JP5545502B2 - 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する。

今日、内燃機関に対してすぐれた排気浄化性能が求められている。例えばディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる排気微粒子（粒子状物質、ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）の除去が重要である。ＰＭを除去するために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が装備されることが多い。

今後ますます排気浄化性能を向上させるためには、ＤＰＦの下流にＰＭセンサを配置する構成が考えられている。ＰＭセンサの出力値を見ることによって、ＤＰＦ下流の排気におけるＰＭ量が十分に低いレベルまで低減しているか、あるいはＤＰＦが故障していないかどうか等の情報が取得できる。

ＰＭセンサによってこうした処理が適切に行えるためには、当然ＰＭセンサ自体が正常である必要がある。したがってＰＭセンサの故障が適切に検出できることも重要となる。例えば下記特許文献１には、ＰＭセンサの故障検出装置が開示されている。

特開２０１０−２７５９７７号公報

上記特許文献１では、ＤＰＦの下流に配置されたＰＭセンサの故障検出を、ＤＰＦ再生直後のＤＰＦの捕集率が低い期間において行うとしている。したがって故障検出時期がＤＰＦ再生直後に限定される点が望ましくないといえる。

さらにＰＭセンサの上流にＤＰＦがあると、ＰＭセンサの出力値が低い場合、その原因がＰＭセンサの故障なのか、あるいはＤＰＦの捕集率が高いことなのかが判別しにくい（あるいは判別できない）。ＤＰＦ再生直後であってもＤＰＦの捕集率がある程度高ければ、特許文献１の方法では、ＤＰＦの捕集率の高さによりＰＭセンサの故障を誤判定する可能性がある。したがってＤＰＦの捕集率の影響を受けずにＰＭセンサの故障診断ができることが望ましい。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記に鑑み、ＤＰＦの下流に配置されたＰＭセンサの故障を、故障検出時期に限定を受けず、ＤＰＦの捕集率にも影響を受けないかたちで検出するための構成を有する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置されて粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気通路における前記フィルタよりも下流の第１位置に配置されて排気中の粒子状物質の量を検出するセンサと、前記排気通路における前記フィルタよりも上流の第２位置の側壁を貫通するように形成されて、前記センサの故障を診断する場合に、前記第１位置から取りはずされた前記センサが直接的あるいは間接的に取り付られる孔部と、を備えたことを特徴とする。これにより、粒子状物質の量を検出するセンサを故障診断時には捕集器の上流の孔部に直接的あるいは間接的に取り付けるので、捕集器の捕集率の影響を受けずに故障が診断できる。また故障診断の時期も限定されない。

本発明の排気浄化装置における通常時の第１の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置における通常時の第２の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置における通常時の第３の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置における通常時の第４の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置における通常時の第５の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置におけるＰＭセンサの故障診断時の第１の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置におけるＰＭセンサの故障診断時の第２の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置におけるＰＭセンサの故障診断時の第３の実施形態を示す図。 本発明の排気浄化装置におけるＰＭセンサの故障診断時の第４の実施形態を示す図。 排出ＰＭ量を制御するための構成例を示す図。 図６の構成例におけるＰＭセンサ故障診断処理の例を示すフローチャート。 ＥＣＵのメモリの記憶内容の第１の例を示す図。 ＥＣＵのメモリの記憶内容の第２の例を示す図。 図７の構成例におけるＰＭセンサ故障診断処理の例を示すフローチャート。 図８の構成例におけるＰＭセンサ故障診断処理の例を示すフローチャート。 図９の構成例におけるＰＭセンサ故障診断処理の例を示すフローチャート。 ＰＭセンサの要故障診断の警報処理の例を示すフローチャート。 ＰＭセンサ出力波形の例を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１から図９は、本発明に係る排気浄化装置（あるいは排気浄化システム、以下、システムと略記）の実施例における装置構成の概要図である。図１から図５は、本発明は排気浄化システムの通常時の状態であり、図６から図９は、ＰＭセンサ故障診断時の状態を示す。なお通常時とはＰＭセンサ故障診断時以外を指す。これらの構成は例えば自動車車両に搭載すればよい。

本発明は、ＰＭセンサの故障診断に係る発明であり、通常時にはＤＰＦの下流に配置されているＰＭセンサを、故障診断時にはＤＰＦの捕集率の影響を受けない位置に移すことを主な特徴とする。そのために、ＤＰＦ上流にＰＭセンサを直接的あるいは間接的に取り付けられる孔部（上流孔部）が形成されている。

