JP6907926B2 - エアフローメータの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路に設けられて空気量を検出するエアフローメータと、排気通路に設けられて且つ酸化機能を有した触媒と、前記排気通路のうちの前記触媒よりも上流に設けられて排気中に燃料を添加する添加弁と、前記排気通路のうち前記添加弁よりも下流に設けられた空燃比センサと、前記排気通路のうち前記触媒よりも下流に設けられた排気温センサと、燃焼室内に燃料を供給する燃料噴射弁と、を備える内燃機関に適用されるエアフローメータの異常診断装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、エアフローメータにより検出された吸入空気量に対する吸入空気量の推定値である推定吸入空気量の乖離値である乖離率が、内燃機関の回転速度に応じて定められる故障判定基準値よりも大きい場合にエアフローメータの異常であると判定する診断装置が記載されている。ここで、推定吸入空気量は、回転速度とスロットルバルブの開口度とに基づき算出される（「００３８」）。

国際公開第２０１１／１３２６７８号

発明者は、排気通路に設けられた空燃比センサの検出値に基づき推定空気量を算出することを検討した。しかし、こうして算出した推定吸入空気量を、排気中に燃料を添加する添加弁を排気通路に備える内燃機関に適用すると、添加弁の開固着異常が生じる場合、推定吸入空気量を実際よりも小さい値に算出し、結果として、エアフローメータによって検出される吸入空気量が実際よりも少量となる異常が生じている旨の誤判定をするおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．エアフローメータの異常診断装置は、吸気通路に設けられて空気量を検出するエアフローメータと、排気通路に設けられて且つ酸化機能を有した触媒と、前記排気通路のうちの前記触媒よりも上流に設けられて排気中に燃料を添加する添加弁と、前記排気通路のうち前記添加弁よりも下流に設けられた空燃比センサと、前記排気通路のうち前記触媒よりも下流に設けられた排気温センサと、燃焼室内に燃料を供給する燃料噴射弁と、を備える内燃機関に適用され、前記空燃比センサによって検出される空燃比と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量とに基づき空気量の推定値である推定空気量を算出する空気量推定処理と、前記エアフローメータの検出値が前記推定空気量よりも規定量以上大きいことと、前記排気温センサの検出値が基準値を上回る量が所定量以下であることとの論理積が真となる場合、前記エアフローメータの検出値が実際よりも大きい値となる異常が生じていると判定する上側ずれ異常判定処理と、を実行する。

エアフローメータの検出値が推定空気量よりも規定量以上大きくなる要因としては、エアフローメータに異常が生じていること以外に、添加弁の開固着異常が考えられる。一方、添加弁の開固着異常時には開固着異常が生じていない場合と比較して、添加弁から添加された燃料が触媒において酸化されることによって触媒の下流の排気温度が高くなる。このため、上記構成では、排気温センサの検出値が基準値を上回る度合いが所定量以下である旨の条件を設ける。これにより、基準値を、開固着異常が生じていない場合における触媒の下流の排気温や上流の排気温とすることにより、開固着異常が生じている場合にエアフローメータの異常であると誤判定することを抑制できる。

２．上記１記載のエアフローメータの異常診断装置において、前記上側ずれ異常判定処理は、前記論理積が真となる状態が所定期間継続する場合に前記エアフローメータの検出値が実際よりも大きい値となる異常が生じていると判定する処理である。

上記構成では、論理積が真となる状態が所定期間継続する場合に異常が生じていると判定することにより、ノイズに対する判定の耐性を高めることができ、ひいては判定精度を向上させることができる。

３．上記１または２記載のエアフローメータの異常診断装置において、前記上側ずれ異常判定処理は、前記添加弁による前記燃料の添加処理が実行されていないときに前記空気量推定処理により算出された推定空気量に基づき前記異常が生じていると判定する処理である。

上記構成では、添加処理が実行されていないときに空気量推定処理によって算出された推定空気量に基づき異常が生じたと判定するため、空気量推定処理において、添加処理による燃料を加味する必要がない。このため、上記規定量の設定に際して考慮するパラメータの数を低減できることから、上記規定量の設定精度が低くなることを抑制しやすい。

