JP4238788B2 - パティキュレートフィルタ異常判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられるパティキュレートフィルタの異常を判定する技術に関する。

近年、車両などに搭載される内燃機関では、パティキュレートフィルタの異常を判定する技術が種々提案されている。フィルタの異常を判定する技術としては、フィルタ再生開始から所定時間後のフィルタ上流の排気圧力と、その時の機関運転状態により定められる基準圧力とを比較してフィルタ異常を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、フィルタの異常を判定する技術としては、フィルタ再生直後のフィルタ前後差圧と正常時の差圧とを比較してフィルタの異常を判定する技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特公平３−３８４０６号公報 特開平６−３２３１２７号公報 特開平６−１２３２１６号公報 特開平６−３３０７３０号公報 特開平７−１８０５２８号公報 特開２００１−２０７８２８号公報 特開平５−９８９４１号公報 特開平８−１２１１５０号公報

ところで、微量のパティキュレート（以下、ＰＭと記す）がフィルタをすり抜けるような軽微な異常が発生した場合は、フィルタ上流の排気圧力やフィルタ前後差圧が僅かに変化するが、ＰＭ捕集量の変化に依るものと区別することが困難である。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は排気中のＰＭを捕集するフィルタの異常判定方法において、微量のＰＭがフィルタをすり抜けるような軽微な異常であっても精度良く検出することができる技術を提供することにある。

本発明の特徴は、パティキュレートの捕集と酸化を行うパティキュレートフィルタ、言い換えれば酸化能を有する触媒が担持されたパティキュレートフィルタの異常判定方法において、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度挙動に基づいてフィルタの異常を判定する点にある。

本願発明者は、上記した課題を解決すべく種々の実験及び検討を行った結果、ＰＭがパティキュレートフィルタをすり抜けるような異常が発生した場合に、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度（以下、流出排気温度と記す）が特異な挙動を示すことを見出した。

例えば、パティキュレートフィルタが正常な場合はパティキュレートフィルタへ流入する排気の温度（以下、流入排気温度と記す）の変化に対して流出排気温度の変化が応答遅
れを生じ且つその変化幅も小さいのに対し、パティキュレートフィルタが異常な場合は流入排気温度の変化に対する流出排気温度の応答遅れが短縮され且つその変化幅が大きくなる。すなわち、パティキュレートフィルタが異常な場合は、流出排気温度の挙動が流入排気温度の挙動に近似する。

上記した挙動が現れるメカニズムについては解明できていないが、おおよそ以下のようなメカニズムに依ると推察される。

正常なパティキュレートフィルタに排気が流れる際には、パティキュレートフィルタと排気との間で熱交換が行われるとともに、ＰＭや炭化水素等の酸化反応熱が排気へ伝導される。

パティキュレートフィルタの一部が破損等してＰＭのすり抜けが発生した場合は、破損部位の流通抵抗が他の部位より低くなる（すなわち、破損部位の圧力が他の部位より低くなる）ため、排気の流れが破損部位に集中する。排気の流れが破損部位に集中すると、排気の流速が高くなるため、上記の熱交換率及び熱伝導率が低下すると考えられる。

更に、破損部位のＰＭ捕集量が正常時より少なくなると予想される。破損部位のＰＭ捕集量が少なくなると、破損部位で発生する酸化反応熱が減少するため、排気がパティキュレートフィルタを流れる際に受ける熱量が減少する。

従って、パティキュレートフィルタにおいてＰＭがすり抜けるような異常が発生した場合には、パティキュレートフィルタ内において排気が授受する熱量が減少する。その結果、パティキュレートフィルタの異常時には、流出排気温度の挙動が流入排気温度の挙動に近似すると推察される。

そこで、本発明では、パティキュレートフィルタの流入排気温度に対する流出排気温度の変化軌跡を検出し、その変化軌跡に基づいてパティキュレートフィルタの異常を判定するようにした。

その際の具体的な判定方法としては、（１）流入排気温度の変化開始から流出排気温度の変化開始までの応答遅れ時間が所定時間未満であるときにパティキュレートフィルタが異常であると判定する方法、（２）流入排気温度の変化幅と流出排気温度の変化幅の相対差が所定量未満であるときにパティキュレートフィルタが異常であると判定する方法、（３）流入排気温度の変化速度に対する流出排気温度の変化速度が所定の比率を超えたときにパティキュレートフィルタが異常であると判定する方法、（４）上記（１）〜（３）の少なくとも二つの要件が成立したときにパティキュレートフィルタが異常であると判定する方法、等を例示することができる。

本発明の判定方法によれば、パティキュレートにおいてＰＭのすり抜けが発生した場合に、流出排気温度の特異な挙動を検出することができる。

更に、本発明の判定方法は、流入排気温度に対する流出排気温度の変化の軌跡を検出するため、変化の全体をパラメータとして判定を行うことができる。その結果、流入排気温度や流出排気温度が機関燃焼状態の乱れ等によって一時的に変動する場合や上記した特異な挙動の現れ方が極めて小さくなる場合等であっても、誤判定され難くい。

尚、パティキュレートフィルタの一部が破損等してＰＭのすり抜けが発生した場合に、破損部位を流れる排気の流速が高くなるほど上記の熱交換率及び熱伝導率が低下すると考えられる。このため、本発明の異常判定は、内燃機関の吸入空気量が所定量以上であると
きに実行されるようにしてもよい。

破損部位の流速が高くなる他の要件としては、破損部位と他の部位との圧力差が考えられる。すなわち、破損部位に対する他の部位の圧力が高くなるほど、破損部位の流速が高くなる。他の部位の圧力はＰＭ捕集が多くなるほど高くなるため、ＰＭ捕集量が所定量以上であることを条件に異常判定が行われるようにしてもよい。

また、本発明に係る異常判定は、パティキュレートフィルタがＰＭを連続酸化可能な状態（すなわち、パティキュレートフィルタに担持された触媒がＰＭを連続酸化可能な状態）にあるときに実行されるようにしてもよい。

触媒がＰＭ連続酸化可能状態にないときはパティキュレートフィルタにおける酸化反応熱の発生量が少なくなるため、正常時に排気が授受する熱量と異常時に排気が授受する熱量との差が小さくなる。

これに対し、触媒がＰＭ連続酸化可能状態にあるときはパティキュレートフィルタにおける酸化反応熱の発生量が多くなるため、正常時に排気が授受する熱量と異常時に排気が授受する熱量との差が大きくなる。

従って、正常時における流出排気温度の挙動と異常時における流出排気温度の挙動との差は、触媒がＰＭ連続酸化可能状態にない場合よりＰＭ連続酸化可能状態にある場合の方が明確に現れ易いと言える。

上記知見によれば、触媒がＰＭ連続酸化可能状態にあるときに異常判定が実行されるようにすれば、判定精度を高めることが可能になる上、触媒の劣化（触媒の酸化能の劣化）も判定することが可能となる。

