特許 7601196 故障判定装置、故障判定方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】故障判定装置、故障判定方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/18 20060101AFI20241210BHJP

   F01N 11/00 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

F01N3/18 C

F01N11/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023212888

(22)【出願日】2023-12-18

【審査請求日】2023-12-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸小 鉄平

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－３２７３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１６０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８０１２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００

Ｆ０１Ｎ １１／００

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの負荷の状態を特定する特定部と、
排気流路に設けられた浄化装置の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出する検出部と、
前記エンジンの負荷が第１状態以上である際に前記検出部が検出した第１差圧と、前記エンジンの負荷が、前記第１状態よりも小さい第２状態である際に前記検出部が検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定する判定部と、
を有し、
前記特定部は、前記エンジンを備える車両が高速道路と異なる道路を走行する際の前記エンジンの負荷の前記第１状態と、前記車両がアイドリング状態である際の前記エンジンの負荷の前記第２状態と、を特定する、
故障判定装置。

【請求項2】

前記特定部は、前記エンジンの回転数、トルク、排ガス流量及び燃料噴射量のうち少なくとも２つに基づいて、前記エンジンの負荷を特定する、
請求項１に記載の故障判定装置。

【請求項3】

前記特定部は、前記エンジンの回転数と、前記エンジンのトルク又は燃料噴射量と、に対応する前記エンジンの負荷を特定する、
請求項１に記載の故障判定装置。

【請求項4】

前記検出部は、前記浄化装置の上流側に設けられた第１センサが検出した第１排気圧と、前記浄化装置の下流側に設けられた第２センサが検出した第２排気圧と、の差圧を検出する、
請求項１に記載の故障判定装置。

【請求項5】

前記判定部は、前記エンジンの負荷が前記第１状態以上である時刻毎に検出した前記第１差圧の合計が第１合計値以上であり、かつ前記エンジンの負荷が前記第２状態である時刻毎に検出した前記第２差圧の合計が、前記第１合計値より小さい第２合計値以上である場合に、前記浄化装置に異常があるか否かを判定する、
請求項１に記載の故障判定装置。

【請求項6】

前記判定部は、複数の前記第１差圧の統計量と、複数の前記第２差圧の統計量と、の差が前記閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定する、
請求項５に記載の故障判定装置。

【請求項7】

前記判定部は、前記浄化装置が捕集した粒子状物質を燃焼する処理が終了した時刻から所定の時間が経過した後に、前記浄化装置に異常があるか否かを判定する、
請求項１に記載の故障判定装置。

【請求項8】

プロセッサが実行する、
エンジンの負荷の状態を特定する特定工程と、
排気流路に設けられた浄化装置の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出する検出工程と、
前記エンジンの負荷が第１状態以上である際に前記検出工程において検出した第１差圧と、前記エンジンの負荷が、前記第１状態よりも小さい第２状態である際に前記検出工程において検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定する判定工程と、
を有し、
前記特定工程において、前記エンジンを備える車両が高速道路と異なる道路を走行する際の前記エンジンの負荷の前記第１状態と、前記車両がアイドリング状態である際の前記エンジンの負荷の前記第２状態と、を特定する、
故障判定方法。

【請求項9】

プロセッサに、
エンジンの負荷の状態を特定するステップと、
排気流路に設けられた浄化装置の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出するステップと、
前記エンジンの負荷が第１状態以上である際に前記差圧を検出するステップにおいて検出した第１差圧と、前記エンジンの負荷が、前記第１状態よりも小さい第２状態である際に前記差圧を検出するステップにおいて検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定するステップと、
を実行させ、
前記特定するステップにおいて、前記エンジンを備える車両が高速道路と異なる道路を走行する際の前記エンジンの負荷の前記第１状態と、前記車両がアイドリング状態である際の前記エンジンの負荷の前記第２状態と、を特定する、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、故障判定装置、故障判定方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のハイブリッド車両は、排気路に設けられた浄化装置の上流側の排気圧と当該浄化装置の下流側の排気圧との差圧が所定の差圧未満である場合に、浄化装置に異常があると判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１０５３５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

浄化装置の上流側及び下流側の排気圧の差圧には、排気圧を検出するセンサ毎の誤差（いわゆる、バラつき）及び各センサの劣化に起因する誤差を含む。したがって、従来のハイブリッド車両においては、浄化装置の異常を検出する精度を高めるために、差圧に含まれる誤差の割合を少なくすることが望ましい。差圧に含まれる誤差の割合を少なくするためには、エンジンの負荷を大きい状態（いわゆる、高負荷の状態）にすることにより、差圧が大きい状態にすることが考えられるが、浄化装置の異常の有無を判定する際のエンジンの負荷の状態が限定されてしまうという問題が生じる。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、浄化装置の異常の有無を判定できるエンジンの負荷の範囲を広くすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様に係る故障判定装置は、エンジンの負荷の状態を特定する特定部と、排気流路に設けられた浄化装置の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出する検出部と、前記エンジンの負荷が第１状態以上である際に前記検出部が検出した第１差圧と、前記エンジンの負荷が、前記第１状態よりも小さい第２状態である際に前記検出部が検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定する判定部と、を有する。

