JP2008002309A

JP2008002309A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2008002309A
Application number: JP2006171036A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Miyake; 照彦三宅
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-01-10
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Also published as: US20090113875A1; CN101360892A; EP2035664A2; WO2007148828A3; DE602007002641D1; US7934369B2; EP2035664B1; CN101360892B; WO2007148828A2; JP4513785B2

Abstract

【課題】排気に還元剤が添加された際の排気通路の圧力に基づいて還元剤添加手段を診断可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気通路４に設けられたパティキュレートフィルタ９と、パティキュレートフィルタ９の上流の排気通路４内に燃料を添加する燃料添加弁８と、を備え、ＥＣＵ２０は、パティキュレートフィルタ９の再生処理時に排気通路４内に燃料が添加されるように燃料添加弁８の動作を制御する内燃機関１の排気浄化装置において、燃料添加弁８より下流、かつパティキュレートフィルタ９より上流の排気通路４内の圧力を取得する排気圧センサ２３をさらに備え、ＥＣＵ２０は、排気通路４内に燃料が添加されるように燃料添加弁８の動作を制御した際、燃料添加弁８から添加された燃料がパティキュレートフィルタ９に到達したと推定される到達推定時期に排気圧センサ２２によって取得された圧力に基づいて燃料添加弁８を診断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、再生式の排気浄化触媒又はパティキュレートフィルタと、これらの上流から還元剤を添加する還元剤添加弁とを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。

還元剤により窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、この還元触媒の排気上流側の排気管内に還元剤を噴射供給する噴射ノズルとを備え、排気管内のうち還元剤が付着する部位の上流側の排気の圧力とこの部位の下流側の排気の圧力との差が所定圧以上となったときに排気管内に還元剤の成分が蓄積されたと判定する排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜５が存在する。

特開２００５−２７３５４９号公報特開２００５−１８８３９６号公報特開２００５−２１４１７５号公報特開２００３−２６９１４７号公報特開平６−２５３０号公報

特許文献１では還元剤が付着した部位の前後の差圧を参照して排気管内への還元剤成分の蓄積を判定しているが、排気通路内の圧力の変化は還元剤が排気浄化触媒やパティキュレートフィルタに到達した際にも生じる。この排気通路内の圧力の変化は排気通路内に添加された還元剤の量に応じて変わるので、噴射ノズルなどの還元剤添加手段に異常がある場合と還元剤添加手段が正常の場合とでは圧力の変化が異なると考えられる。そのため、排気通路内の圧力の変化を参照して噴射ノズルなどの還元剤添加手段の診断を行うことができるが、上述した特許文献には排気通路の圧力に基づいた還元剤添加手段の診断について何ら開示されていない。

そこで、本発明は、排気に還元剤が添加された際の排気通路の圧力に基づいて還元剤添加手段を診断可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられた再生式の排気浄化手段と、前記排気浄化手段の上流の排気通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段と、前記排気浄化手段の再生処理時に排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤添加手段より下流、かつ前記排気浄化手段より上流の排気通路内の圧力を取得する圧力取得手段と、前記動作制御手段によって排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作が制御された際、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が前記排気浄化手段に到達したと推定される到達推定時期に前記圧力取得手段によって取得された圧力に基づいて前記還元剤添加手段を診断する診断手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

還元剤添加手段が正常の場合、排気浄化手段の再生処理が十分に行われる適量の還元剤が還元剤添加手段から添加される。この場合、還元剤が排気浄化手段に到達すると還元剤が排気浄化手段に付着して排気浄化手段の一部を閉塞するので、排気が排気浄化手段を通過し難くなる。そのため、排気浄化手段よりも上流の排気通路内の圧力が変化する。一方、還元剤添加手段から排気通路内に燃料を添加する噴射口がデポジットなどで詰まっていたり、還元剤添加手段が故障して動作しないなどの異常が還元剤添加手段にあり、還元剤添加手段から還元剤が添加されなかったり、適量よりも少ない量の還元剤が添加された場合は排気浄化手段の閉塞が生じ難くなるため、排気通路内の圧力は排気に適量の還元剤が添加された場合と異なる変化を示す。このように、到達推定時期における排気浄化手段よりも上流の排気通路内の圧力は、還元剤添加手段が正常の場合と異常の場合とで異なる変化を示す。従って、還元剤添加手段から添加された還元剤が排気浄化手段に到達したと推定される到達推定時期の排気通路内の圧力変化から、還元剤添加手段の異常を診断できる。また、本発明の排気浄化装置では、還元剤添加手段の異常の診断が到達推定時期の排気通路内の圧力に基づいて行われるので、排気の脈動など他の原因によって排気の圧力が変化してもその影響を抑えることができる。そのため、還元剤の診断の精度を向上させることができる。

