JP7035910B2

JP7035910B2 - フィルタ異常判定装置

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Publication number: JP7035910B2
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Inventors: 実豊島
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Description

本発明は、内燃機関から排出される粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタの異常の有無を判定するフィルタ異常判定装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去する粒子状物質除去フィルタ（通常、Diesel Particulate Filterと呼ばれ、以下、「ＤＰＦ」という。）等の浄化処理部材を備えている。ここで、排気ガスを浄化処理するＤＰＦは、排気ガス中の粒子状物質を捕集するものであることから、環境保全の観点から、ＤＰＦが取り外された状態、ＤＰＦに亀裂が生じた状態等のＤＰＦの異常を検出することが望まれている。そこで、ＤＰＦの異常を検出する技術が種々提案されている。

例えば、下記特許文献１に記載された内燃機関の排気浄化装置の制御装置では、内燃機関に接続された排気管の途中には、酸化触媒が配置されている。そして、酸化触媒より下流側には、ＤＰＦが配置され、ＤＰＦよりも下流の排気管にはマフラが配置されている。また、酸化触媒よりも下流で且つＤＰＦよりも上流の排気管には、差圧センサが取り付けられている。この差圧センサは、ＤＰＦへ流入する排気の圧力と大気圧との実際の差圧（全体差圧）を検出するセンサである。この全体差圧は、排気流量に応じて変化する。

また、ＥＣＵは、排気流量とマフラ圧損との相関をマップとして予め記憶している。そして、ＥＣＵは、現時点での全体差圧から、現時点での排気流量に対応するマフラ圧損を減算してフィルタ圧損を算出する。続いて、ＥＣＵは、このフィルタ圧損が算出された時点の排気流量に対する所定の圧損範囲の上限値及び下限値を予め記憶しており、この算出したフィルタ圧損が下限値以上且つ上限値以下である場合には、ＤＰＦが正常であると判定する。つまり、ＤＰＦが取り付けられており、ＤＰＦに大きな割れ等が生じていないと判定する。

一方、ＥＣＵは、この算出したフィルタ圧損が下限値よりも低い場合には、ＤＰＦが取り外された、若しくは、ＤＰＦに大きな割れが生じており、ＤＰＦが異常であると判定する。また、ＥＣＵは、この算出したフィルタ圧損が上限値よりも高い場合には、ＤＰＦに目詰まりが生じており、ＤＰＦが異常であると判定するように構成されている。

特開２０１７－２０４０５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載された内燃機関の排気浄化装置の制御装置では、差圧センサは、稀に「特性ズレ」が発生する場合がある。そのため、差圧センサの出力がΔＰだけ高くなる側に「特性ズレ」が発生した場合には、ＥＣＵは、算出したフィルタ圧損が上限値よりも高くなり、ＤＰＦが正常であるにもかかわらず、ＤＰＦが異常であると誤判定する虞がある。また、差圧センサの出力がΔＰだけ低くなる側に「特性ズレ」が発生した場合には、ＥＣＵは、算出したフィルタ圧損が下限値よりも低くなり、ＤＰＦが正常であるにもかかわらず、ＤＰＦが異常であると誤判定する虞がある。

そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、差圧検出装置の特性ズレが発生しても、粒子状物質除去フィルタの異常の有無を適切に判定することができるフィルタ異常判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、内燃機関の排気ガス通路に配置されて粒子状物質を捕集する粒子状物質除去フィルタの上流側の排気管内圧力と、前記粒子状物質除去フィルタの下流側の排気管内圧力との差圧を所定時間毎に検出して時系列的に記憶する差圧検出装置と、前記内燃機関の排気ガス流量に関連する流量関連量を前記所定時間毎に検出して時系列的に記憶する流量関連量検出装置と、所定の判定時間毎に、前記判定時間の間に、前記差圧検出装置によって検出された前記差圧の統計的な差圧ばらつき度合と、前記流量関連量検出装置によって検出された前記流量関連量の統計的な流量関連量ばらつき度合とを取得するばらつき度合取得装置と、前記差圧ばらつき度合と前記流量関連量ばらつき度合とに基づいて、前記粒子状物質除去フィルタの異常の有無を判定する判定装置と、を備えた、フィルタ異常判定装置である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るフィルタ異常判定装置において、前記判定装置は、前記流量関連量ばらつき度合が所定の第１閾値以上であるか否かを判定する第１判定部と、前記第１判定部によって前記流量関連量ばらつき度合が所定第１閾値以上であると判定された場合に、前記差圧ばらつき度合が所定の第２閾値以上であるか否かを判定する第２判定部と、を有し、前記第２判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第２閾値以上であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが正常であると判定し、前記第２判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第２閾値未満であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが異常であると判定する、フィルタ異常判定装置である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るフィルタ異常判定装置において、前記粒子状物質除去フィルタの正常には、前記粒子状物質除去フィルタに亀裂が生じていない亀裂無し状態と、前記粒子状物質除去フィルタに亀裂が生じた亀裂有り状態と、が含まれ、前記判定装置は、前記第２判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第２閾値以上であると判定された場合に、前記差圧ばらつき度合が、前記流量関連量ばらつき度合が前記第１閾値よりも大きくなるに従って、前記第２閾値よりも徐々に大きくなるように設定された所定の第３閾値以上であるか否かを判定する第３判定部を有し、前記第３判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第３閾値以上であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが前記亀裂無し状態であると判定し、前記第３判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第３閾値未満であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが前記亀裂有り状態であると判定する、フィルタ異常判定装置である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明乃至第３の発明のいずれか１つに係るフィルタ異常判定装置において、前記粒子状物質除去フィルタの異常には、前記粒子状物質除去フィルタが取り外されている状態が含まれる、フィルタ異常判定装置である。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明乃至第４の発明のいずれか１つに係るフィルタ異常判定装置において、前記判定装置は、前記粒子状物質除去フィルタが異常状態であると判定された累積回数をカウントする異常カウンタと、前記粒子状物質除去フィルタが正常状態であると判定された場合に、前記異常カウンタを初期化する異常回数初期化部と、を有し、前記異常カウンタがカウントする累積回数が所定の第１回数に達した場合に、前記粒子状物質除去フィルタが異常であると判定する、フィルタ異常判定装置である。

次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明乃至第５の発明のいずれか１つに係るフィルタ異常判定装置において、前記判定装置は、前記粒子状物質除去フィルタが正常状態であると判定された累積回数をカウントする正常カウンタと、前記粒子状物質除去フィルタが異常状態であると判定された場合に、前記正常カウンタを初期化する正常回数初期化部と、を有し、前記正常カウンタがカウントする累積回数が所定の第２回数に達した場合に、前記粒子状物質除去フィルタが正常であると判定する、フィルタ異常判定装置である。

次に、本発明の第７の発明は、上記第１の発明乃至第６の発明のいずれか１つに係るフィルタ異常判定装置において、前記流量関連量は、前記内燃機関のシリンダ内に噴射または吸引される燃料消費量、又は、排気ガス流量、若しくは、前記内燃機関が吸入する空気の流量である吸気流量、である、フィルタ異常判定装置である。

第１の発明によれば、粒子状物質除去フィルタ（以下、「ＤＰＦ」という。）の上流側の排気管内圧力と、ＤＰＦの下流側の排気管内圧力との差圧の統計的なばらつき度合と、内燃機関の排気ガス流量に関連する流量関連量の統計的なばらつき度合と、に基づいて、ＤＰＦの異常の有無が判定される。これにより、差圧検出装置と流量関連量検出装置のそれぞれの検出結果に製品ばらつきがあっても、それぞれの検出結果の統計的なばらつき度合に基づいてＤＰＦの異常の有無を判定するため、判定結果に対するそれぞれの製品ばらつきの影響を抑制することができる。