【0007】

前記特定部は、前記エンジンを備える車両が高速道路と異なる道路を走行する際の前記エンジンの負荷の前記第１状態と、前記車両がアイドリング状態である際の前記エンジンの負荷の前記第２状態と、を特定してもよい。

【0008】

前記特定部は、前記エンジンの回転数、トルク、排ガス流量及び燃料噴射量のうち少なくとも２つに基づいて、前記エンジンの負荷を特定してもよい。

【0009】

前記特定部は、前記エンジンの回転数と、前記エンジンのトルク又は燃料噴射量と、に対応する前記エンジンの負荷を特定してもよい。

【0010】

前記検出部は、前記浄化装置の上流側に設けられた第１センサが検出した第１排気圧と、前記浄化装置の下流側に設けられた第２センサが検出した第２排気圧と、の差圧を検出してもよい。

【0011】

前記判定部は、前記エンジンの負荷が前記第１状態以上である時刻毎に検出した前記第１差圧の合計が第１合計値以上であり、かつ前記エンジンの負荷が前記第２状態である時刻毎に検出した前記第２差圧の合計が、前記第１合計値より小さい第２合計値以上である場合に、前記浄化装置に異常があるか否かを判定してもよい。

【0012】

前記判定部は、複数の前記第１差圧の統計量と、複数の前記第２差圧の統計量と、の差が前記閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定してもよい。

【0013】

前記判定部は、前記浄化装置が捕集した粒子状物質を燃焼する処理が終了した時刻から所定の時間が経過した後に、前記浄化装置に異常があるか否かを判定してもよい。

【0014】

本発明の第２の態様に係る故障判定方法は、プロセッサが実行する、エンジンの負荷の状態を特定する特定工程と、排気流路に設けられた浄化装置の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出する検出工程と、前記エンジンの負荷が第１状態以上である際に前記検出工程において検出した第１差圧と、前記エンジンの負荷が、前記第１状態よりも小さい第２状態である際に前記検出工程において検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定する判定工程と、を有する。

【0015】

本発明の第３の態様に係るプログラムは、プロセッサに、エンジンの負荷の状態を特定するステップと、排気流路に設けられた浄化装置の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出するステップと、前記エンジンの負荷が第１状態以上である際に前記差圧を検出するステップにおいて検出した第１差圧と、前記エンジンの負荷が、前記第１状態よりも小さい第２状態である際に前記差圧を検出するステップにおいて検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、前記浄化装置に異常があると判定するステップと、を実行させる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、浄化装置の異常の有無を判定できるエンジンの負荷の範囲を広くするという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。

【図2】故障判定装置６０の構成を示す図である。

【図3】記憶部６１に記憶された負荷状態マップを示す図である。

【図4】浄化装置３０の異常の有無を判定する動作を説明するための図である。

【図5】差圧の合計値を算出する動作を示す図である。

【図6】故障判定装置６０における処理シーケンスの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜車両Ｓの概要＞
図１は、本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。図１に示す車両Ｓは、エンジン１０、複数のインジェクタ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ）、吸気路１２、排気路１３、クランクシャフト２０、クランクプーリ２１、浄化装置３０、触媒３１、フィルタ３２、昇温装置３３、第１排圧センサ４０、第２排圧センサ４１、回転数センサ４２、吸気圧センサ４３、車両制御装置５０、報知装置５１及び故障判定装置６０を備える。車両Ｓは、浄化装置３０の異常の有無を判定する機能を有する。本実施形態における浄化装置３０の異常は、例えば、浄化装置３０が収容するフィルタ３２が、故障した状態、破損した状態、又は取り外された状態の少なくともいずれかである。

【0019】

エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる内燃機関である。複数のインジェクタ１１は、燃料タンク（不図示）内の燃料をエンジン１０内の燃焼室に噴射するための部品である。吸気路１２は、エンジン１０に供給される空気（吸気）が流れる通路である。排気路１３は、エンジン１０の下流に設けられた、エンジン１０の排気が流れる通路である。

【0020】

クランクシャフト２０は、エンジン１０内のピストン（不図示）の往復運動を回転運動に変えるための軸である。クランクプーリ２１は、クランクシャフト２０の先端に取り付けられた滑車である。クランクプーリ２１は、オルタネータ等の補機に取り付けられた他のプーリ（不図示）とクランクプーリ２１とに巻き掛けされたベルトを回転させることにより、クランクシャフト２０の回転運動を当該補機に伝達する。

【0021】

浄化装置３０は、エンジン１０の排気を浄化するための装置であり、触媒３１とフィルタ３２とを収容する。触媒３１は、例えば、排気路１３に設けられた酸化触媒であり、エンジン１０の排気に含まれる炭化水素と一酸化炭素とを浄化する。具体的には、触媒３１は、炭化水素を水と二酸化炭素とに酸化し、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化する。触媒３１は、尿素水溶液又はアンモニアの供給を受けて窒素酸化物を窒素と水に還元する還元触媒を含んでもよい。

