排気温度センサの異常診断装置
【課題】排気温度センサの異常診断の実行頻度を増やすことができ、排気温度センサの異常を速やかに検出できるようにした排気温度センサの異常診断装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置において、所定期間内における前記内燃機関への燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断する。
【解決手段】内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置において、所定期間内における前記内燃機関への燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等に搭載される内燃機関の排気系には、排気温度や触媒温度等の検出に用いられる排気温度センサが備えられている。排気温度センサによって検出される排気温度や触媒温度等は、排気浄化制御をはじめとする所定の制御に用いられる。ところが、排気温度センサの異常を生じている場合には、排気温度センサの検出温度を用いた制御の精度が失われることになる。そのため、排気温度センサの異常検出を精度よく、確実に行えるようにした排気浄化装置が提案されている。
【０００３】
具体的には、内燃機関の排気管の途中に酸化触媒付パティキュレートフィルタが設置され、その下流に排気温度センサが配置されている場合に、ＥＣＵ（電子制御装置）が、内燃機関の運転が所定の安定状態であるときに、内燃機関の運転状態に基づいて排気温度センサ近傍の排気温度を推定するとともに、排気温度センサによる排気温度の検出を行い、排気温度推定値とセンサ実測値の前回値からの変化量を比較して、その差が所定の閾値より大きい場合に、排気温度センサ異常と判定するようにした排気浄化装置が開示されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２７３０号公報 （全文、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された排気浄化装置は、内燃機関が運転安定状態となっている期間の排気温度推定値及びセンサ実測値のそれぞれの変化量を求めて判定を行うこととしている。そのため、判定を行うための変化量を得ることができる機会が限られ、判定の頻度が少なくなるおそれがある。
【０００６】
本発明の発明者はこのような問題にかんがみて、所定期間内における内燃機関への燃料噴射量又は燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することによって排気温度センサの異常の有無を診断することによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、排気温度センサの異常診断の実行頻度を増やすことができ、排気温度センサの異常を速やかに検出できるようにした排気温度センサの異常診断装置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】
本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置において、所定期間内における前記内燃機関への燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することを特徴とする排気温度センサの異常診断装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【０００８】
すなわち、本発明にかかる排気温度センサの異常診断装置は、内燃機関の燃料噴射量と排気温度との間に相関関係があることに着目し、内燃機関への燃料噴射量又は燃料噴射量の相関値が所定の振幅以上で変化したときに、排気温度センサによる検出温度が所定の振幅以上で変化したか否かによって排気温度センサの異常の有無を判別するように構成されている。したがって、排気温度センサの異常診断を行うための環境を個別に形成することなく、内燃機関の運転制御を実行しながら、排気温度センサの異常診断を実行することができる。その結果、排気温度センサの異常診断の実行頻度が担保され、排気温度センサに異常を生じたときに、早期に異常を検知することを可能にすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる排気温度センサの異常診断装置において、前記排気温度センサの上流側に所定の加熱制御を実行するための加熱手段を備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に前記加熱手段が作動されている場合には、前記判定を行わないようにすることが好ましい。
【００１０】
このように排気温度センサの異常診断装置を構成することにより、加熱手段から発生する熱の影響による誤診断の発生を防ぐことを可能にすることができる。
【００１１】
また、本発明の排気温度センサの異常診断装置において、前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御が実行されている場合には、前記判定を行わないようにすることが好ましい。
【００１２】
このように排気温度センサの異常診断装置を構成することにより、パティキュレートフィルタの再生制御時に発生する熱の影響による誤診断の発生を防ぐことを可能にすることができる。
【００１３】
また、本発明の排気温度センサの異常診断装置において、前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値未満のときであっても、前記所定期間内における、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御の実行期間の割合が所定範囲内の場合には、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第４の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することが好ましい。
【００１４】
このように排気温度センサの異常診断装置を構成することにより、燃料噴射量が所定の振幅以上で変化しなかった期間においても、当該期間内に加熱手段のオンオフが切り換えられた場合には、加熱手段の影響による排気温度の上昇に伴って排気温度センサによる検出温度が所定程度以上の増加を示したか否かによって排気温度センサの異常診断を実行することができる。したがって、排気温度センサの異常診断の頻度がより担保され、排気温度センサに生じた異常を速やかに検知することを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置が備えられる内燃機関の排気系の全体的構成を概略的に示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の構成を機能的に示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される異常診断方法の一例を示すフローチャート図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される第２判定について説明するためのフローチャート図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される異常診断方法において用いられる判定テーブル表である。
【図６】第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置が備えられる内燃機関の排気系の全体的構成を概略的に示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の構成を機能的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる排気温度センサの異常診断装置に関する実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
なお、それぞれの図中において同じ符号が付されているものは、特に説明がない限り同一の構成要素を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置が備えられた内燃機関１の排気系を説明するために示す図である。図２は、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の構成を説明するために示す図である。図３及び図４は、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される異常診断方法を示すフローチャート図である。図５は、異常判定を行う際の判定テーブル表を示している。
【００１８】
１．内燃機関の排気系の全体的構成
図１に示すように、内燃機関１は複数の燃料噴射弁５を備えるとともに、排気を流通させる排気管３が接続されている。燃料噴射弁５は電子制御装置３０によって駆動制御されるものであり、電子制御装置３０は、機関回転数Ｎやアクセル操作量Ａｃｃ、その他の情報に基づいて目標燃料噴射量Ｑを演算するとともに、算出された目標燃料噴射量Ｑに基づいて燃料噴射弁５の通電時期及び通電時間を求めて、燃料噴射弁５の通電制御を実行するようになっている。
