JP4606939B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に内燃機関の排気中のパティキュレート（粒子状物質）を捕集するパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）を有するものに関する。

ディーゼル内燃機関の排気系に排気中のパティキュレートを捕集するＤＰＦを設け、パティキュレートの排出量を低減する技術は広く用いられている。ＤＰＦが捕集しうるパティキュレート量には限界があるため、ＤＰＦに堆積したパティキュレート量を推定し、推定したパティキュレート堆積量が所定閾値に達したとき、堆積したパティキュレートを燃焼させる再生処理が実行される。この再生処理は、例えば機関への燃料供給量（燃料噴射量）を増量し、排気温を上昇させることにより行われる。

また特許文献１には、ディーゼル内燃機関の暖機運転中における未燃ＨＣの排出量を低減するために排気温を上昇させる昇温制御を行う場合において、排気温を検出する排気温センサの異常の有無を判定し、排気温センサの異常が検出されたときは、前記昇温制御を停止させる技術が示されている。

特開２００１−１２３８７０号公報

ＤＰＦのパティキュレート堆積量は、機関回転数、機関負荷、機関冷却水温などの機関運転状態に応じて算出されるため、これらの運転パラメータの検出に係るセンサや、燃料供給に係るデバイス（燃料噴射弁、燃料ポンプなど）に異常が発生すると、算出されるパティキュレート堆積量と実際の堆積量との差が大きくなり、再生処理の実行時期が最適時期より遅れるような事態を招く。そのような場合、ＤＰＦ再生処理を実行すると、ＤＰＦの温度が過度に上昇し、ＤＰＦを故障させるおそれがある。

このような事態を回避するために、特許文献１に示された手法を適用し、センサ等の異常検出時にはＤＰＦ再生処理を禁止することが考えられる。しかしながら、機関の高負荷運転時においては、再生処理を実行しなくても排気温が上昇し堆積したパティキュレートが燃焼する、いわゆる自然再生が行われるため、ＤＰＦ再生処理を禁止するだけでは、十分ではない。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、センサ等の異常が検出されたときにより適切なフェールセーフ処理を実行し、ＤＰＦの故障を防止することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ（１７）を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記機関（１）の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出した前記機関の運転状態に応じて前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート量（ＧＰＭ）を算出する堆積量算出手段と、前記パティキュレート量（ＧＰＭ）が所定閾値（ＧＰＭＬ）に達したとき、堆積したパティキュレートを燃焼させる再生処理を実行する再生手段と、前記堆積量算出手段により算出されるパティキュレート量（ＧＰＭ）の算出精度に影響を及ぼす再生関連デバイスの異常を検出する再生関連デバイス異常検出手段と、前記再生関連デバイスの異常が検出されたとき、前記再生手段による再生処理を禁止する禁止手段と、前記再生関連デバイスの異常が検出されたとき、前記堆積したパティキュレートが燃焼しないように燃料量（ＱＩＮＪ）を制限することにより、前記機関の出力トルクを抑制するトルク抑制手段とを備えることを特徴とする。
前記機関出力トルクの抑制は、具体的には、前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが自然に燃焼するような高負荷運転が実行されないようにすることにより行われる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記機関により駆動される車両には、前記機関の出力トルクを制御して車両走行状態を制御する走行制御手段が設けられており、前記デバイスの異常が検出されたとき、前記走行制御手段の作動を停止させる走行制御停止手段をさらに備えることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記再生関連デバイス以外の非再生関連デバイスの異常を検出する非再生関連デバイス異常検出手段をさらに備え、前記トルク抑制手段は、前記再生関連デバイスの異常が検出されたときは、前記出力トルクの上限リミット値を第１の値（ＴＲＬＭＴ１）に設定し、前記非再生関連デバイスの異常が検出されたときは、前記上限リミット値を前記第１の値より小さい第２の値（ＴＲＬＭＴ２）に設定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、検出した機関運転状態に応じてパティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート量が算出され、算出されたパティキュレート量が所定閾値に達したとき、堆積したパティキュレートを燃焼させる再生処理が実行される。そして、パティキュレート堆積量の算出精度に影響を及ぼす再生関連デバイスの異常が検出され、再生関連デバイスの異常が検出されたとき、再生処理が禁止されるとともに、堆積したパティキュレートが燃焼しないように燃料量を制限することにより、機関の出力トルクが抑制される。機関出力トルクの抑制により、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが自然に（再生処理を行うことなく）燃焼する、いわゆる自然再生も行われなくなり、パティキュレートフィルタの異常昇温による故障を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、パティキュレート堆積量の算出精度に影響を及ぼすデバイスの異常が検出されたときは、機関出力トルクの制御を伴う車両走行制御が行われなくなる。上記デバイスの異常検出時は、機関出力トルクが抑制されるため、機関出力トルクの制御を伴う車両走行制御を適切に実行できなくなる可能性がある。したがって、機関出力トルクの制御を伴う車両走行制御を行わないようにすることにより、その車両走行制御の不調を防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の全体構成を示す図である。エンジン１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１２が設けられている。燃料噴射弁１２は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に電気的に接続されており、燃料噴射弁１２の開弁時期及び開弁時間は、ＥＣＵ２０により制御される。燃料噴射弁１２には、高圧ポンプ（図示せず）により加圧された燃料が供給される。

