JP7056588B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の排気管に設けられた排気後処理装置の盗難防止装置として、排気後処理装置に取り付けられた温度センサの電気的配線が切断されたことを検知することによって、排気後処理装置が排気管から取り外されたことを検出するものが開示されている。

特開２００７－１３８８３７号公報

しかしながら、前述した特許文献１のものでは、温度センサの電気的配線を切断せずに排気後処理装置が排気管から取り外された場合には、排気後処理装置が排気管から取り外されたことを検知することができない。そこで、例えば排気後処理装置の前後に取り付けた温度センサの機関運転中における検出値に基づいて、排気後処理装置の取り外しを検出することが考えられる。しかしながら、温度センサが故障してしまうと、排気後処理装置の取り外しの検出ができなくなる。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、温度センサが故障した場合でも排気後処理装置の取り外しを検出できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関は、機関本体と、機関本体の排気通路に設けられた排気後処理装置と、排気後処理装置に流入する排気の温度である第１排気温度を検出する第１排気温度センサと、排気後処理装置から流出した排気の温度である第２排気温度を検出する第２排気温度センサと、排気後処理装置の前後差圧を検出する差圧センサと、を備える。この内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置は、第１排気温度の時間変化率及び第２排気温度の時間変化率を算出する時間変化率算出部と、第１排気温度の時間変化率と第２排気温度の時間変化率との相違に基づいて、排気後処理装置が排気通路から取り外された取り外し状態であるか否かを判定する第１判定部と、前後差圧に基づいて、取り外し状態であるか否かを判定する第２判定部と、を備える。そして内燃機関の制御装置は、第１排気温度センサ又は第２排気温度センサが故障しているときは第１判定部による取り外し状態であるか否かの判定を禁止し、差圧センサが故障しているときは第２判定部による取り外し状態であるか否かの判定を禁止するように構成される。

本発明のこの態様によれば、温度センサが故障した場合でも排気後処理装置の取り外しを検出することができる。

図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関、及び内燃機関を制御するための電子制御ユニットの概略構成図である。 図２は、ＰＭ捕集装置が取り外された取り外し状態で内燃機関を運転したときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示した図である。 図３は、ＰＭ捕集装置が取り外されていない正常状態で内燃機関を運転したときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示した図である。 図４は、本発明の第１実施形態によるＰＭ捕集装置の取り外し診断について説明するフローチャートである。 図５は、現在の運転領域が第１領域内にあるか、又は第２領域内にあるかを判定するためのマップである。 図６は、本発明の第１実施形態による第１取り外し診断の詳細について説明するフローチャートである。 図７は、本発明の第１実施形態による第１前提条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図８は、本発明の第１実施形態による第１実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図９は、本発明の第１実施形態による第１取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１０は、本発明の第１実施形態による第２取り外し診断の詳細について説明するフローチャートである。 図１１は、本発明の第１実施形態による第２前提条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１２は、本発明の第１実施形態による第２実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１３は、本発明の第１実施形態による第２取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１４は、本発明の第２実施形態によるＰＭ捕集装置の取り外し診断について説明するフローチャートである。 図１５は、本発明の第３実施形態による第１取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１６は、本発明の第３実施形態による第２取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図１７は、本発明の第４実施形態による内燃機関、及び内燃機関を制御するための電子制御ユニットの概略構成図である。 図１８は、本発明の第４実施形態による推定第１排気温度を算出する推定制御について説明するフローチャートである。 図１９は、吸入空気流量と、外気温度と、に基づいて、第１排気温度センサからＰＭ捕集装置までの間の排気管を流れる過程で低下する排気の温度低下量を算出するためのマップである。 図２０は、本発明の第５実施形態による第１実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。 図２１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２２Ａは、通常車両において、ＰＭ捕集装置が取り外されていない正常状態で内燃機関が運転されたときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示したタイムチャートである。 図２２Ｂは、機関間欠運転実施車両としてのハイブリッド車両において、ＰＭ捕集装置が取り外されていない正常状態で内燃機関が運転されたときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示したタイムチャートである。 図２３は、本発明の第６実施形態による第１実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関１００、及び内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００の概略構成図である。

本実施形態による内燃機関１００は、火花点火式のガソリンエンジンであって、複数の気筒１１を備える機関本体１０と、排気装置２０と、を備える。なお、内燃機関１００の種類は、特に限られるものではなく、予混合圧縮着火式のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。

機関本体１０は、燃料噴射弁１２から噴射された燃料を各気筒１１の内部で燃焼させることによって、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。なお図１においては、図面の煩雑を防止するために、吸気装置や点火プラグ等の記載は省略している。また燃料の噴射方式も筒内直噴式に限られるものではなく、ポート噴射式であってもよい。

排気装置２０は、各気筒１１の内部で生じた排気（燃焼ガス）を浄化して外気に排出するための装置であって、排気マニホールド２１と、排気管２２と、排気後処理装置３０と、を備える。

機関本体１０の各気筒１１で生じた排気は、排気マニホールド２１によって纏められて排気管２２に排出される。排気中には、未燃ガス（一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ））や窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ；Particular Matter）などの有害物質が含まれている。そのために本実施形態では、排気管２２に、これらの排気中の有害物質を取り除くための排気後処理装置３０として、触媒装置４０と、ＰＭ捕集装置５０と、が設けられている。そして本実施形態では、ＰＭ捕集装置５０の前後の排気管２２に、第１排気温度センサ５３と、第２排気温度センサ５４と、差圧センサ５５と、が設けられている。

触媒装置４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１内に保持されたコーディライト（セラミック）から成るハニカム型の担体に担持された排気浄化触媒４２と、を備える。排気浄化触媒４２は、例えば酸化触媒（二元触媒）や三元触媒であり、これらに限らず内燃機関１００の種類や用途に応じて適当な触媒を用いることができる。本実施形態では、排気浄化触媒４２として三元触媒を用いている。排気浄化触媒４２として三元触媒を用いた場合は、触媒装置４０に流入した排気中の未燃ガス（ＣＯ及びＨＣ）及びＮＯｘが排気浄化触媒４２によって浄化される。

ＰＭ捕集装置５０は、触媒装置４０よりも排気流れ方向下流側の排気管２２に設けられる。ＰＭ捕集装置５０は、ケーシング５１と、ケーシング５１内に保持されたウォールフロー型のフィルタ５２と、を備える。フィルタ５２によって、ＰＭ捕集装置５０に流入した排気中のＰＭが捕集される。そして本実施形態では、このフィルタ５２にも排気浄化触媒としての三元触媒を担持させており、これにより、ＰＭ捕集装置５０においても、ＰＭ捕集装置５０に流入した排気中の未燃ガス及びＮＯｘを浄化することができるようにしている。なお、フィルタ５２に担持させる排気浄化触媒も三元触媒に限られるものではなく、内燃機関１００の種類や用途に応じて適当な触媒を用いることができる。

ＰＭ捕集装置５０は、内燃機関１００がガソリンエンジンの場合には、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）と称され、内燃機関１００がディーゼルエンジンの場合には、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と称されることがある。

第１排気温度センサ５３は、ＰＭ捕集装置５０に流入する排気の温度（以下「第１排気温度」という。）を検出するためのセンサである。本実施形態では、第１排気温度センサ５３は、ＰＭ捕集装置５０の入口側近傍の排気管２２に取り付けられている。

第２排気温度センサ５４は、ＰＭ捕集装置５０から流出した排気の温度（以下「第２排気温度」という。）を検出するためのセンサである。本実施形態では、第２排気温度センサ５４は、ＰＭ捕集装置５０の出口側近傍の排気管２２に取り付けられている。

