エンジンの排気浄化装置
【課題】パティキュレートフィルタの故障判定を正確に行うことができるエンジンの排気浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジン２の排気通路６に設けられたパティキュレートフィルタ１４と、パティキュレートフィルタ１４に蓄積した排気微粒子を除去して、該パティキュレートフィルタ１４を再生処理するフィルタ再生手段３３と、パティキュレートフィルタ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出手段３４と、を備えたエンジンの排気浄化装置において、パティキュレートフィルタ１４の排気微粒子の捕集能力に関するフィルタ再生処理中の値と再生処理非実行時の値との差（Ｘ２−Ｘ１）を算出し、該差（Ｘ２−Ｘ１）が所定の閾値よりも小さいとき、パティキュレートフィルタ１４が故障していると判定する。
【解決手段】エンジン２の排気通路６に設けられたパティキュレートフィルタ１４と、パティキュレートフィルタ１４に蓄積した排気微粒子を除去して、該パティキュレートフィルタ１４を再生処理するフィルタ再生手段３３と、パティキュレートフィルタ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出手段３４と、を備えたエンジンの排気浄化装置において、パティキュレートフィルタ１４の排気微粒子の捕集能力に関するフィルタ再生処理中の値と再生処理非実行時の値との差（Ｘ２−Ｘ１）を算出し、該差（Ｘ２−Ｘ１）が所定の閾値よりも小さいとき、パティキュレートフィルタ１４が故障していると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置に関し、エンジンの排気浄化技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン、特にディーゼルエンジンの排気規制が強化され、排気ガス中に含まれる微粒子（以下、「排気微粒子」ともいう。）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ともいう。）の搭載が要求されている。
【０００３】
図５（ａ）に示すように、ＤＰＦには、捕集した排気微粒子が徐々に蓄積されていくため、蓄積された排気微粒子を除去しなければ、目詰まりが生じることにより、排気抵抗が増大して、燃費の悪化を招いてしまう。
【０００４】
また、ＤＰＦにおける排気微粒子の蓄積量が増加し、排気抵抗が増大すると、図５（ｄ）に示すように、ＤＰＦの上、下流側の圧力差（差圧）が上昇する。そこで、この点に着目して、差圧センサにより検出された差圧が所定の閾値を超えたとき、ＤＰＦに蓄積された排気微粒子を除去するための再生処理が行われる。
【０００５】
具体的に、ＤＰＦの再生処理が行われる際は、エンジンの燃焼室に燃焼用の燃料に加えてＤＰＦ再生用の燃料が供給される。該再生用の燃料は未燃燃料となって排気系に排出され、該排気系においてＤＰＦの上流側に設けられた酸化触媒で酸化される。このとき生じる酸化熱によりＤＰＦは温度上昇し、これにより、ＤＰＦに蓄積された排気微粒子は焼失し、ＤＰＦが再生される。
【０００６】
ところで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、このＤＰＦは、再生処理中の過度の温度上昇等により一部が破損または溶損することがあり、この場合、捕集能力が低下し、排気微粒子が下流側へすり抜けて外気に放出されやすくなる。そのため、このようなＤＰＦの故障を精度よく判定することが重要となっている。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２に、ＤＰＦの故障判定方法の従来例が開示されている。
【０００８】
先ず、特許文献１の段落０００２には、ＤＰＦの上、下流側の差圧に基づいてＤＰＦの故障判定を行うことが開示されている。具体的に、特許文献１の方法では、差圧センサにより検出された差圧ΔＰが所定の閾値以下であれば、ＤＰＦが故障していると判定する。
【０００９】
一方、特許文献２の判定方法では、所定時間にＤＰＦを通過した排気微粒子の量に基づいてＤＰＦの故障判定が行われる。具体的に、特許文献２の方法では、ＤＰＦの下流側に設けたＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）センサにより、ＤＰＦを通過した排気微粒子量を所定期間検出し、該検出された排気微粒子量が所定の閾値以上であれば、ＤＰＦが故障していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１１１４０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２９３５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の方法のように差圧ΔＰが所定閾値未満であるか否かによって該ＤＰＦの故障判定を行う場合、次の問題がある。
【００１２】
差圧ΔＰは、ＤＰＦの故障の有無に関わらず、ＤＰＦにおける排気微粒子の蓄積量とエンジンの運転状態に応じて変動する。一方、ＤＰＦに小さな故障が発生した場合、この故障による差圧ΔＰの落ち込みは比較的小さい。そのため、差圧ΔＰに基づいてＤＰＦの小さな故障を検出しようとすると、上記の蓄積量と運転状態の影響を受けやすい。よって、特許文献１の方法では、ＤＰＦの小さな故障を精度よく検出することが困難であり、今後ますます厳しくなる判定基準に対応することが難しくなる。
【００１３】
一方、特許文献２の方法のようにＰＭセンサの検出に基づいてＤＰＦの故障判定を行う場合は、次の問題がある。
【００１４】
一般的に、ＰＭセンサは、該センサに設けられた電極または小型フィルタに、ＤＰＦをすり抜けた排気微粒子が堆積し、この堆積量を検知するように構成されている。この種のＰＭセンサは、該センサに堆積した排気微粒子量が所定量以上になると、検出精度が低下し或いは検出不能となるので、堆積した排気微粒子を例えば電気的な加熱により焼失させて除去する処理（リセット）が行われる。また、ＰＭセンサは比較的小型であり、検出精度を維持し得る排気微粒子の堆積量は多くないため、ＰＭセンサのリセットは比較的頻繁に実行される。
【００１５】
そして、特許文献２の故障判定を行うためのＰＭセンサの検出は、該ＰＭセンサのリセット時から次のリセット時までの時間のうちの一部の時間しか行われない。また、ＤＰＦをすり抜ける排気微粒子量は運転状態に応じて変化する。そのため、ＰＭセンサの出力値には、検出時の運転状態によるばらつきが生じやすい。よって、特許文献２の方法によってＤＰＦの故障判定を正確に行うことも困難である。
【００１６】
そこで、本発明は、図５（ｂ）に示すようにＤＰＦの排気微粒子の捕集能力が再生処理に伴って低下する特性に着目し、該特性はＤＰＦが正常な場合は顕著に現れるが、再生処理開始前から捕集能力が低下している故障時には顕著に現れないことを利用して、パティキュレートフィルタの故障判定を正確に行うことができるエンジンの排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するため、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１８】