【００１９】
内燃機関１に接続された排気管３には排気浄化装置１０が設けられている。排気浄化装置１０は、排気管３の上流側から順に備えられた酸化触媒１１とパティキュレートフィルタ１２とＮＯX浄化触媒１３とを有している。また、パティキュレートフィルタ１２の上流側及び下流側には第１及び第２の圧力センサ１７，１８が設けられ、パティキュレートフィルタ１２とＮＯX浄化触媒１３との間には排気温度センサ１５が設けられている。これらのセンサのセンサ信号は電子制御装置３０に入力されるようになっている。
【００２０】
酸化触媒１１は、主に、パティキュレートフィルタ１２の再生制御時において、排気中に含まれる未燃燃料を酸化（燃焼）して排気温度を上昇させる機能を有する触媒である。用いる酸化触媒１１は限定されるものではなく、公知のディーゼル酸化触媒等を用いることができる
【００２１】
パティキュレートフィルタ１２は、内燃機関１から排出される排気中に含まれる煤等の微粒子（以下、「ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）」と称する。）を捕集する機能を有するフィルタである。パティキュレートフィルタ１２は、代表的にはハニカム構造を有するフィルタが用いられるが、このようなフィルタに限定されるものではない。
【００２２】
ＮＯX浄化触媒１３は、排気中に含まれる窒素酸化物を分解する機能を有する触媒である。ＮＯX浄化触媒１３としては、主にＮＯX選択還元触媒又はＮＯX吸蔵触媒などが用いられる。図１に示す排気浄化装置１０に備えられたＮＯX浄化触媒１３は、ポンプ２３及び還元剤噴射弁２５を有する還元剤供給装置２０から供給される還元剤を用いて窒素酸化物を選択的に還元するＮＯX選択還元触媒である。還元剤としては、尿素水溶液や未燃燃料が用いられるが、これ以外の還元剤を用いることもできる。
【００２３】
排気温度センサ１５は、直接的には排気温度Ｔを検出するものであるが、当該排気温度Ｔは、ＮＯX浄化触媒１３の温度の推定などにも用いられるようになっている。推定されるＮＯX浄化触媒１３の温度は、例えば、還元剤供給装置２０による還元剤噴射制御に用いられる。具体的には、ＮＯX浄化触媒１３における還元剤成分等の最大吸着量は触媒温度に応じて変化するとともに、最大吸着量に対する現在の吸着量に応じて窒素酸化物の浄化効率も変化する。そのため、還元剤供給装置２０は、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔから推定される触媒温度に基づいて、還元剤の噴射の可否や噴射量を制御するように構成されている。
【００２４】
２．電子制御装置（異常診断装置）
（１）装置の構成
図２は、電子制御装置３０の構成のうち、燃料噴射制御、及び、排気温度センサ１５の異常診断に関連する部分を機能的なブロックで表したものである。この電子制御装置３０が排気温度センサの異常診断装置としての機能を有している。
【００２５】
電子制御装置３０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、目標燃料噴射量演算手段３１と、燃料噴射弁制御手段３３と、再生制御手段３５と、排気温度検出手段３７と、異常判定手段３９とを備えている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
【００２６】
また、電子制御装置３０には、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子からなる図示しない記憶手段、及び、燃料噴射弁５への通電を行うための燃料噴射弁駆動回路４１が備えられている。記憶手段には、制御プログラム及び種々の演算マップがあらかじめ記憶されるとともに、上記した各手段による演算結果等が書き込まれるようになっている。
【００２７】
目標燃料噴射量演算手段３１は、例えば、燃料噴射量マップに基づいて機関回転数Ｎやアクセル操作量Ａｃｃから目標燃料噴射量Ｑを演算する。具体的な演算方法は限定されない。また、排気温度検出手段３７は、排気温度センサ１５のセンサ信号Ｓｔを読み込み、排気温度Ｔを検出する。
【００２８】
再生制御手段３５は、パティキュレートフィルタ１２に捕集されたＰＭの堆積量が増大することによるパティキュレートフィルタ１２の目詰まりを防ぐために、所定の時期にパティキュレートフィルタ１２の再生制御を実行させる。第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０において、再生制御手段３５は、パティキュレートフィルタ１２の上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２との差圧ΔＰが所定の閾値ΔＰ０に到達したときに再生制御の実行指示を生成する。パティキュレートフィルタ１２の上流側の圧力Ｐ１及び下流側の圧力Ｐ２は、第１及び第２の圧力センサ１７，１８のセンサ信号をもとにして検出することができる。ただし、再生制御を実行させる時期を決定する方法については、差圧ΔＰを監視する方法に限定されない。
【００２９】
また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０では、内燃機関１への燃料噴射制御において、主噴射に遅れて微量の補助噴射（以下、この補助噴射を「再生用ポスト噴射」と称する。）を実行することにより再生制御が行われる。したがって、再生制御手段３５は、パティキュレートフィルタ１２の上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２との差圧ΔＰが所定の閾値ΔＰ０に到達したときに、再生用ポスト噴射を実行するよう燃料噴射弁制御手段３３に対して指示するようになっている。
【００３０】
かかる再生用ポスト噴射によって排気中に未燃燃料が含まれることになり、この未燃燃料が酸化触媒１１で酸化されることによって、パティキュレートフィルタ１２に流入する排気温度が上昇する。その結果、パティキュレートフィルタ１２に捕集されているＰＭが燃焼、除去される。
【００３１】
燃料噴射弁制御手段３３は、目標燃料噴射量Ｑその他の内燃機関１の運転条件に基づいて、燃料噴射弁５への通電時期及び通電時間を決定し、燃料噴射弁駆動回路４１に出力する指示信号を生成する。また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、再生制御手段３５によってパティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行指示が生成されると、燃料噴射弁制御手段３３は、再生用ポスト噴射を実行するように噴射時期を決定する。
【００３２】
異常判定手段３９は、目標燃料噴射量演算手段３１によって算出される目標燃料噴射量Ｑ、再生制御手段３５による再生制御実行指示の有無、及び排気温度検出手段３７によって検出される排気温度Ｔを読み込むとともに、これらの情報に基づいて、排気温度センサ１５の異常の有無を判定するように構成されている。このとき、読み込まれる目標燃料噴射量Ｑや排気温度Ｔの値は、ＰＴ１フィルタ等のローパスフィルタ４３，４５によってフィルタ処理が施されるようになっている。
【００３３】
（２）異常診断方法
以下、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置３０によって実行される排気温度センサ１５の異常診断方法を、図３〜図４のフローチャート図及び図５の判定テーブル表に基づいて説明する。以下に説明する異常診断のルーチンは、内燃機関１の運転中、常時、又は所定の期間ごとの割り込みによって実行されるようになっている。
【００３４】
まず、ステップＳ１において、電子制御装置３０は機関回転数Ｎやアクセル操作量Ａｃｃ等の情報に基づいて目標燃料噴射量Ｑを演算するとともに、排気温度センサ１５から入力されるセンサ信号Ｓｔに基づいて排気温度Ｔを検出する。得られた目標燃料噴射量Ｑや排気温度Ｔは、ローパスフィルタ４３，４５によってフィルタ処理が施されて記憶手段に記憶される。このとき、目標燃料噴射量Ｑ及び排気温度Ｔを記憶する際には、それぞれの値の最大値及び最小値が更新されるたびに、当該最大値及び最小値のみを記憶するようにすることもできる。
【００３５】
次いで、ステップＳ２において、電子制御装置３０は、再生制御の実行指示の有無に基づき、前回のルーチンにおけるステップＳ２の積算時から今回のルーチンにおける積算時までの期間における再生制御の実行時間を求めるとともに、再生制御の積算時間ｔｂを演算し記憶する。
【００３６】
次いで、ステップＳ３において、電子制御装置３０は、タイマ値が所定の閾値ｔ１に到達しているか否かを判別する。この閾値ｔ１は、目標燃料噴射量Ｑの増減が生じ、それに伴う排気温度Ｔの変化が生じるような内燃機関１の運転状態の変化が生じ得る時間として適宜設定することができる。タイマ値が閾値ｔ１に到達していない場合には、そのままステップＳ１に戻る一方、タイマ値が閾値ｔ１に到達していた場合には、ステップＳ４に進み第１判定に移る。
【００３７】
以降のステップＳ４〜ステップＳ１１は、第１判定のフローとなっている。
