JP2003120399A - NOxセンサ異常検出装置 - Google Patents

NOxセンサ異常検出装置

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JP2003120399A
JP2003120399A JP2001311835A JP2001311835A JP2003120399A JP 2003120399 A JP2003120399 A JP 2003120399A JP 2001311835 A JP2001311835 A JP 2001311835A JP 2001311835 A JP2001311835 A JP 2001311835A JP 2003120399 A JP2003120399 A JP 2003120399A
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exhaust gas
sensor
concentration
absorbent
air
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JP2001311835A
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Shinji Ikeda
愼治 池田
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Toyota Motor Corp
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D2041/1468Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 NOセンサ異常検出装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関の燃焼室から排出される排気ガ
ス中のNO濃度に応じて異なる値の出力値を出力し、
該出力値から排気ガス中のNO濃度を検出することが
できるNOセンサの異常を検出するためのNOセン
サ異常検出装置において、NOセンサに到達する排気
ガス中のNO濃度を強制的に変動させ、このときにN
センサが出力する出力値の変動が当該NOセンサ
が正常であるときに取りうる変動からずれている場合
に、NOセンサに異常があると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はNOセンサ異常検
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中のN
濃度を検出するためのNOセンサが特開平11−
14589号公報に開示されている。また、NOセン
サにより検出されたNO濃度が正確であるか否かを知
るためには、NOセンサの異常を検出する必要がある
ことから、上記公報では、NO濃度を検出するために
排気ガス中の酸素をポンピング処理したときに、このよ
うに酸素をポンピング処理するための2つの電極間にポ
ンプ電流が発生するが、これら電極間のインピーダンス
は、電極を含む回路をヒータにより加熱したときには、
NOセンサが正常であれば、或る一定の値になること
を利用して、NOセンサの異常を検出するようにして
いる。
【0003】すなわち上記公報では、酸素をポンピング
処理するための電極を含む回路をヒータにより加熱した
ときに、これら電極間のインピーダンスが規定値に達し
ていない場合に、NOセンサに異常があると判定する
ようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようにNOセン
サの分野においては、NOセンサの異常を検出すると
いう要請がある。そこで本発明の目的は上記公報に記載
されているNOセンサ異常検出方法とは異なる方法を
採用したNOセンサ異常検出装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に1番目の発明では、内燃機関の燃焼室から排出される
排気ガス中のNO濃度に応じて異なる値の出力値を出
力し、該出力値から排気ガス中のNO濃度を検出する
ことができるNOセンサの異常を検出するためのNO
センサ異常検出装置において、NOセンサに到達す
る排気ガス中のNO濃度を強制的に変動させ、このと
きにNOセンサが出力する出力値の変動が当該NO
センサが正常であるときに取りうる変動からずれている
場合に、NOセンサに異常があると判定する。すなわ
ちNOセンサは排気ガス中のNO濃度に応じて異な
る値の出力値を出力するので、排気ガス中のNO濃度
を強制的に変動させれば、NOセンサの出力値も変動
し、ここでNOセンサが正常であればこのときにはN
センサの出力値は或る所定の形態でもって変動する
はずであるから、このときのNOセンサの出力値の変
動がNOセンサが正常であるときに取りうる変動から
ずれていれば、NOセンサに異常が生じている。
【0006】2番目の発明では1番目の発明において、
内燃機関が通常の運転制御に従って運転せしめられてい
るときに取りうる排気ガス中のNO濃度の変動よりも
大きく排気ガス中のNO濃度を強制的に変動させる。
【0007】3番目の発明では1番目の発明において、
内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを再び燃焼室
内に循環させるように構成されている場合には、燃焼室
内に循環せしめられる排気ガスの量を強制的に変動させ
ることにより、排気ガス中のNO濃度を強制的に変動
させる。
【0008】4番目の発明では1番目の発明において、
内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを再び燃焼室
内に循環させるように構成されている場合には、燃焼室
内に循環せしめられる排気ガスの温度を強制的に変動さ
せることにより、排気ガス中のNO濃度を強制的に変
動させる。
【0009】5番目の発明では1番目の発明において、
燃焼室内において燃料を点火するタイミングを強制的に
変動させることにより、排気ガス中のNO濃度を強制
的に変動させる。
【0010】6番目の発明では1〜5番目の発明におい
て、内燃機関の運転が定常状態にあるときにのみNO
センサの異常を検出するための制御を実行する。
【0011】7番目の発明では1〜5番目の発明におい
て、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときには
排気ガス中のNOを吸収し且つ流入する排気ガス中の
空燃比がリッチとなると吸収しているNOを放出して
排気ガス中の炭化水素により還元浄化し且つ流入する排
気ガスの空燃比がリッチである間に吸収しているNO
の量が零に近づくとアンモニアを生成するNO吸収剤
が内燃機関の排気通路に配置され、上記NOセンサが
該NO吸収剤から流出する排気ガス中のNO 濃度を
検出するようにNO吸収剤下流の排気通路に配置され
ている場合には、NO吸収剤に流入する排気ガスの空
燃比がリーンであるときにNOセンサの異常を検出す
る。
【0012】上記課題を解決するために8番目の発明で
は、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中のNO
