(57)【要約】【課題】ＮＯX量の推移に現れるピークを利用したＮＯXセンサの合理性診断の信頼性の向上が図られたＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法を提供する。【解決手段】内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯXを還元触媒を用いて浄化する排気浄化装置における、還元触媒の上流側又は下流側に備えられたＮＯXセンサの合理性を診断するＮＯXセンサの合理性診断装置において、還元触媒の上流側でのＮＯX量を算出する上流側ＮＯX量演算部と、ＮＯXセンサのセンサ値を検出するＮＯXセンサ値検出部と、上流側でのＮＯX量の推移に現れたピークに対してＮＯXセンサが応答しているか否かを判定することによりＮＯXセンサの合理性を診断する合理性判定部と、内燃機関から排出される排気ガス量を算出する排気ガス量演算部と、を備え、合理性診断部は、排気ガス量に応じてピークの発生を認識してＮＯXセンサの合理性を診断する。【選択図】図４
2010265781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯXを還元触媒を用いて浄化する排気浄化装置における、前記還元触媒の上流側又は下流側に備えられたＮＯXセンサの合理性を診断するＮＯXセンサの合理性診断装置において、
前記還元触媒の上流側でのＮＯX量を算出する上流側ＮＯX量演算部と、
前記ＮＯXセンサのセンサ値を検出するＮＯXセンサ値検出部と、
前記上流側でのＮＯX量の推移に現れたピークに対して前記ＮＯXセンサが応答しているか否かを判定することにより前記ＮＯXセンサの合理性を診断する合理性判定部と、
前記内燃機関から排出される排気ガス量を算出する排気ガス量演算部と、を備え、
前記合理性判定部は、前記排気ガス量に応じて前記ピークを認識して前記ＮＯXセンサの合理性を診断することを特徴とするＮＯXセンサの合理性診断装置。
【請求項２】
前記合理性判定部には、前記ピークの発生を認識するための基準パターンが前記排気ガス量に応じて複数設定されていることを特徴とする請求項１に記載のＮＯXセンサの合理性診断装置。
【請求項３】
前記複数の前記基準パターンは、
前記内燃機関が搭載された車両がアイドル状態から発進したとき又はオーバーラン状態から加速したときに前記ピークの発生を認識するための第１の基準パターンと、前記車両が通常走行状態から加速したときに前記ピークの発生を認識するための第２の基準パターンと、のうちの少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項２に記載のＮＯXセンサの合理性診断装置。
【請求項４】
前記合理性判定部には、前記基準パターンと、前記ＮＯXセンサのセンサ値の推移の基準としての追従パターンと、が設定され、前記上流側でのＮＯX量が前記基準パターンに対して所定の関係をもって推移したときに、前記ＮＯXセンサのセンサ値が前記追従パターンに対して所定の関係をもって推移したか否かを判定することにより、前記ＮＯXセンサの合理性を診断することを特徴とする請求項２又は３に記載のＮＯXセンサの合理性診断装置。
【請求項５】
内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯXを還元触媒を用いて浄化する排気浄化装置における、前記還元触媒の上流側又は下流側に備えられたＮＯXセンサの合理性を診断するＮＯXセンサの合理性診断方法において、
前記内燃機関から排出される排気ガス量、前記還元触媒の上流側でのＮＯX量及び前記ＮＯXセンサのセンサ値を検出しながら、前記排気ガス量に応じて前記上流側でのＮＯX量の推移に現れるピークを認識し、前記ピークに対して前記ＮＯXセンサが応答しているか否かを判定することにより前記ＮＯXセンサの合理性を診断することを特徴とするＮＯXセンサの合理性診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法に関する。特に、還元触媒の上流側のＮＯX量の推移に現れたピークに対して還元触媒の上流側又は下流側に備えられたＮＯXセンサが応答しているか否かでＮＯXセンサの合理性診断を行うＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、環境に影響を及ぼすおそれのあるＮＯX（窒素酸化物）が含まれている。このＮＯXを浄化するために用いられる排気浄化装置として、排気通路に配設した還元触媒を用いる排気浄化装置がある。
この排気浄化装置は、例えば、排気ガス中のＮＯXを選択的に還元する触媒が用いられ、還元触媒の上流側で尿素水溶液や未燃燃料（ＨＣ）等の還元剤が排気ガス中に供給され、生成される還元成分によって触媒中でＮＯXを還元させ、排気ガスの浄化が行われる。
【０００３】
このような排気浄化装置では、還元触媒の上流側又は下流側の排気通路にＮＯXセンサが備えられる場合がある。このＮＯXセンサは、例えば、還元剤の噴射量の演算や排気浄化装置の故障診断等に用いられるが、還元剤の噴射量や排気浄化装置の故障診断結果は、ＮＯXあるいは還元剤の成分が大気中に放出されるか否かに大きな影響を持っている。そのため、ＮＯXセンサの出力には高い信頼性が要求されており、排気浄化装置の制御装置はＮＯXセンサの合理性の診断が可能であることが求められている。
【０００４】
ここで、排気浄化装置に備えられたＮＯXセンサの合理性を診断する方法として、還元触媒の上流側でのＮＯX量に現れたピークに対応してＮＯXセンサが応答しているか否かを判定することでＮＯXセンサの合理性を診断する方法がある。
【０００５】
例えば、内燃機関から排出される排出ＮＯX流量の経時変化の基準としての基準パターンと、ＮＯXセンサによって検出される検出ＮＯX濃度の経時変化の基準としての追従パターンと、をあらかじめ設定し、排出ＮＯX流量が基準パターンに対して所定の関係をもって推移したときに、検出ＮＯX濃度が追従パターンに対して所定の関係をもって推移したか否かを判定することにより、ＮＯXセンサの応答性を判定する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９０３８３号公報  （全文、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、還元触媒の上流側のＮＯX量の推移に現れるピークは、上流側でのＮＯX量の平均値が大きい場合、小さい場合にかかわらず発生する。この上流側でのＮＯX量は、特に、内燃機関の運転条件に応じて変動する排気ガス量に伴って変動する。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されたＮＯXセンサの合理性診断方法は、基準パターンを内燃機関の運転状況に応じて複数設定することについては触れられていない。そのため、内燃機関の運転条件によっては、還元触媒の上流側でＮＯX量の推移にピークが発生しているにもかかわらずピークが認識されないおそれがある。
【０００９】
具体的には、特許文献１のＮＯXセンサの合理性診断方法は、ある時間内にＮＯX量が所定値以上増加したことを検出することで、還元触媒の上流側のＮＯX量の推移に現れるピークの発生を認識するものである。このようにピークを認識するために用いられる基準パターンにおける、ピーク発生前のＮＯX量の基準値とピーク時のＮＯX量の基準値とが固定値になっていると、例えば、排気ガス量が少ない状態で上流側のＮＯX量にピークが発生しても、ピーク時のＮＯX量がピーク時のＮＯX量の基準値を超えないためにピークの発生が認識されないおそれがある。あるいは、排気ガス量が多い状態で上流側のＮＯX量にピークが発生しても、ピーク発生前のＮＯX量がもともとピーク時のＮＯX量の基準値を上回っているためにピークの発生が認識されないおそれがある。
