(57)【要約】【課題】浄化性能の低下を抑制しつつ、排気浄化フィルタの故障検知精度を向上できる内燃機関の排気浄化システムを提供すること。【解決手段】ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加させる排気流量増加部５１と、ＤＰＦ３２の前後圧パラメータを取得する前後圧パラメータ取得部５６と、排気流量増加部５１により排気流量を増加させたときに取得される前後圧パラメータに基づいてＤＰＦ３２の故障を検知する故障検知部５２と、排気流量増加部５１により排気流量を増加させたときのＬＮＴ３１の浄化性能を推定する浄化性能推定部５３と、浄化性能推定部５３により推定された浄化性能が所定の許容浄化性能を下回る場合には、排気流量増加部５１による排気流量の増加を禁止するか、又は、ＬＮＴ３１の浄化性能が許容浄化性能以上となるように排気流量増加部５１による排気流量の増加量を制限する制限部５４と、を備えるエンジン１の排気浄化システム１０である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を流通する排気中の粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタと、
前記排気通路において前記排気浄化フィルタに対して直列に設けられ、前記排気通路を流通する排気中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘのうち少なくとも一つを浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させる排気流量増加手段と、
前記排気浄化フィルタの前後の圧力に相関のある前後圧パラメータを取得する前後圧パラメータ取得手段と、
前記排気流量増加手段により排気流量を増加させたときに前記前後圧パラメータ取得手段により取得される前後圧パラメータに基づいて、前記排気浄化フィルタの故障を検知する故障検知手段と、
前記排気流量増加手段により排気流量を増加させたときの前記排気浄化触媒の浄化性能を推定する浄化性能推定手段と、
前記浄化性能推定手段により推定された浄化性能が所定の許容浄化性能を下回る場合には、前記排気流量増加手段による排気流量の増加を禁止するか、又は、前記排気浄化触媒の浄化性能が前記許容浄化性能以上となるように前記排気流量増加手段による排気流量の増加量を制限する制限手段と、を備える内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記前後圧パラメータ取得手段により取得された前後圧パラメータが所定の閾値以上である場合に、前記排気浄化フィルタの再生が必要であると判定する再生判定手段をさらに備え、
前記排気流量増加手段は、前記再生判定手段により前記排気浄化フィルタの再生が必要であると判定された場合に、前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記排気浄化フィルタ及び前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を流通する排気の一部を前記内燃機関の吸気通路に還流するＥＧＲ装置をさらに備え、
前記排気流量増加手段は、前記ＥＧＲ装置により還流される排気の流量を減少させることで、前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させるＥＧＲ制御手段を備える請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記排気流量増加手段は、前記車両が備える自動変速機のシフトスケジュールを、シフト変更タイミングが高車速側にシフトされたシフトスケジュールに変更することで、前記内燃機関の回転数を増加させて前記内燃機関から排出される排気の流量を増加させ、これにより、前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させるシフトスケジュール変更手段を備える請求項１から３いずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。詳しくは、排気浄化フィルタ及び排気浄化触媒を備える内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に、排気中の粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタを設ける技術が知られている。この排気浄化フィルタでは、捕集した粒子状物質が次第に堆積し、その上流側と下流側との間で差圧が生じる。すると、出力の低下や燃費の悪化を招くため、捕集した粒子状物質を燃焼除去する再生処理が実行される。
【０００３】
