内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置
【課題】パティキュレートセンサの故障診断を行うことを目的とする。
【解決手段】本発明は、電極に堆積するパティキュレート量を検出する複数のパティキュレートセンサの検出値に基づいて排気浄化フィルタを再生する内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置において、パティキュレートセンサに堆積したパティキュレートを燃焼除去する手段と、パティキュレートセンサの再生時間を検出する手段（Ｓ２０４，Ｓ２１３）と、検出した一のパティキュレートセンサの再生時間と、他のパティキュレートセンサの再生時間とに基づいてパティキュレートセンサの異常の有無を診断する手段（Ｓ２０８）と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、電極に堆積するパティキュレート量を検出する複数のパティキュレートセンサの検出値に基づいて排気浄化フィルタを再生する内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置において、パティキュレートセンサに堆積したパティキュレートを燃焼除去する手段と、パティキュレートセンサの再生時間を検出する手段（Ｓ２０４，Ｓ２１３）と、検出した一のパティキュレートセンサの再生時間と、他のパティキュレートセンサの再生時間とに基づいてパティキュレートセンサの異常の有無を診断する手段（Ｓ２０８）と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンは、排気の浄化対策として排気通路にパティキュレート（Particulate Matter）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という）を装着している。ＤＰＦがパティキュレートを捕集し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこで、パティキュレートがある程度堆積したら排気温度を上昇させて、堆積したパティキュレートを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生する。
【０００３】
このようなＤＰＦ再生制御装置として、ＤＰＦの上流側の排気通路にパティキュレートセンサを１つ設け、このパティキュレートセンサの出力値に基づいてＤＰＦに堆積したパティキュレート量を推定することで、ＤＰＦを再生するか否かを判定するＤＰＦ再生制御装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−６８３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のＤＰＦ再生制御装置は、ＤＰＦ再生後、再びパティキュレートセンサの出力値に基づいてＤＰＦのパティキュレート堆積量を推定するためには、パティキュレートセンサの出力をゼロに戻す必要があった。そのため、ＤＰＦの再生とパティキュレートセンサの再生とを同時に行わなければならないという問題点があった。
【０００５】
また、パティキュレートセンサの出力値には当然上限があり、パティキュレートセンサに一定量のパティキュレートが堆積すれば、上限値以上の出力値を出力できなくなる。そのため、パティキュレートセンサの出力値に基づいてＤＰＦのパティキュレート堆積量を推定するためには、ＤＰＦの容量に応じてパティキュレートセンサの容量も調整しなければならないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、ＤＰＦの再生とパティキュレートセンサの再生とを同時に行う必要がなく、また、パティキュレートセンサの容量がＤＰＦの容量に依存しないＤＰＦ再生制御装置を提供し、さらにその装置の故障診断手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、内燃機関（１）の排気通路（２）に設けられて内燃機関（１）から排出される排気中に含まれるパティキュレートを捕集する排気浄化フィルタ（３）と、前記排気浄化フィルタ（３）の上流側に設けられて電極に堆積するパティキュレート量を検出する複数のパティキュレートセンサ（１１）とを備え、前記パティキュレートセンサ（１１）の検出値に基づいて前記排気浄化フィルタ（３）に堆積したパティキュレートを燃焼除去する内燃機関（１）の排気浄化フィルタ再生制御装置において、前記パティキュレートセンサ（１１）に堆積したパティキュレートを燃焼除去するパティキュレートセンサ再生手段（Ｓ１１３，Ｓ１１６）と、前記パティキュレートセンサ（１１）の再生時間を検出するパティキュレートセンサ再生時間検出手段（Ｓ２０４，Ｓ２１３）と、検出した一のパティキュレートセンサ（１１）の再生時間と、他のパティキュレートセンサ（１１）の再生時間とに基づいてパティキュレートセンサ（１１）の異常の有無を検出するパティキュレートセンサ異常検出手段（Ｓ２０８）と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
排気浄化フィルタの上流に複数のパティキュレートセンサを配設したので、排気浄化フィルタの再生とパティキュレートセンサの再生とを同時に行う必要がなく、また、パティキュレートセンサの容量を排気浄化フィルタの容量に依存することなく設定できる。そして、各パティキュレートセンサの再生時間を比較することで、パティキュレートセンサの異常の有無を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明による内燃機関のＤＰＦ再生制御装置の概略図である。
【００１２】
ディーゼルエンジン１は排気通路２を備える。排気通路２にはＤＰＦ３が配設される。ＤＰＦ３は、排気通路２を流れる排気を多孔質のフィルタ材に通すことで、排気中のパティキュレートを捕集する。
【００１３】
ＤＰＦ３の上流には、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出（推定）するために、２つのスート（Soot；パティキュレートを構成する煤粒子）センサ（パティキュレートセンサ）１１が配設される。２つのスートセンサ１１のうち上流側を「スートセンサ１１ａ」、下流側を「スートセンサ１１ｂ」とする。なお、以下では発明の理解を容易にするため、必要に応じて２つのスートセンサ１１のうち上流側のスートセンサ１１ａを第１センサ１１ａと、下流側のスートセンサ１１ｂを第２センサ１１ｂという。
【００１４】
スートセンサ１１は、電極が交互に配置された絶縁構造となっていて、パティキュレートがこの電極に付着・堆積すると導通し、抵抗値が小さくなる特性を有する。したがって、スートセンサ１１の出力値（電流値）は、電極にパティキュレートが付着・堆積するとともに増加する。しかし、スートセンサ１１の出力には上限があるため、所定量のパティキュレートが付着したら、ＤＰＦ３と同様に、電極に付着したパティキュレートを強制的に燃焼除去して再生させる必要がある。
【００１５】
そこで、スートセンサ１１の電極に付着したパティキュレートが所定量に達すると、コントローラ１０が、スートセンサ１１に内蔵されたヒータ（パティキュレートセンサ再生手段）に電圧を印加してパティキュレートの燃焼除去、すなわちスートセンサ１１を再生する。
【００１６】
また、コントローラ１０は、スートセンサ１１の出力値に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出し、ＤＰＦ３を再生する。ＤＰＦ３の再生時には、排気温度を上昇させるために、通常の燃料噴射の後に再度燃料を噴射するポスト噴射や、噴射タイミングを遅らせる噴射時期リタードを行っている。さらに、コントローラ１０には、ＤＰＦ３の上下流にそれぞれ１つずつ配設された排気温度センサ１２，１３の信号が入力される。コントローラ１０は、排気温度センサ１２，１３からの信号に基づき、ＤＰＦ３のベッド温度を算出し、ＤＰＦ３の内部で燃焼するパティキュレート量を算出している。なお、コントローラ１０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００１７】
ところで、ＤＰＦ３の上流に配設したスートセンサ１１が１つだと、スートセンサ１１の再生中はＤＰＦ３に堆積するパティキュレート量を検出できなくなる。そのため、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度が低下する。
【００１８】
そこで、本発明では、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させる。これにより、一方のスートセンサ１１ａが再生中であっても、他方のスートセンサ１１ｂでＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出できるので、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度を向上させることができる。
【００１９】
しかし、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１を配設したとしても、いずれか一方のスートセンサ１１が故障してしまうと、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度が低下し、ＤＰＦ３の劣化や燃費の悪化を引き起こすという問題が生じる。この問題について、図２を参照して説明する。
【００２０】
図２は、スートセンサ１１のパティキュレート堆積量と出力値との関係を示した図である。図２の実線は、スートセンサ１１が正常時の出力である。図２の破線（Ａ）（Ｂ）は、スートセンサ１１が異常時の出力である。
【００２１】
図２の破線（Ａ）に示すように、スートセンサ１１が故障して、スートセンサ１１の出力の傾きが正常時の傾きよりも小さくなると、正常時と同じ出力値を出力していても、スートセンサ１１には正常時よりも多量のパティキュレートが堆積していることになる。そうすると、ＤＰＦ３にも多量のパティキュレートが堆積していることになる。
【００２２】
そのため、スートセンサ１１の出力値に基づいて推定されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量と、実際のＤＰＦ３のパティキュレート堆積量とに誤差が生じる。つまり、ＤＰＦ３には、スートセンサ１１の出力値に基づいて推定されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量よりも多量のパティキュレートが堆積していることになる。
【００２３】
そうすると、スートセンサ１１によって推定したパティキュレート堆積量に基づいてＤＰＦ３の再生を開始すると、再生時には、ＤＰＦ３に飽和量（通常再生を開始する量）以上のパティキュレートが堆積していることになる。ＤＰＦ３を再生しているときのＤＰＦ３の温度は、ＤＰＦ３に堆積しているパティキュレート量が多いほど高くなる。したがって、スートセンサ１１によって推定したパティキュレート堆積量よりも多量のパティキュレートがＤＰＦ３に堆積していると、再生時にＤＰＦ３が劣化するおそれがある。
【００２４】
一方、図２の破線（Ｂ）に示すように、スートセンサ１１が故障して、スートセンサ１１の出力の傾きが正常時の傾きよりも大きくなると、正常時と同じ出力値を出力していても、スートセンサ１１には正常時よりも少量のパティキュレートが堆積していることになる。そうすると、ＤＰＦ３にも少量のパティキュレートが堆積していることになる。そのため、ＤＰＦ３には、スートセンサ１１の出力に基づいて推定されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量よりも少量のパティキュレートが堆積していることになる。
【００２５】
そうすると、実際にはＤＰＦ３が飽和量に達していないのに、ＤＰＦ３を再生してしまうことになり、ＤＰＦ３の再生回数が増加してしまう。その結果、ＤＰＦ３の再生時にはポスト噴射が行われるため、燃費が悪化する。また、ポスト噴射によって、オイルを希釈する燃料が増えるので、オイルの潤滑性能が悪化する。
【００２６】
そこで、本発明では、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させるとともに、両センサ１１ａ及び１１ｂの再生時間を比較することで、両センサ１１ａ及び１１ｂの異常を検出する。これにより、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度を向上させ、ＤＰＦ３の劣化や燃費の悪化を防止することができる。
