JP2021014827A

JP2021014827A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2021014827A
Application number: JP2019130181A
Authority: JP
Inventors: 卓史池田; Takuji Ikeda; 武紘矢澤; Takehiro Yazawa
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2021-02-12
Also published as: WO2021010299A1

Abstract

【課題】酸化触媒の診断精度を向上する。【解決手段】内燃機関１の排気浄化装置は、排気通路４に上流側から順に設けられた第１酸化触媒２２および第２酸化触媒２３と、第１酸化触媒の出口排気温度を昇温させる昇温制御を実行すると共に、昇温制御の実行中に第２酸化触媒の出口排気温度に基づいて第１酸化触媒を診断するように構成された制御ユニット１００とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気通路に上流側から順に酸化触媒およびフィルタを設けたものが知られている。フィルタは排気中に含まれる粒子状物質を捕集する。フィルタには、捕集した粒子状物質を燃焼させるため酸化触媒が担持されている。そのためフィルタは一種の酸化触媒とみなせる。

フィルタの捕集量が満杯付近に達したとき、粒子状物質を燃焼除去してフィルタの性能を回復させるため、再生が行われる。この際、酸化触媒の出口排気温度を昇温させる昇温制御が実行される。

特開２０１８−９６３１３号公報

こうした排気浄化装置において、酸化触媒が正常なのか否かを診断することがある。一般にこの診断は、昇温制御開始後に酸化触媒の出口排気温度が上昇するときの１タイミングで、酸化触媒の出口排気温度に基づき実行される。

しかし、こうしたタイミングで診断する方法だと、内燃機関の運転状態や外部環境の変化等による出口排気温度の上昇の仕方のバラつきが比較的大きいため、必ずしも正確な診断結果を得られるとは限らないという欠点がある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、酸化触媒の診断精度を向上できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
内燃機関の排気通路に上流側から順に設けられた第１酸化触媒および第２酸化触媒と、
前記第１酸化触媒の出口排気温度を昇温させる昇温制御を実行すると共に、昇温制御の実行中に前記第２酸化触媒の出口排気温度に基づいて前記第１酸化触媒を診断するように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記第２酸化触媒の出口排気温度が所定の閾値以上であるときに前記第１酸化触媒を異常と診断する。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記第２酸化触媒の出口排気温度と入口排気温度の温度差が所定の閾値以上であるときに前記第１酸化触媒を異常と診断する。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記第２酸化触媒の出口排気温度が所定の閾値以上である状態の累積時間が所定の時間閾値以上となるか、または、前記第２酸化触媒の出口排気温度と入口排気温度の温度差が所定の閾値以上である状態の累積時間が所定の時間閾値以上となったとき、前記第１酸化触媒を異常と診断する。

好ましくは、前記制御ユニットは、昇温制御の実行中に供給された昇温用燃料の積算値に基づいて前記閾値を設定する。

好ましくは、前記制御ユニットは、昇温制御の実行中に前記第１酸化触媒の出口排気温度が所定の目標温度に達した後に前記第１酸化触媒の診断を実行する。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記第１酸化触媒の出口排気温度が前記目標温度に達する前のタイミングで前記第１酸化触媒の予備診断を実行し、この予備診断の結果にも基づいて前記第１酸化触媒の診断を実行する。

好ましくは、前記第２酸化触媒は、酸化触媒が担持された粒子状物質捕集用フィルタであるか、または粒子状物質の可溶有機成分を酸化するための酸化触媒である。

本開示によれば、酸化触媒の診断精度を向上できる。

本開示の実施形態の構成を示す概略図である。昇温制御時の各値の推移を示すタイムチャートである。第１の診断方法に基づく診断処理のフローチャートである。第２の診断方法に基づく診断処理のフローチャートである。第３の診断方法に基づく診断処理のフローチャートである。第４の診断方法に基づく診断処理のフローチャートである。第５の診断方法に係る予備診断の診断処理のフローチャートである。第５の診断方法に係る総合診断の診断処理のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。

図１は、本実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関（エンジンともいう）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン１は直列４気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。

