(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられたフィルタ手段による排気ガス中のパティキュレート捕集性能を判定する排気ガス捕集性能判定装置において、
前記フィルタ手段の前後差圧ΔＰｄｐｆを検出する差圧検出手段と、
下記式（１）及び（２）により、前記フィルタ手段での排気ガス体積流量ｄｖｏｌを算出する排気ガス体積流量演算手段と、
前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌにより複数の領域に区切られた各排気ガス体積流量領域毎に、前記前後差圧ΔＰｄｐｆを所定数記憶する記憶手段と、
該記憶手段により全ての前記排気ガス体積流量領域で所定数の前記前後差圧ΔＰｄｐｆが記憶されたときに、該前後差圧ΔＰｄｐｆと該前後差圧ΔＰｄｐｆが検出された際の前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌとの関係に基づいて、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌに対する前記前後差圧ΔＰｄｐｆの変化度合を示す直線近似式を求め、該直線近似式の傾きに基づいて該フィルタ手段の異常の有無を判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、前記直線近似式の傾きが所定の範囲外である場合に、前記フィルタ手段が異常であると判定し、該直線近似式の傾きが前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合に、前記フィルタ手段が劣化したと判定し、該直線近似式の傾きが前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合に、前記フィルタ手段が閉塞したと判定するとともに、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記フィルタ手段に堆積された前記パティキュレートの堆積量を算出し、算出された前記堆積量が多いときには前記所定の範囲を前記直線近似式の傾きが大きい側に補正することを特徴とする排気ガス捕集性能判定装置。
式：
Ｐｄｐｆ＝ＰＡ＋Ｐｄｓ＋（ΔＰｄｐｆ／２）……（１）
（ただし、Ｐｄｐｆは前記フィルタ手段の平均圧力、ＰＡは大気圧、Ｐｄｓは圧力損失である。）
ｄｖｏｌ＝（ｍａｆ＋ｑ）×Ｒ×Ｔｄｐｆ／Ｐｄｐｆ……（２）
（ただし、ｍａｆは前記内燃機関の吸入空気量、ｑは該内燃機関への燃料噴射量、Ｔｄｐｆは前記フィルタ手段の表面温度、Ｒは気体定数である。）
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記フィルタ手段に堆積したパティキュレート堆積量を推定する堆積量推定手段と、
前記記憶手段により前記各領域に前記前後差圧が記憶されるとき、該堆積量推定手段により推定されたパティキュレート堆積量の変化量が所定値を超える場合には、記憶された該前後差圧の少なくとも一部を消去するリセット手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス捕集性能判定装置。
【請求項３】
前記パティキュレート堆積量の変化量は、前記記憶手段により前記前後差圧が前記領域のいずれかに初めて記憶される際に前記堆積量推定手段により推定された前記パティキュレート堆積量をパティキュレート初期堆積量とすると、該パティキュレート初期堆積量との差分であることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス捕集性能判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられたフィルタ手段による排気ガス中のパティキュレート捕集性能を判定する排気ガス捕集性能判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気系に設けられたフィルタ手段により、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集してその排出量を低減させる技術が知られている。
【０００３】
前記フィルタ手段において、パティキュレート過剰捕集時に発生するパティキュレート異常燃焼による該フィルタ手段の溶損や機械的損傷等により該フィルタ手段が劣化した場合には、パティキュレートが該フィルタ手段に捕集されずに流出し、パティキュレートの排出量が増加することがある。また、前記フィルタ手段において、該フィルタ手段の通気を妨げる物質（例えばアッシュ）が捕集され、該フィルタ手段に対して再生処理を行っても該物質が該フィルタ手段から除去されずに蓄積することにより、該フィルタ手段が閉塞した場合には、排気ガスが排気ガス流出側から排出されるときの圧力損失が過大になることがある。
【０００４】
従来、このような前記フィルタ手段の異常を検知するために、前記フィルタ手段の前後差圧を検出する差圧検出手段と、検出された前後差圧と該前後差圧が検出されたときの前記内燃機関の運転条件との関係から該フィルタ手段の異常を判定する判定手段とを備えるフィルタ手段の排気ガス捕集性能判定装置が知られている。
【０００５】
