JP2005232991A - 内燃機関の添加弁異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の排気系に設けられた添加弁の故障診断を高精度に実行できる添加弁異常診断装置。
【解決手段】 添加弁から排気系への燃料添加が実行されていない時に（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、添加弁の漏洩異常の診断（Ｓ１０８〜Ｓ１１４）を実行するとともに、リッチ要求が生じた時には（Ｓ１０６で「ＮＯ」）、診断処理を禁止している。このためリッチ要求によって排気空燃比が低下したことを、添加弁からの燃料の漏洩と間違えることが無い。更に添加弁燃料漏洩診断時にリッチ要求と燃料添加とが重なることもない。このため添加弁故障診断を高精度に実行できるようになる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を調節するために内燃機関の排気系に還元剤を添加する添加弁からの還元剤漏洩を診断する添加弁異常診断装置に関する。

ＮＯｘ吸蔵還元触媒などの排気浄化触媒においては各種の触媒制御が実行されている。例えば硫黄被毒回復制御、粒子状物質再生制御あるいはＮＯｘ還元制御である。このような触媒制御のために排気系に添加弁を設けて燃料を還元剤として排気浄化触媒に供給することにより排気の空燃比を制御している。

しかし排気系に設けた添加弁は排気中の粒子状物質や内燃機関自身の摺動部から生じる微粒子などにより、添加弁開閉部分に異物が詰まり、閉弁状態が不完全となる故障が生じることがある。このような故障が生じると、燃料添加が不要な期間においても排気中に燃料が漏洩する事態が生じる。

このような排気中への燃料漏洩故障を検出するために燃料を添加制御していない時の排気空燃比を測定してストイキよりも小さい時は漏洩故障であると判断している技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

更に燃料添加制御中であっても内燃機関が安定している時に排気空燃比を測定してストイキよりも小さい状態が基準時間継続している時は漏洩故障であると判断している技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−１６８１１９号公報（第７−８頁、図６） 特開２００３−２５４０４８号公報（第７−８頁、図１０）

しかし、近年、ディーゼルエンジンにおいては、燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程から膨張行程にかけて複数回実施する多段噴射が、排気性能や出力性能の向上を目的として実行されている。ここで多段噴射 とは、メイン噴射の前に１回以上のパイロット噴射 を行なうマルチ噴射や、メイン噴射の後に１回以上のアフター噴射を行なうマルチ噴射である。

このような噴射が行われた場合には、通常の燃料噴射による排気空燃比よりも空燃比は低下する。燃料添加がなされていない時に、このようなマルチ噴射による空燃比低下を検出した場合には、添加弁の燃料漏洩故障であると誤診断するおそれがある。同様な誤診断は加速要求等におけるリッチ要求によって燃料噴射弁からの燃料噴射量が増量された場合にも生じる。

このような誤診断が生じると適切に触媒制御が実行できず、排気浄化触媒による浄化性能を低下させるおそれがある。
まして後者の特許文献２のごとく、燃料添加制御中に行う漏洩故障診断の場合には、内燃機関が安定しているとはいえ、添加弁からの燃料添加と燃料噴射弁からのマルチ噴射や増量との重複により、正確に診断を下すことが一層困難となるおそれがある。

このような問題はディーゼルエンジンのみでなく、リーン状態で燃焼するガソリンエンジンにおいても同様である。
本発明は、排気系に設けられた添加弁の故障診断を高精度に実行できる添加弁異常診断装置の提供を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関の添加弁異常診断装置は、排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を調節するために内燃機関の排気系に還元剤を添加する添加弁からの還元剤漏洩を診断する添加弁異常診断装置であって、内燃機関の排気系において前記添加弁の下流に設けられた空燃比センサと、前記添加弁からの添加が実行されていない時に前記空燃比センサにより検出される測定空燃比の推移状態が、前記添加弁からの還元剤漏洩を示す空燃比推移状態を示した場合には、前記添加弁は漏洩異常であると診断する漏洩異常診断手段と、内燃機関に対して空燃比を低下させるリッチ要求が生じた時には、前記漏洩異常診断手段による診断処理を禁止するリッチ要求時診断対応手段とを備えたことを特徴とする。

漏洩異常診断手段は添加弁からの添加が実行されていない時に添加弁の漏洩異常の診断を実行している。そしてリッチ要求時診断対応手段は内燃機関に対して空燃比を低下させるリッチ要求が生じた時には漏洩異常診断手段による診断処理を禁止している。

したがってリッチ要求によって排気空燃比が低下したことを添加弁からの還元剤漏洩と間違えることが無い。更に漏洩異常診断時に、リッチ要求と添加弁からの還元剤添加とが重なることもない。このため添加弁の故障診断を高精度に実行できるようになる。

