JP6066975B2 - 故障検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒子状物質を捕集するフィルタの下流側に配置される検出部の検出値に基づいてフィルタの故障を検出する故障検出装置に関する。

内燃機関から排出される排ガスの粒子状物質を捕集するフィルタの下流側に電気的特性の変化を検出するＰＭセンサを配置して、フィルタの故障を検知する技術が従来から知られている。この種のＰＭセンサでは、ヒータの加熱によって堆積した粒子状物質の燃焼除去を所定のタイミングで行っている。例えば、特許文献１には、始動時に、微粒子状物質を燃焼させる制御を行った後、通常の粒子状物質を検出する制御に移行する処理を行う粒子状物質検出装置が開示されている。始動時のタイミングで粒子状物質検出装置の再生を行うことによって、停止から再始動までの間で生じた環境変化の影響を抑制しているのである。

特開２０１２−１２９６０号公報

粒子状物質を検出するためには粒子状物質がＰＭセンサの検出部に一定量堆積する必要がある。この点、特許文献１に開示される構成は、粒子状物質が一定量堆積する前にエンジンが停止した場合、再始動時に粒子状物質を燃焼除去する処理が行われてしまうため、走行距離が短い場合にはフィルタの故障を検知できないおそれがあった。また、粒子状物質が実際に堆積していない状態でも、エンジン始動のタイミングでヒータが加熱されるので、ヒータの加熱による検出部へのダメージが蓄積しやすく、エネルギー効率の観点からも従来のフィルタの故障検出装置には、改善の余地があった。

本発明は、粒子状物質を除去する再生処理の回数を低減して検出部の劣化を防止しつつ、フィルタの故障判定を正確に行うことができる故障検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関（例えば、後述のエンジン１００）の排気通路（例えば、後述の排気管２）に設けられ排気中の粒子状物質（例えば、後述のＰＭ）を捕集するフィルタ（例えば、後述のＣＳＦ１２）の下流側に配置される検出部（例えば、後述のＰＭセンサ２０）の検出値に基づいて前記フィルタの故障を検出し、前記検出部を加熱する加熱部（例えば、後述のヒータ２２）によって前記検出部に堆積した前記粒子状物質を焼却する再生処理制御を行う故障検出装置（例えば、後述のＥＣＵ１）であって、前記検出部の検出値に基づいて異常判定を行う異常判定部（例えば、後述のＮＧ判定部５０）と、前記異常判定で異常と判定（例えば、後述のＮＧ判定）した場合は、予め設定される判定値（例えば、後述のＮＧカウントＵＰ値）を積算していくカウント部（例えば、後述のカウント部５１）と、前記判定値の積算値（例えば、後述のカウント値）が閾値（例えば、後述のカウント判定閾値）を超えると前記フィルタの故障を判定する故障判定部（例えば、後述の故障判定部５２）と、前記異常判定で正常（例えば、後述のＯＫ判定）と判定した場合は、前記積算値をリセットするリセット部（例えば、後述のリセット部５４）と、前記故障判定部による故障判定の精度に影響を与える状況を取得すると、前記状況の影響を反映して前記判定値を小さく補正する判定補正部（例えば、後述の判定補正部５３）と、を備える故障検出装置。

これにより、実際の状況が考慮された判定値の積算値に基づいて故障判定が行われるので、内燃機関の稼動時間が短いような場合（例えば、後述の走行距離が短いような場合）でも、誤判定を防止し、フィルタの故障判定を正確に行うことができる。また、現実の状況にあわせて再生処理の回数を削減することもでき、加熱による検出部の劣化を防止するとともにエネルギー効率を向上させることができる。

前記故障検出装置は、凝縮水の発生を検出する凝縮水判定部（例えば、後述の凝縮水判定部５６）を更に備え、前記判定補正部は、前記凝縮水の検出された状況を取得すると前記判定値を小さくする補正を行うことが好ましい。

これにより、粒子状物質の検出に大きな影響を与える凝縮水の発生を判定値に反映させることができるので、故障判定を一層正確に行うことができる。

前記判定補正部は、前記異常判定で正常と判定されると前記判定値を小さくする補正を行うことが好ましい。

これにより、再生処理が行われることなく正常判定が連続的に行われた場合でも、その状況が判定値に反映されるので、故障判定の正確性を維持することができる。

前記判定補正部は、ドライビングが行われるたびに前記判定値を小さくする補正を行うことが好ましい。

これにより、ドライビング回数が考慮されるので、内燃機関の停止から再始動までに生じる環境の変化が粒子状物質に与える影響を判定値に反映させることができ、実際の状況に即して故障判定をより正確に行うことができる。