エンジン１は、吸気管２、排気管４、及びターボチャージャ８を備えている。ターボチャージャ８は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン１０と、タービン１０により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ９とを備えている。

タービン１０は、複数の可変ベーン（図示せず）を備えており、可変ベーンのの開度（以下「ベーン開度」という）を変化させることにより、タービン回転数（回転速度）を変更できるように構成されている。タービン１０のベーン開度ＶＯは、ＥＣＵ２０により電磁的に制御される。

吸気管２内の、コンプレッサ９の下流には吸入空気量を制御するインテークシャッタ１３が設けられている。インテークシャッタ１３は、アクチュエータ１４により駆動され、アクチュエータ１４は、ＥＣＵ２０に接続されている。インテークシャッタ１３の開度は、ＥＣＵ２０により制御される。

吸気管２は、インテークシャッタ１３の下流側において吸気管２Ａ，２Ｂに分岐し、さらに各気筒に対応して分岐する。なお、図１には１つの気筒に対応する構成のみが示される。
エンジン１の各気筒には、２つの吸気弁（図示せず）及び２つの排気弁（図示せず）が設けられている。２つの吸気弁により開閉される吸気口（図示せず）はそれぞれ吸気管２Ａ，２Ｂに接続されている。

また、吸気管２Ｂ内には、当該吸気管２Ｂを介して吸入される空気量を制限してエンジン１の燃焼室にスワールを発生させるスワール制御弁（以下「ＳＣＶ」という）１５が設けられている。ＳＣＶ１５は、アクチュエータ（図示せず）によって駆動されるバタフライ弁であり、その弁開度はＥＣＵ２０により制御される。

排気管４と、吸気管２のインテークシャッタ１３の下流側との間には、排気を吸気管２に還流する排気還流通路５が設けられている。排気還流通路５には、還流ガスを冷却する還流ガスクーラ１１と、還流ガスクーラ１１をバイパスするバイパス通路１８と、還流ガスクーラ１１側とバイパス通路１８側との切り換えを行う切換弁１９と、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）６とが設けられている。ＥＧＲ弁６は、吸気管内の負圧により開閉制御される負圧制御弁であり、その弁開度はＥＣＵ２０により制御される。ＥＧＲ弁６には、その弁開度（弁リフト量）ＬＡＣＴを検出するリフトセンサ７が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２０に供給される。排気還流通路５、還流ガスクーラ１１、バイパス通路１８、切換弁１９、及びＥＧＲ弁６より、排気還流機構が構成される。ＥＧＲ弁６は、デューティ比可変の制御信号により、弁開度ＬＡＣＴが、エンジン運転状態に応じて設定される弁開度指令値ＬＣＭＤと一致するように制御される。また切換弁１９は、エンジン１の冷間始動直後においては、バイパス通路１８側に切り換えられ、暖機完了後は還流ガスクーラ１１側に切り換えられる。

