JP2014098361A - パティキュレートフィルタのｐｍ堆積量演算装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を演算するＰＭ堆積量演算装置において、凝縮水の影響による演算精度の低下を抑制することを課題とする。
【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関から排出されるＰＭの量（ＰＭ排出量）からパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を演算するＰＭ堆積量演算装置において、パティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、パティキュレートフィルタから剥離又は脱離するＰＭの量（ＰＭ剥離量）を求め、該ＰＭ剥離量に応じてＰＭ堆積量の計算値を補正するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタのＰＭ（Particulate Matter）堆積量を求める技術に関する。

内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を求める技術として、内燃機関から排出されるＰＭの量とパティキュレートフィルタにおいて酸化されるＰＭの量とをパラメータとしてＰＭ堆積量を演算する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−０５４６３２号公報 特開平０８−２６０９４２号公報 特開平１１−１５３０２０号公報 特開２００９−０９７４１０号公報

ところで、本願発明者の知見によれば、パティキュレートフィルタに凝縮水が存在するときに、該パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭが剥離することがわかった。凝縮水によるＰＭの剥離が発生した場合は、ＰＭ堆積量の計算値と実際のＰＭ堆積量との誤差が大きくなる。そのため、ＰＭ堆積量の計算値を使用してパティキュレートフィルタの再生時期を決定したり、或いはパティキュレートフィルタの故障を診断したりすると、再生時期が不適切になったり、或いは故障診断の精度が低下したりする可能性がある。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を演算するＰＭ堆積量演算装置において、凝縮水の影響による演算精度の低下を抑制することにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関から排出されるＰＭの量（ＰＭ排出量）からパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を演算するＰＭ堆積量演算装置において、パティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、パティキュレートフィルタから剥離又は脱離するＰＭの量（ＰＭ剥離量）を求め、該ＰＭ剥離量に応じてＰＭ堆積量の計算値を補正するようにした。

詳細には、本発明に係わるパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置は、
内燃機関から排出されるＰＭの量であるＰＭ排出量を演算する第一演算手段と、
内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタから剥離するＰＭの量であるＰＭ剥離量を演算する第二演算手段と、
前記ＰＭ排出量と前記ＰＭ剥離量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタに捕集又は堆積しているＰＭの量であるＰＭ堆積量を演算する第三演算手段と、
を備えるようにした。

内燃機関が冷間始動された場合等のように、排気通路の雰囲気温度が低い場合は、排気
通路に凝縮水が発生する可能性がある。このような凝縮水がパティキュレートフィルタへ流入すると、該パティキュレートフィルタに捕集又は堆積していたＰＭの一部が剥離又は脱離する。その結果、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が減少する。

よって、内燃機関から排出されるＰＭの量（ＰＭ排出量）に基づいてパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が演算（推定）される方法によると、凝縮水の影響によるＰＭの剥離又は脱離が発生した場合に、ＰＭ堆積量の推定値（以下、「推定ＰＭ堆積量」と称する）と実際のＰＭ堆積量（以下、「実ＰＭ堆積量」と称する）との誤差が大きくなる可能性がある。

これに対し、本発明に係わるパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置は、ＰＭ排出量とＰＭ剥離量をパラメータとして、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を推定（演算）するため、推定ＰＭ堆積量と実ＰＭ堆積量との誤差を少なく抑えることができる。したがって、本発明に係わるパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置によれば、凝縮水の影響による推定精度（演算精度）の低下を抑制することができる。

ここで、本発明に係わる第三演算手段は、ＰＭ排出量からＰＭ剥離量を減算した値を積算することにより推定ＰＭ堆積量を演算してもよく、或いはＰＭ排出量の積算値からＰＭ剥離量を減算することにより推定ＰＭ堆積量を演算してもよい。

なお、本発明は、前述のＰＭ堆積量演算装置を備えた故障診断装置として捉えることもできる。その場合、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置は、
前述のＰＭ堆積量演算装置と、
パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
センサの検出値に基づいてパティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
第三演算手段により算出されたＰＭ堆積量に応じて故障診断の判定基準を補正する補正手段と、
を備えるようにしてもよい。