例えば、内燃機関の排気ガス流量と該内燃機関の運転条件としてのフィルタ手段の圧力損失とを対照することにより、該フィルタ手段が閉塞したことを検知する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。しかし、特許文献１記載の排気ガス捕集性能判定装置によれば、内燃機関の排気ガス流量及びフィルタ手段の圧力損失は該内燃機関の運転中に大きく変動するので、前記内燃機関の排気ガス流量と前記フィルタ手段の圧力損失とを単に１回だけ対照するだけでは判定精度が低いという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１記載の排気ガス捕集性能判定装置の問題を解消するものとして、内燃機関の所定の運転時間における前後差圧の平均値と該内燃機関の運転条件の平均値との関係から、フィルタ手段が劣化したこと又は閉塞したことを判定する排気ガス捕集性能判定装置も知られている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２記載の排気ガス捕集性能判定装置では、前記内燃機関の運転条件が偏っているときに前記前後差圧の平均値と該運転条件の平均値を求めた場合には、判定精度が低くなることがあるという不都合がある。
【特許文献１】特開昭５７−１５９５１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５５９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる不都合を解消して、内燃機関の排気系に設けられたフィルタ手段による排気ガス中のパティキュレート捕集性能を精度よく判定することができる排気ガス捕集性能判定装置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】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気系に設けられたフィルタ手段による排気ガス中のパティキュレート捕集性能を判定する排気ガス捕集性能判定装置において、前記フィルタ手段の前後差圧ΔＰｄｐｆを検出する差圧検出手段と、下記式（１）及び（２）により、前記フィルタ手段での排気ガス体積流量ｄｖｏｌを算出する排気ガス体積流量演算手段と、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌにより複数の領域に区切られた各排気ガス体積流量領域毎に、前記前後差圧ΔＰｄｐｆを所定数記憶する記憶手段と、該記憶手段により全ての前記排気ガス体積流量領域で所定数の前記前後差圧ΔＰｄｐｆが記憶されたときに、該前後差圧ΔＰｄｐｆと該前後差圧ΔＰｄｐｆが検出された際の前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌとの関係に基づいて、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌに対する前記前後差圧ΔＰｄｐｆの変化度合を示す直線近似式を求め、該直線近似式の傾きに基づいて該フィルタ手段の異常の有無を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記直線近似式の傾きが所定の範囲外である場合に、前記フィルタ手段が異常であると判定し、該直線近似式の傾きが前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合に、前記フィルタ手段が劣化したと判定し、該直線近似式の傾きが前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合に、前記フィルタ手段が閉塞したと判定するとともに、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記フィルタ手段に堆積された前記パティキュレートの堆積量を算出し、算出された前記堆積量が多いときには前記所定の範囲を前記直線近似式の傾きが大きい側に補正することを特徴とする。
式：
Ｐｄｐｆ＝ＰＡ＋Ｐｄｓ＋（ΔＰｄｐｆ／２）……（１）
（ただし、Ｐｄｐｆは前記フィルタ手段の平均圧力、ＰＡは大気圧、Ｐｄｓは圧力損失である。）
ｄｖｏｌ＝（ｍａｆ＋ｑ）×Ｒ×Ｔｄｐｆ／Ｐｄｐｆ……（２）
（ただし、ｍａｆは前記内燃機関の吸入空気量、ｑは該内燃機関への燃料噴射量、Ｔｄｐｆは前記フィルタ手段の表面温度、Ｒは気体定数である。）
【０００９】
本発明によれば、まず、前記差圧検出手段により、前記フィルタ手段の前後差圧ΔＰｄｐｆ、すなわち、該フィルタ手段の排気ガス流入側と排気ガス流出側との間の差圧が検出される。
次に、前記排気ガス体積流量演算手段により、下記式（１）及び（２）を用いて、前記フィルタ手段での排気ガス体積流量ｄｖｏｌが算出される。
式：
Ｐｄｐｆ＝ＰＡ＋Ｐｄｓ＋（ΔＰｄｐｆ／２）……（１）
（ただし、Ｐｄｐｆは前記フィルタ手段の平均圧力、ＰＡは大気圧、Ｐｄｓは圧力損失である。）
ｄｖｏｌ＝（ｍａｆ＋ｑ）×Ｒ×Ｔｄｐｆ／Ｐｄｐｆ……（２）
（ただし、ｍａｆは前記内燃機関の吸入空気量、ｑは該内燃機関への燃料噴射量、Ｔｄｐｆは前記フィルタ手段の表面温度、Ｒは気体定数である。）
次に、前記記憶手段により、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌにより複数の領域に区切られた各排気ガス体積流量領域毎に、前記差圧検出手段により検出された前記前後差圧ΔＰｄｐｆが所定数だけ記憶される。
【００１０】
次に、前記判定手段により、前記記憶手段により全ての前記排気ガス体積流量領域で所定数の前記前後差圧ΔＰｄｐｆが記憶されたときに、該前後差圧ΔＰｄｐｆと該前後差圧ΔＰｄｐｆが検出された際の前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌとの関係に基づいて、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌに対する前記前後差圧ΔＰｄｐｆの変化度合を示す直線近似式が求められる。次に、前記判定手段により、算出された前記フィルタ手段の差圧特性に基づいて該フィルタ手段の異常の有無が判定される。
