(57)【要約】【課題】酸化触媒及び排気管インジェクタの故障診断を効果的に行う。【解決手段】エンジン１０の排気通路１３に上流側から順に排気管インジェクタ２０及び酸化触媒３１を配置した排気浄化システムの診断装置であって、酸化触媒３１の触媒温度を取得する温度センサ４０と、排気管インジェクタ２０に排気管噴射を開始させた後、触媒温度が所定の閾値温度に達しない場合は排気管噴射を停止させると共にポスト噴射を開始させ、ポスト噴射後に触媒温度が所定の閾値温度に達するか否かに基づいて、酸化触媒３１又は排気管インジェクタ２０の少なくとも一方の故障を判定する故障判定部１３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に上流側から順に排気管インジェクタ及び酸化触媒を配置した排気浄化システムの診断装置であって、
前記酸化触媒の触媒温度を取得する温度取得手段と、
前記排気管インジェクタに排気管噴射を開始させた後、前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達しない場合は前記排気管噴射を停止させると共に、前記エンジンの筒内インジェクタにポスト噴射を開始させ、前記ポスト噴射後に前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達するか否かに基づいて、前記酸化触媒又は前記排気管インジェクタの少なくとも一方の故障を判定する判定手段と、を備える
ことを特徴とする診断装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記ポスト噴射後に前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達しない場合は、前記酸化触媒を故障と判定する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記ポスト噴射後に前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達した場合は、前記排気インジェクタを故障と判定する
請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記排気浄化システムは、前記酸化触媒よりも下流側の前記排気通路に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを含み、
前記判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生時に故障判定を実施し、前記酸化触媒又は前記排気管インジェクタの何れかを故障と判定した場合はフィルタ再生を中止させる
請求項１から３の何れか一項に記載の診断装置。
【請求項５】
エンジンの排気通路に上流側から順に排気管インジェクタ及び酸化触媒を配置した排気浄化システムの診断方法であって、
前記排気管インジェクタに排気管噴射を開始させた後、前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達しない場合は前記排気管噴射を停止させると共に、前記エンジンの筒内インジェクタにポスト噴射を開始させ、前記ポスト噴射後に前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達するか否かに基づいて、前記酸化触媒又は前記排気管インジェクタの少なくとも一方の故障を判定する
ことを特徴とする診断方法。
【請求項６】
前記ポスト噴射後に前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達しない場合は、前記酸化触媒を故障と判定する
請求項５に記載の診断方法。
【請求項７】
前記ポスト噴射後に前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達した場合は、前記排気インジェクタを故障と判定する
請求項５又は６に記載の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断装置及び、診断方法に関し、特に、排気浄化システムの診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排気浄化システムとして、エンジンの排気通路に排気上流側から順に、ＨＣ・ＣＯ酸化能を有する酸化触媒及び、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭ）を捕集するパティキュレイト・フィルタ（以下、フィルタ）を備えたものが知られている。フィルタのＰＭ捕集能力には限界がある。このため、フィルタのＰＭ堆積量が所定量に達した場合には、フィルタからＰＭを燃焼除去する所謂フィルタ再生を行う必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７２６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、フィルタ再生は、ポスト噴射や排気管噴射によって酸化触媒に未燃燃焼を供給し、排気温度をＰＭ燃焼温度まで上昇させることで行われる。この際、酸化触媒の機能失陥や排気管インジェクタの目詰まり等、故障が生じていると、排気温度をＰＭ燃焼温度まで上昇させることができず、フィルタ再生不良を引き起こす課題がある。このため、酸化触媒や排気管インジェクタの故障を何らかの手法で取得し、運転者に適宜知らせる要請がある。