凝縮水がパティキュレートフィルタへ流入した場合は、該パティキュレートフィルタから一部のＰＭが剥離又は脱離するため、実ＰＭ堆積量が減少する。それに応じてセンサの検出値も少なくなる。よって、センサの検出値、又は該検出値から求められる値が判定基準を下回る可能性がある。そのような事態が発生すると、パティキュレートフィルタが故障していないにもかかわらず、パティキュレートフィルタが故障していると誤診断される虞がある。

これに対し、第三演算手段により算出されたＰＭ堆積量に応じて判定基準が補正されると、上記したような誤診断の発生を抑制することができる。よって、凝縮水の影響による診断精度の低下を抑制することができる。

また、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置は、
前述のＰＭ堆積量演算装置と、
パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
センサの検出値に基づいてパティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
第三演算手段により算出されたＰＭ堆積量が閾値以上であることを条件として、診断手段による故障診断を許可する許可手段と、
を備えるようにしてもよい。

前述したように排気通路の雰囲気温度が低いときは凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタからＰＭが剥離又は脱離する可能性がある。この場合、センサの検出値が大
きく変化する。しかしながら、フィルタからＰＭが剥離したとしても、その後に内燃機関の運転が継続されれば、内燃機関から新たに排出されるＰＭがフィルタに堆積する。さらに、内燃機関の運転が継続されることによって排気通路の雰囲気温度が上昇するため、凝縮水が殆ど発生しなくなる。

したがって、内燃機関の運転時間が長くなると、比較的多量のＰＭがパティキュレートフィルタに堆積する。このような状態になった後に故障診断が実施されると、凝縮水の影響による診断精度の低下を少なく抑えることができる。すなわち、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタからＰＭが剥離又は脱離した場合であっても、パティキュレートフィルタの故障診断を適正に実施し得る程度のＰＭが内燃機関から排出された後に故障診断が実施されれば、診断精度の低下を抑制することができる。

なお、パティキュレートフィルタの故障診断装置に使用されるセンサとしては、パティキュレートフィルタの前後差圧を検出する差圧センサ、或いはパティキュレートフィルタから流出する排気に含まれるＰＭの量を検出するＰＭセンサを用いることができる。

本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を演算するＰＭ堆積量演算装置において、凝縮水の影響による演算精度の低下を抑制するができる。

第１の実施例における内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 ＰＭ排出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。 ＰＭ堆積量の演算処理ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施例における故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施例における故障診断処理ルーチンの他の例を示すフローチャートである。 第３の実施例における内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 第３の実施例における故障診断処理ルーチンの他の例を示すフローチャートである。

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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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。

＜実施例１＞
先ず、本発明に係わるパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置の実施例について図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関とその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、４つの気筒を有する圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）であるが、火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）であってもよい。

内燃機関１は、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁５を備えている。また、内燃機関１には、気筒内で燃焼されたガス（排気）が流通するための排気通路２が接続されている。排気通路２の途中には、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタ３が設けられている。パティキュレートフィルタ３は、例えば、上流端が栓により閉塞された通路と、下流端が栓により閉塞された通路とを交互に配置したウォールフロー型のフィルタである。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。
ＥＣＵ１０は、差圧センサ４、アクセル開度センサ１２、クランクポジションセンサ１３等の各種センサと電気的に接続されている。

差圧センサ４は、排気通路２に取り付けられ、パティキュレートフィルタ３より上流の排気圧力とパティキュレートフィルタ３より下流の排気圧力との差（以下、「フィルタ前後差圧」と称する）を検出するセンサである。この差圧センサ４は、本発明に係わるセンサの一実施態様である。アクセル開度センサ１２は、アクセルペダル１１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１３は、内燃機関１の出力軸（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り、該クランクポジションセンサ１３の出力信号からクランクシャフトの回転速度（機関回転数）が演算される。

ＥＣＵ１０は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の運転状態（例えば、燃料噴射弁５の開弁タイミング（燃料噴射時期）や開弁時間（燃料噴射量）を制御する。また、ＥＣＵ１０は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、パティキュレートフィルタ３に捕集又は堆積しているＰＭの量（ＰＭ堆積量）を演算（推定）する処理を実行する。