前記判定手段は、前記直線近似式の傾きが所定の範囲外である場合に、前記フィルタ手段が異常であると判定し、該直線近似式の傾きが前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合に、前記フィルタ手段が劣化したと判定し、該直線近似式の傾きが前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合に、前記フィルタ手段が閉塞したと判定する。
【００１１】
本発明によれば、前記排気ガス体積流量演算手段により、上記式（１）及び（２）を用いて、前記フィルタ手段での排気ガス体積流量ｄｖｏｌが算出される。そして、前記記憶手段により、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌにより複数の領域に区切られた各排気ガス体積流量領域毎に、前記差圧検出手段により検出された前記前後差圧ΔＰｄｐｆが所定数だけ記憶されるので、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌの全領域に亘って該前後差圧ΔＰｄｐｆが偏りなくサンプリングされる。したがって、本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられたフィルタ手段による排気ガス中のパティキュレート捕集性能を精度よく判定することができる。
ところで、前記フィルタ手段に堆積された前記パティキュレートの堆積量が増大すると、前記前後差圧が増大することが知られている。本発明の装置においては、前記判定手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記フィルタ手段に堆積された前記パティキュレートの堆積量を算出し、算出された前記堆積量が多いときには前記所定の範囲を前記直線近似式の傾きが大きい側に補正する。前記構成により、本発明の装置によれば、前記フィルタ手段に堆積された前記パティキュレートの堆積量が増大した場合でも、該フィルタ手段の異常の有無を精度よく判定することができる。
【００１２】
本発明において、前記記憶手段により前記排気ガス体積流量領域毎に記憶される前記前後差圧ΔＰｄｐｆの件数は、全ての該領域において等しい件数でもよく、各領域で異なる件数でもよい。
【００１３】
また、本発明において、前記前後差圧ΔＰｄｐｆと該前後差圧ΔＰｄｐｆが検出された際の前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌとの関係に基づいて、前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌに対する前記前後差圧ΔＰｄｐｆの変化度合を示す直線近似式を求める際、該前後差圧ΔＰｄｐｆの全てを用いてもよく、該前後差圧ΔＰｄｐｆの一部、例えば最小値及び最大値を除いたものを用いてもよい。
【００１７】
ところで、本発明において、前記フィルタ手段のパティキュレート捕集性能を判定中に該フィルタ手段のパティキュレート堆積量が大きく変動した場合には、精度よく判定することができないことが考えられる。
【００１８】
そこで、本発明は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記フィルタ手段に堆積したパティキュレート堆積量を推定する堆積量推定手段と、前記記憶手段により前記各領域に前記前後差圧が記憶されるとき、該堆積量推定手段により推定されたパティキュレート堆積量の変化量が所定値を超える場合には、記憶された該前後差圧の少なくとも一部を消去するリセット手段とをさらに備えるようにすることもできる。
【００１９】
前記堆積量推定手段と前記リセット手段とを備える本発明によれば、前記堆積量推定手段により、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記フィルタ手段に堆積したパティキュレート堆積量が推定される。そして、前記差圧検出手段により検出された前記前後差圧が、前記記憶手段により前記各領域に記憶されるとき、前記堆積量推定手段により推定されたパティキュレート堆積量の変化量が所定値を超える場合には、前記リセット手段により、記憶された該前後差圧の少なくとも一部が消去される。このとき、前記リセット手段により、記憶された前記前後差圧の一部を消去してもよく、記憶された前記前後差圧の全てを消去してもよい。その後、前記差圧検出手段により前記前後差圧が再検出され、再検出された該前後差圧が前記記憶手段により前記各領域に記憶される。
【００２０】
したがって、前記堆積量推定手段と前記リセット手段とを備える本発明によれば、前記フィルタ手段のパティキュレート捕集性能を判定中に該フィルタ手段のパティキュレート堆積量が大きく変動した場合であっても、精度よく判定することができる。
【００２１】
また、前記堆積量推定手段と前記リセット手段とを備える本発明において、前記パティキュレート堆積量の変化量は、例えば、前記記憶手段により前記前後差圧が前記領域のいずれかに初めて記憶される際に前記堆積量推定手段により推定された前記パティキュレート堆積量をパティキュレート初期堆積量とすると、該パティキュレート初期堆積量との差分とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置に係るフィルタを備えた内燃機関及びその制御装置を示す構成図である。図２は図１に示す排気ガス捕集性能判定装置の作動を示すフローチャートである。図３，５，９はエンジンの排気ガス体積流量とＤＰＦ前後差圧との関係を示すグラフである。図４は図１に示す排気ガス捕集性能判定装置の判定方法を示すグラフである。図６は本実施形態の第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置に係るフィルタを備えた内燃機関及びその制御装置を示す構成図である。図７，８は図６に示す排気ガス捕集性能判定装置の作動を示すフローチャートである。