【００１０】
このように、上流側のＮＯX量のピークの発生を認識するための基準パターンが固定されていることで、ＮＯX量のピークが発生しているにもかかわらずピークを認識できない状態が多くなると、ＮＯXセンサの合理性診断が実行される頻度が低下したり、誤診断が引き起こされたりするおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、ＮＯX量の推移に現れるピークを利用したＮＯXセンサの合理性診断を実行するにあたり、排気ガス量に応じてピークを認識してＮＯXセンサの合理性診断を実行することにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、ＮＯX量の推移に現れるピークを利用したＮＯXセンサの合理性診断において、信頼性がさらに高められたＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯXを還元触媒を用いて浄化する排気浄化装置における、還元触媒の上流側又は下流側に備えられたＮＯXセンサの合理性を診断するＮＯXセンサの合理性診断装置において、還元触媒の上流側でのＮＯX量を算出する上流側ＮＯX量演算部と、ＮＯXセンサのセンサ値を検出するＮＯXセンサ値検出部と、上流側でのＮＯX量の推移に現れたピークに対してＮＯXセンサが応答しているか否かを判定することによりＮＯXセンサの合理性を診断する合理性判定部と、内燃機関から排出される排気ガス量を算出する排気ガス量演算部と、を備え、合理性判定部は、排気ガス量に応じてピークを認識してＮＯXセンサの合理性を診断することを特徴とするＮＯXセンサの合理性診断装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１３】
また、本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置を構成するにあたり、合理性判定部には、ピークの発生を認識するための基準パターンが排気ガス量に応じて複数設定されていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置を構成するにあたり、複数の基準パターンは、内燃機関が搭載された車両がアイドル状態から発進したとき又はオーバーラン状態から加速したときにピークの発生を認識するための第１の基準パターンと、車両が通常走行状態から加速したときにピークの発生を認識するための第２の基準パターンと、のうちの少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置を構成するにあたり、合理性判定部には、基準パターンと、ＮＯXセンサのセンサ値の推移の基準としての追従パターンが設定され、上流側でのＮＯX量が基準パターンに対して所定の関係をもって推移したときに、ＮＯXセンサのセンサ値が追従パターンに対して所定の関係をもって推移したか否かを判定することにより、ＮＯXセンサの合理性を診断することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の別の態様は、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯXを還元触媒を用いて浄化する排気浄化装置における、還元触媒の上流側又は下流側に備えられたＮＯXセンサの合理性を診断するＮＯXセンサの合理性診断方法において、内燃機関から排出される排気ガス量、還元触媒の上流側でのＮＯX量及びＮＯXセンサのセンサ値を検出しながら、排気ガス量に応じて上流側でのＮＯX量の推移に現れるピークを認識し、ピークに対してＮＯXセンサが応答しているか否かを判定することによりＮＯXセンサの合理性を診断することを特徴とするＮＯXセンサの合理性診断方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法によれば、排気ガス量に応じて還元触媒の上流側でのＮＯX量の推移に現れるピークの発生が認識され、このピークに対してＮＯXセンサが応答しているかを判定するＮＯXセンサの合理性診断が実行される。したがって、想定される内燃機関の運転状態に応じてピークが発生したときに、適切にＮＯXセンサの合理性診断が実行されるため、診断結果の信頼性の向上が図られる。
【００１８】
また、本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置において、ピークの発生を認識するための基準パターンが、排気ガス量に応じて複数設定されていることにより、内燃機関の様々な運転状態に応じて還元触媒の上流側のＮＯX量の推移に現れるピークが適切に認識されるようになる。したがって、あらゆる運転状態において、ＮＯXセンサの合理性診断が実行可能になり、合理性診断の実行頻度が増加するとともに、診断結果の信頼性の向上が図られる。
【００１９】
また、本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置において、複数の基準パターンが、内燃機関が搭載された車両のアイドル状態からの発進時又はオーバーラン状態からの加速時にピークの発生を認識可能な第１の基準パターンと、車両の通常走行状態からの加速時にピークの発生を認識可能な第２の基準パターンとのうちの少なくともいずれか一方を含むことにより、還元触媒の上流側のＮＯX量の推移にピークが発生しやすい運転状態におけるピークの発生を適切に認識可能になる。したがって、合理性診断の実行頻度が増加するとともに、診断結果の信頼性の向上が図られる。
【００２０】
また、本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置において、還元触媒の上流側のＮＯX量の推移に現れるピークの発生を認識するための基準パターンと、ＮＯXセンサのセンサ値の推移の基準としての追従パターンとを用いてＮＯXセンサの合理性診断を実行することにより、上流側のＮＯX量及びＮＯXセンサのセンサ値の推移に基づいて、ＮＯXセンサの合理性診断を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】排気浄化装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかるＮＯXセンサの合理性診断装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかるＮＯXセンサの合理性診断方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】内燃機関の各運転状態での排気ガスの質量流量とＮＯXの質量流量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態にかかる合理性診断方法の一例を示すフローである。
【図６】本発明の第１の実施の形態にかかる合理性診断方法の一例を示すフローである。
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかる合理性診断方法の一例を示すフローである。
【図８】本発明の第１の実施の形態にかかる合理性診断方法の一例を示すフローである。