以下、本実施例においてＰＭ堆積量を演算する方法について述べる。先ず、ＥＣＵ１０は、燃料噴射量、吸入空気量、機関回転数等をパラメータとして、単位時間あたりに内燃機関１から排出されるＰＭの量（ＰＭ排出量）を演算し、該ＰＭ排出量を積算する。ＰＭ排出量の積算値はパティキュレートフィルタ３に捕集又は堆積するＰＭの量（ＰＭ堆積量）と略同等であるため、ＰＭ排出量の積算値がＰＭ堆積量の推定値（推定ＰＭ堆積量）として扱われてもよい。

また、ＰＭ排出量が所定の割合でパティキュレートフィルタ３に捕集されると考えてもよい。その場合、前記所定の割合に相当する係数をＰＭ排出量に乗算し、その計算結果の積算値をＰＭ堆積量としてもよい。前記所定の割合は、固定値であってもよいが、排気の流速（流量）に応じて変更される可変値であってもよい。排気の流量は、内燃機関１の吸入空気量と等しいため、吸入空気量と所定の割合（係数）との関係を予め実験的に求めておくようにしてもよい。

上記した方法による推定ＰＭ堆積量の演算処理は、内燃機関１の運転が継続される限り、繰り返される。ただし、パティキュレートフィルタ３に捕集又は堆積したＰＭを酸化及び除去するための処理（再生処理）が実行されたときは、推定ＰＭ堆積量がリセットされるものとする。

ところで、内燃機関１が冷間始動された場合のように、排気通路２の雰囲気温度が低い場合は、排気に含まれる水蒸気（Ｈ_２Ｏ）が凝縮して凝縮水が発生する。また、内燃機関１が比較的長時間にわたって運転停止状態にある場合は、排気通路２に凝縮水が発生する。このようにして発生した凝縮水がパティキュレートフィルタ３へ流入すると、パティキュレートフィルタ３に捕集又は堆積していたＰＭの一部が剥離又は脱離する。

ここで、ＰＭ排出量の積算値とフィルタ前後差圧との関係を図２に示す。図２中のＡ，Ｂ，Ｃは、内燃機関１の運転停止状態が一日続いたときの値である。内燃機関１の運転停止状態が長くなると、排気管の壁面温度が低下し、次回の機関始動時に排気中の水分が凝
縮する。このため、パティキュレートフィルタ３に凝縮水が流入する。よって、内燃機関１の運転が停止される前は、ＰＭ排出量の積算値に略比例してフィルタ前後差圧が増加するが、図２中のＡ，Ｂ，Ｃにおいて内燃機関１が再始動される度に、フィルタ前後差圧が小さくなる。これは、パティキュレートフィルタ３に流入する凝縮水が該パティキュレートフィルタ３に捕集又は堆積しているＰＭを剥離又は脱離させるためと考えられる。したがって、ＰＭ排出量の積算値を推定ＰＭ堆積量とする方法や、ＰＭ排出量と係数を乗算した値の積算値を推定ＰＭ堆積量とする方法によると、凝縮水がパティキュレートフィルタ３へ流入したときに推定ＰＭ堆積量と実ＰＭ堆積量との誤差が大きくなる虞がある。

そこで、本実施例においては、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタ３から剥離又は脱離するＰＭの量（ＰＭ剥離量）に基づいて、推定ＰＭ堆積量を補正するようにした。

ＰＭ剥離量は、パティキュレートフィルタ３へ流入する凝縮水の量（以下、「凝縮水流入量」と称する）に相関する。例えば、凝縮水流入量が多いときは少ないときに較べ、ＰＭ剥離量が多くなる。よって、凝縮水流入量とＰＭ剥離量との相関関係を予め実験的に求めておけば、凝縮水流入量をパラメータとしてＰＭ剥離量を特定（推定）することができる。

なお、凝縮水流入量は、パティキュレートフィルタ３より上流の排気通路２に発生する凝縮水の量（以下、「凝縮水発生量」と称する）と、凝縮水発生量に対する凝縮水流入量の比率（流入率）と、をパラメータとして演算することができる。

