JP5413248B2

JP5413248B2 - 内燃機関の排気浄化システム

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Publication number: JP5413248B2
Application number: JP2010048048A
Authority: JP
Inventors: 大介柴田; 徹木所; 裕澤田; 一哉高岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP2011185095A

Description

本発明は、排気通路にパティキュレートフィルタが配置された内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を取り除くために、排気通路にパティキュレートフィルタを配置した排気浄化システムが知られている。このようなシステムでは、パティキュレートフィルタの故障（捕集能力の低下）を早期に検出する技術も必要である。

上記の要求に対し、パティキュレートフィルタの下流に配置されたＰＭセンサによりパティキュレートフィルタをすり抜けたＰＭ量を検出し、検出されたＰＭ量が基準値を超えていることを条件にパティキュレートフィルタが故障していると判定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

なお、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が少ないときは多いときに比べＰＭすり抜け量が多くなるため、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が少ないと推定されるときには上記した方法の実施を禁止する技術も特許文献１に記載されている。

特開２００７−３１５２７５号公報特開２００８−１９０５０２号公報特開２００５−３２５８１２号公報特開２００８−１９０４７０号公報

ところで、パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量は、内燃機関の燃料性状が変化した場合にも変化する。たとえば、燃料の給油により燃料セタン価が変化すると、内燃機関から排出されるＰＭ量が変化するとともに、パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭ量も変化する。

しかしながら、上記した従来技術では、燃料の給油による燃料性状の変化が考慮されていないため、パティキュレートフィルタが正常であるにもかかわらず、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、パティキュレートフィルタより下流の排気通路に配置されたＰＭ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の故障診断を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料の給油により燃料性状が変化した場合の誤診断を回避することにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタより下流の排気通路に配置されたＰＭセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料給油後のＰＭセンサの検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示す場合に、その要因が燃料給油に
よる燃料性状の変化にあるか、或いはパティキュレートフィルタの故障にあるかを判別する処理を行うようにした。

詳細には、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に配置され、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタより下流の排気通路に配置され、排気中の微粒子量を検出するＰＭセンサと、
前記ＰＭ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、
を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記診断手段は、燃料給油後における前記ＰＭセンサの検出値が前記パティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示す場合であって、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時における前記ＰＭセンサの検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時における前記ＰＭセンサの検出値より増加している場合は、前記パティキュレートフィルタが故障していないと診断するようにした。

ここでいうＰＭ再生処理は、パティキュレートフィルタに捕集された微粒子（ＰＭ）を該パティキュレートフィルタから除去するための処理である。パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭは凡そ５００℃以上の高温且つリーンな雰囲気に曝されたときに酸化される。よって、ＰＭ再生処理は、パティキュレートフィルタを昇温させるとともにパティキュレートフィルタに流入する排気の空燃比をリーンにする処理である。また、ここでいうパティキュレートフィルタの故障とは、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力が低下する故障をいう。

パティキュレートフィルタの捕集能力を低下させる故障が発生した場合は、パティキュレートフィルタから流出するＰＭの量（以下、「ＰＭ流出量」と称する）は、パティキュレートフィルタが故障していない場合より多くなる。そのため、パティキュレートフィルタの故障時におけるＰＭセンサの検出値は、パティキュレートフィルタが故障していないときより大きくなる。

また、燃料の給油により燃料セタン価が低下すると、燃料給油後に内燃機関から排出されるＰＭの量、言い換えれば燃料給油後にパティキュレートフィルタへ流入するＰＭの量（以下、「ＰＭ流入量」と称する）は、燃料の給油前より多くなる。それに応じて、燃料給油後のＰＭ流出量も、燃料給油前のＰＭ流出量より多くなる。よって、燃料の給油により燃料セタン価が低下した場合は、燃料給油後におけるＰＭセンサの検出値が燃料給油前より大きくなる。

上記したように、燃料給油により燃料セタン価が低下した場合のＰＭセンサの検出値は、パティキュレートフィルタが故障した場合と同様の傾向を示す。そのため、燃料給油により燃料セタン価が低下した場合のＰＭセンサの検出値は、パティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示す可能性がある。

