JP2015169085A - 内燃機関の排気浄化システム及び、内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い精度で、フィルタの故障診断を実施することができる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの下流側に、電極間に電圧が印加されることで排気中の微粒子物質を捕集してその量を検出するＰＭ検出手段を備えており、所定時期における（Ｓ１１２）ＰＭ検出手段の出力信号に基づいて、フィルタの故障の判定を行う（Ｓ１１３〜Ｓ１１５）排気浄化システムであって、ＰＭ検出手段の近傍の排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度とＰＭ検出手段の温度の間の温度差のうちの、少なくとも何れかに応じて電極間に印加する電圧を変更する（Ｓ１０６〜Ｓ１１１）。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システム及び、内燃機関の排気浄化システムにおけるフィルタの故障判定方法に関する。

従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される微粒子物質を浄化するために、排気通路にフィルタが設けられることがある。このフィルタは、昇温させてフィルタ内に堆積された微粒子物質を酸化除去することにより、微粒子物質の捕集能力を再生させることが可能になっている。しかしながら、このフィルタは、前述の再生処理の際に過昇温して溶損したり、欠けや割れ等が生じることによって故障してしまう場合がある。

フィルタが故障すると、そのフィルタに捕集されず通過する微粒子物質が多くなり、車両外に放出する微粒子物質の量が増加してしまう可能性がある。これに対し、近年、車両に搭載されるコンピュータが行う自己故障診断（ＯＢＤ：On-Board-Diagnostics ）の一
環として、フィルタ前後の差圧を検出し、この差圧が異常に少ない場合に故障と判定する故障診断がある。しかしながら、この故障診断においては、フィルタへの微粒子物質の堆積量によって差圧が変化する点や、温度やＮＯ_２等の影響でフィルタに堆積した微粒子物質が酸化してしまい微粒子物質の堆積量の把握が困難となる点などの不都合がある。

フィルタの自己故障診断（ＯＢＤ）を行うための別の方法として、フィルタを通過した微粒子物質の量を検出するＰＭセンサを利用した故障診断が提案されている。この技術としては、電極式のＰＭセンサにおけるセンサ素子の電極に付着した微粒子物質によって電極間の通電が開始される時期を通電時期として、フィルタが故障した場合における通電時期である故障時通電時期を推定する時期推定手段と、実際の通電時期が故障時通電時期よりも先の場合に、フィルタが故障していると判定する故障判定手段と、を備えるものが公知である（例えば、特許文献１を参照。）。

すなわち、フィルタの下流側に設けられたＰＭセンサは、微粒子物質が所定量堆積した時点で出力するセンサであり、フィルタが正常である場合と比較し、フィルタが故障している場合には早期に出力する。上記の公知技術は、故障フィルタにおいてＰＭセンサが出力するタイミングを推定し、そのタイミングにおけるセンサ出力の有無でフィルタの故障を判定するものとも言える。

しかしながら、ＰＭセンサにおけるセンサ素子の前記電極間への微粒子物質の堆積のし易さは、ＰＭセンサの近傍の排気中のＰＭ濃度、排気の流速、排気とセンサ素子の間の温度差などの要因の影響を受ける場合がある。従って、これら要因によって診断期間内に堆積する微粒子物質の量が変化してしまい、ＰＭセンサを利用した故障診断においても診断の精度が低下する虞があった。

特開２０１２−１２２３９９号公報 特開２０１０−２７５９７７号公報 特開２０１２−１２７９０７号公報 特表２００８−５０２８９２号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高い精度で、フィルタの故障診断を実施することができる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの下流側に、電極間に電圧が印加されることで排気中の微粒子物質を捕集してその量を検出するＰＭ検出手段を備えており、所定時期におけるＰＭ検出手段の出力信号に基づいて、フィルタの故障の判定を行う排気浄化システムであって、ＰＭ検出手段の近傍の排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度とＰＭ検出手段の温度の間の温度差のうちの、少なくとも何れかに応じて電極間に印加する電圧を変更することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の微粒子物質を捕集して浄化するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するＰＭ検出手段と、
前記微粒子物質の捕集中の所定時期における前記ＰＭ検出手段の出力に基づいて、前記フィルタの故障を判定するフィルタ故障判定手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記ＰＭ検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィルタの下流側における排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差のうちの少なくともひとつに応じて、
前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度がより高い場合には、より低い場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
前記フィルタの下流側における排気の流速がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
前記フィルタの下流側における排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させるように、前記電極間に印加する電圧を変更することを特徴とする。

ここで、フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度がより高い場合には、より低い場合と比較して上記のＰＭ検出手段の電極間への前記微粒子物質の捕集量が増加することが分かっている。また、フィルタの下流側における排気の流速がより大きい場合には、より小さい場合と比較してＰＭ検出手段の電極間への前記微粒子物質の捕集量が増加することが分かっている。また、フィルタの下流側における排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差がより大きい場合には、より小さい場合と比較してＰＭ検出手段の電極間への前記微粒子物質の捕集量が増加することが分かっている。一方、ＰＭ検出手段の電極間に印加する電圧がより低い場合には、より高い場合と比較して電極間への前記微粒子物質の捕集量が減少することが分かっている。

よって、本発明によれば、ＰＭ検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量に対する、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差による影響を緩和することができる。その結果、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差の値に拘わらず、フィルタを通過した微粒子物質の量を同じ条件で検出することができ、より精度よくフィルタの故障判定を行うことが可能となる。なお、本明細書において、ＰＭ検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量に対する、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度と前
記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差による影響を緩和するとは、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気温度差による、ＰＭ検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量の変化の量を低減することを意味する。

また、本発明においては、前記ＰＭ検出手段の前記電極間に印加する電圧を、前記微粒子物質の濃度、前記排気の流速、または、前記排気温度差による、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を所定の許容レベルまで緩和するように変更するようにしてもよい。

