JP6387884B2

JP6387884B2 - 排出ガス浄化装置

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Description

本発明は、内燃機関から排出され排気配管を流れる排出ガスを浄化する排出ガス浄化装置に関する。

近年、内燃機関から排出ガスとともに排出される粒子状物質（Particuculate Matter：ＰＭ）の低減が求められており、法規制の強化が進められている。そのため、ディーゼルエンジンでは、排出ガスの経路にフィルタを設けることで粒子状物質を除去することが一般的となっている。当該フィルタは、通過する排出ガス中の粒子状物質を捕集することによって除去するものである。このようなフィルタを用いた粒子状物質の除去は、ガソリンエンジンにおいても検討が進められている。

フィルタは、捕集した粒子状物質が過度に堆積すると、排出ガスの通過が阻害され、その結果、内燃機関の燃費の悪化を招いてしまう。このため、粒子状物質がフィルタに過度に堆積する前に、フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させることで除去し、機能回復させる再生処理を行うことが必要となる。

また、再生処理の際などに、フィルタが過度に昇温して溶損やクラックといった異常が生じた場合、粒子状物質の捕集が適切に行われなくなってしまう。したがって、再生処理と併せて、フィルタの異常検出も行うことが好ましい。

これに対し、下記特許文献１には、フィルタに堆積した粒子状物質の量の推定や、フィルタの異常判定を目的として、差圧センサを搭載したシステムが記載されている。詳細には、当該システムは、フィルタの上流側と下流側との圧力差（以下、これを「フィルタの差圧」とも称する）の変化量に基づいてフィルタの異常を検出するものである。差圧センサはオフセット誤差が生じ得るが、下記特許文献１のようにフィルタの差圧の変化量に基づいてフィルタの異常判定を行うことで、このオフセット誤差の影響を排除し、検出精度を高めることが可能とされている。

特開２００７−３２７３９２号公報

ここで、フィルタの差圧は内燃機関の運転状態の変化とともに大きく変動する。したがって、例えば、フィルタの差圧と閾値との比較に基づいてフィルタの異常判定を行う場合、内燃機関の運転状態ごとに閾値を用意する必要が生じ、判定アルゴリズムが複雑なものとなるおそれがあった。

これに対し、内燃機関が特定の運転状態にある場合に限ってフィルタの異常判定を行うことで、用意する閾値の数を少なくする方法も考えられる。しかしながら、この場合、異常判定を行える機会が不十分となり、その結果、異常判定の精度が低下するおそれがあった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタの上流側と下流側との圧力差に基づいてフィルタの異常判定を高い精度で行うことが可能な排出ガス浄化装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る排出ガス浄化装置は、内燃機関（１００）から排出され排気配管（３００）を流れる排出ガスを浄化する排出ガス浄化装置（ＣＡ）であって、前記排気配管に設けられ、排出ガスを通過させることで粒子状物質を補集するフィルタ（１２）と、前記フィルタの上流側と下流側との圧力差の実測値である実差圧を取得する実差圧取得部（４０１）と、前記フィルタに流入する排出ガスの流量を取得する流量取得部（４０２）と、正常状態の前記フィルタに、前記流量取得部によって取得した流量の排出ガスが流入した場合の前記フィルタの上流側と下流側との圧力差の計算値である計算差圧を算出する計算差圧算出部（４０３）と、前記フィルタの異常判定を行う異常判定部（４０４）と、を備え、前記異常判定部は、排出ガスの流量変化に伴う前記実差圧の最大値と最小値との差分を算出することにより前記実差圧の変化量を求めるとともに、排出ガスの流量変化に伴う前記計算差圧の最大値と最小値との差分を算出することにより前記計算差圧の変化量を求め、前記実差圧の変化量と前記計算差圧の変化量との比である差圧変化量比に基づいて、前記フィルタの異常判定を行う。

本発明では、排出ガスの流量変化に伴う実差圧の変化量と計算差圧の変化量との比である差圧変化量比に基づいて、フィルタの異常判定を行う。粒子状物質の過度の堆積や、溶損等の異常がフィルタに生じていない場合、差圧変化量比は内燃機関の運転状態によらず略一定となる。一方、フィルタに上記異常が生じると、差圧変化量比が変動する。したがって、本発明によれば、差圧変化量比に基づいてフィルタの異常判定を行うことで、内燃機関の運転状態毎に閾値を用意する必要が無いとともに、その判定精度を高いものとすることができる。

