JP2011252459A - Device for detection of failure in particulate filter - Google Patents

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Hiroshige Matsuoka
弘芝 松岡
Shinya Teranishi
真哉 寺西
Hirofumi Takeuchi
博文 武内
Takashi Sawada
高志 澤田
Hideaki Ito
英明 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel technique using an electric resistance type exhaust particulate sensor for determining the presence of failure of a particulate filter.SOLUTION: Particulate matter PM passing through a particulate filter DPF provided at an exhaust tube 2 of a diesel engine during failure is detected by an electric resistance type PM sensor 1. A flow rate/pressure detector for detecting a flow rate or a pressure of exhaust gas upstream of the particulate filter DPF is provided. An electronic control unit ECU compares output value variations of a detection unit 100 of the PM sensor 1 in two operation states having different flow rates or pressures of the exhaust gas, and determines the failure of the particulate filter when a difference value or a ratio value exceeds a prescribed value.

Description

本発明は、車両用内燃機関の排出ガス中に存在する微粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの異常検出装置に関し、特に、電気抵抗式の排出微粒子センサを用いて、パティキュレートフィルタをすり抜ける微粒子状物質の量を検出することにより破損等の異常を検出する装置に関するものである。   The present invention relates to a particulate filter abnormality detection device that collects particulate matter present in exhaust gas from an internal combustion engine for a vehicle, and more particularly, particulates that pass through a particulate filter using an electrical resistance type exhaust particulate sensor. The present invention relates to an apparatus for detecting an abnormality such as breakage by detecting the amount of a particulate material.

自動車用ディーゼルエンジン等において、排出ガスに含まれる環境汚染物質、特に微粒子状炭素(Soot)および可溶性有機成分(SOF)を主体とする微粒子状物質(Particulate Matter;以下、適宜PMと称する)を捕集するために、排気通路にディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、適宜DPFと称する)を設置することが行われている。DPFは、一般に、耐熱性に優れる多孔質セラミックスからなり、多数の細孔を有する隔壁に排出ガスを通過させてPMを捕捉する。さらに、PM捕集量が規定量を超えると、ヒータ加熱あるいはポスト噴射等により高温の燃焼排気ガスをDPF内に導入し、PMを燃焼除去してDPFを再生させる。   In automobile diesel engines, etc., environmental pollutants contained in exhaust gas, especially particulate matter (Particulate Matter; hereinafter referred to as PM as appropriate), mainly composed of particulate carbon (Soot) and soluble organic components (SOF), are captured. In order to collect, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF as appropriate) is installed in the exhaust passage. The DPF is generally made of porous ceramics having excellent heat resistance, and traps PM by passing exhaust gas through a partition wall having a large number of pores. Further, when the amount of collected PM exceeds a specified amount, high-temperature combustion exhaust gas is introduced into the DPF by heater heating or post injection, and PM is burned and removed to regenerate the DPF.

再生時期の判断には、例えば、PM捕集量の増加により前後差圧が増大することを利用することができ、差圧センサの検出結果に基づいてPM捕集量を検出している。また、DPFの破損などで排ガスの流通に異常が生じると、前後差圧が正常な場合に比して変化するため、これを利用してDPFの異常検出を行い得る。一般に、DPFの前後差圧が所定値を下回ったら破損により排ガスが漏れているものと判断する。また、特許文献1には、前後差圧に基づいて演算されたPM堆積量と、エンジン運転状態から知られるPM排出量の積算により算出されたPM堆積量とを比較し、両者に大きな不整合が生じたらDPF4の異常と判定する装置が記載されている。   For example, the regeneration time can be determined by using the fact that the differential pressure increases due to an increase in the amount of collected PM, and the amount of collected PM is detected based on the detection result of the differential pressure sensor. In addition, if an abnormality occurs in the flow of exhaust gas due to damage to the DPF or the like, the differential pressure across the front and rear changes as compared to the normal case, and this can be used to detect an abnormality in the DPF. Generally, when the differential pressure across the DPF falls below a predetermined value, it is determined that the exhaust gas is leaking due to breakage. Further, Patent Document 1 compares the PM accumulation amount calculated based on the front-rear differential pressure with the PM accumulation amount calculated by integrating the PM emission amount known from the engine operating state, and there is a large mismatch between the two. An apparatus is described that determines that the DPF 4 is abnormal if the error occurs.

一方、排出ガス中のPMを直接検出するための電気抵抗式のセンサが提案されており、これをDPFの上流に設置して、DPFに流入するPM量を測定し、あるいはDPFの下流に設置して、DPFをすり抜けるPM量を測定するシステムが検討されている。前者は差圧センサに代わる再生時期の判断に、後者は、DPFの作動状態の監視、劣化や破損等の判断に利用される。近年は、環境汚染防止のために、車載式故障診断装置(OBD;On Board Diagnosis)の設置が義務付けられており、後者の重要性が増している。   On the other hand, an electrical resistance type sensor for directly detecting PM in exhaust gas has been proposed, and this sensor is installed upstream of the DPF to measure the amount of PM flowing into the DPF, or installed downstream of the DPF. Therefore, a system for measuring the amount of PM that passes through the DPF has been studied. The former is used for determining the regeneration time instead of the differential pressure sensor, and the latter is used for monitoring the operating state of the DPF and determining deterioration, breakage, and the like. In recent years, in order to prevent environmental pollution, the installation of an onboard diagnosis (OBD) is obligatory, and the importance of the latter is increasing.

電気抵抗式のセンサは微粒子状炭素が導電性を有することを利用したもので、特許文献2、3には、耐熱性を有する絶縁性基板の表面に、一対の導電性電極を形成した基本構成が開示されている。このセンサを、PMが含まれる排出ガスの通路に配置すると、検出部となる電極間に、微粒子状炭素が付着することによる抵抗値の変化から、PMを検出することができる。なお、PMを検出する技術としては、他に触媒と熱電対を用いてPMの酸化反応による発熱を検出するセンサや、波長可変ダイオードレーザを用いて排出ガスの化学種や温度をモニタリングする方法が知られるが、電気抵抗式のセンサは、簡易な構成で比較的安定した出力が得られる利点がある。   The electrical resistance type sensor utilizes the conductive property of particulate carbon. Patent Documents 2 and 3 disclose a basic configuration in which a pair of conductive electrodes are formed on the surface of an insulating substrate having heat resistance. Is disclosed. When this sensor is disposed in the exhaust gas passage containing PM, PM can be detected from a change in resistance value caused by the adhesion of particulate carbon between the electrodes serving as the detection units. In addition, as a technique for detecting PM, there are a sensor for detecting heat generated by oxidation reaction of PM using a catalyst and a thermocouple, and a method for monitoring chemical species and temperature of exhaust gas using a wavelength tunable diode laser. As is known, the electric resistance type sensor has an advantage that a relatively stable output can be obtained with a simple configuration.

故障診断については、特許文献4に、電気抵抗式のセンサを用いてDPFの破損状態を検出するシステムが例示されている。特許文献4の装置では、DPF下流の排気通路に、PMが付着する電気絶縁層と、該電気絶縁層に相互に離間して設けた複数の電極と、ヒータ層を有するセンサを配置し、複数の電極間の電気抵抗値に相関する指標を計測して、計測値が所定基準より小さくなるとDPF故障と判定するECUを備えた故障判定装置が開示されている。   Regarding failure diagnosis, Patent Document 4 exemplifies a system for detecting a damaged state of a DPF using an electric resistance type sensor. In the apparatus of Patent Document 4, an electrical insulating layer to which PM adheres, a plurality of electrodes provided apart from each other in the electrical insulating layer, and a sensor having a heater layer are disposed in the exhaust passage downstream of the DPF. There is disclosed a failure determination device including an ECU that measures an index correlating with an electrical resistance value between the electrodes and determines that a DPF failure occurs when the measured value becomes smaller than a predetermined reference.

特開2005−344619号公報JP-A-2005-344619 特公平2−44386号公報Japanese Examined Patent Publication No. 2-44386 特開昭59−196453号公報JP 59-196453 A 特開2009−144577号公報JP 2009-1444577 A

微粒子状炭素が堆積すると電極間が導通し、当初の絶縁状態から抵抗値が低下するので、特許文献4では、この関係から故障判定閾値(所定基準)を求め、モニタした電極間抵抗値と比較する。閾値は、例えばOBD規制値を基準にして設定される。特許文献1のように、前後差圧に基づく方式に対して、特許文献4の装置は、DPFをすり抜けるPM量を直接検出するので、クラック等の軽微な故障についても精度よく判定を行うことが期待される。   When the particulate carbon is deposited, the electrodes are electrically connected to each other, and the resistance value is lowered from the initial insulation state. Therefore, in Patent Document 4, a failure determination threshold (predetermined standard) is obtained from this relationship and compared with the monitored interelectrode resistance value. To do. The threshold is set, for example, based on the OBD regulation value. In contrast to the method based on the differential pressure between the front and rear as in Patent Document 1, the device of Patent Document 4 directly detects the amount of PM that passes through the DPF, so that even minor failures such as cracks can be accurately determined. Be expected.

しかしながら、DPFに異常がない状態でも、わずかながらDPFをすり抜けるPMが存在すると、電気絶縁層に付着するPM量は徐々に増加する。このため、予め実験等を行ってPM堆積量と電気抵抗値(もしくは変化量)の関係を調べておく必要があるだけでなく、さらに、正常な状態での検出量を予め調べて特定しておき、算出したPM量と比較することによって、DPFによる捕集が正常に行われているかどうかを判断することになる。   However, even if there is no abnormality in the DPF, if there is a slight amount of PM that passes through the DPF, the amount of PM adhering to the electrical insulating layer gradually increases. For this reason, it is necessary not only to investigate the relationship between the PM deposition amount and the electrical resistance value (or change amount) by conducting an experiment or the like in advance, but also to investigate and specify the detection amount in a normal state in advance. Then, by comparing with the calculated amount of PM, it is determined whether or not the collection by the DPF is normally performed.

ところが、エンジンからの排出ガスに含まれるPM量は、運転状態(負荷や回転数)によっても大きく変化する。PMが増加する傾向は、負荷が高くなるほど、例えば、エンジン始動時のような低回転数から高回転数までの全域でPM量が多くなる。また出力領域まで回転数が高くなるとPM量が増加する傾向がある。さらに運転状態によって、排出されるPMの性状や粒子分布が変動すると、DPFをすり抜けるPM量も変動する。そのため、DPFの性能低下や破損の有無を判定するには、運転状態に対して予め求めておいたPM量マップと現在のPM量を比較することになるが、全運転領域をマップ化することは容易でない。また、DPFへのPM堆積状態によっても、PMのすり抜け量は変動することから、PM堆積量との関係もマップ化する必要があり、格納するマップ量を増大する上、故障判定の工程も煩雑になる問題がある。   However, the amount of PM contained in the exhaust gas from the engine varies greatly depending on the operating state (load and rotation speed). The tendency for the PM to increase is that, as the load becomes higher, for example, the amount of PM increases in the entire region from a low rotation speed to a high rotation speed as when the engine is started. Further, the PM amount tends to increase as the rotational speed increases to the output region. Furthermore, when the properties and particle distribution of the discharged PM vary depending on the operating state, the amount of PM that passes through the DPF also varies. Therefore, in order to determine the presence or absence of performance degradation or damage of the DPF, the current PM amount is compared with the PM amount map obtained in advance with respect to the operating state. Is not easy. Further, since the amount of passing PM varies depending on the PM accumulation state on the DPF, it is necessary to map the relationship with the PM accumulation amount, and the map amount to be stored is increased, and the failure determination process is complicated. There is a problem to become.

そこで本発明は、内燃機関の排出ガスを処理するDPFの異常の有無を判断するための、電気抵抗式の排出微粒子センサを用いた新規な手法を提供し、簡易な構成で、大量のマップや煩雑な補正処理の必要がなく、応答性および精度の高い異常検出装置を実現することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a novel method using an electric resistance type exhaust particle sensor for determining the presence or absence of an abnormality in a DPF that processes exhaust gas of an internal combustion engine, and has a simple configuration and a large number of maps and It is an object of the present invention to realize an abnormality detection device with high responsiveness and accuracy without requiring complicated correction processing.

