JP4737098B2 - 内燃機関の診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の上下流の圧力差を検出する検出手段の検出結果に基づき、前記検出手段の異常の有無を診断する内燃機関の診断装置に関する。

例えば下記特許文献１に見られるように、ディーゼル機関の排気浄化装置としてのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の上流側及び下流側の圧力差を検出する差圧センサの検出結果に基づき、差圧センサの異常の有無を診断するものが周知である。この診断装置では、ディーゼル機関の運転状態に基づき微粒子状物質（ＰＭ）の堆積量の推定値を算出し、差圧センサの検出値が推定値に応じて定まる領域内にあるか否かに基づき、差圧センサの異常の有無を判断する。
特開２００５−３０７８８０号公報

ところで、差圧センサの異常の中には、その検出値が、検出値として取り得る正常値の範囲内の値に固定される異常がある。こうした異常時においては、異常時の差圧センサの検出値が上記推定値に基づき定まる領域内に入ることがある。この場合、上記診断装置を用いたのでは、差圧センサに異常があるにもかかわらず、異常がないと誤判断されるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の上下流の圧力差を検出する検出手段の検出結果に基づき、前記検出手段の異常の有無をより高精度に判断することのできる内燃機関の診断装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記内燃機関の運転領域が低排気流量運転領域であるときの前記検出手段の検出結果と高排気流量運転領域であるときの前記検出手段の検出結果との差に基づき、前記検出手段の異常の有無を判断する判断手段と、前記低排気流量運転領域における安定状態を判断する低排気安定状態判断手段と、前記高排気流量運転領域における安定状態を判断する高排気安定状態判断手段とを備え、前記判断手段は、前記低排気安定状態判断手段によって安定状態であると判断されているときであって且つ前記低排気流量運転領域における所定期間内での前記検出手段の検出結果の最小値と、前記高排気安定状態判断手段によって安定状態であると判断されているときであって且つ前記高排気流量運転領域における所定期間内での前記検出手段の検出結果の最大値との差が所定以下であるとき、前記検出手段に異常があると判断することを特徴とする。

排気浄化装置の上下流の圧力差は、排気流量が多いほど大きくなる傾向にある。このため、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とでは、圧力差に顕著な差が生じ得る。上記発明では、この点に着目し、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける検出手段の検出結果の差に基づき、検出手段の異常の有無を高精度に判断することができる。
一方、低排気流量運転領域や高排気流量運転領域に移行した直後においては、排気浄化装置の上下流の圧力差の変動量が大きくなり得る。このため、これら両領域における圧力差間の差が小さくなり得る。この点、上記発明では、これら各運転領域の安定状態における検出手段の検出結果を用いることで、これら両運転領域間での圧力差が確実に大きくなると想定される条件において検出手段の異常の有無を判断することができる。このため、異常の有無をより高精度に判断することができる。
また、高排気流量運転領域や低排気流量運転領域においても、実際の圧力差は変動し得る。このため、高排気流量運転領域における圧力差の最小値と低排気流量運転領域の圧力差の最大値とが異常の有無の判断に用いられる場合には、両圧力差間の差が小さくなることがあり、異常の有無の判断精度が低下するおそれがある。この点、上記発明では、低排気流量運転領域における最小値と高排気流量運転領域における最大値とを用いることで、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける検出手段の検出結果の差がもっとも大きくなるときを利用することができる。このため、異常の有無の判断をより高精度に行うことができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記低排気流量運転領域と前記高排気流量運転領域とは、これらにおける前記圧力差間の差が、前記検出手段が前記圧力差に反応しないときにおけるその検出結果の変動よりも大きくなるように設定されてなることを特徴とする。

検出手段が圧力差に反応しない異常時であっても、検出手段の出力等にノイズが混入することなどにより、検出手段の検出結果は一定値とならず、微小に変動し得る。このため、この変動の影響を除去するようにして検出手段の異常の有無を診断することが望ましい。この点、上記発明では、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける圧力差間の差と上記変動との相違を区別し得るようにこれら２つの運転領域を設定することで、検出手段の異常の有無を高精度に判断することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、排気体積流量を検出する体積流量検出手段を更に備え、前記低排気流量運転領域は、前記体積流量が第１の閾値以下であるときであり、前記高排気流量運転領域は、前記体積流量が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上であるときであることを特徴とする。