ここで、差圧変化量比は、実差圧の変化量（ΔＰｒ）に対する計算差圧の変化量（ΔＰｃ）の比（ΔＰｃ／ΔＰｒ）、及び、計算差圧の変化量（ΔＰｃ）に対する実差圧の変化量（ΔＰｒ）の比（ΔＰｒ／ΔＰｃ）のいずれであってもよい。すなわち、差圧変化量比は、実差圧の変化量（ΔＰｒ）と計算差圧の変化量（ΔＰｃ）との相対的な比率によって定められるものである。

本発明によれば、フィルタの上流側と下流側との圧力差に基づいてフィルタの異常判定を高い精度で行うことが可能な排出ガス浄化装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る排出ガス浄化装置が搭載された車両を示す模式図である。図１の実差圧取得部によって取得された実差圧と計算差圧算出部によって算出された計算差圧の変動を示すグラフである。図２の各運転状態における差圧変化量比を示すグラフである。図１の制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の実施形態に係る排出ガス浄化装置ＣＡについて、図１を参照しながら説明する。排出ガス浄化装置ＣＡは、車両ＧＣに搭載されるガソリンエンジン１００（以下、「エンジン１００」と称する）から排出される排出ガスの浄化を行う装置である。先ず、車両ＧＣの構成について図１を参照しながら説明する。

尚、図１では、車両ＧＣのうちエンジン１００及びその周辺の構成のみが模式的に示されており、その他の構成については図示が省略されている。図１に示されるように、車両ＧＣは、エンジン１００と、吸気配管２００と、排気配管３００と、を備えている。

エンジン１００は、４つの気筒１０１を備えたガソリンエンジンである。本実施形態においては、エンジン１００は、燃料であるガソリンが燃焼室１０２内に直接噴射される直噴式の内燃機関である。各気筒１０１の構成及び実行される制御は互いに同一であるから、以下の説明においては単一の気筒１０１についてのみ図示及び説明を行う。

各気筒１０１には、吸気バルブ１５１と、排気バルブ１５２と、開閉調整機構１９０と、点火プラグ１６０と、ピストン１７０と、インジェクタ１８０と、が設けられている。また、気筒１０１の内部には、燃料と空気との混合気が燃焼する空間として燃焼室１０２が形成されている。

吸気バルブ１５１は、吸気配管２００と気筒１０１との接続部分に配置されたバルブである。吸気バルブ１５１が開状態となることにより、燃焼室１０２に対する空気の供給が開始される。また、吸気バルブ１５１が閉状態となることにより、燃焼室１０２への空気の供給が停止される。

排気バルブ１５２は、排気配管３００と気筒１０１との接続部分に配置されたバルブである。排気バルブ１５２が開状態となることにより、燃焼室１０２から排気配管３００への排出ガスの排出が開始される。また、吸気バルブ１５１が閉状態となることにより、燃焼室１０２から排気配管３００への排出ガスの排出が停止される。

開閉調整機構１９０は、吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２をそれぞれ開閉させるための機構である。開閉調整機構１９０により、吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２がそれぞれ適切なタイミングで開閉することで、各気筒１０１において所謂吸気行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程がそれぞれ実行されることとなる。

開閉調整機構１９０は、ＶＶＴプーリ（不図示）等を備えた可変バルブタイミング機構として構成されている。前述した４つの行程が実行される際の吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２の開閉タイミングは、常に固定されているのではなく、開閉調整機構１９０によって変更可能となっている。

具体的には、排気バルブ１５２が閉状態となって排気行程が終了されるタイミングと、吸気バルブ１５１が開状態となって吸気行程が開始されるタイミングとのずれ（オーバーラップ）が、開閉調整機構１９０により調整可能となっている。吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２の開閉動作は、制御装置４００によって制御される。

点火プラグ１６０は、火花点火を行い、燃焼室１０２内に存在する燃料及び空気の混合気に点火するための機器である。点火プラグ１６０によって火花点火が行われるタイミング（点火時期）、すなわち燃焼行程が開始されるタイミングは、制御装置４００によって制御される。