また、差圧検出装置の出力に特性ズレが発生した場合であっても、特性ズレが発生した差圧に基づいてＤＰＦの異常の有無を判定するのではなく、所定の判定時間毎に、特性ズレが発生した差圧の統計的なばらつき度合に基づいて、ＤＰＦの異常の有無を判定する。これにより、差圧検出装置の出力に特性ズレが発生した場合であっても、所定の判定時間の経過後には、差圧の特性ズレは差圧の統計的なばらつき度合に影響しなくなるため、ＤＰＦの異常の有無の誤判定を抑制し、ＤＰＦの異常の有無を適切に判定することができる。

第２の発明によれば、流量関連量の統計的な流量関連量ばらつき度合が所定の第１閾値以上であると判定された場合に、差圧の統計的な差圧ばらつき度合が第２閾値以上であると判定された場合は、ＤＰＦが正常であると判定される。一方、流量関連量の統計的な流量関連量ばらつき度合が所定の第１閾値以上であると判定された場合に、差圧の統計的な差圧ばらつき度合が第２閾値未満であると判定された場合は、ＤＰＦが異常であると判定される。

これにより、流量関連量の統計的な流量関連量ばらつき度合が所定の第１閾値以上の場合に、差圧の統計的なばらつき度合を判定することによって、流量関連量が安定した際における差圧の統計的な差圧ばらつき度合を判定することができる。その結果、流量関連量が安定した際における差圧の統計的な差圧ばらつき度合に基づいてＤＰＦの異常の有無を判定することができ、ＤＰＦの異常の有無の判定精度の向上を図ることができる。

第３の発明によれば、差圧ばらつき度合が、流量関連量ばらつき度合が第１閾値よりも大きくなるに従って、第２閾値よりも徐々に大きくなるように設定された所定の第３閾値以上であると判定された場合は、ＤＰＦは亀裂無し状態であると判定される。一方、差圧ばらつき度合が、第３閾値未満であると判定された場合は、ＤＰＦは亀裂有り状態であると判定される。これにより、差圧ばらつき度合からＤＰＦに亀裂が生じていない状態と、ＤＰＦに亀裂が生じている状態とを検出することが可能となる。

第４の発明によれば、差圧ばらつき度合と流量関連量ばらつき度合とに基づいて、ＤＰＦが取り外されているか否かを判定することができる。

第５の発明によれば、ＤＰＦが異常状態であると判定された累積回数が所定の第１回数に達した場合に、ＤＰＦが異常であると判定するため、誤判定を適切に回避してＤＰＦの異常を適切に検出することができる。また、ＤＰＦが正常状態であると判定された場合には、異常カウンタが初期化されるため、取り外されたＤＰＦが再度、取り付けられた場合、又は、差圧検出手段の出力の特性ズレが生じた場合等における誤判定を適切に回避することができる。

第６の発明によれば、ＤＰＦが正常状態であると判定された累積回数が所定の第２回数に達した場合に、ＤＰＦが正常であると判定するため、誤判定を適切に回避してＤＰＦの正常を適切に検出することができる。また、ＤＰＦが異常状態であると判定された場合には、正常カウンタが初期化されるため、ＤＰＦが取り外された場合、又は、差圧検出手段の出力の特性ズレが生じた場合等における誤判定を適切に回避することができる。

第７の発明によれば、内燃機関のシリンダ内に噴射または吸引される燃料消費量を直接検出できない場合であっても、排気ガス流量、若しくは、吸気流量を、流量関連量として利用することができるので便利である。

第１実施形態に係るフィルタ異常判定装置を適用した内燃機関の構成の一例を説明する図である。図１に示す内燃機関の構成に対して、酸化触媒とＤＰＦを分離して別々に構成した一例を説明する図である。ＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）の燃料消費量・差圧特性の一例を示す図である。ＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）のＮＲＴＣモードでの燃料消費量の一例を示す図である。ＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）のＮＲＴＣモードでの差圧の一例を示す図である。図４に対応するＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）における、燃料消費量の不偏分散の一例を示す図である。図５に対応するＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）における、差圧の不偏分散の一例を示す図である。ＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）における、燃料消費量の不偏分散と差圧の不偏分散との分散特性の一例を示す図である。第１実施形態に係る制御装置が実行する、ＤＰＦの異常の有無を判定する第１フィルタ異常判定処理を示す第１フローチャートである。第１実施形態に係る制御装置が実行する、ＤＰＦの異常の有無を判定する第１フィルタ異常判定処理を示す第２フローチャートである。図５に対応するＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）における、正常カウンタのカウント例を示す図である。図５に対応するＤＰＦが取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦが取り外されている場合（異常状態）における、異常カウンタのカウント例を示す図である。第２実施形態に係るＤＰＦの正常状態と、ＤＰＦの異常状態における、燃料消費量の不偏分散と差圧の不偏分散との分散特性の一例を示す図である。第２実施形態に係る制御装置が実行する、ＤＰＦの異常の有無を判定する第２フィルタ異常判定処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係るフィルタ異常判定装置を具体化した第１実施形態及び第２実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、第１実施形態について図１乃至図１２に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係るフィルタ異常判定装置を適用した内燃機関１０の構成の一例を示している。内燃機関１０は、ディーゼルエンジンである。尚、以下の説明において、ＤＰＦ４３は、粒子状物質除去フィルタ（Diesel Particulate Filter）に相当している。また、ＤＰＦ４３よりも下流側の排気通路に配置されて窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害化する選択還元触媒等については、記載を省略している。

［第１実施形態］
図１に示すように、内燃機関１０の排気通路（排気ガス通路）１２には、排気ガス浄化装置４１が設けられている。また、排気ガス浄化装置４１の内部には、上流側から、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）４２、ＤＰＦ４３が設けられている。排気ガス浄化装置４１は、排気ガス通路を構成し、上流側から下流側に排気ガスが通過する間に、排気ガスに含まれる有害物質を除去するものである。ここで、内燃機関１０は、高効率で耐久性にも優れているが、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等の有害物質を、排気ガスと一緒に排出してしまうものである。

酸化触媒４２は、セラミック製の円柱状等に形成されたセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、内面に白金（Ｐｔ）等の貴金属がコーティングされている。そして、酸化触媒４２は、所定の温度下で多数の貫通孔に排気ガスを通すことにより、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する。

ＤＰＦ４３は、セラミックス材料等からなる多孔質な部材によって円柱状等に形成され、軸方向に多数の小孔が設けられたハニカム構造のセル状筒体をなし、各小孔は、隣同士で交互に異なる端部が目封じ部材によって閉塞されている。そして、ＤＰＦ４３は、上流側から各小孔に流入する排気ガスを多孔質材料に通すことで粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、排気ガスのみを隣の小孔を通じて下流側へと流出させる。

酸化触媒４２の上流側（排気ガス浄化装置４１の上流側）には、燃料添加弁２８と、排気温度検出装置３６Ａ（例えば、排気温度センサ）と、が設けられている。燃料添加弁２８は、微粒子が堆積したＤＰＦ４３を再生する際（粒子状物質を燃焼焼却する際）に、酸化触媒４２内で排気ガスと反応させて排気ガスの温度を上昇させるための燃料を噴射する。また、酸化触媒４２の下流側、且つ、ＤＰＦ４３の上流側には、排気温度検出装置３６Ｂ（例えば、排気温度センサ）が設けられている。

ＤＰＦ４３の下流側には、排気温度検出装置３６Ｃ（例えば、排気温度センサ）が設けられている。また、排気ガス浄化装置４１内における、酸化触媒４２の下流側、且つ、ＤＰＦ４３の上流側の排気圧力（排気管内圧力に相当）と、ＤＰＦ４３の下流側の排気管内圧力と、の差圧（圧力差）を検出する差圧検出装置３５（例えば、差圧センサ）が設けられている。

燃料添加弁２８は、制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）５０からの制御信号にて駆動される。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ、不図示のバックアップＲＡＭ等を備えた公知のものである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種プログラムやマップに基づいて、種々の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは、例えば、内燃機関１０の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。また、ＲＡＭには、後述のように、ＤＰＦ４３が取り付けられていると判定された回数をカウントする正常カウンタ５０１と、ＤＰＦ４３が取り外されていると判定された回数をカウントする異常カウンタ５０２と、が設けられている。