凝縮水発生量（言い換えると、パティキュレートフィルタ３より上流の排気通路２に発生する飽和水蒸気の量）は、パティキュレートフィルタ３より上流の排気通路２を画成する排気管の壁面温度と排気に含まれる水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の量から演算することができる。排気管の壁面温度は、パティキュレートフィルタ３より上流における排気管の熱容量と、排気の流量と、排気の温度と、をパラメータとして演算することができる。なお、排気の温度は、排気温度センサにより実測されてもよく、演算モデルによって演算されてもよい。一方、排気に含まれる水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の量は、燃料噴射量から演算することができる。

また、流入率は、排気の流速（流量）をパラメータとして演算することができる。排気の流速（流量）は内燃機関１の吸入空気量に相関するため、吸入空気量を検出するセンサ（例えば、エアフローメータ）の検出値をパラメータとして流入率を演算することができる。

次に、凝縮水流入量に基づいて推定ＰＭ堆積量を補正する方法としては、ＰＭ排出量の積算値からＰＭ剥離量を減算する方法、ＰＭ排出量からＰＭ剥離量を減算した値を積算する方法を用いることができる。これらの方法によれば、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタ３からＰＭが剥離又は脱離した場合であっても、推定ＰＭ堆積量と実ＰＭ堆積量との誤差を小さく抑えることができる。つまり、推定ＰＭ堆積量の推定精度（演算精度）を高めることができる。

以下、推定ＰＭ堆積量の演算手順について図３に沿って説明する。図３は、ＰＭ堆積量の演算処理ルーチンを示すフローチャートである。この演算処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭ等に記憶されており、ＥＣＵ１０（ＣＰＵ）によって周期的に実行される。

図３の演算処理ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において、各種データを読み込む。例えば、ＥＣＵ１０は、排気の流量（吸入空気量）、排気温度、燃料噴射量等の
データを読み込む。

Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１０は、パティキュレートフィルタ３より上流の排気管の壁面温度を演算する。詳細には、ＥＣＵ１０は、排気管の熱容量と、排気の流量と、排気温度と、をパラメータとして壁面温度を演算する。なお、排気管の熱容量は一定であるため、排気の流量と排気温度を引数として壁面温度が導出されるマップや関数式を予め作成しておくようにしてもよい。

Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１０は、燃料噴射量をパラメータとして、排気に含まれる水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の量を演算する。

Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２の処理で求められた壁面温度と、Ｓ１０３の処理で求められた水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の量と、をパラメータとして、凝縮水発生量を演算する。その際、壁面温度と水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の量と凝縮水発生量との相関関係は、予めマップ或いは関数式の態様でＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されていてもよい。

Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１０は、凝縮水の流入率を演算する。詳細には、ＥＣＵ１０は、排気の流量を引数として流入率を導出するマップや関数式を利用して、流入率を演算する。

Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１０は、パティキュレートフィルタ３へ流入する凝縮水の量（凝縮水流入量）を演算する。具体的には、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４で求められた凝縮水発生量とＳ１０５で求められた流入率とを乗算することにより、凝縮水流入量を算出する。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６で求められた凝縮水流入量をパラメータとして、ＰＭ剥離量を演算する。その際、凝縮水流入量を引数としてＰＭ剥離量を導出するマップ又は関数式を予め求めておくようにしてもよい。ここで、ＥＣＵ１０がＳ１０２乃至Ｓ１０７の処理を実行することにより、本発明に係わる第二演算手段が実現される。

Ｓ１０８の処理では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態（燃料噴射量、吸入空気量、機関回転数等）からＰＭ排出量を演算する。なお、パティキュレートフィルタ３より上流の排気通路にＰＭセンサが取り付けられる場合は、該ＰＭセンサの検出値をＰＭ排出量として用いてもよい。ここで、ＥＣＵ１０がＳ１０８の処理を実行することにより、本発明に係わる第一演算手段が実現される。

Ｓ１０９の処理では、ＥＣＵ１０は、推定ＰＭ堆積量を演算する。詳細には、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０８で求められたＰＭ排出量からＳ１０７で求められたＰＭ剥離量を減算した値を積算することにより、推定ＰＭ堆積量を算出する。また、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０８で求められたＰＭ排出量の積算値からＳ１０７で求められたＰＭ剥離量を減算することにより、推定ＰＭ堆積量を算出してもよい。このようにＥＣＵ１０がＳ１０９の処理を実行することにより、本発明に係わる第三演算手段が実現される。