請求項２に記載の内燃機関の添加弁異常診断装置は、排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を調節するために内燃機関の排気系に還元剤を添加する添加弁からの還元剤漏洩を診断する添加弁異常診断装置であって、内燃機関の排気系において前記添加弁の下流に設けられた空燃比センサと、前記添加弁からの添加が実行されていない時に前記空燃比センサにより検出される測定空燃比における基準測定空燃比に対する大小関係の推移状態が、前記添加弁からの還元剤漏洩を示す推移状態を示した場合には、前記添加弁は漏洩異常であると診断する漏洩異常診断手段と、内燃機関に対して空燃比を低下させるリッチ要求が生じた時には、前記漏洩異常診断手段における前記基準測定空燃比のレベルを低くするリッチ要求時診断対応手段とを備えたことを特徴とする。

このように漏洩異常診断手段において測定空燃比の大きさを評価する基準測定空燃比のレベルを、リッチ要求が生じた時にリッチ要求時診断対応手段が低くすることにより、リッチ要求に起因する排気空燃比のリッチ化分が、漏洩異常診断に影響することを抑制することができる。

したがってリッチ要求によって排気空燃比が低下したことを添加弁からの還元剤漏洩と間違えるのを防止することができる。この場合も、漏洩異常診断時に、リッチ要求と添加弁からの還元剤添加とが重なることはない。

このようにして添加弁の故障診断を正確に実行できるチャンスが増加して、迅速に高精度な診断が可能となる。
請求項３に記載の内燃機関の添加弁異常診断装置では、請求項１又は２において、内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、前記リッチ要求時診断対応手段は、前記吸入空気量検出手段にて検出される吸入空気量と燃料噴射量との比が基準値より小さい場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする。

リッチ要求の発生を判断するのに、直接、吸入空気量と燃料噴射量との比を算出して大きさを判断しても良い。このようにリッチ要求時診断対応手段は、実際に燃焼室内の空燃比が通常の空燃比に比較してリッチ化されたことを判断するために基準値を設け、この基準値よりも前記比の計算値が小さくなれば、リッチ要求有りと判断する。このことで漏洩異常診断手段による診断処理を禁止したり、基準測定空燃比のレベルを低くする。

したがって添加弁の故障診断を高精度に実行できるようになる。
請求項４に記載の内燃機関の添加弁異常診断装置では、請求項１又は２において、内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段を備え、前記リッチ要求時診断対応手段は、前記機関回転数検出手段にて検出される回転数と燃料噴射量との関係から得られる内燃機関の運転状態が、基準空燃比よりも空燃比を低下させる運転領域に含まれている場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする。

内燃機関の燃料噴射量制御において出力増強用マルチ噴射やその他のリッチ要求の程度は、内燃機関の回転数と燃料噴射量との関係から決定される。したがって回転数と燃料噴射量との関係から得られる内燃機関の運転状態が、基準空燃比よりも空燃比を低下させる運転領域に含まれている場合にはリッチ要求が生じたものとできる。このことによりリッチ要求時診断対応手段は漏洩異常診断手段による診断処理を禁止したり、基準測定空燃比のレベルを低くすることができる。

したがって添加弁の故障診断を高精度に実行できるようになる。
請求項５に記載の内燃機関の添加弁異常診断装置では、請求項１又は２において、内燃機関に対する加速要求を検出する機関加速要求検出手段を備え、前記リッチ要求時診断対応手段は、前記機関加速要求検出手段にて検出される加速要求が基準加速要求値よりも大きい場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする。

例えばアクセル操作が急速な加速を要求している場合にはアフター噴射などが実行されるが、このようなアクセル操作などを機関加速要求検出手段にて検出して、加速要求が基準加速要求値よりも大きい場合にはリッチ要求が生じたものとできる。このことによりリッチ要求時診断対応手段は漏洩異常診断手段による診断処理を禁止したり、基準測定空燃比のレベルを低くすることができる。

したがって添加弁の故障診断を高精度に実行できるようになる。
請求項６に記載の内燃機関の添加弁異常診断装置では、請求項１又は２において、前記リッチ要求時診断対応手段は、マルチ噴射要求が有った場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする。

リッチ要求時診断対応手段は、マルチ噴射要求が有れば、リッチ要求が生じたものとできる。このことによりリッチ要求時診断対応手段は漏洩異常診断手段による診断処理を禁止したり、基準測定空燃比のレベルを低くすることができる。

したがって添加弁の故障診断を高精度に実行できるようになる。
請求項７に記載の内燃機関の添加弁異常診断装置では、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記漏洩異常診断手段は、前記添加弁からの添加が実行されていない時に前記空燃比センサにより検出される測定空燃比が基準測定空燃比より小さい状態が基準期間継続した場合に、測定空燃比の推移状態が前記添加弁からの還元剤漏洩を示す空燃比推移状態を示したとして、前記添加弁は漏洩異常であると診断することを特徴とする。

漏洩異常診断手段が上記基準期間を設けることにより、還元剤漏洩をより正確に診断することができる。このことにより添加弁の故障診断を高精度に実行できるようになる。

［実施の形態１］
図１は上述した発明が適用された車両用ディーゼルエンジンと、触媒制御装置及び添加弁異常診断装置の機能を果たす制御システムとの概略構成を表すブロック図である。尚、本発明は希薄燃焼式ガソリンエンジンなどについて同様な触媒構成を採用した場合においても適用できる。

