JP5561262B2

JP5561262B2 - 検出システム

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Publication number: JP5561262B2
Application number: JP2011208863A
Authority: JP
Inventors: 友博上野; 寛原口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-09-26
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Description

本発明は、検出システムに関する。

今日、内燃機関に対してすぐれた排気浄化性能が求められている。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる排気微粒子（粒子状物質、ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）の除去が重要である。ＰＭを除去するために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）が装備されることが多い。

排気中のＰＭ量を検出する手段としてＰＭセンサがある。例えばＤＰＦ下流にＰＭセンサを配置した場合、ＰＭセンサの検出値を用いてＤＰＦが故障しているか否かを判定できる。今後さらに自動車の後処理故障検出が厳しくなることが予想されており、ＰＭセンサを装備してＤＰＦの故障検出を行う必要がある。そのためにはＰＭセンサ自体が正常であることが必要であり、ＰＭセンサの故障検出（ＰＭセンサの合理性判断）も重要となる。例えば下記特許文献１には、ＰＭセンサの故障検出装置が開示されている。

特開２０１０−２７５９７７号公報

ＤＰＦが正常の場合、ＤＰＦをすり抜けるＰＭ量は非常に少ないので、ＤＰＦの下流に搭載されたＰＭセンサの出力値は小さい。したがってＰＭセンサの故障検出には、小さい出力値を用いてＰＭセンサが故障しているのかどうかを判断するという課題がある。上記特許文献１の装置では、ＤＰＦの再生終了から所定期間の間はＤＰＦをすり抜けるＰＭ量が相対的に多いことを利用して、同期間内でＰＭセンサの故障を判定している。

しかし一般的に、ＤＰＦの再生終了後におけるＤＰＦをすり抜けるＰＭ量が相対的に多い期間は非常に短く、その短い期間内でＰＭセンサの故障を精度よく検出することは難しい。よって、文献１のような方法によらず、高精度でＰＭセンサの故障を検出するしくみを開発することが求められる。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、ＤＰＦの下流に配置されたＰＭセンサの故障を高精度で検出する検出システムを提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明に係る検出システムは、内燃機関の排気通路に装備されて、前記内燃機関から排出された粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気通路において前記フィルタよりも下流に装備されて、粒子状物質を検出する検出手段と、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段からの出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記インターバル期間の終了時点で前記検出手段は故障していると判定する第１判定手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより本発明に係る検出システムでは、排気通路に配置されて粒子状物質を捕集するフィルタの再生インターバル期間中に、フィルタの下流に配置された検出手段の出力が所定の出力でない場合に検出手段が故障だと判定する。したがってフィルタ再生インターバル期間中に検出手段の出力が、正常であることを示す所定の出力であるか否かの情報を用いて、高精度に検出手段の故障が判定できる。

また前記判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段からの出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記フィルタ再生処理の開始を所定期間遅らせて、その所定期間中にも前記検出手段からの出力が前記所定の出力でない場合に、前記検出手段は故障していると判定するとしてもよい。

この発明によれば、例えばフィルタの捕集率が高い場合などの理由でフィルタをすり抜ける粒子状物質の量が少ない場合には、通常のフィルタ再生インターバル期間中での判定のみでは、検出手段が正常でも故障と誤判定する可能性があるので、フィルタ再生開始を所定期間遅らせて、その期間にも所定の出力が得られなければ検出手段は故障と判定する。これにより検出手段の誤判定の可能性が低減できる。

また前記第１判定手段は、前記検出手段の出力が第１閾値を越えない場合に前記所定の出力でないとし、前記検出手段の出力が前記第１閾値よりも大きい第２閾値を越えた場合に、前記フィルタが故障であると判定する第２判定手段を備えたとしてもよい。

この発明によれば、検出手段の故障判定の手段に加えて、フィルタの故障判定の手段を備えて、両判定のために閾値を設ける構成において、フィルタ故障判定の第２閾値を検出手段故障判定の第１閾値よりも大きくした。したがって、フィルタをすり抜ける粒子状物質量が少ない状況で適切に検出手段の故障が判定できるとともに、相対的に高い閾値によりフィルタ故障判定も精度よく行える。