４．上記１または２記載のエアフローメータの異常診断装置において、前記空気量推定処理は、前記空燃比センサによって検出される空燃比と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量とに加えて、前記添加弁から前記排気中に添加される燃料量に基づき前記推定空気量を算出する処理であり、前記上側ずれ異常判定処理は、前記添加弁による前記燃料の添加処理が実行されているときに前記空気量推定処理により算出された推定空気量に基づき前記異常が生じていると判定する処理を含む。

上記構成では、添加弁から排気中に添加される燃料量に基づき推定空気量を算出することにより、添加処理が実行されているときであっても、異常の有無を高精度に判定することができる。

５．上記１〜４のいずれか１つに記載のエアフローメータの異常診断装置において、前記内燃機関の動作点に基づき前記触媒の下流の排気温度の推定値である推定排気温を算出する排気温推定処理を実行し、前記基準値は、前記推定排気温である。

添加弁が開固着異常を生じている場合には、添加弁から燃料が流出し、これが触媒において酸素と反応することにより、触媒の下流の排気温が上昇する傾向にある。このため、排気温センサによって検出される排気温の検出値との比較対象とされる基準値として、触媒の上流における排気温の検出値を用いることができる。しかし、たとえば内燃機関の過渡運転時等には、開固着異常が生じていない場合であっても触媒の上流側と下流側とで温度差が生じることがあることに鑑みると、触媒の上流の温度を基準値とする場合には、基準値と下流の排気温との差によって開固着異常ではないと高精度に判定することが困難となる懸念がある。そこで上記構成では、基準値を推定排気温とした。

６．上記１〜５のいずれか１つに記載のエアフローメータの異常診断装置において、前記空燃比の変化量が所定量以下であることを条件に、前記上側ずれ異常判定処理を実行する。

上記構成では、空燃比の変化量が所定量以下であることを条件に上側ずれ異常判定処理を実行することにより、異常の判定にとってノイズの要因が生じることを極力抑制できる。

一実施形態にかかる異常診断装置および内燃機関を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図。 同実施形態にかかる診断処理の手順を示す流れ図。 同実施形態の効果を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかる診断処理の手順を示す流れ図。

以下、エアフローメータの異常診断装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０は、車載原動機である。内燃機関１０の吸気通路１２から吸入された空気は、過給機１４を介して各気筒の燃焼室１６に吸入される。燃焼室１６において、吸気通路１２から吸入された空気と、燃料噴射弁１８によって噴射されるたとえば軽油等の燃料との混合気は、圧縮着火によって燃焼に供される。燃焼に供された混合気は、排気として排気通路２０に排出される。排気通路２０のうち過給機１４の下流には、上流側から順に、酸化触媒２２とディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ２４）とが設けられている。また、過給機１４と酸化触媒２２との間には、燃料を排気中に添加する添加弁２６が設けられている。

燃料ポンプ３０は、添加弁２６や、蓄圧配管３２に燃料を供給する。燃料噴射弁１８は、蓄圧配管３２に蓄えられた燃料を燃焼室１６に噴射する。吸気通路１２と排気通路２０とは、ＥＧＲ通路３４によって接続されており、ＥＧＲ通路３４には、その流路断面積を調整するＥＧＲバルブ３６が設けられている。

制御装置４０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量であるトルクや排気成分等を制御すべく、燃料噴射弁１８や添加弁２６、ＥＧＲバルブ３６等の内燃機関１０の操作部を操作する。制御装置４０は、制御量の制御のために、エアフローメータ５０によって検出される吸入空気量Ｇａや、排気温センサ５２によって検出される酸化触媒２２とＤＰＦ２４との間の排気温Ｔｅｘ、差圧センサ５４によって検出されるＤＰＦ２４の上流側と下流側との差圧ΔＰを参照する。また制御装置４０は、ＤＰＦ２４の下流に設けられた空燃比センサ５６によって検出される空燃比Ａｆや、クランク角センサ５８の出力信号Ｓｃｒ、インマニ圧センサ６０によって検出される吸気通路１２のうち過給機１４よりも下流側の圧力であるインマニ圧Ｐｍを参照する。また制御装置４０は、インマニ温センサ６２によって検出される吸気通路１２のうち過給機１４よりも下流側の温度であるインマニ温Ｔｉｎや、アクセルセンサ６４によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を参照する。