本発明の請求項1に記載の発明は、
内燃機関の排気通路において、排出ガス中の微粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの下流に設置されて、排出ガス中の微粒子状物質の量を検出する排出微粒子センサと、
上記パティキュレートフィルタの上流の排気通路における排出ガスの流量または圧力を検出する流量/圧力検出手段と、
上記流量/圧力検出手段および上記排出微粒子センサの検出結果に基づいて、上記パティキュレートフィルタの異常を検出する異常検出部を備え、
上記排出微粒子センサは、絶縁性基体の表面に一対の検出電極を形成した検出部を有し、上記一対の検出電極間に付着する微粒子状物質の量に応じて電気抵抗値が変化する構成であり、
上記異常検出部は、上記排出ガスの流量または圧力が異なる2つの運転状態における、上記排出微粒子センサの出力値変化を比較し、その差分値または比の値が所定値を超えた時に、パティキュレートフィルタの異常と判定する判定手段を備える。
The invention described in claim 1 of the present invention
An exhaust particulate sensor installed in the exhaust passage of the internal combustion engine downstream of the particulate filter that collects particulate matter in the exhaust gas and detects the amount of particulate matter in the exhaust gas;
A flow rate / pressure detection means for detecting a flow rate or pressure of exhaust gas in an exhaust passage upstream of the particulate filter;
An abnormality detection unit for detecting an abnormality of the particulate filter based on the detection results of the flow rate / pressure detection means and the discharged particulate sensor;
The discharged particulate sensor has a detection part in which a pair of detection electrodes are formed on the surface of an insulating substrate, and the electrical resistance value changes according to the amount of particulate matter adhering between the pair of detection electrodes. Yes,
The abnormality detection unit compares changes in the output value of the exhaust particulate sensor in two operating states with different flow rates or pressures of the exhaust gas, and when the difference value or the ratio value exceeds a predetermined value, the particulates A determination unit that determines that the filter is abnormal is provided.

本発明の請求項2に記載の発明において、上記異常検出部は、異常検出開始時の運転状態における上記排出ガスの流量または圧力を、第1の流量/圧力条件として、上記排出微粒子センサの所定期間における出力値変化を測定し、次いで、第1の流量/圧力条件との差が予め設定した流量または圧力となるように、例えば、第1の流量/圧力条件よりも流量が大きいまたは圧力が高い第2の流量/圧力条件を設定して、該第2の流量/圧力条件における上記排出微粒子センサの所定期間における出力値変化を測定する。また、第1の流量/圧力条件が大きいまたは高い場合は、第2の流量/圧力条件を第1の条件より流量が小さいまたは圧力が低い条件に設定して、該第2の条件にて上記排出微粒子センサの所定期間における出力値変化を測定する。   In the invention according to claim 2 of the present invention, the abnormality detection unit uses the flow rate or pressure of the exhaust gas in the operation state at the start of abnormality detection as a first flow rate / pressure condition as a predetermined flow rate of the exhaust particulate sensor. For example, the flow rate is larger than the first flow rate / pressure condition or the pressure is changed so that the difference between the output value and the first flow rate / pressure condition is a preset flow rate or pressure. A high second flow rate / pressure condition is set, and an output value change of the discharged particulate sensor in the second flow rate / pressure condition in a predetermined period is measured. In addition, when the first flow rate / pressure condition is large or high, the second flow rate / pressure condition is set to a condition where the flow rate is lower or lower than the first condition, and the second condition is The output value change of the discharged particulate sensor during a predetermined period is measured.

本発明の請求項3に記載の発明において、上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件において、上記排出微粒子センサの所定期間における第1の出力値変化を測定した後、上記流量/圧力検出手段の検出結果が上記第2の流量/圧力条件になるまで待機し、上記第2の流量/圧力条件となった時に、上記排出微粒子センサの所定期間における第2の出力値変化を測定して、これら第1および第2の出力値変化に基づいて異常を判定する。   In the invention according to claim 3 of the present invention, the abnormality detecting unit measures the first output value change in the predetermined period of the discharged particulate sensor under the first flow rate / pressure condition, and then the flow rate / Wait until the detection result of the pressure detection means reaches the second flow rate / pressure condition, and measure the second output value change in the discharge particulate sensor for a predetermined period when the second flow rate / pressure condition is reached. Then, abnormality is determined based on these first and second output value changes.

本発明の請求項4に記載の発明は、
上記パティキュレートフィルタの上流の排気通路における排出ガスの流量または圧力を調整する流量/圧力調整手段を備えており、
上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件において、上記排出微粒子センサの所定期間における第1の出力値変化を測定した後、上記流量/圧力検出手段の検出結果を監視し、所定期間内に上記第2の流量/圧力条件にならなかった時に、上記流量/圧力調整手段を用いて強制的に上記第2の流量/圧力条件に調整して、上記排出微粒子センサの所定期間における第2の出力値変化を測定し、これら第1および第2の出力値変化に基づいて異常を判定する。
The invention according to claim 4 of the present invention is
A flow rate / pressure adjusting means for adjusting the flow rate or pressure of the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the particulate filter;
The abnormality detection unit monitors a detection result of the flow rate / pressure detection unit after measuring a first output value change in the discharge particulate sensor for a predetermined period under the first flow rate / pressure condition, When the second flow rate / pressure condition is not satisfied, the flow rate / pressure adjustment means is used to forcibly adjust the second flow rate / pressure condition, and the discharge particulate matter sensor has a first period in a predetermined period. 2 is measured, and abnormality is determined based on the first and second output value changes.

本発明の請求項5に記載の発明において、上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件における流量または圧力と、上記第2の流量/圧力条件における流量または圧力の差を、予め設定した所定値とする。   In the invention according to claim 5 of the present invention, the abnormality detection unit presets a difference between the flow rate or pressure under the first flow rate / pressure condition and the flow rate or pressure under the second flow rate / pressure condition. To a predetermined value.

本発明の請求項6に記載の発明において、上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件における流量または圧力と、上記第2の流量/圧力条件における流量または圧力の差を、運転状態に応じて設定する。   In the invention according to claim 6 of the present invention, the abnormality detection unit calculates a difference between a flow rate or pressure under the first flow rate / pressure condition and a flow rate or pressure under the second flow rate / pressure condition as an operating state. Set according to.

本発明の請求項7に記載の発明において、上記排出微粒子センサは、上記排気通路に位置する上記絶縁性基体の先端部表面に、櫛歯状の上記一対の検出電極とリード部を形成して上記検出部とし、上記絶縁性基体の先端部裏面に、ヒータ電極およびリード部を形成して、上記検出部を所定温度に加熱するヒータ部とする。   In the invention according to claim 7 of the present invention, the exhaust particulate sensor is formed by forming the pair of comb-like detection electrodes and the lead portion on the surface of the distal end portion of the insulating base located in the exhaust passage. As the detection unit, a heater electrode and a lead part are formed on the back surface of the front end of the insulating substrate, and the detection unit is heated to a predetermined temperature.

本発明の請求項1に記載の発明は、電気抵抗式の排出微粒子センサを用いた新規な手法によりパティキュレートフィルタの異常検出を行う。排出ガスがパティキュレートフィルタ内に流入すると、微粒子状物質がパティキュレートフィルタを構成する多孔質セラミックスの細孔に捕集され、堆積していく。パティキュレートフィルタに破損等の異常が生じると、破損部からパティキュレートフィルタをすり抜けて下流の排出微粒子センサに流入する微粒子状物質の量が多くなるので、異常検出部は、排出ガスの流量または圧力が異なる2つの運転状態において、それぞれセンサ出力値を得る。これは、異常時には、正常時に比べてすり抜ける微粒子状物質は比較的粗大な粒子が多くなり、流量または圧力の変化に対してすり抜ける微粒子状物質の量、排出微粒子センサの検出部への付着率が変化し、出力変化が急になることに着目したものである。   The invention according to claim 1 of the present invention detects an abnormality of a particulate filter by a novel method using an electric resistance type discharged particulate sensor. When the exhaust gas flows into the particulate filter, the particulate matter is collected and accumulated in the pores of the porous ceramics constituting the particulate filter. When an abnormality such as breakage occurs in the particulate filter, the amount of particulate matter that passes through the particulate filter from the damaged portion and flows into the exhaust particulate sensor downstream increases, so the abnormality detection unit detects the flow rate or pressure of the exhaust gas. Sensor output values are obtained in two operating states with different values. This is because, when an abnormality occurs, the particulate matter that slips through in comparison with the normal state has more coarse particles, and the amount of particulate matter that slips through in response to changes in flow rate or pressure, and the rate of adhesion to the detection part of the discharged particulate sensor. It is focused on the fact that the output changes suddenly.

このため、これら2水準の流量または圧力で検出されたセンサ出力値は、パティキュレートフィルタに異常がある場合、その差分値または比の値が正常な場合に比べて大きくなる。したがって、これら出力値を比較することで、パティキュレートフィルタが正常に機能しているかどうかを容易に判定することができる。よって、簡易な構成で、大量のマップや煩雑な補正処理が不要であり、応答性よく高精度な異常検出装置を実現できる。   For this reason, the sensor output value detected at these two levels of flow rate or pressure is larger when the particulate filter is abnormal than when the difference value or ratio value is normal. Therefore, by comparing these output values, it is possible to easily determine whether the particulate filter is functioning normally. Therefore, a simple configuration and a large amount of maps and complicated correction processing are unnecessary, and a highly responsive and accurate abnormality detection apparatus can be realized.

本発明の請求項2に記載の発明のように、具体的には、異常検出開始時の流量/圧力検出手段の検出結果を、第1の流量/圧力条件とし、第1の流量/圧力条件との差が予め設定した流量または圧力となる上記第2の流量/圧力条件を設定するのがよい。流量または圧力の増大により、パティキュレートフィルタを微粒子状物質がすり抜けやすくなり、すり抜け量の増加および粗大粒子の比率が多くなることにより、出力が大きく変化するので、正常時の出力変化と比較することで、効果的に異常検出ができる。   Specifically, as in the second aspect of the present invention, specifically, the detection result of the flow rate / pressure detection means at the start of abnormality detection is set as the first flow rate / pressure condition, and the first flow rate / pressure condition is set. It is preferable to set the second flow rate / pressure condition in which the difference between the flow rate and the pressure becomes a preset flow rate or pressure. The increase in flow rate or pressure makes it easier for particulate matter to pass through the particulate filter, and the output changes greatly due to the increase in the amount of slip and the ratio of coarse particles, so compare with the change in output during normal operation. Thus, the abnormality can be detected effectively.

本発明の請求項3に記載の発明のように、運転状態の変化により流量または圧力は変動するので、第1の流量/圧力条件にて第1の出力値変化を測定した後、予め設定した第2の流量/圧力条件になるまで待機することで、容易に異常判定を行なうことができる。   Since the flow rate or the pressure fluctuates due to the change in the operating state as in the third aspect of the present invention, the first output value change is measured under the first flow rate / pressure condition, and is set in advance. Abnormality determination can be easily performed by waiting until the second flow rate / pressure condition is satisfied.

本発明の請求項4に記載の発明のように、あるいは、流量/圧力調整手段を用いて、強制的に第2の流量/圧力条件とすることもできる。この時、流量/圧力調整手段を作動させる前に所定期間待機し、待機中に第2の流量/圧力条件まで変化した場合には、流量/圧力調整手段を作動させることなく第2の出力値変化を測定する。これにより、運転状態への影響を最小限とし、効率よく異常判定を行なうことができる。   As in the fourth aspect of the present invention, or the flow rate / pressure adjusting means can be used to force the second flow rate / pressure condition. At this time, it waits for a predetermined period before operating the flow rate / pressure adjusting means, and when the second flow rate / pressure condition is changed during standby, the second output value is not operated without operating the flow rate / pressure adjusting means. Measure changes. As a result, it is possible to determine the abnormality efficiently while minimizing the influence on the operation state.

本発明の請求項5に記載の発明のように、第1の流量/圧力条件に対して、第2の流量/圧力条件を決定するための所定値を、予め設定しておくことができる。例えば、通常走行時には流量/圧力が20%以上増加していれば、異常な出力変化を検出可能であるので、この値を適宜設定しておくことで、簡易かつ効果的に異常判定を行なうことができる。   As in the fifth aspect of the present invention, a predetermined value for determining the second flow rate / pressure condition can be set in advance for the first flow rate / pressure condition. For example, if the flow rate / pressure increases by 20% or more during normal driving, abnormal output changes can be detected. Therefore, it is possible to easily and effectively determine abnormality by setting this value appropriately. Can do.