また前記検出手段の出力により前記フィルタが故障であると判定する第２判定手段を備え、前記第１判定手段および第２判定手段は電気回路を含んで構成され、前記第１判定手段が有する第１回路は、前記第２判定手段が有する第２回路よりも高感度の回路であるとしてもよい。

この発明によれば、検出手段とフィルタの故障判定のための電気回路を装備し、検出手段の故障検出の場合にはフィルタの故障検出の場合よりも高感度の電気回路を用いる。したがって、通常、検出手段の故障判定の場合にはフィルタの故障判定の場合よりも少ない粒子状物質の付着量で故障か否かを判定することになるが、より高感度の回路を用いることにより、少ない粒子状物質量でも高精度に検出手段の故障が判定できる。

また前記第１判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段からの出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記検出手段の温度をより高くし、昇温した前記検出手段からの出力が前記所定の出力でない場合に、前記検出手段は故障していると判定するとしてもよい。

この発明によれば、通常のフィルタ再生インターバル期間中に所定の出力が出ない場合には、検出手段を昇温して、それでも所定の出力が出ない場合に検出手段が故障したと判定する。したがって検出手段に付着した粒子状物質の電気抵抗値が高く、付着量が検出手段に出力として現れない場合に、粒子状物質の有する温度特性を効果的に利用して、検出手段を昇温して粒子状物質の電気抵抗を低減し、検出手段の出力を出やすくする。よって粒子状物質の電気抵抗値が高いことが原因で検出手段が故障と誤判定することを抑制する。

また前記第１判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段からの出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記検出手段に印加する電圧をより高くし、より高い電圧を印加された前記検出手段からの出力が前記所定の出力でない場合に、前記検出手段は故障していると判定するとしてもよい。

この発明によれば、通常のフィルタ再生インターバル期間中に所定の出力が出ない場合には、検出手段への印加電圧を高くして、それでも所定の出力が出ない場合に検出手段が故障したと判定する。したがって検出手段に付着した粒子状物質の電気抵抗値が高く、付着量が検出手段に出力として現れない場合に、検出手段への印加電圧を高くして、粒子状物質の電気抵抗が高くても検出手段の出力を出やすくする。よって粒子状物質の電気抵抗が高いことが原因で検出手段が故障と誤判定することを抑制する。

本発明における検出システムの実施例における構成図。ＰＭセンサの構造の例を示す図。ＰＭセンサの出力の例を示す図。実施例１における故障検出処理のフローチャート。実施例１におけるタイムチャートの例を示す図。実施例２における故障検出処理のフローチャート。実施例２におけるタイムチャートの例を示す図。ＤＰＦセンサ故障判定とＤＰＦ故障判定の閾値の例を示す図。実施例３における検出処理のフローチャート。実施例３におけるタイムチャートの例を示す図。実施例４における検出処理のフローチャート。実施例４におけるタイムチャートの例を示す図。ＰＭセンサのシステム構成例の概要図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る検出システム１（以下、システム）の実施例における装置構成の概要図である。図１の構成は以下の全ての実施例で用いればよい。

システム１は、自動車のディーゼルエンジン２（エンジン）の排気管（排気通路）中のＰＭ量を検出するためのシステムである。エンジン２の排気管に、上流側からＤＰＦ３とＰＭセンサ４とが配置されている。

ＤＰＦ３は、例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気にはＰＭ（粒子状物質）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ３の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集されて車外に排出される排気が浄化される。ＤＰＦ３は例えば酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦであるとすればよい。

ＤＰＦ３に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度ごとに、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ３を再生する。ＰＭの堆積量を推定する方法は例えば、ＤＰＦ３の前後差圧とＰＭ堆積量の関数関係（マップ）を予め求めておいてメモリ５０に記憶しておき、差圧センサを配置して、その検出値と同マップとからＰＭの堆積量を推定すればよい。このマップは、代表的な特性としては、前後差圧とＰＭ堆積量とをそれぞれ縦軸横軸とした関係がほぼ平行四辺形の形状となり、ＰＭが堆積し、燃焼することによりその平行四辺形を１周する。

ＰＭセンサ４はＤＰＦ３より下流の排気中のＰＭ量を検出する。ＰＭセンサ４がＤＰＦ３の下流に装備されていることにより、ＰＭセンサ４によってＤＰＦ３をすり抜けたＰＭ量を検出できる。これによりＤＰＦ３の故障の有無が検出できる。

