(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの故障をより高い精度で検出する。【解決手段】フィルタ前後差圧の上昇量に基づいてフィルタに故障が発生しているか否かを判別するフィルタの故障検出装置において、フィルタが正常であると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における、フィルタに所定の故障が発生していると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量の増加量が、前記第一所定増加量より小さい第二所定増加量以上の場合は、フィルタに故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止する。【選択図】図６
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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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定増加量分増加する間における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量の増加量が、前記第一所定増加量より小さい第二所定増加量以上の場合は、前記判別手段による前記フィルタに故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止す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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定増加量分増加する間における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量の増加量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量の増加量が少ないときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定するフィルタの故障検出装置。
【請求項３】
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定増加量分増加する間における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量の増加量が、前記第一所定増加量より小さい第二所定増加量以上のときは、該故障時ＰＭ堆積量の増加量が該第二所定増加量より小さいときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定し、且つ、前記判別手段によって、前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定増加量よりも大きい第三所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と前記所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する請求項２に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項４】
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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時のフィルタ前後差圧と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定量に達した時における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量が、前記第一所定量より小さい第二所定量以上の場合は、前記判別手段による前記フィルタに故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止するフィルタの故障検出装置。
【請求項５】
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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時のフィルタ前後差圧と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定量に達した時における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量が少ないときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定するフィルタの故障検出装置。
【請求項６】
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定量に達した時における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量が、前記第一所定量より小さい第二所定量以上のときは、該故障時ＰＭ堆積量が該第二所定量より少ないときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定し、且つ、前記判別手段によって、前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定量よりも大きい第三所定量に達した時におけるフィルタ前後差圧と前記所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する請求項５に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項７】
前記所定の故障が、前記フィルタにおいて、該フィルタに故障が発生していると判定すべき最小の破損が生じている状態である請求項１から６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たフィルタの故障を検出する故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気には粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）が含まれている。このＰＭの外部への放出を抑制すべく、内燃機関の排気通路に該ＰＭを捕集するためのフィルタを設ける場合がある。このフィルタには捕集されたＰＭが堆積する。堆積したフィルタを酸化させて除去する際には、フィルタの温度をＰＭの酸化が可能な温度まで上昇させる。これにより、フィルタは高温となるため、該フィルタにおいては、破損又は溶損等の故障が発生する可能性がある。従来、このようなフィルタの故障を検出するための種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の技術では、ＰＭトラッパ（フィルタ）に流入するＰＭ量を検出する入りＰＭセンサの検出値に基づいてＰＭトラッパにおけるＰＭ堆積量を推定する。そして、このＰＭ堆積量の推定値が所定の基準量から所定量増加するまでの期間におけるＰＭトラッパより上流側の圧力とＰＭトラッパより下流側の圧力との差の上昇量に基づいて該ＰＭトラッパの故障を判定する。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術では、フィルタより上流側の圧力とフィルタより下流側の圧力との差に基づいて該フィルタの欠損の有無を判定する際に、排気の体積流量が排気流量目標値未満であると判定された場合は、排気の体積流量を増加させる。
【０００５】
特許文献３に記載の技術では、「フィルタより上流側の圧力とフィルタより下流側の圧力との差／排気流量」をフィルタの故障判定のためのパラメータとする。そして、故障判定の閾値を、フィルタにおけるＰＭ堆積量が多いほど大きくする。
【０００６】
特許文献４に記載の技術では、内燃機関の運転状態に基づいてフィルタにおけるＰＭ堆積量を推定する。そして、このＰＭ堆積量の推定値が所定値以上であるときのフィルタより上流側の圧力とフィルタより下流側の圧力との差が所定の閾値以下となったときにフィルタが故障していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３２２９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２４７５５０号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９０８２１号公報
【特許文献４】特開２００９−１０３０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フィルタにおいて破損又は溶損等の故障が発生した場合、該フィルタに捕集されずにすり抜けるＰＭの量が増加する。そのため、フィルタにおけるＰＭ堆積量が正常時に比べて減少する。その結果、フィルタより上流側の圧力とフィルタより下流側の圧力との差（以下、フィルタ前後差圧と称する場合もある）が正常時に比べて小さくなる。従って、フィルタ前後差圧を用いてフィルタの故障を検出することができる。
【０００９】