排気浄化フィルタの再生処理では、再生処理が正常に完了したか否かを正確に判定することが重要である。そこで、排気の流量が所定量以上の場合に、排気流量変化に対する排気浄化フィルタの前後差圧変化に基づいて排気浄化フィルタの再生不良を判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、排気浄化フィルタの前後差圧は、例えば差圧センサにより検出される。そのため、差圧センサが正常であるか否かを正確に判定することも重要である。そこで、排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させ、前後圧と大気圧の差圧変化量に基づいて差圧センサの故障検知を実行する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５０９３６号公報
【特許文献２】特開２００８−１１１４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の各技術を踏まえれば、排気浄化フィルタの故障検知を実行するに際して検知精度向上のために排気の流量を増加させることは、当業者であれば容易に想到し得ると考えられる。しかしながら、内燃機関の排気通路には、通常、三元触媒やＮＯｘ浄化触媒等の排気浄化触媒が設けられるため、排気の流量を増加させると排気の流速が増大する結果、排気浄化触媒の浄化性能が低下する。また、排気の流量を増加させるべく新気の流量を増加させると、内燃機関から排出されるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの排出量が増加し、システム全体としての浄化性能が低下する。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、浄化性能の低下を抑制しつつ、排気浄化フィルタの故障検知精度を向上できる内燃機関の排気浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、車両の内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気通路（例えば、後述の排気管４）に設けられ、前記排気通路を流通する排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する排気浄化フィルタ（例えば、後述のＤＰＦ３２）と、前記排気通路において前記排気浄化フィルタに対して直列に設けられ、前記排気通路を流通する排気中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘのうち少なくとも一つを浄化する排気浄化触媒（例えば、後述のＬＮＴ３１）と、前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させる排気流量増加手段（例えば、後述のＥＣＵ５０，排気流量増加部５１）と、前記排気浄化フィルタの前後の圧力に相関のある前後圧パラメータ（例えば、後述の排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き））を取得する前後圧パラメータ取得手段（例えば、ＥＣＵ５０，後述の前後圧パラメータ取得部５６）と、前記排気流量増加手段により排気流量を増加させたときに前記前後圧パラメータ取得手段により取得される前後圧パラメータに基づいて、前記排気浄化フィルタの故障を検知する故障検知手段（例えば、後述の故障検知部５２）と、前記排気流量増加手段により排気流量を増加させたときの前記排気浄化触媒の浄化性能を推定する浄化性能推定手段（例えば、後述のＥＣＵ５０，浄化性能推定部５３）と、前記浄化性能推定手段により推定された浄化性能が所定の許容浄化性能を下回る場合には、前記排気流量増加手段による排気流量の増加を禁止するか、又は、前記排気浄化触媒の浄化性能が前記許容浄化性能以上となるように前記排気流量増加手段による排気流量の増加量を制限する制限手段（例えば、後述の制限部５４）と、を備える内燃機関の排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム１０）を提供する。
【０００９】
本発明では、排気流量を増加させたときに取得される排気浄化フィルタの前後圧パラメータに基づいて、排気浄化フィルタの故障検知を実行する。また、推定された浄化性能が所定の許容浄化性能を下回る場合には、排気流量の増加を禁止するか、又は、排気浄化触媒の浄化性能が許容浄化性能以上となるように排気流量の増加量を制限する。
これにより、排気流量を増加させることで排気浄化フィルタの故障検知を精度良く実行できるとともに、排気浄化触媒の浄化性能が許容浄化性能を下回らない程度に排気流量の増加を制限するため、浄化性能の低下を抑制できる。従って、本発明によれば、浄化性能の低下を抑制しつつ、排気浄化フィルタの故障検知精度を向上できる。
【００１０】
