JP4432769B2

JP4432769B2 - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP4432769B2
Application number: JP2004373715A
Authority: JP
Inventors: 亮児西海
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2006177311A

Description

本発明は、排気浄化触媒へ内燃機関の燃料を供給する手段を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の排気浄化装置として、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタと該パティキュレートフィルタの上流に設けられた空燃比センサとを備え、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を再生させるべく排気空燃比がリッチとされているときの空燃比センサの出力に基づいてパティキュレートフィルタの詰まりを判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−９７３３３号公報特開２００３−２１４１４６号公報特開２００３−２５４０３７号公報特開２０００−２９７６７８号公報特開平６−１７６９３号公報実開平１−１０８３４３号公報特開平６−５８１８５号公報特許第２６９２３８０号公報

ところで、圧縮着火式内燃機関において排気空燃比をリッチにする方法としては、排気行程中に燃料噴射弁から燃料を噴射（ポスト噴射）させ、或いは排気通路に設けられた燃料添加弁から排気中へ燃料を添加（排気系燃料添加）させることにより未燃の燃料を吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ供給する方法が知られている。

また、圧縮着火式内燃機関の燃料としてエタノール、メタノール、メチルエステル等のバイオ燃料が普及し始めており、内燃機関の燃料（軽油）中に上記したようなバイオ燃料が混入されることが予想される。

ポスト噴射や排気系燃料添加に用いられる燃料にバイオ燃料が混入され、或いは燃料中のバイオ燃料濃度が変化すると、パティキュレートフィルタの詰まり度合いに拘わらず空燃比センサの出力が変化する場合がある。このような場合に、空燃比センサの出力に基づく詰まり判定が行われると、誤判定が誘発される可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的はポスト噴射や排気系燃料添加等により未燃燃料を排気浄化触媒へ供給する内燃機関の排気浄化装置において、空燃比センサの出力に基づいて排気浄化触媒の詰まりを正確に判定可能な技術を提供することにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、排気浄化触媒より下流の排気通路に設けられた下流側空燃比センサと、排気浄化触媒へ内燃機関の燃料を供給する燃料供給手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、燃料供給手段が燃料供給を行ったときに下流側空燃比センサ出力と予め定められた基準出力との差を検出する差検出手段を設け、排気浄化触媒低温時に差検出手段によって検出された差が所定量以上であり、且つ排気浄化触媒高温時に差検出手段によって検出された差が所定量以上であることを条件に、排気浄化触
媒の詰まりを判定するようにした。

詳細には、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、予め想定された性状の基準燃料が燃料供給手段から供給されたときの下流側空燃比センサの出力を基準出力として記憶する記憶手段と、排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、燃料供給手段が排気浄化触媒へ燃料を供給した時の下流側空燃比センサ出力と基準出力との差を検出する差検出手段と、排気浄化触媒の低温時に差検出手段によって検出された差及び排気浄化触媒の高温時に差検出手段によって検出された差が所定値以上であると、排気浄化触媒に詰まりが発生していると判定する判定手段と、を備えるようにした。

排気浄化触媒に詰まりが発生すると、燃料供給手段から供給された燃料が排気浄化触媒の詰まり箇所に付着しやすくなる。燃料供給手段から供給された燃料が上記の詰まり箇所に付着すると、下流側空燃比センサの出力は排気浄化触媒に詰まりが発生していない場合と比べて高く（リーンに）なる。

従って、燃料供給手段から燃料が供給された時の下流側空燃比センサの出力が排気浄化触媒に詰まりが発生していない場合の出力に比してリーン側へずれていれば、排気浄化触媒に詰まりが発生しているとみなすことができる。

ところで、バイオ燃料などの異種燃料が混合された燃料（以下、異種混合燃料と称する）は、異種燃料が混合されていない燃料（基準燃料）に比べて異なる蒸発性（蒸発可能な温度）が低くなる。このため、燃料供給手段が異種混合燃料を供給した場合と基準燃料を供給した場合とでは、燃料供給量及び排気浄化触媒の詰まり度合いが同じであっても、下流側空燃比センサの出力が異なるようになる。