制御装置４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４およびＲＡＭ４６を備えており、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２によって実行することにより、上記制御量の制御を実現する。

図２に、制御装置４０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより実現される。
噴射量算出処理Ｍ１０は、回転速度ＮＥおよびアクセル操作量ＡＣＣＰに基づき、燃料噴射弁１８から噴射する噴射量Ｑを算出する処理である。噴射弁操作処理Ｍ１２は、燃料噴射弁１８から噴射される燃料量が噴射量Ｑとなるように燃料噴射弁１８を操作すべく燃料噴射弁１８に操作信号ＭＳ１を出力する処理である。

目標ＥＧＲ率算出処理Ｍ１４は、回転速度ＮＥおよび噴射量Ｑに基づき、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの目標値である目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を算出する処理である。ここで、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒとは、排気通路２０からＥＧＲ通路３４を介して吸気通路１２に流入する排気量を吸入空気量Ｇａで除算した値である。ＥＧＲ率算出処理Ｍ１６は、吸入空気量Ｇａ、インマニ圧Ｐｍおよびインマニ温Ｔｉｎに基づき、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出する処理である。フィードバック処理Ｍ１８は、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊にフィードバック制御するための操作量として、ＥＧＲバルブ３６の開口度の指令値θｅｇｒ＊を算出する処理である。ＥＧＲバルブ操作処理Ｍ２０は、ＥＧＲバルブ３６の開口度θｅｇｒが指令値θｅｇｒ＊となるように、ＥＧＲバルブ３６を操作すべくＥＧＲバルブ３６に操作信号ＭＳ３を出力する処理である。

堆積量推定処理Ｍ２２は、差圧ΔＰと吸入空気量Ｇａとに基づき、ＤＰＦ２４に捕集された粒子状物質の量である堆積量ＤＰＭを算出する処理である。添加弁操作処理Ｍ２４は、堆積量ＤＰＭが所定量以上となる場合、ＤＰＦ２４に捕集された粒子状物質を除去するＰＭ再生処理として、添加弁２６を操作して排気中に燃料を添加するために添加弁２６に操作信号ＭＳ２を出力する処理である。

排気温推定処理Ｍ２６は、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥと噴射量Ｑとに基づき、酸化触媒２２の下流の排気温の推定値である推定排気温Ｔｅｘｅを算出する処理である。ここでの推定排気温Ｔｅｘｅは、添加弁２６による燃料の添加の有無にかかわらずこれを考慮しない温度であり、添加弁２６による燃料の添加によって酸化触媒２２の下流における排気の温度が燃焼室１６から排出される排気の温度よりも上昇する場合であっても、この上昇する温度を算出対象としていない。詳しくは、排気温推定処理Ｍ２６は、噴射量Ｑが大きい場合に小さい場合よりも推定排気温Ｔｅｘｅを大きい値に算出する処理である。

より詳しくは、排気温推定処理Ｍ２６は、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥおよび噴射量Ｑに基づきベース温度を設定する処理と、ベース温度に推定排気温Ｔｅｘｅを収束させる処理とを含む。ここで、ベース温度を設定する処理は、回転速度ＮＥおよび噴射量Ｑを入力変数としベース温度を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶された状態で、ＣＰＵ４２によりベース温度がマップ演算される処理となる。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。また、ベース温度を推定排気温Ｔｅｘｅに収束させる処理は、たとえば、現在の推定排気温Ｔｅｘｅと、補正後のベース温度との指数移動平均処理値によって、推定排気温Ｔｅｘｅを更新する処理である。