【０００５】
開示の技術は、酸化触媒及び排気管インジェクタの故障診断を効果的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術は、エンジンの排気通路に上流側から順に排気管インジェクタ及び酸化触媒を配置した排気浄化システムの診断装置であって、前記酸化触媒の触媒温度を取得する温度取得手段と、前記排気管インジェクタに排気管噴射を開始させた後、前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達しない場合は前記排気管噴射を停止させると共に、前記エンジンの筒内インジェクタにポスト噴射を開始させ、前記ポスト噴射後に前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達するか否かに基づいて、前記酸化触媒又は前記排気管インジェクタの少なくとも一方の故障を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
前記判定手段は、前記ポスト噴射後に前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達しない場合は、前記酸化触媒を故障と判定してもよい。
【０００８】
前記判定手段は、前記ポスト噴射後に前記温度取得手段で取得される前記触媒温度が所定の閾値温度に達した場合は、前記排気インジェクタを故障と判定してもよい。
【０００９】
前記排気浄化システムは、前記酸化触媒よりも下流側の前記排気通路に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを含み、前記判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生時に故障判定を実施し、前記酸化触媒又は前記排気管インジェクタの何れかを故障と判定した場合はフィルタ再生を中止させることが好ましい。
【００１０】
開示の技術は、エンジンの排気通路に上流側から順に排気管インジェクタ及び酸化触媒を配置した排気浄化システムの診断方法であって、前記排気管インジェクタに排気管噴射を開始させた後、前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達しない場合は前記排気管噴射を停止させると共に、前記エンジンの筒内インジェクタにポスト噴射を開始させ、前記ポスト噴射後に前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達するか否かに基づいて、前記酸化触媒又は前記排気管インジェクタの少なくとも一方の故障を判定することを特徴とする。
【００１１】
前記ポスト噴射後に前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達しない場合は、前記酸化触媒を故障と判定してもよい。
【００１２】
前記ポスト噴射後に前記酸化触媒の温度が所定の閾値温度に達した場合は、前記排気インジェクタを故障と判定してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
開示のシステムによれば、酸化触媒及び排気管インジェクタの故障診断を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る診断装置が適用された排気浄化システムを示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る故障判定処理を説明するタイミングチャート図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る故障判定処理を説明するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る診断装置及び、診断方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の各気筒には、筒内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタ１１がそれぞれ設けられている。これら筒内インジェクタ１１の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
【００１７】
エンジン１０の排気マニホールド１２には、排気を導出する排気通路１３が接続されている。排気通路１３には、排気上流側から順に排気管インジェクタ２０、排気後処理装置３０等が設けられている。
【００１８】
排気後処理装置３０は、ケース３０Ａ内に排気上流側から順に酸化触媒３１及び、フィルタ３２を配置して構成されている。また、酸化触媒３１の直下流（出口部）には温度センサ４０が設けられ、フィルタ３２の前後には差圧センサ４１が設けられている。  
【００１９】
酸化触媒３１は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等を担持して形成されている。酸化触媒３１は、筒内インジェクタ１１のポスト噴射や排気管インジェクタ２０の排気管噴射によって未燃燃料（ＨＣ）が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