燃料供給手段から異種混合燃料が供給されると、供給された燃料が排気浄化触媒へ到達するまでに蒸発しきれなくなる場合がある。このため、燃料供給手段から供給された燃料は、排気浄化触媒に詰まりが発生していなくても該排気浄化触媒に付着し易くなる。燃料供給手段から供給された燃料が排気浄化触媒に付着すると、下流側空燃比センサの出力が基準燃料の供給時より高く（リーンに）なる。この傾向は、燃料中の異種燃料濃度が高くなるほど顕著となる。

上記したように燃料中に異種燃料が混入されたことに因って下流側空燃比センサの出力が高くなると、排気浄化触媒に詰まりが発生していないにも拘わらず詰まりが発生していると誤判定する可能がある。

これに対し、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、燃料供給手段が基準燃料を供給した時の下流側空燃比センサの出力を基準出力として予め記憶しておく手段を備えるとともに、燃料供給手段が実際に燃料供給を行った時の下流側空燃比センサ出力と基準出力との差を検出する手段を備え、排気浄化触媒高温時に検出された差及び排気浄化触媒低温時に検出された差の双方が所定量以上である場合に限り排気浄化触媒に詰まりが発生していると判定するようにした。

燃料中に異種燃料が混入されている場合は、排気浄化触媒低温時の下流側空燃比センサ出力が基準出力よりリーンになるものの、排気浄化触媒高温時の下流側空燃比空燃比センサ出力は基準出力に近似する。これは、異種燃料の混入によって燃料の蒸発性が低下すると、排気浄化触媒低温時は該排気浄化触媒に付着した燃料が即座に蒸発し難くなるが、排気浄化触媒高温時は該排気浄化触媒に付着或いは付着しかけた燃料が排気浄化触媒の熱を受けて即座に蒸発して下流側空燃比センサへ到達するためである。

一方、排気浄化触媒に詰まりが発生した場合は、詰まり箇所に付着した燃料が排気浄化触媒の温度に拘わらず下流へ流れ難くなるため、排気浄化触媒高温時と排気浄化触媒低温時の双方の場合において下流側空燃比センサ出力と基準出力との差が大きくなる。

従って、排気浄化触媒高温時に検出された差及び排気浄化触媒低温時に検出された差の双方を考慮して排気浄化触媒の詰まり判定が行われれば、異種燃料の混入に起因した誤判定を防止することが可能となり、以て判定精度を高めることができる。

尚、排気浄化触媒の低温時に差検出手段により検出された差が大きく、且つ排気浄化触媒の高温時に差検出手段により検出された差が小さい場合には、燃料中にバイオ燃料が混入されていると判定することもできる。更に、排気浄化触媒の低温時に差検出手段により検出された差が大きくなるほど燃料中の異種燃料濃度が高く、前記した差が小さくなるほど燃料中の異種燃料濃度が低いと判定することも可能である。

このように燃料中のバイオ燃料濃度が判定されれば、ポスト噴射や排気系燃料添加の実行方法を変更することにより、排気浄化触媒へ流入する排気の空燃比を所望のリッチ空燃比とすることも可能となる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、判定手段が詰まりの発生を判定したときに、内燃機関の排気温度を上昇させて前記詰まりを解消する詰まり解消手段を更に備えるようにしてもよい。

詰まり解消手段を備えた内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒の詰まりが正確に判定されると、不要に詰まり解消処理が行われることがなくなるため（すなわち、異種燃料の混入に起因した誤判定によって詰まり解消処理が実行されることがなくなるため）、詰まり解消処理に係る燃費の悪化を抑制することが可能となる。