まず、本願の請求項１に記載の発明に係るエンジンの排気浄化装置は、
エンジンの排気通路に設けられた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に蓄積した排気微粒子を除去して、該パティキュレートフィルタを再生処理するフィルタ再生手段と、
前記パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出手段と、
前記フィルタ再生手段による再生処理中における前記フィルタ能力検出手段の検出値と、前記フィルタ再生手段により再生処理が行われていないときの前記フィルタ能力検出手段の検出値との差を算出する算出手段と、
該算出手段の算出に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障を判定する故障判定手段と、を備え、
該故障判定手段は、前記算出手段により算出された差が所定の閾値よりも小さいとき、前記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を特徴とする。
【００１９】
なお、本明細書における「パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する値」は、パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力の変化に応じて変化する種々の値であり、その具体例としては、ＰＭセンサの検出値（排気微粒子量）の変化速度及び所定時間内におけるＰＭセンサのリセット回数が挙げられる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明に係るエンジンの排気浄化装置は、前記請求項１に記載の発明において、
前記排気通路における前記パティキュレートフィルタの下流側に設置され、該パティキュレートフィルタを通過した排気微粒子が堆積し、該堆積量を検出する排気微粒子検出手段を備え、
前記フィルタ能力検出手段は、前記捕集能力に関する値として、前記排気微粒子検出手段の検出値の変化速度を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
まず、請求項１に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する再生処理中の値と再生処理非実行時の値との差が所定の閾値よりも小さいときに該フィルタが故障していると判定される。これにより、フィルタの再生処理に伴って該フィルタの排気微粒子の捕集能力が低下するという特性が正常なフィルタでは顕著に現れるが、故障したフィルタでは顕著に現れないことを利用して、フィルタの故障を正確に判定することができる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタの下流側において排気微粒子検出手段により検出される排気微粒子量の変化速度が、上記捕集能力に関する値として検出されることで、請求項１の発明を効果的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの排気浄化装置を示す図である。
【図２】正常なＤＰＦの再生処理に伴うＰＭセンサの出力変化速度の変化の態様を示す図である。
【図３】故障したＤＰＦの再生処理に伴うＰＭセンサの出力変化速度の変化の態様を示す図である。
【図４】ＤＰＦの故障判定の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】ＤＰＦに関する各種パラメータの経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、車両に搭載されるエンジン２の排気系１を示す。エンジン２は、例えばディーゼルエンジンであり、このエンジン２には吸気通路４と排気通路６とが接続されている。また、エンジン２には、図示しない燃料タンクから供給される燃料を該エンジン２の燃焼室に直接噴射するインジェクタ８が設けられている。
【００２６】
排気通路６には、酸化触媒１２が設けられるとともに、該酸化触媒１２の下流側にパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１４が設けられている。酸化触媒１２は、排気ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）を酸化反応によって浄化する機能を有する。一方、ＤＰＦ１４は、排気ガスに含まれる排気微粒子を捕集するとともに、ＨＣ及びＣＯを浄化する機能を有する。
【００２７】
また、排気通路６には、該排気通路６におけるＤＰＦ１４の上流側と下流側との圧力差ΔＰ（ＤＰＦ上流側の圧力Ｐ１−ＤＰＦ下流側の圧力Ｐ２）を検出する差圧センサ（圧力差検出手段）２０が設けられ、該差圧センサ２０の下流側に、ＰＭセンサ（排気微粒子量検出手段）２４が設けられている。該ＰＭセンサ２４には、ＤＰＦ１４を通過した排気微粒子が堆積し、該堆積した排気微粒子量ＭがＰＭセンサ２４により検出される。
【００２８】
差圧センサ２０は、排気通路６におけるＤＰＦ１４の上流側に設けられ、該上流側部分の圧力を検出する上流側圧力センサ２１と、排気通路６におけるＤＰＦ１４の下流側に設けられ、該下流側部分の圧力を検出する下流側圧力センサ２２とで構成されている。
【００２９】
ＰＭセンサ２４の種類は特に限定されないが、例えば、一対の電極が設けられた基板を有し、該基板に付着した排気微粒子を介して電極間に流れる電流に基づいて排気微粒子量Ｍを検出するタイプや、排気微粒子を捕集する小型のフィルタを有し、該フィルタによる捕集量に応じて変化する該フィルタの上、下流側の圧力差に基づいて排気微粒子量Ｍを検出するタイプのＰＭセンサが用いられる。
【００３０】
いずれのタイプのＰＭセンサ２４も、排気微粒子の堆積量が所定量Ｒを超えると、検出精度が低下し或いは検出不能となるため、堆積した排気微粒子を除去するための処理（リセット）が行われる。このＰＭセンサ２４のリセットは、例えば、堆積した排気微粒子を電気的な加熱により焼失させることで行われる。
【００３１】
また、いずれのタイプのＰＭセンサ２４も比較的小型であり、リセットされるときのＰＭセンサ２４における排気微粒子の堆積量は、後述の再生処理が行われるときのＤＰＦ１４における排気微粒子の蓄積量よりも小さい。すなわち、ＰＭセンサ２４のリセットは、ＤＰＦ１４の再生処理よりも頻繁に実行される。
【００３２】
ＤＰＦ１４の再生処理は、目詰まりによるエンジン２の背圧上昇を防止するために、排気微粒子の捕集量が所定量を超えたときに、これを除去するための処理である。このＤＰＦ１４の再生処理は、差圧センサ２０の出力値が所定の閾値を超えたときに、排気微粒子の捕集量が所定量を超えたと判定されて、実行される。ＤＰＦ１４の再生処理が実行されると、インジェクタ８からエンジン２の燃焼室へ例えばポスト噴射することにより未燃燃料が排気通路６に排出され、この未燃燃料が酸化触媒１２で酸化される。そして、このとき生じる酸化熱でＤＰＦ１４が温度上昇することで、ＤＰＦ１４に蓄積された排気微粒子は焼失し、これにより、ＤＰＦ１４が再生される。
