(57)【要約】【課題】ＮＯｘ触媒が劣化しているか否かに関わらず、ＮＯｘセンサの異常を精度よく検出する。【解決手段】ＮＯｘ触媒活性化前に排気ガス中のＮＯｘ濃度を変動させたときのＮＯｘセンサの出力からＮＯｘセンサの異常を判定する。ＮＯｘ触媒の活性化は冷却水の水温から推定し、排気ガス中のＮＯｘ濃度はEGRを制御して変動させる。ＮＯｘセンサの異常は、制御されたＮＯｘ濃度とＮＯｘセンサが検出するＮＯｘ濃度の差が所定範囲内であるかどうか、又は、制御されたＮＯｘ濃度に対応するＮＯｘセンサの出力が所定期間内にあるかどうかによって判定される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、前記触媒の下流に設けられ、排気ガスの特定の成分の濃度を検出する排気ガス濃度センサと、前記触媒の活性化の有無を検出する活性化検出手段と、前記活性化検出手段により前記触媒が活性化していないと判定されたときに、前記排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度に基づいて前記排気ガス濃度センサの異常を判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気ガスセンサの異常判定装置。
【請求項２】
さらに、前記触媒に流入される排気ガスの特定の成分の濃度を変更する濃度変更手段を備え、
前記異常判定手段は、前記濃度変更手段により前記触媒に流入される排気ガスの特定の成分の濃度を変更させたときの前記排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度に基づいて前記排気ガス濃度センサの異常を判定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気ガスセンサの異常判定装置。
【請求項３】
前記濃度変更手段は、前記触媒に流入する排気ガスの特定の成分の濃度を所定の周期で変動させるものであり、前記異常判定手段は、前記排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度の振幅が目標振幅以下の場合に前記排気ガス濃度センサが異常であると判定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気ガスセンサの異常判定装置。
【請求項４】
前記異常判定手段は、前記排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度が目標濃度以下の場合は、前記排気ガス濃度センサが異常であると判定することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気ガスセンサの異常判定装置。
【請求項５】
前記異常判定手段において、前記濃度変更手段によって前記触媒に流入される排気ガスの特定の成分の濃度を変更させた場合に、該変更された排気ガスの特定の成分の濃度に対応する前記排気ガス濃度センサの出力の応答が所定期間内にないときは、前記排気ガス濃度センサが異常であると判定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気ガスセンサの異常判定装置。
【請求項６】
前記濃度変更手段は、ＥＧＲ率を制御するＥＧＲ率制御手段であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気ガスセンサの異常判定装置。
【請求項７】
前記排気ガス濃度センサがＮＯｘセンサであり、前記触媒がＮＯｘ触媒であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関の排気ガスセンサの異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス濃度センサの異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気通路に排気ガス濃度を検出する排気ガス濃度センサが設けられ、その排気ガス濃度センサの出力値に基づいて内燃機関の燃料噴射量等が制御されている。排気ガス濃度センサが異常をきたすと最適なエンジン制御が行われないので、排気ガス濃度センサが異常か否かを判別する必要がある。一般に、ＮＯｘセンサや空燃比センサ等の排気ガス濃度センサにおいては、その出力値が本来正常であるときに取り得る値よりも小さいときは排気ガス濃度センサが異常と判断されるようになっている。