尚、詰まり解消手段は、排気浄化触媒高温時及び排気浄化触媒低温時の差が前記した所定量より大きな上限量を超えた場合に限り解消処理を行い、前記した差が上限量以下である場合には燃料供給手段から供給される燃料の増量補正を行うようにしてもよい。すなわち、排気浄化触媒の詰まり度合いが軽微な場合は燃料供給量の増量補正により排気浄化触媒内の空燃比が所望の空燃比とされ、排気浄化触媒の詰まり度合いが高い場合は詰まり解消処理が行われるようにしてもよい。

排気浄化触媒の詰まり度合いが高い場合に限り詰まり解消処理が行われるようになると、詰まり解消処理の実行回数を少なくすることができるため、詰まり解消処理に係る燃費の悪化を更に抑制することができる。

本発明によれば、排気浄化触媒の高温時における下流側空燃比センサ出力と基準出力との差、及び排気浄化触媒の低温時における下流側空燃比センサ出力と基準出力との差を考慮して排気浄化触媒の詰まり判定が行われるため、異種燃料の混入に起因した誤判定を防止することが可能となり、以て判定精度を高めることができる。

以下、本発明の具体的な実施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に示す内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。

内燃機関１には、エキゾーストマニフォルド２が接続されている。エキゾーストマニフ
ォルド２は、ターボチャージャ３のタービンハウジング３０を介して排気管４に連通している。尚、エキゾーストマニフォルド２には、該エキゾーストマニフォルド２内を流れる排気中へ燃料を添加する燃料添加弁５が取り付けられている。

排気管４の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタ６が配置されている。パティキュレートフィルタ６より下流の排気管４には、下流側Ａ／Ｆセンサ８が取り付けられている。パティキュレートフィルタ６より下流の排気管４には、排気温度センサ９が取り付けられている。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０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。ＥＣＵ１０には、前述した下流側Ａ／Ｆセンサ８、排気温度センサ９に加えアクセルポジションセンサ１１、クランクポジションセンサ１２、エアフローメータ１３等の各種センサが電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記した各種センサの出力信号に基づいて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詰まり判定制御を実行する。

ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御のように燃料添加弁５から燃料添加が行われるときに詰まり判定制御を実行する。

詰まり判定制御では、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁５が燃料添加を行ったときの下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力をパラメータとしてパティキュレートフィルタ６の詰まりを判定する。

図２は、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生している場合と詰まりが発生していない場合の各々において同量の基準燃料を添加した時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力を計測した結果を示す図である。図２中の実線はパティキュレートフィルタ６に詰まりが発生している時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄｓを示し、点線はパティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していない時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄｓｂを示している。

図２において、下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力がベース空燃比（燃料供給手段から燃料が供給されていないときの排気空燃比であって、二次空気などの添加等が無い限り内燃機関の空燃比と等しい空燃比）よりリッチ側へ変化し始めた時点からベース空燃比へ復帰する時点までの期間（以下、下流側空燃比変化期間と称する）は、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していない場合（図２中のＴｄｓｂ：ｔ１からｔ２までの期間）に対して、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生している場合（図２中のＴｄｓ：ｔ１からｔ３までの期間）の方が長くなる。これは、燃料添加弁５から添加された燃料がパティキュレートフィルタ６の詰まり箇所に付着し、付着した燃料の一部が時間の経過とともに蒸発して下流側Ａ／Ｆセンサ８へ到達するためであると考えられる。

図２において、下流側空燃比変化期間中における下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力の最低値は、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していない場合（図２中のＡ／Ｆｄｓｂｍｉｎ）に対して、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生している場合（図２中のＡ／Ｆｄｓｍｉｎ）の方が高くなる。これは、燃料添加弁５から添加された燃料がパティキュレートフィルタ６の詰まり箇所に付着することにより、下流側Ａ／Ｆセンサ８へ単位時間当たりに到達する燃料量が減少するためであると考えられる。

