JP2008169770A - 内燃機関還元剤添加弁診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料添加処理の有無にかかわらず添加弁に対して高精度な正常判定を実行し、添加弁が開固着状態にて正常判定されることを防止する内燃機関還元剤添加弁診断装置。
【解決手段】排気系への還元剤の付着可能性が高いと判定されている場合は正常判定要件Ａが不成立となり（Ｓ１０２でno）、正常判定（Ｓ１１０）はなされることはない。このように排気系への還元剤の付着可能性が高い状態では、実測空燃比Ａ／Ｆに基づく添加弁に対する正常判定（Ｓ１１０）は禁止されている。このことから添加弁が開固着状態であるにもかかわらず正常判定されることがない。そして実測空燃比Ａ／Ｆに基づいて判断される添加弁に対する正常判定の有無は、還元剤の付着可能性が低いと判定されている場合を必須要件としている。このため正常判定の確実性が非常に高いものとなり、添加弁に対する正常判定を高精度に実行することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気系に還元剤を放出する添加弁からの還元剤漏洩を排気系の空燃比に基づいて診断する添加弁診断装置に関する。

フィルタや触媒を用いた排気浄化装置においては粒子状物質再生制御等の各種の触媒制御が実行されている。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触媒に供給し排気の空燃比を制御している技術が存在する（例えば特許文献１，２参照）。

しかし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って閉弁が不完全となる故障（開固着）が生じることがある。このような故障が生じると、添加処理を実行していない期間においても排気中に燃料が漏洩して放出される事態が生じる。特許文献１では、添加弁からの還元剤の漏洩は、添加処理を実行していない時に排気の空燃比を検出することで添加弁の開固着を判定している。
特開２００５−２３２９９１号公報（第８−１０頁、図２） 特開２００５−５４７２３号公報（第１１−１２頁、図２）

しかし開固着により添加弁から還元剤が漏洩している場合においても、必ずしもその下流にて空燃比が漏洩に応じた低下を示すとは限らないことが判明した。これは添加弁から漏洩により放出された還元剤が排気系内で付着を生じ、排気により直ちに空燃比検出部に到達しないことがあるためである。したがって正常判定のための他の条件が成立している時に、このような排気系への還元剤付着が生じていると、添加弁が開固着状態であるにもかかわらず正常判定されるおそれがある。

前記特許文献２では、排気マニホールドに付着する添加燃料の推定量を繰り返し計算し、付着量が少ないと推定されている期間において添加処理実行により添加弁から燃料添加された時に限って排気の空燃比により添加弁の状態を判定している。しかし特許文献２の技術は燃料添加処理時の添加量の過多・過少を判定するものであり、開固着状態の有無を判定するものではない。しかも燃料付着量の推定計算は燃料添加が前提であり演算処理も複雑化する。

本発明は、燃料添加処理時に限られることなく行われる添加弁の診断処理であって、添加弁が開固着状態であるにもかかわらず正常判定されることを防止し、添加弁に対して高精度な正常判定を実行すること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に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置は、内燃機関の排気系にて排気浄化装置の上流から排気流中に還元剤を放出することにより前記排気浄化装置に還元剤を供給する添加弁を備え、該添加弁からの還元剤漏洩を排気系の空燃比に基づいて診断する添加弁診断装置であって、内燃機関の排気系にて前記添加弁の下流に設けられた空燃比センサと、内燃機関の排気系での還元剤の付着可能性を判定する還元剤付着可能性判定手段と、前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が高いと判定されている場合には、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づく前記添加弁に対する正常判定を禁止する正常判定禁止手段とを備えたことを特徴とする。

このように添加弁診断装置は、添加弁からの還元剤漏洩を排気系の空燃比に基づいて診断するものであるため、燃料添加処理時に限られない。
更に還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が高いと判定されている場合には、正常判定禁止手段は、空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づく添加弁に対する正常判定を禁止している。このことから添加弁が開固着状態であるにもかかわらず正常判定されることがない。

請求項２に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１において、前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が低いと判定されている要件を、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づいて前記添加弁に対する正常判定を実行するための必須要件としている正常判定手段を備えたことを特徴とする。

正常判定手段は、実測空燃比に基づいて正常判定するために、還元剤の付着可能性が低いと判定されていることを必須要件としていることから、正常判定手段による正常判定の確実性が非常に高いものとなり、添加弁に対して高精度な正常判定を実行することができる。