吸気管２には、吸入空気流量ＧＡ（単位時間当たりにエンジン１に吸入される空気量）を検出する吸入空気流量センサ２１と、コンプレッサ９の下流側の過給圧ＰＢを検出する過給圧センサ２２とが取り付けられており、これらの検出信号はＥＣＵ２０に供給される。

排気管４の、タービン１０の下流側には、排気を浄化する触媒コンバータ１６と、ＤＰＦ１７とが上流側からこの順序で設けられている。
触媒コンバータ１６は、排気中に含まれる炭化水素及び一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒を内蔵する。なお、触媒コンバータ１６は、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着剤及びＮＯｘの還元作用が付加されたものであってもよい。

ＤＰＦ１７は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素（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多孔体が使用される。

ＤＰＦ１７のスート捕集能力の限界、すなわち堆積限界までスートを捕集すると、排気圧力の上昇を引き起こすので、適時スートを燃焼させる再生処理を行う必要がある。この再生処理では、排気の温度をスートの燃焼温度まで上昇させるために、ポスト噴射が実行される。ポスト噴射は、燃料噴射弁１２により、排気行程において行われる燃料噴射である。ポスト噴射により噴射された燃料は、主として触媒コンバータ１６で燃焼し、ＤＰＦ１７に流入する排気の温度を上昇させる。

触媒コンバータ１６の上流側には、第１の排気温度ＴＥ１を検出する第１排気温度センサ２３が設けられ、ＤＰＦ１７の上流側には第２の排気温度ＴＥ２を検出する第２排気温度センサ２４が設けられている。さらにＤＰＦ１７の上流側圧力と下流側圧力との差圧ＤＰを算出する差圧センサ２５が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ２０に供給される。

さらに、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２６、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ２７、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２８、吸気温度ＴＩを検出する吸気温度センサ２９、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３０、燃料噴射弁１２に供給される加圧された燃料の圧力ＰＦを検出する燃料圧力センサ３１、大気温度ＴＡを検出する大気温度センサ３２、及びエンジン１により駆動される車両の車速ＶＰを検出する車速センサ３３が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ２０に供給される。

クランク角度位置センサ２６は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）でＣＲＫパルスを発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ２０に供給される。これらのパルスは、燃料噴射制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

ＥＣＵ２０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、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、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、燃料噴射弁１２、ＥＧＲ弁６、ＳＣＶ１５、タービン１０、アクチュエータ１４などに制御信号を供給する出力回路等から構成される。

ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ１７のパティキュレート堆積量を監視し、パティキュレート堆積量が大きくなると、堆積したパティキュレートを燃焼させるＤＰＦ再生処理を実行する。またＥＣＵ２０は、燃料噴射弁１２による燃料噴射量ＱＩＮＪを算出し、算出した燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて燃料噴射弁１２の開弁時間を制御する。さらにＥＣＵ２０は、上述した各種センサや、排気還流機構、燃料噴射弁などの制御デバイスの異常検出を行い、その検出結果に応じたフェールセーフ動作の制御を行う。

図２は、ＤＰＦ再生処理の実行を制御する再生制御処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のＣＰＵで所定時間Ｔ１毎に実行される。
ステップＳ１１では、以下のようにしてＤＰＦ１７のパティキュレート堆積量ＧＰＭが算出される。先ず所定時間Ｔ１当たりのエンジン１のパティキュレート排出量（以下「パティキュレート変化量」という）ＧＰＭＵＴが下記式（１）により算出される。
ＧＰＭＵＴ＝ＰＭＢＡＳＥ＋ＰＭＣＲ−ＰＭＲＧ （１）
ここで、ＰＭＢＡＳＥはエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて算出される基本値、ＰＭＣＲは冷却水温ＴＷ、大気圧ＰＡ、及び吸気温ＴＩに応じて算出される補正項、ＰＭＲＧは吸入空気流量ＧＡ、第２排気温度ＴＥ２、及び差圧ＤＰに応じて算出される自然再生補正項である。自然再生補正項ＰＭＲＧは、ＤＰＦ１７に堆積したパティキュレートがエンジン１の高負荷運転状態において燃焼することに基づく補正項である。

