CN105971701A - 排气净化系统的故障诊断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，在利用电极式颗粒物传感器而对颗粒过滤器的故障进行诊断的排气净化系统的故障诊断装置中，适当地抑制因缸内过浓控制而引起的故障诊断精度的下降。本发明在执行用于对堆积在电极式颗粒物传感器的电极之间的颗粒物进行去除的传感器再生处理和包括在该传感器再生处理的结束后开始对所述颗粒物传感器的电极施加预定电压的处理、和取得从开始对所述颗粒物传感器的所述电极施加预定电压起经过预定期间时的颗粒物传感器的输出值的处理的计测处理，并根据在该计测处理中所取得的颗粒物传感器的输出值而对颗粒过滤器的故障进行诊断的排气净化系统的故障诊断装置中，在预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制的情况下不执行计测处理。

Description

排气净化系统的故障诊断装置
技术领域
本发明涉及一种对包括被配置于内燃机的排气通道上的颗粒过滤器的排气净化系统的故障进行诊断的技术，尤其涉及一种利用被配置于与颗粒过滤器相比靠下游的排气通道上的电极式的颗粒传感器而对颗粒过滤器的故障进行诊断的技术。
背景技术
作为一种用于对排气中所包含的颗粒物(PArticulAte MAtter)的量进行检测的传感器，已知一种如下的电极式的颗粒物传感器，所述颗粒物传感器具有隔着绝缘层而对置的电极，并利用了在所述电极之间流通的电流值根据堆积在所述电极之间的颗粒物的量而发生变化的电气特性。
作为利用电极式颗粒物传感器而对颗粒过滤器的故障(异常)进行诊断的方法，已知一种如下方法，即，将从对被堆积在颗粒物传感器的电极之间的颗粒物进行去除的处理(以下，称为“传感器再生处理”)结束的时间点起经过了预定期间的时间点的所述颗粒物传感器的输出值(在所述电极之间流通的电流值)、与预定阈值进行比较，如果所述颗粒物传感器的输出值与所述预定阈值相比而较大，则诊断为颗粒过滤器发生了故障的方法(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－087653号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，作为内燃机的排气净化系统，已知一种除了颗粒过滤器以外，还包括三元催化剂或吸留还原型催化剂(NSR(NOX Storage Reduction:氮氧化物吸留还原型)催化剂)的系统。在这种排气净化系统中，有时会执行如下处理，所述处理为，通过向三元催化剂或NSR催化剂供给未燃燃料成分(例如，碳氢化合物(HC))，从而使被吸留或吸附于NSR催化剂上的NOX净化，或者通过三元催化剂或NSR催化剂而生成氨(NH3)的处理(过浓强化处理)。作为过浓强化处理的执行方法，已知一种将内燃机的气缸内供燃烧的混合气的空燃比设为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比的方法(以下，称为“缸内过浓控制”)。
在此，本申请发明人进行专心的实验以及验，结果得出如下认知，即，即使向颗粒物传感器流入的颗粒物的量相同，但在执行了由缸内过浓控制而实施的过浓强化处理的情况下与未执行由缸内过浓控制而实施的过浓强化处理的情况相比，颗粒物传感器的输出值(在电极之间流通的电流值)也会较小。由此，存在如下可能性，即，当在前文所述的预定期间中执行由缸内过浓控制而实施的过浓强化处理时，即使在颗粒过滤器发生了故障的情况下，经过了所述预定期间的时间点的颗粒物传感器的输出值与所述预定阈值相比也会较小。其结果为，存在无论颗粒过滤器是否发生了故障，均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的可能性。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的发明，其目的在于，在利用被设置于与颗粒过滤器相比靠下游的排气通道上的电极式颗粒物传感器而对颗粒过滤器的故障进行诊断的排气净化系统的故障诊断装置中，适当地抑制因缸内过浓控制而引起的故障诊断精度的下降。
用于解决课题的方法
本发明为了解决上述课题，采取了如下的方式，在如下的排气净化系统的故障诊断装置中，即，在执行了用于对堆积在电极式颗粒物传感器的电极之间的颗粒物进行去除的传感器再生处理之后，开始对颗粒物传感器的电极施加预定电压，并根据经过该预定期间之后被计测出的颗粒物传感器的输出，而对颗粒过滤器的故障进行诊断的排气净化系统的故障诊断装置中，在预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制的情况下，不执行计测处理。
详细而言，本发明所涉及的排气净化系统的故障诊断装置应用于如下的排气净化系统中的故障诊断装置，所述排气净化系统具备：颗粒过滤器，其被配置于内燃机的排气通道上，并对排气中的颗粒物进行捕集；排气净化装置，其被配置于与所述颗粒过滤器相比靠上游的排气通道上，并利用排气中所包含的未燃燃料成分而对排气进行净化；供给单元，其通过执行缸内过浓控制，从而向所述排气净化装置供给未燃燃料成分，所述缸内过浓控制用于将内燃机中供燃烧的混合气的空燃比变更为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比。而且，该故障诊断装置具备：颗粒物传感器，其为用于对从所述颗粒过滤器流出的颗粒物的量进行检测的传感器，并且所述颗粒物传感器具备隔着绝缘层而对置的电极，当这些电极上施加有预定电压时，所述颗粒物传感器输出与在该电极之间流通的电流值相关的电信号；处理装置，其执行用于根据所述颗粒物传感器的输出值而对所述颗粒过滤器的故障进行诊断的处理。另外，所述处理装置具备：计测单元，其执行传感器再生处理和计测处理，所述传感器再生处理为用于对堆积在所述颗粒物传感器的电极之间的颗粒物进行去除的处理，所述计测处理包括在该传感器再生处理结束之后开始对所述颗粒物传感器的电极施加所述预定电压的处理、和取得从开始施加所述预定电压起经过了预定期间时的所述颗粒物传感器的输出值的处理；诊断单元，其对由所述计测单元而取得的所述颗粒物传感器的输出值与预定阈值进行比较，从而对所述颗粒过滤器的故障进行诊断；预测单元，其在所述计测处理的执行前及/或所述计测处理的执行中，对在所述预定期间中是否执行所述缸内过浓控制进行预测；控制单元，其在通过所述预测单元而预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制的情况下，以执行所述计测处理、或者继续所述计测处理的执行的方式对所述计测单元进行控制，并且在通过所述预测单元而预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制的情况下，以不执行所述计测处理、或者中止所述计测处理的执行的方式对所述计测单元进行控制。
另外，在此所述的“与在电极之间流通的电流值相关的电信号”，既可以为在所述电极之间流通的电流值，或者也可以为所述电极之间的电阻值。此外，在此所述的“所述计测处理的执行前”，只要为在内燃机的运转过程中未执行包含传感器再生处理在内的计测处理时即可，例如，可以为从计测处理结束或中止起至下一次的计测处理被执行之前的期间内的任意的时机、或者从内燃机启动起至初次的计测处理被执行之前的任意的时机。
当在颗粒过滤器的一部分上发生了破损或熔损等故障时，穿过颗粒过滤器的颗粒物的量将会变多。因此，在颗粒过滤器发生了故障的情况下与未发生故障的情况相比，在所述预定期间中附着或堆积在颗粒物传感器的电极之间的颗粒物的量将会变多。其结果为，对于在开始对颗粒物传感器的电极施加预定电压之后经过了所述预定期间的时间点(以下，称为“读取时刻”)的所述电极之间的电阻值而言，与颗粒过滤器未发生故障的情况相比，在发生了故障的情况下将会变小。伴随于此，对于在所述读取时刻在所述电极之间流通的电流值而言，与颗粒过滤器未发生故障的情况相比在发生了故障的情况下将会变大。由此，通过将所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值与预定阈值进行比较，从而能够对颗粒过滤器是否发生了故障进行诊断。例如，在颗粒物传感器为输出在所述电极之间流通的电流值的传感器的情况下，能够在所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值小于预定阈值(电流值)时，诊断为颗粒过滤器未发生故障，在所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值为所述预定阈值以上时，能够诊断为颗粒过滤器发生了故障。此外，在颗粒物传感器为输出所述电极之间的电阻值的传感器的情况下，只要当所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值与预定阈值(电阻值)相比而较大时，诊断为颗粒过滤器未发生故障，当所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值为所述预定阈值以下时，诊断为颗粒过滤器发生了故障即可。
