JP2014163304A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘセンサの異常を判定するために強制的にＮＯｘ量を変動させることにより大気中へＮＯｘが放出されることを抑制しつつ、ＮＯｘセンサの異常判定の精度を高める。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒と、ＮＯｘ触媒よりも下流に設けられ、排気中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサと、を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率を内燃機関の運転状態に基づいて推定する浄化率推定部と、浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が、所定値未満の場合に前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、所定値以上の場合に前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、の差が閾値未満であれば、ＮＯｘセンサが異常であると判定する判定部と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

触媒よりも下流に設けられたＮＯｘセンサに到達する排気中のＮＯｘ量を強制的に変動させ、このときのＮＯｘセンサの出力変動が所定値以下ならばＮＯｘセンサの異常と判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）よりも下流にＮＯｘセンサを設けている場合には、該ＳＣＲ触媒においてＮＯｘが浄化されている間は、該ＳＣＲ触媒よりも下流に設けられるＮＯｘセンサに流入するＮＯｘ量が少なくなる。このため、ＮＯｘセンサの異常を判定し難い。また、ＮＯｘセンサに到達する排気中のＮＯｘ量を強制的に変動させると、大気中にＮＯｘを放出する虞がある。

特開２００３−１２０３９９号公報 特開２００８−００２４４０号公報 特開２００９−１８０１５０号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＯｘセンサの異常を判定するために強制的にＮＯｘ量を変動させることにより大気中へＮＯｘが放出されることを抑制しつつ、ＮＯｘセンサの異常判定の精度を高めることにある。

上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒よりも下流に設けられ、排気中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサと、
を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率を前記内燃機関の運転状態に基づいて推定する浄化率推定部と、
前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が、所定値未満の場合に前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、所定値以上の場合に前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、の差が閾値未満であれば、前記ＮＯｘセンサが異常であると判定する判定部と、
を備える。

推定されるＮＯｘ浄化率が所定値未満の場合には、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ量が比較的多くなるため、ＮＯｘセンサが正常であれば、ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘ濃度は高くなる。また、推定されるＮＯｘ浄化率が所定値以上の場合には、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ量が比較的少なくなるため、ＮＯｘセンサが正常であれば、ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘ濃度が低くなる。このため、推定されるＮＯｘ浄化率が所定値未満の場合にＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、推定されるＮＯｘ浄化率が所定値以上の場合にＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、の差が、ＮＯｘセンサが正常であれば、閾値以上となる。この閾値は、ＮＯｘセンサが正常である場合の値の下限値であ
る。一方、ＮＯｘセンサが異常であると、ＮＯｘ浄化率の変化に対して、ＮＯｘセンサの検出値の変化が小さくなるため、前記差が閾値未満となる。このように異常を判定することで、強制的にＮＯｘ量を変化させることなく、ＮＯｘセンサの異常を判定することができる。このため、大気中へＮＯｘが放出されることを抑制できる。なお、ＮＯｘ浄化率における所定値は、例えば、変動幅の中間値であるが、任意に設定することができる。

また、本発明においては、前記判定部は、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値未満となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの最大値と、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値以上となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの最小値と、の差が閾値未満であれば、前記ＮＯｘセンサが異常であると判定することができる。

すなわち、ＮＯｘセンサの検出値の最大値と最小値とを比較することにより、ＮＯｘセンサが正常であれば、検出値の差が比較的大きくなるので、より正確な異常判定が可能となる。

また、本発明においては、前記判定部は、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値未満となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの第一所定期間における平均値と、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値以上となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの第二所定期間における平均値と、の差が閾値未満であれば、前記ＮＯｘセンサが異常であると判定することができる。

すなわち、第一所定期間におけるＮＯｘセンサの検出値の平均値と、第二所定期間におけるＮＯｘセンサの検出値の平均値と、を比較することにより、瞬時的なノイズの影響を小さくすることができるので、より正確な異常判定が可能となる。なお、第一所定期間は、ＮＯｘセンサの検出値が最大付近となる期間とし、第二所定期間は、ＮＯｘセンサの検出値が最小付近となる期間としてもよい。

本発明によれば、ＮＯｘセンサの異常を判定するために強制的にＮＯｘ量を変動させることにより大気中へＮＯｘが放出されることを抑制しつつ、ＮＯｘセンサの異常判定の精度を高めることができる。