また、排気温度検出装置３６Ａは、酸化触媒４２の上流側の排気管内の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また、排気温度検出装置３６Ｂは、酸化触媒４２の下流側、且つ、ＤＰＦ４３の上流側を流れる排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また、排気温度検出装置３６Ｃは、ＤＰＦ４３の下流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。差圧検出装置３５は、酸化触媒４２の下流側、且つ、ＤＰＦ４３の上流側の排気圧力（排気管内圧力に相当）と、ＤＰＦ４３の下流側の排気管内圧力と、の差圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

制御装置５０には、吸気通路１１に設けられた吸入空気流量検出装置３１（例えば、エアフローメーター）の検出信号、アクセル開度検出装置３３の検出信号、回転検出装置３４の検出信号、のそれぞれが入力されている。また、制御装置５０には、上述した各排気温度検出装置３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの検出信号、差圧検出装置３５の検出信号が入力されている。

そして制御装置５０は、これらの検出装置からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出することができる。また、制御装置５０は、検出した内燃機関１０の運転状態や、アクセル開度検出装置３３からの検出信号に基づいた運転者からの要求に応じて、各インジェクタ１４Ａ～１４Ｄから内燃機関１０のシリンダ内に噴射する燃料量や、燃料添加弁２８から噴射する燃料量を制御する制御信号を出力する。そして、制御装置５０（流量関連量検出装置に相当）は、各インジェクタ１４Ａ～１４Ｄから噴射した毎秒当たりの燃料消費量（ｇ／ｓ）を算出して、ＲＡＭに時系列的に記憶する。

燃料添加弁２８から排気ガス中に噴射された燃料は、酸化触媒４２によって排気ガス中に残った酸素との酸化反応が生じて燃焼し、その発熱により排気ガス温度が上昇する。この高温になった排気ガスによりＤＰＦ４３の床温が上昇して、所定温度以上（例えば、５９０℃以上）になると、ＤＰＦ４３内に堆積した粒子状物質（ＰＭ）が燃焼焼却される。このような状態を所定の時間、維持することによってＤＰＦ４３内に堆積した粒子状物質を燃焼させて除去し、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するというＤＰＦ４３の捕集機能を回復（再生）させることができる。

吸入空気流量検出装置３１（例えば、吸気流量センサ）は、内燃機関１０の吸気通路１１に設けられて内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。アクセル開度検出装置３３（例えば、アクセル開度センサ）は、運転者が操作するアクセルの開度（すなわち、運転者の要求負荷）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。回転検出装置３４（例えば、回転センサ）は、例えば、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

また、図１に示す例では、制御装置５０は、後述のように、ＤＰＦ４３が取り外された等のＤＰＦ４３の異常を検出した際に点灯するフィルタ警告ランプ１５の点灯／消灯が可能である。フィルタ警告ランプ１５は、例えば、車両のインスツルメントパネル内に設けられている。

また、図２に示すように、内燃機関１０において、酸化触媒４２とＤＰＦ４３を分離して別々に構成してもよい。つまり、図１に示す排気ガス浄化装置４１に替えて、酸化触媒４２とＤＰＦ４３とが、分離されて設けられている点で異なっている。その他は、図１に示す内燃機関１０の構成と同じ構成である。

［燃料消費量・差圧特性］
ここで、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）において、燃料消費量（ｇ／ｓ）（排気ガス流量に関連する流量関連量に相当する。）と差圧検出装置３５により検出した差圧（ｋＰａ）とを内燃機関１０で計測した結果の一例を図３に基づいて説明する。図３に示すように、ＤＰＦ４３が取り外されている状態（ＤＰＦ無し）では、燃料消費量（ｇ／ｓ）の変化に対して差圧（ｋＰａ）は、ほとんど変化せず、ほぼ差圧ゼロ（ｋＰａ）の状態となり、差圧のばらつきがほとんど無い。

一方、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている状態（ＤＰＦ有り）では、燃料消費量（ｇ／ｓ）の増加に応じて差圧（ｋＰａ）も上下幅が約１（ｋＰａ）～約１．８（ｋＰａ）で増加している。また、差圧のばらつきは約０．７（ｋＰａ）～約５（ｋＰａ）となり、ばらつきが大きくなっている。尚、内燃機関１０の停止中の場合（燃料消費量が「０」（ｇ／ｓ）の場合）では、ＤＰＦ無し、ＤＰＦ有り、のどちらも差圧は「０」（ｋＰａ）である。

次に、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）において、過渡試験モード（ＮＲＴＣモード）で内燃機関１０を運転して測定した燃料消費量（ｇ／ｓ）と、差圧検出装置３５により検出した差圧（ｋＰａ）との測定結果の一例について図４及び図５に基づいて説明する。図４に示すように、実線で示されるＤＰＦ４３が取り付けられている場合の燃料消費量（ｇ／ｓ）と、破線で示されるＤＰＦ４３が取り外されている場合の燃料消費量（ｇ／ｓ）は、ほぼ同じ燃料消費量で上昇又は下降して変化している。

図５に示すように、実線で示されるＤＰＦ４３が取り付けられている場合の、差圧検出装置３５により検出した差圧（ｋＰａ）は、燃料消費量の変化にほぼ同期して上昇又は下降して変化している。一方、破線で示されるＤＰＦ４３が取り外されている場合の、差圧検出装置３５により検出した差圧（ｋＰａ）は、測定開始から約１８０秒経過するまで「０」（ｋＰａ）でほぼ一定であった。その後、約１８０秒経過した際に、差圧検出装置３５の出力が「約５」（ｋＰａ）だけ高くなる側に「特性ズレ」が発生したため、ＤＰＦ４３が取り外されている場合の、差圧検出装置３５により検出した差圧（ｋＰａ）は、「約５」（ｋＰａ）でほぼ一定であった。

［燃料消費量と差圧の不偏分散］
次に、図４に対応する亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）の、それぞれの燃料消費量の統計的なばらつき度合を表す不偏分散Ｖ１（流量関連量ばらつき度合）について図６に基づいて説明する。尚、ＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）の、それぞれの燃料消費量は、約６４ｍｓｅｃ～約１２８ｍｓｅｃ毎に、例えば、１００ｍｓｅｃ毎に測定（算出）し、時系列的にＲＡＭに記憶されている。そして、それぞれの燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、所定時間毎に、例えば、約１８０秒毎（約３分毎）に下記式（１）によって算出される。

Ｖ１＝（ΣＸ_j ²－（ΣＸ_j）²／Ｎ）／（Ｎ－１）・・・（１）

ここで、Ｎは約１８０秒間に測定した燃料消費量（ｇ／ｓ）のデータ数である。Ｘ_jは、ｊ番目に測定した燃料消費量のデータである。Σはｊについて１～Ｎの加算を行うことを表している。尚、燃料消費量（ｇ／ｓ）は、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数と燃料噴射量から算出する。

図６に示すように、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（ＤＰＦ有り）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（ＤＰＦ無し）の、それぞれの燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、ほぼ同じであった。例えば、測定開始時における燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、０であり、測定開始から約１８０秒の時点における燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、約０．４５であり、約３６０秒の時点における燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、約１．１であり、約５４０秒の時点における燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、約０．７である。また、約７２０秒の時点における燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、約０．４５であり、約９００秒の時点における燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、約０．７であり、約１０８０秒の時点における燃料消費量の不偏分散Ｖ１は、約０．３である。

次に、図５に対応する亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）の、それぞれの差圧検出装置３５により検出した差圧の統計的なばらつき度合を表す不偏分散Ｖ２（差圧ばらつき度合）について図７に基づいて説明する。尚、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）の、それぞれの差圧は、燃料消費量の測定とほぼ同時に測定し、つまり、約６４ｍｓｅｃ～約１２８ｍｓｅｃ毎に、例えば、１００ｍｓｅｃ毎に測定し、時系列的にＲＡＭに記憶されている。そして、それぞれの差圧の不偏分散Ｖ２は、所定時間毎、例えば、約１８０秒毎（約３分毎）に下記式（２）によって算出される。