ステップＳ４において、電子制御装置３０は、タイマ値がリセットされてから現在までの対象期間内に記憶手段に記憶された目標燃料噴射量Ｑ及び排気温度Ｔそれぞれの最大値及び最小値の差分ΔＱ，ΔＴを演算する。その後、ステップＳ５において、電子制御装置３０は、対象期間内に算出されて記憶された目標燃料噴射量Ｑの最大値及び最小値の差分ΔＱが所定の閾値Ａ以上になっているか否かを判別する。この閾値Ａは、燃料噴射量の差分に応じて排気温度Ｔが大きく変化するような値として適宜設定することができる。
【００３８】
差分ΔＱが閾値Ａ以上になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ６に進み、電子制御装置３０は、現在パティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行中か否かを判別する。パティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行中である場合（Ｙｅｓ判定）には、排気温度センサ１５の異常診断を正確に行うことができないおそれがあることから、ステップＳ７に進み、判定処理を行わないでステップＳ１に戻る。
【００３９】
一方、ステップＳ６において、パティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行中でない場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ８に進み、排気温度Ｔの最大値及び最小値の差分ΔＴが所定の閾値Ｄ以上であるか否かを判別する。この閾値Ｄは、目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱに応じて、最低限変化すると予測される排気温度Ｔの変動幅として適宜設定することができる。
【００４０】
差分ΔＴが閾値Ｄ以上になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、目標燃料噴射量Ｑの増減に応じて、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが適切な応答を示していることから、電子制御装置３０は、ステップＳ９において排気温度センサ１５の異常なしと判定する。一方、差分ΔＴが閾値Ｄ未満になっている場合（Ｎｏ判定）には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが、目標燃料噴射量Ｑの増減に応じた応答を示していないことから、電子制御装置３０は、ステップＳ１０において排気温度センサ１５の異常ありと判定する。
【００４１】
ステップＳ９及びステップＳ１０において排気温度センサ１５の異常の有無の判定を終えると、電子制御装置３０は、ステップＳ１１において、タイマ値や、積算値及び差分等の記憶された演算値をリセットしてスタートに戻る。
【００４２】
すなわち、図５（ａ）に示すように、第１判定においては、対象期間中の目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ未満の場合には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｄ以上であるか未満であるかにかかわらず第２判定に移行する。一方、対象期間中の目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ以上の場合には、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｄ以上であれば異常なしと判定し、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｄ未満であれば異常ありと判定する。
【００４３】
上記のステップＳ５において、差分ΔＱが閾値Ａ未満である場合（Ｎｏ判定）には、目標燃料噴射量Ｑの変化のみによっては、排気温度Ｔに大きな変化が生じないと考えられることから、図４のフローチャート図のステップＳ２１に進む。以下のステップＳ２１以降のステップは、燃料噴射量が大きく変化しなかった場合においても、再生制御のオンオフによる排気温度Ｔの変化を利用して、排気温度センサ１５の異常の有無を判定する第２判定を実行するステップとなっている。
【００４４】
ステップＳ２１においては、電子制御装置３０は、対象期間の全体の時間ｔ１に対して、ステップＳ２で求められた再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内に入っているか否かを判別する。この範囲の上限Ｂ及び下限Ｃは、例えば２５％〜７５％とすることができる。全体時間ｔ１に対する積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が２５％未満の場合には、対象期間中の大部分の時間に再生制御が実行されておらず、排気温度Ｔが大きく変化しにくくなるからである。また、全体時間ｔ１に対する積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が７５％を超える場合においても、対象期間中の大部分の時間に再生制御が実行されており、排気温度Ｔが大きく変化しにくくなるからである。上限Ｂ及び下限Ｃの値については、排気温度Ｔの変化状態に応じて適宜最適な値を選択して設定することができる。
【００４５】
ステップＳ２１において、再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内にない場合（Ｎｏ判定）には、排気温度センサ１５の異常診断を正確に行うことができないことから、今回の対象期間での診断を中止するためそのままステップＳ２５に進む。一方、ステップＳ２１において、再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ２２に進み、排気温度Ｔの最大値及び最小値の差分ΔＴが所定の閾値Ｅ以上であるか否かを判別する。この閾値Ｅは、再生制御のオンオフに応じて、最低限変化すると予測される排気温度Ｔの変動幅として適宜設定することができる。
【００４６】
差分ΔＴが閾値Ｅ以上になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、再生制御のオンオフに応じて、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが適切な応答を示していることから、電子制御装置３０は、ステップＳ２３において排気温度センサ１５の異常なしと判定する。一方、差分ΔＴが閾値Ｅ未満になっている場合（Ｎｏ判定）には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが、再生制御のオンオフに応じた応答を示していないことから、電子制御装置３０は、ステップＳ２４において排気温度センサ１５の異常ありと判定する。
【００４７】
ステップＳ２１においてＮｏ判定とされて診断を中止する際、又は、ステップＳ２３及びステップＳ２４において排気温度センサ１５の異常の有無の判定を終えると、電子制御装置３０は、ステップＳ２５において、タイマ値や、積算値及び差分等の記憶された演算値をリセットしてスタートに戻る。
【００４８】
このように、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０は、燃料噴射量の増減が見られない場合であっても、再生制御のオンオフが切り替えられている場合には、再生制御のオンオフに応じて排気温度センサ１５が応答しているかを見ることで、排気温度センサ１５の異常の有無を診断するようになっている。
【００４９】
すなわち、図５（ｂ）に示すように、第２判定においては、対象期間中の全体の時間ｔ１に対する再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲外の場合には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｅ以上であるか未満であるかにかかわらず、今回の対象期間での診断を中止する。一方、対象期間中の全体の時間ｔ１に対する再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内の場合には、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｅ以上であれば異常なしと判定し、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｅ未満であれば異常ありと判定する。
【００５０】
以上説明したように、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置３０は、内燃機関１への目標燃料噴射量Ｑが所定の振幅（ΔＱ）以上で変化したときに、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが所定の振幅（Ｄ）以上で変化したか否かによって排気温度センサ１５の異常の有無を判別するように構成されている。したがって、排気温度センサ１５の異常診断を行うための環境を個別に形成することなく、内燃機関１の運転制御を実行しながら、排気温度センサ１５の異常診断を実行することができる。その結果、排気温度センサ１５の異常診断の実行頻度が担保され、排気温度センサ１５に異常を生じたときに、早期に異常を検知することを可能にすることができる。