そしてパティキュレート変化量ＧＰＭＵＴを積算することにより、ＤＰＦ１７のパティキュレート堆積量ＧＰＭが算出される。なお、ＤＰＦ再生処理が実行されるときは、パティキュレート変化量ＧＰＭＵＴは、負の所定値に設定されるので、パティキュレート堆積量ＧＰＭは、時間経過に伴って減少する。ただし、最小値が「０」となるように（負の値とならないように）リミット処理される。燃料噴射量ＱＩＮＪは、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン１の要求トルクを示すアクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。

ステップＳ１２では、第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１が「１」であるか否かを判別する。第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１は、ステップＳ１１で算出されるパティキュレート堆積量ＧＰＭの算出精度の影響を及ぼすデバイス（以下「再生関連デバイス」という）、すなわち、エンジン１から実際に排出されるパティキュレート量に影響を与えるデバイス、上記パティキュレート堆積量ＧＰＭの算出結果に影響を与えるデバイス、あるいはＤＰＦ１７の異常が検出されたとき、「１」に設定される（図６参照）。

通常はステップＳ１２の答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ１３に進み、パティキュレート堆積量ＧＰＭが「０」であるか否かを判別する。ＤＰＦ再生処理の完了時以外は、この答は否定（ＮＯ）となるので、ステップＳ１５に進み、再生実行フラグＦＲＧが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、パティキュレート堆積量ＧＰＭが判定閾値ＧＰＭＬ以上であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。最初はステップＳ１６の答は否定（ＮＯ）となるので、ステップＳ１８に進み、再生実行フラグＦＲＧを「０」に設定する。

パティキュレート堆積量ＧＰＭが徐々に増加していき、ステップＳ１６でＧＰＭ≧ＧＰＭＬとなると、ステップＳ１７に進んで、エンジン１の運転状態が再生処理を実行可能な所定運転状態であるか否かを判別する。所定運転状態は、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて判定される。例えば、エンジン回転数ＮＥが１０００ｒｐｍと４０００ｒｐｍの間にあり、燃料噴射量ＱＩＮＪが、全負荷運転時の燃料噴射量の７０％程度以下の値にあるとき、エンジン１の運転状態が所定運転状態であると判定される。

エンジン運転状態が所定運転状態でないときは、前記ステップＳ１８に進む一方、所定運転状態であるときは、再生処理（ポスト噴射）を実行し（ステップＳ１９）、再生実行フラグＦＲＧを「１」に設定する（ステップＳ２０）。
ステップＳ２０を実行すると、ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）となるので、以後はエンジン運転状態が所定運転状態である限り、ステップＳ１７を経由してステップＳ１９に進む。そして、パティキュレート堆積量ＧＰＭが「０」となると、ステップＳ１３からステップＳ１８に進み、再生実行フラグＦＲＧを「０」に戻す。

一方、第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１が「１」に設定されると、ステップＳ１２から前記ステップＳ１８に進み、再生処理は実行されなくなる。これにより、再生関連デバイスの異常時に、再生処理を実行し、ＤＰＦ１７が過度に昇温するような事態を回避することができる。

図３は、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＴＤＣパルスに同期してＥＣＵ２０のＣＰＵで実行される。
ステップＳ３１では、第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１が「１」であるか否かを判別する。再生関連デバイスがすべて正常であるときは、ステップＳ３５に進み、第２異常検出フラグＦＦＡＩＬ２が「１」であるか否かを判別する。第２異常検出フラグＦＦＡＩＬ２は、再生関連デバイス以外のデバイスの異常（例えばグロープラグのオン故障）が検出されたとき「１」に設定される。

