JP4539740B2

JP4539740B2 - ＮＯｘセンサ異常検出装置およびそれを用いた排気浄化システム

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Publication number: JP4539740B2
Application number: JP2008062639A
Authority: JP
Inventors: 安浩苅谷; 兼仁中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP2009216042A; US7930932B2; US20090229356A1

Description

本発明は、ＮＯｘ浄化装置の下流側に設置されたＮＯｘセンサの異常を検出するＮＯｘセンサ異常検出装置およびそれを用いた排気浄化システムに関する。

従来、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化装置の下流側にＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを設置し、ＮＯｘセンサの出力信号に基づいてＮＯｘ浄化装置によるＮＯｘ浄化量を判定する排気浄化システムが公知である（例えば、特許文献１参照。）。

このような排気浄化システムにおいては、ＮＯｘ浄化装置によるＮＯｘ浄化量を高精度に検出するために、劣化または故障等によるＮＯｘセンサの異常を検出することが求められる。

特許文献１では、排気中のＮＯｘ濃度を推定できる特定状態において、推定したＮＯｘ濃度とＮＯｘセンサが検出するＮＯｘ濃度とに基づいてＮＯｘセンサの異常を判定している。例えば、特許文献１では、フューエルカット状態になり内燃機関からのＮＯｘ排出量が０と推定される運転状態において、ＮＯｘセンサの出力信号がＮＯｘ濃度の０に相当する値であるかを判定することによりＮＯｘセンサの異常を検出している。
特開２００２−４７９７９号公報

ここで、ＮＯｘセンサの出力にゲインずれが生じており出力特性の傾きが変化している異常時に、ＮＯｘセンサの出力信号に基づいて検出するＮＯｘ濃度と、ＮＯｘセンサの正常時にＮＯｘセンサの出力信号に基づいて検出するＮＯｘ濃度とのずれ量は、ＮＯｘセンサが検出するＮＯｘ濃度が低下するにしたがい小さくなる。

したがって、特許文献１において、ＮＯｘ濃度を推定できる特定状態としてＮＯｘ濃度が０と推定される運転状態において、ＮＯｘセンサの出力信号がＮＯｘ濃度の０に相当する値であるかを判定することによりＮＯｘセンサの異常を検出すると、ＮＯｘセンサの正常と異常との判別が困難である。

また、ＮＯｘセンサの出力にゲインずれとオフセットずれとが生じている場合には、ＮＯｘ濃度を推定できる０点以外の特定状態における推定ＮＯｘ濃度とＮＯｘセンサの検出ＮＯｘ濃度とが一致することがある。その結果、ＮＯｘセンサの出力にゲインずれとオフセットずれとが生じているにも関わらず、ＮＯｘセンサの異常を検出できないおそれがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘセンサの異常を高精度に検出するＮＯｘセンサ異常検出装置およびそれを用いた排気浄化システムを提供することを目的とする。

請求項１から６に記載の発明によると、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出部と、排気中のＯ₂濃度を検出するＯ₂検出部とを有するＮＯｘセンサの異常検出装置において、内燃機関の定常運転状態においてＮＯｘ検出部が検出するＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度の０点においてＮＯｘ検出部が検出するＮＯｘ濃度とに基づいて、ＮＯｘ検出部の出力の検出傾きを算出する。

また、Ｏ₂検出部が正常の場合、検出傾きの算出に使用されるＮＯｘ濃度を定常運転状態においてＮＯｘ検出部が検出するときにＯ₂検出部が検出するＯ₂濃度は正確な値である。

ここで、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)量と排気中のＯ₂濃度との間に相関関係があり、ＥＧＲ量と排気中のＮＯｘ濃度との間に相関関係のあることが知られている。したがって、排気中のＯ₂濃度に基づいて排気中のＮＯｘ濃度を推定できる。尚、ＥＧＲを行わない場合は、ＥＧＲ量が０の場合の相関関係になる。

