(57)【要約】【課題】本発明は、パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に設けられたＰＭセンサの出力値を用いてパティキュレートフィルタの異常診断を行う場合の診断精度を向上させることを目的とする。【解決手段】本発明では、センサ再生処理の実行終了後においてＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積が再開される時期をＰＭ堆積再開時期とする。また、ＰＭ堆積再開時期後の所定の第１判定時期におけるＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの異常を診断する処理をフィルタ診断処理とする。そして、ＰＭ堆積再開時期から、第１判定時期よりも前の所定の第２判定時期までの間におけるＰＭセンサの出力値の変化率と閾値とを比較して、フィルタ診断処理を実行するか否かを決定する。【選択図】図６
2016196832.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ＰＭを捕集するパティキュレートフィルタの異常診断装置であって、
前記パティキュレートフィルタよりも下流側の排気通路に設けられ、センサ素子として一対の電極を有し、該電極間にＰＭが堆積することで該電極間が導通すると、該電極間におけるＰＭ堆積量に対応した信号を出力するＰＭセンサであって、該電極間におけるＰＭ堆積量が多いほど、該電極間におけるＰＭ堆積量の増加量に対する出力値の変化量が大きくなるＰＭセンサと、
前記ＰＭセンサの電極間に堆積しているＰＭを除去するセンサ再生処理を実行するセンサ再生部と、
前記センサ再生部による前記センサ再生処理の実行終了後において前記ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積が再開される時期である所定のＰＭ堆積再開時期よりも後の所定の第１判定時期における前記ＰＭセンサの出力値に基づいて前記パティキュレートフィルタの異常を診断するフィルタ診断処理を実行するフィルタ診断部と、
前記ＰＭ堆積再開時期以降の前記ＰＭセンサの出力信号を継続的にモニタするモニタ部と、を備え、
前記パティキュレートフィルタが所定の基準状態にあると仮定したときの前記ＰＭセンサの前記電極間におけるＰＭ堆積量の推定値を基準ＰＭ堆積量としたときにおける、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の、該基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量、または、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の単位時間当たりの変化量をセンサ出力変化率とし、
前記ＰＭ堆積再開時期から、前記第１判定時期よりも前の所定の第２判定時期までの間において、前記センサ出力変化率が所定の判定変化率より大きくなることがあった場合は、前記フィルタ診断部による前記フィルタ診断処理を行わず、且つ、
前記ＰＭ堆積再開時期から前記第２判定時期までの間において、前記センサ出力変化率が前記判定変化率より大きくなることがなかった場合は、該第２判定時期より後における前記センサ出力変化率にかかわらず前記フィルタ診断部による前記フィルタ診断処理を行うパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【請求項２】
前記第１判定時期は、前記基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量に達した時期であり、
前記第２判定時期は、前記基準ＰＭ堆積量が所定の第２判定ＰＭ堆積量に達した時期であって、該第２判定ＰＭ堆積量は前記第１判定ＰＭ堆積量よりも少ない量である請求項１に記載のパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【請求項３】
前記第１判定時期は、前記基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量に達した時期であり、
前記電極間におけるＰＭ堆積量が、前記第１判定ＰＭ堆積量よりも少ない所定の第２判定ＰＭ堆積量であるときの前記ＰＭセンサの出力値に相当する値を判定出力値とし、
前記ＰＭ堆積再開時期から前記第１判定時期までの間に前記ＰＭセンサの出力値が前記判定出力値に達した場合、前記ＰＭセンサの出力値が前記判定出力値に達した時期を前記第２判定時期とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【請求項４】
前記センサ出力変化率が、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の、前記基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量であって、
前記パティキュレートフィルタに堆積したＰＭを除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生部と、
前記パティキュレートフィルタの前後の排気圧力差に対応した信号を出力する差圧センサと、をさらに備え、
前記センサ再生部による前記センサ再生処理の実行前に前記フィルタ再生部によって実行されたフィルタ再生処理が終了した時における前記差圧センサの出力値に基づいて前記パティキュレートフィルタの状態が推定され、該推定された状態を前記基準状態として前記基準ＰＭ堆積量が推定される請求項１から４のいずれか一項に記載のパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭ（Particulate Matter）を捕集するパティキュレートフィルタの異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」と称する場合もある。）を設ける技術が知られている。フィルタにおいては、溶損や破損等の故障が発生する場合がある。このようなフィルタの故障が発生すると、該フィルタに捕集されずに、該フィルタから流出するＰＭの量が増加する。このようなフィルタの故障が発生したり、排気通路からフィルタが取り外されたりといったフィルタの異常が生じると、大気中に放出されるＰＭの増加を招くことになる。そこで、フィルタよりも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異常診断を行う技術が開発されている。このようなフィルタの異常診断に用いられるＰＭセンサとしては、センサ素子として一対の電極を有し、該電極間に堆積したＰＭの量に対応した信号を出力するものが知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、フィルタより下流側の排気通路に設けられたＰＭセンサの出力値と、該ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量の推定値とを比較することでフィルタの故障の有無を判別する技術が開示されている。この特許文献１に記載の技術では、フィルタが所定の状態であると仮定したときの該フィルタからのＰＭ流出量を推定する。そして、該ＰＭ流出量の積算値に基づいて、ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量の推定値を算出する。このように算出されたＰＭ堆積量の推定値とＰＭセンサの実際の出力値とを比較することで、フィルタの状態を把握することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、フィルタの故障が発生すると、該フィルタからのＰＭ流出量が増加する。そのために、フィルタより下流側の排気通路に設けられたＰＭセンサの電極間に捕集されるＰＭの量が増加する。その結果、ＰＭセンサの電極間のＰＭ堆積量が、フィルタが正常な状態の場合に比べて多くなる。これは、排気通路からフィルタが取り外された場合も同様である。そのため、所定の時期におけるＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの異常診断を行うことが可能となる。
【０００６】
ここで、ＰＭセンサの電極間には、本来の検出対象であるＰＭ以外の物質であって導電性の物質（以下、該物質を「異物」と称する）も捕集される可能性がある。このような異物のＰＭセンサの電極間への捕集は、フィルタが正常な状態であっても起こり得る。そして、このような異物がＰＭセンサの電極間に捕集された場合にもＰＭセンサの出力値は変化する。そのため、ＰＭセンサの電極間に異物が捕集された状態で該ＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの異常診断を行うと、実際にはフィルタが正常な状態であるにもかかわらず、フィルタの異常が生じていると誤診断する虞がある。
【０００７】
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、フィルタより下流側の排気通路に設けられたＰＭセンサの出力値を用いてフィルタの異常診断を行う場合の診断精
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】
【０００８】
本発明では、センサ再生処理の実行終了後においてＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積が再開される時期をＰＭ堆積再開時期とする。また、ＰＭ堆積再開時期後の所定の第１判定時期におけるＰＭセンサの出力値に基づいてフィルタの異常を診断する処理をフィルタ診断処理とする。そして、ＰＭ堆積再開時期から、第１判定時期よりも前の所定の第２判定時期までの間におけるＰＭセンサの出力値の変化率と閾値とを比較して、フィルタ診断処理を実行するか否かを決定する。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係るパティキュレートフィルタの異常診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタの異常診断装置であって、前記パティキュレートフィルタよりも下流側の排気通路に設けられ、センサ素子として一対の電極を有し、該電極間にＰＭが堆積することで該電極間が導通すると、該電極間におけるＰＭ堆積量に対応した信号を出力するＰＭセンサであって、該電極間におけるＰＭ堆積量が多いほど、該電極間におけるＰＭ堆積量の増加量に対する出力値の変化量が大きくなるＰＭセンサと、前記ＰＭセンサの電極間に堆積しているＰＭを除去するセンサ再生処理を実行するセンサ再生部と、前記センサ再生部による前記センサ再生処理の実行終了後において前記ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積が再開される時期である所定のＰＭ堆積再開時期よりも後の所定の第１判定時期における前記ＰＭセンサの出力値に基づいて前記パティキュレートフィルタの異常を診断するフィルタ診断処理を実行するフィルタ診断部と、前記ＰＭ堆積再開時期以降の前記ＰＭセンサの出力信号を継続的にモニタするモニタ部と、を備え、前記パティキュレートフィルタが所定の基準状態にあると仮定したときの前記ＰＭセンサの前記電極間におけるＰＭ堆積量の推定値を基準ＰＭ堆積量としたときにおける、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の、該基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量、または、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の単位時間当たりの変化量をセンサ出力変化率とし、前記ＰＭ堆積再開時期から、前記第１判定時期よりも前の所定の第２判定時期までの間において、前記センサ出力変化率が所定の判定変化率より大きくなることがあった場合は、前記フィルタ診断部による前記フィルタ診断処理を行わず、且つ、前記ＰＭ堆積再開時期から前記第２判定時期までの間において、前記センサ出力変化率が前記判定変化率より大きくなることがなかった場合は、該第２判定時期より後における前記センサ出力変化率にかかわらず前記フィルタ診断部による前記フィルタ診断処理を行う。
