JP2008215260A

JP2008215260A - ＮＯｘセンサの異常診断装置

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Publication number: JP2008215260A
Application number: JP2007056043A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sawada; 裕澤田; Shinichiro Imamura; 晋一郎今村
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-06
Also published as: EP2119897A1; US8091404B2; WO2008108501A1; JP4537417B2; EP2119897A4; EP2119897B1; CN101646855A; US20100024520A1; CN101646855B

Abstract

【課題】吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサの異常を好適に検出する。
【解決手段】内燃機関１の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１６と、その下流のＮＯｘ濃度Ｃｒを検出する触媒後ＮＯｘセンサ１８と、ＮＯｘ触媒上流のＮＯｘ濃度Ｃｅを検出又は推定する手段と、ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない条件下で検出又は推定されたＮＯｘ触媒前後のＮＯｘ濃度Ｃｒ，Ｃｅ同士を比較して触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常を判定する手段とを備える。ＮＯｘ触媒の影響を取り除いた状態で異常診断を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明はＮＯｘセンサの異常診断装置に係り、特に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサの異常診断のための装置に関する。

一般に、ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン等の内燃機関の排気系に配置される排気浄化装置として、排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するためのＮＯｘ触媒が知られている。このＮＯｘ触媒としては様々なタイプのものが知られているが、その中で、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して除去する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NSR: NOx Storage Reduction）が公知である。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、供給される排気ガスの空燃比が所定値（典型的には理論空燃比）よりリーン（即ち、酸素過剰雰囲気）のときには排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、供給される排気ガスの空燃比が所定値よりリッチ（即ち、酸素不足雰囲気）のときには吸蔵したＮＯｘを放出しＮ_２に還元するという、ＮＯｘの吸放出作用を有する。

吸蔵還元型ＮＯｘ触媒がＮＯｘを飽和状態即ち満杯まで吸蔵すると、ＮＯｘ触媒がそれ以上ＮＯｘを吸蔵できなくなる。そこで、適宜の時間間隔において、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給してＮＯｘ触媒を酸素不足雰囲気下におき、ＮＯｘ触媒から吸蔵ＮＯｘを放出させてＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることが行われる。これをＮＯｘ再生という。

例えばこのＮＯｘ再生の開始や終了のタイミングを決定するため、ＮＯｘ触媒の下流側には排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサが設けられる。例えば、ＮＯｘ触媒が満杯までＮＯｘを吸蔵すると触媒下流側にＮＯｘが漏れ出すので、ＮＯｘセンサがこの漏れ出したＮＯｘを検出したときにＮＯｘ再生を開始すればよい。また、ＮＯｘ再生中にＮＯｘセンサによる検出ＮＯｘ濃度が十分低下したときに吸蔵ＮＯｘが全て放出されたとみなせるので、ＮＯｘ再生を終了すればよい。

特開２００３−１２０３９９号公報

ところで、例えば自動車に搭載されたエンジンの場合、排ガスが悪化した状態での走行を未然に防止するため、車載状態（オンボード）で触媒やセンサの異常を検出することが各国法規等からも要請されている。触媒の異常検出については比較的多くの技術が既に存在する。しかしながら、前述の如き、ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサの異常検出に関しては効果的な技術が見当たらないのが現状である。特に排ガス規制が厳しくなりつつある現在、単に断線等の故障に止まらず、劣化等に関するセンサ出力の正確性（rationality）についても正しく検出することが求められてきており、これに対応できる抜本的な対策が必要である。

このＮＯｘセンサの異常診断方法として、例えば、同じ位置に複数のＮＯｘセンサを設けてこれらの検出値を相対的に比較したり、ＮＯｘセンサを取り外して固定式分析計でチェックしたりする方法が考えられる。しかし、前者の場合はコスト高となり、後者の場合はオンボードでの診断が不可能である。

特許文献１には、ＮＯｘ吸収剤の下流側に設けられたＮＯｘセンサの異常検出装置が開示されている。ＮＯｘセンサに到達する排気ガスのＮＯｘ濃度が強制的に変動させられ、ＮＯｘセンサ出力値の変動がセンサ正常時の変動からずれている場合にＮＯｘセンサが異常と判定される。

しかし、ＮＯｘセンサに到達する排気ガスがＮＯｘ吸収剤を通過した後の排気ガスであることから、その排気ガスのＮＯｘ濃度はＮＯｘ吸収剤によりＮＯｘが吸収された後の濃度となる。つまり、ＮＯｘセンサの出力値にはセンサ手前のＮＯｘ吸収剤の影響が反映されてしまい、これがＮＯｘセンサの異常診断の精度を低下させる原因となる。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサの異常を好適に検出することができるＮＯｘセンサの異常診断装置を提供することにある。

本発明の第１の形態によれば、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側における排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する触媒後ＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘ触媒の上流側における排気ガスのＮＯｘ濃度を検出又は推定する触媒前ＮＯｘ濃度取得手段と、
前記ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない条件下で、前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度と、前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段によって検出又は推定されたＮＯｘ濃度とを比較して、前記触媒後ＮＯｘ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ＮＯｘセンサの異常診断装置が提供される。

ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない条件下では、ＮＯｘ触媒に流入したＮＯｘがＮＯｘ触媒を素通りしてＮＯｘ触媒下流に至る。よってＮＯｘ触媒上流のＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ触媒下流のＮＯｘ濃度とが概ね等しくなる。それ故、触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度が、ＮＯｘ触媒上流側のＮＯｘ濃度に対してずれていた場合に、触媒後ＮＯｘセンサを異常と判定することができる。ＮＯｘ触媒があたかも無いような状態で異常診断を実行するので、異常診断におけるＮＯｘ触媒の影響を取り除くことができ、触媒後ＮＯｘセンサの異常を好適に検出することができ、高い診断精度を確保することができる。触媒後ＮＯｘセンサが異常な値を検出した場合であっても、ＮＯｘ触媒が異常なのか触媒後ＮＯｘセンサが異常なのかを混同することが無く、確実に触媒後ＮＯｘセンサの異常として検出することができる。

本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、
前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定する触媒温度取得手段が備えられ、
前記異常判定手段は、前記触媒温度取得手段によって検出又は推定された触媒温度が、前記ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない温度であるという条件下で、前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度と、前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段によって検出又は推定されたＮＯｘ濃度とを比較して、前記触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定する
ことを特徴とする。

ＮＯｘ触媒は、その温度が所定の温度域にないとＮＯｘの吸放出が実質的に行なえず、よって触媒温度がその温度域よりも高温又は低温であるときにはＮＯｘの吸蔵を行えない。この第２の形態では、触媒温度がそのような温度域にないときに検出された触媒後ＮＯｘ濃度と触媒前ＮＯｘ濃度とを比較して、触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定する。これによりＮＯｘ触媒上流のＮＯｘをＮＯｘ触媒をすり抜けさせてＮＯｘ触媒下流に至らしめ、第１の形態と同様に好適に触媒後ＮＯｘセンサの異常診断を実行できる。

本発明の第３の形態は、前記第１の形態において、
前記ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出又は推定する空燃比取得手段が備えられ、
前記異常判定手段は、前記空燃比取得手段によって検出又は推定された空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチであるという条件下で、前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度と、前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段によって検出又は推定されたＮＯｘ濃度とを比較して、前記触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定する
ことを特徴とする。

ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチである場合にも、ＮＯｘ触媒がＮＯｘを放出し、ＮＯｘの吸蔵を行えないことから、この状況を利用して触媒後ＮＯｘセンサの異常診断を実行することができる。

本発明の第４の形態は、前記第１乃至第３のいずれかの形態において、
前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させるためのリッチスパイク制御を実行するリッチスパイク制御手段が備えられ、
前記リッチスパイク制御手段は、前記触媒後ＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の検出前に前記リッチスパイク制御を実行する
ことを特徴とする。

これにより、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを後のＮＯｘ濃度検出前に予め放出させ、後のＮＯｘ濃度検出時における吸蔵ＮＯｘの影響を排除することができる。

本発明の第５の形態は、前記第１乃至第４のいずれかの形態において、
前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段は、前記内燃機関の運転状態に基づき前記内燃機関から排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を推定する推定手段、及び前記ＮＯｘ触媒の上流側における排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する触媒前ＮＯｘセンサの少なくとも一方からなる
ことを特徴とする。

本発明の第６の形態は、前記第５の形態において、
前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段は前記推定手段及び前記触媒前ＮＯｘセンサの両方からなり、
前記異常判定手段は、前記触媒後ＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の検出値、前記触媒前ＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の検出値及び前記推定手段によるＮＯｘ濃度の推定値を比較して前記触媒後ＮＯｘセンサ及び前記触媒前ＮＯｘセンサの異常を区別して判定する
ことを特徴とする。

本発明の第７の形態は、前記第１乃至第６のいずれかの形態において、
前記異常判定手段は、前記触媒後ＮＯｘセンサが活性状態にあるという条件下で前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度に基づき、前記触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定する
ことを特徴とする。

本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサの異常を好適に検出することができるという、優れた効果が発揮される。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。図示されるように、内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関１は車両用多気筒エンジン（１気筒のみ図示）であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。但し、本発明が適用される内燃機関は火花点火式内燃機関に限られず、例えば圧縮着火式内燃機関即ちディーゼルエンジンであってもよい。

内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒ごとに取り付けられている。さらにシリンダヘッドにはインジェクタ（燃料噴射弁）１２が気筒ごとに配設され、燃焼室３内に直接燃料噴射するようになっている。ピストン４はいわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には凹部４ａが形成されている。そして内燃機関１では、燃焼室３内に空気を吸入させた状態で、インジェクタ１２からピストン４の凹部４ａに向けて燃料が直接噴射される。これにより点火プラグ７の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）され、安定した成層燃焼が実行される。

各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気集合通路をなす吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ９が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式スロットルバルブ１０とが組み込まれている。なお吸気ポート、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。

一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管６に接続されている。これら排気ポート、枝管及び排気管６により排気通路が形成される。排気管６には、その上流側に、排気ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを同時に浄化可能な三元触媒１１が設けられ、その下流側に、排気ガス中のＮＯｘを浄化可能なＮＯｘ触媒１６が設けられている。本実施形態では、三元触媒１１とＮＯｘ触媒１６を同一のケーシングに収容してなるＣＣＬ触媒ユニット（CCL: Catalytic Converter Lean）が用いられているが、これに限らず、三元触媒１１とＮＯｘ触媒１６を別々のケーシングに収容して個別に配置してもよい。三元触媒１１は必ずしも必須ではなく、省略も可能である。例えばディーゼルエンジンの場合、三元触媒を設けない例が多い。

