WO2007145382A1 - Ｐｍトラッパの故障検出システム - Google Patents

Ｐｍトラッパの故障検出システム Download PDF

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WO2007145382A1
WO2007145382A1 PCT/JP2007/062641 JP2007062641W WO2007145382A1 WO 2007145382 A1 WO2007145382 A1 WO 2007145382A1 JP 2007062641 W JP2007062641 W JP 2007062641W WO 2007145382 A1 WO2007145382 A1 WO 2007145382A1
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trapper
exhaust
failure
exhaust gas
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PCT/JP2007/062641
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Daisuke Shibata
Hiroshi Sawada
Keisuke Fukuoka
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Publication date
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    • B01D46/0084—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours provided with safety means
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    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a PM trapper failure detection system.
  • PMJ particulate matter
  • Japanese Patent Laid-Open No. 6-323127 discloses a PM based on a comparison between the front and rear of the PM trapper immediately after completion of the regeneration process and the minimum value of the front and rear differential pressure of the PM trapper when new.
  • a technique for detecting a trapper failure is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-353606 includes a pre-stage catalyst, a particulate filter downstream thereof, and a reducing agent supply means, and supplies particulate matter captured by the filter by supplying the reducing agent.
  • This is an internal combustion engine that removes and regenerates the filter, and after the specified time has elapsed since the start of removal of particulate matter by the reducing agent supply means, the exhaust temperature downstream of the filter and the exhaust temperature upstream of the filter
  • a technique is disclosed in which it is determined that the degree of deterioration of the pre-stage catalyst increases as the difference between the two increases.
  • JP 2005-201119 discloses that an NOx storage reduction catalyst and a DP NR catalyst are installed in series in the exhaust passage of an engine, and the temperature of the exhaust gas immediately after passing through the NOx storage reduction catalyst is measured. And a second temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas immediately after passing through the D PNR catalyst, and the exhaust temperature measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor are measured. Intake based on the temperature difference from the exhaust temperature W
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2000-304-0 4 5 4 detects the magnitude of the unsteady change in the exhaust gas state quantity downstream of the particulate filter and compares it with a predetermined value. There is disclosed a technique for detecting a particulate filter failure accurately and early after the failure by detecting the failure of the particulate filter.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2 0 3 -1 5 5 9 2 0 discloses a differential pressure sensor for measuring a differential pressure across a particulate filter installed in the middle of an exhaust pipe, and an actual measurement using the differential pressure sensor. Based on the measured differential pressure, the particulate filter is judged to be clogged when an abnormal increase in the differential pressure is confirmed, and the particulate filter is melted when an abnormal decrease in the back pressure is confirmed. The judgment filter is configured to determine that the back pressure increase due to the accumulation of ash over time is subtracted from the measured differential pressure. A technique for reliably determining clogging and melting damage is disclosed. Disclosure of the invention
  • the failure detection of the PM trapper according to the above prior art is based on the change of the PM trapper before and after the PM trapper due to the failure of the PM trap bar.
  • the degree of trapper failure is small, the degree of decrease in pressure loss in trapper due to trapper failure is small, and the change in trapezoidal differential pressure across traps due to the failure is hardly noticeable. For this reason, conventional fault detection methods sometimes failed to detect trapper faults with high accuracy.
  • the pressure difference across the trapper can be changed by changing the amount of soot accumulated in the trapper. Therefore, if the differential pressure across the trapper changes, It was difficult to determine whether it was due to a failure of the M trapper or a change in the amount of accumulated PM, and it was sometimes difficult to accurately detect a failure of the PM trapper.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to detect a failure of a PM track bar with higher accuracy.
  • a PM trapper failure detection system detects a PM trap bar provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and a radial temperature distribution in the exhaust passage of exhaust flowing out of the PM trapper. And a determination means for determining a failure of the PM trough based on the radial temperature distribution detected by the detection means.
  • the contact area between the exhaust and the PM trapper is reduced because the contact area between the base material of the PM trapper and the exhaust is reduced because the failure part is in a state where a hole is opened. This makes it difficult to exchange heat. In other words, the efficiency of heat exchange with the PM trough when the exhaust passes through the failure point of the PM trough is reduced as compared with the case of passing through the non-failure point.
  • the exhaust gas flowing into the PM trapper selectively flows into the failure location.
  • the exhaust flow velocity at the failure location is faster than the exhaust flow velocity at the non-failure location.
  • the exhaust flow rate at the failure location is greater than the exhaust flow rate at the non-failure location. Therefore, the heat exchange between the exhaust passing through the failure location and the PM trapper is less than the heat exchange between the exhaust passing through the non-failure location and the PM trap.
  • the heat exchange efficiency between the exhaust passing through the PM trapper and the PM trapper differs between the failed part and the non-failed part. Therefore, the temperature change of the exhaust passing through the failed part passes through the non-failed part. There is a tendency to become smaller than the temperature change of the exhaust gas.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the PM trapper is higher than the temperature of the PM trapper (for example, during cold start, etc., this case is hereinafter referred to as “when the exhaust gas is hot”). It is difficult for heat to move from the high temperature exhaust passing through the obstacle to the low temperature PM trapper. In other words, the exhaust gas that passes through the failure is difficult to cool. In addition, since most of the exhaust gas flowing into the PM trapper passes through the failure location with such low heat exchange efficiency, the temperature of the exhaust gas flowing out from the failure location becomes higher than the temperature of the exhaust gas flowing out from the non-failure location.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the PM trapper is lower than the temperature of the PM trapper (for example, during the regeneration process or immediately after the regeneration process, such cases are hereinafter referred to as “PM trapper high temperature”) It is difficult for heat to move from the PM trapper to the low-temperature exhaust that passes through the failure point. That is, the exhaust gas that passes through the failure location is not easily heated. In addition, since most of the exhaust gas flowing into the PM trapper passes through the failure location with low heat exchange efficiency, the temperature of the exhaust gas flowing out from the failure location is lower than the temperature of the exhaust gas flowing out from the non-failure location.
  • the temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trap bar reflects the failure state of the PM trapper. Therefore, the failure of the PM trap bar can be detected based on the temperature distribution in the radial direction of the exhaust passage of the exhaust gas flowing out from the PM trapper.
  • the “temperature distribution in the radial direction of the exhaust passage” is the temperature distribution of the exhaust gas on a virtual plane perpendicular to the virtual central axis of the exhaust passage.
  • the imaginary central axis or imaginary surface means a geometric line or surface, and means that the actual shaft member or surface member is provided in the exhaust passage. is not.
  • the temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper is less affected by the amount of PM accumulated in the PM trapper compared to the differential pressure across the PM trapper, so even minor failures can be detected more accurately.
  • the feeling immediately after flowing out of the PM trapper flows linearly. Therefore, it is possible to estimate the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trough based on the exhaust temperatures measured by the plurality of temperature sensors arranged in the radial direction of the exhaust passage immediately downstream of the PM trough. In the present invention, it is possible to detect a failure of the PM traverse based on the radial temperature distribution of the exhaust gas thus estimated.
  • the temperature change when the exhaust gas passes through the PM trapper is small in the vicinity of the virtual center axis of the PM trap bar, and increases as the distance from the central axis of the PM trapper increases. For this reason, when the exhaust gas is hot, the temperature of the exhaust gas flowing out from the center of the outlet side end face of the PM trapper becomes the highest temperature, and the temperature of the exhaust gas flowing out from the location farthest from the central portion becomes the lowest temperature.
  • the temperature of the PM trapper when the temperature of the PM trapper is high, the temperature of the exhaust gas flowing out from the central portion of the end surface on the outlet side of the PM trap bar becomes the lowest temperature, and the temperature of the exhaust gas flowing out from the position farthest from the central portion becomes the highest temperature.
  • the flow velocity of the exhaust gas flowing through the failure location is very large, and is even higher than the flow velocity / flow rate of the exhaust gas flowing in the vicinity of the virtual center axis of the PM trap bar during normal operation. growing. For this reason, the flow velocity of the exhaust gas flowing through the non-failure location away from the failure location is much smaller than the flow velocity / flow rate of the exhaust gas at a location away from the central axis of the PM traversal at normal times.
  • the temperature change of the exhaust gas that passes through the failure location is smaller than the temperature change of the exhaust gas that passes through the vicinity of the imaginary central axis at the normal time.
  • the temperature change of the exhaust gas that passes through the non-failure site away from the failure location is larger than the temperature change of the exhaust gas that passes through the location away from the vicinity of the central axis in the normal state.
  • the temperature difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper where the failure occurred is greater than the temperature difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper in normal conditions Also grows. Therefore, among the multiple temperature sensors installed, there are a temperature sensor that measures the exhaust temperature immediately downstream near the failure location, and a temperature sensor that measures the exhaust temperature immediately downstream from the location sufficiently away from the failure location, The difference between the maximum and minimum measured values of multiple temperature sensors is greater than the difference between the maximum and minimum temperatures in the radial temperature distribution of exhaust flowing out from normal PM trava Become.
  • a difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from a normal PM trapper is obtained in advance by experiments, and this is measured as a reference temperature difference by each temperature sensor. If the difference between the maximum and minimum exhaust gas temperatures exceeds this reference temperature difference, it may be determined that the PM trapper is malfunctioning.
  • the highest temperature in the radial temperature distribution immediately downstream of the PM trapper is the center of the outlet side end face of the PM trapper if the PM trapper is normal. This is the temperature of the exhaust gas flowing out from the section (hereinafter referred to as the “center temperature”). If a failure occurs in the PM trapper, this is the temperature of the exhaust gas flowing out from the failure location.