【００５１】
また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、対象期間内に目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ以上になっている場合であっても、パティキュレートフィルタ１２の再生制御が実行されている間は異常判定を行わないこととしている。そのため、再生制御の継続によって排気温度Ｔが高温に維持されることによる誤診断を防ぐことができる。
【００５２】
また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、対象期間中に目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ未満のときであっても、対象期間の全体の時間ｔ１に対するパティキュレートフィルタ１２の再生制御の積算時間ｔｂが所定範囲内の場合には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの最大値及び最小値の差分ΔＴが閾値Ｅ以上になっているか否かによって、排気温度センサ１５の異常の有無を判定することとしている。そのため、排気温度センサ１５の異常診断の頻度がより担保されるようになり、排気温度センサ１５に生じた異常を速やかに検知することができる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、診断対象の排気温度センサが設けられる内燃機関の排気系の構成が第１の実施の形態にかかる内燃機関の排気系の構成とは異なっている。具体的には、第２の実施の形態にかかる異常診断装置が備えられる内燃機関の排気系には、パティキュレートフィルタの再生制御に用いられる加熱手段が備えられている。
以下、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置について、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
図６は、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置が備えられた内燃機関の排気系を説明するために示す図である。図７は、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置の構成を説明するために示す図である。
【００５５】
図６に示すように、内燃機関１の排気系において、パティキュレートフィルタ１２の上流側に加熱手段４０が備えられている。この加熱手段４０は、燃料タンク４１内の燃料を燃焼することで発生する高温の燃焼ガスを排気管３内に供給するバーナ装置４３を有している。ただし、加熱手段４０はバーナ装置４３を有するものに限定されず、電熱線等の他の手段によって構成することもできる。
【００５６】
かかる内燃機関１の排気系の構成では、加熱手段４０が直接的に排気温度を上昇させるため、パティキュレートフィルタ１２の上流側に酸化触媒は備えられていない。加熱手段４０を備える一方で酸化触媒を備えていない点以外は、第１の実施の形態において説明した内燃機関の排気系の場合と同様に構成することができる。
【００５７】
また、図７に示すように、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置５０は、再生制御手段５１が加熱手段駆動回路５３に対して指示信号を生成するように構成されている以外は、第１の実施の形態にかかる電子制御装置の場合と同様に構成することができる。また、再生制御手段５１が再生制御の実行指示を生成する時期を決定する具体的な方法については、第１の実施の形態にかかる電子制御装置と同様に構成することができる。
【００５８】
さらに、異常判定手段５５が、目標燃料噴射量Ｑ、再生制御の実行指示の有無、及び排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの情報に基づき、排気温度センサ１５の異常判定を実行する具体的な方法についても、第１の実施の形態にかかる電子制御装置と同様に構成することができる。すなわち、図３及び図４に示すフローチャート図に沿って排気温度センサの異常の有無を診断することができる。
【００５９】
以上説明したように、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置５０によれば、内燃機関１の排気系が、パティキュレートフィルタ１２の上流側に備えられる加熱手段４０を用いてパティキュレートフィルタ１２の再生制御を実施するように構成されている場合であっても、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
［他の実施の形態］
以上説明した第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、それぞれの実施の形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、例えば、以下のように変更することができる。
【００６１】
（１）第１及び第２の実施の形態において説明した内燃機関の排気系を構成する各構成要素や、電子制御装置３０，５０の設定値、設定条件はあくまでも一例であって、任意に変更することが可能である。
【００６２】
（２）第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、目標燃料噴射量Ｑを用いて異常診断を行うこととしているが、目標燃料噴射量Ｑの値を直接用いるのではなく、目標燃料噴射量Ｑと相関関係を有する相関値を用いて異常診断を行うようにすることもできる。
【００６３】
（３）第２の実施の形態において説明した内燃機関の排気系に備えられた加熱手段はパティキュレートフィルタの再生制御に用いられるものとなっているが、他の制御に用いられる加熱手段が備えられている場合であっても、同様の手順に沿って排気温度センサの異常診断を実行することができる。
【００６４】
（４）第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の診断対象となる排気温度センサは、パティキュレートフィルタとＮＯX触媒との間に設けられているが、排気温度センサが設けられている位置は特に限定されない。例えば、パティキュレートフィルタが備えられていない場合や、パティキュレートフィルタの上流側に排気温度センサが設けられている場合などには、再生制御に関連するステップや第２判定は省略される。
【符号の説明】
【００６５】
１：内燃機関、３：排気管、５：燃料噴射弁、１０：排気浄化装置、１１：酸化触媒、１２：パティキュレートフィルタ、１３：ＮＯX浄化触媒、１５：排気温度センサ、１７：第１の圧力センサ、１８：第２の圧力センサ、２０：還元剤供給装置、２１：ポンプ、２３：還元剤噴射弁、３０：電子制御装置（異常診断装置）、３１：目標燃料噴射量演算手段、３３：燃料噴射弁制御手段、３５：再生制御手段、３７：排気温度検出手段、３９：異常判定手段、４１：燃料噴射弁駆動回路、４３，４５：ローパスフィルタ、５０：電子制御装置（異常診断装置）、５１：再生制御手段、５３：加熱手段駆動回路、５５：異常判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等に搭載される内燃機関の排気系には、排気温度や触媒温度等の検出に用いられる排気温度センサが備えられている。排気温度センサによって検出される排気温度や触媒温度等は、排気浄化制御をはじめとする所定の制御に用いられる。ところが、排気温度センサの異常を生じている場合には、排気温度センサの検出温度を用いた制御の精度が失われることになる。そのため、排気温度センサの異常検出を精度よく、確実に行えるようにした排気浄化装置が提案されている。
【０００３】
具体的には、内燃機関の排気管の途中に酸化触媒付パティキュレートフィルタが設置され、その下流に排気温度センサが配置されている場合に、ＥＣＵ（電子制御装置）が、内燃機関の運転が所定の安定状態であるときに、内燃機関の運転状態に基づいて排気温度センサ近傍の排気温度を推定するとともに、排気温度センサによる排気温度の検出を行い、排気温度推定値とセンサ実測値の前回値からの変化量を比較して、その差が所定の閾値より大きい場合に、排気温度センサ異常と判定するようにした排気浄化装置が開示されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２７３０号公報 （全文、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された排気浄化装置は、内燃機関が運転安定状態となっている期間の排気温度推定値及びセンサ実測値のそれぞれの変化量を求めて判定を行うこととしている。そのため、判定を行うための変化量を得ることができる機会が限られ、判定の頻度が少なくなるおそれがある。
【０００６】
