JP4539554B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に排気後処理装置を備える排気浄化装置に関し、特に、パティキュレートフィルタ前後の排気通路内に設置される排気温センサの誤取り付け検出に関するものである。

ディーゼルエンジンにおける排気後処理装置として、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が注目されている。ＤＰＦは、内部に多孔質セラミックス壁にて区画される多数の流路を有し、これら流路に流入する排気が多孔質セラミックス壁を通過する際に、排出ガスに含まれる粒子状物質（パティキュレート）を捕集するものである。ＤＰＦで捕集したパティキュレートは、排気が高温となる運転状態において自然着火により燃焼除去されるか、あるいはパティキュレートの堆積量（ＰＭ堆積量）が一定量に達した時に強制的に燃焼除去される。このように、パティキュレートを定期的に除去することで、ＤＰＦを繰り返し再生使用することができる。

ＤＰＦ前後の排気通路には、ＤＰＦの入口温度および出口温度を検出する複数の排気温センサが取り付けられる。ＥＣＵは、排気温センサの検出結果を用いてＰＭ堆積量を算出するとともに、ＤＰＦ再生時の温度制御を実施している。再生は、例えば、ポスト噴射等を行って排気温度を上昇させ、ＤＰＦをパティキュレートの燃焼可能な温度に維持することによって行われる。

ここで、ＤＰＦ再生を安全かつ制御性よく実施するには、これら排気温センサが正常に動作することが前提となる。従って、排気温センサに異常が発生した場合には、速やかに運転者に認知させる必要があり、異常検出のための種々の装置が提案されている。例えば、排気温センサの検出値を所定値と比較して、断線や短絡といった異常の発生を検出することができる。

特許文献１に記載の装置は、所定温度において異常発生時と同じ値を出力する排気温センサに適用され、誤検出を防止するための手段を備えている。この装置は所定温度よりも確実に高い温度と推定される場合にのみ、検出値に基づく異常判定を行うことで、検出精度を高めている。
特開２００３−４９０５４号公報

ところで、温度検出に使用される複数の排気温センサは、コネクタ形状を含むセンサ構造および特性が全く同じであり、かつエンジンハーネスとのコネクタ取り付け位置が近接している。そのために、ＤＰＦ前後にそれぞれ取り付けられるべき排気温センサを逆に取り付けてしまう懸念がある。

この場合、ＥＣＵにて認識されるＤＰＦ入口温度と出口温度が取り違えられることになり、それに基づくＤＰＦ中心温度やＰＭ堆積量の推定精度が悪化する。ＰＭ堆積量の推定精度が悪化すると、パティキュレートが許容限界を越えて堆積して再生時に高温となるおそれがある。さらに、ＤＰＦ再生時の温度制御性が悪化して過昇温となり、ＤＰＦ基材や触媒の耐久性を低下させたり、最悪の場合にはＤＰＦの溶損に至るといった問題がある。また、ＤＰＦ温度や排気温度を用いる他の制御への影響も懸念される。

そこで、本願発明は、排気後処理装置の温度を検出するために排気通路に設置される複数の排気温センサの誤取り付けを検出し、排気温センサの出力に基づく排気温度制御を、制御性よく安全に実施することができる排気浄化装置を実現することを目的とするものである。

本発明請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設置した排気後処理装置と、該排気後処理装置の入口側および出口側の排気温度をそれぞれ検出する複数の排気温センサと、これら複数の排気温センサが接続され、その出力値に基づいて排気温度制御を行う制御手段を備えており、上記排気後処理装置を流通する排気温度が急変する運転状態において、上記複数の排気温センサにて検出される入口側排気温度の変化速度から出口側排気温度の変化速度を減じた変化速度偏差値が、予め設定した正常範囲から外れた時に、上記複数の排気温センサの誤取り付けと判定する誤取り付け検出手段を設けたものである。

運転状態が変化すると、まず、排気後処理装置、例えばパティキュレートフィルタ入口側の排気温度が変化し、出口側の排気温度はフィルタの熱容量により入口側より遅れて緩やかに変化する。従って、運転状態が急変する時の排気温度変化を予め知り、排気温センサにて検出される排気温度の変化速度の偏差を正常値と比較することで、誤取り付けを検出することができる。よって、検出温度に基づく各種制御、例えばパティキュレート堆積量の算出や再生制御への影響を小さくし、誤検出による制御性の悪化やフィルタの溶損を防止して、システム全体の安全性、信頼性を高めることができる。

本発明の請求項２の装置において、上記排気後処理装置はパティキュレートフィルタであり、上記誤取り付け検出手段は、上記排気温度が急変する運転状態を、上記内燃機関の加速時、減速時および上記パティキュレートフィルタの再生制御時の少なくとも１つの状態とする。

加減速時あるいはパティキュレートフィルタ再生のための昇温制御時には、排気温度が急上昇または急下降するので、パティキュレートフィルタの入口側および出口側の排気温度の変化速度に差が生じやすい。従って、これら変化速度の偏差の値を算出することにより、容易に誤取り付けを検出することができる。