従って、燃料給油後のＰＭセンサの検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示した場合に、その要因がパティキュレートフィルタの故障にあるか、或いは燃料給油による燃料性状の変化（燃料セタン価の低下）にあるかを識別する必要がある。

ここで、ＰＭ流入量は、パティキュレートフィルタが故障しているか否かによって変化しないが、燃料セタン価によって変化する。たとえば、燃料給油により燃料セタン価が低下した場合は、燃料給油後のＰＭ流入量が燃料給油前より多くなる。一方、燃料給油によ
り燃料セタン価が変化していない場合は、燃料給油後のＰＭ流入量が燃料給油前と略同等になる。よって、燃料給油前のＰＭ流入量と燃料給油後のＰＭ流入量とを比較することにより、燃料性状が変化したか否かを判別することができる。

ところで、上記した判別を行うためには、パティキュレートフィルタより上流の排気通路にもＰＭセンサを配置する必要があり、部品点数の増加による車載性の低下や製造コストの増加を招く。

そこで、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値と、燃料給油前のＰＭ再生処理実行時におけるＰＭセンサの検出値と、を比較することにより、燃料セタン価が変化しているか否かを判別するようにした。

ＰＭ再生処理が完了したときは、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が零、又は零に近い量となる。パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が零又は零に近いときは、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力が低くなるため、ＰＭ流入量とＰＭ流出量との相関が強くなる。言い換えれば、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が極めて少ないときは、ＰＭセンサの検出値がＰＭ流入量と略同等の変化を示すことになる。

よって、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値より大きい場合は、燃料給油後のＰＭ流入量が燃料給油前のＰＭ流入量より多いとみなすことができる。

一方、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値と略同等の場合は、燃料給油後のＰＭ流入量が燃料給油前のＰＭ流入量と略同等又は同等以下であるとみなすことができる。

このように燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値と燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値とを比較することにより、燃料給油後のＰＭ流入量が燃料給油前に比べて多くなっているか否かを判別することができる。

その結果、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値より大きい場合は、診断手段は、燃料給油後のＰＭセンサ検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示すことになった要因が燃料性状の変化（燃料セタン価の低下）にあると判定することができる。

また、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値と略同等又は同等以下である場合は、診断手段は、給油後のＰＭセンサ検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示すことになった要因がパティキュレートフィルタの故障にあると診断することができる。

なお、ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサの検出値は、燃料給油後の２回目以降のＰＭ再生処理完了時に取得されてもよいが、パティキュレートフィルタの故障をより早期に検出するという観点からすれば燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時に取得されることが望ましい。

本発明において、診断手段は、燃料給油後のＰＭセンサの検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示す場合に、燃料給油時から初回ＰＭ再生処理完了時までの
期間は、診断処理の実施を延期することが好ましい。つまり、診断手段は、燃料給油により燃料セタン価が低下したか否かの判別処理が終了するまでは、パティキュレートフィルタが故障しているか否かの診断処理の実施を延期する。

このような手順によれば、燃料給油後におけるＰＭセンサの検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示した場合に、パティキュレートフィルタが正常である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事態を回避することができる。

本発明によれば、パティキュレートフィルタより下流の排気通路に配置されたＰＭ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の故障を診断する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＰＭセンサの検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示した場合に、その要因がパティキュレートフィルタの故障にあるか、もしくは燃料性状の変化あるかを区別することができる。その結果、燃料の給油により燃料性状が変化した場合の誤診断を回避することができる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。パティキュレートフィルタが故障していない場合における積算ＰＭ流出量の計算値と実測値との関係を示す図である。パティキュレートフィルタが故障している場合における積算ＰＭ流出量の計算値と実測値との関係を示す図である。燃料セタン価が低下した場合における積算ＰＭ流出量の計算値と実測値との関係を示す図である。パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量とＰＭ捕集率との関係を示す図である。異常診断処理ルーチンを示すフローチャートである。セタン価検出処理ルーチン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。

図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。

内燃機関１は、各気筒２内へ直接燃料を噴射可能な燃料噴射弁３と、各気筒２内へ空気を導く吸気通路４とを備えている。吸気通路４の途中には、ターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５０とインタークーラ６が配置されている。