差圧センサ５５は、ＰＭ捕集装置５０の入口側近傍の排気圧力と出口側近傍の排気圧力との差圧（以下「前後差圧」という。）Ｐｉｏを検出するためのセンサである。

電子制御ユニット２００は、双方向性バスによって相互に接続された中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入力ポート、及び出力ポートを備えたマイクロコンピュータである。

電子制御ユニット２００には、前述した第１排気温度センサ５３や第２排気温度センサ５４、差圧センサ５５の他にも、機関本体１０に吸入される吸入空気流量Ｇａ［ｇ／ｓ］を検出するためのエアフローメータ２１１や、外気温度を検出するための外気温度センサ２１２、機関本体１０の負荷（機関負荷）に相当するアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１３、機関回転速度などを算出するための信号として機関本体１０のクランクシャフト（図示せず）が例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１４などの各種センサからの出力信号が入力される。

そして電子制御ユニット２００は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射弁１２などを制御して、内燃機関１００を制御する。

また電子制御ユニット２００は、排気装置２０を介して外気に排出される有害物質の排出量が、国などが定めた規制値を上回った状態で内燃機関１００が運転されることのないように、排気装置２０の異常を検知するための自己診断を実施している。

例えばＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態（ＰＭ捕集装置５０が取り付けられていた位置に、盗難や車両改造等によりＰＭ捕集装置５０に替えて排気管２２と同径の配管が接続されているような状態）で内燃機関１００が運転されると、排気装置２０を介して外気に排出されるＰＭの排出量が規制値を上回るおそれがある。そこで本実施形態では、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態で内燃機関１００が運転されているか否かの自己診断、すなわちＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かの取り外し診断を実施している。

具体的には本実施形態では、ＰＭ捕集装置５０の取り外し診断として、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４を用いた取り外し診断（以下「第１取り外し診断」という。）、及び差圧センサ５５を用いた取り外し診断（以下「第２取り外し診断」という。）の２種類の取り外し診断を実施することができるようにし、機関運転状態に応じてどちらの取り外し診断を実施するかを使い分けることができるようした。

以下、第１取り外し診断、及び第２取り外し診断の詳細について説明しつつ、これらを機関運転状態に応じて使い分けるようにした理由について説明する。

まず図２及び図３を参照して、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４を用いた第１取り外し診断の詳細について説明する。

図２は、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態で内燃機関１００が運転されたときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示したタイムチャートである。一方で図３は、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態で内燃機関１００が運転されたときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示したタイムチャートである。

図２（Ａ）に示すように、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態では、第１排気温度センサ５３から第２排気温度センサ５４までの間を流れる排気の熱は、ＰＭ捕集装置５０が取り付けられていた位置に接続された配管を介して外気に放熱されるだけなので、第２排気温度は第１排気温度よりも低くなるものの、第２排気温度の温度変化曲線の形状は、第１排気温度の温度変化曲線の形状とほぼ同形状となる。

そのため、図２（Ｂ）に示すように、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎ［℃／ｓ］（すなわち第１排気温度の温度変化曲線の傾き）、及び第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔ［℃／ｓ］（すなわち第２排気温度の温度変化曲線の傾き）は、ほぼ同一の値となり、図２（Ｃ）に示すように、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値と第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値との差分値Ｄｉｏは、基本的にゼロとなる。

その結果、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態では、図２（Ｄ）に示すように、差分値Ｄｉｏの積算値ＩＤｉｏも、基本的にゼロ（若しくはゼロ近傍の値）となる。

これに対し、図３（Ａ）に示すように、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態では、ＰＭ捕集装置５０の熱容量の分だけ、第２排気温度の温度変化が、第１排気温度の温度変化よりも緩慢になる。

例えば図３（Ａ）に示すように、第１排気温度が上昇している場合において、ＰＭ捕集装置５０の温度が第１排気温度よりも低いときには、ＰＭ捕集装置５０に流入した排気の熱がＰＭ捕集装置５０に奪われるため、第２排気温度の上昇幅は、第１排気温度の上昇幅よりも小さくなる。したがって、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値と第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値とを比較すると、第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値は、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値よりも小さくなる。

また、第１排気温度が低下している場合において、ＰＭ捕集装置５０の温度が第１排気温度よりも高いときには、ＰＭ捕集装置５０に流入した排気は、ＰＭ捕集装置５０から熱を受けるため、第２排気温度の低下幅は、第１排気温度の低下幅よりも小さくなる。したがって、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値と第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値とを比較すると、第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値は、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値よりも小さくなる。

そのため、図３（Ｂ）に示すように、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎ、及び第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔは、同一の値とならず、図３（Ｃ）に示すように、差分値Ｄｉｏが生じる。その結果、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態では、図３（Ｄ）に示すように、差分値Ｄｉｏの積算値ＩＤｉｏが徐々に大きくなる。

したがって、内燃機関１００の運転中において、或る一定期間の第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値と第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値との差分値Ｄｉｏの積算値ＩＤｉｏが、所定閾値Ｉｔｈ未満であれば、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態であると判定することができる。

このように本実施形態では、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの相違に基づいて、取り外し状態であるか否かを判定しているが、例えば、単に第１排気温度と第２排気温度との温度差に基づいて取り外し状態であるか否かを判定することも考えられる。しかしながら、発明者らの鋭意研究の結果、この後者の方法では、以下のような問題が生じることが分かっている。

すなわち、第１排気温度センサ５３や第２排気温度センサ５４は、例えば搭載スペースや耐熱上の問題から、ＰＭ捕集装置５０の近傍に取り付けることができない場合がある。そうすると、例えば第１排気温度センサ５３がＰＭ捕集装置５０の入口から離れた位置に取り付けられていた場合には、排気の温度は、第１排気温度センサ５３からＰＭ捕集装置５０までの間の排気管２２を流れる過程で排気管２２からの放熱によって低下する。また第２排気温度センサ５４がＰＭ捕集装置５０から離れた位置に取り付けられていた場合には、排気の温度は、ＰＭ捕集装置５０から第２排気温度センサ５４までの間の排気管２２を流れる過程で排気管２２からの放熱によって低下する。

したがって、各排気温度センサ５３、５４の取り付け位置がＰＭ捕集装置５０から離れるほど、各排気温度センサ５３、５４によって検出された第１排気温度及び第２排気温度の温度差と、ＰＭ捕集装置５０の前後で生じた実際の温度差と、の間の誤差が大きくなる。その結果、各排気温度センサ５３、５４の取り付け位置がＰＭ捕集装置５０から離れるほど、正常状態であるにもかかわらず取り外し状態であると誤判定したり、取り外し状態であるにもかかわらず正常状態であると誤判定したりする可能性が高くなる。

このように、単に第１排気温度と第２排気温度との温度差に基づいて取り外し状態であるか否かを判定しようとすると、第１排気温度センサ５３や第２排気温度センサ５４の取り付け位置がＰＭ捕集装置５０から離れるほど、排気管２２からの放熱の影響によって判定精度が悪化するという問題が生じる。

これに対して、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎ、すなわち第１排気温度の温度変化曲線の傾きを考えると、単位長さ当たりの排気管２２からの放熱量は基本的に一定なので、第１排気温度センサ５３がＰＭ捕集装置５０の入口から離れた位置に取り付けられていたとしても、第１排気温度センサ５３からＰＭ捕集装置５０の入口までの間の排気管２２を排気が流れる過程における第１排気温度の温度変化曲線の傾きは基本的に一定となる。そのため、ＰＭ捕集装置５０の入口から離れた位置における第１排気温度の温度変化曲線の傾きと、ＰＭ捕集装置５０の入口近傍における第１排気温度の温度変化曲線の傾きと、の相違は少ない。

