JP2024036090A - 排気浄化装置の撤去判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置が排気管から撤去されているか否かの判定精度を向上させることができる排気浄化装置の撤去判定装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気管９に連通するケーシング１４の上流側の温度を検出する入力温度センサ１５と、ケーシング１４の下流側の温度を検出する出力温度センサ１６とを備え、エンジン１が停止してから始動するまでの時間を取得するエンジン停止時間取得部１９と、エンジン１が停止してから始動するまでの時間が、予め定められた所定時間以上である場合に、入力温度センサ１５によって検出された入力温度と、出力温度センサ１６によって検出された出力温度とに基づいて、ケーシング１４内に排気浄化装置１３が配置されているか否かを判定する判定部２２とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気を浄化する装置が排気管から撤去されているか否かを判定する装置に関するものである。

特許文献１には、排気管に連通した外筒と、外筒の中心軸線上に外筒の内面と所定の間隔を空けて配置された内筒と、外筒と内筒との間に設けられたＨＣ吸着材と、内筒の上流側に配置された切り替え弁とを備えた排気システムが記載されている。この排気システムは、切り替え弁によって内筒の上流側を閉弁することにより、外筒と内筒との間のバイパス流路のみから排気が下流側に流動する。また、切り替え弁によって内筒の上流側を開弁することにより、バイパス流路および内筒の中空部（以下、通常流路と記す。）から排気が下流側に流動する。

この切り替え弁の故障を診断するための診断装置が特許文献１に記載されている。この診断装置は、内筒の下流側に設けられた第１温度センサと、バイパス流路の上流部分に設けられた第２温度センサとを備えている。具体的に、診断装置は、切り替え弁の故障を、エンジンを始動した後における第１温度センサによって検出された温度の積算値である第１温度面積と、第２温度センサによって検出された温度の積算値である第２温度面積との差が切り替え弁の開閉指示に応じた差であるか否かに基づいて診断するように構成されている。

上記バイパス流路と通常流路とのいずれか一方のみを排気が流動した状態で、短時間の走行のみを繰り返した場合には、いずれか一方に設けられたセンサで検出される初期温度が高く、切り替え弁の故障を誤判定する可能性がある。そのため、特許文献１に記載された診断装置は、エンジン始動時におけるエンジン水温が閾値未満であり、前トリップの終了時からのエンジン水温の低下量が閾値よりも大きく、更に前トリップでの積算吸入空気量が閾値よりも多い場合に限って切り替え弁の故障を診断するように構成されている。

特開２００８－１２１５０９号公報

特許文献１に記載された各温度センサが排気の熱を受ける順序は、切り替え弁を開弁させた場合と、切り替え弁を閉弁させた場合とで異なる。そのため、第１温度センサに検出された温度に基づく第１温度面積と、第２温度センサに検出された温度に基づく第２温度面積との大小関係（すなわち、温度差）に応じて切り替え弁が動作不能になっているか否かを判断することができる。現在、排気管に設けられたガソリン・パティキュレート・フィルタ（以下、ＧＰＦと記す）などの排気浄化装置は盗難等により意図的に排気管から撤去される場合がある。このように排気管から排気浄化装置が撤去された場合であっても、排気の流動方向は排気浄化装置の有無に拘わらず変化しないため、特許文献１に記載された故障診断装置を直ちに転用することができない。そのため、排気浄化装置が撤去されたことを精度よく判定するための装置を開発する余地があった。

本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、排気浄化装置が排気管から撤去されているか否かの判定精度を向上させることができる排気浄化装置の撤去判定装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、エンジンの排気管に連通するケーシングの内部に、排気浄化装置が収容されていることを判定する排気浄化装置の撤去判定装置であって、前記ケーシングの上流側の温度を検出する入力温度センサと、前記ケーシングの下流側の温度を検出する出力温度センサと、前記ケーシング内における前記排気浄化装置の有無を判定するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記エンジンが停止してから始動するまでの時間を取得するエンジン停止時間取得部と、前記エンジンが停止してから始動するまでの時間が、予め定められた所定時間以上である場合に、前記入力温度センサによって検出された入力温度と、前記出力温度センサによって検出された出力温度とに基づいて、前記ケーシング内に前記排気浄化装置が配置されているか否かを判定する判定部とを備えていることを特徴とするものである。