濃度に応じて異なる値の出力値を出力し、該出力値か
ら排気ガス中のNO濃度を検出することができるNO
センサの異常を検出するためのNOセンサ異常検出
装置において、流入する排気ガスの空燃比がリーンであ
るときには排気ガス中のNOを吸収し且つ流入する排
気ガスの空燃比がリッチとなると吸収しているNO
放出して排気ガス中の炭化水素により還元浄化し且つ流
入する排気ガスの空燃比がリッチである間に吸収してい
るNOの量が零に近づくとアンモニアを生成するNO
吸収剤が内燃機関の排気通路に配置され、上記NO
センサが排気ガス中のアンモニア濃度に応じて異なる値
の出力値を出力し、該出力値から排気ガス中のアンモニ
ア濃度を検出することができ、上記NOセンサが該N
吸収剤から流出する排気ガス中のNO濃度または
アンモニア濃度を検出するようにNO吸収剤下流の排
気通路に配置されている場合には、NO吸収剤にリッ
チ空燃比の排気ガスを供給してNO吸収剤に吸収され
ているNOの量を零に近づけ、このときにNOセン
サが出力する出力値の変動が当該NOセンサが正常で
あるときに取りうる変動からずれている場合に、NO
センサに異常があると判定する。すなわちNOセンサ
は排気ガス中のアンモニア濃度に応じて異なる値の出力
値を出力するので、リッチ空燃比の排気ガスをNO
収剤に供給してNO吸収剤に吸収されているNO
量を零に近づければ、NO吸収剤からアンモニアが流
出し、したがって、NOセンサの出力値も変動し、こ
こでNOセンサが正常であればこのときにはNO
ンサの出力値は或る所定の形態でもって変動するはずで
あるから、このときのNOセンサの出力値の変動がN
センサが正常であるときに取りうる変動からずれて
いれば、NOセンサに異常が生じている。
【0013】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。以下では、本発明を筒内噴射式火花点
火機関に適用した実施例を説明するが、本発明は圧縮着
火式内燃機関にも適用可能である。
【0014】図1を参照すると、1は機関本体、2はシ
リンダブロック、3はシリンダブロック2内で往復動す
るピストン、4はシリンダブロック2上に固定されたシ
リンダヘッド、5はピストン3とシリンダヘッド4との
間に形成された燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、
8は排気弁、9は排気ポートを夫々示す。図1に示した
ように、シリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火栓
10が配置され、シリンダヘッド4の内壁面周辺部には
燃料噴射弁11が配置される。また、ピストン3の頂面
上には燃料噴射弁11の下方から点火栓10の下方まで
延びるキャビティ12が形成されている。
【0015】各気筒の吸気ポート7は夫々対応する吸気
枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージ
タンク14は吸気ダクト15およびエアフロメータ16
を介してエアクリーナ(図示せず)に連結される。吸気
ダクト15内にはステップモータ17によって駆動され
るスロットル弁18が配置される。一方、各気筒の排気
ポート9は排気マニホルド19に連結され、この排気マ
ニホルド19は酸化触媒または三元触媒20を内蔵した
触媒コンバータ21および排気管22を介してNOX
収剤23を内蔵したケーシング24に連結される。排気
マニホルド19とサージタンク14とは再循環排気ガス
(以下、EGRガスという)導管26を介して互いに連
結され、このEGRガス導管26内にはEGRガス制御
弁27が配置される。
【0016】電子制御ユニット31はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続
されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM
(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセ
ッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具
備する。エアフロメータ16は吸入空気量に比例した出
力電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器3
8を介して入力ポート36に入力される。排気マニホル
ド19には空燃比を検出するための空燃比センサ28が
取り付けられ、この空燃比センサ28の出力信号が対応
するAD変換器38を介して入力ポート36に入力され
る。またNOX 吸収剤23を内蔵したケーシング24の
出口に接続された排気管25内には排気ガス中のNOX
濃度を検出可能なNOXセンサ29と、空燃比を検出可
能な空燃比センサ30とが配置され、これらNOXセン
サ29および空燃比センサ30の出力信号が対応するA
D変換器38を介して入力ポート36に入力される。
【0017】また、アクセルペダル40にはアクセルペ
ダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷
センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対
応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力さ
れる。クランク角センサ42は例えばクランクシャフト
が30度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パ
ルスが入力ポート36に入力される。CPU35ではこ
のクランク角センサ42の出力パルスから機関回転数が
計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路
39を介して点火栓10、燃料噴射弁11、ステップモ
ータ17およびEGR制御弁27に接続される。
【0018】詳細は後述するが、本実施例のNO吸収
剤はそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると
きに排気ガス中のNOを吸収し、そこに流入する排気
ガスの空燃比がリッチとなると、吸収しているNO
放出し、この放出されたNO を排気ガス中の炭化水素
により還元浄化することができる。
【0019】また、これも詳細は後述するが、本実施例
のNOセンサは排気ガス中のNO 濃度に応じて異な
る値の出力値(出力信号)を出力する。すなわち、排気
ガス中のNO濃度が変動すれば、NOセンサ29の
出力値も変動する。以下で説明する本実施例のNO
ンサ異常検出方法は、基本的には、こうしたNOセン
サの出力特性を利用するものである。
【0020】次に本実施例のNOセンサの異常検出方
法について説明する。本実施例のNOセンサ異常検出
装置は、NOセンサ29の異常を検出しようとしたと
きに、燃焼室5から排出される排気ガス中のNO濃度
を強制的に変動させ、これによりNOセンサ29に到
達する排気ガス中のNO濃度を変動させ、このときの
NOセンサ29の出力値(出力信号)の変動をNO
センサ29が正常であったならば取ったであろう所定の
変動と比較し、このNOセンサ29の出力値の変動が
所定の変動からずれている場合に、NOセンサ29に