【００３３】
このように、ＤＰＦ１４は、再生処理の際に温度上昇するが、該温度上昇が過剰になると一部が破損または溶損して、捕集能力が著しく低下するおそれがある。そのため、ＤＰＦ１４が故障したときに、該故障を乗員に報知して新品との交換を促すために、後述するように所定のタイミングでＤＰＦ１４の故障判定が行われる。
【００３４】
ＤＰＦ１４の再生処理および故障判定は、車両に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０により行われる。このＥＣＵ３０には、上述のインジェクタ８、差圧センサ２０、ＰＭセンサ２４及び報知装置４０に電気的に接続されている。
【００３５】
ＥＣＵ３０は、ＰＭセンサ２４の出力値に基づきＤＰＦ１４を通過した排気微粒子量Ｍを検出する排気微粒子量検出部３１と、差圧センサ２０の出力値に基づきＤＰＦ１４の上流側と下流側との圧力差ΔＰを検出する差圧検出部３２と、インジェクタ８からの燃料噴射を制御するインジェクタ制御部３３と、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出部３４と、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する再生処理中の値Ｘ２と再生処理が行われていないときの値Ｘ１との差（Ｘ２−Ｘ１）を算出する算出部３５と、ＤＰＦ１４の故障の有無を判定するＤＰＦ故障判定部３６とを有する。また、ＥＣＵ３０は、各種制御に用いられる閾値等のデータが保存されるとともに、算出部３５による算出に必要な値が保存されるデータ保存部３７を有する。
【００３６】
次に、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性について説明する。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、ＤＰＦ１４の再生処理が実行されると、ＤＰＦ１４における排気微粒子の蓄積量が減少するため、排気微粒子がＤＰＦ１４を通過しやすくなる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力は、再生処理に伴って一時的に低下する特性を有する。
【００３８】
ところで、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が高いとき、ＤＰＦ１４を通過する排気微粒子量は少ないため、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）は小さくなり、ＰＭセンサ２４のリセット頻度が低くなる。逆に、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低いとき、ＤＰＦ１４を通過する排気微粒子量は多いため、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）は大きくなり、ＰＭセンサ２４のリセット頻度が高くなる。よって、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が再生処理に伴って低下すると、ＰＭセンサ２４の変化速度と、ＰＭセンサ２４のリセット頻度とが上昇する。
【００３９】
このように、ＰＭセンサ２４の変化速度と、ＰＭセンサ２４のリセット頻度とは、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力を示すパラメータとなり得るものであり、本実施形態では、ＰＭセンサ２４の変化速度が、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値として使用される。
【００４０】
続いて、図２及び図３を参照しながら、ＤＰＦ１４の再生処理に伴ってＰＭセンサ２４の変化速度が変化する態様について説明する。
【００４１】
図２は、ＤＰＦ１４が正常である場合について、ＤＰＦ１４の再生処理中及びその前後に検出されるＰＭセンサ２４の出力値、並びに該出力値の変化速度を示している。正常なＤＰＦ１４であっても排気微粒子の通過を完全に防止することはできないため、図２に示すように、ＰＭセンサ２４の出力値は常に上昇し、該出力値が所定値Ｒに達する度にＰＭセンサ２４はリセットされる。
【００４２】
一方、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）は、ＤＰＦ１４の再生処理が開始されると、該開始時Ｔ１の速度Ｘ１から速度Ｘ２まで徐々に上昇する。図２から明らかなように、ＤＰＦ１４が正常である場合、ＤＰＦ１４の再生処理に伴ってＰＭセンサ２４の変化速度は比較的大きく上昇し、再生処理前の出力変化速度Ｘ１と再生処理中の出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）は比較的大きな値となる。すなわち、ＤＰＦ１４が正常である場合、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性が顕著に現れる。その後しばらく、ＰＭセンサ２４の出力変化速度は速度Ｘ２で安定し、ＤＰＦ１４の再生処理後に排気微粒子が再び蓄積され始めると、ＰＭセンサ２４の出力変化速度は徐々に低下する。
【００４３】
これに対して、図３は、ＤＰＦ１４が故障している場合について、ＤＰＦ１４の再生処理中及びその前後に検出されるＰＭセンサ２４の出力値、並びに該出力値の変化速度を示している。図３に示すように、この場合も、ＰＭセンサ２４の出力値は常に上昇し、該出力値が所定値Ｒに達する度にＰＭセンサ２４はリセットされる。また、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）が、ＤＰＦ１４の再生処理に伴って速度Ｘ１から速度Ｘ２まで徐々に上昇する点も、ＤＰＦ１４が正常である場合と同様である。
【００４４】
しかしながら、ＤＰＦ１４が故障している場合、再生処理前からＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力は低下しており、ＰＭセンサ２４の出力変化速度は比較的高くなっているため、ＤＰＦ１４の再生処理が実行されてもＰＭセンサ２４の変化速度は大きく上昇しない。すなわち、ＤＰＦ１４が故障している場合、再生処理前の出力変化速度Ｘ１と再生処理中の出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）は比較的小さな値となり、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性が顕著に現れない。
【００４５】
このように、本発明では、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性がＤＰＦ１４の正常時には顕著に現れるが、故障時には顕著に現れないことを利用して、ＤＰＦ１４の故障判定が行われる。