【0022】

フィルタ３２は、排気路１３において触媒３１の下流に設けられ、エンジン１０の排気に含まれるＰＭ（粒子状物質；Particulate Matter）を捕集するためのフィルタである。フィルタ３２は、昇温装置３３が昇温させた、排気路１３を流れる排気により、フィルタ３２が捕集したＰＭを燃焼して二酸化炭素に変換する。昇温装置３３は、排気路１３において触媒３１の上流に設けられ、浄化装置３０に流入する排気を加熱させる装置である。昇温装置３３は、例えば、排気路１３に燃料を噴射するための排気路インジェクタ（不図示）を備える場合、排気路インジェクタが噴射した燃料の酸化熱により排気を加熱させる。昇温装置３３が排気路インジェクタを備えない場合、昇温装置３３は、インジェクタ１１に噴射させた燃料の酸化熱により排気を加熱させてもよい。この場合、昇温装置３３は、エンジン１０に含まれる。また、昇温装置３３は、バッテリ（不図示）から供給された電気により加熱されたヒータ（不図示）と、排気路１３を流れる排気とを熱交換させることにより、排気を加熱させてもよい。

【0023】

第１排圧センサ４０は、排気路１３において触媒３１の下流かつフィルタ３２の上流に設けられ、フィルタ３２に流入する排気の排圧を検出するセンサである。第１排圧センサ４０は、排気路１３において触媒３１の上流かつ昇温装置３３の下流に設けられていてもよい。第２排圧センサ４１は、排気路１３においてフィルタ３２の下流に設けられ、フィルタ３２を通過した排気の排圧を検出するセンサである。第２排圧センサ４１は、排気路１３において浄化装置３０の下流に設けられていてもよい。

【0024】

回転数センサ４２は、エンジン１０の回転数を検出するセンサである。一例として、回転数センサ４２は、クランクプーリ２１に近接して設けられており、単位時間（例えば、１秒）における、クランクプーリ２１の回転に伴う磁力の変化の回数を検出する。回転数センサ４２は、検出した磁力の変化の回数に基づいてクランププーリ２１の回転数を特定し、クランクプーリ２１の回転数をエンジン１０の回転数として出力する。吸気圧センサ４３は、吸気路１２に設けられ、エンジン１０に流入される吸気（空気）の吸気圧を検出するセンサである。

【0025】

車両制御装置５０は、例えば、１又は複数の、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のプロセッサを含む装置である。車両制御装置５０は、例えば、車両Ｓの運転者が操作したアクセルの踏込量に対応するインジェクタ１１の燃料噴射量を決定することにより、車両Ｓの速度を制御する。車両制御装置５０は、例えば、エンジン１０の排気を昇温装置３３に昇温させることにより、フィルタ３２が捕集したＰＭの燃焼（いわゆる、フィルタ再生）を制御する。車両制御装置５０は、第１排圧センサ４０及び第２排圧センサ４１それぞれが検出した排気圧、回転数センサ４２が検出したエンジン１０の回転数、及び吸気圧センサ４３が検出した吸気圧を故障判定装置６０に出力する。なお、車両制御装置５０は、故障判定装置６０に含まれていてもよい。

【0026】

報知装置５１は、車両Ｓの運転者に車両Ｓの状態を報知するための装置である。車両Ｓの状態は、例えば、浄化装置３０の異常の有無である。報知装置５１は、例えば、ディスプレイを有し、浄化装置３０に異常があることを示す画像を当該ディスプレイに表示させる。報知装置５１は、例えば、スピーカを有し、当該異常があることを示す音を当該スピーカから出音させる。

【0027】

故障判定装置６０は、電子部品を含む筐体又は電子部品が実装されたプリント基板であり、第１排圧センサ４０が検出した排気圧と第２排圧センサ４１が検出した排気圧との差である差圧に基づいて浄化装置３０の異常の有無を判定する処理を実行する。例えば、浄化装置３０に異常がある状態における差圧は、浄化装置３０に異常がない状態における差圧よりも小さくなるため、故障判定装置６０は、差圧が所定の差圧以上であるか否かに基づいて浄化装置３０の異常の有無を判定することができる。また、差圧は、第１排圧センサ４０及び第２排圧センサ４１それぞれを製造する過程で生じた誤差（いわゆる、バラつき）と、第１排圧センサ４０及び第２排圧センサ４１それぞれの劣化に起因する誤差と、を含む。

【0028】

ところで、故障判定装置６０は、差圧に含まれる誤差の割合を少なくすることで浄化装置３０の異常を検出する精度を高められる。具体的には、故障判定装置６０は、誤差がない状態において判定可能な所定の差圧に各種の誤差に起因する差圧を加算した加算値よりも大きい差圧を検出できる状態において、浄化装置３０の異常の有無を判定する精度を高められる。差圧の大きさは、エンジン１０の負荷が大きいほど大きいため、エンジン１０の負荷が大きい（いわゆる、高負荷）状態においては、加算値よりも大きい差圧を検出できる。しかしながら、エンジン１０の負荷が高負荷ではない状態においては、加算値よりも大きい差圧を検出できないため、浄化装置３０の異常の有無を判定する精度が低下する。

