(57)【要約】【課題】簡単な構成で診断することができるようにする。【解決手段】ＥＣＵ５０は、エンジン本体１０がアイドル状態となった場合は排気ブレーキを作動させることでインジェクタ３１からの燃料噴射量が増大している状態でＮＯｘセンサ２５を診断する。これにより、従来から設けられている排気ブレーキを利用することでＮＯｘセンサ２５の診断を実施可能となり、簡単な構成で実施することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）に対する負荷を増大させる負荷増大部（２２）を制御するように設けられ、前記内燃機関が規定回転数で回転するようにインジェクタ（３１）からの燃料噴射量が制御され、所定の診断タイミングとなった場合は、前記負荷増大部を前記内燃機関に対する負荷が増大するように制御した状態でＮＯｘセンサ（２５）による検出値に基づいて当該ＮＯｘセンサを診断する診断部（５７）を備えた内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置。
【請求項２】
前記診断部は、前記内燃機関がアイドル状態となった場合に前記診断タイミングとなったとする請求項１に記載の内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置。
【請求項３】
前記診断部は、排気ブレーキを作動させる排気スロットル（２２）を作動させることで前記負荷増大部として機能させる請求項１または２に記載の内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置。
【請求項４】
前記診断部は、前記負荷増大部を作動させた状態でさらに前記インジェクタからの燃料噴射量を増大させる燃料増大動作を実行する請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置。
【請求項５】
前記診断部は、前記燃料増大動作の実行時に増大させる燃料噴射量が異なる複数の検査パターンを有し、前記検査パターンを順に実行することで前記ＮＯｘセンサを診断する請求項４に記載の内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置。
【請求項６】
前記診断部は、前記ＮＯｘセンサによる検出値の変化と、前記ＮＯｘセンサによる検出値の変化量を推測した変化とを比較することで前記ＮＯｘセンサを診断する請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置。
【請求項７】
前記診断部は、前記排気スロットルが正常に作動することを確認したことを条件として前記ＮＯｘセンサを診断する請求項３から６のいずれか一項に記載の内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には排気中に含まれるＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサが設けられている。このＮＯｘセンサは、故障の有無を早期に発見するためにその精度を維持する必要から、定期的に診断する必要がある。一方、内燃機関の運転中は、内燃機関の負荷の変動などによって排気温度が変動することから、診断条件が不安定となりやすい。そのため、内燃機関の運転中におけるＮＯｘセンサの診断は、その精度の確保が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９０３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、特許文献１では、内燃機関が通常運転モードにある場合に排気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、検出した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別することにより、ＮＯｘセンサの応答性を判定するようにしている。