次に、本願発明者は上記した流出排気温度の特異な挙動について種々の条件下で実験及び検討を行った結果、内燃機関が減速運転状態にあるとき、すなわち流入排気温度が低下するときに、流出排気温度の特異な挙動が顕著に現れることを見出した。

そこで、本発明に係る異常判定は、内燃機関が減速運転状態にある時に実行されるようにしてもよい。内燃機関が減速運転状態にあるときに異常判定が行われると、流出排気温度の特異な挙動が顕著に現れるため、判定精度の向上を図ることが可能となる。更に、流入排気温度や流出排気温度の検出に用いられる温度センサとして、汎用性の高い温度センサを用いることができる。

尚、流入排気温度及び流出排気温度の変化軌跡を検出する期間が過剰に短くなると判定精度が低下する可能性があるため、内燃機関が減速運転後に一定時間以上のアイドル運転を行った場合に限り、減速開始以前からアイドル運転時間が一定時間以上となるまでの期間に異常判定が実行されるようにしてもよい。

また、本発明において内燃機関が減速運転状態にあるときに異常判定を実行する場合は、ＥＧＲを停止し、およびまたは吸気絞り弁の開度を増大させるようにしてもよい。

尚、ここでいうＥＧＲとは、パティキュレートフィルタ上流の排気通路から吸気通路へ排気を再循環させること、パティキュレートフィルタ下流の排気通路から吸気通路へ排気を再循環させること、及び可変動弁機構により燃焼室内の残留排気を増加させること等を含む。

前述したように、パティキュレートフィルタの一部が破損等してＰＭのすり抜けが発生した場合は、破損部位を流れる排気の流速が上昇することにより排気が授受する熱量が減少すると考えられる。このため、破損部位を流れる排気の流速が高められれば、排気が授受する熱量が一層減少し、流出排気温度の特異な挙動が一層顕著に現れる。更に、パティキュレートフィルタへ流入する排気の温度が低いほど、言い換えればパティキュレートフィルタと流入排気温度の差が大きくなるほど、流出排気温度の特異な挙動が顕著に現れると考えられる。

従って、異常判定実行時にＥＧＲが停止およびまたは吸気絞り弁の開度が増大させられると、パティキュレートフィルタへ流入する排気の流量及び流速が増加するため、破損部位を流れる排気の流速を高めることが可能になるとともに流入排気温度が低下し易くなる。その結果、判定精度の一層の向上が図られることになる。

また、破損部位を流れる排気の流速が高められるとともに排気の温度が低下させられると、流出排気温度の低下度合いが顕著に高くなるため、流入排気温度及び流出排気温度の変化軌跡を検出する期間が短縮されても誤判定し難くなる。その結果、異常判定の実行頻度を高めることが可能となる。

次に、本発明の異常判定は、減速運転時の流出排気温度の低下度合いに基づいて行われるようにしてもよい。

パティキュレートフィルタが正常な場合は減速運転時における流出排気温度の低下度合いが僅かであるが、パティキュレートフィルタが異常な場合は減速運転時における流出排気温度の低下度合いが顕著に高くなる。

従って、減速運転開始以前の流出排気温度と減速運転後の流出排気温度の差（低下温度）が閾値を超えたときには、パティキュレートフィルタが異常であると判定することができる。

次に、本願発明者は減速運転時における流出排気温度の挙動について更なる実験及び検証を行った結果、パティキュレートフィルタが正常な場合はＰＭ捕集量が比較的多い時とＰＭ捕集量が比較的少ない時の温度低下量が略同量であるのに対し、パティキュレートフィルタが異常な場合は両者の温度低下量に明確な差違が現れることも見出した。

従って、ＰＭ捕集量が比較的多い時の温度低下量とＰＭ捕集量が比較的少ない時の温度低下量との差が閾値を超えた場合には、パティキュレートフィルタが異常であると判定することも可能である。

ＰＭ捕集量が比較的多い時期としては、パティキュレートフィルタのＰＭ再生処理が実行される直前を例示することができる。ＰＭ捕集量が比較的少ない時期としては、パティキュレートフィルタのＰＭ再生処理が実行された直後を例示することができる。

上記した種々の異常判定方法において、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集量を推定し、推定されたＰＭ捕集量に応じて判定基準を変更するようにしてもよい。

パティキュレートフィルタが正常である場合は、ＰＭ捕集量が多くなるほど排気の流速が低下するとともに酸化反応熱の熱量が増加する。このため、パティキュレートフィルタが正常である場合は、ＰＭ捕集量が多くなるほど排気が授受する熱量が増加する。

これに対し、パティキュレートフィルタが異常である場合は、ＰＭ捕集量が多くなるほ
どパティキュレートフィルタの破損部位を流れる排気の流速が上昇するため、パティキュレートフィルタにおいて排気が授受する熱量が減少する。逆に、ＰＭ捕集量が少なくなるほど破損部位を流れる排気の流速が上昇し難いため、パティキュレートフィルタにおいて排気が授受する熱量が減少し難い。

従って、ＰＭ捕集量が多いときはＰＭ捕集量が少ないときに比して流出排気温度の特異な挙動が顕著に現れる。そこで、ＰＭ捕集量が多いときはＰＭ捕集量が少ないときより判定基準を高めることにより異常判定の精度を高めることができる。逆に、ＰＭ捕集量が少ないときはＰＭ捕集量が多いときより判定基準を下げることにより、パティキュレートフィルタの異常を判定し易くなる。

また、本発明に係る異常判定方法は、パティキュレートフィルタ前後の差圧をパラメータとした異常判定方法と組み合わせることもできる。この場合、流出排気温度の挙動に基づく異常判定とパティキュレートフィルタ前後差圧に基づく異常判定によって二重の異常判定が行われることになるため、誤判定の発生を抑制し易くなる。

尚、内燃機関が減速運転状態にあるときは流出排気温度の挙動に基づく異常判定が行われ、内燃機関が高負荷・高回転運転状態にあるときはパティキュレートフィルタ前後差圧に基づく異常判定が行われるようにしても良い。

この場合、減速運転領域に加えて高回転・高負荷運転領域においてもパティキュレートフィルタの異常を判定することができるため、異常判定可能な運転領域が拡大するとともに、異常判定の実行頻度を高めることが可能となる。

また、本発明に係る異常判定方法は、減速運転後の流出排気温度を推定演算し、その推定演算値と実際の流出排気温度を比較することによって異常判定を行うようにしてもよい。

その場合、推定演算値と実際の流出排気温度との差が閾値を超えていなければパティキュレートフィルタが正常であると判定され、前記の差が閾値を超えていればパティキュレートフィルタが異常であると判定されるようにすればよい。