しかしながら、フィルタに故障が発生していても、排気の流量が小さい場合は、排気の流量が大きい場合に比べて、フィルタにＰＭが捕集され易いため、該フィルタに流入するＰＭ量が同一であっても、該フィルタにおけるＰＭ堆積量が多くなる。そのため、フィルタ前後差圧が大きくなり易い。その結果、排気の流量が小さい場合は、フィルタが正常な場合のフィルタ前後差圧と、フィルタに故障が発生している場合のフィルタ前後差圧との差が、排気の流量が大きい場合に比べて小さくなる。従って、フィルタ前後差圧を用いてフィルタの故障を検出する場合に、フィルタに故障が発生しているにもかかわらず該フィルタは正常でると誤った判断をする虞がある。
【００１０】
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、フィルタの故障をより高い精度で検出することができる技術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】
【００１１】
本発明の第一の態様では、フィルタ前後差圧の上昇量に基づいてフィルタに故障が発生しているか否かを判別するフィルタの故障検出装置において、フィルタが正常であると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における、フィルタに所定の故障が発生していると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量の増加量が、前記第一所定増加量より小さい第二所定増加量以上の場合は、フィルタに故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止する。
【００１２】
より詳しくは、本発明の第一の態様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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定増加量分増加する間における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量の増加量が、前記第一所定増加量より小さい第二所定増加量以上の場合は、前記判別手段による前記フィルタに故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止する。
【００１３】
ここで、正常時ＰＭ堆積量推定手段は、例えば、内燃機関の運転状態に基づいてフィルタに流入するＰＭ量（以下、入りＰＭ量と称する場合もある）を算出し、該入りＰＭ量に基づいて、正常な状態のフィルタに捕集されるＰＭ量を算出する。そして、このフィルタに捕集されるＰＭ量を積算することで正常時ＰＭ堆積量を算出する。
【００１４】
また、異常時ＰＭ堆積量推定手段は、例えば、フィルタに流入する排気の流量に基づいて、所定の故障が発生しているフィルタでのＰＭすり抜け率（入りＰＭ量に対する、フィルタに捕集されずに該フィルタをすり抜けるＰＭ量の割合）を算出する。さらに、入りＰＭ量とＰＭすり抜け率とに基づいて、所定の故障が発生しているフィルタに捕集されるＰＭ量を算出する。そして、このフィルタに捕集されるＰＭ量を積算することで故障時ＰＭ堆積量を算出する。従って、入りＰＭ量の積算量が同一であっても、排気の流量が異なれ
ば故障時ＰＭ堆積量は異なる値となる。
【００１５】
本発明の第一の態様によれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加したときに故障時ＰＭ堆積量が第二所定増加量分以上増加した場合、即ち、正常時ＰＭ堆積量の増加量と故障時ＰＭ堆積量の増加量との差が小さい場合は、フィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値とを比較することによるフィルタに故障が発生しているか否かの判別が禁止される。
【００１６】
これにより、フィルタが正常な場合のフィルタ前後差圧の上昇量とフィルタに故障が発生している場合のフィルタ前後差圧の上昇量との差が小さい場合は、フィルタに故障が発生しているか否かの判別が禁止されることになる。そのため、フィルタに故障が発生しているにもかかわらず該フィルタは正常であると誤判定することを抑制することができる。従って、フィルタの故障をより高い精度で検出することが可能となる。
【００１７】
本発明の第二の態様では、フィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値を比較することでフィルタに故障が発生しているか否かを判別するフィルタの故障検出装置において、フィルタが正常であると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における、フィルタに所定の故障が発生していると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量の増加量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量の増加量が少ないときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定する。
【００１８】
より詳しくは、本発明の第二の態様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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定増加量分増加する間における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量の増加量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量の増加量が少ないときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定する。
【００１９】
本発明の第二の態様においても、正常時ＰＭ堆積量推定手段及び故障時ＰＭ堆積量推定手段は、第一の態様と同様の方法によって正常時ＰＭ堆積量及び故障時ＰＭ堆積量を推定することができる。
【００２０】
そして、本発明の第二の態様によれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加したときにおける故障時ＰＭ堆積量の増加量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量の増加量が少ないときよりも所定の閾値が大きい値に設定される。即ち、正常時ＰＭ堆積量の増加量と故障時ＰＭ堆積量の増加量との差が小さい場合は、その差が大きい場合よりもフィルタの故障判別のための所定の閾値が大きい値に設定される。
【００２１】
これにより、フィルタが正常な場合のフィルタ前後差圧の上昇量とフィルタに故障が発
生している場合のフィルタ前後差圧の上昇量との差が小さい場合は、故障判定のための閾値となるフィルタ前後差圧の上昇量の値がより大きくなる。そのため、フィルタに故障が発生しているにもかかわらず該フィルタは正常と誤判定することを抑制することができる。従って、フィルタの故障をより高い精度で検出することが可能となる。さらに、誤判定の虞があるときにはフィルタが故障しているか否かの判別の実施を禁止する場合よりも、該判別の実施頻度を高くすることができる。
【００２２】
また、本発明の第二の態様において、フィルタの故障判別のための所定の閾値が大きくされると、フィルタが正常な状態であるにもかかわらず該フィルタに故障が発生していると誤判定される可能性が高くなる。そこで、本発明の第二の態様において、正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における、故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量の増加量が、第一所定増加量より小さい第二所定増加量以上のときは、該故障時ＰＭ堆積量の増加量が該第二所定増加量より小さいときよりも所定の閾値を大きい値に設定する場合は、判別手段によって、正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量よりも大きい第三所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と前記所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別してもよい。
【００２３】
これによれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量ではなく、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量よりも大きい第三所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と、所定の閾値とを比較することで、フィルタに故障が発生しているか否かが判別される。つまり、正常時ＰＭ堆積量と故障時ＰＭ堆積量との差がより大きくなるのを待ってから、フィルタに故障が発生しているか否かの判別が実施される。
【００２４】
従って、フィルタが正常な場合のフィルタ前後差圧がより大きくなってから、フィルタ前後差圧の上昇量と前記所定の閾値とを比較することによるフィルタに故障が発生しているか否かの判別が実施されることになる。そのため、フィルタが正常な状態であるにもかかわらず該フィルタに故障が発生していると誤判定されることを抑制することができる。
【００２５】