Ｖ２＝（ΣＹ_j ²－（ΣＹ_j）²／Ｎ）／（Ｎ－１）・・・（２）

ここで、Ｎは約１８０秒間に測定した差圧のデータ数である。Ｙ_jは、ｊ番目に測定した差圧のデータである。Σはｊについて１～Ｎの加算を行うことを表している。

図７に示すように、実線で示される亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（ＤＰＦ有り）における、差圧検出装置３５により検出した差圧の不偏分散Ｖ２は、１８０秒毎に燃料消費量の不偏分散Ｖ１の変化と同期して上昇又は下降して変化している。例えば、測定開始時における差圧の不偏分散Ｖ２は、０であり、測定開始から約１８０秒の時点における差圧の不偏分散Ｖ２は、約０．４１であり、約３６０秒の時点における差圧の不偏分散Ｖ２は、約０．９であり、約５４０秒の時点における差圧の不偏分散Ｖ２は、約０．８である。また、約７２０秒の時点における差圧の不偏分散Ｖ２は、約０．６８であり、約９００秒の時点における差圧の不偏分散Ｖ２は、約１．１であり、約１０８０秒の時点における差圧の不偏分散Ｖ２は、約０．２２である。

また、図７に示すように、破線で示されるＤＰＦ４３が取り外されている場合（ＤＰＦ無し）における、差圧検出装置３５により検出した差圧の不偏分散Ｖ２は、測定開始から約３６０秒の時点まで、ほぼ０である。そして、差圧検出装置３５の出力が５（ｋＰａ）だけ高くなる側に「特性ズレ」が発生したため、約３６０秒の時点における差圧の不偏分散Ｖ２は、例えば、約２．６であり、約５４０秒の時点から以降における差圧の不偏分散Ｖ２は、ほぼ０である。

［燃料消費量と差圧の不偏分散の分散特性］
次に、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）と、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）における、燃料消費量の不偏分散Ｖ１と差圧の不偏分散Ｖ２との分散特性の一例について図８に基づいて説明する。図８に示すように、この分散特性は、横軸を図６に示す燃料消費量の不偏分散Ｖ１とし、縦軸を図７に示す差圧の不偏分散Ｖ２とする。

そして、上記図６及び図７に基づいて、測定開始から約１８０秒毎（約３分毎）における、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている場合（ＤＰＦ有り）の燃料消費量の不偏分散Ｖ１と差圧の不偏分散Ｖ２との組み合わせ読み出し、黒四角印でプロットする。また、図６及び図７に基づいて、測定開始から約１８０秒毎（約３分毎）における、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（ＤＰＦ無し）の燃料消費量の不偏分散Ｖ１と差圧の不偏分散Ｖ２との組み合わせ読み出し、白四角印でプロットする。

続いて、ＤＰＦ４３が取り付けられている（ＤＰＦ有り）か否かを判定する後述の「第１フィルタ異常判定処理」（図９参照）を実行する際に使用する燃料消費量の不偏分散Ｖ１の第１閾値Ｚ１を、図６に示す燃料消費量の不偏分散Ｖ１に基づいて決定する。具体的には、図６に示すように、第１閾値Ｚ１は、燃料消費量の不偏分散Ｖ１の最小値「約０．３」よりも大きい値で、且つ、次に最小値に近い燃料消費量の不偏分散Ｖ１の値「約０．４５」よりも少し小さい値とする。例えば、燃料消費量の不偏分散Ｖ１の第１閾値Ｚ１を、「０．４」とする。

これにより、後述するＤＰＦ４３が取り付けられている（ＤＰＦ有り）か否かの判定において、誤判定を回避して、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態）か否かを確実に区別できる燃料消費量の不偏分散Ｖ１の値を第１閾値Ｚ１として設定できる。従って、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１以上の場合において、ＤＰＦ４３が取り付けられている（ＤＰＦ有り）か否かが判定される（図９のステップＳ２０参照）。

そして、図８に示すように、ＤＰＦ４３が取り付けられている正常状態か、ＤＰＦ４３が取り外されている異常状態かを判定する際に使用する差圧の不偏分散Ｖ２の第２閾値Ｚ２を、図７に示す差圧の不偏分散Ｖ２に基づいて決定する。具体的には、図７に示すように、第２閾値Ｚ２は、差圧の不偏分散Ｖ２の最小値「０」よりも大きい値で、且つ、ＤＰＦ４３が取り付けられている場合（ＤＰＦ有り）における、差圧の不偏分散Ｖ２の最小値「約０．２２」よりも少し小さい値とする。例えば、差圧の不偏分散Ｖ２の第２閾値Ｚ２を、「０．２」とする。

これにより、後述するＤＰＦ４３が取り付けられている（ＤＰＦ有り）か否かの判定において、誤判定を回避して、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態）か否かを確実に区別できる差圧の不偏分散Ｖ２の値を第２閾値Ｚ２として設定できる。

従って、図８に示すように、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１である「０．４以上」の場合において、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２以上、即ち、差圧の不偏分散Ｖ２が「０．２以上」の領域には、ＤＰＦ４３が取り付けられている場合（ＤＰＦ有り）を示す複数の黒四角印が配置されている。また、図８に示すように、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１である「０．４以上」の場合において、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２未満、即ち、差圧の不偏分散Ｖ２が「０．２未満」の領域には、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（ＤＰＦ無し）を示す複数の白四角印が配置されている。

尚、図８において、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が「約１．１」で、差圧の不偏分散Ｖ２が「約２．６」の位置に、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（ＤＰＦ無し）を示す白四角印が配置されている。これは、上記の通り、差圧検出装置３５の出力が５（ｋＰａ）だけ高くなる側に「特性ズレ」が発生した時点における差圧の不偏分散Ｖ２である。

これより、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１である「０．４以上」の場合において、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２以上、即ち、差圧の不偏分散Ｖ２が「０．２以上」の場合は、ＤＰＦ４３が取り付けられている状態（正常状態）であると判定可能である（図９のステップＳ２１参照）。一方、図８に示すように、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１である「０．４以上」の場合において、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２未満、即ち、差圧の不偏分散Ｖ２が「０．２未満」の場合は、ＤＰＦ４３が取り外されている状態（異常状態）であると判定可能である（図９のステップＳ２１参照）。

［第１フィルタ異常判定処理］
次に、上記のように構成された内燃機関１０において、制御装置５０によるＤＰＦ４３の取り外しを検出する「第１フィルタ異常判定処理」の一例について図９乃至図１２に基づいて説明する。従って、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り外されている状態を検出した場合に、ＤＰＦ４３が異常であると判定する。

尚、制御装置５０（判定装置）は、内燃機関１０の運転中に、約６４ｍｓｅｃ～約１２８ｍｓｅｃ毎に、例えば、１００ｍｓｅｃ毎に、図９及び図１０のフローチャートで示される制御処理を繰り返し実行する。図９及び図１０にフローチャートで示されるプログラムは、制御装置５０のＲＯＭに予め記憶されている。また、上記第１閾値Ｚ１、第２閾値Ｚ２の各値は、制御装置５０のＲＯＭに予め記憶されている。

図９に示すように、先ず、ステップＳ１１において、制御装置５０は、差圧検出装置３５（図１、図２参照）が異常であるか否かを判定する。尚、制御装置５０は、図示省略した別の処理において、差圧検出装置３５そのものが異常（故障）であるか否かを判定しており、判定結果をＲＡＭに記憶している。ステップＳ１１では、その判定結果を利用する。ここで、「差圧検出装置３５そのものが異常」とは、上述した差圧検出装置３５の「特性ズレ」とは異なる異常であり、例えば、差圧検出装置３５への配線が断線している等の異常である。