【００２７】
以下では発明の理解を容易にするため、まず図３を参照して、ＤＰＦ３の上流に配設した２つのスートセンサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させるスートセンサ再生制御について説明する。次に、図４を参照して、本発明によるスートセンサ１１ａ及び１１ｂの異常を検出するスートセンサ異常検出制御ついて説明する。
【００２８】
図３は、本発明によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。コントローラ１０は、このルーチンをディーゼルエンジン１の運転中に所定の演算周期Ｔsmp（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。
【００２９】
ステップＳ１０１において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂが冷却中か否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグが１か０かを判定する。なお、第２センサ冷却フラグについては後述するが、第２センサ１１ｂの再生終了後に設けられるヒータ冷却期間中は、１にセットされるフラグである。コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグが１ならば、第１センサ１１ａの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１１５に処理を移行する。一方、第２センサ冷却フラグが０ならば、判定を保留してステップＳ１０２に処理を移行する。
【００３０】
ステップＳ１０２において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａが冷却中か否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグが１か０かを判定する。なお、第１センサ冷却フラグについては後述するが、第１センサ１１ａの再生終了後に設けられるヒータ冷却期間中は、１にセットされるフラグである。コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグが１ならば、第２センサ１１ｂの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１１２に処理を移行する。一方、第２センサ冷却フラグが０ならば、判定を保留してステップＳ１０３に処理を移行する。
【００３１】
ステップＳ１０３において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータがオンかオフかを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータがオンであれば、第２センサ１１ｂの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１０８に処理を移行する。一方、第１センサ１１ａの内蔵ヒータがオフであれば、第１センサ１１ａの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１０４に処理を移行する。
【００３２】
ステップＳ１０４において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否か判定する。具体的には、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値（検出上限値近傍の所定値）Ｉ2ndH_offを超えたか否かを判定する。第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offは、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否かを、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいて判定するために設定された閾値である。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offを超えていればステップＳ１０５に処理を移行し、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。一方、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offを超えていなければステップＳ１０７に処理を移行する。
【００３３】
ステップＳ１０５において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。
【００３４】
ステップＳ１０６において、コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグを１にセットする。第２センサ冷却フラグは、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加停止後のヒータ冷却期間を考慮したフラグである。第２センサ冷却フラグは、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止されると１にセットされ、電圧の印加を停止してから所定の期間（冷却期間）は１にセットされる。
【００３５】
ステップＳ１０７において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいて、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定する。これは、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第１センサ１１ａの上限値ＩMAXを超えていなければ、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいて、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定できるためである。なお、具体的なＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の推定方法については、図５を参照して後述する。
【００３６】
ステップＳ１０８において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値（検出上限値近傍の所定値）Ｉ1stH_offを超えたか否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offを超えていればステップＳ１０９に処理を移行し、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。一方、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offを超えていなければステップＳ１１１に処理を移行する。
【００３７】
ステップＳ１０９において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。
【００３８】
ステップＳ１１０において、コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグを１にセットする。第１センサ冷却フラグは、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加停止後のヒータ冷却期間を考慮したフラグである。第１センサ冷却フラグは、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止されると１にセットされ、電圧の印加を停止してから所定の期間（冷却期間）は１にセットされる。
【００３９】
ステップＳ１１１において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2に基づいて、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定する。これは、第１センサ１１ａの再生中は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づくＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出ができないためである。
【００４０】
ステップＳ１１２において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの再生を開始するか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第２センサ１１ｂの上限値ＩMAXを超えたか否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXを超えていればステップＳ１１３に処理を移行し、第２センサ１１ｂの再生を開始する。一方、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXを超えていなければステップＳ１１１に処理を移行し、引き続き第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を算出する。
【００４１】
ステップＳ１１３において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧を印加して、第２センサ１１ｂの再生を開始する。
【００４２】
ステップＳ１１４において、コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグを０にセットする。
【００４３】
ステップＳ１１５において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの再生を開始するか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第１センサ１１ａの上限値ＩMAXを超えたか否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXを超えていればステップＳ１１６に処理を移行し、第１センサ１１ａの再生を開始する。一方、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXを超えていなければステップＳ１０７に処理を移行し、引き続き第１センサ１１ｂの出力値Ｉ1に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を算出する。
【００４４】
ステップＳ１１６において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、第１センサ１１ａの再生を開始する。
【００４５】
ステップＳ１１７において、コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグを０に戻す。
【００４６】
次に、図４を参照して、スートセンサ異常検出制御について説明する。
【００４７】
図４は、本発明によるスートセンサ異常検出制御を説明するフローチャートである。コントローラ１０は、このルーチンをディーゼルエンジン１の運転中に所定の演算周期Ｔsmp（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。
【００４８】
ステップＳ２０１において、コントローラ１０は、ＤＰＦ３が再生中か否かを判定する。コントローラ１０は、ＤＰＦ３が再生中であれば今回の処理を終了し、ＤＰＦ３が再生中でなければステップＳ２０２に処理を移行する。
【００４９】
ステップＳ２０２において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａが再生中か否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａが再生中であればステップＳ２０３に処理を移行し、再生中でなければステップＳ２０８に処理を移行する。
【００５０】
ステップＳ２０３において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの再生が終了したか否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの再生が終了していればステップＳ２０４に処理を移行し、終了していなければ今回の処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ２０４において、コントローラ１０は、今回第１センサ１１ａの再生に要した時間を第１センサ再生時間Ｔ1stとして更新する。