請求項３に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１又は２において、内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より低い場合は還元剤の付着可能性が高いと判定することを特徴とする。

排気系の温度が低いと添加弁から放出された還元剤が排気系に付着しやすくなる。したがって付着判定基準温度を設けて、この付着判定基準温度よりも温度検出手段にて検出された温度が低い場合には還元剤の付着可能性が高いと判定する。このことにより、正常判定禁止手段は実測空燃比に基づく添加弁に対する正常判定を適切に禁止することができる。正常判定手段についても添加弁の開固着状態時に正常判定をすることがないので正常判定精度が低下することがない。

しかも付着可能性は排気系の温度にて判定しているので複雑な演算処理を実行することなく、簡易な処理で排気系への還元剤の付着状態を容易に判定できる。
請求項４に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１〜３のいずれかにおいて、内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より高い場合は還元剤の付着可能性が低いと判定することを特徴とする。

排気系の温度が高いと添加弁から放出された還元剤が排気系に付着されにくくなる。したがって付着判定基準温度を設けて、この付着判定基準温度よりも温度検出手段にて検出された温度が高い場合には還元剤の付着可能性が低いと判定する。このことにより、正常判定禁止手段は添加弁の正常判定禁止を適切に実行できる。正常判定手段については添加弁の正常判定を適切に実行できる。このことにより正常判定精度を高めることができる。

しかも付着可能性は排気系の温度にて判定しているので複雑な演算処理を実行することなく、簡易な処理で排気系への還元剤の付着状態を容易に判定できる。
請求項５に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項３又は４において、前記温度検出手段は、排気温度を検出することを特徴とする。

このように排気温度を検出することにより、複雑な演算処理を実行することなく、簡易な処理で排気系への還元剤の付着状態を容易に判定できる。
請求項６に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１又は２において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より少ない場合には還元剤の付着可能性が高いと判定することを特徴とする。

排気系でのガス流量、すなわち排気流量が少ないと添加弁から放出された還元剤の排気系への付着は多くなり、排気流量が多いと付着は少なくなる傾向にある。この排気ガス流量は吸気系でのガス流量、すなわち吸入空気量にほぼ比例したものとなるので、吸気系でのガス流量の多少によっても、排気系での還元剤の付着も同様に変化する傾向にある。

このためガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より少ない場合には還元剤の付着可能性が高いと判定する。このことにより、正常判定禁止手段は実測空燃比に基づく添加弁に対する正常判定を適切に禁止することができる。正常判定手段についても添加弁の開固着状態時に正常判定をすることがないので正常判定精度が低下することがない。

しかも複雑な演算処理を実行することなく、簡易な処理で排気系への還元剤の付着状態を容易に判定できる。
請求項７に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１、２又は６において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より多い場合には還元剤の付着可能性が低いと判定することを特徴とする。

ガス流量が多いと添加弁から放出された還元剤が排気系に付着されにくくなる。したがってガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より多い場合には還元剤の付着可能性が低いと判定する。このことにより、正常判定禁止手段は添加弁の正常判定を適切に禁止できる。正常判定手段については添加弁の正常判定を適切に実行できる。このことにより正常判定精度を高めることができる。

しかも複雑な演算処理を実行することなく、簡易な処理で排気系への還元剤の付着状態を容易に判定できる。
請求項８に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１又は２において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、かつ内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より低い、あるいは前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より少ない場合には還元剤の付着可能性が高いと判定することを特徴とする。

このようにガス流量と排気系の温度とを共に検出して、いずれかが、対応する判定基準値よりも下の値である場合に還元剤の付着可能性が高いと判定する。このことにより、正常判定禁止手段は実測空燃比に基づく添加弁に対する正常判定を一層適切に禁止することができる。正常判定手段についても添加弁の開固着状態時に正常判定をすることがないので正常判定精度低下が一層確実に防止できる。

しかも複雑な演算処理を実行することなく、簡易な処理で排気系への還元剤の付着状態を容易に、かつより適切に判定できる。
請求項９に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１、２又は８において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、かつ内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より高く、かつ前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より多い場合には還元剤の付着可能性が低いと判定することを特徴とする。

このようにガス流量と排気系の温度とを共に検出して、それぞれ判定基準値よりも上の値である場合に還元剤の付着可能性が低いと判定する。このことにより、正常判定禁止手段は添加弁の正常判定を一層適切に禁止できる。正常判定手段については添加弁の正常判定を一層高精度にすることができる。このことにより正常判定精度を更に高めることができる。