しかしながら、特許文献１のものは、応答性を判定するために、環境や条件等を想定して決定しているため、環境や条件等が満足しているかを判断する構成が複雑である。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で診断することができる内燃機関のＮＯｘセンサ診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明によれば、診断部（５７）は、内燃機関（１０）が規定回転数で回転するように制御されている所定の診断タイミングとなった場合は、負荷増大部（２２）を制御して内燃機関に対する負荷を増大させる。すると、内燃機関に対する負荷が増大するのに応じて内燃機関の回転数が低下するので、内燃機関の回転数が規定回転数となるように燃料噴射量が増大される制御が行われる。これにより、内燃機関からの排気に含まれるＮＯｘ濃度が増大するようになる。この場合、ＮＯｘセンサが異常な場合はＮＯｘセンサ（２５）による検出値が正常な場合とは異なるので、診断部（５７）は、ＮＯｘセンサ（２５）による検出値に基づいてＮＯｘセンサ（２５）を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態におけるエンジンシステムを示す概略図
【図２】エンジン制御装置の構成を示す機能ブロック図
【図３】エンジン制御装置の動作を示すフローチャート
【図４】第２実施形態におけるＥＣＵの動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
本発明をディーゼルエンジンのエンジン制御装置に適用した第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジンシステムは、エンジン本体１０（内燃機関に相当）、燃料噴射装置３０及びエンジン制御装置（以下、ＥＣＵ）５０を主体として構成されている。
【０００９】
エンジン本体１０は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド（図示せず）及びピストン１２を含んで構成されている。
シリンダブロック１１には複数のシリンダ１３が形成されており、そのシリンダ１３にピストン１２が図示上下方向への往復動可能に挿入されている。ピストン１２はコンロッド１４を介して図示しないクランクシャフトと連結されており、ピストン１２が図示上下動することに応じてクランクシャフトが回転する。
【００１０】
シリンダブロック１１、シリンダヘッド及びピストン１２に囲まれた部位により燃焼室１５が形成されている。シリンダヘッドには吸気口１６及び排気口１７が形成されており、吸気口１６には吸気通路１８が接続され、排気口１７には排気通路１９が接続されている。吸気口１６には吸気弁２０が開閉可能に設けられており、吸気弁２０の開放状態で吸気通路１８を経由して外部空気が燃焼室１５に吸気可能となる。排気口１７には排気弁２１が開閉可能に設けられており、排気弁２１の開放状態で燃焼室１５の燃焼ガスが排気通路１９を経由して排気可能となる。
【００１１】
排気通路１９には排気スロットル２２（負荷増大部に相当）が設けられており、アクチュエータ２３の作動に応じて排気スロットル２２が回動する。この排気スロットル２２は通常は排気通路１９を開放する開放位置に位置しているが、排気ブレーキ作動時に排気通路１９の一部を閉鎖する閉鎖位置に回動する。排気通路１９の中間部には排気浄化装置２４が介在して設けられており、その排気浄化装置２４の下流側にＮＯｘセンサ２５が設けられている。尚、ＮＯｘセンサ２５は排気浄化装置２４の上流側に設けられている場合もある。また、ＮＯｘセンサ２５以外にも各種センサが設けられていると共に、ＥＧＲ装置、ターボチャージャ等が設けられているが、説明の簡単化のために省略する。
【００１２】
燃料噴射装置３０は、インジェクタ３１、コモンレール３２及び高圧ポンプ３３を含んで構成されている。
インジェクタ３１は、先端の燃料噴射部３４が燃焼室１５を臨むようにシリンダヘッドを貫通して取付けられている。図示しない燃料タンク内の燃料は、高圧ポンプ３３によって加圧された状態でコモンレール３２に供給されることにより当該コモンレール３２内に高圧状態で貯留される。コモンレール３２内の燃料は高圧状態を維持した状態でインジェクタ３１の燃料噴射部３４に供給されており、インジェクタ３１が所定の噴射タイミングで駆動することで燃料噴射部３４から燃焼室１５に燃料が霧状に噴射される。コモンレール３２には貯留されている燃料の圧力を検出する圧力センサ３５が設けられている。