本発明の請求項３の装置において、上記誤取り付け検出手段は、上記内燃機関の加速時および上記パティキュレートフィルタの再生制御時に、上記変化速度偏差値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した時、あるいは、上記内燃機関の減速時に、上記変化速度偏差値が所定値以上である状態が所定時間以上継続した時に、誤取り付けと判定する。

例えば加速初期には、まずパティキュレートフィルタの入口側排気温度が急上昇し、一定の時間遅れの後に出口側の排気温度が上昇を開始するので、変化速度の偏差値は一定期間プラスの値となる。この時、排気温センサが逆に取り付けられていると、偏差値曲線は符号が逆となり、一定期間マイナスの値をなる。従って、マイナスの所定値を予め設定し、この所定値を一定期間下回ったら誤取り付けと見なすことができる。このようにして確実に誤取り付けを検出することができる。

本発明の請求項４の装置では、誤取り付け検出手段にて上記誤取り付けと判定された時に、上記制御手段における上記入口側排気温度および出口側排気温度の認識値を、予め設定した再生実行可能温度より低い所定の排気温度設定値まで徐々に変化させる徐変制御を実行する徐変制御手段と、徐変制御により上記認識値が上記設定値に到達した後に、上記制御手段における上記入口側排気温度の認識値と出口側排気温度の認識値との切り替えを行う切り替え手段とを設けている。

誤取り付け検出後は、取り付け位置を直ちに正常に戻すことが望ましいが、それまでの間の処置として、制御手段における認識値をある設定値まで徐変させた後、制御手段内部で認識値を入れ替え、自己正常化して疑似的に制御可能とする。設定値が再生実行可能温度より低いので、パティキュレートフィルタが活性となっていない状態で、切り替え前に再生等が不適切に実施されるのを防止できる。また、設定値まで徐変させることで排気温センサの検出値を用いた他の制御への影響を小さくできる。

本発明の請求項５の装置において、上記徐変制御手段は、上記入口側排気温度の認識値と出口側排気温度の認識値とを切り替えた後に、これら認識値を、上記複数の排気温センサの出力値と一致するまで徐々に変化させる。

入口側と出口側排気温度の認識値の切り替え後、さらに徐変させて、実際の排気温度と一致させることで、排気温センサの検出値を用いたパティキュレートフィルタ温度の推定や再生時の温度制御を正常に実施することができる。

本発明の請求項６の装置において、上記排気後処理装置はパティキュレートフィルタであり、上記制御手段は、誤取り付けと判定された時に、上記排気温センサの出力値に基づいて算出されるパティキュレート堆積量の推定値もしくは上記パティキュレートフィルタの再生実行条件となるパティキュレート堆積量の再生実行値を設定変更する。

誤取り付けによって制御手段で認識されるパティキュレート堆積量と実際のパティキュレート堆積量とのズレが生じる。これに伴う再生制御性の悪化を防止するため、再生を実行する基準値あるいはパティキュレート堆積量の算出値を、早めに再生がなされるように設定変更する。これにより、再生時の温度上昇を抑制してパティキュレートフィルタの過昇温を防止できる。

本発明の請求項７の装置において、上記排気後処理装置はパティキュレートフィルタであり、上記制御手段は、誤取り付けと判定された時に、上記パティキュレートフィルタ再生時の目標温度を設定変更する。

誤取り付け時に再生が実施される場合には、再生温度を通常時よりも低くなるように制御することで、再生時の温度上昇を抑制してパティキュレートフィルタの過昇温を防止できる。

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は内燃機関の排気浄化装置の全体構成を示すもので、本実施形態では４気筒ディーゼルエンジン１への適用例として説明する。エンジン１の各気筒にはインジェクタ１１が設けられ、排気マニホールドに続く排気通路１２には、排気後処理装置であるディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する）２が設置されている。吸気は吸気通路１３から吸気マニホールドを経て各気筒燃焼室に導入される。インジェクタ１１へ燃料を供給するコモンレール３には、燃料タンク４から調量弁４１およびポンプ３１を経て燃料が圧送され、圧力センサ５にて検出されるコモンレール３の圧力が所定の圧力となるように、ＥＣＵ６にて制御している。

燃焼後の排気には、煤（炭素）とＳＯＦ（可溶性有機成分）を主成分とする粒子状物質であるパティキュレートが含まれている。ＤＰＦ２は、排気通路１２のパティキュレートを捕集するもので、大気へ放出されるのを防止している。ＤＰＦ２は、例えば、コーディエライト等の耐熱性を有する多孔質セラミックス製で、ハニカム構造体の多数のセル内をガス流路とし、その入口側または出口側を互い違いとなるように目封じした構成となっている。この時、エンジン１からの排出ガスは、各セルを区画する多孔質隔壁を介して隣接するガス流路間を流通し、排気に含まれるパティキュレートは多孔質隔壁を通過する際に捕集されて、次第に堆積する。