図２において、下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力がベース空燃比よりリッチ側へ変化し始めた時（図２中のｔ１）から最小値へ到達するまでの期間（以下、ピーク到達時間と称する）は、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していない場合（図２中の△ｔｄｓｂ
）に対して、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生している場合（図２中の△ｔｄｓ）の方が長くなる。これも、前述した最低値と同様に、燃料添加弁５から添加された燃料がパティキュレートフィルタ６の詰まり箇所に付着することにより、下流側Ａ／Ｆセンサ８へ単位時間当たりに到達する燃料量が減少するためであると考えられる。

上記した各傾向は、パティキュレートフィルタ６の詰まり度合いが高くなるほど顕著となる。従って、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していない条件下で基準燃料が添加された時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力（基準出力）Ａ／Ｆｄｓｂを予め実験的に求めておき、その基準出力Ａ／Ｆｄｓと実際に計測された下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力とを比較することによってパティキュレートフィルタ６の詰まり度合いを検出することが可能となる。

ところで、内燃機関１の基準燃料としては軽油が想定されているが、将来的にはバイオ燃料と軽油の混合燃料（異種混合燃料）が用いられることが予想される。バイオ燃料は軽油等の化石系燃料に比して蒸発性（蒸発可能な温度）が低いため、燃料中にバイオ燃料が混入された場合は燃料の蒸発性が低下する。

燃料の蒸発性が低下すると、燃料添加弁５から添加された燃料がパティキュレートフィルタ６へ到達するまでに蒸発しきれなくなるため、パティキュレートフィルタ６より上流の排気管４の内壁面やパティキュレートフィルタ６の上流側端面に付着し易くなるとともに、それら付着燃料が蒸発するまでに要する時間が長期化する可能性がある。

図３は、燃料添加弁５から詰まりが発生していないパティキュレートフィルタ６に対して異種混合燃料と基準燃料とを各々同量添加した場合の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力を計測した結果を示す図である。図３中の実線は異種混合燃料を添加した時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄを示し、図３中の点線は基準燃料を添加した時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄｓｂを示している。

図３において、下流側空燃比変化期間は、基準燃料が添加された場合（図２中のＴｄｓｂ：ｔ１からｔ２までの期間）に対して異種混合燃料が添加された場合（図２中のＴｄ：ｔ１からｔ４までの期間）の方が長くなる。

図３において、下流側空燃比変化期間における下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力の最小値は、基準燃料が添加された場合（図３中のＡ／Ｆｄｓｂｍｉｎ）に対して、異種混合燃料が添加された場合（図３中のＡ／Ｆｄｍｉｎ）の方が高くなる。

図３において、ピーク到達時間は、基準燃料が添加された場合（図２中の△ｔｄｓｂ）に対して、異種混合燃料が添加された場合（図２中の△ｔｄ）の方が長くなる。

上記した各傾向は、異種混合燃料中のバイオ燃料濃度が高くなるほど顕著となる。従って、燃料中のバイオ燃料濃度が高くなると、燃料添加弁５から燃料添加が行われた時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力は、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していない場合であっても詰まりが発生している場合と近似した傾向を示す可能性がある。

このように異種混合燃料の使用により下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力がパティキュレートフィルタ６に詰まりが発生している場合と近似した傾向を示すと、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していないにも拘わらず詰まりが発生していると誤判定される可能性がある。

そこで、本実施例の詰まり判定制御では、ＥＣＵ１０は、パティキュレートフィルタ６
の温度が高い場合と低い場合の各々において下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力を計測し、双方の計測結果が共に基準出力Ａ／Ｆｄｓｂから所定量以上かけ離れていれば、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していると判定するようにした。

異種混合燃料は基準燃料に対して蒸発性が低くなるが、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度以上になると、異種混合燃料と基準燃料との蒸発性の差が下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力に表れなくなる。

図４は、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度以上（例えば、４００℃以上）の時に、前述した図３と同様の方法によって下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力を計測した結果を示す図である。