このような異常判定方法によれば、容易且つ短時間に異常判定を行うことが可能となる。

本発明によれば、パティキュレートフィルタの流出排気温度の挙動をパラメータとすることにより、微量のＰＭがパティキュレートフィルタをすり抜けるような軽微な異常であっても、精度良く異常の発生を判定することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１において内燃機関１は圧縮着火式のディーゼルエンジンである。

内燃機関１には吸気通路２と排気通路３が接続されている。吸気通路２には吸気絞り弁４とエアフローメータ１２が設けられている。排気通路３には、パティキュレートフィルタ５が配置されている。

パティキュレートフィルタ５は、ウォールフロー型の担体を有し、排気中の粒子状物質
（ＰＭ）を捕集することができるように構成されている。パティキュレートフィルタ５の担体には酸化能を有する触媒が担持され、捕集したＰＭや排気中のＰＭを酸化することが可能になっている。

パティキュレートフィルタ５より上流の排気通路３には前段触媒６が配置されている。パティキュレートフィルタ５と前段触媒６との間の排気通路３には、上流側排気温度センサ７が配置されている。パティキュレートフィルタ５より下流の排気通路３には下流側排気温度センサ８が配置されている。尚、また、前段触媒６は本発明の必須の構成要素ではないためパティキュレートフィルタ５の上流に配置されていなくとも構わない。

吸気絞り弁４より下流の吸気通路２と前段触媒６より上流の排気通路３の間には、ＥＧＲ通路９が架設されている。ＥＧＲ通路９の途中にはＥＧＲ弁１０が設けられている。尚、排気通路３に遠心過給器のタービンハウジングが配設される場合には、該タービンハウジングより上流の排気通路３にＥＧＲ通路９が接続されるものとする。

このように構成された内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１が併設されている。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される算術論理演算回路である。

ＥＣＵ１１は、上記の上流側排気温度センサ７、下流側排気温度センサ８、及びエアフローメータ１２に加え、アクセルポジションセンサ１１等の各種センサと電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁４及びＥＧＲ弁１０と電気的に接続され、各々の開度を制御可能となっている。

ＥＣＵ１１は、燃料噴射制御等の既知の制御に加え、本発明の要旨となるフィルタ異常判定制御を実行する。以下、フィルタ異常判定制御について述べる。

本発明のフィルタ異常判定制御は、下流側排気温度センサ８の出力信号値（流出排気温度）をパラメータとして、ＰＭがパティキュレートフィルタ５をすり抜けるような異常、例えば、パティキュレートフィルタ５内の通路壁面にクラックや孔が生じる異常を検出するための制御である。

本願発明者は、パティキュレートフィルタ５の好適な異常判定方法を模索する過程で鋭意実験及び検証を行った結果、ＰＭがすり抜けるような異常がパティキュレートフィルタ５に発生した場合は、内燃機関１の減速運転期間からアイドル運転期間にかけて流出排気温度が正常時とは異なる特異な挙動を示すことを見出した。

図２は、正常なパティキュレートフィルタ５とＰＭがすり抜けるような異常が発生したパティキュレートフィルタ５との各々について、同一条件下で流入排気温度と流出排気温度を計測した結果を示す図である。

図２において、図中の点線はパティキュレートフィルタ５が正常であるときの流入排気温度及び流出排気温度を示し、図中の実線はパティキュレートフィルタ５にＰＭがすり抜けるような異常が発生した場合の流入排気温度及び流出排気温度を示している。

尚、異常が発生したパティキュレートフィルタ５としては、正常なパティキュレートフィルタ内の通路壁面に微小な孔を開けたものを用いた。

図２の計測結果によれば、パティキュレートフィルタ５が正常である場合は、流入排気温度の変化に対して流出排気温度の変化が応答遅れを生じ且つその変化幅も小さい。

これに対し、パティキュレートフィルタ５が異常である場合は、内燃機関１が減速運転に続いてアイドル運転を行ったとき、特に減速運転後のアイドル運転状態が比較的長く継続されたときに、流入排気温度の低下に対する流出排気温度の応答遅れが短縮され且つその変化幅が大きくなっている。

つまり、パティキュレートフィルタ５が正常である場合は流入排気温度の低下に対して流出排気温度が殆ど低下しないが、パティキュレートフィルタ５が異常である場合は流入排気温度の低下に追従して流出排気温度も大幅に低下する。

更に、本願発明者は、上記の特異な挙動について様々な条件で実験及び検証を行った結果、以下の特性を見出した。すなわち、上記の特異な挙動は、（１）パティキュレートフィルタ５に担持された触媒がＰＭ酸連続化可能状態にないときよりＰＭ連続酸化可能状態にあるときの方が顕著に現れる、（２）パティキュレートフィルタ５に流入する排気流量が多くなるほど顕著に現れる、（３）パティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量が多くなるほど顕著に現れる。

このような流出排気温度の挙動及び特性について具体的なメカニズムは解明されていないが、おおよそ以下のようなメカニズムに依ると推察される。

パティキュレートフィルタ５が正常である場合は、パティキュレートフィルタ５内において、該パティキュレートフィルタ５の熱が排気へ伝導されるとともに、ＰＭ、炭化水素（ＨＣ）、或いは一酸化炭素（ＣＯ）等が触媒作用によって酸化される際に発生する熱（酸化反応熱）が排気へ伝導される。

このため、パティキュレートフィルタ５が正常である場合は、流入排気温度が低下しても流出排気温度が低下し難いと考えられる。

一方、パティキュレートフィルタ５の一部が破損等してＰＭのすり抜けが発生した場合は、破損部位の流通抵抗が他の部位より低くなる（すなわち、破損部位の圧力が他の部位より低くなる）ため、排気の流れが破損部位に集中する。排気の流れが破損部位に集中すると、排気の流速が高くなるため、上記の熱伝導率が低下する。

すなわち、パティキュレートフィルタ５の一部が破損した場合には、パティキュレートフィルタ５へ流入した排気の大部分が破損部位を高速で流れるため、パティキュレートフィルタ５における排気の受熱量が減少する。

更に、破損部位近傍のＰＭ捕集量が正常時より少なくなるため、酸化反応熱の発生量が減少する。破損部位近傍の酸化反応熱量が減少すると、上記した流速の上昇と相俟って排気の受熱量が一層低下する。

従って、パティキュレートフィルタ５においてＰＭがすり抜けるような異常が発生した場合には、流入排気温度の低下に追従して流出排気温度も低下すると考えられる。

尚、パティキュレートフィルタ５の破損部位を流れる排気の流速は、パティキュレートフィルタ５へ流入する排気流量が多くなるほど、およびまたは、破損部位と他の部位との流通抵抗差が大きくなるほど高くなる。

パティキュレートフィルタ５へ流入する排気流量は内燃機関１の吸入空気量に比例して多くなる。破損部位と他の部位との流通抵抗差はパティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集
量が多くなるほど大きくなる。