三元触媒１１の上流側に、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するための空燃比センサ１７が設置されている。また、ＮＯｘ触媒１６の下流側に、排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサ、即ち触媒後ＮＯｘセンサ１８が設置されている。空燃比センサ１７は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した電流信号を出力する。但しこれに限らず、空燃比センサ１７は、理論空燃比（ストイキ）を境に出力電圧が急変する所謂Ｏ_２センサからなってもよい。

上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０及びインジェクタ１２等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、空燃比センサ１７、触媒後ＮＯｘセンサ１８のほか、内燃機関１のクランク角を検出するクランク角センサ１４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、ＮＯｘ触媒１６の上下流側にそれぞれ設置された排気温センサ即ち触媒前排気温センサ２１及び触媒後排気温センサ２２、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。なお触媒前排気温センサ２１は三元触媒１１とＮＯｘ触媒１６の間の位置に設置される。触媒後ＮＯｘセンサ１８にはヒータ付きのものが採用され、触媒後ＮＯｘセンサ１８の温度制御（ヒータ制御）がＥＣＵ２０によって実行される。クランク角センサ１４の出力はエンジン回転速度Ｎｅの検出にも用いられる。

三元触媒１１は、これに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１４．６）付近のときにＣＯ，ＨＣ及びＮＯｘを同時に浄化する。この三者を同時に高効率で浄化できる空燃比の幅（ウィンドウ）は比較的狭い。よって三元触媒１１を有効に機能させるため、空燃比制御の一態様として、三元触媒１１に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比付近となるように混合気の空燃比が制御される。これをストイキ制御といい、ストイキ制御が実行されているときのエンジンの運転態様をストイキ運転という。このストイキ制御では目標空燃比が理論空燃比と等しく設定され、空燃比センサ１７により検出された空燃比が目標空燃比と等しくなるように、インジェクタ１２から噴射される燃料噴射量ひいては空燃比がフィードバック制御される。

他方、燃費低減等の観点から、空燃比制御の別の態様として、目標空燃比が理論空燃比より高い値即ちリーンな値に設定される場合がある。これをリーンバーン制御といい、リーンバーン制御が実行されているときのエンジンの運転態様をリーンバーン運転という。なおリーンバーン制御時もストイキ制御時と同様、空燃比センサ１７により検出された空燃比が目標空燃比と等しくなるように燃料噴射量ひいては空燃比がフィードバック制御される。リーンバーン制御時には、エンジンから排出される排気ガスの空燃比が、三元触媒１１でのＮＯｘ浄化を実質的に不可能とするほどにリーンな値とされる場合がある。この場合に三元触媒１１をすり抜けたＮＯｘを浄化すべく、三元触媒１１の下流側にＮＯｘ触媒１６が設けられている。

ＮＯｘ触媒１６には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NSR: NOx Storage Reduction）が用いられている。この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、アルミナＡｌ_２Ｏ_３等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔのような貴金属と、ＮＯｘ吸収成分とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸収成分は、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から成る。

吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１６は、これに流入される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンのときには排気ガス中のＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵し、これに流入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチのときには吸蔵したＮＯｘを放出するという、ＮＯｘの吸放出作用を行う。リーンバーン運転中では、排気空燃比が理論空燃比よりリーンであり、ＮＯｘ触媒１６は排気中のＮＯｘの吸収を行う。一方、ＮＯｘ触媒１６がＮＯｘを飽和状態即ち満杯まで吸蔵すると、ＮＯｘ触媒１６がそれ以上ＮＯｘを吸蔵できなくなることから、ＮＯｘ触媒から吸蔵ＮＯｘを放出させるべく、ＮＯｘ触媒１６に一時的に理論空燃比又はそれよりリッチな排気ガスを供給するリッチスパイク制御が実行される。このリッチスパイク制御では目標空燃比が一時的に理論空燃比又はそれよりリッチな値に設定され、混合気ひいては排気ガスの空燃比が理論空燃比又はそれより低いリッチな値に制御される。このように、ＮＯｘ触媒１６から吸蔵ＮＯｘを放出してＮＯｘ触媒１６のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることをＮＯｘ再生と称する。

なお、リッチスパイク制御についてはこれ以外にも様々な方法がある。例えば、ＮＯｘ触媒上流側に還元剤供給弁を別途設け、還元剤供給弁を開弁制御して排気中に還元剤を供給する方法がある。還元剤としては、排気中で炭化水素ＨＣや一酸化炭素ＣＯ等の還元成分を発生するものであれば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。好ましくはエンジンの燃料即ちガソリンが使用される。代替的に、インジェクタ１２から燃焼室３に膨張行程後期又は排気行程で燃料を噴射し、未燃燃料を排気中に多く含ませるいわゆるポスト噴射が可能である。