電子制御装置５（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）は、以上のシステムを制御するために装備されている。ＥＣＵ５は通常のコンピュータと同様の構造を有するとして、各種演算をおこなうＣＰＵや各種情報の記憶を行うメモリ５０を備えるとすればよい。

ＰＭセンサ４の構造の一例が図２に示されている。ＰＭセンサ４のセンサ素子４０（素子）は、板状の絶縁体４４からなるの上に１対の検出電極４２（電極）が形成された構造を有する。そして全体が、例えば金属製のカバー４１で覆われている。カバー４１にはいくつかの孔部が形成されていて、排気管中のＰＭはカバー４１の内側に流入する。そしてＰＭは、自身が持つ粘着性によって素子４２に付着、堆積していく。ＰＭは導電性を有するので、素子４０上に堆積したＰＭによって一対の電極４２間が連結されると、電極間が導通状態となる。

電極間には図示しない電源から電圧が印加されており、素子４０上に堆積したＰＭによって電極４２間が導通状態となると、電極間に電流が流れる。ＰＭセンサ４は、例えばその電流値などの測定値（他には、回路上のある部分の電圧値、さらには電圧値、電流値から算出されるインピーダンス値（抵抗値や容量値）などでもよい）を、センサ出力としてＥＣＵ５へ出力する。

図３にはその様子の例が示されている。上述のとおり、素子表面のＰＭ堆積量が徐々に増加しても、両電極間が電気的に接続されるまではＰＭセンサ４の出力値のゼロにとどまり、両電極間が電気的に接続された以降、ＰＭセンサ４の出力値がゼロから上昇する。ＰＭセンサに多くのＰＭが堆積（付着）したとみなされたら、ヒータ４３によって素子４０を加熱して、堆積したＰＭを燃焼除去してＰＭセンサ４を再生する。

ＰＭセンサ４のより詳細なシステム構成例が図１３に示されている。同図のとおりＰＭセンサ４は、上述の一対の検出電極４２、４２（電極）、ヒータ４３に加えて、温度調節部４５、電圧調節部４６、回路４７ａ、４７ｂ、スイッチ４８、制御部４９を備える。

温度調節部４５はヒータ４３への供給電力によって、素子４０の温度を調節する。電圧調節部４６は電極４２、４２へ印加する電圧を調節する。回路４７ａ、４７ｂは例えば図１３のとおり配置されて、スイッチ４８の制御によって回路４７ａ、４７ｂのうちの一方が素子４０の検出電極４２に電気的に接続される。回路４７ａ、４７ｂは、素子４０に付着したＰＭ量の情報を電気的特性として検出するために装備されている（詳細は後述）。制御部４９はマイクロプロセッサ等、通常のコンピュータと同様の構成を備えて、ＰＭセンサ４における全ての制御を司る。

回路４７ａ、４７ｂについて説明する。ＰＭセンサ４では、ＤＰＦ３の故障検出と、ＰＭセンサ４自体の故障検出という２つの検出を実行するが、この２つの検出のために２つの回路４７ａ、４７ｂを備える。ＰＭセンサ４は、それら２つの検出を、ともに素子４０に付着したＰＭ量の情報が電極４２、４２間の電気的特性となるしくみを用いて実行する。

ＰＭセンサ４の故障判定の場合は、ＤＰＦ故障判定の場合よりも、通常ＰＭ量が少ない状況が想定される。したがって後述するように、ＰＭセンサ４の故障判定の閾値は、ＤＰＦ故障判定の閾値よりも小さく設定する。またＰＭセンサ４自体の故障検出の場合には、ＤＰＦ３の故障検出の場合よりも、ＰＭセンサ４が高感度であることが望ましい。この目的のために、ＰＭセンサ４では、例えば回路４７ａは抵抗成分（Ｒ）を検出するための回路とし、回路４７ｂは容量成分（Ｃ）を検出するための回路とする。

回路４７ａによる抵抗成分の検出では、付着したＰＭによって電極４２、４２間が繋がった状態となって流れる電流値から抵抗成分を検出する。一方、回路４７ｂによる容量成分の検出では、電極４２、４２間がＰＭによって繋がっていなくても、離間したＰＭ間は容量成分をもつので、その容量を介して流れる電流値から容量成分を検出する。