【００２３】
図１に示す本実施形態の第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１は、内燃機関（以下「エンジン」という）２の排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）３の異常の有無を判定するものである。
【００２４】
図１を参照して、まずエンジン２について説明する。エンジン２は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁４が設けられている。燃料噴射弁４は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に電気的に接続されており、燃料噴射弁４の開弁時間及び開弁時期がＥＣＵ５により制御される。
【００２５】
エンジン２は、吸気管６と排気管７と過給機８とを備えている。過給機８は、エンジン２の排気の運動エネルギーにより駆動されるタービン９と、タービン９により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ１０とを備えている。
【００２６】
吸気管６のコンプレッサ１０の下流には、加圧された空気を冷却するためのインタークーラ１１と吸入空気量を制御するインテークシャッタ（スロットル弁）１２とが設けられている。
【００２７】
排気管７のタービン９の上流側と吸気管６のインテークシャッタ１２の下流側との間には、排気を吸気管６に還流する排気還流通路１３が設けられている。排気還流通路１３には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）１４が設けられている。
【００２８】
排気管７のタービン９の下流側には、排気ガスを浄化する触媒コンバータ１５と、エンジン２の排気ガス中のパティキュレートを捕集するＤＰＦ３とが上流側からこの順序で設けられている。
【００２９】
触媒コンバータ１５は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。触媒コンバータ１５は、排気ガスリッチ状態において、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘがＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【００３０】
ＤＰＦ３は、排気ガスがフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気ガス中の炭素（Ｃ）を主成分とするパティキュレートであるスート（ｓｏｏｔ）を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスや金属からなる多孔体が使用される。
【００３１】
ＤＰＦ３には、その表面温度（以下「ＤＰＦ表面温度」という）Ｔｄｐｆを検出するＤＰＦ温度センサ１６と、ＤＰＦ３の排気ガス流入側３ａと排気ガス流出側３ｂとの間の差圧（以下ＤＰＦ前後差圧という）ΔＰｄｐｆを検出するＤＰＦ前後差圧センサ１７と、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ（図示せず）が設けられている。ＤＰＦ温度センサ１６及びＤＰＦ前後差圧センサ１７の検出信号は、ＥＣＵ５に送信される。
【００３２】
さらに、エンジン２には、エンジン２のクランク軸の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１８、エンジン２の吸入空気流量ｍａｆを検出する吸入空気流量センサ１９、エンジン２の冷却水温を検出する冷却水温センサ（図示せず）等が設けられており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に送信される。エンジン２の回転数ＮＥは、クランク角度位置センサ１８の出力から算出される。
【００３３】
ＥＣＵ５は、各種センサ１６〜１９からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、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（図示せず）と、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）２０と、ＣＰＵ２０で実行される各種演算プログラム及び演算結果等を格納するメモリ２１と、燃料噴射弁４、タービン９、コンプレッサ１０、インテークシャッタ１２、ＥＧＲ弁１４に制御信号を送信する出力回路（図示せず）とから構成される。
【００３４】
第１の態様の排気ガス捕集性能判定装置１は、ＤＰＦ前後差圧センサ１７と、ＤＰＦ前後差圧センサ１７により検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆを格納するメモリ２１と、ＣＰＵ２０で実行され、ＤＰＦ３の異常の有無を判定する判定手段２２とで構成されている。
【００３５】
次に、図２に示すフローチャートに従って、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１の作動について説明する。まず、吸入空気流量センサ１９がエンジン２の吸入空気流量ｍａｆを計測し、ＤＰＦ温度センサ１６がＤＰＦ表面温度Ｔｄｐｆを計測し、前記大気圧センサが大気圧ＰＡを計測し、ＤＰＦ前後差圧センサ１７がＤＰＦ３の排気ガス流入側３ａと排気ガス流出側３ｂとの間のＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとを計測するとともに、ＣＰＵ２０がＤＰＦ３の排気ガス流出側３ｂの後端部とテールパイプ７ａの先端部との間の圧力損失Ｐｄｓを算出する（ステップ（以下Ｓという）１０１）。前記圧力損失Ｐｄｓは、予めメモリ２１に記憶されたエンジン２の回転数ＮＥと該エンジン２の要求トルクとの関係を示すマップ（図示せず）に基づいて算出される。