【００１０】
本発明に係るＰＭセンサでは、センサ素子である電極間に堆積したＰＭ量がある一定量以上となると、該電極間がＰＭによって導通する。ここで、ＰＭセンサの電極間がＰＭによって導通状態となる該電極間のＰＭ堆積量を「有効ＰＭ堆積量」と称する。電極間のＰＭ堆積量が有効ＰＭ堆積量以上となると、ＰＭセンサは、該電極間におけるＰＭ堆積量に応じた出力値を出力する。なお、ＰＭセンサが、電極間を流れる電流値に応じた出力値を出力するものであれば、該電極間におけるＰＭ堆積量が増加するほど該ＰＭセンサの出力値は上昇する。一方、ＰＭセンサが、電極間の抵抗値に応じた出力値を出力するものであれば、該電極間におけるＰＭ堆積量が増加するほど該ＰＭセンサの出力値は低下する。本発明に係るＰＭセンサは、電極間におけるＰＭ堆積量に対応した信号を出力するものであれば、これらの出力特性のいずれを有するものであってもよい。また、電極間のＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対する電極間の電気抵抗の低下量が大きくなり、該電極間を流れる電流の増加量が大きくなる。そのため、ＰＭセンサが、電極間の抵抗値に応じた出力値を出力するものであっても、電極間の電流値に応じた出力値を出力するものであっても、電極間におけるＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対するＰＭセンサの出力値の変化量は大きくなる。
【００１１】
電極間のＰＭ堆積量が有効ＰＭ堆積量に達した後、ＰＭの捕集が続くことで電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加すると、その増加に従ってＰＭセンサの出力値は徐々に変化する。一方で、ＰＭセンサの電極間に、ＰＭのみならず異物も捕集されると、該電極間が該異物によって導通することで該電極間の抵抗値が急激に低下する。この場合、電極間にＰＭが捕集されることによって該電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加するのに応じてＰＭセンサの出力値が変化している場合に比べて、ＰＭセンサの出力値が急激に変化することになる。つまり、ＰＭセンサの出力値が急激に変化した場合は、該ＰＭセンサの電極間に異物が捕集された可能性が高い。
【００１２】
そこで、本発明では、モニタ部によって、ＰＭ堆積再開時期以降のＰＭセンサの出力信号を継続的にモニタする。ここで、ＰＭ堆積再開時期とは、センサ再生部によるセンサ再生処理の実行が終了した後において該ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積が再開される時期のことである。
【００１３】
また、フィルタが所定の基準状態にあると仮定したときのＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量の推定値を基準ＰＭ堆積量とする。フィルタの状態が異なれば該フィルタからのＰＭの流出量も異なったものとなる。そして、フィルタからのＰＭの流出量が変化すると、ＰＭセンサの電極間に捕集されるＰＭの量もそれに応じて変化するため、該電極間のＰＭ堆積量も変化する。ここで、基準状態とは、基準ＰＭ堆積量を推定する際に想定するフィルタの状態のことである。
【００１４】
そして、ＰＭセンサの出力値の、基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量、または、ＰＭセンサの出力値の単位時間当たりの変化量をセンサ出力変化率とする。上記のようにＰＭセンサの電極間に異物が捕集されることに起因して該ＰＭセンサの出力値が急激に変化すると、このように導出されるセンサ出力変化率が大きくなる。そこで、本発明では、ＰＭ堆積再開時期よりも後であって第１判定時期よりも前におけるセンサ出力変化率を判定変化率と比較することで、フィルタ診断部によるフィルタ診断処理を行うか否かを決定する。
【００１５】
ここで、判定変化率は、ＰＭセンサの出力値の変化が、電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを区別するための閾値である。ただし、電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加することでＰＭセンサの出力値が徐々に変化している場合も、そのセンサ出力変化率は常に一定ではない。つまり、電極間のＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対する該電極間の抵抗値の低下量が大きくなる。そのため、電極間のＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対する該電極間を流れる電流の増加量が大きくなる。したがって、電極間におけるＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対するＰＭセンサの出力値の変化量は大きくなる。そして、ＰＭ堆積再開時期以降においては、ＰＭセンサの電極間にＰＭが継続的に捕集されることで、該電極間におけるＰＭ堆積量は徐々に増加する。したがって、電極間に異物が捕集されなくとも該電極間におけるＰＭ堆積量の増加に従ってセンサ出力変化率は徐々に大きくなる。
【００１６】
そのため、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量が多くなると、該電極間に異物が捕集されなくても、該電極間におけるＰＭ堆積量の増加に起因して該ＰＭセンサの出力値が変化したときのセンサ出力変化率が判定変化率を超える虞がある。この場合、ＰＭセンサの電極間に異物は捕集されていないにもかかわらず、決定部によって、フィルタ診断部によるフィルタ診断処理を実行しないと決定されることになる。そして、ＰＭ堆積再開時期の後においては、通常は、時間が経過するほど、つまり、第１判定時期が近づくほど、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量は多くなる。
【００１７】
そこで、本発明では、ＰＭ堆積再開時期から、第１判定時期よりも前の所定の第２判定時期までの間において、センサ出力変化率が所定の判定変化率より大きくなることがあった場合は、フィルタ診断部によるフィルタ診断処理を行わない。ＰＭ堆積再開時期から第２判定時期までの間は、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量は第２判定時期以降よりも少ないと想定される。そのため、この間においては、ＰＭセンサの出力値の変化が、電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを、センサ出力変化率に基づいて高い精度で区別することができる。つまり、この間にセンサ出力変化率が所定の判定変化率より大きくなることがあった場合は、電極間に異物が捕集された可能性が高いと判断できる。そのため、このような場合はフィルタ診断処理を行わないようにすることで、実際にはフィルタが正常な状態であるにもかかわらず、ＰＭセンサの電極間に異物が捕集されることに起因して、フィルタ診断部によって、フィルタの異常が生じていると誤診断されることを抑制することができる。これにより、ＰＭセンサの出力値を用いてフィルタの異常診断を行う場合の診断精度を向上させることができる。
【００１８】
一方で、ＰＭ堆積再開時期から第２判定時期までの間にセンサ出力変化率が所定の判定変化率より大きくなることがなかった場合は、電極間に異物は捕集されていない可能性が高いと判断できる。また、第２判定時期より後においては、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量が比較的多くなっていると想定される。そのため、第２判定時期より後では、ＰＭセンサの出力値の変化が、電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを、センサ出力変化率に基づいて高い精度で区別することが困難となる。そこで、本発明では、ＰＭ堆積再開時期から第２判定時期までの間において、センサ出力変化率が判定変化率より大きくなることがなければ、該第２判定時期より後におけるセンサ出力変化率にかかわらずフィルタ診断部によるフィルタ診断処理を行う。これによれば、不必要にフィルタの異常診断が実行されなくなることを抑制することができる。つまり、フィルタの異常診断の実行頻度が必要以上に減少することを抑制することができる。
【００１９】
本発明において、前記第１判定時期は、基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量に達した時期であってもよい。そして、前記第２判定時期は、基準ＰＭ堆積量が所定の第２判定ＰＭ堆積量に達した時期であってもよい。この場合、第２判定ＰＭ堆積量は第１判定ＰＭ堆積量よりも少ない量である。
【００２０】
また、本発明において、前記第１判定時期を、基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量に達した時期とし、電極間におけるＰＭ堆積量が該第１判定ＰＭ堆積量よりも少ない所定の第２判定ＰＭ堆積量であるときのＰＭセンサの出力値に相当する値を判定出力値とする。このとき、ＰＭ堆積再開時期から第１判定時期までの間にＰＭセンサの出力値が判定出力値に達した場合は、ＰＭセンサの出力値が判定出力値に達した時期を前記第２判定時期としてもよい。
【００２１】
また、本発明に係るフィルタの異常診断装置は、フィルタに堆積したＰＭを除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生部と、フィルタの前後の排気圧力差に対応した信号を出力する差圧センサと、をさらに備えてもよい。この場合、センサ再生部によるセンサ再生処理の実行前にフィルタ再生部によって実行されたフィルタ再生処理が終了した時における差圧センサの出力値に基づいてフィルタの状態が推定され、該推定された状態を基準状態として基準ＰＭ堆積量が推定されてもよい。これによれば、フィルタの状態をある程度実際の状態に近い状態と仮定して基準ＰＭ堆積量を推定することができる。したがって、モニタ部によってモニタされるＰＭセンサの出力値の、基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量をセンサ出力変化率としたときに、電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するＰＭセンサの出力値の変化と、電極間に異物が捕集されたことに起因す
るＰＭセンサの出力値の変化とを該センサ出力変化率に基づいてより高い精度で区別することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フィルタより下流側の排気通路に設けられたＰＭセンサの出力値を用いてフィルタの異常診断を行う場合の診断精度を向上させることができる。また、フィルタの異常診断の実行頻度が必要以上に減少することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す第１の図である。