なおエンジンは、車両以外の移動体、例えば船舶、建設機械、または産業機械に搭載されたものであってもよい。またエンジンは、移動体に搭載されたものでなくてもよく、定置式のものであってもよい。

エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。

燃料噴射装置５は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射用インジェクタ７と、インジェクタ７に接続されたコモンレール８とを備える。インジェクタ７は、対応気筒の筒内に燃料を供給するための筒内インジェクタであり、本実施形態の場合、筒内に燃料を直接噴射する。コモンレール８は、インジェクタ７から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。

吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー（ＭＡＦ）センサ等とも称される。

排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。

タービン１４Ｔより下流側の排気通路４には、上流側から順に、酸化触媒２２およびフィルタ２３が設けられる。またフィルタ２３より下流側の排気通路４には、上流側から順に、選択還元型ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６が設けられる。フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４の間の排気通路４には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁２５が設けられる。

酸化触媒２２は、排気中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気を加熱昇温し、また排気中のＮＯをＮＯ₂に酸化する。

フィルタ２３は、所謂連続再生式の触媒付きフィルタからなり、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ（Particulate Matter））を捕集すると共に、捕集したＰＭを触媒作用により燃焼する。フィルタ２３の担体には、捕集したＰＭを燃焼させるため酸化触媒が担持されている。そのためフィルタは一種の酸化触媒とみなせる。フィルタ２３として、セラミックス製ハニカム担体の両端開口を交互に目封じした所謂ウォールフロータイプのフィルタが用いられる。

なお酸化触媒２２およびフィルタ２３は、それぞれ特許請求の範囲にいう第１酸化触媒および第２酸化触媒を形成する。

ＮＯｘ触媒２４は、添加弁２５から添加された尿素水に由来するアンモニアをＮＯｘと反応させて排気中のＮＯｘを還元浄化する。アンモニア酸化触媒２６は、ＮＯｘ触媒２４から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。

酸化触媒２２より上流側の排気通路４には排気管インジェクタ３８が設けられる。排気管インジェクタ３８は、後述する昇温制御時に排気通路４ないし排気管２１内に燃料を噴射し得るものである。以下、こうした排気通路４内への燃料噴射を排気管噴射と称す。本実施形態では排気管インジェクタ３８がタービン１４Ｔの下流側に設けられているが、その設置位置は変更可能である。

エンジン１は排気再循環（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation））装置３０も備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。

車両には、エンジン１を制御するための制御装置が搭載されている。制御装置は、制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラをなす電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）１００を含む。ＥＣＵ１００は、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶媒体であるＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭ以外の記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、筒内インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３および排気管インジェクタ３８を制御するように構成され、プログラムされている。

制御装置は、上述のエアフローメータ１３に加えて以下のセンサ類も含む。すなわち、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１とが設けられる。また、酸化触媒２２の入口排気温度を検出するための排気温センサ４２と、酸化触媒２２の出口排気温度を検出するための排気温センサ４３と、フィルタ２３の出口排気温度を検出するための排気温センサ４４とが設けられている。また、フィルタ２３の入口排気圧および出口排気圧の差圧を検出するための差圧センサ４５が設けられている。これらセンサ類の出力信号はＥＣＵ１００に送られる。

なお、酸化触媒２２の出口排気温度はフィルタ２３の入口排気温度と同義であり、酸化触媒２２の出口排気温度はＮＯｘ触媒２４の入口排気温度と同義である。

ＥＣＵ１００は、酸化触媒２２を診断する診断ユニットとしての機能も有する。以下、本実施形態の診断方法を説明する。

概してＥＣＵ１００は、酸化触媒２２の出口排気温度を昇温させる昇温制御を実行すると共に、昇温制御の実行中にフィルタ２３の出口排気温度に基づいて酸化触媒２２を診断するように構成されている。