【００１３】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ（いずれも図示せず）を有するマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、図２に示すように、運転状態取得部５１、高圧ポンプ駆動部５２、噴射量設定部５３、インジェクタ駆動部５４、アイドル制御部５５、排気ブレーキ部５６、診断部５７等をソフトウェア的に実現する。尚、ＥＣＵ５０は、これら以外の各種機能もソフトウェア的に実現しているが、その説明は省略する。
【００１４】
運転状態取得部５１は、アクセルペダルの開度、及びエンジン回転数からエンジン本体１０の運転状態を取得する。
高圧ポンプ駆動部５２は、コモンレール３２に設けられた圧力センサ３５による検出値に基づいて高圧ポンプ３３を適宜タイミングで駆動することでコモンレール３２内の燃料の圧力を規定値に制御する。
【００１５】
噴射量設定部５３は、運転状態取得部５１が取得したエンジン本体１０の運転状態に基づいて、エンジン本体１０の各燃焼室１５への燃料噴射量を設定噴射量として設定する。
インジェクタ駆動部５４は、インジェクタ３１を駆動することにより、インジェクタ３１から燃焼室１５へ燃料を複数回に分割して噴射させる。具体的には、インジェクタ駆動部５４は、インジェクタ３１からの燃料の噴射を、メイン噴射、パイロット噴射及びアフター噴射となるように分割する。燃料は、燃焼室１５における燃料の１回の噴射時期において、時系列的にパイロット噴射、メイン噴射及びアフター噴射の順で噴射される。パイロット噴射及びアフター噴射における燃料の噴射量は、メイン噴射量よりも小さく設定され、エンジン本体１０の運転状態に応じて少なくとも一方が実施されない場合もあるし、２回以上に分割されて実行される場合もある。
【００１６】
アイドル制御部５５は、アイドル状態でエンジン回転数を所定のアイドル回転数（規定回転数）となるようにインジェクタ３１からの燃料噴射量を制御する。アイドル状態とは、車両がオートマチック車の場合は、車両の停車状態でシフトレバーがＮポジションに位置している状態か、Ｄポジション（またはＲポジション）に位置した状態でフットブレーキが操作されている状態である。また、マニュアル車の場合は、シフトレバーがＮポジションに位置している状態か、シフトレバーのポジションに拘らずクラッチが操作されている状態である。
【００１７】
アイドル回転数は、燃料消費量を極力抑制するために低回転数に設定されている。このため、例えば外部環境の影響を受けてエンジン回転数がアイドル回転数よりも低下した場合にはエンジン本体１０が停止してしまう虞があることから、アイドル制御部５５は、エンジン回転数がアイドル回転数よりも低下した場合には、エンジン回転数がアイドル回転数となるように燃料噴射量を増大する制御を実施する。このような制御が実施される結果、アイドル状態では外部環境等が変動するにしてもエンジン回転数がアイドル回転数となるように制御されるので、エンジン本体１０が停止してしまうことを防止できる。
【００１８】
尚、車両の走行中にアクセル操作が解除されてエンジンブレーキが機能している場合にもエンジン回転数がアイドル回転数となるように制御されるが、このような走行状態では車両の慣性力によりエンジン本体１０が強制的に回転している状態であり、エンジン本体１０が停止することはないことから、このような場合も燃料噴射量を増大させることはない。このことは、車両の走行状態で排気ブレーキを作動させた場合にも同様である。
【００１９】
排気ブレーキ部５６は、運転者により図示しない排気ブレーキスイッチが操作されると共にアクセル操作が解除された場合に排気スロットル２２を作動させることで排気通路１９の流路面積を減少させるもので、エンジン本体１０に大きな負荷を作用せることで車速を減速させるものである。
【００２０】
診断部５７は、エンジン本体１０がアイドル状態となる所定の診断タイミングとなった場合に排気スロットル２２を動作させることで排気ブレーキを実施するもので、その診断機能について説明する。
【００２１】