そこで、請求項１から６に記載の発明によると、Ｏ₂検出部が正常であると判定されると、検出傾きの算出に使用されるＮＯｘ濃度を定常運転状態においてＮＯｘ検出部が検出するときにＯ₂検出部が検出するＯ₂濃度に基づいてＮＯｘ濃度の推定値（以下、ＮＯｘ濃度の推定値を「推定ＮＯｘ濃度」ともいう。）を算出できる。そして、算出したＮＯｘ濃度の推定値に基づいて、ＮＯｘ検出部が正常である場合のＮＯｘ検出部の出力の推定傾きを算出し、算出された検出傾きと推定傾きとに基づいてＮＯｘセンサの異常を判定する。

このように、特定の１箇所においてＮＯｘセンサが検出する検出ＮＯｘ濃度と前述した推定ＮＯｘ濃度とを比較するのではなく、ＮＯｘ検出部の出力の検出傾きと推定傾きとに基づいてＮＯｘセンサの異常を判定するので、ＮＯｘ検出部の出力にゲインずれの異常が生じている場合に、異常を高精度に判定できる。

また、請求項１から６に記載の発明によると、ＮＯｘ検出部の出力にオフセットずれが生じていても、出力の傾きのずれ（ゲインずれ）が所定範囲であれば、ＮＯｘセンサを異常と判定しない。そして、排気通路のガス雰囲気が大気に等しい大気相当でありＮＯｘ濃度が０の状態でＮＯｘ検出部が検出するＮＯｘ濃度の０点により、ＮＯｘ検出部の出力のオフセットずれ量を算出できる。

これにより、ＮＯｘ検出部の出力にオフセットずれが生じていてもゲインずれが所定範囲であれば、オフセットずれを考慮してＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の検出が可能である。

請求項２に記載の発明によると、大気判定手段は、内燃機関が停止するときに排気排出手段が排気通路の排気を外部に排出すると、排気通路のガス雰囲気は大気相当であると判定する。

内燃機関が停止するときには、内燃機関への燃料噴射が停止するので、内燃機関からＮＯｘを含む有害物質は排出されない。したがって、排気通路の排気を外部に排出すれば排気通路のガス雰囲気を大気相当にし、ＮＯｘ濃度を０にできる。

請求項３に記載の発明によると、排気排出手段は、内燃機関が停止するときにスロットル弁を全開にすることにより、排気通路の排気を外部に排出する。
これにより、内燃機関が停止するときに、気筒内での燃焼が停止し内燃機関の回転が停止するまでの間に、内燃機関のポンピングによりスロットル弁を通って吸入された吸気により排気通路の排気が外部に排出される。その結果、排気通路のガス雰囲気が大気相当になり、ＮＯｘ濃度は０になる。このように、内燃機関への吸気量を制御するスロットル弁を使用して排気通路の排気を外部に排出できるので、排気通路の排気を外部に排出する機構を新たに設ける必要がない。

請求項４に記載の発明によると、大気判定手段は、内燃機関の減速時のフューエルカット時に排気通路のガス雰囲気は大気相当であると判定する。
フューエルカット時には、気筒内での燃焼が停止するので、内燃機関から排気通路にＮＯｘを含む有害物質は排出されない。その結果、フューエルカット状態が継続すると、排気通路から排気が外部に排出され、排気通路のＮＯｘ濃度は０になる。

請求項５に記載の発明によると、Ｏ₂検出部判定手段は、大気判定手段が排気通路のガス雰囲気を大気相当であると判定し、Ｏ₂検出部が検出するＯ₂濃度が大気中のＯ₂濃度に等しい場合、Ｏ₂検出部は正常であると判定する。

排気通路のガス雰囲気が大気相当であれば、Ｏ₂検出部が検出するＯ₂濃度と大気中のＯ₂濃度とを比較することにより、Ｏ₂検出部が正常であるかを判定できる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による排気浄化システムを図１に示す。
（排気浄化システム１０）
本実施形態の排気浄化システム１０は、スロットル弁１２、ＥＧＲ弁１４、ＮＯｘ触媒２０、ＮＯｘセンサ３０、電子制御装置（Electronic Control Unit;ＥＣＵ）４０等から構成されている。排気浄化システム１０は、ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」ともいう。）２から排気通路１１０に排出される排気を浄化するシステムである。エンジン２には、図示しないコモンレールにより蓄圧された燃料が燃料噴射弁から噴射される。