依って、内燃機関１の吸入空気量が多く、およびまたはパティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量が多くなるほど、流出排気温度の低下度合いが顕著になると考えられる。

以上述べた流出排気温度の挙動及び特性によれば、内燃機関１が減速運転後に一定時間以上のアイドル運転を継続する場合に、減速運転開始からアイドル運転時間が一定時間に達するまでの期間（以下、減速アイドル期間と記す）における流出排気温度の挙動を検出し、その挙動をパラメータとしてパティキュレートフィルタ５の異常を判定することが可能となる。

以下、異常判定制御の具体的な実施例について説明する。

先ず、減速アイドル期間における流入排気温度と流出排気温度の相対関係に基づいてパティキュレートフィルタ５の異常を判定する例について述べる。

前述したように、パティキュレートフィルタ５の正常時と異常時とでは、減速アイドル期間における流入排気温度の低下量と流出排気温度の低下量との相対関係が異なる。

パティキュレートフィルタ５が正常である場合は、減速アイドル期間において流入排気温度が低下するのに対し流出排気温度が殆ど変化しない。つまり、減速アイドル期間において流入排気温度の低下量に対する流出排気温度の低下量が十分に少なくなる。

一方、パティキュレートフィルタ５が異常である場合は、減速アイドル期間において流入排気温度が低下するのに追従して流出排気温度も低下する。つまり、減速アイドル期間において、流入排気温度の低下量に対する流出排気温度の低下量が増加する。

従って、パティキュレートフィルタ５が異常である場合は、図３に示すように、減速アイドル期間における流入排気温度と流出排気温度の相対差が正常時に比して大きくなる。

そこで、減速アイドル期間における流入排気温度と流出排気温度の相対差を演算し、その相対差が閾値より大きくなった場合にはパティキュレートフィルタ５が異常であると判定することができる。

ところで、パティキュレートフィルタ５の異常が軽微である場合（ＰＭのすり抜け量が少ない場合）や、パティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量が少ない場合は、流出排気温度の低下量が少なくなる可能性がある。更に、流入排気温度及び流出排気温度は、上流側排気温度センサ７及び下流側排気温度センサ８の応答遅れ、排気の応答遅れ、或いは内燃機関１の燃焼状態の乱れ等の種々の要因により変則的に変化する可能性もある。

このため、減速アイドル期間の一時期における流入排気温度と流出排気温度の相対差がパラメータとして用いられると、誤判定が誘発される可能性がある。

これに対し、本実施例では、減速アイドル期間中の流入排気温度と流出排気温度の軌跡より両者の相対差を積算し、その積算値が閾値より大きければパティキュレートフィルタ５が異常であると判定するようにした。すなわち、図４中の斜線部の面積を演算し、その面積が閾値より大きければパティキュレートフィルタ５が異常であると判定するようにした。

このように流入排気温度と流出排気温度の軌跡に基づいて異常判定が行われると、異常時の流出排気温度の低下量が少ない場合や、流入排気温度及び流出排気温度の一時的な変動等が生じた場合であっても、誤判定が起こり難くなる。

以下、本実施例の異常判定制御について図５に基づいて説明する。図５は、実施例１における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図である。この異常判定制御は、ＥＣＵ１１のＲＯＭに予め記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１１によって実行される。

異常判定制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１１は、先ずＳ１０１において流入排気温度：Ｔinが所定温度以上であるか否かを判別する。前記所定温度は、パティキュレートフィルタ５の触媒がＰＭ連続酸化可能状態となる温度範囲の最低温度に相当する。

前記Ｓ１０１において流入排気温度：Ｔinが所定温度以上であると判定された場合には、ＥＣＵ１１はＳ１０２へ進み、減速フラグの値が“１”であるか否かを判別する。

減速フラグは、ＲＡＭ等に設定された記憶領域であり、機関回転数が所定回転数以上であり且つアクセル開度が全閉となるとき、言い換えれば減速フューエルカット条件が成立したときに“１”が記憶され、減速フューエルカット条件が成立しないときには“０”が記憶される。

前記Ｓ１０２において減速フラグの値が“１”であると判定された場合には、ＥＣＵ１１はＳ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ１１はＥＧＲ弁１０を閉弁させるとともに吸気絞り弁４を全開に制御する。この場合、内燃機関１の吸入空気量が増加し、それに伴ってパティキュレートフィルタ５へ流入する排気流量も増加する。

Ｓ１０４では、上流側排気温度センサ７の出力信号（流入排気温度：Ｔin）と下流側排気温度センサ８の出力信号（流出排気温度：Ｔout）を入力する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０４で入力された流入排気温度：Ｔinと流出排気温度：Ｔoutの相対差：△Ｔ（＝Ｔin−Ｔout）を演算する。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ１１は、該Ｓ１０６の前回の実行時に算出された積算値：Σ△Ｔoldに前記Ｓ１０５で算出された相対差：△Ｔを加算して新たな積算値：Σ△Ｔを算出する。尚、前回の積算値：Σ△Ｔoldのデフォルト値は“０”である。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１１はアイドルフラグの値が“１”であるか否かを判別する。

アイドルフラグは、ＲＡＭ等に設定された記憶領域であり、機関回転数が所定回転数未満であり且つアクセル開度が全閉となるときに“１”が記憶され、機関回転数が所定回転数以上又はアクセル開度が全閉ではないときに“０”が記憶される。

前記Ｓ１０７においてアイドルフラグの値が“０”であると判定された場合、すなわち内燃機関１が未だに減速運転を継続している場合若しくは内燃機関１が減速運転途中から加速運転や定常運転へ移行した場合は、ＥＣＵ１１は前記したＳ１０２以降の処理を再度実行する。

その際、内燃機関１が減速運転を継続していればＳ１０２において減速フラグの値が“１”であると判定される。一方、内燃機関１が減速運転途中から加速運転や定常運転へ移行していればＳ１０２において減速フラグの値が“０”であると判定される。Ｓ１０２において減速フラグの値が“０”であると判定されると、ＥＣＵ１１は後述するＳ１１３の
処理を実行した後に本ルーチンの実行を終了する。

前記Ｓ１０７においてアイドルフラグの値が“１”であると判定された場合、言い換えれば、内燃機関１が減速運転からアイドル運転へ移行した場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０８においてアイドルカウンタを起動させる。尚、前記アイドルカウンタは、アイドル運転時間を計時するカウンタである。

Ｓ１０９では、ＥＣＵ１１は、前記アイドルカウンタの計時時間（アイドル運転時間）が一定時間：ｔidl以上であるか否か、すなわちアイドル運転時間が一定時間以上継続されたか否かを判別する。

前記Ｓ１０９においてアイドルカウンタの計時時間が一定時間：ｔidl未満であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記のＳ１０３以降の処理を繰り返し実行する。

