JP2010107227A - ＮＯｘセンサの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの排気通路において所定条件下で排気中の酸素濃度を変化させるＮＯｘ触媒部よりも下流側に配設され、印加電圧に応じた量の酸素を排気取り込み空間から汲み出すポンプセルを有しかつ該汲み出した酸素量に応じて該ポンプセルに流れる電流値を検出することで排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサの異常診断装置において、装置全体の低コスト化を図りつつ、誤診断を確実に防止する。
【解決手段】ＥＣＵにおいて、ＮＯｘセンサ周辺の排気中の酸素濃度をＮＯｘ触媒部よりも上流側の酸素濃度に等しいものとして算出し、該算出濃度を基にＮＯｘセンサの異常診断を行うとともに、ＮＯｘ触媒部を挟んでその上流側と下流側とで排気中の酸素濃度に所定レベル以上の差が生じる状況にあるか否かを判定して（ステップＳＡ４及びＳＡ１２の判定を実行して）、該状況にあると判定した場合には異常診断を禁止するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、印加電圧に応じた量の酸素を排気取り込み空間から汲み出すポンプセルを有しかつ該汲み出した酸素量に応じて該ポンプセルに流れる電流値を検出することで排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサの異常診断装置に関する技術分野に属する。

従来より、エンジンから排出される排気中に含まれるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサとして、電圧が印加されると該印加電圧に応じた量の酸素を外部に汲み出すポンプセルを有するものが知られている。

この酸素ポンプセルは、陽極側及び陰極側電極と、該両電極間に電圧を印加するポンプ電源と、陰極側電極が配置されかつ排気の一部を採取する空間とを有していて、排気中の酸素を、陰極側電極上で分解してイオン化された状態で陽極側に移動させることで外部に汲み出すように構成されている。

そして、上記ＮＯｘセンサは、ＮＯｘ濃度を検出する際には、酸素ポンプセルにて排気中の酸素を汲み出して殆ど無い状態にしておき、その上で、ＮＯｘ還元作用を有する測定電極上で排気中のＮＯｘを酸素と窒素とに分解し、該分解により生じた酸素量を測定することでＮＯｘ濃度を検出可能になっている。

この種のＮＯｘセンサでは、酸素ポンプセルの異常に起因したＮＯｘ濃度の検出精度低下を防止するべく、現在までに種々の異常診断技術が提案されている。

例えば、特許文献１に示すＮＯｘセンサの異常診断装置では、上記陰極側及び陽極側電極間に印加する印加電圧（酸素ポンプセルの印加電圧）、と、両電極間に流れる電流値（酸素ポンプセルの電流値）との関係が、予め記憶しておいた既知の関係と異なる場合には、酸素ポンプセルに異常が生じていると診断するようにしている。ここで、この印加電圧−電流値特性は、センサ周辺の排気中の酸素濃度（上記空間に流入する直前の排気中の酸素濃度）に応じて異なるため、該異常診断装置では、ＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度を、該ＮＯｘセンサよりも排気上流側に設置した酸素濃度センサの検出濃度に等しいと仮定して算出し、該算出した酸素濃度に対応する印加電圧−電流値特性に基づいて上記異常診断を行うようにしている。
特開２００３−２７０１９４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に示すＮＯｘセンサの異常診断装置では、ＮＯｘセンサとその排気上流側に設置した酸素濃度センサとの間に、例えばＮＯｘ還元触媒等、排気中の酸素濃度を変化させる装置（排気浄化部）が存在する場合に、上述の如くＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度を、排気浄化部よりも上流側の酸素濃度（つまり酸素濃度センサの検出濃度）と等しいと仮定して算出したとすると、該算出した酸素濃度と実際の酸素濃度との誤差が大きくなって、異常診断時の診断精度が低下するという問題がある。

そこで、ＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度の検出精度を向上させるべく、ＮＯｘセンサ周辺に酸素濃度検出用の酸素濃度センサをさらに設けることも考えられるが、この場合、部品点数が増加して装置全体の高コスト化を招くという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＮＯｘセンサの異常診断装置に対して、その構成及び制御方法に工夫を凝らすことで、装置全体の低コスト化を図りつつ、誤診断を確実に防止しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、排気浄化部よりも排気下流側に配設されるＮＯｘセンサの異常診断装置において、ＮＯｘセンサ周辺の排気中の酸素濃度を排気浄化部よりも上流側の酸素濃度に等しいものとして算出して該算出濃度を基にＮＯｘセンサの異常診断を行う異常診断手段と、排気浄化部を挟んでその排気上流側と排気下流側とで排気中の酸素濃度に所定レベル以上の差が生じる濃度差発生状況にあるか否かを判定する濃度差判定手段と、濃度差判定手段により濃度差発生状況にあると判定された場合には、異常診断手段による異常診断処理の実行を禁止する異常診断制御手段とを備えるようにした。

具体的には、請求項１の発明では、エンジンの排気通路において所定条件下で排気中の酸素濃度を変化させる排気浄化部よりも排気下流側に配設されるＮＯｘセンサの異常診断装置を対象とする。

そして、上記ＮＯｘセンサは、上記排気通路に連通して排気を取り込む排気取り込み空間と、印加電圧に応じて該空間から酸素を汲み出して外部に放出するポンプセルとを有していて、該汲み出した酸素量に応じて該ポンプセルに流れる電流値を検出することで排気中のＮＯｘ濃度を検出するように構成されており、上記排気浄化部よりも排気上流側に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、上記ＮＯｘセンサに異常がないとした場合における、上記ＮＯｘセンサ周辺の排気中の酸素濃度と上記ポンプセルの印加電圧と該ポンプセルに流れる電流値との関連特性情報を予め記憶しておく電圧電流特性記憶手段と、上記ポンプセルの印加電圧を所定電圧に一致させるとともに、該一致状態で該ポンプセルに流れる電流値を検出し、かつ、上記ＮＯｘセンサ周辺の排気中の酸素濃度を上記酸素濃度センサにより検出された酸素濃度に等しいものとして算出するとともに、該算出した酸素濃度と上記関連特性情報とを基に、該ポンプセルの印加電圧が該所定電圧であるとしたときの予測電流値を算出し、かつ、該算出した予測電流値と上記検出した電流値との比較を基に上記ＮＯｘセンサの異常診断を行う異常診断手段と、上記排気浄化部を挟んでその排気上流側と排気下流側とで排気中の酸素濃度に所定レベル以上の差が生じる濃度差発生状況にあるか否かを判定する濃度差判定手段と、上記濃度差判定手段により上記濃度差発生状況にあると判定された場合には、上記異常診断手段による異常診断の実行を禁止する一方、上記濃度差発生状況にないと判定された場合には、該異常診断を実行する異常診断制御手段と、をさらに備えているものとする。