スロットル弁１２およびＥＧＲ弁１４は、エンジン運転状態に基づいて開度を制御される電磁弁である。スロットル弁１２は、吸気通路１００からエンジン２に吸入される吸気量を制御する。ＥＧＲ弁１４は、エンジン運転状態に基づいて排気通路１１０から吸気通路１００に環流するＥＧＲ量を調整する。

ＮＯｘ触媒２０は、還元剤として、図示しない燃料添加弁から燃料を添加されるか、あるいは尿素添加弁から尿素水を添加されることによりＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化装置である。

ＮＯｘセンサ３０は、例えば公知の限界電流式のセンサであり、ＮＯｘ触媒２０の下流側に設置されている。図２に示すように、ＮＯｘセンサ３０は、Ｏ₂検出部３２とＮＯｘ検出部３４とを有しており、Ｏ₂濃度およびＮＯｘ濃度を検出信号として出力する。

ＮＯｘセンサ異常検出装置としてのＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等から構成されている。ＥＣＵ４０は、図１に示すエンジン回転数センサ４、アクセル開度センサ６、ＮＯｘセンサ３０等の各種センサの検出信号からエンジン運転状態を取得する。そして、ＥＣＵ４０は、取得したエンジン運転状態に基づき、スロットル弁１２のスロットル開度、ＥＧＲ弁１４の開度、燃料噴射弁の噴射時期および噴射量、ＮＯｘ触媒２０に添加する還元剤の添加量等を制御する。

ＥＣＵ４０は、ＥＣＵ４０のＲＯＭ、フラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムにより以下の各手段として機能する。
（大気判定手段）
ＥＣＵ４０は、例えば以下のようなエンジン運転状態のときに、排気通路１１０のガス雰囲気が大気相当であると判定する。また、ＥＣＵ４０は、排気通路１１０のガス雰囲気が大気相当であれば、排気通路１１０のＮＯｘ濃度は０であると判定してもよい。

（１）減速時におけるフューエルカット中
エンジン２が減速運転中のフューエルカット状態の場合、エンジン２から排気通路１１０に排出される排気はほぼ大気に相当し、ＮＯｘ濃度は０になる。

（２）エンジン停止時
エンジン２が停止するときに、後述する排気排出手段により排気通路１１０の排気が外部に排出されるので、排気通路１１０はほぼ大気に相当し、ＮＯｘ濃度は０になる。

上記（１）、（２）において、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂検出部３２が正常であれば、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂濃度の出力信号は大気中のＯ₂濃度に相当する値を示している筈である。

（排気排出手段）
ＥＣＵ４０は、エンジン２を停止するときに、スロットル弁１２を制御してスロットル開度を全開にする。これにより、エンジン２の各気筒における燃焼が停止してからエンジン２の回転が停止するまでの間に、エンジン２のポンピングにより排気通路１１０のＮＯｘを含む排気が外部に排出される。その結果、排気通路１１０のガス雰囲気は大気相当になり、ＮＯｘ濃度は０になる。

このように、スロットル弁１２を使用して排気通路１１０の排気を外部に排出するので、排気通路１１０の排気を外部に排出する機構を新たに設ける必要がない。
（検出傾き算出手段）
ＥＣＵ４０は、大気判定手段が排気通路１１０のガス雰囲気を大気相当であると判定すると、ＮＯｘ濃度の０点においてＮＯｘセンサ３０が検出したＮＯｘ濃度をＲＡＭ等の記憶装置に記憶しておく。

また、ＥＣＵ４０は、エンジン２の定常運転状態において、ＮＯｘセンサ３０が検出したＮＯｘ濃度をＲＡＭに記憶しておく。尚、ＥＣＵ４０は、エンジン回転数および燃料噴射量の変動が所定値以下になると、エンジンが定常運転状態であると判定する。

そして、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘセンサ３０が検出したＮＯｘ濃度の０点と、定常運転状態においてＮＯｘセンサ３０が検出したＮＯｘ濃度とに基づいて、ＮＯｘ検出部３４の出力の検出傾きを算出する。