【０００３】
しかし、触媒が排気ガス濃度センサの上流に配置されると、触媒の浄化作用で排気ガス濃度センサに到達する排気ガス濃度が小さくなり、排気ガス濃度センサを異常と判断する基準濃度との差が出ず、排気ガス濃度センサの異常判定の判別精度が低いという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するため、特許文献１に示す公知資料では、エンジンから排出される排気ガス濃度を強制的に大きく振動させることで排気ガス濃度センサの異常判定の判別精度を高めている。
【特許文献１】特開２００３−１２０３９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示された、排気ガス濃度センサの一種であるＮＯｘセンサの異常検出装置は、ＮＯｘセンサの上流に配置したＮＯｘ触媒が活性化しているか否かに関わらず、ＮＯｘセンサの異常を判定している。しかし、ＮＯｘ触媒が活性化しているときにセンサの劣化判定を行うと、ＮＯｘセンサの異常判定を誤判定してしまうという問題があった。以下、図５及び図６を用いてその問題を引き起こす理由について詳細に説明する。
【０００６】
図５はＮＯｘを含む排気ガスがＮＯｘ触媒に流入されたときのＮＯｘ触媒の前後のＮＯｘ濃度の変化を模式的に表した図である。図５において、実線はＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＮＯｘ濃度を示し、破線はＮＯｘ触媒が正常である場合のＮＯｘ触媒下流の排気ガス中のＮＯｘ濃度を示している。また、一点鎖線はＮＯｘ触媒が劣化している場合のＮＯｘ触媒下流の排気ガス中のＮＯｘ濃度を示している。図６はＮＯｘを含む排気ガスがＮＯｘセンサを通過する際にＮＯｘセンサが出力する値を模式的に表した図である。図６において、実線はＮＯｘセンサ２１が正常である場合の出力を示し、破線はＮＯｘセンサ２１が異常であった場合の出力を示す。
【０００７】
ＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＮＯｘ濃度を図５の実線に示すように変動させた場合、ＮＯｘ触媒が活性化する前、例えばエンジンの冷間始動時等は、ＮＯｘ触媒が正常である場合と劣化している場合の両方ともＮＯｘ触媒下流の濃度がＮＯｘ触媒前のＮＯｘ濃度の変動とほぼ同一となる。これは、ＮＯｘ触媒が活性化される前は、ＮＯｘ触媒の正常または劣化に関わらず、ＮＯｘの浄化能力が低いため、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＮＯｘがほとんど浄化されずにそのまま通過するからである。
【０００８】
一方、ＮＯｘ触媒が活性化した後はＮＯｘ触媒が劣化している場合と正常である場合とでＮＯｘセンサの出力に差がでてくる。すなわち、ＮＯｘ触媒が劣化している場合は、ＮＯｘ触媒はほとんどＮＯｘを浄化することができないため、ＮＯｘ触媒通過後のＮＯｘ濃度（一点鎖線）はＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ濃度（実線）よりもやや小さい濃度で推移する。一方、ＮＯｘ触媒が正常な場合はほとんどのＮＯｘを浄化することができるため、ＮＯｘ触媒通過後のＮＯｘ濃度（破線）は非常に小さい。
【０００９】
次に、図６を用いてＮＯｘセンサが正常の場合と異常の場合の出力について説明する。ＮＯｘセンサが正常の場合は、ＮＯｘ濃度に比例してＮＯｘセンサの出力（実線）も高くなる。これに対し、ＮＯｘセンサが異常の場合は、ＮＯｘセンサの出力値は破線で示されるように低下する。これは、ＮＯｘセンサの排気通路が排気ガス中に含まれる物質等により目詰まりを起こし、排気通路径が小さくなることで、本来ＮＯｘセンサの検知部に到達するガス量が低下することが１つの要因と考えられる。また、ＮＯｘセンサが劣化することでＮＯｘセンサの感度が鈍くなることも１つの要因と考えられる。
【００１０】