  • peripheral temperature the temperature of the exhaust gas that flows out from a location other than the center of the exit side end face of the PM trapper (hereinafter also referred to as “peripheral temperature”) exceeds the center temperature, the PM trap It can also be determined that
  • a central temperature sensor that measures the exhaust temperature at a position on the virtual central axis of the exhaust passage, and one or more peripheral temperature sensors that measure the exhaust temperature at a position away from the virtual central axis of the exhaust passage.
  • the PM track bar is out of order when there is a measurement exceeding the measured value of the central temperature sensor among the measurement values of the peripheral temperature sensor.
  • the PM trapper fails. Can be determined.
  • this failure determination method it is possible to detect a failure occurring at a position away from the virtual center axis of the PM trapper.
  • a plurality of temperature sensors on the isotherm for measuring exhaust temperatures at different positions on the isotherm at a predetermined temperature in the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper at the normal time are provided. May be.
  • the predetermined temperature is a predetermined temperature.
  • the measured value of each temperature sensor on the isotherm should be approximately equal.
  • the isothermal line in the radial temperature distribution immediately downstream of the PM trapper also changes as the temperature distribution of the exhaust gas flowing out of the PM trapper changes.
  • the temperature sensor on the isotherm is not positioned on the isometric line in the radial temperature distribution when the PM trapper fails. Accordingly, among the measured values of the temperature sensors on each isotherm, those showing different temperatures appear.
  • the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trap is estimated based on the measured values of multiple temperature sensors that measure the exhaust gas temperature immediately downstream of the PM trap. A part of the exhaust temperatures at a plurality of positions may be estimated based on the exhaust temperature flowing into the PM trapper. In this way, the number of temperature sensors can be reduced, so the cost can be reduced if the PM trapper failure detection system is simplified.
  • the temperature estimation means for estimating the exhaust temperature immediately downstream of the PM trapper is the temperature of the exhaust gas flowing into the PM trap bar in a normal PM trapper and the exhaust gas flowing out of the PM trap bar.
  • the PM temperature measurement value is lower than the estimated peripheral temperature value. It can be determined that the Totsuba is out of order (at high exhaust temperature).
  • some of the multiple exhaust temperatures on the isotherm at a specific temperature (hereinafter also referred to as “temperature on the isotherm”) of the radial temperature distribution immediately downstream of the normal PM trapper are estimated by the temperature estimation means.
  • temperature on the isotherm a specific temperature of the radial temperature distribution immediately downstream of the normal PM trapper
  • the flow rate-flow rate of the exhaust gas passing through the failure point tends to be larger than the flow velocity / flow rate of the exhaust gas passing through the non-failure point.
  • the radial flow velocity distribution immediately downstream of the PM trapper reflects the failure state of the PM trap.
  • the failure of the PM trap bar may be detected based on the radial flow velocity distribution immediately downstream of the PM trapper.
  • the predetermined temperature difference is a predetermined value.
  • Examples of the case where the temperature difference between the temperature of the exhaust gas flowing into the PM trap bar and the temperature of the PM trapper becomes large include, for example, a cold start and a regeneration process of the PM trapper.
  • the PM trunk failure detection system according to the present invention described above can be suitably applied to a wall flow type PM trunk.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an intake system and an exhaust system of an internal combustion engine in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the radial temperature distribution of the exhaust gas immediately below the PM trapper when the PM trap bar in the embodiment of the present invention is normal.
  • FIG. 3 is a diagram showing the radial temperature distribution of the exhaust gas immediately downstream of the PM trap when a failure occurs in the PM trap bar in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the radial temperature distribution of the exhaust gas immediately downstream of the PM trap when a failure occurs in the PM trap bar in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an installation mode of the temperature sensor in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the time transition of the measured value of each temperature sensor when the PM trambar is normal in the embodiment of the present invention.
  • Figure 7 shows the PM trap when a failure occurs in the PM trapper in this embodiment.
  • the figure shows the relationship between the radial temperature distribution of exhaust gas and the position of the temperature sensor immediately downstream.
  • FIG. 8 is a graph showing the time transition of the measured value of each temperature sensor when a failure occurs in the PM track bar in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the radial temperature distribution of the air immediately downstream of the PM trap and the position of the temperature sensor when a failure occurs in the PM trapper in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing a time transition of measured values of each temperature sensor when a failure occurs in the PM trapper in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a failure determination routine of the PM track bar according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an intake system and an exhaust system of an internal combustion engine to which a PM trapper failure detection system of the present invention is applied.
  • the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders.
  • An intake manifold 2 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake manifold 2 communicates with a combustion chamber of each cylinder via an intake port.
  • An intake passage 8 is connected to the intake manifold 2. In the middle of the intake passage 8, heat is exchanged between the intake air and outside air.
  • Intercooler 4 is provided.
  • a compressor housing 6 of a turbocharger 5 that operates using exhaust energy as a driving source is provided upstream of the intercooler 4.
  • An air cleaner 15 is provided upstream of the compressor housing 6.
  • An exhaust manifold 3 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust manifold 3 communicates with the combustion chamber of each cylinder through an exhaust port.
  • a turbine housing 7 of a turbocharger 5 is connected to the exhaust manifold 3.
  • An exhaust passage 9 is connected to the turbine housing 7.
  • the exhaust passage 9 is provided with a wall flow type PM trano, 17 °.
  • PM Trano 17 carries an NOx storage reduction catalyst.
  • the PM trapper 17 collects particulate matter in the exhaust.
  • the exhaust passage 9 is open to the atmosphere downstream of the PM trap 1 7.
  • the exhaust manifold 3 and the intake manifold 2 communicate with each other via an EGR passage 14.
  • a part of the exhaust gas is recirculated to the combustion chamber of the internal combustion engine 1 via the EGR passage 14. This lowers the combustion temperature in the combustion chamber and reduces the amount of nitrogen oxide generated during the combustion process.
  • a plurality of temperature sensors 10 for measuring the temperature of the air flowing out from the PM trapper 17 force are provided in the air passage 9 immediately downstream of the PM trano, ° 17.
  • the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17 can be estimated from the measured value of the temperature sensor 10. The detailed installation mode of the temperature sensor 10 will be described later.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 16 that is an electronic control computer that controls the internal combustion engine 1.
  • E C U 16 controls the operating state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request.
  • a temperature sensor 10 is connected to E C U 16 via electric wiring, and an output signal thereof is input to E C U 16.
  • the predetermined amount is an upper limit value of the PM accumulation amount that does not affect the engine output of the internal combustion engine 1.
  • the sub-injection is performed in the internal combustion engine 1 separately from the main injection for generating torque.
  • the temperature of the exhaust from the internal combustion engine 1 rises, so that the temperature of the PM trapper 17 is raised by the high-temperature exhaust, and the oxidation reaction of PM deposited on the PM trapno 17 is promoted.
  • fuel may be added to the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification device 17. In this case, the fuel added to the exhaust gas reacts as a reducing agent in the oxidation catalyst supported on the base material of the PM trapper 17. The reaction heat generated at this time raises the temperature of PM Trano, ° 17, and promotes the acidic reaction of PM deposited on PM Trano 17.
  • the location where such a failure occurs is like a hole, and the PM collection capability is reduced, so it is necessary to detect such a failure as soon as possible.
  • the PM trapper failure detection system of the present embodiment is characterized by detecting a failure of the PM trapper 17 based on the temperature distribution in the exhaust passage radial direction of the exhaust gas flowing out from the PM trapno, 17 °. The relationship between the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17 and the failure state of the PM trap 17 will be described below.
  • the PM trapper 1 7 When the temperature of the exhaust is higher than the temperature of the exhaust (hereinafter referred to as “when the temperature of the PM trapper is high”), the exhaust is heated as it passes through the PM trap 7, so the temperature of the exhaust flowing out of the PM Becomes higher than the temperature of the exhaust gas flowing into the PM trapper 17.
  • the efficiency of heat exchange between the PM trapper 17 and the exhaust depends on the flow velocity and flow rate of the exhaust passing through the PM trapper 17. Since the flow velocity and flow rate of the exhaust gas tends to increase near the virtual center axis of the PM trapper 17, heat is transferred between the PM trapper 17 and the exhaust that passes near the virtual center axis of the PM trapper 17. It's hard to be done. Therefore, the degree of the temperature change of the exhaust when passing through the PM trapno 17 becomes smaller as the PM trapper 17 is closer to the virtual center axis.
  • the exhaust and PM trap depending on the location of the PM trapper 17 through which the exhaust passes. Since the efficiency of the heat exchange performed with respect to 17 differs, the temperature change degree of the exhaust gas passing through the PM trapper 17 varies depending on the location of the PM trapper 17 passing through the exhaust gas. That is, the temperature of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17 is not uniform.
  • the radial direction distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapno shows a tendency that the temperature becomes higher near the virtual central axis of the PM trapper 17.
  • the temperature distribution is such that the temperature decreases toward the virtual center axis of PM Trano 17.
  • FIG. 2 is a view showing the temperature distribution of the exhaust gas on a plane (plane indicated by XX ′ in FIG. 1) perpendicular to the virtual central axis of the exhaust passage 9 immediately downstream of the PM trapper 17.
  • Dashed lines A 1, A 2, and A 3 in FIG. 2 are isotherms with exhaust temperatures TA 1, TA 2, and TA 3, respectively. For example, when the exhaust temperature is high, the exhaust temperature becomes higher near the center axis of the PM trapper 17, so that T A 1> T A 2> TA 3.