本発明の請求項6に記載の発明のように、第2の流量/圧力条件を決定するための所定値を、運転状態に応じて設定または補正するようにしてもよい。例えば、低負荷運転時には排出微粒子中の炭化水素(HC)成分が増え、パティキュレートフィルタに付着しやすくなる。換言すれば微粒子状物質がすり抜けにくくなるので、第1の流量/圧力条件と第2の流量/圧力条件の差をより大きくすることで、精度よく異常判定を行なうことができる。   As in the sixth aspect of the present invention, the predetermined value for determining the second flow rate / pressure condition may be set or corrected according to the operating state. For example, during a low load operation, the hydrocarbon (HC) component in the discharged particulates increases and tends to adhere to the particulate filter. In other words, since the particulate matter is difficult to slip through, the abnormality can be accurately determined by increasing the difference between the first flow rate / pressure condition and the second flow rate / pressure condition.

本発明の請求項7に記載の発明のように、排出微粒子センサの検出部は、絶縁性基体に設けた一対の櫛歯状検出電極にて容易に形成される。好適には、絶縁性基体の裏面にヒータ部を形成して、検出部を所定温度範囲に加熱すると、抵抗値変化量を大きくかつ検出可能時間比率が増加でき検出精度を向上させる。   As in the seventh aspect of the present invention, the detection part of the discharged particulate sensor is easily formed by a pair of comb-shaped detection electrodes provided on the insulating substrate. Preferably, when a heater portion is formed on the back surface of the insulating base and the detection portion is heated to a predetermined temperature range, the resistance value change amount can be increased and the detectable time ratio can be increased, thereby improving the detection accuracy.

本発明の第1実施形態において、異常検出部となる電子制御ユニットが備える判定手段の内容を示すフローチャートである。In 1st Embodiment of this invention, it is a flowchart which shows the content of the determination means with which the electronic control unit used as an abnormality detection part is provided. 本発明の異常検出装置が適用されるディーゼルエンジンのシステム全体概略図である。1 is an overall system diagram of a diesel engine to which an abnormality detection device of the present invention is applied. PMセンサの主要部であるPM検出素子構成を示す図である。It is a figure which shows PM detection element structure which is the principal part of PM sensor. PMセンサをディーゼルエンジンの排気管に取り付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which attached PM sensor to the exhaust pipe of the diesel engine. PM堆積量と電極間抵抗値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between PM deposition amount and inter-electrode resistance value. ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流側の排気管における排気圧力Pと、PMセンサの出力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the exhaust pressure P in the exhaust pipe of the diesel particulate filter DPF upstream, and the output of PM sensor. 本発明の第2実施形態において、異常検出部となる電子制御ユニットが備える判定手段の内容を示すフローチャートである。In 2nd Embodiment of this invention, it is a flowchart which shows the content of the determination means with which the electronic control unit used as an abnormality detection part is provided. 本発明の第3実施形態において、異常検出部となる電子制御ユニットが備える判定手段の内容を示すフローチャートである。In 3rd Embodiment of this invention, it is a flowchart which shows the content of the determination means with which the electronic control unit used as an abnormality detection part is provided. 本発明の異常検出装置の出力例であり、本発明のPMセンサの検出部の昇温度と抵抗変化率の関係を、正常時と異常時とで比較して示す図である。It is an example of an output of the abnormality detection device of the present invention, and is a diagram showing the relationship between the temperature rise and the resistance change rate of the detection part of the PM sensor of the present invention in comparison between normal and abnormal.

本発明のパティキュレートフィルタの異常検出装置を、内燃機関である自動車用ディーゼルエンジンの排ガス浄化システムへ適用した第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。図2は、過給装置付きディーゼルエンジンE/Gのシステム全体概略図で、各気筒に共通のコモンレールRに、高圧ポンプPMPにて昇圧した高圧燃料を所定の噴射圧となるように蓄圧するコモンレール燃料噴射システムを採用し、インジェクタINJによって燃焼室内に直接噴射する直噴エンジンとして構成されている。内部を排気通路とする排気管2には、パティキュレートフィルタであるディーゼルパティキュレートフィルタDPFと、排出微粒子センサであるPMセンサ1が設けられ、異常検出部となる電子制御ユニットECUとともに、本発明のパティキュレートフィルタの異常検出装置を構成している。図1は、電子制御ユニットECUによる異常検出処理のフローチャートで、詳細は後述する。   A first embodiment in which the particulate filter abnormality detection device of the present invention is applied to an exhaust gas purification system for an automobile diesel engine, which is an internal combustion engine, will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram of the entire system of a diesel engine E / G with a supercharger. A common rail that accumulates high-pressure fuel boosted by a high-pressure pump PMP to a common rail R common to each cylinder so as to have a predetermined injection pressure. The fuel injection system is adopted, and the engine is configured as a direct injection engine that directly injects into the combustion chamber by an injector INJ. The exhaust pipe 2 having the inside as an exhaust passage is provided with a diesel particulate filter DPF that is a particulate filter and a PM sensor 1 that is an exhaust particulate sensor, and together with an electronic control unit ECU serving as an abnormality detection unit, This constitutes an abnormality detection device for the particulate filter. FIG. 1 is a flowchart of abnormality detection processing by the electronic control unit ECU, which will be described in detail later.

図2において、ディーゼルエンジンE/Gの排気マニホールドMHEXには、ターボ過給装置TRBのタービンTRBが設けられ、タービンTRBに連動してコンプレッサTRBが回転すると、圧縮された空気が、吸気スロットルVTH、インタクーラCLINTを通過して吸気マニホールドMHINに送られる。排気マニホールドMHEXから排出される燃焼排気の一部はEGR弁VEGRおよびEGRクーラCLEGRを介して吸気マニホールドMHINに還流する。電子制御ユニットECUは、タービンTRBに設けたノズルベーン(VN)開度を調整することで、過給圧を制御し、EGR弁VEGRの開度を調整することで、EGR還流量を制御する。過給により吸気量を増大して燃焼効率を高め、EGRにより燃焼を緩やかにしてNOx等の排出を抑制する。コンプレッサCPR上流の吸気管3には、吸入される新気の流量を計測するエアフローメータAFMが設けられる。 In Figure 2, the exhaust manifold MH EX of the diesel engine E / G, the turbine TRB T of the turbo supercharger TRB is provided, when in conjunction with the turbine TRB T compressor TRB C rotates, compressed air, It passes through the intake throttle V TH and the intercooler CL INT and is sent to the intake manifold MH IN . A part of the combustion exhaust discharged from the exhaust manifold MH EX returns to the intake manifold MH IN via the EGR valve V EGR and the EGR cooler CL EGR . The electronic control unit ECU, by adjusting the nozzle vanes (VN) opening provided in the turbine TRB T, and controls the supercharging pressure, by adjusting the opening degree of the EGR valve V EGR, controls the EGR recirculation amount . The intake amount is increased by supercharging to increase combustion efficiency, and the combustion is moderated by EGR to suppress the emission of NOx and the like. The intake pipe 3 upstream of the compressor CPR is provided with an air flow meter AFM that measures the flow rate of fresh air to be sucked.

吸気スロットルVTH、EGR弁VEGR、過給装置TRBは、本発明のパティキュレートフィルタの異常検出装置において、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排出ガスの流量または圧力を調整するにおける流量/圧力調整手段として機能する。 The intake throttle V TH , the EGR valve V EGR , and the supercharging device TRB are flow rate / pressure adjusting means for adjusting the flow rate or pressure of exhaust gas upstream of the diesel particulate filter DPF in the particulate filter abnormality detection device of the present invention. Function as.

排気マニホールドMHEXに接続する排気管2には、ディーゼル酸化触媒DOCおよびディーゼルパティキュレートフィルタDPFが設けられ、燃焼排気ガスを処理する。すなわち、排気管2に排出された燃焼排気ガスは、上流側のディーゼル酸化触媒DOCを通過する間に、未燃焼の炭化水素HC、一酸化炭素COおよび一酸化窒素NOが酸化され、下流側のディーゼルパティキュレートフィルタDPFを通過する間に、微粒子状物質PMが捕集される。NOx除去には、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの後段に、図略の選択触媒還元SCR等が設けられて、NOxをNとHOに還元して除去する。 The exhaust pipe 2 connected to the exhaust manifold MH EX is provided with a diesel oxidation catalyst DOC and a diesel particulate filter DPF, and processes combustion exhaust gas. That is, while the combustion exhaust gas discharged to the exhaust pipe 2 passes through the upstream diesel oxidation catalyst DOC, unburned hydrocarbons HC, carbon monoxide CO, and nitrogen monoxide NO are oxidized, and the downstream side While passing through the diesel particulate filter DPF, the particulate matter PM is collected. For NOx removal, for example, a selective catalyst reduction SCR (not shown) or the like is provided after the diesel particulate filter DPF, and NOx is reduced to N 2 and H 2 O and removed.

ディーゼル酸化触媒DOCは公知のモノリス担体、例えばコーディエライト等のセラミックスハニカム構造体よりなる担体表面に、酸化触媒を担持してなる。ディーゼル酸化触媒DOCは、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの強制再生時に、供給される燃料の酸化燃焼により排気温度を上昇させ、あるいは微粒子状物質PM中のSOF成分を酸化除去する。また、NOの酸化により生成するNOは、後段のディーゼルパティキュレートフィルタDPFに堆積した微粒子状物質PMの酸化剤として使用され、連続的な酸化を可能にする。 The diesel oxidation catalyst DOC is formed by supporting an oxidation catalyst on a known monolithic carrier, for example, a carrier surface made of a ceramic honeycomb structure such as cordierite. The diesel oxidation catalyst DOC raises the exhaust temperature by oxidative combustion of the supplied fuel or oxidizes and removes the SOF component in the particulate matter PM during forced regeneration of the diesel particulate filter DPF. Further, NO 2 generated by oxidation of NO is used as an oxidant for the particulate matter PM deposited on the diesel particulate filter DPF at the subsequent stage, and enables continuous oxidation.

ディーゼルパティキュレートフィルタDPFは、公知のウォールフロータイプのフィルタ構造を有する。例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスよりなる多孔質セラミックスハニカム構造体を成形し、ガス流路となる多数のセルの入口側または出口側のいずれか一方を、隣接するセルで互い違いになるように目封じしてフィルタとする。この時、ガス流路を区画するセル壁を貫通して多数の細孔が形成され、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに導入される排出ガス中の微粒子状物質PMを捕獲する。なお、ここでは、ディーゼル酸化触媒DOCとディーゼルパティキュレートフィルタDPFを別体に設けているが、これらを一体化した連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタとして構成することもできる。   The diesel particulate filter DPF has a known wall flow type filter structure. For example, a porous ceramic honeycomb structure made of heat-resistant ceramics such as cordierite is formed, and either the inlet side or the outlet side of a large number of cells serving as gas flow paths are staggered in adjacent cells. Seal the filter to make a filter. At this time, a large number of pores are formed through the cell walls defining the gas flow path, and the particulate matter PM in the exhaust gas introduced into the diesel particulate filter DPF is captured. Here, although the diesel oxidation catalyst DOC and the diesel particulate filter DPF are provided separately, they can be configured as a continuous regenerative diesel particulate filter in which these are integrated.

本実施形態では、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに堆積した微粒子状物質PMの量(PM捕集量)を知るために、差圧センサSPが設けられる。差圧センサSPは、圧力導入管を介してディーゼルパティキュレートフィルタDPFの上流側および下流側と接続されており、その前後差圧に応じた信号を電子制御ユニットECUに出力する。差圧センサSPに代えて、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの上流側および下流側にそれぞれ圧力センサを設置することもできる。また、ディーゼル酸化触媒DOCの上流および、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの上下流には、温度センサST1、ST2、ST3が配設されて、各部の排気温度を監視している。電子制御ユニットECUは、これら出力に基づいてディーゼル酸化触媒DOCの触媒活性状態やディーゼルパティキュレートフィルタDPFのPM捕集状態を監視し、PM捕集量が許容量を超えると、強制再生を行って微粒子状物質PMを燃焼除去する再生制御を実施する。   In the present embodiment, a differential pressure sensor SP is provided in order to know the amount of particulate matter PM deposited on the diesel particulate filter DPF (PM trapping amount). The differential pressure sensor SP is connected to the upstream side and the downstream side of the diesel particulate filter DPF via a pressure introduction pipe, and outputs a signal corresponding to the differential pressure before and after to the electronic control unit ECU. Instead of the differential pressure sensor SP, pressure sensors may be installed on the upstream side and the downstream side of the diesel particulate filter DPF, respectively. Further, temperature sensors ST1, ST2, and ST3 are disposed upstream of the diesel oxidation catalyst DOC and upstream and downstream of the diesel particulate filter DPF to monitor the exhaust temperature of each part. The electronic control unit ECU monitors the catalytic activation state of the diesel oxidation catalyst DOC and the PM collection state of the diesel particulate filter DPF based on these outputs, and performs forced regeneration when the PM collection amount exceeds the allowable amount. Regeneration control for burning and removing the particulate matter PM is performed.