前記前後圧パラメータ取得手段により取得された前後圧パラメータが所定の閾値以上である場合に、前記排気浄化フィルタの再生が必要であると判定する再生判定手段（例えば、後述の再生判定部５５）をさらに備え、前記排気流量増加手段は、前記再生判定手段により前記排気浄化フィルタの再生が必要であると判定された場合に、前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させることが好ましい。
【００１１】
この発明では、排気浄化フィルタの再生が必要であると判定された場合に、排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させて、上記発明に係る排気浄化フィルタの故障検知を実行する。
ここで、排気浄化フィルタに多量の粒子状物質が捕集されて再生が必要と判定された場合には、大きな排気浄化フィルタの前後差圧が得られる。そのため、排気浄化フィルタの前後の圧力に相関のある前後圧パラメータも大きな値が得られることから、このタイミングで故障検知を実行することにより、検知精度をより向上できる。
【００１２】
前記排気浄化フィルタ及び前記排気浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を流通する排気の一部を前記内燃機関の吸気通路（例えば、後述の吸気管２）に還流するＥＧＲ装置（例えば、後述のＥＧＲ通路６，ＥＧＲ弁１１）をさらに備え、前記排気流量増加手段は、前記ＥＧＲ装置により還流される排気の流量を減少させることで、前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させるＥＧＲ制御手段（例えば、後述のＥＣＵ５０，ＥＧＲ制御部５７）を備えることが好ましい。
【００１３】
この発明では、ＥＧＲ装置により排気浄化フィルタ及び排気浄化触媒よりも上流側から還流される排気の流量を減少させることで、排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させて、上記発明に係る排気浄化フィルタの故障検知を実行する。これにより、排気浄化フィルタに流入する排気の流量を確実に増加させることができるため、上記発明の効果がより確実に奏される。
【００１４】
前記排気流量増加手段は、前記車両が備える自動変速機（例えば、後述の自動変速機２７）のシフトスケジュール（例えば、後述の通常時用のシフトスケジュール）を、シフト変更タイミングが高車速側にシフトされたシフトスケジュール（例えば、後述の故障検知時用のシフトスケジュール）に変更することで、前記内燃機関の回転数を増加させて前記内燃機関から排出される排気の流量を増加させ、これにより、前記排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させるシフトスケジュール変更手段（例えば、後述のシフトスケジュール変更部５８）を備えることが好ましい。
【００１５】
この発明では、自動変速機のシフトスケジュールを、シフト変更タイミングが高車速側にシフトされたシフトスケジュールに変更することで、排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させて、上記発明に係る排気浄化フィルタの故障検知を実行する。
ここで、自動変速機のシフトスケジュールを、シフト変更タイミングが高車速側にシフトされたシフトスケジュールに変更すると、内燃機関の回転数が増加し、内燃機関から排出される排気の流量が増加する。その結果、排気浄化フィルタに流入する排気の流量を増加させることができ、この発明によれば上記発明の効果がより確実に奏される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、浄化性能の低下を抑制しつつ、排気浄化フィルタの故障検知精度を向上できる内燃機関の排気浄化システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化システムを示す図である。
【図２】上記実施形態に係る排気浄化フィルタの故障検知制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】上記実施形態に係る自動変速機のシフトスケジュールを示す図である。
【図４】排気の空間速度ＳＶとＮＯｘ浄化性能との関係を示す図である。
【図５】ＥＧＲ率と内燃機関から排出されるＮＯｘ量との関係を示す図である。
【図６】排気流量と排気浄化フィルタの前後差圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化システムの構成を示す図である。図１に示すように、内燃機関（以下「エンジン」）１は、自動変速機２７を備える車両に搭載され、各気筒７の燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンである。各気筒７には図示しない燃料噴射弁が設けられ、これら燃料噴射弁は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」）５０に電気的に接続され、その開閉はＥＣＵ５０により制御される。