在此，所述预定期间为，以在颗粒过滤器发生了故障的情况和未发生故障的情况下，在所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值中产生有意差的方式而被规定的期间，也可以预先通过利用了实验等的适当操作来规定。此外，所述预定阈值为，在所述读取时刻从颗粒物传感器输出的电流值为该预定阈值以上(或在所述读取时刻颗粒物传感器所输出的电阻值为该预定阈值以下)时，能够判断为颗粒过滤器的至少一部分上发生了破损或熔损等故障的情况的值。即，所述预定阈值相当于，在针对处于正常与故障的分界处的颗粒过滤器而执行了所述计测处理的情况下，颗粒物传感器在所述读取时刻所输出的值。
但是，本申请发明人进行专心的实验以及验证，结果得出如下认知，即，在所述预定期间中执行了缸内过浓控制的情况下，与未执行的情况相比，所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值将会变小。可以认为这是由于以下的原因所引起的。即，可以认为在执行了缸内过浓控制的情况下，与未执行的情况相比，内燃机的排气中所包含的SOF(Soluble OrgAnic FrAction：有机可溶成分)与煤的结合程度变强。因此，可以认为，在未执行缸内过浓控制的情况下，SOF几乎不会附着以及堆积在颗粒物传感器的电极之间而只有煤附着以及堆积在颗粒物传感器的电极之间，相对于此，在执行了缸内过浓控制的情况下SOF也会与煤一起附着或堆积在颗粒物传感器的电极之间。而且，可以推测出，由于SOF的电导率与煤的电导率相比而较小，因此堆积在颗粒物传感器的电极之间的SOF较多的情况下与堆积在颗粒物传感器的电极之间的SOF较少的情况相比，所述电极之间的电阻值将会变大，伴随于此，在所述电极之间流通的电流值将会变小。
由此，当在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制时，例如即使在颗粒过滤器发生了故障的情况下，在所述读取时刻中从颗粒物传感器所输出的电流值与预定阈值相比也可能变小(或在所述读取时刻中从颗粒物传感器所输出的电阻值与预定阈值相比而变大)。其结果为，存在如下可能性，即，在所述预定期间中执行了所述缸内过浓控制的情况下，当根据所述读取时刻的颗粒物传感器的输出值而执行颗粒过滤器的故障诊断时，无论颗粒过滤器是否发生了故障，均误判断为未发生故障。
相对于此，本发明所涉及的排气净化系统的故障诊断装置，在所述计测处理的执行前及/或所述计测处理的执行中，对所述预定期间中是否执行缸内过浓控制进行预测。而且，当在所述计测处理的执行前预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制时，不执行计测处理。此外，如果在预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制的时间点已经在执行计测处理，则将在该时间点使计测处理的执行中止。其结果为，能够对作出上述这样的误诊断的情况进行抑制。另外，如立足于对作出上述这样的误诊断的情况进行抑制的观点，也考虑到在实际执行了缸内过浓控制的时间点中止计测处理的执行的方法。然而，从计测处理开始起至中止为止所消耗的电力可能会增多。相对于此，在本发明所涉及的排气净化系统的故障诊断装置中，在缸内过浓控制被实际执行之前对所述预定期间中的缸内过浓控制的执行进行预测，从而能够不执行计测处理、或者中止计测处理的执行。因此，与在实际执行了缸内过浓控制的时间点中止计测处理的执行的方法相比，能够减少消耗电力。
另外，在本发明中，在通过所述预定期间中的缸内过浓控制的执行在所述计测处理执行前被预测出，从而不执行计测处理的情况下，既可以将计测处理的执行拖至发生下一次的计测处理的执行要求为止、或者也可以在缸内过浓控制的结束之后直接执行计测处理。此外，在通过所述预定期间中的缸内过浓控制的执行在计测处理的执行中途被预测出，从而使计测处理中止的情况下，既可以在发生了下一次的计测处理的执行要求时重新执行计测处理，或者也可以中断计测处理直至缸内过浓控制结束为止，并在缸内过浓控制的结束之后恢复计测处理。
此处，本发明的排气净化装置也可以包括吸留还原型催化剂,所述吸留还原型催化剂在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较高的过稀空燃比时吸留排气中的NOX，而在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比时使所吸留的NOX还原。在该情况下，供给单元也可以为，在所述吸留还原型催化剂的NOX吸留量为第一NOX吸留量以上时，使被所述吸留还原型催化剂所吸留的NOX还原为目的，而执行缸内过浓控制的单元。而且，也可以采用如下方式，即，所述预测单元在所述吸留还原型催化剂的NOX吸留量为与所述第一NOX吸留量相比而较小的第二NOX吸留量以上时，预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制，而在所述吸留还原型催化剂的NOX吸留量小于所述第二NOX吸留量时，预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制。在此所述的“第二NOX吸留量”为如下的NOX吸留量，即，如果在NOX吸留量为该第二NOX吸留量以上时执行所述计测处理，则可以认为在所述预定期间中执行以所述吸留还原型催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制的NOX吸留量，或者所述的“第二NOX吸留量”为如下的NOX吸留量，即，如果在所述计测处理的执行中途NOX吸留量成为该第二NOX吸留量以上，则可以认为在所述预定期间内执行以被所述吸留还原型催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制的NOX吸留量，并且所述的“第二NOX吸留量”预先通过实验而求取。根据这种结构，能够在以被吸留还原型催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制执行之前，对在所述预定期间中是否执行该缸内过浓控制进行预测。而且，能够在预测为以被吸留还原型催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制在所述预定期间中被执行的情况下，不执行计测处理、或者中止计测处理的执行。
另外，在排气净化装置包括吸留还原型催化剂的情况下，在吸留还原型催化剂的硫中毒量以某种程度变多时，执行以解除吸留还原型催化剂的硫中毒为目的的缸内过浓控制。由此，在排气净化装置包括吸留还原型催化剂，且在该吸留还原型催化剂的硫中毒量为第一中毒量以上时通过供给单元而执行缸内过浓控制的排气净化系统中，所述预测单元也可以在吸留还原型催化剂的硫中毒量为与所述第一中毒量相比而较小的第二中毒量以上时，预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制。在此所述的“第二中毒量”为如下的硫中毒量，即，如果在硫中毒量为该第二中毒量以上时执行所述计测处理，则可以认为在所述预定期间中执行以所述吸留还原型催化剂的硫中毒的解除为目的的缸内过浓控制的硫中毒量，或者所述的“第二中毒量”为如下的硫中毒量，即，如果在所述计测处理的执行中途硫中毒量成为该第二中毒量以上，则可以认为在所述预定期间内执行以所述吸留还原型催化剂的硫中毒的解除为目的的缸内过浓控制的硫中毒量，且所述的“第二中毒量”预先通过实验而求取。根据这种结构，能够在以吸留还原型催化剂的硫中毒的解除为目的的缸内过浓控制执行之前，对是否在所述预定期间中执行该缸内过浓控制进行预测。而且，能够在预测为以吸留还原型催化剂的硫中毒的解除为目的的缸内过浓控制在所述预定期间中被执行的情况下，不执行计测处理，或者中止计测处理的执行。
此外，本发明所涉及的排气净化装置也可以包括选择还原型催化剂和NH3生成催化剂，所述选择还原型催化剂通过对排气中所含的NH3进行吸附，并将所吸附的NH3作为还原剂而使用，从而对排气中的NOX进行还原，所述NH3生成催化剂被配置于与所述选择还原型催化剂相比靠上游处，并在排气的空燃比为理论空燃比以下时生成NH3。在该情况下，所述供给单元也可以为，在所述选择还原型催化剂的NH3吸附量为第一NH3吸附量以下时，通过执行所述缸内过浓控制从而利用所述NH3生成催化剂来生成NH3的单元。而且，也可以采用如下方式，即，所述预测单元在所述选择还原型催化剂的NH3吸附量为与所述第一NH3吸附量相比而较大的第二NH3吸附量以下时，预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制，而在所述选择还原型催化剂的NH3吸附量与所述第二NH3吸附量相比而较多时，预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制。在此所述的“第二NH3吸附量”为如下的NH3吸附量，即，如果在NH3吸附量为该第二NH3吸附量以下时执行所述计测处理，则可以认为在所述预定期间中执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制的NH3吸附量，或者所述的“第二NH3吸附量”为如下的NH3吸附量，即，如果在所述计测处理的执行中途NH3吸附量成为该第二NH3吸附量以下，则可以认为在所述预定期间内执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制的NH3吸附量，且所述的“第二NH3吸附量”预先通过实验而求取。根据这种结构，能够在以NH3的生成为目的的缸内过浓控制执行之前，对是否在所述预定期间中执行该缸内过浓控制进行检测。而且，能够在预测为以NH3的生成为目的的缸内过浓控制在所述预定期间中被执行的情况下，不执行计测处理，或者中止计测处理的执行。