ディーゼルエンジン２は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる。各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は吸気弁６にて開閉される吸気ポート８及び吸気マニホールド１０を介してサージタンク１２に連結されている。そしてサージタンク１２は、吸気経路１３を介して、インタークーラ１４及び過給機、ここでは排気ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａの出口側に連結されている。コンプレッサ１６ａの入口側はエアクリーナ１８に連結されている。サージタンク１２には、排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）経路２０のＥＧＲガス供給口２０ａが開口している。そしてサージタンク１２とインタークーラ１４との間の吸気経路１３にはスロットル弁２２が配置され、コンプレッサ１６ａとエアクリーナ１８との間には、吸入空気量検出手段としての吸入空気量センサ２４及び吸気温センサ２６が配置されている。

各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は排気弁２８にて開閉される排気ポート３０及び排気マニホールド３２を介して排気ターボチャージャ１６の排気タービン１６ｂの入口側に連結され、排気タービン１６ｂの出口側は排気経路３４に接続されている。尚、排気タービン１６ｂは排気マニホールド３２において第４気筒＃４側から排気を導入している。

この排気経路３４には、排気浄化触媒が収納されている３つの触媒コンバータ３６，３８，４０が配置されている。最上流の第１触媒コンバータ３６にはＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが収納されている。ディーゼルエンジン２の通常の運転時において排気が酸化雰囲気（リーン）にある時には、ＮＯｘはこのＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵される。そして還元雰囲気（ストイキあるいはストイキよりも低い空燃比）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵されたＮＯｘがＮＯとして離脱しＨＣやＣＯにより還元される。このことによりＮＯｘの浄化を行っている。

そして２番目に配置された第２触媒コンバータ３８にはモノリス構造に形成された壁部を有するフィルタ３８ａが収納され、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。この基体としてのフィルタ３８ａの微小孔表面にコーティングにてＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成されているので、排気浄化触媒として機能し前述したごとくにＮＯｘの浄化が行われる。更にフィルタ壁部には排気中の粒子状物質（以下「ＰＭ」と称する）が捕捉されるので、高温の酸化雰囲気でＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。このことによりＮＯｘの浄化と共にＰＭの浄化を実行している。尚、ここでは第１触媒コンバータ３６と第２触媒コンバータ３８とは一体に形成されている。

最下流の第３触媒コンバータ４０は、酸化触媒４０ａが収納され、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化される。
尚、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａとフィルタ３８ａとの間には第１排気温センサ４４が配置されている。又、フィルタ３８ａと酸化触媒４０ａとの間において、フィルタ３８ａの近くには第２排気温センサ４６が、酸化触媒４０ａの近くには空燃比センサ４８が配置されている。

上記空燃比センサ４８は、ここでは固体電解質を利用したものであり、排気成分に基づいて排気の空燃比を検出し、空燃比に比例した電圧信号をリニアに出力するセンサである。又、第１排気温センサ４４と第２排気温センサ４６とはそれぞれの位置で排気温Ｔｅｘｉｎ，Ｔｅｘｏｕｔを検出するものである。

フィルタ３８ａの上流側と下流側には差圧センサ５０の配管がそれぞれ設けられ、差圧センサ５０はフィルタ３８ａの目詰まりの程度、すなわちＰＭの堆積度合を検出するためにフィルタ３８ａの上下流での差圧ΔＰを検出している。

尚、排気マニホールド３２には、ＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂが開口している。このＥＧＲガス吸入口２０ｂは第１気筒＃１側で開口しており、排気タービン１６ｂが排気を導入している第４気筒＃４側とは反対側である。

ＥＧＲ経路２０の途中にはＥＧＲガス吸入口２０ｂ側から、ＥＧＲガスを改質するための鉄系ＥＧＲ触媒５２が配置され、更にＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４が設けられている。尚、ＥＧＲ触媒５２はＥＧＲクーラ５４の詰まりを防止する機能も有している。そしてＥＧＲガス供給口２０ａ側にはＥＧＲ弁５６が配置されている。このＥＧＲ弁５６の開度調節によりＥＧＲガス供給口２０ａから吸気系へのＥＧＲガス供給量の調節が可能となる。

各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５８は、燃料供給管５８ａを介してコモンレール６０に連結されている。このコモンレール６０内へは電気制御式の吐出量可変燃料ポンプ６２から燃料が供給され、燃料ポンプ６２からコモンレール６０内に供給された高圧燃料は各燃料供給管５８ａを介して各燃料噴射弁５８に分配供給される。尚、コモンレール６０には燃料圧力を検出するための燃料圧センサ６４が取り付けられている。

更に、燃料ポンプ６２からは別途、低圧燃料が燃料供給管６６を介して添加弁６８に供給されている。この添加弁６８は第４気筒＃４の排気ポート３０に設けられて、排気タービン１６ｂ側に向けて燃料を噴射することにより、排気中に還元剤としての燃料を添加するものである。この燃料添加により後述する触媒制御モードが実行される。