【００２０】
エンジン１の排気浄化システム１０には、吸気が流通する吸気管２と、排気が流通する排気管４と、排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ通路６と、吸気管２に吸気を圧送する過給機８と、が設けられる。
【００２１】
吸気管２は、吸気マニホールド３の複数の分岐部を介して、エンジン１の各気筒７の吸気ポートに接続される。排気管４は、排気マニホールド５の複数の分岐部を介して、エンジン１の各気筒７の排気ポートに接続される。
【００２２】
過給機８は、排気管４に設けられたタービン８１と、吸気管２に設けられたコンプレッサ８２と、を備える。タービン８１は、排気管４を流通する排気の運動エネルギにより駆動される。コンプレッサ８２は、タービン８１の回転により駆動され、吸気を加圧し吸気管２内へ圧送する。タービン８１は、図示しない複数の可変ベーンを備え、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービンの回転速度を変更できるように構成される。ベーン開度は、ＥＣＵ５０により制御される。
【００２３】
吸気管２のうち過給機８の上流側には、エンジン１の新気量（吸入空気量）を制御可能なスロットル弁９が設けられる。このスロットル弁９は、アクチュエータを介してＥＣＵ５０に接続され、その開度はＥＣＵ５０により制御される。スロットル弁９により制御された新気量は、エアフローメータ２１により検出される。
【００２４】
ＥＧＲ通路６は、排気マニホールド５と吸気マニホールド３とを接続し、タービン８１よりも上流側の排気の一部を、吸気管２のうちコンプレッサ８２の下流側に還流する。ＥＧＲ通路６には、還流する排気の流量（以下「ＥＧＲ量」）を制御するＥＧＲ弁１１が設けられる。
ＥＧＲ弁１１は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ５０に接続され、その弁開度はＥＣＵ５０により制御される。これにより、エンジン１の各気筒７内に導入される全ガス量に占めるＥＧＲ量の割合に相当するＥＧＲ率が制御される。
【００２５】
これらＥＧＲ通路６及びＥＧＲ弁１１は、後述のＬＮＴ３１及びＤＰＦ３２よりも上流側の排気管４から排気の一部を取り出して吸気管２に戻すＥＧＲ装置を構成する。
ここで、ＬＮＴ３１及びＤＰＦ３２よりも下流側の排気管４から排気の一部を吸気管２に還流する場合には、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加できない。これに対して本実施形態のＥＧＲ装置では、ＬＮＴ３１及びＤＰＦ３２よりも上流側の排気管４から排気の一部を吸気管２に還流することにより、新気の流量が増加し、エンジン１から排出される排気の流量が増加する結果、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加できるようになっている。
【００２６】
排気管４のうちタービン８１よりも下流側には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下「ＬＮＴ」）３１及び排気浄化フィルタ（以下「ＤＰＦ」）３２が、上流側からこの順に直列に設けられる。
【００２７】
ＬＮＴ３１は、排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを仮貯蔵し、ポスト噴射等によって排気の空燃比をリッチに切り換えたときに、仮貯蔵しておいたＮＯｘを放出する。このとき、水性ガスシフト反応により生成する水素によって、放出されたＮＯｘをＮＨ３に変換するとともに、このＮＨ３を再貯蔵する。そして、再び排気の空燃比をリーンに切り換えたときに、再貯蔵しておいたＮＨ３を放出し、このＮＨ３を還元剤として排気中のＮＯｘを還元する。このＬＮＴ３１としては、従来公知のものが用いられる。
【００２８】
ＤＰＦ３２は、排気がフィルタの細孔を通過する際に、排気中の粒子状物質（以下「ＰＭ」）をフィルタの表面及びフィルタの細孔内に堆積させることによって捕集する。このＤＰＦ３２としては、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス多孔体からなるハニカム構造体を利用したウォールフロー型ＤＰＦが用いられる。
【００２９】
このＤＰＦ３２では、ＰＭが捕集されていくにつれて排気管４の圧損が増大するため、捕集したＰＭを燃焼除去する後述の再生処理が実行される。そのためＤＰＦ３２には、従来公知の酸化触媒が担持され、この酸化触媒によりＰＭの燃焼除去が促進される。
【００３０】