電子制御ユニットECUによる再生制御では、例えばポスト噴射等を行って排気中のHCを増量し、ディーゼル酸化触媒DOCでのHC反応熱によりディーゼルパティキュレートフィルタDPFの温度を、微粒子状物質PMの燃焼温度以上に上昇させる。この時、温度センサST2、ST3によりディーゼルパティキュレートフィルタDPFの入ガス温度、出ガス温度を監視して、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFが所定の温度範囲となるように制御する。微粒子状物質PMが自然燃焼可能な運転条件では、再生制御を実施しない設定とすることで、燃料消費を抑制することもできる。電子制御ユニットECUは、さらに図示しない各種センサからの検出信号が入力しており、これら信号に基づく最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、燃料噴射を制御する。   In the regeneration control by the electronic control unit ECU, for example, post injection is performed to increase the amount of HC in the exhaust, the temperature of the diesel particulate filter DPF is changed by the heat of HC reaction in the diesel oxidation catalyst DOC, and the combustion temperature of the particulate matter PM. Raise more. At this time, the temperature of the diesel particulate filter DPF is monitored by the temperature sensors ST2 and ST3, and the diesel particulate filter DPF is controlled to be in a predetermined temperature range. Under the operating conditions in which the particulate matter PM can spontaneously burn, the fuel consumption can be suppressed by setting the regeneration control not to be performed. The electronic control unit ECU further receives detection signals from various sensors (not shown), calculates the optimum fuel injection amount, injection timing, injection pressure, and the like based on these signals, and controls fuel injection.

ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの下流の排気管2には、PMセンサ1が配置されて、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFをすり抜ける微粒子状物質PMを検出する。図3は、PMセンサ1の主要部であるPM検出素子10を示す図であり、図4は、PM検出素子部10を含むPMセンサ1を排気管2に取り付けた状態を示す図である。図3において、PM検出素子10は、絶縁性基体である絶縁基板13表面に一対の検出電極11、12を形成した検出部100と、一対の検出電極11、12と外部の抵抗計測手段とを導通させるリード部111、121と、検出部100の裏面側に積層されて、これを所定温度(例えば400℃〜600℃程度)に加熱するためのヒータ部300を有している。   A PM sensor 1 is disposed in the exhaust pipe 2 downstream of the diesel particulate filter DPF to detect particulate matter PM that passes through the diesel particulate filter DPF. FIG. 3 is a diagram showing the PM detection element 10 which is a main part of the PM sensor 1, and FIG. 4 is a diagram showing a state where the PM sensor 1 including the PM detection element unit 10 is attached to the exhaust pipe 2. In FIG. 3, the PM detection element 10 includes a detection unit 100 in which a pair of detection electrodes 11 and 12 are formed on the surface of an insulating substrate 13 that is an insulating base, a pair of detection electrodes 11 and 12, and an external resistance measurement unit. Lead portions 111 and 121 to be conducted and a heater portion 300 that is stacked on the back side of the detection portion 100 and heats the lead portions to a predetermined temperature (for example, about 400 ° C. to 600 ° C.).

検出部100は、アルミナ等の電気絶縁性および耐熱性に優れたセラミック材料をドクターブレード法、プレス成形法等の公知の手法を用いて平板状の絶縁基板13に形成し、その先端部表面に、所定の電極間距離をおいて一対の櫛歯形状の検出電極11、12を対向配設させてなる。検出電極11、12は、例えば白金等の貴金属を含む導電性ペーストを、所定のパターンに印刷して形成される。ヒータ部300は、同様にして形成した平板状の絶縁基板33と、その先端部表面に所定パターンで形成したヒータ電極30からなり、リード部31、32によって外部の通電手段に接続されている。   The detection unit 100 is formed on a flat insulating substrate 13 using a known method such as a doctor blade method or a press molding method with a ceramic material excellent in electrical insulation and heat resistance, such as alumina, and is formed on the surface of the tip portion. A pair of comb-shaped detection electrodes 11 and 12 are arranged to face each other at a predetermined inter-electrode distance. The detection electrodes 11 and 12 are formed by printing a conductive paste containing a noble metal such as platinum in a predetermined pattern. The heater unit 300 includes a flat insulating substrate 33 formed in the same manner and a heater electrode 30 formed in a predetermined pattern on the surface of the front end portion, and is connected to external energizing means by lead portions 31 and 32.

図4において、PMセンサ1は、排気管2の管壁20に螺結される筒状ハウジング50を有し、その内部に筒状インシュレータ60に挿入固定されたPM検出素子10の上半部を保持している。PM検出素子10の下半部は、筒状ハウジング50の下端部に固定されて排気管2内に突出する中空のカバー体40内に位置している。カバー体40の底部および側部には、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFを通過した微粒子状物質PMを含む排出ガスが流通する孔410、411が穿設されている。   In FIG. 4, the PM sensor 1 has a cylindrical housing 50 that is screwed to the tube wall 20 of the exhaust pipe 2, and the upper half of the PM detection element 10 that is inserted into and fixed to the cylindrical insulator 60 is disposed therein. keeping. The lower half of the PM detection element 10 is positioned in a hollow cover body 40 that is fixed to the lower end of the cylindrical housing 50 and protrudes into the exhaust pipe 2. Holes 410 and 411 through which exhaust gas containing particulate matter PM that has passed through the diesel particulate filter DPF flows are formed in the bottom and side portions of the cover body 40.

この時、微粒子状物質PMを確実に捕捉するため、図示するように、PM検出素子10の検出部100が排気管2の上流側を向くように配置するとよい。また、検出部100を除く絶縁基板13の表面に、リード部111、121を覆って絶縁性保護層14を形成すると、リード部111、121間に微粒子状物質PMが堆積することによる誤検出を防止することができる。   At this time, in order to surely capture the particulate matter PM, it is preferable to arrange the PM detection element 10 so that the detection unit 100 faces the upstream side of the exhaust pipe 2 as illustrated. Further, when the insulating protective layer 14 is formed on the surface of the insulating substrate 13 excluding the detection unit 100 so as to cover the lead units 111 and 121, erroneous detection due to accumulation of particulate matter PM between the lead units 111 and 121 is detected. Can be prevented.

次に、PMセンサ1の基本作動について説明する。図4において、被測定ガスとなる排出ガスは、PMセンサ1のカバー体40の孔410、411から内部に導出入される。より詳細には排ガス流に正対する位置の孔411より内部に導入され、下流側に位置する孔411または底面に位置する孔410より排出され、PM検出素子10の検出部100に到達する。図3において、検出部100の表面には、櫛歯形状の検出電極11、12が所定の間隙を有して形成されているので、排出ガスと接触することにより、導電性の微粒子状炭素を含む微粒子状物質PMが付着し徐々に堆積すると、ある時点で検出電極11、12間が導通する。図5は、PM堆積量を一定速度で増加させた時の、検出電極11、12間の電気抵抗値の変化を示すもので、略絶縁状態である初期状態には、電極間抵抗は1×10Ω以上となっており、検出電極11、12間が導通すると、PM堆積量の増加に伴い電極間抵抗は急激に低下して1×10Ω程度となる。なお、この電極間抵抗または抵抗変化率は、検出部100の温度に応じて変化する。 Next, the basic operation of the PM sensor 1 will be described. In FIG. 4, the exhaust gas that is the gas to be measured is led out through the holes 410 and 411 of the cover body 40 of the PM sensor 1. More specifically, it is introduced into the inside through a hole 411 at a position facing the exhaust gas flow, discharged from a hole 411 located at the downstream side or a hole 410 located at the bottom, and reaches the detection unit 100 of the PM detection element 10. In FIG. 3, comb-shaped detection electrodes 11 and 12 are formed on the surface of the detection unit 100 with a predetermined gap, so that conductive fine carbon particles are formed by contact with exhaust gas. When the contained particulate matter PM adheres and gradually accumulates, the detection electrodes 11 and 12 become conductive at a certain point. FIG. 5 shows changes in the electrical resistance value between the detection electrodes 11 and 12 when the PM deposition amount is increased at a constant rate. In the initial state, which is a substantially insulated state, the interelectrode resistance is 1 ×. When it is 10 7 Ω or more and the detection electrodes 11 and 12 are conductive, the resistance between the electrodes rapidly decreases with the increase in the PM deposition amount, and becomes about 1 × 10 3 Ω. The interelectrode resistance or the resistance change rate changes according to the temperature of the detection unit 100.

このため、通常は、PMセンサ1のヒータ部300により検出部100の温度を、例えば400〜600℃の範囲で略一定に保持した状態で、PMセンサ1の出力を監視する。この温度範囲では抵抗変化率が大きく、検出可能状態を長く維持でき、精度よい検出が可能となる。より詳しくは、温度が低い場合は付着するPM量が多いため、センサ出力が短時間で飽和して再生処理の回数が増え、検出可能状態が短くなる。また温度が高い場合は付着した一部のPMが燃焼するため、見かけ上の付着PMが減少し、抵抗変化率が小さくなるので精度よい検出が難しい。   For this reason, usually, the output of the PM sensor 1 is monitored in a state where the temperature of the detection unit 100 is kept substantially constant in the range of 400 to 600 ° C. by the heater unit 300 of the PM sensor 1. In this temperature range, the rate of change in resistance is large, the detectable state can be maintained for a long time, and accurate detection is possible. More specifically, when the temperature is low, the amount of PM adhering is large, so that the sensor output is saturated in a short time, the number of regeneration processes is increased, and the detectable state is shortened. Further, when the temperature is high, a part of the adhered PM is burned, so that the apparently adhered PM is reduced and the rate of resistance change is small, so that accurate detection is difficult.

ここで、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに、セル壁や栓詰め部の破損、溶損といった何らかの不具合が生じて、正常な捕集が困難になると、排出ガスとともに放出される微粒子状物質PMが増加する。そこで、従来は、PM堆積量と電気抵抗値の関係に基づいて、PMセンサ1の検出電極11、12間の抵抗値を予め設定した閾値と比較し、故障判定を行っている。例えば、所定期間にディーゼルパティキュレートフィルタDPFをすり抜ける微粒子状物質PMが、正常時よりも明らかに多ければ、異常と判断することができる。   Here, if any problem such as breakage or melting of the cell wall or plugging portion occurs in the diesel particulate filter DPF, and normal collection becomes difficult, the particulate matter PM released together with the exhaust gas increases. . Therefore, conventionally, based on the relationship between the PM deposition amount and the electrical resistance value, the resistance value between the detection electrodes 11 and 12 of the PM sensor 1 is compared with a preset threshold value, and failure determination is performed. For example, if the particulate matter PM that passes through the diesel particulate filter DPF during a predetermined period is clearly more than normal, it can be determined as abnormal.

ところが、前述したように、運転状態によってエンジンE/Gから排出される微粒子状物質PMの量や性質が変動するので、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFをすり抜ける微粒子状物質PMの量も増減する。従来は、これを考慮することなく、微粒子状物質PMの量を基に判定を行っていたものであり、判定閾値を一定値とすると誤判定のおそれがある。あるいは、運転状態に応じたマップを基に補正を行ったり判定閾値を変更したりすることも可能であるが、マップ量が増大する。   However, as described above, since the amount and properties of the particulate matter PM discharged from the engine E / G vary depending on the operating state, the amount of the particulate matter PM that passes through the diesel particulate filter DPF also increases or decreases. Conventionally, the determination is performed based on the amount of the particulate matter PM without considering this, and there is a risk of erroneous determination if the determination threshold is set to a constant value. Alternatively, it is possible to perform correction or change the determination threshold based on a map corresponding to the driving state, but the map amount increases.