異常があると判定する。
【0021】なお、NOセンサ29に異常が生じてい
ると判定する場合における所定の変動からのNOセン
サ29の出力値の変動のずれの程度は、任意に決定され
ればよく、予め定めされた一定程度でもよいし、内燃機
関の運転状態に応じて異なる程度でもよい。
【0022】また、NOセンサ29の異常を検出しよ
うとしたときに、NOセンサ29に到達する排気ガス
中のNO濃度を変動させるべき幅は、NOセンサ2
9の異常を検出していないとき、すなわち、内燃機関が
通常運転せしめられているときに起こりうる排気ガス中
のNO濃度の変動の幅よりも大きくされる。
【0023】本実施例のNOセンサ異常検出方法の一
例を図2に示したタイムチャートを参照して説明する。
図2に示した例は、NOセンサ異常検出時において、
NO センサ29に到達する排気ガス中のNO濃度を
変動させるための手段として、燃焼室5内に循環せしめ
られる排気ガス(EGRガス)の空気に対する割合(以
下、EGR率と称す)を変動するという手段を採用した
例である。
【0024】図2において、RegrはEGR率であ
り、CnoxinはNO吸収剤23に流入する排気ガ
ス中のNO濃度、すなわち、燃焼室5から排出される
排気ガス中の濃度であり、CnoxoutはNO吸収
剤23から流出した排気ガス中のNO濃度、すなわ
ち、NOセンサ29に到達する排気ガス中のNO
度であり、InoxはNOセンサ29の出力値であ
る。
【0025】図2に示したタイムチャートにおいて、時
刻t1以前の通常制御が実行されている期間、すなわ
ち、NOセンサ29の異常を検出していない期間にお
いては、燃焼室5内にて発生するNOの量(以下、N
発生量と称す)が所定量よりも少ないほぼ一定の量
に維持されるように、すなわち、NO吸収剤23に流
入する排気ガス中のNO濃度Cnoxinが所定濃度
よりも低いほぼ一定の濃度に維持されるように、EGR
率Regrが予め定められたほぼ一定の率に維持されて
いる。このときNO吸収剤23から流出する排気ガス
中のNO濃度Cnoxoutはほぼ一定濃度となるの
で、NOセンサ29の出力値Inoxもほぼ一定の出
力値を出力する。
【0026】一方、図2に示したタイムチャートにおい
て、時刻t1から時刻t2までの期間、すなわち、NO
センサ29の異常を検出するための期間においては、
EGR率Regrが時刻t1以前の通常制御における変
動幅よりも大きな変動幅にて強制的に変動せしめられ
る。このようにEGR率Regrが大きく変動せしめら
れると、燃焼室5内にて発生するNOの量も大きく変
動し、したがって、NO 吸収剤23に流入する排気ガ
ス中のNO濃度Cnoxinも大きく変動する。
【0027】このときNO吸収剤23に流入する排気
ガス中のNOの多くはNO吸収剤23に吸収される
とはいえ、NO吸収剤23から流出する排気ガス中の
NO 濃度Cnoxoutも通常制御が実行されている
ときにおける変動幅よりも大きな変動幅にて変動する。
【0028】さてこのとき、NOセンサ29が正常で
あれば、NOセンサ29の出力値Inoxも通常制御
中におけるNOセンサ29の出力値の変動幅よりも大
きな変動幅にて変動する。しかしながら、NOセンサ
29に異常があれば、NOセンサ29の出力値Ino
xはNOセンサ29が正常であるときに取りうる変動
幅よりも小さく変動するか、或いは、ほとんど変動しな
い。
【0029】すなわち、NOセンサ29の出力値In
oxは、NOセンサ29が正常であれば、図2のタイ
ムチャートの鎖線Aで示したように変動し、NOセン
サ29に異常があれば、図2のタイムチャートの実線B
で示したように変動する。
【0030】そこで本実施例では、EGR率を通常制御
中におけるその変動幅よりも大きく変動させ、このとき
のNOセンサ29の出力値の変動幅を監視し、この変
動幅が通常制御中におけるその変動幅よりも小さい場
合、或いは、通常制御中における変動幅に対する異常検
出中における変動幅の割合が一定割合よりも小さい場合
に、NOセンサ29に異常があると判定する。
【0031】図3に本実施例のNOセンサ異常検出を
実行するためのフローの一例を示した。図3に示したフ
ローでは、初めにステップ10において、車両が定常走
行中であるか否かが判別される。ここでは車速が80k
m/h〜90km/hであるときに車両が定常走行中で
あると判別される。さてステップ10において、車両が
定常走行中ではないと判別されたときには、ルーチンは
終了するが、車両が定常走行中であると判別されたとき
には、ルーチンはステップ11に進む。
【0032】ステップ11では、NO吸収剤23から
NOを放出させて排気ガス中の炭化水素により還元浄
化するNO還元処理が実行されているか否かが判別さ
れる。ステップ11において、NO還元処理が実行さ
れていると判別されたときには、ルーチンは終了する
が、NO還元処理が実行されていないと判別されたと
きには、ルーチンはステップ12に進む。
【0033】ステップ12では、EGR率が強制的に大
きな変動幅でもって変動せしめられ、次いでステップ1
3においてこのときのNOセンサ29の出力値の最大
値と最小値との差ΔInoxが算出される。
【0034】次いでステップ14において、ステップ1
3において算出された出力差ΔInoxが所定の値ΔI
thよりも小さいか否かが判別される。ステップ14に
おいて、ΔInox≧ΔIthであると判別されたとき
には、ルーチンは終了する。すなわち、このときにはN
センサ29は正常であると判定される。一方、ステ
ップ14において、ΔInox<Δthであると判別さ
れたときには、NOセンサ29に異常があると判定
し、ルーチンはステップ15に進んでNOセンサ29
に異常があることを表示する。
【0035】次に上述した実施例とは別の実施例につい
て説明する。この第2の実施例のNOセンサ異常検出
装置では、NOセンサ29に到達する排気ガス中のN
濃度を変動させる手段として、EGRガスの温度を
変動させるという手段が採用される。すなわち、燃焼室
5内にて発生するNOの量(NO発生量)は、EG
Rガスの温度が変動しても変動する。そこで第2の実施
例では、NOセンサ29の異常を検出しようとしたと
きには、EGRガスの温度が通常制御における変動幅よ
りも大きな変動幅にて強制的に変動せしめられる。この
ようにEGRガスの温度が大きく変動せしめられると、
燃焼室5内にて発生するNOの量(NO発生量)も
大きく変動し、したがって、NO吸収剤23に流入す
る排気ガス中のNO濃度も大きく変動し、したがっ
て、NO吸収剤23から流出する排気ガス中のNO
濃度も大きく変動する。
【0036】このとき、NOセンサ29が正常であれ
ば、NOセンサ29の出力値も通常制御中におけるN
センサ29の出力値の変動幅よりも大きな変動幅に
て変動する。しかしながら、NOセンサ29に異常が
あれば、NOセンサ29の出力値はNOセンサ29
が正常であるときに取りうる変動幅よりも小さく変動す
るか、或いは、ほとんど変動しない。
【0037】そこで第2の実施例では、NOセンサ異
常検出中において、EGRガスの温度を通常制御中にお
けるEGRガスの温度の変動幅よりも大きく変動させ、
このときのNOセンサ29の出力値の変動幅を監視
し、この変動幅が通常制御中における変動幅よりも小さ
い場合、或いは、通常制御中における変動幅に対する異
常検出中における変動幅の割合が一定割合よりも小さい