发明效果
根据本发明，能够在利用被设置于与颗粒过滤器相比靠下游的排气通道上的电极式颗粒物传感器而对颗粒过滤器的故障进行诊断的排气净化系统的故障诊断装置中，适当地抑制因缸内过浓控制而引起的故障诊断精度的下降。
附图说明
图1为表示在第一实施方式中应用本发明的内燃机及其进气排气系统的概要结构的图。
图2为示意性地表示颗粒物传感器的结构的图。
图3为表示传感器再生处理的结束之后的颗粒物传感器的输出值的推移的图。
图4为表示颗粒过滤器发生了故障的情况下的传感器再生处理结束之后的颗粒物传感器的输出值的推移的图。
图5为表示不执行计测处理的时机的图。
图6为表示在第一实施方式中ECU对颗粒过滤器的故障进行诊断时所执行的处理程序的流程图。
图7为表示在第一实施方式中ECU对颗粒过滤器的故障进行诊断时所执行的处理程序的其他示例的流程图。
图8为表示在第二实施方式中ECU对颗粒过滤器的故障进行诊断时所执行的处理程序的流程图。
图9为表示在第三实施方式中应用本发明的内燃机及其进气排气系统的概要结构的图。
图10为表示在第三实施方式中ECU对颗粒过滤器的故障进行诊断时所执行的处理程序的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的具体实施方式进行说明。本实施例所记载的结构部件的尺寸，材质，形状，及其相对配置等，只要没有特别记载，则并不能将本发明的技术范围限定于此。
＜第一实施方式＞
首先，根据图1至图7对本发明的第一实施方式进行说明。图1为表示应用本发明的内燃机及其进气排气系统的概略结构的图。图1所示的内燃机1为以轻油作为燃料的压缩点火式的内燃机(柴油发动机)。另外，内燃机1只要是能够使用与理论空燃比相比而较高的过稀空燃比的混合气而运转，则也可以为以汽油等作为燃料的火花点火式的内燃机。
内燃机1具备向气缸2内喷射燃料的燃料喷射阀3。另外，在内燃机1为火花点火式的内燃机的情况下，燃料喷射阀3也可以以向进气口喷射燃料的方式而被构成。
内燃机1与进气管4相连接。在进气管4的中途配置有空气流量计40，所述空气流量计40输出与在该进气管4内流通的进气(空气)的量(质量)相对应的电信号。在与空气流量计40相比靠下游的进气管4上配置有进气节气门41，所述进气节气门41用于通过对该进气管4内的通道截面面积进行变更，从而对内燃机1的吸入空气量进行调节。
内燃机1与排气管5相连接。在排气管5的中途配置有催化剂外壳50。催化剂外壳50在筒状的外壳内收纳有NSR催化剂。NSR催化剂在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较高的过稀空燃比时对排气中所含的NOX进行化学性地吸留或物理性地吸附，并在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比时放出NOX，并且促进所放出的NOX与排气中的还原成分(例如，碳氢化合物(HC或一氧化炭素(CO)等)的反应。另外，催化剂外壳50相当于本发明所涉及的“排气净化装置”的一个实施方式。在与所述催化剂外壳50相比靠上游的排气管5上安装有空燃比传感器52，所述空燃比传感器52输出与在该排气管5内流通的排气的空燃比相关的电信号。
在与所述催化剂外壳50相比靠下游的排气管5上配置有过滤器外壳51。过滤器外壳51在筒状的外壳内收纳有颗粒过滤器。颗粒过滤器为由多孔材质的基体材料而构成的坠流型的过滤器，并对排气中所含的颗粒物进行捕集。在与所述过滤器外壳51相比靠下游的排气管5上配置有排气温度传感器53和颗粒物传感器54，所述排气温度传感器53输出与在排气管5内流通的排气的温度相关的电信号，所述颗粒物传感器54输出与在排气管5内流通的排气的颗粒物浓度相关的电信号。
在此，根据图2对颗粒物传感器54的结构进行说明。图2为示意性表示颗粒物传感器54的结构的图。图2所示的颗粒物传感器54为电极式的颗粒物传感器。另外，虽然在图2中图示了一组电极，但也可以具备多组电极。颗粒物传感器54具备：传感器元件543，其在板状的绝缘体540的表面上以相互隔开间隔的方式配置有一组电极541、542；电流计544，其对在所述电极541、542之间流通的电流进行计测；电热式的加热器545，其被配置于传感器元件543的背面上；罩546，其对传感器元件543进行覆盖。在所述罩546上形成有多个贯穿孔547。
当将以此方式构成的颗粒物传感器54安装在排气管5上时，在排气管5中流通的排气的一部分将会穿过罩546的贯穿孔547而流入该罩546内。当排气流入到罩546内时，排气中所包含的颗粒物将会附着于所述电极541、542之间(绝缘体540上)。由于颗粒物具有导电性，因此当在所述电极541、542之间堆积固定量的颗粒物时，所述电极541、542之间将会导通。此时，如果从电源向所述电极541、542施加预定电压，则在所述电极541、542之间导通时在该电极之间将会有电流流通。
在堆积在所述电极541、542之间的颗粒物量达到了所述固定量之后，随着堆积在所述电极541、542之间的颗粒物量的增加，而该电极541、542之间的电阻值会变小。因此，在所述电极541、542之间流通的电流值会随着堆积在该电极541、542之间的颗粒物量的增加而变大。由此，通过利用所述电流计544而对在所述电极541、542之间流通的电流值进行计测，从而能够对堆积在该电极541、542之间的颗粒物量进行检测。
在此，由于在堆积在所述电极541、542之间的颗粒物量小于所述固定量时，所述电极541、542处于非导通状态，因此颗粒物传感器54的输出为零。而且，由于当堆积在所述电极541、542之间的颗粒物量为固定量以上时，所述电极541、542将处于导通状态，因此颗粒物传感器54的输出大于零。在所述电极541、542之间导通之后，随着堆积在所述电极541、542之间的颗粒物量的增加，而颗粒物传感器54的输出值将会变大。另外，以下，将所述的固定量称为“有效堆积量”。
此外，由于在所述电极541、542之间能够堆积的颗粒物量是有限的，因此只要在所述电极541、542之间堆积的颗粒物的量(以下，称为“颗粒物堆积量”)达到了预定的上限量时，通过向所述加热器545供给电流，从而使所述传感器元件543升温，从而对堆积在所述电极541、542之间的颗粒物进行氧化以及去除(传感器再生处理)即可。
在此，返回至图1，在所述内燃机1中并列设置有作为本发明所涉及的处理装置的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)6。ECU6为由CPU、ROM、RAM、备份RAM等构成的电子控制单元。除了上述的空气流量计40、空燃比传感器52、排气温度传感器53、以及颗粒物传感器54以外，ECU6还与加速器位置传感器7和曲轴位置传感器8等各种传感器电连接。加速器位置传感器7为，输出与未图示的加速器踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号的传感器。曲轴位置传感器8为，输出与内燃机1的发动机输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号的传感器。
此外，ECU6与上述的燃料喷射阀3和进气节气门41等各种设备电连接。ECU6根据上述的各种传感器的输出信号，而对上述的各种设备进行控制。例如，ECU6在内燃机1通过燃烧过稀空燃比的混合气而进行运转(稀薄燃烧运转)的条件下，在NSR催化剂的NOX吸留量达到了预先规定的上限量(第一NOX吸留量)以上时，通过以将在气缸2内供燃烧的混合气的空燃比从过稀空燃比向过浓空燃比进行切换的方式对燃料喷射阀3进行控制(缸内过浓控制)，从而使被NSR催化剂所吸留的NOX还原以及净化(过浓强化处理)。如此，在NSR催化剂的NOX吸留量成为所述第一NOX吸留量以上时通过使ECU6执行缸内过浓控制，从而实现本发明所涉及的“供给单元”。除了上述的过浓强化处理这种已知的处理以外，ECU6还执行成为本发明的要旨的颗粒过滤器的故障诊断处理。以下，对颗粒过滤器的故障诊断处理的执行方法进行叙述。