従来においては、ＮＯｘ触媒が活性化した後にＮＯｘセンサの異常判定を行うと以下のように誤判定する場合があった。すなわち、ＮＯｘ触媒が正常であると、上述した通り図５の破線のように低いＮＯｘ濃度の排気ガスがＮＯｘセンサに流入する。このときＮＯｘセンサが正常であれば、ＮＯｘセンサは破線と同一の低いＮＯｘ濃度を出力する。一方、ＮＯｘ触媒が劣化していると、一点鎖線のように高いＮＯｘ濃度の排気ガスがＮＯｘセンサに流入する。しかしながら、このときＮＯｘセンサが異常であるとＮＯｘセンサの出力は実際のＮＯｘ濃度よりも低い値を示すことになる。したがって、ＮＯｘセンサが出力する濃度が低い値の場合、ＮＯｘ触媒が正常だから低い値を取ったのか、ＮＯｘセンサが異常だから低い値を取ったのかの識別ができない。これより、精度よくＮＯｘセンサの異常を検出することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、排気ガスセンサの異常判定に際し、排気ガス濃度センサ上流に設けられた触媒の劣化による影響を排除することで、排気ガス濃度センサの異常を高精度に検出することのできる排気ガス濃度センサの異常判定装置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】
請求項１記載の排気ガス濃度センサの異常判定装置は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、触媒の下流に設けられ、排気ガスの特定の成分の濃度を検出する排気ガス濃度センサと、触媒の活性化の有無を検出する活性化検出手段と、活性化検出手段により触媒が活性化していないと判定されたときに、排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度に基づいて排気ガス濃度センサの異常を判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする。触媒が活性化する前は触媒が劣化しているか否かにかかわらず、触媒下流の排気ガスの特定の成分の濃度がほぼ変化しないため、精度よく排気ガス濃度センサの異常を判定することができる。
【００１３】
請求項２記載の排気ガス濃度センサの異常判定装置は、さらに、触媒に流入される排気ガスの特定の成分の濃度を変更する濃度変更手段を備え、異常判定手段は、濃度変更手段により触媒に流入される排気ガスの特定の成分の濃度を変更させたときの排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度に基づいて排気ガス濃度センサの異常を判定することを特徴とする。これにより、排気ガス濃度センサの出力に変化が起こし、その変化を基に排気ガス濃度センサの異常を判定するため、より精度よく排気ガス濃度センサの異常を判定することができる。
【００１４】
請求項３記載の排気ガス濃度センサの異常判定装置は、濃度変更手段は、触媒に流入する排気ガスの特定の成分の濃度を変動させるものであり、異常判定手段は、排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度の振幅が目標振幅以下の場合に排気ガス濃度センサが異常であると判定することを特徴とする。これにより、複数回排気ガス濃度センサの出力に変化が起こり、排気ガス濃度センサの異常を判定する回数が増加するため、より精度よく排気ガス濃度センサの異常を判定することができる。
【００１５】
請求項４記載の排気ガス濃度センサの異常判定装置は、異常判定手段は、排気ガス濃度センサにより検出された排気ガスの特定の成分の濃度が目標濃度以下の場合は、排気ガス濃度センサが異常であると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の排気ガス濃度センサの異常判定装置は、異常判定手段において、濃度変更手段によって触媒に流入される排気ガスの特定の成分の濃度を変更させた場合に、この変更された排気ガスの特定の成分の濃度に対応する排気ガス濃度センサの出力の応答が所定期間内にないときは、排気ガス濃度センサが異常であると判定することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の排気ガス濃度センサの異常判定装置は、濃度変更手段が、筒内のＥＧＲ率を制御するＥＧＲ率制御手段であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の排気ガス濃