場合に、NOセンサ29に異常があると判定する。
【0038】また、本発明の第3の実施例のNOセン
サ異常検出装置では、NOセンサ29に到達する排気
ガス中のNO濃度を変動させる手段として、燃焼室5
内において点火栓10により燃料を点火するタイミング
(以下、点火タイミングと称す)を変動させるという手
段が採用される。すなわち、燃焼室5内にて発生するN
の量(NO発生量)は、点火タイミングが変動し
ても変動する。そこで第3の実施例では、NOセンサ
29の異常を検出しようとするときには、点火タイミン
グが通常制御中に行われる点火タイミングの変動幅より
も大きな変動幅にて強制的に変動せしめられる。このよ
うに点火タイミングが大きく変動せしめられると、燃焼
室5内にて発生するNOの量(NO発生量)も大き
く変動し、したがって、NO吸収剤23に流入する排
気ガス中のNO濃度も大きく変動し、したがって、N
吸収剤23から流出する排気ガス中のNO濃度も
大きく変動する。
【0039】このとき、NOセンサ29が正常であれ
ば、NOセンサ29の出力値も通常制御中におけるN
センサ29の出力値の変動幅よりも大きな変動幅に
て変動する。しかしながら、NOセンサ29に異常が
あれば、NOセンサ29の出力値はNOセンサ29
が正常であるときに取りうる変動幅よりも小さく変動す
るか、或いはほとんど変動しない。
【0040】そこで第3の実施例では、NOセンサ異
常検出中において、点火タイミングを通常制御中におけ
る点火タイミングの変動幅よりも大きく変動させ、この
ときのNOセンサ29の出力値の変動幅を監視し、こ
の変動幅が通常制御中における変動幅よりも小さい場
合、或いは、通常制御中における変動幅に対する異常検
出中における変動幅の割合が一定割合よりも小さい場合
に、NOセンサ29に異常があると判定する。
【0041】ところで上述した実施例では、NOセン
サ異常検出中においては、EGR率を変動させ、或い
は、EGRガスの温度を変動させ、或いは、点火タイミ
ングを変動させるので、NOセンサ異常検出中の内燃
機関の運転状態は少なからず要求される運転状態からず
れることとなる。このことは内燃機関から安定した出力
を出力させるという観点からは好ましくない。
【0042】そこで上述した実施例では、NOセンサ
29の異常を検出するための制御が実行されたとしても
内燃機関の運転状態が要求運転状態からずれる程度が小
さく抑制される条件が満たされているときにのみ、NO
センサ異常検出が実行される。別の云い方をすれば、
NOセンサ29の異常を検出するための制御を実行し
たとしても内燃機関が出力するトルクの変動が許容範囲
内に収まるときにのみ、NOセンサ異常検出が実行さ
れる。
【0043】NOセンサ29の異常を検出するための
制御を実行したとしても内燃機関の運転状態が要求運転
状態からずれる程度が小さく抑制される条件としては、
例えば、内燃機関の運転が定常状態にあるときであり、
このように内燃機関の運転が定常状態にあるときとは、
内燃機関に要求されるトルクが一定であるときであり、
或いは、内燃機関が車両に搭載されている場合には車両
が一定速度にて走行しているときである。
【0044】ところで上述したように、NO吸収剤2
3はそこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなる
と、吸収しているNOを放出し、この放出されたNO
を排気ガス中の炭化水素により還元浄化する。ところ
でNO吸収剤23が吸収可能なNO量には限界があ
る。したがってNO吸収剤23に吸収されているトー
タルのNO量(以下、トータルNO吸収量と称す)
が、その限界値(以下、NO吸収限界値)を超えるま
では、NO吸収剤23は流入するNOのほとんどを
吸収することができるが、トータルNO吸収量がNO
吸収限界値に達すると、NO吸収剤23はもはやN
を吸収することができず、したがってNO吸収剤
23に流入したNOがNO吸収剤23に吸収されず
にNO吸収剤23から流出し、結果として、排気エミ
ッションが悪化する。
【0045】こうした理由による排気エミッションの悪
化を抑制するために、上述した実施例では、トータルN
吸収量がNO吸収限界値に達する前に、NO
収剤23にリッチ空燃比の排気ガスを供給し、NO
収剤23からNOを放出させ、この放出させたNO
をNO吸収剤23に還元浄化させるためのNO還元
処理を実行するようにする。斯くして上記実施例では、
排気エミッションの悪化が抑制される。
【0046】なお、NOX 吸収剤23に流入する排気ガ
スの空燃比をリッチにする方法は種々の方法がある。例
えば燃焼室5内における混合気の平均空燃比をリッチに
することにより排気ガスの空燃比をリッチにすることも
できるし、膨張行程末期または排気行程中に追加の燃料
を噴射することによって排気ガスの空燃比をリッチにす
ることもできるし、またはNOX 吸収剤23上流の排気
通路内に追加の燃料を噴射することによって排気ガスの
空燃比をリッチにすることもできる。本発明の実施例で
は1番目の方法、すなわちリッチ空燃比のもとで均一混
合気燃焼を行わせることによって排気ガスの空燃比をリ
ッチにするようにしている。
【0047】ところでNO還元処理が実行され、NO
吸収剤23に吸収されているNO の量(トータルN
吸収量)が零に近づくと、NO還元処理が終了せ
しめられるわけであるが、トータルNO吸収量が零に
近づくとNO吸収剤23にてアンモニアが生成され、
したがって、NO吸収剤23からアンモニアが流出す
る。
【0048】そして本実施例のNOセンサ29はアン
モニア濃度をも検出することができる。したがって、N
センサ29の異常を検出しようとしてEGR率を変
動させ、或いは、EGRガスの温度を変動させ、或い
は、点火タイミングを変動させたとしても、NO吸収
剤23にリッチ空燃比の排気ガスが流入せしめられてい
るときには、NO吸収剤23からアンモニアが流出
し、したがってNOセンサ29はNO濃度ではなく
アンモニア濃度を検出している可能性がある。すなわち
NO還元処理実行中においてNOセンサ異常検出が
実行されても、精度高くNOセンサ29の異常を検出
することはできない。そこで上記実施例では、NO
収剤23に流入する排気ガスの空燃比がリーンであると
きにのみ、NOセンサ異常検出が実行される。
【0049】また、NO還元処理中において、燃焼室
5内にてリッチ空燃比にて燃料を燃焼させることにより
NO吸収剤23にリッチ空燃比の排気ガスが供給され
る場合には、燃焼室5内にてリーン空燃比にて燃料が燃
焼せしめられているときにのみ、NOセンサ異常検出
が実行される。
【0050】さらに上述したように、NO還元処理が
実行され、NO吸収剤23に吸収されているNO
量(トータルNO吸収量)が零に近づいたときに、N
吸収剤23にてアンモニアが生成され、NO吸収
剤23からアンモニアが流出することを利用して、NO
センサ29の異常を検出することもできる。
【0051】すなわち、NOセンサ29の異常を検出
しようとしたときに、NO吸収剤23にリッチ空燃比
の排気ガスを供給し、NO吸収剤23に吸収されてい
るトータルNO吸収量が零に近づいたときのNO
ンサ29の出力値を監視し、このときのNOセンサ2
9の出力値の変動がNOセンサ29が正常であれば取
ったであろう変動からずれているとき、より具体的に