本発明の第三の態様では、フィルタ前後差圧に基づいてフィルタに故障が発生しているか否かを判別するフィルタの故障検出装置において、フィルタが正常であると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量が第一所定量に達した時における、フィルタに所定の故障が発生していると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量が、前記第一所定量より小さい第二所定量以上の場合は、フィルタに故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止する。
【００２６】
より詳しくは、本発明の第三の態様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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時のフィルタ前後差圧と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え
、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定量に達した時における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量が、前記第一所定量より小さい第二所定量以上の場合は、前記判別手段による前記フィルタに故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止する。
【００２７】
本発明の第三の態様においても、正常時ＰＭ堆積量推定手段及び故障時ＰＭ堆積量推定手段は、第一の態様と同様の方法によって正常時ＰＭ堆積量及び故障時ＰＭ堆積量を推定することができる。
【００２８】
そして、本発明の第三の態様によれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時の故障時ＰＭ堆積量が第二所定量以上の場合、即ち、正常時ＰＭ堆積量と故障時ＰＭ堆積量との差が小さい場合は、フィルタの前後差圧と所定の閾値とを比較することによるフィルタに故障が発生しているか否かの判別が禁止される。
【００２９】
これにより、フィルタが正常な場合のフィルタ前後差圧とフィルタに故障が発生している場合のフィルタ前後差圧との差が小さい場合は、フィルタに故障が発生しているか否かの判別が禁止されることになる。そのため、フィルタに故障が発生しているにもかかわらず該フィルタは正常であると誤判定することを抑制することができる。従って、フィルタの故障をより高い精度で検出することが可能となる。
【００３０】
本発明の第四の態様では、フィルタ前後差圧と所定の閾値を比較することでフィルタに故障が発生しているか否かを判別するフィルタの故障検出装置において、フィルタが正常であると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量が第一所定量に達した時における、フィルタに所定の故障が発生していると仮定して推定した該フィルタにおけるＰＭ堆積量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量が少ないときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定する。
【００３１】
より詳しくは、本発明の第四の態様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、
排気通路における前記フィルタより上流側の圧力と前記フィルタより下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を取得する差圧取得手段と、
前記フィルタが正常であると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する正常時ＰＭ堆積量推定手段と、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時のフィルタ前後差圧と所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別する判別手段と、を備えるフィルタの故障検出装置において、
前記フィルタに所定の故障が発生していると仮定した場合の前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する故障時ＰＭ堆積量推定手段を更に備え、
前記正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が前記第一所定量に達した時における、前記故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量が少ないときよりも前記所定の閾値を大きい値に設定する。
【００３２】
本発明の第四の態様においても、正常時ＰＭ堆積量推定手段及び故障時ＰＭ堆積量推定手段は、第一の態様と同様の方法によって正常時ＰＭ堆積量及び故障時ＰＭ堆積量を推定することができる。
【００３３】
そして、本発明の第四の態様によれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時の故障時ＰＭ堆積量が多いときは、該故障時ＰＭ堆積量が少ないときよりも所定の閾値が大きい値に設定される。即ち、正常時ＰＭ堆積量と故障時ＰＭ堆積量との差が小さい場合は、その差が大きい場合よりもフィルタの故障判別のための所定の閾値が大きい値に設定される。
【００３４】
これにより、フィルタが正常な場合のフィルタ前後差圧とフィルタに故障が発生している場合のフィルタ前後差圧との差が小さい場合は、故障判定のための閾値となるフィルタ前後差圧の値がより大きくなる。そのため、フィルタに故障が発生しているにもかかわらず該フィルタは正常と誤判定することを抑制することができる。従って、フィルタの故障をより高い精度で検出することが可能となる。さらに、誤判定の虞があるときにはフィルタが故障しているか否かの判別の実施を禁止する場合よりも、該判別の実施頻度を高くすることができる。
【００３５】
また、本発明の第四の態様において、フィルタの故障判別のための所定の閾値が大きくされると、フィルタが正常な状態であるにもかかわらず該フィルタに故障が発生していると誤判定される可能性が高くなる。そこで、本発明の第四の態様において、正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時における、故障時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される故障時ＰＭ堆積量が、第一所定量より小さい第二所定量以上のときは、該故障時ＰＭ堆積量が該第二所定量より小さいときよりも所定の閾値を大きい値に設定する場合は、判別手段によって、正常時ＰＭ堆積量推定手段によって推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定量よりも大きい第三所定量に達した時におけるフィルタ前後差圧と前記所定の閾値とを比較することで、前記フィルタに故障が発生しているか否かを判別してもよい。
【００３６】
これによれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時におけるフィルタ前後差圧ではなく、正常時ＰＭ堆積量が第一所定量よりも大きい第三所定量に達した時におけるフィルタ前後差圧と、所定の閾値とを比較することで、フィルタに故障が発生しているか否かが判別される。つまり、正常時ＰＭ堆積量と故障時ＰＭ堆積量との差がより大きくなるのを待ってから、フィルタに故障が発生しているか否かの判別が実施される。
【００３７】
従って、フィルタが正常な場合のフィルタ前後差圧がより大きくなってから、フィルタ前後差圧と前記所定の閾値とを比較することによるフィルタに故障が発生しているか否かの判別が実施されることになる。そのため、フィルタが正常な状態であるにもかかわらず該フィルタに故障が発生していると誤判定されることを抑制することができる。
【００３８】
本発明において、「所定の故障」とは、フィルタにおいて、該フィルタが故障していると判定すべき最小の破損又は溶損が生じている状態であってもよい。これによれば、フィルタに故障が発生しているにもかかわらず該フィルタは正常と誤判定することを最も高い確率で抑制することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、フィルタの故障をより高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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すり抜け率と流入排気の流量との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係る入りＰＭ量の積算値とフィルタ前後差圧との関係を示す図である。
【図４】実施例１に係る、フィルタが正常な状態の場合、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が大きい場合、及び、フィルタに所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が小さい場合における、正常時ＰＭ堆積量の推定値が第一所定増加量分増加したときのフィルタ前後差圧の上昇量を示す図である。