診断部５７は、図３に示すように、まずアイドル状態かを確認する（Ｓ１０１）。アイドル状態とは、上述したようにエンジン回転数が所定のアイドル回転数（規定回転数）となるように制御されている状態であり、車両が停止していることを条件とする。アイドル状態であることを確認すると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、排気ブレーキを作動させてから（Ｓ１０２）、排気ブレーキが正常か否かを判定する（Ｓ１０３）。つまり、排気スロットル２２を回転させることで排気通路１９の流路面積を減少させると、エンジン本体１０からの排気に対して大きな抵抗力が作用するので、それに伴ってピストン１２、ひいてはエンジン本体１０に対する負荷が増大し、エンジン回転数がアイドル回転数から大きく低下するようになる。従って、このように排気ブレーキの作動によりエンジン回転数が低下するような場合は、排気ブレーキは正常であると判定する（Ｓ１０３：ＹＥＳ）。一方、エンジン回転数がアイドル回転数から低下しないような場合は、排気ブレーキは異常であると判定し（Ｓ１０３：ＮＯ）、異常を報知する（Ｓ１０７）。
【００２２】
さて、上述したように排気ブレーキが正常に作動した場合には、エンジン回転数が所定のアイドル回転数から大きく低下し、エンジン本体１０が停止してしまう虞があるので、アイドル制御部５５は、エンジン回転数がアイドル回転数となるように燃料噴射量を増大するようになる。これにより、エンジン回転数はアイドル回転数から一時的に低下するものの直ちにアイドル回転数に復帰するので、排気ブレーキが作動するにしてもエンジン本体１０が停止してしまうことはない。このようにエンジン回転数がアイドル回転数に復帰した状態は、排気ブレーキによるエンジン回転数の低下と、燃料噴射量の増大によるエンジン回転数の上昇とが相殺されている均衡状態となっている。
【００２３】
尚、エンジン本体１０が完全に停止するまでにはエンジン本体１０は複数回回転すると共に、排気ブレーキによりエンジン回転数がアイドル回転数から大きく低下するにしても燃料噴射量が直ちに増大されるので、エンジン本体１０が停止してしまう状態に陥ることはない。
【００２４】
ここで、上述したようにして排気ブレーキが作動して燃料噴射量が増大されている状態では、排気中に含まれるＮＯｘ濃度がアイドル状態に比較して増大するようになるので、ＮＯｘセンサ２５が正常な場合は、ＮＯｘセンサ２５による検出値が予めアイドル状態で排気ブレーキを作動した場合に排気されると推測した変化に追従したかを判定する（Ｓ１０４）。この場合、ＮＯｘセンサ２５によりアイドル状態に比較して増大した燃料噴射量に応じたＮＯｘ濃度の増大分を検出するようになるので、ＮＯｘセンサ２５による検出値は、予めアイドル状態で排気ブレーキを作動した場合に排気されると推測した変化とほぼ同一となる。従って、ＮＯｘセンサ２５による検出値が燃料増大分の変化に追従した場合は（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＮＯｘセンサ２５は正常であると判定する（Ｓ１０５）。これに対して、ＮＯｘセンサ２５による検出値が燃料増大分の変化に追従しなかった場合は（Ｓ１０４：ＮＯ）、ＮＯｘセンサ２５は異常であると判定し（Ｓ１０６）、異常を報知する（Ｓ１０７）。
以上のような動作により、診断部５７は排気ブレーキを利用してＮＯｘセンサ２５を診断することが可能となる。
【００２５】
尚、排気ブレーキの作動時間は、上述したように排気ブレーキを診断してからＮＯｘセンサ２５の診断を終了するまでの時間を十分に見込んだ時間である。この場合、燃料噴射時間が長くなる程、燃料消費量が多くなり燃費が悪化することから、排気ブレーキの作動時間は極力短時間に設定するのが望ましい。また、ＮＯｘセンサ２５の診断はアイドル状態となる毎に実行する必要はなく、所定回数のアイドル状態毎、或いは所定時間以上の走行後の最初のアイドル状態、さらには１日における最初のアイドル状態であっても良い。
【００２６】
このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
ＥＣＵ５０は、エンジン本体１０がアイドル状態となった場合は排気ブレーキを作動させることでインジェクタ３１からの燃料噴射量が増大している状態でＮＯｘセンサ２５を診断するので、従来から設けられている排気ブレーキを利用することでＮＯｘセンサ２５の診断を実施可能となり、簡単な構成で実施することができる。
【００２７】
ＮＯｘセンサ２５による検出値が推測した変化に追従したかにより診断するようにしたので、排気ブレーキの作動時にＮＯｘセンサ２５による検出値が単に増大しているか否かにより診断する構成に比較して、ＮＯｘセンサ２５の診断精度を高めることができる。
排気ブレーキが正常に作動することを確認してからＮＯｘセンサ２５を診断するようにしたので、ＮＯｘセンサ２５の診断結果を担保することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