ECU6在实施颗粒过滤器的故障诊断时，首先执行用于对堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间的颗粒物进行去除的传感器再生处理。具体而言，ECU6从电源向颗粒物传感器54的加热器545供给电流。当电流被供给至加热器545时，该加热器545将发热，伴随于此，传感器元件543被加热。此时，ECU6以使传感器元件543的温度成为颗粒物能够氧化的温度的方式，而对加热器545的驱动电流值进行控制。另外，由于可以认为传感器元件543的温度与加热器545的温度大致相等，因此ECU6只要以使加热器545的温度成为颗粒物能够氧化的温度的方式而对电流值进行控制即可。加热器545的温度只要根据该加热器545的电阻值而进行运算即可。
当传感器元件543的温度成为颗粒物能够氧化的温度的状态持续了预定再生时间时，ECU6将停止对加热器545的电流供给，从而结束传感器再生处理。在此所述的预定再生时间为，对堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间的颗粒物的氧化以及去除所需的时间。例如，预定再生时间既可以被固定为用于对上述的预定的上限量的颗粒物进行氧化以及去除所需的时间，或者也可以根据实际的颗粒物堆积量而进行变更。
接下来，当传感器再生处理结束时，ECU6开始对所述颗粒物传感器54的电极541、542施加所述预定电压。而且，ECU6通过读取从开始施加所述预定电压起经过了预定期间的时间点(读取时刻)的颗粒物传感器54的输出值，并将该输出值与预定阈值进行比较，从而对颗粒过滤器的故障进行诊断。另外，上述的传感器再生处理、在该传感器再生处理结束之后开始对所述颗粒物传感器54的所述电极541、542施加所述预定电压的处理、读取所述预定时刻的颗粒物传感器54的输出值的处理的组合，相当于本发明所涉及的“计测处理”。
在此，当颗粒过滤器的一部分上发生了破损或熔损等的故障时，颗粒过滤器的颗粒物捕集效率将会下降。因此，在颗粒过滤器发生了故障的情况下与未发生故障的情况相比，在每单位时间内穿过颗粒过滤器的颗粒物的量将会变多。
图3为表示传感器再生处理结束之后、且开始对颗粒物传感器54的所述电极541、542施加所述预定电压之后的颗粒物传感器54的颗粒物堆积量与颗粒物传感器54的输出值的推移的图。图3中(a)的横轴表示从开始对所述电极541、542施加所述预定电压起的经过时间，图3中(a)的纵轴表示颗粒物传感器54的颗粒物堆积量。另一方面，图3中(b)的横轴表示从开始对所述电极541、542施加所述预定电压起的经过时间，图3中(b)的纵轴表示颗粒物传感器54的输出值。此外，图3中(a)、(b)所示的实线表示颗粒过滤器未发生故障时的颗粒物传感器54的颗粒物堆积量以及输出值表示、图3中(a)、(b)所示的点划线表示在颗粒过滤器的一部分上发生了故障时的颗粒物传感器54的颗粒物堆积量以及输出值。另外，实线和点划线表示在除了颗粒过滤器有无故障以外的条件均相同的情况下被计测出的结果。
在图3中，由于在刚刚开始对电极541、542施加所述预定电压之后，在颗粒过滤器发生了故障以及颗粒过滤器未发生故障这两种情况下，颗粒物传感器54的颗粒物堆积量均小于所述有效堆积量，因此颗粒物传感器54的输出值均为零。但是，与颗粒过滤器未发生故障的情况相比，在颗粒过滤器发生了故障的情况下，每单位时间内穿过颗粒过滤器的颗粒物的量较大。因此，与颗粒过滤器未发生故障的情况相比，在颗粒过滤器发生了故障的情况下颗粒物传感器54的颗粒物堆积量达到所述有效堆积量的时机较早。伴随于此，颗粒物传感器54的输出值从零开始增加的时刻(以下，称为“输出开始时刻”)发生了故障的情况下(图3中的t1)与颗粒过滤器未发生故障的情况(图3中的t2)相比而较早。而且，输出开始时刻以后的输出值的增加速度(每单位时间内的增加量)颗粒过滤器发生了故障的情况下与颗粒过滤器未发生故障的情况相比而较大。
在此，当着眼于晚于颗粒过滤器发生了故障的情况下的输出开始时刻t1、且早于颗粒过滤器未发生故障的情况下的输出开始时刻t2的预定时机(图3中的ts)时，颗粒过滤器未发生故障的情况下的颗粒物传感器54的输出值表示为零，相对于此，颗粒过滤器发生了故障的情况下的颗粒物传感器54的输出则表示出大于零的预定阈值(图3中的Tr)以上。
鉴于上述这种的特性，如果以使所述读取时刻与所述预定时机ts一致的方式而对所述预定期间进行设定，则通过将从开始对颗粒物传感器54的所述电极541、542施加所述预定电压起经过了该预定期间的时间点的颗粒物传感器54的输出值与所述预定阈值Tr进行比较，从而能够实施颗粒过滤器的故障诊断。
在此，所述预定期间为，在颗粒过滤器发生了故障的情况下，从开始对所述电极541、542施加所述预定电压的时间点起至颗粒物传感器54的颗粒物堆积量成为所述预定阈值Tr以上的时间点为止所需的期间。因此，ECU6只要在开始对所述电极541、542施加所述预定电压时，假设颗粒过滤器发生了故障，并开始对附着或堆积在颗粒物传感器54上的颗粒物量进行推测(运算)，且在该推测颗粒物堆积量达到了预定堆积量(例如，在颗粒过滤器的一部分上发生了故障时，颗粒物传感器54的输出值成为与所述预定阈值Tr同等以上时的颗粒物堆积量)的时间点判断为经过了所述预定期间即可。而且，ECU6只要在经过了所述预定期间的时间点(读取时刻ts)的颗粒物传感器54的输出值小于所述预定阈值Tr时，诊断为颗粒过滤器未发生故障，而如果在所述读取时刻ts的颗粒物传感器54的输出值为所述预定阈值Tr以上时，则诊断为颗粒过滤器发生了故障即可。
另外，由于颗粒物传感器54的初始公差等，而使得该颗粒物传感器54的输出值可能包括测量误差。此外，所述推测颗粒物堆积量也可能包括推测误差。因此，所述读取时刻(预定时机)ts以及所述预定阈值Tr优选为，即使在于颗粒物传感器54的测量值中包括测量误差、且在推测颗粒物堆积量中包括推测误差的情况下，也能够实施精度较高的故障诊断的这种时机以及值。例如，优选为，所述预定阈值Tr与颗粒物传感器54的测量误差或推测颗粒物堆积量的推测误差等相比足够大的值，且所述读取时刻ts也优选被规定为与此相对应。
上述的推测颗粒物堆积量通过对假设颗粒过滤器发生了故障的情况下的每单位时间内堆积在颗粒物传感器54中的颗粒物的量进行累计从而被推测。每单位时间内堆积在颗粒物传感器54中的颗粒物的量与每单位时间内从颗粒过滤器流出的排气的流量(排气的流速)、从故障状态的颗粒过滤器流出的排气的颗粒物浓度、以及从颗粒过滤器流出的排气的温度与传感器元件543的温度之差相关。例如，排气的流速越小则每单位时间内堆积在颗粒物传感器54上的颗粒物的量越变大。此外，从故障状态的颗粒过滤器流出的排气的颗粒物浓度越大则每单位时间内堆积在颗粒物传感器54上的颗粒物的量越变大。而且，从颗粒过滤器流出的排气的温度与传感器元件543的温度之差越大(与传感器元件543的温度相比排气温度越高)则每单位时间内堆积在颗粒物传感器54上的颗粒物的量越大。因此，能够以每单位时间内从颗粒过滤器流出的排气的流量、假设颗粒过滤器处于故障状态中的情况下从该颗粒过滤器流出的排气的颗粒物浓度、以及从颗粒过滤器流出的排气的温度(排气温度传感器53的输出值)与传感器元件543的温度(根据加热器545的电阻值而被运算的温度)之差作为参数，而对每单位时间内堆积在颗粒物传感器54上的颗粒物的量进行推测。
在此，由于可以认为每单位时间内从颗粒过滤器流出的排气的流量、与每单位时间内的进气量和每单位时间内的燃料喷射量的总量相等，因此能够以空气流量计40的输出值和燃料喷射量为参数而进行运算。此外，从故障状态的颗粒过滤器流出的排气的颗粒物浓度，例如能够将从内燃机1每单位时间内排出的颗粒物的量、从颗粒过滤器流出的颗粒物量相对于向故障状态的颗粒过滤器流入的颗粒物量的比率、每单位时间内从颗粒过滤器流出的排气的流量作为参数而进行运算。此时，由于如果不执行所述缸内过浓控制则附着或堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间的颗粒物的大部分为煤，因此优选为，以每单位时间内从内燃机1排出的煤的量、从颗粒过滤器流出的煤的量相对于向故障状态的颗粒过滤器流入的煤的量的比率(以下，称为“煤穿过率”)、每单位时间内从颗粒过滤器流出的排气的流量作为参数，而对从故障状态的颗粒过滤器流出的排气的颗粒物浓度进行求取。
另外，由于每单位时间内从内燃机1排出的煤的量与例如进气量、燃料喷射量、温度、湿度等相关，因此通过预先求取以这些为自变量的映射图或运算模型，从而能够对每单位时间内从内燃机1排出的煤的量进行求取。此外，故障状态的颗粒过滤器的煤穿过率，与颗粒过滤器所捕集的颗粒物的量(以下，称为“颗粒物捕集量”)、以及每单位时间内向颗粒过滤器流入的排气的流量相关。例如，颗粒过滤器的颗粒物捕集量越多，则煤穿过率越大。此外，每单位时间内向颗粒过滤器流入的排气的流量越多，则煤穿过率越大。由此，通过预先求取以颗粒过滤器的颗粒物捕集量和每单位时间内向颗粒过滤器流入的排气的流量设为自变量的映射图或运算模型，从而能够对故障状态的颗粒过滤器的煤穿过率进行求取。颗粒过滤器的颗粒物捕集量既可以以内燃机1的运转履历(燃料喷射量或吸入空气量等的累计值)为参数而进行运算，也可以根据对颗粒过滤器的前后差压进行检测的差压传感器(未图示)的输出值而进行运算。