診断処理Ｍ２８は、回転速度ＮＥ、吸入空気量Ｇａ、空燃比Ａｆおよび推定排気温Ｔｅｘｅに基づき、エアフローメータ５０の異常の有無を診断する処理である。
図３に、診断処理Ｍ２８の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」を付与した数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、エアフローメータ５０の異常の有無の診断実行条件が成立するか否かを判定する（Ｓ１０）。ここで、診断実行条件には、添加弁２６による燃料の添加処理を実行していないときである旨の条件（ア）と、空燃比Ａｆの変化量ΔＡｆが規定量Δｔｈ以下である旨の条件（イ）との論理積が真である旨の条件が含まれる。ここで、条件（ア）は、ＰＭ再生処理が実行されていない場合に成立する条件である。また、変化量ΔＡｆは、空燃比Ａｆの時系列データに基づきＣＰＵ４２により算出される量であり、単位時間における空燃比Ａｆの変化量である。これは、たとえば今回の制御周期において取得した空燃比Ａｆから前回の制御周期において取得した空燃比Ａｆを減算した値とすればよい。ちなみに、空燃比Ａｆは、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが変化する場合や、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの変化に起因して吸入空気量Ｇａが変化する場合、噴射量Ｑが変化する場合などに変化し得る。

ＣＰＵ４２は、診断実行条件が成立すると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、空燃比Ａｆと噴射量Ｑとに基づき、推定空気量Ｇａｅを算出する（Ｓ１２）。ここでＣＰＵ４２は、空燃比Ａｆが大きい場合に小さい場合よりも推定空気量Ｇａｅを大きい値に算出し、噴射量Ｑが大きい場合に小さい場合よりも推定空気量Ｇａｅを大きい値に算出する。これは、たとえば、所定期間内の噴射量Ｑの積算値と空燃比Ａｆとの積を、推定空気量Ｇａｅに代入する処理とすればよい。ここで、所定期間は、吸入空気量Ｇａを規定するものである。すなわち、吸入空気量Ｇａは、所定期間において吸気通路１２に吸入される空気量である。

次にＣＰＵ４２は、吸入空気量Ｇａから推定空気量Ｇａｅを減算した値が規定量ΔＧａ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。この処理は、エアフローメータ５０によって検出された吸入空気量Ｇａが実際の空気量よりも過度に大きいか否かを判定する処理である。ＣＰＵ４２は、規定量ΔＧａ１未満であると判定する場合（Ｓ１４：ＮＯ）、吸入空気量Ｇａが実際の空気量よりも過度に大きい異常状態である旨の仮判定状態の継続時間をカウントする上側ずれ判定用カウンタＣ１を初期化する（Ｓ１６）。

次にＣＰＵ４２は、吸入空気量Ｇａに規定量ΔＧａ２を加算した値が、推定空気量Ｇａｅ以下であるか否かを判定する（Ｓ１８）。この処理は、吸入空気量Ｇａが実際の空気量よりも過度に小さいか否かを判定する処理である。そしてＣＰＵ４２は、推定空気量Ｇａｅ以下であると判定する場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、吸入空気量Ｇａが実際の空気量よりも過度に小さい異常状態である旨の仮判定状態の継続時間をカウントする下側ずれ判定用カウンタＣ２をインクリメントする（Ｓ２０）。次にＣＰＵ４２は、下側ずれ判定用カウンタＣ２が所定値Ｃ２ｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２２）。そして、ＣＰＵ４２は、所定値Ｃ２以上であると判定する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、吸入空気量Ｇａが実際の空気量よりも過度に小さい異常である下側ずれ異常であると判定する（Ｓ２４）。そしてＣＰＵ４２は、図１に示した警告灯６６を操作して、車両のユーザに修理を促す報知処理を実行する（Ｓ２６）。

