JP2005282421A - パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査を行なう際、時間の短縮及び燃料消費量の低減を図ること。
【解決手段】パティキュレート再生処理装置を検査する際に、まず、ＥＣＵ６がディーゼルエンジンの運転状態をパティキュレートが発生しやすい第１の運転状態に制御する。このため、従来に比較して短時間で、検査に必要なパティキュレート堆積量を得ることができ、その間の燃料消費量も低減することができる。検査に必要なパティキュレート堆積量が得られた時、パティキュレートフィルタ４の再生処理を開始する。そして、再生処理によってパティキュレートが除去されたか否かに基づいて、パティキュレートフィルタ再生処理装置の機能が正常であるか否かを判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（排気微粒子）を捕集するパティキュレートフィルタを再生する再生処理装置の検査システムに関するものである。

近年、自動車等に搭載される内燃機関では、エミッション（排気ガス）の浄化レベルの向上が要求されている。特に、軽油を燃料とするディーゼルエンジンでは、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘに加えて、排気ガス中に含まれる煤等の排気微粒子を除去することが必要となる。このため、排気通路にパティキュレートフィルタを配置し、このパティキュレートフィルタによって排気ガス中のパティキュレートを捕集する。

パティキュレートフィルタは、例えば多孔質セラミック体からなり、排気ガスが多孔質の隔壁を透過する際に、その隔壁の表面や細孔でパティキュレートを捕集する。この捕集により、パティキュレート堆積量が過剰になると、パティキュレートフィルタにおける捕集能力が低下したり、パティキュレートフィルタにおける排気ガスの流通抵抗が増大したりする。排気ガスの流通抵抗が増大すると、内燃機関の背圧が上昇するため、内燃機関の出力の低下等を招く。このため、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを適宜除去して、パティキュレートフィルタを再生させる再生処理システムが設けられる。

例えば、特許文献１の再生処理システムでは、内燃機関の膨張行程中（排気工程中）に燃料を噴射するポスト噴射を行なわせて、燃料をパティキュレートフィルタに供給する。そして、その燃料の燃焼熱を利用して、パティキュレートフィルタの温度を上げて、堆積したパティキュレートを燃焼により除去する。また、特許文献２の再生処理システムでは、パティキュレートフィルタの近傍にバーナを設け、このバーナから放射される火炎によってフィルタに堆積したパティキュレートを加熱燃焼させる。
特開２００４−１１４４６号公報 特開２００２−２５６８４６号公報

内燃機関が上述したパティキュレートフィルタ再生処理システムを備える場合、その市場出荷前やパティキュレートフィルタ等の交換時に、パティキュレートフィルタ再生処理装置が正常に機能するか否かを検査する場合がある。

ここで、パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査に正確を期そうとすると、パティキュレートフィルタに所定量のパティキュレートを堆積させ、その後、その堆積したパティキュレートが適正に除去できるか否かによって判断することが望ましい。

しかしながら、内燃機関の運転状態は、通常、パティキュレートの発生量が極僅かとなるように制御されるため、所定量のパティキュレートを堆積するために長時間を要するとともに、その間に多量の燃料を消費してしまうとの問題が生じる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査を行なう際、時間の短縮及び燃料消費量の低減を図ることが可能な検査システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、請求項１に記載のパティキュレート再生処理装置の検査システムは、
パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査開始を指示する指示手段と、
検査開始指示に基づいて、ディーゼルエンジンが、パティキュレートを発生しやすい第１の運転状態となるように、当該ディーゼルエンジンの運転状態を制御する制御手段と、
パティキュレートフィルタにおけるパティキュレート堆積量に関連する物理量を検出する検出手段と、
パティキュレート堆積量が第１の所定量に達したと判定された場合に、パティキュレートフィルタの再生処理を開始する再生処理手段と、
再生処理の実行によって、パティキュレートが除去されたか否かに基づいて、パティキュレートフィルタ再生処理装置の機能が正常であるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

請求項１記載の検査システムによれば、パティキュレート再生処理装置を検査する際には、まず、ディーゼルエンジンの運転状態をパティキュレートが発生しやすい第１の運転状態に制御する。このため、従来に比較して短時間で、検査に必要なパティキュレート堆積量を得ることができる。従って、その間の燃料消費量も低減することができる。

検査に必要なパティキュレート堆積量が得られた時、パティキュレートフィルタの再生処理を開始する。そして、再生処理によってパティキュレートが除去されたか否かに基づいて、パティキュレートフィルタ再生処理装置の機能が正常であるか否かを判定する。このように、所定のパティキュレート堆積量が得られた後に、機能が正常か否かを診断するための再生処理を行なうので、再生処理の検査の正確性が向上する。

請求項２に記載したように、指示手段は、検査ツールからなり、検査開始指示は、検査ツールからディーゼルエンジンの運転状態を制御する制御手段に所定のコマンドを送信することによって与えらことができる。