【0029】

そこで、故障判定装置６０は、エンジン１０の負荷が、高負荷よりも小さい第１状態以上における第１差圧と、エンジン１０の負荷が第１状態よりも小さい第２状態における第２差圧と、の差に基づいて浄化装置３０の異常の有無を判定する。第１差圧及び第２差圧に含まれる、第１排圧センサ４０及び第２排圧センサ４１それぞれに起因する誤差は、同値又は近似値であるため、第１差圧と第２差圧との差に含まれないと考え得る。したがって、故障判定装置６０が上記のように動作することで、差圧に含まれる誤差の割合が大きい場合であっても、浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できる。すなわち、故障判定装置６０は、エンジン１０の負荷が高負荷ではなくても浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できるため、浄化装置３０の異常の有無を判定できるエンジン１０の負荷の範囲を広くすることができる。

【0030】

なお、以下の説明においては、エンジン１０の第１状態を「中負荷」、エンジン１０の第２状態を「低負荷」、エンジン１０の第３状態を「高負荷」という場合がある。第１状態（中負荷）、第２状態（低負荷）及び第３状態（高負荷）の詳細は、後述する。
以下、故障判定装置６０の構成及び動作を詳細に説明する。

【0031】

＜故障判定装置６０の構成＞
図２は、故障判定装置６０の構成を示す図である。故障判定装置６０は、記憶部６１及び制御部６２を有する。制御部６２は、取得部６２１、検出部６２２、特定部６２３、判定部６２４及び報知部６２５を有する。

【0032】

記憶部６１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部６１は、制御部６２が実行するプログラムを記憶している。記憶部６１は、浄化装置３０の異常の有無を検出するための各種の情報を記憶している。

【0033】

制御部６２は、例えば、ＣＰＵ又はＥＣＵ等のプロセッサである。制御部６２は、記憶部６１に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部６２１、検出部６２２、特定部６２３、判定部６２４及び報知部６２５として機能する。なお、制御部６２は、１つのプロセッサで構成されていてもよいし、複数のプロセッサ又は１以上のプロセッサと電子回路との組み合わせにより構成されていてもよい。
以下、制御部６２により実現される各部の構成を説明する。

【0034】

取得部６２１は、フィルタ３２に流入する排気の第１排圧、フィルタ３２を通過した排気の第２排圧、エンジン１０の回転数及びエンジン１０に流入される吸気（空気）の吸気圧を取得する。取得部６２１は、例えば、第１排圧センサ４０が検出した第１排圧、第２排圧センサ４１が検出した第２排圧、回転数センサ４２が検出したエンジン１０の回転数及び吸気圧センサ４３が検出した吸気圧を、車両制御装置５０から取得する。取得部６２１は、エンジン１０のトルク及びインジェクタ１１の燃料噴射量を車両制御装置５０から取得してもよい。取得部６２１は、上記の各種の値を所定の周期で取得する。所定の周期は、例えば、１秒未満の固定値である。所定の周期は、上記の各種の値毎に異なっていてもよい。

【0035】

検出部６２２は、排気路１３に設けられた浄化装置３０の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出する。検出部６２２は、例えば、取得部６２１が取得した、フィルタ３２の上流側に設けられた第１排圧センサ４０が検出した第１排圧と、フィルタ３２の下流側に設けられた第２排圧センサ４１が検出した第２排圧と、の差圧を検出する。検出部６２２は、浄化装置３０の上流側に設けられた第１排圧センサ４０が検出した第１排圧と、浄化装置３０の下流側に設けられた第２排圧センサ４１が検出した第２排圧と、の差圧を検出してもよい。

【0036】

特定部６２３は、エンジン１０の負荷の状態を特定する。特定部６２３は、例えば、エンジン１０を備える車両Ｓが高速道路と異なる道路を走行する際のエンジン１０の負荷の第１状態（中負荷）を特定する。特定部６２３は、例えば、車両Ｓがアイドリング状態である際のエンジン１０の負荷の第２状態（低負荷）を特定する。特定部６２３は、車両Ｓが高速道路を走行する際のエンジン１０の負荷の第３状態（高負荷）を特定してもよい。

【0037】

特定部６２３は、エンジン１０の回転数、トルク、排ガス流量及び燃料噴射量のうち少なくとも２つに基づいて、エンジン１０の負荷を特定する。排ガス流量は、車両ＳがＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）（不図示）を有する場合、エンジン１０に流入される空気（新気）の新気量と、ＥＧＲにより還流されるＥＧＲガスの還流量との合計である。車両ＳがＥＧＲを有しない場合、排ガス流量は、エンジン１０に流入される新気の新気量である。特定部６２３は、例えば、取得部６２１が取得した、エンジン１０に流入される吸気の吸気圧に基づいて、エンジン１０の排ガス流量を特定する。特定部６２３は、特定部６２３が特定した排ガス流量と、取得部６２１が取得した、エンジン１０の回転数、エンジン１０のトルク及びインジェクタ１１の燃料噴射量と、のうち少なくとも２つに基づいて、低負荷、中負荷又は高負荷を特定する。