また第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔ、すなわち第２排気温度の温度変化曲線の傾きを考えると、ＰＭ捕集装置５０の出口から第２排気温度センサ５４までの間の排気管２２を排気が流れる過程において、第２排気温度の温度変化曲線の傾きが排気管２２からの放熱の影響を受けた傾きに変化するまでには、或る程度の距離（時間）を要する。そのため、ＰＭ捕集装置５０の出口近傍における第２排気温度の温度変化曲線の傾きと、ＰＭ捕集装置５０の出口から或る程度の距離が離れるまでの間の位置における第２排気温度の温度変化曲線の傾きと、の相違も少ない。

したがって、本実施形態のように、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの相違に基づいて、取り外し状態であるか否かを判定することで、単に第１排気温度と第２排気温度との温度差に基づいて取り外し状態であるか否かを判定する場合よりも、取り外し状態であるか否かを精度良く判定することができるのである。

続いて、差圧センサ５５を用いた第２取り外し診断の詳細について説明する。

ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態では、ＰＭ捕集装置５０の圧力損失によって前後差圧Ｐｉｏが発生する。一方でＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態では、本来であればＰＭ捕集装置５０が取り付けられていた位置に配管などが接続されているだけなので、正常状態と異なり圧力損失がほとんど発生せず、したがって前後差圧Ｐｉｏは基本的にゼロ近傍の値となる。

そのため、例えば或る一定期間の前後差圧Ｐｉｏの積算値ＩＰｉｏ（又は平均値ＡＰｉｏ）が所定閾値ＩＰｔｈ未満であれば、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態であると判定することができる。

ここで、ＰＭ捕集装置５０の圧力損失、ひいては前後差圧Ｐｉｏは、ＰＭ捕集装置５０に流入する排気の流量Ｇｅ［ｇ／ｓ］（以下「排気流量」という。）が多くなるほど大きくなる。そのため、第２取り外し診断による取り外し状態であるか否かの判定精度は、排気流量Ｇｅが多いときの方が、少ないときよりも高くなる傾向にある。したがって、第２取り外し診断は、機関運転領域のうち、排気流量Ｇｅが相対的に多い機関運転領域において実施することが望ましい。

一方で、第１取り外し診断は、前述したように、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態では、ＰＭ捕集装置５０の熱容量の分だけ、第２排気温度の温度変化が、第１排気温度の温度変化よりも緩慢になることを利用して取り外し状態であるか否かの判定を行うものである。そのため、排気流量Ｇｅが多くなるほど、仮にＰＭ捕集装置５０に熱を奪われたり、逆にＰＭ捕集装置５０から熱を受けたりしたとしても、ＰＭ捕集装置５０を通過する排気の温度変化が少なくなるため、第１取り外し診断による取り外し状態であるか否かの判定精度は低くなる傾向にある。すなわち、第１取り外し診断による取り外し状態であるか否かの判定精度は、第２取り外し診断とは逆に、排気流量Ｇｅが少ないときの方が、多いときよりも高くなる傾向にある。したがって、第１取り外し診断は、機関運転領域のうち、排気流量Ｇｅが相対的に少ない機関運転領域において実施することが望ましい。

そこで本実施形態では、機関運転領域のうち、排気流量Ｇｅが相対的に少なくなる機関運転領域において第１取り外し診断を実施し、排気流量Ｇｅが相対的に多くなる機関運転領域において第２取り外し診断を実施することにした。これにより、幅広い機関運転領域で取り外し状態であるか否かの判定を精度良く実施することができる。

また、仮に第１排気温度センサ５３又は第２排気温度センサ５４が故障して第１取り外し診断が実施できなくなっても、差圧センサ５５を用いた第２取り外し診断を実施することできる。逆に差圧センサ５５が故障して第２取り外し診断が実施できなくなっても、第１排気温度センサ５３又は第２排気温度センサ５４を用いた第１取り外し診断を実施することできる。そのため、第１排気温度センサ５３、第２排気温度センサ５４又は差圧センサ５５のいずれかが故障したとしても、第１取り外し診断又は第２取り外し診断のどちらかは実施することができるので、取り外し状態であるか否かの判定が実施できなくなるのを抑制することができる。

図４は、この本実施形態によるＰＭ捕集装置５０の取り外し診断について説明するフローチャートである。

ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、負荷センサ２１３の検出値に基づいて算出された機関負荷と、クランク角センサ２１４の検出値に基づいて算出された機関回転速度と、を読み込み、機関運転状態を検出する。

ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、図５のマップを参照し、機関運転状態に基づいて、現在の運転領域が第１取り外し診断を実施する第１領域内にあるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、現在の運転領域が第１領域内にあれば、ステップＳ４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、現在の運転領域が第１領域内になければ、ステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、図５のマップを参照し、機関運転状態に基づいて、現在の運転領域が第２取り外し診断を実施する第２領域内にあるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、現在の運転領域が第２領域内にあれば、ステップＳ５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、現在の運転領域が第２領域内になければ、今回の処理を終了する。

なお本実施形態では、第１領域を、排気流量Ｇｅが所定の第１流量Ｇｅ＿ｔｈ１（例えば２［ｇ／ｓ］）以上であり、かつ所定の第２流量Ｇｅ＿ｔｈ２（例えば２０［ｇ／ｓ］）以下となる運転領域としている。このような排気流量Ｇｅの下限側の閾値となる第１流量Ｇｅ＿ｔｈ１を設定しているのは、第１排気温度及び第２排気温度の温度変化を検出するためには、少なくともＰＭ捕集装置５０に排気が流入している必要があるためである。そして第２領域を、排気流量Ｇｅが第２流量Ｇｅ＿ｔｈ２よりも大きい所定の第３流量Ｇｅ＿ｔｈ３（例えば４０［ｇ／ｓ］）以上となる運転領域としている。

また排気流量Ｇｅは、簡易的にはエアフローメータ２１１の検出値に基づいて算出した吸入空気流量Ｇａ［ｇ／ｓ］としてもよいが、本実施形態では、吸入空気流量Ｇａと、燃料噴射弁１２から噴射された燃料の質量流量Ｇｆ［ｇ／ｓ］と、の和を排気流量Ｇｅ（＝Ｇａ＋Ｇｆ）として算出している。

ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、第１取り外し診断を実施する。第１取り外し診断の詳細については、図６から図９を参照して後述する。

ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、第２取り外し診断を実施する。第２取り外し診断の詳細については、図１０から図１３を参照して後述する。

図６は、第１取り外し診断の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ４１において、電子制御ユニット２００は、第１取り外し診断によってＰＭ捕集装置５０の取り外しを検出するための第１前提条件が成立しているか否かを判定するための第１前提条件判定処理を実施する。第１前提条件判定処理の詳細については、図７を参照して後述する。

ステップＳ４２において、電子制御ユニット２００は、第１前提条件成立フラグＦｐ１が１に設定されているか否かを判定する。第１前提条件成立フラグＦｐ１は、第１前提条件判定処理において１又は０に設定されるフラグである。第１前提条件成立フラグＦｐ１の初期値は０に設定されており、第１前提条件判定処理においてＰＭ捕集装置５０の取り外しを検出するための第１前提条件が成立していると判定されたときに１に設定される。電子制御ユニット２００は、第１前提条件成立フラグＦｐ１が１に設定されていれば、ステップＳ４３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１前提条件成立フラグＦｐ１が０に設定されていれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ４３において、電子制御ユニット２００は、第１取り外し診断によってＰＭ捕集装置５０の取り外しを精度良く検出するための第１実施条件が成立しているか否かを判定するための第１実施条件判定処理を実施する。第１実施条件判定処理の詳細については、図８を参照して後述する。

