CN101466922A - Pm捕集器的故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种能够更加高精度地检测出PM捕集器的故障的技术。本发明，在PM捕集器(17)的正下游的排气通路(9)中，将多个温度传感器(10)设置成，其温度检测元件位于与排气通路(9)的假想中心轴线垂直的面上。根据各温度传感器(10)的测量值，检测在PM捕集器(17)发生了故障的情况下的从PM捕集器(17)流出的排气的径向温度分布的变化，并基于该径向温度分布来检测PM捕集器(17)的故障。由于温度传感器(10)的测量值不易受PM捕集器(17)中的堆积量的影响，因此能够更加高精度地检测出PM捕集器(17)的故障。

Description

PM捕集器的故障检测系统

技术领域

本发明涉及PM捕集器的故障检测系统。

背景技术

在具备用于捕集内燃机的排气中的微粒物质(Particulate Matter，以下简称为PM)的PM捕集器的排气净化系统中，提出有以早期检测出PM捕集器的故障为目的的技术。

例如，在日本特开平6-323127号公报中，公开了如下的技术：比较再生处理刚结束后的PM捕集器的前后压差，和新品时的PM捕集器的前后压差的最低值，基于该比较结果来检测PM捕集器的故障。

另外，在日本特开2004-353606号公报中，公开了如下的技术：一种内燃机，具备前级催化剂、其下游的微粒过滤器、还原剂供给单元，供给还原剂，并去除所述过滤器所捕获的颗粒状物质，进行过滤器的再生，从开始基于还原剂供给单元的颗粒状物质的去除，而经过规定的时间后，过滤器下游的排气温度和过滤器上游的排气温度之差越大，则判定为前级催化剂的劣化程度越大。

另外，在日本特开2005-201119号公报中，公开了如下的技术：在发动机的排气通路中串联设置吸留还原型NOx催化剂和DPNR催化剂，并设置测量刚通过吸留还原型NOx催化剂的排气的温度的第一温度传感器，和测量刚通过DPNR催化剂的排气的温度的第二温度传感器，基于由第一温度传感器测量的排气温度和由第二温度传感器测量的排气温度的温度差，来诊断吸留还原型NOx催化剂的堵塞，由此，来实现适宜地诊断排气净化部件的堵塞状态。

另外，在日本特开2004-308454号公报中，公开了如下的技术：检测出微粒过滤器下游的排气状态量的不稳定变化的大小，根据其与规定值的比较，检测出微粒过滤器的故障，由此，实现正确并且在其发生后的早期检测出微粒过滤器的故障。

另外，在日本特开2003-155920号公报中，公开了如下技术：具备：压差传感器，其计量安装在排气管的途中的微粒过滤器的前后压差；判定装置，其在基于由该压差传感器实测的压差确认了压差的异常上升时，判定为微粒过滤器已堵塞，并且在确认了背压的异常降低时，判定为微粒过滤器已熔损，而且，将判定装置构成为，从实测的压差中减去由于经时的粉灰堆积引起的背压上升的量来进行判定，由此，实现可靠地判定微粒过滤器产生的堵塞和熔损。

基于上述以往技术的PM捕集器的故障检测，是基于由PM捕集器的故障引起的PM捕集器的前后压差的变化进行的。然而，当在PM捕集器的故障程度较小的情况下，由于因PM捕集器的故障而引起的PM捕集器中的压力损失的降低的程度较小，因此由故障引起的PM捕集器的前后压差的变化难于显著地呈现。因此，以往的故障检测方法，有时不能高精度地检测出PM捕集器的故障。

另外，PM捕集器的前后压差，也能够由于PM捕集器中的PM堆积量的变化而变化。因此，在PM捕集器的前后压差发生了变化的情况下，难于判别它是由PM捕集器的故障引起的，还是因PM堆积量的变化引起的，有时难于高精度地检测出PM捕集器的故障。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够更加高精度地检测出PM捕集器的故障的技术。

为了实现上述目的，本发明的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，具备：PM捕集器，其设置在内燃机的排气通路中；检测单元，其检测从所述PM捕集器流出的排气的所述排气通路的径向温度分布；判定单元，其基于由所述检测单元检测出的所述径向温度分布，来判定所述PM捕集器的故障。

当在PM捕集器中发生了龟裂等故障的情况下，由于故障部位成为开孔的状态，因此PM捕集器的基材与排气的接触面积变小，在排气和PM捕集器之间难于进行热交换。即，当排气通过PM捕集器的故障部位时，与PM捕集器之间进行的热交换的效率，与通过非故障部位的情况相比较，效率降低。