まず昇温制御について説明する。ＥＣＵ１００は、差圧センサ４５により検出された差圧が所定の上限閾値以上に達したとき、フィルタ２３のＰＭ捕集量が満杯付近に達したとみなして、捕集ＰＭを燃焼除去するために昇温制御を行う。この際、ＥＣＵ１００は、周知のポスト噴射を筒内インジェクタ７に実行させ、昇温用燃料としてのポスト噴射燃料を筒内インジェクタ７から噴射させる。すると、ポスト噴射燃料が酸化触媒２２で燃焼し、酸化触媒２２の出口排気温度が上昇する。この昇温された排気がフィルタ２３に供給されることで、フィルタ２３内でＰＭが燃焼除去される。そしてフィルタ２３のＰＭ捕集能が回復され、フィルタ２３が再生される。

昇温制御中、ＥＣＵ１００は、排気温センサ４３により検出された酸化触媒２２の出口排気温度が所定の目標温度に近づくよう、ポスト噴射量をフィードバック制御する。

なおポスト噴射の代わりに、排気管インジェクタ３８による排気管噴射を行ってもよい。

次に、本実施形態の診断の原理を説明する。図２において、横軸は時間ｔであり、縦軸について、（Ａ）はポスト噴射量の積算値（燃料積算値という）Ｑ、（Ｂ）は酸化触媒２２の入口排気温度Ｔ１、（Ｃ）は酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２、（Ｄ）はフィルタ２３の出口排気温度Ｔ３である。

時刻ｔ０で昇温制御が開始された後、燃料積算値Ｑは次第に増加していく。そして入口排気温度Ｔ１は少しだけ上昇した後、一定値で安定する。

出口排気温度Ｔ２は、昇温制御開始と同時に上昇し始め、やがて目標温度Ｔ２ｔ（例えば６００℃）に達して目標温度Ｔ２ｔ付近に維持される。図中の実線ａは正常な酸化触媒２２の場合、破線ｂは異常な酸化触媒２２の場合である。正常時の方が異常時よりも昇温速度が高く、早いタイミングで目標温度Ｔ２ｔに達する。これは、酸化触媒２２がポスト噴射燃料をより高効率で燃焼できるからである。言い換えれば、ポスト噴射燃料が持つ熱量をより高効率で排気温度エネルギに変換できるからである。

ところで、本開示の着想前の比較例では、出口排気温度Ｔ２の上昇中のタイミングｔ１で酸化触媒２２の診断が実行される。すなわちＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑが所定の閾値Ｑｓｐに達した時（ｔ１）に、出口排気温度Ｔ２の検出値を所定の閾値Ｔ２ｓと比較し、出口排気温度Ｔ２が閾値Ｔ２ｓ以上のときには酸化触媒２２を正常と判定し、出口排気温度Ｔ２が閾値Ｔ２ｓ未満のときには酸化触媒２２を異常と判定する。閾値Ｔ２ｓは、試験等を通じて予め設定された値である。例えば、正常と異常の境目の状態（基準状態、クライテリア状態）にある酸化触媒を用いて試験を行い、燃料積算値Ｑが閾値Ｑｓｐに達した時の出口排気温度Ｔ２を、閾値Ｔ２ｓとして定めている。このように比較例では、出口排気温度Ｔ２が上昇中となるようなタイミングｔ１で診断を実行している。

しかしこの方法だと、エンジンの運転状態や外部環境の変化等による出口排気温度Ｔ２の上昇の仕方のバラつきが比較的大きいため、必ずしも正確な診断結果を得られない欠点がある。

すなわち、例えば運転手がアクセルペダルを頻繁に解除するような減速フューエルカットの多い運転方法を行うと、酸化触媒２２がポスト噴射燃料により昇温される時間に比べ、酸化触媒２２が外気で冷却される時間が長くなるため、出口排気温度Ｔ２が昇温され難くなり、正常なのに閾値Ｔ２ｓを下回る虞がある。また、寒冷地等で外気温が低かったり、雨雪環境下で酸化触媒２２に雨雪が付着したりすると、それらにより酸化触媒２２が顕著に冷却されるため、やはり出口排気温度Ｔ２が昇温され難くなり、正常なのに閾値Ｔ２ｓを下回る虞がある。

こうした問題に対処するのは比較例では難しい。なぜなら、出口排気温度Ｔ２が上昇中という短い期間内の唯一のタイミングで診断を実行しているからである。仮にこうしたタイミングで、出口排気温度Ｔ２が上述の理由により低温側にズレてしまうと、異常と誤診断する虞があり、改善策が望まれる。