そうすれば、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差による、ＰＭ検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量に対する影響を充分に緩和することができる。その結果、より確実に、フィルタを通過した微粒子物質の量を同じ条件で検出することができ、より確実に、フィルタの故障判定の精度を向上させることが可能となる。なお、上記において、所定の許容レベルとは、他のシステム構成との関係で一概には言えないが、フィルタの故障診断を実施する上で支障のないレベルのことをいう。例えば、微粒子物質の濃度、排気の流速、または、排気温度差による、電極間への微粒子物質の捕集量の変化が、±３％以内、±１％以内、±０．５％以内などでもよい。

また、本発明においては、前記ＰＭ検出手段の前記電極間に印加する電圧を、前記微粒子物質の濃度、前記排気の流速、または、前記排気温度差による、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺するように変更してもよい。

そうすれば、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差による、ＰＭ検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量に対する影響を相殺することができる。その結果、より確実に、フィルタを通過した微粒子物質の量を同じ条件で検出することができ、より確実に、フィルタの故障判定の精度を向上させることが可能となる。なお、上記において、前記ＰＭ検出手段の前記電極間に印加する電圧を、前記微粒子物質の濃度、前記排気の流速、または、前記排気温度差による、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺するように変更するとは、微粒子物質の濃度、排気の流速、または排気温度差による、電極間への微粒子物質の捕集量の変化が零になるように、ＰＭ検出手段の電極間に印加する電圧を変更することを意味する。

また、本明細書において、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差による、ＰＭ検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量に対する影響を相殺するとは、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気温度差の値が変化しても、ＰＭ検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量が変化しないようにすることを意味する。

また、本発明においては、前記所定時期は、前記ＰＭ検出手段の再生制御の完了後から所定時間後の時期であり、
前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期における前記ＰＭ検出手段の出力信号が所定の閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するようにしてもよい。

ここで、フィルタと同様、ＰＭ検出手段についても適時に電極を昇温し、電極間に堆積した微粒子物質を酸化除去する再生制御が行われる。本発明においては、このＰＭ検出手段の再生制御の完了後から所定時間後までの期間にＰＭ検出手段の電極に堆積した微粒子物質量を検出することにより、堆積が無い状態からの微粒子物質の堆積量を検出でき、より精度よく、フィルタの故障判定を行うことが可能となる。また、所定時期におけるＰＭ検出手段の出力信号と所定の閾値とを比較するという簡単な処理により、フィルタの故障
判定を行うことが可能となる。

また、本発明においては、所定の第一閾値と、該第一閾値より大きい所定の第二閾値の二つの閾値が設定され、
前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期より早い時期における前記ＰＭ検出手段の出力信号が前記第二閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するとともに、前記所定時期における前記ＰＭ検出手段の出力信号が前記第一閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するようにしてもよい。

ここで、フィルタの故障の程度にも差がある。故障の程度が重い場合には、フィルタを通過する微粒子物質の量も多く、早い段階からＰＭ検出手段の電極間に堆積する微粒子物質の量が増加する。一方、故障の程度が軽い場合には、フィルタを通過する微粒子物質の量は少なく、ＰＭ検出手段の電極間に堆積する微粒子物質の量が正常なフィルタとあまり差が無い場合もある。

これに対し、本発明では、所定時期より前の時期においても、ＰＭ検出手段の出力が比較的大きな第二閾値以上の場合には、フィルタが故障と判定する。この場合は、フィルタの故障の程度が重い場合と考えられる。一方、所定時期においては、ＰＭ検出手段の出力が比較的小さな第一閾値以上の場合には、フィルタが故障と判定する。この場合はフィルタの故障の程度が軽い場合と考えられる。

このように、本発明においては、２種類の閾値を用いることにより、より故障の程度の軽い故障フィルタについても所定時期において故障判定することができ、より故障の程度の重い故障フィルタについては所定時期より早いタイミングで故障判定することができる。その結果、故障判定の対象となる故障の程度の範囲を広げることができるとともに、平均的に故障判定に要する時間については充分に短時間にすることが可能となる。

また、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の微粒子物質を捕集して浄化するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するＰＭ検出手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法であって、
前記ＰＭ検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィルタの下流側における排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差の３つの要因のうちの少なくともひとつによる、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺または緩和するように、前記ＰＭ検出手段の前記電極間に印加する電圧を変更し、
前記ＰＭ検出手段の出力の大小に基づいて、前記フィルタの故障を判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法であってもよい。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、より高い精度で、フィルタの故障診断を実施することができる。

本発明の実施例１に係る内燃機関とその排気系の一部及び制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１におけるフィルタ故障判定の手法について説明するための図である。 ＰＭ濃度や排気の流速の、ＰＭセンサのセンサ素子の電極間へのＰＭの堆積量に対する影響を説明するための図である。 排気温度差や印加電圧の、ＰＭセンサのセンサ素子の電極間へのＰＭの堆積量に対する影響を説明するための図である。 ＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の変化に対して、印加電圧を変化させてＰＭセンサのセンサ素子の電極への堆積速度を一定にすることを説明するための図である。 本発明の実施例１におけるフィルタ故障判定ルーチンの処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施例１における閾値の決定の仕方について説明するための図である。 本発明の実施例２における閾値と判定用タイマー値の設定について説明するための図である。 本発明の実施例２におけるフィルタ故障判定ルーチン２の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施例３におけるフィルタ故障判定ルーチン３の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施例３におけるフィルタ故障判定ルーチン４の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施例３におけるフィルタ故障判定ルーチン５の処理内容を示すフローチャートである。

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。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関１と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。図１において内燃機関１には、内燃機関１から排出される排気が流通する排気通路としての排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。排気管５には排気中の微粒子物質（以下、ＰＭ：Particulate Matterともいう。）を捕集するフィルタ１０が設けられている。なお、本実施例におけるフィルタ１０は、排気中のＰＭを捕集するだけの機能を有するものであってもよいし、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の機能を併
せ持つＤＰＮＲや、選択還元触媒としての機能を併せ持つＳＣＲＦなど、排気浄化のための触媒が担持されたものであってもよい。