【００３６】
次に、ＣＰＵ２０が、次式（１）によりＤＰＦ３での平均圧力Ｐｄｐｆを算出し、続いて次式（２）によりＤＰＦ３での排気ガス体積流量ｄｖｏｌを算出する（Ｓ１０２）。ここでＲは気体定数である。
【００３７】
Ｐｄｐｆ＝ＰＡ＋Ｐｄｓ＋（ΔＰｄｐｆ／２）            ……（１）
ｄｖｏｌ＝（ｍａｆ＋ｑ）×Ｒ×Ｔｄｐｆ／Ｐｄｐｆ      ……（２）
次に、ＣＰＵ２０が、得られた排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとをメモリ２１に格納するにあたり、まず、排気ガス体積流量ｄｖｏｌの大きさが、０以上ｘ１未満の範囲であるか、ｘ１以上ｘ２未満の範囲であるか、ｘ２以上であるかのいずれに該当するかを判定し、格納先の格納領域を決定する（Ｓ１０３）。ここで、ｘ１，ｘ２は、図３に示すように、エンジン２の運転条件としてのＤＰＦ３の排気ガス体積流量ｄｖｏｌの全領域を、低負荷領域である第１領域、中負荷領域である第２領域、高負荷領域である第３領域の３つに分割する任意の値である。排気ガス体積流量ｄｖｏｌの大きさが０以上ｘ１未満の範囲である場合には、排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとはメモリ２１の第１領域に格納されることとなり、排気ガス体積流量ｄｖｏｌの大きさがｘ１以上ｘ２未満の範囲である場合には、排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとはメモリ２１の第２領域に格納されることとなり、排気ガス体積流量ｄｖｏｌの大きさがｘ２以上である場合には、排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとはメモリ２１の第３領域に格納されることとなる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ２０が、Ｓ１０３の判定により決定された第１〜第３領域のいずれかの当該格納領域において、既に格納されているデータ件数が所定数（例えば５件）に達しているか否かを判定し（Ｓ１０４）、所定数に達している場合にはＳ１０７に進み、所定数に達していない場合にはＳ１０５に進む。
【００３９】
Ｓ１０５では、ＣＰＵ２０が、Ｓ１０３の判定により決定された第１〜第３領域の当該格納領域に、排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとを格納する。次、ＣＰＵ２０が、格納カウンタＣＳＴＯＲＥ（スタート時は０）に１を加算する（Ｓ１０６）。次に、ＣＰＵ２０が、格納カウンタＣＳＴＯＲＥが所定数ＣＣｏｍｐ（例えば（５件／領域）×３領域＝１５件）に達しているか否かを判定し（Ｓ１０７）、所定数に達している場合にはＳ１０８に進み、所定数に達していない場合にはＳ１０１に戻りＳ１０１〜Ｓ１０６の処理を繰り返し実行する。図３は、１５件のデータ（排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆ）をプロットしたものである。
【００４０】
ここで、ＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆは、エンジン２の排気ガス体積流量ｄｖｏｌに比例するとみなすことができることから、排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとの関係は、次式（３）により近似可能である。ここで、ａ及びｂは定数である。
【００４１】
ΔＰｄｐｆ＝ａ×ｄｖｏｌ＋ｂ      ……（３）
Ｓ１０８では、ＣＰＵ２０が、メモリ２１の各第１〜第３領域に格納された全て（１５件）の排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとから、（３）式の一次の項の係数ａを最小二乗法により求める。この係数ａは、図３中の二点鎖線で示された近似式を示す直線Ｌａの傾きを意味している。
【００４２】
次に、ＣＰＵ２０が、エンジン２の運転状態に基づいて、ＤＰＦ３に堆積されているパティキュレート堆積量Ｍｐｍを算出する（Ｓ１０９）。
【００４３】
次に、ＣＰＵ２０が、予めメモリ２１に記憶された、パティキュレート堆積量Ｍｐｍと異常判定上限閾値Ｔｈｈ及び異常判定下限閾値Ｔｈｌとのテーブルから、異常判定下限閾値Ｔｈｌ及び異常判定上限閾値Ｔｈｈとを算出する（Ｓ１１０）。
【００４４】
次に、判定手段２２が、係数ａが異常判定下限閾値Ｔｈｌよりも小さいか否かを判定し（Ｓ１１１）、小さい場合には「ＤＰＦ３が劣化し、異常である」と判定し（Ｓ１１２）、処理を終了する。これは、図４において、直線Ｌａの傾きａが直線ＬＴｈｌの傾きＴｈｌよりも小さい場合に相当する。また、Ｓ１１１において係数ａが異常判定下限閾値Ｔｈｌよりも小さくない場合には、さらに、判定手段２２が、係数ａが異常判定上限閾値Ｔｈｈよりも大きいか否かを判定し（Ｓ１１３）、大きい場合には「ＤＰＦ３が閉塞し、異常である」と判定し（Ｓ１１４）、処理を終了する。これは、図４において、直線Ｌａの傾きａが直線ＬＴｈｈの傾きＴｈｈよりも大きい場合に相当する。また、Ｓ１１３において、係数ａが異常判定上限閾値Ｔｈｈよりも大きくない場合には、判定手段２２が、「ＤＰＦ３は正常である」と判定し（Ｓ１１５）、処理を終了する。これは、図４において、直線Ｌａの傾きａが直線ＬＴｈｌの傾きＴｈｌから直線ＬＴｈｈの傾きＴｈｈの範囲にある場合に相当する。