另外，由于故障部位与非故障部位相比较，压力损失低，因此流入到PM捕集器中的排气，选择性地流进故障部位。即，故障部位排气的流速比非故障部位排气的流速快。另外，故障部位排气的流量比非故障部位排气的流量多。因此，在通过故障部位的排气和PM捕集器之间所进行的热量的授受，少于在通过非故障部位的排气和PM捕集器之间所进行的热量的授受。

这样，由于对于故障部位和非故障部位，通过PM捕集器的排气与PM捕集器之间的热交换效率不同，因此，有通过故障部位的排气的温度变化，与通过非故障部位的排气的温度变化相比较小的倾向。

例如，在流入PM捕集器的排气的温度高于PM捕集器的温度的情况下(例如冷起动时等，以下将这种情况称为“排气高温时”)，热量难于从通过故障部位的高温的排气向低温的PM捕集器移动。即，通过故障部位的排气难于被冷却。此外由于流入到PM捕集器的排气的大部分通过这样的热交换效率低的故障部位，因此从故障部位流出的排气的温度比从非故障部位流出的排气的温度高。

另一方面，在流入PM捕集器的排气的温度低于PM捕集器的温度的情况下(例如，在再生处理中和刚结束再生处理等。以下将这种情况称为“PM捕集器高温时”)，热量难于从高温PM捕集器向通过故障部位的低温的排气移动。即，通过故障部位的排气难于被加热。此外由于流入到PM捕集器的排气的大部分通过该热交换率低的故障部位，因此从故障部位流出的排气的温度比从非故障部位流出的排气的温度低。

这样，从PM捕集器流出的排气的温度分布，反映出PM捕集器的故障状态。因此，基于从PM捕集器流出的排气的排气通路的径向的温度分布，能够检测出PM捕集器的故障。在此，“排气通路的径向的温度分布”是指，在与排气通路的假想中心轴线垂直的假想面上的排气的温度分布。然而，假想中心轴线或者假想面，是意味着几何学上的线或面，并不意味着在排气通路内设置有作为实体的轴状部件或者面状部件。

由于从PM捕集器流出的排气的温度分布，与PM捕集器的前后压差相比，不易受PM捕集器中的PM的堆积量的影响，因此即使是程度小的故障也可以更高精度地检测出。

在此，刚从PM捕集器流出的排气呈直线状地流动。因此，能够基于由多个温度传感器所测量的排气温度，来推定从PM捕集器流出的排气的径向温度分布，且该多个温度传感器配置在PM捕集器的正下游的排气通路的径向。

在本发明中，也可以构成为，基于这样推定出的排气的径向温度分布，来检测PM捕集器的故障。

即使在正常的PM捕集器中，也存在如下倾向：在PM捕集器的假想中心轴线附近流动的排气的流速及流量最多，而越离开假想中心轴线，排气的流速和流量就越减少，且，每单位面积的放热量越增大。

因此，排气通过PM捕集器时的温度变化，在PM捕集器的假想中心轴线附近小，而越离开PM捕集器的中心轴线就越大。

因此，在排气高温时，从PM捕集器的出口侧端面的中心部流出的排气的温度为最高温度，而从离该中心部最远的部位流出的排气的温度为最低温度。

另外，在PM捕集器高温时，从PM捕集器的出口侧端面的中心部流出的排气的温度为最低温度，而从离该中心部最远的部位流出的排气的温度为最高温度。

另一方面，在发生了故障的PM捕集器中，如上所述，在故障部位流动的排气的流速/流量非常大，比在正常时的PM捕集器的假想中心轴线附近流动的排气的流速/流量还大。因此，在离开故障部位的非故障部位流动的排气的流速/流量，比离开正常时的PM捕集器的中心轴线的部位的排气的流速/流量还小。

因此，通过故障部位的排气的温度变化，比通过正常时的假想中心轴线附近的排气的温度变化还小。另外，通过离开了故障部位的非故障部位的排气的温度变化，比通过离开了正常时的中心轴线附近的部位的排气的温度变化还大。

因此，从发生了故障的PM捕集器流出的排气的温度分布中的最高温度和最低温度的温度差，比从正常时的PM捕集器流出的排气的温度分布中的最高温度和最低温度的温度差大。

因此，在多个设置的温度传感器中，如果存在测量故障部位附近的正下游的排气温度的温度传感器，和测量充分离开故障部位的部位的正下游的排气温度的温度传感器，则多个温度传感器的测量值的最大值和最小值之差，比从正常的PM捕集器流出的排气的径向温度分布中的最高温度和最低温度之差大。

因此，在本发明中，也可以构成为，预先通过实验等先求出从正常的PM捕集器流出的排气的径向温度分布中的最高温度和最低温度之差，并将此设为基准温度差，当由各温度传感器所测量的排气的温度的最大值和最小值之差，超过该基准温度差的情况下，判定为PM捕集器发生了故障。