その際、内燃機関１がアイドル運転状態から非アイドル運転状態へ移行（内燃機関１が一定時間以上のアイドル運転を継続せずに他の運転状態へ移行）していると、Ｓ１０７においてアイドルフラグの値が“０”であると判定され、次いでＳ１０２において減速フラグの値が“０”であると判定される。Ｓ１０２において減速フラグの値が“０”であると判定されると、ＥＣＵ１１はＳ１１３において積算値：Σ△Ｔoldをデフォルト（＝０）にリセットするとともにアイドルカウンタの計時時間をリセットして本ルーチンの実行を終了する。

一方、Ｓ１０９においてアイドルカウンタの計時時間が一定時間：ｔidl以上であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１１０へ進み、Ｓ１０６で算出された積算値：Σ△Ｔが閾値：Ｔｓより大きいか否かを判別する。前記した閾値：Ｔｓは、パティキュレートフィルタ５の正常時に積算値：Σ△Ｔが取り得る値の最大値に相当する値であり、予め実験的に求められている。

前記Ｓ１１０において積算値：Σ△Ｔが閾値：Ｔｓより大きいと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が異常であるとみなし、Ｓ１１１において故障フラグに“１”を記憶させる。

前記Ｓ１１０において積算値：Σ△Ｔが閾値：Ｔｓより大きくないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が正常であるとみなし、Ｓ１１２において故障フラグに“０”を記憶させる。

ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１１１又はＳ１１２の処理を実行し終えると、Ｓ１１３へ進み、積算値：Σ△Ｔoldをデフォルト（＝０）にリセットするとともにアイドルカウンタの計時時間をリセットして本ルーチンの実行を終了する。

本実施例の異常判定方法によれば、パティキュレートフィルタ５の異常時に特有の流出排気温度の挙動を検出することが可能となるため、パティキュレートフィルタ５の異常を精度良く判定することが可能となる。また、パティキュレートフィルタ５に担持された触媒がＰＭ連続酸化可能状態にあるときに異常判定制御が実行されると、触媒の酸化機能の劣化を検出することも可能である。

更に、本実施例の異常判定方法は、流入排気温度と流出排気温度の変化軌跡をパラメータとするため、パティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量が少ない場合であっても精度良く異常判定を行うことができる。

次に、減速アイドル期間における流出排気温度の低下度合いに基づいてパティキュレートフィルタ５の異常を判定する例について述べる。

図６は減速アイドル期間における流出排気温度の挙動を示す図である。図６中の点線はパティキュレートフィルタ５が正常であるときの流出排気温度を示し、図６中の実線はパティキュレートフィルタ５が異常であるときの流出排気温度を示している。

パティキュレートフィルタ５が正常である場合は、減速アイドル期間における流出排気温度の低下量が僅かとなる。これに対し、パティキュレートフィルタ５が異常である場合は、減速アイドル期間における流出排気温度の低下量が増加している。つまり、パティキュレートフィルタ５の正常時と異常時では、流出排気温度の低下量が異なる。

そこで、本実施例では、減速アイドル期間開始時の流出排気温度と減速アイドル期間終了時の流出排気温度の差（温度低下量）を演算し、その差が閾値より大きくなった場合はパティキュレートフィルタ５が異常であると判定するようにした。

尚、パティキュレートフィルタ５の異常が軽微である場合やパティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量が少ない場合には、流出排気温度の低下量が少なくなる可能性があるため、パティキュレートフィルタ５に担持された触媒がＰＭ連続酸化可能状態にあり且つ減速アイドル期間開始時の吸入空気量が所定量以上であることを条件に異常判定が行われるようにした。

以下、本実施例の異常判定制御について図７に基づいて説明する。図７は、実施例２における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図である。

異常判定制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は先ずＳ２０１において上流側排気温度センサ７の出力信号（流入排気温度）：Ｔinとエアフローメータ１２の出力信号（吸入空気量）：Ｇａを入力する。

Ｓ２０２では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ２０１で入力された流入排気温度：Ｔinが所定温度以上であるか否かを判別する。前記所定温度は、パティキュレートフィルタ５の触媒がＰＭ連続酸化可能状態となる温度範囲の最低温度に相当する。

前記Ｓ２０２において流入排気温度：Ｔinが所定温度未満であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５がＰＭ連続酸化可能状態にないとみなし、本ルーチンの実行を終了する。

前記Ｓ２０２において流入排気温度：Ｔinが所定温度以上であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５がＰＭ連続酸化可能状態にあるとみなしてＳ２０３へ進む。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ１１は前記Ｓ２０１で入力された吸入空気量：Ｇａが所定量：Ｇａｓ以上であるか否かを判別する。所定量：Ｇａｓは、パティキュレートフィルタ５におけるＰＭのすり抜け量が微量であり且つＰＭ捕集量が微量があっても流出排気温度が正常時とは異なる挙動を示すように定められた値であり、予め実験的に求められている。

前記Ｓ２０３において吸入空気量：Ｇａが所定量：Ｇａｓ未満であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ２０３において吸入空気量：Ｇａが所定量：Ｇａｓ以上であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２０４へ進む。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ１１は下流側排気温度センサ８の出力信号を入力し、その出力信号を減速アイドル期間開始時の流出排気温度：Ｔout１としてＲＡＭに記憶させる。

Ｓ２０５では、ＥＣＵ１１は減速フラグの値が“１”であるか否かを判別する。このＳ２０５において減速フラグの値が“０”であると判定された場合はＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ２０５において減速フラグの値が“１”であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２０６へ進む。

Ｓ２０６では、ＥＣＵ１１は、減速アイドル期間中の吸入空気量（言い換えれば減速アイドル期間中にパティキュレートフィルタ５へ流入する排気流量）を増加させるべく、ＥＧＲ弁１０を閉弁させるとともに吸気絞り弁４を全開に制御する。

Ｓ２０７では、ＥＣＵ１１はアイドルフラグの値が“１”であるか否かを判別する。このＳ２０７においてアイドルフラグの値が“０”であると判定された場合はＥＣＵ１１は前記Ｓ２０５以降の処理を再度実行する。

前記Ｓ２０７においてアイドルフラグの値が“１”であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２０８へ進む。Ｓ２０８ではＥＣＵ１１はアイドルカウンタを起動させる。

Ｓ２０９では、ＥＣＵ１１は前記アイドルカウンタの計時時間（アイドル運転時間）が一定時間：ｔidl以上であるか否かを判別する。

前記Ｓ２０９においてアイドルカウンタの計時時間が一定時間：ｔidl未満であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記のＳ２０７以降の処理を繰り返し実行する。

前記Ｓ２０９においてアイドルカウンタの計時時間が一定時間：ｔidl以上であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２１０へ進む。Ｓ２１０では、ＥＣＵ１１は下流側排気温度センサ８の出力信号を入力し、その出力信号を減速アイドル期間終了時の流出排気温度：Ｔout２として記憶する。