但是，本申请发明人进行专心的实验以及验证，结果得出如下认知，即，在从开始对所述电极541、542施加所述预定电压起至所述读取时刻ts为止的期间(预定期间)内，执行了所述的缸内过浓控制的情况与未执行的情况相比，所述读取时刻ts的颗粒物传感器54的输出值将会变小。
在此，在图4中图示了在颗粒过滤器发生了故障的情况下的颗粒物堆积量和颗粒物传感器54的输出值的推移。图4中(a)的横轴表示从开始对所述电极541、542施加所述预定电压起的经过时间，图4中(a)的纵轴表示颗粒物传感器54的颗粒物堆积量。另一方面，图4中(b)的横轴表示从开始对所述电极541、542施加所述预定电压起的经过时间，图4中(b)的纵轴表示颗粒过滤器发生了故障的情况下的颗粒物传感器54的输出值。此外，图4中(b)所示的实线表示在所述预定期间中的至少一部分的期间内执行了缸内过浓控制的情况下的颗粒物传感器54的输出值，图4中(b)所示的点划线表示在所述预定期间内未执行缸内过浓控制的情况下的颗粒物传感器54的输出值。另外，图4中(b)的实线和点划线表示除了缸内过浓控制有无执行以外的条件均相同的情况上被计测出的结果。
如图4所示，在所述预定期间内执行了缸内过浓控制的情况与未执行的情况下，虽然颗粒物传感器54的输出开始时刻(图4中的t3)为大致相同时机，但是输出开始时刻之后的颗粒物传感器54的输出值不同。具体而言，在所述预定期间内执行了缸内过浓控制的情况下与未执行的情况相比，颗粒物传感器54的输出值将会变小。因此，所述读取时刻ts的颗粒物传感器54的输出值，与未执行缸内过浓控制的情况(图4中(b)的Cpm1)相比执行的情况下(图4中(b)的Cpm2)将会变小。
虽然关于图4所示的这种现象所体现的机理并未被明确阐明，但是被推测为大概是由于以下这种机理而产生的。即，可以认为，在执行了缸内过浓控制的情况下与未执行的情况相比，内燃机1的排气中所含的SOF与煤的结合程度变强。因此，可以认为，在未执行缸内过浓控制的情况下，SOF几乎不会附着以及堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间，只有煤附着以及堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间，相对于此，在执行了缸内过浓控制的情况下，SOF也与煤一起附着或堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间。在此，由于SOF的电导率与煤的电导率相比而较小，因此可以推测为，SOF堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间的情况下与SOF未堆积的情况相比，所述电极541、542之间的电阻将会变大，伴随于此，颗粒物传感器54的输出值也将会变小。即，可以推测为，在包括SOF的颗粒物堆积在所述电极541、542之间的情况下，在该电极541、542之间流通的电流值与实际的颗粒物堆积量相对应的电流值相比将会变小。
由此，由于当在所述预定期间中的至少一部分的期间中执行了缸内过浓控制时，SOF将会堆积在颗粒物传感器54的电极541、542之间，因此如图4中(b)的实线所示的那样，读取时刻ts处的颗粒物传感器54的输出值Cpm2可能变得与所述预定阈值Tr相比而较小。其结果为，无论颗粒过滤器是否发生了故障，可能均误诊断为颗粒过滤器未发生故障。
因此，在本实施方式中，为了回避因上述这种SOF的堆积而引起的误诊断，从而在发生了所述计测处理的执行要求时(所述计测处理的执行前)，对在所述预定期间中是否执行缸内过浓控制进行预测，在预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制的情况下，不执行所述计测处理。具体而言，如果在发生了所述计测处理的执行要求的时间点，所述NSR催化剂的NOX吸留量小于与所述第一NOX吸留量相比较小的第二NOX吸留量，则ECU6预测为在所述预定期间中不执行缸内过浓控制。另一方面，如果在发生了所述计测处理的执行要求的时间点，所述NSR催化剂的NOX吸留量为所述第二NOX吸留量以上，则ECU6预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制。在此所述的“第二NOX吸留量”为，如果在NSR催化剂的NOX吸留量为该第二NOX吸留量以上时执行所述计测处理，则可以认为在所述预定期间中执行以NSR催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制(过浓强化处理)的NOX吸留量，且所述的“第二NOX吸留量”预先通过利用了实验等适当操作来求取。
根据上述所述的方法，如图5所示，由于当在NSR催化剂的NOX吸留量成为所述第二NOX吸留量以上的期间(图5中的从t1至t2的期间)内发生所述计测处理的执行要求时，预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制，因此在该期间内不执行所述计测处理。其结果为，能够对无论颗粒过滤器是否发生故障均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的情况进行抑制。另外，在此所述的“不执行计测处理”为，包括如下方式中的至少一个方式，即，不执行所述传感器再生处理的方式、不对所述电极541、542施加预定电压(或者使施加电压小于预定电压)的方式、不执行对颗粒物传感器54的颗粒物堆积量进行推测的处理的方式、不读取所述读取时刻ts的颗粒物传感器54的输出值的方式、或者不实施所述读取时刻ts的颗粒物传感器54的输出值与所述预定阈值Tr的比较的方式。另外，如立足于伴随着计测处理的执行而尽可能地减少消耗电力的这样的观点，也可以不执行所述传感器再生处理，且不执行对所述电极541、542施加预定电压。
以下，按照图6对本实施方式中的故障诊断处理的执行步骤进行说明。图6为表示ECU6对颗粒过滤器的故障进行诊断时所执行的处理程序的流程图。该处理程序被预先存储在ECU6的ROM中，并在内燃机1的运转期间中以预定周期重复执行。另外，该处理程序是在内燃机1和颗粒物传感器54正常工作的前提下而被执行的。
在图6的处理程序中，ECU6首先在S101的处理中，对故障判断标记的值是否为“0”进行判断。在此所述的故障判断标记为被预先设定于ECU6的备份RAM等的存储区域中，并在本处理程序中判断为颗粒过滤器处于正常时被存储为“0”，且在本处理程序中判断为颗粒过滤器发生了故障时被存储为“1”。在S101的处理中作出了否定判断的情况下，ECU6结束本处理程序的执行。另一方面，在S101的处理中作出了肯定判断时ECU6进入S102的处理。
在S102的处理中，ECU6对计测处理的执行条件(计测条件)是否成立进行判断。具体而言，在当前时间点未执行计测处理、在当前时间点未执行缸内过浓控制以及能够确保传感器再生处理所需的电力(蓄电池的充电量或发电机的发电量超过传感器再生处理所需的电力量)等的条件成立时，ECU6判断为计测条件成立。在S102的处理中作出了否定判断时，ECU6判断为未发生计测处理的执行要求，并结束本处理程序的执行。另一方面，在S102的处理中作出了肯定判断时，ECU6判断为发生了计测处理的执行要求并进入S103的处理。
在S103的处理中，ECU6对NSR催化剂的NOX吸留量(图6的中的Anox)是否小于所述第二NOX吸留量(图6中的Anox2)进行判断。NSR催化剂的NOX吸留量Anox通过其他方式的处理程序而被求取，并被存储于备份RAM的预定的存储区域中。此时，NOX吸留量Anox既可以根据内燃机1的运转履历(吸入空气量或燃料喷射量等)而被推测运算，或者也可以将NOX传感器安装在催化剂外壳50的前后处，并根据这些NOX传感器的测量值而被进行运算。由于在S103的处理中作出了否定判断时，预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制，因此ECU6不执行计测处理并结束本处理程序的执行。另外，也可以在S103的处理中作出了否定判断时，在缸内过浓控制结束之后执行计测处理。但是，在刚刚结束缸内过浓控制之后，缸内过浓控制的执行时所生成的过浓空燃比的排气可能残留在与过滤器外壳51相比靠上游的排气管5中。由此，优选为，在缸内过浓控制执行时所生成的过浓空燃比的排气从与过滤器外壳51相比靠上游的排气管5被扫气的时间点，执行计测处理。另一方面，由于在所述S103的处理中作出了肯定判断时，预测为在所述预定期间中不执行缸内过浓控制，因此ECU6在S104至S109的处理中执行计测处理。由此，ECU6通过S103的处理，来实现本发明所涉及的“预测单元”。另外，NSR催化剂的NOX吸留量Anox小于所述第二NOX吸留量Anox2这样的条件，也可以包含在所述S102的处理中的计测条件中。在该情况下，由于在NSR催化剂的NOX吸留量Anox为所述第二NOX吸留量Anox2以上时，预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制，因此计测条件不成立。其结果为，不执行计测处理。