ＤＰＦ２には、通常、酸化触媒が担持される。酸化触媒は、例えばＰｔ等の貴金属触媒で、ＤＰＦ２の内表面（多孔質隔壁表面）に塗布されて、捕集したパティキュレートの酸化を促進する。触媒反応を利用することでＤＰＦ２の再生温度を低くし安定した燃焼を実現できる。なお、ＤＰＦ２に酸化触媒を担持しない構成としたり、酸化触媒を別体とする構成も可能である（他の実施形態として後述する）。

排気通路１２には、ＤＰＦ２の直上流に排気温センサ７１が、直下流に排気温センサ７２がそれぞれ設置される。これら排気温センサ７１、７２はＥＣＵ６に接続されており、ＤＰＦ２の直上流および直下流の排気温度を検出して、ＥＣＵ６に出力する。上流側の排気温センサ７１の検出温度は、ＤＰＦ２の入口側排気温度（以下、ＤＰＦ入口温度）、下流側の排気温センサ７２の検出温度は、ＤＰＦ２の出口側排気温度（以下、ＤＰＦ出口温度）として認識される。

また、排気通路１２には、ＤＰＦ２の前後差圧を知るための差圧センサ８が設置される。差圧センサ８の一端側は圧力導入通路８１にてＤＰＦ２の直上流の排気通路１２に、他端側は圧力導入通路８２にてＤＰＦ２の直下流の排気通路１２にそれぞれ接続しており、差圧センサ８はＤＰＦ２の前後差圧に応じた信号をＥＣＵ６に出力する。

エンジン１の吸気通路１３には、エアフローメータ（吸気量センサ）１４が設置され、吸気量を検出してＥＣＵ６に出力するようになっている。

ＥＣＵ６には、さらに、図示しないアクセル開度センサや回転数センサ、燃料レベルセンサといった各種センサが接続されている。ＥＣＵ６は、これらセンサからの検出信号を基に運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、公知のエンジン１のフィードバック制御を行う。すなわち、圧力センサ５にて検出されるコモンレール３が所定の噴射圧となるように調量弁４１を制御して、コモンレール３へ高圧燃料を圧送するとともに、インジェクタ１１を所定タイミングで駆動して、エンジン１への燃料噴射を実施する。

また、ＥＣＵ６は、ＤＰＦ２へのパティキュレート堆積状態を監視し、ＤＰＦ２の再生を制御する。まず、ＥＣＵ６は、上記各種センサや、差圧センサ８、排気温センサ７１、７２、エアフローメータ１４等の検出結果を基に、ＤＰＦ２へのパティキュレート堆積量（ＰＭ堆積量）を算出し、ＰＭ堆積量の算出値をＤＰＦ２の再生を開始する基準値（再生判定堆積量）と比較して、再生が必要かどうかを判断する。

ＥＣＵ６におけるＰＭ堆積量の算出について説明する。ＰＭ堆積量の算出式は、例えば、次式で表される。
最終ＰＭ堆積量＝ＰＭ排出量（ＤＰＦ前後差圧もしくはエンジン回転数×噴射量）−ＰＭ酸化量（ＰＭ堆積量×ＤＰＦ温度）・・・（１）
ＰＭ排出量は、エンジン回転数と噴射量に基づきエンジン１から排出されるＰＭ量の推定値として算出することもできるが、図１のように差圧センサ８を設けた構成であれば、検出されるＤＰＦ２の前後差圧を基に算出することもできる。これは、ＰＭ堆積量の増加に伴いＤＰＦ２における圧力損失が増大することを利用するものである。この時、ＤＰＦ２の前後差圧は、排気流量によっても変化するので、エアフローメータ１４で検出される吸気流量を基に、これらの関係を予めモデル化し、ＰＭ排出量の算出式としてＥＣＵ６に格納しておく。

また、ＤＰＦ２に堆積したパティキュレートの一部は、触媒反応により酸化除去される。図１（ｂ）のように、ＰＭ酸化量はＤＰＦ温度が高くなるほど増加するので、この関係を用いてＤＰＦ温度を基にＰＭ酸化量を算出することができる。そして、ＰＭ排出量からＰＭ酸化量を減算することで、最終ＰＭ堆積量を算出する。

ここで、ＤＰＦ２内部の温度を直接測定することは困難であることから、排気温センサ７１、７２の出力を基に、ＤＰＦ温度（代表温度）を推定する。簡易には、ＤＰＦ２の状態を比較的よく反映するＤＰＦ出口温度を排気温センサ７２にて検出し、これをＤＰＦ温度と見なすことができる。また、ＤＰＦ出口温度に温度変化の時間遅れを考慮してＤＰＦ温度を推定するようにすれば、より精度よく算出できる。