電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各種装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてＥＣＵ７０は前述した吸入空気量センサ２４、吸気温センサ２６、第１排気温センサ４４、第２排気温センサ４６、空燃比センサ４８、差圧センサ５０、ＥＧＲ弁５６内のＥＧＲ開度センサ、燃料圧センサ６４及びスロットル開度センサ２２ａの信号を読み込んでいる。更にアクセルペダル７２の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ７４（機関加速要求検出手段に相当）、及びディーゼルエンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ７６から信号を読み込んでいる。更に、クランク軸７８におけるエンジン回転数ＮＥを検出する機関回転数検出手段としてのエンジン回転数センサ８０、クランク軸７８の回転位相あるいは吸気カムの回転位相を検出して気筒判別を行う気筒判別センサ８２から信号を読み込んでいる。

そしてこれらの信号から得られるエンジン運転状態に基づいて、ＥＣＵ７０は燃料噴射弁５８による燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御を実行する。更にＥＧＲ弁５６の開度制御、モータ２２ｂによるスロットル開度制御、燃料ポンプ６２の吐出量制御、及び添加弁６８の開弁制御により後述するＰＭ再生制御、Ｓ被毒回復制御あるいはＮＯｘ還元制御といった触媒制御やその他の各処理を実行する。

ＥＣＵ７０が実行する燃焼モード制御としては、通常燃焼モードと低温燃焼モードとの２種類から選択した燃焼モードを、運転状態に応じて実行する。ここで低温燃焼モードとは、低温燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて大量の排気再循環量により燃焼温度の上昇を緩慢にしてＮＯｘとスモークとを同時低減させる燃焼モードである。この低温燃焼モードは、低負荷低中回転領域にて実行し、空燃比センサ４８が検出する測定空燃比ＡＦに基づいてスロットル開度ＴＡの調節による空燃比フィードバック制御がなされている。これ以外の燃焼モードが、通常燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて通常のＥＧＲ制御（ＥＧＲしない場合も含める）を実行する通常燃焼モードである。

そして排気浄化触媒に対する触媒制御を実行する触媒制御モードとしては、ＰＭ再生制御モード、Ｓ被毒回復制御モード、ＮＯｘ還元制御モード及び通常制御モードの４種類のモードが存在する。ＰＭ再生制御モードとは、特に第２触媒コンバータ３８内のフィルタ３８ａに堆積しているＰＭを高温化により前述したごとく燃焼させてＣＯ2とＨ2Ｏにして排出するモードである。このモードでは、ストイキ(理論空燃比)よりも高い空燃比状態で添加弁６８からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）するが、更に燃料噴射弁５８による膨張行程あるいは排気行程における燃焼室４内への燃料噴射であるアフター噴射を加える場合がある。

Ｓ被毒回復制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａがＳ被毒してＮＯｘ吸蔵能力が低下した場合にＳ成分を放出させてＳ被毒から回復させるモードである。このモードでは、添加弁６８から燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６５０℃）する昇温処理を実行し、更に添加弁６８からの間欠的な燃料添加により空燃比をストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比とする空燃比低下処理を行う。ここではストイキよりもわずかに低い空燃比とするリッチ化を行っている。このモードも燃料噴射弁５８によるアフター噴射を加える場合がある。

ＮＯｘ還元制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａに吸蔵されたＮＯｘを、Ｎ2、ＣＯ2及びＨ2Ｏに還元して放出するモードである。このモードでは、添加弁６８からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加により、触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）で空燃比をストイキ又はストイキよりも低下させる処理を行う。

尚、これら３つの触媒制御モード以外の状態が通常制御モードとなり、この通常制御モードでは添加弁６８からの燃料添加はなされない。
次にＥＣＵ７０により実行される処理の内、添加弁６８からの燃料漏洩を診断する処理について説明する。図２に添加弁燃料漏洩診断処理のフローチャートを示す。本処理は一定時間毎に割り込み実行される処理である。

本処理が開始されると、まず空燃比センサ４８が空燃比を検出できる状態か否かが判定される（Ｓ１０２）。ここでは空燃比センサ４８からの信号に基づいて空燃比センサ４８に異常が無く、かつディーゼルエンジン２の運転状態から十分に昇温されていてセンサとして活性化している場合には、空燃比を検出できる状態であると判定する。空燃比センサ４８が異常であったり、あるいは空燃比センサ４８が活性化していなければ、空燃比を検出できない状態であると判定する。

空燃比を検出できない状態であれば（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、後述するカウンタＣをクリアして（Ｓ１１６）、一旦本処理を終了する。
空燃比を検出できる状態であれば（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、次に燃料添加がなされていない状態か否かが判定される（Ｓ１０４）。前述したごとく触媒制御モードとして、ＰＭ再生制御モード、Ｓ被毒回復制御モード、ＮＯｘ還元制御モード及び通常制御モードの４種類のモードが存在する。この内でＰＭ再生制御モード、Ｓ被毒回復制御モードおよびＮＯｘ還元制御モードのいずれかのモードの実行中は、添加弁６８から燃料が排気中に添加されているので（Ｓ１０４で「ＮＯ」）、カウンタＣをクリアして（Ｓ１１６）、一旦本処理を終了する。