排気管５におけるフィルタ１０の前後には、フィルタ１０の前後差圧を検出する差圧センサ１４が備えられている。また、フィルタ１０の下流側には、フィルタ１０から排出された排気の温度を検出する排気温度センサ１５が備えられている。さらに、排気温度センサ１５の下流側には、フィルタ１０をすり抜けたＰＭを検出しまたは濃度を測定するためのＰＭ検出手段としてのＰＭセンサ１６が設けられている。

ここで、ＰＭセンサ１６の構造について説明する。ＰＭセンサ１６は電極式のＰＭセンサであり、ＰＭセンサ１６内のセンサ素子に少なくとも一対の電極が設けられる形で構成されている。センサ素子には一対のみの電極が設けられていてもよいし、複数の電極が設けられていても良い。例えば、複数の電極が並べられた所謂櫛形の電極が設けられていてもよい。ＰＭセンサ１６は、センサ素子の電極間に電圧が印加されて使用される。排気に
含まれるＰＭは、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の一対の電極間に付着する。ＰＭはカーボン粒子から構成されており導電性を有するので、ＰＭの付着量が多くなると電極間に電流が流れる（通電する）。その電流の値は、ＰＭの付着量に応じた値、つまり、排気に含まれるＰＭの量に応じた値となるので、その電流値（あるいは、電流値に相関のある電極間の抵抗値）を読み取ることでＰＭの量を検出することができる。

なお、後述するＥＣＵ２０は、フィルタ１０に堆積したＰＭを酸化除去することでフィルタ１０のＰＭの捕集能力を再生させるフィルタ再生処理の他、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の電極（以下、簡単のために「ＰＭセンサ１６の電極」ともいう。）の間に堆積したＰＭを除去するセンサ再生制御を実行する。センサ再生制御は、ＰＭセンサ１６の電極の間に規定量以上のＰＭが堆積した場合に、図示しないヒータで電極間を６５０℃〜８００℃程度まで加熱し、堆積したＰＭを酸化除去するものである。センサ再生制御を行うと、ＰＭセンサ１６の電極の間にＰＭが無い状態に戻るので、ＰＭセンサの出力電流もまた零付近まで低下することになる。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０が併設され
ている。このＥＣＵ２０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の運転状態等を制御する他、フィルタ１０を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。ＥＣＵ２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。

以下で説明する本実施例におけるフィルタ故障判定ルーチンも、ＥＣＵ２０内のＲＯＭに記憶されたプログラムの一つである。なお、本実施例においてＰＭセンサ１６の出力はＳＣＵ（Sensor Control Unit）１７に電気的に接続されている。このＳＣＵ１７によっ
てＰＭセンサ１６のセンサ素子（不図示）の温度が計測可能になっている。また、差圧センサ１４、排気温度センサ１５及び、ＰＭセンサ１６は最終的にＥＣＵ２０に接続されており、各々のセンサの出力がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。本実施例において排気浄化システムは、図１に示す構成のうち、内燃機関１を除いた構成を含んでいる。

次に、本実施例に係る排気浄化システムにおける、自己故障診断（ＯＢＤ：On-Board-Diagnostics）について説明する。内燃機関１の排気系においてフィルタ１０が故障するとフィルタ１０を通過するＰＭの量が多くなり、ＰＭセンサ１６の電極間にＰＭが堆積することで電極間の抵抗値が小さくなる。このことを利用して、従来より、ＰＭセンサ１６の電極に一定の電圧を印加した場合の出力電流が、所定時期において閾値より大きくなったことを検出した場合に、フィルタが故障したと判定していた。

より具体的な判定手法について図２を用いて説明する。図２において、横軸は、タイマー始動後の経過時間であり、縦軸はＰＭセンサ１６の出力電流である。図２において、タイマーの始動時期は、上述のセンサ再生制御が終了した後、ＰＭセンサ１６の電極の温度が、ＰＭが堆積可能な程度まで冷却された時点である。図２に示すように、正常なフィルタの場合は、フィルタ１０をすり抜けるＰＭの量自体が少ないので、殆どＰＭセンサ１６の検出部にＰＭは堆積しない。よって、正常なフィルタの場合は、タイマー始動後も、ＰＭセンサ１６の出力は殆ど零のまま変化しない。

一方、故障フィルタの場合には、タイマー始動後一定時間が経過すると、ＰＭセンサの１６の電極間にＰＭが堆積し電流が流れ易くなるため、ＰＭセンサ１６の出力電流が増加し始め、時間の経過とともにその出力電流は増加し続ける。よって、タイマーの値が判定用タイマー値Ｔ１に到達した時点におけるＰＭセンサ１６の出力電流が閾値Ａ１より大き
ければ、そのフィルタ１０は故障していると判定でき、タイマーの値が判定用タイマー値Ｔ１に到達した時点におけるＰＭセンサ１６の出力が閾値Ａ１以下であれば、そのフィルタ１０は正常であると判定できる。なお、ここで判定用タイマー値Ｔ１は所定時期に相当する。閾値Ａ１は所定の閾値に相当する。