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかるＮＯXセンサの合理性診断装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態にかかるＮＯXセンサの合理性診断方法の一例を示すフローである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明のＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、この実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２３】
［第１の実施の形態］
１．ＮＯXセンサの合理性診断装置
（１）排気浄化装置の全体構成
まず、本発明の実施の形態にかかるＮＯXセンサの合理性診断装置を備えた排気浄化装置の構成例について図１を参照しつつ説明する。
図１に示す排気浄化装置１０は、尿素水溶液を還元剤として用い、内燃機関５から排出された排気ガスを還元剤とともに還元触媒１３中に流入させてＮＯXを選択的に還元する排気浄化装置１０である。この排気浄化装置１０は、内燃機関５の排気通路１１中に配設され、排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元するための還元触媒１３と、還元触媒１３の上流側で排気通路１１中に還元剤を噴射するための還元剤噴射弁３１を含む還元剤供給装置２０とを備えている。
【００２４】
また、本実施形態では、排気通路１１の還元触媒１３の上流側及び下流側にはそれぞれ温度センサ１５、１６が備えられているとともに、還元触媒１３の下流側には、排気ガス中のＮＯX濃度を検出するためのＮＯXセンサ１７が備えられている。このＮＯXセンサ１７や温度センサ１５、１６は公知のものが用いられる。
【００２５】
還元触媒１３は、その上流側で排気通路１１内に噴射される尿素水溶液が加水分解して生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気ガス中のＮＯXを選択的に還元する選択還元触媒が用いられている。この還元触媒１３におけるアンモニアの飽和吸着量は、触媒温度が高くなるにつれて減少する。一方、還元触媒１３は、触媒活性温度以上においてそのＮＯX浄化効率が高められる。
【００２６】
還元剤供給装置２０は、還元剤噴射弁３１と、還元剤の貯蔵タンク５０と、貯蔵タンク５０内の還元剤を還元剤噴射弁３１に向けて圧送するポンプ４１とを備えている。また、貯蔵タンク５０とポンプ４１とは第１の供給経路５７で接続され、ポンプ４１と還元剤噴射弁３１とは第２の供給経路５８で接続され、さらに、還元剤噴射弁３１と貯蔵タンク５０とは循環経路５９によっても接続されている。還元剤噴射弁３１やポンプ４１は、後述する制御装置６０によって制御が行われる。
【００２７】
貯蔵タンク５０には、図示しないものの、貯蔵タンク５０内の還元剤の温度を検知するための温度センサや還元剤の残量を検知するためのレベルセンサ、還元剤の濃度を検知するための濃度センサが備えられている。これらのセンサによって検知された値は制御装置６０に出力される。これらのセンサについても、公知のものが適宜使用される。
なお、本実施形態では還元剤として尿素水溶液が用いられているが、この他にも、アンモニア水溶液や未燃燃料（ＨＣ）を用いることもできる。
【００２８】
ポンプ４１は、例えば電動ポンプが用いられ、制御装置６０によって駆動される。また、ポンプ４１の下流側の第２の供給経路５８には圧力センサ４３が設けられ、この圧力センサ４３のセンサ値は制御装置６０に出力される。圧力センサ４３は公知のものが適宜使用される。
【００２９】
還元剤噴射弁３１は、例えば、通電、非通電の切換えにより弁の開閉が制御されるオンオフ弁が用いられる。還元剤噴射弁３１は制御装置６０によって開閉の制御が行われ、還元剤噴射弁３１が開かれたときに還元剤が排気通路１１中に噴射される。
【００３０】
還元剤噴射弁３１と貯蔵タンク５０との間に配設された循環経路５９は、ポンプ４１によって圧送される還元剤の圧力が所定値以上になったときに、第２の供給経路５８内の還元剤の一部を貯蔵タンク５０に還流させるための通路である。還元剤噴射弁３１に供給される還元剤の圧力が所定値に保たれることで、還元剤の噴射量の制御が容易になる。
【００３１】
（２）制御装置（合理性診断装置）
制御装置６０は、主として、適切な量の還元剤が排気通路１１中に噴射されるように、還元剤供給装置２０のポンプ４１や還元剤噴射弁３１の駆動制御を行う。また、本実施形態の制御装置６０は、さらにＮＯXセンサ１７の合理性診断装置としての機能を有している。
【００３２】
この制御装置６０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、還元剤噴射弁３１の動作制御を行う部分、ポンプ４１の駆動制御を行う部分、さらに排気浄化装置１０の合理性診断を行う部分を備えている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ（図示せず）によるプラグラムの実行によって実現される。
【００３３】
このうち、ポンプ４１の駆動制御を行う部分は、第２の供給経路５８に備えられた圧力センサ４３のセンサ値を継続的に読み込み、第２の供給経路５８内の圧力が所定値で維持されるようにポンプ４１のフィードバック制御を行う。
【００３４】
還元剤噴射弁３１の動作制御を行う部分は、排気ガスの温度、触媒温度、還元触媒１３の下流側におけるＮＯX濃度、さらには内燃機関５の運転状態に関する情報等を読み込み、排気ガス中のＮＯXを還元するために必要な還元剤の噴射量を演算し、還元剤噴射弁３１の制御信号を還元剤噴射弁３１のアクチュエータに出力する。
【００３５】
合理性診断を行う部分は、還元触媒１３の下流側に備えられたＮＯXセンサ１７の合理性診断を行う。図２は、本実施形態の制御装置６０のうちの合理性診断に関する部分について機能的なブロックで表した構成例を示している。制御装置６０の合理性診断を行う部分は、上流側ＮＯX量演算部６１と、ＮＯXセンサ値検出部６３と、排気ガス量演算部６７と、合理性判定部６５とを備えている。これらの各部は、具体的には、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。また、制御装置６０にはＲＡＭ（Random Access Memory）７１及びタイマカウンタ７３が備えられている。ＲＡＭ７１には、各部で演算あるいは検出される値が記憶される。
【００３６】
このうち、本実施形態の制御装置６０の排気ガス量演算部６７は、内燃機関５の運転状態に関する情報を読み込み、内燃機関５から排出される単位時間ごとの排気ガスの質量流量Gfを算出する。算出された排気ガスの質量流量GfはＲＡＭ７に記憶される。内燃機関５の運転状態に関する情報としては、内燃機関５の燃料噴射量、回転数、排気循環装置のステータス、排気循環量、空気吸入量、冷却水温度等が挙げられる。これらの情報をもとに、排気ガスの質量流量Gfを算出することは公知の方法によって行われる。なお、排気ガス量演算部６７で算出する排気ガス量は、本実施形態のように排気ガスの質量流量Gf（g・L）の他、排気ガスの流量（L）であってもよい。
【００３７】
また、上流側ＮＯX流量演算部６１は、内燃機関５から排出される単位時間ごとのＮＯXの質量流量Nfuを算出可能に構成されている。具体的には、上流側ＮＯX量演算部６１は、内燃機関５の運転状態に関する情報を読み込み、内燃機関５から排出されるＮＯX濃度Nuを算出する。そして、算出されたＮＯX濃度Nuと排気ガス量演算部６７で算出された排気ガスの質量流量Gfとに基づいて、単位時間あたりに内燃機関５から排出されるＮＯXの質量流量Nfuを算出する。算出されたＮＯXの質量流量Nfuの値はＲＡＭ７１に記憶される。
【００３８】