（Ｏ₂検出部判定手段）
前述したように、大気判定手段が排気通路１１０のガス雰囲気を大気相当であると判定し、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂検出部３２が正常であれば、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂濃度の出力信号は大気中のＯ₂濃度に相当する値を示している筈である。

そこで、ＥＣＵ４０は、大気判定手段が排気通路１１０のガス雰囲気を大気相当と判定すると、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂濃度の出力信号が大気中のＯ₂濃度に相当する値を示しているかを判定する。これにより、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂検出部３２が正常であるかを判定できる。

（推定ＮＯｘ濃度算出手段）
ＥＣＵ４０は、ＮＯｘ検出部３４の出力の検出傾きを算出するためにエンジン２の定常運転状態においてＮＯｘセンサ３０が検出したＮＯｘ濃度をＲＡＭに記憶するときに、同時にＮＯｘセンサ３０が検出するＯ₂濃度をＲＡＭに記憶しておく。Ｏ₂濃度とＥＧＲ量とには相関関係があり、ＮＯｘ濃度とＥＧＲ量とにも相関関係がある。その結果、Ｏ₂濃度とＮＯｘ濃度とにも相関関係がある。したがって、ＥＣＵ４０は、Ｏ₂濃度とＮＯｘ濃度との相関をマップ等に記憶しておくことにより、Ｏ₂濃度とＮＯｘ濃度との相関に基づいて、Ｏ₂濃度から排気中のＮＯｘ濃度の推定値である推定ＮＯｘ濃度を算出できる。

そこで、Ｏ₂検出部判定手段によりＯ₂検出部３２が正常であると判定されている場合、ＥＣＵ４０は、定常運転状態において検出したＯ₂濃度に基づいてマップ等から推定ＮＯｘ濃度を算出する。

（推定傾き算出手段）
ＥＣＵ４０は、Ｏ₂検出部３２が正常な場合に推定ＮＯｘ濃度算出手段が算出した推定ＮＯｘ濃度に基づき、ＮＯｘ検出部３４が正常な場合のＮＯｘセンサ３０の出力の推定傾きを算出する。

（異常判定手段）
図３に、排気中の実ＮＯｘ濃度と、ＮＯｘセンサ３０が検出する検出ＮＯｘ濃度との関係を示す。点線２００、一点鎖線２１０は、大気判定手段が排気通路１１０のガス雰囲気を大気相当であると判定したときにＮＯｘセンサ３０が検出する検出ＮＯｘ濃度の０点２０２、２１２と、定常運転状態においてＮＯｘセンサ３０が検出する検出ＮＯｘ濃度２０４、２１４とを通るＮＯｘ検出部３４の出力特性を示している。

実線２２０は、Ｏ₂検出部３２が正常であると判定されている場合に、定常運転状態において検出されたＯ₂濃度に基づいて、ＥＣＵ４０がマップ等から算出した推定ＮＯｘ濃度２２４と、実ＮＯｘ濃度が０のときの原点２２２とを通るＮＯｘ検出部３４の出力特性を示している。ＮＯｘ検出部３４が正常であれば、ＮＯｘ検出部３４の出力特性は実線２２０に一致する。

これに対し、ＮＯｘ検出部３４の出力特性にゲインずれとオフセットずれとが生じると、点線２００が示すような出力特性になることがある。
ＥＣＵ４０は、定常運転状態においてＮＯｘセンサ３０が検出した検出ＮＯｘ濃度２０４と、定常運転状態において検出されたＯ₂濃度に基づいてマップ等から算出した推定ＮＯｘ濃度２２４とが一致していても、ゲインずれとオフセットずれとが生じている点線２００の傾き（ゲインずれ）と、実線２２０が示す正常な出力特性の傾きとを比較し、その差が所定値よりも大きい場合、ＮＯｘセンサ３０の異常と判定する。

ＥＣＵ４０は、一点鎖線２１０のようにオフセットずれは生じているが、出力特性の傾きの差が正常値に対して所定値よりも小さい場合は、異常と判定しない。これは、オフセットずれの場合は、ＮＯｘ検出部３４の出力信号に対してオフセットずれを考慮してＮＯｘ濃度を検出できるからである。