【図２】実施例に係るＰＭセンサの構成を模式的に示す図である。
【図３】実施例に係るＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量との出力値との関係を示す図である。
【図４】実施例に係る電圧印加時期以降のＰＭセンサの出力値の推移を示す図である。
【図５】実施例１に係る電圧印加時期以降のＰＭセンサの出力値およびセンサ出力変化率の推移を示す図である。
【図６】実施例１に係るフィルタの異常診断フローを示すフローチャートである。
【図７】実施例１に係る、フィルタ診断処理の実行を禁止するか否かを決定するための決定処理のフローを示すフローチャートである。
【図８】実施例２に係る電圧印加時期以降のＰＭセンサの出力値およびセンサ出力変化率の推移を示す図である。
【図９】実施例２に係るフィルタの異常診断フローを示すフローチャートである。
【図１０】実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関とそ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、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。なお、内燃機関１は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関であってもよい。
【００２７】
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００２８】
内燃機関１は、吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０および吸気絞り弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。吸気絞り弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。吸気絞り弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２９】
内燃機関１は、排気通路５と接続されている。排気通路５には、酸化触媒５０およびパ
ティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」と称する。）５１が設けられている。フィルタ５１は、排気通路５における酸化触媒５０よりも下流側に配置されている。フィルタ５１は、多孔質の基材により構成されたウォールフロー型のフィルタであり、排気中に含まれるＰＭを捕集する。
【００３０】
酸化触媒５０より上流側の排気通路５には燃料添加弁５２が設けられている。燃料添加弁５２は、排気通路５内を流れる排気中に燃料を添加する。フィルタ５１より下流の排気通路５には温度センサ５４およびＰＭセンサ５５が設けられている。温度センサ５４は排気の温度に応じた電気信号を出力する。ＰＭセンサ５５は、フィルタ５１から流出するＰＭ量に相関のある電気信号を出力する。
【００３１】
ここで、ＰＭセンサ５５の概略構成について図２に基づいて説明する。図２は、ＰＭセンサ５５の概略構成を示す図である。ＰＭセンサ５５は、電極式のＰＭセンサである。なお、図２においては、一組の電極が図示されているが、複数組の電極を備えていてもよい。
【００３２】
ＰＭセンサ５５は、センサ素子５５３、電流計５５４、ヒータ５５５、カバー５５６を備えている。センサ素子５５３は、板状の絶縁体５５０の表面に互いに離間して配置された一対の電極５５１，５５２によって構成される。電流計５５４は、電極５５１，５５２間を流れる電流を計測する。ヒータ５５５は、絶縁体５５０の裏面に配置される電熱式のヒータである。カバー５５６はセンサ素子５５３を覆っている。カバー５５６には、複数の貫通孔５５７が形成されている。ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２およびヒータ５５５には、外部に設けられた電源６０から電力が供給される。そして、ＰＭセンサ５５からは、電流計５５４によって計測される電流値に応じた出力値が出力される。このＰＭセンサ５５の出力値は、ＥＣＵ１０におけるモニタ部１０１に入力される。つまり、本実施例においては、ＥＣＵ１０のモニタ部１０１によって、ＰＭセンサ５５の出力値を継続的にモニタすることが可能となっている。尚、ＰＭセンサ５５に、該ＰＭセンサ５５を制御するセンサ制御ユニット（ＳＣＵ）が設けられている場合、ＰＭセンサ５５の出力値を継続的にモニタするモニタ部をＳＣＵが備えていてもよい。
【００３３】
上記のように構成されたＰＭセンサ５５が排気通路５に取り付けられると、排気通路５を流れる排気の一部が貫通孔５５７を通って該カバー５５６内に流入する。そして、カバー５５６内に流入した排気に含まれるＰＭが電極５５１，５５２間に捕集される。このとき、電極５５１，５５２に電圧が印加されていると、電極５５１，５５２間へのＰＭの捕集が促進される。
【００３４】
ここで、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量とＰＭセンサ５５の出力値との関係について図３に基づいて説明する。図３において、横軸は電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量を表し、縦軸はＰＭセンサ５５の出力値を表している。電極５５１，５５２間にＰＭが捕集されると、該電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が徐々に増加する。このとき、電極５５１，５５２間に電圧が印加されていると、ＰＭは導電性を有するため、電極５５１，５５２間に一定量のＰＭが堆積することで一方の電極５５１から他方の電極５５２までＰＭが繋がったときに、電極５５１，５５２間が該ＰＭによって導通する。ただし、電極５５１，５５２間におけうＰＭ堆積量が一定量未満であるときは、電極５５１，５５２が非導通状態となっている。ここで、電極５５１，５５２が導通状態になるＰＭ堆積量を「有効ＰＭ堆積量」と称する。
【００３５】
図３に示すように、電極５５１，５５２間のＰＭ堆量が有効ＰＭ堆積量に達するまでは、電極５５１，５５２が非導通状態であるため、ＰＭセンサ５５の出力値は零である。そして、電極５５１，５５２間のＰＭ堆量が有効ＰＭ堆積量に達すると、ＰＭセンサ５５の
出力値は零より大きくなる。電極５５１，５５２間のＰＭ堆量が有効ＰＭ堆積量に達した後は、該電極５５１、５５２間のＰＭ堆積量の増加に伴って、該電極５５１、５５２間の電気抵抗が小さくなる。その結果、電極５５１、５５２間を流れる電流が大きくなる。したがって、電極５５１、５５２間のＰＭ堆積量の増加に応じてＰＭセンサ５５の出力値が大きくなる。以下、ＰＭセンサ５５の出力値が零から上昇し始める時期を「出力開始時期」と称する。また、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対する電極５５１，５５２間の電気抵抗の低下量が大きくなるため、該電極５５１，５５２間を流れる電流の増加量が大きくなる。そのため、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対するＰＭセンサ５５の出力値の上昇量が大きくなる。
【００３６】
ここで、図１に戻る。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、上記のエアフローメータ４０、温度センサ５４、及びＰＭセンサ５５に加え、アクセルポジションセンサ７およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、吸気絞り弁４１、および燃料添加弁５２等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁５２からの燃料添加を実行することで、フィルタ５１に堆積したＰＭを除去するフィルタ再生処理を行う。フィルタ再生処理では、燃料添加弁５２から添加された燃料が酸化触媒５０において酸化されることで生じる酸化熱によって、フィルタ５１が昇温される。その結果、フィルタ５１に堆積したＰＭが酸化され除去される。
【００３７】
［フィルタ異常診断］
フィルタ５１においては、上記のフィルタ再生処理の実行に伴う昇温等に起因して、破損や溶損等の故障が発生する場合がある。このようなフィルタ５１の故障が発生したり、排気通路５からフィルタ５１が取り外されたりといったフィルタの異常が生じると、大気中に放出されるＰＭの増加を招くことになる。そこで、本実施例においては、ＰＭセンサ５５の出力値を用いて、フィルタの異常の有無を判定するフィルタの異常診断が行われる。以下、本実施例におけるフィルタの異常診断方法について説明する。
【００３８】
本実施例におけるフィルタの異常診断方法では、先ず、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に堆積しているＰＭを除去するためにセンサ再生処理を実行する。具体的には、電源６０からヒータ５５５に電力を供給することで、該ヒータ５５５によってセンサ素子５５３を加熱する。これによって、電極５５１，５５２間に堆積しているＰＭが酸化され除去される。なお、センサ再生処理においては、ヒータ５５５への電力供給量が調整されることで、センサ素子５５３の温度がＰＭの酸化が可能な温度に制御される。
【００３９】
センサ再生処理によって、電極５５１，５５２間に堆積していたＰＭが除去されると、次に、電源６０からの電極５５１，５５２への電圧印加が開始される。以下、電極５５１，５５２への電圧印加が開始される時期を「電圧印加時期」と称する。なお、センサ再生処理の終了後、暫くの間は電極５５１，５５２が高温になっている。そのため、センサ再生処理が終了してから電圧印加時期までの間に、電極５５１，５５２を冷却するための冷却期間を挟んでもよい。
【００４０】
また、上述したように、電極５５１，５５２へ電圧が印加されると、該電極５５１，５
５２間へのＰＭの捕集が促進される。そのため、本実施例では、この電圧印加時期が、本発明に係るＰＭ堆積再開時期に相当する。また、本実施例においては、センサ再生処理の実行中に電極５５１，５５２への電圧印加を開始してもよい。このような場合は、センサ再生処理の実行終了時期（すなわち、ヒータ５５５への電力供給停止時期）を、本発明に係るＰＭ堆積再開時期としてもよい。また、この場合、センサ再生処理の実行が終了した時点から、捕集されたＰＭが酸化されない程度までＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２の温度が低下したと判断できる所定期間が経過した時点を、本発明に係るＰＭ堆積再開時期としてもよい。
【００４１】
ここで、電極５５１，５５２への電圧印加が開始されてからのＰＭセンサ５５の出力値の挙動について図４に基づいて説明する。図４は、電圧印加時期以降のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示す図である。図４において、横軸は、電圧印加時期以降の、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間における基準ＰＭ堆積量を表している。また、図４において、縦軸はＰＭセンサ５５の出力値を表している。
【００４２】