これに対し、ＣＰＵ４２は、規定量ΔＧａ１以上であると判定する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、下側ずれ判定用カウンタＣ２を初期化する（Ｓ２７）。そしてＣＰＵ４２は、排気温Ｔｅｘから所定量ΔＴｅを減算した値が推定排気温Ｔｅｘｅ以下であるか否かを判定する（Ｓ２８）。この処理は、Ｓ１４の処理において肯定判定した原因が、添加弁２６による燃料の添加操作をしていないにもかかわらず添加弁２６から燃料が排気中に流出する開固着異常にはないことを確認するための処理である。すなわち、添加弁２６に開固着異常が生じている場合には、添加弁２６から排気中に燃料が流出しているが、Ｓ１２の処理において、添加弁２６から流出した燃料を考慮していない。そのため、Ｓ１２の処理において算出される推定空気量Ｇａｅは、空燃比センサ５６が感知する排気成分に寄与する全燃料量よりも少ない燃料量である噴射量Ｑによって算出されたものとなることから、実際よりも小さい値となる。一方、開固着異常が生じている場合には、添加弁２６からの燃料が酸化触媒２２で酸素と反応することによって、開固着異常が生じていない場合と比較すると、酸化触媒２２の下流側の排気温が上昇する。このため、添加弁２６による燃料の添加がないことを前提とした推定排気温Ｔｅｘｅよりも排気温Ｔｅｘが高くなる。このため、所定量ΔＴｅを、添加弁２６が正常であるにもかかわらず、ノイズ等の影響に起因した推定排気温Ｔｅｘｅの算出誤差によって、排気温Ｔｅｘが推定排気温Ｔｅｘｅを上回る量の想定上限値に設定する。

ＣＰＵ４２は、推定排気温Ｔｅｘｅ以下であると判定する場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、上側ずれ判定用カウンタＣ１をインクリメントする（Ｓ３０）。次に、ＣＰＵ４２は、上側ずれ判定用カウンタＣ１が所定値Ｃ１ｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ３２）。そしてＣＰＵ４２は、所定値Ｃ１ｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、上側ずれ異常であると判定し（Ｓ３４）、Ｓ２６の処理に移行する。

一方、ＣＰＵ４２は、Ｓ１８，Ｓ２８の処理において否定判定する場合、上側ずれ判定用カウンタＣ１および下側ずれ判定用カウンタＣ２を初期化する（Ｓ３６）。なお、ＣＰＵ４２は、Ｓ２６，Ｓ３６の処理が完了する場合や、Ｓ１０，Ｓ２２，Ｓ３２の処理において否定判定する場合には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
図４に、吸入空気量Ｇａ、吸入空気量Ｇａから推定空気量Ｇａｅを減算した値、排気温Ｔｅｘから推定排気温Ｔｅｘｅを減算した値、および上側ずれ判定用カウンタＣ１のそれぞれの推移を示す。

ＣＰＵ４２は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、吸入空気量Ｇａが推定空気量Ｇａｅよりも規定量ΔＧａ１以上大きくなって且つ、排気温Ｔｅｘと推定排気温Ｔｅｘｅとの差の絶対値が小さいことから、上側ずれ判定用カウンタＣ１をインクリメントする。しかし、時刻ｔ２に、排気温Ｔｅｘが推定排気温Ｔｅｘｅよりも所定量ΔＴｅ以上高くなることから、ＣＰＵ４２は、上側ずれ判定用カウンタＣ１を初期化する。その後、時刻ｔ３以降、吸入空気量Ｇａが推定空気量Ｇａｅよりも規定量ΔＧａ１以上大きくなって且つ、排気温Ｔｅｘと推定排気温Ｔｅｘｅとの差の絶対値が小さい状態が継続することから、ＣＰＵ４２は、上側ずれ判定用カウンタＣ１のインクリメントを継続する。そしてＣＰＵ４２は、時刻ｔ４に、上側ずれ判定用カウンタＣ１が所定値Ｃ１ｔｈに達することにより、上側ずれ異常が生じたと判定する。

なお、図４では、開固着異常が生じていない場合を例示したが、開固着異常が生じている場合には、吸入空気量Ｇａが推定空気量Ｇａｅよりも過度に大きくなっても、排気温Ｔｅｘが推定排気温Ｔｅｘｅよりも所定量ΔＴｅ以上高くなるために、上側ずれ判定用カウンタＣ１がインクリメントされない。

このように、本実施形態によれば、吸入空気量Ｇａと推定空気量Ｇａｅとの差のみならず、排気温Ｔｅｘと推定排気温Ｔｅｘｅとの差をも考慮することにより、添加弁２６の開固着異常によって上側ずれ異常であると誤判定することを抑制しつつ、精度良く上側ずれ異常を判定することができる。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）上側ずれ異常が生じている旨判定する条件に、排気温Ｔｅｘが推定排気温Ｔｅｘｅを上回る量が所定量ΔＴｅ以下である旨の条件を設けた。これにより、たとえば酸化触媒２２の上流側と下流側との温度差が所定量以下である旨の条件を設ける場合と比較すると、内燃機関１０の過渡運転時等に起因して酸化触媒２２の上流側と下流側とで温度差が生じることがあることによる影響を抑制しつつ上側ずれ異常の判定をすることができる。