図４から明らかなように、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度以上になると、異種混合燃料添加時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄは、基準燃料添加時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄｓｂに近似する。すなわち、異種混合燃料添加時の下流側空燃比変化期間の長さＴｄ’、下流側空燃比変化期間中の最低値Ａ／Ｆｄｍｉｎ’、及びピーク到達時間△ｔｄ’は、基準燃料添加時と略同一になっている。

これに対し、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生している場合には、たとえパティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度以上となっても、詰まり箇所に付着した燃料がパティキュレートフィルタ６内を速やかに通過することができないため、下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力は前述した図２の実線で示した波形と略同一の波形を示すことになる。

従って、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度より低い場合に計測された下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力と基準出力Ａ／Ｆｄｓｂの差が所定量以上であり、且つ、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度以上である場合に計測された下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力と基準出力Ａ／Ｆｄｓｂとの差が所定量以上であれば、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生していると判定することができる。

下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄと基準出力Ａ／Ｆｄｓｂとの差が所定量以上であるか否かを判別する方法としては、（１）下流側空燃比変化期間の差が所定量以上であるか否かを判別する方法、（２）下流側空燃比変化期間中における最低値の差が所定量以上であるか否かを判別する方法、（３）ピーク到達時間の差が所定量以上であるか否かを判別する方法、或いは（４）前述した（１）〜（３）の２つ或いは全ての条件が成立しているか否かを判別する方法、等を例示することができる。

尚、下流側空燃比変化期間において内燃機関１の運転状態が変化すると、それに応じてベース空燃比Ａ／Ｆｂや燃料添加弁５に要求される燃料添加量が変化するため、上記したつまり判定制御は、内燃機関１が定常運転状態にあるとき、好ましくはアイドル運転状態にあるときに行われることが好ましい。

また、パティキュレートフィルタ６の詰まり度合いを判別する場合には、バイオ燃料濃度の影響を極力避けるため、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度以上である時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄと基準出力Ａ／Ｆｄｓｂとの差をパラメータとすることが好ましい。

その際、ＥＣＵ１０は、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度以上である時の下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄと基準出力Ａ／Ｆｄｓｂとの差が大きくなるほどパティキュレートフィルタ６の詰まり度合いが高いと判定する。

ＥＣＵ１０は、パティキュレートフィルタ６の詰まり度合いが高いと判定した場合（下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄと基準出力Ａ／Ｆｄｓｂとの差が上限量（＞所定量）を超えている場合）には、パティキュレートフィルタ６の詰まりを解消するための詰まり解消処理を実行する。

詰まり解消処理では、ＥＣＵ１０は、パティキュレートフィルタ６へ流入する排気の温度を高めることにより詰まりの要因となっているＰＭ等を燃焼及び除去する。排気の温度を高める方法としては、ＥＧＲガス量を煤の発生限界より増加させることにより内燃機関１を低温燃焼させる方法、吸気絞り弁や排気絞り弁の開度を極力小さくすることにより単位量当たりの排気が持つ熱量を増加させる方法等を例示することができる。

一方、ＥＣＵ１０は、パティキュレートフィルタ６の詰まり度合いが低い場合（下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄと基準出力Ａ／Ｆｄｓｂとの差が上限量以下である場合）には、下流側空燃比変化期間中における下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力が目標リッチ空燃比となるように燃料添加弁５をフィードバック制御する。

以下、本実施例における詰まり判定制御について図５のフローチャートに沿って説明する。図５は、詰まり判定制御ルーチンを示すフローチャートである。この詰まり判定制御ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１０が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。

詰まり判定制御ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１においてリッチスパイクフラグの値が“１”であるか否かを判別する。このリッチスパイクフラグは、リッチスパイク処理の実行開始時に“１”がセットされ、リッチスパイク処理の実行終了時に“０”がリセットされるフラグである。

前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２へ進む。
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１０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、内燃機関１がアイドル運転状態にあるときに“１”がセットされ、アイドル運転状態にないときは“０”がリセットされるフラグである。