第２実施形態について図４を参照して説明するに第１実施形態と同一ステップには同一ステップを付して説明を省略する。この第２実施形態は、排気ブレーキの作動による燃料噴射量の増大時にさらに燃料噴射量を増大させることを特徴とする。
【００２９】
第１実施形態ではＮＯｘセンサ２５の診断時において排気ブレーキによる燃料噴射量の増大量は常に一定である。このことは、ＮＯｘセンサ２５の診断方法は固定的な燃料噴射量の増大によるのみであり、診断方法が画一的であると言える。そこで、ＮＯｘセンサ２５を診断するには多角的に診断することが望ましい。
【００３０】
このような事情から、ＥＣＵ５０は、アイドル状態で排気ブレーキを作動させることにより燃料噴射量が増大した状態でさらに燃料噴射量を増大するものである。この場合、燃料噴射量の増大量が異なる複数の検査パターンを予め用意しておき、それらの各検査パターンでＮＯｘセンサ２５を診断する。
【００３１】
具体的には、診断部５７は、アイドル状態で排気ブレーキを作動させて燃料噴射量を増大させている状態で（Ｓ１０２）、排気ブレーキが正常な場合は（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、一の検査パターンで燃料噴射量を増大させる燃料増大動作を実行し（Ｓ２０１）、ＮＯｘセンサ２５による検出値が推測した変化に追従したかを判定し（Ｓ１０４）、追従した場合は（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、全ての診断パターンを実行したかを判定し（Ｓ２０２）、実行していない場合は（Ｓ２０２：ＮＯ）、当該一の検査パターンでの診断は正常であるとして次の診断パターンで燃料増大動作を実行する（Ｓ２０１）。つまり、前回の診断パターンとは異なる増大量で燃料噴射量を増大させる。
【００３２】
診断部５７は、以上のような診断を繰り返して実行し、全ての診断パターンにてＮＯｘセンサ２５による検出値が推測した変化に追従した場合は（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ＮＯｘセンサ２５は正常であると診断する（Ｓ１０５）。一方、いずれか一の診断パターンにてＮＯｘセンサ２５による検出値が推測した変化に追従しなかった場合は（Ｓ１０４：ＮＯ）、ＮＯｘセンサ２５は異常であると判定し（Ｓ１０６）、異常報知を実行する（Ｓ１０７）。
【００３３】
尚、一の診断パターンでＮＯｘセンサ２５を診断した場合にＮＯｘセンサ２５による検出値が推測した変化に追従しなかった場合は、ＮＯｘセンサ２５は異常であると判定したが、全ての診断パターンでＮＯｘセンサ２５を診断し、その診断結果を総合してＮＯｘセンサ２５を診断するようにしても良い。
【００３４】
このような実施形態によれば、燃料噴射量が異なる複数の診断パターンを用意しておき、いずれか一の診断パターンで燃料噴射量を増大する燃料増大動作を実行した場合にＮＯｘセンサ２５による検出値が変化に追従しなかった場合は、ＮＯｘセンサ２５は異常であると診断するようにしたので、ＮＯｘセンサ２５を多角的に診断することが可能となり、ＮＯｘセンサ２５の診断精度を一層高めることができる。
【００３５】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
アイドル状態で噴射燃料量を増大させる手段として排気スロットルと同様な抵抗部材を設けたり、エンジン本体１０の回転に対して機械的な抵抗力を直接作用させることでエンジン本体１０の回転を低下させるようにしても良い。
【００３６】
アイドル状態で排気ブレーキを作動させることなく噴射燃料量を単に増大させることでＮＯｘセンサ２５を診断するようにしても良い。このような構成は、排気ブレーキを備えていないガソリンエンジン車に適用する場合に有効である。
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１０はエンジン本体（内燃機関）、２２は排気スロットル（負荷増大部）、２５はＮＯｘセンサ、３１はインジェクタ、５０はＥＣＵ（燃料増大部）、５７は診断部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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