最終ＰＭ堆積量の算出値が、再生判定堆積量（例えば、ａ（ｇ））を超えると、ＥＣＵ６は、ＤＰＦ２の再生が必要と判断して昇温手段を操作する。
最終ＰＭ堆積量＞ａ（ｇ）・・・（２）
そして、ＤＰＦ２の温度を所定の再生温度（目標再生温度）まで上昇させてパティキュレートを燃焼除去する。再生判定堆積量ａ（ｇ）は、パティキュレートの燃焼によりＤＰＦ温度が過度に上昇して溶損等を生じることのない堆積量とする。

ＤＰＦ２を再生するための昇温手段としては、例えば、ポスト噴射を行い、未燃燃料を酸化反応させてその反応熱により排気温度を上昇させる。ＥＣＵ６は、ＤＰＦ２が目標再生温度（例えば６００℃±５０℃）に維持されるように、ＤＰＦ温度をフィードバック制御する。昇温手段としては、ポスト噴射の他、吸気絞りまたはタイミングリタード（燃料噴射時期遅角）等が挙げられ、これら昇温手段のうちいずれか１つを採用するか、または２つ以上の手段を組み合わせることができる。

また、ＥＣＵ６は、再生中のＰＭ堆積量を随時算出し、算出されたＰＭ堆積量が、ＤＰＦ２の再生を終了する基準値（再生終了堆積量；例えば、ｂ（ｇ））を下回ったら、再生を終了する。
最終ＰＭ堆積量＜ｂ（ｇ）・・・（３）
再生終了堆積量ｂ（ｇ）は、昇温操作による燃費悪化率等が許容できる範囲となるように、適宜決定する。

次に、本発明の特徴である排気温センサ７１、７２の誤取り付け検出制御について説明する。上述したように、ＤＰＦ温度は、最終ＰＭ堆積量の算出や再生時の温度制御に用いられており、排気温センサ７１、７２の検出値が、ＥＣＵ６に正しく認識される必要がある。例えば、上記式（１）において、ＰＭ酸化量を算出する際に、排気温センサ７１、７２を逆に取り付けたことにより、ＤＰＦ出口温度を実際より高く誤認識した場合、ＰＭ酸化量を多く見積もってしまう（図１（ｂ））。すると、最終ＰＭ堆積量の算出値が、実際の堆積量（実ＰＭ堆積量）より小さくなるために、上記式（２）が成立して再生が開始された時の実ＰＭ堆積量がａ（ｇ）を大きく超えているおそれがあり、ＤＰＦ溶損につながる。

また、逆にＤＰＦ出口温度を実際より低く誤認識した場合は、ＰＭ酸化量を少なく積もってしまい、最終ＰＭ堆積量の算出値が大きくなる。すると、実ＰＭ堆積量がａ（ｇ）を超えないうちに再生が開始されることになり、ＤＰＦ再生インターバルが短くなるために、燃費悪化やＤＰＦの熱劣化につながる。

さらに、ＤＰＦ再生中の温度制御においても、ＤＰＦ温度を目標再生温度にフィードバックする際の制御性が悪化する。例えば、ＤＰＦ出口温度を実際より低く認識すると、フィードバック制御後の実際のＤＰＦ温度が目標再生温度（例えば６００℃）より高くなる。あるいは、ＥＣＵ認識値を目標再生温度とするために、必要以上に昇温操作を繰り返すことになり、ＤＰＦ溶損、燃費悪化やＤＰＦの熱劣化につながる。逆に、ＤＰＦ出口温度を実際より高く認識した場合も、上記式（１）における最終ＰＭ堆積量の認識値と実ＰＭ堆積量の収支が合わなくなり、最終的にはＤＰＦ溶損、燃費悪化等につながるおそれがある。

そこで、本発明では、制御手段であるＥＣＵ６に、排気温センサ７１、７２の誤取り付け検出手段を設ける。誤取り付け検出手段は、ＤＰＦ２を流通する排気温度が急変する運転状態において、排気温センサ７１、７２にて検出される入口側排気温度の変化速度と出口側排気温度の変化速度を算出し、その偏差の値が予め設定した正常範囲にあるかどうかで、誤取り付けを判定する。排気温度が急変する運転状態、例えば加速時、減速時、ＤＰＦ再生時における誤取り付け検出の詳細を図２〜図５により説明する。

図２は、加速時におけるＤＰＦ入口温度と出口温度の変化を示すものである。図２（ａ）のように、ＤＰＦ２の上流に排気温センサ７１を、下流に排気温センサ７２を正常に取り付けた場合、ＥＣＵ６にて認識されるＤＰＦ入口温度および出口温度の温度変化は、図２（ｂ）のようになる。すなわち、加速フラグがオンすると、まずＤＰＦ２の上流側から温度変化が生じるため、ＤＰＦ入口温度が急上昇し（変化速度大）、次いでＤＰＦ出口温度が遅れて緩やかに上昇し（変化速度小）、所定温度に収束する。これは、酸化触媒付ＤＰＦ３が熱容量の大きいセラミック構造体からなるためである。