【0038】

一例として、特定部６２３は、エンジン１０の回転数と、エンジン１０のトルク又はインジェクタ１１の燃料噴射量と、に対応するエンジン１０の負荷を特定する。特定部６２３は、例えば、記憶部６１に記憶された負荷状態マップを参照することにより、エンジン１０の回転数と、エンジン１０のトルク又はインジェクタ１１の燃料噴射量と、に対応するエンジン１０の負荷の状態を特定する。

【0039】

図３は、記憶部６１に記憶された負荷状態マップを示す図である。図３においては、一例として、エンジン１０の回転数及びトルクに対応するエンジン１０の負荷の状態を示す。図３の横軸は、エンジン１０の回転数を示し、図３の縦軸は、エンジン１０のトルクを示す。図３においては、領域Ｌ１が中負荷の領域を示し、領域Ｌ２が低負荷の領域を示し、領域Ｌ３が高負荷の領域を示す。境界線ＭＸは、エンジン１０の回転数に対応するトルクの最大値を示す。境界線Ｍ０は、車両Ｓがアイドリング状態である際のエンジン１０の回転数及びトルクの範囲を示す。境界線Ｍ１は、中負荷におけるエンジン１０の回転数に対応するトルクの最小値を示す。境界線Ｍ２は、中負荷におけるエンジン１０の回転数に対応するトルクの最大値を示す。

【0040】

境界線Ｍ１が示すトルクは、浄化装置３０に異常がない状態において、第１差圧から所定範囲内の差圧を検出部６２２が検出した際のエンジン１０の回転数に対応するトルクである。第１差圧は、車両Ｓの排ガス流量に応じた差圧であり、例えば、１ｋＰａである。所定範囲は、例えば、±０．１ｋＰａである。さらに、境界線Ｍ２が示すトルクは、浄化装置３０に異常がない状態において、第２差圧から所定範囲内の差圧を検出部６２２が検出する際のエンジン１０の回転数に対応するトルクである。第２差圧は、車両Ｓの排ガス流量に応じた差圧であり、例えば、２ｋＰａである。

【0041】

したがって、中負荷は、浄化装置３０に異常がない状態において、第１差圧（例えば、１ｋＰａ）以上かつ第２差圧（例えば、２ｋＰａ）未満の差圧を検出部６２２が検出した際のエンジン１０の負荷といえる。さらに、高負荷は、浄化装置３０に異常がない状態において、第２差圧（例えば、２ｋＰａ）以上の差圧を検出部６２２が検出した際のエンジン１０の負荷といえる。

【0042】

図３に示すように、取得部６２１が回転数Ｒ１及びトルクＮ１を取得した場合、特定部６２３は、回転数Ｒ１及びトルクＮ１に対応する座標Ｚ１が領域Ｌ２に含まれることを特定し、エンジン１０の負荷を低負荷に特定する。同様に、取得部６２１が回転数Ｒ２及びトルクＮ２を取得した場合、特定部６２３は、回転数Ｒ２及びトルクＮ２に対応する座標Ｚ２が領域Ｌ１に含まれることを特定し、エンジン１０の負荷を中負荷に特定する。

【0043】

なお、特定部６２３がエンジン１０の回転数とインジェクタ１１の燃料噴射量とに対応するエンジン１０の負荷の状態を特定する場合、図３に示す負荷状態マップにおいては、横軸がエンジン１０の回転数を示し、縦軸がインジェクタ１１の燃料噴射量を示す。そして、境界線ＭＸは、エンジン１０の回転数に対応する燃料噴射量の最大値を示す。境界線Ｍ０は、車両Ｓがアイドリング状態である際のエンジン１０の回転数及びインジェクタ１１の燃料噴射量の範囲を示す。境界線Ｍ１は、中負荷におけるエンジン１０の回転数に対応する燃料噴射量の最小値を示す。境界線Ｍ２は、中負荷におけるエンジン１０の回転数に対応する燃料噴射量の最大値を示す。

【0044】

さらに、境界線Ｍ１が示す燃料噴射量は、浄化装置３０に異常がない状態において、第１差圧から所定範囲内の差圧を検出部６２２が検出した際のエンジン１０の回転数に対応する燃料噴射量である。境界線Ｍ２が示す燃料噴射量は、浄化装置３０に異常がない状態において、第２差圧から所定範囲内の差圧を検出部６２２が検出する際のエンジン１０の回転数に対応する燃料噴射量である。つまり、図３に示す縦軸が燃料噴射量である場合に境界線Ｍ１及び境界線Ｍ２において検出部６２２が検出する差圧は、縦軸がトルクである場合の差圧と同じである。したがって、特定部６２３が燃料噴射量を用いて特定する負荷の状態（低負荷、中負荷、高負荷）と、特定部６２３がトルクを用いて特定する負荷の状態とは、同じ状態を示すことができる。