本発明においては、前記コントローラは、前記エンジンを始動してからの排気の積算量を求め、前記積算量が予め定められた所定量以上である場合に、前記判定部によって前記ケーシング内に前記排気浄化装置が配置されているか否かを判定するように構成されていてよい。

本発明においては、前記ケーシング内に前記排気浄化装置が設けられている場合に、前記入力温度が水分の露点温度以上になり、前記出力温度が前記露点温度未満になる所定積算量を予め求め、前記所定量は、前記所定積算量を含んでよい。

本発明においては、前記コントローラは、前記入力温度が予め定められた所定温度以上である場合に、前記判定部によって前記ケーシング内に前記排気浄化装置が配置されているか否かを判定するように構成されていてよい。

本発明においては、前記判定部は、前記エンジンが始動してからの排気の積算量が第１判定値となった時点における前記入力温度と前記出力温度との差が、予め定められた第１閾値以上の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定してよい。

本発明においては、前記判定部は、前記入力温度が予め定められた第１所定温度に到達するために要した前記エンジンを始動してからの排気の積算量と、前記出力温度が前記第１所定温度に到達するために要した前記積算量との差が、予め定められた第２閾値以上の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定してよい。

本発明においては、前記判定部は、前記入力温度が予め定められた第２所定温度から第３所定温度まで昇温するために要する前記排気の積算量と、前記出力温度が前記第２所定温度から前記第３所定温度まで昇温するために要する前記排気の積算量との差が、予め定められた第３閾値以上の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定してよい。

本発明においては、前記判定部は、前記入力温度が予め定められた第４所定温度に到達した時点における前記入力温度の時間変化率に対する前記出力温度の時間変化率が、予め定められた第４閾値以下の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定してよい。

本発明によれば、エンジンが停止してから始動するまでの時間が、所定時間以上である場合に、排気浄化装置を収容するためのケーシングの入力温度と出力温度とに基づいて、エンジンの排気を浄化する排気浄化装置が排気管内に存在しているか否かを判定する。そのため、エンジンや排気管内の温度が低下した状態から、排気管内における排気浄化装置の有無を判定することができる。加えて、エンジンや排気管内に残存した熱エネルギーによる入力温度の変化、および排気浄化装置に残存した熱エネルギーによる出力温度の変化などによる排気浄化装置の有無の誤判定を防止することができる。

本発明の実施形態における排気浄化装置の一例を説明するための模式図である。 本発明の実施形態における判定装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 積算空気量と各温度センサで検出された温度との関係を検証した結果を示すグラフであり、（ａ）はＧＰＦが排気管内に設けられている場合の検証結果を示し、（ｂ）はＧＰＦが排気管内に設けられていない場合の検証結果を示している。 ソーク時間に応じた入力温度と出力温度との変化の仕方を比較するグラフであり、（ａ）は短時間でエンジンを再始動した場合における入力温度と出力温度との変化を示し、（ｂ）は長時間でエンジンを再始動した場合における入力温度と出力温度との変化を示している。 積算空気量と入力温度の時間変化率および出力温度の時間変化率との関係を検証した結果を示すグラフであり、（ａ）はＧＰＦが排気管内に設けられている場合の検証結果を示し、（ｂ）はＧＰＦが排気管内に設けられていない場合の検証結果を示している。 エンジンを始動してからの経過時間と、入力温度および出力温度との関係を示すグラフである。 入力温度が所定温度に到達した時点における入力温度の時間変化率に対する出力温度の時間変化率に基づいてＧＰＦの有無を判定する例を示す線図である。

本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。

本発明の実施形態における撤去判定装置が適用されるエンジンおよび排気浄化装置の一例を図１に模式的に示してある。図１に示すエンジン１は、従来のエンジンと同様に、ガソリンやディーゼルなどの燃料と空気との混合気を燃焼することにより動力を発生させるように構成されている。具体的に、エンジン１において、混合気を燃焼するための複数の気筒２が、エンジンブロック３に形成されている。各気筒２には、混合気を着火するための点火プラグ４が設けられている。