本実施例において、基準ＰＭ堆積量は、フィルタ５１が基準故障状態にあると仮定して推定される値である。基準故障状態とは、フィルタの異常診断においてフィルタ５１に異常が生じていると判定すべき状態のうち故障の程度が最も小さい故障状態のことである。つまり、フィルタ５１がある程度劣化している状態であっても、その状態が該基準故障状態よりも良好であれば、フィルタの異常診断においては、フィルタ５１は正常な状態であると判定される。基準ＰＭ堆積量は、フィルタ５１が基準故障状態にあると仮定したときの、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に捕集されるＰＭの量（以下、単に「ＰＭ捕集量」と称する。）を推定し、このＰＭ捕集量の推定値を積算することで算出される。なお、フィルタ５１自体の状態が同一の場合であっても、内燃機関１の運転状態（燃料噴射弁３からの燃料噴射量や排気の流量等）やフィルタ５１におけるＰＭ堆積量に応じて、該フィルタ５１からの流出ＰＭ量は変動する。また、排気の流量に応じて、該排気に含まれるＰＭ量のうち、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に捕集されるＰＭの割合も変動する。そのため、フィルタ５１が基準故障状態にあると仮定してＰＭ捕集量を推定する際には、内燃機関１の運転状態およびフィルタ５１におけるＰＭ堆積量も考慮される。基準ＰＭ堆積量の具体的な算出方法としては、周知のどのような方法を用いてもよい。
【００４３】
また、図４において、線Ｌ１は、フィルタ５１が正常な状態の場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示しており、線Ｌ２は、フィルタ５１が故障している場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。なお、排気通路５からフィルタ５１が取り外されている場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移は、フィルタ５１が正常な状態の場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移に対して、フィルタ５１が故障している場合と同様の傾向を示す。また、図４において、Ｑｓ１は、フィルタ５１が正常な状態の場合の出力開始時期に対応する基準ＰＭ堆積量を示しており、Ｑｓ２は、フィルタ５１が故障している場合の出力開始時期に対応する基準ＰＭ堆積量を示している。なお、図４に示されているようなＰＭセンサ５５の出力値の挙動は、ＥＣＵ１０のモニタ部１０１によってモニタすることができる。
【００４４】
フィルタ５１が故障すると該フィルタ５１のＰＭ捕集効率が低下する。そのため、単位時間あたりにフィルタ５１から流出するＰＭの量（流出ＰＭ量）が増加する。これに伴い、ＰＭセンサ５５に到達し、電極５５１，５５２間に捕集されるＰＭ量も増加する。つまり、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加速度が大きくなる。その結果、フィルタ５１が故障していると、フィルタ５１が正常な状態のときに比べて、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量がより早期に有効ＰＭ堆積量まで達することになる。したがって、図４に示すように、フィルタ５１が故障している場合、フィルタ５１が正常な状態の場合に比べて、電圧印加時期から出力開始時期までの期間が短くなる（Ｑｓ２＜Ｑｓ１）
。また、フィルタ５１が故障していると、フィルタ５１が正常な状態のときに比べて、出力開始時期以降の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加速度も大きくなる。したがって、図４に示すように、フィルタ５１が故障している場合、フィルタ５１が正常な状態の場合に比べて、出力開始時期以降におけるセンサ出力変化率が大きくなる。ここで、センサ出力変化率は、ＰＭセンサ５５の出力値の、基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの上昇量である。
【００４５】
フィルタ５１が正常な状態のときと、フィルタ５１に異常が生じているときとでは、ＰＭセンサ５５の出力値の挙動に上記のような差異が生じる。その結果、フィルタ５１に異常が生じている場合、電圧印加時期から一定期間経過後のＰＭセンサ５５の出力値が、フィルタ５１が正常な状態の場合よりも大きくなる。そこで、本実施例に係るフィルタの異常診断方法では、電圧印加時期から所定の判定期間ｄｔｄが経過した第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値を読み込む。そして、読み込まれたＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈ以上の場合、ＰＭセンサ５５の異常が生じていると判定する。ここで、判定期間ｄｔｄは、電圧印加時期から基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１に達するまでの期間として設定される。
【００４６】
［フィルタ異常診断の実行可否の決定方法］
ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間には、本来の検出対象であるＰＭ以外の導電性の物質（異物）も捕集される可能性がある。例えば、排気通路５においては、排気に含まれる水分が凝縮することで凝縮水が生成される。この凝縮水がＰＭセンサ５５に侵入し、電極５５１，５５２間に捕集される場合がある。また、排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒と尿素添加弁とを設ける場合がある。ここで、選択還元型ＮＯｘ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する触媒である。そして、尿素添加弁は、還元剤たるアンモニアを生成するための尿素水を排気中に添加する。このような尿素添加弁がＰＭセンサ５５より上流側の排気通路５に設けられた構成を採用した場合、尿素水から析出された尿素（尿素析出物）がＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に捕集される場合がある。これらの凝縮水や尿素析出物は、ＰＭセンサ５５の本来の検出対象ではないため異物として扱われるべき物質である。
【００４７】
また、本実施例においては、排気通路５の壁面や、フィルタ５１の下流側端面および酸化触媒５０等の排気通路５に設けられる各種構造物（以下、「排気系構造物」と称する。）に排気中のＰＭの一部が付着する。そして、排気通路５の壁面や排気系構造物に一旦付着した後に該壁面や該排気系構造物から剥がれたＰＭ（以下、「剥がれＰＭ」と称する）がＰＭセンサ５５に到達して電極５５１，５５２に捕集される、といった現象が生じる場合があることもわかった。ＰＭセンサ５５の本来の検出対象は、内燃機関１から排出された排気に含まれる通常のＰＭであって、排気通路５の壁面や排気系構造物に付着することなくＰＭセンサ５５まで到達するＰＭである。つまり、剥がれＰＭはＰＭセンサ５５の本体の検出対象ではない。そのため、上記の凝縮水や尿素析出物と同様、剥がれＰＭも異物の一種である。
【００４８】
このような異物のＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間への捕集はフィルタ５１が正常な状態でも起こり得る。ここで、このような異物がＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に捕集されることによる該ＰＭセンサ５５の出力値への影響について図５に基づいて説明する。図５の上段は、電圧印加時期以降のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示す図である。図５の上段において、横軸は電圧印加時期以降の基準ＰＭ堆積量を表しており、縦軸はＰＭセンサ５５の出力値を表している。図５の上段において、線Ｌ３は、フィルタ５１が故障している場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。また、この線Ｌ３は、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に通常のＰＭが捕集されることで、該電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加した場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示
している。一方、図５の上段において、線Ｌ４は、フィルタ５１が正常な状態の場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。ただし、線Ｌ４は、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に通常のＰＭに加えて異物が捕集された場合のＰＭセンサ５５の出力値の推移を示している。また、図５の下段は、電圧印加時期以降のＰＭセンサ５５のセンサ出力変化率の推移を示す図である。図５の下段において、横軸は電圧印加時期以降の基準ＰＭ堆積量を表しており、縦軸はセンサ出力変化率を表している。図５の下段において、線Ｌ５は、図５の上段において線Ｌ３で示すＰＭセンサ５５の出力値の推移に対応するセンサ出力変化率の推移を示している。また、図５の下段において、線Ｌ６は、図５の上段において線Ｌ４で示すＰＭセンサ５５の出力値の推移に対応するセンサ出力変化率の推移を示している。
【００４９】
ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集されると、該電極５５１，５５２間が該異物によって導通することで該電極５５１，５５２間の抵抗値が急激に低下する。そのため、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が有効ＰＭ堆積量に達する前に該電極５５１，５５２間に異物が捕集されると、その時点でＰＭセンサ５５の出力値が零から上昇し始める。そして、この場合、図５の上段の線Ｌ４に示すように、出力開始時期にＰＭセンサ５５の出力値が急上昇する。したがって、電極５５１，５５２間においてＰＭの堆積量が徐々に増加することで該ＰＭ堆積量が有効ＰＭ堆積量を超えた場合よりも、出力開始時期直後にＰＭセンサ５５の出力値が大幅に上昇することになる。その結果、フィルタ５１は正常な状態であるにもかかわらず、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値が異常判定値Ｓｔｈより大きくなる虞がある。
【００５０】
そのため、電圧印加時期から第１判定時期ｔｄ１までの間にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集されると、上述したような、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値を用いたフィルタの異常診断を行った場合に、フィルタ５１は正常な状態であるにもかかわらずフィルタ５１の異常が生じていると誤診断する可能性がある。
【００５１】
そこで、本実施例においては、電圧印加時期以降のＰＭセンサ５５の出力信号を、ＥＣＵ１０のモニタ部１０１において継続的にモニタする。また、電圧印加時期以降の基準ＰＭ堆積量をＥＣＵ１０によって継続的に推定する。そして、ＰＭセンサ５５の出力値と基準ＰＭ堆積量とに基づいて算出される電圧印加時期以降のセンサ出力変化率と、所定の判定変化率とを比較することで、ＰＭセンサ５５の出力値を用いたフィルタの異常診断を実行するか否かを決定する。ここで、判定変化率は、ＰＭセンサ５５の出力値の上昇が、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極５５１，５５２間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを区別するための閾値である。図５の下段においては、この判定変化率をＲｔｈで表す。