ピストン１７０は、気筒１０１内において上下方向に往復移動する部材である。前述した燃焼室１０２は、気筒１０１内の空間のうち、ピストン１７０の上方に形成されている。

エンジン１００の圧縮行程においては、ピストン１７０が上方に移動することによって、燃焼室１０２の容積が減少する。エンジン１００の燃焼行程においては、燃焼室１０２における燃料の燃焼（爆発）によってピストン１７０が下方に押し下げられる。ピストン１７０の下方には、コンロッド１７１やクランクシャフト１７２が配置されている。ピストン１７０の往復移動は、これらクランクシャフト１７２等によって回転運動に変換される。これにより、燃焼室１０２において生じた爆発力が車両ＧＣの駆動力に変換される。

インジェクタ１８０は、燃焼室１０２内に燃料を直接噴射するための開閉弁である。インジェクタ１８０によって燃焼室１０２内に燃料が供給されるタイミングや供給量は、制御装置４００により制御される。

吸気配管２００は、気筒１０１に空気を供給するための配管である。吸気配管２００にはスロットルバルブ（不図示）が配置されている。運転者のアクセル操作に応じてスロットルバルブが開閉することで、気筒１０１に供給される空気の流量が調整される。また、吸気配管２００には、フローセンサ２１１が設けられている。フローセンサ２１１は、制御装置４００と電気的に接続されている。フローセンサ２１１は、吸気配管２００を介して気筒１０１に供給される空気の流量（吸気流量）を検出し、検出した流量に対応する信号を制御装置４００に送信する。尚、本願において「電気的に接続」とは、有線によって接続された状態に限定される意味ではなく、無線により互いに通信可能とされた状態をも含みうるものとする。

排気配管３００は、エンジン１００の各気筒１０１から排出される排出ガスを取り入れて内部に流し、合流させて車両ＧＣの外部へと導くマニホールド状の配管である。排気配管３００には、浄化機能部１０と、空燃比センサ３１１と、排気温センサ３１２と、バイパス管３２０と、差圧センサ３１４と、が設けられている。

浄化機能部１０は、三元触媒１１と、フィルタ１２とからなる。三元触媒１１は、例えばハニカム状を呈し、排気配管３００を流れる排出ガスを通過させることができるように構成されている。三元触媒１１は、金属触媒であるプラチナ、パラジウム、ロジウムを担持した触媒担体（不図示）を内部に有している。三元触媒１１は、これら金属触媒の触媒作用によって、排出ガス中の有害物質（炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物）を酸化又は還元することで浄化する。

フィルタ１２は、三元触媒１１よりも下流側の排気配管３００に設けられている。フィルタ１２は、例えばハニカム状を呈し、三元触媒１１側から流れてくる排出ガスを通過させることができるように構成されている。フィルタ１２は、ＧＰＦ（Gasoline Particle Filter）とも称され、通過する排出ガス中の粒子状物質を捕集することで除去し、排出ガスを浄化する。

空燃比センサ３１１は、排気配管３００のうち浄化機能部１０よりも上流側に設けられている。空燃比センサ３１１は、エンジン１００から排出され排気配管３００を流れる排出ガスの空燃比を検出する。また、空燃比センサ３１１は、制御装置４００と電気的に接続され、検出した空燃比に対応する信号を制御装置４００に送信する。

排気温センサ３１２は、排気配管３００のうち浄化機能部１０よりも上流側に設けられている。排気温センサ３１２は、エンジン１００から排出され排気配管３００を流れる排出ガスの温度を検出する。また、排気温センサ３１２は、制御装置４００と電気的に接続され、検出した温度に対応する信号を制御装置４００に送信する。

バイパス管３２０は、浄化機能部１０の上流側の排気配管３００から浄化機能部１０を迂回して下流側に延びる管状部材である。バイパス管３２０及び排気配管３００は互いに連通しており、排気配管３００の内部の圧力がバイパス管３２０に伝達されるように構成されている。

差圧センサ３１４は、バイパス管３２０の途中に設けられている。差圧センサ３１４は、エンジン１００から排出され排気配管３００を流れる排出ガスの圧力を検出する。さらに、差圧センサ３１４は、バイパス管３２０の上流側から伝達される圧力と、バイパス管３２０の下流側から伝達される圧力との差分も検出する。差圧センサ３１４は、制御装置４００と電気的に接続されており、検出した値に対応する信号を制御装置４００に送信する。当該差圧センサ３１４が検出する値は、系統誤差であるオフセット誤差が生じ得る。