另外，如上所述，在排气高温时，在PM捕集器正下游的排气的径向温度分布中成为最高温度的是，如果PM捕集器正常，则为从PM捕集器的出口侧端面的中心部流出的排气的温度(以下也称为“中心部温度”)，然而，当在PM捕集器中发生了故障的情况下，则为从故障部位流出的排气的温度。

因此，当在从PM捕集器的出口侧端面的中心部以外的部位流出的排气的温度(以下也称为“周边部温度”)中，存在超过中心部温度的值的情况下，则也可以判定为，PM捕集器发生了故障。

详细而言，也可以构成为，设置：中心部温度传感器，其测量排气通路的假想中心轴线上的位置的排气温度；和一个或多个周边部温度传感器，其测量离开了排气通路的假想中心轴线的位置的排气温度，且当在周边部温度传感器的测量值中，存在超过中心部温度传感器的测量值的值的情况下，判定为PM捕集器发生了故障。

另外，在PM捕集器高温时，相反地，当在周边部温度传感器的测量值中，存在低于中心部温度传感器的测量值的值的情况下，可以判定为PM捕集器发生了故障。

通过该故障判定方法，可以检测出在离开了PM捕集器的假想中心轴线的位置上发生的故障。

在本发明中，作为多个温度传感器的配置，也可以设置多个等温线上温度传感器，用以测量从正常时的PM捕集器流出的排气的径向温度分布中的规定温度的等温线上的不同位置的排气温度。规定的温度是预先设定的温度。

如果PM捕集器正常，各等温线上温度传感器的测量值则应大致相等。然而，在PM捕集器发生了故障的情况下，伴随从PM捕集器流出的排气的温度分布的变化，PM捕集器正下游的径向温度分布的等温线也发生变化。即，等温线上温度传感器，不位于PM捕集器发生了故障时的径向温度分布中的等温线上。因此，在各等温线上温度传感器的测量值中，呈现出表示不同的温度的值。

因此，在各等温线上温度传感器的测量值中存在不同值的情况下，可以判定为PM捕集器发生了故障。详细而言，当在各等温线上温度传感器的测量值中，存在相差规定的基准值以上的不同值的情况下，可以判定为PM捕集器发生了故障。

在上述构成中，是基于测量PM捕集器正下游的排气的温度的多个温度传感器的测量值，来推定从PM捕集器流出的排气的径向温度分布，然而，也可以构成为，基于流入PM捕集器的排气的温度，推定PM捕集器正下游的多个位置的排气的温度中的一部分。通过这样做，可以减少温度传感器的设置个数，从而能够使PM捕集器的故障检测系统简化和降低成本。

推定PM捕集器正下游的排气温度的温度推定单元，基于正常的PM捕集器中的流入PM捕集器的排气的温度与从PM捕集器流出的排气的温度的关系进行推定。该关系预先通过实验等求出。

作为包含温度推定单元的构成中的PM捕集器的故障判定方法，例如，在构成为由温度推定单元推定中央部温度，由温度传感器测量周边部温度的情况下，可以以在多个周边部温度测量值中存在超过中央部温度推定值的值的情况为条件，判定为PM捕集器发生了故障(排气高温时)。

另外，在构成为由温度传感器测量中央部温度，由温度推定单元推定周边部温度的情况下，可以以在中央部温度测量值低于周边部温度推定值的情况为条件，判定为PM捕集器发生了故障(排气高温时)。

另外，在如下构成的情况下，即，对于正常的PM捕集器的正下游的排气的径向温度分布的某个特定温度的等温线上的多个排气温度(以下也称为“等温线上温度”)，由温度推定单元推定其一部分，并由温度传感器测量其它部分的情况下，可以以在等温线上温度测量值中存在与等温线上温度推定值不同的值的情况为条件，判定为PM捕集器发生了故障。

如上所述，当在PM捕集器中发生了故障的情况下，有如下倾向：通过故障部位的排气的流速/流量，比通过非故障部位的排气的流速/流量大。即，PM捕集器的正下游的排气的径向流速分布，反映出PM捕集器的故障状态。

因此，在本发明中，也可以构成为，基于PM捕集器正下游的排气的径向的流速分布，来检测PM捕集器的故障。

在本发明中，也可以构成为，当流入到PM捕集器的排气的温度与PM捕集器的温度的温度差超过了规定温度差的情况下，进行PM捕集器的故障检测。在此，规定温度差是预先决定的值。

这是由于，流入PM捕集器的排气的温度与PM捕集器的温度的温度差越大，通过了故障部位的排气的温度与通过了非故障部位的排气的温度的差异越显著地呈现。因此，可以更可靠地检测出PM捕集器的故障。