そこで本実施形態では、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２の代わりに、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３に基づいて診断を実行する。ＥＣＵ１００は、昇温制御の実行中、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔに達した後のタイミングで、酸化触媒２２の診断を実行する。なお出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔに達するタイミングを、クライテリア状態の酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔに達するタイミングと規定することができる。こうした診断タイミングは、図示例では、燃料積算値Ｑが所定の閾値Ｑｓに達したタイミングｔ２が該当する。すなわち燃料積算値Ｑが閾値Ｑｓに達した時に上記の診断タイミングとなるよう、閾値Ｑｓが予め定められている。

なおこの診断タイミングは、クライテリア状態の酸化触媒２２を用いたときのフィルタ２３の出口排気温度Ｔ３が上昇から安定に転じるタイミングよりも後のタイミングであるのが好ましい。

図２（Ｄ）においても、実線ｃは正常な酸化触媒２２の場合、破線ｄは異常な酸化触媒２２の場合を示す。まず正常な酸化触媒２２の場合、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３は酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２よりも遅れて上昇し始める。そして酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔ付近で安定するようになると、これに対応して、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３も安定するようになる。但し、燃料積算値Ｑの増加と共に供給熱量が増加するため、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３はゆっくりと上昇し、その後一定となる。

フィルタ２３に流入した排気の熱が、比較的大きい熱容量のフィルタ２３に奪われる一方で、フィルタ２３内ではＰＭが燃焼するため発熱する。概して前者の放熱量は後者の発熱量より大きい。そのため、これらの熱の授受を総合した結果、酸化触媒２２の正常時では、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３が酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２以下か、それより少しだけしか高くならない傾向にある。図示するように、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔ付近で一定の場合、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３（実線ｃ）は、目標温度Ｔ２ｔ以下かそれより少しだけしか高くならない傾向にある。

しかし、酸化触媒２２の異常時だと、酸化触媒２２でポスト噴射燃料を燃焼し切るのが困難となる。このため、酸化触媒２２で燃焼し切れなかったポスト噴射燃料、すなわちＨＣが、フィルタ２３に流入し、フィルタ２３内で燃焼する。このため、この燃焼による発熱量が加わって、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３がより高くなる。酸化触媒２２の異常時では、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３が酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２よりも顕著に高くなる傾向にある。図示するように、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔ付近で一定の場合、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３（破線ｄ）は、目標温度Ｔ２ｔよりも顕著に高くなる傾向にある。

そこで本実施形態では、この特性を利用し、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３に基づいて酸化触媒２２を診断する。より具体的な診断方法は次の通りである。

まず第１の診断方法について、ＥＣＵ１００は、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３が所定の閾値Ｔ３ｓ以上であるときに酸化触媒２２を異常と診断する。具体的にはＥＣＵ１００は、診断タイミングｔ２において出口排気温度Ｔ３の検出値を閾値Ｔ３ｓと比較し、検出値が閾値Ｔ３ｓ以上であれば酸化触媒２２を異常と診断し、検出値が閾値Ｔ３ｓ未満であれば酸化触媒２２を正常と診断する。

この第１の診断方法によれば、酸化触媒２２の異常時にフィルタ２３の出口排気温度Ｔ３が顕著に高くなる特性を利用して、酸化触媒２２を好適に診断できる。

ここでＥＣＵ１００は、昇温制御の実行中に供給された昇温用燃料の積算値すなわち燃料積算値Ｑに基づいて閾値Ｔ３ｓを設定する。具体的には、燃料積算値Ｑと閾値Ｔ３ｓの関係（図２（Ｄ）に一点鎖線ｅで示す）を規定したマップ（関数でもよい。以下同様）が予めＥＣＵ１００に記憶される。そしてＥＣＵ１００は、実際の燃料積算値Ｑに対応した閾値Ｔ３ｓをマップから算出する。燃料積算値Ｑが増加するほど、フィルタ２３への供給熱量が増加するので、フィルタ出口排気温度Ｔ３は増加する傾向にある。従ってこの傾向に合わせて、閾値Ｔ３ｓも、燃料積算値Ｑが増加するほど増加するように設定している。またマップは、クライテリア状態の酸化触媒を用いたときの燃料積算値Ｑとフィルタ出口排気温度Ｔ３の関係に基づいて作成されている。