コンプレッサハウジング５０により過給された吸気は、インタークーラ６で冷却された後に各気筒２内へ導かれるようになっている。各気筒２内へ導かれた吸気は、燃料噴射弁３から噴射された燃料とともに気筒２内で着火及び燃焼される。

また、各気筒２は、排気通路７と連通している。排気通路７の途中には、排気浄化装置８とターボチャージャ５のタービンハウジング５１が配置されている。

各気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気通路７へ排出される。排気通路７へ
排出された排気は、タービンハウジング５１と排気浄化装置８を順次経由して大気中へ放出される。

前記排気浄化装置８は、酸化能を有する触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒や酸化触媒）とパティキュレートフィルタを具備している。

前記した吸気通路４のインタークーラ６より下流の部位と排気通路７のタービンハウジング５１より上流の部位は、ＥＧＲ通路９により相互に接続されている。ＥＧＲ通路９の途中には、該ＥＧＲ通路９を流れる排気（以下、「ＥＧＲガス」と称する）の流量を調節するＥＧＲ弁１０と、該ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１１が配置されている。吸気通路４においてインタークーラ６より下流且つＥＧＲ通路９の接続部より上流の部位には吸気絞り弁１２が配置されている。

また、内燃機関１には、排気通路７内に向けて還元剤としての燃料を噴射する燃料添加弁１３が取り付けられている。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１４が併設されている。ＥＣＵ１４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。ＥＣＵ１４は、エアフローメータ１５、ＰＭセンサ１６、クランクポジションセンサ１７等の各種センサと電気的に接続されている。

エアフローメータ１５は、コンプレッサハウジング５０より上流の吸気通路４に取り付けられ、該吸気通路４に流入する空気量を測定する。ＰＭセンサ１６は、排気浄化装置８より下流の排気通路７に配置され、排気浄化装置８から流出するＰＭの量（ＰＭ流出量）を測定する。クランクポジションセンサ１７は、内燃機関１に取り付けられ、図示しない機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置を測定する。

ＥＣＵ１４は、上記したような各種センサの測定値に基づいて、燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１０、吸気絞り弁１２、及び燃料添加弁１３を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ１４は、燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、ＰＭ再生処理などの既知の制御に加え、本発明の要旨となる故障診断処理を実行する。

以下、本実施例における故障診断処理について説明する。本実施例の故障診断処理は、排気浄化装置８に含まれるパティキュレートフィルタの故障を検出するための処理である。パティキュレートフィルタに欠損や溶損などの故障が発生すると、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下する。パティキュレートフィルタの捕集能力が低下すると、パティキュレートフィルタより下流へ流れるＰＭ量（ＰＭ流出量）が増加する。

これに対し、ＥＣＵ１４は、一定期間内にパティキュレートフィルタから流出したＰＭの総量（以下、「積算ＰＭ流出量」と称する）を、内燃機関１の運転状態やパティキュレートフィルタのＰＭ捕集量などをパラメータとして推定演算するとともに、ＰＭセンサ１６により実測する。

ここで、ＰＭセンサ１６は、センサに付着したＰＭ量に応じて抵抗値が変化するタイプのセンサであってもよく、或いはセンサに付着したＰＭを酸化する際の温度上昇量をＰＭ量に換算するタイプのセンサであってもよい。このようなＰＭセンサ１６によれば、一定期間内にパティキュレートフィルタから流出したＰＭの総量（積算ＰＭ流出量）を容易に測定することができる。

なお、ＰＭセンサ１６として、単位量当たりの排気に含まれるＰＭ量を検出するタイプ
のセンサを用いる場合は、一定期間内におけるＰＭセンサ１６の検出値をＥＣＵ１４が積算することにより積算ＰＭ流出量を求めることができる。

ＥＣＵ１４は、積算ＰＭ流出量の計算値と実測値とを比較することにより、パティキュレートフィルタが故障しているか否かを判別する。ここで、燃料セタン価が一定となる条件下における積算ＰＭ流出量の計算値と実測値との関係を図２，３に示す。

図２は、パティキュレートフィルタが故障していない場合における積算ＰＭ流出量の計算値と実測値との関係を示す図である。図３は、パティキュレートフィルタが故障している場合における積算ＰＭ流出量の計算値と実測値との関係を示す図である。