本発明のパティキュレートフィルタの異常検出装置は、このような従来の不具合を解消するために、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排気管2における排出ガスの流量または圧力を検出する流量/圧力検出手段の検出結果と、PMセンサ1の検出結果に基づいて、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの異常を検出する異常検出部を備える。異常検出部は、PMセンサ1による微粒子状物質PMの検出を、排出ガスの流量または圧力が異なる2つの運転状態において実施する。この時、第1の流量/圧力条件は、異常検出開始時点における流量または圧力とし、これよりも流量が多いまたは圧力が高い第2の流量/圧力条件を設定する。そして、これら第1および第2の流量/圧力条件でのセンサ出力値を比較することで、異常の有無を判断する。ここで第1の流量/圧力条件が大きいまたは高い場合は、第1および第2の流量/圧力条件の大小または高低関係を逆にすることも可能である。   The particulate filter abnormality detection device of the present invention is a flow rate / pressure detection means for detecting the flow rate or pressure of exhaust gas in the exhaust pipe 2 upstream of the diesel particulate filter DPF in order to eliminate such a conventional problem. An abnormality detection unit that detects an abnormality of the diesel particulate filter DPF based on the detection result and the detection result of the PM sensor 1 is provided. The abnormality detection unit detects the particulate matter PM by the PM sensor 1 in two operating states with different exhaust gas flow rates or pressures. At this time, the first flow rate / pressure condition is the flow rate or pressure at the start of abnormality detection, and the second flow rate / pressure condition is set with a higher flow rate or higher pressure. Then, the presence or absence of abnormality is determined by comparing the sensor output values under the first and second flow rate / pressure conditions. Here, when the first flow rate / pressure condition is large or high, the magnitude relationship between the first and second flow rate / pressure conditions can be reversed.

図6は、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの上流側の排気管2における排気圧力Pと、PMセンサ1の出力すなわち微粒子状物質PMのすり抜け量の関係を示すものである。ここでは、破損等がない正常なディーゼルパティキュレートフィルタDPF(正常時)と、内部のセル壁に破損が生じているディーゼルパティキュレートフィルタDPF(DPF破損時)を用意し、それぞれ排気圧力Pを所定範囲で変更した時のPMセンサ1の出力値変化を調べた。図に明らかなように、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの捕集特性として、正常時には、DPF上流圧力がP1からP2に高まっても、PMすり抜け量は大きく変わらないのに対し、破損時には、DPF上流圧力が高いほどすり抜け量がより多くなっている。   FIG. 6 shows the relationship between the exhaust pressure P in the exhaust pipe 2 upstream of the diesel particulate filter DPF and the output of the PM sensor 1, that is, the slipping amount of the particulate matter PM. Here, a normal diesel particulate filter DPF (when normal) that is not damaged and a diesel particulate filter DPF (when the DPF is damaged) with internal cell walls being damaged are prepared, and the exhaust pressure P is set to a predetermined value. Changes in the output value of the PM sensor 1 when the range was changed were examined. As is apparent from the figure, as the collection characteristics of the diesel particulate filter DPF, the PM slip-through amount does not change greatly even when the DPF upstream pressure increases from P1 to P2 in the normal state. The higher the is, the more slipping through.

ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの捕集が正常に行われている場合は、細孔に捕集されずにすり抜ける微粒子状物質PMはわずかであり、微粒子であるために排気圧力が高まってもすり抜け量が大きく増えることはない。一方、DPF破損時には、セル壁に生じたクラックや栓詰めの破損個所による見かけ上のフィルタ孔面積の増加から、すり抜けてくるPM量が増大すること、およびフィルタ細孔の大径化による粗大粒子(小粒子の集合体)もすり抜けてくる。このため、正常時に比べて排気圧力の影響が大きくなり、排気圧力が高まると粗大粒子がより多く抜けてくるために、PMすり抜け量が急激に増加する。排気圧力に代えて、排気流量を変化させた場合も、DPF上流の排気流量V1と排気流量V2について同様の関係が得られる。   When the collection of the diesel particulate filter DPF is normally performed, the amount of particulate matter PM that passes through without being collected in the pores is very small, and the amount of slipping through even if the exhaust pressure increases due to the fine particles. There is no significant increase. On the other hand, when the DPF breaks, the apparent amount of filter pores increases due to cracks in the cell walls and plugged breakage points, the amount of PM passing through increases, and coarse particles due to the increase in the filter pore diameter (A collection of small particles) also slips through. For this reason, the influence of the exhaust pressure becomes larger than that in the normal state, and when the exhaust pressure increases, a larger amount of coarse particles escapes, so that the PM slipping amount increases rapidly. When the exhaust flow rate is changed instead of the exhaust pressure, the same relationship is obtained for the exhaust flow rate V1 and the exhaust flow rate V2 upstream of the DPF.

本発明は、図6の排出ガスの流量または圧力によるPMすり抜け量の差に着目したものであり、排気圧力が低い第1の圧力条件P1と、排気圧力が高い第2の圧力条件P2とにおいて、それぞれPMセンサ1により所定期間における抵抗変化率を検出し、検出した抵抗変化率の差を、正常時と比較する。排気流量小の第1の流量条件V1と、排気流量大の第2の流量条件V2とにおいて、検出した抵抗変化率の差を比較してもよい。第1の圧力条件P1(または流量条件V1)と、第2の圧力条件P2(または流量条件V2)の差ΔP(またはΔV)と、正常時の抵抗変化率の差に基づく所定値(判定閾値)を、予め設定しておくことで、異常判断が容易にできる。   The present invention pays attention to the difference in the PM slip-through amount depending on the flow rate or pressure of the exhaust gas in FIG. 6, and in the first pressure condition P1 where the exhaust pressure is low and the second pressure condition P2 where the exhaust pressure is high. Each of the PM sensors 1 detects a resistance change rate in a predetermined period, and compares the detected resistance change rate with a normal time. The difference in the detected resistance change rate may be compared between the first flow rate condition V1 with a small exhaust flow rate and the second flow rate condition V2 with a large exhaust flow rate. A predetermined value (determination threshold) based on a difference ΔP (or ΔV) between the first pressure condition P1 (or flow rate condition V1) and the second pressure condition P2 (or flow rate condition V2) and the resistance change rate at normal time. ) Is set in advance, it is possible to easily determine abnormality.

排出ガスの流量または圧力を検出する流量/圧力検出手段は、排出ガスの流量または圧力を、直接または間接的に検出できるものであればよい。例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの上流に排気流量計や圧力センサを設置して、直接、流量または圧力を検出する流量/圧力検出手段とする他、一般に、エンジンE/Gに吸入される新気量は排気流量と相関があるので、エアフロメータAFMを排気流量検出手段として利用することができる。また、差圧センサSPに代えて、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの上流側および下流側にそれぞれ圧力センサを有する構成であれば、上流側の圧力センサを、排気圧力検出手段として利用することができる。   The flow rate / pressure detection means for detecting the flow rate or pressure of the exhaust gas is not limited as long as it can directly or indirectly detect the flow rate or pressure of the exhaust gas. For example, an exhaust flow meter or a pressure sensor is installed upstream of the diesel particulate filter DPF, and is used as a flow rate / pressure detection means for directly detecting the flow rate or pressure, and in general, fresh air sucked into the engine E / G Since the amount has a correlation with the exhaust flow rate, the air flow meter AFM can be used as the exhaust flow rate detection means. Further, if the pressure sensor is provided on the upstream side and the downstream side of the diesel particulate filter DPF in place of the differential pressure sensor SP, the upstream pressure sensor can be used as the exhaust pressure detection means.

次に、図1のフローチャートに基づいて、異常検出部となる電子制御ユニットECUが備える判定手段の一例を説明する。本実施形態は、排出ガスの流量が異なる第1の流量条件V1と第2の流量条件V2において、PMセンサ1の出力値変化を比較する。図1において、異常検出を開始すると、ステップS100では、まず各種センサからのデータ取込を行い、排出ガス温度T1として、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の温度センサST2出力を取り込む。また、図示しない水温センサからディーゼルエンジンE/Gの冷却水温Twを、エンジン回転数センサからディーゼルエンジンE/Gの回転数NEを取り込み、アクセル開度センサ等の出力に基づき燃料噴射量Qを求める。さらに、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排気流量(DPF前流量V0)として、エアフロメータAFM出力を取り込む。   Next, an example of determination means provided in the electronic control unit ECU serving as the abnormality detection unit will be described based on the flowchart of FIG. In the present embodiment, the output value change of the PM sensor 1 is compared in the first flow rate condition V1 and the second flow rate condition V2 in which the flow rate of the exhaust gas is different. In FIG. 1, when abnormality detection is started, in step S100, data is first taken in from various sensors, and the temperature sensor ST2 output upstream of the diesel particulate filter DPF is taken in as exhaust gas temperature T1. Further, the cooling water temperature Tw of the diesel engine E / G is taken from a water temperature sensor (not shown), the rotational speed NE of the diesel engine E / G is taken from the engine speed sensor, and the fuel injection amount Q is obtained based on the output of the accelerator opening sensor or the like. . Further, the air flow meter AFM output is taken in as the exhaust flow rate upstream of the diesel particulate filter DPF (pre-DPF flow rate V0).

本実施形態では、第1の流量条件V1は、異常検出開始時の排気流量であり、成り行きで決定される。ここでは、ステップS100にて取り込んだエアフロメータAFMによる吸入空気量(質量流量)を、DPF前流量V0(成行)とする。ステップS110では、この成行DPF前流量V0を、第1の流量条件である検出DPF前流量V1に設定する。   In the present embodiment, the first flow rate condition V1 is an exhaust flow rate at the start of abnormality detection, and is determined by consequence. Here, the intake air amount (mass flow rate) by the air flow meter AFM taken in step S100 is defined as a pre-DPF flow rate V0 (execution). In step S110, this pre-DPF flow V0 is set to the pre-detection DPF flow V1, which is the first flow condition.

ステップS120では、検出DPF前流量V1(第1の流量条件)におけるPMセンサ1の検出電極11、12間の抵抗変化率ΔR1(第1の出力値変化)を計測する。この時、一定時間経過後の検出部100の抵抗変化率は、検出電極11、12間に付着した微粒子状物質PMの変化率(付着面積および付着厚さ)に比例し、また、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに何らかの異常がある場合には、前述した図6に示したように、検出される抵抗変化率ΔR1は正常時よりも大きくなる。   In step S120, the resistance change rate ΔR1 (first output value change) between the detection electrodes 11 and 12 of the PM sensor 1 at the pre-detection DPF flow rate V1 (first flow rate condition) is measured. At this time, the resistance change rate of the detection unit 100 after a lapse of a certain time is proportional to the change rate (attachment area and adhesion thickness) of the particulate matter PM adhering between the detection electrodes 11 and 12, and the diesel particulates. When there is some abnormality in the filter DPF, as shown in FIG. 6 described above, the detected resistance change rate ΔR1 becomes larger than that in the normal state.

次に、ステップS130では、第2の流量条件V2を設定するための変化流量差ΔVを決定する。ここで決定される変化流量差ΔVは、DPF破損等の異常があった場合に、正常時に対して明らかな差異が検出できる流量差とする。具体的には、狙い流量として、検出DPF前流量V1に対して、少なくとも20%以上の流量増加、好適には50%以上の流量増加となるように、図6に示した関係から、予め所定の変化流量差ΔVを設定しておくことができる。流量が最低でも20%増加すれば、正常時との比較により異常判定が可能であり、変化流量差ΔVが大きいほど異常判定は容易になるが、成り行きによる流量変化で計測可能な第2の流量条件に達する確率が低くなる。変化流量差ΔVを、ステップS110で取り込んだ各種データから知られる運転状態に応じて、設定するようにすることもできる。   Next, in step S130, a change flow rate difference ΔV for setting the second flow rate condition V2 is determined. The change flow rate difference ΔV determined here is a flow rate difference that can detect a clear difference from the normal state when there is an abnormality such as DPF breakage. Specifically, the target flow rate is determined in advance from the relationship shown in FIG. 6 so as to increase the flow rate by at least 20%, preferably by 50% or more with respect to the pre-detected DPF flow rate V1. The change flow rate difference ΔV can be set in advance. If the flow rate increases by at least 20%, it is possible to determine abnormality by comparison with the normal state. The larger the change flow rate difference ΔV, the easier the abnormality determination, but the second flow rate that can be measured by the flow rate change due to the event. The probability of reaching the condition is low. The change flow rate difference ΔV can be set according to the operation state known from the various data captured in step S110.

ステップS140では、第2の流量条件となるまで待機する。まず、再度エアフロメータAFM出力から成行DPF前流量V2を算出し、[成行DPF前流量V2−成行DPF前流量V1]の絶対値が、所定の変化流量差ΔV以上となったか否かを判定する。肯定判定されたら、ステップS150へ進み、否定判定されたら肯定判定されるまで本ステップを繰り返す。運転条件の変化、例えば加速または減速運転により、排気流量は比較的容易に変化するので、予め変化流量差ΔVを適切な値に設定しておくことで、第2の流量条件(成行DPF前流量V2=成行DPF前流量V1±ΔV)とすることができる。   In step S140, the process waits until the second flow rate condition is met. First, the pre-execution DPF flow V2 is calculated again from the air flow meter AFM output, and it is determined whether or not the absolute value of [pre-DPF flow V2−pre-DPF pre-flow V1] is greater than or equal to a predetermined change flow rate difference ΔV. . If a positive determination is made, the process proceeds to step S150. If a negative determination is made, this step is repeated until a positive determination is made. Since the exhaust flow rate changes relatively easily due to a change in operating conditions, for example, acceleration or deceleration operation, the second flow rate condition (the flow rate before pre-DPF) is set by setting the change flow rate difference ΔV to an appropriate value beforehand. V2 = flow rate before the running DPF V1 ± ΔV).