【００５２】
ステップＳ２０５において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stを１にセットする。第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stは、第１センサ１１ａの再生が終了したときに１にセットされるフラグである。
【００５３】
ステップＳ２０６において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stと、後述する第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndとが、共に１にセットされているか否かを判定する。コントローラ１０は、両フラグＦ1stとＦ2ndとが、共に１にセットされていればステップＳ２０６に処理を移行し、スートセンサ１１の故障診断を行う。一方、いずれかが１にセットされていなければ今回の処理を終了する。
【００５４】
ステップＳ２０７において、コントローラ１０は、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndのみを０に戻す。これは、各センサの再生終了ごとに故障診断を行うためである。
【００５５】
ステップＳ２０８において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間Ｔ1stと、後述する第２センサ１１ｂの再生に要した時間Ｔ2ndとの差が、所定値ＴNGより大きいか否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとの差が所定値ＴNGより大きければステップＳ２０９に処理を移行し、小さければステップＳ２１０に処理を移行する。
【００５６】
ステップＳ２０９において、コントローラ１０は、スートセンサに異常があると判定する。
【００５７】
ステップＳ２１０において、コントローラ１０は、スートセンサは正常に機能していると判定する。
【００５８】
ステップＳ２１１において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂが再生中か否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂが再生中であればステップＳ２１２に処理を移行し、再生中でなければ今回の処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ２１２において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの再生が終了したか否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの再生が終了していればステップＳ２１３に処理を移行し、終了していなければ今回の処理を終了する。
【００６０】
ステップＳ２１３において、コントローラ１０は、今回第２センサ１１ｂの再生に要した時間を第２センサ再生時間Ｔ2ndとして更新する。
【００６１】
ステップＳ２１４において、コントローラ１０は、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndを１にセットする。第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndは、第２センサ１１ｂの再生が終了したときに１にセットされるフラグである。
【００６２】
ステップＳ２１５において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stと、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndとが、共に１にセットされているか否かを判定する。コントローラ１０は、両フラグＦ1stとＦ2ndとが、共に１にセットされていればステップＳ２１５に処理を移行し、スートセンサ１１の故障診断を行う。一方、いずれかが１にセットされていなければ今回の処理を終了する。
【００６３】
ステップＳ２１６において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stのみを０に戻す。これは、各センサの再生終了ごとに故障診断を行うためである。
【００６４】
図５は、図３のフローチャートのステップＳ１０７及びＳ１１１で実行されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量推定制御について説明する制御ブロック図である。
【００６５】
スートセンサ１１に付着・堆積しているパティキュレート量（以下「パティキュレート付着量」という）を算出するパティキュレート付着量演算部１０１には、スートセンサ１１の出力値が入力される。入力されるスートセンサ１１の出力値は、第１センサ１１ａが再生・冷却期間中であれば第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2であり、再生・冷却期間中でなければ第１センサ１１ａの出力値Ｉ1である。
【００６６】
パティキュレート付着量演算部１０１は、パティキュレート付着量算出テーブルを参照してパティキュレート付着量を算出する。
【００６７】
遅延器１０２は、１演算周期だけ信号を遅延させる。遅延器１０２は、前回の処理で算出されたパティキュレート付着量を算出する。
【００６８】
減算器１０３は、今回の処理で算出されたパティキュレート付着量から前回の処理で算出されたパティキュレート付着量を減算する。これにより、演算周期当りのパティキュレート付着量が求まる。
【００６９】
除算器１０４は、演算周期当りのパティキュレート付着量を、演算周期当りにスートセンサ１１のセンサ部に流入する排気量で除算する。これにより、演算周期当りのパティキュレート濃度が求まる。
【００７０】
乗算器１０５は、演算周期当りのパティキュレート濃度と、演算周期当りに排気通路を流れる排気量とを乗算する。これにより、演算周期当りのパティキュレート量が求まる。
【００７１】
パティキュレート捕集効率演算部１０６は、パティキュレート捕集効率算出テーブルを参照して、ＤＰＦ３のパティキュレート捕集効率を算出する。パティキュレート捕集効率算出テーブルに示すように、ＤＰＦ３のパティキュレート捕集効率は、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量によって変動する。詳しくは、ＤＰＦ３の再生終了後からＤＰＦ３に一定量のパティキュレートが堆積するまでの期間において、ＤＰＦ３の捕集効率は低下する。これは、再生終了後から一定量のパティキュレートが堆積するまでは、フィルタの目より小さい粒径のパティキュレートはフィルタをすり抜けるためである。その後、一定量のパティキュレートが堆積してフィルタの目が埋まってくると、フィルタの目より小さい粒径のパティキュレートも捕集される。そのため、ＤＰＦ３の捕集効率は回復して略１００％となる。
【００７２】
乗算器１０７は、演算周期当りのパティキュレート量と、パティキュレート捕集効率演算部１０８で算出した捕集効率とを乗算する。これにより、演算周期当りにＤＰＦ３に捕集されるパティキュレート量が求まる。
【００７３】
減算器１０８は、演算周期当りのパティキュレート捕集量から演算周期当りのパティキュレート燃焼量を減算する。これにより、演算周期当りにＤＰＦ３に堆積するパティキュレート量が求まる。なお、演算周期当りのパティキュレート燃焼量の算出には、公知のいかなる方法を適用してもよい。本実施形態では、ＤＰＦ３のベッド温度に基づいて算出している。
【００７４】
加算器１０９は、今回の処理で算出された演算周期当りのパティキュレート堆積量と、遅延器１１０によって算出される前回までにＤＰＦ３に堆積したパティキュレート量とを加算する。これにより、これまでにエンジン１から排出されたパティキュレート量のうち、ＤＰＦ３に堆積したパティキュレート量が求まる。
【００７５】
以下では、スートセンサ再生制御及びスートセンサ異常検出制御の作用について、それぞれ図６及び図７のタイムチャートを参照して説明する。
【００７６】
図６は、コントローラ１０で実行される本発明によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。ここでは、図３のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。
【００７７】
時刻ｔ１で、第１センサ１１ａの出力が開始される（図６（Ａ））。運転時間の経過とともに第１センサ１１ａの電極表面に付着するパティキュレート量は増加するので、第１センサ１１ａの出力も上昇する（図６（Ａ））。
【００７８】
時刻ｔ２で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１〜Ｓ１０３でＮｏ、Ｓ１０４でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止され（図６（Ｄ）；Ｓ１０５）、第２センサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｆ）；Ｓ１０６）。
【００７９】
時刻ｔ３で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１１５でＹｅｓ）、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、第１センサ１１ａの再生を開始する（図６（Ｂ）；Ｓ１１６）。第１センサ１１ａの再生中は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出することができない。そこで、第２センサ冷却フラグを０に戻し（図６（Ｆ）；Ｓ１１７）、第１センサ１１ａの再生開始とともに、第２センサ１１ｂの出力を開始する（図６（Ｃ）；Ｓ１０１，Ｓ１０２でＮｏ、Ｓ１０３でＹｅｓ、Ｓ１０８でＮｏ）。
【００８０】
時刻ｔ４で、第１センサ１１ａの再生が終了する（図６（Ａ））。第１センサ１１ａの再生が終了した後も第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を継続しているのは（図６（Ｂ））、第１センサ１１ａと第２センサ１１ｂとを共にメインセンサとして交互に使用して、両センサ共に上限値ＩMAXに達した後に再生を開始するためである。したがって、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXに達したときに、第１センサ１１ａでの出力が開始できるように、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加時間を調整する必要がある。
【００８１】
そこで、本実施形態では、第１センサ１１ａの冷却期間を考慮して第１センサヒータオフ値（所定値）Ｉ1stH_offを設定し、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offに達したとき（時刻ｔ５）に、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する（図６（Ｂ））。これにより、第２センサ１１ｂの再生開始と同時に第１センサ１１ａの出力が開始できる（図６（Ａ）（Ｃ））。
【００８２】
時刻ｔ５で、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offに達すると（図６（Ｃ）；Ｓ１０１，Ｓ１０２でＮｏ、Ｓ１０３でＹｅｓ、Ｓ１０８でＹｅｓ）、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止される（図６（Ｂ）；Ｓ１０９）。同時に第１センサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｅ）；Ｓ１１０）。
【００８３】
時刻ｔ６で、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXに達すると（図６（Ｃ）；Ｓ１０１でＮｏ、Ｓ１０２でＹｅｓ、Ｓ１１２でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧が印加され第２センサ１１ｂの再生が開始され（図６（Ｄ）；Ｓ１１３）、第１センサ冷却フラグが０に戻される（図６（Ｅ）；Ｓ１１４）。それに伴って、第１センサ１１ａの出力が開始される（図６（Ａ）；Ｓ１０１〜Ｓ１０４でＮｏ）。
【００８４】