排気浄化装置の上下流の圧力差は、排気体積流量と排気浄化装置内の抵抗とによって略一義的に定まる。この点、上記発明では、排気体積流量を用いて低排気流量運転領域および高排気流量運転領域を定義することで、これら両運転領域間で、排気浄化装置の上下流の圧力差に顕著な差が確実に生じるように設定することができる。このため、検出手段の異常の有無を高精度に判断することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記検出手段の異常は、前記検出手段の出力が正常な値の範囲内において固定される異常であることを特徴とする。

検出手段の出力が正常な値の範囲内において固定される異常が生じる場合、低排気流量運転領域であろうと高排気流量運転領域であろうと検出手段の検出結果は一定となる。これに対し、検出手段が正常であるときには、これら両運転領域における検出結果間には顕著な差が生じる。このため、上記発明では、判断手段によってこうした異常の有無を適切に判断することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、センサ部材と、該センサ部材と接続される差動増幅回路とを備えてなることを特徴とする。

上記発明では、センサ部材と給電経路との間や、センサ部材と差動増幅回路との間が断線する場合、差動増幅回路の出力信号は、正常な値の範囲内において固定された値を有することがある。そして、検出手段の出力が正常な値の範囲内において固定される異常が生じる場合、低排気流量運転領域であろうと高排気運転領域であろうと検出手段の検出結果は一定となる。これに対し、検出手段が正常であるときには、これら両運転領域における検出結果間には顕著な差が生じる。このため、上記発明では、判断手段によってこうした異常の有無を適切に判断することができる。

以下、本発明にかかる内燃機関の診断装置を車載ディーゼル機関の診断装置に適用した一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２には、吸気流量（質量流量）を検出するエアフローメータ１４が設けられている。吸気通路１２は、吸気バルブ１６の開動作によって、シリンダブロック１８及びピストン２０にて区画される燃焼室２２と連通される。燃焼室２２には、燃料噴射弁２４の先端部が突出して配置されている。これにより、燃焼室２２に燃料の噴射供給が可能となっている。

燃焼室２２に燃料が噴射されると、燃焼室２２の圧縮によって燃料が自己着火し、エネルギが発生する。このエネルギは、ピストン２０を介して、ディーゼル機関１０の出力軸（クランク軸２６）の回転エネルギとして取り出される。なお、クランク軸２６近傍には、クランク軸２６の回転角度を検出するクランク角センサ２８が設けられている。

上記燃料噴射弁２４を介して燃焼室２２に燃料が噴射され、燃焼が生じた後、燃焼に供された気体は、排気バルブ３０の開動作によって、排気として、排気通路３２に排出される。排気通路３２には、排気を浄化するための酸化触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ３４）が設けられている。また、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の上流には、排気温を検出する上流側排気温センサ３６が設けられている。また、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の下流には、排気温を検出する下流側排気温センサ３８が設けられている。更に、排気通路３２には、ＤＰＦ３４の上流側及び下流側間の圧力の差（差圧）を検出する差圧センサ４０が設けられている。この差圧センサ４０は、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の上流側と連通する上流側配管４０ａと、排気通路３２のうちＤＰＦ３４の下流側と連通する下流側配管４０ｂと、これら上流側配管４０ａ及び下流側配管４０ｂ間の差圧を感知する感知手段（センシング部材４０ｃ）とを備えて構成されている。

電子制御装置（ＥＣＵ５０）は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。そして、ＥＣＵ５０では、ディーゼル機関１０の上記各状態検出手段の検出結果や、ユーザによるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ５２の検出値を取り込み、これに基づき燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の出力を制御する。ここで、燃料噴射弁２４の操作に際しては、アクセルセンサ５２によって検出されるアクセルペダルの操作量とクランク角センサ２８の検出値に応じた回転速度とに基づき、アクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを生成するための噴射量を算出する。

上記差圧センサのセンシング部材４０ｃとＥＣＵ５０とは、ＥＣＵ５０から電力を供給する電源ラインＬＶと、センシング部材４０ｃの出力信号を伝播させる出力ラインＬＯと、ＥＣＵ５０内の接地端子と接続される接地ラインＬＧとの３本の信号線で接続されている。そして、これら電源ラインＬＶと出力ラインＬＯとは、ＥＣＵ５０の内部において抵抗体Ｒにて接続されている。