本発明の排気浄化装置の一形態において、前記診断手段は、前記到達推定時期に前記圧力取得手段によって取得された圧力と前記動作制御手段によって前記還元剤添加手段の動作が制御される前に前記圧力取得手段によって取得された圧力との差が所定の閾値以下の場合に前記還元剤添加手段に異常があると診断してもよい（請求項２）。上述したように、還元剤添加手段が異常の場合は還元剤添加手段が正常の場合と比較して排気浄化手段の閉塞が生じ難くなるため、到達推定時期における排気通路内の圧力変化が小さいと考えられる。そのため、到達推定時期における圧力変化が所定の閾値以下の場合に還元剤添加手段が異常と診断できる。

この形態において、前記診断手段は、前記動作制御手段によって排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作が制御された際の排気の流量及び前記排気浄化手段の温度の少なくともいずれか一方に基づいて前記所定の閾値を補正する閾値補正手段を備えていてもよい（請求項３）。還元剤が添加された際の排気の流量が多いほど還元剤によって排気浄化手段の一部が閉塞された際に排気浄化手段よりも上流側に滞留する排気の量が多くなるので、排気の流量が多いほど到達推定時期の排気通路内の圧力変化が大きくなる。排気浄化手段の温度が高いほど排気浄化手段に付着した還元剤が短時間で気化するので、排気浄化手段の閉塞が生じ難くなる。そのため、排気浄化手段の温度が高いほど到達推定時期の排気通路内の圧力変化が小さくなる。このように到達推定時期の排気通路内の圧力変化は、排気の流量及び排気浄化手段の温度に影響される。この形態では所定の閾値を排気の流量及び排気浄化手段の温度の少なくともいずれか一方に基づいて補正するので、還元剤添加手段の診断の精度を向上させることができる。

本発明の排気浄化装置の一形態においては、前記排気浄化手段として、排気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が設けられ、前記圧力取得手段は、前記パティキュレートフィルタの上流の排気の圧力と前記パティキュレートフィルタの下流の排気の圧力とを取得してこれらの圧力の差を検出する差圧検出手段であってもよい（請求項４）。一般に、排気通路にパティキュレートフィルタが設けられる場合は、パティキュレートフィルタに付着したパティキュレート（ＰＭ）の量を検出するべく差圧検出手段が設けられる。この形態では、この差圧検出手段を圧力取得手段として使用するので、新に排気通路内の圧力を取得する手段を設けなくてもよい。そのため、無駄なコストアップを防止できる。

本発明の排気浄化装置の一形態において、前記還元剤添加手段からは炭化水素系の還元剤が添加されてもよい（請求項５）。このように排気に炭化水素系の還元剤を添加することにより、排気の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチできる。また、炭化水素系の還元剤を排気浄化手段にて酸化させることにより、排気浄化手段を昇温できる。そのため、還元剤を排気通路内に添加することにより、例えば排気空燃比が理論空燃比よりもリッチにすることにより機能再生が行われる排気浄化触媒やパティキュレートフィルタの再生処理を行うことができる。

この形態においては、前記前記還元剤添加手段より下流、かつ前記排気浄化手段より上流の排気通路内の酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、前記動作制御手段によって排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作が制御された際の前記到達推定時期に前記酸素濃度取得手段により取得された酸素濃度に基づいて前記還元剤添加手段を診断する補助診断手段と、をさらに備えていてもよい（請求項６）。還元剤添加手段が正常の場合と異常の場合とでは排気通路内に添加される還元剤の量が異なると考えられるため、動作制御手段によって還元剤添加手段の動作が制御された際の排気の空燃比すなわち排気の酸素濃度にその影響が反映される。例えば、還元剤添加手段に異常があり、還元剤が排気通路内に添加されなかった場合は、到達推定時期においても酸素濃度は殆ど変化しない。このように到達推定時期の酸素濃度に基づいても還元剤添加手段の異常が診断できる。この形態では、到達推定時期の酸素濃度に基づいて還元剤添加手段を診断する補助診断手段を備えているので、還元剤添加手段の診断の精度をさらに向上させることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、動作制御手段によって還元剤添加手段の動作が制御された際における排気通路内の圧力に基づいて還元剤添加手段を診断することができる。

