサ付着率に基づいてＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量が算出され、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量は考慮されない。そして、ＰＭセンサ１６において酸化されることで減少するＰＭ堆積量の減少量が大きくなり、フィルタ５をすり抜けてＰＭセンサ１６に付着したＰＭ量の積算値とＰＭセンサ１６の出力値との乖離が過剰に大きくなった場合は、フィルタ５の状態が所定故障状態であると仮定した
場合のＰＭセンサ１６におけるＰＭ堆積量の推定が停止され、フィルタ５の故障判定が禁止される。
【０１５５】
上記実施例１から４は、可能な限り組み合わせることができる。例えば、実施例２のように、ＰＭセンサ１６に堆積したＰＭの酸化量に基づいてＰＭセンサ１６の出力値を補正し、補正後のＰＭセンサ１６の出力値と閾値とを比較することで、フィルタ５の故障を判定する場合においても、実施例３に係る故障判定禁止の条件を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１５６】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・酸化触媒
５・・・フィルタ
６・・・添加弁
７・・・選択還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒）
８・・・スロットル弁
９・・・ターボチャージャ
１０・・ＥＣＵ
１１・・エアフローメータ
１２・・第一排気温度センサ
１３・・第二排気温度センサ
１４・・Ａ／Ｆセンサ
１５・・ＮＯｘセンサ
１６・・ＰＭセンサ
１７・・第三排気温度センサ
１８・・アクセル開度センサ
１９・・クランクポジションセンサ
【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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【図１４】
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