【００４５】
第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１によれば、メモリ２１において、エンジン２の運転条件としての前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌにより区切られた各第１〜第３領域毎に排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆが所定数だけ記憶されるので、該排気ガス体積流量の全領域に亘ってＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆが偏りなくサンプリングされる。したがって、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１によれば、ＤＰＦ３による排気ガス中のパティキュレート捕集性能を精度よく判定することができる。
【００４６】
また、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１において、メモリ２１の第１〜第３領域に格納される排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆの数が、各領域とも等しく５件であるとしたが、領域ごとに格納される数が異なるようにしてもよく、例えば、第１領域は３件、第２領域は７件、第３領域は５件としてもよい。
【００４７】
また、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１において、ＣＰＵ２０は、メモリ２１の各第１〜第３領域に格納された全て（１５件）の排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとから、（３）式の一次の項の係数ａを最小二乗法により求めるとしているが、１５件全てを用いなくてもよく、例えば最小値と最大値とを除いた１３件から求めるようにしてもよい。
【００４８】
第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１において、係数ａが異常判定下限閾値Ｔｈｌよりも小さい場合に「ＤＰＦ３が劣化し、異常である」と判定し、係数ａが異常判定上限閾値Ｔｈｈよりも大きい場合に「ＤＰＦ３が閉塞し、異常である」と判定しているが、これらをまとめて「ＤＰＦ３が異常である」と判定するようにしてもよい。
【００４９】
また、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１では、エンジン２の運転条件として、ＤＰＦ３の排気ガス体積流量ｄｖｏｌを用いているが、ＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆに関係する量であればどのような量を用いてもよい。
【００５０】
さらに、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１において、判定手段２２は、エンジン２の運転条件としての前記排気ガス体積流量ｄｖｏｌによりに基づいてＤＰＦ３に堆積されたパティキュレートの堆積量Ｍｐｍを算出し、算出された堆積量Ｍｐｍが多いときには異常判定下限閾値Ｔｈｌから異常判定上限閾値Ｔｈｈまでの範囲を値が大きい側に補正するようにしてもよい。前記エンジン２の運転条件としては、エンジン２の吸入空気流量ｍａｆ、エンジン２の回転数ＮＥ等が挙げられる。上記のように補正することにより、ＤＰＦ３に堆積されたパティキュレートの堆積量Ｍｐｍが増大した場合でも、ＤＰＦ３の異常の有無を精度よく判定することができる。
【００５１】
ところで、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１において、ＤＰＦ３のパティキュレート捕集性能を判定中に該パティキュレート堆積量が大きく変動した場合には、精度よく判定することができないことが考えられる。例えば、図５に示すように、第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置１では、図中黒丸で示す７件のデータ（排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆ）がメモリ２１に格納された後に、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量が急激に増加し、図中白丸で示す８件のデータがメモリ２１に格納された場合であっても、黒丸で示す７件のデータ及び白丸で示す８件のデータの全１５件のデータから、前記式（３）の一次の項の係数ａ（図中の直線Ｌａの傾きに相当）を算出する。しかし、実際には、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量は途中で急激に増加しているので、現在の直線Ｌａの傾きは、図中の直線Ｌａの傾きよりも大きくなるはずである。したがって、これらの不適切なデータを消去し、新たに取得された１５件のデータによりＤＰＦ３のパティキュレート捕集性能を判定することが望まれる。
【００５２】
そこで、次に、図６を参照して、本実施形態の第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置３１について説明する。第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置３１は、ＤＰＦ前後差圧センサ１７と、ＤＰＦ前後差圧センサ１７により検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆを格納するメモリ２１と、ＣＰＵ２０で実行され、ＤＰＦ３の異常の有無を判定する判定手段２２とで構成される図１に示す第１の態様の排気ガス捕集性能判定装置１に、堆積量推定手段３２とリセット手段３３とをさらに備えたものである。