度センサの異常判定装置は、排気ガス濃度センサがＮＯｘセンサであり、触媒がＮＯｘ触媒であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、触媒が活性化する前に排気ガス濃度センサの異常を判定することで、触媒が劣化しているか否かに関わらず、精度よく排気ガス濃度センサの異常を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施例では排気ガス濃度センサの一種であるＮＯｘセンサについて説明するが、空燃比センサ、酸素センサ、水素センサ及びＨＣセンサ等の他のセンサであってもよい。また、本発明を筒内噴射式ガソリンエンジンに適用した実施例を説明するが、本発明は吸気ポート噴射式エンジンであっても、ディーゼルエンジンであっても適用可能である。
【００２１】
〔実施例１〕
図１は、第１の実施の形態において用いられるエンジン１（内燃機関）の構成を説明するための図である。エンジン１は、複数の気筒２（１つのみ図示）を有し、この気筒２内で往復動するピストン３を備え、気筒２とピストン３によって燃焼室４が形成されている。燃焼室４の上部には、燃焼室４内に充填された吸気と燃料の混合気を爆発させる点火プラグ５が取付けられ、さらに、燃焼室４に燃料を直接噴射する燃料噴射弁６が取り付けられている。
【００２２】
燃焼室４は、吸気弁７が配置された吸気ポート８を介して吸気通路９と接続されている。この吸気通路９には、その上流側から順に、吸気を濾過するエアクリーナ１０と、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１１と、吸気通路９を絞り、吸入空気量を調整するスロットル弁１２と、サージタンク１３が設けられている。
【００２３】
スロットル弁１２には、スロットル弁１２の開度を検出するスロットル開度センサ１４が設けられている。
【００２４】
燃焼室４は、排気弁１５が設けられた排気ポート１６を介して排気通路１７と接続され、各気筒２からの排気通路１７は下流で合流している。合流した排気通路１７には、上流側から順に、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを理論空燃比で浄化する三元触媒１８と、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１９と、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒２０と、ＮＯｘ触媒２０を通過した排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２１が設けられている。
【００２５】
ＮＯｘ触媒２０は、排気ガスの酸素濃度が高いリーン状態のときはＮＯｘを保持し、保持されたＮＯｘは排気ガスの酸素濃度が低いリッチあるいはストイキ状態のときに排気ガス中のＨＣにより還元・浄化する。ＮＯｘ触媒２０は、触媒の温度が所定温度以下のとき、すなわちＮＯｘ触媒２０が活性する前には、ＮＯｘを浄化する能力が小さい性質を有する。つまり、図６に示される通り、ＮＯｘ触媒２０が活性化する前は活性化した後とは異なり、ＮＯｘ触媒２０が劣化しているか否かに関わらず、ＮＯｘ触媒２０下流の排気ガス中のＮＯｘ濃度がほとんど同一の濃度となる。
【００２６】
ＮＯｘセンサ２１は、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた出力を発するセンサであり、その概略図を図２に示す。ＮＯｘセンサ２１は、排気ガスが流入する排気ガス通路５１を有し、排気ガス通路５１には上流側から、酸素ポンプセル５２、モニタセル５３、センサセル５４の3つのセルが配置される。それぞれのセルの一端は排気ガス通路５１内に設けられ、もう一端は大気が流入する大気空間５５、５６に設けられる。なお、図２中の実線矢印は排気ガスの流れを示したものである。
【００２７】