まず図１のシステム１ａを説明する。システム１ａは、本発明に関係する主な構成として、エンジン２、排気管３、ＤＰＦ４、ＰＭセンサ５、ＥＣＵ６（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、電子制御ユニット）を備える。エンジン２（内燃機関）は例えばディーゼルエンジンとすればよい。エンジン２の排気は排気管３に排出される。ＤＰＦ４は、排気管３の途中に配置されてエンジン２から排出されるＰＭを捕集する。

ＤＰＦ４は、例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気にはＰＭ（粒子状物質）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ４の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集されて車外に排出される排気が浄化される。ＤＰＦ４は例えば酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦであるとすればよい。

ＤＰＦ４に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度ごとに、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ４を再生する。ＰＭの堆積量を推定する方法は例えば、ＤＰＦ４の前後差圧とＰＭ堆積量の関数関係（マップ）を予め求めておいてメモリに記憶しておき、差圧センサを配置して、その検出値と同マップとからＰＭの堆積量を推定すればよい。このマップは、代表的な特性としては、前後差圧とＰＭ堆積量とをそれぞれ縦軸横軸とした関係がほぼ平行四辺形の形状となり、ＰＭが堆積し、燃焼することによりその平行四辺形を１周する。

ＰＭセンサ５は、ＤＰＦ４より下流に配置されて、ＤＰＦ４より下流の排気中のＰＭ量を検出する。ＤＰＦ４よりも下流の排気管３の側面を貫通する貫通孔部３１（孔部）が形成されており、その孔部３１にセンサ５が取り付けられている。ＰＭセンサ５がＤＰＦ４の下流に装備されていることにより、ＰＭセンサ５によってＤＰＦ４をすり抜けたＰＭ量を検出できる。これにより例えばＤＰＦ４の故障の有無が検出できる。

孔部の形態としては例えば、排気管３１の側面にボス（突起部）が形成され、そのボス、さらには排気管の側壁を貫通するように孔部３１が形成されているとすればよい。孔部３１とセンサ５の取り付け形態（下記でのあらゆる孔部とセンサも同様）は、任意の取り付け形態でよく、例えば孔部３１とセンサ５（の一方の内周面と他方の外周面）にねじ溝が形成してあり、それらねじ溝の嵌合によるもの等でよい。

ＰＭセンサ５の構造は、例えば、板状の絶縁体からなるセンサ素子の上に１対の検出電極が形成された構造などでよい、排気管中のＰＭは、自身が持つ粘着性によって、あるいは自身の電気的特性によって、その素子に付着、堆積していく。ＰＭは導電性を有するので、素子上に堆積したＰＭによって電極間が連結されると、電極間が導通状態となり、電流が流れる。この電流がセンサ出力として、ＥＣＵ６へ出力される。なお、こうしたＰＭセンサ５の構造は一例に過ぎない。本発明は故障検出の対象とするＰＭセンサの構造や検出原理を何ら限定しないので、ＰＭセンサ５は任意の構造や検出原理のＰＭセンサでよい。

ＥＣＵ６は、通常のコンピュータと同様の構造を有して、本発明の排気浄化の機能全般の情報処理を司る。具体的にＥＣＵ６は、各種演算や指令などを実行するＣＰＵや、そのＣＰＵの作業領域となる揮発性の記憶部（例えばＲＡＭ）や、本発明で必要なデータやプログラムなどを記憶する不揮発性の記憶部（例えばＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ）などを備える。図中の破線は情報の授受を示しており、ＥＣＵ６は例えばＰＭセンサ５の検出値を取得し、エンジン２の各種制御を指令する。

システム１ａには、排気管３のＤＰＦ４よりも上流の側壁を貫通する貫通孔部３０（上流孔部、孔部）が形成されている。孔部３０は通常時は蓋部材３２（閉鎖手段）によって閉鎖され、排気が漏出しない。蓋部材３２の材質は例えば金属など蓋の機能に適したものならば限定なく用いられ、構造も孔部３０を確実に封鎖する構造であればよい。このシステム１ａの故障診断時の状態は後述する。