内燃機関５の運転状態に関する情報としては、内燃機関５の燃料噴射量、回転数、排気循環装置のステータス、排気循環量、空気吸入量、冷却水温度等が挙げられる。これらの情報をもとにＮＯX濃度Nuを算出することは公知の方法によって行われる。
【００３９】
上流側ＮＯX量演算部６１で算出するＮＯX量は、本実施形態のようにＮＯXの質量流量（g・L）の他、ＮＯX流量（L）等であってもよい。また、還元触媒１３の上流側にＮＯXセンサが設けられる場合には、内燃機関５の運転状態に基づいてではなく、ＮＯXセンサのセンサ値に基づいてＮＯX量を算出することが可能である。
【００４０】
また、ＮＯXセンサ値検出部６３は、ＮＯXセンサ１７のセンサ値を読込み、このセンサ値に基づいてＮＯX濃度Ndを算出可能に構成されている。算出されたＮＯX濃度Ndの値はＲＡＭ７１に記憶される。
【００４１】
合理性判定部６５は、ＲＡＭ７１に記憶されているＮＯXの質量流量NfuやＮＯXセンサ１７に基づいて検出されるＮＯX濃度Ndの値をもとに、上流側でのＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに対してＮＯXセンサ１７が応答しているか否かを判定することによりＮＯXセンサ１７の合理性を診断する。本実施形態の合理性判定部６５は、所定の基準パターン及び追従パターンを用いて、ＮＯXセンサ１７がＮＯXの質量流量Nfuの変化に反応しているかを判別するスタックチェックと、ＮＯXセンサ１７のセンサ値がＮＯXの質量流量Nfuの変化に応じて正確に応答しているかを判定するピークチェックとを実行する。
【００４２】
具体的には、スタックチェックは、還元触媒１３の上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンに対して所定の条件を満たすように推移することで、ＮＯXの質量流量Nfuの推移にピークが現れたと認識されたときに、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndが規定値ABS以上変化するか否かを判定することで行われる。
また、ピークチェックは、還元触媒１３の上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンに対して所定の条件を満たすように推移することで、ＮＯXの質量流量Nfuの推移にピークが現れたと認識されたときに、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndが追従パターンを上回って推移するか否かを判定することで行われる。
【００４３】
ただし、ＮＯXセンサ１７の合理性診断の方法は、上流側ＮＯX量の推移にピークが現れたことを確認し、このピークに対してＮＯXセンサ１７のセンサ値が応答しているかを判定するものであれば、上述した診断方法に限定されるのもではない。例えば、上流側のＮＯX量のピークの発生はＮＯX濃度NuやＮＯX流量の推移に基づいて検出することもできるし、これらのうちの複数の値の推移に基づいてピークの発生を判定することもできる。
【００４４】
また、本実施形態の制御装置６０の合理性判定部６５では、内燃機関が所定の運転状態を満たすときにのみ還元触媒１３の上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れるピークが認識されるように基準パターンが設定されている。具体的には、内燃機関５から排出される排気ガス中に含まれるＮＯXの濃度が同じ条件であれば、排気ガス量が多いほどＮＯXの質量流量Nfuの値は大きくなるため、排気ガス量が少ない運転状態では、ＮＯXの質量流量Nfuが小さい領域でピークの発生が認識されるように基準パターンが設定される。また、排気ガス量が多い運転状態では、ＮＯXの質量流量Nfuが大きい領域でピークの発生が認識されるように基準パターンが設定される。
【００４５】
排気ガスの質量流量Gfが小さい運転状態でＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れるピークは、例えば、内燃機関５のアイドル状態からの発進時や、オーバーランからの加速時等に発生する。また、排気ガスの質量流量Gfが大きい運転状態でＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れるピークは、例えば、通常走行状態からの加速時等に発生する。
【００４６】
そして、設定されている基準パターンによって所望のピークの発生が適切に認識されるように、合理性判定部６５は、排気ガス量が、それぞれの基準パターンによって認識しようとするＮＯXの質量流量Nfuのピークが発生し得るような値となっているときにおいて、ＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンに対して所定の条件を満たすように推移した場合に、ピークの発生を認識するように構成されている。具体的には、合理性判定部６５は、排気ガス量演算部６７で算出される排気ガスの質量流量Gfを継続的に読込み、この排気ガスの質量流量Gfの推移が所定の範囲内で推移している場合に合理性診断を開始するように構成されている。
【００４７】
２．タイミングチャート
次に、本実施形態の制御装置（合理性診断装置）６０によって行われるＮＯXセンサの合理性診断方法について、図３に示すタイミングチャートを参照して詳細に説明する。
図３のタイミングチャートでは、還元触媒１３の上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れるピークを認識するための基準パターンは、前段定常領域と傾斜領域と後段定常領域とを含む。また、この基準パターンは、タイマ３によって傾斜領域の開始時点が遅延処理される遅延領域を含む。さらに、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndの推移の追従パターンは、追従傾斜領域と追従定常領域とを含む。
【００４８】
まず、排気ガスの質量流量Gfの算出、ＮＯXの質量流量Nfuの算出及びＮＯXセンサ１７のセンサ値に基づくＮＯX濃度Ndの算出を継続的に行い、排気ガスの質量流量Gfが、あらかじめ設定された下限閾値Gf1と上限閾値Gf2との範囲内であり、かつ、上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンの前段定常領域の基準値MINnfu以下になったt1の時点で、タイマ１が作動する。タイマ１を作動させるのは、診断条件が整って安定した状態でＮＯXセンサ１７の合理性診断が実行されるようにするためである。図３のタイムチャートでは、上流側のＮＯXの質量流量Nfu及び排気ガスの質量流量Gfがともに所定の条件を満たしたときにタイマ１が作動しているが、各値がそれぞれ所定の条件を満たしたときに、個別にタイマを作動させてもよい。
【００４９】
排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1と上限閾値Gf2との間を推移するとともに、上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準値MIN以下のままでタイマ１の設定時間が経過したt2の時点からは、上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準値MINnfuを越えるまで待機状態に入る。この間も、排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1と上限閾値Gf2との間を推移しているかの監視が継続される。