こうした閾値Ｔ３ｓを用いることにより、燃料積算値Ｑに応じて変化する出口排気温度Ｔ３に見合った最適な閾値Ｔ３ｓを用いることができ、診断精度を向上することができる。

次に第２の診断方法について、ＥＣＵ１００は、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３と入口排気温度（すなわち酸化触媒２２の出口排気温度）Ｔ２の温度差ΔＴ３２が所定の閾値ΔＴ３２ｓ以上であるときに酸化触媒２２を異常と診断する。具体的にはＥＣＵ１００は、診断タイミングｔ２において出口排気温度Ｔ３の検出値から入口排気温度Ｔ２の検出値を減じて温度差ΔＴ３２を算出し、温度差ΔＴ３２を閾値ΔＴ３２ｓと比較する。温度差ΔＴ３２が閾値ΔＴ３２ｓ以上であれば酸化触媒２２を異常と診断し、温度差ΔＴ３２が閾値ΔＴ３２ｓ未満であれば酸化触媒２２を正常と診断する。

ここでもＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑに基づいて閾値ΔＴ３２ｓを設定する。具体的にはＥＣＵ１００は、前述の方法で算出した閾値Ｔ３ｓから入口排気温度Ｔ２の検出値を減じて閾値ΔＴ３２ｓを算出する。

酸化触媒２２の異常時には、フィルタ２３の出口排気温度Ｔ３と入口排気温度Ｔ２の温度差ΔＴ３２も大きくなる。従って第２の診断方法によれば、この特性を利用して酸化触媒２２を好適に診断できる。特に、フィルタ２３の入口排気温度Ｔ２はフィードバック制御によりほぼ一定とされるが、エンジン運転状態等の変化に応じて微妙に変動する。第２の診断方法によれば、この変動するフィルタ２３の入口排気温度Ｔ２との差を用いて診断を行うため、診断精度を向上できる。

なお、燃料積算値Ｑと閾値ΔＴ３２ｓの関係を規定したマップを予め記憶しておき、このマップを使用して、燃料積算値Ｑに対応した閾値ΔＴ３２ｓを算出してもよい。

次に第３の診断方法について、ＥＣＵ１００は、第１の診断方法により異常とされる状態、すなわち出口排気温度Ｔ３が閾値Ｔ３ｓ以上の状態であるときの累積時間を計算する。このときＥＣＵ１００は、当該状態が連続的に起きれば累積時間を連続的に増加させ、当該状態が間欠的に起きれば累積時間を間欠的に増加させる。そして累積時間が所定の時間閾値以上となったとき、酸化触媒２２を異常と診断する。累積時間の計算は昇温制御終了（すなわちフィルタ再生終了）まで実行可能である。従って昇温制御終了までに累積時間が時間閾値以上となれば、酸化触媒２２が異常と診断されることとなる。

この第３の診断方法によれば、異常とされる状態が時間閾値以上継続した場合に限って異常と診断するので、本来正常なのにエンジン運転状態の変化等により一時的に見掛け上異常となったときに異常と誤診断するのを抑制でき、診断精度を向上できる。

代替的に、第２の診断方法により異常とされる状態、すなわち温度差ΔＴ３２が閾値ΔＴ３２ｓ以上の状態であるときの累積時間を計算し、この累積時間が所定の時間閾値以上となったとき酸化触媒２２を異常と診断してもよい。

さて、本実施形態の診断方法によれば、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が上昇中の短い期間内ではなく、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔに達した後の長い期間内で診断が実行される。図２には便宜上、後者の期間のうちの初期の一部のみが記載されているが、実際には後者の期間は図示の期間の何倍にも及ぶ。しかもこの期間ではフィルタ２３の出口排気温度Ｔ３が安定しており、その安定した長い期間内の任意のタイミング（例えばｔ２）で診断が実行可能である。よって、エンジンの運転状態や外部環境の変化等により、出口排気温度Ｔ２の上昇の仕方が大きくバラついた場合でも、それとは無関係に、正確な診断結果を得ることができる。それ故、酸化触媒２２の診断精度を向上することが可能である。