Ｓ２１１では、ＥＣＵ１１は減速アイドル期間開始時の流出排気温度：Ｔout１から減速アイドル期間終了時の流出排気温度：Ｔout２を減算して温度低下量：△Ｔout（＝Ｔout１−Ｔout２）を演算する。

Ｓ２１２では、ＥＣＵ１１は前記Ｓ２１１で算出された温度低下量：△Ｔoutが閾値：△Ｔjより大きいか否かを判別する。前記した閾値：△Ｔjはパティキュレートフィルタ５の正常時に温度低下量：△Ｔoutが取り得る値の最大値に相当する値であり、予め実験的に求められている。

前記Ｓ２１２において温度低下量：△Ｔoutが閾値：△Ｔjより大きいと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が異常であるとみなし、Ｓ２１３において故障フラグに“１”を記憶させる。

前記Ｓ２１２において温度低下量：△Ｔoutが閾値：△Ｔjより大きくないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が正常であるとみなし、Ｓ２１４において故障フラグに“０”を記憶させる。

本実施例の異常判定方法によれば、減速アイドル期間における流出排気温度の低下量に基づいて、パティキュレートフィルタ５の異常時に特有な流出排気温度の挙動を検出する
ことが可能となる。このため、前述した実施例１に比して簡略なロジックで異常判定を行うことができる。

次に、減速アイドル期間終了時における流出排気温度を推定演算し、その推定値と実測値との差に基づいてパティキュレートフィルタ５の異常を判定する例について述べる。

減速アイドル期間終了時の流出排気温度を推定演算する方法としては、上流側排気温度センサ７から下流側排気温度センサ８へ至る排気系の熱収支をモデル化し、そのモデルを用いて流出排気温度を推定演算する方法を例示することができる。

前記モデルは、上流側排気温度センサ７からパティキュレートフィルタ５に至る排気系の熱収支をモデル化した第１モデルと、パティキュレートフィルタ５内における熱の収支をモデル化した第２モデルと、パティキュレートフィルタ５から下流側排気温度センサ８に至る排気系の熱収支をモデル化した第３モデルに分割することができる。

第１モデルは、パティキュレートフィルタ５の入口において排気が持つ熱エネルギ（以下、フィルタ流入熱エネルギと記す）を演算するモデルである。この第１モデルは、上流側排気温度センサ７からパティキュレートフィルタ５へ至る排気通路３の定圧モル比熱と、上流側排気温度センサ７を通過する排気の温度と、上流側排気温度センサ７を通過する排気流量と、フィルタ流入熱エネルギとの関係を模式化したモデルである。

第２モデルは、パティキュレートフィルタ５の出口において排気が持つ熱エネルギ（以下、フィルタ流出熱エネルギと記す）を演算するモデルである。この第２モデルは、フィルタ流入熱エネルギと、パティキュレートフィルタ５の熱伝達率と、パティキュレートフィルタ５の定容モル比熱と、パティキュレートフィルタ５に担持された触媒の温度（触媒床温）と、触媒の質量と、排気中の還元成分（炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等）が酸化される際に発生する熱エネルギ（触媒がＰＭ連続酸化可能状態にあるときはＰＭが酸化される際に発生する熱エネルギも含める）と、フィルタ流出熱エネルギとの関係を模式化したモデルである。

第３モデルは、下流側排気温度センサ８を通過する際に排気が持っている熱エネルギ（以下、センサ通過熱エネルギと記す）を演算するモデルである。この第３モデルは、フィルタ流出熱エネルギと、パティキュレートフィルタ５から下流側排気温度センサ８へ至る排気通路３の放熱係数と、パティキュレートフィルタ５から下流側排気温度センサ８へ至る排気通路３の定圧モル比熱と、下流側排気温度センサ８を通過する排気流量と、大気温度と、センサ通過熱エネルギとの関係を模式化したモデルである。

上記した第１〜第３モデルが順次演算されると、パティキュレートフィルタ５が正常である場合の減速アイドル期間終了時における流出排気温度が推定される。このようにして推定された流出排気温度（以下、推定流出排気温度と記す）は、減速アイドル期間終了時における下流側排気温度センサ８の出力信号（以下、実測流出排気温度と記す）と比較される。

前述したように、パティキュレートフィルタ５が正常である場合は減速アイドル期間において流出排気温度が殆ど低下しないのに対し、パティキュレートフィルタ５が異常である場合は減速アイドル期間において流出排気温度が大幅に低下する。

従って、推定流出排気温度に対して実測流出排気温度が所定温度以上低くなると、パティキュレートフィルタ５が異常であると判定することが可能である。

以下、本実施例の異常判定制御について図８に基づいて説明する。図８は、実施例３における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図である。

異常判定制御ルーチンのＳ３０１〜Ｓ３０３では、ＥＣＵ１１は、前述した実施例２における異常判定制御ルーチンのＳ２０１〜Ｓ２０２と同様の処理を実行する。

Ｓ３０４では、ＥＣＵ１１は減速フラグの値が“１”であるか否かを判別する。このＳ３０４において減速フラグの値が“０”であると判定された場合はＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ３０４において減速フラグの値が“１”であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ３０５へ進む。

Ｓ３０５では、ＥＣＵ１１はＥＧＲ弁１０を閉弁させるとともに吸気絞り弁４を全開に制御する。

Ｓ３０６では、ＥＣＵ１１はアイドルフラグの値が“１”であるか否かを判別する。このＳ３０６においてアイドルフラグの値が“０”であると判定された場合はＥＣＵ１１は前記Ｓ３０４以降の処理を再度実行する。

前記Ｓ３０６においてアイドルフラグの値が“１”であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ３０７へ進む。Ｓ３０７ではＥＣＵ１１はアイドルカウンタを起動させる。

Ｓ３０８では、ＥＣＵ１１は前記アイドルカウンタの計時時間（アイドル運転時間）が一定時間：ｔidl以上であるか否かを判別する。

前記Ｓ３０８においてアイドルカウンタの計時時間が一定時間：ｔidl未満であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記のＳ３０６以降の処理を繰り返し実行する。

前記Ｓ３０８においてアイドルカウンタの計時時間が一定時間：ｔidl以上であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ３０９へ進む。Ｓ３０９では、ＥＣＵ１１は前述したモデルに従って減速アイドル期間終了時の推定流出排気温度：Ｔoutcを演算する。

Ｓ３１０では、ＥＣＵ１１は下流側排気温度センサ８の出力信号を入力し、その出力信号を減速アイドル期間終了時の実測流出排気温度：ＴoutaとしてＲＡＭに記憶させる。

Ｓ３１１では、ＥＣＵ１１は前記した推定流出排気温度：Ｔoutcから実測流出排気温度：Ｔoutaを減算して温度差：△Ｔdを算出する。

Ｓ３１２では、ＥＣＵ１１は前記温度差：△Ｔdが閾値：△Ｔdjより大きいか否かを判別する。前記した閾値：△Ｔdjはパティキュレートフィルタ５の正常時における推定流出排気温度：Ｔoutcの誤差の範囲に基づいて定められる値であり、予め実験的に求められている。