次に図２のシステム１ｂを説明する。以降の説明では、（例えば図１と）同一の符号は同一の部材を示すとして、重複する説明は省略する。システム１ｂでは、通常時に孔部３０にはセンサ７ａが装着されている。センサ７ａ（および後述のセンサ７ｂ）は任意のセンサでよい（例えば温度センサ、Ａ／Ｆセンサなど）。

以上のとおり図１、図２の構成ではＤＰＦの上流に１つの孔部３０を備えるのに対して、以下の図３から図５ではＤＰＦの上流に２つの孔部を備える。図３のシステム１ｃは、ＤＰＦ４の上流の排気管３の側壁を貫通する２つの孔部３０、３４が形成されている。通常時には、一方の孔部３０にはセンサ７ａが装着され、他方の孔部３４は蓋部材３２によって閉鎖されている。

図４のシステム１ｄでは、通常時には、一方の孔部３０にはセンサ７ａが装着され、他方の孔部３４には別のセンサ７ｂが装着されている。図５のシステム１ｅでは、通常時には、孔部３０、孔部３４がともに蓋部材３２によって閉鎖されている。

次に、以上のシステムの故障診断時の状態を説明する。図６は、図１、図２のシステム１ａ、１ｂにおけるＰＭセンサ５の故障診断時（検査時）の状態の例である。図６の例では、故障診断時には、ＤＰＦ４上流の孔部３０から蓋部材３２やセンサ７ａを取り外したうえで、ＤＰＦ４下流の孔部３１から取り外されたＰＭセンサ５が孔部３０に装着される。そしてＥＣＵ６にはサービスツール８が接続される。サービスツール８は、例えばサービスショップにおける車両の各種故障診断などのための機能を有する。サービスツール８は、ＣＰＵ，ＲＡＭ、ＲＯＭ、標示部、入力部など、通常のコンピュータと同様の構造を有するとすればよい。検査方法は後述する。

図７は、図３から図５のシステム１ｃ、１ｄ、１ｅにおけるＰＭセンサ５の故障診断時の状態の例である。図７の例では、故障診断時には、ＤＰＦ４上流の孔部３０、３４から蓋部材３２やセンサ７ａ、７ｂを取り外して、ＤＰＦ４下流の孔部３１から取り外されたＰＭセンサ５が孔部３０に、別のＰＭセンサ５ａが孔部３４に装着される。ＰＭセンサ５ａは、ＰＭセンサ５が故障しているか否かの判定のために用いられる、基準となるＰＭセンサである（検査方法の詳細は後述）。

図８は、図１、図２のシステム１ａ、１ｂにおけるＰＭセンサ５の故障診断時の状態の第２の例である。図８の例では、故障診断時には、ＤＰＦ４上流の孔部３０から蓋部材３２やセンサ７ａを取り外して、孔部３０に分岐管１０を装着し、ＤＰＦ４下流の孔部３１から取り外されたＰＭセンサ５を分岐管１０に装着する。

具体的には、分岐管１０はセンサ５が装着が可能なように径が大きい大径部１０ａを有し、その大径部１０ａの側面に貫通孔１０ｂが形成されている。この貫通孔１０ｂにセンサ５を装着する。このようにＰＭセンサ５は孔部３０に分岐管１０を介して間接的に装着される。分岐管１０の下流側にはポンプ１０ｃが装備され、故障診断時にはポンプ１０ｃの負圧によってエンジン２の排気が分岐管１０の方へ流通する。検査方法の詳細は後述する。

図９は、図１、図２のシステム１ａ、１ｂにおけるＰＭセンサ５の故障診断時の状態の第３の例である。図９の例では、図８と同様に故障診断時にはＤＰＦ４上流の孔部３０から蓋部材３２やセンサ７ａを取り外して、孔部３０に分岐管１０を装着し、ＤＰＦ４下流の孔部３１から取り外されたＰＭセンサ５を分岐管１０に装着する。

図９の例では分岐管１０の大径部１０ａには、２つの貫通孔１０ｂ、１０ｄが形成され、貫通孔１０ｂには検査対象のセンサ５を、貫通孔１０ｄには、図７と同様の基準センサ５ａを装着する。このように図９の例でも、ＰＭセンサ５は孔部３０に分岐管１０を介して間接的に装着される。