なお、第４の診断方法として、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔに達した後の複数のタイミング（例えばｔ２とｔ３）で診断を行い、それら診断結果を考慮して総合診断を行ってもよい。例えば、複数タイミングで行った診断の結果が全て異常だった場合、あるいは５０％以上の確率で異常だった場合、総合診断の結果を異常としてもよい。

あるいは第５の診断方法として、前述の比較例の診断も予備診断として併せて実行し、その診断結果にも基づいて総合診断を行ってもよい。例えば、比較例の診断の結果が異常で、第１〜第４の診断方法のいずれかの診断（本診断という）の結果も異常である場合、総合診断の結果を異常としてもよい。

これらによれば、複数の診断結果に基づいて総合診断を行うので、診断精度を一層向上することができる。

次に、ＥＣＵ１００が実行する診断処理の内容を説明する。まず図３を参照して、第１の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

まずステップＳ１０１で、ＥＣＵ１００は、昇温制御開始時から積算された燃料積算値Ｑが所定の閾値Ｑｓ以上に達したか否かを判断する。達してない場合には、まだ診断タイミングでないとしてルーチンを終了する。他方、達した場合にはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２でＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑに対応した閾値Ｔ３ｓを所定のマップから算出する。

次いでステップＳ１０３で、ＥＣＵ１００は、出口排気温度Ｔ３の検出値を閾値Ｔ３ｓと比較する。検出値が閾値Ｔ３ｓ未満であるときは、ルーチンを終了する。これにより実質的に酸化触媒２２は正常と診断される。

他方、検出値が閾値Ｔ３ｓ以上であるときは、ステップＳ１０４に進んで酸化触媒２２を異常と診断する。このときＥＣＵ１００は図示しない警告装置（例えば警告灯）を起動させ、必要な点検整備を運転手に促す（以下においても同様）。

次に図４を参照して、第２の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。まずステップＳ２０１でＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１と同様、燃料積算値Ｑが閾値Ｑｓ以上に達したか否かを判断する。達してなければルーチンを終了し、達した場合にはステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２でＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑに対応した閾値ΔＴ３２ｓを前述の方法により算出する。

次いでステップＳ２０３で、ＥＣＵ１００は、前述の方法により算出した温度差ΔＴ３２を閾値ΔＴ３２ｓと比較する。温度差ΔＴ３２が閾値ΔＴ３２ｓ未満であればルーチンを終了し、温度差ΔＴ３２が閾値ΔＴ３２ｓ以上であればステップＳ２０４に進んで酸化触媒２２を異常と診断する。

次に図５を参照して、第３の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。ここでは第２の診断方法との組み合わせを説明するが、第１の診断方法との組み合わせに容易に変形できることが当業者に認識可能であろう。

まずステップＳ３０１でＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１と同様、燃料積算値Ｑが閾値Ｑｓ以上に達したか否かを判断する。達してなければルーチンを終了し、達した場合にはステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２でＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑに対応した閾値ΔＴ３２ｓを前述の方法により算出する。

次いでステップＳ３０３で、ＥＣＵ１００は、前述の方法により算出した温度差ΔＴ３２を閾値ΔＴ３２ｓと比較する。温度差ΔＴ３２が閾値ΔＴ３２ｓ未満であればルーチンを終了し、温度差ΔＴ３２が閾値ΔＴ３２ｓ以上であればステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４でＥＣＵ１００は、ΔＴ３２≧ΔＴ３２ｓとなっている時間の累積値もしくは積算値である累積時間ｔＡを計算する。累積時間の今回値をｔＡ_n、前回値をｔＡ_nー1とすると、累積時間の今回値は式：ｔＡ_n＝ｔＡ_nー1＋τから計算される。