  • the exhaust gas flowing into the PM trap 17 selectively flows into the failed part. For this reason, the amount of exhaust gas that passes through the failure location out of the exhaust gas that passes through the PM trapper 17 is larger than the amount of exhaust gas that passes through the non-failure location. Therefore, the flow rate of the exhaust gas flowing through the failed part is faster than the flow rate of the exhaust gas flowing through the non-failed part. For this reason, the efficiency of heat exchange between the exhaust gas passing through the failure location and the PM trapper 17 is smaller than the efficiency of heat exchange between the exhaust gas passing through the non-failure location and the PM trapper 17.
  • the temperature change of the exhaust gas that passes through the failure location is smaller than the temperature change of the exhaust gas that passes through the non-failure location. This temperature change is even smaller than the temperature change of the exhaust gas passing near the virtual central axis of the normal PM trapper 17. Conversely, the temperature change of the exhaust gas that passes through the non-failure point tends to be larger than the temperature change of the exhaust gas that passes through a position away from the central axis of the normal PM Trano 17.
  • the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17 tends to be higher in the vicinity of the failure location and lower in the non-failure location away from the failure location.
  • the temperature of the PM trapper is high, the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17 tends to be lower in the vicinity of the failure location and higher in the non-failure location away from the failure location.
  • the temperature difference between the highest and lowest temperatures in the radial temperature distribution of the exhaust flowing out of the PM trough 17 is the radial temperature distribution of the exhaust when PM Trano 17 is normal. It is larger than the temperature difference between the maximum temperature and the minimum temperature.
  • FIG. 3 is a diagram showing a temperature distribution in the exhaust passage radial direction of the exhaust gas flowing directly downstream of the PM trapper 17 when a failure occurs in the PM trapper 17.
  • Dashed lines B 1, B 2 and B 3 in FIG. 3 are isotherms where the exhaust temperatures are TBI, TB 2 and TB 3, respectively. Shown with diagonal lines Area 12 represents the failure location. For example, when the exhaust temperature is high, the temperature of the exhaust becomes higher in the vicinity of the failure point 12, so the relationship TB 1> TB 2> TB 3 holds.
  • the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from PM trapper 17 is PM trapno 17 force S normal From the radial temperature distribution.
  • FIG. 4 is a view showing a temperature distribution in the exhaust passage radial direction of the exhaust gas flowing immediately downstream of the PM trapper 17 when a failure occurs in the vicinity of the central axis of the PM trapper 17.
  • Dashed lines C 1, C 2, C 3 and C 4 in FIG. 4 are isotherms where the exhaust temperatures are TC 1, TC 2, TC 3 and TC 4, respectively.
  • a hatched area 13 represents a failure location. For example, when the exhaust gas is hot, the temperature of the exhaust gas flowing out from the failure point 13 becomes the highest temperature, and the exhaust gas temperature decreases as the distance from the failure point 13 increases. As shown in Fig.
  • the change in the radial temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17 due to the failure of the PM trapper 17 is measured by the temperature sensor 10 provided in the exhaust passage 9 immediately downstream of the PM trapper 17.
  • Estimate based on Figure 5 shows the detailed installation of the temperature sensor 10.
  • Figure 5 shows a cross section perpendicular to the imaginary center axis of exhaust passage 9 (X—X 3 in Figure 1).
  • five temperature sensors 10 are provided (temperature sensors 1 0 a, 1 0 b, 1 0 c, 1 0 d, 1 0 e).
  • the temperature detection elements 1 1 a, l i b, 1 1 c, l i d, 1 1 6 of each temperature sensor are arranged so as to be located on the cross section.
  • the temperature detection element 1 1 a of the temperature sensor 10 a is located on the imaginary center axis of the exhaust passage 9 and measures the temperature of the exhaust gas that flows out of the PM trano, near the imaginary center axis of ° 17
  • the temperature sensor 10a is called "center temperature sensor”).
  • 'Four temperature detection elements other than temperature detection element 1 1 a 1 lb, 1 1 c, lld, 1 1 e are all on isotherm A 3 and away from the virtual central axis of PM trapper 1 7 Measure the temperature of the exhaust gas flowing out from the position (hereinafter, the temperature sensors 10 b, 10 c, 10 d, and 10 e are called “peripheral temperature sensors”).
  • the five temperature sensors 10a, 10b, 10c, 10d, and lOe are each connected to ECU 16 via electrical wiring, and the measurement signals from the temperature detection elements of each temperature sensor are Input to ECU 1 6.
  • FIG. 6 is a graph showing the time transition of the measured values by the temperature sensors 10 a, 10 b, 10 c, 10 d, and 10 e when the PM trapper 17 is normal.
  • the horizontal axis in Fig. 6 represents time, and the vertical axis represents temperature.
  • the solid line in the graph indicates the measured value T a of the center temperature sensor 10 a, the dotted line indicates the measured value T b of the peripheral temperature sensor 10 b, and the alternate long and short dash line indicates the measured value T c of the peripheral temperature sensor 10 c.
  • the line represents the measured value Td of the peripheral temperature sensor 10d, and the broken line represents the time transition of the measured value Te of the peripheral temperature sensor 10e.
  • the peripheral temperature sensors 10b, 10c, 10d, 10e have their temperature sensing elements 1lb, 11c, lid, 11e located on the isotherm A3 Therefore, the measured values Tb, T c, T d, and Te are approximately the same temperature. (In order to make the figure easier to see, the graphs of the measured values of the peripheral temperature sensors are shifted so that they do not overlap. ) The measured value T a of the center temperature sensor 10 a is the highest.
  • the positional relationship between the isotherm and each temperature sensor in the radial temperature distribution of the exhaust immediately downstream of the PM trapper 17 is as shown in FIG. As shown in Fig.
  • the measured value T c of the peripheral temperature sensor 10 c is the highest temperature among the measured values of the five temperature sensors.
  • the temperature detection element 1 1 a is located in the vicinity of the isotherm B 2
  • the measured value Ta of the central temperature sensor 10 a, the temperature detection element 1 1 b, the lid is located in the vicinity of the isotherm B 3
  • Measured value T of peripheral temperature sensor 10e located at a position 12 failure away from ⁇ 3 The measured value decreases in the order of e.
  • FIG. 8 is a graph showing the time transition of the measured values by the temperature sensors 10a, 10b, 10c, 10d, and 10e when the failure as shown in FIG.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents temperature.
  • the solid line in the graph shows the measured value T a of the central temperature sensor 10 a
  • the dotted line shows the measured value T b of the peripheral temperature sensor 10 b
  • the one-dot chain line shows the measured value T c of the peripheral temperature sensor 10 c
  • the two-dot chain line The measured value Td of the peripheral temperature sensor 10d and the broken line show the time transition of the measured value Te of the peripheral temperature sensor 10e.
  • Tb, Tc, Td, and Te which were nearly equal when PM Trano and ° 17 were normal, had different temperatures.
  • the PM trapper 17 on the condition that some of the measured values Tb, Tc, Td, Te of the peripheral temperature sensors 10b, 10c, 10d, 10e have different temperatures. It can be determined that a failure has occurred.
  • the PM trapper is used on condition that the temperature difference between the maximum temperature and the minimum temperature among the measured values Ta, Tb, Tc, Td, Te of the five temperature sensors 10 exceeds the reference value.
  • peripheral temperature sensors 10 b, 10 c, 10 d, 106 measured values, T c,
  • T d and Te are hotter than the measurement a of the center temperature sensor 10a.
  • the center temperature should be the highest.
  • Figure 9 shows the positional relationship between the isotherm and each temperature sensor in the radial temperature distribution of the exhaust immediately downstream. As shown in Fig. 9, when PM trapper 17 has a fault 1 3
  • the temperature sensor elements 11 b, 1 l c, l l d, and l i e of the peripheral temperature sensors 10 b, 10 c, 10 d, and 10 e are located on the isotherm C 4 after the failure.
  • the measured values Tb, Tc, Td, Te of the part temperature sensors 10b, 10c, 10d, 10e are approximately the same temperature.
  • Fig. 10 shows temperature sensor 1 when PM trapper 17 has a fault as shown in Fig. 4.
  • the dotted line is the measured value Tb of the peripheral temperature sensor 10 b
  • the one-dot chain line is the measured value Tc of the peripheral temperature sensor 10 c
  • the two-dot chain line is the measured value of the peripheral temperature sensor 10 d
  • the value Td and the broken line represent the time transition of the measured value Te of the peripheral temperature sensor 10e.
  • the measured values Tb, Tc, Td, and Te of the peripheral temperature sensors 10 b, 10 c, 10 d, and 10 e are substantially the same temperature as when the PM trapper 17 is normal. ing. Therefore, if a failure occurs near the virtual center axis of PM trapper 17, In the same way, it is not possible to detect a PM trapper failure based on whether there is a temperature at a different temperature in the measured values of the peripheral temperature sensor.
  • the flowchart of FIG. 11 is a flowchart showing a routine for detecting a failure of the PM trapper 17, and this routine is repeatedly executed by the ECU 16 at predetermined intervals.
  • step S1 the ECU 16 acquires measured values T a, Tb, Tc, Td, and Te of five temperature sensors 10a, 10b, 10c, 10d, and 10e.
  • step S2 the ECU 16 obtains the maximum temperature Tmax and the minimum temperature Tmin among the measured values Ta, Tb, Tc, Td, Te.
  • step S3 the ECU 16 determines whether or not the temperature difference between the maximum temperature Tmax and the minimum temperature Tm in exceeds a reference value ⁇ .