しかも複雑な演算処理を実行することなく、簡易な処理で排気系への還元剤の付着状態を容易に、かつより適切に判定できる。
請求項１０に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項１〜９のいずれかにおいて、内燃機関の排気系に配置した温度検出手段と前記添加弁からの還元剤漏洩を前記温度検出手段にて検出された温度に基づいて診断する第２診断手段とを備え、前記正常判定禁止手段は、前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が高いと判定されている条件と、第２診断手段にて正常と判定されていない条件との論理和条件を満足している場合に、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づく前記添加弁に対する正常判定を禁止することを特徴とする。

このように排気系の温度に基づいて診断する第２診断手段の検出結果も正常と判定されていない場合についても、正常判定禁止手段は、空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づく添加弁に対する正常判定を禁止している。このため実測空燃比に基づく添加弁に対する正常判定を一層適切に禁止することができる。

請求項１１に記載の内燃機関還元剤添加弁診断装置では、請求項２〜１０のいずれかにおいて、内燃機関の排気系に配置した温度検出手段と前記添加弁からの還元剤漏洩を前記温度検出手段にて検出された温度に基づいて診断する第２診断手段を備え、前記正常判定手段は、前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が低いと判定されている条件と、第２診断手段にて正常と判定されている条件との論理積条件を、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づいて前記添加弁に対する正常判定を実行するための必須要件としていることを特徴とする。

このように還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が低いと判定されている条件と共に排気系の温度に基づいて診断する第２診断手段の検出結果が正常と判定されている条件も、正常判定手段にて正常判定する場合の必須要件としている。したがって正常判定手段は添加弁の正常判定を一層高精度にすることができ、このことにより正常判定精度を更に高めることができる。

［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及び還元剤添加弁診断装置の機能を果たす制御システム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。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。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、吸入空気量センサ２４（ガス流量検出手段に相当）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２つの排気浄化装置３８，４０が配置されている。上流側の第１排気浄化装置３８はＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）として構成されている。すなわち、内部に酸化触媒が担持されたフィルタ３８ａ，３８ｂを配置して、排気中の粒子状物質（以下「ＰＭ」と称する）を捕捉する。ＰＭが捕捉されて或程度蓄積すると高温の酸化雰囲気にて触媒により酸化されることによりＰＭは除去され浄化される。

下流側の第２排気浄化装置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、第１排気浄化装置３８内の２つのフィルタ３８ａ，３８ｂの間には第１排気温センサ４４（温度検出手段に相当）が配置され、入口排気温Ｔｅｘｉｎを検出している。又、フィルタ３８ｂと酸化触媒４０ａとの間において、フィルタ３８ｂの直下には第２排気温センサ４６（温度検出手段に相当）が配置され出口排気温Ｔｅｘｏｕｔを検出し、更に空燃比センサ４８が配置されて空燃比Ａ／Ｆを検出している。この空燃比センサ４８は、排気成分に基づいて排気の空燃比を検出し、空燃比Ａ／Ｆに比例した電圧信号をリニアに出力するセンサである。

フィルタ３８ｂ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ている。差圧センサ５０は、第１排気浄化装置３８内でのフィルタ３８ａ，３８ｂ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３８ｂ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、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４、及びＥＧＲ弁５６が配置されている。

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る。そして燃料ポンプ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ＰＭ再生制御が実行される。

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、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の開弁制御によるＰＭ再生制御といった処理を実行する。

ＰＭ再生制御は、特に第１排気浄化装置３８内のフィルタ３８ａ，３８ｂに堆積しているＰＭを高温化により酸化させてＣＯ2及びＨ2Ｏにして排出する制御である。この制御では、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。この時に、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もある。

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（開固着状態）がない状態、すなわち添加弁６８が正常な状態か否かを判定する処理について説明する。この処理のフローチャートを図２，３に示す。本処理は一定の時間毎に割り込み実行される処理である。尚、個々の処理に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

添加弁正常診断処理（図２）について説明する。本処理が開始されると、まず正常判定要件Ａが成立しているか否かが判定される（Ｓ１０２）。ここで正常判定要件Ａとは次の条件（１）〜（１３）の論理積である。