この構成によれば、異常診断手段によって、ＮＯｘセンサの異常診断を行う際には、ポンプセルの印加電圧が所定電圧に一致するように制御され、該一致状態において、該ポンプセルに流れる電流値（実電流値）が検出されるとともにＮＯｘセンサが正常である場合にポンプセルに流れると予測される電流値（予測電流値）が算出され、該実電流値と予測電流値との比較を基にＮＯｘセンサの異常診断が行われる。具体的には、例えば予測電流値と実電流値との差が所定値以上であれば（両者の差が比較的大きい場合には）ＮＯｘセンサ（ポンプセル）に異常が生じていると診断し、そうでなければＮＯｘセンサは正常であると診断することができる。

ここで、異常診断手段は、上記予測電流値を求める際には、ＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度を、排気上流部よりも上流側に設けられた酸素濃度センサの検出濃度に等しいものとして算出した上で、該該算出した酸素濃度と上記関連特性情報とを基に該予測電流値を算出する。すなわち、異常診断手段による異常診断は、排気上流部を挟んでその排気下流側と上流側とで酸素濃度が変化しないという仮定の下に行われるものであり、この仮定が成立しない状況、つまり、排気浄化部を挟んでその排気上流側と排気下流側とで排気中の酸素濃度に所定レベル以上の差が生じる濃度差発生状況下においては、異常診断精度が著しく低下することとなる。
これに対して、本発明では、濃度差判定手段によって、上記濃度差発生状況にあるか否かが判定され、上記濃度差発生状況にあると判定された場合には、異常診断制御手段によって、異常診断手段による異常診断の実行が禁止されるため、上記仮定が成立しないにも拘らず異常診断が実行されて誤った診断がなされるのを確実に防止することができる。

請求項２の本発明では、請求項１の発明において、上記排気浄化部は、アンモニアを吸着してＮＯｘとの間で還元反応を促進させる選択還元型ＮＯｘ触媒からなり、上記排気浄化部よりも排気上流側の排気中に含まれるＮＯｘ濃度を推定又は検出するＮＯｘ濃度取得手段をさらに備え、上記濃度差判定手段は、上記ＮＯｘ濃度取得手段により取得されたＮＯｘ濃度が所定濃度以上である場合には、上記濃度差発生状況にあると判定する一方、該取得されたＮＯｘ濃度が上記所定濃度未満である場合には、上記濃度差発生状況にないと判定するように構成されているものとする。

この構成によれば、排気浄化部は、アンモニアを吸着してＮＯｘとの間で還元反応（ＮＨ_３＋ＮＯ＋Ｏ_２→Ｎ_２＋Ｈ_２О）を促進する選択還元型ＮＯｘ触媒で構成されており、尿素水添加弁より排気中に添加された尿素水が加水分解されてアンモニアが生成すると、該生成されたアンモニアがＮＯｘ触媒上に吸着して排気中のＮＯｘの還元反応を促進し、これに伴い、排気中の酸素が消費されることとなる。
ここで、ＮＯｘ濃度取得手段により取得されたＮＯｘ濃度が所定濃度以上である場合（つまり還元反応の反応量が多くて上記酸素濃度差が所定レベル以上になる場合）には、上記濃度差判定手段により上記濃度差発生状況にあるものと判定され、異常診断制御手段によって異常診断の実行が禁止される。したがって、上記仮定が成立しない状況にあるにも拘わらず異常診断が実行され、誤った診断がなされるのを確実に防止することができる。
また、ＮＯｘ濃度取得手段により取得されたＮＯｘ濃度が上記所定濃度未満である場合（つまり還元反応の反応量が少なくて上記酸素濃度差が所定レベル未満になる場合）には、上記濃度差判定手段により上記濃度差発生状況にないものと判定され、誤判定防止手段によって異常診断の実行が許容される。したがって、上記仮定が成立する状況にあるにも拘わらず、異常診断制御手段によって異常診断が不必要に禁止され、異常検出率が低下するのを防止することができる。

請求項３の本発明では、請求項２の発明において、上記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に関連する値を検出する触媒温度関連値検出手段と、上記触媒温度関連値検出手段による検出値を基に、上記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着させるべきアンモニアの目標吸着量を算出する目標吸着量算出手段と、を備え、上記濃度差判定手段は、上記ＮＯｘ濃度取得手段により取得されたＮＯｘ濃度が上記所定濃度以上であっても、上記目標吸着量算出手段により算出された上記目標吸着量が所定吸着量未満である場合には、上記濃度差発生状況にないと判定するように構成されているものとする。

この構成によれば、触媒温度関連値検出手段によって、上記ＮＯｘ触媒の温度に関連する値が検出され、目標吸着量算出手段によって、触媒温度関連値検出手段による検出値を基にＮＯｘ触媒に吸着されるアンモニアの目標吸着量が算出される。そして、この算出された目標吸着量が所定吸着量未満である場合には、ＮＯｘ濃度取得手段により取得されたＮＯｘ濃度が所定濃度以上であっても、ＮＯｘ濃度判定手段によって上記濃度差発生状況にないものと判断され、異常診断制御手段による異常診断の実行が許容される。

ところで、ＮＯｘ触媒上に吸着保持することができるアンモニアの量（目標吸着量）は通常、ＮＯｘ触媒温度に応じて決まっており、したがって、排気中のＮＯｘ量が比較的多い場合に、該ＮＯｘ量に比例してアンモニアの供給量を増加させたとしても、ＮＯｘ触媒上に吸着されるアンモニア量（目標吸着量）が触媒温度による制約を受けて所定吸着量未満となる場合がある。本発明では、このような場合には、還元反応量が少なくなることから上記濃度差発生状況にないものとして異常診断を禁止ないようにしたので、不必要に異常診断が禁止されて異常検出率が低下するのを確実に防止することができる。

請求項４の本発明では、請求項１の発明において、上記排気浄化部は、上記エンジンの排気中に含まれる排気微粒子を補集するフィルタで構成され、上記フィルタに捕集された排気微粒子を所定条件下で燃焼除去して該フィルタを再生させるフィルタ再生手段と、上記フィルタ再生手段によるフィルタ再生が実行中であるか否かを判定するフィルタ再生判定手段と、をさらに備え、上記濃度差判定手段は、上記フィルタ再生判定手段により上記フィルタ再生が実行中と判定されたときには、上記濃度差発生状況にあるものと判定するように構成されているものとする。

この構成によれば、排気浄化部は、エンジンの排気中に含まれる排気微粒子を補集するフィルタで構成され、所定条件が成立してフィルタ再生手段によるフィルタ再生が実行され、フィルタ再生判定手段によって、フィルタ再生が実行中であるか否か判定される。そして、該フィルタ再生判定手段によりフィルタ再生が実行中と判定されたときには、上記濃度差判定手段により上記濃度差発生状況にあるものと判定され、異常診断制御手段によって異常診断の実行が禁止される。

このように本発明では、フィルタ再生手段によるフィルタ再生の実行中においては、排気微粒子の燃焼反応（酸化反応）に伴い排気中の酸素が消費されることから、フィルタ（排気浄化部）の排気上流側と下流側とで所定レベル以上の酸素濃度差が生じる状況（濃度差発生状況）にあるものとして、異常診断の実行を禁止するようにしたので、上記仮定が成立しないにも拘らず異常診断が実行されるのを防止し、誤診断を確実に防止することができる。