次いでステップＳ３０５でＥＣＵ１００は、累積時間ｔＡを所定の時間閾値ｔＡｓと比較する。累積時間ｔＡが時間閾値ｔＡｓ未満であればルーチンを終了し、累積時間ｔＡが時間閾値ｔＡｓ以上であればステップＳ３０６に進んで酸化触媒２２を異常と診断する。

このルーチンによれば、ステップＳ３０３でΔＴ３２≧ΔＴ３２ｓとなる度にステップＳ３０４で累積時間ｔＡが積算される。そしてこの累積時間ｔＡが時間閾値ｔＡｓ以上に達する前は、ステップＳ３０５がノーとなるので、酸化触媒２２はまだ異常と診断されない（実質的に正常と診断される）。累積時間ｔＡが時間閾値ｔＡｓ以上に達した時点でステップＳ３０５がイエスとなり、酸化触媒２２が異常と診断される。

次に図６を参照して、第４の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。ここでは第１の診断方法との組み合わせを説明するが、第２または第３の診断方法との組み合わせに容易に変形できることが当業者に認識可能であろう。

まずステップＳ４０１で、ＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑが第１閾値Ｑｓ１（＝Ｑｓ、図２参照）以上に達したか否かを判断する。達してない場合にはルーチンを終了し、達した場合にはステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２でＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑが、第１閾値Ｑｓ１より高い第２閾値Ｑｓ２（図２参照）以上に達したか否かを判断する。達してない場合にはステップＳ４０３に進み、達した場合にはステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０３に進んだ場合、ＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑに対応した第１閾値Ｔ３ｓ１をマップから算出する。そしてステップＳ４０４において、出口排気温度Ｔ３の検出値を第１閾値Ｔ３ｓ１と比較する。検出値が第１閾値Ｔ３ｓ１未満であるときにはステップＳ４０６に進む。他方、検出値が第１閾値Ｔ３ｓ１以上であるときにはステップＳ４０５に進んで、酸化触媒２２が異常である旨を暫定的に示す異常フラグ１がオンされる。そしてステップＳ４０６に進む。

一方、ステップＳ４０８に進んだ場合、ＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑに対応した第２閾値Ｔ３ｓ２をマップから算出する。そしてステップＳ４０９において、出口排気温度Ｔ３の検出値を第２閾値Ｔ３ｓ２と比較する。検出値が第２閾値Ｔ３ｓ２未満であるときにはステップＳ４０６に進む。他方、検出値が第２閾値Ｔ３ｓ２以上であるときにはステップＳ４１０に進んで、酸化触媒２２が異常である旨を暫定的に示す異常フラグ２がオンされる。そしてステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０６においてＥＣＵ１００は、異常フラグ１と異常フラグ２の両方がオンか否かを判断する。両方がオンでない場合、すなわち両方がオフか一方のみがオンの場合にはルーチンを終了する。他方、両方がオンの場合にはステップＳ４０７で、総合診断の結果として、酸化触媒２２を異常と診断する。

なお、異常フラグ１と異常フラグ２のいずれか一方がオンの場合に総合診断の結果として異常と診断してもよい。また、診断タイミングと異常フラグの数を増やし、より多くの個別診断の結果に基づいて総合診断を行ってもよい。

次に、第５の診断方法の診断処理の内容を説明する。まず図７を参照して、第５の診断方法に組み合わされる比較例の診断処理、すなわち予備診断の診断処理の内容を説明する。

まずステップＳ５０１で、ＥＣＵ１００は、燃料積算値Ｑが所定の閾値Ｑｓｐ（図２参照）以上に達したか否かを判断する。この閾値Ｑｓｐは前述の閾値Ｑｓよりも低い値であり、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｔに到達する前の上昇中の期間に対応するような値である。達してない場合にはルーチンを終了し、達した場合にはステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２でＥＣＵ１００は、酸化触媒２２の出口排気温度Ｔ２の検出値を所定の閾値Ｔ２ｓと比較する。検出値が閾値Ｔ２ｓ以上であるときはルーチンを終了し、検出値が閾値Ｔ３ｓ未満であるときは、ステップＳ５０３に進んで酸化触媒２２を異常と診断する。これにより予備診断の結果として、検出値が閾値Ｔ２ｓ以上であるときには酸化触媒２２が正常と診断され、検出値が閾値Ｔ２ｓ未満であるときには酸化触媒２２が異常と診断される。