（２）添加弁２６による燃料の添加処理が実行されていないことを、診断実行条件に含めた。これにより、推定空気量Ｇａｅの誤差要因として、添加弁２６による添加量の誤差を考慮する必要がないため、規定量ΔＧａ１，ΔＧａ２を極力小さい値とすることができる。また、推定排気温Ｔｅｘｅの誤差要因として、添加弁２６による添加量の誤差を考慮する必要がないため、所定量ΔＴｅを極力小さい値とすることができる。

（３）空燃比Ａｆの変化量ΔＡｆが所定量Δｔｈ以下であることを、診断実行条件に含めた。これにより、異常の判定にとってノイズの要因が生じることを極力抑制できる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、排気温推定処理Ｍ２６は、添加処理の実行中においては、添加弁２６からの燃料の添加による酸化触媒２２の下流の排気温Ｔｅｘの上昇量を加味して推定排気温Ｔｅｘｅを算出する。これは、上記ベース温度を、ＣＰＵ４２により、添加弁２６からの燃料の添加量Ａｄに応じて増加補正することにより実現することができる。詳しくは、ＣＰＵ４２は、添加量が大きい場合に小さい場合よりも増加補正量を大きい値に算出すればよい。なお、増加補正量は、添加量を入力変数とし増加補正量を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶された状態でＣＰＵ４２によりマップ演算されることとすればよい。

図５に、診断処理Ｍ２８の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図５において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず、診断実行条件が成立するか否かを判定する（Ｓ１０ａ）。ここで、診断実行条件には、上記条件（ア）が含まれていない。ＣＰＵ４２は、診断実行条件が成立すると判定する場合（Ｓ１０ａ：ＹＥＳ）、吸入空気量Ｇａ、添加量Ａｄおよび噴射量Ｑに基づき、推定空気量Ｇａｅを算出する（Ｓ１２ａ）。詳しくはＣＰＵ４２は、空燃比Ａｆが大きい場合に小さい場合よりも推定空気量Ｇａｅを大きい値に算出し、噴射量Ｑが大きい場合に小さい場合よりも推定空気量Ｇａｅを大きい値に算出し、添加量Ａｄが大きい場合に小さい場合よりも推定空気量Ｇａｅを大きい値に算出する。これは、たとえば、所定期間内の噴射量Ｑの積算値と所定期間内の添加量Ａｄの積算値との和と空燃比Ａｆとの積を、推定空気量Ｇａｅに代入する処理とすればよい。なお、添加量Ａｄがゼロの場合、この処理は、図３のＳ１２の処理と同一となる。