本発明の発明者はこのような問題にかんがみて、所定期間内における内燃機関への燃料噴射量又は燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することによって排気温度センサの異常の有無を診断することによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、排気温度センサの異常診断の実行頻度を増やすことができ、排気温度センサの異常を速やかに検出できるようにした排気温度センサの異常診断装置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】
本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置において、所定期間内における前記内燃機関への燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することを特徴とする排気温度センサの異常診断装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【０００８】
すなわち、本発明にかかる排気温度センサの異常診断装置は、内燃機関の燃料噴射量と排気温度との間に相関関係があることに着目し、内燃機関への燃料噴射量又は燃料噴射量の相関値が所定の振幅以上で変化したときに、排気温度センサによる検出温度が所定の振幅以上で変化したか否かによって排気温度センサの異常の有無を判別するように構成されている。したがって、排気温度センサの異常診断を行うための環境を個別に形成することなく、内燃機関の運転制御を実行しながら、排気温度センサの異常診断を実行することができる。その結果、排気温度センサの異常診断の実行頻度が担保され、排気温度センサに異常を生じたときに、早期に異常を検知することを可能にすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる排気温度センサの異常診断装置において、前記排気温度センサの上流側に所定の加熱制御を実行するための加熱手段を備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に前記加熱手段が作動されている場合には、前記判定を行わないようにすることが好ましい。
【００１０】
このように排気温度センサの異常診断装置を構成することにより、加熱手段から発生する熱の影響による誤診断の発生を防ぐことを可能にすることができる。
【００１１】
また、本発明の排気温度センサの異常診断装置において、前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御が実行されている場合には、前記判定を行わないようにすることが好ましい。
【００１２】
このように排気温度センサの異常診断装置を構成することにより、パティキュレートフィルタの再生制御時に発生する熱の影響による誤診断の発生を防ぐことを可能にすることができる。
【００１３】
また、本発明の排気温度センサの異常診断装置において、前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値未満のときであっても、前記所定期間内における、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御の実行期間の割合が所定範囲内の場合には、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第４の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することが好ましい。
【００１４】
このように排気温度センサの異常診断装置を構成することにより、燃料噴射量が所定の振幅以上で変化しなかった期間においても、当該期間内に加熱手段のオンオフが切り換えられた場合には、加熱手段の影響による排気温度の上昇に伴って排気温度センサによる検出温度が所定程度以上の増加を示したか否かによって排気温度センサの異常診断を実行することができる。したがって、排気温度センサの異常診断の頻度がより担保され、排気温度センサに生じた異常を速やかに検知することを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置が備えられる内燃機関の排気系の全体的構成を概略的に示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の構成を機能的に示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される異常診断方法の一例を示すフローチャート図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される第２判定について説明するためのフローチャート図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される異常診断方法において用いられる判定テーブル表である。
【図６】第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置が備えられる内燃機関の排気系の全体的構成を概略的に示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の構成を機能的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる排気温度センサの異常診断装置に関する実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
なお、それぞれの図中において同じ符号が付されているものは、特に説明がない限り同一の構成要素を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置が備えられた内燃機関１の排気系を説明するために示す図である。図２は、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の構成を説明するために示す図である。図３及び図４は、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置によって実行される異常診断方法を示すフローチャート図である。図５は、異常判定を行う際の判定テーブル表を示している。
【００１８】
１．内燃機関の排気系の全体的構成
図１に示すように、内燃機関１は複数の燃料噴射弁５を備えるとともに、排気を流通させる排気管３が接続されている。燃料噴射弁５は電子制御装置３０によって駆動制御されるものであり、電子制御装置３０は、機関回転数Ｎやアクセル操作量Ａｃｃ、その他の情報に基づいて目標燃料噴射量Ｑを演算するとともに、算出された目標燃料噴射量Ｑに基づいて燃料噴射弁５の通電時期及び通電時間を求めて、燃料噴射弁５の通電制御を実行するようになっている。
【００１９】
内燃機関１に接続された排気管３には排気浄化装置１０が設けられている。排気浄化装置１０は、排気管３の上流側から順に備えられた酸化触媒１１とパティキュレートフィルタ１２とＮＯX浄化触媒１３とを有している。また、パティキュレートフィルタ１２の上流側及び下流側には第１及び第２の圧力センサ１７，１８が設けられ、パティキュレートフィルタ１２とＮＯX浄化触媒１３との間には排気温度センサ１５が設けられている。これらのセンサのセンサ信号は電子制御装置３０に入力されるようになっている。
【００２０】
酸化触媒１１は、主に、パティキュレートフィルタ１２の再生制御時において、排気中に含まれる未燃燃料を酸化（燃焼）して排気温度を上昇させる機能を有する触媒である。用いる酸化触媒１１は限定されるものではなく、公知のディーゼル酸化触媒等を用いることができる
【００２１】
パティキュレートフィルタ１２は、内燃機関１から排出される排気中に含まれる煤等の微粒子（以下、「ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）」と称する。）を捕集する機能を有するフィルタである。パティキュレートフィルタ１２は、代表的にはハニカム構造を有するフィルタが用いられるが、このようなフィルタに限定されるものではない。
【００２２】
ＮＯX浄化触媒１３は、排気中に含まれる窒素酸化物を分解する機能を有する触媒である。ＮＯX浄化触媒１３としては、主にＮＯX選択還元触媒又はＮＯX吸蔵触媒などが用いられる。図１に示す排気浄化装置１０に備えられたＮＯX浄化触媒１３は、ポンプ２３及び還元剤噴射弁２５を有する還元剤供給装置２０から供給される還元剤を用いて窒素酸化物を選択的に還元するＮＯX選択還元触媒である。還元剤としては、尿素水溶液や未燃燃料が用いられるが、これ以外の還元剤を用いることもできる。
【００２３】
排気温度センサ１５は、直接的には排気温度Ｔを検出するものであるが、当該排気温度Ｔは、ＮＯX浄化触媒１３の温度の推定などにも用いられるようになっている。推定されるＮＯX浄化触媒１３の温度は、例えば、還元剤供給装置２０による還元剤噴射制御に用いられる。具体的には、ＮＯX浄化触媒１３における還元剤成分等の最大吸着量は触媒温度に応じて変化するとともに、最大吸着量に対する現在の吸着量に応じて窒素酸化物の浄化効率も変化する。そのため、還元剤供給装置２０は、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔから推定される触媒温度に基づいて、還元剤の噴射の可否や噴射量を制御するように構成されている。
【００２４】