エンジンブロック３には、外気を取り込むための吸気管５が、インテークマニホールド６を介して連結されている。この吸気管５には、図示しないエアクリーナーなどの種々の部材に加えて、運転者のアクセル操作量などに基づいて吸気管５内を流動する空気量を制御するためのスロットルバルブ７が設けられている。吸気管５には、スロットルバルブ７の開度を検出するためのスロットル開度センサ８が設けられている。

エンジンブロック３には、各気筒２内で混合気を燃焼することによって発生した排気を車外に排出するための排気管９が、エキゾーストマニホールド１０を介して連結されている。

この排気管９には、排気に含まれる未燃ガス（一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ））や窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化し、また粒子状物質を捕集するための種々の装置が設けられている。図１に示す例では、排気管９には、未燃ガスやＮＯｘを浄化するための酸化触媒（二元触媒）や三元触媒などの触媒装置１１が設けられ、その触媒装置１１の下流に、粒子状物質を捕集するＰＭ捕集装置１２が設けられている。

本発明の実施形態において、ウォールフロー型のフィルタ１３が排気浄化装置であるＰＭ捕集装置１２として採用されている。具体的に、ＰＭ捕集装置１２は、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）と称されるフィルタ１３であって、フィルタ１３に三元触媒が担持されている。そのため、触媒装置１１から排出された排気に含まれる未燃ガスおよびＮＯｘをＰＭ捕集装置１２により効果的に浄化することができる。以下の説明では、フィルタ１３を単にＧＰＦ１３と称す。

ＧＰＦ１３は、排気管９の一部の径が拡張して形成されたケーシング１４の内径と、ほぼ同一の外径を有し、ケーシング１４の内側に組み付けられている。すなわち、ケーシング１４は、排気管９に連通して設けられていて、ケーシング１４まで流動した排気の全てがＧＰＦ１３の内部を通過するように構成されている。

ＧＰＦ１３に流入する排気の温度を検出するために、触媒装置１１とＧＰＦ１３との間には入力温度センサ１５が設けられている。加えて、ＧＰＦ１３から流出した排気の温度を検出するために、ＧＰＦ１３の下流側には出力温度センサ１６が設けられている。言い換えると、入力温度センサ１５は、ケーシング１４の上流側の温度を検出し、出力温度センサ１６は、ケーシング１４の下流側の温度を検出する。

上記のスロットル開度センサ８、各温度センサ１５，１６、およびソークタイマー１７が、本発明の実施形態における「コントローラ」に相当する電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す。）１８に接続されている。ソークタイマー１７は、イグニッションがオフされてからの経過時間（ソーク時間）を計測するように構成されている。

ＥＣＵ１８は、従来のＥＣＵと同様に、マイクロコンピュータを主体に構成されており、入力される信号と、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、ＧＰＦ１３の有無を判定するように構成されている。なお、ＥＣＵ１８には、エンジン回転数を検出するセンサの信号など、他のセンサからの信号を入力することもできる。

ＥＣＵ１８は、ソーク時間取得部１９、エンジン制御部２０、温度取得部２１、およびＧＰＦ判定部２２を備えている。具体的に、ソーク時間取得部１９は、エンジン１を停止してから始動するまでの時間を取得する「エンジン停止時間取得部」として機能する。本発明の実施形態では、ソークタイマー１７によって計測されたソーク時間がソーク時間取得部１９に送信される。

エンジン制御部２０は、エンジン１の始動や停止を制御し、加えて、アクセル操作量などに基づく要求駆動力に応じてエンジン１の出力を制御するように構成されている。温度取得部２１は、入力温度センサ１５および出力温度センサ１６によって検出された温度を取得し、ＧＰＦ判定部２２に出力するように構成されている。ＧＰＦ判定部２２は、温度取得部２１から入力された温度情報に基づいて、ＧＰＦ１３が排気管９から取り外されているか否かを判定するように構成されている。換言すれば、排気管９におけるＧＰＦ１３の有無を確認するように構成されている。このＧＰＦ判定部２２が、本発明の実施形態における「判定部」に相当する。