在S104的处理中，ECU6通过向颗粒物传感器54的加热器545供给电流，从而执行传感器再生处理。接着，在S105的处理中，ECU6对传感器再生处理的执行时间是否为所述预定再生时间以上进行判断。在S105的处理中作出了否定判断时，ECU6向所述S104的处理返回，并继续执行传感器再生处理。另一方面，如果在S105的处理中作出了肯定判断，则ECU6进入S106的处理，通过停止对所述加热器545供给电流，从而结束传感器再生处理。如果ECU6在S106的处理中结束传感器再生处理，则进入S107的处理。
在S107的处理中，ECU6对颗粒物传感器54的电极541、542施加所述预定电压。但是，由于在所述传感器再生处理刚刚结束之后，传感器元件543仍处于高温的环境中，因此存在流入到所述电极541、542之间的颗粒物不堆积而被氧化的可能性。因此，优选为，ECU6在所述传感器元件543的温度向颗粒物不发生氧化的温度域下降时，开始对所述电极541、542施加所述预定电压。另外，在所述传感器再生处理刚刚结束之后开始对所述电极541、542施加所述预定电压的情况下，也可以以包括传感器元件543的温度下降至颗粒物不发生氧化的温度域所需的时间的方式，对后文所述的预定期间进行设定。
在S108的处理中，ECU6对从开始对所述电极541、542施加预定电压起至当前时间点为止的经过时间进行运算，并对该经过时间是否为预定期间以上进行判断。在此，所说的预定期间为，如前文所述，在假设了颗粒过滤器发生了故障的情况下，从开始对所述电极541、542施加所述预定电压起至颗粒物传感器54的颗粒物堆积量成为所述预定堆积量以上为止所需的期间。在S108的处理中做出了否定判断时，ECU6向所述S107的处理返回。另一方面，在所述S108的处理中作出了肯定判断时，ECU6进入S109的处理。
在S109的处理中，ECU6读取颗粒物传感器54的输出值(图6中的Cpm)。在S109的处理中被读取的输出值Cpm为，从开始对所述电极541、542施加所述预定电压起经过了所述预定期间时的颗粒物传感器54的输出值，并相当于前文所述的图3的说明中所述的、预定时机(读取时刻)ts的颗粒物传感器54的输出值。另外，ECU6通过执行S104至S109的处理，从而实现本发明所涉及的“计测单元”。
当结束执行所述S109的处理时，ECU6将在S110至S112的处理中对颗粒过滤器的故障进行诊断。首先，在S110的处理中，ECU6对在所述S109的处理中读取的输出值Cpm是否小于所述预定阈值Tr进行判断。在S110的处理中作出了肯定判断时(Cpm＜Tr)，ECU6进入S111的处理，并判断为颗粒过滤器正常(未发生故障)，且使所述故障判断标记存储“0”。另一方面，在所述S110的处理中作出了否定判断时(Cpm≥Tr)，ECU6进入S112的处理，并判断为颗粒过滤器发生了故障，且使所述故障判断标记存储“1”。另外，在S112的处理中判断为颗粒过滤器发生了故障时，ECU6也可以将颗粒过滤器的故障信息存储在备份RAM等中，并且使被设置于车厢内的警告灯(MIL：Malfunction Indication Lamp)点亮。另外，ECU6通过执行S110至S112的处理，从而实现本发明所涉及的“诊断单元”。
如以上所述的方式，ECU6通过执行图6的处理程序，从而实现本发明的“控制单元”。其结果为，在预测为被NSR催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制在所述预定期间中被执行时，不执行计测处理。由此，抑制了无论颗粒过滤器是否发生故障均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的情况。此外，也能够抑制伴随着计测处理的不必要的执行而产生的消耗电力的增加。
另外，本申请发明人进行专心的实验以及验证，结果得出如下认知，即，在所述预定期间中执行了缸内过浓控制的情况下，与未执行的情况相比，经过了所述预定期间时的颗粒物传感器54的输出值较变小，并且在通过在排气中添加燃料的方法(以下，称为“添加控制”)而执行了过浓强化处理的情况中与未执行过浓强化处理的情况下，下述读取时刻ts的颗粒物传感器54的输出值实质上为同等的值。由此，在所述预定期间中执行了由添加控制而实施的过浓强化处理的情况，也可以与在所述预定期间中不执行由缸内过浓控制而实施的过浓强化处理的情况同样地，对颗粒过滤器的故障进行诊断。在该情况下，能够以与不执行由缸内过浓控制而实施的过浓强化处理的情况同等的精度来实施故障诊断。
此外，也考虑到在预测为所述缸内过浓控制在所述预定期间中未被执行的情况下，当从内燃机1被排出的NOX的量变多这样的运转连续地被实施时，NSR催化剂的NOX吸留量在所述预定期间中增加至所述第一NOX吸留量以上。在这样的情况下，虽然也可以在执行了所述缸内过浓控制的时间点中止所述计测处理的执行，但从开始所述计测处理起至被中止为止所消耗的电力可能会增多。因此，可以采用如下方式，即，在计测处理的执行前以及所述计测处理的执行中，均执行对所述缸内过浓控制在所述预定期间中是否被执行进行预测的处理，并且在预测为所述缸内过浓控制在所述预定期间中被执行的时间点中止所述计测处理的执行。在该情况下，ECU6也可以根据图7所示的处理程序而对颗粒过滤器的故障进行诊断。在图7中，在与前文所述的图6的处理程序相同的处理上标注同一符号。
在图7的处理程序中，ECU6在S108的处理中作出了否定判定时，执行S201的处理。在S201的处理中，ECU6再次读取NSR催化剂的NOX吸留量，并对该NOX吸留量是否小于第二NOX吸留量Anox2’进行判断。另外，在S201的处理中所使用的第二NOX吸留量Anox2’为与在所述S103的处理中所使用的第二NOX吸留量Anox2相比而较多的量。例如，也可以将在S201的处理中所使用的第二NOX吸留量Anox2’设为，使从开始所述计测处理起至当前时间点为止的经过时间所对应的补正值、与在所述S103的处理中所使用的第二NOX吸留量Anox相加而得到的量。从开始所述计测处理起至当前时间点为止的经过时间越长，则该情况下的补正值被设定为越大的值。
由于在所述S201的处理中作出了肯定判断时，预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制，因此ECU6返回至S107的处理。另一方面，由于在S201的处理中作出了否定判断时，预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制，因此ECU6进入S203的处理，并中止计测处理的执行。在此所述的“中止计测处理的执行”为，包括结束计测处理的执行、或者中断计测处理的执行直至所述缸内过浓控制的结束时并在所述缸内过浓控制的结束之后恢复的方式。在中断计测处理的执行直至所述缸内过浓控制的结束时的情况下，需要将直至计测处理被中断为止的期间内堆积在所述电极541、542之间的颗粒物保持至所述缸内过浓控制的结束时。因此，在中断计测处理的执行直至所述缸内过浓控制的结束时的情况下，持续对所述所述电极541、542施加与所述预定电压相比而较小的电压。此时将被施加在所述电极541、542之间的电压被调节为，能够对已经堆积在该电极541、542之间的颗粒物进行保持、且在该电极541、542之间不会堆积新的颗粒物的大小的电压。
如此，当根据图7的处理程序而执行颗粒过滤器的故障诊断时，对在所述预定期间中缸内过浓控制是否被执行进行预测的处理，不仅在发生了计测处理的执行要求时被执行，在计测处理的执行中也被执行。因此，即使在预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制的时间点已经执行了计测处理，也能够在该时间点中止计测处理的执行。因此，能够更切实地抑制无论颗粒过滤器是否发生故障均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的情况。此外，在预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制的时间点已经执行了计测处理的情况下，能够减少从开始所述计测处理起至中止为止所消耗的电力。另外，如立足于对作出上述的误诊断的情况进行抑制的观点，则对在所述预定期间中缸内过浓控制是否被执行进行预测的处理也可以仅在计测处理的执行中被执行。根据这种结构，能够对作出了上述的误诊断的情况进行抑制，并且与在实际执行了缸内过浓控制实际的时间点中止计测处理的方法相比，能够减少从计测处理的开始起至中止为止所消耗的电力。
＜第二实施方式＞
接下来，根据图8对本发明的第二实施方式进行说明。在此，对于前文所述的第一实施方式不同的结构进行说明，且针对相同的结构省略说明。前文所述的第一实施方式与本实施方式的不同点在于，在预测为在所述预定期间中执行以NSR催化剂的硫中毒的解除为目的的缸内过浓控制时，不执行所述计测处理。