【００４６】
図４を参照しながら、ＤＰＦ１４の故障の有無を判定するための各処理の流れについて、具体的に説明する。
【００４７】
先ず、ステップＳ１では、ＤＰＦ１４の再生処理についての所定の開始条件が成立したか否かが判定される。なお、再生処理の開始条件は特に限定されないが、例えば、差圧センサ２０により検出された圧力差ΔＰが所定閾値を超えることが開始条件とされる。
【００４８】
ステップＳ１の判定の結果、ＤＰＦ１４の再生処理の開始条件が成立していなければ、再生処理非実行時におけるＰＭセンサ２４の出力値が検出され（ステップＳ２）、このステップＳ２の検出値を微分することでＰＭセンサ２４の出力変化速度Ｘ１が算出されて（ステップＳ３）、このステップＳ３で算出された出力変化速度Ｘ１がデータ保存部３７に記憶される（ステップＳ４）。
【００４９】
このステップＳ２〜ステップＳ４の一連の処理は、ＤＰＦ１４の再生処理の開始条件が成立するまで繰り返し行われる。なお、ステップＳ４では、直近の複数回のステップＳ３でそれぞれ算出された出力変化速度Ｘ１の平均値を記憶することが好ましく、これにより、故障判定を精度よく行うことができる。
【００５０】
一方、ステップＳ１の判定の結果、ＤＰＦ１４の再生処理の開始条件が成立したとき、ＤＰＦ１４の再生処理が開始される（ステップＳ５）。具体的には、エンジン２の燃焼室に燃焼用の燃料に加えてＤＰＦ再生用の燃料が供給されるようにインジェクタ８が制御され、これにより、未燃燃料が排気経路６に排出されて酸化触媒１２で酸化し、このとき生じる酸化熱によりＤＰＦ１４の温度が上昇することで、ＤＰＦ１４に蓄積された排気微粒子が焼失して、ＤＰＦ１４が再生される。
【００５１】
続いて、ＤＰＦ１４再生処理が開始されてから所定時間Ｔｘ経過すると、ＰＭセンサ２４の出力値が検出され（ステップＳ６）、このステップＳ６の検出値を微分することでＰＭセンサ２４の出力変化速度Ｘ２が算出される（ステップＳ７）。このステップＳ７では、ＤＰＦ１４の再生処理開始に伴って上昇し終わった後の安定した速度Ｘ２が算出される。そのため、前記所定時間Ｔｘは、ＰＭセンサ２４の出力変化速度がＤＰＦ１４の再生処理開始に伴って上昇し終わって安定するまでに必要な時間以上で、且つ、該上昇後の速度Ｘ２が低下し始める時間未満の時間に設定される。また、ステップＳ７では、複数の算出値の平均値を出力変化速度Ｘ２とすることが好ましく、これにより、故障判定を精度よく行うことができる。
【００５２】
次のステップＳ８では、ステップＳ４で記憶された出力変化速度Ｘ１と、ステップＳ７で算出された出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）が算出される。
【００５３】
続くステップＳ９では、ステップＳ８で算出された差（Ｘ２−Ｘ１）が所定の閾値よりも大きいか否かが判定され、差（Ｘ２−Ｘ１）が閾値よりも大きければＤＰＦ１４は正常であると判定され（ステップＳ１０）、差（Ｘ２−Ｘ１）が閾値以下であればＤＰＦ１４は故障していると判定される（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１１では、故障判定とともに、その旨が車両の所定位置に設置された報知装置４０により報知されて、乗員にＤＰＦ１４の交換が促される。
【００５４】
このように、本実施形態では、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力を示す値として、ＰＭセンサ２４の出力変化速度を使用し、ＤＰＦ１４の再生処理の非実行時の出力変化速度Ｘ１と再生処理中の出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）が所定の閾値よりも大きいか否かによって、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性が顕著に現れているか否かを判定し、これによって、ＤＰＦ１４の故障の有無を判定する。これにより、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性がＤＰＦ１４の正常時には顕著に現れるが、故障時には顕著に現れないことを利用して、ＤＰＦ１４の故障判定を正確に行うことができる。
【００５５】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値として、ＰＭセンサ２４の所定時間内におけるリセット回数を使用してもよい。この場合、ＤＰＦ１４の再生処理の非実行時のＰＭセンサ２４の所定時間内におけるリセット回数Ｎ１と、ＤＰＦ１４の再生処理中のＰＭセンサ２４の所定時間内におけるリセット回数Ｎ２とを検出し、これらのリセット回数Ｎ１，Ｎ２の差（Ｎ２−Ｎ１）が所定の閾値よりも大きければＤＰＦ１４が正常であると判定し、前記の差（Ｎ２−Ｎ１）が所定の閾値以下であればＤＰＦ１４が故障していると判定することで、上述の実施形態と同様、ＤＰＦ１４の故障判定を正確に行うことができる。
【００５７】
また、上述の実施形態では、ディーゼルエンジンの排気系に設けられたパティキュレートフィルタの故障判定について説明したが、本発明は、ディーゼルエンジン以外のエンジンの排気系に設けられたパティキュレートフィルタについても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明によれば、パティキュレートフィルタの故障判定を正確に行うことが可能となるから、エンジンの排気浄化技術分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００５９】
１ エンジンの排気系
２ エンジン
６ 排気通路
１２ 酸化触媒
１４ ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
２４ ＰＭセンサ（排気微粒子量検出手段）
３３ インジェクタ制御部（フィルタ再生手段）
３４ フィルタ能力検出部（フィルタ能力検出手段）
３５ 算出部（算出手段）
３６ ＤＰＦ故障判定部（フィルタ故障判定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置に関し、エンジンの排気浄化技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン、特にディーゼルエンジンの排気規制が強化され、排気ガス中に含まれる微粒子（以下、「排気微粒子」ともいう。）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ともいう。）の搭載が要求されている。
【０００３】
図５（ａ）に示すように、ＤＰＦには、捕集した排気微粒子が徐々に蓄積されていくため、蓄積された排気微粒子を除去しなければ、目詰まりが生じることにより、排気抵抗が増大して、燃費の悪化を招いてしまう。
【０００４】