ステップＳ４４において、電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１が１に設定されているか否かを判定する。第１実施条件成立フラグＦｅ１は、第１実施条件判定処理において１又は０に設定されるフラグである。第１実施条件成立フラグＦｅ１の初期値は０に設定されており、第１実施条件判定処理においてＰＭ捕集装置５０の取り外しを精度良く検出するための第１実施条件が成立していると判定されたときに１に設定される。電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１が１に設定されていれば、ステップＳ４５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１が０に設定されていれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ４５において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かを判定するための第１取り外し判定処理を実施する。第１取り外し判定処理の詳細については、図７を参照して後述する。

図７は、第１前提条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ４１１において、電子制御ユニット２００は、今回のトリップ中（車両の１トリップ中）にＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かの判定がまだ行われていないかを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、後述する第１取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ１（図９参照）及び第２取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ２（図１３参照）が０であれば、今回のトリップ中にＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かの判定がまだ行われていないと判定してステップＳ４１２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ１又は第２取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ２が１であれば、今回のトリップ中にＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かの判定が既に１度行われたと判定してステップＳ４１５の処理に進む。

ステップＳ４１２において、電子制御ユニット２００は、第１取り外し判定処理を実施するために使用するパラメータを算出するために必要なセンサ類が故障していないか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４が故障していないかを判定する。例えば電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４の検出値が所定の上限側故障判定閾値以上となったとき、又は下限側故障判定閾値以下となったときに、短絡故障又は断線故障が発生していると判定することができる。また電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４の検出値が同等の値となる状況のときに、各排気温度センサ５３、５４の検出値の差が所定範囲内に収まっているか否かを判定するラショナリティ判定を実施し、各排気温度センサ５３、５４の検出値の差が所定範囲内に収まっていなければ、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４に何らかの故障が発生していると判定することができる。

電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４が故障していなければ、ステップＳ４１３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３又は第２排気温度センサ５４のいずれか一方が故障してれば、後述する第１取り外し判定処理の実施を禁止するべく、ステップＳ４１５の処理に進む。

ステップＳ４１３において、電子制御ユニット２００は、第１実施条件判定処理において第１実施条件が成立しているか否かを判定するために使用するセンサ類が故障していないか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３、エアフローメータ２１１及び外気温度センサ２１２が故障していないかを判定する。電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３、エアフローメータ２１１及び外気温度センサ２１２が故障していなければ、ステップＳ４１４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３、エアフローメータ２１１又は外気温度センサ２１２のいずれか１つが故障していれば、ステップＳ４１５の処理に進む。

ステップＳ４１４において、電子制御ユニット２００は、第１前提条件成立フラグＦｐ１を１に設定する。

ステップＳ４１５において、電子制御ユニット２００は、第１前提条件成立フラグＦｐ１を０に設定する。

図８は、第１実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ４３１において、電子制御ユニット２００は、外気温度センサ２１２の検出値に基づいて算出した外気温度が、所定温度（例えば－１５［℃］）以上であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、外気温度が所定温度以上であれば、ステップＳ４３２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、外気温度が所定温度未満であれば、ステップＳ４３４の処理に進む。なお、このような判定を行うのは以下の理由によるものである。

前述した通り、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態では、第１排気温度センサ５３から第２排気温度センサ５４までの間を流れる排気の熱は、ＰＭ捕集装置５０が取り付けられていた位置に接続された配管を介して外気に放熱されることになる。このとき、外気温度が低いときは、高いときと比較して外気への放熱量が多くなる。そのため、外気温度が低いときには、この外気への放熱量が多くなる影響で、取り外し状態であるときの第２排気温度の温度変化曲線の形状が、第１排気温度の温度変化曲線の形状と同形状とならないおそれがあり、取り外し状態であるか否かの判定精度が低下するおそれがあるためである。

ステップＳ４３２において、電子制御ユニット２００は、内燃機関１００を始動してからの吸入空気流量Ｇａの積算値ＩＧａが所定の第１積算値ＩＧａ＿ｔｈ１以上であるか否かを判定する。内燃機関１００の始動とは、例えばアイドルストップ機能を備える車両やハイブリッド車両において、１トリップ中に内燃機関１００の始動及び停止が複数回繰り返される場合の再始動も含まれる。電子制御ユニット２００は、内燃機関１００を始動してからの積算値ＩＧａが第１積算値ＩＧａ＿ｔｈ１以上であれば、ステップＳ４３３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、内燃機関１００を始動してからの積算値ＩＧａが第１積算値ＩＧａ＿ｔｈ１未満であれば、ステップＳ４３４の処理に進む。

なお、このような判定を行うのは以下の理由によるものである。すなわち、内燃機関１００の始動直後は、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態において、ＰＭ捕集装置５０が取り付けられていた位置に接続された配管の温度が相対的に低く、この配管からの放熱量が多くなる傾向になる。そのため、外気温度が低いときと同様に、取り外し状態であるときの第２排気温度の温度変化曲線の形状が、第１排気温度の温度変化曲線の形状と同形状とならないおそれがあり、取り外し状態であるか否かの判定精度が低下するおそれがあるためである。なお第１積算値ＩＧａ＿ｔｈ１は、本実施形態では予め設定された一定値としているが、例えば内燃機関１００の停止時間が長くなるほど大きくなる可変値としてもよい。

ステップＳ４３３において、電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１を１に設定する。

ステップＳ４３４において、電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１を０に設定する。

図９は、第１取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ４５１において、電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３の検出値に基づいて第１排気温度の時間変化率Ａｉｎを算出すると共に、第２排気温度センサ５４の検出値に基づいて第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔを算出する。

ステップＳ４５２において、電子制御ユニット２００は、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値と第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値との差分値Ｄｉｏ（＝｜Ａｉｎ｜－｜Ａｏｕｔ｜）を算出する。

ステップＳ４５３において、電子制御ユニット２００は、差分値Ｄｉｏの積算値ＩＤｉｏ（＝ＩＤｉｏ（前回値）＋Ｄｉｏ）を算出する。

ステップＳ４５４において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＤｉｏを算出するにあたって使用した差分値Ｄｉｏのサンプル数Ｎｉ（＝Ｎｉ（前回値）＋１）、すなわち積算した差分値Ｄｉｏの個数を算出する。

ステップＳ４５５において、電子制御ユニット２００は、サンプル数Ｎｉが所定数Ｎｉｔｈ以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、サンプル数Ｎｉが所定数Ｎｉｔｈ以上であれば、ステップＳ４５６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、サンプル数Ｎｉが所定数Ｎｉｔｈ未満であれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ４５６において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＤｉｏが所定閾値Ｉｔｈ以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、積算値ＩＤｉｏが所定閾値Ｉｔｈ以上であれば、ステップＳ４５７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、積算値ＩＤｉｏが所定閾値Ｉｔｈ未満であれば、ステップＳ４５８の処理に進む。

ステップＳ４５７において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態であると判定する。

ステップＳ４５８において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態であると判定する。

ステップＳ４５９において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＤｉｏを初期値のゼロに戻し、第１取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ１を１に設定する。第１取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ１は、トリップの終了時、又は開始時に、初期値である０に戻される。