ＤＰＦ３２の上流側及び下流側の排気管４には、圧力導入管２３を介して接続された差圧センサ２２が設けられる。この差圧センサ２２により、ＤＰＦ３２の前後差圧、即ち上流側圧力と下流側圧力との差圧が検出される。差圧センサ２２は、後述のＥＣＵ５０に接続され、その検出信号がＥＣＵ５０に供給される。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下、ＣＰＵという）とを備える。この他、ＥＣＵ５０は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路と、エンジン１の燃料噴射弁、スロットル弁９、過給機８、ＥＧＲ弁１１及び自動変速機２７等に制御信号を出力する出力回路と、を備える。
【００３２】
ＥＣＵ５０には、車速センサ２４と、アクセル開度センサ２５と、クランク角センサ２６が接続される。車速センサ２４は車速を検出し、その検出信号はＥＣＵ５０に供給される。アクセル開度センサ２５は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」）を検出し、その検出信号はＥＣＵ５０に供給される。クランク角センサ２６は、エンジン１の回転数ＮＥを検出し、その検出信号はＥＣＵ５０に供給される。
【００３３】
以上のようなハードウェア構成により、ＥＣＵ５０には、排気流量増加部５１と、故障検知部５２と、浄化性能推定部５３と、制限部５４と、再生判定部５５と、前後圧パラメータ取得部５６と、ＥＧＲ制御部５７と、シフトスケジュール変更部５８と、を含む各モジュールが構成される。排気流量増加部５１は、ＥＧＲ制御部５７とシフトスケジュール変更部５８により構成される。これらのモジュールにより、後述するＤＰＦ３２の故障検知制御が実行される。
【００３４】
図２は、本実施形態に係るＤＰＦ３２の故障検知制御の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るＤＰＦ３２の故障検知制御は、ＬＮＴ３１のＮＯｘ浄化性能が許容浄化性能以上となる範囲内において、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加させたときのＤＰＦ３２の前後の圧力に相関のある前後圧パラメータに基づいて、ＤＰＦ３２の故障を検知する。即ち、許容浄化性能を確保しつつ、排気流量を増加させて精度良くＤＰＦ３２の故障を検知する。この故障検知制御は、エンジン１の始動に応じて開始され、繰り返し実行される。
【００３５】
ステップＳ１では、再生判定部５５により、ＤＰＦ３２の再生が必要であるか否かを判定する。具体的には、差圧センサ２２により検出されたＤＰＦ３２の前後差圧が所定の閾値以上である場合に、ＤＰＦ３２の再生が必要であると判定する。所定の閾値は、予め実験を行うことで設定される。本ステップの判定がＹＥＳであればステップＳ２に移り、ＮＯであればステップＳ１の判定を繰り返す。
【００３６】
ステップＳ２では、車両が備える自動変速機２７の故障検知時ギア段を算出する。具体的には、シフトスケジュール変更部５８により、従来の車両が備える通常時用の自動変速機２７のシフトスケジュールと比較して、予め格納され且つシフト変更タイミングが高車速側にシフトされた故障検知時用のシフトスケジュールを参照しつつ、車速センサ２４により検出された車速とアクセル開度センサ２５により検出されたアクセル開度とに基づいて、故障検知時のギア段を算出する。その後、ステップＳ３に移る。
【００３７】
ここで、図３は、本実施形態に係る自動変速機２７のシフトスケジュールを示す図である。図３では、横軸は車速（ｋｍ／時）を表しており、縦軸はアクセル開度（％）を表している。また、図３中、１点鎖線で示されるシフトスケジュールが通常時用シフトスケジュールであり、実線で示されるシフトスケジュールが故障検知時用シフトスケジュールである。これらの各シフトスケジュールは、ＥＣＵ５０に予め格納される。
【００３８】
図３に示すように、故障検知時用シフトスケジュールは、通常時用シフトスケジュールと比較して、１速〜５速全てのギア段のシフト変更タイミングが高車速側にシフトされており、通常時よりもシフトタイミングが遅れるようになっている。これにより、故障検知時用シフトスケジュールでは、通常時よりも低ギア段が選択され、エンジン１の回転数が増加するとともに排気流量及び排気流速（空間速度ＳＶ）が増加するようになっている。
【００３９】
図２に戻ってステップＳ３では、ステップＳ２で算出した故障検知時ギア段に変更した場合において、ＬＮＴ３１のＮＯｘ浄化性能が所定の許容浄化性能以上であり、且つ、ドライバビリティが所定の許容範囲内であるか否かを判定する。
具体的には、浄化性能推定部５３により、図４に示す排気の空間速度ＳＶとＮＯｘ浄化性能との関係図を参照して、自動変速機２７を故障検知時ギア段に変更した場合の排気の空間速度ＳＶから算出されるＮＯｘ浄化性能が、所定の許容浄化性能以上であるか否かを判定する。このとき、排気の空間速度ＳＶは、クランク角センサ２６により検出されるエンジン回転数とエアフローメータ２１により検出される新気量とに応じて、予め格納された所定のマップ（図示せず）を検索することにより算出される。