また、請求項３に記載したように、指示手段は、ディーゼルエンジンの運転状態を制御する制御手段からなり、当該制御手段が、パティキュレートフィルタ再生処理装置の動作に関連する動作データを記憶しておく記憶領域を参照し、当該動作データがクリアされていることに基づいて、検査開始を自動的に認識することも可能である。

ディーゼルエンジンを備えた自動車等が実際に使用される場合、パティキュレートフィルタの再生処理を開始するタイミングを決定するために、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレート堆積量が算出され、記憶される。また、再生処理装置に関する故障診断結果が記憶される場合もある。これらのパティキュレートフィルタ再生処理装置の動作に関連する動作データが、クリアされている場合、例えばパティキュレートフィルタの交換作業が行なわれて、作業者により動作データが消去されたものと考えられる。従って、そのような動作データの記憶領域を参照することにより、制御手段は検査開始を自動的に認識することが可能である。

請求項４に記載したように、制御手段によってディーゼルエンジンを第１の運転状態で運転したにも拘わらず、検出手段により検出される物理量に基づいて算出されるパティキュレート堆積量が第１の所定量に達しない場合に、堆積処理の異常判定を行なう堆積処理異常判定手段を備えることが好ましい。この場合、ディーゼルエンジン、制御手段、もしくは検出手段等に何らかの異常が発生していると考えられるためである。

請求項５に記載したように、再生処理手段によってパティキュレートフィルタの再生処理が開始された後は、制御手段により、パティキュレートの発生が低減された第２の運転状態となるように、ディーゼルエンジンの運転状態が制御されることが好ましい。これにより、再生処理が開始された後のパティキュレートのさらなる堆積が抑制されるので、再生処理手段によって実行される再生処理の効果を的確に判断することができる。

請求項６に記載したように、パティキュレートフィルタに第１の所定量のパティキュレートが堆積された後に、再生処理が中断された場合、再生処理未完了であることを記憶する記憶手段を備えることが好ましい。このように再生処理が未完了であることを記憶すると、例えば、電源の遮断などによって再生処理が中断された場合であっても、システムが復帰した際に、再生処理後、あらためて検査を行なう等、必要な処置を取ることができる。

請求項７に記載したように、制御手段によってディーゼルエンジンが第１の運転状態で運転されている間、及び再生処理手段によってパティキュレートフィルタの再生処理が実行されている間に、パティキュレートフィルタ再生処理装置を構成する各部の故障診断を実行する故障診断手段を備えることが好ましい。これにより、パティキュレートフィルタ再生処理装置が正常に機能しない原因を特定することができる。

故障診断手段によって故障の発生が診断された場合には、請求項８に記載したように、制御手段による第１の運転状態での運転及び再生処理手段による再生処理を停止させる停止手段を備えることが好ましい。故障の発生が診断された場合、パティキュレートフィルタ再生処理装置は正常に機能しない可能性が高い。従って、このような状況では、パティキュレート再生処理装置の動作を停止させることにより、当該再生処理装置に不要な負荷をかけることを回避できる。

請求項９に記載のように、故障診断手段は、検出手段が実際に検出する実物理量と、ディーゼルエンジンが第１の運転状態で運転されるときに検出手段が検出すべき予測物理量と再生処理手段によって再生処理が実行されるときに検出手段が検出すべき予測物理量との少なくとも一方とを比較することにより、検出手段の故障を診断することができる。すなわち、パティキュレート再生処理装置の検査時には、ディーゼルエンジンの運転状態が規定されており、また再生処理においても第１の所定量に相当するパティキュレート堆積量から再生処理が行なわれるので、パティキュレート堆積量の増減変化は予測可能である。そのため、そのパティキュレート堆積量の増減変化に対応する予測物理量と、実物理量とを比較することにより、検出手段の故障が診断できる。

また、請求項１０に記載したように、検出手段が実際に検出する実物理量と、ディーゼルエンジンが第１の運転状態で運転されるときに検出手段が検出すべき予測物理量と再生処理手段によって再生処理が実行されるときに検出手段が検出すべき予測物理量との少なくとも一方との差を求めて、検出手段が検出する物理量に対する補正値として記憶する補正値記憶手段を備えるように構成しても良い。これにより、各検出手段の個体差等に基づく出力特性の相違を補正して、パティキュレート堆積量に関連する物理量を正確に求めることができる。

請求項１１に記載したように、
パティキュレートフィルタを除くエミッション浄化装置と、
エミッション浄化装置の故障診断を実行するエミッション浄化装置故障診断手段とを備え、
制御手段による第１の運転状態での運転及び再生処理手段による再生処理を実行している間は、エミッション浄化装置故障診断手段は、故障診断の実行を中止することが好ましい。上述した期間は、ディーゼルエンジンが通常とは異なる運転状態で運転されるため、エミッションの各種の成分の含有量も通常とは異なることとなる。従って、このような状態でエミッション浄化装置の故障診断を行なうと誤診断を行なう可能性が生じるためである。