予め設定される判定閾値（例えば、後述のＮＧカウントＵＰ閾値）を前記判定値が超えた場合は、前記再生処理制御を行うことが好ましい。

これにより、検出部の検出精度に影響を与える状況が続いて故障判定の精度が悪くなる事態を防止できる。

本発明の故障検出装置によれば、粒子状物質を除去する再生処理の回数を低減して検出部の劣化を防止しつつ、フィルタの故障判定を正確に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る故障検出装置が適用されるエンジン及びその排気通路を模式的に示す図である。 ＰＭセンサの構成の一部を概略的に示した図である。 ＥＣＵの故障判定に関する構成を示すブロック図である。 ＮＧカウント値がＮＧ判定閾値を上回る経過を示すグラフである。 ＮＧカウントＵＰ値が減算される様子を示すグラフである。 ＮＧカウントＵＰ値が閾値を下回りリセットされる様子を示すグラフである。 故障判定処理の全体の流れを示すフローチャートである。 暖機中ＰＭ判定制御の流れ示すフローチャートである。 暖機後ＰＭ判定制御の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の故障検出装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る故障検出装置（ＥＣＵ１）が適用されるエンジン１００及びその排気通路を模式的に示す図である。図２は、ＰＭセンサの構成の一部を概略的に示した図である。

内燃機関としてのエンジン１００は、各気筒内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、自動車に用いられるものである。図１に示すように、エンジン１００には、排ガスをエンジン１００の外部に導く排気通路としての排気管２が接続されている。排気管２は、燃焼室から排出された燃焼ガスが流通する排気通路であり、機関本体のシリンダヘッドに排気マニホールドを介して接続される。排気管２には、排気管２の内部を流通する排ガスを浄化するための排気浄化装置１０が配置されるとともに、排気温度センサ９３及びＰＭセンサ２０等の各種のセンサが配置されている。

排気浄化装置１０は、排気管２を流れる排ガスの浄化を行う排気浄化装置である。本実施形態の排気浄化装置１０は、ＮＳＣ（ＮＯＸ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ）１１と、ＣＳＦ（Ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｓｏｏｔ Ｆｉｌｔｅｒ）１２と、を備える。

ＮＳＣ１１は、ＮＯｘを除去するためのＮＯ除去触媒が担持されるＮＯｘ還元触媒部である。本実施形態では、排ガス中のＨＣやＣＯの除去を行う触媒としても十分に機能するように、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の担持量が調整されている。

ＣＳＦ１２は、粒子状物質ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するフィルタであり、ＮＳＣ１１の下流側に配置される。ＣＳＦ１２は、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）に、酸化触媒を担持させたものである。このＣＳＦ１２によって排ガス中のＰＭが捕集される。

排気温度センサ９３は、排ガス温度を検出するためのものであり、排気管２の内部に配置される。排気温度センサ９３の配置場所は、特に限定されるわけではなく、排ガスの温度を検知できる場所であればよい。

ＰＭセンサ２０は、導電性を有するＰＭの性質を利用する電気抵抗式センサである。図１に示すように、ＰＭセンサ２０は、ＣＳＦ１２の下流側に配置されており、ＣＳＦ１２を通過した排ガスに含まれるＰＭを検出する。

図２に示すように、ＰＭセンサ２０は、電極部２１と、ヒータ２２と、を備える。電極部２１は、基板２１０と、この基板２１０に形成される一対の櫛形の測定電極２１１，２１２を備える。一対の測定電極２１１，２１２は、相互に挟み合うように対向配置されている。ＰＭセンサ２０は、ＥＣＵ１から送信された制御信号に基づいて動作し、抵抗値を測定する。なお、この図２に示すＰＭセンサ２０は、一例であり、この構成のＰＭセンサ２０に限定されるわけではない。

本実施形態のヒータ２２は、電極部２１に近接配置されており、このＥＣＵ１からの制御信号に基づいて電極部２１の加熱を行い、電極部２１に付着したＰＭを燃焼除去してＰＭセンサ２０の再生処理を行う。