２．電子制御装置（異常診断装置）
（１）装置の構成
図２は、電子制御装置３０の構成のうち、燃料噴射制御、及び、排気温度センサ１５の異常診断に関連する部分を機能的なブロックで表したものである。この電子制御装置３０が排気温度センサの異常診断装置としての機能を有している。
【００２５】
電子制御装置３０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、目標燃料噴射量演算手段３１と、燃料噴射弁制御手段３３と、再生制御手段３５と、排気温度検出手段３７と、異常判定手段３９とを備えている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
【００２６】
また、電子制御装置３０には、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子からなる図示しない記憶手段、及び、燃料噴射弁５への通電を行うための燃料噴射弁駆動回路４１が備えられている。記憶手段には、制御プログラム及び種々の演算マップがあらかじめ記憶されるとともに、上記した各手段による演算結果等が書き込まれるようになっている。
【００２７】
目標燃料噴射量演算手段３１は、例えば、燃料噴射量マップに基づいて機関回転数Ｎやアクセル操作量Ａｃｃから目標燃料噴射量Ｑを演算する。具体的な演算方法は限定されない。また、排気温度検出手段３７は、排気温度センサ１５のセンサ信号Ｓｔを読み込み、排気温度Ｔを検出する。
【００２８】
再生制御手段３５は、パティキュレートフィルタ１２に捕集されたＰＭの堆積量が増大することによるパティキュレートフィルタ１２の目詰まりを防ぐために、所定の時期にパティキュレートフィルタ１２の再生制御を実行させる。第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０において、再生制御手段３５は、パティキュレートフィルタ１２の上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２との差圧ΔＰが所定の閾値ΔＰ０に到達したときに再生制御の実行指示を生成する。パティキュレートフィルタ１２の上流側の圧力Ｐ１及び下流側の圧力Ｐ２は、第１及び第２の圧力センサ１７，１８のセンサ信号をもとにして検出することができる。ただし、再生制御を実行させる時期を決定する方法については、差圧ΔＰを監視する方法に限定されない。
【００２９】
また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０では、内燃機関１への燃料噴射制御において、主噴射に遅れて微量の補助噴射（以下、この補助噴射を「再生用ポスト噴射」と称する。）を実行することにより再生制御が行われる。したがって、再生制御手段３５は、パティキュレートフィルタ１２の上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２との差圧ΔＰが所定の閾値ΔＰ０に到達したときに、再生用ポスト噴射を実行するよう燃料噴射弁制御手段３３に対して指示するようになっている。
【００３０】
かかる再生用ポスト噴射によって排気中に未燃燃料が含まれることになり、この未燃燃料が酸化触媒１１で酸化されることによって、パティキュレートフィルタ１２に流入する排気温度が上昇する。その結果、パティキュレートフィルタ１２に捕集されているＰＭが燃焼、除去される。
【００３１】
燃料噴射弁制御手段３３は、目標燃料噴射量Ｑその他の内燃機関１の運転条件に基づいて、燃料噴射弁５への通電時期及び通電時間を決定し、燃料噴射弁駆動回路４１に出力する指示信号を生成する。また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、再生制御手段３５によってパティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行指示が生成されると、燃料噴射弁制御手段３３は、再生用ポスト噴射を実行するように噴射時期を決定する。
【００３２】
異常判定手段３９は、目標燃料噴射量演算手段３１によって算出される目標燃料噴射量Ｑ、再生制御手段３５による再生制御実行指示の有無、及び排気温度検出手段３７によって検出される排気温度Ｔを読み込むとともに、これらの情報に基づいて、排気温度センサ１５の異常の有無を判定するように構成されている。このとき、読み込まれる目標燃料噴射量Ｑや排気温度Ｔの値は、ＰＴ１フィルタ等のローパスフィルタ４３，４５によってフィルタ処理が施されるようになっている。
【００３３】
（２）異常診断方法
以下、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置３０によって実行される排気温度センサ１５の異常診断方法を、図３〜図４のフローチャート図及び図５の判定テーブル表に基づいて説明する。以下に説明する異常診断のルーチンは、内燃機関１の運転中、常時、又は所定の期間ごとの割り込みによって実行されるようになっている。
【００３４】
まず、ステップＳ１において、電子制御装置３０は機関回転数Ｎやアクセル操作量Ａｃｃ等の情報に基づいて目標燃料噴射量Ｑを演算するとともに、排気温度センサ１５から入力されるセンサ信号Ｓｔに基づいて排気温度Ｔを検出する。得られた目標燃料噴射量Ｑや排気温度Ｔは、ローパスフィルタ４３，４５によってフィルタ処理が施されて記憶手段に記憶される。このとき、目標燃料噴射量Ｑ及び排気温度Ｔを記憶する際には、それぞれの値の最大値及び最小値が更新されるたびに、当該最大値及び最小値のみを記憶するようにすることもできる。
【００３５】
次いで、ステップＳ２において、電子制御装置３０は、再生制御の実行指示の有無に基づき、前回のルーチンにおけるステップＳ２の積算時から今回のルーチンにおける積算時までの期間における再生制御の実行時間を求めるとともに、再生制御の積算時間ｔｂを演算し記憶する。
【００３６】
次いで、ステップＳ３において、電子制御装置３０は、タイマ値が所定の閾値ｔ１に到達しているか否かを判別する。この閾値ｔ１は、目標燃料噴射量Ｑの増減が生じ、それに伴う排気温度Ｔの変化が生じるような内燃機関１の運転状態の変化が生じ得る時間として適宜設定することができる。タイマ値が閾値ｔ１に到達していない場合には、そのままステップＳ１に戻る一方、タイマ値が閾値ｔ１に到達していた場合には、ステップＳ４に進み第１判定に移る。
【００３７】
以降のステップＳ４〜ステップＳ１１は、第１判定のフローとなっている。
ステップＳ４において、電子制御装置３０は、タイマ値がリセットされてから現在までの対象期間内に記憶手段に記憶された目標燃料噴射量Ｑ及び排気温度Ｔそれぞれの最大値及び最小値の差分ΔＱ，ΔＴを演算する。その後、ステップＳ５において、電子制御装置３０は、対象期間内に算出されて記憶された目標燃料噴射量Ｑの最大値及び最小値の差分ΔＱが所定の閾値Ａ以上になっているか否かを判別する。この閾値Ａは、燃料噴射量の差分に応じて排気温度Ｔが大きく変化するような値として適宜設定することができる。
【００３８】
差分ΔＱが閾値Ａ以上になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ６に進み、電子制御装置３０は、現在パティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行中か否かを判別する。パティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行中である場合（Ｙｅｓ判定）には、排気温度センサ１５の異常診断を正確に行うことができないおそれがあることから、ステップＳ７に進み、判定処理を行わないでステップＳ１に戻る。
【００３９】
一方、ステップＳ６において、パティキュレートフィルタ１２の再生制御の実行中でない場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ８に進み、排気温度Ｔの最大値及び最小値の差分ΔＴが所定の閾値Ｄ以上であるか否かを判別する。この閾値Ｄは、目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱに応じて、最低限変化すると予測される排気温度Ｔの変動幅として適宜設定することができる。
【００４０】
差分ΔＴが閾値Ｄ以上になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、目標燃料噴射量Ｑの増減に応じて、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが適切な応答を示していることから、電子制御装置３０は、ステップＳ９において排気温度センサ１５の異常なしと判定する。一方、差分ΔＴが閾値Ｄ未満になっている場合（Ｎｏ判定）には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが、目標燃料噴射量Ｑの増減に応じた応答を示していないことから、電子制御装置３０は、ステップＳ１０において排気温度センサ１５の異常ありと判定する。
【００４１】
ステップＳ９及びステップＳ１０において排気温度センサ１５の異常の有無の判定を終えると、電子制御装置３０は、ステップＳ１１において、タイマ値や、積算値及び差分等の記憶された演算値をリセットしてスタートに戻る。