【0045】

判定部６２４は、浄化装置３０の異常の有無を判定する。判定部６２４は、エンジン１０の負荷が中負荷以上（すなわち、中負荷又は高負荷）である際に検出部６２２が検出した第１差圧と、エンジン１０の負荷が、中負荷よりも小さい低負荷である際に検出部６２２が検出した第２差圧と、を取得する。そして、判定部６２４は、第１差圧と第２差圧との差が閾値未満である場合に、浄化装置３０に異常があると判定する。閾値は、第１排圧センサ４０及び第２排圧センサ４１に起因する誤差と異なる他の誤差を含む値であり、例えば、触媒３１の圧力損失による誤差（一例として、０．５ｋＰａ）よりも大きい固定値である。

【0046】

図４は、浄化装置３０の異常の有無を判定する動作を説明するための図である。図４の横軸は、時刻を示し、図４の縦軸は、検出部６２２が検出した差圧を示す。図４においては、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間において、特定部６２３がエンジン１０の負荷を低負荷と特定し、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間において、特定部６２３がエンジン１０の負荷を中負荷と特定する。そして、判定部６２４は、例えば、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間に検出部６２２が検出した第１差圧Ｄ２と、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間に検出部６２２が検出した第２差圧Ｄ１と、の差である「Ｄ２－Ｄ１」を算出する。判定部６２４は、算出した差である「Ｄ２－Ｄ１」が閾値未満である場合、浄化装置３０に異常があると判定し、算出した差である「Ｄ２－Ｄ１」が閾値以上である場合、浄化装置３０に異常がないと判定する。

【0047】

判定部６２４がこのように動作することで、第１差圧に含まれる各排圧センサの誤差から第２差圧に含まれる各排圧センサの誤差を減算することができる。その結果、差圧に含まれる排圧センサの誤差の割合が大きくても、排圧センサの誤差を含めない値に基づいて判定できるため、判定部６２４は、エンジン１０の負荷が高負荷ではない状態であっても、浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できる。具体的には、特定部６２３が高負荷と特定する状況（例えば、車両Ｓが高速道路を走行する状況）ではなく、特定部６２３が中負荷と特定する状況（例えば、車両Ｓが市街地を走行する状況）であっても、判定部６２４は、浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できる。これにより、浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できるエンジン１０の負荷の範囲を広くすることができる。

【0048】

判定部６２４は、複数の時刻において検出部６２２が検出した複数の差圧に基づいて、エンジン１０の負荷の状態毎の差圧の合計値を算出し、当該合計値に基づいて浄化装置３０の異常の有無を判定してもよい。判定部６２４は、例えば、エンジン１０の負荷が中負荷以上である時刻毎に検出した第１差圧の合計と、エンジン１０の負荷が低負荷である時刻毎に検出した第２差圧の合計と、を算出する。そして、判定部６２４は、第１差圧の合計が第１合計値以上であり、かつ第２差圧の合計が、第１合計値より小さい第２合計値以上である場合に、浄化装置３０に異常があるか否かを判定する。第１合計値及び第２合計値は、実験又はシミュレーションにより決められた値であり、記憶部６１に記憶されている。

【0049】

図５は、差圧の合計値を算出する動作を示す図である。図５の横軸は、時刻を示し、図５の縦軸は、検出部６２２が検出した差圧、第１差圧の合計、及び第２差圧の合計を示す。図５に示す時間Ａ１、時間Ａ２、時間Ａ３及び時間Ａ４は、特定部６２３がエンジン１０の負荷を中負荷又は高負荷と特定した時間であり、時間Ｂ１、時間Ｂ２、時間Ｂ３及び時間Ｂ４は、特定部６２３がエンジン１０の負荷を低負荷と特定した時間である。図５においては、第１合計値ＴＨ１及び第２合計値ＴＨ２も示されている。

【0050】

判定部６２４は、例えば、時刻ＴＢおいて、第２差圧の合計が第２合計値ＴＨ２以上であることを特定し、時刻ＴＡにおいて、第１差圧の合計が第１合計値ＴＨ１以上であることを特定する。そして、判定部６２４は、時刻ＴＡにおいて、浄化装置３０に異常があるか否かを判定する。一例として、判定部６２４は、時刻ＴＡにおいて検出部６２２が検出した第１差圧と、時刻ＴＢ又は時刻ＴＣにおいて検出部６２２が検出した第２差圧と、の差に基づいて、浄化装置３０の異常の有無を判定する。他の例として、判定部６２４は、時刻Ｔ０から時刻ＴＡにおいて検出部６２２が検出した各第１差圧の合計と、時刻Ｔ０から時刻ＴＢ又は時刻ＴＢから時刻ＴＣにおいて検出部６２２が検出した各第２差圧の合計と、の差に基づいて、浄化装置３０の異常の有無を判定する。