ＣＰＵ４２は、Ｓ１２ａの処理が完了する場合、Ｓ１４の処理に移行し、Ｓ１０ａの処理において否定判定する場合、図５に示す処理を一旦終了する。なお、本実施形態にかかる所定量ΔＴｅは、添加処理がなされている場合、添加処理がなされているときにおける実際の排気温Ｔｅｘが推定排気温Ｔｅｘｅを上回る量の想定上限値に設定されている。こうした設定によれば、開固着異常が生じている場合において、添加処理時よりも開固着異常時の方が添加量が多くなる場合には、Ｓ２８の処理において否定判定されることとなるため、開固着異常時に上側ずれ異常である旨の誤判定がなされることを抑制できる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］触媒は、酸化触媒２２に対応し、異常診断装置は、制御装置４０に対応する。空気量推定処理は、Ｓ１２，Ｓ１２ａの処理に対応し、上側ずれ異常判定処理は、Ｓ１４，Ｓ２８〜Ｓ３４の処理に対応する。基準値は、推定排気温Ｔｅｘｅに対応する。［２］所定期間は、図３および図５の処理の制御周期に、所定値Ｃ１ｔｈを乗算した値の長さを有する期間に対応する。［３］Ｓ１０の処理における診断実行条件に「添加処理停止中」である旨の条件が含まれていることに対応する。［４］空気量推定処理は、Ｓ１２ａの処理に対応する。［６］Ｓ１０の処理における診断実行条件に、空燃比Ａｆの変化量ΔＡｆが所定量Δｔｈ以下である旨の条件が含まれていることに対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・「排気温推定処理について」
上記実施形態では、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥと噴射量Ｑとに基づき、推定排気温Ｔｅｘｅを算出したがこれに限らない。たとえば、負荷としての噴射量Ｑに代えてアクセル操作量ＡＣＣＰを用いてもよい。またたとえば、回転速度ＮＥおよび負荷に加えて、空燃比Ａｆ等に基づき算出してもよい。これは、たとえば、回転速度ＮＥおよび負荷に応じて定まるベース温度を、空燃比に応じて定まる補正量によって補正し、補正されたベース温度に推定排気温Ｔｅｘｅを収束させる処理によって実現できる。なお、ここで、補正量は、空燃比を入力変数とし補正量を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶された状態でＣＰＵ４２によりマップ演算されることとすればよい。

動作点等に応じて定まるベース温度へと推定排気温Ｔｅｘｅを収束させる処理としては、指数移動平均処理に限らない。たとえば、ベース温度を入力とする１次遅れフィルタや２次遅れフィルタ等のローパスフィルタの出力値を推定排気温Ｔｅｘｅとする処理であってもよい。

・「基準値について」
たとえば、下記「排気系について」の欄に記載したように酸化触媒２２の上流に排気温センサを設け、Ｓ２８の処理において、推定排気温Ｔｅｘｅに代えて、上流側の排気温センサの検出値を用いてもよい。なお、この場合、所定量ΔＴｅは、たとえば、添加弁２６に開固着異常が生じていない場合における上流側の排気温を下流側の排気温が上回る量の上限値に設定すればよい。また、上流側の排気温センサの検出値に代えて、内燃機関１０の動作点に基づく上流側の排気温の推定値を用いてもよい。

・「上側ずれ異常判定処理について」
上記実施形態では、吸入空気量Ｇａが推定空気量Ｇａｅよりも規定量ΔＧａ１以上大きいことと、排気温Ｔｅｘが推定排気温Ｔｅｘｅを上回る量が所定量ΔＴｅ以下であることとの論理積が真である状態が所定期間継続する場合に上側ずれ異常であると判定したが、これに限らない。たとえば規定の期間内において上記論理積が真となる状態の累積時間が所定値以上である場合に上側ずれ異常であると判定してもよい。またたとえば、論理積が真となると、直ちに上側ずれ異常であると判定してもよい。

・「下側ずれ異常判定処理について」
上記実施形態では、吸入空気量Ｇａが推定空気量Ｇａｅよりも規定量ΔＧａ２以上小さい状態が所定期間継続する場合に下側ずれ異常であると判定したがこれに限らない。たとえば、規定の期間において吸入空気量Ｇａが推定空気量Ｇａｅよりも規定量ΔＧａ２以上小さい状態の累積時間が所定値以上となる場合に下側ずれ異常であると判定してもよい。またたとえば、吸入空気量Ｇａが推定空気量Ｇａｅよりも規定量ΔＧａ２以上小さい状態となると、直ちに下側ずれ異常であると判定してもよい。

・「診断実行条件について」
上記第１の実施形態では、添加処理が停止されていることを診断実行条件に含めたが、これに限らない。たとえば下側ずれ異常判定処理に限って診断実行条件に含めてもよい。また、上記実施形態において、空燃比Ａｆの変化量ΔＡｆが所定量Δｔｈ以下であることを条件とすることは必須ではない。

・「報知処理について」
上記実施形態では、異常がある旨を報知する報知処理として、視覚情報を出力する装置（警告灯６６）を操作する処理を例示したが、これに限らず、たとえば警告音等、聴覚情報を出力する装置を操作する処理としてもよい。すなわち、報知装置としては、視覚情報および聴覚情報の少なくとも一方を出力する装置であればよい。