【図５】実施例１に係る、フィルタにおけるＰＭ堆積量の増加量の推移を示す図である。
【図６】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７】実施例１の変形例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２に係る、フィルタが正常な状態の場合、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が大きい場合、及び、フィルタに所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が小さい場合における、正常時ＰＭ堆積量の推定値が第一所定増加量分増加したときのフィルタ前後差圧の上昇量を示す図である。
【図９】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１０】実施例２の変形例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、フィルタにおけるＰＭ堆積量の増加量の推移を示す図である。
【図１２】実施例３に係るフィルタの故障検出のフローを示すフローチャートである。
【図１３】実施例３の変形例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。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
＜実施例１＞
ここでは、本発明を、車両駆動用のディーゼルエンジンの排気通路に設けられたフィルタの故障検出に適用した場合を例に挙げて説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。
【００４３】
［内燃機関の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。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。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。
【００４４】
吸気通路２には、エアフローメータ４、及びスロットル弁５が設けられている。エアフローメータ４は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁５は、吸気通路２の流路断面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を調節する。
【００４５】
排気通路３には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ６が設けられている。フィルタ６より上流側の排気通路３には、前段触媒として酸化触媒７が設けられている。尚、前段触媒は、酸化触媒に限られるものではなく、酸化機能を有する触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）であればよい。酸化触媒７より上流側の排気通路３には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁８が設けられている。
【００４６】
また、排気通路３には、フィルタ６より上流側の圧力とフィルタ６より下流側の圧力との差であるフィルタ前後差圧を検出する差圧センサ１３が設けられている。尚、差圧センサ１３に代えて、フィルタ６より上流側とフィルタ６より下流側とのそれぞれに圧力セン
サを設け、これらの圧力センサの検出値に基づいてフィルタ前後差圧を算出する構成としてもよい。
【００４７】
酸化触媒７とフィルタ６との間の排気通路３には、上流側排気温度センサ１４が設けられている。フィルタ６より下流側の排気通路３には、下流側排気温度センサ１５が設けられている。上流側及び下流側排気温度センサ１４，１５は排気通路３を流れる排気の温度を検出する。
【００４８】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４、差圧センサ１３、上流側排気温度センサ１４、及び下流側排気温度センサ１５が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０には、内燃機関１のクランクポジションセンサ１１、及び内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。そして、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
【００４９】
さらに、ＥＣＵ１０には、スロットル弁５及び燃料添加弁８が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これらの装置の動作が制御される。
【００５０】
例えば、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁８から排気中に燃料を添加することで、フィルタ６に堆積したＰＭを除去する再生処理を実施する。燃料添加弁８から添加された燃料が酸化触媒７によって酸化されることで酸化熱が生じる。これにより、フィルタ６の温度がＰＭの酸化が可能な温度まで上昇することで、該フィルタ６に堆積したＰＭが酸化され除去される。
【００５１】
尚、内燃機関１において、主燃料噴射に加え、燃料が未燃の状態で排気通路３に排出されるタイミングで副燃料噴射を行うことによっても、再生処理を実現することができる。また、再生処理は、電気ヒータによってフィルタ６を加熱することによっても実現することができる。
【００５２】
［フィルタの故障検出方法］
次に、本実施例に係るフィルタの故障検出方法について説明する。フィルタ６において破損又は溶損等の故障が発生した場合、該フィルタ６に捕集されずに該フィルタ６をすり抜けるＰＭの量が増加する。そのため、フィルタ６におけるＰＭ堆積量が正常時に比べて減少する。その結果、フィルタ前後差圧が正常時に比べて小さくなる。そこで、本実施例では、差圧センサ１３によって検出されるフィルタ前後差圧を用いてフィルタ６の故障を検出する。
【００５３】
フィルタ６の故障検出はＥＣＵ１０によって実行される。ＥＣＵ１０は、フィルタ６が正常であると仮定した場合の該フィルタ６におけるＰＭ堆積量である正常時ＰＭ堆積量を推定する。具体的には、内燃機関１の運転状態に基づいて該内燃機関１から排出されるＰＭ量、即ち、フィルタ６に流入するＰＭ量である入りＰＭ量を算出する。尚、内燃機関１の運転状態と入りＰＭ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。これらの関係をマップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶しておくことで、該マップ又は関数を用いて入りＰＭ量を算出することができる。そして、入りＰＭ量に基づいて、正常な状態のフィルタ６に捕集されるＰＭ量を算出し、さらに、このフィルタ６に捕集されるＰＭ量を積算することで正常時ＰＭ堆積量を算出する。
【００５４】
実際にフィルタ６が正常であれば、推定された正常時ＰＭ堆積量の増加に応じてフィル
タ前後差圧が上昇する。一方、実際にはフィルタ６に故障が発生しているのであれば、推定された正常時ＰＭ堆積量の増加量に対するフィルタ前後差圧の上昇量は正常時に比べて小さくなる。
【００５５】
そこで、本実施例においては、上記のように推定される正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量を算出する。そして、このフィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値とを比較することで、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する。つまり、フィルタ前後差圧の上昇量が所定の閾値以上であればフィルタ６は正常であると判定する。一方、フィルタ前後差圧の上昇量が所定の閾値より小さければフィルタ６に故障が発生していると判定する。
【００５６】
しかしながら、フィルタ６において故障が発生している場合であっても、実際のＰＭ堆積量の増加量と正常時ＰＭ堆積量の増加量との差が小さくなる場合がある。これは、フィルタ６において故障が発生しているときのＰＭすり抜け率（入りＰＭ量に対するフィルタ６に捕集されずに該フィルタ６をすり抜けるＰＭ量の割合）が、フィルタ６に流入する排気（以下、流入排気と称する場合もある）の流量によって変化するためである。
【００５７】
図２は、ＰＭすり抜け率と流入排気の流量との関係を示す図である。図２において、実線はフィルタ６が正常な状態のときの両者の関係を示しており、破線はフィルタ６において所定の故障が発生しているときの両者の関係を示している。この図２に示すように、フィルタ６が正常な状態の場合は、流入排気の流量が変化しても、ＰＭすり抜け率は大きく変化しない。一方、フィルタ６に所定の故障が発生している場合は、流入排気の流量が小さくなるほどＰＭすり抜け率が低くなる。つまり、フィルタ６に故障が発生している場合、その故障の程度が同一であっても、流入排気の流量が小さいときは、流入排気の流量が大きいときに比べてフィルタ６におけるＰＭ堆積量が増加し易い。そのため、流入排気の流量が小さいときは、フィルタ６において所定の故障が発生しているときの該フィルタ６におけるＰＭ堆積量の増加量と正常時ＰＭ堆積量の増加量との差が小さくなる。
【００５８】