また、エンジン１００には、点火、燃料の供給、吸排気等のエンジン１００の各種の制御を行う電子制御ユニット（以下ＥＣＵ）１が電気的に接続されている。このＥＣＵ１には、前述の排気温度センサ９３やＰＭセンサ２０の他、吸入空気量を測定するエアフローセンサ９１やエンジン水温を検出するエンジン水温センサ９２等が接続されており、ＥＣＵ１が運転及びエンジン制御に関わる各種の測定情報を取得、利用可能になっている。例えば、ＥＣＵ２は、エアフローセンサ９１の測定情報と、エンジン１００の回転数等の情報と、に基づいて排気通路における空間速度ＳＶを算出したり、エンジン水温センサ９２及び排気温度センサ９３等の温度状況に基づいて暖機完了を検出したりすることができる。また、本実施形態のＥＣＵ１には、排気浄化装置１０の異常を使用者に通知するための警告灯９５が電気的に接続されている。本実施形態では、後述するＥＣＵ１によるＣＳＦ１２の故障が検出されると、警告灯９５を点灯し、ユーザにＣＳＦ１２が故障したことを報知するように構成される。

本実施形態のＥＣＵ１は、ＰＭセンサ２０の検出値に基づいてＣＳＦ１２の故障を検出する。次に、ＥＣＵ１による故障判定の詳細な構成について説明する。図３は、ＥＣＵの故障判定に関する構成を示すブロック図である。図４は、ＮＧカウント値がＮＧ判定閾値を上回る経過を示すグラフである。図５は、ＮＧカウントＵＰ値が減算される様子を示すグラフである。図６は、ＮＧカウントＵＰ値が閾値を下回りリセットされる様子を示すグラフである。

図３に示すように、本実施形態のＥＣＵ１は、ＣＳＦ１２の故障判定を行う構成として、ＮＧ判定部５０と、カウント部５１と、故障判定部５２と、判定補正部５３と、リセット部５４と、ＰＭ再生部５５と、凝縮水判定部５６と、を備える。

ＮＧ判定部５０は、ＰＭセンサ２０から入力される測定情報に基づいてＰＭの堆積量を推定し、ＣＳＦ１２の状態を判定する異常判定を行う異常判定部である。異常判定では、ＰＭセンサ２０によって測定された抵抗値の変化に基づいて、所定量のＰＭが堆積しており、ＣＳＦ１２に異常が生じている可能性がある場合はＮＧ判定を行う。一方、抵抗値によって所定量のＰＭが堆積していないと判断され、ＣＳＦ１２に異常が生じていない場合はＯＫ判定を行う。

カウント部５１は、ＮＧ判定が行われるごとに、判定値として設定されるＮＧカウントＵＰ値を積算する処理を行う。これによって、ＮＧカウントＵＰ値の積算値であるＮＧカウント値が算出される。なお、ＯＫ判定が行われた場合は、カウント部５１は、ＮＧカウントＵＰ値の積算は行わない。

故障判定部５２は、ＮＧカウント値に基づいてＣＳＦ１２の故障判定を行う。図４に示すように、ＮＧ判定が複数回行われ、ＮＧカウント値がＮＧ判定閾値を上回った場合に、ＣＳＦ１２が故障していると判断し、ＮＧカウント値がＮＧ判定閾値を下回っている場合は、故障しているとは判断しない。

判定補正部５３は、ＰＭの検出精度に影響する特定状況を検出し、ＮＧカウントＵＰ値を減算する補正を行う。特定状況は、減算対象として設定されているものである。本実施形態の判定補正部５３に設定されている特定状況については後述する。

リセット部５４は、上述のＯＫ判定が行われた場合にＮＧカウント値のリセットを行う。ＮＧ判定が複数回行われた場合でも、ＮＧ判定閾値に達する前にＯＫ判定がなされた場合は、ＮＧカウント値がリセットされる。

ＰＭ再生部５５は、ヒータ２２を制御してＰＭの燃焼除去を行う。本実施形態のＰＭ再生部５５は、ＮＧ判定部５０によってＮＧ判定されると、ＰＭの燃焼除去を行う。ＯＫ判定された場合は、原則的には燃焼除去を行わないが、所定の条件を満たした場合は、ＰＭの燃焼除去を行う。所定の条件は、何れも後述するが、ＮＧカウントＵＰ値がＮＧカウントＵＰ閾値を下回った場合（後述の図６）と、ＯＫ判定がされた状態で、抵抗値が予め設定されるＯＫ判定抵抗閾値を下回った場合（後述の図９のＳ３１７）と、の２つである。

次に、本実施形態の判定補正部５３について説明する。図５に示すように、本実施形態では、カウントＵＰ値の減算を行う減算対象として、暖機完了（温度判定）と、ＰＭセンサＯＫ判定と、凝縮水検出と、が設定されている。