  • step S3 determines that the trapper 17 has failed (step S7) and terminates execution of this routine. On the other hand, if a negative determination is made in step S3, the ECU 16 proceeds to the next step S4. In step S4, the ECU 16 determines whether or not there is a force in the peripheral part temperatures Tb, Tc, Td, Te that is higher than the central part temperature Ta.
  • step S4 If an affirmative determination is made in step S4, the ECU 16 It is determined that a failure has occurred (step S7), and execution of this routine ends. On the other hand, if a negative determination is made in step S4, the ECU 16 proceeds to the next step S5.
  • step S5 the ECU 16 determines whether or not there are forces having different temperatures among the peripheral temperatures Tb, Tc, Td, and Te.
  • the predetermined value ⁇ is predetermined.
  • step S5 If an affirmative determination is made in step S5, the ECU 16 determines that the PM track 17 has failed (step S7), and ends the execution of this routine. On the other hand, if a negative determination is made in step S5, the ECU 16 determines that the PM trapper 17 is normal (step S6), and temporarily ends the execution of this routine.
  • failure detection of the PM trapper 17 can be performed based on the temperature distribution of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17.
  • the temperature of the exhaust gas flowing out from the PM trapper 17 is less affected by the amount of accumulated PM in the PM trapper 17 compared to the differential pressure across the PM trapper 17, so it is possible to detect a failure of the PM trapno 17 more accurately. It becomes possible.
  • the temperature sensor 10 may have any number of even numbers. If the number is large, the radial temperature distribution of the exhaust temperature immediately downstream of the PM trapper 17 can be estimated more accurately. Further, some of the exhaust temperatures at a plurality of locations immediately downstream of the PM trapper 17 may be estimated based on the temperature of the exhaust gas flowing into the PM trapper 17. With this configuration, the number of temperature sensors 10 can be reduced.
  • the force for detecting the failure of the PM trapper 17 based on the change in the radial temperature distribution of the exhaust temperature immediately downstream of the PM trapper 17 The change in the radial temperature distribution of the exhaust temperature is Exhaust flow immediately downstream of PM trapper 17 due to failure of trapper 1 7 PC leakage62641

Abstract

　本発明は、ＰＭトラッパの故障をより精度良く検出することを可能にする技術を提供することを課題とする。本発明は、ＰＭトラッパ１７の直下流の排気通路９において、複数の温度センサ１０をその温度検出素子が排気通路９の仮想中心軸線に垂直な面上に位置するように設ける。各温度センサ１０の測定値から、ＰＭトラッパ１７に故障が生じた場合のＰＭトラッパ１７から流出する排気の径方向温度分布の変化を検出し、この径方向温度分布に基づいてＰＭトラッパ１７の故障を検出する。温度センサ１０の測定値はＰＭトラッパ１７におけるＰＭ堆積量の影響を受けにくいのでより精度良くＰＭトラッパ１７の故障を検出できる。

Description

明 細 書
PMトラツバの故障検出システム 技術分野
本発明は、 PMトラッパの故障検出システムに関する。 背景技術
内燃機関の排気中の微粒子物質（P a r t i c u l a t e Ma t t e r、以下 「PMJ と略す） を捕集する PMトラッパを備えた排気浄化システムにおいて、 P Mトラッパの故障を早期に検出することを目的とした技術が提案されている。 例えば、特開平 6— 323127号公報には、再生処理終了直後の PMトラッパ の前後^ £と、新品時の PMトラツバの前後差圧の最低値と、の比較に基づいて P Mトラッパの故障を検出する技術が開示されている。
また、特開 2004— 353606号公報には、前段触媒と、 その下流のパティ キュレートフィルタと、還元剤供給手段と、 を備え、還元剤を供給して前記フィル タに捕獲された粒子状物質を除去し、 フィルタの再生を行う内燃機関であって、還 元剤供給手段による粒子状物質の除去を開始してから規定の時間経過後の、フィル タ下流の排気温度とフィルタ上流の排気温度との差が大きいほど前段触媒の劣化 の度合いが大きいと判定する技術が開示されている。
また、特開 2005— 201119号公報には、エンジンの排気通路に吸蔵還元 型 NO X触媒と D P NR触媒とを直列に設け、吸蔵還元型 NO X触媒を通過した直 後の排気の温度を測定する第 1温度センサと、 D PNR触媒を通過した直後の排気 の温度を測定する第 2温度センサと、 を設け、第 1温度センサによって測定される 排気温度と第 2温度センサによつて測定される排気温度との温度差に基づいて吸 W
2 蔵還元型 N O x触媒の詰まりを診断することにより、排気浄化部材の詰まりの状態 を好適に診断することを図る技術が
また、特開 2 0 0 4— 3 0 8 4 5 4号公報には、パティキュレートフィルタの下 流における排気ガス状態量の非定常変化の大きさを検出し、これと所定値との比較 によりパティキュレートフィルタの故障を検知することにより、パティキュレート フィルタの故障を正確に、かつその発生後早期に検知することを図る技術が開示さ れている。
また、特開 2 0 0 3— 1 5 5 9 2 0号公報には、排気管の途中に装備されたパテ ィキュレートフィルタの前後差圧を計測する差圧センサと、該差圧センサによる実 測の差圧に基づき差圧の異常な上昇が確認された時にパティキュレートフイノレタ が目詰まりしていると判定し且つ背圧の異常な低下が確認された時にパティキュ レートフィルタが溶損していると判定する判定装置を備え、 し力も、経時的なアツ シュの堆積による背圧上昇分を実測の差圧から差し引いて判定するように判定装 置を構成することによって、パティキュレートフィルタに生じた目詰まりや溶損を 確実に判定することを図る技術が開示されている。 発明の開示
上記従来技術による PMトラッパの故障検出は、 PMトラツバの故障に起因する P Mトラッパの前後 ¾]ϊの変化に基づくものである。 しかし、 ΡΜトラッパの故障 の程度が小さい場合、 ΡΜトラッパの故障による ΡΜトラッパにおける圧力損失の 低下の度合いが小さいため、故障に起因する ΡΜトラツバの前後差圧の変化が顕著 に現れにくい。そのため、従来の故障検出方法では精度良く ΡΜトラッパの故障を 検出できない場合があった。
また、 ΡΜトラッパの前後差圧は、 ΡΜトラッパにおける ΡΜ堆積量の変化によ つても変化し得る。 そのため、 ΡΜトラッパの前後差圧が変化した場合、 それが Ρ Mトラッパの故障に因るものか或いは P M堆積量の変化に因るものか判別しにく く、 精度良く P Mトラッパの故障を検出することが困難な場合があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、 P Mトラツバの故障を より精度良く検出することを可能にする技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の PMトラッパの故障検出システムは、内燃機 関の排気通路に設けられた PMトラツバと、前記 PMトラッパから流出する排気の 前記排気通路の径方向温度分布を検出する検出手段と、前記検出手段によつて検出 された前記径方向温度分布に基づいて前記 P Mトラツバの故障を判定する判定手 段と、 を備えることを特徴とする。