【００４２】
すなわち、図５（ａ）に示すように、第１判定においては、対象期間中の目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ未満の場合には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｄ以上であるか未満であるかにかかわらず第２判定に移行する。一方、対象期間中の目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ以上の場合には、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｄ以上であれば異常なしと判定し、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｄ未満であれば異常ありと判定する。
【００４３】
上記のステップＳ５において、差分ΔＱが閾値Ａ未満である場合（Ｎｏ判定）には、目標燃料噴射量Ｑの変化のみによっては、排気温度Ｔに大きな変化が生じないと考えられることから、図４のフローチャート図のステップＳ２１に進む。以下のステップＳ２１以降のステップは、燃料噴射量が大きく変化しなかった場合においても、再生制御のオンオフによる排気温度Ｔの変化を利用して、排気温度センサ１５の異常の有無を判定する第２判定を実行するステップとなっている。
【００４４】
ステップＳ２１においては、電子制御装置３０は、対象期間の全体の時間ｔ１に対して、ステップＳ２で求められた再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内に入っているか否かを判別する。この範囲の上限Ｂ及び下限Ｃは、例えば２５％〜７５％とすることができる。全体時間ｔ１に対する積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が２５％未満の場合には、対象期間中の大部分の時間に再生制御が実行されておらず、排気温度Ｔが大きく変化しにくくなるからである。また、全体時間ｔ１に対する積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が７５％を超える場合においても、対象期間中の大部分の時間に再生制御が実行されており、排気温度Ｔが大きく変化しにくくなるからである。上限Ｂ及び下限Ｃの値については、排気温度Ｔの変化状態に応じて適宜最適な値を選択して設定することができる。
【００４５】
ステップＳ２１において、再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内にない場合（Ｎｏ判定）には、排気温度センサ１５の異常診断を正確に行うことができないことから、今回の対象期間での診断を中止するためそのままステップＳ２５に進む。一方、ステップＳ２１において、再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ２２に進み、排気温度Ｔの最大値及び最小値の差分ΔＴが所定の閾値Ｅ以上であるか否かを判別する。この閾値Ｅは、再生制御のオンオフに応じて、最低限変化すると予測される排気温度Ｔの変動幅として適宜設定することができる。
【００４６】
差分ΔＴが閾値Ｅ以上になっている場合（Ｙｅｓ判定）には、再生制御のオンオフに応じて、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが適切な応答を示していることから、電子制御装置３０は、ステップＳ２３において排気温度センサ１５の異常なしと判定する。一方、差分ΔＴが閾値Ｅ未満になっている場合（Ｎｏ判定）には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが、再生制御のオンオフに応じた応答を示していないことから、電子制御装置３０は、ステップＳ２４において排気温度センサ１５の異常ありと判定する。
【００４７】
ステップＳ２１においてＮｏ判定とされて診断を中止する際、又は、ステップＳ２３及びステップＳ２４において排気温度センサ１５の異常の有無の判定を終えると、電子制御装置３０は、ステップＳ２５において、タイマ値や、積算値及び差分等の記憶された演算値をリセットしてスタートに戻る。
【００４８】
このように、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０は、燃料噴射量の増減が見られない場合であっても、再生制御のオンオフが切り替えられている場合には、再生制御のオンオフに応じて排気温度センサ１５が応答しているかを見ることで、排気温度センサ１５の異常の有無を診断するようになっている。
【００４９】
すなわち、図５（ｂ）に示すように、第２判定においては、対象期間中の全体の時間ｔ１に対する再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲外の場合には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｅ以上であるか未満であるかにかかわらず、今回の対象期間での診断を中止する。一方、対象期間中の全体の時間ｔ１に対する再生制御の積算時間ｔｂの割合ｔｂ／ｔ１が所定範囲内の場合には、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｅ以上であれば異常なしと判定し、排気温度Ｔの差分ΔＴが閾値Ｅ未満であれば異常ありと判定する。
【００５０】
以上説明したように、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置３０は、内燃機関１への目標燃料噴射量Ｑが所定の振幅（ΔＱ）以上で変化したときに、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔが所定の振幅（Ｄ）以上で変化したか否かによって排気温度センサ１５の異常の有無を判別するように構成されている。したがって、排気温度センサ１５の異常診断を行うための環境を個別に形成することなく、内燃機関１の運転制御を実行しながら、排気温度センサ１５の異常診断を実行することができる。その結果、排気温度センサ１５の異常診断の実行頻度が担保され、排気温度センサ１５に異常を生じたときに、早期に異常を検知することを可能にすることができる。
【００５１】
また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、対象期間内に目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ以上になっている場合であっても、パティキュレートフィルタ１２の再生制御が実行されている間は異常判定を行わないこととしている。そのため、再生制御の継続によって排気温度Ｔが高温に維持されることによる誤診断を防ぐことができる。
【００５２】
また、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０においては、対象期間中に目標燃料噴射量Ｑの差分ΔＱが閾値Ａ未満のときであっても、対象期間の全体の時間ｔ１に対するパティキュレートフィルタ１２の再生制御の積算時間ｔｂが所定範囲内の場合には、排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの最大値及び最小値の差分ΔＴが閾値Ｅ以上になっているか否かによって、排気温度センサ１５の異常の有無を判定することとしている。そのため、排気温度センサ１５の異常診断の頻度がより担保されるようになり、排気温度センサ１５に生じた異常を速やかに検知することができる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、診断対象の排気温度センサが設けられる内燃機関の排気系の構成が第１の実施の形態にかかる内燃機関の排気系の構成とは異なっている。具体的には、第２の実施の形態にかかる異常診断装置が備えられる内燃機関の排気系には、パティキュレートフィルタの再生制御に用いられる加熱手段が備えられている。
以下、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置について、第１の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
図６は、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置が備えられた内燃機関の排気系を説明するために示す図である。図７は、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置の構成を説明するために示す図である。
【００５５】
図６に示すように、内燃機関１の排気系において、パティキュレートフィルタ１２の上流側に加熱手段４０が備えられている。この加熱手段４０は、燃料タンク４１内の燃料を燃焼することで発生する高温の燃焼ガスを排気管３内に供給するバーナ装置４３を有している。ただし、加熱手段４０はバーナ装置４３を有するものに限定されず、電熱線等の他の手段によって構成することもできる。
【００５６】