【0051】

例えば、所定の周期毎に特定部６２３が特定したエンジン１０の負荷のうち、１つの負荷が中負荷以上であり他の負荷が中負荷未満である場合、１つの中負荷以上の負荷に基づいて判定部６２４が判定すると、判定の精度が低下する場合がある。そこで、所定の時間（例えば、１０秒間）連続してエンジン１０の負荷が中負荷以上である場合に判定部６２４が浄化装置３０の異常の有無を判定することで、判定の精度を向上させることができるが、判定をする頻度が低下する。これに対して、判定部６２４が上記のように動作することで、エンジン１０の負荷が中負荷以上である状態を維持した時間が短くても、中負荷以上である時間の合計が所定の時間に達した際の、中負荷以上の時刻の差圧の合計値に基づいて、浄化装置３０の異常の有無を判定できる。その結果、エンジン１０の負荷が中負荷以上である状態を維持し続けなくても、浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できる。

【0052】

さらに、複数の時刻の差圧に基づいて浄化装置３０の異常の有無を判定することで、判定部６２４は、エンジン１０の負荷が中負荷以上である状態を特定部６２３が特定した時刻毎に浄化装置３０の異常の有無を判定するよりも、当該判定をする頻度を低下させつつ、判定の精度を高めることができる。その結果、判定部６２４は、浄化装置３０の異常の有無を判定するための処理量を小さくすることができる。

【0053】

さらに、判定部６２４は、複数の第１差圧の統計量と、複数の第２差圧の統計量と、の差が閾値未満である場合に、浄化装置３０に異常があると判定してもよい。統計量は、例えば、平均値、中央値、又は最大値である。例えば、図５において、判定部６２４は、時刻ＴＡにおいて、時刻Ｔ０から時刻ＴＡまでの時間に検出部６２２が検出した複数の第１差圧の統計量と、時刻Ｔ０から時刻ＴＢまでの時間に検出部６２２が検出した複数の第２差圧の統計量と、を算出する。判定部６２４がこのように動作することで、判定部６２４は、エンジン１０の負荷が中負荷以上である状態を維持し続けなくても、浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できるとともに、浄化装置３０の異常の有無を判定する際のデータ量を小さくすることができる。

【0054】

ところで、車両制御装置５０は、エンジン１０の排気を昇温装置３３に昇温させることにより、フィルタ３２が捕集したＰＭを燃焼させる処理（いわゆる、フィルタ再生）を実行させる。フィルタ再生を終了した直後においては、第１排圧センサ４０及び第２排圧センサ４１自身とその近傍とが昇温した状態であることに起因して、検出部６２２が検出する差圧が大きくなるため、浄化装置３０に異常があると判定部６２４が誤って判定する場合がある。

【0055】

そこで、判定部６２４は、例えば、浄化装置３０が収容しているフィルタ３２が捕集したＰＭを燃焼する処理が終了した時刻から所定の時間が経過した後に、浄化装置３０に異常があるか否かを判定する。所定の時間は、フィルタ３２の流入口の温度がフィルタ再生前の温度に戻るまでの時間であり、例えば、５分である。判定部６２４は、例えば、フィルタ再生を終了した時刻から５分後に検出部６２２が検出した差圧に基づいて、浄化装置３０の異常の有無を判定する。判定部６２４がこのように動作することで、判定部６２４は、フィルタ再生による昇温に起因して浄化装置３０の異常の有無を誤判定することを防げる。その結果、判定部６２４は、浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できる。

【0056】

報知部６２５は、判定部６２４が浄化装置３０の異常の有無を判定した判定結果を報知装置５１に報知させる。報知部６２５は、例えば、当該判定結果を示す判定情報を報知装置５１に出力することにより、当該判定結果を報知装置５１に報知させる。具体的には、報知部６２５は、例えば、浄化装置３０に異常があることを示す判定情報を報知装置５１に出力することにより、報知装置５１が有するディスプレイに、浄化装置３０に異常があることを示す画像を表示させる。報知部６２５は、浄化装置３０に異常があることを示す判定情報を報知装置５１に出力することにより、報知装置５１が有するスピーカから、浄化装置３０に異常があることを示す音を出音させてもよい。

【0057】

＜故障判定装置６０における処理シーケンス＞
図６は、故障判定装置６０における処理シーケンスの例を示す図である。図６に示す処理シーケンスは、故障判定装置６０が浄化装置３０の異常の有無を判定する動作を示す処理シーケンスである。

【0058】

取得部６２１は、エンジン１０の回転数とトルクとを車両制御装置５０から取得する（Ｓ１１）。特定部６２３は、記憶部６１に記憶された負荷情報マップを参照することにより、取得部６２１が取得したエンジン１０の回転数及びトルクに対応するエンジン１０の負荷の状態を特定する（Ｓ１２）。