このとき、タイマ１の終了と同時に別途タイマを作動させて待機時間の最大時間を設定し、設定時間が経過するまでにＮＯXの質量流量Nfuが基準値MINnfuを超えない場合に診断を終了させるようにすることもできる。このようにすれば、診断プログラムが動作しない不安定な状態が長時間継続することを避けることができる。
【００５０】
その後、上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準値MINnfuを超えたt3の時点で、タイマ２、タイマ３、タイマ５及びタイマ６が作動するとともに、t3の時点でのＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndを開始値Nd0として記憶する。あるいは、t1〜t3の間の最小値をNd0としてもよい。このt3の時点において、合理性診断モードに移行されるとともに、追従パターンの追従傾斜領域の開始値Nd0が設定される。この開始値Nd0は、上述したピークチェックやスタックチェックにおいて、上流側のＮＯXの質量流量Nfuに現れたピークに対応してＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndが正確に応答しているか否かを判定するための基準となる。
【００５１】
t3の時点以降、タイマ３の設定時間が経過するt4の時点までの間は、上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移と基準パターンとの比較は行われず、t4の時点が規準パターンの傾斜領域の開始時点になっている。このように、上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準値MINnfuを超えたt3の時点から、傾斜領域の開始時点t4までの間に遅延領域を設けることにより、診断モードに移行されたt3の時点の後に、上流側のＮＯXの質量流量Nfuの上昇率が減少した場合であっても、ＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンを下回るおそれが低くなり、合理性診断が中断されずに継続されやすくなる。
【００５２】
t4の時点以降、上流側のＮＯXの質量流量Nfuについては、タイマ２の設定時間が経過するt5までの間、ＮＯXの質量流量Nfuが傾斜領域の値SLOPE以上になっているかが判別され、さらに、t5の時点以降タイマ４の設定時間が経過するまでの間、ＮＯXの質量流量Nfuが後段定常領域の値MAXnfu以上になっているかが判別される。このt3の時点以降、いずれかの時点で上流側のＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンの各領域の値SLOPE、MAXnfuを下回ったときには、ＮＯXセンサ１７の合理性診断を正確に判定できるようなピークが生じていないと判断され、ＲＡＭ７１に記憶された値がリセットされる。
【００５３】
一方、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndについては、t3の時点以降、追従パターンと比較されることでピークチェックが行われる。具体的には、t3の時点で作動させたタイマ５の設定時間が経過するt6の時点を基点として追従パターンが設定され、t6の時点以降、上流側のＮＯXの質量流量Nfuが後段定常領域の値MAXnfu以上で推移するタイマ４の設定時間が経過するまでの間、ＮＯX濃度Ndが追従傾斜領域の値Ramp及び追従後段定常領域の値max以上のまま推移するか否かが判別される。
【００５４】
t6の時点以降、タイマ４の設定時間が経過するまでの間、ＮＯX濃度Ndが追従傾斜領域の値Ramp及び追従後段定常領域の値max以上のままで推移していれば、ＮＯXセンサ１７は上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに追従して正確に応答していると判定される。一方、t6の時点以降、タイマ４の設定時間が経過するまでの間に、ＮＯX濃度Ndが追従傾斜領域の値Ramp及び追従後段定常領域の値maxを下回ったときには、ＮＯXセンサ１７が上流側のＮＯXの質量流量Nfuに現れたピークに追従して応答していないため、ＮＯXセンサ１７の合理性が失われているものと判定される。
【００５５】
また、本実施形態のＮＯXセンサ１７の合理性診断では、上述のようにピークチェックと同時にスタックチェックが行われる。具体的には、t3の時点でタイマ６が作動し、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndが、タイマ６の設定時間が経過するt7の時点までに、開始値Nd0を基準として規定値ABS以上変化するか否かが判別される。ＮＯX濃度Ndが開始値Nd0を基準として規定値ABS以上変化しなかった場合には、ＮＯXセンサ１７が上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに反応していないため、ＮＯXセンサ１７の合理性が失われているものと判定される。
【００５６】
図４は、内燃機関５の各運転状態での排気ガスの質量流量Gfと還元触媒１３の上流側のＮＯXの質量流量Nfuとの関係を示している。内燃機関５のアイドル状態からの発進時や、オーバーラン状態からの加速時に発生するＮＯXの質量流量Nfuのピークを認識してＮＯXセンサ１７の合理性診断を行いたい場合には、排気ガスの質量流量Gfの下限閾値Gf1を、内燃機関５のアイドル状態において想定される排気ガスの質量流量Gf0（以下「アイドル時排気ガス量」と称する。）よりも小さい値Gf1-1とし、上限閾値Gf2をアイドル時排気ガス量Gf0よりも大きい値Gf2-1とする。このとき設定される基準パターンXは、ＮＯXの質量流量Nfuの値が比較的小さい領域において設定される。
【００５７】
また、内燃機関５の通常走行状態からの加速時に発生するＮＯXの質量流量Nfuのピークを認識してＮＯXセンサ１７の合理性診断を行いたい場合には、図４に示すように、排気ガスの質量流量Gfの下限閾値Gf1を、アイドル時排気ガス量Gf0よりも大きく、かつ、上述した上限閾値Gf2-1よりも大きい値Gf1-2とし、上限閾値Gf2を下限閾値Gf1-2よりもさらに大きい値Gf2-2とする。このとき設定される基準パターンYは、ＮＯXの質量流量Nfuの値が比較的大きい領域において設定される。
【００５８】
基準パターンを設定するための要素となる排気ガスの質量流量Gf及びＮＯXの質量流量Nfuの領域はあくまでも一例にすぎず、図４に示す基準パターンX、Y以外にも種々設定することができる。
【００５９】
３．ＮＯXセンサの合理性診断方法
次に、図２に示す制御装置６０によって行われる合理性診断方法の具体的なルーチンの一例を、図５〜図８の診断フローを参照しつつ説明する。なお、このルーチンは、内燃機関の運転中に常時実行されるようにしてもよく、あるいは一定時間ごとの割り込みによって実行されるようにしてもよい。
【００６０】
まず、スタート後、ステップＳ１０で触媒温度Tscrが検出されるとともに、検出された触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別される。触媒温度Tscrが閾値T0以上である場合には、還元触媒１３でＮＯXの大部分が効率的に浄化されてしまいＮＯXセンサ１７の合理性診断が正確に行われないおそれがあるため、次のステップＳ１１には進まずに触媒温度Tscrの検出が繰り返される一方、触媒温度Tscrが閾値T0未満である場合にはステップＳ１１に進む。
【００６１】