また、ＥＣＵ５０に設けられたドライバビリティ判定部（図示せず）により、このときのドライバビリティが予め設定された許容範囲内であるか否かを判定する。
【００４０】
ステップＳ３の判定がＹＥＳであれば、ＮＯｘ浄化性能及びドライバビリティいずれも許容範囲内であるため、ステップＳ４に移って、シフトスケジュール変更部５８により故障検知時ギア段への変更を実施し、排気流量を増加させる。その後、ステップＳ６に移る。
【００４１】
一方、ステップＳ３の判定がＮＯであれば、ＮＯｘ浄化性能及びドライバビリティの少なくともいずれかが許容範囲外であるため、ステップＳ５に移って、制限部５４により故障検知時ギア段への変更を実施せず、排気流量の増加を禁止する。その後、ステップＳ６に移る。
【００４２】
ここで、図４に示す排気の空間速度ＳＶとＮＯｘ浄化性能との関係について、詳しく説明する。
上述した通り、図４は、排気の空間速度ＳＶとＮＯｘ浄化性能との関係を示す図であり、予め実験を行うことで設定されＥＣＵ５０に格納されている。図４では、横軸は排気の空間速度ＳＶを表しており、縦軸はＬＮＴ３１のＮＯｘ浄化性能を表している。この図４に示すように、排気の空間速度ＳＶが増加するほど、ＬＮＴ３１のＮＯｘ浄化性能は低下する。即ち、自動変速機２７を故障検知時ギア段にシフトすると、上述したように排気の空間速度ＳＶが増加する結果、ＬＮＴ３１のＮＯｘ浄化性能は低下する。そのため、本実施形態では、最低限必要なＮＯｘ浄化性能を許容浄化性能として予め設定し、かかる許容浄化性能以上のＮＯｘ浄化性能が得られるＳＶの範囲内（図４に示す変化許容領域）においてのみ、故障検知時ギア段への変更を実施する。これにより、本実施形態ではＮＯｘ浄化性能の低下が抑制される。
【００４３】
図２に戻ってステップＳ６では、故障検知時ＥＧＲ開度を算出する。具体的には、ＥＧＲ制御部５７により、予め設定され且つＤＰＦ３２の高い故障検知精度が得られる排気流量となるように、そのときの運転条件（エンジン回転数、新気量等）に応じて、通常時より小さいＥＧＲ開度を算出する。その後、ステップＳ７に移る。
【００４４】
ここで、図５は、ＥＧＲ率とエンジン１から排出されるＮＯｘ量との関係を示す図である。図５では、横軸はＥＧＲ率を表しており、縦軸はエンジン１から排出されるＮＯｘ量を表している。この図５に示すように、ＥＧＲ開度が小さくなりＥＧＲ率が低くなるほど、エンジン１から排出されるＮＯｘ量が増加することが分かる。即ち、ＥＧＲ率を低下させて新気量を増加させ、これによりエンジン１から排出される排気の流量を増加させた場合には、エンジン１から排出されるＮＯｘ量も増加することが分かる。
【００４５】
そこでステップＳ７では、ステップＳ６で算出した故障検知時ＥＧＲ開度に変更した場合において、ＬＮＴ３１のＮＯｘ浄化性能が上述の所定の許容浄化性能以上であるか否かを判定する。具体的には、浄化性能推定部５３により、上述の図４に示す排気の空間速度ＳＶとＮＯｘ浄化性能との関係図を参照して、ＥＧＲ開度を変更した場合の排気の空間速度ＳＶから算出されるＮＯｘ浄化性能が、所定の許容浄化性能以上であるか否かを判定する。このとき、排気の空間速度ＳＶは、ステップＳ３と同様に算出される。
【００４６】
ステップＳ７の判定がＹＥＳであれば、ＮＯｘ浄化性能が許容浄化性能以上であるため、ステップＳ８に移って、ＥＧＲ制御部５７により故障検知時ＥＧＲ開度への変更を実施し、排気流量を増加させる。これにより、段階的な排気流量の増加しかできないシフトスケジュールの変更による排気流量の増加に加えて、許容浄化性能の範囲内で最大限付近まで排気流量を増加できる。その後、ステップＳ１０に移る。
【００４７】
一方、ステップＳ７の判定がＮＯであれば、ＮＯｘ浄化性能が許容浄化性能を下回るため、ステップＳ９に移って、制限部５４により故障検知時ＥＧＲ開度への変更を実施せず、排気流量の増加を禁止する。これにより、ＮＯｘ浄化性能の低下が抑制される。その後、ステップＳ１０に移る。
【００４８】
ステップＳ１０では、ＤＰＦ３２の故障検知可能領域であるか否かを判定する。具体的には、前後圧パラメータ取得部５６により、ＤＰＦ３２の前後の圧力に相関のある前後圧パラメータに相当する、エアフローメータ２１により検出された排気流量に対する差圧センサ２２により検出されたＤＰＦ３２の前後差圧の変化量（変化の傾き）を算出し、その算出値が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。これは、後段で図６を参照して詳述するように、本実施形態の故障検知制御では上記前後圧パラメータに基づいてＤＰＦ３２の故障検知を実行するところ、所定の変化量（変化の傾き）以上でなければ精度良く故障検知できないためである。
本ステップの判定がＹＥＳであれば、故障検知が可能な状態であるためステップＳ１１に移る。一方、この判定がＮＯであれば、故障検知が不可能な状態であるためステップＳ１に戻る。