【００５２】
上述したように、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集された場合、電極５５１，５５２間にＰＭが捕集されることで該電極間のＰＭ堆積量が徐々に増加する場合よりも、ＰＭセンサ５５の出力値は急上昇する。そのため、図５の下段の線Ｌ６に示すように、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集された場合、該異物が捕集された時点でのセンサ出力変化率（線Ｌ６における出力開始時期のセンサ出力変化率）が、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加している場合のセンサ出力変化率よりも大きくなる。つまり、電圧印加時期以降において、センサ出力変化率が急激に上昇した場合、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集された可能性が高いと判断できる。そこで、本実施例では、このような場合、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値に基づいてフィルタ５１の異常を診断する処理であるフィルタ診断処理を行わないと決定する。
【００５３】
ただし、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することでＰＭセンサ５５の
出力値が徐々に変化している場合も、そのセンサ出力変化率は常に一定ではない。上述したように、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対するＰＭセンサ５５の出力値の上昇量は大きくなる。また、通常は、基準ＰＭ堆積量が増加するほど、電極５５１，５５２間における実際のＰＭ堆積量も多くなる。したがって、図５の下段の線Ｌ５に示すように、電極５５１，５５２間に異物が捕集されなくとも、基準ＰＭ堆積量の増加に従ってセンサ出力変化率は徐々に大きくなる。
【００５４】
したがって、第１判定時期ｔｄ１に近い時期においては、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が多くなっていることから、該電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加に従ってＰＭセンサ５５の出力値が変化している場合でも、センサ出力変化率が、該該電極５５１，５５２間に異物が捕集されることに起因してＰＭセンサ５５の出力値が変化した場合と同程度となる場合がある。したがって、図５の下段の線Ｌ５に示すように、第１判定時期ｄｔ１に近い時期においては、電極５５１，５５２間に異物が捕集されなくても、該電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加に起因して該ＰＭセンサ５５の出力値が変化したときのセンサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈを超える虞がある。この場合、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物は捕集されていないにもかかわらず、フィルタ診断処理を実行しないと決定されることになる。その結果、図５の上段の線Ｌ３のように、ＰＭセンサ５５の出力値が、フィルタ５１が故障していることを示すような推移をしているにもかかわらず、フィルタ５１の故障を検出できないことになる。
【００５５】
そこで、本実施例においては、図５に示すように、電圧印加時期以降に基準ＰＭ堆積量が第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１よりも少ない量である所定の第２判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２に達する時期を第２判定時期ｔｄ２とする。そして、フィルタ診断処理を行うか否かを、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間のセンサ出力変化率に基づいて決定する。
【００５６】
電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間は、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量は第２判定時期ｔｄ２以降よりも少ないと想定される。そのため、この間においては、ＰＭセンサ５５の出力値の上昇が、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極５５１，５５２間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを、センサ出力変化率に基づいて高い精度で区別することができる。つまり、この間にセンサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈより大きくなることがあった場合は、電極５５１，５５２間に異物が捕集された可能性が高いと判断できる。そこで、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間においてセンサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈより大きくなることがあった場合、フィルタ診断処理を行わないと決定する。これにより、実際にはフィルタ５１が正常な状態であるにもかかわらず、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集されることに起因して、フィルタ５１の異常が生じていると誤診断されることを抑制することができる。そのため、ＰＭセンサ５５の出力値を用いてフィルタ５１の異常診断を行う場合の診断精度を向上させることができる。
【００５７】
一方で、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間にセンサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈより大きくなることがなかった場合は、電極５５１，５５２間に異物は捕集されていない可能性が高いと判断できる。また、第２判定時期ｔｄより後においては、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭ堆積量が比較的多くなっていると想定される。そのため、第２判定時期ｔｄより後では、ＰＭセンサ５５の出力値の上昇が、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極５５１，５５２間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを、センサ出力変化率に基づいて高い精度で区別することが困難となる。そこで、本実施例では、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間において、センサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈより大きくなること
がなければ、該第２判定時期ｔｄ２より後におけるセンサ出力変化率にかかわらず、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値に基づいてフィルタ診断処理を行う。これによれば、不必要にフィルタ５１の異常診断が実行されなくなることを抑制することができる。つまり、フィルタ５１の異常診断の実行頻度が必要以上に減少することを抑制することができる。
【００５８】
［フィルタの異常診断フロー］
以下、本実施例に係るフィルタの異常診断フローについて図６に基づいて説明する。図６は、本実施例に係るフィルタの異常診断フローを示すフローチャートである。本フローは、所定のフィルタ診断準備条件が成立したときにＥＣＵ１０によって実行される。ここで、フィルタ診断準備条件とは、フィルタ診断処理に先立つセンサ再生処理を実行するための条件である。このフィルタ診断準備条件は、フィルタ診断処理の実行頻度を必要十分に確保できるように設定されている条件である。フィルタ診断準備条件としては、内燃機関１の運転状態が定常運転であり、尚且つ、前回のフィルタ診断処理の実行から所定期間が経過したことや、今回の内燃機関１の運転が開始されてから所定期間が経過したこと等を例示することができる。なお、ＰＭセンサ５５にＳＣＵが設けられている場合、本フローはＳＣＵによって実行されてもよい。
【００５９】
本フローでは、先ずＳ１０１において、ＰＭセンサ５５が正常な状態であるか否かが判別される。本実施例においては、本フローとは別のルーチンとしてＰＭセンサ５５の故障診断フローが実行され、その診断結果がＥＣＵ１０に格納される。そして、Ｓ１０１では、ＥＣＵ１０に格納されているＰＭセンサの故障診断の結果が読み込まれる。ＥＣＵ１０に、ＰＭセンサ５５が故障しているとの診断結果が格納されていれば、Ｓ１０１では否定判定される。この場合、本フローの実行が終了される。一方、ＥＣＵ１０に、ＰＭセンサ５５が故障しているとの診断結果が格納されていなければ、Ｓ１０１では肯定判定される。この場合、次にＳ１０２の処理が実行される。なお、ＰＭセンサ５５の故障診断方法としては周知のどのような方法を採用してもよい。
【００６０】
Ｓ１０２では、センサ再生処理が実行される。すなわち、電源６０からヒータ５５５への電力が供給される。そして、センサ素子５５３の温度がＰＭの酸化が可能な温度に制御される。Ｓ１０２では、ヒータ５５５への電力の供給が開始されてから、所定のセンサ再生時間が経過するまで、その電力の供給が継続される。ここで、センサ再生時間は、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に堆積しているＰＭを除去するのに十分な時間として実験等に基づいて予め定められた一定値であってもよい。また、センサ再生処理の開始時における電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量を推定し、推定されたＰＭ堆積量に基づいてセンサ再生時間を設定してもよい。ヒータ５５５への電力の供給が開始されてから該センサ再生時間が経過すると、電源６０からヒータ５５５への電力供給が停止されることで、センサ再生処理の実行が終了される。センサ再生処理の実行終了時点においてはＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量は略零となっている。
【００６１】
次に、Ｓ１０３の処理が実行される。Ｓ１０３においては、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が開始される。これによって、電極５５１，５５２間におけるＰＭの捕集が促進される。そして、本実施例では、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が開始されると、ＥＣＵ１０のモニタ部１０１によるＰＭセンサ５５の出力値のモニタも開始される。なお、上述したように、センサ再生処理の実行が終了されてから、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加を開始するまでの間に電極５５１，５５２を冷却するための冷却期間を設けてもよい。また、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加の開始時期と、ＥＣＵ１０のモニタ部１０１によるＰＭセンサ５５の出力値のモニタ開始時期とは必ずしも同時でなくてもよい。