請求項５の本発明では、請求項４の発明おいて、上記濃度差判定手段は、上記フィルタ再生判定手段により上記フィルタ再生が非実行中と判定されたときには、上記濃度差発生状況にないものと判定するように構成されているものとする
この構成によれば、濃度差判定手段によって、フィルタ再生判定手段によるフィルタ再生が非実行中であると判定されたときには、上記濃度差発生状況にないものと判定され、異常診断制御手段により異常診断の実行が禁止される。

このように、本発明では、フィルタ再生手段によるフィルタ再生が非実行とされている間は、排気中の酸素濃度差を生じさせる原因となる排気微粒子の燃焼反応（酸化反応）も起こらないことから、上記濃度差発生状況にないものとして、異常診断の実行を許容するようにしたので、不必要に異常診断の実行が禁止されるを防止し、異常検出率の低下を確実に防止することができる。

以上説明したように、本発明のＮＯｘセンサの異常診断装置によると、ＮＯｘセンサ周辺の排気中の酸素濃度を排気浄化部よりも上流側の酸素濃度に等しいものとして算出して該算出濃度を基にＮＯｘセンサの異常診断を行う異常診断手段と、排気浄化部を挟んでその排気上流側と排気下流側とで排気中の酸素濃度に所定レベル以上の差が生じる濃度差発生状況にあるか否かを判定する濃度差判定手段と、濃度差判定手段により濃度差発生状況にあると判定された場合には、異常診断手段による異常診断処理の実行を禁止する異常診断制御手段とを備えるようにしたことで、装置全体の低コスト化を図りつつ、誤診断を確実に防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る異常診断装置１が適用されるＮＯｘセンサ１０を備えたエンジンの排気浄化装置１を示し、このエンジン（図示省略）は直列４気筒のディーゼルエンジンとされ、符号３は、該エンジンの各気筒から排出された燃料ガス（排気）を大気中へと導く排気通路であり、排気通路３の上流側端部は、複数に分岐して各気筒の燃焼室に排気ポートを介して連通している。

排気浄化装置１は、排気中のＮＯｘを還元浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒４ａを含むＮＯｘ触媒部４と、ＮＯｘ触媒部４よりも排気上流側に配設され、ＮＯｘ触媒４ａに向けてＮＯｘ還元剤としての尿素水を噴射供給する還元剤噴射弁５と、エンジン及び還元剤噴射弁５等を作動制御するＥＣＵ６と、を備えている。還元剤噴射弁５（ＮＯｘ触媒部４）よりも排気上流側には、排気中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサ１１が設けられ、ＮＯｘ触媒部４よりも排気下流側には、排気中のＮＯｘ濃度Ｄｎ１（以下、触媒下流ＮＯｘ濃度Ｄｎ１という）を検出する上記ＮＯｘセンサ１０が設けられている。また、ＮＯｘ触媒部４には、ＮＯｘ触媒４ａの温度を検出するＮＯｘ触媒温度センサ１２が設けられており、各センサ１０乃至１２による検出情報はＥＣＵ６へと出力される。

上記選択還元型ＮＯｘ触媒４ａは、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にＰｔなどの貴金属を担持させたもの等からなる。

上記還元剤噴射弁５は、ＥＣＵ６により作動制御される高性能の電磁弁からなるものであって、その先端の噴射口を排気通路３に臨ませて配設されている。還元剤噴射弁５から尿素水（尿素の水溶液）が噴射されると、噴射された尿素水が排気熱により加水分解してアンモニアが発生する。発生したアンモニアは、ＮＯｘ触媒４ａに吸着されてＮＯｘとの間で還元反応（脱硝反応）が促進されることで、ＮＯｘをＨ２Ｏと無害な窒素Ｎ２に分解する。この反応は、化学反応式で次式（１）〜（３）のように表される。

（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ・・・（１）
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・（２）
４ＮＨ３＋２ＮＯ２＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・（３）
尚、ＮＯｘ触媒部４よりも下流側には、図示しないアンモニア浄化触媒が設けられており、このアンモニア浄化触媒は、上記ＮＯｘと反応することなくＮＯｘ触媒を通過したスリップアンモニアを浄化することで、刺激臭を有するアンモニアが未浄化のまま大気中に放出されるのを防止している。

上記還元剤噴射弁５には、該噴射弁５に尿素水を供給するための還元剤供給装置２０が接続されている。還元剤供給装置２０は、尿素水を貯留する尿素水タンク２１と、尿素水タンク２１内から還元剤噴射弁５へと延びる供給配管２２と、供給配管２２に設けられ、尿素水タンク２１内に貯留された尿素水を吸い込んで還元剤噴射弁５へと供給する供給ポンプ２３と、を備えている。供給ポンプ２３の下流側には圧力制御弁２４が設けられており、圧力制御弁２４は、該ポンプ２３から還元剤噴射弁５へと供給される尿素水圧Ｐｒが既定値を超えないように、余剰分の尿素水を戻り管２５を介して尿素水タンク２１内へと戻すように構成されている。尚、図１中、符号２６は、供給ポンプ２３の上流側に配設されたろ過フィルタである。

上記ＮＯｘセンサ１０は、図２に示すように、酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質層Ｌ１乃至Ｌ６を互いに積層してなる６層構造を有している。以下の説明において、上側、下側はそれぞれ図２の上側、下側を意味するものとし、各固定電解質層Ｌ１乃至Ｌ６のことを、上側から順に第１層Ｌ１、第２層Ｌ２…第６層Ｌ６と呼ぶものとする。

第１層Ｌ１及び第３層Ｌ３間には、第１空間３１と第２空間３２とが形成されている。また、第１層Ｌ１及び第３層Ｌ３間には、第１空間３１と排気通路３とを連通させる第１拡散律速通路３３を有する第１拡散律速部材３４と、両空間３１，３２同士を連通させる第２拡散律速通路３５を有する第２拡散律速部材３６とが設けられている。

第３層Ｌ３及び第５層Ｌ５間には、大気開放された大気室３７が形成されている。

第１層Ｌ１の下側面における第１空間３１の壁面部には、第１陰極側ポンプ電極４０が取り付けられており、第１層Ｌ１の上側面には第１陰極側ポンプ電極４０との間で第１層Ｌ１を挟み込むようにして陽極側共通ポンプ電極４１が取り付けられている。第１陰極側ポンプ電極４０及び陽極側共通ポンプ電極４１はそれぞれ、第１ポンプ電源４２に接続されており、この接続ラインには両電極４０，４１間を流れる電流値Ｉ１を検出する第１電流センサ４３が設けられている。第１ポンプ電源４２は、ＥＣＵ６により制御されて電源電圧を可変に構成されている。そして、第１ポンプ電源４２により両電極４０，４１間に電圧Ｅ１が印加されると、第１空間３１内の排気ガスが第１陰極側ポンプ電極４０と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは、第１層Ｌ１内を移動して外部（センサ１０の外部）に汲み出されることとなる。
そして、上記第１空間３１、第１ポンプ電源４２、第１陰極側ポンプ電極４０、陽極側共通ポンプ電極４１、第１電流センサ４３、及び上記接続ラインとが、印加電圧Ｅ１に応じた量の酸素を排気取り込み空間３１（第１空間３１）から汲み出すポンプセル１００を構成することとなる。
尚、第１陰極側ポンプ電極４０は、ＮＯｘに対して還元性の低い材料、例えば、金（Ａｕ）と白金（Ｐｔ）との合金からなるものとされ、したがって、排気ガス中に含まれるＮＯｘは、第１空間３１内において第１陰極側ポンプ電極４０と接触しても殆ど還元されない。

