JP2020101393A5

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Publication number: JP2020101393A5
Application number: JP2018238316A
Authority: JP
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2038-12-20

Description

本発明の一態様は、
内燃機関（ＥＮＧ）の排ガス管（１０１）に取り付けられるハウジング（Ｈ）の内側に、排ガスに含まれる粒子状物質を検出するセンサ素子（１）を保持するセンサ本体（Ｓ１）と、
上記センサ素子の温度を検出するためのセンサ温度検出部（２）と、
上記排ガス管に対する上記センサ本体の搭載状態を診断するための搭載状態診断部（３）と、を備える粒子状物質検出装置（Ｓ）であって、
上記搭載状態診断部は、
上記内燃機関の運転状態に基づいて、搭載状態を診断するための診断閾値（Ｔth）を、上記センサ本体が正常に搭載された状態における上記センサ素子の温度より低い温度値に設定する診断閾値設定部（３１）と、
上記内燃機関の外部情報に基づいて、上記診断閾値を補正し、上記外部情報としての外気温が高いほど上記診断閾値がより高い値となり、上記外気温が低いほど上記診断閾値がより低い値となるように補正する診断閾値補正部と、
上記センサ温度検出部で検出されるセンサ温度（Ｔ）と、上記診断閾値とを比較して、上記センサ温度が上記診断閾値より低いときに、搭載異常と判定する搭載異常判定部（３２）を有している、粒子状物質検出装置にある。

参考形態１における、粒子状物質検出装置の全体構成図。参考形態１における、粒子状物質検出装置のセンサ本体の要部拡大断面図。参考形態１における、粒子状物質検出装置のセンサ素子の要部拡大斜視図。参考形態１における、粒子状物質検出装置を含む排ガス浄化システムの全体構成図。参考形態１における、センサ素子の動作を説明するための模式的な断面図。参考形態１における、粒子状物質検出装置のセンサ温度検出部において用いられるヒータ抵抗とセンサ温度との関係を示す図。参考形態１における、粒子状物質検出装置の搭載状態診断部において実施される搭載状態診断処理のフローチャート図。参考形態１における、搭載状態診断部の診断可否判定部において実施される診断可否判定処理のフローチャート図。参考形態１における、搭載状態診断部の診断可否判定部において用いられるヒータ抵抗の正常範囲と抵抗閾値との関係を示す図。参考形態１における、搭載状態診断部の診断閾値設定部において実施される診断閾値設定処理のフローチャート図。参考形態１における、搭載状態診断部の診断閾値設定部において用いられる排ガス温度及びセンサ温度と診断閾値との関係を示す図。参考形態１における、搭載状態診断部の診断閾値設定部において用いられるエンジン回転数及び燃料噴射量と排ガス温度との関係を示す図。参考形態１における、搭載状態診断部において用いられる診断閾値Ｔthの設定例を、高温時と低温時とで比較して示す図。参考形態２における、搭載状態診断部の診断可否判定部において実施される診断可否判定処理のフローチャート図。参考形態２における、搭載状態診断部の診断可否判定部において用いられるセンサ温度の正常範囲と温度閾値との関係を示す図。参考形態３における、搭載状態診断部の診断可否判定部において実施される診断可否判定処理のフローチャート図。参考形態３における、搭載状態診断部の診断可否判定部において用いられるエンジンの制御モードとセンサ温度との関係を示す図。参考形態４における、搭載状態診断部の診断可否判定部において実施される診断可否判定処理のフローチャート図。参考形態４における、搭載状態診断部の診断可否判定部において用いられるエンジン回転数及び燃料噴射量の診断可能範囲と閾値との関係を示す図。参考形態４の変形例における、搭載状態診断部の診断可否判定部において実施される診断可否判定処理のフローチャート図、及び、車速の診断可能範囲と閾値との関係を示す図。参考形態４の変形例における、搭載状態診断部の診断可否判定部において実施される診断可否判定処理のフローチャート図、及び、排ガス温度の診断可能範囲と閾値との関係を示す図。実施形態５における、搭載状態診断部の診断閾値設定部において実施される診断閾値設定処理のフローチャート図。実施形態５における、搭載状態診断部の診断閾値設定部において用いられる排ガス温度及びセンサ温度と診断閾値との関係を、外気温の高低時で比較して示す図。実施形態５の変形例における、センサ温度検出部にて用いられる温度検出手段の構成例を示すセンサ素子の要部拡大断面図。