次に、制御装置４００について説明する。制御装置４００は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、デジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、制御装置４００には機能的な制御ブロックが構成される。

図１は、制御装置４００を、機能的な制御ブロック図として示している。尚、制御装置４００を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図１に示す制御ブロックに分割されている必要はなく、複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。後述する処理を実行できるように構成されていれば、制御装置４００の内部の実際の構成は当業者が適宜変更できるものである。

制御装置４００は、空燃比センサ３１１等の各種センサや、開閉調整機構１９０等の各種アクチュエータと電気的に接続されており、エンジン１００の運転を制御する電子機器である。制御装置４００は、実差圧取得部４０１と、流量取得部４０２と、計算差圧算出部４０３と、異常判定部４０４と、を有している。

実差圧取得部４０１は、差圧センサ３１４から受信する信号に基づいて所定の演算を行うことで、浄化機能部１０の上流側と下流側との圧力差、すなわち、フィルタ１２の上流側と下流側との圧力差（以下、これを「フィルタ１２の差圧」とも称する）の実測値である実差圧を取得する部分である。

流量取得部４０２は、差圧センサ３１４から受信する信号に基づいて所定の演算を行うことで、排気配管３００を流れてフィルタ１２に流入する排出ガスの流量を算出する部分である。具体的には、流量取得部４０２は、フィルタ１２の差圧と、当該差圧に対応する排出ガスの流量と、からなるテーブルを予め記憶しており、差圧センサ３１４から受信する信号を当該テーブルと照合することで、排出ガスの流量を算出する。当該テーブルは、車両ＧＣを市場に供給する前にエンジン１００を種々の条件で運転させ、その際に検出されるフィルタ１２の差圧の実測値、及び、排出ガスの流量の実測値に基づいて作成されるものである。

計算差圧算出部４０３は、流量取得部４０２によって取得された排出ガスの流量に基づいて所定の演算を行うことで、フィルタ１２の差圧の計算値である計算差圧を算出する部分である。具体的には、計算差圧算出部４０３は、フィルタ１２に流入する排出ガスの流量と、当該流量に対応するフィルタ１２の差圧と、からなるテーブルを予め記憶しており、流量取得部４０２によって取得された排出ガスの流量を当該テーブルと照合することで、計算差圧を算出する。当該テーブルは、車両ＧＣを市場に供給する前に、粒子状物質が全く堆積しておらず、且つ、溶損やクラック等も生じていない正常状態のフィルタ１２を用いて、エンジン１００を種々の条件で運転させるともに、その際に検出される排出ガスの流量の実測値、及び、フィルタ１２の差圧の実測値に基づいて作成されるものである。

異常判定部４０４は、フィルタ１２の異常判定を行う部分である。詳細は後述するが、異常判定部４０４は、まず、実差圧の変化量及び計算差圧の変化量を算出するとともに、実差圧の変化量に対する計算差圧の変化量の比である差圧変化量比を算出する。さらに、異常判定部４０４は、当該差圧変化量比に基づいて、粒子状物質の過度の堆積、溶損、クラック等の異常がフィルタ１２に生じているか否かを判定する。

続いて、図２及び図３を参照しながら、実差圧及び計算差圧の変動について説明する。図２は、車両ＧＣの車速が運転状態１から運転状態５に示されるように変化した場合におけるフィルタ１２に流入する排出ガスの流量、実差圧及び計算差圧の変動を示している。また、図２の最下段には、各運転状態における実差圧及び計算差圧の変化量（各運転状態における最大値と最小値との差分）を示している。また、図３は、各運転状態における実差圧の変化量に対する計算差圧の変化量の比である差圧変化量比を示している。運転状態１及び運転状態２は、フィルタ１２が正常な状態にある場合を示している。一方、運転状態３、運転状態４及び運転状態５は、フィルタ１２が溶損した異常状態にある場合を示している。