図１０は、第２取り外し診断の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ５１において、電子制御ユニット２００は、第２取り外し診断によってＰＭ捕集装置５０の取り外しを検出するための第２前提条件が成立しているか否かを判定するための第２前提条件判定処理を実施する。第２前提条件判定処理の詳細については、図１１を参照して後述する。

ステップＳ５２において、電子制御ユニット２００は、第２前提条件成立フラグＦｐ２が１に設定されているか否かを判定する。第２前提条件成立フラグＦｐ２は、第２前提条件判定処理において１又は０に設定されるフラグである。第２前提条件成立フラグＦｐ２の初期値は０に設定されており、第２前提条件判定処理においてＰＭ捕集装置５０の取り外しを検出するための第２前提条件が成立していると判定されたときに１に設定される。電子制御ユニット２００は、第２前提条件成立フラグＦｐ２が１に設定されていれば、ステップＳ５３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２前提条件成立フラグＦｐ２が０に設定されていれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ５３において、電子制御ユニット２００は、第２取り外し診断によってＰＭ捕集装置５０の取り外しを精度良く検出するための第２実施条件が成立しているか否かを判定するための第２実施条件判定処理を実施する。第２実施条件判定処理の詳細については、図１２を参照して後述する。

ステップＳ５４において、電子制御ユニット２００は、第２実施条件成立フラグＦｅ２が１に設定されているか否かを判定する。第２実施条件成立フラグＦｅ２は、第２実施条件判定処理において１又は０に設定されるフラグである。第２実施条件成立フラグＦｅ２の初期値は０に設定されており、第２実施条件判定処理においてＰＭ捕集装置５０の取り外しを精度良く検出するための第２実施条件が成立していると判定されたときに１に設定される。電子制御ユニット２００は、第２実施条件成立フラグＦｅ２が１に設定されていれば、ステップＳ５５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２実施条件成立フラグＦｅ２が０に設定されていれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ５５において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かを判定するための第２取り外し判定処理を実施する。第２取り外し判定処理の詳細については、図１３を参照して後述する。

図１１は、第２前提条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ５１１において、電子制御ユニット２００は、今回のトリップ中（車両の１トリップ中）にＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かの判定がまだ行われていないかを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、前述した第１取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ１、及び後述する第１取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ２（図１２参照）が０であれば、今回のトリップ中にＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かの判定がまだ行われていないと判定してステップＳ５１２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ１又は第２取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ２が１であれば、今回のトリップ中にＰＭ捕集装置５０が取り外されているか否かの判定が既に１度行われたと判定してステップＳ５１５の処理に進む。

ステップＳ５１２において、電子制御ユニット２００は、第２取り外し判定処理を実施するために使用するパラメータを算出するために必要なセンサ類が故障していないか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、差圧センサ５５が故障していないかを判定する。例えば電子制御ユニット２００は、差圧センサ５５の検出値が所定の上限側故障判定閾値以上となったとき、又は下限側故障判定閾値以下となったときに、短絡故障又は断線故障が発生していると判定することができる。また電子制御ユニット２００は、差圧センサ５５の検出値がゼロとなる状況のときに、差圧センサ５５の検出値がゼロを中心とする所定範囲内に収まっているか否かを判定するラショナリティ判定を実施し、差圧センサ５５の検出値が所定範囲内に収まっていなければ、差圧センサ５５に何らかの故障が発生していると判定することができる。

電子制御ユニット２００は、差圧センサ５５が故障していなければ、ステップＳ５１３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、差圧センサ５５が故障してれば、後述する第２取り外し判定処理の実施を禁止するべく、ステップＳ５１５の処理に進む。

ステップＳ５１３において、電子制御ユニット２００は、第２実施条件判定処理において第２実施条件が成立しているか否かを判定するために使用するセンサ類が故障していないか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、エアフローメータ２１１が故障していないかを判定する。電子制御ユニット２００は、エアフローメータ２１１が故障していなければ、ステップＳ５１４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、エアフローメータ２１１が故障していれば、ステップＳ５１５の処理に進む。

ステップＳ５１４において、電子制御ユニット２００は、第２前提条件成立フラグＦｐ２を１に設定する。

ステップＳ５１５において、電子制御ユニット２００は、第２前提条件成立フラグＦｐ２を０に設定する。

図１２は、第２実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ５３１において、電子制御ユニット２００は、機関運転状態が定常状態であるか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、吸入空気流量Ｇａの時間変化率［ｇ／ｓ］が所定変化率（例えば０．５［ｇ／ｓ］）以下である状態が所定時間（例えば２秒）以上継続していれば、機関運転状態が定常状態であると判定してステップＳ５３２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、機関運転状態が定常状態でなければ、ステップＳ５３３の処理に進む。

ステップＳ５３２において、電子制御ユニット２００は、第２実施条件成立フラグＦｅ２を１に設定する。

ステップＳ５３３において、電子制御ユニット２００は、第２実施条件成立フラグＦｅ２を０に設定する。

図１３は、第２取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。

ステップＳ５５１において、電子制御ユニット２００は、差圧センサ５５の検出値に基づいて、ＰＭ捕集装置５０の前後差圧Ｐｉｏを算出する。

ステップＳ５５２において、電子制御ユニット２００は、前後差圧Ｐｉｏの積算値ＩＰｉｏ（＝ＩＰｉｏ（前回値）＋Ｐｉｏ）を算出する。

ステップＳ５５３において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＰｉｏを算出するにあたって使用した前後差圧Ｐｉｏのサンプル数Ｎｐ（＝Ｎｐ（前回値）＋１）、すなわち積算した前後差圧Ｐｉｏの個数を算出する。

ステップＳ５５４において、電子制御ユニット２００は、サンプル数Ｎｐが所定数Ｎｐ＿ｔｈ以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、サンプル数Ｎｐが所定数Ｎｐ＿ｔｈ以上であれば、ステップＳ４５５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、サンプル数Ｎｐが所定数Ｎｐ＿ｔｈ未満であれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ５５５において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＰｉｏが所定閾値Ｉｐｔｈ以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、積算値ＩＰｉｏが所定閾値Ｉｐｔｈ以上であれば、ステップＳ５５６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、積算値ＩＰｉｏが所定閾値Ｉｐｔｈ未満であれば、ステップＳ５５７の処理に進む。

ステップＳ５５６において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態であると判定する。

ステップＳ５５７において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態であると判定する。

ステップＳ５５８において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＰｉｏを初期値のゼロに戻し、第２取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ２を１に設定する。第２取り外し判定処理の実施済フラグＦｆ２は、トリップの終了時、又は開始時に、初期値である０に戻される。

以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、機関本体１０と、機関本体１０の排気管２２（排気通路）に設けられた排気後処理装置３０としてのＰＭ捕集装置５０と、
ＰＭ捕集装置５０に流入する排気の温度である第１排気温度を検出する第１排気温度センサ５３と、ＰＭ捕集装置５０から流出した排気の温度である第２排気温度を検出する第２排気温度センサ５４と、ＰＭ捕集装置５０の前後差圧を検出する差圧センサ５５と、を備える。この内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）は、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎ及び第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔを算出する時間変化率算出部と、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの相違に基づいて、ＰＭ捕集装置５０が排気管２２から取り外された取り外し状態であるか否かを判定する第１判定部と、前後差圧Ｐｉｏに基づいて取り外し状態であるか否かを判定する第２判定部と、を備える。

そして電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３又は第２排気温度センサ５４が故障しているときは、第１判定部による取り外し状態であるか否かの判定を禁止し、差圧センサ５５が故障しているときは、第２判定部による取り外し状態であるか否かの判定を禁止するように構成されている。