・「排気系について」
上記実施形態では、酸化触媒２２の上流側に添加弁２６を備え、酸化触媒２２の下流に排気温センサ５２および空燃比センサ５６を備えたがこれに限らない。たとえば、酸化触媒２２を排除し、代わりにＤＰＦ２４内に酸化触媒を備える構成とし、ＤＰＦ２４の上流側に添加弁２６を備え、ＤＰＦ２４の下流に排気温センサ５２および空燃比センサ５６を備えてもよい。また、空燃比センサ５６を、添加弁２６の下流であって酸化触媒２２の上流に配置してもよい。

・「異常診断装置について」
異常診断装置としては、ＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、異常診断装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「そのほか」
内燃機関としては、４気筒の内燃機関に限らない。たとえば直列６気筒の内燃機関であってもよい。下側ずれ異常判定処理を、推定空気量Ｇａｅと吸入空気量Ｇａとの比較に基づき実行することは必須ではない。また、添加処理としては、ＰＭ再生処理に限らない。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…過給機、１６…燃焼室、１８…燃料噴射弁、２０…排気通路、２２…酸化触媒、２４…ＤＰＦ、２６…添加弁、３０…燃料ポンプ、３２…蓄圧配管、３４…ＥＧＲ通路、３６…ＥＧＲバルブ、４０…制御装置、４２…ＣＰＵ、４４…ＲＯＭ、４６…ＲＡＭ、５０…エアフローメータ、５２…排気温センサ、５４…差圧センサ、５６…空燃比センサ、５８…クランク角センサ、６０…インマニ圧センサ、６２…インマニ温センサ、６４…アクセルセンサ、６６…警告灯。

Claims (6)

1. 吸気通路に設けられて空気量を検出するエアフローメータと、排気通路に設けられて且つ酸化機能を有した触媒と、前記排気通路のうちの前記触媒よりも上流に設けられて排気中に燃料を添加する添加弁と、前記排気通路のうち前記添加弁よりも下流に設けられた空燃比センサと、前記排気通路のうち前記触媒よりも下流に設けられた排気温センサと、燃焼室内に燃料を供給する燃料噴射弁と、を備える内燃機関に適用され、
   前記空燃比センサによって検出される空燃比と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量とに基づき空気量の推定値である推定空気量を算出する空気量推定処理と、
   前記エアフローメータの検出値が前記推定空気量よりも規定量以上大きいことと、前記排気温センサの検出値が基準値を上回る量が所定量以下であることとの論理積が真となる場合、前記エアフローメータの検出値が実際よりも大きい値となる異常が生じていると判定する上側ずれ異常判定処理と、を実行するエアフローメータの異常診断装置。
2. 前記上側ずれ異常判定処理は、前記論理積が真となる状態が所定期間継続する場合に前記エアフローメータの検出値が実際よりも大きい値となる異常が生じていると判定する処理である請求項１記載のエアフローメータの異常診断装置。
3. 前記上側ずれ異常判定処理は、前記添加弁による前記燃料の添加処理が実行されていないときに前記空気量推定処理により算出された推定空気量に基づき前記異常が生じていると判定する処理である請求項１または２記載のエアフローメータの異常診断装置。
4. 前記空気量推定処理は、前記空燃比センサによって検出される空燃比と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量とに加えて、前記添加弁から前記排気中に添加される燃料量に基づき前記推定空気量を算出する処理であり、
   前記上側ずれ異常判定処理は、前記添加弁による前記燃料の添加処理が実行されているときに前記空気量推定処理により算出された推定空気量に基づき前記異常が生じていると判定する処理を含む請求項１または２記載のエアフローメータの異常診断装置。
5. 前記内燃機関の動作点に基づき前記触媒の下流の排気温度の推定値である推定排気温を算出する排気温推定処理を実行し、
   前記基準値は、前記推定排気温である請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアフローメータの異常診断装置。
6. 前記空燃比の変化量が所定量以下であることを条件に、前記上側ずれ異常判定処理を実行する請求項１〜５のいずれか１項に記載のエアフローメータの異常診断装置。

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