【0059】

特定部６２３が特定したエンジン１０の負荷が低負荷である場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、検出部６２２は、第１排圧センサ４０が検出した排圧と第２排圧センサ４１が検出した排圧との差圧Ｐを検出する（Ｓ１４）。そして、判定部６２４は、第２差圧の合計値Ｕ２に差圧Ｐを加算する（Ｓ１５）。特定部６２３が特定したエンジン１０の負荷が低負荷ではない場合（Ｓ１３のＮＯ）、特定部６２３は、エンジン１０の負荷が中負荷以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。

【0060】

特定部６２３が特定したエンジン１０の負荷が、中負荷以上である場合（Ｓ１６のＹＥＳ）、検出部６２２は、第１排圧センサ４０が検出した排圧と第２排圧センサ４１が検出した排圧との差圧Ｐを検出する（Ｓ１７）。そして、判定部６２４は、第１差圧の合計値Ｕ１に差圧Ｐを加算する（Ｓ１８）。特定部６２３が特定したエンジン１０の負荷が低負荷ではなく、かつ中負荷未満である場合（Ｓ１６のＮＯ）、故障判定装置６０は、ステップＳ１１に戻る。

【0061】

判定部６２４は、合計値Ｕ１が第１合計値ＴＨ１未満、又は合計値Ｕ２が第２合計値ＴＨ２未満である場合（Ｓ１９のＮＯ）、ステップＳ１１に戻る。判定部６２４は、合計値Ｕ１が第１合計値ＴＨ１以上であり、かつ合計値Ｕ２が第２合計値ＴＨ２以上である場合（Ｓ１９のＹＥＳ）、合計値Ｕ１に含まれる複数の差圧Ｐ（第１差圧）の平均値Ｃ１及び合計値Ｕ２に含まれる複数の差圧Ｐ（第２差圧）の平均値Ｃ２を算出する（Ｓ２０）。

【0062】

続いて、判定部６２４は、第１差圧の平均値Ｃ１から第２差圧の平均値Ｃ２を減算した減算値が閾値ＴＨ３未満である場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、浄化装置３０に異常があると判定する（Ｓ２２）。判定部６２４は、当該減算値が閾値ＴＨ３以上である場合（Ｓ２１のＮＯ）、浄化装置３０に異常がないと判定する（Ｓ２３）。

【0063】

＜故障判定装置６０による効果＞
以上説明したように、故障判定装置６０は、エンジン１０の負荷の状態を特定する特定部６２３と、排気路１３に設けられた浄化装置３０の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出する検出部６２２と、エンジン１０の負荷が第１状態以上である際に検出部６２２が検出した第１差圧と、エンジン１０の負荷が、第１状態よりも小さい第２状態である際に検出部６２２が検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、浄化装置３０に異常があると判定する判定部６２４と、を有する。

【0064】

故障判定装置６０がこのように構成されることで、故障判定装置６０は、差圧の検出に用いる第１排圧センサ４０及び第２排圧センサ４１の誤差の影響を受けない「第１差圧と第２差圧との差」に基づいて、浄化装置３０の故障の有無を判定できる。その結果、差圧を大きくして差圧に含まれる誤差の割合が小さくなることで、エンジン１０を高負荷にすることが不要になるため、故障判定装置６０は、浄化装置３０の異常の有無を判定できるエンジン１０の負荷の範囲を広くできる。具体的には、車両Ｓが高速道路と異なる道路（例えば、市街地に敷設された道路）を走行している状態であっても浄化装置３０の異常の有無を高い精度で判定できる。そして、車両Ｓが高速道路と異なる道路を走行中に故障判定装置６０が浄化装置３０の異常の有無を判定することで、故障判定装置６０は、浄化装置３０の異常の有無を判定する頻度を高めることができる。

【0065】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0066】

１０ エンジン
１１ インジェクタ
１１ａ インジェクタ
１１ｂ インジェクタ
１１ｃ インジェクタ
１１ｄ インジェクタ
１２ 吸気路
１３ 排気路
２０ クランクシャフト
２１ クランクプーリ
３０ 浄化装置
３１ 触媒
３２ フィルタ
３３ 昇温装置
４０ 第１排圧センサ
４１ 第２排圧センサ
４２ 回転数センサ
４３ 吸気圧センサ
５０ 車両制御装置
５１ 報知装置
６０ 故障判定装置
６１ 記憶部
６２ 制御部
６２１ 取得部
６２２ 検出部
６２３ 特定部
６２４ 判定部
６２５ 報知部

【要約】

【課題】浄化装置の異常の有無を判定できるエンジンの負荷の範囲を広くする。
【解決手段】故障判定装置６０は、エンジン１０の負荷の状態を特定する特定部６２３と、排気路１３に設けられた浄化装置３０の上流側及び下流側の排気圧の差である差圧を検出する検出部６２２と、エンジン１０の負荷が第１状態以上である際に検出部６２２が検出した第１差圧と、エンジン１０の負荷が、第１状態よりも小さい第２状態である際に検出部６２２が検出した第２差圧と、の差が閾値未満である場合に、浄化装置３０に異常があると判定する判定部６２４と、を有する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】