ＮＯｘセンサ２１の排気ガス通路に流入した排気ガス中の酸素は、図示しない電圧源から所定電圧を印加された酸素ポンプセル５２と接触してイオン化され、ＮＯｘセンサ２１の外部に大気空間５５及び５６を通してほとんど汲み出される。このとき、同時にＮＯｘ以外のＨＣやＣＯ等は酸素ポンプセル５２上で燃焼し、さらに、ＮＯｘは還元反応して単ガス化（ＮＯ）する。酸素ポンプセル５２により、ＮＯと少量の酸素となった排気ガスは、次にモニタセル５３と接触し、上記排気ガス中の酸素が図示しない電圧源から所定電圧を印加されたモニタセル５３によってイオン化され、ＮＯｘセンサ２１の外部に汲み出される。このときにモニタセル５３に流れる電流からモニタセル５３と接触する排気ガスの酸素濃度を検出し、モニタセル５３に流れる排気ガス中の酸素量が一定値になるように酸素ポンプセル５２において汲み出される酸素の量、すなわち電圧値を制御する。モニタセル５３と接触し、ほとんどＮＯのみとなった排気ガスは最後にセンサセル５４と接触する。そして、センサセル５４上でＮＯが窒素と酸素に分解され、酸素ポンプセル５２及びモニタセル５３と同様に酸素はＮＯｘセンサ２１の外部に汲み出される。そのときにセンサセル５４に流れる電流を検出部５７によって測定し、検出された電流値からＮＯ量を検出する。そして、ＮＯ量を基にＮＯｘの濃度を検出することができる。
【００２８】
また、ＮＯｘセンサ２１はヒータ５８により、温められる。これによりＮＯｘセンサ２１は活性化が早まり、早期に排ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができる。
【００２９】
次に、図１に示されるように、排気通路１７には、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路２２の一端が、酸素センサの上流に接続されている。ＥＧＲ通路２２のもう一端は、サージタンク１３に接続されている。
【００３０】
ＥＧＲ通路２２にはＥＧＲ通路２２の通路径を電気的に調整可能であるＥＧＲ弁２３と、ＥＧＲ通路２２の通路径を変化させるＥＧＲ弁２３の開度を検出するＥＧＲ開度センサ２４が設けられ、これらにより排気還流手段が構成されている。
【００３１】
また、エンジン１は、エンジン１の制御命令を行うＥＣＵ２５を備えている。ＥＣＵ２５は、ディジタルコンピュータからなり、双方向性バス２６を介して相互に接続されたＲＡＭ２７、ＲＯＭ２８、ＣＰＵ２９、入力ポート３０及び出力ポート３１を有する。また、ＥＣＵ２５には、エアフローセンサ１１、スロットル開度センサ１４、酸素センサ１９、ＮＯｘセンサ２１、ＥＧＲ開度センサ２４等からのセンサ出力値が入力される。ＥＣＵ２５には、さらに、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ３２、エンジン回転数を検出する回転数センサ３６、および、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３７からの応答等も入力される。各センサからの入力はＡＤ変換器３８を介して入力ポート３０に入力される。入力されたセンサの値によってＣＰＵ２９等は最適な制御命令を算出し、出力ポート３１及び対応する駆動回路３９を介して点火プラグ５や燃料噴射弁６等を制御する。
【００３２】
ＥＣＵ２５は、エンジン１の運転状態に応じたＥＧＲ量及び時期を制御し、ＥＧＲ率（「ＥＧＲ量」と「吸入空気量とＥＧＲ量を足したもの」との比）を変化させるＥＧＲ制御、点火プラグ５によって燃焼室４内の混合気に点火する時期を制御する点火時期制御、燃料噴射弁６から噴射される燃料の噴射圧をエンジン１の運転状態に応じて制御する燃料噴射圧制御、排気ガスの空燃比をリッチに制御してＮＯｘ触媒２０に保持されたＮＯｘを放出し、浄化させるリッチスパイク制御、後述するＮＯｘセンサ２１の出力値に基づいてＮＯｘ触媒２０の劣化を判定するＮＯｘ触媒劣化判定制御、後述するＮＯｘ触媒２０が活性化する前にＮＯｘ濃度を変動させ、ＮＯｘセンサ２１の出力を基にＮＯｘセンサの異常を判定するＮＯｘセンサ２１異常判定制御等を行う。
【００３３】
排気ガス中のＮＯｘ濃度は燃焼室４内の燃焼温度によって変化するため、ＥＧＲ量、点火時期、燃料噴射圧等を変更することでＮＯｘ濃度を変えることができる。すなわち、ＥＧＲ制御によってＥＧＲ率を高くした場合には、燃焼温度が低くなるため排気ガス中のＮＯｘ濃度を低くすることができる。一方、ＥＧＲ率を低くした場合には、燃焼温度が高くなるため排気ガス中のＮＯｘ濃度を高くすることができる。また、点火時期制御によって点火時期を圧縮上死点よりも進角させた場合には、燃焼温度が高くなるため排気ガス中のＮＯｘ濃度を高くすることができる。一方、点火時期を圧縮上死点よりも遅角させた場合には、燃焼温度が低くなるため排気ガス中のＮＯｘ濃度を低くすることができる。さらに、燃料噴射圧制御によって燃料噴射圧を高くした場合には、燃焼温度が高くなるため排気ガス中のＮＯｘ濃度を高くすることができる。一方、燃料噴射圧を低くした場合には、燃焼温度が低くなるため排気ガス中のＮＯｘ濃度を低くすることができる。