次いで、ステップＳ１１では、内燃機関５から排出される排気ガスの質量流量Gfが算出されるとともに、排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1と上限閾値Gfu2との間にあるか否かが判断される。排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1と上限閾値Gfu2との間にない場合には、内燃機関５の運転状態が認識したい所望のピークが認識される状態にないため本ルーチンを終了する一方、排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1と上限閾値Gfu2との間にある場合にはステップＳ１２に進む。
【００６２】
次いで、ステップＳ１２では、ＮＯX濃度Nu及びステップＳ１１において算出された排気ガスの質量流量Gfに基づいて、還元触媒１３の上流側でのＮＯXの質量流量Nfuが算出されるとともに、算出されたＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンの前段定常領域の基準値MINnfu未満であり、かつ、ＮＯX濃度Nuが基準値MINnu未満であるか否かが判別される。ステップＳ１２の条件を満たしていない場合には本ルーチンを終了する一方、ステップＳ１２の条件を満たしている場合にはステップＳ１３に進み、タイマ１が作動する。
【００６３】
次いで、ステップＳ１４で、再び触媒温度Tscrが検出されるとともに、触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別され、さらに、ステップＳ１５で再び排気ガスの質量流量Gfが算出されるとともに、排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1と上限閾値Gfu2との間にあるか否かが判別される。これらのステップＳ１４又はステップＳ１５のいずれかの条件を満たしていない場合にはＮＯXセンサ１７の合理性診断が正確に行われないおそれがあるため、ステップＳ１６でタイマ１をリセットした後本ルーチンを終了する一方、いずれの条件をも満たしている場合にはステップＳ１７に進む。
【００６４】
ステップＳ１７では、再び排気ガスの質量流量Gf及びＮＯX濃度Nuに基づいて、還元触媒１３の上流側でのＮＯXの質量流量Nfuが算出されるとともに、算出されたＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンの前段定常領域の基準値MINnfu未満であり、かつ、ＮＯX濃度Nuが基準値MINnu未満であるか否かが判別される。これらの条件を満たしていなければ、上流側のＮＯXの質量流量Nfuが不安定であるため、ステップＳ１６でタイマ１をリセットした後本ルーチンを終了する。一方、これらの条件を満たしていれば、ステップＳ１８に進み、タイマ１の設定時間が経過したか否かが判別される。タイマ１の設定時間が経過していなければステップＳ１４に戻る一方、タイマ１の設定時間が経過した場合にはステップＳ１９に進む。
【００６５】
ステップＳ１９では、再び触媒温度Tscrが検出されるとともに、触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別され、さらに、ステップＳ２０で排気ガスの質量流量Gf及びＮＯX濃度Nuに基づいて、還元触媒１３の上流側でのＮＯXの質量流量Nfuが算出されるとともに、算出されたＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンの前段定常領域の基準値MINnfu以上であり、かつ、ＮＯX濃度Nuが基準値MINnu以上であり、かつ、排気ガスの質量流量Gfが上限閾値Gf2以上であるか否かが判別される。これらの条件を満たしていない場合にはステップＳ１９に戻る一方、これらの条件を満たしている場合にはステップＳ２１に進み、この時点でのＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndが開始値Nd0として記憶されるとともに、ステップＳ２２でタイマ２、３、５、６が作動する。
【００６６】
次いで、ステップＳ２３では、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndと記憶された開始値Nd0との差の絶対値Dの演算が開始される。さらに、ステップＳ２４では、再び触媒温度Tscrが検出されるとともに、触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別され、さらに、ステップＳ２５で排気ガスの質量流量Gfが上限閾値Gf2以上になっているか否かが判別される。これらのステップＳ２４又はステップＳ２５のいずれかの条件を満たしていない場合にはＮＯXセンサ１７の合理性診断が正確に行われないおそれがあるため、ステップＳ２６でタイマ２、３、５、６をリセットした後本ルーチンを終了する一方、いずれの条件をも満たしている場合にはステップＳ２７に進む。
【００６７】
ステップＳ２７では、ステップＳ２３で算出開始された絶対値Dが規定値ABS以上であるか否かが判別される。絶対値Dが規定値ABS未満であればそのままステップＳ２９に進む一方、絶対値Dが規定値ABS以上であれば、ＮＯXセンサ１７が上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに対して反応していると判定されるため、ステップＳ２８でタイマ６が停止されるとともにスタックチェックOKフラグを立てた後、ステップＳ２９に進む。
【００６８】
ステップＳ２９ではタイマ３の設定時間が経過したか否かが判別され、タイマ３の設定時間が経過していなければステップＳ２４に戻る一方、タイマ３の設定時間が経過した場合にはステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、再び触媒温度Tscrが検出されるとともに、触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別され、さらに、ステップＳ３１で排気ガスの質量流量Gfが上限閾値Gf2以上になっているか否かが判別される。これらのステップＳ３０又はステップＳ３１のいずれかの条件を満たしていない場合にはＮＯXセンサ１７の合理性診断が正確に行われないおそれがあるため、ステップＳ３２でタイマ２、５、６をリセットした後本ルーチンを終了する一方、いずれの条件をも満たしている場合にはステップＳ３３に進む。
【００６９】
ステップＳ３３では、還元触媒１３の上流側でのＮＯXの質量流量Nfuが算出されるとともに、算出されたＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンの傾斜領域の値SLOPE以上となっているか否かが判別される。ＮＯXの質量流量Nfuが傾斜領域の値SLOPE未満である場合には、ＮＯXの質量流量Nfuの推移にピークが現れていないために、ステップＳ３２に進みタイマ２、５、６をリセットした後本ルーチンを終了する。
【００７０】
一方、ステップＳ３３で、算出されるＮＯXの質量流量Nfuが傾斜領域の値SLOPE以上となっている場合には、ステップＳ３４に進み、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndと開始値Nd0との差の絶対値Dが規定値ABS以上であるか否かが判別される。絶対値Dが規定値ABS未満である場合にはそのままステップＳ３７に進む一方、絶対値Dが規定値ABS以上である場合には、ステップＳ３５でスタックチェックOKフラグが立っているかを確認する。スタックチェックOKフラグが立っている場合にはそのままステップＳ３７に進む一方、スタックチェックOKフラグが立っていない場合には、ステップＳ３６でタイマ６が停止されるとともにスタックチェックOKフラグを立てた後、ステップＳ３７に進む。