また、ＤＰＦにおける排気微粒子の蓄積量が増加し、排気抵抗が増大すると、図５（ｄ）に示すように、ＤＰＦの上、下流側の圧力差（差圧）が上昇する。そこで、この点に着目して、差圧センサにより検出された差圧が所定の閾値を超えたとき、ＤＰＦに蓄積された排気微粒子を除去するための再生処理が行われる。
【０００５】
具体的に、ＤＰＦの再生処理が行われる際は、エンジンの燃焼室に燃焼用の燃料に加えてＤＰＦ再生用の燃料が供給される。該再生用の燃料は未燃燃料となって排気系に排出され、該排気系においてＤＰＦの上流側に設けられた酸化触媒で酸化される。このとき生じる酸化熱によりＤＰＦは温度上昇し、これにより、ＤＰＦに蓄積された排気微粒子は焼失し、ＤＰＦが再生される。
【０００６】
ところで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、このＤＰＦは、再生処理中の過度の温度上昇等により一部が破損または溶損することがあり、この場合、捕集能力が低下し、排気微粒子が下流側へすり抜けて外気に放出されやすくなる。そのため、このようなＤＰＦの故障を精度よく判定することが重要となっている。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２に、ＤＰＦの故障判定方法の従来例が開示されている。
【０００８】
先ず、特許文献１の段落０００２には、ＤＰＦの上、下流側の差圧に基づいてＤＰＦの故障判定を行うことが開示されている。具体的に、特許文献１の方法では、差圧センサにより検出された差圧ΔＰが所定の閾値以下であれば、ＤＰＦが故障していると判定する。
【０００９】
一方、特許文献２の判定方法では、所定時間にＤＰＦを通過した排気微粒子の量に基づいてＤＰＦの故障判定が行われる。具体的に、特許文献２の方法では、ＤＰＦの下流側に設けたＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）センサにより、ＤＰＦを通過した排気微粒子量を所定期間検出し、該検出された排気微粒子量が所定の閾値以上であれば、ＤＰＦが故障していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１１１４０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２９３５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の方法のように差圧ΔＰが所定閾値未満であるか否かによって該ＤＰＦの故障判定を行う場合、次の問題がある。
【００１２】
差圧ΔＰは、ＤＰＦの故障の有無に関わらず、ＤＰＦにおける排気微粒子の蓄積量とエンジンの運転状態に応じて変動する。一方、ＤＰＦに小さな故障が発生した場合、この故障による差圧ΔＰの落ち込みは比較的小さい。そのため、差圧ΔＰに基づいてＤＰＦの小さな故障を検出しようとすると、上記の蓄積量と運転状態の影響を受けやすい。よって、特許文献１の方法では、ＤＰＦの小さな故障を精度よく検出することが困難であり、今後ますます厳しくなる判定基準に対応することが難しくなる。
【００１３】
一方、特許文献２の方法のようにＰＭセンサの検出に基づいてＤＰＦの故障判定を行う場合は、次の問題がある。
【００１４】
一般的に、ＰＭセンサは、該センサに設けられた電極または小型フィルタに、ＤＰＦをすり抜けた排気微粒子が堆積し、この堆積量を検知するように構成されている。この種のＰＭセンサは、該センサに堆積した排気微粒子量が所定量以上になると、検出精度が低下し或いは検出不能となるので、堆積した排気微粒子を例えば電気的な加熱により焼失させて除去する処理（リセット）が行われる。また、ＰＭセンサは比較的小型であり、検出精度を維持し得る排気微粒子の堆積量は多くないため、ＰＭセンサのリセットは比較的頻繁に実行される。
【００１５】
そして、特許文献２の故障判定を行うためのＰＭセンサの検出は、該ＰＭセンサのリセット時から次のリセット時までの時間のうちの一部の時間しか行われない。また、ＤＰＦをすり抜ける排気微粒子量は運転状態に応じて変化する。そのため、ＰＭセンサの出力値には、検出時の運転状態によるばらつきが生じやすい。よって、特許文献２の方法によってＤＰＦの故障判定を正確に行うことも困難である。
【００１６】
そこで、本発明は、図５（ｂ）に示すようにＤＰＦの排気微粒子の捕集能力が再生処理に伴って低下する特性に着目し、該特性はＤＰＦが正常な場合は顕著に現れるが、再生処理開始前から捕集能力が低下している故障時には顕著に現れないことを利用して、パティキュレートフィルタの故障判定を正確に行うことができるエンジンの排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決するため、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１８】
まず、本願の請求項１に記載の発明に係るエンジンの排気浄化装置は、
エンジンの排気通路に設けられた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に蓄積した排気微粒子を除去して、該パティキュレートフィルタを再生処理するフィルタ再生手段と、
前記パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出手段と、
前記フィルタ再生手段による再生処理中における前記フィルタ能力検出手段の検出値と、前記フィルタ再生手段により再生処理が行われていないときの前記フィルタ能力検出手段の検出値との差を算出する算出手段と、
該算出手段の算出に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障を判定する故障判定手段と、を備え、
該故障判定手段は、前記算出手段により算出された差が所定の閾値よりも小さいとき、前記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を特徴とする。
【００１９】
なお、本明細書における「パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する値」は、パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力の変化に応じて変化する種々の値であり、その具体例としては、ＰＭセンサの検出値（排気微粒子量）の変化速度及び所定時間内におけるＰＭセンサのリセット回数が挙げられる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明に係るエンジンの排気浄化装置は、前記請求項１に記載の発明において、
前記排気通路における前記パティキュレートフィルタの下流側に設置され、該パティキュレートフィルタを通過した排気微粒子が堆積し、該堆積量を検出する排気微粒子検出手段を備え、
前記フィルタ能力検出手段は、前記捕集能力に関する値として、前記排気微粒子検出手段の検出値の変化速度を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