しかしながら、ＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量は、ＰＭセンサ１６の近傍の排気におけるＰＭ濃度や、排気の流速、排気温度とＰＭセンサ１６の電極の温度との差（以下、排気温度差ともいう。）などの影響を受ける。図３及び図４は、上記の要因の、ＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量に対する影響を説明するための図である。例えば、図３（ａ）に示すように、ＰＭセンサ１６の近傍の排気におけるＰＭ濃度が高くなるにつれて、ＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量が相対的に増加し、結果としてセンサ出力時間は短くなる。これは、ＰＭセンサ１６の近傍の排気のＰＭ濃度が高いほど、ＰＭセンサ１６の電極間に導入されるＰＭの量が増加することによる。なお、ここでセンサ出力時間とは、例えばタイマー始動後、故障フィルタに対してＰＭセンサ１６の出力の値が閾値Ａ１を超えるまでの時間である。また、ここで「ＰＭセンサの近傍の排気」とは、ＰＭセンサに導入されＰＭが検出される排気と同様の特性を有する領域の排気を示しており、換言すると、例えば、「フィルタ１０の下流側の排気」ということでもよい。さらに、ここにおける、ＰＭセンサ１６の近傍の排気におけるＰＭ濃度は、フィルタ１０の故障に起因して変化するＰＭ濃度ではなく、内燃機関の運転状態等に起因して変化する、フィルタ１０の状態とは関係のないＰＭ濃度を対象としている。

また、図３（ｂ）に示すように、ＰＭセンサ１６の近傍の排気の流速が大きくなるにつれて、ＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量が相対的に増加し、結果としてセンサ出力時間は短くなる。これは、排気の流速が大きくなれば、単位時間あたりにＰＭセンサ１６の電極間に導入されるＰＭの量が増加すること及び、排気の流速が大きくなることにより、ＰＭ同士またはＰＭと排気系構成との摩擦が増加し、摩擦によるＰＭの帯電量が増加するので、電圧が印加されている電極に静電的に引き寄せられ易くなることによる。

また、図４（ａ）に示すように、排気温度差が大きいほど、ＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量が相対的に増加し、結果としてセンサ出力時間が短くなる。これは、温度勾配のある場に微小な粒子が存在する場合、粒子は低温側に向かう力を受け移動し、この現象を熱泳動というが、排気温度差が小さくなると、熱泳動の速度が低下することによる。一方、図４（ｂ）に示すように、ＰＭセンサ１６の電極間に対する印加電圧が高いほど、ＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量が相対的に増加し、結果としてセンサ出力時間が短くなることが分かっている。これは、ＰＭセンサ１６の電極間に対する印加電圧が高いほど、電極間に生じる電界の強度が強くなり、帯電したＰＭを電極が静電的に引き付け易くなるからである。

なお、上記の図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）においては、各々、排気流速、排気温度差及び印加電圧と、センサ出力時間との関係がリニアな関係になっているが、これは、排気流速、排気温度差及び印加電圧の変化と、センサ出力時間の変化の間の関係の傾向を示すためのグラフであって、特にこれらの関係がリニアであることを意味するものではない。

本実施例においては、上記のような特性を利用して、このＰＭセンサ１６の電極間の印加電圧を補正することにより、上記した、ＰＭセンサ１６の近傍の排気におけるＰＭ濃度や、排気の流速、排気温度差などのＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量及びセンサ出力時間に対する影響を相殺または緩和することとした。

図５には、ＰＭセンサ１６の近傍の排気におけるＰＭ濃度や、排気の流速、排気温度差
の変化に対して、ＰＭセンサ１６への印加電圧を変化させてＰＭセンサ１６の電極におけるＰＭ堆積速度を一定にしようとした場合の、各々の要因の変化に対する印加電圧の変化及び、ＰＭ堆積速度の変化の例を示したものである。図５（ａ）〜（ｃ）から分かるように、本実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排気におけるＰＭ濃度が高くなるにつれて印加電圧を低下させる。また、ＰＭセンサ１６の近傍の排気における排気の流速が高くなるにつれて印加電圧を低下させる。さらに、排気温度差が大きくなるにつれて印加電圧を低下させる。

これらの制御により、ＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の値にかかわらず、ＰＭ堆積速度が一定値となるようにし、各々の要因によるＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量に対する影響を相殺する。これにより、フィルタ１０の故障の程度が同じであれば、ＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の値にかかわらず、ＰＭセンサ１６の出力時間を同じにすることができ、ＰＭセンサ１６の出力タイミングに基づいて、より精度よく、フィルタ１０の故障判定を行うことが可能になる。

なお、図５（ａ）〜（ｃ）においては、各々、ＰＭ濃度、排気流速及び排気温度差の変化に対して、印加電圧をリニアに変化させるグラフになっているが、これは、ＰＭ濃度、排気流速及び排気温度差と、ＰＭ堆積速度を一定に保つための印加電圧の間の関係の傾向を示すためのグラフであって、特にこれらの関係がリニアであることを意味するものではない。

図６には、本実施例におけるフィルタ故障判定ルーチンのフローチャートを示す。このルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼働中はＥＣＵ２０によって所定時間毎に実行されるルーチンである。

本ルーチンが実行されると、まず、Ｓ１０１において、図示しないエアフローメータの他、排気温度センサ１５、ＰＭセンサ１６などが正常に作動しているかどうかが判定される。より具体的には、過去の出力履歴から判定してもよいが、判定の方法は特に限定しない。ここで、いずれかのセンサが正常に動作していないと判定された場合には、本ルーチンを実行してもフィルタ１０の故障判定を正しく行うことが困難と判断されるので、本ルーチンを一旦終了する。一方、センサ類が正常に動作していると判定された場合には、Ｓ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、ＰＭセンサ１６の再生制御中か否かが判定される。本ルーチンでは、ＰＭセンサ１６の再生制御が完了してＰＭセンサ１６の電極の温度が低下した時点でＰＭ堆積量の計測を開始する。これは、後述のように、ＰＭセンサの電極間にＰＭが堆積しておらず、且つ、ＰＭの堆積が可能な状態において時間計測を開始するためである。従って、ＰＭセンサ１６の再生制御中でない場合には、既にＰＭセンサ１６の電極間にＰＭが堆積されている虞があるため、そのような場合には判定を行わない。よって、Ｓ１０２においてＰＭセンサ１６の再生制御中でないと判定された場合には、一旦本ルーチンを終了する。一方、ＰＭセンサ１６の再生制御中であると判定された場合にはＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、ＰＭセンサ１６の再生制御が完了したか否かが判定される。ここで、ＰＭセンサ１６の再生制御が完了したと判定された場合には、この時点ではＰＭセンサ１６の電極間にはＰＭは堆積されておらず、フィルタ故障判断が行える可能性があると判断されるので、Ｓ１０４に進む。一方、ＰＭセンサ１６の再生制御が完了していないと判定された場合には、Ｓ１０３の処理の前に戻り、ＰＭセンサ１６の再生制御が完了するまでＳ１０３の処理が繰り返し実行される。