時刻ｔ７で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１〜Ｓ１０３でＮｏ、Ｓ１０４でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止される（図６（Ｄ）；Ｓ１０５）。同時に第２センサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｆ）；Ｓ１０６）。
【００８５】
時刻ｔ８で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１１５でＹｅｓ）、第１センサ１１ａの内蔵ヒータに電圧が印加され第１センサの再生が開始され（図６（Ｂ）；Ｓ１１６）、第２センサ冷却フラグが０に戻される（図６（Ｆ）；Ｓ１１７）。それに伴って、第２センサ１１ｂの出力が開始される（図６（Ｃ）；Ｓ１０１，Ｓ１０２でＮｏ、Ｓ１０３でＹｅｓ、Ｓ１０８でＮｏ）。
【００８６】
図７は、コントローラ１０で実行される本発明によるスートセンサ異常検出制御の処理動作を示すタイムチャートである。ここでは、図４のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。
【００８７】
時刻ｔ１１で、第１センサ１１ａの再生が開始されると、ＤＰＦ３が再生中でなければ、第１センサ１１ａの再生が終了するまでの時間（第１センサ再生時間）Ｔ1stの計測が開始される（図７（Ａ）；Ｓ２０１でＮｏ、Ｓ２０２でＹｅｓ）。ＤＰＦ３の再生中にスートセンサ１１の故障診断を実施しないのは、ＤＰＦ３の再生による熱を受けてスートセンサ１１に堆積したパティキュレートが自然燃焼してしまうからである。
【００８８】
時刻ｔ１２で、第１センサ１１ａの再生が終了すると（図７（Ａ）；Ｓ２０３でＹｅｓ）、第１センサ１１ａの再生が開始されてから終了するまでの時間（時刻ｔ１からｔ２までの時間）を第１センサ再生時間Ｔ1stとして更新する（Ｓ２０４）。また、第１センサ１１ａの再生終了と同時に、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stを１にセットする（図７（Ｃ）；Ｓ２０５）。そしてさらに、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1st及び第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndが共に１にセットされているかを判定する（Ｓ２０６）。
【００８９】
時刻ｔ１２では、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndが１にセットされていないので、スートセンサ１１の故障診断は実行しない（Ｓ２０６でＮｏ）。
【００９０】
時刻ｔ１３で、第２センサ１１ｂの再生が開始されると（図７（Ｂ）；Ｓ２０１，Ｓ２０２でＮｏ、Ｓ２１１でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの再生が終了するまでの時間（第２センサ再生時間）Ｔ2ndの計測が開始される。
【００９１】
時刻ｔ１４で、第２センサ１１ｂの再生が終了すると（図７（Ｂ）；Ｓ２１２でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの再生が開始されてから終了するまでの時間（時刻ｔ３からｔ４までの時間）を第２センサ再生時間Ｔ2ndとして更新する（Ｓ２１３）。また、第２センサ１１ｂの再生終了と同時に、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndを１にセットする（図７（Ｄ）；Ｓ２１４）。そしてさらに、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1st及び第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndが共に１にセットされているかを判定する（Ｓ２１５）。この時点では、両フラグＦ1st及びＦ2ndが共に１にセットされているので、フラグＦ1stのみを０に戻して（図７（Ｄ）；Ｓ２１６）、スートセンサ１１の故障診断を実施する（Ｓ２０８〜Ｓ２１０）。
【００９２】
ここで、本実施形態では、両センサ１１ａと１１ｂとを共に上限値ＩMAXに達した後に再生しているので、両センサ１１ａと１１ｂとが再生に要する時間はほぼ同じとなる。そこで、本実施形態では、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとの差を、所定値ＴNGと比較することで、スートセンサ１１の故障を診断している。つまり、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとの差が、所定値ＴNGより大きければ（Ｓ２０８でＹｅｓ）、スートセンサ１１に異常があると判定する（Ｓ２０９）。一方、その差が所定値ＴNGより小さければ（Ｓ２０８でＮｏ）、スートセンサ１１は正常であると判定する（Ｓ２１０）。
【００９３】
時刻ｔ１５で、再び第１センサ１１ａの再生を開始する（Ｓ２０２でＹｅｓ）。
【００９４】
時刻ｔ１６で、第１センサ１１ａの再生が終了すると（Ｓ２０３でＹｅｓ）、第１センサ再生時間Ｔ1stが更新され（Ｓ２０４）、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stが１にセットされる（図７（Ｃ）；Ｓ２０５）。
【００９５】
時刻ｔ１６では、両フラグＦ1st及びＦ2ndが共に１にセットされているので、フラグＦ2ndのみを０に戻して（Ｓ２０７）、スートセンサ１１の故障診断を実施する（Ｓ２０８〜Ｓ２１０）。
【００９６】
このようにすることで、各センサの再生終了ごとにスートセンサ１１の故障診断を実施することができる。
【００９７】
以上説明した本実施形態によれば、ＤＰＦ３の上流に２つのスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させる。そのため、一方のスートセンサ１１ａが再生中であっても、他方のスートセンサ１１ｂでＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出できる。したがって、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を連続して検出でき、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を精度良く検出できる。
【００９８】
また、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度を向上させることで、従来よりもＤＰＦ３の再生を開始するパティキュレート堆積量の閾値を上げることができる。つまり、従来は検出精度の問題から、ある程度余裕を持ってＤＰＦ３の容量に対して低く設定されていたＤＰＦ３の再生を開始するパティキュレート堆積量の閾値を、検出精度の向上によって上げることができる。そのため、再生終了から再生開始までの間隔を延ばすことができ、再生回数を減少させることができる。結果として、ポスト噴射による燃費の悪化やオイル希釈を防止できる。
【００９９】
また、第１センサ１１ａと第２センサ１１ｂとを共にメインセンサとして交互に均等に使用するため、各センサの劣化のバラツキを抑えることができる。
【０１００】
また、スートセンサ１１の再生制御と同時に、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとを比較することで、各センサの再生終了ごとにセンサ異常を検出することができる。そのため、早期にスートセンサ１１の故障を発見でき、センサ故障によるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度の悪化を防止できる。結果として、ＤＰＦ３の劣化や燃費の悪化、オイル希釈などを防止できる。
【０１０１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【０１０２】
例えば、本実施形態ではスートセンサ１１を２つ使用したが、２つ以上のスートセンサ１１を使用してもよい。
【０１０３】
また、２つのスートセンサ１１を同時に再生し、それぞれのセンサの再生時間に基づいて以上検出を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】ＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の概略図である。
【図２】スートセンサのパティキュレート堆積量と出力値との関係を示した図である。
【図３】本発明によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。
【図４】本発明によるスートセンサ異常検出制御を説明するフローチャートである。
【図５】ＤＰＦのパティキュレート堆積量推定制御について説明する制御ブロック図である。
【図６】本発明によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明によるスートセンサ異常検出制御の処理動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２ 排気通路
３ ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
１０ コントローラ
１１ スートセンサ（パティキュレートセンサ）
Ｓ１０７ パティキュレート量連続検出手段
Ｓ１１１ パティキュレート量連続検出手段
Ｓ１１３ パティキュレートセンサ再生手段
Ｓ１１６ パティキュレートセンサ再生手段
Ｓ２０４ パティキュレートセンサ再生時間検出手段
Ｓ２０８ パティキュレートセンサ故障診断手段
Ｓ２１３ パティキュレートセンサ再生時間検出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンは、排気の浄化対策として排気通路にパティキュレート（Particulate Matter）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という）を装着している。ＤＰＦがパティキュレートを捕集し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこで、パティキュレートがある程度堆積したら排気温度を上昇させて、堆積したパティキュレートを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生する。
【０００３】
このようなＤＰＦ再生制御装置として、ＤＰＦの上流側の排気通路にパティキュレートセンサを１つ設け、このパティキュレートセンサの出力値に基づいてＤＰＦに堆積したパティキュレート量を推定することで、ＤＰＦを再生するか否かを判定するＤＰＦ再生制御装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−６８３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のＤＰＦ再生制御装置は、ＤＰＦ再生後、再びパティキュレートセンサの出力値に基づいてＤＰＦのパティキュレート堆積量を推定するためには、パティキュレートセンサの出力をゼロに戻す必要があった。そのため、ＤＰＦの再生とパティキュレートセンサの再生とを同時に行わなければならないという問題点があった。
【０００５】
また、パティキュレートセンサの出力値には当然上限があり、パティキュレートセンサに一定量のパティキュレートが堆積すれば、上限値以上の出力値を出力できなくなる。そのため、パティキュレートセンサの出力値に基づいてＤＰＦのパティキュレート堆積量を推定するためには、ＤＰＦの容量に応じてパティキュレートセンサの容量も調整しなければならないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、ＤＰＦの再生とパティキュレートセンサの再生とを同時に行う必要がなく、また、パティキュレートセンサの容量がＤＰＦの容量に依存しないＤＰＦ再生制御装置を提供し、さらにその装置の故障診断手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、内燃機関（１）の排気通路（２）に設けられて内燃機関（１）から排出される排気中に含まれるパティキュレートを捕集する排気浄化フィルタ（３）と、前記排気浄化フィルタ（３）の上流側に設けられて電極に堆積するパティキュレート量を検出する複数のパティキュレートセンサ（１１）とを備え、前記パティキュレートセンサ（１１）の検出値に基づいて前記排気浄化フィルタ（３）に堆積したパティキュレートを燃焼除去する内燃機関（１）の排気浄化フィルタ再生制御装置において、前記パティキュレートセンサ（１１）に堆積したパティキュレートを燃焼除去するパティキュレートセンサ再生手段（Ｓ１１３，Ｓ１１６）と、前記パティキュレートセンサ（１１）の再生時間を検出するパティキュレートセンサ再生時間検出手段（Ｓ２０４，Ｓ２１３）と、検出した一のパティキュレートセンサ（１１）の再生時間と、他のパティキュレートセンサ（１１）の再生時間とに基づいてパティキュレートセンサ（１１）の異常の有無を検出するパティキュレートセンサ異常検出手段（Ｓ２０８）と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