作为流入PM捕集器的排气的温度与PM捕集器的温度的温度差变大的情况，例如，可以示例冷起动时和执行PM捕集器的再生处理时等。

以上说明的本发明涉及的PM捕集器的故障检测系统，可以优选适用于壁流式PM捕集器。

这是由于在壁流式PM捕集器中，通过PM捕集器的排气与构成PM捕集器的基材的接触面积大，因此通过故障部位的排气与PM捕集器之间的热量的授受，以及通过非故障部位的排气与PM捕集器之间的热量的收受，呈现出更显著的差异。

附图说明

图1是表示本发明的实施例中的内燃机的进气系统及排气系统的概略构成的图。

图2是表示在本发明的实施例中的PM捕集器正常的情况下的PM捕集器正下游的排气的径向温度分布的图。

图3是表示在本发明的实施例中的PM捕集器中发生了故障的情况下的PM捕集器正下游的排气的径向温度分布的图。

图4是表示在本发明的实施例中的PM捕集器中发生了故障的情况下的PM捕集器正下游的排气的径向温度分布的图。

图5是表示本发明的实施例中的温度传感器的设置方式的图。

图6是表示本发明的实施例中的PM捕集器正常的情况下的各温度传感器的测量值的时间推移的曲线图。

图7是表示在本发明的实施例中的PM捕集器中发生了故障的情况下的PM捕集器正下游的排气的径向温度分布与温度传感器的位置关系的图。

图8是表示在本发明的实施例中的PM捕集器中发生了故障的情况下的各温度传感器的测量值的时间推移的曲线图。

图9是表示在本发明的实施例中的PM捕集器中发生了故障的情况下的PM捕集器正下游的排气的径向温度分布与温度传感器的位置关系的图。

图10是表示在本发明的实施例中的PM捕集器中发生了故障的情况下的各温度传感器的测量值的时间推移的曲线图。

图11是表示本发明的实施例中的PM捕集器的故障判定程序的流程图。

具体实施方式

以下参见附图，示例地详细说明用于实施本发明的优选实施方式。本实施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，特别是只要没有特定的记载，则不将发明的技术范围只限定于这些。

(实施例1)

图1是表示本发明的PM捕集器的故障检测系统所适用的内燃机的进气系统和排气系统的概略构成的图。

图1所示的内燃机1，是具有四个汽缸的水冷式四冲程柴油发动机。

在内燃机1上，连接有进气歧管2，进气歧管2的各支管通过进气口与各汽缸的燃烧室连通。在进气歧管2上连接有进气通路8。在进气通路8的途中设置有利用进气和外部空气进行热交换的中间冷却器4。在中间冷却器4的上游，设置有以排气的能量为驱动源而进行动作的涡轮增压器5的压缩机壳体6。在压缩机壳体6的上游，设置有空气滤清器15。

在内燃机1上，连接有排气歧管3，排气歧管3的各支管通过排气口与各汽缸的燃烧室连通。在排气歧管3上连接有涡轮增压器5的涡轮壳体7。在涡轮壳体7上连接有排气通路9。在排气通路9上设置有壁流式的PM捕集器17。在PM捕集器17中载有吸留还原型NOx催化剂。PM捕集器17捕集排气中的颗粒状物质。在PM捕集器17的下游，排气通路9向大气开放。

排气歧管3和进气歧管2通过EGR通路14相连通。经由EGR通路14，排气的一部分再循环至内燃机1的燃烧室。由此，使燃烧室中的燃烧温度降低，而减少燃烧过程中的氮氧化物的产生量。

在PM捕集器17的正下游的排气通路9上，设置有多个温度传感器10，用以测量从PM捕集器17流出的排气的温度。从而能够根据温度传感器10的测量值来推定从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布。对于温度传感器10的详细的设置方式详见后述。

在如上所述构成的内燃机1中，同时设置有作为控制内燃机1的电子控制计算机的ECU16。ECU16，根据内燃机1的运转条件和驾驶者的要求来控制内燃机1的运转状态。通过电气布线，温度传感器10与ECU16连接，其输出信号被输入到ECU16。

在PM捕集器17捕集到规定量的微粒的阶段，进行PM捕集器17的再生处理。所谓规定量，是不会给内燃机1的输出带来影响的PM堆积量的上限值。

在再生处理中，在内燃机1中，进行用于产生转矩的主喷射以外的副喷射。由此，由于来自内燃机1的排气的温度上升，所以高温排气使PM捕集器17升温，促进堆积于PM捕集器17的微粒的氧化反应。另外，也可以向排气净化装置17的上游的排气中添加燃料。在这种情况下，添加到排气中的燃料，在PM捕集器17的基材所载有的氧化催化剂中作为还原剂而进行反应。此时产生的反应热使PM捕集器17升温，促进堆积于PM捕集器17的PM的氧化反应。