以上述べたように図３の演算処理ルーチンに従って推定ＰＭ堆積量が求められると、パティキュレートフィルタ３より上流の排気通路に凝縮水が発生した場合であっても、推定ＰＭ堆積量と実ＰＭ堆積量との誤差を小さく抑えることができる。その結果、推定ＰＭ堆積量の推定精度（演算精度）を高めることができる。

なお、前述した演算処理ルーチンにおいて、Ｓ１０２乃至Ｓ１０７の処理は、一つの処理にまとめることも可能である。例えば、排気管の熱容量と、排気の流量と、排気温度と
、燃料噴射量と、を引数としてＰＭ剥離量を導出する関数式や演算モデルを予め作成しておき、その関数式又は演算モデルを用いてＰＭ剥離量が算出されるようにしてもよい。

＜実施例２＞
次に、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置の実施例について図４に基づいて説明する。

本実施例における故障診断装置は、差圧センサ４の検出値が判定基準を下回ることを条件として、パティキュレートフィルタ３が故障していると診断する装置である。ここでいう「判定基準」は、パティキュレートフィルタ３が正常であり、且つパティキュレートフィルタ３へ凝縮水が流入しないときに、差圧センサ４の検出値が取り得る最小値に相当する。

ところで、凝縮水がパティキュレートフィルタ３へ流入したとき又は流入直後の差圧センサ４の検出値に基づいてパティキュレートフィルタ３の故障診断が実施されると、パティキュレートフィルタ３が正常であるにもかかわらず、差圧センサ４の検出値が閾値を下回る可能性がある。

そこで、本実施例の故障診断装置は、前述のＰＭ堆積量演算装置によって算出された推定ＰＭ堆積量に基づいて判定基準を補正し、差圧センサ４の検出値が補正後の判定基準を下回ることを条件として、パティキュレートフィルタ３が故障していると診断するようにした。なお、判定基準の補正は、推定ＰＭ堆積量が少ないときは多いときに比べ、判定基準が小さい値となるように行われる。

以下、本実施例における故障診断処理の実行手順について図４に沿って説明する。図４は、本実施例における故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。この故障診断処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１０（ＣＰＵ）によって周期的に実行されるルーチンである。

故障診断処理ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ２０１の処理において、各種データを読み込む。例えば、ＥＣＵ１０は、排気の流量（吸入空気量）、排気温度、燃料噴射量、差圧センサ４の検出値（フィルタ前後差圧）等のデータを読み込む。

Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０１で読み込まれた排気の流量（吸入空気量）、排気温度、燃料噴射量をパラメータとして、推定ＰＭ堆積量を演算する。その際の演算手順は、前述した図３のＳ１０２乃至Ｓ１０９の処理と同様である。

Ｓ２０３の処理では、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０２の処理で求められた推定ＰＭ堆積量をパラメータとして判定基準を補正する。その際、ＥＣＵ１０は、推定ＰＭ堆積量が小さいときは大きいときに比べ、判定基準が小さい値になるように補正する。また、判定基準の補正量は、推定ＰＭ堆積量の演算に使用されたＰＭ剥離量の大きさに応じて決定されてもよい。例えば、ＰＭ剥離量が多い場合は少ない場合に比べ、補正量が大きくされてもよい（補正後の判定基準が小さくされてもよい）。なお、ＥＣＵ１０がＳ２０３の処理を実行することにより、本発明に係わる補正手段が実現される。

Ｓ２０４の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ２０１の処理で読み込まれたフィルタ前後差圧が前記Ｓ２０３の処理で補正された判定基準以上であるか否かを判別する。Ｓ２０４の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０５の処理へ進み、パティキュレートフィルタ３が正常であると判定する。一方、Ｓ２０４の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０６の処理へ進み、パティキュレートフィルタ３が故障
していると判定する。なお、ＥＣＵ１０がＳ２０４乃至Ｓ２０６の処理を実行することにより、本発明に係わる診断手段が実現される。