排気浄化フィルタの上流に複数のパティキュレートセンサを配設したので、排気浄化フィルタの再生とパティキュレートセンサの再生とを同時に行う必要がなく、また、パティキュレートセンサの容量を排気浄化フィルタの容量に依存することなく設定できる。そして、各パティキュレートセンサの再生時間を比較することで、パティキュレートセンサの異常の有無を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明による内燃機関のＤＰＦ再生制御装置の概略図である。
【００１２】
ディーゼルエンジン１は排気通路２を備える。排気通路２にはＤＰＦ３が配設される。ＤＰＦ３は、排気通路２を流れる排気を多孔質のフィルタ材に通すことで、排気中のパティキュレートを捕集する。
【００１３】
ＤＰＦ３の上流には、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出（推定）するために、２つのスート（Soot；パティキュレートを構成する煤粒子）センサ（パティキュレートセンサ）１１が配設される。２つのスートセンサ１１のうち上流側を「スートセンサ１１ａ」、下流側を「スートセンサ１１ｂ」とする。なお、以下では発明の理解を容易にするため、必要に応じて２つのスートセンサ１１のうち上流側のスートセンサ１１ａを第１センサ１１ａと、下流側のスートセンサ１１ｂを第２センサ１１ｂという。
【００１４】
スートセンサ１１は、電極が交互に配置された絶縁構造となっていて、パティキュレートがこの電極に付着・堆積すると導通し、抵抗値が小さくなる特性を有する。したがって、スートセンサ１１の出力値（電流値）は、電極にパティキュレートが付着・堆積するとともに増加する。しかし、スートセンサ１１の出力には上限があるため、所定量のパティキュレートが付着したら、ＤＰＦ３と同様に、電極に付着したパティキュレートを強制的に燃焼除去して再生させる必要がある。
【００１５】
そこで、スートセンサ１１の電極に付着したパティキュレートが所定量に達すると、コントローラ１０が、スートセンサ１１に内蔵されたヒータ（パティキュレートセンサ再生手段）に電圧を印加してパティキュレートの燃焼除去、すなわちスートセンサ１１を再生する。
【００１６】
また、コントローラ１０は、スートセンサ１１の出力値に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出し、ＤＰＦ３を再生する。ＤＰＦ３の再生時には、排気温度を上昇させるために、通常の燃料噴射の後に再度燃料を噴射するポスト噴射や、噴射タイミングを遅らせる噴射時期リタードを行っている。さらに、コントローラ１０には、ＤＰＦ３の上下流にそれぞれ１つずつ配設された排気温度センサ１２，１３の信号が入力される。コントローラ１０は、排気温度センサ１２，１３からの信号に基づき、ＤＰＦ３のベッド温度を算出し、ＤＰＦ３の内部で燃焼するパティキュレート量を算出している。なお、コントローラ１０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００１７】
ところで、ＤＰＦ３の上流に配設したスートセンサ１１が１つだと、スートセンサ１１の再生中はＤＰＦ３に堆積するパティキュレート量を検出できなくなる。そのため、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度が低下する。
【００１８】
そこで、本発明では、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させる。これにより、一方のスートセンサ１１ａが再生中であっても、他方のスートセンサ１１ｂでＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出できるので、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度を向上させることができる。
【００１９】
しかし、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１を配設したとしても、いずれか一方のスートセンサ１１が故障してしまうと、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度が低下し、ＤＰＦ３の劣化や燃費の悪化を引き起こすという問題が生じる。この問題について、図２を参照して説明する。
【００２０】
図２は、スートセンサ１１のパティキュレート堆積量と出力値との関係を示した図である。図２の実線は、スートセンサ１１が正常時の出力である。図２の破線（Ａ）（Ｂ）は、スートセンサ１１が異常時の出力である。
【００２１】
図２の破線（Ａ）に示すように、スートセンサ１１が故障して、スートセンサ１１の出力の傾きが正常時の傾きよりも小さくなると、正常時と同じ出力値を出力していても、スートセンサ１１には正常時よりも多量のパティキュレートが堆積していることになる。そうすると、ＤＰＦ３にも多量のパティキュレートが堆積していることになる。
【００２２】
そのため、スートセンサ１１の出力値に基づいて推定されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量と、実際のＤＰＦ３のパティキュレート堆積量とに誤差が生じる。つまり、ＤＰＦ３には、スートセンサ１１の出力値に基づいて推定されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量よりも多量のパティキュレートが堆積していることになる。
【００２３】
そうすると、スートセンサ１１によって推定したパティキュレート堆積量に基づいてＤＰＦ３の再生を開始すると、再生時には、ＤＰＦ３に飽和量（通常再生を開始する量）以上のパティキュレートが堆積していることになる。ＤＰＦ３を再生しているときのＤＰＦ３の温度は、ＤＰＦ３に堆積しているパティキュレート量が多いほど高くなる。したがって、スートセンサ１１によって推定したパティキュレート堆積量よりも多量のパティキュレートがＤＰＦ３に堆積していると、再生時にＤＰＦ３が劣化するおそれがある。
【００２４】
一方、図２の破線（Ｂ）に示すように、スートセンサ１１が故障して、スートセンサ１１の出力の傾きが正常時の傾きよりも大きくなると、正常時と同じ出力値を出力していても、スートセンサ１１には正常時よりも少量のパティキュレートが堆積していることになる。そうすると、ＤＰＦ３にも少量のパティキュレートが堆積していることになる。そのため、ＤＰＦ３には、スートセンサ１１の出力に基づいて推定されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量よりも少量のパティキュレートが堆積していることになる。
【００２５】
そうすると、実際にはＤＰＦ３が飽和量に達していないのに、ＤＰＦ３を再生してしまうことになり、ＤＰＦ３の再生回数が増加してしまう。その結果、ＤＰＦ３の再生時にはポスト噴射が行われるため、燃費が悪化する。また、ポスト噴射によって、オイルを希釈する燃料が増えるので、オイルの潤滑性能が悪化する。
【００２６】
そこで、本発明では、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させるとともに、両センサ１１ａ及び１１ｂの再生時間を比較することで、両センサ１１ａ及び１１ｂの異常を検出する。これにより、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度を向上させ、ＤＰＦ３の劣化や燃費の悪化を防止することができる。
【００２７】
以下では発明の理解を容易にするため、まず図３を参照して、ＤＰＦ３の上流に配設した２つのスートセンサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させるスートセンサ再生制御について説明する。次に、図４を参照して、本発明によるスートセンサ１１ａ及び１１ｂの異常を検出するスートセンサ異常検出制御ついて説明する。
【００２８】
図３は、本発明によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。コントローラ１０は、このルーチンをディーゼルエンジン１の運転中に所定の演算周期Ｔsmp（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。
【００２９】
ステップＳ１０１において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂが冷却中か否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグが１か０かを判定する。なお、第２センサ冷却フラグについては後述するが、第２センサ１１ｂの再生終了後に設けられるヒータ冷却期間中は、１にセットされるフラグである。コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグが１ならば、第１センサ１１ａの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１１５に処理を移行する。一方、第２センサ冷却フラグが０ならば、判定を保留してステップＳ１０２に処理を移行する。
【００３０】
ステップＳ１０２において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａが冷却中か否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグが１か０かを判定する。なお、第１センサ冷却フラグについては後述するが、第１センサ１１ａの再生終了後に設けられるヒータ冷却期間中は、１にセットされるフラグである。コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグが１ならば、第２センサ１１ｂの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１１２に処理を移行する。一方、第２センサ冷却フラグが０ならば、判定を保留してステップＳ１０３に処理を移行する。
【００３１】
ステップＳ１０３において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータがオンかオフかを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータがオンであれば、第２センサ１１ｂの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１０８に処理を移行する。一方、第１センサ１１ａの内蔵ヒータがオフであれば、第１センサ１１ａの出力に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定するためステップＳ１０４に処理を移行する。
【００３２】
ステップＳ１０４において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否か判定する。具体的には、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値（検出上限値近傍の所定値）Ｉ2ndH_offを超えたか否かを判定する。第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offは、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否かを、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいて判定するために設定された閾値である。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offを超えていればステップＳ１０５に処理を移行し、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。一方、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offを超えていなければステップＳ１０７に処理を移行する。