（１）エンジン２が十分なレベルの運転状態である。例えば、エンジン回転数センサ８０にて検出されるエンジン回転数ＮＥが基準回転数以上である状態である。
（２）診断可能領域である。例えばＥＧＲ弁５６が閉じてＥＧＲガスがサージタンク１２側に導入されていない状態である。

（３）空燃比に影響する燃焼制御を実行していない。例えば、アフターバーン制御、低温ストイキ燃焼がなされていない状態及びこれらの制御後の所定時間内ではない状態である。

（４）排気ターボチャージャ１６による過給の過渡状態ではない。
（５）排気ターボチャージャ１６が可変ターボ装置である場合には閉制御実行中でない状態である。

（６）燃料噴射弁５８が異常でない状態。
（７）吸入空気量センサ２４及び第２排気温センサ４６が異常でない。次の（８）にて出口排気温Ｔｅｘｏｕｔの代わりに入口排気温Ｔｅｘｉｎを用いる場合には第２排気温センサ４６の代わりに第１排気温センサ４４が異常でないことが条件となる。

（８）第２排気温センサ４６にて検出される出口排気温Ｔｅｘｏｕｔが基準温度（付着判定基準温度に相当）より高い状態である。
（９）吸入空気量センサ２４にて検出される吸入空気量ｇａが基準量（付着判定基準流量に相当）より多い状態である。

（１０）空燃比センサ４８が活性化している。
（１１）燃料噴射弁５８からの燃料噴射量、添加弁６８からの燃料添加量及び吸入空気量センサ２４からの吸入空気量ｇａによる計算上の空燃比と、空燃比センサ４８にて検出される実測空燃比Ａ／Ｆとの差が基準値内である。

（１２）添加制御による添加弁６８からの添加時間（リッチ時間）が基準時間未満の状態である。この基準時間は開固着と区別することができる適切な時間が実験などで設定されるが、この基準時間を０秒に設定すれば、添加処理がなされていないことが条件となる。

（１３）空燃比センサ４８にて検出される空燃比Ａ／Ｆが基準値より大きい状態である。この基準値は、（１２）に示した添加時間（リッチ時間）が基準時間内にある場合に到達する可能性のある空燃比と、添加弁６８が開固着していた場合に到達する空燃比とを分けるための空燃比値である。

前記（１）〜（１２）の条件の下に、前記（１３）の条件、すなわち実測空燃比Ａ／Ｆの値が基準値より大きい状態であれば、空燃比側の観点から添加弁６８の開固着状態などによる漏洩はないと判断できる。

これらの条件（１）〜（１３）が１つでも成立していない場合には（Ｓ１０２でno）、正常判定要件Ａ成立時の継続時間をカウントする正常判定要件Ａ成立カウンタＣａがクリアされる（Ｓ１１２）。こうして一旦本処理を出る。以後、正常判定要件Ａが成立していなければ（Ｓ１０２でno）、ステップＳ１１２の実行を繰り返すことになる。

正常判定要件Ａが成立した場合（Ｓ１０２でyes）、すなわち前記条件（１）〜（１３）の全てが成立すると、正常判定要件Ａ成立カウンタＣａのカウントアップが実行される（Ｓ１０４）。次にカウントアップされた直後の正常判定要件Ａ成立カウンタＣａの値が基準時間ＴＭａ以上を示しているか否かが判定される（Ｓ１０６）。ステップＳ１０２でyesと判定され始めた時にはＣａ＜ＴＭａであるので（Ｓ１０６でno）、一旦本処理を出る。以後、正常判定要件Ａ成立（Ｓ１０２でyes）が継続する限り正常判定要件Ａ成立カウンタＣａのカウントアップ（Ｓ１０４）が継続する。しかしこのように正常判定要件Ａ成立カウンタＣａのカウントアップがなされても、Ｃａ≧ＴＭａとなる前に、正常判定要件Ａが成立しなくなれば（Ｓ１０２でno）、正常判定要件Ａ成立カウンタＣａはクリアされる（Ｓ１１２）。

正常判定要件Ａ成立（Ｓ１０２でyes）が継続することにより、Ｃａ≧ＴＭａとなると（Ｓ１０６でyes）、次に正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘがＯＮか否かが判定される（Ｓ１０８）。正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘの設定は後述するごとく別途実行されている正常判定要件Ｂ判定処理（図３）にてなされる。