請求項１２に記載したように、制御手段により、第１の運転状態でディーゼルエンジンを運転した強制堆積期間、及び再生処理手段により、再生処理を実行した強制再生期間をそれぞれ記憶する記憶手段を備えることが好ましい。パティキュレートフィルタ再生処理装置が実際に使用に供された際に、例えば検出手段に何らかの異常が生じてパティキュレート堆積量を正確に求めることができなくなったとしても、強制堆積期間及び強制再生期間を記憶しておけば、これらの期間に基づいてフェールセーフとしての再生処理を行なうことで、パティキュレートフィルタの目詰まり等を確実に防止できる。

つまり、強制堆積期間は、パティキュレートが堆積し易い第１の運転状態でディーゼルエンジンが運転された場合に、第１の所定量のパティキュレートが堆積するのに要した期間である。従って、この期間が経過したときに再生処理を行なえば、通常の運転状態では第１の運転状態よりもパティキュレートの堆積量は少ないのが一般的であるので、過剰なパティキュレートが堆積する前に再生処理を開始できる。

また、強制再生期間は、再生処理により第１の所定量に相当するパティキュレートを除去するのに要した期間である。一方、通常運転時における強制堆積期間では、その第１の所定量よりも少ないパティキュレートしか堆積されないのが一般的であるので、この強制再生期間だけ再生処理を行なえば、確実にパティキュレートを除去してフィルタの再生を行なうことができる。

以下、本発明の実施形態によるパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システムについて、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態におけるパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システムが適用されるディーゼルエンジンの構成を示す。ディーゼルエンジンは、エンジン本体１に、吸入空気が流通する吸気通路２と、エンジン本体１の各気筒からの排気ガス（エミッション）が流通する排気通路３とが接続され、排気通路３の途中にはパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４が設けてある。パティキュレートフィルタ４は、コーディエライトや炭化珪素等の多孔質セラミック体からなり、入口４ａから流入した排気ガスが、多孔質の隔壁を透り、出口４ｂから下流へと流れる。このとき、パティキュレートフィルタ４には、排気ガスに含まれる排気微粒子（パティキュレート）が捕集され、運転時間を経るとともに堆積していく。また、パティキュレートフィルタ４のフィルタ本体の表面には、白金やパラジウム等の貴金属を主成分とする酸化触媒が担持されており、所定の温度条件下で排気微粒子を酸化、燃焼し、除去する。

エンジン本体１の各気筒に燃料を供給する、インジェクタを含む燃料供給装置５が設けられている。また、この燃料噴射装置５による、供給燃料量及び燃料噴射時期等を制御するＥＣＵ６が設けられている。ＥＣＵ６は、このようにディーゼルエンジンの運転状態を制御することに加え、後述するパティキュレートフィルタ４の再生処理制御を行なう。従って、本実施形態におけるパティキュレートフィルタ再生処理装置は、ＥＣＵ６を中心として構成される。さらには、その再生処理装置による再生処理制御が正常に機能するか否かを検査する際に、ディーゼルエンジンをパティキュレートが発生しやすい運転状態に制御する等、検査システムの一部を構成する。

ＥＣＵ６には、ディーゼルエンジンの実際の運転状態を示す種々の信号が入力され、これらの入力信号に基づいて、ディーゼルエンジンの運転状態を所望の運転状態に制御する。

まず、ＥＣＵ６には、パティキュレート堆積量に関連する値として、パティキュレートフィルタ４の上流側と下流側との圧力差を検出する差圧センサ８の検出信号が入力される。排気通路３には、パティキュレートフィルタ４の上流側で分岐する第１の分岐通路３１ａと、パティキュレートフィルタ４の下流側で分岐する第２の分岐通路３１ｂとが接続されている。差圧センサ８は、これらの両分岐通路３１ａ，３１ｂに介設されて、パティキュレートフィルタ４の入口（上流側）４ａと出口（下流側）４ｂとの間の差圧を検出する。差圧センサ８によって検出される差圧は、パティキュレートフィルタ４におけるパティキュレートの堆積量（以下、適宜、ＰＭ堆積量という）と相関関係を有し、堆積量が増加して圧力損失が大きくなるにつれて、差圧も増大する。

また、パティキュレート堆積量に関連する値として、パティキュレートフィルタ４の重量を検出する重量センサ１１が、パティキュレートフィルタ４に近接して設けられている。この重量センサ１１の検出信号もＥＣＵ６に入力される。なお、差圧センサ８と重量センサ１１とをともに設ける必要はなく、どちらか一方のセンサを備えるように構成しても良い。

吸気通路２にはエアフローメータ７が設けられ、吸入空気の流量（以下、適宜、吸気量という）を検出し、その検出信号をＥＣＵ６に入力する。また、運転者によって操作されるアクセルペダルの開度を検出する開度センサ９、及びエンジンの回転速度を検出するクランク角センサ１０からの検出信号もＥＣＵ６に入力される。