そして、差圧検出装置３５が異常であると判定した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御装置５０は、後述のステップＳ１４に進む。一方、差圧検出装置３５が異常でない、つまり、正常であると判定した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、制御装置５０は、差圧学習が済んでいるか否かを判定する。

尚、制御装置５０は、図示省略した別の処理において、内燃機関１０が停止時（即ち、差圧検出装置３５によって検出される差圧が明らかに「０（ｋＰａ）」の状態）にて、差圧検出装置３５からの検出信号を取り込む。そして、制御装置５０は、差圧が「０（ｋＰａ）」の場合における検出値に基づいて、差圧学習値を算出して記憶し、差圧学習を行ったか否かを記憶している。ステップＳ１２では、差圧学習を行ったか否かの結果を利用する。

そして、差圧学習が済んでいない、つまり、差圧学習を行っていないと判定した場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、制御装置５０は、後述のステップＳ１４に進む。一方、差圧学習が済んでいる、つまり、差圧学習を行っていると判定した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、制御装置５０は、回転検出装置３４（図１、図２参照）が異常であるか否かを判定する。尚、制御装置５０は、図示省略した別の処理において、回転検出装置３４そのものが異常（故障）であるか否かを判定しており、判定結果をＲＡＭに記憶している。ステップＳ１３では、その判定結果を利用する。

そして、回転検出装置３４が異常であると判定した場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が異常、つまり、ＤＰＦ４３が取り外されていると判定された回数をカウントする異常カウンタ５０２を初期化（この場合、「０」にリセット）する。また、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が正常である、つまり、ＤＰＦ４３が取り付けられていると判定された回数をカウントする正常カウンタ５０１を初期化（この場合、「０」にリセット）する。

また、制御装置５０は、測定した燃料消費量と差圧検出装置３５により検出した差圧のそれぞれのデータ数ＮをＲＡＭから読み出し、「０」を代入して、再度ＲＡＭに記憶し、初期化する。更に、ＤＰＦ４３の異常、つまり、ＤＰＦ４３が取り外されているか否かを判定するまで、燃料消費量と差圧との各データを収集したデータ収集時間を初期化（この場合、「０」にリセット）した後、当該処理を終了する。

一方、回転検出装置３４が異常でない、つまり、正常であると判定した場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、制御装置５０は、ＲＡＭからデータ数Ｎを読み出し、データ数Ｎに「１」加算して、再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１６に進む。尚、制御装置５０の起動時に、データ数Ｎには「０」が代入されて、初期化されている。

ステップＳ１６において、制御装置５０は、前回の処理から今回の処理の間に消費された（シリンダ内に噴射された）燃料消費量（ｇ／ｓ）を算出して、ＲＡＭに記憶する。例えば、制御装置５０は、回転検出装置３４によって検出された内燃機関１０のクランクシャフトの回転数と、インジェクタから内燃機関１０のシリンダ内に噴射された燃料噴射量から燃料消費量（ｇ／ｓ）を算出して、今回の燃料消費量（ｇ／ｓ）としてＲＡＭに時系列的に記憶する。また、制御装置５０は、差圧検出装置３５からの検出信号を取り込んで差圧（ｋＰａ）を求める。そして、制御装置５０は、この求めた差圧（ｋＰａ）と上記差圧学習値（ステップＳ１２参照）とに基づいて補正した差圧（ｋＰａ）を求めて、ＲＡＭに時系列的に記憶した後、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、制御装置５０は、燃料消費量と差圧との各データを収集しているデータ収集時間をＲＡＭから読み出し、所定の判定時間（例えば、約１８０秒（約３分））に達したか否かを判定する。つまり、制御装置５０は、ＤＰＦ４３の異常、つまり、取り外されているか否かを判定するタイミングになったか否かを判定する。そして、データ収集時間が所定の判定時間に達していないと判定した場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、制御装置５０は、当該処理を終了する。

一方、データ収集時間が所定の判定時間に達したと判定した場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、制御装置５０は、ＲＡＭからデータ数Ｎを読み出し、時系列的に記憶した最新の燃料消費量（ｇ／ｓ）のデータからＮ個前の燃料消費量（ｇ／ｓ）のデータまでの各データを読み出し、上記式（１）により燃料消費量の不偏分散Ｖ１を算出して、ＲＡＭに記憶する。また、制御装置５０は、ＲＡＭからデータ数Ｎを読み出し、時系列的に記憶した最新の差圧（ｋＰａ）のデータからＮ個前の差圧（ｋＰａ）のデータまでの各データを読み出し、上記式（２）により差圧の不偏分散Ｖ２を算出して、ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、制御装置５０は、データ数ＮをＲＡＭから読み出し、「０」を代入して、再度ＲＡＭに記憶し、初期化する。また、制御装置５０は、燃料消費量と差圧との各データを収集したデータ収集時間を初期化（この場合、「０」にリセット）した後、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、制御装置５０は、上記ステップＳ１８において算出した燃料消費量の不偏分散Ｖ１をＲＡＭから読み出し、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１（図８参照）以上であるか否か、例えば、「０．４」（図８参照）以上であるか否かを判定する。

そして、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１未満であると判定した場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、制御装置５０は、当該処理を終了する。燃料消費量の不偏分散Ｖ１の第１閾値Ｚ１は、誤判定を回避して、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態）か否かを確実に区別できる値に、種々の実験やシミュレーションにより設定されている（図６参照）。

一方、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１以上であると判定した場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１において、制御装置５０は、上記ステップＳ１８において算出した差圧の不偏分散Ｖ２をＲＡＭから読み出し、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２（図８参照）以上であるか否か、例えば、「０．２」（図８参照）以上であるか否かを判定する。

そして、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２（例えば、「０．２」）以上であると判定した場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り付けられている（ＤＰＦ有り）と判定してステップＳ２２に進む。差圧の不偏分散Ｖ２の第２閾値Ｚ２は、誤判定を回避して、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態）か否かを確実に区別できる値に、種々の実験やシミュレーションにより設定されている（図７参照）。

ステップＳ２２において、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態である）と判定された回数をカウントする正常カウンタ５０１のカウント値をＲＡＭから読み出し、「１」加算して再度ＲＡＭに記憶する。また、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定された回数をカウントする異常カウンタ５０２を初期化（この場合、「０」にリセット）した後、ステップＳ２３に進む。

ここで、ＤＰＦ４３が取り付けられている場合（正常状態）において、正常カウンタ５０１と異常カウンタ５０２がカウントするカウント値の一例について図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１に示すように、正常カウンタ５０１のカウンタ値は、ＤＰＦ４３が取り付けられていると判定されるため（Ｓ２１：ＹＥＳ）、実線で示すように、約１８０秒毎に、「１」ずつ加算されて、約５４０秒後に、正常積算閾値Ｚ３の「３」に達している。

一方、図１２に示すように、異常カウンタ５０２のカウンタ値は、ＤＰＦ４３が取り付けられていると判定されるため（Ｓ２１：ＹＥＳ）、実線で示すように、約１８０秒毎に初期化され、約５４０秒後においても、異常カウンタ５０２のカウント値は、「０」である。尚、正常積算閾値Ｚ３の値は、制御装置５０のＲＯＭに予め記憶されている。

図９に示すように、ステップＳ２３において、制御装置５０は、正常カウンタ５０１のカウント値、つまり、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態である）と判定された累積回数をＲＡＭから読み出し、正常積算閾値Ｚ３（所定の第２回数）（図１１参照）以上であるか否か、例えば、「３」（図１１参照）以上であるか否かを判定する。そして、正常カウンタ５０１のカウント値が正常積算閾値Ｚ３未満であると判定された場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、制御装置５０は、当該処理を終了する。尚、正常積算閾値Ｚ３は、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態）か否かを確実に区別できる値として適切な値、例えば、「３」が設定されている（図１１参照）。