図１は、本発明の一形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関を示している。図１の内燃機関（以下、エンジンと呼ぶこともある。）１はディーゼルエンジンであり、車両に走行用動力源として搭載されるもので、複数（図１では４つ）のシリンダ２と、各シリンダ２に接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。吸気通路３には、吸気濾過用のエアフィルタ５、ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ、及び吸気量調節用の吸気絞り弁７が設けられ、排気通路４には、ターボチャージャ６のタービン６ｂ、還元剤添加手段としての燃料添加弁８、及び排気浄化手段としてのパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと略称することもある。）９を含む排気浄化装置１０が設けられている。フィルタ９には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒物質（以下、ＮＯｘ触媒と略称することもある。）が担持されており、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒としても機能する。なお、パティキュレートフィルタ９及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒物質は周知のものでよいため、ここでの詳細な説明は省略する。図１に示したように燃料添加弁８は、フィルタ９の上流の排気通路４内に還元剤として燃料（軽油）を添加可能なように設けられている。排気通路４と吸気通路３とはＥＧＲ通路１１で接続されており、ＥＧＲ通路１１にはＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲ弁１３が設けられている。

フィルタ９に担持されるＮＯｘ触媒は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンの時はＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチのときは吸蔵していたＮＯｘを放出して窒素（Ｎ_２）に還元する性質を有している。ＮＯｘ触媒に吸蔵可能なＮＯｘ量には上限があるため、吸蔵されているＮＯｘ量がこの上限に達しないようにＮＯｘ触媒からＮＯｘを放出させてＮ_２に還元させるＮＯｘ還元を所定の間隔で行い、ＮＯｘ触媒の排気浄化性能を高い状態に維持する。また、ＮＯｘ触媒は、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）により被毒される。そのため、フィルタ９をＮＯｘ触媒から硫黄（Ｓ）が放出される温度域に昇温させるとともに排気空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにして硫黄被毒を回復させてＮＯｘ触媒の機能を再生させるＳ再生を行う。さらに、フィルタ９にて捕集されたＰＭを除去すべくＰＭが酸化除去される目標温度にフィルタ９を昇温するＰＭ再生を行う。以降、ＮＯｘ還元、Ｓ再生及びＰＭ再生をまとめて機能再生処理と呼ぶこともある。これら機能再生処理は、燃料添加弁８からフィルタ９の上流の排気通路４内に燃料が添加されることにより行われる。

なお、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒物質はＮＯｘを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でＮＯｘが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、ＳＯｘの被毒についてもその態様を問わないものである。さらに、ＮＯｘやＳＯｘの放出についてもその態様を問わない。

燃料添加弁８の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御されている。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、シリンダ２に燃料を噴射するためのインジェクタ３０、インジェクタ３０に供給される高圧の燃料を蓄えるコモンレール３１の圧力調整弁といった各種の装置を操作してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン１の運転状態を参照してインジェクタ３０から噴射すべき燃料量を算出し、この算出した燃料量の燃料がシリンダ２内に噴射されるようにインジェクタ３０の動作を制御する。ＥＣＵ２０には、このような制御において参照されるべき各種の物理量又は状態量の検出手段として、エンジン１のクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ２１、排気通路４内の酸素濃度に対応した信号を出力する酸素濃度取得手段としての酸素濃度センサ２２などの各種のセンサが接続されている。図１に示したように酸素濃度センサ２２は、燃料添加弁８よりも下流かつフィルタ９よりも上流の排気通路４に設けられている。