Ｓ１０４においては、ＰＭセンサ１６の電極の温度が所定範囲内かどうかが判定される。具体的には、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の温度をＳＣＵ１７によって検出し、この温度がＰＭ計測が可能な程度の低温がどうかを判定する。これは、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の温度が所定範囲を超えて高い場合には、センサ素子の電極間に導入されたＰＭが酸化除去されてしまい、フィルタ１０をすり抜けたＰＭの堆積量を正確に検出できない虞があるからである。

ここで、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の温度が所定範囲内である場合には、ＰＭの堆積量を正確に検出可能であり、フィルタ１０の故障判定が可能と判断できるので、Ｓ１０５に進む。一方、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の温度が所定範囲内でない場合には、ＰＭの堆積量を正確に検出できずフィルタ１０の故障判定を正確に行うことが困難と判断されるので、Ｓ１０４の処理の前に戻る。そして、Ｓ１０４において、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の温度が低下し、所定範囲内であると判定されるまで、Ｓ１０４の処理が繰り返し実行される。

次に、Ｓ１０５においては、ＰＭセンサ１６のセンサ素子への電圧の印加を開始し、タイマーを始動する。Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６に進む。Ｓ１０６においては、ＰＭセンサ１６の近傍における排気中のＰＭ濃度を算出する。このＰＭ濃度の具体的な算出方法については後述する。Ｓ１０６の処理が終了するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排気の流速を算出する。具体的には、図示しないエアフローメータの出力値と、排気温度センサ１５の出力値とから演算してもよいし、これらの値と排気の流速の関係を示すマップから、エアフローメータの出力値と、排気温度センサ１５の出力値に対応した流速値を読み出すことによって導出してもよい。Ｓ１０７の処理が終了するとＳ１０８に進む。

Ｓ１０８においては、排気温度差を算出する。具体的には、排気温度センサ１５の出力から得られた排気温度の値から、ＳＣＵ１７で検出したＰＭセンサ１６のセンサ素子の温度の値を差し引く演算を行うことで算出する。Ｓ１０８の処理が終了するとＳ１０９に進む。

Ｓ１０９においては、Ｓ１０６において算出されたＰＭ濃度と、Ｓ１０７において算出された排気の流速値と、Ｓ１０８において算出された排気温度差の値に基づいて、印加電圧の補正量を算出する。具体的には、Ｓ１０６において算出されたＰＭ濃度に応じて、例えば図５（ａ）のグラフに基づいて準備された、ＰＭ濃度と、ＰＭ堆積速度を維持するための印加電圧の関係を示すマップから、算出されたＰＭ濃度に対応した印加電圧を読み出し、現在の印加電圧値と読み出された印加電圧の差分からＰＭ濃度に基づく印加電圧の補正量１を導出する。

同様に、Ｓ１０７において算出された排気の流速値と図５（ｂ）のグラフに基づいて、排気の流速値に対応した印加電圧の補正量２を導出し、さらに、Ｓ１０８において算出された排気温度差と図５（ｃ）のグラフに基づいて、排気温度差に対応した印加電圧の補正量３を導出する。そして、補正量１、補正量２及び補正量３を合算することで、最終的な印加電圧の補正量を算出する。Ｓ１０９の処理が終了するとＳ１１０に進む。

Ｓ１１０においては、Ｓ１０９において算出された補正量に応じて、ＰＭセンサ１６への印加電圧を補正する。Ｓ１１０の処理が終了するとＳ１１１に進む。

Ｓ１１１においては、タイマーの計測値が判定用タイマー値Ｔ１以上かどうかが判定される。ここで、タイマーの計測値が判定用タイマー値Ｔ１以上であると判定された場合に
は、ＰＭセンサ１６の出力値を読み込んでフィルタ１０の故障を判定すべきタイミングであると判断できるのでＳ１１２に進む。一方、タイマーの計測値が判定用タイマー値Ｔ１未満であると判定された場合には、未だフィルタ１０の故障を判定すべきタイミングではないと判断できるのでＳ１０６の処理の前に戻り、ＰＭセンサ１６の計測値に影響を及ぼす各要因に応じた印加電圧の補正を継続する。

Ｓ１１２においては、ＰＭセンサ１６の出力値を読み込み、閾値Ａ１と比較する。そして、ＰＭセンサ１６の出力値が閾値Ａ１以下であれば、フィルタ１０をすり抜けたＰＭが充分に少ないと判断されるのでＳ１１３に進む。一方、ＰＭセンサ１６の出力値が閾値Ａ１より大きければ、フィルタ１０をすり抜けたＰＭが異常に多いと判断されるのでＳ１１４に進む。

Ｓ１１３においては、フィルタ１０は正常と判定される。また、Ｓ１１４においては、フィルタ１０は故障していると判定される。Ｓ１１３またはＳ１１４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。なお、Ｓ１１４でフィルタ１０は故障していると判定された場合には、運転者にディスプレイ表示、音声表示、ランプ点灯などの方法によりその旨が報知される。

以上、説明したように、本実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の、３つの要因の、ＰＭセンサ１６の電極間へのＰＭの堆積量に対する影響を相殺するように、ＰＭセンサ１６のセンサ素子への印加電圧を補正する。その結果、より精度よく、フィルタ１０の故障判定を行うことが可能となる。なお、本実施例において所定時間は、Ｓ１０３の処理において肯定判定されてからＳ１１２の処理において肯定判定されるまでの時間ということになる。