図２に、センシング部材４０ｃの回路構成を示す。図示されるように、センシング部材４０ｃは、センサ部７０と、差動増幅回路７２と、定電流源７４とを備えている。ここで、センサ部７０は、歪ゲージ７０ａを抵抗体とするホイーストンブリッジ回路を備えて構成されている。そして、歪ゲージ７０ａの接続点のうちホイーストンブリッジ回路の対角線上にある一対の接続点は、電源端子ＰＶ及び接地端子ＰＧを介して定電流源７４及び接地とそれぞれ接続されている。また、歪ゲージ７０ａの接続点のうちホイーストンブリッジ回路の別の対角線上にあるもう一対の接続点は、プラス端子ＰＰ及びマイナス端子ＰＭを介して差動増幅回路７２に接続されている。ここで、定電流源７４は、上記電源ラインＬＶと接続されており、接地端子ＰＧは、接地ラインＬＧと接続されており、差動増幅回路７２の出力端子は、出力ラインＬＯと接続されている。

図３に、センシング部材４０ｃの外部構成を示す。図示されるように、センシング部材４０ｃは、上記センサ部７０を備えるセンサチップ８０と、差動増幅回路７２を備える回路チップ８２と、定電流源７４を備える電源８４とを備えている。そして、センサチップ８０と回路チップ８２とは、電源端子ＰＶ、プラス端子ＰＰ、接地端子ＰＧ及びマイナス端子ＰＭを介してワイヤによって接続されている。

図４に、差圧センサ４０の出力特性を示す。

図中、実線にて示されるように、差圧センサ４０の出力は基本的には差圧に応じて変化する。ただし、差圧が過度に大きいときや過度に小さいときには、差圧センサ４０の出力は一定値（ＨＩクランプ、ＬＯクランプ）となる。また、ＥＣＵ５０と差圧センサ４０とを接続する接地ラインＬＧが断線すると、図中、２点鎖線にて示されるように、差圧センサの出力は、ＨＩクランプよりも高い値で固定される。一方、ＥＣＵ５０と差圧センサ４０とを接続する電源ラインＬＶが断線すると、図中、１点鎖線にて示されるように、差圧センサ４０の出力は、ＬＯクランプよりも低い値で固定される。このため、ＥＣＵ５０では、差圧センサ４０の検出値がＬＯクランプ未満であるときや、ＨＩクランプより大きいときには、電源ラインＬＶや接地ラインＬＧの断線と判断することができる。

ところで、差圧センサ４０の異常としては、上記のものに限らず、例えば電源端子ＰＶや接地端子ＰＧ、プラス端子ＰＰ、マイナス端子ＰＭにおける断線等、上記センサ部７０と接地や定電流源７４との間の断線や、センサ部７０と差動増幅回路７２との間の断線もある。この場合には、差圧センサ４０の検出値は、ＨＩクランプ及びＬＯクランプ間の値に固定されることがある。図５に、電源端子ＰＶ、マイナス端子ＰＭ、プラス端子ＰＰ及び接地端子ＰＧのいずれか一つと接続されるワイヤが切れた場合の差圧センサ４０の出力を示す。図示されるように、この場合には、差圧センサ４０の出力がＨＩクランプかＬＯクランプに固定される。

こうした場合、差圧センサ４０の検出値は固定されているとはいえ、正常範囲内であるため、検出値が正常範囲内になるか否かに基づき異常である旨を判断することはできない。

そこで本実施形態では、ディーゼル機関１０の低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける差圧センサ４０の検出値の差に基づき、差圧センサ４０の上記異常の有無を判断する。詳しくは、本実施形態では、排気体積流量を算出し、排気体積流量が第１の閾値（低流量閾値ＶＥＸ＿Ｌ）以下である領域を低排気流量運転領域とし、排気体積流量が低流量閾値ＶＥＸ＿Ｌよりも大きい第２の閾値（高流量閾値ＶＥＸ＿Ｈ）以上である領域を高排気流量運転領域と定義する。このように、排気体積流量を用いるのは、図６に示されるように、ＤＰＦ３４の上下流の差圧ＤＰは、ＤＰＦ３４内の微粒子状物質（ＰＭ）の堆積量と、排気体積流量Ｖｅｘとによって定まるからである。このため、排気体積流量Ｖｅｘが異なるときに差圧センサ４０の検出値が一定であるなら、差圧センサ４０に異常があると判断することができる。以下、これについて詳述する。図７に、ＥＣＵ５０の行う処理のうち、上記異常の有無の判断に関する処理を示す。