また、第１層Ｌ１の下側面における第２空間３２の壁面部には、第２陰極側ポンプ電極４４が取り付けられている。第２陰極側ポンプ電極４４及び上記陽極側共通ポンプ電極４１は、第２ポンプ電源４５に接続されており、第２ポンプ電源４５は、ＥＣＵ６により制御されて電源電圧を可変に構成されている。そして、第２ポンプ電源４５により両電極４１，４４間に電圧Ｅ２が印加されると、第２空間３２内の排気ガスが第２陰極側ポンプ電極４４と接触して酸素イオンとなり、この酸素イオンは、第１層Ｌ１内を陽極側共通ポンプ電極４１に向かって移動して外部に汲み出されることとなる。尚、第２陰極側ポンプ電極４４も、第１陰極側ポンプ電極４０と同様に、ＮＯｘに対して還元性の低い材料で構成されており、したがって、排気ガス中に含まれるＮＯｘは、第２空間３２内において第２陰極側ポンプ電極４４と接触しても殆ど還元されない。

第３層Ｌ３の下側面における大気室３７の壁面部には、基準電極４６が取り付けられており、基準電極４６と上記第１空間３１内に設けられた第１陰極側ポンプ電極４０とは、両電極４０，４６間の電位差Ｖｔ１を検出する電圧センサ４７を介して接続されている。ここで、第３層Ｌ３は、上記の如く酸素イオン伝導性のある固体電解質層とされており、このため、第１空間３１内と大気室３７内とで酸素濃度に差がある場合には、酸素イオンが第３層Ｌ３内を酸素濃度の高い側から低い側に向けて移動する。通常は大気室３７内の酸素濃度の方が、第１空間３１内の酸素濃度よりも高いので、酸素イオンは第３層Ｌ３内を大気室３７側から第１空間３１側に向かって移動して第１陰極側ポンプ電極４０に到達すると電荷を放出し、この結果、両電極４０，４６間には電位差Ｖｔ１が生じることとなる。したがって、この電位差Ｖｔ１（つまり電圧センサ４７の検出電圧Ｖｔ１）と第１空間３１内の酸素濃度とは比例関係にあって一対一の対応関係を有している。電位差Ｖｔ１と第１空間３１内の酸素濃度との対応データはＥＣＵ６に数式やテーブルデータとして予め記憶されている。

同様に、基準電極４６と第２陰極側ポンプ電極４４とは、両電極４４，４６間の電位差Ｖｔ２を検出する電圧センサ４８を介して接続されており、該両電極４４，４６間の電位差Ｖｔ２（つまり電圧センサ４８の検出電圧Ｖｔ２）と第２空間３２内の酸素濃度とは比例関係にあって一対一の対応関係を有している。電位差Ｖｔ２と第２空間３２内の酸素濃度との対応データはＥＣＵ６に予め記憶されている。各電圧センサ４７，４８の検出情報はＥＣＵ６へと送信され、ＥＣＵ６では、この検出情報と上記対応データとを基に、各空間３１，３２内の酸素濃度を算出する。

第３層Ｌ３の上側面における第２空間３２の壁面部には、測定用陰極側電極４９が取り付けられている。測定用陰極側電極４９は、ＮＯｘに対して強い還元性を有する材料、例えば、ロジウム（Ｒｈ）や白金（Ｐｔ）からなる。測定用陰極側電極４９及び基準電極４６は定圧電源５０に接続されており、該定圧電源５０によって該両電極４６，４９間には一定電圧Ｖｄが印加される。また、測定用陰極側電極４９と基準電極４６との接続ラインには、両電極４６，４９間を流れる電流値Ｉ２を検出する第２電流センサ５１が設けられており、該第２電流センサ５１の検出情報はＥＣＵ６へと出力される。

ＥＣＵ６は、上記各電圧センサ４７，４８からの検出情報と上記対応情報とを基に、上記第１及び第２空間３１，３２内の酸素濃度を算出して、該算出した酸素濃度を目標濃度（本実施形態では１p.p.m）に一致させるべく、第１及び第２ポンプ電源４２，４５の電源電圧（印加電圧）を調整して各空間３１，３２内から外部に汲み出す酸素量を制御する。

そうして、ＥＣＵ６は、第１及び第２空間３１，３２内に酸素が殆ど無い状態（酸素濃度が１p.p.mの状態）にしておいて、この状態で第２電流センサ５１により検出される電流値Ｉ２を基に排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出する。

具体的な検出原理は以下の通りである。すなわち、測定用陰極側電極４９は、上述の如くＮＯｘに対して強い還元性を有するものとされているため、第２空間３２内のＮＯｘ（実際には大部分をＮＯが占めている）は該測定用陰極側電極４９上でＮ_２とＯ２とに分解される。そして、分解されたＯ_２は、酸素イオンとなり上記定圧電源５０による印加電圧Ｖｄを受けて、第３層Ｌ３内を基準電極４６に向かって移動し、この結果、測定用陰極側電極４９及び基準電極４６間には、この酸素イオン量に比例した電流が流れることとなる。ここで、上述の如く、第１空間３１内においてはＮＯｘは殆ど還元されず、また、第２空間３２内には酸素が殆ど存在しないため、この両電極４６，４９間に流れる電流値Ｉ２（つまり第２電流センサ５１の検出電流値Ｉ２）は、排気ガス中に含まれるＮＯｘ濃度に比例する。したがって、ＥＣＵ６において、第２電流センサ５１の検出電流値Ｉ２を基に、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出することが可能となる。

図３は、上記ＮＯｘセンサ１０の第１陰極側ポンプ電極４０及び陽極側共通ポンプ電極４１間に印加される印加電圧Ｅ１（ポンプセル１００の印加電圧Ｅ１）と、該両電極４０，４１間に流れる電流値Ｉ１（ポンプセル１００の電流値Ｉ１）との関係を示し、線ｋ１乃至ｋ３はそれぞれ、排気ガス中の酸素濃度（ＮＯｘセンサ周辺の排気ガス中の酸素濃度であって第１空間３１内に進入する直前の排気ガス中の酸素濃度）がａ１乃至ａ３（ａ１＜ａ２＜ａ３）の各場合における印加電圧−電流値特性線である。ここで、ａ１及びａ３はそれぞれ、ＮＯｘセンサ周辺の排気ガス中の酸素濃度として想定される濃度の最小値及び最大値である。