まず、請求項１に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する再生処理中の値と再生処理非実行時の値との差が所定の閾値よりも小さいときに該フィルタが故障していると判定される。これにより、フィルタの再生処理に伴って該フィルタの排気微粒子の捕集能力が低下するという特性が正常なフィルタでは顕著に現れるが、故障したフィルタでは顕著に現れないことを利用して、フィルタの故障を正確に判定することができる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタの下流側において排気微粒子検出手段により検出される排気微粒子量の変化速度が、上記捕集能力に関する値として検出されることで、請求項１の発明を効果的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの排気浄化装置を示す図である。
【図２】正常なＤＰＦの再生処理に伴うＰＭセンサの出力変化速度の変化の態様を示す図である。
【図３】故障したＤＰＦの再生処理に伴うＰＭセンサの出力変化速度の変化の態様を示す図である。
【図４】ＤＰＦの故障判定の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】ＤＰＦに関する各種パラメータの経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、車両に搭載されるエンジン２の排気系１を示す。エンジン２は、例えばディーゼルエンジンであり、このエンジン２には吸気通路４と排気通路６とが接続されている。また、エンジン２には、図示しない燃料タンクから供給される燃料を該エンジン２の燃焼室に直接噴射するインジェクタ８が設けられている。
【００２６】
排気通路６には、酸化触媒１２が設けられるとともに、該酸化触媒１２の下流側にパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１４が設けられている。酸化触媒１２は、排気ガスに含まれるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）を酸化反応によって浄化する機能を有する。一方、ＤＰＦ１４は、排気ガスに含まれる排気微粒子を捕集するとともに、ＨＣ及びＣＯを浄化する機能を有する。
【００２７】
また、排気通路６には、該排気通路６におけるＤＰＦ１４の上流側と下流側との圧力差ΔＰ（ＤＰＦ上流側の圧力Ｐ１−ＤＰＦ下流側の圧力Ｐ２）を検出する差圧センサ（圧力差検出手段）２０が設けられ、該差圧センサ２０の下流側に、ＰＭセンサ（排気微粒子量検出手段）２４が設けられている。該ＰＭセンサ２４には、ＤＰＦ１４を通過した排気微粒子が堆積し、該堆積した排気微粒子量ＭがＰＭセンサ２４により検出される。
【００２８】
差圧センサ２０は、排気通路６におけるＤＰＦ１４の上流側に設けられ、該上流側部分の圧力を検出する上流側圧力センサ２１と、排気通路６におけるＤＰＦ１４の下流側に設けられ、該下流側部分の圧力を検出する下流側圧力センサ２２とで構成されている。
【００２９】
ＰＭセンサ２４の種類は特に限定されないが、例えば、一対の電極が設けられた基板を有し、該基板に付着した排気微粒子を介して電極間に流れる電流に基づいて排気微粒子量Ｍを検出するタイプや、排気微粒子を捕集する小型のフィルタを有し、該フィルタによる捕集量に応じて変化する該フィルタの上、下流側の圧力差に基づいて排気微粒子量Ｍを検出するタイプのＰＭセンサが用いられる。
【００３０】
いずれのタイプのＰＭセンサ２４も、排気微粒子の堆積量が所定量Ｒを超えると、検出精度が低下し或いは検出不能となるため、堆積した排気微粒子を除去するための処理（リセット）が行われる。このＰＭセンサ２４のリセットは、例えば、堆積した排気微粒子を電気的な加熱により焼失させることで行われる。
【００３１】
また、いずれのタイプのＰＭセンサ２４も比較的小型であり、リセットされるときのＰＭセンサ２４における排気微粒子の堆積量は、後述の再生処理が行われるときのＤＰＦ１４における排気微粒子の蓄積量よりも小さい。すなわち、ＰＭセンサ２４のリセットは、ＤＰＦ１４の再生処理よりも頻繁に実行される。
【００３２】
ＤＰＦ１４の再生処理は、目詰まりによるエンジン２の背圧上昇を防止するために、排気微粒子の捕集量が所定量を超えたときに、これを除去するための処理である。このＤＰＦ１４の再生処理は、差圧センサ２０の出力値が所定の閾値を超えたときに、排気微粒子の捕集量が所定量を超えたと判定されて、実行される。ＤＰＦ１４の再生処理が実行されると、インジェクタ８からエンジン２の燃焼室へ例えばポスト噴射することにより未燃燃料が排気通路６に排出され、この未燃燃料が酸化触媒１２で酸化される。そして、このとき生じる酸化熱でＤＰＦ１４が温度上昇することで、ＤＰＦ１４に蓄積された排気微粒子は焼失し、これにより、ＤＰＦ１４が再生される。
【００３３】
このように、ＤＰＦ１４は、再生処理の際に温度上昇するが、該温度上昇が過剰になると一部が破損または溶損して、捕集能力が著しく低下するおそれがある。そのため、ＤＰＦ１４が故障したときに、該故障を乗員に報知して新品との交換を促すために、後述するように所定のタイミングでＤＰＦ１４の故障判定が行われる。
【００３４】
ＤＰＦ１４の再生処理および故障判定は、車両に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０により行われる。このＥＣＵ３０には、上述のインジェクタ８、差圧センサ２０、ＰＭセンサ２４及び報知装置４０に電気的に接続されている。
【００３５】
ＥＣＵ３０は、ＰＭセンサ２４の出力値に基づきＤＰＦ１４を通過した排気微粒子量Ｍを検出する排気微粒子量検出部３１と、差圧センサ２０の出力値に基づきＤＰＦ１４の上流側と下流側との圧力差ΔＰを検出する差圧検出部３２と、インジェクタ８からの燃料噴射を制御するインジェクタ制御部３３と、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出部３４と、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する再生処理中の値Ｘ２と再生処理が行われていないときの値Ｘ１との差（Ｘ２−Ｘ１）を算出する算出部３５と、ＤＰＦ１４の故障の有無を判定するＤＰＦ故障判定部３６とを有する。また、ＥＣＵ３０は、各種制御に用いられる閾値等のデータが保存されるとともに、算出部３５による算出に必要な値が保存されるデータ保存部３７を有する。
【００３６】
次に、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性について説明する。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、ＤＰＦ１４の再生処理が実行されると、ＤＰＦ１４における排気微粒子の蓄積量が減少するため、排気微粒子がＤＰＦ１４を通過しやすくなる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力は、再生処理に伴って一時的に低下する特性を有する。
【００３８】