新規堆積量算出部Ｂ１０は、ディーゼル機関１０の都度の運転状態に基づき、単位時間あたりの新規堆積量ｄＰＭを算出する。詳しくは、本実施形態では、上記要求トルクに応じた噴射量Ｑ及び回転速度ＮＥに基づき、新規堆積量ｄＰＭを算出する。図示されるように、回転速度ＮＥが高回転であるほど、また噴射量Ｑが多量であるほど、新規堆積量ｄＰＭは多く算出される。

累積値算出部Ｂ１２は、都度の新規堆積量ｄＰＭの累積値を算出する。ＰＭ燃焼量算出部Ｂ１４は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき、ＤＰＦ３４に堆積したＰＭのうち燃焼によって消滅する都度のＰＭ量（ＰＭ燃焼量）を算出する。具体的には、本実施形態では、ＤＰＦ３４の温度が高いほどＰＭ燃焼量が多くなることに鑑み、後述するＤＰＦ３４の温度の推定値に基づき、ＰＭ燃焼量を算出する。

収支算出部Ｂ１６は、累積値算出部Ｂ１２の出力からＰＭ燃焼量算出部Ｂ１４の出力を減算する。下限ガード処理部Ｂ１８は、収支算出部Ｂ１６の出力の下限をゼロとする処理を行なう。これは、ＤＰＦ３４内のＰＭ堆積量がゼロ以下とはなりえないことに鑑みてなされる処理である。この下限ガード処理部Ｂ１８の出力が、ＰＭ推定量である。

排気圧力推定部Ｂ２０は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき、ＤＰＦ３４の上流側の排気圧力を推定する。具体的には、本実施形態では、回転速度ＮＥ及び噴射量Ｑに基づき、排気圧力を推定する。すなわち、回転速度ＮＥ及び噴射量Ｑに応じて、ディーゼル機関１０の排気の状態を特定する。この際、ＤＰＦ３４の上流側の圧力は、ＤＰＦ３４内のＰＭ堆積量にも依存することに鑑み、上記ＰＭ推定量を加味する。具体的には、本実施形態では、回転速度ＮＥ及び噴射量Ｑと排気圧力との関係を定める２次元マップを、ＰＭ推定量毎に複数枚用意する。

ＤＰＦ温度推定部Ｂ２２は、モデルに基づきＤＰＦ３４の温度を推定する。この処理は、下流側排気温センサ３８によって検出される下流側排気温ＴｅｂとＤＰＦ３４の温度とが等しくなるのは定常状態であり、過渡状態にあっては両者に差異が生じることに鑑みてなされるものである。具体的には、ＤＰＦ３４を上流側から下流側へと向かう軸方向に垂直に複数のセルに分割し、各セル毎にモデルによって温度を推定し、これら推定されるセル毎の温度の加重平均処理等によって、ＤＰＦ３４の温度を推定する。ここで、各セルの温度は、上流の排気温度や、隣接するセルの温度、上流セルでの炭化水素（ＨＣ）減少量、上流セルでの酸素消費量、ＰＭ堆積量の推定値に基づき算出される。ここで、各セルの温度の推定は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき行う。詳しくは、吸気量ＧＡや、上流側排気温Ｔｅｕ、回転速度、噴射量、ＤＰＦ３４のＰＭ堆積量等に基づき行う。これにより、最上流のセルについて、上流の排気温度を、上流側排気温センサ３６によって検出される上流側排気温Ｔｅｕとすることができ、上流のＨＣ量を、ディーゼル機関１０の運転状態（ここでは、回転速度ＮＥ及び噴射量Ｑを例示）によって算出することができる。なお、各セルの温度の推定値は、下流側排気温センサ３８によって検出される下流側排気温Ｔｅｂによって補正された後、ＤＰＦ３４の温度の推定に用いられる。こうした手法によるＤＰＦ３４の温度の推定の詳細は、例えば特開２００６−３７７４２号公報に記載されている。