図３は、入りＰＭ量の積算値とフィルタ前後差圧との関係を示す図である。図３において、実線はフィルタ６が正常な状態のときの両者の関係を示しており、破線及び一点鎖線はフィルタ６に所定の故障が発生しているときの両者の関係を示している。また、破線は流入排気の流量が小さいとき（例えば、流入排気の流量＝２０ｇ／ｓ）の両者の関係を示しており、一点鎖線は流入排気の流量が大きいとき（例えば、流入排気の流量＝４０ｇ／ｓ）の両者の関係を示している。
【００５９】
図４は、フィルタ６が正常な状態の場合、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が大きい場合、及び、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が小さい場合における、正常時ＰＭ堆積量の推定値が第一所定増加量分増加したとき（即ち、入りＰＭ量の積算値の増加量が同一）のフィルタ前後差圧の上昇量を示す図である。図４において、破線は、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する際の所定の閾値を表している。
【００６０】
上述したように、フィルタ６の故障の程度が同一であっても、流入排気の流量が小さいときは、流入排気の流量が大きいときに比べてフィルタ６におけるＰＭ堆積量が増加し易い。そのため、入りＰＭ量の積算値が同一であっても、流入排気の流量が小さいときは、流入排気の流量が大きいときに比べてフィルタ６におけるＰＭ堆積量の増加量が大きくなる。従って、入りＰＭ量の積算値の増加量に対するフィルタ前後差圧の上昇量の割合（図３における各線の傾き）が、流入排気の流量が小さいときは、流入排気の流量が大きいときに比べて大きくなる。つまり、その割合が、フィルタ６が正常な状態のときの値に近づくことになる。その結果、図４に示すように、流入排気の流量が小さいときは、フィルタ
６において故障が発生しているにもかかわらず、正常時ＰＭ堆積量の推定値が第一所定増加量分増加したときのフィルタ前後差圧の上昇量が所定の閾値以上となる虞がある。この場合、フィルタ６は正常であると誤判定することになる。
【００６１】
そこで、本実施例においては、ＥＣＵ１０が、正常時ＰＭ堆積量に加えて、フィルタ６に所定の故障が発生していると仮定した場合の該フィルタ６におけるＰＭ堆積量である故障時ＰＭ堆積量を推定する。具体的には、流入排気の流量に基づいて、フィルタ６に所定の故障が発生していると仮定したときのＰＭすり抜け率を算出する。尚、図２に示すような、流入排気の流量と、フィルタ６に所定の故障が発生していると仮定したときのＰＭすり抜け率との関係は、実験等に基づいて予め求めることができる。これらの関係をマップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶しておくことで、該マップ又は関数を用いてＰＭすり抜け率を算出することができる。そして、入りＰＭ量とＰＭすり抜け率とに基づいて、所定の故障が発生している状態のフィルタ６に捕集されるＰＭ量を算出し、さらに、このフィルタ６に捕集されるＰＭ量を積算することで故障時ＰＭ堆積量を算出する。
【００６２】
そして、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量以上の場合は、上述したようなフィルタ前後差圧の上昇量に基づくフィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施を禁止する。ここで、第二所定増加量は第一所定増加量よりも小さい値であって、フィルタ６の正常時と故障時とにおけるフィルタ前後差圧の上昇量の差が小さいために、フィルタ６に故障が発生しているにもかかわらずフィルタ６は正常であると誤判定する虞のある故障時ＰＭ堆積量の増加量の閾値である。このような第二所定増加量は実験等に基づいて予め定めることができる。
【００６３】
図５は、フィルタ６におけるＰＭ堆積量の増加量の推移を示す図である。図５において、実線Ｌ１は正常時ＰＭ堆積量の増加量の推移を示しており、破線Ｌ２及び一点鎖線Ｌ３は故障時ＰＭ堆積量の増加量の推移を示している。この図５においては、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量に達した時に、破線Ｌ２で示す故障時ＰＭ堆積量の増加量は第二所定増加量以上となっており、一点鎖線Ｌ３で示す故障時ＰＭ堆積量の増加量は第二所定増加量を下回っている。従って、本実施例に係るフィルタの故障検出方法では、故障時ＰＭ堆積量の増加量が破線Ｌ２で示すように推移していた場合は、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施が禁止される。
【００６４】
上記のようなフィルタの故障検出方法によれば、フィルタ６に故障が発生しているにもかかわらずフィルタ６は正常であると誤判定する虞のある場合は、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施が禁止されることになる。そのため、フィルタ６の故障をより高い精度で検出することが可能となる。
【００６５】
尚、本実施例における「所定の故障」とは、実験等に基づいて予め定められたある一定の程度の故障である。この「所定の故障」は、フィルタ６が故障していると判定すべき最小の破損又は溶損が生じている状態とするのが好ましい。破損又は溶損の程度が最小のときが、故障時ＰＭ堆積量が最も増加し易い。そのため、フィルタ６に故障が発生していると判定すべき最小の破損又は溶損が生じている状態を「所定の故障」とすることで、フィルタ６に故障が発生しているにもかかわらず該フィルタは正常と誤判定することを最も高い確率で抑制することができる。
【００６６】
［故障検出フロー］
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６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によって繰り返し実行される。
【００６７】
本フローでは、先ず、ステップＳ１０１において、差圧センサ１３によって検出されたフィルタ前後差圧ΔＰ１が取得される。尚、差圧センサ１３によって検出されるフィルタ前後差圧の値は、フィルタ６におけるＰＭ堆積量のみならず、フィルタ６の温度及び流入排気の流量の影響により変動する場合がある。そこで、ステップＳ１０１において、取得されたフィルタ前後差圧ΔＰ１を、フィルタ６の温度及び流入排気の流量に基づいて補正してもよい。フィルタ６の温度は、上流側排気温度センサ１４及び下流側排気温度センサ１５の検出値に基づいて推定することができる。また、流入排気の流量は、エアフローメータ４の検出値に基づいて推定することができる。
【００６８】
次に、ステップＳ１０２において、正常時ＰＭ堆積量が推定され、さらに、ステップＳ１０１においてフィルタ前後差圧ΔＰ１が取得された時点からの該正常時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｎが算出される。
【００６９】
次に、ステップＳ１０３において、故障時ＰＭ堆積量が推定され、さらに、ステップＳ１０１においてフィルタ前後差圧ΔＰ１が取得された時点からの該故障時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｆが算出される。
【００７０】
次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０２で算出された正常時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｎが第一所定増加量ΔＰＭ１に達したか否かが判別される。ステップＳ１０４において否定判定された場合は、ステップＳ１０２からＳ１０４の処理が再度実行される。一方、ステップＳ１０４において肯定判定された場合は、次にステップＳ１０５の処理が実行される。
【００７１】
ステップＳ１０５においては、ステップＳ１０３で算出された故障時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｆが第二所定増加量ΔＰＭ２（＜ΔＰＭ１）より小さいか否かが判別される。ステップＳ１０５において否定判定された場合、即ち、ステップＳ１０３で算出された故障時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｆが第二所定増加量ΔＰＭ２以上の場合は、本フローの実行が一旦終了される。つまり、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施が禁止される。一方、ステップＳ１０５において肯定判定された場合は、次にステップＳ１０６の処理が実行される。
【００７２】
ステップＳ１０６においては、差圧センサ１３によって検出されたフィルタ前後差圧ΔＰ２が取得される。尚、ステップＳ１０６においては、ステップＳ１０１と同様、取得されたフィルタ前後差圧ΔＰ２を、フィルタ６の温度及び流入排気の流量に基づいて補正してもよい。
【００７３】
次に、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６で取得されたフィルタ前後差圧ΔＰ２からステップＳ１０１で取得されたフィルタ前後差圧ΔＰ１を減算することで、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量ΔＰＭ１分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量ΔＰｕｐが算出される。