一方、ＮＯｘ触媒１６のＮＯｘ吸放出作用はＮＯｘ触媒１６が所定の作動温度域にないと実質的に行えない。そこで本実施形態ではＮＯｘ触媒１６の温度（触媒床温）が検出又は推定される。ＮＯｘ触媒１６の温度は、ＮＯｘ触媒に埋設した温度センサにより直接検出することもできるが、本実施形態ではそれを推定することとしている。具体的には、ＥＣＵ２０が、触媒前排気温センサ２１及び触媒後排気温センサ２２によりそれぞれ検出された触媒前排気温及び触媒後排気温に基づき、触媒温度を推定する。なお推定方法はこのような例に限られない。

次に、触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常診断について説明する。

概して、本実施形態における触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常診断の特徴は、ＮＯｘ触媒１６が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない条件下で、触媒後ＮＯｘセンサ１８により触媒後ＮＯｘ濃度を検出すると共に、ＮＯｘ触媒上流側における触媒前ＮＯｘ濃度を検出又は推定し、これら触媒後ＮＯｘ濃度と触媒前ＮＯｘ濃度とを互いに比較して触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常を判定する点にある。

ここで、「ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない」とは、正常で未劣化のＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを殆ど吸蔵しない状態を意味し、言い換えればＮＯｘ触媒が正常で未劣化であるにも拘わらずそのＮＯｘ吸蔵能力が一時的に極めて低下した状態であることを意味する。これにはＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が皆無（ゼロ）である状態を含むが、その皆無の状態に限定されるわけではない。

ＮＯｘ触媒１６が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない条件下では、ＮＯｘ触媒１６が実質的に働かなくなり、ＮＯｘ触媒１６に流入したＮＯｘはＮＯｘ触媒１６を素通りしてＮＯｘ触媒１６の下流側に至る。ＮＯｘ触媒１６の上流側のＮＯｘ濃度即ち触媒前ＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ触媒１６の下流側のＮＯｘ濃度即ち触媒後ＮＯｘ濃度とは概ね等しくなる。よって触媒後ＮＯｘ濃度の検出値が触媒前ＮＯｘ濃度に対して一定値以上ずれていれば触媒後ＮＯｘセンサ１８を異常と判定することができ、逆に、触媒後ＮＯｘ濃度の検出値が触媒前ＮＯｘ濃度に対して一定値以上ずれていなければ触媒後ＮＯｘセンサ１８を正常と判定することができる。ＮＯｘ触媒が働かない状態、即ちＮＯｘ触媒があたかも無いような状態で異常診断を実行するので、異常診断におけるＮＯｘ触媒の影響を取り除くことができ、高い診断精度を確保することができる。触媒後ＮＯｘセンサが異常な値を検出した場合であっても、ＮＯｘ触媒が異常なのか触媒後ＮＯｘセンサが異常なのかを混同することが無く、確実に触媒後ＮＯｘセンサの異常として検出することが可能である。

本実施形態では、推定温度としての触媒温度が、ＮＯｘ触媒１６が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない温度であるという条件下で、検出された触媒後ＮＯｘ濃度と、触媒前ＮＯｘ濃度とを比較して、触媒後ＮＯｘセンサの異常が判定される。

前述したように、ＮＯｘ触媒１６は、その温度が所定の作動温度域にないとＮＯｘの吸放出が実質的に行なえず、よって触媒温度がその作動温度域よりも高温及び低温の少なくとも一方であるときにはＮＯｘの吸蔵を行えない。よって本実施形態では、触媒温度が作動温度域よりも高温及び低温の少なくとも一方であるときに検出された触媒後ＮＯｘ濃度と触媒前ＮＯｘ濃度とを比較して、触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定する。触媒温度が作動温度域を外れた状況を利用して触媒後ＮＯｘセンサの異常診断を実行するのである。作動温度域の下限温度Ｔｃｍｉｎは例えば約３００℃、上限温度Ｔｃｍａｘは例えば約５５０℃である。

代替的に、ＮＯｘ触媒１６に流入する排気ガスの空燃比（本実施形態では空燃比センサ１７により検出された空燃比）が理論空燃比又はそれよりリッチという条件下で、検出された触媒後ＮＯｘ濃度と、触媒前ＮＯｘ濃度とを比較して、触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定してもよい。ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチである場合にも、ＮＯｘ触媒１６がＮＯｘを放出し、ＮＯｘの吸蔵を行えないことから、この状況を利用して触媒後ＮＯｘセンサの異常診断を実行することができる。

さらに代替的には、ＮＯｘ触媒１６にＮＯｘが飽和状態（満杯）まで吸蔵されているという条件下で、検出された触媒後ＮＯｘ濃度と、触媒前ＮＯｘ濃度とを比較して、触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定してもよい。このときにもＮＯｘ触媒１６がＮＯｘを吸蔵し得ないことから、この状況を利用して触媒後ＮＯｘセンサの異常診断を実行することができる。

他方、触媒前ＮＯｘ濃度は、好ましくは、エンジン１０の燃焼室１３から排出される排気ガスのＮＯｘ濃度であってエンジン１０の運転状態に基づき推定されるＮＯｘ濃度（以下、触媒前推定ＮＯｘ濃度という）、及び、ＮＯｘ触媒１６の上流側に設けられたＮＯｘセンサ即ち触媒前ＮＯｘセンサ（図４の符号３０参照）により検出されたＮＯｘ濃度（以下、触媒前検出ＮＯｘ濃度という）、の少なくとも一方からなる。