（ＮＯｘセンサの異常判定）
次に、排気浄化システム１０におけるＮＯｘセンサの異常判定について、図４〜図６の異常判定ルーチンに基づいて説明する。図４〜図６の異常判定ルーチンは常時実行される。図４において「Ｓ」はステップを表している。図４〜図６に示すルーチンを実行する制御プログラムは、ＥＣＵ４０のＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている。

（異常判定ルーチン１）
図４の異常判定ルーチン１においてＥＣＵ４０は、まずＳ３００において、エンジン２が定常運転状態であるかを判定する。定常運転状態でない場合（Ｓ３００：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は本ルーチンを終了する。

定常運転状態の場合（Ｓ３００：Ｙｅｓ）、Ｓ３０２においてＥＣＵ４０は、ＮＯｘ濃度の０点検出完了フラグがオンであり、かつＯ₂検出部正常判定フラグがオンであるかを判定する。ＮＯｘ濃度の０点検出完了フラグ、およびＯ₂検出部正常判定フラグは、それぞれ図５、図６で設定される。

ＮＯｘ濃度の０点検出完了フラグがオンであれば、排気通路１１０のガス雰囲気が大気相当でありＮＯｘ濃度が０のときにＮＯｘ検出部３４が検出したＮＯｘ濃度の０点の検出値がＲＡＭ等に記憶されていることを表している。

また、Ｏ₂検出部正常判定フラグがオンであれば、Ｏ₂検出部３２が正常であり排気中のＯ₂濃度を正確に検出していることを表している。
ＮＯｘ濃度の０点検出完了フラグがオフか、またはＯ₂検出部正常判定フラグがオフの場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は本ルーチンを終了する。

ＮＯｘ濃度の０点検出完了フラグがオンであり、かつＯ₂検出部正常判定フラグがオンの場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、Ｓ３０４においてＥＣＵ４０は、定常運転状態におけるＮＯｘセンサ３０の出力信号からＮＯｘ濃度およびＯ₂濃度を検出する。Ｓ３０４において検出されたＯ₂濃度は、Ｏ₂検出部３２が正常である場合に検出された値であるから、排気中のＯ₂濃度に応じた正確な値である。

Ｓ３０６においてＥＣＵ４０は、Ｓ３０４においてＮＯｘ濃度とともに検出したＯ₂濃度から推定ＮＯｘ濃度を算出する。Ｓ３０６において算出された推定ＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ検出部３４が正常な場合にＮＯｘ検出部３４が検出すると推定される値である。

Ｓ３０８においてＥＣＵ４０は、Ｓ３０４において検出した定常運転状態におけるＮＯｘ濃度と、排気通路１１０のガス雰囲気が大気相当のときに検査されＲＡＭ等に記憶されているＮＯｘ濃度の０点とに基づいて、ＮＯｘセンサ３０のＮＯｘ濃度出力特性の検出傾きを算出する。

さらに、Ｓ３０８においてＥＣＵ４０は、Ｓ３０６においてＯ₂濃度から算出された推定ＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘセンサ３０が正常な場合のＮＯｘセンサ３０のＮＯｘ濃度出力特性の推定傾きを算出する。

Ｓ３１０においてＥＣＵ４０は、Ｓ３０８において算出した検出傾きと推定傾きとの差の絶対値が所定値よりも大きいかを判定する。検出傾きと推定傾きとの差の絶対値が所定値以下の場合（Ｓ３１０：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘセンサ３０を故障ではないと判定し本ルーチンを終了する。

検出傾きと推定傾きとの差の絶対値が所定値よりも大きい場合（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、Ｓ３１２においてＥＣＵ４０は、ＮＯｘセンサ３０を故障であると判定し、Ｓ３１４において、例えば故障ランプを点灯するなどによりＮＯｘセンサ３０の異常を報知する。

前述したように、ＮＯｘセンサ３０のＮＯｘ濃度出力特性にオフセットずれがあっても、検出傾きと推定傾きとの差の絶対値が所定値以下の場合（Ｓ３１０：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０はＮＯｘセンサ３０を異常であると判定しない。この場合、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘセンサ３０の出力信号に基づき、オフセットずれを考慮してＮＯｘ濃度を検出する。