【００７１】
ステップＳ３７ではタイマ２の設定時間が経過したか否かが判別され、タイマ２の設定時間が経過していない場合にはステップＳ３０に戻る一方、タイマ２の設定時間が経過した場合にはステップＳ３８に進みタイマ４が作動する。
【００７２】
次いで、ステップＳ３９では、再び触媒温度Tscrが検出されるとともに、触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別され、さらに、ステップＳ４０で排気ガスの質量流量Gfが上限閾値Gf2以上になっているか否かが判別される。これらのステップＳ３９又はステップＳ４０のいずれかの条件を満たしていない場合にはＮＯXセンサ１７の合理性診断が正確に行われないおそれがあるため、ステップＳ４１でタイマ４、５、６をリセットした後本ルーチンを終了する一方、いずれの条件をも満たしている場合にはステップＳ４２に進む。
【００７３】
ステップＳ４２では、還元触媒１３の上流側でのＮＯXの質量流量Nfuが算出されるとともに、算出されたＮＯXの質量流量Nfuが基準パターンの後段定常領域の値MAXnfu以上となっているか否かが判別される。ＮＯXの質量流量Nfuが後段定常領域の値MAXnfu未満である場合にはピークの発生が不十分であることから、ステップＳ４１に進みタイマ４、５、６をリセットした後本ルーチンを終了する。一方、ＮＯXの質量流量Nfuが後段定常領域の値MAXnfu以上となっている場合にはステップＳ４３に進み、タイマ５の設定時間が経過したか否かが判別される。タイマ５の設定時間が経過していない場合にはステップＳ４４に進み、絶対値Dが規定値ABS以上であるか否かが判別される。
【００７４】
ステップＳ４４で、絶対値Dが規定値ABS未満である場合にはそのままステップＳ３９に戻る。一方、絶対値Dが規定値ABS以上である場合には、ステップＳ４５でスタックチェックOKフラグが立っているか否かを判別し、スタックチェックOKフラグが立っている場合にはそのままステップＳ３９に戻る一方、スタックチェックOKフラグが立っていない場合には、ステップＳ４６でタイマ６が停止されるとともにスタックチェックOKフラグを立てた後、ステップＳ３９に戻る。
【００７５】
一方、ステップＳ４３でタイマ５の設定時間が経過した場合には、ステップＳ４７に進み、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndが追従パターンの追従傾斜領域の値Ramp又は追従後段定常領域の値max以上であるか否かが判別される。ＮＯX濃度Ndが追従傾斜領域の値Ramp又は追従後段定常領域の値max以上である場合には、ステップＳ４８に進み、再び触媒温度Tscrが検出されるとともに、触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別され、さらに、ステップＳ４９で排気ガスの質量流量Gfが上限閾値Gf2以上になっているか否かが判別される。これらのステップＳ４８又はステップＳ４９のいずれかの条件を満たしていない場合にはＮＯXセンサ１７の合理性診断が正確に行われないおそれがあるため、ステップＳ５０でタイマ４、６をリセットした後本ルーチンを終了する一方、いずれの条件をも満たしている場合にはステップＳ５１に進む。
【００７６】
ステップＳ５１ではタイマ４の設定時間が経過したか否かが判別される。そして、タイマ４の設定時間が経過していない場合にはステップＳ４７に戻る一方、タイマ４の設定時間が経過した場合には、ＮＯXセンサ１７は上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに対して反応し、かつ、当該ピークに応じて適正に追従して応答を示していることからＮＯXセンサ１７に合理性があると判定され、ステップＳ５２でTestOKの診断結果を出力し、本ルーチンを終了する。
【００７７】
ステップＳ４７で、ＮＯXセンサ１７で検出されるＮＯX濃度Ndが追従傾斜領域の値Ramp又は追従後段定常領域の値max未満である場合には、ステップＳ５３に進み、絶対値Dが規定値ABS以上であるか否かが判別される。絶対値Dが規定値ABS以上である場合には、ＮＯXセンサ１７は上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに対して反応を示してはいるものの、当該ピークに対応して適正に追従して応答していないと判定されるため、ステップＳ５４で応答性Errorの診断結果を出力し、本ルーチンを終了する。
【００７８】
一方、絶対値Dが規定値ABS未満である場合には、ステップＳ５５に進み、スタックチェックOKフラグが立っているか否かが判別され、スタックチェックOKフラグが立っている場合には、やはりＮＯXセンサ１７は上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに対して反応を示してはいるものの、当該ピークに対応して適正に追従して応答していないと判定されるため、ステップＳ５４で応答性Errorの診断結果を出力し、本ルーチンを終了する。
【００７９】
ステップＳ５５においてスタックチェックOKフラグが立っていない場合には、ステップＳ５６でタイマ６の設定時間が経過したか否かが判別される。タイマ６の設定時間が経過した場合には、所定時間経過してもＮＯXセンサ１７が上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークにほとんど反応していないと判定されるため、ステップＳ５７で反応性Errorの診断結果を出力し、本ルーチンを終了する。
【００８０】
一方、タイマ６の設定時間が経過していない場合には、ステップＳ５８に進み、再び触媒温度Tscrが検出されるとともに、触媒温度Tscrが閾値T0未満であるか否かが判別され、さらに、ステップＳ５９で排気ガスの質量流量Gfが上限閾値Gf2以上になっているか否かが判別される。これらのステップＳ５８又はステップＳ５９のいずれかの条件をも満たしている場合にはステップＳ５３に戻る一方、いずれかの条件を満たしていない場合には、ＮＯXセンサ１７は上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れたピークに対応して適正に追従して応答していないと判定されるものの、当該ピークに対して反応を示しているか否かを判定するに至らない状態でテスト環境条件を満たさなくなったため、ステップＳ６０で応答性Errorの診断結果を出力して、本ルーチンを終了する処理が行われる。
【００８１】
以上説明した本実施形態のＮＯXセンサの合理性診断方法であれば、内燃機関５の運転状態に応じて、上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れる所望のピークが適切に認識され、このピークに対してＮＯXセンサ１７が適切に応答しているかを診断することができる。したがって、ＮＯXセンサ１７の合理性診断の信頼性の向上が図られる。
【００８２】
なお、本実施形態では、還元触媒１３の下流側に備えられたＮＯXセンサ１７の合理性診断を行う場合を例に採って説明したが、還元触媒１３の上流側に備えられるＮＯXセンサの合理性診断を行う場合においても、本実施形態の制御装置６０を用いてＮＯXセンサの合理性診断方法を実施することができる。