本発明では、故障診断時のエンジンの制御のために、図１０に示す構成を備えるとしてもよい。図１０は、図１から図９の構成において、孔部３０よりも上流の部分を示している。すなわち図１から図９の構成において、孔部３０よりも上流の部分は、より詳細には図１０の構成とすればよい（ただし孔部３０とＡ／Ｆセンサ２６とでは、どちらが上流側でもよい）。

図１０の構成では、吸気管２０、吸気スロットルバルブ２１、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、排気再循環）管２２、ＥＧＲバルブ２３、インジェクタ２４、回転数センサ２５、Ａ／Ｆセンサ２６が備えられている。ＥＣＵ６が、吸気スロットルバルブ２１の開度を制御することにより吸気管２０を通る吸気量が増減する。

またＥＣＵ６が、ＥＧＲバルブ２３の開度を制御することによりＥＧＲ管２２を通るＥＧＲ量（排気の再循環量）が増減する。ＥＣＵ６が、インジェクタ２４に指令してエンジン２の筒内への燃料の噴射量、噴射時期が調節される。回転数センサ２５によってエンジン２の回転数が検出されて、ＥＣＵ６に送られる。Ａ／Ｆセンサ２６によって排気管３中のＡ／Ｆ（空燃比）値が検出されて、ＥＣＵ６へ送られる。

図６から図９（さらには図１０）の構成のもとでの、ＰＭセンサ３０の故障診断の手順の例が図１１、図１４、図１５、図１６に示されている。これらの図に示された故障診断の手順は例えば、車両側からユーザ（乗員）に対してＰＭセンサの故障診断が必要であると報知され、これを受けてユーザが例えばサービスショップに検査を依頼する状況における処理手順である。

まず図６（さらには図１０）の構成のもとでのＰＭセンサ３０の故障診断の手順の例を図１１を参照して説明する。図６の場合、通常時は例えば図１、図２の構成となる。図１１（および図１４から図１６）の処理手順における自動的な処理の部分は、図１２あるいは図１３に示されているように、ＥＣＵ６が備えるメモリ６０（例えば不揮発性のメモリ）にプログラム６１として予め記憶しておき、ＥＣＵ６が自動的に呼び出して実行すればよい。

図１１の処理手順ではまずＳ１０でユーザ（あるいは作業員）はエンジン２を一旦停止する。そしてＳ２０で作業員は、孔部３１からＰＭセンサ５を取り外す。続いてＳ３０で作業員は、ＤＰＦ４上流の孔部３０を解放する。すなわち例えば図１の例ならば孔部３０から蓋部材３２を取り外す。図２の例ならば孔部３０からセンサ５ａを取り外す。

次にＳ４０で作業員は、Ｓ２０で取り外したＰＭセンサをＳ３０で開放した孔部３０に取り付ける。そしてＳ５０で作業員はサービスツール８をＥＣＵ６に接続する。そしてＳ６０で作業員はエンジンを始動したあと、サービスツール８に備えられた所定の入力部（図示なし）へ、検査開始を指令する所定の入力操作を行う。これにより、その指令がＥＣＵ６へ送信されて、ＥＣＵ６がプログラム６１によって自動的にＳ７０以降の処理を実行する。

Ｓ７０でＥＣＵ６は、エンジン２からの排出ＰＭ量の制御を開始する。この制御は、図１０の構成により、エンジン２からの排出ＰＭ量が相対的に多く、かつほぼ一定（所定範囲内）となるようにする制御である。排出ＰＭ量を多くすることにより故障検査が短時間で終了できる。排出ＰＭ量がほぼ一定で安定すれば、ＰＭセンサ出力値も安定的な波形となるので、高精度な故障判定にとって望ましいと考えられる。

Ｓ７０では具体的にはエンジン２が有する以下の傾向を用いて、排出ＰＭ量を増加させる制御を行えばよい。吸気スロットルバルブ２１を絞るほど吸気量が下がって筒内の燃焼反応が抑制されるので、エンジン２からの排出ＰＭ量が増加する。またＥＧＲバルブ２３を開くほど筒内の燃焼反応は抑制されて、エンジン２からの排出ＰＭ量は増加する。

インジェクタ２４による噴射時期が上死点から遅れるほど、筒内で不完全燃焼となる燃料が増加するのでエンジン２からの排出ＰＭ量は増加する。また１燃焼行程当たりの排出ＰＭ量が同じならば、エンジン回転数が高いほどエンジン２からの排出ＰＭ量の累積値は増加する。