さらに、排気通路３におけるパティキュレートフィルタ４の下流側には、パティキュレート以外の排気ガスの有害成分を浄化するためのディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）１３が設けられている。そして、このディーゼル用酸化触媒１３による有害成分の除去効果を確認するために、ディーゼル用酸化触媒１３の下流側にはＯ２センサ１２が設けられている。これにより、排気ガス中の空気量を検出することにより、有害成分の残存量を求めることができる。なお、ガスセンサを用いて、有害成分の量を直接検出するようにしても良い。

検査ツール２０は、上述したＥＣＵ６と接続され、ＥＣＵ６によるパティキュレートフィルタ再生処理制御が正常に機能するか否かを検査するものである。以下、この検査ツール２０を用いた、再生処理制御の検査について、図２〜図６のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

図２は、検査処理のメインルーチンを示すフローチャートである。図２に示すように、まず、ステップＳ１０では、検査ツール２０からＥＣＵ６に対して検査開始指示が出力されたか否かに基づいて、検査を開始すべきか否かを判定する。検査開始指示が出力された場合には、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ６によってパティキュレートが発生しやすい第１の運転状態となるように、ディーゼルエンジンの運転状態を制御する強制堆積処理の実行可否条件が満足されているか否かを判定する。強制堆積処理の実行可否条件に関しては、後に図３のフローチャートに基づいて説明する。

なお、パティキュレートが発生しやすい第１の運転状態は、例えば、以下の1)〜7)のいずれか、もしくは複数の組み合わせに従ってディーゼルエンジンを運転することによって実現することができる。
1)燃料噴射量を通常よりも増量する。
2)エンジンの排気ガスの一部を再度循環させ、新しい吸入空気と一緒に混合させるＥＧＲバルブの開度を全開にする。
3)エンジンの各気筒に噴射される燃料の噴霧を粗くし、１つ１つの油滴を大きくする。
4)燃料噴射装置５が公知のコモンレールシステムからなる場合、コモンレール圧を適正値よりも低くする。
5)燃料の多段噴射（パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフター噴射等）を単一の噴射に切り換えて、燃焼温度を低くする。
6)燃料噴射時期を遅角させて、筒内圧力を低下させる。
7)ターボチャージャーによる過給を行なっている場合、そのターボチャージャーによる過給を無効化して吸入空気量を減らす。

ステップＳ２０にて強制堆積処理の実行可否条件が満足されていると判定されると、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、強制堆積処理が実行されていることを示す、検査ツール２０に設けられた強制堆積ランプが点灯されるとともに、強制堆積処理が開始されたことをＥＣＵ６のＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの記憶領域に記憶する。そしてステップＳ４０では、上述したように、ＥＣＵ６によってディーゼルエンジンをパティキュレートが発生しやすい第１の運転状態で運転することにより、パティキュレートフィルタ４に強制的にパティキュレートを堆積させる強制堆積処理を実行する。この強制堆積処理によるＰＭ堆積量は、差圧センサ８及び重量センサ１１によって検出される。

そして、ステップＳ６０において、検出したＰＭ堆積量が第１の所定量に達したか否かに基づいて、検査に必要なＰＭ堆積量が得られて、強制堆積処理を完了したか否かを判定する。このとき、検出したＰＭ堆積量が第１の所定量に達していない場合には、ステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、強制堆積処理が開始されてから第１の所定時間が経過したか否かを判定する。

ここで、この第１の所定時間は、強制堆積処理が正常に行なわれた場合、ＰＭ堆積量が第１の所定量となるのに十分な長さに設定される。従って、第１の所定時間が経過したにも拘わらず、ＰＭ堆積量が第１の所定量に達しない場合、燃料噴射装置５、ＥＣＵ６、差圧センサ８や重量センサ１１などになんらかの故障が発生したと考えられる。このため、ステップＳ８０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合、ステップＳ１７０に進んで機能異常処理を実行する。一方、ステップＳ８０にて「Ｎｏ」と判定された場合には、ステップＳ２０の処理に戻る。

ステップＳ２０において強制堆積処理の実行可否条件が満足されていないと判定された場合には、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、強制堆積処理を禁止して、その旨をＥＣＵ６の記憶領域に記憶するとともに、強制堆積ランプの消灯、及び強制堆積処理と後述する強制再生処理からなる強制駆動を禁止したことを示す強制駆動禁止ランプを点灯する。その後、ステップＳ１７０の機能異常処理に進む。

また、ステップＳ６０にて、強制堆積処理が完了したと判定された場合、ステップＳ７０に進み、強制堆積処理終了処理を実行するとともに、強制堆積ランプを消灯させる。この強制堆積処理終了処理では、強制堆積処理を行なった強制堆積期間を算出してＥＣＵ６の記憶領域に記憶するとともに、併せて、ディーゼルエンジンの運転状態をパティキュレートの発生しやすい第１の運転状態から、パティキュレートの発生を抑制した通常の運転状態（第２の運転状態）に切り換えて、強制堆積処理が終了したことをＥＣＵ６に記憶する。これにより、後に説明する強制再生処理が開始された後のパティキュレートのさらなる堆積が抑制されるので、強制再生処理の効果を的確に判断することができる。