図２には、ＥＣＵ１８によって実行される制御の一例を説明するためのフローチャートを示してある。ここに示す制御例では、エンジン１の温度が所定温度未満の状態からエンジン１を始動した場合に、ＧＰＦ１３の有無が判定される。ステップＳ１において、ＧＰＦ１３の有無を判定するための前提条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、ステップＳ１において、ソーク時間が、予め定められた所定時間以上であるか否かを判断する。この所定時間は、実験やシミュレーションの結果に基づき、外気と同等の温度までエンジン１および排気管９内の温度が低下するまでに要する時間に設定されている。なお、本実施例における撤去判定装置がエンジン１を停止して他の駆動力源としてのモータで走行できるハイブリッド車両に適用される場合には、ステップＳ１において、ソーク時間に代えてエンジン１を停止してからの経過時間が所定時間以上であるか否かを判断してもよい。このようにステップＳ１では、エンジン１を停止してから始動するまでの時間が、予め定められた所定時間以上であるか否かが判断される。

排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するための前提条件が成立していないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合は、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するための前提条件が成立していることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２に進み、ＧＰＦ１３の有無を判定する環境条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、ステップＳ２では、法規に応じて予め定められた所定気圧以上の環境下であるか否かがなどが判定される。

環境条件が成立していないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合は、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、環境条件が成立していることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３に進み、エンジン１が始動しているか否かを判断する。ステップＳ３における判断は、例えばエンジン制御部２０からエンジン１に出力される信号などに基づいて行うことができる。

エンジン１が始動していないことによりステップＳ３で否定的に判断された場合は、ステップＳ１にリターンし、ステップＳ３の判断はエンジン１が始動されるまで繰り返し行われる。それとは反対に、エンジン１が始動していることによりステップＳ３で肯定的に判断された場合は、ステップＳ４に進み、排気の温度がほぼ一定（単調）に増加しない条件であるモニタリング禁止条件が成立しているか否かを判断する。したがって、例えば、エンジン１がストールする可能性がある場合や、エンジン１の出力が予め定められた所定増加率以上で増加している場合などに、モニタリング禁止条件が成立する。

モニタリング禁止条件が成立していることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合は、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、モニタ禁止条件が成立していないことによりステップＳ４で否定的に判断された場合は、ステップＳ５に進み、検出されたパラメータの演算を行う。

この制御例では、入力温度センサ１５、出力温度センサ１６、およびＧＰＦ１３に供給される排気の積算量に基づいて排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無が判定される。このＧＰＦ１３に供給される排気の積算量は、例えばスロットル開度センサ８の検出値から演算することができる。以下の説明では、ＧＰＦ１３に供給される排気の積算量を、便宜上、積算空気量と記す。

図３（ａ）には、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられている状態での積算空気量と各温度センサ１５，１６で検出された温度との関係を検証した結果を示している。一方、図３（ｂ）には、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられていない状態での積算空気量と各温度センサ１５，１６で検出された温度との関係を検証した結果を示している。

図３に示す検証は、補足連邦試験手順（ＳＦＴＰ）のうちの高速高加速の試験サイクルのパターン（ＵＳ０６）、および国際調和排出ガス燃費試験方法（ＷＬＴＰ）に基づいて実験車両を走行することにより行われた。なお、ＷＬＴＰに基づく走行パターンは、ＵＳ０６に基づく走行パターンよりも比較的緩やかな走行パターンである。図３（ａ）および図３（ｂ）において、太い曲線は、ＵＳ０６の走行パターンに基づいて走行した場合における上記関係の検証結果を示し、細い曲線はＷＬＴＰの走行パターンに基づいて走行した場合における上記関係の検証結果を示し、破線は入力温度センサ１５で検出された入力温度を示し、実線は出力温度センサ１６で検出された出力温度を示す。