したがって明らかに容量成分の検出の方が抵抗成分の検出よりも早い時点で検出結果がゼロから増加し始める。この意味で容量成分の検出の方が抵抗成分の検出よりも感度がよい。また発明者の知見によると、抵抗成分の検出の方が容量成分の検出よりも検出が安定している（誤差やぶれが小さい等）。よって回路４７ｂは回路４７ａよりも高感度であり、回路４７ａは回路４７ｂよりも出力の安定性が良好である。

ＤＰＦ３の故障検出の場合は、スイッチ４８によって回路４７ａを接続して、付着したＰＭ量（を示す抵抗値）を安定的に検出して、相対的に高い閾値で故障判定する。ＰＭセンサ４の故障検出の場合は、スイッチ４８によって回路４７ｂを接続して、付着したＰＭ量（を示す容量値）を高感度に検出して、相対的に低い閾値で故障判定する。

なお図１３の構成は一例であり、しかも概念図である。例えば回路４７ａ、４７ｂは図１３では単純に並列的な配置としているが、実際の回路構成はより複雑であってもよい。また上述のように回路４７ａが抵抗成分検出、回路４７ｂが容量成分検出と限定しなくともよく、より高感度の回路とより低感度の回路との間で切り替えられる構成であればよい。なお抵抗値や容量値の計測、算出は既知の方法を用いればよい。

以上の構成のもとでシステム１は、ＰＭセンサ４の出力から、ＰＭセンサ４の故障の有無を判定する。なおＰＭセンサ４の故障とは、カバー４１の孔部の目詰まりや、電気系統の故障などあらゆる故障を包含するとすればよい。実施例１における処理手順が図４に示されている。図４（および後述の全て）のフローチャートは予めプログラム化しておき、例えばメモリ５０に記憶しておいてＥＣＵ５が自動的に呼び出して実行すればよい。

図４の処理ではまず手順Ｓ１０でＥＣＵ５は、ＤＰＦ再生の開始を指令し、Ｓ２０でＤＰＦ再生の終了を指令する。したがってＳ２０以降はＤＰＦ再生と次回DPF再生間の期間（インターバル期間）となる。なお図４（他のフローチャートも同様）の処理においては、ＤＰＦ再生のインターバル期間内でＰＭセンサの再生は行わない。

次にＳ２５でＥＣＵ５はＰＭセンサ４内で回路４７ａ、４７ｂのいずれを用いるかを選択する。上述のとおり、例えば回路４７ａが抵抗値（Ｒ）検出のための回路であり、回路４７ｂが容量値（Ｃ）検出のための回路とした場合には、低感度の回路４７ａがＤＰＦ３の故障検出に適し、高感度の回路４７ｂがＰＭセンサ４の故障検出に適する。したがって、Ｓ２５以降ではＰＭセンサ４の故障の有無を判定することから、Ｓ２５では回路４７ｂを選択して、スイッチ４８により回路４７ｂを接続すればよい。

次にＳ３０でＥＣＵ５は、ＰＭセンサ４の出力を検出（取得）する。そしてＳ４０でＥＣＵ５は、ＤＰＦ３の再生が要求されているかを判別する。ＤＰＦ３の再生は、ＥＣＵ５が、ＤＰＦ３におけるＰＭ堆積量の推定値がＤＰＦ再生を開始すべき所定値を超えたと判断したら要求する。ＤＰＦ３の再生が要求されている場合（Ｓ４０：Ｙｅｓ）はＳ５０に進み、再生が要求されていない場合（Ｓ４０：Ｎｏ）はＳ３０を繰り返す。これにより、Ｓ２０で終了したＤＰＦ再生の次のＤＰＦ再生が要求されるまでは、Ｓ３０を繰り返してＰＭセンサ出力値をモニタし続ける。取得されたＰＭセンサ出力値（の系列）は例えばメモリ５０に記憶していけばよい。

Ｓ５０に進んだらＥＣＵ５は、ＤＰＦ再生インターバル期間中であるか否かを判別する。ＤＰＦ再生インターバル期間中の場合（Ｓ５０：Ｙｅｓ）はＳ６０に進み、ＤＰＦ再生インターバル期間ではない場合（Ｓ５０：Ｎｏ）は図４の処理を終了する。