実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例に係る第二ＮＯｘセンサに異常が生じたときの該センサの検出値の推移を示したタイムチャートである。 ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ触媒よりも上流の排気中のＮＯｘ濃度（上流ＮＯｘ濃度）、ＮＯｘ触媒よりも下流の排気中のＮＯｘ濃度（下流ＮＯｘ濃度）の実際の値の推移を示したタイムチャートである。 検出ＮＯｘ濃度の最大値と最小値との差を示す図である。 推定ＮＯｘ濃度が高い所定期間における検出ＮＯｘ濃度の平均値と、推定ＮＯｘ濃度が低い所定期間における検出ＮＯｘ濃度の平均値と、の差を示す図である。 実施例に係る第二ＮＯｘセンサの異常判定のフローを示したフローチャートである。 内燃機関が定常運転から加速運転に移行した場合の、各種値の推移を示したタイムチャートである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のガソリン機関であるが、ディーゼル機関であってもよい。内燃機関１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、エアフローメータ１７及びスロットル７が設けられている。エアフローメータ１７は内燃機関１の吸入空気量を検知する。スロットル７は内燃機関１の吸入空気量を調整する。

排気通路３には、排気温度センサ１１、空燃比センサ１２、第一ＮＯｘセンサ１３、還元剤供給弁４、ＮＯｘ触媒５、第二ＮＯｘセンサ１４が排気の流れに沿って上流側から順に設けられている。

ＮＯｘ触媒５は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）である。なお、ＮＯｘ触媒５は、ＮＯｘを浄化する触媒であればよく、例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒または三元触媒であってもよい。そして、本実施例においてはＮＯｘ触媒５が、本発明におけるＮＯｘ触媒に相当する。

還元剤供給弁４は、ＮＯｘ触媒５にアンモニアを供給すべく、排気中に尿素水を供給する。排気の熱により尿素が加水分解することでアンモニアが生成される。なお、還元剤供給弁４は、アンモニア、又はアンモニアの前駆体を供給してもよい。また、還元剤は、気体、液体、固体の何れの状態で供給してもよい。

排気温度センサ１１は、排気の温度を検知するセンサである。排気温度センサ１１は、内燃機関１から流出する排気の温度またはＮＯｘ触媒５に流入する排気の温度を検知する。第一ＮＯｘセンサ１３及び第二ＮＯｘセンサ１４は排気中のＮＯｘ濃度を検知するセンサである。第一ＮＯｘセンサ１３は、ＮＯｘ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度を検知する。なお、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＮＯｘ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度を推定することもできる。第二ＮＯｘセンサ１４は、ＮＯｘ触媒５から流出する排気中のＮＯｘ濃度を検知する。なお、本実施例においては第二ＮＯｘセンサ１４が、本発明におけるＮＯｘセンサに相当する。

内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、上記センサが電気的に接続されている。そして、各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ１７の出力値に基づいて排気通路３における排気の流量または排気の流速を推定する。また、ＥＣＵ１０は、排気温度センサ１１の出力値に基づいてＮＯｘ触媒５の温度を推定する。また、ＥＣＵ１０は、第一ＮＯｘセンサ１３及び第二ＮＯｘセンサ１４の出力値に基づいて、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率を算出する。また、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率を推定する。なお、本実施例においてはＮＯｘ浄化率を推定するＥＣＵ１０が、本発明における浄化率推定部に相当する。

さらに、ＥＣＵ１０には、スロットル７及び還元剤供給弁４が電気的に接続されている。そして、これらの装置がＥＣＵ１０によって制御される。

そして、ＥＣＵ１０は、第二ＮＯｘセンサ１４に異常があるか否かの判定を行う。ここで、図２は、本実施例に係る第二ＮＯｘセンサ１４に異常が生じたときの該センサの検出
値の推移を示したタイムチャートである。実線は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常である時の検出値を示している。

図２において、「正常」は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常な場合を示し、「Ｈｉｇｈスタック」は、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値が、比較的大きな値で動かない異常が生じた場合を示し、「Ｌｏｗスタック」は、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値が、比較的小さな値で動かない異常が生じた場合を示し、「ゲイン低下」は、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値の変化が、実際の変化よりも小さくなる異常が生じた場合を示し、「応答性低下」は、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値の変化が、実際よりも遅れて現れる異常が生じた場合を示している。本実施例におけるＥＣＵ１０は、これらの第二ＮＯｘセンサ１４の異常が生じた場合に、該第二ＮＯｘセンサ１４に異常があると判定する。