図３（ａ）に示すように、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられている場合には、積算空気量が所定量Ｇ１以下の場合には、入力温度と出力温度との差が極微小でかつほぼ一定（停滞状態）である。換言すれば、入力温度および出力温度が停滞している。その後、積算空気量が所定量Ｇ１よりも増加すると、走行パターンに係わらず入力温度が増加し始めるが、それに対して出力温度は一定のままである。具体的には、入力温度や出力温度は水の露点温度において停滞する。また、排気管９にＧＰＦ１３が設けられている場合、排気管９の熱容量はＧＰＦ１３により増大される。この場合、積算空気量（ＧＰＦ１３に入力される熱エネルギー）が所定量Ｇ１よりも多くなると、入力温度は上昇し始める。しかしながら、ＧＰＦ１３によって熱が吸収されるため、この状況においては出力温度が未だ停滞している。

一方、図３（ｂ）に示すように、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられていない場合には、いずれの走行パターンであっても、入力温度と出力温度との差が小さい。また、排気の流動抵抗が小さいため、排気管９内の水分を比較的多く含む排気が迅速に排出される。その結果、入力温度および出力温度がほとんど停滞することなく上昇する。

そのため、ここに示す制御例では、積算空気量や、各温度センサ１５，１６で検出された温度に基づいて排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無が判定される。したがって、ステップＳ５では、エンジン１を始動し始めてからの積算空気量を演算する。

ステップＳ６では、判定開始条件が成立したか否かを判断する。具体的に、ステップＳ６では、ＧＰＦ１３が排気管９に配置されているとした場合に、入力温度と出力温度とに顕著な差が生じる条件下であるか否かが判断される。例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、積算空気量が所定量Ｇｐ以上になったか否かや、入力温度が所定温度Ｔ１以上になったか否かを判断する。より具体的には、積算空気量が、入力温度が水分の露点温度以上で、かつ出力温度が水分の露点温度未満であると推測できる積算空気量になったか否かを判断する。この積算空気量が、本発明の実施形態における「所定量」や「所定積算量」に相当する。

判定開始条件が成立していないことによりステップＳ６で否定的に判断された場合は、ステップＳ４にリターンする。それとは反対に判定開始条件が成立していることによりステップＳ６で肯定的に判断された場合は、ステップＳ７に進み、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するための判定値を演算する。

具体的には、「第１判定値」に相当する所定の積算空気量Ｇｐにおける入力温度と出力温度との差を演算する。そのため、所定積算空気量Ｇｐは、実験やシミュレーションなどの結果に基づき、ＧＰＦ１３が設けられている場合における入力温度と出力温度との差が顕著に生じる値であって、かつＧＰＦ１３が設けられていない場合における入力温度と出力温度との差が微小となる値に設定されている。なお、所定積算空気量Ｇｐは、ステップＳ６における判断に使用される値と異なる値に設定されていてもよい。

ステップＳ７では、入力温度が予め定められた第１所定温度Ｔ１に到達するために要した積算空気量と、出力温度が第１所定温度Ｔ１に到達するために要した積算空気量との差ΔＧを演算してもよい。具体的には、第１所定温度Ｔ１は、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられている場合には、入力温度が第１所定温度Ｔ１に到達するまでに要する積算空気量と、出力温度が第１所定温度Ｔ１に到達するまでに要する積算空気量との差ΔＧが所定値より増大し、ＧＰＦ１３が設けられていない場合には、上述の差ΔＧが所定値以下となる温度に設定されている。第１所定温度Ｔ１は、予め実験やシミュレーションなどの結果に基づき定めることができる。

ステップＳ７では、入力温度が予め定められた第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３まで昇温するために要する積算空気量と、出力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３まで昇温するために要する積算空気量との差を演算してもよい。具体的には、第２所定温度Ｔ２および第３所定温度Ｔ３は、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられている場合には、入力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３に昇温するために要する積算空気量と、出力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３に昇温するために要する積算空気量との差が所定値よりも増大し、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられていない場合には、入力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３に昇温するために要する積算空気量と、出力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３に昇温するために要する積算空気量との差が所定値以下となる温度に設定されている。第２所定温度Ｔ２および第３所定温度Ｔ３は、予め実験やシミュレーションなどの結果に基づいて定めることができる。