ところが、排気温センサ７１、７２が逆に取り付けされると、図２（ｃ）のように、ＤＰＦ入口温度および出口温度が入れ替わる。すなわち、ＥＣＵ６は、ＤＰＦ出口温度が急上昇した後（変化速度大）、ＤＰＦ入口温度が遅れて緩やかに上昇した（変化速度小）と認識することになる。本発明は、このＤＰＦ入口温度と出口温度の立ち上がりの差を利用するもので、排気温センサ７１、７２による検出温度の変化速度をそれぞれ算出し、その偏差を求めて、誤取り付けを検出するための指標とする。

図２（ｄ）は、ＤＰＦ入口温度の変化速度からＤＰＦ出口温度の変化速度を減算した値（速度偏差値）の時間経過に伴う変化を示したものである。
速度偏差値＝ＤＰＦ入口温度の変化速度−ＤＰＦ出口温度の変化速度
図に実線で示すように、排気温センサ７１、７２が正しく取り付けられている場合、加速初期には入口側の変化速度がより大きいため、速度偏差値は＋（プラス）の値となる。次いで、入口側の変化速度が低減し出口側の変化速度が増加するために、速度偏差値はある値まで上昇した後、減少に転じ、さらに−（マイナス）となる。その後、ＤＰＦ２の上下流の排気温度差が小さくなるのに伴い、速度偏差値がゼロ点に収束する。

一方、排気温センサ７１、７２が誤取り付けされている場合には、図に点線で示すように、正常時と正負が反転した偏差値曲線を辿ることになる。すなわち、正常時であれば、加速初期の速度偏差値は＋（プラス）の値となるのに対し、誤取り付け時は速度偏差値が−（マイナス）の値が一定期間継続する。従って、速度偏差値を算出して、予め設定した誤取り付け判定値α（＜０）と比較し、誤取り付け判定値α以下となっている状態が、予め設定した誤取り付け継続期間Ｄ（秒）以上続いたかどうかで、誤取り付けを検出できる。

同様に、図３（ａ）に示す減速時において、排気温センサ７１、７２を正常取り付けした場合の排気温度変化は、図３（ｂ）のようになる。すなわち、減速フラグがオンすると、ＤＰＦ２に流入する排気温度が低下するため、ＤＰＦ入口温度が急低下し（変化速度大）、次いでＤＰＦ出口温度が遅れて緩やかに低下し（変化速度小）、所定温度に収束する。これに対し、逆取り付け時には、図３（ｃ）のようになり、ＥＣＵ６は、ＤＰＦ出口温度が先に急低下し（変化速度大）、ＤＰＦ入口温度が遅れて緩やかに低下した（変化速度小）と認識する。

図３（ｄ）は、減速時の速度偏差値の変化を示したもので、図２（ｄ）の加速時と正負が反転した曲線となり、減速初期の速度偏差値は、正常時が−（マイナス）、誤取り付け時は＋（プラス）の値となる。従って、算出した速度偏差値を、予め設定した誤取り付け判定値β（＞０））と比較し、誤取り付け判定値β以上となっている状態が、予め設定した誤取り付け継続期間Ｅ（秒）以上続いたかどうかで、誤取り付けを検出できる。

また、図４（ａ）はＤＰＦ２の再生制御時であり、排気温センサ７１、７２を正常取り付けした場合の排気温度変化は、図４（ｂ）のように、図２（ｂ）の加速時と全く同様となる。すなわち、ＤＰＦ再生フラグがオンすると、昇温手段が作動してＤＰＦ２に流入する排気温度が上昇するため、まずＤＰＦ入口温度が急上昇し（変化速度大）、次いでＤＰＦ出口温度が遅れて緩やかに上昇し（変化速度小）、所定温度に収束する。これに対し、逆取り付け時には、図４（ｃ）のようになり、ＥＣＵ６は、ＤＰＦ出口温度が先に急上昇し（変化速度大）、ＤＰＦ入口温度が遅れて緩やかに上昇した（変化速度小）と認識する。

図４（ｄ）は、ＤＰＦ再生時の速度偏差値の変化を示したもので、図２（ｄ）の加速時と同様、再生初期の速度偏差値は、正常時が＋（プラス）、誤取り付け時は−（マイナス）の値となる。従って、算出した速度偏差値を、予め設定した誤取り付け判定値γ（＜０））と比較し、誤取り付け判定値γ以上となっている状態が、予め設定した誤取り付け継続期間Ｆ（秒）以上続いたかどうかで、誤取り付けを検出できる。

誤取り付け検出後は、故障警告灯（ＭＩＬ）を点灯させて運転者に認知させ、速やかに車両をディーラー等へ移動させるが、それまでの処置として、ＥＣＵ６内部における認識値を疑似的に切り替え、自己正常化してＤＰＦ２の再生制御を可能とする。このため、ＥＣＵ６は、入口側排気温度および出口側排気温度のＥＣＵ認識値を、再生実行可能温度より低い所定の排気温度設定値まで徐々に変化させる徐変制御手段と、徐変制御後にＥＣＵ６に入力される入口側排気温度と出口側排気温度の認識値の切り替えを行う切り替え手段とを有する。