次に、ステップＳ９０では、強制堆積処理によってパティキュレートフィルタ４に堆積されたパティキュレートを除去するための強制再生処理の実行可否条件が満足されているか否かを判定する。

ステップＳ９０にて強制再生処理の実行可否条件が満足されていると判定されると、ステップＳ１００に進む。ステップＳ１００では、強制再生処理が実行されていることを示す、検査ツール２０に設けられた強制再生ランプが点灯されるとともに、強制再生処理が開始されたことをＥＣＵ６の記憶領域に記憶する。そしてステップＳ１１０では、強制再生処理を実行する。

強制再生処理は、従来の装置と同様に、エンジンの排気工程中に燃料を噴射するポスト噴射を行なわせて、その燃料をパティキュレートフィルタ４に供給する。このとき、燃料はパティキュレートフィルタ４によって加熱されて燃焼する。この燃料の燃焼熱を利用して、パティキュレートフィルタ４の酸化触媒の温度を上げて、堆積したパティキュレートを燃焼により除去する。なお、ポスト噴射によらず、パティキュレートフィルタ４の近傍にバーナなどを設け、パティキュレートフィルタ４に堆積したパティキュレートを直接加熱燃焼させても良い。

強制再生処理期間中、差圧センサ８及び重量センサ１１によってＰＭ堆積量が継続して検出される。そして、ステップＳ１３０において、検出したＰＭ堆積量が第２の所定量以下に減少したか否かに基づいて、パティキュレートが除去されて強制再生処理が完了したか否かを判定する。このとき、検出したＰＭ堆積量が第２の所定量以下に減少していない場合には、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、強制再生処理が開始されてから第２の所定時間が経過したか否かを判定する。

ここで、第２の所定時間は、強制再生処理が正常に行なわれた場合、ＰＭ堆積量が第２の所定量以下に低減されるのに十分な長さに設定されている。従って、第２の所定時間が経過したにも拘わらず、ＰＭ堆積量が第２の所定量以下まで低減されない場合、燃料噴射装置５、ＥＣＵ６、差圧センサ８や重量センサ１１などになんらかの故障が発生し、パティキュレートフィルタ４の再生処理制御に異常が生じたと考えられる。このため、ステップＳ１５０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合、ステップＳ１７０に進んで機能異常処理を実行する。一方、ステップＳ１５０にて「Ｎｏ」と判定された場合には、ステップＳ９０の処理に戻る。

ステップＳ９０において強制再生処理の実行可否条件が満足されていないと判定された場合には、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０では、強制再生処理を禁止して、その旨をＥＣＵ６の記憶領域に記憶するとともに、強制再生ランプの消灯、及び強制駆動禁止ランプを点灯する。その後、ステップＳ１７０の機能異常処理に進む。

また、ステップＳ１３０にて、強制再生処理が完了したと判定された場合、ステップＳ１４０に進み、強制再生処理終了処理を実行するとともに、強制再生ランプを消灯させる。この強制再生処理終了処理では、強制再生処理を行なった強制再生期間を算出してＥＣＵ６の記憶領域に記憶するとともに、併せて強制再生処理が終了したことを記憶する。

ステップＳ１４０の処理が終了すると、次にステップＳ１６０に進んで、機能正常処理が実行される。この機能正常処理では、検査ツール２０において、パティキュレートフィルタ再生処理制御の機能が正常である旨、ランプの点灯などによって作業者に報知する。さらに、ＥＣＵ６は、ダイアグ情報として、再生処理制御が正常である旨を記憶する。

一方、ステップＳ１７０では、検査ツール２０において、パティキュレートフィルタ再生処理制御の機能が異常である旨、ランプの点灯などによって作業者に報知する。検査ツール２０では、その異常の発生時点や異常の発生原因に応じて、各種のランプの点消灯の態様が異なることになるため、作業者は、この各種ランプの点消灯の態様から、異常の原因を推測することができる。また、ＥＣＵ６は、ダイアグ情報として、再生処理制御が異常である旨を記憶する。

さらに、本実施形態では、強制堆積処理の開始，終了及び強制再生処理の開始，終了に関する情報をＥＣＵ６の記憶領域に記憶する。このため、例えば、電源の遮断などによって強制再生処理が中断された場合であっても、システムが復帰した際に、強制再生処理が未完了であることを認識し、パティキュレートフィルタに残されたパティキュレートを除去後、あらためて検査を行なう等、必要な処置を取ることができる。

次に、図３のフローチャートの処理について説明する。この図３のフローチャートの処理では、強制堆積処理もしくは強制再生処理が行なわれる強制駆動中に、パティキュレートフィルタ再生処理装置を構成するＥＣＵ６や各種センサの故障診断を実施する。そして、いずれかに故障が発生していることが診断された場合、再生処理制御の機能が正常であるか否かの診断を正確に行なうことができないため、強制堆積処理の実行可否条件及び強制再生処理の実行可否条件とも満足していないと設定する。以下、図３のフローチャートの各ステップの処理について具体的に説明する。