被收纳在催化剂外壳50中的NSR催化剂除了吸留排气中所含的NOX以外，还吸留排气中所含的硫化合物(SOX)。而且，当被NSR催化剂所吸留的SOX的量变多时，NSR催化剂的NOX吸留能力将会下降。因此，在被NSR催化剂所吸留的SOX的量(硫中毒量)达到了预先规定的上限量(第一中毒量)以上时，需要执行用于对被NSR催化剂所吸留的SOX进行去除的处理。在对被NSR催化剂所吸留的SOX进行去除时，需要将该NSR催化剂置于高温且过浓环境中。因此，ECU6通过在NSR催化剂的硫中毒量达到了所述第一中毒量以上时执行缸内过浓控制，从而在通过排气中所含的燃料的氧化反应热量而使NSR催化剂升温的同时，将该NSR催化剂置于过浓环境中。当在所述预定期间中执行这种缸内过浓控制时，与在所述预定期间中执行了以被NSR催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制的情况相同地，可能无法准确地实施颗粒过滤器的故障诊断。
因此，在本实施方式中，采用入了如下的方式，即，在发生了所述计测处理的执行要求时，对用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制在所述预定期间中是否被执行进行预测。而且，在预测为用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制在所述预定期间中被执行时，不执行计测处理。具体而言，在所述NSR催化剂的硫中毒量小于与所述第一中毒量相比较小的第二中毒量时，ECU6预测为在所述预定期间中不执行缸内过浓控制。另一方面，在所述NSR催化剂的硫中毒量为所述第二中毒量以上时，ECU6预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制。在此所述的“第二中毒量”为，如果在NSR催化剂的硫中毒量为该第二中毒量以上时执行所述计测处理，则可以认为在所述预定期间中被执行用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制的硫中毒量，且预先所述的“第二中毒量”通过利用了实验等的适当操作而求取。
以下，沿着图8对本改变例中的故障诊断处理的执行步骤进行说明。图8为表示ECU6对颗粒过滤器的故障进行诊断时所执行的处理程序的流程图。另外，在图8中，对于与前文所述的图6的处理程序相同的处理标注同一符号。
在图8的处理程序中，在S102的处理中作出了肯定判断时，ECU6执行S301以代替S103的处理。在S301的处理中，ECU6对NSR催化剂的硫中毒量(图8中的Asox)是否小于所述第二中毒量(图8中的Asox2)进行判断。NSR催化剂的硫中毒量既可以根据内燃机1的运转履历(燃料喷射量或吸入空气量等的累计值)而被推测，也可以在与催化剂外壳50相比靠上游处安装SOX传感器，并根据该SOX传感器的测量值而进行运算。
由于在所述S301的处理中作出了肯定判断时，预测为在所述预定期间中不执行用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制，因此ECU6执行S104以后的处理。另一方面，由于在S301的处理中作出了否定判断时，预测为在所述预定期间中执行用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制，因此ECU6不执行计测处理，并结束本处理程序的执行。在该情况下，在用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制结束了之后，也可以在该缸内过浓控制的执行时所生成的过浓空燃比的排气从与过滤器外壳51相比靠上游的排气管5被扫气的时间点执行计测处理。
根据本实施方式，由于在预测为在所述预定期间中执行用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制时不执行计测处理，因此抑制了无论颗粒过滤器是否发生故障均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的情况。此外，也能够抑制伴随着计测处理的不必要的执行而产生的消耗电力的增加。
另外，在所述预定期间中是否执行用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制，可以在发生了计测处理的执行要求时以及在计测处理的执行中均进行预测。在该情况下，即使在预测为在所述预定期间中执行以NSR催化剂的中毒解除为目的的缸内过浓控制的时间点已经执行了计测处理，也能够在该时间点中止计测处理的执行。因此，能够更切实地对无论颗粒过滤器是否发生故障均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的情况进行抑制，并且更切实地将伴随着计测处理的执行而产生的消耗电力抑制得较少。此外，对在所述预定期间中缸内过浓控制是否被执行进行预测的处理，也可以仅在所述计测处理的执行中被执行。在该情况下，也能够对上述这样的误诊断进行抑制，并且与在实际执行了用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制的时间点中止计测处理的执行的情况相比，能够将从开始计测处理起至中止为止所消耗的电力抑制得较少。
此外，能够将本实施方式与前文所述的第一实施方式进行组合。在该情况下，ECU6也可以在NSR催化剂的NOX吸留量为所述第二NOX吸留量以上、或者NSR催化剂的硫中毒量为所述第二中毒量以上之中的至少一个条件成立时，预测为在所述预定期间中执行缸内过浓控制，并且不执行计测处理，或者中止计测处理的执行。根据这样的结构，能够更准确地执行颗粒过滤器的故障诊断，并且能够更可靠地将伴随着计测处理的执行而产生的消耗电力抑制得较少。
＜第三实施方式＞
接下来，根据图9至图10对本发明的第三实施方式进行说明。在此，对于前文所述的第一实施方式不同的结构进行说明，且针对相同的结构省略说明。前文所述的第一实施方式与本实施方式的不同点在于，在预测为在所述预定期间中执行以向被配置于与NSR催化剂相比靠下游的选择还原型催化剂(SCR(Selective Catalytic Reduction)催化剂)供给NH3为目的的缸内过浓控制时，不执行所述计测处理。
图9为表示应用本发明的内燃机及其进气排气系统的概要结构的图。在图9中，对于与前文所述的图1相同的结构要素标注同一符号。如图9所示，在催化剂外壳50与过滤器外壳51之间的排气管5上配置有催化剂外壳55。该催化剂外壳55在筒状的外壳内收纳有SCR催化剂。SCR催化剂为，通过对排气中所包含的NH3进行吸附，并将被吸附的该NH3用作还原剂，从而对排气中的NOX进行还原的催化剂。
在以该方式构成的排气净化系统中，当SCR催化剂的NH3吸附量为预定的还原量(第一NH3吸附量)以下时，ECU6将执行以由NSR催化剂而实现的NH3的生成为目的缸内过浓控制。当执行缸内过浓控制时，催化剂外壳50的被NSR催化剂所吸留的NOX被还原而生成NH3。在NSR催化剂中所生成的NH3与排气一起流入催化剂外壳55而被SCR催化剂所吸附。但是，当在所述预定期间中执行上述这样的以NH3为目的的缸内过浓控制时，与执行以被NSR催化剂所吸留的NOX的还原为目的缸内过浓控制的情况相同地，可能无法准确地实施颗粒过滤器的故障诊断。
因此，在本实施方式中采用了如下的方式，即，在发生了所述计测处理的执行要求时，对以NH3的生成为目的的缸内过浓控制在所述预定期间中是否被执行进行预测。而且，在预测为以NH3的生成为目的的缸内过浓控制在所述预定期间中被执行时，不执行计测处理。具体而言，在所述SCR催化剂的NH3吸附量大于与所述第一NH3吸附量相比较大的第二NH3吸附量时，ECU6预测为在所述预定期间中不执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制。另一方面，在所述NSR催化剂的NH3吸附量为所述第二NH3吸附量以下时，ECU6预测为在所述预定期间中执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制。在此所述的“第二NH3吸附量”为，如果在SCR催化剂的NH3吸附量为该第二NH3吸附量以下时执行所述计测处理，则可以认为在所述预定期间中执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制的NH3吸附量，且所述的“第二NH3吸附量”预先通过利用了实验等的适当操作而求取。
以下，沿着图10对本实施方式中的故障诊断处理的执行步骤进行说明。图10为表示ECU6对颗粒过滤器的故障进行诊断时所执行的处理程序的流程图。另外，在图10中，对于与前文所述的图6的处理程序相同的处理标注同一符号。
在图10的处理程序中，在S102的处理中作出了肯定判断时，ECU6执行S401以代替S103的处理。在S401的处理中，ECU6对SCR催化剂的NH3吸附量(图10中的Anh)是否大于所述第二NH3吸附量(图10中的Anh2)进行判断。SCR催化剂的NH3吸附量例如能够通过对在SCR催化剂中NOX的还原等所消耗的NH3的量与由NSR催化剂生成的NH3的量之间的收支进行运算从而求取。