図５は、その一例を示すタイムチャートで、加速開始とともに誤取り付け検出許可フラグがオンとなり、排気温センサ７１の検出値がＤＰＦ入口温度（ＩＮ：ＥＣＵ認識値）として、排気温センサ７２の検出値がＤＰＦ出口温度（ＯＵＴ：ＥＣＵ認識値）としてＥＣＵ６に入力される。これに基づきＥＣＵ６は上記のようにして誤取り付けを判定し、誤取り付け判定フラグをオンして、徐変制御手段を作動させる。徐変制御では、ＥＣＵ６にて認識されるＤＰＦ入口温度および出口温度を共に、ある低い排気温度設定値（目標排気温度）となるまで徐々に低下させる。さらに、目標排気温度に到達後、切替フラグをオンしてＤＰＦ入口温度および出口温度に対応するＥＣＵ認識値を切り替える。

ＤＰＦ２の再生実行条件の１つにＤＰＦ２の触媒が活性化しているかどうかがあり、活性化していない状態で再生を実施すると、未燃燃料により白煙が発生するおそれがある。従って、目標排気温度は、ＤＰＦ２が活性化しない温度（例えば、２００℃）とする。これにより誤取り付け検出後は、ＤＰＦ２が活性化していない状態で再生が実施されないようにし、白煙の発生を防止する。

その後、ＥＣＵ６にて認識されるＤＰＦ入口温度およびＤＰＦ出口温度を徐々に増加させ、実際の検出値である入口側実排気温度（ＩＮ）および出口側実排気温度（ＯＵＴ）と一致するまで、さらに徐変させる。図５中に実線で示すＤＰＦ入口温度が入口側実排気温（一点鎖線）に、破線で示すＤＰＦ出口温度が出口側実排気温（点線）に、それぞれ到達したら、切替完了フラグをオンする。

徐変制御により、ＥＣＵ６にて認識されるＤＰＦ入口温度およびＤＰＦ出口温度を直ちに切り替えることで生じる不具合を解消することができる。特に、ＤＰＦ２等に担持される触媒や空燃比センサの早期活性を目的に、排気温度（ＤＰＦ入口温度または出口温度）のフィードバックによる早期暖気制御を実施している場合には、制御値の急変によるトルク変動や燃焼音悪化が懸念されるので、これら制御への影響を小さくする効果がある。

また、再生制御におけるＰＭ堆積量の算出や温度制御を安全に実施するため、図６のように、誤取り付け判定に伴い、再生制御時のＤＰＦ再生実行ＰＭ堆積量が増大する方向に設定値を変更することもできる。あるいは、ＰＭ堆積量の推定値を低減させてもよい。これらは誤取り付けによって、ＥＣＵ６にて認識されるＰＭ堆積量と実ＰＭ堆積量にズレが生じることから、早期にＤＰＦ２の再生がなされるようにして、制御性悪化を防止するためである。

さらに、目標ＤＰＦ再生温度が低下する方向に設定値を変更することもできる。これにより、再生時にＤＰＦ２の温度上昇するのを抑制し、過昇温による溶損等の発生を防止できる。

図７〜９に、ＥＣＵ６にて実行される誤取り付け検出制御のフローチャートを示す。図７は誤取り付け検出手段としての処理であり、まず、ステップ１０１で加速フラグがオフからオンに切り替ってからの時間がＡ（秒）以内であるかどうかを判定する。ステップ１０１が肯定判定されると、ステップ１０２に進み、ＤＰＦ入口温度および出口温度の変化速度から、速度偏差値（ＤＰＦ入口温度の変化速度−出口温度の変化速度）を算出して、図２（ｄ）の誤取り付け判定値α（＜０）と比較する。そして、速度偏差値≦誤取り付け判定値αである状態が、誤取り付け継続期間Ｄ（秒）以上継続したかどうかを判定する。ステップ１０２が肯定判定されたら、ステップ１０７に進み、誤取り付け判定フラグをオンする。

一方、ステップ１０１が否定判定されると、ステップ１０３に進み、減速フラグがオフからオンに切り替ってからの時間がＢ（秒）以内であるかどうかを判定する。ステップ１０３が肯定判定されると、ステップ１０４に進み、ＤＰＦ入口温度および出口温度の変化速度から、速度偏差値（ＤＰＦ入口温度の変化速度−出口温度の変化速度）を算出して、図３（ｄ）の誤取り付け判定値β（＜０）と比較する。そして、速度偏差値≦誤取り付け判定値βである状態が、誤取り付け継続期間Ｅ（秒）以上継続したかどうかを判定する。ステップ１０４が肯定判定されたら、ステップ１０７に進み、誤取り付け判定フラグをオンする。