減算対象として設定される暖機完了（温度判定）は、エンジン１００始動後、凝縮水が検出されることなく又は凝縮水がパージされた状態で温度情報に基づいて暖機が完了したと判定された状態である。エンジン１００停止からエンジン再始動までの間に、環境の変化により、ＰＭセンサ２０に付着しているＰＭの状況が変わってしまうおそれがある。このような状況は、凝縮水が生じていなくても、ＰＭセンサ２０の検出値に悪影響を与えるおそれがある。そこで、判定補正部５３は、温度判定に基づいて暖機が完了した場合は、暖機完了（温度判定）に設定されている所定の減算値をＮＧカウントＵＰ値から減算する。図５に示す例のように、ＮＧカウントＵＰ値の初期値が１．０であり、減算されてない状態で暖機完了（温度判定）が判定されると、ＮＧカウントＵＰ値１．０から０．１が引かれてＮＧカウントＵＰ値は、０．９となる。

減算対象として設定されるＰＭセンサＯＫ判定は、ＰＭセンサの検出値に基づいてＯＫ判定を行った状態のことである。上述の通り、ＯＫ判定が連続的に行われた場合は、ＰＭセンサ２０の再生処理が行われない可能性があるため、ＯＫ判定の回数が増えれば燃焼除去されないＰＭが局所的に堆積するような状況もあり得る。このような状況は、ＰＭセンサ２０の検出値の精度に悪影響を与えるおそれがある。そこで、ＰＭセンサのＯＫ判定が行われると、ＯＫ判定に設定されている所定の減算値をＮＧカウントＵＰ値から減算する処理を行うのである。図５に示す例のように、ＮＧカウントＵＰ値が暖機完了（温度判定）によって減算されて０．９となっている状態で、ＰＭＯＫ判定が行われると、ＮＧカウントＵＰ値から０．１が引かれてＮＧカウントＵＰ値は、０．８となる。

減算対象として設定される凝縮水検出は、暖機中に、ＰＭセンサ２０の検出値に基づいて凝縮水が検出された状態である。本実施形態では、凝縮水判定部５６によって行われる。凝縮水が発生している場合は、ＰＭセンサ２０の検出値の精度が低下している場合が考えられる。そこで、判定補正部５３は、凝縮水が検出されると、凝縮水検出に設定されている所定の減算値をＮＧカウントＵＰ値から減算する。本実施形態では、凝縮水がＮＧ判定の精度（ＰＭセンサ２０の検出精度）に与える影響が大きいことを考慮し、他の特定状況に比べ減算値が大きく設定される。図５に示す例のように、暖機完了（温度判定）及びＯＫ判定後、エンジン１００の停止が行われるソーク時間の経過後、暖機運転中に凝縮水が検出されると、ＮＧカウントＵＰ値から０．２が引かれてＮＧカウントＵＰ値は０．６となる。

以上説明したように、ＥＣＵ１の判定補正部５３が、ＮＧ判定の精度に悪影響を与える特定状況を検出すると、ＮＧカウント値ＵＰは随時補正される。ＮＧカウント値は、この特定状況を反映したＮＧカウントＵＰ値の積算値であるので、ＮＧカウント値に基づくＮＧ判定を精度よく行うことができる。例えば、ＮＧカウントＵＰ値の初期値が１．０でＮＧ判定閾値が３．０に設定した場合、特定状況が検出されなければ、３回のＮＧ判定によってＮＧ判定閾値を上回ることになる。しかし、上述の通り、特定状況が検出されている場合はＮＧカウントＵＰ値が減算されるため、ＮＧ判定閾値を上回るためには、少なくとも４回はＮＧ判定が行われる必要があり、ＰＭが誤検出され易い状況を考慮した正確な故障判定が実現されているのである。

次に、ＮＧカウントＵＰ値のリセットについて説明する。本実施形態のリセット部５４は、ＮＧカウントＵＰ値のリセットも行う。ＮＧカウントＵＰ値のリセットは、ＮＧ判定を行った場合に行われる。また、図６に示すように、ＮＧカウントＵＰ値が予め設定されるＮＧカウントＵＰ閾値を下回った場合にもリセット部５４によってＮＧカウントＵＰ値がリセットされる。図６に示す例では、ＮＧカウントＵＰ閾値が０に設定されており、暖機完了（温度判定）によって、ＮＧカウントＵＰ値が０となったことにより、ＮＧカウントＵＰ閾値を下回り、ＮＧカウントＵＰ値が初期値の１．０に戻っている。