ところで、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が高いとき、ＤＰＦ１４を通過する排気微粒子量は少ないため、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）は小さくなり、ＰＭセンサ２４のリセット頻度が低くなる。逆に、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低いとき、ＤＰＦ１４を通過する排気微粒子量は多いため、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）は大きくなり、ＰＭセンサ２４のリセット頻度が高くなる。よって、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が再生処理に伴って低下すると、ＰＭセンサ２４の変化速度と、ＰＭセンサ２４のリセット頻度とが上昇する。
【００３９】
このように、ＰＭセンサ２４の変化速度と、ＰＭセンサ２４のリセット頻度とは、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力を示すパラメータとなり得るものであり、本実施形態では、ＰＭセンサ２４の変化速度が、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値として使用される。
【００４０】
続いて、図２及び図３を参照しながら、ＤＰＦ１４の再生処理に伴ってＰＭセンサ２４の変化速度が変化する態様について説明する。
【００４１】
図２は、ＤＰＦ１４が正常である場合について、ＤＰＦ１４の再生処理中及びその前後に検出されるＰＭセンサ２４の出力値、並びに該出力値の変化速度を示している。正常なＤＰＦ１４であっても排気微粒子の通過を完全に防止することはできないため、図２に示すように、ＰＭセンサ２４の出力値は常に上昇し、該出力値が所定値Ｒに達する度にＰＭセンサ２４はリセットされる。
【００４２】
一方、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）は、ＤＰＦ１４の再生処理が開始されると、該開始時Ｔ１の速度Ｘ１から速度Ｘ２まで徐々に上昇する。図２から明らかなように、ＤＰＦ１４が正常である場合、ＤＰＦ１４の再生処理に伴ってＰＭセンサ２４の変化速度は比較的大きく上昇し、再生処理前の出力変化速度Ｘ１と再生処理中の出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）は比較的大きな値となる。すなわち、ＤＰＦ１４が正常である場合、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性が顕著に現れる。その後しばらく、ＰＭセンサ２４の出力変化速度は速度Ｘ２で安定し、ＤＰＦ１４の再生処理後に排気微粒子が再び蓄積され始めると、ＰＭセンサ２４の出力変化速度は徐々に低下する。
【００４３】
これに対して、図３は、ＤＰＦ１４が故障している場合について、ＤＰＦ１４の再生処理中及びその前後に検出されるＰＭセンサ２４の出力値、並びに該出力値の変化速度を示している。図３に示すように、この場合も、ＰＭセンサ２４の出力値は常に上昇し、該出力値が所定値Ｒに達する度にＰＭセンサ２４はリセットされる。また、ＰＭセンサ２４の出力値の変化速度（上昇速度）が、ＤＰＦ１４の再生処理に伴って速度Ｘ１から速度Ｘ２まで徐々に上昇する点も、ＤＰＦ１４が正常である場合と同様である。
【００４４】
しかしながら、ＤＰＦ１４が故障している場合、再生処理前からＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力は低下しており、ＰＭセンサ２４の出力変化速度は比較的高くなっているため、ＤＰＦ１４の再生処理が実行されてもＰＭセンサ２４の変化速度は大きく上昇しない。すなわち、ＤＰＦ１４が故障している場合、再生処理前の出力変化速度Ｘ１と再生処理中の出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）は比較的小さな値となり、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性が顕著に現れない。
【００４５】
このように、本発明では、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性がＤＰＦ１４の正常時には顕著に現れるが、故障時には顕著に現れないことを利用して、ＤＰＦ１４の故障判定が行われる。
【００４６】
図４を参照しながら、ＤＰＦ１４の故障の有無を判定するための各処理の流れについて、具体的に説明する。
【００４７】
先ず、ステップＳ１では、ＤＰＦ１４の再生処理についての所定の開始条件が成立したか否かが判定される。なお、再生処理の開始条件は特に限定されないが、例えば、差圧センサ２０により検出された圧力差ΔＰが所定閾値を超えることが開始条件とされる。
【００４８】
ステップＳ１の判定の結果、ＤＰＦ１４の再生処理の開始条件が成立していなければ、再生処理非実行時におけるＰＭセンサ２４の出力値が検出され（ステップＳ２）、このステップＳ２の検出値を微分することでＰＭセンサ２４の出力変化速度Ｘ１が算出されて（ステップＳ３）、このステップＳ３で算出された出力変化速度Ｘ１がデータ保存部３７に記憶される（ステップＳ４）。
【００４９】
このステップＳ２〜ステップＳ４の一連の処理は、ＤＰＦ１４の再生処理の開始条件が成立するまで繰り返し行われる。なお、ステップＳ４では、直近の複数回のステップＳ３でそれぞれ算出された出力変化速度Ｘ１の平均値を記憶することが好ましく、これにより、故障判定を精度よく行うことができる。
【００５０】
一方、ステップＳ１の判定の結果、ＤＰＦ１４の再生処理の開始条件が成立したとき、ＤＰＦ１４の再生処理が開始される（ステップＳ５）。具体的には、エンジン２の燃焼室に燃焼用の燃料に加えてＤＰＦ再生用の燃料が供給されるようにインジェクタ８が制御され、これにより、未燃燃料が排気経路６に排出されて酸化触媒１２で酸化し、このとき生じる酸化熱によりＤＰＦ１４の温度が上昇することで、ＤＰＦ１４に蓄積された排気微粒子が焼失して、ＤＰＦ１４が再生される。
【００５１】
続いて、ＤＰＦ１４再生処理が開始されてから所定時間Ｔｘ経過すると、ＰＭセンサ２４の出力値が検出され（ステップＳ６）、このステップＳ６の検出値を微分することでＰＭセンサ２４の出力変化速度Ｘ２が算出される（ステップＳ７）。このステップＳ７では、ＤＰＦ１４の再生処理開始に伴って上昇し終わった後の安定した速度Ｘ２が算出される。そのため、前記所定時間Ｔｘは、ＰＭセンサ２４の出力変化速度がＤＰＦ１４の再生処理開始に伴って上昇し終わって安定するまでに必要な時間以上で、且つ、該上昇後の速度Ｘ２が低下し始める時間未満の時間に設定される。また、ステップＳ７では、複数の算出値の平均値を出力変化速度Ｘ２とすることが好ましく、これにより、故障判定を精度よく行うことができる。
【００５２】