【００２０】
フィルタ３２は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ３２は、排気中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積量が所定の上限閾値に達すると、これを燃焼除去するフィルタ再生が実施される。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ１００には、各種センサ類のセンサ値が入力される。また、ＥＣＵ１００は、触媒昇温制御部１１０と、フィルタ再生制御部１２０と、故障判定部１３０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００２２】
触媒昇温制御部１１０は、フィルタ再生開始時やエンジン１０の冷間始動時等、酸化触媒３１の温度が所定の活性温度（例えば、約２００℃）よりも低い場合に、触媒温度を活性温度まで上昇させる触媒昇温制御を実施する。より具体的には、触媒昇温制御部１１０は、排気温度センサ４０で検出される触媒出口温度が活性温度未満であれば、吸気絞りや筒内インジェクタ１１にアーリー・ポスト噴射（アフタ噴射に近いタイミングで行う噴射）を実行させ、エンジン１０の燃焼温度を上昇させることで、酸化触媒３１を活性温度域まで昇温する。触媒昇温制御は、触媒出口温度が活性温度に達すると終了される。
【００２３】
フィルタ再生制御部１２０は、差圧センサ４１で検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ３２のＰＭ堆積量を推定すると共に、ＰＭ堆積量が所定の上限閾値に達すると、フィルタ３２に堆積したＰＭを燃焼除去させるフィルタ再生制御を実施する。より具体的には、フィルタ再生制御部１２０は、ＰＭ堆積量が所定の上限閾値に達すると、排気管インジェクタ２０に排気管噴射を開始させて酸化触媒３１に未燃燃料を供給し、フィルタ３２に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約６００℃）まで上昇させる。フィルタ再生制御は、ＰＭ堆積量が所定の下限閾値まで低下すると終了される。本実施形態において、フィルタ再生制御は「自動再生」及び、「手動再生」を実施できるように構成されている。自動再生とは、ＰＭ堆積量が上限閾値に達した場合に運転者の操作に関係なく自動的に開始される再生をいう。手動再生とは、ＰＭ堆積量が上限閾値に達した場合に運転者にフィルタ再生が必要な旨を警告し、運転者が車両を停車させて操作ボタン（不図示）をＯＮ操作することにより開始される再生をいう。
【００２４】
故障判定部１３０は、排気管インジェクタ２０の目詰まりや酸化触媒３１の機能失陥等、排気管インジャクタ２０及び酸化触媒３１の故障診断を実施する。故障判定部１３０によって取得された診断結果は、運転室内に設けられた表示装置１４０、或は、図示しないスピーカ等に出力されて運転者に通知される。以下、故障判定処理の詳細を図２に基づいて説明する。
【００２５】
故障判定部１３０は、まず、触媒昇温制御によって酸化触媒３１の温度が所定の第１閾値温度（例えば、酸化触媒３１の活性温度）に達すると、排気管インジェクタ２０に排気管噴射を開始させる（図２（Ａ），（Ｂ）の時刻ｔ１参照）。排気管噴射の開始から所定時間ΔＴが経過するよりも前に、温度センサ４０によって検出される触媒出口温度が所定の第２閾値温度（例えば、ＰＭ燃焼温度）に達した場合（図２（Ａ）の時刻ｔ２参照）、故障判定部１３０は酸化触媒３１及び排気管インジェクタ２０の両方を正常と判定する。所定時間ΔＴは、例えば、酸化触媒３１が酸化反応によって排気温度をＰＭ燃焼温度まで上昇させるのに十分な時間を基準に設定すればよい。
【００２６】
一方、図２（Ｂ）の時刻ｔ２に示すように、排気管噴射の開始から所定時間ΔＴが経過しても、温度センサ４０によって検出される触媒出口温度が第２閾値温度に達しない場合、故障判定部１３０は、排気管噴射を停止させ、筒内インジェクタ１１によるレイト・ポスト噴射（排気バルブ開弁時に行う噴射）を開始させる。レイト・ポスト噴射の開始から所定時間ΔＴが経過するよりも前に、温度センサ４０によって検出される触媒出口温度が第２閾値温度に達した場合（図２（Ｂ）の時刻ｔ３参照）は、酸化触媒３１のＨＣ酸化能が正常に機能しており、排気管インジェクタ２０に目詰まり等の故障が発生していると考えられる。この場合、故障判定部１３０は、酸化触媒３１を正常、排気管インジェクタ２０を故障と判定する。
【００２７】
一方、図２（Ｂ）中に破線で示すように、レイト・ポスト噴射の開始から所定時間ΔＴが経過しても、温度センサ４０によって検出される触媒出口温度が第２閾値温度に達しない場合は、酸化触媒３１のＨＣ酸化能が正常に機能していないと考えられる。この場合、故障判定部１３０は、酸化触媒３１を故障と判定する。
【００２８】
以上詳述した本実施形態の故障判定処理は、好ましくは、フィルタ３２の「手動再生」と並行して実施される。以下、手動再生と並行して行われる故障判定処理の詳細を図３のフローに基づいて説明する。
【００２９】
ステップＳ１００では、差圧センサ４１のセンサ値から推定されるフィルタ３２のＰＭ堆積量が所定の上限閾値に達しているか否かが判定される。肯定の場合はステップＳ１１０に進み、否定の場合はリターンされる。
【００３０】