【００６２】
次に、Ｓ１０４において、フィルタ診断処理の実行を禁止するか否かを決定するための決定処理が実行される。ここで、本実施例に係る決定処理のフローについて図７に基づいて説明する。図７は、本実施例に係る決定処理のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が開始されてから、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。なお、ＰＭセンサ５５にＳＣＵが設けられている場合、本フローもＳＣＵによって実行されてもよい。
【００６３】
本フローでは、Ｓ２０１において、現時点の基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが算出される。ここでは、内燃機関１の運転状態およびフィルタ５１が基準故障状態にあると仮定した場合の該フィルタ５１におけるＰＭ堆積量に基づいて、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが算出される。なお、フィルタ５１が基準故障状態にあると仮定した場合の該フィルタ５１におけるＰＭ堆積量は、フィルタ５１が基準故障状態にあると仮定した場合の該フィルタ５１によるＰＭ捕集量、および、排気温度が上昇することで酸化されて該フィルタ５１から除去されるＰＭ除去量を推定し、これらの推定値を積算することで算出することができる。
【００６４】
次に、Ｓ２０２において、現時点のＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが取得される。次に、Ｓ２０３において、ＰＭセンサ５５のセンサ出力変化率Ｒｓｏｕｔが算出される。ここで、本フローが前回実行された際にＳ２０１において算出された基準ＰＭ堆積量を第１基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１とし、今回Ｓ２０１において算出された基準ＰＭ堆積量を第２基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２とする。また、本フローが前回実行された際にＳ２０２において取得されたＰＭセンサの出力値を第１出力値Ｓｏｕｔ１とし、今回Ｓ２０２において取得されたＰＭセンサの出力値を第２出力値Ｓｏｕｔ２とする。このとき、Ｓ２０３においては、センサ出力変化率Ｒｓｏｕｔが下記式（１）により算出される。
Ｒｓｏｕｔ＝（Ｓｏｕｔ２−Ｓｏｕｔ１）／（Ｑｐｍｅ２−Ｑｐｍｅ１）・・・式（１）
つまり、センサ出力変化率Ｒｓｏｕｔは、本フローの実行間隔を空けた二点の時期における基準ＰＭ堆積量の差に対する該二点の時期におけるＰＭセンサの出力値の差の比率として算出される。
【００６５】
次に、Ｓ２０４において、Ｓ２０３で算出されたセンサ出力変化率Ｒｓｏｕｔが判定変化率Ｒｔｈを超えているか否かが判別される。なお、本実施例において、判定変化率Ｒｔｈは、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。Ｓ２０４で肯定判定された場合、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集された可能性が高い。したがって、この場合は、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値に基づくフィルタ診断処理を実行しないことが決定される。そこで、Ｓ２０４で肯定判定された場合、次にＳ２０５において、診断禁止フラグがＯＮにされる。一方、Ｓ２０４で否定判定された場合、すなわち、Ｓ２０３で算出されたセンサ出力変化率Ｒｓｏｕｔが判定変化率Ｒｔｈ以下の場合は、現時点では電極５５１，５５２間に異物は捕集されていない可能性が高い。この場合は、次にＳ２０６において、診断禁止フラグがＯＦＦにされる。
【００６６】
ここで、図６に示すフィルタの異常診断フローの説明に戻る。本フローでは、Ｓ１０４の処理の後、Ｓ１０５の処理が実行される。Ｓ１０５においては、Ｓ１０４で実行された決定処理により診断禁止フラグがＯＮとなっているか否かが判別される。Ｓ１０５において否定判定された場合、すなわち、診断禁止フラグがＯＦＦとなっている場合、次にＳ１０６の処理が実行される。Ｓ１０６においては、現在の基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが所定の第２判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２以上である否かが判別される。つまり、第２判定時期ｔｄ２となったか否かが判別される。このＳ１０６において否定判定された場合、すなわち、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第２判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２に達していない場合、Ｓ１０４において決定処理が再度実行される。
【００６７】
一方、Ｓ１０６において肯定判定された場合、電圧印加時期の後、Ｓ１０４における決定処理において診断禁止フラグがＯＮとされることなく、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第２判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２に達したことになる。つまり、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間において、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集されなかったと判断できる。したがって、この場合は、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値に基づくフィルタ診断処理を実行することが決定される。そこで、次に、Ｓ１０７において、現在の基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１以上である否かが判別される。つまり、電圧印加時期から判定期間ｄｔｄが経過し、第１判定時期ｔｄ１となったか否かが判別される。このＳ１０７の処理は肯定判定されるまで繰り返し実行される。
【００６８】
そして、Ｓ１０７で肯定判定されると、次に、Ｓ１０８においてフィルタ診断処理が実行される。具体的には、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１に達した時のＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが異常判定値Ｓｔｈ以上であるか否かが判別される。そして、Ｓ１０８において肯定判定された場合、次にＳ１０９において、フィルタ５１の異常が生じていると判定される。一方、Ｓ１０８において否定判定された場合、次にＳ１１０において、フィルタ５１の異常は生じていない、すなわち、フィルタ５１は正常な状態であると判定される。Ｓ１０９またはＳ１１０でのフィルタ５１の異常または正常判定が行われた後、Ｓ１１１おいて、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が停止される。
【００６９】
一方、Ｓ１０５において肯定判定された場合、次にＳ１１１において、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加が停止される。つまり、フィルタ診断処理が実行されることなく、電極５５１，５５２への電圧印加が停止される。なお、Ｓ１０５で肯定判定された場合、必ずしも、直ちにＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２への電圧印加を停止する必要はない。つまり、Ｓ１０５で肯定判定された場合であっても、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１に達するまで電極５５１，５５２への電圧印加を継続してもよい。ただし、この場合も、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１に達した時のＰＭセンサ５５の出力値に基づくフィルタ診断処理は実行しない。また、Ｓ１０５において肯定判定された場合、電極５５１，５５２間に捕集された異物を除去するためにセンサ再生処理を実行し、その後、Ｓ１０３以降の処理を再度実行してもよい。
【００７０】
上記のフィルタの異常診断フローによれば、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集された場合、フィルタ診断処理は実行されないことになる。また、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集されなかった場合、第２判定時期ｔｄ２以降におけるセンサ出力変化率にかかわらず、フィルタ診断処理が実行されることになる。
【００７１】
＜実施例２＞
本実施例においても、実施例１と同様の方法によりフィルタ診断処理が実行される。つまり、電圧印加時期以降において、基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１に達した時期を第１判定時期ｔｄ１とする。そして、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値が所定の異常判定値Ｓｔｈ以上の場合、ＰＭセンサ５５の異常が生じていると判定する。ただし、本実施例では、フィルタ診断処理の実行可否の具体的な決定方法が上記実施例１と異なっている。
【００７２】
図８は、図５と同様、電圧印加時期以降のＰＭセンサ５５の出力値およびセンサ出力変
化率の推移を示す図である。図８において、線Ｌ３〜Ｌ６は、図５における線Ｌ３〜Ｌ６と同様のＰＭセンサ５５の出力値またはセンサ出力変化率の推移を示している。また、図５と同様、図８において、ｔｄ１は第１判定時期を表している。また、図８において、ｔｄ２は第２判定時期ｔｄ２を表している。ここで、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が、第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１よりも少ない量である所定の第２判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２であるときのＰＭセンサ５５の出力値に相当する値を判定出力値Ｓｏｕｔ０とする。そして、本実施例では、図８に示すように、電圧印加時期から第１判定時期ｔｄ１までの間にＰＭセンサ５５の出力値が判定出力値Ｓｏｕｔ０に達した場合は、ＰＭセンサ５５の出力値が判定出力値Ｓｏｕｔ０に達した時期を第２判定時期ｔｄ２とする。
【００７３】