【００３４】
次に、図３に示されたフローチャートを用いて本発明のＮＯｘセンサ２１の異常判定方法について説明する。
【００３５】
ステップ１００では、水温センサ２７により冷却水水温を検出する。
【００３６】
ステップ１１０では、ステップ１００で検出された冷却水水温が所定値未満か否かを判定する。冷却水水温が所定値未満の場合はＮＯｘ触媒２０が活性していないと判定され、ステップ１２０に進む。一方、冷却水水温が所定値以上の場合にはＮＯｘ触媒２０が十分に活性化されており、精度よくＮＯｘセンサ２１の異常を判定することができないため、ＮＯｘセンサ２１の異常判定制御を終了する。
【００３７】
ステップ１２０では、筒内に流入する全ガス量に対するＥＧＲ量の割合であるＥＧＲ率をＥＧＲ弁２３を制御して所定の周期で変動させる。ＥＧＲ率が小さい場合は、混合気の酸素濃度が高く、これにより燃焼温度が高まるため、内燃機関から排出される排気ガスのＮＯｘ濃度が高くなる。一方EGR率が大きい場合は、混合気の酸素濃度が低くなり、これによって燃焼温度が高まるため、排気ガスのＮＯｘ濃度を低くすることができる。本実施例では、EGR率を所定の周期及び振幅で変動させることで排気ガス中のＮＯｘ濃度を変動させ、このとき出力されるＮＯｘセンサ２１の出力値に基づいてＮＯｘセンサ２１の異常判定を行う。
【００３８】
ステップ１３０では、ＮＯｘセンサ２１により検出される排気ガス中のＮＯｘ濃度の振幅が、ステップ１２０で制御されたＮＯｘ濃度の変動に基づいて決定される目標振幅（以下、「目標振幅」という。）より大きい場合、ステップ１５０に進み、ＮＯｘセンサ２１の異常と判定し、例えば表示灯や警告音等により運転者に警告を促す。ＮＯｘセンサ２１の出力値の振幅が目標振幅以下の場合には、ステップ１４０に進む。
【００３９】
ステップ１４０では、ステップ１２０で制御されたＮＯｘ濃度に対応するＮＯｘセンサ２１の出力の応答が所定期間内にあるか否かを判別する。ＮＯｘセンサ２１は、例えば図２に示す排気ガス通路５１が目詰まりし、排気ガスの流れが悪化することでＮＯｘセンサ２１の排気ガス通路正常の場合と比べてＮＯｘセンサ２１の応答が遅くなる場合がある。ＮＯｘセンサ２１の応答が所定期間内にない場合は、ステップ１５０に進み、ＮＯｘセンサ２１が応答遅れ異常と判定され、運転者に警告を促す。ＮＯｘセンサ２１の応答が所定期間内にある場合は、ステップ１６０に進み、ＮＯｘセンサ２１は正常であると判定され、ＮＯｘセンサ２１の異常判定制御を終了する。
【００４０】
以上説明の通り、実施例１ではＮＯｘ触媒２０が十分に活性していない状態でＮＯｘセンサ２１の異常判定を行うようにしたため、ＮＯｘ触媒２０の劣化の有無に関わらず、精度よくＮＯｘセンサ２１の異常を判定することができる。
【００４１】
また、水温センサ２７による冷却水水温を用いてＮＯｘ触媒２０の活性状態を判定することで大幅なシステムの変更を必要とせずに、精度よくＮＯｘ触媒２０の活性状態を判定することができる。
【００４２】
また、排気ガス中のＮＯｘ濃度を筒内のＥＧＲ率を変更することで達成させることで、既存のシステムを用いて制御できる。
【００４３】
さらに、ＮＯｘセンサ２１が異常であると判定された場合に運転者等に警告をすることで、ＮＯｘセンサ２１の交換等を促し、早期に安定した運転状態とすることができる。
【００４４】
なお、本実施例１では、ＥＧＲ率を変動させているがＥＧＲ率を変動させなくてもよい。すなわち、触媒が活性する前であればＮＯｘ触媒２０の浄化作用に左右されずに精度よくＮＯｘセンサの異常を判定することができる。
【００４５】
また、本異常判定方法は、例えばイグニッションオン後又はＮＯｘセンサ２１のヒータが通電されてＮＯｘセンサ２１が活性化した後すぐに開始され、早期にＮＯｘセンサ２１の異常を検出するのが望ましい。
【００４６】