は、このときのNOセンサ29の出力値の変動幅がN
センサ29が正常であれば取ったであろう変動幅よ
りも小さいときに、NOセンサ29に異常があると判
定するようにしてもよい。
【0052】なお、NOセンサ異常検出中において、
EGR率の変動周期、或いは、EGRガスの温度の変動
周期、或いは、点火タイミングの変動周期はNOセン
サの応答時間の約6倍とされる。したがってNOセン
サの応答時間が約1秒であるときには、EGR率の変動
周期、或いは、EGRガスの温度の変動周期、或いは、
点火タイミングの変動周期は約6秒とされる。
【0053】また、NOセンサ異常検出中において、
一変動周期を一回の変動としたときに、EGR率の変動
回数、或いは、EGRガスの温度の変動回数、或いは、
点火タイミングの変動周期は少なくとも3回以上とされ
る。
【0054】次に図4を参照しつつ図1に示したNO
センサ29のセンサ部の構造について簡単に説明する。
図4を参照するとNOセンサ29のセンサ部は互いに
積層された6つの酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性
固体電解質層からなり、これら6つの固体電解質層を以
下、上から順に第1層L1 、第2層L2 、第3層L3
第4層L4 、第5層L5 、第6層L6 と称する。
【0055】図4を参照すると第1層L1 と第3層L3
との間に例えば多孔質のまたは細孔が形成されている第
1の拡散律速部材50と第2の拡散律速部材51とが配
置されており、これら拡散律速部材50,51間には第
1室52が形成され、第2の拡散律速部材51と第2層
2 との間には第2室53が形成されている。また第3
層L3 と第5層L5 との間には外気に連通している大気
室54が形成されている。一方、第1の拡散律速部材5
0の外端面は排気ガスと接触している。したがって排気
ガスは第1の拡散律速部材50を介して第1室52内に
流入し、斯くして第1室52内は排気ガスで満たされて
いる。
【0056】一方、第1室52に面する第1層L1 の内
周面上には陰極側第1ポンプ電極55が形成され、第1
層L1 の外周面上には陽極側第1ポンプ電極56が形成
されており、これら第1ポンプ電極55,56間には第
1ポンプ電圧源57により電圧が印加される。第1ポン
プ電極55,56間に電圧が印加されると第1室52内
の排気ガス中に含まれる酸素が陰極側第1ポンプ電極5
5と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは第1
層L1 内を陽極側第1ポンプ電極56に向けて流れる。
したがって第1室52内の排気ガス中に含まれる酸素は
第1層L1 内を移動して外部に汲み出されることにな
り、このとき外部に汲み出される酸素量は第1ポンプ電
圧源57の電圧が高くなるほど多くなる。
【0057】一方、大気室54に面する第3層L3 の内
周面上には基準電極58が形成されている。ところで酸
素イオン伝導性固体電解質では固体電解質層の両側にお
いて酸素濃度に差があると酸素濃度の高い側から酸素濃
度の低い側に向けて固体電解質層内を酸素イオンが移動
する。図4に示した例では大気室54内の酸素濃度の方
が第1室52内の酸素濃度よりも高いので大気室54内
の酸素は基準電極58と接触することにより電荷を受け
取って酸素イオンとなり、この酸素イオンは第3層L
3 、第2層L2 および第1層L1 内を移動し、陰極側第
1ポンプ電極55において電荷を放出する。その結果、
基準電極58と陰極側第1ポンプ電極55との間に符号
59で示した電圧V0 が発生する。この電圧V0 は大気
室54内と第1室52内との酸素濃度差に比例する。
【0058】図4に示した例ではこの電圧V0 が第1室
52内の酸素濃度が1p.p.m.のときに生ずる電圧に一致
するように第1ポンプ電圧源57の電圧がフィードバッ
ク制御される。すなわち、第1室52内の酸素は第1室
52内の酸素濃度が1p.p.m.となるように第1層L1
通って汲み出され、それによって第1室52内の酸素濃
度が1p.p.m.に維持される。
【0059】なお陰極側第1ポンプ電極55はNOX
対しては還元性の低い材料、例えば金Auと白金Ptと
の合金から形成されており、したがって排気ガス中に含
まれるNOX は第1室52内ではほとんど還元されな
い。したがってこのNOX は第2の拡散律速部材51を
通って第2室53内に流入する。
【0060】一方、第2室53に面する第1層L1 の内
周面上には陰極側第2ポンプ電極60が形成されてお
り、この陰極側第2ポンプ電極60と陽極側第1ポンプ
電極556との間には第2ポンプ電圧源61により電圧
が印加される。これらポンプ電極60,56間に電圧が
印加されると第2室53内の排気ガス中に含まれる酸素
が陰極側第2ポンプ電極60と接触して酸素イオンとな
り、この酸素イオンは第1層L1 内を陽極側第1ポンプ
電極56に向けて流れる。したがって第2室53内の排
気ガス中に含まれる酸素は第1層L1 内を移動して外部
に汲み出されることになり、このとき外部に汲み出され
る酸素量は第2ポンプ電圧源61の電圧が高くなるほど
多くなる。
【0061】一方、前述したように酸素イオン伝導性固
体電解質では固体電解質層の両側において酸素濃度に差
があると酸素濃度の高い側から酸素濃度の低い側に向け
て固体電解質層内を酸素イオンが移動する。図4に示し
た例では大気室54内の酸素濃度の方が第2室53内の
酸素濃度よりも高いので大気室54内の酸素は基準電極
58と接触することにより電荷を受け取って酸素イオン
となり、この酸素イオンは第3層L3 、第2層L2 およ
び第1層L1 内を移動し、陰極側第2ポンプ電極60に
おいて電荷を放出する。その結果、基準電極58と陰極
側第2ポンプ電極60との間に符号62で示した電圧V
1 が発生する。この電圧V1 は大気室54内と第2室5
3内との酸素濃度差に比例する。
【0062】図4に示した例ではこの電圧V1 が第2室
53内の酸素濃度が0.01p.p.m.のときに生ずる電圧
に一致するように第2ポンプ電圧源61の電圧がフィー
ドバック制御される。すなわち第2室53内の酸素は第
2室53内の酸素濃度が0.01p.p.m.となるように第
1層L1 を通って汲み出され、それによって第2室53
内の酸素濃度が0.01p.p.m.に維持される。
【0063】なお陰極側第2ポンプ電極60もNOX
対しては還元性の低い材料、例えば金Auと白金Ptと
の合金から形成されており、したがって排気ガス中に含
まれるNOX は陰極側第2ポンプ電極60と接触しても
ほとんど還元されない。
【0064】一方、第2室53に面する第3層L3 の内
周面上にはNOX 検出用の陰極側ポンプ電極63が形成
されている。この陰極側ポンプ電極63はNOX に対し
て強い還元性を有する材料、例えばロジウムRhや白金
Ptから形成されている。したがって第2室53内のN
X 、実際には大部分を占めるNOが陰極側ポンプ電極
63上においてN2 とO2 とに分解される。図4に示し
たようにこの陰極側ポンプ電極63と基準電極58との
間には一定電圧64が印加されており、したがって陰極
側ポンプ電極63上において分解生成されたO2 は酸素
イオンとなって第3層L3 内を基準電極58に向けて移
動する。このとき陰極側ポンプ電極63と基準電極58
との間にはこの酸素イオン量に比例した符号65で示し