【００７４】
次に、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０７で算出されたフィルタ前後差圧の上昇量ΔＰｕｐが所定の閾値ΔＰｕｐ０以上であるか否かが判別される。このステップＳ１０８において肯定判定された場合、次にステップＳ１０９においてフィルタ６は正常と判定される。一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、次にステップＳ１１０においてフィルタ６に故障が発生していると判定される。
【００７５】
尚、本実施例に係るフィルタの故障検出方法において、第一所定増加量、第二所定増加量、及び所定の閾値は、必ずしも固定値である必要はない。ただし、これらの値を変動させる場合は、第一所定増加量の値に応じて、第二所定増加量、及び所定の閾値の値を変動
させる必要がある。また、第一所定増加量を変動させる場合は、上記フローにおけるステップＳ１０７において算出されるフィルタ前後差圧の上昇量ΔＰｕｐを正常時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｎによって除算し、ステップＳ１０８において、その除算した値を閾値と比較することで、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別してもよい。
【００７６】
［変形例］
上記のフィルタの故障検出方法においては、フィルタ前後差圧の上昇量に基づいてフィルタ６に故障が発生しているか否かを判別したが、フィルタ前後差圧の絶対値に基づいて当該判別を行うこともできる。以下、フィルタ前後差圧の絶対値に基づいてフィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する場合の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によって繰り返し実行される。
【００７７】
本フローでは、先ず、ステップＳ２０１において、再生処理の実行が完了したか否かが判別される。再生処理の実行が完了した時点では、フィルタ６におけるＰＭ堆積量が最も少なくなっているため、フィルタ前後差圧は可及的に小さくなっている。ステップＳ２０１において肯定判定された場合、次にステップＳ２０２の処理が実行される。一方、ステップＳ２０１において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。
【００７８】
ステップＳ２０２においては正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが推定される。次に、ステップＳ２０３においては故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが推定される。
【００７９】
次に、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０２で推定された正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達したか否かが判別される。ステップＳ２０４において否定判定された場合は、ステップＳ２０２からＳ２０４の処理が再度実行される。一方、ステップＳ２０４において肯定判定された場合は、次にステップＳ２０５の処理が実行される。
【００８０】
ステップＳ２０５においては、ステップＳ２０３で算出された故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが第二所定量ＰＭ２より小さいか否かが判別される。即ち、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量が第二所定量ＰＭ２より小さいか否かが判別される。ここで、第二所定量ＰＭ２は第一所定量ＰＭ１よりも小さい値であって、フィルタ６の正常時と故障時とにおけるフィルタ前後差圧の差が小さいために、フィルタ６に故障が発生しているにもかかわらずフィルタ６は正常であると誤判定する虞のある故障時ＰＭ堆積量の閾値である。このような第二所定量は実験等に基づいて予め定めることができる。
【００８１】
ステップＳ２０５において否定判定された場合、即ち、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが第二所定量ＰＭ２以上の場合は、本フローの実行が一旦終了される。つまり、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施が禁止される。一方、ステップＳ２０５において肯定判定された場合は、次にステップＳ２０６の処理が実行される。
【００８２】
ステップＳ２０６においては、差圧センサ１３によって検出されたフィルタ前後差圧ΔＰが取得される。即ち、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時のフィルタ前後差圧ΔＰが取得される。尚、ステップＳ２０６においては、取得されたフィルタ前後差圧ΔＰを、フィルタ６の温度及び流入排気の流量に基づいて補正してもよい。
【００８３】
次に、ステップＳ２０７において、ステップＳ２０６で取得されたフィルタ前後差圧ΔＰが所定の閾値ΔＰ０以上であるか否かが判別される。このステップＳ２０７において肯定判定された場合、次にステップＳ２０８においてフィルタ６は正常と判定される。一方
、ステップＳ２０７において否定判定された場合、次にステップＳ２０９においてフィルタ６に故障が発生していると判定される。
【００８４】
本変形例に係るフィルタの故障検出のフローによれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時の故障時ＰＭ堆積量が第二所定量以上の場合は、フィルタ前後差圧に基づくフィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施が禁止される。つまり、フィルタ６に故障が発生しているにもかかわらずフィルタ６は正常であると誤判定する虞のある場合は、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施が禁止されることになる。そのため、フィルタ６の故障をより高い精度で検出することが可能となる。
【００８５】
尚、本変形例に係るフィルタの故障検出方法において、第一所定量、第二所定量、及び所定の閾値は、必ずしも固定値である必要はない。ただし、これらの値を変動させる場合は、第一所定量の値に応じて、第二所定量、及び所定の閾値の値を変動させる必要がある。
【００８６】
＜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。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と異なる点を説明する。
【００８７】
本実施例に係るフィルタの故障検出方法においても、実施例１と同様、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と所定の閾値とを比較することで、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する。さらに、本実施例では、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量より小さいか又は該故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量以下であるかに応じて、フィルタ６の故障判定の閾値となるフィルタ前後差圧の上昇量の値を変更する。
【００８８】
つまり、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量より小さい場合は、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と第一閾値とを比較することで、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する。一方、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量以上の場合は、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と第一閾値よりも大きい値である第二閾値とを比較することで、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する。
【００８９】
図８は、図４と同様、フィルタ６が正常な状態の場合、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が大きい場合、及び、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が小さい場合における、正常時ＰＭ堆積量の推定値が第一所定増加量分増加したときのフィルタ前後差圧の上昇量を示す図である。また、図８において、破線は、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する際の第一閾値と第二閾値とを表している。
【００９０】