P Mトラツバに割れ等の故障が生じた場合、故障箇所は穴が開いたような状態に なっているため、 PMトラッパの基材と排気との接触面積が小さくなり、排気と P Mトラッパとの間で熱交換が行われにくくなる。すなわち、排気が PMトラツバの 故障箇所を通過する際に PMトラツバとの間で行う熱交換の効率は、非故障箇所を 通過する場合と比較して低下する。
また、故障箇所は非故障箇所と比較して圧力損失が低いため、 PMトラッパに流 入する排気は、 選択的に故障箇所に流れ込む。 すなわち、故障箇所の排気の流速は 非故障箇所の排気の流速より速くなる。 また、故障箇所の排気の流量は非故障箇所 の排気の流量より多くなる。従って、故障箇所を通過する排気と P Mトラッパとの 間で行われる熱の授受は、非故障箇所を通過する排気と P Mトラツバとの間で行わ れる熱の授受より少ない。
このように、故障箇所と非故障箇所とでは、 P Mトラッパを通過する排気と PM トラッパとの間の熱交換効率が相違するため、故障箇所を通過する排気の温度変化 は非故障箇所を通過する排気の温度変化と比較して小さくなる傾向がある。
例えば、 PMトラッパに流入する排気の温度が PMトラッパの温度より高い場合 (例えば冷間始動時等。 以下このような場合を 「排気高温時」 という。） には、 故 障箇所を通過する高温の排気から低温の P Mトラッパへ熱が移動しにくい。すなわ ち、故障箇所を通過する排気は冷却されにくい。 さらに P Mトラッパに流入する排 気の大部分がこのような熱交換効率の低い故障箇所を通過するため、故障箇所から 流出する排気の温度は非故障箇所から流出する排気の温度より高くなる。
—方、 P Mトラッパに流入する排気の温度が P Mトラッパの温度より低い場合 (例えば再生処理中や再生処理終了直後等。以下このような場合を「PMトラッパ 高温時」 という。） には、 高温の P Mトラッパから故障箇所を通過する低温の排気 へ熱が移動しにくい。 すなわち、故障箇所を通過する排気は加熱されにくい。 さら に P Mトラッパに流入する排気の大部分がこの熱交換効率の低い故障箇所を通過 するため、故障箇所から流出する排気の温度は非故障箇所から流出する排気の温度 より低くなる。
このように、 PMトラツバから流出する排気の温度分布は P Mトラッパの故障の 状態を反映したものとなる。従って、 PMトラッパから流出する排気の排気通路の 径方向の温度分布に基づいて PMトラツバの故障を検出することができる。ここで、 「排気通路の径方向の温度分布」 とは、排気通路の仮想中心軸線に垂直な仮想面上 における排気の温度分布である。伹し、仮想中心軸線又は仮想面は幾何学的な線又 は面を意味するものであり、実体としての軸状部材又は面状部材が排気通路内に設 けられていることを意味するものではない。
PMトラッパから流出する排気の温度分布は、 PMトラツバの前後差圧と比べて P Mトラッパにおける PMの堆積量の影響を受けにくいため、程度の小さい故障も より精度良く検出することができる。
ここで、 PMトラッパから流出した直後のお気は直線的に流れる。 従って、 PM トラツバの直下流の排気通路の径方向に配置された複数の温度センサによって測 定される排気温度に基づいて、 PMトラツバから流出する排気の径方向温度分布を 推定することができる。 本発明では、このようにして推定された排気の径方向温度分布に基づいて P Mト ラツバの故障を検出するようにしても良い。
正常な P Mトラッパにおいても、 P Mトラッパの仮想中心軸線近傍を流れるお気 の流速及び流量が最も多く、仮想中心軸線から離れるほど排気の流速及び流量は減 少する傾向があり、 且つ、 単位面積当たりの放熱量が増大する傾向がある。
従って、排気が P Mトラッパを通過する際の温度変化は、 PMトラツバの仮想中 心軸線近傍では小さく、 P Mトラッパの中心軸線から離れるほど大きくなる。 そのため、排気高温時には、 PMトラッパの出口側端面の中心部から流出する排 気の温度が最高温度となり、該中心部から最も離れた箇所から流出する排気の温度 が最低温度となる。
また、 PMトラッパ高温時には、 PMトラツバの出口側端面の中心部から流出す る排気の温度が最低温度となり、該中心部から最も離れた箇所から流出する排気の 温度が最高温度となる。
一方、故障が生じた PMトラッパにおいては、上述のように、故障箇所を流れる 排気の流速■流量が非常に大きく、正常時の PMトラツバの仮想中心軸線近傍を流 れる排気の流速 ·流量よりさらに大きくなる。 そのため、故障箇所から離れた非故 障箇所を流れる排気の流速■流量は正常時の PMトラツバの中心軸線から離れた箇 所における排気の流速 ·流量よりさらに小さくなる。
従って、故障箇所を通過する排気の温度変化は、正常時の仮想中心軸線近傍を通 過する排気の温度変化よりさらに小さくなる。 また、故障箇所から離れた非故障箇 所を通過する排気の温度変化は、正常時の中心軸線近傍から離れた箇所を通過する 排気の温度変化よりさらに大きくなる。
そのため、故障が生じた PMトラッパから流出する排気の温度分布における最高 温度と最低温度との温度差は、正常時の P Mトラッパから流出する排気の温度分布 における最高温度と最低温度との温度差よりも大きくなる。 従って、複数個設置された温度センサの中に、故障箇所近傍の直下流における排 気温度を測定する温度センサと、故障箇所から十分に離れた箇所の直下流における 排気温度を測定する温度センサとが存在すれば、複数の温度センサの測定値の最大 値と最小値との差は、正常な P Mトラツバから流出する排気の径方向温度分布にお ける最高温度と最低温度との差よりも大きくなる。
そこで、本発明においては、正常な PMトラッパから流出する排気の径方向温度 分布における最高温度と最低温度との差を予め実験などにより求めておき、これを 基準温度差として、各温度センサによって測定される排気の温度の最大値と最小値 との差がこの基準温度差を超える場合に P Mトラッパが故障していると判定する ようにしてもよい。
また、 上述のように、排気高温時においては、 P Mトラッパ直下流の排気の径方 向温度分布において最も高い温度となるのは、 P Mトラッパが正常であれば P Mト ラッパの出口側端面の中心部から流出する排気の温度 （以下「中心部温度」 ともい う） であるが、 PMトラッパに故障が生じた場合、故障箇所から流出する排気の温 度となる。
従って、 PMトラッパの出口側端面の中心部以外の箇所から流出する排気の温度 (以下 「周辺部温度」 とも言う） の中に、 中心部温度を超えるものが存在する場合 に、 PMトラツバが故障していると判定することもできる。
詳細には、排気通路の仮想中心軸線上の位置の排気温度を測定する中心部温度セ ンサと、排気通路の仮想中心軸線から離れた位置の排気温度を測定する 1又は複数 の周辺部温度センサと、 を設け、周辺部温度センサの測定ィ直のうちに中心部温度セ ンサの測定値を超えるものが存在する場合に、 P Mトラツバが故障していると判定 するようにしても良い。
また、 P Mトラッパ高温時においては、逆に、周辺部温度センサの測定値のうち に中心部温度センサの測定値を下回るものが存在する場合に、 PMトラッパが故障 していると判定することができる。
この故障判定方法によって、 PMトラッパの仮想中心軸線から離れた位置に生じ た故障を検出することができる。
本発明においては、複数の温度センサの配置として、正常時の P Mトラッパから 流出する排気の径方向温度分布における所定温度の等温線上の異なる位置の排気 温度を測定する複数の等温線上温度センサを設けても良い。所定の温度は予め定め られた温度である。
PMトラッパが正常であれば、各等温線上温度センサの測定値は略等しくなるは ずである。 し力、し、 PMトラッパに故障が生じた場合、 PMトラッパから流出する 排気の温度分布の変化に伴い、 PMトラッパ直下流の径方向温度分布における等温 線も変化する。 すなわち、 等温線上温度センサは、 PMトラッパに故障が生じた場 合の径方向温度分布における等^/線上には位置しなくなる。従って、各等温線上温 度センサの測定値のうちには異なる温度を示すものが現れることになる。
そこで、各等温線上温度センサの測定値の中に異なるものが存在する場合に、 P Mトラッパは故障していると判定することができる。詳細には、各等温線上温度セ ンサの測定値のうち所定の基準値以上異なるものがある場合に、 P Mトラツバが故 障していると判定することができる。
上記の構成では、 P Mトラツバから流出する排気の径方向温度分布を P Mトラッ パ直下流の排気の温度を測定する複数の温度センサの測定値に基づいて推定して いるが、 PMトラッパ直下流の複数の位置における排気の温度のうち、一部を PM トラッパに流入する排気の温度に基づいて推定するようにしても良い。こうするこ とで温度センサの設置個数を減らすことができるので、 PMトラッパの故障検出シ ステムの簡略化ゃコスト削減が可能になる。
PMトラッパ直下流の排気温度を推定する温度推定手段は、正常な P Mトラッパ における P Mトラツバに流入する排気の温度と P Mトラツバから流出する排気の PC寶 篇
8 温度との関係に基づいて推定を行う。 この関係は予め実験などにより求めておく。 温度推定手段を含む構成における PMトラツバの故障判定方法としては、例えば、 中央部温度を温度推定手段によつて推定し、周辺部温度を温度センサによつて測定 する構成の場合、複数の周辺部温度測定値のうちに中央部温度推定値を超えるもの が存在することを条件に、 P Mトラッパが故障していると判定することができる (排気高温時)。
また、 中央部温度を温度センサによって測定し、周辺部温度を温度推定手段によ つて推定する構成の場合、中央部温度測定値が周辺部温度推定値を下回っているこ とを条件に、 P Mトラツバが故障していると判定することができる（排気高温時)。 また、正常な PMトラッパの直下流における排気の径方向温度分布の、 ある特定 温度の等温線上の複数の排気温度 （以下 「等温線上温度」 ともいう） のうち、 一部 を温度推定手段によって推定し、他を温度センサによって測定する構成の場合、等 温線上温度測定値のうちに等温線上温度推定値と異なるものが存在することを条 件に、 PMトラツバが故障していると判定することができる。
上述のように、 PMトラツバに故障が生じた場合、故障箇所を通過する排気の流 速 -流量は非故障箇所を通過する排気の流速 ·流量より大きくなる傾向がある。 す なわち、 PMトラッパの直下流における排気の径方向流速分布は P Mトラツバの故 障状態を反映している。