ＥＣＵ１のＣＳＦ１２の故障判定に関する構成は、以上のように構成される。次に、ＥＣＵ１による故障判定を行うための具体的な処理について説明する。図７は、故障判定処理の全体の流れを示すフローチャートである。図８は、暖機中ＰＭ判定制御の流れ示すフローチャートである。図９は、暖機後ＰＭ判定制御の流れを示すフローチャートである。

図７に示すように、エンジン１００が始動し、故障判定処理が開始されると、Ｓ１０１で、暖機完了フラグをＯＦＦする。このフラグは、後述の暖機中ＰＭ判定制御でＯＮされるまでＯＦＦの状態が維持される。

Ｓ１０２では、ＰＭセンサ２０のヒータ２３の通電を禁止する処理を行う。これにより、ＰＭセンサ２０が被水している状態でのヒータ２２の通電によって生じるＰＭセンサ２０の破損を確実に防止できる。

Ｓ１０３では、ＰＭ堆積量判定を禁止する処理を行う。被水している状態ではＰＭの堆積量を正確に判定することができない。そこで、ＮＧ判定の正確性を維持するために、ＰＭ堆積量の判定は被水状態にないと判断されるまで行われないように、Ｓ１０３の処理で禁止される。Ｓ１０４では、ＰＭセンサ２０の抵抗値の検出を開始する。Ｓ１０４で開始される抵抗値の検出は、ＰＭ堆積量を判定するためではなく、後述の凝縮水を検出するためである。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５の暖機中ＰＭ判定制御のサブルーチンに移行する。

図８に示すように、暖機中ＰＭ判定制御が開始されると、Ｓ２０１では、ＰＭセンサの初期抵抗値を検出するとともに、凝縮水を検出するための第１閾値と、凝縮水がパージされたことを検出するための第２閾値と、を設定する。第１閾値は、凝縮水が検出されたときの特徴に基づいて設定された値である。第２閾値は、凝縮水がパージされた状態に基づいて設定される値であり、第１閾値よりも高い値である。

Ｓ２０２では、エンジン水温及びＣＳＦ１２のフィルタ温度を取得する。エンジン水温センサ９２の測定値からエンジン水温を取得するとともに、排気温度センサ９３の測定値等に基づいてフィルタ温度を算出する。なお、エンジン水温及びフィルタ温度は、他の場所に配置される温度センサの情報に基づいて算出してもよいし、ＣＳＦ１２に温度センサを配置し、直接的に取得してもよい。

Ｓ２０３では、ＳＶ及び排ガス温度に基づいてＰＭ補正量を算出し、このＰＭ補正量に基づいてＰＭ通過量を算出する。このＰＭ通過量は、ＰＭ堆積量の判定等に反映される。

Ｓ２０４では、暖機中に走行した距離をＰＭ判定走行距離として積算する。これにより、暖機中の走行距離も暖機後のＰＭ判定制御に反映されることになる。

Ｓ２０５では、Ｓ２０２で取得した温度情報等に基づいて暖機が完了したか否かを判定する。Ｓ２０５で暖機が完了したと判定した場合は、Ｓ２０６の処理でＮＧカウントＵＰ値を減算し（図５参照）、暖機完了フラグをＯＮにするＳ２０７の処理に移行する。暖機完了フラグをＯＮにすると、暖機中ＰＭ判定制御のサブルーチンを終了し、メインルーチンの図７のＳ１０６の処理に移行する。

Ｓ２０５で判定温度に達していない場合、Ｓ２０８の凝縮水を検出する処理に移行する。Ｓ２０８では、ＰＭセンサ２０の抵抗値が第１閾値以下になったか否かを判定し、第１閾値以下になっていない場合は、Ｓ２０２の処理に戻る。一方、ＰＭセンサ２０の抵抗値が第１閾値以下の場合、暖機判定温度を切り替えるＳ２０９の処理に移行する。

Ｓ２０９では、暖機完了を判定するための判定温度の変更を行う。即ち、暖機判定が完了する前に、抵抗値が第１閾値以下に低下している場合は、凝縮水が発生していることを意味する。そこで、Ｓ２０９の処理で暖気完了を判定する判定温度を通常の暖機判定温度よりも高い温度に設定することで、凝縮水がパージされる前に、暖機完了と判定される事態を防止しているのである。従って、温度判定によって暖機完了フラグがＯＮされた場合は、凝縮水がパージされた状態（凝縮水の影響が小さい状態）で暖機運転が完了したと考えることができる。