【００３３】
ステップＳ１０５において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。
【００３４】
ステップＳ１０６において、コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグを１にセットする。第２センサ冷却フラグは、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加停止後のヒータ冷却期間を考慮したフラグである。第２センサ冷却フラグは、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止されると１にセットされ、電圧の印加を停止してから所定の期間（冷却期間）は１にセットされる。
【００３５】
ステップＳ１０７において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいて、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定する。これは、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第１センサ１１ａの上限値ＩMAXを超えていなければ、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいて、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定できるためである。なお、具体的なＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の推定方法については、図５を参照して後述する。
【００３６】
ステップＳ１０８において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値（検出上限値近傍の所定値）Ｉ1stH_offを超えたか否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offを超えていればステップＳ１０９に処理を移行し、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。一方、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offを超えていなければステップＳ１１１に処理を移行する。
【００３７】
ステップＳ１０９において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。
【００３８】
ステップＳ１１０において、コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグを１にセットする。第１センサ冷却フラグは、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加停止後のヒータ冷却期間を考慮したフラグである。第１センサ冷却フラグは、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止されると１にセットされ、電圧の印加を停止してから所定の期間（冷却期間）は１にセットされる。
【００３９】
ステップＳ１１１において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2に基づいて、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を推定する。これは、第１センサ１１ａの再生中は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づくＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出ができないためである。
【００４０】
ステップＳ１１２において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの再生を開始するか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第２センサ１１ｂの上限値ＩMAXを超えたか否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXを超えていればステップＳ１１３に処理を移行し、第２センサ１１ｂの再生を開始する。一方、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXを超えていなければステップＳ１１１に処理を移行し、引き続き第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を算出する。
【００４１】
ステップＳ１１３において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧を印加して、第２センサ１１ｂの再生を開始する。
【００４２】
ステップＳ１１４において、コントローラ１０は、第１センサ冷却フラグを０にセットする。
【００４３】
ステップＳ１１５において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの再生を開始するか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第１センサ１１ａの上限値ＩMAXを超えたか否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXを超えていればステップＳ１１６に処理を移行し、第１センサ１１ａの再生を開始する。一方、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXを超えていなければステップＳ１０７に処理を移行し、引き続き第１センサ１１ｂの出力値Ｉ1に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を算出する。
【００４４】
ステップＳ１１６において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、第１センサ１１ａの再生を開始する。
【００４５】
ステップＳ１１７において、コントローラ１０は、第２センサ冷却フラグを０に戻す。
【００４６】
次に、図４を参照して、スートセンサ異常検出制御について説明する。
【００４７】
図４は、本発明によるスートセンサ異常検出制御を説明するフローチャートである。コントローラ１０は、このルーチンをディーゼルエンジン１の運転中に所定の演算周期Ｔsmp（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。
【００４８】
ステップＳ２０１において、コントローラ１０は、ＤＰＦ３が再生中か否かを判定する。コントローラ１０は、ＤＰＦ３が再生中であれば今回の処理を終了し、ＤＰＦ３が再生中でなければステップＳ２０２に処理を移行する。
【００４９】
ステップＳ２０２において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａが再生中か否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａが再生中であればステップＳ２０３に処理を移行し、再生中でなければステップＳ２０８に処理を移行する。
【００５０】
ステップＳ２０３において、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの再生が終了したか否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ１１ａの再生が終了していればステップＳ２０４に処理を移行し、終了していなければ今回の処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ２０４において、コントローラ１０は、今回第１センサ１１ａの再生に要した時間を第１センサ再生時間Ｔ1stとして更新する。
【００５２】
ステップＳ２０５において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stを１にセットする。第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stは、第１センサ１１ａの再生が終了したときに１にセットされるフラグである。
【００５３】
ステップＳ２０６において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stと、後述する第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndとが、共に１にセットされているか否かを判定する。コントローラ１０は、両フラグＦ1stとＦ2ndとが、共に１にセットされていればステップＳ２０６に処理を移行し、スートセンサ１１の故障診断を行う。一方、いずれかが１にセットされていなければ今回の処理を終了する。
【００５４】
ステップＳ２０７において、コントローラ１０は、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndのみを０に戻す。これは、各センサの再生終了ごとに故障診断を行うためである。
【００５５】
ステップＳ２０８において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間Ｔ1stと、後述する第２センサ１１ｂの再生に要した時間Ｔ2ndとの差が、所定値ＴNGより大きいか否かを判定する。コントローラ１０は、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとの差が所定値ＴNGより大きければステップＳ２０９に処理を移行し、小さければステップＳ２１０に処理を移行する。
【００５６】
ステップＳ２０９において、コントローラ１０は、スートセンサに異常があると判定する。
【００５７】
ステップＳ２１０において、コントローラ１０は、スートセンサは正常に機能していると判定する。
【００５８】
ステップＳ２１１において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂが再生中か否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂが再生中であればステップＳ２１２に処理を移行し、再生中でなければ今回の処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ２１２において、コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの再生が終了したか否かを判定する。コントローラ１０は、第２センサ１１ｂの再生が終了していればステップＳ２１３に処理を移行し、終了していなければ今回の処理を終了する。
【００６０】
ステップＳ２１３において、コントローラ１０は、今回第２センサ１１ｂの再生に要した時間を第２センサ再生時間Ｔ2ndとして更新する。
【００６１】
ステップＳ２１４において、コントローラ１０は、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndを１にセットする。第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndは、第２センサ１１ｂの再生が終了したときに１にセットされるフラグである。
【００６２】
ステップＳ２１５において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stと、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndとが、共に１にセットされているか否かを判定する。コントローラ１０は、両フラグＦ1stとＦ2ndとが、共に１にセットされていればステップＳ２１５に処理を移行し、スートセンサ１１の故障診断を行う。一方、いずれかが１にセットされていなければ今回の処理を終了する。
【００６３】
ステップＳ２１６において、コントローラ１０は、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stのみを０に戻す。これは、各センサの再生終了ごとに故障診断を行うためである。