そして本実施例では、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が、所定値未満のときの第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が所定値以上のときの第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、の差を閾値と比較することで、該第二ＮＯｘセンサ１４の異常判定を実施する。すなわち、本実施例では、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が比較的低いと推定される時期の第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が比較的高いと推定される時期の第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、の差に基づいて、第二ＮＯｘセンサ１４の異常を判定する。なお、所定値は、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値の変動幅の中間値としてもよいが、他の値であってもよい。所定値の最適は、実験またはシミュレーション等により求めてもよい。

図３は、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ触媒５よりも上流の排気中のＮＯｘ濃度（上流ＮＯｘ濃度）、ＮＯｘ触媒５よりも下流の排気中のＮＯｘ濃度（下流ＮＯｘ濃度）の実際の値の推移を示したタイムチャートである。

図３に示すように、ＮＯｘ浄化率が比較的高い場合には、ＮＯｘ触媒５よりも下流のＮＯｘ濃度は低くなり、ＮＯｘ浄化率が比較的低い場合には、ＮＯｘ触媒５よりも下流のＮＯｘ濃度は比較的高くなる。このような現象は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常であれば、その検出値にも表れる。すなわち、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が、所定値未満のときの第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が所定値以上のときの第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、の差は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常であれば、比較的大きくなる。一方、図２に示したような異常が生じている場合には、第二ＮＯｘセンサ１４が正常な場合よりも、前記差が小さくなる。そこで、第二ＮＯｘセンサ１４が正常である場合のこの差の閾値を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、この差と閾値とを比較することで、第二ＮＯｘセンサ１４の異常判定を実施することができる。

なお、ＮＯｘ浄化率が最も高くなる付近で、ＮＯｘ触媒５よりも下流のＮＯｘ濃度が最も低くなり、ＮＯｘ浄化率が最も低くなる付近で、ＮＯｘ触媒５よりも下流のＮＯｘ濃度が最も高くなる。そして、ＮＯｘ触媒５よりも下流のＮＯｘ濃度が最も高くなる付近（図３における「下流ＮＯｘ濃度最大付近」）の第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、ＮＯｘ触媒５よりも下流のＮＯｘ濃度が最も低くなる付近（図３における「下流ＮＯｘ濃度最小付近」）の第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、の差は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常であれば比較的大きくなるため、この差を用いて第二ＮＯｘセンサ１４の異常判定を実施すれば、判定精度を向上させることができる。すなわち、「下流ＮＯｘ濃度最大付近」で示される期間内での検出値と、「下流ＮＯｘ濃度最小付近」で示される期間内での検出値と、の差は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常な場合であれば比較的大きくなるが、図２に示されるような異常が生じている場合には小さくなる。これは、ＮＯｘ浄化率が最小値付近の第二ＮＯｘセンサ１４の検出値と、ＮＯｘ浄化率が最大値付近の第二ＮＯｘセンサ１４の検出
値と、を閾値と比較しているともいえる。

ここで、第二ＮＯｘセンサ１４には異常が生じている場合もあるため、ＮＯｘ浄化率は、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値を用いずに推定する。そして、ＮＯｘ触媒５に流入するＮＯｘと、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率と、に基づいて、ＮＯｘ触媒５から流出する排気中のＮＯｘ濃度を推定することができる。このようにして推定されるＮＯｘ濃度を以下、推定ＮＯｘ濃度といい、第二ＮＯｘセンサ１４により検出されるＮＯｘ濃度を以下、検出ＮＯｘ濃度という。

そして、第二ＮＯｘセンサ１４が正常であれば、推定ＮＯｘ濃度と検出ＮＯｘ濃度との差は小さくなる。そして、推定ＮＯｘ濃度が比較的高いと推定される場合には、第二ＮＯｘセンサ１４が正常であれば、検出ＮＯｘ濃度も比較的高くなり、推定ＮＯｘ濃度が比較的低いと推定される場合には、第二ＮＯｘセンサ１４が正常であれば、検出ＮＯｘ濃度も比較的低くなる。このため、推定ＮＯｘ濃度が比較的高いと推定される時期の検出ＮＯｘ濃度と、推定ＮＯｘ濃度が比較的低いと推定される時期の検出ＮＯｘ濃度と、の差は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常であれば、比較的大きくなるはずである。