図８に示すように、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する際の閾値を第一閾値よりも大きい第二閾値とすることで、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が小さい場合であっても、正常時ＰＭ堆積量の推定値が第一所定増加量分増加したときのフィルタ前後差圧の上昇量が、該第二閾値より小さくなる可能性が高くなる。そのため、フィルタ６に故障が発生しているにもかかわらずフィルタ６は正常であると誤判定することを抑制することができる。
【００９１】
また、本実施例に係るフィルタの故障検出方法によれば、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量以上の場合であっても、フィルタ前後差圧の上昇量に基づくフィルタ６に故障が発生しているか否かの判別が実施される。従って、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施頻度を高くすることができる。
【００９２】
［故障検出フロー］
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９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によって繰り返し実行される。尚、図６に示すフローチャートにおける各ステップと同様の処理を実行す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。
【００９３】
本フローでは、ステップＳ１０５において肯定判定された場合、即ち、ステップＳ１０３で算出された故障時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｆが第二所定増加量ΔＰＭ２より小さい場合は、ステップＳ１０６においてフィルタ前後差圧ΔＰ２が取得され、さらに、ステップＳ１０７において、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量ΔＰＭ１分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量ΔＰｕｐが算出された後、ステップＳ３０８の処理が実行される。
【００９４】
ステップＳ３０８においては、ステップＳ１０７で算出されたフィルタ前後差圧の上昇量ΔＰｕｐが第一閾値ΔＰｕｐ１以上であるか否かが判別される。このステップＳ３０８において肯定判定された場合、次にステップＳ１０９においてフィルタ６は正常と判定される。一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、次にステップＳ１１０においてフィルタ６に故障が発生していると判定される。
【００９５】
また、ステップＳ１０５において否定判定された場合、即ち、ステップＳ１０３で算出された故障時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｆが第二所定増加量ΔＰＭ２以上の場合は、次にステップＳ３０６及びＳ３０７の処理が実行される。ステップＳ３０６の処理はステップＳ１０６の処理と同様であり、ステップＳ３０７の処理はステップＳ１０７の処理と同様である。つまり、ステップＳ３０６においては、フィルタ前後差圧ΔＰ２が取得される。また、ステップＳ３０７においては、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量ΔＰＭ１分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量ΔＰｕｐが算出される。
【００９６】
次に、ステップＳ３０９において、ステップＳ３０７で算出されたフィルタ前後差圧の上昇量ΔＰｕｐが第二閾値ΔＰｕｐ２（＞ΔＰｕｐ１）以上であるか否かが判別される。尚、第一閾値ΔＰｕｐ１及び第二閾値ΔＰｕｐ２は実験等に基づいて予め定めることができる。このステップＳ３０９において肯定判定された場合、次にステップＳ１０９においてフィルタ６は正常と判定される。一方、ステップＳ３０９において否定判定された場合、次にステップＳ１１０においてフィルタ６に故障が発生していると判定される。
【００９７】
尚、本実施例においては、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量に応じて、フィルタ６の故障判定の閾値となるフィルタ前後差圧の上昇量の値を連続的又は段階的に変更してもよい。この場合、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が大きいほど、フィルタ６の故障判定の閾値となるフィルタ前後差圧の上昇量の値をより大きい値に設定する。
【００９８】
［変形例］
本実施例の変形例においては、実施例１の変形例と同様、フィルタ前後差圧の絶対値に基づいてフィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する。以下、本変形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によって繰り返し実行される。尚、図７に示すフローチャートにおける各ステップと同様の処理を実行す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。
【００９９】
本フローでは、ステップＳ２０５において肯定判定された場合、即ち、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが第二所定量ＰＭ２より小さい場合は、ステップＳ２０６においてフィルタ前後差圧ΔＰが取得される。
【０１００】
次に、ステップＳ４０７において、ステップＳ２０６で取得されたフィルタ前後差圧ΔＰが第一閾値ΔＰ１以上であるか否かが判別される。即ち、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時のフィルタ前後差圧ΔＰが第一閾値ΔＰ１以上であるか否かが判別される。このステップＳ４０７において肯定判定された場合、次にステップＳ２０８においてフィルタ６は正常と判定される。一方、ステップＳ４０７において否定判定された場合、次にステップＳ２０９においてフィルタ６に故障が発生していると判定される。
【０１０１】
また、ステップＳ２０５において否定判定された場合、即ち、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが第二所定量ＰＭ２以上の場合は、次にステップＳ４０６の処理が実行される。ステップＳ４０６の処理はステップＳ２０６の処理と同様である。つまり、ステップＳ４０６においては、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時のフィルタ前後差圧ΔＰが取得される。
【０１０２】
次に、ステップＳ４０８において、ステップＳ４０６で取得されたフィルタ前後差圧ΔＰが第二閾値ΔＰ２以上であるか否かが判別される。ここで、第二閾値ΔＰ２は第一閾値ΔＰ１よりも大きい値である。尚、第一閾値ΔＰ１及び第二閾値ΔＰ２は実験等に基づいて予め定めることができる。このステップＳ４０８において肯定判定された場合、次にステップＳ２０８においてフィルタ６は正常と判定される。一方、ステップＳ４０８において否定判定された場合、次にステップＳ２０９においてフィルタ６に故障が発生していると判定される。
【０１０３】
本変形例に係るフィルタの故障検出のフローでは、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが第二所定量ＰＭ２以上の場合は、フィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する際の閾値を第一閾値ΔＰ１よりも大きい第二閾値ΔＰ２とする。これによれば、フィルタ６に所定の故障が発生した状態であり且つ流入排気の流量が小さい場合であっても、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時のフィルタ前後差圧ΔＰが、第二閾値ΔＰ２より小さくなる可能性が高くなる。そのため、フィルタ６に故障が発生しているにもかかわらずフィルタ６は正常であると誤判定することを抑制することができる。
【０１０４】
また、本変形例に係るフィルタの故障検出のフローによれば、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが第二所定量ＰＭ２以上の場合であっても、フィルタ前後差圧に基づくフィルタ６に故障が発生しているか否かの判別が実施される。従って、上記と同様、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別の実施頻度を高くすることができる。
【０１０５】
尚、本変形例においては、正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時の故障時ＰＭ堆積量に応じて、フィルタ６の故障判定の閾値となるフィルタ前後差圧の値を連続的又は段階的に変更してもよい。この場合、正常時ＰＭ堆積量が第一所定量に達した時の故障時ＰＭ堆積量が大きいほど、フィルタ６の故障判定の閾値となるフィルタ前後差圧の値をより大きい値に設定する。  
【０１０６】
＜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。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３と異なる点を説明する。
【０１０７】