以上述べた実施例によれば、凝縮水がパティキュレートフィルタ３へ流入した場合であっても、パティキュレートフィルタ３の故障診断を正確に実行することができる。

なお、パティキュレートフィルタ３の実ＰＭ堆積量が少ないときは、パティキュレートフィルタ３が正常である場合のフィルタ前後差圧とパティキュレートフィルタ３が故障している場合のフィルタ前後差圧との差が小さくなる。同様に、パティキュレートフィルタ３の実ＰＭ堆積量が多いときも、パティキュレートフィルタ３が正常である場合のフィルタ前後差圧とパティキュレートフィルタ３が故障している場合のフィルタ前後差圧との差が小さくなる。よって、パティキュレートフィルタ３の故障診断処理は、パティキュレートフィルタ３が正常である場合のフィルタ前後差圧とパティキュレートフィルタ３が故障している場合のフィルタ前後差圧との差が比較的大きくなる実ＰＭ堆積量の範囲（以下、「診断可能範囲」と称する）で実施されることが好ましい。

そこで、ＥＣＵ１０は、ＰＭ堆積量演算装置により算出された推定ＰＭ堆積量が前記診断可能範囲に属することを条件として、パティキュレートフィルタ３の故障診断処理が実施される（故障診断処理の実行が許可される）ようにしてもよい。その場合、ＥＣＵ１０は、図５に示すように、図４中のＳ２０３の処理の代わり（又は、Ｓ２０３の処理の前後）にＳ３０１の処理を実行するようにしてもよい。すなわち、Ｓ３０１の処理では、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０２の処理で算出された推定ＰＭ堆積量が診断許可範囲に属するか否かを判別する。そして、Ｓ３０１の処理において否定判定された場合はＳ２０４乃至Ｓ２０６の処理がスキップされ、Ｓ３０１の処理において肯定判定された場合はＳ２０４乃至Ｓ２０６の処理が実行されるようにしてもよい。

＜実施例３＞
次に、本発明に係わるパティキュレートフィルタの故障診断装置の他の実施例について図６、７に基づいて説明する。ここでは、前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述の第２の実施例においては差圧センサ４の検出値（フィルタ前後差圧）を使用してパティキュレートフィルタ３の故障診断を行う例について述べたが、本実施例ではパティキュレートフィルタ３より下流の排気通路２に配置されたＰＭセンサの検出値を使用してパティキュレートフィルタ３の故障診断を行う例について述べる。

図６は、本実施例における内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図６において、パティキュレートフィルタ３より下流の排気通路２には、ＰＭセンサ１４が取り付けられている。ＰＭセンサ１４は、パティキュレートフィルタ３から流出した排気に含まれるＰＭ量（以下、「ＰＭ流出量」と称する）に相関した電気信号を出力するセンサである。なお、図６に示す例では、差圧センサが省略されているが、差圧センサが設けられていてもよい。

このような構成において、ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサの検出値が上限値を上回ることを条件として、パティキュレートフィルタ３が故障していると判定する。パティキュレートフィルタ３に割れや欠損等が生じた場合は、パティキュレートフィルタ３が正常である場合に比べ、パティキュレートフィルタ３から流出するＰＭの量（以下、「ＰＭ流出量」と称する）が多くなる。よって、パティキュレートフィルタ３が正常である場合にＰＭ流出量が取り得る最大値（上限値）に対して、ＰＭセンサの検出値が大きくなる。

ところで、凝縮水の影響によってパティキュレートフィルタ３からＰＭが剥離又は脱離した場合は、パティキュレートフィルタ３の実ＰＭ堆積量が減少する。ここで、パティキュレートフィルタ３へ流入するＰＭの量に対してパティキュレートフィルタ３をすり抜けるＰＭの量の比率（以下、「ＰＭすり抜け率」と称する）は、実ＰＭ堆積量に相関する。例えば、実ＰＭ堆積量が少ないときは多いときに比べ、ＰＭすり抜け率が大きくなる。その結果、パティキュレートフィルタ３が故障していないにもかかわらず、ＰＭセンサ１４の検出値が上限値を超える可能性がある。