まず、ステップＳ２００では、強制堆積処理もしくは強制再生処理が行なわれている強制駆動中であるか否かを判定する。この判定は、例えば、強制堆積処理及び強制再生処理の開始・終了がＥＣＵ６の記憶領域に記憶されるため、その記憶内容に基づいて判定することができる。

ステップＳ２００にて強制駆動中であると判定された場合、ステップＳ２１０に進んで、パティキュレートフィルタ再生処理装置を構成するＥＣＵ６や各種センサの故障診断を実施する。例えば、ＥＣＵ６に関しては、自己診断処理を実施したり、各種センサに関しては、後に詳細に説明するように、実測値と理論値との差に基づいて故障診断を行なう。

ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０にて実施した故障診断の結果に基づいて、いずれかに故障が発生しているか否かを判定する。そして、故障は発生していないと判定されるとステップＳ２３０に進んで、強制堆積処理の実行可否条件及び強制再生処理の実行可否条件とも満足していると設定する。一方、いずれかに故障が発生していると判定されると、ステップＳ２４０に進み、強制堆積処理の実行可否条件及び強制再生処理の実行可否条件とも満足してないと設定する。

なお、図３のフローチャートに示す処理は、パティキュレートフィルタ再生処理装置の強制駆動中において、繰り返し実行される。

図４は、差圧センサ８の故障診断を行なう際の処理を示すフローチャートである。強制駆動中における、差圧センサ８によって実際に検出される実測値と、理論値（予測値）とを求め、ステップＳ２２１にて、その差の絶対値が所定値以上か否かを判定する。

ここで、パティキュレート再生処理装置の強制駆動時には、ディーゼルエンジンの運転状態はパティキュレートが発生しやすい予め規定された第１の運転状態となって強制堆積処理が行なわれ、また強制再生処理においても第１の所定量に相当するパティキュレート堆積量から再生処理が行なわれる。このため、強制堆積処理及び強制再生処理それぞれにおける、時間経過に伴なうパティキュレート堆積量の増減変化は予測可能となる。そのパティキュレート堆積量の増減変化に対応する理論値と、実測値とを比較することにより、差圧センサ８の故障を判定できるのである。

すなわち、実測値と理論値との差の絶対値が所定値よりも大きい場合、差圧センサ８は正確な測定値を出力できないため、なんらかの故障が発生しているとみなすことができる。このため、ステップＳ２４１において、センサ特性異常により、強制堆積処理の実行可否条件及び強制再生処理の実行可否条件とも満足してないと設定する。一方、両方の差が所定値よりも小さい場合、差圧センサ８の測定値は正確であるとかんがえられる。このため、ステップＳ２３１に進んで、センサ特性は正常であり、強制堆積処理の実行可否条件及び強制再生処理の実行可否条件とも満足していると設定する。

パティキュレートフィルタ再生処理装置に故障が発生して、強制堆積処理の実行可否条件及び強制再生処理の実行可否条件とも満足してないと設定されると、図２のフローチャートを用いて説明したように、強制堆積処理及び強制再生処理の実行は禁止される。パティキュレートフィルタ再生処理装置に故障が発生した場合、再生処理は正常に機能しない可能性が高い。従って、このような状況では、パティキュレート再生処理装置の動作を停止させることにより、当該再生処理装置に不要な負荷をかけることを回避できる。

次に図５のフローチャートの処理について説明する。本実施形態では、パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査を正確かつ短時間に実行するため、上述したような強制堆積処理及び強制再生処理を実施する。この期間は、ディーゼルエンジンが通常とは異なる運転状態で運転されるため、エミッションの各種の有害成分の含有量も通常とは異なることとなる。従って、このような状態でエミッション浄化装置としてのディーゼル酸化触媒１３の故障診断を行なうと誤診断を行なう可能性が生じる。このため、強制駆動中においては、図５に示す処理によりディーゼル酸化触媒１３の故障診断を禁止する。

すなわち、図５のフローチャートにおいては、まず、ステップＳ３００において、パティキュレート再生処理装置が強制駆動中であるか否かを判定する。そして、強制駆動中ではないと判定されたときのみ、ステップＳ３１０に進み、エミッション浄化装置関連の故障診断を実行する。換言すれば、強制駆動中と判定されると、ステップＳ３１０の処理がスキップされ、エミッション浄化装置関連の故障診断は実行されない。

なお、エミッション浄化装置関連の故障診断の例としては、例えば、Ｏ２センサ１２の検出信号に基づいて、ディーゼル酸化触媒１３の下流側の排気ガス中に規定値以上の有害成分を検出した場合、ディーゼル酸化触媒１３の異常と判定する場合が挙げられる。