なおここでは出口排気温度Ｔ２を閾値Ｔ２ｓと比較して診断したが、代替的に、出口排気温度Ｔ２と入口排気温度Ｔ１の温度差ΔＴ２１＝Ｔ２−Ｔ１を所定の閾値ΔＴ２１ｓと比較して診断してもよい。この場合、ΔＴ２１≧ΔＴ２１ｓのとき正常、ΔＴ２１＜ΔＴ２１ｓのとき異常と診断する。

次に、予備診断の結果と、第１〜第４の診断方法のいずれかによる本診断の結果とに基づく総合診断の診断処理の内容を、図８を参照して説明する。

ステップＳ６０１でＥＣＵ１００は、本診断が終了したか否かを判断する。終了してなければルーチンを終了し、終了してればステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６０２でＥＣＵ１００は、予備診断の結果が異常であるか否かを判断する。異常でなければルーチンを終了し、異常であればステップＳ６０３に進む。

ステップＳ６０３でＥＣＵ１００は、本診断の結果が異常であるか否かを判断する。異常でなければルーチンを終了し、異常であればステップＳ６０４に進む。

ステップＳ６０４でＥＣＵ１００は、総合診断の結果として、酸化触媒２２を異常と診断する。このように予備診断と本診断の両方の結果が異常であるときに異常との総合診断を行う。

他方、予備診断と本診断の少なくとも一方の結果が異常でないときには、実質的に正常との総合診断が行われる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。

（１）例えば第２酸化触媒として、フィルタ２３の代わりに、ＳＯＦ酸化触媒を用いてもよい。ＳＯＦ酸化触媒とは、ＰＭの可溶有機成分（ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction））を酸化するための酸化触媒である。このＳＯＦ酸化触媒もフィルタ２３と同様にＨＣを酸化する機能を有するため、本開示の診断方法を好適に適用可能である。

（２）当然ながら第２酸化触媒として、通常の酸化触媒を用いてもよい。

（３）昇温制御は、フィルタ２３の再生のみならず、他の任意の目的のために実行可能である。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１内燃機関（エンジン）
４排気通路
７インジェクタ
２２酸化触媒（第１酸化触媒）
２３フィルタ（第２酸化触媒）
３８排気管インジェクタ
４２，４３，４４排気温センサ
１００電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims

内燃機関の排気通路に上流側から順に設けられた第１酸化触媒および第２酸化触媒と、
前記第１酸化触媒の出口排気温度を昇温させる昇温制御を実行すると共に、昇温制御の実行中に前記第２酸化触媒の出口排気温度に基づいて前記第１酸化触媒を診断するように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記制御ユニットは、前記第２酸化触媒の出口排気温度が所定の閾値以上であるときに前記第１酸化触媒を異常と診断する
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御ユニットは、前記第２酸化触媒の出口排気温度と入口排気温度の温度差が所定の閾値以上であるときに前記第１酸化触媒を異常と診断する
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御ユニットは、前記第２酸化触媒の出口排気温度が所定の閾値以上である状態の累積時間が所定の時間閾値以上となるか、または、前記第２酸化触媒の出口排気温度と入口排気温度の温度差が所定の閾値以上である状態の累積時間が所定の時間閾値以上となったとき、前記第１酸化触媒を異常と診断する
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御ユニットは、昇温制御の実行中に供給された昇温用燃料の積算値に基づいて前記閾値を設定する
請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御ユニットは、昇温制御の実行中に前記第１酸化触媒の出口排気温度が所定の目標温度に達した後に前記第１酸化触媒の診断を実行する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御ユニットは、前記第１酸化触媒の出口排気温度が前記目標温度に達する前のタイミングで前記第１酸化触媒の予備診断を実行し、この予備診断の結果にも基づいて前記第１酸化触媒の診断を実行する
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記第２酸化触媒は、酸化触媒が担持された粒子状物質捕集用フィルタであるか、または粒子状物質の可溶有機成分を酸化するための酸化触媒である
請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。