Ｓ２１０では、抵抗値が第２閾値以上になっていない場合は、凝縮水がパージされたと判断し、Ｓ２０２の処理に戻ってＳ２０５の暖機完了の判定を行う。上述の通り、ループしたＳ２０９の処理で基準となる判定温度は、Ｓ２０９の処理で通常の判定温度よりも高くなっている。一方、第２閾値以上になった場合は、Ｓ２１１の処理に移行し、凝縮水検出に基づいてＮＧカウントＵＰ値を減算する（図５参照）。そして、Ｓ２０７の処理に移行し、暖機完了フラグをＯＮし、暖機中ＰＭ判定制御のサブルーチンを終了する。

図７に示すように、暖機中ＰＭ判定制御のサブルーチンが終了し、故障判定制御のメインルーチンに戻ると、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理で、ヒータ２２の通電許可を行うとともに、ＰＭ堆積量判定許可を行う。暖機が完了していることから、被水を原因とするヒータ２２の通電によるセンサ素子の故障や、ＰＭ堆積量の誤判定が生じる可能性も小さいためである。Ｓ１０６及びＳ１０７の処理が完了すると、Ｓ１０８の暖機後ＰＭ判定制御サブルーチンに移行する。

図９に示すように、暖機後ＰＭ判定制御が開始されると、まずＳ３０１でＳＶ及び排ガス温度に基づいてＰＭ補正量を演算し、ＰＭ通過量を算出する。Ｓ３０１の処理は、暖機中ＰＭ判定制御におけるＳ２０３の処理と同様である。Ｓ３０２では、ＰＭ判定走行距離の閾値を設定する。このＰＭ判定走行距離の閾値に基づいて後述のＰＭセンサ２０のＯＫ判定が行われる。次に、Ｓ３０３でＰＭ判定走行距離を積算する。Ｓ３０３の処理は、暖機中ＰＭ判定制御におけるＳ２０４の処理と同様である。

Ｓ３０４では、ＰＭセンサ２０によって検出された抵抗値がＮＧ判定抵抗閾値以下か否かを判定する。ＰＭセンサ２０で検出された抵抗値が、抵抗値閾値ＮＧ以下の場合は、Ｓ３０５の処理に移行し、ＮＧカウント値にＮＧカウントＵＰ値を加算し、Ｓ３０６の処理に移行する。

Ｓ３０６では、ＮＧ判定が行われたことによってＮＧカウントＵＰ値がリセットされて初期値に戻る。それとともに、Ｓ３０７では、ＰＭ補正量をリセットする。次に、Ｓ３０８の処理でヒータ２２の通電制御を行い、ＰＭセンサ２０に堆積したＰＭを焼却除去し、Ｓ３０９の処理に移行する。Ｓ３０９では、ＮＧカウント値が、ＮＧカウント閾値以上であるか否かを判定する。ＮＧカウント値が、ＮＧ判定が数回行われ、ＮＧカウント閾値を上回っている場合は、Ｓ３１０の処理に移行する（図４参照）。Ｓ３１０では、ＮＧカウント閾値を上回っている場合はＣＳＦ１２に異常が発生していると判断され、故障判定が行われる。

Ｓ３０４の処理で、抵抗値がＮＧ判定抵抗閾値以下ではなかった場合は、Ｓ３１１の処理に移行する。Ｓ３１１では、まず、ＮＧカウントＵＰ値が閾値以下になっていないかを判定する。ＮＧカウントＵＰ値が閾値以下になっている場合は（図６参照）、ＮＧカウントＵＰ値がリセットされるＳ３０６の処理に移行する。

Ｓ３１２では、積算されたＰＭ判定走行距離が走行距離閾値以上か否かを判定する。走行距離閾値を超えていない場合は、Ｓ３０１の処理に戻り、走行距離閾値を超えている場合はＳ３１３の処理に移行する。Ｓ３１３では、ＯＫ判定が行われる。続いてＳ３１４の処理で、走行距離及びＮＧカウント値をリセットして初期値に戻し、Ｓ３１５では、ＮＧカウントＵＰ値をＰＭセンサＯＫ判定に基づいて減算する（図５参照）。Ｓ３１６では、Ｓ３１１の処理と同様にＮＧカウントＵＰ値が閾値以下になっているか否かを判定する。閾値以下になっている場合は、Ｓ３０６の処理に移行し、ＮＧカウントＵＰ値をリセットし、閾値以下ではない場合は、Ｓ３１７の処理に移行する。