一方、通常制御モードであれば（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、次にリッチ要求が無いか否かが判定される（Ｓ１０６）。このリッチ要求とは、空燃比が通常よりも低下される制御状態を意味し、例えばメイン噴射自体の燃料増量制御や、アフター噴射やダブルパイロット噴射などによる燃料増量制御によって、空燃比が通常よりもリッチ化される制御状態が挙げられる。

又、アクセル開度ＡＣＣＰの単位時間当たりの増加量ΔＡＣＣＰが基準加速要求値に相当する値よりも大きければ、増加量ΔＡＣＣＰに対応した燃料増量により排気空燃比はストイキあるいはこれ以下になるので、リッチ要求があることになる。又、図３に示すごとくエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとのマップにて示される出力増加範囲（基準空燃比よりも空燃比を低下させる運転領域に相当）では、出力増加のためにダブルパイロット噴射やアフター噴射がなされるので、リッチ要求があることになる。又、吸入空気量センサ２４により吸入空気量ＧＡを検出しているとともに、燃料噴射制御側にて燃料噴射量Ｑは判明していることから、直接、吸入空気量ＧＡと燃料噴射量Ｑとの比を計算して、この比が基準値よりも小さければリッチ要求があることになる。

このようなリッチ要求有無の判定は、いずれか１つを用いても良く、２つ、３つ又は全て組み合わせて１つでもリッチ要求があると判定されると、ステップＳ１０６にて「ＮＯ」と判定するようにしても良い。

リッチ要求が有る場合には（Ｓ１０６で「ＮＯ」）、カウンタＣをクリアして（Ｓ１１６）、一旦本処理を終了する。
リッチ要求が無ければ（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、次に故障診断のための処理（Ｓ１０８〜Ｓ１１２）が行われる。ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」と判定された状態は、添加弁６８から燃料漏洩が無ければ排気空燃比がストイキより低くならない運転状態が達成されているはずである。このことから添加弁６８の燃料漏洩故障診断を実行する条件が整ったことになる。

まず空燃比センサ４８が測定している測定空燃比ＡＦがストイキを表す空燃比値「１４．７」より小さいか否かが判定される（Ｓ１０８）。ここでＡＦ≧１４．７であれば（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、添加弁６８からの燃料漏洩は無いと考えられることから、カウンタＣをクリアして（Ｓ１１６）、一旦本処理を終了する。

一方、ＡＦ＜１４．７であれば（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、添加弁６８からの燃料漏洩が生じている可能性があるので、カウンタＣをインクリメントする（Ｓ１１０）。そしてカウンタＣが基準期間を表す値Ｃｓより大きいか否かが判定される（Ｓ１１２）。この値Ｃｓは空燃比センサ４８により検出される測定空燃比ＡＦの推移状態を判定するための期間に相当する。例えば数秒に相当する値が設定されている。

Ｃ≦Ｃｓである間は（Ｓ１１２で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。したがってステップＳ１０２〜Ｓ１０８にて「ＹＥＳ」と判定され続けている場合には、ステップＳ１１０のインクリメントによりカウンタＣは制御周期毎に増加する。そしてＣ＞Ｃｓとなると（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、添加弁漏洩故障フラグに「ＯＮ」を設定する（Ｓ１１４）。尚、添加弁漏洩故障フラグはＥＣＵ７０の起動時に「ＯＦＦ」に初期設定されているものとする。

このように添加弁漏洩故障フラグ＝「ＯＮ」となると、ＥＣＵ７０では、別途、異常のための処理が実行されて、ダッシュボードの警告ランプが点灯して、運転者に警告がなされる。

尚、Ｃ≦Ｃｓである間（Ｓ１１２で「ＮＯ」）に、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８のいずれか１つの処理にて「ＮＯ」と判定されると、直ちにカウンタＣはクリアされる（Ｓ１１６）。このため、再度ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の全てで「ＹＥＳ」と判定されるようになっても、カウンタＣ＝０からのインクリメントが開始されることになる。すなわち値Ｃｓに該当する基準期間の間、継続して、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８にて「ＹＥＳ」と判定されていることで、測定空燃比ＡＦの推移状態が、添加弁６８からの燃料漏洩を示す空燃比推移状態を示したと判断される。

図４，５のタイミングチャートに制御の一例を示す。図４の例では、リッチ要求は存在しないが燃料添加が実行されている間（ｔ０前）は、ステップＳ１０４にて「ＮＯ」と判定されることからカウンタＣ＝０（Ｓ１１６）の状態が継続する。燃料添加が終了した後（ｔ０〜）、過渡的に測定空燃比ＡＦ＜１４．７の状態となるが、短時間（ｔ０〜ｔ１）であり、カウンタＣがインクリメントされてもＣ＞Ｃｓとなることはない。したがって再度、Ｃ＝０の状態となり（ｔ１）、この状態を継続する。その後、燃料添加無し（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、及びリッチ要求も無し（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）の状態で、測定空燃比ＡＦ＜１４．７（ストイキ）となったことから（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、カウンタＣのインクリメントが開始される（Ｓ１１０：ｔ２）。この状態が継続し、Ｃ＞Ｃｓとなると（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」：ｔ３）、添加弁漏洩故障フラグ＝「ＯＮ」となる（Ｓ１１４）。