上述したようにフィルタ９及びＮＯｘ触媒の排気浄化性能を高い状態に維持するためには機能再生処理を行う必要がある。ＥＣＵ２０は、フィルタ９に対して機能再生処理を実行すべきか否か判断し、機能再生処理を実行すると判断した場合はこれら機能再生処理時に適量の燃料が燃料添加弁８から排気通路４内に添加されるように燃料添加弁８の動作を制御する。例えば、ＥＣＵ２０は、捕集したＰＭによるフィルタ９の詰まりを防止するべくフィルタ９の上流側の排気通路４内の圧力とフィルタ９の下流側の排気通路４内の圧力との差（以下、差圧と呼ぶこともある。）が予め設定した許容値以下に維持されるようにＰＭ再生を実行する。図１に示したようにフィルタ９より上流の排気通路４及びフィルタ９より下流の排気通路４には排気通路４内の圧力に対応した信号を出力する排気圧センサ２３がそれぞれ設けられており、ＥＣＵ２０はこれら排気圧センサ２３の出力信号を参照して差圧を求め、この差圧に基づいてＰＭ再生を実行すべきか否か判断する。このように各排気圧センサ２３の出力信号を参照して差圧を求めるので、これら排気圧センサ２３が本発明の差圧検出手段として機能する。ＰＭ再生を実行すべきと判断した場合、ＥＣＵ２０はフィルタ９をＰＭ再生時の目標温度（例えば、６５０°Ｃ）に昇温するために必要な燃料添加量を算出し、その算出した量の燃料が排気通路４内に添加されるように燃料添加弁８を動作させる。ＮＯｘ還元及びＳ再生も同様にＥＣＵ２０がこれらの再生処理を実行すべきか否か判断する。また、これらの再生処理を実行すべきと判断した場合、ＥＣＵ２０はこれらの再生処理に必要な燃料添加量を算出し、その算出した量の燃料が排気通路４内に添加されるように燃料添加弁８を動作させる。このように燃料添加弁８の動作を制御することにより、ＥＣＵ２０は本発明の動作制御手段として機能する。なお、２つの排気圧センサ２３のうち、上流側に設けられるセンサを上流側排気圧センサと呼び、下流側に設けられるセンサを下流側排気圧センサと呼ぶこともある。また、上流側排気圧センサ２３は、図１に示したように燃料添加弁８よりも下流かつフィルタ９よりも上流の排気通路４に設けられる。そのため、この上流側排気圧センサ２３が本発明の圧力取得手段として機能する。

これら機能再生処理を実行する場合、燃料添加弁８に異常があり、排気通路４にＥＣＵ２０が算出した燃料添加量の燃料が添加されないとフィルタ９の機能再生処理が十分に実行されず、排気エミッションが悪化するおそれがある。そこで、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁８の異常を速やかに見つけるべく図２の燃料添加弁診断ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。図２のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ２０は本発明の診断手段として機能する。

図２の燃料添加弁診断ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１で燃料添加弁８を開弁させるべく燃料添加弁８に対して開弁制御が実行されているか否か判断する。燃料添加弁８に対して開弁制御が実行されていないと判断した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、燃料添加弁８に対して開弁制御が実行されていると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０は燃料が排気通路４内に添加されていた場合にその燃料によって空燃比がリッチ側に変化したと推定される排気（以下、リッチガスと呼ぶ。）Ｒがフィルタ９に到達したか否か判断する。リッチガスＲがフィルタ９に到達したか否かは、例えば以下に示す方法によって判断する。まず、フィルタ９に流入する排気流量Ｑ［ｍ^３／秒］を推算する。この排気流量Ｑは、例えばエンジン１の吸入空気量、インジェクタ３０からシリンダ２内に噴射した燃料量、排気通路４からＥＧＲ通路１１を介して吸気通路３に戻された排気量などに基づいて推算する。次に、この排気流量Ｑを排気通路４の断面積Ａ［ｍ^２］（図３参照）で割り、フィルタ９に導かれるリッチガスＲの速度ｖ［ｍ／秒］を算出する。その後、燃料添加弁８からフィルタ９までの排気通路４の距離Ｌ［ｍ］（図３参照）を算出したリッチガスＲの速度ｖで割ることにより、排気添加弁８からフィルタ９までのリッチガスＲの移動時間が推定できる。リッチガスＲがフィルタ９に到達したか否かは、燃料添加弁８に対して開弁制御が実行されてからこのリッチガスＲの移動時間が経過したか否かで判断することができる。すなわち、燃料添加弁８の開弁制御が実行されてから推定した移動時間が経過した場合は、リッチガスＲがフィルタ９に到達したと推定できる。なお、排気通路４の断面積Ａ及び燃料添加弁８からフィルタ９までの排気通路４の距離Ｌは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭにエンジン１の排気通路４に関する値を記憶させておく。図３は、燃料添加弁８から燃料が添加されている場合に排気通路４内をリッチガスＲが移動している状態の一例を示している。リッチガスＲがフィルタ９に到達していないと判断した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、リッチガスＲがフィルタ９に到達したと判断した場合はステップＳ１３に進み、上流側排気圧センサ２３の出力信号を参照してフィルタ９より上流の排気通路４内の圧力を検出する。次のステップＳ１４においてＥＣＵ２０は、検出した圧力である燃料到達時圧力がＥＣＵ２０によって燃料添加弁８の開弁制御が実行される直前に上流側排気圧センサ２３によって検出された圧力である開弁前圧力に対して示した圧力変化量が予め設定した所定の閾値以下か否か判断する。燃料添加弁８から排気通路４内に燃料が添加されていた場合は、その燃料がフィルタ９に到達するとフィルタ９の一部を閉塞させるので、排気がフィルタ９を通過し難くなりフィルタ９よりも上流の排気通路４内の圧力が上昇する。そのため、燃料到達時圧力が開弁前圧力に対してどの程度変化したかによって燃料添加弁８から排気通路４内に燃料が添加されていたか否かが判別できる。所定の閾値には、例えばフィルタ９の機能再生処理に最低限必要な量の燃料が燃料添加弁８から添加された際に形成されたリッチガスＲがフィルタ９に到達したときの圧力変化量が設定される。