前記Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０はＳ１０３へ進み、パティキュレートフィルタ６の温度がバイオ燃料の蒸発温度ＴｅｍｐＡ以上であるか否かを判別する。パティキュレートフィルタ６の温度は、該パティキュレートフィルタ６から流出する排気の温度と相関するため、本実施例では排気温度センサ９の出力（排気温度）Ｔｅｘが前記蒸発温度ＴｅｍｐＡ以上であるか否かを判別する。

前記Ｓ１０３において肯定判定された場合（Ｔｅｘ≧ＴｅｍｐＡ）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４へ進み、下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄを計測する（高温時Ａ／Ｆｄ計測処理）。具体的には、ＥＣＵ１０は、下流側空燃比変化期間Ｔｄ、最低値Ａ／Ｆｄｍｉｎ、ピーク到達時間△ｔｄの少なくとも一つを計測する。次いで、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０５において高温時計測フラグに“１”をセットする。このフラグは、高温時Ａ／Ｆｄ計測処理の実行完了時に“１”がセットされ、後述するＳ１０９の詰まり判定処理の実行終了時に“０”がリセットされるフラグである。

一方、前記Ｓ１０３において否定判定された場合（Ｔｅｘ＜ＴｅｍｐＡ）は、ＥＣＵ１
０は、Ｓ１０６へ進み、下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄを計測する（低温時Ａ／Ｆｄ計測処理）。具体的には、ＥＣＵ１０は、下流側空燃比変化期間Ｔｄ、最低値Ａ／Ｆｄｍｉｎ、ピーク到達時間△ｔｄの少なくとも一つを計測する。次いで、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０７において低温時計測フラグに“１”をセットする。このフラグは、低温時Ａ／Ｆｄ計測処理の実行完了時に“１”がセットされ、後述するＳ１０９の詰まり判定処理の実行終了時に“０”がリセットされるフラグである。

尚、高温時Ａ／Ｆｄ計測処理の実行時と低温時Ａ／Ｆｄ計測処理の実行時との間に燃料の給油が行われると、燃料中のバイオ燃料濃度が変化して誤判定を招く可能性があるため、高温時Ａ／Ｆ計測処理の実行時と低温時Ａ／Ｆｄ計測処理の実行時との間に燃料給油が行われた場合には、高温時計測フラグ及び低温時計測フラグの値を“０”にリセットすることが好ましい。

前記したＳ１０５又はＳ１０７の処理を実行し終えたＥＣＵ１０は、Ｓ１０８へ進み、高温時計測フラグ及び低温時計測フラグの値が“１”であるか否かを判別する。

前記Ｓ１０８において高温時計測フラグと低温時計測フラグの少なくとも一方の値が“０”である場合（すなわち、高温時計測処理と低温時計測処理の少なくとも一方が完了していない場合）は、ＥＣＵ１０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

前記Ｓ１０８において高温時計測フラグと低温時計測フラグの双方の値が“１”である場合（すなわち、高温時計測処理と低温時計測処理の双方が完了している場合）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０９へ進み、詰まり判定処理を実行する。

具体的には、ＥＣＵ１０は、先ず高温時計測処理において計測された下流側空燃比変化期間Ｔｄ、最低値Ａ／Ｆｄｍｉｎ、および／またはピーク到達時間△ｔｄと、基準出力Ａ／Ｆｄｓｂの下流側空燃比変化期間Ｔｄｓｂ、最低値Ａ／Ｆｄｓｂｍｉｎ、および／またはピーク到達時間△ｔｄｓｂとを比較し、両者の差を算出する。

続いて、ＥＣＵ１０は、低温時計測処理において計測された下流側空燃比変化期間Ｔｄ、最低値Ａ／Ｆｄｍｉｎ、および／またはピーク到達時間△ｔｄと、基準出力Ａ／Ｆｄｓｂの下流側空燃比変化期間Ｔｄｓｂ、最低値Ａ／Ｆｄｓｂｍｉｎ、および／またはピーク到達時間△ｔｄｓｂとを比較し、両者の差を算出する。