図５の例では、実行されていた燃料添加が終了して測定空燃比ＡＦ≧１４．７となった状態（ｔ１０〜ｔ１１）までは、図４の場合（ｔ０〜ｔ１）と同様に推移する。そして、リッチ要求が生じて（ｔ１２）、その後、ＡＦ＜１４．７となるが（ｔ１３）、リッチ要求による空燃比低下であることから（Ｓ１０６で「ＮＯ」）、カウンタＣ＝０（Ｓ１１６）の状態が継続する（ｔ１２〜）。そしてリッチ要求が無くなった後に（ｔ１４〜）、過渡的に測定空燃比ＡＦ＜１４．７の状態となるが、この時も短時間（ｔ１４〜ｔ１５）であり、カウンタＣがインクリメントされてもＣ＞Ｃｓとなることはない。したがって再度、Ｃ＝０（Ｓ１１６）の状態となり（ｔ１５）、この状態を継続する。したがって添加弁漏洩故障フラグ＝「ＯＦＦ」を継続する。

上述した構成において、請求項との関係は、添加弁燃料漏洩診断処理（図２）のステップＳ１０４，Ｓ１０８〜Ｓ１１４が漏洩異常診断手段としての処理に、ステップＳ１０６がリッチ要求時診断対応手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．添加弁燃料漏洩診断処理（図２）では、添加弁６８からの燃料添加が実行されていない時に添加弁６８の漏洩異常の診断を実行するとともに、リッチ要求が生じた時には診断処理を禁止している。

このためリッチ要求によって排気空燃比が低下したことを、添加弁６８からの燃料の漏洩と間違えることが無い。更に添加弁燃料漏洩診断時にリッチ要求と添加弁６８からの燃料添加とが重なることもない。このため添加弁故障診断を高精度に実行できるようになる。

そして添加弁燃料漏洩診断処理（図２）においては、基準期間（Ｃｓ）での測定空燃比ＡＦのリッチ化継続状態により燃料漏洩を判断しているので、添加弁６８からの燃料漏洩をより正確に診断することができるようになる。

（ロ）．リッチ要求有無は、吸入空気量ＧＡと燃料噴射量Ｑとの比を基準値と比較する手法、図３に示したエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとのマップによる手法、アクセル開度増加量ΔＡＣＣＰと基準増加量とを比較する手法、マルチ噴射の実行有無による手法の一つあるいは組み合わせにより判定している。

このことにより確実に燃料噴射弁５８によるリッチ化状態を排除して添加弁６８の故障診断を高精度に実行できる。
［実施の形態２］
本実施の形態では、図６に示す添加弁燃料漏洩診断処理を実行する。この処理ではリッチ要求が有った場合には、基準測定空燃比ＡＦＸを、ストイキを表す「１４．７」から「１２」へと、リッチ側へ変更する点が、前記図２の添加弁燃料漏洩診断処理と異なる。尚、図２の添加弁燃料漏洩診断処理と同一の処理については同一のステップ番号を付している。他の構成は前記実施の形態１と同じであるので、図１，３を参照する。

次に、添加弁燃料漏洩診断処理（図６）について前記図２と異なる点を中心に説明する。
ステップＳ１０２，Ｓ１０４にて「ＹＥＳ」と判定された後、リッチ要求が無ければ（Ｓ１０６で「ＹＥＳ」）、基準測定空燃比ＡＦＸにストイキを表す「１４．７」を設定する（Ｓ２０２）。

一方、リッチ要求が有れば（Ｓ１０６で「ＮＯ」）、まずリッチ要求後に遅延時間が経過したか否かが判定される（Ｓ２０３）。これはリッチ化の影響が測定空燃比ＡＦに現れるまで待機するための判定である。この遅延時間は、エンジン回転数ＮＥに応じてエンジン回転数ＮＥが低いほど遅延時間が長くなるように設定されている。

この遅延時間が経過するまでは（Ｓ２０３で「ＮＯ」）、基準測定空燃比ＡＦＸ＝１４．７とされる（Ｓ２０２）が、遅延時間が経過すれば（Ｓ２０３で「ＹＥＳ」）、基準測定空燃比ＡＦＸをリッチ側にずらすために「１２」を設定する（Ｓ２０４）。この基準測定空燃比ＡＦＸ＝「１２」は、本実施の形態におけるディーゼルエンジン２が添加弁６８に漏洩がなければ前記リッチ要求時に生じると想定される最低の空燃比よりわずかに低い空燃比に相当する。したがってエンジンの種類によってステップＳ２０４での設定値は異なる。例えば基準測定空燃比ＡＦＸを、「１３」に、あるいは「１２」と「１３」との間の値に設定する場合もある。