た電流I 1 が流れる。
【0065】前述したように第1室52内ではNOX
ほとんど還元されず、また第2室53内には酸素はほと
んど存在しない。したがって電流I1 は排気ガス中に含
まれるNOX 濃度に比例することになり、斯くして電流
1 から排気ガス中のNOX濃度を検出できることにな
る。
【0066】一方、排気ガス中に含まれるアンモニアN
3 は第1室52内においてNOとH2 Oとに分解され
(4NH3 +5O2 →4NO+6H2 O)、この分解さ
れたNOは第2の拡散律速部材51を通って第2室53
内に流入する。このNOは陰極側ポンプ電極63上にお
いてN2 とO2 とに分解され、分解生成されたO2 は酸
素イオンとなって第3層L3 内を基準電極58に向けて
移動する。このときにも電流I1 は排気ガス中に含まれ
るNH3 濃度に比例し、斯くして電流I1 から排気ガス
中のNH3 濃度を検出できることになる。
【0067】図5は電流I1 と排気ガス中のNOX 濃度
およびNH3 濃度との関係を示している。図5から電流
1 は排気ガス中のNOX 濃度およびNH3 濃度に比例
していることがわかる。
【0068】一方、排気ガス中の酸素濃度が高いほど、
すなわち空燃比がリーンであるほど第1室52から外部
に汲み出される酸素量が多くなり、符号66で示した電
流I 2 が増大する。したがってこの電流I2 から排気ガ
スの空燃比を検出することができる。
【0069】なお第5層L5 と第6層L6 との間にはN
センサ29のセンサ部を加熱するための電気ヒータ
67が配置されており、この電気ヒータ67によってN
センサ29のセンサ部は700℃から800℃に加
熱される。
【0070】図6はNOX 吸収剤23下流の排気管25
内に配置された空燃比センサ30の出力電圧E(V)、
すなわち一般的な表現を用いると空燃比検出手段の出力
信号レベルを示している。図6からわかるように空燃比
センサ30は排気ガスの空燃比がリッチのときには0.
9(V)程度の出力電圧を発生し、排気ガスの空燃比が
リーンのときには0.1(V)程度の出力電圧を発生す
る。すなわち図6に示した例ではリッチであることを示
す出力信号レベルは0.9(V)であり、リーンである
ことを示す出力信号レベルは0.1(V)である。
【0071】一方、前述したようにNOセンサ29の
電流I2 から排気ガスの空燃比を検出することができ、
したがって空燃比検出手段としてNOセンサ29を用
いることもできる。この場合には空燃比センサ30を設
ける必要がない。
【0072】次に図7(A)を参照しつつ図1に示した
内燃機関の燃料噴射制御について説明する。なお図7
(A)において縦軸は機関負荷Q/N(吸入空気量Q/
機関回転数N)を表しており、横軸は機関回転数Nを表
している。
【0073】図7(A)において実線X1 よりも低負荷
側の運転領域では成層燃焼が行われる。すなわちこのと
きには図1に示したように圧縮行程末期に燃料噴射弁1
1からキャビティ12内に向けて燃料Fが噴射される。
この燃料はキャビティ12の内周面により案内されて点
火栓10周りに混合気を形成し、この混合気が点火栓1
0によって着火燃焼せしめられる。このとき燃焼室5内
における平均空燃比はリーンとなっている。
【0074】一方、図7(A)において実線X1 よりも
高負荷側の領域では吸気行程中に燃料噴射弁11から燃
料が噴射され、このときには均一混合気燃焼が行われ
る。なお実線X1 と鎖線X2 との間ではリーン空燃比の
もとで均一混合気燃焼が行われ、鎖線X2 と鎖線X3
の間では理論空燃比のもとで均一混合気燃焼が行われ、
鎖線X3 よりも高負荷側ではリッチ空燃比のもとで均一
混合気燃焼が行われる。
【0075】本発明では空燃比を理論空燃比とするのに
必要な基本燃料噴射量TAUが図7(B)に示したよう
に機関負荷Q/Nおよび機関回転数Nの関数としてマッ
プの形で予めROM34内に記憶されており、基本的に
はこの基本燃料噴射量TAUに補正係数Kを乗算するこ
とによって最終的な燃料噴射量TAUO(=K・TA
U)が算出される。この補正係数Kは図7(C)に示し
たように機関負荷Q/Nおよび機関回転数Nの関数とし
てマップの形で予めROM34内に記憶されている。
【0076】この補正係数Kの値はリーン空燃比のもと
で燃焼が行われる図7(A)の鎖線X2 よりも低負荷側
の運転領域では1.0よりも小さく、リッチ空燃比のも
とで燃焼が行われる図7(A)の鎖線X3 よりも高負荷
側の運転領域では1.0よりも大きくなる。またこの補
正係数Kは鎖線X2 と鎖線X3 との間の運転領域では
1.0とされ、このとき空燃比は理論空燃比となるよう
に空燃比センサ28の出力信号に基づいてフィードバッ
ク制御される。
【0077】次に、NO吸収剤23について説明す
る。NOX 吸収剤23は例えばアルミナを担体とし、こ
の担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウ
ムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウム
Ba、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタン
La、イットリウムYのような希土類から選ばれた少な
くとも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されて
いる。この場合、ケーシング24内に例えばコージライ
トからなるパティキュレートフィルタを配置し、このパ
ティキュレートフィルタ上にアルミナを担体とするNO
X 吸収剤23を担持させることもできる。
【0078】いずれの場合であっても機関吸気通路、燃
焼室5およびNOX 吸収剤23上流の排気通路内に供給
された燃料(炭化水素)の量に対する空気の量の比をN
X吸収剤23への流入排気ガスの空燃比と称するとこ
のNOX 吸収剤23は流入排気ガスの空燃比がリーンの
ときにはNOX を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論
空燃比またはリッチになると吸収したNOX を放出する
NOX の吸放出作用を行う。
【0079】このNOX 吸収剤23を機関排気通路内に
配置すればNOX 吸収剤23は実際にNOX の吸放出作
用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図8に示したようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【0080】図1に示した内燃機関では使用頻度の高い
大部分の運転状態において空燃比がリーンの状態で燃焼
が行われる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が
行われている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、こ
のときには図8(A)に示したようにこれら酸素O2
2 -またはO2-の形で白金Ptの表面に付着する。一
方、流入排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 -
たはO2-と反応し、NO 2 となる(2NO+O2 →2N