なお、図２，３中の実線は実測値を示し、一点鎖線は計算値を示している。また、図２，３中のｔ１，ｔ３は、ＰＭセンサ１６に付着したＰＭを酸化除去するための処理（以下、「センサ再生処理」と称する）が完了したタイミングを示し、ｔ２はセンサ再生処理が開始されたタイミング（すなわち、積算ＰＭ流出量の計算値が所定値Ｇｔｒｇに達したタイミング）を示している。

パティキュレートフィルタが故障していない場合は、図２に示すように、積算ＰＭ流出量の計算値と実測値とは、センサ再生処理完了タイミングｔ１からセンサ再生処理開始タイミングｔ２までの期間Ｔの略全域において略同等の値を示す。これに対し、パティキュレートフィルタが故障している場合は、図３に示すように、積算ＰＭ流出量の計算値に対して実測値が大きくなり、それら計算値と実測値との差は経時的に拡大する。そして、計算値と実測値との差は、再生処理開始タイミングｔ２において最も大きくなる。

よって、ＥＣＵ１４は、センサ再生処理開始タイミング（積算ＰＭ流出量の計算値が所定値に達したタイミング）ｔ２における計算値と実測値とを比較することにより、パティキュレートフィルタが故障しているか否かを診断することができる。

その際、ＥＣＵ１４は、積算ＰＭ流出量の計算値に対する実測値の比が判定基準値より大きいことを条件にパティキュレートフィルタが故障していると診断してもよく、或いは、計算値と実測値との差（＝（実測値）−（計算値））が判定基準値より大きいことを条件にパティキュレートフィルタ故障していると診断してもよい。前記した判定基準値は、パティキュレートフィルタが正常である場合において、上記した比もしくは比が取り得る最大の値に所定のマージンを加算した値、又は上記した差もしくは差が取り得る最大の値に所定のマージンを加算した値である。

ところで、上記した期間Ｔの途中で燃料の給油が行われると、給油前の燃料性状と給油後の燃料性状とが相違する可能性がある。特に、給油後の燃料セタン価が給油前より低下した場合は、パティキュレートフィルタが正常であるにもかかわらず、上記の比又は差が判定基準値を上回る可能性がある。

ここで、パティキュレートフィルタが故障しておらず、且つ燃料の給油により燃料セタン価が低下した場合における積算ＰＭ流出量の計算値と実測値との関係を図４に示す。図４中のｔ１０は、燃料が給油されたタイミングを示している。

図４に示すように、センサ再生処理完了タイミングｔ１から燃料給油タイミングｔ１０までの期間では、積算ＰＭ流出量の実測値が計算値と略同等に推移している。これに対し、燃料給油タイミングｔ１０以降は、積算ＰＭ流出量の実測値が計算値を上回り、それら計算値と実測値との差は経時的に拡大する。その結果、センサ再生処理開始タイミングｔ２における実測値は、パティキュレートフィルタが故障していると診断される値を示す。

よって、センサ再生処理開始タイミングｔ２における積算ＰＭ流出量の実測値が図４に示したような値を示すと、パティキュレートフィルタが正常であるにもかかわらず、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ことになる。

そこで、本実施例の故障診断処理では、ＥＣＵ１４は、燃料給油後のＰＭセンサ１６の検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示した場合は、パティキュレートフィルタが故障していると診断する前に、燃料セタン価の変化を検出する処理（セタン価検出処理）を実施するようにした。

セタン価検出処理では、ＥＣＵ１４は、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値と、燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値と、を比較する。

ＰＭ再生処理完了時は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が零又は零に近い量になる。パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が零又は零に近い量となるときは、図５に示すように、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集率（ＰＭ流入量に対してパティキュレートフィルタが捕集するＰＭ量の割合）が低くなる。よって、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値は、燃料給油後にパティキュレートフィルタへ流入するＰＭ量（ＰＭ流入量）に相関する値となる。また、燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値は、燃料給油前のＰＭ流入量に相関する。

ここで、燃料給油により燃料セタン価が低下した場合は、燃料給油後のＰＭ流入量が燃料給油前のＰＭ流入量より多くなる。一方、燃料給油により燃料セタン価が低下していない場合は、燃料給油後のＰＭ流入量が燃料給油前のＰＭ流入量と略同等又は同等以下となる。