以上の傾向を考慮して、吸気スロットルバルブ２１の開度、ＥＧＲバルブ２３の開度、インジェクタ２４による噴射量、噴射時期、エンジン回転数を制御する。

次にＳ８０でＥＣＵ６は、ＰＭセンサ５の出力値を取得する。そしてＳ９０でＥＣＵ６は、基準出力を取得する。ここで基準出力とは、ＰＭセンサ５が正常の場合に想定される出力値である。この基準出力としては、図１２と図１３とに示される２つの実施形態が考えられる。

図１２の形態は、ＥＣＵ６のメモリ６０内にＰＭセンサ５が正常な場合の入出力関係の数学的モデル６３（基準モデル）を記憶しておく形態である。基準モデルは例えば、エンジン２の運転条件、あるいはエンジン２からの（例えば単位時間あたりの）排出ＰＭ量から、正常なセンサ出力への関数関係を記述するモデル等（あるいはマップ）とすればよい。この場合Ｓ９０でＥＣＵ６は、実際のエンジン２の制御状態と基準モデルとからＰＭセンサ５が正常な場合のセンサ出力（基準出力）を算出する。

図１３の形態は、基準出力６４の波形を予め求めておいて、それをメモリ６０に記憶しておく形態である。この場合Ｓ９０でＥＣＵ６は、記憶されている基準出力６４をメモリから呼び出すのみである。図１３の形態の場合、基準出力を算出する手間を省くことができ、図１２の形態の場合、エンジン２からの排出ＰＭ量の実際値に対応した高精度な基準出力が求められる。

次にＳ１００でＥＣＵ６は、Ｓ８０で取得したＰＭセンサ出力の実際値とＳ９０で得た基準出力との偏差（差分）を算出する。ここでの偏差としては、時々刻々の偏差値、検査開始から所定時間後の偏差値、あるいは、実際値と基準値とが（部分的に）直線状に増加する波形の場合は波形の傾きの差分値、後述する図１８のような波形の場合は波形の立ち上がり時刻の差分などとすればよい。そしてＳ８０では、これら差分のうちのいずれかや組み合わせの、単一の数値や積算値等からなる評価値を算出すればよい。

次にＳ１１０でＥＣＵ６は、Ｓ１００で求めた偏差（の絶対値）が閾値以上か否かを判別する。偏差が閾値より小さい場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）はＳ１２０へ進み、偏差が閾値以上の場合（Ｓ１００：ＮＯ）はＳ１３０へ進む。閾値は予め適切に設定しておけばよい。Ｓ１２０に進んだらＥＣＵ６は、センサ出力の実際値が基準出力に近いのでＰＭセンサ５は正常であると判定する。Ｓ１３０に進んだらＥＣＵ６は、センサ出力の実際値が基準出力から放れているのでＰＭセンサ５は故障していると判定する。

あるいは上記において、偏差を実際値から基準値を減算した数値として、Ｓ１００では偏差が正ならば肯定判断（Ｓ１００：ＹＥＳ）とし、偏差が負ならば否定判断（Ｓ１００：ＮＯ）としてもよい。この場合、ＰＭセンサの実際の出力値が基準値より大きいときにはＰＭセンサ５は正常だと判定し、ＰＭセンサの実際の出力値が基準値より小さいならばＰＭセンサ５は故障だと判定することとなる。この場合、基準出力は正常なＰＭセンサの出力値の下限とする。以上が図１１の処理手順である。この処理手順によって、ＰＭセンサ５は故障診断（検査）時にはエンジン２の排気に直接曝されるので、ＤＰＦの捕集率の影響を受けずに故障診断が行える。また故障診断の時期も任意でよい。

なおＳ６０でのエンジン始動においては、その前にＰＭセンサ５の再生の処理（つまりＰＭセンサに付着したＰＭを燃焼する処理）を行うとしてもよい。具体的には例えばＰＭセンサに備えられたヒータを加熱して付着したＰＭを燃焼する。この場合、ＰＭ付着量がゼロの状態から適切に検査を開始できる。

次に、図１４は、図７（さらには図１０）の構成のもとでのＰＭセンサ３０の故障診断の手順の例である。この場合は上流孔部が２個あり、通常時の状態は例えば図３から図５である。図１４の処理手順では、図１１の手順におけるＳ３０，Ｓ４０がＳ３５からＳ４４に、図１１のＳ８０，Ｓ９０がＳ８５，Ｓ９５に変更されている。以下で変更部分のみを説明する。