次に、上記のルーチンのＳ１０６においてＰＭセンサ１６の近傍の排気におけるＰＭ濃度を算出する手法について説明する。ＰＭ濃度算出の第一段階としては、内燃機関１から排出されるＰＭの量（重量、粒子数、濃度）を推定する。これには、内燃機関１の運転状態と内燃機関１から排出されるＰＭの量の関係を示すマップを予め理論的、実験的な手法によって作成しておき、当該マップからその時点における運転状態に対応したＰＭの量を読み出す手法を採用してもよい。また、図示しないエアフローメータの出力から得られる吸入空気量、内燃機関１における燃料噴射量、温度、湿度等からＰＭ生成モデルを用いて算出する方法を採用しても構わない。

第二段階として、故障フィルタ１０におけるＰＭのすり抜け率を導出する。このＰＭのすり抜け率は、排気の流量、フィルタへのＰＭ堆積量などと、ＰＭのすり抜け率との関係を予め実験的、理論的に求めてマップ化しておき、このマップから、排気の流量、フィルタへのＰＭ堆積量に対応したＰＭのすり抜け率の値を読み出すようにしてもよい。なお、排気の流量によってフィルタ前後の差圧が変化するので、排気の流量が多ければすり抜け率が増加する傾向になる。この際、排気の流量が少ない場合には、より多くの排気が割れや欠けのある部分に集中する傾向がある点を顧慮してもよい。また、フィルタへのＰＭ堆積量が多ければフィルタ１０の目が詰まり易くなるので、ＰＭのすり抜け率は減少する傾向になる。この他、故障フィルタ１０におけるＰＭのすり抜け率は、フィルタ１０前後の差圧センサ１４の出力信号から直接推定しても構わない。

そして、第一段階で算出した内燃機関１から排出されるＰＭの量に、第二段階で算出したＰＭすり抜け率を乗じることによりフィルタ１０をすり抜けるＰＭの量を算出することができる。

第三段階として、図示しないエアフローメータの出力値に基づいて排気の量を推定し、
この排気の量に対して、排気温度、排気圧力に応じた補正を行うことにより、ＰＭセンサ１６の近傍の排気の量を得る。そして、フィルタ１０をすり抜けるＰＭの量を、ＰＭセンサ１６の近傍の排気の量で除することによってＰＭ濃度が算出される。

次に、本実施例における閾値Ａ１の決定の仕方について図７を用いて説明する。この閾値Ａ１は、前述したように、判定用タイマー値Ｔ１と連動した値である。そして、例えば、多くの判定回数を確保するために判定タイミングを極力早期にしたい場合には、図７（ａ）に示すように、閾値Ａ１を比較的低い値に設定し、判定用タイマー値Ｔ１をより早い時期に設定するとよい。これにより、より早いタイミングでフィルタの故障を判定することができ、判定回数を増加させることができる。しかしながら、この場合には、ＰＭセンサ１６のセンサ素子へのＰＭの堆積速度のバラツキなどにより、故障フィルタを正常フィルタと誤判定してしまうリスクが増加する。

これに対し、図７（ｂ）に示すように、閾値Ａ１をより大きく設定するとともに判定用タイマー値Ｔ１をより遅い時期に設定すれば、故障フィルタを正常フィルタと誤判定するリクスを減少させることができる。しかしながら、この場合には、判定までの期間が長くなるので、判定回数を増加させづらくなるというデメリットがある。実際の閾値Ａ１と判定用タイマー値Ｔ１は、誤判定のリスクと、要求される判定回数とを考慮した上で適宜設定すればよい。

なお、上記の実施例においては、ＰＭセンサ１６のセンサ素子へのＰＭの堆積速度を一定に維持する例について説明されたが、本発明を用いて、ＰＭセンサ１６のセンサ素子へのＰＭの堆積速度の値自体を制御するようにしてもよい。例えば、低負荷運転（低ＰＭ濃度、低排気流速、低排気温度）時や、ＥＧＲ減少による低ＰＭ濃度の運転状態の際には、ＰＭの堆積速度の値が大きくなるように印加電圧の値を調整してもよい。そうすることによって、フィルタが故障していたとしてもＰＭセンサ１６の出力時間が長時間になり、内燃機関の始動から停止までの期間に故障判定が実施されないといった不都合を回避することができる。

また、規制強化により、現在より低ＰＭ濃度の条件で、フィルタ故障判定を行う必要が生じた場合にも、ＰＭの堆積速度の値が大きくなるように印加電圧の値を調整すれば、ＰＭセンサの改良等を行わずにフィルタの故障判定機会の減少を回避することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、判定用タイマー値を比較的遅い時期に設定することで、故障の程度の軽いフィルタについても故障判定を可能にするとともに、故障の程度の重いフィルタについては早期に故障判定する例について説明する。

図８は、本実施例における閾値と判定用タイマー値の設定について説明するための図である。図８に示すように、本実施例における判定用タイマー値Ｔ２は、比較的遅い時期に設定されている。また、閾値としては比較的低い閾値Ａ２と、比較的高い閾値Ａ３の２種類の閾値が準備されている。そして、タイマー始動から判定用タイマー値Ｔ２が経過するまでの間の期間には、比較的高い閾値Ａ３を用いて判定する。これにより、故障の程度の重いフィルタについては経過時間が判定用タイマー値Ｔ２に達する前にも故障の判定が可能となる。