【００４９】
ステップＳ１１では、排気流量及びＤＰＦ３２の前後差圧の計測を実行する。具体的には、エアフローメータ２１により排気流量を計測し、差圧センサ２２によりＤＰＦ３２の前後差圧を計測する。その後、ステップＳ１２に移る。
【００５０】
ステップＳ１２では、前後圧パラメータ取得部５６により、ＤＰＦ３２の前後の圧力に相関のある前後圧パラメータを算出する。具体的には、エアフローメータ２１により検出された排気流量に対する、差圧センサ２２により検出されたＤＰＦ３２の前後差圧の変化量（変化の傾き）を算出する。その後、ステップＳ１３に移る。
【００５１】
ステップＳ１３では、故障検知部５２により、ＤＰＦ３２が正常（ＯＫ）であるか異常（ＮＧ）であるかの故障検知の判断を行い、その判断が完了したか否かを判定する。
ステップＳ１３の判定がＹＥＳであれば故障検知判断が完了したため、ステップＳ１４に移って故障検知完了フラグを出力する。
【００５２】
一方、ステップＳ１３の判定がＮＯであればステップＳ１５に移って、予め設定された故障検知実施許容時間内であるか否かを判定する。
この判定がＹＥＳであれば、故障検知実施許容時間を既に経過しており運転条件が変動する等して精度良く故障検知ができない状態であるため、ステップＳ１６に移って故障検知未完了フラグを出力する。一方、この判定がＮＯであれば、故障検知実施許容時間はまだ経過していないため、ステップＳ１０に戻って再度、故障検知を実行する。
【００５３】
ここで、図６は、排気流量とＤＰＦ３２の前後差圧との関係を示す図である。図６では、横軸はＤＰＦ３２に流入する排気の流量（ｍ３／時）を表しており、縦軸はＤＰＦ３２の前後差圧（ｈＰａ）を表している。
図６に示すように、正常品と比べてＰＭ捕集率が低下した異常品は、ＤＰＦの前後の圧力に相関のある前後圧パラメータに相当する、排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き）が小さいことが分かる。本実施形態では、この関係を利用し、排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き）に基づいて、ＤＰＦが異常であるか否かの故障検知を実行する。そして、図６に示す予め設定された故障判定ラインの傾きとの比較により、排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き）が故障判定ラインの傾きと同等若しくはそれよりも大きければ正常品と判定し、故障判定ラインの傾きよりも小さければ異常品と判定する。
【００５４】
また、図６から明らかであるように、排気流量が小さい領域では、排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き）が小さいため、誤判定するおそれがある。これに対して本実施形態の故障検知制御では、排気流量を増加させ、排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き）が大きい領域で故障検知を実行するため、精度良く故障検知できるようになっている。
【００５５】
図２に戻ってステップＳ１７では、通常時ギア段への変更を実施する。具体的には、ＤＰＦ３２の故障検知が完了したため、シフトスケジュール変更部５８により故障検知時用のシフトスケジュールを通常時用のシフトスケジュールに変更することで、通常時ギア段への変更を実施する。またこのとき、ＥＧＲ開度を再生用のＥＧＲ開度に切り替える。その後、ステップＳ１８に移る。
【００５６】
ステップＳ１８では、ＤＰＦ３２の再生を実施する。具体的には、ＥＣＵ５０に設けられた図示しない再生実施部により、燃焼噴射弁を制御してポスト噴射を実行することで、ＤＰＦ３２の再生を実施する。
以上により、ＤＰＦ３２の故障検知制御処理を終了する。
【００５７】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、排気流量を増加させたときに検出されるＤＰＦ３２の前後圧パラメータ（排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き））に基づいて、ＤＰＦ３２の故障検知を実行した。また、推定された浄化性能が所定の許容浄化性能を下回る場合には、排気流量の増加を禁止した。
これにより、排気流量を増加させることでＤＰＦ３２の故障検知を精度良く実行できるとともに、ＬＮＴ３１の浄化性能が許容浄化性能を下回らない程度に排気流量の増加を制限するため、浄化性能の低下を抑制できる。従って、本実施形態によれば、浄化性能の低下を抑制しつつ、ＤＰＦ３２の故障検知精度を向上できる。
【００５８】
また本実施形態では、ＤＰＦ３２の再生が必要であると判定された場合に、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加させて、本実施形態に係るＤＰＦ３２の故障検知を実行した。