【００５３】
堆積量推定手段３２は、ＣＰＵ２０で実行され、エンジン２の運転状態に基づいてＤＰＦ３に堆積したパティキュレート堆積量Ｍｐｍを推定するものである。
【００５４】
リセット手段３３は、メモリ２１の各領域にＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆが格納されるときに、堆積量推定手段３２により推定されたパティキュレート堆積量Ｍｐｍが所定の条件に合致しない場合には、メモリ２１の全領域に格納された全てのＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆを消去するものである。
【００５５】
次に、図６及び図７に示すフローチャートに従って、第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置３１の作動について説明する。まず、図２に示すＳ１０１と同様にして、各センサ１９，１６，１７及び前記大気圧センサにより、エンジン２の吸入空気流量ｍａｆと、ＤＰＦ表面温度Ｔｄｐｆと、大気圧ＰＡと、ＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとを計測するとともに、ＣＰＵ２０が、前記エンジン２の回転数ＮＥと該エンジン２の要求トルクとの関係を示すマップに基づいて圧力損失Ｐｄｓを算出する（Ｓ２０１）。
【００５６】
次に、図２に示すＳ１０２と同様にして、ＣＰＵ２０が、前記式（１）によりＤＰＦ３での平均圧力Ｐｄｐｆを算出し、続いて前記式（２）によりＤＰＦ３での排気ガス体積流量ｄｖｏｌを算出する（Ｓ２０２）。
【００５７】
次に、堆積量推定手段３２が、エンジン２の運転状態に基づいてＤＰＦ３に堆積したパティキュレート堆積量Ｍｐｍを推定する（Ｓ２０３）。前記エンジン２の運転状態として、例えば、エンジン２の回転数ＮＥ、燃料噴射量センサ（図示せず）により計測された、燃料噴射弁４によるエンジン２への燃料噴射量等が挙げられる。前記パティキュレート堆積量Ｍｐｍは、例えば、エンジン２の回転数ＮＥと前記燃料噴射量とに基づいて、単位時間当たりの堆積量を推定し、該推定量を積算することにより推定される。
【００５８】
次に、ＣＰＵ２０が、格納カウンタＣＳＴＯＲＥ（スタート時は０）が０であるかを判定し（Ｓ２０４）、０である場合にはＳ２０５に進み、０でない場合にはＳ２０６に進む。
【００５９】
Ｓ２０５では、推定されたパティキュレート堆積量Ｍｐｍを初期値としてパティキュレート初期堆積量Ｍｐｍｉｎｉに格納し、Ｓ２０６に進む。
【００６０】
Ｓ２０６では、推定されたパティキュレート堆積量Ｍｐｍとパティキュレート初期堆積量Ｍｐｍｉｎｉと差分を比較し、これらの差分の絶対値が所定の値ｄＭｐｍｍａｘ以下であるか否かを判定する。前記差分の絶対値が所定の値ｄＭｐｍｍａｘ以下である場合にはＳ２０７に進み、所定の値ｄＭｐｍｍａｘを超える場合にはＳ２１３に進む。ここで、所定の値ｄＭｐｍｍａｘを超える場合とは、前述したＤＰＦ３のパティキュレート堆積量が途中で大きく変動した場合に相当する。
【００６１】
Ｓ２０７では、排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆのデータ収集条件が成立したか否かを判定する。Ｓ２０７でデータ収集条件が成立した場合にはＳ２０８に進み、成立しなかった場合にはＳ２０１に戻る。
【００６２】
Ｓ２０８では、図２に示すＳ１０３と同様にして、ＣＰＵ２０が、排気ガス体積流量ｄｖｏｌの大きさから、格納先の格納領域を決定する。次に、図２に示すＳ１０４と同様にして、ＣＰＵ２０が、Ｓ２０８の判定により決定された第１〜第３領域のいずれかの当該格納領域において、既に格納されているデータ件数が所定数（例えば５件）に達しているか否かを判定し（Ｓ２０９）、所定数に達している場合にはＳ２１２に進み、所定数に達していない場合にはＳ２１０に進む。
【００６３】
Ｓ２１０は、図２に示すＳ１０５と同様にして、ＣＰＵ２０が、Ｓ２０８の判定により決定された第１〜第３領域の当該格納領域に、排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとを格納する。次に、ＣＰＵ２０が、格納カウンタＣＳＴＯＲＥに１を加算する（Ｓ２１１）。次に、図２に示すＳ１０７と同様にして、ＣＰＵ２０が、格納カウンタＣＳＴＯＲＥが所定数ＣＣｏｍｐ（例えば（５件／領域）×３領域＝１５件）に達しているか否かを判定し（Ｓ２１２）、所定数に達している場合には図７に示すＳ２１５に進み、所定数に達していない場合にはＳ２０１に戻りＳ２０１〜Ｓ２１２の処理を繰り返し実行する。
【００６４】
一方、Ｓ２０６で、前記パティキュレート堆積量Ｍｐｍと前記パティキュレート初期堆積量Ｍｐｍｉｎｉとの差分の絶対値が、所定の値ｄＭｐｍｍａｘを超える場合には、Ｓ２１３で、リセット手段３３が、メモリ２１の各第１〜第３領域に格納されている排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆを全て消去する。次に、ＣＰＵ２０が、格納カウンタＣＳＴＯＲＥを０にし、Ｓ２０１に戻る（Ｓ２１４）。
【００６５】
次に、図８に示すＳ２１５では、図２に示すＳ１０８と同様にして、ＣＰＵ２０が、メモリ２１の各第１〜第３領域に格納された全て（１５件）の排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとから、（３）式の一次の項の係数ａを最小二乗法により求める。この係数ａは、図９中の二点鎖線で示された近似式を示す直線Ｌａの傾きを意味している。