これにより、仮に第１排気温度センサ５３又は第２排気温度センサ５４が故障して第１取り外し判定処理（第１判定部による取り外し状態であるか否かの判定）が実施できなくなっても、差圧センサ５５を用いた第２取り外し判定処理（第２判定部による取り外し状態であるか否かの判定）を実施することできる。逆に差圧センサ５５が故障して第２取り外し判定処理が実施できなくなっても、第１排気温度センサ５３又は第２排気温度センサ５４を用いた第１取り外し判定処理を実施することできる。そのため、第１排気温度センサ５３、第２排気温度センサ５４又は差圧センサ５５のいずれかが故障したとしても、第１取り外し判定処理又は第２取り外し判定処理のどちらかは実施することができるので、取り外し状態であるか否かの判定が実施できなくなるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、排気流量Ｇｅが所定流量未満であれば第１取り外し診断を実施し、排気流量Ｇｅが所定流量以上であれば第２取り外し診断を実施するようにした点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１４は、本実施形態によるＰＭ捕集装置５０の取り外し診断について説明するフローチャートである。なお図１４において、ステップＳ２０１以外の処理内容は、前述した第１実施形態の処理内容と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ２０１において、電子制御ユニット２００は、排気流量Ｇｅが所定の第４流量Ｇｅ＿ｔｈ４（例えば３５［ｇ／ｓ］）未満であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、排気流量Ｇｅが第４流量Ｇｅ＿ｔｈ４未満であれば、ステップＳ４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、排気流量Ｇｅが第４流量Ｇｅ＿ｔｈ４以上であれば、ステップＳ５の処理に進む。

以上説明した本実施形態のように、簡易的に排気流量Ｇｅが第４流量Ｇｅ＿ｔｈ４未満であるか否かで、第１取り外し診断を実施するか、又は第２取り外し診断を実施するかを判断するようしてもよい。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１取り外し判定処理及び第２取り外し判定処理の内容が、第１実施形態と相違する。具体的には、第１取り外し判定処理においては、差分値Ｄｉｏの平均値ＡＤｉｏを所定閾値ＡＤｔｈと比較することによって取り外し状態であるか否かの判定を行い、第２取り外し判定処理においては前後差圧Ｐｉｏの平均値ＡＰｉｏを所定閾値ＡＰｔｈと比較することによって取り外し状態であるか否かの判定を行う点で、第１実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。

図１５は、本実施形態による第１取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。なお図１５において、ステップＳ４５１からステップＳ４５５、及びステップＳ４５７からステップ４５９までの処理の内容は、第１実施形態で説明した処理の内容と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ３０１において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＤｉｏを、積算値ＩＤｉｏを算出するにあたって使用した差分値Ｄｉｏのサンプル数Ｎｉで除算することによって、差分値Ｄｉｏの平均値ＡＤｉｏを算出し、この平均値ＡＤｉｏが所定閾値ＡＤｔｈ以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、平均値ＡＤｉｏが所定閾値ＡＤｔｈ以上であれば、ステップＳ４５７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、平均値ＡＤｉｏが所定閾値ＡＤｔｈ未満であれば、ステップＳ４５８の処理に進む。

図１６は、本実施形態による第２取り外し判定処理の詳細について説明するフローチャートである。なお図１６において、ステップＳ５５１からステップＳ５５４、及びステップＳ５５６からステップ５５８までの処理の内容は、第１実施形態で説明した処理の内容と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ３０２において、電子制御ユニット２００は、積算値ＩＰｉｏを、積算値ＩＰｉｏを算出するにあたって使用した前後差圧Ｐｉｏのサンプル数Ｎｐで除算することによって、前後差圧Ｐｉｏの平均値ＡＰｉｏを算出し、この平均値ＡＰｉｏが所定閾値ＡＰｔｈ以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、平均値ＡＰｉｏが所定閾値ＡＰｔｈ以上であれば、ステップＳ５５６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、平均値ＡＰｉｏが所定閾値ＡＰｔｈ未満であれば、ステップＳ５５７の処理に進む。

以上説明した本実施形態のように、第１取り外し判定処理において、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎの絶対値と、第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔの絶対値と、の差分値Ｄｉｏの一定数以上の平均値ＡＤｉｏを算出し、平均値ＡＤｉｏが所定閾値ＡＤｔｈ未満であれば取り外し状態であると判定するようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また第２取り外し判定処理において、前後差圧Ｐｉｏの一定数以上の平均値ＡＰｉｏを算出し、平均値ＡＰｉｏが所定閾値ＡＰｔｈ未満であれば取り外し状態であると判定するようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１排気温度センサ５３の取り付け位置が、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１７は、本発明の第４実施形態による内燃機関１００、及び内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００の概略構成図である。

図１７に示すように、本実施形態においては、第１排気温度センサ５３が、前述したような搭載スペースや耐熱上の問題から、ＰＭ捕集装置５０よりも排気流れ方向上流側、かつＰＭ捕集装置５０の入口から離れた位置の排気管２２に取り付けられている。このような場合において、第１排気温度センサ５３からＰＭ捕集装置５０の入口までの距離が長いと、第１排気温度センサ５３によって検出した第１排気温度の温度変化率Ａｉｎを用いて取り外し状態であるか否かの判定を行ったときの判定精度が低下するおそれがある。

したがって、このよう場合には、第１排気温度センサ５３の検出値に基づいて、ＰＭ捕集装置５０の入口近傍の推定排気温度（以下「推定第１排気温度」という。）を算出し、推定第１排気温度の温度変化率Ａｉｎを用いて第１実施形態のように取り外し状態であるか否かの判定を行ったほうが好ましい場合がある。そこで本実施形態では、第１排気温度センサ５３の検出値に基づいて推定第１排気温度を算出することとした。

図１８は、ＰＭ捕集装置５０の入口から離れた位置の排気管２２に取り付けられた第１排気温度センサ５３に基づいて、推定第１排気温度を算出する推定制御について説明するフローチャートである。

ステップＳ４０１において、電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３の検出値を読み込む。

ステップＳ４０２において、電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成された図１９のマップを参照し、吸入空気流量Ｇａと、外気温度と、に基づいて、第１排気温度センサ５３からＰＭ捕集装置５０までの間の排気管２２を流れる過程で低下する排気の温度低下量を算出する。図１９のマップに示すように、排気の温度低下量は、吸入空気流量Ｇａが少ないときほど、また排気温度が低いときほど、大きくなる傾向にある。

ステップＳ４０３において、電子制御ユニット２００は、排気の温度低下量に対して、例えば一次遅れ処理等の遅れ処理を施す。このような遅れ処理を施すのは、第１排気温度センサ５３の検出値が、実際に第１排気温度センサ５３近傍を通過する排気の排気温度相当の値に変化するまでには、或る程度の時間を要するため、このような第１排気温度センサ５３の応答速度を考慮したものである。

ステップＳ４０４において、電子制御ユニット２００は、第１排気温度センサ５３の検出値に相当する排気温度から、遅れ処理を施した排気の温度低下量を減算したものを、推定第１排気温度として算出する。

以上説明した本実施形態によれば、第１排気温度センサ５３からＰＭ捕集装置５０の入口までの距離が長い場合に、取り外し状態であるか否かの判定精度が低下するのを抑制することができる。