図２の運転状態１に示されるように、車両ＧＣが加速して車速が上昇すると、それに伴って排気配管３００を流れてフィルタ１２に流入する排出ガスの流量がΔＱ１だけ増加する。このため、実差圧及び計算差圧も増加する。

ここで、前述したように運転状態１はフィルタ１２が正常な状態であるから、差圧センサ３１４から受信する信号に基づいて算出される実差圧の変動は、計算差圧の変動と略等しいものとなる。すなわち、運転状態１における実差圧の変化量ΔＰｒ１は、計算差圧の変化量ΔＰｃ１と略同一となる。このため、運転状態１において異常判定部４０４によって算出される差圧変化量比（ΔＰｃ１／ΔＰｒ１）は、図３に示されるように略１．０となる。

車両ＧＣの運転状態１における加速が終了した後に、再度車両ＧＣが加速し、フィルタ１２に流入する排出ガスの流量がΔＱ２だけ増加する運転状態２においても、差圧変化量比は運転状態１と同様の傾向を示す。すなわち、図３に示されるように、運転状態２において異常判定部４０４によって算出される差圧変化量比（ΔＰｃ２／ΔＰｒ２）は、略１．０となる。

これに対し、フィルタ１２に過度の粒子状物質が堆積している運転状態３においては、車両ＧＣが運転状態１と同様に加速し、フィルタ１２に流入する排出ガスの流量がΔＱ３だけ増加した場合であっても、差圧変化量比は異なる値となる。詳述すると、まず、フィルタ１２の溶損によって、排出ガスがフィルタ１２を通過し易くなったことで、フィルタ１２の上流側と下流側との圧力差が生じ難くなり、運転状態３における実差圧は運転状態１における実差圧よりも小さくなる。一方、計算差圧は、前述したようにフィルタ１２が正常な状態にある場合のフィルタ１２の差圧として算出されるから、運転状態３における計算差圧は運転状態１における計算差圧と同様の値となる。このため、運転状態３において異常判定部４０４によって算出される差圧変化量比（ΔＰｃ３／ΔＰｒ３）は、図３に示されるように１．０よりも大きい値となる。

車両ＧＣの運転状態３における加速が終了した後に、再度車両ＧＣが加速し、フィルタ１２に流入する排出ガスの流量がΔＱ４だけ増加する運転状態４においても、差圧変化量比は運転状態３と同様の傾向を示す。すなわち、図３に示されるように、運転状態４において異常判定部４０４によって算出される差圧変化量比（ΔＰｃ４／ΔＰｒ４）は、１．０よりも大きい値となる。

車両ＧＣの運転状態４における加速が終了した後に、再度車両ＧＣが僅かに加速し、フィルタ１２に流入する排出ガスの流量がΔＱ５だけ増加する運転状態５においては、異常判定部４０４は差圧変化量比の算出を行わない。これは、運転状態５においては、予め定められた時間内の排出ガスの流量の変化ΔＱ５が閾値ΔＱ０よりも小さく、フィルタ１２の差圧の変化量を正確に算出することができないためである。尚、閾値ΔＱ０は、ΔＱ５よりも大きく、且つ、ΔＱ４よりも小さい値である。

異常判定部４０４は、以上のように変動する差圧変化量比に基づいて、フィルタ１２の異常判定を行う。すなわち、差圧変化量比が略１．０である場合は、フィルタ１２に異常が生じていない（正常状態）と判定する。一方、差圧変化量比と１．０との乖離量が閾値以上となった場合は、異常判定部４０４はフィルタ１２に異常が生じていると判定する。

例えば、運転状態３及び運転状態４のように、差圧変化量比が１．５以上となった場合（差圧変化量比と１．０との乖離量が上方側に０．５以上となった場合）は、フィルタ１２にフィルタ１２に溶損やクラック等の異常が生じていると判定することができる。また、差圧変化量比が０．５以下となった場合（差圧変化量比と１．０との乖離量が下方側に０．５以上となった場合）は、計算差圧と比べて実差圧が大きくなっていることから、過度の粒子状物質が堆積する異常が生じていると判定することができる。

続いて、図４を参照しながら、フィルタ１２の異常判定の際に制御装置４００が実行する処理の流れについて説明する。尚、以下では簡便のため、詳細には制御装置４００の実差圧取得部４０１等の各部分において実行する処理も、総括して制御装置４００が実行するとして説明する。