【００６６】
このとき、前記パティキュレート堆積量Ｍｐｍと前記パティキュレート初期堆積量Ｍｐｍｉｎｉとの差分の絶対値が所定の値ｄＭｐｍｍａｘを超える場合に、Ｓ２１３で、リセット手段３３によりメモリ２１に格納されているデータ（排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆ）が全て消去された結果、メモリの第１〜第３領域に格納されたデータは、前記差分の絶対値を所定の値以下である場合に格納されたものに限定される。
【００６７】
次に、図２に示すＳ１１０と同様にして、ＣＰＵ２０が、予めメモリ２に記憶された、パティキュレート堆積量Ｍｐｍと異常判定上限閾値Ｔｈｈ及び異常判定下限閾値Ｔｈｌとのテーブルから、異常判定下限閾値Ｔｈｌ及び異常判定上限閾値Ｔｈｈとを算出する（Ｓ２１６）。
【００６８】
次に、図２示すＳ１１１と同様にして、係数ａが異常判定下限閾値Ｔｈｌよりも小さいか否かを判定し（Ｓ２１７）、小さい場合には「ＤＰＦ３が劣化し、異常である」と判定し（Ｓ２１８）、処理を終了する。また、Ｓ２１７において係数ａが異常判定下限閾値Ｔｈｌよりも小さくない場合には、さらに、判定手段２２が、係数ａが異常判定上限閾値Ｔｈｈよりも大きいか否かを判定し（Ｓ２１９）、大きい場合には「ＤＰＦ３が閉塞し、異常である」と判定し（Ｓ２２０）、処理を終了する。また、Ｓ２１９において、係数ａが異常判定上限閾値Ｔｈｈよりも大きくない場合には、判定手段２２が、「ＤＰＦ３は正常である」と判定し（Ｓ２２１）、処理を終了する。
【００６９】
以上説明したように、第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置３１によれば、ＣＰＵ２０がメモリ２１に１５件の排気ガス体積流量ｄｖｏｌとＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆとを格納する途中で、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量が変動した場合であっても、メモリ２１に格納されている排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆが全て消去されて、新たに取得された排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆがメモリ２１に格納されることとなる。したがって、第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置３１によれば、ＤＰＦ３のパティキュレート捕集性能を判定中に該パティキュレート堆積量が大きく変動した場合であっても、精度よく判定することができる。
【００７０】
第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置３１では、推定されたパティキュレート堆積量Ｍｐｍとパティキュレート初期堆積量Ｍｐｍｉｎｉとの差分の絶対値が所定の値ｄＭｐｍｍａｘを超える場合に、Ｓ２１３で、リセット手段３３が、メモリ２１の各第１〜第３領域に格納されているデータ（排気ガス体積流量ｄｖｏｌ及びＤＰＦ前後差圧ΔＰｄｐｆ）を全て消去するとしたが、格納されている前記データの一部を消去するようにしてもよい。リセット手段３３によりメモリ２１に格納されている前記データの一部を消去するＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置によれば、格納されている前記データの他の一部は消去されることなくメモリ２１に格納されたままとなるので、このデータを用いることにより、格納されている前記データを全て消去する第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置３１と比較して、ＤＰＦ３のパティキュレート捕集性能を速やかに判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態の第１の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置に係るフィルタを備えた内燃機関及びその制御装置を示す構成図。
【図２】図１に示す排気ガス捕集性能判定装置の作動を示すフローチャート。
【図３】エンジンの排気ガス体積流量とＤＰＦ前後差圧との関係を示すグラフ。
【図４】図１に示す排気ガス捕集性能判定装置の判定方法を示すグラフ。
【図５】エンジンの排気ガス体積流量とＤＰＦ前後差圧との関係を示すグラフ。
【図６】本実施形態の第２の態様のＤＰＦ排気ガス捕集性能判定装置に係るフィルタを備えた内燃機関及びその制御装置を示す構成図。
【図７】図６に示す排気ガス捕集性能判定装置の作動を示すフローチャート。
【図８】図６に示す排気ガス捕集性能判定装置の作動を示すフローチャート。
【図９】エンジンの排気ガス体積流量とＤＰＦ前後差圧との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７２】
１，３１…排気ガス捕集性能判定装置、  ２…内燃機関、  ３…フィルタ手段、  １７…差圧検出手段、  ２１…記憶手段、  ２２…判定手段、  ３２…堆積量推定手段、  ３３…リセット手段、  ｄｖｏｌ…フィルタ手段での排気ガス体積流量、  ΔＰｄｐｆ…フィルタ手段の前後差圧。
【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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