ステップＳ２０２又はステップＳ２０４にて基準測定空燃比ＡＦＸが設定されると、ＡＦ＜ＡＦＸか否かが判定される（Ｓ２０６）。すなわちリッチ要求が無い時には、ＡＦ＜１４．７か否かが判定され、リッチ要求が有る時には、ＡＦ＜１２か否かが判定される。

そしてＡＦ＜ＡＦＸ（Ｓ２０６で「ＹＥＳ」）の状態が継続することによって、Ｃ＞Ｃｓとなれば（Ｓ１１２で「ＹＥＳ」）、添加弁漏洩故障フラグが「ＯＮ」に設定される（Ｓ１１４）。Ｃ＞Ｃｓとなる前にＡＦ≧ＡＦＸ（Ｓ２０６で「ＮＯ」）となればカウンタＣはクリアされて（Ｓ１１６）、添加弁漏洩故障フラグ＝「ＯＦＦ」の状態が継続することになる。

図７，８のタイミングチャートに処理の一例を示す。図７の例では、リッチ要求がなされる直前（ｔ２２前）までは、図５の場合（ｔ１２前）と同様に推移する。リッチ要求があると（ｔ２２）、遅延時間後に基準測定空燃比ＡＦＸをストイキ（ＡＦＸ＝１４．７）よりもリッチ側（ＡＦＸ＝１２）へ移動させる（ｔ２４）。この間に過渡的にＡＦ＜ＡＦＸとなるが（ｔ２３〜）、カウンタＣのインクリメントは短時間（ｔ２３〜ｔ２４）で終了し、Ｃ＞Ｃｓには至らない。リッチ要求が終了した後（ｔ２５〜）にも、過渡的に測定空燃比ＡＦ＜ＡＦＸの状態となるが、短時間（ｔ２５〜ｔ２６）であり、カウンタＣがインクリメントされてもＣ＞Ｃｓとなることはない。したがって再度、Ｃ＝０（Ｓ１１６）の状態となり（ｔ２６）、この状態を継続する。

図８の例では、添加弁６８に燃料漏洩があるために燃料添加が終了しても（ｔ３０）、測定空燃比ＡＦ＜ＡＦＸのままである。このためカウンタＣのインクリメントが開始される（ｔ３０〜）。Ｃ＞Ｃｓとなる前にリッチ要求が生じるが（ｔ３１〜ｔ３４）、この時、遅延時間（ｔ３１〜ｔ３２）の間はＡＦＸ＝１４．７が継続するので、ＡＦ＜ＡＦＸでありカウンタＣのインクリメントは継続する。遅延時間が終了してＡＦＸ＝１２となると（ｔ３２）、リッチ要求により測定空燃比ＡＦも低下しているのでカウンタＣのインクリメントは継続する（ｔ３２〜）。そしてＣ＞Ｃｓとなることにより（ｔ３３）、添加弁漏洩故障フラグ＝「ＯＮ」となる。

上述した構成において、請求項との関係は、添加弁燃料漏洩診断処理（図６）のステップＳ１０４，Ｓ２０６，Ｓ１１０〜Ｓ１１４が漏洩異常診断手段としての処理に、ステップＳ１０６，Ｓ２０２〜Ｓ２０４がリッチ要求時診断対応手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．添加弁燃料漏洩診断処理（図６）では、添加弁６８からの添加が実行されていない時に添加弁６８の漏洩異常の診断を実行するとともに、リッチ要求が生じた時には診断処理は禁止せずに、基準測定空燃比ＡＦＸの値をリッチ側に変更して、判定レベルを低くしている。このため添加弁燃料漏洩診断において、リッチ要求に起因する排気空燃比のリッチ化分の影響を抑制することができる。

したがってリッチ要求によって排気空燃比が低下したことを、添加弁６８からの燃料漏洩と間違えることが防止される。この場合も添加弁燃料漏洩診断時にリッチ要求と添加弁６８からの燃料添加とが重なることはない。

このようにして添加弁６８の故障診断を正確に実行できるチャンスが増加し、迅速に高精度な診断が可能となる。
（ロ）．添加弁燃料漏洩診断処理（図６）において、基準期間（Ｃｓ）での測定空燃比ＡＦのリッチ化継続状態により燃料漏洩を判断しているので、添加弁６８からの燃料漏洩をより正確に診断することができるようになる。

（ハ）．前記実施の形態１の（ロ）の効果を生じる。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態２において、リッチ要求有りの場合には遅延時間後に基準測定空燃比ＡＦＸに「１２」を設定していたが、リッチ要求のレベルに応じて、基準測定空燃比ＡＦＸの低下程度を設定しても良い。すなわちリッチ化の程度が大きいリッチ要求の場合には基準測定空燃比ＡＦＸの低下程度を大きくし、リッチ化の程度の小さいリッチ要求の場合には基準測定空燃比ＡＦＸの低下程度を小さくする。

（ｂ）．前記実施の形態２において、リッチ要求有りの場合には遅延時間後に基準測定空燃比ＡＦＸを「１２」に設定したが、遅延時間の代わりに、徐々に基準測定空燃比ＡＦＸを「１４．７」から「１２」に近づける処理を行っても良い。