一方、正常カウンタ５０１のカウント値が正常積算閾値Ｚ３以上であると判定された場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態である）と判定して、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、制御装置５０は、正常フラグをＲＡＭから読み出し、「ＯＮ」に設定して再度ＲＡＭに記憶する。また、制御装置５０は、正常カウンタ５０１のカウント値に「０」を代入して、初期化した後、当該処理を終了する。

尚、正常フラグは、制御装置５０の起動時に、「ＯＦＦ」に設定されてＲＡＭに記憶されている。また、制御装置５０は、図示省略した別の処理にて、正常フラグを「ＯＮ」に設定した際に、フィルタ警告ランプ１５（図１参照）を点灯している場合には、フィルタ警告ランプ１５を消灯する。

他方、上記ステップＳ２１で、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２（例えば、「０．２」）未満であると判定した場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り付けられていない（ＤＰＦ無し）、つまり、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定してステップＳ２５に進む。

図１０に示すように、ステップＳ２５において、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態である）と判定された回数をカウントする正常カウンタ５０１を初期化（この場合、「０」にリセット）する。また、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定された回数をカウントする異常カウンタ５０２のカウント値をＲＡＭから読み出し、「１」加算して再度ＲＡＭに記憶した後、ステップＳ２６に進む。

ここで、ＤＰＦ４３が取り付けられていない（ＤＰＦ無し）、つまり、ＤＰＦ４３が取り外されている場合（異常状態）において、正常カウンタ５０１と異常カウンタ５０２がカウントするカウント値の一例について図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１に示すように、正常カウンタ５０１のカウンタ値は、ＤＰＦ４３が取り付けられていないと判定されるため（Ｓ２１：ＮＯ）、破線で示すように、約１８０秒の時には、初期化されている。また、図１２に示すように、異常カウンタ５０２のカウント値は、ＤＰＦ４３が取り付けられていないと判定されるため（Ｓ２１：ＮＯ）、破線で示すように、約１８０秒の時には、「１」加算されている。

また、図５に示すように、約１８０秒経過した際に、差圧検出装置３５の出力が「約５」（ｋＰａ）だけ高くなる側に「特性ズレ」が発生したため、図７に示すように、ＤＰＦ４３が取り外されているにもかかわらず、差圧の不偏分散Ｖ２が「約２．６」となった。その結果、図１１に示すように、正常カウンタ５０１のカウント値は、ＤＰＦ４３が取り外されているにもかかわらず、破線で示すように、約３６０秒の時には、「１」加算されている（Ｓ２１：ＹＥＳ）。また、図１２に示すように、異常カウンタ５０２のカウント値は、ＤＰＦ４３が取り外されているにもかかわらず、破線で示すように、約３６０秒の時には、初期化されている。

その後、図１１に示すように、正常カウンタ５０１のカウンタ値は、ＤＰＦ４３が取り付けられていないと判定されるため（Ｓ２１：ＮＯ）、破線で示すように、約１８０秒毎に、初期化され、約９００秒後においても、正常カウンタ５０１のカウント値は、「０」である。一方、図１２に示すように、異常カウンタ５０２のカウント値は、ＤＰＦ４３が取り付けられていないと判定されるため（Ｓ２１：ＮＯ）、破線で示すように、約１８０秒毎に、「１」ずつ加算されて、約９００秒後に、異常積算閾値Ｚ４の「３」に達している。尚、異常積算閾値Ｚ４の値は、制御装置５０のＲＯＭに予め記憶されている。

図１０に示すように、ステップＳ２６において、制御装置５０は、異常カウンタ５０２のカウント値、つまり、ＤＰＦ４３が取り付けられていない（ＤＰＦ無し）、つまり、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定された累積回数をＲＡＭから読み出す。そして、制御装置５０は、異常カウンタ５０２のカウント値が、異常積算閾値Ｚ４（所定の第１回数）（図１２参照）以上であるか否か、例えば、「３」（図１２参照）以上であるか否かを判定する。

そして、異常カウンタ５０２のカウント値が異常積算閾値Ｚ４未満であると判定された場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、制御装置５０は、当該処理を終了する。尚、異常積算閾値Ｚ４は、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態）か否かを確実に区別できる値として適切な値、例えば、「３」が設定されている（図１２参照）。

一方、異常カウンタ５０２のカウント値が異常積算閾値Ｚ４以上であると判定された場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り付けられていない（ＤＰＦ無し）、つまり、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定して、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７において、制御装置５０は、異常フラグをＲＡＭから読み出し、「ＯＮ」に設定して再度ＲＡＭに記憶する。また、制御装置５０は、異常カウンタ５０２のカウント値に「０」を代入して、初期化した後、当該処理を終了する。

尚、異常フラグは、制御装置５０の起動時に、「ＯＦＦ」に設定されてＲＡＭに記憶されている。また、制御装置５０は、図示省略した別の処理にて、異常フラグを「ＯＮ」に設定した際に、フィルタ警告ランプ１５（図１参照）を点灯する。従って、ＤＰＦ４３が、再度取り付けられるまで、フィルタ警告ランプ１５は点灯される。

ここで、制御装置５０は、流量関連量検出装置、ばらつき度合取得装置、判定装置、第１判定部、第２判定部、異常回数初期化部、正常回数初期化部、の一例として機能する。

以上詳細に説明した通り、第１実施形態に係る内燃機関１０では、制御装置５０は、燃料消費量の不偏分散Ｖ１と、差圧検出装置３５により検出した差圧の不偏分散Ｖ２と、に基づいてＤＰＦ４３が取り外されているか否か、つまり、ＤＰＦ４３が異常であるか否かを判定する。これにより、燃料消費量の不偏分散Ｖ１と、差圧検出装置３５による差圧の不偏分散Ｖ２とに基づいて、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常）か否かを判定するため、差圧検出装置３５による差圧の検出結果と燃料消費量の検出結果に製品ばらつきがあっても、判定結果に対するそれぞれの製品ばらつきの影響を抑制することができる。

また、差圧検出装置３５の出力に特性ズレが発生した場合であっても、制御装置５０は、特性ズレが発生した差圧に基づいてＤＰＦ４３が取り外されている（異常）か否かを判定するのではなく、所定の判定時間毎に、特性ズレが発生した差圧の不偏分散Ｖ２に基づいて、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常）か否かを判定する。これにより、差圧検出装置３５の出力に特性ズレが発生した場合であっても、所定の判定時間の経過後には、差圧の特性ズレは、差圧の不偏分散Ｖ２に影響しなくなるため、誤判定を抑制し、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常）か否かを適切に判定することができる。

また、燃料消費量の不偏分散Ｖ１が第１閾値Ｚ１以上の場合に、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２以上か否かを判定することによって、燃料消費量が安定した際における差圧の不偏分散Ｖ２を判定することができる。その結果、燃料消費量が安定した際における差圧の不偏分散Ｖ２に基づいて、ＤＰＦ４３が取り付けられている（異常）か否かを判定することができ、ＤＰＦ４３が取り付けられている（異常）か否かの判定精度の向上を図ることができる。

また、ＤＰＦ４３が取り付けられていると判定された回数をカウントする正常カウンタのカウント値が正常積算閾値Ｚ３以上になった場合に、ＤＰＦ４３が取り付けられている旨を表す正常フラグがＯＮに設定される。一方、ＤＰＦ４３が取り外されていると判定された回数をカウントする異常カウンタのカウント値が異常積算閾値Ｚ４以上になった場合に、ＤＰＦ４３が取り外されている旨を表す異常フラグがＯＮに設定される。これにより、差圧検出装置３５の出力の特性ズレが発生しても、誤判定を適切に回避して、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常）か否かを適切に判定することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明に係るフィルタ異常判定装置を具体化した第２実施形態について図１３及び図１４に基づいて説明する。尚、以下の説明において、第１実施形態に係るフィルタ異常判定装置を適用した内燃機関１０、排気ガス浄化装置４１、制御装置５０の構成等と同一符号は、第１実施形態に係るフィルタ異常判定装置を適用した内燃機関１０、排気ガス浄化装置４１、制御装置５０の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。