なお、これに代えて、上記下流側排気温センサ３８によって検出される下流側排気温Ｔｅｂが、ＤＰＦ３４の温度の１次遅れ及び無駄時間のモデルによって表現されるものとすることで、ＤＰＦ３４の温度を推定してもよい。すなわち、こうした前提によれば、下流側排気温Ｔｅｂから上記モデルの逆モデルによってＤＰＦ３４の温度の推定値（推定温度Ｔｄ）を算出することができる。なお、この際、時定数と無駄時間を、後述する排気体積流量Ｖｅｘによって可変設定する。この手法の詳細は、特開２００４―２４５１０９号公報に記載されている。

体積流量算出部Ｂ２４は、吸気量ＧＡ（質量流量）と噴射量Ｑとの和に基づき算出される排気質量流量と、排気圧力推定部Ｂ２０によって推定される排気圧力と、ＤＰＦ温度推定部Ｂ２２によって推定される推定温度Ｔｄとに基づき、排気体積流量Ｖｅｘを算出する。ここでは、気体の状態方程式等を用いることで、排気体積流量Ｖｅｘを算出すればよい。

異常診断部Ｂ２６は、差圧センサ４０の検出値（差圧ＤＰ）と、排気体積流量Ｖｅｘとに基づき、差圧センサ４０の異常の有無を判断する。

図８に、異常診断部Ｂ２６の行う処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、排気体積流量Ｖｅｘを取得する。続くステップＳ１２においては、ディーゼル機関１０の低排気流量運転領域であるか否かを判断する。具体的には、排気体積流量Ｖｅｘが低流量閾値ＶＥＸ＿Ｌ以下であるか否かを判断する。そして、低流量閾値ＶＥＸ＿Ｌ以下であると判断されるときには、ステップＳ１４において、低排気流量運転領域に入ってからの継続時間が所定時間ｔ１以上となったか否かを判断する。この処理は、低排気流量運転領域において、ディーゼル機関１０が継続して安定的に運転されている安定状態が実現しているか否かを判断するためのものである。これは、低排気流量運転領域に移行した直後は、ＤＰＦ３４の上下流の差圧が大きく変動するおそれがあることに鑑みてなされるものである。なお、上記継続時間が所定時間ｔ１未満である場合には、上記ステップＳ１０に戻る。これにより、ステップＳ１０において排気体積流量Ｖｅｘが再度取得され、これに基づき上記ステップＳ１２において低排気流量運転領域であるか否かが判断されることとなる。

これに対し、上記ステップＳ１４において、上記継続時間が所定時間ｔ１以上であると判断されると、ステップＳ１６、Ｓ１８において、所定時間ｔ２に渡って、差圧センサ４０の都度の検出値を取り込み、最小値を取得更新していく。この処理は、低排気流量運転領域における差圧センサ４０の最小値を取得するためのものである。そして、所定時間ｔ２が経過すると、ステップＳ２０において、最小値の取得が完了した旨を示すＭｉｎ値取得フラグをオンとする。

一方、上記ステップＳ１２において、低排気流量運転領域でないと判断されると、ステップＳ２２において、ディーゼル機関１０の高排気流量運転領域であるか否かを判断する具体的には、排気体積流量Ｖｅｘが高流量閾値ＶＥＸ＿Ｈ以上であるか否かを判断する。そして、高排気流量運転領域であると判断されるときには、ステップＳ２４において、高排気流量運転領域に入ってからの継続時間が所定時間ｔ３以上となったか否かを判断する。この処理は、上記ステップＳ１４の処理と同一の趣旨にて設けられたものである。

そして所定時間ｔ３以上であると判断されると、ステップＳ２６、Ｓ２８において、所定時間ｔ４に渡って、差圧センサ４０の都度の検出値を取り込み、最大値を取得更新していく。この処理は、高排気流量運転領域における差圧センサ４０の最大値を取得するためのものである。そして、所定時間ｔ４が経過すると、ステップＳ３０において、最大値の取得が完了した旨を示すＭａｘ値取得フラグをオンとする。