従って、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値より大きい場合は、ＰＭセンサ１６の検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示した要因が燃料給油による燃料セタン価の変化にあると判別することができる。

一方、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時におけるＰＭセンサ１６の検出値と同等又は同等以下である場合は、ＰＭセンサ１６の検出値がパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示した要因がパティキュレートフィルタの故障にあると判定することができる。

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６に沿って説明する。図６は、故障診断処理ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭなどに記憶されており、ＥＣＵ１４によって周期的に実行されるルーチンである。

図６のルーチンでは、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０１からＳ１０４において積算ＰＭ流出量の計算値Ｇｐｍｃを演算する。詳細には、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０１においてＰＭ流入量Ｇｐｍｉｎを演算する。その際、ＥＣＵ１４は、機関回転数や燃料噴射量などをパラメータする関数を用いてもよく、又は機関回転数や燃料噴射量を引数とするマップを用いてもよい。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ１４は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集率ｋＴｒｐを演算する。ＰＭ捕集率ｋＴｒｐは、ＰＭ流入量のうちパティキュレートフィルタに捕集される
ＰＭ量の割合を示す数値である。ＰＭ捕集率ｋＴｒｐは、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量やパティキュレートフィルタへ流入するガス量をパラメータとする関数、又はＰＭ捕集量やパティキュレートフィルタへ流入するガス量を引数とするマップを用いて求められる。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０１で求められたＰＭ流入量Ｇｐｍｉｎと、前記Ｓ１０２で求められたＰＭ捕集率ｋＴｒｐと、を用いて単位時間当たりにパティキュレートフィルタから流出するＰＭ量（ＰＭ流出量）ｄＧｐｍｏｕｔ（＝Ｇｐｍｉｎ＊（１−ｋＴｒｐ））を演算する。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０３で求められたＰＭ流出量ｄＧｐｍｏｕｔを積算ＰＭ流出量の前回の計算値Ｇｐｍｃｏｌｄに加算することにより、現時点までの積算ＰＭ流出量の計算値Ｇｐｍｃ（＝Ｇｐｍｃｏｌｄ＋ｄＧｐｍｏｕｔ）を求める。

また、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０５及びＳ１０６において積算ＰＭ流出量の有意計算値Ｇｐｍｃｓｉｇも演算する。詳細には、ＥＣＵ１４は、先ずＳ１０５において前記Ｓ１０３で求められたＰＭ流出量ｄＧｐｍｏｕｔが有意水準値以上であるか否かを判別する。Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０６へ進み、前記Ｓ１０３で求められたＰＭ流出量ｄＧｐｍｏｕｔを前回の有意計算値Ｇｐｍｃｓｉｇｏｌｄに加算することにより、現時点までの積算ＰＭ流出量の有意計算値Ｇｐｍｃｓｉｇ（＝Ｇｐｍｃｓｉｇｏｌｄ＋ｄＧｐｍｏｕｔ）を演算する。なお、前記Ｓ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０６をスキップしてＳ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０４で求められた計算値Ｇｐｍｃが目標値Ｇｔｒｇ以上であるか否かを判別する。なお、目標値Ｇｔｒｇは、センサ再生処理を実行する際のトリガとなる値（図２乃至図４中の所定値Ｇｔｒｇに相当する値）である。Ｓ１０７で否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０１へ戻る。一方、Ｓ１０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０８へ進む。

Ｓ１０８では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０４で求められた計算値Ｇｐｍｃに対する前記Ｓ１０６で求められた有意計算値Ｇｐｍｃｓｉｇの比率ｋｓｉｇ（＝Ｇｐｍｃｓｉｇ／Ｇｐｍｃ）を演算する。

Ｓ１０９では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０８で算出された比率ｋｓｉｇが予め定められた基準値以上であるか否かを判別する。基準値は、前記比率ｋｓｉｇが該基準値より小さいときは前記計算値Ｇｐｍｃの有意性が低いと判断することができる値である。

前記Ｓ１０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１３へ進み、ＰＭセンサ１６の再生処理（センサ再生処理）を実行する。Ｓ１１３のセンサ再生処理では、ＥＣＵ１４は、ＰＭセンサ１６に付着したＰＭを酸化除去する処理に加え、積算ＰＭ流出量の計算値Ｇｐｍｃ及び有意計算値Ｇｐｍｃｓｉｇの値を零にリセットする処理も行う。