第２実施形態に係るフィルタ異常判定装置を適用した内燃機関１０の構成及び制御処理等は、第１実施形態に係るフィルタ異常判定装置を適用した内燃機関１０の構成及び制御処理とほぼ同じである。

但し、制御装置５０は、上記「第１フィルタ異常判定処理」に替えて、「第２フィルタ異常判定処理」を実行する点で異なっている。また、図８に示す燃料消費量の不偏分散Ｖ１と差圧の不偏分散Ｖ２との分散特性に替えて、図１３に示す燃料消費量の不偏分散Ｖ１と差圧の不偏分散Ｖ２との分散特性を用いて、上記第１閾値Ｚ１、第２閾値Ｚ２、及び、取り付けられているＤＰＦ４３に亀裂が生じているか否かを判定する第３閾値Ｚ２１が設定される点で異なっている。

［燃料消費量と差圧の不偏分散の分散特性］
図１３に示すように、燃料消費量の不偏分散Ｖ１と差圧の不偏分散Ｖ２との分散特性は、上記図８に示す燃料消費量の不偏分散Ｖ１と差圧の不偏分散Ｖ２との分散特性とほぼ同じである。従って、ＤＰＦ４３が取り付けられている（正常状態）か否かを確実に区別できる燃料消費量の不偏分散Ｖ１の値「０．４」が第１閾値Ｚ１として設定され、差圧の不偏分散Ｖ２の値「０．２」が第２閾値Ｚ２として設定されている。

更に、燃料消費量の不偏分散Ｖ１の値が「０．４」以上で、且つ、差圧の不偏分散Ｖ２の値が「０．２」以上の領域において、亀裂のない状態のＤＰＦ４３が取り付けられている旨を表す複数の黒四角印がプロットされている領域と、これらの黒四角印がプロットされていない領域とを確実に区別できる燃料消費量の不偏分散Ｖ１の各値に対する差圧の不偏分散Ｖ２（差圧のばらつき度合）の第３閾値Ｚ２１が設定されている。尚、燃料消費量の不偏分散Ｖ１の各値に対する差圧の不偏分散Ｖ２の第３閾値Ｚ２１は、誤判定を回避して、亀裂が生じた亀裂有り状態のＤＰＦ４３が取り付けられているか否かを確実に区別できる値に、種々の実験やシミュレーションによって設定される。

従って、第３閾値Ｚ２１は、燃料消費量の不偏分散Ｖ１の値が「０．４」よりも大きくなるに従って、燃料消費量の不偏分散Ｖ１の各値に対する差圧の不偏分散Ｖ２の値が「０．２」よりも徐々に大きくなるように設定されている。この結果、第３閾値Ｚ２１と第２閾値Ｚ２とによって区画される略三角形状の亀裂領域６１内における差圧の不偏分散Ｖ２の値は、亀裂が生じた亀裂有り状態のＤＰＦ４３が取り付けられた場合に、差圧検出装置３５によって検出される差圧の不偏分散Ｖ２の値である。そして、亀裂領域６１内における差圧の不偏分散Ｖ２の値が「０．２」に近づくにつれて、ＤＰＦ４３の亀裂状態は、亀裂が大きくなっている。

［第２フィルタ異常判定処理］
次に、上記のように構成された内燃機関１０において、制御装置５０によるＤＰＦ４３の取り外しを検出する「第２フィルタ異常判定処理」の一例について図１４に基づいて説明する。尚、第２フィルタ異常判定処理は、第１フィルタ異常判定処理とほぼ同じ処理であるが、ステップＳ２１以降の処理が異なっているため、このステップＳ２１以降の処理について図１４に基づいて説明する。また、上記第１閾値Ｚ１、第２閾値Ｚ２、及び、燃料消費量の不偏分散Ｖ１の各値に対する第３閾値Ｚ２１の各値は、制御装置５０のＲＯＭに予め記憶されている。

図１４に示すように、上記ステップ２１で、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２（例えば、「０．２」）以上であると判定した場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り付けられている（ＤＰＦ有り）と判定してステップＳ３１に進む。ステップＳ３１において、制御装置５０は、上記ステップＳ１８において算出した燃料消費量の不偏分散Ｖ１と、差圧の不偏分散Ｖ２とをＲＡＭから読み出し、差圧の不偏分散Ｖ２が、燃料消費量の不偏分散Ｖ１に対応する第３閾値Ｚ２１以上であるか否かを判定する。ここで、制御装置５０は、第３判定部の一例として機能する。

そして、差圧の不偏分散Ｖ２が、燃料消費量の不偏分散Ｖ１に対応する第３閾値Ｚ２１以上であると判定した場合には（Ｓ３１：ＹＥＳ）、制御装置５０は、亀裂の無い状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂無し、且つ、正常状態である）と判定して、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２において、制御装置５０は、亀裂の無い状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂無し、且つ、正常状態である）と判定された回数をカウントする正常カウンタ５０１のカウント値をＲＡＭから読み出し、「１」加算して再度ＲＡＭに記憶する。

また、制御装置５０は、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂有り、且つ、正常状態である）と判定された回数をカウントする不図示の亀裂カウンタを初期化（この場合、「０」にリセット）する。更に、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定された回数をカウントする異常カウンタ５０２を初期化（この場合、「０」にリセット）する。その後、制御装置５０は、上記ステップＳ２３以降の処理を実行する。尚、正常積算閾値Ｚ３の値、例えば、「３」は、制御装置５０のＲＯＭに予め記憶されている。

尚、正常フラグは、制御装置５０の起動時に、「ＯＦＦ」に設定されてＲＡＭに記憶されている。また、制御装置５０は、図示省略した別の処理にて、正常フラグを「ＯＮ」に設定した際に、フィルタ警告ランプ１５（図１参照）を点灯している場合、又は、フィルタ警告ランプ１５を、例えば、約０．５秒～１秒間隔で点滅している場合には、フィルタ警告ランプ１５を消灯する。

一方、上記ステップＳ３１で、差圧の不偏分散Ｖ２が、燃料消費量の不偏分散Ｖ１に対応する第３閾値Ｚ２１未満であると判定した場合には（Ｓ３１：ＮＯ）、制御装置５０は、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂有り、且つ、正常状態である）と判定して、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３において、制御装置５０は、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂有り、且つ、正常状態である）と判定された回数をカウントする不図示の亀裂カウンタのカウント値をＲＡＭから読み出し、「１」加算して再度ＲＡＭに記憶する。

また、制御装置５０は、亀裂の無い状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂無し、且つ、正常状態である）と判定された回数をカウントする正常カウンタ５０１を初期化（この場合、「０」にリセット）する。更に、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定された回数をカウントする異常カウンタ５０２を初期化（この場合、「０」にリセット）した後、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４において、制御装置５０は、亀裂カウンタのカウント値、つまり、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂有り、且つ、正常状態である）と判定された累積回数をＲＡＭから読み出し、亀裂積算閾値Ｚ５以上であるか否か、例えば、「３」以上であるか否かを判定する。そして、亀裂カウンタのカウント値が亀裂積算閾値Ｚ５未満であると判定された場合には（Ｓ３４：ＮＯ）、制御装置５０は、当該処理を終了する。尚、亀裂積算閾値Ｚ５は、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３が取り付けられているか否かを確実に区別できる値として適切な値、例えば、「３」が設定されている。

一方、亀裂カウンタのカウント値が亀裂積算閾値Ｚ５以上であると判定された場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、制御装置５０は、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂有り、且つ、正常状態である）と判定して、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、制御装置５０は、亀裂フラグをＲＡＭから読み出し、「ＯＮ」に設定して再度ＲＡＭに記憶する。また、制御装置５０は、亀裂カウンタのカウント値に「０」を代入して、初期化した後、当該処理を終了する。