ステップＳ３５の答が否定（ＮＯ）であって、異常が全く検出されていないときは、エンジン回転数ＮＥに応じて、図４に実線Ｌ３で示すＴＲＬＭＴＮテーブルを検索し、通常運転用のトルクリミット値ＴＲＬＭＴＮを算出する（ステップＳ３８）。次いで、トルクリミット値ＴＲＬＭＴを、ステップＳ３８で算出した通常運転用のトルクリミット値ＴＲＬＭＴＮに設定し（ステップＳ３９）、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ３５の答が肯定（ＹＥＳ）であって、再生関連デバイス以外のデバイスの異常が検出されたときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図４に破線Ｌ２で示すＴＲＬＭＴ２テーブルを検索し、第２トルクリミット値ＴＲＬＭＴ２を算出する（ステップＳ３６）。ＴＲＬＭＴ２テーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、第２トルクリミット値ＴＲＬＭＴ２が減少するように設定されており、エンジン回転数ＮＥが２２００ｒｐｍ以上の範囲では、第２トルクリミット値ＴＲＬＭＴ２が「０」となるように設定されている。次いで、トルクリミット値ＴＲＬＭＴを、第２トルクリミット値ＴＲＬＭＴ２に設定し（ステップＳ３７）、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ３１に答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち再生関連デバイスの異常が検出されたときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図４に実線Ｌ１で示すＴＲＬＭＴ１テーブルを検索し、第１トルクリミット値ＴＲＬＭＴ１を算出する（ステップＳ３３）。ＴＲＬＭＴ１テーブルは、１０００ｒｐｍ以下の範囲を除き、第１トルクリミット値ＴＲＬＭＴ１が、通常運転用のトルクリミット値ＴＲＬＭＴＮより小さく、かつ第２トルクリミット値ＴＲＬＭＴ２より大きな値に設定されている。次いでトルクリミット値ＴＲＬＭＴを第１トルクリミット値ＴＲＬＭＴ１に設定し（ステップＳ３３）、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、エンジン回転数ＮＥ及びアクセルペダル操作量ＡＰに応じて燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。ステップＳ４１では、ステップＳ３３，Ｓ３７またはＳ３９で算出されたトルクリミット値ＴＲＬＭＴに応じて、上限噴射量ＱＩＬＭＴを算出する。上限噴射量ＱＩＬＭＴは、トルクリミット値ＴＲＬＭＴにほぼ比例するように算出される。

そして、ステップＳ４０で算出した燃料噴射量ＱＩＮＪが、上限噴射量ＱＩＬＭＴより大きいか否かを判別し（ステップＳ４２）、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに本処理を終了する。またステップＳ４２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、燃料噴射量ＱＩＮＪを上限噴射量ＱＩＬＭＴに設定する（ステップＳ４３）。

図３の処理によれば、再生関連デバイスの異常が検出されたときは、トルクリミット値ＴＲＬＭＴが通常運転時より小さな値に設定される。これにより、排気温度の上昇が抑制され、ＤＰＦ１７に堆積したパティキュレートが自然に燃焼するいわゆる自然再生が行われないようにすることができる。したがって、ＤＰＦ１７の異常昇温による故障を防止することができる。

図５は、クルーズ制御を行う処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ５１では、第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１が「１」であるか否かを判別し、この答が肯定（ＹＥＳ）であるときはクルーズ制御を実行すること無く、本処理を終了する。

ステップＳ５１の答が否定（ＮＯ）であるときは、クルーズ制御実行フラグＦＣＲが「１」であるか否かを判別する。クルーズ制御実行フラグＦＣＲは、所定のクルーズ制御実行条件が成立したとき「１」に設定される。ＦＣＲ＝０であるときは直ちに本処理を終了し、ＦＣＲ＝１であるときは、車速ＶＰに応じてエンジン出力トルク（燃料噴射量ＱＩＮＪ）を制御し、設定された車速を維持するようにエンジン出力トルク制御を行う（ステップＳ５３）。