まず、制御装置４００は、図４のステップＳ１１１で、実差圧を取得する。前述したように、制御装置４００は、差圧センサ３１４から受信する信号に基づいて所定の演算を行うことで、実差圧を取得する。

また、制御装置４００は、ステップＳ１１１の処理と並行して、ステップＳ１２１で、吸気流量等を取得する。具体的には、制御装置４００は、フローセンサ２１１から受信する信号に基づいて所定の演算を行って吸気流量を取得するとともに、空燃比センサ３１１から受信する信号に基づいて所定の演算を行って空燃比を取得する。さらに、制御装置４００は、排気温センサ３１２から受信する信号に基づいて所定の演算を行って排出ガスの温度を取得するとともに、差圧センサ３１４から受信する信号に基づいて所定の演算を行って排出ガスの圧力を取得する。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１２２で、排出ガスの流量を取得する。ここでは、制御装置４００は、ステップＳ１２１で取得した吸気流量、空燃比、排出ガスの温度及び排出ガスの圧力に基づいて、公知の手法によって排出ガスを取得する。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１２３で、計算差圧を取得する。前述したように、制御装置４００は、ステップＳ１２２で取得した排出ガスの流量を、予め記憶しているテーブルと照合することで、計算差圧を取得する。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１０１で、排出ガスの流量に変化が生じたか否かを判定する。排出ガスの流量に変化が生じていないと判定した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、制御装置４００は、処理を終了する。一方、排出ガスの流量に変化が生じたと判定した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、ステップＳ１１２とステップＳ１２４の処理に進む。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１１２で、排出ガスの流量変化に伴う実差圧の変化量を算出する。すなわち、制御装置４００は、排出ガスが流量変化した際の、実差圧の最大値と最小値との差分を算出する。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１１２の処理と並行して、ステップＳ１２４で、排出ガスの流量変化に伴う計算差圧の変化量を算出する。すなわち、制御装置４００は、排出ガスが流量変化した際の、計算差圧の最大値と最小値との差分を算出する。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１０２で、予め定められた時間内の排出ガスの流量の変化量が閾値ΔＱ０以上か否かを判定する。排出ガスの流量の変化量が閾値ΔＱ０以上ではないと判定した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、すなわち、排出ガスの流量の変化が小さくフィルタ１２の差圧の変化量を正確に算出することができない場合は、制御装置４００は、処理を終了する。一方、排出ガスの流量の変化量が閾値ΔＱ０以上であると判定した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、制御装置４００は、ステップＳ１０３の処理に進む。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１０３で、差圧変化量比を算出する。すなわち、ステップＳ１１２で算出した実差圧の変化量と、ステップＳ１２４で算出した計算差圧の変化量とに基づいて、実差圧の変化量に対する計算差圧の変化量の比である差圧変化量比を算出する。

次に、制御装置４００は、ステップＳ１０４で、差圧変化量比に基づいてフィルタ１２の異常判定を行う。ここでは、前述したように、差圧変化量比が１．５以上となった場合（差圧変化量比と１．０との乖離量が上方側に０．５以上となった場合）は、制御装置４００は、フィルタ１２に溶損やクラック等の異常が生じていると判定する。また、差圧変化量比が０．５以下となった場合（差圧変化量比と１．０との乖離量が下方側に０．５以上となった場合）は、計算差圧と比べて実差圧が大きくなっていることから、制御装置４００は、フィルタ１２に過度の粒子状物質が堆積する異常が生じていると判定する。

以上のように、本実施形態によれば、異常判定部４０４は、排出ガスの流量変化に伴う実差圧の変化量及び計算差圧の変化量の比である差圧変化量比に基づいて、フィルタ１２の異常判定を行う。粒子状物質の過度の堆積、溶損、クラック等の異常がフィルタ１２に生じていない場合、差圧変化量比はエンジン１００の運転状態によらず１．０で略一定となる。一方、フィルタ１２に上記異常が生じると、差圧変化量比が変動する。したがって、本発明によれば、差圧変化量比に基づいてフィルタ１２の異常判定を行うことで、エンジン１００の運転状態毎に閾値を用意する必要が無いとともに、その判定精度を高いものとすることができる。