ステップS150では、成行DPF前流量V2(第2の流量条件)において、PMセンサ1の検出電極11、12間の抵抗変化率ΔR2(第2の出力値変化)を計測する。DPFに何らかの異常がある場合、PMセンサ1の検出出力の時間変化が大きくなるだけでなく、第1、第2の流量条件における抵抗変化率の差が大きくなる。そこで、続くステップ160において、計測された抵抗変化率ΔR1、ΔR2を比較して、異常判定を行う。ここでは、抵抗変化率ΔR1と抵抗変化率ΔR2の差分値(ΔR1−ΔR2)を算出し、単位流量当たりの差分値(ΔR1−ΔR2)/(ΔV1−ΔV2)が予め設定した所定値を超えたか否かを判定する。所定値は、例えば図6に示される関係に基づいて、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFが正常に作動している場合の値よりも十分大きく、何らかの異常があると判断できる値以上であればよい。あるいは軽微な破損や性能低下または溶損といった異常の種類に対応する複数の値を予め実験等によって設定しておくこともできる。   In step S150, the resistance change rate ΔR2 (second output value change) between the detection electrodes 11 and 12 of the PM sensor 1 is measured at the pre-action DPF flow rate V2 (second flow rate condition). When there is some abnormality in the DPF, not only the time change of the detection output of the PM sensor 1 is increased, but also the difference in resistance change rate under the first and second flow rate conditions is increased. Therefore, in the subsequent step 160, the measured resistance change rates ΔR1 and ΔR2 are compared to make an abnormality determination. Here, the difference value (ΔR1−ΔR2) between the resistance change rate ΔR1 and the resistance change rate ΔR2 is calculated, and whether the difference value per unit flow rate (ΔR1−ΔR2) / (ΔV1−ΔV2) exceeds a predetermined value set in advance. Determine whether or not. For example, the predetermined value is sufficiently larger than the value when the diesel particulate filter DPF is operating normally based on the relationship shown in FIG. Alternatively, a plurality of values corresponding to the types of abnormalities such as minor breakage, performance degradation or melting damage can be set in advance by experiments or the like.

ステップ160が肯定判断されると、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに何らかの異常があると判断して、例えば警告灯を点灯して運転者に異常を知らせる。ステップ160が否定判断された時には、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFは正常と判断して、本処理を一旦終了する。   If the determination in step 160 is affirmative, it is determined that there is some abnormality in the diesel particulate filter DPF and, for example, a warning lamp is lit to notify the driver of the abnormality. When a negative determination is made in step 160, it is determined that the diesel particulate filter DPF is normal, and this process is temporarily terminated.

以上のように、本実施形態では、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排気流量が異なる2つの流量条件を成り行きで設定し、変化流量差ΔVの第1の流量条件と第2の流量条件での抵抗変化率ΔR1、ΔR2に基づいて、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの異常を容易に検出することができる。したがって、電気抵抗式のPMセンサを用いた比較的簡易な構成で、大量のマップや温度補正を不要として、かつ精度よい判定が可能である。   As described above, in this embodiment, two flow conditions with different exhaust flow rates upstream of the diesel particulate filter DPF are set according to circumstances, and the resistance under the first flow condition and the second flow condition with the change flow rate difference ΔV is set. An abnormality of the diesel particulate filter DPF can be easily detected based on the change rates ΔR1 and ΔR2. Therefore, with a relatively simple configuration using an electrical resistance PM sensor, a large amount of maps and temperature correction are not required, and accurate determination is possible.

次に、図7のフローチャートに基づいて、本発明の第2実施形態における異常検出部の判定手段を説明する。本実施形態は、異常診断開始時に、第1の流量条件V1を成り行きで決定した後、定めた所定期間内に第2の流量条件V2とならなかった時に、強制的に第2の流量条件V2として、PMセンサ1の出力値変化を比較する。図7のステップS200〜S220は、図1のステップS100〜S120とほぼ同様であり、異常検出部となる電子制御ユニットECUは、まずステップS200で、冷却水温Tw、排出ガス温度T1、ディーゼルエンジンE/Gの回転数NE、燃料噴射量Q等の各種データ取込を行い、エアフロメータAFM出力からDPF前流量V0(成行)を算出する。また、PMセンサ1出力として検出電極11、12間の抵抗R0を計測する。   Next, the determination means of the abnormality detection unit in the second embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. In the present embodiment, the first flow rate condition V1 is determined at the start of the abnormality diagnosis, and then the second flow rate condition V2 is forcibly determined when the second flow rate condition V2 is not reached within a predetermined period. Then, the output value change of the PM sensor 1 is compared. Steps S200 to S220 in FIG. 7 are substantially the same as steps S100 to S120 in FIG. 1. First, in step S200, the electronic control unit ECU serving as the abnormality detection unit performs the cooling water temperature Tw, the exhaust gas temperature T1, the diesel engine E. Various data such as the rotational speed NE of / G and the fuel injection amount Q are taken in, and the pre-DPF flow rate V0 (execution) is calculated from the output of the air flow meter AFM. Further, the resistance R0 between the detection electrodes 11 and 12 is measured as the PM sensor 1 output.

ステップS210では、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の流量を、第1の流量条件に設定する。ここでは、ステップS200で取り込んだ成行DPF前流量V0を、第1の流量条件である検出DPF前流量V1とする(検出DPF前流量V1=成行DPF前流量V0)。ステップS220では、再度PMセンサ1出力を取り込み、ステップS200で取り込んだPMセンサ1出力R0から、検出出力の時間変化ΔR1を算出して、メモリに記憶させる。   In step S210, the flow rate upstream of the diesel particulate filter DPF is set to the first flow rate condition. Here, the pre-execution DPF flow rate V0 captured in step S200 is set as the pre-detection DPF flow rate V1 that is the first flow rate condition (pre-detection DPF flow rate V1 = pre-execution DPF flow rate V0). In step S220, the PM sensor 1 output is captured again, and the time change ΔR1 of the detection output is calculated from the PM sensor 1 output R0 captured in step S200 and stored in the memory.

ステップS230では、第2の流量条件V2を設定するための変化流量差ΔVを決定する。狙い流量としては、最低20%以上増加、好ましくは50%以上増加とする。また、成り行きで第2の流量条件V2となるまで待機する最大待機時間timeMaxを設定する。ここで、最大待機時間timeMaxは、異常検出開始時に定めた所定期間は、ステップS210で計測したPMセンサ1出力R0と、PMセンサ1に許容量最大に微粒子状物質PMを堆積させたときの出力とを比較して、例えば許容量の80%程度に到達すると予想される時間、またはモード走行時間(20分)に3回程度、故障診断ができるような所定時間とする。   In step S230, a change flow rate difference ΔV for setting the second flow rate condition V2 is determined. The target flow rate is at least 20% increase, preferably 50% increase. Further, the maximum waiting time timeMax for waiting until the second flow rate condition V2 is reached is set. Here, the maximum standby time timeMax is the PM sensor 1 output R0 measured in step S210 and the output when the particulate matter PM is deposited on the PM sensor 1 to the maximum allowable amount during the predetermined period determined at the start of abnormality detection. For example, a time that is expected to reach about 80% of the permissible amount, or a predetermined time during which failure diagnosis can be performed about three times in the mode running time (20 minutes).

ステップS240では、タイマーをスタートさせ、タイマーの計測値を待機時間t1とする。続くステップS250では、タイマーで計測された待機時間t1が最大待機時間timeMax未満か否かを判定し、肯定判定された場合はステップS260へ進む。ステップS260で・BR>ヘ、再度エアフロメータAFM出力から成行DPF前流量V2を算出し、[成行DPF前流量V2−成行DPF前流量V1]の絶対値が、所定の変化流量差ΔV以上になったか否かを判定する。ステップS260が否定判定されたら、待機を継続するためにステップS250に戻り、肯定判定されるまでステップS250、S260を繰り返す。ステップS260が肯定判定されたら、ステップS280へ進む。   In step S240, the timer is started and the measured value of the timer is set as the standby time t1. In subsequent step S250, it is determined whether or not the standby time t1 measured by the timer is less than the maximum standby time timeMax. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S260. In step S260, the flow before the DPF D2 is calculated again from the output of the air flow meter AFM, and the absolute value of the flow V1 before the DPF D2 before the DPF is equal to or greater than the predetermined change flow rate difference ΔV. It is determined whether or not. If a negative determination is made in step S260, the process returns to step S250 to continue waiting, and steps S250 and S260 are repeated until an affirmative determination is made. If a positive determination is made in step S260, the process proceeds to step S280.

ステップS260が否定判定された後、戻ったステップS250が否定判定された場合は、待機時間t1が最大待機時間timeMaxに達しているので、待機を終了し、強制的に第2の流量条件V2とするために、ステップS270へ進む。ステップS270では、狙い流量である[成行DPF前流量V1+ΔV]とするために、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排気流量をΔV増量する操作を行う。次に、強制的に流量を変えるための方法について述べる。   After step S260 is determined to be negative, if the returned step S250 is determined to be negative, the standby time t1 has reached the maximum standby time timeMax, so the standby is terminated and the second flow rate condition V2 is forcibly set. Therefore, the process proceeds to step S270. In step S270, an operation of increasing the exhaust gas flow upstream of the diesel particulate filter DPF by ΔV is performed in order to obtain the target flow [pre-DPF flow V1 + ΔV]. Next, a method for forcibly changing the flow rate will be described.

ここで、強制的に流量を変えるための流量調整手段としては、吸気スロットルVTH(吸気量)、EGR弁VEGR(EGR還流量)、ターボ過給装置TRB(過給量)がある。これらのうち少なくとも1つあるいは複数を調整することにより、排気流量を増加させることができる。この時、検出DPF前流量V1またはステップS210で取り込んだデータにより知られる運転状態に応じて、流量調整手段を選択すると、効率よく所望の排気流量とすることができる。その一例として、検出DPF前流量V1が、アイドル運転領域に相当する流量である場合、例えば吸気量5g/sの時には、吸気スロットルVTHによる吸気量の50%以上の増量が容易であるので、狙い流量(第2の流量条件)となる吸気例として7.5g/s〜10g/sとし、燃料噴射量Q一定のまま、吸気スロットルVTH開度をより開き側として、新気を導入する。その時にトルク変動を最小にするため、予め取り込んでおいたマップなどにより、着火時期がほぼ同じになるように噴射時期を遅角またはEGR弁VEGRによるEGR還流量を増加させる。これによりトルク変動最小で強制的にDPF前の排気流量を増加できる。 Here, as the flow rate adjusting means for forcibly changing the flow rate, there are an intake throttle V TH (intake amount), an EGR valve V EGR (EGR recirculation amount), and a turbocharger TRB (supercharge amount). The exhaust gas flow rate can be increased by adjusting at least one or more of these. At this time, if the flow rate adjusting means is selected according to the operation state known from the detected flow rate V1 before DPF or the data taken in step S210, the desired exhaust flow rate can be efficiently achieved. As an example, when the pre-detection DPF flow rate V1 is a flow rate corresponding to the idle operation region, for example, when the intake air amount is 5 g / s, it is easy to increase the intake air amount by 50% or more by the intake throttle VTH . and 7.5g / s~10g / s as an intake example the aim flow rate (second flow rate condition), while the fuel injection amount Q constant, the more open side intake throttle V TH opening, introducing the new air . At that time, in order to minimize the torque fluctuation, the injection timing is retarded or the EGR recirculation amount by the EGR valve V EGR is increased so that the ignition timing is substantially the same by using a map that has been taken in advance. As a result, the exhaust flow before the DPF can be forcibly increased with a minimum torque fluctuation.