上記ステップＳ２０、Ｓ３０の処理が完了すると、ステップＳ３２において、Ｍｉｎ値取得フラグ及びＭａｘ値取得フラグの双方がオンとなっているか否かを判断する。この処理は、低排気流量運転領域における差圧センサ４０の検出値の最小値及び高排気流量運転領域における差圧センサ４０の検出値の最大値の双方の取得が完了しているか否かを判断するためのものである。

そして、双方の検出値を取得していると判断されるときには、ステップＳ３４において、高排気流量運転領域における最大値から低排気流量運転領域における最小値を減算した値が所定値Ｂ以下であるか否かを判断する。この処理は、差圧センサ４０に異常があるか否かを判断するものである。ここで、所定値Ｂは、差圧センサ４０に上記異常がある場合における検出値の変動量程度に設定されている。これは、差圧センサ４０の出力にノイズが混入した場合、これをフィルタ処理したとしても最終的な検出値が変動し得ることや、ＥＣＵ５０によって電源ラインＬＶに印加される電圧が変動することなどによる。このため、差圧センサ４０の検出値は、上記異常がある場合であっても微小に変動し得る。この変動量によって差圧センサ４０に異常がないと誤判断することを回避すべく、所定値Ｂを設定する。

上記ステップＳ３４において所定値Ｂ以下であると判断されるときには、ステップＳ３６において異常がある旨判断する。続くステップＳ３８においては、差圧センサ４０に異常がある旨を、先の図１に示す表示器６０を介してユーザに通知する。

なお、上記ステップＳ２２，Ｓ３２において否定判断されるときには、上記ステップＳ１０に戻る（より正確には、上記ステップＳ２４〜Ｓ３０の処理中に、排気体積流量Ｖｅｘが高流量閾値ＶＥＸ＿Ｈ未満となるときにもステップＳ１０に戻る）。また、上記ステップＳ３４において否定判断されるときや、ステップＳ３８の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

図９に、上記異常の有無の判断態様を示す。詳しくは、図９（ａ）に、車両の走行速度（車速）の推移を示し、図９（ｂ）に、排気体積流量の推移を示し、図９（ｃ）に、ＤＰＦ３４の上下流の差圧の推移を示し、図９（ｄ）に、低排気流量運転領域における差圧センサ４０の検出値の最小値の取得処理の実施状況の推移を示し、図９（ｅ）に、上記Ｍｉｎ値取得フラグの状態推移を示す。また、図９（ｆ）に、高排気流量運転領域における差圧センサ４０の検出値の最大値の取得処理の実施状況の推移を示し、図９（ｇ）に、上記Ｍａｘ値取得フラグの状態推移を示し、図９（ｈ）に、異常の有無の判断の実施状況の推移を示す。

図示されるように、車速が低速から高速へと移行する過程で、ディーゼル機関１０の運転状態が低排気流量運転領域から高排気流量運転領域へと移行する。この際、低排気流量運転領域における差圧センサ４０の検出値の最小値（Ｍｉｎ値）と、高排気流量運転領域における差圧センサ４０の検出値の最大値（Ｍａｘ値）とを取得する。そして、これらの差Ａが、所定値Ｂと比較される。

なお、低排気流量運転領域を定義する低流量閾値ＶＥＸ＿Ｌと、高排気流量運転領域を定義する高流量閾値ＶＥＸ＿Ｈとは、これら両領域における差圧間の差Ａが、上記所定値Ｂよりも確実に大きくなるように設定する。これにより、図９（ｃ）に２点鎖線にて示すように、差圧センサ４０の検出値が固定される異常時にあっては、異常がある旨、確実に判断することができる。

ちなみに、異常の有無の判断に用いる低排気流量運転領域におけるＭｉｎ値の取得タイミングと高排気流量運転領域におけるＭａｘ値の取得タイミングとは、これらのタイミング間のディーゼル機関１０の稼働時間が所定以下であるとの条件を加えることが望ましい。すなわち、先の図６に示したように、ＤＰＦ３４の差圧は、排気体積流量のみならずＰＭ堆積量にも依存するため、ＤＰＦ３４内のＰＭ堆積量が大きく変化することのない期間内に上記２つの値を取得することが、異常の有無の診断を高精度に行う観点からは望ましい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）ディーゼル機関１０の運転領域が低排気流量運転領域であるときの差圧センサ４０の検出結果と高排気流量運転領域であるときの差圧センサ４０の検出結果との差に基づき、差圧センサ４０の異常の有無を判断した。これにより、差圧センサ４０の異常の有無を高精度に判断することができる。