第２判定時期ｔｄ２をこのような時期とした場合も、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することでＰＭセンサ５５の出力値が上昇した場合と、電極５５１，５５２間に異物が捕集されることでＰＭセンサ５５の出力値が上昇した場合とでは、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間におけるセンサ出力変化率には、図８の下段に示すような差異が生じる。つまり、電極５５１，５５２間に異物が捕集されることでＰＭセンサ５５の出力値が上昇した場合は、図８の下段でＬ６に示すように、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間において、センサ出力変化率が比較的大きい時期が存在することになる。一方で、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することでＰＭセンサ５５の出力値が上昇した場合は、図８の下段でＬ５に示すように、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間、センサ出力変化率が比較的小さい値で推移する。したがって、ＰＭセンサ５５の出力値の上昇が、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極５５１，５５２間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間におけるセンサ出力変化率に基づいて高い精度で区別することができる。
【００７４】
また、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することでＰＭセンサ５５の出力値が判定出力値Ｓｏｕｔ０に達した場合、その後（第２判定時期ｔｄ２より後）においては、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が比較的多いことから、図８の下段でＬ５に示すように、センサ出力変化率が高くなる。そのため、第２判定時期ｔｄ２より後では、ＰＭセンサ５５の出力値の上昇が、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するものであるのか、または、電極５５１，５５２間に異物が捕集されたことに起因するものであるのかを、センサ出力変化率に基づいて高い精度で区別することが困難となる。
【００７５】
そこで、本実施例においても、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間においてセンサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈより大きくなることがあった場合、フィルタ診断処理を行わないと決定する。また、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間において、センサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈより大きくなることがなければ、該第２判定時期ｔｄ２より後におけるセンサ出力変化率にかかわらず、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値に基づいてフィルタ診断処理を行う。これにより、ＰＭセンサ５５の出力値を用いてフィルタ５１の異常診断を行う場合の診断精度を向上させることができる。また、不必要にフィルタ５１の異常診断が実行されなくなることを抑制することができる。
【００７６】
なお、電圧印加時期から第１判定時期ｔｄ１までの間に、ＰＭセンサ５５の出力値が判定出力値Ｓｏｕｔ０まで達しない場合もある。ただし、このような場合、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値は、必然的に、異常判定値Ｓｔｈより小さい。そのため、この場合は、電圧印加時期から第１判定時期ｔｄ１までの間のセンサ出力変化率にかかわらず、フィルタ５１は正常な状態であると判定される。
【００７７】
［フィルタの異常診断フロー］
以下、本実施例に係るフィルタの異常診断フローについて図９に基づいて説明する。図９は、本実施例に係るフィルタの異常診断フローを示すフローチャートである。本フローは、所定のフィルタ診断準備条件が成立したときにＥＣＵ１０によって実行される。また、ＰＭセンサ５５にＳＣＵが設けられている場合、本フローはＳＣＵによって実行されてもよい。なお、本フローにおいて、図６に示すフローの各ステップと同一の処理が行われるステップについては、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００７８】
本フローでは、Ｓ１０５において否定判定された場合、次にＳ３０６の処理が実行される。Ｓ３０６においては、現在のＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが所定の判定出力値Ｓｏｕｔ０以上であるか否かが判別される。つまり、第２判定時期ｔｄ２となったか否かが判別される。このＳ３０６において肯定判定された場合、電圧印加時期の後、Ｓ１０４における決定処理において診断禁止フラグがＯＮとされることなく、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが判定出力値Ｓｏｕｔ０に達したことになる。つまり、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間において、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集されなかったと判断できる。したがって、この場合は、第１判定時期ｔｄ１におけるＰＭセンサ５５の出力値に基づくフィルタ診断処理を実行することが決定される。そして、次に、Ｓ１０７の処理が実行される。
【００７９】
一方、Ｓ３０６において否定判定された場合、すなわち、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが判定出力値Ｓｏｕｔ０に達していない場合、次に、Ｓ３０７の処理が実行される。Ｓ３０７においては、Ｓ１０７と同様、現在の基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１以上である否かが判別される。つまり、電圧印加時期から判定期間ｄｔｄが経過し、第１判定時期ｔｄ１となったか否かが判別される。このＳ３０７において肯定判定された場合、ＰＭセンサ５５の出力値Ｓｏｕｔが判定出力値Ｓｏｕｔ０に達することなく、第１判定時期ｔｄ１となったことになる。そのため、この場合は、次にＳ１１０において、フィルタ５１の異常は生じていない、すなわち、フィルタ５１は正常な状態であると判定される。一方、Ｓ３０７において否定判定された場合、すなわち、基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅが第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１に達していない場合、Ｓ１０４において決定処理が再度実行される。
【００８０】
上記のフィルタの異常診断フローによれば、第１判定時期ｔｄ１以前において、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集された場合、フィルタ診断処理は実行されないことになる。また、第１判定時期ｔｄ１以前において、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間にＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集されなかった場合、第２判定時期ｔｄ２以降におけるセンサ出力変化率にかかわらず、フィルタ診断処理が実行されることになる。
【００８１】
なお、上記実施例１，２においては、ＰＭセンサ５５を、電極５５１，５５２間を流れる電流値に応じた出力値を出力するものとした。そのため、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が増加するほどＰＭセンサ５５の出力値は上昇する。しかしながら、ＰＭセンサ５５を、電極５５１，５５２間の抵抗値に応じた出力値を出力するものとしてもよい。この場合、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が増加するほどＰＭセンサ５５の出力値は低下する。そのため、図７に示す、フィルタ診断処理の実行を禁止するか否かを決定するための決定処理のフローのＳ２０３においては、センサ出力変化率Ｒｓｏｕｔが下記式（２）により算出される。
Ｒｓｏｕｔ＝（Ｓｏｕｔ１−Ｓｏｕｔ２）／（Ｑｐｍｅ２−Ｑｐｍｅ１）・・・式（２）
なお、ＰＭセンサ５５を、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が増加するほどＰＭセンサ５５の出力値は低下するような出力特性を有するものとした場合、電極５５１，
５５２間におけるＰＭ堆積量が多くなるほど、該ＰＭ堆積量の増加量に対する該ＰＭセンサ５５の出力値の低下量が大きくなる。そのため、この場合も、電極５５１，５５２間に異物が捕集されなくとも、基準ＰＭ堆積量の増加に従ってセンサ出力変化率は徐々に大きくなる。
【００８２】
また、上記実施例１，２では、図５，８の下段に示すように、基準ＰＭ堆積量にかかわらず判定変化率Ｒｔｈを一定値に設定した。しかしながら、判定変化率Ｒｔｈを、基準ＰＭ堆積量の増加に応じて徐々に又は段階的に大きくするようにしてもよい。判定変化率Ｒｔｈをこのように設定することで、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加に従ってセンサ出力変化率が徐々に大きくなった場合でも、該センサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈを超え難くなる。ただし、このような場合でも、第１判定時期ｔｄ１に近い時期においては、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が多くなっているために、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量の増加に起因して該ＰＭセンサ５５の出力値が変化したときのセンサ出力変化率が判定変化率Ｒｔｈを超える可能性がある。そのため、このような場合でも、上記のように、フィルタ診断処理を行うか否かを、電圧印加時期から第２判定時期ｔｄ２までの間におけるセンサ出力変化率に基づいて決定する。
【００８３】
また、上記実施例１，２においては、フィルタの異常診断に用いるパラメータとして、センサ出力変化率Ｒｓｏｕｔを算出したが、これに代えて、センサ出力変化率と相関のある値をパラメータとして用いてもよい。例えば、図７に示す決定処理のフローにおいてセンサ出力変化率Ｒｓｏｕｔを算出するために用いた第１基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１とＰＭセンサ５５の第１出力値Ｓｏｕｔ１との差を第１出力差とし、センサ出力変化率Ｒｓｏｕｔを算出するために用いた第２基準ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２とＰＭセンサ５５の第２出力値Ｓｏｕｔ２との差を第２出力差としたときの、第１出力差と第２出力差との差、または、これらの値の比をパラメータとして異常診断を行ってもよい。
【００８４】
また、上記実施例１，２においては、基準ＰＭ堆積量を、フィルタ５１が基準故障状態にあると仮定して推定される値とした。しかしながら、この基準ＰＭ堆積量を、排気通路５にフィルタ５１が存在しないと仮定して推定される値としてもよい。この場合、判定期間ｄｔｄを規定するための第１判定ＰＭ堆積量、および、フィルタ診断処理においてＰＭセンサ５５の出力値と比較するための異常判定値も、基準ＰＭ堆積量が、排気通路５にフィルタ５１が存在しないと仮定して推定される値であることを前提として設定される。