図３において、酸素濃度ａ１に対応する特性線ｋ１を例に、印加電圧Ｅ１の変化に伴う電流値Ｉ１の変化について説明する。印加電圧Ｅ１を０から次第に増加させていくと、第１空間３１内から外部へと汲み出される酸素量が多くなるため、電流値Ｉ１も印加電圧Ｅ１に比例して増加する。ここで、この増加率の値は、印加電圧Ｅ１が特定電圧Ｖ１ｓ以上でかつ特定電圧Ｖ１ｂ以下（Ｖ１ｓ≦Ｅ≦Ｖ１ｂ）となる特定電圧範囲内にあるときの方が、該特定電圧範囲外にあるときに比べて小さい。つまり、印加電圧Ｅ１が特定電圧範囲内にある場合における特性線ｋ１の傾きは、印加電圧Ｅ１が特定電圧範囲外にある場合に比べて小さい。

同様に、排気中の酸素濃度がａ１でない場合（例えば酸素濃度がａ２やａ３である場合）であっても、印加電圧Ｅ１が特定電圧範囲（酸素濃度がａ２の場合にはＶ２ｓ≦Ｅ≦Ｖ２ｂの電圧範囲であり、酸素濃度がａ３の場合にはＶ３ｓ≦Ｅ≦Ｖ３ｂの電圧範囲）内にあるときの電流値Ｉ１が異なることを除けば、印加電圧Ｅ１と電流値Ｉ１との関係は、上述の酸素濃度がａ１である場合と概ね一致している。

そして、印加電圧Ｅ１が特定電圧Ｖ３ｓ以上でかつＶ１ｂ以下の電圧範囲内においては、同じ印加電圧Ｅ１を印加したときの電流値Ｉ１が、排気ガス中の酸素濃度に応じて異なることとなり、本実施形態では、この電圧範囲（以下設定電圧範囲という）内における印加電圧−電流値特性を抽出してグラフデータ（図４参照）として予めＥＣＵ６のデータ記憶部（図示省略）に記憶させている。そして、ＥＣＵ６では、後述するように、この記憶した印加電圧−電流値特性データを基にＮＯｘセンサ１０の異常診断を行う。尚、印加電圧−電流値特性データを、グラフデータ以外の形式、例えば、数式やマップデータの形式でデータ記憶部に記憶させるようにしてもよい。

上記ＥＣＵ６は、ＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータからなるものであって、ＮＯｘセンサ１０、上記上流側酸素濃度センサ１１、及びＮＯｘ触媒温度センサ１２の他に、車速Ｓｖを検出する車速センサ１３（図１参照）、エンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ１４、及び、アクセル開度θを検出するアクセル開度センサ１５に信号の授受可能に接続されている。ＥＣＵ６は、これら各センサ１０乃至１５からの情報を基に、エンジンの運転制御、還元剤噴射弁５による尿素水噴射制御、及びＮＯｘの異常診断制御を実行する。

具体的には、ＥＣＵ６は、ＮＯｘセンサ１０の異常診断を行う際には、第１ポンプ電源４２の電源電圧を制御することで、第１陰極側ポンプ電極４０及び陽極側共通ポンプ電極４１間に印加する印加電圧Ｅ１を予め設定した所定電圧Ｖｄに一致させる。この所定電圧Ｖｄは、上記設定電圧範囲内にあればよく、本実施形態では、所定電圧Ｖｄを該設定電圧範囲の中央値（＝（Ｖ１ｂ＋Ｖ３ｓ）／２）として設定している。

ＥＣＵ６は、上記印加電圧Ｅ１を所定電圧Ｖｄに一致させた状態で、第１電流センサ４３からの検出信号を基に第１陰極側ポンプ電極４０及び陽極側共通ポンプ電極４１間に流れる電流値Ｉ１を算出し、該算出した電流値Ｉ１が予測電流値Ｉ１ｐに一致しているときには、ＮＯｘセンサ１０は正常に作動しているものと診断する一方、該算出した電流値Ｉ１が予測電流値Ｉ１ｐと異なる場合には、ＮＯセンサに異常が生じているものと診断する。ここで、予測電流値Ｉ１ｐは、ＮＯｘセンサ１０に異常がないとした場合に両電極４０，４１間に流れるであろうと予測される電流値Ｉ１であって上記ＥＣＵ６により算出される。

具体的には、ＥＣＵ６は、上記上流側酸素濃度センサ１１からの検出信号を基に、ＮＯｘ触媒部４よりも上流側の排気ガス中の酸素濃度を算出するとともに、該算出した酸素濃度をＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度（ＮＯｘ触媒部４よりも下流側の酸素濃度）と推定する。ＥＣＵ６は、この推定した酸素濃度に対応する印加電圧−電流値特性データ（図４に示すグラフデータ）を、データ記憶部より読み出すとともに、読み出したデータから所定電圧Ｖｄに対応する電流値Ｉ１を求めて予測電流値Ｉ１ｐとして算出する。

ところで、ＮＯｘ触媒部４において上述のＮＯｘ還元反応が促進されると、排気ガス中の酸素が消費される結果、排気ガス中の酸素濃度は、ＮＯｘ触媒部４の上流側から下流側に向かって変化（低下）する。この酸素濃度の変化量が大きい場合には、ＥＣＵ６におけるＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度の推定精度が低下して誤診断の原因となる。したがって、本実施形態では、後述するように、ＥＣＵ６において、この誤診断を防止するべく、ＮＯｘ触媒部４における還元反応量が多くなる状況下（ＮＯｘ触媒部４の上流側と下流側とで酸素濃度が所定レベル以上変化する状況下）では異常診断の実行を禁止するようになっている。

ここで、ＥＣＵ６におけるＮＯｘセンサ１０の異常診断制御及び異常診断禁止制御について、図５のフローチャートを基に説明する。

ステップＳＡ１では、上記各センサ１０乃至１５からの検出信号を読み込んで、読み込んだ検出信号を基に、触媒上流酸素濃度Ｏ２ｆ（ＮＯｘ触媒部４よりも排気上流側の酸素濃度）、ＮＯｘ触媒温度Ｔｓ、アクセル開度θ、エンジン回転速度Ｎｅ、及び車速Ｓｖを算出する。

ステップＳＡ２では、ステップＳＡ１で算出した回転速度Ｎｅ、アクセル開度θ、及び車速Ｓｖを基に、ＮＯｘ触媒部４よりも排気上流側のＮＯｘ濃度Ｄｎ２（以下、触媒上流ＮＯｘ濃度Ｄｎ２という）を算出する。尚、このＮＯｘ濃度を、例えばＮＯｘ触媒部４の排気上流側に設けたＮＯｘセンサ１０により検出するようにしてもよい。