（２）低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とを、これらにおける圧力差間の差が、差圧センサ４０の出力が固定されるときに差圧センサ４０の検出値に生じ得る変動よりも大きく設定した。これにより、差圧センサ４０の出力等にノイズが混入することなどの影響を排除して異常の有無を高精度に判断することができる。

（３）低排気流量運転領域を、体積流量が低流量閾値ＶＥＸ＿Ｌ以下であるときとし、高排気流量運転領域を、体積流量が高流量閾値ＶＥＸ＿Ｈ以上であるときとした。このように排気体積流量を用いて上記２つの運転領域を定義することで、これら両運転領域を、ＤＰＦ３４の上下流の差圧に顕著な差が確実に生じるように設定することができる。

（４）低排気流量運転領域に移行してから所定時間ｔ１経過後の差圧センサ４０の検出値と、高排気流量運転領域に移行してから所定時間ｔ３経過後の差圧センサ４０の検出値とを用いて差圧センサ４０の異常の有無を判断した。これにより、これら両運転領域間での圧力差が確実に大きくなると想定される条件において異常の有無を判断することができる。

（５）低排気流量運転領域における所定期間内での差圧センサ４０の検出値の最小値と、高排気流量運転領域における所定期間内での差圧センサ４０の検出値の最大値との差が所定値Ｂ以下であるとき、差圧センサ４０に異常があると判断した。これにより、異常の有無の判断をより高精度に行うことができる。

（６）差圧センサ４０を、ブリッジ接続された歪ゲージ７０ａと、ブリッジの対角線上の一対の接続点間と接続される差動増幅回路７２とを備えて構成した。これにより、ブリッジ回路と差動増幅回路７２との間や、ブリッジ回路と給電経路との間が断線する場合、差動増幅回路７２の出力信号は、正常な値の範囲内において固定された値を有することがある。このため、上記実施形態の作用効果を特に好適に奏することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・低流量閾値ＶＥＸ＿Ｌや高流量閾値ＶＥＸ＿Ｈを、ＰＭ堆積量に基づき可変設定してもよい。これは、先の図６に示したように、ＤＰＦ３４の上下流の差圧は、ＰＭ堆積量が多いほど排気体積流量の増加に対する増加量が多くなるためである。このため、ＰＭ堆積量が多いときには、少ないときと比較して、排気体積流量の変化が少なくても両領域間におけるＤＰＦ３４の差圧の差が確実に所定値Ｂを超えると考えられる。

・低排気流量運転領域と高排気流量運転領域との特定手法としては、排気体積流量を直接のパラメータとして用いるものに限らない。例えばディーゼル機関１０の回転速度が第１の回転速度以下であるときを低排気流量速度領域として且つ第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度以上であるときを高排気流量運転領域としてもよい。また、車速が第１の速度以下であるときを低排気流量運転領域として且つ第１の速度よりも速い第２の速度以上であるときを高排気流量運転領域としてもよい。また、吸気量が第１の質量流量以下であるときを低排気流量運転領域として且つ第１の質量流量よりも多い第２の質量流量以上であるときを高排気流量運転領域としてもよい。これらであっても、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とを、これらの間で排気体積流量に顕著な差が生じる設定とすることができる。

更に、アクセルペダルの操作量や噴射量によって低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とを特定してもよい。すなわち、噴射量はアクセルペダルの操作量に依存し、噴射量が多いほど高回転速度となる傾向にあることに鑑みれば、これらによっても低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とを特定することができる。

・差圧センサ４０の異常の有無の判断手法としては、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける差圧センサ４０の検出値同士を直接比較するものに限らない。例えば排気体積流量Ｖｅｘと差圧センサ４０の検出値とに基づき、先の図６に示した関係からＰＭ堆積量を推定し、この推定値（差圧式推定値）についての低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける差が所定値以下であるときに異常である旨判断してもよい。この場合、両領域間での差圧に大きな差があるにもかかわらず検出値が変化しないなら差圧式推定値が大きく相違することとなる。したがって、これによっても、排気体積流量の変化による差圧の変化の有無に基づき、差圧センサ４０の異常の有無の判断をすることができる。また、差圧式推定値と、上記下限ガード処理部Ｂ１８の出力するＰＭ推定値との差を、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域との双方で比較するようにしてもよい。この場合、双方の値の差が一方の運転領域においてほとんどなく他方の運転領域において大きい場合に異常ありと判断するなら、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける差圧式推定値の差が大きいときに異常ありと判断することと等価となる。