Ｓ３１７では、抵抗値に基づいてＯＫ判定抵抗閾値以下になっているか否かを判定する。Ｓ３１７の処理について説明する。ＯＫ判定抵抗閾値は、ＯＫ判定が行われた場合における抵抗値の閾値であり、ＰＭが付着していないと考えられる通常状態よりも低く、かつ、ＮＧ判定抵抗閾値よりも高い値として設定される。ここで、Ｓ３１７の処理に至る場合は、ＯＫ判定が行われた場合であって、走行距離閾値を超えている場合である。走行距離閾値を超えている場合、既に、ＰＭセンサ２０にＰＭが長い時間をかけて堆積していることが考えられる。ＮＧ抵抗値閾値よりも高い値であっても、ＯＫ判定抵抗閾値以下になったということは、ＰＭが既に一定量堆積していると推定される。そこで、ＯＫ判定抵抗閾値以下になった場合は、Ｓ３０６の処理に移行し、でＮＧカウントＵＰ値及びＰＭ補正量をリセットするとともに、ＰＭ再生処理を行う。

Ｓ３１７において、ＯＫ判定抵抗閾値以下ではないと判定された場合は、Ｓ３０１の処理に戻る。暖機後ＰＭ判定制御は、Ｓ３０９でＮＧカウント値がＮＧカウント閾値以上となって故障判定が行われるまでＳ３０１からＳ３０９までの処理がループする。Ｓ３１０の処理で故障判定を行った後、暖機後ＰＭ判定制御のサブルーチンを終了する。図７に示すように、暖機後ＰＭ判定制御のサブルーチンが終了すると、故障判定処理のメインルーチンも終了する。

本実施形態のＥＣＵ１は、故障判定が行われると、警告灯９５を点灯し、使用者にＣＳＦ１２に異常が発生していることを通知する制御を行う。ＥＣＵ１による故障判定の処理の一連の流れは以上の通りである。なお、上記フローの処理の一部を省略したり、処理を追加したり、変更することもできる。

上述のように、本実施形態の暖機中ＰＭ判定制御では、暖機完了（温度判定）又は凝縮水検出の何れかの特定状況が検出されてＮＧカウントＵＰ値が減算されることになる。エンジン１００が始動すると、暖機が開始されるので、暖機完了（温度判定）及び凝縮水検出の両方を減算対象と設定することで、ドライビングを検出することができる。即ち、暖機完了（温度判定）及び凝縮水検出の両方を減算対象とすることで、エンジン停止からエンジン再始動までの環境変化の影響をＮＧカウントＵＰ値に反映させることができる。更に、減算対象を暖機完了（温度判定）及び凝縮水検出に分けることによって、ＰＭセンサ２０の検出値への影響の大きい凝縮水検出に重みをつけて減算することが可能となっているのである。なお、ここでいうドライビングとは、エンジン１００が始動してから停止するまでを１回とし、アイドリングを除くものである。

以上説明した本実施形態の故障検出装置としてのＥＣＵ１によれば、以下のような効果を奏する。

本実施形態の故障検出装置としてのＥＣＵ１は、ＰＭセンサの検出値に基づいて異常判定を行うＮＧ判定部５０と、異常判定でＮＧ判定した場合は、予め設定されるＮＧカウントＵＰ値を積算していくカウント部５１と、カウント値がカウント判定閾値を上回るとＣＳＦ１２の故障を判定する故障判定部５２と、異常判定でＯＫ判定した場合は、カウント値をリセットするリセット部５４と、故障判定部５２による故障判定の精度に影響を与える状況を示す信号を検出すると、状況の影響を反映してＮＧカウントＵＰ値を小さく補正する判定補正部５３と、を備える。これにより、ＰＭセンサ２０の実際の状況が考慮されたＮＧカウントＵＰ値が積算されたカウント値に基づいて故障判定が行われるので、走行距離が短いような場合でも、誤判定を防止し、ＣＳＦ１２の故障判定を正確に行うことができる。また、故障判定にＰＭセンサ２０の状況が反映されているので、現実の状況にあわせて再生処理の回数を削減することができ、加熱による検出部の劣化を防止するとともにエネルギー効率を向上させることができる。

ＥＣＵ１は、凝縮水の発生を検出する凝縮水判定部５６を更に備え、判定補正部５３は、凝縮水の検出された状況を示す信号を検出すると、ＮＧカウントＵＰ値を小さくする補正を行う。これにより、ＰＭの検出に大きな影響を与える凝縮水の発生を判定値に反映させることができるので、故障判定を一層正確に行うことができる。