ステップＳＡ３では、ステップＳＡ１で算出したＮＯｘ触媒温度Ｔｓを基に、ＮＯｘ触媒４ａに吸着させるアンモニア（ＮＨ_３）の目標吸着量Ｘを算出し、この目標吸着量Ｘに応じて、還元剤噴射弁５による尿素水の噴射量を制御する。ここで、ＮＯｘ触媒温度Ｔｓと目標吸着量Ｘとの関係は、図６に示すように、ＮＯｘ触媒温度が略２００℃付近にピークを有するカーブ特性を有していて、上記データ記憶部にグラフデータとして記憶されており、目標吸着量Ｘはこのグラフデータを基に算出される。

ステップＳＡ４では、ステップＳＡ２で算出した触媒上流ＮＯｘ濃度Ｄｎ２が所定濃度未満であるか否かを判定し、この判定がＮＯであるときにはステップＳＡ１３に進む一方、ＹＥＳであるときにはステップＳＡ５に進む。

ステップＳＡ５では、ＮＯｘセンサ１０の異常診断を実行するべく、異常診断実行プログラムをデータ記憶部より読み込んでその実行処理を開始する。

ステップＳＡ６では、上記データ記憶部に記憶された印加電圧−電流値特性データを読み込む。

ステップＳＡ７では、ＮＯｘセンサ１０の第１ポンプ電源４２に対して必要な制御信号を出力することで、ポンプセル１００の印加電圧Ｅ１を所定電圧Ｖｄに一致させる。

ステップＳＡ８では、ＮＯｘセンサ１０の第１電流センサ４３からの検出信号を読み込んで、該読み込んだ検出信号を基に、ポンプセル１００に流れる電流値Ｉ１を算出する。

ステップＳＡ９では、触媒下流酸素濃度Ｏ２ｒ（つまりＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度）を、ステップＳＡ１で求めた触媒上流酸素濃度Ｏ２ｆに等しいと仮定して算出し、ステップＳＡ６で読み込んだデータを基に、この算出した触媒下流酸素濃度Ｏ２ｒに対応する印加電圧−電流値特性線において印加電圧Ｅ１を所定電圧Ｖｄとしたときの電流値Ｉ１を予測電流値Ｉ１ｐ（図４参照）として求める。

ステップＳＡ１０では、ステップＳＡ８で算出した実際の電流値Ｉ１とステップＳＡ９で算出した予測電流値との差分値の絶対値を算出するとともに、この算出値が所定値以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯであるときにはステップＳＡ１２に進む一方、ＹＥＳであるときにはステップＳＡ１１に進む。

ステップＳＡ１１では、ＮＯｘセンサ１０に異常が生じているものと判定し、しかる後にリターンする。

ステップＳＡ１２では、ＮＯｘセンサ１０は正常であるものとし、しかる後にリターンする。

ステップＳＡ４の判定がＮＯであるときに進むステップＳＡ１３では、ステップＳＡ３で算出したアンモニアの目標吸着量Ｘが所定吸着量未満であるか否かを判定し、この判定がＹＥＳであるときにはステップＳＡ５に進む一方、ＮＯであるときにはステップＳＡ１４に進む。

ステップＳＡ１４では、ＮＯｘセンサ１０の異常診断を禁止し（上記異常診断プログラムの実行を禁止し）、しかる後にリターンする。
以上の如く上記実施形態１では、上記実施形態１では、ＥＣＵ６は、エンジンの運転状態を基に、ＮＯｘ触媒部４を通過する前の排気ガス中（ＮＯｘ触媒部４よりも排気上流側の排気ガス中）のＮＯｘ濃度を算出するとともに、該算出したＮＯｘ濃度が上記所定濃度未満であると判定した場合（ステップＳＡ４の判定がＹＥＳの場合）には、異常診断を実行する一方、該算出したＮＯｘ濃度が上記所定濃度以上と判定した場合（ステップＳＡ４の判定がＮＯの場合（アンモニアの目標吸着量Ｘが所定吸着量未満である場合を除く））には、異常診断の実行を禁止するように構成されている。
したがって、排気ガス中のＮＯｘ濃度が高いが故にＮＯｘの還元反応が促進され易い状況では、ＥＣＵ６によるＮＯｘセンサ１０の異常診断は禁止される。これにより、ＮＯｘセンサ１０周辺の酸素濃度（触媒下流酸素濃度Ｏ２ｒ）と上流側酸素濃度センサ１１により検出された酸素濃度Ｏ２ｆ（触媒上流酸素濃度Ｏ２ｆ）とに所定レベル以上の差が生じているにも拘わらず、両者が等しいとの仮定（ステップＳＡ９における仮定）の基に異常診断が実行されるのを防止し、延いては誤診断を確実に防止することができる。

また、排気ガス中のＮＯｘ濃度が低いが故にＮＯｘの還元反応が殆ど起こらない状況にでは、ＥＣＵ６によるＮＯｘセンサ１０の異常診断が禁止されることもなく、これにより、触媒上流酸素濃度Ｏ２ｆと触媒下流酸素濃度Ｏ２ｒとが等しいとする上記仮定が成立している場合にまで異常診断が禁止されて、異常検出率が低下するのを防止することができる。
また、上記実施形態１では、ＥＣＵ６は、ＮＯｘ触媒温度センサ１２による検出温度を基にアンモニアの目標吸着量Ｘを算出し、該算出した目標吸着量Ｘが所定吸着量未満であると判定した場合には、上記算出したＮＯｘ濃度が所定濃度以上と判定した場合であっても、異常診断を実行するように構成されている。

これによれば、アンモニアの吸着量が少ないためにＮＯｘの還元反応が殆ど起こらない状況下においては、ＮＯｘ濃度が高くても、ＥＣＵ６による異常診断が実行されることとなる。これにより、上記仮定が成立しているにも拘わらず、ＮＯｘセンサ１０の異常診断が不必要に禁止されるのを防止し、延いては、異常検出率の低下を確実に防止することができる。

（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２を示し、ＮＯｘセンサ１０と上流側酸素濃度センサ１１との間で排気中の酸素濃度を変化させる要因となる装置の構成が上記実施形態１とは異なってなるものであり、この構成の違いに起因して、ＥＣＵ６におけるＮＯｘセンサ１０の異常診断の実行／非実行（禁止）の切り換え処理（図８参照）を上記実施形態１とは異ならせたものである。尚、図７中、図１と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。

具体的は、本発明の実施形態２に係るエンジンの排気浄化装置１は、ディーゼルエンジンの排気浄化処理に適用され、排気通路３に設けられたフィルタ８０により排気中に含まれる煤等の排気微粒子を捕集することで排気ガスの浄化を図る。尚、エンジンはディーゼルエンジンに限ったものではなく、火花点火式のガソリンエンジン等であってもよい。

上記フィルタ８０は、多孔質のセラミックス製のディーゼル・パティキュレート・フィルタであって、そのセル表面にＰｔなどの貴金属を担持した触媒層がコートさせて酸化触媒機能を有するように構成されている。そして、後述のフィルタ再生時にはこの触媒金属の反応熱によりフィルタ温度を昇温可能になっている。

上記排気通路３におけるフィルタ８０の排気上流側及び下流側は、差圧検出流路８１を介して連通しており、この差圧検出流路８１には、フィルタ上流側及び下流側間の差圧ΔＰを検出するべく差圧検出センサ１６が設けられており、該センサ１６の検出信号はＥＣＵ６へと出力される。