【００６４】
図５は、図３のフローチャートのステップＳ１０７及びＳ１１１で実行されるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量推定制御について説明する制御ブロック図である。
【００６５】
スートセンサ１１に付着・堆積しているパティキュレート量（以下「パティキュレート付着量」という）を算出するパティキュレート付着量演算部１０１には、スートセンサ１１の出力値が入力される。入力されるスートセンサ１１の出力値は、第１センサ１１ａが再生・冷却期間中であれば第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2であり、再生・冷却期間中でなければ第１センサ１１ａの出力値Ｉ1である。
【００６６】
パティキュレート付着量演算部１０１は、パティキュレート付着量算出テーブルを参照してパティキュレート付着量を算出する。
【００６７】
遅延器１０２は、１演算周期だけ信号を遅延させる。遅延器１０２は、前回の処理で算出されたパティキュレート付着量を算出する。
【００６８】
減算器１０３は、今回の処理で算出されたパティキュレート付着量から前回の処理で算出されたパティキュレート付着量を減算する。これにより、演算周期当りのパティキュレート付着量が求まる。
【００６９】
除算器１０４は、演算周期当りのパティキュレート付着量を、演算周期当りにスートセンサ１１のセンサ部に流入する排気量で除算する。これにより、演算周期当りのパティキュレート濃度が求まる。
【００７０】
乗算器１０５は、演算周期当りのパティキュレート濃度と、演算周期当りに排気通路を流れる排気量とを乗算する。これにより、演算周期当りのパティキュレート量が求まる。
【００７１】
パティキュレート捕集効率演算部１０６は、パティキュレート捕集効率算出テーブルを参照して、ＤＰＦ３のパティキュレート捕集効率を算出する。パティキュレート捕集効率算出テーブルに示すように、ＤＰＦ３のパティキュレート捕集効率は、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量によって変動する。詳しくは、ＤＰＦ３の再生終了後からＤＰＦ３に一定量のパティキュレートが堆積するまでの期間において、ＤＰＦ３の捕集効率は低下する。これは、再生終了後から一定量のパティキュレートが堆積するまでは、フィルタの目より小さい粒径のパティキュレートはフィルタをすり抜けるためである。その後、一定量のパティキュレートが堆積してフィルタの目が埋まってくると、フィルタの目より小さい粒径のパティキュレートも捕集される。そのため、ＤＰＦ３の捕集効率は回復して略１００％となる。
【００７２】
乗算器１０７は、演算周期当りのパティキュレート量と、パティキュレート捕集効率演算部１０８で算出した捕集効率とを乗算する。これにより、演算周期当りにＤＰＦ３に捕集されるパティキュレート量が求まる。
【００７３】
減算器１０８は、演算周期当りのパティキュレート捕集量から演算周期当りのパティキュレート燃焼量を減算する。これにより、演算周期当りにＤＰＦ３に堆積するパティキュレート量が求まる。なお、演算周期当りのパティキュレート燃焼量の算出には、公知のいかなる方法を適用してもよい。本実施形態では、ＤＰＦ３のベッド温度に基づいて算出している。
【００７４】
加算器１０９は、今回の処理で算出された演算周期当りのパティキュレート堆積量と、遅延器１１０によって算出される前回までにＤＰＦ３に堆積したパティキュレート量とを加算する。これにより、これまでにエンジン１から排出されたパティキュレート量のうち、ＤＰＦ３に堆積したパティキュレート量が求まる。
【００７５】
以下では、スートセンサ再生制御及びスートセンサ異常検出制御の作用について、それぞれ図６及び図７のタイムチャートを参照して説明する。
【００７６】
図６は、コントローラ１０で実行される本発明によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。ここでは、図３のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。
【００７７】
時刻ｔ１で、第１センサ１１ａの出力が開始される（図６（Ａ））。運転時間の経過とともに第１センサ１１ａの電極表面に付着するパティキュレート量は増加するので、第１センサ１１ａの出力も上昇する（図６（Ａ））。
【００７８】
時刻ｔ２で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１〜Ｓ１０３でＮｏ、Ｓ１０４でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止され（図６（Ｄ）；Ｓ１０５）、第２センサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｆ）；Ｓ１０６）。
【００７９】
時刻ｔ３で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１１５でＹｅｓ）、コントローラ１０は、第１センサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、第１センサ１１ａの再生を開始する（図６（Ｂ）；Ｓ１１６）。第１センサ１１ａの再生中は、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1に基づいてＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出することができない。そこで、第２センサ冷却フラグを０に戻し（図６（Ｆ）；Ｓ１１７）、第１センサ１１ａの再生開始とともに、第２センサ１１ｂの出力を開始する（図６（Ｃ）；Ｓ１０１，Ｓ１０２でＮｏ、Ｓ１０３でＹｅｓ、Ｓ１０８でＮｏ）。
【００８０】
時刻ｔ４で、第１センサ１１ａの再生が終了する（図６（Ａ））。第１センサ１１ａの再生が終了した後も第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を継続しているのは（図６（Ｂ））、第１センサ１１ａと第２センサ１１ｂとを共にメインセンサとして交互に使用して、両センサ共に上限値ＩMAXに達した後に再生を開始するためである。したがって、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXに達したときに、第１センサ１１ａでの出力が開始できるように、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加時間を調整する必要がある。
【００８１】
そこで、本実施形態では、第１センサ１１ａの冷却期間を考慮して第１センサヒータオフ値（所定値）Ｉ1stH_offを設定し、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offに達したとき（時刻ｔ５）に、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する（図６（Ｂ））。これにより、第２センサ１１ｂの再生開始と同時に第１センサ１１ａの出力が開始できる（図６（Ａ）（Ｃ））。
【００８２】
時刻ｔ５で、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が第１センサヒータオフ値Ｉ1stH_offに達すると（図６（Ｃ）；Ｓ１０１，Ｓ１０２でＮｏ、Ｓ１０３でＹｅｓ、Ｓ１０８でＹｅｓ）、第１センサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止される（図６（Ｂ）；Ｓ１０９）。同時に第１センサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｅ）；Ｓ１１０）。
【００８３】
時刻ｔ６で、第２センサ１１ｂの出力値Ｉ2が上限値ＩMAXに達すると（図６（Ｃ）；Ｓ１０１でＮｏ、Ｓ１０２でＹｅｓ、Ｓ１１２でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧が印加され第２センサ１１ｂの再生が開始され（図６（Ｄ）；Ｓ１１３）、第１センサ冷却フラグが０に戻される（図６（Ｅ）；Ｓ１１４）。それに伴って、第１センサ１１ａの出力が開始される（図６（Ａ）；Ｓ１０１〜Ｓ１０４でＮｏ）。
【００８４】
時刻ｔ７で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が第２センサヒータオフ値Ｉ2ndH_offに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１〜Ｓ１０３でＮｏ、Ｓ１０４でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止される（図６（Ｄ）；Ｓ１０５）。同時に第２センサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｆ）；Ｓ１０６）。
【００８５】
時刻ｔ８で、第１センサ１１ａの出力値Ｉ1が上限値ＩMAXに達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１１５でＹｅｓ）、第１センサ１１ａの内蔵ヒータに電圧が印加され第１センサの再生が開始され（図６（Ｂ）；Ｓ１１６）、第２センサ冷却フラグが０に戻される（図６（Ｆ）；Ｓ１１７）。それに伴って、第２センサ１１ｂの出力が開始される（図６（Ｃ）；Ｓ１０１，Ｓ１０２でＮｏ、Ｓ１０３でＹｅｓ、Ｓ１０８でＮｏ）。
【００８６】
図７は、コントローラ１０で実行される本発明によるスートセンサ異常検出制御の処理動作を示すタイムチャートである。ここでは、図４のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。
【００８７】
時刻ｔ１１で、第１センサ１１ａの再生が開始されると、ＤＰＦ３が再生中でなければ、第１センサ１１ａの再生が終了するまでの時間（第１センサ再生時間）Ｔ1stの計測が開始される（図７（Ａ）；Ｓ２０１でＮｏ、Ｓ２０２でＹｅｓ）。ＤＰＦ３の再生中にスートセンサ１１の故障診断を実施しないのは、ＤＰＦ３の再生による熱を受けてスートセンサ１１に堆積したパティキュレートが自然燃焼してしまうからである。
【００８８】
時刻ｔ１２で、第１センサ１１ａの再生が終了すると（図７（Ａ）；Ｓ２０３でＹｅｓ）、第１センサ１１ａの再生が開始されてから終了するまでの時間（時刻ｔ１からｔ２までの時間）を第１センサ再生時間Ｔ1stとして更新する（Ｓ２０４）。また、第１センサ１１ａの再生終了と同時に、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stを１にセットする（図７（Ｃ）；Ｓ２０５）。そしてさらに、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1st及び第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndが共に１にセットされているかを判定する（Ｓ２０６）。
【００８９】
時刻ｔ１２では、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndが１にセットされていないので、スートセンサ１１の故障診断は実行しない（Ｓ２０６でＮｏ）。
【００９０】
時刻ｔ１３で、第２センサ１１ｂの再生が開始されると（図７（Ｂ）；Ｓ２０１，Ｓ２０２でＮｏ、Ｓ２１１でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの再生が終了するまでの時間（第２センサ再生時間）Ｔ2ndの計測が開始される。
【００９１】
時刻ｔ１４で、第２センサ１１ｂの再生が終了すると（図７（Ｂ）；Ｓ２１２でＹｅｓ）、第２センサ１１ｂの再生が開始されてから終了するまでの時間（時刻ｔ３からｔ４までの時間）を第２センサ再生時間Ｔ2ndとして更新する（Ｓ２１３）。また、第２センサ１１ｂの再生終了と同時に、第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndを１にセットする（図７（Ｄ）；Ｓ２１４）。そしてさらに、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1st及び第２センサ再生時間計測完了フラグＦ2ndが共に１にセットされているかを判定する（Ｓ２１５）。この時点では、両フラグＦ1st及びＦ2ndが共に１にセットされているので、フラグＦ1stのみを０に戻して（図７（Ｄ）；Ｓ２１６）、スートセンサ１１の故障診断を実施する（Ｓ２０８〜Ｓ２１０）。