ステップ１０３が否定判定された場合は、ステップ１０５に進み、ＤＰＦ再生フラグがオフからオンに切り替ってからの時間がＣ（秒）以内であるかどうかを判定する。ステップ１０５が肯定判定されると、ステップ１０６に進み、ＤＰＦ入口温度および出口温度の変化速度から、速度偏差値（ＤＰＦ入口温度の変化速度−出口温度の変化速度）を算出して、図４（ｄ）の誤取り付け判定値γ（＜０）と比較する。そして、速度偏差値≦誤取り付け判定値γである状態が、誤取り付け継続期間Ｆ（秒）以上継続したかどうかを判定する。ステップ１０６が肯定判定されたら、ステップ１０７に進み、誤取り付け判定フラグをオンする。

図８（ａ）は徐変制御手段および切り替え手段としての処理であり、まず、ステップ２０１で徐変制御を実施し、排気温センサ７１、７２の検出値に基づくＤＰＦ入口温度および出口温度の認識値を徐々に低下させる。この時の制御量は、ＤＰＦ入口温度または出口温度に基づく他の制御への影響が小さくなるように適宜設定される。続くステップ２０２では、排気温センサ７１、７２に対応するＤＰＦ入口温度および出口温度のＥＣＵ認識値（排気温センサ値）が、図５の徐変後の目標排気温度（徐変温度）以下であるかどうかを判定し、目標排気温度に達していない場合には、ステップ２０１へ戻って徐変制御を再度実施することを繰り返す。

ステップ２０２が肯定判定されると、ステップ２０３へ進む。ステップ２０３では、排気温センサ７１、７２の入口側と出口側、すなわちＤＰＦ入口温度と出口温度のＥＣＵ認識値を入れ替える。次いで、ステップ２０４では、ＤＰＦ入口温度（ＥＣＵ認識値）およびＤＰＦ出口温度（ＥＣＵ認識値）をそれぞれ徐々に上昇させる。ステップ２０５では、徐変後のＥＣＵ認識値が、排気温度センサ７１、７２にて検出される実排気温に到達したかどうかを判定する。ＥＣＵ認識値が実排気温に達していなければ、ステップ２０４に戻って徐変制御を再度実行する。これをステップ２０５が肯定判定されるまで繰り返す。

図８（ｂ）はオフセット手段としての処理であり、まず、ステップ３０１で前回のＤＰＦ再生制御終了からの距離がＡ（ｋｍ）に満たないかどうかを判定する。ステップ３０１が肯定判定されると、ステップ３０２へ進み、ＤＰＦ再生実行ＰＭ堆積量の設定値を、所定のオフセット量αだけ増加させる。あるいは、目標ＤＰＦ再生温度の設定値を、所定のオフセット量Ｚだけ低減させる。ステップ３０１が否定判定された場合には、ステップ３０３へ進み、ＤＰＦ再生実行ＰＭ堆積量の設定値を、所定のオフセット量β（＞α）だけ増加させる。あるいは、目標ＤＰＦ再生温度の設定値を、所定のオフセット量Ｙ（＞Ｚ）だけ低減させる。これは、走行距離に応じてオフセット量を変更することで、より適切に制御性よく再生を実施するためである。走行距離に代えて走行時間を用いて判定してもよい。

以上のように、本発明によれば、運転状態の急変時の温度変化速度を利用して誤取り付けを容易に検出し、運転者へ認知させることができるので、ＤＰＦ温度およびＰＭ堆積量の推定精度や再生時の温度制御性が悪化するのを防止できる。さらに誤取り付け後、徐変制御を行って排気温センサ値を切り替えることで、正しく取り付けがなされるまで、ＤＰＦ２の再生制御が安全かつ適切になされる。

上記実施形態では、図９（ａ）に示すように、排気温センサ７１、７２を、触媒付きＤＰＦ２の前後に配置した例について説明したが、本発明はこれに限らず種々の排気後処理装置を設けた構成に適用することができる。図９（ｂ）〜（ｄ）は、ＤＰＦ２の上流に酸化触媒（ＤＯＣ）９１を備える排気後処理装置９の例であり、この場合には、図９（ｂ）、（ｃ）のように、排気後処理装置９の前後またはＤＰＦ２の前後に、排気温センサ７１、７２を設置した例の他、図９（ｄ）のように、排気後処理装置９の前後および酸化触媒２１とＤＰＦ２の間に３つの排気センサ７１〜７３を設置することもできる。

あるいは、図９（ｅ）〜（ｇ）のように、ＤＰＦ２の上流に酸化触媒９１を別体に設けることもできる。この場合も、ＤＰＦ２の前後に排気温センサ７１、７２を設置した例（図９（ｆ））や、酸化触媒２１の上流に排気温センサ７１を、ＤＰＦ２の下流に排気温センサ７２を設置した例（図９（ｇ））の他、３つの排気温センサ７１〜７３を設けて、酸化触媒２１の上流およびＤＰＦ２の下流と、これらの間にそれぞれ設置してもよい。これらいずれの構成においても、複数の排気温センサによる温度変化速度の偏差から、誤取り付けを検出することができる。