然而，若在PM捕集器17过捕集状态时进行再生处理，则急剧地进行PM的氧化反应并产生非常大的反应热，有时会发生PM捕集器17的基材熔损等故障。

在发生了这样的故障的部位成为开了孔的状态，PM捕集能力降低，因此需要尽可能在早期检测出这样的故障。本实施例的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，基于从PM捕集器17流出的排气的排气通路径向的温度分布，来检测PM捕集器17的故障。以下，对从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布，与PM捕集器17的故障状态的关系进行说明。

通过PM捕集器17的排气，由于在与PM捕集器17的基材之间进行热交换，因此温度发生变化。例如，如冷起动时等那样，在流入到PM捕集器17的排气的温度高于PM捕集器17的温度的情况下(以下称为“排气高温时”)，由于排气在通过PM捕集器17时被冷却，因此从PM捕集器17流出的排气的温度与流入到PM捕集器17时的排气的温度相比降低了。另外，如在再生处理中和刚刚执行完再生处理后那样，在PM捕集器17的温度高于排气的温度的情况下(以下称为“PM捕集器高温时”)，由于排气在通过PM捕集器17时被加热，因此从PM捕集器17流出的排气的温度与流入到PM捕集器17时的排气的温度相比变高。

然而，PM捕集器17与排气的热交换的效率，依赖于通过PM捕集器17的排气的流速和流量。由于存在越在PM捕集器17的假想中心轴线附近，排气的流速及流量越大的倾向，因此在通过PM捕集器17的假想中心轴线附近的排气和PM捕集器17之间，难于进行热量的授受。因此，越在PM捕集器17的假想中心轴线附近，通过PM捕集器17时的排气的温度变化的程度越小。

这样，由于排气通过的PM捕集器17的部位不同，而在排气和PM捕集器17之间所进行的热交换的效率也不同，因此通过PM捕集器17的排气的温度变化的程度，由于排气通过的PM捕集器17的部位不同而不同。即，从PM捕集器17流出的排气的温度是不均匀的。

例如，在排气高温时，从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布，显示出越在PM捕集器17的假想中心轴线附近温度越高的倾向。另一方面，在PM捕集器高温时，则成为越在PM捕集器17的假想中心轴线附近温度越低的温度分布。

图2，是表示在与PM捕集器17的正下游的排气通路9的假想中心轴线垂直的面(图1的用X-X′表示的面)上的排气的温度分布的图。图2的虚线A1、A2、A3，分别是排气温度TA1、TA2、TA3的等温线。例如在排气高温时，由于越在PM捕集器17的中心轴线附近排气的温度越高，因此成为TA1>TA2>TA3这样的关系。

另一方面，当在PM捕集器17中产生了龟裂等故障的情况下，从PM捕集器17流出的排气的温度分布显示出与上述说明不同的倾向。

当在PM捕集器17中发生了故障的情况下，故障部位成为开了孔的状态。因此，PM捕集器17的基材与排气的接触面积减少，PM捕集器17与排气之间的热交换的效率降低。

此外，由于故障部位与非故障部位相比较，压力损失降低，因此流入到PM捕集器17的排气，选择性地流进故障部位。因此，在通过PM捕集器17的排气中，通过故障部位的排气的量与通过非故障部位的排气的量相比较变多。为此，在故障部位流动的排气的流速比在非故障部位流动的排气的流速变快。因此，通过故障部位的排气和PM捕集器17之间的热交换的效率，与通过非故障部位的排气和PM捕集器17之间的热交换效率相比较变小。

其结果，通过故障部位的排气的温度变化，比通过非故障部位的排气的温度变化变小。该温度变化，比通过正常的PM捕集器17的假想中心轴线附近的排气的温度变化还小。相反地，通过非故障部位的排气的温度变化，具有比通过离开了正常的PM捕集器17的中心轴线的位置的排气的温度变化还大的倾向。

例如，在排气高温时，从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布，显示出越在故障部位附近温度越高，越在离开了故障部位的非故障部位则温度变得越低的倾向。另一方面，在PM捕集器高温时，从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布，显示出越在故障部位附近温度越低，越在离开了故障部位的非故障部位则温度变得越高的倾向。另外，不论在哪种情况下，从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布中的最高温度和最低温度的温度差，都比PM捕集器17正常的情况下的排气的径向温度分布中的最高温度和最低温度的温度差大。

图3，是表示当在PM捕集器17中发生了故障的情况下的，在PM捕集器17的正下游流动的排气的排气通路径向的温度分布的图。图3的虚线B1、B2、B3，分别为排气温度TB1、TB2、TB3的等温线。用斜线表示的区域12表示故障部位。例如在排气高温时，由于越在故障部位12的附近排气的温度变得越高，因而TA1>TA2>TA3这样的关系成立。如图3所示，当在离开了PM捕集器17的假想中心轴线的位置发生了故障的情况下，从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布，与PM捕集器17正常情况下的径向温度分布相比产生较大变化。