次のステップＳ８では、ステップＳ４で記憶された出力変化速度Ｘ１と、ステップＳ７で算出された出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）が算出される。
【００５３】
続くステップＳ９では、ステップＳ８で算出された差（Ｘ２−Ｘ１）が所定の閾値よりも大きいか否かが判定され、差（Ｘ２−Ｘ１）が閾値よりも大きければＤＰＦ１４は正常であると判定され（ステップＳ１０）、差（Ｘ２−Ｘ１）が閾値以下であればＤＰＦ１４は故障していると判定される（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１１では、故障判定とともに、その旨が車両の所定位置に設置された報知装置４０により報知されて、乗員にＤＰＦ１４の交換が促される。
【００５４】
このように、本実施形態では、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力を示す値として、ＰＭセンサ２４の出力変化速度を使用し、ＤＰＦ１４の再生処理の非実行時の出力変化速度Ｘ１と再生処理中の出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）が所定の閾値よりも大きいか否かによって、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性が顕著に現れているか否かを判定し、これによって、ＤＰＦ１４の故障の有無を判定する。これにより、再生処理に伴ってＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力が低下する特性がＤＰＦ１４の正常時には顕著に現れるが、故障時には顕著に現れないことを利用して、ＤＰＦ１４の故障判定を正確に行うことができる。
【００５５】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、ＤＰＦ１４の排気微粒子の捕集能力に関する値として、ＰＭセンサ２４の所定時間内におけるリセット回数を使用してもよい。この場合、ＤＰＦ１４の再生処理の非実行時のＰＭセンサ２４の所定時間内におけるリセット回数Ｎ１と、ＤＰＦ１４の再生処理中のＰＭセンサ２４の所定時間内におけるリセット回数Ｎ２とを検出し、これらのリセット回数Ｎ１，Ｎ２の差（Ｎ２−Ｎ１）が所定の閾値よりも大きければＤＰＦ１４が正常であると判定し、前記の差（Ｎ２−Ｎ１）が所定の閾値以下であればＤＰＦ１４が故障していると判定することで、上述の実施形態と同様、ＤＰＦ１４の故障判定を正確に行うことができる。
【００５７】
また、上述の実施形態では、ディーゼルエンジンの排気系に設けられたパティキュレートフィルタの故障判定について説明したが、本発明は、ディーゼルエンジン以外のエンジンの排気系に設けられたパティキュレートフィルタについても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明によれば、パティキュレートフィルタの故障判定を正確に行うことが可能となるから、エンジンの排気浄化技術分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００５９】
１ エンジンの排気系
２ エンジン
６ 排気通路
１２ 酸化触媒
１４ ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
２４ ＰＭセンサ（排気微粒子量検出手段）
３３ インジェクタ制御部（フィルタ再生手段）
３４ フィルタ能力検出部（フィルタ能力検出手段）
３５ 算出部（算出手段）
３６ ＤＰＦ故障判定部（フィルタ故障判定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられた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に蓄積した排気微粒子を除去して、該パティキュレートフィルタを再生処理するフィルタ再生手段と、
前記パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出手段と、
前記フィルタ再生手段による再生処理中における前記フィルタ能力検出手段の検出値と、前記フィルタ再生手段により再生処理が行われていないときの前記フィルタ能力検出手段の検出値との差を算出する算出手段と、
該算出手段の算出に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障を判定する故障判定手段と、を備え、
該故障判定手段は、前記算出手段により算出された差が所定の閾値よりも小さいとき、前記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を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気通路における前記パティキュレートフィルタの下流側で排気微粒子を捕集し、該捕集した排気微粒子量を検出する排気微粒子検出手段を備え、
前記フィルタ能力検出手段は、前記捕集能力に関する値として、前記排気微粒子検出手段の検出値の変化速度を検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられた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に蓄積した排気微粒子を除去して、該パティキュレートフィルタを再生処理するフィルタ再生手段と、
前記パティキュレートフィルタの排気微粒子の捕集能力に関する値を検出するフィルタ能力検出手段と、
前記フィルタ再生手段による再生処理中における前記フィルタ能力検出手段の検出値と、前記フィルタ再生手段により再生処理が行われていないときの前記フィルタ能力検出手段の検出値との差を算出する算出手段と、
該算出手段の算出に基づいて前記パティキュレートフィルタの故障を判定する故障判定手段と、を備え、
該故障判定手段は、前記算出手段により算出された差が所定の閾値よりも小さいとき、前記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を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気通路における前記パティキュレートフィルタの下流側で排気微粒子を捕集し、該捕集した排気微粒子量を検出する排気微粒子検出手段を備え、
前記フィルタ能力検出手段は、前記捕集能力に関する値として、前記排気微粒子検出手段の検出値の変化速度を検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−６２８６８（Ｐ２０１２−６２８６８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９６９７（Ｐ２０１０−２０９６９７）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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