また、本実施例１では、ステップ１００及び１１０において、冷却水水温からＮＯｘ触媒２０の活性化の有無を検出しているが、これに代えて、例えば、イグニッションオンからの時間やＮＯｘ触媒２０の温度を直接検出する温度センサによって、ＮＯｘ触媒２０の活性化の有無を検出することも可能である。
【００４７】
また、ステップ１２０の前に筒内のＥＧＲ率を制御するＥＧＲ弁２３が正常に動作するか否かの制御を追加してもよい。これにより、より確実にＥＧＲ率の制御によって排気ガスのＮＯｘ濃度を変動させることができるため、ＮＯｘセンサ２１の異常判定の信頼性を上げることができる。
【００４８】
また、本実施例１では、ステップ１２０で筒内のＥＧＲ率を変動させて排気ガス中のＮＯｘ濃度を変更させているが、これに代えて、例えば、点火プラグ５の点火タイミングや燃料の噴射圧を変更させることによって、排気ガスのＮＯｘ濃度を変更させることも可能である。
【００４９】
さらに、本実施例１では、ＮＯｘセンサ２１の出力振幅及び出力応答の両方からＮＯｘセンサ２１の異常を判定しているが、どちらか一方により判定することも可能である。
【００５０】
〔実施例２〕
実施例１では、筒内のＥＧＲ率を所定の振幅で振動させてＮＯｘセンサ２１により検出されるＮＯｘ濃度の振幅と所定振幅を比較してＮＯｘセンサ２１の異常を判定する装置について説明した。実施例２では、ＥＧＲ率を振動させずに、単に変更させるのみでＮＯｘセンサ２１の異常を判定する装置について説明する。なお、図１及び図３と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【００５１】
図4に示すフローチャートにおいて、ステップ１００〜１１０及び１４０〜１６０までは実施例１と同様に制御を行う。すなわち、ＮＯｘ触媒２０が活性化しているか否かを判定し、活性化していない場合はステップ２００に進む。
【００５２】
ステップ２００では、筒内のＥＧＲ率をＥＧＲ弁２３の制御により現在の状態から変更させる。本実施例では、ＥＧＲ率を一回変更させる。このときのＮＯｘセンサ２１の出力値に基づいて、ＮＯｘセンサ２１の異常判定を行う。ＥＧＲ率を変更するとステップ２１０に進む。
【００５３】
ステップ２１０では、ＮＯｘセンサ２１により検出される排気ガス中のＮＯｘ濃度が、ステップ２００で制御されたＮＯｘ濃度に基づいて決定される目標濃度（以下、「目標濃度」という。）より大きい場合、ステップ１５０に進む。一方、目標濃度以下の場合は、ステップ１４０に進む。
【００５４】
ステップ１４０では、実施例１と同様に、ステップ２００で制御されてたＮＯｘ濃度に対応するＮＯｘセンサ２１の出力の応答が所定期間内にない場合は、ステップ１５０に進む。この応答が所定期間内にある場合は、ステップ１６０に進み、ＮＯｘセンサ２１の異常判定制御を終了する。
【００５５】
以上説明の通り、実施例２では、ＥＧＲ率を変更させるのみでＮＯｘセンサ２１の異常を判定することができる。
【００５６】
なお、本実施例では、ステップ２００においてＥＧＲ率を一回のみ変更しているが、ＥＧＲ率を複数回変更し、そのＥＧＲ率に基づいた目標濃度からＮＯｘセンサ２１の異常を判定してもよい。
【００５７】
さらに、本実施例１及び２において、ＮＯｘ触媒２０に流入する排気ガス中のＮＯｘ濃度を変更するためにＥＧＲ率を制御しているが、ＮＯｘ濃度を変更又は振動させずに、通常の制御よりもＮＯｘ濃度を高めた状態でＮＯｘセンサ２１の異常を判定してもよい。この場合は、トルク変動を起こさないでＮＯｘセンサ２１の異常判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態におけるＮＯｘセンサ２１の異常判定装置を備えたエンジンを示す図。
【図２】本発明の実施形態におけるＮＯｘセンサ２１の構成図。
【図３】実施例１における異常判定の手法を説明するためのフローチャート。
【図４】実施例２における異常判定の手法を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００５９】
１      エンジン
２３    ＮＯｘ触媒
２４    ＮＯｘセンサ２１
２６    ＥＧＲ弁
２９    水温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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