これに対し、第二ＮＯｘセンサ１４にＨｉｇｈスタック、Ｌｏｗスタック、ゲイン低下、応答性低下等の異常が生じていると、前記差は、比較的小さくなる。したがって、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が比較的低いと推定される時期の検出ＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が比較的高いと推定される時期の検出ＮＯｘ濃度と、の差が、閾値以上であれば、第二ＮＯｘセンサ１４は正常であり、閾値未満であれば、第二ＮＯｘセンサ１４は異常であると判定することができる。

例えば、推定ＮＯｘ濃度が比較的高い期間における検出ＮＯｘ濃度の最大値と、推定ＮＯｘ濃度が比較的低い期間における検出ＮＯｘ濃度の最小値と、の差を閾値と比較してもよい。検出ＮＯｘ濃度の最大値と最小値との差は、第二ＮＯｘセンサ１４の変動幅であり、異なる時期の検出値の差としては最も大きくなり、検出が容易である。また、例えば、推定ＮＯｘ濃度が高い所定期間における検出ＮＯｘ濃度の平均値と、推定ＮＯｘ濃度が低い所定期間における検出ＮＯｘ濃度の平均値と、の差を閾値と比較してもよい。平均値を用いることにより、瞬時的なノイズの影響を小さくすることができる。この所定期間は、前記下流ＮＯｘ濃度最大付近及び前記下流ＮＯｘ濃度最小付近としてもよい。また、所定期間は、予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めておいてもよい。

なお、図４は、検出ＮＯｘ濃度の最大値と最小値との差を示し、図５は、推定ＮＯｘ濃度が高い所定期間（下流ＮＯｘ濃度最大付近）における検出ＮＯｘ濃度の平均値と、推定ＮＯｘ濃度が低い所定期間（下流ＮＯｘ濃度最小付近）における検出ＮＯｘ濃度の平均値と、の差を示している。

また、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒５の温度、ＮＯｘ触媒５に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率、排気の流速（排気の流量）、ＮＯｘ触媒５が吸着している還元剤量に応じて変化する。これらの関係を予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておけば、ＮＯｘ触媒５の温度、ＮＯｘ触媒５に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率、排気の流速（排気の流量）、ＮＯｘ触媒５が吸着している還元剤量に基づいて、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率を推定することができる。

また、ＮＯｘ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度は、第一ＮＯｘセンサ１３により検出するか、又は、内燃機関１の運転状態から推定することができる。そして、ＮＯｘ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率と、に基づいて、推定ＮＯｘ濃度を求めることができる。このようにして推定ＮＯｘ濃度を求めることに
より、例えばＮＯｘ触媒５の状態は変化しないが、ＮＯｘ触媒５に流入するＮＯｘ量だけ変化した場合や、ＮＯｘ触媒５に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２比率が変化した場合であっても、推定ＮＯｘ濃度をより正確に求めることができる。

図６は、本実施例に係る第二ＮＯｘセンサ１４の異常判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が推定される。例えば、ＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ触媒５の温度、ＮＯｘ触媒５に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率、排気の流速（排気の流量）、ＮＯｘ触媒５が吸着している還元剤量の関係を予めマップ化してＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。

ステップＳ１０２では、ＮＯｘ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度（上流ＮＯｘ濃度）が推定される。上流ＮＯｘ濃度は、内燃機関１の運転状態に基づいて推定することもできるし、第一ＮＯｘセンサ１３により検出することもできる。なお、第一ＮＯｘセンサ１３及び他のセンサには異常がないことを周知の技術により確認してもよい。

ステップＳ１０３では、推定ＮＯｘ濃度が算出される。ＥＣＵ１０は、上流ＮＯｘ濃度およびＮＯｘ浄化率に基づいて推定ＮＯｘ濃度を算出する。

ステップＳ１０４では、推定ＮＯｘ濃度が所定値以上であるか否か判定される。所定値は、例えば、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値の変動幅の中間値である。なお、本ステップでは、推定ＮＯｘ濃度が第一所定値以上であるか否か判定してもよい。この第一所定値は、比較的大きな値であり、推定ＮＯｘ濃度が最大値近傍となる値である。この第一所定値は、予め実験またはシミュレーションに等により最適値を求めておく。また、本ステップは、前記「下流ＮＯｘ濃度最大付近」の期間であるか否か判定してもよい。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０５では、第二ＮＯｘセンサ１４によりＮＯｘ濃度が検出される。このときの検出ＮＯｘ濃度を、最大検出ＮＯｘ濃度Ａとする。