（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施条件判定処理の内容が、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図２０は、本実施形態による第１実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。なお図２０において、ステップＳ４３１からステップＳ４３４までの処理の内容は、第１実施形態で説明した処理の内容と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ５０１において、電子制御ユニット２００は、例えば車両の定常走行時や減速時など、第１排気温度が低下している状態であるか否かを判定する。このような判定を行うのは、第１排気温度の温度上昇時と比較して、温度低下時のほうが、第１排気温度の温度変化よりも第２排気温度の温度変化が緩慢になる傾向があり、差分値Ｄｉｏが大きくなる傾向があるためである。すなわち、第１排気温度の温度上昇時と比較して、温度低下時のほうが、ＰＭ捕集装置５０が取り外された取り外し状態であるか否かを精度良く検出することができるためである。

本実施形態では電子制御ユニット２００は、ステップＳ５０１において、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが所定変化率Ａｉｎ＿ｔｈ（負の値であり、例えば－５［℃／ｓ］）以下であるか否かを判定する。そして電子制御ユニット２００は、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが所定変化率Ａｉｎ＿ｔｈ以下であれば、第１排気温度が低下している状態であると判定してステップＳ４３３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが所定変化率Ａｉｎ＿ｔｈ未満であれば、ステップＳ４３４の処理に進む。

以上説明した本実施形態によれば、第１排気温度センサ５３及び第２排気温度センサ５４を用いた第１取り外し診断が第１排気温度の温度低下時に実施されるので、取り外し状態であるか否かの判定精度を一層向上させることができる。

（第６実施形態）
次に本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施条件判定処理の内容が、上記の各実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

前述した第５実施形態のように、取り外し状態であるか否かの判定を実施する第１実施条件として、排気流量Ｇｅが第１流量Ｇｅ＿ｔｈ１以上であることの他に、第１排気温度が低下している状態であること（第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが所定変化率Ａｉｎ＿ｔｈ以下であること）を加えると、１トリップ中に内燃機関１００の始動及び停止が複数回実施されることのある車両（以下「機関間欠運転実施車両」という。）の場合、以下のような問題が生じるおそれがある。

なお、機関間欠運転実施車両の例としては、アイドルストップ機能を備える車両（すなわち、内燃機関１００の制御として電子制御ユニット２００によってアイドルストップ制御を実施している車両）や、図２１に示すような車両駆動源として内燃機関１００の他に走行モータ３００を備えてＥＶモード（走行モータ３００の動力で走行するモード）とＨＶモード（車両要求トルクに応じて走行モータ３００の動力に加えて内燃機関の動力を使用して走行するモード）との切り替え制御が行われるハイブリッド車両などが挙げられる。

アイドルストップ制御とは、予め設定された機関停止条件の成立時に内燃機関１００を自動的に停止させ、予め設定された機関再始動条件の成立時に内燃機関１００を自動的に再始動させる制御である。機関停止条件としては、例えば自車両の速度（車速）が０［ｋｍ／ｈ］であること、ブレーキペダルが踏み込まれていること（すなわちブレーキ踏込量が一定量以上）であること、アクセルペダルが踏み込まれていないこと（すなわちアクセル踏込量がゼロ）、バッテリの充電量が所定量以上であることなどが挙げられる。また機関再始動条件としては、例えばブレーキペダルが踏み込まれていないこと（すなわちブレーキ踏込量がゼロ）、シフトレバーがドライブレンジ（例えばＤレンジやＲレンジ）であることなどが挙げられる。

また、以下の説明では、１トリップ中に内燃機関１００を停止することなく運転させる車両のことを、機関間欠運転実施車両と区別するために「通常車両」ということとする。

図２２Ａは、通常車両において、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態で内燃機関１００が運転されたときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示したタイムチャートである。図２２Ｂは、機関間欠運転実施車両としてのハイブリッド車両において、ＰＭ捕集装置５０が取り外されていない正常状態で内燃機関１００が運転されたときの第１排気温度及び第２排気温度の温度変化等を示したタイムチャートである。

図２２Ａに示すように、通常車両の場合は、加速後の定常走行時や減速時において車両要求トルクが低下しても、内燃機関１００が停止されることがないので、車両要求トルクの低下に伴って吸入空気流量Ｇａ、ひいては排気流量Ｇｅが低下すると共に第１排気温度が低下する。そのため、通常車両の場合は、定常走行時や減速時などに、第１排気温度が低下している状態で排気流量Ｇｅが所定範囲内（第１流量Ｇｅ＿ｔｈ１から第２流量Ｇｅ＿ｔｈ２の間）に収まって第１実施条件が成立する。

これに対して、図２２Ｂに示すように、ハイブリッド車両の場合は、内燃機関１００及び走行モータ３００の動力によって加速した後、定常走行時や減速時において車両要求トルクが低下して車両要求トルクが所定トルク未満になると、内燃機関１００が一時的に停止されることなる。そのため、ハイブリッド車両の場合は、第１排気温度が低下しやすい定常走行時や減速時などに、内燃機関１００が一時的に停止されて排気流量Ｇｅがゼロとなって第１流量Ｇｅ＿ｔｈ１未満となるので、通常車両の場合と比較して第１実施条件が成立する頻度が少なくなる。したがって、ハイブリッド車両の場合、第１実施条件として第１排気温度が低下している状態であることを加えることは好適ではない。

ここで、図２２Ａに示すように、通常車両の場合は、車両停止時においても内燃機関１００がアイドル運転状態となるため、機関本体１０から排気が排出される。そのため、通常車両の場合は、車両停止時においても、第１排気温度及び第２排気温度の低下は緩やかとなる。

これに対して、図２２Ｂに示すように、ハイブリッド車両の場合は、車両停止時においても内燃機関１００は停止されたままであり、機関本体１０から排気が排出されないので、排気管２２からの放熱によって、第１排気温度及び第２排気温度は通常車両よりも大きく低下する。そのため、ハイブリッド車両の場合は、再始動後の加速時において、第１排気温度が低下した状態から大きく上昇する。すなわち、ハイブリッド車両の場合は、通常車両と比較して、再始動後の加速時に第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが大きくなる。またアイドルストップ機能を備える車両でも同様に、車両停止時には内燃機関１００が停止されることになるので、再始動後の加速時に第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが大きくなる。

このように、機関間欠運転実施車両の場合は、再始動後の加速時に第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが大きくなる傾向があり、再始動後の加速時に第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの間に差が生じやすい。したがって機関間欠運転実施車両の場合は、再始動後の加速時が、取り外し状態であるか否かの判定を実施する第１実施条件として適している。

そこで機関間欠運転実施車両の場合には、再始動後の加速時に、取り外し状態であるか否かの判定が行われるように、第１実施条件判定処理の内容を変更することとした。

図２３は、本実施形態による第１実施条件判定処理の詳細について説明するフローチャートである。なお図２３において、ステップＳ４３３及びステップＳ４３４の処理の内容は、第１実施形態で説明した処理の内容と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ６０１において、電子制御ユニット２００は、内燃機関１００が始動（再始動を含む）される前において、内燃機関１００が停止されていた時間（以下「機関停止時間」という。）Ｔｓが、第１所定時間Ｔｓ＿ｔｈ（例えば１０秒）以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、機関停止時間Ｔｓが第１所定時間Ｔｓ＿ｔｈ以上であれば、ステップＳ６０２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、機関停止時間Ｔｓが第１所定時間Ｔｓ＿ｔｈ未満であれば、ステップＳ３５の処理に進む。

このような判定を行うのは、機関停止時間が短いと、第１排気温度の低下幅が少なく、その結果、機関始動後の加速時における第１排気温度の上昇幅も少なくなるため、機関始動後の加速時に第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの間に差が生じにくくなって、取り外し状態であるか否かの判定精度が低下するおそれがあるためである。