（参考形態１）
粒子状物質検出装置に係る基本構成及び基本制御を示す参考形態１について、図１〜図１４を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、粒子状物質検出装置Ｓは、センサ素子１を有するセンサ本体Ｓ１と、センサ温度検出部２及び搭載状態診断部３を有する制御装置Ｓ２と、を備えて構成される。粒子状物質検出装置Ｓは、例えば、図４に示すように、内燃機関としての車両用のディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称する）ＥＮＧに搭載される排ガス浄化装置１００に適用することができる。センサ本体Ｓ１は、エンジンＥＮＧの排ガス管１０１に取り付けられるハウジングＨを有し、その内側に、排ガスに含まれる粒子状物質を検出するセンサ素子１を保持している。

（参考形態２）
図１４〜図１５を参照して、参考形態１の変形例としての参考形態２の粒子状物質検出装置１について説明する。
本形態は、搭載状態診断部３の診断可否判定部３３による判定手順の他の例であり、粒子状物質検出装置１の基本構成は、上記参考形態１と同様であるので説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。
なお、参考形態２以降において用いた符号のうち、既出の参考形態、実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の参考形態、実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

上記参考形態１では、診断可否判定部３３において、センサ温度検出部２の動作状態を示す情報としてヒータ抵抗を用いたが、上記図６に示したように、ヒータ抵抗はセンサ温度Ｔと比例関係にあることから、センサ温度Ｔに基づいて、診断可否を判定することもできる。
図１４は、その場合に診断可否判定部３３において実施される診断可否判定処理であり、まず、ステップＳ１０１にて、上記図８におけるステップＳ１１と同様に、ヒータ抵抗を検出する。次いで、ステップＳ１０２にて、検出したヒータ抵抗に基づいて、センサ温度Ｔを算出する。

このようにしても、搭載状態の診断可否を良好に判定することができ、診断実施可の場合には、上記参考形態１と同様にして、搭載状態診断処理を継続することができる。

（参考形態３）
図１６〜図１７を参照して、参考形態１の変形例としての参考形態３の粒子状物質検出装置１について説明する。
本形態は、搭載状態診断部３の診断可否判定部３３による判定手順の他の例であり、以下、相違点を中心に説明する。
上記参考形態１、２では、診断可否判定部３３は、センサ温度検出部２の動作状態を示す情報に基づいて搭載状態の診断可否を判定したが、他の情報に基づいてもよい。他の情報としては、センサ素子１の温度又は排ガス温度に影響する可能性のある制御情報、例えば、センサ素子１の制御状態を示す情報や、排ガス管１０１内の排ガス状態を示す情報が挙げられる。

（参考形態４）
図１８〜図２１を参照して、参考形態１の変形例としての参考形態４の粒子状物質検出装置１について説明する。
本形態は、搭載状態診断部３の診断可否判定部３３による判定手順の他の例であり、搭載状態の診断可否を判定するための情報として、エンジンＥＮＧの運転状態を示す情報を用いる。以下、上記参考形態との相違点を中心に説明する。

（実施形態５）
図２２〜図２３を参照して、実施形態５の粒子状物質検出装置１について説明する。
本形態は、搭載状態診断部３の診断閾値設定部３１による設定手順の一例を示すものであり、外部情報としての外気温による補正を実施する。粒子状物質検出装置１の基本構成及び基本制御は、上記参考形態１又はその変形例である参考形態２〜参考形態４と同様であるので説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。