（ａ）は本発明を適用した内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図、（ｂ）はＤＰＦ温度とＰＭ酸化量の関係を示す図である。 加速運転時における誤取付け検出方法を説明するための図で、（ａ）は排気温センサを取り付け位置を示す概略図、（ｂ）は正常取り付け時のＤＰＦ前後の排気温度変化を示す図、（ｃ）は誤取り付け時のＤＰＦ前後の排気温度変化を示す図、（ｄ）はＤＰＦ入口温度と出口温度の変化速度に基づく速度偏差値の時間推移を示す図である。 減速運転時における誤取付け検出を説明するための図で、（ａ）は排気温センサを取り付け位置を示す概略図、（ｂ）は正常取り付け時のＤＰＦ前後の排気温度変化を示す図、（ｃ）は誤取り付け時のＤＰＦ前後の排気温度変化を示す図、（ｄ）はＤＰＦ入口温度と出口温度の変化速度に基づく速度偏差値の時間推移を示す図である。 ＤＰＦ再生制御時における誤取付け検出を説明するための図で、（ａ）は排気温センサを取り付け位置を示す概略図、（ｂ）は正常取り付け時のＤＰＦ前後の排気温度変化を示す図、（ｃ）は誤取り付け時のＤＰＦ前後の排気温度変化を示す図、（ｄ）はＤＰＦ入口温度と出口温度の変化速度に基づく速度偏差値の時間推移を示す図である。 誤取付け検出後の徐変制御および切り替え制御方法を説明する図である。 誤取付け検出後の再生制御における設定値変更方法を説明する図である。 ＥＣＵにおいて実行される誤取付け検出方法を示すフローチャート図である。 （ａ）はＥＣＵにおいて実行される徐変制御および切り替え方法を示すフローチャート図、（ｂ）は再生制御における設定値変更方法を示すフローチャート図である。 （ａ）〜（ｇ）は排気後処理装置と排気温センサの取り付け位置の他の例を示す概略図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
１１ インジェクタ
１２ 排気管
１３ 吸気管
１４ エアフローメータ
２ ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
３ コモンレール
４ 燃料タンク
５ 圧力センサ
６ ＥＣＵ（制御手段）
７１ 排気温センサ
７２ 排気温センサ
７３ 排気温センサ
８ 差圧センサ
９ 排気後処理装置
９１ ＤＯＣ（酸化触媒）

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設置した排気後処理装置と、該排気後処理装置の入口側および出口側の排気温度をそれぞれ検出する複数の排気温センサと、これら複数の排気温センサが接続され、その出力値に基づいて排気温度制御を行う制御手段を備えており、
   上記制御手段が、上記排気後処理装置を流通する排気温度が急変する運転状態において、上記複数の排気温センサにて検出される入口側排気温度の変化速度から出口側排気温度の変化速度を減じた変化速度偏差値が、予め設定した正常範囲から外れた時に、上記複数の排気温センサの誤取り付けと判定する誤取り付け検出手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 上記排気後処理装置がパティキュレートフィルタであり、
   上記誤取り付け検出手段における上記排気温度が急変する運転状態は、上記内燃機関の加速時、減速時および上記パティキュレートフィルタの再生制御時の少なくとも１つの状態である請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 上記誤取り付け検出手段は、上記内燃機関の加速時および上記パティキュレートフィルタの再生制御時に、上記変化速度偏差値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した時、あるいは、上記内燃機関の減速時に、上記変化速度偏差値が所定値以上である状態が所定時間以上継続した時に、誤取り付けと判定する請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 上記制御手段は、誤取り付け検出手段にて上記誤取り付けと判定された時に、上記制御手段における上記入口側排気温度および出口側排気温度の認識値を、予め設定した再生実行可能温度より低い所定の排気温度設定値まで徐々に変化させる徐変制御を実行する徐変制御手段と、
   徐変制御により上記認識値が上記設定値に到達した後に、上記制御手段における上記入口側排気温度の認識値と出口側排気温度の認識値との切り替えを行う切り替え手段とを備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 上記徐変制御手段は、上記入口側排気温度の認識値と出口側排気温度の認識値とを切り替えた後に、これら認識値を、上記複数の排気温センサの出力値と一致するまで徐々に変化させる請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 上記排気後処理装置がパティキュレートフィルタであり、
   上記制御手段は、誤取り付けと判定された時に、上記排気温センサの出力値に基づいて算出されるパティキュレート堆積量の推定値もしくは上記パティキュレートフィルタの再生実行条件となるパティキュレート堆積量の再生実行値を設定変更する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 上記排気後処理装置がパティキュレートフィルタであり、
   上記制御手段は、誤取り付けと判定された時に、上記パティキュレートフィルタ再生時の目標温度を設定変更する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。