実施例２に係るフィルタの故障検出方法のように、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量以上の場合は、フィルタ６の故障判定の閾値となるフィルタ前後差圧の上昇量の値を第一閾値より大きい第二閾値とすると、フィルタ６が正常であるにもかかわらず、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量が第二閾値を下回る可能性が高くなる。これは、差圧センサの出力にはある程度のばらつきがあるため、差圧センサ１３によって検出されたフィルタ前後差圧が実際の値よりも小さくなる場合があるためである。
【０１０８】
上記の場合、実際にはフィルタ６が正常であるにもかかわらず、フィルタ６に故障が発生していると誤判定することになる。そこで、本実施例では、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量分増加する間における故障時ＰＭ堆積量の増加量が第二所定増加量以上の場合は、正常時ＰＭ堆積量の増加量が第一所定増加量に達した時点では、フィルタ６に故障が発生したか否かの判別を実施しない。そして、正常時ＰＭ堆積量の増加量が第一所定増加量よりも大きい第三所定増加量に達してから、正常時ＰＭ堆積量が第三所定増加量分増加する間におけるフィルタ前後差圧の上昇量と第二閾値とを比較することで、フィルタ６に故障が発生したか否かを判別する。
【０１０９】
図１１は、フィルタ６におけるＰＭ堆積量の増加量の推移を示す図である。図１１において、実線Ｌ１は正常時ＰＭ堆積量の増加量の推移を示しており、破線Ｌ２及び一点鎖線Ｌ３は故障時ＰＭ堆積量の増加量の推移を示している。この図１１においては、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量に達した時に、破線Ｌ２で示す故障時ＰＭ堆積量の増加量は第二所定増加量以上となっており、一点鎖線Ｌ３で示す故障時ＰＭ堆積量の増加量は第二所定増加量を下回っている。従って、本実施例に係るフィルタの故障検出方法では、故障時ＰＭ堆積量の増加量が破線Ｌ２で示すように推移していた場合は、正常時ＰＭ堆積量が第一所定増加量に達した時点ではフィルタ６に故障が発生しているか否かの判別を実施せずに、正常時ＰＭ堆積量が第三所定増加量に達してから該判別を実施する。
【０１１０】
図１１に示すように、正常時ＰＭ堆積量が第三所定増加量に達する時点では、正常時ＰＭ堆積量と故障時ＰＭ堆積量との差がより大きくなっている。そして、フィルタ６が正常である場合のフィルタ前後差圧の上昇量もより大きくなる。従って、差圧センサ１３によって検出されたフィルタ前後差圧がばらつきに起因して実際の値よりも小さくなっていたとしても、第二閾値を下回る可能性が低くなる。そのため、フィルタ６が正常であるにもかかわらず、フィルタ６に故障が発生していると誤判定することを抑制することができる。
【０１１１】
尚、第三所定増加量を第一所定増加量に比べてどの程度大きい値とするのかは、実験等に基づいて予め定めることができる。
【０１１２】
［故障検出フロー］
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によって繰り返し実行される。尚、図９に示すフローチャートにおける各ステップと同様の処理を実行す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。
【０１１３】
本フローでは、ステップＳ１０５において否定判定された場合、即ち、ステップＳ１０３で算出された故障時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｆが第二所定増加量ΔＰＭ２以上の場合
は、次にステップＳ５０２及びＳ５０３の処理が実行される。ステップＳ５０２の処理はステップＳ１０２の処理と同様であり、ステップＳ５０３の処理はステップＳ１０３の処理と同様である。つまり、ステップＳ５０２においては、正常時ＰＭ堆積量が推定され、さらに、ステップＳ１０１においてフィルタ前後差圧ΔＰ１が取得された時点からの該正常時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｎが算出される。また、ステップＳ５０３においては、故障時ＰＭ堆積量が推定され、さらに、ステップＳ１０１においてフィルタ前後差圧ΔＰ１が取得された時点からの該故障時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｆが算出される。
【０１１４】
次に、ステップＳ５０４において、ステップＳ５０２で算出された正常時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｎが第三所定増加量ΔＰＭ３（＞ΔＰＭ１）に達したか否かが判別される。ステップＳ５０４において否定判定された場合は、ステップＳ５０２からＳ５０４の処理が再度実行される。一方、ステップＳ５０４において肯定判定された場合は、次にステップＳ３０６の処理が実行される。これにより、正常時ＰＭ堆積量の増加量ΔＰＭｎが第三所定増加量ΔＰＭ３に達してから、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別が実施されることになる。
【０１１５】
［変形例］
本実施例の変形例においては、実施例１及び２の変形例と同様、フィルタ前後差圧の絶対値に基づいてフィルタ６に故障が発生しているか否かを判別する。以下、本変形例に係るフィルタの故障検出のフローについて、図１３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によって繰り返し実行される。尚、図１０に示すフローチャートにおける各ステップと同様の処理を実行す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。
【０１１６】
本フローでは、ステップＳ２０５において否定判定された場合、即ち、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量が第二所定量ＰＭ２以上の場合は、次にステップＳ６０２及びＳ６０３の処理が実行される。ステップＳ６０２の処理はステップＳ２０２の処理と同様であり、ステップＳ６０３の処理はステップＳ６０３の処理と同様である。つまり、ステップＳ６０２においては、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが推定される。また、ステップＳ６０３においては、故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆが推定される。
【０１１７】
次に、ステップＳ６０４において、ステップＳ６０２で算出された正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第三所定量ＰＭ３に達したか否かが判別される。ここで、第三所定量ＰＭ３は第一所定量ＰＭ１よりも大きい値である。尚、第三所定量ＰＭ３を第一所定量ＰＭ１に比べてどの程度大きい値とするのかは、実験等に基づいて予め定めることができる。このステップＳ６０４において否定判定された場合は、ステップＳ６０２からＳ６０４の処理が再度実行される。一方、ステップＳ６０４において肯定判定された場合は、次にステップＳ４０６の処理が実行される。
【０１１８】
本変形例に係るフィルタの故障検出のフローでは、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第一所定量ＰＭ１に達した時の故障時ＰＭ堆積量が第二所定量ＰＭ２以上の場合は、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第三所定増加量ＰＭ３に達してから、フィルタ６に故障が発生しているか否かの判別が実施されることになる。正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎが第三所定量ＰＭ３に達する時点では、正常時ＰＭ堆積量ＰＭｎと故障時ＰＭ堆積量ＰＭｆとの差がより大きくなっている。そして、フィルタ６が正常である場合のフィルタ前後差圧ΔＰもより大きくなる。従って、差圧センサ１３によって検出されたフィルタ前後差圧ΔＰがばらつきに起因して実際の値よりも小さくなっていたとしても、第二閾値ΔＰ２を下回る可能性が低くなる。そのため、本変形例に係るフィルタの故障検出のフローによれば、フィルタ６が正常であるにもかかわらず、フィルタ６に故障が発生していると誤判定することを抑制することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・エアフローメータ
５・・・スロットル弁
６・・・パティキュレートフィルタ
７・・・酸化触媒
８・・・燃料添加弁
１０・・ＥＣＵ
１３・・差圧センサ
１４・・上流側排気温度センサ
１５・・下流側排気温度センサ
【図１】
2013253544.tif 000003
【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】
2013253544.tif 000008
【図７】
2013253544.tif 000009
【図８】
2013253544.tif 000010
【図９】
2013253544.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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