ステップＳ７に続くステップＳ８では、ステップＳ７で演算された判定値に基づいてＧＰＦ１３が排気管９内に設けられているか否かを判定する。例えば、ステップＳ７で所定の積算空気量Ｇｐにおける入力温度と出力温度との差（すなわち判定値）が算出された場合には、ステップＳ８においてその判定値が予め定められた第１閾値以上であるか否かを判断する。この判定値が、第１閾値以上である場合に、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられていると判断される。

ステップＳ７で入力温度が第１所定温度Ｔ１に到達するために要した積算空気量と、出力温度が第１所定温度Ｔ１に到達するために要した積算空気量との差（すなわち判定値）が算出された場合には、その判定値が予め定められた第２閾値以上であるか否かを判断する。この判定値が、第２閾値以上である場合に、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられていると判断される。

ステップＳ７で入力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３まで昇温するために要する積算空気量と、出力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３まで昇温するために要する積算空気量との差（すなわち判定値）が算出された場合には、その判定値が予め定められた第３閾値以上であるか否かを判断する。この判定値が、第３閾値以上である場合に、ＧＰＦ１３が排気管９内に設けられていると判断される。

排気管９内にＧＰＦ１３が設けられていることによりステップＳ８で肯定的に判断された場合は、ステップＳ９に進み、排気管９が正常に機能していると判定される。その後、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、排気管９内にＧＰＦ１３が設けられていないことによりステップＳ８で否定的に判断された場合は、ステップＳ１０に進み、排気管９に異常が生じていると判定して、このルーチンを一旦終了する。この場合、排気管９の異常を運転者に通知してよく、エンジン１の運転条件を変更してよい。

図４（ａ）には、排気管９にＧＰＦ１３を設け、かつ短時間（すなわち、ソーク時間が所定時間未満）でエンジン１を再始動した場合に入力温度と出力温度とを計測した例を示し、図４（ｂ）には、排気管９にＧＰＦ１３を設け、かつ長時間（すなわち、ソーク時間が所定時間以上）でエンジン１を再始動した場合に入力温度と出力温度とを計測した例を示してある。なお、図４において、実線は入力温度を示し、破線は出力温度を示す。

図４（ａ）に示すように短時間でエンジン１を再始動した場合には、ＧＰＦ１３の初期温度が高いため、エンジン１を再始動することによってＧＰＦ１３を通過する排気温度が高くなる。その結果、所定積算空気量Ｇｐ時における入力温度と出力温度との差が小さくなる。または、出力温度が第１所定温度Ｔ１に昇温するまでに要する積算空気量と、入力温度が第１所定温度Ｔ２に昇温するまでに要する積算空気量との差が小さくなる。あるいは、入力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３まで昇温するために要する積算空気量と、出力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３間で昇温するために要する積算空気量との差が小さくなる。そのため、この場合には、排気管９内にＧＰＦ１３が設けられていないと誤判定する可能性がある。

それに対して、図４（ｂ）に示すように長時間でエンジン１を再始動した場合には、ＧＰＦ１３の初期温度が低いため、エンジン１を再始動した後に、ＧＰＦ１３が昇温するまでの間、出力温度が露点温度近傍で停滞する。その結果、所定積算空気量Ｇｐ時における入力温度と出力温度との差が大きくなる。または、出力温度が第１所定温度Ｔ１に昇温するまでに要する積算空気量と、入力温度が第１所定温度Ｔ２に昇温するまでに要する積算空気量との差が大きくなる。あるいは、入力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３まで昇温するために要する積算空気量と、出力温度が第２所定温度Ｔ２から第３所定温度Ｔ３間で昇温するために要する積算空気量との差が大きくなる。すなわち、エンジン１や排気管９内の温度が低下した状態において、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定することができる。つまり、この状態においてはエンジン１や排気管９内に残存した熱エネルギーが入力温度に作用せず、また、ＧＰＦ１３に残存した熱エネルギーが出力温度に作用しない。そのため、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無の誤判定を防止することができ、かつ排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を精度よく判定することができる。

また、上述した制御例では、積算空気量、すなわち、ＧＰＦ１３に入力される熱エネルギーに基づいて排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定している。そのため、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するための閾値を走行パターンに応じて設定する必要がなく、また入力温度と出力温度との関係が走行パターンに応じて変化することを防止できる。その結果、ＧＰＦ１３の有無の判定を簡素化することができる。