ここで、ＤＰＦ３２に多量のＰＭが捕集されて再生が必要と判定された場合には、大きなＤＰＦ３２の前後差圧が得られる。そのため、ＤＰＦ３２の前後の圧力に相関のある前後圧パラメータ（排気流量に対する前後差圧の変化量（変化の傾き））も大きな値が得られることから、このタイミングで故障検知を実行することにより、検知精度をより向上できる。
【００５９】
また本実施形態では、ＥＧＲ装置によりＬＮＴ３１及びＤＰＦ３２よりも上流側から還流される排気の流量を減少させることで、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加させて、本実施形態に係るＤＰＦ３２の故障検知を実行した。
ここで、ＥＧＲ装置によりＬＮＴ３１及びＤＰＦ３２よりも上流側から還流される排気の流量を減少させると、新気の流量が増加し、エンジン１から排出される排気の流量が増加する。その結果、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加させることができ、上述の効果がより確実に奏される。
【００６０】
また本実施形態では、自動変速機２７の通常時用シフトスケジュールを、シフト変更タイミングが高車速側にシフトされた故障検知時用シフトスケジュールに変更することで、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加させて、本実施形態に係るＤＰＦ３２の故障検知を実行した。
ここで、自動変速機２７の通常時用シフトスケジュールを、シフト変更タイミングが高車速側にシフトされた故障検知時用シフトスケジュールに変更すると、エンジン１の回転数ＮＥが増加し、エンジン１から排出される排気の流量が増加する。その結果、ＤＰＦ３２に流入する排気の流量を増加させることができ、上述の効果がより確実に奏される。
【００６１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
上記実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いたが、これに限定されない。例えば、内燃機関としてリーンバーンガソリンエンジンを用いてもよく、この場合には上記実施形態と同様の作用効果が奏される。
【００６２】
また、内燃機関として過給式直噴ガソリンエンジンを用いてもよい。この場合には、排気浄化触媒として三元触媒が好ましく用いられ、排気浄化フィルタとしてのＤＰＦ３２には酸化触媒の代わりに三元触媒が好ましく担持される（「ＧＳＦ」という）。この場合、スロットル弁の開度を制御して新気量を増加させることで排気流量が増加し、エンジンから排出されるＨＣ量及びＣＯ量が増大するためである。
【００６３】
上記実施形態では、排気浄化触媒としてＬＮＴ３１を用いたがこれに限定されない。ＬＮＴ３１の代わりにＳＣＲ（選択還元式）触媒等のＮＯｘ触媒を用いてもよい。このＳＣＲでは、例えば尿素水噴射装置により供給された尿素水が加水分解して生成したＮＨ３を捕捉し、捕捉したＮＨ３を用いることで排気中のＮＯｘが還元浄化される。
【００６４】
上記実施形態では、ＤＰＦ３２の前後差圧の計測に差圧センサ２２を用いたが、これに限定されない。例えば、ＤＰＦ３２よりも下流側の排気管４内に設けられた圧力センサと、大気圧センサとの両検出信号に基づいて、ＤＰＦ３２の前後差圧を取得してもよい。
【００６５】
上記実施形態では、浄化性能推定部５３により推定されたＬＮＴ３１の浄化性能が許容浄化性能を下回る場合には、シフトスケジュール変更部５８及びＥＧＲ制御部５７からなる排気流量増加部５１によって排気流量の増加を禁止したが、これに限定されない。例えば、ＬＮＴ３１の浄化性能が許容浄化性能以上となるように、排気流量増加部５１による排気流量の増加量を制限してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…エンジン（内燃機関）
２…吸気管（吸気通路）
４…排気管（排気通路）
６…ＥＧＲ通路（ＥＧＲ装置）
９…スロットル弁
１０…排気浄化システム
１１…ＥＧＲ弁（ＥＧＲ装置）
２１…エアフローメータ
２２…差圧センサ（前後圧パラメータ取得手段）
２４…車速センサ
２５…アクセル開度センサ
２６…クランク角センサ
２７…自動変速機
３１…ＬＮＴ（排気浄化触媒）
３２…ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
５０…ＥＣＵ（排気流量増加手段、故障検知手段、浄化性能推定手段、制限手段、再生判定手段、前後圧パラメータ取得部、ＥＧＲ制御手段、シフトスケジュール変更手段）
【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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