Ｓ６０に進んだらＥＣＵ５は、Ｓ３０で検出（取得）したＰＭセンサ４の出力のうち少なくとも１つの数値が閾値より小さいか否かを判別する。ここで閾値は、ＰＭセンサ４の出力がその数値を超えていればＰＭセンサ４は正常だとみなせる数値である。ＰＭセンサ４の出力（の系列）が閾値より小さい場合（Ｓ６０：Ｙｅｓ）はＳ９０に進み、閾値以上の場合（Ｓ６０：Ｎｏ）はＳ１００に進む。

Ｓ９０に進んだ場合はＰＭセンサ４の出力が一度も閾値を越えなかった場合である。したがってＳ９０でＥＣＵ５は、ＰＭセンサ４は故障していると判定する。一方Ｓ１００に進んだ場合はＰＭセンサ４の出力が閾値を一度は越えた場合である。したがってＳ１００でＥＣＵ５は、ＰＭセンサ４は正常であると判定する。以上が図４の処理手順である。なお図４においては（あるいは図４を変更して）、ＤＰＦ再生インターバル期間中に、例えば所定周期でＳ６０からＳ１００を実行するとしてもよい。この場合、ＤＰＦ再生インターバル期間中に閾値を越える出力が一度でもあればＰＭセンサ４は正常と判定される。

図４の処理を実行した場合の時間的推移の様子（タイムチャート）の例が図５に示されている。図１の構成において、ＤＰＦ再生インターバル期間中に、エンジン２から排出されたＰＭは、通常例えＤＰＦ３が正常であっても微量はすり抜けていく。したがって図示のとおりＤＰＦ３をすり抜けたＰＭ（あるいはすす（ｓｏｏｔ））積算量は時間とともに徐々に増加していく。エンジン２からのＰＭ排出度合いの設定や、ＤＰＦ３の基材の捕集性能などによって、ＤＰＦ再生インターバル期間中のエンジン２を搭載した車両の走行距離は２００ｋｍ程度から８００ｋｍ程度とがある。

ＤＰＦ再生インターバル期間の開始後ある程度の期間は、素子４０に付着したＰＭ量が少なく電極間が導通されていないのでＰＭセンサ４の出力値はゼロにとどまる。その後、素子４０に付着したＰＭ量が増加すると、あるところから電極間が導通されてＰＭセンサ４の出力値がゼロから増加を開始する。そして図４の処理では、ＤＰＦ再生インターバル期間内でＰＭセンサ４の出力値がＰＭセンサ故障判定閾値を（１度でも）越えたら、ＰＭセンサ４は正常だと判定される。ＤＰＦ再生インターバル期間中にＰＭセンサ４の出力値がＰＭセンサ故障判定閾値を（１度も）越えなかったら、ＰＭセンサ４は、正常な出力値が出ず、故障していると判定される。

なお上記Ｓ６０では、ＤＰＦ再生インターバル期間中のＰＭセンサ出力が閾値を越えたか否かで故障判定しているが、本発明はこれに限定されず、ＰＭセンサ出力が正常な場合の所定の出力であるか否かで故障判定すればよい。その場合、正常な出力であるか否かの判定方法としては、例えばＰＭセンサ出力の立ち上がり時点が所定の時点よりも速ければ正常（遅ければ故障）、またＰＭセンサ出力の上昇速度（傾き）が所定の数値よりも大きければ正常（小さければ故障）などがある。

以上のとおり実施例１では、ＤＰＦ再生インターバル期間中に、ＰＭセンサ出力が正常な出力でない場合に、ＰＭセンサ４を故障だと判定する。その際、インターバル期間中はＰＭセンサ再生は行わず、また素子４０に付着したＰＭ量の検出のための回路は高感度の回路を用いた。これにより高精度にＰＭセンサ４の故障が検出できる。

次に実施例２を説明する。実施例２では、通常のＤＰＦ再生インターバル期間中でＰＭセンサ出力が閾値を越えなければ、ＤＰＦ再生開始を所定期間遅らせて、その所定期間、故障判定を継続する。実施例２での処理手順は図６に示されている。図６の処理手順では、図４の処理手順にＳ６５からＳ８５が追加されている。図４と同一符号の処理は同一の処理であるので、以下では重複する説明を省略する。