さらに、ＧＰＦ１３が排気管９に配置されている場合に、入力温度と出力温度とに顕著な差が生じる条件下で、ＧＰＦ１３の有無を判定することにより、誤判定が生じることを防止できる。具体的には、入力温度が水分の露点温度以上で、かつ出力温度が水分の露点温度未満であると推定される積算空気量になったことを条件に、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無が判定される。そのため、排気管９内にＧＰＦ１３が設けられている場合には、入力温度が比較的急激に増加するのに対して、出力温度が露点温度以下で停滞する。その結果、入力温度と出力温度との差が顕著に大きくなり、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無の判定制度を向上させることができる。

なお、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられている場合には、所定の積算空気量Ｇ１以上で入力温度が増加するのに対して、出力温度が停滞する。一方、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられていない場合には、積算空気量に係わらず、入力温度と出力温度とが増加する。言い換えると、所定の積算空気量Ｇ１以上では、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられている場合の方が、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられていない場合よりも、入力温度の変化率に対して出力温度の変化率が小さくなる。

図５（ａ）には、排気管９にＧＰＦ１３が設けられている状態での積算空気量と入力温度の時間変化率との関係を破線で示し、積算空気量と出力温度の時間変化率との関係を実線で示している。一方、図５（ｂ）には、排気管９にＧＰＦ１３が設けられていない状態での積算空気量と入力温度の時間変化率との関係を破線で示し、積算空気量と出力温度の時間変化率との関係を実線で示している。また、図３（ａ）および図３（ｂ）と同様に、ＵＳ０６に基づく走行パターンにおける検証結果を太い曲線で示し、ＷＬＴＰに基づく走行パターンにおける検証結果を細い曲線で示してある。

図５（ａ）に示すように、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられている場合には、積算空気量が所定量Ｇ１以上で、入力温度の時間変化率が急激に大きくなるのに対して出力温度の時間変化率が低い状態が維持される。図３（ａ）を参照して説明した通り、出力温度は水分の露点温度近傍で停滞する。そのため、この場合において積算空気量が所定量Ｇ１以上では、入力温度の時間変化率と出力温度の時間変化率との差が大きくなる。

それに対して、図５（ｂ）に示すように、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられていない場合には、入力温度の時間変化率と出力温度の時間変化率との差が、積算空気量に係わらず増減している。すなわち、ＧＰＦ１３が排気管９に設けられている場合のような入力温度の時間変化率と出力温度の時間変化率との顕著な差が生じない。

そのため、本発明の実施形態における撤去判定装置は、積算空気量が所定量Ｇ１以上である場合に、入力温度の時間変化率と出力温度の時間変化率との差が所定差以上であるか否かを判断し、所定差未満である場合にＧＰＦ１３が撤去されていると判定するように構成してもよい。

本発明の実施形態における撤去判定装置が適用される車両が急加速した場合には、短時間で入力温度と出力温度とが上昇するのに対して、小さな加速度で加速した場合には、長時間で入力温度と出力温度とが上昇することになり、走行の仕方、すなわちエンジン１の駆動の仕方に応じてＧＰＦ１３が設けられているか否かの閾値を定める必要がある。そのため、図２に示す制御例では、排気管９に供給される熱エネルギーを基準として、入力温度と出力温度とを比較することにより、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するように構成されている。

しかしながら、図６（ａ）に示すように、排気管９内にＧＰＦ１３が設けられている場合には、エンジン１を始動してから所定時間が経過した後に、入力温度に遅れて出力温度が上昇する。一方、図６（ｂ）に示すように、排気管９内にＧＰＦ１３が設けられていない場合には、エンジン１を始動してから所定時間が経過した時点では、入力温度と出力温度とがほぼ同時に上昇する。そのため、本発明の実施形態における撤去判定装置は、所定温度に到達するまでの時間差や、所定時間後の入力温度と出力温度との差を計測し、その計測値に基づいて排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するように構成してもよい。