そこで、本宪明では、 PMトラッパ直下流における排気の径方向の流速分布に基 づいて PMトラツバの故障を検出するようにしても良い。
本発明においては、 PMトラツバに流入する排気の温度と P Mトラツバの温度と の温度差が所定温度差を超えている場合に、 PMトラツバの故障検出を行うように しても良い。 ここで所定温度差は予め定められる値である。
これは、 PMトラッパに流入する排気の温度と PMトラツバの温度との温度差が 大きいほど、故障箇所を通過した排気の温度と非故障箇所を通過した排気の温度と の差異が顕著に現れるからである。従って、 より確実に P Mトラッパの故障を検出 することが可能になる。
P Mトラツバに流入する排気の温度と P Mトラッパの温度との温度差が大きく なる場合としては、例えば冷間始動時や P Mトラッパの再生処理の実行時等を例示 することができる。
以上説明した本発明に係る P Mトラツバの故障検出システムは、ウォールフロー 型の P Mトラツバに好適に適用することができる。
これは、 ウォールフロー型の P Mトラッパにおいては、 P Mトラッパを通過する 排気と P Mトラッパを構成する基材との接触面積が大きいため、故障箇所を通過す る排気と P Mトラツバとの間の熱の授受と、非故障箇所を通過する排気と P Mトラ ッパとの間の熱の授受との差異がより顕著に現れるからである。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明の実施例における内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を示す 図である。
図 2は、本発明の実施例における P Mトラツバが正常な場合の P Mトラッパ直下 流における排気の径方向温度分布を示す図である。
図 3は、本発明の実施例における PMトラツバに故障が生じた場合の P Mトラッ パ直下流における排気の径方向温度分布を示す図である。
図 4は、本発明の実施例における PMトラツバに故障が生じた場合の P Mトラッ パ直下流における排気の径方向温度分布を示す図である。
図 5は、 本発明の実施例における温度センサの設置態様を示す図である。
図 6は、本発明の実施例における P Mトラツバが正常な場合の各温度センサの測 定値の時間推移を示すグラフである。
図 7は、本 明の実施例における P Mトラッパに故障が生じた場合の P Mトラッ „— TO
PCT/JP2007/062641
10 パ直下流における排気の径方向温度分布と温度センサの位置との関係を示す図で める。
図 8は、本発明の実施例における PMトラツバに故障が生じた場合の各温度セン サの測定値の時間推移を示すグラフである。
図 9は、本発明の実施例における PMトラッパに故障が生じた場合の P Mトラッ パ直下流におけるお気の径方向温度分布と温度センサの位置との関係を示す図で ある。
図 1 0は、本発明の実施例における PMトラッパに故障が生じた場合の各温度セ ンサの測定値の時間推移を示すグラフである。
図 1 1は、本発明の実施例における P Mトラツバの故障判定ルーチンを示すフ口 一チャートである。 発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく 説明する。 本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、 その相対配置 等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する 趣旨のものではない。
(実施例 1 )
図 1は本発明の P Mトラッパの故障検出システムが適用される内燃機関の吸気 系及び排気系の概略構成を示す図である。
図 1に示す内燃機関 1は、 4つの気筒を有する水冷式の 4サイクルディ一ゼルェ ンジンである。
内燃機関 1には、吸気マエホールド 2が接続されており、吸気マ二ホールド 2の 各枝管は吸気ポートを介して各気筒の燃焼室と連通している。吸気マ二ホールド 2 には吸気通路 8が接続されている。吸気通路 8の途中には吸気と外気とで熱交換を PCT/JP2007/062641
11 行うインタークーラ 4が設けられている。 インタークーラ 4より上流には、排気の エネルギーを駆動源として作動するターボチャージャ 5のコンプレッサハウジン グ 6が設けられている。 コンプレッサハウジング 6より上流には、エアクリーナ 1 5が設けられている。
内燃機関 1には、排気マエホールド 3が接続されており、排気マ二ホールド 3の 各枝管は排気ポートを介して各気筒の燃焼室と連通している。排気マ二ホールド 3 にはターボチャージャ 5のタービンハウジング 7が接続されている。タービンハウ ジング 7には排気通路 9が接続されている。排気通路 9にはウォールフロー型の P Mトラッノ、° 1 7が設けられている。 PMトラッノ 1 7には吸蔵還元型 N O X触媒が 担持されている。 PMトラッパ 1 7は排気中の粒子状物質を捕集する。 P Mトラッ パ 1 7より下流において排気通路 9は大気に開放されている。
排気マ二ホールド 3と吸気マ二ホールド 2とは E G R通路 1 4を介して連通し ている。 E G R通路 1 4を経由して排気の一部が内燃機関 1の燃焼室に再循環する。 これにより燃焼室における燃焼温度が低下して燃焼過程における窒素酸化物の発 生量が減少する。
PMトラッノ、° 1 7の直下流のお気通路 9には、 P Mトラッパ 1 7力、ら流出する 気の温度を測定する複数の温度センサ 1 0が設けられている。温度センサ 1 0の測 定値から P Mトラッパ 1 7から流出する排気の径方向温度分布を推定することが 可能になっている。 温度センサ 1 0の詳細な設置態様については後述する。
以上述べたように構成された内燃機関 1には、内燃機関 1を制御する電子制御コ ンピュータである E C U 1 6が併設されている。 E C U 1 6は、内燃機関 1の運転 条件や運転者の要求に応じて内燃機関 1の運転状態を制御する。 E C U 1 6には、 温度センサ 1 0が電気配線を介して接続され、その出力信号が E C U 1 6に入力さ れるようになっている。
P Mトラッノ、° 1 7に所定量の P Mが捕集された段階で、 P Mトラッノ 1 7の再生 処理が行われる。所定量とは、 内燃機関 1の機関出力に影響を与える虞がない PM 堆積量の上限値である。
再生処理では、内燃機関 1において、 トルクを発生させるための主噴射とは別に 副噴射が行われる。 これにより内燃機関 1からの排気の温度が上昇するため、高温 の排気によって PMトラッパ 1 7が昇温され、 P Mトラッノ 1 7に堆積した P Mの 酸化反応が促進される。 また、排気浄化装置 1 7より上流の排気中に燃料添加を行 つても良い。 この場合、排気中に添加された燃料は P Mトラッパ 1 7の基材に担持 された酸化触媒において還元剤として反応する。その際に発生する反応熱によって P Mトラッノ、° 1 7が昇温され、 P Mトラッノ 1 7に堆積した P Mの酸ィ匕反応が促進 される。
ところで、 PMトラッパ 1 7が過捕集状態の時に再生処理が行われると、 P Mの 酸化反応が急激に進行して非常に大きな反応熱が発生し、 PMトラッノ 1 7の基材 が溶損する等の故障が生じる場合がある。
このような故障が生じた箇所は穴が開いたような状態となり、 PM捕集能力が低 下するため、可及的早期にこのような故障を検出する必要がある。本実施例の PM トラッパの故障検出システムは、 P Mトラッノ、° 1 7から流出する排気の排気通路径 方向の温度分布に基づいて P Mトラッパ 1 7の故障を検出することを特徴として いる。 以下、 P Mトラッパ 1 7から流出する排気の径方向温度分布と、 PMトラッ パ 1 7の故障状態との関係について説明する。
P Mトラッパ 1 7を通過する排気は P Mトラッパ 1 7の基材との間で熱交換を 行うため、温度が変化する。例えば、冷間始動時等のように P Mトラッパ 1 7に流 入する排気の温度が PMトラッパ 1 7の温度より高い場合（以下「排気高温時」 と いう） には、排気は P Mトラッパ 1 7を通過する際に冷却されるため、 PMトラッ パ 1 7から流出する排気の温度は P Mトラッパ 1 7に流入する際の排気の温度と 比べて低下する。 また、再生処理中や再生処理実行直後のように P Mトラッパ 1 7 の温度が排気の温度より高い場合 （以下 「PMトラッパ高温時」 という） には、 排 気は P Mトラッ 7を通過する際に加熱されるため、 PMトラッノ、 ° 1 7から流出 する排気の温度は P Mトラッパ 1 7に流入する際の排気の温度と比べて高くなる。
ところで、 PMトラッパ 1 7と排気との熱交換の効率は PMトラッパ 1 7を通過 する排気の流速や流量に依存する。 PMトラッパ 1 7の仮想中心軸線近傍ほど排気 の流速及び流量は大きくなる傾向があるため、 PMトラッパ 1 7の仮想中心軸線近 傍を通過する排気と PMトラッパ 1 7との間では熱の授受が行われにくレ、。従って、 P Mトラッパ 1 7の仮想中心軸線近傍ほど PMトラッノ 1 7を通過する際の排気 の温度変化の度合いが小さくなる。
このように、排気が通過する P Mトラッパ 1 7の箇所によって排気と P Mトラッ ノ、。 1 7との間で行われる熱交換の効率が異なるため、 P Mトラッパ 1 7を通過する 排気の温度変ィ匕の度合いは、排気が通過する PMトラッパ 1 7の箇所によって異な る。 すなわち、 PMトラッパ 1 7から流出する排気の温度は均一ではない。
例えば、 気高温時には、 PMトラッノ、° 1 7から流出する排気の径方向 分布 は、 P Mトラッパ 1 7の仮想中心軸線近傍ほど温度が高くなる傾向を示す。 一方、 P Mトラッパ高温時には、 PMトラッノ 1 7の仮想中心軸線近傍ほど温度が低くな る温度分布となる。
図 2は、 P Mトラッパ 1 7の直下流の排気通路 9の仮想中心軸線に垂直な面（図 1の X— X 'で示される面）上の排気の温度分布を示す図である。図 2の破線 A 1 ， A 2 ， A 3はそれぞれ排気の温度が TA 1 ， T A 2 , TA 3の等温線である。 例え ば排気高温時には P Mトラッパ 1 7の中心軸線近傍ほど排気の温度は高くなるの で、 T A 1 > T A 2 > TA 3という関係になる。
一方、 PMトラッパ 1 7に割れ等の故障が生じた場合には、 PMトラッノ、° 1 7か ら流出する排気の温度分布は上記説明とは異なる傾向を示す。