ここでＦｅｘ＝ＯＦＦに設定されていれば（Ｓ１０８でno）、このまま一旦本処理を出る。しかしＦｅｘ＝ＯＮに設定されていれば（Ｓ１０８でyes）、正常判定がなされる（Ｓ１１０）。すなわち添加弁６８は正常であり開固着による燃料漏洩はないと判断される。

正常判定要件Ｂ判定処理（図３）について説明する。本処理が開始されると、まず正常判定要件Ｂが成立しているか否かが判定される（Ｓ１２２）。ここで正常判定要件Ｂとは次の条件（１）〜（６）の論理積である。

（１）エンジン２が十分なレベルの運転状態である。例えば、エンジン回転数センサ８０にて検出されるエンジン回転数ＮＥが基準回転数以上である状態である。
（２）吸入空気量センサ２４が異常でない。

（３）吸入空気量センサ２４にて検出される吸入空気量ｇａが基準量より多い状態である。
（４）第１排気温センサ４４及び第２排気温センサ４６が共に異常でない。

（５）第１排気温センサ４４にて検出される入口排気温Ｔｅｘｉｎが基準温度範囲内である。ここでの基準温度範囲は、添加弁６８が開固着状態でない場合に添加弁６８から添加される燃料によってフィルタ３８ａがとり得る温度が上限値であり、エンジン２の暖機完了後にとり得る温度が下限値である。このような範囲は標準のエンジンにおいて実験により決定する。

（６）第２排気温センサ４６にて検出される出口排気温Ｔｅｘｏｕｔが基準温度範囲内である。ここでの基準温度範囲は、添加弁６８が開固着状態でない場合に添加弁６８から添加される燃料によってフィルタ３８ｂがとり得る温度が上限値であり、エンジン２の暖機完了後にとり得る温度が下限値である。このような範囲は標準のエンジンにおいて実験により決定する。

これらの条件（１）〜（６）が全て成立すれば、排気温（フィルタ３８ａ，３８ｂの温度でもある）側の観点から添加弁６８の開固着による漏洩はないと判断できる。
条件（１）〜（６）が１つでも成立していない場合には（Ｓ１２２でno）、正常判定要件Ｂ成立時の継続時間をカウントする正常判定要件Ｂ成立カウンタＣｂがクリアされる（Ｓ１３０）。そして正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘに「ＯＦＦ」を設定する（Ｓ１３２）。こうして一旦本処理を出る。以後、正常判定要件Ｂが成立しなければ（Ｓ１２２でno）、ステップＳ１３０，Ｓ１３２の実行を繰り返すことになる。

正常判定要件Ｂが成立した場合（Ｓ１２２でyes）、すなわち条件（１）〜（６）が全て成立すると、正常判定要件Ｂ成立カウンタＣｂのカウントアップが実行される（Ｓ１２４）。次にカウントアップされた直後の正常判定要件Ｂ成立カウンタＣｂの値が基準時間ＴＭｂ以上を示しているか否かが判定される（Ｓ１２６）。ステップＳ１２２にてyesと判定され始めた時にはＣｂ＜ＴＭｂであるので（Ｓ１２６でno）、正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘにＯＦＦを設定して（Ｓ１３２）、一旦本処理を出る。以後、正常判定要件Ｂ成立（Ｓ１２２でyes）が継続する限り正常判定要件Ｂ成立カウンタＣｂのカウントアップ（Ｓ１２４）が連続する。しかしこのように正常判定要件Ｂ成立カウンタＣｂのカウントアップがなされても、Ｃｂ≧ＴＭｂとなる前に、正常判定要件Ｂが成立しなくなれば（Ｓ１２２でno）、正常判定要件Ｂ成立カウンタＣｂはクリアされ（Ｓ１３０）、正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘ＝ＯＦＦが維持される（Ｓ１３２）。

正常判定要件Ｂ成立（Ｓ１２２でyes）が継続することにより、Ｃｂ≧ＴＭｂとなると（Ｓ１２６でyes）、正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘにＯＮを設定し（Ｓ１２８）、一旦処理を出る。

このようにして正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘにＯＮが設定されると、この時に同時に正常判定要件Ａの成立状態が基準時間ＴＭａ以上継続している場合には、前述した添加弁正常診断処理（図２）のステップＳ１０６にてyesと判定された後に、ステップＳ１０８にてもyesと判定される。このため正常判定、すなわち添加弁６８は開固着状態は生じていないと判定できる（Ｓ１１０）。