また、本発明の実施形態における撤去判定装置は、入力温度が所定温度に到達した時点における入力温度の時間変化率に対する出力温度の時間変化率に基づいて、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するように構成してもよい。図７には、入力温度が所定温度に到達した時点における入力温度の時間変化率と出力温度の時間変化率との関係を検証した結果を示している。その検証結果を「●」でプロットしてあり、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定するための第４閾値を実線で示してある。この第４閾値よりも上側の領域が、排気管９内にＧＰＦ１３が設けられていない領域である。すなわち、入力温度の時間変化率に対する出力温度の時間変化率が、予め定められた第４閾値以下である場合に、排気管９内にＧＰＦ１３が設けられていると判定する。なお、上記の所定温度が、本発明の実施形態における「第４所定温度」に相当するものであって、ステップＳ６における判断に使用される値と異なる値に設定されていてもよい。

このように入力温度が所定温度に到達した時点における入力温度の時間変化率に対する出力温度の時間変化率に基づいて、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を判定することにより、走行パターンに係わらず、排気管９内におけるＧＰＦ１３の有無を精度よく判定することができる。

１ エンジン
８ スロットル開度センサ
９ 排気管
１１ 触媒装置
１２ ＰＭ捕集装置
１３ 排気浄化装置（ＧＰＦ）
１４ ケーシング
１５ 入力温度センサ
１６ 出力温度センサ
１７ ソークタイマー
１８ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１９ ソーク時間取得部
２０ エンジン制御部
２１ 温度取得部
２２ ＧＰＦ判定部

Claims (8)

1. エンジンの排気管に連通するケーシングの内部に、排気浄化装置が収容されていることを判定する排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記ケーシングの上流側の温度を検出する入力温度センサと、
   前記ケーシングの下流側の温度を検出する出力温度センサと、
   前記ケーシング内における前記排気浄化装置の有無を判定するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記エンジンが停止してから始動するまでの時間を取得するエンジン停止時間取得部と、
   前記エンジンが停止してから始動するまでの時間が、予め定められた所定時間以上である場合に、前記入力温度センサによって検出された入力温度と、前記出力温度センサによって検出された出力温度とに基づいて、前記ケーシング内に前記排気浄化装置が配置されているか否かを判定する判定部とを備えている
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。
2. 請求項１に記載の排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記コントローラは、
   前記エンジンを始動してからの排気の積算量を求め、
   前記積算量が予め定められた所定量以上である場合に、前記判定部によって前記ケーシング内に前記排気浄化装置が配置されているか否かを判定するように構成されている
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。
3. 請求項２に記載の排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記ケーシング内に前記排気浄化装置が設けられている場合に、前記入力温度が水分の露点温度以上になり、前記出力温度が前記露点温度未満になる所定積算量を予め求め、
   前記所定量は、前記所定積算量を含む
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。
4. 請求項１に記載の排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記コントローラは、
   前記入力温度が予め定められた所定温度以上である場合に、前記判定部によって前記ケーシング内に前記排気浄化装置が配置されているか否かを判定するように構成されている
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。
5. 請求項１に記載の排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記判定部は、前記エンジンが始動してからの排気の積算量が第１判定値となった時点における前記入力温度と前記出力温度との差が、予め定められた第１閾値以上の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定する
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。
6. 請求項１に記載の排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記判定部は、前記入力温度が予め定められた第１所定温度に到達するために要した前記エンジンを始動してからの排気の積算量と、前記出力温度が前記第１所定温度に到達するために要した前記積算量との差が、予め定められた第２閾値以上の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定する
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。
7. 請求項１に記載の排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記判定部は、前記入力温度が予め定められた第２所定温度から第３所定温度まで昇温するために要する前記排気の積算量と、前記出力温度が前記第２所定温度から前記第３所定温度まで昇温するために要する前記排気の積算量との差が、予め定められた第３閾値以上の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定する
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。
8. 請求項１に記載の排気浄化装置の撤去判定装置であって、
   前記判定部は、前記入力温度が予め定められた第４所定温度に到達した時点における前記入力温度の時間変化率に対する前記出力温度の時間変化率が、予め定められた第４閾値以下の場合に、前記排気浄化装置が前記ケーシング内に配置されていると判定する
   ことを特徴とする排気浄化装置の撤去判定装置。

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