又、遅延時間の代わりに吸入空気量ＧＡの累積量に応じて基準測定空燃比ＡＦＸを「１４．７」から「１２」に近づける処理を行っても良い。

実施の形態１における車両用ディーゼルエンジンと、触媒制御装置及び添加弁異常診断装置の機能を果たす制御システムとの概略構成を表すブロック図。 実施の形態１の添加弁燃料漏洩診断処理のフローチャート。 上記添加弁燃料漏洩診断処理にてリッチ要求を判断するための出力増加範囲を求めるマップの構成説明図。 実施の形態１における処理の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態１における処理の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態２の添加弁燃料漏洩診断処理のフローチャート。 実施の形態２における処理の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態２における処理の一例を示すタイミングチャート。

符号の説明

２…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、６…吸気弁、８…吸気ポート、１０…吸気マニホールド、１２…サージタンク、１３…吸気経路、１４…インタークーラ、１６…排気ターボチャージャ、１６ａ…コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、１８…エアクリーナ、２０…ＥＧＲ経路、２０ａ…ＥＧＲガス供給口、２０ｂ…ＥＧＲガス吸入口、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル開度センサ、２２ｂ…モータ、２４…吸入空気量センサ、２６…吸気温センサ、２８…排気弁、３０…排気ポート、３２…排気マニホールド、３４…排気経路、３６…第１触媒コンバータ、３６ａ…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、３８…第２触媒コンバータ、３８ａ…フィルタ、４０…第３触媒コンバータ、４０ａ…酸化触媒、４４…第１排気温センサ、４６…第２排気温センサ、４８…空燃比センサ、５０…差圧センサ、５２…ＥＧＲ触媒、５４…ＥＧＲクーラ、５６…ＥＧＲ弁、５８…燃料噴射弁、５８ａ…燃料供給管、６０…コモンレール、６２…燃料ポンプ、６４…燃料圧センサ、６６…燃料供給管、６８…添加弁、７０…ＥＣＵ、７２…アクセルペダル、７４…アクセル開度センサ、７６…冷却水温センサ、７８…クランク軸、８０…エンジン回転数センサ、８２…気筒判別センサ。

Claims (7)

1. 排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を調節するために内燃機関の排気系に還元剤を添加する添加弁からの還元剤漏洩を診断する添加弁異常診断装置であって、
   内燃機関の排気系において前記添加弁の下流に設けられた空燃比センサと、
   前記添加弁からの添加が実行されていない時に前記空燃比センサにより検出される測定空燃比の推移状態が、前記添加弁からの還元剤漏洩を示す空燃比推移状態を示した場合には、前記添加弁は漏洩異常であると診断する漏洩異常診断手段と、
   内燃機関に対して空燃比を低下させるリッチ要求が生じた時には、前記漏洩異常診断手段による診断処理を禁止するリッチ要求時診断対応手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の添加弁異常診断装置。
2. 排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を調節するために内燃機関の排気系に還元剤を添加する添加弁からの還元剤漏洩を診断する添加弁異常診断装置であって、
   内燃機関の排気系において前記添加弁の下流に設けられた空燃比センサと、
   前記添加弁からの添加が実行されていない時に前記空燃比センサにより検出される測定空燃比における基準測定空燃比に対する大小関係の推移状態が、前記添加弁からの還元剤漏洩を示す推移状態を示した場合には、前記添加弁は漏洩異常であると診断する漏洩異常診断手段と、
   内燃機関に対して空燃比を低下させるリッチ要求が生じた時には、前記漏洩異常診断手段における前記基準測定空燃比のレベルを低くするリッチ要求時診断対応手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の添加弁異常診断装置。
3. 請求項１又は２において、内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、前記リッチ要求時診断対応手段は、前記吸入空気量検出手段にて検出される吸入空気量と燃料噴射量との比が基準値より小さい場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする内燃機関の添加弁異常診断装置。
4. 請求項１又は２において、内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段を備え、前記リッチ要求時診断対応手段は、前記機関回転数検出手段にて検出される回転数と燃料噴射量との関係から得られる内燃機関の運転状態が、基準空燃比よりも空燃比を低下させる運転領域に含まれている場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする内燃機関の添加弁異常診断装置。
5. 請求項１又は２において、内燃機関に対する加速要求を検出する機関加速要求検出手段を備え、前記リッチ要求時診断対応手段は、前記機関加速要求検出手段にて検出される加速要求が基準加速要求値よりも大きい場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする内燃機関の添加弁異常診断装置。
6. 請求項１又は２において、前記リッチ要求時診断対応手段は、マルチ噴射要求が有った場合には前記リッチ要求が生じたものとすることを特徴とする内燃機関の添加弁異常診断装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、前記漏洩異常診断手段は、前記添加弁からの添加が実行されていない時に前記空燃比センサにより検出される測定空燃比が基準測定空燃比より小さい状態が基準期間継続した場合に、測定空燃比の推移状態が前記添加弁からの還元剤漏洩を示す空燃比推移状態を示したとして、前記添加弁は漏洩異常であると診断することを特徴とする内燃機関の添加弁異常診断装置。

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