一方、前記Ｓ１０９において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１０へ進む。Ｓ１１０では、ＥＣＵ１４は、積算ＰＭ流出量の計算値Ｇｐｍｃに対する実測値Ｇｐｍの比率ｒＧｐｍ（＝Ｇｐｍ／Ｇｐｍｃ）を演算する。

Ｓ１１１では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１１０で算出された比率ｒＧｐｍが閾値以下であるか否かを判別する。閾値は、比率ｒＧｐｍが該閾値より大きいときはパティキュレートフィルタが故障していると判定することができる値であり、たとえば、パティキュレートフィルタが故障しているときに比率ｒＧｐｍが取り得る最小値にマージンを加算した値で
ある。言い換えれば、閾値は、パティキュレートフィルタが故障していないときに比率ｒＧｐｍが取り得る最大値からマージンを加算した値とすることもできる。

前記Ｓ１１１において肯定判定された場合（ｒＧｐｍ≦閾値）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１２へ進み、パティキュレートフィルタが正常であると判定する。そして、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１３においてセンサ再生処理を実行した後、本ルーチンの実行を終了する。

一方、前記Ｓ１１１において否定判定された場合（ｒＧｐｍ＞閾値）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１４へ進み、給油フラグがオン（ＯＮ）であるか否かを判別する。給油フラグは、ＥＣＵ１４が燃料の給油を検出したときにオン（ＯＮ）にされ、後述するセタン価検出処理の実行完了時にオフ（ＯＦＦ）にされる。

なお、燃料の給油を検出する方法としては、フュエルリッドの開閉を検知するセンサや、燃料タンク内の燃料貯蔵量の変化（増加）を検知するセンサなどを利用して検出する方法を用いることができる。

前記Ｓ１１４において否定判定された場合は、燃料給油による燃料セタン価の変化がないため、前記した比率ｒＧｐｍが閾値より大きくなった要因はパティキュレートフィルタの故障にあるとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１７へ進み、パティキュレートフィルタが異常であると判定する。

前記Ｓ１１４において肯定判定された場合は、燃料給油によって燃料セタン価が低下した可能性がある。そのため、前記比率ｒＧｐｍが閾値より大きくなった要因として、（１）パティキュレートフィルタの故障と（２）燃料給油による燃料セタン価の低下との二つの要因が考えられる。そこで、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１５及びＳ１１６において、燃料給油により燃料セタン価が低下したのか否かを判別する。詳細には、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１４においてセタン価検出処理が実行済みであるか否かを判別する。

ここで、セタン価検出処理の実行手順について図７に沿って説明する。図７は、セタン価検出処理ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを酸化除去する処理（ＰＭ再生処理）の実行完了をトリガとして実行される。

図７のセタン価検出処理ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０１において、ＰＭ再生処理の完了時であるか否かを判別する。Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０２へ進む。

Ｓ２０２では、ＥＣＵ１４は、ＰＭ流出量ｄＧｐｍｏｕｔを演算する。この演算方法は、前述したＳ１０３と同様である。Ｓ２０３では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０２で算出されたＰＭ流出量ｄＧｐｍｏｕｔを積算ＰＭ流出量の計算値Ｇｐｍｃに設定する。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ１４は、ＰＭセンサ１６の検出値（実測値）Ｇｐｍを読み込み、前記Ｓ２０３で求められた計算値Ｇｐｍｃに対する実測値Ｇｐｍの比率ｋＧｐｍを算出する。

Ｓ２０５では、ＥＣＵ１４は、給油フラグがオン（ＯＮ）であるか否かを判別する。Ｓ２０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２１１へ進み、前記Ｓ２０４で求められた比率ｋＧｐｍを前回値ｋＧｐｍｏｌｄとしてＲＡＭ又はバックアップＲＡＭに記憶させる。

また、Ｓ２０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０６へ進む。Ｓ２０６では、ＥＣＵ１４は、ＲＡＭ又はバックアップＲＡＭから前回値ｋＧｐｍｏｌｄを読み出し、該前回値ｋＧｐｍｏｌｄと前記Ｓ２０４で算出された比率ｋＧｐｍとの差ΔｋＧｐｍ（＝ｋＧｐｍ−ｋＧｐｍｏｌｄ）を演算する。