次に、図６のフローチャートの処理について説明する。パティキュレートフィルタ再生処理装置が実際の使用に供されているとき、ＰＭ堆積量を検出するためのセンサに故障が発生した場合、適切な時期に再生処理を実行することができなくなってしまう。このため、図６のフローチャートに示した処理では、パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査において算出した強制堆積期間と強制再生期間とを用いて、フェールセーフとして、パティキュレートフィルタ４の再生処理を行なう。

つまり、強制堆積期間は、パティキュレートが堆積し易い第１の運転状態でディーゼルエンジンが運転された場合に、第１の所定量のパティキュレートが堆積するのに要した期間である。従って、この期間が経過したときに少なくとも再生処理を行なうようにすると、通常の運転状態では第１の運転状態よりもパティキュレートの堆積量は少ないので、過剰なパティキュレートが堆積する前に再生処理を開始できる。

また、強制再生期間は、強制再生処理により第１の所定量に相当するパティキュレートを除去するのに要した期間である。一方、強制堆積期間分だけ通常運転を行なっても、通常、その第１の所定量よりも少ないパティキュレートしか堆積されない。そのため、この強制再生期間だけ再生処理を行なえば、確実にパティキュレートを除去してパティキュレートフィルタ４を再生させることができる。

このように、記憶した強制堆積期間と強制再生期間とを用いることにより、例えばＰＭ堆積量を検出する差圧センサ８に故障が生じてパティキュレート堆積量を正確に求めることができなくなったとしても、フェールセーフとしての再生処理を行なうことで、パティキュレートフィルタ４の目詰まり等を確実に防止できる。以下、図６のフローチャートにおける各ステップの処理について説明する。

まず、ステップＳ４００では、ＰＭ堆積量を検出するセンサに故障が発生したか否かを判定する。これは、センサの検出信号が規定範囲外の値を示したり、その変動が異常であることによって判定できる。ただし、センサが異常であるか、正常であるかに拘わらず、以下に説明する処理を実行しても良い。

ステップＳ４００において故障が発生したと判定された場合、ステップＳ４１０において、前回、再生処理を行なってからのエンジンの駆動期間が強制堆積期間以上となったか否かを判定する。このステップにて「Ｙｅｓ」との判定がなされた場合、ステップＳ４２０において、パティキュレートフィルタ４の再生処理を実施する。

ステップＳ４３０では、この再生処理を開始してからの経過期間が、強制再生期間に達したか否かを判定し、まだ強制再生期間に達していなければ、ステップＳ４２０の再生処理を継続する。このようにして、強制再生期間が経過するまで再生処理が実施される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明によるパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システムは、上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。

例えば、上述した実施形態においては、検査ツール２０から検査開始指示を与えることにより、パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査を開始したが、例えばＥＣＵ６が検査開始指示を自動的に認識して検査を開始することができる。この点について、図７のフローチャートを用いて説明する。

ディーゼルエンジンを備えた自動車等が実際に使用される場合には、上述した強制駆動を実施してフィルタ再生処理装置の検査が行なわれたことが、ＥＣＵ６の記憶領域に記憶されているはずである。

このため、この強制駆動に関するデータが記憶される記憶領域を参照し、そのデータがクリアされていれば、まだ検査が行なわれていないか、もしくはパティキュレートフィルタ４等の交換作業が行なわれて、作業者によりデータが消去されたものと考えられる。

このため、ステップＳ５００において強制駆動に関するデータがクリアされているか否かを判定し、クリアされていると判定された場合には、検査開始条件が成立したとみなすことができる（Ｓ５１０）。これにより、ＥＣＵ６は、検査開始指示を自動的に認識し、検査（強制堆積処理）を開始する。

なお、ＥＣＵ６が参照するデータとしては、強制駆動に関するデータに限らず、その他の再生処理装置の動作に関連する動作データ、例えばＰＭ堆積量などであってもよい。ＰＭ堆積量は、パティキュレートフィルタ４の再生処理を開始するタイミングを決定するために算出され、ＥＣＵ６に記憶されるためである。

また、上述した実施形態では、強制駆動中におけるセンサの実測値と理論値とを比較して、その差に基づいてセンサの故障を判断したが、その差を用いて、センサの実測値を補正するようにしても良い。

すなわち、図８のフローチャートに示すように、ステップＳ６００にて強制駆動中と判定した場合には、ステップＳ６１０にて、ＰＭ堆積量が変化する毎に、実測値と理論値との差を求めて補正値を算出し、記憶する。そして、本発明におけるフィルタ再生処理装置を備えたエンジンが使用に供される際には、ステップＳ６２０にて各センサ値を取得し、ステップＳ６３０において、取得したセンサ値に対して、記憶している補正値を用いて補正を行なう。そして、ステップＳ６４０において、補正されたセンサ値を用いて、再生処理制御を行なう。