Ｓ３５で作業員は、２つの上流孔部３０、３４からセンサ７ａ、７ｂや蓋部材３２を取り外して開放する。そしてＳ４２で作業員は孔部３０に故障診断の対象であるＰＭセンサ５を取り付ける。Ｓ４４ではもう一方の孔部３４に基準ＰＭセンサ５ａを取り付ける。なお図７ではセンサ５が上流側にあるが、本発明はこの位置関係に限定されず、センサ５ａが上流側でもよい。また孔部３０と３４との間の間隔は、上流側のセンサが下流側のセンサへのＰＭ付着への障害とならないといった条件を満たせば任意の間隔でよい。

そしてＳ８５でＥＣＵ６は、故障診断対象のＰＭセンサ５の出力値を取得する。Ｓ９５でＥＣＵ６は、基準ＰＭセンサ５ａの出力値を取得する。こうして得られた実際値と基準値との偏差を算出して（Ｓ１００）、それに基き故障を判定する（Ｓ１１０からＳ１３０）。これら以外は図１１と同じ処理手順である。図１４の処理手順によって、診断対象のＰＭセンサ５と基準ＰＭセンサ５ａとを同じエンジン２の下流に配置して、同じ条件での出力を比較するので、適切に故障が診断できる。

図１５は、図８（さらには図１０）の構成のもとでのＰＭセンサ３０の故障診断の手順の例である。図１５の処理手順では、図１１の手順にＳ３７を追加している。Ｓ３７で作業員は開放された孔部３０に分岐管１０を取り付ける。そして図１５のＳ４０では分岐管１０の大径部１０ａに形成された貫通孔１０ｂにセンサ５を取り付ける。そしてＳ６０ではエンジン始動と同時にポンプ１０ｃも始動させればよい。これら以外は図１１と同じ処理手順である。図１５の処理手順によって、分岐管１０により排気を分岐してＰＭセンサ５をＤＰＦ４を介さずに直接排気に曝すので、ＤＰＦ４の捕集率に影響されずに故障が診断できる。

図１６は、図９（さらには図１０）の構成のもとでのＰＭセンサ３０の故障診断の手順の例である。図１６の処理手順では、図１４の手順にＳ３７を追加している。Ｓ３７で作業員は開放された孔部３０に分岐管１０を取り付ける。そして図１６のＳ４２、Ｓ４４では分岐管１０の大径部１０ａに形成された貫通孔１０ｂ、１０ｄにそれぞれセンサ５、基準センサ５ａを取り付ける。

そしてＳ６０ではエンジン始動と同時にポンプ１０ｃも始動させればよい。これら以外は図１４と同じ処理手順である。図１６の処理手順によって、分岐管１０を用いて診断対象のＰＭセンサ５と基準ＰＭセンサ５ａとを同じエンジン２の下流に配置して、同じ条件での出力を比較するので、適切に故障が診断できる。

図１８にはＰＭセンサの出力値の時間波形の例が示されている。ＤＰＦの下流にＰＭセンサが配置された構成で、ＰＭセンサもＤＰＦも故障していない場合に、例えばＬ２のような波形となったとする。波形Ｌ２では、上述のとおりＰＭセンサに付着したＰＭが電極間を電気的に接続するまではセンサ出力はゼロとなり、接続して以降センサ出力がゼロから上昇していく。

これに対してＤＰＦが破損している場合などでは、ＤＰＦのＰＭ捕集率が低下して、例えば波形Ｌ１のように早い段階でＰＭセンサの出力値がゼロから増加し始める（さらにセンサ出力の増加率も高い場合がある）。

逆にＤＰＦは故障しておらず、ＰＭセンサが故障している場合は、正常な場合よりもセンサ出力が小さくなる場合がある。その場合の波形例としては、例えば走行距離が図１８のＤ３に達してもセンサ出力がゼロのままの波形がある。

本発明は、例えばこうしたＰＭセンサの故障を対象とすればよい。しかし、例えば十分な走行距離なのにＰＭセンサ出力がゼロのままだとしても、ＰＭセンサの故障なのか、ＤＰＦの捕集率が高いからなのかが決定できない。したがって本発明の故障診断が有効となる。