（異常判定ルーチン２）
図５のＳ３２０においてＥＣＵ４０は、エンジンキーがオフになったかを判定する。エンジンキーがオフでない場合（Ｓ３２０：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は本ルーチンを終了する。

エンジンキーがオフになると（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、Ｓ３２２においてＥＣＵ４０は、スロットル弁１２を制御しスロットル開度を全開にする。これにより、排気通路１１０の排気が外部に排出されるので、排気通路１１０は大気相当になり、排気通路１１０のＮＯｘ濃度は０になる。

Ｓ３２４においてＥＣＵ４０は、排気通路１１０のＮＯｘ濃度が０のときに、ＮＯｘセンサ３０のＮＯｘ検出部３４の出力からＮＯｘ濃度の０点を検出し、ＲＡＭ等の記憶装置に記憶する。

Ｓ３２６においてＥＣＵ４０は、ＮＯｘ濃度の０点検出完了フラグをオンにして本ルーチンを終了する。
（異常判定ルーチン３）
図６のＳ３３０においてＥＣＵ４０は、エンジン２が減速中であるかを判定する。エンジン２が減速中でない場合（Ｓ３３０：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は本ルーチンを終了する。

エンジン２が減速中の場合（Ｓ３３０：Ｙｅｓ）、Ｓ３３２においてＥＣＵ４０は、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂検出部３２の出力からＯ₂濃度を検出する。
エンジン２の減速中のフューエルカット時においては、エンジン２の気筒内の燃焼が停止する。その結果、フューエルカット状態が所定時間以上継続すると、排気通路１１０のガス雰囲気は大気相当になる。したがって、ＮＯｘセンサ３０のＯ₂検出部３２が正常であれば、Ｏ₂検出部３２の出力は大気中のＯ₂濃度を示す。

Ｓ３３４においてＥＣＵ４０は、Ｓ３３２においてＮＯｘセンサ３０から検出したＯ₂濃度と大気中のＯ₂濃度とが等しいかを判定する。検出したＯ₂濃度と大気中のＯ₂濃度とが等しくない場合、ＥＣＵ４０は本ルーチンを終了する。

検出したＯ₂濃度と大気中のＯ₂濃度とが等しい場合（Ｓ３３４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０はＮＯｘセンサ３０のＯ₂検出部は正常であると判断する。そして、Ｓ３３６においてＥＣＵ４０は、Ｏ₂検出部判定フラグをオンにし、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施形態では、ＮＯｘセンサ３０が検出するＮＯｘ濃度に基づいて算出したＮＯｘ濃度出力の検出傾きと、ＮＯｘセンサ３０が正常な場合のＮＯｘ濃度出力の推定傾きとに基づいて、ＮＯｘセンサ３０が正常であるかを判定している。

その結果、ＮＯｘセンサ３０の出力にゲインずれが生じ出力の傾きがずれている場合に、ＮＯｘセンサ３０の異常を高精度に判定できる。
また、ＮＯｘセンサ３０のＮＯｘ濃度出力の傾きのずれが所定範囲内であれば、ＮＯｘセンサ３０のＮＯｘ濃度出力にオフセットずれが生じていてもＮＯｘセンサ３０を異常と判定しない。これにより、ＮＯｘ濃度出力のオフセットずれを考慮し、ＮＯｘセンサ３０のＮＯｘ濃度出力に基づいてＮＯｘ濃度を高精度に検出できる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、エンジン２が減速中のフューエルカット時に大気相当になる排気通路１１０のＯ₂濃度を検出するＯ₂検出部３２の出力に基づき、Ｏ₂検出部３２が正常であるかを判定した。これに対し、エンジンキーをオフにしエンジン２を停止するときにスロットル開度を全開にすることにより大気相当になる排気通路１１０のＯ₂濃度を検出するＯ₂検出部３２の出力に基づき、Ｏ₂検出部３２が正常であるかを判定してもよい。

本発明のＮＯｘ異常検出装置は、燃料を燃焼してＮＯｘを排出する内燃機関であれば、ディーゼルエンジン以外の他の内燃機関、例えばガソリンエンジン等の排気浄化システムにも適用できる。