図６の処理では、Ｓ６０で肯定判断となった場合（Ｓ６０：Ｙｅｓ）にＳ６５に進む。Ｓ６５でＥＣＵ５は、Ｓ４０でＤＰＦ再生要求が出ていることが確認されたにも係らず、ＤＰＦ３の再生開始を保留する（遅らせる）。そして、続くＳ７０でＥＣＵ５は、ＰＭセンサ出力の検出（取得）を継続する。

ＥＣＵ５は、Ｓ８０でＤＰＦ再生要求からの経過時間（つまり上記Ｓ６５でＤＰＦ再生開始の保留を開始してからの経過時間（ＤＰＦ再生開始保留時間））が所定の閾値を越えているか否かを判別する。ＤＰＦ再生開始保留時間が閾値を越えている場合（Ｓ８０：Ｙｅｓ）はＳ８５に進み、閾値を越えていない場合（Ｓ８０：Ｎｏ）はＳ６５でのＰＭセンサ出力の検出（取得）を繰り返す。Ｓ６５を繰り返し実行することにより、ＤＰＦ再生開始保留期間中もＰＭセンサ出力値がモニタされ続ける。

Ｓ８５に進んだらＥＣＵ５は、Ｓ７０で検出（取得）したＤＰＦ再生開始保留期間中のＰＭセンサ４の出力のうちの少なくとも１つが閾値より大きいか否かを判別する。Ｓ８５での閾値はＳ６０での閾値と同じとすればよい。ＤＰＦ再生開始保留期間中のＰＭセンサ４の出力の全てが閾値より小さい場合（Ｓ８５：Ｙｅｓ）はＳ９０に進み、ＤＰＦ再生開始保留期間中のＰＭセンサ４の出力のうち少なくとも１つが閾値以上の場合（Ｓ８５：Ｎｏ）はＳ１００に進む。

Ｓ９０に進んだ場合は、通常のＤＰＦ再生インターバル期間内においてＰＭセンサ４の出力値が一度も閾値まで届かず（Ｓ６０：Ｙｅｓ）、かつＤＰＦ再生開始保留期間内においてもＰＭセンサ４の出力値が一度も閾値まで届かなかった（Ｓ８５：Ｙｅｓ）の場合である。したがってＳ９０でＥＣＵ５は、ＰＭセンサ４は故障していると判定する。

一方Ｓ１００に進んだ場合は、通常のＤＰＦ再生インターバル期間内においてＰＭセンサ４の出力値が一度は閾値を越えた（Ｓ６０：Ｎｏ）か、あるいはＤＰＦ再生開始保留期間内においてＰＭセンサ４の出力値が一度は閾値を越えた（Ｓ８５：Ｎｏ）場合である。したがってＳ１００でＥＣＵ５は、ＰＭセンサ４は正常であると判定する。以上が図６の処理手順である。

図６の処理を実行した場合のタイムチャートの例が図７に示されている。図５の場合と同様に、ＤＰＦ再生インターバル期間中に、エンジン２から排出されたＰＭが、例えＤＰＦ３が正常であっても微量はすり抜け、図示のとおりＤＰＦ３をすり抜けたＰＭ積算量は時間とともに徐々に増加していく。素子４０に付着したＰＭ量が増加すると、あるところから電極間が導通されてＰＭセンサ４の出力値がゼロから増加を開始する。そして図５と同様に図７の場合でも、ＤＰＦ再生インターバル期間内でＰＭセンサ４の出力値がＰＭセンサ故障判定閾値を１度でも越えたら、ＰＭセンサ４は正常だと判定される。

一方、ＤＰＦ再生インターバル期間中にＰＭセンサ４の出力値がＰＭセンサ故障判定閾値を１度も越えなかった場合、その時点ではまだＰＭセンサの故障判定は行わず、ＤＰＦの再生開始を所定期間保留する。そしてＤＰＦ再生開始保留期間中にＰＭセンサ４の出力値がＰＭセンサ故障判定閾値を越えたらＰＭセンサ４は正常と判定する。逆にＤＰＦ再生開始保留期間においても、期間中にＰＭセンサ４の出力値がＰＭセンサ故障判定閾値を１度も越えなかった場合には、保留期間の終了時点でＰＭセンサ４は故障していると判定する。これによりＤＰＦ再生開始を保留して、より確実にＰＭセンサの故障が判定できる。