本実施形態では、触媒前ＮＯｘ濃度として前者の触媒前推定ＮＯｘ濃度が用いられる。ＥＣＵ２０は、エンジン運転状態を表すパラメータの検出値に基づき、予め作製されたマップ等に従って、触媒前推定ＮＯｘ濃度を算出する。かかるパラメータとしては例えばエンジン回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｇａ、空燃比Ａ／Ｆ、排気温度Ｔｅｇ及び燃料噴射量Ｑの少なくとも一つを用いることができる。好ましくは、エンジン回転速度Ｎｅと吸入空気量Ｇａとから求められる負荷率（＝Ｇａ／Ｎｅ）と、空燃比センサ１７で検出される空燃比Ａ／Ｆとに基づき、所定のマップ等に従って触媒前推定ＮＯｘ濃度を算出する。

なお、触媒前ＮＯｘ濃度として後者の触媒前検出ＮＯｘ濃度を用いた場合には、実際の検出値を用いることになるため、ＮＯｘ濃度推定マップのデータが経時的に不適切になった場合の推定誤差を排除できる可能性がある。前者と後者の両方を用いれば、２値との比較になるため診断精度を向上できる可能性がある。

触媒後ＮＯｘセンサ１８の正常・異常が触媒前ＮＯｘ濃度を基準として判定されるため、触媒前ＮＯｘ濃度は正確な値である必要がある。エンジンの他の部位（インジェクタ等）についてもＥＣＵ２０により異常診断がなされており、他の部位の異常が検出されていなければ、触媒前推定ＮＯｘ濃度は正確な値とみなすことができる。これによって触媒前推定ＮＯｘ濃度の正確性、ひいては触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常診断結果の信頼性が保証される。

本実施形態ではＮＯｘ触媒１６の上流側に三元触媒１１があるが、後述するように、触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常診断時にはエンジンがリーンバーン運転され、三元触媒１１がＮＯｘを浄化できないほどに排気空燃比が高められる。よって、三元触媒１１の影響は排除され、三元触媒１１はあたかも無いものとみなすことができる。ＮＯｘ触媒１６がＮＯｘを実質的に吸蔵しない条件下では、エンジンから排出されたＮＯｘがそのまま三元触媒１１及びＮＯｘ触媒１６を素通りして触媒後ＮＯｘセンサ１８に到達するとみなすことができる。

次に、触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常診断の概要を図２を用いて説明する。

図２には、エンジン始動後における各値の変化を示す。（Ａ）がＥＣＵ２０にて推定される触媒温度Ｔｃ、（Ｂ）が触媒後ＮＯｘセンサ１８の温度Ｔｓ（以下、単にセンサ温度ともいう）、（Ｃ）が空燃比センサ１７の出力（空燃比Ａ／Ｆへの換算値）、（Ｄ）が触媒後ＮＯｘセンサ１８の出力（ＮＯｘ濃度Ｃｒへの換算値）を示す。時刻ｔ０がエンジン始動完了時刻である。触媒後ＮＯｘセンサ１８の温度ＴｓはＥＣＵ２０によって検出且つ制御されている。より具体的には、ＥＣＵ２０によって触媒後ＮＯｘセンサ１８の素子インピーダンスが検出されており、この素子インピーダンスがセンサ活性時相当の所定値になるように触媒後ＮＯｘセンサ１８のヒータが制御される。

（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、エンジンが始動されると、触媒温度Ｔｃ及びセンサ温度Ｔｓが次第に上昇し、やがて触媒温度Ｔｃが下限温度Ｔｃｍｉｎを上回って作動温度域に入り（時刻ｔ１）、センサ温度Ｔｓも下限温度Ｔｓｍｉｎ（例えば約７５０℃）を上回って活性温度域に入る（時刻ｔ２）。センサ温度Ｔｓはその後下限温度Ｔｓｍｉｎより若干高い値に維持される。

（Ｃ）に示されるように、これら時刻ｔ１，ｔ２付近から空燃比制御がストイキ制御からリーンバーン制御に移行され、空燃比が理論空燃比（ストイキ）より高い値（例えば１６〜１８程度）に維持される。

このときの空燃比は三元触媒１１でＮＯｘを浄化できないような高い空燃比である。よってエンジンから排出されたＮＯｘは三元触媒１１を素通りするが、後段のＮＯｘ触媒１６でトラップ、吸蔵される。従って（Ｄ）に示されるようにＮＯｘ触媒１６の下流側にはＮＯｘが排出されない。

一方、リーンバーン運転を継続するとＮＯｘ触媒１６におけるＮＯｘ吸蔵量が増加していく。そこでこの吸蔵ＮＯｘを排出してＮＯｘ触媒１６を再生すべく、（Ｃ）に符号ａで示されるようにリッチスパイク制御が実行される。具体的には、混合気ひいては排気ガスの空燃比が理論空燃比より低いリッチな値に制御される。これによりＮＯｘ触媒１６に吸蔵されていたＮＯｘが放出され、（Ｄ）に符号ｂで示されるようにＮＯｘ触媒１６の下流側でＮＯｘが検出される。なお、図示例では触媒後ＮＯｘセンサ１８でＮＯｘが検出される前、即ちＮＯｘ触媒１６のＮＯｘ吸蔵量が満杯になる前にリッチスパイクが実行されているが、触媒後ＮＯｘセンサ１８でＮＯｘが検出された後、即ちＮＯｘ触媒１６のＮＯｘ吸蔵量が満杯になった後にリッチスパイクを実行してもよい。