このように、第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１が「１」に設定されたときは、エンジン出力トルクの制御を伴う車両走行制御を行わないようにする。再生関連デバイスの異常検出時は、エンジン出力トルクが抑制されるため、エンジン出力トルクの制御を伴う車両走行制御を適切に実行できなくなる可能性があるからである。すなわち、再生関連デバイスの異常検出時は、エンジン出力トルクの制御を伴う車両走行制御を行わないようにすることにより、その車両走行制御の不調を防止することができる。

再生関連デバイスとしては、エンジン１から排出されるパティキュレート量に影響を与えるものと、前述したエンジン運転状態に応じて算出されるパティキュレート堆積量の算出結果に影響を与えるものと、ＤＰＦ１７に実際の堆積するパティキュレート量に影響を与えるものとがある。パティキュレート排出量に影響を与えるデバイスは、例えばＳＣＶ１５（ＳＣＶ１５の開度を検出するＳＣＶ開度センサ（図示せず）を含む）、吸入空気流量センサ２１、排気還流機構、過給圧センサ２２、インテークシャッタ１３（インテークシャッタ１３の開度を検出するシャッタ開度センサ（図示せず）を含む）、燃料噴射弁１２、燃料圧力センサ３１、燃料を加圧する高圧ポンプ（図示せず）である。またパティキュレート堆積量の算出結果に影響を与えるデバイスは、例えば吸入空気流量センサ２１、大気圧センサ２８、冷却水温センサ３０、ＥＣＵ２０の記憶回路及び各種センサに電源を供給する回路、吸気温度センサ２９、大気温度センサ３２、第１及び第２排気温度センサ２３、２４、差圧センサ２５、車速センサ３３である。ＥＣＵ２０の記憶回路には、パティキュレート堆積量ＧＰＭが記憶され、エンジン停止時においてもその記憶内容が保持される。したがって、記憶回路に異常が発生すると、演算結果であるパティキュレート堆積量ＧＰＭも不正確なものとなる可能性があることから、再生関連デバイスに含められる。またＤＰＦ１７に孔あきや詰まりが発生したときは、実際のパティキュレート堆積量が正常時と全く異なるものとなるので、ＤＰＦ１７そのものも再生関連デバイスに含まれる。

図６は、図３の処理で参照される第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１の設定を行う処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ６１では、上述した再生関連デバイスに含まれる各種センサが正常であるか否かを判別する。センサは、例えばセンサ出力値がその最小値または最大値に張り付いた状態が所定時間以上継続したとき、異常と判定される。

ステップＳ６１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ＳＣＶ１５（及び開度センサ）が正常であるか否かを判別する（ステップＳ６２）。ＳＣＶ１５の異常は、ＳＣＶ１５のアクチュエータに供給する制御信号と、開度センサにより検出される開度との関係に基づいて検出される。

ステップＳ６２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、排気還流機構が正常であるか否かを判別する（ステップＳ６３）。例えば、ＥＧＲ弁６または切換弁１９の断線または地絡（グランドショート）が検出されたとき、排気還流機構は異常であると判定される。

ステップＳ６３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、燃料噴射弁１２が正常であるか否かを判別する（ステップＳ６４）。例えば、燃料噴射弁１２の断線または地絡が検出されたとき、燃料噴射弁１２は異常であると判定される。
ステップＳ６４の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、インテークシャッタ１３が正常であるか否かを判別する（ステップＳ６５）。インテークシャッタ１３の異常は、例えば、インテークシャッタ１３の開度と、アクチュエータ１４に供給する制御信号と関係に基づいて判定される。

ステップＳ６５の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ＥＣＵ２０の記憶回路及びセンサへの電源供給回路が正常であるか否かを判別する（ステップＳ６６）。例えば、予め定めた回路上のテストポイントにおける電圧をチェックすることにより、異常判定が行われる。

ステップＳ６６の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ＤＰＦ１７が正常であるか否かを判別する（ステップＳ６７）。エンジン１から排出される排気の流量と、差圧ＤＰとの関係に基づいて、ＤＰＦ１７の孔あきや詰まりが判定される。