図４のタイミングチャートに本実施の形態における制御の一例を示す。タイミングｔ０前に既に入口排気温Ｔｅｘｉｎが基準温度範囲ＴＨｙ１〜ＴＨｙ２内となっており、タイミングｔ１に出口排気温Ｔｅｘｏｕｔが基準温度範囲ＴＨｙ１〜ＴＨｙ２内となる。尚、ここでは入口排気温Ｔｅｘｉｎの基準温度範囲と出口排気温Ｔｅｘｏｕｔの基準温度範囲とは同じ範囲であるが、第１排気浄化装置３８内の組成や構造によっては異なる範囲となる場合もある。

更にタイミングｔ２にて吸入空気量ｇａが基準量ｇａｘのラインより上となり、タイミングｔ３にてエンジン回転数ＮＥが基準回転数ＮＥｘのラインよりも上となる。このタイミングｔ３にて正常判定要件Ｂの他の要件も満足されているとする（図３：Ｓ１２２でyes）。したがって正常判定要件Ｂ成立カウンタＣｂのカウントが開始されて、以後、正常判定要件Ｂ成立が基準時間ＴＭｂ継続すると（図３：Ｓ１２６でyes）、タイミングｔ６にて正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘがＯＦＦからＯＮに設定される（図３：Ｓ１２８）。

更にタイミングｔ０にて空燃比差ΔＡ／Ｆが基準値ｄＡＦ内となり、タイミングｔ４にて出口排気温Ｔｅｘｏｕｔが基準温度ＴＨｘのラインよりも上となる。そしてタイミングｔ５にて空燃比Ａ／Ｆが基準値ＡＦｘのラインよりも上となる。尚、ここではエンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量ｇａについては正常判定要件Ｂでの基準回転数ＮＥｘ及び基準量ｇａｘによる判定と同じとしている。更にタイミングｔ５にて正常判定要件Ａの他の要件も満足されているとする（図２：Ｓ１０２でyes）。したがって正常判定要件Ａ成立カウンタＣａのカウントが開始されて、以後、正常判定要件Ａ成立が基準時間ＴＭａ継続すると（図２：Ｓ１０６でyes）、正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘの内容が判定される（図２：Ｓ１０８）。ここではタイミングｔ６にて既にＯＦＦからＯＮに設定されているので（図２：Ｓ１０８でyes）、タイミングｔ７にて正常判定がなされる（図２：Ｓ１１０）。

上述した構成において請求項との関係は、正常判定要件Ａの（８）及び（９）についての判定が還元剤付着可能性判定手段としての処理に、ステップＳ１０２，Ｓ１０８が正常判定禁止手段としての処理に、ステップＳ１０２，Ｓ１０８，Ｓ１１０が正常判定手段としての処理に相当する。正常判定要件Ｂ判定処理（図３）が第２診断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）．正常判定要件Ａにより還元剤の付着可能性が高いと判定されている場合、すなわち正常判定要件Ａの内で、（８）が否定されるか、あるいは（９）が否定されると（Ｓ１０２でno）、ステップＳ１１０の正常判定はなされることはない。このように正常判定要件Ａの（８）又は（９）が否定される状態では、空燃比センサ４８により検出される実測空燃比Ａ／Ｆに基づく、添加弁６８に対する正常判定は禁止されている。このことから添加弁６８が開固着状態であるにもかかわらず正常判定されることがない。

そして空燃比センサ４８により検出される実測空燃比Ａ／Ｆに基づいて判断される添加弁６８に対する正常判定の有無は、還元剤の付着可能性が低いと判定されている場合、すなわち正常判定要件Ａの内で（８）と（９）とが共に肯定されることを必須要件としている。このため正常判定の確実性が非常に高いものとなり、添加弁６８に対する正常判定を高精度に実行することができる。

（ロ）．排気系の温度が低いと添加弁６８から放出された燃料が排気マニホールド３２や排気経路３４などに付着しやすくなり、排気系の温度が高いと付着しにくくなることから、正常判定要件Ａの（８）の条件は、第２排気温センサ４６が検出する出口排気温Ｔｅｘｏｕｔが基準温度より高い状態を判定している。