图4，是表示在PM捕集器17的中心轴线附近的部位发生了故障的情况下的，在PM捕集器17的正下游流动的排气的排气通路径向的温度分布的图。图4的虚线C1、C2、C3、C4分别是排气温度TC1、TC2、TC3、TC4的等温线。用斜线表示的区域13表示故障部位。例如在排气高温时，从故障部位13流出的排气的温度变为最高温，越离开故障部位13的排气的温度变得越低。如图4所示，当在PM捕集器17的假想中心轴线附近的部位发生了故障的情况下，从PM捕集器17流出的排气的温度分布，表示出与PM捕集器17正常情况下相似的倾向，然而等温线的密度与PM捕集器17正常情况下相比较变密了。即，径向温度分布中的温度变化的倾向与PM捕集器17正常情况下相比较变大。因此，从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布中的最高温度和最低温度的温度差，比PM捕集器17正常情况下变大。

如以上说明的那样，从PM捕集器17流出的排气的温度分布，成为反映出PM捕集器17的故障状态的分布。因此，基于PM捕集器17的正下游的排气的径向温度分布，能够检测出PM捕集器17的故障。

在本实施例中，基于设置于PM捕集器17正下游的排气通路9的温度传感器10的测量值，来推定由PM捕集器17的故障引起的从PM捕集器17流出的排气的径向温度分布的变化。图5表示温度传感器10的详细的设置方式。图5，是与排气通路9的假想中心轴线垂直的截面(图1的X-X′截面)的PM捕集器17正下游的排气通路9的剖视图。

在本实施例中，设置了五个温度传感器10(温度传感器10a、10b、10c、10d、10e)。将各温度传感器的温度检测元件11a、11b、11c、11d、11e配置成位于X-X′截面上。

温度传感器10a的温度检测元件11a，位于排气通路9的假想中心轴线上，测量从PM捕集器17的假想中心轴线附近流出的排气的温度(以下，将温度传感器10a称为“中心部温度传感器”)。温度检测元件11a以外的四个温度检测元件11b、11c、11d、11e全都位于等温线A3上，测量从离开了PM捕集器17的假想中心轴线的位置流出的排气的温度(以下，将温度传感器10b、10c、10d、10e称为“周边部温度传感器”)。

五个温度传感器10a、10b、10c、10d、10e，分别通过电气布线与ECU16连接，由各温度传感器的温度检测元件测量的测量信号，被输入到ECU16。

图6，是表示PM捕集器17正常时的由温度传感器10a、10b、10c、10d、10e测量的测量值的时间推移的曲线图。图6的横轴表示时间，纵轴表示温度。曲线图以如下方式分别表示各测量值的时间推移，即：实线表示中心部温度传感器10a的测量值Ta，点划线表示周边部温度传感器10b的测量值Tb，一点划线表示周边部温度传感器10c的测量值Tc，双点划线表示周边部温度传感器10d的测量值Td，虚线表示周边部温度传感器10e的测量值Te。

如图6所示，周边部温度传感器10b、10c、10d、10e，由于其温度检测元件11b、11c、11d、11e位于等温线A3上，因此测量值Tb、Tc、Td、Te为大致相等的温度(为了方便看图，在图6中以使周边部温度传感器的测量值的曲线图不重叠的方式错开绘制)。另外，中心部温度传感器10a的测量值Ta最高。

另一方面，当在PM捕集器17中发生了如图3所示那样的故障的情况下，PM捕集器17正下游的排气的径向温度分布中的等温线与各温度传感器之间的位置关系为如图7所示。如图7所示那样，当在PM捕集器17中发生了故障12的情况下，由于几乎位于等温线B1上的温度检测元件11c，在五个温度检测元件中最接近故障部位12，因此周边部温度传感器10c的测量值Tc，在五个温度传感器的测量值中为温度最高。按照以下的顺序测量值变低，即：温度检测元件11a位于等温线B2附近的中央部温度传感器10a的测量值Ta，温度检测元件11b、11d位于等温线B3附近的周边部温度传感器10b、10d的测量值Tb、Td，温度检测元件11e位于比等温线B3还远离故障部位12的位置的周边部温度传感器10e的测量值Te。

图8，是表示在PM捕集器17中发生了如图3所示那样的故障时的由温度传感器10a、10b、10c、10d、10e测量的测量值的时间推移的曲线图。图8的横轴表示时间，纵轴表示温度。曲线图以如下方式分别表示各测量值的时间推移，即：实线表示中心部温度传感器10a的测量值Ta，点划线表示周边部温度传感器10b的测量值Tb，一点划线表示周边部温度传感器10c的测量值Tc，双点划线表示周边部温度传感器10d的测量值Td，虚线表示周边部温度传感器10e的测量值Te。