以上の通り実施例２では、通常のＤＰＦ再生インターバル期間内においてＰＭセンサ４の出力値が閾値まで届かない場合はただちにＰＭセンサ４が故障したと判定せずに、所定期間ＤＰＦ３の再生を保留して、保留期間内でもＰＭセンサ４の出力値が閾値まで届かない場合にＰＭセンサ４が故障したと判定する。したがってＰＭセンサ４の故障判定がより確実になる。

上述のとおり、システム１では、ＤＰＦ３の故障とＰＭセンサ４の故障とを、ともにＰＭセンサ４の出力を見て判定する。両判定での閾値の設定例が図８に示されている。ＤＰＦ故障判定閾値は、ＰＭセンサ４の出力がその数値を超えたらＤＰＦ３が故障していると判定する数値である。ＰＭセンサ故障判定閾値は、ＰＭセンサ４の出力がその数値に届かなかったらＰＭセンサ４が故障していると判定する数値である（上述のＳ６０、Ｓ８５で用いられた閾値）。

ＰＭセンサ故障判定を行う状況は通常、ＤＰＦ下流からすり抜けるＰＭ量が少ない状況と想定される。またＤＰＦ故障判定のための閾値は、相対的に大きい数値としてもＤＰＦの故障判定は精度よく行える。以上の理由から、図８に示すとおり、ＤＰＦ故障判定閾値はＰＭセンサ故障判定閾値よりも大きい数値とする。これにより、故障したＰＭセンサ４の出力によってＤＰＦ３が故障判定されるケースの発生を避けることもできる。

次に実施例３を説明する。実施例３では、確実にＰＭセンサ４の故障を判定するために、ＰＭセンサ４の素子温度を上昇させて、ＰＭセンサ４に付着したＰＭの電気抵抗を低下させる。実施例３での処理手順は図９に示されている。図９の処理手順では、図６の処理手順にＳ６６の処理が追加されている。図６と同一符号の処理は同一の処理であるので、以下では重複する説明を省略する。

図９の処理では、Ｓ６５を処理したら、次にＳ６６を処理する。Ｓ６６でＥＣＵ５は、温度調節部４５によりヒータ４３を加熱して、ＰＭセンサ４の素子４０の温度が上昇するように制御する。素子温度を昇温する理由は、素子４０に付着したＰＭの電気抵抗が高く、それによりＰＭセンサへＰＭが堆積しても、その影響がＰＭセンサの出力として現れにくい場合があるからである。一般にＰＭの有する電気抵抗値は固有の温度特性を有し、図１等の構成で想定される温度（例えば室温から摂氏３００度ぐらいの範囲）では、温度を上げるとＰＭの電気抵抗値は（グラフにすると下に凸で）低下する。したがって素子４０に付着したＰＭの温度を上げることにより、ＰＭの電気抵抗が下がって電流が流れやすくなって、ＰＭセンサの出力が出やすくなる。

ＰＭセンサ４の素子４０の昇温の例が図１０に示されている。図１０に示すとおり、ＰＭセンサ素子温度は相対的に短い期間（ＤＰＦ再生開始保留期間よりも短い期間）だけ上昇させてもよい。この昇温の効果によって、図示のとおりＤＰＦ再生開始保留期間内でＰＭセンサ出力が上昇して閾値を一度でも越えたら、ＰＭセンサ４は正常だと判定する。昇温にも関わらずＰＭセンサ出力が上昇せず閾値を一度も越えない場合は、ＰＭセンサ４は故障だと判定する。

実施例３では、通常のＤＰＦ再生インターバル期間内においてＰＭセンサ４の出力値が閾値まで届かない場合はただちにＰＭセンサ４が故障したと判定せずに、所定期間ＤＰＦ３の再生を保留して、保留期間中はＰＭセンサ４の素子温度を上昇させて、素子に付着したＰＭの電気抵抗を下げて、それでもＰＭセンサ４の出力値が閾値まで届かない場合にＰＭセンサ４が故障したと判定する。したがってＰＭセンサ４の故障判定から、ＰＭの電気抵抗値が高いことの影響が除かれて、故障判定がより確実になる。