Ｓ２０７では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ２０６で求められた差ΔｋＧｐｍが上限値より大きいか否かを判別する。上限値は、燃料セタン価が想定範囲より低下した場合において、前記差ΔｋＧｐｍが取り得る最小の値にマージンを加算した値である。

前記Ｓ２０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０８へ進み、セタン価異常フラグをオン（ＯＮ）にする。一方、前記Ｓ２０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ２０９へ進み、燃料セタン価異常フラグをオフ（ＯＦＦ）にする。セタン価異常フラグは、燃料セタン価が想定範囲より低いと判定されたときにオン（ＯＮ）にされ、燃料セタン価が想定範囲内又は想定範囲より高いと判定されたときにオフ（ＯＦＦ）にされる。

ＥＣＵ１４は、Ｓ２０８又はＳ２０９の処理を実行した後にＳ２１０へ進み、給油フラグをオフ（ＯＦＦ）にする。

このような手順によりセタン価検出処理が実施されると、ＥＣＵ１４は、図６の異常診断処理ルーチンのＳ１１５において肯定判定することになる。なお、Ｓ１１５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、セタン価検出処理が完了するまでＳ１１５の処理を繰り返し実行する。

前記Ｓ１１５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１６へ進み、セタン価異常フラグがオン（ＯＮ）であるか否かを判別する。Ｓ１１６において肯定判定された場合は、前記した比率ｒＧｐｍが閾値より大きくなった要因が燃料セタン価の低下にあるとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１２へ進み、パティキュレートフィルタが正常であると判定する。

一方、前記Ｓ１１６において否定判定された場合は、給油後の燃料セタン価が想定範囲より低くなっていないとみなすことができる。よって、前記した比率ｒＧｐｍが閾値より大きくなった要因はパティキュレートフィルタの故障にあるとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１７へ進み、パティキュレートフィルタが異常であると判定する。

以上述べたようにＥＣＵ１４が図６，７のルーチン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。よって、燃料給油後のＰＭセンサ１６の検出値（実測値）Ｇｐｍがパティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示す場合に、その要因がパティキュレートフィルタの故障にあるのか、或いは燃料給油による燃料セタン価の低下にあるのかを識別することができる。その結果、パティキュレートフィルタが正常であるにもかかわらず、パティキュレートフィルタが異常であると誤診断される事態が回避される。

また、上記した要因の識別は、パティキュレートフィルタより上流にＰＭセンサを配置することなく実施可能であるため、部品点数の増加に伴う車載性の低下や製造コストの上昇も抑制することができる。

なお、図６に示した例では、積算ＰＭ流出量の計算値Ｇｐｍｃに対する実測値Ｇｐｍの比率ｒＧｐｍを閾値と比較する例について述べたが、計算値Ｇｐｍｃと実測値Ｇｐｍとの
差（＝Ｇｐｍ−Ｇｐｍｃ）を閾値と比較してもよい。

１内燃機関
２気筒
３燃料噴射弁
４吸気通路
５ターボチャージャ
６インタークーラ
７排気通路
８排気浄化装置
１２吸気絞り弁
１３燃料添加弁
１４ＥＣＵ
１５エアフローメータ
１６ＰＭセンサ
１７クランクポジションセンサ
５０コンプレッサハウジング
５１タービンハウジング

Claims

内燃機関の排気通路に配置され、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタより下流の排気通路に配置され、排気中の微粒子量を検出するＰＭセンサと、
前記ＰＭ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、
を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記診断手段は、燃料給油後における前記ＰＭセンサの検出値が前記パティキュレートフィルタの故障時と同等の値を示す場合であって、燃料給油後の初回ＰＭ再生処理完了時における前記ＰＭセンサの検出値が燃料給油前のＰＭ再生処理完了時における前記ＰＭセンサの検出値より増加している場合は、前記パティキュレートフィルタが故障していないと診断することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
請求項１において、前記診断手段は、燃料給油時から初回ＰＭ再生処理完了時までの期間は、診断処理の実施を延期することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。