由于在所述S401的处理中作出了肯定判断时，预测为在所述预定期间中不执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制，因此ECU6执行S104以后的处理。另一方面，由于在S401的处理中作出了否定判断时，预测为在所述预定期间中执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制，因此ECU6不执行计测处理，并结束本处理程序的执行。在该情况下，也可以在以NH3的生成为目的的缸内过浓控制结束了之后，在该缸内过浓控制的执行时所生成的过浓空燃比的排气从与过滤器外壳51相比靠上游的排气管5被扫气的时间点执行计测处理。
根据本实施方式，由于在预测为在所述预定期间中执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制时不执行计测处理，因此抑制了无论颗粒过滤器是否发生故障均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的情况。此外，也能够抑制伴随着计测处理的不必要的执行而产生的消耗电力的增加。
另外，在所述预定期间中是否执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制，可以在发生了计测处理的执行要求时以及在计测处理的执行中均进行预测。在该情况下，即使在预测为在所述预定期间中执行以NH3的生成为目的的缸内过浓控制的时间点已经执行了计测处理，也能够在该时间点中止计测处理的执行。因此，能够更切实地对无论颗粒过滤器是否发生故障均误诊断为颗粒过滤器未发生故障的情况进行抑制，并且更切实地将伴随着计测处理的执行而产生的消耗电力抑制得较少。此外，对在所述预定期间中缸内过浓控制是否执行进行预测的处理，也可以仅在所述计测处理的执行中被执行。在该情况下，也能够对上述这样的误诊断进行抑制，并且与在实际执行了以NH3的生成为目的的缸内过浓控制的时间点中止计测处理的执行的情况相比，能够将从开始计测处理起至中止为止所消耗的电力抑制得较少。
此外，在本实施方式中所叙述的故障诊断处理，在代替NSR催化剂的而使三元催化剂被收纳于催化剂外壳50中的情况下也为有效。这是由于在这样的结构中，在SCR催化剂的NH3吸附量成为所述第一NH3吸附量以下时，以由三元催化剂而实现的NH3的生成为目的而执行缸内过浓控制的缘故。
另外，在前文所述的图9所示的结构中，除了以NH3的生成为目的的缸内过浓控制以外，在所述预定期间中还能够执行以被NSR催化剂所吸留的NOX的还原为目的的缸内过浓控制或者用于解除NSR催化剂的硫中毒的缸内过浓控制。因此，在所述S401的处理中，ECU6也可以对SCR催化剂的NH3吸附量为所述第二NH3吸附量以下、NSR催化剂的NOX吸留量为所述第二NOX吸留量以上、或者NSR催化剂的硫中毒量为所述第二中毒量以上之中的至少一个条件是否成立进行判断，在至少一个条件成立时，不执行计测处理。这样的预测处理也可以在计测处理的执行前以及计测处理的执行中均被执行。在该情况下，能够更准确地执行颗粒过滤器的故障诊断，并且能够更可靠地将伴随着计测处理的执行而产生的消耗电力抑制得较少。
符号说明
1 内燃机；
2 气筒；
3 燃料喷射阀；
4 进气管；
5 排气管；
6 ECU；
40 空气流量计；
50 催化剂外壳；
51 过滤器外壳；
52 空燃比传感器；
53 排气温度传感器；
54 颗粒物传感器；
55 催化剂外壳；
540 绝缘体；
541 电极；
543 传感器元件；
544 电流计；
545 加热器；
546 罩；
547 贯穿孔。

Claims (5)

1.一种排气净化系统的故障诊断装置，其为被应用于如下的排气净化系统中的故障诊断装置，所述排气净化系统具备：
颗粒过滤器，其被配置于内燃机的排气通道上，并对排气中的颗粒物进行捕集；
排气净化装置，其被配置于与所述颗粒过滤器相比靠上游的排气通道上，并利用排气中所包含的未燃燃料成分而对排气进行净化；
供给单元，其通过执行缸内过浓控制，从而向所述排气净化装置供给未燃燃料成分，所述缸内过浓控制用于将内燃机中供燃烧的混合气的空燃比变更为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比，
其中，所述故障诊断装置具备：
颗粒物传感器，其为用于对从所述颗粒过滤器流出的颗粒物的量进行检测的传感器，并且所述颗粒物传感器具备隔着绝缘层而对置的电极，当这些电极上施加有预定电压时，所述颗粒物传感器输出与在该电极之间流通的电流值相关的电信号；
处理装置，其执行用于根据所述颗粒物传感器的输出值而对所述颗粒过滤器的故障进行诊断的处理，
所述处理装置具备：
计测单元，其执行传感器再生处理和计测处理，所述传感器再生处理为用于对堆积在所述颗粒物传感器的电极之间的颗粒物进行去除的处理，所述计测处理包括在该传感器再生处理结束之后开始对所述颗粒物传感器的电极施加所述预定电压的处理、和取得从开始施加所述预定电压起经过了预定期间时的所述颗粒物传感器的输出值的处理；
诊断单元，其对由所述计测单元而取得的所述颗粒物传感器的输出值与预定阈值进行比较，从而对所述颗粒过滤器的故障进行诊断；
预测单元，其在所述计测处理的执行前及/或所述计测处理的执行中，对在所述预定期间中是否执行所述缸内过浓控制进行预测；
控制单元，其在通过所述预测单元而预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制的情况下，以执行所述计测处理、或者继续所述计测处理的执行的方式对所述计测单元进行控制，并且在通过所述预测单元而预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制的情况下，以不执行所述计测处理、或者中止所述计测处理的执行的方式对所述计测单元进行控制。
2.如权利要求1所述的排气净化系统的故障诊断装置，其中，
所述控制单元在通过所述预测单元而预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制的情况下，以不执行所述传感器再生处理的方式对所述计测单元进行控制。
3.如权利要求1所述的排气净化系统的故障诊断装置，其中，
所述排气净化装置包括吸留还原型催化剂,所述吸留还原型催化剂在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较高的过稀空燃比时吸留排气中的NOX，而在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比时使所吸留的NOX还原，
所述供给单元为，在所述吸留还原型催化剂的NOX吸留量为第一NOX吸留量以上时，通过执行所述缸内过浓控制从而使吸留在所述吸留还原型催化剂中的NOX还原的单元，
所述预测单元在所述吸留还原型催化剂的NOX吸留量为与所述第一NOX吸留量相比而较小的第二NOX吸留量以上时，预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制，而在所述吸留还原型催化剂的NOX吸留量小于所述第二NOX吸留量时，预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制。
4.如权利要求1所述的排气净化系统的故障诊断装置，其中，
所述排气净化装置包括吸留还原型催化剂,所述吸留还原型催化剂在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较高的过稀空燃比时吸留排气中的NOX，而在排气的空燃比为与理论空燃比相比而较低的过浓空燃比时使所吸留的NOX还原，
所述供给单元为，在所述吸留还原型催化剂的硫中毒量为第一硫中毒量以上时，通过执行所述缸内过浓控制从而从所述吸留还原型催化剂中去除硫成分的单元，
所述预测单元在所述吸留还原型催化剂的硫中毒量为与所述第一中毒量相比而较小的第二中毒量以上时，预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制，而在所述吸留还原型催化剂的硫中毒量小于所述第二中毒量时，预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制。
5.如权利要求1所述的排气净化系统的故障诊断装置，其中，
所述排气净化装置包括选择还原型催化剂和NH3生成催化剂，所述选择还原型催化剂通过对排气中所含的NH3进行吸附，并将所吸附的NH3作为还原剂而使用，从而对排气中的NOX进行还原，所述NH3生成催化剂被配置于与所述选择还原型催化剂相比靠上游处，并在排气的空燃比为理论空燃比以下时生成NH3，
所述供给单元为，在所述选择还原型催化剂的NH3吸附量为第一NH3吸附量以下时，通过执行所述缸内过浓控制从而利用所述NH3生成催化剂来生成NH3的单元，
所述预测单元在所述选择还原型催化剂的NH3吸附量为与所述第一NH3吸附量相比而较大的第二NH3吸附量以下时，预测为在所述预定期间中执行所述缸内过浓控制，而在所述选择还原型催化剂的NH3吸附量与所述第二NH3吸附量相比而较多时，预测为在所述预定期间中不执行所述缸内过浓控制。
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