ステップＳ６７の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、燃料を加圧する高圧ポンプが正常であるか否かを判別する（ステップＳ６８）。高圧ポンプの異常は、例えば検出される燃料圧力ＰＦに基づいて判定される。
ステップＳ６８の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち再生関連デバイスがすべて正常であるときは、第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１を「０」に設定する（ステップＳ６９）。一方、ステップＳ６１〜Ｓ６８の何れかの答が否定（ＮＯ）であるときは、第１異常検出フラグＦＦＡＩＬ１を「１」に設定する（ステップＳ７０）。

以上詳述したように本実施形態では、再生関連デバイスの異常が検出されたときは、再生処理を禁止するとともに、エンジン１のトルクリミット値ＴＲＬＭＴを通常より小さな値に設定して、自然再生が行われないようしたので、ＤＰＦ１７のパティキュレート堆積量が過大な状態でパティキュレートが燃焼することが防止される。その結果、ＤＰＦ１７の異常昇温による故障を防止することができる。

さらに再生関連デバイスの異常検出時は、エンジン出力トルクの制御を伴う車両走行制御を行わないようにしたので、その車両走行制御の不調を防止することができる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態では、エンジン出力トルクの制御を伴う車両走行制御として、クルーズ制御を示したが、これに限るものではなく、例えば車両安定化制御が挙げられる。この車両安定化制御においては、旋回走行時において左右の駆動輪の駆動力配分を変更することなどが行われる。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなど排気浄化装置にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 ＤＰＦの再生処理の制御を行う処理のフローチャートである。 燃料噴射量（ＱＩＮＪ）を算出する処理のフローチャートである。 図３の処理で使用するテーブルを示す図である。 クルーズ制御を行う処理のフローチャートである。 図３の処理で参照されるフラグ（ＦＦＡＩＬ１）の設定を行う処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
４ 排気管
５ 排気還流通路
６ 排気還流制御弁
１１ 還流ガスクーラ
１２ 燃料噴射弁
１３ インテークシャッタ
１４ アクチュエータ
１７ ディーゼルパティキュレートフィルタ
１８ バイパス通路
１９ 切換弁
２０ 電子制御ユニット（堆積量算出手段、再生手段、再生関連デバイス異常検出手段、禁止手段、トルク抑制手段、走行制御手段、走行制御停止手段、非再生関連デバイス異常検出手段）
２１ 吸入空気流量センサ
２２ 過給圧センサ
２３ 第１排気温度センサ
２４ 第２排気温度センサ
２５ 差圧センサ
２６ アクセルセンサ
２７ クランク角度位置センサ
２８ 大気圧センサ
２９ 吸気温度センサ
３０ 冷却水温センサ
３１ 燃料圧力センサ
３２ 大気温度センサ
３３ 車速センサ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   検出した前記機関の運転状態に応じて前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート量を算出する堆積量算出手段と、
   前記パティキュレート量が所定閾値に達したとき、堆積したパティキュレートを燃焼させる再生処理を実行する再生手段と、
   前記堆積量算出手段により算出されるパティキュレート量の算出精度に影響を及ぼす再生関連デバイスの異常を検出する再生関連デバイス異常検出手段と、
   前記再生関連デバイスの異常が検出されたとき、前記再生手段による再生処理を禁止する禁止手段と、
   前記再生関連デバイスの異常が検出されたとき、前記堆積したパティキュレートが燃焼しないように燃料量を制限することにより、前記機関の出力トルクを抑制するトルク抑制手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記機関により駆動される車両には、前記機関の出力トルクを制御して車両走行状態を制御する走行制御手段が設けられており、前記デバイスの異常が検出されたとき、前記走行制御手段の作動を停止させる走行制御停止手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記再生関連デバイス以外の非再生関連デバイスの異常を検出する非再生関連デバイス異常検出手段をさらに備え、
   前記トルク抑制手段は、前記再生関連デバイスの異常が検出されたときは、前記出力トルクの上限リミット値を第１の値に設定し、前記非再生関連デバイスの異常が検出されたときは、前記上限リミット値を前記第１の値より小さい第２の値に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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