次に実施例４を説明する。実施例４では、確実にＰＭセンサ４の故障を判定するために、ＰＭセンサ４への印加電圧を増加させる。実施例４での処理手順は図１１に示されている。図１１の処理手順では、図６の処理手順にＳ６７の処理が追加されている。図６と同一符号の処理は同一の処理であるので、以下では重複する説明を省略する。

図１１の処理では、Ｓ６５を処理したら、次にＳ６７を処理する。Ｓ６７でＥＣＵ５は、電圧調節部４６を用いて、ＰＭセンサ４への印加電圧を増加するように制御する。このようにＰＭセンサ４への印加電圧を増加する理由は、ＰＭセンサ４に堆積したＰＭの電気抵抗値が高い場合にはＰＭセンサへＰＭが堆積しても、その影響がＰＭセンサの出力として現れにくい場合があるからである。ＰＭセンサへの印加電圧を増加させることにより、ＰＭセンサ４に堆積したＰＭの電気抵抗値が高くても、ＰＭセンサの出力が出やすくなる。

ＰＭセンサ４への印加電圧の増加の例が図１２に示されている。図１２に示すとおり、ＰＭセンサへの印加電圧は例えばステップ状に増加させればよい。この電圧増加の効果によって、図示のとおりＤＰＦ再生開始保留機関内でＰＭセンサ出力が上昇して閾値を一度でも越えたら、ＰＭセンサ４は正常だと判定する。電圧増加にも関わらずＰＭセンサ出力が上昇せず、ＤＰＦ再生開始保留機関内で閾値を一度も越えない場合は、ＰＭセンサ４は故障だと判定する。

実施例４では、通常のＤＰＦ再生インターバル期間内においてＰＭセンサ４の出力値が閾値まで届かない場合はただちにＰＭセンサ４が故障したと判定せずに、所定期間ＤＰＦ３の再生開始を保留して、保留期間中はＰＭセンサ４への印加電圧を増加させて、それでもＰＭセンサ４の出力値が閾値まで届かない場合にＰＭセンサ４が故障したと判定する。したがってＰＭセンサ４の故障判定から、堆積したＰＭの電気抵抗値が高いことの影響が除かれて、故障判定がより確実になる。

なお上記実施例は特許請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更できる。例えばエンジン２はディーゼルエンジンのみでなく、リーンバーンガソリンエンジンとしても同様の効果を奏する。またＰＭセンサ４をＤＰＦ３の下流に配置することに関係しない事柄（例えば回路選択など）の場合、ＰＭセンサ４をＤＰＦ３の下流に配置する構成に限定されなくともよい。

１検出システム
２ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４ＰＭセンサ

Claims

内燃機関の排気通路に装備されて、前記内燃機関から排出された粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路において前記フィルタよりも下流に装備されて、粒子状物質を検出する検出手段と、
前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段の出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記インターバル期間の終了時点で前記検出手段は故障していると判定する第１判定手段と、
を備えたことを特徴とする検出システム。
前記第１判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段からの出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記フィルタ再生処理の開始を所定期間遅らせて、その所定期間中にも前記検出手段からの出力が前記所定の出力でない場合に、前記検出手段は故障していると判定する請求項１に記載の検出システム。
前記第１判定手段は、前記検出手段の出力が第１閾値を越えない場合に前記所定の出力でないとし、
前記検出手段の出力が前記第１閾値よりも大きい第２閾値を越えた場合に、前記フィルタが故障であると判定する第２判定手段を備えた請求項１又は２に記載の検出システム。
前記検出手段の出力により前記フィルタが故障であると判定する第２判定手段を備え、
前記第１判定手段および第２判定手段は電気回路を含んで構成され、
前記第１判定手段が有する第１回路は、前記第２判定手段が有する第２回路よりも高感度の電気回路である請求項１又は２に記載の検出システム。
前記第１判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段からの出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記検出手段の温度をより高くし、昇温した前記検出手段からの出力が前記所定の出力でない場合に、前記検出手段は故障していると判定する請求項１に記載の検出システム。
前記第１判定手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生処理の間のインターバル期間中に、前記検出手段からの出力が、前記検出手段が正常に機能していることを示す所定の出力でない場合に、前記検出手段に印加する電圧をより高くし、より高い電圧を印加された前記検出手段からの出力が前記所定の出力でない場合に、前記検出手段は故障していると判定する請求項１に記載の検出システム。