そして、経過時間が判定用タイマー値Ｔ２に達した場合には、Ａ３より低い閾値Ａ２を用いて、故障の程度のより軽い故障フィルタについて故障判定を行うようにする。このように２種類の閾値を用いることにより、より故障の程度の軽い故障フィルタについても判
定用タイマー値Ｔ２において故障判定することができ、より故障の程度の重い故障フィルタについては判定用タイマー値Ｔ２より早いタイミングで故障判定することができる。その結果、故障判定の対象となる故障の程度の範囲を広げることができるとともに、平均的な故障判定時間については充分に短時間にすることが可能となる。

図９には、本実施例におけるフィルタ故障判定ルーチン２についてのフローチャートを示す。本ルーチンと図６に示したフィルタ故障判定ルーチンとの相違点は、本ルーチンにおいては、フィルタ故障判定ルーチンのＳ１１１〜Ｓ１１４の代わりに、Ｓ２１１〜Ｓ２１６の処理が設けられている点である。ここでは、本ルーチンと図６に示したフィルタ故障判定ルーチンとの相違点についてのみ説明する。

Ｓ２１１では、タイマー値が判定用タイマー値Ｔ２より小さいかどうかが判定される。ここでタイマー値が判定用タイマー値Ｔ２より小さいと判定された場合には、Ｓ２１２に進む。一方、タイマー値が判定用タイマー値Ｔ２以上と判定された場合には、Ｓ２１４に進む。

Ｓ２１２においては、ＰＭセンサ１６の出力が、比較的大きな閾値である閾値Ａ３より大きいかどうかが判定される。ここで、ＰＭセンサ１６の出力が閾値Ａ３以下であると判定された場合には、フィルタ１０が故障フィルタか正常フィルタかはまだ判定不可能であるのでＳ２１１の処理の前に戻る。一方、ＰＭセンサ１６の出力が閾値Ａ３より大きいと判定された場合には、フィルタ１０が程度の重い故障フィルタであると判定されるのでＳ２１３に進む。

Ｓ２１３においては、フィルタ１０が、図８に示す故障フィルタ２に相当する故障の程度の重いフィルタであると判定する。Ｓ２１３の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

また、Ｓ２１４においては、ＰＭセンサ１６の出力が、比較的小さな閾値である閾値Ａ２以下かどうかが判定される。ここで、ＰＭセンサ１６の出力が閾値Ａ２以下であると判定された場合には、フィルタ１０が正常であると判定されるのでＳ２１５に進む。一方、ＰＭセンサ出力が閾値Ａ２より大きいと判定された場合には、フィルタが程度の軽い故障フィルタであると判定されるのでＳ２１６に進む。

Ｓ２１５においては、フィルタ１０が、正常なフィルタであると判定する。また、Ｓ２１６においては、フィルタ１０が、図８に示す故障フィルタ３に相当する故障の程度の軽いフィルタであると判定する。Ｓ２１５またはＳ２１６の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

なお、本実施例において、判定用タイマー値Ｔ２は所定時期に相当する。閾値Ａ２は所定の第一閾値に相当する。閾値Ａ３は所定の第二閾値に相当する。

＜実施例３＞
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の、３つの要因のうち、１つの要因について、ＰＭセンサ１６の電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、ＰＭセンサ１６のセンサ素子への印加電圧を補正した例について説明する。なお、本実施例における内燃機関１及び排気浄化システムのハード構成については、図１に示した実施例１における構成と同等である。

上述したように、実施例１では、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排
気の流速、排気温度差の、３つの要因の全てについて、ＰＭセンサ１６の電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するようにＰＭセンサ１６のセンサ素子への印加電圧を補正した。しかしながら、本発明では、必ずしも上記の３つの要因の全てについてＰＭセンサ１６のセンサ素子への印加電圧を補正する必要はない。そこで、本実施例では、ＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差のうちの１つの要因に対して、ＰＭセンサ１６のセンサ素子への印加電圧を補正した。

図１０には、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度の、ＰＭセンサ１６の電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、センサ素子への印加電圧を補正するためのフィルタ故障判定ルーチン３のフローチャートを示す。本ルーチンと、図６に示したフィルタ故障判定ルーチンとの相違点は、本ルーチンにおいては、フィルタ故障判定ルーチンにおけるＳ１０７〜Ｓ１０９の処理の代わりに、Ｓ３０９の処理が設けられている点である。すなわち、フィルタ故障判定ルーチン３においては、ＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差のうち、ＰＭ濃度だけを算出し、Ｓ３０９においては、Ｓ１０６において算出されたＰＭ濃度に応じて、例えば図５（ａ）のグラフに基づいて準備された、ＰＭ濃度と、ＰＭ堆積速度を維持するための印加電圧の関係を示すマップから、算出されたＰＭ濃度に対応した印加電圧を読み出し、現在の印加電圧値と読み出された印加電圧の差分から補正量を導出する。本ルーチンの他のステップにおける処理の内容はフィルタ故障判定ルーチンと同等であるので、ここでは説明は省略する。

同様に、図１１には、ＰＭセンサ１６の近傍の排気の流速の、ＰＭセンサ１６の電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、センサ素子への印加電圧を補正するためのフィルタ故障判定ルーチン４のフローチャートを示す。本ルーチンと、図６に示したフィルタ故障判定ルーチンとの相違点は、本ルーチンにおいては、フィルタ故障判定ルーチンにおけるＳ１０６の処理が省略されるとともに、Ｓ１０８〜Ｓ１０９の処理の代わりに、Ｓ４０９の処理が設けられている点である。すなわち、フィルタ故障判定ルーチン４においては、ＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差のうち、排気の流速だけを算出し、Ｓ４０９においては、Ｓ１０７において算出された排気の流速に応じて、例えば図５（ｂ）のグラフに基づいて準備された、排気の流速と、ＰＭ堆積速度を維持するための印加電圧の関係を示すマップから、算出された排気の流速に対応した印加電圧を読み出し、現在の印加電圧値と読み出された印加電圧の差分から補正量を導出する。本ルーチンの他のステップにおける処理の内容はフィルタ故障判定ルーチンと同等であるので、ここでは説明は省略する。