上記のようにＰＭセンサが故障診断を要する状態にあることをユーザに対して警告する処理手順の例が図１７に示されている。図１７の処理手順は、図１２あるいは図１３に示されているように、ＥＣＵ６が備えるメモリ６０（例えば不揮発性のメモリ）にプログラム６２として予め記憶しておき、ＥＣＵ６が自動的に呼び出して実行すればよい。

この処理手順ではまずＳ２００でＥＣＵ６は、車両の走行距離が所定値を越えたか否かを判別する。所定値を越えている場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）はＳ２１０に進み、まだ所定値を越えていない場合（Ｓ２００：ＮＯ）は図１７の処理を終了する。ここで走行距離とは、ＰＭセンサ５の前回の再生処理（ＰＭセンサに付着したＰＭを燃焼除去する処理）以降の走行距離とすればよい。また所定値とは例えば図１８のＤ３に対応する数値とすればよい。

Ｓ２１０に進んだらＥＣＵ６は、その時点でのＰＭセンサの出力がゼロであるか否かを判別する。ＰＭセンサの出力がゼロの場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）はＳ２２０へ進み、ＰＭセンサの出力がゼロでない場合（Ｓ２１０：ＮＯ）は図１７の処理を終了する。

Ｓ２２０に進んだ場合は、ＰＭセンサが正常ならばセンサ出力がゼロでなくなる走行距離に達しているにも関わらず、実際のセンサ出力はゼロのままであり、ＰＭセンサの故障が疑われる場合である。したがってＳ２２０に進んだらＥＣＵ６は、例えば車室内に装備された所定のランプを点灯する等して、ユーザにＰＭセンサの故障診断が必要であることを警告する。以上が図１７の処理手順である。なおＳ２１０ではゼロであるか否かを判別しているが、ゼロでない所定値以下であるか否かを判別するように変更してもよい。

以上のとおり本発明の故障診断は、例えば上記特許文献１のような診断時期の限定を受けず、いつでも故障診断が可能である。さらに故障診断時にはＤＰＦを介さずエンジンの排気を直接受けるので、ＤＰＦの捕集率が故障診断の結果に影響を与えることも回避される。

以上のとおり本発明は、前記孔部に取り付けられたセンサの出力を取得する第１取得手段と、その第１取得手段によって取得された出力により前記センサが故障しているか否かを判定する判定手段と、を備える。さらに本発明において前記判定手段は、前記センサの故障判定の基準となる基準出力を取得する第２取得手段と、その第２取得手段が取得した基準出力と前記第１取得手段が取得したセンサの出力とを比較して前記センサが故障しているか否かを判定する比較手段と、を備える。

なお上記実施例は特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更できる。例えばエンジン２はディーゼルエンジンのみでなく、リーンバーンガソリンエンジンとしてもよい。

１ 排気浄化装置
２ ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
５ ＰＭセンサ
５ａ 基準ＰＭセンサ
１０ 分岐管
３０ 孔部
３４ 孔部（副孔部）

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に配置されて粒子状物質を捕集するフィルタ（４）と、
   前記排気通路における前記フィルタよりも下流の第１位置に配置されて排気中の粒子状物質の量を検出するセンサ（５）と、
   前記排気通路における前記フィルタよりも上流の第２位置の側壁を貫通するように形成されて、前記センサの故障を診断する場合に、前記第１位置から取りはずされた前記センサが直接的あるいは間接的に取り付けられる孔部（３０）と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記孔部（３０）は、前記センサの故障を診断する場合に、前記第１位置から取りはずされた前記センサが直接的に取り付けられる孔部である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記排気通路における前記フィルタよりも上流の第３位置の側壁を貫通するように形成されて、前記センサの故障を診断する場合に、故障判定の基準となるＰＭセンサが直接的に取り付けられる副孔部（３４）を備えた請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記孔部は、前記センサの故障を診断する場合に、排気を分岐する分岐管（１０）が取り付けられる孔部であり、
   その分岐管は、前記第１位置から取りはずされた前記センサが取り付けられる貫通孔を備えた請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記センサの故障を診断する時以外の時に前記孔部を閉鎖する閉鎖手段（３２）を備えた請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記孔部は、前記センサの故障を診断する時以外の時には前記故障診断されるセンサ以外のセンサ（７ａ、７ｂ）が取り付けられる孔部である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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