PMトラッパ 1 7に故障が生じた場合、故障箇所は穴が開いたような状態となる。 そのため、 P Mトラッパ 1 7の基材と排気との接触面積が減少し、 P Mトラッパ 1 7と排気との熱交換の効率が低下する。
さらに、故障箇所は非故障箇所と比較して圧力損失が低下するため、 P Mトラッ パ 1 7に流入する排気は選択的に故障箇所に流れ込む。そのため、 PMトラッパ 1 7を通過する排気のうち故障箇所を通過する排気の量は非故障箇所を通過する排 気の量と比較して多くなる。従って、故障箇所を流れる排気の流速は非故障箇所を 流れる排気の流速より速くなる。 そのため、故障箇所を通過する排気と P Mトラッ パ 1 7との熱交換の効率は、非故障箇所を通過する排気と PMトラッパ 1 7との熱 交換の効率と比較して小さくなる。
その結果、故障箇所を通過する排気の温度変化は、非故障箇所を通過する排気の 温度変化より小さくなる。 この温度変化は、正常な P Mトラッパ 1 7の仮想中心軸 線近傍を通過する排気の温度変化よりも更に小さくなる。逆に、非故障箇所を通過 する排気の温度変化は、正常な PMトラッノ 1 7の中心軸線から離れた位置を通過 する排気の温度変化より更に大きくなる傾向を有する。
例えば、排気高温時には、 P Mトラッパ 1 7から流出する排気の径方向温度分布 は、故障箇所近傍ほど温度が高く、故障箇所から離れた非故障箇所では温度が低く なる傾向を示す。 一方、 P Mトラッパ高温時には、 P Mトラッパ 1 7から流出する 排気の径方向温度分布は、故障箇所近傍ほど温度が低く、故障箇所から離れた非故 障箇所では温度が高くなる傾向を示す。 また、 いずれの場合においても、 P Mトラ ツバ 1 7から流出する排気の径方向温度分布における最高温度と最低温度との温 度差は、 P Mトラッノ 1 7が正常な場合の排気の径方向温度分布における最高温度 と最低温度との温度差より大きくなる。
図 3は、 P Mトラッパ 1 7に故障が生じた場合の、 PMトラッパ 1 7の直下流を 流れる排気の排気通路径方向の温度分布を示す図である。 図 3の破線 B l 、 B 2、 B 3はそれぞれ排気の温度が T B I , T B 2 , T B 3の等温線である。 斜線で示し た領域 12は故障箇所を表す。例えば排気高温時には故障箇所 12の近傍ほど排気 の温度が高くなるので、 TB 1 >TB 2〉TB 3という関係が成り立つ。 図 3に示 されるように、 PMトラッパ 17の仮想中心軸線から離れた位置に故障が生じた場 合、 PMトラッパ 17から流出する排気の径方向温度分布は、 PMトラッノ 17力 S 正常な場合の径方向温度分布から大きく変化する。
図 4は、 PMトラッパ 17の中心軸線近傍の箇所に故障が生じた場合の、 PMト ラッパ 17の直下流を流れる排気の排気通路径方向の温度分布を示す図である。図 4の破線 C 1 , C 2, C 3, C4はそれぞれ排気の温度が T C 1， TC 2, TC 3, TC4の等温線である。斜線で示した領域 13は故障箇所を表す。例えば排気高温 時には故障箇所 13から流出する排気の温度が最も高温になり、故障箇所 13から 離れるほど排気の温度は低くなる。図 4に示されるように、 PMトラッノ、 °17の仮 想中心軸線近傍の箇所に故障が生じた場合、 PMトラッパ 17から流出する排気の 温度分布は PMトラッノ 17が正常な場合と似た傾向を示す力 等 の密度は P Mトラッパ 17が正常な場合と比較して密になっている。すなわち、径方向温度分 布における温度変化の傾きが PMトラッパ 17が正常な場合と比較して大きくな る。 そのため、 PMトラッノ、 °1 7から流出する排気の径方向温度分布における最高 温度と最低温度との温度差は、 PMトラッノ、°17が正常な場合より大きくなる。 以上説明したように、 PMトラッノ 17から流出する排気の温度分布は PMトラ ッパ 17の故障状態を反映したものとなる。従って、 PMトラッノ 17直下流にお ける排気の径方向温度分布に基づいて PMトラッパ 17の故障を検出することが できる。
本実施例では、 PMトラッパ 17の故障に起因する PMトラッパ 17から流出す る排気の径方向温度分布の変化を、 PMトラッパ 17直下流の排気通路 9に設けら れた温度センサ 10の測定値に基づいて推定する。図 5に温度センサ 10の詳細な 設置態様を示す。図 5は、排気通路 9の仮想中心軸線に垂直な断面（図 1の X— X3 „
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16 断面） による PMトラッパ 1 7直下流の排気通路 9の断面図である。
本実施例では温度センサ 10は 5個設けられている（温度センサ 1 0 a、 1 0 b、 1 0 c、 1 0 d、 1 0 e)。各温度センサの温度検出素子 1 1 a、 l i b, 1 1 c、 l i d, 1 1 6は ー ' 断面上に位置するように配置されている。
温度センサ 1 0 aの温度検出素子 1 1 aは排気通路 9の仮想中心軸線上に位置 しており、 PMトラッノ、°1 7の仮想中心軸線近傍から流出する排気の温度を測定す る （以下、 温度センサ 1 0 aを 「中心部温度センサ」 という）。 '温度検出素子 1 1 a以外の 4個の温度検出素子 1 l b、 1 1 c、 l l d、 1 1 eは全て等温線 A 3上 に位置しており、 PMトラッパ 1 7の仮想中心軸線から離れた位置から流出する排 気の温度を測定する （以下、 温度センサ 10 b、 10 c、 1 0 d、 1 0 eを 「周辺 部温度センサ」 という）。
5個の温度センサ 10 a、 1 0 b、 10 c、 10 d、 l O eは、 それぞれ電気配 線を介して E C U 1 6に接続されており、各温度センサの温度検出素子による測定 信号が ECU 1 6に入力されるようになっている。
図 6は、 PMトラッパ 1 7が正常な時の温度センサ 1 0 a、 1 0 b, 1 0 c、 1 0 d、 10 eによる測定値の時間推移を示すグラフである。 図 6の横軸は時間、縦 軸は温度を表す。 グラフの実線は中心部温度センサ 10 aの測定値 T a、点線は周 辺部温度センサ 10 bの測定値 T b、 1点鎖線は周辺部温度センサ 10 cの測定値 T c、 2点鎮線は周辺部温度センサ 10 dの測定値 T d、破線は周辺部温度センサ 1 0 eの測定値 T eの時間推移をそれぞれ表している。
図 6に示すように、 周辺部温度センサ 10 b、 1 0 c、 1 0 d、 10 eは、 その 温度検出素子 1 l b、 1 1 c、 l i d、 1 1 eが等温線 A 3上に位置しているので、 測定値 Tb, T c， T d, T eは略等しい温度となる （図を見やすくするため、 図 6では周辺部温度センサの測定値のグラフが重ならないようにずらして描かれて いる）。 また、 中心部温度センサ 10 aの測定値 T aは最も高くなつている。 一方、 PMトラッパ 17に図 3に示すような故障が生じた場合、 PMトラッパ 1 7直下流の排気の径方向温度分布における等温線と各温度センサとの位置関係は 図 7のようになる。図 7に示すように、 PMトラッパ 17に故障 12が生じた場合 は、ほぼ等^ 1上に位置する温度検出素子 1 1 c力 S 5個の温度検出素子のうち で最も故障箇所 12に近接しているため、周辺部温度センサ 10 cの測定値 T cが 5個の温度センサの測定値のうちで最高温度となる。以下、温度検出素子 1 1 aが 等温線 B 2の近傍に位置する中央部温度センサ 10 aの測定値 T a、温度検出素子 1 1 b、 l i dが等温線 B 3の近傍に位置する周辺部温度センサ 10 b、 10 dの 測定値 T b， T d、温度検出素子 l i eが等、 Β 3より更に故障箇所 12力、ら離 れた位置に位置する周辺部温度センサ 10 eの測定値 T eの順に測定値は低くな る。
図 8は、 PMトラッパ 17に図 3に示すような故障が生じた時の温度センサ 10 a、 10 b、 10 c、 10 d、 10 eによる測定値の時間推移を示すグラフである。 図 8の横軸は時間、縦軸は温度を表す。 グラフの実線は中央部温度センサ 10 aの 測定値 T a、点線は周辺部温度センサ 10 bの測定値 T b、 1点鎖線は周辺部温度 センサ 10 cの測定値 T c、 2点鎖線は周辺部温度センサ 10 dの測定値 T d、破 線は周辺部温度センサ 10 eの測定値 T eの時間推移をそれぞれ表している。 図 8に示すように、 PMトラッノ、 °17が正常な時には略等しい温度となっていた Tb， T c, Td， Teは、 それぞれ異なる温度となっている。
従って、周辺部温度センサ 10 b、 10 c、 10 d、 10 eの測定値 T b , T c， T d, T eのうちに異なる温度となっているものがあることを条件に PMトラッパ 17に故障が生じたと判定することができる。
また、 PMトラッノ 17に故障 12が生じた時の最高温度 T cと最低温度 T eと の温度差 Δ T 1は、 PMトラッパ 17が正常な時の最高温度 T aと最低温度 T b = T c=Td=Teとの温度差 ΔΤと比較して大きくなつている。 ^
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18 従って、 PMトラッパ 17が正常な場合の最高温度と制定温度との温度差 ΔΤを
基準値として、 5個の温度センサ 10の測定値 T a， Tb, Tc, T d, Teのう ちの最高温度と最低温度との温度差が基準値を超えることを条件に P Mトラッパ
17に故障が生じたと判定するようにしてもよい。
また、 周辺部温度センサ 10 b、 10 c、 10 d、 106の測定値丁 ， T c，
T d， T eのうちに、 中心部温度センサ 10 aの測定 aよりも高温のものがあ
ることを条件に PMトラッパ 17が故障していると判定するようにしてもよい。こ れは、 PMトラッパ 17が正常であれば、 中心部の温度が最高温度になるはずだか
らである。
一方、 PMトラッパ 17に図 4に示すような故障が生じた場合、 PMトラッパ 1
7直下流の排気の径方向温度分布における等温線と各温度センサとの位置関係は 図 9のようになる。 図 9に示すように、 PMトラッパ 17に故障 1 3が生じた場合