ステップＳ１０６では、推定ＮＯｘ濃度が所定値未満であるか否か判定される。所定値は、例えば、第二ＮＯｘセンサ１４の検出値の変動幅の中間値である。なお、本ステップでは、推定ＮＯｘ濃度が第二所定値以下であるか否か判定してもよい。この第二所定値は、比較的小さな値であり、推定ＮＯｘ濃度が最小値近傍となる値である。この第二所定値は、予め実験またはシミュレーションに等により最適値を求めておく。また、本ステップは、前記「下流ＮＯｘ濃度最小付近」の期間であるか否か判定してもよい。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０５では、第二ＮＯｘセンサ１４によりＮＯｘ濃度が検出される。このときの検出ＮＯｘ濃度を、最小検出ＮＯｘ濃度Ｂとする。

ステップＳ１０８では、最大検出ＮＯｘ濃Ａ度及び最小検出ＮＯｘ濃度Ｂの両方が求められているか否か判定される。ステップＳ１０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０９では、最大検出ＮＯｘ濃度Ａと最小検出ＮＯｘ濃度Ｂとの差（Ａ−Ｂ）が閾値以上であるか否か判定される。ここでいう閾値は、第二ＮＯｘセンサ１４が正常
である場合の値の下限値として、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。

ステップＳ１０９で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０へ進み、第二ＮＯｘセンサ１４は正常であると判定される。一方、ステップＳ１０９で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１１へ進み、第二ＮＯｘセンサ１４は異常であると判定される。なお、本実施例においてはステップＳ１０９以降を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定部に相当する。

なお、図７は、内燃機関１が定常運転から加速運転に移行した場合の、各種値の推移を示したタイムチャートである。「車速」は、内燃機関１が搭載される車両の速度を示し、「ＮＯｘ」は、ＮＯｘ濃度を示している。「ＮＯｘ」における「上流」は、ＮＯｘ触媒５よりも上流のＮＯｘ濃度を示し、「下流」は、ＮＯｘ触媒５よりも下流のＮＯｘ濃度を示している。「Ｇａ」は、内燃機関１の吸入空気量を示しており、この値は、ＮＯｘ触媒５を通過する排気の流量と関連している。「ＮＯ_２比率」は、ＮＯｘ触媒５に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率を示している。ＮＯ_２以外のＮＯｘはＮＯと考えてもよい。「浄化率」は、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率を示している。

内燃機関１の定常運転時は、加速運転時よりも、ＮＯｘ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度が低く、吸入空気量が少なく、ＮＯ_２比率が高い。また、定常運転時のＮＯ_２比率は、５０％に近く、ＮＯｘ浄化率が高くなり得る。すなわち、定常運転時には、ＮＯｘ浄化率が高いために、推定ＮＯｘ濃度は低くなる。また、加速運転時には、ＮＯｘ浄化率が低いために、推定ＮＯｘ濃度は高くなる。このように、定常運転時と加速運転時との検出ＮＯｘ濃度を比較することで、第二ＮＯｘセンサ１４の異常を判定することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、２つの異なる運転状態のときの検出ＮＯｘ濃度を比較することにより、第二ＮＯｘセンサ１４の異常判定をより高精度に行うことができる。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ 還元剤供給弁
５ 選択還元型ＮＯｘ触媒
７ スロットル
１０ ＥＣＵ
１１ 排気温度センサ
１２ 空燃比センサ
１３ 第一ＮＯｘセンサ
１４ 第二ＮＯｘセンサ
１７ エアフローメータ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒と、
   前記ＮＯｘ触媒よりも下流に設けられ、排気中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサと、
   を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、
   前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率を前記内燃機関の運転状態に基づいて推定する浄化率推定部と、
   前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が、所定値未満の場合に前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、所定値以上の場合に前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘと、の差が閾値未満であれば、前記ＮＯｘセンサが異常であると判定する判定部と、
   を備える内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記判定部は、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値未満となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの最大値と、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値以上となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの最小値と、の差が閾値未満であれば、前記ＮＯｘセンサが異常であると判定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記判定部は、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値未満となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの第一所定期間における平均値と、前記浄化率推定部により推定されるＮＯｘ浄化率が所定値以上となる内燃機関の運転領域において前記ＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘの第二所定期間における平均値と、の差が閾値未満であれば、前記ＮＯｘセンサが異常であると判定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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