・ディーゼル機関１０の運転履歴に基づきＰＭ堆積量を推定する手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、特開２００６−２６７２号公報に記載されているように、排気の空燃比と回転速度とに基づき、都度の新規堆積量ｄＰＭを算出し、これを累積することでＰＭ堆積量を算出してもよい。また、都度の新規堆積量ｄＰＭの算出手法として、上記特許文献１に記載された手法を用いてもよい。また、ＰＭの燃焼量の推定手法も上記実施形態で例示したものに限らず、例えば上記特許文献１に記載された手法としてもよい。

・ＤＰＦ３４の上流の排気圧を推定する代わりに、排気通路３２に圧力センサを設けてこれを検出してもよい。

・排気体積流量を推定する際に、エアフローメータ１４の検出値を用いる代わりに、排気質量流量を検出するセンサの検出値を用いてもよい。

・低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける安定状態の判断手法としては、これらの運転領域に移行してから所定時間が経過することを条件とするものに限らない。例えば排気体積流量の変化量が所定以下となるとき安定状態と判断する等、要は、ＤＰＦ３４の上流及び下流間の圧力差が安定すると想定される状態と相関を有するパラメータに基づき安定状態を判断すればよい。

・低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおける安定状態における差圧センサ４０の検出値としては、最大値、最小値に限らない。また、必ずしも安定状態である必要もなく、低排気流量運転領域と高排気流量運転領域とにおいては、ＤＰＦ３４の上下流の差圧に大きな相違が生じると考えられるため、これを利用して異常の有無を診断すればよい。

一実施形態のエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる差圧センサの回路構成を示す図。 同実施形態にかかる差圧センサの構成を示す図。 同実施形態にかかる差圧センサの出力特性を示す図。 同実施形態にかかる差圧センサの異常時の出力を示す図。 ＰＭ堆積量、排気体積流量及び差圧の関係を示す図。 上記実施形態にかかる差圧センサの異常診断処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる差圧センサの異常診断処理手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる異常診断態様を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…ディーゼル機関、１４…エアフローメータ、４０…差圧センサ、５０…ＥＣＵ（内燃機関の診断装置の一実施形態）。

Claims (5)

1. 内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の上下流の圧力差を検出する検出手段の検出結果に基づき、前記検出手段の異常の有無を診断する内燃機関の診断装置において、
   前記内燃機関の運転領域が低排気流量運転領域であるときの前記検出手段の検出結果と高排気流量運転領域であるときの前記検出手段の検出結果との差に基づき、前記検出手段の異常の有無を判断する判断手段と、
   前記低排気流量運転領域における安定状態を判断する低排気安定状態判断手段と、
   前記高排気流量運転領域における安定状態を判断する高排気安定状態判断手段とを備え、
   前記判断手段は、前記低排気安定状態判断手段によって安定状態であると判断されているときであって且つ前記低排気流量運転領域における所定期間内での前記検出手段の検出結果の最小値と、前記高排気安定状態判断手段によって安定状態であると判断されているときであって且つ前記高排気流量運転領域における所定期間内での前記検出手段の検出結果の最大値との差が所定以下であるとき、前記検出手段に異常があると判断することを特徴とする内燃機関の診断装置。
2. 前記低排気流量運転領域と前記高排気流量運転領域とは、これらにおける前記圧力差間の差が、前記検出手段が前記圧力差に反応しないときにおけるその検出結果の変動よりも大きくなるように設定されてなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の診断装置。
3. 排気体積流量を検出する体積流量検出手段を更に備え、
   前記低排気流量運転領域は、前記体積流量が第１の閾値以下であるときであり、前記高排気流量運転領域は、前記体積流量が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上であるときであることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の診断装置。
4. 前記検出手段の異常は、前記検出手段の出力が正常な値の範囲内において固定される異常であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
5. 前記検出手段は、センサ部材と、該センサ部材と接続される差動増幅回路とを備えてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。

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