ＥＣＵ６は、差圧検出センサ１６により検出された差圧ΔＰを基に、フィルタ８０に捕集された排気微粒子量Ｍ（堆積量）を算出する。

ここで、ＥＣＵ６は、該検出された差圧ΔＰと該排気微粒子量Ｍとが比例するものとして（差圧ΔＰが大きいほど排気微粒子量Ｍが多いものとして）排気微粒子量Ｍの算出を行う。そして、ＥＣＵ６は、該算出した排気微粒子量Ｍが再生開始閾量β以上である場合には、排気微粒子を燃焼させるべく後述のフィルタ再生制御を開始（実行）するとともに、排気微粒子量Ｍが再生終了閾値α（＜β）以下となった場合にはフィルタ８０の再生制御を終了（非実行）とする。尚、本実施形態では、フィルタ８０の上流側及び下流側間の差圧ΔＰを検出するために差圧検出流路８１を設けるようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、フィルタ８０の上流側及び下流側にそれぞれ圧力センサを設けて、該両圧力センサの検出圧の差分値を差圧ΔＰとして算出するようにしてもよい。

ＥＣＵ６におけるフィルタ再生制御は、エンジンの膨張行程にて各気筒内に燃料を噴射する所謂追加噴射を行うことで実行される。ＥＣＵ６にて追加噴射が実行されると、以下のようにしてフィルタ再生が行われる。すなわち、追加噴射制御の実行により各気筒の燃焼室内に噴射された燃料は、未燃状態のまま排気通路３内を通ってフィルタ８０へと供給される。そして、フィルタ８０上で燃料中の未燃ＨＣが酸化され、この酸化時の反応熱によってフィルタ８０が加熱される。この結果、フィルタ８０に捕集されている排気微粒子の温度が上昇して着火温度に達することで排気微粒子が燃焼してフィルタ８０が再生される。

ところで、ＥＣＵ６によりフィルタ８０の再生制御が実行されると、排気中に含まれるＨＣやＣＯ等の酸化反応が促進されて酸素が消費される結果、排気中の酸素濃度は、フィルタ８０の上流側から下流側に向かって変化（低下）することとなり、この酸素濃度の変化量が大きい場合には、ＥＣＵ６におけるＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度の推定精度が低下して誤診断の原因となる。したがって、本実施形態では、後述するように、ＥＣＵ６において、誤診断を防止するべく、フィルタ再生に伴う酸化反応量が多くなる状況下（フィルタ８０の上流側と下流側とで酸素濃度が所定レベル以上変化する状況下）では異常診断の実行を禁止するようになっている。

ここで、ＥＣＵ６におけるＮＯｘセンサ１０の異常診断制御及び異常診断禁止制御について、図８のフローチャートを基に説明する。

ステップＳＢ１では、上記上流側酸素濃度センサ１１、第１電流センサ４３、及び差圧検出センサ１６を含む各種センサからの検出信号を読み込むとともに、読み込んだ検出信号を基に、触媒上流酸素濃度О２ｆ、ポンプセル１００に流れる電流値Ｉ１（両電極４０，４１間に流れる電流値Ｉ１）及びフィルタ上流側及び下流側間の差圧ΔＰを算出する。

ステップＳＢ２では、ステップＳＢ１で算出した差圧Ｐを基に、フィルタ８０に捕集された排気微粒子量Ｍを算出する。

ステップＳＢ３では、ステップＳＢ２で算出した排気微粒子量Ｍがフィルタ８０の再生終了閾量α以下であるか否かを判定し、この判定がＹＥＳであるときにはステップＳＢ９に進む一方、ＮＯであるときにはステップＳＢ４に進む。

ステップＳＢ４では、ステップＳＢ２で算出した排気微粒子量Ｍがフィルタ８０の再生開始閾量β以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯであるときにはステップ８に進む一方、ＹＥＳであるときにはステップＳＢ５に進む。

ステップＳＢ５では、フィルタ再生処理を開始するべく再生フラグを１とする。

ステップＳＢ６では、エンジンのインジェクタに必要な駆動信号を出力して、インジェクタによる燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御する。この制御は、フィルタ温度が予め設定した目標温度になるように行う。

ステップＳＢ７では、上記実施形態１におけるステップＳＡ１４と同様に、ＮＯｘセンサ１０の異常診断を禁止する。

ステップＳＢ８では、再生フラグが１（つまりフィルタ再生が実行中）であるか否かを判定し、この判定がＹＥＳであるときにはステップＳＢ５に進む一方、ＮＯであるときにはステップＳＢ９に進む。

ステップＳＢ９では、再生フラグを０とする。

ステップＳＢ１０〜ステップＳＢ１７では、上記実施形態１におけるステップＳＡ５〜ＳＡ１２と同様の処理を実行する。

このように、上記実施形態２では、ＥＣＵ６は、差圧検出センサ１６からの検出信号を基に排気微粒子量Ｍを算出して、該算出した排気微粒子量Ｍが再生終了閾量α以下であると判定した場合には、フィルタ再生制御を非実行として再生フラグを０とする一方、該算出した排気微粒子量Ｍが再生開始閾量β以上であると判定した場合には、フィルタ再生制御を実行して再生フラグを１とする。また、ＥＣＵ６は、算出した排気微粒子量Ｍが再生開始閾量β未満と判定した場合には、現在、フィルタ再生が実行されて排気微粒子量Ｍが低下していく途中の状態と、フィルタ再生終了後で排気微粒子量Ｍが増加していく途中の状態とのいずれの状態にあるかを判定するべく、再生フラグの値が１／０のいずれかを判定し、再生フラグが１であると判定したときにはフィルタ再生を実行中であるものとして再生フラグを１のまま維持し、再生フラグが０であるときにはフィルタ再生終了後であるものとして再生フラグを０のまま維持する。こうして、ＥＣＵ６は、フィルタ再生制御を実行中は再生フラグを１とする一方、非実行中は再生フラグを０として、この再生フラグの値を判定することで、フィルタ再生を実行中か否かを判定可能になっている。

そして、上記実施形態２では、ＥＣＵ６は、再生フラグの値が０であると判定した場合には、ＮＯｘセンサ１０の異常診断を実行する一方、再生フラグの値が１であると判定した場合には、ＮＯｘセンサ１０の異常診断を禁止するように構成されている。

これによれば、フィルタ８０の再生が実行されて排気微粒子の燃焼反応が進むことでフィルタ８０の排気上流側と下流側とで所定レベル以上の酸素濃度差が生じる状況では、ＥＣＵ６によるＮＯｘセンサ１０の異常診断が禁止される。したがって、触媒上流酸素濃度Ｏ２ｆと触媒下流酸素濃度Ｏ２ｒとが等しいとする上記仮定が成立しないにも拘わらず異常診断が実行されるのを防止し、延いては、誤診断を確実に防止することができる。