は、 周辺部温度センサ 10 b、 10 c、 10 d、 10 eの温度検出素子 11 b、 1 l c、 l l d、 l i eは、 故障後も等温線 C 4上に位置することになるので、周辺
部温度センサ 10 b、 10 c、 10 d、 10 eの測定値 T b， Tc， Td, T eは 略等しい温度となる。
図 10は、 PMトラッパ 17に図 4に示すような故障が生じた時の温度センサ 1
0 a、 10 b、 10 c、 10 d、 10 eによる測定値の時間推移を示すグラフであ る。 図 10の横軸は時間、縦軸は温度を表す。 グラフの実線は中央部温度センサ 1
0 aの測定 :Τ a、点線は周辺部温度センサ 10 bの測定値 T b、 1点鎖線は周辺 部温度センサ 10 cの測定値 T c、 2点鎖線は周辺部温度センサ 10 dの測定値 T d、破線は周辺部温度センサ 10 eの測定値 T eの時間推移をそれぞれ表している。
図 10に示すように、周辺部温度センサ 10 b、 10 c、 10 d、 10 eの測定 値 Tb, Tc, Td, Teは、 PMトラッパ 17が正常な場合と同様に略等しい温 度となっている。従って、 PMトラッパ 17の仮想中心軸線近傍に故障が生じた場 合のように、周辺部温度センサの測定値の中に異なる温度となるものがあるか否か で PMトラッパの故障を検出することはできない。
し力 し、この場合故障箇所 13を中心とする径方向温度分布における温度変化の 傾きは PMトラッパ 17が正常な場合と比較して大きくなるため、中心部温度 T a と周辺部温度 Tb Tc^Td^Teとの温度差 ΔΤ2は、 PMトラッノヽ °1 7が正 常な場合の中心部の温度と周辺部の温度との温度差 Δ Tより大きくなる。 従って、 5つの温度センサ 10の測定値 T a, Tb， T c， T d, Teのうちの最高温度と 最低温度との温度差が上記の基準値 Δ Tを超えているか否かに基づいて PMトラ ッノ 17の故障を検出することができる。
以下、 ECU16によって行われる PMトラッパ 17の故障検出について、図 1 1のフローチャートに基づいて説明する。図 1 1のフローチャートは PMトラッパ 17の故障検出を行うためのルーチンを示すフローチャートであり、このルーチン は ECU 16によって所定期間毎に繰り返し実行される。
まず、ステップ S 1において、 ECU16は、 5個の温度センサ 10 a、 10 b、 10 c、 10 d、 10 eの測定値 T a , Tb， Tc， Td， Teを取得する。 次に、 ステップ S 2において、 ECU 16は、 測定値 T a， Tb， Tc， Td、 T eのうちの最高温度 Tm a xと最低温度 Tm i nを求める。
次いで、 ステップ S 3において、 ECU16は、最高温度 Tma xと最低温度 T m i nとの温度差が基準値 ΔΤを超えているか否かを判定する。
ステップ S 3において肯定判定された場合、 E CU 16は、 ΡΜトラッパ 17は 故障していると判定し （ステップ S 7)、 本ルーチンの実行を終了する。 一方、 ス テツプ S 3において否定判定された場合、 ECU 16は、次のステップ S 4に進む。 ステップ S 4では、 ECU16は、 周辺部温度 Tb， T c, T d, Teの中に中 心部温度 T aより高温のものがある力否かを判定する。
ステップ S 4において肯定判定された場合、 ECU 16は、 PMトラッパ 17は 故障していると判定し （ステップ S 7)、 本ルーチンの実行を終了する。 一方、 ス テツプ S 4において否定判定された場合、 E CU 16は、次のステップ S 5に進む。 ステップ S 5では、 ECU 16は、 周辺部温度 Tb， Tc， T d, Teの中に異 なる温度のものがある力否かを判定する。 ここでは、 周辺部温度 T iと T j ( i , j e {b, c, d, e}) の温度差が所定値 δを超える場合に、 1^と1^は異な ると判定するようにしている。 所定値 δは予め定められる。
ステップ S 5において肯定判定された場合、 ECU 16は、 PMトラッノ 17は 故障していると判定し (ステップ S 7)、 本ルーチンの実行を終了する。 一方、 ス テツプ S 5において否定判定された場合、 ECU16は、 PMトラッパ 17は正常 であると判定し （ステップ S 6)、 本ルーチンの実行を一旦終了する。
以上説明した故障検出ルーチンを実行することにより、 PMトラッパ 17から流 出する排気の温度分布に基づいて; PMトラッパ 17の故障検出を行うことができ る。 PMトラッパ 17から流出する排気の温度は、 PMトラッパ 17の前後差圧と 比較して PMトラッパ 17における PM堆積量の影響を受けにくいため、より精度 良く PMトラッノ 1 7の故障を検出することが可能になる。
なお、以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本究明の 本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施形態には種々の変更を加え得る。例え ば、温度センサ 10の偶数は複数であれば何個でも良い。個数が多ければより精確 に PMトラッパ 17直下流の排気温度の径方向温度分布を推定できる。 また、 PM トラッパ 1 7直下流の複数箇所における排気温度のうちいくつかを PMトラッパ 17に流入する排気の温度に基づいて推定するようにしても良い。このような構成 とすることによって温度センサ 10の設置個数を低減することができる。 また、上 記実施例では PMトラッパ 17直下流の排気温度の径方向温度分布の変化に基づ いて PMトラッパ 1 7の故障を検出している力 この排気温度の径方向温度分布の 変化は PMトラッパ 1 7の故障に伴う PMトラッパ 17直下流における排気の流 PC漏關 62641
21 速'流量の変化に起因するものである。従って PMトラッパ 1 7直下流における排 気の流速'流量の変化を検出し、 この検出結果に基づいて PMトラッパ 1 7の故障 を検出するようにしてもよい。 産業上の利用可能个生
本発明により、 P Mトラッパの故障をより精度良く検出することが可能になる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 内燃機関の排気通路に設けられた PMトラッノヽ °と、
前記 P Mトラツバから流出する排気の前記排気通路の径方向温度分布を検出す る検出手段と、
前記検出手段によつて検出された前記径方向温度分布に基づいて前記 PMトラ ツバの故障を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする P Mトラッパの故障検出システム。
2 . 請求項 1において、
前記 P Mトラッパの直下流の排気通路の径方向に配置された複数の温度センサ を更に備え、
前記検出手段は、前記複数の温度センサによつて測定される排気温度に基づいて 前記径方向温度分布を推定することを特徴とする P Mトラツバの故障検出システ ム。 .
3 . 請求項 2において、
前記判定手段は、前記各温度センサの測定値の最高温度と最低温度との温度差が 所定の基準温度差を超えていることを条件に前記 P Mトラツバが故障していると 判定することを特徴とする P Mトラッパの故障検出システム。
4 . 請求項 2において、
前記複数の温度センサは、
前記排気通路の仮想中心軸線上の位置の排気温度を測定する中心部温度セン サと、 前記排気通路の仮想中心軸線から離れた位置の排気温度を測定する 1又は複 数の周辺部温度センサと、 を含み、
前記判定手段は、前記 P Mトラツバに流入する排気の温度が前記 PMトラツバの 温度より高い場合に、前記周辺部温度センサの測定値のうちに前記中心部温度セン サの測定値を超えるものが存在することを条件に前記 P Mトラツバが故障してい ると判定することを特徴とする PMトラツバの故障検出システム。
5 . 請求項 2において、 '
前記複数の温度センサは、
前記排気通路の仮想中心軸線上の位置の排気温度を測定する中心部温度セン サと、
前記排気通路の仮想中心軸線から離れた位置の排気温度を測定する 1又は複 数の周辺部温度センサと、 を含み、 '
前記判定手段は、前記 P Mトラツバに流入する排気の温度が前記 PMトラツバの 温度より低い場合に、前記周辺部温度センサの測定値のうちに前記中心部の温度セ ンサの測定値を下回るものが存在することを条件に前記 P Mトラツバが故障して いると判定することを特徴とする P Mトラツバの故障検出システム。
6 . 請求項 2において、
前記複数の温度センサは、前記 P Mトラツバが正常な時の前記径方向温度分布に おける所定温度の等温線上の異なる位置の排気温度を測定する複数の等温線上温 度センサを含み、 .
前記判定手段は、前記各等温線上温度センサの測定値のうちに所定の基準値以上 異なるものが存在することを条件に前記 P Mトラツバが故障していると判定する ことを特徴とする P Mトラッパの故障検出システム。
7 . 請求項 1において、
前記 P Mトラッパの直下流の排気通路の径方向に配置された 1又は複数の温度 センサと、
前記 P Mトラッパに流入する排気の温度に基づいて前記 P Mトラツバの直下流 の排気通路の径方向の位置における排気温度を推定する 1又は複数の温度推定手 段と、
を更に備え、
前記検出手段は、前記温度センサによって測定される排気温度及び前記温度推定 手段によって推定される排気温度に基づいて前記径方向温度分布を推定すること を特徴とする P Mトラツバの故障検出システム。
8 . 内燃機関の排気通路に設けられた PMトラッパと、
前記 P Mトラッパから流出する排気の前記排気通路の径方向流速分布を検出す る流速分布検出手段と、
前記流速分布検出手段によって検出された前記径方向流速分布に基づいて前記 P Mトラツバの故障を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする PMトラツバの故障検出システム。
9 . 請求項 1〜7のいずれか 1項において、
前記判定手段は、前記 PMトラツバに流入する排気の温度と前記 PMトラツバの 温度との温度差が所定温度差を超えている場合に、前記 PMトラッパの故障検出を 行うことを特徴とする PMトラツバの故障検出システム。
1 0 . 請求項 1〜 9のいずれか 1項において、 前記 PMトラッパはウォールフロー型であることを特徴とする PM ラッパの 故障検出システム
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