2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムBaO
と結合しながら図8(A)に示したように硝酸イオンN
3 -の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてNOX
がNOX 吸収剤23内に吸収される。流入排気ガス中の
酸素濃度が高い限り白金Ptの表面でNO2 が生成さ
れ、吸収剤のNOX 吸収能力が飽和しない限りNO2
吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO3 -が生成される。
【0081】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果、
白金Ptの表面でのNO2 の生成量が低下する。NO2
の生成量が低下すると反応が逆方向(NO3 -→NO2
に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンNO3 -がNO2
の形で吸収剤から放出される。このときNOX 吸収剤2
3から放出されたNOX は図8(B)に示したように流
入排気ガス中に含まれる多量の未燃HC,COと反応し
て還元せしめられる。このようにして白金Ptの表面上
にNO2 が存在しなくなると吸収剤から次から次へとN
2 が放出される。したがって流入排気ガスの空燃比が
リッチにされると短時間のうちにNOX吸収剤23から
NOX が放出され、しかもこの放出されたNOX が還元
されるために大気中にNOX が排出されることはない。
【0082】なおこの場合、流入排気ガスの空燃比を理
論空燃比にしてもNOX 吸収剤23からNOX が放出さ
れる。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃比
にした場合にはNOX 吸収剤23からNOX が徐々にし
か放出されないためにNOX吸収剤23に吸収されてい
る全NOX を放出させるには若干長い時間を要する。
【0083】次にNOX 吸収剤23からNOX を放出す
べくNOX 吸収剤23に流入する排気ガスの空燃比をリ
ッチにしたときの還元剤の量とNOX 吸収剤23から下
流へ流出する排気ガス中のアンモニアNH3 の濃度との
関係について説明する。まず初めに還元剤の量について
説明する。NOX 吸収剤23に流入する排気ガスの空燃
比を理論空燃比にするのに必要な燃料量に対して過剰な
燃料はNOX の放出および還元のために使用されるので
この過剰な燃料の量がNOX の放出および還元に使用さ
れる還元剤の量に一致する。このことはNOX 吸収剤2
3からNOX を放出すべきときに燃焼室5内における混
合気の空燃比をリッチにした場合でも、膨張行程末期ま
たは排気行程中に追加の燃料を噴射した場合でも、NO
X 吸収剤23上流の排気通路内に追加の燃料を噴射した
場合でも当てはまる。
【0084】次にアンモニアの濃度について説明する。
空燃比がリーンのとき、すなわち酸化雰囲気のときには
アンモニアNH3 はほとんど発生しない。ところが空燃
比がリッチになると、すなわち還元雰囲気になると吸入
空気中または排気ガス中の窒素N2 が酸化触媒または三
元触媒20において炭化水素HCにより還元され、アン
モニアNH3 が生成される。しかしながら空燃比がリッ
チになるとNOX 吸収剤23からNOX が放出され、生
成されたアンモニアNH3 はこのNOX を還元するため
に使用されるのでNOX 吸収剤23からNOX が放出さ
れている間、正確には供給された還元剤がNOX の放出
および還元のために使用されている間はNOX 吸収剤2
3から下流へアンモニアNH3 は流出しない。これに対
してNO X 吸収剤23からのNOX の放出が完了した後
も空燃比がリッチにされていると、より正確に言うとN
X 吸収剤23からNOX を放出し還元するために使用
されない余剰の還元剤が供給されるとアンモニアNH3
はもはやNOX の還元のために消費されることがなくな
り、斯くしてこのときにはNOX 吸収剤23から下流へ
アンモニアNH3 が流出することになる。
【0085】このことはNOX 吸収剤23の上流に酸化
触媒または三元触媒20が設けられていない場合でも生
ずる。すなわちNOX 吸収剤23も還元機能を有する白
金Pt等の触媒を具えているので空燃比がリッチになる
とNOX 吸収剤23においてアンモニアNH3 が生成さ
れる可能性がある。しかしながらたとえアンモニアNH
3 が生成されたとしてもこのアンモニアNH3 はNOX
吸収剤23から放出されたNOX を還元するために使用
されるためにNOX 吸収剤23から下流へはアンモニア
NH3 が流出しない。ところがNOX 吸収剤23からN
X を放出し還元するために使用されない余剰の還元剤
が供給されると前述したようにNOX 吸収剤23から下
流へアンモニアNH3 が流出することになる。
【0086】このようにNOX 吸収剤23に流入する排
気ガスの空燃比がリッチにされたときにNOX 吸収剤2
3からNOX を放出し還元するために使用されない余剰
の還元剤が供給されるとこの余剰の還元剤はアンモニア
NH3 の形でNOX 吸収剤23から下流へ流出し、この
とき流出するアンモニア量は余剰の還元剤の量に比例す
る。したがってこのとき流出するアンモニア量から余剰
の還元剤量がわかることになる。このアンモニア量はア
ンモニア濃度を検出可能なNOセンサ29によって検
出される。この場合、このアンモニア濃度の積算値は余
剰の還元剤量を表していると考えられ、したがってアン
モニア濃度の積算値は余剰の還元剤量を表わす代表値で
あると言える。またこのアンモニア濃度の最大値が余剰
の還元剤量を表していると考えることもでき、したがっ
てアンモニア濃度の最大値は余剰の還元剤量を表わす代
表値であると言える。
【0087】
【発明の効果】NOセンサは排気ガス中のNO濃度
に応じて異なる値の出力値を出力するので、排気ガス中
のNO濃度を強制的に変動させれば、NOセンサの
出力値も変動し、ここでNOセンサが正常であればこ
のときにはNOセンサの出力値は或る所定の形態でも
って変動するはずであるから、このときのNOセンサ
の出力値の変動がNOセンサが正常であるときに取り
うる変動からずれていれば、NOセンサに異常が生じ
ている。
【0088】また、NOセンサは排気ガス中のアンモ
ニア濃度に応じて異なる値の出力値を出力するので、リ
ッチ空燃比の排気ガスをNO吸収剤に供給してNO
吸収剤に吸収されているNOの量を零に近づければ、
NO吸収剤からアンモニアが流出し、したがって、N
センサの出力値も変動し、ここでNOセンサが正
常であればこのときにはNOセンサの出力値は或る所
定の形態でもって変動するはずであるから、このときの
NOセンサの出力値の変動がNOセンサが正常であ
るときに取りうる変動からずれていれば、NOセンサ
に異常が生じている。
【0089】したがって本発明によれば、NOセンサ
の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のNOセンサ異常検出装置を備えた内
燃機関を示す図である。
【図2】本発明のNOセンサ異常検出装置の一例を説
明するためのタイムチャートである。
【図3】本実施例のNOセンサ異常検出を実行するた
めのフローチャートである。