圧力変化量が閾値以下の場合、排気通路４内にはフィルタ９の機能再生処理に最低限必要な量よりも少ない量の燃料しか添加されていないと推定される。そのため、この場合は燃料添加弁８に何らかの異常が生じ、排気通路４内への燃料添加に支障が生じたと推定できる。そこで、圧力変化量が閾値以下と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ２０は燃料添加弁８に異常があることを示す添加弁異常フラグをオンの状態にする。その後、今回のルーチンを終了する。一方、圧力変化量が閾値より大きいと判断した場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ２０は添加弁異常フラグをオフの状態にする。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、添加弁異常フラグは、ＥＣＵ２０が実行する他のルーチンにおいて例えば運転者に燃料添加弁８の異常を示す異常ランプの制御などに使用される。

このように図２のルーチンを実行することにより、燃料添加弁８の開弁制御が実行され、排気通路４内に添加された燃料によって形成されたリッチガスＲがフィルタ９に到達したと推定される到達推定時期の排気圧力に基づいて燃料添加弁８を診断することができる。また、図２のルーチンでは、リッチガスＲがフィルタ９に到達したと推定される到達推定時期の排気圧力に基づいて燃料添加弁８を診断するので、排気の脈動など排気の圧力を変動させる他の要因が診断に与える影響を抑えることができる。そのため、診断の精度を向上させることができる。

ＥＣＵ２０は、図２に示した燃料添加弁診断ルーチンと異なるルーチンにおいて酸素濃度センサ２２の出力信号を参照して燃料添加弁８の診断を行っていてもよい。排気通路４内に燃料が添加された場合、排気通路４内の酸素濃度は排気通路４内に添加された燃料量に応じて変化する。そのため、例えば燃料添加弁８に対して開弁制御が実行された際、排気通路４内の酸素濃度が予め設定した所定の濃度以下に低下しなかった場合、燃料添加弁８から機能再生処理を実行するために必要な適量の燃料が添加されなかったと判断でき、燃料添加弁８に異常があると診断できる。このような排気通路４内の酸素濃度に基づく燃料添加弁８の診断を図２のルーチンとは別に行うことにより、燃料添加弁８の診断の精度をさらに向上させることができる。なお、このように排気通路４内の酸素濃度に基づいて燃料添加弁８の診断を行うことにより、ＥＣＵ２０は本発明の補助診断手段として機能する。

図４は、ＥＣＵ２０が実行する燃料添加弁診断ルーチンの変形例である。図４において図２と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、図４のルーチンもエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。図４に示した変形例では、ステップＳ１２とステップＳ１３の間にステップＳ２１及びＳ２２が追加されている点が図２のルーチンと異なる。

図４のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、ステップＳ１２まで図２の同様に処理を進める。ステップＳ１２が肯定判断された場合はステップＳ２１に進み、ＥＣＵ２０は燃料添加弁８の開弁制御が実行されたときの排気の流量及びフィルタ９の温度を取得する。排気の流量は、例えばステップＳ１２と同様の推定方法にて取得する。フィルタ９の温度は、例えばフィルタ９の温度に対応した信号を出力する温度センサをフィルタ９に設け、その出力信号を参照して取得する。