また、本実施形態では、異常判定部４０４は、差圧変化量比と予め定められた値である１．０との乖離量が０．５以上となった場合に、フィルタ１２に異常が生じていると判定する。フィルタ１２に粒子状物質の過度の堆積、溶損、クラック等の異常が生じた場合、それに伴って実差圧の変化量が変動し、この結果、差圧変化量比も変動して１．０から乖離する。本実施形態では、この乖離量に基づいてフィルタ１２に異常が生じていると判定することで、エンジン１００の運転状態毎に閾値を用意する必要が無く、その判定精度を高いものとすることができる。

また、本実施形態では、異常判定部４０４は、排出ガスの流量が予め定められた所定時間内にΔＱ０以上変化した場合に、フィルタ１２の異常判定を行う。したがって、排出ガスの流量の変化が十分に大きく、フィルタ１２の差圧の変化量を正確に算出する場合にフィルタ１２の異常判定を行うことで、その判定精度を高いものとすることができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

上記実施形態では、排気配管３００を流れる排出ガスの流量を、差圧センサ３１４から受信する信号に基づいて所定の演算を行うことで取得しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、耐熱性に優れた流量センサを排気配管３００に設け、当該流量センサによって排出ガスの流量を直接的に検出してもよい。

また、上記実施形態では、差圧変化量比を、実差圧の変化量（ΔＰｒ）に対する計算差圧の変化量（ΔＰｃ）の比（ΔＰｃ／ΔＰｒ）と定めているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、差圧変化量比を、計算差圧の変化量（ΔＰｃ）に対する実差圧の変化量（ΔＰｒ）の比（ΔＰｒ／ΔＰｃ）と定めてもよい。この場合、差圧変化量比が１．０よりも下方側に乖離した場合に、フィルタ１２に過度の粒子状物質が堆積する異常が生じていると判定し、差圧変化量比が１．０よりも上方側に乖離した場合に、フィルタ１２に溶損やクラック等の異常が生じていると判定することができる。

また、上記実施形態では、フィルタ１２に溶損やクラック等の異常が生じていると判定する際の乖離量の閾値と、フィルタ１２に過度の粒子状物質が堆積する異常が生じていると判定する際の乖離量の閾値とを、同一の値（０．５）に設定している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、各閾値を互いに異なる値に設定することもできる。

１２：フィルタ
１００：エンジン
３００：排気配管
３１４：差圧センサ
４００：制御装置
４０１：実差圧取得部
４０２：流量取得部
４０３：計算差圧算出部
４０４：異常判定部
ＣＡ：排出ガス浄化装置

Claims

内燃機関（１００）から排出され排気配管（３００）を流れる排出ガスを浄化する排出ガス浄化装置（ＣＡ）であって、
前記排気配管に設けられ、排出ガスを通過させることで粒子状物質を補集するフィルタ（１２）と、
前記フィルタの上流側と下流側との圧力差の実測値である実差圧を取得する実差圧取得部（４０１）と、
前記フィルタに流入する排出ガスの流量を取得する流量取得部（４０２）と、
正常状態の前記フィルタに、前記流量取得部によって取得した流量の排出ガスが流入した場合の前記フィルタの上流側と下流側との圧力差の計算値である計算差圧を算出する計算差圧算出部（４０３）と、
前記フィルタの異常判定を行う異常判定部（４０４）と、を備え、
前記異常判定部は、排出ガスの流量変化に伴う前記実差圧の最大値と最小値との差分を算出することにより前記実差圧の変化量を求めるとともに、排出ガスの流量変化に伴う前記計算差圧の最大値と最小値との差分を算出することにより前記計算差圧の変化量を求め、前記実差圧の変化量と前記計算差圧の変化量との比である差圧変化量比に基づいて、前記フィルタの異常判定を行うことを特徴とする排出ガス浄化装置。
前記異常判定部は、前記差圧変化量比と予め定められた値との乖離量が第１閾値以上となった場合に、前記フィルタに異常が生じていると判定することを特徴とする請求項１に記載の排出ガス浄化装置。
前記異常判定部は、排出ガスの流量が予め定められた所定時間内に第２閾値以上変化した場合に、前記フィルタの異常判定を行うことを特徴とする請求項１又は２項に記載の排出ガス浄化装置。