【００８５】
また、上記実施例１，２においては、図１０に示すように、排気通路５に差圧センサ５６を設けてもよい。この差圧センサ５６は、フィルタ５１の前後の排気圧力差に対応した電気信号を出力する。差圧センサ５６の出力信号は、他のセンサの出力信号と同様、ＥＣＵ１０に入力される。そして、フィルタ再生処理の実行が終了した時、すなわちフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態の時においては、差圧センサ５６の出力値はフィルタ５１の状態とある程度の相関がある。詳細には、内燃機関１の運転状態が同一である場合、すなわち、フィルタ５１に流入する排気の流量が同一である場合、フィルタ５１の劣化度合いが大きいほど、該フィルタ５１の前後の排気圧力差は小さくなる。そのため、フィルタ５１の劣化度合いが大きいほど、差圧センサ５６の出力値は小さくなる。したがって、排気通路５に差圧センサ５６が設けられている場合、フィルタ再生処理の実行が終了した時の該差圧センサ５６の出力値に基づいてフィルタ５１の状態をある程度推定することができる。ただし、差圧センサ５６の出力値のみで、フィルタ５１の状態を十分な精度で推定することは困難である。そのため、差圧センサ５６が設けられている場合であっても、上記実施例１，２のようなＰＭセンサの出力値を用いたフィルタの異常診断が必要となる。
【００８６】
そこで、図１０に示すような構成の場合、フィルタ再生処理の実行が終了した時の差圧
センサ５６の出力値に基づいてフィルタ５１の状態を推定してもよい。そして、推定された状態を基準状態とし、フィルタ５１がこの基準状態にあると仮定して推定される、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量を基準ＰＭ堆積量としてもよい。これによれば、フィルタ５１の状態をある程度実際の状態に近い状態と仮定して基準ＰＭ堆積量を推定することができる。そのため、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因してＰＭセンサの出力値が変化している場合は、基準ＰＭ堆積量とＰＭセンサ５５の出力値とがより高い相関を有することになる。その結果、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加することに起因するＰＭセンサ５５の出力値の変化と、電極５５１，５５２間に異物が捕集されたことに起因するＰＭセンサ５５の出力値の変化と差異がより明確に表れることになる。したがって、上記実施例１，２のようにセンサ出力変化率に基づいて両者を区別する際に、その区別の精度をより高めることができる。
【００８７】
また、上述したように、電圧印加時期以降は、通常、基準ＰＭ堆積量は時間の経過に従って徐々に増加する。そのため、仮に、図５，８の上段において横軸を電圧印加時期からの経過時間としたとしても、ＰＭセンサ５５の出力値は現状の図５，８に示されている傾向と同様の傾向で推移すると考えられる。そこで、上記実施例１，２においては、ＰＭセンサ５５の出力値の単位時間当たりの変化量をセンサ出力変化率としてもよい。この場合でも、ＰＭセンサ５５の電極５５１，５５２間に異物が捕集された場合、該異物が捕集された時点でのセンサ出力変化率は、電極５５１，５５２間のＰＭ堆積量が徐々に増加している場合のセンサ出力変化率よりも大きくなる。そのため、このセンサ出力変化率を、上述した、ＰＭセンサ５５の出力値の、基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量と同様に扱うことができる。
【符号の説明】
【００８８】
１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
５０・・酸化触媒
５１・・パティキュレートフィルタ（フィルタ）
５５・・ＰＭセンサ
５５０・・絶縁体
５５１，５５２・・電極
５５３・・センサ素子
５５４・・電流計
５５５・・ヒータ
５５６・・カバー
５５７・・貫通孔
５６・・差圧センサ
６０・・電源
１０・・ＥＣＵ
【図１】
2016196832.tif 000003
【図２】
2016196832.tif 000004
【図３】
2016196832.tif 000005
【図４】
2016196832.tif 000006
【図５】
2016196832.tif 000007
【図６】
2016196832.tif 000008
【図７】
2016196832.tif 000009
【図８】
2016196832.tif 000010
【図９】
2016196832.tif 000011
【図１０】
2016196832.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月23日(2016.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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ＰＭを捕集するパティキュレートフィルタの異常診断装置であって、
前記パティキュレートフィルタよりも下流側の排気通路に設けられ、センサ素子として一対の電極を有し、該電極間にＰＭが堆積することで該電極間が導通すると、該電極間におけるＰＭ堆積量に対応した信号を出力するＰＭセンサであって、該電極間におけるＰＭ堆積量が多いほど、該電極間におけるＰＭ堆積量の増加量に対する出力値の変化量が大きくなるＰＭセンサと、
前記ＰＭセンサの電極間に堆積しているＰＭを除去するセンサ再生処理を実行するセンサ再生部と、
前記センサ再生部による前記センサ再生処理の実行終了後において前記ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積が再開される時期である所定のＰＭ堆積再開時期よりも後の所定の第１判定時期における前記ＰＭセンサの出力値に基づいて前記パティキュレートフィルタの異常を診断するフィルタ診断処理を実行するフィルタ診断部と、
前記ＰＭ堆積再開時期以降の前記ＰＭセンサの出力信号を継続的にモニタするモニタ部と、を備え、
前記パティキュレートフィルタが所定の基準状態にあると仮定したときの前記ＰＭセンサの前記電極間におけるＰＭ堆積量の推定値を基準ＰＭ堆積量としたときにおける、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の、該基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量、または、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の単位時間当たりの変化量をセンサ出力変化率とし、
前記ＰＭ堆積再開時期から、前記第１判定時期よりも前の所定の第２判定時期までの間において、前記センサ出力変化率が所定の判定変化率より大きくなることがあった場合は、前記フィルタ診断部による前記フィルタ診断処理を行わず、且つ、
前記ＰＭ堆積再開時期から前記第２判定時期までの間において、前記センサ出力変化率が前記判定変化率より大きくなることがなかった場合は、該第２判定時期より後における前記センサ出力変化率にかかわらず前記フィルタ診断部による前記フィルタ診断処理を行うパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【請求項２】
前記第１判定時期は、前記基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量に達した時期であり、
前記第２判定時期は、前記基準ＰＭ堆積量が所定の第２判定ＰＭ堆積量に達した時期で
あって、該第２判定ＰＭ堆積量は前記第１判定ＰＭ堆積量よりも少ない量である請求項１に記載のパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【請求項３】
前記第１判定時期は、前記基準ＰＭ堆積量が所定の第１判定ＰＭ堆積量に達した時期であり、
前記電極間におけるＰＭ堆積量が、前記第１判定ＰＭ堆積量よりも少ない所定の第２判定ＰＭ堆積量であるときの前記ＰＭセンサの出力値に相当する値を判定出力値とし、
前記ＰＭ堆積再開時期から前記第１判定時期までの間に前記ＰＭセンサの出力値が前記判定出力値に達した場合、前記ＰＭセンサの出力値が前記判定出力値に達した時期を前記第２判定時期とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【請求項４】
前記センサ出力変化率が、前記モニタ部によってモニタされる前記ＰＭセンサの出力値の、前記基準ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの変化量であって、
前記パティキュレートフィルタに堆積したＰＭを除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生部と、
前記パティキュレートフィルタの前後の排気圧力差に対応した信号を出力する差圧センサと、をさらに備え、
前記センサ再生部による前記センサ再生処理の実行前に前記フィルタ再生部によって実行されたフィルタ再生処理が終了した時における前記差圧センサの出力値に基づいて前記パティキュレートフィルタの状態が推定され、該推定された状態を前記基準状態として前記基準ＰＭ堆積量が推定される請求項１から３のいずれか一項に記載のパティキュレートフィルタの異常診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、本実施例においては、排気通路５の壁面や、フィルタ５１の下流側端面および酸化触媒５０等の排気通路５に設けられる各種構造物（以下、「排気系構造物」と称する。）に排気中のＰＭの一部が付着する。そして、排気通路５の壁面や排気系構造物に一旦付着した後に該壁面や該排気系構造物から剥がれたＰＭ（以下、「剥がれＰＭ」と称する）がＰＭセンサ５５に到達して電極５５１，５５２に捕集される、といった現象が生じる場合があることもわかった。ＰＭセンサ５５の本来の検出対象は、内燃機関１から排出された排気に含まれる通常のＰＭであって、排気通路５の壁面や排気系構造物に付着することなくＰＭセンサ５５まで到達するＰＭである。つまり、剥がれＰＭはＰＭセンサ５５の本来の検出対象ではない。そのため、上記の凝縮水や尿素析出物と同様、剥がれＰＭも異物の一種である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図８は、図５と同様、電圧印加時期以降のＰＭセンサ５５の出力値およびセンサ出力変化率の推移を示す図である。図８において、線Ｌ３〜Ｌ６は、図５における線Ｌ３〜Ｌ６と同様のＰＭセンサ５５の出力値またはセンサ出力変化率の推移を示している。また、図５と同様、図８において、ｔｄ１は第１判定時期を表している。また、図８において、ｔ
ｄ２は第２判定時期を表している。ここで、電極５５１，５５２間におけるＰＭ堆積量が、第１判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ１よりも少ない量である所定の第２判定ＰＭ堆積量Ｑｐｍｅ２であるときのＰＭセンサ５５の出力値に相当する値を判定出力値Ｓｏｕｔ０とする。そして、本実施例では、図８に示すように、電圧印加時期から第１判定時期ｔｄ１までの間にＰＭセンサ５５の出力値が判定出力値Ｓｏｕｔ０に達した場合は、ＰＭセンサ５５の出力値が判定出力値Ｓｏｕｔ０に達した時期を第２判定時期ｔｄ２とする。