【図4】NOセンサの構造を説明するための図であ
る。
【図5】NO濃度およびアンモニア濃度とNOセン
サの出力電流値との関係を示す図である。
【図6】空燃比センサの出力特性を示す図である。
【図7】内燃機関の運転を説明するための図である。
【図8】NO吸収剤の作用を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1…機関本体 23…NO吸収剤 29…NOセンサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C 3G301 F02D 21/08 301 F02D 21/08 301Z 41/22 301 41/22 301K F02M 25/07 550 F02M 25/07 550L 550N F02P 5/15 G01N 27/26 391Z G01N 27/26 391 F02P 5/15 A 27/416 G01N 27/46 311G 27/419 327G 327R Fターム(参考) 3G022 AA03 AA10 EA01 EA08 GA01 GA05 GA06 GA08 3G062 AA03 BA06 BA08 CA06 DA01 DA02 EA10 ED01 ED04 ED10 FA02 FA05 FA20 FA23 GA01 GA04 GA06 GA17 3G084 AA03 BA17 BA20 BA24 DA10 DA27 EA02 EB06 FA07 FA10 FA26 FA28 FA33 FA38 3G091 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 AB09 BA14 BA31 EA07 EA10 EA20 EA33 EA34 GA06 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB17X HA36 HA37 HB05 3G092 AA01 DC09 EA21 FB02 HA01Z HA11Z HD01X HD05Z HD07X HE06Z HF08Z 3G301 HA04 HA06 HA13 JB09 LA00 MA01 NA08 NC01 PA01 PA11 PD01 PD15 PE01 PE03 PE09 PF03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の燃焼室から排出される排気ガ
    ス中のNO濃度に応じて異なる値の出力値を出力し、
    該出力値から排気ガス中のNO濃度を検出することが
    できるNOセンサの異常を検出するためのNOセン
    サ異常検出装置において、NOセンサに到達する排気
    ガス中のNO濃度を強制的に変動させ、このときにN
    センサが出力する出力値の変動が当該NOセンサ
    が正常であるときに取りうる変動からずれている場合
    に、NOセンサに異常があると判定するようにしたこ
    とを特徴とするNOセンサ異常検出装置。
  2. 【請求項2】 内燃機関が通常の運転制御に従って運転
    せしめられているときに取りうる排気ガス中のNO
    度の変動よりも大きく排気ガス中のNO濃度を強制的
    に変動させるようにしたことを特徴とする請求項1に記
    載のNOセンサ異常検出装置。
  3. 【請求項3】 内燃機関が燃焼室から排出された排気ガ
    スを再び燃焼室内に循環させるように構成されている場
    合には、燃焼室内に循環せしめられる排気ガスの量を強
    制的に変動させることにより、排気ガス中のNO濃度
    を強制的に変動させるようにしたことを特徴とする請求
    項1に記載のNOセンサ異常検出装置。
  4. 【請求項4】 内燃機関が燃焼室から排出された排気ガ
    スを再び燃焼室内に循環させるように構成されている場
    合には、燃焼室内に循環せしめられる排気ガスの温度を
    強制的に変動させることにより、排気ガス中のNO
    度を強制的に変動させるようにしたことを特徴とする請
    求項1に記載のNOセンサ異常検出装置。
  5. 【請求項5】 燃焼室内において燃料を点火するタイミ
    ングを強制的に変動させることにより、排気ガス中のN
    濃度を強制的に変動させるようにしたことを特徴と
    する請求項1に記載のNOセンサ異常検出装置。
  6. 【請求項6】 内燃機関の運転が定常状態にあるときに
    のみNOセンサの異常を検出するための制御を実行す
    るようにしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか
    1つに記載のNOセンサ異常検出装置。
  7. 【請求項7】 流入する排気ガスの空燃比がリーンであ
    るときには排気ガス中のNOを吸収し且つ流入する排
    気ガス中の空燃比がリッチとなると吸収しているNO
    を放出して排気ガス中の炭化水素により還元浄化し且つ
    流入する排気ガスの空燃比がリッチである間に吸収して
    いるNOの量が零に近づくとアンモニアを生成するN
    吸収剤が内燃機関の排気通路に配置され、上記NO
    センサが該NO吸収剤から流出する排気ガス中のN
    濃度を検出するようにNO 吸収剤下流の排気通路
    に配置されている場合には、NO吸収剤に流入する排
    気ガスの空燃比がリーンであるときにNOセンサの異
    常を検出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか
    1つに記載のNOセンサ異常検出装置。
  8. 【請求項8】 内燃機関の燃焼室から排出される排気ガ
    ス中のNO濃度に応じて異なる値の出力値を出力し、
    該出力値から排気ガス中のNO濃度を検出することが
    できるNOセンサの異常を検出するためのNOセン
    サ異常検出装置において、流入する排気ガスの空燃比が
    リーンであるときには排気ガス中のNOを吸収し且つ
    流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると吸収してい
    るNO を放出して排気ガス中の炭化水素により還元浄
    化し且つ流入する排気ガスの空燃比がリッチである間に
    吸収しているNOの量が零に近づくとアンモニアを生
    成するNO吸収剤が内燃機関の排気通路に配置され、
    上記NOセンサが排気ガス中のアンモニア濃度に応じ
    て異なる値の出力値を出力し、該出力値から排気ガス中
    のアンモニア濃度を検出することができ、上記NO
    ンサが該NO吸収剤から流出する排気ガス中のNO
    濃度またはアンモニア濃度を検出するようにNO吸収
    剤下流の排気通路に配置されている場合には、NO
    収剤にリッチ空燃比の排気ガスを供給してNO吸収剤
    に吸収されているNOの量を零に近づけ、このときに
    NOセンサが出力する出力値の変動が当該NOセン
    サが正常であるときに取りうる変動からずれている場合
    に、NOセンサに異常があると判定することを特徴と
    するNOセンサ異常検出装置。
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