判定補正部５３は、異常判定で正常と判定されるとＮＧカウントＵＰ値を小さくする補正を行う。これにより、再生処理が行われることなくＯＫ判定が連続的に行われた場合でも、その状況が判定値に反映されるので、故障判定の正確性を維持することができる。

判定補正部５３は、ドライビング（暖機完了）が行われるたびにＮＧカウントＵＰ値を小さくする補正を行う。暖機完了後に、ＮＧカウントＵＰ値が補正されるので、ドライビング回数が考慮され、エンジン１００の停止から再始動までに生じる環境の変化がＰＭに与える影響をＮＧカウントＵＰ値に反映させることができ。実際の状況に即して故障判定をより正確に行うことができる。

予め設定されるＮＧカウントＵＰ閾値をＮＧカウントＵＰ値が下回った場合は、ＰＭ再生部５５によって再生処理制御を行う。これにより、ＰＭセンサ２０の検出精度に影響を与える状況が続いて故障判定の精度が悪くなる事態を防止できる。

以上、本発明の故障検出装置としてのＥＣＵ１の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ＮＧカウントＵＰ値がリセットされるとともにＰＭ再生処理を行っているが（Ｓ３０６、Ｓ３０８参照）、ＮＧカウントＵＰ値のリセットを行わずにＰＭ再生処理を行うこともできる。これにより、減算対象となった特定状況の影響を維持しつつ、故障判定を継続できる。また、上記実施形態では、判定値としてＮＧカウントＵＰ値を加算していく処理を行っているが、判定値は積算されるものであればよく、加算されていくものに限定されるわけではない。例えば、異常判定ごとに判定値を減算し、所定の閾値を下回った場合に故障判定を行う処理とすることもできる。

上記実施形態では、ＥＣＵ１を故障検出装置としているが、ＥＣＵ１とＰＭセンサ２０にセンサコントローラを配置し、このセンサコントローラがＥＣＵ１と協働して故障判定を行う構成としてもよい。また、上記実施形態では、ＰＭセンサ２０が、電気抵抗値を測定しているが、静電容量等他の電気特性を測定し、これらの測定情報に基づいてＰＭセンサの故障判定を行うこともできる。

上記実施形態のレイアウトは、一例であり、ＰＭセンサ２０は、その検出部がフィルタ部の下流側に配置されればよい。排気浄化装置１０やＰＭセンサ２０等がエンジン１００の直下又は床下に配置されるレイアウト等、様々なレイアウトに本発明を適用することができる。

１ ＥＣＵ（故障検出装置）
２ 排気管（排気通路）
１２ ＣＳＦ（フィルタ）
２０ ＰＭセンサ（検出部）
２２ ヒータ（加熱部）
５０ ＮＧ判定部（異常判定部）
５１ カウント部
５２ 故障判定部
５３ 判定補正部
５４ リセット部
５６ 凝縮水判定部
１００ エンジン（内燃機関）

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタの下流側に配置される検出部の検出値に基づいて前記フィルタの故障を検出し、
   前記検出部を加熱する加熱部によって前記検出部に堆積した前記粒子状物質を焼却する再生処理制御を行う故障検出装置であって、
   前記検出部の検出値に基づいて異常判定を行う異常判定部と、
   前記異常判定で異常と判定した場合は、予め設定される判定値を積算していくカウント部と、
   前記判定値の積算値が閾値を超えると前記フィルタの故障を判定する故障判定部と、
   前記異常判定で正常と判定した場合は、前記積算値をリセットするリセット部と、
   前記故障判定部による故障判定の精度に影響を与える状況を取得すると、前記状況の影響を反映して前記判定値を小さく補正する判定補正部と、
   を備える故障検出装置。
2. 凝縮水の発生を検出する凝縮水判定部を更に備え、
   前記判定補正部は、前記凝縮水の検出された状況を取得すると前記判定値を小さくする補正を行う請求項１に記載の故障検出装置。
3. 前記判定補正部は、前記異常判定で正常と判定されると前記判定値を小さくする補正を行う請求項１又は２に記載の故障検出装置。
4. 前記判定補正部は、ドライビングが行われるたびに前記判定値を小さくする補正を行う請求項１から３までの何れかに記載の故障検出装置。
5. 予め設定される判定閾値を前記判定値が超えた場合は、前記再生処理制御を行う請求項１から４までの何れかに記載の故障検出装置。

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