前記Ｓ３１２において前記温度差：△Ｔdが閾値：△Ｔdjより大きいと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が異常であるとみなし、Ｓ３１３において故障フラグに“１”を記憶させる。

前記Ｓ３１２において前記温度差：△Ｔdが閾値：△Ｔdjより大きくないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が正常であるとみなし、Ｓ３１４において故障フラグに“０”を記憶させる。

本実施例の異常判定方法によれば、減速アイドル期間終了時の流出排気温度をパラメータとしてパティキュレートフィルタ５の異常判定を行うことができる。

前述した実施例２では減速アイドル期間中における流出排気温度の低下量に基づいてパティキュレートフィルタ５の異常を判定する例について述べたが、本実施例ではＰＭ捕集量が少ないときの低下量とＰＭ捕集量が多いときの低下量との相対差に基づいてパティキュレートフィルタ５の異常を判定する例について述べる。

本願発明者はパティキュレートフィルタ５に異常が発生した場合の流出排気温度の特異な挙動についてＰＭ捕集量との相関を検証した結果、以下のような特性を導き出した。

図９は、正常なパティキュレートフィルタと異常なパティキュレートフィルタの各々について、ＰＭ捕集前とＰＭ捕集後における流出排気温度の測定結果を示す図である。ＰＭ捕集前の流出排気温度は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を強制的に再生させる処理（ＰＭ再生処理）の実行直後に測定したものである。ＰＭ捕集後の流出排気温度は、ＰＭ再生処理実行直前に測定されたものである。

図９中の実線と点線は、正常なパティキュレートフィルタのＰＭ捕集前とＰＭ捕集後における流出排気温度を示している。図９中の一点鎖線は異常なパティキュレートフィルタのＰＭ捕集後における流出排気温度を示し、図６中の二点鎖線は異常なパティキュレートフィルタのＰＭ捕集前における流出排気温度を示している。

パティキュレートフィルタが正常な場合は、ＰＭ捕集前とＰＭ捕集後の流出排気温度が略同一の挙動を示しており、減速アイドル期間における低下量も殆ど変わらない。

これに対し、パティキュレートフィルタが異常な場合は、ＰＭ捕集前とＰＭ捕集後の流出排気温度が全く異なる挙動を示しており、減速アイドル期間における低下量も明確に異なっている。

すなわち、パティキュレートフィルタが異常な場合は、ＰＭ捕集前の流出排気温度に対してＰＭ捕集後の流出排気温度が低くなり、且つ減速アイドル期間における流出排気温度の低下量もＰＭ捕集前に対してＰＭ捕集後の方が多くなる。

これは、パティキュレートフィルタが異常な場合は、ＰＭ捕集量が多くなるほどパティキュレートフィルタにおいて排気が授受する熱量が少なくなることが原因であると考えられる。

このような流出排気温度の特性を鑑みると、ＰＭ捕集前における流出排気温度の低下量とＰＭ捕集後における流出排気温度の低下量との比較、或いはＰＭ捕集前における流出排気温度とＰＭ捕集後における流出排気温度との比較により、パティキュレートフィルタ５の異常を判定すること可能である。

すなわち、ＰＭ捕集前における流出排気温度の低下量とＰＭ捕集後における流出排気温度の低下量との相対差が閾値を超え場合、若しくはＰＭ捕集前における流出排気温度とＰＭ捕集後における流出排気温度との相対温度差が閾値を超えた場合に、パティキュレートフィルタ５が異常であると判定することができる。

以下、ＰＭ捕集前における流出排気温度の低下量とＰＭ捕集後における流出排気温度の
低下量との相対差に基づく異常判定方法について具体的に述べる。

図１０は、実施例４における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図である。この異常判定制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は先ずＳ４０１においてＰＭ再生処理実行条件が成立しているか否かを判別する。

前記のＰＭ再生処理実行条件は、パティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量が所定値を超えていることである。尚、ＰＭ捕集量は、内燃機関１の積算吸入空気量、積算燃料噴射量、或いは積算運転時間等をパラメータとする既知の推定方法により推定される。

前記Ｓ４０１においてＰＭ再生処理実行条件が不成立である場合は、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を終了する。

前記Ｓ４０１においてＰＭ再生処理実行条件が成立している場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０２においてＰＭ再生処理待機フラグの値を“１”に変更する。上記ＰＭ再生処理待機フラグは、予めＲＡＭ等に設定された記憶領域であり、ＰＭ再生処理実行条件が成立した時に“１”が記憶され、ＰＭ捕集後における流出排気温度の低下量が算出された時に“０”が記憶される。

尚、前記ＰＭ再生処理待機フラグが“１”であるときは別途のＰＭ再生処理実行ルーチンにおいてＰＭ再生処理の実行が禁止され、ＰＭ再生処理待機フラグが“０”であるときは前記ＰＭ再生処理実行ルーチンにおいてＰＭ再生処理の実行が許可されるものとする。

Ｓ４０３では、ＥＣＵ１１はＰＭ捕集後における流出排気温度の低下量（ＰＭ捕集後低下量）：△Ｔout１を演算する。この演算方法は、前述した実施例２における異常判定制御ルーチンのＳ２０１〜Ｓ２１１と同様である。

Ｓ４０４では、ＥＣＵ１１は、ＰＭ再生処理待機フラグの値を“０”へ書き換える。この場合、別途のＰＭ再生処理実行ルーチンにおいてＰＭ再生処理が実行される。

Ｓ４０５では、ＥＣＵ１１は、ＰＭ再生処理の実行が終了したか否かを判別する。このＳ４０５においてＰＭ再生処理の実行が終了していないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はＰＭ再生処理の実行が完了するまで該Ｓ４０５を繰り返し実行する。

前記Ｓ４０５においてＰＭ再生処理の実行が完了したと判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ４０６へ進む。Ｓ４０６ではＥＣＵ１１はＰＭ捕集前における流出排気温度の低下量（ＰＭ捕集前低下量）：△Ｔout２を演算する。この演算方法も前述した実施例２における異常判定制御ルーチンのＳ２０１〜Ｓ２１１と同様である。

Ｓ４０７では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ４０６において算出されたＰＭ捕集前低下量：△Ｔout２から前記Ｓ４０３で算出されたＰＭ捕集後低下量：△Ｔout１を減算して、両者の相対差：△Ｔoutｄを算出する。