また、上記実施形態では、大気判定手段、検出傾き算出手段、Ｏ₂検出部判定手段、推定ＮＯｘ濃度算出手段、推定傾き算出手段、異常判定手段、排気排出手段の機能を、制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ４０により実現している。これに対し、上記複数の手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本実施形態による排気浄化システムを示すブロック図。ＮＯｘセンサの構成を示す説明図。実ＮＯｘ濃度とＮＯｘセンサが検出する正常時および異常時の検出ＮＯｘ濃度との関係を示す特性図。ＮＯｘセンサの異常検出を示すフローチャート。ＮＯｘセンサの異常検出を示すフローチャート。ＮＯｘセンサの異常検出を示すフローチャート。

符号の説明

２：ディーゼルエンジン（内燃機関）、１０：排気浄化システム、１２：スロットル弁、１４：ＥＧＲ弁、２０：ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ浄化装置）、３０：ＮＯｘセンサ、４０：ＥＣＵ（ＮＯｘセンサ異常検出装置、大気判定手段、検出傾き算出手段、Ｏ₂検出部判定手段、推定ＮＯｘ濃度算出手段、推定傾き算出手段、異常判定手段、排気排出手段）、１１０：排気通路

Claims

内燃機関の排気通路に設置されるＮＯｘ浄化装置の下流側に設置され、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出部、ならびに排気中のＯ₂濃度を検出するＯ₂検出部を有するＮＯｘセンサの異常検出装置において、
前記排気通路のガス雰囲気が大気相当であるかを判定する大気判定手段と、
前記大気判定手段が前記排気通路のガス雰囲気を大気相当であると判定する場合に前記ＮＯｘ検出部が検出するＮＯｘ濃度の０点と、前記内燃機関の定常運転状態において前記ＮＯｘ検出部が検出するＮＯｘ濃度とに基づいて、前記ＮＯｘ検出部の出力の検出傾きを算出する検出傾き算出手段と、
前記Ｏ₂検出部が正常であるかを判定するＯ₂検出部判定手段と、
前記Ｏ₂検出部判定手段が前記Ｏ₂検出部を正常であると判定する場合、前記検出傾きの算出に使用されるＮＯｘ濃度を前記定常運転状態において前記ＮＯｘ検出部が検出するときに前記Ｏ₂検出部が検出するＯ₂濃度に基づいて、ＮＯｘ濃度の推定値を算出する推定ＮＯｘ濃度算出手段と、
前記ＮＯｘ濃度の推定値に基づいて前記ＮＯｘ検出部が正常である場合の前記ＮＯｘ検出部の出力の推定傾きを算出する推定傾き算出手段と、
前記検出傾きと前記推定傾きとに基づいて前記ＮＯｘセンサの異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とするＮＯｘセンサ異常検出装置。
前記内燃機関が停止するときに前記排気通路の排気を外部に排出する排気排出手段をさらに備え、
前記大気判定手段は、前記排気排出手段が前記排気通路の排気を外部に排出すると、前記排気通路のガス雰囲気は大気相当であると判定することを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘセンサ異常検出装置。
前記排気排出手段は、前記内燃機関が停止するときにスロットル弁を全開にすることにより前記排気通路の排気を外部に排出することを特徴とする請求項２に記載のＮＯｘセンサ異常検出装置。
前記大気判定手段は、前記内燃機関の減速時のフューエルカット時に前記排気通路のガス雰囲気は大気相当である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ＮＯｘセンサ異常検出装置。
前記Ｏ₂検出部判定手段は、前記大気判定手段が前記排気通路のガス雰囲気を大気相当であると判定し、前記Ｏ₂検出部が検出するＯ₂濃度が大気中のＯ₂濃度に等しい場合、前記Ｏ₂検出部は正常であると判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＮＯｘセンサ異常検出装置。
内燃機関の排気通路に設置されるＮＯｘ浄化装置と、
前記ＮＯｘ浄化装置の下流側に設置され、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出部、ならびに排気中のＯ₂濃度を検出するＯ₂検出部を有するＮＯｘセンサと、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＮＯｘセンサ異常検出装置と、
を備えることを特徴とする排気浄化システム。