図示例では、この後も徐々に触媒温度Ｔｃが上昇しており、触媒温度Ｔｃが上限温度Ｔｃｍａｘを上回って作動温度域から外れている（時刻ｔ３）。本実施形態ではこのタイミングを利用して触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常診断を行う。

まず、触媒温度Ｔｃが上限温度Ｔｃｍａｘを上回ったら、（Ｃ）に符号ｃで示されるように、直ちにリッチスパイク制御が実行される。ＮＯｘ触媒１６に吸蔵されているＮＯｘを後のＮＯｘ濃度検出前に予め放出させ、後のＮＯｘ濃度検出時における吸蔵ＮＯｘの影響を排除するためである。いわば前処理用のリッチスパイク制御である。

リッチスパイク制御中に所定のリッチスパイク終了条件が成立したら（例えば触媒後ＮＯｘセンサ１８でＮＯｘ濃度のピークが検出されたら）、吸蔵ＮＯｘが全て放出されたとみなして、リッチスパイク制御を終了し、（Ｃ）に符号ｄで示されるようにリーンバーン制御に移行する。すると、触媒温度Ｔｃが上限温度Ｔｃｍａｘを上回っているので、ＮＯｘ触媒１６もＮＯｘを吸蔵することができず、エンジンから排出されたＮＯｘは三元触媒１１及びＮＯｘ触媒１６を素通りして触媒後ＮＯｘセンサ１８に到達する。

触媒後ＮＯｘセンサ１８が正常ならば、このとき触媒後ＮＯｘセンサ１８で検出されるＮＯｘ濃度Ｃｒは、エンジン運転状態に基づいて推定される触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅとほぼ等しい筈である。よって、リッチスパイク終了後、例えば触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒが安定しているような所定時期（時刻ｔ４）に、触媒後ＮＯｘセンサ１８で検出された触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒを取得すると共に、同時期における触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅを取得する。そしてこれらＮＯｘ濃度同士を比較し、触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒが、触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅを基準とした所定の濃度幅Δ（（Ｄ）参照）に入っていれば、触媒後ＮＯｘセンサ１８を正常と判定する。逆に触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒが所定の濃度幅Δから外れていれば触媒後ＮＯｘセンサ１８を異常と判定する。図示例は正常と判定される場合の例である。

図示例ではこの後触媒温度Ｔｃが徐々に低下し、時刻ｔ５で上限温度Ｔｃｍａｘ以下となって作動温度域に入っている。触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒと触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅの取得は、リッチスパイクの終了時から触媒温度Ｔｃが上限温度Ｔｃｍａｘ以下となる時（ｔ５）までのいずれかの時期で行う。

なお、ここで説明した例は触媒温度Ｔｃが作動温度域より高温であるときに異常診断を行う例であるが、これに代えて或いはこれに加えて、触媒温度Ｔｃが作動温度域より低温であるときに異常診断を行う例も可能である。但しこの場合、少なくとも触媒後ＮＯｘセンサ１８の素子温度が活性温度域にあり、触媒後ＮＯｘセンサ１８が活性状態にあるという条件が必要である。

次に、ここで説明したような異常診断を実行するための具体的処理を図３を参照して説明する。図示される処理はＥＣＵ２０により実行される。なお、ここでの処理の前提として、リッチスパイク制御時以外は、三元触媒１１がＮＯｘ浄化不能となるようなリーンバーン制御が実行されているものとする。

最初のステップＳ１０１では、推定触媒温度Ｔｃが前述の作動温度域にあるか否か、即ち、推定触媒温度Ｔｃが下限温度Ｔｃｍｉｎ以上で且つ上限温度Ｔｃｍａｘ以下であるか否かが判断される。

触媒温度Ｔｃが作動温度域にある場合、本処理が終了される。なおこの場合に、触媒温度Ｔｃが作動温度域から外れるように触媒温度Ｔｃを制御してもよい。例えば空燃比をよりリッチ側に変化させれば触媒温度Ｔｃが上昇し、空燃比をよりリーン側に変化させれば触媒温度Ｔｃが下降する。

他方、触媒温度Ｔｃが作動温度域にない場合、ステップＳ１０２において触媒後ＮＯｘセンサ１８が活性状態にあるか否か、即ち触媒後ＮＯｘセンサ１８の温度Ｔｓが活性温度域の下限温度Ｔｓｍｉｎより高いか否かが判断される。

触媒後ＮＯｘセンサ１８が活性状態にない場合、本処理が終了され、触媒後ＮＯｘセンサ１８が活性状態にある場合、ステップＳ１０３にてリッチスパイク制御が実行される。

その後、ステップＳ１０４にて、リッチスパイク制御が終了したか否か、即ち所定のリッチスパイク終了条件が成立したか否かが判断される。リッチスパイク制御が終了していない即ち実行中のときは本処理が終了され、リッチスパイク制御が終了した場合はステップＳ１０５に進む。なお、ステップＳ１０４とステップＳ１０５との間に所定時間の経過を待つステップを追加してもよい。