このようにすれば、個体差等に基づく各センサの出力特性の相違を補正して、ＰＭ堆積量を正確に求めることができる。

なお、実測値と理論値に基づく、センサの故障判定とセンサ値の補正とを組み合わせて行なっても良い。すなわち、実測値と理論値との差が所定値以上であれば故障判定を行ない、所定値未満である場合に、センサ値の補正を行なうようにしても良い。

実施形態における、パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システムが適用されるディーゼルエンジンの構成を示す構成図である。 パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査処理のメインルーチンを示すフローチャートである。 強制堆積処理及び強制再生処理の実行可否条件の設定処理を示すフローチャートである。 差圧センサの故障診断を行なう際の処理を示すフローチャートである。 強制駆動中（パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査中）において、ディーゼル酸化触媒の故障診断を禁止する処理を示すフローチャートである。 パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査において算出した強制堆積期間と強制再生期間とを用いて、フェールセーフとして、パティキュレートフィルタの再生処理を行なう処理を示すフローチャートである。 ＥＣＵが検査開始指示を自動的に認識して検査を開始するための処理を示すフローチャートである。 強制駆動中におけるセンサの実測値と理論値との差を用いて、センサの実測値を補正する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
５ 燃料噴射装置
６ ＥＣＵ
８ 差圧センサ
１１ 重量センサ
１２ Ｏ２センサ
１３ ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）
２０ 検査ツール

Claims (12)

1. パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査開始を指示する指示手段と、
   前記検査開始指示に基づいて、ディーゼルエンジンが、パティキュレートを発生しやすい第１の運転状態となるように、当該ディーゼルエンジンの運転状態を制御する制御手段と、
   パティキュレートフィルタにおけるパティキュレート堆積量に関連する物理量を検出する検出手段と、
   前記パティキュレート堆積量が第１の所定量に達したと判定された場合に、前記パティキュレートフィルタの再生処理を開始する再生処理手段と、
   前記再生処理の実行によって、前記パティキュレートが除去されたか否かに基づいて、パティキュレートフィルタ再生処理装置の機能が正常であるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とするパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
2. 前記指示手段は、検査ツールからなり、前記検査開始指示は、前記検査ツールから前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御する制御手段に所定のコマンドを送信することによって与えられることを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
3. 前記指示手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御する制御手段からなり、当該制御手段が、前記パティキュレートフィルタ再生処理装置の動作に関連する動作データを記憶しておく記憶領域を参照し、当該記憶データがクリアされていることに基づいて、検査開始を自動的に認識することを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
4. 前記制御手段によって前記ディーゼルエンジンを第１の運転状態で運転したにも拘わらず、前記検出手段により検出される物理量に基づいて算出されるパティキュレート堆積量が前記第１の所定量に達しない場合に、堆積処理の異常判定を行なう堆積処理異常判定手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
5. 前記再生処理手段によって前記パティキュレートフィルタの再生処理が開始された後は、前記制御手段により、パティキュレートの発生が低減された第２の運転状態となるように、前記ディーゼルエンジンの運転状態が制御されることを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
6. 前記パティキュレートフィルタにパティキュレートが堆積された後に、前記再生処理手段による再生処理が中断された場合、再生処理未完了であることを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
7. 前記制御手段によって前記ディーゼルエンジンが第１の運転状態で運転されている間、及び前記再生処理手段によって前記パティキュレートフィルタの再生処理が実行されている間に、前記パティキュレートフィルタ再生処理装置を構成する各部の故障診断を実行する故障診断手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
8. 前記故障診断手段によって故障の発生が診断された場合に、前記制御手段による前記第１の運転状態での運転及び前記再生処理手段による再生処理を停止させる停止手段を備えることを特徴とする請求項７に記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
9. 前記故障診断手段は、前記検出手段が実際に検出する実物理量と、前記ディーゼルエンジンが前記第１の運転状態で運転されるときに前記検出手段が検出すべき予測物理量と前記再生処理手段によって再生処理が実行されるときに前記検出手段が検出すべき予測物理量との少なくとも一方とを比較することにより、前記検出手段の故障を診断することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
10. 前記検出手段が実際に検出する実物理量と、前記ディーゼルエンジンが前記第１の運転状態で運転されるときに前記検出手段が検出すべき予測物理量と前記再生処理手段によって再生処理が実行されるときに前記検出手段が検出すべき予測物理量との少なくとも一方との差を求めて、前記検出手段が検出する物理量に対する補正値として記憶する補正値記憶手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
11. 前記パティキュレートフィルタを除くエミッション浄化装置と、
    前記エミッション浄化装置の故障診断を実行するエミッション浄化装置故障診断手段とを備え、
    前記制御手段による前記第１の運転状態での運転及び前記再生処理手段による再生処理を実行している間は、前記エミッション浄化装置故障診断手段は、故障診断の実行を中止することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。
12. 前記制御手段により、前記第１の運転状態で前記ディーゼルエンジンを運転した強制堆積期間、及び前記再生処理手段により、前記再生処理を実行した強制再生期間をそれぞれ記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム。

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