如图8所示那样，在PM捕集器17正常时成为大致相等的温度的Tb、Tc、Td、Te，成为各不相同的温度。

因此，可以以在周边部温度传感器10b、10c、10d、10e的测量值Tb、Tc、Td、Te中存在成为不同的温度的测量值的情况为条件下，判定为在PM捕集器17中发生了故障。

另外，在PM捕集器17中发生了故障12时的最高温度Tc与最低温度Te的温度差ΔT1，与PM捕集器17正常时的最高温度Ta与最低温度

的温度差ΔT相比较变大。

因此，也可以构成为，将PM捕集器17正常的情况下的最高温度与制定温度的温度差ΔT设为基准值，以在五个温度传感器10的测量值Ta、Tb、Tc、Td、Te中的最高温度与最低温度的温度差超过基准值的情况为条件，判定为在PM捕集器17中发生了故障。

另外，也可以构成为，以在周边部温度传感器10b、10c、10d、10e的测量值Tb、Tc、Td、Te中存在比中心部温度传感器10a的测量值Ta更高温的测量值的情况为条件，判定为PM捕集器17发生了故障。这是由于，如果PM捕集器17正常，则中心部的温度应该是最高温度。

另一方面，当在PM捕集器17中发生了如图4所示那样的故障的情况下，PM捕集器17正下游的排气的径向温度分布中的等温线与各温度传感器的位置关系为如图9所示。如图9所示那样，当在PM捕集器17中发生了故障13的情况下，由于周边部温度传感器10b、10c、10d、10e的温度检测元件11b、11c、11d、11e，在故障后也位于等温线C4上，因此周边部温度传感器10b、10c、10d、10e的测量值Ta、Tb、Tc、Td、Te为大致相等的温度。

图10，是表示在PM捕集器17发生了如图4所示那样的故障时的、由温度传感器10a、10b、10c、10d、10e测量的测量值的时间推移的曲线图。图10的横轴表示时间，纵轴表示温度。曲线图以如下方式分别表示各测量值的时间推移，即：实线表示中心部温度传感器10a的测量值Ta，点划线表示周边部温度传感器10b的测量值Tb，一点划线表示周边部温度传感器10c的测量值Tc，双点划线表示周边部温度传感器10d的测量值Td，虚线表示周边部温度传感器10e的测量值Te。

如图10所示，周边部温度传感器10b、10c、10d、10e的测量值Tb、Tc、Td、Te，与PM捕集器17正常情况下相同，表现出大致相等的温度。因此，如在PM捕集器17的假想中心轴线附近发生了故障的情况那样，以在周边部温度传感器的测量值中是否有成为不同温度的测量值的情况，是不能检测出PM捕集器的故障的。

然而，由于这种情况下，以故障部位13为中心的径向温度分布中的温度变化的倾向与PM捕集器17正常情况下相比较变大，因此中心部温度Ta与周边部温度的温度差ΔT2，与PM捕集器17正常情况下的中心部温度与周边部温度的温度差ΔT相比变大。因此，基于五个温度传感器10的测量值Ta、Tb、Tc、Td、Te中的最高温度与最低温度的温度差是否超过了上述的基准值ΔT，能够检测出PM捕集器17的故障。

以下，基于图11的流程图，对由ECU16进行的PM捕集器17的故障检测进行说明。图11的流程图是表示用于进行PM捕集器17的故障检测的程序的流程图，该程序由ECU16每隔规定期间重复执行。

首先，在步骤S1中，ECU16取得五个温度传感器10a、10b、10c、10d、10e的测量值Ta、Tb、Tc、Td、Te。

其次，在步骤S2中，ECU16求出测量值Ta、Tb、Tc、Td、Te中的最高温度Tmax和最低温度Tmin。

然后，在步骤S3中，ECU16判定最高温度Tmax和最低温度Tmin的温度差是否超过基准值ΔT。

当在步骤S3中作出肯定判断的情况下，ECU16判定为PM捕集器17发生了故障(步骤S7)，并结束本程序的执行。另一方面，当在步骤S3中作出否定判定的情况下，ECU16进入下面的步骤S4。

在步骤S4中，ECU16判定在周边部温度Tb、Tc、Td、Te中，是否存在比中心部温度Ta高温的值。

当在步骤S4中作出肯定判断的情况下，ECU16判定为PM捕集器17发生了故障(步骤S7)，并结束本程序的执行。另一方面，当在步骤S4中作出否定判定的情况下，ECU16进入下面的步骤S5。

在步骤S5中，ECU16判定在周边温度Tb、Tc、Td、Te中，是否存在不同的温度的值。在此，当周边部温度Ti和Tj(i，j∈{b、c、d、e})的温度差超过规定值δ的情况下，判定为Ti和Tj不同。规定值是被预先确定的。