Ｓ４０８では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ４０７において算出された相対差：△Ｔoutｄが閾値：△Ｔoutｄｊより大きいか否かを判別する。前記閾値：△Ｔoutｄｊは、パティキュレートフィルタ５の正常時に相対差：△Ｔoutｄが取り得る値の最大値に相当する値であり、予め実験的に求められている。

前記Ｓ４０８において前記相対差：△Ｔoutｄが前記閾値：△Ｔoutｄｊより大きいと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が異常であるとみなし、Ｓ４
０９において故障フラグに“１”を記憶させる。

前記Ｓ４０８において前記相対差：△Ｔoutｄが前記閾値：△Ｔoutｄｊより大きくないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はパティキュレートフィルタ５が正常であるとみなし、Ｓ４１０において故障フラグに“０”を記憶させる。

本実施例の異常判定方法によれば、ＰＭ捕集前低下量とＰＭ捕集後低下量との相対差に基づいてパティキュレートフィルタ５の異常を判定するため、判定精度を向上させることができる。

前述した実施例１〜３では、異常判定の基準となる閾値（実施例１の閾値：Ｔｓ、実施例２の閾値：△Ｔｊ、実施例３の閾値：△Ｔｄｊ）が固定値とされているが、パティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量に応じて増減される可変値としてもよい。

パティキュレートフィルタ５が異常な場合における流出排気温度の特異な挙動は、ＰＭ捕集量が多くなるほど顕著に現れる。逆に、パティキュレートフィルタ５が異常な場合における流出排気温度の特異な挙動は、ＰＭ捕集量が少なくなるほど現れ難くなる。

従って、ＰＭ捕集量が少ないときはＰＭ捕集量が多いときに比して判定基準が低くされる（すなわち、閾値の値を小さくする）するようにしてもよい。

このように判定基準が可変にされると、ＰＭ捕集量が少ない状況下であってもパティキュレートフィルタ５の異常を判定することが可能になるとともに、ＰＭ捕集量が多い状況下での誤判定の発生を抑制することが可能となる。

前述した実施例１〜３では、パティキュレートフィルタ５のＰＭ捕集量を考慮せずに異常判定が行われる例について述べたが、ＰＭ捕集量が所定量以上であることを条件に異常判定が実行されるようにしてもよい。

パティキュレートフィルタ５が異常な場合における流出排気温度の特異な挙動はＰＭ捕集量が少ない時より多い時の方が顕著に現れるため、ＰＭ捕集量が所定量以上であることを条件に異常判定制御が実行されれば、判定精度を高めることが可能となる。

前述した実施例１〜４では、減速アイドル期間における流出排気温度の挙動に基づいてパティキュレートフィルタ５の異常を判定する例について述べたが、パティキュレートフィルタ５の前後差圧をパラメータとした既知の異常判定方法と実施例１〜４の何れか一の異常判定方法とを組み合わせるようにしてもよい。

パティキュレートフィルタ５にＰＭがすり抜けるような異常が発生した場合は、パティキュレートフィルタ５が正常な場合に比して前後差圧が小さくなる。このため、前後差圧が所定値を下回った場合にはパティキュレートフィルタ５が異常であると判定することができる。

但し、パティキュレートフィルタ５の前後差圧はパティキュレートフィルタ５へ流入する排気流量が少ないときには生じ難いため、前後差圧に基づく異常判定方法は排気流量が多くなる高回転・高負荷運転領域に実行されることが好ましい。

これに対し、前述した実施例１〜４の異常判定方法は、減速運転領域及びアイドル運転領域において実行されることで判定精度を高めている。

従って、前述した実施例１〜４の何れか一の異常判定方法と前後差圧に基づく異常判定方法が組み合わせられると、減速・アイドル運転領域に加え、高回転・高負荷運転領域においても精度の高い異常判定を行うことができるため、判定の頻度を高めることが可能となる。

また、各々の異常判定方法においてパティキュレートフィルタ５が異常であると判定された場合に限り、パティキュレートフィルタ５の異常判定が確定されるようにすれば、判定精度を一層高めることも可能となる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図 パティキュレートフィルタの流入排気温度と流出排気温度を測定した結果を示す図 減速アイドル期間における流入排気温度と流出排気温度の相対差を表す図 減速アイドル期間における流入排気温度と流出排気温度の積算相対差を表す図 実施例１における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図 減速アイドル期間における流出排気温度の低下量を表す図 実施例２における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図 実施例３における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図 ＰＭ捕集前の流出排気温度とＰＭ捕集後の流出排気温度を測定した結果を示す図 実施例４における異常判定制御ルーチンを示すフローチャート図

符号の説明

１・・・・・内燃機関
３・・・・・排気通路
４・・・・・吸気絞り弁
５・・・・・パティキュレートフィルタ
７・・・・・上流側排気温度センサ
８・・・・・下流側排気温度センサ
９・・・・・ＥＧＲ通路
１０・・・・ＥＧＲ弁
１１・・・・ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に配置されてパティキュレートの捕集と酸化を行うパティキュレートフィルタの異常判定方法において、
   パティキュレートフィルタの流入排気温度に対する流出排気温度の所定期間の変化軌跡に基づいてパティキュレートフィルタの一部破損によるＰＭのすり抜けが発生したという異常を判定するものであって、
   減速運転後に一定時間以上のアイドル運転が継続される場合に、減速運転開始以前からアイドル運転時間が一定時間以上となるまでの期間における流入排気温度に対する流出排気温度の低下度合いを検出し、
   前記低下度合いが所定値を超えた場合に前記パティキュレートフィルタが異常であると判定することを特徴とするパティキュレートフィルタ異常判定方法。
2. 内燃機関の排気通路に配置されてパティキュレートの捕集と酸化を行うパティキュレートフィルタの異常判定方法において、
   減速運転開始以前におけるパティキュレートフィルタの流出排気温度と減速運転後における流出排気温度との温度差に基づいてパティキュレートフィルタの一部破損によるＰＭのすり抜けが発生したという異常を判定するものであって、
   パティキュレートフィルタの再生要求時における前記温度差とパティキュレートフィルタの再生後における前記温度差との偏差が所定値を超えた場合に、パティキュレートフィルタが異常であると判定することを特徴とするパティキュレートフィルタ異常判定方法。
3. 内燃機関の排気通路に配置されてパティキュレートの捕集と酸化を行うパティキュレートフィルタの異常判定方法において、
   パティキュレートフィルタの流入排気温度に対する流出排気温度の所定期間の変化軌跡に基づいてパティキュレートフィルタの一部破損によるＰＭのすり抜けが発生したという異常を判定するものであって、
   減速運転時の流入排気温度に対する流出排気温度の低下度合いが所定値を超えた場合に前記パティキュレートフィルタが異常であると判定するとともに、内燃機関が高回転・高負荷運転状態にあるときは、パティキュレートフィルタの前後差圧に基づいて異常判定を行うことを特徴とするパティキュレートフィルタ異常判定方法。

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