一方、フィルタ８０の再生が実行中でない場合には、ＥＣＵ６によるＮＯｘセンサ１０の異常診断が禁止されることもない。これにより、上記仮定が成立する場合にまで異常診断が不必要に禁止されるのを防止し、延いては、異常検出率の低下を確実に防止することが可能となる。

（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態１では、排気ガス中のＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒として選択還元型ＮＯｘ触媒４ａを採用するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を採用するようにしてもよい。尚、この場合には、尿素水噴射系（符号５及び符号２０）を設ける必要はない。

また、上記実施形態２では、フィルタ８０に酸化触媒機能を持たせるようにしているが、これに限ったものではなく、フィルタ８０とは別にその排気上流側に酸化触媒を配設するようにしてもよい。

また、上記実施形態１と実施形態２とを組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、印加電圧に応じた量の酸素を排気取り込み空間から汲み出すポンプセルを有しかつ該汲み出した酸素量に応じて該ポンプセルに流れる電流値を検出することで排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサの異常診断装置に有用であり、特に、ＮＯｘセンサ周辺の酸素濃度に応じたポンプセルの印加電圧−電流値特性を基に異常診断を行う異常診断装置に有用である。

本発明の実施形態１に係るＮＯｘセンサの排気浄化装置を示す概略図である。 ＮＯｘセンサの内部構造を示す縦断面図である。 ＮＯｘセンサの酸素ポンプセルの印加電圧−電流値特性を示すグラフである。 データ記憶部に記憶されるポンプセルの印加電圧−電流値特性データを示す図である。 ＥＣＵにおける異常診断制御及び異常診断禁止制御を示すフローチャートである。 ＮＯｘ触媒温度とアンモニアの目標吸着量との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態２を示す図１相当図である。 本発明の実施形態２を示す図５相当図である。

符号の説明

Ｅ１ 印加電圧
Ｉ１ 電流値
Ｖｄ 所定電圧
１ 排気浄化装置
３ 排気通路
４ ＮＯｘ触媒部（排気浄化部）
４ａ 選択還元型ＮＯｘ触媒
５ 還元剤噴射弁５（尿素水添加弁）
６ ＥＣＵ（電圧電流特性記憶手段、異常診断手段、濃度差判定手段、
異常診断制御手段、ＮＯｘ濃度取得手段、目標吸着量算出手段、
フィルタ再生手段、フィルタ再生判定手段）
１１ 上流側酸素濃度センサ（酸素濃度センサ）
１２ ＮＯｘ触媒温度センサ（触媒温度関連値検出手段）
３１ 第１空間（排気取り込み空間）
８０ フィルタ（排気浄化部）
１００ ポンプセル

Claims (5)

1. エンジンの排気通路において所定条件下で排気中の酸素濃度を変化させる排気浄化部よりも排気下流側に配設されるＮＯｘセンサの異常診断装置において、
   上記ＮＯｘセンサは、上記排気通路に連通して排気を取り込む排気取り込み空間と、印加電圧に応じて該空間から酸素を汲み出して外部に放出するポンプセルとを有していて、該汲み出した酸素量に応じて該ポンプセルに流れる電流値を検出することで排気中のＮＯｘ濃度を検出するように構成されており、
   上記排気浄化部よりも排気上流側に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、
   上記ＮＯｘセンサに異常がないとした場合における、上記ＮＯｘセンサ周辺の排気中の酸素濃度と上記ポンプセルの印加電圧と該ポンプセルに流れる電流値との関連特性情報を予め記憶しておく電圧電流特性記憶手段と、
   上記ポンプセルの印加電圧を所定電圧に一致させるとともに、該一致状態で該ポンプセルに流れる電流値を検出し、かつ、上記ＮＯｘセンサ周辺の排気中の酸素濃度を上記酸素濃度センサにより検出された酸素濃度に等しいものとして算出するとともに、該算出した酸素濃度と上記関連特性情報とを基に、該ポンプセルの印加電圧が該所定電圧であるとしたときの予測電流値を算出し、かつ、該算出した予測電流値と上記検出した電流値との比較を基に上記ＮＯｘセンサの異常診断を行う異常診断手段と、
   上記排気浄化部を挟んでその排気上流側と排気下流側とで排気中の酸素濃度に所定レベル以上の差が生じる濃度差発生状況にあるか否かを判定する濃度差判定手段と、
   上記濃度差判定手段により上記濃度差発生状況にあると判定された場合には、上記異常診断手段による異常診断の実行を禁止する一方、上記濃度差発生状況にないと判定された場合には、該異常診断を実行する異常診断制御手段と、をさらに備えていることを特徴とするＮＯｘセンサの異常診断装置。
2. 請求項１記載のＮＯｘセンサの異常診断装置において、
   上記排気浄化部は、アンモニアを吸着してＮＯｘとの間で還元反応を促進させる選択還元型ＮＯｘ触媒からなり、
   上記排気浄化部よりも排気上流側の排気中に含まれるＮＯｘ濃度を推定又は検出するＮＯｘ濃度取得手段をさらに備え、
   上記濃度差判定手段は、上記ＮＯｘ濃度取得手段により取得されたＮＯｘ濃度が所定濃度以上である場合には、上記濃度差発生状況にあると判定する一方、該取得されたＮＯｘ濃度が上記所定濃度未満である場合には、上記濃度差発生状況にないと判定するように構成されていることを特徴とするＮＯｘセンサの異常診断装置。
3. 請求項２記載のＮＯｘセンサの異常診断装置において、
   上記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に関連する値を検出する触媒温度関連値検出手段と、
   上記触媒温度関連値検出手段による検出値を基に、上記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着させるべきアンモニアの目標吸着量を算出する目標吸着量算出手段と、を備え、
   上記濃度差判定手段は、上記ＮＯｘ濃度取得手段により取得されたＮＯｘ濃度が上記所定濃度以上であっても、上記目標吸着量算出手段により算出された上記目標吸着量が所定吸着量未満である場合には、上記濃度差発生状況にないと判定するように構成されていることを特徴とするＮＯｘセンサの異常診断装置。
4. 請求項１記載のＮＯｘセンサの異常診断装置において、
   上記排気浄化部は、上記エンジンの排気中に含まれる排気微粒子を補集するフィルタで構成され、
   上記フィルタに捕集された排気微粒子を所定条件下で燃焼除去して該フィルタを再生させるフィルタ再生手段と、
   上記フィルタ再生手段によるフィルタ再生が実行中であるか否かを判定するフィルタ再生判定手段と、をさらに備え、
   上記濃度差判定手段は、上記フィルタ再生判定手段により上記フィルタ再生が実行中であると判定されたときには、上記濃度差発生状況にあると判定するように構成されていることを特徴とするＮＯｘセンサの異常診断装置。
5. 請求項４記載のＮＯｘセンサの異常診断装置において、
   上記濃度差判定手段は、上記フィルタ再生判定手段により上記フィルタ再生が非実行中であると判定されたときには、上記濃度差発生状況にないと判定するように構成されていることを特徴とするＮＯｘセンサの異常診断装置。

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