Ｓ１１０では、ＥＣＵ１０は、前述した高温時計測フラグ及び低温時計測フラグの値を“０”にリセットする。

Ｓ１１１では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０９で算出された低温時の差及び高温時の差が共に所定量を超えている否かを判別することにより、パティキュレートフィルタ６に詰まりが発生しているか否かを判別する。

前記Ｓ１１１において否定判定された場合（詰まりが発生していないと判定された場合）は、ＥＣＵ１０は、本ルーチンの実行を終了する。

前記Ｓ１１１において肯定判定された場合（詰まりが発生していると判定された場合）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１２へ進み、パティキュレートフィルタ６の詰まり度合いが大きいか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０９において算出された高温時の差が所定の上限量を超えている否かを判別する。

前記Ｓ１１２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１４において詰まり
解消処理を実行する。一方、前記Ｓ１１２において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１５へ進み、下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力が目標リッチ空燃比となるように燃料添加弁５の燃料添加量を補正する。

このようにＥＣＵ１０が詰まり判定制御ルーチンを実行することにより、パティキュレートフィルタ６の高温時における下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄとパティキュレートフィルタ６の低温時における下流側Ａ／Ｆセンサ８の出力Ａ／Ｆｄとをパラメータとして詰まり判定が行われるため、燃料中のバイオ燃料濃度が変化した場合であってもパティキュレートフィルタ６の詰まりを正確に判定することが可能となる。

更に、パティキュレートフィルタ６の詰まりが正確に判定されるようになると、誤判定に起因した不要な詰まり解消処理が行われなくなるため、詰まり解消処理に係る燃費の悪化を抑制す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詰まりが発生したパティキュレートフィルタと詰まりが発生していないパティキュレートフィルタへ基準燃料を供給した場合の下流側Ａ／Ｆセンサの出力を示す図詰まりが発生していないパティキュレートフィルタへ基準燃料と異種混合燃料を供給した場合の下流側Ａ／Ｆセンサの出力を示す図詰まりを発生していない高温なパティキュレートフィルタへ基準燃料と異種混合燃料を供給した場合の下流側Ａ／Ｆセンサの出力を示す図本実施例における詰まり判定制御ルーチンを示すフローチャート

符号の説明

１・・・・・内燃機関
２・・・・・エキゾーストマニフォルド（排気通路）
４・・・・・排気管（排気通路）
５・・・・・燃料添加弁
６・・・・・パティキュレートフィルタ（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
８・・・・・下流側Ａ／Ｆセンサ（下流側空燃比センサ）
１３・・・・ＥＣＵ

Claims

内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
排気浄化触媒より下流の排気通路に設けられた下流側空燃比センサと、
排気浄化触媒へ内燃機関の燃料を供給する燃料供給手段と、
予め想定された性状の基準燃料が燃料供給手段から供給されたときの下流側空燃比センサの出力を基準出力として記憶する記憶手段と、
排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
燃料供給手段が排気浄化触媒へ燃料を供給した時の下流側空燃比センサ出力と基準出力との差を検出する差検出手段と、
排気浄化触媒の低温時に差検出手段によって検出された差及び排気浄化触媒の高温時に差検出手段によって検出された差が所定値以上であるときに、排気浄化触媒に詰まりが発生していると判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項１において、判定手段が詰まりの発生を判定したときに、内燃機関の排気温度を上昇させて前記詰まりを解消する詰まり解消手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項２において、詰まり解消手段は、排気浄化触媒の低温時に差検出手段によって検出された差及び排気浄化触媒の高温時に差検出手段によって検出された差が所定値より大きな上限値を超えている場合は詰まり解消処理を行い、排気浄化触媒の低温時に差検出手段によって検出された差及び排気浄化触媒の高温時に差検出手段によって検出された差が上限値以下である場合は下流側空燃比センサの出力が所望の空燃比となるように燃料供給手段から供給される燃料量を補正することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。