そこで、前述のＰＭ堆積量演算装置によって算出された推定ＰＭ堆積量に基づいて上限値を補正するとともに、補正後の上限値とＰＭセンサ１４の検出値を比較することにより、パティキュレートフィルタ３の故障診断を行うようにした。

以下、本実施例におけるパティキュレートフィルタ３の故障診断処理の実行手順について図７に沿って説明する。図７は、本実施例における故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。この故障診断処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１０（ＣＰＵ）によって周期的に実行されるルーチンである。

故障診断処理ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ４０１の処理において、各種データを読み込む。例えば、ＥＣＵ１０は、排気の流量（吸入空気量）、排気温度、燃料噴射量、ＰＭセンサ１４の検出値（ＰＭ流出量）等のデータを読み込む。

Ｓ４０２の処理では、ＥＣＵ１０は、Ｓ４０１で読み込まれた排気の流量（吸入空気量）、排気温度、燃料噴射量をパラメータとして、推定ＰＭ堆積量を演算する。その際の演算手順は、前述した図３のＳ１０２乃至Ｓ１０９の処理と同様である。

Ｓ４０３の処理では、ＥＣＵ１０は、Ｓ４０２の処理で求められた推定ＰＭ堆積量をパラメータとしてＰＭすり抜け率を演算する。具体的には、ＥＣＵ１０は、推定ＰＭ堆積量と排気の流量をパラメータとして、ＰＭすり抜け率を算出する。その際、推定ＰＭ堆積量と排気流量を引数としてＰＭすり抜け率が導出されるマップや関数式を予め求めておき、そのマップ又は関数式とＰＭセンサ１４の検出値からＰＭすり抜け率が導出されてもよい。

Ｓ４０４の処理では、ＥＣＵ１０は、Ｓ４０３の処理で求められたＰＭすり抜け率に基づいて上限値を補正する。その際、ＥＣＵ１０は、ＰＭすり抜け率が大きいときは小さいときに比べ、上限値が大きい値になるように補正する。

Ｓ４０５の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ４０１の処理で読み込まれたＰＭ流出量が前記Ｓ４０４の処理で補正された上限値以下であるか否かを判別する。Ｓ４０５の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ４０６の処理へ進み、パティキュレートフィルタ３が正常であると判定する。一方、Ｓ４０５の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ４０７の処理へ進み、パティキュレートフィルタ３が故障していると判定する。

以上述べた実施例によれば、凝縮水がパティキュレートフィルタ３へ流入した場合であっても、パティキュレートフィルタ３の故障診断を正確に実行することができる。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ パティキュレートフィルタ
４ 差圧センサ
５ 燃料噴射弁
１０ ＥＣＵ
１１ アクセルペダル
１２ アクセル開度センサ
１３ クランクポジションセンサ
１４ ＰＭセンサ

Claims (5)

1. 内燃機関から排出されるＰＭの量であるＰＭ排出量を演算する第一演算手段と、
   内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタへ流入する凝縮水の量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタから剥離するＰＭの量であるＰＭ剥離量を演算する第二演算手段と、
   前記ＰＭ排出量と前記ＰＭ剥離量をパラメータとして、前記パティキュレートフィルタに捕集又は堆積しているＰＭの量であるＰＭ堆積量を演算する第三演算手段と、
   を備えるパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置。
2. 請求項１において、前記第三演算手段は、前記ＰＭ排出量から前記ＰＭ剥離量を減算した値を積算することにより、前記パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を算出するパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置。
3. 請求項１において、前記第三演算手段は、前記ＰＭ排出量の積算値から前記ＰＭ剥離量を減算することにより、前記パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を算出するパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置と、
   前記パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
   前記センサの検出値に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
   前記第三演算手段により算出されたＰＭ堆積量に応じて前記故障診断の判定基準を補正する補正手段と、
   を備えるパティキュレートフィルタの故障診断装置。
5. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量演算装置と、
   前記パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量に応じて検出値が変化するセンサと、
   前記センサの検出値に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障診断を行う診断手段と、
   前記第三演算手段により算出されたＰＭ堆積量が閾値以上であることを条件として、前記診断手段による故障診断を許可する許可手段と、
   を備えるパティキュレートフィルタの故障診断装置。

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