ステップＳ１１０では、運転者により手動再生ボタンがＯＮ操作されたか否かが判定される。肯定の場合はステップＳ１２０に進み、否定の場合はリターンされる。
【００３１】
ステップＳ１２０では、温度センサ４０によって検出される触媒出口温度が、所定の第１閾値温度（活性温度）に達しているか否かが判定される。否定の場合はステップＳ１３０に進んで触媒昇温制御が実行される。肯定の場合は、ステップＳ１３０をスキップしてステップＳ１４０に進む。
【００３２】
ステップＳ１４０では、故障判定を実施すべく、排気管インジェクタ２０の排気管噴射が開始される。ステップＳ１５０では、排気管噴射の開始から所定時間ΔＴが経過したか否かが判定される。肯定の場合はステップＳ１６０に進む。
【００３３】
ステップＳ１６０では、温度センサ４０によって検出される触媒出口温度が、所定の第２閾値温度（ＰＭ燃焼温度）に達しているか否かが判定される。肯定の場合はステップＳ２００に進み、酸化触媒３１及び排気管インジェクタ２０の両方を正常と判定し、ステップＳ２１０にてフィルタ再生制御を継続させる。ステップＳ２２０にてＰＭ堆積量が所定の下限閾値まで低下すると、その後、本制御は終了される。
【００３４】
一方、ステップＳ１６０にて否定の場合、この時点では、排気温度が上昇しない理由を酸化触媒３１の機能失陥等によるものか、或は、排気管インジェクタ２０の目詰まり等よるものか切り分けることができない。この場合は、ステップＳ１７０に進み、排気管噴射を停止させると共に、筒内インジェクタ１１によるレイト・ポスト噴射が開始される。さらに、ステップＳ１８０では、レイト・ポスト噴射の開始から所定時間ΔＴが経過したか否かが判定される。ステップＳ１８０にて肯定の場合はステップＳ１９０に進み、温度センサ４０によって検出される触媒出口温度が、所定の第２閾値温度（ＰＭ燃焼温度）に達しているか否かが判定される。
【００３５】
ステップＳ１９０にて肯定の場合、前述のステップＳ１４０〜１６０の処理にて排気温度が上昇しなかった原因は、排気管インジェクタ２０の目詰まり等によって酸化触媒３１に未燃燃料が供給されていなかったためと考えられる。この場合は、ステップＳ３００に進み、酸化触媒３１を正常且つ、排気管インジェクタ２０を故障と判定し、さらに、ステップＳ３１０にてフィルタ再生制御を中止する。ステップＳ３２０では診断結果を運転者に通知（表示／警報）して、その後、本制御は終了される。なお、排気管インジェクタ２０は故障しているが、酸化触媒３１は正常なため、ステップＳ３１０にて、フィルタ再生制御を中止することなく、筒内インジェクタ１１のレイト・ポスト噴射を主としたフィルタ再生制御を継続させてもよい。
【００３６】
一方、ステップＳ１９０にて否定の場合、前述のステップＳ１４０〜１６０の処理にて排気温度が上昇しなかった原因は、排気管噴射及びポスト噴射の何れを行っても、酸化触媒３１に機能失陥等が発生しており、ＨＣ酸化反応が生じなかったためと考えられる。この場合は、ステップＳ３３０に進み、酸化触媒３１を故障と判定し、さらに、ステップＳ３１０にてフィルタ再生制御を中止する。ステップＳ３２０では診断結果を運転者に通知（表示／警報）して、その後、本制御は終了される。
【００３７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、排気管インジェクタ２０に排気管噴射を実行させた後、酸化触媒３１の温度が第２閾値温度に達しない場合は排気管噴射から筒内インジェクタ１１のレイト・ポスト噴射に切り替えると共に、レイト・ポスト噴射後に酸化触媒３１の温度が第２閾値温度に達するか否かに基づいて、酸化触媒３１及び排気管インジェクタ２０の故障判定を行うようになっている。すなわち、排気管噴射のみで故障判定を行っても酸化触媒３１又は排気管インジェクタ２０の故障を切り分けることができないが、排気管噴射からレイト・ポスト噴射に切り替えて故障判定を行うことで、故障原因が酸化触媒３１又は排気管インジェクタ２０の何れにあるかを特定することが可能となり、運転者に適切な診断結果を確実に通知することができる。
【００３８】
また、故障判定処理をフィルタ再生の開始時に行い、酸化触媒３１又は排気管インジェクタ２０の何れかに故障が生じた場合には、フィルタ再生が中止されるように構成されている。これにより、無駄なフィルタ再生の実施が効果的に抑止されるようになり、燃料消費量の増加に伴う燃費性能の悪化を確実に防止することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４０】
例えば、酸化触媒３１の温度を取得する手段は、出口側の温度センサ４０に限定されず、他のセンサ類と組み合わせて温度を取得或は推定してもよい。また、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他に内燃機関にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  エンジン
１１  筒内インジェクタ
１２  排気マニホールド
１３  排気通路
２０  排気管インジェクタ
３０  排気後処理装置
３１  酸化触媒
３２  フィルタ
４０  温度センサ
４１  差圧センサ
１００  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017214885.tif 000005