【００９２】
ここで、本実施形態では、両センサ１１ａと１１ｂとを共に上限値ＩMAXに達した後に再生しているので、両センサ１１ａと１１ｂとが再生に要する時間はほぼ同じとなる。そこで、本実施形態では、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとの差を、所定値ＴNGと比較することで、スートセンサ１１の故障を診断している。つまり、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとの差が、所定値ＴNGより大きければ（Ｓ２０８でＹｅｓ）、スートセンサ１１に異常があると判定する（Ｓ２０９）。一方、その差が所定値ＴNGより小さければ（Ｓ２０８でＮｏ）、スートセンサ１１は正常であると判定する（Ｓ２１０）。
【００９３】
時刻ｔ１５で、再び第１センサ１１ａの再生を開始する（Ｓ２０２でＹｅｓ）。
【００９４】
時刻ｔ１６で、第１センサ１１ａの再生が終了すると（Ｓ２０３でＹｅｓ）、第１センサ再生時間Ｔ1stが更新され（Ｓ２０４）、第１センサ再生時間計測完了フラグＦ1stが１にセットされる（図７（Ｃ）；Ｓ２０５）。
【００９５】
時刻ｔ１６では、両フラグＦ1st及びＦ2ndが共に１にセットされているので、フラグＦ2ndのみを０に戻して（Ｓ２０７）、スートセンサ１１の故障診断を実施する（Ｓ２０８〜Ｓ２１０）。
【００９６】
このようにすることで、各センサの再生終了ごとにスートセンサ１１の故障診断を実施することができる。
【００９７】
以上説明した本実施形態によれば、ＤＰＦ３の上流に２つのスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させる。そのため、一方のスートセンサ１１ａが再生中であっても、他方のスートセンサ１１ｂでＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を検出できる。したがって、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を連続して検出でき、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量を精度良く検出できる。
【００９８】
また、ＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度を向上させることで、従来よりもＤＰＦ３の再生を開始するパティキュレート堆積量の閾値を上げることができる。つまり、従来は検出精度の問題から、ある程度余裕を持ってＤＰＦ３の容量に対して低く設定されていたＤＰＦ３の再生を開始するパティキュレート堆積量の閾値を、検出精度の向上によって上げることができる。そのため、再生終了から再生開始までの間隔を延ばすことができ、再生回数を減少させることができる。結果として、ポスト噴射による燃費の悪化やオイル希釈を防止できる。
【００９９】
また、第１センサ１１ａと第２センサ１１ｂとを共にメインセンサとして交互に均等に使用するため、各センサの劣化のバラツキを抑えることができる。
【０１００】
また、スートセンサ１１の再生制御と同時に、第１センサ再生時間Ｔ1stと第２センサ再生時間Ｔ2ndとを比較することで、各センサの再生終了ごとにセンサ異常を検出することができる。そのため、早期にスートセンサ１１の故障を発見でき、センサ故障によるＤＰＦ３のパティキュレート堆積量の検出精度の悪化を防止できる。結果として、ＤＰＦ３の劣化や燃費の悪化、オイル希釈などを防止できる。
【０１０１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【０１０２】
例えば、本実施形態ではスートセンサ１１を２つ使用したが、２つ以上のスートセンサ１１を使用してもよい。
【０１０３】
また、２つのスートセンサ１１を同時に再生し、それぞれのセンサの再生時間に基づいて以上検出を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】ＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の概略図である。
【図２】スートセンサのパティキュレート堆積量と出力値との関係を示した図である。
【図３】本発明によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。
【図４】本発明によるスートセンサ異常検出制御を説明するフローチャートである。
【図５】ＤＰＦのパティキュレート堆積量推定制御について説明する制御ブロック図である。
【図６】本発明によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明によるスートセンサ異常検出制御の処理動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２ 排気通路
３ ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
１０ コントローラ
１１ スートセンサ（パティキュレートセンサ）
Ｓ１０７ パティキュレート量連続検出手段
Ｓ１１１ パティキュレート量連続検出手段
Ｓ１１３ パティキュレートセンサ再生手段
Ｓ１１６ パティキュレートセンサ再生手段
Ｓ２０４ パティキュレートセンサ再生時間検出手段
Ｓ２０８ パティキュレートセンサ故障診断手段
Ｓ２１３ パティキュレートセンサ再生時間検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて内燃機関から排出される排気中に含まれるパティキュレートを捕集する排気浄化フィルタと、
前記排気浄化フィルタの上流側に設けられて電極に堆積するパティキュレート量を検出する複数のパティキュレートセンサと、
を備え、
前記パティキュレートセンサの検出値に基づいて前記排気浄化フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼除去する内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置において、
前記パティキュレートセンサに堆積したパティキュレートを燃焼除去するパティキュレートセンサ再生手段と、
前記パティキュレートセンサに堆積したパティキュレートを燃焼除去するのに要する時間を検出するパティキュレートセンサ再生時間検出手段と、
検出した一のパティキュレートセンサの再生時間と、他のパティキュレートセンサの再生時間とに基づいて前記パティキュレートセンサの異常の有無を検出するパティキュレートセンサ異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項２】
前記パティキュレートセンサ異常検出手段は、一のパティキュレートセンサの再生時間と他のパティキュレートセンサの再生時間との差が所定値より大きければ異常ありと判定する
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フィルタ再生制御装置。
【請求項３】
前記パティキュレートセンサを順次再生させて、再生中の一のパティキュレートセンサ以外の他のパティキュレートセンサの出力に基づいて連続して排気中のパティキュレート量を検出するパティキュレート量連続検出手段を備え、
前記パティキュレート量連続検出手段は、複数の前記パティキュレートセンサのうち、一のパティキュレートセンサの再生が開始されると、他のパティキュレートセンサによって排気中のパティキュレート量を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項４】
前記パティキュレート量連続検出手段は、前記一のパティキュレートセンサの検出値が前記パティキュレートセンサの検出上限値に達したときにその一のパティキュレートセンサの再生を開始し、前記他のパティキュレートセンサの検出値がその検出上限値に達したときに当該他のパティキュレートセンサの再生を開始する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項５】
前記パティキュレート量連続検出手段は、前記一のパティキュレートセンサの検出値が前記検出上限値近傍の所定値になったときに前記他のパティキュレートセンサの再生を停止し、前記他のパティキュレートセンサの検出値が同じく上限値近傍の所定値になったときに前記一のパティキュレートセンサの再生を停止する
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項６】
前記パティキュレートセンサ再生手段は、電圧の印加によって温度が上昇する前記パティキュレートセンサに内蔵されたヒータである
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて内燃機関から排出される排気中に含まれるパティキュレートを捕集する排気浄化フィルタと、
前記排気浄化フィルタの上流側に設けられて電極に堆積するパティキュレート量を検出する複数のパティキュレートセンサと、
を備え、
前記パティキュレートセンサの検出値に基づいて前記排気浄化フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼除去する内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置において、
前記パティキュレートセンサに堆積したパティキュレートを燃焼除去するパティキュレートセンサ再生手段と、
前記パティキュレートセンサに堆積したパティキュレートを燃焼除去するのに要する時間を検出するパティキュレートセンサ再生時間検出手段と、
検出した一のパティキュレートセンサの再生時間と、他のパティキュレートセンサの再生時間とに基づいて前記パティキュレートセンサの異常の有無を検出するパティキュレートセンサ異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項２】
前記パティキュレートセンサ異常検出手段は、一のパティキュレートセンサの再生時間と他のパティキュレートセンサの再生時間との差が所定値より大きければ異常ありと判定する
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フィルタ再生制御装置。
【請求項３】
前記パティキュレートセンサを順次再生させて、再生中の一のパティキュレートセンサ以外の他のパティキュレートセンサの出力に基づいて連続して排気中のパティキュレート量を検出するパティキュレート量連続検出手段を備え、
前記パティキュレート量連続検出手段は、複数の前記パティキュレートセンサのうち、一のパティキュレートセンサの再生が開始されると、他のパティキュレートセンサによって排気中のパティキュレート量を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項４】
前記パティキュレート量連続検出手段は、前記一のパティキュレートセンサの検出値が前記パティキュレートセンサの検出上限値に達したときにその一のパティキュレートセンサの再生を開始し、前記他のパティキュレートセンサの検出値がその検出上限値に達したときに当該他のパティキュレートセンサの再生を開始する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項５】
前記パティキュレート量連続検出手段は、前記一のパティキュレートセンサの検出値が前記検出上限値近傍の所定値になったときに前記他のパティキュレートセンサの再生を停止し、前記他のパティキュレートセンサの検出値が同じく上限値近傍の所定値になったときに前記一のパティキュレートセンサの再生を停止する
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【請求項６】
前記パティキュレートセンサ再生手段は、電圧の印加によって温度が上昇する前記パティキュレートセンサに内蔵されたヒータである
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化フィルタ再生制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１４４５１２（Ｐ２００９−１４４５１２Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１９３５０（Ｐ２００７−３１９３５０）
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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