上記参考形態、実施形態では、センサ温度検出部２におけるセンサ温度Ｔの検出に、図２４に示す（３）の例のように、センサ素子１に内蔵されるヒータ４のヒータ抵抗を利用したが、これに限らず他の温度検出手段を用いてもよい。例えば、（１）の例のように、センサ素子１の検出部１０を構成する一対の電極１０ａ、１０ｂの電極間インピーダンスを用いて、センサ温度Ｔを測定することもできる。また、（２）の例のように、センサ素子１内に、温度検出用のサーミスタ１４を埋設して、サーミスタ抵抗とセンサ温度の関係から、検出部２の温度を測定することもできる。

本発明は上記参考形態、実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、上記参考形態、実施形態では、ＤＰＦ１０２を含むエンジンの排ガス浄化システムへの適用例を示したが、エンジンを含むシステム構成は、適宜変更することができ、また、車両用に限らず、各種用途に利用することができる。さらに、粒子状物質検出装置Ｓの制御装置Ｓ２において、搭載状態診断部３をＳＣＵ２０に設けたが、車両側のＥＣＵ３０に設けてもよく、センサ本体Ｓ１やセンサ素子１の構造も、適宜変更することができる。

Claims

内燃機関（ＥＮＧ）の排ガス管（１０１）に取り付けられるハウジング（Ｈ）の内側に、排ガスに含まれる粒子状物質を検出するセンサ素子（１）を保持するセンサ本体（Ｓ１）と、
上記センサ素子の温度を検出するためのセンサ温度検出部（２）と、
上記排ガス管に対する上記センサ本体の搭載状態を診断するための搭載状態診断部（３）と、を備える粒子状物質検出装置（Ｓ）であって、
上記搭載状態診断部は、
上記内燃機関の運転状態に基づいて、搭載状態を診断するための診断閾値（Ｔth）を、上記センサ本体が正常に搭載された状態における上記センサ素子の温度より低い温度値に設定する診断閾値設定部（３１）と、
上記内燃機関の外部情報に基づいて、上記診断閾値を補正し、上記外部情報としての外気温が高いほど上記診断閾値がより高い値となり、上記外気温が低いほど上記診断閾値がより低い値となるように補正する診断閾値補正部と、
上記センサ温度検出部で検出されるセンサ温度（Ｔ）と、上記診断閾値とを比較して、上記センサ温度が上記診断閾値より低いときに、搭載異常と判定する搭載異常判定部（３２）を有している、粒子状物質検出装置。
上記診断閾値設定部は、上記内燃機関の運転状態として、エンジン回転数及び燃料噴射量のうちの少なくとも１つを検出し、上記診断閾値は、正常搭載状態における上記センサ素子の温度と上記内燃機関の運転状態との関係に基づいて設定される、請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
上記センサ本体は、通電により発熱して上記センサ素子を加熱するヒータ（４）を有し、
上記センサ温度検出部は、上記ヒータの抵抗値に基づいて上記センサ温度を検出する、請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置。
上記搭載状態診断部は、上記センサ本体の搭載状態の診断が可能か否かを判定するための診断可否判定部（３３）を、さらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。
上記診断可否判定部は、上記センサ温度検出部の動作状態、上記センサ素子の制御状態、上記排ガス管内の排ガス状態、及び、上記内燃機関の運転状態のうちの少なくとも１つの情報に基づいて診断可否を判定する、請求項４に記載の粒子状物質検出装置。
上記診断可否判定部は、上記センサ温度検出部による上記センサ温度の検出が正常になされない状態、又は、上記センサ素子が加熱制御状態にあるときには、診断不可と判定する、請求項５に記載の粒子状物質検出装置。
上記センサ本体の搭載位置に対して排ガス流れ方向の上流側に、粒子状物質の捕集用フィルタ（１０２）が配設されており、
上記診断可否判定部は、上記排ガス管内の排ガス状態として、上記捕集用フィルタが再生制御状態にあるときには、診断不可と判定する、請求項５に記載の粒子状物質検出装置。
上記診断閾値設定部は、上記内燃機関の運転状態に基づいて、上記診断閾値の基準値を算出し、
上記診断閾値補正部は、上記内燃機関の外部情報に基づく診断閾値補正値を用いて上記基準値を補正する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。