ステップＳ６０２において、電子制御ユニット２００は、内燃機関１００が始動（再始動も含む）されてからの経過時間（以下「始動後経過時間」という。）Ｔｏが、第２所定時間Ｔｏ＿ｔｈ（例えば３秒）以上か否かを判定する。このような判定を行うのは、内燃機関１００を始動してから第１排気温度が上昇するまでには、一定の時間遅れがあるためである。電子制御ユニット２００は、始動後経過時間Ｔｏが第２所定時間Ｔｏ＿ｔｈ以上であれば、ステップＳ６０２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、始動後経過時間Ｔｏが第２所定時間Ｔｏ＿ｔｈ未満であれば、ステップＳ４３４の処理に進む。

ステップＳ６０３において、電子制御ユニット２００は、排気流量Ｇｅが、所定の第５流量Ｇｅ＿ｔｈ５（例えば１８［ｇ／ｓ］）以上であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、排気流量Ｇｅが第５流量Ｇｅ＿ｔｈ５以上であれば、ステップＳ６０４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、排気流量Ｇｅが第５流量Ｇｅ＿ｔｈ５未満であれば、ステップＳ４３４の処理に進む。

なお、このような判定を行うのは、以下の理由によるものである。すなわち、機関本体１０から排出される排気の温度は、基本的に機関負荷が高くなるほど、換言すれば吸入空気流量Ｇａ、ひいては排気流量Ｇｅが多くなるほど高くなる傾向がある。したがって、排気流量Ｇｅが多くなるほど、機関始動後の加速時における第１排気温度の上昇幅も大きくなって、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎも大きくなる。逆を言えば、機関負荷が低く、排気流量Ｇｅが少ないときは、第１排気温度の上昇幅が少なく、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが小さくなるため、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの間に差が生じにくくなる。そのため、取り外し状態であるか否かの判定精度が低下するおそれがある。そこで本実施形態では、排気流量Ｇｅが第５流量Ｇｅ＿ｔｈ５以上であるか否か、すなわち機関負荷が一定負荷以上であるか否か（平坦路であれば加速度が一定加速度以上であるか否か）を判定しているのである。

ステップＳ６０４において、電子制御ユニット２００は、ＰＭ捕集装置５０の温度が所定温度（例えば３８０［℃］）以下か否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、第２排気温度をＰＭ捕集装置５０の温度とみなして第２排気温度が所定温度以下か否かを判定している。電子制御ユニット２００は、第２排気温度が所定温度以下であれば、ステップＳ６０５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２排気温度が所定温度よりも高ければ、ステップＳ４３４の処理に進む。

なお、このような判定を行うのは、以下の理由によるものである。すなわちＰＭ捕集装置５０の温度が低いほど、ＰＭ捕集装置５０を通過する過程で排気温度が低下するため、第１排気温度の温度変化率（温度上昇率）Ａｉｎと比較して、第２排気温度の温度変化率（温度上昇率）Ａｏｕｔが小さくなる傾向がある。したがってＰＭ捕集装置５０の温度が低いほど、機関始動後の加速時に第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの間に差が生じやすく、取り外し状態であるか否かの判定を精度良く行うことができるためである。

ステップＳ６０５において、電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１が０に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１が０に設定されていれば、ステップＳ４３３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１実施条件成立フラグＦｅ１が１に設定されていれば、ステップＳ６０６の処理に進む。

ステップＳ６０６において、電子制御ユニット２００は、内燃機関１００を始動してからの吸入空気流量Ｇａの積算値ＩＧａが所定の第２積算値ＩＧａ＿ｔｈ２（例えば１５０［ｇ］）以下であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、積算値ＩＧａが第２積算値ＩＧａ＿ｔｈ２以下であれば、ステップＳ４３３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、積算値ＩＧａが第２積算値ＩＧａ＿ｔｈ２よりも大きければ、ステップＳ４３４の処理に進む。

なお、このような判定を行うのは、以下の理由によるものである。

ステップＳ６０１からステップＳ６０５までの各条件が成立してステップＳ３４で第１実施条件成立フラグＦｅ１が１になると、第１取り外し判定処理が実施されることになるが、機関始動後の加速時における第１排気温度の時間変化率（温度上昇率）Ａｉｎは、加速時に第１排気温度が高くなるにつれて徐々に小さくなっていく。すなわち、加速開始からの排気の総熱量が或る一定量を超えると、第１排気温度の時間変化率（温度上昇率）Ａｉｎが徐々に小さくなっていく。

ここで排気の総熱量は、加速開始からの排気量、すなわち吸入空気流量Ｇａの積算値ＩＧａと比例関係にある。したがって、内燃機関１００を始動してからの吸入空気流量Ｇａの積算値ＩＧａが第２積算値ＩＧａ＿ｔｈ２よりも多くなると、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが小さくなるため、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの間に差が生じにくくなって、取り外し状態であるか否かの判定精度が低下するおそれがある。そこで本実施形態では、第１実施条件成立フラグＦｅ１が１になって、第１取り外し判定処理が実施されているときに、吸入空気流量Ｇａの積算値ＩＧａが第２積算値ＩＧａ＿ｔｈ２以下であるか否かを判定するようにしているのである。

以上説明した本実施形態によれば、機関停止中に第１排気温度が低下した後に内燃機関１００が始動されて機関負荷が一定以上になっているとき（加速しているとき）、すなわち第１排気温度の時間変化率Ａｉｎが大きくなるときに取り外し状態か否かの判定を行うことができる。そのため、第１排気温度の時間変化率Ａｉｎと第２排気温度の時間変化率Ａｏｕｔとの間に差が生じやすく、取り外し状態であるか否かの判定精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上記の各実施形態では、排気後処理装置３０としてのＰＭ捕集装置５０が取り外されたことを検出していたが、例えば同様の手法によって、触媒装置４０が取り外されたことを検出するようにしてもよい。すなわち、排気管２２に取り付けられた或る程度の熱容量を持つ装置の取り外しを、上記の各実施形態で説明した方法によって検出するようにしてもよい。

１０ 機関本体
２２ 排気管（排気通路）
５０ ＰＭ捕集装置（排気後処理装置）
５３ 第１排気温度センサ
５４ 第２排気温度センサ
５５ 差圧センサ
１００ 内燃機関
２００ 電子制御ユニット（制御装置）

Claims (1)

1. 機関本体と、
   前記機関本体の排気通路に設けられた排気後処理装置と、
   前記排気後処理装置に流入する排気の温度である第１排気温度を検出する第１排気温度センサと、
   前記排気後処理装置から流出した排気の温度である第２排気温度を検出する第２排気温度センサと、
   前記排気後処理装置の前後差圧を検出する差圧センサと、
   を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   前記第１排気温度の時間変化率及び前記第２排気温度の時間変化率を算出する時間変化率算出部と、
   前記第１排気温度の時間変化率と前記第２排気温度の時間変化率との相違に基づいて、前記排気後処理装置が前記排気通路から取り外された取り外し状態であるか否かを判定する第１判定部と、
   前記前後差圧に基づいて、前記取り外し状態であるか否かを判定する第２判定部と、
   を備え、
   前記第１排気温度センサ又は前記第２排気温度センサが故障しているときは、前記第１判定部による前記取り外し状態であるか否かの判定を禁止し、前記差圧センサが故障しているときは、前記第２判定部による前記取り外し状態であるか否かの判定を禁止する、
   内燃機関の制御装置。

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