ステップＳ１０５では、エンジン運転状態に基づいて推定される触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅの値が取得される。次いでステップＳ１０６では、触媒後ＮＯｘセンサ１８により検出された触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒの値が取得される。

次に、ステップＳ１０７において、これら触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒと触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅとが比較され、これら濃度同士が互いに略等しいか否かが判断される。具体的には、これら触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒと触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅとの差即ち濃度差ΔＣが、式：ΔＣ＝｜Ｃｒ−Ｃｅ｜により計算され、この濃度差ΔＣが所定値ΔＣｓより大きいか否かが判断される。

濃度差ΔＣが所定値ΔＣｓ以下の場合、触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒは触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅと略等しいとみなされ、ステップＳ１０８にて触媒後ＮＯｘセンサ１８は正常と判定される。他方、濃度差ΔＣが所定値ΔＣｓより大きい場合、触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒが触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅから比較的大きくずれているとみなされ、ステップＳ１０９にて触媒後ＮＯｘセンサ１８は異常と判定される。以上で本処理が終了される。

このように、ＮＯｘ触媒１６がＮＯｘを実質的に吸蔵し得ない条件下（温度条件下）で触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒと触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅとを取得し、これらを比較して触媒後ＮＯｘセンサ１８の異常を判定するので、介在するＮＯｘ触媒１６の影響を受けずに異常診断を実施することができる。よって、診断精度の高い好適な異常診断を実現することができる。しかも、同一位置にＮＯｘセンサを追加する等の特定部品の追加も必要ないので、コスト的に有利であり、複雑な制御を追加する必要もない。オンボードでの診断にも勿論適している。

次に、本発明の別の実施形態を説明する。この別の実施形態は前記実施形態と大略同様であるので、以下、相違点を中心に説明する。

図４に示されるように、本実施形態の内燃機関１では、ＮＯｘ触媒１６の上流側の排気通路に触媒前ＮＯｘセンサ３０が追加して設けられている。そして触媒前ＮＯｘセンサ３０によりＮＯｘ触媒上流側のＮＯｘ濃度（触媒前検出ＮＯｘ濃度）が検出される。なお図示例では触媒前ＮＯｘセンサ３０が三元触媒１１の上流側に配置されているが、この例には限定されず、例えば触媒前ＮＯｘセンサ３０を三元触媒１１とＮＯｘ触媒１６の間に配置してもよい。

概して、この別の実施形態では、触媒後ＮＯｘセンサ１８により検出された触媒後ＮＯｘ濃度、触媒前ＮＯｘセンサ３０により検出された触媒前検出ＮＯｘ濃度、及びエンジン運転状態に基づき推定された触媒前推定ＮＯｘ濃度の比較が行われる。そして、この比較結果に基づき、触媒後ＮＯｘセンサ１８及び触媒前ＮＯｘセンサ３０の異常が区別して判定される。

より具体的には、触媒前推定ＮＯｘ濃度を基準として、まず、触媒前検出ＮＯｘ濃度が触媒前推定ＮＯｘ濃度と比較される。触媒前ＮＯｘセンサ３０は三元触媒１１とＮＯｘ触媒１６との影響を受けず、エンジンから排出されたＮＯｘを直接検知するため、触媒前検出ＮＯｘ濃度が触媒前推定ＮＯｘ濃度から大きくずれていれば、触媒前ＮＯｘセンサ３０を異常と判定できる。このように触媒前ＮＯｘセンサ３０の異常をも検出することができるので異常診断の幅を拡大することができる。

次いで、触媒前ＮＯｘセンサ３０が正常判定された場合に、触媒後ＮＯｘ濃度が触媒前検出ＮＯｘ濃度と比較される。三元触媒１１とＮＯｘ触媒１６がＮＯｘを浄化、吸蔵できないような条件下では、触媒後ＮＯｘ濃度と触媒前検出ＮＯｘ濃度とが互いにほぼ等しくなるはずである。よって触媒後ＮＯｘ濃度が触媒前検出ＮＯｘ濃度から大きくずれていれば、触媒後ＮＯｘセンサ１８を異常と判定できる。なお、このときの比較については、触媒後ＮＯｘ濃度を触媒前推定ＮＯｘ濃度と比較してもよい。

図５にはこの別の実施形態に係る具体的処理を示す。前記同様、図示される処理はＥＣＵ２０により実行され、処理の前提として、リッチスパイク制御時以外は三元触媒１１がＮＯｘ浄化不能となるようなリーンバーン制御が実行されているものとする。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０６は前記ステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同様である。ステップＳ２０７では、触媒前ＮＯｘセンサ３０により検出された触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆの値が取得される。

この後、ステップＳ２０８において、触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆと触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅとが比較され、これら濃度同士が互いに略等しいか否かが判断される。具体的には、これら触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆと触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅとの差即ち第１濃度差ΔＣ１が、式：ΔＣ１＝｜Ｃｆ−Ｃｅ｜により計算され、この第１濃度差ΔＣ１が第１所定値ΔＣ１ｓより大きいか否かが判断される。