尚、亀裂フラグは、制御装置５０の起動時に、「ＯＦＦ」に設定されてＲＡＭに記憶されている。また、制御装置５０は、図示省略した別の処理にて、亀裂フラグを「ＯＮ」に設定した際に、フィルタ警告ランプ１５（図１参照）を、例えば、約０．５秒～１秒間隔で点滅する。従って、亀裂の無い状態のＤＰＦ４３が、再度取り付けられるまで、フィルタ警告ランプ１５は、例えば、約０．５秒～１秒間隔で点滅される。

他方、上記ステップ２１で、差圧の不偏分散Ｖ２が第２閾値Ｚ２（例えば、「０．２」）未満であると判定した場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定してステップＳ３６に進む。ステップＳ３６において、制御装置５０は、ＤＰＦ４３が取り外されている（異常状態である）と判定された回数をカウントする異常カウンタ５０２のカウント値をＲＡＭから読み出し、「１」加算して再度ＲＡＭに記憶する。

また、制御装置５０は、亀裂の無い状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂無し、且つ、正常状態である）と判定された回数をカウントする正常カウンタ５０１を初期化（この場合、「０」にリセット）する。更に、制御装置５０は、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３が取り付けられている（亀裂有り、且つ、正常状態である）と判定された回数をカウントする不図示の亀裂カウンタを初期化（この場合、「０」にリセット）する。その後、制御装置５０は、上記ステップＳ２６以降の処理を実行する。尚、異常積算閾値Ｚ４の値、例えば、「３」は、制御装置５０のＲＯＭに予め記憶されている。

尚、異常フラグは、制御装置５０の起動時に、「ＯＦＦ」に設定されてＲＡＭに記憶されている。また、制御装置５０は、図示省略した別の処理にて、異常フラグを「ＯＮ」に設定した際に、フィルタ警告ランプ１５（図１参照）を点灯する。従って、亀裂無し状態のＤＰＦ４３が、再度取り付けられるまで、フィルタ警告ランプ１５は点灯される。

以上詳細に説明した通り、第２実施形態に係る内燃機関１０では、第１実施形態に係る内燃機関１０が奏する効果に加えて、制御装置５０は、燃料消費量の不偏分散Ｖ１と、差圧検出装置３５により検出した差圧の不偏分散Ｖ２と、に基づいて、亀裂の無い状態のＤＰＦ４３と、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３とのうちのいずれが取り付けられているか否かを判定することができる。

また、差圧検出装置３５の出力に特性ズレが発生した場合であっても、所定の判定時間の経過後には、差圧の特性ズレは、差圧の不偏分散Ｖ２に影響しなくなるため、誤判定を抑制し、亀裂の無い状態のＤＰＦ４３と、亀裂の有る状態のＤＰＦ４３とのうちのいずれが取り付けられているか否かを適切に判定することができる。

本発明のフィルタ異常判定装置は、前記第１実施形態及び第２実施形態で説明した構成、構造、外観、形状、処理手順等に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変更、改良、追加、削除が可能である。尚、以下の説明において上記図１～図１４の前記第１実施形態及び第２実施形態に係る内燃機関１０等と同一符号は、前記第１実施形態及び第２実施形態に係る内燃機関１０等と同一あるいは相当部分を示すものである。

（Ａ）前記第１実施形態及び第２実施形態では、排気ガス流量に関連する流量関連量として、燃料消費量（内燃機関１０のシリンダ内に噴射または吸引される燃料量）を用いた例を説明したが、流量関連量は燃料消費量に限定されるものではなく、検出あるいは算出した排気ガス流量そのものや、内燃機関１０が吸入する空気の流量である吸気流量等を吸入空気流量検出装置３１等によって検出して用いてもよい。その場合は、燃料消費量の不偏分散Ｖ１に替えて、排気ガス流量の不偏分散や、吸気流量の不偏分散を用いてもよい。

（Ｂ）前記第１実施形態及び第２実施形態では、統計的なばらつき度合として不偏分散を用いた例を説明したが、不偏分散に限定されるものではなく、標本分散、又は、標準偏差等を用いてもよい。

（Ｃ）前記第１実施形態及び第２実施形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１０内燃機関
１２排気通路
３５差圧検出装置
４１排気ガス浄化装置
４３粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）
５０制御装置

Claims

内燃機関の排気ガス通路に配置されて粒子状物質を捕集する粒子状物質除去フィルタの上流側の排気管内圧力と、前記粒子状物質除去フィルタの下流側の排気管内圧力との差圧を所定時間毎に検出して時系列的に記憶する差圧検出装置と、
前記内燃機関の排気ガス流量に関連する流量関連量を前記所定時間毎に検出して時系列的に記憶する流量関連量検出装置と、
所定の判定時間毎に、前記判定時間の間に、前記差圧検出装置によって検出された前記差圧の統計的な差圧ばらつき度合と、前記流量関連量検出装置によって検出された前記流量関連量の統計的な流量関連量ばらつき度合とを取得するばらつき度合取得装置と、
前記差圧ばらつき度合と前記流量関連量ばらつき度合とに基づいて、前記粒子状物質除去フィルタの異常の有無を判定する判定装置と、
を備えた、
フィルタ異常判定装置。
請求項１に記載のフィルタ異常判定装置において、
前記判定装置は、
前記流量関連量ばらつき度合が所定の第１閾値以上であるか否かを判定する第１判定部と、
前記第１判定部によって前記流量関連量ばらつき度合が所定第１閾値以上であると判定された場合に、前記差圧ばらつき度合が所定の第２閾値以上であるか否かを判定する第２判定部と、
を有し、
前記第２判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第２閾値以上であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが正常であると判定し、
前記第２判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第２閾値未満であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが異常であると判定する、
フィルタ異常判定装置。
請求項２に記載のフィルタ異常判定装置において、
前記粒子状物質除去フィルタの正常には、前記粒子状物質除去フィルタに亀裂が生じていない亀裂無し状態と、前記粒子状物質除去フィルタに亀裂が生じた亀裂有り状態と、が含まれ、
前記判定装置は、
前記第２判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第２閾値以上であると判定された場合に、前記差圧ばらつき度合が、前記流量関連量ばらつき度合が前記第１閾値よりも大きくなるに従って、前記第２閾値よりも徐々に大きくなるように設定された所定の第３閾値以上であるか否かを判定する第３判定部を有し、
前記第３判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第３閾値以上であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが前記亀裂無し状態であると判定し、
前記第３判定部によって前記差圧ばらつき度合が前記第３閾値未満であると判定された場合は、前記粒子状物質除去フィルタが前記亀裂有り状態であると判定する、
フィルタ異常判定装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフィルタ異常判定装置において、
前記粒子状物質除去フィルタの異常には、前記粒子状物質除去フィルタが取り外されている状態が含まれる、
フィルタ異常判定装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフィルタ異常判定装置において、
前記判定装置は、
前記粒子状物質除去フィルタが異常状態であると判定された累積回数をカウントする異常カウンタと、
前記粒子状物質除去フィルタが正常状態であると判定された場合に、前記異常カウンタを初期化する異常回数初期化部と、
を有し、
前記異常カウンタがカウントする累積回数が所定の第１回数に達した場合に、前記粒子状物質除去フィルタが異常であると判定する、
フィルタ異常判定装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のフィルタ異常判定装置において、
前記判定装置は、
前記粒子状物質除去フィルタが正常状態であると判定された累積回数をカウントする正常カウンタと、
前記粒子状物質除去フィルタが異常状態であると判定された場合に、前記正常カウンタを初期化する正常回数初期化部と、
を有し、
前記正常カウンタがカウントする累積回数が所定の第２回数に達した場合に、前記粒子状物質除去フィルタが正常であると判定する、
フィルタ異常判定装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のフィルタ異常判定装置において、
前記流量関連量は、前記内燃機関のシリンダ内に噴射または吸引される燃料消費量、又は、排気ガス流量、若しくは、前記内燃機関が吸入する空気の流量である吸気流量、である、
フィルタ異常判定装置。