当在步骤5中作出肯定判定的情况下，ECU16判定为PM捕集器发生了故障(步骤S7)，并结束本程序的执行。另一方面，当在步骤5中作出否定判定的情况下，ECU16判定为PM捕集器17正常(步骤S6)，并暂时结束本程序的执行。

通过执行以上说明的故障检测程序，可以基于从PM捕集器17流出的排气的温度分布进行PM捕集器17的故障检测。从PM捕集器17流出的排气的温度，与PM捕集器17的前后压差相比较，由于不易受PM捕集器17中的微粒堆集量的影响，因而能够更高精度地检测PM捕集器17的故障。

此外，以上所述的实施方式是为了说明本发明的一例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以对上述实施方式施加各种变更。例如，温度传感器10的个数只要是多个则几个都可以。个数越多更能够精确地推定PM捕集器17的正下游的排气温度的径向温度分布。另外，也可以构成为，基于流入PM捕集器17的排气温度，来推定PM捕集器17正下游的多个部位的几个部位的温度。通过这样的构成，能够降低温度传感器10的设置个数。另外，在上述实施例中，是基于PM捕集器17正下游的排气温度的径向温度分布的变化，来检测PM捕集器17的故障，然而该排气温度的径向温度分布的变化起因于PM捕集器17的故障引起的PM捕集器17正下游的排气的流量/流速的变化。因此，也可以构成为，检测出PM捕集器17正下游的排气的流量/流速的变化，基于该检测结果来检测PM捕集器17的故障。

根据本发明，能够更高精度地检测PM捕集器的故障。

Claims (10)

1.一种PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，具备：

PM捕集器，其设置在内燃机的排气通路中；

检测单元，其检测从所述PM捕集器流出的排气的所述排气通路的径向温度分布；

判定单元，其基于由所述检测单元检测出的所述径向温度分布，来判定所述PM捕集器的故障。

2.根据权利要求1所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，还具备：

多个温度传感器，其配置在所述PM捕集器的正下游的排气通路的径向，

所述检测单元基于由所述多个温度传感器所测量的排气温度，来推定所述径向温度分布。

3.根据权利要求2所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，

所述判定单元，以所述各温度传感器的测量值的最高温度和最低温度的温度差超过规定的基准温度差的情况为条件，判定为所述PM捕集器发生了故障。

4.根据权利要求2所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，

所述多个温度传感器，包括：

中心部温度传感器，其测量所述排气通路的假想中心轴线上的位置的排气温度；

一个或多个周边部温度传感器，其测量离开了所述排气通路的假想中心轴线的位置的排气温度，

所述判定单元，在流入到所述PM捕集器的排气温度，高于所述PM捕集器的温度的情况下，以在所述周边部温度传感器的测量值中存在超过所述中心部温度传感器的测量值的值的情况为条件，判定为所述PM捕集器发生了故障。

5.根据权利要求2所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，

所述多个温度传感器，包括：

中心部温度传感器，其测量所述排气通路的假想中心轴线上的位置的排气温度；

一个或多个周边部温度传感器，其测量离开了所述排气通路的假想中心轴线的位置的排气温度，

所述判定单元，在流入到所述PM捕集器的排气的温度，低于所述PM捕集器的温度的情况下，以在所述周边部温度传感器的测量值中存在低于所述中心部温度传感器的测量值的值的情况为条件，判定为所述PM捕集器发生了故障。

6.根据权利要求2所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，

所述多个温度传感器，包括：多个等温线上温度传感器，其测量所述PM捕集器正常时的所述径向温度分布中的规定温度的等温线上的不同位置的排气温度，

所述判定单元，以在所述各等温线上温度传感器的测量值中存在相差规定的基准值以上的不同值的情况为条件，判定为所述PM捕集器发生了故障。

7.根据权利要求1所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，还具备：

一个或多个温度传感器，其配置在所述PM捕集器的正下游的排气通路的径向，

一个或多个温度推定单元，其基于流入到所述PM捕集器的排气的温度，推定所述PM捕集器的正下游的排气通路的径向的位置的排气温度，

所述检测单元基于由所述温度传感器所测量的排气温度和由所述温度推定单元所推定的排气温度，来推定所述径向温度分布。

8.一种PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，具备：

PM捕集器，其设置于内燃机的排气通路；

流速分布检测单元，其检测从所述PM捕集器流出的排气的所述排气通路的径向流速分布；

判定单元，其基于由所述流速分布检测单元所检测的所述径向流速分布，来判定所述PM捕集器的故障。

9.根据权利要求1至7中的任意一项所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，

所述判定单元，在流入到所述PM捕集器的排气的温度与所述PM捕集器的温度的温度差超过规定温度差的情况下，进行所述PM捕集器的故障检测。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的PM捕集器的故障检测系统，其特征在于，

所述PM捕集器是壁流式的。

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