次に、検出DPF前流量V1が通常運転領域に相当する流量である場合、例えば吸気量が10〜30g/sの範囲においても、アイドル運転領域での強制的流量増加手法を適用可能であり、同様に50%以上の増量となるように吸気スロットルVTH開度を調整すればよい。加えて、図1のような過給装置付きディーゼルエンジンE/Gでは、ターボ過給装置TRBも活用することができる。その場合は燃料噴射量Q一定で、ターボ過給装置TRBと吸気スロットルVTHで新気量を調整し、トルク変動を最小にした状態で、排気流量を増加させるとよい。さらに、検出DPF前流量V1が高速高負荷運転に相当する領域では、通常、吸気スロットルVTHは全開、EGR弁VEGRは全閉の状態に制御される。このため、流量調整手段としてはターボ過給装置TRBを用い、ノズルベーン(VN)を調整することで、強制的に流量を変化させることができる。 Next, when the pre-detection DPF flow rate V1 is a flow rate corresponding to the normal operation region, for example, the forced flow rate increase method in the idle operation region can be applied even when the intake air amount is in the range of 10 to 30 g / s. Similarly, the intake throttle VTH opening may be adjusted so as to increase by 50% or more. In addition, in the diesel engine E / G with a supercharger as shown in FIG. 1, the turbocharger TRB can also be used. As the fuel injection amount Q constant if, by adjusting the amount of fresh air in the turbo supercharger TRB and the intake throttle V TH, while the torque variation to a minimum, and increased exhaust flow. Further, in a region where the detected pre-PFF flow rate V1 corresponds to high speed and high load operation, the intake throttle VTH is normally controlled to be fully open and the EGR valve V EGR is fully closed. For this reason, the turbocharger TRB is used as the flow rate adjusting means, and the flow rate can be forcibly changed by adjusting the nozzle vane (VN).

ステップS280では、成行DPF前流量V2(第2の流量条件)において、PMセンサ1の検出電極11、12間の抵抗変化率ΔR2を計測する。そして、続くステップ290において、計測された抵抗変化率ΔR1、ΔR2を比較する。本実施形態においても、抵抗変化率ΔR1と抵抗変化率ΔR2の差分値(ΔR1−ΔR2)を算出し、単位流量当たりの差分値(ΔR1−ΔR2)/(ΔV1−ΔV2)が予め設定した所定値を超えたか否かによって、異常判定を行う。   In step S280, the resistance change rate ΔR2 between the detection electrodes 11 and 12 of the PM sensor 1 is measured at the pre-execution DPF flow V2 (second flow condition). In the subsequent step 290, the measured resistance change rates ΔR1 and ΔR2 are compared. Also in the present embodiment, the difference value (ΔR1−ΔR2) between the resistance change rate ΔR1 and the resistance change rate ΔR2 is calculated, and the difference value (ΔR1−ΔR2) / (ΔV1−ΔV2) per unit flow rate is set to a predetermined value. Abnormality judgment is performed depending on whether or not.

ステップ290が肯定判断されると、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに何らかの異常があると判断して、例えば警告灯を点灯して運転者に異常を知らせる。ステップ290が否定判断された時には、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFは正常と判断して、本処理を一旦終了する。   If the determination in step 290 is affirmative, it is determined that there is some abnormality in the diesel particulate filter DPF, and for example, a warning lamp is lit to notify the driver of the abnormality. When a negative determination is made in step 290, it is determined that the diesel particulate filter DPF is normal, and this process is temporarily terminated.

以上のように、本実施形態では、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排気流量が異なる第1の流量条件と第2の流量条件(変化流量差ΔV)を成り行きで設定するだけでなく、所定の最大待機時間timeMaxを越えた場合には、強制的に第1の流量条件から変化流量差ΔVだけ増量して、第2の流量条件とする。これにより、定常運転状態で流量変化が小さい場合であっても、2つの流量条件における出力変化を検出し、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの異常を容易かつ確実に検出することができる。   As described above, in the present embodiment, not only the first flow rate condition and the second flow rate condition (change flow rate difference ΔV), which are different from each other in the exhaust flow rate upstream of the diesel particulate filter DPF, are set, but the predetermined maximum flow rate is set. When the waiting time timeMax is exceeded, the flow rate is forcibly increased from the first flow rate condition by the change flow rate difference ΔV to obtain the second flow rate condition. Thereby, even when the flow rate change is small in the steady operation state, the output change under the two flow rate conditions can be detected, and the abnormality of the diesel particulate filter DPF can be detected easily and reliably.

次に、図8のフローチャートに基づいて、本発明の第3実施形態における異常検出部の判定手段を説明する。図9は、本実施形態に基づく異常診断時のPMセンサ1の出力検出例である。上記第1、第2実施形態では異常診断を、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排気流量で規定したが、本実施形態では圧力で規定し、異常診断開始時に、第1の圧力条件P1を成り行きで決定した後、昇圧度ΔPを決定し、第1の圧力条件より圧力を高めた第2の圧力条件P2として、PMセンサ1の出力値変化を比較する。また、昇圧度ΔPを決定するに際して、運転状態による微粒子状物質PMの性状を考慮して、昇圧度ΔPの補正を行う。   Next, the determination means of the abnormality detection unit in the third embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. FIG. 9 is an output detection example of the PM sensor 1 at the time of abnormality diagnosis based on the present embodiment. In the first and second embodiments, the abnormality diagnosis is defined by the exhaust gas flow rate upstream of the diesel particulate filter DPF. However, in this embodiment, the abnormality diagnosis is defined by the pressure, and the first pressure condition P1 is established at the start of the abnormality diagnosis. After the determination, the degree of pressure increase ΔP is determined, and the output value change of the PM sensor 1 is compared as the second pressure condition P2 in which the pressure is higher than the first pressure condition. Further, when determining the pressure increase ΔP, the pressure increase ΔP is corrected in consideration of the properties of the particulate matter PM depending on the operating state.

図8のステップS300〜S320は、図1のステップS100〜S120とほぼ同様であり、異常検出部となる電子制御ユニットECUは、まずステップS300で、冷却水温Tw、排出ガス温度T1、ディーゼルエンジンE/Gの回転数NE、燃料噴射量Q等の各種データ取込を行う。また、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流に設置した圧力センサからDPF前圧力P0(成行)を算出する。   Steps S300 to S320 in FIG. 8 are substantially the same as steps S100 to S120 in FIG. 1. First, in step S300, the electronic control unit ECU serving as the abnormality detection unit performs the cooling water temperature Tw, the exhaust gas temperature T1, the diesel engine E. Various data such as the rotational speed NE of / G and the fuel injection amount Q are taken in. In addition, a pre-DPF pressure P0 (execution) is calculated from a pressure sensor installed upstream of the diesel particulate filter DPF.

ステップS310では、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の圧力を、第1の圧力条件に設定する。ここでは、ステップS300で取り込んだ成行DPF前圧力P0を、第1の圧力条件である検出DPF前圧力P1とする(検出DPF前圧力P1=成行DPF前圧力P0)。ステップS320では、検出DPF前圧力P1(第1の圧力条件)におけるPMセンサ1の検出電極11、12間の抵抗変化率ΔR1(第1の出力値変化)を計測して、メモリに記憶させる。   In step S310, the pressure upstream of the diesel particulate filter DPF is set to the first pressure condition. Here, the pre-execution DPF pressure P0 taken in step S300 is set as the pre-detection DPF pressure P1 that is the first pressure condition (pre-detection DPF pressure P1 = pre-execution DPF pressure P0). In step S320, the resistance change rate ΔR1 (first output value change) between the detection electrodes 11 and 12 of the PM sensor 1 at the pre-detection DPF pressure P1 (first pressure condition) is measured and stored in the memory.

ステップS330では、第2の圧力条件を設定するための昇圧度ΔPを決定する。上記第1、第2実施形態のように、成り行きで圧力が所定の変化圧力差となるまで待機することもできるが、本実施形態では待機せずに強制的に圧力を第2の圧力条件まで変化させる例としている。昇圧度ΔPの決定方法は流量の場合と同様であり、上述したように狙い流量で最低20%以上好ましくは50%以上増加となるように、検出DPF前圧力P1に応じて昇圧度ΔPを設定する。さらに、ステップS340で所定以下の低温または低負荷条件か否かを判定し、肯定判定された場合には、ステップS350に進んで昇圧度ΔPを補正する。否定判定された場合には、ステップS360に進む。   In step S330, the degree of pressure increase ΔP for setting the second pressure condition is determined. Although it is possible to wait until the pressure reaches a predetermined change pressure difference as in the first and second embodiments, in this embodiment, the pressure is forcibly increased to the second pressure condition without waiting. It is an example to change. The method of determining the pressure increase ΔP is the same as that for the flow rate, and as described above, the pressure increase ΔP is set according to the pre-detected DPF pressure P1 so that the target flow rate is increased by at least 20% or more, preferably 50% or more. To do. Further, in step S340, it is determined whether the temperature is a predetermined temperature or lower or a low load condition. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S350 to correct the pressure increase ΔP. If a negative determination is made, the process proceeds to step S360.

ステップS340、S350は、運転条件によって微粒子状物質PMに含まれる炭化水素(HC)分が増減すること、特にエンジン始動直後や低負荷運転時には、炭化水素(HC)分が多くなるために、微粒子状物質PMがディーゼルパティキュレートフィルタDPFに付着しやすくなることに着目したものである。このような運転条件では、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに異常が生じても微粒子状物質PMのすり抜け量の変化が生じにくくなる。そこで、ステップS300で取り込んだエンジン冷却水温その他データから運転状態を判断して、昇圧度ΔPをより高く設定し、異常診断が確実にできるようにする。   In steps S340 and S350, the amount of hydrocarbon (HC) contained in the particulate matter PM increases / decreases depending on the operating conditions. In particular, the amount of hydrocarbon (HC) increases immediately after starting the engine or during low load operation. This is because the particulate matter PM tends to adhere to the diesel particulate filter DPF. Under such operating conditions, even if an abnormality occurs in the diesel particulate filter DPF, it becomes difficult for the amount of the particulate matter PM to pass through. Therefore, the operating state is determined from the engine cooling water temperature and other data taken in step S300, and the pressure increase ΔP is set higher so that the abnormality diagnosis can be performed reliably.

ステップS360では、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の圧力を、第2の圧力条件に設定する。ここでは第1の圧力条件である検出DPF前圧力P1から、ステップS340で決定した昇圧度ΔP(またはステップS350で補正した昇圧度ΔP)だけ、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の圧力を強制的に変化させる。この時、第2の圧力条件である検出DPF前圧力P2=検出DPF前圧力P1+昇圧度ΔPである。   In step S360, the pressure upstream of the diesel particulate filter DPF is set to the second pressure condition. Here, the pressure upstream of the diesel particulate filter DPF is forcibly changed from the pre-detected DPF pressure P1, which is the first pressure condition, by the pressure increase ΔP determined in step S340 (or the pressure increase ΔP corrected in step S350). Let At this time, the pre-detection DPF pressure P2 that is the second pressure condition = pre-detection DPF pressure P1 + pressure increase ΔP.

強制的に圧力を変える場合も、前述の流量調整手段と同様に、吸気スロットルVTH、EGR弁VEGR、ターボ過給装置TRBを圧力調整手段として利用することができる。これらのうち少なくとも1つあるいは複数を調整することにより、圧力を増加させる操作を行って、昇圧度ΔPに相当する圧力を増加させる。好適には、噴射量Q、新気量一定として、EGR量を増加させることで行い、燃料と酸素量の比率を変えないようにして、圧力を高める事が望ましい。 Even when the pressure is forcibly changed, the intake throttle V TH , the EGR valve V EGR , and the turbocharger TRB can be used as the pressure adjusting means, similarly to the flow rate adjusting means described above. By adjusting at least one or a plurality of these, an operation for increasing the pressure is performed to increase the pressure corresponding to the degree of pressure increase ΔP. Preferably, the injection amount Q and the fresh air amount are constant, and the EGR amount is increased, and the pressure is preferably increased without changing the ratio of the fuel and oxygen amount.

ステップS370では、検出DPF前圧力P2(第2の圧力条件)において、PMセンサ1の検出電極11、12間の抵抗変化率ΔR2を計測する。そして、続くステップ380において、計測された抵抗変化率ΔR1、ΔR2を比較する。本実施形態においても、抵抗変化率ΔR1と抵抗変化率ΔR2の差分値|△R2−△R1|を算出し、予め設定した所定値を超えたか否かによって、異常判定を行う。   In step S370, the resistance change rate ΔR2 between the detection electrodes 11 and 12 of the PM sensor 1 is measured at the pre-detection DPF pressure P2 (second pressure condition). In the subsequent step 380, the measured resistance change rates ΔR1 and ΔR2 are compared. Also in the present embodiment, the difference value | ΔR2−ΔR1 | between the resistance change rate ΔR1 and the resistance change rate ΔR2 is calculated, and abnormality determination is performed based on whether or not a predetermined value is exceeded.