次のステップＳ２２においてＥＣＵ２０は、取得した排気の流量及びフィルタ９の温度に基づいて所定の閾値を補正する。リッチガスＲがフィルタ９に到達して燃料がフィルタ９の一部を閉塞させた際、排気の流量が多いほど圧力変化量が大きくなる。そこで、排気の流量が多いほど所定の閾値を大きくする。また、フィルタ９の温度が高いほどフィルタ９に付着した燃料が気化し易くなるので、燃料がフィルタ９の一部を閉塞させてもその燃料が短時間で気化する。そのため、フィルタ９の温度が高いほど圧力変化量が小さくなる。そこで、フィルタ９の温度が高いほど所定の閾値を小さくする。これらによる補正は、例えば図５及び図６に示したマップに基づいてそれぞれ求めた第１及び第２補正値を所定の閾値に掛けることによって行う。図５は、排気の流量と第１補正値との関係の一例を示し、図６はフィルタ９の温度と第２補正値との関係の一例を示している。図５に示したように、第１補正値は排気の流量が多いほど大きくなる。また、図６に示したように第２補正値はフィルタ９の温度が高いほど小さくなる。なお、図５及び図６に示した関係は、予め実験などにより求め、ＥＣＵ２０にマップとして記憶させておく。その後ステップＳ１３に進み、以降図２と同様に処理を進める。

図４の変形例では、所定の閾値を排気の流量及びフィルタ９の温度に基づいて補正するので、診断の精度をさらに向上させることができる。なお、所定の閾値は、排気の流量及びフィルタ９の温度のいずれか一方で補正してもよい。この場合、ステップＳ２２の処理を簡略化できる。ＥＣＵ２０は図４のステップＳ２２を実行することにより、本発明の閾値補正手段として機能する。

本発明は上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。本発明における還元剤は軽油に限定されない。例えば、アルコール、ガソリンなどが炭化水素系の還元剤として排気通路内に添加されてもよい。

排気浄化装置に設けられる排気浄化手段は、パティキュレートフィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒物質を担持させたものに限定されない。例えば、担体に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持させた排気浄化触媒を設けてもよい。この場合もＮＯｘ還元及びＳ再生が所定の間隔で行われるので、本発明が適用できる。また、例えば排気浄化装置に排気浄化手段としてパティキュレートフィルタのみが設けられていてもよい。この場合はＰＭ再生が所定の間隔で行われるため、本発明が適用できる。

本発明の一形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関を示す図。ＥＣＵが実行する燃料添加弁診断ルーチンを示すフローチャート。排気通路内をリッチガスが移動している状態の一例を示す図。燃料添加弁診断ルーチンの変形例を示すフローチャート。排気流量と第１補正値との関係の一例を示す図。フィルタ温度と第２補正値との関係の一例を示す図。

符号の説明

１内燃機関
４排気通路
８燃料添加弁（還元剤添加手段）
９パティキュレートフィルタ（排気浄化手段）
２０エンジンコントロールユニット（動作制御手段、診断手段、補助診断手段、閾値補正手段
２２酸素濃度センサ（酸素濃度取得手段）
２３排気圧センサ（圧力取得手段、差圧検出手段）

Claims

排気通路に設けられた再生式の排気浄化手段と、前記排気浄化手段の上流の排気通路内に還元剤を添加する還元剤添加手段と、前記排気浄化手段の再生処理時に排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元剤添加手段より下流、かつ前記排気浄化手段より上流の排気通路内の圧力を取得する圧力取得手段と、前記動作制御手段によって排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作が制御された際、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が前記排気浄化手段に到達したと推定される到達推定時期に前記圧力取得手段によって取得された圧力に基づいて前記還元剤添加手段を診断する診断手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記診断手段は、前記到達推定時期に前記圧力取得手段によって取得された圧力と前記動作制御手段によって前記還元剤添加手段の動作が制御される前に前記圧力取得手段によって取得された圧力との差が所定の閾値以下の場合に前記還元剤添加手段に異常があると診断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記診断手段は、前記動作制御手段によって排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作が制御された際の排気の流量及び前記排気浄化手段の温度の少なくともいずれか一方に基づいて前記所定の閾値を補正する閾値補正手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気浄化手段として、排気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が設けられ、
前記圧力取得手段は、前記パティキュレートフィルタの上流の排気の圧力と前記パティキュレートフィルタの下流の排気の圧力とを取得してこれらの圧力の差を検出する差圧検出手段であ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内燃機関の排気浄化装置。
前記還元剤添加手段からは炭化水素系の還元剤が添加されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記前記還元剤添加手段より下流、かつ前記排気浄化手段より上流の排気通路内の酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、前記動作制御手段によって排気通路内に還元剤が添加されるように前記還元剤添加手段の動作が制御された際の前記到達推定時期に前記酸素濃度取得手段により取得された酸素濃度に基づいて前記還元剤添加手段を診断する補助診断手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。