同様に、図１２には、ＰＭセンサ１６の近傍の排気の温度と、ＰＭセンサ１６のセンサ素子の温度との差である排気温度差の、ＰＭセンサ１６の電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、センサ素子への印加電圧を補正するためのフィルタ故障判定ルーチン５のフローチャートを示す。本ルーチンと、図６に示したフィルタ故障判定ルーチンとの相違点は、本ルーチンにおいては、フィルタ故障判定ルーチンにおけるＳ１０６〜Ｓ１０７の処理が省略されるとともに、Ｓ１０９の処理の代わりに、Ｓ５０９の処理が設けられている点である。すなわち、フィルタ故障判定ルーチン５においては、ＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差のうち、排気温度差だけを算出し、Ｓ５０９においては、Ｓ１０８において算出された排気温度差に応じて、例えば図５（ｃ）のグラフに基づいて準備された、排気温度差と、ＰＭ堆積速度を維持するための印加電圧の関係を示すマップから、算出された排気温度差に対応した印加電圧を読み出し、現在の印加電圧値と読み出された印加電圧の差分から補正量を導出する。本ルーチンの他のステップにおける処理の内容はフィルタ故障判定ルーチンと同等であるので、ここでは説明は省略する。

以上、説明したように、本実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の、３つの要因のうち、いずれか１つの要因について
、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、センサ素子への印加電圧を補正した。本実施例の制御でも、より大きな影響を及ぼす要因を選択して相殺するようにすれば、簡単な処理によって、充分にフィルタ故障判定の精度を向上させることが可能である。また、本実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の、各々の要因に対する印加電圧の補正が、互いに干渉することも簡単に回避することが可能である。

なお、上記の実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の、３つの要因のうち、いずれか２つの要因について、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、ＰＭセンサ１６への印加電圧を補正しても構わない。また、上記の３つの要因以外の要因に対して、あるいは、上記の３つの要因以外の要因を含めて、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、ＰＭセンサ１６への印加電圧を補正するようにしても構わない。

また、上記の実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の、少なくともいずれかの要因について、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、ＰＭセンサ１６への印加電圧を補正した。しかしながら、本発明は、少なくとも上記のいずれかの要因について、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積量への影響を緩和するように、ＰＭセンサ１６への印加電圧を補正することを含んでいる。すなわち、各々の要因による影響を完全に相殺せずとも、緩和するだけでも本発明の効果を得ることが可能である。

また、上記の実施例においては、フィルタの故障判定を、ＰＭセンサ１６の出力のみを利用して実施する例について説明したが、本発明は、ＰＭセンサ１６の出力の他に、差圧センサ１４の出力も、併せてフィルタの故障判定に利用する排気浄化システムにも適用可能である。

また、上記の実施例においては、本発明を一対または複数の電極を有するＰＭセンサに適用する例について説明したが、本発明が適用されるＰＭセンサの電極の形態は特に限定されない。例えば、螺旋状の電極、Ｕ字状の電極、蜘蛛の巣状の電極など、様々な形態の電極に適用可能である。

なお、上記の実施例において、フィルタ故障判定手段は、フィルタ故障判定ルーチン〜フィルタ故障判定ルーチン５のいずれかを実行するＥＣＵ２０を含んで構成される。

１・・・内燃機関
５・・・排気管
１０・・・フィルタ
１４・・・差圧センサ
１５・・・排気温度センサ
１６・・・ＰＭセンサ
１７・・・ＳＣＵ
２０・・・ＥＣＵ

なお、上記の実施例においては、ＰＭセンサ１６の近傍の排ガスにおけるＰＭ濃度、排気の流速、排気温度差の、３つの要因のうち、いずれか２つの要因について、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、ＰＭセンサ１６への印加電圧を補正しても構わない。また、上記の３つの要因以外の要因を含めて、ＰＭセンサの電極間におけるＰＭの堆積量への影響を相殺するように、ＰＭセンサ１６への印加電圧を補正するようにしても構わない。

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中の微粒子物質を捕集して浄化するフィルタと、
   前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するＰＭ検出手段と、
   前記微粒子物質の捕集中の所定時期における前記ＰＭ検出手段の出力に基づいて、前記フィルタの故障を判定するフィルタ故障判定手段と、
   を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
   前記ＰＭ検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィルタの下流側における排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差のうちの少なくともひとつに応じて、
   前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度がより高い場合には、より低い場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
   前記フィルタの下流側における排気の流速がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
   前記フィルタの下流側における排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させるように、前記電極間に印加する電圧を変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記ＰＭ検出手段の前記電極間に印加する電圧を、前記微粒子物質の濃度、前記排気の流速、または、前記排気温度差による、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を所定の許容レベルまで緩和するように変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記ＰＭ検出手段の前記電極間に印加する電圧を、前記微粒子物質の濃度、前記排気の流速、または、前記排気温度差による、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺するように変更することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記所定時期は、前記ＰＭ検出手段の再生制御の完了後から所定時間後の時期であり、
   前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期における前記ＰＭ検出手段の出力信号が所定の閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 所定の第一閾値と、該第一閾値より大きい所定の第二閾値の二つの閾値が設定され、
   前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期より早い時期における前記ＰＭ検出手段の出力信号が前記第二閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するとともに、前記所定時期における前記ＰＭ検出手段の出力信号が前記第一閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中の微粒子物質を捕集して浄化するフィルタと、
   前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するＰＭ検出手段と、
   を備えた内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法であって、
   前記ＰＭ検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィル
   タの下流側における排気の温度と前記ＰＭ検出手段の温度の差である排気温度差の３つの要因のうちの少なくともひとつによる、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺または緩和するように、前記ＰＭ検出手段の前記電極間に印加する電圧を変更し、
   前記ＰＭ検出手段の出力の大小に基づいて、前記フィルタの故障を判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法。

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