図9に示すように、PMセンサ1の出力は、成り行きで設定される検出DPF前圧力P1(第1の圧力条件)における出力変化率に対して、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの上流圧力を高めると、出力変化率が大きくなる。ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに破損等がある異常時には、圧力上昇中のセンサ出力変化が正常時に比べて大きくなるため、昇圧度ΔPとした検出DPF前圧力P2(第2の圧力条件)における出力変化率を、検出DPF前圧力P1(第1の圧力条件)における出力変化率と比較することで、故障が容易に判定できる。   As shown in FIG. 9, when the output of the PM sensor 1 increases the upstream pressure of the diesel particulate filter DPF with respect to the output change rate at the pre-detection DPF pressure P1 (first pressure condition) set according to the course, As a result, the output change rate increases. When the diesel particulate filter DPF has an abnormality such as breakage, the sensor output change during pressure increase is larger than that during normal operation. Therefore, the output change rate at the pre-detection DPF pressure P2 (second pressure condition) as the pressure increase degree ΔP. Can be easily determined by comparing the output change rate with the pre-detection DPF pressure P1 (first pressure condition).

ステップ380が肯定判断されると、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFに何らかの異常があると判断して、例えば警告灯を点灯して運転者に異常を知らせる。ステップ380が否定判断された時には、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFは正常と判断して、本処理を一旦終了する。   If the determination in step 380 is affirmative, it is determined that there is some abnormality in the diesel particulate filter DPF, and for example, a warning lamp is lit to notify the driver of the abnormality. When the determination at step 380 is negative, it is determined that the diesel particulate filter DPF is normal, and this process is temporarily terminated.

本実施形態のように、ディーゼルパティキュレートフィルタDPF上流の排気圧力が異なる第1の圧力条件と第2の圧力条件(昇圧度ΔP)における出力変化を比較することによっても、ディーゼルパティキュレートフィルタDPFの異常を容易かつ確実に検出することができる。また、第1の圧力条件から待機せずに第2の圧力条件に昇圧することによって、速やかな異常検出が可能となる。   As in this embodiment, by comparing the output changes in the first pressure condition and the second pressure condition (pressure increase ΔP) in which the exhaust pressure upstream of the diesel particulate filter DPF is different, the diesel particulate filter DPF Abnormalities can be detected easily and reliably. Further, by increasing the pressure to the second pressure condition without waiting from the first pressure condition, it is possible to quickly detect an abnormality.

なお、上記第1、第2の実施形態は、流量を変化させた場合、上記第3の実施形態は、圧力を変化させた場合の例として説明したが、それぞれ流量または圧力に限定されるものではなく、各異常判定のフローチャートは流量または圧力条件を変化させたいずれの場合にも適用できる。   In the first and second embodiments, the flow rate is changed, and in the third embodiment, the pressure is changed. However, the first and second embodiments are limited to the flow rate and the pressure, respectively. Instead, the flowchart of each abnormality determination can be applied to any case where the flow rate or the pressure condition is changed.

また、本発明で用いるPMセンサは、上記実施形態の構成に限らず、一対の検出電極の形状や配置、ヒータ部、カバー体その他各部構成を、適宜変更することもできる。さらに、パティキュレートフィルタの構成や、排気処理システム、燃料噴射システムの各部構成を任意に変更することができる。   Further, the PM sensor used in the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and the shape and arrangement of the pair of detection electrodes, the heater unit, the cover body, and other components can be changed as appropriate. Furthermore, the configuration of the particulate filter and the configuration of each part of the exhaust treatment system and the fuel injection system can be arbitrarily changed.

本発明のパティキュレートフィルタの異常検出装置は、ディーゼルパティキュレートフィルタを搭載した自動車への設置が義務付けられる車載式故障診断装置(OBD)等の用途に用いられて、環境汚染物質の排出を防止する。また、自動車用ディーゼルエンジンに限らず、システム構成の異なる他のエンジンや、排気通路に排出ガスに含まれる微粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えるシステムのいずれにも好適に使用することができる。   The particulate filter abnormality detection device of the present invention is used for applications such as an on-board failure diagnosis device (OBD) that is required to be installed in a vehicle equipped with a diesel particulate filter, and prevents discharge of environmental pollutants. . In addition to the automobile diesel engine, it can be suitably used for any other engine having a different system configuration or a system having a particulate filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas in the exhaust passage. it can.

AFM エアフローメータ(流量/圧力検出手段)
TRB 、ターボ過給機(流量/圧力制御手段)
TRB コンプレッサ
TRB タービン
TH スロットル弁(流量/圧力制御手段)
EGR EGR弁(流量/圧力制御手段)
SP 差圧センサ
DPF ディーゼルパティキュレートフィルタ(パティキュレートフィルタ)
ECU 電子制御ユニット(異常検出部)
E/G ディーゼルエンジン(内燃機関)
ECU 電子制御ユニット(異常検出部)
1 PMセンサ(排出微粒子センサ)
10 PM検出素子
100 検出部
11、12 検出電極
111、121 リード部
13 絶縁性基板(絶縁性基体)
14 絶縁性保護層
2 排気管(排気通路)
20 管壁
30 ヒータ電極
31、32 リード部
300 ヒータ部
40 カバー体
410、411 孔
50 ハウジング
60 インシュレータ
AFM air flow meter (flow rate / pressure detection means)
TRB, turbocharger (flow rate / pressure control means)
TRB C compressor TRB T turbine V TH throttle valve (flow rate / pressure control means)
V EGR EGR valve (flow rate / pressure control means)
SP Differential Pressure Sensor DPF Diesel Particulate Filter (Particulate Filter)
ECU Electronic control unit (abnormality detection unit)
E / G diesel engine (internal combustion engine)
ECU Electronic control unit (abnormality detection unit)
1 PM sensor (exhaust particulate sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 PM detection element 100 Detection part 11, 12 Detection electrode 111, 121 Lead part 13 Insulating substrate (insulating base | substrate)
14 Insulating protective layer 2 Exhaust pipe (exhaust passage)
20 Tube wall 30 Heater electrode 31, 32 Lead part 300 Heater part 40 Cover body 410, 411 hole 50 housing 60 insulator

Claims (7)

内燃機関の排気通路において、排出ガス中の微粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの下流に設置されて、排出ガス中の微粒子状物質の量を検出する排出微粒子センサと、
上記パティキュレートフィルタの上流の排気通路における排出ガスの流量または圧力を検出する流量/圧力検出手段と、
上記流量/圧力検出手段および上記排出微粒子センサの検出結果に基づいて、上記パティキュレートフィルタの異常を検出する異常検出部を備え、
上記排出微粒子センサは、絶縁性基体の表面に一対の検出電極を形成した検出部を有し、上記一対の検出電極間に付着する微粒子状物質の量に応じて電気抵抗値が変化する構成であり、
上記異常検出部は、上記排出ガスの流量または圧力が異なる2つの運転状態における、上記排出微粒子センサの出力値変化を比較し、その差分値または比の値が所定値を超えた時に、パティキュレートフィルタの異常と判定する判定手段を備えることを特徴とするパティキュレートフィルタの異常検出装置。
An exhaust particulate sensor installed in the exhaust passage of the internal combustion engine downstream of the particulate filter that collects particulate matter in the exhaust gas and detects the amount of particulate matter in the exhaust gas;
A flow rate / pressure detection means for detecting a flow rate or pressure of exhaust gas in an exhaust passage upstream of the particulate filter;
An abnormality detection unit for detecting an abnormality of the particulate filter based on the detection results of the flow rate / pressure detection means and the discharged particulate sensor;
The discharged particulate sensor has a detection part in which a pair of detection electrodes are formed on the surface of an insulating substrate, and the electrical resistance value changes according to the amount of particulate matter adhering between the pair of detection electrodes. Yes,
The abnormality detection unit compares changes in the output value of the exhaust particulate sensor in two operating states with different flow rates or pressures of the exhaust gas, and when the difference value or the ratio value exceeds a predetermined value, the particulates A particulate filter abnormality detection apparatus comprising: a determination unit that determines that the filter is abnormal.
上記異常検出部は、異常検出開始時の運転状態における上記排出ガスの流量または圧力を、第1の流量/圧力条件として、上記排出微粒子センサの所定期間における出力値変化を測定し、次いで、第1の流量/圧力条件との差が予め設定した流量または圧力となる上記第2の流量/圧力条件を設定して、該第2の流量/圧力条件における上記排出微粒子センサの所定期間における出力値変化を測定する請求項1記載のパティキュレートフィルタの異常検出装置。   The abnormality detection unit measures the change in the output value of the exhaust particulate sensor for a predetermined period using the flow rate or pressure of the exhaust gas in the operation state at the start of abnormality detection as the first flow rate / pressure condition, The second flow rate / pressure condition is set such that the difference from the first flow rate / pressure condition is a preset flow rate or pressure, and the output value of the discharged particulate sensor in a predetermined period at the second flow rate / pressure condition. 2. The particulate filter abnormality detection device according to claim 1, wherein the change is measured. 上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件において、上記排出微粒子センサの所定期間における第1の出力値変化を測定した後、上記流量/圧力検出手段の検出結果が上記第2の流量/圧力条件になるまで待機し、上記第2の流量/圧力条件となった時に、上記排出微粒子センサの所定期間における第2の出力値変化を測定して、これら第1および第2の出力値変化に基づいて異常を判定する請求項2記載のパティキュレートフィルタの異常検出装置。   The abnormality detection unit measures the first output value change in the predetermined period of the discharged particulate sensor under the first flow rate / pressure condition, and then the detection result of the flow rate / pressure detection means is the second flow rate. / Wait until the pressure condition is satisfied, and when the second flow rate / pressure condition is satisfied, the second output value change in the predetermined period of the discharged particulate sensor is measured, and the first and second output values are measured. The particulate filter abnormality detection device according to claim 2, wherein abnormality is determined based on the change. 上記パティキュレートフィルタの上流の排気通路における排出ガスの流量または圧力を調整する流量/圧力調整手段を備えており、
上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件において、上記排出微粒子センサの所定期間における第1の出力値変化を測定した後、上記流量/圧力検出手段の検出結果を監視し、所定期間内に上記第2の流量/圧力条件にならなかった時に、上記流量/圧力調整手段を用いて強制的に上記第2の流量/圧力条件に調整して、上記排出微粒子センサの所定期間における第2の出力値変化を測定し、これら第1および第2の出力値変化に基づいて異常を判定する請求項2記載のパティキュレートフィルタの異常検出装置。
A flow rate / pressure adjusting means for adjusting the flow rate or pressure of the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the particulate filter;
The abnormality detection unit monitors a detection result of the flow rate / pressure detection unit after measuring a first output value change in the discharge particulate sensor for a predetermined period under the first flow rate / pressure condition, When the second flow rate / pressure condition is not satisfied, the flow rate / pressure adjustment means is used to forcibly adjust the second flow rate / pressure condition, and the discharge particulate matter sensor has a first period in a predetermined period. 3. The particulate filter abnormality detection device according to claim 2, wherein a change in the output value of 2 is measured, and abnormality is determined based on the first and second output value changes.
上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件における流量または圧力と、上記第2の流量/圧力条件における流量または圧力の差を、予め設定した所定値とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のパティキュレートフィルタの異常検出装置。   5. The abnormality detection unit according to claim 1, wherein a difference between the flow rate or pressure under the first flow rate / pressure condition and the flow rate or pressure under the second flow rate / pressure condition is set to a predetermined value set in advance. The abnormality detection apparatus of the particulate filter of Claim 1. 上記異常検出部は、上記第1の流量/圧力条件における流量または圧力と、上記第2の流量/圧力条件における流量または圧力の差を、運転状態に応じて設定する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のパティキュレートフィルタの異常検出装置。   The abnormality detection unit sets a difference between a flow rate or pressure under the first flow rate / pressure condition and a flow rate or pressure under the second flow rate / pressure condition according to an operating state. The abnormality detection apparatus of the particulate filter of Claim 1. 上記排出微粒子センサは、上記排気通路に位置する上記絶縁性基体の先端部表面に、櫛歯状の上記一対の検出電極とリード部を形成して上記検出部とし、上記絶縁性基体の先端部裏面に、ヒータ電極およびリード部を形成して、上記検出部を所定温度に加熱するヒータ部とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載のパティキュレートフィルタの異常検出装置。   The exhaust particulate sensor includes a pair of comb-like detection electrodes and a lead portion formed on a surface of a tip portion of the insulating base located in the exhaust passage to form the detection portion, and the tip of the insulating base The particulate filter abnormality detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein a heater electrode and a lead portion are formed on a back surface, and the detection portion is heated to a predetermined temperature.
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