かかる内燃機関１の排気系の構成では、加熱手段４０が直接的に排気温度を上昇させるため、パティキュレートフィルタ１２の上流側に酸化触媒は備えられていない。加熱手段４０を備える一方で酸化触媒を備えていない点以外は、第１の実施の形態において説明した内燃機関の排気系の場合と同様に構成することができる。
【００５７】
また、図７に示すように、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置５０は、再生制御手段５１が加熱手段駆動回路５３に対して指示信号を生成するように構成されている以外は、第１の実施の形態にかかる電子制御装置の場合と同様に構成することができる。また、再生制御手段５１が再生制御の実行指示を生成する時期を決定する具体的な方法については、第１の実施の形態にかかる電子制御装置と同様に構成することができる。
【００５８】
さらに、異常判定手段５５が、目標燃料噴射量Ｑ、再生制御の実行指示の有無、及び排気温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔの情報に基づき、排気温度センサ１５の異常判定を実行する具体的な方法についても、第１の実施の形態にかかる電子制御装置と同様に構成することができる。すなわち、図３及び図４に示すフローチャート図に沿って排気温度センサの異常の有無を診断することができる。
【００５９】
以上説明したように、第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置としての電子制御装置５０によれば、内燃機関１の排気系が、パティキュレートフィルタ１２の上流側に備えられる加熱手段４０を用いてパティキュレートフィルタ１２の再生制御を実施するように構成されている場合であっても、第１の実施の形態にかかる電子制御装置３０と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
［他の実施の形態］
以上説明した第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、それぞれの実施の形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、例えば、以下のように変更することができる。
【００６１】
（１）第１及び第２の実施の形態において説明した内燃機関の排気系を構成する各構成要素や、電子制御装置３０，５０の設定値、設定条件はあくまでも一例であって、任意に変更することが可能である。
【００６２】
（２）第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置は、目標燃料噴射量Ｑを用いて異常診断を行うこととしているが、目標燃料噴射量Ｑの値を直接用いるのではなく、目標燃料噴射量Ｑと相関関係を有する相関値を用いて異常診断を行うようにすることもできる。
【００６３】
（３）第２の実施の形態において説明した内燃機関の排気系に備えられた加熱手段はパティキュレートフィルタの再生制御に用いられるものとなっているが、他の制御に用いられる加熱手段が備えられている場合であっても、同様の手順に沿って排気温度センサの異常診断を実行することができる。
【００６４】
（４）第１及び第２の実施の形態にかかる排気温度センサの異常診断装置の診断対象となる排気温度センサは、パティキュレートフィルタとＮＯX触媒との間に設けられているが、排気温度センサが設けられている位置は特に限定されない。例えば、パティキュレートフィルタが備えられていない場合や、パティキュレートフィルタの上流側に排気温度センサが設けられている場合などには、再生制御に関連するステップや第２判定は省略される。
【符号の説明】
【００６５】
１：内燃機関、３：排気管、５：燃料噴射弁、１０：排気浄化装置、１１：酸化触媒、１２：パティキュレートフィルタ、１３：ＮＯX浄化触媒、１５：排気温度センサ、１７：第１の圧力センサ、１８：第２の圧力センサ、２０：還元剤供給装置、２１：ポンプ、２３：還元剤噴射弁、３０：電子制御装置（異常診断装置）、３１：目標燃料噴射量演算手段、３３：燃料噴射弁制御手段、３５：再生制御手段、３７：排気温度検出手段、３９：異常判定手段、４１：燃料噴射弁駆動回路、４３，４５：ローパスフィルタ、５０：電子制御装置（異常診断装置）、５１：再生制御手段、５３：加熱手段駆動回路、５５：異常判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置において、
所定期間内における前記内燃機関への燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することを特徴とする排気温度センサの異常診断装置。
【請求項２】
前記排気温度センサの上流側に所定の加熱制御を実行するための加熱手段を備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に、前記加熱手段が作動されている場合には、前記判定を行わないようにすることを特徴とする請求項１に記載の排気温度センサの異常診断装置。
【請求項３】
前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御が実行されている場合には、前記判定を行わないようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気温度センサの異常診断装置。
【請求項４】
前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値未満のときであっても、前記所定期間内における、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御の実行期間の割合が所定範囲内の場合には、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第４の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気温度センサの異常診断装置。
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられる排気温度センサの異常の有無を診断するための排気温度センサの異常診断装置において、
所定期間内における前記内燃機関への燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が所定の第１の閾値以上のときに、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第２の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することを特徴とする排気温度センサの異常診断装置。
【請求項２】
前記排気温度センサの上流側に所定の加熱制御を実行するための加熱手段を備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に、前記加熱手段が作動されている場合には、前記判定を行わないようにすることを特徴とする請求項１に記載の排気温度センサの異常診断装置。
【請求項３】
前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値以上のときであっても、前記所定期間の経過時に、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御が実行されている場合には、前記判定を行わないようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気温度センサの異常診断装置。
【請求項４】
前記排気温度センサの上流側に、前記内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える場合において、前記所定期間内における前記燃料噴射量又は前記燃料噴射量の相関値の最大値及び最小値の差が前記第１の閾値未満のときであっても、前記所定期間内における、前記パティキュレートフィルタに捕集された前記粒子状物質を除去する再生制御の実行期間の割合が所定範囲内の場合には、前記排気温度センサによる検出温度の最大値及び最小値の差が所定の第４の閾値以上であるか否かを判定することにより、前記排気温度センサの異常の有無を診断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気温度センサの異常診断装置。
【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２０１２−２１９７４３（Ｐ２０１２−２１９７４３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７６０８（Ｐ２０１１−８７６０８）
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００３３３３）ボッシュ株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００３３３３）ボッシュ株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
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