又、排気系でのガス流量、すなわち排気流量が少ないと添加弁６８から放出された燃料の排気系への付着は多くなり、排気流量が多いと付着は少なくなる傾向にある。この排気ガス流量は吸気系でのガス流量、すなわち吸入空気量ｇａにほぼ比例したものとなるので、正常判定要件Ａの（９）の条件は、吸入空気量センサ２４が検出する吸入空気量ｇａが基準量より多い状態を判定している。

この排気温度や吸入空気量の各データの取得は容易であり、複雑な演算処理をしなくても排気系での燃料の付着可能性が容易に判定でき、条件成立の判断が容易にできる。
（ハ）．正常判定（Ｓ１１０）に当たって、前記正常判定要件Ａの成立のみでなく、第１排気浄化装置３８内にて添加燃料の酸化熱に起因した排気温Ｔｅｘｉｎ，Ｔｅｘｏｕｔの挙動を含む正常判定要件Ｂの成立も論理積条件としている（Ｓ１０８）。

このため実測空燃比に基づく添加弁６８に対する正常判定及びその禁止が、一層精度高く適切に実行できる。
［実施の形態２］
本実施の形態では、前記正常判定要件Ａのみで正常判定を実行している。すなわちＥＣＵ７０は前記添加弁正常診断処理（図２）及び正常判定要件Ｂ判定処理（図３）の代わりに図５に示す添加弁正常診断処理を実行している。他の構成は前記実施の形態１と同じであるので、図１を参照して説明する。

添加弁正常診断処理（図５）について説明する。本処理は一定の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、まず前記実施の形態１で述べた正常判定要件Ａが成立しているか否かが判定される（Ｓ２０２）。

前記条件（１）〜（１３）が１つでも成立していない場合には（Ｓ２０２でno）、正常判定要件Ａ成立時の継続時間をカウントする正常判定要件Ａ成立カウンタＣａがクリアされる（Ｓ２１０）。こうして一旦本処理を出る。以後、正常判定要件Ａが成立していなければ（Ｓ２０２でno）、ステップＳ２１０の実行を繰り返すことになる。

正常判定要件Ａが成立した場合（Ｓ２０２でyes）は、正常判定要件Ａ成立カウンタＣａのカウントアップが実行される（Ｓ２０４）。次にカウントアップされた直後の正常判定要件Ａ成立カウンタＣａの値が基準時間ＴＭａ以上を示しているか否かが判定される（Ｓ２０６）。Ｃａ＜ＴＭａであれば（Ｓ２０６でno）、一旦本処理を出る。以後、正常判定要件Ａ成立（Ｓ２０２でyes）が継続する限り正常判定要件Ａ成立カウンタＣａのカウントアップ（Ｓ２０４）が継続する。しかしこのように正常判定要件Ａ成立カウンタＣａのカウントアップがなされても、Ｃａ≧ＴＭａとなる前に、正常判定要件Ａが成立しなくなれば（Ｓ２０２でno）、正常判定要件Ａ成立カウンタＣａはクリアされる（Ｓ２１０）。

正常判定要件Ａ成立（Ｓ２０２でyes）が継続することにより、Ｃａ≧ＴＭａとなると（Ｓ２０６でyes）、正常判定がなされる（Ｓ２０８）。すなわち添加弁６８は正常であり燃料は漏洩していないと判断される。

本実施の形態では上述した制御により、前記実施の形態１にて説明した図４のタイミングチャートにおいて、排気温Ｔｅｘｉｎと正常判定要件Ｂ成立フラグＦｅｘとは用いないが、同様にタイミングｔ７にて正常判定できる。

上述した構成において請求項との関係は、正常判定要件Ａの（８）及び（９）についての判定が還元剤付着可能性判定手段としての処理に、ステップＳ２０２が正常判定禁止手段としての処理に、ステップＳ２０２，Ｓ２０８が正常判定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）．前記実施の形態１の（イ）及び（ロ）の効果を生じる。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態においては、前記図１に示したごとく第１排気浄化装置３８内にはフィルタ３８ａ，３８ｂとしてＤＰＦが配置されていた。このＤＰＦ以外に、ＰＭとＮＯｘとを同時浄化するＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction system）が配置されている場合にも本発明を適用でき、同様な効果を生じさせることができる。

（ｂ）．前記図２にて述べた正常判定要件Ａの論理積条件の組み合わせは一例であり、添加弁６８の正常判定を更に高精度に診断するため他の要件を加えても良い。正常判定要件Ｂについても同じである。