第１濃度差ΔＣ１が第１所定値ΔＣ１ｓより大きい場合、触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆが触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅから比較的大きくずれているとみなされ、ステップＳ２０９にて触媒前ＮＯｘセンサ３０は異常と判定される。他方、第１濃度差ΔＣ１が第１所定値ΔＣ１ｓ以下の場合、触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆは触媒前推定ＮＯｘ濃度Ｃｅと略等しいとみなされ、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒと触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆとが比較され、これら濃度同士が互いに略等しいか否かが判断される。具体的には、これら触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒと触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆとの差即ち第２濃度差ΔＣ２が、式：ΔＣ２＝｜Ｃｒ−Ｃｆ｜により計算され、この第２濃度差ΔＣ２が第２所定値ΔＣ２ｓより大きいか否かが判断される。

第２濃度差ΔＣ２が第２所定値ΔＣ２ｓより大きい場合、触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒが触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆから比較的大きくずれているとみなされ、ステップＳ２１１にて触媒後ＮＯｘセンサ１８は異常と判定される。他方、第２濃度差ΔＣ２が第２所定値ΔＣ２ｓ以下の場合、触媒後ＮＯｘ濃度Ｃｒは触媒前検出ＮＯｘ濃度Ｃｆと略等しいとみなされ、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２では、触媒前ＮＯｘセンサ３０及び触媒後ＮＯｘセンサ１８のいずれもが正常と判定される。以上により本処理が終了される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、前記実施形態ではＮＯｘ濃度同士を比較するときにこれらの差に基づき比較を行ったが、これに限定されず、例えばこれらの比に基づいて比較を行ってもよい。前処理用のリッチスパイク制御（ステップＳ１０３，Ｓ２０３）は、前記実施形態のように触媒温度Ｔｃが作動温度域から外れた直後に行うほか、触媒温度Ｔｃが作動温度域から外れる直前に行うことも可能である。前処理用のリッチスパイク制御を省略することも可能である。排気ガスのＮＯｘ濃度を敢えて強制的に変動させる制御を実施し、このときに検出・取得されたＮＯｘ濃度同士を比較して異常判定を行ってもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。一実施形態の異常診断の内容を示すタイムチャートである。一実施形態の異常診断処理の内容を示すフローチャートである。本発明の別の実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。別の実施形態の異常診断処理の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１内燃機関
６排気管
１１三元触媒
１２インジェクタ
１６ＮＯｘ触媒
１７空燃比センサ
１８触媒後ＮＯｘセンサ
２０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１触媒前排気温センサ
２２触媒後排気温センサ
３０触媒前ＮＯｘセンサ
Ｃｒ触媒後ＮＯｘ濃度
Ｃｅ触媒前推定ＮＯｘ濃度
Ｃｆ触媒前検出ＮＯｘ濃度
Ｔｃ触媒温度
Ｔｃｍｉｎ触媒作動温度域の下限値
Ｔｃｍａｘ触媒作動温度域の上限値
Ｔｓ触媒前ＮＯｘセンサ温度
Ｔｓｍｉｎ触媒前ＮＯｘセンサ活性温度域の下限値

Claims

内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側における排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する触媒後ＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘ触媒の上流側における排気ガスのＮＯｘ濃度を検出又は推定する触媒前ＮＯｘ濃度取得手段と、
前記ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない条件下で、前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度と、前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段によって検出又は推定されたＮＯｘ濃度とを比較して、前記触媒後ＮＯｘ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ＮＯｘセンサの異常診断装置。
前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定する触媒温度取得手段が備えられ、
前記異常判定手段は、前記触媒温度取得手段によって検出又は推定された触媒温度が、前記ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを実質的に吸蔵しない温度であるという条件下で、前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度と、前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段によって検出又は推定されたＮＯｘ濃度とを比較して、前記触媒後ＮＯｘ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ＮＯｘセンサの異常診断装置。
前記ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出又は推定する空燃比取得手段が備えられ、
前記異常判定手段は、前記空燃比取得手段によって検出又は推定された空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチであるという条件下で、前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度と、前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段によって検出又は推定されたＮＯｘ濃度とを比較して、前記触媒後ＮＯｘ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ＮＯｘセンサの異常診断装置。
前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させるためのリッチスパイク制御を実行するリッチスパイク制御手段が備えられ、
前記リッチスパイク制御手段は、前記触媒後ＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の検出前に前記リッチスパイク制御を実行する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＮＯｘセンサの異常診断装置。
前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段は、前記内燃機関の運転状態に基づき前記内燃機関から排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を推定する推定手段、及び前記ＮＯｘ触媒の上流側における排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する触媒前ＮＯｘセンサの少なくとも一方からなる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＮＯｘセンサの異常診断装置。
前記触媒前ＮＯｘ濃度取得手段は前記推定手段及び前記触媒前ＮＯｘセンサの両方からなり、
前記異常判定手段は、前記触媒後ＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の検出値、前記触媒前ＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の検出値及び前記推定手段によるＮＯｘ濃度の推定値を比較して前記触媒後ＮＯｘセンサ及び前記触媒前ＮＯｘセンサの異常を区別して判定する
ことを特徴とする請求項５記載のＮＯｘセンサの異常診断装置。
前記異常判定手段は、前記触媒後ＮＯｘセンサが活性状態にあるという条件下で前記触媒後ＮＯｘセンサによって検出されたＮＯｘ濃度に基づき、前記触媒後ＮＯｘセンサの異常を判定する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＮＯｘセンサの異常診断装置。