【００８３】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかるＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法は、排気ガスの質量流量Gfに応じて選択される複数の基準パターンが設定されている点において第１の実施の形態の合理性診断装置及び合理性診断方法と異なっている。
以下、本実施形態のＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法について、第１の実施の形態の合理性診断装置及び合理性診断方法と異なる点を中心に説明する。
【００８４】
１．制御装置（合理性診断装置）
図９は、本実施形態の制御装置１６０のうちの合理性診断に関する部分について機能的なブロックで表した構成例を示している。本実施形態の制御装置１６０の診断部は、上流側ＮＯX量演算部６１と、ＮＯXセンサ値検出部６３と、排気ガス量演算部６７と、合理性判定部１６５とを備えている。このうち、上流側ＮＯX量演算部６１、ＮＯXセンサ値検出部６３、排気ガス量演算部６７は、第１の実施の形態の制御装置６０の各部と同一の構成となっている。
【００８５】
一方、本実施形態の制御装置１６０の合理性判定部１６５には、第１の実施の形態で説明した二つの基準パターンX、Yが設定されている（図４を参照。）。還元触媒１３の上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れるピークの発生を認識する際に、二つの基準パターンX、Yのうちのどちらの基準パターンを用いるかは、排気ガス量演算部６７で算出される排気ガスの質量流量Gfに基づいて決定される。
【００８６】
合理性判定部１６５に設定されている二つの基準パターンX、Yのうち、ＮＯXの質量流量Nfuの値が比較的小さい領域において設定されている基準パターンXは、内燃機関５のアイドル状態からの発進時や、オーバーラン状態からの加速時等、排気ガスの質量流量Gfが小さい状態から発生するピークの認識に用いられるパターンである。したがって、合理性判定部１６５は、排気ガスの質量流量Gfが、アイドル時排気ガス量Gf0よりも小さい下限閾値Gf1-1と、アイドル時排気ガス量Gf0よりも大きい上限閾値Gf2-1との間にあるときに基準パターンXを選択する。
【００８７】
また、合理性判定部１６５に設定されている二つの基準パターンX、Yのうち、ＮＯXの質量流量Nfuの値が比較的大きい領域において設定されている基準パターンYは、内燃機関５の通常走行状態からの加速時等、排気ガスの質量流量Gfが比較的大きい状態から発生するピークの認識に用いられるパターンである。したがって、合理性判定部１６５は、排気ガスの質量流量Gfが、アイドル時排気ガス量Gf0よりも大きく、かつ、上述した上限閾値Gf2-1よりも大きい下限閾値Gf1-2と、下限閾値Gf1-2よりもさらに大きい上限閾値Gf2-2との間にあるときに基準パターンYを選択する。
【００８８】
基準パターンを設定するための要素となる排気ガスの質量流量Gf及びＮＯXの質量流量Nfuの領域はあくまでも一例にすぎず、基準パターンは例示した二つの例以外にも種々設定することができる。ただし、内燃機関の運転状態を考えた場合に、発生し得るＮＯXの質量流量Nfuのピークの大部分がこの領域のいずれかで発生すると考えられることから、本実施形態の制御装置１６０には、二つの排気ガスの質量流量Gf及びＮＯXの質量流量Nfuの領域に応じて二つの基準パターンX、Yが設定されている。
【００８９】
２．ＮＯXセンサの合理性診断方法
次に、図９に示す本実施形態の制御装置１６０によって行われるＮＯXセンサ１７の合理性診断方法の具体的なルーチンの一例について、図１０の診断フローを参照しつつ説明する。この図１０のフローチャートにも示されるように、本実施形態のＮＯXセンサの合理性診断方法は、図５〜図８に示す第１の実施の形態の合理性診断方法のうちのステップＳ１１が、ステップＳ９１〜Ｓ９４に置き換えられたものである。
【００９０】
本実施形態では、スタート後のステップＳ１０において触媒温度Tscrが閾値T0未満であることが確認された後、ステップＳ９１において排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1-1と上限閾値Gf2-1との間にあるか否かが判別される。排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1-1と上限閾値Gf2-1との間にある場合には、ステップＳ９２で、上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れるピークを認識するための基準パターンとして基準パターンXを選択してステップＳ１２に進む。
【００９１】
一方、ステップＳ９１において排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1-1と上限閾値Gf2-1との間にない場合には、ステップＳ９３に進み、今度は排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1-2と上限閾値Gf2-2との間にあるか否かが判別される。排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1-2と上限閾値Gf2-2との間にある場合には、ステップＳ９４で、上流側のＮＯXの質量流量Nfuの推移に現れるピークを認識するための基準パターンとして基準パターンYを選択してステップＳ１２に進む。このステップＳ９３で排気ガスの質量流量Gfが下限閾値Gf1-2と上限閾値Gf2-2との間にない場合には、ＮＯXセンサ１７の合理性診断が正確に行われないおそれがあるため、次のステップＳ１２には進まずに本ルーチンを終了する。
【００９２】
以降のステップＳ１２〜ステップＳ６１では、選択された基準パターンと、その前提となる排気ガスの質量流量Gfの範囲とに基づいて、第１の実施の形態で説明したのと同様のステップでＮＯXセンサ１７の合理性診断が行われる。すなわち、図５〜図８中のGf1をGf1-1又はGf1-2、Gf2をGf2-1又はGf2-2として同様のステップが行われる。
【００９３】
以上説明した本実施形態のＮＯXセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法であれば、内燃機関の様々な運転状態に応じて還元触媒の上流側のＮＯX量の推移に現れるピークの発生が認識されるようになる。したがって、あらゆる運転状態において、ＮＯXセンサの合理性診断が実行可能になり、合理性診断の実行頻度が増加するとともに、診断結果の信頼性の向上が図られる
【００９４】
なお、本実施形態においても還元触媒１３の下流側に備えられたＮＯXセンサ１７の合理性診断を行う場合を例に採って説明したが、還元触媒１３の上流側に備えられるＮＯXセンサの合理性診断を行う場合においても、本実施形態の制御装置１６０を用いてＮＯXセンサの合理性診断方法を実施することができる。
【符号の説明】
【００９５】
５：内燃機関、１０：排気浄化装置、１１：排気通路、１３：還元触媒、１５・１６：温度センサ、１７：ＮＯXセンサ、２０：還元剤供給装置、３１：還元剤噴射弁、４１：ポンプ、５０：貯蔵タンク、５７：第１の供給経路、５８：第２の供給経路、５９：循環経路、６０・１６０：制御装置（合理性診断装置）、６１：上流側ＮＯX量演算部、６３：ＮＯXセンサ値検出部、６５・１６５：合理性判定部、６７：排気ガス量演算部、７１：ＲＡＭ、７３：タイマカウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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