尚、正常判定要件Ａの（８）及び（９）は、いずれか一方のみを、還元剤（添加燃料）の付着可能性が低いことを判定する必須要件としても良い。この場合、正常判定要件Ａの（８）及び（９）を両方判定して、いずれかが成立していれば還元剤（添加燃料）の付着可能性が低いと判定しても良い。あるいは条件（８）及び（９）の内で、正常判定要件Ａに含める条件を、いずれか一方のみとしても良い。

（ｃ）．吸入空気量センサ２４（図１）により検出される吸入空気量ｇａの代わりに、排気流量を検出するセンサを設けて該センサにて検出される排気流量を用いても良い。
（ｄ）．排気系に備えた温度検出手段としては、前記各実施の形態のごとくに、２つのフィルタ３８ａ，３８ｂの間、あるいは下流側のフィルタ３８ｂの直下に排気温センサ４４，４６を配置する以外に、上流側のフィルタ３８ａよりも上流側に排気温センサを配置して排気温度を検出し判定に用いても良い。触媒通過有無にかかわらず、排気が低温であれば排気系への添加燃料付着が生じやすいことから、その排気温の高低により燃料の付着可能性を判定することができる。

実施の形態１の車両用ディーゼルエンジン及び還元剤添加弁診断装置の機能を果たす制御システムの概略構成を表すブロック図。 実施の形態１のＥＣＵが実行する添加弁正常診断処理のフローチャート。 同じく正常判定要件Ｂ判定処理のフローチャート。 実施の形態１の制御の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態２のＥＣＵが実行する添加弁正常診断処理のフローチャート。

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、３８…第１排気浄化装置、３８ａ，３８ｂ…フィルタ、４０…第２排気浄化装置、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 (11)

1. 内燃機関の排気系にて排気浄化装置の上流から排気流中に還元剤を放出することにより前記排気浄化装置に還元剤を供給する添加弁を備え、該添加弁からの還元剤漏洩を排気系の空燃比に基づいて診断する添加弁診断装置であって、
   内燃機関の排気系にて前記添加弁の下流に設けられた空燃比センサと、
   内燃機関の排気系での還元剤の付着可能性を判定する還元剤付着可能性判定手段と、
   前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が高いと判定されている場合には、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づく前記添加弁に対する正常判定を禁止する正常判定禁止手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
2. 請求項１において、前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が低いと判定されている要件を、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づいて前記添加弁に対する正常判定を実行するための必須要件としている正常判定手段を備えたことを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
3. 請求項１又は２において、内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より低い場合は還元剤の付着可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より高い場合は還元剤の付着可能性が低いと判定することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
5. 請求項３又は４において、前記温度検出手段は、排気温度を検出することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
6. 請求項１又は２において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より少ない場合には還元剤の付着可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
7. 請求項１、２又は６において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より多い場合には還元剤の付着可能性が低いと判定することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
8. 請求項１又は２において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、かつ内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より低い、あるいは前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より少ない場合には還元剤の付着可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
9. 請求項１、２又は８において、内燃機関の吸気系又は排気系にガス流量検出手段を備え、かつ内燃機関の排気系に温度検出手段を備え、前記還元剤付着可能性判定手段は、前記温度検出手段にて検出された温度が付着判定基準温度より高く、かつ前記ガス流量検出手段にて検出されたガス流量が付着判定基準流量より多い場合には還元剤の付着可能性が低いと判定することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
10. 請求項１〜９のいずれかにおいて、内燃機関の排気系に配置した温度検出手段と前記添加弁からの還元剤漏洩を前記温度検出手段にて検出された温度に基づいて診断する第２診断手段とを備え、前記正常判定禁止手段は、前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が高いと判定されている条件と、第２診断手段にて正常と判定されていない条件との論理和条件を満足している場合に、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づく前記添加弁に対する正常判定を禁止することを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。
11. 請求項２〜１０のいずれかにおいて、内燃機関の排気系に配置した温度検出手段と前記添加弁からの還元剤漏洩を前記温度検出手段にて検出された温度に基づいて診断する第２診断手段を備え、前記正常判定手段は、前記還元剤付着可能性判定手段にて還元剤の付着可能性が低いと判定されている条件と、第２診断手段にて正常と判定されている条件との論理積条件を、前記空燃比センサにより検出される実測空燃比に基づいて前記添加弁に対する正常判定を実行するための必須要件としていることを特徴とする内燃機関還元剤添加弁診断装置。

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